(57)【要約】【課題】  ペルチェ素子が高いＣＯＰを発揮できるＰＷＭ駆動技術を提供すること。【解決手段】  本発明のＰＷＭ駆動装置では、ＰＷＭ周波数を１００Ｈｚ以上に設定してペルチェ素子に印加する駆動電圧をパルス幅変調する。すると、従来の４０Ｈｚ程度の場合よりもペルチェ素子が発揮するＣＯＰが向上するので、節電効果が得られる。ペルチェ素子をＰＷＭ駆動する際には、価格や雑音の不都合がない限り、飽和周波数Ｆｓ（例：１ｋＨｚ）以下の範囲でＰＷＭ周波数を高くするほど、より高いＣＯＰが得られる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のＰＷＭ周波数およびデューティー比でＰＷＭ（パルス幅変調）された駆動電圧をペルチェ素子に印加して、このペルチェ素子に熱電効果を発揮させるペルチェ素子の駆動方法において、
前記ＰＷＭ周波数は、１００Ｈｚ以上であることを特徴とする、
ペルチェ素子のＰＭＷ駆動方法。
【請求項２】
前記ＰＷＭ周波数は、４００Ｈｚ以上である、
請求項１に記載されたペルチェ素子のＰＭＷ駆動方法。
【請求項３】
前記ＰＷＭ周波数は、１ｋＨｚ以上である、
請求項１に記載されたペルチェ素子のＰＭＷ駆動方法。
【請求項４】
所定の電源から電力を供給され、所定のＰＷＭ周波数およびデューティー比でＰＷＭ（パルス幅変調）された駆動電圧をペルチェ素子に印加して、このペルチェ素子に熱電効果を発揮させるペルチェ素子の駆動装置において、
前記ＰＷＭ周波数は、１００Ｈｚ以上であることを特徴とする、
ペルチェ素子のＰＷＭ駆動装置。
【請求項５】
前記ＰＷＭ周波数は、４００Ｈｚ以上である、
請求項４に記載されたペルチェ素子のＰＭＷ駆動装置。
【請求項６】
前記ＰＷＭ周波数は、１ｋＨｚ以上である、
請求項４に記載されたペルチェ素子のＰＭＷ駆動装置。
【請求項７】
前記電源は、直流電源であり、
前記駆動装置は、所定の制御信号に従って所定の矩形波状電圧を生成する波形生成手段と、この矩形波状電圧を増幅して前記駆動電圧を前記ペルチェ素子に印加する増幅手段とをもつ、
請求項４に記載されたペルチェ素子のＰＭＷ駆動装置。
【請求項８】
熱電効果による冷却および加熱のうち少なくとも一方を行うペルチェ素子と、
このペルチェ素子をＰＷＭ駆動する請求項４に記載されたＰＭＷ駆動装置と、
このＰＭＷ駆動装置を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする車載温度調節装置。
【請求項９】
前記制御装置は、車載の受信装置のうち所定のものが作動している場合には、前記ＰＷＭ駆動装置を制御して前記ＰＷＭ周波数を低減させる機能を持つ、
請求項８に記載された車載温度調節装置。
【請求項１０】
前記ペルチェ素子の温度調節対象は、カーシートの座面および背当てのうち少なくとも一方であることを特徴とする、
請求項８に記載された車載温度調節装置であるカーシート温度調節装置。
【請求項１１】
所定のＰＷＭ周波数およびデューティー比でＰＷＭ（パルス幅変調）された駆動電圧をペルチェ素子に印加して、このペルチェ素子に熱電効果を発揮させるに際し、このペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性に関係する各種パラメータのうち、
前記駆動電圧の前記ＰＷＭ周波数を対数横軸に取り、
前記ペルチェ素子の作動効率を示すＣＯＰを縦軸に取って、
前記駆動電圧の前記デューティー比および実効電圧のうちいずれかを少なくとも一つの所定値に固定し、
この所定値のそれぞれについて、前記ＰＷＭ周波数と前記ＣＯＰとの関係を示す正の傾きをもった斜め線分が描線されている片対数グラフであることを特徴とする、
ペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャート。
【請求項１２】
前記ＰＷＭ周波数が所定周波数以下の領域では前記斜め線分をもち、
この所定周波数以上の領域では水平線分をもち、
この斜め線分とこの水平線分とがこの所定周波数で連続した折れ線が、少なくとも一本は描線されている、
請求項１１に記載されたペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャート。
【請求項１３】
所定のＰＷＭ周波数およびデューティー比でパルス幅変調され、所定の実効電圧をもつ矩形波状の駆動電圧をペルチェ素子に印加して、このペルチェ素子が発揮する熱電効果のＣＯＰを測定する試験を、
比較的低いＰＷＭ周波数である第一周波数と、比較的高いＰＷＭ周波数である第二周波数とについて行って、
この第一周波数およびこの第二周波数における前記ＣＯＰの測定結果を、それぞれ第一ＣＯＰおよび第二ＣＯＰとし、
この第一周波数および第一ＣＯＰで定まる第一測定点と、この第二周波数および第二ＣＯＰで定まる第二測定点とを、前記ＰＷＭ周波数を対数横軸に取り前記ＣＯＰを縦軸に取った片対数グラフの上にプロットし、
この第一測定点とこの第二測定点とを途中または端部に含む正の傾きをもった斜め線分をこの片対数グラフに引いて、請求項１１に記載されたペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャートを作図することを特徴とする、
ペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャートの作図方法。
【請求項１４】
前記実効電圧と等しい直流電圧を前記ペルチェ素子に印加した場合に、このペルチェ素子が発揮するＣＯＰを直流ＣＯＰとして、この直流ＣＯＰに相当する水平線分を前記斜め線分よりも高周波側に引き、
前記斜め線分とこの水平線分とが交差する点を、当該実効電圧でのＣＯＰ飽和点として定め、
前記斜め線分とこの水平線分とがこのＣＯＰ飽和点で連続する折れ線を、少なくとも一本は描線する、
請求項１３に記載されたペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャートの作図方法。
【請求項１５】
前記折れ線を少なくとも一本は前記片対数グラフに描線して、この折れ線がもつ前記ＣＯＰ飽和点でのＰＷＭ周波数を、各前記実効電圧に共通した飽和周波数として定め、
他の実効電圧については、この飽和周波数よりも低いＰＷＭ周波数領域で前記ＣＯＰを測定して少なくとも一つの測定点を求め、この測定点を通る斜め線分と、この飽和周波数よりも高周波側では当該実効電圧と等しい直流電圧に相当する水平線分とが、この飽和周波数で連続した折れ線を描線する、
請求項１４に記載されたペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャートの作図方法。
【請求項１６】
請求項１３〜請求項１５のうちいずれかに記載されたペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャートの作図方法に則って行われることを特徴とする、
ペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性試験方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載されたペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性チャートに基づき、
前記デューティー比および前記実効電圧のうちいずれかを横軸とし、前記ＣＯＰを縦軸として、前記ＰＷＭ周波数の範囲のうち少なくとも一つの所定値についてそれぞれ曲線を引いた二次特性チャートを作図することを特徴とする、
ＰＷＭ駆動特性チャートの利用方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載された前記二次特性チャートに基づいて、請求項４〜請求項１０のうちいずれかに記載された前記装置を設計することを特徴とする、
ＰＷＭ駆動特性チャートの利用方法。
【請求項１９】
ペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性に関するパラメータのうち、このペルチェ素子に印加されるパルス幅変調された駆動電圧の「ＰＷＭ周波数」および「デューティー比」と、このペルチェ素子が発揮するペルチェ効果の作動効率を示す「ＣＯＰ」との三者の相互関係を示すチャートにおいて、
前記チャートの縦軸は前記ＣＯＰの実数軸であり、前記チャートの横軸は前記ＰＷＭ周波数の対数軸であって、前記チャートは片対数グラフであることと、
この片対数グラフの上には、前記デューティー比の所定値一つに対してそれぞれ一本の正の傾きをもつ斜め線分と、この斜め線分に連続し所定周波数から傾きのない水平線分をもつ折れ線とのうち、少なくとも前者が描線されていることとを特徴とする、
ペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペルチェ素子をＰＷＭ駆動する熱電技術の分野に属する。
【０００２】
ここで、ペルチェ素子（ペルティエ素子）は、熱電素子ともいい、熱電効果ないしペルチェ効果（ペルティエ効果）をもつ素子である。また、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ）は、パルス幅変調ともいう。
【背景技術】
【０００３】
（従来技術）
本願の出願時点で市場に出回っている高級乗用車の一部には、カーシートのうち乗員の身体が触れる部分に、適正に温度調節された空気を送風して、乗員がより快適に過ごすことができるようにしたカーシート温度調節装置を装備しているものもある。
【０００４】
このカーシート温度調節装置は、送風機から供給される空気を熱電効果によって加熱したり冷却したりするペルチェ素子と、このペルチェ素子にＰＷＭ（パルス幅変調）された駆動電圧を印加する駆動装置と有している。そして、この駆動装置は、駆動電圧のデューティー比を変えることによってその実効電圧を変更し、ペルチェ素子が発揮する加熱出力および冷却出力を調整することができるようになっている。
【０００５】
