JP7133860B2 - 衣服内温度調整ユニットおよびそれを使用する作業用冷温風服 - Google Patents

Description

本発明は、衣服内温度調整ユニットおよびそれを使用する作業用冷温風服に関する。より詳細には、衣服内気候を快適に調節することのできる衣服内温度調整ユニットおよびそれを使用する作業用冷温風服に関する。

ヒトが快適と感じる気温をはるかに上回るか、または下回る環境において長時間の作業をする必要があるが、作業環境そのものを調節できない場合がある。たとえば、真夏や真冬の屋外で日中に作業をする場合、製鉄所等の高温になる工場で作業をする場合、冷凍保管庫等の低温になる倉庫や作業場で作業をする場合である。このような場合において、作業者が快適に作業することができるように、作業着内の温度を調整するための空調服が開発されてきた。

これまでに開発されてきた空調服には、たとえば衣服内に空気の流れを強制的に作ることによって、ヒトの身体から分泌される汗を蒸発させ、気化熱を奪うことによって冷却効果を得ようとするもの（特許文献１～３）、衣服表面に冷却シートを設けて冷却効果を得ようとするもの（特許文献４）、衣服内に張り巡らされたチューブ等の流路を介して、温度調整された液体媒体等を循環させることによって冷暖房効果を得ようとするもの（特許文献５）などがある。

特開平４－２０９８０９号公報 再表２００４－０１７７７３ 特許第４９１８３０２号公報 特開２００１－４０５１２号公報 特許第６０８０２３７号公報

従来の衣服用温度調整ユニットや空調服のうち、ヒトの身体から分泌される汗の気化熱を主に利用するものは、ヒトが発汗するまでの間は、いかに外部環境が暑くても、衣服内温度を下げることができない。また、一度汗が乾いてしまえば、再び発汗するまでの間もやはり、衣服内温度を下げることができない。このように、従来の衣服用温度調整ユニットや空調服のうち、ヒトの身体から分泌される汗の気化熱を主に利用するものには、快適な衣服内温度を継続的に維持することができないという課題があった。

また、従来の衣服用温度調整ユニットや空調服のうち、衣服表面に設けた冷却シートを利用するものは、着用者の汗を気化させて快適な衣服内環境を保つこととの両立において課題があった。

また、従来の衣服用温度調整ユニットや空調服のうち、衣服内に張り巡らされたチューブ等の流路を介して、温度調整された液体媒体等を循環させることを利用するものは、液体媒体に加えて多量のチューブ等の流路材料を必要とするため、衣服全体の重量が増し、作業者への負担が大きくなるという課題があった。

本発明者は、電動ファンと、電源ユニットと、電圧制御ユニットと、水中ポンプを備える液体ボトルと、液体ボトルに着脱可能に接続されているフレキシブルチューブとを含む衣服内温度調整ユニットおよびそれを使用する冷温風服を提供することにより、予想外にもこの課題が解決されることを見いだした。

本発明の衣服内温度調整ユニットに含まれるフレキシブルチューブは、好ましくはその遠位端に接続されたノズルをさらに有し、液体ボトルから供給された液体をノズル先端部の液体噴出口から霧状に噴出して、衣服内に継続的な湿り気を与えることができる。そして、電動ファンによって送風された空気の流れにより、衣服内に与えられた湿り気を蒸発させることによって、衣服内環境から気化熱を奪い、着用者が発汗していないときであっても、継続的に衣服内温度を下げることができる。着用者が発汗しているときは、液体ボトルから供給される液体と汗とを同時に蒸発させることにより、相加的および／または相乗的な冷却効果を得ることができる。また、使用するフレキシブルチューブは、衣服内に張り巡らされる必要がなく、ごく短い長さのものでよいため、衣服全体の重量を増すことなく、作業者への負担を減らすことができる。

