JP6779479B2 - 温度制御ユニット、および、温度制御ユニットを用いた温度制御システム、ならびに、温度制御ユニットを用いた温度制御建築構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、地下に建設された高圧電線を敷設するための地下トンネル、道路や電車のトンネル、ビル、地下街などの建築物の空間（以下、単に「温度制御空間」と言う）内の温度を一定範囲に保つために、これらの建築物の壁、天井、床などに配置される温度制御ユニット、および、温度制御ユニットを用いた温度制御システム、ならびに、温度制御ユニットを用いた温度制御建築構造に関する。

従来、例えば、欧米、韓国などの比較的地震の少ない国では、図１４に示したように、地下に建設された地下トンネル１０２内に、高圧電線１０８を敷設する地下トンネル構造１００が用いられている。

すなわち、図１４に示したように、地下に建設された地下トンネル１０２内には、複数のケーブルラック１０４が、地下トンネルの側壁１０６に固定されている。

そして、これらのケーブルラック１０４に、複数の高圧電線１０８が束ねられた状態で、ケーブルラック１０４に設けられた固定部材１１０に、固定用結束具１１２によって固定されるように敷設されている。

これらの高圧電線１０８からは、熱が発生するために、地下トンネル１０２の内部空間１１４は、温度が上昇してしまい、メンテナンスのために作業員が出入りできないため、図示しないが、地下トンネル１０２の内部空間１１４、または、地下トンネル１０２の外周に、水冷パイプなどを配設して、地下トンネル１０２の内部空間１１４内の温度を一定に保つことが行われている。

また、特許文献１（特開平８−３３１７５号公報）には、ケーブル用洞道の内部を冷却でき、メンテナンスの不要なケーブル用洞道の冷却構造が開示されている。図１５は、特許文献１のケーブル用洞道の冷却構造２００の断面図である。

すなわち、図１５に示したように、特許文献１の冷却構造２００では、地中に構築された空間に、ケーブル２０２を敷設するために、ケーブル用洞道２０４の内部に、ヒートパイプ２０６の一端部２０８を配置している。

また、ヒートパイプ２０６の他端部２１０を、ケーブル用洞道２０４の周囲の地盤２１２の中に埋設している。

そして、ケーブル用洞道２０４の内部空間２１４の内部温度が、地盤２１２の温度に対して高い場合には、ヒートパイプ２０６を介して、ケーブル用洞道２０４の内部空間２１４の熱を、地盤２１２側に排出するようになっている。

一方、ケーブル用洞道２０４の内部空間２１４の内部温度が、地盤２１２の温度に対して低い場合には、ヒートパイプ２０６を介して、地盤２１２の熱をケーブル用洞道２０４の内部空間２１４内に排出することによって、ケーブル用洞道２０４の内部空間２１４内が暖められるように構成されている。

さらに、特許文献２（特開２００３−２４０２５５公報）には、建物用の冷暖房装置として、ペルチェ素子を使用した冷暖房装置が開示されている。

なお、図１６では、説明の便宜上、特許文献２の冷暖房装置３００を、建物の壁３０６に適用した場合の部分拡大断面図を示している。

すなわち、図１６に示したように、特許文献２の冷暖房装置３００では、ペルチェ素子３０２の第１の吸放熱面３０４に熱結合されて、建物の天井、壁３０６、または、床の室内側に配設される放熱吸熱室内プレート３０８を備えている。

また、ペルチェ素子３０２の第２の吸放熱面３１０に熱結合されて、放熱吸熱室内プレート３０８が吸熱した熱を、室外に放出するか、または、放熱吸熱室内プレート３０８が放出する熱を、室外で吸熱する排熱器３１２を備えている。

そして、冷暖房装置３００では、図示しない電源からペルチェ素子３０２に流す電流の方向を制御して、放熱吸熱室内プレート３０８から排熱器３１２に、または、排熱器３１２から放熱吸熱室内プレート３０８に熱を移動させて、室内を冷房または暖房するように構成されている。

また、特許文献２の冷暖房装置３００では、室外側の排熱器３１２として、放熱フィン、放熱プレート、熱交換パイプが例示されている。

特開平８−３３１７５号公報 特開２００３−２４０２５５公報

しかしながら、このような従来の地下トンネル構造１００では、地下トンネル１０２の内部空間１１４、または、地下トンネル１０２の外周に、水冷パイプなどを配設しなければならず、複雑な構成で施工に時間と手間がかかることになり、コストも高くつくことになる。

また、特許文献１の冷却構造２００においても、ケーブル用洞道２０４の側壁を貫通するように、ヒートパイプ２０６を地盤２１２の中に埋設しなければならず、複雑な構成で施工に時間と手間がかかることになり、コストも高くつくことになる。

さらに、特許文献２の冷暖房装置３００では、建物の天井、壁、床に埋め込むように天井、壁、床を建築して構成しなければならず、複雑な構成で施工に時間と手間がかかることになり、コストも高くつくことになる。

また、室内側の放熱吸熱室内プレート３０８は、単なる放熱プレートであって、しかも、室外側の排熱器３１２は、放熱フィン、単なる放熱プレート、熱交換パイプであるので、熱伝導効率が良好でなく、冷暖房効率に劣ることになる。