ところで、このようなカーシート温度調節装置では、バッテリーを直流電源としてペルチェ素子をＰＷＭ駆動しているが、そのＰＷＭ周波数は低く設定されている（具体例を挙げると４０Ｈｚ程度）。そして、このように低いＰＷＭ周波数が採用されている理由は、ＰＷＭ駆動装置の製造コストを低減したいことや、車載オーディオ装置のＡＭラジオへの雑音伝搬を防止したいことなどであろうと想像される。
【０００６】
（文献公知技術）
参考までに、ペルチェ素子のＰＷＭ駆動技術に関しては、たとえば次のような特許文献が公開されている。
【０００７】
まず、特許文献１には、トランジスタをスイッチ素子として使用し、ペルチェ素子の近傍における発熱を抑制する技術が開示されている。また、特許文献２には、ＰＷＭ駆動の印加電圧の合間にゼーベック電圧を検出することによってペルチェ素子の動作状態を監視する技術が開示されている。さらに、特許文献３には、ペルチェ素子のＰＷＭ駆動に用いるパワー素子を排熱部材に接続して放熱する技術が開示されている。
【０００８】
ただし、これらの特許文献には、ペルチェ素子に印加する駆動電圧のＰＷＭ周波数を指定する記載はなく、そのＰＷＭ周波数の高低とペルチェ素子が発揮する熱電効果の効率との関係についての記載はない。
【特許文献１】特開平７−２９５６５９号公報
【特許文献２】特開２００１−３３６８５３号公報
【特許文献３】特開２００１−３４５４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
（発明に至る経緯）
ところで、出願人はペルチェ素子のＰＷＭ駆動技術に関して研究を進めているが、発明者らがペルチェ素子の作動効率を示すＣＯＰを測定する試験を実施したところ、ＰＷＭ周波数が低い領域ではＣＯＰが意外に低いことが分かった。
【００１０】
一例を挙げるならば、ペルチェ素子に冷却作用をさせた際のＣＯＰは、２Ｖの直流駆動では２．８程度であるのに対し、実効電圧が同じ２ＶのＰＷＭ駆動では、ＰＷＭ周波数が４０Ｈｚで１．７程度、１０Ｈｚでは１．１程度のＣＯＰしか発揮されていない。すなわち、ペルチェ素子を実効電圧２ＶでＰＷＭ駆動すると、同じ２Ｖで直流駆動する場合に比べて、ＰＷＭ周波数が数十Ｈｚの場合にはＣＯＰがおおむね半減しており、ＣＯＰが減る傾向はＰＷＭ周波数が低いほど顕著であることが分かった。
【００１１】
ということは、従来技術としてのカーシート温度調節装置では、前述のようにペルチェ素子に印加している駆動電圧のＰＷＭ周波数は４０Ｈｚ程度であるから、ペルチェ素子のＣＯＰが直流駆動の場合に比べてかなり低くなっているはずである。それゆえ、この従来技術では、低周波のＰＷＭ駆動で所望の冷却作用を得るために、直流駆動の場合に比べて多大な電力がペルチェ素子で消費されてしまっていることが明らかである。このことは、車載装置として望ましいことではなく、この装置が搭載されている高級乗用車では一般に電装品が多用されていて電力の需給関係が厳しいことを考慮すれば、なおさら不都合である。
【００１２】
とは言うものの、ＰＷＭ駆動よりも直流駆動の方がペルチェ素子のＣＯＰが良いというのであれば、可変電圧の直流駆動装置を車載すればよいかというと、決してそうではない。なぜならば、直流駆動でペルチェ素子の冷却出力を可変とするためには、直流駆動の印加電圧レベルを調整するのに、パワートランジスタなどの放熱の大きな増幅素子を駆動装置の回路要素として必要とするからである。その結果、駆動回路の放熱量が大きくなってしまい、せっかく向上した冷却効率が相殺されてしまうので、逆に可変電圧の直流駆動装置のほうが、従来のＰＷＭ駆動装置よりも、システム全体として一割近く冷却効率が落ちてしまう。
【００１３】
（本発明の第一課題）
そこで本発明は、駆動装置の構成が簡素で軽量なうえに低価格で信頼性が高く、発熱による損失も小さいという長所を生かしながら、より高いＣＯＰでペルチェ素子を駆動することができるペルチェ素子の駆動技術を提供することを、第一に解決すべき課題とする。併せて、従来技術に比べてデメリットがほとんどなく、同等の冷却作用が得られながら消費電力を低減することができる車載温度調節装置およびカーシート温度調節装置を提供することをも課題とする。
【００１４】
（本発明の第二課題）
本発明はさらに、発明者らの研究成果として、ＰＷＭ駆動されるペルチェ素子が発揮するＣＯＰとそのＰＷＭ周波数との関係を極めて簡潔に示す特性チャートを提供することを第二に解決すべき課題とする。併せて、この特性チャートの作図方法および利用方法を提供することも課題とする。さらに、この特性チャートを応用して、ペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性を求める測定試験にかかる時間を大幅に低減する方法を提供することをも、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような課題を解決するために、本出願の発明者らは試験を重ね、以下の各手段を発明するに至った。ここで、第一部に分類された各手段は、前述の第一課題を解決するための発明であり、第二部に分類された各手段は、前述の第二課題を解決するための発明である。なお、各手段の番号は、本願の出願時に特許請求の範囲に列挙されていた各請求項の通し番号に符合している。
【００１６】
・第一部：ペルチェ素子のＰＷＭ駆動技術
［駆動方法］
（第１手段）
本発明の第１手段は、所定のＰＷＭ周波数およびデューティー比でＰＷＭ（パルス幅変調）された駆動電圧をペルチェ素子に印加して、このペルチェ素子に熱電効果を発揮させる「ペルチェ素子のＰＭＷ駆動方法」である。本手段の特徴は、前記ＰＷＭ周波数が１００Ｈｚ以上であることである。
【００１７】
本手段では、従来技術よりもＰＷＭ周波数が高く、１００Ｈｚ以上のＰＷＭ周波数で駆動電圧がペルチェ素子に印加されるので、ペルチェ素子のＣＯＰ（作動効率）が高まる。このようにＰＷＭ周波数が高まるにつれてペルチェ素子のＣＯＰが向上する傾向は、デューティー比が低いほど（すなわち実効電圧が低いほど）顕著である。その結果、ペルチェ効果で対象を加熱するなり冷却するなり、ペルチェ素子に所定の熱出力を発揮させたいのであれば、ペルチェ素子で必要とされる消費電力が低減される。
【００１８】
しかも、ペルチェ素子に印加される実効電圧を調整するために、デューティー比で実効電圧を調整するＰＭＷ駆動方法が使えるから、ペルチェ素子を直流駆動する場合に比べて印加電圧を生じる駆動回路での発熱が小さくて済む。ここで、ジュール熱の発生は冷却作用を相殺するから、前述のように駆動回路での発熱が小さければ、このことによる駆動回路を含めてのＣＯＰの向上が、冷却作用を発揮させる場合にはより顕著になる。そればかりではなく、ＰＭＷ駆動方法を採用していれば、この駆動回路を構成する部品の点数が少なくて済むから、駆動装置がより安価になるともにその信頼性がより高くなる。
【００１９】
したがって本手段によれば、構成が簡素で軽量なうえに低価格で信頼性が高く、発熱による損失も小さいというＰＷＭ駆動装置の長所を生かしながら、より高いＣＯＰでペルチェ素子を駆動することができるという効果がある。その結果、駆動装置を含むペルチェ素子の熱電システム全体での消費電力が低減されるという効果があり、この効果は冷却作動時によりいっそう顕著である。
【００２０】
（第２手段）
本発明の第２手段は、前述の第１手段において、前記ＰＷＭ周波数は４００Ｈｚ以上であることを特徴とする「ペルチェ素子のＰＭＷ駆動方法」である。
【００２１】
本手段では、従来技術よりもＰＷＭ周波数がさらに高いので、ペルチェ素子のＣＯＰがさらに向上する。したがって本手段によれば、前述の第１手段の効果がさらに強化されるという効果がある。
【００２２】
（第３手段）
本発明の第３手段は、前述の第１手段において、前記ＰＷＭ周波数はさらに高く、１ｋＨｚ以上であることを特徴とする「ペルチェ素子のＰＭＷ駆動方法」である。
【００２３】
本手段では、従来技術よりもＰＷＭ周波数がよりいっそう高く限定されているので、ペルチェ素子のＣＯＰがさらに向上し、ＰＭＷ駆動の実効電圧と同じ電圧の直流駆動と同程度にまで高まる。したがって本手段によれば、前述の第１手段の作用効果がよりいっそう強化され、ＣＯＰは直流駆動と同等にまで高まるという効果がある。
【００２４】
［駆動装置］
（第４手段）
本発明の第４手段は、所定の電源から電力を供給され、所定のＰＷＭ周波数およびデューティー比でＰＷＭ（パルス幅変調）された駆動電圧をペルチェ素子に印加して、このペルチェ素子に熱電効果を発揮させる「ペルチェ素子のＰＭＷ駆動装置」である。本手段の特徴は、前記ＰＷＭ周波数が１００Ｈｚ以上であることである。
【００２５】
本手段では、前述の第１手段とほぼ同様な作用が得られる。したがって、本手段のＰＷＭ駆動装置によれば、回路構成が簡素でその重量が軽いうえに価格が安価でその信頼性が高く、発熱による損失も小さいという長所を保ちながら、より高いＣＯＰでペルチェ素子を駆動することができるという効果がある。その結果、ＰＭＷ駆動装置を含むペルチェ素子の熱電システム全体での消費電力が低減されるという効果が得られ、この効果は冷却作動時によりいっそう顕著である。
【００２６】
（第５手段）
本発明の第５手段は、前述の第４手段において、前記ＰＷＭ周波数は４００Ｈｚ以上であることを特徴とする「ペルチェ素子のＰＭＷ駆動装置」である。本手段によれば、前述の第２手段に相当する作用効果が得られる。
【００２７】
（第６手段）
本発明の第６手段は、前述の第４手段において、前記ＰＷＭ周波数はさらに高く、１ｋＨｚ以上であることを特徴とする「ペルチェ素子のＰＭＷ駆動装置」である。本手段によれば、前述の第３手段に相当する作用効果が得られる。
【００２８】
（第７手段）
本発明の第７手段は、前述の第４手段において、前記電源と前記駆動装置とに特徴がある「ペルチェ素子のＰＭＷ駆動装置」である。すなわち、本手段の特徴は、前記電源が直流電源であることと、前記駆動装置が、所定の制御信号に従って所定の矩形波状電圧を生成する波形生成手段と、この矩形波状電圧を増幅して前記駆動電圧を前記ペルチェ素子に印加する増幅手段とをもつこととである。
【００２９】
本手段では、直流電源が、波形生成手段および増幅手段をもつＰＷＭ駆動装置へ電力を供給するから、ＰＷＭ駆動装置がもつ簡素な構成で装置価格が低く信頼性が高いうえにジュール熱が小さくて済むといった利点がよく発揮される。したがって本手段によれば、第４手段の効果がより強まるという効果があり、本手段がさらに第５手段または第６手段と組み合わされれば、その効果が強化される傾向はより顕著になる。
