JPH1172275A - 電子的エアーコンディショニングシステム - Google Patents
電子的エアーコンディショニングシステムInfo
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- JPH1172275A JPH1172275A JP10078716A JP7871698A JPH1172275A JP H1172275 A JPH1172275 A JP H1172275A JP 10078716 A JP10078716 A JP 10078716A JP 7871698 A JP7871698 A JP 7871698A JP H1172275 A JPH1172275 A JP H1172275A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- peltier element
- cooling
- conditioning system
- air conditioning
- heat
- Prior art date
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- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Devices For Blowing Cold Air, Devices For Blowing Warm Air, And Means For Preventing Water Condensation In Air Conditioning Units (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】冷熱源の手段を床、屋根等の家・建物の構成す
る部材、建具部材に組み込むことを可能とし、冷房、暖
房の快適さおよび効率の良さを向上させると共に、家・
建物の利用空間をより向上させ、更に、電源として太陽
電池と結合させることにより、環境に優しい冷暖房シス
テムを実現すること。 【構成】屋根部、床部、壁部、サッシ、ドア・扉に冷熱
手段としてペルティエ素子Ｐ組み込んだ電子的エアーコ
ンディショニングシステム。
る部材、建具部材に組み込むことを可能とし、冷房、暖
房の快適さおよび効率の良さを向上させると共に、家・
建物の利用空間をより向上させ、更に、電源として太陽
電池と結合させることにより、環境に優しい冷暖房シス
テムを実現すること。 【構成】屋根部、床部、壁部、サッシ、ドア・扉に冷熱
手段としてペルティエ素子Ｐ組み込んだ電子的エアーコ
ンディショニングシステム。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子的熱発生また
は冷却素子を家、建物、建具などに配設又は組み込んだ
エアコンディショニングシステム、又は更に電子的発電
素子を電子的熱発生または冷却素子と組み合わせて家、
建物、建具などに配設又は組み込んだ家・建物のエアコ
ンディショニングシステムに関する。
は冷却素子を家、建物、建具などに配設又は組み込んだ
エアコンディショニングシステム、又は更に電子的発電
素子を電子的熱発生または冷却素子と組み合わせて家、
建物、建具などに配設又は組み込んだ家・建物のエアコ
ンディショニングシステムに関する。
【０００２】
【従来技術】近年種々の化学物質が原因となる異常気
象、地球の温暖化、オゾン層の破壊が大きな問題となっ
ている。特にオゾン層の破壊の原因となるフロンガスは
クーラーの冷媒として使用されているがモントリオール
議定書に基づく規制スケジュールによる規制を受けてい
る。また、地球温暖化を引き起こす主原因である二酸化
炭素についても排出抑制のスケジュールが国際的に同意
されている。したがって、先ず、冷暖房設備をフロンガ
ス等の前記地球環境を悪化させる化学物質を使用しない
ものとすることが重要であり、更には、炭酸ガスを発生
させないものとすることが必要である。熱源および冷却
源を電気的にするにしても、発電設備における炭酸ガス
の発生も規制を受けるから、電気エネルギーを該規制を
受けないものに変換する必要もある。
象、地球の温暖化、オゾン層の破壊が大きな問題となっ
ている。特にオゾン層の破壊の原因となるフロンガスは
クーラーの冷媒として使用されているがモントリオール
議定書に基づく規制スケジュールによる規制を受けてい
る。また、地球温暖化を引き起こす主原因である二酸化
炭素についても排出抑制のスケジュールが国際的に同意
されている。したがって、先ず、冷暖房設備をフロンガ
ス等の前記地球環境を悪化させる化学物質を使用しない
ものとすることが重要であり、更には、炭酸ガスを発生
させないものとすることが必要である。熱源および冷却
源を電気的にするにしても、発電設備における炭酸ガス
の発生も規制を受けるから、電気エネルギーを該規制を
受けないものに変換する必要もある。
【０００３】そのような中で、熱源等のクリーン化、暖
房効率向上、および冷暖房設備の配設位置の工夫により
部屋のスペースの利用の向上をはかる等といったいろい
