JPH05221238A - 冷房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気清浄及び冷房能力の設計自由度に優れ，
熱電素子と空気清浄器とを使い分けることができる冷房
装置を提供すること。 【構成】 室内４に開口させたダクト５の内部に配設し
た熱電素子９と，フィルター，殺菌灯等の清浄化部と送
風機とを備えた空気清浄器７とを有する。熱電素子９と
空気清浄器７との間には切替ダンパ１８を設ける。空気
清浄器７からの清浄空気の一部又は全部をダクト５側に
導くことができるよう構成する。また，加湿空気を発生
させる加湿器を設け，ダクト５の冷風通路における冷却
フィンの下流側，温風通路における放熱フィンの上流側
のいずれか又は両方に，上記加湿空気を供給して，一層
冷却効率を高めることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，空気清浄及び冷房能力
の設計自由度に優れ，かつ熱電素子と空気清浄器とを使
い分けることができる冷房装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来，熱電素子を用いた車載用冷房装置と
しては，図１３に示すごとく，空気清浄器７を内設した
冷房装置が知られている（特開平２−８５０１０）。該
冷房装置は，例えば自動車のリアボード上に配設され，
室内の後方から清浄化された冷風を送風する。

【０００３】即ち，上記空気清浄器７は，図１３に示す
ごとく，空気入口７１側に，空気中の微粒子を帯電させ
るためのアイオナイザ７２１，帯電された微粒子を集塵
するためのコルゲートコレクタ７２２，脱臭のためのハ
ニカム活性炭フィルター７２３を設けると共に，その上
方に殺菌灯７２４を設けたものである。また，空気出口
７９側には，送風ファン７５及び該ファン用のモータ７
４を設け，かつ上記空気入口７１側と出口７９側の間に
は熱電素子９を配設したものである。

【０００４】該熱電素子９は，バッテリーからの電流を
一定方向に流すことにより，冷却側が冷却され，放熱側
が熱せられるという，ペルチェ効果を利用した素子であ
る。そして，これらは，函体によって囲まれた状態で，
一体的に構成されている。また上記熱電素子９の温風通
路３には，その下部に凝縮水排出用のドレンパイプ７３
を設けてある。該ドレンパイプ７３は車外に開口してい
る。

【０００５】本装置においては，室内の汚れた空気は，
送風ファン７５によって入口７１より吸入され，まず上
記アイオナイザ７２１等によって清浄，脱臭，殺菌が行
われる。そして，清浄な空気が熱電素子９の冷風通路２
に入り冷却され，送風ファン７５によって室内に放出さ
れる。また，熱電素子９の温風通路３に落下した凝縮水
はドレンパイプ７３により車外へ排出される。

【０００６】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の冷
房装置においては，本来，空気清浄器７と熱電素子９の
使用目的，仕様がそれぞれ異なるために，一体構造と成
すことには無理がある。即ち，その一例を挙げれば，室
内の空気を換気し清浄するためには，６０ｍ³／Ｈ以上
の空気を空気清浄器７に送風する必要がある。一方，あ
る程度低温の空気を得るためには，熱電素子９の冷却能
力に鑑み，５０ｍ³ ／Ｈ以下の空気を熱電素子９に送風
する必要がある。

【０００７】このように，空気清浄器７と熱電素子９が
効果的に作用するときの送風量が異なる。よって，両者
を共に効果的に作動させることはできない。また，従来
の上記一体構成の冷房装置においては，冷却能力を充分
に発揮させるために，直接人体に風を当てる構造をとっ
ている。しかし，冬期においては，空気清浄器７を作動
させた場合，この空気は，上記のごとく，人体に直接当
たってしまい，人に寒さを感じさせ，暖房感を損なうと
いう問題がある。

