WO2021070434A1

WO2021070434A1 - 身体装着型冷却装置

Info

Publication number: WO2021070434A1
Application number: PCT/JP2020/026210
Authority: WO
Inventors: 俊洋都留
Original assignee: アンプレックス株式会社
Priority date: 2019-10-07
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2021-04-15

Abstract

給水が不要で長期の冷却が可能とした軽量な身体装着型の冷却装置を提供する。冷却装置は、異なるスペックの複数個のペルチェモジュールを備えている。装着ベルトでそれらの吸熱部を身体に直接にまたは間接に接触させた構成とする。各ペルチェモジュールは放熱を行う冷却用のユニットを備える。各ペルチェモジュールは、順番にＯＮとされる。ＯＮにより身体を冷却する。各ペルチェモジュールのＯＮ時間の設定は、ＯＮ時間にそのモジュールに発生するジュール熱が、その冷却ユニットによって放熱される時間に基づいて行われる。各モジュールによる冷却効果を維持する。

Description

身体装着型冷却装置

　この発明は身体装着型冷却装置、詳しくは複数のペルチェモジュール（ペルチェ素子）を用いた身体装着型冷却装置に関する。

　この種の身体装着型の冷却装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。これは、身体に装着できる人体冷却具であって、大略ベストの形状を呈している。このベストの内布と外布との間に保水層を形成し、保水層内の水の蒸発潜熱により身体を冷却する構成である。

特開２０１５―５２１８８号公報

　しかしながら、このような従来の人体冷却具にあっては、保水層の水の蒸発は衣類を介しての身体の表面温度に依存するため、水の蒸発量を制御できずに不十分となることが多く、その冷却効果としては満足することができなかった。また、保水層への水の供給を行うことが面倒であるという問題点も有していた。
　そこで、発明者は、鋭意研究の結果、複数のペルチェモジュールを用い、これらを順にＯＮとすることにより、一定時間の十分な冷却効果を得られることを知見し、この発明を完成した。

　この発明は、給水不要かつ軽量であって十分な冷却効果を得られる身体装着型冷却装置を提供することを、その目的としている。

　請求項１に記載の発明は、複数個のペルチェモジュールを備え、それらの吸熱面が身体に直接にまたは衣服を介して間接に面接触するとともに、その放熱面にヒートシンクを有して、冷却用ファンによりこのヒートシンクから放熱する構成とした身体装着型冷却装置であって、上記各ペルチェモジュールは、独立してＯＮ／ＯＦＦ駆動され、いずれか１のペルチェモジュールがＯＮのときは、残りのペルチェモジュールはＯＦＦとされており、このペルチェモジュールがＯＮからＯＦＦとされると、次のいずれか１のペルチェモジュールがＯＮとされて全てのペルチェモジュールが順番にＯＮとされるサイクルを繰り返すとともに、いずれか１のペルチェモジュールがＯＮとされるＯＮ時間に発生させたジュール熱が、それがＯＦＦとされるＯＦＦ時間にそのペルチェモジュールのヒートシンクから放出されるように、そのＯＮ時間を設定した身体装着型冷却装置である。
　上記複数個のペルチェモジュールは、全てが同一スペックのモジュールである場合、または、少なくとも１個のペルチェモジュールが残りのペルチェモジュールとは異なるスペックを有する場合を含むものとする。例えば５個のペルチェモジュールの全てが異なるスペックである場合、１個のみが残りの４個とはそのスペックが異なる場合などを含む。または、全てについてそれぞれがスペック（性能、規格）が異なるペルチェモジュールとすることもできる。スペックが同じとしても供給する電力を異ならせる（例えば最大電力からその８０％、５０％に経時的に変化させる）ことにより、その吸熱性能を異ならせる場合のペルチェモジュールを含むこととなる。また、ヒートシンクなどによる放熱性能を可変とすることも含む。放熱面の温度に基づいてそのモジュールのＯＮ時間を制御することもできる。
　要は、複数のペルチェモジュールをＯＮ／ＯＦＦ制御するが、これらを交互に、またはサイクル毎に行う。この場合の各モジュールの性能は同一でも異なるものでもよい。また、そのＯＮ時間の制御は、そのＯＦＦ時間において放熱面からジュール熱を排出することによる。放熱面の温度管理も有効である。ＯＮ時間は、そのモジュールのＯＮ・ＯＦＦサイクルにて変化させることもできる。

