(57)【要約】【課題】小型、軽装でありながら、冷熱で作業服内環境を改善することができるとともに、長時間にわたって温度管理を行うことができる保冷材を用いた、高温環境下作業用の人体冷却デバイスと、この人体冷却デバイスを冷凍するためのエネルギー効率の良い、ポータブルな人体冷却デバイス冷凍システムを提供する。【解決手段】装着者の身体を冷却するための保冷材を複数個内蔵する人体冷却デバイスであって、前記保冷材は、可撓性を有する２枚の樹脂シート間に保冷剤を平板状に封入したものであり、前記人体冷却デバイスの外布と内布との間において、断熱材を介して配置される。また、前記保冷材は、前記樹脂シートによって前記保冷材が複数個連結された冷却ベルトとして形成され、前記冷却ベルトが前記人体冷却デバイスから着脱可能に内蔵されている。【選択図】図３
2020128603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着者の身体を冷却するための保冷材を複数個内蔵する人体冷却デバイスであって、
前記保冷材は、可撓性を有する２枚の樹脂シート間に保冷剤を平板状に封入したものであり、前記人体冷却デバイスの外布と内布との間において、断熱材を介して配置される、
ことを特徴とする人体冷却デバイス。
【請求項２】
前記保冷材は、前記樹脂シートによって前記保冷材が複数個連結された冷却ベルトとして形成され、前記冷却ベルトが前記人体冷却デバイスから着脱可能に内蔵されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の人体冷却デバイス。
【請求項３】
前記保冷剤は、塩が水に溶解したブライン又は不凍液を含むブラインである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の人体冷却デバイス。
【請求項４】
前記保冷材は、それぞれ異なる凝固点を有する複数種類の保冷剤を前記人体冷却デバイスにおいて分散配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の人体冷却デバイス。
【請求項５】
前記保冷材は、前記人体冷却デバイスの装着者の心臓及び／又は腸に対向する領域に配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の人体冷却デバイス。
【請求項６】
供給されたブラインの一部からフレークアイスを生成し、供給されたブラインの残部を冷却する氷スラリー原料製造部と、
前記氷スラリー原料製造部によって生成された前記フレークアイスと冷却された前記ブラインとが供給され、前記フレークアイスと冷却された前記ブラインとを混合した氷スラリーを貯留するフレークアイス貯留タンクと、
保冷剤を封入した保冷材を複数個内蔵する人体冷却デバイス及び／又は保冷剤を封入した保冷材が複数個連結され人体冷却デバイスに内蔵させるための冷却ベルトをその内部に収納できる空間を有し、前記フレークアイス貯留タンクから供給される前記氷スラリーを前記空間に貯留し、貯留された前記氷スラリーを前記空間で循環させ、前記人体冷却デバイス及び／又は前記冷却ベルトを冷凍させる人体冷却デバイス冷凍槽と、
を備え、
前記ブラインの凝固点が前記保冷剤の凝固点より低い、
ことを特徴とする人体冷却デバイス冷凍システム。
【請求項７】
前記フレークアイス貯留タンクは、前記人体冷却デバイス冷凍槽内に収納された前記人体冷却デバイス及び／又は前記冷却ベルトを冷凍させるために必要な合計冷熱量に応じて前記氷スラリーを前記人体冷却デバイス冷凍槽に補充する、
ことを特徴とする請求項６に記載の人体冷却デバイス冷凍システム。
【請求項８】
前記人体冷却デバイス冷凍槽は、前記人体冷却デバイス及び／又は前記冷却ベルトをその内部に収納するラックを備える、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の人体冷却デバイス冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温環境下で作業するための作業服内環境を冷却する人体冷却デバイス及び人体冷却デバイス冷凍システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
夏場等の高温環境下で作業を行う際には、体温の異常な上昇を抑えるために、様々なタイプの作業服が開発されている。このような作業服としては、例えば、特許文献１において、外部の空気を取り込むファンを備えてなる空調服であって、空調服が表地と裏地を有しており、空調服の表地と裏地との間の空間に空気の流れを強制的に生じさせる空調服が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２においては、空気吸込口と空気排出口を有する送風機ケースと、この送風機ケース内に設けた送風ファンと、この送風ファンを駆動するモータと、このモータに接続した制御部と、この制御部に接続した操作スイッチと、前記制御部とモータに接続された携帯電源とを備え、前記制御部に、温度と、湿度の少なくとも一つを検出するセンサーを接続し、このセンサーを、前記送風機ケースの、空気吸込口から空気排出口までの風路の一部に配置した冷却衣服用送風機が開示されている。
【０００４】
ところが、これらの作業服においては、小型の送風ファンにより環境空気を送り込む構成であるため、装着者の体温が上昇し発汗した汗を環境空気の流れにより蒸発させるものであり、その冷却効果は限定的である。また、これらの空冷式作業服は、嵩張り、動きにくく、さらには、バッテリーを常時携帯する必要があるといった問題も有している。
【０００５】
これらの課題に対しては、衣服本体と、上記衣服本体の内側に設けられて畜冷材を収容するポケット部とを備え、上記冷却服を構成する繊維素材が難燃性繊維からなることを特徴とする熱所作業用冷却服が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。この特許文献３の熱所作業用冷却服によれば、人体に十分な冷感を与え、畜冷材の装填が容易で、作業員の作業性もよく、難燃性の基準を満たすとの効果を奏する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−１６８４８５号公報
【特許文献２】特開２０１９−００７１０３号公報
【特許文献３】特開２０１８−５３３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３に記載された熱所作業用冷却服では、畜冷材の放熱に伴い冷却能力が著しく低下するため、冷却服内の畜冷材の補充又は交換作業が頻繁に必要となってしまうといった問題を有していた。
【０００８】
本発明は、小型、軽装でありながら、冷熱で作業服内環境を改善することができるとともに、長時間にわたって温度管理を行うことができる保冷材を用いた、高温環境下作業用の人体冷却デバイスと、この人体冷却デバイスを冷凍するためのエネルギー効率の良い、ポータブルな人体冷却デバイス冷凍システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の人体冷却デバイスは、
装着者の身体を冷却するための保冷材を複数個内蔵する人体冷却デバイスであって、
前記保冷材は、可撓性を有する２枚の樹脂シート間に保冷剤を平板状に封入したものであり、前記人体冷却デバイスの外布と内布との間において、断熱材を介して配置される。
【００１０】
前記保冷材は、前記樹脂シートによって前記保冷材が複数個連結された冷却ベルトとして形成され、前記冷却ベルトが前記人体冷却デバイスから着脱可能に内蔵されている。
【００１１】
前記保冷剤は、塩が水に溶解したブライン又は不凍液を含むブラインである。
【００１２】
前記保冷材は、それぞれ異なる凝固点を有する複数種類の保冷剤を前記人体冷却デバイスにおいて分散配置されている。
【００１３】
前記保冷材は、前記人体冷却デバイスの装着者の心臓及び／又は腸に対向する領域に配置されている。
【００１４】
本発明の人体冷却デバイス冷凍システムは、
供給されたブラインの一部からフレークアイスを生成し、供給されたブラインの残部を冷却する氷スラリー原料製造部と、
前記氷スラリー原料製造部によって生成された前記フレークアイスと冷却された前記ブラインとが供給され、前記フレークアイスと冷却された前記ブラインとを混合した氷スラリーを貯留するフレークアイス貯留タンクと、
保冷剤を封入した保冷材を複数個内蔵する人体冷却デバイス及び／又は保冷剤を封入した保冷材が複数個連結され人体冷却デバイスに内蔵させるための冷却ベルトをその内部に収納できる空間を有し、前記フレークアイス貯留タンクから供給される前記氷スラリーを前記空間に貯留し、貯留された前記氷スラリーを前記空間で循環させ、前記人体冷却デバイス及び／又は前記冷却ベルトを冷凍させる人体冷却デバイス冷凍槽と、
を備え、
前記ブラインの凝固点が前記保冷剤の凝固点より低い。
【００１５】
前記フレークアイス貯留タンクは、前記人体冷却デバイス冷凍槽内に収納された前記人体冷却デバイス及び／又は前記冷却ベルトの合計冷熱量に応じて前記氷スラリーを前記人体冷却デバイス冷凍槽に補充する。
【００１６】
前記人体冷却デバイス冷凍槽は、前記人体冷却デバイス及び／又は前記冷却ベルトをその内部に収納するラックを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、小型、軽装でありながら、冷熱で作業服内環境を改善することができるとともに、長時間にわたって温度管理を行うことができる保冷材を用いた、高温環境下作業用の人体冷却デバイスと、この人体冷却デバイスを冷凍するためのエネルギー効率の良い、ポータブルな人体冷却デバイス冷凍システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の人体冷却デバイス冷凍システムに用いられる人体冷却デバイスを示す概念図である。
【図２】本発明の人体冷却デバイス冷凍システムに用いられる人体冷却デバイスの保冷材周辺を示す断面図である。
【図３】本発明の人体冷却デバイス冷凍システムの一実施形態を示す概念図である。
【図４】本発明の人体冷却デバイス冷凍システムにおけるフレークアイス製造システムの実施形態を示す概念図である。
【図５】本発明の人体冷却デバイス冷凍システムの他の実施形態を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る人体冷却デバイス及び人体冷却デバイス冷凍システムについて図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
＜定義＞
本発明の人体冷却デバイス及び人体冷却デバイス冷凍システムにおいて使用している用語について、発明を明確にするために、ここで定義する。
【００２１】
ブラインとは、凝固点が０℃以下となる塩等の水溶液又は不凍液である。ブラインは、装着者の身体を冷却するために人体冷却デバイス内に内装される保冷剤に用いることができる。また、ブラインは、保冷剤を冷凍させるための冷凍システムにも後述の氷スラリーとして用いることができる。凝固点は溶質の種類、濃度によって変化するが、保冷剤を冷凍させるための冷凍システムのブラインは、保冷剤の凝固点より低い凝固点となるように選定する。
【００２２】
例えば、保冷剤が飽和食塩水（凝固点が−２１℃）である場合は、ブラインは、凝固点が−５５℃の塩化カルシウム水溶液（３０％水溶液）を採用する。ブラインは、保冷剤が例えば塩化マグネシウム水溶液（飽和状態で凝固点が−２６．２７℃）の場合、保冷剤の凝固点よりも凝固点が低い（温度差が２０℃以上であることが好ましい）塩化カルシウム（水溶液３０％で凝固点が−５５℃）、エチレングリコール水溶液（７０％水溶液で凝固点が−６０℃）等を採用してよい。このように保冷剤の凝固点と保冷剤を冷凍するためのブライン（後述の氷スラリー）の凝固点との間には、冷凍効率を確保するため少なくとも１０℃以上温度差を設けることが好ましい。
【００２３】
ハイブリッドアイスとは、溶質を含有する水溶液（ブライン）を、溶質の濃度がほぼ均一となるように凝固させた氷である。ハイブリッドアイスは、少なくとも（ａ）融解完了時の温度が０℃未満、かつ、（ｂ）融解過程で氷が融解した水溶液（ブライン）の溶質濃度の変化率（以下、「溶質濃度の変化率」と略称する場合がある）が３０％以内という条件を満たし、被冷凍品を効率よく冷凍することができるという特性を有している。
【００２４】
氷スラリーとは、ハイブリッドアイスをフレーク（剥片）状に加工したフレークアイス（固体）と、溶質を含有する水溶液（ブライン）とを所定の比率で混合させたシャーベット状の混合物であり、流動性を有している。これにより、保冷材に対し万遍なくフレークアイス（固体）を接触させることができるようになり、保冷材を急速冷凍することが可能となる。また、氷スラリーにフレークアイスを加えることにより、氷スラリーに含まれるフレークアイスとブラインとの構成比率を容易に調整することができる。
【００２５】
＜人体冷却デバイス＞
本発明の人体冷却デバイスについて図１及び２を参照して説明する。図１は本発明の人体冷却デバイスの概念図であり、図２はその人体冷却デバイスにおける保冷材周辺の断面図である。なお、図１において（ａ）は人体冷却デバイスの全体に保冷材が配置された構成であり、（ｂ）は人体冷却デバイスの装着者の心臓及び腸に対向する領域にのみ保冷材が配置された構成である。
【００２６】
本発明の人体冷却デバイスは、後述する本発明の冷却服冷凍システムにおいて、内蔵された保冷剤を氷スラリーにより凍結させて使用するものであり、高温環境下における装着者の体温を適正に制御するためのものである。図１（ａ）及び（ｂ）に示されているように、装着者の身体を冷却するための平板状の保冷材１１を複数個内蔵した構造を有しており、装着者の上半身体に配置されたものであってもよい。
【００２７】
本発明においては、図１（ａ）に示されたように、人体冷却デバイス１０ａの全体に保冷材１１が配置された構成であってもよく、また、図１（ｂ）に示されたように、冷却対象領域を限定して保冷材１１が配置された人体冷却デバイス１０ｂの構成であってもよい。体温上昇時において効率良く体温を制御するためには、血管が集中している心臓（大静脈）や腸（静脈）を重点的に冷却し、そこを流れる血液を冷やすことが効果的である。そのため、本発明の人体冷却デバイス１０ｂにおいては、図１（ｂ）に示されたように、人体冷却デバイス装着者の心臓（大静脈）及び腸（静脈）に対向する領域に保冷材１１が集中的に配置されることが好ましい。
【００２８】
本発明の人体冷却デバイス１０（以降１０ａ及び１０ｂの両者を含む場合１０と称す）は、冷却対象、例えば心臓（大静脈）及び腸（静脈）に対向する領域に保冷材１１が配置される構成であれば特に限定されるものではないが、装着者が人体冷却デバイス１０を装着した状態で動きやすく、また、人体冷却デバイス１０の着脱を容易にするため、ベストスタイルであることが望ましい。
【００２９】
また、本発明の人体冷却デバイス１０ｂは、装着者の心臓（大静脈）及び腸（静脈）に対向する領域に保冷材１１が集中的に配置された構成であるが、斜線で示した一方の肩部を削除した、肩部分が一方のみ（左側のみ）のタンクトップスタイルの態様であってもよい。このような態様によれば、装着者はさらに動きやくすなる。
【００３０】
以上をまとめると、本発明の人体冷却デバイス１０は、装着者の首に対向する部分はなく、少なくとも一方の肩掛領域を有し、少なくとも心臓（大静脈）及び腸（静脈）に対向する領域に保冷材１１が配置された構造を備えていればよい。
【００３１】
また、本発明の人体冷却デバイス１０においては、装着者が体を動かした際にも、保冷材１１を冷却対象に近接させ続ける構成であることが好ましい。例えば、本発明の人体冷却デバイス１０における冷却対象に対向する領域が、弾性力を有する素材からなる構成であることが好ましい。このような態様によれば、装着者が体を動かしたとしても、保冷材１１を常に冷却対象に近接させて冷却対象を冷却し続けることができる。
【００３２】
本発明の人体冷却デバイスに内蔵される保冷材１１は、図２に示されているように、冷凍時においても可撓性を有する２枚の樹脂シート２１間に密封状態で保冷剤２２を封入したものであることが、取り扱い性及び装着性の観点から好ましい。保冷剤は所定の溶質濃度を有する塩のブラインであることが好ましい。このような保冷材１１は、図２に示されたように、両側に断熱材２３を介して人体冷却デバイスの外布２４と内布２５との間に配置された状態で使用される。
【００３３】
樹脂シート２１の間に密閉的に保冷剤２２を封入した保冷材１１は、人体冷却デバイス内に一体的に取り付けられた構成とし、人体冷却デバイス１０をそのまま冷凍する態様であってもよい。この場合、人体冷却デバイス１０は、外気に接する外布２４、断熱材２３、保冷材１１、断熱材２３、装着者の衣服に接する内布２５の順に構成されている。ここで、人体冷却デバイス１０は、後述する人体冷却デバイス冷凍槽内で冷凍するため、外布２４、内布２５及び縫い目等からブラインが侵入しない防水タイプであることが好ましい。
【００３４】
また、保冷材１１は、樹脂シート２１によって保冷材１１が複数個連結された冷却ベルト（保冷材構造体）１２を形成し、人体冷却デバイスのインナーとして、このような冷却ベルト１２を複数組み合わせて人体冷却デバイス本体に着脱可能に内蔵する構成としてもよい。すなわち、保冷材１１は、人体冷却デバイス１０に設けられた外布２４、断熱材２３、断熱材２３、内布２５の構造の断熱材２３間の隙間に、冷却ベルト１２を挿入してホック止め又はファスナー止めする構成とすることも可能である。このような保冷材を着脱自在にする構成によれば、冷却ベルトのみを後述する人体冷却デバイス冷凍槽内で凍結することができるため、取り扱い性及び省スペースの観点から好ましい。なお、人体冷却デバイスの外布２４と内布２５との内側においては、平板状の保冷材１１が断熱材２３を介して配置されているため、装着者の皮膚に対する過冷却を防止するとともに、保冷材が溶解するまでの時間を十分に確保することができる。断熱材２３は、装着者の服装等に応じて、その材質の熱伝導度、厚み等を適宜設定することができる。場合によっては、断熱材２３を省略することも可能である。
【００３５】
本発明に適用可能な樹脂シート２１としては、保冷剤の凝固点以下の低温においても柔軟性を有する材料からなるものが好ましい。樹脂シート２１の材料としては、例えば、塩化ビニール等が挙げられる。このような構成によれば、冷凍状態でも取り扱いが容易となる。
【００３６】
また、本発明の人体冷却デバイス１０に用いられる保冷剤２２としては、塩が純水に溶解したブラインであることが好ましい。純水は、比熱が４．２１８Ｊ／（ｇ・Ｋ）、凝固点潜熱が３３３．６ｋＪ／ｋｇであり、他の物質に比べて比熱、凝固点潜熱とも大きいので、塩を水に溶解したブラインを冷凍させることによって単位容量当たり大きな冷熱を蓄えることができる。これらの保冷剤の凝固点としては、溶質の濃度を調節することにより適宜選択可能であるが、−２℃〜−２１℃であることが好ましい。このような保冷剤であれば、保冷剤が長時間凝固点付近に保持されるため、人体冷却デバイス内の温度を長時間快適な温度に保持できる。
【００３７】
また、本発明の人体冷却デバイスにおいては、それぞれ異なる凝固点を有する複数種類の保冷剤を組み合わせて人体冷却デバイス１０内に分散配置してもよい。このような態様によれば、人体冷却デバイス内の温度を段階的に保持することができる。例えば人体冷却デバイスにおける保冷剤として、凝固点がそれぞれ−２１℃、−１０℃、−５℃のものを用いると、最初の−２１℃において装着者に冷感を与え、その後、冷熱容量を考慮して、−１０℃及び−５℃に順次移行させることができる。なお、保持できる冷熱容量は、保冷剤のブライン濃度が薄くなる程大きくなる。例えば、保冷剤のブライン濃度が２３％の飽和ＮａＣｌブラインにおける保有冷熱（潜熱分）は、純水の７７％（１００％−２３％）に減少するのに対して、ブライン濃度が１０％のＮａＣｌブラインにおける保有冷熱（潜熱分）は、純水の９０％（１００％−１０％）である。
【００３８】
＜人体冷却デバイス冷凍槽＞
次に、本発明の人体冷却デバイス冷凍システムにおける人体冷却デバイス冷凍槽について図３を参照して説明する。図３は、保冷材を内蔵した人体冷却デバイス及び／又は冷却ベルト（以降被冷凍物と称す）を冷却するための人体冷却デバイス冷凍システムの概要を示し、（ａ）は人体冷却デバイス冷凍システムの平面図を含むイメージ図であり、（ｂ）は人体冷却デバイス冷凍システムの正面図を含むイメージ図である。人体冷却デバイス冷凍システム３０は、人体冷却デバイス冷凍槽３１と、氷スラリー供給部３２と、氷スラリー循環部３３と、ブライン抽出部３４と、氷スラリー製造システム３５とを備えている。
【００３９】
人体冷却デバイス冷凍槽３１は、その内部において、被冷凍物（人体冷却デバイス及び／又は冷却ベルト）３６を収納するとともに、この被冷凍物３６と氷スラリーＳとを所定の相対速度で接触させることにより、被冷凍物３６を冷凍する。具体的には、人体冷却デバイス冷凍槽３１は、ラック３７に収納させた被冷凍物３６と、所定の相対速度で人体冷却デバイス冷凍槽３１の内部を流れる氷スラリーＳとを接触させることにより被冷凍物３６を急速冷凍する。
【００４０】