また、本発明の衣服内温度調整ユニットは、さらに、液体ボトル、フレキシブルチューブ、および電動ファンからなる群より選択される１つ以上に接して配置されている１つ以上の温度制御ユニットを含んでもよい。温度制御ユニットを使用して、液体ボトルからフレキシブルチューブを通じて供給される液体の温度や電動ファンから送風される空気の流れの温度を調節することにより、衣服内温度をさらに細かく調節することができる。より高い冷却効果を得たい場合は、温度制御ユニットの設定温度を比較的低くすることができる。また、おだやかな冷却効果を得たい場合または加温効果を得たい場合は、温度制御ユニットの設定温度を比較的高くすることができる。

さらに、本発明の衣服内温度調整ユニットは、電動ファンを囲むように電動ファンに接してフレキシブルチューブを配置し、そして液体ボトルから供給される液体がフレキシブルチューブと液体ボトル内を循環するようにしてもよい。この場合、さらに、液体ボトルまたはフレキシブルチューブに接して配置された温度制御ユニットを含むことが好ましい。そうすると、温度を制御された液体がフレキシブルチューブ内を循環し、そのフレキシブルチューブに接した電動ファンから空気の流れが送風されることにより、温度を制御された空気の流れを効率よくかつ継続的に衣服内に送風することができる。電動ファンによる衣服内への送風が行われるため、着用者が発汗している場合は、その汗を快適に乾燥させることが可能である。また、この場合、電動ファンを組み合わせることによって、温度を制御された空気の流れを効率よく送風することができるため、使用するフレキシブルチューブは、衣服内に張り巡らされる必要がない。つまり、フレキシブルチューブは、電動ファンを囲むように電動ファンに接して配置される程度のごく短い長さのものでよいため、衣服全体の重量を増すことなく、作業者への負担を減らすことができる。

本発明はまた、このような衣服内温度調整ユニットを使用する冷温風服をも提供する。この冷温風服は、快適な衣服内温度を継続的に維持することができ、また軽量であるという著しい利点を有する。

本発明の衣服内温度調整ユニットおよびそれを使用する冷温風服は、ここに開示する構成を有することにより、快適な衣服内温度を継続的に維持することができ、また軽量であるという著しい利点がある。

図１は本発明の１つの態様における衣服内温度調整ユニットを説明する概要図である。

図２は本発明の１つの態様における衣服内温度調整ユニットに含まれる液体ボトルおよびフレキシブルチューブの構造を説明する断面図である。

図３は本発明の１つの態様における衣服内温度調整ユニットに含まれる電動ファンおよび温度制御ユニットを説明する概要図である。

図４は本発明の１つの態様における衣服内温度調整ユニットにおける液体ボトル、フレキシブルチューブ、温度制御ユニットを説明する概要図である。

この明細書において、「衣服内温度」とは、衣服を着用しているヒトの身体表面と、着用されている衣服のうち一番外側にある衣服との間の空間の平均温度を指す。

本発明は、たとえば以下の形態を含むが、これらに限定されない。

［１］電動ファンと、電源ユニットと、１以上の電圧制御ユニットと、液体をその内部に収容し水中ポンプを備える液体ボトルと、液体ボトルに着脱可能に接続されているフレキシブルチューブおよびフレキシブルチューブの遠位端に接続されているノズルとを含む衣服内温度調整ユニットであって、ここで電源ユニットは１以上の電圧制御ユニットを介して電動ファンへと、または電動ファンおよび水中ポンプへと電力を供給する、衣服内温度調整ユニット。

［２］前記液体が、水であるか、あるいは香料、植物精油、アルコール、および殺菌剤からなる群より選択される１以上を含む水である、［１］に記載の衣服内温度調整ユニット。

［３］前記液体ボトルに収容された前記液体が、前記フレキシブルチューブおよび前記ノズルを通じて、前記衣服内温度調整ユニットの着用者の身体表面に向けて霧状に噴出される、［１］または［２］に記載の衣服内温度調整ユニット。

［４］電動ファンを囲むように電動ファンに接してフレキシブルチューブが配置され、そして液体ボトルから供給される液体がフレキシブルチューブおよび液体ボトル内を循環する、［１］または［２］に記載の衣服内温度調整ユニット。

