JP2018521237A - クーリングスーツ - Google Patents

Abstract

ヒップ領域内の外側に開口するホーススリーブを始端として、内側に分岐し、いくつかの出口開口部を有するガスダクトを含む、脚、胴体、及び腕用のスーツからなるクーリングスーツ。これは、携帯用であって、連結片（２０）を有する出口ホース（１９）をそのホーススリーブに接続する加圧ガスシリンダ（１７）を含み、バルブ（１８）及び膨張ガスをこれらのガスダクトへ定期的に送達するための調整ホイール（２４）を備える。スーツの上半身用衣服のガスダクトは、腰の領域、ヒップ、及び首領域、腋の下、腕関節内側、並びに前記袖の内側に流出開口を有している。下半身用衣服、即ちズボンの脚において、流出開口は、膝の裏領域及び股の領域に配置されている。このクーリングスーツは、加圧ガスシリンダ（１７）に携帯する乾燥、圧縮ガスを用いて運転される。圧力シリンダ（１７）から流れるガスが膨張し、その後冷却すると、次にガスダクトを通って流れ、流出開口で着用者の身体を冷却する。汗は、スーツの通気性ファブリックを経由して永久的なガス供給によって運び去られる。【選択図】図３

Description

本発明は、屋外の高温及び／又は多湿環境での作業やレジャー活動において体を冷却するためのスーツに関する。

プロの世界、並びに軍や治安部隊の多くの活動が、困難な条件の下、特に高い外気温及び／又は高湿度で行われる。屋外の高温の中で作業すること、特に、さらに湿度が高い場合には、著しく効率が低下する。暑い気候においては、建設現場での建設労働者は、短時間で体力を消耗する。火災の際に高温領域に入らなければならない消防士、又は災害時に関わる救助部隊は、極度な高温にさらされ、間もなくその能力の限界に達する。別の例としては、準備や飛行後の段階でのジェット搭載の戦闘機のパイロットとクルーが挙げられる。彼らは多くの場合、搭乗して機内の空調システムを享受できるようになるまで、機外において、スタンバイモードで待機するか、準備作業を行う。しかし、即座に活動可能であるためには、彼らはすでに、フルフライトスーツ及び／又は戦闘服などのような作業服を着用している。これは重く、身体で呼吸がしづらい。ある者は、すぐに汗をかき始め、屋外の高温及び／又は高湿度に長時間さらされるという拷問をうけることになる。しかし、ヘリコプターや他の交通機関及び特別な航空機のパイロットや乗組員もまた、多くの場合、彼らの特別な戦闘服を着用しながら、飛行前及び飛行後の段階で高温及び／又は高湿度にさらされることになり、これもまた、熱の蓄積を起こす宿命となる。特に、過酷な任務中に、航空機とそのエアコン付きのキャビン（仮に空調されていたとして）を離れなければならない場合にそうである。しかし、航空機の乗組員だけでなく、暑い気候において、特別な任務で作業する船舶や陸上車両の乗務員も、高温及び／又は高湿度の問題に直面する。原理的には、高い温度及び／又は高湿度に支配されることにより彼らの能力が著しく低減される。

具体的に、消防士、危険物処理班、あるいは、例えば不発弾や爆発装置を処理するために配備される特殊部隊のスペシャリストたちは、外気温及び／又は湿度が高く、そのなかで、特別防護服で完全に保護された状態で作業する必要がある場合には特に苦痛である。しかしながら、トンネル工事業者、炭鉱作業員、高炉の領域で働く鋳造技術者、又は暑い砂漠地帯や高温の気候での掘削現場で働く油井の労働者などのような、極端な条件の下で働く専門家グループも、高温と、多くの場合、湿度の高い空気に曝され、その分緊張している。これは、高温及び／又は湿度の高い屋外又は室内の領域で作業を行う必要がある、全ての農業や林業労働者、船員の場合も同じである。彼らの能力と健康上の安全は、その場を支配している温度と実際の湿度に直接依存している。結局、この問題は、レクリエーション活動にも影響を与える。高温及び／又は高湿度の天候でガーデニングするのは非常に骨が折れ、疲れる作業であり、さらに、散歩、ハイキング、ランニング、球技やサイクリングなどのアウトドアスポーツ活動では、ひどい苦痛となる可能性もあるので、天候が暑すぎたり、湿気が多かったりするときにしばしば中止となることもある。

