JP2017083096A - 照明付き冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアコンとしての室外機や室内機を不要として、簡素化、小型化及び低廉化を実現し、且つ省電力化された効率的な新たなエアコンを提供する。【解決手段】発熱する照明部ＬＤと、ペルチェ素子からなるペルチェ素子部と、ペルチェ素子部に面し且つ空気を流して外部に放出するための空気流路と、を備え、暖房時において、空気流路に空気を流すと共に、照明部ＬＤからの熱と、空気流路に面するペルチェ素子部の面のペルチェ素子部の駆動による温度上昇と、により、空気流路を流れる空気の温度を上げ、温風として送風口ＯＵＴから外部に放出する。また冷房時において、空気流路に空気を流すと共に、空気流路に面するペルチェ素子部の面のペルチェ素子部の駆動による温度低下により、空気流路を流れる空気の温度を下げ、冷風として送風口ＯＵＴから外部に放出する。【選択図】図１

Description

本発明は、照明付き冷暖房装置の技術分野に属し、より詳細には、一般的な設置用の他、個人用、携帯用又は野外用として活用することが可能な冷暖房装置の技術分野に属する。

従来一般的な冷暖房装置（いわゆるエアコン）では、室外機と室内機とが必要とされており、価格も高く、設置場所の選択に制限があり、更に設置自体にも例えば電気的な専門の知識が必要となる。このため、より構造が簡単で小型化されたエアコンが求められている。このようなエアコンについて開示した先行技術文献としては、例えば下記特許文献１が挙げられる。

この特許文献１に開示されているエアコン（冷暖房装置）では、いわゆるペルチェ効果を有するペルチェ素子１４を用いて、ファン１８からの風が第１フィン１６及び第２フィン１７上を通過することにより熱交換され、この風が吹き出し口１２及び吹き出し口１３より吹き出すことによって室の冷暖房が成され、ファン１８からの風を第１フィン１６側と第２フィン１７側とに分ける仕切り板１９を備える構成とされている。

特開平７―２５３２２４号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されているエアコンでは、効率的な冷暖房ができない場合があるという問題点があった。特に暖房時において十分な暖房ができない場合があるという問題点があった。また、エアコン全体としての小型化にも限界があるという問題点もあった。

そこで本発明は、上記の各問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、エアコンとしての室外機や室内機を不要として、簡素化、小型化及び低廉化を実現し、且つ省電力化された効率的な新たなエアコンを実現することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、発熱する照明部と、ペルチェ素子からなるペルチェ素子部と、前記ペルチェ素子部に面し且つ空気を流して外部に放出するための空気流路と、暖房時において、前記空気流路に空気を流すと共に、前記照明部からの熱と、当該空気流路に面する前記ペルチェ素子部の面の当該ペルチェ素子部の駆動による温度上昇と、により、当該空気流路を流れる空気の温度を上げ、温風として前記外部に放出する送風ファン等の暖房手段と、冷房時において、前記空気流路に空気を流すと共に、当該空気流路に面する前記ペルチェ素子部の面の当該ペルチェ素子部の駆動による温度低下により、当該空気流路を流れる空気の温度を下げ、冷風として前記外部に放出する送風ファン等の冷房手段と、を備える。

請求項１に記載の発明によれば、照明部を備えた冷暖房装置において、暖房時においては、照明部からの熱と、空気流路に面するペルチェ素子部の面の温度上昇と、により、空気流路を流れる空気の温度を上げ、温風として外部に放出する。一方冷房時においては、空気流路に面するペルチェ素子部の面の温度低下により、空気流路を流れる空気の温度を下げ、冷風として外部に放出する。よって、従来の冷暖房装置のような室外機や室内機を不要として簡素化、小型化及び低廉化を実現し、且つ省電力化された効率的な新たな照明付き冷暖房装置を実現することができる。また、暖房時における温風の生成を照明部からの熱により補完するので、省電力化且つ効率的な冷暖房装置を実現することができる。

上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の照明付き冷暖房装置において、前記照明部が複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）発光素子からなるように構成される。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、照明部が複数のＬＥＤ発光素子からなるので、効率的なＬＥＤ照明兼用の冷暖房装置を実現することができる。

上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の照明付き冷暖房装置において、前記空気流路は、前記照明部と前記ペルチェ素子部との間に設けられる温風路等の第一流路と、前記ペルチェ素子部の前記第一流路と反対側に設けられる冷風路等の第二流路と、からなり、暖房時において前記暖房手段は、前記照明部からの前記熱と、前記第一流路に面する前記ペルチェ素子部の面の前記温度上昇と、により、当該第一流路を流れる空気の温度を上げ、前記温風として当該第一流路の出口から前記外部に放出し、冷房時において前記冷房手段は、前記第二流路に面する前記ペルチェ素子部の面の前記温度低下により、当該第二流路を流れる空気の温度を下げ、前記冷風として当該第二流路の出口から前記外部に放出するように構成される。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、暖房時においては、照明部からの熱と第一流路に面するペルチェ素子部の面の温度上昇と、により第一流路を流れる空気の温度を上げ、温風としてその出口から外部に放出する。また冷房時においては、第二流路に面するペルチェ素子部の面の温度低下により第二流路を流れる空気の温度を下げ、冷風としてその出口から外部に放出する。よって、温風用の空気流路と冷風用の空気流路とを区別して、より効率的に暖房及び冷房を行うことができる。

