エクセルギーハウス技術開発研究所

エクセルギーなLife&Housingラボ(NPO準備) 自然の循環性に生きる生活と住まい方:営みの提案交流ブログ

ペルチェ・ゼーベック発電冷暖房パネル特許申請書04

 

【0001~0002技術分野】

A: ペルチェ素子製造・シリコン素材加工技術,及び,合成樹脂製造加工技術,製糸・織布技術
B: 帯電性利用の高機能繊維・織布,毛細管現象利用の導水性繊維,繊維の絨毛化技術

【0003~0004先行技術文献】

1)ゼーベック効果の発見は,190年前の1821年であり,ペルティエ効果は,1834年である.既に共有の科学技術財産となっており,特許とはならない.〈ペルチェ素子〉〈有機基シリコン樹脂:シリコーン,及び,幾多の半導体は,日本では多くの企業において製造されて,普及しており,非特許文献は多数ある.しかし,ペルチェ素子を繊維化する技術は,今までにおそらく,発想されたこともなく,開発されておらず,先行技術・関連する文献は見あたらない.
2)〈高機能性繊維〉をうたって,衣類としては既に,多くの企業において開発され,その中には,特許技術となっているものもある.また,機能性繊維の研究と開発に関する文献は,数多く出版されている.しかし,家屋冷暖房用の気化促進機能性膜・シートを着想して,これらの技術を集積して設計した冷却温暖装置は,今までのところでは,開発されていない,と思われる.

 

【考案の名称】

ペルチェ・ゼーベック素子のクロス・シート化

 

整理番号 DHS-001 受付番号 51300203319 提出日 平25. 1.31 出願番号 実願2013-495

 

【要約書】

【課題】

従来から普及している冷房機は,大量にエネルギーを使用して生み出された過冷却風の吹き出しによる室内冷房であった.自然エネルギーから自家発電して,真夏日でも,室内周囲面を広面積域にカバーして,熱交換器としてのパネル表面温度を25℃に恒常的に維持して冷却するパネルをつくる.
 【解決手段】

ペルチェ・ゼーベック素子を繊維化して,クロス・シートにする.
1)柔軟性・引っ張り強度・摺動性のあるシリコン生成物にドナー添加して,n型半導体糸,p型半導体,及び,電極も合わせて繊維化する.それを,n型・電極・p型の順に入り会いさせてウェハース状に成型して,縦糸にする.絶縁体も繊維・糸にし,これを横糸にして,クロスを編む.そのとき,吸熱放熱面が同一表面に来るように,互い違いにして,編み入れる.
2)なお,ペルチェ素子稼動時の発熱問題の解決は,別申請の『申請整理番号DHS-002』において,新たに開発する.

【選択図】

図1 ,図3   ※図2は省略した.

 

  

※広域面積をカバーできるペルチェ素子を開発するにあたって,ペルチェ・ゼーベック素子をシート化する方法は,この外にも形態があろう.例えば,〈フイルム基盤へ塗装,あるいはテープ接着・サンドウィッチ方式〉などもありうる.しかし,〈ペルチェ素子シート〉に求められている〈柔軟性・引っ張り強度・耐久性〉において難点があり,更に,断線しやすいという致命的な欠点が付きまとう.ということで,最もいい形態:最適化形態は,本考案のような,ペルチェ素子を繊維化することである,というのが,幾多の探究によって至った結論である.

※〈ペルチェ・ゼーベック素子の問題点の解決〉

ペルチェ素子冷却の欠点は,分離移動させる熱量以上に,素子自体の放熱量が大きいために,冷却メカニズムとしては電力効率が悪いということであった.この問題点の解決は,この実用新案申請〈整理番号DHS-001〉と合わせて申請がされる〈整理番号DHS-002気化冷却機能性膜〉によって開発される機能性膜を,このシートに接合して,解決を図る.ペルチェ素子の欠点を逆に利用して,これを気化熱として使い,ペルチェ素子を冷却させるというものである.もう一つの重要な仕掛けは,〈ペルチェ・ゼーベック素子シート〉を二段重ねにして,下側シートは,ペルチェ素子として稼動させ,上のシートは,ゼーベック素子として稼動させる.ペルチェ素子稼動による発熱を.ゼーベック素子の稼動に使い,そこで得られた電気を今度はペルチェ素子に投入して,電気→熱→電気の循環をつくるというものである.以上の2つの方法:形態によって,導入電気エネルギーは,ほぼ,熱エネルギーに変換できるだろう.