本発明は、このような現状に鑑み、例えば、地下に建設された高圧電線を敷設するための地下トンネル、道路や電車のトンネル、ビル、地下街などの建築物の温度制御空間内の温度を適切な温度に維持でき、複雑な構成でなく、施工に時間と手間がかかることもなく、コストも低減でき、しかも、冷暖房効率に優れ、メンテナンス性にも優れた温度制御ユニット、および、温度制御ユニットを用いた温度制御システム、ならびに、温度制御ユニットを用いた温度制御建築構造を提供することを目的とする。

本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明の温度制御ユニットは、
温度制御空間内に配置される温度制御ユニットであって、
一方の面が、被放熱体の温度制御空間内に露出する部分に接触するように配置されるとともに、前記温度制御空間内に配置されるベーパーチャンバーと、
前記ベーパーチャンバーの他方の面に接触するように温度制御空間内に配置された熱電素子と、
前記熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面に接触するように温度制御空間内に配置された放熱板部とを備え、
前記放熱板部が、ヒートシンク部を備え、
前記ヒートシンク部が、
前記熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面に接触するヒートシンク本体と、
前記温度制御空間内に露出するように、ヒートシンク本体から延設するように形成された、一定間隔離間した複数のフィンとを備え、
前記放熱板部に対向して配置されたファン部を備えることを特徴とする。

このように構成することによって、温度制御空間内の温度が上昇した際には、熱電素子に一定方向（冷房時の方向）の直流電流を流すと、熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面が冷却される。

そして、この熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面に接触するように配置された放熱板部を介して、冷気が温度制御空間内に伝達されて、温度制御空間内を冷房することができる。

この際、熱電素子のベーパーチャンバー側の面が加熱されるが、この熱は、ベーパーチャンバーの他方の面に伝熱され、ベーパーチャンバー内で速やかにかつ均一に伝熱されて、ベーパーチャンバーの一方の面から、被放熱体を構成する、例えば、地下トンネルの側壁などから地中に放熱される。

このようにして、温度制御空間内の温度が上昇した際に、温度制御空間内が効率良く冷房される。

一方、温度制御空間内の温度が下降した際には、熱電素子に冷房時の方向と逆の方向（暖房時の方向）の直流電流を流すと、熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面が加熱される。

そして、この熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面に接触するように配置された放熱板部を介して、暖気が温度制御空間内に伝達されて、温度制御空間内を暖房することができる。

この際、熱電素子のベーパーチャンバー側の面が冷却されるが、この冷却された冷熱は、ベーパーチャンバーの他方の面に伝熱され、ベーパーチャンバー内で速やかにかつ均一に伝熱されて、ベーパーチャンバーの一方の面から、被放熱体を構成する、例えば、地下トンネルの側壁などから地中に放熱される。

このようにして、温度制御空間内の温度が下降した際に、温度制御空間内が効率良く暖房される。

従って、例えば、地下に建設された高圧電線を敷設するための地下トンネル、道路や電車のトンネル、ビル、地下街などの建築物の温度制御空間内の温度を適切な温度に維持でき、複雑な構成でなく、施工に時間と手間がかかることもなく、コストも低減でき、しかも、冷暖房効率に優れ、メンテナンス性にも優れる。

このように構成することによって、温度制御空間内の温度が上昇した際には、熱電素子に一定方向（冷房時の方向）の直流電流を流すと、熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面が冷却される。

そして、この熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面に接触するように配置されたヒートシンク部を介して、ヒートシンク部のヒートシンク本体、複数のフィンにより、冷気が温度制御空間内に伝達されて、温度制御空間内を冷房することができる。

この際、熱電素子のベーパーチャンバー側の面が加熱されるが、この熱は、ベーパーチャンバーの他方の面に伝熱され、ベーパーチャンバー内で速やかにかつ均一に伝熱されて、ベーパーチャンバーの一方の面から、被放熱体を構成する、例えば、地下トンネルの側壁などから地中に放熱される。

このようにして、温度制御空間内の温度が上昇した際に、温度制御空間内が効率良く冷房される。

一方、温度制御空間内の温度が下降した際には、熱電素子に冷房時の方向と逆の方向（暖房時の方向）の直流電流を流すと、熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面が加熱される。

そして、この熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面に接触するように配置されたヒートシンク部を介して、ヒートシンク部のヒートシンク本体、複数のフィンにより、暖気が温度制御空間内に伝達されて、温度制御空間内を暖房することができる。

この際、熱電素子のベーパーチャンバー側の面が冷却されるが、この冷却された冷熱は、ベーパーチャンバーの他方の面に伝熱され、ベーパーチャンバー内で速やかにかつ均一に伝熱されて、ベーパーチャンバーの一方の面から、被放熱体を構成する、例えば、地下トンネルの側壁などから地中に放熱される。

このようにして、温度制御空間内の温度が下降した際に、温度制御空間内が効率良く暖房される。

従って、例えば、地下に建設された高圧電線を敷設するための地下トンネル、道路や電車のトンネル、ビル、地下街などの建築物の温度制御空間内の温度を適切な温度に維持でき、複雑な構成でなく、施工に時間と手間がかかることもなく、コストも低減でき、しかも、冷暖房効率に優れ、メンテナンス性にも優れる。

このように構成することによって、ファン部が、放熱板部、例えば、ヒートシンク部の複数のフィンに対向して配置されているので、熱電素子から放熱板部（特に、ヒートシンク部）へ伝達された冷熱が、ファン部を介して、ファン部からの加熱、冷却風が、温度制御空間内に供給されることになり、その結果、温度制御空間内の温度を適切な温度に維持でき、冷暖房効率に優れる。

