(57)【要約】【課題】空調設備において発電手段を装備する際のエネルギの損失を抑制する技術を提供する。【解決手段】本発明は、空調装置３００から供給される調和空気を室内に送り込む空調設備１００を提供する。空調設備１００は、室内に送り込まれる調和空気の流れを利用して発電を行う発電部１１１、１１３を備える。発電部１１１、１１３は、発電を実行する発電モードと、発電を抑制して調和空気への空気抵抗を小さくする発電抑制モードと、を含む複数の作動モードを有する。空調設備１００は、発電部１１１、１１３が発電を抑制して調和空気への空気抵抗を小さくする発電抑制モードを有するので、発電が必要ないときの調和空気のエネルギ損失を抑制することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調装置から供給される調和空気を室内に送り込む空調設備であって、
前記室内に送り込まれる調和空気の流れを利用して発電を行う発電部を備え、
前記発電部は、前記発電を実行する発電モードと、前記発電を抑制して前記調和空気への空気抵抗を小さくする発電抑制モードと、を含む複数の作動モードを有する空調設備。
【請求項２】
請求項１記載の空調設備であって、
前記発電抑制モードは、前記発電部の移動と回動の少なくとも一方によって前記調和空気への空気抵抗を小さくする作動モードである空調設備。
【請求項３】
請求項１または２に記載の空調設備であって、さらに、
前記発電部から供給される電力で発光する発光部を備える空調設備。
【請求項４】
請求項３記載の空調設備であって、さらに、
前記発電された電力を蓄える蓄電部と、
前記発光部への電力供給元を前記蓄電部と前記発電部との間で切り替える電力切替部と、
を備える空調設備。
【請求項５】
請求項４記載の空調設備であって、
前記発電部は、前記蓄電部への蓄電量が予め設定された量に達したことを検知し、前記検知に応じて前記発電モードから前記発電抑制モードに作動モードを切り替え、
前記空調設備は、前記作動モードの切り替えに応じて、前記発光部への電力供給元を前記発電部から前記蓄電部に切り替える空調設備。
【請求項６】
請求項４または５に記載の空調設備であって、
前記電力切替部は、前記空調装置の停止と前記発電抑制モードでの作動の少なくとも一方に該当するときには、前記発光部への電力供給元を前記発電部から前記蓄電部に切り替える空調設備。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか一項に記載の空調設備であって、
前記発電部は、前記空調装置が有する複数の作動モードの中で比較的に前記調和空気の流速が大きくなる側の特定の作動モードで前記空調装置が作動しているときには、前記発電抑制モードで作動し、
前記電力切替部は、前記特定の作動モードで前記空調装置が作動しているときには、前記発光部への電力供給元を前記発電部から前記蓄電部に切り替える空調設備。
【請求項８】
請求項４ないし７のいずれか一項に記載の空調設備であって、さらに、
前記調和空気の流れの方向を変化させる送風調節機構を備え、
前記送風調節機構は、前記流れの方向に前記発光部の照射方向を変化させる空調設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅やオフィスビルディングなどの建築物における空調装置から供給される調和空気を室内に送り込むための空調設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
調和空気を室内に送り込むための空調設備（吹出口構造等）において、調和空気流によって稼動する風力の発電手段を設ける技術が提案されている（特許文献１）。この技術によれば、商用電源などに頼ることなく、送風調節機構を作動させて調和空気の風量、風向を調節することが可能となるため、商用電源との配線が全く不要となって配線作業の省力化、配線資材の削減および工期短縮を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１７８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１の技術では、常に発電手段が稼動し続けるので、発電の必要の無いときにも調和空気のエネルギの損失が発生していた。
【０００５】
本発明は、上述の従来の課題の少なくとも一部を解決するために創作されたものであり、空調設備において発電手段を装備する際のエネルギの損失を抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、空調装置から供給される調和空気を室内に送り込む空調設備を提供する。この空調設備は、前記室内に送り込まれる調和空気の流れを利用して発電を行う発電部を備える。前記発電部は、前記発電を実行する発電モードと、前記発電を抑制して前記調和空気への空気抵抗を小さくする発電抑制モードと、を含む複数の作動モードを有する。
