特許 6894064 可搬型温度調節装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6894064

(24)【登録日】2021年6月7日

(45)【発行日】2021年6月23日

(54)【発明の名称】可搬型温度調節装置

(51)【国際特許分類】

   A41D 13/005 20060101AFI20210614BHJP

【ＦＩ】

   A41D13/005 103

   A41D13/005 101

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-80161(P2016-80161)

(22)【出願日】2016年4月13日

(65)【公開番号】特開2017-190536(P2017-190536A)

(43)【公開日】2017年10月19日

【審査請求日】2019年2月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】503361400

【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

(73)【特許権者】

【識別番号】592197821

【氏名又は名称】公益財団法人日本ユニフォームセンター

(74)【代理人】

【識別番号】100092679

【弁理士】

【氏名又は名称】樋口 盛之助

(72)【発明者】

【氏名】山方 健士

(72)【発明者】

【氏名】谷山 洪栄

【審査官】 金丸 治之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０７７２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５１８４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１４−００６２２０６（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２８８００７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ４１Ｄ １３／００５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱を伝達する流体状の媒体と、前記媒体の温度を調節する着脱可能な冷熱体と、前記媒体を前記冷熱体との間において熱交換するように前記冷熱体の外面に沿って配置される第１の媒体搬送路と、温度調節対象である被調節体の周囲に配置され、前記媒体が前記第１の媒体搬送路との間を閉鎖循環するように設けられる第２の媒体搬送路と、前記媒体を前記第１の媒体搬送路と前記第２の媒体搬送路との間において循環させる循環装置と、前記循環装置に電力を供給する電源部と、前記第１の媒体搬送路、前記循環装置、及び前記電源部を収納する収納部と、前記媒体の温度を検知する温度検知部と、前記温度検知部によって検知した温度に基づいて前記循環装置を制御することにより前記媒体の流量を制御する制御部と、を備える可搬型温度調節装置であって、
前記第１の媒体搬送路が、
前記冷熱体の外面の一方の面に接触するように前記収納部の底に蛇行配置される媒体チューブと、前記冷熱体の外面の他方の面に接触するジグザグ蛇行流路を有する媒体パックとによって形成され、前記冷熱体と熱交換する可搬型温度調節装置。

【請求項2】

熱を伝達する流体状の媒体と、前記媒体の温度を調節する着脱可能な冷熱体と、前記媒体を前記冷熱体との間において熱交換するように前記冷熱体の外面に沿って配置される第１の媒体搬送路と、温度調節対象である被調節体の周囲に配置され、前記媒体が前記第１の媒体搬送路との間を閉鎖循環するように設けられる第２の媒体搬送路と、前記媒体を前記第１の媒体搬送路と前記第２の媒体搬送路との間において循環させる循環装置と、前記循環装置に電力を供給する電源部と、前記第１の媒体搬送路、前記循環装置、及び前記電源部を収納する収納部と、前記媒体の温度を検知する温度検知部と、前記循環装置から前記第２の媒体搬送路への流量を調整する流量調整部と、前記温度検知部によって検知した温度に基づいて前記流量調整部を制御することにより前記媒体の流量を制御する制御部と、を備える可搬型温度調節装置であって、
前記第１の媒体搬送路が、
前記冷熱体の外面の一方の面に接触するように前記収納部の底に蛇行配置される媒体チューブと、前記冷熱体の外面の他方の面に接触するジグザグ蛇行流路を有する媒体パックとによって形成され、前記冷熱体と熱交換する可搬型温度調節装置。

【請求項3】

前記冷熱体は、
保冷材及び発熱材のうちから１種類選ばれる請求項１又は２に記載の可搬型温度調節装置。

【請求項4】

前記第１の媒体搬送路は、
前記冷熱体の外面の一方の面に接触するように前記収納部の底に螺旋状に周回配置される媒体チューブと、前記冷熱体の外面の他方の面に接触するように螺旋状に周回配置される流路を有する媒体パックである請求項１又は２に記載の可搬型温度調節装置。

