(57)【要約】【課題】格子振動による熱伝達を下げて素子性質を向上させる。【解決手段】互いに対向して配置された陰極（２１）及び陽極（２２）と、陰極（２１）と陽極（２２）との間に形成され、複数のカーボンチューブ（２４）を並行に配列して成るカーボンチューブ束の導電層（２３）とを備えている。そして、陰極（２１）と陽極（２２）との間の電圧印加により、導電層（２３）を介して陰極（２１）から陽極（２２）へ電子が移動して陰極（２１）に冷却部を形成し、陽極（２２）に加熱部を形成して電気エネルギを熱に変換する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置された陰極（２１）及び陽極（２２）と、
該陰極（２１）と陽極（２２）との間に形成され、複数のカーボンチューブ（２４）を並行に配列して成るカーボンチューブ束の導電層（２３）とを備え、
上記陰極（２１）と陽極（２２）との間に熱又は電気エネルギを加えて熱と電気エネルギとを変換する
ことを特徴とする熱電気素子。
【請求項２】
請求項１において、
上記陰極（２１）と陽極（２２）との間の電圧印加により、導電層（２３）を介して陰極（２１）から陽極（２２）へ電子が移動して陰極（２１）に冷却部を形成し、陽極（２２）に加熱部を形成して電気エネルギを熱に変換する
ことを特徴とする熱電気素子。
【請求項３】
請求項１において、
上記陰極（２１）を加熱し、陽極（２２）を冷却し、導電層（２３）を介して陰極（２１）から陽極（２２）へ電子が移動して熱を電気エネルギに変換する
ことを特徴とする熱電気素子。
【請求項４】
請求項１、２又は３において、
上記導電層（２３）のカーボンチューブ（２４）は、ナノチューブである
ことを特徴とする熱電気素子。
【請求項５】
空調を行う熱電気装置であって、
ケーシング（１１）と、
該ケーシング（１１）内に設けられ、熱電気素子（２０）を有する熱交換手段（１２）と、
上記ケーシング（１１）の内部に形成されて第１空気が流れる１次側の通路（１５）及び第２空気が流れる２次側の通路（１６）とを備え、
上記熱交換手段（１２）の熱電気素子（２０）は、互いに対向して配置される陰極（２１）及び陽極（２２）と、該陰極（２１）と陽極（２２）との間に形成され、複数のカーボンチューブ（２４）を並行に配列して成るカーボンチューブ束の導電層（２３）とを有し、上記陰極（２１）及び陽極（２２）が通路（１５，１６）に面して配置され、上記陰極（２１）と陽極（２２）との間に電圧を印加し、導電層（２３）を介して陰極（２１）から陽極（２２）へ電子が移動して陰極（２１）を冷却し、陽極（２２）を加熱し、１次側通路（１５）の第１空気及び２次側通路（１６）の第２空気を冷却又は加熱するように構成されている
ことを特徴とする熱電気装置。
【請求項６】
空気を除湿する熱電気装置であって、
ケーシング（３１）と、
該ケーシング（３１）内に設けられ、熱電気素子（２０）を有する除湿手段（３２）と、
上記ケーシング（３１）の内部に形成されて空気が流れる空気通路（３６）とを備え、
上記除湿手段（３２）の熱電気素子（２０）は、互いに対向して配置される陰極（２１）及び陽極（２２）と、該陰極（２１）と陽極（２２）との間に形成され、複数のカーボンチューブ（２４）を並行に配列して成るカーボンチューブ束の導電層（２３）とを有し、上記陰極（２１）及び陽極（２２）が通路（１５，１６）に面して配置され、上記陰極（２１）と陽極（２２）との間に電圧を印加し、導電層（２３）を介して陰極（２１）から陽極（２２）へ電子が移動して陰極（２１）を冷却し、陽極（２２）を加熱し、空気通路（３６）の空気を冷却して除湿するように構成されている
ことを特徴とする熱電気装置。
【請求項７】
請求項６において、
上記熱電気素子（２０）の陰極（２１）で冷却された空気が流れて該空気中の臭気物質を吸着する脱臭手段（３３）が設けられている
ことを特徴とする熱電気装置。
【請求項８】
発電を行う熱電気装置であって、
熱電気素子（２０）を有する変換手段（４５）と、
該変換手段（４５）の片側に配置された加熱手段（４２）と、
上記変換手段（４５）の他の片側に配置された冷却手段（４６）とを備え、
上記熱電気素子（２０）は、互いに対向して配置される陰極（２１）及び陽極（２２）と、該陰極（２１）と陽極（２２）との間に形成され、複数のカーボンチューブ（２４）を並行に配列して成るカーボンチューブ束の導電層（２３）とを有し、上記陰極（２１）を加熱手段（４２）によって加熱すると共に、陽極（２２）を冷却手段（４６）によって冷却し、導電層（２３）を介して陰極（２１）から陽極（２２）へ電子が移動して熱を電気エネルギに変換して負荷（４７）に電力を供給するように構成されている
ことを特徴とする熱電気装置。
【請求項９】
発電手段（４０）及び空調手段（１０）とを備えた熱電気装置であって、
上記発電手段（４０）は、熱電気素子（２０）を有する変換手段（４５）と、該変換手段（４５）の片側に配置された加熱手段（４２）と、上記変換手段（４５）の他の片側に配置された冷却手段（４６）を備え、
上記空調手段（１０）は、熱電気素子（２０）を有する熱交換手段（１２）と、ケーシング（１１）の内部で且つ熱交換手段（１２）の片側に形成された第１空気の１次側の通路（１５）と、上記ケーシング（１１）の内部で且つ熱交換手段（１２）の他の片側に形成された第２空気の２次側の通路（１６）とを備え、
上記発電手段（４０）の熱電気素子（２０）は、
