JP2000074415A - 冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 室内の換気が可能であるとともに、冷暖房の
際に消費するエネルギーを可及的に小さくすることが可
能な冷暖房装置を提供すること。 【解決手段】 第1の内部通路及び第２の内部通路とを
有する熱交換装置と、室内と連通する第１の入口通路
と、室外と連通する第２の入口通路と、熱交換装置と室
外とを連通する第１の出口通路と、熱交換装置と室外と
を連通する第２の出口通路と、出口通路内の第１のヒー
トシンクと第２のヒートシンクの間のペルチェ冷却加熱
装置と、第１の入口通路と第２の出口通路を連通する第
１のバイパス通路と、第２の入口通路と第１の出口通路
を連通する第２のバイパス通路と、第1の内部通路内の
連通、遮断を切替可能とするとともに第２のバイパス通
路を連通、遮断可能な第１切替部材と、第２の内部通路
内の連通、遮断を切替可能とするとともに第１のバイパ
ス通路を連通、遮断可能な第２切替部材と、第１切替部
材及び第２切替部材を操作する操作部と、を備える冷暖
房装置

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷暖房装置に関する
ものであり、特にペルチェ素子を用いて冷却加熱を行う
冷暖房装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ペルチェ素子を用いて室内と室外の換気
及び冷暖房を行う技術として、特開昭６３−２０２７号
公報に開示される技術がある。図４に上記公報に開示さ
れる熱交換換気装置３０を示す。この公報には、熱交換
エレメント３１を介して外気の給気室３２、内気の給気
室３３および内・外気の排気室の３つの仕切室に区画さ
れ、且つ内・外気の排気室が電子冷却ユニット３４を有
する隔壁により内気の排気室３５と外気の排気室３６に
分離された構造の熱交換型換気装置３０が開示されてい
る。この技術によると、電子冷却ユニット３４を熱交換
換気扇に組み入れることによって、冷暖房を行っている
室内における室温ロスを少なくすることができるもので
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の熱
交換型換気装置では、室内の換気に関しては問題無く行
われるが、上述の熱交換型換気装置のみを用いて室内を
冷暖房するときには室内の空気を室外に排出し、室外か
らの空気を冷房或いは暖房して室内に導入しているの
で、室内の空気より冷暖房負荷の大きい室外の空気を冷
暖房することになる。このような冷暖房方法では冷暖房
の際に消費するエネルギーが大きくなってしまいエネル
ギー効率が悪い、という問題がある。

【０００４】そこで本発明は、室内の換気が可能である
とともに、室内を冷暖房する際に消費するエネルギーを
可及的に小さくすることが可能な冷暖房装置を提供する
ことを技術的課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明は、第１の入口並びに第1の出口を連通
する第1の内部通路及び第２の入口並びに該第２の出口
とを連通する第２の内部通路とを有する連通装置と、第
１の入口と室内とを連通する第１の入口通路と、第２の
入口と室外とを連通する第２の入口通路と、第１の出口
と室外とを連通するとともに第１のヒートシンクを備え
る第１の出口通路と、第２の出口と室内とを連通すると
ともに第2のヒートシンクを備える第２の出口通路と、
第１のヒートシンクと第２のヒートシンクの間に設けら
れるペルチェ冷却加熱装置と、第１の入口通路と第２の
出口通路の第２のヒートシンクより上流側とを連通する
第１のバイパス通路と、第２の入口通路と第１の出口通
路の第１のヒートシンクより上流側とを連通する第２の
バイパス通路と、第1の入口と第１の出口を連通、遮断
可能な第１の弁と、第２の入口と第２の出口を連通、遮
断可能な第２の弁と、第１のバイパス通路を連通、遮断
可能な第３の弁と、第２のバイパス通路を連通、遮断可
能な第４の弁と、第1の弁と第2の弁が閉じているときに
第３の弁と第4の弁を開き、第1の弁と第2の弁が開いて
いるときに第３の弁と第4の弁を閉じるように各弁を操
作する操作部と、を備える冷暖房装置とした。