【請求項5】

前記第２の媒体搬送路は、
被服、布帛、ニット、不織布、シート状樹脂、シート状皮革、及び固体の中から１種類以上選ばれる搬送路担持体に担持される請求項１又は２に記載の可搬型温度調節装置。

【請求項6】

前記媒体は、
液体の水、液体の炭化水素、シリコンオイル、不凍液、アンモニア、二酸化硫黄、フロン、及びメチルクロライドの中から１種類選ばれる請求項１又は２に記載の可搬型温度調節装置。

【請求項7】

前記第１の媒体搬送路は、
前記第２の媒体搬送路に対して着脱できるように形成される請求項１又は２に記載の可搬型温度調節装置。

【請求項8】

前記収納部は、
携帯可能な袋状物である請求項１又は２に記載の可搬型温度調節装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可搬型温度調節装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

気温が高いにもかかわらず衣服を着用しなければならない場合、例えば原子力施設内において気温が高く、被曝を防ぐための防護服を着用しなければならない場合、或いはオートバイの運転者が夏の暑い盛りにジャンプスーツを着用してオートバイを運転する場合、身体を効率よく冷却する必要がある。

【0003】

また逆に、気温が低いにもかかわらず防寒具を重ね着できない場合、例えば冷凍倉庫内において作業者が作業をする場合、或いは冬の寒いときに屋外において作業をしなければならない場合、身体を効率よく加温する必要がある。

【0004】

このような必要性に応ずるために、衣服にチューブを縫い付け、このチューブに冷却媒体を通し、この冷却媒体を蒸発器、圧縮機、凝集器、ポンプ、及びマイクロコンピュータを備える冷却装置によって冷却しながらチューブ内を循環させる技術が提案されている（例えば、特許文献１。）。

【0005】

しかし、この技術によっては冷却装置の重量が重くなり、作業に支障が出るのみならず、冷却装置を稼働させるためのバッテリーの消耗が速く、稼働時間が短くならざるを得ない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平７−３１０２０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、より重量が軽く、より長い時間稼働できる可搬型温度調節装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するため、本発明の可搬型温度調節装置は、熱を伝達する流体状の媒体と、前記媒体の温度を調節する着脱可能な冷熱体と、前記媒体を前記冷熱体との間において熱交換するように前記冷熱体の外面に沿って配置される第１の媒体搬送路と、温度調節対象である被調節体の周囲に配置され、前記媒体が前記第１の媒体搬送路との間を閉鎖循環するように設けられる第２の媒体搬送路と、前記媒体を前記第１の媒体搬送路と前記第２の媒体搬送路との間において循環させる循環装置と、前記循環装置に電力を供給する電源部と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、より重量が軽く、より長い時間稼働できる可搬型温度調節装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態の可搬型温度調節装置の被服部の正面図。

【図2】被覆部の背面図。

【図3】温度調節部の図２（Ｂ）におけるＸＸ線断面図。

【図4】温度調節部２の構成を示す図。

【図5】第２の実施形態の可搬型温度調節装置のシート状搬送路担持体を示す図。

【図6】第３の実施形態の可搬型温度調節装置の固形搬送路担持体を示す図。

【図7】第４の実施形態の可搬型温度調節装置のポンプの構成を示す図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態の一例にかかる可搬型温度調節装置を、図面を参照しながら説明する。

【0012】

（第１の実施形態）
本実施形態の可搬型温度調節装置は、被服部１と、温度調節部２と、を備える。図１は、被服部１の正面図、図２は被服部１の背面図である。図１及び図２（Ａ）は温度調節部２を装着していない被服部１を、図２（Ｂ）は温度調節部２を装着した被服部１を示す。

【0013】

図１及び図２に示すように、被服部１は、上半身、下半身、或いは全身などの身体の一部または全部に装着又は纏う被服体１１と、被服体１１の装着されたチューブである被服体チューブ１２と、を備える。

