JP2017119928A - 冷却具及びこれを用いた人体用送風装置 - Google Patents

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

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。

特開２００５−５４２９９号公報 特開２０１３−３６４１０号公報

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。

本発明の一実施形態を示す着用状態の人体用送風装置の正面図 着用状態の人体用送風装置の背面図 平面状に展開した状態を示す人体用送風装置の平面図 冷却具を取り付けた状態の人体用送風装置の背面図 冷却具の斜視図 冷却具の側面断面図 伝熱部材の斜視図 伝熱部材の側面図 冷却具の分解斜視図 冷却具の分解斜視図 送風機への冷却具の取付工程を示す側面断面図 送風機への冷却具の取付状態を示す側面断面図

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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