【０００６】請求項1の作用について説明する。室内を
冷房する際には、操作部により第1の弁と第2の弁を閉、
第3の弁と第4の弁を開にする。そしてペルチェ冷却加熱
装置に電流を流して第2のヒートシンク側を冷却する。
この状態では、室内から第１の入口通路内に導入された
気体は第１のバイパス通路を通じて第2のヒートシンク
を介して第２の出口通路から室内へ供給される。ここ
で、第2のヒートシンクは冷却されているので、室内に
は冷却された気体が供給されることになり、室内が冷房
される。また、室外から第2の入口通路内に導入された
気体は第2のバイパス通路を通じて第１のヒートシンク
を介して第1の出口通路から室外へ排出される。第1のヒ
ートシンクはペルチェ冷却加熱装置により加熱されてお
り、この加熱された気体が室外へ排出される。室内を暖
房する場合には、ペルチェ冷却加熱装置に流す電流の向
きを逆向きにして第２ヒートシンク側を加熱するだけで
よい。このように冷暖房の際には、冷却あるいは加熱さ
れた空気を室内で循環しているので、冷暖房負荷が小さ
くなり、冷暖房の際に消費するエネルギーを可及的に小
さくすることが可能になる。

【０００７】次に、室内の換気について説明する。換気
を行うときには操作部により第1の弁と第2の弁を開、第
3の弁と第4の弁を閉にする。換気時におけるペルチェ冷
却加熱装置への通電は、冷房あるいは暖房を継続して行
ってもよいし通電を停止してもよい。この状態では、室
内から第１の入口通路内に導入された気体は、連通装置
の第１の内部通路を通じて第1の出口通路から室外へ排
出される。そして室外から第2の入口通路内に導入され
る気体は、連通装置の第２の内部通路を通じて第２の出
口通路から室内に導入される。

【０００８】このように操作部により各弁の開閉を操作
するだけの簡単な動作で室内の冷暖房から換気への切替
えが可能になる。

【０００９】請求項２の発明は、請求項1において、第1
の弁と第４の弁は一つの部材にて第１切替部材を構成
し、第２の弁と第３の弁は一つの部材にて第２切替部材
を構成し、第１切替部材は第２のバイパス通路を遮断す
る際には第１の出口通路を開き、第２切替部材は第１の
バイパス通路を遮断する際には第２の出口通路を開くよ
うにしたことである。

【００１０】請求項2によると、操作部による各弁の操
作は、第1の弁及び第2の弁が閉のときには第3の弁及び
第4の弁は開、第1の弁及び第2の弁が開のときには第3の
弁及び第4の弁は閉、というように第1の弁に連動して第
４の弁が開閉、第２の弁に連動して第３の弁が開閉す
る。したがって、第1の弁と第４の弁を同一部材にて形
成することが可能になり、部品点数が削減し、操作部に
よる弁の操作が簡素化される。

【００１１】請求項３の発明は、請求項２において、第
1の出口が形成する面及び第2のバイパス通路と第１の出
口通路との境界面が所定の角度を成すように構成され、
第１切替部材は連通装置の第１の出口近傍で揺動可能に
配設され、第２の出口が形成する面及び第１のバイパス
通路と第２の出口通路との境界面が所定の角度を成すよ
うに構成され、第２切替部材は連通装置の第２の出口近
傍で揺動可能に配設されるようにしたことである。

【００１２】請求項３によると、第１切替部材が揺動す
ることで第２のバイパス通路を遮断するとともに第１の
入口通路と第１の出口通路を連通し、第２切替部材が揺
動することで第１のバイパス通路を遮断するとともに第
２の入口通路と第２の出口通路を連通するように構成さ
れる。したがって、操作部は第１切替部材と第２切替部
材を揺動させるだけでよく、複雑な機構を用いる必要が
無く、好適である。

【００１３】請求項４の発明は、請求項３において、操
作部は、往復動可能な操作本体部と、第１切替部材及び
第２切替部材を同時に揺動させるべく操作本体と第１切
替部材及び第２切替部材とを連結する連結部とを有し、
操作本体部の往復動により第１切替部材及び第２切替部
材を揺動するように構成したことである。

