(57)【要約】【課題】  昨今のわが国の電力事情に鑑み、特に２０１１年３月以降は、電気を潤沢に使用できる電気事情では無い様です。今は、火力発電に頼らざる得ません。震災３年の厳しい夏を迎え、節電もさることながら日常生活を省電力型電化製品に切り替えてはどうでしょう。ペルティ素子を熱源とした半導体冷暖房送致の提供。【解決手段】  冷暖房の冷却装置のほとんどが逆カルノーサイクル型冷却装置である。このシステムは冷却装置も冷却能力もパーフェクトです。だから世界的に普及しています。問題は価格とランニングコストです。以前の日本なら問題ありませんが今の我が国の事情では問題です。そこで逆カルノーサイクルシステムから半導体素子熱源の冷暖房装置の提供を提案します。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体熱源・サーモモジュールのデメリットの一つに、移動させる熱以上に素子自体の放熱量が大きいため、冷却メカニズムとしては、電力効率が悪いと言う欠陥がある。これを補うために移動する熱量をより多く増加させるか、素子自体の放熱量を抑える必要があった。そのために通常のヒートシンクに構造上の改良を加えた。この改良したヒートシンクを使用する事で理想的な結果を得た。この改良型ヒートシンクと通常のヒートシンクを取り替えて使用するで事を特徴としたペルテイ素子熱源冷・暖房装置。
【請求項２】
ペルテイ素子は、片側に放熱作用、反対側に吸熱作用で高熱、低熱が発生する。この温度差が７５度Ｃから１００度Ｃ近くある。そのために大気中の湿度が結露し、吸熱側ヒートシンク周辺には、大量の結露が発生する。ペルティデバイス・電子素子にとって水滴や湿度は最大最悪の自然現象。その為に、ペルティデバイスの周辺には、微量な水気も浸入できないバリアが不可欠である。そのため、アクリル製湿気浸入防止ホルダーを開発した。当アクリル製湿気浸入防止ホルダーを備えた事を特徴としたペルテイ素子熱源冷・暖房装置。
【請求項３】
当解発の目的の一つに小型化・軽量化がある。請求項１及び請求項２記載の改良型ヒートシンクと湿気浸入防止ホルダーを合体して一体化した機器を新たに開発した。この合体一体化した機器を特にランスキーユニットと称している。当該ユニットを採用した事で、ペルティデバイスが完全に覆い尽くされ、外部からの水滴や湿気（湿度）の浸入が不可能となり結露によるトラブルが解消される事を特徴としたペルティ素子熱源冷・暖房装置。
【請求項４】
熱源であるサーモモジュールは、小は数ミリ角から数１００ミリまで６０種類以上あるが、サーモモジュールの持つ致命的なメリット、デメリットは全てのサーモモジュールが持っている。これらのデメリットを解消するために開発された前項記載のランスキーユニットが、必ずしも全てのモジュールの持っているデメリットを１００％解消する事はできなかった事が判明。使用するサーモモジュールの仕様によって、デメリットの解消方法が異なる事が判明。トラブル解消可能な独自のランスキーユニットを開発して提供。当該最良ランスキーユニットを内臓した事を特徴としたペルティ素子熱源冷・暖房装置。
【請求項５】
一般に使用される冷却方法である逆カルノーサイクル冷却方法に比べ、ペルティ素子による冷却装置は、冷却効率は極めて悪い欠点がる。請求項１，２，３で述べた如くの改良機器の開発により、これらの欠陥が大幅に解消された。然るにデメリットもある代わりに、以下のような逆カルノーサイクル冷却方法にない強力なメリットもある。従来のエアコンは、コンプレッサーや室外熱交換器などの重機のため、容積・重量が膨大である。これに比較してランスキーユニット仕様ペルティ素子冷暖房装置はわずか１５ｃｍ立方で重量も３ｋｇ弱。このランスキーユニットを搭載した事で小型軽量化を特徴とするペルティ素子冷・暖房装置。
【請求項６】
請求項５に記載した如く当該装置は種類も多く、形状、容積、重量も異なる、人体冷却用の小型ペルティ素子冷却装置を人体に装着して、携帯しながら人体冷却が可能である。天空たかい、或いは地底深い酷暑作業現場でも作業が可能である事を特徴とするペルティ素子冷・暖房装置。
【請求項７】
通常の冷却装置である逆カルノーサイクル冷却装置の消費電力は、規模にも異なるが、平均１ＫＷｈ前後である。これに引き換え、ランスキー内臓エアコンは最大でも６０Ｗｈである。通常エアコンの消費電力の１００分の１と言う、ドラステックな電力省力化を特徴とするペルティ素子冷・暖房装置。
【請求項８】