【０００７】
第１の発明の空調設備は、発電部が発電を抑制して調和空気への空気抵抗を小さくする発電抑制モードを有するので、発電が必要ないときの調和空気のエネルギ損失を抑制することができる。発電抑制モードは、たとえば発電部の回転翼を折り畳むような構成（第４変形例）によって実現しても良いし、発電部は、発電を停止するように構成してもよいが、たとえば発電部の出力をオフとして回転翼の負荷トルクを低減させるようにしても良く、あるいは以下のような方法で実現しても良い。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明の空調設備において、前記発電抑制モードは、前記発電部の移動と回動の少なくとも一方によって前記調和空気への空気抵抗を小さくする作動モードである。このように、発電抑制モードは、発電部の並進移動（実施例等）、回動（第４変形例）、および双方の動きによって実現することができる。なお、発電された電力は、以下に説明するように発光に使用しても良いし、他の用途に使用しても良い。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明の空調設備において、さらに、前記発電部から供給される電力で発光する発光部を備える。こうすれば、空調設備の下方を照らすことができる。
【００１０】
第４の発明は、第３の発明の空調設備において、さらに、前記発電された電力を蓄える蓄電部と、前記発光部への電力供給元を前記蓄電部と前記発電部との間で切り替える電力切替部と、を備える。電力切替部は、実施例では、制御回路の一部として実現されている。こうすれば、発電部の移動や回動といった動きを電力による駆動で実現することができる。
【００１１】
第５の発明は、第３または第４の発明の空調設備において、さらに、前記発電部は、前記蓄電部への蓄電量が予め設定された量に達したときに、前記発電モードから前記発電抑制モードに作動モードを切り替える。前記空調設備は、前記作動モードの切り替えに応じて、前記発光部への電力供給元を前記発電部から前記蓄電部に切り替える。こうすれば、発電部による無駄な発電を抑制することができる。
【００１２】
第６の発明は、第３ないし第５のいずれか一つの発明の空調設備において、前記電力切替部は、前記空調装置の停止と前記発電抑制モードでの作動の少なくとも一方に該当するときには、前記発光部への電力供給元を前記発電部から前記蓄電部に切り替える。こうすれば、空調装置の停止や発電抑制モードによって発電が停止しても発光を持続させることができる。
【００１３】
第７の発明は、第４ないし第６のいずれか一つの発明の空調設備において、前記発電部は、前記空調装置が有する複数の作動モードの中で比較的に前記調和空気の流速が大きくなる側の特定の作動モードで前記空調装置が作動しているときには、前記発電抑制モードで作動する。前記電力切替部は、前記特定の作動モードで前記空調装置が作動しているときには、前記発光部への電力供給元を前記発電部から前記蓄電部に切り替える。ここで、「調和空気の流速が大きくなる側」とは、たとえば高中低の流速が設定可能な場合には、「高のみ」あるいは「高と中」といった流速の高い側を意味する。こうすれば、空調装置に高い出力が要請され、作動している際に、それを阻害する事態を防止することができる。
【００１４】
第８の発明は、第４ないし第７のいずれか一つの発明の空調設備において、さらに、前記調和空気の流れの方向を変化させる送風調節機構と、前記発電部と前記蓄電部の少なくとも一方から供給される電力で発光する発光部と、を備える。前記送風調節機構は、前記流れの方向に前記発光部の照射方向を変化させる。送風調節機構は、本明細書では、たとえば第２変形例の可動ルーバ１６０として実現されている。
【００１５】
本発明の第１の発明によれば、空調設備において発電手段を装備する際のエネルギの損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例における空調システム１０を示す説明図。
【図２】移動ユニット１１０が上昇した状態における空調システム１０を示す説明図。
【図３】本発明の実施例における移動ユニット１１０の構成を示す説明図。
【図４】本発明の実施例における空調システム１０の電気的な接続状態を示す説明図。
【図５】本発明の実施例における吹出口構造１００の作動内容を示すフローチャート。
【図６】本発明の第１変形例における空調システム１０を示す説明図。
【図７】本発明の第２変形例における空調システム１０を示す説明図。
