(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート（１１４）用の温度制御された通風システム（１１２）であって、
回転軸線周りに孔が形成され且つ該回転軸線から外側へ空気が通過することができるように形成された環状の供給側熱交換器（４２）と、
前記回転軸線周りに孔が形成され且つ該回転軸線から外側へ空気が通過することができるように形成された環状の排気側熱交換器（４４）と、
前記回転軸線周りに孔が形成された環状の熱電装置（４６）であって、反対向きの表面を有し、該熱電装置に加えられる電位に応じて一方の表面に高い温度を生じさせると共にこれとは反対側の表面に低い温度を生じさせ、一方の表面は前記供給側熱交換器に連結されて熱的に通じ、他方の表面は前記排気側熱交換器に連結されて熱的に通じる、熱電装置（４６）と、
前記熱交換器と前記熱電装置との少なくとも一つに駆動上の関係をもって連結されるモータ（５０）であって、空気が回転軸線に沿って前記孔のうち少なくともいずれか一つに流入して前記熱交換器（４２、４４）を介して外部へ通過するように前記回転軸線回りで前記熱交換器を回転させ、前記回転軸線に沿って配置されると共に前記熱電装置の孔と前記熱交換機の少なくともいずれか一方の孔とを通って延びる、モータと、
少なくとも前記供給側熱交換器を収容し且つ該供給側熱交換器を通過した後に空気を外部へ流出させる出口を形成するハウジング（３２）と、
人間が座る表面を有するシート（１１４）とを具備し、該表面は該人間が座る表面の少なくとも一部を貫通する通路を有し、該表面は前記供給側熱交換器の出口（３４）と流体的に通じ、前記シートの使用中に前記表面の人間が座る領域に被調節空気を供給するために前記熱交換器からの空気が前記表面を通過するように、前記熱交換器と前記モータの回転とが協働する通風システム。
【請求項２】
前記ハウジング（３２）は両熱交換器（４２、４４）を収容し、当該通風システムは前記供給側熱交換器（４２）と前記排気側熱交換器（４４）との間に断熱仕切を形成するように、前記供給側熱交換器と前記排気側熱交換器との間に前記ハウジングに向かって径方向外側へ延びる断熱層（６４）をさらに具備し、前記熱交換器間で空気が流れるのを防止するように、前記断熱層の周囲と前記熱交換器の周囲を囲うハウジングの一部とによって形成された非接触のラビリンスシール（７０）をさらに具備する請求項１に記載の通風システム。
【請求項３】
前記ハウジング（３２）の少なくとも一部に連結されて、前記供給側熱交換器（４２）から流出する空気と接触する第一の部分と前記排気側熱交換器（４４）から流出する空気と接触する第二の部分とを有する吸上材料（７８）をさらに具備し、前記熱交換器の一方が湿気を発生した場合に、前記吸上材料が湿気を生成した方の熱交換器から離れるように湿気を移動させる請求項１または２に記載の温度制御通風システム。
【請求項４】
前記熱交換器（４２、４４）と前記熱電装置（４６）とを組み合わせた高さは、前記回転軸線に沿って計測すると約３０ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれか一つに記載の通風システム。
【請求項５】
前記熱電装置（４６）は電気エネルギを熱エネルギに変換して加えられた電流に応じて温度変化を生じさせ、該熱電装置は第一の表面とこの表面とは反対側の第二の表面とを有する円形のディスクを具備し且つ該ディスクの中心を通る回転軸線周りで回転するように取り付けられ、
前記供給側熱交換器（４２）と前記排気側熱交換器（４４）との少なくともいずれか一方は、内径（Ｒ１）および外径（Ｒ２）を有し且つ前記熱電装置に熱伝導的に通じ且つ前記回転軸線周りで回転するように前記ディスクの表面の一方に取り付けられ、前記熱交換器は放熱面を有し、該放熱面は前記回転軸線周りに回転した時に前記回転軸線から外側へ向かって該放熱面を横断する流体流を生じさせるように配設され、前記熱交換器は前記回転軸線に沿って計測された高さと前記回転軸線と直交する軸線に沿って計測された直径とを有し、前記直径の内径（Ｒ１）と外径（Ｒ２）との間の距離は前記高さよりも長い請求項１〜４のいずれか１項に記載の通風システム。
【請求項６】
前記供給側熱交換器（４２）は前記熱電装置（４６）の一方の表面に連結された第一の一連の放熱面を具備し、前記排気側熱交換器（４４）は前記熱電装置の他方の表面に連結された第二の一連の放熱面とを具備し、前記第一の一連の放熱面は前記回転軸線と直交する複数の軸線と整列し、前記第二の一連の放熱面は前記回転軸線と直交する複数の軸線と整列し、前記第一の一連の放熱面と前記第二の一連の放熱面とは異なった放熱面積を有する請求項５に記載の通風システム。
【請求項７】
前記ハウジング（３２）は、シート（１１４）と流体的に通じる少なくとも一つの出口（３４）と、前記回転軸線に沿って環状の前記放熱面の内径側に流体を供給するように形成された入口（３８）とを有する請求項５または６に記載の通風システム。
【請求項８】
前記放熱面の少なくとも幾つかは前記回転軸線から外側へ向かって延びるほぼ平らな板（９１）を形成し且つこれら板の間に一連の空間（９２）を画成する請求項５〜７のいずれか一つに記載の通風システム。
【請求項９】
前記第一の一連の熱交換面と前記第二の一連の放熱面との少なくとも一方同士は約０．５ｍｍ〜約２ｍｍの距離だけ離間される請求項５〜８のいずれか一つに記載の通風システム。
【請求項１０】
前記供給側熱交換器（４２）と前記排気側熱交換器（４４）とは第一のファン（４２）及び第二のファン（４４）を具備し、
前記第一のファンは前記回転軸線周りで回転し且つ前記熱電装置（４６）と熱伝導的に通じる第一の複数の熱交換面を有し、
前記第二のファンは、前記回転軸線周りで回転し且つ前記熱電装置（４６）の第二の側部と熱伝導的に通じる第二の複数の熱交換面を有し、前記第一の複数の熱交換面と前記第二の複数の熱交換面とは前記熱電装置の第一の側部および第二の側部から温度変化を伝導し、
前記第一のファンおよび前記第二のファンは前記ハウジング（３２）内に収容されると共に外径の異なった環状構造を具備し、第一のファンは前記熱電装置から回転軸線に沿って延び、前記第二のファンは前記第一のファンから離れる方向に前記熱電装置から延び、前記回転軸線に沿った各ファンの高さは前記回転軸線と直交して計測される直径よりも短い、請求項１に記載の通風システム。
【請求項１１】
前記モータ（５０）はステータ周りに配置されたロータを具備する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の通風システム。
【請求項１２】
シート面を有するシート（１１４）に温度制御された通気を提供する方法において、
回転軸線周りに孔を有すると共に該回転軸線周りで回転する環状の供給側熱交換器（４２）を形成し且つ該供給側熱交換器を流体が通過することができるように形成する工程を具備し、前記供給側熱交換器は前記回転軸線に沿って第一の高さを有し且つ前記回転軸線と直交する軸線に沿って第一の直径を有し、前記第一の高さは前記第一の直径より短くなるように選択され、
前記回転軸線周りに孔を有すると共に該回転軸線周りで回転する環状の排気側熱交換器（４４）を形成し且つ該排気側熱交換器を流体が通過することができるように形成する工程を具備し、前記排気側熱交換器は前記回転軸線に沿って第二の高さを有し且つ前記回転軸線と直交する軸線に沿って第二の直径を有し、前記第二の高さは前記第二の直径より短くなるように選択され且つシート（１１４）内または該シート下に適合するようなサイズにされ、
前記回転軸線周りに孔を有すると共に反対向きの表面を有する熱電装置（４６）を提供する工程であって、これら表面は前記熱電装置に加えられる電位に応じて一方の表面に高い温度を、これとは反対側の表面に低い温度を発生させ、前記熱電装置の一方の表面を前記供給側熱交換器に伝導的に連結し、他方の表面を前記排気側熱交換器に伝導的に連結する工程と、
