(57)【要約】      （修正有）【課題】発明を構成する共通の課題は、作業者に付帯する必要から軽量であり、同時に８時間の目的維持のため、全てに効率化が図られ、さらに、複数機材からなる必要機能をＡＩ制御などで可能にする情報機能を併せ持つ防護具を提供する。【解決手段】共通の電源を汎用のＤＣリチウムカートリッジ電池とすることでわずか４ケ１８０ｇで５５ｗｈの電源が得られ、約１００ｇの電動ファンユニット、約１５０ｇの汎用高機能スマホ、約６０ｇ/ケのＬＥＤユニット、６０ｇのフレームを合わせた合計約６１０ｇで得られ、ＬＥＤ８時間約２０００Ｌｍ照射とヘルメット内部冷却８時間連続実施が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業用の防護具にあって、リチウムなど大容量電源とLED照明と電動ファンと制御機器と必要時に通信機器を頭部ヘルメットに単独または合体機能で脱着、又は内装することで、必要な作業用照明機能と頭部冷却機能や通信機能を併せ持つ特徴を持つ防護具。    
【請求項２】
上記防護具にあって、電動ファンにミスト水と大気混合機能を設け、チュービングでヘルメット内部や必要によっては身体複数個所冷却に布設する例えば冷却チョッキにも圧送できる圧縮送風機を備えたミスト冷却機能付き防護具。    
【請求項３】
上記防護具にあって、電動冷却ファン機能を取り換えて暖房用機能ユニットを取り付け、共有電源を用いて、チョッキ内装やソックス内装、手袋内装布状態に絶縁被覆のカーボン繊維や細線ニクロム線など発熱繊維体を織り込み、温調センサーを各部に敷設、頭部ヘルメット電源に接続して設定温度制御を行うことを可能とする特徴を持つ防護具。    
【請求項４】
上記の防護具に使用する蓄電池、通信機にあって、蓄電池容量は最大容量の単一機能で連続稼働時間8時間の容量を持ち、多機能使用時は蓄電池を複数回取り換え可能、またはベルトに必要時には追加電源接続を含めて、頭部からベルト位置に電源移設可能とし、さらにスマホ充電可能な全電子機器に共通電源供給可能なカートリッジ型の電源充電器を防護具に持たないことを特徴とする防護具電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
空調・通信・照明機能付き作業安全ヘルメット    
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】コーエイ株式会社他、特開2017-190545
【０００３】
【特許文献２】有限会社伊藤組他、特許6149149
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】熱中症対策研究所ホームページ：従来は、3000〜5000mAhの8時間作動可能なリチウムイオン電源を持った ヘルメット付加の送風機、LED照明や、密閉型の空調作業服がそれぞれ単独機能を持つ製品が広く市場に受け入れられているが、通信・情報機能とこれらの複数機能を合体したAI制御可能なヘルメット装着多用途の環境モビルスーツ機能を持つ発明は見当たらない。
【背景技術】
【０００５】
高齢化社会で、屋外作業者の作業環境改善は、作業者確保と能率向上には重要な要件であり、さらに安全確保対策は不可欠である。これには、作業者の安全具に付随する目的から、軽量で連続8時間の機能確保と目的の空調機能や照明、通信と作業記録及び安全管理機能が求められる。  
【０００６】
これら各機能に対応した基礎技術は既に発明されている。目的機能を得るための高エネルギー電池はリチウムイオン電池、通信機能と映像撮影転送機能・ネットワーク情報処理機能を持つスマホ、大気に水分噴射して冷却するミスト送風機能、電気抵抗による繊維発熱体、これら機能と環境情報をマッチングする人工知能などがある。
【０００７】
しかし、作業者に負担とならない1kg程度の軽量で、8時間労働が可能な作業環境の改善と、安全性確保機能を併せ持つ“環境モビルスーツ”となづける合体機能の安全具の発明が求められている。
【発明の概要】
【０００８】
図１は本発明の基本構成を示す。既存のヘルメットに脱着可能な取り付けフレームを介して、本発明の基本機能を収納して電源電池を内装するLED照明部材、作業者の頭部冷却用の電動ファン及び送風方向を定めるダクト、作業記録と通信機能を持つスマホが任意に必要に応じて取り付けられる。
【０００９】
基本機能を収容するLED照明部材は、前部と中央部と後部からなる。前部は、図の左から内装固定の消費電力10〜20WのLED発光部と、その前面に照射角をスポットから120度まで選択可能にするスラストレンズ構造を採用した２〜５段階に明るさを切り替える制御器及び照射スイッチ（ＳＷ）を持つ。  中央部は、円筒体にカートリッジ型の汎用電圧3.7Ｖのリチームイオン電池を2ケ直線配置して、直列接続や並列接続の選択可能な配線を持ちネジ接続で前部と後部に連結する。後部は、固定フレームに取りつく構造で、内部に他の電動ファン駆動やスマホ充電など電源供給を目的とする制御器と、個別アドレスを持つブルーツース通信機能と電力リモートパワー制御器を収納、防水の複数の出力端子プラグを有する。
【００１０】
ヘルメット後部の取り付けフレームに取り付けられる、熱中症防止のためのヘルメット内冷却電動ファンは、大気をヘルメット内に送風する機能と頭部背面を冷却する機能とを併せ持つ。ファンブレードの駆動モータの電源は手動選択により少なくとも強・中・弱の3段階や自動モードでは内部温度検出で風量制御が電源供給機器から行われる。
【００１１】
ヘルメット前部の取り付けフレームに取り付けるスマホは、例えばクレーン作業などでは互いに意思確認が必要であり、時には映像情報の共有や共有作業者間の通信が求められる。さらに、音声認識と画像処理をＡＩで情報処理することで、安全性確保などの情報を作業者に音声でアドバイスすることが可能となる。さらに、ネット接続で多くと情報共用及び作業記録も可能となる。スマホ機能は他にＧＰＳ位置情報、頭部の動き、温度など多くの基礎情報機能を持つ。最も重要なＡＩ搭載可能でＬＥＤ照明の適正光量から風量制御から緊急時の自動発信（救命信号）まで得られる。
【００１２】
図2は、冷却機能を追加増強するための冷却器具の取り換え機能を示す。ヘルメット内部の送風冷却機能から、水を混入したミスト冷却機能を設ける。構造は電動軽量高速バイブレータエアーミストポンプと約100〜200ｇの水タンクを取り付けフレームに取り付け、エアーミストをヘルメット内部やミスト放出チョッキなど全身の必要箇所にチュービングで供給する装置である。
【００１３】
図3は、冷却機能とは反対の温熱機能を提供する取り換え機能を示す。この場合は図2に示す水タンクとミストエアーポンプを撤去するが、エアーポンプは少量の冷却併用が必要な時は併用する。温熱機能は基本的には図3に示す電源から供給される電力による抵抗発熱体を被覆する繊維体と熱電対温度センサーからなる発熱チョッキ・手袋・ソックス・ベルトなどに、電源・制御ユニット（ＬＥＤ照明の後部ユニット内装機能）から送られる電力による温熱である。適正な温調はスマホのＡＩ機能制御情報に基づき行われる。時には加熱と部分冷却も併用される。
【００１４】
図４は、作業環境維持のための温熱エネルギーやミストエアーポンプ作動エネルギーが多大に必要な場合の電源増設である。通常保有するカートリッジリチウム電池が4本で約15000mAhである。一般環境で8時間ならば必要十分であるが、極寒地区の作業環境では数倍以上の電力が必要となる場合がある。このような場合は、補助電源をベルト保持するなどすることで、環境適応範囲が広げられる。一方、頭部軽量化が必要な場合も同様であり、必要な機材をベルトに移動して、スマホの無線通信機能を用いて、各機器を操作コントロールできる。
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
発明を構成する共通の課題は、作業者に付帯する必要から軽量化である。同時に少ないエネルギーで8時間の目的を維持するには全てに効率化を図る必要が求められる。さらに、複数機材からなる必要機能をＡＩ制御などで可能にする情報機能を併せ持つことである。
【００１６】
発明が解決しようとする課題は、−20℃の極寒から50℃の炎天下での8時間普通作業を可能にする作業環境を作り出す“環境モビルスーツ”を自重1kg程度で実現できる発明にある。
【００１７】
さらに、作業効率の向上に必要な作業情報共有と作業者の安全確保に作業環境維持、異常検出機能と通報機能確保である。そして、実現可能なコストで目的機能を得るためには、普及機材を基本に構築する必要がある。
【問題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の特徴は軽量化である。本発明の実施成果は、共通の電源を汎用のＤＣリチウムカートリッジ電池とすることで、わずか4ケ180gで55whの電源が得られ、約100ｇの電動ファンユニット、約150ｇの汎用高機能スマホ、約60ｇ/ケのＬＥＤユニット、60ｇのフレームを合わせた合計約610ｇで得られ、その性能が図１に示すＬＥＤ8時間約1000〜2000Lm照射とヘルメット内部冷却8時間連続実施が可能となる。
【００１９】
作業環境が体温を超える40℃では、身体の冷却が絶対条件となる。人体の発汗冷却効果と同じ人工的な発汗効果（ミストの作業服内に噴射）を行い、全身冷却を行う。冷却作業服の効果を得るために送風機を取り外して水タンクとミストエアーポンプを取り付け、図2に示すヘルメット内やミスト放出チョッキ、手袋、ソックス、ベルトなどのミスト冷却を実施する。この実施に必要な作業者に付帯する機材重量は、図1実施の610ｇに対して、水タンク約250ｇの追加と送風機とポンプの取り換えによる約100ｇの増加の合計約860ｇで、非夜間作業で照明電力不要から、4〜6時間の環境維持が可能となる。
【００２０】
