JPH06307731A - 空調装置 - Google Patents

空調装置

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JPH06307731A
JPH06307731A JP5103831A JP10383193A JPH06307731A JP H06307731 A JPH06307731 A JP H06307731A JP 5103831 A JP5103831 A JP 5103831A JP 10383193 A JP10383193 A JP 10383193A JP H06307731 A JPH06307731 A JP H06307731A
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JP
Japan
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air
temperature
temperature control
heat
vortex tube
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JP5103831A
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Inventor
Jiro Ishiguro
次郎 石黒
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Jiro Ishiguro
次郎 石黒
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT-PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00Machines, plant, or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02Machines, plant, or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT-PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00Machines, plant, or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT-PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plant, or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/02Compression machines, plant, or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect
    • F25B9/04Compression machines, plant, or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect using vortex effect

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷媒を使用しない無公害の空調装置を提供す
る。 【構成】 圧縮空気をボルテックスチューブ3に導入し
て低温空気と高温空気を作り、低温空気又は高温空気を
P型半導体とN型半導体を交互に配列金属接合した吸熱
又は加熱素子14で囲まれた温調空気通路15を有する
電子温度制御ユニット13を通して更に冷却又は加熱す
るようにするか、外気をブロワ27により直接電子温度
制御ユニット13を通して冷却又は加熱すると共に吸加
熱素子14の外部に突設した放熱板16にボルテックス
チューブ3で作られた低温空気又は高温空気を吹き当て
ることにより電子温度制御ユニット13の冷却効果又は
加熱効果を向上せしめるようにした空調装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】本発明は冷暖房用の空調装置、特
に車両用に適した空調装置に関する。

【0002】

【従来の技術】従来冷房装置は冷媒としてフロンを使用
するものが主流をなしているが、最近フロンはオゾン層
を破壊するものとして地球環境保護の見地から使用禁止
となり、これに代るものとしてニューフロンが使用され
るようになったが、これもいづれ使用禁止とすることが
決定されている。

【0003】

【発明が解決しようとする課題】従って大気汚染のない
新しい冷媒を使用する冷房装置か、全く冷媒を使用しな
い新しいシステムの開発が急務となっている。

【0004】

【課題を解決するための手段】本発明は全く冷媒を使用
しない新しい機構をもった空調装置を提供することを意
図するもので、本発明の空調装置は圧縮空気をボルテッ
クスチューブに導入して低温空気と高温空気を作り、前
記低温空気又は高温空気をP型半導体とN型半導体とを
交互に配列金属接合した吸加熱素子を有する電子温度制
御ユニットに適用し適度に温調された空気を送風するこ
とを特徴とする。

【0005】

【作用】ボルテックスチューブは細長い円筒形チューブ
の一端部外周に設けたノズルから圧縮空気をチューブ内
に接線方向に導入すると圧縮空気は高速度で旋回しなが
らチューブの他端に進み、その間に外周部に高温空気が
中心部に低温空気が分離される現象を利用したもので、
中心部から低温空気を取出して工作機械の切削工具に噴
射して冷却する等、従来から局部的な冷却に使用されて
いたものであるが、これに対し本発明はボルテックスチ
ューブを冷房装置に使用しようとするものであり、この
場合圧縮空気は冷房装置の規模に応じて適当な気圧およ
び風量を選定する。こうして作られた低温空気は電子温
度制御ユニットに送られペルチェ効果により更に温度を
下げられ冷風として供給される。

【0006】又ボルテックスチューブで作られた低温空
気のみでは風量が不足する場合は、別途外気をブロワを
使用して電子温度制御ユニットを通してペルチェ効果に
より低温空気として送風すると共に、電子温度制御ユニ
ットの外側に放熱板を突設し該放熱板にボルテックスチ
ューブで作られた低温空気を吹き当てることにより電子
温度制御ユニットの内側の温度を相対的に低下させるこ
とにより電子温度制御ユニットを通過する空気の温度を
更に低下させることができる。

【0007】本発明は容易に暖房装置としても使用する
ことができる。即ちボルテックスチューブで分離された
低温空気を大気中に放出し、高温空気を電子温度制御ユ
ニットに送り電子温度制御ユニットに供給する電流の方
向を冷房の場合と逆にすることによって更に加熱して温
風として供給することができる。

