(57)【要約】【課題】熱電変換や温度調節の効率及び応答性に優れた熱電変換布帛、これを用いた熱電変換発電装置、熱電変換温調装置及び自動車用温調シートを提供すること。【解決手段】熱電変換布帛１は、複数の上段電極１２を有する上段繊維層１０と、複数の下段電極２２を有する下段繊維層２０と、複数のｐ型熱電変換素子３２と複数のｎ型熱電変換素子３４を有し上段繊維層１０と下段繊維層２０との間に設置された熱電変換層３０と、上段繊維層１０上に積層された電気絶縁性繊維層４０とを備える。個々のｐ型熱電変換素子３２とｎ型熱電変換素子３４は、個々の上段電極１２と下段電極２２を介して直列に電気接続されている。  この熱電変換布帛を利用した熱電変換発電装置、熱電変換温調装置及び自動車用温調シートである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互の電気的接触が防止された複数の上段電極又は下段電極を有し、電気絶縁性繊維を含む上段繊維層及び下段繊維層と、
相互の電気的接触が防止された複数のｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子を有し、上記上段繊維層と上記下段繊維層との間に配置された熱電変換層と、
上記上段繊維層の上に積層され、電気絶縁性繊維を含む電気絶縁性繊維層と、を備え、
上記ｎ型熱電変換素子と上記ｐ型熱電変換素子が、上記上段電極と上記下段電極を介して直列に電気接続されている、ことを特徴とする熱電変換布帛。
【請求項２】
上記上段電極、上記下段電極、上記ｐ型熱電変換素子及び上記ｎ型熱電変換素子の相互間に電気絶縁性隔壁を有し、これら相互間の電気的接触がこの電気絶縁性隔壁によって防止されている、ことを特徴とする請求項１に記載の熱電変換布帛。
【請求項３】
上記下段繊維層の下方に通気流路を有し、この通気流路は熱伝導性と電気絶縁性を有する熱交換層が下方に延在して成ることを特徴とする請求項２に記載の熱電変換布帛。
【請求項４】
上記下段繊維層の下方に通気流路を有し、上記下段電極がこの通気流路に沿って下方に延在して熱交換電極層を形成し、
上記熱交換電極層は、上記通気流路とともに下方に延在し通気性と電気絶縁性を有する電気絶縁性隔壁によって相互に区画されており、
上記熱交換電極層の下に底部電気絶縁性層を付加して成ることを特徴とする請求項２に記載の熱電変換布帛。
【請求項５】
上記上段繊維層又は上記下段繊維層において、上記上段電極又は上記下段電極が、当該繊維層に埋設され又は当該繊維層の上面及び下面の少なくとも一方に露出しており、
上記電気絶縁性繊維層が通気孔を有する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の熱電変換布帛。
【請求項６】
上記上段繊維層及び上記下段繊維層が、電気絶縁性繊維の編物、織物又は不織布から成り、
上記上段電極及び上記下段電極が、導電性繊維の糸、編物  織物若しくは不織布、又は上記上段繊維層若しくは下段繊維層に塗着ないし含浸された導電性ペーストから成り、
上記ｎ型熱電変換素子と上記ｐ型熱電変換素子が、それぞれｐ型熱電変換材料又はｎ型熱電変換材料を含む糸、編物、織物又は不織布から成り、
上記電気絶縁性繊維層が、電気絶縁性繊維の編物、織物又は不織布から成る、ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つの項に記載の熱電変換布帛。
【請求項７】
上記電気絶縁性隔壁うち少なくとも上記通気流路とともに下方に延在するものが、電気絶縁性繊維の糸、編物、織物又は不織布から成ることを特徴とする請求項６に記載の熱電変換布帛。
【請求項８】
上記上段繊維層及び上記下段繊維層が横方向のループ編み目を有する編物から形成され、上記電気絶縁性隔壁が上記上段繊維層のループ編み目と上記下段繊維のループ編み目を連結する連結糸を形成し、
上記上段電極及び上記下段電極が横方向のループ編み目を有する編物から形成されるか又は、上記上段繊維層若しくは上記下段繊維層のループ編み目の一定領域に塗着ないし含浸された導電性ペーストから形成され、
上記ｐ型熱電変換素子及び上記ｎ型熱電変換素子が、上記上段電極のループ編み目と上記下段電極のループ編み目を連結する連結糸を形成していることを特徴とする請求項６又は７に記載の熱電変換布帛。
【請求項９】
上記ｐ型熱電変換素子及び上記ｎ型熱電変換素子が形成する連結糸と、上記電気絶縁性隔壁が形成する連結糸が、ループパイル状をなすことを特徴とする請求項８に記載の熱電変換布帛。
【請求項１０】
上記底部電気絶縁性層を備え、この底部電気絶縁性層が電気絶縁性繊維を含む糸の横方向のループ編み目を有する編物から形成され、上記電気絶縁性隔壁が上記底部電気絶縁層のループ網目と上記下段電極のループ編み目を連結する連結糸を形成していることを特徴とする請求項８又は９に記載の熱電変換布帛。
【請求項１１】
上記電気絶縁性隔壁が形成する連結糸が、ループパイル状をなすことを特徴とする請求項１０に記載の熱電変換布帛。
【請求項１２】
