JP2017119928A - 冷却具及びこれを用いた人体用送風装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】保冷剤によって冷却対象物を効率よく冷却するための冷却具及びこれを用いた人体用送風装置を提供する。
【解決手段】人体用送風装置の送風機に吸入される空気を保冷剤2によって冷却する冷却具40を備えているので、冷却具40によって冷却された空気が各導風パイプ30から吐出され、人体の冷却効果を高めることができる。この場合、冷却具40は、保冷剤2を出し入れ可能に収容する断熱性の冷却具本体41と、冷却具本体41内の保冷剤2と冷却具本体41の外部の空気とを熱交換する伝熱部材42とを備え、冷却具40を送風機20の外側に取り付けるようにしているので、軽量で簡素な構造によって空気を冷却することができるとともに、伝熱部材42と接触する外部の空気のみを保冷剤2によって冷却することができ、保冷剤2の冷却能力を長時間維持することができる。
【選択図】図5
【解決手段】人体用送風装置の送風機に吸入される空気を保冷剤2によって冷却する冷却具40を備えているので、冷却具40によって冷却された空気が各導風パイプ30から吐出され、人体の冷却効果を高めることができる。この場合、冷却具40は、保冷剤2を出し入れ可能に収容する断熱性の冷却具本体41と、冷却具本体41内の保冷剤2と冷却具本体41の外部の空気とを熱交換する伝熱部材42とを備え、冷却具40を送風機20の外側に取り付けるようにしているので、軽量で簡素な構造によって空気を冷却することができるとともに、伝熱部材42と接触する外部の空気のみを保冷剤2によって冷却することができ、保冷剤2の冷却能力を長時間維持することができる。
【選択図】図5
Description
本発明は、保冷剤によって冷却対象物を効率よく冷却するための冷却具及びこれを用いた人体用送風装置に関するものである。
近年、扇風機など人体から離れた所定の設置場所からの送風ではなく、送風機を携行することにより確実且つ効率的に風を人体に提供するものが提案されている。例えば、特許文献1には、衣服の腰付近に送風機を設け、衣服の内側に外気を導入し、袖口及び首元から導入空気を排出する冷却衣服が記載されている。また例えば、特許文献2には、首掛用ストラップにより送風機を首から吊り下げ、送風機から顔に向けて空気を送風するものが記載されている。これらのものでは何処にいても送風を受けることができるので利便性が高く、特に熱中症予防対策に好都合である。
しかし、特許文献1に記載のものは、外気を導入する送風機を設けるために衣服に孔を形成する必要があり、換言すれば衣服は専用のものとなってしまうため、既存の衣服に適用することができない。このため、コストが高くなるとともに、利用者が好みのデザインの衣服を着用できないという問題があった。このような問題は、例えば建設現場では特に重要である。すなわち、建設現場においては衣服に種々の特殊機能が必要であったり、作業者の所属を表す表示がなされていたり、しかも現場毎に衣服を交換する必要があったりするため、特許文献1に記載の冷却衣服をこれら全てに対応させるには多大なコストがかかるという問題があった。
一方、特許文献2に記載のものは、衣服に依存しないものの送風機は首から吊り下げられるだけなので、体を大きく動かす必要がある利用形態においては、安定した送風の提供が困難であるという問題があった。このような問題は、例えば建設現場では特に重要である。また、このような現場作業では、送風機や首掛けストラップが作業現場の周囲の物などに引っ掛かったり衝突したりするおそれがあり、十分な安全性が確保し難いという問題があった。
そこで、出願人は、人体に空気を送風する人体用送風装置であって、人体の背面側に配置される送風機と、送風機の吹出口から人体の肩上及び首横を介して人体の前面に延びるように形成された左右一対の導風パイプと、送風機及び各導風パイプが取り付けられたベース部材とを備え、各導風パイプに設けられた吐出孔から人体に向かって空気を吐出するようにしたものを提案している。
この人体用送風装置によれば、導風パイプが肩掛け構造となることから、安定した送風が可能となるとともに、既存の衣服に着用可能なので低コストに構成することができるという利点がある。