前記回転軸線に沿って配置されると共に前記熱電装置（４６）の孔と前記熱交換器（４２、４４）の少なくともいずれか一方の孔とを通って延びるモータ（５０）を提供する工程と、
前記回転軸線回りで前記熱交換器と熱電装置とを回転させて前記熱交換器を通るように流体を通過させる工程と、
前記供給側熱交換器を包囲すると共に前記供給側熱交換器を通過した後に流体が排出される出口（３４）を形成する工程とを具備する方法。
【請求項１３】
両熱交換器を包囲すると共に前記供給側熱交換器（４２）と前記排気側熱交換器（４４）とを互いから断熱する工程をさらに具備し、前記熱交換器間で空気が流れることを防止するために断熱層（６４）の外周と前記熱交換器の外周を囲うハウジング（３２）の一部との間に非接触のラビリンスシール（７０）を形成する工程をさらに具備する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記包囲することはハウジング（３２）を提供することを具備し、吸上材料（７８）を前記ハウジングの少なくとも一部に連結する工程をさらに具備し、前記吸上材料は前記供給側熱交換器から流出する流体と接触する第一の部分と、前記排気側熱交換器から流出する流体と接触する第二の部分とを有し、一方の熱交換器が湿気を発生させると前記吸上材料は湿気を生じさせた熱交換器から湿気を離れるように移動させる請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記熱交換器（４２、４４）を回転させることにより流体が前記回転軸線にほぼ直交する水平軸線に沿った熱交換器を通過するようになっている請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記モータ（５０）を提供することはステータ周りに配置されたロータを有するモータを提供することを含む請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は温度制御装置に関する。詳細には、本発明は自動車シートのようなシートの温度を制御するのに特に有用な熱電式熱交換器に関する。
【０００２】
現在の自動車シートは、温度制御された空気をシートのカバーを通して流すことによって着席者がシートの温度を変えることができるようになっている温度制御システムを備える。一つのタイプの温度制御システムは、熱電要素のようなシートに取り付けられた伝熱システムを有するシートを具備し、熱電要素はシートに取り付けられた別体のファンの使用によって熱電要素上を移動せしめられる空気を加熱または冷却するように形成される。被調節空気は、シート内の一連の空気ダクトを介してシート表面を通過することによって着座者へ送られる。
【０００３】
シート内、シート下およびシート周りにおいて、このような温度制御システムが使用可能な空間は非常に制限される。幾つかの自動車では、重量を小さくし且つ客室を大きくするために、シートは厚さが数〜数十センチメートル（数インチ）であって隣り合った自動車の構造物、例えば車の床板や後部と当接している。さらに、自動車の製造業者はシート内、シート下およびシート周りに電子部品や可変ランバーサポートのような様々な装置をますます取り付けている。加えて、シート、特にシートの背もたれのサイズは、シートが費やす客室空間の占有量を減少するように、できるだけ小さくする必要がある。
【０００４】
この温度制御システムは、車両のシート内、シート下またはシート周りに取り付けるのに大きすぎてしまうことがある。従来の温度制御システムは直径が１２．７センチメートルまたは１５．２センチメートル（５、６インチ）であるかご型ファンを有し、このかご型ファンは、ダクトを通過して空気の温度を調節する熱交換器に到達する空気流を発生する。熱交換器は幅および長さが数センチメートル（数インチ）で、厚さが少なくとも２．５４センチメートル（１インチ）ほどである。空気は、熱交換器からダクトを介してシートクッションの座部およびシートクッションの背もたれに送られる。このような温度制御システムはかさばってしまい、自動車シートの下や中に取り付けるのが困難である。熱交換器を加熱および冷却するのに熱電装置を使用すると、ユニットのサイズを小さくすることができるが、それでも組み合わされた加熱・冷却システムのために大きな空間が必要である。
【０００５】
このような温度制御システムに用いられるダクト配管もかさばってしまい、揺動または回転することができるようにダクトをシートの座部からシートの背もたれまで通さなければならない場合に使用するのが困難である。これらダクトはシート内の更なる空間を使用してしまうだけでなく、空気流の抵抗となってしまい、これにより空気流を提供するのにより大きなファンが必要になり、このより大きなファンは更なる空間を必要とするか、より速い速度で作動してより大きな騒音を発生してしまうことになる。騒音は自動車内において望ましくない。さらに、ダクト配管は通過空気の温度に影響を及ぼし、冷気を加熱してしまったり被加熱空気を冷却してしまったりし、このためより大きなファンや熱交換器が必要になることがある。
【０００６】
これら欠点より、よりコンパクトでエネルギ効率の良い、好ましくは静かな自動車シート用の加熱・冷却システムが必要である。
【０００７】
発明の開示
本装置は、熱電装置から温度差を伝達して熱交換器を通過した空気を調節する熱交換器として、および空気ポンプとして作用する、ファンブレードのような空気流発生器を用いる。熱交換器は回転して熱交換器を通るように空気を通過させる空気力学的遠心力をもたらし、自動車のシート等に分配するための圧縮空気を発生させる。
【０００８】
詳細には、本装置の一つの実施例は少なくとも一つの環状の熱電装置（例えばペルティエ装置）を具備し、この熱電装置は加えられる電圧に応じて熱電装置の一方の表面を加熱して反対側の面を冷却する。環状の熱交換器は熱電装置に直接取り付けることによって環状の熱電装置の両側と熱的に通じるように配置され、これにより各熱交換器は熱交換器が取り付けられた熱電装置の表面から熱または冷たさを伝達する。なお、熱を発生させるのに抵抗式加熱要素が用いられてもよい。
【０００９】
一つの実施例では、環状の熱交換器は熱交換器を通って径方向に延びる径方向スロットを備えるように形成され、組み立てられる時に熱交換器の内側に環状のキャビティを形成する。組み立てられた環状の熱交換器と環状の熱電装置との内側に形成された環状キャビティ内にモータが収容されるが、モータの外側に沿って空気が流れるのに十分な距離だけ熱交換器と熱電装置とからモータが離間される。モータは熱交換器および熱電装置の一つに駆動上の関係をもって連結せしめられて、これらを回転させる。回転する熱交換器はファンとしても作用し、空気を環状キャビティ内に吸引し且つ熱交換器の径方向スロットを介してより高い圧力で空気を噴出する。生じる圧縮空気の量は、モータのサイズ、ファンブレードの形状、回転速度、および組立体の全体的な構造によって決まる。
【００１０】
この構成により、熱交換器は熱電装置に直接連結されることができるようになり、これにより被調節空気を乗客シートに分配するための空気圧を発生させるためだけでなく、空気にファンブレード／熱交換器を通過させることによって空気を調節するためのファンとして作用するようになる。このことはダクト配管を少なくし、これに関連した圧力損失を減少させ、さらにシステムを小さくし、そしてシステムの全体効率を良くし、これによってファンのサイズや必要電力を小さくすることができるようになる。コンパクトな構成にすることにより、このシステムをほとんどの自動車シートの下方、好ましくは内部に配置することができるようになり、このことによりさらにダクト配管が少なくなって、関連の圧力損失が小さくなり、そしてモータのサイズおよび電力を小さくすることができるようになる。よって、様々な改善の結果、従来用いられていたものよりもシステムの体積が小さくなり、電力消費が少なくなり、サイズが小さくなってノイズが小さくなる。
