JP2014077207A - 冷却服 - Google Patents

Abstract

【課題】 循環する流体を長時間、低温に保持することで、冷却効果を高くした冷却服を提供する。
【解決手段】 冷却服は、流体が循環する流路９ａ、９ｃと、流体を循環させる電動ポンプと、流路と連通し、流体を保持する流体容器１２と、断熱性材料からなる断熱容器５とを備えている。流体容器１２は、蓄冷剤１３と接触した状態で断熱容器５の内部に格納され、流体が熱交換によって冷却される。電動ポンプは、冷却された流体を冷却服に取付けられた流路９ａに送出して循環させる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、主として高温環境下で作業する作業者の身体を高温状態から保護するために用いられる冷却服に関する。

従来、冷水が循環する流路を服に設けて、ポンプにより冷水を循環させることで身体を冷却状態に保つ冷却服が知られている。

例えば、特許文献１のクールスーツは、スーツの表地と裏地の間に、可撓性の冷却管をループ状として全体に廻らせて繋止し、電磁ポンプの作動により、冷却液をスーツの流入管を通じて冷却管に注入することで循環させるように構成されている。冷却液は、クールスーツとは別個の保冷容器内にある水で、氷塊をそのまま又は氷に入れて、容器内の水を冷却している。

また、特許文献２の熱交換服は、ベスト内の挿入物に熱交換流体の流路を設けている。この熱交換服は、ユーザの背中や脇に着用可能な熱交換流体ユニットを有し、その内部に、氷嚢又は冷水による冷却手段のためのスペースが形成されている。

特開昭６３−１８９７５７号公報 特表２００９−５２０１１２号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の冷却服では、保冷容器又は熱交換流体ユニット内で水と氷が混合した状態となっていて、氷の融解速度が大きいので、冷却状態を長く維持することができない。また、氷が融解してしまった場合には、水及び氷を再度入れ直す必要があり、そのような交換の手間がかかっていた。

本発明は、このような事情に鑑み、冷却用の流体を長時間低温に保持することができて高い冷却効果が得られると共に、流体を交換する手間がかからない冷却服を提供することを目的とする。

第１発明は、流体が循環する流路と、前記流体を循環させる電動ポンプと、前記流路と連通し、前記流体を保持する流体容器と、断熱性材料からなる断熱容器とを備えた冷却服において、前記流体容器は、前記断熱容器の内部に蓄冷剤と接触した状態で格納されることを特徴とする。

本発明では、冷却服に流路が設けられており、電動ポンプによって循環水等の流体を循環させることができる。蓄冷剤は、流体を保持する流体容器と接触しているので、流体を効率的に冷却することができる。流体が循環する流路は、流体を流すことができれば、いかなる形状（例えば、平面的な流路であって、流体が通過するとき膨らむもの）であってもよい。また、蓄冷剤は、市販の保冷剤の他、氷やドライアイスであってもよい。

蓄冷剤と流体容器は、断熱性材料で作られた断熱容器の内部に格納されているので、蓄冷剤がすぐに解凍してしまうのを防止できる。これにより、流体を長時間低温に保持することができ、高い冷却効果を実現する。また、流体の冷却力が低下したときは蓄冷剤を交換するだけで済み、流体を入れ替える必要がないので、従来のように冷却水を交換する手間もかからない。

第２発明は、第１発明において、前記流路はチューブで形成され、該冷却服の身体接触面側に溶着によって取付けられていることが好ましい。

本発明では、チューブで形成された流路を冷却服の身体接触面側に取付けているので、作業中に流路が引っかかり破損することがない。この流路は、溶着シート（例えば、熱溶着シート）によって取付けられるが、冷却服のどの部分にも容易に取付けることができ、位置も固定され、ずれることがない。

第３発明は、第１又は第２発明において、前記流体容器は、柔軟な樹脂製であることが好ましい。

本発明では、流体容器を柔軟な樹脂製（例えば、ポリウレタン製）とするので、流体容器が蓄冷剤の表面形状に応じて変形する。これにより、接触面積が大きくなって蓄冷剤の温度が流体全体に伝達されやすくなる。また、流体容器を軽量化することができ、接触感もよい。

第４発明は、第１又は第２発明において、前記流体容器は、熱伝導率の高い金属製であることが好ましい。

本発明では、流体容器を熱伝導率の高い金属製（例えば、アルミニウム製）とするので、熱交換によって流体容器が素早く冷却され、低温の流体を冷却服全体に供給することができる。