【0014】

被服体１１は、綿、ナイロン、ポリエステル等の布帛によって形成される。被服体１１は、例えば腰に対応する部分に被服体チューブ１２のインレットジャック１２Ａと、アウトレットジャック１２Ｂと、を備える。

【0015】

被服体チューブ１２は、被服体１１の表面に沿って蛇行するように取り付けられる。被服体チューブ１２は、１本のチューブによって形成されていてもよいが、インレットジャック１２Ａに接続する１本のチューブから複数分岐するチューブを有していることが冷却効率を高める上において望ましい。

【0016】

被服体チューブ１２が複数分岐するチューブを有する場合、各チューブは同一の長さを有し、かつ各チューブは被服体の異なる部位に設置される。例えば、被服体チューブ１２は、右首周り、左首周り、右胸、左胸、右わき腹、左わき腹、右側背中、左側背中、等のように、異なる部位に左右又は上下に往復するように配置される。

【0017】

このように配置すると、インレットジャック１２Ａの付近の温度とアウトレットジャック１２Ｂの付近の温度とが大きく異なることがなくなり、身体をより均一に温度調節することが可能となる。

【0018】

温度調節部２は、被服部１に適宜の方法によって装着される。例えば、温度調節部２はベルトを用いて背負うリュックサック、肩掛けバック、ヒップバッグ、アームポーチ、或いはレッグポーチのように装着してもよい。或いは、キャリーバックのように可搬できる形態でもよい。

【0019】

温度調節部２の大きさは、図２（Ｂ）に示すように、背負うことができ、或いはキャリーバックのような可搬でき、かつ被服部１の装着者の身体運動と作業に邪魔にならない程度の大きさを有することが望ましい。従って、温度調節部２は縦長に形成されることが望ましい。

【0020】

図３は、温度調節部２の図２（Ｂ）におけるＸＸ線断面図、図４は温度調節部２の構成を示す図である。図４（Ａ）は温度調節部２の蓋部３３を開けて中身を取り出した図であり、図４（Ｂ）は蓋部３３を閉じた状態の温度調節部２の図４（Ａ）のＹ矢視図である。

【0021】

図３及び図４に示すように、温度調節部２は、熱を伝達する流体状の媒体と、媒体チューブ２３と、媒体パック２５と、冷熱体２４と、ポンプ２７と、ケース３０と、を備える。

【0022】

媒体は熱を伝達する流体であればどのようなものでもよい。媒体は、例えば液体の水、流動パラフィンのような液体の炭化水素、シリコンオイル、不凍液、液体のアンモニア、液体の二酸化硫黄、フロン、メチルクロライドの中から１種類以上選ばれることが熱伝導効率の点から望ましい。

【0023】

水は水道水でもよいが、ポンプ２７の寿命を延ばす点から純水やＲＯ水（逆浸透法によって処理した水）であることが望ましい。

【0024】

不凍液は、例えばエチレングリコール及びグリセリンから１種類以上選ばれる液体と、水との混合物を用いることができる。

【0025】

媒体チューブ２３の一端は、一端に吸入口２１Ｂを有する第１吸入チューブ２２の他端に接続される。媒体チューブ２３は、図４（Ａ）に示すように、ケース３０の内底部に左右に往復して蛇行するように取り付けられる。媒体チューブ２３の他端は媒体パック２５の入り口に接続される。

【0026】

媒体パック２５は、熱伝導性の高い材質、例えばアルミニウムなどの金属や合成樹脂によって形成される。媒体パック２５は正面視がほぼ長方形の扁平な形状を有し、図４（Ａ）に示すように、左右方向に往復して蛇行するように形成され、媒体を流す扁平な流路を有する。