ラック３７には、複数、例えば２０個の被冷凍物３６を収納することができ、被冷凍物３６を収納した状態でこのラック３７を人体冷却デバイス冷凍槽３１内に挿入する。ラック３７は、被冷凍物３６を複数収納する構造を有するが、この構造としては、複数の被冷凍物３６を上方から収納する構造であってもよく、複数の被冷凍物３６を横方向から収納する構造であってもよく、また、複数の被冷凍物３６を収納したユニットを複数重ね合わせて一体のラック３７とする構造であってもよい。
【００４１】
氷スラリー供給部３２は、人体冷却デバイス冷凍槽３１に対し、氷スラリーＳを供給するとともに、被冷凍物３６の冷熱量に応じて氷スラリーＳの適宜補充する。具体的には、氷スラリー供給部３２は、後述する氷スラリー製造システム３５により製造された氷スラリーＳを、後述する氷スラリー循環部３３を介して人体冷却デバイス冷凍槽３１に供給する。また、氷スラリーＳに対する被冷凍物３６による冷熱量が大きい場合には、追加の氷スラリーＳを追加補充する。
【００４２】
前述の通り、氷スラリーＳの凝固点は、被冷凍物３６の凝固点より少なくとも１０℃以上低温であることが好ましく、２０℃以上低温であることがより好ましい。
【００４３】
氷スラリー供給部３２は、氷スラリーＳの供給を行う際、人体冷却デバイス冷凍槽３１に設けられた図示しない氷スラリー表面位置センサーによって氷スラリー量を測定し、人体冷却デバイス冷凍槽３１の内部を流動する氷スラリーＳの量（液面高さ）を適量となるように調節する。これにより、人体冷却デバイス冷凍槽３１において、氷スラリーＳの供給過多によって人体冷却デバイス冷凍槽３１から氷スラリーＳが溢れ出てしまう事態や、氷スラリーＳの供給不足によって人体冷却デバイス冷凍槽３１において被冷凍物３６に氷スラリーＳが接触しない部分が生じることを防止することができる。
【００４４】
氷スラリー循環部３３は、人体冷却デバイス冷凍槽３１に氷スラリーＳを循環させる。具体的には、氷スラリー循環部３３は、スクリューコンベア３８を回転させることにより、氷スラリー供給部３２から供給された氷スラリーＳを人体冷却デバイス冷凍槽３１に循環させる。
【００４５】
人体冷却デバイス冷凍槽３１に送られた氷スラリーＳは、人体冷却デバイス冷凍槽３１において被冷凍物３６に接触し、その後、人体冷却デバイス冷凍槽３１から排出される。次いで、氷スラリー循環部３３は、スクリューコンベア３８を回転させることにより、人体冷却デバイス冷凍槽３１から排出された氷スラリーＳを再び人体冷却デバイス冷凍槽３１内に循環させる。
【００４６】
ここで、図３（ａ）の破線で囲まれた部分は、氷スラリー循環部３３の内部の様子を示している。なお、破線で囲まれた部分は、図３（ａ）において氷スラリー循環部３３の一部に過ぎないが、氷スラリー循環部３３の他の部分についても、破線で囲まれた部分と同様に、内部にスクリューコンベア３８が配置されていてもよい。
【００４７】
氷スラリー循環部３３には、氷スラリーＳ中のフレークアイスの濃度（ＩＰＦ：Ｉｃｅ  Ｐａｃｋｉｎｇ  Ｆａｃｔｏｒ）を計測する濃度計測部（図示しない）が備えられている。フレークアイスの濃度ＩＰＦは、「ＩＰＦ＝（フレークアイスの質量）／（フレークアイスの質量＋ブラインの質量）」で算出される。
【００４８】
氷スラリーＳのフレークアイスの濃度は、１０％以上かつ６０％以下であることが好ましい。フレークアイス製造システム３５は、後述するフレークアイス製造装置４０が製造するフレークアイスの量を制御することによって、フレークアイスの濃度を所定の値（目標）に保持することができる。フレークアイスの濃度の目標は、冷凍しようとする被冷凍物の種類によって適宜選択すればよい。氷スラリーＳの温度は、フレークアイスを加えても（氷スラリーＳに冷熱を加えても）、逆に被冷凍物を冷凍しても（氷スラリーＳから冷熱を取り去っても）、氷スラリーＳを生成するブラインの凝固点に保持されており、氷スラリーＳに対する熱授受によって氷スラリーＳのフレークアイスの濃度が変化する。従って、氷スラリーＳのフレークアイスの濃度を制御することで、氷スラリーＳの授受冷熱量（すなわち、人体冷却デバイス及び／又は冷却ベルトを冷凍させるために必要な合計冷熱量）を制御することができる。
【００４９】
濃度計測部は、図示しないが、入口、出口を有する実質的なバイパス管内にヒータ及び温度計を備えている。濃度計測部は、計測時には入口及び出口を閉じ、入口と出口の間に計測しようとする氷スラリーＳのサンプルを採取する。濃度計測部は、ヒータで所定の熱量を当該サンプルに加え、当該サンプルの温度変化を計測するものであってよい。
【００５０】
すなわち、氷スラリーＳのサンプルは、その中にフレークアイスが残っている間は凝固点温度を維持するため、その凝固点温度からの昇温タイミングはフレークアイスの濃度と関連し（印加する熱量が一定の場合、フレークアイスの濃度が高いほど、昇温タイミングは遅くなる）、氷スラリーＳのサンプルの温度変化から氷スラリーＳの濃度を特定できる。
【００５１】
ブライン抽出部３４は、氷スラリー循環部３３により人体冷却デバイス冷凍槽３１から排出された氷スラリーＳに含まれるブラインを抽出し、このブラインを氷スラリー製造システム３５に提供する。
【００５２】
図４は、フレークアイス製造システム３５の概要を示す模式図である。フレークアイス製造システム３５は、ブライン貯留タンク５１と、ポンプ５２と、ブライン配管５３と、ブラインタンク５４と、フレークアイス貯留タンク５５と、冷媒配管４８と、凍結点調節部５６と、フレークアイス製造装置４０とを含むように構成されている。
【００５３】
ブライン貯留タンク５１は、ハイブリッドアイスの原料となるブラインを貯える。ブライン貯留タンク５１に貯えられたブラインは、ポンプ５２を作動させることにより、ブライン配管５３を介して噴射部４３に供給される。噴射部４３に供給されたブラインは、ハイブリッドアイスを生成するための原料となる。
【００５４】
ブラインタンク５４は、ブライン貯留タンク５１内に貯留されたブラインが少なくなると、ブライン貯留タンク５１に対しブラインを供給する。なお、内筒の内周面で凍結することなく流下したブラインは、ブライン貯留タンク５１に貯えられ、ポンプ５２が作動されることによって再びブライン配管５３を介して噴射部４３に供給される。
【００５５】
フレークアイス貯留タンク５５は、フレークアイス製造装置４０の直下に配置され、フレークアイス製造装置４０のフレークアイス排出口から落下したフレークアイスを貯える。
【００５６】
フレークアイス貯留タンク５５の氷スラリーＳのフレークアイスの濃度は、同様にフレークアイス貯留タンク５５に設けられた濃度計測部（図示しない）により計測され、それをフレークアイス製造装置４０の運転にフィードバックさせることによって、所定の濃度ＩＰＦになるように制御されている。
【００５７】
凍結点調節部５６は、ブラインタンク５４からブライン貯留タンク５１に供給されるブラインの凍結点を調節する。例えばブラインは濃度によって異なる。このため、凍結点調節部５６は、ブライン貯留タンク５１に貯えられているブラインの濃度を調節する。
【００５８】
次に、上記構成を有するフレークアイス製造装置４０を含むフレークアイス製造システム３５の動作について説明する。
【００５９】
まず、冷媒供給部４７は、冷媒クリアランス４５に冷媒を供給し、内筒の内周面の温度を噴射部が噴射したブラインの凍結点より−１０℃程度低くなるように設定する。これにより、内筒の内周面に付着したブラインを凍結させることができる。
【００６０】
内筒の内周面が冷却されると、ポンプ５２は、ブライン貯留タンク５１からブライン配管５３を介して、噴射部４３にブラインを供給する。噴射部４３にブラインが供給されると、噴射部４３は、内筒の内周面に向けてブラインを噴射する。噴射部４３から噴射されたブラインは、内筒の内周面に接触すると、溶質である塩と溶媒である水とに分離する時間を与えられる間もなく瞬時に凍結しハイブリッドアイスとなる。このようにしてハイブリッドアイスが生成される。
【００６１】
ハイブリッドアイスは、ブラインを凍結させた氷であるため、融解過程における溶質の溶出速度の変化が少ないという特徴を有する。具体的には、ハイブリッドアイスが融解する過程でハイブリッドアイスが融解した水溶液の溶質濃度の変化率は３０％である。ここで、「融解過程でハイブリッドアイスが融解した水溶液の溶質濃度の変化率」とは、融解過程の任意のタイミングで融解した水溶液における溶質濃度に対する、融解完了時における水溶液の濃度の割合を意味する。なお、「溶質濃度」とは、水溶液に溶解している溶質の質量の割合を意味する。
【００６２】
内筒の内周面に生成されたハイブリッドアイスは、内筒内を回転する剥取部（スクレーパ）によって剥ぎ取られる。剥取部によって剥ぎ取られたハイブリッドアイスは、フレークアイスとしてフレークアイス排出口から落下する。フレークアイス排出口から落下したフレークアイスは、フレークアイス製造装置４０の直下に配置されたフレークアイス貯留タンク５５内に貯えられる。
【００６３】
また上述したように、凍結してハイブリッドアイスになることなく内筒の内周面を流下したブラインは、ブライン貯留タンク５１に貯えられ、ポンプ５２を作動させることによりブライン配管５３を介して噴射部４３に再び供給される。なお、ブライン貯留タンク５１内のブラインが少なくなると、ブラインタンク５４からブライン貯留タンク５１にブラインが供給される。
【００６４】
氷スラリーがフレークアイス製造装置４０を含むフレークアイス製造システムによって製造される。すなわち、フレークアイス製造装置４０のフレークアイス排出口から落下したフレークアイスがフレークアイス貯留タンク５５内に貯留され、このフレークアイス貯留タンク５５内にブラインが混合されることで、氷スラリーが製造される。
【００６５】
＜システム＞
本発明の人体冷却デバイス冷凍システムの使用方法について説明する。図５は、本発明の人体冷却デバイス冷凍システムの他の実施形態を示す概念図であるとともに、人体冷却デバイス冷凍システムの外観を示すイメージ図である。本発明の人体冷却デバイス冷凍システム３０は、図５に示すように、複数の人体冷却デバイス１０又は冷凍ベルト（図示しない）を固定したラック３７を人体冷却デバイス冷凍槽３１内に収納し、氷スラリー製造システム３５から供給された氷スラリーを氷スラリー循環部３３介して人体冷却デバイス冷凍槽３１内を循環させる構成である。人体冷却デバイス冷凍槽３１には、図示しない蓋部が設けられており、人体冷却デバイス１０を冷凍するときに閉じることにより冷熱が逃げないようにできる。この人体冷却デバイス冷凍システム３０における人体冷却デバイス冷凍槽３１としては、容量が１５０〜３００Ｌ程度の小型（冷蔵庫サイズ）とすることができる。このような構成であれば、容量１５０〜３００Ｌ程度の小型でありながら、一度に４０〜１００着分の冷却作業着又は冷却ベルトを冷却することができる。