今までは、高い周囲温度及び／又は高湿度で活動しなければならない労働者や戦闘要員を冷やすための信頼できる解決策はなかった。公知の提案では、通常、小型電動ファンを内蔵した保護スーツ、又は液体冷却ウェットスーツなどのような電動冷却システムを含み、低温の液体がスーツ内のダクトを通って循環し、冷却装置を通る回路を介して外部を流れて内部を冷却する。この動作のため、これは、電流又は少なくとも内燃機関に依存する。したがって、この解決策は、そのような比較的重い外部装置への永続的なホース接続が必要となる。

既知の解決策は、ほとんど全て、実用的ではなく、使用が面倒で、複雑である。これらは多くの構成要素を含み、その一部は重く、使用するために外部エネルギー源を必要とする。さらに、多くの構成要素を含むため、こうしたクーリングスーツの購入コストは高い。これらのクーリングスーツの動作や取り扱いが特に容易であるとは言い難い。

このような状況に鑑みて、本発明の目的は、高温の周囲空気及び／又は高湿度で活動したい、またはしなければなければならない全ての者を対象としたクーリングスーツを作成することであり、このクーリングスーツは、軽量で、効率的であり、使用が簡単で、購入価格や維持価格が安価であり、誰にでも操作できるものでなければならない。

この目的は、脚、胴体、及び腕用のスーツであり、外方に開放されたホーススリーブと、いくつかの出口開口部を有する内側に分岐するガスダクト、並びにそれぞれが携帯用加圧ガスシリンダ、又はそれに相当する、連結片で出口ホースをホーススリーブに接続する固定圧力容器とを備え、加圧ガスシリンダから、又は固定圧力容器からこれらのガスダクトへ膨張ガスを調整送達するための調整ホイールを有するバルブが加圧ガスシリンダ又はスーツに設けられたクーリングスーツで解決される。

環境から引き込む温かい及び／又は湿った空気を使用する、現在利用可能な全ての空気駆動の身体冷却システムとは対照的に、このクーリングスーツは、加圧ガスシリンダ内に携帯する乾燥した圧縮ガスを用いて作動する。戦略的に配置した平坦なガスダクトは、乾燥して膨張し、よって冷たいガスを体の種々の異なる発汗箇所に導くため、効率的かつ生理学的に適合性の冷却効果が得られる。システムが自然対流による冷却を促し、永久的に気体が供給されることによって、表面の汗が、通気性の織物を通して運び去られる。

このクーリングスーツを図面に基づいて一例として示し、以下に説明する。その機能と取り扱いを説明し、図示する。

クーリングスーツの着用者の前面図であり、クーリングスーツの外皮の内側に配置された平坦なガスダクトであって、それらは外部から見えないので、点線で描いている。 図１に示すクーリングスーツの着用者を後ろから見た図であり、クーリングスーツの外皮の内側に配置された平坦ガスダクトを、それらは外部から見えないので、点線で描いている。 クーリングスーツの着用者を斜め後ろから見た図であり、背面に搬送装置に入った加圧ガスシリンダを背負っており、ホースをスーツのガスダクトに接続した状態を示す。

図１に示す、着用者が着用するクーリングスーツは、正面から見た状態を描写したものである。クーリングスーツは、織物のスーツであり、ここでは、いわゆるコンビネーションスーツ１、すなわちズボンの脚と、胴体及び腕用などの上半身用衣服を一体に有する形態で示されている。スーツ１は、スーツを容易に脱ぎ着できるように、股からカラーの頂部に延びるジップファスナ１６を備えている。特別な特徴として、このスーツ１はその外側層の内側に異なるガスダクト３−６を備えている。これらのガスダクト３−６は外側からは見えないので、ここでは、その経路は点線で描いている。これらのガスダクト３−６は、例えば、内側又は外側にガス不透過性層を設けた平坦な織物ダクトとして設計されており、スーツ１の内側にラミネート、溶接、あるいはスーツ１の内側へのステッチ、又は内側に縫着されることにより取り付けられている。

