JP6961223B2 - 身体冷暖房装置 - Google Patents

Description

本発明は、首の外周に装着し、身体に対する冷房運転と、暖房運転の少なくとも一方を行う身体冷暖房装置に関するものである。

首の外周に装着し、身体に対する冷房運転と、暖房運転の少なくとも一方を行う身体冷暖房装置は、首の周りに装着され、首の外周部分に当接する例えば導電性ゴムよりなる伝熱体と、この伝熱体の外側に装着された伝熱板と、この伝熱板に熱結合させたペルチェ素子とを備えた構成となっていた（これに類似する先行文献としては、例えば下記特許文献１が存在する）。

特開２０１０−８２４２７号公報

以上のような構成で、ペルチェ素子にリード線を介して通電すると、このペルチェ素子への通電方向により、ペルチェ素子の一面が冷却、または加熱されるので、その熱（低温、または高温）を伝熱板で横方向に広げながら伝熱体に伝え、これにより伝熱体が接する首の部分を冷却、または加熱するようにしている。

しかしながら、ペルチェ素子から伝熱板に伝達された熱は内側（首側）の伝熱体方向だけでなく、外周方向（首とは反対側）にも放熱されてしまい、その結果として、冷房、または暖房効果を、さらに効果的に行えないという課題があった。

そこで、本発明は、冷房、または暖房効果を高めることを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために本発明は、伝熱板の外周面に、ペルチェ素子への通電を行うフレキシブル基板を配置し、このフレキシブル基板は、合成樹脂製の第１のシートと、この第１のシートの外周側に配置した導電パターンと、この導電パターンの外周側を覆った合成樹脂製の第２のシートとにより構成したものである。

身体冷暖房装置は、首の周りに装着され、首の外周部分に当接する伝熱体と、この伝熱体の外側に装着された伝熱板と、この伝熱板に熱結合させたペルチェ素子と、を備え、前記伝熱板の外周面には、前記ペルチェ素子への通電を行うフレキシブル基板を配置し、このフレキシブル基板は、合成樹脂製の第１のシートと、この第１のシートの外周側に配置した導電パターンと、この導電パターンの外周側を覆った合成樹脂製の第２のシートとにより構成されている。

身体冷暖房装置によれば、前記第１のシートは、前記伝熱板の外周面に、接着剤を介して密着している。

身体冷暖房装置によれば、前記伝熱板および前記フレキシブル基板は、首の周りに装着すべく首の上下方向に直交する横方向に長い形状とし、横長の前記フレキシブル基板は、首の上下方向において、導電パターンが配置された導電パターン配置領域と、この導電パターン配置領域の上下の少なくとも一方側に配置した導電パターン非配置領域とを有し、前記導電パターン非配置領域の外周側には、前記伝熱体、前記伝熱板および前記フレキシブル基板を首側に押圧するバネ体を配置している。

身体冷暖房装置によれば、前記フレキシブル基板の外周側には、横長の断熱体を配置し、この断熱体には、前記バネ体の拘束部を配置している。

身体冷暖房装置によれば、前記フレキシブル基板の平面積は、前記伝熱板の平面積の半分以上としている。

以上の本発明は、伝熱板の外周面に、ペルチェ素子への通電を行うフレキシブル基板を配置し、このフレキシブル基板は、合成樹脂製の第１のシートと、この第１のシートの外周側に配置した導電パターンと、この導電パターンの外周側を覆った合成樹脂製の第２のシートとにより構成したものであるので、冷房、または暖房効果を高めることができる。

すなわち、伝熱板の外周面に、ペルチェ素子への通電を行うフレキシブル基板を配置し、このフレキシブル基板は、合成樹脂製の第１のシートと、この第１のシートの外周側に配置した導電パターンと、この導電パターンの外周側を覆った合成樹脂製の第２のシートとにより構成すると、このフレキシブル基板が、伝熱板の外周面方向への熱の放散に対する熱放散抑制効果（断熱効果）を発揮し、その結果として、伝熱板から伝熱体への熱の伝達効率が高まり、これにより、冷房、または暖房効果を高めることができるのである。