互いに対向して配置される陰極（２１）及び陽極（２２）と、該陰極（２１）と陽極（２２）との間に形成され、複数のカーボンチューブ（２４）を並行に配列して成るカーボンチューブ束の導電層（２３）とを有し、上記陰極（２１）を加熱手段（４２）によって加熱すると共に、陽極（２２）を冷却手段（４６）によって冷却し、導電層（２３）を介して陰極（２１）から陽極（２２）へ電子が移動して熱を電気エネルギに変換して空調手段（１０）の熱交換手段（１２）に電力を供給するように構成され、
上記空調手段（１０）の熱電気素子（２０）は、互いに対向して配置される陰極（２１）及び陽極（２２）と、該陰極（２１）と陽極（２２）との間に形成され、複数のカーボンチューブ（２４）を並行に配列して成るカーボンチューブ束の導電層（２３）とを有し、上記陰極（２１）及び陽極（２２）が各通路（１５，１６）に面して配置され、上記陰極（２１）と陽極（２２）との間に電圧を印加し、導電層（２３）を介して陰極（２１）から陽極（２２）へ電子が移動して陰極（２１）を冷却し、陽極（２２）を加熱し、１次側通路（１５）の第１空気及び２次側通路（１６）の第２空気を冷却又は加熱するように構成されている
ことを特徴とする熱電気装置。
【請求項１０】
請求項５、６、８又は９において、
上記熱電気素子（２０）の導電層（２３）のカーボンチューブ（２４）は、ナノチューブである
ことを特徴とする熱電気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱電気素子及び該熱電気素子を備えた熱電気装置に関し、特に、カーボンチューブを用いたものに係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、熱電気素子には、例えば、ペルチェ効果を利用し、熱を電気エネルギに直接変換したり、又は電気エネルギを熱に変換するものがある。このペルチェ効果を利用した熱電気素子は、空気調和装置や発電装置などの各種の熱電気装置に用いられている。例えば、熱電気素子を用いた空気調和装置は、蒸気圧縮式冷凍サイクルにおける圧縮機などの可動部を設ける必要がないことから、地球環境に優しいという利点がある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１３２３１３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した熱電気素子を用いた空気調和装置は、効率が悪いという問題があった（カルノーサイクルの８％）。また、ペルチェ素子は、熱発電素子としても利用されるが、発電効率が悪いという問題があった（カルノーサイクルの８％）。
【０００５】
この低効率の理由は次の通りである。ペルチェ効果、ゼーベック効果又はトムソン効果を利用した熱電素子は、素子の性質上、高温部と低温部とを接合している。そのため、接合部での温度差によって、熱エネルギが格子振動の形で高温部から低温部へ運ばれていくことになる。
【０００６】
つまり、移動する熱のエネルギを全て電子だけが担えば問題がないが、実際には格子振動の形で緩和が起こる。このため、冷却素子として熱電気素子を用いた場合、電子移動によって形成された温度差が格子振動の形で熱の緩和が起こる。一方、発電素子として熱電気素子を用いた場合、温度差を電子移動に利用したいが、格子振動による熱拡散を起こしてしまう。
【０００７】
本発明は、斯かる点に鑑みて成されたもので、格子振動による熱伝達を下げて素子性質を向上させることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
〈発明の概要〉
本発明は、カーボンチューブ束の導電層を設けるようにした基本原理は次の通りである。
【０００９】
例えば、ペルチェ素子の性能を特徴つける指標に性能指数Ｚがある。この性能指数Ｚは、Ｚ＝（α２σ）／κで表される。ここで、αはゼーベック係数、σは電気伝導度、κは熱伝導率である。
【００１０】
このペルチェ素子の性能を向上させるためには、ゼーベック係数αを高くし、電気伝導度σを向上させ、熱伝導率κを小さくすればよいことが分かる。
【００１１】
一方、本願発明者は、永年の研究の結果、カーボンチューブの束（バンドル）において、熱伝導方向と電気伝導方向とに異方性がある点を新たに見出したものである。
【００１２】
つまり、カーボンチューブの熱伝導率は、各チューブの軸方向に極めて高く、カーボンチューブ相互間の方向においては、極めて低い。また、電気伝導、つまり、電子は、カーボンチューブの表面に沿って流れるので、一対の電極間で電子が移動することになる。
【００１３】
このことから、本願発明者は、カーボンチューブの束によって電気伝導度σを高くし、熱伝導率κを小さくした熱電気素子を開発したものである。
【００１４】
〈解決手段〉
具体的に、図２に示すように、第１の発明は、互いに対向して配置された陰極（２１）及び陽極（２２）と、該陰極（２１）と陽極（２２）との間に形成され、複数のカーボンチューブ（２４）を並行に配列して成るカーボンチューブ束の導電層（２３）とを備えている。そして、上記陰極（２１）と陽極（２２）との間に熱又は電気エネルギを加えて熱と電気エネルギとを変換する。
ことを特徴とする熱電気素子。
【００１５】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記陰極（２１）と陽極（２２）との間の電圧印加により、導電層（２３）を介して陰極（２１）から陽極（２２）へ電子が移動して陰極（２１）に冷却部を形成し、陽極（２２）に加熱部を形成して電気エネルギを熱に変換する構成としている。
