JP2020109262A - ファン付き衣服用ファンユニット - Google Patents

Abstract

【課題】構造を複雑化させることなく、風量の確保と冷却に適した風向きの確保とを両立させたファン付き衣服用ファンユニットを提供する。【解決手段】軸流ファンと、軸流ファンを収容するケーシング１２、１３とを備えており、ケーシング１２は、外気を取り込む前面側に吸気口を設け、ケーシング１３は外気を排気する背面側に排気口１９を設けており、排気口１９は、軸流ファンの回転中心線２２からケーシング１３の側面に向けて放射状に延びた複数のリブ１８間の間隙で形成されており、リブ１８は回転中心線２２に直交する面に対して傾斜した傾斜面２３を有しており、軸流ファンの回転により回転中心線２２に平行に流れる外気を、傾斜面２３で反射させて、取り込んだ外気を回転中心線２２に対して傾斜し、かつケーシング１３の外側に拡散した流れにして排気する。【選択図】図８

Description

本発明は、ファンで外気を取り込むファン付き衣服に用いるファン付き衣服用ファンユニットに関する。

近年、熱中症対策や夏場の作業効率を高めるために、作業現場における作業服として、ファン付き衣服が用いられるようになってきた。ファン付き衣服は、ファンの回転で取り込んだ外気を身体と衣服との間に流動させて、身体を冷やすというものである。通常、ファン付き衣服に用いるファンは、軸流ファンと呼ばれるファンが用いられていた。例えば特許文献１に記載の冷却衣服においては、軸流ファンが用いられており、軸流ファンでは風はファンの回転軸方向に直進し（特許文献１の図２参照）、多くの送風量を確保することができる。

他方、特許文献２に記載の冷却衣服においては、遠心ファン（特許文献２では「側流ファン」と称している。）と呼ばれるファンが用いられている。遠心ファンは、遠心方向に風を送り出すファンであり、ファン前面から取り込まれた空気は、側面方向に送り出される（特許文献２の図４参照）。このため、遠心ファンを用いた場合は、風は身体に対して平行に進み、すなわち身体に沿って進むので、遠心ファンは、身体を冷やすことを目的としたファン付き衣服用のファンとして適している一面がある。

特許第５９５８９２３号公報 特開２００５−５４２９９号公報

特許文献１に記載の冷却衣服に用いられている軸流ファンは、多くの送風量を確保することができるので、冷却衣服内に風を一様に循環させるには適している。しかし、ファン通過直後の風が限られた箇所に集中して冷却することに加え、風は身体に向けて直進し身体で反射されるので、風の拡散や循環には不利になる。また、反射した風がファンを直撃するので、ファンの回転が妨げられ回転効率が低下してしまう。

他方、特許文献２に記載の冷却衣服に用いられている遠心ファンは、前記のとおりファン前面から取り込まれた空気は、側面方向に送り出されるので、軸流ファンのような風の反射や反射した風のファン直撃による問題はないが、軸流ファンに比べ送風量が少ないという問題があった。このため、遠心ファンでは風が身体に沿って進むという冷却に有利な効果を十分に活かし切れなかった。

本発明は前記のような従来の問題を解決するものであり、構造を複雑化させることなく、風量の確保と冷却に適した風向きの確保とを両立させたファン付き衣服用ファンユニットを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のファン付き衣服用ファンユニットは、ファン付き衣服に用いるファン付き衣服用ファンユニットであって、取り込んだ外気を回転中心線に平行に流動させる軸流ファンと、前記軸流ファンを収容するケーシングとを備えており、前記ケーシングは、外気を取り込む前面側に吸気口を設け、外気を排気する背面側に排気口を設けており、前記排気口は、前記回転中心線から前記ケーシングの側面に向けて放射状に延びた複数のリブ間の間隙で形成されており、前記リブは、帯状の面を有しており、前記帯状の面は、前記回転中心線に直交する面に対して傾斜した傾斜面であり、前記軸流ファンの回転により前記回転中心線に平行に流れる外気を、前記傾斜面で反射させて、前記ケーシングに取り込んだ外気を、前記回転中心線に対して傾斜し、かつ前記ケーシングの外側に拡散した流れにして排気することを特徴とする。