ろな面を考慮して、熱源として太陽エネルギーを利用す
ることが大いに検討されている。例えば、太陽光を光電
変換パネルで電力に変換して該電力を従来の配電電力に
代えて利用する技術、太陽熱エネルギーを直接熱媒体に
吸収させこれを建物の床部に導いて床面に暖房設備を配
設することによって、熱の効率的な利用と部屋スペース
の利用の向上を実現する技術開発等がある。しかしなが
ら、前記光電変換パネルで発電された電源は、従来の電
気設備に利用されることを意図しているだけである。ま
た、太陽エネルギーの利用の設備も、従来の床暖房の範
囲を更に発展させたものがあるが、床と同様の水平面で
の熱の利用といったものであるし、この場合は設備が比
較的大がかりになるといった問題もある。また、冷暖房
設備を家・建物の水平面以外の部分に組み込んで、部屋
のスペースの利用の向上をはかることを意図した着想は
ないし、冷房を床面を含めて家・建物、建具などの一部
に組み込むという着想も未だ無い。
房効率向上、および冷暖房設備の配設位置の工夫により
部屋のスペースの利用の向上をはかる等といったいろい
ろな面を考慮して、熱源として太陽エネルギーを利用す
ることが大いに検討されている。例えば、太陽光を光電
変換パネルで電力に変換して該電力を従来の配電電力に
代えて利用する技術、太陽熱エネルギーを直接熱媒体に
吸収させこれを建物の床部に導いて床面に暖房設備を配
設することによって、熱の効率的な利用と部屋スペース
の利用の向上を実現する技術開発等がある。しかしなが
ら、前記光電変換パネルで発電された電源は、従来の電
気設備に利用されることを意図しているだけである。ま
た、太陽エネルギーの利用の設備も、従来の床暖房の範
囲を更に発展させたものがあるが、床と同様の水平面で
の熱の利用といったものであるし、この場合は設備が比
較的大がかりになるといった問題もある。また、冷暖房
設備を家・建物の水平面以外の部分に組み込んで、部屋
のスペースの利用の向上をはかることを意図した着想は
ないし、冷房を床面を含めて家・建物、建具などの一部
に組み込むという着想も未だ無い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題の第１は、冷熱設備又は手段において前記環境破壊
の原因となる化学物質の発生を無くすことであり、第２
は、発電手段においても、また冷熱設備又は手段におい
ても前記環境破壊の原因となる物質の発生を無くして冷
暖房エネルギーのクリーン化を達成でき、更に、家・建
物、建具などに配設又はその一部に組み込むことがで
き、しかも家・建物の構造に組み込む際、該家・建物の
スペースを小さくすることなく、かつ組み込みが複雑に
ならない冷暖房を実現する冷熱手段を見つけ出すことに
ある。そして、前記冷熱手段を家・建物の床、屋根、壁
等の家・建物の外枠を構成する部材中、又はサッシ、ド
ア・扉などの建具に組み込む構造とすることにより、冷
暖房の快適さ、および熱効率を向上させると共に、家・
建物の空間の利用をより向上させるという目的を実現す
ることを課題としている。
課題の第１は、冷熱設備又は手段において前記環境破壊
の原因となる化学物質の発生を無くすことであり、第２
は、発電手段においても、また冷熱設備又は手段におい
ても前記環境破壊の原因となる物質の発生を無くして冷
暖房エネルギーのクリーン化を達成でき、更に、家・建
物、建具などに配設又はその一部に組み込むことがで
き、しかも家・建物の構造に組み込む際、該家・建物の
スペースを小さくすることなく、かつ組み込みが複雑に
ならない冷暖房を実現する冷熱手段を見つけ出すことに
ある。そして、前記冷熱手段を家・建物の床、屋根、壁
等の家・建物の外枠を構成する部材中、又はサッシ、ド
ア・扉などの建具に組み込む構造とすることにより、冷
暖房の快適さ、および熱効率を向上させると共に、家・
建物の空間の利用をより向上させるという目的を実現す
ることを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、家・建
物の構造体、又は建具などに冷熱手段としてペルティエ
素子を配設又は組み込んだ電子的エアーコンディショニ
ングシステム、更には、該ペルティエ素子の電源の少な
くとも一部を太陽電池から供給するすることができるよ
うにした電子的エアーコンディショニングシステムであ
る。本発明者は、前記課題を実現する冷熱手段はない
か、また、全体として前記国際的ルールに合った冷暖房
システムはできないかを検討してきたが、ペルティエ効
果を利用した電子素子は、電流を逆転するだけで冷却と
加熱とに簡単に切り換えることができ、しかも該素子は
平面的な構造の部材、モデュール化した部材に設計でき
るので、家・建物の構造材料と組み合わせるのに及び建
具に配設するのに都合がよいことを見い出し、更に、こ
れと太陽電池と結合することにより、冷熱手段と電源手
段を共に前記環境保護の交際的ルールの実現にかなった
ものとするできことを見いだし、前記ペルティエ効果を
利用した電子素子からなる冷熱手段と太陽電池による発