【００１１】
シールが、回転する環状の熱交換器を両側に分離して主要または供給側と排気側とを形成するのが有利である。空気はモータの回転軸線と整列する回転軸線付近において組立体に流入する。空気は環状のファン／熱交換器の主要部を収容するハウジング内に向かって径方向外側へまたは軸方向外側へ進む。主要（供給）側と流体的に通じる出口は客車のシートと流体的に通じる。排気側と流体的に通じる出口は、排気空気を空気吸入部へ再循環できるようにすることによって性能を下げることのないような位置にある出口と流体的に通じる。熱電装置は供給側の空気と排気側の空気との間に温度差を生みだす。排気側と供給側との間の断熱層は組立体の部分において温度差を維持するのを補助する。
【００１２】
モータの回転軸上のブラシとスリップリング組立体によって熱電装置に電力が供給される。熱電装置とモータとに適切な電流が供給されると、熱交換器に温度差が伝導され、熱交換器が熱伝導および熱伝達によって熱交換器／ファンを通過する空気を加熱または冷却し、これにより供給側に冷却空気流または加熱空気流が提供される。なお、モータおよび熱電装置への電圧を調節することにより、圧力、温度および流量が制御される。
【００１３】
有利には、環状のファンを収容するハウジング内部の周囲の一部には、吸上材料が配置され、この吸上材料は供給側から排気側まで延びる。湿気が一方の回転ファンに凝縮すると、この湿気は回転するファン／熱交換器から遠心力によって吸上材料へ推進せしめられる。吸上材料は湿気を吸収し、この湿気を反対側に移動させ、これにより被加熱空気により湿気が蒸発せしめられてシステムの外部へ運び出される。
【００１４】
したがって、流体を移動させる回転する熱交換器を通過させて、流体を熱的に調節するシステムを提供すると有利である。このシステムは、電気エネルギを熱エネルギに変換して加えられる電流に応じて温度変化を生じさせるように選択された電子装置を具備する。電子装置は回転軸線周りで回転するように取り付けられる。電子装置に熱伝導的に通じるように伝熱装置が配置され、軸線周りで回転するように取り付けられる。伝熱装置は放熱面を有し、この放熱面は軸線周りで回転せしめられた時に放熱面を横断する流体流を生じさせる。電子装置は流体を加熱または冷却することができる加熱抵抗器、または熱電装置を具備する。伝熱装置は、熱電装置の第一の表面に連結され且つ外側へ向かって延びる第一の一連の放熱面を具備するのが有利である。第二の一連の熱放散面が熱電装置の第一の表面とは反対側の第二の表面に連結される。好適な実施例では、伝熱装置は、シートに流体的に通じる少なくとも一つの出口を有するハウジング内に収容される。
【００１５】
本発明は温度変化を生じさせるための手段と、温度変化を伝達するための回転する供給側熱交換手段とを有する。さらに、熱交換手段は流体をこの熱交換手段を横断して流れさせるための流体流発生手段を具備する。有利には、流体は気体を具備し、この気体を熱交換手段からシートに提供するために供給側熱交換手段はシートと流体的に通じる。
【００１６】
機器は流体を熱的に調節するための装置を具備し、この装置は回転軸線周りで回転する第一のファンと、電気エネルギを温度変化に変換する電子装置と熱伝導的に通じる第一の複数の熱交換面を有する。有利には、ファンは出口を有するハウジング内に収容される。
【００１７】
本発明は流体を熱的に調節するための方法を具備し、この方法は電子装置により温度差を生じさせる工程と、放熱面を有する熱交換器に温度差を伝導する工程と、放熱面を回転させてこの放熱面に沿って流体を流す工程とを具備する。有利には、熱交換器からの流体はシートに熱的に通じ、流体は気体、好ましくは空気を具備する。あるいは、熱的に調節された流体は気体プレナムを具備するチャンバの内部へ循環せしめられるか、または冷蔵庫のようにチャンバの内部へアクセスできるように閉鎖可能な開口を備えた熱的に断熱されたチャンバへ循環せしめられる。
【００１８】
非常にコンパクトに形成するための一つの方法は、熱交換器が回転する軸から外側に向かって空気が通過できるように放散面を有する第一の熱交換器を形成することにある。第一の熱交換器は、電流を加えると温度変化を発生させる電気装置と熱伝導的に通じるように配置される。そして、第一の熱交換器は軸線周りで回転せしめられる。有利には、電気装置は熱電装置を具備し、これにより車両シート内に配置された時にシートを通気するためのコンパクトなユニットが提供される。
【００１９】
さらに、本発明は温度差を生じさせる手段と、温度変化を伝導するための供給側熱交換手段とを具備し、熱交換手段は熱交換手段を横断するように流体を流すための流体流発生手段をさらに具備する。有利には、供給側熱交換手段は車両シートと流体的に通じる。
【００２０】
本発明の更なる例は、回転軸線周りで回転し且つ回転した時に熱交換要素を通る流体流を発生させるように形成された第一の複数の熱交換要素を有する第一のファンを具備し、この熱交換要素は電気エネルギを温度変化に変換する電子装置と熱伝導的に通じる。有利には、流体分配システムと流体的に通じる出口を有するハウジング内に収容され、電子装置は熱電装置を具備するのが好ましい。
【００２１】
したがって、車両シート用の通気システムとして用いられる、流体を熱的に調節して流すシステムおよび他の例を提供する。このシステムでは電気抵抗器または熱電装置が温度変化を発生させ、この温度変化は回転翼を形成する熱交換器に伝導されて、この回転翼は熱交換器を横断するように流体を流して流体を熱的に調節する。熱的に調節された流体は様々な物品と熱的に通じるように配置され、この物品の一つは車両のシートであり、この場合にはシートに座っている人間を局所的に加熱および冷却する。
【００２２】
例であって本発明を限定するものではない一つの実施例である図面を参照して、本発明の上述した特徴およびその他の特徴を説明する。なお、図中において同様な部品は同じ参照番号で示す。
【００２３】
詳細な説明
図１に示したように、本発明の熱交換ユニット２８は内部キャビティ２９（図３）を画成する外側ハウジング３２を有し、この内部キャビティ２９内には外側ハウジング３２内へのまたはこの外側ハウジング３２外への被調節空気流を生じさせるためのロータ組立体３０（図２および図３）が回転可能に取り付けられる。他の形状を適用してもよいが、外側ハウジング３２は、この外側ハウジング３２が床面に対してほぼ平行にシート座部に配置された場合に、上面または頂面となる第一の表面または第一の壁面３１を備えたほぼ平坦なディスクと類似したものとして示される。ここで用いたように、上または上方という言葉は床面から離れる方向を示す。そして、下方または底という言葉は床面に向かう方向を示す。実際の使用において、外側ハウジング３２の全体的な方向付けが変更されれば、部品の相対的な方向を変えてもよい。ここでは底面となる第二の壁面３３が第一の壁面３１の反対側にある。壁面３１、３３のほぼ円形の周縁は側壁３５によって結合されて、囲いを形成する。
【００２４】
外側ハウジング３２の第一の壁面または上壁３１に隣接して側壁３５から外側に向かって第一の出口３４が延びる。第二の壁面または下壁３３に隣接して側壁３５から外側に向かって第二の出口３６が延びる。そして、出口３４、３６は外側ハウジング３２の周縁からほぼ接線方向に延びるのが有利である。出口３４、３６はほぼ反対方向に、すなわち互いに対して約１８０°の角度を開けて延びるように示される。しかし、空気が流れる必要のある特定の方向に応じて、出口３４、３６は最も適切な相対位置になるように、互いに対して他の角度で、すなわち例えば外側ハウジング３２の一方側において６０°、９０°の角度を開けて配置されてもよい。出口３４、３６は所望であれば同じ方向を向いてもよいが、その場合、出口間の温度差を維持することを補助するために出口間に断熱材を有するのが有利である。
