JP2000346386A - 面状採暖具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱体と感圧素子を組み込んだ面状採暖具と
して，荷重に対してより正確に圧力を検知することがで
きる面状採暖具を実現する。 【解決手段】 軟質発泡体６中に発熱体２を埋設させ、
感圧素子７を軟質発泡体６外に一体成型して、感圧素子
７の位置決めを精度良く配置できるので，正確な圧力検
知ができる面状採暖具を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気カ−ペット
や、電気座布団等の面状採暖具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、人の存在を検知する感圧素子と、
採暖するため発熱体を組み込んだ電気カ−ペットの面状
採暖具は、実開平２−９８４８４号公報に開示されてい
るように、一般的には図９に示す様にフェルトの繊維質
の断熱材１にコード状のチュ−ビングヒータの発熱体２
と、感圧素子としての圧電フィルム３を均一に配設し、
その上に熱融着シート４、さらに不織布の表布５を配置
して熱プレスにより熱融着シート４を溶かしつつ断熱材
１と表布５を圧着して発熱体２と、圧電フィルム３を固
定する構成となっている。また、熱融着シート４の代わ
りに接着剤を使用して断熱材１と表布５を単に圧着して
発熱体２と圧電フィルム３を固定する構成のものもあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
面状採暖具の固定方法では以下の課題を有する。

【０００４】熱プレスによる圧着だけでは発熱体と感圧
素子を断熱材に沈み込ますことができないため、表布の
表面に発熱体と感圧素子の形状が浮き出てしまい、在床
時にごつごつした違和感を与えてしまう（発熱体と感圧
素子の浮き問題）。

【０００５】また、前記のような固定の方法では、熱プ
レスによる圧着時に、感圧素子が初めに配置した位置と
ずれて固定されてしまうため、発熱体と感圧素子が均一
に配置されずに、面上採暖具上の人体の検知位置を正確
に知ることができない（発熱体と感圧素子の配置ず
れ）。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、面状に配線された発熱体と、前記発熱体
を覆う軟質発泡体と、前記軟質発泡体外に感圧素子を配
設した構成手段を有し、その構成は軟質発泡体の採暖側
に独立した凹凸を形成し、軟質発泡体中の採暖側に発熱
体を配線し、軟質発泡体外の採暖側の凹部に感圧素子を
配置する。また別の構成として、軟質発泡体の床面側に
独立した凹凸を形成し、軟質発泡体外の床面側凹部に感
圧素子を設置する構成としたものである。

【０００７】そして本発明によれば、発熱体と感圧素子
を一体に組み込んだ面状採暖であるので、発熱体と感圧
素子を決めた位置に正確に配置することができるので、
製品ごとに人体検知の感度がばらつくことなく、安定し
た面状採暖具を得ることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、面状に配線された発熱体と前記発熱体を覆う軟質発
泡体と、軟質発泡体外に感圧素子を備えたものである。
そして、前記する本発明の面状採暖具は請求項２ないし
６に記載した具体的な形態で実施できるものである。

【０００９】請求項２に記載のように、軟質発泡体の採
暖側に独立した凹凸加工を形成し、前記軟質発泡体中の
採暖側に発熱体を配設し、前記軟質発泡体外の採暖側の
凹部に感圧素子を配設し、採暖側表面全体を表面材で覆
って構成することにより実施することができる。

【００１０】また、請求項３に記載のように、軟質発泡
体の床面側に独立した凹凸加工を形成し、前記軟質発泡
体中の採暖側に発熱体を配設し、前記軟質発泡体外の床
面側の凹部に感圧素子を配設し床面側表面全体表面材で
覆って構成することもできる。

【００１１】請求項４に記載のように前記感圧素子は、
天然ゴムまたはポリウレタン系熱可塑性エラストマ−、
塩素化ポリエチレンの合成ゴム等の有機基材に圧電セラ
ミックの焼結粉体を配合して均一に混合して成型し、分
極処理して構成した感圧性高分子組成物であり、請求項
５記載のように、前記圧電セラミックがチタン酸ジルコ
ン酸鉛、チタン酸鉛の焼結粉末であることにより実施す
ることができる。