電手段とを結合することによって、新しい電子的エアー
コンディショニングシステムを実現したものである。そ
してこのシステムを、建物を取り囲むように空気が循環
する構造にした家・建物（図２参照）と組み合わせるこ
とにより、冷却空気又は加熱された空気が自然循環し、
強制循環のためのエネルギーを非常に少なくして、家・
建物の冷暖房をなし得る。また、サッシ、ドア・扉、窓
などの建具に組み込む構造とすることにより、これらの
部材を少し設計変形するだけで、理想的な冷暖房が実現
したものである。
物の構造体、又は建具などに冷熱手段としてペルティエ
素子を配設又は組み込んだ電子的エアーコンディショニ
ングシステム、更には、該ペルティエ素子の電源の少な
くとも一部を太陽電池から供給するすることができるよ
うにした電子的エアーコンディショニングシステムであ
る。本発明者は、前記課題を実現する冷熱手段はない
か、また、全体として前記国際的ルールに合った冷暖房
システムはできないかを検討してきたが、ペルティエ効
果を利用した電子素子は、電流を逆転するだけで冷却と
加熱とに簡単に切り換えることができ、しかも該素子は
平面的な構造の部材、モデュール化した部材に設計でき
るので、家・建物の構造材料と組み合わせるのに及び建
具に配設するのに都合がよいことを見い出し、更に、こ
れと太陽電池と結合することにより、冷熱手段と電源手
段を共に前記環境保護の交際的ルールの実現にかなった
ものとするできことを見いだし、前記ペルティエ効果を
利用した電子素子からなる冷熱手段と太陽電池による発
電手段とを結合することによって、新しい電子的エアー
コンディショニングシステムを実現したものである。そ
してこのシステムを、建物を取り囲むように空気が循環
する構造にした家・建物（図２参照）と組み合わせるこ
とにより、冷却空気又は加熱された空気が自然循環し、
強制循環のためのエネルギーを非常に少なくして、家・
建物の冷暖房をなし得る。また、サッシ、ドア・扉、窓
などの建具に組み込む構造とすることにより、これらの
部材を少し設計変形するだけで、理想的な冷暖房が実現
したものである。
【０００６】
【本発明の態様】本発明の一つの態様は、家・建物の床
部、屋根部又は壁部などの構造体にペルティエ素子Ｐを
冷熱手段として配設することを特徴とする電子的エアー
コンディショニングシステムであり、別の態様は、サッ
シ、ドア・扉などの建具に組み込む構造とすことを特徴
とする電子的エアーコンディショニングシステムであ
る。その際該ペルティエ素子の電源の少なくとも一部を
太陽電池Ｓから供給する構造とすることできる。第１の
態様において、倉庫などほぼ全体が壁構造の場合には、
太陽電池とペルティエ素子とを組み合わせてモデュール
化した壁材とすることにより省エネ倉庫を実現できる。
これを図面を参照して更に詳細に説明する。
部、屋根部又は壁部などの構造体にペルティエ素子Ｐを
冷熱手段として配設することを特徴とする電子的エアー
コンディショニングシステムであり、別の態様は、サッ
シ、ドア・扉などの建具に組み込む構造とすことを特徴
とする電子的エアーコンディショニングシステムであ
る。その際該ペルティエ素子の電源の少なくとも一部を
太陽電池Ｓから供給する構造とすることできる。第１の
態様において、倉庫などほぼ全体が壁構造の場合には、
太陽電池とペルティエ素子とを組み合わせてモデュール
化した壁材とすることにより省エネ倉庫を実現できる。
これを図面を参照して更に詳細に説明する。
【０００７】第１図では、一般にソーラーパネルといわ
れている太陽電池Ｓが屋根に設けたられている。そし
て、該ソーラーパネルからの発生電力をペルティエ素子
Ｐの電力の少なくとも一部とした態様を示すものであ
が、全ての電力を商用電力とすることもできる。ペルテ
ィエ素子Ｐは屋根や床等に、その構造物の一部として組
み込む形で設けられている。そして、該ペルティエ素子
は冷却手段としての使用の目的からすれば当然屋根に設
ける方が、また熱源手段としての目的からすれば床に設
ける方が、冷却された、又は加熱された空気が自然対流
により効率よく冷却又は加熱に利用されることから好ま
しいことは明かである（第２図参照）。また該ペルティ
エ素子は、壁部材に一体化して壁部分に設けることもで
きる。第２図から４図は第１図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、およ
びＣ−Ｃでの断面図であり、該素子の屋根や床での組み
込み構造を理解するためのものである。第４図における
Ｒ．Ｐは、ペルティエ素子の表面に設けられている放熱
板または吸熱板であり、これらは、ペルティエ素子の表
面積に比べて大きな面積を持つ構造であり、これにより
放熱及び吸熱の効果を高めることができる。場合によっ
ては、放熱面や吸熱面上に保護層を設けることができ
る。図４は、ペルティエ素子に放熱板、更に必要に応じ
て保護層などを設けて屋根の構造の一部として取り付け
た場合を示している。放熱板および吸熱板は、熱伝導率
が良い材料、例えばＡｌを選択し、また放熱および吸熱
の効率を良くするために、例えば凸凹表面とするなど放
