JPH11225857A - ペルチェ素子を利用した冷暖兼用シート装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建設機械、農業機械或いは荷役機械のシート
に故障の少ない暖房及び冷房機能を設ける。 【解決手段】 シート本体１の座部２に別体なシートカ
バー本体４を取付ける。シートカバー本体４に水Ｗの流
路６を設け、シート本体１とは別体にペルチェ素子11を
有する熱交換装置９を設ける。ペルチェ素子11の一側に
水Ｗが通る水管12を設けると共に他側に、放熱フィン1
3、ＤＣファン14を設ける。流路６と熱交換装置９との
間に水Ｗの供給側循環流路17、回収側循環流路18を設け
る。回収側循環流路18の途中に水圧送用のポンプ23と水
貯溜用のタンク26を設ける。ペルチェ素子11はシート本
体１とは別体に、すなわちシート本体１に人が座ったと
きに体重が何等加わることのない箇所に配置することに
より、ペルチェ素子11の破損や変形を防止することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械、農業機
械或いは荷役機械等のペルチェ素子を利用した冷暖兼用
シート装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来この種のものとし
て、実開昭６４−５４８５５号公報の第１〜３図等に、
シートの座部、背もたれ部の少なくとも一方の内部に、
ペルチェ素子が配置され、該ペルチェ素子の身体接触面
にクッションを兼ねた熱伝導体が設けられ、反対面に放
熱体が設けられた自動車用シートの冷暖房装置が開示さ
れている。したがって、前記従来技術においてはペルチ
ェ素子の電流方向を切換えるだけでシートへの着座者の
身体が効果的に冷却または加温され、居住性が向上し、
また熱伝導体はクッションを兼ねているので、別にクッ
ション体を設ける必要がない、というものである。

【０００３】また、特開平３−２０２０１５号公報の第
１〜５図等には薄板状のペルチェ素子を挟んでその一方
端面側に第１熱交換体が、他方端面側に第２熱交換体が
夫々設けられて、冷却と加温が切り替え可能な熱移動ユ
ニットを内蔵したシートクッションまたはシートバック
クッションであって、前記ペルチェ素子と第１熱交換体
との間、もしくは該ペルチェ素子と第２熱交換体との間
の少なくともいずれか一方に、良熱伝導性のスペーサを
介設したものであって、熱移動機能維持のための断熱効
果を十分に活かすことができるものである。

【０００４】さらに、実開昭６４−５６７４８号公報の
第１図等に、ヘッドレストの内部に冷却面を頭部接触側
に向けたペルチェ素子が配置され、該ペルチェ素子の発
熱面に放熱体が設けられた自動車用ヘッドレストの冷却
装置等も開示されている。

【０００５】このようなペルチェ素子をシートの座部、
背もたれ部或いはヘッドレストの内部に設けたものや、
ペルチェ素子をシートクッション、シートバッククッシ
ョンに内蔵したものにおいては、使用時には体重がペル
チェ素子に直接的或いは間接的に加わってしまう。この
ためにペルチェ素子の表面に過大な荷重が加わり、該ペ
ルチェ素子の破損や変形の原因となる虞があった。

【０００６】このような問題を解決する一手段として、
例えば実開平７−４２８１２号公報の図２，３等には水
冷式エンジンを搭載し、また運転座席を装備している建
設機械、作業車両等において、運転座席のシート又は背
もたれの少なくとも一方に、その内部を通過する管部材
を配設し、その管部材にエンジンをー冷却用の温水を導
くように配管した運転座席の温暖調整装置が開示されて
いる。このような装置においてはペルチェ素子を利用せ
ずにすむものの、運転座席を冷却することはできないと
いう問題が残る。

【０００７】そこで、本発明は前記問題を解決してペル
チェ素子を利用してシートの座部、背もたれ部或いはヘ
ッドレスト部を暖房、冷房できると共に、前記ペルチェ
素子が破損や変形することのないペルチェ素子を利用し
た冷暖兼用シート装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１は、シ
ート本体の座部、背もたれ部或いはヘッドレストの少な
くともいずれか１箇所に一体又は別体に取付ける熱媒体
の流路と、前記シート本体と別体に設けられペルチェ素
子を有する熱交換手段と、前記流路と熱交換手段を接続
する前記熱媒体の循環流路とを具備したことを特徴とす
るペルチェ素子を利用した冷暖兼用シートである。