【００１４】請求項４によると、操作本体部が往復動す
ると連結部を介して操作本体部と連結された第１切替部
材及び第２切替部材とが揺動して、第２のバイパス通路
を遮断するとともに第１の入口通路と第１の出口通路を
連通し、第１のバイパス通路を遮断するとともに第２の
入口通路と第２の出口通路を連通する。このように、操
作本体部を往復動させるだけで冷暖房装置の換気と冷暖
房との切替を行うことができるので、操作部の構成が簡
単になるとともに操作も複雑にならず、好適である。

【００１５】請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４
において、連通装置を熱交換装置にて構成したものであ
る。

【００１６】請求項５によると、冷暖房装置の換気時に
第１の入口通路内に導入された気体が第１の出口通路か
ら排出されるとき、及び第２の入口通路内に導入された
気体が第２の出口通路から排出されるときにそれぞれ熱
交換が行われる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は本実施の形態における冷暖
房装置の構成を説明するための構成図である。

【００１８】冷暖房装置１は、第１の入口２ａと第１の
出口２ｂとを連通する第１の内部通路２と、第２の入口
３ａと第２の出口３ｂとを連通する第２の内部通路３と
を有する熱交換装置４と、熱交換装置４の第１の出口２
ｂ内の第１の弁５ａと、第２の出口３ｂ内の第２の弁１
７ａと、第１の入口２ａと室内とを連通する第１の入口
通路６と、第２の入口３ａと室外とを連通する第２の入
口通路７と、第１の出口２ｂと室外とを連通する第１の
出口通路８と、第２の出口３ｂと室内とを連通する第２
の出口通路１０と、第１の出口通路８内に設けられる第
１のファン１２と、第２の出口通路１０内に設けられる
第２のファン１３と、第１の出口２ｂ内の第１のファン
１２より下流側に形成される第１のヒートシンク９と、
第２の出口３ｂ内の第２のファン１３より下流側に形成
される第２のヒートシンク１１と、第１のヒートシンク
９と第２のヒートシンク１１の間に設けられるペルチェ
冷却加熱装置１４と、第１の入口通路６と第２の出口通
路１０の第２のファン１３より上流側とを連通する第１
のバイパス通路１５と、第２の入口通路７と第１の出口
通路８の第１のファン１２より上流側とを連通する第２
のバイパス通路１６と、第１のバイパス通路１５内に配
設される第３の弁１７ｂと、第２のバイパス通路１６内
に配設される第４の弁５ｂと、第１の弁５ａ乃至第４の
弁５ｂの開閉を操作可能な操作部１８と、を備える。

【００１９】そして、操作部１８により第１の弁５ａと
第２の弁１７ａが閉じ、第３の弁１７ｂと第４の弁５ｂ
が開くように各弁が操作されると、室内から第１の入口
通路６内に導入された気体が第１のバイパス通路１５を
通じて第２のヒートシンク１１を介して第２の出口通路
１０から室内へ供給される。また、室外から第２の入口
通路７内に導入された気体は第２のバイパス通路１６を
通じて第１のヒートシンク９を介して第１の出口通路８
から室外へ排出される。

【００２０】次に、操作部１８により第１の弁５ａと第
２の弁１７ａが開き、第３の弁１７ｂと第４の弁５ｂが
閉じるように各弁が操作されると、室内から第１の入口
通路６内に導入された気体は、熱交換装置４の第１の内
部通路２を通じて第１の出口通路８から室外へ排出され
る。また、室外から第２の入口通路７内に導入される気
体は、熱交換装置４の第２の内部通路３を通じて第２の
出口通路１０から室内に導入される。

【００２１】以上のような構成の冷暖房装置１の更に具
体的な構成として、図２及び図３に示す本実施の形態に
基づいて説明する。

【００２２】冷暖房装置１の基本構成は上記した通りで
あるので、説明を省略してそれ以外の構成について説明
する。

【００２３】本実施の形態では、第1の内部通路及び第
２の内部通路とを有する連通装置として熱交換装置４を
用いている。熱交換装置４は、室内からの空気と室外か
らの空気を導入し、第１の内部通路２と第２の内部通路
３との重なっている部分で熱交換が行うものであり、第
１の内部通路２と第２の内部通路３との異なる方向にそ
れぞれ空気を送るように、複数の送通路を重ね合せて構
成される。熱交換装置４を用いたことにより、換気を行
いつつ室内を冷暖房するような場合に消費するエネルギ
ーを可及的に小さくすることができる。尚、熱交換装置
４は樹脂製とするが、ダンボール等の丈夫な紙で構成し
てもよい。

