(57)【要約】【課題】  建物の壁面等に組込設置可能であって、ペルチェ素子を利用した成績係数のよい空調装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の空調装置１００の構成は、対向する方向に流体が流れる第１流路１０４および第２流路１０６と、第１流路１０４と第２流路１０６の間で熱交換する複数のペルチェ素子１１２〜１２０と、複数のペルチェ素子１１２〜１２０に供給する電流を制御する制御部１２４とを備え、複数のペルチェ素子１１２〜１２０が少なくとも流体の流れ方向に２以上配列されており、第１流路１０４および第２流路１０６を流れる流体を段階的に冷却または加熱することを特徴とする。【選択図】図１
2012063050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する方向に流体が流れる第１流路および第２流路と、
前記第１流路と第２流路の間で熱交換する複数のペルチェ素子と、
前記複数のペルチェ素子に供給する電流を制御する制御部とを備え、
前記複数のペルチェ素子が、少なくとも流体の流れ方向に２以上配列されており、前記第１流路および第２流路を流れる流体を段階的に冷却または加熱することを特徴とする空調装置。
【請求項２】
対向する方向に流体が流れる第１流路および第２流路と、
前記第１流路および第２流路にそれぞれ備えられたファンと、
前記第１流路と第２流路の隔壁と、
前記隔壁に取り付けられ、前記第１流路と第２流路の間で熱交換する複数のペルチェ素子と、
前記隔壁を収容して前記第１流路および第２流路の外殻を形成し、建物の壁面内、天井裏、もしくは床下に取り付けられるケーシングと、
前記複数のペルチェ素子に供給する電流を制御する制御部とを備え、
前記複数のペルチェ素子が、少なくとも流体の流れ方向に２以上配列されており、前記第１流路および第２流路を流れる流体を段階的に冷却または加熱することを特徴とする空調装置。
【請求項３】
前記第１流路と第２流路の隔壁が、前記ペルチェ素子を着脱可能な取付部を複数有し、装備するペルチェ素子の数を増減可能であることを特徴とする請求項２に記載の空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペルチェ素子を利用した空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調装置では、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器等を含むヒートポンプ式のものが主流となっている。かかるヒートポンプ式の空調装置は、概して成績係数（COP:Coefficient of performance）が高く、省エネルギを実現できる利点がある。その一方で、上記のヒートポンプ式の空調装置では、圧縮機、凝縮器を含む室外機と、膨張弁、蒸発器を含む室内機とを、それぞれ設置する必要がある。室外機は、重量を有し小型化が困難な圧縮機を含むため、概して大型化する傾向にある。室内機は、充分な処理容量を確保するために、ある程度の大きさを備える必要がある。これより、ヒートポンプ式の空調装置の全体的な小型化は、概して困難であった。
【０００３】
近年、住宅などでは意匠性が非常に重要視される傾向にあり、空調や照明などの生活必需設備をなるべく目立たないように設置することが検討されている。しかし、上記のようにヒートポンプ式の空調装置では小型化が困難なため、このような要請に応えることができない。そのため、従来から、特許文献１に記載されているようなペルチェ素子を利用した空調装置が検討されている。特許文献１では、家屋の換気専用の取り付け貫通穴に取付け可能であって、室内外機一体型に構成されたペルチェ素子を利用した空気調和機を開示している。この技術により、取付けが容易となるとともに、軽量でコンパクト、しかも高性能な空気調和機を提供できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２６３７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記ペルチェ素子は吸熱面と放熱面の温度差が大きくなるほど成績係数が極端に低下する。また、電流に対しては１〜２Ａ程度の位置にピークを有し、それ以上大きくなると顕著に成績係数が低下する。具体的には、夏場などに冷房としてペルチェ素子を利用する場合には、吸熱面と放熱面の温度差が４０℃近くになり、成績係数が１を大きく下回る。大型化を図る（吸熱量を増やす）ために電流量を増やせばさらに成績係数は低下する。