上記熱交換電極層における下段電極の延在部分が、上記底部電気絶縁性層のループ網目と上記下段電極のループ網目を連結するループパイル状の連結糸を形成していることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の熱電変換布帛。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１つの項に記載の熱電変換布帛を用いた熱電変換発電装置であって、
上記熱電変換布帛と、電気的負荷又は蓄電素子と、上記熱電布帛と上記電気的負荷又は蓄電素子を電気接続してこの熱電布帛の上記熱電変換素子から電気的出力を取り出す電気リードを備えたことを特徴とする熱電変換発電装置。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか１つ項に記載の熱電変換布帛を用いた熱電変換温調装置であって、
上記熱電変換布帛と、送風用ファンと、これらに電力を供給する電源と、熱電変換布帛の上段繊維層や下段繊維層などの各部位の温度をモニタする温度センサと、当該温度センサの出力に応じて上記熱電変換布帛への供給電力を調整する制御機器を備えたことを特徴とする熱電変換温調装置。
【請求項１５】
クッション材とこのクッション材を覆う表皮を有するシートバック及びシートクッションを備える自動車用温調シートにおいて、
請求項１４に記載の熱電変換温調装置を備え、この熱電変換温調装置の熱電変換布帛が下段繊維層の下方に通気流路を有し、
上記熱電変換布帛が上記シートバック及び上記シートクッションの少なくとも一方の上記表皮の全部又は一部を構成し、
上記シートバック及び上記シートクッションの少なくとも一方の上記クッション材に、上記熱電変換布帛の通気流路と連通する通気孔を有し、
上記通気孔の内部又は近傍に、上記熱電変換温調装置の送風用ファンが配置されている、ことを特徴とする自動車用温調シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換布帛に係り、更に詳細には、ペルチェ素子を有する熱電変換布帛であって、熱電変換による発電や温度調節の効率及び応答性に優れた熱電変換布帛、これを用いた熱電変換発電装置、熱電変換温調装置及び自動車用温調シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ペルチェ素子による熱／冷熱を空気を介して供給する可変温度座席雰囲気制御システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この雰囲気制御システム、具体的には、温度調節シートでは、熱電変換材料を上面及び下面の電極群と電気的に直列接続し、さらに上面及び下面電極群の上方及び下方にそれぞれ上部絶縁板と下部絶縁板を配置してこれらを熱的に並列接続することにより、ペルチェ素子を構成している。また、これらの上部及び下部絶縁板の上方又は下方には、空気との熱交換用の熱交換器や、熱交換した空気を送り出すファンが設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平９−５０５４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、かかる従来の温調シートにあっては、ペルチェ素子からの熱／冷熱を熱交換器を介して空気に伝達し、この空気（暖気・冷気）を媒体（熱媒体）としてファンを介して所望方向に供給しなければならないだけではなく、上部及び下部絶縁板など多くの熱抵抗源が存在しており、以下のような問題を生じている。
【０００５】
即ち、熱媒体として空気を使用するため熱伝達効率が小さく、十分な熱電変換効率を有するペルチェ素子を実現できない。さらに、上部及び下部絶縁板は通常は電気絶縁性セラミックス板であり熱抵抗が大きく熱伝達効率が小さいので、上記のことと相俟って、温調効率が十分なペルチェ素子がさらに実現しにくくなる。
【０００６】
換言すれば、温調対象物とペルチェ素子との間に大きな熱抵抗が存在するため、温調対象物に対して所望の温調能力を得るためには、ペルチェ素子が過大な温度差を生成する必要があり、ひいてはペルチェ素子の消費電力が増大し、ペルチェ素子の温調効率が悪くなる。
【０００７】
加えて、熱媒体としての空気や上部及び下部絶縁板における温度応答速度は速いとはいえず、この結果、ペルチェ素子として温度調節の応答性が不十分になり易いばかりか、これらの制御においてもタイムラグを生じ易く、冷却を希望する際に冷え過ぎを生じるなど、温調精度を落とすとともにエネルギー損失を招き易い。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱電変換や温度調節の効率及び応答性に優れた熱電変換布帛、これを用いた熱電変換発電装置、熱電変換温調装置及び自動車用温調シートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、熱交換に供する絶縁体を繊維や糸の集合体とすることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の熱電変換布帛は、相互の電気的接触が防止された複数の上段電極又は下段電極を有し、電気絶縁性繊維を含む上段繊維層及び下段繊維層と、
