JP2004270087A

JP2004270087A - Cold air-feeding helmet

Info

Publication number: JP2004270087A
Application number: JP2003063408A
Authority: JP
Inventors: Koji Kubo; 浩二久保; Masayoshi Takamizawa; 正義高見沢
Original assignee: TS Heatronics Co Ltd
Current assignee: TS Heatronics Co Ltd
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized and lightweight cold air-feeding helmet capable of feeding cold air having a temperature not higher than atmospheric temperature. <P>SOLUTION: The cold air-feeding helmet 1 is equipped with a helmet body 10 and a cold air feeder 20 installed in the rear of the helmet body 10. The cold air feeder 20 is equipped with a Peltier element 21, a suction air fan 33 arranged on the surface on low temperature side of the element 21, two air discharge fans 43 arranged on the surface on high temperature side and a cold air duct 23 leading cold air including cold heat generated from the Peltier element 21 to the front head. A plate type meandering narrow heat pipe 31 extending to the longitudinal direction of the cold air duct 23 is attached to the surface on the low temperature of the Peltier element 21 to efficiently transfer the cold heat to cold air. A plate type meandering narrow heat pipe 41 is attached to the surface on high temperature side of the Peltier element 21 to release heat of the high temperature surface of the Peltier element 21. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷風を供給する機能を備えた冷風ヘルメットに関する。特には、製鉄や鋳造、鍛造、各種熱処理、トンネル掘削、炎天下での各種作業等の、雰囲気温度が高い場所で長時間使用する際に、冷風を供給して作業者に快適性を与える冷風ヘルメットに関する。
【０００２】
【従来技術】
冷風ヘルメットは、高温雰囲気下において、着用者の発汗や疲労を緩和し作業性を向上させるために使用されている。
【０００３】
このような冷風ヘルメットには、背嚢型充電可能エアコンディショナーを備えているものがある（例えば、特許文献１参照特開２０００−５５４０１号）。この例においては、冷媒気化型のエアコンディショナーで発生させた冷風が、ダクトを介して、ヘルメット本体の後部に導かれ、後頭部を冷やす。また、ヘルメット本体の頂部に、電池で駆動するファンを設けているものもある（特許文献２参照実公平６−４２９２８号）。この例においては、ファンの回転により、ヘルメット本体内の暖気を外部へ放出する。また、ヘルメット本体と、同本体と別置きの冷風供給装置を備えるものもある（特許文献３参照特公平５−１６８７２４号）。冷風供給装置は、着用者と離れた場所に置かれ、ホースでヘルメット本体と接続している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−５５４０１号公報
【特許文献２】
実公平６−４２９２８号公報
【特許文献３】
特公平５−１６８７２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した、特許文献１や特許文献３に開示されている冷風ヘルメットにおいては、冷風を発生及び供給するための装置が大型で重量も重い。このため、特許文献１の背嚢型の場合は着用者に負担がかかってしまう。また、特許文献３のように、装置を着用者と離れた位置に設置し、ホースを通して冷風を供給する方式では、装置とヘルメットとの距離が限られてしまうため、着用者の行動範囲が狭くなる。
また、特許文献２に開示されている冷風ヘルメットにおいては、ファンの回転によりヘルメット本体内に吸い込まれる空気の温度は雰囲気温度であり、十分な冷却能力を与えるとはいえない。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、小型・軽量であって、雰囲気温度より低い温度の冷風を供給できる冷風ヘルメットを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するため、本発明の冷風ヘルメットは、人の頭部を覆うヘルメット本体と、該ヘルメット本体の後部に付設されたペルチェ素子と、該ペルチェ素子の低温側の面（Ｃ面）に風を当てるＣ面ファンと、該ペルチェ素子の高温側の面（Ｈ面）に風を当てるＨ面ファンと、前記Ｃ面ファンに当たった風を前頭部まで導く冷風ダクトと、を具備することを特徴とする。