【0027】

媒体パック２５の出口には第２吸入チューブ２６が接続され、第２吸入チューブ２６はポンプ２７の吸入ジャック２７Ａに接続する。

【0028】

冷熱体２４は、蓄熱性の材質を備える。例えば、冷却を目的とする場合には冷却した保冷材が、加熱を目的とする場合には熱湯を入れた金属製の容器、使い捨てのカイロ、或いはヒータと交換可能な電源パックの組合せなどの発熱材を用いることができる。冷熱体２４がヒータと交換可能な電源パックの組合せの場合、交換可能な電源パックは外付けでも構わない。冷熱体２４は保冷材及び発熱材のうちから１種類選ばれる。

【0029】

冷熱体２４は着脱可能であり、冷熱体２４が保冷材の場合には温まった保冷材を温度調節部２から外して、冷えた冷熱体２４と取り換えることができる。また、冷熱体２４が熱湯を入れた金属容器の場合には、金属容器を取り出して熱湯を入れ替えることができる。冷熱体２４が使い捨てカイロの場合には新しい使い捨てカイロと取り換えることができる。冷熱体２４がヒータと交換可能な電源パックの組合せの場合には、電源パックを取り出し、新しい電源パックに交換、或いは、電源パックが充電式電池パックなら充電式電池パックを充電することができる。

【0030】

図３に示すように、冷熱体２４は、一方の面が媒体チューブ２３に接触し、他方の面が媒体パック２５に接触するように配置される。つまり、第１の媒体搬送路である媒体チューブ２３と媒体パック２５は、媒体を冷熱体２４との間において熱交換できるように冷熱体２４の外面に沿って配置される。

【0031】

第１の媒体搬送路は、冷熱体２４の外面を蛇行するように配置される管状体（チューブ）及び冷熱体２４の外面に配置される袋状体のうちから１種類以上選ばれる。第１の媒体搬送路が袋状体の場合には、第１の媒体搬送路は冷熱体２４の形状に合わせて扁平な形状に形成される。

【0032】

また、第１の媒体搬送路は、冷熱体２４の外面を螺旋状に周回するように配置される管状体及び冷熱体２４の外面を螺旋状に周回するように配置される袋状体のうちから１種類以上選ばれてもよい。

【0033】

ポンプ２７は、その種類を問わず、例えばチューブポンプやダイヤフラムポンプを用いることができる。ポンプ２７は、媒体の吸い込み口である吸入ジャック２７Ａと、媒体の吐き出し口である吐出ジャック２７Ｂと、を有する。吐出ジャック２７Ｂには吐出チューブ２８が接続され、吐出チューブ２８の先端の吐出口２１Ａは被服部１のインレットジャック１２Ａに接続される。

【0034】

また、ポンプ２７はスイッチ２９を備え、スイッチ２９はケース３０の外部に導出される。ポンプ２７はさらに交換可能な電源パック、或いは充電可能な電池を含みポンプ２７に電力を供給する電源部を備える。

【0035】

ケース３０はナイロンなどの軽量な素材によって形成される。ケース３０は、冷熱体２４が配置される部分と、ポンプ２７が設けられる部分とを区画する仕切壁３０Ａと、ファスナー３０Ｂを有する蓋部３３と、ポンプ２７を固定するポンプ固定部２７Ｃと、を備える。ケース３０は、第１の媒体搬送路、ポンプ２７、及び電源部を収納する。

【0036】

収納部であるケース３０は、携帯可能な袋状物であってもよい。この袋状物には、例えば、ベルトを用いて背負うリュックサック、肩掛けバック、ヒップバッグ、アームポーチ、レッグポーチ、或いはキャリーバックのように可搬できる形態などが含まれる。

【0037】

図３の白抜き矢印に示すように、被服部１から戻ってきた媒体は、第１吸入チューブ２２、媒体チューブ２３、媒体パック２５、第２吸入チューブ２６、を経てポンプ２７に至り、ポンプ２７は吸入した媒体を吐出チューブ２８を介して被服部１に還流させる。

