JP2004006239A - 電気加熱／加温布製品 - Google Patents

Abstract

【課題】電気加熱／加温複合布製品に関し、容易に製造され、織物に即座に取着して布製品を形成することのできる、頑強で、平坦な柔軟性のある加熱／加温素子を提供する。
【解決手段】電気加熱／加温複合布製品１０は、内面および外面を有する布層１２と、たとえば打ち抜かれた導電織物またはプラスチックシートまたは金属箔から形成され、上記布層の内面に固着され、電源に接続されると加熱／加温を起こすようになされている電気加熱／加温素子１６とを少なくとも備えている。たとえば電気加熱／加温素子１６が形成されているバリヤ層１４を、たとえば布層の内面に隣接して配置することができ、たとえば摩耗から電気回路を保護することができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
本出願は、米国出願第６０／３８６，１８０号（２００２年１月１４日付けで出願され、現在は放棄されている）の利点を主張するものであり、この米国出願の全体の開示は、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気抵抗加熱／加温織物製品に関する。
【０００３】
【従来の技術】
衣類布の加熱／加温能力を高めることで知られる技術は、通常、電気ワイヤを布に直接組み込むことにより、あるいはワイヤを布に、たとえば、縫い込みによって取着することにより、電気ワイヤを布に付加することを含む。抵抗加熱素子を有する電気回路をＭＹＬＡＲ（登録商標）のようなプラスチックシートに印刷し、プラスチックシートのストリップを手袋のような布製品に組み込むことは、たとえば、Ｇｒｏｓｓらの米国特許第４，０２１，６４０号によっても公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、シート状導電層を用いて回路パターンを形成することにより、容易に製造され、織物に即座に取着して布製品を形成することのできる、頑強で、平坦な、柔軟性のある加熱／加温素子を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
一態様では、本発明は、電気加熱／加温布製品を形成する方法を特徴としており、この方法は、（ａ）金属シートまたは導電織物（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｔｅｘｔｉｌｅ）を含むシート状導電層を導電回路パターンに構成することと、（ｂ）回路パターンを布体の第１および第２の広面（ｂｒｏａｄ　ｓｕｒｆａｃｅ）の一方に取着することであって、それにより、回路パターンへの電流の印加時に布体の局部加熱を起こす、取着することとを含む。
【０００６】
シート状導電層を用いて回路パターンを形成することにより、容易に製造され、織物に即座に取着して布製品を形成することのできる、頑強で、平坦な、柔軟性のある加熱／加温素子が提供される。導電層の柔軟性は、加熱／加温素子が、柔軟性が有用である手袋または他の衣類製品に用いられる場合に、優れた機能性（ｄｅｘｔｅｒｉｔｙ）を提供する。シート状導電層はまた、下記にさらに説明するように、たとえば製品の種々の区域に示差加熱を提供するように種々の回路パターンおよび幾何学形状に容易に構成することができる。
【０００７】
本発明のこの態様のいくつかの実施は、以下の特徴のうちの１つまたは複数の特徴を含み得る。構成するステップは、打ち抜くことを含む。導電層は、金属織物、金属化プラスチックシート、および金属箔からなる群から選択される金属シート材料を含む。構成する工程は、シート材料に金属被覆、めっき、あるいは蒸着を施すことを含む。取着する工程は、導電層と布体を接着剤により接合することを含む。本明細書で用いる「接着剤」という用語は、たとえば、液体接着剤と、ホットメルトウェブ（たとえばＢｏｓｔｉｋ　Ｃｏ．から市販により入手可能）のような非液体の流動性材料との両方を含めた、層を接合する任意の材料のことを指す。
【０００８】
