JPH10325561A - ペルチェモジュールユニット、熱交換器、換気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換の効率を高く得ることができるペルチ
ェモジュールユニットを提供する。 【解決手段】 吸熱部２５を一方の面に、発熱部２６を
他方の面に有するペルチェモジュール３を複数配列し、
隣合うペルチェモジュールの吸熱部２５間と、発熱部２
６間にそれぞれ断熱材２９を介在させる。各吸熱部２５
や各発熱部２６の温度はそれぞれ熱伝導せず、各ペルチ
ェ素子の動作する温度を独立して設定することが容易に
なる。このために、ペルチェモジュールユニットを用い
て熱交換を行なうにあたって、熱交換の効率を高めるこ
とが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ペルチェモジュー
ルユニット、及びこのペルチェモジュールユニットを用
いた熱交換器、及びこの熱交換器を用いた換気装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷暖房中の室内を長時間閉め切った状態
にしておくと、室内の空気が徐々に汚染され、非健康的
な環境になる。このために室内と室外の間に吸排気口を
設け、ファンで室内の汚れた空気を排出すると共に室外
の新鮮な空気を室内に導入する換気を行なって、室内の
空気の汚染を防ぐようにしている。しかし単に、室内の
空気を排出し、室外の空気を導入するだけでは、例えば
夏場の冷房中においては、室内の冷たい空気が排出され
ると同時に室外（屋外）の熱い空気が導入され、室内の
冷房の効率が低下し、また冬場の暖房中においては、室
内の暖かい空気が排出されると同時に室外（屋外）の冷
たい空気が導入され、室内の暖房の効率が低下する。

【０００３】そこで、室内の空気を排出する排気通路
と、室外の空気を導入する吸気通路をそれぞれ設けると
共に、排気通路と吸気通路の間に熱交換器を設けて換気
装置を形成し、この換気装置を室内と室外の間に取り付
け、熱交換器によって排気通路を通過する空気と吸気通
路を通過する空気の間で熱交換させるようにすること
が、特開昭６１−１９５２８６号公報等で提供されてい
る。

【０００４】このように熱交換器によって排気通路を通
過する空気と吸気通路を通過する空気の間で熱交換させ
ることによって、例えば夏場の冷房中のように、排出さ
れる室内の空気が冷たく、導入される室外の空気が熱い
場合には、排出される冷たい空気と温度交換されて冷や
された状態で室外の空気が室内に導入され、室内の冷房
の効率が低下することを防ぐことができるものであり、
また冬場の暖房中のように、排出される室内の空気が暖
かく、導入される室外の空気が冷たい場合には、排出さ
れる暖かい空気と温度交換されて温められた状態で室外
の空気が室内に導入され、室内の暖房の効率が低下する
ことを防ぐことができるのである。

【０００５】そして、特開平２−２１９９３６号公報に
はペルチェモジュールからなる熱交換器を用いるように
した換気装置が提供されている。ペルチェモジュール３
は、ｎ型半導体のペルチェ素子２２ａとｐ型半導体のペ
ルチェ素子２２ｂを電極２３ａ，２３ｂで交互に接続し
て配列し、各電極２３ａ，２３ｂの表面間に渡してセラ
ミックス等の電気絶縁体で作製される基板２４ａ，２４
ｂを取り付けることによって、図１６に示すように形成
されるものである。このペルチェモジュール３にあっ
て、通電の向きに応じて、一方の電極２３ａと基板２４
ａが吸熱部２５となるときには、他方の電極２３ｂと基
板２４ｂが発熱部２６となり、一方の電極２３ａと基板
２４ａが発熱部２６となるときには、他方の電極２３ｂ
と基板２４ｂが吸熱部２５となるものである。

【０００６】そしてこのペルチェモジュール３を図１６
のように両側端が開口部となった通気箱３２内の通気流
路２７に配置して熱交換器４を形成することができるも
のであり、通気流路２７をペルチェモジュール３で仕切
ることによって、ペルチェモジュール３の吸熱部２５と
発熱部２６のいずれか一方が面する排気流路３３と、吸
熱部２５と発熱部２６のいずれか他方が面する吸気流路
３４がそれぞれ形成されるようにしてある。このペルチ
ェモジュール３を用いた熱交換器４では、排気流路３３
と吸気流路３４を空気が通過する際に、ペルチェモジュ
ール３の吸熱部２５に一方の流路の空気から熱が奪われ
ると共にこの熱が発熱部２６から他方の流路の空気に放
熱されて加熱され、排気流路３３と吸気流路３４の空気
の間で熱交換が行なわれるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ここで、熱交換器４の
排気流路３３や吸気流路３４を通過する空気の温度は、
その入口３３ａ，３４ａから出口３３ｂ，３４ｂに至る
まで徐々に変化する温度分布になっている。そして、ペ
ルチェモジュール３を用いた熱交換器４において、図１
６に示すように、電極２３ａと基板２４ａや、電極２３
ｂと基板２４ｂで形成される吸熱部２５や発熱部２６
が、排気流路３３や吸気流路３４を通過する空気の流れ
方向に基板２４ａ，２４ｂで連続するように形成してあ
ると、吸熱部２５や発熱部２６はその熱伝導で排気流路
３３や吸気流路３４の入口３３ａ，３４ａから出口３３
ｂ，３４ｂに至るまで温度が均一化され、排気流路３３
や吸気流路３４を通過する空気の温度分布に対応して、
入口３３ａ，３４ａから出口３３ｂ，３４ｂに至る各ペ
ルチェ素子２２ａ，２２ｂの動作する温度を独立して設
定することが難しくなり、熱交換の効率を高く得ること
が困難になるものであった。