【０００６】
近年、一般のヒートポンプ式の空調装置が３〜４もの高い成績係数を達成しているところ、成績係数が１以下ではペルチェ素子を利用した空調装置の普及を見込むことはできない。換言すれば、このペルチェ素子を利用した空調装置を普及させるためには、成績係数の向上が不可避である。
【０００７】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、建物の壁面等に組込設置可能であって、ペルチェ素子を利用した成績係数のよい空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明にかかる空調装置の代表的な構成は、対向する方向に流体が流れる第１流路および第２流路と、第１流路と第２流路の間で熱交換する複数のペルチェ素子と、複数のペルチェ素子に供給する電流を制御する制御部とを備え、複数のペルチェ素子が、少なくとも流体の流れ方向に２以上配列されており、第１流路および第２流路を流れる流体を段階的に冷却または加熱することを特徴とする。
【０００９】
上記構成では、複数のペルチェ素子が、流体の流れ方向に２以上配列され、流体が段階的に冷却または加熱される。そのため、個々のペルチェ素子にかかる負担が低減され、各ペルチェ素子の吸熱面と放熱面の温度差を抑制することができる。これより、各ペルチェ素子を高い成績係数の範囲内で稼動させることができ、空調装置全体としての成績係数の向上が可能となる。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明にかかる空調装置の他の代表的な構成は、対向する方向に流体が流れる第１流路および第２流路と、第１流路および第２流路にそれぞれ備えられたファンと、第１流路と第２流路の隔壁と、隔壁に取り付けられ、第１流路と第２流路の間で熱交換する複数のペルチェ素子と、隔壁を収容して第１流路および第２流路の外殻を形成し、建物の壁面内、天井裏、もしくは床下に取り付けられるケーシングと、複数のペルチェ素子に供給する電流を制御する制御部とを備え、複数のペルチェ素子が、少なくとも流体の流れ方向に２以上配列されており、第１流路および第２流路を流れる流体を段階的に冷却または加熱することを特徴とする。
【００１１】
上記構成では、空調装置を単独のユニットとして取り扱うことができ、ユーザから視認されることのない建物の壁面内、天井裏、もしくは床下に容易に配設することが可能となる。これより、上述した空調装置全体としての成績係数の向上効果に加えて、建物（室内）の意匠性の向上も実現可能となる。
【００１２】
上記第１流路と第２流路の隔壁が、ペルチェ素子を着脱可能な取付部を複数有し、装備するペルチェ素子の数を増減可能であるとよい。かかる構成では、空調装置の負荷や流量等を勘案して、ユーザがペルチェ素子の装備を適宜変更することが可能である。これより、空調装置を状況に応じて好適に稼動させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、建物の壁面等に組込設置可能であって、ペルチェ素子を利用した成績係数のよい空調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる空調装置を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の空調装置の使用態様図である。
【図４】ペルチェ素子の吸熱面と放熱面の温度差ΔＴ、ペルチェ素子に印加された電流Ｉ、およびペルチェ素子の冷却の成績係数φ、並びにペルチェ素子の冷却の吸熱量Ｑｃの関係を示す図である。
【図５】図３（ａ）の空調装置の冷房運転時の動作について説明する図である。
