JP2001303353A - 安全帽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱電素子を安全帽内に搭載し、熱を外部に効
果的に放出する。 【解決手段】 帽体１の内壁に風路２００を形成するた
めの開口を有する衝撃吸収ライナー２ａの開口を塞ぐよ
うに衝撃吸収ライナー２ｂが設けられ、それにより風路
２００が換気穴１２ａ、１２ｂを連通するように形成さ
れる。衝撃吸収ライナー２ｂに設けられた開口に熱電素
子１００が埋め込まれ、放熱器１３が風路２００に露出
される。衝撃吸収ライナー２ｂの内側に設けられた冷却
用伝導部材１５は利用者の額に対向する位置まで延び、
冷却マット１９を介して額を冷却する。放熱器１３の外
方に衝撃吸収部材２４が設けられ、熱電素子１００と冷
却用伝導部材１５の内側にヘッドクッション７、サイド
クッション４が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、頭部を外部からの
衝撃から保護するための安全帽に係り、特に自動二輪車
などの車両運転時に着用する乗車用安全帽に関する。

【０００２】

【従来の技術】安全帽は通常ヘルメットとも呼ばれ、土
木建設作業のように屋外で作業する場合、車両を運転す
る場合あるいは野球を観戦する場合等に、頭部を保護す
るために着用することが日常的に行われている。しか
し、夏季とくに炎天下で従来の安全帽を着用したときに
は、帽体内部が蒸し暑くなり、利用者は極めて不愉快に
感じる。梅雨のように高温多湿のとき、あるいは夏季の
雨の日も同様である。

【０００３】このため、従来の安全帽には、換気穴が設
けられているものもあるが、上記問題を解決するにはほ
ど遠いものがある。更に、このような換気穴を有する安
全帽は、雨の日に屋外で着用すると、換気穴から雨が入
るという問題がある。このため、自動二輪車を走行する
ときに着用する乗車用安全帽には、換気穴の外側に開閉
可能なシャッターを設けたものもある。しかし、雨の日
にこのシャッターを閉じると、帽体内部は、体温と発汗
によって高温多湿状態になることには変わりはない。

【０００４】安全帽の内部の温度を下げる試みとして、
例えば特開平１１−０８１００７号公報には、熱電素子
を搭載した安全帽が提案されている。この技術では、安
全帽の頂上付近に帽体に開口が設けられ、この開口に熱
電素子を組み込まれている。熱電素子は、電流が流れる
と外部の熱を吸収する吸熱部と、その熱を放出する発熱
部を有するものである。

【０００５】上記従来技術では熱電素子としてペルチエ
効果を利用する素子が複数個使用されている。熱電素子
の吸熱部が帽体内部に向けて露出され、発熱部が外気に
露出されている。帽体内で発生した熱が吸熱部で吸収さ
れ、吸熱部が吸収した熱が発熱部により外気に放出され
ることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、熱
電素子が帽体外部に突出しているため、外部よりの機械
的な衝撃により熱電素子が破損する恐れがある。すなわ
ち、熱電素子は、半導体の一種であり、現在その主流は
（Ｂｉ−Ｔｅ）系である。半導体は外力に対して非常に
脆いものであり、特に（Ｂｉ−Ｔｅ）系の熱電素子は、
これを安全帽に装着した場合、安全帽の通常の取り扱い
では容易に破損する恐れがある。

【０００７】更に、熱電素子が、外気にさらされている
ために劣化するという問題がある。ペルチエ素子は、通
常は共通電極で接合されたＮ型素子とＰ型素子とにより
構成される。その電極には主に電気的熱的良導体である
銅が使用されている例が多い。電極、Ｐ型素子あるいは
Ｎ型素子が外気に露出していると、雨天時はもちろん湿
気の多いときなどには水滴が電極あるいはこれらの素子
に付着し、その状態で直流電流を流せば腐食を起こし、
これらの素子の劣化が激しくなる。

【０００８】以上の二つの問題を考慮すると、熱電素子
を帽体内部に装着することが望ましい。しかしながら、
帽体内部に熱電素子を装着すると、それが発生する熱を
外部に効果的に放出する必要がある。

【０００９】更に、熱電素子を安全帽に装着した場合、
雨天でも使用できるように、熱電素子を駆動する電源と
して電池を使用することが望ましい。その場合、電池の
消耗を防止できることが望まれる。

【００１０】更に、熱電素子を安全帽に装着した場合、
安全帽の重さが増大することは避けられない。したがっ
て、熱電素子を使用しないときに、熱電素子を簡単に取
り外せることが望ましい。

【００１１】したがって、本発明の目的は、熱電素子を
帽体内に搭載し、当該熱電素子により発生される熱を効
果的に外部に放出できる安全帽を提供することである。

【００１２】本発明の他の目的は、帽体内部に搭載され
た熱電素子により発生される熱を効果的に外部に放出で
き、かつ、外気の湿気による熱電素子に対する影響を低
減できる安全帽を提供することである。

【００１３】本発明の更に他の目的は、電池で駆動され
る熱電素子を帽体内部に搭載し、かつ電池の消耗を効果
的に低減できる安全帽を提供することである。

【００１４】本発明の更に他の目的は、簡単に取り外し
ができるように熱電素子を帽体内部に搭載した安全帽を
提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

【００１６】本発明に係る安全帽は、帽体の前方部分に
設けられた少なくとも一つの第１の換気穴と、前記帽体
の後方部分に設けられた少なくとも一つの第２の換気穴
と、前記帽体の内壁に沿って敷設され、前記第１、第２
の換気穴を連通する空気の通路を形成するように形成さ
れた衝撃吸収部材と、前記通路に熱的に接続された放熱
部材と、吸熱部と発熱部とを有し、前記帽体の内部に前
記通路から隔離して設けられ、前記発熱部が前記放熱部
材に熱的に接続されている熱電素子と、を有するもので
ある。これにより外気を利用して熱電素子から発生する
熱を外部に効果的に放出することができる。しかも熱電
素子に対する上記通路を通過する外気の湿気の影響を減
らすことができる。