前記人体用送風装置では、送風機に吸入された空気が導風パイプから吐出されるようになっているため、送風機の周囲とほぼ等しい温度の空気が人体に送風される。このため、例えば夏場の工事現場など、周囲の温度が高い場合は、導風パイプから吐出される空気を冷却して人体に送風すれば人体の冷却効果を高めることができる。この場合、冷凍回路を用いた冷却装置を用いると装置の大型化を来し、ペルチェ素子等の電子冷却素子では冷却能力が不十分である。そこで、冷凍庫等で蓄冷可能な保冷剤を用いれば、低コストで簡素な構造により空気を冷却することができる。
しかしながら、保冷剤によって空気を冷却するために、例えば送風機と保冷剤を収容した送風ユニットを設けた場合は装置が大型化して重量も増えるため、人体に着用して使用する場合には好ましくない。また、送風機の外側に保冷剤を取り付け、送風機の空気吸入口近傍の空気を保冷剤で冷却するようにすれば、軽量で簡素な構造とすることができる。しかしながら、保冷剤は表面のほぼ全体が外部の空気と接触して熱交換するため、送風機の空気吸入口近傍の空気を保冷剤で冷却する場合、送風機に吸入される空気が保冷剤の表面の一部にしか接触しないことになる。このため、保冷剤による冷却効率が悪く、保冷剤の冷却能力も短時間で低下してしまうという問題点があった。
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、保冷剤によって冷却対象物を効率よく冷却するための冷却具及びこれを用いた人体用送風装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明の冷却具は、保冷剤を出し入れ可能に収容する断熱性の冷却具本体と、冷却具本体内の保冷剤と冷却具本体の外部の冷却対象物とを熱交換する伝熱部材とを備えている。
また、本発明の人体用送風装置は、人体の背面側から肩上及び首横を介して人体の前面に延びるように形成され、空気を吐出する吐出孔が設けられた左右一対の導風パイプと、各導風パイプに空気を送風する送風機とを備え、前記冷却具を送風機の外側に取り付け、冷却具本体の外部の空気が冷却具の伝熱部材により冷却されて送風機に吸入されるように構成している。
これにより、冷却具によって冷却された空気が各導風パイプから吐出され、人体の冷却効果が高まる。この場合、保冷具の保冷剤は、伝熱部材以外の部分が断熱性の冷却具本体によって覆われていて外部の空気と熱交換することがないので、伝熱部材と接触する外部の空気のみが保冷剤によって冷却される。
本発明によれば、例えば夏場の工事現場など、周囲の温度が高い場合でも、冷却具によって冷却された空気が各導風パイプから吐出され、人体の冷却効果を高めることができるので、例えば熱中症の予防対策に効果的である。この場合、軽量で簡素な構造によって空気を冷却することができるとともに、伝熱部材と接触する外部の空気のみを保冷剤によって冷却することができるので、保冷剤の冷却能力を長時間維持することができる。
図1乃至図11は本発明の一実施形態を示すもので、人体に向かって送風する人体用送風装置を示すものである。
同図に示す人体用送風装置1は、人体Aの背面から人体Aの肩上を介して人体Aの前面に亘って位置するように形成されたベース部材10と、ベース部材10に付設された左右一対の送風機20と、送風機20の吹出口から人体10の肩上及び首横を介して人体Aの前面まで延びる左右一対の導風パイプ30と、送風機20に吸入される空気を保冷剤によって冷却する冷却具40とを備えている。
ベース部材10は、人体Aの背面に位置して左右一対の送風機20が取り付けられる主ベース部11と、主ベース部11の左右上部から人体Aの肩上を介して人体Aの前面に延びる左右一対の延出部12とを備えている。各延出部12には、延出部12の先端からそれぞれ下方に延びる左右一対の連結ベルト12aが設けられ、各連結ベルト12aの先端側には人体側の胴ベルトに結合可能なクリップからなる結合部12bが設けられている。また、ベース部材10には、各延出部12同士を人体Aの前面側で連結する胸部ベルト13が設けられ、胸部ベルト13は、雄部14a及び雌部14bを備えた締結バックル14により締結及び締結解除が可能となっている。更に、ベース部材10には、導風パイプ30を取り付けるための複数の取付ベルト15が設けられ、各取付ベルト15は導風パイプ30に沿って互いに間隔をおいて配置されている。本実施形態では、各取付ベルト15として面ファスナーを用いた。