ペルチェ素子の冷熱発生作用を利用し、発生した冷熱を前頭部に供給することにより、高い冷却効果を与える冷風ヘルメットを提供できる。また、冷気を発生する機構を、従来の冷媒気化式のエアコンディショナー等に比べて軽量化及び小型化できる。
【０００８】
本発明においては、前記Ｃ面に一部が貼り付けられ、前記冷風ダクトの長手方向に延びるプレート型蛇行細管ヒートパイプと、該ヒートパイプ上に立設され、前記Ｃ面ファンの風を受けるフィンと、前記Ｈ面に一部が貼り付けられたプレート型蛇行細管ヒートパイプと、該ヒートパイプ上に立設され、前記Ｈ面ファンの風を受けるフィンと、をさらに具備することを特徴とする。
プレート型蛇行細管ヒートパイプ及びフィンを用いることによって、ペルチェ素子の発生する冷熱をより効率的に冷風に伝えることができるとともに、素子のＨ面を十分に冷却できるので素子の冷却能力自体もが高められる。
【０００９】
本発明においては、さらに、前記ヘルメット本体の前部に接続された、使用者の顔を覆うフェイスシールドを具備し、前記冷風ダクトから前頭部へ導かれた風は、前記フェイスシールドと顔面との間の空間から、前記ヘルメット本体と顔の側面との空間を通って、前記ペルチェ素子のＨ面に流れることを特徴とする。
各ファンの回転により、ヘルメット本体内に冷気の流れを作ることができ、着用者の頭部及び顔面を冷却し、快適性を与える。また、人の頭部や顔面を通った後の冷風をペルチェ素子の冷却に用いることにより、残存している冷熱を活用してペルチェ素子の冷却能力を高めることも可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る冷風ヘルメットの構造を示す図である。
冷風ヘルメット１は、ヘルメット本体１０と、同本体の後部に取り付けられた冷風供給装置２０と、フェイスシールド５１と、シールド周辺カバー５３とから主に構成されている。ヘルメット本体１０の後部内面と着用者の後頭部との間には、サイズ調節バンド１４により所定の幅及び奥行きをもった空間１１が形成されている。また、ヘルメット本体１０は着用者の頭部に直接接するのではなく、クロス状の支持帯１３で頭部に対して支持されている。この支持帯１３によりヘルメット本体１０の内面と頭部との間には空間１５が形成されている。冷風供給装置２０は、これらの空間１１、１５に配置されて、ヘルメット本体１０に、ブラケット等（図示されず）により着脱可能に取り付けられる。
【００１１】
次に、冷風供給装置２０について説明する。
図２は、冷風供給装置の全体を示す斜視図である。
図３は、図２の冷風供給装置の裏面図である。
冷風供給装置２０は、ペルチェ素子２１、２枚のプレート型蛇行細管ヒートパイプ３１、４１、３つのファン３３、４３−１、４３−２（図３参照）、２つのフィン３５、４５、冷風ダクト２３から主に構成される。ペルチェ素子２１、各ヒートパイプ３１、４１、各フィン３５、４５は、各々ケーシング３７、４７に収容されて、ヘルメット本体後部の空間１１に配置される。各ファン３３、４３−１、４３−２は、各ケーシング３７、４７の下面カバー４９に取り付けられている。冷風ダクト２３はヘルメット本体後部空間１１から、頭部周囲空間１５を通って前頭部に達する。
【００１２】
ペルチェ素子２１は板状であり、一例で寸法は４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚みは４ｍｍである。同素子は、片側の面が冷熱発生面（Ｃ面）となり、同面と反対側の面がその熱的作用と反対の熱的現象が発生する放熱面（Ｈ面）となる。この例では、冷熱発生面と放熱面とで３０℃の温度差を作る場合を考えて、冷熱発生面から１０℃の冷熱を発生させると、放熱面では４０℃の温熱が発生する。この放熱面は冷風などによって冷やす必要がある。ヘルメット本体１０内において、ペルチェ素子２１は、Ｃ面が外側、Ｈ面が内側（頭部側）となるように配置される。
【００１３】
ペルチェ素子２１のＣ面とＨ面には、各々プレート型蛇行細管ヒートパイプ３１、４１が、熱伝導性の良い両面テープや接着剤で固定されている。
ヒートパイプとは、熱輸送性能の高い放熱器の一種で、中空体内部の密閉空間を真空に引いた後に、水やブタン、アルコール等の作動流体を封入したものである。プレート型蛇行細管ヒートパイプにおいては、アルミ等のプレート内に、このヒートパイプが受熱部と放熱部間を蛇行するように配置されている。発熱体（温熱）から受熱部に伝えられた熱は、同部のパイプ内の作動流体を蒸発させる。発生した蒸気は、ヒートパイプの放熱部に移動し、同部において蒸気が放熱して液体に戻る。この密閉空間内の作動流体の相の変化や移動により、発熱体の熱を放熱する。発熱体が冷熱を発生する場合は、作動流体はこの逆に相変化及び移動し、冷熱を放熱部で放熱する。
【００１４】
このような蛇行細管ヒートパイプは、例えば、特開平４−１９００９０号に開示されている。
このヒートパイプは、以下の特性を有する。
（Ａ）細孔の両端末が相互に流通自在に連結されて密閉されている（閉ループ型）。
（Ｂ）細孔の一部は受熱部、他の一部は放熱部となっている。
（Ｃ）受熱部と放熱部が交互に配置されており、両部の間を細孔が蛇行している。
（Ｄ）細孔内には二相凝縮性流体（作動流体）が封入されている。
（Ｅ）細孔の内壁は、上記作動流体が常に孔内を閉塞した状態のままで循環または移動することができる最大直径以下の径をもつ。
