JP2001288605A - 冷却用材および冷却システム - Google Patents
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Abstract
達成し得なかった身体を冷却する衣服または、密閉形防
護服の下に着用した時に衛生的で優れた冷却効果を提供
する冷却用材および冷却システム。 【解決手段】少なくとも(1)水分移行層、(2)空気
通過層および(3)空気遮断層が積層された3層構造か
らなり、湿潤した(1)の水分が(2)で熱を奪われ温
度低下する冷却用材および該冷却用材の(2)に空気を
送り込む機構を備えた冷却システム。また、水分移行層
が抗菌機能を有し、空気通過層の厚さが2mm以上10
0mm以下、見掛密度が0.005cm3/g以上0.
5 g/cm3以下であることを特徴とする冷却用材お
よび冷却システム。
Description
る際に身体を冷却するために装着する冷却用材、より具
体的には衣服または装具に関するものである。特に作業
環境の熱、薬品、放射線等から身体を守る保護衣着用時
に涼風を得ることができず、体温上昇と多量発汗が伴う
場合に保護衣の内に着用又は装着するものに関するもの
である。
の他の窯業関係の作業者等の暑熱環境で作業する作業者
は輻射熱で身体温度が上昇すると共に多量発汗する。あ
るいは原子力施設等などの被爆危険性のある環境下で作
業する作業者は放射線防護用のシール性の高い密閉型保
護衣を着用するので暑く発汗量も高い。また、汗から生
ずる不快な臭気などが防護衣内にこもる。
が、いくつか提案されている。例えば以下に示すような
技術が挙げられる。特開昭55-106171に示されるような
CO2等の冷却媒体を衣服内に収納する方法。特開平2-1
45801に示されるような携帯冷却ユニットで冷却した冷
風を作業服内に送風する方法。特開平4-209807に示され
るような衣服内にパイプを張り巡らしパイプ内の冷媒を
循環させる方法。特開平4-209809に示されるような冷風
通路を有し内側にはっ水性多孔材を配して冷風を該多孔
から身体に吹き出す方法。特開平6-220705に示されるよ
うな電子冷却素子をユニット化して用いる方法などがあ
る。
ドライアイスの他、氷嚢や冷媒のアイスパックを冷蔵庫
等で冷却した後衣服内に挿入する。この場合冷却媒体の
準備保管に装置設備を要することや、気化または液化し
た冷却媒体の処理対応、冷却可能時間に制限があるこ
と、冷却温度の制御が困難といった問題点がある。
装置設備を要すること、また気密型の保護衣を着用した
場合等は送風により衣服内が余圧となり衣服が膨れ上が
るために作業性が低下するといった問題がある。
る方法は上記と同様に別途冷却装置設備を要すること、
冷却媒体を循環するためのポンプを要することあるいは
パイプの可とう性が低い場合は動作の支障となり作業性
が低下するといった問題がある。
風を送る方法では冷却装置や作業環境外の空気を送る装
置が必要となること、あるいは、はっ水性多孔材が身体
から発生する汗やその他汚れにより目詰まりするといっ
た問題がある。
側に送風等で別途冷却する機構を設ける必要があり、電
源を含めた装置自体が大掛かりとなり作業性が劣ること
や加熱側の産熱の処理といった問題が生じる。いずれの
場合も、装置の大型化、冷却効率の低さ、更に装着した
時の作業性などが劣り、暑熱環境下での作業に適するも
のではない。
する臭気については言及されておらず、再着用した時な
どに不愉快な匂いが発生する対策はなされていない。
術における問題を解決しようとするものである。すなわ
ち、暑熱により多量発汗するような作業環境下に於い
て、作業者の身体を冷却し、長時間作業が可能であり多
くの特別な付属装置や送気ラインを具備することなく、
作業性の低下が小さい冷却用材及び冷却システムを提供
しようとするものである。特にJIS T 8115:1998で区分
