空調コア
【課題】小型化を実現しつつ、耐久性の高い空調コアを提供する。
【解決手段】実施例１の空調装置が備える空調コア１００は、複数のペルチェ素子９ａ〜９ｄと、各ペルチェ素子９ａ〜９ｄの各一面９０ａに設けられた内側フィン９ａ、９ｂと内部を冷却水が流通可能なチューブ７とを備えている。チューブ７は、インレット部２３と、インレット部２３と連通し、環状に形成されて各組付体１９、２１保持する環状部７０ａと、環状部７０ａと連通し、インレット部２３と隣接するアウトレット部２５とからなる。ペルチェ素子９ａ、９ｂと内側フィン９ａ及び熱交換用フィン１５は組付体１９を構成しており、ペルチェ素子９ｃ、９ｄと内側フィン９ｂ及び熱交換用フィン１５は組付体２１を構成している。各ペルチェ素子９ａ〜９ｄは、各一面９０ａが内側を向き、各他面９０ｂが外側を向きつつ環状部７０ａに隣接するように整列している。
【解決手段】実施例１の空調装置が備える空調コア１００は、複数のペルチェ素子９ａ〜９ｄと、各ペルチェ素子９ａ〜９ｄの各一面９０ａに設けられた内側フィン９ａ、９ｂと内部を冷却水が流通可能なチューブ７とを備えている。チューブ７は、インレット部２３と、インレット部２３と連通し、環状に形成されて各組付体１９、２１保持する環状部７０ａと、環状部７０ａと連通し、インレット部２３と隣接するアウトレット部２５とからなる。ペルチェ素子９ａ、９ｂと内側フィン９ａ及び熱交換用フィン１５は組付体１９を構成しており、ペルチェ素子９ｃ、９ｄと内側フィン９ｂ及び熱交換用フィン１５は組付体２１を構成している。各ペルチェ素子９ａ〜９ｄは、各一面９０ａが内側を向き、各他面９０ｂが外側を向きつつ環状部７０ａに隣接するように整列している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空調コアに関する。空調コアとは、クーラコア又はヒータコアとして用いられ得る空調用熱交換器である。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の図２等に従来のクーラコアが開示されている。このクーラコアは、一面側が吸熱面となり、他面側が放熱面となる複数のペルチェ素子と、各ペルチェ素子の一面側に設けられ、空気に接触可能なフィンと、複数本のチューブとを備えている。各ペルチェ素子は、各一面側が内側を向き、各他面側が外側を向くように整列されている。また、各ペルチェ素子の外側、すなわち各ペルチェ素子の他面側には複数の放熱器が設けられている。
【０００３】
各チューブの内部には、熱交換媒体としての冷却水を流通可能な液体流路が形成されている。そして、各チューブは、それぞれ放熱器に接続されており、この放熱器を介して各チューブが連通し、二つの流路を形成している。各流路の各端部は、インレット部とアウトレット部とにそれぞれ接続されており、これらのインレット部及びアウトレット部を介して各流路が連通するようになっている。
【０００４】
このように構成されたクーラコアを例えば空調装置に用いる場合、フィンと接触する空気の熱が各ペルチェ素子により吸熱されて空気が冷却される。この際、吸熱された空気の熱は冷却水に放熱されるため、冷却水は加熱されることとなる。こうして、このクーラコアでは、冷却された空気を室内に供給して室内の冷房を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３３９５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このようなクーラコアについては、小型化と、長期間の使用に耐え得る耐久性の向上とが求められている。特に、車両においては、搭載スペースに対する制限が厳しいとともに、走行により絶えず生じる振動への対処がより重要である。このため、上記のクーラコアを車両用の空調装置として採用するためには、上記の各要求を満たすことが強く求められる。
【０００７】
この点、上記従来のクーラコアでは、各チューブが各ペルチェ素子の外側に設けられた各放熱器に接続されているため、クーラコアにおける各チューブの取り回しが複雑である。また、このクーラコアでは、各放熱器と各チューブとの間、すなわち各ペルチェ素子の外側と各チューブとの間に不必要な空間が生じてしまう。これらのため、このクーラコアでは小型化が難しくなっている。
【０００８】
また、このクーラコアでは、各チューブが各放熱器に接続されているに過ぎず、各チューブによって、各ペルチェ素子を十分に固定することができなくない。このため、このクーラコアでは、その剛性が低く、耐久性についても懸念が生じる。
【０００９】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、小型化を実現しつつ、耐久性の高い空調コアを提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の空調コアは、複数のペルチェ素子と、
各該ペルチェ素子の一面に設けられたフィンと、
内部を液体からなる熱交換媒体が流通可能なチューブとを備え、
前記チューブは、インレット部と、該インレット部と連通し、環状に形成されて各前記ペルチェ素子を保持する環状部と、該環状部と連通し、該インレット部と隣接するアウトレット部とからなり、
各該ペルチェ素子は、前記一面が内側を向き、他面が外側を向くように該環状部に隣接していることを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
本発明の空調コアでは、各ペルチェ素子の外側にチューブの環状部が配置されている。そして、この環状部で各ペルチェ素子の外側から各ペルチェ素子を保持する。このため、この空調コアでは、各ペルチェ素子が環状部の内側に位置し、各ペルチェ素子及び各フィンが環状部によって保持されつつ、囲包された状態となる。このため、この空調コアでは、各ペルチェ素子に対するチューブの取り回しが簡単であるとともに、各ペルチェ素子の外側とチューブとの間に不必要な空間も生じ難い。
【００１２】
また、この空調コアでは、環状部によって各ペルチェ素子が囲包されることから、その環状部の内側で各ペルチェ素子を十分に固定することが可能となっている。このため、この空調コアでは、その剛性を高くすることが可能となっている。
【００１３】
そして、この空調コアでは、各フィンを介して各ペルチェ素子の一面側を通過する空気に対して吸熱又は放熱を行い、空気を冷却又は加熱することが可能となっている。また同時に、この空調コアでは、各ペルチェ素子がチューブ内の液体に対して放熱又は吸熱を行うことで、液体を加熱又は冷却することが可能となっている。
【００１４】
したがって、本発明の空調コアによれば、小型化を実現しつつ、その耐久性を高くすることが可能となる。
【００１５】
本発明の空調コアにおいては、ペルチェ素子による吸熱又は放熱を受けて冷却又は加熱された空気を室内に供給して室内の空調を行っても良く、ペルチェ素子による放熱又は吸熱を受けた液体の熱や冷熱を利用して、室内の空調を行っても良い。また、このペルチェ素子は、一面側と他面側とで吸熱面と放熱面とが切り替え可能に構成されていることが好ましい。
【００１６】
本発明の空調コアにおける熱交換媒体としての液体としては、水や不凍液等を採用することができる。この水等は、ペルチェ素子による吸熱又は放熱のために専用に用いられる水等であっても良く、例えば、車両の空調装置としてこの空調コアを用いる場合には、エンジン等の冷却水等を利用しても良い。
【００１７】
インレット部とアウトレット部とは互いに固定されていることが好ましい（請求項２）。この場合、インレット部とアウトレット部とを互いに固定することで生じる締付力が環状部に対して均等に伝達される。このため、この空調コアでは、チューブの環状部において、各ペルチェ素子を挟持する力が生じ、各ペルチェ素子を保持する力がより向上する。このため、空調コアでは、その剛性がより高くなり、耐久性をより向上させることが可能である。
【００１８】
ペルチェ素子及びフィンを有する複数の組付体が環状部内に組み付けられていることが好ましい（請求項３）。この場合には、空調コアの製造コストを低廉化させることが可能である。
【００１９】