　ペルチェモジュールは、ペルチェ素子と呼ばれる半導体素子を用いて、電子の働きで冷却効果を得るものである。その構成は、半導体素子がＰ型、Ｎ型を一対の単位としてこれを直列に接続して、一対の電極板の間に配置し、さらにこれら電極板（セラミック板）の冷却面（吸熱面）を対象物（例えば身体の特定部位）に接触させて使用する。
　ペルチェモジュールを使用した冷却システムは、ペルチェモジュールに加えて、その冷却用ユニット、温度コントローラ、ＤＣ電源（または室内交流電源を使用可能とするためのＡＣ／ＤＣコンバータ）にて構成されている。冷却用ユニットは、ペルチェ素子の放熱側セラミック板に直接連結したヒートシンク（アルミニウム製）と、空冷用のファンとを備えることができる。
　そして、例えばアルミニウム製の箱内に複数個のペルチェモジュールを配設し、それらの吸熱面がアルミニウム壁に接触させる構成とし、装着ベルトなどによりこのアルミニウム製の箱を身体に直接にまたは衣服を介して間接に面接触させることにより、当該接触部位を冷却する構成としてある。
　ここで、ＯＮ時間とは、ペルチェモジュールに対してスイッチがＯＮとされて電源から通電がなされ、この通電がＯＦＦとされるまでの時間をいう。ペルチェモジュール（ペルチェ素子）は通電からの冷却開始（温度低下）までの立ち上がりが速く、短時間の通電においてはそのジュール熱が大きくなり難い傾向となっている。
　身体に装置を装着するための装着部材としては、例えばベルト、ジャケット、ベスト、パンツ、帽子などで身体の対象部位に応じて選択することができる。例えば背の中央部を冷却する場合は、たすき形状のベルトなどが好適である。装着部材によりペルチェモジュールを装着する身体の部位は例えば背中、首回り、脇の下、腹部、胸部などとすることができ、複数のペルチェモジュールを背中のほぼ同一部位に設置し、または、離間した異なる位置にそれぞれ設置することもできる。

　上記複数個のペルチェモジュールは、例えば金属製のケーシング内に隣接配置され、上記冷却用ユニットは、これらのペルチェモジュールに連結されたヒートシンクと、この金属製ケーシング内から外部に空気を排出する冷却用ファン（放熱用ファン）とを有し、上記装着部材によりこの金属製のケーシングが身体または衣服に面接触する。
　ペルチェモジュールは、上述のように一対の対向する電極板の間に半導体素子を配置したものであり、これら複数個のペルチェモジュールの各吸熱面が金属製ケーシング表面に接触するように配置してある。なお、冷却用ファンはＤＣ電源により駆動する。

　個々のペルチェ素子（ペルチェモジュール）への通電時間（ＯＮ時間）については、ペルチェモジュールの吸熱面の温度を検知し、この温度が設定値を越えることがないようにＯＮ時間を設定することができる。また、この放熱面の温度によりコントロールすることもできる。
　上記複数個のペルチェ素子は少なくとも１個の素子のスペックが残りの他の素子のスペックとは異なるものを使用する（複数個の素子はスペックの異なる複数種の素子で構成される）。ここに、スペックとは素子の定格能力などであって、例えば最大吸熱量、最大電流、最大電圧などにより決定されるものとする。例えばそれらが２５．４Ｗ，３．０Ａ，１５．００Ｖのペルチェモジュール；５１．４０Ｗ，６．０Ａ，１５．００Ｖのペルチェモジュールなどを使用する。
　これらの複数個のペルチェ素子は独立してＯＮ／ＯＦＦ駆動されるが、以下のようにそのＯＮ時間が定められており、それぞれのＯＮ時間ごとに順に切り替えて使用される（２個の素子では交互にＯＮ）。
　つまり、１のペルチェ素子のＯＮ時間は、このＯＮ時間に発生するジュール熱に基づいて決定される。発生したジュール熱が次のＯＮとなるまでの時間（ＯＦＦ時間）に放熱されていることが必要である。
　すなわち、各スペックが異なる５個のペルチェ素子を使用する場合は、１個の素子のＯＮ時間は、他の４個の素子のＯＮ時間の総和が、当該１個のペルチェ素子の吸熱面（または放熱面）の温度降下に要する時間となる。例えば残りの４個の素子のスペックによりそのＯＮ時間を３０秒，４０秒，５０秒，４０秒とそれぞれ設定したとすると、当該１個の素子のＯＮ時間は、最大１６０秒がその温度降下に使用できる時間となる。これはファン駆動などにより当該素子から放熱を行う時間である。すなわち、そのペルチェ素子のスペックとして１６０秒以内の時間に設定することが可能であることを意味する。よって、当該素子のＯＮ時間を３０秒乃至５０秒に設定することはジュール熱の放熱に十分な時間となる。
　また、複数個のペルチェモジュールにあって、例えば２個のペルチェモジュールをペアとして同時にＯＮ／ＯＦＦする構成としてＯＮ時間を設定することもできる。この場合のペアとされたモジュールのスペックは同一でも異なるものでもよく、発生するジュール熱が大きいモジュールのＯＮ時間により制御することとする。３個以上のモジュールを同時にＯＮ／ＯＦＦすることも可能である。