前記本発明のファン付き衣服用ファンユニットによれば、軸流ファンを用いても、ファンの回転中心線に対して傾斜し、かつケーシングの外側に拡散した流れの傾斜拡散流が排気されるので、身体に沿って外気が流れ易くなり、軸流ファンによる送風力の強さを効率的に活用して衣服内での空気流通性能を高めることができることに加えて、ファンに向けて垂直方向に反射する割合も小さくなり、ファンの回転効率の低下も防止することができる。そして、この効果はケーシングのリブに傾斜面を設けたことによるものであり、本発明に係るファンユニットは、構造を複雑化させることなく、風量の確保と冷却に適した風向きの確保とを両立させることができる。

前記本発明のファン付き衣服用ファンユニットは以下の各構成とすることが好ましい。前記複数のリブは、前記回転中心線から前記ケーシングの側面に向けて湾曲して延びていることが好ましい。この構成によれば、傾斜拡散流の拡散の度合いを高めるのに有利になる。

前記ケーシングの背面側に、前記ファン付き衣服を着衣したときに、身体と前記ケーシングとの間に空間を形成するための突出部を有していることが好ましい。この構成によれば、突出部が身体とケーシングとの間に空間を形成するためのスペーサの役割を果たし、衣服と身体との間の風路形成に役立つ。

前記傾斜面の傾斜角度は、前記回転軸に直交する面と前記傾斜面とでなす角度のうち、鋭角の部分１０度から７０度の範囲内であることが好ましい。この構成によれば、傾斜拡散流の傾斜や拡散の度合いの確保に有利になる。

本発明の効果は前記のとおりであり、軸流ファンを用いても、ファンの回転中心線に対して傾斜し、かつケーシングの外側に拡散した流れの傾斜拡散流が排気されるので、身体に沿って外気が流れ易くなり、軸流ファンによる送風力の強さを効率的に活用して衣服内での空気流通性能を高めることができることに加えて、ファンに向けて垂直方向に反射する割合も小さくなり、ファンの回転効率の低下も防止することができる。そして、この効果はケーシングのリブに傾斜面を設けたことによるものであり、本発明に係るファンユニットは、構造を複雑化させることなく、風量の確保と冷却に適した風向きの確保とを両立させることができる。

本発明の一実施形態に係るファンユニットを用いたファン付き衣服の正面図。 図１に示したファン付き衣服の裏面図。 本発明の一実施形態に係るファンユニットの前面側の外観斜視図及びバッテリの外観斜視図。 本発明の一実施形態に係るファンユニットの背面側の外観斜視図。 図４に示したファンユニットの分解斜視図。 本発明の一実施形態に係る背面側ケーシングと突出部との組立体の外観斜視図。 図６のＢＢ線における断面図。 本発明の一実施形態に係るファンユニットを通過する空気の流れを示す外観斜視図。 本発明の一実施形態に係るファンユニットを装着した衣服を人が着用した状態を示す断面図。 比較例１に係るファンユニットを装着した衣服を人が着用した状態を示す断面図。 比較例２に係るファンユニットを装着した衣服を人が着用した状態を示す断面図。

本発明は、ファン付き衣服に用いるファンユニットに関するものであり、本発明に係るファンユニットを衣服に取り付け、ファンユニットの電源としてのバッテリを衣服に収納すれば、ファン付き衣服として用いることができる。ファン付き衣服はファンで外気を取り込んで、身体を冷やすものであり、夏場の建設現場の作業、工場内の作業、屋外の点検作業、農作業等の高温下における作業の作業服として適している。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係るファンユニット１０（図２、図３参照）を用いたファン付き衣服（以下、単に「衣服」という。）１の正面図であり、図２は衣服１の裏面図である。本実施形態では、衣服を上着として説明するが、衣服はこれに限るものではなく、ズボンであってもよい。