図示の例では、これらのガスダクト３−６は、ヒップ領域においてカップリングがスーツ１から横方向に突出しているホーススリーブ２付きの分岐ダクトシステムを始端とする。また、このホーススリーブは、スーツの他の場所、例えば、胸の領域から突出させることができることも明らかである。ホーススリーブからは、ガス流路６が、ヒップを囲む環状部につながり、環状部の前方領域は、ジップファスナ１６を開放するときのために開いたままとされている。この環状部を始端とし、１本のガス流路３は、ヒップ領域から分岐して、ズボンの脚の太ももの外側を下方に向けて導かれ、さらに、ズボンの脚の後ろ側に下降し、最終的には、膝の裏領域を終端とする。

ガスダクトのさらなる経路は、図１に示すこのクーリングスーツの着用者を後方から見た様子を示す図２を用いて明らかになる。ヒップを取り囲む環状部から、腰１５の領域からのガス流路は、上方に分岐して、脊椎に沿って延び、着用者の首及び喉を囲む別の環状ガス流路５に入る。この環状部も、図１に見られるように、完全長のジップファスナ１６を開くことができるように前方は開放されている。環状部を始端とする２つのセクションが、スーツの前部をジップファスナ１６に沿って着用者の胸部領域１１まで下方に延びている。環状部状のガス流路５を始端として、ガス流路４が肩の上から分岐してスーツの袖の中へ延びる。これら２本のガス流路４は、袖に沿って、好ましくは、着用者の腕の内側に面する側に延びる。最後に、環状部の後ろのヒップで分岐して中央で下向きに延び、臀部領域を下降し、股８の領域で終端となるガス流路もある。

これらの全ての異なるガスダクト３−６には、図３に基づいて、後に明らかになるように、ホーススリーブ２によって、又、加圧ガスシリンダからの接続ホースによって膨張ガスが引き出されて供給される。膨張によって冷却されたガスは、最も単純な通常の空気の場合、ホーススリーブ２から分岐ガスダクトシステム全体に流れ、それぞれが、ある点から流出し、残りのガスは、ダクトシステム内を流れ続ける。これら流出点は、図１及び図２において矢印で記している。これらは、体が主に蒸散し、効率的に熱を放散させることができる場所である。第１の出口開口部が、着用者の腰１５の領域と及び腹部９の領域における、ヒップを取り囲む環状部の正面側に位置している。次の出口開口は、首１４の領域及び胸部１１の領域である。ガス又は空気ダクト４は、肩部を介して袖に導かれるが、腋の下の領域並びに腕関節１２の領域、すなわち、関節の内側、そして最終的には着用者の前腕の内側１３に面する側の袖の前方領域に１０個の出口開口部を有する。具体的に、前腕の内腕１３の領域から多くの熱を放熱させることができる。なぜなら、血液は、その内部で、動脈、静脈、及び皮膚領域に近い箇所を走る血ダクトで循環するからである。体の下部において、ガス出口は、膝の裏領域７に配置され、さらに、臀部に沿って股８の領域まで導くガスダクトの端部に配置され、そこに出口開口が同様に配置されている。ガスダクトシステム内は、ガスが第１の出口開口部に到達する前の部分で、すなわち腰を取り囲む環状部において最高圧力となる。出口開口部の各々を通過した後、ガス圧が低減され、前腕の内腕領域及び膝の裏領域で最終的に最も低くなる。冷却ガス又は冷却空気を所望に応じて分配するためには、圧力降下を考慮して、分岐ガスダクトシステムの外端に向かう出口開口部は、常にわずかに大きくしておかなければならない。出口開口部のサイズは、腰部分の領域が一番小さい。なぜならば、ガスダクトシステム内の圧力はその部分が最大であり、出口開口部は、前腕の面積のほうが大きいからである。その結果、圧力降下は、出口開口部のサイズ及び設計に応じて、約同量のガス又は空気が時間当たり至る所へ流出できるように補償することができる。出口開口部はガスダクト４−６のスロット又は微細穿孔として形成することができる。