［５］液体ボトル、フレキシブルチューブ、および電動ファンからなる群より選択される１つ以上に接して配置されている１つ以上の温度制御ユニット、ならびに温度制御ユニットと作動可能に接続された温度計、湿度計、電動ファンの回転数の制御手段、および液体の噴出量の制御手段、ならびに温度、湿度、電動ファンの回転数、および液体の噴出量のパラメータを設定するためのインターフェース、ならびに前記パラメータを制御するためのプログラムを内蔵した統合制御手段をさらに含み、ここで温度制御ユニットには前記電源ユニットから前記１以上の電圧制御ユニットを介して電力が供給される、［１］～［４］のいずれか１項に記載の衣服内温度調整ユニット。

［６］［１］～［５］のいずれか１項に記載の衣服内温度調整ユニットを衣服に装着してなる冷温風服。

これらの形態について、以下に詳細に説明する。

［第１実施形態］
本発明の１つの形態は、電動ファンと、電源ユニットと、１以上の電圧制御ユニットと、水中ポンプを備える液体ボトルと、液体ボトルに着脱可能に接続されているフレキシブルチューブとを含む衣服内温度調整ユニットであって、ここで電源ユニットは１以上の電圧制御ユニットを介して電動ファンへと、または電動ファンおよび水中ポンプへと電力を供給する、衣服内温度調整ユニットである。

電源ユニットは、任意の乾電池または充電電池のような電池を含むものであってよいが、本発明における電源ユニットに用いる電池としては、たとえば約５，０００～約２０，０００ｍＡｈの容量のモバイルバッテリーを好適に用いることができる。

電圧制御ユニットは、電動ファンへ供給される電圧を１つの電圧制御ユニットで制御するよう配置されてもよく、電動ファンおよび水中ポンプへ供給される電圧を１つの電圧制御ユニットで同時に制御するよう配置されてもよく、また、電動ファンおよび水中ポンプへ供給される電圧をそれぞれ別個の電圧制御ユニットで制御するよう配置されてもよい。電圧は、５Ｖ～９Ｖの間で制御すると、効率よい衣服内温度調整効果が得られるため好ましい。

液体ボトルは、その中に液体を貯蔵できるものであれば、ビニール製、プラスチック製、ゴム製、シリコーンゴム製、金属製などいかなる形態のものを使用してもよい。可撓性の壁部を有する液体ボトルとしてもよい。可撓性の壁部を有する液体ボトルは、液体の排出に伴ってその体積を減少させることができるため、着用者の動作可能性を高めることができる。

本発明の衣服内温度調整ユニットに含まれる液体ボトルは、その中に水中ポンプを収容する。水中ポンプは手動または電動で動作するものとすることができる。水中ポンプを電動で動作するものとする場合は、水中ポンプは、前記電源ユニットから、前記電圧制御ユニットを介して電力を供給される。
液体ボトルに収容される液体は、純水または水道水等の水であってよい。また、液体ボトルに収容される液体は、香料、植物精油、アルコール、および殺菌剤等の追加の成分を含む水であってよい。香料、植物精油、アルコール、および殺菌剤等の追加の成分は、化粧品に通常用いられる成分を好適に用いることができる。

液体ボトルには、フレキシブルチューブが着脱可能に接続されている。フレキシブルチューブは、その中に液体を通すことができるものであれば、ビニール製、プラスチック製、ゴム製、シリコーンゴム製など、いかなる形態のものを使用してもよい。

フレキシブルチューブは、その遠位端に接続されているノズルをさらに有するものであってよい。その遠位端に接続されているノズルを有するフレキシブルチューブを含む本発明の衣服内温度調整ユニット１００の概要図を図１に、液体ボトルおよびフレキシブルチューブの構造の断面図を図２に示す。

