JP2012237531A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、身体の冷却効果に優れ、高温の環境下においても長時間快適に作業を行うことを可能とし、しかも、作業性や運動性を損なわない冷却装置を提供する。
【解決手段】
冷却装置は、ケース１と、一端が前記ケース１内に接続された可撓性を有するダクト２１と、前記ケース１内に配され、前記ダクト２１に空気を送風するファン３１と、前記ケース１内に収容され、収容体４２に保冷剤４３を充填してなる保冷材４１と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高温の作業環境下において身体を冷却する冷却装置に関する。

高温の環境下において作業を長時間行うことは困難であり、特に放射性物質や化学物質から身体を保護する防護服を着用して作業を行う場合には、全身が防護服で覆われるので、より困難となる。

高温の環境下において作業を快適に行うため、例えば、特許文献１および２には、身体を冷却する衣服が開示されている。

特許文献１記載の衣服は、衣服の前後の表裏面に設けた複数の収納部に、融点異なる複数の保冷剤をそれぞれ適宜収容して着用するものである。しかしながら、身体のうち、保冷剤の周辺部分しか冷却されないという問題がある。

特許文献２記載の衣服は、ファンを備える内着と、内着の上に着用され、ファンに対向する部分に外気取り入れ口が形成された上着とにより構成されており、ファンの駆動により外気を取り込みつつ内着の内側で空気を流して、身体を冷却するものである。しかしながら、外気を取り込んで空気を流すものであるため、冷却効果が十分ではない。また、襟部や袖口部から空気を排出することにより内着の膨らみを抑えるようにしているものの、多かれ少なかれ衣服が膨らむので、作業性や運動性が低下してしまうという問題がある。また、放射性物質や化学物質を扱う作業においては、防護服に密封性が要求されるため、外気を取り込む当該衣服は使用することができない。

特開２００９−１２７１４７号 特開２００６−３０７３５４号

本発明は、身体の冷却効果に優れ、高温の環境下においても長時間快適に作業を行うことを可能とし、しかも、作業性や運動性を損なわない冷却装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の冷却装置は、ケースと、一端がケース内に接続された可撓性を有するダクトと、ケース内に配され、ダクトに空気を送風するファンと、ケース内に収容され、収容体に保冷剤を充填してなる保冷材と、を備えることを特徴とする。

請求項２記載の冷却装置は、保冷材が収容される収容部をケース内に備え、収容部は通気性を有することを特徴とする。

請求項３記載の冷却装置は、収容部をケース内に複数備え、複数の保冷材を収容部に個別に収容することを特徴とする。

請求項４記載の冷却装置は、ダクトが、内外を貫通する貫通孔を長さ方向に少なくとも１以上備えていることを特徴とする。

請求項５記載の冷却装置は、保冷材の収容体の表面が不織布であることを特徴とする。

請求項６記載の冷却装置は、ケースが、繊維で形成されていること特徴とする。

請求項１記載の発明によると、冷却装置を作業服内で使用すれば、身体のうち、保冷剤が収容されたケースの周辺が冷却されるだけでなく、ダクトの先端から放出される冷気により、ケースから離れた部位も冷却される。また、ダクトの先端から放出される冷気が作業服内で循環するので、作業服内において身体が全体的に冷却される。しかも、保冷材の量を調節することにより、冷却効果を、３〜５時間程度維持することができる。そのため、本発明に係る冷却装置を使用すれば、高温の環境下であっても、作業を長時間快適に行うことができる。
また、冷却装置の各構成が小型、かつ、軽量であるため、冷却装置を小型化及び軽量化することができる。また、冷却装置は、作業服の外部から空気を取り込むものではないので、作業服が膨らむこともない。そのため、本発明に係る冷却装置を使用しても、作業性や運動性が損なわれない。

請求項２記載の発明によると、保冷材を収容部に収容するので、ケース内において保冷材が散乱し、ファンの送風効率が低下することもない。また、収容部が通気性を有しているので、収納部内の冷気を効率よくケース内に放出できる。

請求項３記載の発明によると、複数の保冷材を収容部に個別に収容し、各保冷材を接触しないようにしているので、保冷材の冷却効果が低下しない。
また、保冷材を複数使用するので、総重量が同一である単一の保冷材を使用する場合に比べ、保冷材が効率よく融解し、冷却効果が高くなる。また、保冷材を複数使用する場合は、単一の保冷材を用いて同じ冷却効果を同じ時間持続させる場合に比べ、保冷材の総重量が少なく済むので、冷却装置をより小型かつ軽量にすることができる。

