JP2001035642A - 面状発熱体とこれを用いた加温用品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通気性を有していて熱分が発散し易く、例え
ば寝具や敷物などに用いた場合に、水分の蒸発が容易
で、例えば寝具や敷物などに用いた場合に、これらの内
部に熱がこもり難く、蒸れによる不快感を抑制できると
共に、雑菌などが繁殖し難く、それでいて消費電力の少
ない面状発熱体とこれを用いた加温用品を提供する。 【解決手段】 外部電源と接続可能な炭素繊維からなり
互いに導体により接続された複数の発熱片２と、この発
熱片２を大気から遮断可能に被覆する絶縁性基体１とを
備えていて、この基体１に発熱片２を貫通しない複数の
貫通孔３が形成されている面状発熱体とこれを用いた加
温用品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は面状発熱体およびこ
れを用いた加温用品に関し、詳しくは、寝具、毛布、敷
物その他に利用可能な活性化炭素繊維を用いた面状発熱
体とこれを用いた加温用品に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまで面状発熱体としては、例えば商
用ＡＣ電源と接続された発熱線をカーペットや毛布内に
密に配線したり、あるいは発熱流体を通流させた配管を
床に埋設して床暖房装置としたものなどがある。この
内、電気カーペットや電気毛布は室温の低い季節に暖房
用品として便利であり、可搬性があって移動容易であ
り、折り畳んだり巻き取ったりすることにより、別の収
納場所に収納することもでき、利便性は高く利用も多
い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気カ
ーペットや電気毛布を使用中に、不注意に液体を零した
りした場合、内部にしみ込んだ液体を除くには、単に拭
き取るだけでは不十分であり、時間がかかる。例えば、
就寝中の発汗などにより毛布内部にしみ込んだ湿分は、
容易に除くことができない。その結果、寝具内で熱がこ
もり、蒸れによる不快感を生じたり、雑菌やカビが繁殖
したりする要因になっている。特に、寝たきりの患者の
ような長期臥床患者の場合、従来の電気毛布を用いてい
ると、湿度の高い状態が維持され、患者に対する不快感
が増大するのみならず、患者の褥瘡などの病状を悪化さ
せることになっている。

【０００４】しかも、従来の電気毛布などは温度制御さ
れていたとしても、その消費電力はそれほど少ないもの
ではなく、長期臥床患者などのような長期使用者にとっ
て少なくない負担になっている。

【０００５】そこで、本発明の目的は、通気性を有して
いて熱分が発散し易く、例えば寝具や敷物などに用いた
場合に、水分の蒸発が容易で、これらの内部に熱がこも
り難く、蒸れによる不快感を抑制できると共に、雑菌な
どが繁殖し難く、それでいて消費電力の少ない面状発熱
体とこれを用いた加温用品を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は各請求項記載
の発明により達成される。すなわち、本発明に係る面状
発熱体の特徴構成は、外部電源と接続可能な炭素繊維か
らなり互いに導体により接続された複数の発熱片と、こ
の発熱片を大気から遮断可能に被覆する絶縁性の基体と
を備えていて、この基体に前記発熱片を貫通しない複数
の貫通孔が形成されていることにある。

【０００７】この構成によれば、発熱体が小片状である
ため消費電力が少なくて済むと共にこれら複数の発熱片
が大気から遮断されているため、通電しても酸化し難い
ことから劣化し難く耐久性がある。しかも、複数の発熱
片を含む基体に複数の貫通孔が形成されていることから
通気性に優れ、例えばカーペットや寝具用敷物として用
いた場合には、発熱片表面から直上に向かう熱の上昇の
みならず複数の貫通孔からも熱の上昇があるため、熱の
対流に伴う熱拡散が促進され、カーペッ具用敷物内部に
吸収されている湿分を効果的に蒸発させることができ
る。又、発熱体が小片状であるため発熱部分の設計の自
由度が高く、必要に応じて配置密度を高めたり、小さく
したりすることによって、用途に応じた効率の高い利用
が可能になる。

【０００８】したがって、本発明によれば、汗などの水
分の蒸発が容易であり、カーペットや寝具用敷物の内部
に熱がこもり難く、蒸れによる不快感を抑制できると共
に、雑菌などが繁殖し難く、それでいて消費電力の少な
い面状発熱体を提供することができた。

【０００９】前記炭素繊維が、その表面に多数のミクロ
ポアが形成された活性化炭素繊維からなり、前記絶縁性
基体が柔軟性を有する軟質樹脂またはゴム状弾性体であ
ることが好ましい。

【００１０】この構成によれば、発熱体に通電して加熱
するに際し、活性度が強く効率的であり、しかも基体に
直接人体が触れるような用い方をしても、利用者に硬質
感その他の不快感を与えることがないので都合がよい。