【０００８】このことはペルチェモジュール３の吸熱部
２５や発熱部２６に設ける吸熱用や放熱用のフィン３１
についても同様であり、図１７に示すようにフィン３１
が排気流路３３や吸気流路３４を通過する空気の流れ方
向に連続する基板３１ａを有して形成してあると、フィ
ン３１の基板３１ａによる熱伝導で、吸熱部２５や発熱
部２６は排気流路３３や吸気流路３４の入口３３ａ，３
４ａから出口３３ｂ，３４ｂに至るまで温度が均一化さ
れることになり、同様に熱交換の効率を高く得ることが
困難になるものであった。

【０００９】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、熱交換の効率を高く得ることができるペルチェモ
ジュールユニット、及びこのペルチェモジュールユニッ
トを用いた熱交換器、及びこの熱交換器を用いた換気装
置換気装置を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
ペルチェモジュールユニットは、吸熱部２５を一方の面
に、発熱部２６を他方の面に有するペルチェモジュール
３を複数配列し、隣合うペルチェモジュールの吸熱部２
５間と、発熱部２６間にそれぞれ断熱材２９を介在させ
て成ることを特徴とするものである。

【００１１】本発明の請求項２に係るペルチェモジュー
ルユニットは、複数の吸熱部２５を一方の面に、複数の
発熱部２６を他方の面にそれぞれ有するペルチェモジュ
ールにおいて、隣合う吸熱部２５間と、発熱部２６間に
それぞれ断熱材２９を介在させて成ることを特徴とする
ものである。また請求項３の発明は、上記のペルチェモ
ジュールユニットにおいて、吸熱部２５と発熱部２６に
それぞれフィン３１を設けて成ることを特徴とするもの
である。

【００１２】本発明の請求項４に係る熱交換器は、上記
のペルチェモジュールユニット３０を空気が通過する通
気流路２７に配置し、通気流路２７内に吸熱部２５と発
熱部２６のいずれか一方が面する排気流路３３と、吸熱
部２５と発熱部２６のいずれか他方が面する吸気流路３
４をそれぞれ形成して成ることを特徴とするものであ
る。

【００１３】また請求項５の発明は、上記熱交換器にお
いて、排気流路３３と吸気流路３４を通過する空気の流
れ方向に吸熱部２５や発熱部２６の断熱材２９を介在さ
せた並び方向が向くように、ペルチェモジュールユニッ
ト３０を通気流路２７に配置することを特徴とするもの
である。また請求項６の発明は、上記熱交換器におい
て、吸熱部２５や発熱部２６に設けたフィン３１を、排
気流路３３と吸気流路３４を通過する空気の流れ方向に
分離して成ることを特徴とするものである。

【００１４】また請求項７の発明は、上記熱交換器にお
いて、排気流路３３の空気の通過方向と、吸気流路３４
の空気の通過方向を逆方向に形成して成ることを特徴と
するものである。本発明の請求項８に係る換気装置は、
室内１３の空気を排出する排気通路１と、室外１９の空
気を導入する吸気通路２を、上記の熱交換器４の排気流
路３３と吸気流路３４にそれぞれ接続して成ることを特
徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１はペルチェモジュールユニット３０の実施の
形態の一例を示すものであり、ｎ型半導体のペルチェ素
子２２ａとｐ型半導体のペルチェ素子２２ｂを電極２３
ａ，２３ｂで交互に接続して直線状に配列し、各電極２
３ａ，２３ｂの表面間に渡してセラミックス等の電気絶
縁体で作製される基板２４ａ，２４ｂを取り付けること
によって、図１（ａ）に示すようなペルチェモジュール
３が形成してある。このペルチェモジュール３にあっ
て、電極２３ａ，２３ｂへの通電の向きによって、一方
の電極２３ａと基板２４ａが吸熱部２５となるときに
は、他方の電極２３ｂと基板２４ｂが発熱部２６とな
り、一方の電極２３ａと基板２４ａが発熱部２６となる
ときには、他方の電極２３ｂと基板２４ｂが吸熱部２５
となるものである。