熱板等で周知の構造とすることができる。該ペルティエ
素子は、夏には冷却手段としての使用のために内側を吸
熱作用をするようにすると同時に放熱側を充分冷却でき
るように設計すれば冷却の効率を上げることができる。
また、冬には加熱手段として使用されるが、その場合
は、夏とは逆の考慮が必要である。
れている太陽電池Ｓが屋根に設けたられている。そし
て、該ソーラーパネルからの発生電力をペルティエ素子
Ｐの電力の少なくとも一部とした態様を示すものであ
が、全ての電力を商用電力とすることもできる。ペルテ
ィエ素子Ｐは屋根や床等に、その構造物の一部として組
み込む形で設けられている。そして、該ペルティエ素子
は冷却手段としての使用の目的からすれば当然屋根に設
ける方が、また熱源手段としての目的からすれば床に設
ける方が、冷却された、又は加熱された空気が自然対流
により効率よく冷却又は加熱に利用されることから好ま
しいことは明かである（第２図参照）。また該ペルティ
エ素子は、壁部材に一体化して壁部分に設けることもで
きる。第２図から４図は第１図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、およ
びＣ−Ｃでの断面図であり、該素子の屋根や床での組み
込み構造を理解するためのものである。第４図における
Ｒ．Ｐは、ペルティエ素子の表面に設けられている放熱
板または吸熱板であり、これらは、ペルティエ素子の表
面積に比べて大きな面積を持つ構造であり、これにより
放熱及び吸熱の効果を高めることができる。場合によっ
ては、放熱面や吸熱面上に保護層を設けることができ
る。図４は、ペルティエ素子に放熱板、更に必要に応じ
て保護層などを設けて屋根の構造の一部として取り付け
た場合を示している。放熱板および吸熱板は、熱伝導率
が良い材料、例えばＡｌを選択し、また放熱および吸熱
の効率を良くするために、例えば凸凹表面とするなど放
熱板等で周知の構造とすることができる。該ペルティエ
素子は、夏には冷却手段としての使用のために内側を吸
熱作用をするようにすると同時に放熱側を充分冷却でき
るように設計すれば冷却の効率を上げることができる。
また、冬には加熱手段として使用されるが、その場合
は、夏とは逆の考慮が必要である。
【０００８】図５および６は、ペルティエ素子あるいは
放熱板などを一体的にして建物などの構造部材の構造と
したモデュール構造としたもの等の典型的な構造および
全体のシステムを示している。また図５は、ペルティエ
素子の接続と発熱および吸熱現象を説明するものであ
る。ペルティエ素子に加える直流電源としては、商用の
電流を交流電源整流回路Ｒにより直流に変換したもの、
ソーラーパネルを構成する太陽電池Ｓより得られる電
力、又はソーラーパネルを構成する太陽電池Ｓから電力
を充電したバッテリーからの電力が使用される（図
６）。また、スイッチコントローラーＳ．Ｃは、スイッ
チＳ．Ｔの接続を変えることにより、電流の方向を反転
して、ペルティエ素子を冷却手段から発熱手段に、また
その逆に切り換えるものである。前記スイッチコントロ
ーラーを熱検出素子（Ｔ）と連動作させる構成にすれ
ば、建物内の温度を自動的にコントロールできる。図６
は、本発明の冷暖房システムの制御系を概念的に説明す
るものである。ここにおける、Ｒは商用交流電源を直流
に変換する整流手段である。そして、Ｂ．Ｔはバッテリ
ー手段であり、該手段を充電放電可能なものとすれば、
ソーラーパネルからの電力を貯蔵して必要なときに電力
として取り出すようにすることもできる。そして、前記
太陽電池、ペルティエ素子、コントロールスイッチ等を
制御装置Ｃ．Ｐで制御する構成とすれば、より効率的な
エネルギーの利用を実現した快適な家・建物の冷暖房シ
ステムを得ることができる。
放熱板などを一体的にして建物などの構造部材の構造と
したモデュール構造としたもの等の典型的な構造および
全体のシステムを示している。また図５は、ペルティエ
素子の接続と発熱および吸熱現象を説明するものであ
る。ペルティエ素子に加える直流電源としては、商用の
電流を交流電源整流回路Ｒにより直流に変換したもの、
ソーラーパネルを構成する太陽電池Ｓより得られる電
力、又はソーラーパネルを構成する太陽電池Ｓから電力
を充電したバッテリーからの電力が使用される（図
６）。また、スイッチコントローラーＳ．Ｃは、スイッ
チＳ．Ｔの接続を変えることにより、電流の方向を反転
して、ペルティエ素子を冷却手段から発熱手段に、また
その逆に切り換えるものである。前記スイッチコントロ
ーラーを熱検出素子（Ｔ）と連動作させる構成にすれ
ば、建物内の温度を自動的にコントロールできる。図６
は、本発明の冷暖房システムの制御系を概念的に説明す
るものである。ここにおける、Ｒは商用交流電源を直流
に変換する整流手段である。そして、Ｂ．Ｔはバッテリ
ー手段であり、該手段を充電放電可能なものとすれば、
ソーラーパネルからの電力を貯蔵して必要なときに電力
として取り出すようにすることもできる。そして、前記
太陽電池、ペルティエ素子、コントロールスイッチ等を
制御装置Ｃ．Ｐで制御する構成とすれば、より効率的な
