特開 2024-148103 ペルチェ素子を用いた冷却被服

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024148103

(43)【公開日】2024-10-17

(54)【発明の名称】ペルチェ素子を用いた冷却被服

(51)【国際特許分類】

   A41D 13/005 20060101AFI20241009BHJP

   A41D 13/002 20060101ALI20241009BHJP

【ＦＩ】

A41D13/005 103

A41D13/002 105

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023061034

(22)【出願日】2023-04-04

(71)【出願人】

【識別番号】596038641

【氏名又は名称】クロダルマ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100182028

【弁理士】

【氏名又は名称】多原 伸宜

(72)【発明者】

【氏名】杉原 剛志

【テーマコード（参考）】

3B211

【Ｆターム（参考）】

3B211AA01

3B211AC02

3B211AC03

3B211AC18

3B211AC21

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ペルチェ素子による冷却ユニットを内側に配置した被服本体において、ヒートシンクに集められたペルチェ素子からの熱を被服本体の外に排熱し、被服本体内に熱が籠ることを防止する冷却被服を提供する。
【解決手段】ペルチェ素子を用いた冷却被服は、被服本体と、被服本体の内側に配置されるマウント３と、ペルチェ素子２４の冷却面を装着者の身体Ｘ側に向けるようにマウントに取り付ける冷却ユニット２とを有し、冷却ユニットはケーシング２１、２３内にペルチェ素子の加熱面に接するヒートシンク２５と、ヒートシンクと対向して配置され、ヒートシンクの表面に気流を流すためのファン２６が配置されるとともに、ケーシングにはファンの回転平面方向Ｄ１に空気を流入させる給気口２１ｂと、ファンの回転平面に交差する方向Ｄ２にケーシングの外側へ排出する排気口２３ｄが形成され、マウントには、冷却ユニットの排気口と連結する開口３ｂが形成される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被服本体と、前記被服本体の内側に配置されるマウントと、ペルチェ素子の冷却面を装着者の身体側に向けるように前記マウントに取り付ける冷却ユニットとを有し、
前記冷却ユニットはケーシング内に前記ペルチェ素子の加熱面に接するヒートシンクと、前記ヒートシンクと対向して配置され、前記ヒートシンクの表面に気流を流すためのファンが配置されるとともに、前記ケーシングには前記ファンの回転平面方向に空気を流入させる給気口と、前記ファンの回転平面に交差する方向に前記ケーシングの外側へ排出する排気口が形成され、
前記マウントには、前記冷却ユニットの前記排気口と連結する開口が形成されることを特徴とするペルチェ素子を用いた冷却被服。

【請求項2】

請求項１記載の冷却被服であって、前記被服本体の少なくとも前記マウントの前記開口に露出する領域は通気性を有する排気生地領域となっており、前記冷却ユニットの前記ケーシングから排気される空気は、前記排気生地領域を通して被服本体の外側に排気されることを特徴とするペルチェ素子を用いた冷却被服。

【請求項3】

請求項１記載の冷却被服であって、前記冷却ユニットの前記排気口または前記マウントの前記開口には、その縁から突設する係合枠が形成されており、前記係合枠が前記排気口または前記開口の縁の内縁に篏合することで、前記冷却ユニットの前記ケーシング内に取り入れられた空気は前記ファンによって前記マウントの前記開口を通し前記被服本体の外に排出されることを特徴とするペルチェ素子を用いた冷却被服。

【請求項4】

請求項３記載の冷却被服であって、前記係合枠を円環とし、前記係合開口を円孔とすることで前記円環を前記円孔が篏合した状態で相対的に回動させることを可能とし、前記冷却ユニットと前記マウントには回動した所定位置で互いに結合するスライド突起とスライドポケットを形成したことを特徴とするペルチェ素子を用いた冷却被服。

【請求項5】

請求項1記載の冷却被服であって、前記マウントには前記開口の周囲を囲む環状溝が形成され、前記環状溝内を糸で縫うことによって前記マウントと前記被服本体とを縫合することを特徴とするペルチェ素子を用いた冷却被服。