【０００８】また，空気清浄器が配設されている車両に
対して，上記空気清浄器付きの冷房装置を後付けする場
合には，上記の以前の空気清浄器を取り除く必要があ
る。本発明は，かかる問題点に鑑み空気清浄及び冷房能
力の設計自由度に優れ，かつ熱電素子と空気清浄器とを
使い分けることができる冷房装置を提供しようとするも
のである。

【０００９】

【課題の解決手段】本発明は，室内に開口させたダクト
の内部に配設した熱電素子と，フィルター，殺菌灯等の
清浄化部及び送風機を備えた空気清浄器とを有する冷房
装置であって，上記熱電素子と空気清浄器との間には切
替ダンパを設け，空気清浄器から送られる清浄空気の一
部又は全部をダクト側に導くことができるよう構成した
ことを特徴とする冷房装置にある。本発明において最も
注目すべきことは，熱電素子と空気清浄器との間に切替
ダンパを設け，清浄空気の一部又は全部を冷却すること
或いは清浄空気を熱電素子に通すことなく直接に室内へ
送入できるよう構成したことにある。

【００１０】上記熱電素子は，室内に開口させたダクト
の内部に配設されている。また，上記室内とは，自動車
の室内やトランクルームに設けられたボックス，或いは
建築物の会議室，応接室，居間などである。また，上記
熱電素子は，電流の向きを変更することにより，冷房と
暖房の両用途に使うことができる。

【００１１】また，上記空気清浄器は，清浄化部と，送
風機とを有する。上記清浄化部には，静電式の場合は，
空気中の微粒子を帯電させるためのアイオナイザ，帯電
された微粒子を集塵するためのコルゲートコレクタ，脱
臭のためのハニカム活性炭フィルター，殺菌灯等を設け
る。また，静電式ではなく，濾紙式のフィルターを用い
てもよい。

【００１２】そして，空気清浄器には，清浄空気を熱電
素子及び室内へ送風するための吹き出しダクトを設け
る。上記吹き出しダクトは伸縮自在であることが好まし
い。また，該吹き出しダクトは，熱電素子と空気清浄器
から容易に取り外しできるように取り付ける。

【００１３】また，上記吹き出しダクトは，その途中に
おいて，ダクトと連結しており，これらの間には切替ダ
ンパが設けられている。該切替ダンパは，これを作動さ
せることにより，清浄空気の一部又は全部を熱電素子側
へ流して冷却する。或いは，熱電素子を経ることなく，
直接に，清浄空気を室内へ送る。

【００１４】また，ダクトには，上記切替ダンパの開度
に応じて熱電素子にかける端子電圧を増減させる制御装
置を設けることが好ましい。即ち，熱電素子へ送る空気
量が皆無か又は少ない場合には，熱電素子Ｐ・Ｎ接合部
が過熱されて，ハンダ付けが溶けるということがある。

【００１５】しかし，上記制御装置を用いることによ
り，熱電素子への風量が一定量以下の場合には熱電素子
への電流を低減させ，上記問題が解決できる。また，熱
電素子に流れる空気量が多いために，ダクトから吹き出
す空気が充分に冷却されないということを防ぐこともで
きる。

【００１６】また，上記冷房装置には，更に加湿空気を
発生させる加湿器を追加設置し，上記ダクトは，上記熱
電素子の冷却フィンを配設した冷風通路と，上記熱電素
子の放熱フィンを配設した温風通路とを有しており，上
記冷風通路における冷却フィンの下流側，上記温風通路
における放熱フィンの上流側のいずれか又は両方に，上
記加湿器から送られる加湿空気を供給する供給口を開口
させることができる（実施例６〜実施例９参照）。

【００１７】熱電素子は，空気清浄器から送られる清浄
空気を冷却する冷却フィンと，上記熱電素子が発生する
熱を放熱する放熱フィンとを有する。加湿器は，水を霧
状にして高湿度の加湿空気を発生するものであり，超音
波加湿器等がある。加湿空気は，冷却フィンの下流側又
は放熱フィンの上流側に開口した供給口から各通路に供
給される。冷却フィンの下流側に供給された加湿空気
は，冷却フィンにより冷却された清浄空気の温度を更に
低下させる。加湿空気中の霧状の水分が，上記清浄空気
の熱を吸収するからである。

