(57)【要約】【課題】空調分野においてクールビズ等で雰囲気温度が高く設定されていても、居住者の快適性を向上させる小型空調機及びパーソナル空調システムを提供する。【解決手段】ペルチェ素子の一面側に空冷式の熱交換器、ペルチェ素子の他面側に水冷式の熱交換器を設けたペルチェ素子ユニットと、空冷式の熱交換器に送風するファンと、空冷式の熱交換器とファンと内蔵し小型空調機周囲の空気を通過させる風路と、水ポンプと、水冷式の熱交換器に接続する冷却水往路と、水冷式の熱交換器に接続する冷却水還路と、交流または直流電源に接続する電源装置と、ペルチェ素子と電源装置とを接続する直流電流供給回路と、直流電流供給回路に設けられる冷房運転用スイッチと、直流電流供給回路に設けられる暖房運転用スイッチとを備え、冷却水往路は、小型空調機の外部にある冷却水往配管の接続口に接続するためカプラを端部に備える。【選択図】  図２
2015183953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の一面側に設けられる空冷式の熱交換器と、前記ペルチェ素子の他面側に設けられる水冷式の熱交換器とで構成されるペルチェ素子ユニットと、
前記空冷式の熱交換器に送風するファンと、
前記空冷式の熱交換器と前記ファンと内蔵し小型空調機周囲の空気を通過させる風路と、
水ポンプと、
前記水冷式の熱交換器に接続する冷却水往路と、
前記水冷式の熱交換器に接続する冷却水還路と、
交流又は直流電源に接続する電源装置と、
前記ペルチェ素子と前記電源装置とを接続する直流電流供給回路と、
前記直流電流供給回路に設けられる冷房運転用スイッチと、
前記直流電流供給回路に設けられる暖房運転用スイッチと
を備え、
前記冷却水往路は、前記小型空調機の外部にある冷却水往配管の接続口に接続され、前記冷却水還路は、外部に設置される冷却水往配管の接続口に接続され、前記水ポンプは前記冷却水往配管から前記冷却水往路を介して冷却水を吸い出し、前記水冷式の熱交換器を通した後、前記冷却水往配管に再び冷却水を戻すように働く
ことを特徴とする小型空調機。
【請求項２】
請求項１に記載の小型空調機において、
前記冷却水往路の末端部及び前記冷却水還路の末端部に、それぞれ外部にある２つの前記冷却水往配管の接続口とカップリングするカプラを備えている
ことを特徴とする小型空調機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の小型空調機において、
前記風路の対向する面それぞれに空冷式の熱交換器を設置し、各々の空冷式の熱交換器に前記ペルチェ素子を１つずつ合計２個配置している
ことを特徴とする小型空調機。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の小型空調機において、
前記風路が断面矩形をしており、各内面４面それぞれに空冷式の熱交換器を設置し、各々の空冷式の熱交換器に前記ペルチェ素子を１つずつ合計４個配置している
ことを特徴とする小型空調機。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の小型空調機において、
前記電源装置は、充電池（２次電池）で構成される
ことを特徴とする小型空調機。
【請求項６】
全体を空調する中央空気調和装置によって空調される居室と、
前記居室に設置される居住者用机の各卓上に個別に設置される請求項１乃至請求項５の何れかに記載の小型空調機と、
前記居室の上げ床内に配設され循環する冷却水搬送路を形成する冷却水往配管及び冷却水還配管と、
前記冷却水搬送路に接続される冷却水管のコイルを内蔵し且つ該コイルの周りに潜熱蓄熱材を充填した蓄熱槽と、
前記冷却水搬送路に接続され冷却水を搬送する冷却水ポンプとで構成され、前記小型空調機の設置場所に対応して前記冷却水往配管にカプラを先端に設けた２つずつのタッピングを備える
ことを特徴とするパーソナル空調システム。
【請求項７】
請求項６に記載のパーソナル空調システムにおいて、
夏期においては、
前記蓄熱槽が、居住者が居室に居る時間帯には前記ペルチェ素子の他面側からの排熱を冷却水にて搬送されて蓄え、
居住者が居ない夜間には前記直流電流供給回路にあるスイッチが切り替わって前記ペルチェ素子の他面側が吸熱し前記排熱が居室に排出され、前記風路から排出された排熱を帯びた空気は夜間の換気により建物外へ排出され、
冬期においては、
前記蓄熱槽が、居住者が居室に居る時間帯には前記ペルチェ素子の他面側からの冷熱を冷却水にて搬送されて蓄え、
居住者が居ない夜間には前記直流電流供給回路にあるスイッチが切り替わって前記ペルチェ素子の他面側が排熱し前記冷熱が居室に排出され、前記風路から排出された冷熱を帯びた空気は夜間の換気により建物外へ排出される
ことを特徴とするパーソナル空調システム。
【請求項８】
請求項６に記載のパーソナル空調システムにおいて、
前記居室に隣接する機械室内に、前記冷却水ポンプを内蔵する小型冷却塔を有し、
前記冷却水搬送路と前記小型冷却塔内の冷却水路とが接続されている
ことを特徴とするパーソナル空調システム。
【請求項９】
請求項８に記載のパーソナル空調システムにおいて、
夏期においては、
前記蓄熱槽が、居住者が居室に居る時間帯には前記ペルチェ素子の他面側からの排熱を冷却水にて搬送されて蓄え、
前記蓄熱槽が排熱蓄熱容量が一杯となった際には、前記小型冷却塔を介して排熱を前記機械室に放出し、
居住者が居ない夜間には前記直流電流供給回路にあるスイッチが切り替わって前記ペルチェ素子の他面側が吸熱し前記排熱が居室に排出され、前記風路から排出された排熱を帯びた空気は夜間の換気により建物外へ排出され、
冬期においては、
前記蓄熱槽が、居住者が居室に居る時間帯には前記ペルチェ素子の他面側からの冷熱を冷却水にて搬送されて蓄え、
前記蓄熱槽が冷熱蓄熱容量が一杯となった際には、前記小型冷却塔を介して冷熱を前記機械室に放出し、
居住者が居ない夜間には前記直流電流供給回路にあるスイッチが切り替わって前記ペルチェ素子の他面側が排熱し前記冷熱が居室に排出され、前記風路から排出された冷熱を帯びた空気は夜間の換気により建物外へ排出される
ことを特徴とするパーソナル空調システム。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項９の何れかに記載のパーソナル空調システムにおいて、
前記蓄熱槽に充填される潜熱蓄熱材を３０℃融点のパラフィンとすることで、前記小型空調機の前記風路から夏期においては１８℃〜２０℃の吹き出し冷風が、冬期においては３８℃〜４３℃の吹出し温風が得られる
ことを特徴とするパーソナル空調システム。
【請求項１１】
請求項６至請求項１０の何れかに記載のパーソナル空調システムにおいて、
居住者が居ない夜間の前記直流電流供給回路にあるスイッチが切り替わる代わりに、電源装置に送られる電源を直流として、昼間と夜間との直流電流の正負を入れ替えて、
夏期においては、前記ペルチェ素子の他面側が吸熱し前記排熱が居室に排出され、前記風路から排出された排熱を帯びた空気は夜間の換気により建物外へ排出され、
冬期においては、前記ペルチェ素子の他面側が排熱し前記冷熱が居室に排出され、前記風路から排出された冷熱を帯びた空気は夜間の換気により建物外へ排出される
ことを特徴とするパーソナル空調システム。
【請求項１２】
請求項６乃至請求項１１の何れかに記載のパーソナル空調システムにおいて、
前記蓄熱槽は、前記ペルチェ素子の他面側からの排熱を冷却水を介して蓄え、一定時間利用後には、取り外して新たな前記蓄熱槽と取り替えられる
ことを特徴とするパーソナル空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、居室内の卓上に配置できかつ持ち運び可能な小型空調機及びこれを用いるパーソナル空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、省エネルギーの観点から、全体空調を夏場は高めの設定温度、冬場は低めの設定温度として、居室の居住者それぞれの感受性に応じて居住者個別に空調空気を供給するパーソナル空調が存在する。
古くからのパーソナル空調は、居室の天井等に敷設されている全体空調の空調システムとは別に、例えば上げ床にして床下を夏場低め、冬場高めの温調空気を供給し、居住者の机位置に床吹出口を設置し、その風向を調整して居住者個別に空調するシステムや、机やパーティションに吹出口を設け、床下等のダクトにそれらを接続する居住者個別に空調するシステムが存在していた。
【０００３】
しかし、これらは当初の設置コストの膨大さや、レイアウト変更への対応能力の低さから、なかなか普及しなかった。このような空調システムの例としては、例えば、床面に冷風の吹出口を設置し居住者の位置に合わせて吹出位置や気流方向を調整する方式（例えば、特許文献１の図４参照）やパーティションに吹出口を設置する方式（例えば、特許文献１参照）がある。
