(57)【要約】【課題】ペルチェ素子を使用した温調装置において、比較的広い空間ではあるが間隔が狭い空間に温調装置を配置しても、空気を抵抗少なく吸入することができるように構成する。【解決手段】ペルチェ素子２０の吸熱側及び放熱側の部分に第１及び第２熱交換体２１，２２を備え、第１及び第２熱交換体２１，２２におけるペルチェ素子２０とは反対側の部分に、ペルチェ素子２０と直交する回転軸芯Ｐ１周りに回転駆動される第１及び第２ファン１８，２３を備える。第１及び第２ファン１８，２３の回転により、空気が第１及び第２熱交換体２１，２２の外周部から吸入されて、第１及び第２熱交換体２１，２２を通過して熱交換され、第１及び第２ファン１８，２３を通過して排出されるように構成する。【選択図】　　　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペルチェ素子の吸熱側又は放熱側となる一方の部分に第１熱交換体を備え、前記ペルチェ素子の放熱側又は吸熱側となる他方の部分に第２熱交換体を備えると共に、
前記第１熱交換体における前記ペルチェ素子とは反対側の部分に、前記ペルチェ素子と直交する回転軸芯周りに回転駆動される第１ファンを備え、
前記第２熱交換体における前記ペルチェ素子とは反対側の部分に、前記ペルチェ素子と直交する回転軸芯周りに回転駆動される第２ファンを備えて、
前記第１ファンの回転により、空気が前記第１熱交換体の外周部から吸入されて、前記第１熱交換体を通過して熱交換され、前記第１ファンを通過して排出されるように構成し、
前記第２ファンの回転により、空気が前記第２熱交換体の外周部から吸入されて、前記第２熱交換体を通過して熱交換され、前記第２ファンを通過して排出されるように構成してある温調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペルチェ素子を使用して冷風や温風を排出する温調装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ペルチェ素子を使用した温調装置としては、ペルチェ素子の吸熱側又は放熱側となる一方の部分に第１熱交換体を備えて、ペルチェ素子の放熱側又は吸熱側となる他方の部分に第２熱交換体を備え、第１及び第２熱交換体に対してファンを備えたものがある。これにより、空気が第１熱交換体に流れ第１熱交換体を通過し熱交換されて、冷風（又は温風）として排出されるのであり、空気が第２熱交換体に流れ第２熱交換体を通過し熱交換されて、温風（又は冷風）として排出される。
【０００３】
前述のようなペルチェ素子は比較的薄いものなので、温調装置を小さなものに構成することが可能である。これにより、ペルチェ素子を使用した温調装置が例えば車両のシートに備えられることがあり、温調装置からの冷風（又は温風）をシートの表面に供給することによって快適な座り心地が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術に記載のように温調装置を例えばシートの背もたれ部に備える場合に、シートの背もたれ部を構成するパッド部材の裏面と、パッド部材の裏面側に配置されたバックパネルやカバーとの間に、温調装置を配置することになる。
【０００５】
前述のようなパッド部材とバックパネルやカバーとの間は、比較的広い空間ではあるが間隔が狭い空間となっているので、パッド部材とバックパネルやカバーとの間に温調装置を配置した場合、温調装置が空気を抵抗少なく吸入することができるかと言う点が、温調装置の性能を充分に発揮させる面で重要なものとなっている。
本発明はペルチェ素子を使用した温調装置において、比較的広い空間ではあるが間隔が狭い空間に温調装置を配置しても、空気を抵抗少なく吸入することができるように構成することを目的としており、温調装置の性能を高めることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
［Ｉ］
請求項１の特徴によると、ペルチェ素子の吸熱側又は放熱側となる一方の部分に第１熱交換体を備え、ペルチェ素子の放熱側又は吸熱側となる他方の部分に第２熱交換体を備えており、第１熱交換体におけるペルチェ素子とは反対側の部分に、ペルチェ素子と直交する回転軸芯周りに回転駆動される第１ファンを備え、第２熱交換体におけるペルチェ素子とは反対側の部分に、ペルチェ素子と直交する回転軸芯周りに回転駆動される第２ファンを備えて、温調装置が構成されている。