　上記ＯＮ時間は、例えば吸熱面の温度と放熱面とのそれとの温度差に基づいて設定することができる（放熱面の温度のみによることもできる）。また、ＯＮ時間（ペルチェモジュール１個に対する通電時間）は、当該ペルチェモジュールの吸熱面と放熱面との温度差を測定し、これに基づいて短縮、延長する構成とすることもできる。一定の温度差を維持することで冷却効果を保持する。冷却装置全体としての冷却効果を発揮できるためである。長時間の使用によって吸熱面（または放熱面）の温度が降下しにくくなった場合、そのＯＮ時間を短縮することで対応することもできる。また、ファンの運転を制御する（ファン回転数を上げるなど）ことで対応することが考えられる。ファンによる排熱を促進させることも含む。

　なお、上記各ペルチェモジュールに印加される電圧はそのペルチェモジュールの最大電圧の５０％～６０％とすることが好適とされる。
　ヒートシンクの大きさはペルチェモジュールの３倍程度の大きさ（一辺の長さ）を有することが好ましい。ペルチェ素子が４０ｍｍ角であれば、ヒートシンク（例えばアルミニウム製）のそれは４０ｍｍ角とし、櫛歯状の脚を伸ばす構成とする。冷却用のファンは、ヒートシンクの大きさ（断面）の７０％程度の口径のものが好ましい。電源はペルチェモジュールの最大電圧の５０～８０％、特に５０～６０％が好ましい。さらに温度コントローラはＰＷＭタイプを用いる。ＯＮ・ＯＦＦ制御も可能である。温度コントロールが不要な場合は、ＤＣ電源とペルチェモジュールとを直結する構成となる。なお、安全性の観点からヒューズを電源・素子間に介在させることもよい。
　さらに、これら複数のペルチェモジュールについては、単一のケーシングに装着することもできるが、それぞれが個々のケーシングに装着して、身体の異なる部分に密着させる構成とすることも含まれる。例えば1個のペルチェモジュールを背中上部に、別の1個を首の右側に、さらに別の1個をその左側に同時に装着して使用することができ、これら3個のモジュールをサイクルさせてＯＮとすることも可能である。この場合、ヒートシンク、冷却用のファンはそれぞれのモジュールが備えることとなる。

　請求項２に記載の発明は、上記複数個のペルチェモジュールは、金属製のケーシング内に保持され、このケーシングは装着部材により身体または衣服に面接触されるとともに、上記冷却用ファンは、この金属製ケーシング内からその外部に空気を排出することにより放熱する構成とした請求項１に記載の身体装着型冷却装置である。
　ケーシングの素材としてはアルミニウム、その合金など高熱伝導性の素材が好ましい。
　例えば上記複数のペルチェモジュールはその吸熱面がアルミニウム板に接触し、その放熱面と吸熱面の温度差を一定に保持するよう、それらの素子のＯＮ時間を制御し、または、ファンの回転数を制御することができる。
　さらに上記ペルチェモジュールはケーシング内部において金属製の支持部材に支持され、この支持部材により上記金属製ケーシングに対して接触または離間可能に設ける構成とすることもできる。この支持部材は金属製ケーシングに対してペルチェモジュールを接触する位置と、離間する位置との２位置を取り得る構成とする。接触した場合は冷却効果（対象物からの吸熱）を発揮できるが、離間した場合はその効果は発揮されずに金属製ケーシングの温度は雰囲気温度に戻ることとなる。なお、この支持部材によって可動とする構成は、例えばレールとスライダとを採用することで可能である。すなわち、金属製ケーシングから離間する方向にレールを配置し、ペルチェモジュールをこのレール上を動くスライダに連結する構成である。また、複数個のスライダを設けて各モジュールを個別に可動としても良く、複数のモジュールを一体として可動とする構成としてもよい。