エネルギーの利用を実現した快適な家・建物の冷暖房シ
ステムを得ることができる。
【０００９】第７図及び８図は、サッシ（Ｓ．Ａ）の一
部にペルティエ素子を取り付けたり、サッシそのものの
一部に組み込んだものであり、第７図ではペルティエ素
子Ｐを、サッシのアルミ製の枠（Ｆ．Ｌ）や補強部材に
電気的に絶縁した状態で、且つ熱伝導性を低下させるこ
となく取付又は組み込んだ構造を例示しており、アルミ
製の枠や補強部材を放熱板及び吸熱板として利用できる
ように設計した場合を示している。また第８図では、ペ
ルティエ素子を放熱及び吸熱特性を持つ材料でできた板
に埋め込んで、サッシの枠に取り外し可能に嵌め込むこ
とができる構造にしたものである。いずれの場合にも、
放熱や冷却効果を良くするためのファンなど強制的に空
気を循環させる設備を設けたり、異常な発熱又は冷却を
防ぐためにペルティエ素子近傍に温度センサーを設けて
ることができる。特に建具にペルティエ素子を配設する
場合には、人体が触れ易い部分にあるので、温度を安全
な状態にあるように監視したり、安全手段を設けること
が好ましい。また、比較的人体が触れる可能性が小さ
い、サッシの上部にペルティエ素子を配設する構成とす
ることも安全の面から好ましい。
部にペルティエ素子を取り付けたり、サッシそのものの
一部に組み込んだものであり、第７図ではペルティエ素
子Ｐを、サッシのアルミ製の枠（Ｆ．Ｌ）や補強部材に
電気的に絶縁した状態で、且つ熱伝導性を低下させるこ
となく取付又は組み込んだ構造を例示しており、アルミ
製の枠や補強部材を放熱板及び吸熱板として利用できる
ように設計した場合を示している。また第８図では、ペ
ルティエ素子を放熱及び吸熱特性を持つ材料でできた板
に埋め込んで、サッシの枠に取り外し可能に嵌め込むこ
とができる構造にしたものである。いずれの場合にも、
放熱や冷却効果を良くするためのファンなど強制的に空
気を循環させる設備を設けたり、異常な発熱又は冷却を
防ぐためにペルティエ素子近傍に温度センサーを設けて
ることができる。特に建具にペルティエ素子を配設する
場合には、人体が触れ易い部分にあるので、温度を安全
な状態にあるように監視したり、安全手段を設けること
が好ましい。また、比較的人体が触れる可能性が小さ
い、サッシの上部にペルティエ素子を配設する構成とす
ることも安全の面から好ましい。
【００１０】第９図は、ドア・扉（Ｄ．Ｒ）にペルティ
エ素子Ｐを組み込む構造とした態様を説明するものであ
る。この場合も、サッシに取り付ける場合と同様にドア
・扉が熱伝導性がよい材質でできていれば、ドア・扉の
表面は放熱面及び吸熱面の役目をするから、別個に放熱
板や吸熱板を設ける必要がなく、コスト的にも従来のド
ア・扉に比べて高くなることもない。ただ、放熱性や吸
熱性を考慮した設計とことは必要である。第１０図は、
雨戸様の部材Ｇにペルティエ素子Ｐを組み込んだ構造と
した態様を示すものである。このような部材で雨戸の一
つを置き換える構造とすることができる。太陽電池を組
み込んだ構成にすればクリーンな冷房装置として望まし
いものである。勿論空気を強制循環する設備を取り付け
ることもできる。第１１図は、ペルティエ素子Ｐを二重
ガラス板間（Ｗは二重ガラス製窓など）に配設して窓な
どに取り付けることができる構造に設計したものを示し
ている。従来のウインドファン的な簡易な冷暖房設備と
して代替される。
エ素子Ｐを組み込む構造とした態様を説明するものであ
る。この場合も、サッシに取り付ける場合と同様にドア
・扉が熱伝導性がよい材質でできていれば、ドア・扉の
表面は放熱面及び吸熱面の役目をするから、別個に放熱
板や吸熱板を設ける必要がなく、コスト的にも従来のド
ア・扉に比べて高くなることもない。ただ、放熱性や吸
熱性を考慮した設計とことは必要である。第１０図は、
雨戸様の部材Ｇにペルティエ素子Ｐを組み込んだ構造と
した態様を示すものである。このような部材で雨戸の一
つを置き換える構造とすることができる。太陽電池を組
み込んだ構成にすればクリーンな冷房装置として望まし
いものである。勿論空気を強制循環する設備を取り付け
ることもできる。第１１図は、ペルティエ素子Ｐを二重
ガラス板間（Ｗは二重ガラス製窓など）に配設して窓な
どに取り付けることができる構造に設計したものを示し
ている。従来のウインドファン的な簡易な冷暖房設備と
して代替される。
【００１１】ところで、個々の物質のペルティエ係数は
絶対ペルティエ係数として定義することができ、物質Ａ
とＢとを接続するとそれぞれの物質の絶対ペルティエ係
数ΠA、ΠBとこれらを接続した場合のペルティエ係数Π
ABとの間には、ΠAB＝ΠA−ΠBの関係が成り立つ。そし
て、接続部をＡからＢに流れる電流密度をＪとし、単位
時間に放射される熱量を接続部の単位面積当たりＱとす
ると、Ｑ＝ΠAB×Ｊとなる。電流の流れる方向を逆転す
れば、放射される熱量は−Ｑとなる。ペルティエ係数
は、金属どうしの接触より半導体どうしの接触の方が大
きいことが知られており、実用上の理由からＡとしては
ｐ型半導体がＢとしてはｎ型半導体が使用される。すな
