(57)【要約】【課題】小型化及び低価格化が可能なパーソナル空調装置を実現する。【解決手段】送風路１２０は送風する空気の取入口１２２と風向を変えるためのフィンを有する送風口１２４とが形成されている。空気取入口１２２はパーソナル空調装置の上面部に形成され、送風口１２４はパーソナル空調装置の前面下部に形成されている。ファン１３０により空気取入口１２２から空気が取り入れられ、送風路１２０を通って送風口１２４から風が装置外部に送られる。送風路１２０内には蓄熱部が上部に、放熱部が下部に一列に並んで配置されている。蓄熱部と放熱部とが１つの送風路１２０上に配置されているので、築熱部と放熱部とのそれぞれが別個に送風路を備える場合と比較してスペースの節約となる。また、蓄熱時の排熱と冷風・送風の供給とを１つのファンで行なうことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷温熱を発生する熱源手段と、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熱交換手段と、上記熱源手段、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有するパーソナル蓄熱空調装置において、
外気取入口と送風口とが形成され、上記外気取入口から取り入れられた外気を送風口から外部に送る一つの送風路を備え、上記熱源手段と熱交換手段とは、上記一つの送風路上に配列されていることを特徴とするパーソナル蓄熱空調装置。
【請求項２】
請求項１記載のパーソナル蓄熱空調装置において、
上記蓄熱手段に現在蓄積されている蓄熱残存量を計測する蓄熱残存量計測手段と、過去の利用状況から次に使用されるまでに蓄熱すべき蓄熱残存予定量を計算する必要蓄熱量計算手段と、上記現在の蓄熱残存量と蓄熱残存予定量とから蓄熱動作開始時刻を計算する蓄熱開始時刻計算手段とを備え、上記制御手段は計算された上記蓄熱開始時刻に従って、熱源手段と蓄熱手段との蓄熱動作を開始させることを特徴とするパーソナル蓄熱空調装置。
【請求項３】
請求項２記載のパーソナル蓄熱空調装置において、
上記蓄熱残存予定量を表示する表示手段と、蓄熱残存予定量調節手段とを備え、上記蓄熱開始時刻計算手段は、上記蓄熱残存予定量調節手段により調節された蓄熱残存予定量から蓄熱開始時刻を計算することを特徴とするパーソナル蓄熱空調装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項記載のパーソナル蓄熱空調装置において、
外部対象物から放射される温度を計測する放射放射温度計測手段を備え、上記制御手段は、上記放射温度計測手段が計測する温度に応じて、上記熱源手段、蓄熱手段及び熱交換手段の動作を制御することを特徴とするパーソナル蓄熱空調装置。
【請求項５】
請求項４記載のパーソナル蓄熱空調装置において、
上記制御手段は、上記放射温度計測手段が計測する温度に応じて、上記表示手段に、このパーソナル蓄熱空調装置の運転状況を表示させることを特徴とするパーソナル蓄熱空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
室内の温度調節を行なう空調装置では、居住者各自の好みに合わせた空調や省エネルギーを目的として、小型の空調機や、室外機からの温冷風を供給する空調ユニットを、居住者各自の机上等に個別に設置する空調設備等がある（以下、これら空調装置を「パーソナル空調装置」と総称する。）
パーソナル空調装置の一方式として、特許文献１に記載された技術がある。この技術は、パーソナル空調装置内に、熱源装置と潜熱蓄熱材とを保持し、蓄熱材に蓄えた冷温熱で空調する技術である。これにより、配管（冷温水管及びドレン管、冷媒管及びドレン管、又は送風ダクト）の不要化、空調設備容量の低減、夜間電力使用による電力料金削減、必要なときに大容量の冷温熱が利用できることが可能となっている。
【０００３】
【特許文献１】実公平７−３７０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、パーソナル空調装置は、上述したように、パーソナル使用を目的として、居住者各自の机上等に個別に設置するものであり、装置全体をより小型化することができれば、必要な設置空間も小さくでき、さらに、持ち運びも可能となる。