【００１６】
第３の発明は、上記第１の発明において、上記陰極（２１）を加熱し、陽極（２２）を冷却し、導電層（２３）を介して陰極（２１）から陽極（２２）へ電子が移動して熱を電気エネルギに変換する構成としている。
【００１７】
第４の発明は、上記第１、２又は３の発明において、上記導電層（２３）のカーボンチューブ（２４）がナノチューブである構成としている。
【００１８】
第５の発明は、空調を行う熱電気装置であって、ケーシング（１１）と、
該ケーシング（１１）内に設けられ、熱電気素子（２０）を有する熱交換手段（１２）と、上記ケーシング（１１）の内部に形成されて第１空気が流れる１次側の通路（１５）及び第２空気が流れる２次側の通路（１６）とを備えている。そして、上記熱交換手段（１２）の熱電気素子（２０）は、互いに対向して配置される陰極（２１）及び陽極（２２）と、該陰極（２１）と陽極（２２）との間に形成され、複数のカーボンチューブ（２４）を並行に配列して成るカーボンチューブ束の導電層（２３）とを有し、上記陰極（２１）及び陽極（２２）が通路（１５，１６）に面して配置され、上記陰極（２１）と陽極（２２）との間に電圧を印加し、導電層（２３）を介して陰極（２１）から陽極（２２）へ電子が移動して陰極（２１）を冷却し、陽極（２２）を加熱し、１次側通路（１５）の第１空気及び２次側通路（１６）の第２空気を冷却又は加熱するように構成されている。
【００１９】
第６の発明は、空気を除湿する熱電気装置であって、ケーシング（３１）と、該ケーシング（３１）内に設けられ、熱電気素子（２０）を有する除湿手段（３２）と、上記ケーシング（３１）の内部に形成されて空気が流れる空気通路（３６）とを備えている。そして、上記除湿手段（３２）の熱電気素子（２０）は、互いに対向して配置される陰極（２１）及び陽極（２２）と、該陰極（２１）と陽極（２２）との間に形成され、複数のカーボンチューブ（２４）を並行に配列して成るカーボンチューブ束の導電層（２３）とを有し、上記陰極（２１）及び陽極（２２）が通路（１５，１６）に面して配置され、上記陰極（２１）と陽極（２２）との間に電圧を印加し、導電層（２３）を介して陰極（２１）から陽極（２２）へ電子が移動して陰極（２１）を冷却し、陽極（２２）を加熱し、空気通路（３６）の空気を冷却して除湿するように構成されている。
【００２０】
第７の発明は、上記第６の発明において、上記熱電気素子（２０）の陰極（２１）で冷却された空気が流れて該空気中の臭気物質を吸着する脱臭手段（３３）が設けられている。
【００２１】
第８の発明は、発電を行う熱電気装置であって、熱電気素子（２０）を有する変換手段（４５）と、該変換手段（４５）の片側に配置された加熱手段（４２）と、上記変換手段（４５）の他の片側に配置された冷却手段（４６）とを備えている。そして、上記熱電気素子（２０）は、互いに対向して配置される陰極（２１）及び陽極（２２）と、該陰極（２１）と陽極（２２）との間に形成され、複数のカーボンチューブ（２４）を並行に配列して成るカーボンチューブ束の導電層（２３）とを有し、上記陰極（２１）を加熱手段（４２）によって加熱すると共に、陽極（２２）を冷却手段（４６）によって冷却し、導電層（２３）を介して陰極（２１）から陽極（２２）へ電子が移動して熱を電気エネルギに変換して負荷（４７）に電力を供給するように構成されている。
【００２２】
第９の発明は、発電手段（４０）及び空調手段（１０）とを備えた熱電気装置であって、上記発電手段（４０）は、熱電気素子（２０）を有する変換手段（４５）と、該変換手段（４５）の片側に配置された加熱手段（４２）と、上記変換手段（４５）の他の片側に配置された冷却手段（４６）を備え、上記空調手段（１０）は、熱電気素子（２０）を有する熱交換手段（１２）と、ケーシング（１１）の内部で且つ熱交換手段（１２）の片側に形成された第１空気の１次側の通路（１５）と、上記ケーシング（１１）の内部で且つ熱交換手段（１２）の他の片側に形成された第２空気の２次側の通路（１６）とを備えている。そして、上記発電手段（４０）の熱電気素子（２０）は、互いに対向して配置される陰極（２１）及び陽極（２２）と、該陰極（２１）と陽極（２２）との間に形成され、複数のカーボンチューブ（２４）を並行に配列して成るカーボンチューブ束の導電層（２３）とを有し、上記陰極（２１）を加熱手段（４２）によって加熱すると共に、陽極（２２）を冷却手段（４６）によって冷却し、導電層（２３）を介して陰極（２１）から陽極（２２）へ電子が移動して熱を電気エネルギに変換して空調手段（１０）の熱交換手段（１２）に電力を供給するように構成されている。加えて、上記空調手段（１０）の熱電気素子（２０）は、互いに対向して配置される陰極（２１）及び陽極（２２）と、該陰極（２１）と陽極（２２）との間に形成され、複数のカーボンチューブ（２４）を並行に配列して成るカーボンチューブ束の導電層（２３）とを有し、上記陰極（２１）及び陽極（２２）が各通路（１５，１６）に面して配置され、上記陰極（２１）と陽極（２２）との間に電圧を印加し、導電層（２３）を介して陰極（２１）から陽極（２２）へ電子が移動して陰極（２１）を冷却し、陽極（２２）を加熱し、１次側通路（１５）の第１空気及び２次側通路（１６）の第２空気を冷却又は加熱するように構成されている。
【００２３】
第１０の発明は、上記第５、６、８又は９の発明において、上記熱電気素子（２０）の導電層（２３）のカーボンチューブ（２４）がナノチューブである構成としている。
【００２４】
