ホーム > 特許ランキング > 東邦ホールディングス株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023005423
(43)【公開日】2023-01-18
(54)【発明の名称】温調装置及びその制御方法
(51)【国際特許分類】
F25D 11/00 20060101AFI20230111BHJP
F25D 29/00 20060101ALI20230111BHJP
F25D 23/00 20060101ALI20230111BHJP
F25B 21/02 20060101ALI20230111BHJP
G05D 23/00 20060101ALI20230111BHJP
【ＦＩ】
F25D11/00 101W
F25D29/00 A
F25D23/00 301B
F25B21/02 T
G05D23/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021107311
(22)【出願日】2021-06-29
(71)【出願人】
【識別番号】504044540
【氏名又は名称】東邦ホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001885
【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＲコンサルタント
(72)【発明者】
【氏名】中田 和宏
(72)【発明者】
【氏名】後藤 照顕
【テーマコード（参考）】
3L045
3L345
5H323
【Ｆターム（参考）】
3L045AA02
3L045AA05
3L045BA01
3L045CA02
3L045DA04
3L045LA05
3L045LA15
3L045MA02
3L045MA04
3L045MA05
3L045NA09
3L345AA02
3L345AA16
3L345AA26
3L345DD64
3L345EE04
3L345EE05
3L345EE15
3L345EE33
3L345EE53
3L345FF04
3L345FF05
3L345FF15
3L345FF32
3L345HH32
3L345HH34
3L345HH42
3L345JJ16
3L345JJ28
3L345KK01
3L345KK02
3L345KK03
3L345KK04
5H323AA18
5H323BB03
5H323CA04
5H323CA06
5H323CB12
5H323CB43
5H323DA01
5H323GG04
5H323GG09
5H323KK05
5H323LL22
(57)【要約】 （修正有）
【課題】外気温の変動の際に安定的な温度管理が可能な温調装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】筐体と、筐体内に納められ、温調対象を収納する、伝熱性の部分を含む収納容器と、収納容器と第１面において熱的に接続される上段ペルチェ素子、前記上段ペルチェ素子の第２面と第１面において熱的に接続される下段ペルチェ素子、及び前記下段ペルチェ素子の第２面と熱的に接続される放熱フィンと、を含む温調ユニットと、温調ユニットを制御する制御デバイスと、上段ペルチェ素子の第１面側及び下段ペルチェ素子の第１面側の各温度を測定する温度センサと、を具備し、制御デバイスが、上段ペルチェ素子の第１面側の温度を示す測定値が設定値になるように上段ペルチェ素子を制御する第１制御部と、下段ペルチェ素子の第１面の温度を示す測定値が所定の基準値になるように下段ペルチェ素子を制御する第２制御部とを含む温調装置。
【選択図】図４
【解決手段】筐体と、筐体内に納められ、温調対象を収納する、伝熱性の部分を含む収納容器と、収納容器と第１面において熱的に接続される上段ペルチェ素子、前記上段ペルチェ素子の第２面と第１面において熱的に接続される下段ペルチェ素子、及び前記下段ペルチェ素子の第２面と熱的に接続される放熱フィンと、を含む温調ユニットと、温調ユニットを制御する制御デバイスと、上段ペルチェ素子の第１面側及び下段ペルチェ素子の第１面側の各温度を測定する温度センサと、を具備し、制御デバイスが、上段ペルチェ素子の第１面側の温度を示す測定値が設定値になるように上段ペルチェ素子を制御する第１制御部と、下段ペルチェ素子の第１面の温度を示す測定値が所定の基準値になるように下段ペルチェ素子を制御する第２制御部とを含む温調装置。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
筐体と、
前記筐体内に納められ、温調対象を収納する、伝熱性の部分を含む収納容器と、
前記収納容器と第１面において熱的に接続される上段ペルチェ素子、前記上段ペルチェ素子の第２面と、第１面において熱的に接続される下段ペルチェ素子、及び前記下段ペルチェ素子の第２面と熱的に接続される放熱フィンと、を含む温調ユニットと、
前記温調ユニットを制御する制御デバイスと、
前記上段ペルチェ素子の第１面側及び前記下段ペルチェ素子の第１面側の各温度を測定する温度センサと、を具備し、
前記制御デバイスが、
前記上段ペルチェ素子の第１面側の温度を示す測定値が設定値になるように前記上段ペルチェ素子を制御する第１制御部と、
前記下段ペルチェ素子の第１面の温度を示す測定値が所定の基準値になるように前記下段ペルチェ素子を制御する第２制御部と、を含むこと、
を特徴とする温調装置。
前記筐体内に納められ、温調対象を収納する、伝熱性の部分を含む収納容器と、
前記収納容器と第１面において熱的に接続される上段ペルチェ素子、前記上段ペルチェ素子の第２面と、第１面において熱的に接続される下段ペルチェ素子、及び前記下段ペルチェ素子の第２面と熱的に接続される放熱フィンと、を含む温調ユニットと、
前記温調ユニットを制御する制御デバイスと、
前記上段ペルチェ素子の第１面側及び前記下段ペルチェ素子の第１面側の各温度を測定する温度センサと、を具備し、
前記制御デバイスが、
前記上段ペルチェ素子の第１面側の温度を示す測定値が設定値になるように前記上段ペルチェ素子を制御する第１制御部と、
前記下段ペルチェ素子の第１面の温度を示す測定値が所定の基準値になるように前記下段ペルチェ素子を制御する第２制御部と、を含むこと、
を特徴とする温調装置。
【請求項2】
前記温度センサは、前記収納容器の庫内温度を更に測定し、
前記第１制御部は、前記収納容器の庫内温度及び前記上段ペルチェ素子の第１面側の温度を示す測定値の間の差分に応じて前記設定値を補正し、補正された設定値を用いて前記上段ペルチェ素子を制御すること、
を特徴とする請求項１に記載の温調装置。
前記第１制御部は、前記収納容器の庫内温度及び前記上段ペルチェ素子の第１面側の温度を示す測定値の間の差分に応じて前記設定値を補正し、補正された設定値を用いて前記上段ペルチェ素子を制御すること、
を特徴とする請求項１に記載の温調装置。
【請求項3】
前記温度センサは、外気の温度を更に測定し、
前記第２制御部は、前記外気の温度の測定値に応じて前記基準値を補正し、前記補正された基準値を用いて前記下段ペルチェ素子を制御すること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の温調装置。
前記第２制御部は、前記外気の温度の測定値に応じて前記基準値を補正し、前記補正された基準値を用いて前記下段ペルチェ素子を制御すること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の温調装置。
【請求項4】
前記第１制御部及び前記第２制御部が、前記温調ユニットの駆動開始から所定の期間内に、前記上段ペルチェ素子及び前記下段ペルチェ素子の駆動電力を最大設定出力の所定割合に制限すること、
を特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の温調装置。
を特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の温調装置。