【請求項6】

請求項５記載の冷却被服であって、前記開口は円孔であって、前記環状溝は前記円孔と同心円状に複数が形成されることを特徴とするペルチェ素子を用いた冷却被服。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ペルチェ素子を用いた冷却ユニットを被服本体のマウントに取り付けた場合、ペルチェ素子から放熱される熱をファンの排気によって被服本体の外側へ排出する構造に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、通電することで一方の面を冷やし、他方の面に熱を移す板状のペルチェ素子を用いた冷却被服が考案されている。ペルチェ素子による排熱は、高温化する面にヒートシンクを設置してその熱を被服本体の外へ逃がすことによって行われる。この冷却被服の構造は、以下の先行文献に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2008-25052号

【0004】

上記特許文献１には、衣服部(被服本体)２の内側にアルコール等の熱媒体６を封入する熱媒体収容袋５を設け、ペルチェ素子１を熱媒体収容袋５に取り付けて、熱媒体６を介して、装着者の表面を冷却する構造が開示されている。

【0005】

そして、同特許文献１の装置においては、ペルチェ素子１により熱媒体５を冷却する際に発する熱は、ベスト(被服本体)２の外側に配置された伝熱部材(ヒートシンク)６に伝わり、この伝熱部材６にファン23で風を送ることで、排熱する構造となっている。

【0006】

しかしながら、上記特許文献１に開示される構造では、ファンや伝熱部材(ヒートシンク)を被服本体の外側に設置するため、外に張り出したこれら部材が邪魔になって、身体の自由な動きを妨げるという問題があった。

【0007】

また、これに代えて、従来の冷却被服と同じように、被覆本体に排気口を開口して、被覆本体内にファンを設置することも考えられるが、ペルチェ素子を使った冷却方法では、せっかくペルチェ素子により冷却された被服本体内の空気を排気してしまうことになってしまうという問題もあった。

【0008】

すなわち、かかる従来技術においては、ペルチェ素子によって移動する熱を被服外側に設置した装置で逃がすが、ヒートシンクやファンを有する装置が外側に張り出してしまうため目立ち、被服のデザイン上、望ましくないという問題があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

そこで、本発明の目的は、ペルチェ素子により冷却する冷却ユニットを被服本体の内側に配置しながら、ヒートシンクに集められたペルチェ素子からの熱を被服本体の外に排熱し、被服本体内に熱が籠ることを防止することができる冷却被服を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明の代表的なペルチェ素子を用いた冷却被服は、被服本体と、前記被服本体の内側に配置されるマウントと、ペルチェ素子の冷却面を装着者の身体側に向けるように前記マウントに取り付ける冷却ユニットとを有し、前記冷却ユニットはケーシング内に前記ペルチェ素子の加熱面に接するヒートシンクと、前記ヒートシンクと対向して配置され、前記ヒートシンクの表面に気流を流すためのファンが配置されるとともに、前記ケーシングには前記ファンの回転平面方向に空気を流入させる給気口と、前記ファンの回転平面に交差する方向に前記ケーシングの外側へ排出する排気口が形成され、前記マウントには、前記冷却ユニットの前記排気口と連結する開口が形成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

被服本体の内側のマウントにより、被服本体に取り付けられる冷却ユニットにより、被服本体の外側に突出することなく、冷却ユニットを取り付けることができる。また、ファンの回転面方向、すなわち装着者の身体の表面に沿って給気口から流れ込む空気はヒートシンクに当たって、この熱を奪った後、ファンの回転方向と交差する方向にマウントの開口を通して被服本体の外へ排出される。このため、ペルチェ素子の加熱面に生じた熱が被服内側に籠り、ペルチェ素子の冷却面に還元するように熱が循環してしまうことを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１実施形態に係る冷却ユニットを有するベストの正面図である。