【００１６】そしてこのペルチェモジュール３を図１
（ａ）のように複数本平行に並べ、各ペルチェモジュー
ル３の間に樹脂等で形成される断熱材２９を充填するこ
とによって、複数本のペルチェモジュール３を一体化し
た図１（ｂ）に示すようなペルチェモジュールユニット
３０を形成するようにしてある。このペルチェモジュー
ルユニット３０にあって、隣合うペルチェモジュール３
の電極２３ａと基板２４ａや、電極２３ｂと基板２４ｂ
で形成される吸熱部２５や発熱部２６の間には断熱材２
９が介在しているので、隣合うペルチェモジュール３の
吸熱部２５間や発熱部２６間はそれぞれ断熱されるよう
になっている。

【００１７】図２は各ペルチェモジュール３の吸熱部２
５や発熱部２６を形成する基板２４ａ，２４ｂにそれぞ
れフィン３１を設けるようにしたものである。フィン３
１を設けることによって、吸熱部２５による吸熱効率を
高めることができると共に発熱部２６による放熱効果を
高めることができるものである。このフィン３１はアル
ミニウムなどで形成してあり、ペルチェ素子２２ａ，２
２ｂとは電気的に絶縁されている。また図３は、ペルチ
ェ素子２２ａ，２２ｂの部分には断熱材２９を充填せ
ず、隣合うペルチェモジュール３の吸熱部２５の間や発
熱部２６の間の部分にのみ断熱材２９を介在させるよう
にしたものである。

【００１８】図４はペルチェモジュールユニット３０の
実施の形態の他の例を示すものであり、ｎ型半導体のペ
ルチェ素子２２ａとｐ型半導体のペルチェ素子２２ｂを
電極２３ａ，２３ｂで交互に接続して図４（ａ）のよう
にジグザグ蛇行状に配列し、各電極２３ａ，２３ｂの表
面にセラミックス等の電気絶縁体で作製される基板２４
ａ，２４ｂを取り付けることによってペルチェモジュー
ル３が形成してある。このペルチェモジュール３にあっ
て、電極２３ａ，２３ｂへの通電の向きによって、一方
の電極２３ａと基板２４ａが吸熱部２５となるときに
は、他方の電極２３ｂと基板２４ｂが発熱部２６とな
り、一方の電極２３ａと基板２４ａが発熱部２６となる
ときには、他方の電極２３ｂと基板２４ｂが吸熱部２５
となるものである。そしてペルチェモジュール３のペル
チェ素子２２ａ，２２ｂ間や、電極２３ａ，２３ｂ間、
基板２４ａ，２４ｂ間に樹脂等で形成される断熱材２９
を充填することによって、ペルチェモジュール３を構成
するペルチェ素子２２ａ，２２ｂ、電極２３ａ，２３
ｂ、基板２４ａ，２４ｂを一体化した図４（ｂ）に示す
ようなペルチェモジュールユニット３０を形成するよう
にしてある。このペルチェモジュールユニット３０にあ
って、電極２３ａと基板２４ａや、電極２３ｂと基板２
４ｂで形成される吸熱部２５や発熱部２６の間には断熱
材２９が介在しているので、隣合う吸熱部２５間や発熱
部２６間はそれぞれ断熱されるようになっている。

【００１９】図５はペルチェモジュールユニット３０の
実施の形態の他の例を示すものであり、ｎ型半導体のペ
ルチェ素子２２ａとｐ型半導体のペルチェ素子２２ｂを
電極２３ａ，２３ｂで交互に接続して既述の図４（ａ）
のようにジグザグ蛇行状に配列し、一列に配列する各電
極２３ａ，２３ｂの表面間に渡してセラミックス等の電
気絶縁体で作製される基板２４ａ，２４ｂを取り付ける
ことによって、ペルチェモジュール３が形成してある。
このペルチェモジュール３にあって、電極２３ａ，２３
ｂへの通電の向きによって、一方の電極２３ａと基板２
４ａが吸熱部２５となるときには、他方の電極２３ｂと
基板２４ｂが発熱部２６となり、一方の電極２３ａと基
板２４ａが発熱部２６となるときには、他方の電極２３
ｂと基板２４ｂが吸熱部２５となるものである。そして
ペルチェモジュール３のペルチェ素子２２ａ，２２ｂ
間、電極２３ａ，２３ｂ間、基板２４ａ，２４ｂ間に樹
脂等で形成される断熱材２９を充填することによって、
ペルチェモジュール３を構成するペルチェ素子２２ａ，
２２ｂ、電極２３ａ，２３ｂ、基板２４ａ，２４ｂを一
体化したペルチェモジュールユニット３０を形成するよ
うにしてある。このペルチェモジュールユニット３０に
あって、電極２３ａと基板２４ａや、電極２３ｂと基板
２４ｂで形成される吸熱部２５や発熱部２６の間には断
熱材２９が介在しているので、隣合う吸熱部２５間や発
熱部２６間はそれぞれ断熱されるようになっている。