【００１１】前記活性化炭素繊維が、ビスコースレーヨ
ン系繊維を原料繊維とし、これを非酸化雰囲気中で９０
０〜１３００℃で燃焼して製造されたものであると共
に、前記絶縁性基体がシリコンゴムであることが好まし
い。

【００１２】この構成によれば、製造された活性化炭素
繊維は、高いマイナスイオン放出能、高い遠赤外線放射
効率、優れた電磁波遮蔽効果などの諸物性を有するの
で、人体に対して健康維持、健康回復などに特に効果的
であって都合がよく、しかも、ビスコースレーヨン系繊
維は天然繊維であるため人体に無害であり、一部に炭素
化されない部分が残っていたとしても、他のパン系ある
いはピッチ系の炭素繊維に比べて安全性が極めて高く、
人体と接する可能性のあるカーペットや寝具用敷物など
に用いる場合に特に都合がよい。しかも、ビスコースレ
ーヨン系繊維から得られた炭素繊維は、パン系あるいは
ピッチ系の炭素繊維に比べて、引張力、弾性力などの強
度は低いが、微細なミクロポアが一層多数形成され、し
かも柔軟性に富み、カーペットや寝具用敷物などに採用
する場合に好都合である。

【００１３】尚、ここで「非酸化雰囲気」とは、真空
（減圧）雰囲気、不活性ガス雰囲気など酸化し難い雰囲
気を意味する。又、絶縁性基体がシリコンゴムである
と、軟質であり、人体が直接触れたとしても、風合いに
優れるため違和感を与えることが少なく、しかもこのよ
うに構成された面状発熱体であると、水洗いが可能にな
るため洗濯が容易となって都合がよい。

【００１４】又、本発明に係る加温用品の特徴構成は、
請求項１〜３のいずれか１項の面状発熱体と、この下方
に配置する空気マットとを有することにある。

【００１５】この構成によれば、例えば長期臥床患者な
どに敷布団に代えて使用した場合、褥瘡の発生を確実に
予防できると共に、環境が著しく改善されるために褥瘡
から回復することも可能となる。従って、通気性を有し
ていて熱分が発散し易く、例えば寝具や敷物などに用い
た場合に、水分の蒸発が容易で、これらの内部に熱がこ
もり難く、蒸れによる不快感を抑制できると共に、雑菌
などが繁殖し難く、それでいて消費電力の少ない加温用
品を提供することができた。

【００１６】更に又、本発明に係る加温用品の特徴構成
は、請求項１〜３のいずれか１項の面状発熱体と、その
表面に被覆される起毛可能素材とを有することにある。

【００１７】この構成によれば、長期臥床患者の褥瘡に
対して予防、治癒のいずれにも効果的であると共に、総
合的、多面的に長期臥床患者などの自然治癒力を高めて
健康を回復可能にし、かつ健常者に対しては安眠を促し
すことができる。従って、この構成によっても、通気性
を有していて熱分が発散し易く、寝具などに用いた場合
に、水分の蒸発が容易で、これらの内部に熱がこもり難
く、蒸れによる不快感を抑制できると共に、雑菌などが
繁殖し難く、それでいて消費電力の少ない加温用品を提
供することができた。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を参
照して詳細に説明する。図１は、本実施形態のこの面状
発熱体Ａを加温用品の一例である寝具用敷物に利用した
例を示し、図２はこの寝具用敷物を空気マットＭの上に
設置して使用する状態を示す。

【００１９】この面状発熱体Ａは、シリコンゴムからな
る基体１の内部に発熱片である短冊状炭素繊維２を多数
埋設して構成されており、これら短冊状炭素繊維２が導
線（図示略）により互いに接続されていると共に、不図
示の電源から通電されるようになっている。面状発熱体
Ａの上面１ａには比較的微小な畳目状の凹凸が形成され
ていると共に、下面１ｂには空気マットＭの表面凹凸に
ぴったりと嵌合可能になるような比較的大きい弧状の凹
所を備えた凹凸形状に構成されている。もっとも、空気
マットＭを使用しない場合は、下面１ｂを図示したよう
な凹凸形状にする必要がないことは言うまでもない。
又、面状発熱体Ａの上面１ａに畳目状の凹凸が形成され
ているのは、人体が横たわったときにも、人体と面状発
熱体Ａの上面１ａとの間で空気の流通路を確保するため
である。

【００２０】短冊状炭素繊維２はシリコンゴムからなる
基体１内に埋設されており、大気とは遮断されているの
で、通電しても酸化し難く、従って長年月使用しても発
熱体自体が劣化しないので、この面状発熱体Ａは耐久性
に優れたものとなる。