【図８】本発明の第３変形例における空調システム１０を示す説明図。
【図９】本発明の第４変形例における空調システム１０を示す説明図。
【図１０】本発明の第４変形例における空調システム１０を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．本発明の実施例の吹出口構造：
Ｂ．変形例：
【００１８】
Ａ．本発明の実施例の吹出口構造：
図１は、本発明の実施例における空調システム１０を示す説明図である。空調システム１０は、吹出口構造１００と、ダクト２００と、空調装置３００とを備えている。吹出口構造１００は、移動ユニット１１０と、チャンバ１２０と、昇降装置１３０と、モータ１４０と、蓄電池１５０と、を備えている。空調装置３００は、ダクト２００を介して吹出口構造１００に調和空気を供給する。吹出口構造１００は、天井４１０に固定された状態で装備されている。吹出口構造１００は、接続口１９０でダクト２００に接続されている。
【００１９】
移動ユニット１１０は、床面４２０の上に所定の画像４３０を投影することができる。移動ユニット１１０は、チャンバ１２０の内部において、画像４３０を投影するための電力を風力発電によって自給することができる。移動ユニット１１０は、制御スイッチＳＷによって制御することができる。具体的には、制御スイッチＳＷは、移動ユニット１１０に対して電気配線１１７で接続され、たとえば画像の選択や投影のオンオフを制御することができる。移動ユニット１１０は、本実施例では、投影がオフとなると、移動ユニット１１０による調和空気の流れの阻害を抑制するために上方に移動するように構成されている。移動ユニット１１０の詳細については後述する。
【００２０】
昇降装置１３０は、移動ユニット１１０をチャンバ１２０の内部で上下方向に昇降させることができる。昇降装置１３０は、移動ユニット１１０を水平方向に拘束して上下方向に移動させることが可能な昇降ガイド部１３１と、移動ユニット１１０を昇降させるための昇降ケーブル１３２と、昇降ガイド部１３１の水平方向の揺れを抑止する揺れ止め部１３３とを備えている。昇降ケーブル１３２は、モータ１４０によって巻き上げ駆動することができる。モータ１４０は、移動ユニット１１０によって充電された蓄電池１５０から電力の供給を受けている。
【００２１】
図２は、移動ユニット１１０が上昇した状態における空調システム１０を示す説明図である。本図から分かるように、移動ユニット１１０は、チャンバ１２０の上方の格納位置に移動することによって調和空気の流路から退避した状態となっている。これにより、移動ユニット１１０の非投影時における調和空気の流れの阻害を効果的に抑制することができる。チャンバ１２０の上方の格納位置は、本実施例では、チャンバ１２０を上方に延長する方法で簡易に構成されている。すなわち、チャンバ１２０は、それを水平面で切った断面（たとえば円筒形や矩形）がその形状を変更することなく延長されている。
【００２２】
図３は、本発明の実施例における移動ユニット１１０の構成を示す説明図である。移動ユニット１１０は、前述のようにモータ１４０に駆動される昇降装置１３０と機械的に接続されている。移動ユニット１１０は、発電機１１１と、ハブ１１２と、一対の回転翼１１３と、制御回路１１４と、投影部１１５と、を備えている。投影部１１５は、発光ダイオードを有する光源１１５Ｌと、液晶パネル１１５Ｐと、を備えている。移動ユニット１１０は、蓄電池１５０と電気的に接続されている。昇降装置１３０は、移動ユニット１１０を上昇位置で固定するためのロック機構１３４を備えている。ロック機構１３４は、たとえば周知のソレノイドアクチュエータを利用することによって実装することが可能である。制御回路１１４は、コントローラ１１４ｃを有している。
【００２３】
移動ユニット１１０は、発電機能、投影機能、および充電電力供給機能を有する。発電機能は、発電機１１１に回転駆動力を与えることによって実現される。この回転駆動力は、調和空気の流れで回転する一対の回転翼１１３によって生成され、ハブ１１２を介して発電機１１１に機械的に伝達される。投影機能は、光源１１５Ｌが射出する光を液晶パネル１１５Ｐを通過させることによって実現される。充電電力供給機能は、余剰電力を蓄電池１５０に供給することによって実現される。光源１１５Ｌは、発光ダイオードを使用すれば、たとえば１．５Ｗといった小さな発電量で一般的なダウンライトの光量に相当する発光を実現することができることが本願発明者の実験で確認された。発光ダイオードは、さらに光の指向性が高いので、投影や特定領域への光の照射に適している。
【００２４】
