(57)【要約】      （修正有）【課題】家電用品の中でも消費電力の多いエアコンの熱源を従来のエアコンプレッサー方式から半導体熱交換方式に換えることで従来の消費電力をドラステックに下げる車輌用半導体熱源冷気・熱気生成装置を提供する。【解決手段】半導体に直流電気を流すことで吸熱側と放熱側に温度差が発生する半導体特有の物性を応用した半導体熱交換冷気・熱気生成装置を開発した。熱源が半導体である故に大きなパワーは望めないが家庭内での冷暖房には十分可能となった。従来の家庭用エアコンの消費電力の１／１００で賄える安眠用エアコンやペット用エアコンそして小型自動車用エアコンを実現する。【選択図】図４
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
直流電流を流すと吸熱側と放熱側に温度差が生じる半導体特有の物性を利用した半導体サーモモジュールに発生する高熱あるいは低熱を熱源とした冷気あるいは熱気を生成する熱交換装置であって、
上記熱交換装置は、中央に半導体素子から成るサーモモジュール、そして該サーモモジュールの吸熱側と放熱側にそれぞれ１個のヒートシンク、計２個のヒートシンクを備え、さらにこのヒートシンクの外則に２個の送風機を備え、これらの部品が一直線に配列した構造で、更にこれらの全部品が部品収納ホルダーに収納することを特徴とする車輌用半導体熱源冷気・暖気生成装置。
【請求項２】
前項記載のサーモモジュールとヒートシンクの接合部分には、熱伝導性に富み且つ強力な接着剤あるいは接着板で接合することでサーモモジュールとヒートシンクが固定することを特徴とする車輌用半導体熱源冷気・暖気生成装置。
【請求項３】
前項記載のヒートシンクの形状は、板状、コルゲイト状、針状など多種あるが当該ヒートシンクは、ニードル剣山型を使用する事を特徴とする車輌用半導体熱源冷気・暖気生成装置。
【請求項４】
請求項１記載の車輌用半導体熱源冷気・暖気生成装置に備わった２個の送風機は、トラブルが発生した場合は、部品収納ホルダーの上蓋を開けて故障送風機を取り出し、新送風機と取り替えることで容易に部品交換が可能とすることを特徴とする車輌用半導体熱源冷気・熱気生成装置。
【請求項５】
請求項１記載の半導体熱源冷気・熱気生成装置の全部品収納ホルダーの脱着性上蓋には、特殊な工夫が備えられ、サーモモジュールの吸熱側生成熱エネルギーと放熱側生成熱エネルギーがそれぞれ独立した空間を通過し、決して交わる事が出来ず、従って２種類の生成エネルギーが相殺することが無いことを特徴とする車両用半導体熱源冷気・熱気生成装置。
【請求項６】
請求項１記載の半導体熱源冷気・熱気生成装置の熱源は、半導体素子であるために電極の陰曲と陽曲を替えることで簡単に高温と低温が交換するので、同一装置で電極を替えるだけで冷気及び暖気が生成可能であることを特徴とする車輌用半導体熱源冷気・熱気生成装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案は、電気自動車のフロントガラスの曇り防止用熱源及び車輌室内用温度調節器用熱源に関する技術。【０００２】  本考案は、内燃機関自動車、特に軽自動車や小型自動車の室内温度調節器用の熱源及び駐車中車輌の室内温度調整器の熱源に関する技術。【０００３】  本考案は、長距離ドライバーの運転室内仮眠用寝袋内の温度調整器の熱源に関する技術。【０００４】  本考案は、自動車車輌市場に無関係な分野、たとえば熱中症防止対策のための人体冷却システムの熱源に関する分野。
【背景技術】
【０００５】  従来の自動車用エアコンは、通常の家電用エアコンと同じシステムが使用されています。家電用エアコンは、エアーコンプレッサーや熱交換器などの重機を使用するため、価格も高額であり消費電力も多い、Ｃｏ２も放出するので自然破壊に繋がるなどのデメリットもあった。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】  従来は、自動車に限らず家庭や事務所内の温度調整には家電用エアコンが使用されてきた。価格とランニングコストが多少高額であることさえ我慢すれば問題は起きなかった。しかし３月１１日に起きた東日本大震災は日本の運命を根底から崩壊させた。今日の日本の社会生活のエネルギー源はすべて電気です。この電気の供給量が東京電力福島原子力発電所の崩壊により３０％の減少が余儀なくされました。しかも一過性の出来事ではありません。今後２０年間以上にわたって電力不足が続く由。