上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の照明付き冷暖房装置において、前記暖房手段は、前記暖房時において前記第一流路の入口を開放し且つ前記第二流路の入口を塞ぐシャッタ部等のシャッタ手段と、開放された前記第一流路に前記空気を流す送風ファン等の送風手段と、を備える。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の作用に加えて、暖房手段が、第一流路の入口を開放し且つ第二流路の入口を塞ぐシャッタ手段と、開放された第一流路に空気を流す送風手段と、を備えるので、簡易な構成で暖房機能を実現することができる。

上記の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の照明付き冷暖房装置において、前記冷房手段は、前記冷房時において前記第二流路の入口を開放し且つ前記第一流路の入口を塞ぐシャッタ部等のシャッタ手段と、開放された前記第二流路に前記空気を流すファン等の送風手段と、を備える。

請求項５に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の作用に加えて、冷房手段が、第二流路の入口を開放し且つ第一流路の入口を塞ぐシャッタ手段と、開放された第二流路に空気を流す送風手段と、を備えるので、簡易な構成で冷房機能を実現することができる。

上記の課題を解決するために、請求項６に記載の発明は、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の照明付き冷暖房装置において、前記第二流路の出口から吹き出す風を前記第一流路に環流させる第三流路を更に備える。

請求項６に記載の発明によれば、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、第二流路の出口から吹き出す風を第一流路に環流させるので、冷房時の結露により発生した水を気化させることができる。

上記の課題を解決するために、請求項７に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の照明付き冷暖房装置において、前記冷房時において前記冷房手段は、前記空気流路に空気を流すと共に、前記暖房時とは逆の極性での前記ペルチェ素子部の駆動による前記温度低下により、当該空気流路を流れる空気の温度を下げ、前記冷風として前記外部に放出するように構成される。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の照明付き冷暖房装置において、冷房時においては、空気流路に面するペルチェ素子部の面の、暖房時とは逆の極性での駆動による温度低下により、空気流路を流れる空気の温度を下げ、冷風として外部に放出する。よって、温風と冷風との切り換えを電気的に行うので、照明付き冷暖房装置の構成をより簡素化することができる。

上記の課題を解決するために、請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の照明付き冷暖房装置において、前記ペルチェ素子部は前記ペルチェ素子を複数備える。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、ペルチェ素子を複数備えるので、冷暖房装置を小型化しつつ、効率的に温風又は冷風を作り出すことができる。

上記の課題を解決するために、請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の冷暖房装置において、前記暖房手段又は前記冷房手段の少なくともいずれか一方が、当該少なくともいずれか一方の駆動電力の少なくとも一部を前記ペルチェ素子部において発生する電力により賄うように構成される。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、暖房手段又は冷房手段の少なくともいずれか一方が、その駆動電力の少なくとも一部をペルチェ素子部において発生する電力により賄うので、冷暖房装置をより小型化することができる。

上記の課題を解決するために、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の照明付き冷暖房装置において、前記電力が予め設定された閾値以上となったとき、当該閾値以上となった電力に相当する外部電力の供給を断とするスイッチ手段を備える。

請求項１０に記載の発明によれば、請求項９に記載の発明の作用に加えて、ペルチェ素子部において発生する電力が既定の閾値以上となったとき、当該閾値以上となった電力に相当する外部電力の供給を断とするので、より省電力性を高めることができる。

本発明によれば、照明部を備えた冷暖房装置において、暖房時においては、照明部からの熱と、空気流路に面するペルチェ素子部の面の温度上昇と、により、空気流路を流れる空気の温度を上げ、温風として外部に放出する。一方冷房時においては、空気流路に面するペルチェ素子部の面の温度低下により、空気流路を流れる空気の温度を下げ、冷風として外部に放出する。

従って、従来の冷暖房装置のような室外機や室内機を不要として簡素化、小型化及び低廉化を実現し、且つ省電力化された効率的な新たな照明付き冷暖房装置を実現することができる。また、暖房時における温風の生成を照明部からの熱により補完するので、省電力化且つ効率的な冷暖房装置を実現することができる。

第１実施形態に係るエアコンの構成を示す外観図であり、（ａ）は背面図であり、（ｂ）は上面図であり、（ｃ）は正面図であり、（ｄ）は底面図であり、（ｅ）は左側面図であり、（ｆ）は右側面図である。 第１実施形態に係るエアコンの内部構成を示す図であり、（ａ）は正面視透視図であり、（ｂ）は上面視透視図である。 第１実施形態に係るエアコンの動作を示す図であり、（ａ）は暖房時の動作を示す左側面視透視図であり、（ｂ）は冷房時の動作を示す左側面視透視図であり、（ｃ）は風の流れを例示する上面視透視図である。 第１実施形態に係るエアコンにおける電源回路等を示す図である。 第２実施形態に係るエアコンの概要構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係るエアコンにおける送風口側の外観を示す斜視図である。 第２実施形態に係るエアコンの動作を示すブロック図であり、（ａ）は冷房時の動作を示すブロック図であり、（ｂ）は暖房時の動作を示すブロック図である。 第２実施形態に係るエアコンにおける電源回路等を例示する図である。 第２実施形態に係るエアコンの効果を例示する概念図である。 第１変形形態に係る冷暖房装置の概要構成を示すブロック図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する各実施形態及び変形形態は、例えば一般的な設置用の他、個人用、携帯用又は野外（いわゆるアウトドア）用としても使用可能なエアコンに対して本発明を適用した場合の実施形態及び変形形態である。

（Ｉ）第１実施形態
始めに、本発明に係る第１実施形態について、図１乃至図４を用いて説明する。なお、図１は第１実施形態に係るエアコンの構成を示す外観図であり、図２は当該エアコンの内部構成を示す図であり、図３は当該エアコンの動作を示す図であり、図４は当該エアコンにおける電源回路等を示す図である。