第５発明は、第１〜第４発明において、前記流体容器は、蓄冷剤を収容する収容部を有することが好ましい。

本発明では、流体容器が蓄冷剤を収容する収容部を有するので、冷却服の使用時に収容部に蓄冷剤を入れるだけで、流体容器と蓄冷剤が接触して流体を冷却することができる。また、冷却服の使用後は、蓄冷剤のみ取り出して冷凍すればよく、交換も容易である。

本発明によれば、冷却服を循環する流体を長時間、低温に保持することができ、高い冷却効果が得られる。

本実施形態の冷却服の展開図。 本実施形態の冷却服の展開図（身体接触面）。 収納部の構成を説明する図。 ポンプユニットの構成を説明する図。 ポンプユニットのコントローラの構成を説明する図。 熱交換器の構成を説明する図。 断熱袋の内部構成を説明する図。 断熱袋の内部構成（変更例）を説明する図。

次に、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。

まず、図１に冷却服本体の展開図を示す。冷却服本体１は、背負いのリュックサック形状であって、作業者が背中に背負うようにして装着する。作業者が肩ベルト２、２に腕を通して冷却服を装着したとき、背中部には収納部３が位置する。なお、肩ベルト２、２には、それぞれ肩部調整部２ａ、２ａがあり、背中部や肩部を作業者の身体サイズに合わせて調整することができる。

詳細は後述するが、収納部３には、ポンプユニット４と断熱袋５が収納されている。ポンプユニット４は、冷却服本体１に循環水（冷却水）を循環させるポンプであるが、図１では、専用ケースに収納された状態が示されている。

また、断熱袋５には、後述する循環水容器１２と蓄冷剤１３からなる熱交換器１１が格納されている。このように、各部品が冷却服本体１と一体になっているので、例えば、ポンプが分離されている冷却服と異なり、作業時の動作範囲が制限されない。

作業者が冷却服を装着したとき、胸部には胸部調整部６が位置する。胸部調整部６には、面ファスナーがあり、作業者の身体のサイズに合わせて調整可能となっている。

また、装着したとき胸部調整部６の手前にくる生地（ナイロン製）には、ポンプユニット４用のコントローラ７が取付けられている。コントローラ７の詳細は後述するが、作業者が冷却服を装着した状態でも、スイッチを操作しやすい配置となっている。

冷却服本体１は、図示のように作業者の腰部を囲んでサポートする形状となっている。腰部には、調整ベルト及びバックルからなる腰部調整部８があり、作業者の身体サイズに合わせて調整可能である。

次に、図２に冷却服本体の展開図（身体接触面）を示す。図示の通り、冷却服本体１の全体には、循環水流路９が取付けられている。循環水流路９は、循環水が流れる通路であり、チューブ状に形成されている。

循環水流路９は、柔軟な材料（例えば、シリコンゴムやポリウレタン）からなり、流路径が約２ｍｍ、全長が約１４ｍである。本実施形態の循環水流路９は、合計４本のチューブ（流路９−１〜９−４）から構成され、複数の流路結合部材１０（いわゆる、継手）により接続されている。

循環水流路９を４本のチューブで構成することで、一部のチューブが破損した場合にも、そのチューブのみ交換すればよい。また、循環水を排水する場合も、長い１本のチューブから排水するより容易に行える。

循環水流路９のうち流路９−１は、冷却服本体１の領域（Ａ）及び（Ｅ）の流路を構成する。同様に、流路９−２が領域（Ｂ）及び（Ｅ）、流路９−３が領域（Ｃ）及び（Ｅ）、流路９−４が領域（Ｄ）及び（Ｅ）の流路をそれぞれ構成する。

また、本実施形態では、循環水流路９を冷却服本体１に取付けるのに熱溶着シートを用いている。まず、２枚の熱溶着シートの間に循環水流路９を挟み込み、シートを熱溶着する。そして、このシートを冷却服本体１の身体接触面側に縫製により取付ける。

これにより、循環水流路９の位置がずれたりすることがない。また、循環水流路９は外部に露出していないので、作業時に引っかかって破損することもない。なお、循環水流路９を備えたシートは、冷却服本体１にファスナー等で着脱可能に構成してもよい。

また、冷却服の使用中には、循環水流路９に結露が発生する場合があるが、結露が熱溶着シートに浸透して全体に広がるので、蒸発が促進される。このとき、気化熱による更なる冷却効果も期待できる。

熱溶着シートとその他の生地（メッシュ素材等）の間に循環水流路９を挟み込み、溶着してもよい。このとき、循環水流路９の周囲のシートを縫製すれば、位置がずれないように固定することができる。

