特開 2023-56164 空気調和ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023056164

(43)【公開日】2023-04-19

(54)【発明の名称】空気調和ユニット

(51)【国際特許分類】

   A41D 13/005 20060101AFI20230412BHJP

   F24F 1/04 20110101ALI20230412BHJP

【ＦＩ】

A41D13/005 103

F24F1/04

A41D13/005 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021165327

(22)【出願日】2021-10-07

(71)【出願人】

【識別番号】591209442

【氏名又は名称】岸岡 俊

(71)【出願人】

【識別番号】518447463

【氏名又は名称】清水 沙蘭

(74)【代理人】

【識別番号】100117651

【弁理士】

【氏名又は名称】高垣 泰志

(72)【発明者】

【氏名】岸岡 俊

【テーマコード（参考）】

3B011

【Ｆターム（参考）】

3B011AA00

3B011AB01

3B011AC01

3B011AC02

3B011AC03

(57)【要約】

【課題】ユニット重量を増大させたり、ユニットサイズを大型化させたりすることなく、従来よりも広い範囲でユーザーの身体を効率的に冷房又は暖房できるようにする。
【解決手段】空気調和ユニット１は、ペルチェ素子４と、ペルチェ素子４の熱が伝導されることによってユーザーの身体を冷房又は暖房する熱交換プレート２３と、熱交換プレート２３の反対側においてペルチェ素子４に接合するように配置されるヒートシンク１０と、ヒートシンク１０に向けて送風し、ヒートシンク１０の熱を放出させるファン９と、を備える。ヒートシンク１０の周縁部には、ファンによって生じる風を熱交換プレート２３に向けて送り込む開口部１３が設けられ、その開口部１３を介して送り込まれた風を熱交換プレート２３によって冷却又は加熱し、熱交換プレート２３に設けた送風口２３１又は交換プレート２３の周囲に設けた送風口２６から外部へ放出する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザーの身体を冷房又は暖房するための空気調和ユニットであって、
ペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子よりも大きい面積を有し、前記ペルチェ素子の一方の面に直接的又は間接的に接合するように配置され、前記ペルチェ素子の熱が伝導されることによってユーザーの身体を冷房又は暖房する熱交換プレートと、
前記熱交換プレートの反対側において前記ペルチェ素子の他方の面に接合するように配置されるヒートシンクと、
前記ヒートシンクに対向するように配置され、前記ヒートシンクに向けて送風し、前記ヒートシンクの熱を放出させるファンと、
を備え、
前記ヒートシンクの周縁部には、前記ファンによって生じる風を前記熱交換プレートに向けて送り込む開口部が設けられ、前記開口部を介して送り込まれた風を前記熱交換プレートによって冷却又は加熱し、前記熱交換プレートに設けた送風口又は前記交換プレートの周囲に設けた送風口から放出することを特徴とする空気調和ユニット。

【請求項2】

前記ヒートシンク及び前記ファンを覆うファンカバーを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の空気調和ユニット。

【請求項3】

前記ファンカバーの底部には、外気を導入する吸気部が設けられ、
前記吸気部は、複数のガイド板を所定角度間隔で放射状に配置し、互いに隣接する一対のガイド板の間の空間を開放することにより底面開口と側面開口とを一体的に形成した吸気口を有することを特徴とする請求項２に記載の空気調和ユニット。

【請求項4】

前記ガイド板は、前記ファンカバーの周壁よりも外側に突出していることを特徴とする請求項３に記載の空気調和ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ユーザーの身体を冷房又は暖房する空気調和ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ユーザーの身体を冷房又は暖房する空気調和ユニットとして、例えば特許文献１，２に開示されるものが提案されている。これら従来の空気調和ユニットは、いずれもペルチェ素子を利用してユーザーの身体を冷房又は暖房するように構成されている。

【0003】

例えば、特許文献１の従来技術は、衣服内側と外側とを仕切る仕切板にペルチェ素子を取り付けると共に、衣服内側と外側の双方にファンを設け、ペルチェ素子の熱交換効率を高めるようにしている。

【0004】

また、特許文献２の従来技術は、衣服の内側にペルチェ素子よりもサイズの大きい金属製の熱交換プレートを配置し、ペルチェ素子の熱を熱交換プレートに伝導させることでユーザーの身体の広い領域を冷房又は暖房できるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－９７７９９号公報

【特許文献2】特開２０２１－１１３３７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１の従来技術では、空気調和ユニットに２つのファンが搭載されるため、ユニット自体の重量が増すと共に、ユニットサイズも大きくなり、衣服に装着して使用するときの使用感が悪いという問題がある。

【0007】

一方、特許文献２の従来技術は、衣服の内側にファンが設けられないため、ユーザーの使用感は改善されている。しかし、特許文献２の従来技術では、衣服の内側に設けられる熱交換プレートに触れる部分は、ペルチェ素子による冷房効果又は暖房効果を享受できるものの、熱交換プレートに触れない部分は冷房効果又は暖房効果を享受できない。そのため、例えば空気調和ユニットが衣服の後身頃に装着される場合、特許文献２の従来技術は、ユーザーの背の一部だけを冷房又は暖房するに留まり、ユーザーの背の全般を冷房又は暖房することができないという課題がある。

【0008】

そこで本発明は、ユニット重量を増大させたり、ユニットサイズを大型化させたりすることなく、従来よりも広い範囲でユーザーの身体を効率的に冷房又は暖房できるようにした空気調和ユニット及びそれを備えた衣服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】