されている気密形防護服あるいは密閉形防護服のうち送
気式でない防護服に適した冷却用材であり、かつ防護服
内の空気あるいは、防護服外の空気を小型の送風機で循
環、送入することを特徴とするものである。更に、再使
用する場合についても不快感を伴わない防護衣を提供す
るものである。
解決するために鋭意検討の結果本発明に至った。すなわ
ち、本発明は、人体の肌に接する方から(1)水分移行
層、(2)空気通過層および(3)空気遮断層の3層に
積層された構造からなる冷却用材である。(1)の水分
が(2)で蒸発し、その時気化熱として奪われ温度低下
することを特徴とする。また(1)水分移行層を構成す
る繊維が抗菌性繊維からなり、更に該冷却用材の(2)
に空気を送り込む機構を備えることにより更に冷却効率
を向上させる冷却システムである。
るいは密閉型防護服等の保護衣を着用しての作業時には
熱ストレスが甚だしく、体温上昇も激しい。生理学的に
は、深部体温が42℃以上になると長時間耐えることが
できず生命維持に危険が生じると言われており、体温低
下のために多量の発汗作用が起こる。また最大発汗量
は、諸説もあるが1000ml/時間以上に達することもある
と言われている。
したものである。すなわち、発汗で生じた水分を素早く
蒸発させ、その蒸発潜熱を奪うことで冷却しようとする
ものである。水分移行層(1)とは、身体から発散した
汗水分を吸収すると共にその水分が蒸発する部位であ
る。
やすい素材が良く、例えば綿、麻等の天然繊維、レーヨ
ン、ポリノジック、リオセル等の再生繊維、アセテー
ト、トリアセテート、プロミックス等の半合成繊維とい
った元来親水性繊維から成る繊維集合体が挙げられる。
また、本来疎水性であるポリエステル、ナイロン、ポリ
プロピレン、ポリエチレンなどの合成繊維でもよいが、
原糸改質や表面加工により濡れ性を高めたり、極細化や
異型断面、親水性モノマーを共重合とすることで水分移
行性を高めたりしたポリエステル、ナイロン、ポリプロ
ピレン、ポリエチレン等やその共重合体、その他合成繊
維の繊維集合体が更に好ましい。またこれらの混合品や
複合化したり、混繊した糸条から成る繊維集合体等も挙
げられる。繊維集合体の形状としては通常の衣料用の織
物、編物、または不織布、紙およびこれらを組み合わせ
たものである。
である。抗菌性の付与の方法はいろいろ古くから知られ
ている(特開昭54-86584、特開昭61-245378、特開昭4-8
14365)。本発明に供する抗菌繊維は特にいずれの方法
で処理されたもので充分である。特に、ホスホニウム塩
を主鎖および/または側鎖に結合した高分子物質と親水
性物質を含むものが、耐久性もよく好ましい。抗菌性を
付与することにより、使用後の菌の発生もなく、消臭効
果が得られる。
汗水分が蒸発すべき空間を意味する。ここで汗水分が蒸
発すると共に蒸発潜熱が奪われて(1)の温度が低下す
る。水分の蒸発を促すために(2)に含まれる空気が定
量的に移動することが好ましく、そのために送風機構を
備えるとさらに良い。
容易に移動するよう連続した空間が存在する構造が必要
である。このような構造として厚さが2mm以上100
mm以下、かさ高性が 2cm3/g以上200 cm3
/g以下である空気通過層が本技術の目的を達成するこ
とができる。その材料の例としては特開平7−6806
1に示される熱可塑性樹脂の三次元ランダム接合した網
状構造体、あるいは20dtex以上200dtex以下程度の
エステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレンな
どの合成繊維モノフィラメントを用いたダブルラッセル
編物等が挙げられる。
分な空間を得られず、空気の流通が妨げられて、水分移
行層に含まれる水を蒸発させることができない。また、
100mmを超える場合は水分移行層表面での空気の流