【００６６】
また、本発明の人体冷却デバイス保冷システムを運用するためには、人体冷却デバイスが冷却能力を保持している時間（例えば４５分）毎に、保冷材を内包した人体冷却デバイス１０及び／又は人体冷却デバイス内の冷却ベルト（保冷材構造体）を取り換えることとなる。つまり、人体冷却デバイス１０を使用中に交換用の人体冷却デバイス１０又は人体冷却デバイスの冷却ベルトを凍結させておく必要があるため、使用者数の少なくとも２倍の人体冷却デバイス１０又は冷却ベルトを用意しておかなければならない。したがって、本発明の人体冷却デバイス冷凍システムは、例えば２０〜５０人分の作業服内環境を冷却するためには、少なくともその倍の４０〜１００着分の人体冷却デバイス１０又は冷却ベルトを用意することが必要である。
【００６７】
人体冷却デバイス１０又は冷却ベルトが冷却能力を保持している時間は、環境温度、作業負荷に応じて変動するため、人体冷却デバイス１０又は冷却ベルトの数量は十分余裕を持って準備しておくべきである。さらに、本発明の人体冷却デバイス冷凍システムに用いられる人体冷却デバイス１０又は冷却ベルトにおいては、交換時間を知らせるタイマーや融解状態を示すセンサー等を設けてもよい。
【００６８】
さらに、本発明の人体冷却デバイス冷凍システムにおいては、全員が一斉のタイミングで交換するのではなく、例えば数班編成として交換時間をずらすことにより、効率良く人体冷却デバイス１０又は冷却ベルトの交換を行うことができる。
【００６９】
各人体冷却デバイスに、装着者のバイタル（体温、血圧、心拍、呼吸数等）を収集するセンサーを配置してもよい。これらの情報は現場の管理サーバー（図示しない）に送信され、当該管理サーバーは各装着者のバイタル情報を分析して該当する装着者に、人体冷却デバイスの交換、作業従事の中断等の指示を送信することができる。バイタルセンサーを用いることによって、装着者毎の管理が可能となる。管理サーバーは、人体冷却デバイス冷凍システムと一体になっていてよい。
【００７０】
本発明の人体冷却デバイス冷凍システムでは、エアブラスト等の低温空気流を利用した冷凍技術と比較すると、氷スラリーの熱伝導度が空気の熱伝導度に比べて格段に大きいため、人体冷却デバイス又は冷却ベルトの冷凍時間を大幅に短縮することができる。すなわち、エアブラスト等の低温圧縮空気を利用した冷凍技術では、冷凍時間が１０〜３０時間であるのに対して、本発明の冷凍システムによれば冷凍時間は３０分程度となる。
【００７１】
また、本発明の人体冷却デバイス冷凍システムの装置サイズは、同じ被冷凍物を冷凍するためのエアブラスト式の装置サイズに比較して格段に小型化できる。本発明の人体冷却デバイス冷凍システムによれば、例えば、２０人〜５０人の現場で１人あたり２回分の人体冷却デバイス１０又は冷却ベルト（４０〜１００着分）を冷蔵庫サイズのシステム１台でまとめて冷凍できる。
【００７２】
仮に２０人〜５０人の現場において本発明と同等の人体冷却デバイスの冷凍をエアブラスト等の冷凍技術で行うとすると、エアブラスト等の冷凍技術による冷凍では１０〜３０時間を要することから、１人あたり８〜１０着程度の人体冷却デバイスを用意してそれらを予め冷凍しておくことが必要になる。エアブラスト等の冷凍技術による冷凍装置は、同じ被冷凍物を冷凍するための本発明の人体冷却デバイスの装置サイズより格段に大きい上に、１人あたり冷凍すべき人体冷却デバイスも増えるため、さらに大きな装置サイズとなる。このような大きな装置を各現場に置くことは不可能であるため、実際に本発明の人体冷却デバイスを運用するとすれば冷凍工場でまとめて冷凍することになる。また、この場合、冷凍工場でまとめて冷凍した人体冷却デバイスを各現場に運搬することが必要になるとともに各現場で人体冷却デバイスを冷凍保管しておくための保冷庫も必要となる。
【００７３】
本発明の人体冷却デバイス冷凍システムによれば、上述のように、例えば、２０人〜５０人の現場において１人あたり２着（予備を含めても３着）の人体冷却デバイス１０又は冷却ベルトを用意すればよく、各現場にシステム（装置）を置いて各現場で完結した人体冷却デバイスの運用を行うことができる。この結果、人体冷却デバイス１０又は冷却ベルトの各現場への運搬、冷凍保管しておくための保冷庫も不要になり、大幅な人員削減、コストダウンが可能である。
【００７４】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施形態や変形例も含むものである。また本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更や上記の実施形態の組み合わせを施してもよい。
【００７５】
以上まとめると、本発明が適用される人体冷却デバイスは、
装着者の身体を冷却するための保冷材１１を複数個内蔵する人体冷却デバイス１０であって、
前記保冷材１１は、可撓性を有する２枚の樹脂シート２１間に保冷剤２２を平板状に封入したものであり、前記人体冷却デバイスの外布２４と内布２５との間において、断熱材２３を介して配置される。
【００７６】
この人体冷却デバイスは、可撓性を有する樹脂シート間に保冷剤を封入しているため、冷凍状態でも取り扱いが容易であるとともに、保冷剤が断熱材を介して配置されているため、装着者の皮膚に対する過冷却を防止するとともに、冷却時間を十分に確保することができる。