【0008】

【実施例】次に本発明を図面について説明する。図1は
本発明空調装置の第1実施例の全体を示す概要図で、エ
アクリーナ1を通して取り入れた外気は圧縮機2で数気
圧に圧縮され、ボルテックスチューブ3に供給される。
ボルテックスチューブ3は一端部(図の左端部)外周に
接線方向に向けられた噴射ノズル4を有し、ノズル4を
通してボルテックスチューブ3内に噴射された圧縮空気
は高速度で旋回しながらボルテックスチューブ3の他端
(図の右端)に向って進み、その間に外周部に高温空気
5が、中心部に低温空気6が分離される。高温空気5は
ボルテックスチューブ3の右端に接続された高温空気管
8に流出し、低温空気6はボルテックスチューブ3の右
端部に設けた反射板7に衝突して反転し、ボルテックス
チューブ3の左端に接続された低温空気管9より流出す
る。

【0009】高温空気管8と低温空気管9は導管12に
合流接続され、導管12を通して電子温度制御ユニット
13に連通する。高温空気管8の途中から高温空気排出
管8′が分岐し、その分岐点に切換弁10を設ける。又
低温空気管9の途中から低温空気排出管9′が分岐し、
その分岐点に切換弁11を設ける。

【0010】電子温度制御ユニット13は中心部にP型
半導体とN型半導体を交互に配列金属接合した吸加熱素
子14で囲まれた温調空気通路15(図2参照)と、吸
加熱素子14から外方に突出する放熱板16が長手方向
に延在する放熱空気通路17とで構成され、温調空気通
路15は導管12と主空気ダクト18を介して接続さ
れ、放熱空気通路17は導管12と副空気ダクト19を
介して接続される。又温調空気通路15の下流側には絞
りタイプの流量調整弁20が設けられ更にその下流には
通風ダクト21を介してベンチレーター22が設けられ
る。放熱空気通路17の下流端には大気に連通する排気
管23を設ける。

【0011】吸加熱素子14は電気回路24により直流
電源25に接続される。電気回路24は二つの切換スイ
ッチ26を有し、これ等の切換スイッチ26,26は連
動して吸加熱素子14を流れる電流の方向を切換える。

【0012】本発明の第1実施例の空調装置は以上のよ
うに構成され次のように作動する。先ずエアクリーナ1
を通して取り入れた清浄な空気は圧縮機2で数気圧に圧
縮され、ノズル4を通してボルテックスチューブ3内に
内周壁に沿って接線方向に噴射される。ボルテックスチ
ューブ3内に噴射された圧縮空気は高速度で旋回しなが
ら図1の右側端壁に向って進行する間に外周部の高温空
気5と中心部の低温空気6に分離され、高温空気5は高
温空気管8に流出し、低温空気6は反射板7に衝突して
反転し、低温空気管9に流出する。

【0013】ここで本装置を冷房装置として使用する場
合は切換弁10を高温空気排出管8′側に切換え高温空
気を大気に放出し、切換弁11は低温空気排出管9′を
遮断するようにセットし、低温空気を導管12を通して
電子温度制御ユニット13に導く。ボルテックスチュー
ブ3から取り出された低温空気は常温より約数度低くな
っている。このとき電子温度制御ユニット13の吸加熱
素子14に供給される電流が吸加熱素子14の温調空気
通路15側が低温に放熱板16側が高温になる方向に流
れるように切換スイッチ26,26をセットする。

【0014】低温空気は導管12より主空気ダクト18
を通して温調空気通路15に導かれると共に副空気ダク
ト19を通して放熱空気通路17に導かれる。温調空気
通路15に導かれた低温空気はこのとき低温になってい
る吸加熱素子14により更に冷却される。放熱空気通路
17に導かれた低温空気は放熱板16を冷却しその冷却
作用で吸加熱素子14の温調空気通路15側の温度を更
に下げる効果を与える。こうして温調空気通路15を通
過する間に低温空気は更に約10度前後温度が下がる。
温調空気通路15を通して更に冷却された空気は流量調
整弁20により風量を調節されベンチレーター22から
室内に放出される。室内の温度は流量調整弁20により
風量を調節することによって調節される。