【００２１】外部の電源は商用のＡＣ電源でもよく、蓄
電器その他のＤＣ電源でもよい。電源と面状発熱体Ａと
の間には、面状発熱体Ａの温度を所定範囲にコントロー
ル可能な制御器を接続してもよく、タイマーなどを取り
付けてもよい。尚、空気マットＭには空気圧調整装置を
備えることが望ましい。空気圧調整装置を備えると、空
気マットＭ内の空気圧が一定に長く保持されるので都合
がよい。もっとも、空気圧調整装置と共に、あるいはこ
れに代えて送風装置を備えた空気マットであってもよ
い。

【００２２】更に、基体１には円筒状をした多数の小孔
３が、発熱片２が配置されている個所を除いて、基体の
全面かつ縦横に可能な限り均一で高密度になるように穿
かれている。図１に示す寝具用敷物の寸法は、例えば約
１００×２００ｃｍとなっており、その中に内径約５ｍ
ｍΦの小孔３が２０００個程度形成されている。小孔３
の内径は数ｍｍ〜１０ｍｍΦ程度が好ましく、あまり大
きいと接触する人体側に不快な凹凸感を与えて好ましく
なく、小さ過ぎると塵芥などが集積し易くなって好まし
くない。

【００２３】これら多数の小孔３は、発熱片２の発熱に
よる熱の発生を孔の周囲側面から上昇させる機能を有し
ているが、この場合、小孔３が筒状をなしていることか
ら、渦状の熱の上昇をもたらし、一層熱の対流を促進さ
せることになる。その結果、例えば長期臥床患者にあっ
ても、湿度の高い不快な高温高湿状態から開放される共
に、寝具周りに雑菌、カビなどの繁殖を抑えて、褥瘡な
どの難治性の皮膚疾患から回復するようになる。

【００２４】発熱片を構成する短冊状炭素繊維２は、ビ
スコースレーヨン系繊維を原料繊維とし、これを減圧下
のような非酸化雰囲気中で９００〜１３００℃で燃焼し
て製造されたもので、その表面に数μｍ〜１μｍ以下の
径で、かつ長さ数μｍ程度の多数のミクロポアが形成さ
れた活性度の高い活性化炭素繊維となっている。この活
性化炭素繊維は、高温で加熱されているので原料繊維が
ほぼ完全に炭化されていて、適度な抵抗と高い導電性を
備え、加熱に際して遠赤外線の放射効率が高く、更にマ
イナスイオン放出能が高く、優れた電磁波遮蔽効果を有
するなどの特質がある。

【００２５】次に、面状発熱体Ａの製造方法を、図３を
参照して説明する。下型４に対してある程度の量の液状
シリコンゴムを予め注入しておく。注入されたシリコン
ゴムが固まった段階で、各短冊状炭素繊維２を導線で接
続した多数の短冊状炭素繊維２を固化したシリコンゴム
１上に設置する。シリコンゴムの固化は常温で放置する
ことによっても行ってもよいし、加温して固化を促進さ
せるようにしてもよい。多数の短冊状炭素繊維２を配置
した後、更にその上からシリコンゴム注入機６により液
状のシリコンゴムを注入し、注入完了すると上型５をこ
れに重ねることによって、面状発熱体Ａの上面にも所定
の模様、この場合、畳目状の凹凸模様を形成する。シリ
コンゴムが固化し終えると、型より面状発熱体Ａを取り
外し、短冊状炭素繊維２に埋設個所とは異なる位置で多
数の小孔３を形成するため、ドリルなどの工具を用いて
穿孔する。

【００２６】もっとも、下型に小孔３を形成するための
突起を設けると共に、上型にもこの突起を嵌入させる孔
を設けておき、シリコンゴムを注入し固化すると同時に
多数の小孔３が形成されるようにしてもよい。又、小孔
３の形状、個数、分布などは種々に変更可能であり、上
述したように、炭素繊維２や導体を貫通することなく、
できるだけ高密度かつ均一に小孔３を形成することが好
ましい。

【００２７】このようにして製造された面状発熱体Ａ
は、注入したシリコンゴムが炭素繊維２の表面を大気と
確実に遮断可能に被覆すると共に、炭素繊維内部にも浸
透し、結果的に炭素繊維を補強することになるので、耐
久性の高いものとなっている。つまり、この面状発熱体
Ａに、機械的な外力、例えば過酷な曲げ応力や圧縮応力
などが加えられたとしても、炭素繊維からなる発熱体は
容易に損傷を受けることがなく、その機能を長く維持す
ることができる。

