JP2001161738A - 部分冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動が容易で、身体の限定された部位を冷却
することが可能な小型の冷却装置を提供することにあ
る。 【解決手段】 冷却装置を異方性熱伝導体で構成するこ
とにより、これを冷却するための冷却部を狭い範囲に限
定させ、吸熱機構の大きさを小型化できるようにして、
冷却装置の小型化を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、身体の所定の部位
の温度を調整する冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、身体の冷却を行う装置としては、
発熱の治療装置や安眠のための装置などが考案されてい
る。即ち、発熱の治療を行うものは、基本的には寝台の
全部を冷却機構によって恒常的に冷却するものであり、
安眠を得るためのものは、ヒートポンプを寝台中に埋設
し、頭部の熱を足部に運ぶようにするものである（特開
昭５６−１３９７１３号公報、特開昭５７−１１６１３
号公報等）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術は、
基本的には身体の全体を冷却するものであり、その装置
構造が大掛かりで使いにくく、しかも高価であるため
に、現実に普及していないという問題がある。

【０００４】本発明は、これらの課題に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、移動が容易で、身体の限定さ
れた部位を集中的かつ効果的に冷却することが可能な冷
却装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに本発明者らが鋭意検討を行った結果、大型の冷却装
置は、身体の所望の部位を冷却するために冷却装置自体
を移動することが困難になるという知見、及び、身体の
形状に合わせて限定された範囲のみを冷却したい場合
に、この範囲に装置を当接させて必要な冷却を行うこと
が困難になるという知見を得るに至った。

【０００６】そして、これらの知見に基いて研究を重ね
た結果、「吸熱を行う部分の熱の伝導を一定方向にコン
トロールすることによって放熱を行う部分を収束させる
ことができ、熱交換面の物理的な大きさに対する冷却機
能の依存度を下げることができることから、従来と同じ
冷却能力を有する場合であっても、冷却装置を遥かに小
型化できる」ということを見出し、本発明を完成するに
至った。

【０００７】また、本発明の完成には、「身体の一部と
当接し、吸熱を行う部分と、冷媒等を冷却する冷却機構
とを分離することによって当接体の大きさを小型化でき
るという知見」及び「冷却装置にペルティエ効果を利用
した装置を用いることによって冷却装置自体のサイズを
小型化することができるとういう知見」、さらに「良熱
伝導性の柔軟体を用いることにより、身体を当接させた
場合のクッション性を損なわずに、身体への冷却効果を
確保することが可能になるという知見」が貢献してい
る。

【０００８】より具体的には、本発明は以下のようなも
のを提供する。

【０００９】（１） 冷却機構と、身体の一部に当接さ
せられる当接体と、この冷却機構と当接体とを連結し、
内部に冷却媒体が通される配管と、この冷却媒体を流動
させる駆動力を与える駆動装置と、からなる部分冷却装
置であって、前記当接体は、前記配管の一部と、当該配
管の一部を囲繞する良熱伝導性の柔軟体と、からなり、
前記当接体が当接させられる身体の所定の部位の冷却を
行うことを特徴とする部分冷却装置。

【００１０】このような構成とすることにより、身体か
らの吸熱を行う当接体と、この当接体の放熱を促進させ
る冷却機構が分離され、身体の一部に当接させられる当
接体の小型化を実現することができる。

【００１１】（２） 前記柔軟体には、その所定の箇所
にヒートパイプが埋設されており、当該ヒートパイプの
一端に前記配管の一部分が接触させられていることを特
徴とする上記（１）記載の部分冷却装置。

【００１２】即ちこのヒートパイプは、長手方向にのみ
熱を伝導させ、その周方向には熱が伝導しないものであ
り、熱の伝導先が収束されることから、このような構造
とすることによって、身体からの吸熱を行ったヒートパ
イプの放熱部分を限定することが可能となり、この放熱
部分を冷却するために接触させられる配管を狭い範囲に
限定することも可能となることから、当接体の小型化を
実現することができるようになる。

【００１３】（３） 前記冷却機構は、熱伝素子に電流
を流す際に生じるペルティエ効果により、素子の一方の
側の面を冷却し他方の側の面を加熱する小型の冷却・加
熱装置であることを特徴とする上記（１）又は（２）い
ずれか記載の部分冷却装置。

【００１４】このような構造とすることにより、冷却機
構の小型化を図ることができ、装置全体としての小型化
を実現することもできる。

【００１５】（４） 前記当接体は、対抗するいずれか
の少なくとも２辺にバンド体が設けられていることを特
徴とする上記（１）から（３）いずれか記載の部分冷却
装置。