図１に外観をそれぞれ示すように、第１実施形態に係るエアコンＡＣ１は、長方形の筐体ＢＤの正面に、例えば同心円状の複数のスリットからなり且つ第１実施形態に係る温風又は冷風を放出する送風口ＯＵＴを備えている。この送風口ＯＵＴを構成する各スリットの形状は任意であり、図１に例示する同心円状の他、例えばそれぞれが長方形であってもよい。この送風口ＯＵＴの内部には、図１において図示しない後述する送風ファン及びこれを回転させる送風用モータが備えられている。一方エアコンＡＣ１の両側面には、それぞれ、外部の空気が吸引されるスリット状の吸引口ＩＮが設けられている。この吸引口ＩＮを構成する各スリットの形状も任意であり、図１に例示する長方形の他、送風口ＯＵＴと同様の同心円状であってもよい。またエアコンＡＣ１の背面には、例えば同心円状の複数のスリットからなり且つエアコンＡＣ１内部の不要な空気を排出する排風口Ｂ_ＯＵＴが設けられている。この排風口Ｂ_ＯＵＴを構成するスリットの形状も任意であり、図１に例示する同心円状の他、例えばそれぞれが長方形であってもよい。この排風口Ｂ_ＯＵＴの内部には、図１において図示しない後述する排風ファン及びこれを回転させる排風用モータが備えられている。

他方エアコンＡＣ１の上面には、後述するＬＥＤ発光素子を複数含む照明部ＬＤが備えられている。またエアコンＡＣ１の底面には、例えばその四隅に、固定用の脚ＦＴがそれぞれ備えられている。なおエアコンＡＣ１は、当該エアコンＡＣ１を起動するためのスイッチ等を含む操作部を備えているが、その設置位置や構成等は任意であるため、図１ではその記載を省略している。

次に、エアコンＡＣ１の内部構造及び動作等について、図２及び図３を用いて説明する。なお図２及び図３において、図１を用いて説明した外観形状は破線で示されている。

図２（ａ）に正面視透視図を示すように、エアコンＡＣ１の内部には、その天面に上記照明部ＬＤが備えられている。なお図２（ａ）では、上記送風ファン及び送風用モータは図示を省略している。この照明部ＬＤは、図２（ｂ）に上面視透視図を示すように、複数のＬＥＤ発光素子２が例えばアレイ状に並べられて構成されている。このとき、照明部ＬＤ内におけるＬＥＤ発光素子２の配置位置は任意である。また照明部ＬＤのエアコンＡＣ１の内部側には、図２（ａ）における下方向に延び且つ照明部ＬＤの底面に沿って図２（ａ）における奥行き方向（図２（ｂ）における上下方向）にスライド移動可能な放熱フィンが設けられている。なお図２（ａ）では当該放熱フィン自体も図示を省略しており、当該放熱フィンについては、後ほど図３を用いて説明する。また照明部ＬＤの底部表面（エアコンＡＣ１の内部側表面）の上記放熱フィンの可動領域以外の部分は、例えば断熱材等が敷設されている。この構造により、照明部ＬＤ内の各ＬＥＤ発光素子２からの熱は、放熱フィンＬＡＦを介してのみ、エアコンＡＣ１の内部に伝わることになる。一方エアコンＡＣ１の内部には、送風口ＯＵＴに正対する位置に、例えばアレイ状に並べられた複数のペルチェ素子４を含むペルチェ素子部ＰＡが備えられている。このペルチェ素子部ＰＡに含まれるペルチェ素子４は、図２（ａ）において図示を省略する温風側フィン及び冷風側フィンにより、図２（ａ）における奥行き方向に挟まれた状態で、エアコンＡＣ１内に支持されている。この温風側フィン及び冷風側フィンについても、後ほど図３を用いてそれぞれ説明する。

以上の構成において、各吸入口ＩＮ、送風ファン及び送風口ＯＵＴが本発明に係る「暖房手段」の一例及び「冷房手段」の一例にそれぞれ相当する。また、各吸入口ＩＮから送風口ＯＵＴに至る空気の流路が、本発明に係る「空気流路」の一例に相当する。