すなわち、本発明では、陰極（２１）と陽極（２２）との間の導電層（２３）において、電子が陰極（２１）から陽極（２２）に向かって流れるものの、格子振動による熱伝達は、主としてカーボンチューブ（２４）の軸方向にのみ行われる。この結果、格子振動による熱伝達が下がり、素子性質が向上する。
【００２５】
また、第２の発明では、陰極（２１）と陽極（２２）との間に電圧をかけると、電子が陰極（２１）から導電層（２３）を介して陽極（２２）に流れ、電子を放出する陰極（２１）が冷却される一方、電子を受け取る陽極（２２）が加熱される。
【００２６】
また、第３の発明では、電子放出によって陰極（２１）と陽極（２２）との間に電位差が生じ、発電が行われる。
【００２７】
第５の発明は、熱電気素子（２０）によって空気調和を行うものである。つまり、第１空気はケーシング（１１）に吸い込まれ、１次側通路（１５）を流れる。上記第１空気は、熱交換手段（１２）における熱電気素子（２０）の陰極（２１）（冷却部）で熱交換して冷却され、冷却空気の調和空気となる。この調和空気は、１次側通路（１５）流れ、室内に吹き出し、室内を冷房する。
【００２８】
また、第２空気はケーシング（１１）に吸い込まれ、２次側通路（１６）を流れる。そして、上記室外空気は、熱交換手段（１２）における熱電気素子（２０）の陽極（２２）（加熱部）で熱交換して加熱され、排熱空気となる。この排熱空気は、２次側通路（１６）流れ、室外に吹き出る。
【００２９】
一方、暖房運転を行う場合、熱交換手段（１２）における熱電気素子（２０）は、陽極（２２）が１次側通路（１５）に面し、熱電気素子（２０）の陰極（２１）が２次側通路（１６）に面するように陰極（２１）と陽極（２２）との間に所定電圧を印加する。そして、冷房運転時とは逆に、第１空気は１次側通路（１５）を流れて加熱され、加熱空気の調和空気となって室内に吹き出し、室内を暖房する。一方、第２空気は２次側通路（１６）を流れて冷却され、排熱空気となって室外に吹き出る。
【００３０】
また、第６及び第７の発明では、熱電気素子（２０）によって除湿を行うものである。つまり、除湿手段（３２）における熱電気素子（２０）は、空気通路（３６）に面する陰極（２１）と陽極（２２）との間に所定電圧を印加する。空気はケーシング（３１）に流入し、空気通路（３６）を流れる。そして、上記空気は、除湿手段（３２）における熱電気素子（２０）の陰極（２１）（冷却部）で熱交換して冷却されて除湿され、乾燥した調和空気となる。この調和空気は、脱臭手段（３３）を流れ、臭気物質が吸着除去され、空気の除湿及び脱臭が行われる。
【００３１】
また、第８の発明では、熱電気素子（２０）によって発電を行うものである。つまり、例えば、加熱手段（４２）でガスを燃焼させる。この燃焼によって変換手段（４５）における熱電気素子（２０）の陰極（２１）が加熱される。一方、１次側通路（１５）には、冷却手段（４６）によって変換手段（４５）における熱電気素子（２０）の陽極（２２）が冷却される。上記変換手段（４５）の熱電気素子（２０）は、陰極（２１）が所定温度以上に加熱されると、陰極（２１）から陽極（２２）に向かって電子が放出される。この電子放出によって上記陰極（２１）と陽極（２２）との間に電位差が生じ、発電が行われる。この変換部で発生した電力が負荷（４７）に供給される。
【００３２】
また、第９の発明では、熱電気素子（２０）によって発電及び空気調和を行うものである。つまり、変換手段（４５）における熱電気素子（２０）の陰極（２１）が加熱され、陽極（２２）が冷却されるので、電子が陰極（２１）から陽極（２２）に向かって放出される。この結果、上記陰極（２１）と陽極（２２）との間に電位差が生じる。
【００３３】
上記変換手段（４５）における熱電気素子（２０）の陽極（２２）から電子が熱交換手段（１２）の熱電気素子（２０）の陰極（２１）に流れる。この熱交換手段（１２）の熱電気素子（２０）には、所定電圧が印可されているので、熱電気素子（２０）の陰極（２１）から電子が陽極（２２）に放出される。この結果、上記陰極（２１）が冷却され、第１空気が冷却されて調和空気となる。この調和空気は、室内に供給される。
【００３４】
上記熱交換手段（１２）の熱電気素子（２０）の陽極（２２）に流れた電子は、変換手段（４５）における熱電気素子（２０）の陰極（２１）に流れ、上述の動作が繰り返される。
【００３５】
また、暖房運転を行う場合、上記変換手段（４５）における熱電気素子（２０）と熱交換手段（１２）の熱電気素子（２０）との接続を逆にすればよい。
【００３６】
【発明の実施の形態１】
以下、本発明の実施形態１を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
図１に示すように、空気調和装置（１０）は、熱電気素子（２０）を備えた熱電気装置であって、冷房運転を行うように構成されている。
【００３８】
上記空気調和装置（１０）は、ケーシング（１１）と、熱交換手段である熱交換機構（１２）とを備えている。上記ケーシング（１１）は、前面ケース（１１ａ）と背面ケース（１１ｂ）とを備え、上記前面ケース（１１ａ）の内側中央部にコア（１１ｃ）が設けられている。
【００３９】
上記前面ケース（１１ａ）には、コア（１１ｃ）の上方に位置して室内空気を吸い込む室内吸込口（１３ａ）が形成されると共に、コア（１１ｃ）の下方に位置して調和空気を吹き出す室内吹出口（１３ｂ）が形成されている。一方、上記背面ケース（１１ｂ）には、上部に室外空気を吸い込む室外吸込口（１４ａ）が形成されると共に、下部に排熱空気を吹き出す室外吹出口（１４ｂ）が形成されている。更に、上記背面ケース（１１ｂ）の上部及び下部には、前方に突出した突起（１１ｄ）が形成されている。