速が低くなると共に、衣服として着用することを考慮す
ると大きくなりすぎ作業性が低下する。
の場合は繊維等の充填率が上がり、空気の流れの抵抗と
なるために冷却効果が劣る。また200cm3/gを超
える場合は充分な空間が得られるものの、衣服として着
用した際に作業動作によって変形が生じ空気の流通を妨
げることとなる。
した空気が、この(2)の層を流れやすくするために設
けた層である。(3)は一般のフィルムまたは、高密度
織物、織編物・不織布へ樹脂などをラミネートまたはコ
ーティングしたもので、特に指定はされない。
の材を貼り合わせて、縫い糸でとめるか、部分的に接着
剤を塗布して固定してもよい。また、この貼り合わせた
ものの空気通過層側にフィルムまたは高密度織物、織編
物・不織布へ樹脂などをコーティングしたものを合わせ
て、糸で縫いとめるか接着剤にて固定して構成される。
よいが、暑熱環境下などで作業する時の密閉型防護服を
着用する際には、更にその冷却効果を発揮する。
本発明による冷却用材の構成図であり、(1)は水分移
行層、(2)は空気通過層、(3)は空気遮断層をそれ
ぞれ示し、(4)は(1)〜(3)を積層してなる冷却
用材を示す。第2図は本発明における冷却システムであ
り、(23)の送風機より発生した気流を(22)の送
風管を通じて、(4)の冷却用材に配置した送風ノズル
より送り込む機構であることを示す。
として、例えばチョッキ、腹巻き、襟巻き、全身または
半身を覆う衣服等の任意の形状で身体の冷却に供するこ
とができる。本発明による冷却用材を装着した上に保護
衣を着用する場合、防護服内に存在する空気を送風機に
よって循環させて冷却用材の空気通過層に送り込むこと
が可能である。また、防護服外の空気を送り込む場合に
は外気の汚染物質が侵入しないよう送風機の空気取り入
れ口に粒子ろ過フィルターやガス吸着フィルターを併用
しても構わない。
る。ただし、下記実施例はこの発明を制限するものでは
なく、前・後記の主旨を逸脱しない範囲で変更実施する
ことは全て本発明の技術範囲に包含される。
下記の通りである。 厚さ:7gf/cm3の荷重を掛けた際の厚さを測定し
た。 かさ高性:試料を15cm×15cmの大きさに切断
し、4か所の高さを測定し、体積を求め、試料の体積を
重さで除した値で示す。(n=4の平均値)
の測定方法について詳細に説明する。尚、試験環境は2
5℃±1℃で行った。 (1)ホットプレート(井内盛栄堂;ECホットプレー
ト、EC−1200)の上に湿潤紙(20cm×20c
mのろ紙に300g/m2で水を含ませる)を置く。こ
れを身体の産熱と発汗のモデルとする。 (2)湿潤紙の上に熱伝対温度計の温度検出端を置く。 (3)その上に試料(15cm×15cm)を重ねて置
く。 (4)ホットプレートを40℃に設定し加熱する。 (5)約40℃で安定したらホットプレートの電源を切
る。 (6)経時時間毎の温度を計測し、電源を切った時点で
の表示温度t0と各時間における表示温度tの差を低下
温度Tとする。20分後の低下温度をT20(℃)とする (7)ホットプレートのみ単独で40℃に加温した後に
電源を切り、(6)と同様に温度計測し、20分後の低
下温度をT0(℃)とする。 (8)冷却性を次の式で求める。冷却性(℃/20分)
=T0−T20
製品の抗菌性試験法(統一法)マニュアルに準じた。即
ち、密閉容器の底部に予めサンプルを2gを置き、この
サンプルの上に予め培養した1/50ブロースで希釈した黄
色ブドウ球菌をの菌液0.2mlを蒔きね37℃のインキュ
ベーター内に18時間静置した後、20mlのSCDLP培
地を添加して充分振とうして菌を洗い落とす。これを普
通寒天培地に置き24時間後に菌数を計測し、同時に実
施した無加工試料布による菌数と比較して抗菌性を判断
し、同時に臭気を嗅いで判断した。
物(A)(繊度;66dtex×82.5d、織密度;
