JP5958923B1 - 冷却衣服 - Google Patents

Abstract

【課題】 未使用時と使用時で外観上変化せず、使用時に雑音が生じず、効率よく身体を冷却することができる冷却衣服を提供する。【解決手段】 使用者が着用する冷却衣服１であって、軸流ファン６、使用者の身体９の側で軸流ファン６を支持するモータ７、空気取込口１１、空気排出口１２を有する風発生手段２と、風発生手段２を装着する取付け孔３とを備える。そして、冷却衣服１の風発生手段２が作動したときに、風発生手段２の斜め下方向から空気取込口１１を介して空気が取り込まれ、風発生手段２の斜め上方向に空気排出口１２を介して使用者に向けて送風され、風発生手段が５°〜３５°傾斜して装着されていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、高温環境下でも快適に作業できる冷却衣服に関するものである。

鉄工所や夏の屋外の工事現場のような、高温環境下で作業する場合、体温の上昇を抑制することが必要となる。
しかし、このような環境では、安全性や機能性の面から、生地が厚い衣服が着用されている。高温環境下で長時間の作業を行う場合、体外に熱を充分に放出することができないため、過度の体温上昇を引き起こして熱中症に陥るおそれがある。

このような環境で作業する時に着用する衣服として、従来から、冷却衣服が使用されている。例えば、ファンによって風を発生させる平行風発生装置（風発生装置）を備えた冷却衣服が提案されている（特許文献１）。この平行風発生装置は、衣服の表面よりも内側に取り付けられており、空気を取り込む方向に形成されている底部と取り込んだ空気を排出する空気排出口（平行風送出部）が形成されている側部とからなる内部ファンガードを有している。平行風発生装置は、取り込んだ空気を底部に衝突させ、空気排出口から略側面方向に空気を送風する。そのため、平行風発生装置は、外部の空気を取り込み、冷却衣服と下着又は体との間に平行な空気の流れを発生させることができる。また、内部ファンガードにおいて、空気排出口は同じ大きさで等間隔に形成されているため、平行風発生装置は、その周囲に同量（同じ風速）の空気を均一に排出する。
このように、冷却衣服等の間に平行な空気が流れることで、汗の蒸発による人体の生理的冷却機能の有効範囲を大幅に拡大することができる。そのため、冷却衣服を着用することで、高温環境下であっても、過度な体温上昇を防止することができる。

特許第４３２９１１８号公報

冷却衣服においては、冷却衣服の内部に取り込んだ空気を外部に流出させることで、内部の空気の循環を向上させ、体温が上昇することを抑制するため、冷却衣服に送り込まれた空気は、効率よく冷却衣服の外部に流出されることが望ましい。
しかし、特許文献１の冷却衣服においては、平行風発生装置の周囲に均一に空気を排出するため、冷却衣服の下方向に流れる空気は裾にぶつかり、外部に流出されず、滞留してしまう。そのため、取り込んだ空気を効率的に利用することができない。
また、身体に対して平行な空気の流れを発生させた場合、空気の流れは身体の表面に境界層を形成することが知られている。この境界層が形成されると、身体の表面を流れる空気の風速が著しく低下し、流れる風と身体との間で効率よく熱交換することができない。

従来の冷却衣服では、風発生装置の大部分が冷却衣服の表面から内側に装着される構造であるため、風発生装置の重心の位置が冷却衣服の内側（内部側）に片寄ってしまい、未使用時には風発生装置の空気の取込み口が上方向を向いてしまう。また、風発生装置は、多量の風を発生させている間は冷却衣服に対して垂直を保つが、風量を少なく調節した場合には上方向を向いてしまう。そのため、未使用時と使用時で風発生装置の取り付けた角度の見た目が変化し、外観上好ましくない。なお、風発生装置が上方向を向かないようにするためには、風発生装置の一部を上からひもによって吊り下げる必要があった。
また、ファンが自重で上方向を向いた場合、ファンとモータの重力は、モータ軸を押し込む方向に働く。一方で、ファンが回転すると、推力が働くためモータ軸を引き抜く方向に力が働く。そうすると、モータ軸の摩擦音やモータ本体が近接する部材に衝突する衝突音が発生し、風発生装置の使用時に雑音が生じるという問題がある。

本発明は、未使用時と使用時で外観上変化せず、使用時に雑音が生じず、効率よく身体を冷却することができる冷却衣服を提供することを目的とする。

本発明に係る冷却衣服は、使用者が着用するものであり、軸流ファン、使用者の側で軸流ファンを支持するモータ、空気取込口、空気排出口を有する風発生手段と、風発生手段を装着する取付け孔と、を備える。そして、冷却衣服は、発生手段が作動したときに、風発生手段の斜め下方向から空気取込口を介して空気が取り込まれ、風発生手段の上方向に空気排出口を介して使用者に向けて送風され、風発生手段が取付け孔に対して斜め下方向に５°〜３５°傾斜させて装着されていることを特徴とする。