本考案は、上述した様な事態に鑑みなされたものであり、すなわち「いかに少ない消費電力で最大の効果をあげるエアコンの開発」が問題解決の課題と考え、従来の家電エアコンの様に、コンプレッサー方式から半導体熱交換方式に換えることで課題の解決が可能と考え半導体熱交換モジュールを考案開発に着手。「半導体熱交換冷気・熱気生成装置」の提供。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上述した様に使用電気量（消費電力）を限りなく最小限にまで抑えるが、効果の程は、従来の家電エアコンシステムとほとんど同じ効果を持つ半導体熱交換冷気・熱気生成装置から得られる冷気あるいは熱気を熱源とした新しいエアコンの考案と商品化。これにより従来は、１ＫＷｈ以上要した消費電力が３６Ｗｈまでに落とし課題を解決した。
【考案の結果】
【０００８】  本考案の最大の効果は、エアコンの熱源を半導体熱交換に換えたことで消費電力を従来のコンプレッサー方式に比べ約１／２０にまで落としたことにあります。その他、Ｃｏ２や有害物質や温室効果ガスの排出ゼロ。騒音ゼロに近い事など社会生活にとって多くのメリットを得た。
【０００９】  本考案は、従来の自動車用エアコンの対案として考案されたのでコンプレッサーや熱交換器などの重機が不要になったため小型軽量化となった。パワーの面では従来の大型エアコンには劣るが使用目的と使用場所によっては多くのメリットがある事が立証された。
【０００１０】  本考案による半導体熱源冷気・熱気生成装置から得られる温度範囲は、５℃から５５℃程度なので冷蔵・冷凍機などには使用不能だが人体温度調整や車輌用温度調整には十分であると同時に、最小サイズが２０ｍｍＸ２０ｍｍＸ８０ｍｍの半導体熱源冷気熱気生成装置の提供が可能となり携帯型エアコンの提供も可。
【考案を実施する最良の形態】
【００１１】  本考案は、東京電力福島原発事故により今後２０年〜３０年にわたり国内供給総電力が事故前に比べ約３０％の供給減が続く由。この様な事態に鑑み、日常電化製品の中でも消費電力が多いと家電用エアコン始め電気自動車や軽自動車のエアコンの消費電力を抑える目的で考案された半導体熱交換冷気・熱気生成装置に関するものである。以下、この好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、本考案は、同一システムで冷房用と暖房用のいずれにも使用可能であるが、説明の都合上、主として冷房用に関して説明する。
【実用例】
【００１２】  図１は、半導体素子サーモモジュールの概略図である。該サーモモジュールは、片側が吸熱板、他方側が放熱板から成り、間に半導体素子デバイスと電極から構成されている。
【００１３】  図２は、ヒートシンクの概略図である。図の示す通りに説明する。右の空白部分は、サーモモジュールと接着固定する部分である。この部分には、強力で電導性に富む接着剤あるいは接着板でもってサーモモジュールとヒートシンクを強く固定する。この部材で最も重要なファクターは、吸熱放熱作用を効果的に作用するヒートシンクの形状である。ヒートシンクの形状には板状、コルゲイト状、波板状など数種あるが今回の場合のヒートシンクはニードル（針状：剣山型）ヒートシンクを採用した。
【００１４】  図３は、送風機の概略図である。送風機は一般市販の班用品で可。条件は、風量及び出力が当方の仕様に合致すること。尚、送風機だけは取替えが簡単なカセット方式として故障した場合は、修理せず新品と取り替える。
【００１５】  図４は、半導体熱交換冷気・熱気生成装置のメカ部品の構成概要図である。図の様に横１列に右より「送風機、放熱ヒートシンク、中央にサーモモジュール次いで吸熱ヒートシンク、送風機」が構成。これが部品収納ホルダーに収まる。
【００１６】  図５は、請求項１記載の部品収納ホルダーの概略図である。該ホルダーは、図の示す様に直方体の３方が固定化され、残る１方に脱着可能な蓋がつく。該ホルダー内に前記メカ部品が完全密着挿入した後、蓋をして固定する。部品納入の際、ホルダー中央の線上の位置でサーモモジュールが固定されることが肝要である。又、放出側ヒートシンクに連結される送風機の送風口と直結した排出管を介して熱エネルギーを外部に排出する。