【図６】図３（ａ）の空調装置の暖房運転時の動作について説明する図である。
【図７】図３（ｂ）の空調装置の冷房運転時の動作について説明する図である。
【図８】図３（ｂ）の空調装置の暖房運転時の動作について説明する図である。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる空調装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
[第１実施形態]
図１は、本発明の第１実施形態にかかる空調装置１００を示す図である。空調装置１００は、対向する方向に流体（空気）が流れる第１流路１０４および第２流路１０６を備える。ここでは、第１流路１０４および第２流路１０６に流体を流通させるためのファン１０８ａ、１０８ｂがそれぞれに設けられている。
【００１７】
第１流路１０４と第２流路１０６を隔てる隔壁１１０には、流体の流れ方向に配列する（並ぶ）ように、複数のペルチェ素子１１２〜１２０が取り付けられる。ケーシング１２２は、両端が開口しており、複数のペルチェ素子１１２〜１２０ごと隔壁１１０を収容し第１流路１０４および第２流路１０６の外殻を形成する。換言すると、隔壁１１０はケーシング１２２を隔てており、隔壁１１０をケーシング１２２に配設することにより、第１流路１０４および第２流路１０６が形成される。
【００１８】
複数のペルチェ素子１１２〜１２０は同様の構成を有するため、以下、代表してペルチェ素子１１２について説明する。図２は、図１のＡ−Ａ断面図（ペルチェ素子１１２の断面図）である。
【００１９】
ペルチェ素子１１２は、通常、Ｐ型半導体１１２ａおよびＮ型半導体１１２ｂをセラミック１１２ｃで接合することにより構築される。かかるセラミック１１２ｃに直流電流を印加すると、Ｐ型半導体１１２ａおよびＮ型半導体１１２ｂの導電率の違いから、一方の面（吸熱面）から他方の面（放熱面）へと熱が移動する（ペルチェ効果）。
【００２０】
図２に示すように、Ｐ型半導体１１２ａからＮ型半導体１１２ｂに直流電流を印加した場合には、ヒートシンク１１２ｄ側が吸熱面となり、ヒートシンク１１２ｅ側が放熱面となる。直流電流の極性を逆転させれば（Ｎ型半導体１１２ｂからＰ型半導体１１２ａに電流を印加すれば）、ヒートシンク１１２ｅ側が吸熱面となり、ヒートシンク１１２ｄ側が放熱面となる。
【００２１】
上記の印加電流は、制御部１２４によって制御される。制御部１２４は、マイクロコントローラ(MCU:microcontroller)等の集積回路で構成することができる。
【００２２】
図３は、図１の空調装置１００の使用態様図である。図３（ａ）は空調装置１００を建物１２６に配設した図であり、図３（ｂ）は空調装置１００を換気システムに適用した図である。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、上記の空調装置１００は、ペルチェ素子１１２〜１２０を利用するため、従来の圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器等を含むヒートポンプ式のものよりも、大幅に小型化を図ることができる。また、基本的にケーシング１２２に収容された単独のユニットと見なせるため、簡便に取り扱うことができる。
【００２４】
よって、空調装置１００は、わずか数ｃｍ程度の建物１２６の壁面１２８内（石膏ボードの内側）、天井裏１３０、もしくは床下１３２に取り付けることができる。建物１２６の壁面１２８内、天井裏１３０、もしくは床下１３２は通常視認されることがないので、空調装置１００は視認されず、室内の意匠性（美観）の向上を図ることができる。なお、図３では、両側の壁面１２８内に空調装置１００を１つずつ取り付けた状態を図示しているが、これに限定されるわけではなく、さらに複数の空調装置１００を取り付けてもよいし、天井裏１３０や床下１３２に配設してもよい。
【００２５】
