JPH09187473A

JPH09187473A - 人体の温度調節装置

Info

Publication number: JPH09187473A
Application number: JP8001689A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kadowaki; 一彦門脇; Mitsuhisa Nagao; 光久長尾
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1996-01-09
Filing date: 1996-01-09
Publication date: 1997-07-22

Abstract

(57)【要約】【課題】人体の冷却又は加熱が可能な携帯型の温度調
節装置を実現する。【解決手段】バッテリ電源により駆動され、人体表面
に直接接触して冷却又は加熱するサーモモジュール８よ
りなる冷却・加熱手段３ａ，３ｂと、該冷却又は加熱手
段３ａ，３ｂを発汗量等に応じて冷却又は加熱作動させ
る作動制御手段２４とを設け、それらを携帯型ユニット
として人体に携行し得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、人体を直接冷却
又は加熱することにより人体の温度調節が可能な人体の
温度調節装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば原子力施設などの高温環境下で作
業する作業者は、一般に放射線防護用のシール性の高い
作業衣を着用する関係で、非常に暑く発汗度も高い。し
たがって、従来例えば該防護衣の下に、さらに多数の氷
冷ブロックを形成した人体冷却用の温度調節衣服を着用
することによって人体を冷却するようにした氷冷システ
ムが採用されている。

【０００３】そして、該温度調節衣服の上記氷冷ブロッ
クは、例えば、水又は蓄冷材などの冷熱源を収納した収
納袋により形成されていて、上記温度調節衣服を冷凍庫
などに収納することによって該収納袋内の水を氷結させ
又は蓄冷材を冷却凍結することにより、アイスパック化
して冷却熱源として使用するようになっている。

【０００４】該構成によれば、比較的簡単な方法で容易
に人体の冷却が図れ、しかも冷却熱源は凍結させること
により繰り返し使用できるので低コストではある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記氷冷シス
テムの場合、使用時間の経過によって冷却能力が低下
し、冷却温度を一定に維持することができない。

【０００６】また、絶対的な連続使用時間にも限界があ
り、長時間の使用には対応できない。

【０００７】また、冷却温度そのもののコントロールが
不可能であり、冷えすぎや冷却不足などの好ましくない
現象を生じる。

【０００８】人体の快適な冷却を目的とする場合、本来
人体からの発汗量や体温自体、また必要に応じて周囲気
温などとの関係を考慮して最適な冷却温度の調節を図る
必要があるが、従来の装置ではそのような要求に全く応
えることができない。

【０００９】また、人体冷却システムは、上記のような
特殊な環境下での使用のほか、例えば一般の人が真夏の
暑い日中に戸外で活動しているような通常の生活の場合
にも必要であり、そのような場合にはより一層軽量、簡
易化されて殆んど携帯感のない安価な冷却装置であるこ
とが望まれる。

【００１０】また、一方上記のような酷暑下での作業や
活動とは逆に、酷寒下での作業の活動での人体の加温に
は例えば白金カイロなどが使用されているが、該場合に
も上記と全く同様の問題がある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１〜３各項
記載の発明は、各々上記のような問題を解決することを
目的としてなされたもので、それぞれ次のように構成さ
れている。

【００１２】（１）請求項１記載の発明の課題解決手
段すなわち、先ず請求項１記載の発明の人体の温度調節装
置は、例えば図１〜図５に示されるように、バッテリ電
源により駆動され、人体に接触して人体を冷却又は加熱
する電気的に冷却又は加熱量の可変制御が可能な冷却又
は加熱手段３ａ，３ｂと、該冷却又は加熱手段３ａ，３
ｂの冷却又は加熱量を可変制御する冷却又は加熱量制御
手段２４とを備えて構成されいてる。

【００１３】以上のように、該装置では、人体を冷却又
は加熱する冷却又は加熱手段３ａ，３ｂがバッテリ電源
により駆動され、しかもその冷却又は加熱量が電気的に
可変制御されるようになっていて、冷却又は加熱手段３
ａ，３ｂの冷却又は加熱量が冷却又は加熱量制御手段２
４により電気的に適切に可変制御されるようになる。