請求項４記載の発明によると、ダクトの貫通孔からも冷気が放出されるので、よりまんべんなく身体を冷却することができる。

請求項５記載の発明によると、保冷材の収容体の表面が不織布であるため、結露の発生を抑えることができる。

請求項６記載の発明によると、ケースを繊維で形成しているので、結露の発生を抑えることができる。

本発明の実施形態による冷却装置を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 ダクトを示す斜視図である。 保冷材を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 冷却装置を装着した状態を表す概略側面図である。 冷却装置の装着に使用される衣服を示す図であり、（ａ）は正面斜視図、（ｂ）は背面斜視図である。 本発明の実施形態による冷却装置より放出される空気の温度を示すグラフ（保冷材４０ｇ＊１３個）。 本発明の実施形態による冷却装置より放出される空気の温度を示すグラフ（保冷材４０ｇ＊１６個）。

以下、本発明の冷却装置の実施形態について図面に基づいて説明する。
本発明の冷却装置は、図１および図２に示すように、ケース１と、ケース１内に設けられる収容部１１と、一端がケース１内に接続された可撓性を有するダクト２１と、ケース１内に配され、ダクト２１に空気を送風するファン３１と、収容部１１に収容される保冷材４１と、により構成されている。

ケース１は、図１および図２に示すように、ケース本体２と蓋部３とを備えている。ケース本体２は、その内部に収容空間を有し、上面が開口している。蓋部３は、ケース本体２の開口を開閉可能とするようにケース本体２の上面に設けられている。また、ケース本体２および蓋部３には線ファスナーまたは面ファスナー等の留め具４が設けられており、蓋部３をケース本体２に留められるようにしている。ケース１の素材は、金属、樹脂または繊維等、特に限定されるものではないが、繊維とすると、ケース１内における結露の発生を抑えることができる。また、冷却装置を身体に装着しても、ケース１が嵩張らないので、作業の妨げとならない。ケース１の大きさは、冷却装置の小型化の観点からは、縦および横の長さを３０ｃｍ以内とし、厚さを１０ｃｍ以内とすることが好ましい。なお、ケース１には、後述するファン３１の吸気のための吸気口を設けてもよい。

収容部１１は、後述する保冷材４１を個別に収容するものであって、ケース１内に少なくとも１以上設けてられている。以下、本実施形態では、収容部１１および保冷材４１が複数あるものとして説明する。

収容部１１は、図２に示すように、収容部ユニット１２に複数設けられている。収容部ユニット１２は、収容部本体１３と蓋部１４を備えている。
収容部本体１３は、箱状であって、その内部に収容空間を有し、かつ、側面の一が開口している。そして、各収容部１１は、収容部本体１３の収容空間を上下方向に区切ように区切部材１５を設けることにより形成されている。なお、各収容部１１の形成は、収容部本体１３の収容空間を縦方向や横方向に区切るように区切部材１５を設けるものであってもよい。
蓋部１４は、収容部本体１３の開口を開閉可能とするように収容部本体１３の開口を設けた側面に設けられている。
収容部本体１３および蓋部１４には線ファスナーまたは面ファスナー等の留め具を設けて、蓋部１４を収容部本体１３に留められるようにしている。
以上に示した収容部本体１３、蓋部１４および区切部材１５は、通気性を有する材料で形成されている。例えば、これらを、単に繊維等で形成してもよいし、繊維製または金属製等のメッシュ状の材料により形成してもよい。このように形成すると、収容部１１内の冷気を効率よくケース１内に放出できる。また、これらを、表面または裏面の少なくとも一面が凹凸状または波型である繊維製等のシート状の材料により形成してもよい。
そして、このような収容部ユニット１２をケース１内に少なくとも１以上複数設けている。

以上に示した収容部１１によると、保冷材４１を収容部１１に個別に収容し、各保冷材４１を接触しないようにしているので、保冷材４１の冷却効果が低下しない。また、ケース１内において保冷材４１が散乱しないので、保冷材４１がファン３１の送風の妨げとなることもない。さらに、上述したように、収納部１１が通気性を有する材料で形成されているので、収納部１１内の冷気を効率よくケース１内に放出することができる。

なお、収容部１１は、収容部本体１３の収容空間を区切部材１５で区切らないものであってもよい。また、収容部１１は、上記収容部ユニット１２に代えて、ポケット等としてもよい。また、収容部１１には、保冷材４１を複数収容してもよい。また、冷却装置は、ケース１内に収容部１１を設けないで、保冷材４１を直接ケース１内に収容するものであってもよい。