図１において、衣服１は前身頃２に袖３が付けられたものであり、襟４から裾５に亘り取り付けられた前見頃ファスナ６の開閉により、着衣及び脱衣が可能である。図２において、後ろ身頃９にはファンユニット１０が装着されており、ファンユニット１０は後ろ身頃９に設けたファン取り付け用の開口に装着されている。

図３は、ファンユニット１０の前面側の外観斜視図を示しており、あわせてファンユニット１０に接続されるバッテリ３０の外観斜視図を示している。ファンユニット１０は、ケーシング１１内にファン２０（図５参照）が収容され、ファン２０を回転させるモータ８（図５参照）を備えている。後に説明するとおり、ケーシング１１は、ケーシング１１は前面側ケーシング１２と背面側ケーシング１３とで構成されており、前面側ケーシング１２は、リブ１４間の間隙で吸気口１５を形成している。

モータ８（図５参照）にはケーブル３１の一端が接続され、ケーブル３１の他端にはプラグ３２が取り付けられており、プラグ３２はバッテリ３０のジャック３３に接続されている。バッテリ３０はモータ８の電源であり、上面に操作部３４を有している。操作部３４の操作により、電源ＯＮ／ＯＦＦと出力調整が可能である。図３に示したバッテリ３０は一例であり、モータ８の電源として機能し、衣服１（図１参照）内に収納可能な程度に小型なものであればよい。

ファンユニット１０の上着１への装着は、衣服１の外側から衣服１にあらかじめ設けている開口にファンユニット１０を背面側ケーシング１３側から嵌め込み、衣服１の裏側から突出した前面側ケーシング１２のねじ山形成部３５に、リング７のねじ山形成部３６を螺合させて締め付ければよい（図９参照）。

図４は、ファンユニット１の背面側の外観斜視図を示しており、図５は図４に示したファンユニット１の分解斜視図を示している。図４において、背面ケーシング１３には、突出部１６が取り付けられている。図５に示したように、突出部１６内にモータ８が内蔵され、背面ケーシング１３と一体の凸部１７とファン２０に形成された凹部２１とが嵌合してファン２０が背面ケーシング１３に装着される。図４及び図５において、背面側ケーシング１３についても、中央部から側面に向けて複数のリブ１８が放射状に延びており、複数のリブ１８間の間隙で排気口１９を形成している。

図６は、背面側ケーシング１３と突出部１６との組立体の外観斜視図である。本図は説明の便宜のために、ファン２０（図５参照）の回転中心線２２に直交する面を仮想の面２４として２点鎖線で図示している。リブ１８は、帯状の面を有しており、帯状の面は、回転中心線２２に直交する面２４に対して傾斜した傾斜面２３である。図７は、図６のＢＢ線における断面図であり、リブ１８の１つ分の断面図である。本図はリブ１８を回転中心線２２の方向に切断した断面である。傾斜面２３は、回転中心線２２に直交する面２４と鋭角の角度αをなして傾斜している。図７に示したように、リブ１８の両面に傾斜面２３が形成されており、傾斜面２３はリブ１８の内側（ファン２０側）にも外側にも形成されている。

図８は、ファンユニット１０を通過する空気の流れを示す斜視図である。ファン２０（図５参照）の回転により、外気が吸引され、外気がファンユニット１０内に取り込まれる（矢印ａ）。取り込まれた外気は前面側ケーシング１２の吸気口１５（図５参照）を経て、ファンユニット１０内に吸引され、背面側ケーシング１３の排気口１９からファンユニット１０の外部に排気される（矢印ｃ）。