また、上記の空調コアにおいて、フィンはペルチェ素子から直角に延びる複数の板状に形成され得る。そして、一方の組付体のフィンの間に他方の組付体のフィンが位置するように、一対の組付体が対面状態で組み付けられていることが好ましい（請求項４）。この場合には、環状部に対して各組付体を組み付けることが一層容易となる。このため、空調コア製造が容易となり、空調コアの製造コストを低廉化することが可能である。
【００２０】
環状部の外側は断熱され得る（請求項５）。この場合には、環状部内の液体の熱が外部に放熱され難くなり、また、環状部内の液体の冷熱が外部の空気等によって加熱され難くなる。このため、この空調コアでは、液体に対するペルチェ素子の放熱及び吸熱をより効果的に行わせることができる。このため、この空調コアでは、空気に対するペルチェ素子の放熱及び吸熱がより効果的に行われ、好適に空気を加熱又は冷却することができる。このため、この空調コアでは、その空調能力を高くすることが可能となる。また、この空調コアでは、液体の熱や冷熱の利用も行い易くなる。なお、環状部の外側を断熱する方法としては、例えば環状部の外側の周囲を公知の断熱材で覆う方法が挙げられる。この場合、断熱材は環状部と近接した状態で設けられることが好ましい。これにより、環状部内の液体の熱がより外部に放熱され難くなり、また、環状部内の液体の冷熱が外部の空気等によってより加熱され難くなる。
【００２１】
また、環状部の外側には、環状部と他面側で隣接する第２のペルチェ素子が設けられ得る。そして、第２のペルチェ素子の一面には、第２のフィンが設けられ得る（請求項６）。この場合には、第２のペルチェ素子及び第２のフィンによっても空気を加熱又は冷却することが可能となるとともに、第２のペルチェ素子によって、環状部内の液体をより好適に加熱又は冷却することが可能となる。このため、この空調コアでは、より好適に空調を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１の車両用空調装置を示す模式構造図である。
【図２】実施例１の車両用空調装置に係り、空調コアの一部を示す部分拡大断面図である。
【図３】実施例１の車両用空調装置に係り、組み付け前の組付体を示す側面図である。
【図４】実施例２の車両用空調装置を示す模式構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
（実施例）
図１に示すように、実施例１の車両用空調装置（以下、空調装置という。）は、車両に搭載されて車室内の空調を行う。この空調装置は、空調コア１００と、ラジエータ３と、コントローラ５とを備えている。このコントローラ５は電源としてのバッテリ５ａに接続されている。
【００２５】
空調コア１００は、内部を熱交換媒体としての冷却水が流通可能なチューブ７と、公知のペルチェ素子９ａ〜９ｈと、内側フィン１１ａ、１１ｂと、外側フィン１３ａ、１３ｂとを備えている。より詳細には、チューブ７は環状に形成された環状部７０ａを有しており、この環状部７０ａの内側にペルチェ素子９ａ〜９ｄが配置され、環状部７０ａの外側にペルチェ素子９ｅ〜９ｈが配置されている。これらペルチェ素子９ｅ〜９ｈ及び外側フィン１３ａ、１３ｂがそれぞれ、第２のペルチェ素子及び第２のフィンに相当している。また、図２に示すように、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈの各他面９０ｂには、熱交換用フィン１５がそれぞれ設けられている。なお、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈは、一面９０ａ側と他面９０ｂ側とで吸熱面と放熱面とが切り替え可能に構成されている。
【００２６】
図１に示すように、各ペルチェ素子９ａ〜９ｄは、各一面９０ａが環状部７０ａの内側を向き、各他面９０ｂが環状部７０ａの外側を向くように環状部７０ａに隣接している。より具体的には、ペルチェ素子９ａ、９ｂの各他面９０ｂが環状部７０ａを構成する後述の配管２７と隣接しており、ペルチェ素子９ｃ、９ｄの各他面９０ｂが環状部７０ａを構成する後述の配管２９と隣接している。
【００２７】
図３に示すように、ペルチェ素子９ａ、９ｂの各一面９０ａには、内側フィン１１ａが設けられており、ペルチェ素子９ｃ、９ｂの各一面９０ａには、内側フィン１１ｂが設けられている。各内側フィン１１ａ、１１ｂには、それぞれペルチェ素子９ａ〜９ｄ側から直角に延びた複数の板状の第１放熱板１１０ａ、１１０ｂが形成されている。また、各内側フィン１１ａ、１１ｂには、公知の温度センサ１７ａ、１７ｂがそれぞれ設けられている。これらの温度センサ１７ａ、１７ｂは、図１に示すバッテリ５ａに電気的に接続されている。
【００２８】
図３に示すように、各第１放熱板１１０ａ、１１０ｂの各一面には、波板状の第２放熱板１１１がそれぞれ設けられている。各第１放熱板１１０ａは、組み付け時に各第１放熱板１１０ａの間に他方の第１放熱板１１０ｂが配置可能に形成されている。同様に、各第１放熱板１１０ｂは、各第１放熱板１１０ｂの間に他方の第１放熱板１１０ａを配置可能に形成されている。
【００２９】
図２に示すように、熱交換用フィン１５は、複数の板状の放熱板からなり、各内側フィン１１ａ、１１ｂ及び後述する外側フィン１３ａ、１３ｂの延びる方向と直行する方向、すなわち、同図中の実線矢印で示す環状部７０ａ（配管２７）内の冷却水の流通方向に沿うように形成されている。なお、熱交換フィン１５を例えば上記の第２放熱板１１１のような波板状の放熱板によって構成することもできる。
【００３０】
これらのペルチェ素子９ａ、９ｂ、内側フィン１１ａ及び熱交換用フィン１５によって、図３に示すように、組付体１９を構成している。また同じく、ペルチェ素子９ｃ、９ｄ、内側フィン１１ｂ及び熱交換用フィン１５によって組付体２１を構成している（図３では熱交換用フィン１５の図示を省略する。）。これらの組付体１９、２１は、チューブ７の内側において、同図中の矢印方向で組み付けられており、対面状態となっている。また、組付体１９及び組付体２１の近傍には、図１に示すように空調用ファン１００ａが設けられている。この空調用ファン１００ａは、バッテリ５ａに電気的に接続されている。
【００３１】
一方、ペルチェ素子９ｅ〜９ｈは、各一面９０ａが環状部７０ａの外側を向き、各他面９０ｂが環状部７０ａ内側を向くように環状部７０ａに隣接している。つまり、ペルチェ素子９ｅ〜９ｈは、各他面９０ｂ側で環状部７０ａと隣接している。より具体的には、ペルチェ素子９ｅ、９ｆがペルチェ素子９ａ、９ｂと対向するように後述の配管２７と隣接しており、ペルチェ素子９ｇ、９ｈがペルチェ素子９ｃ、９ｄと対向するように後述の配管２９と隣接している。
【００３２】
また、ペルチェ素子９ｅ、９ｆの各一面９０ａには、外側フィン１３ａが設けられており、ペルチェ素子９ｇ、９ｈの各一面９０ａには、外側フィン１３ｂが設けられている。各外側フィン１３ａ、１３ｂには、それぞれペルチェ素子９ｅ〜９ｈ側から直角に延びた複数の板状の第１放熱板１３０ａ、１３０ｂが形成されている。これらの各第１放熱板１３０ａ、１３０ｂの両面には上記の第２放熱板１１１が設けられている。さらに、これらの外側フィン１３ａ、１３ｂの近傍には、それぞれ空調用ファン１００ｂ、１００ｃが設けられている。なお、各外側フィン１３ａ、１３ｂについても、上記の温度センサ１７ａ、１７ｂを設けることもできる。
【００３３】
チューブ７は、上記の環状部７０ａと、環状部７０ａと連通し、互いに隣接するインレット部２３とアウトレット部２５とから構成されている。
【００３４】
環状部７０ａは冷却水が一方通行で流通可能に環状に形成された配管２７〜３０によって構成されている。各配管２７〜３０内には冷却水が流通可能な流路が形成されている。配管２７は水平に延びており、一端側でインレット部２３と接続するとともに、他端側で配管２７と直行する配管２８の一端側と接続している。配管２８の他端側は、配管２８と直行し、配管２７と平行な配管２９の一端側と接続している。そして、配管２９の他端側は、配管２９と直行し、配管２８と平行な配管３０の一端側と接続しており、配管３０の他端側はアウトレット部２５と接続している。インレット部２３とアウトレット部２５とは、連結リング３１によって互いに固定されている。また、図２に示すように、配管２７の両面には、それぞれ熱交換用フィン１５を挿入可能な挿通孔２７ａが形成されている。配管２９も同様である。これらの配管２７〜３０により、環状部７０ａは、組付体１９、２１を外側から囲包し、組付体１９、２１を対面状態で保持している。