【０００９】したがって、請求項１ではシート本体と別
体に設けられペルチェ素子を有する熱交換手段により熱
媒体を加熱或いは冷却し、そして該熱媒体をシート本体
に一体又は別体に取付ける流路に循環させることによ
り、ペルチェ素子に体重等が負荷されることなくシート
本体まわりの暖房或いは冷房を行うことができる。

【００１０】本発明の請求項２は、前記循環流路の途中
に熱媒体圧送用のポンプ及び熱媒体貯溜用のタンクを設
けたことを特徴とする請求項１記載のペルチェ素子を利
用した冷暖兼用シート装置である。

【００１１】したがって、請求項２ではポンプにより熱
媒体を、ペルチェ素子を有する熱交換手段、流路へと確
実に循環させることができ、さらにタンクを介すること
により熱媒体に混入した気泡等を除去することができ
る。

【００１２】本発明の請求項３は、前記循環流路をパイ
プにより形成し、該パイプを逆止弁を備えた雄雌一対の
接続具により着脱自在に接続したことを特徴とする請求
項１記載のペルチェ素子を利用した冷暖兼用シート装置
である。

【００１３】したがって、請求項３では循環流路を雄雌
一対の接続具により着脱自在とすることができるので、
熱媒体の流路、熱交換手段の取付けを簡単に行うことが
できる。

【００１４】本発明の請求項４は、前記ペルチェ素子を
車両用バッテリー側に接続することを特徴とする請求項
１〜４のいずれか１項に記載のペルチェ素子を利用した
冷暖兼用シート装置である。

【００１５】したがって、請求項４では車両用バッテリ
ーを兼用してシート本体回りの暖房、冷房を行うことが
できる。

【００１６】本発明の請求項５は、前記熱媒体の流路を
中空で偏平形状のシートカバー本体に設けたことを特徴
とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のペルチェ素
子を利用した冷暖兼用シート装置である。

【００１７】したがって、請求項５ではシートカバー本
体をシート本体に載置等により取付けることにより熱媒
体の流路をシート本体に取付けることができる。

【００１８】

【発明の実施態様】以下、本発明のー実施例を図１〜３
を参照して説明する。図１，２において１は建設機械、
農業機械或いは荷役機械等のシート本体を示しており、
シート本体１は座部２の後部に背もたれ部３を有する。
座部２とは別体で該座部２に載置するシートカバー本体
４は、ゴム、防水布等の弾性、柔軟性、耐熱性等を有す
る材料により形成された中空で偏平形状である。そして
シートカバー本体４に仕切り部５を相互に形成して流体
状熱媒体たる水Ｗ又はクーラントの流路６を蛇腹状に形
成する。そして、流路６の始端に流入口７を形成し、一
方流路６の終端に流出口８を形成する。したがって、流
入口７より流入した水Ｗは流路６を迂回しながら流出口
８に至る。

【００１９】シート本体１とは別体で該シート本体１の
近傍、例えば運転席の床面等に取付けられ前記流路６に
温水或いは冷水を供給すると共に回収する熱交換装置９
のケース10の内部にペルチェ素子11を設ける。該ペルチ
ェ素子11はＰ型半導体とＮ型半導体とを金属で接合し
（いずれも図示せず）、直流電流を正方向に流すことに
より一方で吸熱が起き低温部となり他方で発熱が起き高
温部となるものであり、また直流電流を逆方向に流すこ
とにより、吸熱、発熱も逆転し一方が高温部となり他方
が低温部となる。このようなペルチェ素子11の一側に水
Ｗとの熱交換部たる熱伝導性に優れる材質よりなる水管
12を熱交換可能なように接触させて設ける。さらに、ペ
ルチェ素子11の他側に放熱体たる放熱フィン13を設ける
と共に、該放熱フィン13に送風するための送風手段たる
ＤＣファン14を設ける。したがって、ＤＣファン14によ
りケース10の導入口15より流入した外気と放熱フィン13
の熱が熱交換した後、ケース10の排出口16より排気され
るようになっている。