【００２５】
外側ハウジング３２の第一の壁面または頂壁３１の中央に一組の開口３８が形成され、これら開口３８は外側ハウジング３２によって形成されて収容される内部キャビティ２９と通じる第一の入口３８を形成する。そして必ずしも必要ではないが、第二の入口４０（図３）が第一の入口３８の反対側において外側ハウジング３２の第二の壁面または底面３３に配置される。
【００２６】
図２および図３を参照すると、ロータ組立体３０は概して、環状の第一のロータ４２と、この第一のロータ４２の下方に配置された環状の第二のロータ４４と、第一のロータ４２と第二のロータ４４との間に配置されてこれらロータと熱的に通じる少なくとも一つの環状の熱電装置４６とを含む複数の構成要素を具備する。熱電装置はペルティエ装置（Ｐｅｌｔｉｅｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）として知られており、このペルティエ装置は、電気的に直列に熱的に並列に接続された少なくとも一対の異種材料を具備し、通常、電気的に直列に熱的に並列に接続されたｎ型半導体要素とｐ型半導体要素との列を具備する。熱電装置４６では、熱電装置４６を通過する電流の方向に応じて、一方の面は加熱され、反対側の方の面は冷却される。熱電装置４６により温度差が発生せしめられ、この温度差によりロータ４２、４４を介して熱伝導が行われることで熱が伝達される。温度差が大きくなるにつれて、熱伝達率が大きくなる。現在の熱電装置は、熱電装置の両面間に７０℃の温度差を発生させることができ、そして熱電装置を積み重ねると、現在では１３０℃の温度差まで発生させることが可能である。技術革新により、この温度差が大きくなり効率が良くなることが期待されている。
【００２７】
ロータ４２、４４は環状の熱交換器を具備し、この熱交換器は熱伝導によってロータ４２、４４を通って熱を伝導するように熱電装置４６に直接熱的に通じ、これによりロータ４２、４４と熱電装置４６との間に短い熱的な通路が形成される。ロータ４２、４４の材料および構成に応じて、熱伝導率は変化する。そして、ロータ４２、４４は空気が熱交換器を介して外部へ、例えば径方向へ通過できるようにし、さらに空気が外側へ向かってロータ４２、４４を通過することができるようにするファンのブレードを具備する。したがって、熱交換器は空気が熱交換器を介して流れることができるようにするファンを形成する。言い換えると、空気流を発生させるファンは熱交換器を形成する。一つの実施例では、熱交換器のフィンは、空気流を発生させるためのファンのブレードまたは翼を具備する。あるいは、熱交換器は一連の熱交換面を具備してもよく、これら熱交換面は熱交換面が回転せしめられた時に空気流を発生するように形成される。
【００２８】
ロータ４２、４４は、アルミニウムまたは銅のような単一の平坦な金属ストリップから形成される熱交換器によって有利に形成され、この金属ストリップは波形のまたはアコーディオン状の襞を有し、これら襞は金属が方向を変えるように折畳まれる部分である襞の端部にヒートシンクおよび熱源が連結されるように折畳まれる。襞は熱交換器の波形な部分に沿って空気が流れることができるように向けられる。熱交換器の金属ストリップの両端は互いに向かって湾曲せしめられて、互いに重ね合わされ、そして機械的にまたは熱接合や接着剤接合によって結合せしめられる。よって、このような折り曲げにより直線状だったものが円形に形成され、これにより円形になった熱交換器を介して空気が径方向に流れるようになる。この環状形状では、熱交換器はかご型ファンまたは円形ファンのブレードとしてとして効果的に作用する。この方法を第一のロータ４２と第二のロータ４４との両ロータを形成するのに使用するのが有利である。
【００２９】
図示した実施例では、第一のロータ４２はユーザに被調節空気を供給する熱交換器の供給側に配置され、第二のロータ４４の外径より小さい外径を有する。第二のロータ４４はシステムの排気側に配置されて、有利には空気が供給側に向かってしまわない位置にまたは空気がユーザに影響を及ぼす所に向かわない位置に被調節空気を排気する。各構成要素はモータ５０の駆動シャフトまたは駆動軸５２と整列した中央軸線まわりで回転するように軸方向に整列する。第一のロータ４２の頂部およびモータ５０の頂部に中央開口を有するディスク状のコネクタ５１が配置される。モータ５０は駆動軸５２に直接連結されてもよいし、直接ではなくてギア組立体を介して連結されてもよい。
【００３０】
コネクタ５１はシャフト５２またはモータ５０の少なくとも一方を第一のロータ４２に機械的に連結し、これにより以下で詳述するようにモータ５０が第一のロータ４２と熱電装置４６と第二のロータ４４とを共通軸線周りで回転駆動することができるようになる。ロータ４２、４４の内径は環状ロータ４２、４４の内部に形成された空間内にモータ５０を挿入するのに十分なサイズであり、これによりロータ４２、４４の回転軸線である長手軸線に沿ったユニットの高さが最小になる。
【００３１】
図３に示したように、ロータ組立体３０は外側ハウジング３２内で駆動軸５２上に取り付けられ、駆動軸５２は図示した実施例のようにその両端において、有利には壁面３１、３３に取り付けられるシャフト軸受５４に軸承される。ロータ組立体３０の駆動軸５２は外側ハウジング３２の第一の入口３８および第二の入口４０と軸線方向に整列せしめられる。また、外側ハウジング３２は単一の入口のみを備えてもよいし、二つよりも多い入口を備えてもよい。
【００３２】
熱電装置４６の平面は、内部キャビティ２９を上方部分または供給側５８と下方部分または排気側６０とに分割する境界線５６を構成する。そして、第一のロータ４２は上方部分または供給側５８内に配置され、第二のロータ４４は下方部分または排気側６０内に配置される。
【００３３】
図３に明示したように、ロータ組立体３０はさらに、熱電装置４６の頂縁と第一のロータ４２の底縁との間に配置された環状の第一のプレート６３を有する。そして、環状の第二のプレート６５が熱電装置４６の底縁部と第二のロータ４４の頂部との間に配置され、これにより熱電装置４６が第一のプレート６３と第二のプレート６５との間に配置されることになる。第一のプレート６３および第二のプレート６５は、例えばアルミナのような熱伝導性があって電気絶縁性のある材料で製造されるのが好ましい。一つの実施例では、第一のロータ４２を第一のプレート６３に取り付けるのに、および第二のロータ４４を第二のプレート６５に取り付けるのに、例えば銀入りシリコン接着剤のような耐熱性があって熱伝導性のある接着剤が使用される。あるいは、プレート６３および６５を省略して、第一のロータ４２および第二のロータ４４を熱電装置４６に直接取り付けてもよい。
【００３４】
断熱材でできた環状なディスク状の断熱部材６４がロータ４２、４４の間から径方向外側へ向かって延び、側壁３５の内側に当たる前で終端する。断熱部材６４は熱電装置４６の内周および外周に近接した第二の環状プレート６５の頂部上に位置し、且つ概して境界線５６を含む平面に配置されるのが有利である。絶縁部材６４は境界線５６に沿って熱電装置４６からモータ５０へ向かって径方向内側へおよび径方向外側へ延びる。絶縁ディスク６４の外周と外側ハウジング３２の内面との間に間隙６６が形成され、間隙６６はこの間隙６６を横断する空気の通過量が減少するように空気軸受を形成する。
【００３５】