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術におけるパーソナル空調装置は、蓄熱用と放熱用とに、それぞれ別個の機構を有しているため、構造上、これ以上の小型化並びに低価格化が困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、小型化及び低価格化が可能なパーソナル空調装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるパーソナル蓄熱空調装置は、冷温熱を発生する熱源手段と、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有する。
【０００８】
そして、本発明においては、外気取入口と送風口とが形成され、外気取入口から取り入れられた外気を送風口から外部に送る一つの送風路を備え、熱源手段と熱交換手段とは、一つの送風路上に配列されている。
【発明の効果】
【０００９】
蓄熱手段と熱交換手段とが１つの送風路上に配列されているので、蓄熱手段と熱交換手段とのそれぞれが、別個に送風路を備える場合に比較して、スペースの節約となる。さらに、蓄熱手段と熱交換手段とが１つの送風路上に配置されていることにより、蓄熱時の排熱と冷風・送風の供給とを１つのファンで行なうことができる。
【００１０】
したがって、パーソナル蓄熱空調装置を小型化が可能であると共に、部品点数を削減して、低価格化、軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。  
図１は、本発明の第１の実施形態であるパーソナル蓄熱空調装置の概略構成図であり、図１の（Ａ）は正面図、図１の（Ｂ）は概略内部構成図、図１の（Ｃ）は状面図である。
【００１２】
図１において、本発明の第１の実施形態であるパーソナル空調装置は、大きく分けて、蓄熱槽１００と、収納部１１０と、送風路１２０とを備えている。
【００１３】
蓄熱槽１００には冷温熱を蓄える蓄熱材が封入されている。そして、この蓄熱槽１００は、その外部が断熱材で覆われているか、断熱性の高い素材で作られている。
【００１４】
また、収納部１１０には、冷媒を輸送するための電動ポンプ１６０と、電源・制御盤ボックス１７０とが納められている。そして、電源・制御盤ボックス１７０は制御装置１７１を備え、この制御装置１７１は、操作部１８５からの指示等に基づいて、ファン１３０、熱源素子１４０、電動ポンプ１６０、表示部１８０等を制御する。電源・制御盤ボックス１７０には電源コード１７５が接続されている。また、制御装置１７１には、中央演算装置やメモリ、外部入出力が搭載されている。なお、図１において、パーソナル蓄熱空調装置内の電源線・制御線は省略している。
【００１５】
送風路１２０は、送風する空気の取入口１２２と、風向を変えるためのフィンを有する送風口１２４とが形成されている。空気取入口１２２は、パーソナル空調装置の上面部に形成され、送風口１２４は、パーソナル空調装置の前面下部に形成されている。そして、ファン１３０により、空気取入口１２２から空気が取り入れられ、送風路１２０を通って送風口１２４から風が装置外部に送られる。
【００１６】
送風路１２０内には、蓄熱部が図１の上部に、放熱部（吸熱部）が図１の下部に一列に並んで配置されている。
【００１７】
この蓄熱部は、蓄熱槽１００からの熱を送風路１２０上に汲み出すための熱源素子１４０と、汲み出した熱を受ける送風路１２４側のヒートシンク１４２と、効率よく排熱するための放熱フィン１４４と、熱源素子１４０から冷熱を受ける蓄熱槽側のヒートシンク１４６と、冷熱を蓄熱槽１００内の蓄熱材に輸送するためのヒートパイプ１４８とを備える。ここで、熱源素子１４０は、ペルチェ素子などにより構成することができる。
【００１８】
また、放熱部は、蓄熱槽１００の冷熱と供給された空気の温熱とを交換する熱交換器１５０と、蓄熱槽１００から冷熱を取り出し熱交換器１５０に供給する冷媒を輸送する冷媒管１６５と、冷媒の輸送動力となる電動ポンプ１６０とを備える。
【００１９】
パーソナル蓄熱空調装置の前面には、装置の運用状況を示す表示部１８０と、ユーザが装置の運用設定をするための操作部１８５とが形成されている。
【００２０】