【００２０】そしてシートカバー本体４と水管12との間
に水Ｗの循環流路17，18を設ける。これらは水管12から
シートカバー本体４へ至るパイプ状の供給側循環流路17
と、シートカバー本体４から水管12へ至るパイプ状の回
収側循環流路18とからなる。供給側循環流路17は一端20
を水管12の流出口19に接続すると共に、他端20Ａを流路
６の流入口７に接続するものであり、回収側循環流路18
は一端21を水管12の流入口22に接続し、他端21Ａを流路
６の流出口８に接続する。水管12の流入口22側には、水
圧送用のポンプ23の吐出口24を接続し、さらにポンプ23
の供給口25側には水Ｗを貯溜するためのタンク26を設け
る。さらに、供給側循環流路17の途中には、ワンタッチ
カプラー等と称する着脱自在な雄雌一対の接続具27，28
が設けられており、該接続具27，28には逆止弁（図示せ
ず）を内蔵している。同様に回収側循環流路18の途中に
も、着脱自在な雄雌一対の接続具29，30が設けられてお
り、該接続具29，30にも逆止弁（図示せず）を内蔵して
いる。

【００２１】図３は電気回路図であり、直流電源装置た
る例えば建設機械等のエンジン用バッテリー31のプラス
側31Ａに、ペルチェ素子11、ＤＣファン14、ポンプ23の
切換えスイッチ32を介して並列に接続する。この切換え
スイッチ32は実線で示すようにＯＮしたときは、ＤＣフ
ァン14、ポンプ23を作動すると共に、ペルチェ素子11に
直流電流を一方向に流す。また破線で示すようにＯＮし
たときは、ＤＣファン14、ポンプ23を作動すると共に、
ペルチェ素子11に直流電流を他方向に流すことができる
ようになっている。尚、図示しないが切換えスイッチ32
を中間位置としたときには、いずれも断電できるように
なっている。

【００２２】次に前記構成についてその作用を説明す
る。予めシートカバー本体４を座部２に載置して取付け
ると共に、バッテリー31のプラス側31Ａに切換えスイッ
チ32側を接続し、さらに接続具27，28，29，30により供
給側循環流路17，回収側循環流路18を接続しておく。
尚、シートカバー本体４をシート本体１に取付けるとき
や、熱交換装置９を運転席の床等に取付けるときには、
パイプからなる供給側循環流路17が邪魔になるので接続
具27，28を外して行う。この際、接続具27，28には逆止
弁が内蔵しているので水Ｗが漏れることはない。同様に
回収側循環流路18は接続具29，30を外して行う。この際
にも、接続具29，30には逆止弁が内蔵しているので水Ｗ
が漏れることはない。このようにシートカバー本体４、
熱交換装置９を取付けると共に、接続具27，28，29，30
を接続し、さらにバッテリーのプラス側31に配線を行っ
て取付けを完了する。

【００２３】そして、冬季等においては切換えスイッチ
32をＯＦＦより「暖」側に切換えることにより、切換え
スイッチ32は図３の実線に示すように切換えられてペル
チェ素子11に直流電流が一方向に流れると、ペルチェ素
子11の水管12側が発熱して水管12を加温する。一方ペル
チェ素子11の放熱フィン13側は冷却される。したがっ
て、水管12内の水Ｗは加熱され、同時にポンプ23が作動
することによりタンク26内の水Ｗが供給口25より吸込ま
れて吐出口24より吐出する。この吐出した水Ｗは流出口
19より水管12に流入し、上述のようにペルチェ素子11の
発熱により水管12内の水Ｗは加熱され温水となる。そし
てこの温水（水Ｗ）は供給側循環流路17を通ってシート
カバー本体４に至り、流入口７より蛇腹状の流路６を通
ることにより、座部２まわりを暖房することができる。
シートカバー本体４の流出口８に至った水Ｗは回収側循
環流路18を通ってタンク26に至り、タンク26の水Ｗが再
度ポンプ23により水管12を通って温水（水Ｗ）となり、
供給側循環流路17を通ってシートカバー本体４へ連続し
て供給できるようになっている。また、放熱フィン13は
ペルチェ素子11に冷却されるが、ＤＣファン14の作動に
より導入口15より外気が放熱フィン13に送風されて熱交
換し、該冷風は排出口16より排気される。