【００４０】
上記ケーシング（１１）の内部には、室内吸込口（１３ａ）と室内吹出口（１３ｂ）とを繋ぐ１次側通路（１５）が形成されると共に、室外吸込口（１４ａ）と室外吹出口（１４ｂ）とを繋ぐ２次側通路（１６）が形成されている。
【００４１】
上記熱交換機構（１２）は、１次側通路（１５）と２次側通路（１６）との区画壁を形成し、複数の熱電気素子（２０）によって構成され、室内吸込口（１３ａ）の上方から室内吹出口（１３ｂ）の下方に亘って形成されている。
【００４２】
上記１次側通路（１５）には、コア（１１ｃ）に近接して室内ファン（１７ａ）が設けられている。一方、上記２次側通路（１６）には、室外吸込口（１４ａ）に吸込ファン（１７ｂ）が、室外吹出口（１４ｂ）に吹出ファン（１７ｃ）が配置されている。
【００４３】
上記熱交換機構（１２）は、複数の熱電気素子（２０）が縦横に並列に配列された平板状に形成されている。上記各熱電気素子（２０）は、図２及び図３に示すように、陰極（２１）と陽極（２２）とより成る一対の電極と、該陰極（２１）と陽極（２２）との間に設けられた導電層（２３）（２３）とを備えている。
【００４４】
上記導電層（２３）は、複数のカーボンチューブ（２４）を並行に配列して成るカーボンチューブ束で形成されている。該カーボンチューブ（２４）は、ナノ構造体であって、図４に示すように、円筒状に形成されたカーボンナノチューブで構成されている。
【００４５】
上記導電層（２３）は、チューブ層（２５）が複数段（図４では４段）に積層されて構成されている。そして、該チューブ層（２５）は、複数のカーボンチューブ（２４）が平行に且つ互いに接するように配置されて構成されている。
【００４６】
上記熱電気素子（２０）は、陰極（２１）と陽極（２２）との間に所定電圧を印加することにより、陰極（２１）から陽極（２２）に向かって電子が移動する（図２及び図３の矢符Ａ参照）。その際、電子は、カーボンチューブ（２４）の表面に沿って流れる。そして、この電子移動によって上記陰極（２１）が冷却部に形成され、陽極（２２）が加熱部に形成されることになる。
【００４７】
一方、上記陰極（２１）及び陽極（２２）からカーボンチューブ（２４）に熱が伝導することになるが、カーボンチューブ（２４）の軸方向の熱伝導はよいものの、カーボンチューブ（２４）相互間の方向の熱伝導は行われ難い。この結果、陰極（２１）と陽極（２２）との間の熱伝導率が小さく、素子性能が高い。つまり、格子振動（フォノン）による熱伝達は、主としてカーボンチューブ（２４）の軸方向にのみ行われる（図２の矢符Ｂ参照）。
【００４８】
尚、上記導電層（２３）の端部、つまり、カーボンチューブ（２４）の端部には、図示しないが、温熱等を貯めるヒートシンクなどが接続されている。
【００４９】
上記熱交換機構（１２）は、陰極（２１）と陽極（２２）とがそれぞれ１次側通路（１５）及び２次側通路（１６）に面している。つまり、例えば、冷房運転を行う場合、熱電気素子（２０）の陰極（２１）が１次側通路（１５）に面し、熱電気素子（２０）の陽極（２２）が２次側通路（１６）に面するように陰極（２１）と陽極（２２）との間に所定電圧を印加する。暖房運転を行う場合、印加電圧を逆にし、熱電気素子（２０）の陽極（２２）が１次側通路（１５）に面し、熱電気素子（２０）の陰極（２１）が２次側通路（１６）に面するように陰極（２１）と陽極（２２）との間に所定電圧を印加する。
【００５０】
〈作用〉
次に、上述した空気調和装置（１０）の空気調和動作について説明する。
【００５１】
先ず、冷房運転を行う場合、熱交換機構（１２）における熱電気素子（２０）は、陰極（２１）が１次側通路（１５）に面し、熱電気素子（２０）の陽極（２２）が２次側通路（１６）に面するように陰極（２１）と陽極（２２）との間に所定電圧を印加する。この電圧の印加によって陰極（２１）から陽極（２２）に向かって電子が流れる。その際、電子は、導電層（２３）のカーボンチューブ（２４）の表面に沿って流れることになる。この電子移動によって陰極（２１）が冷却され、陽極（２２）が加熱される。
【００５２】
一方、上記陰極（２１）及び陽極（２２）からカーボンチューブ（２４）に熱が伝導することになるが、格子振動による熱伝導は、カーボンチューブ（２４）の軸方向にはよいものの、カーボンチューブ（２４）相互間の方向の熱伝導は行われ難い。この結果、陰極（２１）と陽極（２２）との間の熱伝導率が小さく抑制される。
【００５３】
一方、室内ファン（１７ａ）を駆動すると、室内空気が室内吸込口（１３ａ）よりケーシング（１１）に吸い込まれ、１次側通路（１５）を流れる。上記室内空気は、熱交換機構（１２）における熱電気素子（２０）の冷却部である陰極（２１）で熱交換して冷却され、冷却空気の調和空気となる。この調和空気は、１次側通路（１５）流れ、室内吹出口（１３ｂ）より室内に吹き出し、室内を冷房する。
【００５４】
更に、吸込ファン（１７ｂ）及び吹出ファン（１７ｃ）を駆動すると、室外空気は室外吸込口（１４ａ）よりケーシング（１１）に吸い込まれ、２次側通路（１６）を流れる。上記室外空気は、熱交換機構（１２）における熱電気素子（２０）の加熱部である陽極（２２）で熱交換して加熱され、排熱空気となる。この排熱空気は、２次側通路（１６）流れ、室外吹出口（１４ｂ）より室外に吹き出る。