本方法はさらに、布体を含めた衣類製品を形成することを含む。この形成する工程は、衣類製品の形状に適合するように回路パターンを成形することを含む。衣類製品は、手袋、ソックス、セーター、ジャケット、シャツ、ズボン、帽子、および履物からなる群から選択される製品を含む。
【０００９】
いくつかの実施では、選択領域における加熱／加温素子の有効な電気導電容積（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｖｏｌｕｍｅ）（たとえば横断面積）を変えることによって、発熱レベルを制御することができる（均一な厚さの加熱／加温素子（たとえば金属箔から形成されたもの）の場合、有効容積は、通常、幅および／または長さを変えることにより調節される）。たとえば、靴での使用の場合の本発明の加熱／加温素子では、つま先の領域における加熱／加温素子の容積は、かかとの領域における容積よりも小さいことが好ましい場合があるため、つま先の領域において、より大きな抵抗率およびより大きな発熱を生じさせる。同様に、手袋での使用の場合、指の領域における加熱／加温素子の有効容積は、手のひらの領域よりも小さい（抵抗率および発熱についてはより大きい）ことが好ましいであろう。
【００１０】
当該方法はさらに、比較的高い抵抗率を有する区域および比較的低い抵抗率を有する区域を含むように回路パターンを構成することであって、それにより比較的高い局部加熱の所定領域および比較的低い局部加熱の所定領域を提供する、構成することを含む。比較的高い抵抗率を有する所定区域および比較的低い抵抗率を有する所定区域は、回路パターンの１つまたは複数の選択領域の横断面積を変えることによって提供される。比較的高い抵抗率を有する所定区域および比較的低い抵抗率を有する所定区域は、導電層の１つまたは複数の選択領域の導電率を変えることによって提供される。電気加熱／加温製品は衣類製品に組み込まれ、当該方法はさらに、衣類製品が着用されたときに、着用者の手足付近に、比較的高い抵抗率を有する区域を位置付けするように、かつ／または衣類製品が着用されたときに、血流が皮膚表面に近い、着用者の身体の領域付近に、比較的高い抵抗率を有する区域を位置付けするように回路パターンを構成することを含む。これにより、寒冷天候で血管拘束（ｖａｓｏｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）を起こしやすい手足に、より多くの熱を送達することができる。
【００１１】
当該方法はまた、たとえばバリヤ層の外面を布層に取着し、バリヤ層の内面をシート状導電層に取着することによって、布体とシート状導電層との間にバリヤ層を介在配置することを含み得る。この取着する工程は、層を接着剤により接合することを含み得る。バリヤは一般に、風防止が望まれる場合に用いられる。
【００１２】
当該方法はさらに、回路パターンを電源に接続することを含み、それによって加熱／加温を発生させる。当該方法はさらに、電気加熱／加温布製品を、家庭用織物製品（たとえば、毛布、肩掛け、マットレスカバー、または寝袋）に組み込むことを含む。
【００１３】
別の態様では、本発明は、（ａ）内面および外面を有する布層と、（ｂ）布層の内面に取着され、電流の印加時に布製品の局部加熱を起こす導電回路パターンを含むシート状導電層とを有する加熱／加温布製品を特徴とする。
【００１４】
本発明のこの態様のいくつかの実施は、以下の特徴のうちの１つまたは複数の特徴を含む。布層は、よこ編み材料、たて編み材料、織材料、および不織材料からなる群から選択される織物材料を含む。布層は、平坦面、起毛面、またはブラシ掛け表面を有する。布製品は、衣類製品である。布製品は、毛布である。衣類製品は、手袋、ソックス、セーター、ジャケット、シャツ、ズボン、帽子、履物、付属品（たとえば、イヤーマフおよびネックウォーマー）、ブレースおよびパッド（たとえば医療用ブレース、医療用帯、膝パッド、背部パッド、および関節パッド）からなる群から選択される製品を含む。
【００１５】