また、本発明の温度制御ユニットは、前記放熱板部が、放熱用ベーパーチャンバーを備えることを特徴とする。

このように構成することによって、放熱板部が、放熱用ベーパーチャンバーを備えるので、熱電素子から放熱板部（放熱用ベーパーチャンバー）へ伝達された冷熱が、放熱用ベーパーチャンバー内で速やかにかつ均一に伝熱されて、温度制御空間内に供給されることになり、その結果、温度制御空間内の温度を適切な温度に維持でき、冷暖房効率に優れる。

また、本発明の温度制御ユニットは、前記放熱用ベーパーチャンバーが、ヒートシンク本体を構成していることを特徴とする。

このように構成することによって、放熱用ベーパーチャンバーが、ヒートシンク本体を構成しているので、熱電素子からヒートシンク本体へ伝達された冷熱が、ヒートシンク本体内で速やかにかつ均一に伝熱されて、複数のフィンを介して、効率よく温度制御空間内に供給されることになり、その結果、温度制御空間内の温度を適切な温度に維持でき、冷暖房効率に優れる。

また、本発明の温度制御ユニットは、前記熱電素子が、断熱部材でその側周部が覆われていることを特徴とする。

このように構成することによって、熱電素子が、断熱部材でその側周部が覆われているので、熱電素子で発生した冷熱が、熱電素子の側周部から温度制御空間内に伝達して、温度制御空間の冷暖房効果が低下するのが防止することができる。

また、本発明の温度制御ユニットは、
前記ベーパーチャンバーの温度を測定するベーパーチャンバー用温度センサーと、
前記放熱板部の温度を測定する放熱板部用温度センサーと、
を備え、
前記ベーパーチャンバー用温度センサーの温度測定結果と、前記放熱板部用温度センサーの温度測定結果から、温度制御空間内の温度を一定範囲に制御するために、前記熱電素子へ供給される電流を制御する制御部を備えることを特徴とする。

このように構成することによって、ベーパーチャンバー用温度センサーの温度測定結果と、放熱板部用温度センサーの温度測定結果から、制御部によって、例えば、熱電素子へ供給される電流（電圧値）を制御（変更）することによって、温度制御空間内の温度を一定範囲に制御することができる。

また、本発明の温度制御ユニットは、
前記ベーパーチャンバーの温度を測定するベーパーチャンバー用温度センサーと、
前記放熱板部の温度を測定する放熱板部用温度センサーと、
前記ファン部の温度を測定するファン部用温度センサーを備え、
前記ベーパーチャンバー用温度センサーの温度測定結果と、前記放熱板部用温度センサーの温度測定結果と、前記ファン部用温度センサーの温度測定結果から、温度制御空間内の温度を一定範囲に制御するために、前記熱電素子へ供給される電流を制御する制御部を備えることを特徴とすることを特徴とする。

このように構成することによって、ベーパーチャンバー用温度センサーの温度測定結果と、放熱板部用温度センサーの温度測定結果と、ファン部用温度センサーの温度測定結果から、制御部によって、例えば、熱電素子へ供給される電流（電圧値）を制御（変更）することによって、温度制御空間内の温度を一定範囲に制御することができる。

さらに、ファン部用温度センサーの温度測定結果から、ファン部が故障しているか否かを判断でき、故障と判断した場合には、ファン部を取り外して交換したり、修理できるので、メンテナンス性に優れる。

また、本発明の温度制御ユニットは、前記制御部が、温度制御空間内に配置された温度制御空間用センサーからの空間温度測定結果を用いて、温度制御空間内の温度を一定範囲に制御するために、前記熱電素子へ供給される電流を制御するように構成されていることを特徴とする。

このように構成することによって、温度制御空間内に配置された温度制御空間用センサーからの空間温度測定結果を用いて、温度制御空間内の温度をより正確に一定範囲に制御することができる。

また、本発明の温度制御システムは、前述のいずれかに記載の少なくとも１個の温度制御ユニットが、被放熱体に接触するように配置されたことを特徴とする。

このように構成することによって、例えば、地下に建設された高圧電線を敷設するための地下トンネル、道路や電車のトンネル、ビル、地下街などの建築物の温度制御空間内の温度を適切な温度に維持でき、複雑な構成でなく、施工に時間と手間がかかることもなく、コストも低減でき、しかも、冷暖房効率に優れ、メンテナンス性にも優れる温度制御システムを提供することができる。

また、本発明の温度制御建築構造は、前述のいずれかに記載の少なくとも１個の温度制御ユニットが、被放熱体に接触するように配置されたことを特徴とする。

このように構成することによって、例えば、地下に建設された高圧電線を敷設するための地下トンネル、道路や電車のトンネル、ビル、地下街などの建築物の温度制御空間内の温度を適切な温度に維持でき、複雑な構成でなく、施工に時間と手間がかかることもなく、コストも低減でき、しかも、冷暖房効率に優れ、メンテナンス性にも優れる温度制御建築構造を提供することができる。

本発明によれば、温度制御空間内の温度が上昇した際には、熱電素子に一定方向（冷房時の方向）の直流電流を流すと、熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面が冷却される。

そして、この熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面に接触するように配置された放熱板部を介して、冷気が温度制御空間内に伝達されて、温度制御空間内を冷房することができる。