【0009】

上記目的を達成するため、第１に、本発明は、ユーザーの身体を冷房又は暖房するための空気調和ユニット(1)であって、ペルチェ素子(4)と、前記ペルチェ素子(4)よりも大きい面積を有し、前記ペルチェ素子(4)の一方の面に直接的又は間接的に接合するように配置され、前記ペルチェ素子(4)の熱が伝導されることによってユーザーの身体を冷房又は暖房する熱交換プレート(23)と、前記熱交換プレート(23)の反対側において前記ペルチェ素子(23)の他方の面に接合するように配置されるヒートシンク(10)と、前記ヒートシンク(10)に対向するように配置され、前記ヒートシンク(10)に向けて送風し、前記ヒートシンク(10)の熱を放出させるファン(9)と、を備え、前記ヒートシンク(10)の周縁部には、前記ファン(9)によって生じる風を前記熱交換プレート(23)に向けて送り込む開口部(13)が設けられ、前記開口部(13)を介して送り込まれた風を前記熱交換プレート(23)によって冷却又は加熱し、前記熱交換プレート(23)に設けた送風口(231)又は前記交換プレート(23)の周囲に設けた送風口(26)から放出することを特徴とする構成である。

【0010】

第２に、本発明は、上記第１の構成を有する空気調和ユニット(1)において、前記ヒートシンク(10)及び前記ファン(9)を覆うファンカバー(3)を更に備えることを特徴とする構成である。

【0011】

第３に、本発明は、上記第２の構成を有する空気調和ユニット(1)において、前記ファンカバー(3)の底部(31)には、外気を導入する吸気部(34)が設けられ、前記吸気部(34)は、複数のガイド板(32)を所定角度間隔で放射状に配置し、互いに隣接する一対のガイド板(32,32)の間の空間を開放することにより底面開口(34a)と側面開口(34b)とを一体的に形成した吸気口を有することを特徴とする構成である。

【0012】

第４に、本発明は、上記第３の構成を有する空気調和ユニット(1)において、前記ガイド板(32)は、前記ファンカバー(3)の周壁(30)よりも外側に突出していることを特徴とする構成である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、空気調和ユニットのユニット重量を増大させたり、ユニットサイズを大型化させたりすることなく、従来よりも広い範囲でユーザーの身体を効率的に冷房又は暖房できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】空気調和ユニットを示す斜視図である。

【図2】空気調和ユニットのユニット本体からファンカバーを取り外した状態を示す斜視図である。

【図3】ユニット本体の各構成部材を分解して示す斜視図である。

【図4】空気調和ユニットの内部構造を示す断面図である。

【図5】空気調和ユニットをユーザーの身体に装着するための補助部材の取付例を示す図である。

【図6】空気調和ユニットをユーザーの身体に装着した例を示す図である。

【図7】空気調和ユニットがユーザーの身体に装着された状態を示す断面図である。

【図8】空気調和ユニットの外側に上着が着用された状態を示す断面図である。

【図9】空気調和ユニットの制御機構を示すブロック図である。

【図10】ファンカバーのガイド板に張出部を設けた構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態において互いに共通する部材には同一符号を付しており、それらについての重複する説明は省略する。

【0016】

図１は、本発明の一実施形態における空気調和ユニット１の一例を示す斜視図であり、（ａ）及び（ｂ）は空気調和ユニット１をそれぞれ異なる方向から観た図を示している。図２は、空気調和ユニット１のユニット本体２とファンカバー３とを取り外した状態を示す斜視図である。図３は、ユニット本体２の各構成部材を分解して示す斜視図である。これらの図面に示す本実施形態の空気調和ユニット１は、ペルチェ素子４を用いた熱交換を行い、装着者であるユーザーの身体（例えば背中）を冷房又は暖房する装置である。この空気調和ユニット１は、ユニット本体２とファンカバー３とを備えている。ファンカバー３は、ユニット本体２の正面側に着脱可能である。この空気調和ユニット１は、ユニット本体２の背面側に設けられている熱交換プレート２３をユーザーの身体に対向させるようにしてユーザーの身体に装着される。ユニット本体２の内部には、図３に示すようにペルチェ素子４が設けられる。空気調和ユニット１は、そのペルチェ素子４に電流を流すことにより、熱交換プレート２３を冷却又は加熱し、ユーザーの身体を冷房又は暖房する。

【0017】

図３に示すように、ユニット本体２は、ファン９と、ヒートシンク１０と、ペルチェ素子４と、支持部材５と、金属板６と、第１保持部材２１と、第２保持部材２２と、熱交換プレート２３とを備えて構成される。第１保持部材２１はユニット本体２の背面側に配置され、第２保持部材２２はユニット本体２の正面側に配置される。第１保持部材２１及び第２保持部材２２は、互いに対を成す部材であり、その内側にペルチェ素子４、支持部材５及び金属板６を収容した状態で周縁部を互いに係合させることにより、ユニット本体２の筐体を形成する。そして第１保持部材２１及び第２保持部材２２は、ペルチェ素子４、支持部材５、金属板６、熱交換プレート２３、ヒートシンク１０及びファン９を一体的に組み付けた状態で保持する。ユニット本体２は、第２保持部材２２の正面側にヒートシンク１０及びファン９が組み付けられ、第１保持部材２１及び第２保持部材２２で形成されるユニット本体２の筐体の正面側にヒートシンク１０及びファン９を突出させた状態に保持する。