【００１８】また，加湿空気により，室内空気の巻き込
みによる温度上昇を防ぎ，冷却された清浄空気の到達性
を向上させることができる。そのため，冷風を効率良く
室内に送出することができる。また，冷風の吹き出し口
から離れた位置にも冷風を低温のままで到達させること
ができる。上記の室内空気の巻き込みとは，吹き出し口
から吹き出された冷風に室内空気が混入することをい
う。また，到達性とは，冷却された空気が低温でどこま
で到達するかをいう。一方，放熱フィンの上流側に供給
された加湿空気は，放熱フィンに入る空気に湿気を与
え，温度を下げるので，放熱フィンからの放熱を効果的
に行うことができる。そのため，冷却フィンはペルチェ
効果により，更に効率的に清浄空気を冷却することがで
きる。

【００１９】

【作用及び効果】上記冷房装置においては，空気清浄器
と熱電素子の間に切替ダンパを設けている。そのため，
熱電素子に送る空気量を自由自在に変えることができ
る。従って，ダクト，つまり熱電素子の方向に送る清浄
空気量を増加させた場合には，冷房能力は増加する。

【００２０】逆に，ダクトに送る清浄空気量を減少した
場合には，冷房能力は減少する。そのため，必要冷房能
力に応じて空気清浄及び冷房能力を自由に調節すること
ができる。また，切替ダンパによりダクトを全閉すれ
ば，清浄空気は熱電素子を経ることなく，直接に室内へ
送られる。

【００２１】また，空気清浄器と熱電素子は別々の装置
で，これらは吹き出しダクト及び切替ダンパにより連結
している。そのため，空気清浄器と熱電素子の配置を自
由に変えることができる。上記のごとく，本発明によれ
ば，空気清浄及び冷房能力の設計自由度に優れ，かつ熱
電素子と空気清浄器とを自由に使い分けることができる
冷房装置を提供することができる。

【００２２】

【実施例】

実施例１ 本発明の実施例にかかる冷房装置につき，図１ないし図
３を用いて説明する。本例の冷房装置は，室内４に開口
させたダクト５の内部に配設した熱電素子９と，清浄化
部７２及び送風機７５を備えた空気清浄器７とを有す
る。そして，上記熱電素子９と空気清浄器７との間には
切替ダンパ１８を設ける。これにより，切替ダンパ１８
は空気清浄器７から送られる清浄空気の一部又は全部を
ダクト５側に導く。本例の冷房装置は，自動車の車体後
部６に設けられたリアボード６４に配置されている。

【００２３】上記空気清浄器７は，送風機７５とアイオ
ナイザとコルゲーションコレクターと活性炭フィルター
とからなる清浄化部７２を有する。上記空気清浄器７の
上には，図２に示すごとく，吸引ダクト１１と吹き出し
ダクト１２を設ける。そして，これらにはそれぞれ吸入
グリル１０と吹き出しグリル１９を配設する。また，吹
き出しダクト１２は，切替ダンパ１８を介してダクト５
と連結している。

【００２４】上記熱電素子９は，図３に示すごとく，Ｎ
型半導体とＰ型半導体を交互に配列させた半導体部９１
と，各半導体の間に互い違いに挟装された冷却フィン９
２と，放熱フィン９３とを有する。半導体部９１は，配
線９４を介してバッテリー９５と接続されている。そし
て，半導体部９１は，冷風通路２と温風通路３の間に埋
設し，冷却フィン９２は冷風通路２内へ放熱フィン９３
は温風通路３内に配設する。また，冷風通路２は室内４
のシート４１の上部，即ち人体の頭部付近に開口させる
（図１）。この開口部には，吹き出しグリル２９を設け
る。