本発明の一実施形態にかかる身体冷暖房装置の使用例を示す斜視図 同身体冷暖房装置の主要部を示す平面図 同身体冷暖房装置の主要部を示す平面展開図 同身体冷暖房装置の主要部を示す分解平面展開図 図３のＡ―Ａ線断面図 図３のＢ―Ｂ線断面図 図３のＣ―Ｃ線断面図 同身体冷暖房装置の主要部を示す分解斜視図 本発明の他の実施形態にかかる身体冷暖房装置の主要部を示す平面図 同身体冷暖房装置の主要部を示す平面展開図 同身体冷暖房装置の主要部を示す分解平面展開図 図１０のＤ―Ｄ線断面図 本発明のさらに他の実施形態にかかる身体冷暖房装置の主要部を示す分解斜視図

（実施の形態１）
以下本発明の一実施形態を、添付図面を用いて説明する。

図１において、１は身体を示し、この身体１の首２の外周には、身体冷暖房装置が取り付けられている。この身体冷暖房装置によれば、首２の周りに装着され、首２の外周部分に当接する伝熱体３が首２に配置されている。この伝熱体３は、例えば熱伝導性のゴムによって形成され、身体１の首２の外周に当接するように略Ｕ字形状をしている。つまり、伝熱体３の開口部４を外側に広げた状態で、この開口部４から首２の外周へと装着するようになっている。また、この伝熱体３にはペルチェ素子５から冷却熱、暖房熱が伝達され、これによって、首２を冷却、または加熱し、身体の冷房、または暖房を行うようになっている。

また、ペルチェ素子５は、ホース６を介して循環する冷媒によって冷却され、これにより、ペルチェ素子５が安定的に、身体１の冷房、または暖房を継続できるようにしている。なお、ホース６を介して循環する冷媒の放熱は、腰ベルト７に装着された熱交換器８によって行われるようになっている。また、腰ベルト７には、熱交換器８のファン９や、冷媒循環ポンプ（図示せず）、およびペルチェ素子５への通電を行う電池１０が装着されている。

以上の構成は上記先行文献と略同じようになっており、以下、本実施形態の特徴部分について説明する。

伝熱体３は上述のごとく熱伝導性のゴムによって形成され、図２に示すごとく、身体１の首２の外周の半分以上の部分に当接するように略Ｕ字形状をしている。この伝熱体３の外周側には、図３、図４に示すように、グラファイトシート１１、伝熱板１２が配置され、伝熱板１２の長手方向両側で、伝熱板１２の外周面には２個のペルチェ素子５が、熱伝導可能に機械的に固定されている。

なお、図３、図４は、各構造物の理解をし易くするために、伝熱体３の外周側のグラファイトシート１１、伝熱板１２などを平面的に示しているが、各部材が組み付けられて完成した身体冷暖房装置の形状としては、これらの図３、図４に示すものはすべて、図２のように、略Ｕ字状に曲げられた形状となる。

伝熱体３、グラファイトシート１１、伝熱板１２は、図３、図４に示すように横長の形状をしており、伝熱板１２の外周面には、前記長手方向両側に配置したペルチェ素子５への通電を行うフレキシブル基板１３を配置している。このフレキシブル基板１３は、合成樹脂製の横長の第１のシートであるシート１４と、このシート１４の外周側に配置した蛇行状態の導電パターン１５と、この導電パターン１５の外周側を覆った合成樹脂製の横長の第２のシートであるシート１６とにより構成されており、このフレキシブル基板１３のシート１４は、伝熱板１２の外周面に、接着剤（図示せず）を介して密着、固定している。そして、このフレキシブル基板１３の導電パターン１５を介してペルチェ素子５に、電池１０から通電し、その電流方向により、伝熱板１２を冷却、または加熱するようになっている。