制御装置１７１は電子時計を備えており、表示部１８０に表示される日時は、操作部１８５を用いてユーザが設定できる。また、制御装置１７１は、電力供給契約に定められた夜間蓄熱電力の開始時刻（例えば２２：００）になると、蓄熱槽１００に蓄えられた冷熱量が一定量になるまで、蓄熱を行う。ただし、夜間蓄熱電力の終了時刻（例えば８：００）以降は蓄熱しない。制御装置１７１は、蓄熱のために、ファン１３０と熱源素子１４０とを稼動させる。
【００２１】
蓄熱された冷熱量の把握には、蓄熱槽１００内に温度センサを１つないし複数配置し、計測された温度を既定の計算式で冷熱量に変換する方法などがある。温度センサが不調の場合に過度の蓄熱を防止するために、蓄熱開始からの熱源素子１４０への通電時間をカウントしておき、一定時間を超えたら蓄熱を停止する。
【００２２】
また、加熱防止のために、熱源素子１４０の排熱側にも温度センサを付け、一定温度を超えたら蓄熱を一時停止する。このようにして、蓄熱槽１００には夜間に冷熱が蓄えられる。
【００２３】
上述したように、第１の実施形態においては、蓄熱部と放熱部とが１つの送風路１２０上に配置されているので、蓄熱部と放熱部とのそれぞれが、別個に送風路を備える従来技術に比較して、スペースの節約となる。さらに、蓄熱部と放熱部とが１つの送風路１２０上に配置されていることにより、蓄熱時の排熱と冷風・送風の供給とを１つのファンで行なうことができる。したがって、パーソナル蓄熱空調装置を小型化が可能であると共に、部品点数を削減して、低価格化、軽量化を図ることができる。
【００２４】
次に、本発明の第１の実施形態におけるパーソナル空調装置の温度調節につき、説明する。  
ユーザが昼間に「暑い」と感じたときなど、ユーザは、蓄熱をしている時間帯以外の好きなときに、操作部１８５を操作することで、冷風または冷却なしの送風を送風口１２４から得ることができる。
【００２５】
もし、蓄熱時間帯にユーザがパーソナル空調装置を利用する場合には、制御装置１７１は操作部１８５がユーザにより操作されたことを検知して、蓄熱動作を一時停止する。冷風の場合には、制御装置１７１はファン１３０のほか、電動ポンプ１６０を稼動することで熱交換器１５０に蓄熱槽１００内の冷熱を供給する。
【００２６】
ここで、蓄熱量を一定量ではなくユーザの使う量に合わせ、蓄熱ロスを減らすこともできる。つまり、制御装置１７１は、過去の利用状況から予測して、翌日の朝に必要な蓄熱残存量を計算して蓄熱を行う。図２は、蓄熱時間の計算処理フローチャートである。なお、この処理は、夜間蓄熱電力の開始時刻前に、周期的に行う。
【００２７】
図２のステップ２１０では、当日の冷熱利用量を、以下の式（１）で求めてメモリに記憶する。
【００２８】
冷熱利用量＝前日の蓄熱終了時（前日分）の蓄熱残存量−前日蓄熱開始時（当日分）の蓄熱残存量        −−−（１）
ステップ２２０では、過去の実績データ（冷熱利用量）が予測に十分な数かを否かを判定し、十分ならステップ２３０、不十分ならステップ２８０に進む。
【００２９】
ここで、過去の実績データが予測に十分な数か否かの判定について説明する。過去の実績データの平均値（又は加重平均値）を必要蓄熱残存量とする場合は、過去に１つ以上のデータがあれば十分である。また、回帰分析により、必要蓄熱残存量を演算する場合は、分析に必要なパラメータ数以上のデータがあれば十分である。また、例えば、閾値を設定し（例えば、１０）、その閾値以上であれば予測に十分な数と判定することもできる。
【００３０】
ステップ２２０からステップ２８０に進んだ場合、蓄熱開始時間は夜間蓄熱電力の開始時刻、蓄熱量は一定量として、計算処理を終了する。
【００３１】
ステップ２２０からステップ２３０に進んだ場合は、過去の実績データから、翌日朝に必要な蓄熱残存量（翌日朝の蓄熱残存予定量）を需要予測する。予測手法は、上述したように加重平均等がある。制御装置１７１は内部時計を有しているので、この内部時計にカレンダ機能があれば、平日、休日別など、日種類ごとに予測をして、必要蓄熱残存量の予測精度を上げることができる。
【００３２】
なお、別の予測方法として、パーソナル蓄熱空調装置をＢＡ（Building  Automation）に接続し、ＢＡに接続されたサーバで計算した予測量を受信して利用してもよい。逆に、冷熱利用量は予測用データとして、サーバヘ送信する。この場合の予測手法には、ＢＡで取得される外気温度をパラメータとする回帰など、より複雑な手法を利用することができる。ここで、ＢＡとは、一つのビィルディングの複数の照明設備や空調設備等をネットワークで接続し、相互情報伝達を行い、中央監視装置により、全体の設備の動作を制御するシステムである。