【００２４】一方、夏期等においては切換えスイッチ32
を「冷」側に切換えることにより、切換えスイッチ32は
図３の破線に示すように切換えられてペルチェ素子11に
直流電流が他方向に流れると、ペルチェ素子11の水管12
側が冷却して水管12を冷却する。一方ペルチェ素子11の
放熱フィン13側は加熱される。したがって、水管12内の
水Ｗは冷却され、同時にポンプ23が作動することにより
タンク26内の水Ｗが供給口25より吸込まれて吐出口24よ
り吐出する。この吐出した水Ｗは流出口19より水管12に
流入し、上述のようにペルチェ素子11の冷却により水管
12内の水Ｗは冷却され冷水となる。そしてこの冷水（水
Ｗ）は供給側循環流路17を通ってシートカバー本体４に
至り、流入口７より蛇腹状の流路６を通ることにより、
座部２まわりを冷房することができる。また、放熱フィ
ン13はペルチェ素子11に加熱されるが、ＤＣファン14の
作動により導入口15より外気が放熱フィン13に送風され
て熱交換し、該温風は排出口16より排気される。

【００２５】以上のように前記実施例においては、シー
ト本体１の座部２に別体なシートカバー本体４を取付け
ると共に、該シートカバー本体４に水Ｗの流路６を設
け、前記シート本体１とは別体にペルチェ素子11を有す
る熱交換装置９を設け、前記流路６と熱交換装置９との
間に水Ｗの供給側循環流路17、回収側循環流路18を設け
たことにより、ペルチェ素子11への直流電流の流れ方向
を切換えることにより、シート本体１を暖房或いは冷房
することができる。さらに、ペルチェ素子11はシート本
体１とは別体に、すなわちシート本体１に人（図示せ
ず）が座ったときに体重が何等加わることのない箇所に
配置することにより、ペルチェ素子11の破損や変形を防
止することができる。しかも、シート本体１には流路６
だけを設けるので、各種装置をシートに内蔵する必要は
なくシート自体が大型化することはない。

【００２６】また、回収側循環流路18の途中にポンプ23
を設けたことにより、温水、冷水（水Ｗ）を強制的に循
環させることができ、シート本体１を確実に暖房、冷房
することができる。さらに回収側循環流路18の途中に水
貯溜用のタンク26を設けたことにより、循環流路17，18
の着脱時に水Ｗの中に混入する気泡をタンク26によって
捕捉することができ、この結果ポンプ23における空回を
防止できる。しかも、ポンプ23、タンク26をも内蔵した
熱交換装置９を、シート本体１と別体に設けたことによ
り、シート本体１に熱交換装置９を組込む必要がなくな
り、シート本体１側自体のクッション性等を確保するこ
とができると共に、ＤＣファン14の騒音対策等も十分に
行うことができる。

【００２７】さらに、供給側循環流路17、回収側循環流
路18をパイプにより形成し、該パイプを逆止弁を備えた
雄雌一対の接続具27，28，29，30により夫々着脱自在に
接続したことによって、シートカバー本体４を座部２に
取付けるときや熱交換装置９を運転席の床面等に取付け
るときには、供給側循環流路17、回収側循環流路18を接
続具27，28，29，30により切離して、簡単にシートカバ
ー本体４等を取付けることができる。この切離の際には
接続具27，28，29，30に逆止弁が内蔵しているので、水
Ｗが漏れてしまうことはない。

【００２８】また、前記ペルチェ素子11、ＤＣファン1
4、ポンプ23の電源を建設機械、作業車両等の車両用バ
ッテリー31と兼用することにより、別途専用の安定化電
源等を必要とせず、安価に使用することができる。

【００２９】しかも、ゴム、防水布等の弾性、柔軟性、
耐熱性等を有する材料により形成されシート本体１の座
部２とは別体のシートカバー本体４に流路６を設けるこ
とにより、流路６をシート本体１に後付けができ、既存
シート本体１にも対応することができる。さらにクッシ
ョン性を向上することができる。また、シートカバー本
体４に設けた流路６は、蛇腹状に迂回するようにして、
温水、冷水（水Ｗ）との熱交換効率を高めたので、局部
的な暖房、冷房ではなく、広域的に暖房、冷房を行うこ
とができる。