【００３０】
［車載装置］
（第８手段）
本発明の第８手段は、熱電効果による冷却および加熱のうち少なくとも一方を行うペルチェ素子と、このペルチェ素子をＰＷＭ駆動する請求項４に記載されたＰＭＷ駆動装置と、このＰＭＷ駆動装置を制御する制御装置とを有することを特徴とする「車載温度調節装置」である。
【００３１】
一般的な傾向として、自動車などの車両では供給可能な電力が限られているから、商用電源などの外部電源から電力の供給を受ける装置よりも、車載装置の方が電力節減に対してもつ要求はより切実である。また、車載装置には、装置価格、装置重量、信頼性などについても、他の装置よりも厳しい要求が突きつけられるのが普通である。
【００３２】
本手段の「車載温度調節装置」は、第４手段の項で前述したように、ペルチェ素子でのＣＯＰが高く、駆動装置も含めたシステム全体で作動効率が高い（特に冷却時に高い）うえに、装置価格、装置重量および信頼性にも優れている。したがって、本手段の「車載温度調節装置」によれば、従来技術よりも消費電力が小さくて済みながら、他の長所も失われないから、車載装置として特に好適であるという効果がある。このような効果は、本手段のＰＷＭ駆動装置を特に第５手段または第６手段と第７手段との組み合わせとした場合には、いっそう顕著である。
【００３３】
（第９手段）
本発明の第９手段は、前述の第８手段において、前記制御装置は、車載の受信装置のうち所定のものが作動している場合には、前記ＰＷＭ駆動装置を制御して前記ＰＷＭ周波数を低減させる機能を持つことを特徴とする「車載温度調節装置」である。
【００３４】
本手段では、例えばカーオーディオのＡＭラジオ受信機が作動している場合に、ＰＷＭ駆動装置のＰＷＭ周波数が低くなり、ペルチェ素子をＰＷＭ駆動する際に生じやすいラジオノイズが低減される。したがって本手段によれば、本手段の車載温度調節装置が運転中であっても、カーラジオなどに雑音が入りにくくなるという効果がある。
【００３５】
（第１０手段）
本発明の第１０手段は、前述の第８手段の「車載温度調節装置」において、前記ペルチェ素子の温度調節対象がカーシートの座面および背当てのうち少なくとも一方であることを特徴とする「カーシート温度調節装置」である。
【００３６】
本手段では、第８手段の項で前述したように、従来技術よりも消費電力が小さくて済む上に、装置価格、装置重量および信頼性などの利点も失われない。さらに、目下のところカーシート温度調節装置を搭載しているのは高級乗用車に限られ、このような車両では電装品が多用されて電力消費が大きく、慢性的に電力が不足気味であるから、消費電力が低減されることの効果は大きい。したがって、本手段の「カーシート温度調節装置」によれば、他の長所を失うことなく従来技術よりも消費電力が小さくて済むという第８手段の効果は、よりいっそう貴重なものとなる。
【００３７】
このような効果は、本手段のＰＷＭ駆動装置を第５手段または第６手段と第７手段との組み合わせとした場合には、いっそう顕著である。また、前述の第９手段を本手段に組み合わせれば、カーラジオなどに雑音が入りにくくなり、高級乗用車への搭載装置としてより好適である。
【００３８】
・第二部：ペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性チャートおよびその関連技術
本発明はさらに、前述のペルチェ素子のＰＷＭ駆動技術から派生した研究成果として、駆動電圧のＰＷＭ周波数とペルチェ素子のＣＯＰとの関係を極めて簡潔に示す特性チャートを提供する。併せて、その作図方法と、この作図方法に基づく簡便な試験方法と、同チャートの利用方法とを提供する。
【００３９】
［特性チャート］
（第１１手段）
本発明の第１１手段は、所定のＰＷＭ周波数およびデューティー比でＰＷＭ（パルス幅変調）された駆動電圧をペルチェ素子に印加して、このペルチェ素子に熱電効果を発揮させるに際し、このペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性に関係する各種パラメータのうち三者の関係を示す「ペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャート」である。本手段の第一の特徴は、前記駆動電圧の前記ＰＷＭ周波数を対数横軸に取り、前記ペルチェ素子の作動効率を示すＣＯＰを縦軸に取った片対数グラフであることである。本手段の第二の特徴は、前記駆動電圧の前記デューティー比および実効電圧のうちいずれかを少なくとも一つの所定値に固定し、この所定値のそれぞれについて、前記ＰＷＭ周波数と前記ＣＯＰとの関係を示す正の傾きをもった斜め線分が描線されていることである。
【００４０】
すなわち本手段は、右上がりの直線（斜め線分）が描かれた片対数グラフであり、その横軸は対数のＰＷＭ周波数で、その縦軸はペルチェ素子のＣＯＰであることを特徴としている。そしてこの斜め線分は、デューティー比（または実効電圧）の所定値一つに対し、それぞれ一本が描線されている。本手段は、発明者らがペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性に関する可変周波数での試験結果を整理していく過程で生まれた特性チャートであり、発明者らの新しい知見に基づいて開発されたものである。
【００４１】
本手段では、ペルチェ素子に印加される駆動電圧がもつ所定のデューティー比（または実効電圧）におけるＰＷＭ周波数と、当該ペルチェ素子が発揮するＣＯＰとの関係は、所定の周波数までは一本の真っ直ぐな斜め線分で前述の片対数グラフ中に表される。それゆえ、複数のデューティー比（実効電圧）でのＰＷＭ駆動特性は、同数の斜め線分で同グラフ中に極めて簡潔に示すことができる。このことは、ＰＷＭ駆動されるペルチェ素子が発揮するＣＯＰの周波数特性を整理する上で極めて示唆的である。また、真っ直ぐな斜め線分を描線するだけで済むので、普通のグラフのように特性が曲線になる場合とは異なって、特性試験による測定点の間を補間するにしろ逆に外挿するにしろ、作図が実に容易であり、それが故に近似曲線の選び方による誤差が生じない。
【００４２】
本手段の特性チャートを利用すれば、単に作図が容易であるということだけではなく、後述する手段の中で示すように、数々の利点がある。たとえば、第１６手段で後述するように、ペルチェ素子ＰＷＭ駆動装置の周波数特性試験を簡易化し、同試験に要する時間を大幅に短縮しながら、長時間かけて試験した結果と同じだけの利用価値がある試験データを提供することが可能なる。また、第１７手段で後述するように、本手段の特性チャートを変換すれば、ペルチェ素子のＰＷＭ駆動装置を設計する上で必要な二次特性チャートを作図することが容易である。
【００４３】
したがって本手段によれば、ＰＷＭ駆動されるペルチェ素子が発揮するＣＯＰの周波数特性を新しい形式で単純に整理することができるという効果がある。その結果、ペルチェ素子のＰＷＭ駆動装置を設計する上で必要な試験データを得るために、駆動電圧のデューティー比（実効電圧）とＰＷＭ周波数とをパラメータにしてＣＯＰを測定する試験に要する時間を、大幅に短縮することができるようになるという効果がある。
【００４４】
（第１２手段）
本発明の第１２手段は、前述の第１１手段において、前述の片対数グラフに、少なくとも一本の折れ線が描線されていることを特徴とする「ペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャート」である。そして本手段は、前記ＰＷＭ周波数が所定周波数以下の領域では前記斜め線分をもち、この所定周波数以上の領域では水平線分をもち、この斜め線分とこの水平線分とがこの所定周波数で連続した折れ線が、少なくとも一本は描線されていることを特徴とする。
【００４５】
換言すると、この片対数グラフに描線された折れ線の特徴は、前記ＰＷＭ周波数が所定周波数以下の領域では前述の第１１手段に記載された前記斜め線分であり、この所定周波数以上の領域では水平線分であって、この斜め線分とこの水平線分とがこの所定周波数で連続していることである。なお、この「所定周波数」（折れ線の屈曲点、すなわち題意１４手段で後述する「ＣＯＰ飽和点」があるＰＷＭ周波数）は、後述の第１５手段でいうところの「飽和周波数」に相当する。
【００４６】
前述の第１１手段では、片対数グラフに描線されているのは斜め線分にしか言及されておらず、仮にこの斜め線分を高周波側に延長していくと、いくらでもＣＯＰが増大することになって不合理である。そこで、本手段では、ＰＷＭ周波数が所定値（所定周波数）を越えると、この斜め線分が所定のＣＯＰで水平に延長される水平線分になる。
【００４７】
このことは、発明者らが第１１手段の特性チャートにまとめられた試験データに疑問を持って、ペルチェ素子のＣＯＰを測るＰＷＭ駆動特性試験をかなり高い周波数領域に至るまで行った末に確認することができたことである。このようにＰＷＭ周波数が所定周波数を越えるとペルチェ素子のＣＯＰが飽和することを、発明者らは新しい知見であると考えている。
【００４８】
したがって本手段によれば、所定周波数（飽和周波数）以下のＰＷＭ周波数領域だけではなく、この所定周波数を越えて高い領域でも、片対数の特性チャートを有効にすることができるという効果がある。それゆえ、本手段の特性チャートによれば、ペルチェ素子のＰＷＭ駆動が可能なほぼ全てのＰＷＭ周波数で、そのＣＯＰの周波数特性をごく単純な折れ線で示すことができるようになるという効果がある。
【００４９】
しかも、後述の第１５手段で結論づけるように、逆説的ではあるが、高周波領域まで有効なこの特性チャート（本手段）を完成させる方が、低周波領域だけに複数の斜め線分が描かれた特性チャート（第１１手段）よりも、少ない測定点数で作図することができるという効果まである。
【００５０】
［特性チャートの作図方法］
（第１３手段）