【0015】次に本装置を暖房装置として使用する場合
は切換弁10を高温空気排出管8′を遮断するようにセ
ットし、切換弁11を低温空気排出管9′側に切換える
と共に、切換えスイッチ26を切換えて電子温度制御ユ
ニット13の吸加熱素子14に温調空気通路15側が高
温に放熱板16側が低温になるように電流が流れるよう
にする。このように切換弁10,11、切換スイッチ2
6をセットすることによりボルテックスチューブ3より
流出した低温空気は低温空気排出管9′より大気に放出
され、高温空気は高温空気管8より導管12を通り電子
温度制御ユニット13に送られ、大部分は温調空気通路
15を通って温度を更に高められ流量調整弁20、通風
ダクト21を通ってベンチレーター22より大気に放出
される。高温空気の一部は放熱空気通路17を通りこの
とき低温になっている放熱板16を加熱し吸加熱素子1
4の温調空気通路15側の温度を相対的に高める効果が
ある。

【0016】図3は本発明空調装置の第2実施例の電子
温度制御ユニット13の部分のみを示す概要図である。
第2実施例の装置は第1実施例の装置では温調空気の風
量が不足する場合に使用される。導管12には図1に示
すものと全く同様の方法でボルテックスチューブにより
作られた低温空気又は高温空気が供給される。温調空気
通路15はこの実施例では入口側が大気に開放され、温
調空気通路15はブロワ27により直接大気より空気を
取り入れるようになっている。

【0017】温調空気通路15はP型半導体とN型半導
体を交互に配列金属接合した吸加熱素子14で囲まれ
(図4参照)、吸熱素子14の外方に長手方向に延在す
る放熱板16が突出し、各放熱板16の間には長手方向
に延びる放熱空気通路17が形成される。温調空気通路
15を包囲する吸加熱素子14の内側には好ましくは熱
良導体から成る伝熱部材28を設ける。伝熱部材は一例
として図4に示す如く多数の金属片を格子状に組立てた
ものとしてもよい。吸加熱素子14は図1と同様の回路
24により直流電源25に接続され切換スイッチ26,
26の操作により正逆いづれかの方向に電流が流れる。

【0018】本実施例では導管12は主としてダクト1
9を介して放熱空気通路17に接続され、導管12を通
して供給される低温空気又は高温空気の一部は遮断弁3
0を有するダクト29を通して温調空気通路15に供給
することもできる。温調空気通路はダクト21を経てベ
ンチレータ22に接続され、放熱空気通路17の下流側
は排気管23を通して大気に連通する。

【0019】以上の装置を冷房装置として使用する場合
は図1に示すボルテックスチューブより導管12に低温
空気が供給されるようになし、吸加熱素子14に供給さ
れる電流は吸加熱素子14の温調空気通路15側が低温
に放熱板16側が高温になる方向に流れるように切換ス
イッチ26,26をセットする。又通常ダクト29の遮
断弁30は導管12と温調空気通路15の連通を遮断す
るようにセットする。

【0020】以上のようにセットした状態でブロワ27
を始動すると外気は温調空気通路15に取り込まれ吸加
熱素子で囲まれた部分を通過する間に冷却されダクト2
1を経てベンチレータ22より室内に放出される。吸加
熱素子14は外気を約10度前後温度を下げることがで
きるが、本実施例ではボルテックスチューブにより約数
度温度低下された外気がダクト19を通して放熱空気通
路17に導かれるため放熱板16が冷され、その結果吸
加熱素子14の温調空気通路15側の温度が相対的に下
がり電子温度制御ユニット15の冷却効果を高めること
ができる。更に図示の如く温調空気通路15内に伝熱部
材28を設けることにより伝熱面積を増し冷却効率を更
に向上させることができる。放熱空気通路17を通過し
た空気は排気管23を通して大気に放出される。

【0021】以上の装置により更に強い冷房が望まれる
場合は遮断弁30を開き導管12に供給される低温空気
の一部を直接温調空気通路15に導く。こうして電子温
度制御ユニット13で冷却されるべき空気を予め若干温
度の低い空気として置くことによりベンチレータ22よ
り更に温度の低下した空気を放出することができる。