わち、ｐ型半導体とｎ型半導体の結合が、ペルティエ素
子を構成するものとして用いられる。
絶対ペルティエ係数として定義することができ、物質Ａ
とＢとを接続するとそれぞれの物質の絶対ペルティエ係
数ΠA、ΠBとこれらを接続した場合のペルティエ係数Π
ABとの間には、ΠAB＝ΠA−ΠBの関係が成り立つ。そし
て、接続部をＡからＢに流れる電流密度をＪとし、単位
時間に放射される熱量を接続部の単位面積当たりＱとす
ると、Ｑ＝ΠAB×Ｊとなる。電流の流れる方向を逆転す
れば、放射される熱量は−Ｑとなる。ペルティエ係数
は、金属どうしの接触より半導体どうしの接触の方が大
きいことが知られており、実用上の理由からＡとしては
ｐ型半導体がＢとしてはｎ型半導体が使用される。すな
わち、ｐ型半導体とｎ型半導体の結合が、ペルティエ素
子を構成するものとして用いられる。
【００１２】
実施例１ 図５および６のように、ペルティエ素子への電源は制御
装置Ｃ．Ｐを介して接続されていおり、効率的な電力の
使用を実現するものである。ペルティエ素子の構成は、
Ａとしてｐ型半導体、Ｂとしてｎ型半導体を用い、これ
を図のように、導体層Ｃ．Ｌで接続する。スイッチコン
トローラーＳ．Ｃにより右側のスイッチに接続しておけ
ば、直流電源からの電流は、図５のようにＡからＢに流
れる。これにより上側の導体は吸熱により冷却され、下
側の導体からは放熱される。導体層の表面は、放熱およ
び吸熱を向上させるため、凹凸又はフィン構造等に設計
されている。また、外部に露出する側には更に保護層を
形成しておくことができるが、放熱板を構成する材料が
耐食性の良い場合には必ずしも必要としない。
装置Ｃ．Ｐを介して接続されていおり、効率的な電力の
使用を実現するものである。ペルティエ素子の構成は、
Ａとしてｐ型半導体、Ｂとしてｎ型半導体を用い、これ
を図のように、導体層Ｃ．Ｌで接続する。スイッチコン
トローラーＳ．Ｃにより右側のスイッチに接続しておけ
ば、直流電源からの電流は、図５のようにＡからＢに流
れる。これにより上側の導体は吸熱により冷却され、下
側の導体からは放熱される。導体層の表面は、放熱およ
び吸熱を向上させるため、凹凸又はフィン構造等に設計
されている。また、外部に露出する側には更に保護層を
形成しておくことができるが、放熱板を構成する材料が
耐食性の良い場合には必ずしも必要としない。
【００１３】実施例２ 図７は、アルミ製のサッシの上枠の面積よりやや小さ面
積の平坦な伝熱性アルミ製板１と、一方の面が放熱性を
良くするための凹凸を設けた前記アルミ板１とほぼ同面
積のアルミ製板２との間に、縦、横、厚さが４０×４０
×４ｍｍの、上下両面を絶縁性セラミックとしたペルテ
ィエ素子（Ｐ）３個を適当な間隔をおいて配線３により
電気的に直列になるように配置し、且つ周囲の一部に外
部電源との接続部を設けて封止して得た部材を、前記ア
ルミ製サッシ（Ｓ．Ａ）の上枠の内側面に取り付けた、
アルミサッシの構成を示している。夫々の素子には４〜
６Ｖの電圧が加えられるように接続されている。ａは正
面図、ｂは上面図、ｃは側面図である。なお、更に該部
材のペルティエ素子近傍に温度センサーを組み込んでお
いて、該部材表面が異常に高温や低温になることを防ぐ
ことができる。また、放熱板の表面に格子状の保護部材
や強制空気循環装置、例えばＤ．Ｃファンを放熱板の表
面に両面接着剤等で貼設し、安全性及びエアコンの効率
を向上させる改善をすることができる。前記ペルティエ
素子はカップル数１２７で、その特性は、最大電流６Ａ
で、最大吸熱量５７Ｗ、最大温度差７０℃である。
積の平坦な伝熱性アルミ製板１と、一方の面が放熱性を
良くするための凹凸を設けた前記アルミ板１とほぼ同面
積のアルミ製板２との間に、縦、横、厚さが４０×４０
×４ｍｍの、上下両面を絶縁性セラミックとしたペルテ
ィエ素子（Ｐ）３個を適当な間隔をおいて配線３により
電気的に直列になるように配置し、且つ周囲の一部に外
部電源との接続部を設けて封止して得た部材を、前記ア
ルミ製サッシ（Ｓ．Ａ）の上枠の内側面に取り付けた、
アルミサッシの構成を示している。夫々の素子には４〜
６Ｖの電圧が加えられるように接続されている。ａは正
面図、ｂは上面図、ｃは側面図である。なお、更に該部
材のペルティエ素子近傍に温度センサーを組み込んでお
いて、該部材表面が異常に高温や低温になることを防ぐ
ことができる。また、放熱板の表面に格子状の保護部材
や強制空気循環装置、例えばＤ．Ｃファンを放熱板の表
面に両面接着剤等で貼設し、安全性及びエアコンの効率
を向上させる改善をすることができる。前記ペルティエ
素子はカップル数１２７で、その特性は、最大電流６Ａ
で、最大吸熱量５７Ｗ、最大温度差７０℃である。
【００１４】実施例３ 図８は、予めペルティエ素子Ｐを、放熱及び吸熱機能を
もつ板、凹凸及び模様付きアルミ板４と平坦なアルミ板
５との間に、所望の吸熱及び発熱特性が得られ数だけ、
配線７で電気的に直列接続になるように配設し、嵌め込
み溝６等を設けてアルミサッシの枠に嵌め込める構造と
した部材Ａを、アルミサッシの枠（Ｆ．Ｌ）内に嵌め込