ところが、近年温暖化ガス削減の社会要請等から、国の施策により、クールビズとして事務室等の居室の空調設定を夏場は２８℃設定、冬場は２０℃設定として空調するように推奨されている。
【０００４】
しかし、夏場の室内温度を２８℃に設定すると居住者の快適性は損なわれ、労働環境としては劣悪となり作業効率が大幅に落ちることとなる。上着を脱ぐことはもちろん、ネクタイを取って半袖になるというビジネス上礼節を欠く服装での対応を行ってもあまり作業効率が向上しない、という状況に陥る。
そこで、全体空調はクールビズの夏場２８℃設定としても、居住者の快適性を向上するため、居室の居住者個別に局所的に冷風が供給できるパーソナル空調システムの要請が高まってきた。
【０００５】
古くからのパーソナル空調システムに代わる新しいパーソナル空調システムとして、車載空調等から徐々にペルチェ素子を用いた局所空調が提案され始めている。ペルチェ素子を用いた局所空調としては、例えば、居住者各自の卓上等に個別に小型の空調機を設置する方式（例えば、特許文献２参照）が知られている。
特許文献２には、夜間電力を利用して、空調機内風路に居室の空気を通すことで、夜間電力で動作するペルチェ素子が設置された熱交換器を介して居室空気より低温の冷熱を蓄熱材に蓄冷し、昼間のピーク時には、その蓄冷した蓄熱材から、ペルチェ素子が設置された熱交換器とは別な熱交換器を介して単に水を冷媒として冷熱を取り出す、風路で２つの熱交換器がシリーズに並んだ技術が開示されている。
【０００６】
また、空気の冷房暖房を行う携帯用空調機としてパッケージされ、放熱蓄熱する蓄熱用媒体をパッケージ内の密閉容器に封入し、ペルチェ素子を熱源として、空気より冷温の冷熱や空気より高温の温熱を蓄熱用媒体に溜める技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
特許文献３には、ペルチェ素子やファンを駆動するのに電池又は２次電池で駆動されることも開示されている。
【０００７】
また、ペルチェ素子を熱源とする、トラックのキャビン空調機の小型空調機が開示されている（例えば、特許文献４参照）。特許文献４には、水等の熱輸送媒体を、ペルチェ素子冷却側、同加熱側、（外）空気との熱交換コイルの３つのうち二つを接続して循環するように切り替える技術が開示されている。
特許文献４は、例えば、昼間は、ペルチェ素子冷却側とペルチェ素子加熱側とを結び循環し、夜間は、ペルチエ素子加熱側と外空気との熱交換コイルとを結び、蓄熱した熱を放熱する技術が開示されている。潜熱蓄熱材としてパラフィン系が用いられていることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２６５０２号公報
【特許文献２】特開２００７−２３２２７７号公報
【特許文献３】特開平１１−３２５５００号公報
【特許文献４】特許第３６３１０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、室側備付け空調機として、パーソナル空調機を設備しようとすると、局所のパーソナル域（各卓位置）へ、単一ダクト式中央空調機からのダク卜設備を多足に設置しなければならない。
これでは、居住者の事務机引越しに伴うレイアウト変更に追従できず、コンパクトに薄くした風路による給気圧力損失の大きさに伴って中央空調機からの給気搬送動力が大きく省エネルギーにならない。
しかも、吹出口は、パーテイションに設置されているので、各個人の作業空間を圧迫するばかりか、快適性を損なう虞がある。
【００１０】
また、吹出口にダクトが接続されるため、パーテイシヨンの移動に手間がかかり、レイアウト変更等への対応ができない。
個別ではあるが、大型の空調機から分岐して各個別吹出口まで冷風を供給するので、搬送間のロスや搬送エネルギー等が必要で、必ずしも省エネルギー性に優れてはいない。
また、利用者が少なくても、大型の空調機を運転する必要があり、部分負荷時の効率低下にも無駄が生じる。
また、設備費が高価である等の問題点がある。
【００１１】
また、特許文献２では、独立して機能するオールインワンのパーソナル蓄熱空調装置であるため、冷温熱を発生するペルチェ素子とヒートパイプである熱源手段と、この熱源手段が発生した冷温熱を蓄積する蓄熱手段と、この蓄熱手段に蓄熱された冷温熱を取り出す水熱媒を循環する熱交換手段と、熱源手段、蓄熱手段及び熱交換手段の動作を制御する制御手段とをそれぞれのパーソナル空調装置に備えなければならない。
その結果、特許文献２の構成では、電力ピーク（例えば、夏の１４時〜１６時）での使用は各空調装置の制御手段設定で可能であるが、就業時間中の冷房のための排熱蓄熱を考慮すると、蓄熱手段の容量を大きくする必要があるため、居住者各々のパーソナル域の卓上に設置でき且つ持ち運び可能な小型空調機とするのには無理がある。
また、特許文献２の構成では、熱の搬送にペルチェ素子と蓄熱手段との間にヒートパイプ、熱交換器と蓄熱手段との間に冷却水循環系をそれぞれ設けるので、システム構成が複雑で大きくなりさらに卓上設置に無理がある。
【００１２】
また、特許文献３では、放熱・蓄熱媒体を密閉容器に封入するため、特許文献２と同様に、電力ピーク時での使用は可能であるが、就業時間中の使用を考慮すると、密閉容器の容量を大きくする必要があるため、居住者各々のパーソナル域の卓上に設置できかつ持ち運び可能な小型空調機とするには無理がある。
また、特許文献４では、トラックのキャビン空調機の小型空調機であるため、卓上用に転用するには、特許文献１と同様に、局所のパーソナル域（各卓位置）へ、単一ダクト式中央空調機からのダクト設備を多足に設置しなければならない等の問題点がある。
【００１３】
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、空調分野においてクールビズ等で雰囲気温度が高く設定されていても、居住者の快適性を向上させるための小型空調機及びこの小型空調機を用いるパーソナル空調システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る小型空調機は、ペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の一面側に設けられる空冷式の熱交換器と、前記ペルチェ素子の他面側に設けられる水冷式の熱交換器とで構成されるペルチェ素子ユニットと、前記空冷式の熱交換器に送風するファンと、前記空冷式の熱交換器と前記ファンと内蔵し小型空調機周囲の空気を通過させる風路と、水ポンプと、前記水冷式の熱交換器に接続する冷却水往路と、前記水冷式の熱交換器に接続する冷却水還路と、交流又は直流電源に接続する電源装置と、前記ペルチェ素子と前記電源装置とを接続する直流電流供給回路と、前記直流電流供給回路に設けられる冷房運転用スイッチと、前記直流電流供給回路に設けられる暖房運転用スイッチとを備え、前記冷却水往路は、前記小型空調機の外部にある冷却水往配管の接続口に接続され、前記冷却水還路は、外部に設置される冷却水往配管の接続口に接続され、前記水ポンプは前記冷却水往配管から前記冷却水往路を介して冷却水を吸い出し、前記水冷式の熱交換器を通した後、前記冷却水往配管に再び冷却水を戻すように働くことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る小型空調機は、前記冷却水往路の末端部及び前記冷却水還路の末端部に、それぞれ外部にある２つの前記冷却水往配管の接続口とカップリングするカプラを備えていることを特徴とする。
本発明に係る小型空調機は、前記風路の対向する面それぞれに空冷式の熱交換器を設置し、各々の空冷式の熱交換器に前記ペルチェ素子を１つずつ合計２個配置していることを特徴とする。
本発明に係る小型空調機は、前記風路が断面矩形をしており、各内面４面それぞれに空冷式の熱交換器を設置し、各々の空冷式の熱交換器に前記ペルチェ素子を１つずつ合計４個配置していることを特徴とする。
本発明に係る小型空調機は、前記電源装置が、充電池（２次電池）で構成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るパーソナル空調システムは、全体を空調する中央空気調和装置によって空調される居室と、前記居室に設置される居住者用机の各卓上に個別に設置される本発明に係る小型空調機と、前記居室の上げ床内に配設され循環する冷却水搬送路を形成する冷却水往配管及び冷却水還配管と、前記冷却水搬送路に接続される冷却水管のコイルを内蔵し且つ該コイルの周りに潜熱蓄熱材を充填した蓄熱槽と、前記冷却水搬送路に接続され冷却水を搬送する冷却水ポンプとで構成され、前記小型空調機の設置場所に対応して前記冷却水往配管にカプラを先端に設けた２つずつのタッピングを備えることを特徴とする。