回路パターンは、比較的高い抵抗率を有する区域および比較的低い抵抗率を有する区域を有し、それにより比較的高い局部加熱の所定領域および比較的低い局部加熱の所定領域を提供する。比較的高い抵抗率を有する区域および比較的低い抵抗率を有する区域はそれぞれ、比較的小さい横断面積を有する領域および比較的大きい横断面積を有する領域を含む。布製品は衣類製品を含み、回路パターンは、衣類製品が着用されたときに、着用者の手足付近に、比較的高い抵抗率を有する区域を位置付けするように、かつ／または衣類製品が着用されたときに、動脈が皮膚表面に近い、着用者の身体の領域付近に、比較的高い抵抗率を有する区域を位置付けするように構成される。
【００１６】
導電層は、金属織物、金属化プラスチックシート、および金属箔からなる群から選択されるシート状材料を含む。布製品はさらに、金属層と布体との間に介在配置した接着剤を含む。布製品はさらに、布層とシート状金属層との間にバリヤ層を含み得る。布層、シート状導電層、およびバリヤ層（ある場合には）は、接着剤により接合される。
【００１７】
布製品はさらに、回路パターンの一部の温度を測定する温度センサを備える。この温度センサは、回路パターンの第１の部分の温度を測定するように構成され、回路パターンの第１の部分は、回路パターンの第２の部分と同じ抵抗を有するように構成され、それによって、第１の部分の温度を測定することにより第２の部分の温度を推定することが可能となる。布製品はさらに、測定された温度の変化に応答して、回路パターンに供給される電力を調整するように構成されたコントローラを備える。
【００１８】
さらなる態様では、本発明は、電気加熱／加温布製品を形成する方法を特徴とし、この方法は、（ａ）シート状導電層を打ち抜くことであって、それにより導電回路パターンを形成し、なお、導電層の第１の部分は、局部加熱を高めるように比較的狭く、導電層の第２の部分は、局部加熱を低めるように比較的広くなっている、打ち抜くことと、（ｂ）回路パターンを布体の外面に取着することと、（ｃ）布体を衣類製品に組み込むことと、（ｄ）電源を回路パターンに接続することであって、それによって回路パターンへの電流の印加時に布体の局部加熱を起こす、接続することとを含む。工程（ａ）では、導電層の第２の部分は、全く加熱されないほど十分に広く作られており、バスとしてのみ機能する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載する。本発明の他の特徴、目的、および利点は、説明および図面から明らかとなろう。
【００２０】
種々の図面における同様の参照符号は同様の素子を示している。
【００２１】
本出願は、本発明者らの先行の同時係属中の特許出願である米国出願第０９／２９８，７２２号（１９９９年４月２３日付けで出願）、米国出願第０９／３８９，７６１号（１９９９年９月９日付けで出願）、米国出願第６０／１７５，２０２号（２０００年１月１０日付けで出願）、米国出願第６０／２６１，５４４号（２００１年１月１２日付けで出願）、および米国出願第６０／３８６，１８０号（２００２年１月１４日付けで出願）の開示に関連し、上記出願のそれぞれの全体の開示が、参照により本明細書に援用される。
【００２２】
本発明の好適な一実施形態によれば、加熱／加温素子１６は、打ち抜かれた導電シート材料からなり、この導電シート材料により通電し、局部加熱を起こす。導電シート材料は、たとえば、金属シート（たとえば金属織物または金属化プラスチックシート、または金属箔）、あるいは導電織物（たとえば導電繊維または導電糸を有する編成材料、織材料、または不織材料）とすることができる。加熱／加温素子は、たとえば直接または織物積層の形態で、衣類製品または履物に、および毛布などのような家庭用備品に取り込まれ得る。次に、電源コードおよびプラグにより電流（たとえば交流）あるいは電池により直流を、素子を介して印加して、電気抵抗により発熱を生じさせる。
【００２３】