278本/5cm×176本/5cm、質量;65g/
m2)を用いた。このタフタにニッカノンRB 20g
/l(第四級アンモニウム塩系抗菌、日華化学株式会社
製)を付与させた。空気遮断層(2)として0.03m
m厚さのポリエチレンフィルム(C)を用いた。空気通
過層としてポリエステル系エラストマーの連続線条ラン
ダムループを有する網状弾性体を15cm×15cm切
り出して試験片(B)とした。その厚さは32.3m
m、かさ高性は22.7cm3/gである。(A)と
(C)を各々両面に配した袋状として(B)を挟み込ん
で端部を糸で布つけて固定し、冷却用材−1を作成し
た。この冷却用材−1の一方の端部に内径8mmのポリ
エチレンチューブをスリットして作成した溝空きタイプ
の送風ノズルを取り付けた。このノズルにポリエチレン
チューブを介して送風ポンプと接続した。上記に基づい
て冷却性を測定した。その際、試料の配置は下方からホ
ットプレート、湿潤紙、温度検出端、冷却用材−1と
し、冷却用材−1は下方湿潤紙側に(A)が配置される
よう置いた。さらに、この測定系全体を0.04mm厚
さのポリエチレンフィルム(D)で覆った。これは、防
護服を最外層に着用することを想定してそのモデルとし
て使用した。温度検出端の温度が40℃で安定した後ホ
ットプレートの電源を停止すると共に、送風機より6L
t/分で空気を送った。温度変化を第5図に示すと共
に、冷却性を第1表に示した。
糸(55dtex、24フィラメント:5-スルホイソフ
タル酸ジメチルエステルのトリ-n-ブチルヘキサデシル
ホスホニウム塩3mol%を共重合したもの)をパイル
糸としてナイロンフィラメント糸(66dtexモノフ
ィラメント)から成るダブルラッセル編物(B2)を用
いた以外は実施例1と同様の構成とした。ここでB2の
厚さは3.4mm、かさ高性は10.3g/cm3であ
る。実施例1と同様に冷却性を測定し、その結果を第5
図に示すと共に、冷却性を第1表に示した。
源停止20分後の表面温度を測定した。この時の温度を
T0とした。 比較例1 ホットプレートに湿潤紙を重ね、更に実施例1と同様に
測定系を0.04mm厚さのポリエチレンフィルム
(D)で覆った場合を比較例1とした。 比較例2 空気を送り込まないこと以外は実施例1と同じとした。 比較例3 空気を送り込まないこと、水分移行層には抗菌処理なし
以外は実施例2と同じとした。
よび冷却システムにあたっては、(1)抗菌機能を付与
した水分移行層、(2)空気通過層、(3)空気遮断層
が積層された3層構造からなることにより、(1)の水
分が(2)で熱を奪われて温度低下することから、また
さらに該冷却用材の(2)に空気を送り込む機構を備え
た冷却システムであることからより一層冷却効果が上が
る。従って長時間の暑熱環境下で作業するにあたり、密
閉形防護服の下に着用する場合は、特に優れた冷却効果
とともに、作業性にも優れて安全性、衛生的かつ効率性
に寄与するものである。
Claims (5)
- 【請求項1】 少なくとも(1)水分移行層、(2)空
気通過層および(3)空気遮断層からなり、(1)の水
分が(2)で熱を奪われ、温度低下することを特徴とす
る冷却用材。 - 【請求項2】 請求項1記載の冷却用材の空気通過層
に、空気を送り込むことを特徴とする冷却システム。 - 【請求項3】 請求項1記載の冷却用材の空気通過層の
厚さが2mm以上100mm以下、かさ高性が2cm3
/g以上200cm3/g以下であることを特徴とする
冷却用材。 - 【請求項4】 請求項3記載の冷却用材を用い、空気通
過層に、空気を送り込むことを特徴とする冷却システ
ム。 - 【請求項5】 水分移行層が抗菌性の繊維からなること
を特徴とする請求項1乃至4記載のいずれかの冷却用材
および冷却システム。
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