　なお、ペルチェ素子は板状（平面状）であって、その一面が吸熱部分として作用するとき、その他面は発熱部分として作用する。この他面にアルミ合金などのブロックとフィンとからなるヒートシンクが配置される。
　このペルチェ素子は、ペルチェ効果を発揮する板状の半導体素子である。ペルチェ効果とは、異なる２種類の金属の接合部に直流電流を流すと、一方の金属から残りの他方の金属に熱が移動することである。つまり、一方の面が吸熱し、反対面に発熱が起こる。電流の極性を逆転させると、その関係が反転する。高精度の温度制御に適している。一定温度での冷却を行うことができる。
　ペルチェモジュールは、例えばそのペルチェモジュールのデータシートで示された最大熱容量または最大温度差を超えることなく、冷却されるコンポーネント（身体の特定部位）からの熱と供給電流のジュール加熱効果による熱を放出できるように選択します。

　請求項１～２に記載の発明によれば、複数個のペルチェモジュールは、順番にＯＮとされる。例えば２個のペルチェモジュールを備える場合は、交互にＯＮとする。６個の場合は、１個ずつまたは２個ずつＯＮとすることもできる。各ペルチェモジュールのＯＮ時間は、このＯＮ時間においてそのペルチェモジュールに発生するジュール熱が、上記冷却用ユニットによる放熱される時間に基づいて設定される。この結果、各ペルチェモジュールに熱が蓄積されて、放熱効果が低下し、吸熱効果が低下することを防ぐものとなる。すなわち、ジュール熱の発生を抑制するとともに、その放熱を速やかに行うことにより、冷却効果を維持し、長期使用に耐える冷却装置として用いることができる。
　特に、請求項２に記載の発明によれば、当該冷却装置の身体への装着が容易となる。
　なお、ペルチェモジュールの吸熱面をケーシングに対して接近離隔動自在とすることもでき、接触時にのみペルチェモジュールを駆動してその効果を発揮させることも可能となる。すなわち、非接触時（離間状態）におけるモジュール自体の温度の低下効果を発揮することができる。

この発明の実施例１に係る身体装着型冷却装置の全体構成を示す模式図である。この発明の実施例１に係る身体装着型冷却装置の全体構成を示す概略図である。この発明の実施例１に係る身体装着型冷却装置の側面視した場合の模式図である。この発明の実施例１に係る身体装着型冷却装置の作用を説明するための要部模式図である。この発明の実施例１に係る身体装着型冷却装置の各ペルチェモジュールのＯＮ時間を示すタイムチャートである。この発明の実施例１に係る身体装着型冷却装置の各ペルチェモジュールのＯＮ時間の他の例を示すタイムチャートである。この発明の実施例２に係る身体装着型冷却装置の１ペルチェモジュールを示すその模式図（Ａは正面図、Ｂは側面図）である。この発明の実施例３に係る身体装着型冷却装置をその装着ベルトとともに示す概略図である。この発明の実施例３に係る身体装着型冷却装置を着用した場合の状態を示す概略図（Ａは正面、Ｂは背面）である。

　以下、この発明の実施例を、図面を参照して具体的に説明する。

　図１において、この実施例における身体装着型冷却装置１０では、アルミ製の箱型のケーシング内を２室にセパレート（分割）して各室に６個のペルチェモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１５Ａ，１６Ａおよび１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ，１５Ｂ，１６Ｂをそれぞれ配置・収容してある。合計１２個の同一規格（同一スペック、仕様、能力）のペルチェモジュールによって、この冷却装置は構成されている。なお、これらのペルチェモジュールについては異なるスペックのものを用いることができることはもちろんである。
　各室には一対のファン１７Ａ，１７Ｂがそれぞれ配置されており、コントロールユニットによりこれらのファンの駆動、またその駆動回転数も制御されている。このコントロールユニットはケーシング内に配設されており、各ペルチェモジュールのＯＮ時間（通電時間）、その吸熱面の温度などを制御するものとする。