【００１７】  図６は、前項記載の部品収納ホルダーの部品取り出すための上蓋の概要図である。図面を参照しながら説明する。図の示す様に、蓋の表面に約５ｍｍ幅の上と下が開放された中空袋状が備えられている。この中間に上下の気体が混合しないための遮蔽板が設置されて上下の気体が混合する事は抑えられる。遮蔽板の前後の穴は大気の通過用の穴である。上の穴は、吸熱側ヒートシンク内に大気の通過用の穴であり、下の穴は、放熱側ヒートシンクに通じる大気通過用の穴である。これらの大気は、開放されている上下の口から入り、この穴を通ってそれぞれのヒートシンクに導かれ冷気・暖気となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】  図１は、直流電気を流すことで熱エネルギーを発生する半導体サーモモジュールの概略図である。（１）吸熱側発熱板。（２）放熱側発熱板。（３）半導体素子デバイス。（４）電極
【図２】  図２は、ヒートシンクの概略図である。ヒートシンクには吸熱側と放熱側の２個が使用される。形状仕様は全く同一である。中央にサーモモジュールを挟み両側に設置。図面は、１個のみ記載。
【図３】  図３は、送風機の略図である。送風機は一般市販の班用品を使用する。パワー仕様、サイズその他条件が当システムに合致すれば問題ない。
【図４】  図４は、当車輌用半導体熱交換冷気熱気生成装置のメカ部品を並べた概略図である。中央にサーモモジュール、この両隣にヒートシンクそしてその両隣に送風機の順に並べたものである。
【図５】  図５は、当半導体熱交換冷気熱気生成装置のメカ部分収納ホルダーの収納容器の概略図である。樹脂製で密着収納可能であることが肝要である。
【図６】  図６は、上記収納ホルダーの蓋の該略図である。図の表面部がホルダーの内部に納まる。上と下の開放部から入った大気は中空部を通って穴からそれぞれの吸熱ヒートシンクへ、放熱ヒートシンクへ導かれる。
【符号の説明】
【００１９】１）  サーモモジュール吸熱板
２）  サーモモジュール放熱板」
３）  半導体素子デバイス
４）  半導体デバイス電極
５）  ヒートシンク・サーモモジュール接着固定場所
６）  ヒートシンク吸熱放熱デバイス（ニードル剣山型）
７）  送風機
８）  送風ファン
９）  吸熱ヒートシンク
１０）  放熱ヒートシンク
１１）  熱エネルギー遮蔽板
１２）  蓋用通風穴
１３）  収納ホルダー専用蓋
１４）  放熱ヒートシンク生成熱エネルギー排泄管
１５）  サーモモジュール
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年9月14日(2011.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
直流電流を流すと吸熱側と放熱側に温度差が生じる半導体特有の物性を利用した半導体サーモモジュールに発生する高熱あるいは低熱を熱源とした冷気あるいは暖気を生成する熱交換装置であって、
上記熱交換装置は、中央に半導体素子から成るサーモモジュール、そして該サーモモジュールの吸熱側と放熱側にそれぞれ１個のヒートシンク計２個のヒートシンクを備え、さらにこのヒートシンクの外側に２個の送風機を備え、これらの部品が一直線に配列した構造で更にこれらの全部品が部品収納ホルダーに収納することを特徴とする車輌用半導体熱源冷気・暖気生成装置。
【請求項２】
サーモモジュールとヒートシンクの接合部分には、熱伝導性に富み且つ強力な接着剤あるいは接着板で接合することでサーモモジュールとヒートシンクが固定することを特徴とする請求項１記載の車輌用半導体熱源冷気・暖気生成装置。
【請求項３】
ヒートシンクの形状は、熱伝導の効率を高めるためにニードル剣山型を使用する事を特徴とする請求項１記載の車輌用半導体熱源冷気・暖気生成装置。
【請求項４】
輌用半導体熱源冷気・暖気生成装置に備えられた２個の送風機にトラブルが発生した場合は、部品収納ホルダーの上蓋を開けて故障送風機を取り出し、新送風機と取り替えることで容易に部品交換が可能とすることを特徴とする請求項１記載の車輌用半導体熱源冷気・暖気生成装置。
【請求項５】
半導体熱源冷気・暖気生成装置の部品収納ホルダーの表面に数個の窓を開けることにより、当該窓より取り入れた大気はサーモモジュールとヒートシンクにより冷気と暖気が別々に生成され、半導体熱源冷気・暖気生成装置の両端より外部に放出されることで冷気と暖気が交わる事が無く冷気と暖気が相殺することが無いことを特徴とする請求項１記載の車両用半導体熱源冷気・暖気気生成装置。
【請求項６】
半導体熱源冷気・暖気生成装置の熱源は、半導体素子であるために電極の陰極と陽極を替えることで簡単に高温と低温が交換するので、同一装置で電極を替えるだけで冷気及び暖気が生成可能であることを特徴とする請求項１記載の車輌用半導体熱源冷気・暖気生成装置。