【請求項5】
前記制御デバイスが、複数のペルチェ素子を有する１以上の段について、駆動出力に応じて前記複数のペルチェ素子の中から駆動すべきペルチェ素子を選択すること、
を特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の温調装置。
を特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の温調装置。
【請求項6】
前記温調ユニットが、前記上段ペルチェ素子と前記下段ペルチェ素子との間に介在する熱導体を更に含むこと、
を特徴とする請求項５に記載の温調装置。
を特徴とする請求項５に記載の温調装置。
【請求項7】
前記温調ユニットが、第１面において前記上段ペルチェ素子と、第２面において前記下段ペルチェ素子と、それぞれ熱的に接続された1以上の中段ペルチェ素子を更に含み、
前記温度センサが、前記中段ペルチェ素子の第１面の温度を更に測定し、
前記第１制御部が、前記中段ペルチェ素子の第１面の温度を示す測定値が前記設定値より所定の温度差に到達するように前記中段ペルチェ素子を制御すること、
を特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の温調装置。
前記温度センサが、前記中段ペルチェ素子の第１面の温度を更に測定し、
前記第１制御部が、前記中段ペルチェ素子の第１面の温度を示す測定値が前記設定値より所定の温度差に到達するように前記中段ペルチェ素子を制御すること、
を特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の温調装置。
【請求項8】
バッテリー駆動時における自重が２０ｋｇ以下であることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の温調装置。
【請求項9】
前記温度センサの測定値を記録する温度ロガーを更に具備すること、
を特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の温調装置。
を特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の温調装置。
【請求項10】
外部機器と通信するための無線又は有線の通信手段を更に具備すること、
を特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の温調装置。
を特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の温調装置。
【請求項11】
筐体と、
前記筐体内に納められ、温調対象を収納し、伝熱性の部分を含む収納容器と、
前記収納容器と第１面において熱的に接続される上段ペルチェ素子、前記上段ペルチェ素子の第２面と、第１面において熱的に接続される下段ペルチェ素子、及び前記下段ペルチェ素子の第２面と熱的に接続される放熱フィンと、を含む温調ユニットと、
前記上段ペルチェ素子の第１面側及び前記下段ペルチェ素子の第１面側の各温度を測定する温度センサと、を具備する温調装置の制御デバイスに対して、
前記上段ペルチェ素子の第１面側の温度を示す測定値が設定値になるように前記上段ペルチェ素子を制御させる手順と、
前記下段ペルチェ素子の第１面の温度を示す測定値が所定の基準値になるように前記下段ペルチェ素子を制御させる手順と、
を実行させることを特徴とする温調装置の制御方法。
前記筐体内に納められ、温調対象を収納し、伝熱性の部分を含む収納容器と、
前記収納容器と第１面において熱的に接続される上段ペルチェ素子、前記上段ペルチェ素子の第２面と、第１面において熱的に接続される下段ペルチェ素子、及び前記下段ペルチェ素子の第２面と熱的に接続される放熱フィンと、を含む温調ユニットと、
前記上段ペルチェ素子の第１面側及び前記下段ペルチェ素子の第１面側の各温度を測定する温度センサと、を具備する温調装置の制御デバイスに対して、
前記上段ペルチェ素子の第１面側の温度を示す測定値が設定値になるように前記上段ペルチェ素子を制御させる手順と、
前記下段ペルチェ素子の第１面の温度を示す測定値が所定の基準値になるように前記下段ペルチェ素子を制御させる手順と、
を実行させることを特徴とする温調装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は温調装置及びその制御方法に関し、特に、試料、医薬品などの温調対象を所定の温度範囲に維持するのに好適な温調装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ペルチェ素子は、吸熱面と排熱面とを備え、両面の間で温度差を得るように動作する。
市販のペルチェ素子を組み込んだ温冷庫は、ペルチェ素子を定格フルパワーで動作させた場合、外気温の影響を受け、庫内温度は、外気温から一定の温度（例えばマイナス２０℃）ほど低い温度になる。なお、ペルチェ素子は印加電圧の極性を変えることで、一方の面で加熱と冷却を切り替えることができる。
以下の説明では、便宜上、温調対象を冷却することを想定した記述を行うこととする。
市販のペルチェ素子を組み込んだ温冷庫は、ペルチェ素子を定格フルパワーで動作させた場合、外気温の影響を受け、庫内温度は、外気温から一定の温度（例えばマイナス２０℃）ほど低い温度になる。なお、ペルチェ素子は印加電圧の極性を変えることで、一方の面で加熱と冷却を切り替えることができる。
以下の説明では、便宜上、温調対象を冷却することを想定した記述を行うこととする。
【0003】
温調対象を外気温に左右されずに冷却するためには、ペルチェ素子の数を増やして冷却能力を高めればよい。また、過剰な冷却能力を押さえて一定の温度制御を行うためには、温調対象の温度を基にフィードバック制御すればよい（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第ＷＯ２０１９／１８７８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
一般に、ペルチェ素子では、冷却のための駆動電力が熱となるため、温調対象から吸収した熱量に加えて、ペルチェ素子において発生した熱量をペルチェ素子から排熱する必要がある。例えば外気温が高くなる等して、冷却の目標値が冷却能力の限界に近づくと、ペルチェ素子への供給電力が増え、ペルチェ素子における発熱量も更に増えることから、ペルチェ素子はより多くの電力量を消費するようになる。
【0006】
更に、例えば外気温の変動に伴ってペルチェ素子の放熱側の温度が変化し、ペルチェ素子の吸熱側の温度が変動すると、温度制御のバランスが崩れ、ペルチェ素子の安定的な制御が困難になる。
【0007】
そこで、本発明は、高い冷却能力を保持するとともに、外気温と目標値との差が大きい場合でもペルチェ素子への給電量を抑え、外気温の変動の際に安定的な温度管理が可能な温調装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述した課題を解決すべく、本発明は、
筐体と、
前記筐体内に納められ、温調対象を収納する、伝熱性の部分を含む収納容器と、
前記収納容器と第１面において熱的に接続される上段ペルチェ素子、前記上段ペルチェ素子の第２面と第１面において熱的に接続される下段ペルチェ素子、及び前記下段ペルチェ素子の第２面と熱的に接続される放熱フィンと、を含む温調ユニットと、
前記温調ユニットを制御する制御デバイスと、
前記上段ペルチェ素子の第１面側及び前記下段ペルチェ素子の第１面側の各温度を測定する温度センサと、を具備し、
前記制御デバイスが、
前記上段ペルチェ素子の第１面側の温度を示す測定値が設定値になるように前記上段ペルチェ素子を制御する第１制御部と、
前記下段ペルチェ素子の第１面の温度を示す測定値が所定の基準値になるように前記下段ペルチェ素子を制御する第２制御部と、を含むこと、
を特徴とする温調装置
を提供する。
筐体と、