【００１７】具体的には、前記衝撃吸収部材を貫通し前
記通路に通じる位置に開口が設けられ、前記熱電素子
は、前記発熱部を前記通路に向け、前記吸熱部を前記帽
体の内側に向けて前記開口に埋設され、前記放熱部材
は、前記発熱部の前記通路側に前記通路内に突出して設
けられている。これにより熱電素子と前記放熱部材を、
安全帽を着用するうえで邪魔にならないように帽体内部
に収容することができる。

【００１８】具体的には、前記開口と前記熱電素子との
間の間隙は封じられていることである。これにより熱電
素子に対する前記通路を通過する外気の影響をより確実
に緩和又は回避できる。

【００１９】更に具体的には、上記放熱部材と上記帽体
の内壁との間に他の衝撃吸収部材が更に設けられ、前記
吸熱部に対向して、前記帽体の内側位置に他の衝撃吸収
部材が更に設けられている。これにより利用者の頭部を
外部からの衝撃からより強く保護できる。

【００２０】更に具体的には、前記吸熱部に熱的に結合
され、当該吸熱部から利用者の額が当接される前記帽体
内部の位置まで延在する冷却用伝導部材を更に有し、前
記冷却用伝導部材は、利用者の額の２次元的な広がりに
対応した２次元的な広がりを有する額拡散部と、当該額
拡散部を前記吸熱部に結合するための熱伝導部を有す
る。これにより利用者の額を冷却でき、より効果的に涼
感を利用者に与えることができる。

【００２１】更に具体的には、前記額拡散部に対向し前
記帽体の内側位置に熱伝導性を有する衝撃吸収部材が更
に設けられていることである。これにより利用者の額を
冷却するとともに利用者が受ける衝撃を減らすことがで
きる。

【００２２】更に具体的には、前記帽体の内壁に沿って
敷設された前記衝撃吸収部材は、前記帽体の内壁に固定
され、前記第１の換気穴から前記第２の換気穴に至る前
記通路を形成するための欠損部を有する第１の衝撃吸収
部材と、前記第１の衝撃吸収部材の前記欠損部を覆い前
記通路を形成するための第２の衝撃吸収部材とを含み、
前記熱電素子及び前記放熱部は、前記第２の衝撃吸収部
材により保持され、前記第２の衝撃吸収部材は、前記第
１の衝撃吸収部材に取り外し可能に結合されている。こ
れにより熱電素子を使用しないときに前記第２の衝撃吸
収部材とともに当該熱電素子と前記放熱部材とを簡単に
取り去ることができる。

【００２３】更に具体的には、前記第１の衝撃吸収部材
の前記欠損部は、前記第１、第２の換気穴を除いて第３
の衝撃吸収部材により充満可能なように形成され、前記
第３の衝撃吸収部材は、前記欠損部を充満したときに
は、前記第１、第２の換気穴を通じ、前記帽体の前記第
３の衝撃吸収部材よりも内側位置を通過する他の通路を
形成するように構成されている。これにより上記第３の
衝撃吸収部材を上記安全帽に組み込むと、熱電素子が搭
載されていない通常の安全帽と同じ機能の安全帽が得ら
れる。

【００２４】更に具体的には、前記帽体内部に設けられ
た温度検出装置と、前記熱電素子を駆動するための電池
から前記熱電素子への通電を前記温度検出装置により検
出された温度に応じて制御する制御装置とを更に有す
る。これにより無用な電池消費を減らして効果的に冷却
を行うことができる。

【００２５】更に具体的には、前記制御装置は、当該検
出された温度が予め設定された温度以下になった場合及
び前記熱電素子に電流が供給されている状態において、
前記温度検出装置により検出された温度の変化速度が一
定の値以下になった場合の少なくとも一方の場合に、前
記電池から前記熱電素子への通電を停止する。これによ
り涼感を実質的に減らさないで電力消費を減らすことが
できる。

【００２６】更に具体的には、前記帽体の内部に設けら
れた温度検出装置と、前記熱電素子を駆動する電池から
前記熱電素子への通電を、前記温度検出装置により検出
された温度に応じて制御する制御装置と、前記吸熱部に
熱的に結合され、当該吸熱部から利用者の額が当接され
る前記帽体内部の位置まで延在する冷却用伝導部材とを
更に有し、前記冷却用伝導部材は、利用者の額の２次元
的な広がりに対応した２次元的な広がりを有する額拡散
部と、当該額拡散部を前記吸熱部に結合するための熱伝
導部を有し、前記温度検出装置は、前記額拡散部の温度
を検出し、前記制御装置は、当該検出された温度が予め
設定された温度以下になった場合及び前記熱電素子に電
流が供給されている状態において、前記温度検出装置に
より検出された温度の変化速度が一定の値以下になった
場合との少なくとも一方の場合に、前記熱電素子への通
電を停止させる。これにより、利用者の額を効果的にか
つ少ない消費電力で冷却することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る安全帽のいく
つかの実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。な
お、以下においては、同じ参照番号は同じもの若しくは
類似のものを表すものとする。また、第２の実施の形態
以降では、第１の実施の形態との相違点を主に説明する
に止める。

【００２８】＜発明の実施の形態１＞本発明に係る安全
帽の実施の形態を説明する前に、従来の乗車用安全帽を
比較のために説明する。

【００２９】図１２は、熱電素子を搭載していない従来
のフルフェイス型の乗車用安全帽の断面図を示す。帽体
１の前方の開放部３ａの前方には風よけのフード３が設
けられている。帽体１の前方上部と後方上部に一対の換
気穴１２ａ、１２ｂが設けられ、それぞれの外側にそれ
ぞれの開閉を制御するためのシャッター１１ａ、１１ｂ
が設けられている。帽体１の内壁に沿って衝撃吸収ライ
ナー２が固定されている。衝撃吸収ライナー２のうち換
気穴１２ａ、１２ｂにそれぞれ対向する二つの部分を貫
通して、換気穴１２ａ、１２ｂを塞がないように二つの
開口が設けられている。

【００３０】衝撃吸収ライナー２の内面のうち帽体１の
中央上方に位置する部分にはヘッドクッション７が押し
当てられ、衝撃吸収ライナー２の内面のうち帽体１の周
辺に位置する部分にはサイドクッション４が押し当てら
れている。更に帽体１の内面の前方下方部分にはあごガ
ード８が設けられている。ヘッドクッション７とサイド
クッション４は、換気穴１２ａ、１２ｂを塞がないよう
に形成されている。この結果、換気穴１２ａ、１２ｂと
ヘッドクッション７の下方の帽体１内の空間を経由する
風路が形成される。