従って、第１ファンの回転により、空気が第１熱交換体の外周部から吸入されて、第１熱交換体を通過して熱交換され、第１ファンを通過して排出されるのであり、第２ファンの回転により、空気が第２熱交換体の外周部から吸入されて、第２熱交換体を通過して熱交換され、第２ファンを通過して排出される。
【０００７】
これにより、請求項１の特徴によると、温調装置において、第１及び第２ファン、ペルチェ素子、第１及び第２熱交換体が、第１及び第２ファンの回転軸芯の方向に沿って重ね合わされたような状態となり、第１及び第２ファンの回転軸芯から半径方向に、第１及び第２ファン、ペルチェ素子、第１及び第２熱交換体が延出されたような状態となる。言い換えると、第１及び第２ファンの回転軸芯の方向に比較的小さく（薄く）、第１及び第２ファンの回転軸芯から半径方向に比較的大きくなるような状態となり、第１及び第２ファンの回転軸芯から半径方向に第１及び第２熱交換体の外周部が向く状態となる。
【０００８】
［ＩＩ］
前項［Ｉ］に記載の状態において、請求項１の特徴によると、比較的広い空間ではあるが間隔が狭い空間に温調装置を配置した場合、第１及び第２熱交換体の外周部が前述の空間の広がる方向に向くような姿勢に温調装置を設定すれば、空気が抵抗少なく第１及び第２熱交換体の外周部から吸入されるようになる。
【０００９】
この場合、前項［Ｉ］に記載のように、請求項１の特徴の温調装置では、第１及び第２ファンの回転軸芯の方向に比較的小さく（薄く）、第１及び第２ファンの回転軸芯から半径方向に比較的大きくなるような状態となり、第１及び第２ファンの回転軸芯から半径方向に第１及び第２熱交換体の外周部が向く状態となっているので、第１及び第２熱交換体の外周部が前述の空間の広がる方向に向くような姿勢に温調装置を設定すること（空間において間隔の狭い方向に、第１及び第２ファンの回転軸芯が向く姿勢に温調装置を設定すること）が、比較的容易に行える。
【００１０】
［ＩＩＩ］
ペルチェ素子、第１及び第２熱交換体を配置する場合、プロペラ状のファンの下手側に、平面視で長方形状のペルチェ素子、第１及び第２熱交換体を配置し、空気がプロペラ状のファン、第１及び第２熱交換体を通って直線的に流れるように構成することが考えられる。この構成では、空気の流れの幅があまり大きなものではないので、第１及び第２熱交換体の大きさも制限されている。
【００１１】
これに対し請求項１の特徴によると、前項［Ｉ］に記載のように、第１及び第２ファンの回転軸芯から半径方向に、第１及び第２ファン、ペルチェ素子、第１及び第２熱交換体が延出されたような状態となり、第１及び第２ファンの回転軸芯から半径方向に第１及び第２熱交換体の外周部が向く状態となっている。これにより、請求項１の特徴によると、第１及び第２熱交換体の外周部の略全周から空気を吸入するように構成することが可能になり、第１及び第２熱交換体を比較的大きなものに構成することが可能になるのであり、比較的大きな第１及び第２熱交換体に空気を供給することが可能になって、温調装置における熱交換の容量が大きなものになる。
【００１２】
請求項１の特徴によると、第１熱交換体で熱交換された空気及び第２熱交換体で熱交換された空気が、第１及び第２ファンを通過して別々に排出されるので、第１及び第２熱交換体を通過した後、第１熱交換体で熱交換された空気及び第２熱交換体で熱交換された空気が互いに遮断され互いに離れた状態で排出される。これにより、請求項１の特徴によると、第１及び第２熱交換体を通過した後、第１熱交換体で熱交換された空気及び第２熱交換体で熱交換された空気の間で熱の移動が生じて、温調装置の性能が低下すると言うようなことがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は乗用車のシート（運転席及び助手席）を示しており、シートは座部１、背もたれ部２及びヘッドレスト３を備えて構成されている。座部１は、発泡ウレタン等のパッド部材の表面に、通気性を備えた布製（又は小孔が多数備えられたビニールレザーや皮革製等）の表皮が被せられて構成されている。
【００１４】
次に背もたれ部２について説明する。