本発明に係るパーソナル空調システムは、夏期においては、前記蓄熱槽が、居住者が居室に居る時間帯には前記ペルチェ素子の他面側からの排熱を冷却水にて搬送されて蓄え、居住者が居ない夜間には前記直流電流供給回路にあるスイッチが切り替わって前記ペルチェ素子の他面側が吸熱し前記排熱が居室に排出され、前記風路から排出された排熱を帯びた空気は夜間の換気により建物外へ排出され、冬期においては、前記蓄熱槽が、居住者が居室に居る時間帯には前記ペルチェ素子の他面側からの冷熱を冷却水にて搬送されて蓄え、居住者が居ない夜間には前記直流電流供給回路にあるスイッチが切り替わって前記ペルチェ素子の他面側が排熱し前記冷熱が居室に排出され、前記風路から排出された冷熱を帯びた空気は夜間の換気により建物外へ排出されることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るパーソナル空調システムは、前記居室に隣接する機械室内に、前記冷却水ポンプを内蔵する小型冷却塔を有し、前記冷却水搬送路と前記小型冷却塔内の冷却水路とが接続されていることを特徴とする。
本発明に係るパーソナル空調システムは、夏期においては、前記蓄熱槽が、居住者が居室に居る時間帯には前記ペルチェ素子の他面側からの排熱を冷却水にて搬送されて蓄え、前記蓄熱槽が排熱蓄熱容量が一杯となった際には、前記小型冷却塔を介して排熱を前記機械室に放出し、居住者が居ない夜間には前記直流電流供給回路にあるスイッチが切り替わって前記ペルチェ素子の他面側が吸熱し前記排熱が居室に排出され、前記風路から排出された排熱を帯びた空気は夜間の換気により建物外へ排出され、冬期においては、前記蓄熱槽が、居住者が居室に居る時間帯には前記ペルチェ素子の他面側からの冷熱を冷却水にて搬送されて蓄え、前記蓄熱槽が冷熱蓄熱容量が一杯となった際には、前記小型冷却塔を介して冷熱を前記機械室に放出し、居住者が居ない夜間には前記直流電流供給回路にあるスイッチが切り替わって前記ペルチェ素子の他面側が排熱し前記冷熱が居室に排出され、前記風路から排出された冷熱を帯びた空気は夜間の換気により建物外へ排出されることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るパーソナル空調システムは、前記蓄熱槽に充填される潜熱蓄熱材を３０℃融点のパラフィンとすることで、前記小型空調機の前記風路から夏期においては１８℃〜２０℃の吹き出し冷風が、冬期においては３８℃〜４３℃の吹出し温風が得られることを特徴とする。
本発明に係るパーソナル空調システムは、居住者が居ない夜間の前記直流電流供給回路にあるスイッチが切り替わる代わりに、電源装置に送られる電源を直流として、昼間と夜間との直流電流の正負を入れ替えて、夏期においては、前記ペルチェ素子の他面側が吸熱し前記排熱が居室に排出され、前記風路から排出された排熱を帯びた空気は夜間の換気により建物外へ排出され、冬期においては、前記ペルチェ素子の他面側が排熱し前記冷熱が居室に排出され、前記風路から排出された冷熱を帯びた空気は夜間の換気により建物外へ排出されることを特徴とする。
本発明に係るパーソナル空調システムは、前記蓄熱槽は、前記ペルチェ素子の他面側からの排熱を冷却水を介して蓄え、一定時間利用後には、取り外して新たな前記蓄熱槽と取り替えられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る小型空調機は、冷房暖房のためのペルチェ素子ユニットと、小型のファンと、水ポンプと、電源装置と直流電流供給回路と正逆切り替え可能な２つのスイッチと、外部の冷却水往配管のタッピングに接続可能なカプラ端部の冷却水往路と冷却水還路とで構成するので、従来の蓄熱槽を各々内蔵する小型空調機に比して軽量小型化となり、持ち運びが容易で、外部の冷却水往配管のタッピングをレイアウト変更で机が移動する箇所にも備えておくことで、つなぎかえが容易で、居住者各々のパーソナル域の卓上に移動可能に簡単に設置できる。
本発明に係る小型空調機は、電源として充電可能な充電池（２次電池）を構成として追加すれば、電源線が不要となりさらに簡単に設置できる。
また、本発明に係るパーソナル空調システムでは、本発明に係る小型空調機からの排熱を、冷却水を熱搬送媒体として室単位で搬送循環し、複数の小型空調機から排熱を上流から下流にかけて熱搬送媒体で集めて搬送し、冷却水循環系の途中に蓄熱槽を設けることで、排熱を温度上昇として扱うことができ、小型空調機が内蔵する水ポンプと、中央設置の循環する冷却水ポンプとの直列運転に神経質にならずに複数の小型空調機を接続してよいシステムとなっている。排熱を上流から下流へのわずかずつ温度上昇して回収できるので、蓄熱槽内蔵の配管コイルによる熱回収も、冷却水側の温度差が取れるので熱交換効率が高い。
【００２０】
本発明に係るパーソナル空調システムでは、夏期において蓄熱槽に蓄えた排熱は、居住者の居ない夜間等に居室に排気されることで、一時的に温度が上昇しても快適性を問われる状況にはなく、又夏期においても夜間は昼間よりも気温が低下し、建屋の冷却負荷によりうまく処理される。また、夜間の換気がある建物の場合、排熱を帯びた小型空調機から排出される空気は、夜間の居室換気に同伴されて建物外へ排出されることとなり、さらに熱処理が順調にされる。
また、本発明に係るパーソナル空調システムでは、全体空調側がクールビズ等で設定温度が例えば夏場２８℃等と高く設定されていても、居住者の快適性を向上させるための小型空調機を設置することで、必要な人が必要なときだけ利用することができ無駄なく快適な空間を提供できる。
【００２１】
また、本発明に係るパーソナル空調システムでは、装置稼働のためのエネルギー源として充電池（２次電池）を用いるために、電源に太陽光等のグリーン電力を利用することができ、炭酸ガスの増加を抑えることができる。
また、本発明に係るパーソナル空調システムでは、充電池（２次電池）を介して利用するので、太陽光発電偉力の変動や、各自が必要とする電力量の変動との整合をとるのにも対応しやすいシステムとなる。
【００２２】
また、本発明に係るパーソナル空調システムでは、排熱は小型の蓄熱槽を用いてその場に溜め込み、居住者のいない時間に外部に排出できる。
また、本発明に係るパーソナル空調システムでは、排熱に関して、設備配管等の恒久設備を必要とせず、設備レイアウト変更にも柔軟に対応できる。
また、本発明に係るパーソナル空調システムでは、潜熱蓄熱材を用いることにより排熱温度が一定となり冷却能力が安定する。
【００２３】
また、本発明に係るパーソナル空調システムでは、空気冷却の際に発生する排熱を、日中の暑いピーク負荷時（２〜３時間）に溜め込み、それ以外の就業時間内は小型冷却塔で排熱し、居住者が退社した時間帯に、室内へ放熱することができる。
また、本発明に係るパーソナル空調システムでは、充電池（２次電池）を利用するので電力ピークカットが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る小型空調機の平面図である。
【図２】図１に示す小型空調機の側面図である。
【図３】図１に示す小型空調機の正面図である。
【図４】図１に示す第二熱交換器の断面図である。
【図５】図１に示す小型空調機の制御系統を示す説明図である。
【図６】図１に示す小型空調機の制御装置を示す説明図である。
【図７】図１に示す小型空調機の制御回路と冷房時の制御状態とを示す図である。
【図８】図１に示す小型空調機の制御回路と暖房時の制御状態とを示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るパーソナル空調システムを示す図である。
【図１０】図９に示す小型冷却塔を示す説明図である。
【図１１】図９に示すパーソナル空調システムの冷房時の就業時間の通常状態を示す図である。
【図１２】図９に示すパーソナル空調システムの冷房時の就業時間の蓄熱満杯状態を示す図である。
【図１３】図９に示すパーソナル空調システムの冷房時の就業時間外の放熱状態を示す図である。
【図１４】図９に示すパーソナル空調システムに中央制御盤を適用した例を示す図である。
【図１５】図９に示すパーソナル空調システムの暖房時の就業時間の通常状態を示す図である。
【図１６】図９に示すパーソナル空調システムの暖房時の就業時間の蓄熱放熱完了間際の状態を示す図である。
【図１７】図９に示すパーソナル空調システムの暖房時の就業時間外の吸熱状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図８は、本発明に係る小型空調機１の一実施形態を示す。
本実施形態に係る小型空調機１は、一対のペルチェ素子ユニット（電子冷暖部）１０Ａ，１０Ｂを備えている。
