JP2005273944A

JP2005273944A - 小型熱交換器及び小型送風装置並びに防火服

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Publication number: JP2005273944A
Application number: JP2004084507A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kaneko; 郷志金子; Kenji Takada; 賢次高田; Masami Fujiyama; 雅美藤山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】軽量小型で、比較的長時間にわたって冷却空気を発生することができ、熱中症予防に有効な熱交換器及びその熱交換器を用いた小型送風装置を提供する。
【解決手段】冷媒として不凍液２を充填した密閉容器１と、この不凍液２の中を通って前記密閉容器１を貫通し内部を空気が通る少なくとも１つの熱交換パイプ５とを一体構成とした小型熱交換器１０と、送風ファン２２と、バッテリー２３とを、空気取り入れ口２４及び空気吹き出し口２５を有するケース２１に収容する。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば不凍液を冷媒とした小型熱交換器及びポケットサイズの小型送風装置並びにこれらを装備した防火服に関する。

防火服は断熱性に優れていることから防火服内の温度が上昇し、消火活動にあたる消防士が、いわゆる熱中症にかかって意識不明等になることがあった。そのため、消火活動中の防火服内の温度を下げるために、現在は“保冷剤”と呼ばれているものを凍らせて一人あたり２個の数量を着装している。しかし、熱中症の予防のためには、一般に両脇と首筋の３点冷却が最も効果があるといわれており、そのような個所に保冷剤を着装することは清涼感を与えるかもしれないが、熱中症に対する予防としての効果が認められるとは言いがたい。

一方、過去には同様の目的のために防火服内にビニールチューブを介して冷却水を通水するものや、冷却空気を強制的に吹き込むもの等が提案されたが、いずれもその冷媒の貯蔵タンクが相当な重量を要求され、本来の消火活動の妨げになるために採用されるに至っていない。
また、上着または上着とズボンの内衣の所要部分に水を含浸させたフェルトを配設し、この水を着用者自身または外界からの熱エネルギーによって気化させ、この気化熱により内衣内の温度を冷却するようにした防火服が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、このような防火服ではフェルトの保水量が少ないため、消火活動に必要な最小限の冷却時間（例えば、１時間）を保つことができないうえに、冷却温度が一定でなく次第に低下する問題がある。また逆に、保水量を多くすると重量が重くなって消火活動そのものの妨げとなる問題がある。

特開平１１−６１５１４号公報

消防活動中の消防士の熱中症予防対策は極めて重要である。平素の生活状態でさえ“死に至ることもある”障害である熱中症が、消防士の消火活動中に起きては環境が危険なだけに消防士の生命にかかわる問題となる。
また、消防士の活動中の姿は、呼吸用の酸素ボンベを背負い、重いヘルメットと付随した防火面としころを纏い、総重量が３０〜５０kgの重量装備である。さらに、外側に露出するものは極力少なくして、障害物に引っ掛かって二次災害につながることは避けなければならない。簡潔に言えば、対象となる装置は防火服の中に収納され、消火活動を妨げる重量があってはならないことになる。
さらにまた、熱中症予防対策として考えた場合、消防士のみならず高温作業に従事する作業者や夏の炎天下での作業に従事する作業者等にも手軽に利用できる装置であることが望まれる。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、軽量小型で、比較的長時間にわたって冷却空気を発生することができ、熱中症予防に有効な熱交換器及びその熱交換器を用いた小型送風装置を提供することを目的とする。

本発明に係る小型熱交換器は、冷媒として不凍液を充填した密閉容器と、この不凍液の中を通って前記密閉容器を貫通し内部を空気が通る少なくとも１つの熱交換パイプとを一体構成としたものである。
不凍液は、−５０℃まで冷却しても凍らないため、熱交換器用の冷媒として現状では最適である。また、本発明の小型熱交換器は、密閉容器と、不凍液と、熱交換パイプとを一体構成したものであるので、小型熱交換器ごと冷凍庫に入れて冷却することができると共に、消火活動時の緊急性の条件にも応えるものとなっている。

また、本発明の小型熱交換器は、適正使用温度になると色が変化する温度標識ラベルを前記密閉容器に貼り付けてなるものである。
したがって、この温度標識ラベルの色を見るだけで、冷媒の不凍液が適正使用温度になっているかどうかを容易に判断することができる。適正使用温度になっていれば、熱交換器が一定の熱交換能力を有していることになる。

本発明の小型送風装置は、請求項１または２に記載の小型熱交換器と、送風ファンと、この送風ファンの電源となるバッテリーとを、空気取り入れ口及び空気吹き出し口を有するケースに収容してなるものである。
このように構成することにより、小型軽量で、ポケットサイズの小型送風装置とすることができ、消防士の消火活動の妨げとはならない。それだけではなく、上述のように冷媒として不凍液を使用した熱交換器を用いているので、１時間程度の連続運転が可能で消防士の熱中症予防に効果を発揮する。