【００３５】
ラジエータ３は、流出口３ａ及び流入口３ｂを有している。このラジエータ３は、内部を冷却水が流通可能に構成されており、ラジエータ３内の冷却水と、ラジエータ３周りの空気との間で熱交換を行うことで、冷却水を冷却又は加熱することが可能となっている。また、ラジエータ３の近傍にはラジエータ用ファン３ｃが設けられている。このラジエータ用ファン３ｃは、バッテリ５ａに対し電気的に接続されている。
【００３６】
ラジエータ３の流出口３ａとインレット部２３とは、配管３３によって接続されている。また、ラジエータ３の流入口３ｂとアウトレット部２５とは配管３５によって接続されている。配管３３、３５内には冷却水が流通している。配管３３には第１ポンプＰ１が設けられており、この第１ポンプＰ１はバッテリ５ａに対し電気的に接続されている。なお、第１ポンプＰ１は配管３５側に設けられても良い。
【００３７】
コントローラ５は、温度センサ１７ａ、１７ｂの制御信号に基づき、ペルチェ素子９ａ〜９ｈに通電する電力の強弱や方向等の制御を行う他、バッテリ５ａを介してコントローラ５に接続された電動ポンプＰ１等の制御を行う。また、バッテリ５ａは、ペルチェ素子９ａ〜９ｈ等に対する電源として機能する。これらのコントローラ５及びバッテリ５ａの構成は公知のものと同様であり、構成に関する詳細な説明を省略する。
【００３８】
以上のように構成されたこの空調装置において、空調コア１００では、各ペルチェ素子９ａ〜９ｄの外側、つまり、各ペルチェ素子９ａ〜９ｄの各他面９０ｂ側にチューブ７の環状部７０ａが配置されている。そして、このチューブ７は配管２７〜３０によって環状部７０ａが形成されており、環状部７０ａで各ペルチェ素子９ａ〜９ｄ、すなわち、各組付体１９、２１の外側から各組付体１９、２１を対面状態で保持する。このため、この空調コア１００では、各組付体１９、２１が環状部７０ａの内側に位置し、各組付体１９、２１が環状部７０ａよって囲包された状態となっている。このため、この空調コア１００では、各組付体１９、２１に対するチューブ７の取り回しが簡単であるとともに、各組付体１９、２１の外側とチューブ７との間に不必要な空間も生じ難くなっている。
【００３９】
また、この空調コア１００では、環状部７０ａによって各組付体１９、２１が囲包されることから、その環状部７０ａの内側で各組付体１９、２１を十分に固定することが可能となっている。このため、この空調コア１００では、その剛性が高くなっている。
【００４０】
そして、この空調コア１００を備えた空調装置では、暖房運転時及び冷房運転時において、コントローラ５は第１ポンプＰ１及びラジエータ用ファン３ｃをそれぞれ作動させる。これにより、空調コア１００とラジエータ３との間で図１中に示す矢印方向で冷却水が循環する。このため、チューブ７においては、インレット部２３から流入した冷却水が配管２７〜３０の順で各配管２７〜３０内を流通し、アウトレット部２５から流出することとなる（同図中の破線矢印参照。）。つまり、冷却水はチューブ７の環状部７０ａを一方通行で流通する。また、コントローラ５は、空調用ファン１００ａ〜１００ｃをそれぞれ作動させて、空調コア１００に対して空気を供給する。
【００４１】
そして、暖房運転時には、コントローラ５がペルチェ素子９ａ〜９ｈの各一面９０ａ側が放熱面となり、各他面９０ｂ側が吸熱面となるように電流の向きを制御しつつ、ペルチェ素子９ａ〜９ｈへの給電を開始する。これにより、空調コア１００では、各内側フィン１１ａ、１１ｂ及び外側フィン１３ａ、１３ｂを介して各ペルチェ素子９ａ〜９ｈの一面側を通過する空気に対して放熱を行い、空気を加熱する。そして、空調用ファン１００ａ〜１００ｃを介して、この加熱された空気を車室内に供給して車室内の暖房を行う。
【００４２】
また同時に、この空調コア１００では、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈがチューブ７内、より詳細には、環状部７０ａを構成する配管２７、２９内の冷却水に対して吸熱を行う。この際、図２に示すように、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈの他面９０ｂに設けられた熱交換用フィン１５により、効率よく冷却水から吸熱を行うことが可能となっている。このため、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈの一面９０ａ側において、好適に放熱が行われることとなる。
【００４３】
なお、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈによる吸熱を受けて冷却された冷却水は、ラジエータ３内においてラジエータ３周りの空気との熱交換によって加熱される。
【００４４】
一方、冷房運転時には、コントローラ５がペルチェ素子９ａ〜９ｈの各一面９０ａ側が吸熱面となり、各他面９０ｂ側が放熱面となるように電流の向きを制御しつつ、ペルチェ素子９ａ〜９ｈへの給電を開始する。これにより、空調コア１００では、各内側フィン１１ａ、１１ｂ及び外側フィン１３ａ、１３ｂを介して各ペルチェ素子９ａ〜９ｈの一面側を通過する空気に対して吸熱を行い、空気を冷却する。そして、この冷却された空気を車室内に供給して車室内の冷房を行う。
【００４５】
この際、この空調コア１００では、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈがチューブ７内の冷却水に対して放熱を行う。そして、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈによる放熱を受けて加熱された冷却水は、ラジエータ３内においてラジエータ３周りの空気との熱交換によって冷却される。
【００４６】
この空調コア１００では、上記の暖房運転時及び冷房運転時において、温度センサ１７ａ、１７ｂが検知した空気の温度に基づいて、コントローラ５が各ペルチェ素子９ａ〜９ｈに通電する電力の強弱等を制御する。このため、暖房運転時及び冷房運転時において、ペルチェ素子９ａ〜９ｈにより空気が好適に加熱又は冷却されるようになっている。
【００４７】
したがって、この空調装置が備える空調コア１００によれば、小型化を実現しつつ、その耐久性を高くすることが可能となり、ひいては空調装置を小型化し、その耐久性を高くすることが可能となる。
【００４８】
特に、この空調コア１００では、インレット部２３とアウトレット部２５とが連結リング３１によって互いに固定されている。このため、インレット部２３とアウトレット部２５とを互いに固定することで生じる締付力が環状部７０ａを形成する配管２７〜３０に対して均等に伝達されることとなる。このため、この空調コア１００では、環状部７０ａにおいて、各組付体１９、２１を挟持する力が発生し、各組付体１９、２１を保持する力が高められている。このため、空調コア１００では、その剛性が高くなり、耐久性が高くなっている。
【００４９】
また、この空調コア１００では、ペルチェ素子９ａ、９ｂ、内側フィン１１ａ及び熱交換用フィン１５を有する組付体１９と、ペルチェ素子９ｃ、９ｄ、内側フィン１１ｂ及び熱交換用フィン１５を有する組付体２１とが環状部７０ａ内に組み付けられている。このため、空調コア１００の製造が容易となっている。
【００５０】
さらに、この空調コア１００では、一方の組付体１９の内側フィン１１ａにおける各第１放熱板１１０ａの間に他方の組付体２１における各第１放熱板１１０ｂが位置するように、一対の組付体１９、２１が対面状態で組み付けられている。このため、環状部７０ａに対して各組付体１９、２１を組み付けることが容易となっている。これらのため、空調コア１００の製造コストの低廉化を実現している。
【００５１】