本発明の第１３手段は、「ペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャートの作図方法」である。すなわち本手段は、所定のＰＷＭ周波数およびデューティー比でパルス幅変調されて所定の実効電圧をもつ矩形波状の駆動電圧をペルチェ素子に印加し、このペルチェ素子が発揮する熱電効果のＣＯＰを測定する試験を行って、請求項１１に記載されたペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャートを作図する方法である。本手段の特徴は、以下のようにして請求項１１記載の特性チャートを作図することである。
【００５１】
すなわち、比較的低いＰＷＭ周波数である第一周波数と、比較的高いＰＷＭ周波数である第二周波数とについて、前述のＣＯＰ測定試験を行う。（ただし、第一周波数および第二周波数は、ともにＣＯＰが飽和するＰＷＭ周波数「飽和周波数」以下で設定する。）そして、この第一周波数およびこの第二周波数における前記ＣＯＰの測定結果を、それぞれ第一ＣＯＰおよび第二ＣＯＰとする。
【００５２】
さらに、この第一周波数およびこの第一ＣＯＰで定まる第一測定点と、この第二周波数およびこの第二ＣＯＰで定まる第二測定点とを、前記ＰＷＭ周波数を対数横軸に取り前記ＣＯＰを縦軸に取った片対数グラフの上にプロットする。そうして、この第一測定点とこの第二測定点とを途中または端部に含む正の傾きをもった斜め線分をこの片対数グラフに引いて、請求項１１記載の特性チャートを作図する。
【００５３】
本手段では、ペルチェ素子が発揮するＣＯＰのＰＷＭ周波数特性を測定する試験において、ＰＷＭ駆動電圧のデューティー比を一定（すなわち実効電圧が一定）にしておいて、第一周波数でのＣＯＰ測定と第二周波数でのＣＯＰ測定との、たった二点の測定試験を行えば済む。すなわち、所定のデューティー比ないし実効電圧でペルチェ素子が発揮するＣＯＰのＰＷＭ周波数特性は、第一測定点および第二測定点の二点の測定だけで、請求項１１記載の特性チャートの上に一本の斜め線分で定義される。このように二点の測定だけで特性試験が済むということは、同じ内容の特性データを得るのに従来の試験方法では少なくとも数点での測定が必要であったことを考えれば、特性試験に要する時間が半減ないし四半減するということである。もちろん、所定のデューティー比（または実効電圧）の複数レベルについて試験を行えば、同数の斜め線分を片対数グラフに描線することができ、特性チャートをより完全にすることができる。
【００５４】
したがって本手段によれば、第１１手段の特性チャートを応用して、ペルチェ素子のＣＯＰを求めるＰＷＭ周波数特性試験にかかる時間を大幅に短縮することができるという効果がある。
【００５５】
（第１４手段）
本発明の第１４手段は、前述の第１３手段で描いた前記斜め線分に描き足して、この斜め線分に所定の水平線分が連続する折れ線を少なくとも一本は描線する「ペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャートの作図方法」である。
【００５６】
本手段の作図方法がもつ特徴は、この折れ線を次のようにして描くことである。すなわち、前記実効電圧と等しい直流電圧を前記ペルチェ素子に印加した場合に、このペルチェ素子が発揮するＣＯＰを直流ＣＯＰとして、この直流ＣＯＰに相当する水平線分を前記斜め線分よりも高周波側に引く。そして、第１３手段で描いた前記斜め線分とこの水平線分とが交差する点を、当該実効電圧でのＣＯＰ飽和点として定め、前記斜め線分とこの水平線分とがこのＣＯＰ飽和点で連続する折れ線を、少なくとも一本は描線する。ここで、それぞれの折れ線は、所定のデューティー比（または実効電圧）でのＰＷＭ駆動特性を表している。
【００５７】
本手段では、前述の第１２手段に相当する特性チャートを描くにあたり、その折れ線のうち、ＰＷＭ周波数が所定周波数以下の低周波領域では第１３手段の作図方法を利用し、所定周波数以上の高周波領域では直流ＣＯＰのレベルで水平線分を描線する。
【００５８】
ところで、ペルチェ素子を直流駆動した場合のＣＯＰ（直流ＣＯＰ）は、印加電圧の代表的なレベルについてすでに求まっているのが普通である。すなわち、ＰＷＭ駆動特性よりも直流駆動特性の方が基本的な特性であるから、ほとんどの場合には、ペルチェ素子のＣＯＰに関するＰＷＭ周波数特性試験を始める前に、そのペルチェ素子の直流ＣＯＰは、メーカーから提供されていたり、すでに直流駆動試験で求められているはずである。そして万が一、直流ＣＯＰが未だ求められていない場合にも、ＰＷＭ駆動特性試験に用いる設備を使って簡単に当該ペルチェ素子の直流ＣＯＰを求めることができる。
【００５９】
したがって、本手段の作図方法によれば、前述の第１３手段で描かれた特性チャートの斜め線分に、その実効電圧と同じレベルの直流電圧での直流ＣＯＰに相当するレベルの水平線分を描き足せば、簡単に折れ線が完成する。その結果、追加試験を必要とせず、前述の第１３手段とほとんど変わらない手間で、ペルチェ素子のＣＯＰが飽和するＰＷＭ周波数（飽和周波数）を越える高周波領域まで有効な、より完全な特性チャートを完成することができるという効果がある。さらに、ペルチェ素子のＣＯＰが飽和してしまうＰＷＭ周波数（次の第１５手段で定義する「飽和周波数」）を、至って簡単に求めることができるという効果もある。
【００６０】
（第１５手段）
本発明の第１５手段は、前述の第１４手段において、実効電圧のレベル（すなわちデューティー比のレベル）が変わっても、飽和周波数はそれぞれの折れ線に共通しているという特性を利用した「ペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャートの作図方法」である。
【００６１】
本手段の特徴は、次の二つである。第一に、前記折れ線を少なくとも一本は前記片対数グラフに描線して、この折れ線がもつ前記ＣＯＰ飽和点でのＰＷＭ周波数を、各前記実効電圧に共通した「飽和周波数」として定めることである。第二に、他の実効電圧については、この飽和周波数よりも低いＰＷＭ周波数領域で前記ＣＯＰを測定して少なくとも一つの測定点を求め、この測定点を通る斜め線分と、この飽和周波数よりも高周波側では当該実効電圧と等しい直流電圧に相当する水平線分とが、この飽和周波数で連続した折れ線を描線することである。なお、これら二つの特徴には、順番が前後しても差し支えない部分が一部にある。
【００６２】
本手段では、一つの所定の実効電圧について最低で二点の測定点（第１３手段でいう第一測定点および第二測定点）を求めれば、他の各実効電圧については、それぞれ一つの測定点でＣＯＰを測定するだけで、複数の折れ線が描かれた特性チャートを完成することができる。
【００６３】
すなわち、先ず、前述の第１４手段の作図方法で一本の折れ線を描けば、その折れ線から飽和周波数を求めることができる。そして、その飽和周波数を他の実効電圧でも共通であるとして、他の実効電圧についてはそれぞれ一つの測定点から右上がりに斜め線分をひく。この斜め線分を引くに際して、斜め線分の右端は、その実効電圧と同じ印加電圧レベルの直流ＣＯＰに相当する水平線分のＣＯＰ飽和点とする。このＣＯＰ飽和点は、当該水平線分のうち、前述の一本目の折れ線の屈曲点（そのＣＯＰ飽和点）と同じＰＷＭ周波数（飽和周波数）に位置する点を取ることにより、簡単に定められる。その結果、二本目以降の折れ線は、それぞれのデューティー比（または実効電圧）についてたった一点の測定点を求めるだけで、片対数グラフの上に描線される。
【００６４】
したがって本手段によれば、一つの所定の実効電圧について最低で二点の測定点を求めれば、他の各実効電圧についてはそれぞれ一つの測定点でＣＯＰを測定するだけで、複数の折れ線が描かれた特性チャートを完成することができるという効果がある。その結果、いささか逆説的ではあるが、低周波領域だけではなく飽和周波数を越えた高周波領域まで有効なこの特性チャートを完成させるほうが、低周波領域に複数の斜め線分だけが描かれた特性チャートよりも、特性試験にかかる時間をさらに短縮することができるという意外な効果が得られる。
【００６５】
［特性試験方法］
（第１６手段）
本発明の第１６手段は、前述の第１３手段〜第１５手段のうちいずれかに記載されたペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャートの作図方法に則って行われることを特徴とする「ペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性試験方法」である。
【００６６】
本手段では、すでに第１３手段〜第１５手段の項で説明したように、これらの特性チャートを作図することを目的にしてペルチェ素子ＰＷＭ駆動時のＣＯＰ測定試験を行えば、従来よりもずっと少ない測定点数で、ペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性を測定することができる。特に、第１５手段の作図方法に則って試験を行えば、飽和周波数を越える高い周波数領域に至るまで有効なペルチェ素子が発揮するＣＯＰのＰＷＭ駆動特性を、極めて短時間で測定できるようになる。したがって本手段によれば、測定試験の時間を短縮しながらより完全な特性チャートが得られるようになるという効果がある。
【００６７】
［特性チャートの利用方法］
（第１７手段）
本発明の第１７手段は、「ＰＷＭ駆動特性チャートの利用方法」であって、前述の第１１手段に記載されたペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性チャートに基づき、この特性チャートを変換してＰＷＭ駆動装置などの設計に使いやすい二次チャートを作図する方法である。すなわち、本手段の特徴は、第１１手段の特性チャートに基づき、前記デューティー比および前記実効電圧のうちいずれかを横軸とし、前記ＣＯＰを縦軸として、前記ＰＷＭ周波数の範囲のうち少なくとも一つの所定値についてそれぞれ曲線を引いた「二次特性チャート」を作図することである。
【００６８】
本手段では、ペルチェ素子のＣＯＰを縦軸とし、デューティー比または実効電圧を横軸とて、所定のＰＷＭ周波数について特性が曲線で描かれた二次特性チャートが得られる。このようなチャートは、ＰＷＭ周波数を所定値に保ちデューティー比（実効電圧）を変えてペルチェ素子のＣＯＰないし出力を調整するというＰＷＭ駆動装置の設計をする際の資料に適している。