相互の電気的接触が防止された複数のｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子を有し、上記上段繊維層と上記下段繊維層との間に配置された熱電変換層と、
上記上段繊維層の上に積層され、電気絶縁性繊維を含む電気絶縁性繊維層と、を備える。
この熱電変換布帛では、上記ｐ型熱電変換素子と上記ｎ型熱電変換素子が、上記上段電極と上記下段電極を介して直列に電気接続されている、ことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の熱電変換発電装置は、上述のような熱電変換布帛を用いた熱電変換発電装置である。
この熱電変換発電装置は、上記熱電変換布帛と、電気的負荷又は蓄電素子と、上記熱電布帛と上記電気的負荷又は蓄電素子を電気接続してこの熱電布帛の上記熱電変換素子から電気的出力を取り出す電気リードを備えたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の熱電変換温調装置は、上述のような熱電変換布帛を用いた熱電変換温調装置である。
この熱電変換温調装置は、上記熱電変換布帛と、送風用ファンと、これらに電力を供給する電源と、熱電変換布帛の上段繊維層や下段繊維層などの各部位の温度をモニタする温度センサと、当該温度センサの出力に応じて上記熱電変換布帛への供給電力を調整する制御機器を備えたことを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、本発明の自動車用温調シートは、クッション材とこのクッション材を覆う表皮を有するシートバック及びシートクッションと、上述のような熱電変換温調装置を備えた自動車用温調シートである。
この自動車用温調シートは、当該熱電変換温調装置の熱電変換布帛が下段繊維層の下方に通気流路を有し、
上記熱電変換布帛が上記シートバック及び上記シートクッションの少なくとも一方の上記表皮の全部又は一部を構成し、
上記シートバック及び上記シートクッションの少なくとも一方の上記クッション材に、上記熱電変換布帛の通気流路と連通する通気孔を有し、
上記通気孔の内部又は近傍に、上記熱電変換温調装置の送風用ファンが配置されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、熱電変換層や電極層及び熱交換に供する絶縁体を繊維や糸の集合体とすることなどとしたため、熱源や温調対象物に熱電変換布帛を接触させることで、熱源や温調対象物の形状に合わせた熱電変換布帛の変形により良好な熱伝達が可能となることから、熱電変換や温度調節の効率及び応答性に優れた熱電変換布帛、これを用いた熱電変換発電装置、熱電変換温調装置及び自動車用温調シートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の熱電変換布帛の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明の熱電変換布帛の構造を示す概略分解斜視図である。
【図３】本発明の熱電変換布帛の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図４】ループパイル連結糸を有する本発明の熱電変換布帛の一例を示す概略断面及び斜視図である。
【図５】本発明の熱電変換布帛のさらに他の実施形態を示す概略断面図である。
【図６】本発明の熱電変換布帛の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図７】本発明の熱電変換発電装置の一実施形態を示す概略側面図である。
【図８】本発明の熱電変換温調装置の一実施形態を示す概略側面図である。
【図９】本発明の自動車用温調シートの一実施形態を示す概略斜視及び部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の熱電変換布帛について、図面を参照して若干の実施形態により詳細に説明する。
【００１７】
＜熱電変換布帛＞
（実施形態１）
図１は、本発明の熱電変換布帛の一実施形態を示す概略断面図である。図１において、この熱電変換布帛１は、複数の上段電極１２を有する上段繊維層１０と、複数の下段電極２２を有する下段繊維層２０と、複数のｐ型熱電変換素子３２と複数のｎ型熱電変換素子３４を有し上段繊維層１０と下段繊維層２０との間に設置された熱電変換層３０と、上段繊維層１０上に積層された電気絶縁性繊維層４０と、を備えている。
【００１８】
また、個々のｐ型熱電変換素子３２とｎ型熱電変換素子３４は、個々の上段電極１２と下段電極２２を介して直列に電気接続されている。
ここで、本実施形態では、以下に説明するように、個々のｐ型熱電変換素子３２、ｎ型熱電変換素子３４、上段電極１２及び下段電極２２は、「Π」（パイ）の字形に接続されて直列の電気接続を実現するとともに、熱的な並列接続を実現している。
【００１９】
即ち、例えば図２に示すように、まず、個々の上段電極１２及び下段電極２２はそれぞれ孔部１３及び孔部２３と隣接しており、電極１２及び電極２２は孔部１２及び２３とで全体として縞状模様の電極面を形成している。但し、上段電極１２が形成する電極面の縞状模様と下段電極２２が形成する縞状模様とは、電極と孔部の配置パターンが逆転した関係となっている。