【００１４】したがって、人体に対する冷却又は加熱温
度を所望の設定温度に長時間に亘って任意に設定制御す
ることができるようになる。

【００１５】（２）請求項２記載の発明の課題解決手
段また、請求項２記載の発明の人体の温度調節装置は、例
えば図１〜図５に示されるように、バッテリ電源により
駆動され、人体に接触して人体を冷却又は加熱する電気
的に冷却又は加熱量の可変制御が可能な冷却又は加熱手
段３ａ，３ｂと、人体の発汗量を検出する発汗量検出手
段２２と、該発汗量検出手段２２により検出された発汗
量に応じて上記冷却又は加熱手段３ａ，３ｂの冷却量を
可変制御する冷却量制御手段２４とを備えて構成されて
いる。

【００１６】以上のように、該装置では、バッテリを駆
動源として人体を冷却又は加熱する冷却又は加熱手段３
ａ，３ｂの冷却又は加熱量が電気的に適切に可変制御さ
れるようになっていて、その冷却量が発汗量検出手段２
２によって検出された発汗量に応じて冷却又は加熱量制
御手段２４により電気的に最適に可変制御される。

【００１７】したがって、人体に対する冷却又は加熱温
度を発汗量から見た実際の暑さに対応して所望の設定温
度に適切に設定制御することができるようになる。

【００１８】（３）請求項３記載の発明の課題解決手
段さらに、請求項３記載の発明の人体の温度調節装置は
例えば図１〜図５に示されるように、バッテリ電源によ
り駆動され、人体に接触して人体を冷却又は加熱する電
気的に冷却又は加熱量の可変制御が可能な冷却又は加熱
手段３ａ，３ｂと、人体の体温を検出する体温検出手段
２３と、該体温検出手段２３により検出された体温に応
じて上記冷却又は加熱手段３ａ，３ｂの冷却又は加熱動
作を制御する冷却又は加熱動作制御手段２４とを備えて
構成されている。

【００１９】以上のように、該装置では、バッテリ電源
により駆動され、人体を冷却又は加熱する冷却又は加熱
手段３ａ，３ｂの冷却又は加熱量が電気的に可変制御さ
れるようになっていて、その冷却又は加熱動作が体温検
出手段２３により検出された体温に対応して、冷却又は
加熱動作制御手段２４により電気的に適切にＯＮ，ＯＦ
Ｆ制御されるようになる。

【００２０】したがって、人体に対する冷却又は加熱動
作を長時間に亘って平常体温を中心とする所望の設定温
度に適切に設定制御することができるようになる。

【００２１】

【発明の効果】以上の結果、本願発明の人体の温度調節
装置によると、所定設定温度での長時間の連続使用が可
能になるとともに適切な冷却又は加熱温度の調節が可能
になり、快適性が大きく向上する。

【００２２】また、小型軽量、低コストで、携帯に適し
たものとなり、各種作業や日常活動のための他、さらに
は大規模な室内空調環境下での補正温調装置としての機
能も発揮させることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１〜図７は、例えば人体冷却装
置として構成した本願発明の実施の形態に係る人体温度
調節装置の構成および作用を示している図中、先ず符号
１は人体の冷却制御を目的として構成された携帯型の人
体冷却コントロールユニット本体、３ａ，３ｂは人体冷
却用の後述するサーモモジュール８，８よりなる一対の
冷却手段、２１は上記サーモモジュール８，８の冷却部
の温度を検出する冷却部温度センサ、２２は人体からの
発汗量を検出する発汗センサ、２３は人体の体温を検出
する体温センサである。

【００２４】人体冷却コントロールユニット本体１は、
その本体ケーシング１ａ内に図４に示すようにマイクロ
コンピュータよりなる人体冷却コントロールユニット２
４とバッテリ電源２５とを有するとともに、電源スイッ
チＰｓｗ、外気温センサ２０、冷却目標温度を設定する
冷却目標温度調整設定手段（手動）２６、発汗量基準値
設定手段（手動）２７、体温下限値設定手段（手動）２
８、各種設定又は検出値表示手段（液晶表示部）２９等
を備えて構成されている。なお、本実施の形態の場合、
冷却目標温度調整設定手段２６、発汗量基準値設定手段
２７等は個人差を考慮して所定の値に設定し得るように
するために設けているが、それにより一旦設定された値
は、さらに外気温に対応して自動的に補正される。