当該ペルティ素子冷・暖房装置は、前各請求項で上述してきたように、あらゆる冷却目的に対応できるシステムに作られている。例えば放射線防護服や高熱低熱など熱ストレス対策防護服や、海中などあらゆる環境にも対応可能な熱中症対策作業衣の他、ルームエアコン、カーエアコン、軍用車、スペースコロニー等あらゆる冷却装置に適応可能な事を特徴とするペルティ素子冷・暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  家庭の冷蔵庫、冷凍庫や普通のルームエアコン、カーエアコン等の冷却方法は、ほとんど逆カルノーサイクル方式によるものである。当逆カルノーサイクル冷却は、主として業務用や大型冷却方法に対して、本発明は、小型冷却用途、例えば、小型コンピュータのＣＰＵ冷却装置、医療機器に使用される冷却装置に関する技術分野。
【背景技術】
【０００２】  従来、物を冷やすには氷塊、ドライアイス、液体窒素などの冷媒を利用するか、保冷剤や蓄冷剤などがあった。特に人体を冷すには氷嚢、体感温度を調整するためのクール・又はホットジャケットの類は従来も存在した。本発明の母体となった背景技術は、この類である。【０００３】  最近、携帯用小型パソコンの発達により、発熱部品の冷却にＣＰＵ冷却装置が普及した。これは半導体熱源を利用した冷却装置である。しかし、現存の冷却装置は、小型軽量化、省電力化などメリットも多い反面、デメリットが多すぎＣＰＵ冷却以外には余り普及されていない。医療器具などに多少使用されている程度。【０００４】  逆カルノーサイクル方式は、冷却温度も冷却量もパーフェクトだが、コンプレッサーや熱交換機そして屋外で使用する場合は、発電機などの重機を必要とするため費用も高価の上、相当量の電力を必要とする。さらに広大な場所と専門技術者も必要とするなどのデメリットが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明は、一般的な冷却方法である「逆カルノーサイクル冷却法」の持つデメリットの問題点に鑑み為されてものである。【０００６】  去る２０１１年３月に発生した東日本大震災に依り、日本の電力事情が一変しました。この現実に鑑み当発明は、極めて少ない電力で冷却可能とする半導体素子を熱源とする冷却方法の開発事業化が最大の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明は、電子部品の一つで熱電素子の一種であるペルティ素子を熱源とした冷却装置の実現化を目的に、難問題を一つづつクリアしなければならないハードルが山積している。一般の冷蔵庫、家庭用ルームクーラー、カーエアコンなどは、逆カルノーサイクル冷却システムである。世界クーラー市場の大半はこの方式である。２０１１東日本大震災以降原子力発電は、事実上終焉し、発電の主力は火力発電に頼らざる得ません。コストのかかる電力は産業用に使用され、日常生活用には極力、コストの低い電力を使用しなければ、この難局を打開する事は不可能かもしれません、と考えて当発明の開発に着手した。今年の夏に間に合わせたいと思い、実用化を急いでいます。しかし、このペルティ冷却システムも、乗り越えなければならないハードルがあります。各種の冷却装置に使用されている逆カルノーサイクル冷却方式と比べて、ペルティ素子冷却システムは、冷却効率が極めて悪いという致命的欠陥もあるが、装置サイズ、容積、重量の小型・軽量化が可能であり、騒音、振動やＣｏ２、有害ガスを発生しない等のメリットが多く、特に最大メリットは、消費電力がドラステックに小さい事が挙げられます。今後、電力量が激減すると予想される我が国では、ペルティ素子冷却システムの実用化は、急がなければなりません。ペルティ素子のもつハードル解消のための機器の開発に着手した。【０００８】  ペルティ素子のデメリットの一つに、移動させる熱以上に素子自体の放熱量が大きいので、冷却メカニズムとしては、電力効率が最悪と言う欠陥がある。このデメリットを解消するために、従来のヒートシンクを一変した新たなヒートシンクを開発した。従来の一般的なヒートシンクとの大きな違いは、電子デバイスの放熱（吸熱）部に接触するヒートシンク側に段差を取り付けた「ＳｉｇＲａヒートシンク」に変えた事である。これにより、電子デバイスに発生した放熱（高熱）と吸熱（低熱）は瞬時にヒートシンク放熱板に伝わり送風器に熱交換されて冷暖房装置の提供。【０００９】ペルティ素子熱源の幅は、３ミリの極薄の両側の温度差は７５℃から１２０℃近くある。そのため、吸熱側ヒートシンク周辺には結露が発生する。電子デバイスにとって、水滴や蒸気は最大最悪の対象物である。従って、ペルティ素子周辺には湿気侵入防止のためのバリヤが不可欠である。このために開発されたのが「アクリル製湿気浸入防止ホルダー」です。当該ホルダーの提供。【００１０】  本発明のペルティ素子熱源の冷暖房装置のメリットの一つに、装置の小型化があります。形状が小さければ小さいほど価値観はアップします。上述した段差（ＳｉｇＲａ）をつけたＳｉｇＲａヒートシンクと湿気浸入防止ホルダーを合体して一体化下した機器を更に開発した。この機器をランスキーモジュールと称する。このランスキーーモジュールの出現によりペルティ素子熱源冷暖房装置の評価も実績も向上したランスキーモジュールの提供。【００１１】  本発明の最大最高のメリットは、省費電力が５００Ｗｈから３２Ｗｈであり、平均６０Ｗｈである。家の冷暖房、車のエアコンがこの消費電力で賄え可能なペルティ素子熱源冷暖房装置の提供。