【００２０】
かかる構造を有する熱電変換層３０では、断面視において（図１）、上段電極１２の一端にはｐ型熱電変換素子３２が接続されるとともに他端にはｎ型熱電変換素子３４が接続され、下段電極２２の一端には上段電極１２の他端に接続されたｎ型熱電変換素子３４が接続されるとともに、他端には他のｐ型熱電変換素子３２が接続されている。
そして、他のｐ型熱電変換素子３２が他の上段電極１２の一端に接続され、上記同様の電気接続が繰り返され、上述のΠ字形接続が形成されている。
【００２１】
本実施形態の熱電変換布帛１は、上段電極１２同士の間、下段電極２２同士の間、ｐ型熱電変換素子３２同士の間、及びｎ型熱電変換素子３４同士の間に、電気絶縁性隔壁５０、５１及び５２を備えており、これら相互間の電気的接触が防止されている。
また、電気絶縁性隔壁５２によって、ｐ型熱電変換素子３２とｎ型熱電変換素子３４との電気的接触も防止されている。このような電気絶縁性隔壁については、適宜一体化することが可能であり、例えば電気絶縁性隔壁５０と５２、５１と５２を一体化して上下方向に延在させることができる。
【００２２】
本実施形態の熱電変換布帛１においては、下段繊維層２０の下方に通気流路６２を有し、下段電極２２は通気流路６２に沿って下方に延在して熱交換層６０を形成しており、通気流路６２内には電気絶縁性隔壁５３が設けられ、さらに下段電極２２の下方には底部電気絶縁性層７０が設けられている。
【００２３】
熱交換層６０の素材としては一般に熱伝導性の良い電気良導性物質が選択されるが、必ずしも電気良導性物質に限るものではなく電気絶縁性物質であってもよい。その場合には熱交換層６０と電気絶縁性隔壁５３を一体とすることができ，なおかつ底部電気絶縁性層７０を省略することができる。
熱交換層６０を電気良導性物質で形成した場合、熱交換層６０は、通気性を要するが、下段電極２２を下方に延在させて一体化することにより形成することができる。
【００２４】
なお、電気絶縁性隔壁５３は、通気性を要するが、電気絶縁性隔壁５１を下方に延在させて一体化することにより形成することができる。
熱電変換層の上下に形成される温度差を、空気による上下の対流が減じてしまう作用を過大となることを防ぐために、下段繊維層２０は過度の通気性を有しない方が好ましい。
同様に上段繊維層１０も過度の通気性を有しない方が好ましい。
【００２５】
なお、本実施形態の熱電変換布帛１では、上段電極１２及び下段電極２２は、それぞれ上段繊維層１０及び下段繊維層２０に埋設されるか、当該繊維層の上面及び下面の少なくとも一方に露出していればよく、上面及び下面を貫通していてもよい。
また、上段繊維層１０及び下段繊維層２０の一定領域に導電性ペーストを塗着ないしは含浸させて上段電極１２及び下段電極２２を形成することも可能である。
【００２６】
以上のような構成を有する本実施形態の熱電変換布帛１は、電気絶縁性繊維層４０が温調対象物と直接的に接触しており、熱電変換層３０による熱の授受は、空気などの熱媒体を介することなく温調対象物に直接的に行われるので、熱抵抗が少なく、効率が良く、しかも応答性も良好である。
よって、例えば、電気絶縁性繊維層４０を自動車シートの座面に供すれば効率の良い温度調節を行うことが可能になる。
この際、電気絶縁性繊維層４０が、通気孔を有するなどして通気性がある場合、電気絶縁性繊維層内で通気性がある場合、自動車用シートなど人体と直接接触する用途に用いられた場合の蒸れ感を抑えるという効果も得られる。
【００２７】
なお、本実施形態において、上段電極１２、下段電極２２、ｐ型熱電変換素子３２、ｎ型熱電変換素子３４相互間、及びｎ型熱電変換素子とｐ型熱電変換素子との電気的接触が防止されている場合、例えば、相互の接触部位に絶縁材料が被覆されている場合などでは、電気絶縁性隔壁５０〜５３は省略することが可能である。
【００２８】
さらに、本実施形態においては、上段電極１２及び下段電極２２を、導電性繊維の集合体、糸、糸の集合体、編物  織物若しくは不織布から形成し、又は上段繊維層１０若しくは下段繊維層２０の一定領域に導電性ペーストを塗着ないし含浸させて形成することが可能であるが、この場合、上段電極１２及び下段電極２２は通気性及び可撓性を具備する。
また同様に、上段繊維層１０と下段繊維層２０、ｎ型熱電変換素子３２とｐ型熱電変換素子３４、電気絶縁性繊維層４０、電気絶縁性隔壁５０〜５３も、それぞれ、電気絶縁性繊維の集合体や編物等、ｐ型熱電変換材料又はｎ型熱電変換材料を含む糸や編物等、電気絶縁性繊維の集合体や編物等、電気絶縁性繊維の集合体や編物等で形成することができ、これらについても通気性及び可撓性を付与できる。
【００２９】
上述のように、本実施形態の熱電変換布帛１においては、上記の上段電極１２その他の構成部位に通気性及び可撓性を付与し、布帛全体又は所望の部位に通気性及び可撓性を付与することが可能である。従って、この熱電変換布帛１は、人体の湾曲部位に対しても良好な接触性をもって直接接触させることができるばかりか、若干の可動部位であっても良好な形状追従性を発揮し、優れた熱電変換効率及び応答特性を実現することができる。