【0018】

第１保持部材２１は、その背面側に熱交換プレート２３を保持する。熱交換プレート２３は、薄肉の金属プレートによって構成され、その上部が蒲鉾状の形態を有している。この熱交換プレート２３の中央には、ビス２３３を挿通するための孔２３２が形成される。また、熱交換プレート２３は、ビス２３３を挿通する孔２３２の周囲の複数箇所に所定サイズの送風口２３１が形成されている。本実施形態では、孔２３２の上方２箇所と、下方１箇所の合計３箇所に、送風口２３１が形成された例を示している。ただし、送風口２３１の数は、３つに限られるものではなく、２つであっても良いし、４つ以上であっても構わない。

【0019】

第１保持部材２１は、熱交換プレート２３の外周部を保持可能な樹脂製の保持枠体２５として構成され、その保持枠体２５に熱交換プレート２３の外周部が嵌め込まれることにより、熱交換プレート２３を保持する。また、第１保持部材２１は、保持枠体２５の中央部に矩形状の金属板６を保持する保持枠２５１を更に有している。この保持枠２５１は中央に金属板６を嵌め込むための矩形状の開口部２５２を有している。金属板６は、その開口部２５２に嵌め込まれることにより、保持枠体２５に嵌め込まれた熱交換プレート２３の正面側の面に接合する状態に設置される。すなわち、第１保持部材２１は、熱交換プレート２３と金属板６とを互いに接合させた状態に保持する。そして熱交換プレート２３の背面側から孔２３２に挿通されるビス２３３が金属板６の背面側にねじ込まれることにより、熱交換プレート２３及び金属板６が互いに接合した状態に固定される。

【0020】

また、第１保持部材２１は、保持枠体２５の周縁部に、正面側に向かって突出形成された係合片２５ａを有している。この係合片２５ａは、保持枠体２５の周縁部の複数箇所に設けられている。更に、第１保持部材２１は、保持枠体２５の周縁部において第２保持部材２２と対向する部分に凹部２６ａが設けられている。この凹部２６ａは、保持枠体２５の周縁部の複数箇所に設けられている。

【0021】

第２保持部材２２は、第１保持部材２１の正面側に配置され、その周縁部を第１保持部材２１の周縁部に接合させることが可能である。第２保持部材２２は、第１保持部材２１と接合するプレート部材２７を備えて構成される。プレート部材２７の中央には、ヒートシンク１０を取り付けるための取付座２８が形成される。例えば、取付座２８は、プレート部材２７の中央部を正面側に突出させたリング状の台座として形成される。取付座２８の外径は、ヒートシンク１０の外径よりも大きく形成することが好ましい。この取付座２８の中央には、ヒートシンク１０の外径よりも小さい直径の円形の孔２８１が形成されており、その孔２８１を介してヒートシンク１０の背面側とペルチェ素子４の正面側とを互いに接合させることができる。また、円形の孔２８１の周囲４箇所には、ヒートシンク１０の周縁部４箇所に形成される開口部１３の位置に対応する切欠部２８２が設けられている。例えば、切欠部２８２は、孔２８１の周囲において４５度の等角度間隔で形成されている。

【0022】

また、第２保持部材２２は、取付座２８の周囲に正面側に突出させた係合突起２４とコネクタ２９とを備えている。例えば、係合突起２４は、取付座２８の周囲３箇所の位置に設けられている。また、コネクタ２９は、取付座２８の下方位置に設けられている。コネクタ２９には、図示を省略するケーブルが装着され、そのケーブルがペルチェ素子４とファン９に接続される。

【0023】

また、第２保持部材２２は、プレート部材２７の周縁部の複数箇所に、第１保持部材２１に設けられている係合片２５ａと係合する係合孔２７ａを有している。第１保持部材２１及び第２保持部材２２は、係合片２５ａを係合孔２７ａに係合させることにより、一体的に組み付けられる。第１保持部材２１と第２保持部材２２とが一体的に組み付けられたとき、ペルチェ素子４を支持する支持部材５の周囲において、第１保持部材２１によって保持される熱交換プレート２３と、第２保持部材２２のプレート部材２７との間に一定の隙間が生じるようになっている。

【0024】

また、第２保持部材２２は、プレート部材２７の周縁部において第１保持部材２１と対向する部分に凹部２６ｂが設けられている。この凹部２６ｂは、プレート部材２７の周縁部の複数箇所に設けられる。具体的には、複数の凹部２６ｂは、第１保持部材２１に設けられている複数の凹部２６ａと対向する位置に形成されている。そして、第１保持部材２１と第２保持部材２２とが一体的に組み付けられたとき、第１保持部材２１に設けられた凹部２６ａの両端と、第２保持部材２２に設けられた凹部２６ｂの両端とが互いに接合し、ユニット本体２の周縁部に送風口２６を形成する（図１、図２参照）。