【００２５】次に本例の冷房装置の作用効果を説明す
る。まず，冷房能力を最大にするときには，切替ダンパ
１８により室内４に開口した吹き出しグリル１９を全閉
し，ダクト５を全開し，吹き出しダクト１２の清浄空気
が全て熱電素子９へ送られるようにする。そして，図２
に示すごとく，送風機７５を作動させて，吸入グリル１
０より空気を吸引し，吸引ダクト１１を介して空気清浄
器７へ空気を吸引する。上記空気は，空気清浄器７内の
清浄化部７２により，集塵，脱臭及び殺菌が行われ，清
浄空気となる。該清浄空気は吹き出しダクト１２に送ら
れ，熱電素子９側に全開した切替ダンパ１８により冷風
通路２及び温風通路３へ入る。

【００２６】上記冷風通路２内に送られた清浄空気は，
ペルチェ効果を利用して冷却された熱電素子の冷却フィ
ン９２により冷房され，次いで吹き出しグリル２９を通
り抜けて，自動車の室内４に送出される。一方，温風通
路３内に送られた清浄空気は，ペルチェ効果を利用して
加熱された放熱フィン９３から吸熱し，次いで室外に排
出される。

【００２７】次に，熱電素子９による冷房は行わず，室
内４に清浄空気のみを送出するときには，切替ダンパ１
８により熱電素子９側を閉じ，空気清浄器７のみを作動
させる。これにより，吹き出しダクト１２からは全ての
清浄空気が吹き出しグリル１９から送出され，室内４の
空気を清浄にする。また，切替ダンパ１８の開度を調整
することにより，冷房能力を調整する。

【００２８】また，本例においては，熱電素子９と空気
清浄器７とは吹き出しダクト１２を介して別個に装着さ
れている。そのため，熱電素子９及び空気清浄器７は，
互いに独立して着脱，或いは能力変更のための取替えを
行うことができ，設計自由度が大きい。

【００２９】また，本例においては，吹き出しグリル２
９は人体の頭部付近に設けられている。そのため，頭部
を充分に冷やすことができる。上記のごとく，本例の冷
房装置によれば，空気清浄及び冷却能力の設計自由度に
優れ，かつ熱電素子と空気清浄器とを自由に使い分ける
ことができる。

【００３０】実施例２ 本例においては，図４，図５に示すごとく，実施例１に
おいて，熱電素子９とバッテリー９５の間に，切替ダン
パ１８の開度に応じて熱電素子９に加える電圧を増減す
るための電圧制御装置９８を設けたものである。該電圧
制御装置９８は，図５に示すごとく，切替ダンパ１８が
熱電素子９側に全開，即ち最大風量のときは，熱電素子
９にかかる電圧を１２Ｖとし，冷却フィン９２を急激に
冷却する。そして，冷風通路２内を通る清浄空気を最大
に冷房しようとする。

【００３１】また，切替ダンパ１８が半開，即ち，風量
が最大風量の約半分のときは，熱電素子９にかける電圧
を６Ｖとする。熱電素子９の能力は，かける電圧に正比
例するため，この様にダンバ開度（風量）でかける電圧
を変更すれば，吹き出し温度を一定にすることができ
る。

【００３２】このように，本例の冷房装置においては切
替ダンパ１８の開度，即ち，ダクト５を通過する清浄空
気量に応じて，熱電素子９の冷房能力を変えている。本
例によれば，空気清浄のみを行いたい場合には，空気清
浄器７だけを作動させ，上記電圧制御装置９８により熱
電素子９を停止させておくことができ，無駄な電気を使
うことがない。また，前記のごとく，風量が少ない場合
に熱電素子のＰ・Ｎ接合における半田付けの溶損を防止
することができる。また，本例においても実施例１と同
様の効果を得ることができる。