さらに本発明に係る冷却衣服は、風発生手段が取付け孔に回転可能に取り付けられ、風発生手段を回転させたときに、空気取込口を介して取り込まれる空気の方向が変更されると共に、空気排出口を介して送風される空気の方向が変更されることを特徴とする。

本発明の冷却衣服は、冷却衣服の上方向、つまり襟元や袖口に向けて多量の空気を流すことができるため、効率よく身体を冷却することができる。
また、風発生手段から排出された空気は、境界層を形成せず、直接身体または下着に接しながら流れるため、空気と身体は熱交換をしやすくなり、効率よく身体を冷却することができる。
さらに、冷却衣服は、襟元や袖口の方向に、多量の空気を流すことができるため、冷却衣服の内部に滞留する空気を減少させることができ、軸流ファンを作動させるモータの負担を低減できる。
風発生装置は、斜め下方向から空気取込口を介して空気が取り込まれ、風発生装置が作動している間も斜め下方向から空気を取り込むため、未使用時と使用時で外観上変化せず、意匠性を向上させることができる。風発生装置は、軸流ファンの重力と軸流ファンが回転したときに生じる推力が、常にモータ軸を引き抜く方向に作用し、風発生装置を作動させたときに、雑音の発生を防止することができる。

また、本発明に係る冷却衣服は、風発生手段が取付け孔に回転可能に取り付けられ、風発生手段を回転させたときに、空気取込口を介して取り込まれる空気の方向および空気排出口を介して送風する空気の方向を変更することができるため、空気の流れる方向を選択でき、冷却したい部位を選択的に冷却することができる。

本発明の実施形態に係る冷却衣服の正面図である。 本発明の実施形態に係る冷却衣服を着用した状態における、風発生手段の断面図である。 本発明の実施形態に係る冷却衣服の風発生手段の取り付け構造を説明する図である。（ａ）は風発生手段の側面図であり、（ｂ）は取付け部分（フランジおよび固定リング）の断面図である。 本発明の実施形態に係る冷却衣服の風発生手段を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る冷却衣服の内部における空気の流れを説明するための図である。 本発明の実施形態の変形例１に係る冷却衣服の内部における空気の流れを説明するための図である。 本発明の実施形態の変形例１に係る冷却衣服の内部における空気の流れを説明するための図である。 本発明の実施形態の変形例２に係る風発生手段を任意の角度に設定可能な形状説明するための図である。 比較例に係る風発生手段を説明するための図である。

本実施形態に係る冷却衣服１を、図１〜図３を参照し説明する。
冷却衣服１は、図１に示すとおり、風発生手段としての風発生装置２と、風発生装置２を装着するための取付け孔３を備えている。冷却衣服１は、使用者が直接着用し、または下着を着用した上から着用する。本実施形態では、使用者が冷却衣服１を直接着用した場合について説明する。

風発生装置２は、取付け孔３に装着されることで冷却衣服１の胴体の腰部に２つ設けられている。風発生装置２は、図２に示すとおり、空気取込口１１が形成されている外側ファンガード４と、空気排出口１２が形成されている内側ファンガード５と、冷却衣服１の外部の空気を取込み、冷却衣服１の内部に空気を排出する軸流ファン６、軸流ファン６を駆動させ、使用者の側（身体９の側）で軸流ファン６を支持するモータ７と、モータ７を覆うキャップ８と、を備えている。この風発生装置２は、空気取込口１１が斜め下方向を向くように取付け孔３に装着されている。
風発生装置２は、環状の固定リング１７を使用して、取付け孔３に装着される。この固定リング１７の内周面には、図３に示すとおり、突起１８が形成されている。突起１８は、２つ設けられ、互いに対向する位置に形成されている。

外側ファンガード４は、有底円筒状を有し、その側面が内側ファンガード５に嵌め合わされる。外側ファンガード４の前面１３には、空気取込口１１が直線状に形成されている（図１）。
内側ファンガード５は、ドーム型のカバー部１４と円環部１９を有する有底円筒状をしている。カバー部１４には、空気排出口１２が直線状に形成されている。この空気排出口１２は、空気取込口１１の位置と対向する位置に形成されている。また、内側ファンガード５の側面には、図３（ａ）に示すとおり、爪１５を有するフランジ１６が、内側ファンガード５と一体として形成されている。
また、風発生装置２は、モータ７に電力を供給し、軸流ファン６と接続されるバッテリ（図示しない）を備え、モータ７の側面にはハーネス（図示しない）とバッテリを接続するための端子穴２１が形成されている。端子穴２１にバッテリを接続するために、カバー部１４は、一部がくり抜かれている。