【００６９】
そして、この二次特性チャートは、前述の特性チャートを基にして二次的に得られるので、すでに第１６手段の項で説明したように、ごく少ない測定点数に基づいて短時間で作図されうる。しかも、前述の特性チャートは、複数の斜め線分または折れ線が真っ直ぐに描かれた片対数グラフであるから、その基になる測定点数が少なくても、二次特性チャートへの座標変換の基になるデータは、十分な密度でたくさん取ることができる。その結果、この二次特性チャートに描線される曲線群は、長い時間を測定試験にかけて多数の測定点を取って作成された同形式のグラフよりも滑らかに補間されることになる。
【００７０】
したがって本手段によれば、ペルチェ素子のＰＷＭ駆動装置を設計する上で便利な二次特性チャートが、前述の特性チャートを座標変換するだけで容易に得られ、しかもその曲線群が滑らかになるという効果がある。
【００７１】
（第１８手段）
本発明の第１８手段は、第１７手段の前記二次特性チャートに基づいて、第４手段〜第１０手段のうちいずれかの前記装置を設計することを特徴とする「ＰＷＭ駆動特性チャートの利用方法」である。
【００７２】
本手段では、短時間の測定試験で用意できるデータに基づいて作図された二次特性チャートを資料として、ＰＷＭ駆動の長所を生かしながら高いＣＯＰでペルチェ素子をＰＷＭ駆動することができる装置を設計することができる。したがって本手段によれば、新しい特性を持ったペルチェ素子が開発されてから、より短時間でそのＰＷＭ駆動装置を設計することができるようになるという効果がある。
【００７３】
そして、このように優秀な製品を開発することができるだけではなく、その設計開発の期間（リードタイム）を短くすることができるということは、自動車のように競争が激しい分野では、その搭載装置メーカー間の競争で優位に立つうえで大きなアドバンテージになりうる。
【００７４】
［特性チャート（その２）］
（第１９手段）
本発明の第１９手段は、ペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性に関するパラメータのうち三者の相互関係を示すチャートである。ここでパラメータの三者とは、このペルチェ素子に印加されるパルス幅変調された駆動電圧の「ＰＷＭ周波数」および「デューティー比」（または「実効電圧」）と、このペルチェ素子が発揮するペルチェ効果の作動効率を示す「ＣＯＰ」とである。
【００７５】
本手段の特徴は次の二つである。すなわち、第一の特徴は、前記チャートの縦軸は前記ＣＯＰの実数軸であり、前記チャートの横軸は前記ＰＷＭ周波数の対数軸であって、前記チャートは片対数グラフであることである。そして第二の特徴は、この片対数グラフの上には、前記デューティー比の所定値一つに対してそれぞれ一本の正の傾きをもつ斜め線分と、この斜め線分に連続し所定周波数から傾きのない水平線分をもつ折れ線とのうち、少なくとも前者が描線されていることである。
【００７６】
本手段は、前述の第１１手段または第１２手段におおむね相当し、ほぼ同様の作用効果をもつ。それゆえ、本手段に関連して第１３手段〜第１８手段に相当する手段を実施することができ、各手段に相当する作用効果が得られる。
【００７７】
（カテゴリー）
第１１手段、第１２手段および第１９手段の特性チャートは物の発明にあたり、第１３手段〜第１５手段の作図方法は、特性チャートを作図する方法であるから、製造方法（物を生産する方法）の発明にあたる。また、第１６手段の試験方法は方法発明にあたり、第１７手段のチャート利用方法は、二次特性チャートを作図する方法であるから、製造方法の発明にあたる。さらに、第１８手段のチャート利用方法は、本質的には装置を設計する方法であるから、製造方法の発明にあたる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７８】
［研究の経緯］
発明者らは、ペルチェ素子とそのＰＷＭ駆動装置をもつカーシート温度調節装置を開発する過程で、ＰＷＭ駆動されるペルチェ素子のＣＯＰを計測するために、ペルチェ素子の特性試験装置を用意した。
【００７９】
この試験装置は、図１に概略構成を示すように、試験対象である市販のペルチェ素１と、商用電源から給電されてペルチェ素子１にパルス幅変調された駆動電圧を印加する周波数発生器５と、ペルチェ素子１に所望の流量で空気を送風する送風機６とをもつ。周波数発生器５は、各種波形を生成することができる試験用の装置で、たとえばＰＷＭ駆動電圧の矩形波パルス列がもつ矩形波電圧およびデューティー比（したがって実効電圧）、ＰＷＭ周波数などを所定範囲で指定して、ＰＷＭ駆動の印加電圧を生成することができる。周波数発生器５にはオシログラフが付設されているが、かなり高い周波数に至るまで周波数発生器５のパルス波形が乱れないことが確認されている。
【００８０】
ここで、ペルチェ素子１をＰＷＭ駆動する場合には、矩形パルス波の頂上電圧が一定であっても、デューティー比を変えることによってその実効電圧を調節することができる。すなわち、一般論であるが、割合と高い直流電圧（図１（ａ）参照）と同じレベルでペルチェ素子１をＰＷＭ駆動したい場合には、図１（ｃ）に示すように高いデューティー比を設定すれば、同等の実効電圧をかけることができる。逆に、同じ矩形波電圧であっても、図１（ｄ）に示すように矩形波のデューティー比を低くすれば、図１（ｂ）に示すように割合と低い直流電圧と同等の実効電圧を印加することができる。
【００８１】
さて、前述の試験装置を使ってペルチェ素子１のＰＷＭ駆動特性を試験する時には、周波数発生器５がペルチェ素子１を所定の条件でＰＷＭ駆動し、送風機６は、送風ダクト６０からペルチェ素子１に所定流量の流入空気Ａを吹き込む。すると、ペルチェ素子１の吸熱板（図略）で冷却された冷風Ｃは、冷風ダクト６１から排気され、逆にペルチェ素子１の放熱板（図略）で加熱された温風Ｗは、温風ダクト６２から排気される。この際、図示しない計測手段によって、流入空気Ａや冷風Ｃおよび温風Ｗの流量と、温度などが計測され、図示しない記録手段に記録される。こうして、ペルチェ素子１の冷却能力や加熱能力と、ＰＷＭ駆動されるペルチェ素子１での消費電力とが分かれば、その条件下でのペルチェ素子１が発揮する熱電作動効率であるＣＯＰ（熱出力／消費電力）を算定することができる。
【００８２】
発明者らは、このような試験を条件を変えて幾度か行い、複数のペルチェ素子について測定結果を得た。そのうち代表的な冷却作動時の試験結果を一例としてグラフにまとめ、図３に示す。この際、ＰＷＭ駆動特性試験の主たるパラメータのうち試験条件（独立変数）として設定可能なものは、ふつう次の三つである。
・駆動電圧の「矩形波電圧」（電源電圧が不変として所定値のまま固定）
・駆動電圧の「ＰＷＭ周波数」
・駆動電圧の「実効電圧」（＝「矩形波電圧」×「デューティー比」）
【００８３】
ここで、発明の車載装置への応用を想定して自動車にすでにある直流電源を利用することにすると、ＰＷＭ駆動の矩形波電圧を自由に変更することは難しく、このような事情から矩形波電圧は一定値（１２Ｖ）に固定して試験を行った。なお、送風機６の送風空気流量は、一律に５．０ｍ3／ｈとした。それゆえ、試験条件として自由に設定することができるのは、「ＰＷＭ周波数」と「実効電圧」（または「デューティー比」）との二つだけであった。一方、主たる測定結果（従属変数）として得られる数値の代表としては、ペルチェ素子１が発揮するペルチェ効果の熱電エネルギー変換効率たる「ＣＯＰ」（Ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を選択した。
【００８４】
それゆえ、前述の図３は、ＣＯＰを縦軸に取り、実効電圧ならびにデューティー比を横軸にとったグラフであり、このグラフには、同じＰＷＭ周波数で測定した測定結果を結んだ曲線が数本、描線されている。そこで、図３を変換し、ＰＷＭ周波数を横軸にとって試験結果をプロットし、実効電圧の所定値一つについて一本の曲線でグラフを描きなおしてみると、図４のようになる。そして、図３および図４を検討すれば、ペルチェ素子１をＰＷＭ駆動するにあたっては、従来技術のように４０Ｈｚ程度ではなく、もっと高いＰＷＭ周波数で駆動する方が、ＣＯＰが向上することが分かる。
【００８５】
ところで、図４を検討するうちに、発明者らはふと気になって、図４の横軸を対数軸になおしてみた。すると、図５に示すように、測定値はそれぞれ一直線の斜め線分に乗り、非常にきれいに実験結果を整理することができた。ここまでの段階では、ＰＷＭ周波数が１０００Ｈｚ（１ｋＨｚ）までしか試験してこなかったが、図５を検討した結果、ＰＷＭ周波数が１ｋＨｚを超えて増えるとＣＯＰはどうなるかという疑問が、発明者らの間に湧いてきた。そこで、発明者らはさらに、１ｋヘルツを超えるＰＷＭ周波数（具体的には３ｋＨｚおよび１０ｋＨｚ）で追加試験を行い、これらの測定データを図５に追加して描きなおしてみた。図６は、その結果として得られた片対数グラフである。
【００８６】
この図６に示すように、以上の試験とその測定結果の分析とによって、発明者らはいくつかの新しい知見を得ることができたので、それらを次に列挙する。
【００８７】
（１）１０Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度の低周波領域では、実効電圧が一定に保たれていても、印加電圧のＰＷＭ周波数が高まるにつれてペルチェ素子のＣＯＰも向上し、ＰＷＭ周波数の対数とＣＯＰとが直線関係にある。
【００８８】
（２）所定のＰＷＭ周波数（「飽和周波数」と命名）に達するとこの直線関係は失われ、飽和周波数を超えた高周波領域では、ＣＯＰは飽和したかのように一定値を取り、この一定値は、当該実効電圧と同じ印加電圧で直流駆動した場合のＣＯＰ（「直流ＣＯＰ」と仮称）に等しい。
【００８９】
（３）「飽和周波数」は、異なる実効電圧の間でも（すなわちデューティー比が異なっていても）共通である。
【００９０】
以上の知見に基づき、発明者らは前述の解決手段の項に開示した各手段を発明するに至ったので、それらの実施例を以下に開示する。
【００９１】
・第１部：ペルチェ素子のＰＷＭ駆動技術
【実施例１】