【００３３】実施例３ 本例の冷房装置は，図６に示すごとく，空気清浄器７及
び熱電素子９を床面６５の近くに配置し，空気清浄器７
を出た所に切替ダンパ１８を設ける。また，冷風通路２
をシート４１の下方に貫通させたものである。その他
は，実施例１と同様である。本例においては，冷風通路
２の吹き出しグリル２９はシート４１の背中付近に開口
している。そのため，人体の背中付近を充分に冷やすこ
とができる。本例においても，実施例１と同様の効果が
得られる。

【００３４】実施例４ 本例は，図７に示すごとく，空気清浄器７及び熱電素子
９をリアボード６４の下方に配置し，冷風通路２をシー
ト４１のアームレスト４１９の開口部４１８より開口さ
せたものである。その他は，実施例１と同様である。そ
のため，本例の冷房装置によれば，座席近傍を充分に冷
やすことができる。本例においても，実施例１と同様の
効果が得られる。

【００３５】実施例５ 本例は，図８に示すごとく，冷風通路２の開口部を自動
車のトランク６９内に設けたクールボックス６１に開口
させたものである。そして，クールボックス６１には，
荷物を出し入れするための開閉蓋６９８を設ける。その
他は，実施例１と同様である。

【００３６】したがって，切替ダンパ１８を熱電素子９
側へ全開した場合（図中の符号１８の実線）は，クール
ボックス６１が冷房される。逆に，切替ダンパ１８によ
り熱電素子９側を閉じた場合（図中の符号１８の点線）
は，清浄空気のみが室内４に送出される。

【００３７】本例の冷房装置によれば，トランク６９内
にクールボックス６１を設けることができる。そのた
め，この自動車は低温保存を必要とする荷物を運ぶこと
ができる。また，室内４の空気を清浄にすることもでき
る。本例においても実施例１と同様の効果を得ることが
できる。

【００３８】実施例６ 本例の冷房装置は，図９に示すごとく，実施例１に示し
た冷房装置において，加湿空気を発生させる加湿器２０
０を追加設置したものである。また，ダクト５の冷風通
路２における冷却フィン９２の下流側，及び上記温風通
路３における放熱フィン９３の上流側には，上記加湿器
２００から送られる加湿空気２０５を供給する供給口２
０２，２０３をそれぞれ開口させている。

【００３９】加湿器２００は，超音波により水を霧状に
して高湿度の加湿空気２０５を発生するものである。加
湿器２００は車両電源により作動し，その操作は操作パ
ネルのスイッチにより行う。加湿器２００は，例えば１
時間当たりの風量７０ｍ³ に対し水分４００ｇを含有す
る加湿空気２０５を発生する。

【００４０】加湿空気２０５は，上記供給口２０２，２
０３から，それぞれ冷風通路２及び温風通路３に供給さ
れる。加湿空気２０５は，供給口２０２又は供給口２０
３の一方から供給させることもできる。その他は，実施
例１と同様である。

【００４１】次に，本例の作用効果について説明する。
本例においては，冷却フィン９２の下流側及び放熱フィ
ン３の上流側に加湿空気２０５を供給している。そのた
め，冷却フィン９２の下流側に供給された加湿空気２０
５は，冷却フィン９２により冷却された清浄空気の温度
を更に約３℃低下させる。加湿空気２０５中の霧状の水
分が，上記清浄空気の熱を吸収するからである。

【００４２】また，加湿空気２０５により，室内空気の
巻き込みを防ぎ，冷却された清浄空気の到達性を向上さ
せることができる。そのため，冷風を効率良く室内４に
送出することができる。また，吹き出しグリル２９から
離れた位置にも，冷風を低温のままで到達させることが
できる。

【００４３】一方，放熱フィン９３の上流側に供給され
た加湿空気２０５は，放熱フィン９３に入る空気に湿気
を与え，温度を低下させるので，放熱フィン９３からの
放熱を効果的に行うことができる。そのため，冷却フィ
ン９２はペルチェ効果により，更に効率的に清浄空気を
冷却することができる。本例においても，実施例１及び
実施例２と同様の効果を得ることができる。