風発生装置２は、空気取込口１１が斜め下方向に所定の角度（５°〜３５°）だけ傾斜するように装着されている。そのため、風発生装置２は、軸流ファン６を回転させることで斜め下方向から外部の空気を取り込み、その空気は軸流ファン６の軸方向に沿って斜め上方向に移動し、空気排出口１２から身体９に向けて排出される。

次に、風発生装置２の装着および取り外しの方法について、図２および図３を参照して説明する。
風発生装置２は、冷却衣服１の外側から取付け孔３に装着される。風発生装置２は取付け孔３に挿入され、フランジ１６と固定リング１７で冷却衣服１を挟み込み、固定リング１７に形成されている突起１８をフランジ１６の爪１５に係合させることで固定される。
風発生装置２を装着する際、カバー部１４と円環部１９が接続される部分付近を、冷却衣服１に取り付ける。つまり、風発生装置２の上端部２２（内側ファンガード５の円環部１９の一部）を冷却衣服１の外側に突出させて装着する。一方、風発生装置２の下端部２３（円環部１９の一部）は、冷却衣服１の内側に配置されるように装着する。このように装着することで、風発生装置２（空気取込口１１）は、冷却衣服１に対して斜め下方向を向いて取り付けられる。
一方、風発生装置２を取り外すときは、図３（ａ）に示すように、フランジ１６を内側ファンガード５の径方向の内側（矢印Ａの方向）に向けて力を加える。矢印Ａの方向に力を加えると、図３（ｂ）に示すとおり、爪１５と突起１８の係合状態が解除され、風発生装置２を取付け穴３から取り外すことができる。

次に、風発生装置２を取付け孔３に装着する設置角度について説明する。
冷却衣服１を着用する場合、風発生装置２により送り込まれた空気は、冷却衣服１と身体の間に形成される流路２０を移動し、使用者の首元と冷却衣服１の襟元の隙間および袖口から外部に流出される。そのため、風発生装置２から送り込まれた空気が襟元や袖口に効率的に流れるようにすることが、身体を効率的に冷却するために必要である。空気が冷却衣服１の内部に滞留してしまうと、冷却衣服１の外部に空気が流出されにくくなり、身体を冷却する効果が低下し、さらに風発生装置２に負担がかかる。

本実施形態では、風発生装置２の設置角度を変化させ、図４に示すように、所定の地点での風速を測定した。
軸流ファン６の中心と対象物が垂直に交差する点をＡ点とし、Ａ点から図４の左側に１５０ｍｍ離れた地点をＢ点、右側に１５０ｍｍ離れた地点をＣ点とし、風発生装置２（空気取込口１１）の設置角度と、Ｂ点およびＣ点での風速の関係を調べた。風速測定は、風発生装置２の設置角度を５°毎に変更し行った（表１）。また、比較例として、図９に示すように、風発生装置２を対象物に対し傾斜させずに、かつ、カバー部１４の先端部分を対象物に接するように配置し、対象物に対して平行に送風した場合のＢ点およびＣ点の風速を測定した。比較例の風発生装置２は、カバー部１４の風が取り込まれる正面には、空気排出口１２は設けない構造となっている。
なお、符号Ｆは、空気の流れを示している。

風発生装置２の設置角度を大きくするにしたがい、Ｂ点における風速が大きくなり、それに伴い、Ｃ点での風速が小さくなる。設置角度が３５°より大きくなると、Ｂ点およびＣ点での風速は、設置角度３５°の場合の風速とほぼ変わらなくなることが分かった。この結果から、設置角度が５ー〜３５ーの範囲でＢ点およびＣ点における風速に優位差をつけることができることが分かった。
また、比較例の測定結果と比べると、風発生装置２を設置する角度を変化させた場合の方が、Ｂ点において風速が大きくなることが分かった。例えば、風発生装置２の設置角度が２０ーの場合、比較例の場合と比べて、Ｂ点の風速は約１．５倍となった。