　図２においては、この身体装着型冷却装置１０の主要部を模式的に示す。すなわち、この冷却装置１０においては薄いアルミ製箱型のケーシング１８を備え、このケーシング１８内は、仕切り壁１９により２室に分離されている。各室には上述の６個のペルチェモジュール（ペルチェ素子）がそれぞれ収容されている。図２においては、各室にそれぞれそのうちの１個のペルチェモジュールのみを図示し、残りのモジュールは省略してある。以下、この図に基づいて装置構成を説明する。
　これらのペルチェモジュール１１Ａ，１１Ｂ・・・は、例えば銅プレートに配設したビスマステルル系化合物半導体などで形成されており、かつそれぞれのスペックが異なるものとされている（同一スペックでもよい）。例えばＨｅｂｅｉ　Ｉ．Ｔ．Ｃｏ.,Ｌｔｄ．社製冷却素子ＴＥＣ１－１２７０６、ＴＥＣ１－１２７０３とする。前者の最大吸熱量Ｑｍａｘ５１．４０Ｗで、後者のそれはＱｍａｘ２５．４Ｗである。
　２つの空間（室）には各ペルチェモジュール１１Ａ，１１Ｂ・・・と対向した位置に上記冷却用のファン１７Ａ，１７Ｂがそれぞれ配設されている。
　これらのペルチェモジュール１１Ａ，１１Ｂ・・・は矩形平板形状であって、その下面（放熱面）にアルミ製のヒートシンク（下面に櫛歯状の脚、フィン）がそれぞれ固定されている。これらヒートシンク（特に櫛歯状の脚）に対してファン１７Ａ，１７Ｂからそれぞれ送風が行われる。
　アルミ製の箱（ケーシング１８）の側壁に形成した複数の通気孔（吸気孔）２１から吸入した外部空気をヒートシンクの表面にあてて熱交換を行い、温度が上昇した空気は反対側の側壁の排気孔２２から外部に排出される冷却システムである。

　このファン駆動はコントロールユニット２３により制御される。コントロールユニット２３はＩＣチップにＣＰＵなどを搭載して構成されており、予めデザインされたプログラムに基づいて、ＤＣ電源２４からのモジュール１１Ａ，１１Ｂ・・・に対しての通電をリレー２５により制御する。２６はＡＣ／ＤＣコンバータであり、外部交流電源を直流に変換し、各ペルチェモジュールに供給する。これは室内での使用時を想定してある。コントロールユニット２３は、図示していないが各モジュール１１Ａ，１１Ｂ・・・のセラミック板で構成される吸熱面、放熱面についての温度を測定する温度センサからの信号が入力され、これらの入力信号に基づいて上記制御を行うことができる。
　一のペルチェモジュール１１Ａ，１１ＢのＯＮからＯＦＦへの切り換えと同時に他のペルチェモジュール１２Ａ，１２Ｂ・・・がＯＮとなり、次にペルチェモジュール１３Ａ，１３ＢをＯＮとするなどのように、６組のモジュールを順にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことにより、それらのＯＮ時間、ひいてはセラミック板の表面温度を制御している。
　詳細は後述するが、例えば３０秒ごとに各ペルチェモジュール１１Ａ，１１Ｂ、１２Ａ，１２Ｂ・・・のＯＮ／ＯＦＦを行い、各室での６個のモジュールのいずれか１個がＯＮで残りがＯＦＦの状態を繰り返すこととなる。
　なお、ＤＣ電源９については、バッテリの他にも各種の態様を想定することができる。
　また、２７は排熱用のパイプであって、上記熱交換後の高温の排気を身体とは別の方向に排出するために柔軟なチューブ様に構成されている。

　図３は上記冷却装置１０の側面図である。この図に示すように、アルミ製のケーシング（天板）１８Ａの下面にはウレタン板などの弾性材３１が配設されており、このウレタン板３１の下面に１２個のペルチェモジュール１１Ａ，１１Ｂ・・・が一体として支持されている。並設されているペルチェモジュール１１Ａ，１１Ｂ・・・は上下方向に移動自在に設けられており、その上位置にてその上端部に配設されたＬ字型アルミ板製支持材３２Ａ，３２Ｂおよびこれに固着された塊状アルミ材（または板状のアルミニウム材）３３Ａ，３３Ｂを介して、各モジュールの電極板（アルミナ基板）と上記天板１８Ａとを連結し（上記部材を介して接触し）、これらの間での熱交換を可能としている。
　また、その下位置にては、天板１８Ａと各電極板との間での直接の熱交換は不能になっている。天板１８Ａとアルミ材３２Ａ，３２Ｂ・・・とは離間した状態をとるからである。
　このアルミ支持材と一体としたペルチェモジュール群については図示していないがレバーにて上下動自在とされている。または、上記ウレタン材を配して直接天板裏面に固着した構成とすることもできる。
　図中の３４Ａ，３４Ｂは各ペルチェモジュール１１Ａ，１１Ｂ・・・の放熱板（電極板）下面にそれぞれ突設されたアルミ製の櫛歯形状のヒートシンクである。
　３５はケーシングの底板であり弾性を有する素材、プラスチック板、ウレタンシートなどで形成されている。