壁面１２８内に配設した空調装置１００は、外気（ＯＡ）と熱交換させた還気（ＲＡ）を給気（ＳＡ）として室内に供給し、熱分が搾取された外気を室外へと排気（ＥＡ）する。ここで、空調装置１００の運転中には、各ペルチェ素子１１２〜１２０の吸熱面で空気中に含まれる水分が結露して水滴を生じることが想定される。そのため、この水滴を排水する不図示のドレンパンを空調装置１００の直下に設置するとよい。
【００２６】
図３（ｂ）に示すように、空調装置１００は、換気システムに利用することもできる。例えば、建物１２６の壁面１２８内に、流体の流路を切替可能なダンパ１３４、１３６を設けるとよい。これにより、図５（ａ）にて説明した通常の態様と、外気（ＯＡ）を給気（ＳＡ）として室内に取り入れ、還気（ＲＡ）を外部へと排気（ＥＡ）する換気システムとしての態様とを、任意に使い分けることが可能となる。
【００２７】
図４は、ペルチェ素子１１２〜１２０の吸熱面と放熱面の温度差ΔＴ、ペルチェ素子１１２〜１２０に印加された電流Ｉ、およびペルチェ素子１１２〜１２０の冷却の成績係数φ、並びにペルチェ素子１１２〜１２０の冷却の吸熱量Ｑｃの関係を示す図である。図４（ａ）では吸熱面と放熱面の温度差ΔＴと、印加電流Ｉと、冷却の成績係数φの関係を示しており、図４（ｂ）では吸熱面と放熱面の温度差ΔＴと、印加電流Ｉと、冷却の吸熱量Ｑｃの関係を示している。なお、ここでは、放熱面の温度Ｔｈは５０℃とし、流体の流量は一定とする。
【００２８】
図４（ａ）に示すように、ペルチェ素子１１２〜１２０は、上記温度差ΔＴが大きくなるほど、極端に冷却の成績係数φが低下する特性を有する。また、同様に、ペルチェ素子１１２〜１２０は、素子を流れる電流Ｉに対しては１〜２Ａ程度の位置にピークを有し、それ以上大きくなると顕著に成績係数φが低下する特性を有する。これは、図４（ｂ）に示すように、電流Ｉが大きくなるにしたがって、冷却の吸熱量Ｑｃの伸び（増大量）が低下するためである。
【００２９】
なお、ペルチェ素子１１２〜１２０を冷却ではなく、加熱（暖房）に用いる場合には、成績係数がさらに向上する。これは、ペルチェ効果による熱移動に加え、投入した電力がジュール熱となって放熱に寄与するためである。投入した電力は、ほぼ全てジュール熱に変換されるので、ペルチェ素子１１２〜１２０の加熱の成績係数は、冷却の成績係数φ（図４（ａ）参照）に１を加えたものと考えることができる。
【００３０】
上述したペルチェ素子１１２〜１２０の特性から、空調装置１００では第１流路１０４と第２流路１０６の間で熱交換する複数のペルチェ素子１１２〜１２０を、流体の流れ方向に沿うように配列している。これにより、複数個所で順次、段階的に流体を冷却または加熱することができ、個々のペルチェ素子１１２〜１２０にかかる負担を低減することができる。すなわち、各ペルチェ素子１１２〜１２０の吸熱面と放熱面の温度差ΔＴを抑制可能であり、各ペルチェ素子１１２〜１２０を高い成績係数の範囲内で稼動させることができ、空調装置１００全体としての成績係数（冷却の成績係数φ）の向上が可能となる。
【００３１】
なお、ここでは、流体の流れ方向に５つのペルチェ素子１１２〜１２０を配列しているが、これに本実施形態が限定されるわけではない。流体の流れ方向に２以上のペルチェ素子が配列されていれば、上記効果を奏することが可能である。また、流体の流れ方向と交わる方向（流路幅方向）に、ペルチェ素子を複数配列して充分な流量を確保できるように構成してもよい。
【００３２】
以下、具体例を挙げて説明する。図５は、図３（ａ）の空調装置１００の冷房運転時の動作について説明する図である。図５（ａ）が冷房運転時における空調装置１００の外気、排気、還気、給気の温度を例示する図であり、図５（ｂ）が図５（ａ）の外気の風量（流体の流量）を３倍にした状態について例示する図である。また、図５（ｃ）が、冷房運転時における、従来のペルチェ素子１２を利用した空調装置１０の外気、排気、還気、給気の温度を例示する図である。以下では、理解を容易にするために、２７℃の還気を３２℃の外気と熱交換して、１２℃の給気と４７℃の排気を生成する場合について説明する。なお、直流電流の印加により発生するジュール熱に関しては特に考慮しないものとする。
【００３３】