【００３１】乗車用安全帽のようにほぼ球形の物がある
速度で空気中を移動すると、その前方では風圧で気圧が
高くなる一方、後方では空気の流れが物体表面から剥離
するため空気が希薄となって負圧となる。したがって、
シャッター１１ａ、１１ｂが開いているときには、前方
ではシャッター１１ａが風を受け、後方では気流がシャ
ッター１１ｂによって強制的に帽体１の外表面から剥離
されるために前記の圧力変化が顕著となる。

【００３２】この結果、図に矢印で示すように、換気穴
１２ａから帽体１内の空間に外気が流入し、帽体１内の
安全帽の利用者の体温あるいは発汗により温度と湿度が
上昇した帽体１内の空気が換気穴１２ｂから排出され
る。こうして、帽体１内は外気に近い環境が保たれ、利
用者は涼感を得ることができる。しかし、雨天走行時に
は換気穴１２ａ、１２ｂを介して帽体１内に雨が進入す
るためシャッター１１ａ、１１ｂは閉じざるを得ない。
このため、夏季の雨天のとき又は梅雨のときには帽体１
内は体温と発汗によって高温多湿状態になるという問題
が生じる。

【００３３】また、夏季のように外気温度が体表面温度
より高くなると、雨天でなく、したがって、シャッター
１１ａ、１１ｂが開かれている状態でも、利用者の発汗
作用が活発になり、帽体１内の空気の湿度が高くなると
いう問題がある。

【００３４】図１は本発明に係るフルフェイス型の乗車
用安全帽の断面図である。図２は上記安全帽の平面図で
ある。図３は図１の線ＡＡについての部分断面図であ
る。

【００３５】安全帽の帽体１の前方の開放部３ａの前方
には風よけのフード３が設けられている。帽体１の前方
上部及び後方上部に帽体１を貫通して換気穴１２ａ、１
２ｂが設けられ、これらの換気穴１２ａ、１２ｂを開放
又は閉塞するための、手で開閉可能なシャッター１１
ａ、１１ｂが帽体１の外側に固定されている。帽体１の
衝撃吸収部材として第１の衝撃吸収ライナー２ａと第２
の衝撃吸収ライナー２ｂが使用される。これらは外部か
らの衝撃を吸収するとともに、外部からの熱を遮断する
断熱性も有する。

【００３６】第１の衝撃吸収ライナー２ａは、帽体１の
内面に固定されている。第１の衝撃吸収ライナー２ａ
は、換気穴１２ａ、１２ｂを連通する風路２００が形成
されるように、換気穴１２ａから換気穴１２ｂに至る帽
体１の中央上部内側には設けられていない。ただし後に
述べる電子冷却装置の上側に位置する、帽体１の内側に
は、衝撃吸収部材２４が固定されている。

【００３７】第２の衝撃吸収ライナー２ｂが、第１の衝
撃吸収ライナー２ａの上記欠損部分に風路２００が形成
されるように、上記欠損部分に対向して設けられてい
る。第１の衝撃吸収ライナー２ａの上記欠損部分の周囲
には、後に説明する冷却用伝導部材１５が設けられる部
分を除いて段差部３０が形成され、第２の衝撃吸収ライ
ナー２ｂは、第１の衝撃吸収ライナー２ａに対して押し
込まれ、この段差部３０にて第１の衝撃吸収ライナー２
ａに係合される。第１、第２の衝撃吸収ライナー２ａ、
２ｂとしては、例えば、発泡スチロールが使用され、こ
れらのライナーの間の摩擦力により、第２の衝撃吸収ラ
イナー２ｂが第１の衝撃吸収ライナー２ａに保持され
る。

【００３８】第２の衝撃吸収ライナー２ｂの第１の衝撃
吸収ライナー２ａとの接触部分にはシールパッキング９
が貼付されている。シールパッキング９によりこれら二
つのライナーの間の間隙がシールされている。このシー
ルにより、風路２００が帽体１の他の空間と分離され、
帽体１の前側の換気穴１２ａから風路２００に流入した
雨滴が第１の衝撃吸収ライナー２ａと第２の衝撃吸収ラ
イナー２ｂの接触部分を通して第２の衝撃吸収ライナー
２ｂの内側に流入することが防止される。シールパッキ
ング９としては、例えば独立気泡の軟質発泡材を使用で
きる。

【００３９】第２の衝撃吸収ライナー２ｂの中央よりや
や後ろに位置する部分に風路２００に通じる開口が形成
され、その開口に熱電素子１００が埋め込まれている。
図において、熱電素子１００は、その吸熱部と発熱部が
熱電素子１００の下方、上方にそれぞれ位置するように
配置される。すなわち、吸熱部が帽体内部に向けられ、
第２の衝撃吸収ライナー２ｂの内側に露出するように設
置され、発熱部が上記風路２００に向けられている。

【００４０】熱電素子１００の発熱部の上側には、放熱
器１３が固定され、この放熱器１３は、風路２００に突
出して配置され、換気穴１２ａから風路２００に導入さ
れる外気にさらされる。放熱器１３に対向する帽体１の
内壁部分には、衝撃吸収部材２４が固定され、熱電素子
１００を帽体１の外部からの機械的な衝撃から保護して
いる。

【００４１】図４は、第２の衝撃吸収ライナー２ｂと、
それに埋め込まれた熱電素子１００及びそれの付随部材
を示す拡大図である。図５は、上記第２の衝撃吸収ライ
ナー２ｂとそれの付随部材の平面図である。放熱器１３
と冷却用伝導部材１５が熱電素子１００に固定されてい
る。以下では、これらの部品１３、１５及び１００の組
を電子冷却装置と呼ぶことがある。放熱器１３と、これ
らの熱電素子１００と第２の衝撃吸収ライナー２ｂとの
間隙におけるこれらの間の部材の摩擦により、熱電素子
１００と放熱器１３と冷却用伝導部材１５とが保持され
る。なお、冷却用伝導部材１５の下方には後に述べるヘ
ッドクッション７が押し当てられ、ヘッドクッション７
と第２の衝撃吸収ライナー２ｂとの間の摩擦も、熱電素
子１００とその付属部材を保持するに役立っている。