また、この空調コア１００では、環状部７０ａの外側にもペルチェ素子９ｅ〜９ｈが設けられている。そして、ペルチェ素子９ｅ、９ｆの一面９０ａ側には、外側フィン１３ａが設けられており、ペルチェ素子９ｇ、７ｈの一面９０ａ側には、外側フィン１３ｂが設けられている。このため、各ペルチェ素子９ｅ〜９ｈ及び外側フィン１３ａ、１３ｂによっても空気を加熱又は冷却することが可能となるとともに、ペルチェ素子９ｅ〜９ｈによって、環状部７０ａ内の冷却水を好適に加熱又は冷却することが可能となっている。このため、この空調コア１００では、好適に空調を行うことができるようになっている。
【００５２】
（実施例２）
実施例２の空調装置では、図１に示す実施例１における空調コア１００に替えて、図４に示す空調コア２００を備えている。
【００５３】
この空調コア２００では、各ペルチェ素子９ａ〜９ｄの各一面９０ａが内側を向いて対面し、各他面９０ｂが外側を向くように環状部７０ａの各辺に隣接している。より具体的には、ペルチェ素子９ａの他面９０ｂが後述の配管５３と隣接しており、ペルチェ素子９ｂの他面９０ｂが後述の配管５４と隣接している。また、ペルチェ素子９ｃの他面９０ｂが後述の配管５５と隣接しており、ペルチェ素子９ｄの他面９０ｂが後述の配管５６と隣接している。
【００５４】
そして、ペルチェ素子９ａ、９ｃの各一面９０ａには、それぞれ内側フィン４１ａ、４１ｂが設けられている。また、ペルチェ素子９ｂ、９ｄの各一面９０ａには、それぞれ内側フィン４３ａ、４３ｂが設けられている。
【００５５】
内側フィン４１ａ、４１ｂ及び内側フィン４３ａ、４３ｂは、それぞれペルチェ素子９ａ〜９ｄ側から直角に延びた複数の板状の放熱板４１０、４３０が形成されている。放熱板４１０、４３０は、それぞれ内側フィン４１ａ、４１ｂ及び内側フィン４３ａ、４３ｂの中心から両端部に向かって順にその全長が短くなるように形成されている。また、内側フィン４１ａ、４１ｂ及び内側フィン４３ａ、４３ｂは、それぞれ温度センサ１７ａ〜１７ｄが設けられている。
【００５６】
これらペルチェ素子９ａ、内側フィン４１ａ及び熱交換用フィン１５（図２参照）によって組付体４５を構成しており、ペルチェ素子９ｂ、内側フィン４３ａ及び熱交換用フィン１５によって組付体４７を構成している。同じくペルチェ素子９ｃ、内側フィン４１ｂ及び熱交換用フィン１５によって組付体４９を構成しており、ペルチェ素子９ｄ、内側フィン４３ｂ及び熱交換用フィン１５によって組付体５１を構成している。そして、チューブ７の内側において、組付体４５と組付体４９とが対面状態で組み付けられており、組付体４７と組付体５１とが対面状態で組み付けられている。なお、空調用ファン１００ａは組付体４５〜５１の近傍に位置している。
【００５７】
環状部７０ａは、図１に示す空調コア１００における配管２７〜３０に替えて、図４に示す配管５３〜５６によって構成されている。各配管５３〜５６内には冷却水が流通可能な流路が形成されている。これらの配管５３〜５６は、それぞれペルチェ素子９ａ〜９ｄが隣接する側にのみ、熱交換用フィン１５を挿通可能な挿通孔（符号なし）が形成されている。また、配管５３は一端側でインレット部２３と接続しており、配管５６は他端側でアウトレット部２５と接続している。なお、各配管５３〜５６同士の接続については、上記の配管２７〜３０と同様である。これらの配管５３〜５６によって形成された環状部７０ａは、組付体４５、４７、４９、５１をそれぞれ外側から囲包して、組付体４５と組付体４９及び組付体４７と組付体５１とをそれぞれ対面状態で挟持しつつ保持している。
【００５８】
環状部７０ａの外側からインレット部２３及びアウトレット部２５の外側にかけて、真空断熱材５７が設けられている。なお、真空断熱材５７に替えて、例えば、断熱性を有した発泡樹脂等を採用することもできる。他の構成は実施例１における空調コア１００及び空調装置と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。
【００５９】
この空調コア２００を備えた空調装置では、暖房運転時及び冷房運転時において、各ペルチェ素子９ａ〜９ｄの各一面７０における放熱又は吸熱により、各内側フィン４１ａ、４１ｂ、４３ａ、４３ｂ周りの空気を加熱又は冷却する。そして、空調用ファン１００ａがこの加熱又は冷却された空気を車室内に供給することにより、車室内の暖房又は冷房を行うことができる。
【００６０】
また、この空調コア２００では、環状部７０の外側、インレット部２３の外側及びアウトレット部２５の外側が真空断熱材５７によって断熱されており、この真空断熱材５７は、環状部７０、インレット部２３及びアウトレット部２５のそれぞれの外側に近接した状態で設けられている。このため、チューブ７内の冷却水の熱が外部に放熱され難くなっており、また、チューブ７内の冷却水の冷熱が外部の空気等によって加熱され難くなっている。このため、この空調コア２００では、冷却水に対するペルチェ素子９ａ〜９ｄの放熱及び吸熱をより効果的に行わせることができる。このため、この空調コア２００では、内側フィン４１ａ、４１ｂ、４３ａ、４３ｂを介して、空気に対するペルチェ素子９ａ〜９ｄの放熱及び吸熱がより効果的に行われることとなり、好適に空気を加熱又は冷却することができるようになっている。このため、この空調コア２００を備えた空調装置では、その空調能力を高くすることが可能となっている。
【００６１】
また、この空調コア２００を備えた空調装置では、例えば、加熱された冷却水の熱によってエンジン等の暖機を行ったり、冷却された冷却水の冷熱によってエンジン等の冷却を行なったりする等、冷却水の熱や冷熱の利用も行い易くなっている。他の作用効果は実施例１における空調コア１００及び空調装置と同様である。
【００６２】
以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００６３】
例えば、空調コア１００において、配管２８、３０の外側にもペルチェ素子及び外側フィンを設けることができる。この場合には、より一層空気を加熱又は冷却することが可能となり、好適に暖房又は冷房を行うことが可能となる。
【００６４】
また、空調コア２００において、配管５３〜５６を全て等しい長さで形成することにより、環状部７０ａ各辺の長さを等しく形成することもきる。この場合には、各内側フィン４１ａ、４１ｂ、４３ａ、４３ｂをいずれも同型とすることが可能となる。この場合には各組付体４５、４７、４９、５１を同一とすることが可能となり、空調コア２００の製造コストを削減することが可能となる。
【００６５】
さらに、ラジエータ３について、エンジンやモータ等の駆動装置の冷却を兼ねることもできる。また、バッテリ５ａについて、モータ等の電源を兼ねることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の空調コアは車両用空調装置の他、建物の空調装置等に利用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
９ａ〜９ｄ…ペルチェ素子
９０ａ…一面
１１ａ、１１ｂ、４１ａ、４１ｂ、４３ａ、４３ｂ…内側フィン（フィン）
７…チューブ
２３…インレット部
７０ａ…環状部
２５…アウトレット部
９０ｂ…他面
１００、２００…空調コア
１９、２１、４５、４７、４９、５１…組付体
９ｅ〜９ｈ…ペルチェ素子（第２のペルチェ素子）
１３ａ、１３ｂ…外側フィン（第２のフィン）
【技術分野】
【０００１】
本発明は空調コアに関する。空調コアとは、クーラコア又はヒータコアとして用いられ得る空調用熱交換器である。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の図２等に従来のクーラコアが開示されている。このクーラコアは、一面側が吸熱面となり、他面側が放熱面となる複数のペルチェ素子と、各ペルチェ素子の一面側に設けられ、空気に接触可能なフィンと、複数本のチューブとを備えている。各ペルチェ素子は、各一面側が内側を向き、各他面側が外側を向くように整列されている。また、各ペルチェ素子の外側、すなわち各ペルチェ素子の他面側には複数の放熱器が設けられている。
【０００３】