【0025】

ペルチェ素子４は、概略矩形状の薄板状素子であり、表面側（正面側）と裏面側（背面側）とに異なる２種類の金属が配置されており、その２種類の金属の接合部に電流を流すことにより、一方の金属から他方の金属へ熱が移動するというペルチェ効果を利用した半導体素子である。例えば、一方の金属から他方の金属へ直流電流を流すと、ペルチェ素子４の一方の面が吸熱し、他方の面に発熱が起こる。直流電流の極性を反転させると、吸熱作用及び発熱作用が生じる面が反転する。空気調和ユニット１は、このようなペルチェ素子４の特性を利用してユーザーの身体を冷房又は暖房する。例えば、空気調和ユニット１がユーザーの身体の冷房することきには、ペルチェ素子４の背面側の面に吸熱作用を生じさせ、正面側の面に発熱作用を生じさせる。反対に、空気調和ユニット１がユーザーの身体の暖房することきには、ペルチェ素子４の背面側の面に発熱作用を生じさせ、正面側の面に吸熱作用を生じさせる。

【0026】

支持部材５は、ペルチェ素子４と同じ肉厚の円形樹脂板によって形成される。この支持部材５は、中央に、ペルチェ素子４の外形に対応する矩形状の支持孔５ａを有し、その支持孔５ａにペルチェ素子４を嵌め込んだ状態で支持する。支持部材５の厚さがペルチェ素子４の厚さと同一であるため、支持部材５は、支持孔５ａに嵌め込まれたペルチェ素子４の表裏両面を支持部材５の表裏両側に露出させた状態で支持することができる。尚、支持部材５の厚さは、ペルチェ素子４よりも薄くしても構わない。

【0027】

支持部材５の外径は、第２保持部材２２の取付座２８に形成されている円形の孔２８１の内径と同一若しくはそれよりも若干小さい。そのため、支持部材５は、ペルチェ素子４の正面側の面をヒートシンク１０の背面側の面に接合させた状態に支持することができる。また、支持部材５は、ペルチェ素子４の背面側の面を金属板６の正面側の面に接合させた状態に支持することができる。例えば、支持部材５、金属板６及びヒートシンク１０は、図示を省略するビス等によって一体的に組み付けられる。

【0028】

ペルチェ素子４の正面側には、ヒートシンク１０とファン９とが配置される。ヒートシンク１０は、その背面側の面をペルチェ素子４の正面側の面に接合させた状態に配置される。このヒートシンク１０は、円盤状の平板部１１と、平板部１１の周縁部に配置され、平板部１１の正面側に立設する複数のフィン１２と、それら複数のフィン１２の間の４箇所に形成される開口部１３とを備えている。例えば開口部１３は、平板部１１の表裏を貫通する孔として形成され、その孔の周囲に概略コ字状の壁部を正面側に立設させた構成を有している。コ字状の壁部は、平板部１１の中央に臨む面が開放されており、ファン９が作動して平板部１１の中央から周縁部に向かう風を壁部の内側に流入させることができるように形成されている。そしてコ字状の壁部の内側に流入した風は、開口部１３を介してヒートシンク１０の背面側へと導かれる。このような開口部１３は、第２保持部材２２の取付座２８に形成された切欠部２８２の位置に合致するように配置される。したがって、ヒートシンク１０の開口部１３を介してヒートシンク１０の背面側へ導かれる風は、切欠部２８２を介してユニット本体２の筐体の内部へ進入する。

【0029】

このようなヒートシンク１０は、背面側の面をペルチェ素子４の正面側の面に接合させた状態に配置されるため、ペルチェ素子４に電流が流れることに伴い、ペルチェ素子４の正面側の面に生じる熱を吸収する。そして複数のフィン１２を介してペルチェ素子４から吸収した熱を放熱する。

【0030】

ヒートシンク１０の更に正面側には、ヒートシンク１０に対向するようにファン９が配置される。ファン９は、ヒートシンク１０に向けて外気を送り込むことにより、ヒートシンク１０の熱を放出させると共に、ヒートシンク１０の周縁部に設けられている開口部１３を介してユニット本体２の筐体の内部に外気を送り込む機能を有している。このファン９は、例えばヒートシンク１０の平板部１１に設けられる保持機構（図示省略）によってヒートシンク１０の正面側に取り付けられる。例えば、ファン９の外径は、ヒートシンク１０の外径と略同一若しくはそれよりも若干大きいサイズとすることが好ましい。

【0031】

次にファンカバー３について説明する。図２に示すように、ファンカバー３は、ユニット本体２の正面側に突出するヒートシンク１０及びファン９の周縁部を覆うように取り付けられ、ファン９が正常に動作できるように保護する。例えば、ファンカバー３は、概略有底円筒状の形態を有し、ヒートシンク１０及びファン９の周囲側方を覆う周壁３０と、周壁３０の端面を覆う底部３１とを有している。例えば、円筒状の周壁３０は、その内径がヒートシンク１０及びファン９の外径よりも大きく形成されている。

【0032】

図２に示すように、ユニット本体２の第２保持部材２２の中央に設けられている取付座２８の周縁部には、ファンカバー３の端面３０ａと係合する係合部２８ａが形成されている。一方、ファンカバー３の周壁３０の端面３０ａの内側には、その係合部２８ａと係合する突起部（図示省略）が設けられている。ファンカバー３は、周壁３０の端面３０ａを第２保持部材２２の表面に押し付けた状態で所定方向に所定角度に回転させることにより、端面３０ａの内側の突起部が係合部２８ａに係合し、ユニット本体２に装着される。また、ファンカバー３は、ユニット本体２に装着されている状態で反対方向に所定角度回転させることにより、ユニット本体２から簡単に取り外すことができる。