【図2】同実施形態に係るベストの背面図である。

【図3】同実施形態に係る冷却ユニットとベストのマウントとの係合状態を示す、図１におけるx-x線における断面図である。

【図4】(ａ)は同冷却ユニットの正面図、(ｂ)は同冷却ユニットの背面図、(ｃ)は同冷却ユニットの側面図である。

【図5】(ａ)は同マウントの正面図、(ｂ)は同マウントの背面図である。

【図6】(ａ)乃至(ｆ)は、同実施形態に係る冷却ユニットとベストのマウントとの係合方法を示す説明図である。

【図7】同冷却ユニットへの電源コネクタの接続構造を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［第１実施形態］
図１乃至図７を用いて、本発明の第１実施形態に関する本発明の冷却ユニット２を有するベスト１を具体的に説明する。

【0014】

図１及び図２に示すように、ベスト１は、通気性を有する生地(例えば、メッシュ、ジャガード、トリコット等)によって縫製された被服であり、３つの冷却ユニット２をベスト１の後身頃１Ａの生地裏１Ａａ(被服の内側)に取り付けたマウント３に装着することで取り付けている。

【0015】

なお、本実施形態においては、後述するように、マウント３は冷却ユニット２の係合枠２ｂを篏合する係合開口となる円孔３ｂを有しているが、被服内に外から空気を取り入れる従来の被服の冷却ユニットと異なり、ベスト１(被服)に孔を開けていない。このため、図２に示すように、冷却ユニット２とマウント３はベスト１の後身頃１Ａの生地表１Ａｂ(被服の外側)に露出せず、外観に現れることはない。

【0016】

ベスト１の生地裏１Ａには図示しないポケットにバッテリー４が保持されており、３つの冷却ユニット２のそれぞれには分電器５ａで分岐した電源コード５が接続されており、先端のコネクタ６を挿入することで、後述するペルチェ素子24とファン26にバッテリー４から電力が供給される。

【0017】

ベスト１は前開服であって、前身頃１Ｂは開いた左右の身頃の縁に複数のフック11ａを取り付けており、このフック11ａに伸縮性のレース紐11ｂを千鳥状に架け渡している。後述するように、冷却ユニット２は装着者の身体に近接させて冷却するため、レース紐11ｂを締め付けることで、冷却ユニット２を身体に密着させることができる。

【0018】

図３乃至図５を用いて、冷却ユニット２とマウント３の構造をより詳しく説明する。図３は冷却ユニット３をマウント３に装着した状態を図示したものであり、図４は冷却ユニット２の、図５はマウント３を説明する図面である。

【0019】

図２及び図３に示すように、冷却ユニット２は全体として高さの低い短い円筒形状を有し、第１ケーシング21と、この第１ケーシング21の天面にはめ込まれる冷却板22と、第２ケーシング23とを有し、第１ケーシング21と第２ケーシング23の間には、ペルチェ素子板24、ヒートシンク25、ファン26を収納している。

【0020】

第１ケーシング21は、そのお椀型のケーシング本体１ａの周側面に、冷却ファン２の外側から空気を内部に取り入れるスリット状の給気口21ｂが形成される。また、冷却板22は導電性の高いアルミ等の金属板であり、冷却ユニット２をマウント３に取り付けると、冷却板22の表面22Ａはベスト１の装着者の身体Ｘ側に対向する。また、第１ケーシング21の一端には電源コード５のコネクタ５ｂを差し込む、ソケット部21ｅが形成されており、上述したこのソケット部21ｅを介してバッテリー４から後述するペルチェ素子24及びファン26に電力が供給される。

【0021】

冷却板22の裏面22Ｂには平板状のペルチェ素子24が配置され、その第１面(冷却面)24Ａと冷却板22の裏面22Ｂとは面で接している。また、ペルチェ素子24の第１面24Ａの反対面、すなわち第２面(加熱面)24Ｂには、複数の突起25ａとその間の通風空間24ｂとを有するヒートシンク25が配置され、その底面25ｃとペルチェ素子24の第２面24が面で接している。また、ヒートシンク25の側面は、第１ケーシング21の給気口21ｂと対向しており、ここから取り入れられる冷却ユニット２外側の空気がヒートシンク25の表面に当たりやすいように位置決めされている。