作業環境が極寒の―20℃では、本発明実施の保温作業服内に図3に示す電気抵抗による絶縁被覆繊維の発熱体からなるチョッキ、ベルト、手袋などへの電気加熱による強制保温ができる。この場合の自重は冷却送風機など取り外すことから、合計約500ｇと軽くなる。さらに、保温材の効率の高い作業服を着用すると、夜間作業以外では8時間連続の十分な保温電力が得られる。夜間作業では照明電力が必要な上、更に極寒となるためより大電力が必要となるが、図4に示す補助電源の併用により目的効果が得られる。
【００２１】
快適な作業環境を保つには、作業服内部温度や湿度と運動量、大気温度湿度、天候などを環境ファクターとしてスマホによるＡＩ情報処理を行い、電源・制御ユニットに対してスマホからブルーツース通信による作業環境制御を行う。さらに作業者の音声認識で同様にＡＩ処理により作業環境の最適制御を図る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図1から図4に示す、必要に応じた機能機材の選択取り付けとスマホによる環境制御をＡＩ情報処理で実施することが最良の形態である。
【００２３】
すなわち、分割機能を単一部材として分離して、目的作業環境条件に合った選択ができる特徴を持つ本発明は、全てに最適効率を追求した結果から得た論理に基づく。ＬＥＤ照明部材には、電源を持たせ、電力制御機能を併せ持たせたが、充電機能などは省いている。これは、作業者とってもっとも重要なのは必要な認識（目）であり、選択できる光源と長時間の絶対安全な機能、2台を並列に使用する信頼性確保を最重要としたためである。
【００２４】
スマホを常時取り付けて、通信・頭脳として活用することが絶対条件になる。最も普及している通信機能と多くの情報センサーを内装、情報処理ＡＩも可能な小型軽量端末普及設備はスマホを除いてない。この多機能のブルーツース通信を用いて、音声入出力やパワーコントロールを行い、最大効率を引き出す。同時に非常状態の判断と通報機能も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】電源とLED照明、送風ファン、通信をもつヘルメット防護具    図1は、本発明の基本構成を示す。全ての機能機材はヘルメットに取り付けフレームを介して取り付けられる。電源・制御器・人工知能を集中管理制御する機能は、前部に情報処理機能を持つスマホを取り付けフレームに脱着可能。電源と照明と送風パワー制御機能は左右に2つの同じ機能のLED照明器部材に搭載する。LED照明部材は後部をフレームに固定してパワー制御機能を持ち、円筒体サブフレームの中央にカートリッジ型の3.7〜4V3600mAhのリチウムイオン電池45g/本を2本並列に接続保持、前部LED照明は1000〜2000Lm、焦点が自由設定でき強・弱・パッシング光源機能切り替え付で円筒体サブフレーム前部に敷設して一体化固定を防水ネジ接続する構造からなる。送風ファンは後部フレームに取り付けて、内部温度によりヘルメット後部から大気を吸引吹き込み内部冷却する方向に送風し、強・中・弱の3段階手動・自動温調制御する。これらの全機能は8時間連続作動でき、全自重が約500g以下となり、一般のヘルメットに自在に脱着可能で作業環境維持と作業記録、通信管理のマルチ機能が提供される。
【００２６】
【図２】冷却ミスト付加の防護具    図２は、さらなる空調強化を行う追加機能である。水の蒸発熱を利用したミスト冷却による全身冷却機能具を付加することで、必要な冷却エネルギーを得ることができる。これには取り付けフレーム前部に約200g水タンクを設け、後部送風機に代えて電動バイブレータミストエアーポンプによりミストをチューブによりヘルメット内部やミストチョッキ内に放出することで、ヘルメット内部と作業服内部をミスト冷却する。
【００２７】
【図３】電気発熱体を持つ保温付加の防護具    図３は、空調（温調）強化を行う追加機能である。冷却ミストエアーポンプと併用して、チューブと発熱体を織り込んだ発熱チョッキや発熱手袋、発熱ベルト、ソックスに適度な必要温調ヒータ、冷却機能を持たせて、作業服内に装着することで、8時間の極寒作業環境での安全で衛生的な作業を可能にする。
【００２８】
【図４】カートリッジ電源使用とスマホAI制御・作業記録、補助電源のベルト維持    図４は、ヘルメット装着自重の軽量化のために、必要最小限の装置取り付けについての応用例を示す。LED照明は電源を取り外し単一使用にして空調機能は必要機器のみ取り付け、全ての電源をベルト装着するなど選択が可能となる。さらに、スマホの機能不要時は脱着など必要機能のみを選択フレームに取り付けることで、最小重量に軽量化できる。
【符号の説明】
【００２９】
LED：発光ダイオード    AI:  人工知能    スマホ：スマートフォン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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