【００７７】
本発明が適用される人体冷却デバイスにおいて、
前記保冷材１１は、前記樹脂シート２１によって前記保冷材１１が複数個連結された冷却ベルトとして形成され、前記冷却ベルトが前記人体冷却デバイス１０から着脱可能に内蔵されている。
【００７８】
この人体冷却デバイスは、着脱可能な冷却ベルトを用いることにより、人体冷却デバイス全体を冷凍することなく、冷却ベルトのみを冷却することが可能となり、効率的に保冷材を凍らせることができる。
【００７９】
本発明が適用される人体冷却デバイスにおいて、
前記保冷剤は、塩が水に溶解したブライン又は不凍液を含むブラインである。
【００８０】
この人体冷却デバイスは、保冷剤として塩が水に溶解したブライン又は不凍液を含むブラインを用いることにより、効率良くかつ長時間に亘って冷却効果を発揮することができる。
【００８１】
本発明が適用される人体冷却デバイスにおいて、
前記保冷材１１は、それぞれ異なる凝固点を有する複数種類の保冷剤２２を前記人体冷却デバイス１０において分散配置されている。
【００８２】
この人体冷却デバイスは、融解温度が異なる複数種類の保冷材を用いることにより、人体冷却デバイス内の温度を段階的に保持することができる。
【００８３】
本発明が適用される人体冷却デバイスにおいて、
前記保冷材１１は、前記人体冷却デバイス１０の装着者の心臓及び／又は腸に対向する領域に配置されている。
【００８４】
この人体冷却デバイスは、装着者の心臓や腸付近に保冷材を配置することにより、冷却効率を向上させることができる。
【００８５】
本発明が適用される人体冷却デバイス冷凍システムにおいて、
供給されたブラインの一部からフレークアイスを生成し、供給されたブラインの残部を冷却する氷スラリー原料製造部と、
前記氷スラリー原料製造部によって生成された前記フレークアイスと冷却された前記ブラインとが供給され、前記フレークアイスと冷却された前記ブラインとを混合した氷スラリーを貯留するフレークアイス貯留タンクと、
保冷剤を封入した保冷材を複数個内蔵する人体冷却デバイス及び／又は保冷剤を封入した保冷材が複数個連結され人体冷却デバイスに内蔵させるための冷却ベルトをその内部に収納できる空間を有し、前記フレークアイス貯留タンクから供給される前記氷スラリーを前記空間に貯留し、貯留された前記氷スラリーを前記空間で循環させ、前記人体冷却デバイス及び／又は前記冷却ベルトを冷凍させる人体冷却デバイス冷凍槽と、
を備え、
前記ブラインの凝固点が前記保冷剤の凝固点より低い。
【００８６】
この人体冷却デバイス冷凍システムは、氷スラリー原料製造部において、ブラインの一部からフレークアイスが製造され、ブラインの残部が冷却され、このフレークアイスとブラインとが貯水タンク内に貯留されることで、氷スラリーを製造し、保冷材を複数個内蔵する人体冷却デバイス及び／又は保冷材が複数個連結され人体冷却デバイスに内蔵させるための冷却ベルトをその内部に収納させた人体冷却デバイス冷凍槽に、この氷スラリーを貯留及び循環させることにより、複数の人体冷却デバイス及び／又は冷却ベルトを冷凍させることができる。
【００８７】
本発明が適用される人体冷却デバイス冷凍システムにおいて、
前記フレークアイス貯留タンクは、前記人体冷却デバイス冷凍槽内に収納された前記人体冷却デバイス及び／又は前記冷却ベルトを冷凍させるために必要な合計冷熱量に応じて前記氷スラリーを前記人体冷却デバイス冷凍槽に補充する。
【００８８】
この人体冷却デバイス冷凍システムは、人体冷却デバイス及び／又は冷却ベルトを冷凍させるために必要な合計冷熱量に応じてフレークアイス貯留タンクから人体冷却デバイス冷凍槽内に氷スラリーを補充することができる。
【００８９】
本発明が適用される人体冷却デバイス冷凍システムにおいて、
前記人体冷却デバイス冷凍槽は、前記人体冷却デバイス及び／又は前記冷却ベルトをその内部に収納するラックを備える。
【００９０】
この人体冷却デバイス冷凍システムは、人体冷却デバイス冷凍槽内にラックを備えることにより、複数の人体冷却デバイス及び／又は冷却ベルトを一度に冷凍することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１０，１０ａ，１０ｂ…人体冷却デバイス、１１…保冷材、１２…冷却ベルト、２１…樹脂シート、２２…保冷剤、２３…断熱材、２４…外布、２５…内布、３０…人体冷却デバイス冷凍システム、３１…人体冷却デバイス冷凍槽、３２…氷スラリー供給部、３３…氷スラリー循環部、３４…ブライン抽出部、３５…氷スラリー製造システム、３６…被冷凍物、３７…ラック、３８…スクリューコンベア、４０…フレークアイス製造装置、４１…ドラム、４２…回転軸、４３…噴射部、４４…ロータリージョイント、４５…冷媒クリアランス、４６…回転制御部、４７…冷媒供給部、４８…冷媒配管、５１…ブライン貯留タンク、５２…ポンプ、５３…ブライン配管、５４…ブラインタンク、５５…フレークアイス貯留タンク、５６…凍結点調節部。
【図１】
2020128603.tif 000003
【図２】
2020128603.tif 000004
【図３】
2020128603.tif 000005
【図４】
2020128603.tif 000006
【図５】
2020128603.tif 000007