【００２０】図６は各ペルチェモジュール３の吸熱部２
５や発熱部２６を形成する基板２４ａ，２４ｂにそれぞ
れフィン３１を設けるようにしたものである。また図７
は、ペルチェ素子２２ａ，２２ｂの部分には断熱材２９
を充填せず、吸熱部２５の間や発熱部２６の間の部分に
のみ断熱材２９を介在させるようにしたものである。そ
して、上記のようなペルチェモジュール３から形成され
るペルチェモジュールユニット３０を両側端面が開口部
となった通気箱３２内の通気流路２７に図８に示すよう
に収容することによって、熱交換器４を形成することが
できるものである。通気箱３２の通気流路２７はペルチ
ェモジュールユニット３０によって排気流路３３と吸気
流路３４に二分されるようになっており、排気流路３３
に面してペルチェモジュール３の一方の基板２４ａが、
吸気流路３４に面してペルチェモジュール３の他方の基
板２４ｂがそれぞれ露出するようにしてあり、各基板２
４ａ，２４ｂに設けたフィン３１は排気流路３３内や吸
気流路３４内に突出している。ここで、ペルチェモジュ
ールユニット３０の向きは、熱交換器４を通過する空気
の流れの方向に対して、ペルチェモジュール３の吸熱部
２５や発熱部２６が断熱材２９で断熱されている方向が
同じ向きになるように、設定されるものである（図１〜
図７に空気の流れを矢印で示す）。

【００２１】図１１は本発明の換気装置の実施の形態の
一例を示すものであり、家屋の壁１１を室内外に貫通し
て換気筒１２が設けてある。換気筒１２内は仕切り板２
０で排気通路１と吸気通路２とに二分するようにしてあ
り、換気筒１２の室内１３側の開口部において排気通路
１に吸入口１４が、吸気通路２に導入口１５がそれぞれ
設けてある。この吸入口１４と導入口１５に臨ませてそ
れぞれファン１６，１７が設けてあり、このファン１
６，１７はモータ１８によって回転駆動されるようにし
てある。換気筒１２内には排気通路１から吸気通路２に
かけて熱交換器４が取り付けてある。熱交換器４は、排
気流路３３の両端の開口部を排気通路１に、吸気流路３
４の両端の開口部を吸気通路２にそれぞれ連通させるよ
うに、換気筒１２内に取り付けられるものである。

【００２２】また排気通路１と吸気通路２の間に湿度交
換手段５が設けてある。この湿度交換手段５としては、
水分透過膜５ａを用いることができるものであり、図１
１に示すように仕切り板２０の一部をこの水分透過膜５
ａで形成させることによって、排気通路１と吸気通路２
をこの水分透過膜５ａで仕切るようにしてある。水分透
過膜５ａは熱交換器４よりも室内（屋外）１３側寄りの
位置に設けるようにしても、熱交換器４よりも室外（屋
外）１９側寄りの位置に設けるようにしても、いずれで
もよいが、図１１に示すように室内１３側寄りと室外１
９側寄りの両方の位置に設けるようにするのが好まし
い。ここで、水分透過膜５ａとしては、和紙や、水蒸気
が通過する大きさの孔を有する多孔質セラミックス、
布、不織布等を用いることができるものであり、これら
にエチレングリコール、塩化リチウム、臭化リチウム等
を含浸させたものを用いるのが好ましい。

【００２３】次に、この換気装置の動作を説明する。モ
ータ１８を駆動してファン１６，１７を作動させると、
ファン１６の作用で室内１３の空気が吸入口１４から吸
入され、排気通路１から熱交換器４の排気流路３３を通
過して、排気通路１の室外１９側の開口である排気口３
６から室外１９に排気される。またこのとき同時に、フ
ァン１７の作用で室外の空気が吸気通路２の室外１９側
の開口である吸気口３７から吸入され、吸気通路２から
熱交換器４の吸気流路３４を通過して、導入口１５から
室内１３に導入される。