【００２６】
ペルチェ素子ユニット（電子冷暖部）１０Ａは、例えば、図１〜図５に示すように、複数のｐ型の熱電半導体とｎ型の熱電半導体とを交互に電極を介して繋ぎ、一面１３側と他面１５側とが放熱面と熱伝導面とに切り替え可能なペルチェ素子（電熱変換半導体素子）１１Ａと、このペルチェ素子１１Ａの一面１３側に熱的に接合される（接触している）空冷式の熱交換器（以下、第一熱交換器と称する）１７Ａと、ペルチェ素子１１Ａの他面１５側に熱的に接合される（接触している）水冷式の熱交換器（以下、第二熱交換器と称する）２５Ａとで構成されている。
【００２７】
ペルチエ素子ユニット（電子冷暖部）１０Ｂは、例えば、図２〜図５に示すように、複数のｐ型の熱電半導体とｎ型の熱電半導体とを交互に電極を介して繋ぎ、一面１３側と他面１５側とが放熱面と熱伝導面とに切り替え可能なペルチェ素子（電熱変換半導体素子）１１Ｂと、このペルチェ素子１１Ｂの一面１３側に熱的に接合される（接触している）第一熱交換器１７Ｂと、ペルチェ素子１１Ｂの他面１５側に熱的に接合される（接触している）第二熱交換器２５Ｂとで構成されている。
【００２８】
本実施形態では、例えば、図２に示すように、一対のペルチェ素子ユニット１０Ａ，１０Ｂは、第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂ同士が所定の間隔を隔てて小型空調機１の高さ方向（図２の紙面の上下方向）に位置するように、小型空調機１の外郭を構成する枠体に設けた支持体５上にそれぞれ固定され、第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂのベース部２１が風路９の壁を形成するようになっている。
ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂは、ｎ型の熱電半導体から直流電流を流すと、ｎ型の熱電半導体とｐ型の熱電半導体との接合部で温度低下を招く、ペルチェ冷却と、逆に、ｐ型の熱電半導体から直流電流を流すと、ｐ型の熱電半導体とｎ型の熱電半導体との接合部で温度が上昇するペルチェ加熱とを発現する。
【００２９】
第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂは、例えば、図３に示すように、複数のフィン部２３をベース部２１に設けたプレートフィン１９で構成されている。プレートフィン１９は、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金、高機能グラファイト等の比較的軽量で熱伝達効率が高い材料を用いて形成されている。ベース部２１は、例えば、ねじや接着剤等を用いてペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの一面１３側に固定されている。ベース部２１を、例えば、ねじを用いてペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの一面１３側に固定する場合には、シリコングリスのような熱伝導性のよいグリスを組み込むことも可能である。
【００３０】
第二熱交換器２５Ａ，２５Ｂは、図１、図４に示すように、ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの他面１５側と、ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの他面１５側を覆い熱的に接合される（接触している）冷却用ジャケット２７とで構成されている。
冷却用ジャケット２７は、ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの他面１５側との間に冷却水の通路２７ｄを形成するように、例えば、一端側が開口する矩形状のジャケット本体２７ａと、ジャケット本体２７ａの周囲に形成される側壁部２７ｂと、ジャケット本体２７ａの中央部に設けられる仕切り部２７ｃとを備えている。側壁部２７ｂ及び仕切り部２７ｃは、ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの他面１５側に接着剤２７ｅで固定されている。仕切り部２７ｃは、一端が側壁部２７ｂとの間に隙間を形成し、冷却水導入管２９から流入する冷却水が仕切り板２７ｃに沿って流れを反転（Ｕターン）して冷却水導出管３１から流出するように構成されている。
【００３１】
冷却用ジャケット２７は、例えば、ＡＢＳ樹脂、メラミン樹脂等の比較的軽量で熱伝達効率の低い材料を用いて形成されている。冷却用ジャケット２７は、接着剤２７ｅに代えてねじを用いてペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの他面１５側に固定することもできる。その場合には、シリコンシーラントのような封水性のある材料を用いて密閉する。
冷却用ジャケット２７には、例えば、図１、図４に示すように、冷却水導入管２９と冷却水導出管３１とが接続されている。
例えば、図２に示すように、上段側のペルチェ素子ユニット１０Ａに用いられる冷却用ジャケット２７の冷却水導入管２９（以下、上段側の冷却水導入管２９と称する）と、下段側のペルチェ素子ユニット１０Ｂに用いられる冷却用ジャケット２７の冷却水導入管２９（以下、下段側の冷却水導入管２９と称する）とは、下段側の冷却水導入管２９に結合した分岐管３３を介して水ポンプ３９に連結する冷却水供給管３７に接続している。
【００３２】
上段側のペルチェ素子ユニット１０Ａに用いられる冷却用ジャケット２７の冷却水導出管３１（以下、上段側の冷却水導出管３１と称する）と、下段側のペルチェ素子ユニット１０Ｂに用いられる冷却用ジャケット２７の冷却水導出管３１（以下、下段側の冷却水導出管３１と称する）とは、下段側の冷却水導出管３１に結合した分岐管３５を介して冷却水還管路４１に接続している。
なお、図３において、冷却水供給管３７と冷却水還管路４１とは紙面の垂直方向に重なっているので、冷却水還管路４１しか表示されていない。
【００３３】
水ポンプ３９は、前段の小型空調機１又は冷却水供給側から送られてくる冷却水を第二熱交換器２５Ａ，２５Ｂへ圧送するために、冷却水往管路４３に接続されている。冷却水往管路４３の端部には、雄型カプラ４５を設け、前段の小型空調機１又は冷却水供給側との接続口としている。
冷却水還管路４１は、第二熱交換器２５Ａ，２５Ｂから排出された冷却水を次段の小型空調機１又は蓄熱槽又は小型冷却塔へ供給する。冷却水還管路４１の端部には、雌型カプラ４７を設け、次段の小型空調機１又は蓄熱槽又は小型冷却塔との接続口としている。
【００３４】
なお、雄型カプラ４５及び雌型カプラ４７は、例えば、流体継ぎ手装置として知られており、プラグがソケットに対し、係合、離脱可能にプラグイン接続されている。
本実施形態では、カプラを雄型カプラ４５及び雌型カプラ４７に区別することで、冷却水の入、出を明確にしている。
各第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂの背面側には、周囲の空気を吸い込み、各第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂに供給するモータファン（軸流ファン）４９が枠体３に組付部材３ａを介して固定されている。モータファン４９は、モータＭを格納する軸部４９ａに複数の羽根４９ｂを固着している。
【００３５】
モータファン４９を固定する枠体３には、例えば、図２、図３に示すように、各第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂの背面側から正面側に向かって、各第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂのベース部２１間を塞ぐように封鎖板７が配置されている。両封鎖板７と上下のベース部２１とで風路９が構成されている。風路９の正面側には、各第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂを通過する空気を排出する吹出口５１を形成するための正面パネル３ｂが配置されている。正面パネル３ｂには、多数の開口が設けられている。
【００３６】
小型空調機１には、例えば、図５に示すように、交流電源に接続する主電源入力ボタン５４、整流器５３を設け、整流器５３を介して１２Ｖの直流電流が供給されている。なお、図５は、本実施形態に係る小型空調機１が簡略化されているので、図１〜図３に示す形状構造とは異なって示されている。本実施形態では、電力供給として交流電源に充電可能な充電池（２次電池）を採用した。充電池（２次電池）の充電に太陽光発電を利用し、モータファン４９や水ポンプ３９を直流対応とすれば、電源コンセントも不要となる。