次に、エアコンＡＣ１における冷房時の動作及び暖房時の動作について、図３を用いてそれぞれ説明する。

図３（ａ）に左側面視透視図を示すように、ペルチェ素子部ＰＡを構成する上記各ペルチェ素子４は、並んだ状態で上記温風側フィンＨＦと上記冷風側フィンＣＦとにより挟まれており、この状態で水平方向の回転軸Ｘを中心としてエアコンＡＣ１内で回転可能に支持されている。このとき温風側フィンＨＦは、駆動されたときのペルチェ効果により温度が上昇するペルチェ素子４の面に接するように、固定されている。これに対して冷風側フィンＣＦは、駆動されたときのペルチェ効果により温度が低下するペルチェ素子４の面に接するように、固定されている。ここで本発明における「ペルチェ効果」とは、各ペルチェ素子４に印加された駆動電圧が、各ペルチェ素子４の例えば表面と裏面との間の温度差に変換される現象をいう。そして、上記図示しない操作部における操作等に基づいてエアコンＡＣ１により暖房を行う旨が設定されると、ペルチェ素子部ＰＡは図３（ａ）に示す直立位置に固定される。このとき各ペルチェ素子４における温度が上昇する面と上記温風側フィンＨＦとが送風口ＯＵＴに正対する位置となる。また同時に、ペルチェ素子部ＰＡの上端は、照明部ＬＤからエアコンＡＣ１の内部方向に延びている上記放熱フィンＬＡＦと接する状態とされる。このとき照明部ＬＤの放熱フィンＬＡＦは、図３（ａ）上部に一点鎖線両矢印で示した通り、照明部ＬＤの底面に沿って図３（ａ）及び図３（ｂ）における左右方向にスライド移動可能とされている。また放熱フィンＬＡＦは、当該スライド前後において、暖房時の位置（図３（ａ）に示す位置）と冷房時の位置（図３（ｂ）に示す位置）でそれぞれ固定される。また上述したように、照明部ＬＤの底部表面の放熱フィンＬＡＦの可動領域以外の部分は断熱構造とされており、照明部ＬＤ内の各ＬＥＤ発光素子２からの熱は、放熱フィンＬＡＦを介してのみ、エアコンＡＣ１の内部に伝わる。この状態において各ＬＥＤ発光素子２が発光すると、それに伴う熱が、図３（ａ）に示す位置にある放熱フィンＬＡＦを介して、図３（ａ）における下方に発散される。これと並行して、ペルチェ素子部ＰＡ内の各ペルチェ素子４は、それぞれのペルチェ効果により、温風側フィンＨＦ側の面（図３（ａ）において右方を向いている面）の温度がそれぞれ上がるように駆動される。そして、この状態で送風口ＯＵＴ内の送風ファンＦ_ＯＵＴが回転することにより、図３（ｃ）に例示するように両側面の吸引口ＩＮから吸入された空気Ｗは、各ＬＥＤ発光素子２からの放熱フィンＬＡＦを介した熱と、温風側フィンＨＦを介した各ペルチェ素子４表面の温度上昇によりそれぞれ温められ、温風として送風口ＯＵＴから放出される。なおこのとき、エアコンＡＣ１の背面側の各ペルチェ素子４の面（即ち図３（ａ）における冷風側フィンＣＦ側の面）の温度は上記ペルチェ効果により下がることになるが、これにより温度が下げられた空気は、排風口Ｂ_ＯＵＴ内の排風ファンＦ_ＢＯＵＴによりエアコンＡＣ１の背面に放出される。よって、エアコンＡＣ１の背面側（冷風側フィンＣＦ側）の各ペルチェ素子４の面の温度低下が、放熱フィンＬＡＦからの熱及び温風側フィンＨＦを介した各ペルチェ素子４表面の温度上昇による暖房効果の妨げになることはない。以上の構成において、照明部ＬＤとしての発光も並行して行われれば、当該発光と、エアコンＡＣ１による暖房とが、同時並行的に実行される。

これに対し、上記操作等に基づいてエアコンＡＣ１により冷房を行う旨が設定されると、先ず放熱フィンＬＡＦが図３（ａ）に示す位置から図３中右方向にスライド移動し、図３（ｂ）に示す位置で固定される。またこれと並行してペルチェ素子部ＰＡは、回転軸Ｘを中心として図３（ａ）に示す状態から反時計方向に回転され、図３（ｂ）に左側面視透視図を示す位置に固定される。このとき、温風側フィンＨＦの端部は図３（ｂ）に示すように、放熱フィンＬＡＦにおける暖房時とは反対側の面の端部に接する。またこの回転により、各ペルチェ素子４における温度が低下する面（冷風側フィンＣＦに接している面）と当該冷風側フィンＣＦとが送風口ＯＵＴに正対する位置となる。この状態においてペルチェ素子部ＰＡ上の各ペルチェ素子４は、それぞれのペルチェ効果により、送風口ＯＵＴに対向している冷風側フィンＣＦ側の面（図３（ｂ）において右下方を向いている面）の温度がそれぞれ下がるように駆動される。そして、この状態で送風口ＯＵＴ内の送風ファンＦ_ＯＵＴが回転することにより、暖房時と同様に両側面の吸引口ＩＮから吸入された空気Ｗは、冷風側フィンＣＦを介した各ペルチェ素子４表面の温度低下により冷やされ、冷風として送風口ＯＵＴから放出される（図３（ｃ）参照）。なおこのとき、エアコンＡＣ１の背面側（温風側フィンＨＦ側）の各ペルチェ素子４の面の温度は上記ペルチェ効果により上がることになるが、これによる熱と、発光する各ＬＥＤ発光素子２からの放熱フィンＬＡＦを介した熱により温められた空気は、暖房時と同様に排風ファンＦ_ＢＯＵＴによりエアコンＡＣ１の背面に放出される。また、照明部ＬＤの底部表面のうち図３（ｂ）における冷風側フィンＣＦより右側の部分は、上述したように断熱構造とされている。よって、温風側フィンＨＦ側の各ペルチェ素子４の面の温度上昇及び放熱フィンＬＡＦからの熱が、冷風側フィンＣＦを介した各ペルチェ素子４表面の温度低下による冷房効果を妨げることがない。以上の構成において、照明部ＬＤとしての発光も並行して行われれば、当該発光と、エアコンＡＣ１による冷房とが、同時並行的に実行される。