図２及び図３に示すように、正面視で門形の上フレーム４、上フレームの４の右及び左に連結された縦フレーム５、右及び左の縦フレーム５に亘って連結された横フレーム６，７、上フレーム４に連結されたヘッドレスト３の取付用の筒状の支持部８、右及び左の縦フレーム５に亘って架設されてＳ字状に繰り返して曲げられたバネ９、下の横フレーム７に連結されて着座した乗員の腰部を受け止める受け部１０等により、フレーム体が構成されている。
【００１５】
図４に示すように、右及び左の縦フレーム５において部分的にスリットが入れられ、スリットが入れられた部分が内側に折り曲げられている。これにより、右及び左の縦フレーム５にフック状の取付部５ａが形成され、右及び左の縦フレーム５における取付部５ａの位置に開口５ｂが形成されており、取付部５ａにバネ９が取り付けられている。
【００１６】
図２，３，４に示すように、発泡ウレタン等のパッド部材１１がフレーム体に取り付けられており、通気性を備えた布製（又は小孔が多数備えられたビニールレザーや皮革製等）の表皮１２が、パッド部材１１の表面に被せられている。通気性を備えた布製（又は小孔が多数備えられたビニールレザーや皮革製等）のカバー１３が表皮１２に接続されており、パッド部材１１の裏面から所定間隔を置いてパッド部材１１の裏面を覆うように、カバー１３が配置されている。
【００１７】
これにより、パッド部材１１の裏面及びカバー１３によって、比較的広い空間（図２参照）ではあるが間隔が狭い空間（図４参照）が形成されている。この場合、図２に示すように、シートのリクライナ部等を配置する必要から、パッド部材１１の右及び左の下部分１１ｃが開放されており（シートのリクライナ部や右及び左の縦フレーム５、横フレーム７は存在する）、空気がパッド部材１１の右及び左の下部分１１ｃを通って、パッド部材１１の裏面及びカバー１３の間の空間に吸入されるのであり、空気がカバー１３及び各部の隙間を通って、パッド部材１１の裏面及びカバー１３の間の空間に吸入される。
【００１８】
図１，２，３，４に示すように、パッド部材１１の表面にＹ字状で溝状の送風経路１１ａが備えられ、送風経路１１ａが表皮１２に覆われており、送風経路１１ａの下部とパッド部材１１の裏面とに亘る送風経路１１ｂが備えられている。図２，３，４に示すようにユニット状の温調装置１４が備えられ、温調装置１４がバネ９に取り付けられて、温調装置１４がパッド部材１１の裏面とカバー１３との間に配置されている。温調装置１４の第１排気口１５ｂが送風経路１１ｂに挿入されて、温調装置１４（第１ケース１５）がパッド部材１１の裏面及びバネ９に接しており、温調装置の１４の第２排気口１６ｂがカバー１３から後側に出ている。
【００１９】
以上の構造によって、図３及び図４に示すように、パッド部材１１の裏面及びカバー１３の間の空間の空気が、第１及び第２熱交換体２１，２２の外周部から温調装置１４に吸入され、温調装置１４において熱交換された冷風（又は温風）が、第１排気口１５ｂから排出され、送風経路１１ｂから送風経路１１ａに供給されて、表皮１２を通過してシートに着座する乗員に流れていく。温調装置１４において熱交換された排風（温風又は冷風）が、第２排気口１６ｂから後側に流れる。
【００２０】
次に温調装置１４について説明する。
図５及び図６に示すように、中空のリング状で合成樹脂製の第１ケース１５の中央にモータ１７が固定され、第１ケース１５の円状の第１吸気口１５ａにモータ１７が入り込んでいる。モータ１７の駆動軸１７ａに円盤部材１８ａが取り付けられ、円盤部材１８ａに多数のフィン１８ｂが備えられて、第１ターボファン１８が構成されており、モータ１７により回転軸芯Ｐ１（後述するペルチェ素子２０と直交）周りに第１ターボファン１８が回転駆動される。
【００２１】
図５及び図６に示すように、薄い平板状のリング状で金属製（例えばアルミ合金等）のベース部材２１ａ、及び金属製（例えばアルミ合金等）の多数のピン２１ｂを備えて、第１熱交換体２１が構成されている。第１熱交換体２１のピン２１ｂが第１ケース１５に固定されて、モータ１７を囲むように第１熱交換体２１が配置されている。第１熱交換体２１において、ピン２１ｂが所定の間隔（回転軸芯Ｐ１の半径方向）を置いて一列状に並んでおり、ピン２１ｂの列が所定の間隔（回転軸芯Ｐ１の円周方向）を置いて、回転軸芯Ｐ１に対し放射状に配置されている。