図３および図４に示したように、概して境界線５６に沿って外側ハウジング３２の内面から径方向内側に向かって延びるように、断熱材でできた薄くて可撓性を有する環状シール７０が配置される。環状シール７０はそれに近接する絶縁部材６４の表面に接触せずに重なり合うようなサイズであるのが好ましい。環状シール７０は絶縁部材６４と協働して絶縁部材６４の外周周りにラビリンスシールを形成し、内部キャビティ２９の上方部分または供給側５８を内部キャビティ２９の下方側または排気側６０から断熱する。絶縁部材６４および環状シール７０は排気側６０と主要側５８との間のかなりの対流熱伝達を防止する。環状シール７０はロータ組立体３０の回転を容易にする空気ベアリングの形態であってもよい。絶縁部材６４は発泡ポリプロピレンのような、非常に様々な耐熱性の断熱材料のいずれを具備してもよい。
【００３６】
図４を参照すると、外側ハウジング３２の内面の少なくとも一部は、湿気を吸収および移動させるのに適する吸上材料７８でコーティングされると有利である。吸上材料７８は上方部分５８と下方部分６０との間に延び、微生物の成長を妨げるようにコーティングされた織物を有する綿織物を具備する。吸上材料７８はロータ４２、４４のどちらで凝結が起こってもこれらロータから遠心力によって放出された凝縮湿気を吸収してその湿気を別のロータに移動させ、そこで被加熱空気によって湿気が蒸発せしめられ、これにより内部キャビティ２９内と被冷却空気を分配するための通路内とに湿気が蓄積されるのが避けられる。吸上材料７８は、ロータ４２、４４のどちらが冷却されて凝結の潜在性を刺激しようとも、これらロータ４２、４４と流体的に通じる通路の下流に蓄積されるのを防止するのに十分なだけ湿気を吸収するのが有利である。
【００３７】
環状シール７０は吸上材料７８を通過させることができなければならない。したがって、環状シール７０は吸上材料７８の外面に連結されてもよいし、断続的な位置で吸上材料７８を通って延びてもよいし、吸上材料７８がない位置で側壁３５に連結されてもよい。吸上材料７８は内部キャビティ２９の外側へ延びてもよい。
【００３８】
図３を参照すると、導電ワイヤ８０が熱電装置４６に電気的に接続され、回転する装置の駆動軸５２と電気的に通じるブラシ８４を介して公知の方法で熱電装置４６に電位が与えられる。閉回路において熱電装置４６に電流を提供しなければならないので、二つのブラシ８４は当業者には公知のブラシ・スリップリング組立体を介して駆動軸５２および熱電装置４６と電気的に通じる。本願で開示するものとして、例えば電磁結合のような他の接続方法を用いてもよい。
【００３９】
図５および図６はそれぞれ第一のロータ４２の上面図および側面図である。第二のロータ４４の構造は、第一のロータ４２の構造と同一であって各寸法が異なったものである。したがって、以下の第一のロータ４２の詳細な説明は同様に第二のロータ４４にも適用できる。第一のロータ４２は、この第一のロータ４２が環状になるように、連結された二つの端部を有する波状金属の単一のストリップをからなる。第一のロータ４２の波状襞またはアコーディオン状の襞は径方向に延びる一連のフィンまたはブレード９１を形成し、これらフィンまたはブレード９１はこれらの間に径方向に延びる一連のチャンバまたは空間９２を画成する。図４をさらに参照すると、チャンバ９２の幅（すなわち、隣り合ったフィン９１間の周方向の距離）は、第一のロータ４２の中心点９０から径方向外側に向かって徐々に大きくなる。各ロータ４２および４４は内側半径Ｒ１と外側半径Ｒ２とを有する。隣り合ったフィン９１間の空間は、空気がロータ４２を介して径方向外側に向かって流れることができるように内側半径Ｒ１の部分においても十分に広い。
【００４０】
図示した実施例では、ブレード９１は、ロータ４２の回転軸線上の中心点９０から径方向外側へ延びる互いに連結されたほぼ平らな壁面を具備する。この形状は所定の回転速度とロータのサイズにおいてロータ４２を介して流れる空気の最大量を移動するという空気力学的な観点から見ると最適でないと思われる。ブレード９１は様々な形の空気流を提供するように空気力学的に形成されてもよい。例えば、ブレード９１はｓ字形状やｃ字形状等であってもよい。あるいは、ブレード９１は、回転せしめられた時に空気流をおこせば、如何なる平面や湾曲面を具備してもよい。
【００４１】
外側半径Ｒ２は、自動車シート用の温度制御システムに組み込まれる場合には約１２ｍｍ〜７５ｍｍであるのが好ましい。ブレード９１の径方向の長さ、すなわち内側半径Ｒ１と外側半径Ｒ２との差は、図７を参照して後述するように熱交換器２８が自動車シート用の温度制御システムに組み込まれる場合には約１０ｍｍ〜４０ｍｍである。回転軸線に沿って計測されるブレード９１の高さは、自動車シートに使用される場合には約６ｍｍ〜１５ｍｍである。隣り合ったブレード９１は、自動車シート用の温度制御システムにとっては約０．５ｍｍ〜２ｍｍほど離間されるのが好ましい。ブレード９１の厚さは、自動車シートに組み込まれる場合であって銅やアルミニウムで形成される場合には約０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍであるのが好ましい。
【００４２】
別の実施例では、熱電装置４６は電気エネルギを熟エネルギに変換する抵抗加熱要素に取り替えられる。この抵抗加熱要素は熱電装置４６がもつ冷却能力をもたないが、ある気候において広い適用性を有する加熱空気を提供する。
【００４３】
図３を参照すると、作動において、手動スイッチやサーモスタットで制御されるスイッチのような制御部を介して動力源を作動させることにより、モータ５０は駆動軸５２を回転させる。モータ５０は第一のロータ４２と第二のロータ４４と熱電装置４６とに駆動上の関係をもって通じ、駆動軸５２の回転軸線周りでこれら構成要素を回転させる。第一のロータ４２の回転により圧力差が生じ、これにより空気が第一の入口３８を介して内部キャビティ２９の供給側へ吸い込まれる。空気は空間９２へ流入し、そして第一のロータ４２のブレード９１に沿って径方向外側へ流れる。ロータ４２の回転によって空気に遠心力が与えられ、この遠心力によって空気がロータ４２から径方向外側へ推進せしめられ、これにより空気が第一の出口３４を通って内部キャビティ２９の供給側５８から流出していくようになる。
【００４４】
第二のロータ４４も同様に回転して、第二の入口４０を通って（または単一の入口のみが提供された場合には入口３８または４０の一方を通って）内部キャビティ２９の下方部分または排気側６０に空気を吸い込む。この空気は第二のロータ４４のブレード９１間の空間９２を通ってブレード９１に沿って径方向外側へ通過し、第二の出口３６を通って排気側６０から流出するように推進される。仕切６４は空気流同士が混ざり合わないように維持し、さらに断熱されているので供給側５８と排気側６０との間の温度差を維持する。
【００４５】
電気ワイヤ８０は、熱電装置４６を通って流れる電流の方向に応じて、熱電装置４６がロータ４２を加熱してロータ４４を冷却するように、またはロータ４２を冷却してロータ４４を加熱するように、有利にはシャフト５２を介して熱電装置４６に電流を供給する。空気が第一のロータ４２および第二のロータ４４のブレード９１に沿って流れると、対流熱伝達過程によって空気は加熱されるか、または冷却される。すなわち、熱電装置４６の高温側では、空気がフィン上を流れるとロータの被加熱フィンから空気に熱が伝達される。熱電装置の低温側では、空気が被冷却ロータ上を通過すると空気から熱が吸収され、それにより空気が冷却される。したがって、熱交換器は、一方の出口を介して被加熱空気を、他方の出口を介して被冷却空気を生じさせる。そして、被加熱空気および被冷却空気は、乗客シートを加熱または冷却するために、シートの適切な位置に向けられる。望んでいない温度の空気は自動車の乗客に目立った影響を及ぼさない場所へ排出される。排気空気は、排気空気が外側ハウジング３２に再び吸い込まれないような場所へ排出されるのが好ましい。
【００４６】