【００９２】
［ＰＷＭ駆動技術］
（実施例１の装置構成）
本発明の実施例１としての「ペルチェ素子のＰＷＭ駆動装置」は、図７に示すように、底角２Ｖの直流電源としてのバッテリー２から電力を供給され、ＰＷＭ駆動電圧をペルチェ素子１に印加して、ペルチェ素子１に熱電効果を発揮させる装置である。本装置は、外部制御信号に従って所定の矩形波状電圧を生成する波形生成手段５１と、この矩形波状電圧を増幅してパルス幅変調（ＰＷＭ）された駆動電圧をペルチェ素子１に印加する増幅手段５２とをもつ。ここで、波形生成手段５１は、デューティー比可変で矩形波パルス信号を生成する電子回路であり、増幅手段５２は、波形生成手段５１に駆動されるパワーアンプである。そして本装置は、外部制御信号によって指定されたデューティー比でパルス幅変調されたＰＷＭ周波数１００Ｈｚ以上の駆動電圧を、ペルチェ素子１に印加する。
【００９３】
本装置がペルチェ素子１に印加する駆動電圧がもつＰＷＭ周波数は、１００Ｈｚ以上であれば用途に応じて自在に設定して良いが、たとえば４００Ｈｚとか１ｋＨｚとかに設定するとよい。ただし、ペルチェ素子１が前述の試験に供した物と同等であれば、１ｋＨｚを超えてさらに高いＰＷＭ周波数を設定しても、冷却作動時のＣＯＰをさらに向上させることはあまり期待できない。
【００９４】
（実施例１の作用効果）
本実施例の「ペルチェ素子のＰＷＭ駆動装置」では、従来技術よりもＰＷＭ周波数が高く設定されているので、ペルチェ素子１のＣＯＰが向上するという効果がある。
【００９５】
すなわち、再び図６に示すように、たとえばペルチェ素子１に印加する実効電圧が２Ｖ（デューティー比なら約１７％）では、冷却作動時に発揮されるＣＯＰのＰＷＭ周波数特性は、同図の上方に描線されている折れ線で表される。すると、従来技術ではＰＷＭ周波数が４０Ｈｚ程度であったから、従来技術でペルチェ素子１が発揮するＣＯＰは１．７程度にしか過ぎなかった。しかし、本実施例によれば、ＰＷＭ周波数が１００Ｈｚであれば冷却作動時のＣＯＰは１．９程度に向上し、４００Ｈｚであれば２．４程度に、１ｋＨｚであれば２．８程度にまで向上する。このように、ＰＷＭ周波数が１ｋＨｚの場合には、ＣＯＰは同じ電圧（２Ｖ）の直流駆動の場合と同程度にまで高まっている。
【００９６】
このようにＰＷＭ周波数が高まるにつれてペルチェ素子１のＣＯＰが向上する傾向は、同じく図６に示すように、デューティー比が低いほど（すなわち実効電圧が低いほど）、顕著である。その結果、ペルチェ効果で対象を加熱するなり冷却するなり、ペルチェ素子１に所定の熱出力を発揮させたいのであれば、ペルチェ素子１で必要とされる消費電力が大幅に低減されるという効果がある。
【００９７】
しかも、ペルチェ素子１に印加される実効電圧を調整するために、デューティー比で実効電圧を調整するＰＭＷ駆動方法が採用されているから、ペルチェ素子１を直流駆動する場合に比べて印加電圧を生じる本実施例の駆動装置５での発熱が小さくて済む。ここで、ジュール熱の発生は冷却作用を相殺するから、前述のようにＰＷＭ駆動装置５での発熱が小さければ、このことによるＰＷＭ駆動装置５を含めてのシステム全体でのＣＯＰの向上が、冷却作用を発揮させる場合にはより顕著になる。そればかりではなく、ＰＭＷ駆動方法を採用しているから、ＰＷＭ駆動装置５の駆動回路を構成する部品の点数が少なくて済み、装置価格がより安価になるともにその信頼性がより高くなる。
【００９８】
それゆえ本実施例によれば、駆動装置５の構成が簡素でその重量が軽いうえに価格が安くて信頼性が高く、ジュール発熱による損失も小さいというＰＷＭ駆動方式に特有の長所がそのまま保たれている。
【００９９】
なお、車載エアコンの送風用モータを５〜２０ｋＨｚでＰＷＭ駆動する装置を製造した実績が出願人にはあるので、ＰＷＭ周波数を高めたことに伴うラジオノイズの発生や装置価格の上昇といった不都合は回避することができる自信がある。
【０１００】
（実施例１の駆動方法）
一方、本発明の実施例１としての「ペルチェ素子のＰＷＭ駆動方法」は、所定のＰＷＭ周波数およびデューティー比でパルス幅変調された駆動電圧をペルチェ素子１に印加してペルチェ素子１に熱電効果を発揮させる方法である。本実施例の特徴は、ＰＷＭ周波数が１００Ｈｚ以上であることであり、１００Ｈｚとか４００Ｈｚとか１ｋＨｚとか、用途に応じて適正に設定してよい。本実施例の駆動方法によっても、前述の作用効果とほぼ同じ作用効果が得られる。
【０１０１】
（実施例１の各種変形態様）
本実施例の各種変形態様として、図８および図９に示すように、増幅手段５２としてパワーアンプに代えてパワートランジスタ５２Ａ，５２ＢやＦＥＴを採用したり、ペルチェ素子１と直流電源をつなぐ順番を逆にしてみたりしたＰＷＭ駆動装置が実施可能である。あるいは、電源の事情が許せば、波形生成手段５１の電源と増幅手段５２の電源とを別にした変形態様（図略）も実施可能である。これらの変形態様によっても、前述の実施例１とほぼ同様な作用効果が得られる。
【実施例２】
【０１０２】
［車載装置］
（実施例２の装置構成）
本発明の実施例２としての「カーシート温度調節装置」は、「車載温度調節装置」でもある。すなわち、図１０に示すように、本実施例の車載装置がもつペルチェ素子１の温度調節対象はカーシートの座面および背当てである。
【０１０３】
本実施例の車載装置は、図１１に示すように、熱電効果による冷却作用および加熱作用を切り替えて発揮するペルチェ素子１と、ペルチェ素子１を駆動するＰＭＷ駆動装置５と、ＰＭＷ駆動装置５を制御する制御装置４とを有する。制御装置４およびＰＷＭ駆動装置５は、一つのＥＣＵにまとめられており、このＥＣＵは、バッテリー２に接続された車載直流電源から電力の供給を受け、ペルチェ素子１および送風機６を適正に駆動する。制御装置４は、乗員が操作するスイッチなどがある操作装置３からの信号と、図示しない外部信号とに基づいて、ＰＷＭ駆動装置５を適正に制御する。
【０１０４】
再び図１０および図１１に示すように、送風機６によって送風された空気Ａは、二手に分かれた送風ダクト６０Ｂ，６０Ｃからそれぞれのペルチェ素子１に送り込まれ、適正な温度に加熱または冷却されて、カーシートの座面および背当てに内側から送り込まれる。なお、制御装置４からの制御信号により、ＰＷＭ駆動装置５からペルチェ素子１に印加される駆動電圧の正負が逆転すれば、冷風Ｃと温風Ｗとは逆転する。
【０１０５】
さらに、図１２に示すように、本実施例の車載装置がもつ回路構成は、前述の実施例１の変形態様２とおおむね同じである。ただし、制御装置４および波形生成手段５１の機能が増えており、車内ＬＡＮ信号からカーオーディオ（図略）の状態を判定してＰＷＭ周波数を二段階で切り替えることができるようになっている。すなわち、制御装置４は、車載の各種受信装置のうちカーオーディオのＡＭラジオ受信機（図略）が作動している場合には、ＰＷＭ駆動装置５を制御してＰＷＭ周波数を低減させる機能を持つ。具体的には、波形生成手段５１が二段階に周波数を切り替えて波形を発生できる回路構成になっており、ＰＷＭ周波数は通常時には１ｋＨｚであるが、ＡＭ受信機の作動時には４００Ｈｚに切り替えられる。
【０１０６】
（実施例２の作用効果）
一般的な傾向として、自動車などの車両では供給可能な電力が限られているから、商用電源などの外部電源から電力の供給を受ける装置よりも、車載装置の方が電力節減に対してもつ要求はより切実である。また、車載装置には、装置価格、装置重量、信頼性などについても、他の装置よりも厳しい要求が突きつけられるのが普通である。
【０１０７】
その点、本実施例の車載装置は、ＰＷＭ駆動装置５が生成する印加電圧のＰＷＭ周波数が高いから、実施例１の項で前述したようにペルチェ素子１が高いＣＯＰを発揮することができ、ＰＭＷ駆動装置５も含めたシステム全体での作動効率が高いという効果がある。したがって、本実施例の車載装置によれば、始動時等の短時間での大出力運転時よりも、特に実効電圧が比較的低い状態で長時間運転される通常運転時において、節電効果が大きい。しかも、カーシート温度調節装置を搭載するのはふつう高級乗用車であり、このような車両では電装品が多用されて電力消費が大きく、慢性的に電力が不足気味であるから、消費電力が低減されることの効果は大きい。
【０１０８】
そのうえ、本実施例の車載装置は、ＰＷＭ駆動装置５をもつから、装置価格、装置重量および信頼性にも優れるなど、ＰＷＭ駆動方式の長所は保存されている。
【０１０９】
さらに、本実施例の車載装置によれば、カーオーディオのＡＭラジオ受信機が作動している場合に、ＰＷＭ駆動装置のＰＷＭ周波数が低く切り替えられてラジオノイズが低減されるから、カーラジオなどに雑音が入りにくくなるという効果がある。なお、２０ｋＨｚくらいまでのＰＷＭ周波数であれば、カーオーディオに支障がないレベルにまでラジオノイズを低減する技術を出願人はすでに持っているが、やはりＰＷＭ周波数が低ければそれだけラジオノイズが生じにくくて良い。
【０１１０】
・第２部：特性チャートおよびその周辺技術
【実施例３】
【０１１１】
［特性チャート］
（実施例３の構成）
本発明の実施例３としての「ペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャート」は、再び図６に示すように、ペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性に関するパラメータのうち三者の相互関係を示すチャートである。ここでパラメータの三者とは、このペルチェ素子に印加されるパルス幅変調された駆動電圧の「ＰＷＭ周波数」および「実効電圧」と、このペルチェ素子が発揮するペルチェ効果の作動効率を示す「ＣＯＰ」とである。
【０１１２】
本実施例の特性チャート（図６参照）が持つ特徴は、次の二つである。すなわち、第一の特徴は、片対数グラフであることであって、その縦軸は、ペルチェ素子１（図１参照）が発揮するＣＯＰをそのまま取った実数軸であり、その横軸は、ＰＷＭ周波数の目盛りを対数で切った対数軸であることである。これで、本実施例の特性チャートの枠組みが決まる。そして第二の特徴は、この片対数グラフの上には、実効電圧の所定値（たとえば２Ｖとか８Ｖとか）一つに対して、それぞれ一本の正の傾きをもつ斜め線分Ｍと斜め線分Ｍに連続し所定周波数から傾きのない水平線分Ｎとをもつ折れ線Ｌが、描線されていることである。