【0022】本装置を暖房装置として使用する場合には
全ての切換弁、切換スイッチ等を冷房の場合と逆にセッ
トすることにより実施できることは第1実施例の説明か
ら容易に理解できるであろう。

【0023】本発明は従来工作機械の切削工具等を冷却
するための局部冷却装置として使用されていたボルテッ
クスチューブと電子冷却ユニットとを組合せて冷房装置
に利用することを意図したものであるが、上述のように
切換弁と切換スイッチを設けることにより冷暖房両用装
置として使用することができる。又これ等の切換弁、切
換スイッチは一斉に冷房位置および暖房位置に切換動作
できるように連動せしめることは容易に設計できるであ
ろう。

【0024】

【発明の効果】本発明は冷媒を使用することなく単に空
気を圧縮しボルテックスチューブと電子温度制御ユニッ
トを使用することによって冷風又は温風を作り出すよう
にしたので従来の一般の冷房装置において問題となって
いた地球環境汚染の問題を完全に回避することができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明による空調装置の第1実施例の概要図。

【図2】図1のII−II線に沿う断面図。

【図3】本発明による空調装置の第2実施例の電子温度
制御ユニット部分の概要図。

【図4】図3のIV−IV線に沿う断面図。

【符号の説明】

2 圧縮機 3 ボルテックスチューブ 8 高温空気管(第1管路) 8′ 高温空気排出管 9 低温空気管(第2管路) 9′ 低温空気排出管 10 切換弁(第1) 11 切換弁(第2) 13 電子温度制御ユニット 14 吸加熱素子 15 温調空気通路 16 放熱板 17 放熱空気通路 22 ベンチレータ 24 電気回路 25 直流電源 26 切換スイッチ 27 ブロワ 28 伝熱部材

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮空気をボルテックスチューブに導入
    して低温空気と高温空気を作り、前記低温空気又は高温
    空気をP型半導体とN型半導体とを交互に配列金属接合
    した吸加熱素子を有する電子温度制御ユニットを通して
    更に冷却又は加熱して送風することを特徴とする空調装
    置。
  2. 【請求項2】 一端を前記ボルテックスチューブの高温
    空気出口に接続される第1管路と、一端を前記ボルテッ
    クスチューブの低温空気出口に接続される第2管路と、
    一端を前記第1および第2管路の他端に接続され他端を
    前記電子温度制御ユニットに接続される第3管路と、前
    記第1管路の途中に設けられ前記第1管路を通る高温空
    気を大気に放出する第1切換弁と、前記第2管路の途中
    に設けられ前記第2管路を通る低温空気を大気に放出す
    る第2切換弁と、前記電子温度制御ユニットの吸加熱素
    子に流れる電流の方向を切換える切換えスイッチとを設
    けたことを特徴とする請求項1に記載の空調装置。
  3. 【請求項3】 入口側にブロワを出口側にベンチレータ
    を設けた温調空気通路と、P型半導体とN型半導体とを
    交互に配列金属接合した吸加熱素子で前記温調空気通路
    を包囲して該温調空気通路を通過する空気を冷却又は加
    熱する電子温度制御ユニットとから成る空調装置におい
    て、前記温調空気通路を包囲する吸加熱素子に外方に突
    出する放熱板を取り付けると共に、圧縮空気を低温空気
    と高温空気に分離せしめるボルテックスチューブを設
    け、前記ボルテックスチューブで形成された低温空気又
    は高温空気を前記放熱板に接して流過せしめるようにし
    たことを特徴とする空調装置。
  4. 【請求項4】 前記温調空気通路の内部に該通路内壁に
    接して熱良導体から成る伝熱部材を設けたことを特徴と
    する請求項3に記載の空調装置。
  5. 【請求項5】 前記ボルテックスチューブで形成された
    低温空気又は高温空気の一部を前記温調空気通路に導入
    することを特徴とする請求項3又は4に記載の空調装
    置。
JP5103831A 1993-02-26 1993-04-30 空調装置 Pending JPH06307731A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5-38013 1993-02-26
JP3801393 1993-02-26
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