【００２４】また、本実施の形態の冷暖房装置１は、室
内と室外とを仕切る壁の室外側に第２の入口通路７と第
１の出口通路８とが形成されるように壁の室内側に取り
付けられている。また、第１の入口通路６、第２の入口
通路７、及び第２の出口通路１０にはフィルター１９、
２０、２１が配設されており、空気中の埃や塵等のゴミ
が冷暖房装置１内及び室内に入り込まないようになって
いる。

【００２５】ペルチェ冷却加熱装置１４はペルチェ素子
により形成されており、図示しない直流電源から供給さ
れる電流によって第１のヒートシンク９側を冷却すると
ともに第２のヒートシンク１１側を加熱する。直流電源
の電極を反転させてペルチェ冷却加熱装置１４に流れる
電流を逆向きにすると第１のヒートシンク９側を加熱す
るとともに第２のヒートシンク１１側を冷却する。

【００２６】第１のヒートシンク９及び第２のヒートシ
ンク１１は各出口通路内のペルチェ冷却加熱装置１４側
からアルミニウムより成る複数の板状のフィンを取り付
けて構成されており、ペルチェ冷却加熱装置１４への通
電によりヒートシンク９、１１が冷却あるいは加熱され
る。冷暖房装置１の冷暖房時及び換気時には冷却あるい
は加熱された空気がヒートシンク９、１１を通過して、
第１のファン１２及び第２のファン１３の作動により冷
却あるいは加熱された空気が室外及び室内に送出され
る。

【００２７】ヒートシンク９、１１の下方にはスポンジ
２２が配設されており、ヒートシンク９、１１から流れ
落ちる水分を室外側に吹き飛ばすように室外側に湾曲し
ている。

【００２８】本実施の形態では、第1の弁５ａと第４の
弁５ｂは一つの部材にて第１切替部材５を構成し、第２
の弁１７ａと第３の弁１７ｂは一つの部材にて第２切替
部材１７を構成している。

【００２９】第１の出口２ｂが形成する面及び第２のバ
イパス通路１６の第１の出口通路８との境界面が所定の
角度を成すように構成されており、第１切替部材５は熱
交換装置４の第１の出口２ｂ端部で揺動可能に配設さ
れ、第２の出口３ｂが形成する面及び第１のバイパス通
路１５と第２の出口通路１０との境界面が所定の角度を
成すように構成されて、第２切替部材１７は熱交換装置
４の第２の出口３ｂ端部で揺動可能に配設されている。

【００３０】操作部１８について説明する。操作部１８
は、熱交換装置４の側面上を往復動する操作本体部１８
ａと、操作本体部１８ａと第１切替部材５とを連結する
第１連結部１８ｂと、操作本体１８ａと第２切替部とを
連結する第２連結部１８ｃとを備えており、操作本体部
１８ａが往復動することにより第１切替部材５及び第２
切替部材１７が揺動するように構成されている。

【００３１】本実施の形態における冷暖房装置１による
室内の冷暖房について説明する。図２は冷暖房装置１に
よる室内の冷房あるいは暖房時を示す図であり、室内を
冷房する際には操作本体部１８ａが図２の矢印方向に移
動することにより第１切替部材５及び第２切替部材１７
が熱交換装置４の出口２ｂ、３ｂを閉じてバイパス通路
１５、１６を開くように動作する。そしてペルチェ冷却
加熱装置１４に電流を流して第２のヒートシンク１１側
を冷却する。この状態では、室内から第１の入口通路６
内に導入された気体は第１のバイパス通路１５を通じて
第２のヒートシンク１１を介して第２の出口通路１０か
ら室内へ供給される。ここで、第２のヒートシンク１１
は冷却されているので、室内には冷却された気体が供給
されることになり、室内が冷房される。また、室外から
第２の入口通路７内に導入された気体は第２のバイパス
通路１６を通じて第１のヒートシンク９を介して第１の
出口通路８から室外へ排出される。第１のヒートシンク
９はペルチェ冷却加熱装置１４により加熱されており、
この加熱された気体が室外へ排出される。尚、室内を暖
房する場合には、ペルチェ冷却加熱装置１４に流す電流
の向きを逆向きにして第２ヒートシンク側を加熱するだ
けでよい。このように冷暖房の際には、冷却あるいは加
熱された空気を室内で循環しているので、冷暖房負荷が
小さくなり、冷暖房の際に消費するエネルギーを可及的
に小さくすることが可能になる。