【００１６】このような構造とすることにより、当接体
を身体の一部に当接させ、この状態を維持するようにこ
れらのバンド体を身体の一部に巻回できるので、当該当
接体の落脱やずれを防止することができる。

【００１７】また、これらのバンド体は、当接体が身体
の一部に当接する面に対して直交する面であって、か
つ、相互に対向するいずれかの２面に設けられるように
すると好適である。

【００１８】（５） 前記当接体は、枕状に形成されて
いることを特徴とする上記（１）から（４）いずれか記
載の部分冷却装置。

【００１９】[用語の定義]本発明において、「冷却装
置」とは、これと接する冷却媒体の温度を下げることが
できるものであればよく、当業者によって適宜選択され
るが、このようなものの例としては、熱伝素子から構成
され、ペルティエ効果をその冷却に利用した冷却装置等
が挙げられる。

【００２０】また、本発明において、「当接体」とは、
身体の一部に接する面を持ち、少なくとも配管の一部を
内包することができる空間を有する立体物であれば良
く、その形状は限定されず、例えば方形であっても球形
であっても良い。

【００２１】さらに、本発明おいて、「配管」とは、内
部に冷却媒体が通る空間を有する管であれば良いが、冷
却効率を上昇させるため、その外周部を断熱材で覆うよ
うにすると好適である。

【００２２】本発明において、「良熱伝導性の柔軟部
材」とは、外部からの押圧に対してクッション性を有し
ながらも、断熱性が低く熱伝導性が高い部材をいい、そ
のようなものの例としては、銀粉、アルミニウム粉、カ
ーボン粉、酸化鉄（フェライト）粉等を配合したスポン
ジ、ゲル、ビーズ、柔らかいゴム及び水又は水とこれら
の混合物等が挙げられる。

【００２３】本発明において、「枕体」とは、寝具とし
ての枕状の形状を有する部材を意味するが、そのような
ものの例としては、図１に示されるように略中央部が長
手方向に向かって凹状に形成されたものが挙げられる。

【００２４】このような形状とすることにより、身体を
横臥した状態で使用した場合における快適性を実現する
ことができる。

【００２５】

【発明を実施するための形態】［全体構成］図２、図３
は、本発明に係る部分冷却装置の好適な実施の形態を示
すブロック図である。

【００２６】図２に示されるように、本発明に係る部分
冷却装置は、冷却装置１と当接体３とこれらの間に連結
された配管５と、ポンプ７と、からなり、この配管５の
内部には図示しない冷却媒体が封入されており、この冷
却媒体は、ポンプ７からの付勢によって配管５内を循環
する。

【００２７】そして、図３に示されるように、本発明の
実施の形態に係る部分冷却装置においては、当接体３の
内部には、波型に形成された配管５の一部が内設されて
いる。

【００２８】このような構造とすることにより、身体か
らの吸熱を行う当接体と、この当接体の放熱を促進させ
る冷却機構が分離され、身体の一部に当接させられる当
接体の小型化を実現することができる。

【００２９】図４は、本発明の要部を説明するためのブ
ロック図である。

【００３０】そして、図４に示されるように、当接体の
中央付近には、ヒートパイプ９が配設されており、この
ヒートパイプ９の一方の端部（放熱部）を覆うように、
冷却配管部１１が配設されている。

【００３１】このような構成とすることにより、冷却配
管部１１内に冷却媒体が循環し、ヒートパイプ９の放熱
部と冷却媒体との間で熱交換が行われる。

【００３２】そして、この冷却配管部１１は、配管５の
端部と連結されており、その内径が配管５の内径よりも
小さく形成されている。

【００３３】このような構造とすることにより、冷却媒
体が配管５を通過する際の熱損失を相対的に小さくしつ
つ、冷却配管部１１における冷却媒体と放熱部９２との
間の熱交換率を大きくすることができ、冷却配管部１１
の冷却効率の上昇を図ることができる。

【００３４】［ヒートパイプを使用した冷却機構］図４
から明らかなように、本発明において特徴的なことの一
つは、熱伝導体にいわゆるヒートパイプを使用している
ことである。このヒートパイプは、「減圧下で所定の冷
媒が封入された封入管」からなる。