前記筐体内に納められ、温調対象を収納する、伝熱性の部分を含む収納容器と、
前記収納容器と第１面において熱的に接続される上段ペルチェ素子、前記上段ペルチェ素子の第２面と第１面において熱的に接続される下段ペルチェ素子、及び前記下段ペルチェ素子の第２面と熱的に接続される放熱フィンと、を含む温調ユニットと、
前記温調ユニットを制御する制御デバイスと、
前記上段ペルチェ素子の第１面側及び前記下段ペルチェ素子の第１面側の各温度を測定する温度センサと、を具備し、
前記制御デバイスが、
前記上段ペルチェ素子の第１面側の温度を示す測定値が設定値になるように前記上段ペルチェ素子を制御する第１制御部と、
前記下段ペルチェ素子の第１面の温度を示す測定値が所定の基準値になるように前記下段ペルチェ素子を制御する第２制御部と、を含むこと、
を特徴とする温調装置
を提供する。
【0009】
本発明の温調装置では、前記温度センサは、前記収納容器の庫内温度を更に測定し、前記第１制御部は、前記収納容器の庫内温度及び前記上段ペルチェ素子の第１面側の温度を示す測定値の間の差分に応じて前記設定値を補正し、補正された設定値を用いて前記上段ペルチェ素子を制御すること、が好ましい。ここで、収納容器の庫内温度とは、収納容器内の温度を推認させあるいは収納容器内の温度の指標となる温度であり、庫内に配置された温度センサにより直接的に測定されてもよいし、例えば、収納容器において温調ユニットとは反対側に位置する外周面に配置された温度センサによって間接的に測定されてもよい。
【0010】
また、本発明の温調装置では、前記温度センサは、外気の温度を更に測定し、前記第２制御部は、前記外気の温度の測定値に応じて前記基準値を補正し、前記補正された基準値を用いて前記下段ペルチェ素子を制御すること、が好ましい。
【0011】
また、本発明の温調装置では、前記第１制御部及び前記第２制御部が、前記温調ユニットの駆動開始から所定の期間内に、前記上段ペルチェ素子及び前記下段ペルチェ素子の駆動電力を最大設定出力の所定割合に制限すること、が好ましい。
【0012】
また、本発明の温調装置では、前記制御デバイスが、複数のペルチェ素子を有する１以上の段について、駆動出力に応じて前記複数のペルチェ素子の中から駆動すべきペルチェ素子を選択すること、が好ましい。
【0013】
また、本発明の温調装置では、前記温調ユニットが、前記上段ペルチェ素子と前記下段ペルチェ素子との間に介在する熱導体を更に含むこと、が好ましい。
【0014】
また、本発明の温調装置では、前記温調ユニットが、第１面において前記上段ペルチェ素子と、第２面において前記下段ペルチェ素子と、それぞれ熱的に接続された１以上の中段ペルチェ素子を更に含み、前記温度センサが、前記中段ペルチェ素子の第１面の温度を更に測定し、前記第１制御部が、前記中段ペルチェ素子の第１面の温度を示す測定値が前記設定値より所定の温度差に到達するように前記中段ペルチェ素子を制御すること、が好ましい。
【0015】
また、本発明の温調装置では、バッテリー駆動時における自重が２０ｋｇ以下であることが好ましい。
【0016】
また、本発明の温調装置は、前記温度センサの測定値を記録する温度ロガーを更に具備することが好ましい。
【0017】
また、本発明の温調装置は、外部機器と通信するための無線又は有線の通信手段を更に具備することが好ましい。
【0018】
また、本発明は、
筐体と、
前記筐体内に納められ、温調対象を収納し、伝熱性の部分を含む収納容器と、
前記収納容器と第１面において熱的に接続される上段ペルチェ素子、前記上段ペルチェ素子の第２面と、第１面において熱的に接続される下段ペルチェ素子、及び前記下段ペルチェ素子の第２面と熱的に接続される放熱フィンと、を含む温調ユニットと、
前記上段ペルチェ素子の第１面側及び前記下段ペルチェ素子の第１面側の各温度を測定する温度センサと、を具備する温調装置の制御デバイスに対して、
前記上段ペルチェ素子の第１面側の温度を示す測定値が設定値になるように前記上段ペルチェ素子を制御させる手順と、
前記下段ペルチェ素子の第１面の温度を示す測定値が所定の基準値になるように前記下段ペルチェ素子を制御させる手順と、
を実行させることを特徴とする温調装置の制御方法をも提供する。
筐体と、
前記筐体内に納められ、温調対象を収納し、伝熱性の部分を含む収納容器と、
前記収納容器と第１面において熱的に接続される上段ペルチェ素子、前記上段ペルチェ素子の第２面と、第１面において熱的に接続される下段ペルチェ素子、及び前記下段ペルチェ素子の第２面と熱的に接続される放熱フィンと、を含む温調ユニットと、
前記上段ペルチェ素子の第１面側及び前記下段ペルチェ素子の第１面側の各温度を測定する温度センサと、を具備する温調装置の制御デバイスに対して、
前記上段ペルチェ素子の第１面側の温度を示す測定値が設定値になるように前記上段ペルチェ素子を制御させる手順と、
前記下段ペルチェ素子の第１面の温度を示す測定値が所定の基準値になるように前記下段ペルチェ素子を制御させる手順と、
を実行させることを特徴とする温調装置の制御方法をも提供する。
【発明の効果】
【0019】
本発明の温調装置及び制御方法によれば、ペルチェ素子を複数段とし、放熱フィン側の段のペルチェ素子を庫内温度の目標値とは別の基準値に追従するように制御することで、外気温と目標値との差が大きい場合でも、温調ユニットの消費電力を下げつつ、精密な温度制御を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の一実施形態に係る温調装置１の外観を示す斜視図である。
【図2】蓋１１を開いた状態の温調装置１の斜視図である。
【図4】温調装置１の機能ブロック図である。
【図5】温調ユニット３０の概略を示す斜視図、側面図及び分解図である。
【図6】温度調節機能の概略を示すブロック図である。
【図7】稼働素子数制御の概略を示すブロック図である。
【図8】温調装置１の最小負荷時動作の概略を示すブロック図である。
【図9】温調装置１の中負荷時動作の概略を示すブロック図である。
【図10】温調装置１の最大負荷時動作の概略を示すブロック図である。
【図11】温調装置１の起動時動作の概略を示すブロック図である。
【図12】上段及び中段ペルチェ素子３１，３２の動作を示すフローチャート１である。
【図13】上段及び中段ペルチェ素子３１，３２の動作を示すフローチャート２である。
【図14】下段ペルチェ素子３３の動作を示すフローチャートである。
【図15】外気温度の変化に伴う庫内温度の変化の一例を示すグラフである。
【図16】本実施形態の変形例１における温調ユニット１３０の概略を示す斜視図、側面図及び分解図である。
【図17】本実施形態の変形例２における温調ユニット２３０の概略を示す斜視図、側面図及び分解図である。
【図18】本実施形態の変形例３における温調ユニット３３０の概略を示す斜視図、側面図及び分解図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明に係る温調装置及びその制御方法の代表的な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図面は、本発明を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために、必要に応じて寸法、比又は数を誇張又は簡略化して表している場合もある。
【0022】
１．温調装置１の概略
温調装置１は、試料、医薬品（バイオ製剤及び血液製剤を含む）などの温調対象を予め設定された温度範囲に維持しながら搬送することに好適に使用される。ただし、本発明は、搬送を伴う温調装置に限られない。以下、温調装置１が温調対象を設定値にまで冷却することを想定して説明を行うが、温調装置１は温調対象を設定値まで加温してもよい。
温調装置１は、試料、医薬品（バイオ製剤及び血液製剤を含む）などの温調対象を予め設定された温度範囲に維持しながら搬送することに好適に使用される。ただし、本発明は、搬送を伴う温調装置に限られない。以下、温調装置１が温調対象を設定値にまで冷却することを想定して説明を行うが、温調装置１は温調対象を設定値まで加温してもよい。