【００１５】
ここで、ペルチェ素子２１のＣ面に固定されているヒートパイプ（以下、Ｃ面ヒートパイプとする）３１は、幅がペルチェ素子２１の幅とほぼ等しく、長さは約２０ｃｍである。Ｃ面ヒートパイプ３１は、図１に示すように、ペルチェ素子２１のＣ面のやや下方の位置から、ヘルメット本体１０のほぼ頂部まで、後頭部の形状に沿って湾曲しながら延びている。このＣ面ヒートパイプ３１は、湾曲しても熱輸送性能を維持する特性をもつ。Ｃ面ヒートパイプ３１内の蛇行細孔は、ヒートパイプの長さ方向に延びている。
【００１６】
Ｃ面ヒートパイプ３１の外側の面（ペルチェ素子固定面の反対側の面）にはフィン３５が固定されている。フィン３５の幅は、Ｃ面ヒートパイプ３１の幅とほぼ等しい。フィン３５の長さは同ヒートパイプ３１の長さより短く、ペルチェ素子２１のやや下方の位置から、Ｃ面ヒートパイプ３１のほぼ中央まで延びている。フィン３５は、例えばアルミ板を波状に折り曲げたもので、波状部の間の空間の向きはＣ面ヒートパイプ３１の長さ方向である。
【００１７】
Ｃ面ヒートパイプ３１及びフィン３５は、吸気側ケーシング３７で囲まれている。吸気側ケーシング３７の上下端は開口しており、下開口は下面カバー４９で閉じられている。下面カバー４９の、吸気側ケーシング３７の下開口に当たる部分には、吸気ファン３３が取り付けられている。吸気ファン３３の送風能力は、一例で、８０〜１００リットル／ｍｉｎである。吸気ファン３３で外部から引かれた空気は、ケーシング３７の内部及びフィン３５の間を通って上開口へ達する。
ケーシング３７の上開口には、冷風ダクト２３が接続している。冷風ダクト２３は頭部の側面形状に沿って湾曲しており、ケーシング３７の上開口から頭部周囲空間１５を通って、先端開口２３ａが前頭部に達している。冷風ダクト２３の内側（頭部側）の面は、Ｃ面ヒートパイプ３１の内側（頭部側）の面に沿って延びている。
【００１８】
一方、ペルチェ素子２１のＨ面に固定されているヒートパイプ（以下、Ｈ面ヒートパイプとする）４１は、図２、図３に示すように、幅がペルチェ素子２１の幅より広く、長さはペルチェ素子２１の長さとほぼ等しい。このＨ面ヒートパイプ４１内の蛇行細孔は、ヒートパイプ４１の幅方向に延びている。Ｈ面ヒートパイプ４１の外側の面（ペルチェ素子固定面の反対側の面）にはフィン４５が固定されている。フィン４５の幅と長さは、Ｈ面ヒートパイプ４１の幅及び長さとほぼ等しく、同ヒートパイプ４１の全面に設けられている。フィン４５は、例えばアルミ板を波状に折り曲げたもので、波状部の間の空間の向きはＨ面ヒートパイプ４１の長さ方向である。
【００１９】
Ｈ面ヒートパイプ４１及びフィン４５は、排気側ケーシング４７で囲まれている。排気側ケーシング４７の上下端は開口しており、下開口は下面カバー４９で閉じられている。下面カバー４９の、排気側ケーシング４７の下開口に当たる部分には、図３に示すように、２つの排気ファン４３−１、４３−２が、Ｈ面ヒートパイプ４１の幅方向に並んで取り付けられている。各排気ファンの送風能力は、一例で、１５０〜２００リットル／ｍｉｎである。排気ファン４３は、ケーシング４７内の空気を外部に排気するとともに、ペルチェ素子２１のＨ面を冷却する。
【００２０】
図１、図２から分かるように、各ケーシング３７、４７の側面形状は略台形で、各上開口の寸法が各下開口の寸法より小さい。また、各ケーシング３７、４７の下開口は同一面上にあり、各々下面カバー４９で閉じられている。このような形状により、冷風供給装置２０をコンパクトにすることができるとともに、後頭部の後方及び下方の空間１１の形状に合わせて冷風供給装置２０を配置することができる。
【００２１】
フェイスシールド５１は、ヘルメット本体１０に開閉可能に取り付けられている。フェイスシールド５１が閉じられると、顔の全面が覆われる。同シールド５１の周囲には、シールド周辺カバー５３が設けられている。シールド５１が閉じられると、カバー５３によってシールド５１の外周と首すじとのスキマがゆるく閉じられ、顔の周囲に閉じた空間１７が形成される。このため、周囲の高温空気が顔の周りに入ってこない。
【００２２】
この冷風供給装置２０の作用について説明する。
ペルチェ素子２１を作動させると、Ｃ面から冷熱が発生する。冷熱は、Ｃ面ヒートパイプ３１のペルチェ素子との接触部（受熱部）で受熱され、一部が同ヒートパイプ３１の厚さ方向を貫通し、フィン３５に伝導して放熱する。また、冷熱は、Ｃ面ヒートパイプ３１の蛇行細孔の方向（ヒートパイプ３１の長さ方向）に伝えられる。そして、同ヒートパイプ３１のヘルメット本体１０の頂部に位置する部分が放熱部となり、ここで冷熱を放熱する。このように、ペルチェ素子２１から発生した冷熱を広い範囲で拡散することができる。
一方、Ｃ面ヒートパイプ３１の放熱部（本体頂部の部分）では、頭部からの熱を受けて温度が上がっている。このように、Ｃ面ヒートパイプ３１において、受熱部（ペルチェ素子と接する部分）と放熱部（本体頂部の部分）との間隔を広くして両部間の温度差を大きくすることにより、ヒートパイプ内の作動流体の流れが活発になって熱輸送能力を高めることができる。
【００２３】
ここで、吸気ファン３３を回転させると、外部空気が吸気ケーシング３７内に引かれる。そして、吸気ケーシング３７内において、引かれた空気とともに、フィン３５から放熱された、ペルチェ素子２１のＣ面から発生した冷熱が上開口から吹き出される。この冷気を含んだ空気は冷風ダクト２３を通って前頭部に達し、先端２３ａから吹き出される。
【００２４】