次に、各ＬＥＤ発光素子２及び各ペルチェ素子４並びに送風ファンＦ_ＯＵＴ等を駆動するための電気的な構成について、図４を用いて説明する。

図４に示すように、エアコンＡＣ１には、外部電源に接続された電源部１を備えている。この場合の外部電源とは、例えば、交流１００ボルト／２００ボルトの電源又はバッテリ等の外部電源が該当する。なお電源部１は、説明の簡略化のため図１乃至図３では図示を省略している。この電源部１は、各ＬＥＤ発光素子２を駆動するための発光用出力部１Ｌと、各ペルチェ素子４を駆動するためのペルチェ素子用出力部１Ｐと、送風ファンＦ_ＯＵＴを回転させる送風モータＭ１を駆動するための送風モータ用出力部１Ｍ１と、排風ファンＦ_ＢＯＵＴを回転させる排風モータＭ２を駆動するための排風モータ用出力部１Ｍ２と、を備えている。このとき、各ＬＥＤ発光素子２は直列に発光用出力部１Ｌに接続されており、また各ペルチェ素子４も直列にペルチェ素子用出力部１Ｐに接続されている。そして、各ＬＥＤ発光素子２、各ペルチェ素子４、送風モータＭ１及び排風モータＭ２はそれぞれ、発光用出力部１Ｌ、ペルチェ素子用出力部１Ｐ、送風モータ用出力部１Ｍ１及び排風モータ用出力部１Ｍ２から必要な電力を得て、それぞれに駆動される。このとき、各ペルチェ素子４に供給される電圧の極性は、図３を用いて説明した暖房時及び冷房時の動作となるように設定される。

一方、上記の構成に加えて第１実施形態に係るエアコンＡＣ１では、電子スイッチＳＷが排風モータＭ２の一方の端子と排風モータ用出力部１Ｍ２との間に設けられており、更に排風モータＭ２自体が、図４に示すように各ペルチェ素子４に直列に接続されている。この電子スイッチＳＷは、各ＬＥＤ発光素子２の発光により各ペルチェ素子４の温度が上昇することによるゼーベック効果により、各ペルチェ素子４の両端の電圧が排風モータＭ２を駆動可能な電圧まで上昇したとき、オフとなるように制御される。ここで上記「ゼーベック効果」とは、その表面と裏面との間に温度差が発生したときに、ペルチェ素子４自体に電圧が発生する現象である。

以上説明したように、第１実施形態に係るエアコンＡＣ１の構成及び冷暖房時の動作によれば、照明部ＬＤを備えたエアコンＡＣ１において、暖房時においては、照明部ＬＤのＬＥＤ発光素子２からの熱と、空気流路に面するペルチェ素子部ＰＡ（各ペルチェ素子４）の面の温度上昇と、により、空気流路を流れる空気の温度を上げ、温風として外部に放出する。一方冷房時においては、空気流路に面するペルチェ素子部ＰＡの面の温度低下により、空気流路を流れる空気の温度を下げ、冷風として外部に放出する。よって、従来の冷暖房装置のような室外機や室内機を不要として簡素化、小型化及び低廉化を実現し、且つ省電力化された効率的な新たな照明付きのエアコンＡＣ１を実現することができる。また、暖房時における温風の生成を照明部ＬＤからの熱により補完するので、省電力化且つ効率的なエアコンＡＣ１を実現することができる。

また、照明部ＬＤが複数のＬＥＤ発光素子２からなるので、効率的なＬＥＤ照明兼用のエアコンＡＣ１を実現することができる。

更に、冷房時においては、空気流路に面するペルチェ素子部ＰＡの面の、暖房時とは逆の極性での駆動による温度低下により、空気流路を流れる空気の温度を下げ、冷風として外部に放出する。よって、温風と冷風との切り換えを電気的に行うので、照明付きのエアコンＡＣ１の構成をより簡素化することができる。

更にまた、ペルチェ素子部ＰＡがペルチェ素子４を複数備えるので、エアコンＡＣ１を小型化しつつ、効率的に温風又は冷風を作り出すことができる。

また、排風モータＭ２が、その駆動電力の少なくとも一部をペルチェ素子部ＰＡにおいて発生する電力により賄うので、エアコンＡＣ１をより小型化することができる。

更にこのとき、ペルチェ素子部ＰＡにおいて発生する電力が既定の閾値以上となったとき、当該閾値以上となった電力に相当する外部電力の供給を電子スイッチＳＷにより断とするので、より省電力性を高めることができる。

（II）第２実施形態
次に、本発明に係る実施形態について、図５乃至図９を用いて説明する。なお、図５は第２実施形態に係る冷暖房装置の概要構成を示すブロック図であり、図６は当該冷暖房装置における吹き出し口側の外観を示す斜視図であり、図７は当該冷暖房装置の動作を示すブロック図である。また、図８は当該冷暖房装置における電源回路を例示する図であり、図９は当該冷暖房装置の効果を例示する概念図である。更に、図５乃至図８において、第１実施形態に係るエアコンＡＣ１と同様の部材については、同様の部材番号を付して細部の説明は省略する。

図５及び図６に示すように、第２実施形態に係るエアコンＡＣ２は、電源部１と、上記ＬＥＤ発光素子２からなる照明部ＬＤと、側壁３Ｗで囲まれた温風路３と、上記ペルチェ素子４からなるペルチェ素子部ＰＡと、側壁５Ｗで囲まれた冷風路５と、駆動部７Ｄ及びシャッタ７を含むシャッタ部７Ｓと、送風ファン８と、により構成されている。このとき、シャッタ部７Ｓ及びファン８が本発明に係る「暖房手段」の一例及び「冷房手段」の一例にそれぞれ相当する。また、シャッタ部７Ｓが本発明に係る「シャッタ手段」の一例に相当し、送風ファン８が本発明に係る「送風手段」の一例に相当する。更に、温風路３が本発明に係る「第一流路」の一例に相当し、冷風路５が本発明に係る「第二流路」の一例に相当する。