【００２５】そして、上記人体冷却コントロールユニッ
ト２４は、例えば図５のフローチャートに示すような制
御機能を備えて構成されている（詳細は後述）。

【００２６】また、上記冷却手段３ａ，３ｂは、例えば
図２および図３に示すように、上下一対の扁平なアルミ
ナ基板１０，１１の間に銅片１２，１３を介してペルチ
ェ効果を生じる熱電素子９，９・・・を介装して構成さ
れた上記バッテリ電源により駆動されるサーモモジュー
ル８を肌ざわりの良い布製カバー７で被覆して形成され
ており、上記銅片１２，１３部分の一端を電源配線
Ｅ₁，Ｅ₂により上記人体冷却コントロールユニット本体
１の人体冷却コントロールユニット２４に接続してい
る。そして、該一対の冷却手段３ａ，３ｂの一方側３ａ
のサーモモジュール８の冷却面部側であるアルミナ基板
１１の表面（アルミナ基板１０側表面部は加熱面部）に
上述の冷却部温度センサ２１が、そのセンサ面を接した
状態で一体に設けられている。該冷却部温度センサ２１
の電源配線および信号配線も上記サーモモジュール８の
電源配線Ｅ₁，Ｅ₂とともに集合され、配線ユニット５ａ
に形成されて上記人体冷却コントロールユニット２４に
接続されている。符号５ｂは、冷却手段３ｂ側の同様の
配線ユニットを示す。

【００２７】さらに、上記発汗センサ２２および体温セ
ンサ２３は、図１に示すように、扁平な円板状のパッケ
ージ２内に収納され、その電源配線および信号配線を集
合一体化した配線ユニット６を介して上記人体冷却コン
トロールユニット２４に接続されている。

【００２８】そして、上記人体冷却コントロールユニッ
ト本体１は、例えば腰ベルトなどに携帯可能とし、また
冷却手段３ａ，３ｂは冷却効果が高く、装着性が良好な
背部又は胸部に、さらに発汗センサ２２、体温センサ２
３はそれらの側に装着して使用される。

【００２９】次に、図５のフローチャートを参照して上
記人体冷却コントロールユニット２４による人体冷却制
御の内容を説明する。

【００３０】すなわち、先ず電源スイッチＰｓｗがＯＮ
になると、制御を開始する。該状態では、予じめ上記冷
却目標温度調整設定手段２６、発汗量基準値設定手段２
７、体温下限値設定手段２８によって、ユーザ所望の各
々の値が設定されている。

【００３１】そして、ステップＳ₁で先ず上記外気温セ
ンサ２０の検出値Ｔｃを入力する。次に、ステップＳ₂
で該外気温センサ２０の検出値Ｔｃに対応して適切とさ
れる所望の人体冷却目標温度Ｔｏを補正設定する。

【００３２】また、それに合わせてステップＳ₃で人間
の健康および安全性を考慮した体温の限界値Ｔｍをも補
正設定するとともにステップＳ₄で冷却手段３ａ，３ｂ
の冷却動作をＯＦＦにするための発汗量基準値Ｗｓをも
補正設定する。これにより、環境温度に対応した適切な
値が各々最終的に設定される。

【００３３】そして、ステップＳ₅により所定のサンプ
リング周期で上記発汗センサ２２の検出値Ｗによって示
される実際の発汗量を入力し、ステップＳ₆で該実際の
発汗量Ｗが上記予じめ設定された基準値Ｗｓよりも大で
あるか否かを判定し、ＹＥＳになると上記各冷却手段３
ａ，３ｂのサーモモジュール８，８をＯＮ作動して電源
を供給し、その冷却部の温度が上記冷却目標温度Ｔｏに
なるように熱量制御する。

【００３４】他方、上記検出された実際の発汗量Ｗがい
まだ上記予じめ設定された基準値Ｗｓよりも小さい時又
は前回は大きかったが今回小さくなった時などのＮＯと
判定された時には、ステップＳ₈に進み、上記各冷却手
段３ａ，３ｂのサーモモジュール８，８への電源供給を
停止して人体冷却動作を停止する。この結果、発汗量が
小さくなって暑さを感じなくなったような時には、自動
的に冷却動作が停止されて、冷えすぎが防止される。