前頭部は、冷風ダクトの先端２３ａから冷気を含んだ空気によって冷やされる。着用者が最も汗をかくのは“おでこ”の辺りであり、この部分の潜熱を奪って汗を蒸発させることにより涼しい感じを与えることができる。冷風ダクト２３から吹き出された空気は、フェイスシールド５１とシールド周辺カバー５３で囲まれた顔周囲空間１７内に流れ込む。この間に空気の温度は上昇するが、まだ冷熱が残存しており、外部雰囲気温度より温度が低い場合が多い。
【００２５】
一方、ペルチェ素子２１のＨ面からは温熱が発生している。温熱は、Ｈ面ヒートパイプ４１のペルチェ素子との接触部（受熱部）で受熱され、一部は、同ヒートパイプの厚さ方向を貫通し、フィン４５に伝導して放熱する。また、温熱は、Ｈ面ヒートパイプ４１の蛇行細孔の方向（ヒートパイプの幅方向）に伝えられる。そして、同ヒートパイプの、ペルチェ素子の両側の部分が放熱部となる。この部分にもフィン４５が設けられているため、ここでも温熱を放熱する。このように、ペルチェ素子２１のＨ面から発生した温熱を広い範囲で拡散することができる。
【００２６】
フィン４５から放熱された、ペルチェ素子２１から発生した温熱は、ヘルメット本体の後部空間１１の空気とともに、２つの排気ファン４３で排気側ケーシング４７から排気されている。後部空間１１の空気は、上述のように残存している冷熱によって外部雰囲気より温度が低いため、ペルチェ素子２１のＨ面の冷却能力を高めることが期待できる。
冷風ヘルメット１の冷却能力を高めるには、ペルチェ素子２１のＣ面の温度は出来るだけ低い方がよい。ペルチェ素子２１は、前述のように、一例としてＣ面とＨ面で約３０℃の温度差を発生させる。Ｃ面の温度を下げるには、Ｈ面の温度も極力下げる必要がある。このために、ペルチェ素子２１のＨ面にヒートパイプ４１を取り付けるとともに、排気ファン４３を２つ設けることにより、Ｈ面から発生する温熱を活発に放熱させて温度を下げている。
【００２７】
したがって、冷風ヘルメット１内では、吸気ケーシング３７から冷風ダクト２３、前頭部空間、顔周囲空間１７及び頭部周囲空間１５、後頭部空間１１、排気ケーシング４７に至る、図１の白抜き矢印で示されるような空気の流れが起こる。そして、冷風ダクト２３から吹き出される空気は、ペルチェ素子２１で発生した冷気を含んでいるため、雰囲気空気の温度より低く、着用者に涼しい感じを与えることができる。
一つの実験例として、雰囲気の温度が３５℃で、ペルチェ素子のＣ面が１０℃、Ｈ面が４０℃の場合、冷風ダクト２３の先端開口２３ａ近辺の空気温度は２７℃となった。また、そのときの後頭部後方空間（排気ケーシング入口）１１の空気温度は３２℃であった。
【００２８】
ペルチェ素子２１の電源や各ファンの電源、各スイッチ等は、着用者の腰に装着可能な電源ボックス６１内に配置されている。ペルチェ素子２１や各ファンと電源とをつなぐ各配線６３は、冷風ヘルメット１の冷風供給装置２０から、着用者の背中後方を通って、腰装着用電源ボックス６１に延びている。
【００２９】
この例の冷風ヘルメット１の冷風供給装置２０の重量は、約０．４ｋｇである。そして、作業用の冷風ヘルメット１の全体の重量は約１．１ｋｇとなり、着用者に重量感を与えないように配慮している。この例では、各ケーシング３７、４７及び下面カバー４９をステンレスで作製したが、プラスチックで作製することにより、さらに軽量化できる。また、冷風供給装置２０の体積も小さいため、ヘルメット本体１０を特別に大きくする必要はない。
また、腰に装着される電源ボックス６１の重量は約１ｋｇであり、作業者の負担にはならない。
【００３０】
この冷風ヘルメット１は、他の用途として、自動車レース用のヘルメットにも適している。レース用の自動車は、車体の軽量化のためにエアコンが装着されていないため、ドライバーは狭い高温雰囲気下で長時間運転することになる。また、ペルチェ素子や各ファンの電源として、自動車自身の直流電源を使用できるという利点もある。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、小型で軽量な冷風供給装置を備えた冷風ヘルメットを提供できる。この冷風ヘルメットにおいては、雰囲気温度より低い温度の冷風を供給できるため、着用者への快適性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る冷風ヘルメットの構造を示す図である。
【図２】冷風供給装置の全体を示す斜視図である。
【図３】図２の冷風供給装置の裏面図である。
【符号の説明】
１冷風ヘルメット１０ヘルメット本体
１１空間１３支持帯
１４サイズ調節バンド１５空間
２０冷風供給装置２１ペルチェ素子
２３冷風ダクト
３１Ｃ面プレート型蛇行細管ヒートパイプ
３３吸気ファン３５フィン
３７吸気側ケーシング
４１Ｈ面プレート型蛇行細管ヒートパイプ
４３排気ファン４５フィン
４７排気側ケーシング
４９下面カバー５１フェイスシールド
５３シールド周辺カバー６１電源ボックス
６３配線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cold-air helmet having a function of supplying cool air. In particular, cold air helmets that supply cool air and provide workers with comfort when used for long periods of time in places with a high ambient temperature, such as iron making, casting, forging, various heat treatments, tunnel excavation, various operations under the scorching sun, etc. About.