以上の構成において各ＬＥＤ発光素子２は図１及び図２に示すように、温風路３の側壁３Ｗに沿って横に並べられている。

一方各ペルチェ素子４は、ＬＥＤ発光素子２と略並行に且つ温風路３の側壁３Ｗと冷風路５の側壁５Ｗで挟まれた状態で並べられており、よってＬＥＤ発光素子２とペルチェ素子４との間に温風路３が設けられている。また冷風路５は、ペルチェ素子４に対して温風路３と反対側に設けられており、その側壁５Ｗが各ペルチェ素子４に接する構造とされている。なお各ペルチェ素子４は電源部１からの電力により駆動されたとき、それぞれのペルチェ効果により、温風路３側の面の温度を上げ、冷風路５側の面の温度を下げる。このとき、温風路３の側壁３Ｗは後述するように、第１実施形態に係るエアコンＡＣ１における温風側フィンＨＦと同様の機能を発揮する。また冷風路５の側壁５Ｗは後述するように、当該エアコンＡＣ１における冷風側フィンＣＦと同様の機能を発揮する。

他方、シャッタ部７Ｓを構成するシャッタ７は、温風路３の入口位置と冷風路５の入口位置との間で駆動部７Ｄにより移動される。そして送風ファン８は、図１左から右方向に空気Ｗを風として放出する。更に電源部１は、各ＬＥＤ発光素子２、各ペルチェ素子４、駆動部７Ｄ及び送風ファン８に対して、それぞれの動作のために必要な駆動電力を後述するように供給する。

次に、図５及び図６を用いてその構成を説明した第２実施形態に係るエアコンＡＣ２の動作について、図７を用いて説明する。

先ず、図示しない操作部における操作等に基づいて、エアコンＡＣ２により冷房を行う旨が設定されると、図７（ａ）に示すように、送風ファン８から空気Ｗが放出されつつ、温風路３における空気Ｗの入口を塞ぐ位置にシャッタ７が駆動部７Ｄにより移動される。これと並行して各ペルチェ素子４は電源部１からの電力により駆動され、冷風路５側の表面の温度を下げる。これらにより、送風ファン８から放出されて風として冷風路５に進入した空気Ｗは、その移動に伴って、その移動方向に並べられた各ペルチェ素子４により、側壁５Ｗを介してその温度が暫時下げられ、冷風路５の出口（図５及び図７において右方向の出口）から冷風として放出される。この冷房時において、各ＬＥＤ発光素子２は駆動されており、よって照明部ＬＤからの発光も行われている。以上の動作により、照明部ＬＤからの発光と、エアコンＡＣ２による冷房とが、同時並行的に実行される。

次に、上記操作部における操作等に基づいて、エアコンＡＣ２により暖房を行う旨が設定されると、図７（ｂ）に示すように、送風ファン８から風として空気Ｗが放出されつつ、冷風路５における空気Ｗの入口を塞ぐ位置にシャッタ７が駆動部７Ｄにより移動される。これと並行して各ペルチェ素子４は電源部１からの電力により駆動され、温風路３側の面の温度を上げる。またこれらと並行して各ＬＥＤ発光素子２も駆動されており、よって照明部ＬＤからの発光も行われている。このとき各ＬＥＤ発光素子２は、第１実施形態の場合と同様に、当該駆動に対応した量の熱を発生させている。そしてこれらにより、送風ファン８から放出されて温風路３に進入した空気Ｗは、その移動に伴って、その移動方向に並べられた各ペルチェ素子４及び各ＬＥＤ発光素子２のそれぞれにより、側壁３Ｗを介してその温度が暫時上げられ、温風路３の出口（図５及び図７において右方向の出口）から温風として放出される。以上の動作により、照明部ＬＤからの発光と、エアコンＡＣ２による暖房とが、同時並行的に実行される。

ここで、第２実施形態に係る電源部１は、図８に示すように、第１実施形態に係る電源部１と同様の発光用出力部１Ｌ及びペルチェ素子用出力部１Ｐに加えて、上記送風ファン８を回転させるための送風モータＭを駆動する送風モータ用出力部１Ｍ１を備えている。なお図８では、図５乃至図７に示したエアコンＡＣ２の構成のうち、各ＬＥＤ発光素子２、温風路３及び各ペルチェ素子４以外の構成の図示を省略している。また第２実施形態に係るエアコンＡＣ２は、第１実施形態に係るエアコンＡＣ１における排風ファンＦ_ＢＯＵＴ及び排風モータＭ２は備えていないため、排風モータ用出力部１Ｍ２は不要である。一方、第２実施形態に係る上記送風ファン８は、温風及び冷風の元となる空気Ｗを放出することから、省エネを実現しつつも強力であることが求められる。そこで第２実施形態に係るエアコンＡＣ２では、冷房時及び暖房時の双方において温風路３を挟んで駆動されている各ＬＥＤ発光素子２からの熱による上記ゼーベック効果により各ペルチェ素子４それぞれにおいて発生される電力を、送風ファン８を回転させるためのモータＭの駆動電力の一部とするように構成する。即ち図８に示すように、各ペルチェ素子４を直列に送風モータＭを接続し、上記ゼーベック効果による電力を取り出して送風モータＭに供給する。そして、第１実施形態に係るエアコンＡＣ１と同様の電子スイッチＳＷを送風モータＭの一方の端子と送風モータ用出力部１Ｍ１との間に設ける。このとき第２実施形態に係る電子スイッチＳＷは、各ＬＥＤ発光素子２の発光により各ペルチェ素子４の温度が上昇することによる上記ゼーベック効果により、各ペルチェ素子４の両端の電圧が送風モータＭを駆動可能な電圧まで上昇したとき、オフとなるように制御される。