【0033】

ファンカバー３は、底部３１の中央に、小サイズの底板３３が設けられている。例えば、底板３３は、周壁３０の内径よりも小さい直径の円形板として形成される。また、ファンカバー３の底部３１には、底板３３の周縁部と周壁３０の端部と接続するように設けられる複数のガイド板３２が設けられている。ガイド板３２は、薄い板状に形成されている。それら複数のガイド板３２は、底板３３から放射状に配置される。そのため、互いに隣接する一対のガイド板３２，３２の間には、外気をファンカバー３の内側に導入する吸気部３４が形成されている。例えば、ガイド板３２は、直角三角形の板状に形成されており、鋭角である２つの頂点のうちの一方の頂点が底板３３に接続され、他方の頂点が周壁３０の端部に接続されている。そのため、ファンカバー３の底部３１に形成される吸気部３４は、互いに隣接する一対のガイド板３２，３２の間の空間を開放することにより、ファンカバー３の底面に設けられる底面開口３４ａと、ファンカバー３の側面に設けられる側面開口３４ｂとを互いに連通させて一体的に形成した吸気口を有している。そのため、空気調和ユニット１の外側に上着などが着用される場合であっても、上着などの衣服によって吸気部３４が完全に塞がれてしまうことを防止することができ、外気をファンカバー３の内部に取り込むことが可能な構造となっている。

【0034】

また、ファンカバー３は、周壁３０に、カバー内の空気を外部に放出するための排気窓３５を有している。排気窓３５は、ヒートシンク１０のフィン１２の外側に対応する位置に形成されており、フィン１２から熱を奪った空気をファンカバー３の外部へ排気する。

【0035】

上記のような構成において、金属板６は、ペルチェ素子４の吸熱又は発熱作用により降温又は昇温する。この金属板６は例えばアルミ金属で形成される。アルミ金属は、熱伝導率が比較的高く、しかも軽量であるため、ユーザーが身体に装着する用途として適している。ただし、金属板６は、アルミ製に限られるものではなく、比較的高い熱伝導率を示す金属であればどのような金属を用いても構わない。例えば、銅や錫などを用いて金属板６を形成しても良い。

【0036】

金属板６は、その面積がペルチェ素子４の面積よりも大きいものを用いることが好ましい。ペルチェ素子４の面積よりも大きい金属板６をペルチェ素子４の一方の面に接合させることにより、金属板６の一面の略中央にペルチェ素子４を接合させることができ、ペルチェ素子４の一方の面で生じる吸熱作用又は発熱作業を効率よく金属板６に伝えることができる。

【0037】

ただし、金属板６の面積は、ペルチェ素子４の面積に対して大き過ぎることは好ましくない。金属板６は、ペルチェ素子４の吸熱又は発熱作用によって全体的に降温又は昇温するため、金属板６の熱容量が大きくなり過ぎるとペルチェ素子４に負荷がかかり、ペルチェ素子４における電流消費量が増加してしまうからである。そのため、金属板６の面積はペルチェ素子４の面積に比して１．５～４倍の範囲内に留めておくことが好ましい。

【0038】

熱交換プレート２３は、金属板６の背面側の面に接合するように配置されている。熱交換プレート２３は、ユーザーの身体を冷却又は加熱するプレートである。例えば、熱交換プレート２３は、金属板６よりも大きなサイズとして形成される。そのため、熱交換プレート２３の熱容量は、金属板６よりも大きい。また、熱交換プレート２３は、例えば、銅板、錫板、アルミ板などを用いて形成される。

【0039】

例えば、熱交換プレート２３として銅板を用いる場合、熱伝導率が比較的高いため、熱交換を効率的に行うことが可能である。この場合、熱交換プレート２３は、例えば厚さ０．３～０．８ｍｍ程度の銅板を基材とし金属板６と接合する部分を除くプレート表面（表面及び裏面の双方を含む）に対して錫によるメッキを施したものを用いることが好ましい。板厚を０．３～０．８ｍｍ程度とすることで、衣服用として適度な硬度を得ることができる。また、銅は酸化しやすいため、プレート表面に対して錫によるメッキを施すことで酸化を防止することができる。また、錫によるメッキを金属板６との接合部には設けないようにすることで、金属板６の熱を効率よく熱交換プレート２３に伝導させることができる。

【0040】

また、例えば熱交換プレート２３として錫板を用いる場合、銅やアルミと比較して柔らかいため、ユーザーの身体に対する密着性が増すという利点がある。この場合、熱交換プレート２３は、例えば厚さ０．５～１．０ｍｍ程度の錫板を基材とし、金属板６と接合する部分を除くプレート表面（表面及び裏面の双方を含む）に対して銀又は銅によるメッキを施したものを用いることが好ましい。板厚を０．５～１．０ｍｍ程度とすることで、適度な硬度を得ることができる。また、錫は銅に比較して熱伝導率が低いため、プレート表面に対して銀又は銅によるメッキを施すことで熱伝導率の低さを大幅に改善することができる。また、銀や銅によるメッキを金属板６との接合部には設けないようにすることで、金属板６の熱を効率よく熱交換プレート２３に伝導させることができる。