なお、熱電変換性布帛１が全体として可撓性を有していても、可撓性を有する電気絶縁性隔壁５０〜５３の存在により、ｎ型熱電変換素子１２とｐ型熱電変換素子２２との電気的直列接続及び熱的並列接続は担保される。
【００３０】
（実施形態２）
図３は、本発明の熱電変換布帛の他の実施形態を示す概略断面図である。
なお、以下、上記実施形態の場合と実施的に同一の部材・要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３１】
図３において、本実施形態の熱電変換布帛２は、上段繊維層１０Ｋ及び下段繊維層２０Ｋは横方向Ｌのループ編み目を有する編物から形成されている。また、これらループ編み目の一定領域に導電性ペーストを含浸させることにより、上段電極１２Ｋ及び下段電極２２Ｋがそれぞれ上段繊維層１０Ｋ及び下段繊維層２０Ｋに埋設されている。
そして、ｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子は、上段電極１２Ｋのループ編み目と下段電極２２Ｋのループ編み目を連結する連結糸３２Ｙ及び３４Ｙを形成している。
【００３２】
本実施形態の熱電変換布帛２は、上記実施形態１と同様の作用を奏するが、これに加えて、熱電変換層３０におけるｐ型熱電変換素子の並列数とｎ型熱電変換素子の並列数をループ糸（連結糸）の段数で容易に調整することができ、得られる熱電変換布帛の性能を管理し易いという利点がある。
本実施形態のような利点は、上段繊維層や上段電極等を編物ではなく織物としても得ることができる。
【００３３】
ここで、上記のｐ型熱電変換素子、ｎ型熱電変換素子が形成する連結糸及び電気絶縁性隔壁などが形成する連結糸は、ループパイル（輪奈）状の連結糸をなしていてもよい。
図４に示す例においては、ｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子がそれぞれループパイル連結糸３２Ｐ及び３４Ｐを形成している。
連結糸をこのようなループパイル状にすることにより、布帛に可撓性のみでなく弾性追従性が不足する場合は、高弾性の絶縁性糸をループパイル（輪奈）状の連結糸として併用することもできる。
【００３４】
（実施形態３）
図５に本発明の熱電変換布帛のさらに他の実施形態を示す。
本実施形態の熱電変換布帛３では、下段繊維層２０Ｋ及び下段電極２２Ｋが上記同様のループ編み目を有する編物で形成されており、底部電気絶縁層７０Ｋも電気絶縁性繊維を含む糸の横方向ループ編み目を有する編物で形成されている。
そして、熱交換電極層６０Ｙが下段電極２２Ｋと底部電気絶縁性層７０Ｋのループ編み目を連結する連結糸を形成するとともに、電気絶縁性隔壁５３Ｙも下段繊維層２０Ｋと底部電気絶縁層７０Ｋのループ網目を連結する連結糸を形成している。
【００３５】
本実施形態によれば、実施形態１と同様の作用の他、熱交換電極層６０Ｙの並列数を糸（連結糸）の段数で容易に調整することができる。
また、熱電変換層３０におけるｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子の並列数との調整をを容易に行うことができる。
なお、熱交換電極の連結糸６０Ｙをループパイル状に形成して６０Ｐとすることも可能である（図４参照）
【００３６】
（実施形態４）
図６に本発明の熱電変換布帛の他の実施形態を示す。
本実施形態の熱電変換布帛４においては、上段繊維層１０Ｋ、下段繊維層２０Ｋ、上段電極１２Ｋ、下段電極２２Ｋ、及び底部電気絶縁性層７０Ｋが、いずれも横方向のループ編み目を有する編物を形成している。
また、ｐ型熱電変換素子３２Ｐ、ｎ型熱電変換素子３４Ｐ、熱交換電極６０Ｐ、電気絶縁性隔壁５２Ｐ及び５３Ｐが、いずれも対応する層同士のループ編み目を連結するループパイル連結糸を形成している。
【００３７】
本実施形態によれば、実施形態１と同様の作用の他、より良好な形状追従性が期待できるという利点が得られる。
【００３８】
次に、上述の熱電変換布帛における部材・要素の材質などについて説明する。
まず、上段繊維層、下段繊維層に用いられる電気絶縁性繊維としては、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、共重合成分を含むポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリルなどの汎用樹脂から成る繊維を単独又は混合して用いることが、コストや実用性の観点から好ましい。
【００３９】
次に、上段電極、下段電極に用いられる繊維としては、一般に導電性の素材を用いることができる。一般に導電性の素材とは、金、銀、銅やニクロム等の金属線、カーボン、グラファイト等の炭素系材料や金属、金属酸化物等の半導体から成る粒子、アセチレン系、複素５員環系、フェニレン系、アニリン系等の導電性高分子等のことを示す。
【００４０】
炭素系材料の例としては、カーボンから成る繊維体（トレカ（東レ製、商品名）、ドナカーボ（大阪ガスケミカル社製、商品名））等のように一般に市販されているものの他、炭素繊維、炭素粉末等の導電材として用いる粒子を混入し紡糸した繊維等を用いることも可能である。