【００４２】熱電素子１００と第２の衝撃吸収ライナー
２ｂとの間の間隙は、シール部材１７により封じられて
いる。シール部材１７は、熱電素子１００の周囲を覆う
ように設けられている。シール部材１７には、例えばシ
ールパッキング９と同じものを用いることができる。こ
の結果、放熱器１３より下方に位置する熱電素子１００
は風路２００を通過する外気から隔離され、熱電素子１
００が風路２００を通過する外気に含まれた湿気により
劣化するのが防止される。

【００４３】冷却用伝導部材１５は、熱電素子１００の
吸熱部に固定されている。図６は、熱電素子１００及び
冷却用伝導部材１５を示す斜視図である。放熱器１３
は、複数のフィン１３ａと、それらを保持するためのそ
れらのフィンと一体に形成された保持板１３ｂとからな
り、保持板１３ｂが熱電素子１００の発熱部に固定され
ている。放熱器１３のフィン１３ａも保持板１３ｂも例
えばアルミニウムからなる。

【００４４】冷却用伝導部材１５は、帽体１の前方へ延
長して利用者の額の位置まで達している。冷却用伝導部
材１５は、利用者の額に対向し、利用者に額の２次元的
な広がりに対応する２次元的な広がりを有する額拡散部
１５ａと、当該額拡散部１５ａを前記吸熱部に結合する
ための熱伝導部１５ｂとを有する。なお、図では、額拡
散部１５ａは平板であるが、額の形状に合わせた曲面に
することが望ましい。同様に熱伝導部１５ｂは図では折
れ曲がっているが、頭部の形状に近い球面とすることが
望ましい。

【００４５】熱的伝導性のよい衝撃吸収力がある冷却マ
ット１９が、熱伝導部１５ｂは額拡散部１５ａの内側に
利用者の額に向けて固定され、利用者の額と接触してそ
こから熱を効果的に吸収する。冷却マット１９として
は、例えば白色ゼリー状の液体あるいは一部の吸水ポリ
マーなどの衝撃吸収力と熱的伝導性がある材料が封入さ
れたマットが使用できる。更に有効なことは、このよう
な冷却マット１９は、利用者の額がこの冷却マット１９
に接触したときの感触が優れていることである。なお、
熱の吸収効果を増大するためには、冷却マット１９を使
用しないで、額拡散部１５ａを利用者の額に直接当てる
ようにしてもよい。

【００４６】図１に戻り、第１の衝撃吸収ライナー２ａ
の内側のうち熱電素子１００及び冷却用伝導部材１５が
位置する帽体１の中央部分には、熱電素子１００及び冷
却用伝導部材１５の内側にヘッドクッション７が設けら
れている。第１の衝撃吸収ライナー２ａの内側のうち周
辺部分にはサイドクッション４が設けられている。更に
帽体１の内面の前方下方部分にはあごガード８が設けら
れている。サイドクッション４、ヘッドクッション７及
びあごガード８は、第１、第２の衝撃吸収ライナー２
ａ、２ｂとともに利用者の頭部を保護する。

【００４７】帽体１の内壁のうち風路２００が形成され
ている部分には第１の衝撃吸収ライナー２ａは設けられ
ていない。したがって、風路２００の上方に外部より衝
撃が与えられたときの衝撃を緩和するために、ヘッドク
ッション７には、第１、第２の衝撃吸収ライナー２ａ、
２ｂよりも衝撃吸収力の強い材料を使用することが望ま
しい。

【００４８】放熱器１３の上方から外部の衝撃力が与え
られたとき、衝撃吸収部材２４は、利用者の頭部に対す
る衝撃を緩和する機能も有する。しかし、第２の衝撃吸
収ライナー２ｂのうち熱電素子１００が埋め込まれてい
る部分には衝撃吸収部材が存在しないので、衝撃吸収部
材２４も、第１、第２の衝撃吸収ライナー２ａ、２ｂよ
りも衝撃吸収力の強い材料を使用することが望ましい。

【００４９】例えば、第１、第２の衝撃吸収ライナー２
ａ、２ｂとしては、発泡スチロールを使用し、衝撃吸収
部材２４とヘッドクッション７には、αゲル入りウレタ
ン発泡材を使用できる。なお、風路２００の断面積が大
きいと、そこを流れる空気の流量を大きくでき、電子冷
却装置の冷却能力を高めることができる反面、第２の衝
撃吸収ライナー２ｂのうち風路２００に対向する部分の
面積が増え、この衝撃吸収ライナー２ｂの衝撃吸収力が
低下する。したがって、電子冷却装置の冷却能力の増大
と衝撃吸収ライナー２ｂの衝撃吸収力の低下を考慮して
風路２００の幅と深さを決めることが望ましい。

【００５０】安全帽に電子冷却装置を設けた場合、その
設け方に依らず、電子冷却装置を使用しないときには電
子冷却装置をはずせることが望ましいことがある。例え
ば、電子冷却装置の重量のために安全帽を利用者が重く
感じることが起こりうる。更に、安全帽を着用しない状
態では、熱電素子１００は、安全帽の下方の開口を介し
て大気にさらされることになり、安全帽に電子冷却装置
を長期間搭載したままにすると、熱電素子１００は大気
中の湿度により劣化する恐れもある。

【００５１】このため、本実施の形態では、電子冷却装
置の不使用時に、電子冷却装置を第２の衝撃吸収ライナ
ー２ｂとともに簡単に取り外すことができ、その代替と
して他の第３の衝撃吸収ライナーを風路２００に充満
し、電子冷却装置を搭載していない通常の安全帽として
使用できるようになっている。後に電子冷却装置を使用
するときには、逆に第２の衝撃吸収ライナー２ｂと電子
冷却装置を装着できる。

【００５２】すなわち、図１において、第１、第２の衝
撃吸収ライナー２ａ、２ｂの間のシールパッキング９と
して接着力を有しないものが使用され、第２の衝撃吸収
ライナー２ｂは、第１の衝撃吸収ライナー２ａに押し当
てられた状態で使用される。したがって、第２の衝撃吸
収ライナー２ｂは第１の衝撃吸収ライナー２ａに対して
取り外し可能に設けられていることになる。

