(57)【要約】      （修正有）【課題】ペルチェ素子の温度飽和を防止し、かつ装置の簡素化・軽量化を図った人体冷暖房装置を提供する。【解決手段】人体冷暖房装置１は、人体２の皮膚に対向する面３１を有するチューブ体３と、チューブ体内に圧力空気を送り込む空気供給手段７と、チューブ体内部の圧力空気を熱処理するペルチェ素子５，５，…と、ペルチェ素子と空気供給手段に電力を供給する電源部９とを備え、チューブ体には人体の皮膚面２１に対向する面に複数の空気吹出し孔３２，３２，…が穿設されていて、空気吹出し孔の孔径が空気導入部３３から遠ざかるに従って大きく穿設されたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペルチェ素子によって熱処理をした空気を人体に向け送り出すことにより人体を冷暖房できる人体冷暖房装置であって、
人体の皮膚に対向する面を有するチューブ体と、
前記チューブ体内に圧力空気を送り込む空気供給手段と、
前記チューブ体に設けられ前記チューブ体内の圧力空気を熱処理するペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子と前記空気供給手段に電力を供給する電源部とを備え、
前記チューブ体は、人体の皮膚に対向する面に複数の空気吹出し孔が穿設されていることを特徴とする人体冷暖房装置。
【請求項２】
前記チューブ体は、その一部に空気供給手段からの圧力空気を取り込む空気導入部が設けられており、かつ前記人体の皮膚に対向する面に前記空気導入部から所定間隔で複数の空気吹出し孔が穿設されており、
前記各空気吹出し孔は、前記空気導入部から遠ざかるに従って孔径が大きく穿設されていることを特徴とする請求項１記載の人体冷暖房装置。
【請求項３】
前記ペルチェ素子は、一方の発熱又は吸熱する面が前記チューブ体の内部面側に向けられ、かつ他方の吸熱又は発熱する面が前記チューブ体の外部面側に向けられた状態で前記チューブ体に固定されていることを特徴とする請求項１記載の人体冷暖房装置。
【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て身体を冷暖房できる人体冷暖房装置に関し、特にペルチェ素子によって熱処理をした空気を人体に向け送り出すことにより人体を冷暖房できる人体冷暖房装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の人体冷暖房装置は、金属シートとペルチェ素子とを組み合わせて構成したものが知られている。この人体冷暖房装置は、首等に装着する熱伝導の良好な金属シートと、当該金属シートに固着されたペルチェ素子と、前記ペルチェ素子に電力を供給する直流電源とを主要素として構成されている。そして、電源からペルチェ素子に流す電流の極性を代えることにより、冷房又は暖房効果を発揮させるものである。
【０００３】
このような従来装置において、第１の従来装置は、ペルチェ素子の金属シートとは反対の面であって、当該ペルチェ素子の発熱又は吸熱する面に熱媒体を循環させるように構成し、当該ペルチェ素子が発熱するときには吸熱し、又は当該ペルチェ素子が吸熱するときには熱を供給することにより、ペルチェ素子の効率を向上させたものがある（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
また、第２の従来装置は、金属シートを折り畳み可能にし、持ち運びを容易にし、また、折り畳み可能とするための工夫をしたものである（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５２６４６４８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５４１８１号公報
【特許文献３】特許第５８５４３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記各従来技術は、金属シートが人体の皮膚に直接触れることにより冷暖房効果を人体に与えるものであるため、ペルチェ素子の上限温度（又は下限温度）を超えたときに、それ以上の暖房（又は冷房）効果を人体に与えることができないという問題があり、これを防止しようとしてペルチェ素子を多量に配置すれば装置重量が重くなりかつ電源容量も大きくなるという問題があった。