図５（ａ）に示すように、本実施形態の空調装置１００では、２７℃の還気が１つめのペルチェ素子１２０の吸熱面を通過する間に２４℃まで冷却される。２４℃まで冷却された流体は、２つめのペルチェ素子１１８の吸熱面を通過する間に２１℃まで冷却される。同様に、３つめのペルチェ素子１１６、４つめのペルチェ素子１１４、５つめのペルチェ素子１１２で３℃ずつ冷却され、１２℃の給気が生成する。
【００３４】
一方、３２℃の外気は、１つめのペルチェ素子１１２の放熱面を通過する間に３５℃まで加熱される。３５℃まで加熱された流体は、２つめのペルチェ素子１１４の放熱面を通過する間に３８℃まで加熱される。同様に、３つめのペルチェ素子１１６、４つめのペルチェ素子１１８、５つめのペルチェ素子１２０で３℃ずつ加熱され、４７℃の排気が生成する。
【００３５】
これより、図５（ａ）に示す空調装置１００では、各ペルチェ素子１１２〜１２０の吸熱面と放熱面の温度差ΔＴを２３℃まで抑制可能である。図５（ｂ）に示すように、外気の風量を３倍にすれば、各ペルチェ素子１１２〜１２０の放熱面より流体が受け取る熱量は３倍になるので、この例では各ペルチェ素子１１２〜１２０の放熱面の温度上昇がそれぞれ１℃ずつに抑制される。これらの放熱面には実際には直流電流の印加により発生するジュール熱が加わるが、上記のように風量制御（ＶＡＶ制御）することで、ペルチェ素子１１２〜１２０の熱暴走を防止することができる。
【００３６】
図５（ｃ）に示すように、従来の空調装置１０では、流体の流れ方向にペルチェ素子が複数配列されておらず、ペルチェ素子１２によって目的温度まで流体を冷却しなければならない。１つのペルチェ素子１２で１２℃の給気を生成する場合、その吸熱面と放熱面の温度差ΔＴが３５℃にも達してしまう。よって、本実施形態の空調装置１００よりも明らかに成績係数φが劣ることが理解される。
【００３７】
上記図５の状態から制御部１２４が印加する直流電流Ｉの極性を逆転させるだけで、冷房から暖房へと切り替えることができる。図６は、図３（ａ）の空調装置１００の暖房運転時の動作について説明する図である。図６（ａ）が暖房運転時における空調装置１００の外気、排気、還気、給気の温度を例示する図であり、図６（ｂ）が図６（ａ）の外気の風量を２倍にした状態について例示する図である。また、図６（ｃ）が暖房運転時における空調装置１０の外気、排気、還気、給気の温度を例示する図である。以下では、理解を容易にするために、２２℃の還気を１０℃の外気と熱交換して、３２℃の給気と０℃の排気を生成する場合について説明する。
【００３８】
図６（ａ）に示すように、本実施形態の空調装置１００では、２２℃の還気が、１つめのペルチェ素子１２０の吸熱面を通過する間に２４℃まで加熱される。２４℃まで加熱された流体は、２つめのペルチェ素子１１８の放熱面を通過する間に２６℃まで加熱される。同様に、３つめのペルチェ素子１１６、４つめのペルチェ素子１１４、５つめのペルチェ素子１１２で２℃ずつ加熱され、３２℃の給気が生成する。
【００３９】
一方、１０℃の外気は、１つめのペルチェ素子１１２の吸熱面を通過する間に８℃まで冷却される。８℃まで冷却された流体は、２つめのペルチェ素子１１４の吸熱面を通過する間に６℃まで冷却される。同様に、３つめのペルチェ素子１１６、４つめのペルチェ素子１１８、５つめのペルチェ素子１２０で２℃ずつ冷却され、０℃の排気が生成する。ペルチェ素子１１２〜１２０のヒートシンク１１２ｄ、１１２ｅのフィンに霜付きが生じた場合には、ファン１０８ａ、１０８ｂを停止して、制御部１２４によって印加電流Ｉを逆転させて解氷すればよい（デフロスト）。
【００４０】
これより、図６（ａ）に示す空調装置１００では、各ペルチェ素子１１２〜１２０の吸熱面と放熱面の温度差ΔＴを２４℃まで抑制可能である。ペルチェ素子１１２〜１２０の加熱の成績係数は、冷却の成績係数φ（図４（ａ）参照）に１を加えたものであるので、極めてエネルギ効率がよいものとなる。図６（ｂ）に示すように、外気の風量を２倍にすれば、流体から各ペルチェ素子１１２〜１２０の吸熱面に受け渡される熱量は２倍になるので、この例では各ペルチェ素子１１２〜１２０の吸熱面の温度低下がそれぞれ１℃ずつに抑制される。このように風量を制御（ＶＡＶ制御）することで、吸熱面が氷点下（０℃）以下に達し、ヒートシンク１１２ｄ、１１２ｅのフィンに霜付きが生じることを防止できる。