次に、冷却衣服１を着用した場合の作用効果について、図２および図５を参照して説明する。
冷却衣服１を着用すると、冷却衣服１と身体９との間に流路２０が形成される。風発生装置２のスイッチ（図示しない）をＯＮにするとモータ７が駆動する。そうすると、軸流ファン６が回転し始め、外部の空気は、風発生装置２の斜め下方向から空気取込口１１を介して、空気の流れＦに示すように、風発生装置２の内部に取り込まれる。この取り込まれた空気は、軸流ファン６に沿って移動し、風発生装置２の斜め上方向に空気排出口１２を介して流路２０に送風される（空気の流れＦ１）。
つまり、外部の空気は、風発生装置２の斜め下方向から空気取込口１１を介して取り込まれ、風発生装置２の上方向に空気排出口１２から身体９に向けて送風される。そのため、流路２０の上方向、つまり襟元や袖口の方向に多量の空気が流れる。流路２０に排出された空気は、身体９に衝突し、身体９に接しながら上方向に流れ、襟元および袖口から冷却衣服１の外部に流出する（空気の流れＦ２）。

流路２０を流れる空気は、身体９と熱交換をし、冷却衣服１の外部に流出されるため、身体９を冷却することができる。本実施形態に係る冷却衣服１では、襟元や袖口に向けて多量の空気を流し、流出することができるため、効率よく身体９を冷却することができる。
また、風発生装置２から排出された空気は、直接身体９に衝突するため、境界層は形成せず、身体９に直接触れながら流路２０を流れる。空気が直接身体９に触れることで、身体９と熱交換をしやすくなり、効率よく身体９を冷却することができる。

本実施形態に係る冷却衣服１は、襟元や袖口の方向に多量の空気を流すことができるため、空気排出口１２からその周方向に均一に空気を排出する場合と比べて、冷却衣服１の内部に滞留する空気を減少させることができる。そうすると、冷却衣服１の内部の滞留している空気を流出させるための余分な空気を送り込まなくて済むため、モータ７の負担を低減できる。
また、風発生装置２は、空気取込口１１を冷却衣服１の斜め下方向に向けて取り付けられ、モータ７が作動している間も冷却衣服１の斜め下方向を向く。したがって、未使用時と使用時によって、冷却衣服１は外観上変化しないため、意匠性を向上させることができる。

本実施形態に係る風発生装置２は、冷却衣服１に対し斜め下向きに装着されているため、軸流ファン６の重力と軸流ファン６が回転したときに生じる推力が、常にモータ７の軸を引き抜く方向に作用する（図２）。そのため、風発生装置２を作動させたときに、モータ軸の摩擦音やモータ本体が近接する部材に衝突する衝突音を防止することができる。

本実施形態の風発生装置２は、カバー部１４において、空気を取り込んだ正面の位置に空気排出口１２が形成されているため、カバー部１４に空気排出口１２を設けていない場合と比べて、カバー部１４に衝突する空気の量を減少させることができ、空気を流路２０に向けて、円滑に排出することができる。そのため、空気がカバー部１４に衝突することによって発生する風切り音を低減させることができる。
なお、従来の風発生装置（平行風発生装置）の内部ファンガードの底部において、空気排出口は空気を取り込む正面の位置に形成されていない。そのため、取り込まれた空気は、底部の正面に衝突した後に、側部の空気排出口から冷却衣服の内部に送風される。そうすると、取り込まれた空気は、底部の正面に衝突し、風切り音が生じる。

本実施形態の風発生装置２は、その上端部２２が外側に突出し、かつその下端部２３が冷却衣服１の内側に配置され、冷却衣服１に対して下向きに装着されているため、風発生装置２の重心の位置が冷却衣服１の表面に近づき、風発生装置２が冷却衣服１に対して上方向を向く力が小さくなる。そのため、風発生装置２が、斜め下向きに装着されている状態を確実に維持することができる。なお、上端部２２がより突出している方が、重心の位置は表面に近づき、風発生装置２の装着状態は安定して維持できる。
さらに、空気排出口１２は、空気取込口１１に対向する位置に形成されているため、取り込まれた空気を空気取込口１１から空気排出口１２に一直線に流すことができる。そのため、風発生装置２の効率を低下させることなく空気を排出でき、排出される風量が減少することを防止できる。

次に、本実施形態の変形例に係る冷却衣服を、図６〜図８を参照して説明する。
本実施形態の変形例に係る冷却衣服１は、風発生装置２が取付け孔３に回転可能に取り付けられ、風発生装置２を回転させたときに、空気取込口１１を介して取り込まれる空気の方向が変更されると供に、空気排出口１２を介して送風される空気の方向が変更される。