【0041】

また、例えば熱交換プレート２３としてアルミ板を用いる場合、例えば厚さ０．５～０．８ｍｍ程度のアルミ板を基材とする。この場合のアルミ板には、予めアルマイト処理を施しておく。アルマイト処理によりアルミの酸化による腐食を防止することができる。また、アルミ板は、金属板６と接合する部分を除くプレート表面（表面及び裏面の双方を含む）に対して銀によるメッキを施したものを用いることが好ましい。銀は、金属の中で熱伝導率が最も高いため、ユーザーの身体を効率的に冷却又は加熱することができる。

【0042】

このような熱交換プレート２３は、ユーザーの背に直接的又は間接的に接触し、その接触した部分を効率的に冷却又は加熱することができる。

【0043】

図４は、空気調和ユニット１の内部構造を示す断面図である。尚、図４では、ファン９の図示を省略している。上記のように構成される空気調和ユニット１は、ユニット本体２の内部においてペルチェ素子４の正面側にヒートシンク１０が接合しており、ペルチェ素子４の背面側に金属板６が接合している。また、金属板６の背面側には、熱交換プレート２３が接合している。

【0044】

また、ユニット本体２の内部には、ペルチェ素子４が保持されている中央部分を除き、第２保持部材２２と熱交換プレート２３との間に空気を流動させることが可能な空間２ｃが形成されている。この空間２ｃは、ヒートシンク１０の開口部１３に設けられている開口孔１３ａを介してファンカバー３の内部と連通している。また、この空間２ｃは、熱交換プレート２３に設けられている送風口２３１及びユニット本体２の周縁部に設けられている送風口２６を介してユニット本体２の外部に連通している。そのため、空気調和ユニット１は、ファン９を作動させると、外側の空気をファンカバー３の内部に取り込み、その空気をヒートシンク１０の開口部１３に設けられた開口孔１３ａを介してユニット本体２の内部の空間２ｃに導き、更にその空気を、送風口２３１，２６を介してユニット本体２の周囲に放出することができる構造となっている。

【0045】

図５は、上記のような空気調和ユニット１をユーザーの身体に装着するための補助部材４０の取付例を示す図である。図５（ａ）に示すように、空気調和ユニット１は、ユニット本体２に対して着脱可能な補助部材４０を備えている。この補助部材４０は、例えば樹脂製の薄い板状部材４１によって構成され、その板状部材４１の中央にファンカバー３を挿入可能な孔４２を有している。また、補助部材４０は、板状部材４１の孔４２の周囲３箇所の位置に、ユニット本体２の係合突起２４に係脱可能な係合孔４３が設けられている。また、補助部材４０は、板状部材４１の孔４２の下方位置にユニット本体２のコネクタ２９の覆うカバー部４４を備えている。更に、補助部材４０は、板状部材４１の周囲３箇所に、ベルトを挿通可能なベルト装着孔４５を有している。

【0046】

上記のような補助部材４０は、図５（ａ）に示すようにユニット本体２の正面側から装着される。そしてユニット本体２の係合突起２４に係合孔４３を嵌め込むと、図５（ｂ）に示すように、補助部材４０は、ユニット本体２に装着された状態となる。

【0047】

図６は、空気調和ユニット１をユーザーの身体に装着した例を示す図である。上述した補助部材４０のベルト装着孔４５にベルト４８を装着すると、図６に示すように空気調和ユニット１は、ユーザーの背に装着可能である。この場合、ベルト４８は、ユーザーの左右両肩から腰に掛け渡される肩掛けベルトとして構成される。図６では、ユーザーは、下着などの衣服２１０を着用した状態で衣服２１０の外側に空気調和ユニット１を装着した状態を示している。この状態で空気調和ユニット１が作動すると、空気調和ユニット１は、ユーザーの背を冷房又は暖房する。

【0048】

図７は、空気調和ユニット１がユーザーの身体（例えば背中）に装着された状態を示す断面図である。例えば上述したように空気調和ユニット１が下着などの衣服２１０の外側に装着されると、熱交換プレート２３は衣服２１０を挟んでユーザーの身体２００に近接した状態に配置される。尚、図７では、空気調和ユニット１の熱交換プレート２３とユーザーの身体２００との間に隙間がある状態を例示しているが、実際には空気調和ユニット１の熱交換プレート２３はユーザーの身体２００に密着した状態に装着されることが好ましい。

【0049】

図７に示す状態でファン９が駆動されると、ファンカバー３の底部３１に設けられている吸気部３４から外気が矢印Ｆ１で示すようにファンカバー３の内部に取り込まれる。そしてファン９は、ファンカバー３内部の空気をヒートシンク１０に向けて送風する。ファン９によって生じる空気流には、ヒートシンク１０の中央部に向かう空気流と、ヒートシンク１０の周縁部に向かう空気流とが含まれる。ヒートシンク１０の中央部に向かう空気流は、ヒートシンク１０の平板部１１に当たり、平板部１１の熱を奪う。そして平板部１１に当たった空気流は、ヒートシンク１０の周縁部に折れ曲がり、フィン１２からも熱を奪って排気窓３５から矢印Ｆ２で示すようにファンカバー３の外部へ放出される。また、ヒートシンク１０の周縁部に向かう空気流は、ヒートシンク１０のフィン１２から熱を奪い、矢印Ｆ２で示すように排気窓３５からファンカバー３の外部へ放出される。したがって、ファンカバー３の内側と外側で外気が循環し、ヒートシンク１０との熱交換が行われる。