　図５は、これらのペルチェモジュール１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ，１６Ａ，１６ＢのＯＮ／ＯＦＦについてのシーケンシャルな制御、すなわちＯＮ時間（通電時間）の制御の一例を示す。また、ファン１７Ａ，１７Ｂの運転状況（ファンは一定回転数での連続運転とする）を併せて示している。各モジュールペア（１１Ａ、１１Ｂ・・・）のそれぞれは、例えば３０秒間のＯＮと残り時間のＯＦＦとを繰り返すが、これらは順番にかつ繰り返して駆動されることとなる。この結果、冷却装置全体としてはアルミ製ケーシングの吸熱面を常に一定の冷却温度に保持することができる。１ペアとなるモジュール１１Ａ，１１Ｂでは、３０秒間のＯＮの後、残りの５ペアのモジュール１２Ａ，１２Ｂ・・・、１０個（５ペア）のモジュールのＯＮ時間の合計１５０秒間はＯＦＦ状態を維持する（３０秒のＯＮ／１５０秒のＯＦＦ）。このＯＦＦ状態（１５０秒間）において各モジュール１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ・・・からはそのヒートシンク３４Ａ，３４Ｂを介してその３０秒間のＯＮ時間に発生した各モジュールのジュール熱が排出されることとなる。したがって、各ペルチェモジュールでは、ＯＮ時間において吸熱した熱量を放熱面（ヒートシンク）よりまたはこれを介して放熱するとともに、さらにこのＯＮ時間にペルチェモジュールに発生したジュール熱をＯＦＦ時間において放出することができる。
　この場合、ＯＮ時間の設定は、当該１のモジュールにおいてそのＯＮ時間に発生したジュール熱はそのＯＦＦ時間（他方のモジュールのＯＮ時間）に放熱される構成とする。これを短時間に設定することによりジュール熱の発生を抑制し、冷却効果を維持することとなる。なお、各モジュールに印加する電流についても小電流で、ジュール熱の発生を最小に抑えることが望ましい。

　図６には、これらの各ペルチェモジュール１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ・・・におけるＯＮ時間をそれぞれ異なるものとした他の例である。ペルチェモジュール１１Ａ，１１Ｂおよび１６Ａ，１６Ｂについてはｔ１、ペルチェモジュール１２Ａ，１２Ｂおよび１４Ａ，１４Ｂについてはｔ２、さらにペルチェモジュール１３Ａ，１３Ｂおよび１５Ａ，１５Ｂにあってはｔ３としてある。なお、ｔ３＞ｔ１＞ｔ２の関係としてある。
　各モジュールについては、同一スペックのモジュールを使用した場合でも、異なるスペックのそれを使用した場合でも、そのＯＮ時間の設定を自由に変更することができる。いずれにしても、いずれか１のペルチェモジュールがそのＯＮ時間に発生するジュール熱（ペアの使用ではジュール熱が大きい方を基準とする。）を、そのＯＦＦ時間において完全に放出可能なように設定することとする。これは各モジュールのジュール熱発生特性を考慮して行うこととなる。
　これらの時間制御については、ソフトウェアによる制御で代替することができる。格納したプログラムによりＣＰＵでの演算処理を実行して各モジュールにそのタイミングでＯＮ／ＯＦＦ信号を出力することで、シーケンシャルな制御が可能となる。冷却ファンによる放熱では、いずれか１のモジュールがＯＮとなる場合はその運転が連続して行われる。