【００５３】もちろん、シールパッキング９として人力
ではがせる接着力を有するものを使用してもよい。その
場合、シールパッキング９は、繰り返しはがしても接着
力が極端に低下しないものを使用することが望ましい。
あるいは、シールパッキング９には接着力を有しないも
のを使用し、別に第１、第２の衝撃吸収ライナー２ａ、
２ｂを取り外し可能な状態で相互に固定する部材を併用
してもよい。ヘッドクッション７も第２の衝撃吸収ライ
ナー２ｂに押し当てられた状態で使用される。このヘッ
ドクッション７に対しても第２の衝撃吸収ライナー２ｂ
に取り外し可能な状態で相互に固定する部材を併用して
もよい。

【００５４】電子冷却装置を使用しないときには、第２
の衝撃吸収ライナー２ｂを、それに組み込まれた熱電素
子１００、放熱器１３、冷却用伝導部材１５とともに第
１の衝撃吸収ライナー２ａから分離される。

【００５５】図７は、代わりに使用する第３の衝撃吸収
ライナー２ｃの断面図を、第１の衝撃吸収ライナー２ａ
とともに示す図である。図８は、第３の衝撃吸収ライナ
ー２ｃの平面図である。第３の衝撃吸収ライナー２ｃ
は、第１の衝撃吸収ライナー２ａの段差部３０に係合す
るように、更に換気穴１２ａ、１２ｂの下方部分を除い
て風路２００を埋め尽くすように形成されている。

【００５６】すなわち、代替用の第３の衝撃吸収ライナ
ー２ｃは、風路２００に適合する形状を有し、換気穴１
２ａ、１２ｂの下方に対応する位置に換気穴１０ａ、１
０ｂを有するように形成されている。更に第３の衝撃吸
収ライナー２ｃは、衝撃吸収部材２４に適合する形状を
有している。

【００５７】第３の衝撃吸収ライナー２ｃを第１の衝撃
吸収ライナー２ａに装着すると、帽体１の換気穴１２ａ
から帽体１の内部に通じる通路が形成され、更に帽体１
の内部から換気穴１２ｂに通じる通路が形成され、結
局、換気穴１２ａから帽体１の内部を経由して換気穴１
２ｂに通じる通路が形成され、図１２に示した熱電素子
が搭載されていない従来の安全帽と同様に使用できる。
第３の衝撃吸収ライナー２ｃと帽体１の内壁との接触部
分及び第３の衝撃吸収ライナー２ｃと第１の衝撃吸収ラ
イナー２ａとの接触部分は、シールパッキング１０ｃに
より封じられている。シールパッキング１０ｃとしては
シールパッキング９と同じ部材を使用することができ
る。

【００５８】熱電素子１００に対する電力は、雨天で安
全帽を使用することを考慮すると太陽電池よりも乾電池
により行うことが望ましい。また、電池の消耗を減らす
ために、後に説明するように、帽体１内の温度に応じて
電力供給をオンオフすることが望ましい。このため、図
６に示すように、冷却用伝導部材１５の額拡散部１５ａ
の外側に、温度センサー１６が固定され、この温度セン
サー１６の出力により熱電素子１００への電力の供給を
制御する制御装置が使用される。

【００５９】図１において、帽体１の後方下部に設けら
れている筐体２０にこのための制御回路２２（図９）が
収納されている。熱電素子１００に電力を供給するため
の電池２１、例えば乾電池もこの筐体２０内に収納され
る。なお、図では、電池２１と熱電素子１００との配線
及び温度センサー１６と制御回路２２との間の配線は簡
単化のために図示されていない。

【００６０】図９は熱電素子１００に接続された電気回
路を示す。本実施の形態では、熱電素子１００はいわゆ
るペルチエ効果を利用するペルチエ素子により構成され
ている。熱電素子１００は、原理的には、Ｎ型素子１４
ａ、Ｐ型素子１４ｂ、Ｎ型素子用電極１４ｃ、Ｐ型素子
用電極１４ｅ、それらの電極に固定された絶縁板１４
ｈ、Ｎ型素子１４ａとＰ型素子１４ｂに対する共通電極
１４ｄ、当該共通電極に固定された絶縁板１４ｆとから
なる。筐体２０内には電池２１、それの負電極に接続さ
れた制御回路２２、電池２１の正電極に一端が接続され
たマニュアルスイッチ２３とが設けられている。

【００６１】制御回路２２は、コネクタ１８を介してＰ
型素子用電極１４ｅに接続され、コネクタ１８及び信号
線１６ａを介して温度センサー１６に接続されている。
マニュアルスイッチ２３の他端はＮ型素子用電極１４ｃ
に接続されている。制御回路２２は、Ｐ型素子用電極１
４ｅと電池２１との間の接続を温度センサー１６の出力
に応じてオンオフするスイッチ２２ａを含む。

【００６２】利用者がスイッチ２３を閉じると、Ｎ型素
子用電極１４ｃ、Ｎ型素子１４ａ、共通電極１４ｄ、Ｐ
型素子１４ｂ、Ｐ型素子用電極１４ｅの順に電流が流
れ、共通電極１４ｄにおいて吸熱が起こり、Ｎ型素子用
電極１４ｃ及びＰ型素子用電極１４ｅにおいて発熱が起
こる。この共通電極１４ｄが吸熱部として作用し、Ｎ型
素子用電極１４ｃ及びＰ型素子用電極１４ｅが発熱部と
して作用する。上記吸熱部で発生する吸熱現象を利用し
て利用者の額が冷却される。

【００６３】すなわち、冷却用伝導部材１５が絶縁板１
４ｆに固定されており、当該絶縁板１４ｆ、共通電極１
４ｄを介してその吸熱部に熱的に接続されており、上記
吸熱部による吸熱が発生すると熱伝導によって冷却用伝
導部材１５が冷え、更に冷却マット１９を介して利用者
の額が冷やされる。一方、放熱器１３の保持板１３ｂ
は、絶縁板１４ｈに固定されており、絶縁板１４ｈ及び
Ｎ型素子用電極１４ｃとＰ型素子用電極１４ｅを介して
発熱部に熱的に接続されており、発熱部で発生する熱
は、熱伝導により放熱器１３に伝わり、放熱器１３の熱
は、フィン１３ａを介して風路２００内を流れている外
気によって帽体１外に放出される。こうして利用者の額
が次第に冷却される。