詳細は後述するが、循環水は、循環水流路９と連通する循環水容器１２に蓄えられたとき、蓄冷剤１３によって冷却される。そして、冷却された循環水が作業者の背中部、胸部、及び脇部を常時循環するので、作業者の身体を冷却状態に保つことができる。

次に、図３を参照して、冷却服本体の収納部について説明する。図３は、図１の収納部３の詳細を示している（図２とは鏡像の関係）。収納部３は、通常、ナイロン製の生地で覆われているが、図示しないファスナーを全開すると、収納部３を視認することができる。

ポンプユニット４は、断熱袋５の内部に格納された循環水容器１２から流路９ａを通じて循環水を吸い上げ、流路９ｂに送出する。ここで、ポンプユニット４及びそのスイッチを有するコントローラ７について説明する。

まず、図４にポンプユニットの構成を示す。ポンプユニット４は、ダイヤフラムポンプ４ａ、モータ４ｂ、電池ボックス４ｃ、制御基板４ｄ、コネクタ４ｅ〜４ｇから構成され、本発明の「電動ポンプ」に相当する。

ダイヤフラムポンプ４ａは、内部のダイヤフラム（隔膜）を往復運動させることで液体を移送するポンプである。ダイヤフラムポンプ４ａの流量は、例えば、１２０ｍｌ／ｍｉｎであって、このポンプにより流体を吸引・吐出する。

モータ４ｂは、後述するコントローラ７からのオン信号を受け、ダイヤフラムポンプ４ａを駆動させる（図４（ｂ）参照）。このとき、駆動に必要な電圧は電池ボックス４ｃの電池（図示省略）により供給される。なお、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ’断面を示している。

ダイヤフラムポンプ４ａの駆動制御は、ポンプユニット４の上蓋にネジにより固定された制御基板４ｄにより行われる。また、コネクタ４ｅはコントローラ７と、コネクタ４ｆは流路９ｂと、コネクタ４ｇは流路９ａとそれぞれ接続する。

次に、図５にポンプユニットのコントローラの構成を示す。上述の通り、コントローラ７は、冷却服を装着した後にも作業者が操作しやすいように、身体の左胸部に取付けられている（図１参照）。

ここで、図５（ａ）は、コントローラ７の側面を示し、図５（ｂ）はコントローラ７の正面を示している。電源スイッチ７ａは、作業者が右手で操作しやすいようにコントローラ７正面に対して左側面に設けられている。なお、コントローラ７上部のコネクタから延びる配線は、ポンプユニット４のコネクタ４ｅと接続する。

例えば、容易に冷却服を脱ぐことができない環境において、電源スイッチ７ａをオフすることでダイヤフラムポンプ４ａの駆動を停止し、冷却服の冷却機構を停止することができる。

また、コントローラ７の正面には、電源ランプ７ｂと電圧低下警告ランプ７ｃが設けられている。電源ランプ７ｂは、電源スイッチ７ａをオンした場合に緑色に点灯する。一方、電圧低下警告ランプ７ｃは、電池の電圧が所定値以下となった場合に赤色に点灯する。

電圧低下警告ランプ７ｃが点灯した状態で長時間使用すると電池に大きな負荷がかかるので、電源スイッチ７ａをオフし、電池を交換する必要がある。なお、電源ランプ７ｂ、電圧低下警告ランプ７ｃは、点灯・消灯が確認しやすいように凸状ランプとなっている（図５（ｂ）参照）。

図３に戻って説明するが、ポンプユニット４から流路９ｂに送出された循環水は、収納部３の下方に位置する複数の流路結合部材１０により分岐され、各方向の循環水流路９（９−１〜９−４）に流入する。

具体的には、流路９ｂに送出された循環水は、流路結合部材１０ａから流路９−１を通って流路結合部材１０ａ’に流入する。また、流路結合部材１０ａから流路結合部材１０ｂに進み、流路９−２を通って流路結合部材１０ｂ’に流入するルートもある。

さらに、流路結合部材１０ｃから流路９−３を通って流路結合部材１０ｃ’に流入するルートと、流路結合部材１０ｄから流路９−４を通って流路結合部材１０ｄ’に流入するルートがあるので、循環水が冷却服本体１全体に行き渡る。

流路９−１〜９−４は、並列に接続されているので、例えば、流路９−１が詰まって、循環水が循環しなくなっても、他の流路９−２〜９−４では、循環水を循環させることができる。なお、流路結合部材１０ｂ’〜１０ｄ’の上向きの管内径は、水平方向の管内径より細く作られており、循環水が逆流することはない。