【０００７】
さらに、上記各従来技術によれば、ペルチェ素子の効率を向上させるため冷温媒体を循環させていることから、循環させるための装置が必要となり、装置が複雑化か重量化する問題があった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、ペルチェ素子の温度飽和を防止し、かつ装置の簡素化・軽量化を図った人体冷暖房装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ペルチェ素子によって熱処理をした空気を人体に向け送り出すことにより人体を冷暖房できる人体冷暖房装置であって、
人体の皮膚に対向する面を有するチューブ体と、
前記チューブ体内に圧力空気を送り込む空気供給手段と、
前記チューブ体に設けられ前記チューブ体内の圧力空気を熱処理するペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子と前記空気供給手段に電力を供給する電源部とを備え、
前記チューブ体は、人体の皮膚に対向する面に複数の空気吹出し孔が穿設されていることを特徴とするものである。
請求項２記載の発明に係る人体冷暖房装置における前記チューブ体は、請求項１において、その一部に空気供給手段からの圧力空気を取り込む空気導入部が設けられており、かつ前記人体の皮膚に対向する面に前記空気導入部から所定間隔で複数の空気吹出し孔が穿設されており、
前記各空気吹出し孔は、前記空気導入部から遠ざかるに従って孔径が大きく穿設されていることを特徴とするものである。
請求項３記載の発明に係る人体冷暖房装置における前記ペルチェ素子は、請求項１において、一方の発熱又は吸熱する面が前記チューブ体の内部面側に向けられ、かつ他方の吸熱又は発熱する面が前記チューブ体の外部面側に向けられた状態で前記チューブ体に固定されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、チューブ体内に圧力空気を送り込み、ペルチェ素子で前記チューブ体内の圧力空気を熱処理した後、チューブ体に設けた複数の空気吹出し孔から熱処理後の空気を人体に吹きつけるようにしたため、人体とペルチェ素子との間に空気層を形成でき、人体とペルチェ素子の間が間接遮断されることにより、ペルチェ素子の上限温度（又は下限温度）に関係なく冷暖房効果を人体に与えることができるほか、ペルチェ素子の上限温度（又は下限温度）に関係しないということを実現できたことによりペルチェ素子を少なくすることができ、それにより装置の軽量化もできるという利点がある。
【００１１】
さらに、本発明によれば、ペルチェ素子の効率を向上させるため必要な冷温媒体を循環させることがないことから、装置が簡素化できるほか軽量化も図れるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態に係る人体冷暖房装置を示す概念図である。
【図３】本発明の実施形態に係る人体冷暖房装置におけるチューブ及びペルチェ素子を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る人体冷暖房装置におけるチューブを示す底面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る人体冷暖房装置におけるチューブ及びペルチェ素子を示す側面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る人体冷暖房装置におけるチューブ及びペルチェ素子を示す図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る人体冷暖房装置を示す概念斜視図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る人体冷暖房装置の使用例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明の原理を説明するための図である。図１に示す原理図において、人体冷暖房装置１は、チューブ体３と、ペルチェ素子５，５，…と、空気供給手段７とを主な要素として構成されている。前記チューブ体３は、所定の柔軟性を備えた偏平ワーム（断面楕円形の筒体）からなり、人体２の皮膚面２１に対向する面３１には複数の空気吹出し孔３２，３２，…が穿設されている。
【００１５】
前記チューブ体３には、ペルチェ素子５，５，…が次のように設けられている。すなわち、前記ペルチェ素子５，５，…は、一方の発熱又は吸熱する面５１，５１，…が前記チューブ体３の内部面側に向けられ、かつ他方の吸熱又は発熱する面５２，５２，…が前記チューブ体３の外部面側に向けられた状態で前記チューブ体３に固定されている。前記ペルチェ素子５，５，…の面５２，５２，…が取り付けられている前記チューブ体３の領域は、発熱又は吸熱が効率よくできるように熱伝導や熱伝達がよい素材から構成する等の配慮がなされている。
【００１６】
前記チューブ体３の内部には、空気供給手段７から圧力空気が注入されるようになっている。また、前記ペルチェ素子５，５，…及び空気供給手段７には、電源９から電力が供給されるようになっている。
【００１７】
このように構成された人体冷暖房装置１において、前記チューブ体３の内部には、空気供給手段７から圧力空気が送り込まれる。この圧力空気は、チューブ体３の内部において、ペルチェ素子５，５，…により熱処理される。熱処理された後の圧力空気は、前記チューブ体３に設けられた複数の空気吹出し孔３２，３２，…から人体２の皮膚面２１に吹きつけられる。
【００１８】
これにより、前記チューブ体３は、人体２の皮膚面２１から浮き上がり、所定のギャップｇが生じることになる。つまり、ペルチェ素子５，５，…は、チューブ体３の内部空間に加えて、さらに人体２の皮膚面２１との間にできるギャップｇによって、人体２の皮膚面２１との間が隔てられることにより人体２とペルチェ素子５，５，…との間には大きな空気層が形成されることになる。
【００１９】
その結果、人体２の皮膚面２１とペルチェ素子５，５，…との間が間接遮断されることになり、ペルチェ素子の上限温度（又は下限温度）に関係がなくなり、効果的な冷暖房効果を人体に与えることができるほか、ペルチェ素子の上限温度（又は下限温度）の限界を関係なくすることができたことによりペルチェ素子を熱処理に必要な数量だけにすることができ、それにより電力消費を少なくすることができ、かつ装置の軽量化を図ることができることになる。
【００２０】
さらに、本発明の原理的構成によれば、ペルチェ素子５，５，…の効率を向上させるため必要な冷温媒体を循環させる必要がないことから、装置構成が簡素化できるほか軽量化も図れることになる。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態に係る人体冷暖房装置を示す概念斜視図である。
この図２においても、図１に示す人体冷暖房装置の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００２２】
図２に示す人体冷暖房装置１は、ペルチェ素子５，５，…によって熱処理をした空気を人体２に向け送り出すことにより人体２を冷暖房できる装置であって、具体的な構成について次に説明する。
【００２３】
この人体冷暖房装置１も、チューブ体３と、ペルチェ素子５，５，…と、空気供給手段７と、電源部９とを主要素として構成されている。
【００２４】
この人体冷暖房装置１において、前記チューブ体３は、所定の柔軟性を備えた偏平ワーム（断面楕円形状の筒体）からなり、前記チューブ体３に設けられた一面３１を人体２の皮膚面２１に対向するような構造になっている。前記チューブ体３の人体２の皮膚面２１に対向する一面３１には、複数の空気吹出し孔３２，３２，…が穿設されている。
【００２５】
空気供給手段７は、チューブ体３の内部に圧力空気を送り込むことができる。空気供給手段７は、有圧ファンを備えた送風部７１と、空気導入ホース７２とからなり、前記送風部７１の有圧ファンで送風された圧力空気を空気導入ホース７２を介してチューブ体３の内部に送りこむことができる。
【００２６】
前記チューブ体３の内部には、ペルチェ素子５，５，…が所定間隔で設けられており、前記チューブ体３の内部の圧力空気を熱処理することができる。前記ペルチェ素子５，５，…は、一方の発熱又は吸熱する面５１，５１，…が前記チューブ体３の内部面側に向けられ、かつ他方の吸熱又は発熱する面５２，５２，…が前記チューブ体３の外部面側に向けられた状態で前記チューブ体３に固定されている。前記ペルチェ素子５，５，…の面５２，５２，…が取り付けられている前記チューブ体３の領域は、発熱又は吸熱が効率よくできるように熱伝導や熱伝達がよい素材から構成する等の配慮がなされている。