一方、導電材として用いる粒子の例としては、カーボンブラック、ケッチェンブラックなどの炭素系粉末、炭素系繊維、鉄、アルミニウムなどの金属微粒子があり、さらに半導体性微粒子として酸化錫（ＳｎＯ２）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが挙げられる。
これらの材料単体でできているもの、表面に蒸着、塗布等で被覆したものを用いることができる。
【００４１】
導電性の素材として、銀コーティング繊維（紹興運佳紡織品社製）を挙げることができる。これらの導電性の素材は単一の材料から成っていても、複数の材料から成っていても特に制限はない。
また、導電性ペーストとしては、ドータイト（藤倉化成製、商品名）を挙げることができる。
【００４２】
ｐ型熱電変換素子の構成成分としては、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリ（スチレンスルホネート）の組み合わせ、ｐ型ＣＮＴ紡糸繊維などを挙げることができる。
一方、ｎ型熱電変換素子の構成成分としては、ペリレンジイミド、ｎ型ＣＮＴ紡糸繊維などを挙げることができる。
【００４３】
また、これらの熱電変換素子の構成成分の繊維化は、湿式紡糸やエレクトロスピニングといった方法で、容易に行うことができる。
【００４４】
電気絶縁性繊維層、電気絶縁性隔壁、底部電気絶縁性層に用いられる電気絶縁性繊維としては、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、共重合成分を含むポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリルなどの汎用樹脂から成る繊維を単独又は混合して用いることが、コストや実用性の点から好ましい。
【００４５】
熱電変換素子を構成する糸は、上記湿式紡糸やエレクトロスピニング等によって得られた熱電変換素子の構成成分の繊維をそのまま用いてもよいし、必要に応じて複数本の繊維を束ねたり撚り糸を形成して得ることができる。
また、熱電変換素子の構成成分の繊維に加えて、電気絶縁性繊維を組み合わせた糸としてもよい。電気絶縁性繊維を組み合わせることにより、布帛に弾力性を付与し易くなるというメリットがある。
【００４６】
組み合わせの方法としては、熱電変換素子の構成成分の繊維と電気絶縁性繊維とを束ねた撚り糸としてもよいし、電気絶縁性繊維の芯の周囲に熱電変換素子の構成成分の繊維が塗布されたり撚られたりして鞘を形成した芯鞘構造の糸としてもよいし、逆に熱電変換素子の構成成分の繊維から成る芯の周囲に電気絶縁性繊維から成る鞘を形成した芯鞘構造の糸としてもよい。
但し、この場合は、熱電変換素子と電極との導通を確保する必要から、糸の任意の部位の鞘を剥離させて芯部を剥き出しにする必要がある。
【００４７】
上段繊維層、下段繊維層及び底部電気絶縁性層は、編み物や織物として形成することができる。
編み物としては、一本又は数本の糸がループを作り、そのループに次の糸を引っ掛けて新しいループを作ることを連続して作った編地を有するものが挙げられる。一般的に、横編機で編まれた編地をニット品（例えば、平編みやゴム編み）と呼び、丸編機、経編機で反物状に編まれた物をジャージと呼ぶ。
【００４８】
織物としては、糸をたて（経）とよこ（緯）に組み合わせて、一定の規則によって上下交錯させて形成することができ、布帛が利用される部位に応じて、平織りや綾織り、朱子織り、ドビー織り及びジャガード織りなどを適宜利用することができる。
【００４９】
熱電変換素子や電気絶縁性隔壁は、不織布として形成することもできる。
熱電変換素子を不織布として形成する場合には、上述した熱電変換繊維や熱電変換繊維から成る糸を、乾式法や湿式法又はスパンボンド法によってフリースとした後に、サーマルボンド法やニードルパンチ法やこれらの組合せによって繊維同士を結合させて熱電変換機能を有する不織布とすることができる。
【００５０】
サーマルボンド法を用いる場合は、フリースに予め低融点熱融着繊維を含めておく必要があるが、低融点熱融着繊維の含有量は熱電変換素子と上部電極や下部電極との導通の確保が可能である範囲で選択することができる。
低融点熱融着繊維としては低融点ナイロン繊維などを挙げることができる。更に、融点熱融着繊維に予め炭素繊維、炭素粉末等の導電材として用いる粒子を混入し紡糸した繊維等を用いることも可能である。導電材として用いる粒子の例としては、カーボンブラック，ケッチェンブラックなどの炭素系粉末、炭素系繊維、鉄及びアルミニウムなどの金属微粒子があり、さらに半導電性微粒子として酸化錫（ＳｎＯ２）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが挙げられる。
【００５１】
熱電変換布帛は、上段繊維層と下段繊維層間を熱電変換素子で連結した立体編物として形成することができる。連結の際には上段繊維層と熱電変換素子の間には、上段電極を介在させる。また、下段繊維層と熱電変換素子の間には下段電極を介在させる。
上段電極が上段繊維層に織込まれたか又は編込まれた導電性繊維から成り、熱電変換素子が熱電変換糸から成る場合は、導電性繊維に熱電変換糸を相互に導通するように交絡させて連結させることができる。