ダクト２１は、図１に示すように、２本のダクト２１，２１を用いており、それぞれ一端がケース１内に連結している。ダクト２１は、樹脂等で構成され、可撓性を有している。ダクト２１の長さは、冷却装置を身体の正面または背面に装着し、ダクト２１を肩に掛けた状態で、ダクト２１の先端２２が、冷却装置を装着した面の反対側の面に配置できる長さとしている。この場合、ダクト２１の長さは、０．４〜１ｍ程度とすればよい。
以上に示したダクト２１は、ケース１内の空気を身体の所望の部位に送るための送風路となる。
なお、ダクト２１の長さは、その先端２２から放出される空気を送る場所に応じて適宜設定してもよい。また、ダクト２１の外径は、特に限定されるものではないが、作業性や運動性の観点からは、０．２ｍｍ〜２ｃｍの範囲であることが好ましい。さらに、ダクト２１の本数は、冷却装置の使用状況に合わせて好適に決定することができる。

ダクト２１は、図３に示すように、その長さ方向に内外を貫通する貫通孔２３を少なくとも１以上設けるものであってもよい。このようにすると、ケース１内の空気がダクト２１の先端２２からだけではなく、貫通孔２３からも放出される。

ファン３１は、図１に示すように、ケース１内に配設されている。ファン３１は、小型のブロアや多翼ファン等を用いることができる。また、ファン３１は、ケーブル３２およびコネクタ３３を介して、ケース１の外側に配された電源３４に接続されている。電源３４には、一次電池や二次電池などを用いることができる。また、ファン３１は、ファン３１の駆動および停止並びにファン３１の風量の調節等、ファン３１を制御するコントローラ３５を備えている。
以上に示したファン３１によると、ケース１内の空気をダクト２１の先端２２に送風することができる。

保冷材４１は、図４に示すように、不透過性の収容袋等の収容体４２にゲル状等の保冷剤４３を充填して密封したものであり、冷凍により繰り返し使用できるものである。収容体４２は、ポリエチレン、ナイロン、ポリ塩化ビニルまたは不織布等のシート又はこれらを積層したものにより形成されている。なお、収容体４２は、収容袋の代わりにポリエチレンやポリプロピレン等の樹脂で形成された容器等としてもよい。ここで、収容体４２の表面が不織布４４であれば、結露の発生を抑えることができる。保冷材４１の重量および個数は、冷却装置の重量や使用時間および冷却効率などを考慮して適宜選択する。
このような保冷材４１は、複数用いる場合のほうが、総重量が同一である単一の保冷材４１を用いる場合に比べ、保冷材４１の総表面積が広く、保冷材４１が効率よく融解するので、保冷効果が高くなる。また、保冷材４１を複数用いる場合は、単一の保冷材４１を用いて同じ冷却効果を同じ時間持続させる場合に比べ、保冷材４１の総重量が少なく済む。
以上より、高い冷却効果を得つつ、保冷材４１の軽量化を図るには、保冷材４１は、軽量のものを複数用いるほうがよい。例えば、保冷材４１は、重さが２０〜１００ｇのものを複数用いることが好ましい。

以上に示した冷却装置は、作業性や運動性の観点からは、その重さを１ｋｇ以内に抑えることが望ましく、例えば、重さを０．５〜１ｋｇとすることが好ましい。

冷却装置の使用方法について説明する。まず、冷凍された複数の保冷材４１をケース１内の収容部１１にそれぞれ個別に収容する。次いで、ケース１を、図５に示すように、その蓋部３または底面を身体の背面に対向させつつ、ダクト２１が接続された面を上方に向けて身体の背面に装着する。また、ダクト２１，２１を左右の肩に掛けつつ、先端２２，２２が身体の正面に位置するように配置する。電源３４およびコントローラ３５は適宜配置する。そして、冷却装置の上から作業服６１を装着すると、冷却装置を使用する準備が整う。

なお、冷却装置は、図６に示すように、ポケット等の収納部を備える衣服５１に収納して使用することもできる。具体的には、衣服５１の背面収納部５２にケース１および電源３４を収容し、衣服５１の正面収納部５３にコントローラ３５を収容し、ダクト２１，２１を肩に掛けつつ、その先端２２を襟５４の内側に入れる。さらに、その衣服５１の上から作業服６１を装着すると、冷却装置を使用する準備が整う。衣服５１を、表裏面がメッシュ状の立体繊維で形成すると、効率よく身体を冷却することができる。

コントローラ３５によりファン３１を駆動すると、ケース１内の冷気がダクト２１を介してその先端２２より放出される。また、コントローラ３５により、ファン３１の停止や送風量の調整を行うことができる。