第一のロータ４２および第二のロータ４４は、予め定められた圧力の空気流を発生させるためのファンユニットとして、および熱を空気流へおよび空気流から伝達して空気流を所望の温度に維持するための熱交換器として同時に機能する。空気流を発生させるファンと熱交換機能とを組み合わせることにより、幾つかの利点が生じる。熱交換器を環状ファンとして形成してモータを熱交換器／ファン内に納めることにより、占有空間と重量を削減することができる。
【００４７】
一般に使用されているシステムの高さは約４５ｍｍであり、これは多くの自動車には大きすぎてしまう。新たに設計されたシステムの高さは約３０ｍｍであるが、多くの自動車のシートはこのようなファンをシートの下や周りに収容するには小さすぎ、ごく僅かな自動車のみがこのサイズのファンをシートに収容することができる。高さが約２０ｍｍ〜３０ｍｍ以下であるファン・熱交換ユニット２８は、大半の自動車シートに収容されることができ、本発明はこのような構成にすることができる。さらに、本発明のシステム２８は、高さを現在入手可能な最小のシステムの高さの約半分である１６ｍｍにすることが可能であり、これは自動車に現在使用されているシートの大半の座部および背もたれ内で加熱・冷却システムを使用することができるほど小さい。
【００４８】
このように高さが低くなることは、壁面３１、３３とこれに関連して空気をシート内の或る位置へ運ぶためのダクト配管との間の距離を意味する。ロータ４２、４４はブレード９１の熱交換面の面積がブレードの高さ、長さ、直径間の妥協点をとるように寸法を変えた形状で使用されてもよいが、この面積はファンの性能や回転速度を変えることによって相殺されなければならない。さらに、ロータの直径を大きくしたり、騒音が大きくなってしまうけれどもロータを高速で作動させるようにすればロータ４２、４４を低くすることができる。
【００４９】
さらに、この構成では、ファンと熱交換器との間の相互連絡用のダクト配管が削除され、これにより重量が軽くなってサイズが小さくなり、送られる空気の圧力損失が小さくなる。サイズが小さくなると、加熱・冷却システムを直接にシートの座部および背もたれに配置することができるようになり、これにより配管の必要性が減り、特にシートの座部と背もたれとの間の揺動式連結部を横断するダクト配管の必要性が減る。ダクト配管が減少し、それに伴って圧力損失や性能低下が小さくなることにより、より小さいファンを使用することができるようになり、これによりエネルギの使用量が少なくなって騒音が小さくなる。
【００５０】
さらに、幾つかの部品および機能を統合することにより、製造コストを下げることができ且つシステムの効率が良くなる。また、熱交換器が空気流を発生させるファンブレードを形成しているため、通常空気が熱交換器を通ることによって起こる抗力は極端に小さくなる。したがって、ファンの動力の約２５％〜３５％を削減することができる。さらに、自動車シートを十分に加熱および冷却するには約１０００ワットが使用されるが、この電力は、乗客が座るシートの局所的周辺ではなく客室全体を加熱および冷却しなければならない自動車の加熱・冷却システムを使用して乗客に同等の快適さを提供するのに必要な電力より小さい。
【００５１】
更なる利点は、小さな二つのファンが使用されていることによる騒音の減少である。ロータ４２およびロータ４４は約２０００〜５０００回転毎分の回転速度で作動するのが好ましいが、幾つかの例では約１０００ｒｐｍの速度が望ましいし、別の例では１００００回転毎分以上の高速が望まれる。熱交換器の主要側の空気流量は、約５０〜２４９パスカル（０．２〜１水柱インチ）の圧力で約５．７×１０−２〜１７×１０−２立方メートル毎分（約２〜６立方フィート毎分）であり、好ましくは８．５×１０−２〜１１．３×１０−２立方メートル毎分（約３〜４立方フィート毎分）である。排気側の空気流量は、約７５〜９７パスカル（０．３〜０．４水柱インチ）の圧力で約５．７×１０−２〜２８．３×１０−２立方メートル毎分（約２〜１０立方フィート毎分）である。伝導式熱交換器として、そして空気を移動させるためのファンブレードとして作用するブレードを備えたロータ４２、４４は、これら必要とされた空気流を供給する。一般的な自動車に使用する場合、１２ボルトのモータがロータ４２、４４を駆動する。このファンの流量および圧力は、シートの座部と背もたれとの両方に空気を提供するのに十分な圧力および空気流をファンが発生させなければならない従来のシートシステムよりも小さい。
【００５２】
上述した利点をさらに高めるために、別の実施例ではブレード９１は、第一のロータ４２が回転したときに予め選択された形の空気流を、有利には熱をよく伝達し製造コストを低く抑えながらも上述した直線ブレード９１より効率がよい形の空気流を提供するように、ブレード９１が形づくられ且つ湾曲せしめられた環状プレートに取り付けられる一連の独立した壁面を具備してもよい。さらに、図示して上述したブレード９１は騒音を最小にするのに最適化されていないが、騒音の削減は自動車の客室内で器具を操作するためには重要な要件である。より洗練されたブレード９１の構成では騒音を減少させるのが有利である。ロータ４２およびロータ４４を回転させることによって発生する騒音のレベルは、概してブレード９１の数を増やすのに伴って低くなる。ロータ４２、４４の熱伝達能力および騒音に関係なく、回転ブレード９１を熱伝達に使用するためには、ロータ４２、４４が空気を移動させるためのファンとしてのみ使用されるような構成である場合に適切な能力を発揮するのに必要なブレードの数より、多くのブレードが必要とされがちである。
【００５３】
コンパクトな構成にするとユニットの重量も減少する。上述したように、ブレード９１は、例えば公知の高い熱導電性材料である焼き鈍しされた純粋なアルミニウム、炭素および銅のような、熱伝導性材料で製造されるのが好ましい。熱伝導性材料に顕著な進歩があれば別の材料を使用してもよい。銅はアルミニウムより重いが、その高い熱導電特性は熱伝導性および空気移動能力の両方を遂行するようにロータブレード９１を形成するのに際して有利であり、デザイン上の広い選択肢を与えることができる。ブレードは約１２ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有するのが好ましい。
【００５４】
第一の出口３４および第二の出口３６から流出する被調節空気には非常に様々な活用法がある。一つの実施例では、熱交換器２８は図７を参照して後述するように自動車のような車両のシートの通風システムに組み込まれる。さらに、熱交換器２８を他のものに利用してもよい。
【００５５】
図７を参照すると、自動車シートの温度制御システム１１２は少なくとも一つのシート１１４と、このシート１１４内に取り付けられた一対の熱交換器２８ａおよび２８ｂ（両者をまとめて「熱交換器２８」と称する）とを具備する。熱交換器２８は図１〜図６を参照して上述したタイプのものである。図示した実施例では、第一の熱交換器２８ａはシート座部１１８内に取り付けられ、第二の熱交換器２８ｂはシート背もたれ１２０内に取り付けられる。さらに、熱交換器は、シート１１４の下方または側方のように、シート１１４のいずれかの部分に隣接して取り付けられてもよい。
【００５６】
シート１１４は空気を通過させるための一連の通路１１６を有する。この通路１１６が延びるパッド層１１９をシート１１４の外側カバー１１７が囲う。外側カバー１１７は孔があけられているかまたは通気性があるのが望ましく、これにより空気が通路１１６から外側カバー１１７を通って流れることができるようになる。シート１１４は、シート座部１１８と、座位にある身体を支持するようにシート座部１１８から上方に向かって延びるシート背もたれ１２０とを有する。外側カバー１１７は、孔あきビニル、布、孔あき皮等の、シートを覆うための公知の如何なる材料から構成されてもよい。シート１１４のパッド層１１９は、網状発泡材のようにユーザが快適であれば如何なる公知の材料から構成されてもよい。
【００５７】