【0023】
温調装置１は、筐体１０、伝熱性の収納容器２０、温調ユニット３０、制御デバイス５０及び温度センサ４１～４６を含んで構成されている。温調装置１には、人手による搬送のためにベルト（図示せず）を装着可能である。温調装置１は、バッテリー駆動時において自重が例えば１４ｋｇ～２０ｋｇであって、人手で搬送可能であることが好ましい。
【0024】
図１に示すように、筐体１０は、全体として箱型を呈する。筐体１０は、収納容器２０、温調ユニット３０、制御デバイス５０、温度センサ４１～４６及びその他の構成部品を収納する。図２に示すように、筐体１０は、収納容器２０を収納するために上方に向かって開口しており、断熱性の蓋１１によって開閉自在に閉塞される。蓋１１の内面側には、伝熱性に優れた金属製の伝熱板１２が取り付けられ、蓋１１を閉じた時に、収納空間Ｓが伝熱体で覆われるように構成されている。
【0025】
筐体１０及び蓋１１は、例えばポリプロピレンやＡＢＳ樹脂などの合成樹脂、あるいは金属で作製されてよい。筐体１０及び蓋１１の内部には、例えば注入硬質発泡ウレタン、真空断熱材、発砲スチロール、あるいはそれらの組合せで形成される断熱材１３，１４が充填されている。
【0026】
図３に示すように、収納容器２０は、筐体１０の内側に装着され、温調対象の収納空間Ｓを形成する。収納容器２０は、上方に向かって開口し、蓋１１によって開閉自在に閉塞される。収納容器２０は、全体として又は部分的に、例えばアルミニウム等の伝熱性を有する金属で作製されてよい。あるいは、収納容器２０とは別体で伝熱性の部材を設けることも可能である。また、収納空間Ｓは、仕切り板２１によって仕切られてもよい。
【0027】
温調ユニット３０は、収納容器２０の外面に接触して収納空間Ｓ内の温度（すなわち庫内温度）を、所定の許容範囲の下で、予め設定された目標値（すなわち設定値）に維持する。図４に模式的に示すように、温調ユニット３０は、複数段からなるペルチェ素子３１～３３、熱導体３４～３６、放熱フィン３７、及び、放熱フィン３７に冷却用空気を送風するファン（図示せず）を含んで構成される。
【0028】
図５に示すように、温調ユニット３０は、上段ペルチェ素子３１、中段ペルチェ素子３２及び下段ペルチェ素子３３の三段構成である。上段ペルチェ素子３１、中段ペルチェ素子３２及び下段ペルチェ素子３３はそれぞれ、略平板状で、互いに略平行で対向する上面及び下面（第１面及び第２面）を有している。追って詳細に説明するが、上段ペルチェ素子３１と中段ペルチェ素子３２の間、及び、中段ペルチェ素子３２と下段ペルチェ素子３３の間に、それぞれ熱導体３４，３５が介在している。熱導体３６は、上段ペルチェ素子３１と収納容器２０との間に配置され、これらの間を熱的に接続している。
【0029】
ここで、上段ペルチェ素子３１及び中段ペルチェ素子３２の役割は収納容器２０の庫内温度の調節である。下段ペルチェ素子３３の役割は上段ペルチェ素子３１及び中段ペルチェ素子３２の放熱側をある一定の温度に保つことである。
【0030】
ペルチェ素子３１～３３は板状の半導体熱電素子である。ペルチェ素子３１～３３の吸熱側及び放熱側の面の面積をＳ１，Ｓ２，Ｓ３とすれば、Ｓ１≦Ｓ２＜Ｓ３である。本実施形態では、Ｓ１：Ｓ２：Ｓ３＝１：２：４である。
【0031】
ペルチェ素子３１～３３は、制御の容易性及び製造コストの観点から、実質的に同じ寸法及び同じ性能のペルチェモジュールを１枚又は複数枚含んでいる。図５の例では、上段ペルチェ素子３１は１枚のペルチェモジュールから、中段ペルチェ素子３２は２枚のペルチェモジュールから、下段ペルチェ素子３３は４枚のペルチェモジュールから、それぞれ構成されている。
【0032】
温調ユニット３０の動作は制御デバイス５０によって制御される。すなわち、制御デバイス５０は、温調装置１における所定の部位に設置された温度センサ４１～４６の検出信号に基づいて、収納容器２０の庫内温度が設定値の許容範囲内に収まるように、温調ユニット３０を制御する。
【0033】
制御デバイス５０は、第１制御部５１、第２制御部５２、設定部５３及び補正部５４の各機能を備えている。ただし、第１制御部５１、第２制御部５２、設定部５３及び補正部５４の区分けは便宜的なものであり、ある機能部（例えば第１制御部５１）が他の機能部（例えば第２制御部５２）の機能を実行してもよいものとする。
【0034】
第１制御部５１は、所定の制御フロー（図１２及び図１３参照）にしたがって上段ペルチェ素子３１及び中段ペルチェ素子３２に供給する電力を調整する。第２制御部５２は、所定の制御フロー（図１４参照）にしたがって下段ペルチェ素子３３に供給する電力を調整する。第１制御部５１及び第２制御部５２による制御の詳細は追って述べる。
【0035】
設定部５３は、ユーザ入力に基づいて又は温調対象に応じて自動的に、庫内温度の目標値である設定値を設定する。また、設定部５３は、設定値に基づいて、上段ペルチェ素子３１の吸熱側の温度の目標値である上段目標値を設定する。上段目標値は設定値と同じでもよいし、設定値よりも低く設定されてもよい。更に、設定部５３は、中段ペルチェ素子３１の吸熱側の温度の目標値である中段目標値を設定する。中段目標値は上段目標値よりも所定の温度だけ低く設定される。設定部５３は、下段ペルチェ素子３３の吸熱側の温度の目標値である基準値を設定する。基準値は、ある一定の値に設定される。設定部５３による処理の詳細は追って述べる。
【0036】
補正部５４は、所定の条件の下で、設定値及び基準値を補正する。補正部５４は、上段目標値を補正してもよい。補正部５４による処理の詳細は追って述べる。
【0037】
本実施形態では、温調ユニット３０の制御のために様々な温度センサが利用されている。代表的な温度センサとしては、収納容器２０の庫内温度を計測して測定値Ｔｘを出力する温度センサ４３、熱導体３４，３５の温度を計測して測定値Ｔｃｐ２，Ｔｃｐ３を出力する温度センサ４２，４４、熱導体３６の温度を計測して測定値Ｔｃｐ１を出力する温度センサ４５、放熱フィン３７の温度を計測して計測値Ｔｈを出力する温度センサ４１、及び、外気の温度を測定して計測値Ｔａを出力する温度センサ４６がある（図４参照）。ここで、温度センサ４３は庫内温度を直接的に測定する必要はなく、収納容器２０の特定の外面（例えば、温調ユニット３０とは反対側に位置する外周面）の温度を、庫内温度を推認させないしは指標する温度として間接的に計測してもよい。温度センサ４１～４６として、サーミスタ及び半導体センサを好適に利用できるが、これらに限られるものではない。
【0038】
これら温度センサ４１～４６によって検出された温度データは表示装置６３に表示されるとともに、サンプリング時刻とともに記憶装置６２に記録される。すなわち、記憶装置６２は温度ロガーとして機能する。記憶装置６２には更に、温調装置１の各種設定及び制御プログラムが記憶される。表示装置６３は、例えばタッチパネルスクリーンを備えることで入力装置を兼ねてもよい。
【0039】
温調装置１は、温調ユニット３０等の構成要素に電力を供給するための電源６３を有している。電源６３としては、リチウムイオン二次電池などの内蔵バッテリーでもよいし、商用電源等の外部電源でもよい。温調装置１は、温調対象の搬送中は、内蔵バッテリーからの給電によって温調ユニット３０を駆動させ、また、病院等の搬送先では、外部電源から温調ユニット３０に給電しながら、内蔵バッテリーを充電することができる。
【0040】
更に、温調装置１は、外部機器と通信するための無線又は有線の通信手段として通信装置６４を有している（図４参照）。例えば、無線の通信部６４は、無線ＰＡＮ（Personal Area Network）、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＭＡＮ（Metropolitan Area Network）又は無線ＷＡＮ（Wide Area Network）に属する各種規格にしたがった通信モジュールを含んでいる。また、有線の通信部６４は、Ethernetなどの規格にしたがった通信モジュールを含んでいる。したがって、温調装置１は、例えば、収集した温度データを外部サーバに送信することができ、また、外部コンピュータからの指示等を受信することができる。