各送風機20は、薄型略直方体形状の筐体21と、筐体内に配置されたファン22とを備えている。本実施形態ではファン22としてシロッコファンを用いた。筐体21の背面(人体側)はベース部材10のベース部11に着脱自在に固定され、筐体21の前面には空気を吸入する多数の吸入孔21aが設けられている。本実施形態では、図示しない面ファスナーを用いて送風機20をベース部11に取り付けている。筐体21の上部には導風パイプ30に空気を供給する吹出口が形成され、吹出口には導風パイプ30が接続されている。筐体21は、筐体21の前面側を形成する前面部21bと、筐体21の背面側を形成する背面部21cとからなり、前面部21b及び背面部21cは互いに着脱自在に結合されている。また、前面部21bの中央側には冷却具40を取り付けるための取付孔21dが設けられている。
各送風機20には、バッテリなどの電装品を収容する電装袋23が付設されている。電装袋23は一部のみがベース部材10のベース部11に固着されており、他の所定箇所が面ファスナーなどの着脱部材な連結手段によりベース部11に取り付けられている。これにより、バッテリ交換時の作業性が向上する。ベース部材10の各延出部12の先端部付近には、各送風機20の駆動オンオフを切り替える電源スイッチ24が送風機20ごとに付設されている。電源スイッチ24は、本実施形態のように各送風機20に対応して複数設けてもよいし、1つの電源スイッチ24で両送風機20を同時に制御するように構成してもよい。なお、各図では、電源スイッチ24と接続するケーブルは図示を省略した。
導風パイプ30は、一方の端部が送風機20の吹出口に嵌合している。すなわち、1つの導風パイプ30と1つの送風機20とは1つのユニットを形成している。導風パイプ30には、複数の吐出孔31が形成されている。吐出孔31の形状、位置、個数は種々の形態が可能である。また、導風パイプ30の他方の端部(先端部)には栓32が設けられている。
本実施形態では、略丸穴形状の6つの吐出孔31を、所定の間隔をおいて長手方向に連なるように形成した。具体的には、2つの吐出孔31a及び31bは、人体10の胸前付近に形成されている。これら2つの吐出孔31a及び31bは、人体Aに対してやや平行に空気が吐出する角度に形成されている。
また、他の3つの吐出孔31c,3d,31eは、主として、人体10の首又は顔方向に向かって空気を吐出するように形成されている。各吐出孔31c,31d,31eから吐出された空気は、人体Aの首又は顔方向に風が供給されるような角度に形成されている。ここで、3つの吐出孔31c,31d,31eは、導風パイプ30の中心軸に対して、吐出方向が互いに異なる角度となるように形成されている。これにより、使用者個人の人体Aに適した送風が可能となる。
さらに、他の1つの吐出孔31fは、人体の背面側に形成されている。この吐出孔31fは、人体10に対してやや平行に空気が吐出する角度に形成されている。より具体的には、吐出孔31c,31d,31eは、背面方向にあるものほど、吐出方向が上方になるように形成されている。
なお、人体Aの胸前付近に形成された吐出孔31a及び31b並びに背面側に形成された吐出孔31fは、ベース部材10側に向かって開口するように形成してもよい。この場合、ベース部材10として通気性の良好な部材を用いれば、ベース部材10を通過して人体Aの表面に向かって風を供給することができる。
冷却具40は、保冷剤2を出し入れ可能に収容する断熱性の冷却具本体41と、冷却具本体41内の保冷剤2と冷却具本体41の外部の空気(冷却対象物)とを熱交換する伝熱部材42とを備え、保冷材2としては、例えば少量の高吸水性ポリマーを混合した水を外袋に充填してなるものが用いられる。