【００１２】そして、請求項６記載のように、請求項１
から５に記載の構成を用いて軟質発泡体に埋設した発熱
体と、軟質発泡体外の凹部に設置した感圧素子をゾ−ン
ごとに分割して、採暖具上で在床の位置を検知して人が
在床しているゾ−ンのみを暖房する面状採暖具を得るこ
とができる。

【００１３】そして、請求項１から３記載によれば，発
熱体が軟質発泡体に埋設され、感圧素子が軟質発泡体外
の凹部に配置され、一体成型された面状採暖具であるの
で，発熱体，感圧素子のずれがなく，採暖面上の異和感
がなくなり，快適性を増す効果がある。そして，発熱体
と共に感圧素子を決めた位置に正確に配置することがで
きるので，製品ごとに感度がばらつくことなく，安定し
た面状採暖具を得ることができる。

【００１４】また請求項４から６記載によれば，感圧素
子に感圧性高分子組成物を主成分で構成されているの
で，人体荷重検知機能を有する面状採暖具に搭載しても
継続的，安定的に感度を得ることができ、採暖具でゾ−
ンごとに発熱体、感圧素子を配置しているので、採暖具
上でゾ−ンごとの人の在床を検知して、ゾ−ンごとの暖
房をすることができ、電力消費の節約をすることができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を用い
て説明する。

【００１６】（実施例１）図１は本発明面状採暖具の実
施例１における一部要部断面図である。

【００１７】図１において、熱源である発熱体２が軟質
発泡体６の採暖側凸部１５に埋設固定され、軟質発泡体
６外の採暖側凹部１６に感圧素子７を配設して面状採暖
具本体８を構成している。

【００１８】図２は、本発明実施例１の面状採暖具の製
造工程を説明する図である。

【００１９】つまり、 （１）図２（ａ）に示すように、裏材９を下金型１０に
載置する工程 （２）図２（ｂ）に示すように、裏材９に発泡樹脂材１
１を塗布し、裏材９の裏面に感圧素子７を配置するよう
に下金型１０に感圧素子７を設置する工程 （３）図２（ｃ）に示すように、発熱体２を配設してな
る表材ユニット１２を発泡樹脂材１１の塗布されている
裏材９の上に載置する工程 （４）さらに図２（ｄ）に示すように、表材ユニット１
２の上から上金型１３を降下させ、裏材９と発泡樹脂材
１１と表材ユニット１２を下金型１０と上金型１３とで
封止し、この下金型１０と上金型１３との間にできる空
間内で発泡樹脂材１１を発泡させ金型の内面形状に沿っ
て成形する工程とからなっている。

【００２０】裏材９としては、発泡樹脂材１１が発泡中
に表面にしみ出してこないように樹脂シートや不織布等
の基材に樹脂を片面あるいは両面にラミネートしたもの
を使用する。表材１４としては、ニードルパンチフェル
トや表面に樹脂コーテイングを施した不織布を使い、発
泡樹脂材１１と接触する面には裏材９と同様に発泡樹脂
材１１が発泡中に表面にしみ出してこないよう樹脂をラ
ミネートしておく。

【００２１】発泡樹脂材１１としては、発泡ポリウレタ
ンのように自己発泡する材料でも発泡ポリエチレンや発
泡ポリ塩化ビニルのように炭酸ガス等の発泡剤を注入し
て発泡させる材料のどちらでもよい。

【００２２】そして、上金型１３にそれぞれ凹凸部を設
け、軟質発泡体６中の採暖側の凸部１５に発熱体２が、
軟質発泡体６外の採暖側凹部１６に感圧素子７が各々配
置されるように上金型１３の位置を調節し、上金型１３
を降下させ、この下金型１０と上金型１３との間にでき
る空間内で発泡樹脂材１１を発泡させ金型の内面形状に
そって成形する。

【００２３】なお、ここで感圧素子７は、感圧性高分子
組成物を使用した。この感圧性高分子組成物は、平板状
でも線状でも荷重を検知できれば形状は問わない。この
感圧高分子組成物の詳細な説明は、実施例３で説明する
のでここでは省略する。