【００３３】
次に、ステップ２４０では、翌日の朝に必要な蓄熱残存量から、当夜の必要蓄熱量を以下の式（２）より計算する。
【００３４】
必要蓄熱量＝翌日朝の必要蓄熱残存量−現時点での蓄熱残存量    −−−（２）
ステップ２５０では、当夜の必要蓄熱量から、蓄熱開始時刻を計算する。計算処理時の蓄熱残存量と必要蓄熱量とから、蓄熱時間（蓄熱に要する時間）を検索できるテーブルを制御装置１７１に持っておき、夜間蓄熱電力の終了時刻からこの蓄熱時間を差し引くことで求める。  
そして、ステップ２９０で処理は終了となる。
【００３５】
なお、必要蓄熱残存量の予測値としては、上述したような方法で予測値を算出し、その予測値と実際の使用熱量との誤差が一定値以下となったら、その予測値を使用するように構成することも可能である。
【００３６】
図３は、表示部１８０と操作部１８５の一例を示す図である。  
図３において、表示部１８０は、運用状況を詳細に示す液品表示部３１０と、運転モード（冷風／送風／０ＦＦ）をインジケータで示すモード表示部３２０と、風量（強／中／弱）をインジケータで示す風量表示部３３０とを備える。
【００３７】
液晶表示部３１０には、現時点での蓄熱残存量と、図２に示した処理フローで求められる翌日朝の蓄熱残存予定量とが、時間単位で表示されている。蓄熟残存量から残り時間への変換は、制御装置１７１内のメモリにその変換テーブルを格納しておき、これを利用する。
【００３８】
モード表示部３２０は、モード設定が、冷風モードであるのか、送風モードであるのか、若しくはオフとなっているかを表示する。また、風量表示部３３０は、風量の設定が強か、中か、弱かを表示する。
【００３９】
操作部１８５は、運転モード切替ボタン３５０と、風量切替ボタン３６０と、蓄熱量調整ボタン３７０とを備える。運転モード切替ボタン３５０は、運転モードを０ＦＦ→冷風→送風→０ＦＦと切り替えるためのボタンである。また、風量切替ボタン３６０は、風量を強→中→弱→強と切り替えるためのボタンっである。そして、蓄熱量調整ボタン３７０は、翌日の朝の蓄熱残存予定量を調節するボタンである。
【００４０】
蓄熱量調整ボタン３７０には、＋ボタン、−ボタン、０ボタン、戻るボタンがある。そして、＋ボタンを押すと蓄熱残存予定量が、例えば、＋１５分（上限あり）、−ボタンを押すと例えば、−１５分（下限０）、０ボタンを押すと０になり、戻るボタンを押すと図２の処理フローで求めた値に再び戻る。この蓄熱量調整ボタン３７０により、ユーザの要求をより正確に反映したり、省エネルギーとなるように設定することができる。
【００４１】
また、個人を対象とする需要予測は、消費量が個人の行動変化に左右されるため、大型空調機を対象とする需要予測よりバラツキが大きくなりやすい。このバラツキを蓄熱量調整ボタン３７０により吸収できる。例えば、翌日に出張が入っているときに無駄な蓄熱をしないで済む。また、蓄熱量が大きいと思ったら、減らすこともできる。
【００４２】
なお、０ボタンを押した翌日の消費量は、需要予測の学習データに含めず予測精度を保つ、などの工夫もできる。
【００４３】
また、以上の例では冷熱のみを扱ったが、熱源素子で温熱を生成することにより、温風を生じることも可能である。つまり、蓄熱手段により蓄熱された熱を放熱手段により、放熱し、温風を送風口から外部に送ることも可能である。そして、本発明は、冷房機能のみの空調装置、暖房のみの空調装置、冷暖房機能を備えた空調装置に適用することが可能である。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。  
図４は、本発明の第２の実施形態であるパーソナル蓄熱空調装置の概略構成図である。この第２の実施形態は、図１に示した第１の実施形態であるパーソナル蓄熱空調装置に、２次電池４００を追加したものであり、その他の構成は、第１の実施形態と同様となっている。
【００４５】
２次電池４００は、ファン１３０や電動ポンプ１６０の駆動用電力を蓄えるものである。２次電池４００の充電は夜間に行い、昼間にこの電力を利用する。これにより、電力需要がピークとなる昼間に２次電池４００を使用し、ピークカットを図ることができる。
【００４６】
本発明の第２の実施形態においては、第１の実施形態と同様な効果が得られる他、蓄熱空調装置のピークカット効果をより大きくすることができる。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。  