【００４１】
図６（ｃ）に示すように、従来の空調装置１０では、ペルチェ素子１２によって目的温度まで流体を加熱しなければならない。１つのペルチェ素子１２で３２℃の給気を生成する場合、その吸熱面と放熱面の温度差ΔＴが３２℃にも達してしまう。よって、本実施形態の空調装置１００よりも明らかに成績係数φが劣ることが理解される。
【００４２】
図７は、図３（ｂ）の空調装置１００の冷房運転時の動作について説明する図である。図７（ａ）が冷房運転時における空調装置１００の外気、排気、還気、給気の温度を例示する図である。図７（ｂ）が冷房運転時における空調装置１０の外気、排気、還気、給気の温度を例示する図である。以下では、理解を容易にするために、３２℃の外気を２８℃の還気と熱交換して、１２℃の給気と４８℃の排気を生成する場合について説明する。
【００４３】
図７（ａ）に示すように、本実施形態の空調装置１００では、３２℃の外気が１つめのペルチェ素子１２０の吸熱面を通過する間に２８℃まで冷却される。２８℃まで冷却された流体は、２つめのペルチェ素子１１８の吸熱面を通過する間に２４℃まで冷却される。同様に、３つめのペルチェ素子１１６、４つめのペルチェ素子１１４、５つめのペルチェ素子１１２で４℃ずつ冷却され、１２℃の給気が生成する。
【００４４】
一方、２８℃の還気は、１つめのペルチェ素子１１２の放熱面を通過する間に３２℃まで加熱される。３２℃まで加熱された流体は、２つめのペルチェ素子１１４の放熱面を通過する間に３６℃まで加熱される。同様に、３つめのペルチェ素子１１６、４つめのペルチェ素子１１８、５つめのペルチェ素子１２０で４℃ずつ加熱され、４８℃の排気が生成する。よって、各ペルチェ素子１１２〜１２０の吸熱面と放熱面の温度差ΔＴは２０℃となる。
【００４５】
図７（ｂ）に示すように、従来の空調装置１０では、流体の流れ方向にペルチェ素子が複数配列されておらず、ペルチェ素子１２によって目的温度まで流体を冷却しなければならない。１つのペルチェ素子１２で１２℃の給気を生成する場合、その吸熱面と放熱面の温度差ΔＴが３６℃にも達してしまう。上記より、冷房運転時において空調装置１００を換気システムに利用しても温度差ΔＴを抑制可能であり、高いエネルギ効率を実現できることが理解される。
【００４６】
図８は、図３（ｂ）の空調装置１００の暖房運転時の動作について説明する図である。図８（ａ）が暖房運転時における空調装置１００の外気、排気、還気、給気の温度を例示する図である。図８（ｂ）が暖房運転時における空調装置１０の外気、排気、還気、給気の温度を例示する図である。以下では、理解を容易にするために、１０℃の外気を２２℃の還気と熱交換して、３０℃の給気と２℃の排気を生成する場合について説明する。
【００４７】
図８（ａ）に示すように、本実施形態の空調装置１００では、１０℃の外気が１つめのペルチェ素子１２０の放熱面を通過する間に１４℃まで加熱される。１４℃まで加熱された流体は、２つめのペルチェ素子１１８の放熱面を通過する間に１８℃まで加熱される。同様に、３つめのペルチェ素子１１６、４つめのペルチェ素子１１４、５つめのペルチェ素子１１２で４℃ずつ加熱され、３０℃の給気が生成する。
【００４８】
一方、２２℃の還気は、１つめのペルチェ素子１１２の吸熱面を通過する間に１８℃まで冷却される。１８℃まで冷却された流体は、２つめのペルチェ素子１１４の吸熱面を通過する間に１４℃まで冷却される。同様に、３つめのペルチェ素子１１６、４つめのペルチェ素子１１８、５つめのペルチェ素子１２０で４℃ずつ冷却され、２℃の排気が生成する。よって、各ペルチェ素子１１２〜１２０の吸熱面と放熱面の温度差ΔＴは１２℃となる。
【００４９】
図８（ｂ）に示すように、従来の空調装置１０では、流体の流れ方向にペルチェ素子が複数配列されておらず、ペルチェ素子１２によって目的温度まで流体を加熱しなければならない。１つのペルチェ素子１２で３０℃の給気を生成する場合、その吸熱面と放熱面の温度差ΔＴが２８℃にも達してしまう。上記より、暖房運転時において空調装置１００を換気システムに利用しても温度差ΔＴを抑制可能であり、高いエネルギ効率を実現できることが理解される。