【０１１３】
なお、折れ線Ｌの屈曲点Ｐｓは、ＰＷＭ周波数が高まるにつれて向上してきたＣＯＰが飽和するかのようであるから、発明者らは「ＣＯＰ飽和点」と名付け、そのＰＷＭ周波数を飽和周波数Ｆｓと名付けた。また、飽和周波数Ｆｓは、少なくとも２Ｖ〜８Ｖの範囲では印加電圧の高低にかかわらず、どの折れ線にも共通して一定値（１ｋＨｚ）である。さらに、水平線分Ｎが位置するＣＯＰのレベルは、当該実効電圧と同じレベルの直流電圧（２Ｖ）で直流駆動のされた場合のＣＯＰ（「直流ＣＯＰ」と呼ぶ）Ｃｄ（約２．８）と等しい。
【０１１４】
換言すると、本実施例の特性チャートは、所定のＰＷＭ周波数およびデューティー比でＰＷＭされた駆動電圧をペルチェ素子に印加して、このペルチェ素子に熱電効果を発揮させるに際し、そのＰＷＭ駆動特性に関係するパラメータのうち三者の関係を示すグラフである。そして、本実施例の特性チャートは、同じく図６に示すように、次の三つの特徴を持っている。
【０１１５】
先ず第一の特徴は、駆動電圧のＰＷＭ周波数を対数横軸に取り、ペルチェ素子の作動効率を示すＣＯＰを縦軸に取った片対数グラフであることである。次に第二の特徴は、駆動電圧の実効電圧を二つ所定値（２Ｖ，８Ｖ）に固定し、これらの所定値のそれぞれについて、ＰＷＭ周波数とＣＯＰとの関係を示す正の傾きをもった斜め線分Ｍが、飽和周波数Ｆｓ（１ｋＨｚ）以下の低周波領域Ｂｌに描線されていることである。第三の特徴は、さらに飽和周波数Ｆｓ以上の高周波領域Ｂｈでは水平線分Ｎをもち、斜め線分Ｍと水平線分Ｎとが飽和周波数Ｆｓで連続した折れ線Ｌが、描線されていることである。
【０１１６】
なお、図６の特性チャートには、図面が煩雑になることを避けるために、実効電圧が２Ｖの場合の折れ線Ｌと、８Ｖの場合の折れ線（符号なし）との二本しか描線されていないが、実効電圧が４Ｖや６Ｖの折れ線は、図示の両折れ線の間に収まる。
【０１１７】
（実施例３の作用効果）
本実施例の特性チャートでは、ペルチェ素子に印加される実効電圧の所定値（たとえば８Ｖ）においては、そのＰＷＭ周波数と当該ペルチェ素子が発揮するＣＯＰとの関係は、飽和周波数Ｆｓまでは一本の真っ直ぐな斜め線分Ｌで片対数グラフ中に表される。それゆえ、同じく図６に示すように、複数の実効電圧レベルでのＰＷＭ駆動特性は、同数の斜め線分で同グラフ中に極めて簡潔に示すことができる。また、普通のグラフ（図３および図４を参照）のように特性が曲線になる場合とは異なって、特性試験による測定点の間を補間するにしろ逆に外挿するにしろ、作図が実に容易であり、それが故に近似曲線の選び方による誤差が生じない。
【０１１８】
したがって、本実施例の特性チャートを利用すれば、先ず、後述の実施例４で説明するように、作図が極めて容易であるという効果がある。また、実施例５で後述するように、ペルチェ素子ＰＷＭ駆動装置の周波数特性試験を簡易化し、同試験に要する時間を大幅に短縮しながら、長時間かけて試験した結果と同じだけの利用価値がある試験データを提供することが可能なるという効果がある。しかも、逆説的ではあるが、高周波領域まで有効な本実施例の特性チャート（図６参照）を完成させる方が、低周波領域だけに複数の斜め線分が描かれた特性チャート（図５参照）よりも、かえって少ない測定点数で作図することができるという効果まである。さらに、実施例６で後述するように、本実施例の特性チャートを変換すれば、ペルチェ素子のＰＷＭ駆動装置を設計する上で必要な二次特性チャートを容易に作図することができるという効果もある。
【０１１９】
（実施例３の変形態様１）
本実施例の変形態様１としての特性チャートは、再び図５に示すように、前述の本実施例（図６）と同様の片対数グラフであるが、ＰＷＭ周波数が飽和周波数Ｆｓ以下の低周波領域だけのものであり、斜め線分Ｍしかない点が実施例３とは異なっている。本変形態様でも、記載された範囲において使用する分には前述の実施例３と同様に使用することができ、ほぼ同様の作用効果が発揮される。しかも、ＰＷＭ駆動装置５の設計などに使う技術データとして意味があるのは飽和周波数ＦｓまでのＣＯＰ周波数特性であると考えれば、本変形態様にも実施例３に遜色のない実用性がある。
【実施例４】
【０１２０】
［作図方法］
（実施例４の構成）
本発明の実施例４としての「ペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャートの作図方法」は、ＰＷＭ駆動されるペルチェ素子が発揮する熱電効果のＣＯＰを測定する試験を行って、前述の実施例３に相当するペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャート（図６参照）を作図する方法である。
【０１２１】
本実施例の作図方法で行われるＣＯＰ測定試験は、「研究の経緯」の項で説明した試験装置（図１参照）を用いて行われる。すなわち、この試験は、所定のＰＷＭ周波数およびデューティー比でパルス幅変調され所定の実効電圧をもつ矩形波状の駆動電圧をペルチェ素子１に印加し、ペルチェ素子１が発揮するペルチェ効果のＣＯＰを測定する。
【０１２２】
本実施例の作図方法が持つ特徴は、以下のように二段階に分けて特性チャートを作図することである。
【０１２３】
すなわち、先ず図１３（ａ）〜（ｂ）に示すように、一本目の折れ線Ｌ１を片対数グラフに描線して、折れ線Ｌ１がもつＣＯＰ飽和点ＰｓでのＰＷＭ周波数をもって、各実効電圧に共通した飽和周波数Ｆｓと定める。次に図１３（ｃ）に示すように、他の実効電圧については、飽和周波数Ｆｓよりも低いＰＷＭ周波数領域でＣＯＰを測定してそれぞれ一つの測定点Ｐ３を求める。そして、測定点Ｐ３を通る斜め線分Ｎ２と、飽和周波数Ｆｓよりも高周波側では当該実効電圧と等しい直流電圧の直流ＣＯＰ（Ｃｄ２）に相当する水平線分Ｎ２とが、飽和周波数Ｆｓで連続した折れ線Ｌ２を描線する。
【０１２４】
より具体的に説明すると、本実施例の作図方法の構成のうち第一段階は、飽和周波数Ｆｓを割り出すまでである。
【０１２５】
先ず、再び図１３（ａ）に示すように、所定の実効電圧（たとえば２Ｖ）でのＰＷＭ駆動において、ＰＷＭ周波数が比較的低い第一周波数Ｆ１と、比較的高い第二周波数Ｆ２とについて、前述のＣＯＰ測定試験を行う。そして、第一周波数Ｆ１および第二周波数Ｆ２におけるＣＯＰの測定結果を、それぞれ第一ＣＯＰ（Ｃ１）および第二ＣＯＰ（Ｃ２）とする。ただし、第二周波数Ｆ２を飽和周波数Ｆｓよりも低く設定することができるように、第二周波数Ｆ２でのＣＯＰ、すなわち第二ＣＯＰ（Ｃ２）が直流ＣＯＰ（Ｃｄ）と同程度になったら、第二周波数Ｆ２をもっと低く設定して測定しなおす。その測定結果が得られたら、設定された第一周波数Ｆ１と測定された第一ＣＯＰ（Ｃ１）とで定まる第一測定点Ｐ１と、第二周波数Ｆ１と第二ＣＯＰ（Ｃ２）とで定まる第二測定点Ｐ２とを、ＰＷＭ周波数を対数横軸に取りＣＯＰを縦軸に取った片対数グラフの上にプロットする。
【０１２６】
これと前後して、この実効電圧と等しい直流電圧をペルチェ素子１に印加した場合に発揮されるＣＯＰを直流ＣＯＰとして、この直流ＣＯＰ（Ｃｄ）に相当する破線をこの片対数グラフに引いておく。なお、当該実効電圧に相当する直流ＣＯＰ（Ｃｄ）が予め求まっていない場合には、ペルチェ素子１を直流駆動してＣＯＰ測定試験を行えばよい。
【０１２７】
次に、再び図１３（ｂ）に示すように、この片対数グラフに、第一測定点Ｐ１と第二測定点Ｐ２とを途中に含む正の傾きをもった斜め線分Ｍ１を、前述の直流ＣＯＰ（Ｃｄ）の破線に達するまで引く。そして、斜め線分Ｍ１がこの破線に達した点をＣＯＰ飽和点Ｐｓと定め、ＣＯＰ飽和点Ｐｓを折れ点にして破線に重ねて水平線分Ｎ１を高周波側に引く。すなわち、ＣＯＰ飽和点Ｐｓを境にして低周波側には斜め線分Ｍ１を引き高周波側には水平線分Ｎ１を引いて、斜め線分Ｍ１および水平線分Ｎ１とからなる折れ線Ｌ１を、片対数グラフ上に描線する。
【０１２８】
こうすれば、折れ線Ｌ１の折れ点としてＣＯＰ飽和点Ｐｓが定まってしまうので、同じく図１３（ｂ）に示すように、飽和周波数Ｆｓを割り出すことができる。そして、実効電圧が異なるレベルであっても、飽和周波数Ｆｓは共通であるという知見を利用すれば、次のようにして一点の測定を行うだけで、実効電圧が他の所定レベルでの折れ線グラフを、簡単に描線することができる。
【０１２９】
すなわち、本実施例の作図方法の構成のうち第二段階は、一本目の折れ線Ｌ１から割り出された飽和周波数Ｆｓを利用し、次のようにして二本目以降の折れ線Ｌ２，・・・を描線する段階である。
【０１３０】
すなわち、再び図１３（ｃ）に示すように、飽和周波数Ｆｓよりも高い高周波領域には、二番目の実効電圧（たとえば４Ｖ）と同じレベルの直流ＣＯＰ（Ｃｄ２）によって定まる水平線分Ｎ２を引いておく。そして、その実効電圧についてＣＯＰ測定試験を一点だけ行い、その測定点Ｐ３を片対数グラフにプロットし、測定点Ｐ３を通って前述の水平線分Ｎ２の始点であるＣＯＰ飽和点Ｐｓ２にまで斜め線分Ｍ２を描線する。同様にして、二本目以降の折れ線Ｌ２，・・・については、実効電圧の所定レベル一つに関してそれぞれ一つの測定点Ｐ３，・・・を求めて、片対数グラフの中に折れ線Ｌ２，・・・を描線する。
【０１３１】
本実施例の作図方法では、以上のようにしてペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャートを完成させる。
【０１３２】
（実施例４の作用効果）
本実施例の作図方法では、ＰＷＭ駆動電圧のデューティー比を一定（すなわち実効電圧を一定）にしておいて、ペルチェ素子１が発揮するＣＯＰのＰＷＭ周波数特性を測定する試験を行い、以上のようにして特性チャートを作図する。
【０１３３】
先ず、第一段階では、一番目の折れ線Ｌ１を描線するには、第一周波数Ｆ１でのＣＯＰ測定と第二周波数Ｆ２でのＣＯＰ測定との二点の測定Ｐ１，Ｐ２を行えば済み、極めて簡単である。一方、第二段階では、二本目以降の折れ線Ｌ２，・・・を描線するために、実効電圧の各レベルについてそれぞれ一点だけ（たとえばＰ３だけ）測定を行えば済むので、これ以上はないくらい簡便である。
【０１３４】