図５は、本発明の第３の実施形態の要部説明図である。この第３の実施形態は、第１の実施形態であるパーソナル蓄熱空調装置の前面の表示部１８０と操作部１８５との間に、放射温度センサ５００を配置したものである。この放射温度センサの出力は制御装置１７１に供給される。この第３の実施形態のその他の構成は、第１の実施形態と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
パーソナル蓄熱空調装置は、ユーザの近辺に置かれるので、放射温度センサ５００はユーザの放射温度を測定することができる。制御装置１７１は放射温度センサ５００の温度計測値が、閾値１〜閾値２（＞閾値１）で自動的に送風し、閾値２を超えると冷風を送る。または自動的な送風はせず、送風の提案やパーソナル蓄熱空調装置の現在の運転状況（運転状態なのか否かや、その運転状態（冷房運転、暖房運転）等）を液晶表示部２１０に表示することもできる。
【００４９】
本発明の第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる他、ユーザの体温に応じて、空調を制御することができるので、パーソナル蓄熱空調装置の利便性を向上することができる。
【００５０】
なお、第３の実施形態において、ユーザの体温取得手段は他にも考えられる。ある。例えば、ユーザが身に着けている体温計測装置の計測値を無線で取得する、室内に設置された放射温度センサの計測値をＢＡから取得する、などが考えられる。
【００５１】
この第３の実施形態においては、第２の実施形態のように、２次電池を備えることも可能である。
【００５２】
さらに、この第３の実施形態において、放射温度センサー５００によりユーザが一定時間パーソナル蓄熱空調装置の前から遠ざかったことを検知し、自動的にこのパーソナル蓄熱空調装置の動作を停止することもできる。また、その後、再びユーザがパーソナル蓄熱空調装置の前に存在することを検知すると、自動的にこのパーソナル蓄熱空調装置の動作を開始させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態であるパーソナル蓄熱空調装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における蓄熱時間の計算処理フローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態における表示部・操作部の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態であるパーソナル蓄熱空調装置の概略構成図である。
【図５】本発明の第３の実施形態であるパーソナル蓄熱空調装置の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００            蓄熱槽
１１０            収納部
１２０            送風路
１２２            空気取入口
１２４            送風口
１３０            ファン
１４０            熱源素子
１４２、１４６    ヒートシンク
１４４            放熱フィン
１４８            ヒートパイプ
１５０            熱交換器
１６０            電動ポンプ
１６５            冷媒管
１７０            電源・制御盤ボックス
１７１            制御装置
１７５            電源コード
１８０            表示部
１８５            操作部
３１０            液晶表示部
３２０            モード表示部
３３０            風量表示部
３５０            モード切替ボタン
３６０            風量切替ボタン
３７０            蓄熱量調整ボタン
４００            ２次電池
５００            放射温度センサ
【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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