【００２７】
前記ペルチェ素子５，５，…と前記空気供給手段７の送風部７１の有圧ファンには、電源部９から電力を供給できるよう回路構成されている。
【００２８】
図３乃至図６は、本発明の実施形態に係る人体冷暖房装置におけるチューブ及びペルチェ素子を説明するために示す図である。これら図３乃至図６においても、図１又は図２と同一構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００２９】
これらの図において、前記チューブ体３は、図４に示すように偏平ワーム（断面楕円形状の筒体）を採用している。前記チューブ体３は、当該チューブ体３の一部に空気供給手段７からの圧力空気を取り込む空気導入部３３が設けられている。また、前記チューブ体３は、図４及び図５に示すように、前記人体２の皮膚面２１に対向する面３１に複数の空気吹出し孔３２，３２，…が穿設されている。前記複数の空気吹出し孔３２，３２，…は、前記空気導入部３３から前記空気導入部３３の反対側に向って所定間隔で穿設されている。前記空気吹出し孔３２，３２，…は、図４に示すように、前記空気導入部３３から遠ざかるに従って孔径Ｄが大きく穿設されている。このように孔径Ｄを穿設する理由は、空気吹出し孔３２，３２，…から吹き出される空気量をどの空気吹出し孔３２，３２，…からも等しく吹き出させるようにするためである。
【００３０】
また、前記ペルチェ素子５，５，…は、図３乃至図５に示すように、前記チューブ体３の内部に一定間隔で設けられている。各ペルチェ素子５，５，…は、図６に示すように、一方の発熱（又は吸熱）する面５１を前記チューブ体３の内部面側に向けられ、かつ他方の吸熱（又は発熱）する面５２が前記チューブ体３の外部面側に向けられた状態で、前記チューブ体３の内部に固定されている。なお、前記チューブ体３の外部面側に向けられた他方の吸熱（又は発熱）する面５２は、前記チューブ体３の外部との間で熱交換が良好になるように工夫されている。さらに、前記チューブ体３の内部であって前記一方の発熱（又は吸熱）面５１側には、Ｇシート（遮水シート）等で構成された熱拡散フレアースカート３３を設けることにより、前記チューブ体３の内部の圧力空気と良好に熱交換できるようにすることができる。
【００３１】
このような人体冷暖房装置１は次のように使用される。
まず、前記チューブ体３を、図示しない固定具を用いて人体２の皮膚面２１に当接させる。電源部９の電源スイッチ（図示せず）をオンとし、前記電源部９から空気供給手段７の送風部７１の有圧ファンとペルチェ素子５，５，…とにそれぞれ電力を供給する。
【００３２】
これにより、前記空気供給手段７の送風部７１の有圧ファンから空気導入ホース７２を介してチューブ体３の内部に圧力空気が供給される。
【００３３】
このチューブ体３の内部の圧力空気は、ペルチェ素子５，５，…により熱処理がされる。ペルチェ素子５，５，…に流す電流の向きによって、冷房又は暖房を選択することができるが、ここでは冷房することで説明する。
【００３４】
すると、ペルチェ素子５，５，…は、前記チューブ体３の内部の圧力空気の熱を吸熱面５１を介して吸熱して冷却する。前記ペルチェ素子５，５，…の各吸熱面５１，５１，…で吸熱された熱は、前記ペルチェ素子５，５，…の発熱面５２，５２，…を介して外気に放出される。これにより、前記チューブ体３の内部の圧力空気は、ペルチェ素子５，５，…によって熱処理されたことになる。
【００３５】
前記チューブ体３の内部の熱処理された空気は、前記面３１の空気吹出し孔３２，３２，…から人体２の皮膚面２１に向けて吹き出すことになる。これによって、前記チューブ体３は、空気の圧力によって皮膚面２１とチューブ体３の面３１との間にギャップｇが形成されることになる。
【００３６】
本実施の形態では、上述したように前記人体２の皮膚面２１とペルチェ素子５，５，…との間に空気層を形成されることになり、人体２の皮膚面２１とペルチェ素子５，５，…との間が間接遮断されることになり、ペルチェ素子５，５，…の上限温度（又は下限温度）に関係なく冷暖房効果を人体に与えることができることになる。
【００３７】