循環水は、最終的に流路９ｃを通じて循環水容器１２に戻される。このように、ポンプユニット４を動作させることにより、循環水は冷却服本体１を一周する。なお、循環水流路９のみならず、流路９ａ〜９ｃについても、冷却服の着脱時に分離・接続する必要がないので、循環水が零れたりすることがない。

次に、上述の循環水容器１２は、断熱袋５の内部に格納されている。断熱袋５は、断熱性及び柔軟性の優れた材料（例えば、アルミ蒸着発砲ウレタン）からなり、本発明の「断熱容器」に相当する。

断熱袋５の内部には、蓄冷剤１３も格納されているが（図示省略）、断熱袋５が断熱性材料からなるので、蓄冷剤１３がすぐに解凍してしまうのを防止することができる。さらに、サイズの異なる市販の蓄冷剤（保冷剤）でも循環水容器１２と適度な圧力で密着するので、その温度が伝達されやすい。以下では、断熱袋５内部の熱交換器１１について説明する。

図６は、本実施形態の熱交換器の構成を示している。上述の通り、熱交換器１１は、循環水容器１２と蓄冷剤１３から構成される。循環水容器１２は、流路９ｃから排出される循環水を受入れ、流路９ａを通じ、循環水をポンプユニット４に供給する（図６（ａ）参照）。なお、循環水容器１２は、本発明の「流体容器」に相当する。

循環水容器１２は、柔軟な樹脂製（例えば、ポリウレタン製）であるので、蓄冷剤１３の表面形状に応じて変形する。さらに、循環水容器１２の内部には接着部１２ａ、１２ａがあるので、循環水が循環水容器１２の全体に広がり、蓄冷剤１３と広範囲で接触する。また、樹脂製の循環水容器１２は、冷却服を装着したときの接触感もよい。

循環水容器１２は、熱伝導率の高い金属製（例えば、アルミニウム製）としてもよい。これにより、蓄冷剤１３の温度が伝達されやすく、循環水を長時間、低温に保持するこができる。

図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ’断面であるが、循環水容器１２の手前に蓄冷剤１３を配置して、接触させている。本実施形態の蓄冷剤１３は、循環水容器１２とほぼ同じ大きさであるが、市販の蓄冷剤（保冷剤）を１つ又は複数用いてもよい。なお、本発明の「蓄冷剤」には、氷やドライアイスも含まれる。蓄冷剤１３をもう１つ準備し、循環水容器１２を挟み込むように配置してもよい。

冷却服本体１に用いられる循環水は、約４００ｍｌである。ここで、循環水は、純水であることが好ましい（純水に防腐剤を添加したものであってもよい）。純水は、水道水と比較して不純物が少ないので、ダイヤフラムポンプ４ａや循環水流路９の詰まりや、劣化が起きにくい。なお、本実施形態の循環水は、頻繁に交換する必要がないので、基本的に使用後の排水作業が不要となる。

次に、図７を参照して、断熱袋の内部構成について説明する。上述の通り、断熱袋５には、熱交換器１１（循環水容器１２及び蓄冷剤１３）が格納され、断熱袋５の上部は、面ファスナー（図示省略）により閉じることができるようになっている。ここでは、断熱袋５の前面に対し奥側に循環水容器１２、手前側に蓄冷剤１３が格納されているが、位置関係は逆であってもよい。

図７（ａ）は、循環水容器１２と蓄冷剤１３を一部、上側に引き上げた様子を示している。循環水容器１２と蓄冷剤１３は、全体が断熱袋５に収まるサイズである。また、流路９ａ、９ｃは、断熱袋５を閉じたときに隙間から外側に突出する。

図７（ｂ）は、断熱袋５を左側面から見た様子（断熱袋５の内部）を示している。図示する通り、循環水容器１２には、蓄冷剤１３を収容するポケット部１２ｂが設けられている。このポケット部１２ｂは、本発明の「収容部」に相当する。

冷却服を使用する際、ポケット部１２ｂに蓄冷剤１３を収容することで、循環水を効率的に冷却することができる。また、循環水容器１２に直接、氷等を入れる必要がないので、冷却効果が長く持続する。さらに、容器を薄型にすることができ、軽量化も図れる。

使用後は、ポケット部１２ｂから蓄冷剤１３のみを取り出して冷凍する。このとき、循環水として、蓄冷剤１３より凝固点が低いものを使用すれば、循環水容器１２と蓄冷剤１３を一体のまま冷凍することもできる。ポケット部１２ｂを２個設けて、循環水を挟み込む形とすれば、より効率的に冷却可能である（図７（ｃ）参照）。