【００５５】
また、暖房運転を行う場合、熱交換機構（１２）における熱電気素子（２０）は、陽極（２２）が１次側通路（１５）に面し、熱電気素子（２０）の陰極（２１）が２次側通路（１６）に面するように陰極（２１）と陽極（２２）との間に所定電圧を印加する。そして、冷房運転時とは逆に、室内空気は１次側通路（１５）を流れて加熱され、加熱空気の調和空気となって室内に吹き出し、室内を暖房する。一方、室外空気は２次側通路（１６）を流れて冷却され、排熱空気となって室外に吹き出る。
【００５６】
〈実施形態１の効果〉
以上のように、本実施形態によれば、陰極（２１）と陽極（２２）との間にカーボンチューブ束の導電層（２３）を設けるようにしたために、陰極（２１）と陽極（２２）との間の熱伝導率を極めて小さくすることができる。この結果、電気エネルギと熱とを高効率で変換することができる。
【００５７】
また、蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成するものに比して冷媒及び圧縮機を設ける必要がないので、脱人工冷媒を図ることができ、地球環境に優しいものとすることができる。
【００５８】
また、振動及び騒音の低減を図ることができると共に、機械的摺動部がないので、機械的摩耗がなく、しかも、圧縮機の発熱、重量及び容積に関する制約を解消することができる。
【００５９】
また、蒸気圧縮式冷凍サイクルの効率より高効率とすることができる。
【００６０】
−変形例−
尚、上記カーボンチューブ（２４）は、図５に示すように、中実に形成されたカーボンナノファイバも含むものであってもよい。
【００６１】
また、本発明におけるカーボンチューブ（２４）は、ナノチューブに限られるものではなく、ナノチューブより大きなカーボンチューブであってもよいことは勿論である。
【００６２】
【発明の実施の形態２】
以下、本発明の実施形態２を図面に基づいて詳細に説明する。
【００６３】
本実施形態は、図６に示すように、実施形態１の空気調和装置（１０）に代えて、熱電気装置である脱臭除湿装置（３０）に熱電気素子（２０）を用いたものである。
【００６４】
上記脱臭除湿装置（３０）は、室内と押入との間の仕切部材（３４）に取り付けられている。該脱臭除湿装置（３０）は、ケーシング（３１）と除湿手段である除湿機構（３２）と脱臭手段である脱臭機構（３３）とを備えている。
【００６５】
上記仕切部材（３４）には、空気の流入口（３４ａ）が形成されると共に、該流入口（３４ａ）の上方位置に空気の流出口（３４ｂ）が形成されている。上記ケーシング（３１）は、流入口（３４ａ）と流出口（３４ｂ）とを覆うように仕切部材（３４）に取り付けられている。
【００６６】
また、上記ケーシング（３１）の内部には、仕切部材（３４）における流入口（３４ａ）の上辺からケーシング（３１）内に延びる隔壁（３５）が設けられている。該隔壁（３５）の先端には、下方に向かって延びる板状の除湿機構（３２）が設けられている。
【００６７】
そして、上記ケーシング（３１）の内部には、空気通路（３６）が形成されている。該空気通路（３６）は、流入口（３４ａ）から仕切部材（３４）と除湿機構（３２）との間で形成される１次側通路（３６ａ）と、該１次側通路（３６ａ）に連通し、ケーシング（３１）と除湿機構（３２）との間で形成され且つ流出口（３４ｂ）に至る２次側通路（３６ｂ）とを備えている。
【００６８】
上記除湿機構（３２）は、図示しないが、実施形態１と同様な熱電気素子（２０）を備え、該熱電気素子（２０）は、冷却部である陰極（２１）が１次側通路（３６ａ）に面し、加熱である陽極（２２）が２次側通路（３６ｂ）に面するように配置されている。そして、上記除湿機構（３２）は、押入から流入する空気を１次側通路（３６ａ）で冷却して除湿した後、この除湿された空気を２次側通路（３６ｂ）で加熱して押入に戻すように構成されている。
【００６９】
上記ケーシング（３１）内の下部には、脱臭機構（３３）が１次側通路（３６ａ）に位置して配置されている。該脱臭機構（３３）は、臭気物質の吸着剤である活性炭を有し、冷却された空気の流通によって臭気物質を吸着除去するように構成されている。
【００７０】
上記ケーシング（３１）の下部には、開口（３１ａ）が形成されると共に、該開口（３１ａ）の下方には、水滴受け（３１ｂ）が設けられている。
【００７１】
〈作用〉
次に、上述した脱臭除湿装置（３０）の脱臭除湿動作である空気調和動作について説明する。
【００７２】
先ず、除湿機構（３２）における熱電気素子（２０）は、陰極（２１）が１次側通路（３６ａ）に面し、熱電気素子（２０）の陽極（２２）が２次側通路（３６ｂ）に面するように陰極（２１）と陽極（２２）との間に所定電圧を印加する。押入空気は流入口（３４ａ）よりケーシング（３１）に流入し、１次側通路（３６ａ）を流れる。そして、上記押入空気は、除湿機構（３２）における熱電気素子（２０）の冷却部である陰極（２１）で熱交換して冷却されて除湿され、乾燥した調和空気となる。この調和空気は、脱臭機構（３３）を流れ、臭気物質が吸着除去される。
【００７３】
その後、上記調和空気は、２次側通路（３６ｂ）を流れ、除湿機構（３２）における熱電気素子（２０）の加熱部である陽極（２２）で熱交換して加熱され、流出口（３４ｂ）から押入に戻り、該押入の除湿及び脱臭が行われる。その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【００７４】
【発明の実施の形態３】