[0002]
[Prior art]
A cold-air helmet is used in a high-temperature atmosphere to reduce sweating and fatigue of a wearer and improve workability.
[0003]
Some of such cold-air helmets include a back-bag-type rechargeable air conditioner (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-55401). In this example, cool air generated by a refrigerant vaporizing air conditioner is guided to the rear part of the helmet main body through a duct, and cools the back of the helmet. In some cases, a fan driven by a battery is provided at the top of the helmet body (see Japanese Patent Publication No. 6-42928). In this example, the warm air in the helmet body is released to the outside by the rotation of the fan. Further, there is a vehicle equipped with a helmet main body and a cool air supply device separately provided from the main body (see Japanese Patent Publication No. 5-168724 (Patent Document 3)). The cold air supply device is placed at a location away from the wearer and is connected to the helmet body by a hose.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-55401 [Patent Document 2]
Japanese Utility Model Publication No. 6-42928 [Patent Document 3]
Japanese Patent Publication No. 5-168724
[Problems to be solved by the invention]
In the cold wind helmets disclosed in Patent Literature 1 and Patent Literature 3 described above, a device for generating and supplying cold wind is large and heavy. For this reason, in the case of the back capsule type of Patent Document 1, a burden is imposed on the wearer. Further, in the method in which the device is installed at a position away from the wearer and the cool air is supplied through a hose as in Patent Document 3, the distance between the device and the helmet is limited, so that the range of action of the wearer is narrow. Become.
Further, in the cold-air helmet disclosed in Patent Document 2, the temperature of the air sucked into the helmet body by the rotation of the fan is the ambient temperature, and it cannot be said that sufficient cooling capacity is provided.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a cold-air helmet that is small and lightweight and can supply cold air at a temperature lower than the ambient temperature.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a cold-air helmet according to the present invention includes a helmet body that covers a person's head, a Peltier element attached to a rear part of the helmet body, ), A H-plane fan that blasts the high-temperature side (H-plane) of the Peltier element, and a cool air duct that guides the wind that blasts the C-plane fan to the forehead. It is characterized by having.
By using the cold heat generation action of the Peltier element to supply the generated cold heat to the forehead, it is possible to provide a cold-air helmet that provides a high cooling effect. Further, the mechanism for generating cool air can be reduced in weight and size as compared with a conventional refrigerant vaporizing air conditioner or the like.
[0008]
In the present invention, a plate-shaped meandering thin tube heat pipe partially adhered to the C-plane and extending in the longitudinal direction of the cold air duct; and a fin standing on the heat pipe and receiving wind from the C-plane fan And a plate-shaped meandering thin-tube heat pipe partially adhered to the H-plane; and fins standing on the heat pipe and receiving the wind of the H-plane fan. .
By using the plate-shaped meandering thin tube heat pipe and the fins, the heat generated by the Peltier device can be more efficiently transmitted to the cold air, and the H surface of the device can be sufficiently cooled, so that the cooling performance of the device itself can be improved. Can be
[0009]
In the present invention, further comprising a face shield connected to a front portion of the helmet main body and covering a user's face, the wind guided from the cold air duct to the forehead, the face shield and the face And flows through the space between the helmet body and the side of the face to the H-plane of the Peltier element.
The rotation of each fan creates a flow of cool air within the helmet body, cooling the wearer's head and face and providing comfort. Further, by using the cool air that has passed through the head or face of a person to cool the Peltier element, it is possible to utilize the remaining cold heat to increase the cooling capacity of the Peltier element.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, description will be made with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a cold-air helmet according to an embodiment of the present invention.
The cold-air helmet 1 mainly includes a helmet main body 10, a cool-air supply device 20 attached to a rear portion of the main body, a face shield 51, and a shield peripheral cover 53. A space 11 having a predetermined width and depth is formed by the size adjustment band 14 between the rear inner surface of the helmet body 10 and the back of the wearer. The helmet body 10 is not directly in contact with the wearer's head, but is supported on the head by a cross-shaped support band 13. The support band 13 forms a space 15 between the inner surface of the helmet body 10 and the head. The cool air supply device 20 is disposed in these spaces 11 and 15 and is detachably attached to the helmet body 10 by a bracket or the like (not shown).
[0011]
Next, the cold air supply device 20 will be described.
FIG. 2 is a perspective view showing the entirety of the cold air supply device.
FIG. 3 is a rear view of the cold air supply device of FIG.