図４は、本発明の実施例における空調システム１０の電気的な接続状態を示す説明図である。制御回路１１４は、４個のダイオード１１４Ｄ１、１１４Ｄ２、１１４Ｄ３、１１４Ｄ４を有するブリッジ整流回路と、コントローラ１１４ｃによって操作される４個のオンオフスイッチ１１４Ｓ１、１１４Ｓ２、１１４Ｓ３、１１４Ｓ４と、を備えている。発電機１１１は、ブリッジ整流回路を介して、投影部１１５と、蓄電池１５０と、モータ１４０と、ロック機構１３４とに並列に接続されている。発電機１１１は、低損失の交流発電機を使用し、交流電力を発生させている。交流電力なので、電流は、電流Ｉ１の方向と、電流Ｉ２の方向とに交互に繰り返されることになる。なお、制御回路１１４は、「電力切替部」の機能を実現している。
【００２５】
図５は、本発明の実施例における吹出口構造１００の作動内容を示すフローチャートである。ステップＳ１００では、吹出口構造１００は、移動ユニット１１０を下降させる。移動ユニット１１０の下降は、ユーザによる制御スイッチＳＷへの操作入力に応じてロック機構１３４が解除されることによって開始される。ロック機構１３４の解除は、コントローラ１１４ｃがオンオフスイッチ１１４Ｓ４を一時的にオンすることによって行われる。移動ユニット１１０の下降は、移動ユニット１１０の自重でモータ１４０から昇降ケーブル１３２が繰り出されることによって行われる。モータ１４０は、本実施例では、この際に逆起電力によって発電機として機能するように構成されている。こうすれば、吹出口構造１００は、移動ユニット１１０の下降の際にも逆起電力の電流Ｉｂｍを蓄電池１５０に供給して充電することができる。
【００２６】
ステップＳ２００では、吹出口構造１００は、床面４２０に所定の画像４３０の投影を開始する。画像投影は、たとえば図示しないポジションセンサによって移動ユニット１１０の下降を検知することによって自動的に開始することができる。画像の投影は、コントローラ１１４ｃが２個のオンオフスイッチ１１４Ｓ１、１１４Ｓ２をオンにするとともに、他の２個のオンオフスイッチ１１４Ｓ３、１１４Ｓ４をオフとすることによって実現される。これにより、光源１１５Ｌおよび液晶パネル１１５Ｐは、発電機１１１から供給された電力によって画像を投影することができる。一方、発電機１１１は、オンオフスイッチ１１４Ｓ１を介して余剰電力を蓄電池１５０に充電することができる。
【００２７】
ただし、吹出口構造１００は、蓄電池１５０のフル充電の検知に応じて、コントローラ１１４ｃがオンオフスイッチ１１４Ｓ１をオフとする構成とすることが好ましい。蓄電池１５０のフル充電の検知は、たとえばコントローラ１１４ｃが所定の閾値を超える出力電圧を検知することによって行うようにしても良いし、あるいは、電流値を積分して換算するようにしても良い。
【００２８】
投影される画像は、たとえば空調機器の消費電力や各居室の温湿度、現在の空調設定温度といった住宅やビルディング内の情報表示として利用できる。しかし、これに限られず、たとえばインターネットを通じて取得した情報を表示するようにしても良い。さらに、単に照明として利用するようにしても良い。
【００２９】
ステップＳ３００では、吹出口構造１００は、投影を終了する。投影の終了は、ユーザによる制御スイッチＳＷへの操作入力に応じてオンオフスイッチ１１４Ｓ２がオフとされることによって行われる。これにより、光源１１５Ｌや液晶パネル１１５Ｐへの電力供給が停止されることになる。
【００３０】
ステップＳ４００では、吹出口構造１００は、移動ユニット１１０を上昇させる。移動ユニットの上昇は、モータ１４０が昇降ケーブル１３２を巻き上げることによって行われる。モータ１４０は、蓄電池１５０から供給される電力によって巻上げを行うことができる。吹出口構造１００は、移動ユニット１１０が所定の上昇位置に到達したことの検知に応じてロック機構１３４によって上昇位置に固定させる。この検知は、たとえば図示しないポジションセンサによって行うことができる。これにより、移動ユニット１１０は、調和空気の流れから退避した位置に移動したことになるので、移動ユニット１１０による投影を行わないときには、調和空気のエネルギ損失を低減させることができる。
【００３１】
このように、本実施例では、吹出口構造１００は、投影していないときには、移動ユニット１１０を上方に移動させて調和空気の流れから退避させることができる。一方、移動ユニット１１０は、投影のためのエネルギを調和空気から生成することができるので、別途電源工事を行う必要が無く、効率的な施工を実現することができる。
【００３２】
Ｂ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。
【００３３】