図７を参照すると、第一の熱交換器２８ａの第一の出口３４（図１）はシート背もたれ１２０を通って延びる通路１１６に連結される。第二の熱交換器２８ｂの第一の出口３４はシート座部１１８を通って延びる通路１１６に連結される。各熱交換器２８は動力スイッチを介して動力源に電気的に接続され、これによりユーザが動力スイッチを介して選択的に熱交換器を駆動することができるようになる。さらに、公知の方法で熱交換器に流れる電流の極性を逆転させるために、制御スイッチが熱交換器２８に接続される。制御スイッチは熱交換器２８を加熱モードと冷却モードとの間で切り換えるのに使用される。加熱モードでは、熱交換器２８は被加熱空気をシート１１４に送込む。冷却モードでは、熱交換器２８は被冷却空気をシート１１４に送込む。さらに、熱交換器２８は、独立して制御された被調節空気流をシート座部１１８およびシート背もたれ１２０に供給するように、別体の電力・温度制御装置に接続されてもよい。
【００５８】
熱電対のような温度センサを有するフィードバック制御装置が設けられてもよい。さらに、温度制御システム１１２は、流量を変化させるためにロータ４２および４４の速度を変化させるための制御システムを備えてもよい。様々な制御装置のいずれを備えてもよいことは当業者には明らかである。
【００５９】
通路１１６は、熱交換器２８の第一の出口３４および第二の出口３６の少なくとも一方に連結されてシート１１４内に配置された一連のプラスチック製ダクトまたはプラスチック製パイプでもよい。ダクトは、シートを形成するプラスチック製発泡材を熱シールすることによって、またはダクトにおける空気損失を減少させるためにシーラントを用いてダクトをコーティングすることによって形成されるのが有利である。さらに、通路には空気が流れることができる網状発泡材のような通気性のある材料による空気間隙があってもよい。加えて、通路はダクト、パイプ、小孔等ような、空気を流すための如何なる通路でもよい。
【００６０】
好ましくは、主要ダクト１３７は通路１１６を介して被冷却空気または被加熱空気をシート１１４の表面１１７に向けるように第一の出口３４に連結される。排気ダクト１３８は、望まれていない排気空気を乗客の乗ったシート１１４から離れた外部環境に向けるように少なくとも第二の出口３６に連結される。
【００６１】
作動時には、動力スイッチが熱交換器２８に電流を供給するために作動せしめられる。上述したように、熱電装置４６と主要ロータ４２と第二のロータ４４とは、主要ダクト１３７に向い、そしてシート１１２全体に行き渡る被加熱空気または被冷却空気の流れを発生させるように組み合わせられる。被調節空気は通気性のある外側カバー１１７を介して通路１１６から流出し、これによりシート１１４の占有者を冷却または加熱することができるようになる。望ましくは、排気空気は排気ダクト１３８を通ってシート１１４から外へ向かう。
【００６２】
客室の加熱システムおよび冷却システムが排気ダクト１３８を介して排気せしめられる加熱空気量および冷却空気量の２０倍以上の加熱空気および冷却空気を生じさせるので、排気ダクト１３８はシート座部１１８の下方に排出口を有するのが有利である。排気ダクト１３８が直接乗客へ、または乗客へ向かって、または入口３８、４０へ排気しない限り、周囲の加熱機器および冷却機器は排気ダクト１３８からの排気を十分に放散する。背もたれ部分１２０に配置されたユニット２８ａに連結された排気ダクト１３８は、座部１１８と背もたれ１２０との間の揺動式連結部を横断して延びるダクトを有する必要なくシート座部１１８の下方で排気する。排気ダクト１３８の空気流はシート座部１１８へ下方に向けられるので、二つの並んだ開口、すなわち背もたれ部分１２０の底部にある一方の開口と、シート座部１１８にあるもう一方の開口とは、空気をシート座部１１８の下方に運ぶのに十分である。
【００６３】
別の実施例では、図８に示したように、熱交換器２８は、冷蔵庫１４０のような冷蔵器具に組み込まれる。図示した実施例では、冷蔵庫１４０は、底壁１４４とこの底壁１４４から延びる四つの側壁１４６とを有する矩形の箱を具備する。冷蔵庫１４０の壁によって形成される貯蔵空間１５２へアクセスできるように、蓋１５０が公知の方法で四つの側壁１４６に揺動可能に取り付けられる。冷蔵庫１４０の壁は貯蔵空間１５２の温度を維持するために公知の方法で断熱されるのが望ましい。
【００６４】
図９は冷蔵庫１４０の蓋１５０の側面断面図である。図１〜図６を参照して上述した少なくとも一つの熱交換器２８が蓋１５０内に配置される。熱交換器２８は、適切な電圧と電力であるバッテリのような動力源（図示せず）に接続され、上述したように第一のファン４２において冷却空気流を排出するような冷却モードで作動するように形成される。熱交換器２８は、この熱交換器２８の排気側が頂壁１５６と底壁１５８との間に配置されるように蓋１５０内に回転可能に取り付けられ、主要側と排気側とを熱的に分離するように断熱材が配置される。熱交換器２８の主要側は底壁１５８の直下に配置される。カバーユニット１５９が熱交換器２８の主要側を覆うように配置される。カバーユニット１５９は空気が熱交換器２８の主要側を通って流れることができるように一連の開口を有する。熱交換器２８の主要側は、蓋１５０が閉じられた時に冷蔵庫１４０の貯蔵空間１５２内に配置される。
【００６５】
熱交換器２８の排気側は蓋１５０の頂壁１５６と底壁１５８との間に配置される。入口３８は、空気が熱交換器２８内へおよび熱交換器２８の外へ流れることができるように頂壁１５６を通って延びる。蓋１５０は熱交換器２８周りにおいて断熱材料で満たされるのが好ましい。
【００６６】
作動時において、熱交換器２８は、蓋１５０が閉じられている時に、第一のファン４２が貯蔵空間１５２内への被冷却空気流を発生するように冷却モードで動力が与えられる。このような構成では、貯蔵空間１５２は比較的冷えた温度に維持される。加熱された排気空気は蓋１５０の頂壁１５６の出口を通って外気に向けられる。貯蔵空間１５２内には食品のような非常に様々な物品が貯蔵される。
【００６７】
図１０を参照すると、標準的な机に近接してまたは標準的な机内に取り付けられるように形成されたファンユニット２００が示されている。ファンユニット２００は、基部２０４に揺動可能に取り付けられたハウジング２０２を有する。ハウジング２０２はほぼ円筒形であり、被調節空気出口２０６と、ハウジング２０２の外周において一つ以上の排気口２０８とを有する。さらに、被調節空気出口２０６の反対側のハウジング２０２に空気入口２１０が配置される。ファンユニット２００および／または熱電要素２３２に公知の方法で選択的に動力を提供するように、制御スイッチ２１２と電源コード２１４とが基部２０４に接続される。
【００６８】
図１１はファンユニット２００の断面図である。環状ダクト２１６がハウジング２０２内に配置されて被調節空気出口２０６を形成する。第二のダクト２１８が排気口２０８を形成する。駆動軸２２０が、被調節空気出口２０６と軸線方向に整列せしめられるようにハウジング２０２内に回転可能に取り付けられる。図示した実施例では、モータ２２２は駆動ベルト２２４を介して駆動軸２２０に駆動上の関係をもって連結される。ロータ組立体２２６が駆動軸２２０と共に回転するように駆動軸２２０に取り付けられる。
【００６９】
ロータ組立体２２６は被調節空気出口２０６に近接した主要ファン２２８と、被調節空気出口２０６と対面する主要ファン２２８の側方にある環状の排気ファン２３０とを具備する。ペルティエ熱交換器のような熱電要素２３２が、主要ファン２２８と排気ファン２３０との間に配置される。主要ファン２２８は、被調節空気出口２０６を介して空気を流すように主要ファン２２８が形成されるように、被調節空気出口２０６の円周と同じかそれ以下の円周を有する。排気ファン２３０は排気口２０８と通じるように配置される。主要ファン２２８と排気ファン２３０とは、回転することで空気流を作り出すように形成されれば如何なる装置でもよい。一つの実施例では、これらファンは孔のあいたルーバ２３４を有する平らなディスクを具備する。なお、ファンは熱伝導性の高い材料で製造されるのが好ましい。