また、本発明の小型送風装置では、前記ケースに結露防止用塗料を塗布しているので、結露による不快感を与えることはない。

また、バッテリーの充電を容易にするために外部接続端子を前記ケースに設けることが好ましい。

さらに、本発明の防火服は、上着またはベストの左右の脇下部に設けられた開口部と、各開口部に連通する左右の内ポケットとを有し、各内ポケットに請求項４または５に記載の小型送風装置を収容してなるものである。
このように構成することにより、消防士の消火活動の妨げとならず、かつ熱中症予防に効果のある防火服（上着またはベスト）とすることができる。

また、本発明の小型送風装置は、冷媒を入れた密閉容器と、冷媒の中を通って前記密閉容器を貫通し内部を空気が通る少なくとも１つの熱交換パイプとを備えた小型熱交換器と、送風ファンと、この送風ファンの電源となるバッテリーとを、空気取り入れ口及び空気吹き出し口を有するケースに収容してなるものである。
このように小型送風装置を構成することにより、消防士以外の高温作業に従事する作業者等に対しても手軽で便利な熱中症予防装置を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、熱中症予防装置としてきわめて有効な小型熱交換器及び小型送風装置を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の小型熱交換器の平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。ここでは、防火服に装備される小型送風装置のための熱交換器について説明する。
これらの図に示す小型熱交換器１０は、冷媒として不凍液２が充填された扁平形状の密閉容器１と、この不凍液２の中を通り密閉容器１を貫通し内部を空気が通る熱交換パイプ３とからなるものである。つまり、この小型熱交換器１０は、密閉容器１と、不凍液２と、熱交換パイプ３とを一体化したユニット型のものである。熱交換パイプ３は、熱伝導性のよい銅パイプ、アルミパイプなどからなり、密閉容器１の一方の側面から他方の側面を貫くように配設されている。図示の例では蛇管状の１つの熱交換パイプ３が用いられている。そして、熱交換パイプ３が取り付けられた密閉容器１の中に不凍液２を充填し、不凍液２が漏れないように容器を密閉してなるものである。

さらに、この密閉容器１の表面にはサーモラベルと呼ばれる温度標識ラベル４が貼り付けられている。小型熱交換器１０は、上記のように、密閉容器１と、不凍液２と、熱交換パイプ３との一体構成のユニット型であり、このユニット型の小型熱交換器１０をそのまま冷凍庫に入れて不凍液２を冷却してから使用されるものである。そのため、使用時に小型熱交換器１０が適正な温度（例えば−５０℃）になっているかどうかを判断しやすくするために、その温度に達すると色が変わる温度標識ラベル４を貼り付けてある。したがって、ほかの如何なる測定器具を用いなくてもこの温度標識ラベル４の目視判断だけで、小型熱交換器１０の適正使用温度を判断することができ、かつ所定の熱交換能力を保持することができる。

ここで、小型熱交換器１０の作用について説明すると、ファンまたはコンプレッサ等でチューブ等を接続して熱交換パイプ３の一端から空気を送入すると、空気は熱交換パイプ３を通過する過程において不凍液２の冷熱と熱交換して冷却されるため、この冷却された冷却空気が熱交換パイプ３の他端から出ることになる。
したがって、この小型熱交換器１０を使用すれば、極めて簡単な構成で小型軽量の熱交換器が得られる。さらに、冷媒として不凍液を使用しているので、不凍液は−５０℃まで冷やしても凍らない特性を有しており、しかも水と違って体積変化がきわめて少ないため、容器形状を考慮することなくかなりの低温まで不凍液を冷却することができる。その結果、空気の送入温度を例えば５０〜６０℃とすると、冷却空気の出口温度は２７〜３０℃となり、かつポケットサイズで１時間程度位は十分にこの冷却空気温度を保持することができる。
よって、消防士の熱中症予防対策のための冷却器（熱交換器）としては十分な冷却能力を有するものである。

図３は小型熱交換器１０の他の構成例を示す平面図で、図４は図３のＢ−Ｂ断面図である。
本例の小型熱交換器１０は、上述の蛇管状の熱交換パイプ３に代えて、複数本の直管型の熱交換パイプ５を用いたものであり、その他の構成は上記の実施形態と同じである。
この実施形態によれば、同じ温度に冷却された複数の冷却空気の流れを取り出すことができる。空気の冷却能力は上記実施形態のものとほとんど同じである。

図５は本発明の小型送風機の一例を示す平面図、図６はこの小型送風装置の内部を示す平面図、図７は図５の側面図、図８は図５の正面図、図９は図５の背面図である。
本例の小型送風装置２０は、図３に示した小型熱交換器１０を用いて構成したものである。すなわち、扁平形状のケース２１に、先端側から順に送風ファン２２、小型熱交換器１０、及びバッテリー２３を配置してなるものである。独立した内部電源とし、かつ防爆構造としている。なお、送風ファン２２と小型熱交換器１０は前後入れ替えて配置してもよい。ケース２１は、先端部に空気吹き出し口２４を有し、また両側面に空気取り入れ口２５を有する。空気取り入れ口２５は小型熱交換器１０に設けられた熱交換パイプ５の一方の開口端に連通している。また、ケース２１には市販の結露防止用塗料（例えば、商品名：シスタ・ノン）が塗布されている。バッテリー２３は、隔壁２６で区画されたケース２１後部の室に装着され、ケース２１前部の送風ファン２２と電気的に接続されている。また、送風ファン２２をオン・オフするスイッチ２７が設けられている。さらに、小型熱交換器１０の着脱をするためのスライド式の蓋２８がケース２１に設けられている。同様に、図示は省略するが、バッテリー２３の着脱用のスライド式の蓋がケース２１の裏側に設けられている。また、バッテリー２３をケース２１に収容したままでスタンド式で充電できるように外部接続端子２９が設けられている。