一変形例では、ガスダクトシステムは、特定の出口開口部に対して、又はそれぞれに対して多数の別個のガスダクトに分割することができるので、各ダクトのガス圧は、等しくなり、各出口開口部は、同じ圧力で作動することができる。しかし、この場合、それぞれ別個のガスダクトは、加圧ガスを加圧ガスシリンダから個別に供給しなければならない。次いで、各ホースに別個のバルブを設け、各出口開口部を調節可能な圧力で操作することができるようになる。

さらなる変形では、スーツはまた、繊維材料から作られたズボンとジャケットからなるツーピーススーツとして製造することができる。次いで、分岐ガスダクトは、ズボンとジャケットとの間に追加のホースカップリングを介して接続することができる。衣類の両方のアイテム、すなわち、ジャケットとズボンは、ズボンとそれ専用の供給ホース用に対して１つ、同様にジャケットとそれ専用の供給ホースに１つずつ、それぞれ別個に冷却システムを装備することができる。

上述したように、ガスダクトはスーツ１の外側層の内側に取り付けられている。スーツはこれらのガスダクト３−６をカバーする内側層を備えているので、内側層のみが着用者の身体に接触する。これは、皮膚に対して十分な忍容性がある繊維材料で作られており、通気性があり、また、汗を吸収し、例えば、純粋な綿又は綿にごく一部だけ合成繊維を含むものなどである。綿の内側層により、スーツは、快適に着用できるようになり、さらに、そのような内側層は、出口開口部から流れるガスが通過でき、これにより、体とスーツに沿った外部への道を自由に見つけられ、最終的には主に袖の開口部、首部、並びにズボンの足の脚部下端で外に流れる。

図３は、後方から斜めに見たクーリングスーツの着用者を示す。彼又は彼女は、加圧ガスシリンダ１７を彼又は彼女の背中の搬送装置２１で持ち運ぶ。このシリンダ１７は、例えば３００バールの圧力下で、３キロの加圧空気又は他の適した乾燥ガス、例えば窒素を含む。これは、このシリンダ１７と、その加圧空気が、エネルギー貯蔵装置を形成し、着用者の身体を効率的に冷却するために使用するのは、真にこのエネルギーであることを意味する。加圧ガス又は加圧空気の投与流量により、流出時には、それが断熱流拡張することができるようになる。圧力の形で蓄積されたエネルギーは、熱の形で環境に放散されることにより、ガス又は空気が著しく冷却される。完全に受動的に冷却した空気、又は相応の冷却ガスは、ホースカップリング２０を介してスーツのガスダクトシステムに流れ、ガスダクトシステム内の様々な出口開口部を通って徐々に流出する。空気又はガスは、着用者の身体から熱を吸収する、あるいは、問題の点において生理学的に許容され微調整可能なレベルでそれを冷却する。自然対流による冷却は、システムによって支持され、着用者の身体の表面上の汗は、空気又はガスによって吸収され、永久的に流れ込み、最終的には内側層の通気性ファブリックを介して外側に輸送される。

加圧ガスシリンダ１７は、設定ホイール２４によっていくつかのスナップイン位置に開くことができるバルブ１８を備えている。バルブ開口１８の程度に応じて、時間当たりの加圧ガスが多かれ少なかれ加圧ガスシリンダ１７から流出する。圧力ガスが放出されればされるほど、スーツの冷却効果は大きくなるが、使用期間が短くなる。２リットルの容積を有する加圧ガスシリンダと、例えば３００バールの圧力の空気を用いて、６００リットルの空気を携帯することができる。６００バールで３リットルの容積の圧力シリンダは、９００リットルの圧縮空気を含む。最低開度位置では、常に毎分約１リットルの空気がシリンダから流れ、１０時間の最大吐出時間が可能である。より高い冷却能力では、シリンダから１分間に最大２０リットルの空気を引き出すことができ、冷却時間は３０分に短縮される。急速冷却機能により、毎分４０リットルの空気又はガスの放出が可能である。例えば、それは火災の源の近くで使用する必要がある場合、このモードでは、体を集中的に１５分間冷却することができる。