【００３２】次に、室内の換気について説明する。図３
は冷暖房装置１の換気時を示す図であり、換気を行うと
きには操作本体部１８ａが図３の矢印方向に移動するこ
とにより第１切替部材５及び第２切替部材１７が熱交換
装置４の出口２ｂ、３ｂを開いてバイパス通路１５、１
６を閉じるように動作する。換気時におけるペルチェ冷
却加熱装置１４への通電は、冷房あるいは暖房を継続し
て行ってもよいし通電を停止してもよい。この状態で
は、室内から第１の入口通路６内に導入された気体は、
熱交換装置４の第１の内部通路２を通じて第１の出口通
路８から室外へ排出される。そして室外から第２の入口
通路７内に導入される気体は、熱交換装置４の第２の内
部通路３を通じて第２の出口通路１０から室内に導入さ
れる。

【００３３】このように操作部１８を往復動させて第１
切替部材５と第２切替部材１７を操作するだけの簡単な
動作で室内の冷暖房から換気への切替えが可能になる。

【００３４】尚、本実施の形態においては、ペルチェ冷
却加熱装置１４への通電、第１ファン１２及び第２ファ
ン１３への通電、操作本体部１８ａの往復動は図示しな
い制御部によって、適宜制御されるものとする。

【００３５】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこの実施の形態に限定される意図はな
く、本発明の主旨に沿った形態のものであればどのよう
なものでもよい。

【００３６】

【発明の効果】請求項１によると、冷暖房の際には、冷
却あるいは加熱された空気を室内で循環しているので冷
暖房負荷が小さくなり、冷暖房の際に消費するエネルギ
ーを可及的に小さくすることが可能になる。そして操作
部により第１の弁乃至第４の弁の開閉を操作するだけの
簡単な動作で室内の冷暖房から換気への切替えが可能に
なる。

【００３７】請求項2によると、操作部による各弁の操
作は、第1の弁及び第2の弁が閉のときには第3の弁及び
第4の弁は開、第1の弁及び第2の弁が開のときには第3の
弁及び第4の弁は閉、というように第1の弁に連動して第
４の弁が開閉、第２の弁に連動して第３の弁が開閉す
る。したがって、第1の弁と第４の弁を同一部材にて形
成することが可能になり、部品点数が削減し、操作部に
よる弁の操作が簡素化される。

【００３８】請求項３によると、第１切替部材が揺動す
ることで第1のバイパス通路を遮断するとともに第2の出
口通路を開き、第２切替部材が揺動することで第２のバ
イパス通路を遮断するとともに第１の出口通路を開くよ
うに構成される。したがって、操作部は第１切替部材と
第２切替部材を揺動させるだけでよく、複雑な機構を用
いる必要が無く、好適である。

【００３９】請求項４によると、操作本体部が往復動す
ると連結部を介して操作本体部と連結された第１切替部
材及び第２切替部材とが揺動して、第1のバイパス通路
を遮断するとともに第2の出口通路を開き、第２のバイ
パス通路を遮断するとともに第１の出口通路を開く。こ
のように、操作本体部を往復動させるだけで冷暖房装置
の換気と冷暖房との切替を行うことができるので、操作
部の構成が簡単になるとともに操作も複雑にならず、好
適である。

【００４０】請求項５によると、冷暖房装置の換気時に
第１の入口通路内に導入された気体が第１の出口通路か
ら排出されるとき、及び第２の入口通路内に導入された
気体が第２の出口通路から排出されるときにそれぞれ熱
交換が行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における冷暖房装置の概略図である。