　図４は、ケーシングであるアルミ製の天板１８Ａに対してペルチェモジュール１１Ａが接近（接触）離隔動自在に構成した場合のその動作を説明するための図である。
　図中の（Ａ）の状態は、アルミ塊材３３Ａが天板１８Ａと離間した状態を示す。
　同じく（Ｂ）は、これらが接触した状態を示している。
　この身体装着型冷却装置１０の不使用時、または、全ペルチェモジュールをＯＦＦとした状態などでは、（Ａ）のアルミ塊材３３Ａが天板１８Ａから離間した状態を選択し、全ペルチェモジュールを作動させる場合はこれらが接触した状態をとることにより、モジュールの吸熱面からヒートシンクへの熱移動を可能とする。
　このアルミ塊材３３Ａは、加温と冷却とを切り換えるスイッチとして機能させることができる。
　ペルチェモジュール１１Ａ，１１Ｂ・・・を加温用途に使用した場合（ペルチェ素子に流れる電流方向を冷却のそれとは逆とする）、アルミ塊材３３Ａは天板１８Ａに接触させてペルチェモジュール１１Ａ・・・からの発熱をアルミ塊材３３Ａ，アルミ製ケーシング１８Ａを介して身体の特定部位に伝達することとなる。
　これを冷却用途に切り換えるとき、アルミ塊材３３Ａを例えば手動レバー操作により移動させて天板１８Ａから離間させるとともに、ペルチェモジュール１１Ａ・・・へ流れる電流方向を逆とする。
　この離間移動の結果、アルミ塊材１７の温度は低下する。
　そして、再びこれらを接触させ、モジュール１１Ａ・・に上記とは逆方向に通電することでアルミ塊材３３Ａの温度はさらに低下して冷却モードとなる。アルミ塊材３３Ａは天板１８Ａを介して吸熱し、モジュール１１Ａ，１１Ｂ・・は身体の特定部位を冷却する。このような加温冷却を繰り返すことにより、当該部位の褐色細胞が活性化すると同時に白色脂肪細胞がピンク化することでダイエット効果を発揮させることができる。

　図７には、この発明の実施例２に係る身体装着型冷却装置を示している。
　この図において示すように、この冷却装置では薄い直方体で形成されたアルミ板製のケーシング２００を有しており、このケーシング２００の内部に２個のペルチェモジュール２０１を配設してある（一方のみ図示）。これらのペルチェモジュール２０１のスペックは異なるものとする（例えばＨ社製ＴＥＣ１－１２７０３，ＴＥＣ１－１２７０４）。
　箱体２００の一側面（平坦面）が身体の特定部位などへの接触面とされ、この接触面に対して２つのペルチェモジュール２０１の各吸熱面が接触して設けられている。
　箱体２００内はペルチェモジュール２０１を支持する仕切り板２０２で上下の２室に区分されており、一方の室（上室）にペルチェモジュール２０１の本体部分が、他方の室（大容量）に各ペルチェモジュール２０１の発熱面（放熱面）に固着されたヒートシンク２０４が本体部分から突出して設けられている。
　下室に配置された冷却用ファン２０５の運転によりヒートシンク２０４に対しては吸気口２０６から供給された外部空気（室温相当）が接触して熱交換が行われ、ヒートシンク２０４を冷却した空気は冷却用ファン２０５により箱体２００の外部に放出される。その他の構成については上記実施例のそれと同様とする。
　この実施例にあっても、異なるスペックの２個のペルチェモジュール２０１が用いられ、それらのＯＮ時間は発生したジュール熱が上記ヒートシンク２０を介して放熱される時間に対応して短時間に設定され、交互にＯＮとされる運転制御状態とされる。ここでもペルチェモジュールに対しては小電流（１～２Ａ）を印加することでそのジュール熱の発生を最小にとどめることとしている。
　なお、図中２１０はケーシング２００の一面に配置された熱伝導素材（アルミ板など）であり、この素材２１０は緩衝材２１１であるウレタン材を被覆しており、全体として柔軟な構造とされている。この結果、身体の一部に当たり接触する熱伝導素材２１０は湾曲変形などが可能であり、より熱伝導効果を高めている。ペルチェ素子２０１の吸熱面に対してこの熱伝導素材２１０が全面的に接触して、当該身体部位を冷却することとなる。