【0041】
２．温調ユニット３０の動作及び制御手法
２－１．基本動作
上段ペルチェ素子３１は、収納容器２０の庫内温度を設定値に近付けるべく、熱導体３６を介して収納容器２０から吸熱し、吸熱した熱を上段ペルチェ素子３１の駆動に伴う熱と共に中段側の熱導体３４に排熱する。また、中段ペルチェ素子３２は、上段側の熱導体３４から吸熱し、吸熱した熱を中段ペルチェ素子３２の駆動に伴う熱と共に、下段側の熱導体３５に排熱する。
２－１．基本動作
上段ペルチェ素子３１は、収納容器２０の庫内温度を設定値に近付けるべく、熱導体３６を介して収納容器２０から吸熱し、吸熱した熱を上段ペルチェ素子３１の駆動に伴う熱と共に中段側の熱導体３４に排熱する。また、中段ペルチェ素子３２は、上段側の熱導体３４から吸熱し、吸熱した熱を中段ペルチェ素子３２の駆動に伴う熱と共に、下段側の熱導体３５に排熱する。
【0042】
下段ペルチェ素子３３は、中段ペルチェ素子３２の排熱側の温度を基準値に保つべく、中段側の熱導体３５から吸熱し（すなわち、上段及び中段ペルチェ素子３１，３２から排出される熱量を吸収し）、吸熱した熱を下段ペルチェ素子３３の駆動に伴う熱と共に、フィンに排熱する。換言すると、下段ペルチェ素子３３は、上段及び中段ペルチェ素子３１，３２の排熱側の温度を安定化させている。これにより、上段及び中段ペルチェ素子３１，３２は、温調対象からの吸熱量、自己の発熱量や外部環境の温度及び温度変化の影響をキャンセルできる。
【0043】
一例を挙げると、庫内温度の目標値である設定値は、プラス４０～マイナス４０℃の点に設定され、±２℃の誤差が許容されてよい。上段ペルチェ素子３１の目標値（以下、上段目標値という。）は、設定値に基づいて設定される（図６参照）。例えば、上段目標値は、設定値から所定の温度（例えば０℃～５℃）だけ低く（又は高く）設定されてよい。
【0044】
上段目標値は、上段ペルチェ素子３１の吸熱側すなわち熱導体３６の温度の測定値Ｔｃｐ１と庫内温度の測定値Ｔｘとの温度差に基づいて補正されてもよい。例えば、上段目標値の補正は、庫内温度と設定温度の差分を目標値に加算又は減算することで行われる。
【0045】
中段ペルチェ素子３２に対しては、上段目標値に一定の温度差をつけて同期する目標値（以下、中段目標値という。）が設定される。設定される温度差としては、例えば５℃～３０℃である。
【0046】
下段ペルチェ素子３３の基準値は、設定値、上段目標値及び中段目標値とは別に設定される。基準値は、結露の防止の観点から、例えば＋５℃に設定され、±１℃の誤差が許容されてもよい。下段ペルチェ素子３３は、吸熱側の熱導体３５の温度の測定値Ｔｃｐ３が基準値に近付くように制御される。
【0047】
基準値は、外気温度の測定値Ｔａに基づいて補正されてもよい。例えば、基準値の補正は、外気温度により一定の係数を掛けることで行われる。
【0048】
２－２．熱導体
上述したとおり、上段、中段及び下段ペルチェ素子３１～３３の間には、熱導体３４，３５が配置されている。熱導体３４，３５は、アルミニウム合金などの金属材料で作製された板体であり、熱導体３４，３５のそれぞれに温度センサ４２，４４が取り付けられている。熱導体３４，３５は、上段、中段及び下段ペルチェ素子３１～３３を一定の距離だけ離間させることで、直接ペルチェ素子を重ねた状態で駆動する場合に起こり得る、輻射熱等による熱の戻りを抑制し、上段、中段及び下段ペルチェ素子３１～３３の間に十分な温度差を与える。つまり、熱導体３４，３５は、熱の逆流を抑制し、熱を所望の方向に整流する作用がある。
上述したとおり、上段、中段及び下段ペルチェ素子３１～３３の間には、熱導体３４，３５が配置されている。熱導体３４，３５は、アルミニウム合金などの金属材料で作製された板体であり、熱導体３４，３５のそれぞれに温度センサ４２，４４が取り付けられている。熱導体３４，３５は、上段、中段及び下段ペルチェ素子３１～３３を一定の距離だけ離間させることで、直接ペルチェ素子を重ねた状態で駆動する場合に起こり得る、輻射熱等による熱の戻りを抑制し、上段、中段及び下段ペルチェ素子３１～３３の間に十分な温度差を与える。つまり、熱導体３４，３５は、熱の逆流を抑制し、熱を所望の方向に整流する作用がある。
【0049】
ただし、熱導体３４，３５の厚みが大き過ぎると、熱導体３４，３５の容積（つまり熱容量）が大きくなり、熱導体３４，３５を冷却するために要するエネルギーが増える。また、上段及び下段目標値への到達時間が長くなり、温度制御に対するペルチェ素子の応答速度が低下する。上段及び下段目標値への到達後の温度安定性をも考慮し、熱導体３４，３５の厚みは、好ましくは３～８ｍｍであり、より好ましくは４～６ｍｍである。
【0050】
２－３．制御手法
上段ペルチェ素子３１の温度制御には、例えば、ＰＩＤ制御をベースとした制御手法が用いられる。ただし、ＰＩＤ制御では、オーバーシュートの抑制のために上段目標値への到達の前から緩やかに温度調整を行うため、上段目標値への到達に時間がかかる。
上段ペルチェ素子３１の温度制御には、例えば、ＰＩＤ制御をベースとした制御手法が用いられる。ただし、ＰＩＤ制御では、オーバーシュートの抑制のために上段目標値への到達の前から緩やかに温度調整を行うため、上段目標値への到達に時間がかかる。
【0051】
そこで、本実施形態では、庫内温度の測定値Ｔｘと熱導体３６の温度の測定値Ｔｃｐ１との差が所定範囲（例えば－５℃～＋５℃）内である場合には、上段目標値を例えば「上段目標値－４℃」に補正することで、上段目標値までの到達時間を短縮している。上記の温度差が更に小さくなり例えば－３℃～＋３℃ほどになると、上段目標値の補正を終了させ、元の目標値に戻す。これにより、オーバーシュートを抑制しつつ上段目標値への敏速な到達が可能となる。
【0052】
中段ペルチェ素子３２の温度制御は、上段ペルチェ素子３１の温度制御と同期させて行うこととする。ただし、中段目標値は、上段目標値よりもある一定の温度だけ低く（又は高く）設定される。
【0053】
下段ペルチェ素子３３の温度制御には、ＰＩＤ制御をベースとした制御手法が用いられ、基準値を目標とした制御が行われる。ただし、吸熱側の負荷の増大による熱の流入の増大や外部環境温度の変化（例えば外気温の急激な上昇又は下降）による影響を抑制するべく、外気温に基づいて基準値に補正を掛け、熱導体４４の温度の基準値からの逸脱を抑制している。なお、外気温の測定値Ｔａが基準値を下回った場合には、下段ペルチェ素子３３の電源の極性を切り替え、下段ペルチェ素子３３の中段側の面を加温する。
【0054】
このように、下段ペルチェ素子３３は、その吸熱側（中段側）において、排熱側（放熱フィン３７側）での広範囲の温度環境に対応して安定した温度を提供するように制御される。このため、上段及び中段ペルチェ素子３１，３２に対して一定の温度を基準とした精密な温度制御が可能となる。
【0055】
２－４．中段及び下段ペルチェ素子３２，３３の駆動数の決定
上述のとおり、中段及び下段ペルチェ素子３２，３３は、それぞれ複数のペルチェモジュールを含んでいる。本実施形態では、中段ペルチェ素子３３は２個のペルチェモジュールを、下段ペルチェ素子３４は４個のペルチェモジュールを含んでいる（図５参照）。
上述のとおり、中段及び下段ペルチェ素子３２，３３は、それぞれ複数のペルチェモジュールを含んでいる。本実施形態では、中段ペルチェ素子３３は２個のペルチェモジュールを、下段ペルチェ素子３４は４個のペルチェモジュールを含んでいる（図５参照）。
【0056】