んだサッシの構成を示している。その基本的な設計は実
施例２のアルミサッシ枠に取り付る部材と変わらない。
なお、部材Ａを組み込む場所は、前記の態様以外にアル
ミサッシの枠の左右又は下部でも良い。
もつ板、凹凸及び模様付きアルミ板４と平坦なアルミ板
５との間に、所望の吸熱及び発熱特性が得られ数だけ、
配線７で電気的に直列接続になるように配設し、嵌め込
み溝６等を設けてアルミサッシの枠に嵌め込める構造と
した部材Ａを、アルミサッシの枠（Ｆ．Ｌ）内に嵌め込
んだサッシの構成を示している。その基本的な設計は実
施例２のアルミサッシ枠に取り付る部材と変わらない。
なお、部材Ａを組み込む場所は、前記の態様以外にアル
ミサッシの枠の左右又は下部でも良い。
【００１５】図９及び図１０は、ドア・扉Ｄ．Ｒ又は雨
戸Ｇにペルティエ素子Ｐを組み込んだものであり、その
際の組み込み構造の設計は、実施例３の場合と基本的に
違いがない。この場合、利用し得る表面積が大きいので
太陽電池を同時に組み込んだ構造に設計することが好ま
しい。
戸Ｇにペルティエ素子Ｐを組み込んだものであり、その
際の組み込み構造の設計は、実施例３の場合と基本的に
違いがない。この場合、利用し得る表面積が大きいので
太陽電池を同時に組み込んだ構造に設計することが好ま
しい。
【００１６】図１１は、二重ガラスの間に少なくとも一
方のガラス面に伝熱的に取り付けて、ペルティエ素子を
組み込んだものであり、内側のガラスの一部に空気吸引
８及び排出口８を設け、更に強制空気循環装置を設け
て、空間を空気が流通する構成にすれば、二重窓の空間
を冷熱手段として利用できる態様を示したものである。
空気吸引、排気口は、従来のアルミサッシに採用されて
いる、外気の取り込みをするスライドして開口したり、
閉まったりする構成を採用することができる。７は電源
などの差込み口である。勿論空気を強制循環させるファ
ンなどや温度センサーを設けてもよい。
方のガラス面に伝熱的に取り付けて、ペルティエ素子を
組み込んだものであり、内側のガラスの一部に空気吸引
８及び排出口８を設け、更に強制空気循環装置を設け
て、空間を空気が流通する構成にすれば、二重窓の空間
を冷熱手段として利用できる態様を示したものである。
空気吸引、排気口は、従来のアルミサッシに採用されて
いる、外気の取り込みをするスライドして開口したり、
閉まったりする構成を採用することができる。７は電源
などの差込み口である。勿論空気を強制循環させるファ
ンなどや温度センサーを設けてもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ペ
ルティエ素子を加熱および冷却源とすることにより、冷
熱源の設備を床、屋根、壁等の家・建物の外枠を構成す
る部材に配設又は組み込むことが可能となり、冷房、暖
房の快適さおよび効率を向上させると共に、家・建物の
利用空間をより向上させることができ、かつ、電源とし
て太陽電池の発電手段と結合させることにより、環境に
優しい冷暖房システムが実現できるという優れた効果が
もたらされる。
ルティエ素子を加熱および冷却源とすることにより、冷
熱源の設備を床、屋根、壁等の家・建物の外枠を構成す
る部材に配設又は組み込むことが可能となり、冷房、暖
房の快適さおよび効率を向上させると共に、家・建物の
利用空間をより向上させることができ、かつ、電源とし
て太陽電池の発電手段と結合させることにより、環境に
優しい冷暖房システムが実現できるという優れた効果が
もたらされる。
【図１】本発明の冷暖房システムを組み込んだ家の概略
図である
図である
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図
【図５】ペルティエ素子の構造、およびその作動の切換
の説明図
の説明図
【図６】本発明のシステム概念図
【図７】ペルティエ素子をサッシのアルミ製の枠に取り
付けた構成
付けた構成
【図８】ペルティエ素子をサッシの枠に取り外し可能に
嵌め込むことができる部材に組み込んだ構成
嵌め込むことができる部材に組み込んだ構成
【図９】ドア・扉にペルティエ素子を組み込む構造とし
た構成
た構成
【図１０】雨戸様の部材にペルティエ素子を組み込んだ
構造
構造
【図１１】二重ガラスの間に少なくとも一方のガラス面
に伝熱的ペルティエ素子を組み込んだ構成
に伝熱的ペルティエ素子を組み込んだ構成
Ｐ ペルティエ素子 Ｓ 太陽電池 Ｓ．Ｃ
コントロールスイッチ Ｓ．Ｔ スイッチ Ｃ．Ｐ 制御装置 Ａ．Ｂ ペルティエ素子を構成する物質の組み合わせ
Ｔ 感熱素子 Ｒ 交流電源整流回路 Ｂ．Ｔ バッテリー
Ｒ．Ｐ 放熱板 Ｉ．Ｒ 絶縁層 Ｃ．Ｌ 導電層 Ｓ．Ａ サ
ッシ Ｆ．Ｌ 枠Ｄ．Ｒ ドア・扉 Ｇ 雨戸
様部材 Ｗ 二重ガラス製窓など １ アルミ製板 ２ 放熱性アルミ製板 ３
配線 ４ アルミ製板 ５ 凹凸・模様付きアルミ製板
６ 嵌め込み溝 ７ 電源などの差込み ８ 空気吸引・排気口
コントロールスイッチ Ｓ．Ｔ スイッチ Ｃ．Ｐ 制御装置 Ａ．Ｂ ペルティエ素子を構成する物質の組み合わせ
Ｔ 感熱素子 Ｒ 交流電源整流回路 Ｂ．Ｔ バッテリー