【００３５】また、その後ステップＳ₉に進んで上記体
温センサ２３の体温検出値Ｔｂを入力し、ステップＳ₁₀
で該検出値Ｔｂの値が上記ステップＳ₃で設定した体温
下限値Ｔｍよりも低くなっているか否かを判定し、同判
定結果がＮＯの場合にはステップＳ₁₁でステップＳ₇の
冷却動作を継続させるが、ＹＥＳの場合には、上記ステ
ップＳ₆での発汗量の判定結果如何に拘わらずステップ
Ｓ₁₂に進んで、上記各冷却手段３ａ，３ｂのサーモモジ
ュール８，８への電源供給を停止して冷却動作を停止さ
せる（図６参照）。この結果、発汗量は大きくても、実
際の体温が下がりすぎないようにして健康面を考慮した
安全性および凍傷等の防止を実現する。これは、発汗セ
ンサ２２が故障した時のフェイルセーフ機能ともなる。

【００３６】その後、さらにステップＳ₁にリターンし
て電源スイッチＰｓｗがＯＮの間、以上の動作（ステッ
プＳ₁₅〜Ｓ₁₂）を繰り返す。

【００３７】以上の結果、本実施の形態の人体冷却装置
によると、例えば図７に示すように酷暑時の熱負荷を平
常気温時と同様の快適な熱負荷レベルまで低下させるこ
とができるようになる。

【００３８】なお、以上の実施の形態では、冷却作用の
場合について述べたが、該装置は加熱又は加温装置とし
ても全く同様に実施することができるものであり、その
場合上記の場合とは逆のアルミナ基板１０側を人体に接
触させれば良い。

【００３９】以上の結果、本実施の形態の人体の温度調
節装置によると、所定設定温度での長時間の連続使用が
可能になるとともに適切な冷却又は加熱温度の調節が可
能になり、快適性が大きく向上する。

【００４０】また、小型軽量、低コストで、携帯に適し
たものとなり、各種作業や日常活動のための他、さらに
は大規模な室内空調環境下での補正温調装置としての機
能も発揮させることができる。その結果、省エネ化も可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態に係る人体の温度調節装
置の全体斜視図である。

【図２】同温度調節装置の冷却手段部分の拡大側面図で
ある。

【図３】同温度調節装置の冷却手段部分の拡大平面図で
ある。

【図４】同温度調節装置の制御回路図である。

【図５】同温度調節装置の人体冷却制御動作の内容を示
すフローチャートである。

【図６】同温度調節装置の発汗量との関係における動作
特性を示すタイムチャートである。

【図７】同温度調節装置の冷却効果を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１は人体冷却コントロールユニット本体、１ａは本体ケ
ーシング、３ａ，３ｂは一対の冷却手段、８はサーモモ
ジュール、９は熱電素子、２０は外気温センサ、２１は
冷却部温度センサ、２２は発汗センサ、２３は体温セン
サ、２４は人体冷却コントロールユニット、２５はバッ
テリ電源である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バッテリ電源により駆動され、人体に接
触して人体を冷却又は加熱する電気的に冷却又は加熱量
の可変制御が可能な冷却又は加熱手段（３ａ），（３
ｂ）と、該冷却又は加熱手段（３ａ），（３ｂ）の冷却
又は加熱量を可変制御する冷却又は加熱量制御手段（２
４）とを備えてなる人体の温度調節装置。
【請求項２】バッテリ電源により駆動され、人体に接
触して人体を冷却又は加熱する電気的に冷却又は加熱量
の可変制御が可能な冷却又は加熱手段（３ａ），（３
ｂ）と、人体の発汗量を検出する発汗量検出手段（２
２）と、該発汗量検出手段（２２）により検出された発
汗量に応じて上記冷却又は加熱手段（３ａ），（３ｂ）
の冷却量を可変制御する冷却量制御手段（２４）とを備
えてなる人体の温度調節装置。
【請求項３】バッテリ電源により駆動され、人体に接
触して人体を冷却又は加熱する電気的に冷却又は加熱量
の可変制御が可能な冷却又は加熱手段（３ａ），（３
ｂ）と、人体の体温を検出する体温検出手段（２３）
と、該体温検出手段（２３）により検出された体温に応
じて上記冷却又は加熱手段（３ａ），（３ｂ）の冷却又
は加熱動作を制御する冷却又は加熱動作制御手段（２
４）とを備えてなる人体の温度調節装置。