【００３５】そして、図５に示されるように、前記封入
管内において「当接体が当接させられる身体の一部から
前記良熱伝導性の柔軟部材を介して入熱部９１へ熱が伝
導し、この入熱部９１で液体状態の冷媒が気化し、当該
気化した冷媒が放熱部９２へ移動し、この放熱部での放
熱によって冷却されて液化し、当該封入管内の内壁を伝
わって入熱部９１へ戻り、再び気化するというサイクル
によって冷却を行うもの」であり、この実施の形態にお
いては古河電気工業株式会社製のものを使用している。

【００３６】また、図６に示されるように、ヒートパイ
プ９は、放熱部に向かって設けられた水平面との角度が
０≦θであるように配置されている。

【００３７】ここで、ヒートパイプはその長手方向には
熱を極めて良好に伝導するので（銀の約１０００倍）、
図４に示されるように、当接体３の内部に並列的にヒー
トパイプ９を配置した場合には、ヒートパイプ９の周方
向には熱を殆ど伝えない一方で、長手方向には極めて良
好に熱伝導をする。そして、こうした異方性熱伝導によ
り、放熱部９２に対して効率良く熱を伝達できることと
なる。

【００３８】このため、この実施の形態に係る部分冷却
装置によれば、熱伝導体の全体を冷却せずとも、放熱部
を集中的に冷却することで効率的に熱伝導体全体の冷却
を行うことができ、所望の吸熱能力を維持しつつも吸熱
機構全体のサイズの小型化を図ることが可能となる。

【００３９】図７（Ａ）に示されるように、本発明に係
る部分冷却装置を構成する当接体３は、その対向する面
Ａ及びＢの双方に、バンド体１３が設けられている。

【００４０】そして、このバンド体１３は、自由端同士
が着脱可能に構成されており、例えば図７（Ｂ）に示さ
れるように当接体３を腕に当接させた状態で、この自由
端同士を連結することができる。

【００４１】このような構成とすることにより、本実施
の形態に係る部分冷却装置によれば、当接体３を身体の
一部に当接させた場合において、当接体３の落脱やずれ
を防止することができることに加えて、身体と当接体３
との密着状態を維持することができることから、冷却効
率を上昇させることが可能となる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る部分
冷却装置によれば、身体の一部の熱の吸熱を行う熱伝導
体の部分を改良したことにより、小型の器具であっても
身体の局所を効果的に冷却することができる。

【００４３】また、冷却装置の小型化を実現することが
できることから、移動をすることが容易であるととも
に、身体の様々な部位を所望の範囲で冷却することがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る枕体の形状例を説明するための
ブロック図である。

【図２】 本発明に係る冷却装置の好適な実施形態を示
すブロック図である。

【図３】 本発明に係る冷却装置の好適な実施形態を示
すブロック図である。

【図４】 本発明の要部を説明するためのブロック図で
ある。

【図５】 本発明において、異方性熱伝導体を用いた場
合の熱エネルギーの流れを説明するためのブロック図で
ある。

【図６】 ヒートパイプの配置を示す図である。

【図７】 本発明において、当接体に設けられたバンド
体を説明するためのブロック図である。

【符号の説明】

１ 冷却装置 ３ 当接体 ５ 配管 ７ ポンプ ９ ヒートパイプ ９１ 入熱部 ９２ 放熱部 １１ 冷却配管部 １３ バンド体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却機構と、身体の一部に当接させられ
   る当接体と、この冷却機構と当接体とを連結し、内部に
   冷却媒体が通される配管と、この冷却媒体を流動させる
   駆動力を与える駆動装置と、からなる部分冷却装置であ
   って、 前記当接体は、前記配管の一部と、当該配管の一部を囲
   繞する良熱伝導性の柔軟体と、からなり、 前記当接体が当接させられる身体の所定の部位の冷却を
   行うことを特徴とする部分冷却装置。
2. 【請求項２】 前記柔軟体には、その所定の箇所にヒー
   トパイプが埋設されており、当該ヒートパイプの一端に
   前記配管の一部分が接触させられていることを特徴とす
   る請求項１記載の部分冷却装置。
3. 【請求項３】 前記冷却機構は、熱伝素子に電流を流す
   際に生じるペルティエ効果により、素子の一方の側の面
   を冷却し他方の側の面を加熱する小型の冷却・加熱装置
   であることを特徴とする請求項１又は２いずれか記載の
   部分冷却装置。
4. 【請求項４】 前記当接体は、対抗するいずれかの少な
   くとも２辺にバンド体が設けられていることを特徴とす
   る請求項１から３いずれか記載の部分冷却装置。
5. 【請求項５】 前記当接体は、枕状に形成されているこ
   とを特徴とする請求項１から４いずれか記載の部分冷却
   装置。