【0022】

第２ケーシング23は第１ケーシング21と同様にお椀型の本体23ａを有し、その底面に所定高さ(数ミリ)を有する円形スリーブ状の係合円枠23ｂが形成されている。また、この係合円枠23ｂの外周面からは、120度の角度を置いて３つのスライド突起23ｃが突出するように形成されている。さらに、係合円枠23ｂの内側にはハニカム状格子付きの排気口23ｄが開口している。

【0023】

第２ケーシング23の内側には、ファン26が配置されており、ファン26は図示しないアームによりその駆動部26ａが第２ケーシング23の本体23ａに固定されており、ブレード26ｂはこの駆動部26ａにより回転する。また、第１ケーシング21と第２ケーシング23とを篏合させることで、冷却ユニット２のケーシングを構成し、ファン26は第１ケーシング21に固定されているヒートシンク25と対向することとなる。

【0024】

すなわち、ファン26を駆動すると、冷却ユニット２外の空気は、給気口21ｂから冷却ユニット２内にファン26の回転平面Ｒと平行方向(回転面方向)Ｄ１に流れ込み、その空気はヒートシンク25の表面を通過したあと、同回転平面Ｒと交差する方向(ファン26の回転軸方向)Ｄ２に方向転換されて排気口23ｄから冷却ユニット２外へ排気される。

【0025】

図２及び図４に示すように、マウント３は、所定厚みを有する合成皮革製の円環状の本体３ａを有し、２本の同心円状の環状溝３ｃ(３ｃ１、３ｃ２)が形成されて、この部位においてはその厚みはマウント３の該所定厚みより薄くなっている。そして、本体３ａの中央、環状溝３ｃの内側には、冷却ユニット２の環状の係合円枠23ｂの外径と同じ寸法を有する、開口たる円孔３ｂが形成されている。

【0026】

また、マウント３は、冷却ユニット２の３つのスライド突起23ｃを嵌め込み可能な、３つの係合凹部３ｅが、円孔３ｂから外側に張り出すように形成されている。また、これら係合凹部３ｄ間はマウント３の本体３ａが円孔３ｂ側に張り出す張出部３ｆとなっており、その裏面は後身頃１Ａの生地裏１Ａａに固定されない係止隙間３ｆ１が形成される。また、張出部３ｆの裏面には、この係止隙間３ｆ１に隣接して回動ストッパ３ｇがそれぞれの張出部３ｆ間に形成されている。

【0027】

マウント３は、厚みが薄くなった環状溝３ｃの内側を、この溝３ｃをガイドとしてステッチ３ｄで縫製することで、ベスト１の後身頃１Ａの所定位置に固定する。このため、図４(ａ)に示すように、後身頃１Ａの生地裏１Ａａから見ると、円孔３ｂからはベスト１の後身頃１Ａが露出することになり、この部分に排気生地領域Ｅが形成される。

【0028】

また、図４(ｂ)に示すように、後身頃１Ａの生地表１Ａｂから見ると、生地は通気性を有するものの、冷却ユニット２及びマウント３を覆い、外からこれらが観察されることはない。同図に示すように、マウント３をベスト１に固定する二重の環状ステッチ３ｄが現れるのみである。

【0029】

ここで、冷却ユニット２及びマウント３の作用効果を説明する。第３図に示すように、ペルチェ素子24は、通電されると第１面24Ａの熱を第２面24Ｂに移動させる。すなわち、第１面24Ａは冷却され、第２面24Ｂへ熱が移動して温度が上昇する。そして、ペルチェ素子24の第１面24Ａの低温状態は冷却板22を通じてベスト１の装着者の身体Ｘに接触して、これを冷やす。