各チューブの内部には、熱交換媒体としての冷却水を流通可能な液体流路が形成されている。そして、各チューブは、それぞれ放熱器に接続されており、この放熱器を介して各チューブが連通し、二つの流路を形成している。各流路の各端部は、インレット部とアウトレット部とにそれぞれ接続されており、これらのインレット部及びアウトレット部を介して各流路が連通するようになっている。
【０００４】
このように構成されたクーラコアを例えば空調装置に用いる場合、フィンと接触する空気の熱が各ペルチェ素子により吸熱されて空気が冷却される。この際、吸熱された空気の熱は冷却水に放熱されるため、冷却水は加熱されることとなる。こうして、このクーラコアでは、冷却された空気を室内に供給して室内の冷房を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３３９５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このようなクーラコアについては、小型化と、長期間の使用に耐え得る耐久性の向上とが求められている。特に、車両においては、搭載スペースに対する制限が厳しいとともに、走行により絶えず生じる振動への対処がより重要である。このため、上記のクーラコアを車両用の空調装置として採用するためには、上記の各要求を満たすことが強く求められる。
【０００７】
この点、上記従来のクーラコアでは、各チューブが各ペルチェ素子の外側に設けられた各放熱器に接続されているため、クーラコアにおける各チューブの取り回しが複雑である。また、このクーラコアでは、各放熱器と各チューブとの間、すなわち各ペルチェ素子の外側と各チューブとの間に不必要な空間が生じてしまう。これらのため、このクーラコアでは小型化が難しくなっている。
【０００８】
また、このクーラコアでは、各チューブが各放熱器に接続されているに過ぎず、各チューブによって、各ペルチェ素子を十分に固定することができなくない。このため、このクーラコアでは、その剛性が低く、耐久性についても懸念が生じる。
【０００９】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、小型化を実現しつつ、耐久性の高い空調コアを提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の空調コアは、複数のペルチェ素子と、
各該ペルチェ素子の一面に設けられたフィンと、
内部を液体からなる熱交換媒体が流通可能なチューブとを備え、
前記チューブは、インレット部と、該インレット部と連通し、環状に形成されて各前記ペルチェ素子を保持する環状部と、該環状部と連通し、該インレット部と隣接するアウトレット部とからなり、
各該ペルチェ素子は、前記一面が内側を向き、他面が外側を向くように該環状部に隣接していることを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
本発明の空調コアでは、各ペルチェ素子の外側にチューブの環状部が配置されている。そして、この環状部で各ペルチェ素子の外側から各ペルチェ素子を保持する。このため、この空調コアでは、各ペルチェ素子が環状部の内側に位置し、各ペルチェ素子及び各フィンが環状部によって保持されつつ、囲包された状態となる。このため、この空調コアでは、各ペルチェ素子に対するチューブの取り回しが簡単であるとともに、各ペルチェ素子の外側とチューブとの間に不必要な空間も生じ難い。
【００１２】
また、この空調コアでは、環状部によって各ペルチェ素子が囲包されることから、その環状部の内側で各ペルチェ素子を十分に固定することが可能となっている。このため、この空調コアでは、その剛性を高くすることが可能となっている。
【００１３】
そして、この空調コアでは、各フィンを介して各ペルチェ素子の一面側を通過する空気に対して吸熱又は放熱を行い、空気を冷却又は加熱することが可能となっている。また同時に、この空調コアでは、各ペルチェ素子がチューブ内の液体に対して放熱又は吸熱を行うことで、液体を加熱又は冷却することが可能となっている。
【００１４】
したがって、本発明の空調コアによれば、小型化を実現しつつ、その耐久性を高くすることが可能となる。
【００１５】
本発明の空調コアにおいては、ペルチェ素子による吸熱又は放熱を受けて冷却又は加熱された空気を室内に供給して室内の空調を行っても良く、ペルチェ素子による放熱又は吸熱を受けた液体の熱や冷熱を利用して、室内の空調を行っても良い。また、このペルチェ素子は、一面側と他面側とで吸熱面と放熱面とが切り替え可能に構成されていることが好ましい。
【００１６】
本発明の空調コアにおける熱交換媒体としての液体としては、水や不凍液等を採用することができる。この水等は、ペルチェ素子による吸熱又は放熱のために専用に用いられる水等であっても良く、例えば、車両の空調装置としてこの空調コアを用いる場合には、エンジン等の冷却水等を利用しても良い。
【００１７】
インレット部とアウトレット部とは互いに固定されていることが好ましい（請求項２）。この場合、インレット部とアウトレット部とを互いに固定することで生じる締付力が環状部に対して均等に伝達される。このため、この空調コアでは、チューブの環状部において、各ペルチェ素子を挟持する力が生じ、各ペルチェ素子を保持する力がより向上する。このため、空調コアでは、その剛性がより高くなり、耐久性をより向上させることが可能である。
【００１８】
ペルチェ素子及びフィンを有する複数の組付体が環状部内に組み付けられていることが好ましい（請求項３）。この場合には、空調コアの製造コストを低廉化させることが可能である。
【００１９】
また、上記の空調コアにおいて、フィンはペルチェ素子から直角に延びる複数の板状に形成され得る。そして、一方の組付体のフィンの間に他方の組付体のフィンが位置するように、一対の組付体が対面状態で組み付けられていることが好ましい（請求項４）。この場合には、環状部に対して各組付体を組み付けることが一層容易となる。このため、空調コア製造が容易となり、空調コアの製造コストを低廉化することが可能である。
【００２０】
環状部の外側は断熱され得る（請求項５）。この場合には、環状部内の液体の熱が外部に放熱され難くなり、また、環状部内の液体の冷熱が外部の空気等によって加熱され難くなる。このため、この空調コアでは、液体に対するペルチェ素子の放熱及び吸熱をより効果的に行わせることができる。このため、この空調コアでは、空気に対するペルチェ素子の放熱及び吸熱がより効果的に行われ、好適に空気を加熱又は冷却することができる。このため、この空調コアでは、その空調能力を高くすることが可能となる。また、この空調コアでは、液体の熱や冷熱の利用も行い易くなる。なお、環状部の外側を断熱する方法としては、例えば環状部の外側の周囲を公知の断熱材で覆う方法が挙げられる。この場合、断熱材は環状部と近接した状態で設けられることが好ましい。これにより、環状部内の液体の熱がより外部に放熱され難くなり、また、環状部内の液体の冷熱が外部の空気等によってより加熱され難くなる。
【００２１】
また、環状部の外側には、環状部と他面側で隣接する第２のペルチェ素子が設けられ得る。そして、第２のペルチェ素子の一面には、第２のフィンが設けられ得る（請求項６）。この場合には、第２のペルチェ素子及び第２のフィンによっても空気を加熱又は冷却することが可能となるとともに、第２のペルチェ素子によって、環状部内の液体をより好適に加熱又は冷却することが可能となる。このため、この空調コアでは、より好適に空調を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１の車両用空調装置を示す模式構造図である。
【図２】実施例１の車両用空調装置に係り、空調コアの一部を示す部分拡大断面図である。
【図３】実施例１の車両用空調装置に係り、組み付け前の組付体を示す側面図である。
【図４】実施例２の車両用空調装置を示す模式構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
（実施例）