図１および図２に示されるように、本発明の１つの態様の衣服内温度調整ユニットにおいて、電力は電源ユニット１２０から電圧制御ユニット１３０を介してファン１１０および水中ポンプ１５８へと供給される。液体ボトル１５０は液体ボトル蓋部１５６を備え、その中に液体１５９および水中ポンプ１５８を収容する。液体ボトル１５０に収容されている水中ポンプ１５８には、スイッチ用コード１５５を介して水中ポンプ１５８の作動開始および停止を制御することのできるスイッチ１５４が接続されていてもよい。水中ポンプにスイッチが接続されている場合、スイッチは、衣服内温度調整ユニットまたは衣服内温度調整ユニットを装着してなる冷温風服を着用した着用者の手元に配置すると、操作が容易になるため好ましい。

図２において、水中ポンプ１５８が作動すると、液体１５９はフレキシブルチューブ１５１内を通り、ノズル１５２を介して、液体噴出口１５３から噴出する。液体噴出口は、衣服内温度調整ユニットまたは衣服内温度調整ユニットを装着してなる冷温風服を着用した着用者の身体表面に向けて液体が噴出されるよう配置されるのが好ましい。着用者の身体表面は、本発明の冷温風服以外の衣服が着用された状態であってもよく、素肌の状態であってもよい。

このように噴出した液体は、着用者が発汗していないときであっても、着用者の身体表面に湿り気を与え、そして、電動ファンによって送風された空気の流れにより、衣服内に与えられた湿り気を蒸発させることによって、衣服内環境から気化熱を奪い、継続的に衣服内温度を下げることができる。

ここで、衣服内温度調整ユニットにおける電源ユニット、電圧制御ユニット、温度制御ユニット、電源コード等の構成要素のすべてまたは一部は、防水加工したものとすることができる。防水加工は、樹脂加工や防水収縮チューブを用いた保護等の既知の方法を適宜採用して行うことができる。

第１実施形態の衣服内温度調整ユニットは、電源ユニットが作動しない場合も、各構成要素を手動で操作可能なものとすることができる

［第２実施形態］
本発明の１つの態様において、衣服内温度調整ユニットは、液体ボトル、フレキシブルチューブ、および電動ファンからなる群より選択される１つ以上に接して配置されている１つ以上の温度制御ユニットをさらに含むものであってよい。ここで温度制御ユニットには前記電源ユニットから前記１以上の電圧制御ユニットを介して電力が供給される。

温度制御ユニットを使用して、液体ボトルからフレキシブルチューブを通じて供給される液体の温度や電動ファンから送風される空気の流れの温度を調節することにより、衣服内温度をさらに細かく調節することができる。たとえば、より高い冷却効果を得たい場合は、温度制御ユニットの設定温度を比較的低くすることができる。また、おだやかな冷却効果を得たい場合は、温度制御ユニットの設定温度を比較的高くすることができる。

温度制御ユニットは、たとえばペルティエ素子のような熱電素子を含むものであることができる。ペルティエ素子を用いて冷却効果を得ようとする場合は、液体ボトル、フレキシブルチューブ、または電動ファンに対してペルティエ素子の吸熱面側を配置する一方で、ペルティエ素子の放熱面側には断熱基板等を配置して、着用者の身体表面に直接高い熱が伝わらないようにするのが好ましい。

衣服内温度調整ユニット１００が電動ファン１１０に接して配置されている温度制御ユニット１６０をさらに含む場合の、電動ファン１１０および温度制御ユニット１６０を表した図を図３に示す。

［第３実施形態］
本発明の１つの態様において、衣服内温度調整ユニットは、電動ファンを囲むように電動ファンに接してフレキシブルチューブが配置され、そして液体ボトルから供給される液体がフレキシブルチューブおよび液体ボトル内を循環するものであることができる。この場合、さらに、液体ボトルまたはフレキシブルチューブに接して配置された温度制御ユニットを含むことが好ましい。ここで温度制御ユニットには前記電源ユニットから前記１以上の電圧制御ユニットを介して電力が供給される。そのような衣服内温度調整ユニットにおける液体ボトル、フレキシブルチューブ、温度制御ユニットの概要図を図４に示す。