The cool air supply device 20 includes a Peltier element 21, two plate-shaped meandering thin tube heat pipes 31, 41, three fans 33, 43-1 and 43-2 (see FIG. 3), two fins 35 and 45, and a cool air duct. 23 mainly. The Peltier element 21, the heat pipes 31, 41, and the fins 35, 45 are housed in casings 37, 47, respectively, and arranged in the space 11 at the rear of the helmet body. Each of the fans 33, 43-1 and 43-2 is attached to a lower cover 49 of each of the casings 37 and 47. The cool air duct 23 reaches the forehead from the rear space 11 of the helmet body through the head space 15.
[0012]
The Peltier element 21 has a plate shape, and has, for example, a size of 40 mm × 40 mm and a thickness of 4 mm. In this element, one surface becomes a cold heat generation surface (C surface), and the surface opposite to the same surface becomes a heat radiation surface (H surface) where a thermal phenomenon opposite to its thermal action occurs. In this example, considering a case where a temperature difference of 30 ° C. is created between the cold heat generating surface and the heat radiating surface, if the cold heat of 10 ° C. is generated from the cold heat generating surface, the heat radiating surface generates 40 ° C. of heat. This heat radiating surface needs to be cooled by cold air or the like. In the helmet body 10, the Peltier element 21 is arranged so that the C surface is on the outside and the H surface is on the inside (head side).
[0013]
Plate-shaped meandering thin-tube heat pipes 31, 41 are fixed to the C-plane and the H-plane of the Peltier element 21, respectively, with a double-sided tape or an adhesive having good heat conductivity.
A heat pipe is a type of radiator having high heat transfer performance, and is a device in which a closed fluid inside a hollow body is evacuated, and then a working fluid such as water, butane, or alcohol is sealed therein. In a plate-shaped meandering thin tube heat pipe, this heat pipe is arranged in a plate of aluminum or the like so as to meander between a heat receiving portion and a heat radiating portion. The heat transmitted from the heating element (warm heat) to the heat receiving portion evaporates the working fluid in the pipe of the same portion. The generated steam moves to a heat radiating portion of the heat pipe, where the steam radiates heat and returns to a liquid. The heat of the heating element is radiated by the phase change and movement of the working fluid in the closed space. When the heating element generates cold heat, the working fluid reverses the phase and moves, and radiates the cold heat in the heat radiating portion.
[0014]
Such a meandering thin tube heat pipe is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-190090.
This heat pipe has the following characteristics.
(A) Both ends of the pore are connected to each other in a freely circulating manner and are sealed (closed loop type).
(B) Part of the pores is a heat receiving part, and the other part is a heat radiating part.
(C) The heat receiving portions and the heat radiating portions are alternately arranged, and the pores meander between both portions.
(D) A two-phase condensable fluid (working fluid) is sealed in the pores.
(E) The inner wall of the pore has a diameter equal to or less than the maximum diameter at which the working fluid can circulate or move while always closing the hole.
[0015]
Here, the heat pipe (hereinafter, referred to as a C-plane heat pipe) 31 fixed to the C-plane of the Peltier element 21 has a width substantially equal to the width of the Peltier element 21 and a length of about 20 cm. As shown in FIG. 1, the C-plane heat pipe 31 extends from a position slightly below the C-plane of the Peltier element 21 to almost the top of the helmet body 10 while bending along the shape of the back of the head. The C-plane heat pipe 31 has a characteristic of maintaining the heat transport performance even when curved. The meandering pores in the C-plane heat pipe 31 extend in the length direction of the heat pipe.
[0016]
Fins 35 are fixed to the outer surface of the C-plane heat pipe 31 (the surface opposite to the Peltier element fixing surface). The width of the fin 35 is substantially equal to the width of the C-plane heat pipe 31. The length of the fin 35 is shorter than the length of the heat pipe 31, and extends from a position slightly below the Peltier element 21 to almost the center of the C-plane heat pipe 31. The fin 35 is, for example, an aluminum plate bent in a wave shape, and the direction of the space between the wave portions is the length direction of the C-plane heat pipe 31.
[0017]
The C-plane heat pipe 31 and the fins 35 are surrounded by an intake-side casing 37. The upper and lower ends of the intake side casing 37 are open, and the lower opening is closed by a lower surface cover 49. The intake fan 33 is attached to a portion of the lower cover 49 corresponding to the lower opening of the intake side casing 37. The air blowing capacity of the intake fan 33 is, for example, 80 to 100 liter / min. The air drawn from outside by the intake fan 33 reaches the upper opening through the inside of the casing 37 and the space between the fins 35.
The cool air duct 23 is connected to the upper opening of the casing 37. The cool air duct 23 is curved along the side surface shape of the head, and the front opening 23a reaches the frontal head through the head opening space 15 from the upper opening of the casing 37. The surface on the inside (head side) of the cool air duct 23 extends along the surface on the inside (head side) of the C-plane heat pipe 31.
[0018]
On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 3, the heat pipe 41 fixed to the H-plane of the Peltier element 21 (hereinafter referred to as H-plane heat pipe) has a width larger than the width of the Peltier element 21 and a length. Is substantially equal to the length of the Peltier element 21. The meandering pores in the H-plane heat pipe 41 extend in the width direction of the heat pipe 41. Fins 45 are fixed to the outer surface of the H-plane heat pipe 41 (the surface opposite to the Peltier element fixing surface). The width and length of the fin 45 are substantially equal to the width and length of the H-plane heat pipe 41 and are provided on the entire surface of the heat pipe 41. The fin 45 is formed by, for example, bending an aluminum plate in a wave shape, and the direction of the space between the wave portions is the length direction of the H-plane heat pipe 41.