【００２４】ここで、冬場は、ペルチェモジュール３の
排気流路３３に面する一方の電極２３ａと基板２４ａが
吸熱部２５となり、ペルチェモジュール３の吸気流路３
４に面する他方の電極２３ｂと基板２４ｂが発熱部２６
となるように、ペルチェモジュール３への通電の方向を
設定してある。そして、暖房された室内の暖かい空気が
排気通路１から熱交換器４の排気流路３３を通過する際
に、この空気の熱はペルチェモジュール３の吸熱部２５
で吸熱されると同時に、吸熱された熱はペルチェモジュ
ール３の発熱部２６から放熱され、室外１９の冷たい空
気が吸気通路２から熱交換器４の吸気流路３４を通過す
る際に、この空気は発熱部２６で加熱される。このよう
に熱交換器４によって、排気通路１を通る室内１３の暖
かい空気と吸気通路２を通過する室外１９の冷たい空気
の間で熱交換され、室外１９の空気は暖められて導入口
１５から室内に導入され、室外１９の新鮮な空気で室内
１３の換気を行なうにあたって、室内１３の暖房の効率
が低下することを防ぐことができるものである。

【００２５】このとき、冬場の暖房中には室内１３の空
気は加湿して湿度が高められており、また室外１９の空
気は乾燥しており、室外１９の空気の湿度は低い。そし
て室内１３の湿度の高い空気は排気通路１を、室外１９
の湿度の低い空気は吸気通路２をそれぞれ通過するが、
湿度の高い排気通路１側から湿度の低い吸気通路２側へ
と空気中の水分（湿気）が図１１のイ矢印のように水分
透過膜５ａを透過して移動し、室外１９から吸気された
空気が吸湿してその湿度が高められる。このようにし
て、湿度を高めた状態で室外１９の新鮮な空気を室内１
３に導入することができるものであり、室内１３の湿度
に大きな変化を生じさせることなく換気を行なうことが
できるものである。

【００２６】また、夏場は、ペルチェモジュール３の排
気流路３３に面する一方の電極２３ａと基板２４ａが発
熱部２６となり、ペルチェモジュール３の吸気流路３４
に面する他方の電極２３ｂと基板２４ｂが吸熱部２５と
なるように、ペルチェモジュール３への通電の方向を設
定してある。そして、室外１９の熱い空気が吸気通路２
から熱交換器４の吸気流路３４を通過する際に、この空
気の熱はペルチェモジュール３の吸熱部２５で吸熱さ
れ、吸気通路２の空気は冷却される。そして吸熱部２５
から吸熱された熱はペルチェモジュール３の発熱部２６
から排気流路３３内に放熱され、室内１３の冷たい空気
が排気通路１から熱交換器４の排気流路３３を通過する
際にこの熱を受け取って、室外１９に排出される。この
ように熱交換器４によって、排気通路１を通る室内１３
の冷たい空気と吸気通路２を通過する室外１９の熱い空
気の間で熱交換され、室外１９の空気は冷却されて導入
口１５から室内１３に導入され、室外１９の新鮮な空気
で室内１３の換気を行なうにあたって、室内１３の冷房
の効率が低下することを防ぐことができるものである。

【００２７】このとき、夏場の冷房中には室内１３の空
気は除湿によって乾燥しており、また室外１９の空気は
湿度が高い。そして室内１３の湿度の低い空気は排気通
路１を、室外１９の湿度の高い空気は吸気通路２をそれ
ぞれ通過するが、湿度の高い吸気通路２側から湿度の低
い排気通路１側へと空気中の水分（湿気）が図１１のロ
矢印のように水分透過膜５ａを透過して移動し、室外１
９から吸気された空気が除湿されてその湿度が低くな
る。このようにして、湿度を低くした状態で室外１９の
新鮮な空気を室内１３に導入することができるものであ
り、室内１３の湿度に大きな変化を生じさせることなく
換気を行なうことができるものである。

【００２８】ここで、熱交換器４で排気流路３３を通過
する空気と吸気流路３４を通過する空気の熱交換を行な
う場合、排気流路３３と吸気流路３４を通過する空気の
流れが同じ方向であると、熱交換率は理論的に５０％が
限界であるが、排気流路３３と吸気流路３４を通過する
空気の流れが逆方向の対向流であると、熱交換率は理論
的に１００％に近付けることが可能であり、ペルチェモ
ジュール３を用いた熱交換器４においても同じことがい
える。特にペルチェモジュール３を用いた熱交換器４に
おいて図１４（ａ）のように排気流路３３と吸気流路３
４を通過する空気の流れを同方向の平行流にすると、図
１４（ｂ）のように温度の逆転現象が生じて効率が悪く
なるが、図１５（ａ）のように排気流路３３と吸気流路
３４を通過する空気の流れを逆方向の対向流にすると、
図１５（ｂ）のように熱交換率を１００％に近付けるこ
とができるものである。このために、上記の各実施の形
態に示すように、本発明の熱交換器４は排気流路３３を
通過する空気の流れ方向と吸気流路３４を通過する空気
の流れが逆方向になる対向流方式に形成してある。