Ｒ．Ｐ 放熱板 Ｉ．Ｒ 絶縁層 Ｃ．Ｌ 導電層 Ｓ．Ａ サ
ッシ Ｆ．Ｌ 枠Ｄ．Ｒ ドア・扉 Ｇ 雨戸
様部材 Ｗ 二重ガラス製窓など １ アルミ製板 ２ 放熱性アルミ製板 ３
配線 ４ アルミ製板 ５ 凹凸・模様付きアルミ製板
６ 嵌め込み溝 ７ 電源などの差込み ８ 空気吸引・排気口
Claims (7)
- 【請求項１】 家・建物の構造体又は建具に冷熱手段と
してペルティエ素子を電源に接続できるように配設した
ことを特徴とする電子的エアーコンディショニングシス
テム。 - 【請求項２】 電源の一部を太陽電池から供給する構成
としたことを特徴とする請求項１に記載の電子的エアー
コンディショニングシステム。 - 【請求項３】 放熱板をペルティエ素子と一体的化し、
建物の構造部材の構造にモデュール化したことを特徴と
する請求項１又は２項に記載の電子的エアーコンディシ
ョニングシステム。 - 【請求項４】 ペルティエ素子を建具のサッシに配設し
たことを特徴とする請求項１に記載の電子的エアーコン
ディショニングシステム。 - 【請求項５】 ペルチエ素子をサッシの枠部分及び／又
は補強部分に配設したことを特徴とする請求項３に記載
の電子的エアーコンディショニングシステム。 - 【請求項６】 サッシの枠内に取り外し可能な構造にペ
ルチエ素子を配設したことを特徴とする請求項３に記載
の電子的エアーコンディショニングシステム。 - 【請求項７】 ペルティエ素子をドア・扉に配設したこ
とを特徴とする請求項１に記載の電子的エアーコンディ
ショニングシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10078716A JPH1172275A (ja) | 1997-06-26 | 1998-03-26 | 電子的エアーコンディショニングシステム |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16989497 | 1997-06-26 | ||
| JP9-169894 | 1997-06-26 | ||
| JP10078716A JPH1172275A (ja) | 1997-06-26 | 1998-03-26 | 電子的エアーコンディショニングシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1172275A true JPH1172275A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=26419774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10078716A Pending JPH1172275A (ja) | 1997-06-26 | 1998-03-26 | 電子的エアーコンディショニングシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1172275A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106642472A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-05-10 | 上海电力学院 | 一种屋顶光伏/半导体温度调节*** |
| CN109893938A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-06-18 | 杜国栋 | 一种去除空气中氡的装置 |
| CN115355581A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-11-18 | 重庆大学 | 一种利用半导体制冷的室内温度调控方法 |
-
1998
- 1998-03-26 JP JP10078716A patent/JPH1172275A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106642472A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-05-10 | 上海电力学院 | 一种屋顶光伏/半导体温度调节*** |
| CN106642472B (zh) * | 2017-01-18 | 2022-06-21 | 上海电力学院 | 一种屋顶光伏/半导体温度调节*** |
| CN109893938A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-06-18 | 杜国栋 | 一种去除空气中氡的装置 |
| CN115355581A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-11-18 | 重庆大学 | 一种利用半导体制冷的室内温度调控方法 |
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