【００７０】
作動時において、モータ２２は公知の方法で動力源（図示せず）を介して動力が与えられる。熱電装置２３２は、前実施例に関して上述したような方法で主要ファン２２８を冷却して排気ファン２３０を加熱する（あるいはその逆）。さらに、ファンは回転して、それぞれ被調節空気出口２０６および排気口２０８を通る被調節空気流および排気空気流を作り出す。空気は、机の下方のような所望の位置を冷却するように向けられる。所望であれば、ダクト、ホースおよび他の機材が出口に連結されて、この出口からさらなる別の方向へ空気流が向けられてもよい。
【００７１】
図１２は、駆動軸１７４周りで回転するブレード１７２のような複数の空気流発生部材を有するファンユニット１７０を具備する熱交換器の別の実施例を示す。モータ１７６が直接的にまたは、例えばギア機構を介して間接的に駆動軸１７４に駆動上の関係をもって連結される。電気抵抗器１８０のような、一つ以上の電気加熱装置がブレード１７２に取り付けられる。電気抵抗器１８０はブレード１７２内に埋め込まれてもよいし、例えば接着剤と共にブレード１７２上に塗布されてもよい。
【００７２】
作動時において、抵抗器１８０は電流を加えることによって加熱され、駆動軸１７４はモータ１７６によって回転せしめられる。ブレード１７２は、抵抗器１８０によって対流熱伝達過程を経て加熱される空気流を発生させる。したがって、ファンユニット１７０は被加熱空気流を発生させるのに使用される。
【００７３】
以上のように開示したが、本発明を変更できることは当業者には公知である。例えば、第一の壁面または上壁３１に隣接して配置されたプレート５１によって回転シャフト５２に連結されたものとしてロータ４２、４４を示した。この構成では、ロータ４２、４４の内径によって形成される内部キャビティが相互に連結せしめられる。しかし、モータ５０の頂部の外形をなぞり、そして熱電装置４６を含む平面辺りにおいて径方向外側に向かって延びるプレート５１を有することも可能である。このようなプレートは空気流吸入ロータ４２と４４とを物理的に分離する。また、モータ５０が回転するように、境界線５６を含む平面で径方向外側に向かって延びる径方向フランジを備えるようにモータ５０のハウジングを形成することで、空気流吸入ロータ４２と４４とを物理的に分離することも可能である。
【００７４】
上述の説明では、まず車両シートにおける本方法および装置の使用について言及した。しかしながら、これら方法および装置は以下の例に限定されるわけではないが同様に、例えば映画館のシート、オフィスのシート、飛行機用シート、ソファや安楽椅子のような家庭用シート、患者のための病院用シート、寝たきり患者のための病院用ベッド、車椅子などを含む他のシートで用いることができる。本方法および装置は被調節空気を局所的に流すことが必要である場合に特に有用である。
【００７５】
上述の説明では、熱交換器を介した空気の移動について言及したが、本発明は空気に限定されず、本発明の装置および方法で他の気体が使用されてもよい。実際、特定の実用例では空気よりも熱伝導率が高いヘリウムのような幾つかの気体が望まれ、別の実用例では酸素、窒素やアルゴンのような別の気体が望まれることがある。特定の実用例の要求に応じて、様々な気体および気体混合体を使用してもよい。
【００７６】
さらに、本発明では、熱電装置および他の電気装置と電気的に接触しないように熱交換器を介する液体の流通を維持するように、当業者には公知の適当な液体シールおよび絶縁体を利用すれば、液体を使用してもよい。したがって、本発明の方法および装置で水や不凍液のような液体を使用してもよく、液体ナトリウムのような液体金属も同様である。使用される特定の液体は実用例に応じて異なる。回転する熱交換器を介して液体を通過させることによって熱伝導率が高くなることにより、密度が小さく熱伝導率の小さい気体より熱伝導性がよくなる可能性がある。液体か気体のどちらがより有利であるかは、特定の実用例によって異なる。参照しやすいように、「流体」という用語を気体、液体、またはその両方を指すものとして用いる。
【００７７】
熱電装置から得られる温度変化に意味があるので、本発明の回転する熱交換器は上述したシート、ファンおよび冷蔵庫以外の非常に多くのものに応用できる可能性を有する。上述した方法および装置は概して熱的に調節された流体を流し込むことが望まれる様々な状況で応用できる。このような応用例には、例えば熱電対組立体のように基準温度を使用する装置のような、定温装置が含まれる。例えば、別の応用例として、細菌培養または細胞培養のための研究機器用および実験用の定温槽があげられる。上述した方法および装置は流量が少ないことおよび／または温度変化が小さいことが望まれる場合に特に有用であるが、本発明はこれに限定されず、流量が多いことおよび／または温度変化が大きいことが求められる状況でも応用できるものである。
【００７８】
熱交換器、回転ファン、熱交換器の上流または下流のいずれかの予め定められた位置に温度センサを配置することによって、および熱電装置およびファンの回転を電気的に制御することによって、温度を予め定められた値に維持するのに、または予め定められた熱的状態にするのに、熱的に調節された流体の制御された流れを提供することができる。したがって、本発明は、車両シート、ウォーターベッド、水槽、ウォータークーラー、およびワインやパンチのような非炭酸飲料の冷却等において熱的な制御が望まれた場合に利点を有する。これら応用例では、温度は適切に一定温に制御されるか、または予め定められた温度の上下約２．７８℃（５Ｆ）以下である適切に狭い温度範囲内で制御され、より典型的には予め定められた温度の上下約０．５６℃〜１．１１℃（１〜２Ｆ）以内で制御される。このような温度システムは当業者には公知であり、本発明の方法および装置との組み合わせ方や使用法を詳細には説明しない。
【００７９】
さらに、これら装置および方法は、様々な時間において異なった温度の流体が望まれるような状況において、特定の応用例が見られる。当該装置のファン部分は、流体がファンを介して流れるような熱的状況が望まれる時にのみ作動せしめられるような熱電加熱形態または熱電冷却形態で作動せしめられてもよい。したがって、被加熱流体、被冷却流体、または常温流体が同一の装置または方法によって提供される。
【００８０】
本発明の好適な実施例を図示して上述して、本発明の幾つかの新しい特徴を指摘したが、本発明の精神を逸脱することなく、機器の細かい形態やその使用法に関して様々な省略、交換、変更を当業者が行ってもよいことは明らかである。その結果、本発明の範囲は、発明を限定するものではなくて例示したものである上述した内容には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱交換器の斜視図である。
【図２】図１の熱交換器の回転組立体の斜視図である。
【図３】図１の線３−３に沿った熱交換器の断面図である。
【図４】熱交換器の一部の拡大断面図である。
【図５】熱交換器で使用されるロータの平面図である。
【図６】図５のロータの側面図である。
【図７】本発明の熱交換器が組み込まれたシート温度制御システムの概略図である。
【図８】熱交換器が組み込まれた冷蔵庫の概略図である。
【図９】図８の冷蔵庫の蓋の断面側面図である。
【図１０】本発明の熱交換器が組み込まれたファンユニットの側面図である。
【図１１】図１０のファンユニットの側面断面図である。
【図１２】熱交換器の別の実施例の斜視図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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