具体的には、図６を作図するためには１６点で測定試験をしていたが、本実施例の作図方法によって図１３（ｃ）を作図すれば、たった３点で測定試験をするだけで済み、試験点数は５分の１以下に減っている。そして、このような試験点数の削減効果は、実効電圧の所定レベルの数が増えれば増えるだけ、顕著になる。
【０１３５】
したがって、本実施例の作図方法によれば、ペルチェ素子のＣＯＰを求めるＰＷＭ周波数特性試験にかかる時間を、劇的に短縮することができるという効果がある。しかも、ペルチェ素子の飽和周波数Ｆｓを越える高周波領域まで有効な、より完全な特性チャートを完成することができるという効果がある。さらに、飽和周波数Ｆｓを至って簡単に求めることができるという効果もある。
【０１３６】
（実施例４の変形態様１）
本実施例の変形態様１として、前述の図４に対する図５のように、折れ線グラフの有効範囲を飽和周波数Ｆｓ以下のＰＷＭ周波数に限り、複数の折れ線ではなく複数の斜め線分が描かれた特性チャートを作図する方法もある。本変形態様によっても、前述の本実施例にある程度準ずる測定点数の削減効果が得られる。ただし、この変形態様では、斜め線分のそれぞれについて二つの測定点を必要とするので、かえって前述の本実施例よりも多くの測定点数が必要になる。
【実施例５】
【０１３７】
［試験方法］
（実施例５の構成および作用効果）
本発明の実施例５としての「ペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性を求める試験方法」は、前述の実施例４で説明されたペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャートの作図方法に則って行われることを特徴とする。
【０１３８】
本実施例では、すでに実施例４の項で説明したように、実施例４の手順に則ってペルチェ素子ＰＷＭ駆動時のＣＯＰ測定試験を行えば、従来よりもずっと少ない測定点数で、ペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性を測定することができるという効果がある。しかも、本実施例によれば、測定試験の時間を劇的に短縮しながら、飽和周波数Ｆｓを超えた高周波領域まである、より完全な特性チャートが得られるようになるという効果もある。
【０１３９】
なお、本実施例の変形態様１として、実施例４の変形態様１の作図方法の手順に則って行う試験方法も実施可能である。しかし、本変形態様は、飽和周波数Ｆｓ以下のＰＷＭ周波数領域の特性チャートにしか有効でないし、そのうえ実施例５の試験方法よりも沢山の測定点数を必要とする。
【実施例６】
【０１４０】
［利用方法：二次特性チャート］
（実施例６の構成）
本発明の実施例６としての「ペルチェ素子ＰＷＭ駆動特性チャートの利用方法」は、前述の実施例３に相当するペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性チャート（図６）に基づき、この特性チャートを変換してＰＷＭ駆動装置の設計に使いやすい二次チャートを作図する方法である。すなわち、本実施例の特徴は、図６に示す特性チャートに基づき、デューティー比かたは実効電圧を横軸とし、ＣＯＰを縦軸として、いくつかのＰＷＭ周波数について、それぞれ曲線を引いた「二次特性チャート」（図３に相当）を作図することである。本実施例は、本質的にはこのような二次特性チャートの作図方法である。
【０１４１】
（実施例６の作用効果）
本実施例の特性チャート利用方法では、ペルチェ素子のＣＯＰを縦軸とし、デューティー比または実効電圧を横軸として、所定のＰＷＭ周波数について特性が曲線で描かれた二次特性チャート（図３）が得られる。このような二次チャートは、ＰＷＭ周波数を所定値に保ちデューティー比（実効電圧）を変えてペルチェ素子のＣＯＰないし出力を調整するというＰＷＭ駆動装置の設計をする際の資料に適している。
【０１４２】
そして、この二次特性チャートは、実施例４の作図方法で描いた特性チャートを基にして二次的に得られるので、すでに実施例４の項で説明したように、ごく少ない測定点数に基づいて短時間で作図されうる。しかも、前述の特性チャートは、複数の斜め線分または折れ線が真っ直ぐに描かれた片対数グラフであるから、その基になる測定点数が少なくても、二次特性チャートへの座標変換の基になるデータは、十分な密度でたくさん取ることができる。その結果、この二次特性チャートに描線される曲線群は、たとえ基になる試験点数が少なくても、長い時間を測定試験にかけて多数の測定点を取って作成された同形式のグラフよりも滑らかに補間される。
【０１４３】
したがって、本実施例の特性チャート利用方法（二次特性チャートの作図方法）によれば、ペルチェ素子のＰＷＭ駆動装置を設計する上で便利な二次特性チャートが、特性チャートを座標変換するだけで容易に得られ、しかもその曲線群が滑らかになるという効果がある。
【０１４４】
（実施例６の変形態様１）
本実施例の変形態様１として、実施例４の変形態様１の作図方法で作図された特性チャート（図５に相当）を変換して前述の二次特性チャート（図３に相当）を作図するという特性チャートの利用方法も実施可能である。本変形態様によっても、前述の実施例６に準ずる程度の作用効果が得られる。
【実施例７】
【０１４５】
［利用方法：設計方法］
（実施例７の構成および作用効果）
本発明の実施例７としての「ＰＷＭ駆動特性チャートの利用方法」は、実施例６またはその変形態様１の結果として作図された二次特性チャート（図３に相当）に基づいて、実施例１または実施例２ないしそれらの変形態様のＰＷＭ駆動装置（ないし方法）を設計する設計方法である。
【０１４６】
本実施例では、実施例４〜実施例６の項で述べたように、短時間の測定試験で用意できるデータに基づいて作図された二次特性チャートを資料として、ＰＷＭ駆動の長所を生かしながら高いＣＯＰでペルチェ素子をＰＷＭ駆動することができる装置を設計することができる。したがって、本実施例の特性チャート利用方法によれば、新しい特性を持ったペルチェ素子が開発されてから、より短時間でそのＰＷＭ駆動装置を設計することができるようになるという効果がある。そして、このように優秀な製品を短時間で設計することができれば、自動車のように競争が激しい分野では、その搭載装置メーカー間の競争で優位に立つうえで大きなアドバンテージになる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】ペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性を測定する試験装置の構成を示す模式図
【図２】一般的な直流駆動およびＰＷＭ駆動の印加電圧を示す組図                        （ａ）直流駆動の印加電圧がやや高い場合を示すグラフ                          （ｂ）直流駆動の印加電圧がやや低い場合を示すグラフ                          （ｃ）ＰＷＭ駆動の実効電圧がやや高い場合の波形を示すグラフ                  （ｄ）ＰＷＭ駆動の実効電圧がやや低い場合の波形を示すグラフ
【図３】ペルチェ素子のＰＷＭ駆動特性試験の測定結果を示すグラフ
【図４】同試験結果のＰＷＭ周波数とＣＯＰとの関係を示すグラフ
【図５】同試験結果のＰＷＭ周波数とＣＯＰとの関係を示す片対数グラフ                  （実施例３の変形態様１としての特性チャート）
【図６】同試験結果に高周波領域の追加データを加えた片対数グラフ                      （実施例３としての特性チャート）
【図７】実施例１としてのＰＷＭ駆動装置の構成を示す回路図
【図８】実施例１の変形態様１としての装置構成を示す回路図
【図９】実施例１の変形態様２としての装置構成を示す回路図
【図１０】実施例２のカーシート温度調節装置を備えた座席の構成を示す模式図
【図１１】実施例２としてのカーシート温度調節装置の構成を示す模式図
【図１２】実施例２としてのカーシート温度調節装置の構成を示す回路図
【図１３】実施例４としての特性チャート作図方法を示す組図                              （ａ）直流ＣＯＰおよび二つの測定点とを示す折れ線グラフ                      （ｂ）一本目の折れ線が描線された折れ線グラフ                                （ｃ）二本目の折れ線も描線された折れ線グラフ
【符号の説明】
【０１４８】
１：ペルチェ素子
２：バッテリー（直流電源として）  ２Ａ：商用電源
３：操作装置
ＥＣＵ：車載の電子制御ユニット
４：制御装置
５：ＰＷＭ駆動装置    ５１：波形生成手段    ５２：増幅手段
６：送風機    ６０：送風ダクト    ６１：冷風ダクト    ６２：温風ダクト
Ａ：流入空気    Ｃ：冷風    Ｗ：温風
Ｃｄ，Ｃｄ１，Ｃｄ２：直流ＣＯＰ
Ｆｓ：飽和周波数    Ｐｓ：ＣＯＰ飽和点
Ｆ１：第一周波数    Ｃ１：第一ＣＯＰ    Ｐ１：第一測定点
Ｆ２：第二周波数    Ｃ２：第二ＣＯＰ    Ｐ２：第二測定点    Ｐ３：第三測定点
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２：折れ線    Ｍ，Ｍ１，Ｍ２：斜め線分    Ｎ，Ｎ１，Ｎ２：水平線分
【図１】
2006073628.tif 000003
【図２】
2006073628.tif 000004
【図３】
2006073628.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006073628.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006073628.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2006073628.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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