【００２９】また、熱交換器４の排気流路３３や吸気流
路３４を通過する空気の温度は、その入口３３ａ，３４
ａから出口３３ｂ，３４ｂに至るまで徐々に変化する温
度分布になっている。そして、既述の図１６のように、
ペルチェモジュールユニット３０の吸熱部２５や発熱部
２６が、排気流路３３や吸気流路３４を通過する空気の
流れ方向に連続するように形成してあると、吸熱部２５
や発熱部２６は熱伝導で温度が均一化され各ペルチェ素
子２２ａ，２２ｂの動作する温度を独立して設定するこ
とが難しくなる。そこで本発明では、上記の各実施の形
態に示すように、ペルチェモジュールユニット３０の隣
合う吸熱部２５間や発熱部２６間に断熱材２９を介在さ
せて、熱交換器４を通過する空気の流れの方向に対し
て、吸熱部２５や発熱部２６が断熱材２９で断熱されて
いる方向が同じ向きになるように、ペルチェモジュール
ユニット３０を配置するようにしてある。このように排
気流路３３や吸気流路３４を通過する空気の流れ方向に
吸熱部２５や発熱部２６が連続しないようにすると、各
吸熱部２５や各発熱部２６はそれぞれ熱伝導しないの
で、排気流路３３や吸気流路３４を通過する空気の温度
分布に対応して、入口３３ａ，３４ａから出口３３ｂ，
３４ｂに至る各ペルチェ素子２２ａ，２２ｂの動作する
温度を独立して設定することが容易になり、熱交換の効
率を高めることが可能になるものである。

【００３０】このことはペルチェモジュール３の吸熱部
２５や発熱部２６に設けるフィン３１についても同様で
あり、本発明では上記の各実施の形態に示すように、排
気流路３３や吸気流路３４を通過する空気の流れ方向に
各吸熱部２５や各発熱部２６でフィン３１を独立させて
分離し、各吸熱部２５や各発熱部２６がこの空気の流れ
方向にフィン３１で連結されないようにしてあり、フィ
ン３１を介して各吸熱部２５間や各発熱部２６間で熱伝
導が生じないようにしてある。

【００３１】図９は通気箱３２に複数枚のペルチェモジ
ュールユニット３０を平行に配置して熱交換器４を形成
するようにしたものであり、複数枚のペルチェモジュー
ルユニット３０で通気箱３２を仕切ることによって、通
気箱３２に排気流路３３と吸気流路３４が交互複数段に
重ねて形成されるものである。この熱交換器４を各排気
流路３３の両端の開口部を排気通路１に、各吸気流路３
４の両端の開口部を吸気通路２にそれぞれ連通させて、
通気箱３２内に取り付けることによって、本発明の換気
装置を形成することができるものである。

【００３２】この排気流路３３と吸気流路３４を交互に
複数設けて形成した熱交換器４の両側端の開口部には図
１０に示すような直角三角柱形状のマウスピース３９，
４０を取り付けることができる。各マウスピース３９，
４０には上下複数段の通過口４１ａ，４１ｂが交互に設
けてあり、各通過口４１ａ，４１ｂはマウスピース３
９，４０の斜面で開口しており、この斜面の開口で排気
箱３２の両側端の開口部に接合されると共に、通過口４
１ａはマウスピース３９，４０の直角を挟む一方の一面
で開口し、通過口４１ｂはマウスピース３９，４０の直
角を挟む他方の一面で開口するようにしてある（閉口部
を図１０に斜線で示す）。そして、排気通路１の空気は
通過口４１ａを通って熱交換器４の排気流路３３を流通
し、吸気通路２の空気は通過口４１ｂを通って熱交換器
４の吸気流路３４を流通するようにしてある。従って、
熱交換器４の各排気流路３３の通過口４１ａをマウスピ
ース３９，４０の直角を挟む一方の一面にまとめること
ができると共に、各吸気流路３４の通過口４１ｂをマウ
スピース３９，４０の直角を挟む他方の一面にまとめる
ことができるものである。

【００３３】ここで、室内の空気の温度が２０℃、相対
湿度が６０％ＲＨ、室外の空気の温度が５℃、相対湿度
が４０％ＲＨのとき、図１１の換気装置を用い、室内の
空気の全量を入れ換えるのに要する時間が２時間の条件
で、換気を行なったときの結果を図１２のグラフに示
す。図１２（ａ）は室内温度の変化を示すものであり、
結果を実線で示す。この場合、熱交換器４のペルチェモ
ジュール３への通電量を調整することによって、図１２
（ａ）の鎖線の範囲で室内温度を可変にすることができ
る。一方、熱交換器４を具備しない換気装置を用いた場
合には、室内の温度は図１２（ａ）の破線のようにな
り、室内温度は低下するものであった。また図１２
（ｂ）は室内湿度の変化を示すものであり、結果を実線
で示す。一方、湿度交換手段５を具備しない換気装置を
用いた場合には、室内の相対湿度は図１２（ｂ）の破線
のようになり、室内の相対湿度は低下するものであっ
た。