本実施形態では、ファン２０は軸流ファンを用いており、ファン２０の回転により、ファン２０を通過する外気の流れはファン２０の回転中心線２２に平行な流れとなる（図７及び図９の矢印ｂ参照）。また、背面側ケーシング１３のリブ１８は傾斜面２３（図６〜図８参照）を有している。この構成によれば、図７において、回転中心線２２と平行にファンユニット１０を通過する外気は（矢印ｂ）、リブ１８の内側の傾斜面２３で反射されて排気される（矢印ｃ）。このため、図８に示したように、ファンユニット１０からの排気時の外気の流れはファン２０の回転中心線２２に沿った直線的な流れにはならず、ファン２０の回転中心線２２に対して傾斜し、かつ背面側ケーシング１３の外側に拡散した流れとなる。本明細書では、便宜のため、このような外気の流れを傾斜拡散流という。

図９は、本実施形態に係るファンユニット１０を装着した衣服１を人が着用した状態を示す断面図である。本図は図２のＡＡ線における断面図に相当し、空間２６は外気側であり、空間２７は衣服１内の空間であり、衣服１と身体３０との間の空間である。ファンユニット１０は、突出部１６を有しており、この突出部１６が身体３０と背面側ケーシング１３との間に空間を形成するためのスペーサの役割を果たし、衣服１と身体３０との間の風路形成に役立つ。

ファン２０の回転により、外気が吸引され（矢印ａ）、吸引された外気はファンを通過し（矢印ｂ）、ファンユニット１０内に取り込まれた外気は、リブ１８の内側の傾斜面２３で反射されて（図７の矢印ｃ）傾斜拡散流となって、ファンユニット１０の外部に排気される（矢印ｃ）。以後、傾斜拡散流は身体３０に沿って流れていき（矢印ｄ）、外気が衣服１内の空間を循環し身体３０が冷却されることになる。

本実施形態では、前記のとおりファン２０は軸流ファンを用いており、ファン２０を通過する外気の流れはファン２０の回転中心線２２に平行な流れとなる（矢印ｂ）。すなわち、この外気の流れは、回転中心線２２に直交する面２４（図６参照）に垂直な方向の流れであり、本明細書では、便宜のため、このような外気の流れを垂直流という。本実施形態に係るファンユニット１０は、外気を垂直流のまま排気するのではなく、傾斜拡散流として排気する点に特徴がある。

図８において、背面側ケーシング１３の複数のリブ１８は、回転中心線２２から背面側ケーシング１３の側面に向けて湾曲して延びているが、直線状に延びていてもよい。本願発明者らの実験によれば、リブを湾曲させた方が、傾斜拡散流の拡散の度合いが高まることを確認できた。

また、本願発明者らの実験によれば、図７において、傾斜面２３の傾斜角度αは、１０度から７０度の範囲内であることが好ましいことが確認できた。傾斜角度αが１０度を下回ると、傾斜面２３が平行面に近づき、傾斜面２３が排気流の抵抗になる可能性が高くなり、傾斜角度αが７０度を超えると、傾斜面２３が垂直面に近づき、傾斜拡散流の傾斜や拡散の度合いが低下するためである。

さらに、図８において、背面側ケーシング１３の内周面のうち、排気側の端部には全周に亘り傾斜面２５を設けている。傾斜面２５は、後方（外気の排気側）に向かうにつれて回転中心線２２から遠ざかるように傾斜している。この構成によれば、傾斜拡散流の拡散の度合いを高めることに有利になるが、傾斜面２５を省いた構成であってもよい。

以下、本実施形態に係るファンユニット１０の効果について、比較例と比較しながら説明する。図１０は、比較例１に係るファンユニット４０の断面図であり、ファンユニット４０を装着した衣服４１を人が着用した状態を示している。ファンユニット４０は、ケーシング４３の背面側に保護目的のリブ４４が形成されている。図示の便宜のためリブ４４は簡略化して図示している。