[0019]
The H-plane heat pipe 41 and the fin 45 are surrounded by an exhaust side casing 47. The upper and lower ends of the exhaust side casing 47 are open, and the lower opening is closed by a lower surface cover 49. As shown in FIG. 3, two exhaust fans 43-1 and 43-2 are attached to a portion of the lower cover 49 corresponding to a lower opening of the exhaust-side casing 47, side by side in the width direction of the H-plane heat pipe 41. ing. The air blowing capacity of each exhaust fan is, for example, 150 to 200 l / min. The exhaust fan 43 exhausts the air inside the casing 47 to the outside and cools the H surface of the Peltier element 21.
[0020]
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the side surfaces of the casings 37 and 47 are substantially trapezoidal, and the size of each upper opening is smaller than the size of each lower opening. The lower openings of the casings 37 and 47 are on the same plane, and are closed by the lower cover 49, respectively. With such a shape, the cool air supply device 20 can be made compact, and the cool air supply device 20 can be arranged according to the shape of the space 11 behind and below the occipital region.
[0021]
The face shield 51 is attached to the helmet body 10 so as to be openable and closable. When the face shield 51 is closed, the entire face is covered. A shield peripheral cover 53 is provided around the shield 51. When the shield 51 is closed, the gap between the outer periphery of the shield 51 and the neck line is loosely closed by the cover 53, and a closed space 17 is formed around the face. Therefore, the surrounding high-temperature air does not enter around the face.
[0022]
The operation of the cool air supply device 20 will be described.
When the Peltier element 21 is operated, cold heat is generated from the C surface. The cold heat is received at a contact portion (heat receiving portion) of the C-plane heat pipe 31 with the Peltier element, and a part of the cold heat passes through the heat pipe 31 in the thickness direction, and is conducted to the fins 35 to radiate heat. The cold heat is transmitted in the direction of the meandering pores of the C-plane heat pipe 31 (the length direction of the heat pipe 31). Then, a portion of the heat pipe 31 located at the top of the helmet body 10 serves as a heat radiating portion, and radiates cold heat here. As described above, the cold generated from the Peltier device 21 can be diffused in a wide range.
On the other hand, the temperature of the heat radiating portion (top portion of the main body) of the C-plane heat pipe 31 is increased due to heat from the head. As described above, in the C-plane heat pipe 31, by increasing the distance between the heat receiving portion (the portion in contact with the Peltier element) and the heat radiating portion (the portion at the top of the main body) to increase the temperature difference between the two portions, The flow of the working fluid in the inside becomes active and the heat transport capacity can be increased.
[0023]
Here, when the intake fan 33 is rotated, external air is drawn into the intake casing 37. Then, in the intake casing 37, together with the drawn air, the heat generated from the C surface of the Peltier element 21 radiated from the fins 35 is blown out from the upper opening. The air containing the cool air reaches the forehead through the cool air duct 23 and is blown out from the tip 23a.
[0024]
The forehead is cooled by air containing cool air from the distal end 23a of the cool air duct. It is around the "forehead" that the wearer sweats the most, and it can give a cool feeling by removing the latent heat in this part and evaporating the sweat. The air blown out from the cool air duct 23 flows into the face surrounding space 17 surrounded by the face shield 51 and the shield peripheral cover 53. During this time, the temperature of the air rises, but cold still remains, and the temperature is often lower than the temperature of the external atmosphere.
[0025]
On the other hand, heat is generated from the H surface of the Peltier element 21. The heat is received at the contact portion (heat receiving portion) of the H-plane heat pipe 41 with the Peltier element, and part of the heat passes through the heat pipe in the thickness direction and is conducted to the fins 45 to radiate heat. The heat is transmitted in the direction of the meandering pores of the H-plane heat pipe 41 (the width direction of the heat pipe). Then, portions on both sides of the Peltier element of the heat pipe serve as heat radiating portions. Since the fins 45 are also provided in this portion, the heat is also radiated here. In this manner, the heat generated from the H surface of the Peltier element 21 can be diffused in a wide range.
[0026]
The heat generated from the Peltier element 21 radiated from the fins 45 is exhausted from the exhaust side casing 47 by the two exhaust fans 43 together with the air in the rear space 11 of the helmet body. Since the temperature of the air in the rear space 11 is lower than that of the external atmosphere due to the remaining cold as described above, it is expected that the cooling capability of the H surface of the Peltier element 21 is enhanced.
In order to increase the cooling capacity of the cold-air helmet 1, the temperature of the C surface of the Peltier element 21 should be as low as possible. As described above, the Peltier element 21 generates, for example, a temperature difference of about 30 ° C. between the C plane and the H plane. To lower the temperature of the C plane, it is necessary to lower the temperature of the H plane as much as possible. For this purpose, the heat pipe 41 is attached to the H surface of the Peltier element 21 and two exhaust fans 43 are provided, so that the heat generated from the H surface is actively radiated to lower the temperature.