【００６４】利用者の額の温度がある温度に到達する
と、個人差はあるが官能的に不快になるばかりでなく、
やがて皮膚の感覚が麻痺して涼感を感じなくなる。この
状態で冷却を続行しても、単に電池２１の寿命を短くす
るだけになる。そこで、冷却用伝導部材１５の額拡散部
１５ａに取り付けた温度センサー１６が、帽体１内の温
度として、より具体的には利用者の額の温度の近似値と
して、額拡散部１５ａの温度を検出し、検出された温度
を信号線１６ａを経由して制御回路２２に送る。制御回
路２２は。検出された温度が所定の温度以下に達したと
きに、スイッチ２２ａを開き、冷却運転を一時的に停止
させる回路を有している。これにより無駄な冷却をなく
している。

【００６５】また、検出された温度が上記所定値以上で
あっても、額拡散部１５ａの温度が低下してくると、そ
の温度の低下速度は冷却開始当初より緩慢になる。本実
施の形態では、制御回路２２には、額拡散部１５ａの温
度の低下速度が所定値以下になったときに以下に説明す
るような無駄な冷却動作を中止するための回路が設けら
れている。

【００６６】額拡散部１５ａの温度が低下してきたとき
にその温度の低下速度が緩慢になる理由は熱電素子によ
る電子冷却の理論式１からも明らかである。

【００６７】

【数１】 Ｑｃ＝ＥＩＴｃ−（１／２）Ｉ^２Ｒ−Ｌ（Ｔｈ−Ｔｃ） （１）

【００６８】ここで、Ｑｃは電子冷却によって得られる
冷却能力、Ｅは熱電素子の熱起電力、Ｉは熱電素子に流
れる電流（図９の場合には、Ｎ型素子１４ａとＰ型素子
１４ｂの組）、Ｒは熱電素子の電気抵抗（図９の場合に
は、Ｎ型素子１４ａの電気抵抗とＰ型素子１４ｂの電気
抵抗と、それらに付随する電極１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ
の抵抗の総和）、Ｌは熱電素子の熱伝導係数（図９の場
合には、Ｎ型素子１４ａとＰ型素子１４ｂの組の熱伝導
係数）、Ｔｃは吸熱側の温度（図９の場合には共通電極
１４ｄの温度）、Ｔｈは発熱側の温度（図９の場合には
Ｎ型素子用電極１４ｃとＰ型素子用電極１４ｅの温度）
である。

【００６９】式１は、電子冷却によって得られる冷却能
力Ｑｃは、ペルチエ効果によって発生する吸熱量（式１
の右辺第一項）から、熱電素子に電流を流すことによっ
て発生するジュール熱（第２項）と、熱電素子の熱伝導
によって発熱側（高温）から吸熱側（低温）へ逆流する
熱（第３項）を差し引いた値であることを示す。

【００７０】冷却を続けることにより、吸熱側の共通電
極１４ｄの温度Ｔｃが冷却開始当初より低下していく。
発熱側のＮ型素子用電極１４ｃとＰ型素子用電極１４ｅ
の温度Ｔｈは、冷却運転する前は外気温度と同じである
が、冷却運転の開始と同時に、発熱により上昇する。こ
れらの現象のために、冷却運転を続けると、上記式１の
第１項が減少し、第３項が大きく増加する。この結果、
冷却能力Ｑｃが減少し、共通電極１４ｄの温度の低下速
度が緩慢になる。それにより額拡散部１５ａの温度の低
下速度も緩慢になる。

【００７１】更に額拡散部１５ａの温度が低下して額の
表面温度も低下してきたときに上記理由で冷却速度が緩
慢になると、両者の温度が次第に平衡し、利用者は官能
的に涼感を感じなくなる。この場合にも冷却運転を続け
ることは電力の有効利用という観点からは望ましくな
い。制御回路２２は、額拡散部１５ａの温度の低下速度
が所定値以下になったことを温度センサー１６の出力に
より検出し、スイッチ２２ａを開いて冷却運転を一時的
に停止するための回路を有する。具体的には、制御回路
２２は、額拡散部１５ａの温度の一定時間あたりの低下
量がある所定値以下となったことを検出する。

【００７２】冷却運転を停止することによって、額拡散
部１５ａと放熱器１３は熱電素子１００の熱伝導により
熱の授受を行い、短時間で共通電極１４ｄと、Ｎ型素子
用電極１４ｃ及びＰ型素子用電極１４ｅとの間の温度差
が小さくなり、冷却力が運転開始当初に近い値まで回復
する。この時点で冷却運転を再開すれば、額拡散部１５
ａのが温度が再び急激に下り、利用者の額は冷たさを感
じるようになる。

【００７３】本実施の形態では以上の二つの制御を利用
することによって、小さな電力で効率よく利用者に涼感
を与えることができる。更に電池を小型軽量のもので済
ませることができる。

【００７４】本実施の形態で安全帽自体に電源、制御回
路、熱電素子及びそれの付属部材をすべて備えるために
は、それらの要素の大きさや重量が制限される。一方、
電池２１は少なくとも一日の走行時間以上にわたり放電
できるものが望ましいので、その放電電流を極力小さく
することが望ましい。このため、本実施の形態では、熱
電素子１００は、以下に示すように複数の熱電素子の直
列接続により構成される。これにより必要な電池が小型
で軽量なもので済ませることができる。このような複数
の熱電素子の直列接続は、熱電素子の構造の一例と考え
ることができ、本明細書ではこのような熱電素子の直列
接続も単に熱電素子と呼ぶことがある。

【００７５】いま仮に、図１０（ａ）のように構成され
た一つの熱電素子（Ｎ型半導体素子１４ａとＰ型半導体
素子１４ｂの組）の断面に式１に示す電流Ｉを流すと仮
定する。同図（ｂ）のように一対の半導体素子１４ａ、
１４ｂの断面を二等分し、得られる二つの熱電素子を矢
印の下に示すように直列に接続し、電流Ｉ_２（ただし、
Ｉ_２＝Ｉ／２）をそれらに流せば、全ての熱電素子に流
れる電流の合計は同図（ａ）のＩに等しくなるになる。