【００２４】以上のように、面状採暖具の面状に配線さ
れた発熱体２を発泡樹脂材１１で発泡させた軟質発泡体
６中の採暖側凸部に、感圧素子７は表材１４の裏面の採
暖側凹部１６に一度に成型する事ができるので、一度に
確実に決められた位置に発熱体２と感圧素子７を配置す
ることができる。

【００２５】（実施例２）図３に本発明の面状採暖具に
おける実施例２の一部要部断面図を示す。図３におい
て、熱源である発熱体２が軟質発泡体６の採暖側に埋設
固定され、軟質発泡体６外の床面側凹部１７に感圧素子
７を配設して、面状採暖具本体８を構成している。

【００２６】本発明である実施例２の面状採暖具の製造
方法を、図４に示す。

【００２７】図４において、下金型１０にそれぞれ凹凸
部を設け、軟質発泡体６中の採暖側に発熱体２が、床面
側の軟質発泡体６外の床面側凹部１７に感圧素子７が各
々配置されるように、下金型１０の位置を調節し、上金
型１３を降下させ、この下金型１０と上金型１３との間
にできる空間内で発泡樹脂材１１を発泡させ金型の内面
形状にそって成形して面状採暖具８を構成する。表材、
発泡材等は実施例１と同じ材料を使用した。

【００２８】以上のように、面状採暖具の面状に配線さ
れた発熱体２を発泡樹脂材１１で発泡させた軟質発泡体
６中に、感圧素子７は裏材９の裏面の床面側凹部１７に
一度に成型する事ができるので、一度に確実に決められ
た位置に発熱体２と感圧素子７を配置することができ
る。

【００２９】以上のように成形した本発明実施例２の採
暖器具と、図９に示す従来の熱プレスにより、感圧素子
７と発熱体２を固定する採暖器具について、感圧素子７
の荷重検知比較を行った。この比較試験は、本発明の２
畳用面上採暖器具と同じ大きさの従来の面上採暖器具に
おいて、その採暖側面上に人が入床した場合に発生する
発生電圧値の最高値をオシロスコープで読みとり比較す
る。なお、この従来品と本発明品を各３台作成し、それ
ぞれに上記試験を１０回繰り返してその平均値とばらつ
きを比較する。入床する人の体重は６３ｋｇである。使
用する感圧素子は平板状であり、採暖器具に組み込む前
の単独での発生電圧値は、従来品と本発明品で同じにな
るように設計した。（発生電圧１００ｍｖ）この平板状
採暖器具には平板状感圧素子７を１０ｃｍ間隔で配置し
た。その結果を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１に示すように、各３台の最高発生電圧
値と標準偏差（ばらつき）を測定した。

【００３２】その結果、本発明の採暖器具が平均発生電
圧も高く、ばらつきも小さいことがわかった。これは、
従来の面状採暖具の場合、配置された感圧素子の位置が
一定していないために、採暖器具ごとに発生電圧が異な
り、ばらつきも大きくなる。本発明の採暖器具は、感圧
素子の位置が軟質発泡体外の凹部に一定に固定されるた
め採暖器具ごとの発生電圧値にばらつきもなく、感度が
一定であるので、採暖器具上での人体検知判断を正確に
行うことができる。

【００３３】（実施例３）実施例１から２までに使用し
た感圧素子７は感圧性高分子組成物である。

【００３４】この感圧性高分子組成物は，塩素化ポリエ
チレン１００に対して，粒径１〜３０μｍのチタン酸ジ
ルコン酸鉛の焼結粉体１３００重量部を均一に分散する
ようにロ−ルにて十分混合して，プレス加工機により厚
み０．５ｍｍに成形し，表裏面に導電性塗料により電極
を形成した。電極は銅，アルミ等の金属箔でもよい。

【００３５】このシ−トを裁断機により長辺１６００ｍ
ｍ，短辺３０ｍｍに加工成形し，電極面を介して感圧性
高分子組成物を分極処理した。分極電圧は直流電圧１．
８ＫＶ／ｍｍを負荷した。次に，動作，作用について説
明すると，電極間に挟まれた感圧性高分子組成物が荷重
による圧力を負荷されたとき，電極間に荷重圧力に応じ
た電圧が発生する。使用温度範囲は２０℃〜１００℃で
ある。