整流器５３は、例えば、図７、図８に示すように、３端子レギュレータ６５に接続されている。３端子レギュレータ６５では、整流器５３から入力される１２Ｖの直流電流を５Ｖで空調機用制御装置５５に出力し、空調機用制御装置５５のＩＣ駆動電源としている。
【００３７】
空調機用制御装置５５は、例えば、図５、図６に示すように、冷房運転用スイッチ６１のＯｎ／Ｏｆｆ切換信号入力部６７と、暖房運転用スイッチ６３のＯｎ／Ｏｆｆ切換信号入力部６９と、スイッチ回路７１と、冷房時温度センサ（Ｔ１）５７の温度計測値入力部７３と、暖房時温度センサ（Ｔ２）５９の温度計測値入力部７５と、温度監視部７７と、ペルチェ素子１１Ａ，１１ＢのＯｎ／Ｏｆｆ信号を出力するペルチェ素子制御部７９と、ペルチェ素子１１ＡのＯｎ／Ｏｆｆ信号及び冷房暖房切換信号出力部８１と、ペルチエ素子１１ＢのＯｎ／Ｏｆｆ信号及び冷房暖房切換信号出力部８３と、モータファン４９のＯｎ／Ｏｆｆ信号出力部８５と、水ポンプ３９のＯｎ／Ｏｆｆ信号出力部８７と、ＣＰＵ８９と、演算部９１と、ＣＰＵ８９と演算部９１、ペルチェ素子制御部７９、温度監視部７７，スイッチ回路７１、モータファン４９のＯｎ／Ｏｆｆ信号出力部８５及び水ポンプ３９のＯｎ／Ｏｆｆ信号出力部８７を結ぶバス９０と、ＬＥＤ出力部１０３とを備えている。
【００３８】
ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの冷房暖房切換は、例えば、図７、図８に示すように、４つのＭＯＳＦＥＴ９３，９５，９７，９９によって構成されるＨブリッジ回路の切り替えで行う。即ち、冷房時には、冷房運転用スイッチ６１の投入により、図７において矢印で示すように、ＭＯＳＦＥＴ９３からＭＯＳＦＥＴ９９へ電流が流れ、暖房時には、暖房運転用スイッチ６３の投入により、図８において矢印で示すように、ＭＯＳＦＥＴ９５からＭＯＳＦＥＴ９７へ電流が流れる。
なお、ペルチエ素子１１Ａ，１１Ｂ及び４つのＭＯＳＦＥＴ９３，９５，９７，９９によって構成されるＨブリッジ回路は、図７、図８の紙面の垂直方向で同じ位置に設けられるため、ペルチエ素子１１Ａとこのペルチェ素子１１Ａに連なるＨブリッジ回路を示し、ペルチエ素子１１Ｂとこのペルチェ素子１１Ｂに連なるＨブリッジ回路は省略してある。
【００３９】
モータファン４９及び水ポンプ３９は、冷房運転用スイッチ６１又は暖房運転用スイッチ６３が投入されると、それぞれＭＯＳＦＥＴ１０１，１０３に電流が流れ電力が供給される。過昇温時には空調機制御装置５５からの指令に基づいて電力の供給が停止される
冷房運転用スイッチ６１及び暖房運転用スイッチ６３は、押しボタンを押している間だけ動作状態を維持する自動復帰形のスイッチ方式を採用している。冷房運転用スイッチ６１及び暖房運転用スイッチ６３は、冷房運転用スイッチ６１のＯｎ／Ｏｆｆ切換信号入力部６７と、暖房運転用スイッチ６３のＯｎ／Ｏｆｆ切換信号入力部６９とを介してそれぞれスイッチ回路７１に接続されている。
【００４０】
冷房運転用スイッチ６１を押すと、冷房運転用スイッチ６１のＯｎ／Ｏｆｆ切換信号入力部６７を介してスイッチ回路７１に入力される。スイッチ回路７１は、ＣＰＵ８９に冷房運転用スイッチ６１からの入力信号を送信する。ＣＰＵ８９は、ペルチェ素子制御部７９に冷房運転用スイッチ６１の入力信号を送り、図７に示すように、冷房回路をＯｎし、暖房回路をＯｆｆにする信号を送る。
そして、この状態で、再度同じ冷房運転用スイッチ６１を押すと、スイッチ回路７１では、既に押された冷房運転用スイッチ６１の解除信号として感知し、ＣＰＵ８９に冷房運転用スイッチ６１からの解除信号を送信する。ＣＰＵ８９は、ペルチェ素子制御部７９に冷房運転用スイッチ６１の解除信号を送り、冷房回路をＯｆｆし、暖房回路をＯｆｆのままに維持する信号を送ると共に、モータファン４９及び水ポンプ３９をＯｆｆとする信号を送る。
【００４１】
また、先に押された冷房運転用スイッチ６１とは異なる暖房運転用スイッチ６３を押すと、スイッチ回路７１は、後で押した暖房運転用スイッチ６３が押されたことを感知し、ＣＰＵ８９に暖房運転用スイッチ６３からの入力信号を送信する。即ち、先に押された冷房運転用スイッチ６１とは異なるボタンを押すと、後に押した暖房運転用スイッチ６３の入力信号に切り替わる。
【００４２】
暖房運転用スイッチ６３を押すと、暖房運転用スイッチ６３のＯｎ／Ｏｆｆ切換信号入力部６９を介してスイッチ回路７１に入力される。スイッチ回路７１は、ＣＰＵ８９に暖房運転用スイッチ６３からの入力信号を送信する。ＣＰＵ８９は、ペルチェ素子制御部７９に暖房運転用スイッチ６３の入力信号を送り、図８に示すように、暖房回路をＯｎし、冷房回路をＯｆｆにする信号を送る。
【００４３】
そして、この状態で、再度同じ暖房運転用スイッチ６３を押すと、スイッチ回路７１では、既に押された暖房運転用スイッチ６３の解除信号として感知し、ＣＰＵ８９に暖房運転用スイッチ６３からの解除信号を送信する。ＣＰＵ８９は、ペルチェ素子制御部７９に暖房運転用スイッチ６３の解除信号を送り、暖房回路をＯｆｆし、冷房回路をＯｆｆのままに維持する信号を送ると共に、モータファン４９及び水ポンプ３９をＯｆｆとする信号を送る。
【００４４】
また、先に押された暖房運転用スイッチ６３とは異なる冷房運転用スイッチ６１を押すと、スイッチ回路７１は、後で押した冷房運転用スイッチ６１が押されたことを感知し、ＣＰＵ８９に冷房運転用スイッチ６１からの入力信号を送信する。即ち、先に押された暖房運転用スイッチ６３とは異なるボタンを押すと、後に押した冷房運転用スイッチ６１の入力信号に切り替わる。
冷房時温度センサ（Ｔ１）５７及び暖房時温度センサ（Ｔ２）５９は、温度監視部７７に逐次測定値を送信し、ＣＰＵ８９が受信した測定値に基づいて演算処理を行っている。
【００４５】
温度監視部７７は、冷房時温度センサ（Ｔ１）５７の測定温度が４０℃以上、暖房時温度センサ（Ｔ２）５９の測定温度が４０℃以上になると、ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂ、モータファン４９及び水ポンプ３９への通電を停止する信号をＣＰＵ８９に送出する。ＣＰＵ８９は、過昇温異常と判断し、ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂ、モータファン４９及び水ポンプ３９への電力の供給を停止する信号を出力する。
また、温度監視部７７は、冷房時温度センサ（Ｔ１）５７の測定温度が１５℃以下になると、結露を防止するため、ペルチエ素子Ａ，１１Ｂへの電力の通電を停止する信号をＣＰＵ８９に送出する。ＣＰＵ８９は、ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂへの電力の供給を停止する信号を出力する。
【００４６】
また、温度監視部７７は、冷房時温度センサ（Ｔｌ）５７の測定温度が１７℃以上になると、ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂへの通電を復帰する信号をＣＰＵ８９に送出する。ＣＰＵ８９は、ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂへの通電を復帰する信号を出力する。
スイッチ回路７１には、バス９０及びＬＥＤ出力部１０３を介してＬＥＤ１０５が接続されている。冷房時はＬＥＤ１０５が青に点灯し、暖房時はＬＥＤ１０５が赤に点灯し、停止時はＬＥＤ１０５が消灯する。また、異常時にはＬＥＤ１０５は青と赤とを同時に通電して紫を表示する。
【００４７】
次に、図９に基づいて、本実施形態に係る小型空調機１を用いるパーソナル空調システム１００について説明する。なお、小型空調機１を配置する机は省略してある。
複数の小型空調機１は、機械室から居室へ冷却水が流れる冷却水往配管と、居室から機械室へ冷却水が流れる冷却水還配管とからなる一筆書きの管路である冷却水循環管路１０１のうち、冷却水往配管に対して、冷却水流れ方向上流側から下流側へ向けて同じ冷却水往配管から枝分かれさせる２つのタッピング毎に順次接続されている。冷却水循環管路１０１は、居室側配管（冷却水搬送路）１０１Ａと機械室側配管（冷却水路）１０１Ｂとで構成されている。
【００４８】
居室側配管１０１Ａは、上げ床であるアクセスフロア内に配置され、居室内の机が配置される可能性のある任意の場所で各小型空調機１との接続ができるように、冷却水往配管の側面に所定の間隔で並べて２つのタッピングを配しそれぞれ雌型カプラ１０７及び雄型カプラ１１１を取り出せるように配置されている。