図１に示すように、実施例１の車両用空調装置（以下、空調装置という。）は、車両に搭載されて車室内の空調を行う。この空調装置は、空調コア１００と、ラジエータ３と、コントローラ５とを備えている。このコントローラ５は電源としてのバッテリ５ａに接続されている。
【００２５】
空調コア１００は、内部を熱交換媒体としての冷却水が流通可能なチューブ７と、公知のペルチェ素子９ａ〜９ｈと、内側フィン１１ａ、１１ｂと、外側フィン１３ａ、１３ｂとを備えている。より詳細には、チューブ７は環状に形成された環状部７０ａを有しており、この環状部７０ａの内側にペルチェ素子９ａ〜９ｄが配置され、環状部７０ａの外側にペルチェ素子９ｅ〜９ｈが配置されている。これらペルチェ素子９ｅ〜９ｈ及び外側フィン１３ａ、１３ｂがそれぞれ、第２のペルチェ素子及び第２のフィンに相当している。また、図２に示すように、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈの各他面９０ｂには、熱交換用フィン１５がそれぞれ設けられている。なお、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈは、一面９０ａ側と他面９０ｂ側とで吸熱面と放熱面とが切り替え可能に構成されている。
【００２６】
図１に示すように、各ペルチェ素子９ａ〜９ｄは、各一面９０ａが環状部７０ａの内側を向き、各他面９０ｂが環状部７０ａの外側を向くように環状部７０ａに隣接している。より具体的には、ペルチェ素子９ａ、９ｂの各他面９０ｂが環状部７０ａを構成する後述の配管２７と隣接しており、ペルチェ素子９ｃ、９ｄの各他面９０ｂが環状部７０ａを構成する後述の配管２９と隣接している。
【００２７】
図３に示すように、ペルチェ素子９ａ、９ｂの各一面９０ａには、内側フィン１１ａが設けられており、ペルチェ素子９ｃ、９ｂの各一面９０ａには、内側フィン１１ｂが設けられている。各内側フィン１１ａ、１１ｂには、それぞれペルチェ素子９ａ〜９ｄ側から直角に延びた複数の板状の第１放熱板１１０ａ、１１０ｂが形成されている。また、各内側フィン１１ａ、１１ｂには、公知の温度センサ１７ａ、１７ｂがそれぞれ設けられている。これらの温度センサ１７ａ、１７ｂは、図１に示すバッテリ５ａに電気的に接続されている。
【００２８】
図３に示すように、各第１放熱板１１０ａ、１１０ｂの各一面には、波板状の第２放熱板１１１がそれぞれ設けられている。各第１放熱板１１０ａは、組み付け時に各第１放熱板１１０ａの間に他方の第１放熱板１１０ｂが配置可能に形成されている。同様に、各第１放熱板１１０ｂは、各第１放熱板１１０ｂの間に他方の第１放熱板１１０ａを配置可能に形成されている。
【００２９】
図２に示すように、熱交換用フィン１５は、複数の板状の放熱板からなり、各内側フィン１１ａ、１１ｂ及び後述する外側フィン１３ａ、１３ｂの延びる方向と直行する方向、すなわち、同図中の実線矢印で示す環状部７０ａ（配管２７）内の冷却水の流通方向に沿うように形成されている。なお、熱交換フィン１５を例えば上記の第２放熱板１１１のような波板状の放熱板によって構成することもできる。
【００３０】
これらのペルチェ素子９ａ、９ｂ、内側フィン１１ａ及び熱交換用フィン１５によって、図３に示すように、組付体１９を構成している。また同じく、ペルチェ素子９ｃ、９ｄ、内側フィン１１ｂ及び熱交換用フィン１５によって組付体２１を構成している（図３では熱交換用フィン１５の図示を省略する。）。これらの組付体１９、２１は、チューブ７の内側において、同図中の矢印方向で組み付けられており、対面状態となっている。また、組付体１９及び組付体２１の近傍には、図１に示すように空調用ファン１００ａが設けられている。この空調用ファン１００ａは、バッテリ５ａに電気的に接続されている。
【００３１】
一方、ペルチェ素子９ｅ〜９ｈは、各一面９０ａが環状部７０ａの外側を向き、各他面９０ｂが環状部７０ａ内側を向くように環状部７０ａに隣接している。つまり、ペルチェ素子９ｅ〜９ｈは、各他面９０ｂ側で環状部７０ａと隣接している。より具体的には、ペルチェ素子９ｅ、９ｆがペルチェ素子９ａ、９ｂと対向するように後述の配管２７と隣接しており、ペルチェ素子９ｇ、９ｈがペルチェ素子９ｃ、９ｄと対向するように後述の配管２９と隣接している。
【００３２】
また、ペルチェ素子９ｅ、９ｆの各一面９０ａには、外側フィン１３ａが設けられており、ペルチェ素子９ｇ、９ｈの各一面９０ａには、外側フィン１３ｂが設けられている。各外側フィン１３ａ、１３ｂには、それぞれペルチェ素子９ｅ〜９ｈ側から直角に延びた複数の板状の第１放熱板１３０ａ、１３０ｂが形成されている。これらの各第１放熱板１３０ａ、１３０ｂの両面には上記の第２放熱板１１１が設けられている。さらに、これらの外側フィン１３ａ、１３ｂの近傍には、それぞれ空調用ファン１００ｂ、１００ｃが設けられている。なお、各外側フィン１３ａ、１３ｂについても、上記の温度センサ１７ａ、１７ｂを設けることもできる。
【００３３】
チューブ７は、上記の環状部７０ａと、環状部７０ａと連通し、互いに隣接するインレット部２３とアウトレット部２５とから構成されている。
【００３４】
環状部７０ａは冷却水が一方通行で流通可能に環状に形成された配管２７〜３０によって構成されている。各配管２７〜３０内には冷却水が流通可能な流路が形成されている。配管２７は水平に延びており、一端側でインレット部２３と接続するとともに、他端側で配管２７と直行する配管２８の一端側と接続している。配管２８の他端側は、配管２８と直行し、配管２７と平行な配管２９の一端側と接続している。そして、配管２９の他端側は、配管２９と直行し、配管２８と平行な配管３０の一端側と接続しており、配管３０の他端側はアウトレット部２５と接続している。インレット部２３とアウトレット部２５とは、連結リング３１によって互いに固定されている。また、図２に示すように、配管２７の両面には、それぞれ熱交換用フィン１５を挿入可能な挿通孔２７ａが形成されている。配管２９も同様である。これらの配管２７〜３０により、環状部７０ａは、組付体１９、２１を外側から囲包し、組付体１９、２１を対面状態で保持している。
【００３５】
ラジエータ３は、流出口３ａ及び流入口３ｂを有している。このラジエータ３は、内部を冷却水が流通可能に構成されており、ラジエータ３内の冷却水と、ラジエータ３周りの空気との間で熱交換を行うことで、冷却水を冷却又は加熱することが可能となっている。また、ラジエータ３の近傍にはラジエータ用ファン３ｃが設けられている。このラジエータ用ファン３ｃは、バッテリ５ａに対し電気的に接続されている。
【００３６】
ラジエータ３の流出口３ａとインレット部２３とは、配管３３によって接続されている。また、ラジエータ３の流入口３ｂとアウトレット部２５とは配管３５によって接続されている。配管３３、３５内には冷却水が流通している。配管３３には第１ポンプＰ１が設けられており、この第１ポンプＰ１はバッテリ５ａに対し電気的に接続されている。なお、第１ポンプＰ１は配管３５側に設けられても良い。
【００３７】
コントローラ５は、温度センサ１７ａ、１７ｂの制御信号に基づき、ペルチェ素子９ａ〜９ｈに通電する電力の強弱や方向等の制御を行う他、バッテリ５ａを介してコントローラ５に接続された電動ポンプＰ１等の制御を行う。また、バッテリ５ａは、ペルチェ素子９ａ〜９ｈ等に対する電源として機能する。これらのコントローラ５及びバッテリ５ａの構成は公知のものと同様であり、構成に関する詳細な説明を省略する。
【００３８】
以上のように構成されたこの空調装置において、空調コア１００では、各ペルチェ素子９ａ〜９ｄの外側、つまり、各ペルチェ素子９ａ〜９ｄの各他面９０ｂ側にチューブ７の環状部７０ａが配置されている。そして、このチューブ７は配管２７〜３０によって環状部７０ａが形成されており、環状部７０ａで各ペルチェ素子９ａ〜９ｄ、すなわち、各組付体１９、２１の外側から各組付体１９、２１を対面状態で保持する。このため、この空調コア１００では、各組付体１９、２１が環状部７０ａの内側に位置し、各組付体１９、２１が環状部７０ａよって囲包された状態となっている。このため、この空調コア１００では、各組付体１９、２１に対するチューブ７の取り回しが簡単であるとともに、各組付体１９、２１の外側とチューブ７との間に不必要な空間も生じ難くなっている。