中段及び下段ペルチェ素子３２，３３の消費電力を抑制する観点から、中段及び下段ペルチェ素子３２，３３の吸熱側と排熱側の温度差（例えば、測定値Ｔｃｐ２及びＴｃｐ３の差、及び、測定値Ｔｃｐ３及びＴｈの差）に基づき、中段及び下段に含まれるペルチェモジュールの駆動数を変更する（図７参照）。つまり、かかる温度差から導かれる中段及び下段ペルチェ素子３２，３３への給電量すなわち駆動電力が、中段及び下段ペルチェ素子３２，３３に供給可能な最大電力（最大設定出力）に対してどの程度の割合であるのか（つまりどの程度の余裕があるか）を評価し、評価結果に応じて中段及び下段におけるペルチェモジュールの駆動数を決定するのである。
【0057】
図８～図１０に一例を示すように、最小負荷、中負荷及び最大負荷といった負荷の程度に応じ、次のように中段及び下段のペルチェモジュールの駆動数を決定する。
－中段におけるペルチェモジュールの駆動数
温度差 駆動数
３５℃以上 １
３５℃未満 ２
－下段におけるペルチェモジュールの駆動数
温度差 駆動数
４５℃以上 １
４０℃以上 ２
３５℃以上 ３
３５℃未満 ４
－中段におけるペルチェモジュールの駆動数
温度差 駆動数
３５℃以上 １
３５℃未満 ２
－下段におけるペルチェモジュールの駆動数
温度差 駆動数
４５℃以上 １
４０℃以上 ２
３５℃以上 ３
３５℃未満 ４
【0058】
この点、中段及び下段ペルチェ素子３２，３３の駆動電力を一律に増加又は減少させることによる温調ユニット３０の制御手法は、低電力駆動中のペルチェモジュールに一定の発熱が生じることからすれば、駆動電力の充分な低下を期待できない。
【0059】
２－５．起動時の省電力モード
例えば、室内に置かれた温調装置１に対して電源が投入された直後の場面を考える。収納容器２０は冷却（又は加温）されておらず、庫内温度は室内温度と同じである。この状態において温調をスタートすると、温調装置は、各段のペルチェ素子はフルパワーで動作を始めるかもしれない。
例えば、室内に置かれた温調装置１に対して電源が投入された直後の場面を考える。収納容器２０は冷却（又は加温）されておらず、庫内温度は室内温度と同じである。この状態において温調をスタートすると、温調装置は、各段のペルチェ素子はフルパワーで動作を始めるかもしれない。
【0060】
一般に、ペルチェ素子は、フルパワーの投入時には十分な冷却能力を示さず、発熱量が比較的多い駆動状態となる傾向にある。換言すれば、この状態のペルチェ素子のエネルギー効率は悪い。
【0061】
したがって、本実施形態では、スタート時限信号の出力から一定時間の間、温調ユニット３０への投入電力を供給可能な最大電力の一定割合に制限する（図１１参照）。この状態での運転により、温調ユニット３０の消費電力を抑制している。一例として、かかる運転モードの継続時間は１分間であるが、これに限られない。また、上限とする投入出力は、例えば、最大電力の６０％～８５％であるが、これに限られない。
【0062】
３．温調装置１の動作
温調装置１の動作を、特に温調ユニット３０の温度管理の観点から説明する。かかる温度管理は主に制御デバイス５０において実行される。
温調装置１の動作を、特に温調ユニット３０の温度管理の観点から説明する。かかる温度管理は主に制御デバイス５０において実行される。
【0063】
以下の例では、上段及び中段ペルチェ素子３１，３２の温度管理が１つの制御フローの下で実行され、下段ペルチェ素子３３の温度管理が別の制御フローの下で実行されるが、本発明はこれに限られるものではない。
【0064】
【0065】
電源が投入されると、上段及び中段ペルチェ素子３１，３２の温度管理が開始する。このとき、スタート時限信号が出力される。
【0066】
ステップＳ１１において、電源投入又はスタート時限信号の出力から所定の時間（例えば１分）が経過しているかどうかを判定する。もし所定の時間が未経過であれば、ステップＳ１２において上段及び中段ペルチェ素子３１，３２の駆動出力の上限を供給可能な最大電力の所定割合に制限し、そうでなければ次のステップＳ１３に進む。
【0067】
ステップＳ１３では、設定値が自動で又はユーザ入力に基づいて設定されるとともに、上段目標値が設定値に基づいて算出される。上段目標値は、例えば、設定値から所定の温度だけ低く（又は高く）設定される。そして、ステップＳ１４において、上段ペルチェ素子３１が、上段目標値を目指して例えばＰＩＤ制御により制御される。
【0068】
ステップＳ１５において、上段目標値に応じた中段目標値が設定される。中段目標値は、上段目標値よりも所定の値だけ低く設定される。
【0069】
次いで、ステップＳ１６において、加熱モードの可否を判定する。判定条件は、例えば、外気温の測定値Ｔａが設定値以下であるかどうかである。外気温が設定値以下である場合、収納容器２０の庫内温度を上げる必要がある。
【0070】
加熱モードにすべきと判定されると、ステップＳ１７において中段ペルチェ素子３２への給電を中止し、ステップＳ１８において上段ペルチェ素子３１の出力を制限し、更にステップＳ１９において上段ペルチェ素子３１への印加電圧の極性を反転させる。これにより、上段ペルチェ素子３１は収納容器２０を加温する。そして、手順はステップＳ２３に進む。
【0071】
あるいは、ステップＳ１６において加熱モードにすべきでないと判定されると、ステップＳ２０において中段ペルチェ素子３２の両側の温度差（Ｔｃｐ２－Ｔｃｐ３）を取得する。この温度差が所定値（例えば３５℃）未満であれば、ステップＳ２１において、中段ペルチェ素子３２を構成する２個のペルチェモジュールを両方とも動作させる。あるいは、温度差が所定値（例えば３５℃）以上であれば、消費電力の抑制のため、ステップＳ２２において、中段ペルチェ素子３２における２個のペルチェモジュールのうち１個のみを動作させる。なお、ステップＳ２１をデフォルトに設定してもよい。
【0072】
次いで、ステップＳ２３において、上段目標値の安定判定を行う。
【0073】
デフォルトではステップＳ２４に進み、上段ペルチェ素子３１の吸熱側の温度の測定値Ｔｃｐ１が上段目標値の所定の許容範囲（例えば±２℃）内に収まっているかどうかを判定する。そして、測定値Ｔｃｐ１が上段目標値の許容範囲にあると判定されると、ステップＳ２５に進み、測定値Ｔｃｐ１が上段目標値の許容範囲を維持している時間、すなわち継続時間を計測する。
【0074】
そして、ステップＳ２６において、継続時間が所定の規定値（例えば２０分）を満たすかどうかを判定する。継続時間が規定値を満たすと判定されると、ステップＳ２７において上段目標値が達成されているものと評価する。そうでない場合には、ステップＳ２８において継続時間の計測をリセットする。
【0075】
なお、ステップＳ２４において測定値Ｔｃｐ１が上段目標値の許容範囲にないと判定されると、追って述べるステップＳ３５に進む。
【0076】
あるいは、ステップＳ２３において安定でないと判定されると、ステップＳ２９に進んで上段目標値を補正する。
【0077】
次いで、ステップＳ３０において、収納容器２０の庫内温度の測定値Ｔｘが設定値の許容範囲（例えば±２℃）内であるかどうかを判定する。測定値Ｔｘが設定値の許容範囲内であると判定されると、ステップＳ３１において、その状態の継続時間を計測する。
【0078】
そして、ステップＳ３２において、計測した継続時間が所定の規定値（例えば２０分）を満たすかどうかを判定する。継続時間が規定値を満たすと判定されると、ステップＳ３３において庫内温度が安定しているものと判定し、そうでない場合には、ステップＳ３４において継続時間の計測をリセットする。そして、ステップＳ３５に進む。
【0079】
あるいは、ステップＳ３０において測定値Ｔｘが設定値の許容範囲にないと判定されると、ステップＳ３１～Ｓ３４を経ずにステップＳ３５へ進む。
【0080】
ステップＳ３５において、上段ペルチェ素子３１の吸熱側の温度の測定値Ｔｃｐ１及び庫内温度の測定値Ｔｘが安定しているかどうかを判定する。上段ペルチェ素子３１の温度及び庫内温度が安定していると判定されると、ステップＳ３６において収納容器２０の庫内が設定値に到達していると判断し、そうでない場合には、ステップＳ３７において収納容器２０の庫内が設定値に未到達であると判断して、一連の手順を終了する。
上記処理は所定の周期（例えば０．５秒）で繰り返し実行される。
上記処理は所定の周期（例えば０．５秒）で繰り返し実行される。
【0081】
３－２．下段の温度管理
図１４を参照して、下段ペルチェ素子３３の温度管理を説明する。
電源が投入されると、下段ペルチェ素子３３の温度管理が開始する。下段ペルチェ素子３３の温度制御は、他段の温度制御と同期して開始することとする。
図１４を参照して、下段ペルチェ素子３３の温度管理を説明する。
電源が投入されると、下段ペルチェ素子３３の温度管理が開始する。下段ペルチェ素子３３の温度制御は、他段の温度制御と同期して開始することとする。
【0082】
ステップＳ５１において、電源投入又はスタート時限信号の出力から所定の時間（例えば１分）が経過しているかどうかを判定する。もし所定の時間が未経過であれば、ステップＳ５２において、駆動出力の上限を下段ペルチェ素子３３へ供給可能な最大電力の所定割合に制限し、次のステップＳ５３に進む。
【0083】
ステップＳ５３において、下段ペルチェ素子３３の温度目標である基準値を外気温の測定値Ｔａに基づいて補正する。基準値は、上段及び中段目標値よりも高い又は低い温度に予め設定されている。そして、ステップＳ５４において、基準値を目指して下段ペルチェ素子３３を例えばＰＩＤ制御により制御する。
【0084】
次いで、ステップＳ５５において、加熱モードの可否を判定する。判定条件は、例えば、外気温の測定値Ｔａが基準値（例えば５℃）以下であるかどうかである。下段ペルチェ素子３３の主な役割が上段及び中段ペルチェ素子３１，３２の排熱側の温度を一定に維持することにあるからすれば、外気温が基準値以下である場合、上段及び中段ペルチェ素子３１，３２の排熱側の温度を上げる必要がある。
【0085】
加熱モードにすべきと判定されると、ステップＳ５６において下段ペルチェ素子３３の制御を停止し、ステップＳ６２に進む。そうでない場合には、ステップＳ５７において、下段ペルチェ素子３３の両側の温度の測定値の差（Ｔｈ－Ｔｃｐ３）を取得し、その温度差に応じて処理をステップＳ５８～Ｓ６１に分岐させる。
【0086】
すなわち、温度差が例えば３５℃未満であれば、ステップＳ５８において、下段ペルチェ素子３３中の４個のペルチェモジュールを全て動作させる（図１０参照）。このステップが最大負荷時の処理である。
あるいは、温度差が例えば３５℃以上であれば、ステップＳ５９において、３個のペルチェモジュールを動作させ、残りの１個を動作させない。あるいは、温度差が例えば４０以上であれば、ステップＳ６０において、２個のペルチェモジュールを動作させ、残りの２個を動作させない（図９参照）。これらステップが中負荷時の処理である。
あるいは、温度差が例えば４５℃以上であれば、ステップＳ６１において、１個のペルチェモジュールのみを動作させ、残りの３個を動作させない（図８参照）。このステップが最小負荷時の処理である。
あるいは、温度差が例えば３５℃以上であれば、ステップＳ５９において、３個のペルチェモジュールを動作させ、残りの１個を動作させない。あるいは、温度差が例えば４０以上であれば、ステップＳ６０において、２個のペルチェモジュールを動作させ、残りの２個を動作させない（図９参照）。これらステップが中負荷時の処理である。
あるいは、温度差が例えば４５℃以上であれば、ステップＳ６１において、１個のペルチェモジュールのみを動作させ、残りの３個を動作させない（図８参照）。このステップが最小負荷時の処理である。
【0087】
次いで、ステップＳ６２において、下段ペルチェ素子３３の基準値の許容範囲（例えば±０．５℃）内に収まっているかどうかを判定する。この許容範囲にあると判定されると、ステップＳ６３において、この状態の継続時間を計測する。
【0088】
そして、ステップＳ６４において、継続時間が所定の規定値（例えば２０分）を満たすかどうかを判定する。継続時間が規定値を満たすと判定されると、ステップＳ６５において下段ペルチェ素子３３が安定しているものと評価し、そうでない場合には、ステップＳ６６において継続時間計測をリセットする。そして、一連の処理を終了する。
【0089】
あるいは、ステップＳ６２において下段ペルチェ素子３３が基準値の許容範囲内に収まっていないと判定されると、ステップＳ６３～Ｓ６６を経ずに一連の処理を終了する。
上記処理は所定の周期（例えば１秒）で繰り返し実行される。
上記処理は所定の周期（例えば１秒）で繰り返し実行される。
【0090】
以上の処理の結果、図１５に例示するように、庫内温度よりも高い外気温が、更に急上昇したり、庫内温度よりも急に低下したりした場合、あるいは庫内温度よりも低い外気温が庫内温度よりも高く急上昇したりする場合に、庫内温度の変動を小幅に抑えることができる。図１５の例では、外気温が＋１５℃から－２８℃まで変化しているにも関わらず、庫内温度を目標値である－１６℃の±０．２℃の範囲に収めている。
【0091】
このような外気温の変化は、室内から屋外への移動又は屋外から室内への移動に伴う環境温度の急激な変化を模している。このことから、温調装置１は、室内から屋外への移動又は屋外から室内への移動に伴う環境温度の急激な変化の影響を極力抑制して、庫内温度を迅速に安定化することができる。
【0092】
４．本実施形態の効果
本実施形態では、温調ユニット３０を複数段のペルチェ素子で構成し、各段に異なる役割を割り当てている。つまり、上段・中段ペルチェ素子３１，３２を各々の目標値へ追従させ、下段ペルチェ素子３３を基準値へ追従させている。したがって、上段・中段ペルチェ素子３１，３２の排熱側の温度が安定し、その結果、庫内温度と上段及び中段目標値との差が安定する。これにより、上段・中段ペルチェ素子３１，３２の排熱側の温度が高くなりすぎず、十分な吸熱量を確保できるため、冷却能力が高く効率の良い温調ユニット３０の駆動が可能となる。
本実施形態では、温調ユニット３０を複数段のペルチェ素子で構成し、各段に異なる役割を割り当てている。つまり、上段・中段ペルチェ素子３１，３２を各々の目標値へ追従させ、下段ペルチェ素子３３を基準値へ追従させている。したがって、上段・中段ペルチェ素子３１，３２の排熱側の温度が安定し、その結果、庫内温度と上段及び中段目標値との差が安定する。これにより、上段・中段ペルチェ素子３１，３２の排熱側の温度が高くなりすぎず、十分な吸熱量を確保できるため、冷却能力が高く効率の良い温調ユニット３０の駆動が可能となる。
【0093】
また、中段及び下段に含まれる複数のペルチェモジュールの駆動枚数を、中段及び下段への供給電力に応じて調整することで、温調ユニット３０の駆動電力を抑制できる。
【0094】
各段のペルチェ素子３１～３３の間に、所定の厚みを有する熱伝体３４，３５を介在させることで、上段及び下段ペルチェ素子３１，３２において発熱側から吸熱側への熱戻りを抑制できる。したがって、各段のペルチェ素子３１～３３を効率よく利用することができる。
【0095】
また、温調装置１の電源投入時に温調ユニット３０への給電量を制限することで、相対的に効率の低いフルパワーでの動作を避け、その結果として消費電力を抑制している。
【0096】
このように、比較的効率の高い動作条件の下で温調ユニット３０を利用することで、省電力を確保しているのである。それゆえ、温調装置１は、内蔵バッテリーをより長い時間利用することができ、比較的長距離の搬送に対応することができる。
【0097】
更に、ペルチェ素子の複数段重ねにより、温調ユニット３０の駆動に必要な電圧を抑えることができるため、内蔵バッテリーを小型化できる等、温調装置１の軽量化を実現できる。それにより持運び性が向上する。
【0098】
また、温調ユニット３０を、高性能だが高価な専用モジュールではなく、安価な汎用のモジュールで構成できるので、製造コストを抑制することができる。
【0099】
５．本実施形態の変形例１～３
図１６～図１８を参照して、本実施形態の変形例１～３に係る温調装置を説明する。これらの変形例に係る温調装置は、主として温調ユニット１３０，２３０及び３３０において本実施形態に係る温調装置１と相違している。したがって、以下、温調ユニット１３０，２３０及び３３０を中心に、変形例１～３を説明する。