【００５２】
ここで「交絡」とは、導電性繊維に熱電変換糸を互いに電気的に確実に導通するように、絡めるようにして結んで接続した状態をいう。
同様にして、下段電極が下段繊維層に織込まれたか又は編込まれた導電性繊維から成り、熱電変換素子が熱電変換糸から成る場合は、導電性繊維に熱電変換糸を相互に導通するように交絡させて連結させることができる。
【００５３】
上段繊維層が電気絶縁性繊維から成り、上段繊維層と下段繊維層を連結する連結糸が熱電変換糸である場合は、上段繊維層の一定領域に導電性ペーストを塗着ないし含浸させて上段電極を形成することが可能である。
同様に、下段繊維層が電気絶縁性繊維から成り、上段繊維層と下段繊維層を連結する連結糸が熱電変換糸である場合は、下段繊維層の一定領域に導電性ペーストを塗着ないし含浸させて上段電極を形成することが可能である。
【００５４】
上段繊維層と下段繊維層とを連結する熱電変換素子を構成する熱電変換糸は、１本の熱電変換糸が上段繊維層と下段繊維層との間を複数回往復して上段繊維層と下段繊維層とを繋いでもよいし、必ずしも１本の糸で繋がずに、複数の短い熱電変換糸を連結糸として使用してもよい。
なお、上段繊維層と下段繊維層とを連結する熱電変換糸を連結糸として上段繊維層と下段繊維層との間で一方向に順次巻き回すようにして連結するものには限定されない。
１本の連結糸を一方向に順次巻き回すようにしたものと、逆方向に巻き回したものとを互いにクロスさせて連結してもよく、１本の連結糸を段繊維層と下段繊維層の間でループを形成するように連結してもよい。あるいはこれらの連結方法を複数組み合わせてもよい。
【００５５】
熱電変換素子を構成する連結糸として、熱電変換糸に加えて、電気絶縁性糸を併用してもよい。電気絶縁性糸は特に限定されるものではないが、布帛に適度なクッション性を与えるために例えばナイロン６、ナイロン６６等のポリアミドやポリエステル等のモノフィラメントを用いることができる。
熱電変換素子を構成する連結糸として併用される電気絶縁性糸は、１本の電気絶縁性糸が上段繊維層と下段繊維層との間を複数回往復して上段繊維層と下段繊維層とを繋いでもよいし、必ずしも１本の糸で繋がずに、複数の短い電気絶縁性糸を連結糸として使用してもよい。
【００５６】
熱電変換素子を構成する連結糸として併用される電気絶縁性糸は、上段繊維層と下段繊維層との間で一方向に順次巻き回すようにして連結するものに限らない。１本の連結糸を一方向に順次巻き回すようにしたものと、逆方向に巻き回したものとを互いにクロスさせて連結してもよく、１本の連結糸を段繊維層と下段繊維層の間でループを形成するように連結してもよい。あるいはこれらの連結方法を複数組み合わせてもよい。布帛に適度な弾性を与えるために、ループを形成するように連結糸で連結するとより好適である。
【００５７】
熱電変換布帛における電気絶縁性隔壁は、上段繊維層と下段繊維層間を電気絶縁性糸で連結した立体編物の連結糸の集合体として形成することができる。
通気流路は、下段電極の下方に、通気性と熱伝導性を有する通気性熱伝導性素子が通気流路とともに下方に延在した構造を有する。通気性熱伝導性素子が電気伝導性を有する素材を含む場合は、隣接する通気性熱伝導性素子間の電気的絶縁のために、電気絶縁性隔壁を設けることができる。また、通気流路の下方には、底部電気絶縁層を有することができる。
【００５８】
通気性熱伝導性素子は、例えば金、銀、銅やニクロム等の金属線、カーボン、グラファイト等の炭素系材料や金属、金属酸化物等の半導体からなる粒子、アセチレン系、複素５員環系、フェニレン系、アニリン系等の導電性高分子等の導電性繊維を含む糸で構成することができる。
例えば、導電性繊維を含む糸を下段繊維層と底部電気絶縁層との間を連結する連結糸として、この連結糸を下段繊維層と底部電気絶縁層との間で複数回折り返すことで、導電性繊維を含む糸の集合体を形成し通気性熱伝導性素子とすることができる。
また、通気性熱伝導性素子は、導電性繊維のみでなく電気絶縁性繊維から成る糸を併用して構成することができる。例えば、電気絶縁性繊維から成る糸としてナイロン６、ナイロン６６等のポリアミドのモノフィラメントを連結糸として用いた場合、素子の通気性を維持するためのクッション性を与えることができる。
【００５９】
通気性電気絶縁性隔壁も同様に、電気絶縁性繊維から成る糸を下段繊維層と底部電気絶縁層との間を連結する連結糸として、この連結糸を下段繊維層と底部電気絶縁層との間で複数回折り返すことで、電気絶縁性繊維からなる糸の集合体として形成することができる。
例えば、電気絶縁性繊維から成る糸としてナイロン６、ナイロン６６等のポリアミドのモノフィラメントを連結糸として用いた場合、素子の通気性を維持するためのクッション性を与えることができる。
【００６０】
熱電変換布帛が通気流路の下方に底部電気絶縁層を有しない場合、通気流路を構成する通気性熱伝導性素子は、下部電極から通気流路とともに下方に延在した、熱伝導性糸のパイル層として形成することができる。この場合、通気性熱伝導性素子は電気絶縁性繊維から成る糸を併用して構成することができる。