着用者は、バルブ１８を調整することにより、いつでも冷却能力を快適なレベルに調整することができる。設定ホイール２４を有するこのバルブ１８は、設定ホイール２４が手に届き、また見えるように、直接シリンダ１７上以外のどこか、例えばスーツを着用したベルト上に、又は運搬装置１２の前面に配置することも可能である。この場合、シリンダ１７からのホースは、バルブ２４に、そして、バルブからホーススリーブ２につながる。さらに、圧力シリンダ１７には、シリンダの現在の内容を推断できる圧力計がオプションで装備されており、完全な冷却機能がどれくらいの時間続くかを常に知ることができる。言うまでもなく、最小及び最大冷却時間は、加圧ガスのガス含有量及びその中の圧力に依存する。２リットル以上の気体又は空気の容量を有する圧力シリンダは、より長い時間、冷却が可能である。

できるだけ持ち歩く重量少なくするために、加圧ガスシリンダ１７は、好ましくは、軽量材料、例えば、炭素強化繊維をベースとして作製し、気密コーティングを施す。このようなシリンダは商業的に常用されている。さらに、加圧ガスシリンダ１７は、カスタマイズされた搬送装置２１に使用することができ、これを用いれば、非常に快適に背中で携帯することができる。この目的のために、支持装置は、二本の広い肩用運搬ストラップ２２とラップストラップ２３を装備している。この搬送装置２１では、着用者は、簡単にかがむことができ、又はひざまずいたり横になったりして作業を行うこともできる。装置は、コンパクトで軽量であり、ほとんど又はまったく着用者の仕事を妨害することはない。軽量であるため、キャリアはシステム全体で約５ｋｇの追加重量を掛けるだけで、完全な身体気候条件で動作が可能である。スーツ自体では重さ約１．５キロである。たとえば、２リットルの圧力シリンダを備えた搬送装置２１の総重量はわずか６．５ｋｇ未満である。

加圧ガスシリンダ又は加圧空気シリンダが作動中に空になった場合、それはまったく時間をかけずに新しいものと交換することができる。このために、ホーススリーブ２へのホース接続を解除し、圧力シリンダ１７を支持装置２１から取り外し、満タンの圧力シリンダ１７を挿入する。彼らのホース１９は、ホーススリーブ２でクーリングスーツ１と結合し、冷却システムが再び使用できるようになる。ガスホースのための標準的なクイックカップリング、例えば無圧カップリング、又は線形カップリング用のスイベルカップリングなどが、ホースカップリングとして好適である。

しかしながら、このクーリングスーツは、特に、例えばヘリコプターや飛行機に乗って飛行したり、あらゆる種類の車両で運転したり走行したりする場合のような、使用者が座席に座って作業を行うとき、直接携帯する加圧シリンダだけでなく、別の加圧シリンダ又は別の圧力容器からの加圧空気とともに使用できる。このように使用すれば、ヘリコプター、輸送航空機、戦車、民間及び軍用の車両、船舶、潜水艦などに使用するのに適しており、拡張された加圧空気は、付属の圧力シリンダ又は固定圧力容器から得ることができる。また、いくつかのクーリングスーツを、大型の圧力容器に集合的に接続することもでき、この圧力容器は機内の圧縮機によって再充填することができ、圧力容器は冷却装置によって例えば、航空機、乗り物、又は他の部屋の通常の内部温度まで、別々にかつ能動的に冷却することができる。したがって、このクーリングスーツは、あらゆる種類の緊急サービスに従事する多くのスタッフにとって大きな救済となり、作業効率を大幅に向上させることができる。しかし、高温や高湿度が気象条件を悪化させている場合はいつでも、あらゆる種類の作業や屋外スポーツ活動のために、民間人が使用することもできる。

１ スーツ
２ ホーススリーブ
３ ズボン関節へのエアダクト
４ 袖のエアダクト
５ 肩の領域のエアダクト
６ ヒップのエアダクト
７ 膝の裏領域
８ 股
９ 腹部領域
１０ 腋の下領域
１１ 胸の領域
１２ 腕の関節領域
１３ 下腕の内側
１４ 首領域
１５ 腰領域
１６ コンビネーションスーツのジップファスナ
１７ 加圧空気シリンダ
１８ 加圧空気シリンダのバルブ
１９ 加圧空気シリンダを始端とするホース
２０ ホースカップリング
２１ 加圧空気シリンダのための搬送装置
２２ 搬送装置用運搬ループ
２３ 搬送装置用腰ベルト
２４ 加圧空気バルブ用調整ホイール