次に、上記のように構成された小型送風装置２０を、図示しない防火服の下に着るベスト３０に装着する例を図１０に示す。同図（ａ）はベスト３０のファスナー３１を閉めた状態、同図（ｂ）はファスナー３１をあけた状態を示す。この例は、小型送風装置２０を空気吹き出し口を上に向けてベスト３０の左右の内ポケット３２に１個ずつ装着するものである。左右の内ポケット３１は、左右の脇下部に設けられた開口部３３にそれぞれ連通している。なお、内ポケット３１には適当な通気孔（図示せず）を設ける。開口部３３はメッシュ状に形成してもよい。また、ベストを着ない場合には、防火服に同様の内ポケット及び開口部を設けることで小型送風装置２０を装着することができる。

この小型送風装置２０は、スイッチ２７をオンにすると送風ファン２２が作動し、ケース２１の側面に設けられた空気取り入れ口２５から服装内の空気を吸い込み、吸い込まれた服装内空気は小型熱交換器１０の熱交換パイプ５を通過し、この間に周囲の不凍液２と熱交換して服装内空気を冷却し、３０℃程度に冷却された冷却空気を空気引き出し口２４から送風する。この冷風がベスト３０の開口部３３から消防士の左右の脇下部に吹き出されるため、さらにこの小型送風装置２０は、連続１時間の運転に耐えるように設計されているので、消火活動中の消防士の体温の上昇を防ぐことができ、よって、消防士が熱中症にかかるのを防ぐことができる。
また、小型送風装置２０内の熱交換器１０において、服装内の外気と不凍液間の温度差が８０℃以上にもなるとケース２１の表面に結露が生じるので、結露を防止するための塗料がケース２１に塗布されているため、不快感を生じない。

以上の説明では、消防士の熱中症予防対策としての熱交換器、送風装置を中心に述べたが、本発明はこれに限定されるものでないことはいうまでもない。高温作業に従事する作業者や夏の炎天下で作業をする者などにも適用することができるものであり、作業着等に本発明の小型送風装置を装着すればよいものである。
またこの場合、冷媒としては上述のごとく不凍液が望ましいが、不凍液に代わり冷熱水やドライアイス等を用いることも可能である。そして、冷熱水やドライアイス等を用いる場合には熱交換器１０の密閉容器１は蓋付きの保冷容器とする。また、小型送風装置の外形形状は扁平状に限定されるものではなく、使用者あるいは使用目的に応じて変更することができる。例えば、消防士以外の者に対してはボトル型にして腰等に下げられるようにしてもよい。

本発明の小型熱交換器の一例を示す平面図。図１のＡ−Ａ断面図。本発明の小型熱交換器の他の例を示す平面図。図３のＢ−Ｂ断面図。本発明の小型送風装置の一例を示す平面図。小型送風装置の内部を示す平面図。図５の側面図。図５の正面図。図５の背面図。本発明の小型送風装置を防火服下のベストに装着する方法を示す説明図。

符号の説明

１密閉容器
２不凍液
３熱交換パイプ
４温度標識ラベル
５熱交換パイプ
１０小型熱交換器
２０小型送風装置
２１ケース
２２送風ファン
２３バッテリー
２４空気吹き出し口
２５空気取り入れ口
２９外部接続端子
３０ベスト
３２内ポケット
３３開口部

Claims

冷媒として不凍液を充填した密閉容器と、この不凍液の中を通って前記密閉容器を貫通し内部を空気が通る少なくとも１つの熱交換パイプとを一体構成としたことを特徴とする小型熱交換器。
適正使用温度になると色が変化する温度標識ラベルを前記密閉容器に貼り付けてなることを特徴とする請求項１記載の小型熱交換器。
請求項１または２に記載の小型熱交換器と、送風ファンと、この送風ファンの電源となるバッテリーとを、空気取り入れ口及び空気吹き出し口を有するケースに収容してなることを特徴とする小型送風装置。
前記ケースに結露防止用塗料を塗布してなることを特徴とする請求項３記載の小型送風装置。
上着またはベストの左右の脇下部に設けられた開口部と、各開口部に連通する左右の内ポケットとを有し、各内ポケットに請求項３または４に記載の小型送風装置を収容してなることを特徴とする防火服。
冷媒を入れた密閉容器と、冷媒の中を通って前記密閉容器を貫通し内部を空気が通る少なくとも１つの熱交換パイプとを備えた小型熱交換器と、送風ファンと、この送風ファンの電源となるバッテリーとを、空気取り入れ口及び空気吹き出し口を有するケースに収容してなることを特徴とする小型送風装置。