【0038】

つまり、ポンプ２７は、第１の媒体搬送路と、温度調節対象である被調節体、ここでは人間の身体の周囲に配置される第２の媒体搬送路である被服体チューブ１２との間を媒体が閉鎖循環するように循環させる。

【0039】

第１の媒体搬送路と第２の媒体搬送路とはジャック等の繋手によって着脱可能に接続される。従って、ユーザは被服部１を着たまま温度調節部２を着脱することが可能である。

【0040】

図４（Ｂ）に示すように、ケース３０は平面視が、蓋部３３が上底に対応する略台形をなし、上底と台形の脚は丸みを以て接続される形状をなす。作業の際にケース３０が物にひっかからないようにするためである。

【0041】

以上述べたように、本実施形態の可搬型温度調節装置は、熱を伝達する媒体と、媒体の温度を調節する着脱可能な冷熱体２４と、媒体を冷熱体２４との間において熱交換するように冷熱体２４の外面に沿って配置される第１の媒体搬送路（媒体チューブ２３と媒体パック２５）と、温度調節対象である被調節体（身体）の周囲に配置され、媒体が第１の媒体搬送路との間を閉鎖循環するように設けられる第２の媒体搬送路（被服体チューブ１２）と、媒体を第１の媒体搬送路と第２の媒体搬送路との間において循環させる循環装置（ポンプ２７）と、循環装置（ポンプ２７）に電力を供給する電源部と、を備える。

【0042】

従って、より重量が軽く、より長い時間稼働できる可搬型温度調節装置を提供することができるという効果がある。

【0043】

（第２の実施形態）
図５は、本実施形態の可搬型温度調節装置の第２の媒体搬送路３２を含むシート状搬送路担持体３１を示す図である。

【0044】

本実施形態の構成は、被服体１１がシート状のシート状搬送路担持体３１に変わった以外は第１の実施形態の構成と同様である。

【0045】

シート状搬送路担持体３１は表面又は内部に上下方向又は左右方向に蛇行する第２の媒体搬送路３２を含む。

【0046】

シート状搬送路担持体３１は、布帛、ニット、不織布、シート状樹脂、及びシート状皮革の中から１種類以上選ばれる。

【0047】

第２の媒体搬送路３２は、吐出口２１Ａに接続されるインレットジャック３２Ａと、吸入口２１Ｂに接続されるアウトレットジャック３２Ｂと、を備える。

【0048】

以上述べたように、本実施形態の可搬型温度調節装置は、被服の形態を有さない布帛、ニット、不織布、シート状樹脂、及びシート状皮革の中から１種類以上選ばれるシート状搬送路担持体３１を備える。

【0049】

従って、例えば横たわっている人にブランケットを掛けるようにしてシート状搬送路担持体３１を掛け、人の身体を冷却又は加熱することが可能となる。

【0050】

（第３の実施形態）
図６は、本実施形態の可搬型温度調節装置の第２の媒体搬送路４２を含む固形搬送路担持体４１を示す図である。

【0051】

本実施形態の構成は、被服体１１が、断面が矩形の筒状体の固形搬送路担持体４１に変わった以外は第１の実施形態の構成と同様である。

【0052】

固形搬送路担持体４１は、熱伝導率が高い樹脂又は金属などの固体によって形成される。

【0053】

固形搬送路担持体４１は、内面又は内部に正面視水平方向に蛇行して伸びる第２の媒体搬送路４２を有する。

【0054】

第２の媒体搬送路４２は、吐出口２１Ａに接続されるインレットジャック４２Ａと、吸入口２１Ｂに接続されるアウトレットジャック４２Ｂと、を備える。

【0055】

以上述べたように、本実施形態の可搬型温度調節装置は、被服の形態を有さない固体によって形成され、内部に空間を備える固形搬送路担持体４１を備える。

【0056】

従って、内部の空間に被温度調節体を配置することによって手軽に恒温実験を行うことができるという効果がある。

【0057】

（第４の実施形態）
図７は、本実施形態の可搬型温度調節装置のポンプ２７の構成を示す図である。本実施形態のポンプ２７は、第１の実施形態から第３の実施形態までのポンプ２７のいずれにも適用可能である。