以上に説明した冷却装置によると、身体のうち、ケース１の周辺が冷却されるだけでなく、ダクト２１の先端２２から放出される冷気によりケース１から離れた部位も冷却される。また、ダクト２１の先端２２から放出される冷気が作業服内で循環するので、作業服内において身体が全体的に冷却される。さらに、ダクト２１に貫通孔２３を設けると、貫通孔からも冷気が放出されるので、よりまんべんなく身体を冷却することができる。また、上記冷却効果は、保冷材４１の量を調節することにより、３〜５時間程度維持することができる。以上の作用効果により、本発明に係る冷却装置を使用すれば、高温の環境下においても、作業を長時間、快適に行うことができる。防護服を着用して作業を行う場合も同様である。
また、冷却装置は、各構成が小型、かつ、軽量であるため、冷却装置を小型化及び軽量化できる。また、冷却装置は、作業服の外部から空気を取り込むものではないので、使用により作業服が膨らむこともない。そのため、本発明に係る冷却装置を使用しても、作業性や運動性が損なわれない。

また、冷却装置によると、保冷材４１を収容部１１に収容しているので、ケース１内において保冷材４１が散乱し、ファン３１の送風効率が低下することもない。また、収容部１１が通気性を有しているので、収納部１１内の冷気を効率よくケース１内に放出できる。

また、保冷材４１を複数使用する場合には、各保冷材４１が接触しないので、保冷材４１の冷却効果が低下しない。また、保冷材４１を複数使用する場合は、総重量が同一である単一の保冷材４１を使用する場合に比べ、保冷材４１が効率よく融解するので、冷却効果が高くなる。また、保冷材４１を複数使用する場合は、単一の保冷材４１を用いて同じ冷却効果を同じ時間持続させる場合に比べ、保冷材４１の総重量が少なく済むので、冷却装置をより小型かつ軽量にすることができる。

さらに、ケース１を繊維で形成し、保冷材４１の収容体４２の表面を不織布とすると、結露の発生を抑えることができる。

本発明に係る冷却装置の冷却効果について検証するため、実験を行った。実験は、冷凍された４０ｇの保冷材４１を１３個または１６個用いることとし、これらをケース１内に収容し、冷風装置のファン３１を駆動して、ダクト２１の先端２２から放出される空気の温度を測定するものである。

図７は、本発明の冷却装置において保冷材４１を１３個用いた場合のダクト２１の先端２２から放出される空気の温度の時系列を示す。図には、併せて室温についても示している。これによると、放出される空気の温度は、時間とともに上昇するものの、開始から１５０分（３時間）までは、室温より約６〜１６℃低くなっており、室温に比べ十分に温度の低い冷気を送風できることが確認できた。

図８は、保冷材４１を１６個用いた場合のダクト２１の先端２２から放出される空気の温度の時系列を示す。これによると、保冷材４１を１３個用いた場合と同様に、室温に比べ十分に温度の低い冷気を送風できることが確認できる。また、開始から２４０分後においても放出される空気の温度は室温より４℃低くなっており、保冷材４１を１３個用いた場合に比べ、冷却効果が持続していることが確認できる。

以上に示した実施の形態および実施例は本発明の例示であり、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能である。

１ ケース
１１ 収容部
２１ ダクト
２３ 貫通孔
３１ ファン
４１ 保冷材
４２ 収容体
４３ 保冷剤
４４ 不織布

Claims (6)

1. ケース（１）と、
   一端が前記ケース（１）内に接続された可撓性を有するダクト（２１）と、
   前記ケース（１）内に配され、前記ダクト（２１）に空気を送風するファン（３１）と、
   前記ケース（１）内に収容され、収容体（４２）に保冷剤（４３）を充填してなる保冷材（４１）と、
   を備えることを特徴とする冷却装置。
2. 前記保冷材（４１）が収容される収容部（１１）を前記ケース（１）内に備え、前記収容部（１１）は通気性を有することを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
3. 前記収容部（１１）を前記ケース（１）内に複数備え、複数の前記保冷材（４１）を前記収容部（１１）に個別に収容することを特徴とする請求項２記載の冷却装置。
4. 前記ダクト（２１）は、内外を貫通する貫通孔（２３）を長さ方向に少なくとも１以上備えていることを特徴とする請求項１、２または３記載の冷却装置。
5. 前記収容体（４２）は、その表面が不織布（４４）であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の冷却装置。
6. 前記ケース（１）は、繊維で形成されていること特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の冷却装置。

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