【００７６】一般的に、図１０（ｃ）のように、一対の
半導体素子１４ａ、１４ｂをｎ等分（ｎは２以上の大き
な整数）し、得られるｎ個の熱電素子を直列に接続すれ
ば、一個の熱電素子に流れる電流Ｉ_ｎは（Ｉ／ｎ）とな
る。したがって、分割数ｎを、技術的に可能な範囲で大
きくすれば各熱電素子を流れる電流の値を小さくするこ
とができる。熱電素子の電気的熱的特性及び安全帽の必
要な冷却熱量を考慮してｎの値を選択すればよい。こう
して放電電流が小さくかつ長時間冷却運転ができる熱電
素子が得られる。

【００７７】なお、実際には図１０（ｃ）に示すよう
に、熱電素子の直列接続は、上面と下面が熱的伝導性が
ある絶縁板１４ｆ、１４ｈで補強され、周囲が低熱伝導
部材１４ｇで包囲されて使用される。これらの絶縁板は
熱電素子を湿度から保護する機能も有する。また、熱電
素子の電気的特性である熱起電力Ｅ、比電気抵抗ρ、熱
的特性である伝導率λは、材料固有の値であり、その熱
電素子を選択した時点で決定されるが、電気抵抗Ｒ（比
電気抵抗ρ×高さｈ／断面積Ａ）及び熱伝導係数Ｌ（熱
伝導率λ×断面積Ａ／高さｈ）は、断面積Ａとの比率で
決まるので吸熱側及び発熱側の熱交換器の特性、経済
性、必要な冷却熱量などを考慮してこれらのパラメータ
Ｒ、Ｌを決定すればよい。

【００７８】＜発明の実施の形態２＞第１の実施の形態
では、一対の換気穴１２ａ、１２ｂ及び一対のシャッタ
ー１１ａ、１１ｂが帽体１に設けられていたが、本実施
の形態では、図１１に示すように、帽体１の前方上方に
一対の図示しない換気穴及び一対のシャッター１１ａ、
１１ｃを設け、帽体１の後方上方に一対の図示しない換
気穴及び一対のシャッター１１ｂ、１１ｄを設け、上記
前方の一対の換気穴と上記後方の一対の換気穴を連通す
るように風路２００を設ける。

【００７９】これにより風路２００の断面積を第１の実
施の形態より大きくでき、放熱器１３により多くの風を
導くことができ、電子冷却装置の冷却能力を高めること
ができる。なお、更に多くの換気穴の対及び更に多くの
シャッターの対を設けてもよい。また、風路２００の幅
を図１１に示されたものより更に小さくして衝撃吸収ラ
イナー２ｂの衝撃吸収力の低下を回避することもでき
る。

【００８０】以上に示した実施の形態では、乗車用安全
帽に小型軽量の電池と電子冷却装置と温度センサー及び
その出力を用いて熱電素子への給電を制御する制御装置
を内蔵することによって、従来の冷却装置を装備してい
ない安全帽の取り扱い性を損なうことなく、利用者に適
度の涼感を与え、安全帽内の快適環境を維持することが
できる。

【００８１】そのうえ、衝撃吸収ライナー２ａと電子冷
却装置を保持した衝撃吸収ライナー２ｂとの接触面に設
けたシールパッキングによって気密的に封じられた風路
が帽体内に形成されるため、雨天時の走行においても上
記効果は十分に発揮できる。

【００８２】更に額の温度が低下し、額と冷却用伝導部
材との温度差が小さくなると涼感を感じなくなるため、
熱電素子への通電を一時的に停止させる間欠冷却とする
ことによって、官能的にもより一層涼感を与えることが
できる。

【００８３】更に走行中の気流を取り入れて放熱効率を
上げ、冷却マットを介して額と冷却用伝導部材１５と接
触させて熱抵抗を減らし、小電流用の熱電素子を使用す
るなどにより冷却効率を上げて電源の小型軽量化を図
り、電池及び制御装置を帽体内に収納して、外観と取り
扱い性及び安全性も従来の乗車用安全帽と変わることな
く、帽体内の快適な環境を提供することができる。

【００８４】更に、電子冷却装置を必要としない季節に
は、電子冷却装置を取り外し、別体に成形した衝撃吸収
部材を帽体に装着することによって、電子冷却装置のな
い従来の安全帽として使用することができる。

【００８５】本発明は以上に示した実施の形態に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲でこれら
の実施の形態を適宣修正あるいは変更してもよいことは
言うまでもない。

【００８６】例えば、以上に述べた実施の形態において
はフルフェース型の乗車用安全帽が示された。しかし、
本発明は他の安全帽にも適用できる。例えば、本発明は
フルフェース型でない乗車用の安全帽に適用できる。本
発明は乗車用以外の用途の安全帽、例えば作業用の安全
帽にも適用できる。例えば作業用の安全帽に一対あるい
は複数対の換気穴を設けると、上記第１、第２の実施の
形態の技術を適用することができる。

【００８７】更に、上記電池としては、乾電池に代えて
他の電池、例えば太陽電池を使用することもできる。更
に安全帽も乗車用の安全帽に限定されるのではなく、他
の用途の安全帽にも使用できる。用途によっては電子冷
却装置を帽体から取り外し可能にしなくてもよい。更
に、温度センサーとその出力でもって熱電素子をオンオ
フする制御回路を利用しなくてもよい。

【００８８】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、熱電素子を帽体内部に搭載して熱電素子を外部から
の衝撃から保護することができ、かつ熱電素子が発生す
る熱を外部に効果的に放出できる安全帽が得られる。

【００８９】更に温度センサーとその出力でもって熱電
素子をオンオフする制御回路を利用した場合には、熱電
素子に対して電力を供給する電池の消耗を押さえること
ができる。

【００９０】更に熱電素子を安全帽内に取り外し可能に
設けた場合には、熱電素子を使用しないときに、熱電素
子を帽体から取り外して安全帽を熱電素子が搭載されて
いない通常の安全帽と同じように使用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る安全帽の断面図である。

【図２】 上記安全帽の平面図である。

【図３】 上記安全帽の線ＡＡについての部分断面図で
ある。

【図４】 電子冷却装置が組み込まれた衝撃吸収ライナ
ーの断面図である。

【図５】 上記衝撃吸収ライナーの平面図である。

【図６】 熱電素子とそれに付随する放熱器と冷却用伝
導部材の組の斜視図である。

【図７】 電子冷却装置が組み込まれた衝撃吸収ライナ
ーの代わりに使用される代替用の衝撃吸収ライナーの断
面図である。

【図８】 上記代替用の衝撃吸収ライナーの平面図であ
る。

【図９】 図１の安全帽に用いる電気回路の回路図であ
る。

【図１０】 熱電素子の具体的な構造の例を説明する図
である。

【図１１】 本発明に係る他の安全帽の平面図である。

【図１２】 従来の乗車用安全帽の断面図である。

【符号の説明】

１ 乗車用安全帽の帽体 ２ 衝撃吸収ライナー ２ａ 第１の衝撃吸収ライナー ２ｂ 第２の衝撃吸収ライナー ２ｃ 代替用の衝撃吸収ライナー ４ サイドクッション ７ ヘッドクッション ８ あごガード ９ シールパッキング １０ａ 開口 １０ｂ シールパッキング １１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ シャッター １２ａ、１２ｂ 換気穴 １３ 放熱器 １００ 熱電素子 １４ｆ 絶縁板 １５ 冷却用伝導部材 １６ 温度センサー １７ シール部材 １８ コネクター １９ 冷却マット ２０ 電源及び温度制御装置を収納する筐体 ２１ 電池 ２２ 制御回路 ２００ 風路 ２４ 衝撃吸収部材

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帽体の前方部分に設けられた少なくとも
   一つの第１の換気穴と、 前記帽体の後方部分に設けられた少なくとも一つの第２
   の換気穴と、 前記帽体の内壁に沿って敷設され、前記第１、第２の換
   気穴を連通する空気の通路を形成するように形成された
   衝撃吸収部材と、 前記通路に熱的に接続された放熱部材と、 吸熱部と発熱部とを有し、前記帽体の内部に前記通路か
   ら隔離して設けられ、前記発熱部が前記放熱部材に熱的
   に接続されている熱電素子と、 を有することを特徴とする安全帽。
2. 【請求項２】 前記衝撃吸収部材を貫通し前記通路に通
   じる位置に開口が設けられ、 前記熱電素子は、前記発熱部を前記通路に向け、前記吸
   熱部を前記帽体の内側に向けて前記開口に埋設され、 前記放熱部材は、前記発熱部の前記通路側に前記通路内
   に突出して設けられていることを特徴とする請求項１記
   載の安全帽。
3. 【請求項３】 前記開口と前記熱電素子との間の間隙は
   封じられていることを特徴とする請求項２記載の安全
   帽。
4. 【請求項４】 上記放熱部材と上記帽体の内壁との間に
   他の衝撃吸収部材が更に設けられ、 前記吸熱部に対向して、前記帽体の内側位置に他の衝撃
   吸収部材が更に設けられていることを特徴とする請求項
   １から３のいずれか一つに記載の安全帽。
5. 【請求項５】 前記吸熱部に熱的に結合され、当該吸熱
   部から利用者の額が当接される前記帽体内部の位置まで
   延在する冷却用伝導部材を更に有し、 前記冷却用伝導部材は、利用者の額の２次元的な広がり
   に対応した２次元的な広がりを有する額拡散部と、当該
   額拡散部を前記吸熱部に結合するための熱伝導部を有す
   ることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記
   載の安全帽。
6. 【請求項６】 前記額拡散部に対向し前記帽体の内側位
   置に熱伝導性を有する衝撃吸収部材が更に設けられてい
   ることを特徴とする請求項５記載の安全帽。
7. 【請求項７】 前記帽体の内壁に沿って敷設された前記
   衝撃吸収部材は、 前記帽体の内壁に固定され、前記第１の換気穴から前記
   第２の換気穴に至る前記通路を形成するための欠損部を
   有する第１の衝撃吸収部材と、 前記第１の衝撃吸収部材の前記欠損部を覆い前記通路を
   形成するための第２の衝撃吸収部材とを含み、 前記熱電素子及び前記放熱部材は、前記第２の衝撃吸収
   部材に保持され、 前記第２の衝撃吸収部材は、前記第１の衝撃吸収部材に
   取り外し可能に結合されていることを特徴とする請求項
   １から６のいずれか一つに記載の安全帽。
8. 【請求項８】 前記第１の衝撃吸収部材の前記欠損部
   は、前記第１、第２の換気穴を除いて第３の衝撃吸収部
   材により充満可能なように形成され、 前記第３の衝撃吸収部材は、前記欠損部を充満したとき
   には、前記第１、第２の換気穴を通じ、前記帽体の前記
   第３の衝撃吸収部材よりも内側位置を通過する他の通路
   を形成するように構成されていることを特徴とする請求
   項７記載の安全帽。
9. 【請求項９】 前記帽体内部に設けられた温度検出装置
   と、 前記熱電素子を駆動するための電池から前記熱電素子へ
   の通電を前記温度検出装置により検出された温度に応じ
   て制御する制御装置とを更に有することを特徴とする請
   求項１から８のいずれか一つに記載の安全帽。
10. 【請求項１０】 前記制御装置は、当該検出された温度
    が予め設定された温度以下になった場合及び前記熱電素
    子に電流が供給されている状態において、前記温度検出
    装置により検出された温度の変化速度が一定の値以下に
    なった場合の少なくとも一方の場合に、前記電池から前
    記熱電素子への通電を停止することを特徴とする請求項
    ９記載の用安全帽。
11. 【請求項１１】 前記帽体の内部に設けられた温度検出
    装置と、 前記熱電素子を駆動する電池から前記熱電素子への通電
    を、前記温度検出装置により検出された温度に応じて制
    御する制御装置と、 前記吸熱部に熱的に結合され、当該吸熱部から利用者の
    額が当接される前記帽体内部の位置まで延在する冷却用
    伝導部材とを更に有し、 前記冷却用伝導部材は、利用者の額の２次元的な広がり
    に対応した２次元的な広がりを有する額拡散部と、当該
    額拡散部を前記吸熱部に結合するための熱伝導部を有
    し、 前記温度検出装置は、前記額拡散部の温度を検出し、 前記制御装置は、当該検出された温度が予め設定された
    温度以下になった場合及び前記熱電素子に電流が供給さ
    れている状態において、前記温度検出装置により検出さ
    れた温度の変化速度が一定の値以下になった場合との少
    なくとも一方の場合に、前記熱電素子への通電を停止さ
    せることを特徴とする請求項１記載の安全帽。