【0050】

また、ファン９によって生じる空気流の一部は、矢印Ｆ３で示すようにヒートシンク１０の開口部１３を通り、ユニット本体２の熱交換プレート２３と第２保持部材２２との間の空間２ｃに導かれる。この空気流は、空間２ｃに流入すると、熱交換プレート２３によって冷却又は加熱され、温調された空気となる。例えば、空気調和ユニット１がユーザーの身体２００を冷房する場合、熱交換プレート２３は外気温度よりも低い温度に冷却されている。そのため、ヒートシンク１０の開口部１３から熱交換プレート２３と第２保持部材２２との間の空間２ｃへ進入した空気は、熱交換プレート２３によって外気温度よりも低い温度に冷却される。そして冷却された空気は、ユニット本体２の周縁部に形成されている送風口２６から矢印Ｆ４で示すようにユニット本体２の周囲へと放出される。また、空間２ｃで冷却された空気は、熱交換プレート２３に形成されている送風口２３１から矢印Ｆ５で示すようにユーザーの身体２００に向かって放出される。

【0051】

したがって、ユーザーは、身体２００が衣服２１０を介して熱交換プレート２３に接触することにより、熱交換プレート２３による冷房効果又は暖房効果を享受できるだけでなく、ユニット本体２の周囲に放出される温調された空気によっても冷房効果又は暖房効果を享受することが可能である。つまり、空気調和ユニット１は、ユーザーの身体２００のうち、熱交換プレート２３が対向する部分だけでなく、熱交換プレート２３の周囲の広い部分を効果的に冷房又は暖房できるため、ユーザーに優れた快適感を与えることができるのである。また、熱交換プレート２３に設けられた送風口２３１は、ユーザーの身体２００に向けて温調された空気を吹き出すため、ユーザーの身体から気化熱を奪い、ユーザーに快適感を与えることができる。また、送風口２６，２３１から放出される温調された空気は、例えば衣服２１０を快適な状態に乾燥させることもできる。それ故、空気調和ユニット１は、ユーザーの背の全体を快適な状態に保つことが可能である。

【0052】

このように本実施形態の空気調和ユニット１は、１つのファン９でユーザーの背の全体を快適な状態に保つことが可能であることから、ユニット重量を増大させたり、ユニットサイズを大型化させたりすることなく、従来よりも広い範囲でユーザーの身体を効率的に冷房又は暖房できるようになっている。

【0053】

次に図８は、空気調和ユニット１の外側に上着２２０が着用された状態を示す断面図である。空気調和ユニット１の外側に上着２２０が着用されると、ファン９が作動したときに上着２２０が吸気部３４の底面開口３４ａを覆う。しかし、ファンカバー３に形成される吸気部３４は、底面開口３４ａと側面開口３４ｂとが互いに連通した吸気口として形成されている。そのため、図８に示すように、上着２２０が底面開口３４ａを覆ってしまったとしても、側面開口３４ｂは覆われずに開放された状態を維持する。したがって、空気調和ユニット１の外側に上着２２０が着用されている場合であっても、吸気部３４は、矢印Ｆ１で示すように側面開口３４ｂから外気をファンカバー３の内部に取り込むことが可能である。これにより、ファンカバー３の内部において外気の循環を正常に行うことが可能であり、空気調和ユニット１による冷房効率又は暖房効率が低下してしまうことを防止できる。したがって、空気調和ユニット１は、外側に上着２２０が着用される場合であっても、ユーザーの身体２００を快適な状態に冷房又は暖房できるという利点がある。

【0054】

尚、図８においても、空気調和ユニット１の熱交換プレート２３とユーザーの身体２００との間に隙間がある状態を例示しているが、実際には空気調和ユニット１の熱交換プレート２３はユーザーの身体２００に密着した状態に装着されることが好ましい。

【0055】

次に、図９は、空気調和ユニット１の制御機構を示すブロック図である。上述した空気調和ユニット１は、通電の必要な部品として、ペルチェ素子４と、ファン９とを備えている。そのため、空気調和ユニット１は、ペルチェ素子４及びファン９のそれぞれを電気的に制御する制御機構として、コントローラ７と、モバイルバッテリー８とを備えている。モバイルバッテリー８は、例えば充電式のバッテリーであり、コントローラ７に対して電力を供給する。コントローラ７は、モバイルバッテリー８から供給される電力を空気調和ユニット１へ供給することにより、ペルチェ素子４及びファン９を駆動する。このコントローラ７は、ペルチェ素子４に供給する直流電流の極性を切り替えることにより、冷房と暖房とを切り替えることが可能である。ただし、冷房及び暖房のいずれであっても、ファン９を駆動する方向（回転方向）は変わらない。このようなコントローラ７及びモバイルバッテリー８は、例えばユーザーが着用する衣服２１０や上着２２０に設けられるポケット（図示省略）などに収容された状態で携行される。