最後に、図８を参照して、断熱袋の内部構成（変更例）について説明する。まず、図８（ａ）は、循環水容器１２の内部に蓄冷剤１３が分離した状態で収納された態様を示している。特徴としては、使用後に循環水容器１２全体を冷凍すればよい点が挙げられる。このとき、循環水の代わりに不凍液を用いると、循環水容器１２を冷凍庫から取り出せばすぐに使用を開始できる。

次に、図８（ｂ）は、循環水容器１２にポケット部がなく、単純に循環水容器１２と蓄冷剤１３が接触させた態様を示している。特徴としては、蓄冷剤１３のサイズや数量が断熱袋５に入る範囲で自由に選択できる点が挙げられる。例えば、長時間の作業する時には、蓄冷剤１３の量を増やせばよい。もちろん、循環水容器１２の前後に蓄冷剤１３を配置する等、位置についても変更可能である。

上記のように、本実施形態では、蓄冷剤と循環水を保持する循環水容器とが接触した状態で断熱袋に格納されている。従って、循環水を長時間、低温に保持することができる。この循環水は、電動ポンプ（ダイヤフラムポンプ）の駆動により、冷却服に取付けられた循環水流路を循環するので、冷却効果の高い冷却服を実現することができる。

上記の実施形態は、本発明の一例であり、これ以外にも様々な変更例が考えられる。冷却服の形状は、上記の実施形態の形状に限られるものではない。例えば、冷却服に襟部を設けることで頸部も冷却可能となる。同様に、冷却服にフードを設けてもよい。また、本発明を下半身用の冷却服に適用することもできる。

本実施形態では、ポンプユニットや熱交換器が身体の背面側に位置しているが、何れかの構成部品を身体の前面側に取付けてもよい。例えば、熱交換器が複数に分割されている場合には、その一部を前面側に取付けてもよい。これにより、重量のバランスが良くなり、作業を行いやすくなる。

電動ポンプの種類や冷却服の生地等は任意のものに変更することができる。蓄冷剤として、氷袋（氷嚢）やドライアイスを用いてもよい。また、循環水の代わりに気体やゼリー状の液体（適度に循環するもの）を用いてもよい。

循環水容器の材料として、柔軟な樹脂（ポリウレタン）及び熱伝導率の高い金属を例示したが、柔軟性のあるアルミパウチのような材料を用いてもよい。また、循環水容器の代わりに循環水流路を隙間なく並べた形状としたり、蓄冷剤に巻きつく形状として接触面積を確保してもよい。

最後に、蓄冷剤の代わりに蓄熱材を用いれば、温水が循環する保温服としても利用できる。蓄熱材としては、例えば、携帯用カイロを用いることができ、低温環境下での作業時に保温効果が得られる。

１ 冷却服本体
２ 肩ベルト
２ａ 肩部調整部
３ 収納部
４ ポンプユニット（電動ポンプ）
４ａ ダイヤフラムポンプ
４ｂ モータ
４ｃ 電池ボックス
４ｄ 制御基板
５ 断熱袋（断熱容器）
６ 胸部調整部
７ コントローラ
７ａ 電源スイッチ
７ｂ 電源ランプ
７ｃ 電源低下警告ランプ
８ 腰部調整部
９ 循環水流路（流路）
９−１〜９−４ 流路
９ａ〜９ｃ 流路
１０ 流路結合部材
１０ａ〜１０ｄ、１０ａ’〜１０ｄ’ 流路結合部材
１１ 熱交換器
１２ 循環水容器（流体容器）
１２ａ 接着部
１２ｂ ポケット部（収容部）
１３ 蓄冷剤

Claims (5)

1. 流体が循環する流路と、
   前記流体を循環させる電動ポンプと、
   前記流路と連通し、前記流体を保持する流体容器と、
   断熱性材料からなる断熱容器とを備えた冷却服において、
   前記流体容器は、前記断熱容器の内部に蓄冷剤と接触した状態で格納されることを特徴とする冷却服。
2. 請求項１に記載の冷却服において、
   前記流路はチューブで形成され、該冷却服の身体接触面側に溶着によって取付けられていることを特徴とする冷却服。
3. 請求項１又は２に記載の冷却服において、
   前記流体容器は、柔軟な樹脂製であることを特徴とする冷却服。
4. 請求項１又は２に記載の冷却服において、
   前記流体容器は、熱伝導率の高い金属製であることを特徴とする冷却服。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の冷却服において、
   前記流体容器は、蓄冷剤を収容する収容部を有することを特徴とする冷却服。