例えば、電気絶縁性繊維から成る糸としてナイロン６、ナイロン６６等のポリアミドのモノフィラメントを連結糸として用いた場合、素子の通気性を維持するためのクッション性を与えることができる。電気絶縁性繊維はループパイル構造を有するとクッション性においてより好適である。
【００６１】
熱電変換布帛が通気流路の下方に底部電気絶縁層を有しない場合、通気流路を構成する通気性電気絶縁性隔壁は、電気絶縁性繊維から成る糸のパイル層として形成することができる。
例えば、電気絶縁性繊維から成る糸としてナイロン６、ナイロン６６等のポリアミドのモノフィラメントを連結糸として用いた場合、素子の通気性を維持するためのクッション性を与えることができる。電気絶縁性繊維はループパイル構造を有するとクッション性においてより好適である。
【００６２】
以下、本発明の熱電変換発電装置について、図面を参照して実施形態により詳細に説明する。
【００６３】
＜熱電変換発電装置＞
（実施形態５）
図７に、本発明の熱電変換発電装置の一実施形態を示す。
図７において、この熱電変換装置は、上述のような熱電変換布帛５と、電気的負荷又は蓄電池８０と、電気リード８２を備えており、電気リード８２は熱電変換布帛５と電気的負荷又は蓄電池８０とを電気接続している。
電気リード８２により、熱電変換布帛５の熱電変換素子から電気的出力を取り出すことができる。
【００６４】
次に、本発明の熱電変換温調装置について、図面を参照して実施形態により詳細に説明する。
【００６５】
＜熱電変換温調装置＞
（実施形態６）
図８は、本発明の熱電変換温調装置の一実施形態を示す本概略側面図である。
図８において、この熱電変換温調装置は、上述のような熱電変換布帛６と、送風用ファン９１と、これらに電力を供給する電源の一例である蓄電池８０と、熱電変換布帛６の各部位（本実施形態では上段繊維層及び下段繊維層）の温度をそれぞれモニタする温度センサ９２及び９３を備えている。
また、この熱電変換温調装置は制御機器９０を備えており、熱電変換布帛６と蓄電池８０とは制御機器９０を介して電気リード８２により電気接続されている。
温度センサ９２及び９３の出力信号が制御機器９０に送信され、制御機器９０はこの出力信号に応じて熱電変換布帛６への供給電力を調整する。
【００６６】
以下、本発明の自動車用温調シートについて、図面を参照して実施形態により詳細に説明する。
【００６７】
＜自動車用温調シート＞
図９は、本発明の自動車用温調シートの一実施形態を示す。
図９（Ａ）は自動車用温調シートの全体形状を示す概略斜視図であり、図９（Ｂ）は自動車用温調シートの概略部分断面図であり、シートバック及び／又はシートクッションの一部の断面を拡大して示している。
【００６８】
図９（Ａ）において、この自動車用温調シート１００は、シートバック１１０とシートクッション１１１を備えており、これらはクッション材１０２とこのクッション材を覆う表皮１０１を有する（図９（Ｂ）参照）。また、この自動車用温調シート１００は、上述のような熱電変換布帛を有する熱電変換温調装置（図８参照）を備えている。
そして、本実施形態においては、シートバック１１０とシートクッション１１１の双方の表皮１０１の一部が上記熱電変換布帛７で形成されている（図９（Ｂ）参照）。
【００６９】
図９（Ｂ）に示すように、本実施形態では、熱電変換布帛７は下段繊維層（図示せず）下方に通気流路６２を有し、この通気流路６２は、クッション材１０２に形成された通気孔１０２ｐと連通している。
また、通気孔１０２ｐの出口近傍には、上記熱電変換装置の送風用ファン９１が配置されている。
【００７０】
以上、本発明を若干の実施形態によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、自動車用温調シートにおい熱電変換布帛は、シートバック及びシートクッションの少なくとも一方の表皮の一部を形成すれば十分である。また、送風用ファンは、クッション材の通気孔の内部のみならず近傍に配置することが可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１，２，３，４，５，６    熱電変換布帛
１０    上段繊維層
１２    上段電極
２０    下段繊維層
２２    下段電極
３０    熱電変換層
３２    ｐ型熱電変換素子
３４    ｎ型熱電変換素子
４０    電気絶縁性繊維層
５０，５１，５２，５３    電気絶縁性隔壁
６０    熱交換電極層
６２    通気流路
７０    底部電気絶縁性層
８０    電気的負荷又は蓄電池
８２    電気リード
９０    制御機器
９１    ファン
９２，９３    温度センサ
１００    自動車用温調シート
１０１    表皮
１０２    クッション材
１０２ｐ  通気孔
１１０    シートバック
１１１    シートクッション
【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】
2017050958.tif 000008
【図７】
2017050958.tif 000009
【図８】
2017050958.tif 000010
【図９】
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