冷却具本体41は、断熱性の素材からなり、例えばポリウレタンスポンジをアルミ蒸着フィルムで被覆した周知の断熱シートを薄型の袋状に形成してなる。冷却具本体41の一端は保冷剤2を出し入れするために開口しており、冷却具本体41の一端は冷却具本体41に延設された折り曲げ可能な蓋部41aによって閉鎖されるようになっている。蓋部41a及び冷却具本体41には、冷却具本体41側に折り曲げた蓋部41aと冷却具本体41の外面とを結合する面ファスナー41bが設けられ、面ファスナー41bによって蓋部41aを閉鎖状態に保持するようになっている。冷却具本体41の厚さ方向一方の面の中央側には伝熱部材42が配置される四角形状の開口部41cが設けられている。
伝熱部材42は、冷却具本体41内の保冷剤2と接触する第1の伝熱部42aと、冷却具本体41の外部の空気と接触する第2の伝熱部42bとを有し、第2の伝熱部42bには複数のフィン42cが互いに間隔をおいて設けられている。この場合、伝熱部材42はステンレス等の金属板を折り曲げることによって形成されている。また、伝熱部材42の幅方向(フィン配列方向)の両端には、それぞれ幅方向外側に向かって延びるフランジ部42dが設けられている。伝熱部材42は、各フランジ部42dを除く部分が冷却具本体41の開口部41cと同等の大きさの四角形状に形成され、図8に示すように冷却具本体41の開口部41cに配置される。この場合、伝熱部材42の各フランジ部42dが冷却具本体41の厚さ方向一方の面の裏面に接着されることにより、伝熱部材42が冷却具本体41に固定されている。また、伝熱部材42の中央部には、送風機に取り付けるためのボルト43が螺合するネジ孔42eが設けられている。
前記冷却具40は、図9に示すように冷却具本体41の一端から冷却具本体41内に冷却済みの保冷剤2を収容し、蓋部41aを閉鎖することにより使用される。また、冷却具40はボルト3によって送風機20に取り付けられる。この場合、図10に示すように筐体21の背面部21cから前面部21bを取り外し、前面部21bの取付孔21dに前面部21bの内側から挿通したボルト43を伝熱部材42のネジ孔42eに螺合する。その際、前面部21bの外面と伝熱部材42の各フィン42cの先端とが当接した状態で前面部21bと伝熱部材42とが互いに締結される。この後、筐体21の前面部21bを背面部21cに結合することにより、図11に示すように冷却具40が送風機20に固定される。この場合、図4に示すように二つの冷却具40が各送風機20にそれぞれ取り付けられる。
以上のように構成された人体用送風装置1においては、ベース部材10のベース部材10が人体Aの背面に位置し、ベース部材10の各延出部12及び各導風パイプ30が人体Aの肩に掛けられるとともに、ベース部材10の各延出部12及び各導風パイプ30の先端側が人体Aの前面側に位置する。
ここで、各電源スイッチ24をオンにすると、各送風機20が作動し、各送風機20から送風される空気が各導風パイプ30の吐出孔31から吐出される。これにより、各導風パイプ30の吐出孔31から吐出される風が人体Aに送風され、人体Aが冷却される。この場合、冷却具40の伝熱部材42は第1の伝熱部42aが冷却具本体41内の保冷剤2に接触していることから、第2の伝熱部42bに接触する冷却具本体41の外部の空気が第2の伝熱部42bによって冷却される。即ち、送風機20に吸入される空気は、図11に示すように伝熱部材42の各フィン42cの間を通って送風機20の吸入孔21aに流入することから、保冷具40内の保冷剤2によって冷却された空気が各導風パイプ30の吐出孔31から吐出される。また、保冷具40の保冷剤2は、伝熱部材42の第1の伝熱部42aと接触している部分以外の部分が、断熱性の冷却具本体41によって覆われていて外部の空気と熱交換することがないので、伝熱部材42の第1の伝熱部42aと接触する外部の空気のみが保冷剤2によって冷却される。
このように、本実施形態の人体用送風装置1よれば、人体Aの背面側から肩上及び首横を介して人体の前面に延びるように形成され、空気を吐出する吐出孔31が設けられた左右一対の導風パイプ30と、各導風パイプ30に空気を送風する送風機20とを備え、各導風パイプ30の吐出孔31から吐出される空気によって人体Aを冷却するようにしたので、導風パイプ30を肩掛け構造とすることができ、安定した送風が可能となるとともに、既存の衣服上に着用可能となるので、低コストに構成することができる。