　図８，図９（Ａ）および（Ｂ）には、この発明の実施例３に係る身体装着型冷却装置を示している。特に、たすき状のベルトを装着部材とした例を示す。
　このベルト３００は背中に冷却装置１００を装着することを目的として構成してある。冷却装置本体を布製袋に挿入して保持し（またはアルミ製箱を表面が露出した状態で保持し）、これを例えば面状ファスナによりベルト３００の任意の位置に固定するものである。冷却装置は、図示のようにペルチェモジュール１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７、１０８，１０９，１１０，１１１，１１２は、６個ずつ２列にて合計１２個配置してある。これらのペルチェモジュール１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７、１０８，１０９，１１０，１１１，１１２は同一スペックのものであっても、そのうちの１または複数個が異なるスペックのものであってもよい。その他の構成については実施例１の場合と同等の構成とする。
　１２個のペルチェモジュール１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７、１０８，１０９，１１０，１１１，１１２については、そのＯＮ時間について上記実施例１と同様の制御を行うことができる。すなわち、１の（または２個一対の）ペルチェモジュールのＯＮ時間については、これがＯＦＦとされる時間（残りのペルチェモジュールが順番にＯＮとなる時間）に、当該１のモジュールで発生したジュール熱を除去することができるように、設定されている。
　このたすき状のベルト３００に装着した結果、軽量な冷却装置本体の身体への装着が極めて容易となる。なお、ベルトに代えてジャケット、ポケットにより冷却装置を身体に密着させる構成とすることもできる。

　以上の各実施例にあっては、吸熱面であるアルミ製ケーシングの温度はセンサで測定し、放熱面であるヒートシンクのそれについても温度センサで検知する構成とすることができる。ペルチェモジュールにおいて通電により発生するジュール熱と身体を冷却するためのアルミ製ケーシングからの吸熱とが平衡に達しないように、温度に基づくＯＮ時間の制御を実行する。換言すると、ＯＮ時間（１個のまたは同時に駆動される複数個のモジュール）はそのモジュールのジュール熱が放熱されるのに充分な時間として設定される。
　各ペルチェ素子のＯＮ時間（通電の時間）の制御においては、ＣＰＵを用いたＰＷＭ制御が好適である。
　また、金属製ケーシングについては、例えばアルミニウムなどの熱伝導率が大きい金属板で作製されている。そのサイズは、例えば縦２００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ２０ｍｍとする。その表側側面または裏側側面は緩やかに湾曲させることもできる。この湾曲側面により身体への密着性を高めるためである。さらにケーシング吸熱面とモジュール基板との間に弾性材を配設することにより、身体への密着性を高めることもできる。
　さらに、この冷却装置は電流の向きを切り換えることにより（電源極性を反転させることにより）温熱装置としても機能する。つまり、冷却かつ温熱を切り換えて使用することもできる。特に、実施例１に示すアルミ塊がアルミケーシングに接触または離間することで温冷の切り換えスイッチとして機能させることが可能となる。離間させることで離間前の熱の影響を受けることが少なくなる。加温モードから冷却モードへの切り換え時に有用である。
　さらに、上記複数個のペルチェモジュールは１枚の天板（ケーシング）に全て固着されていたが、これらのモジュールの各吸熱板を別個独立に身体に対して接触させる構成として配設することもできる。

　この発明は、複数個のペルチェモジュールを使用して身体の特定部位を冷却する技術として有用である。

　１８　ケーシング、
　１１Ａ，１１Ｂ・・・１６Ａ，１６Ｂ　ペルチェモジュール、
　１７Ａ，１７Ｂ　ファン、
　３４Ａ，３４Ｂ　ヒートシンク、
　３００　装着部材。

Claims

　複数個のペルチェモジュールを備え、それらの吸熱面が身体に直接にまたは衣服を介して間接に面接触するとともに、その放熱面にヒートシンクを有して、冷却用ファンによりこのヒートシンクから放熱する構成とした身体装着型冷却装置であって、
　上記各ペルチェモジュールは、独立してＯＮ／ＯＦＦ駆動され、いずれか１のペルチェモジュールがＯＮのときは、残りのペルチェモジュールはＯＦＦとされており、このペルチェモジュールがＯＮからＯＦＦとされると、次のいずれか１のペルチェモジュールがＯＮとされて全てのペルチェモジュールが順番にＯＮとされるサイクルを繰り返すとともに、
　いずれか１のペルチェモジュールがＯＮとされるＯＮ時間に発生させたジュール熱が、それがＯＦＦとされるＯＦＦ時間にそのペルチェモジュールのヒートシンクから放出されるように、そのＯＮ時間を設定した身体装着型冷却装置。
　上記複数個のペルチェモジュールは、金属製のケーシング内に保持され、このケーシングは装着部材により身体または衣服に面接触されるとともに、上記冷却用ファンは、この金属製ケーシング内からその外部に空気を排出することにより放熱する構成とした請求項１に記載の身体装着型冷却装置。