以上説明したように、第２実施形態に係るエアコンＡＣ２の構成及び冷暖房時の動作によれば、第１実施形態に係るエアコンＡＣ１の構成及び冷暖房時の動作による効果に加えて、暖房時においては、照明部ＬＤからの熱と温風路３に面するペルチェ素子部ＰＡの面の温度上昇と、により側壁３Ｗを介して温風路３を流れる空気Ｗの温度を上げ、温風としてその出口から外部に放出する。また冷房時においては、冷風路５に面するペルチェ素子部ＰＡの面の温度低下により側壁５Ｗを介して冷風路５を流れる空気Ｗの温度を下げ、冷風としてその出口から外部に放出する。よって、温風路３と冷風路５とを区別して、より効率的に暖房及び冷房を行うことができる。即ち図９に例示するように住宅Ｈの天井に照明部ＬＤを下に向けて第２実施形態に係るエアコンＡＣ２を設置することで、上記室外機や室内機を不要とした、照明兼用のエアコンＡＣ２を実現することができる。このとき、特に効率化については、高い出力が求められる暖房時において、各ＬＥＤ発光素子２からの熱と各ペルチェ素子４による温度上昇とを併用するので、駆動電力を下げつつ、効率的且つ大幅に省電力化した暖房が可能となる。

また暖房時において、温風路３の入口を開放し且つ冷風路５の入口を塞ぐシャッタ部７Ｓと、開放された温風路３に空気Ｗを流す送風ファン８と、を備えるので、簡易な構成で暖房機能を実現することができる。

更に冷房時において、冷風路５の入口を開放し且つ温風路３の入口を塞ぐシャッタ部７Ｓと、開放された冷風路５に空気Ｗを流す送風ファン８と、を備えるので、簡易な構成で冷房機能を実現することができる。

なお上述した第２実施形態では、シャッタ部７Ｓの動作により、温風路３と冷風路５への空気Ｗの進入を機構的に切り換えた。しかしながらこれ以外に、送風ファン８からの空気Ｗの放出方向並びに温風路３及び冷風路５それぞれの長手方向の中心軸に平行な回転軸を中心として、側壁３Ｗを含む温風路３及び側壁５Ｗを含む冷風路５全体を一体として回転させることにより、シャッタ部７Ｓを用いることなく、温風路３と冷風路５への空気Ｗの進入を機構的に切り換えるように構成してもよい。

更に上述した第１実施形態及び第２実施形態では、ＬＥＤ発光素子２及びペルチェ素子４をそれぞれ複数備える構成について説明したが、これらはそれぞれ一つずつであってもよい。

（III）変形形態
次に、本発明に係る変形形態について説明する。

（Ａ）第１変形形態
始めに、第１変形形態について図１０を用いて説明する。なお図１０は、第１変形形態に係るエアコンの概要構成を示すブロック図である。なお図１０においては、図５に示した第２実施形態に係るエアコンＡＣ２と同一の部材については同一の部材番号を付して、細部の説明は省略する。

本発明に係るエアコンとしては、図１０に示すエアコンＡＣ３のように、冷房時において冷風路５で水滴化（結露）した水分を温風路３に環流させる風路９を、温風路３及び冷風路５の出口側に設けてもよい。このとき、冷房時も暖房時も各ＬＥＤ発光素子２は駆動されており、且つ各ペルチェ素子４の温風路３側の表面の温度も上がっていることから、効率的に、いわゆる気化サイクルを実現することができる。よってこの構成により、従来エアコンに必要とされていた、いわゆる水抜き機構を省略することができ、エアコンＡＣ３としての構成をより簡素化することができる。

（Ｂ）第２変形形態
次に第２変形形態として、上記第２実施形態においては、シャッタ部７Ｓの動作等により、温風路３と冷風路５への空気Ｗの進入を機構的に切り換えた。しかしながらこれ以外に、各ペルチェ素子４に供給する駆動電力の極性を冷房時と暖房時とで切り換えることにより、電気的に温風の放出と冷風の放出を切り換えてもよい。この場合、暖房時は温風路３側の表面の温度を上げるように各ペルチェ素子４に供給される駆動電力の極性を制御することで、ＬＥＤ発光素子２からの熱と相まって、効果的に温風路３から温風を吹き出せることができる。一方冷房時は冷風路５側の表面の温度を上げるように各ペルチェ素子４に供給される駆動電力の極性を逆とすることで、効果的に冷風路５から冷風を吹き出せることができる。

以上説明した第２変形形態に係るエアコンの構成によっても、従来のエアコンのような室外機や室内機を不要として簡素化、小型化及び低廉化を実現し、且つ効率的な新たなエアコンを実現することができる。

（Ｃ）第３変形形態
最後に第３変形形態として、上述してきた第１実施形態に係るエアコンＡＣ１等の構成に加えて、各吸入口ＩＮの内側に、吸入用のファンを更に設けてもよい。この場合には、送風口ＯＵＴから放出される温風及び冷風の量が増えることで、暖房及び冷房の効果を更に増大させることができる。