【0058】

図７に示すように、ポンプ２７は、制御部２７１と、温度センサ２７２と、流量調整部２７３と、ポンプ本体部２７４と、を備える。

【0059】

制御部２７１は、演算装置であるＣＰＵ（central processing unit）を含む。

【0060】

温度センサ２７２は、ポンプ本体部２７４から流出される媒体の温度を検知し、制御部２７１に出力する。

【0061】

流量調整部２７３は、オリフィス及び流量調整弁の中から選ばれ、ポンプ本体部２７４から第２の媒体搬送路に送られる媒体の量を調節する。

【0062】

制御部２７１は、温度検知部である温度センサ２７２によって検知した温度に基づいて流量調整部２７３を制御することにより媒体の流量を制御する。

【0063】

例えば、制御部２７１は、冷却を目的とする場合、媒体の温度が第１の閾値より低い場合には流量を標準値より減らし、媒体の温度が第１の閾値より高い第２の閾値を超える場合には流量を標準値より増やす。

【0064】

制御部２７１は、加熱を目的とする場合、媒体の温度が第１の閾値より低い場合には流量を標準値より増やし、媒体の温度が第１の閾値より高い第２の閾値を超える場合には流量を標準値より減らす。

【0065】

なお、ポンプ２７は、流量調整部２７３を設けずに、ポンプ本体部２７４の動作を制御することにより流量を調節することもできる。

【0066】

この場合例えば、制御部２７１はポンプ本体部２７４に供給される電力をＰＷＭ制御（pulse width modulation control）によりデューティーをコントロールすることによりポンプ本体部２７４の動作を制御する。

【0067】

また、冷熱体２４は、電熱ヒータ、セラミックヒーター、ペルチエ素子などの加温又は加熱の少なくとも一方を行う、いわゆるチラーと言われる冷熱装置を用いることができる。この場合、制御部２７１や温度センサ２７２は冷熱装置に設けられていてもよい。

【0068】

さらに、温度センサ２７２は媒体の流路であれば任意の場所に設けることができる。例えば、温度センサ２７２は、インレットジャック１２Ａ、アウトレットジャック１２Ｂ、吐出口２１Ａ、吸入口２１Ｂのうち少なくとも一箇所に設けることができる。

【0069】

以上述べたように、本実施形態の可搬型温度調節装置は、ポンプ２７が、制御部２７１と、温度センサ２７２と、流量調整部２７３と、ポンプ本体部２７４と、を備え、制御部２７１は、温度センサ２７２によって検知した温度に基づいて流量調整部２７３を制御することにより媒体の流量を制御する。

【0070】

従って、被温度調節体をより効率的に温度調節できるという効果がある。

【符号の説明】

【0071】

１ 被服部
２ 温度調節部
１１ 被服体
１２ 被服体チューブ
１２Ａ インレットジャック
１２Ｂ アウトレットジャック
２１Ａ 吐出口
２１Ｂ 吸入口
２２ 第１吸入チューブ
２３ 媒体チューブ
２４ 冷熱体
２５ 媒体パック
２６ 第２吸入チューブ
２７ ポンプ
２７Ａ 吸入ジャック
２７Ｂ 吐出ジャック
２７Ｃ ポンプ固定部
２８ 吐出チューブ
２９ スイッチ
３０ ケース
３０Ａ 仕切壁
３０Ｂ ファスナー
３１ シート状搬送路担持体
３２ 第２の媒体搬送路
３２Ａ インレットジャック
３２Ｂ アウトレットジャック
３３ 蓋部
４１ 固形搬送路担持体
４２ 第２の媒体搬送路
４２Ａ インレットジャック
４２Ｂ アウトレットジャック
２７１ 制御部
２７２ 温度センサ
２７３ 流量調整部
２７４ ポンプ本体部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】