具体的には、居室内で机のレイアウトが変更になった際にも、冷却水循環管路１０１の冷却水往配管から各机の配置想定箇所に予め設けてある雌型カプラ１０７及び雄型カプラ１１１に、接続し直すだけで、小型空調機は容易に位置変更が可能である。冷却水循環管路１０１には、蓄熱槽１４１と小型冷却塔１１５とが直列に接続されている。ここで、蓄熱槽１４１が大きな容量を有する場合には、小型冷却塔１１５が内蔵する冷却水ポンプ１２９を外に出して、小型冷却塔１１５を省略したシステムも考えられる。
【００４９】
本実施形態では、小型空調機１の雄型カプラ４５及び雌型カプラ４７に接続するために、カプラに雄型カプラ１０７及び雌型カプラ１１１を用いる場合について説明したが、小型空調機１の雄型カプラ１０７を雌型カプラに代え、雌型カプラ１１１を雄型カプラに代えても良い。
居室側配管１０１Ａは、各小型空調機１に対する接続位置において、冷却水流れ方向上流側から先端部に雌型カプラ１０７を設けた冷却水往枝管１０９が分岐し、冷却水往枝管１０９は、小型空調機１の冷却水往管路４３の端部に設けた雌型カプラ４７に雄カプラ１０７を接続することによって連結されている。
【００５０】
また、冷却水流れ方向下流側から先端部に雌型カプラ１１１を設けた冷却水還枝管１１３が分岐し、冷却水還枝管１１３は、小型空調機１の冷却水還管路４１の端部に設けた雄型カプラ４５に雌型カプラ１１１を接続することによって連結されている。
また、居室側配管１０１Ａは、機械室に設けた小型冷却塔１１５内の水循環管路１２１で構成される機械室側配管１０１Ｂに接続されている。居室側配管１０１Ａと機械室側配管１０１Ｂとは、居室側配管１０１Ａの冷却水流れ方向上流側接続口に設けた雌型カプラ１１７に小型冷却塔１１５の水循環管路１２１の冷却水流れ方向下流側接続口に設けた雄型カプラ１２３を接続し、冷却水循環管路１０１の冷却水流れ方向下流側接続口に設けた雌型カプラ１１９に小型冷却塔１１５の水循環管路１２１の冷却水流れ方向上流側接続口に設けた雄型カプラ１２５を接続することによって連結されている。
【００５１】
小型冷却塔１１５は、例えば、図１０に示すように、冷却水路１２１に雄型カプラ１２５から雄型カプラ１２３に向けて、冷却水の熱膨張を吸収する水タンク１２７と、冷却水循環管路１０１に冷却水を送る水ポンプ１２９と、フィン１３ｌｂ，１３３ｂをそれぞれ備えた２つのラジエータ１３１，１３３とを直列に配置している。
水タンク１２７は、側部に水循環管路１２１を流れる冷却水の水位を確認する窓１２７ａを設け、上部に注水口１２７ｂを設けている。また、水タンク１２７は、水循環管路１２１を流れる冷却水の温度を直接計測する水温センサ１２７ｃを内部に設けている。水温センサ１２７ｃは、２つのラジエータ１３１，１３３に配置したモータファン１３１ａ，１３１ｂの発停を制御するファン制御部を備える冷却塔用制御装置１３５に接続されている。
【００５２】
冷却塔用制御装置１３５は、水温センサ１２７ｃが出力する温度計測値を常時監視し、水温センサ１２７ｃからの測定温度が３０℃以下になったら、モータファン１３１ａ，１３１ｂを停止させる信号を出力し、モータファン１３１ａ，１３１ｂを停止させる。また、水温センサ１２７ｃからの測定温度が３２℃以上になったら、モータファン１３１ａ，１３１ｂを再起動させる信号を出力し、モータファン１３１ａ，１３１ｂを再起動させる。
また、小型冷却塔１１５には、複数の空気取込口１３７が設けられている。
また、小型冷却塔１１５は、交流電源に接続する整流器１３９が設けられている。
【００５３】
蓄熱槽１４１は、例えば、図９に示すように、設備レイアウト変更にも柔軟に対応できるように、例えば、卓の袖又は居室の壁等に配置するなどの手段を講じて居室側配管１０１Ａの途中に設けられている。蓄熱槽１４１は、内部にコイル状の冷却水伝熱管１４５を設け、例えば、融点約３０℃のパラフィン等の潜熱蓄熱材１４３を充填している。
蓄熱槽１４１は、上部に潜熱蓄熱材１４３を充填するためのプラグ１４７が設けてある。冷却水伝熱管１４５は、両端部に冷却水導入口１４５ａと冷却水導出口１４５ｂとをそれぞれ設けている。冷却水導入口１４５ａは、雄カプラ１４９を設け、居室側配管１０１Ａの冷却水下流側接続口に設けた雌型カプラ１０７と接続されている。冷却水導出口１４５ｂは、雌型カプラ１５１を設け、居室側配管１０１Ａの冷却水流れ方向下流側接続口に設けた雄型カプラ１５３と接続されている。
【００５４】
蓄熱槽１４１は、複数の小型空調機１のペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの発熱側からの排熱を集めて冷却水ポンプ１２９の圧送で流れてくる冷却水を冷却水伝熱管１４５を介して潜熱蓄熱材１４３と間接熱交換して蓄える。また、蓄熱槽１１５の排熱は居住者のいない夜間等に居室に排気され、その排気は夜間に換気用のモータファン１５５により建物外部に排出される。
蓄熱槽１４１は、一定時間利用した後に簡単に取り外して新たな蓄熱槽１４１に取り替えることができるようにしても良い。その際は、分断された冷却水循環管路１０１を、雌型カプラ１０７と雄型カプラ１５３とを接続して連結する。
【００５５】
このように、本実施形態に係るパーソナル空調システム１００は、居住者各々のパーソナル域の卓上に設置でき、卓移動時にも持ち運び可能な小型空調機１と、その室内空気との熱交換により生じた排熱を冷却水に与えて熱搬送媒体として居室側配管１０１Ａ及び小型冷却塔１１５の水循環管路１２１で構成される機械室側配管１０１Ｂを介して搬送循環し、居室側配管１０１Ａの途中に小型の蓄熱槽１４１を介して循環するように構成されている。
【００５６】
次に、図１１〜図１７に基づいて、本実施形態に係る小型空調機１を用いるパーソナル空調システム１００の作用を説明する。なお、居室内は空気調和装置によって２８℃に設定された空調が施されている。
先ず、冷房使用勝手で説明する。
図１１は、就業時間の通常状態を示す。
本実施形態に係るパーソナル空調システム１００では、先ず、小型冷却塔１１５の水ポンプ１２９を駆動し、冷却水循環管路１０１内に冷却水を循環させる。
【００５７】
次に、使用される各小型空調機１では、冷房運転用スイッチ６１が投入されると、水ポンプ３９が駆動され、居室側配管１０１Ａの冷却水往枝管１０９から冷却水を導入して第二熱交換器２５Ａ，２５Ｂへ圧送し、冷却水を冷却水還枝管１１３へ排出し、再び居室側配管１０１Ａへ戻す。
同時に、各ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂには１２Ｖの直流電流が供給され、モータファン４９が駆動される。
【００５８】
また、小型冷却塔１１５では、モータファン１３１ａ，１３３ａを停止し、熱交換を行っていない。
また、機械室の換気用のモータファン１５５は、自己温度制御により室内を３０℃程度を目標に運転している。
この状態で、各小型空調機１のモータファン４９により導入される室内空気は、第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂのプレートフィン１９部分と接触して熱交換されて冷却され、小型空調機１の吹出口５１から冷風として吹き出される。
【００５９】
この際、第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂのベース部２１は、ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの一面（冷却面）１３側を熱接触させ、ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの他面（放熱面）１５側を、第二熱交換器２５Ａ，２５Ｂを介して冷却水に接触させる。
具体的には、冷房勝手時に、第二熱交換器２５Ａ，２５Ｂにおいて、水ポンプ３９によって導入された３０℃の冷却水と熱交換することで、小型空調機１から導入された２７℃の室内空気を、１８℃まで冷却して吹出口５１から吹出し、３０℃の冷却水を還り温度３４℃（△ｔ＝４℃）にして冷却水還枝管１１３から居室側配管１０１Ａへ戻す系が成り立つ。
【００６０】
そして、各小型空調機１の冷房運転による空気からの排熱（温熱）は、冷却水循環管路１０１を介して蓄熱槽１４１へ送られ、就業時間内は蓄えられる。
具体的には、７時間程度の潜熱蓄熱ができるように蓄熱槽１４１内に潜熱蓄熱材１４３を充填して、冷却水導入口１４５ａから入ってきた３４℃の冷却水から温熱を奪って、冷却水導出口１４５ｂから３０℃の冷却水にして７時間継続して冷却できる。ここで、潜熱蓄熱材１４３は、固相から液相へ変化する。
一方、蓄熱槽１４１で吸収し切れなかった室内空気の排熱（温熱）は、冷却水循環管路１０１を介して機械室内の小型冷却塔１１５へ送られ、小型冷却塔１１５から機械室内に放出される。機械室内の空気に排出した熱は、機械室の換気用のモータファン１５５によって外気へ放出される。ここで、潜熱蓄熱材１４３は、約９０％が液相へ変化している。
【００６１】