図４において、温度制御ユニット１６０によって温度を制御された液体がフレキシブルチューブ１５１および液体ボトル１５０内を循環する。フレキシブルチューブ１５１に接した電動ファンから空気の流れが送風されることにより、温度を制御された空気の流れを効率よくかつ継続的に衣服内に送風することができる。

温度制御ユニット１６０は、たとえばペルティエ素子のような熱電素子を含むものであることができる。ペルティエ素子を用いて冷却効果を得ようとする場合は、液体ボトルまたはフレキシブルチューブに対してペルティエ素子の吸熱面側を配置する一方で、ペルティエ素子の放熱面側には断熱基板等を配置して、着用者の身体表面に直接高い熱が伝わらないようにするのが好ましい。

液体ボトルまたはフレキシブルチューブに対してペルティエ素子の放熱面側を配置することで、加温効果を得ることもできる。これにより、寒冷環境における作業に適した保温効果および／または加温効果を示す衣服内温度調整ユニットを提供することができる。

［第４実施形態］
第１～３実施形態のような本発明の衣服内温度調整ユニットは、さらに温度計および湿度計を備えるものであってよい。温度計および湿度計は、電源を必要としないものであってもよく、前記電源ユニットから電源が供給されるものであってもよく、内蔵電池等によって独立に供給された電源によって作動するものであってもよい。

第１～３実施形態のような本発明の衣服内温度調整ユニットは、さらに前記電動ファンの回転数の制御手段を備えるものであってよい。前記電動ファンの回転数の制御手段は、たとえば、前記電圧制御ユニットと連動して、電動ファンの回転数を制御するものであることができる。

第１～３実施形態のような本発明の衣服内温度調整ユニットは、さらに前記液体の噴出量の制御手段を備えるものであってよい。前記液体の噴出量の制御手段は、たとえば、前記電圧制御ユニットおよび水中ポンプと連動して、液体の噴出量を制御するものであることができる。

第１～３実施形態のような本発明の衣服内温度調整ユニットは、さらに脈拍計を備えるものであってよい。前記脈拍計は、本発明の衣服内温度調整ユニットの着用者の首、心臓、手首等の任意の身体部分における脈拍を計測するものであることができる。前記脈拍計は、さらに、計測した脈拍の履歴の記録手段を備えるものであることができる。前記脈拍計は、さらに、異常な脈拍を検知する検知手段および異常な脈拍を検知した場合にアラームを鳴らすアラーム手段、および、アラームと連動して、ＧＰＳによって計測された現在位置と共に、あらかじめ登録しておいた緊急通報用電話番号および／またはメールアドレスに通報する通報手段を備えるものであることができる。前記アラーム手段は、さらに、前記温度計ならびに前記脈拍計によって計測された温度および脈拍数を、音声によって、および／またはスマートフォン等のモバイル端末上の画面における表示によって周囲に通報する手段を備えるものであってもよい。

前記温度計、湿度計、電動ファンの回転数の制御手段、および液体の噴出量の制御手段は、独立に、あるいはすべてが連動して作動するように構成してもよい。その場合、本発明の衣服内温度調整ユニットの着用者が希望する温度、湿度、電動ファンの回転数、および液体の噴出量のパラメータを設定するための小型のインターフェース、および前記パラメータを制御するためのプログラムを内蔵した統合制御手段をさらに含むことが好ましい。前記インターフェースおよび統合制御手段は、着用者が希望する温度および／または湿度のみを設定すれば、自動的に電動ファンの回転数および液体の噴出量を制御するものとすることができる。前記統合制御手段は、本発明の衣服内温度調整ユニットの着用者によるパラメータの設定履歴および脈拍計によって記録された脈拍履歴を学習して、着用者にとって好ましい温度、湿度、電動ファンの回転数、および／または液体の噴出量を自動的に制御する、人工知能を備えるものであることができる。前記インターフェースおよび統合制御手段は、スマートフォン等のモバイル端末で操作することができるアプリケーションの形態としてもよい。前記アプリケーションは、前記スマートフォン等のモバイル端末上でバージョンの更新を行うものとすることができる。