[0027]
Therefore, in the cold-air helmet 1, the outline arrow from the intake casing 37 to the cool-air duct 23, the forehead space, the face surrounding space 17, the head surrounding space 15, the occipital space 11, and the exhaust casing 47 is shown by the white arrows in FIG. A flow of air occurs. Since the air blown out from the cool air duct 23 includes the cool air generated in the Peltier device 21, the temperature is lower than the temperature of the ambient air, and the wearer can feel cool.
As one experimental example, when the temperature of the atmosphere is 35 ° C., the C surface of the Peltier element is 10 ° C., and the H surface is 40 ° C., the air temperature near the tip opening 23 a of the cool air duct 23 is 27 ° C. At that time, the air temperature in the rear space of the occipital region (exhaust casing inlet) 11 was 32 ° C.
[0028]
The power supply of the Peltier element 21, the power supply of each fan, each switch, and the like are arranged in a power supply box 61 that can be mounted on the waist of the wearer. Each wiring 63 connecting the Peltier element 21 and each fan to the power supply extends from the cool air supply device 20 of the cool air helmet 1 to the waist-mounted power supply box 61 through the back of the wearer.
[0029]
The cool air supply device 20 of the cool air helmet 1 of this example weighs about 0.4 kg. The total weight of the working cold-air helmet 1 is about 1.1 kg, so that the wearer does not feel heavy. In this example, the casings 37 and 47 and the lower cover 49 are made of stainless steel. However, if they are made of plastic, the weight can be further reduced. Further, since the volume of the cool air supply device 20 is small, it is not necessary to make the helmet body 10 particularly large.
In addition, the weight of the power supply box 61 attached to the waist is about 1 kg, which does not burden the operator.
[0030]
This cold-air helmet 1 is also suitable as a helmet for automobile racing as another use. Since a racing car is not equipped with an air conditioner to reduce the weight of the body, the driver will drive for a long time in a narrow high-temperature atmosphere. There is also an advantage that a DC power supply of the automobile itself can be used as a power supply for the Peltier element and each fan.
[0031]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a cold air helmet provided with a small and lightweight cold air supply device. In this cold-air helmet, it is possible to supply cold air at a temperature lower than the ambient temperature, so that comfort for the wearer can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a cold-air helmet according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing the entirety of a cool air supply device.
FIG. 3 is a rear view of the cold air supply device of FIG. 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cold air helmet 10 Helmet main body 11 Space 13 Support band 14 Size adjustment band 15 Space 20 Cold air supply device 21 Peltier element 23 Cold air duct 31 C surface plate type meandering thin tube heat pipe 33 Intake fan 35 Fin 37 Intake side casing 41 H surface plate type Meandering thin tube heat pipe 43 exhaust fan 45 fin 47 exhaust side casing 49 bottom cover 51 face shield 53 shield peripheral cover 61 power supply box 63 wiring

Claims

人の頭部を覆うヘルメット本体と、
該ヘルメット本体の後部に付設されたペルチェ素子と、
該ペルチェ素子の低温側の面（Ｃ面）に風を当てるＣ面ファンと、
該ペルチェ素子の高温側の面（Ｈ面）に風を当てるＨ面ファンと、
前記Ｃ面ファンに当たった風を前頭部まで導く冷風ダクトと、
を具備することを特徴とする冷風ヘルメット。A helmet body that covers the person's head,
A Peltier element attached to the rear of the helmet body,
A C-plane fan for blowing air to a low-temperature side (C-plane) of the Peltier device;
An H-plane fan for blowing air to the high-temperature side (H-plane) of the Peltier device;
A cool air duct that guides the wind hitting the C-side fan to the forehead,
A cold-air helmet comprising:

前記Ｃ面に一部が貼り付けられ、前記冷風ダクトの長手方向に延びるプレート型蛇行細管ヒートパイプと、
該ヒートパイプ上に立設され、前記Ｃ面ファンの風を受けるフィンと、
前記Ｈ面に一部が貼り付けられたプレート型蛇行細管ヒートパイプと、
該ヒートパイプ上に立設され、前記Ｈ面ファンの風を受けるフィンと、
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の冷風ヘルメット。A plate-shaped meandering thin-tube heat pipe partially affixed to the C surface and extending in the longitudinal direction of the cold air duct;
A fin that stands on the heat pipe and receives the wind of the C-plane fan;
A plate-shaped meandering thin-tube heat pipe partially adhered to the H surface,
A fin standing on the heat pipe and receiving the wind of the H-plane fan;
The cold-air helmet according to claim 1, further comprising:

さらに、前記ヘルメット本体の前部に接続された、使用者の顔を覆うフェイスシールドを具備し、
前記冷風ダクトから前頭部へ導かれた風は、前記フェイスシールドと顔面との間の空間から、前記ヘルメット本体と顔の側面との空間を通って、前記ペルチェ素子のＨ面に流れることを特徴とする請求項１記載の冷風ヘルメット。Further, a face shield connected to a front portion of the helmet body and covering a user's face is provided.
The wind guided from the cold air duct to the forehead flows from the space between the face shield and the face to the H surface of the Peltier element through the space between the helmet body and the side of the face. The cold-air helmet according to claim 1, wherein: