JPH04236021A

JPH04236021A - 空気調和装置

Info

Publication number: JPH04236021A
Application number: JP3003210A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Yamamoto; 義明山本; Hisaaki Gyoten; 久朗行天; Fumitoshi Nishiwaki; 文俊西脇; Yasushi Nakagiri; 康司中桐
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-01-16
Filing date: 1991-01-16
Publication date: 1992-08-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ペルチェ効果を用いた
空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、空気調和装置は発熱体として種々
のものが試みられており、なかでもペルチェ効果を利用
した方式のものが実用化されつつある。

【０００３】従来、この種の空気調和装置は図４および
図５に示すような構成が一般的であった。以下図面を参
照しながら説明する。

【０００４】図に示すように、熱を電気に変換し、もし
くは電気を熱に変換する熱電装置１は、熱電素子の両側
にフィンを有し、両側のフィンの温度差により発電を行
い、もしくは電流を通ずることにより冷却を行うもので
ある。以下、ペルチェ効果による冷却についての説明を
行なう。すなわち、絶縁性フィルム基板２の片面に平面
方向にＮ型半導体３、導電体４、Ｐ型半導体５、導電体
４、Ｎ型半導体３、・・・・が順に成膜されている。フ
ィルム基板２の両側には各１個のコルゲートフィン６が
位置し、導電体４を１つおきに、かつ接する導電体４が
おのおの異なるように設置されている。Ｎ型半導体３、
導電体４、Ｐ型半導体５は、各々の端部が重なり合う構
造になっており、熱電装置１に流れ込んだ電流は、半導
体３、５と導電体４の界面でペルチェ効果により発熱も
しくは吸熱する。このとき、Ｎ型半導体３とＰ型半導体
５は交互に並んでいることから、導電体４は交互に発熱
部または吸熱部となり、前述のように導電体４の１つお
きに接するコルゲートフィン６は、一方が発熱フィン、
他方が吸熱フィンとなる。したがって、フィルム基板２
の上部の空気から熱を吸収（もしくは空気への熱の発散
）、フィルム基板２の下部の空気への熱の発散（もしく
は空気からの熱の吸収）となる。また、図５は従来の熱
電装置１を冷暖房用に使用した場合の例を示したもので
ある。このような装置は、大量の空気の流動を必要とす
ることから、図４に示したような熱電装置１を多数平行
に配置し、室内空気および室外空気の２つに空気を導い
て熱交換を行なっている。２つの空気の流動は矢印７，
８に示しているように、各々の熱電装置１の両側のコル
ゲートフィン６に別々の空気を導く必要がある。また、
室外から導いた空気は室外へ、室内から導いた空気は室
内へ排除する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の熱電
装置では、空気流が複雑になり、流路部の製造コストが
大きくなるばかりではなく、流路内の静圧損失が大きく
なることにより消費電力が増大し、騒音が高くなるとい
う問題があった。また、従来の熱電装置を用いて暖房運
転を行なった場合には、室内の空気に対して熱を放出し
室内の温度を上昇させているので、空気中に含まれてい
る水蒸気量は変わらないために、温度の上昇に伴い相対
湿度が低下し、室内が乾燥し不快感を与えるという問題
も発生していた。

【０００６】本発明は上記問題を解決するもので、空気
流路を簡素化し、製造コストおよび消費電力を低減する
とともに、快適な空気調和装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の空気調和装置は、片面を加熱、他面を冷却す
る平板状の熱電装置を交互に複数個重ね、その熱電装置
の間に２つの被熱交換流体の流路を設け、その流れ方向
が前記熱電装置の両側で直交する方向とした構成を有し
ており、また、２つの被熱交換流体が流れる流路を変え
る制御機構を設け、定期的に熱電装置に流す電流方向と
２つの被熱交換流体が流れる流路を変える構成を有して
いるものである。

【０００８】

【作用】上記した構成において、熱交換する２つの空気
は直交することになり、２つの異なる空気は同一面を通
過することなく、熱電装置の４つの面の異なる面におけ
る流れとなるので流路形状が簡素化し、また、水蒸気の
移動は水蒸気圧の差によって生じ、水蒸気圧の高い所か
ら低い所へ移動するので熱電装置表面の平衡水蒸気圧は
温度の関数となることから、温度を下げると平衡水蒸気
圧が低下し、周囲の空気の水蒸気圧よりも低くなる。こ
のとき、表面は空気より熱の吸熱とともに水蒸気も凝縮
し、熱電装置の表面の温度を上げると平衡水蒸気圧が高
くなるので周囲の空気の水蒸気圧よりも高まると、熱電
装置から水蒸気が蒸発する。したがって室外側の空気と
接触する熱電装置の面を低温に、室内側の空気と接触す
る面を高温にすることにより、室外側の空気から吸着し
た水蒸気を室内に導き、室内を加湿することができる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図１および
図２を参照しながら説明する。図に示すように、熱電回
路を形成したコルゲート状の熱電装置１１の両側にコル
ゲート状のフィン１２、１３を設置し、これを重ねた形
状にしている。熱電装置１１に電流を流すことにより、
コルゲート状のフィン１２、１３を流れる２つの流体の
一方から熱を吸い上げ、他方の流体へ熱を捨てるヒート
ポンプサイクルを形成する。このとき隣合う熱電装置１
１は、向き合う面が放熱側または冷却側になるように設
置している。コルゲート状のフィン１２と１３は互いに
直交する方向に取り付けられているため、被熱交換流体
１４および１５は混ざり合うことなく別々の面から流入
流出することになる。

【００１０】図２は熱電装置１１の詳細を示すものであ
り、絶縁性フィルム基板１６の片面には面方向にＮ型半
導体１７、導電体１８、Ｐ型半導体１９、導電体１８、
Ｎ型半導体１７、・・・・が順に成膜されている。Ｎ型
半導体１７、導電体１８、Ｐ型半導体１９は、各々の端
部が接触する構造になっており、接触部の電気抵抗およ
び熱抵抗が大きくならない構造となっている。導電体１
８の材料としては、電気抵抗の小さい銅またはアルミが
用いられる。絶縁性フィルム基板１６は、導電体１８の
１つおきに凹凸を繰り返すコルゲート状に加工されてお
り、すべての凸部は一方の熱伝導板２０と熱的に接触し
、すべての凹部は他方の熱伝導板２１と接触している。

【００１１】上記熱電装置１１を空気調和装置として使
用する場合には、絶縁性フィルム基板１６に沿って半導
体１７、１９および導電体１８に電流を流すことにより
、半導体１７、１９と導電体１８の界面でペルチェ効果
により発熱もしくは吸熱を生じる。このとき、Ｎ型半導
体１７とＰ型半導体１９は交互に並んでいることから、
導電体１８は交互に発熱部または吸熱部となり、導電体
１８の１つおきに接する一方の熱伝導板２０は吸熱（ま
たは発熱）となる。また、他方の熱伝導板２１は発熱（
または吸熱）となる。したがって、絶縁性フィルム基板
１６の上部の流体から熱を吸収（もしくは流体への熱の
発散）、下部を流れる流体への熱の発散（もしくは流体
からの熱の吸収）となる。

【００１２】図３は本発明の他の実施例を示すものであ
る。なお前述の実施例に示したのと同一の構成部品には
同じ符号を付しその説明は省略する。すなわち、暖房時
について説明すると、空気流が矢印Ａの破線に沿って流
れているときは、熱電装置１１に流す電流の方向も矢印
Ｂの実線となる。このとき、熱伝導板２０は加熱、熱伝
導板２１は冷却となり、室内側空気は熱伝導板２０によ
り加熱され、熱伝導板２０に付着していた水蒸気は室内
側空気に供給される。したがって、室内空気は高温高湿
度となって室内へ戻り、熱伝導板２１は低温となってい
ることから、周囲を流れている室外側空気から熱ととも
に水蒸気を供給され結露する。したがって、熱伝導板２
１は結露し、熱伝導板２２は水蒸気を蒸発する。一定時
間後に、電流の方向を一点鎖線に切り替え、空気流も一
点鎖線に切り替える。これにより、熱伝導板２０は冷却
、熱伝導板２１は放熱となり、室外空気は熱伝導板２０
により冷却される。切り替え前に水蒸気を蒸発した熱伝
導板２０の平衡水蒸気圧は減少し、室外空気より水蒸気
を奪う。熱伝導板２１は切り替え前に吸着した水蒸気を
、周囲を流れている室内側空気に熱とともに捨てる。この操作を繰り返すことにより、室外空気より熱および
水蒸気を汲み上げ、室内側へ熱および水蒸気を捨てるこ
とができる。したがって、室内空気は乾燥することなく
快適な空調が可能となる。また、室外温度が低下した場
合においても、除霜を必要としないことから、従来の空
調における除霜時の不快感もなくなる。

【００１３】なお本実施例では、熱伝導板の平衡蒸気圧
で説明しているが、熱伝導板またはコルゲート状のフィ
ンの表面に吸着剤を付着させることにより、平衡蒸気圧
を変え、さらに加湿効果を増加させることも可能である
。また本実施例では、水蒸気を例にとって説明している
が、吸着剤の材料を変えることにより、室内空気に含ま
れる二酸化炭素の移動や、有害ガスの移動についても、
同様に行なうことができる。また、コルゲート状のフィ
ンにスリットまたはルーバーを設けることにより流体の
熱交換を促進させ、効率をさらによくすることができる
。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本発明は、片面を加熱、他
面を冷却する平板状の熱電装置を交互に複数個重ね、そ
の熱電装置の間に２つの被熱交換流体の流路を設け、そ
の流れ方向が前記熱電装置の両側で直交する方向とし、
また２つの被熱交換流体が流れる流路を変える制御機構
を設け、定期的に熱電装置に流す電流方向と２つの被熱
交換流体が流れる流路を変える構成とすることにより、
空気流路を簡素化し、製造コストおよび消費電力を大幅
に低減するとともに、快適な空気調和装置を実現できる
。

【図面の簡単な説明】【図１】本発明の実施例の空気調和装置の概略構成図【
図２】同空気調和装置の熱電装置の詳細説明図　　【図
３】本発明の他の実施例の空気調和装置の概略構成図【図４】従来の空気調和装置の熱電装置の構成図【図５
】従来の空気調和装置の概略構成図【符号の説明】１１　　　　熱電装置１２，１３　　コルゲート状のフィン（流路）１４，１
５　　（被熱交換流体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　片面を加熱、他面を冷却する平板状の
熱電装置を交互に複数個重ね、その熱電装置の間に２つ
の被熱交換流体の流路を設け、その流れ方向が前記熱電
装置の両側で直交する方向とした空気調和装置。
【請求項２】　　２つの被熱交換流体が流れる流路を変
える制御機構を設け、定期的に熱電装置に流す電流方向
と２つの被熱交換流体が流れる流路を変える請求項１記
載の空気調和装置。
【請求項３】　　熱電装置の両面に吸着性材料を付着さ
せるかまたは熱電装置の両面を吸着性材料で構成した請
求項２記載の空気調和装置。
【請求項４】　　熱電装置は、絶縁性フィルム基板上の
面方向にＮ型半導体、導電体１、Ｐ型半導体、導電体２
の順に、各半導体・導電体の端部が電気的に導通するよ
うに熱電回路を形成し、導電体１を凸部に導電体２を凹
部に位置するようにフィルム基板をコルゲート状のフィ
ンに構成し、前記凸部および凹部のいずれかに接触する
熱伝導板を２つ設置して構成した請求項１または２記載
の空気調和装置。
【請求項５】　　被熱交換流体の流路をコルゲート状の
フィンで構成した請求項１または２記載の空気調和装置
。
【請求項６】　　フィンの表面に吸着性材料を付着させ
るかまたはフィンを吸着性材料で構成した請求項５記載
の空気調和装置。
【請求項７】　　フィンにスリットまたはルーバーを設
けた請求項４記載の空気調和装置。