例えば、図１２に示すように冷却水循環管路１０１内の冷却水温度は、小型冷却塔１１５内の水循環管路１２１に設けた水タンク１２７内の水温センサ１２７ｃで常時計測され、計測値が逐次冷却塔用制御装置１３５へ送信されている。そして、冷房使用勝手側で蓄熱槽１４１出口側から導入される冷却水温度が３２℃以上になると、冷却塔用制御装置１３５は、モータファン１３１ａ，１３３ａをＯｎする指令を出力し、ラジエータ１３１，１３３での放熱を開始する。冷却水温度が３０℃まで下がってくると、水温センサ１２７ｃからの計測値に基づいて冷却塔用制御装置１３５は、モータファン１３１ａ，１３３ａをＯｆｆする指令を出力する。
【００６２】
例えば、図１３に示すように、就業時間外の夜間、冷房運転状態で暖房ボタン６３を押して、冷房運転から冷房運転に切り替える。これによって、各小型空調機１のペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの電流向きが反対に切り替わり、室内に蓄熱を放出する。
夏でも、夜間の室内冷却により、次の日の冷房には響かない。
なお、個別の冷房ボタン６３による切替操作に代えて、例えば、図１４に示すように、中央制御盤１６０にて交流直流変換して各小型空調機１にＤＣ１２Ｖを供給できる構成とし、中央制御盤１６０にてデイリータイマ１６１により、就業時間外と就業時間とを正負逆転させることで、放熱運転に移行するようにしても良い。
【００６３】
中央制御盤１６０は、就業時間と就業時間外とをカウントするデイリータイマ１６１と、５Ｖ電源に接続する線１６５ａと冷房入力部６７に接続する線１６５ｂとに設けた冷房開閉部１６５と、５Ｖ電源に接続する線１６５ａと暖房入力部６９に接続する線１６７ａとに設けた暖房開閉部１６７と、冷房開閉部１６５又は暖房開閉部１６７を開閉する信号を出力する開閉切替部１６９と、冷却塔用制御装置１３５から送られる冷房運転か暖房運転かの判定信号を入力する就業時間内運転確認部１７１とで構成されている。
【００６４】
本実施形態では、冷却水循環管路１０１内の冷却水温度は、小型冷却塔１１５内の水循環管路１２１に設けた水タンク１２７内の水温センサ１２７ｃで常時計測され、計測値が逐次冷却塔用制御装置１３５へ送信されている。そこで、就業時間外の夜間になると、冷却塔用制御装置１３５は、中央制御盤１６０に内蔵するデイリータイマ１６１からの指令で、水温センサ１２７ｃからの計測値に基づいて就業時間内の運転状態が冷房運転であったのか暖房運転であったのかを判定する。この判定結果を就業時間内運転確認部１７１へ出力する。
就業時間内運転確認部１７１は、判定結果に基づいて就業時間内の運転状態（冷房運転又は暖房運転）を入力し、就業時間内の運転が冷房運転であれば、暖房運転に切り替え、就業時間内の運転が暖房運転であれば、冷房運転に切り替える信号を開閉切替部１６９へ出力する。開閉切替部１６９は、デイリータイマ１６１がタイムアップすると、就業時間外と就業時間とを正負逆転させる。
【００６５】
次に、暖房使用勝手で説明する。
図１５は、就業時間の通常状態を示す。
本実施形態に係るパーソナル空調システム１００では、先ず、小型冷却塔１１５の水ポンプ１２９を駆動し、冷却水循環管路１０１内に冷却水を循環させる。
次に、使用される各小型空調機１では、暖房運転用スイッチ６３が投入されると、水ポンプ３９が駆動され、居室側配管１０１Ａの冷却水往枝管１０９から冷却水を導入して第二熱交換器２５Ａ，２５Ｂへ圧送し、冷却水を冷却水還枝管１１３へ排出し、再び居室側配管１０１Ａへ戻す。
【００６６】
同時に、各ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂには１２Ｖの直流電流が供給され、モータファン４９が駆動される。
また、小型冷却塔１１５では、モータファン１３１ａ，１３３ａを停止し、熱交換を行っていない。
また、機械室の換気用のモータファン１５５は、自己温度制御により室内を３０℃程度を目標に運転している。
この状態で、各小型空調機１のモータファン４９により導入される室内空気は、第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂのプレートフィン１９部分と接触して熱交換されて加熱され、小型空調機１の吹出口５１から温風として吹き出される。
【００６７】
この際、第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂのベース部２１は、ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの一面（冷却面）１３側を熱接触させ、ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの他面（放熱面）１５側を、第二熱交換器２５Ａ，２５Ｂを介して冷却水に接触させる。
具体的には、暖房勝手時に、第二熱交換器２５Ａ，２５Ｂにおいて、水ポンプ３９によって導入された２６℃の冷却水と熱交換することで、小型空調機１から導入された２２℃の室内空気を、３８℃まで加熱して吹出口５１から吹出し、２６℃の冷却水を還り温度２４℃（△ｔ＝２℃）にして冷却水還枝管１１３から居室側配管１０１Ａへ戻す系が成り立つ。
【００６８】
そして、各小型空調機１の暖房運転による空気からの排熱（冷熱）は、冷却水循環管路１０１を介して蓄熱槽１４１へ送られ、就業時間内に蓄えられる。
具体的には、７時間程度の潜熱蓄熱ができるように蓄熱槽１４１内に潜熱蓄熱材１４３を充填して、冷却水導入口１４５ａから入ってきた２４℃の冷却水に相変化で温熱を与え、冷却水導出口１４５ｂから２６℃の冷却水にして７時間継続して加熱できる。
【００６９】
一方、蓄熱槽１４１で吸収し切れなかった室内空気の排熱（冷熱）は、機械室内に放出する。機械室内では、他の空調器やモータ等の発熱で冷え過ぎることはない。ここで、潜熱蓄熱材１４３は、約９０％が固相へ変化している。
【００７０】
例えば、図１６に示すように、冷却水循環管路１０１内の冷却水温度は、小型冷却塔１１５内の水循環管路１２１に設けた水タンク１２７内の水温センサ１２７ｃで常時計測され、計測値が逐次冷却塔用制御装置１３５へ送信されている。そして、冷房使用勝手側で蓄熱槽１４１出口側から導入される冷却水温度が２４℃以下になると、冷却塔用制御装置１３５は、モータファン１３１ａ，１３３ａをＯｎする指令を出力し、ラジエータ１３１，１３３での吸熱を開始する。冷却水温度が２５℃まで上がってくると、水温センサ１２７ｃからの計測値に基づいて冷却塔用制御装置１３５は、モータファン１３１ａ，１３３ａをＯｆｆする指令を出力する。
【００７１】
例えば、図１７に示すように、就業時間外の夜間、冷房運転状態で冷房ボタン６１を押して、暖房運転から冷房運転に切り替える。これによって、各小型空調機１のペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの電流向きが反対に切り替わり、室内に冷熱を放出する。
冬でも、夜間の室内残留熱により、次の日の暖房には響かない。
【００７２】
以上のように、本実施形態によれば、暖房時において、各小型空調機１では、モータファン４９により導入される室内空気と、第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂのプレートフィン１９とを接触させて熱交換して室内空気を冷却し冷風を各小型空調機１の吹出口５１から吹き出すことができる。第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂのベース部２１はペルチエ素子１１Ａ，１１Ｂの一端面（冷却面）１３側を熱接触させ、ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの他端面（放熱面）１５側は、冷却水に接触させる。ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂへ電力供給することで、冷却水温度よりはるかに低い温度に空気を冷却できる。
【００７３】
また、本実施形態によれば、暖房時において、各小型空調機１では、モータファン４９により導入される室内空気と、第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂのプレートフィン１９とを接触させて熱交換して室内空気を加熱し温風を各小型空調機１の吹出口５１から吹き出すことができる。冷房使用勝手とはペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂへの直流電流方向を反対にして、第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂのベース部２１はペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの他端面（放熱面）１５側を熱接触させ、ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの一端面（冷却面）１３側は、冷却水に接触させる。ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂへ電力供給することで、モータファン４９により導入される室内空気温度よりはるかに高い温度に空気を暖房できる。同時に、モータファン４９により導入される冷却水温度を、導入時の冷却水温度よりはるかに低い温度に空気を冷却できる。