【００３９】
また、この空調コア１００では、環状部７０ａによって各組付体１９、２１が囲包されることから、その環状部７０ａの内側で各組付体１９、２１を十分に固定することが可能となっている。このため、この空調コア１００では、その剛性が高くなっている。
【００４０】
そして、この空調コア１００を備えた空調装置では、暖房運転時及び冷房運転時において、コントローラ５は第１ポンプＰ１及びラジエータ用ファン３ｃをそれぞれ作動させる。これにより、空調コア１００とラジエータ３との間で図１中に示す矢印方向で冷却水が循環する。このため、チューブ７においては、インレット部２３から流入した冷却水が配管２７〜３０の順で各配管２７〜３０内を流通し、アウトレット部２５から流出することとなる（同図中の破線矢印参照。）。つまり、冷却水はチューブ７の環状部７０ａを一方通行で流通する。また、コントローラ５は、空調用ファン１００ａ〜１００ｃをそれぞれ作動させて、空調コア１００に対して空気を供給する。
【００４１】
そして、暖房運転時には、コントローラ５がペルチェ素子９ａ〜９ｈの各一面９０ａ側が放熱面となり、各他面９０ｂ側が吸熱面となるように電流の向きを制御しつつ、ペルチェ素子９ａ〜９ｈへの給電を開始する。これにより、空調コア１００では、各内側フィン１１ａ、１１ｂ及び外側フィン１３ａ、１３ｂを介して各ペルチェ素子９ａ〜９ｈの一面側を通過する空気に対して放熱を行い、空気を加熱する。そして、空調用ファン１００ａ〜１００ｃを介して、この加熱された空気を車室内に供給して車室内の暖房を行う。
【００４２】
また同時に、この空調コア１００では、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈがチューブ７内、より詳細には、環状部７０ａを構成する配管２７、２９内の冷却水に対して吸熱を行う。この際、図２に示すように、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈの他面９０ｂに設けられた熱交換用フィン１５により、効率よく冷却水から吸熱を行うことが可能となっている。このため、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈの一面９０ａ側において、好適に放熱が行われることとなる。
【００４３】
なお、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈによる吸熱を受けて冷却された冷却水は、ラジエータ３内においてラジエータ３周りの空気との熱交換によって加熱される。
【００４４】
一方、冷房運転時には、コントローラ５がペルチェ素子９ａ〜９ｈの各一面９０ａ側が吸熱面となり、各他面９０ｂ側が放熱面となるように電流の向きを制御しつつ、ペルチェ素子９ａ〜９ｈへの給電を開始する。これにより、空調コア１００では、各内側フィン１１ａ、１１ｂ及び外側フィン１３ａ、１３ｂを介して各ペルチェ素子９ａ〜９ｈの一面側を通過する空気に対して吸熱を行い、空気を冷却する。そして、この冷却された空気を車室内に供給して車室内の冷房を行う。
【００４５】
この際、この空調コア１００では、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈがチューブ７内の冷却水に対して放熱を行う。そして、各ペルチェ素子９ａ〜９ｈによる放熱を受けて加熱された冷却水は、ラジエータ３内においてラジエータ３周りの空気との熱交換によって冷却される。
【００４６】
この空調コア１００では、上記の暖房運転時及び冷房運転時において、温度センサ１７ａ、１７ｂが検知した空気の温度に基づいて、コントローラ５が各ペルチェ素子９ａ〜９ｈに通電する電力の強弱等を制御する。このため、暖房運転時及び冷房運転時において、ペルチェ素子９ａ〜９ｈにより空気が好適に加熱又は冷却されるようになっている。
【００４７】
したがって、この空調装置が備える空調コア１００によれば、小型化を実現しつつ、その耐久性を高くすることが可能となり、ひいては空調装置を小型化し、その耐久性を高くすることが可能となる。
【００４８】
特に、この空調コア１００では、インレット部２３とアウトレット部２５とが連結リング３１によって互いに固定されている。このため、インレット部２３とアウトレット部２５とを互いに固定することで生じる締付力が環状部７０ａを形成する配管２７〜３０に対して均等に伝達されることとなる。このため、この空調コア１００では、環状部７０ａにおいて、各組付体１９、２１を挟持する力が発生し、各組付体１９、２１を保持する力が高められている。このため、空調コア１００では、その剛性が高くなり、耐久性が高くなっている。
【００４９】
また、この空調コア１００では、ペルチェ素子９ａ、９ｂ、内側フィン１１ａ及び熱交換用フィン１５を有する組付体１９と、ペルチェ素子９ｃ、９ｄ、内側フィン１１ｂ及び熱交換用フィン１５を有する組付体２１とが環状部７０ａ内に組み付けられている。このため、空調コア１００の製造が容易となっている。
【００５０】
さらに、この空調コア１００では、一方の組付体１９の内側フィン１１ａにおける各第１放熱板１１０ａの間に他方の組付体２１における各第１放熱板１１０ｂが位置するように、一対の組付体１９、２１が対面状態で組み付けられている。このため、環状部７０ａに対して各組付体１９、２１を組み付けることが容易となっている。これらのため、空調コア１００の製造コストの低廉化を実現している。
【００５１】
また、この空調コア１００では、環状部７０ａの外側にもペルチェ素子９ｅ〜９ｈが設けられている。そして、ペルチェ素子９ｅ、９ｆの一面９０ａ側には、外側フィン１３ａが設けられており、ペルチェ素子９ｇ、７ｈの一面９０ａ側には、外側フィン１３ｂが設けられている。このため、各ペルチェ素子９ｅ〜９ｈ及び外側フィン１３ａ、１３ｂによっても空気を加熱又は冷却することが可能となるとともに、ペルチェ素子９ｅ〜９ｈによって、環状部７０ａ内の冷却水を好適に加熱又は冷却することが可能となっている。このため、この空調コア１００では、好適に空調を行うことができるようになっている。
【００５２】
（実施例２）
実施例２の空調装置では、図１に示す実施例１における空調コア１００に替えて、図４に示す空調コア２００を備えている。
【００５３】
この空調コア２００では、各ペルチェ素子９ａ〜９ｄの各一面９０ａが内側を向いて対面し、各他面９０ｂが外側を向くように環状部７０ａの各辺に隣接している。より具体的には、ペルチェ素子９ａの他面９０ｂが後述の配管５３と隣接しており、ペルチェ素子９ｂの他面９０ｂが後述の配管５４と隣接している。また、ペルチェ素子９ｃの他面９０ｂが後述の配管５５と隣接しており、ペルチェ素子９ｄの他面９０ｂが後述の配管５６と隣接している。
【００５４】
そして、ペルチェ素子９ａ、９ｃの各一面９０ａには、それぞれ内側フィン４１ａ、４１ｂが設けられている。また、ペルチェ素子９ｂ、９ｄの各一面９０ａには、それぞれ内側フィン４３ａ、４３ｂが設けられている。
【００５５】
内側フィン４１ａ、４１ｂ及び内側フィン４３ａ、４３ｂは、それぞれペルチェ素子９ａ〜９ｄ側から直角に延びた複数の板状の放熱板４１０、４３０が形成されている。放熱板４１０、４３０は、それぞれ内側フィン４１ａ、４１ｂ及び内側フィン４３ａ、４３ｂの中心から両端部に向かって順にその全長が短くなるように形成されている。また、内側フィン４１ａ、４１ｂ及び内側フィン４３ａ、４３ｂは、それぞれ温度センサ１７ａ〜１７ｄが設けられている。
【００５６】
これらペルチェ素子９ａ、内側フィン４１ａ及び熱交換用フィン１５（図２参照）によって組付体４５を構成しており、ペルチェ素子９ｂ、内側フィン４３ａ及び熱交換用フィン１５によって組付体４７を構成している。同じくペルチェ素子９ｃ、内側フィン４１ｂ及び熱交換用フィン１５によって組付体４９を構成しており、ペルチェ素子９ｄ、内側フィン４３ｂ及び熱交換用フィン１５によって組付体５１を構成している。そして、チューブ７の内側において、組付体４５と組付体４９とが対面状態で組み付けられており、組付体４７と組付体５１とが対面状態で組み付けられている。なお、空調用ファン１００ａは組付体４５〜５１の近傍に位置している。