［第５実施形態］
本発明はまた、本発明の衣服内温度調整ユニットを装着してなる冷温風服をも提供する。本発明の冷温風服は、ジャンパー型、パーカー型、コート型、ベスト型、つなぎ型、ズボン型等の任意の衣服に本発明の衣服内温度調整ユニットを装着してなる。典型的には、作業着の上着および／またはズボン等の衣服に、本発明の衣服内温度調整ユニットを装着することによって、本発明の冷温風服とすることができる。具体的には、たとえば、電動ファンを取り付ける穴を衣服に空けて、そこに電動ファンを取り付け、残りの構成要素、たとえば電源ユニット、液体ボトル等を衣服に設けたポケット内に収容し、チューブやコード類は取り外し可能な布テープ等で衣服に固定する。ここで、電動ファンを取り付ける穴のサイズを小さめに調整することで、電動ファンを衣服から外れにくくすることができる。

本発明の衣服内温度調整ユニットは軽量であるため、衣服への脱着が容易である一方、作業の負担にならず、激しい活動においても邪魔にならない。

第２～５実施形態について、特に記載していない部分については、第１実施形態と同様に実施することができる。

なお、上述した衣服内温度調整ユニットおよびそれを使用する冷温風服は、実施形態における説明に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の変更を加えることが可能である。

本発明は、酷暑、酷寒等の厳しい温度条件下における作業のために有用な作業着等として利用可能である。

１００
１１０ 電動ファン
１２０ 電源ユニット
１３０ 電圧制御ユニット
１４０ 電源コード
１５０ 液体ボトル
１６０ 温度制御ユニット
１５１ フレキシブルチューブ
１５２ ノズル
１５３ 液体噴出口
１５４ スイッチ
１５５ スイッチ用コード
１５６ 液体ボトル蓋部
１５７ 液体ボトル壁部
１５８ 水中ポンプ
１５９ 液体

Claims (5)

1. 衣服内に送風する電動ファンと、
   液体を内部に収容する液体ボトルと、
   前記液体ボトル内の液体を前記衣服内に噴出するためのポンプと、
   前記液体ボトルに着脱可能に接続され、前記ポンプの作動により前記液体ボトル内の液体を前記衣服内に噴出する第１のフレキシブルチューブおよび前記第１のフレキシブルチューブの遠位端に接続されているノズルと、
   前記液体を加温または冷却することにより前記液体の温度を制御する温度制御ユニットと、
   電圧制御ユニットと、
   前記電圧制御ユニットを介して前記電動ファン、前記ポンプおよび前記温度制御ユニットへと電力を供給する電源ユニットと、
   前記衣服内の温度を設定するためのインターフェースと、
   前記衣服内が前記インターフェースで設定された温度となるように前記電動ファンの回転数および／又は前記ポンプの作動による前記液体の噴出量を制御する統合制御手段と、
   を含み、
   前記液体ボトルに接続され、かつ前記液体ボトルから供給される液体が循環する第２のフレキシブルチューブが前記電動ファンを囲むように配置されている衣服内温度調整ユニット。
2. 前記温度制御ユニットが、吸熱面を前記液体ボトル、前記第１のフレキシブルチューブまたは前記第２のフレキシブルチューブの側に配置し、かつ放熱面に断熱基板を配置したペルティエ素子を含んでいる請求項１に記載の衣服内温度調整ユニット。
3. 前記温度制御ユニットが、放熱面を前記液体ボトル、前記第１のフレキシブルチューブまたは前記第２のフレキシブルチューブの側に配置したペルティエ素子を含んでいる請求項１に記載の衣服内温度調整ユニット。
4. 前記インターフェースおよび前記統合制御手段は、モバイル端末である請求項１～３のいずれか１項に記載の衣服内温度調整ユニット。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の衣服内温度調整ユニットを衣服に装着してなる冷温風服。

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