【００２８】

【実施例】（実施例１）面状発熱体の表面温度４０℃を
達成するための消費電力を調べた。縦２７ｃｍ、横３９
ｃｍ、厚み約０．１ｃｍの活性化炭素繊維を１５枚を互
いに導線で接続してから、これを１００ｃｍ×２００ｃ
ｍのシリコンゴムに埋設した。これに対して１００Ｖの
ＡＣ電源から変圧装置を用いて２１Ｖに変圧して通電し
たところ、消費電力は１２６Ｗであった。２１Ｖに変圧
したのは、加熱しすぎて温度が上がりすぎるのを避けた
ためである。

【００２９】（実施例２）幅１ｃｍ、長さ６ｃｍ、厚み
約０．１ｃｍの活性化炭素繊維４５枚を互いに導線で接
続して縦２７ｃｍ、横３９ｃｍの大きさのシートを作成
した。このシート１５枚を互いに導線で接続してから、
１００ｃｍ×２００ｃｍのシリコンゴムに埋設した。こ
れに対して１００ＶのＡＣ電源から変圧装置を用いて９
Ｖに変圧して通電したところ、面状発熱体の表面温度４
０℃を達成するための消費電力は２８４Ｗであった。

【００３０】従来の電気毛布が１００Ｖの商用電源を用
いて４００〜８００Ｗの電力を消費していたことと比較
すると、実施例１、２共に実用温度を達成するに要する
消費電力は極めて少ないことがわかる。

【００３１】〔別実施の形態〕 （１） 上記実施形態では、活性化炭素繊維をシリコン
ゴムの内部に埋設配置して寝具用敷物を構成したが、シ
リコンゴムに代えてキャステイング型のポリウレタン樹
脂、弾性エポキシ樹脂などを基体として用いてもよく、
その他の軟質樹脂、天然ゴム、合成ゴム等を使用しても
よい。もっとも、人体に直接、間接に触れる寝具や寝装
品など以外の用途の使用に供する場合は、絶縁性基体は
必ずしも軟質である必要はなく、床暖房や温室、ビニー
ルハウスの等の暖房に用いる場合は、硬質の絶縁性基
体、例えば熱硬化性樹脂などであってもよい。

【００３２】更に高温、例えば２００〜３００℃程度に
加熱の必要のある、保温槽、均熱槽あるいは恒温槽など
の用途に用いる場合には、基体として、より耐熱性のあ
るＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ などのセラミックその他の材料
を用いるようにすればよい。

【００３３】（２） 上記実施形態では、加温用品とし
て寝具用敷物を例に挙げたが、これ以外に毛布、座布
団、玄関マット、台所マット、更には便座などとしても
本発明は利用できる。又、個人用として手袋、腹巻、
靴、寝袋などに、電池を電源として用いてもよく、ある
いは各種車両の暖房用シート、更には待合室の長椅子、
ベンチなどとして利用することもできる。

【００３４】毛布などに使用する場合、面状発熱体の表
面を起毛可能素材と複合するようにする。起毛可能素材
としては、アクリル繊維、レーヨン、毛などを使用する
ことができる。又、各種綿を配合して綿毛布としてもよ
い。

【００３５】（３） 絶縁性基体は発熱体である炭素繊
維の周辺に配置して炭素繊維を被覆できればよく、その
外側にはその他の材料を複合することができる。

【００３６】（４） 本発明の面状発熱体は消費電力が
少ないので、外部電源としては商用ＡＣ電源のみなら
ず、一次あるいは二次電池を使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の面状発熱体を用いた寝具の斜視図

【図２】図１の寝具の使用状態を説明する断面図

【図３】本発明の面状発熱体の製造方法を説明する断面
図

【符号の説明】

１ 基体 ２ 発熱片 ３ 小孔 Ｍ 空気マット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部電源と接続可能な炭素繊維からなり
   互いに導体により接続された複数の発熱片と、この発熱
   片を大気から遮断可能に被覆する絶縁性基体とを備えて
   いて、この基体に前記発熱片を貫通しない複数の貫通孔
   が形成されている面状発熱体。
2. 【請求項２】 前記炭素繊維が、その表面に多数のミク
   ロポアが形成された活性化炭素繊維からなり、前記絶縁
   性基体が柔軟性を有する軟質樹脂またはゴム状弾性体で
   ある請求項１の面状発熱体。
3. 【請求項３】 前記活性化炭素繊維が、ビスコースレー
   ヨン系繊維を原料繊維とし、これを非酸化雰囲気中で９
   ００〜１３００℃で燃焼して製造されたものであると共
   に、前記絶縁性基体がシリコンゴムである請求項２の面
   状発熱体。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項の面状発熱
   体と、この下方に配置する空気マットとを有する加温用
   品。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれか１項の面状発熱
   体と、その表面に被覆される起毛可能素材とを有する加
   温用品。