【００５７】
環状部７０ａは、図１に示す空調コア１００における配管２７〜３０に替えて、図４に示す配管５３〜５６によって構成されている。各配管５３〜５６内には冷却水が流通可能な流路が形成されている。これらの配管５３〜５６は、それぞれペルチェ素子９ａ〜９ｄが隣接する側にのみ、熱交換用フィン１５を挿通可能な挿通孔（符号なし）が形成されている。また、配管５３は一端側でインレット部２３と接続しており、配管５６は他端側でアウトレット部２５と接続している。なお、各配管５３〜５６同士の接続については、上記の配管２７〜３０と同様である。これらの配管５３〜５６によって形成された環状部７０ａは、組付体４５、４７、４９、５１をそれぞれ外側から囲包して、組付体４５と組付体４９及び組付体４７と組付体５１とをそれぞれ対面状態で挟持しつつ保持している。
【００５８】
環状部７０ａの外側からインレット部２３及びアウトレット部２５の外側にかけて、真空断熱材５７が設けられている。なお、真空断熱材５７に替えて、例えば、断熱性を有した発泡樹脂等を採用することもできる。他の構成は実施例１における空調コア１００及び空調装置と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。
【００５９】
この空調コア２００を備えた空調装置では、暖房運転時及び冷房運転時において、各ペルチェ素子９ａ〜９ｄの各一面７０における放熱又は吸熱により、各内側フィン４１ａ、４１ｂ、４３ａ、４３ｂ周りの空気を加熱又は冷却する。そして、空調用ファン１００ａがこの加熱又は冷却された空気を車室内に供給することにより、車室内の暖房又は冷房を行うことができる。
【００６０】
また、この空調コア２００では、環状部７０の外側、インレット部２３の外側及びアウトレット部２５の外側が真空断熱材５７によって断熱されており、この真空断熱材５７は、環状部７０、インレット部２３及びアウトレット部２５のそれぞれの外側に近接した状態で設けられている。このため、チューブ７内の冷却水の熱が外部に放熱され難くなっており、また、チューブ７内の冷却水の冷熱が外部の空気等によって加熱され難くなっている。このため、この空調コア２００では、冷却水に対するペルチェ素子９ａ〜９ｄの放熱及び吸熱をより効果的に行わせることができる。このため、この空調コア２００では、内側フィン４１ａ、４１ｂ、４３ａ、４３ｂを介して、空気に対するペルチェ素子９ａ〜９ｄの放熱及び吸熱がより効果的に行われることとなり、好適に空気を加熱又は冷却することができるようになっている。このため、この空調コア２００を備えた空調装置では、その空調能力を高くすることが可能となっている。
【００６１】
また、この空調コア２００を備えた空調装置では、例えば、加熱された冷却水の熱によってエンジン等の暖機を行ったり、冷却された冷却水の冷熱によってエンジン等の冷却を行なったりする等、冷却水の熱や冷熱の利用も行い易くなっている。他の作用効果は実施例１における空調コア１００及び空調装置と同様である。
【００６２】
以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００６３】
例えば、空調コア１００において、配管２８、３０の外側にもペルチェ素子及び外側フィンを設けることができる。この場合には、より一層空気を加熱又は冷却することが可能となり、好適に暖房又は冷房を行うことが可能となる。
【００６４】
また、空調コア２００において、配管５３〜５６を全て等しい長さで形成することにより、環状部７０ａ各辺の長さを等しく形成することもきる。この場合には、各内側フィン４１ａ、４１ｂ、４３ａ、４３ｂをいずれも同型とすることが可能となる。この場合には各組付体４５、４７、４９、５１を同一とすることが可能となり、空調コア２００の製造コストを削減することが可能となる。
【００６５】
さらに、ラジエータ３について、エンジンやモータ等の駆動装置の冷却を兼ねることもできる。また、バッテリ５ａについて、モータ等の電源を兼ねることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の空調コアは車両用空調装置の他、建物の空調装置等に利用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
９ａ〜９ｄ…ペルチェ素子
９０ａ…一面
１１ａ、１１ｂ、４１ａ、４１ｂ、４３ａ、４３ｂ…内側フィン（フィン）
７…チューブ
２３…インレット部
７０ａ…環状部
２５…アウトレット部
９０ｂ…他面
１００、２００…空調コア
１９、２１、４５、４７、４９、５１…組付体
９ｅ〜９ｈ…ペルチェ素子（第２のペルチェ素子）
１３ａ、１３ｂ…外側フィン（第２のフィン）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のペルチェ素子と、
各該ペルチェ素子の一面に設けられたフィンと、
内部を液体からなる熱交換媒体が流通可能なチューブとを備え、
前記チューブは、インレット部と、該インレット部と連通し、環状に形成されて各前記ペルチェ素子を保持する環状部と、該環状部と連通し、該インレット部と隣接するアウトレット部とからなり、
各該ペルチェ素子は、前記一面が内側を向き、他面が外側を向くように該環状部に隣接していることを特徴とする空調コア。
【請求項２】
前記インレット部と前記アウトレット部とは互いに固定されている請求項１記載の空調コア。
【請求項３】
前記ペルチェ素子及び前記フィンを有する複数の組付体が前記環状部内に組み付けられている請求項１又は２記載の空調コア。
【請求項４】
前記フィンは前記ペルチェ素子から直角に延びる複数の板状に形成され、
一方の前記組付体の該フィンの間に他方の該組付体の該フィンが位置するように、一対の該組付体が対面状態で組み付けられている請求項３記載の空調コア。
【請求項５】
前記環状部の前記外側は断熱されている請求項１乃至４のいずれか１項記載の空調コア。
【請求項６】
前記環状部の前記外側には、該環状部と他面側で隣接する第２のペルチェ素子が設けられ、
該第２のペルチェ素子の一面には、第２のフィンが設けられている請求項１乃至３のいずれか１項記載の空調コア。
【請求項１】
複数のペルチェ素子と、
各該ペルチェ素子の一面に設けられたフィンと、
内部を液体からなる熱交換媒体が流通可能なチューブとを備え、
前記チューブは、インレット部と、該インレット部と連通し、環状に形成されて各前記ペルチェ素子を保持する環状部と、該環状部と連通し、該インレット部と隣接するアウトレット部とからなり、
各該ペルチェ素子は、前記一面が内側を向き、他面が外側を向くように該環状部に隣接していることを特徴とする空調コア。
【請求項２】
前記インレット部と前記アウトレット部とは互いに固定されている請求項１記載の空調コア。
【請求項３】
前記ペルチェ素子及び前記フィンを有する複数の組付体が前記環状部内に組み付けられている請求項１又は２記載の空調コア。
【請求項４】
前記フィンは前記ペルチェ素子から直角に延びる複数の板状に形成され、
一方の前記組付体の該フィンの間に他方の該組付体の該フィンが位置するように、一対の該組付体が対面状態で組み付けられている請求項３記載の空調コア。
【請求項５】
前記環状部の前記外側は断熱されている請求項１乃至４のいずれか１項記載の空調コア。
【請求項６】
前記環状部の前記外側には、該環状部と他面側で隣接する第２のペルチェ素子が設けられ、
該第２のペルチェ素子の一面には、第２のフィンが設けられている請求項１乃至３のいずれか１項記載の空調コア。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１５９２３３（Ｐ２０１２−１５９２３３Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８８７７（Ｐ２０１１−１８８７７）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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