【0056】

以上のように、本実施形態の空気調和ユニット１は、ペルチェ素子４と、ペルチェ素子４よりも大きい面積を有し、ペルチェ素子４の一方の面に金属板６を介して間接的に接合するように配置され、ペルチェ素子４の熱が伝導されることによってユーザーの身体を冷房又は暖房する熱交換プレート２３と、熱交換プレート２３の反対側においてペルチェ素子の他方の面に接合するように配置されるヒートシンク１０と、ヒートシンク１０に対向するように配置され、ヒートシンク１０に向けて送風し、ヒートシンク１０の熱を放出させるファン９とを備えている。そして、この空気調和ユニット１は、ヒートシンク１０の周縁部に、ファン９によって生じる風を熱交換プレート２３に向けて送り込む開口部１３を設けており、その開口部１３を介して送り込まれた風を熱交換プレート２３によって冷却又は加熱し、熱交換プレート２３に設けた送風口２３１又は熱交換プレート２３の周囲に設けた送風口２６から外部へ放出するように構成されている。このような構成を有する空気調和ユニット１によれば、１つのファン９でユーザーの背の全体を快適な状態に冷房又は暖房することができる。それ故、本実施形態の空気調和ユニット１は、ユニット重量の軽量化及びユニットサイズの小型化を実現することが可能であり、しかも従来よりも広い範囲でユーザーの身体を効率的に冷房又は暖房できるという利点がある。

【0057】

また、本実施形態の空気調和ユニット１は、ヒートシンク１０及びファン９を覆うファンカバー３を更に備えている。そのため、ファンカバー３の内部でファン９を作動させることが可能であり、ファン９が何らかの障害物に当たって止まってしまうことを防止することができる。

【0058】

また、本実施形態の空気調和ユニット１は、ファンカバー３の底部３１に、外気を導入する吸気部３４を設けている。その吸気部３４は、複数のガイド板３２を所定角度間隔で放射状に配置し、互いに隣接する一対のガイド板３２，３２の間の空間を開放することにより底面開口３４ａと側面開口３４ｂとを一体的に形成した吸気口を有している。このような構成によれば、空気調和ユニット１の外側に上着２２０が着用された場合であっても、吸気部３４の吸気口が上着２２０によって完全に塞がれてしまうことを防止できるので、ファンカバー３の内部に外気を正常に取り込むことが可能であり、空気調和ユニット１による冷房効果又は暖房効果が低減してしまうことを防止できるという利点がある。

【0059】

以上、本発明に関する実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態において説明した内容のものに限られるものではなく、種々の変形例が適用可能である。

【0060】

図１０は、ファンカバー３のガイド板３２に張出部３２ａを設けた構成例を示す図である。図１０に示す空気調和ユニット１は、ファンカバー３のガイド板３２に張出部３２ａを有している。張出部３２ａは、ガイド板３２をファンカバー３の周壁３０よりも外側に突出させることによって形成される。例えば、張出部３２ａは、ファンカバー３の周壁３０の法線方向に突出するように形成される。また、張出部３２ａの突出量Ｄは、５～１０ｍｍ程度とすることが好ましい。これにより、柔らかい生地や薄手の生地の上着２２０が着用された場合であっても、周壁３０の周りに５～１０ｍｍ程度の隙間を形成することが可能であり、外気をファンカバー３の内部に取り込むことができる。したがって、図１０に示すようにファンカバー３にガイド板３２に張出部３２ａを設けた空気調和ユニット１は、外側に、薄手の生地の上着２２０が着用される場合であっても、ユーザーの身体２００を快適な状態に冷房又は暖房できるという利点がある。このように空気調和ユニット１は、ファンカバー３のガイド板３２を周壁３０の外側に突出させた構成を採用しても構わない。

【0061】

また、上記実施形態では、冷房及び暖房を切り替えることが可能な空気調和ユニット１について説明したが、これに限られるものではない。例えば、空気調和ユニット１は、冷房専用ユニットとして形成されても良いし、また暖房専用ユニットとして形成されても構わない。

【0062】

また上記実施形態では、ユーザーの背を冷房又は暖房する空気調和ユニット１を例に挙げて説明した。しかし、空気調和ユニット１が冷房又は暖房を行う身体２００の部位は、必ずしもユーザーの背に限られるものではない。

【0063】

また上記実施形態では、ペルチェ素子４と熱交換プレート２３との間に金属板６が配置されており、熱交換プレート２３がペルチェ素子４の一方の面に対して間接的に接合している例を説明した。しかし、これに限られるものではなく、熱交換プレート２３は、ペルチェ素子４の一方の面に対して直接接合した状態に配置されるものであっても構わない。ただし、熱交換プレート２３がペルチェ素子４に直接接合した形態とすると、上述したようにペルチェ素子４の電流消費量が増加してしまうため、モバイルバッテリー８による空気調和ユニット１の稼働時間が短くなる。これを防止するためには、上記実施形態で説明したように、ペルチェ素子４と熱交換プレート２３との間に金属板６を配置し、ペルチェ素子４の電流消費量の増加を防ぐことが好ましい。

【0064】

また上記実施形態では、ファンカバー３が有底の円筒形状である場合を例示した。しかし、ファンカバー３の形状は必ずしも円筒形状に限られものではない。

【0065】

また、上記実施形態では、ユニット本体２に補助部材４０を取り付けて空気調和ユニット１をユーザーの身体に装着する例を説明した。しかし、これに限られるものではなく、上述した補助部材４０を用いることなく、ユニット本体２に対してベルト４８を直接取り付けるようにしても構わない。この場合、ユニット本体２において上述した係合突起２４が設けられている箇所に、ベルト４８を挿通可能なベルト装着孔４５を設けた構造とすれば良い。

【符号の説明】

【0066】

１…空気調和ユニット、２…ユニット本体、３…ファンカバー、４…ペルチェ素子、９…ファン、１０…ヒートシンク、１３…開口部、２３…熱交換プレート。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】