【0030】

一方、ペルチェ素子24の第２面24Ｂの熱はヒートシンク25に伝達される。そして、ファン26を回転させると、第１ケーシング21の給気口21ｂからファン26の回転平面Ｒと平行な方向(回転面方向)Ｄ１に流れ込む。すなわち、この方向Ｄ１は、ベスト１の装着者の身体Ｘの表面やベスト１の生地に沿った方向であり、冷却ユニット２の冷却板22を身体Ｘに密着させても、これらに妨げられることなく、冷却ユニット２の外側の空気を円滑に冷却ユニット２内に流し込ませることができる。そして、この空気はヒートシンク25の通風空間25ｂを通過してヒートシンク25表面の熱を奪う。

【0031】

そして、この熱を帯びた空気は、ファン26によりファン26の回転平面Ｒに交差する方向Ｄ２(本実施形態ではファン26の回転軸方向であり、ファン26の回転面に直行する方向)に吸引され、同方向Ｄ２に第２ケーシング23の排気口23ｄから排気される。そして、この空気はマウント３の円孔３ｂに露出するベスト１の排気生地領域Eを通過してベスト１の外側に排出されることとなる。

【0032】

次に、図６を用いて、本実施形態にかかる冷却ユニット２とマウント３との係合方法について説明する(なお、同図において第１ケーシング21の周側面に開口する給気口21ｂは省略して描いている)。まず、同図(ａ)(ｂ)に示すように、ベスト１に縫製されて固定されているマウント３の円孔３ｂに冷却ユニット２の係合円枠23ｂを嵌め込むように取り付ける。

【0033】

このとき、同図(ｃ)(ｄ)に示すように、冷却ユニット２の３つのスライド突起23ｃを、それぞれマウント３の円孔３ｂの３つの係合凹部３ｄに位置決めするように嵌め込み作業を行う。

【0034】

そして、同図(ｅ)(ｆ)に示すように、冷却ユニット２をマウント３に対して右方向に回転させて、冷却ユニット２のスライド突起23ｃをマウント３の張出部３ｆ側に円孔３ｂの縁をガイドとして摺動させる。そして、スライド突起23ｃを張出部３ｆの裏面のスライドポケット３ｆ１に差し込むことで、冷却ユニット３はマウント３に対して固定される。

【0035】

反対に装着者がベスト１の洗濯等のために、冷却ユニット２をベスト１から取り外す場合、スライド突起23ｃが係合凹部３ｄから露出するまで、冷却ユニット２を反対方向の左方向に回転させることで、簡単に冷却ユニット２をマウント３から外すことができる。

【0036】

なお、スライド突起23ｃを回動させると回動ストッパ３ｇに当接して冷却ユニット２の回転が規制されるため、所定角度で冷却ユニット２とマウント３とが係合状態となる。このとき係合状態は、冷却ユニット２のソケット21ｅが所定の方向を向くように設定される。具体的には、図１に示すように、コード５を連結するそれぞれの冷却ユニット２のソケット部21ｅが真下を向くように、スライド突起23ｃと係合凹部３ｅの位置は調整されている。

【0037】

以上のように、本実施形態のベスト１では、冷却ユニット２がベスト１の内側に配置され、かつ、冷却ユニット２からの排熱のための孔が開口することがないため、外側から、冷却ユニット２が目立つことははく、デザイン性に優れたベスト１を提供することができる。

【0038】

また、円環状のマウント３の円孔３の内側の排気生地領域Ｅから熱をもった空気が排気されるために、ベスト１の生地を切り抜いて開口する必要がない。このため、開口部に冷却ファンを取り付けていた従来の冷却被服のように、開口作業やその縁取の補強作業が必要なく、縫製作業を簡単に行うことができるという効果を有する。

【0039】

また、冷却ユニット2とマウント３との係合を、それぞれ円形の係合円枠23ｂと円孔３ｂとを用いて行っているため、両者間で相対的な回転を可能とする。そのため、スライド突起23ｃとスライドポケット３ｆ１とによる係合機構を可能歳によって、冷却ユニット２を回転させるだけでその着脱を簡単に行うことができるという効果を有する。