【００３４】図１３は換気装置の他の実施の形態を示す
ものであり、このものでは、換気筒１２の両端の開口部
だけを室内１３と室外１９に突出させ、換気筒１２の大
部分を壁１１内に埋め込むようにしてあり、壁１１から
の突出部を小さく形成することができるようにしてあ
る。

【００３５】

【発明の効果】上記のように本発明の請求項１に係るペ
ルチェモジュールユニットは、吸熱部を一方の面に、発
熱部を他方の面に有するペルチェモジュールを複数配列
し、隣合うペルチェモジュールの吸熱部間と、発熱部間
にそれぞれ断熱材を介在させるようにしたので、各吸熱
部や各発熱部の温度はそれぞれ熱伝導せず、各ペルチェ
素子の動作する温度を独立して設定することが容易にな
り、ペルチェモジュールユニットを用いて熱交換を行な
うにあたって、熱交換の効率を高めることが可能になる
ものである。

【００３６】本発明の請求項２に係るペルチェモジュー
ルユニットは、複数の吸熱部を一方の面に、複数の発熱
部を他方の面にそれぞれ有するペルチェモジュールにお
いて、隣合う吸熱部間と、発熱部間にそれぞれ断熱材を
介在させるようにしたので、各吸熱部や各発熱部の温度
はそれぞれ熱伝導せず、各ペルチェ素子の動作する温度
を独立して設定することが容易になり、ペルチェモジュ
ールユニットを用いて熱交換を行なうにあたって、熱交
換の効率を高めることが可能になるものである。

【００３７】また請求項３の発明は、上記のペルチェモ
ジュールユニットにおいて、吸熱部と発熱部にそれぞれ
フィンを設けたので、フィンによって伝熱面積を拡げる
ことができ、吸熱部による吸熱効率を高めることができ
ると共に発熱部による放熱効果を高めることができるも
のである。本発明の請求項４に係る熱交換器は、上記の
ペルチェモジュールユニットを空気が通過する通気流路
に配置し、通気流路内に吸熱部と発熱部のいずれか一方
が面する排気流路と、吸熱部と発熱部のいずれか他方が
面する吸気流路をそれぞれ形成するようにしたので、ペ
ルチェモジュールユニットの各吸熱部や各発熱部の温度
はそれぞれ熱伝導せず、各ペルチェ素子の動作する温度
を独立して設定することが容易になり、ペルチェモジュ
ールユニットを用いて排気流路を通過する空気と吸気流
路を通過する空気の間で熱交換を行なうにあたって、熱
交換の効率を高めることが可能になるものである。

【００３８】また請求項５の発明は、上記熱交換器にお
いて、排気流路と吸気流路を通過する空気の流れ方向に
吸熱部や発熱部の断熱材を介在させた並び方向が向くよ
うに、ペルチェモジュールユニットを通気流路に配置す
るようにしたので、ペルチェモジュールユニットの各吸
熱部や各発熱部はそれぞれ空気の流れ方向に熱伝導せ
ず、排気流路や吸気流路を通過する空気の温度分布に対
応して、各ペルチェ素子の動作する温度を独立して設定
することが容易になり、排気流路を通過する空気と吸気
流路を通過する空気の熱交換の効率を高めることが可能
になるものである。

【００３９】また請求項６の発明は、上記熱交換器にお
いて、吸熱部や発熱部に設けたフィンを、排気流路と吸
気流路を通過する空気の流れ方向に分離するようにした
ので、ペルチェモジュールユニットの各吸熱部や各発熱
部がフィンを介して空気の流れ方向に熱伝導することが
なくなり、排気流路や吸気流路を通過する空気の温度分
布に対応して、各ペルチェ素子の動作する温度を独立し
て設定することが容易になって、排気流路を通過する空
気と吸気流路を通過する空気の熱交換の効率を高めるこ
とが可能になるものである。

【００４０】また請求項７の発明は、上記熱交換器にお
いて、排気流路の空気の通過方向と、吸気流路の空気の
通過方向を逆方向に形成するようにしたので、排気流路
を通過する空気と吸気流路を通過する空気の熱交換率を
高めることができるものである。本発明の請求項８に係
る換気装置は、室内の空気を排出する排気通路と、室外
の空気を導入する吸気通路を、上記の熱交換器の排気流
路と吸気流路にそれぞれ接続するようにしたので、排気
通路を通過する室内の空気と吸気通路を通過する室外の
空気の間で熱交換して、室外の空気を室内に導入するこ
とができるものであって、冬場には室外の空気を暖めて
室内に導入し、夏場には室外の空気を冷やして室内に導
入することができ、室内の暖房や冷房の効率が低下する
ことなく換気を行なうことができるものであり、またペ
ルチェモジュールを用いた熱交換器では、ペルチェモジ
ュールへの通電量を調整することによって熱交換量を調
整することができ、室内に導入される空気の温度を調整
して室内温度を調整することも可能になるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に用いるペルチェモジュールの
実施の形態の一例を示す斜視図、（ｂ）は本発明のペル
チェモジュールユニットの実施の形態の一例を示す斜視
図である。