【００５０】
以上、上記第１実施形態によれば、ペルチェ素子１１２〜１２０を利用した空調装置１００において高い成績係数を実現できる。また、空調装置１００の小型化が可能であり、建物１２６の壁面１２８内、天井裏１３０、もしくは床下１３２に設置可能となるので、室内の意匠性の向上を図ることができる。
【００５１】
なお、上記第１実施形態では、ケーシング１２２や隔壁１１０、ファン１０８ａ、１０８ｂを備える場合について説明したが、これらは必須ではなく対向する方向に流体が流れる第１流路１０４および第２流路を構築可能であればよい。そのため、例えばケーシング１２２や隔壁１１０に換えて、ダクト等を用いてもよい。
【００５２】
なお、上記図５から図８では、直流電流の印加により発生するジュール熱を特に考慮しないものとして説明した。しかし、実際には各ペルチェ素子１１２〜１２０の放熱面にはジュール熱が加わるため、加熱側の流体の流れ方向に沿って、各ペルチェ素子１１２〜１２０の放熱面の温度は大幅（積算的）に上昇することとなる。特に、加熱側の流体の流れ方向の終端のペルチェ素子の温度差ΔＴは大きくなることが想定される。そこで、制御部１２４は、各ペルチェ素子１１２〜１２０への印加電流を加熱側の流体の流れ方向の順に低下するように制御するとよい。これにより、加熱側の流体の流れ方向の順に発生するジュール熱が低下するため、ペルチェ素子１１２〜１２０の温度差ΔＴの広がりを抑えることができ、高いエネルギ効率を実現することができる。
【００５３】
[第２実施形態]
図９は、本発明の第２実施形態にかかる空調装置１０２を示す図である。上記第１実施形態とこの第２実施形態との差異は、空調装置１０２ではケーシング１２２上部が、後端のヒンジ部１２２ａを介して、周方向Ｒに開閉可能に構成される。そして、第１流路１０４と第２流路１０６を隔てる隔壁１１０に、ペルチェ素子１１２を着脱可能な取付部１３８が複数形成される。これより、任意に取付部１３８にペルチェ素子１１２を装備することができる。ペルチェ素子１１２を装備しない取付部１３８は、取付部１３８を閉止板１４０で閉止すればよい。
【００５４】
以上、第２実施形態にかかる空調装置１０２によれば、空調装置１０２の負荷や流量等を勘案して、ユーザがペルチェ素子１１２の装備（数）を適宜変更することが可能である。負荷が高い場合には、ペルチェ素子１１２を流体の流れ方向に複数（例えば１０）配列すればよい。また、負荷が低い場合にはペルチェ素子１１２の装備数を抑えることで（例えば２にすることで）、コスト低減を図ることができる。よって、空調装置を状況に応じて好適に稼動させることができる。
【００５５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、ペルチェ素子を利用した空調装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１００、１０２…空調装置、１０４…第１流路、１０６…第２流路、１０８ａ、１０８ｂ…ファン、１１０…隔壁、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０…ペルチェ素子、１１２ａ…Ｐ型半導体、１１２ｂ…Ｎ型半導体、１１２ｃ…セラミック、１１２ｄ、１１２ｅ…ヒートシンク、１２２…ケーシング、１２２ａ…ヒンジ部、１２４…制御部、１２６…建物、１２８…壁面、１３０…天井裏、１３２…床下、１３４、１３６…ダンパ、１３８…取付部、１４０…閉止板、Ｒ…周方向
【図１】
2012063050.tif 000003
【図２】
2012063050.tif 000004
【図３】
2012063050.tif 000005
【図４】
2012063050.tif 000006
【図５】
2012063050.tif 000007
【図６】
2012063050.tif 000008
【図７】
2012063050.tif 000009
【図８】
2012063050.tif 000010
【図９】
2012063050.tif 000011