【００３０】尚、本発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく、種々の変形が可能である。例えば実施例では
シート本体の座部に該シート本体と別体なシートカバー
本体を載置してシート本体に流路を設けたが、図４に示
すようにゴム、防水布等の弾性、柔軟性、耐熱性等を有
する材料により形成された中空で流路６を蛇腹状に設け
た偏平体４Ａをシート本体１のシート地１Ａの下側に内
蔵し、該流路６に供給側循環流路17、回収側循環流路18
を介して熱交換装置９を接続するようにしてもよい。さ
らに、前記シート本体は建設機械、農業機械或いは荷役
機械等の他に、自動車用シート、事務用椅子などあらゆ
るシートに利用できる。また、シートの座部以外に背も
たれ部或いはヘッドレストに熱媒体の流路を設けてもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】本発明の請求項１は、シート本体の座
部、背もたれ部或いはヘッドレストの少なくともいずれ
か１箇所に一体又は別体に取付ける熱媒体の流路と、前
記シート本体と別体に設けられペルチェ素子を有する熱
交換手段と、前記流路と熱交換手段を接続する前記熱媒
体の循環流路とを具備したことを特徴とするペルチェ素
子を利用した冷暖兼用シートであり、ペルチェ素子に体
重等が負荷されることもないのでペルチェ素子の破損や
変形を防止してシート本体まわりの暖房或いは冷房を行
うことができると共に、シート本体には流路だけを設け
るので、各種装置をシートに内蔵する必要はなくシート
自体が大型化することはない。

【００３２】本発明の請求項２は、前記循環流路の途中
に熱媒体圧送用のポンプ及び熱媒体貯溜用のタンクを設
けたことを特徴とする請求項１記載のペルチェ素子を利
用した冷暖兼用シート装置であり、熱媒体を強制的に循
環させるためのポンプを設け、さらにタンクにより熱媒
体に混入した気泡等を除去することができるので、確実
に熱媒体を循環させることができると共に、ポンプの寿
命を伸ばすことができる。

【００３３】本発明の請求項３は、前記循環流路をパイ
プにより形成し、該パイプを逆止弁を備えた雄雌一対の
接続具により着脱自在に接続したことを特徴とする請求
項１記載のペルチェ素子を利用した冷暖兼用シート装置
であり、循環流路を容易に着脱自在とすることができる
ので、熱媒体の流路、熱交換手段の取付けを簡単に行う
ことができる。

【００３４】本発明の請求項４は、前記ペルチェ素子を
車両用バッテリー側に接続することを特徴とする請求項
１〜４のいずれか１項に記載のペルチェ素子を利用した
冷暖兼用シート装置であり、車両用バッテリーを兼用し
て別途専用の安定化電源等を必要とせず、安価に使用す
ることができる。

【００３５】本発明の請求項５は、前記熱媒体の流路を
中空で偏平形状のシートカバー本体に設けたことを特徴
とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のペルチェ素
子を利用した冷暖兼用シート装置であり、既存シート本
体に後付けを行うことができ、さらにシートを広域的に
暖房、冷房を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す断面図である。

【図２】本発明の第１実施例を示す斜視図である。

【図３】本発明の第１実施例を示す電気回路図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ シート本体 ２ 座部 ３ 背もたれ部 ４ シートカバー本体 ９ 熱交換装置 11 ペルチェ素子 17 供給側循環流路 18 回収側循環流路 23 ポンプ 26 タンク 27，28，29，30 接続具 31 バッテリー Ｗ 水（熱媒体）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート本体の座部、背もたれ部或いはヘ
   ッドレストの少なくともいずれか１箇所に一体又は別体
   に取付ける熱媒体の流路と、前記シート本体と別体に設
   けられペルチェ素子を有する熱交換手段と、前記流路と
   熱交換手段を接続する前記熱媒体の循環流路とを具備し
   たことを特徴とするペルチェ素子を利用した冷暖兼用シ
   ート。
2. 【請求項２】 前記循環流路の途中に熱媒体圧送用のポ
   ンプ及び熱媒体貯溜用のタンクを設けたことを特徴とす
   る請求項１記載のペルチェ素子を利用した冷暖兼用シー
   ト装置。
3. 【請求項３】 前記循環流路をパイプにより形成し、該
   パイプを逆止弁を備えた雄雌一対の接続具により着脱自
   在に接続したことを特徴とする請求項１記載のペルチェ
   素子を利用した冷暖兼用シート装置。
4. 【請求項４】 前記ペルチェ素子を車両用バッテリー側
   に接続することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
   項に記載のペルチェ素子を利用した冷暖兼用シート装
   置。
5. 【請求項５】 前記熱媒体の流路を中空で偏平形状のシ
   ートカバー本体に設けたことを特徴とする請求項１〜４
   のいずれか１項に記載のペルチェ素子を利用した冷暖兼
   用シート装置。