【発明の効果】
【００１２】  本発明の開発目的の一つである小型軽量化の完成により、人体に装着して携帯しながら人体冷却が可能となった。酷暑環境の中で作業を余儀なくされていた、消防隊員、密閉型完全遮蔽化学防護服着用危機管理スペシャリスト、軍人等の皆様の熱中症対策用に提供。【００１３】  本発明の熱エネルギー源は、電子部品の一つである熱電素子の一種のペルティ素子である。冷却装置としてのペルティ素子は、メリットもあるが致命的なデメリットも多いため実用化が遅れた。これらのデメリットが、この度、解発された新機器ランスキーモジュールによって解消された。いろんなタイプの冷却装置の提供。【００１４】  本発明による最大の効果は、一般的な冷却装置である逆カルノーサイクル装置と本体価格及びランニングコストを比較すると約１００分の１ほど安価である。その他、ペルティ素子冷却システムの電源は、ＤＣ１２ＶからＤＣ２４Ｖ、５Ａです。従って，電源は充電式バッテリーを使用する事が可能です。現在、開発中の電気自動車用品「電気自動車用後付け型ランスキーエアコン」あるいは、「後付け型電子デバイスデフルスター」の提供でもって電気自動車の普及の貢献。
【発明を実施する最良の形態】
【００１５】  本発明は、ペルティ素子を熱源とした冷却装置の開発にある。本発明を成就させるための３種の機器の開発が不可欠です。第１の機器は、有段差ヒートシンク、第２の機器は、アクリル製水滴・蒸気浸入防止電子デバイスホルダーそして最後の機器が、第１の機器と、第二の機器とが合体して一体化したランスキーモジュールと称する機器であります。本発明に重要に関与する、上述した３つの機器に関する素材、構造、技術の形態と理論的説明を以下に行う。尚、ペルティ素子熱源は、同一システムで電極の陰極陽極を交換することで冷却・暖房のいずれにも使用可能であるが、説明の都合上、主として冷却に関して説明する。
【実用例１】
【００１６】  図１は、本発明に係わる、改良された有段差ヒートシンク」（ＳｉｇＲａ  ＨｅａｔＳｉｎｋ）の側面から見た概略図。放熱側と吸熱側が電子デバイスを間に、向かい会って設置する。
図２は、改良前の一般的に使用されていたヒートシンク。
図３は、本発明（アクリル製水滴・蒸気浸入防止電子デバイスホルダー）に係わる当ホルダーの外見概観図である。
図４は、本発明に係わる、断熱ノルシール防水パッキング材の図面
図５は、本発明にかかわる、新開発機器「ランスキーモジュール」を真上から見た透視概観図。
図６は、本発明に係わる、ランスキーエアコンの冷暖房を司るブロー型送風器の略図。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】は、本発明に係わる改良された機器「有段差ヒートシンク」である。図２の改良される以前のヒートシンクと比べれば、段差が無い。此れによりペルティ素子の持つ致命的欠陥が解消された。
【図２】は、改良される以前のヒートシンク。熱源であるサーモモジュールには、移動させる熱以上に素子自体の放熱量が大であると言う欠陥を解消するために有段差ヒートシンクを開発した。
【図３】は、サーモモジュール（熱源。電子デバイス）は、水滴や蒸気に触れただけで劣化する。それを防ぐために、ペルティ素子の周囲を覆う尽くし、水滴蒸気から完全ガード可能なアクリル製ペルティ素子ホルダーの概略図。
【図４】は、ホルダーの周囲に設置される防水断熱効果を持つノルシールパッキング材（ちなみに熱伝導率は、０．０３６Ｗ／ｍ．ｋ）
【図５】は、当発明のペルティ素子を熱源とする、半導体冷・暖房装置（略称：ランスキーエアコン）の内部透視概略図。
【図６】は、当該半導体冷暖房装置の高温・低温を司るブロー型送風器である。（Ａ）は、全体図である。（Ｂ）は、仕様書及び設計図である。
【符号の説明】
【００１８】Ａ    放熱板（数熱板）
Ｂ    電子デバイス防水防湿デバイスホルダー
Ｃ    断熱防水ノルシールパッキング
Ｅ    ペルティ素子≪電子デバイス）
Ｆ    リード線
ＢＦ  ブロー型送風器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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