【図２】本実施の形態における冷暖房装置の構成を示す
図である。

【図３】図２の別の状態を示す図である。

【図４】従来技術における熱交換換気装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

１・・・冷暖房装置 ２・・・第１の内
部通路 ２ａ・・・第１の入口 ２ｂ・・・第１の
出口 ３・・・第２の内部通路 ３ａ・・・第２の
入口 ３ｂ・・・第２の出口 ４・・・熱交換装
置 ５・・・第１切替部材 ６・・・第１の入
口通路 ７・・・第２の入口通路 ８・・・第１の出
口通路 ９・・・第1のヒートシンク １０・・・第２の
出口通路 １１・・・第２のヒートシンク １２・・・第１の
ファン １３・・・第２のファン １４・・・ペルチ
ェ冷却加熱装置 １５・・・ 第１のバイパス通路 １６・・・第２の
バイパス通路 １７・・・第２切替部材 １８・・・操作部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の入口並びに該第1の出口を連通す
   る第1の内部通路及び第２の入口並びに該第２の出口と
   を連通する第２の内部通路とを有する連通装置と、 前記第1の入口と第１の出口を連通、遮断可能な第１の
   弁と、 前記第２の入口と第２の出口を連通、遮断可能な第２の
   弁と、 前記第１の入口と室内とを連通する第１の入口通路と、 前記第２の入口と室外とを連通する第２の入口通路と、 前記第１の出口と室外とを連通するとともに第１のヒー
   トシンクを備える第１の出口通路と、 前記第２の出口と室内とを連通するとともに第2のヒー
   トシンクを備える第２の出口通路と、 前記第１の出口通路内で第1のヒートシンクより上流側
   に設けられる第１のファンと、 前記第２の出口通路内で第２のヒートシンクより上流側
   に設けられる第２のファンと、 前記第１のヒートシンクと第２のヒートシンクの間に設
   けられるペルチェ冷却加熱装置と、 前記第１の入口通路と第２の出口通路内の第２のファン
   より上流側とを連通する第１のバイパス通路と、 前記第２の入口通路と第１の出口通路内の第１のファン
   より上流側とを連通する第２のバイパス通路と、 前記第１のバイパス通路を連通、遮断可能な第３の弁
   と、 前記第２のバイパス通路を連通、遮断可能な第４の弁
   と、 前記第1の弁と第2の弁が閉じているときに前記第３の弁
   と第4の弁を開き、前記第1の弁と第2の弁が開いている
   ときに前記第３の弁と第4の弁を閉じるように各弁を操
   作する操作部と、 を備える冷暖房装置。
2. 【請求項２】 前記第1の弁と第４の弁は一つの部材に
   て第１切替部材を構成し、前記第２の弁と第３の弁は一
   つの部材にて第２切替部材を構成し、前記第１切替部材
   は第２のバイパス通路を遮断する際には第１の出口通路
   を開き、前記第２切替部材は第１のバイパス通路を遮断
   する際には第２の出口通路を開くことを特徴とする、請
   求項１の冷暖房装置。
3. 【請求項３】 前記第1の出口が形成する面及び第2のバ
   イパス通路と第１の出口通路との境界面が所定の角度を
   成すように構成され、前記第１切替部材は前記連通装置
   の第１の出口近傍で揺動可能に配設され、前記第２の出
   口が形成する面及び第１のバイパス通路と第２の出口通
   路との境界面が所定の角度を成すように構成され、前記
   第２切替部材は前記連通装置の第２の出口近傍で揺動可
   能に配設されることを特徴とする、請求項２の冷暖房装
   置。
4. 【請求項４】 前記操作部は、往復動可能な操作本体部
   と、前記第１切替部材及び第２切替部材を同時に揺動さ
   せるべく前記操作本体と前記第１切替部材及び第２切替
   部材とを連結する連結部とを有し、前記操作本体部の往
   復動により第１切替部材及び第２切替部材が揺動するこ
   とを特徴とする、請求項３の冷暖房装置。
5. 【請求項５】 前記連通装置は熱交換装置により構成さ
   れることを特徴とする、請求項１乃至請求項４の冷暖房
   装置。