なお、前記伝熱板１２、およびフレキシブル基板１３は、首の周りに装着すべく横方向に長い形状とし、前記横長のフレキシブル基板１３は、この横方向に直行する首の上下方向において、導電パターン１５が配置された導電パターン配置領域１７と、この導電パターン配置領域１７の上下の少なくとも一方側に配置した導電パターン非配置領域１８とを有している。

そして、前記導電パターン非配置領域１８の外周側には、前記伝熱体３、グラファイトシート１１、伝熱板１２およびフレキシブル基板１３を首２側に押圧するＵ字状のバネ体１９を配置している。この点を、さらに詳細に説明すると、上述のように伝熱体３、グラファイトシート１１、伝熱板１２などは、最終形状として、図２に示すように、首２の周りに装着すべく略Ｕ字状に曲げられた形状となるため、この形状を実現して伝熱体３を首２側に押圧すべくＵ字状金属製のバネ体１９を配置している。

このバネ体１９は、図５〜図７に示すように、フレキシブル基板１３の、さらに外周側に配置した横長形状の断熱体２０の溝２１（拘束部の一例）内に装着されている。

断熱体２０自体は電気的な絶縁物でもあるが、長期の使用により、万が一、溝２１の底面を貫通し、フレキシブル基板１３側にＵ字状金属製のバネ体１９が表出したとしても、このバネ体１９を、フレキシブル基板１３の導電パターン非配置領域１８に対向した部分に配置しているので、導電パターン１５に対してＵ字状金属製のバネ体１９が電気的に接触することを防止する構成としている。

なお、図４〜図７において断熱体２０の外周方向に配置しているのは、横長形状の蓋体２２であり、この蓋体２２と伝熱体３間に、グラファイトシート１１、伝熱板１２、フレキシブル基板１３、ペルチェ素子５、断熱体２０およびバネ体１９を収納し、これらを、図１、図２に示すように、全体として略Ｕ字形状にしている。

図８は、ペルチェ素子５の冷却構造を示している。つまり、ペルチェ素子５をケース２３で覆い、このケース２３内に、ホース６を介して冷媒を循環させ、これによってペルチェ素子５を冷却し、安定的に加熱動作、あるいは冷却動作が行われるようにしている。また、この図８のケース２３には、ペルチェ素子５の丸形状の通電端子２４が貫通する丸型トンネル２５と、ホース６を結合するための丸型貫通孔２６が形成されている。

以上の構成において、ペルチェ素子５に通電すると、このペルチェ素子５への通電方向により、ペルチェ素子５の伝熱板１２側を加熱、あるいは冷却することができる。そして、伝熱板１２の熱（加熱、あるいは冷却）は、その長手方向に熱伝導し、次には、グラファイトシート１１を介して伝熱体３に伝達し、その結果として、首２部分を加熱、あるいは冷却し、それにより暖房動作、あるいは冷房動作を行うことができる。

このような構成において、本実施形態では、伝熱板１２の外周面に、ペルチェ素子５への通電を行うフレキシブル基板１３を配置し、このフレキシブル基板１３は、合成樹脂製のシート１４と、このシート１４の外周側に配置した導電パターン１５と、この導電パターン１５の外周側を覆った合成樹脂製のシート１６とにより構成したものであり、伝熱板１２の外周面の面積の半分以上は、フレキシブル基板１３によって覆われた状態としているので、冷房、または暖房効果を高めることができる。

すなわち、伝熱板１２の外周面に、ペルチェ素子５への通電を行うフレキシブル基板１３を配置し、このフレキシブル基板１３は、合成樹脂製のシート１４と、このシート１４の外周側に配置した導電パターン１５と、この導電パターン１５の外周側を覆った合成樹脂製のシート１６とにより構成すると、このフレキシブル基板１５が、伝熱板１２の外周面方向への熱の放散に対する熱放散抑制効果を発揮し、その結果として、伝熱板１２からグラファイトシート１１を介して伝熱体３への熱の伝達効率が高まり、これにより、冷房、または暖房効果を高めることができるのである。