【００２２】
図５及び図６に示すように、薄い平板状でリング状の断熱材１９が、第１熱交換体２１のベース部材２１ａに固定され、薄い平板状でリング状のペルチェ素子２０が、断熱材１９の内側で第１熱交換体２１のベース部材２１ａに固定されている。ペルチェ素子２０の内側で第１熱交換体２１のベース部材２１ａに、薄い平板状でリング状の断熱材１９が固定されており、モータ１７の駆動軸１７ａが断熱材１９を貫通している。
【００２３】
図５及び図６に示すように、薄い平板状のリング状で金属製（例えばアルミ合金等）のベース部材２２ａが、断熱材１９及びペルチェ素子２０に固定され、ベース部材２２ａに金属製（例えばアルミ合金等）の多数のフィン２２ｂが備えられて、第２熱交換体２２が構成されており、モータ１７の駆動軸１７ａが第２熱交換体２２を貫通している。第２熱交換体２２において、ピン２２ｂが所定の間隔（回転軸芯Ｐ１の半径方向）を置いて一列状に並んでおり、ピン２２ｂの列が所定の間隔（回転軸芯Ｐ１の円周方向）を置いて、回転軸芯Ｐ１に対し放射状に配置されている。
【００２４】
この場合、図６に示すように、第１及び第２熱交換体２１，２２の外径は同じに設定されているが、第１熱交換体２１の高さＨ１よりも、第２熱交換体２２の高さＨ２が高いものに設定されている。第２熱交換体２２の内径よりも、第１熱交換体２１の内径が大きいものに設定されており、第１熱交換体２１の横幅Ｗ１よりも、第２熱交換体２２の横幅Ｗ２が大きいものに設定されている。これにより、第１熱交換体２１の熱交換面積と第２熱交換体２２の熱交換面積との比が、例えば１：３に設定されている。
【００２５】
図５及び図６に示すように、中空のリング状で合成樹脂製の第２ケース１６が第２熱交換体２２のピン２２ｂに固定されており、第２ケース１６の円状の第２吸気口１６ａにモータ１７の駆動軸１７ａが入り込んでいる。モータ１７の駆動軸１７ａに円盤部材２３ａが取り付けられ、円盤部材２３ａに多数のフィン２３ｂが備えられて、第２ターボファン２３が構成されており、モータ１７により回転軸芯Ｐ１周りに第２ターボファン２３が回転駆動される。
【００２６】
この場合、図６に示すように、第２ケース１６の第２吸気口１６ａよりも、第１ケース１５の第１吸気口１５ａが大きなものに設定されている。第１及び第２ターボファン１８，２３の外径、第１及び第２ターボファン１８，２３のフィン１８ｂ，２３ｂの高さ、第１及び第２ターボファン１８，２３のフィン１８ｂ，２３ｂの数は同じに設定されているが、第１ターボファン１８のフィン１８ｂの内径よりも、第２ターボファン２３のフィン２３ｂの内径が小さなものに設定されて、第１ターボファン１８のフィン１８ｂの横幅よりも、第２ターボファン２３のフィン２３ｂの横幅が大きなものに設定されている。
【００２７】
図５及び図６に示すように、第１及び第２ケース１５，１６の外周部の一部分から、第１及び第２ターボファン１８，２３の回転の接線方向の位置に、第１及び第２排気口１５ｂ，１６ｂが備えられている。第１及び第２ケース１５，１６の第１及び第２排気口１５ｂ，１６ｂは、回転軸芯Ｐ１と平行で互いに逆向きに設定されており、回転軸芯Ｐ１周りの位相が１８０°異なっている。
【００２８】
図５の矢印Ｘ１に示すように、第１及び第２ターボファン１８，２３は図５の紙面時計方向に回転駆動されるのであり、第１及び第２ケース１５，１６と第１及び第２ターボファン１８，２３の外周部との間隔（回転軸芯Ｐ１の半径方向の間隔）が矢印Ｘ１の方向に沿って次第に大きくなり、第１及び第２ケース１５，１６の第１及び第２排気口１５ｂ，１６ｂに達するように構成されている。
【００２９】
以上の構造により、ペルチェ素子２０において第１熱交換体２１の部分が吸熱側となり、第２熱交換体２２の部分が放熱側となるように、ペルチェ素子２０に所定の電圧を掛けたとする。この状態で第１及び第２ターボファン１８，２３が回転駆動されると、図５及び図６に示すように、空気が第１熱交換体２１の外周部から吸入され、第１熱交換体２１の内側に流れる。第１熱交換体２１に流れた空気が、第１熱交換体２１との熱交換によって冷風となり、第１ケース１５の第１吸気口１５ａから第１ケース１５に吸入され、第１タ−ボファン１８を通って第１ケース１５の第１排気口１５ｂから排出される。空気が第２熱交換体２２の外周部から吸入され、第２熱交換体２２の内側に流れて、第２熱交換体２２に流れた空気が、第２熱交換体２２との熱交換によって排風（温風）となり、第２ケース１６の第１吸気口１６ａから第２ケース１６に吸入され、第２タ−ボファン２３を通って第２ケース１６の第２排気口１６ｂから排出される。