【００４４】実施例７ 本例の冷房装置は，図１０に示すごとく，実施例３の冷
房装置において，加湿空気を発生する加湿器２００を，
実施例６と同様に設けたものである。即ち，加湿器２０
０の加湿空気の供給口２０２は冷風通路２へ開口させ，
一方供給口２０３は温風通路３へ開口させてある。ま
た，加湿器２００からの加湿空気２０５中の水分が，シ
ート４１に座っている人体の背中に当たる直前で，すべ
て蒸発してしまうように，加湿器２００の加湿能力を調
節する。その他は，実施例３及び実施例６と同様であ
る。本例においても，実施例３及び実施例６と同様の効
果を得ることができる。

【００４５】実施例８ 本例の冷房装置は，図１１に示すごとく，実施例４の冷
房装置において，加湿空気を発生する加湿器２００を実
施例６と同様に設けた。また，加湿器２００からの加湿
空気２０５中の水分が，シート４１に座っている人体の
背中に当たる直前で，すべて蒸発してしまうように，加
湿器２００の加湿能力を調節する。その他は，実施例４
及び実施例６と同様である。本例においても，実施例４
及び実施例６と同様の効果を得ることができる。

【００４６】実施例９ 本例の冷房装置は，図１２に示すごとく，実施例５の冷
房装置において，加湿空気２０５を発生する加湿器２０
０を実施例６と同様に設けた。その他は，実施例５及び
実施例６と同様である。本例においても，実施例５及び
実施例６と同様の効果を得ることができ，クールボック
ス６１の冷却効果を一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１にかかる，冷房装置の配置説明図。

【図２】実施例１にかかる，空気清浄器の説明図。

【図３】実施例１にかかる，熱電素子の説明図。

【図４】実施例２にかかる，熱電素子の制御回路説明
図。

【図５】実施例２にかかる，ダンパ開度と熱電素子の電
子冷凍電圧との関係を示した線図。

【図６】実施例３にかかる，冷房装置の配置説明図。

【図７】実施例４にかかる，冷房装置の配置説明図。

【図８】実施例５にかかる，冷房装置の配置説明図。

【図９】実施例６にかかる，冷房装置の配置説明図。

【図１０】実施例７にかかる，冷房装置の配置説明図。

【図１１】実施例８にかかる，冷房装置の配置説明図。

【図１２】実施例９にかかる，冷房装置の配置説明図。

【図１３】従来例の冷房装置の配置説明図。

【符号の説明】

１９，２９．．．吹き出しグリル， １１．．．吸引ダクト， １２．．．吹き出しダクト， １８．．．切替ダンパ， ２．．．冷風通路， ２００．．．加湿器， ２０２，２０３．．．供給口， ２０５．．．加湿空気， ３．．．温風通路， ５．．．ダクト， ７．．．空気清浄器， ７２．．．清浄化部， ７５．．．送風機， ９．．．熱電素子， ９２．．．冷却フィン， ９３．．．放熱フィン，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸松 義貴 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 山田 兼二 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 西沢 一敏 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内に開口させたダクトの内部に配設し
   た熱電素子と，フィルター，殺菌灯等の清浄化部及び送
   風機を備えた空気清浄器とを有する冷房装置であって，
   上記熱電素子と空気清浄器との間には切替ダンパを設
   け，空気清浄器から送られる清浄空気の一部又は全部を
   ダクト側に導くことができるよう構成したことを特徴と
   する冷房装置。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記冷房装置には加
   湿空気を発生させる加湿器を設け，また，上記ダクト
   は，上記熱電素子の冷却フィンを配設した冷風通路と，
   上記熱電素子の放熱フィンを配設した温風通路とを有し
   ており，上記冷風通路における冷却フィンの下流側，上
   記温風通路における放熱フィンの上流側のいずれか又は
   両方に，上記加湿器から送られる加湿空気を供給する供
   給口を開口させたことを特徴とする冷房装置。