比較例１に係るファンユニット４０は、ファン４２は本実施形態と同様に軸流ファンであるが、ケーシング４３の背面側の構成が本実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態に係るファンユニット１０はケーシングの背面側に傾斜面を有するリブ間に排気口を形成したものであるが、比較例１に係るファンユニット４０はこのような傾斜面を有するリブは設けていない。

すなわち、ファンユニット４０はケーシング４３の背面側には、保護目的のリブ４４が形成されているに過ぎず、このリブ４４は風の流れを変えるような効果は発揮しない。このため、比較例１に係るファンユニット４０においては、軸流ファンであるファン４２の回転により、外気が吸引され（矢印ａ）、吸引された外気がファン４０を通過（矢印ｂ）するまでの外気の流れは図９のファンユニット１０と同様であるが、図１０のファンユニット４０においては、排気される外気は傾斜拡散流ではなく垂直流となる（矢印ｃ）。

図１０において、垂直流は身体に当たり、以後身体に沿って流れていく（矢印ｄ）。軸流ファンは、送風力が強く風量が多くなるため、衣服４１内を外気が一様に循環し易く、衣服４１内全体の冷却に有利になる。他方、垂直流は身体３０に垂直に当たるため、身体３０の限られた狭い領域に外気が集中して当たってしまい、特定の部位を必要以上に冷却してしまう。

また、身体３０に垂直に当たった垂直流は身体で垂直方向に反射される割合も多くなり（図１０の矢印ｅ）、このことは外気の効率的な循環には不利になる。さらに、身体３０で垂直方向に反射した外気はファン４２に向かいファン４２を直撃するので、このことはファン４２の回転の負荷となり回転効率が低下してしまう。

すなわち、比較例１に係るファンユニット４０は、軸流ファンを用いていることにより、風量の確保には有利になるが、ファンユニット４０から垂直流が排気されることにより、送風力の強さを効率的に活用できず、ファン４２の回転効率も低下してしまう。

これに対し、本実施形態に係るファンユニット１０は、ファンユニット１０から傾斜拡散流が排気されるので、身体３０に沿って外気が流れ易くなり、軸流ファンによる送風力の強さを効率的に活用して衣服１内での空気流通性能を高めることができることに加えて、ファン２０に向けて垂直方向に反射する割合も小さくなり、ファンの回転効率の低下も防止することができる。

図１１は、比較例２に係るファンユニット５０の断面図であり、ファンユニット５０を装着した衣服５１を人が着用した状態を示している。比較例２に係るファンユニット５０に用いるファン５２は、軸流ファンではなく、遠心ファンである。遠心ファンはモータの回転中心線に対し直交する方向に外気が排気される点が軸流ファンと異なっている。

このため、比較例２に係るファンユニット５０においては、ケーシング５３の側面に排気口５４を設けており、外気は背面側からは排気されないため、背面側には排気口は設けていない、本明細書では、便宜のため、モータの回転中心線に対し直交する方向の外気の流れを平行流という。

図１１において、ファン５２の回転により外気が吸引され（矢印ａ）、ファン５２を経た外気は平行流となってファンユニット５０から排気され（矢印ｂ）、平行流はそのまま身体３０に沿って流れていく。すなわちファン５２を経た直後の外気は身体３０に衝突することなく、身体３０に平行に進んで行くので、垂直流のように特定の部位を必要以上に冷却することはなく、外気がファン５２側に反射してファン５２の回転効率が低下することもない。しかし、遠心ファンは軸流ファンに比べ送風力が弱く、比較例２に係るファンユニット５０は、比較例１に係るファンユニット４０に比べ、衣服１内の身体全体の冷却に必ずしも有利であるとはいえない。

これに対し、本実施形態に係るファンユニット１０は、軸流ファンを用いても、傾斜拡散流が排気されるので、前記のとおり身体３０に沿って外気が流れ易くなり、軸流ファンによる送風力の強さを効率的に活用して衣服１内での空気流通性能を高めることができることに加えて、ファン２０に向けて垂直方向に反射する割合も小さくなり、ファンの回転効率の低下も防止することができる。