【００７４】
また、本実施形態によれば、冷房運転において、潜熱蓄熱材１４３を充填した小型の蓄熱槽１４１に、複数の小型空調機１からの排熱を集めて水ポンプ１２９で流れてくる冷却水と、潜熱蓄熱材１４３とを間接熱交換して、冷房による空気からの排熱を、就業時間内は蓄えることができる。
また、本実施形態によれば、暖房運転において、潜熱蓄熱材１４３を充填した小型の蓄熱槽１４１に、複数の小型空調機１からの排熱（冷熱）を集めて水ポンプ１２９で流れてくる冷却水と、潜熱蓄熱材１４３とを間接熱交換して、暖房による空気からの排熱を、就業時間内は蓄えることができる。
【００７５】
また、本実施形態によれば、蓄熱槽１４１と居室側配管１０１Ａで直列に小型冷却塔１１５を設置し、蓄熱槽１４１で吸収し切れなかった室内空気の排熱を、居室外の、例えば、機械室内に放出することができる。機械室内の空気に排出した熱は、機械室排気で外気へ放出される。
また、本実施形態によれば、就業時間外の夜間において、小型空調機１のペルチエ素子１１Ａ，１１Ｂの電流向きを反対に切り替えて、室内に蓄熱を放出することができる。夏でも、夜間の室内冷却により、次の日の冷房には響かない。
【００７６】
また、本実施形態によれば、室内の卓のレイアウト変更にも、冷却水循環管路１０１から各卓の配置想定箇所に予め設けてある冷却水往枝管１０９に設けた雌型カプラ１０７と、冷却水還枝管１１３に設けた雄型カプラ１１１とに、接続し直すだけで、容易に変更可能である。
また、本実施形態によれば、電力供給として交流電源に充電可能な充電池（２次電池）を採用したので、充電に太陽光発電を利用すれば、電源コンセントも不要となる。
【００７７】
また、本実施形態によれば、冷房運転において、潜熱蓄熱材１４３を充填した小型の蓄熱槽１４１に、複数の小型空調機１からの排熱を集めて水ポンプ１２９で流れてくる冷却水と、潜熱蓄熱材１４３とを間接熱交換して、冷房による空気からの排熱を、日中の暑いピーク負荷時（２〜３時間）に溜め込み、それ以外の就業時間内は小型冷却塔１１５で排熱し、居住者が退社した時間帯に、室内へ放熱することができる。
本実施形態によれば、暖房運転において、潜熱蓄熱材１４３を充填した小型の蓄熱槽１４１に、複数の小型空調機１からの排熱を集めて水ポンプ１２９で流れてくる冷却水と、潜熱蓄熱材１４３とを間接熱交換して、暖房による空気からの排熱を、日中の暑いピーク負荷時（２〜３時間）に溜め込み、それ以外の就業時間内は冷却塔で吸熱し、居住者が退社した時間帯に、室内へ放冷することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、例えば、２〜３時間程度の潜熱蓄熱ができるように潜熱蓄熱材１４３を蓄熱槽１４１へ充填して、タイマーで水ポンプ１２９及び小型空調機１のオンオフを行うことができる。
例えば、冷房使用勝手では、潜熱蓄熱材１４３を充填して、内部にコイル状の冷却水伝熱管１４５を設けた小型の蓄熱槽１４１を冷却水メイン管に直列に接続することで、複数の小型空調機１からの排熱を集めて水ポンプ３９で圧送で流れてくる冷却水と、潜熱蓄熱材１４３とを間接熱交換する。
【００７９】
この構成で冷房による空気からの排熱を、就業時間内のピーク時間２〜３時間の所定時間分蓄える。
具体的には、３４℃で入ってきた冷却水から温熱を奪って、冷却水出口温度を３０℃にして２〜３時間継続して冷却できる。
以上のように、本実施形態によれば、電力供給として交流電源に充電可能な充電池（２次電池）を採用して、冷房又は暖房による空気からの排熱を、日中の暑いピーク負荷時（２〜３時間）に溜め込むので、商用電力を利用する従来の小型空調機を用いるパーソナル空調システムと比べて、電力需要のピークにあたる時間帯の電力消費を低く抑えることができる。
【００８０】
なお、上記実施形態では、一対のペルチェ素子ユニット（電子冷暖部）１０Ａ，１０Ｂをそれぞれの第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂを上下方向で対峙させる構造の小型空調機１について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、それぞれの第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂを左右方向で対峙させる構造の小型空調機１とすることも可能である。また、例えば、２組の一対のペルチェ素子ユニット（電子冷暖部）１０Ａ，１０Ｂをそれぞれの第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂを上下方向で対峙させる構造の小型空調機としても良い。この場合には、それぞれの第一熱交換器１７Ａ，１７Ｂは逆三角形状の構造を呈している。
また、上記実施形態では、１本の冷却水循環管路で冷却水の冷却水往路と冷却水還管路とを接続する場合について説明したが，本発明はこれに限らず、冷却水往路と冷却水還管路とをそれぞれ平行に配置しても良い。
【符号の説明】
【００８１】
１  小型空調機
１０Ａ，１OＢ  ペルチェ素子ユニット
１１Ａ，１１Ｂ  ペルチェ素子
１３  ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの一面
１５  ペルチェ素子１１Ａ，１１Ｂの他面
１７Ａ，１７Ｂ  第一熱交換器
１９  プレートフィン
２１  ベース部
２３  フィン部
２５Ａ，２５Ｂ  第二熱交換器
２７  冷却用ジャケット
２９  冷却水導入管
３１  冷却水導出管
３３，３５  分岐管
３７  冷却水供給管
３９  水ポンプ
４１  冷却水還管路
４３  冷却水往管路
４９，１３１ａ，１３１ｂ，１５５  モータファン
５３  整流器
５５  空調機用制御装置
５７  冷房時温度センサ（Ｔ１）
５９  暖房時温度センサ（Ｔ２）
６１  冷房運転用スイッチ
６３  暖房運転用スイッチ
６５  ３端子レギュレータ
６７  Ｏｎ／Ｏｆｆ切換信号入力部
６９  Ｏｎ／Ｏｆｆ切換信号入力部
７１  スイッチ回路
７３  冷房時温度センサ（Ｔ１）５７の温度計測値入力部
７５  暖房時温度センサ（Ｔ２）５９の温度計測値入力部
７７  温度監視部
７９  ペルチエ素子制御部
８１  ペルチエ素子１１ＡのＯｎ／Ｏｆｆ信号及び冷房暖房切換信号出力部
８３  ペルチエ素子１１ＢのＯｎ／Ｏｆｆ信号及び冷房暖房切換信号出力部
８５  モータファン４９のＯｎ／Ｏｆｆ信号出力部
８７  水ポンプ３９のＯｎ／Ｏｆｆ信号出力部
８９  ＣＰＵ
９０  バス
９１  演算部
９３，９５，９７，９９  ＭＯＳＦＥＴ
１００  パーソナル空調システム
１０１  冷却水循環管路
１０１Ａ  居室側配管
１０１Ｂ  機械室側配管
１０９  冷却水往枝管
１１３  冷却水還枝管
１１５  小型冷却塔
１２１  水循環管路
１２７  水タンク
１２７ｃ  水温センサ
１２９  水ポンプ
１３１，１３３  ラジエータ
１３５  冷却塔用制御装置
１４１  蓄熱槽
１４３  潜熱蓄熱材
１４５  冷却水伝熱管
【図１】
2015183953.tif 000003
【図２】
2015183953.tif 000004
【図３】
2015183953.tif 000005
【図４】
2015183953.tif 000006
【図５】
2015183953.tif 000007
【図６】
2015183953.tif 000008
【図７】
2015183953.tif 000009
【図８】
2015183953.tif 000010
【図９】
2015183953.tif 000011
【図１０】
2015183953.tif 000012
【図１１】
2015183953.tif 000013
【図１２】
2015183953.tif 000014
【図１３】
2015183953.tif 000015
【図１４】
2015183953.tif 000016
【図１５】
2015183953.tif 000017
【図１６】
2015183953.tif 000018
【図１７】
2015183953.tif 000019