【図２】本発明のペルチェモジュールユニットの実施の
形態の一例を示す斜視図である。

【図３】本発明に用いるペルチェモジュールユニットの
実施の形態の一例を示す斜視図である。

【図４】（ａ）は本発明に用いるペルチェモジュールの
実施の形態の一例を示す斜視図、（ｂ）は本発明のペル
チェモジュールユニットの実施の形態の一例を示す斜視
図である。

【図５】本発明のペルチェモジュールユニットの実施の
形態の一例を示す斜視図である。

【図６】本発明のペルチェモジュールユニットの実施の
形態の一例を示す斜視図である。

【図７】本発明のペルチェモジュールユニットの実施の
形態の一例を示す斜視図である。

【図８】本発明の熱交換器の一例を示す一部破断した斜
視図である。

【図９】本発明の熱交換器の一例を示す一部破断した斜
視図である。

【図１０】本発明の熱交換器の一例を示す分解した斜視
図である。

【図１１】本発明の換気装置の実施の形態の一例を示す
概略断面図である。

【図１２】換気の実験結果を示すものであり、（ａ）は
室内の温度の変化を示すグラフ、（ｂ）は室内の湿度の
変化を示すグラフである。

【図１３】本発明の換気装置の実施の形態の一例を示す
概略断面図である。

【図１４】（ａ）は平行流の熱交換器の概略図、（ｂ）
は平行流の熱交換器の排気流路と吸気流路の温度変化を
示すグラフである。

【図１５】（ａ）は対向流の熱交換器の概略図、（ｂ）
は対向流の熱交換器の排気流路と吸気流路の温度変化を
示すグラフである。

【図１６】吸熱部や発熱部が連続するペルチェモジュー
ルを用いた熱交換器の概略図である。

【図１７】フィンが連続するペルチェモジュールを用い
た熱交換器の概略図である。

【符号の説明】

１ 排気通路 ２ 吸気通路 ３ ペルチェモジュール ４ 熱交換器 １３ 室内 １９ 室外 ２５ 吸熱部 ２６ 発熱部 ２７ 通気流路 ２９ 断熱材 ３０ ペルチェモジュールユニット ３１ フィン ３３ 排気流路 ３４ 吸気流路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸熱部を一方の面に、発熱部を他方の面
   に有するペルチェモジュールを複数配列し、隣合うペル
   チェモジュールの吸熱部間と、発熱部間にそれぞれ断熱
   材を介在させて成ることを特徴とするペルチェモジュー
   ルユニット。
2. 【請求項２】 複数の吸熱部を一方の面に、複数の発熱
   部を他方の面にそれぞれ有するペルチェモジュールにお
   いて、隣合う吸熱部間と、発熱部間にそれぞれ断熱材を
   介在させて成ることを特徴とするペルチェモジュールユ
   ニット。
3. 【請求項３】 吸熱部と発熱部にそれぞれフィンを設け
   て成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のペルチ
   ェモジュールユニット。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のペル
   チェモジュールユニットを空気が通過する通気流路に配
   置し、通気流路内に吸熱部と発熱部のいずれか一方が面
   する排気流路と、吸熱部と発熱部のいずれか他方が面す
   る吸気流路をそれぞれ形成して成ることを特徴とする熱
   交換器。
5. 【請求項５】 排気流路と吸気流路を通過する空気の流
   れ方向に吸熱部や発熱部の断熱材を介在させた並び方向
   が向くように、ペルチェモジュールユニットを通気流路
   に配置することを特徴とする請求項４に記載の熱交換
   器。
6. 【請求項６】 吸熱部や発熱部に設けたフィンを、排気
   流路と吸気流路を通過する空気の流れ方向に分離して成
   ることを特徴とする請求項４又は５に記載の熱交換器。
7. 【請求項７】 排気流路の空気の通過方向と、吸気流路
   の空気の通過方向を逆方向に形成して成ることを特徴と
   する請求項４乃至６のいずれかに記載の熱交換器。
8. 【請求項８】 室内の空気を排出する排気通路と、室外
   の空気を導入する吸気通路を、請求項４乃至７のいずれ
   かに記載の熱交換器の排気流路と吸気流路にそれぞれ接
   続して成ることを特徴とする換気装置。