［変形例１］
本変形例に係る冷却衣服１の風発生装置２は、取付け孔３に装着した後、取付け孔３の周方向に回転させることができる。
風発生装置２を取付け孔３の周方向へ回転させる場合、風発生装置２全体を回転させるため、風発生装置２の上端部２２や空気取込口１１等も所定の方向に回転する。そのため、空気取込口１１を傾斜させる角度を自由に変更することができる。そうすると、空気取込口１１を介して取り込まれる空気の方向が変更されると供に、空気排出口１２を介して送風される空気の方向が変更される。
また、身体９の全体をむらなく冷却するには、風発生装置２の取付け孔３に対する回転角度は、０ー〜４５ーとすることが好ましい。

例えば、図６に示すように、各風発生装置２を外側（右側の風発生装置２は右回り、左側の風発生装置２は左回り）に所定の角度だけ回転させ装着させた場合、風発生装置２から排出される空気の大部分が、冷却衣服１の脇の下を通過して（空気の流れＦ１）、身体９の表面に回りこみ（空気の流れＦ２）、襟元および袖口から流出される（空気の流れＦ３）。そうすると、身体９全体を包み込むように冷却し、空気の流れＦ３に示すように、襟元から流出されるため、使用者の顔も冷却することができる。
一方、図７に示すように、各風発生装置２を内側（右側の風発生装置２は左回り、左側の風発生装置２は右回り）に所定の角度だけ回転させ装着させた場合、風発生装置２から排出される空気の大部分が背中の中央付近を通過し（空気の流れＦ１）、襟元および袖口から冷却衣服１の外部に流出される（空気の流れＦ２）。そのため、身体９の背中部分が重点的に冷却し、襟元から流出した空気は後頭部を冷却することができる。
このように、送風される空気の方向が変更されると、流路２０内での空気の流れる方向や流れる経路が変更されるため、空気の流れる方向を自在に選択でき、身体９の冷却したい部位を選択的に冷却することができる。

［変形例２］
次に、本実施形態の変形例２について説明する。
図８に示すように、風発生装置２のフランジ１６と内側ファンガード５は、別個の部材で構成され、この内側ファンガード５の円環部１９の外周は球面を有している。そのため、円環部１９とフランジ１６は、球面で接触し、風発生装置２（空気取込口１１）の下向きの角度を５〜３５°の範囲で任意の角度に設定することができる。さらに、風発生装置２は、上下方向の角度だけでなく、左側または右側にも回転することができる。
風発生装置２を左側または右側に回転させると、空気取込口１１を介して取り込まれる空気の方向が変更されると供に、空気排出口１２を介して送風される空気の方向が変更される。そのため、空気の流れる方向を自在に選択できる。
したがって、本実施形態の変形例１のように、風発生装置２全体を円周方向に回転させなくとも、身体９の冷却したい部位を選択的に冷却することができる。

以上、本実施形態について説明したが、これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。例えば、風発生装置２の取り付ける位置は冷却衣服１の胴体の腰部に限定されず、袖の部分に設けることもできる。また、風発生装置２は、装着する個数も適宜変更することができる。
また、本実施形態では、空気取込口１１や空気排出口１２が直線状に形成されている例を示したが、外部から空気を取り込める構造であれば、直線状に限定されない。例えば、各ファンガードの中央から外周囲に向けて放射状に形成したり、井桁状に形成することができる。

１ 冷却衣服
２ 風発生装置（風発生手段）
３ 取付け孔
４ 外側ファンガード
５ 内側ファンガード
６ 軸流ファン
７ モータ
８ キャップ
９ 身体
１１ 空気取込口
１２ 空気排出口
１３ 前面
１４ カバー部
１５ 爪
１６ フランジ
１７ 固定リング
１８ 突起
１９ 円環部
２０ 流路
２１ 端子穴
２２ 上端部
２３ 下端部
Ｆ 空気の流れ
Ｆ１〜Ｆ３ 空気の流れ

Claims (2)

1. 使用者が着用する冷却衣服において、
   軸流ファン、前記使用者の側で前記軸流ファンを支持するモータ、空気取込口、空気排出口を有する風発生手段と、
   前記風発生手段を装着する取付け孔と、を備え、
   前記風発生手段が作動したときに、前記風発生手段の斜め下方向から前記空気取込口を介して空気が取り込まれ、前記風発生手段の斜め上方向に前記空気排出口を介して前記使用者に向けて送風され、
   前記風発生手段が前記取付け孔に対して斜め下方向に５°〜３５°傾斜して装着されている、
   ことを特徴とする冷却衣服。
2. 前記風発生手段が前記取付け孔に回転可能に取り付けられ、
   前記風発生手段を回転させたときに、
   前記空気取込口を介して取り込まれる空気の方向が変更されると共に、
   前記空気排出口を介して送風される前記空気の方向が変更される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷却衣服。

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