以下、本発明の実施形態３を図面に基づいて詳細に説明する。
【００７５】
本実施形態は、図７乃至図９に示すように、実施形態１の空気調和装置（１０）に代えて、熱電気装置である発電装置（４０）に熱電気素子（２０）を用いたものである。
【００７６】
上記発電装置（４０）は、熱電気素子（２０）の熱電子放出によって発電を行うように構成されている。つまり、上記熱電気素子（２０）は、実施形態１の熱電気素子（２０）と同様に構成されているが、実施形態１が熱電気素子（２０）の陰極（２１）と陽極（２２）との間に所定電圧を印加したのに代わり、熱電気素子（２０）の陰極（２１）を加熱し、陽極（２２）を冷却するようにしたものである。上記熱電気素子（２０）の陰極（２１）を所定温度に加熱すると、導電層（２３）を介して陰極（２１）から電子が陽極（２２）に向かって流れ、陰極（２１）と陽極（２２）との間に所定の電位差が生じ、熱が電気エネルギに直接変換されて発電が行われる。
【００７７】
上記発電装置（４０）は、熱電気素子（２０）の熱電気の変換機能を利用したもので、発電機構（４１）と燃料部（４２）とを備えている。該燃料部（４２）は、ガスボンベで構成され、ガス管（４２ａ）が接続されている。
【００７８】
上記発電機構（４１）は、ケーシング（４３）と加熱手段である燃焼部（４４）と変換手段である変換部（４５）とを備えている。該ケーシング（４３）は、円筒状に形成されて一端が開口されている。
【００７９】
上記燃焼部（４４）は、両端が閉鎖されると共に、多数の燃焼孔（４４ａ）が形成された円筒状の燃焼筒で構成されている。該燃焼部（４４）は、上記ケーシング（４３）の中央部に、該ケーシング（４３）と同心上に配置されている。そして、上記燃焼部（４４）は、一端にガス管（４２ａ）が接続されて、燃料ガスが燃料部（４２）より供給されている。
【００８０】
上記変換部（４５）は、実施形態１と同様な熱電気素子（２０）を備え、両端が開口された円筒状に形成されている。該変換部（４５）は、燃焼部（４４）とケーシング（４３）との間に位置し、それぞれ燃焼部（４４）とケーシング（４３）との間に所定の間隔が形成されている。そして、上記ケーシング（４３）と変換部（４５）との間は、外気が流れて冷却手段を構成する１次側通路（４６）に形成されている。一方、上記変換部（４５）と燃焼部（４４）との間は、排気ガスが流れる２次側通路（４６ａ）に形成されている。上記１次側通路（４６）と２次側通路（４６ａ）とは、ケーシング（４３）の閉塞端側で連通している。
【００８１】
上記変換部（４５）は、熱電気素子（２０）の陰極（２１）が２次側通路（４６ａ）に面し、陽極（２２）が１次側通路（４６）に面している。そして、上記上記熱電気素子（２０）の陰極（２１）が燃焼部（４４）のガス燃焼によって加熱され、陽極（２２）が外気によって冷却される。この加熱及び冷却によって熱電気素子（２０）が発電を行う。
【００８２】
一方、上記変換部（４５）には、負荷（４７）が配線（４７ａ）を介して接続されている。
【００８３】
〈作用〉
次に、上述した発電装置（４０）の発電動作について説明する。
【００８４】
先ず、燃料部（４２）より燃料ガスを燃焼部（４４）に供給し、該燃焼部（４４）でガスを燃焼させる。この燃焼によって変換部（４５）における熱電気素子（２０）の陰極（２１）が加熱される。一方、１次側通路（４６）には、外気が供給されて該外気が１次側通路（４６）を流れるので、変換部（４５）における熱電気素子（２０）の陽極（２２）が冷却される。この１次側通路（４６）を流れた室外空気は、２次側通路（４６ａ）流れ、ガスの燃焼に寄与した後、排気される。
【００８５】
上記変換部（４５）の熱電気素子（２０）は、陰極（２１）が所定温度以上に加熱されると、陰極（２１）から陽極（２２）に向かって電子が流れる。この電子移動によって陰極（２１）と陽極（２２）との間に電位差が生じ、発電が行われる。この変換部（４５）で発生した電力が負荷（４７）に供給される。
【００８６】
〈実施形態３の効果〉
以上のように、本実施形態によれば、陰極（２１）と陽極（２２）との間にカーボンチューブ束の導電層（２３）を設けるようにしたために、熱拡散がなく、熱と電気エネルギとを高効率で変換することができる。その他の熱電気素子（２０）などの構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【００８７】
【発明の実施の形態４】
以下、本発明の実施形態４を図面に基づいて詳細に説明する。
【００８８】
本実施形態は、図１０に示すように、実施形態１の空気調和装置（１０）に代えて、熱電気装置であるガスヒートポンプ装置（５０）に熱電気素子（２０）を用いたものである。
【００８９】
上記ガスヒートポンプ装置（５０）は、発電手段である実施形態３の発電装置（４０）と空調手段である実施形態１の空気調和装置（１０）とを組み合わせたものであり、実施形態３の負荷（４７）として実施形態１の熱交換機構（１２）が接続されて電気回路（５１）が形成されている。
【００９０】
そして、上記実施形態１の２次側通路（１６）より吹き出た排出空気が実施形態３の２次側通路（４６ａ）に供給されている。この場合、実施形態３における１次側通路（４６）を流れた空気はそのまま排出されている。
【００９１】
したがって、本実施形態では、実施形態３の変換部（４５）における熱電気素子（２０）の陰極（２１）が加熱され、陽極（２２）が冷却されるので、陰極（２１）から電子が陽極（２２）に向かって移動する。この結果、陰極（２１）と陽極（２２）との間に電位差が生じる。