また、本実施の形態によれば、所定の冷暖房効果を得るために必要なペルチェ素子５，５，…を少なくすることができるほか、ペルチェ素子５，５，…が少なくてよいことから装置の軽量化もできる。
【００３８】
さらに、本実施の形態によれば、ペルチェ素子５，５，…の効率を向上させるため必要な冷温媒体を循環させるための装置が必要ではないので、装置を簡素化できるほか軽量化も図れることになる。
【００３９】
図７は、本発明の他の実施形態に係る人体冷暖房装置を示す概念斜視図である。図７においても、図１乃至図６に示す装置の構成要素と同一構成要素には、同一の符号を付して説明する。
【００４０】
この図７に示す本発明の他の実施形態に係る人体冷暖房装置１Ａが、図１乃至図６に示す実施の形態と異なるところは、チューブ体の形状が異なるだけであって、他の構成要素には変更がない。
【００４１】
すなわち、図７に示す他の実施形態に係る人体冷暖房装置１Ａは、略Ｕ字状あるいは馬蹄形状に形成したチューブ体３Ａと、ペルチェ素子５，５，…と、空気供給手段７と、電源部９とを備えたものである。
【００４２】
このチューブ体３Ａも、人体２の皮膚面２１に向く面３１を形成してある。また、このチューブ体３Ａにも、図４及び図５に示すように、前記人体２の皮膚面２１に対向する面３１に前記空気導入部３３から所定間隔で複数の空気吹出し孔３２，３２，…が穿設されている。前記空気吹出し孔３２，３２，…は、図４に示すように、前記空気導入部３３から遠ざかるに従って孔径Ｄが大きく穿設されていることも上記実施の形態と同様である。
【００４３】
このような他の実施の形態によれば、前記チューブ体３Ａの略Ｕ字状又は馬蹄形の開放部分から人体２の首２３に装着し（図８参照）、図示しない固定具で前記チューブ体３Ａを人体２に固定した後、電源部９から空気供給手段７の送風部７１の有圧ファン及びペルチェ素子５，５，…に電力を供給することにより、前記チューブ体３Ａの空気吹出し孔３２，３２，…から熱処理された空気が吹き出すことにより、前記チューブ体３Ａが人体２の皮膚面２１から浮き上がり、前記チューブ体３Ａと皮膚面２１との間にギャップが生じることになる。
【００４４】
このような他の実施の形態によっても、上述したように前記人体２の皮膚面２１とペルチェ素子５，５，…との間に空気層が形成されることになり、人体２の皮膚面２１とペルチェ素子５，５，…との間が間接遮断されることになり、ペルチェ素子５，５，…の上限温度（又は下限温度）に関係なく冷房又は暖房の効果を人体に与えることができることになる。
【００４５】
また、本他の実施の形態によれば、所定の冷暖房効果を得るために必要なペルチェ素子５，５，…を少なくすることができるほか、ペルチェ素子５，５，…が少なくてよいことから装置の軽量化もできる。
【００４６】
さらに、他の実施の形態によれば、ペルチェ素子５，５，…の効率を向上させるため必要な冷温媒体を循環させるための装置が必要でないので、装置を簡素化できるほか軽量化も図れる。
【００４７】
加えて、この他の実施の形態によれば、前記チューブ体３Ａが略Ｕ字状又は馬蹄形状をしているので、着脱が簡単になるという利点もある。
なお、前記チューブ体の平面形状については、円形、楕円形、四角形、三角形等、用途に応じて採用することができる。
【００４８】
また、前記チューブ体の断面形状は、上記各実施の形態では、楕円形を採用したが、これに限らず、円形形状、四角形状等、用途に応じて採用することができる。
【００４９】
さらに、上記各実施の形態では、空気供給手段７は、有圧ファンを備えた送風機７１と空気導入ホース７２とで構成したが、前記チューブ体３，３Ａの空気導入部３３に有圧ファンを直接取り付けることもできる。この場合には、空気導入ホースや送風機が不要になるため、さらに取り扱い易くなる。
【符号の説明】
【００５０】
１，１Ａ・・・人体冷暖房装置
３，３Ａ ・・・チューブ体
５・・・ペルチェ素子
７・・・空気供給手段
９・・・電源部
３１・・・面
３２・・・空気吹出し孔
３３・・・空気導入部
７１・・・送風部
７２・・・空気導入ホース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019154679.tif 000009
【図８】
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