また、送風機20に吸入される空気を保冷剤2によって冷却する冷却具40を備えているので、例えば夏場の工事現場など、周囲の温度が高い場合でも、冷却具40によって冷却された空気が各導風パイプ30から吐出され、人体の冷却効果を高めることができ、例えば熱中症の予防対策に効果的である。
この場合、冷却具40は、保冷剤2を出し入れ可能に収容する断熱性の冷却具本体41と、冷却具本体41内の保冷剤2と冷却具本体41の外部の空気とを熱交換する伝熱部材42とを備え、冷却具40を送風機20の外側に取り付けるようにしているので、軽量で簡素な構造によって空気を冷却することができるとともに、伝熱部材42と接触する外部の空気のみを保冷剤2によって冷却することができ、保冷剤2の冷却能力を長時間維持することができる。
また、伝熱部材42は、冷却具本体41内の保冷剤2と接触する第1の伝熱部42aと、冷却具本体41の外部の空気と接触する第2の伝熱部42bとを有するので、第1の伝熱部42aと第2の伝熱部42bとの間で効率よく伝熱することができ、伝熱部材42による冷却効果を高めることができる。
さらに、第2の伝熱部42bは複数のフィン41cを有するので、各フィン41cによって伝熱面積を大きくすることができ、冷却効果をより高めることができる。
また、伝熱部材42は金属板を折り曲げることによって形成されているので、例えばアルミニウムの成形品に比べて肉厚を薄くすることができ、軽量化を図ることができる。
なお、前記実施形態では、冷却具40を人体用送風装置1に用いたものを示したが、冷却具40は人体用送風装置1以外にも用いることができる。例えば、パーソナルコンピュータ等の電子機器の発熱部品を冷却する場合など、保冷剤によって冷却対象物を効率よく冷却するための用途であれば、様々な用途に用いることができる。この場合、伝熱部材42にフィン42cに代えて、例えば波形に湾曲したフィンや剣山状に突出する複数の伝熱部を設けるようにしてもよい。また、伝熱部材42にフィン42cを設けずに第2の伝熱部42bを平面状に形成すれば、例えば面接触により任意の物体を冷却することも可能である。
さらに、前記実施形態では、各送風機20に1つずつ冷却具40を取り付けたものを示したが、2つの伝熱部材42を有する冷却具を各送風機20に亘って延びるように横長に形成した1つの冷却具を各送風機20に取り付けるとともに、冷却具に各送風機2に対応する2つの伝熱部材42を設け、1つの冷却具によって各送風機20を冷却するようにしてもよい。
また、前記実施形態では、伝熱部材42として金属板を折り曲げたものを示したが、アルミニウム等の成形品を用いるようにしてもよい。
1…人体用送風装置、2…保冷剤、20…送風機、30…導風パイプ、31…吐出孔、40…冷却具、41…冷却具本体、42…伝熱部材、42a…第1の伝熱部、42b…第2の伝熱部、41c…フィン、A…人体。
Claims (5)
- 保冷剤を出し入れ可能に収容する断熱性の冷却具本体と、
冷却具本体内の保冷剤と冷却具本体の外部の冷却対象物とを熱交換する伝熱部材とを備えた
ことを特徴とする冷却具。 - 前記伝熱部材は、冷却具本体内の保冷剤と接触する第1の伝熱部と、冷却具本体の外部の冷却対象物と接触する第2の伝熱部とを有する
ことを特徴とする請求項1記載の冷却具。 - 前記第2の伝熱部は複数のフィンを有する
ことを特徴とする請求項2記載の冷却具。 - 前記伝熱部材は金属板を折り曲げることによって形成されている
ことを特徴とする請求項3記載の冷却具。 - 人体に空気を送風する人体用送風装置であって、
人体の背面側から肩上及び首横を介して人体の前面に延びるように形成され、空気を吐出する吐出孔が設けられた左右一対の導風パイプと、
各導風パイプに空気を送風する送風機とを備え、
請求項1、2、3または4記載の冷却具を送風機の外側に取り付け、
冷却具本体の外部の空気が冷却具の伝熱部材により冷却されて送風機に吸入されるように構成した
ことを特徴とする人体用送風装置。
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