この際、熱電素子のベーパーチャンバー側の面が加熱されるが、この熱は、ベーパーチャンバーの他方の面に伝熱され、ベーパーチャンバー内で速やかにかつ均一に伝熱されて、ベーパーチャンバーの一方の面から、被放熱体を構成する、例えば、地下トンネルの側壁などから地中に放熱される。

このようにして、温度制御空間内の温度が上昇した際に、温度制御空間内が効率良く冷房される。

一方、温度制御空間内の温度が下降した際には、熱電素子に冷房時の方向と逆の方向（暖房時の方向）の直流電流を流すと、熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面が加熱される。

そして、この熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面に接触するように配置された放熱板部を介して、暖気が温度制御空間内に伝達されて、温度制御空間内を暖房することができる。

この際、熱電素子のベーパーチャンバー側の面が冷却されるが、この冷却された冷熱は、ベーパーチャンバーの他方の面に伝熱され、ベーパーチャンバー内で速やかにかつ均一に伝熱されて、ベーパーチャンバーの一方の面から、被放熱体を構成する、例えば、地下トンネルの側壁などから地中に放熱される。

このようにして、温度制御空間内の温度が下降した際に、温度制御空間内が効率良く暖房される。

従って、例えば、地下に建設された高圧電線を敷設するための地下トンネル、道路や電車のトンネル、ビル、地下街などの建築物の温度制御空間内の温度を適切な温度に維持でき、複雑な構成でなく、施工に時間と手間がかかることもなく、コストも低減でき、しかも、冷暖房効率に優れ、メンテナンス性にも優れる。

図１は、本発明の温度制御ユニットの部分拡大断面図である。 図２は、温度制御ユニットの分解斜視図である。 図３は、図１の温度制御ユニットを、地下に建設された高圧電線を敷設するための地下トンネルに用いた温度制御建築構造を示す断面図である。 図４は、図３の部分拡大断面図で、冷房状態を説明する図である。 図５は、図３の部分拡大断面図で、暖房状態を説明する図である。 図６は、本発明の温度制御ユニットの配置形態の一例を示す概略図である。 図７は、本発明の温度制御ユニット１０を用いた温度制御システムの概略図である。 図８は、本発明の温度制御ユニット１０を用いた温度制御システムの別の実施例の概略図である。 図９は、本発明の温度制御ユニット１０を用いた温度制御システムの別の実施例の概略図である。 図１０は、本発明の温度制御ユニット１０を用いた温度制御システムの別の実施例の概略図である。 図１１は、本発明の温度制御ユニット１０の別の実施例の概略図である。 図１２は、図１１の温度制御ユニット１０を、地下トンネル３０の側壁３０ａに配置した状態を示す図４、図５と同様な概略図である。 図１３は、本発明の温度制御ユニット１０の別の実施例の概略図である。 図１４は、地下に建設された高圧電線を敷設するための地下トンネルの建築構造を示す断面図である。 図１５は、特許文献１の冷却構造２００の断面図である。 図１６は、特許文献２の冷暖房装置３００を、建物の壁３０６に適用した場合の部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
（実施例１）

図１は、本発明の温度制御ユニットの部分拡大断面図、図２は、温度制御ユニットの分解斜視図、図３は、図１の温度制御ユニットを、地下に建設された高圧電線を敷設するための地下トンネルに用いた温度制御建築構造を示す断面図、図４は、図３の部分拡大断面図で、冷房状態を説明する図、図５は、図３の部分拡大断面図で、暖房状態を説明する図、図６は、本発明の温度制御ユニットの配置形態の一例を示す概略図である。

図１〜図４において、符号１０は、全体で本発明の温度制御ユニットを示している。
なお、図３において、図１４と同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。

図１〜図２に示したように、本発明の温度制御ユニット１０は、略矩形平板形状のベーパーチャンバー１２を備えている。このベーパーチャンバー１２は、図３〜図５に示したように、ベーパーチャンバー１２の一方の面１２ａが、例えば、この実施例の場合には、地下トンネル３０の側壁３０ａに接触するように配置されるものである。

この場合、ベーパーチャンバー１２は、従来公知のベーパーチャンバーを用いることができ、特に限定されるものではないが、例えば、アルミ製などの金属から製造され、その内部に、熱媒体流通空間が形成され、熱媒体流通空間に封入される熱媒体としては、冷媒として、例えば、アセトン、アルコールなどの冷媒が封入された構造のものである。

そして、ベーパーチャンバー１２の他方の面１２ｂに、熱電素子１４のベーパーチャンバー１２側の面１４ａが接触するように、矩形形状の、例えば、ペルチェ素子などからなる熱電素子１４が配置されている。

さらに、この熱電素子１４のベーパーチャンバー１２と反対側の面１４ｂに接触するように、その一端面１６ａが密着するように、放熱板部１６が配置されている。

この実施例の場合には、放熱板部１６が、ヒートシンク部１８を構成しており、図１〜図２に示したように、ヒートシンク部１８は、熱電素子１４のベーパーチャンバー１２と反対側の面１４ｂに接触する矩形形状のヒートシンク本体１８ａを備えている。

また、ヒートシンク部１８は、図３〜図４に示したように、温度制御空間Ｓ内に露出するように、ヒートシンク本体１８ａから延設するように形成された、一定間隔離間した複数のフィン１８ｂを備えている。