【００９２】
そして、図１０の矢符で示すように、上記変換部（４５）における熱電気素子（２０）の陽極（２２）から電子が空気調和装置（１０）における熱交換機構（１２）の熱電気素子（２０）の陰極（２１）に流れる。この空気調和装置（１０）の熱電気素子（２０）には、所定電圧が印可されているので、熱電気素子（２０）の陰極（２１）から電子が陽極（２２）に流れる。この結果、陰極（２１）が冷却され、室内空気が冷却されて調和空気となる。この調和空気は、室内に供給される。
【００９３】
一方、上記空気調和装置（１０）における熱交換機構（１２）の熱電気素子（２０）の陽極（２２）に流れた電子は、図１０の矢符で示すように、発電装置（４０）の変換部（４５）における熱電気素子（２０）の陰極（２１）に流れ、上述の動作が繰り返される。
【００９４】
尚、暖房運転を行う場合、上記発電装置（４０）の変換部（４５）における熱電気素子（２０）と空気調和装置（１０）における熱交換機構（１２）の熱電気素子（２０）との接続を逆にすればよい。その際、発電装置（４０）の燃焼部（４４）には、外気を供給することになる。その他の熱電気素子（２０）などの構成、作用及び効果は実施形態１及び実施形態３と同様である。
【００９５】
【発明の他の実施の形態】
上記各実施形態においては、空気調和装置（１０）や発電装置（４０）等について説明したが、本発明は、熱電気素子（２０）のみであってもよく、この熱電気素子（２０）は、空気調和装置（１０）や発電装置（４０）等に限られず、各種の装置に適用してもよいものである。
【００９６】
【発明の効果】
したがって、本発明によれば、陰極（２１）と陽極（２２）との間にカーボンチューブ束の導電層（２３）を設けるようにしたために、陰極（２１）と陽極（２２）との間の熱伝導率を極めて小さくすることができる。この結果、電気エネルギと熱とを高効率で変換することができる。
【００９７】
また、蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成するものに比して冷媒及び圧縮機を設ける必要がないので、脱人工冷媒を図ることができ、地球環境に優しいものとすることができる。
【００９８】
また、振動及び騒音の低減を図ることができると共に、機械的摺動部がないので、機械的摩耗がなく、しかも、圧縮機の発熱、重量及び容積に関する制約を解消することができる。
【００９９】
また、蒸気圧縮式冷凍サイクルの効率より高効率とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の空気調和装置を示す概略断面図である。
【図２】熱電気素子を示す断面図である。
【図３】カーボンチューブ束における電子と格子振動とを示す斜視図である。
【図４】カーボンチューブを示す斜視図である。
【図５】他のカーボンチューブを示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態２の除湿脱臭装置を示す概略断面図である。
【図７】本発明の実施形態３の発電装置を示す概略構成図である。
【図８】本発明の実施形態３の発電装置の横断面を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態３の発電装置の縦断面を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態４のガスヒートポンプ装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０            空気調和装置（熱電気装置）
１１            ケーシング
１２            熱交換機構（熱交換手段）
１５            １次側通路
１６            ２次側通路
２０            熱電気素子
２１            陰極
２２            陽極
２３            導電層
２４            カーボンチューブ
２５            チューブ層
３０            脱臭除湿装置（熱電気装置）
３１            ケーシング
３２            除湿機構（除湿手段）
３３            脱臭機構（脱臭手段）
３６            空気通路
３６ａ            １次側通路
３６ｂ            ２次側通路
４０            発電装置（熱電気装置）
４１            発電機構
４４            燃焼部（加熱手段）
４５            変換部（変換手段）
４６            １次側通路（冷却手段）
４６ａ            ２次側通路
４７            負荷
５０            ガスヒートポンプ装置（熱電気装置）
【図１】
2004335599.tif 000003
【図２】
2004335599.tif 000004
【図３】
2004335599.tif 000005
【図４】
2004335599.tif 000006
【図５】
2004335599.tif 000007
【図６】
2004335599.tif 000008
【図７】
2004335599.tif 000009
【図８】
2004335599.tif 000010
【図９】
2004335599.tif 000011
【図１０】
2004335599.tif 000012