つまり、外周方向には、フレキシブル基板１３を構成する合成樹脂製のシート１４、１６が面状として存在しており、しかも、合成樹脂製のシート１４、１６は非熱伝導性であるので、伝熱板１２の熱が、外周方向に放散されることが少なくなり、その反面として、伝熱板１２の熱は、グラファイトシート１１を介して伝熱体３へ伝わりやすくなり、その結果として、冷房、または暖房効果を高めることができるのである。

（実施の形態２）
図９〜図１３は、本発明の他の実施形態を示し、この実施形態では、ペルチェ素子５を伝熱板１２の長手方向の両側と中央部とで合計３個配置したものである。また、フレキシブル基板１５の導電パターン１５も、これら３個のペルチェ素子５への電気的接続を行うようにしている。

なお、この実施形態においても、ペルチェ素子５をケース２３で覆い、このケース２３内に、ホース６を介して冷媒を循環させ、これによってペルチェ素子５を冷却し、安定的に加熱動作、あるいは冷却動作が行われるようにしている。ただし、この実施形態では図１３に示すように、ケース２３には、ペルチェ素子５の扁平の通電端子２７が貫通する扁平トンネル２８と、ホース６を結合するための丸型貫通孔２６が形成されている。

この実施形態では、ペルチェ素子５を３個用いたので、首２の周りをさらに効果的に加熱、あるいは冷却し、効果的な暖房、あるいは冷房が行えるので、図１１に示すように、グラファイトシートはなくてもよい。

以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。そして本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。本発明は、例えば、高温季における野外活動実行時、または低温季における野外活動実行時おいて、適切な冷房運転、または暖房運転を行うことができる。

１ 身体
２ 首
３ 伝熱体
４ 開口部
５ ペルチェ素子
６ ホース
７ 腰ベルト７
８ 熱交換器
９ ファン
１０ 電池
１１ グラファイトシート
１２ 伝熱板
１３ フレキシブル基板
１４ シート（第１のシート）
１５ 導電パターン
１６ シート（第２のシート）
１７ 導電パターン配置領域
１８ 導電パターン非配置領域
１９ バネ体
２０ 断熱体
２１ 溝
２２ 蓋体
２３ ケース
２４ 通電端子
２５ 丸型トンネル
２６ 丸型貫通孔
２７ 通電端子
２８ 扁平トンネル

Claims (4)

1. 首の周りに装着され、首の外周部分に当接する伝熱体と、
   この伝熱体の外側に装着された伝熱板と、
   この伝熱板に熱結合させたペルチェ素子と、を備え、
   前記伝熱板の外周面には、前記ペルチェ素子への通電を行うフレキシブル基板を配置し、このフレキシブル基板は、
   合成樹脂製の第１のシートと、
   この第１のシートの外周側に配置した導電パターンと、
   この導電パターンの外周側を覆った合成樹脂製の第２のシートとにより構成され、
   前記伝熱板および前記フレキシブル基板は、首の周りに装着すべく首の上下方向に直交する横方向に長い形状とし、横長の前記フレキシブル基板は、首の上下方向において、前記導電パターンが配置された導電パターン配置領域と、この導電パターン配置領域の上下の少なくとも一方側に配置した導電パターン非配置領域とを有し、
   前記導電パターン非配置領域の外周側には、前記伝熱体、前記伝熱板および前記フレキシブル基板を首側に押圧するバネ体を配置した身体冷暖房装置。
2. 前記第１のシートは、前記伝熱板の外周面に、接着剤を介して密着した請求項１に記載の身体冷暖房装置。
3. 前記フレキシブル基板の外周側には、横長の断熱体を配置し、この断熱体には、前記バネ体の拘束部を配置した請求項１または２に記載の身体冷暖房装置。
4. 前記フレキシブル基板の平面積は、前記伝熱板の平面積の半分以上とした請求項１から３のいずれか一つに記載の身体冷暖房装置。

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