図１６～図１８を参照して、本実施形態の変形例１～３に係る温調装置を説明する。これらの変形例に係る温調装置は、主として温調ユニット１３０，２３０及び３３０において本実施形態に係る温調装置１と相違している。したがって、以下、温調ユニット１３０，２３０及び３３０を中心に、変形例１～３を説明する。
【0100】
５－１．変形例１
変形例１において、温調ユニット１３０は、上段、中段及び下段ペルチェ素子１３１，１３２，１３３を含む。また、上段ペルチェ素子１３１と中段ペルチェ素子１３２の間、及び、中段ペルチェ素子１３２と下段ペルチェ素子１３３の間に、それぞれ熱導体１３４，１３５が介在し、各段のペルチェ素子を熱的に接続している。また、上段ペルチェ素子１３１の吸熱側にも熱導体１３６が配置され、収納容器（図示せず）と上段ペルチェ素子１３１とを熱的に接続している。下段ペルチェ素子１３３の排熱側には放熱フィン１３７が取り付けられている。
変形例１において、温調ユニット１３０は、上段、中段及び下段ペルチェ素子１３１，１３２，１３３を含む。また、上段ペルチェ素子１３１と中段ペルチェ素子１３２の間、及び、中段ペルチェ素子１３２と下段ペルチェ素子１３３の間に、それぞれ熱導体１３４，１３５が介在し、各段のペルチェ素子を熱的に接続している。また、上段ペルチェ素子１３１の吸熱側にも熱導体１３６が配置され、収納容器（図示せず）と上段ペルチェ素子１３１とを熱的に接続している。下段ペルチェ素子１３３の排熱側には放熱フィン１３７が取り付けられている。
【0101】
上段、中段及び下段ペルチェ素子１３１，１３２，１３３を構成するペルチェモジュールの枚数は、それぞれ、１枚、１枚、２枚である。下段のモジュール枚数を上段及び中段のモジュール枚数よりも増やすことで、上段及び中段ペルチェ素子１３１，１３２からの排熱を充分に下段ペルチェ素子１３３で吸熱できる。したがって、外気温の変化に関わらず、上段及び中段ペルチェ素子１３１，１３２の排熱側の温度を安定させることができ、効率的な温調ユニット１３０を構築することが可能となる。
【0102】
５－２．変形例２
変形例２では、温調ユニット２３０は、上段、中段及び下段ペルチェ素子２３１，２３２，２３３を含む。また、上段ペルチェ素子２３１と中段ペルチェ素子２３２の間、及び、中段ペルチェ素子２３２と下段ペルチェ素子２３３の間に、それぞれ熱導体２３４，２３５が介在し、各段のペルチェ素子を熱的に接続している。また、上段ペルチェ素子２３１の吸熱側にも熱導体２３６が配置され、収納容器（図示せず）と上段ペルチェ素子２３１とを熱的に接続している。下段ペルチェ素子２３３の排熱側には放熱フィン２３７が取り付けられている。
変形例２では、温調ユニット２３０は、上段、中段及び下段ペルチェ素子２３１，２３２，２３３を含む。また、上段ペルチェ素子２３１と中段ペルチェ素子２３２の間、及び、中段ペルチェ素子２３２と下段ペルチェ素子２３３の間に、それぞれ熱導体２３４，２３５が介在し、各段のペルチェ素子を熱的に接続している。また、上段ペルチェ素子２３１の吸熱側にも熱導体２３６が配置され、収納容器（図示せず）と上段ペルチェ素子２３１とを熱的に接続している。下段ペルチェ素子２３３の排熱側には放熱フィン２３７が取り付けられている。
【0103】
上段、中段及び下段ペルチェ素子２３１，２３２，２３３を構成するペルチェモジュールの枚数は、それぞれ、２枚、２枚、４枚である。下段のモジュール枚数を上段及び中段のモジュール枚数よりも増やすことで、上段及び中段ペルチェ素子２３１，２３２からの排熱を充分に下段ペルチェ素子２３３で吸熱できる。したがって、外気温の変化に関わらず、上段及び中段ペルチェ素子２３１，２３２の排熱側の温度を安定させることができ、効率的な温調ユニット２３０を構築することが可能となる。
【0104】
変形例２における温調ユニット２３０は、変形例１における温調ユニット１３０と比較して、各段につき２倍の枚数のモジュールを含んでいる。したがって、変形例２における温調ユニット２３０は、変形例１における温調ユニット１３０よりも高い冷却性能を有する。
【0105】
５－３．変形例３
変形例３では、温調ユニット３３０は、上段、中段及び下段ペルチェ素子３３１，３３２，３３３を含む。また、上段ペルチェ素子３３１と中段ペルチェ素子３３２の間、及び、中段ペルチェ素子３３２と下段ペルチェ素子３３３の間に、それぞれ熱導体３３４，３３５が介在し、各段のペルチェ素子を熱的に接続している。また、上段ペルチェ素子３３１の吸熱側にも熱導体３３６が配置され、収納容器（図示せず）と上段ペルチェ素子３３１とを熱的に接続している。下段ペルチェ素子３３３の排熱側には放熱フィン３３７が取り付けられている。
変形例３では、温調ユニット３３０は、上段、中段及び下段ペルチェ素子３３１，３３２，３３３を含む。また、上段ペルチェ素子３３１と中段ペルチェ素子３３２の間、及び、中段ペルチェ素子３３２と下段ペルチェ素子３３３の間に、それぞれ熱導体３３４，３３５が介在し、各段のペルチェ素子を熱的に接続している。また、上段ペルチェ素子３３１の吸熱側にも熱導体３３６が配置され、収納容器（図示せず）と上段ペルチェ素子３３１とを熱的に接続している。下段ペルチェ素子３３３の排熱側には放熱フィン３３７が取り付けられている。
【0106】
上段、中段及び下段ペルチェ素子３３１，３３２，３３３を構成するペルチェモジュールの枚数は、それぞれ、１枚、１枚、４枚である。下段のモジュール枚数を上段及び中段のモジュール枚数よりも増やすことで、上段及び中段ペルチェ素子３３１，３３２からの排熱を充分に下段ペルチェ素子３３３で吸熱できる。したがって、外気温の変化に関わらず、上段及び中段ペルチェ素子３３１，３３２の排熱側の温度を安定させることができ、効率的な温調ユニット３３０を構築することが可能となる。
【0107】
変形例３における温調ユニット３３０は、変形例１，２における温調ユニット１３０，２３０と比較して、上段及び中段のモジュール数に対する下段のモジュール数が２倍である。したがって、変形例３における温調ユニット３３０は、変形例１，２における温調ユニット１３０，２３０よりも外部環境の温度変化から影響を受けにくく安定であると考えられる。
【0108】
以上、本発明の代表的な実施形態及び変形例について説明したが、本発明はこれらのみに限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、かかる設計変更後の態様（変形例）も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
【0109】
例えば、温調ユニットは、上段、中段及び下段ペルチェ素子からなる構成に限られず、上段及び下段ペルチェ素子で構成することができるし、４段以上のペルチェ素子で構成することも可能である。
【0110】
また、上段、中段及び下段ペルチェ素子３１～３３は、それぞれ１枚のペルチェモジュールで構成されてもよい。
【符号の説明】
【0111】
１ 温調装置
１０ 筐体
２０ 収納容器
３０，１３０，２３０，３３０ 温調ユニット
３１，１３１，２３１，３３１ 上段ペルチェ素子
３２，１３２，２３２，３３２ 中段ペルチェ素子
３３，１３３，２３３，３３３ 下段ペルチェ素子
３４～３６，１３４～１３６，２３４～２３６，３３４～３３６ 熱導体
３７，１３７，２３７，３３７ 放熱フィン
４１～４６ 温度センサ
５０ 制御デバイス
１０ 筐体
２０ 収納容器
３０，１３０，２３０，３３０ 温調ユニット
３１，１３１，２３１，３３１ 上段ペルチェ素子
３２，１３２，２３２，３３２ 中段ペルチェ素子
３３，１３３，２３３，３３３ 下段ペルチェ素子
３４～３６，１３４～１３６，２３４～２３６，３３４～３３６ 熱導体
３７，１３７，２３７，３３７ 放熱フィン
４１～４６ 温度センサ
５０ 制御デバイス
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