Claims (10)

1. クーリングスーツであって、外方に開放されたホーススリーブ（２）を始端とし、いくつかの出口開口部を有して内方に分岐するガスダクト（３−６）、並びに携帯するためのそれぞれの加圧ガスシリンダ（１７）、もしくは連結片（２０）を有する出口ホース（１９）をホーススリーブ（２）に接続するための対応する固定圧力容器を含む、脚、胴体、腕用のスーツ（１）を備え、前記スーツは、脱ぎ着するためのジップファスナ（１６）を設けた、内部にガスダクト（３−６）を有する繊維製品であり、よって、ガス透過性材料のワンピースのコンビネーションスーツであり、調整ホイール（２４）を備えたバルブ（１８）が携帯する加圧ガスシリンダ（１７）に、もしくはスーツに備えられて、膨張ガスを、携帯する加圧ガスシリンダ（１７）からこれらのガスダクト（３−６）まで定期的に送達させ、加圧ガスシリンダ（１７）は、炭素繊維材料から形成され、任意で加圧ガスシリンダ（１７）をバックパックの形態で冷却が必要なときに背中に携帯する繊維搬送システム（２１）を備えており、又は加圧ガスシリンダ（１７）を携帯せずにコンビネーションスーツとしてクーリングスーツを着用することを特徴とする前記クーリングスーツ。
2. キャリアシステムやポータブル冷却シリンダがないので、重量がそれ自体で１．６キロ未満であり、前記搬送装置（２１）と、２リットルの加圧シリンダを備える冷却シリンダと合わせても６．５キロ未満の重量であることを特徴とする請求項１に記載のクーリングスーツ。
3. 前記加圧ガスシリンダは、３００バールの圧力で加圧空気を６００リットルから１５００リットル携帯するための２から５リットルの容積を保持していることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のクーリングスーツ。
4. 前記スーツは、ホースカップリング（２３）を介して加圧空気シリンダ（１７）にそれぞれ別個に接続可能なズボン及び上半身用衣服用の分岐ガスダクト（３−６）を有するツーピーススーツであるので、上半身用衣服及びズボンは、別個の冷却システムによって互いに独立して冷却可能であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のクーリングスーツ。
5. 前記コンビネーションスーツは、外側層並びにガス透過性内側層を有する二重壁であり、ガスダクト（３−６）は、両者の層の間に配置されており、ガスを流すための開口部を有する、ヒップ（６）、膝の裏領域（７）、股（８）、腹部（９）、腋の下（１０）、胸（１１）、腕関節（１２）、下腕（１３）の内側、首（１４）、及び腰（１５）の領域の個々、又は全てに設けられていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のクーリングスーツ。
6. 前記ガスダクト（３−６）は、前記スーツの前記外側層の内側に固定したフラットダクトから形成されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のクーリングスーツ。
7. 前記ガスダクト（３−６）は、前記スーツ（１）の前記腰の領域（１５）から上下方向に分岐し、すなわち、２本のズボンの脚の中へ下方に、そして、前記臀部上から前記股へ、そして、前記首（１４）領域に向かって上方に、また、前記腋の下（１０）のそれぞれと前記袖の中へそれぞれ１経路向かうことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のクーリングスーツ。
8. 前記スーツの前記上半身用衣服の前記ガスダクトは、前記腰（１５）の領域に、前記ヒップ及び首領域（１４）に、前記腕関節（１２）の内側の前記腋の下（１０）に、並びに前記袖の前記内側（１３）に流出開口を有し、前記下半身の衣服には、ズボンの脚に、前記膝の裏領域（７）に、並びに前記股（８）の領域に流出開口を有することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のクーリングスーツ。
9. 航空機及び移動体の人員、特にヘリコプター、航空機、戦車、車両、船舶、及び潜水艦の人員のための個々の体の冷却を目的とした前記請求項のいずれかに記載のクーリングスーツの使用。
10. 高温の屋外や、室温が高い区域を有する産業プラントで働く人員の個々の体の冷却を目的とした前記請求項のいずれかに記載のクーリングスーツの使用。