【００３０】
前述とは逆にペルチェ素子２０において第１熱交換体２１の部分が放熱側となり、第２熱交換体２２の部分が吸熱側となるように、ペルチェ素子２０に所定の電圧を掛けると、温風が第１ケース１５の第１排気口１５ｂから排出され、排風（冷風）が第２ケース１６の第２排気口１６ｂから排出される。ペルチェ素子２０に電圧を掛けなければ、温調装置１４の熱交換機能が停止して、常温の風が第１ケース１５の第１排気口１５ｂから排出される。
【００３１】
［発明の実施の第１別形態］
前述の［発明の実施の形態］においては第１及び第２ターボファン１８，２３を使用しているが、第１及び第２ターボファン１８，２３に代えて、第１及び第２シロッコファン（図示せず）を使用してもよい。
【００３２】
［発明の実施の第２別形態］
前述の［発明の実施の形態］及び［発明の実施の第１別形態］において、以下の［１］〜［３］に記載のように構成してもよい。
【００３３】
［１］　第１及び第２熱交換体２１，２２の外径（又は内径）、第１及び第２熱交換体２１，２２の高さＨ１，Ｈ２を同じに設定した状態で、第１熱交換体２１の横幅Ｗ１よりも、第２熱交換体２２の横幅Ｗ２を大きなものに設定する（第１熱交換体２１の横幅Ｗ１と第２熱交換体２２の横幅Ｗ２との比が、例えば１：３）。
【００３４】
［２］　第１及び第２熱交換体２１，２２の内径及び外径、第１及び第２熱交換体２１，２２の高さＨ１，Ｈ２を同じに設定した状態で、第１熱交換体２１のピン２１ｂの数よりも、第２熱交換体２２のピン２２ｂの数を多いものに設定する（第１熱交換体２１のピン２１ｂの数と第２熱交換体２２のピン２２ｂの数との比が、例えば１：３）。
【００３５】
［３］　前項［１］に記載のように、第１熱交換体２１の横幅Ｗ１と第２熱交換体２２の横幅Ｗ２との比を、例えば１：３に設定せずに１：２に設定した場合、前項［２］に記載のように、第１熱交換体２１のピン２１ｂの数と第２熱交換体２２のピン２２ｂの数との比を、例えば１：３に設定せずに１：２に設定した場合、第１及び第２熱交換体２１，２２の材質を変更して、第１熱交換体の２１の熱伝導率よりも、第２熱交換体２２の熱伝導率を高いものに設定する。
【００３６】
本発明の温調装置１４は、　前述の［発明の実施の形態］及び［発明の実施の第１別形態］、［発明の実施の第２別形態］に記載のように、シートの背もたれ部２ばかりではなく、シートの座部１にも使用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の特徴によると、ペルチェ素子を使用した温調装置において、空気が第１及び第２熱交換体の外周部から吸入されるように構成することによって、比較的広い空間ではあるが間隔が狭い空間に温調装置を配置した場合、空気が抵抗少なく吸入されるように構成することが容易に行えるようになり、温調装置の性能を充分に発揮させることができるようになる。
【００３８】
請求項１の特徴によると、第１及び第２熱交換体を比較的大きなものに構成することが可能になり、温調装置における熱交換の容量を大きなものにすることができる点、及び第１及び第２熱交換体を通過した後、第１熱交換体で熱交換された空気及び第２熱交換体で熱交換された空気の間で熱の移動が生じ難い点により、温調装置の性能を高めることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】シートの全体斜視図
【図２】シートの背もたれ部の背面図
【図３】シートの背もたれ部の縦断側面図
【図４】シートの背もたれ部の横断平面図
【図５】温調装置の縦断背面図
【図６】温調装置の横断平面図
【符号の説明】
１８　　　第１ファン
２０　　　ペルチェ素子
２１　　　第１熱交換体
２２　　　第２熱交換体
２３　　　第２ファン
Ｐ１　　　回転軸芯
【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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