さらに、図１〜図２に示したように、熱電素子１４が、略額縁形状の断熱部材２０でその側周部が覆われている。すなわち、この実施例では、断熱部材２０では、２個の断熱部材２０ａ（ベーパーチャンバー１２側）と断熱部材２０ｂ（ヒートシンク部１８側）とから構成され、これらの断熱部材２０ａと断熱部材２０ｂとで挟持されるように、熱電素子１４の側周部が断熱部材２０で覆われている。

なお、断熱部材２０としては、その材質は、特に限定されるものではなく、ゴム材料、発泡樹脂材など適宜選択することが可能である。

また、この実施例では、断熱部材２０では、２個の断熱部材２０ａ（ベーパーチャンバー１２側）と断熱部材２０ｂ（ヒートシンク部１８側）から構成したが、１個の断熱部材２０から構成することももちろん可能である。

このように構成することによって、熱電素子１４が、断熱部材２０でその側周部が覆われているので、熱電素子１４で発生した冷熱が、熱電素子１４の側周部から温度制御空間Ｓ内に伝達して、温度制御空間Ｓの冷暖房効果が低下するのが防止することができるように構成されている。

また、図１〜図２に示したように、放熱板部１６、この実施例では、ヒートシンク部１８の複数のフィン１８ｂに対向するように、羽根２２ａを備えたファン部２２が配置されている。

このように構成することによって、ファン部２２が、放熱板部１６、この実施例では、ヒートシンク部１８の複数のフィン１８ｂに対向して配置されているので、熱電素子１４から放熱板部１６、この実施例では、ヒートシンク部１８へ伝達された冷熱が、ファン部２２を介して、ファン部２２からの加熱、冷却風が、温度制御空間Ｓ内に供給されることになり、その結果、温度制御空間Ｓ内の温度を適切な温度に維持でき、冷暖房効率に優れる。

なお、図示しないが、熱電素子１４、ファン部２２、後述する制御部２８には、電源から電流が供給されるようになっている。この場合、電源の配置位置は、特に限定されるものではなく、例えば、温度制御ユニット１０に付設したり、別途、温度制御空間Ｓ内、または、温度制御空間Ｓ外に適宜配置することができる。

このように構成される本発明の温度制御ユニット１０は、図３〜図５に示したように、一方の面１２ａが、例えば、この実施例の場合には、地下トンネル３０の側壁３０ａに接触するように配置される。また、放熱板部１６、すなわち、ヒートシンク部１８の複数のフィン１８ｂが、温度制御空間Ｓ内に露出するように配置される。

なお、この場合、本発明の温度制御ユニット１０を、地下トンネル３０の側壁３０ａに接触するように配置する取り付け手段としては、特に限定されるものではなく、ネジ、ボルトなどの締結部材、接着剤、粘着剤、両面テープ、マグネットなどの公知の方法を採用することができる。

しかしながら、本発明の温度制御ユニット１０を、メンテナンスのために取り外したり、交換することができるようにするためには、脱着自在な取り付け手段を採用することが望ましい。

このように構成される本発明の温度制御ユニット１０では、図１〜図５に示したように、以下のように作動される。

すなわち、温度制御空間Ｓ内の温度が上昇した際には、熱電素子１４に一定方向（冷房時の方向）の直流電流を流すと、熱電素子１４のベーパーチャンバー１２と反対側の面１４ｂが冷却される。

そして、図４の矢印Ａで示したように、この熱電素子１４のベーパーチャンバー１２と反対側の面１４ｂに接触するように配置されたヒートシンク部１８を介して、ヒートシンク部１８のヒートシンク本体１８ａ、複数のフィン１８ｂにより、冷気が温度制御空間Ｓ内に伝達されて、温度制御空間Ｓ内を冷房することができる。

この際、図４の矢印Ａで示したように、ファン部２２が、ヒートシンク部１８の複数のフィン１８ｂに対向して配置されているので、熱電素子１４からヒートシンク部１８へ伝達された冷却された冷熱が、ファン部２２を介して、ファン部２２からの冷却風として、温度制御空間Ｓ内に供給されることになり、その結果、温度制御空間Ｓ内の温度を適切な温度に維持でき、冷房効率に優れる。

この際、熱電素子１４のベーパーチャンバー１２側の面１４ａが加熱されるが、この熱は、図４の矢印Ｂで示したように、ベーパーチャンバー１２の他方の面１２ｂに伝熱され、ベーパーチャンバー１２内で速やかにかつ均一に伝熱されて、ベーパーチャンバー１２の一方の面１２ａから、被放熱体を構成する、例えば、地下トンネル３０の側壁３０ａなどから地中Ｇに放熱される。

このようにして、温度制御空間Ｓ内の温度が上昇した際に、温度制御空間Ｓ内が効率良く冷房される。

一方、温度制御空間Ｓの温度が下降した際には、熱電素子１４に冷房時の方向と逆の方向（暖房時の方向）の直流電流を流すと、熱電素子１４のベーパーチャンバー１２と反対側の面１４ｂが加熱される。

そして、図５の矢印Ｃで示したように、この熱電素子１４のベーパーチャンバー１２と反対側の面１４ｂに接触するように配置されたヒートシンク部１８を介して、ヒートシンク部１８のヒートシンク本体１８ａ、複数のフィン１８ｂにより、暖気が温度制御空間Ｓ内に伝達されて、温度制御空間Ｓ内を暖房することができる。