Ｂ−１．第１変形例：上述の実施例においては、投影部や発電機を備える移動ユニット１１０を上方に移動させて調和空気の流れから退避させているが、たとえば図６に示される第１変形例の構成のように投影部１１５を吹出口構造の下端に固定し、発電部１１０ｂ（発電機や回転翼）のみを矢印Ａの方向に移動させるように構成しても良い。このように、たとえば発電部を投影部から分離してダクトとチャンバの接続口１９０の近傍で発電部のみが移動するように構成しても良いし、空調装置の近傍に配置された発電部が移動する構成であっても良い。
【００３４】
Ｂ−２．第２変形例：上述の変形例においては投影部が発電部から分離されているが、このような構成においては、さらに、たとえば図７に示される第２変形例の構成のように投影部１１５を可動ルーバ１６０に装備することによって顕著な効果を奏することができる。この構成では、吹出口構造１００から吹き出される調和空気の方向を画像４３０ａで示すことができるからである。可動ルーバ１６０は、「送風調節機構」の一例である。
【００３５】
Ｂ−３．第３変形例：上述の実施例や変形例においては、移動ユニットを並進移動させて調和空気の流れから退避させているが、たとえば図８に示される第３変形例の移動ユニット１１０ｃのように回動させることによって調和空気への空気抵抗を小さくするような構成としても良い。第１変形例では、回転軸１１９の回りに移動ユニット１１０ｃが回動するように構成されている。さらに、回動と並進移動の双方の動きによって調和空気への空気抵抗を小さくするように構成しても良い。このように、発電部の移動と回動の少なくとも一方によって前記調和空気への空気抵抗を小さくするように構成されていれば良い。
【００３６】
Ｂ−４．第４変形例：上述の実施例や変形例においては、発電部の移動や回動といった動きによって調和空気の流れから退避させることによって、調和空気の流れに対する抵抗を低減させている。しかし、たとえば図９や図１０に示される第４変形例のように、一対の回転翼１１３ａを折り畳むことによって調和空気の流れに対する抵抗を小さくするようにしても良い。一対の回転翼１１３ａは、各ヒンジ１１２ａｈによってハブ１１２ａに対して折り畳み可能となるように構成されている。
【００３７】
本構成では、発電開始時は、蓄電池からの電力で回転を起動させ、一対の回転翼１１３ａの遠心力によって回転翼１１３ａを開いたままとして回転することができる。一方、蓄電池からの電力で停止する方向にトルクを与えて一度停止させると、一対の回転翼１１３ａは、調和空気の力や重力で自動的に折り畳まれて停止することになる。さらに、必ずしも発電を停止するように構成する必要は無く、たとえば発電部の出力をオフ（あるいは抑制して）として回転翼の負荷トルクを低減させるようにしても良い。このように、本発明が利用可能な発電部は、一般に、発電を抑制して調和空気への空気抵抗を小さくする発電抑制モードを有するものであれば良い。なお、回転翼１１３ａの遠心力は、たとえば回転翼１１３ａの先端部に錘（図示せず）を装備することによって調整することもできる。
【００３８】
Ｂ−５．第５変形例：上述の実施例や変形例においては、吹出口構造は、蓄電池を備えているが、蓄電池は必ずしも必要ではなく、たとえば移動ユニットの移動を手動で行うような構成とすれば、発電の開始で自動的に投影が開始され、発電の停止で自動的に投影が終了するような構成としても実現することができる。ただし、蓄電池を装備すれば、発電部の移動や回動といった動きを電力による駆動で実現することができる。
【００３９】
Ｂ−６．第６変形例：上述の実施例や変形例においては、吹出口構造は、天井に装備されて床に画像を投影しているが、たとえば吹出口構造を壁や床に装備して天井や壁に投影するようにしても良い。また、上述の実施例や変形例においては、投影部が吹出口構造に装備されているが、これに限られず、分離して装備しても良い。ただし、吹出口構造に投影部を一体化すれば、投影部の設定場所の確保が不要となるという利点がある。発電部は、回転翼の回転によって電力を生成しているが、必ずしも回転翼である必要は無く、たとえば水車（図示省略）の一部だけをチャンバ内やダクト内に露出するようなものでも良く、発電部は、一般に調和空気の流れを利用して発電を行うものであれば良い。また、発電された電力は、光源に使用するだけでなく、他の用途に使用しても良い。
【符号の説明】
【００４０】
１０…空調システム、２００…ダクト、１２０…チャンバ、１４０…モータ、１１０、１１０ａ、１１０ｂ…移動ユニット、１１５Ｐ…液晶パネル、１１３、１１３ａ…回転翼、３００…空調装置、１１５Ｌ…光源、１００…吹出口構造、１１４…制御回路、接続口１９０…接続部、１５０…蓄電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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