【0040】

図７を用いて、電源コード５の先端に取り付けられたコネクタ６と冷却ファン２との連結構造について説明する。

【0041】

同図に示すように、コネクタ６は軸状の本体６ａとそれより小径の導電軸６ｂとからなり、本体６ａの外周部には外側に突出する係合突起６ｃが形成されている。

【0042】

一方、冷却ユニット２のソケット部21ｅには、コネクタ６の導電軸６ｂを挿入するための導電口21ｆが開口しており、冷却ユニット２の周側面にコネクタ６を差し込むことで、電源ケーブル５を介してバッテリー４からの電力を供給する。

【0043】

ソケット部21ｅの上端にはコネクタ６の本体６Ａの周側面を面接するガイド部21ｅ１を有しており、さらにガイド部21ｅ１と導電口21ｆとの間には横方向に開いた係合切り欠き21ｅ２が形成され、ガイド部21ｅ１はフック形状を有することになる。

【0044】

そして、コネクタ６の導電軸６ｂを導電口21ｆに差し込んだうえで導電軸６ｂを回転軸として捩じる。この状態にあっては、コネクタの係合突起６ｃがソケット部21の係合切り欠き21ｅ２に挿入されて、導電軸６ｂが軸方向に引張られてもコネクタ６は抜けないこととなる。

【0045】

冷却ユニット２への電源供給のため電源コード５がベスト１(被服)内で取り回される冷却被服にあっては、かかるコネクタ６とソケット部21ｅの係合構造によれば、装着者の動きによって電源コード５が引っ張られ、意図せず、そのコネクタ６が冷却ユニット２のソケット部21ｅから外れてしまうことを防止することができる。

【0046】

［他のバリエーション］
以上、本願発明の代表的な冷却被服の実施形態を説明したが、本願発明はこの実施形態に限られず、多様なバリエーションを選択することができる。

【0047】

本実施形態ではマウント３の円孔３ｂの内側のベスト１は開口せず排気生地領域Ｅとしたが、この部分の生地を切り取って開口し、冷却ユニット２の排気口23ｄをベスト１の外側に露出させてもよい。

【0048】

また、本実施形態では冷却ユニット２とマウント３とを係合させる係合枠23ｂを冷却ユニット２側に形成したが、マウント３の円孔３ｂを囲むように形成し、この係合枠を冷却ユニット２の排気口23ｄに篏合する構造としてもよい。また、同様にスライド突起とスライドポケットの形成部材を、冷却ユニット２とマウント３で逆にしてもよいことはもちろんである。

【0049】

また、本実施形態ではスライド突起23ｃとスライドポケット３ｆ１の数を３対としたが、この数は任意に設計することができ、２対でもよく、また４対でもよい。

【0050】

また、本実施形態では冷却ユニット2の係合円枠23ｂとマウント３の円孔３ｂとによって、両者の篏合を行ったが、この篏合部分の形状はこれに限られることなく、四角形状など多様な形状を選択することができる。

【0051】

また、このように冷却ユニット２とマウント３との係合は回転させて行う構成を示したが、この冷却ユニット２とマウント３との係合構造はこれに限られることなく、例えばポケット構造や、面ファスナー、さらに磁石などを使って行ってもよい。

【符号の説明】

【0052】

１…ベスト(冷却被服)
１Ａａ…生地裏(被服内側)
１Ａｂ…生地表(被服外側)
２…冷却ユニット
21…第１ケーシング(冷却ユニットのケーシング)
21ｂ…給気口
22…冷却プレート
23…第２ケーシング(冷却ユニットのケーシング)
23ｂ…係合円枠(係合枠)
23ｃ…スライド突起
23ｄ…排気口
24…ペルチェ素子
24Ａ…第１面(冷却面)
24Ｂ…第２面(加熱面)
25…ヒートシンク
26…ファン
３…マウント
３ｂ…円孔(開口)
３ｃ…(縫製用の)環状溝
３ｆ１…スライドポケット
４…バッテリー
５…電源コード
６…ソケット
Ｒ…ファンの回転平面
Ｄ１…ファンの回転平面方向(給気方向)
Ｄ２…回転平面に交差する方向(排気方向)
Ｅ…(被服本体の)排気生地領域
Ｘ…ベスト装着者の身体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】