この際、図５の矢印Ｃで示したように、ファン部２２が、ヒートシンク部１８の複数のフィン１８ｂに対向して配置されているので、熱電素子１４からヒートシンク部１８へ伝達された加熱された冷熱が、ファン部２２を介して、ファン部２２からの加熱風として、温度制御空間Ｓ内に供給されることになり、その結果、温度制御空間Ｓ内の温度を適切な温度に維持でき、暖房効率に優れる。

この際、熱電素子１４のベーパーチャンバー１２側の面１４ａが冷却されるが、この冷却された冷熱は、図５の矢印Ｄで示したように、ベーパーチャンバー１２の他方の面１２ｂに伝熱され、ベーパーチャンバー内で速やかにかつ均一に伝熱されて、ベーパーチャンバー１２の一方の面１２ａから、被放熱体を構成する、例えば、地下トンネル３０の側壁３０ａなどから地中Ｇに放熱される。

このようにして、温度制御空間Ｓ内の温度が下降した際に、温度制御空間Ｓ内が効率良く暖房される。

従って、例えば、地下に建設された高圧電線を敷設するための地下トンネル、道路や電車のトンネル、ビル、地下街などの建築物の温度制御空間Ｓ内の温度を適切な温度に維持でき、複雑な構成でなく、施工に時間と手間がかかることもなく、コストも低減でき、しかも、冷暖房効率に優れ、メンテナンス性にも優れる。

なお、この実施例では、地下トンネル３０の側壁３０ａに、本発明の温度制御ユニット１０を、配置したが、側壁３０ａ以外でも、図３に示したように、例えば、天井壁３０ｂ、床面３０ｃに配置することも可能である（以下の実施例でも同様である）。

また、本発明の温度制御ユニット１０を、配置する個数、配置位置、配置状態などは特に限定されるものではない。

例えば、図６（Ａ）に示したように、複数個一列に連続的に配置したり、図６（Ｂ）に示したように、複数個一列に一定間隔離間して配置したり、図６（Ｃ）のように、縦横方向に配置したり、図６（Ｄ）のように、千鳥状に配置するなど配置する個数、配置位置、配置状態などは特に限定されるものではない。
（実施例２）

図７は、本発明の温度制御ユニット１０を用いた温度制御システムの概略図である。

この実施例の温度制御ユニット１０を用いた温度制御システム３２は、図１〜図６に示した温度制御ユニット１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。

図７に示したように、この実施例の温度制御システム３２の温度制御ユニット１０は、ベーパーチャンバー１２の温度を測定するベーパーチャンバー用温度センサー２４と、放熱板部１６、この実施例では、ヒートシンク部１８の温度を測定する放熱板部用温度センサー２６とを備えている。

また、図７に示したように、温度制御ユニット１０は、制御部２８が備えられており、この制御部２８により、ベーパーチャンバー用温度センサー２４の温度測定結果と、放熱板部用温度センサー２６の温度測定結果から、温度制御空間Ｓ内の温度を一定範囲に制御するために、熱電素子１４へ供給される電流（電圧値）を制御するように構成されている。

なお、この温度制御空間Ｓ内の一定範囲の温度は、本発明の温度制御ユニット１０を配置する温度制御空間Ｓによって適宜変更可能である。例えば、温度制御空間Ｓが、前述したような地下に建設された高圧電線を敷設するための地下トンネルの場合には、３７℃以下、例えば、２２〜３４℃の範囲になるように設定するのが望ましい。

このように構成することによって、ベーパーチャンバー用温度センサー２４の温度測定結果と、放熱板部用温度センサー２６の温度測定結果から、制御部２８によって、例えば、熱電素子１４へ供給される電流（電圧値）を制御（変更）することによって、温度制御空間Ｓ内の温度を一定範囲に制御することができる。

また、図３に示したように、温度制御空間Ｓ内に、温度制御空間用センサー４０を配置して、制御部２８が、温度制御空間Ｓ内に配置された温度制御空間用センサー４０からの空間温度測定結果を用いて、温度制御空間Ｓ内の温度を一定範囲に制御するために、熱電素子１４へ供給される電流を制御するように構成することもできる。

なお、この場合、図３では、温度制御空間用センサー４０を、地下トンネル３０の側壁３０ａに、配置したが、側壁３０ａ以外でも、図３に示したように、例えば、天井壁３０ｂ、床面３０ｃに配置することも可能である（以下の実施例でも同様である）。
また、側壁３０ａにおいても、上部、中部、下部など配置位置は、特に限定されるものではない。
また、これらの温度制御空間用センサー４０の配置、個数なども特に限定されるものではない。

このように構成することによって、温度制御空間Ｓ内に配置された温度制御空間用センサー４０からの空間温度測定結果を用いて、温度制御空間Ｓ内の温度をより正確に一定範囲に制御することができる。
なお、この温度制御空間用センサー４０を配置については、以下の実施例でも同様である。
（実施例３）

図８は、本発明の温度制御ユニット１０を用いた温度制御システムの別の実施例の概略図である。

この実施例の温度制御ユニット１０を用いた温度制御システム３２は、図１〜図６に示した温度制御ユニット１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。

図８に示したように、この実施例の温度制御システム３２の温度制御ユニット１０は、図７に示した実施例２と同様に、ベーパーチャンバー１２の温度を測定するベーパーチャンバー用温度センサー２４と、放熱板部１６、この実施例では、ヒートシンク部１８の温度を測定する放熱板部用温度センサー２６とを備えている。

さらに、図８に示したように、ファン部２２の温度を測定するファン部用温度センサー３４を備えている。

また、図８に示したように、温度制御ユニット１０は、制御部２８が備えられており、この制御部２８により、ベーパーチャンバー用温度センサー２４の温度測定結果と、放熱板部用温度センサー２６の温度測定結果と、ファン部用温度センサー３４の温度測定結果から、温度制御空間Ｓ内の温度を一定範囲に制御するために、熱電素子１４へ供給される電流（電圧値）を制御するように構成されている。

このように構成することによって、ベーパーチャンバー用温度センサー２４の温度測定結果と、放熱板部用温度センサー２６の温度測定結果と、ファン部用温度センサー３４の温度測定結果から、制御部２８によって、例えば、熱電素子１４へ供給される電流（電圧値）を制御（変更）することによって、温度制御空間Ｓ内の温度を一定範囲に制御することができる。

さらに、ファン部用温度センサー３４の温度測定結果から、ファン部２２が故障しているか否かを判断でき、故障と判断した場合には、ファン部２２を取り外して交換したり、修理できるので、メンテナンス性に優れる。
（実施例４）

図９は、本発明の温度制御ユニット１０を用いた温度制御システムの別の実施例の概略図、図１０は、本発明の温度制御ユニット１０を用いた温度制御システムの別の実施例の概略図である。

この実施例の温度制御ユニット１０を用いた温度制御システム３２は、図７に示した実施例２の温度制御ユニット１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。

この実施例の温度制御ユニット１０を用いた温度制御システム３２は、図７に示した実施例２の温度制御システム３２と同様であるが、複数の温度制御ユニット１０が並列に配置されており、それぞれの制御部２８を制御するための、制御ユニット３６が設けられている。

なお、図９では、説明の便宜上、温度制御ユニット１０を、図９において、左右方向に配置したが、実際には、図６のように配置されるものである。
この制御ユニット３６において、それぞれの温度制御ユニット１０を統括的に制御するように構成されている。

これにより、それぞれの温度制御ユニット１０の制御部２８を制御して、それぞれの温度制御ユニット１０について、温度制御空間Ｓ内の温度を一定範囲に制御するために、それぞれの熱電素子１４へ供給される電流（電圧値）を制御するように構成されている。

これにより、温度制御空間Ｓ内の温度をより一定に保つことができるようになっている。

なお、図１０に示したように、このような制御ユニット３６について、図８に示した実施例２の温度制御ユニット１０についても適用することができる。
（実施例５）

図１１は、本発明の温度制御ユニット１０の別の実施例の概略図、図１２は、図１１の温度制御ユニット１０を、地下トンネル３０の側壁３０ａに配置した状態を示す図４、図５と同様な概略図である。

この実施例の温度制御ユニット１０は、図１〜図６に示した温度制御ユニット１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。

図１１に示したように、この実施例の温度制御ユニット１０では、放熱板部１６が、放熱用ベーパーチャンバー３８を備えている。

そして、図１２に示したように、被放熱体を構成する、例えば、地下トンネル３０の側壁３０ａに取り付けられる。
このように構成することによって、放熱板部１６が、放熱用ベーパーチャンバー３８を備えるので、熱電素子１４から放熱板部１６（放熱用ベーパーチャンバー３８）へ伝達された冷熱が、放熱用ベーパーチャンバー３８内で速やかにかつ均一に伝熱されて、温度制御空間Ｓ内に供給されることになり、その結果、温度制御空間Ｓ内の温度を適切な温度に維持でき、冷暖房効率に優れる。

なお、この実施例では、地下トンネル３０の側壁３０ａに、本発明の温度制御ユニット１０を、配置したが、側壁３０ａ以外でも、例えば、天井壁３０ｂ、床面３０ｃに配置することも可能である。

また、この実施例では、地下トンネル３０の側壁３０ａの内壁に配置したが、図示しないが、側壁３０ａ、天井壁３０ｂ、床面３０ｃに埋設することも可能である。
（実施例６）

図１３は、本発明の温度制御ユニット１０の別の実施例の概略図である。

この実施例の温度制御ユニット１０は、図１〜図６に示した温度制御ユニット１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。

図１３に示したように、この実施例の温度制御ユニット１０では、放熱板部１６が、放熱用ベーパーチャンバー３８であり、この放熱用ベーパーチャンバー３８が、ヒートシンク本体１８ａを構成している。

すなわち、ヒートシンク本体１８ａの内部に、複数の熱媒体流通空間４２が形成されている構造である。
なお、図１３では、熱媒体流通空間４２を、図示しやすいように、実際よりも、誇張して寸法を大きく示しており、その個数、寸法は、特に限定されるものではない。
また、図１３には、ベーパーチャンバー１２の方にも、説明の便宜上、熱媒体流通空間４２と同様に、熱媒体流通空間４４を図示している。

このように構成することによって、放熱用ベーパーチャンバー３８が、ヒートシンク本体１８ａを構成しているので、熱電素子１４からヒートシンク本体１８ａへ伝達された冷熱が、ヒートシンク本体１８ａ内で速やかにかつ均一に伝熱されて、複数のフィン１８ｂを介して、効率よく温度制御空間Ｓ内に供給されることになり、その結果、温度制御空間Ｓ内の温度を適切な温度に維持でき、冷暖房効率に優れる。

以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、上記の実施例では、温度制御ユニット１０として、平面視で矩形形状としたが、平面視で、例えば、円形などとすることができ、これによりデザイン性を向上することができる。

なお、上記の実施例では、地下トンネル３０の側壁３０ａに、本発明の温度制御ユニット１０を、配置したが、側壁３０ａ以外でも、例えば、天井壁３０ｂ、床面３０ｃに配置することも可能である。

また、上記の実施例では、地下トンネル３０に適用したが、これ以外でも、道路や電車のトンネル、ビル、地下街などの建築物の空間に広く用いることができるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明は、例えば、地下に建設された高圧電線を敷設するための地下トンネル、道路や電車のトンネル、ビル、地下街などの建築物の空間内の温度を一定範囲に保つために、これらの建築物の壁、天井、床などに配置される温度制御ユニット、および、温度制御ユニットを用いた温度制御システム、ならびに、温度制御ユニットを用いた温度制御建築構造に適用することができる。

１０ 温度制御ユニット
１２ ベーパーチャンバー
１２ａ 一方の面
１２ｂ 他方の面
１４ 熱電素子
１４ａ ベーパーチャンバー１２側の面
１４ｂ ベーパーチャンバー１２と反対側の面
１６ 放熱板部
１６ａ 一端面
１８ ヒートシンク部
１８ａ ヒートシンク本体
１８ｂ フィン
２０ 断熱部材
２０ａ 断熱部材
２０ｂ 断熱部材
２２ ファン部
２２ａ 羽根
２４ ベーパーチャンバー用温度センサー
２６ 放熱板部用温度センサー
２８ 制御部
３０ 地下トンネル
３０ａ 側壁
３０ｂ 天井壁
３０ｃ 床面
３２ 温度制御システム
３４ ファン部用温度センサー
３６ 制御ユニット
３８ 放熱用ベーパーチャンバー
４０ 温度制御空間用センサー
４２、４４ 熱媒体流通空間
１００ 地下トンネル構造
１０２ 地下トンネル
１０４ ケーブルラック
１０６ 側壁
１０８ 高圧電線
１１０ 固定部材
１１２ 固定用結束具
１１４ 内部空間
２００ 冷却構造
２０２ ケーブル
２０４ ケーブル用洞道
２０６ ヒートパイプ
２０８ 一端部
２１０ 他端部
２１２ 地盤
２１４ 内部空間
３００ 冷暖房装置
３０２ ペルチェ素子
３０４ 第１の吸放熱面
３０６ 壁
３０８ 放熱吸熱室内プレート
３１０ 第２の吸放熱面
３１２ 排熱器
Ｇ 地中
Ｓ 温度制御空間

Claims (9)

1. 温度制御空間内に配置される温度制御ユニットであって、
   一方の面が、被放熱体の温度制御空間内に露出する部分に接触するように配置されるとともに、前記温度制御空間内に配置されるベーパーチャンバーと、
   前記ベーパーチャンバーの他方の面に接触するように温度制御空間内に配置された熱電素子と、
   前記熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面に接触するように温度制御空間内に配置された放熱板部とを備え、
   前記放熱板部が、ヒートシンク部を備え、
   前記ヒートシンク部が、
   前記熱電素子のベーパーチャンバーと反対側の面に接触するヒートシンク本体と、
   前記温度制御空間内に露出するように、ヒートシンク本体から延設するように形成された、一定間隔離間した複数のフィンとを備え、
   前記放熱板部に対向して配置されたファン部を備えることを特徴とする温度制御ユニット。
2. 前記放熱板部が、放熱用ベーパーチャンバーを備えることを特徴とする請求項１に記載の温度制御ユニット。
3. 前記放熱用ベーパーチャンバーが、ヒートシンク本体を構成していることを特徴とする請求項２に記載の温度制御ユニット。
4. 前記熱電素子が、断熱部材でその側周部が覆われていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の温度制御ユニット。
5. 前記ベーパーチャンバーの温度を測定するベーパーチャンバー用温度センサーと、
   前記放熱板部の温度を測定する放熱板部用温度センサーと、
   を備え、
   前記ベーパーチャンバー用温度センサーの温度測定結果と、前記放熱板部用温度センサーの温度測定結果から、温度制御空間内の温度を一定範囲に制御するために、前記熱電素子へ供給される電流を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の温度制御ユニット。
6. 前記ベーパーチャンバーの温度を測定するベーパーチャンバー用温度センサーと、
   前記放熱板部の温度を測定する放熱板部用温度センサーと、
   前記ファン部の温度を測定するファン部用温度センサーを備え、
   前記ベーパーチャンバー用温度センサーの温度測定結果と、前記放熱板部用温度センサーの温度測定結果と、前記ファン部用温度センサーの温度測定結果から、温度制御空間内の温度を一定範囲に制御するために、前記熱電素子へ供給される電流を制御する制御部を備えることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の温度制御ユニット。
7. 前記制御部が、温度制御空間内に配置された温度制御空間用センサーからの空間温度測定結果を用いて、温度制御空間内の温度を一定範囲に制御するために、前記熱電素子へ供給される電流を制御するように構成されていることを特徴とする請求項５から６のいずれかに記載の温度制御ユニット。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の少なくとも１個の温度制御ユニットが、被放熱体に接触するように配置されたことを特徴とする温度制御システム。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の少なくとも１個の温度制御ユニットが、被放熱体に接触するように配置されたことを特徴とする温度制御建築構造。

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