また、上述した各実施形態及び各変形形態に係るエアコンＡＣ１等は、住宅用のエアコンだけでなく、卓上型、携帯型、或いは屋外用のエアコンに本発明を適用することも可能である。このとき、特に屋外用のエアコンに本発明を適用すれば、石炭又は石油を燃焼させることなく冷暖房が可能となるため、例えばテント内での使用時における一酸化炭素中毒による事故の発生等を有効に防止できる、安全なエアコンを実現することができる。またこのような屋外用のエアコンとしての利用では、照明部ＬＤが備えられていることによる効果も多大であると考えられる。更に卓上型のエアコンに本発明を適用すれば、広いオフィスであることにより冷暖房効果が低下するような場所であっても、使用者個人として、照明と共に冷房又は暖房の効果を享受することができる。

以上それぞれ説明したように、本発明は冷暖房装置の分野に利用することが可能であり、特に、一般的な設置用の他、個人用、携帯用又は野外用として活用する冷暖房装置の分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。

１ 電源部
１Ｌ 発光用出力部
１Ｐ ペルチェ素子用出力部
１Ｍ１ 送風モータ用出力部
１Ｍ２ 排風モータ用出力部
２ ＬＥＤ発光素子
３ 温風路
３Ｗ、５Ｗ 側壁
４ ペルチェ素子
５ 冷風路
７ シャッタ
７Ｄ 駆動部
７Ｓ シャッタ部
８、Ｆ_ＯＵＴ 送風ファン
９ 風路
ＡＣ、ＡＣ１、ＡＣ３ エアコン
Ｗ 空気
Ｘ 回転軸
ＬＤ 照明部
Ｍ、Ｍ１ 送風モータ
Ｍ２ 排風モータ
ＨＦ 温風側フィン
ＣＦ 冷風側フィン
ＬＡＦ 放熱フィン
ＢＤ 筐体
ＯＵＴ 送風口
ＩＮ 吸引口
Ｂ_ＯＵＴ 排風口
ＦＴ 脚
ＰＡ ペルチェ素子部
Ｆ_ＢＯＵＴ 排風ファン

Claims (10)

1. 発熱する照明部と、
   ペルチェ素子からなるペルチェ素子部と、
   前記ペルチェ素子部に面し且つ空気を流して外部に放出するための空気流路と、
   暖房時において、前記空気流路に空気を流すと共に、前記照明部からの熱と、当該空気流路に面する前記ペルチェ素子部の面の当該ペルチェ素子部の駆動による温度上昇と、により、当該空気流路を流れる空気の温度を上げ、温風として前記外部に放出する暖房手段と、
   冷房時において、前記空気流路に空気を流すと共に、当該空気流路に面する前記ペルチェ素子部の面の当該ペルチェ素子部の駆動による温度低下により、当該空気流路を流れる空気の温度を下げ、冷風として前記外部に放出する冷房手段と、
   を備えることを特徴とする照明付き冷暖房装置。
2. 請求項１に記載の照明付き冷暖房装置において、
   前記照明部が複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）発光素子からなることを特徴とする照明付き冷暖房装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の照明付き冷暖房装置において、
   前記空気流路は、
   前記照明部と前記ペルチェ素子部との間に設けられる第一流路と、
   前記ペルチェ素子部の前記第一流路と反対側に設けられる第二流路と、
   からなり、
   暖房時において前記暖房手段は、前記照明部からの前記熱と、前記第一流路に面する前記ペルチェ素子部の面の前記温度上昇と、により、当該第一流路を流れる空気の温度を上げ、前記温風として当該第一流路の出口から前記外部に放出し、
   冷房時において前記冷房手段は、前記第二流路に面する前記ペルチェ素子部の面の前記温度低下により、当該第二流路を流れる空気の温度を下げ、前記冷風として当該第二流路の出口から前記外部に放出することを特徴とする照明付き冷暖房装置。
4. 請求項３に記載の照明付き冷暖房装置において、
   前記暖房手段は、
   前記暖房時において前記第一流路の入口を開放し且つ前記第二流路の入口を塞ぐシャッタ手段と、
   開放された前記第一流路に前記空気を流す送風手段と、
   を備えることを特徴とする照明付き冷暖房装置。
5. 請求項３に記載の照明付き冷暖房装置において、
   前記冷房手段は、
   前記冷房時において前記第二流路の入口を開放し且つ前記第一流路の入口を塞ぐシャッタ手段と、
   開放された前記第二流路に前記空気を流す送風手段と、
   を備えることを特徴とする照明付き冷暖房装置。
6. 請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の照明付き冷暖房装置において、
   前記第二流路の出口から吹き出す風を前記第一流路に環流させる第三流路を更に備えることを特徴とする照明付き冷暖房装置。
7. 請求項１又は請求項２に記載の照明付き冷暖房装置において、
   前記冷房時において前記冷房手段は、前記空気流路に空気を流すと共に、前記暖房時とは逆の極性での前記ペルチェ素子部の駆動による前記温度低下により、当該空気流路を流れる空気の温度を下げ、前記冷風として前記外部に放出することを特徴とする照明付き冷暖房装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の照明付き冷暖房装置において、
   前記ペルチェ素子部は前記ペルチェ素子を複数備えることを特徴とする照明付き冷暖房装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の冷暖房装置において、
   前記暖房手段又は前記冷房手段の少なくともいずれか一方が、当該少なくともいずれか一方の駆動電力の少なくとも一部を前記ペルチェ素子部において発生する電力により賄うことを特徴とする照明付き冷暖房装置。
10. 請求項９に記載の照明付き冷暖房装置において、
    前記電力が予め設定された閾値以上となったとき、当該閾値以上となった電力に相当する外部電力の供給を断とするスイッチ手段を備えることを特徴とする照明付き冷暖房装置。