そして、この効果は背面側ケーシング１３のリブ１８に傾斜面２５を設けたことによるものであり、本実施形態に係るファンユニット１０は、構造を複雑化させることなく、垂直流を排気するファンユニットの課題と平行流を排気するファンユニットの課題を解決したものであり、風量の確保と冷却に適した風向きの確保とを両立させたファンユニットであるということができる。

１ ファン付き衣服
１０ ファンユニット
１１ ケーシング
１２ 前面側ケーシング
１３ 背面側ケーシング
１６ 突出部
１８ リブ
１９ 排気口
２０ ファン
２２ 回転中心線
２３ 傾斜面
２４ 回転中心線に直交する面
２５ 傾斜面
３０ 身体

前記目的を達成するために、本発明のファン付き衣服用ファンユニットは、ファン付き衣服に用いるファン付き衣服用ファンユニットであって、取り込んだ外気を回転中心線に平行に流動させる軸流ファンと、前記軸流ファンを収容するケーシングとを備えており、前記ケーシングは、外気を取り込む前面側に吸気口を設け、外気を排気する背面側に排気口を設けており、前記排気口は、前記回転中心線から前記ケーシングの側面に向けて放射状に延びた複数のリブ間の間隙で形成されており、前記リブは、帯状の面を有しており、前記帯状の面は、前記回転中心線に直交する面に対して傾斜した傾斜面であり、前記軸流ファンの回転により前記回転中心線に平行に流れる外気を、前記傾斜面で反射させて、前記ケーシングに取り込んだ外気を、前記回転中心線に対して傾斜し、かつ前記ケーシングの外側に拡散した流れにして排気し、かつ前記ファン付き衣服を人が着用したときに、前記排気された外気について、前記人の身体側から前記軸流ファンに向けて垂直方向に反射する割合を小さくしたことを特徴とする。

前記傾斜面の傾斜角度は、前記回転軸に直交する面と前記傾斜面とでなす角度のうち、鋭角の部分が１０度から７０度の範囲内であることが好ましい。この構成によれば、傾斜拡散流の傾斜や拡散の度合いの確保に有利になる。

Claims (4)

1. ファン付き衣服に用いるファン付き衣服用ファンユニットであって、
   取り込んだ外気を回転中心線に平行に流動させる軸流ファンと、
   前記軸流ファンを収容するケーシングとを備えており、
   前記ケーシングは、外気を取り込む前面側に吸気口を設け、外気を排気する背面側に排気口を設けており、
   前記排気口は、前記回転中心線から前記ケーシングの側面に向けて放射状に延びた複数のリブ間の間隙で形成されており、
   前記リブは、帯状の面を有しており、
   前記帯状の面は、前記回転中心線に直交する面に対して傾斜した傾斜面であり、
   前記軸流ファンの回転により前記回転中心線に平行に流れる外気を、前記傾斜面で反射させて、前記ケーシングに取り込んだ外気を、前記回転中心線に対して傾斜し、かつ前記ケーシングの外側に拡散した流れにして排気することを特徴とするファン付き衣服用ファンユニット。
2. 前記複数のリブは、前記回転中心線から前記ケーシングの側面に向けて湾曲して延びている請求項１に記載のファン付き衣服用ファンユニット。
3. 前記ケーシングの背面側に、前記ファン付き衣服を着衣したときに、身体と前記ケーシングとの間に空間を形成するための突出部を有している請求項１又は２に記載のファン付き衣服用ファンユニット。
4. 前記傾斜面の傾斜角度は、前記回転軸に直交する面と前記傾斜面とでなす角度のうち、鋭角の部分１０度から７０度の範囲内である請求項１から３のいずれかに記載のファン付き衣服用ファンユニット。
   
   

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