【００３６】この感圧素子は可撓性感圧素子として圧力
に対して可撓性の感圧体に対向した一対の電極間電位
（発生電圧）が瞬時に鋭敏に変化することにより、圧力
を検知するものである。

【００３７】以上のように作成した感圧素子７を発熱体
２と共に，本発明の実施例２で示した構成の２畳用の本
発明電気カーペットを試作した。また，図９に示す従来
の構成で，感圧素子７を有機材料樹脂であるポリフッ化
ビニリデンフィルムを使用した従来電気カーペットを試
作した。

【００３８】この本発明品と従来品の電気カーペットに
おいて，各々の発熱体２に通電して発熱させ，併設して
いる感圧素子７の温度が１００℃になるように発熱体２
の温度を調節する。そして経過時間ごとに電気カーペッ
トに入床した時に感圧素子７が発生する電圧を測定比較
した。この時の被験者の体重は６３ｋｇで，発熱させる
前の初期の本発明品及び従来品電気カーペットにおける
入床時の感圧素子７の発生電圧は共に１００ｍＶになる
よう設計した。

【００３９】この結果を図５に示す。図５に示すとお
り，感圧性高分子組成物を使用した感圧素子７を配設し
た本発明電気カーペットは，ポリフッ化ビニリデンフィ
ルムを使用した感圧素子７に配設した従来電気カ−ペッ
トよりも長時間，安定的に感度が維持される。

【００４０】また、実施例１から実施例３では上記記述
の平板状感圧素子を用いたが、図６に示すようにニッケ
ルメッキの銅芯線状の中心電極１８上に感圧性高分子組
成物１９を押しだしチュービングして中心電極１８を被
覆形成し、前記組成物上に同心円上に可撓性外側電極２
０を設け、その外側に絶縁外被２１を設けた感圧線形状
を用いても面状採暖具に適した安定的、継続的な感度を
得ることができる。

【００４１】これは，従来電気カ−ペットはポリフッ化
ビニリデンフィルムを感圧素子７として使用しているの
で，１００℃の高温中にに長時間放置されていると，電
圧が発生する方向に配向していたポリフッ化ビニリデン
の分子結晶が乱れ，結晶構造が変化する。このため次第
に，発生電圧が低下してくる。このため，人体荷重検知
による発熱通電の制御を目的とする面状採暖具では，発
熱している間に感圧素子７の感度が時間経過で低下する
ので，人体荷重が検知できなくなる。

【００４２】これに対して，本発明電気カ−ペットはチ
タン酸ジルコン酸鉛焼結粉体の耐熱性は３００℃〜３５
０℃であるので，１００℃中放置でも分極した結晶構造
は変化しない。このため，感度検知が安定的に維持でき
る。

【００４３】なお、この実施例ではチタン酸ジルコン酸
鉛の焼結粉体を使用したが、耐熱性が高く、分極による
結晶構造の配向性から、圧力荷重に対して電圧を発生す
る性質（ピエゾ性）を有するチタン酸鉛の焼結粉体を使
用しても上記同様の結果を得ることができる。

【００４４】（実施例４）図７に本発明実施例４の説明
図を示す。図７のように線状に配線したヒ−タ線である
発熱体２と、平板状の感圧素子７が面状で分割して配設
されている。実施例１から６で記述した感圧素子７は第
８図に示すような特性を持っているので荷重がかかると
電圧を発生する。この感圧素子７からの発生電圧を制御
部へ伝え、通常の電気制御回路によって発熱体２に通電
する。図７のように面状採暖具上で、ＡとＢの２ゾ−ン
に分割されているとき、感圧素子７の発生電圧を測定し
て、どちらのゾ−ンに人が入床したかがわかり、そのゾ
−ンのみに発熱体２を通電する制御をすれば、面状採暖
具全面を暖めなくてすむので、省電力に貢献する。ま
た、面状採暖具上で人が寝返り等で動いている時には、
感圧素子７が電圧を発生するので人の在床を検知でき
る。一定時間感圧素子７の発生電圧を検知しない場合
は、採暖具上に人がいないと判断して、発熱体２への通
電を止める。なお、上記のごとく動作させる制御部の制
御回路図は通常一般に採用されているものの組み合わせ
なので省略する。

【００４５】

【発明の効果】以上のように請求項１から３に記載の発
明によれば、発熱体が軟質発泡体に埋設され、感圧素子
が軟質発泡体外の凹部に配置され、一体成型された面状
採暖具であるので，発熱体，感圧素子のずれがなく、採
暖面上の異和感がなくなり、快適性を増す効果がある。
そして、発熱体と共に感圧素子を決めた位置に正確に配
置することができるので、製品ごとに感度がばらつくこ
となく、安定した面状採暖具を得ることができる。

【００４６】また請求項４から６に記載の発明によれ
ば、感圧素子に感圧性高分子組成物を主成分で構成され
ているので、人体荷重検知機能を有する電気カ−ペット
等の面状採暖具に搭載しても継続的、安定的に感度を得
ることができ、採暖具でゾ−ンごとに発熱体、感圧素子
を配置しているので、採暖具上でゾ−ンごとの人の在床
を検知して、ゾ−ンごとの暖房をすることができ、電力
消費の節約をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例１における面状採暖具の要部断面
図

【図２】（ａ）〜（ｄ）本発明実施例１における面状採
暖具の製造工程を説明する図

【図３】本発明の実施例２における面状採暖具の要部断
面図

【図４】（ａ）〜（ｄ）本発明実施例２における面状採
暖具の製造工程を示す図

【図５】本発明実施例および従来品採暖具感圧素子の発
生電圧の経過時間比較図

【図６】本発明の各実施例のケ−ブル状感圧素子の斜視
図

【図７】本発明のゾ−ン別の在床検知を行う面状採暖具
の一例を示した平面図

【図８】本発明の実施例に使用された感圧素子の特性図

【図９】従来面状採暖具の要部断面図

【符号の説明】

２ 発熱体 ６ 軟質発泡体 ７ 感圧素子 ８ 面状採暖具本体 １５ 採暖側凸部 １６ 採暖側凹部 １７ 床面側凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荻野 弘之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 藤井 優子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K034 AA16 AA27 BB08 BB17 BC16 BC24 DA09 HA04 HA10 JA09 3K058 AA42 AA61 BA02 CA14 CA23 CA37 CE12 CE19 3L072 AA02 AB04 AC02 AD01 AD14 AE06 AF11 AG01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】面状に配線された発熱体と、前記発熱体を
   覆う軟質発泡体と、前記軟質発泡体外に感圧素子を配設
   して成型した採暖器具。
2. 【請求項２】軟質発泡体の採暖側に独立した凹凸を形成
   し、前記軟質発泡体中の採暖側に発熱体を配設し、前記
   軟質発泡体外の採暖側の凹部に感圧素子を配設し、採暖
   側表面全体を表面材で覆って構成した請求項１記載の面
   状採暖具。
3. 【請求項３】軟質発泡体の床面側に独立した凹凸を形成
   し、前記軟質発泡体中の採暖側に発熱体を配設し、前記
   軟質発泡体外の床面側の凹部に感圧素子を配設し採暖側
   表面全体表面材で覆って構成した請求項１記載の面状採
   暖具。
4. 【請求項４】感圧素子は、天然ゴムまたはポリウレタン
   系熱可塑性エラストマ−、塩素化ポリエチレンのゴム弾
   性体から選ばれた少なくとも一種の有機基材に圧電セラ
   ミックの焼結粉体を配合して均一に混合して成型し、分
   極処理して構成した感圧性高分子組成物である請求項１
   ないし３のいずれか１項記載の面状採暖具。
5. 【請求項５】圧電セラミックはチタン酸ジルコン酸鉛、
   チタン酸鉛の焼結粉末である請求項４記載の面状採暖
   具。
6. 【請求項６】発熱体と感圧素子を面状で分割して配設す
   る請求項１ないし５のいずれか１項記載の面状採暖具。