図１および図２を参照すると、第１の実施形態では、本発明により構成された、風防、耐水、および蒸気透過性電気加熱／加温複合布製品１０は、３つの主要な構成部材を有する。これらの構成部材は、布層１２、バリヤ層１４、および電気加熱／加温素子１６を含み、布層１２およびバリヤ層１４はそれぞれ、対向する布の内面１３およびバリヤの外面１５で、接着剤１８によって接合されている。
【００２４】
図１Ａを参照すると、別の実施形態では、バリヤ層１４を省くことができる。この場合、電気加熱／加温複合布製品は、布層１２および電気加熱／加温素子１６を有する。布層１２の内面１３は、接着剤１８により電気加熱／加温素子１６の内面１７に接合される。
【００２５】
図１および図１Ａに示した双方の実施形態では、布製品１０は、加熱／加温素子およびバリヤ層（含まれる場合）が２つの布層間に介在配置されている、第２の布層（図示せず）をさらに含む。
【００２６】
図１、図１Ａ、および図２を参照すると、好適な実施形態では、布層１２は任意の周知の様式で形成され、たとえば、布層１２は編成材料、たとえば、編組された丸編み材料（ｐｌａｉｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｌａｒ　ｋｎｉｔｔｅｄ　ｍａｔｅｒｉａｌ）または逆編組丸編み材料、あるいは他の丸編み材料（たとえば二重編み、一重ジャージ編み、２端フリース編み、３端フリース編み、テリー編み、ダブルループ編み材料）、たて編み材料またはよこ編み材料、あるいは織材料または不織材料とすることができる。布製品１０の布層１２を着用者の皮膚から離して外方に向ける用途では、布層の材料は、液体の浸透に抗するために疎水性であることが好ましい。布製品１０の布層１２を着用者の皮膚の方へ内方に向ける他の用途では、布層の材料は、皮膚から汗を除去すること、および皮膚から遠ざけて移行させることを高めるために、本質的に親水性、化学的に付与される親水性、または疎水性であることが好ましい。接着剤１８が接着される、布層１２の内面１３は、平坦であることが好ましい。露出した、布層１２の外面２０は、平坦であってもよく、または、たとえばブラッシング、サンダー仕上げ、またはナッピング（ｎａｐｐｉｎｇ：毛羽立て）することによって起毛していてもよく、かつ／または他の場合ではたとえば当該技術分野において周知であるように、装飾的または機能的な特徴を設けてもよい。
【００２７】
バリヤ層１４は、目的とする用途の性質に応じて、あるいは所望に応じて、非孔質で親水性であるか、または微孔質で疎水性であるか、あるいはたとえば層（複数）においてこれらの双方の組み合わせである蒸気透過性膜から形成されることが好ましい。あるいくつかの実施形態では、バリヤ層１４の材料はまた、軟質であり、伸縮性があることが好ましい。バリヤ層は、空気および水滴が複合布製品１０を通過させないようにするとともに、水蒸気に対し透過性があるように構成および／または配合される。布製品１０が伸縮性があることが望ましい用途では、布層１２は、通常、編成材料とすることができ、バリヤ層１４の好適な材料は、たとえば、ＵＣＢ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｒｐ．（Ｄｒｏｇｅｎｂｏｓ，　Ｂｅｌｇｉｕｍ所在）から入手可能であるような、微孔質で親水性である（バリヤ層１４が外向きに用いられる場合に好ましい）ポリウレタンか、あるいは非孔質で親水性である（バリヤ層１４が内向き用いられる場合に好ましい）ポリウレタンである。あるいは、たとえば履物において比較的小さな強度が必要とされる状況では、布層１２は、たて編み材料とすることができ、バリヤ層１４の好適な材料は、たとえば、Ｔｅｔｒａｔｅｃ（Ｆｅａｓｔｅｒｖｉｌｌｅ，　Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ所在）から入手可能なポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。
【００２８】
バリヤ層１４は、典型的には、スポット、ライン、または他の分散領域に施される接着剤１８により、あるいは取着、積層、または他の適した組み合わせにより布層１２の内面に接合される。（さらなる内部布層を有すること以外は）同様の複合布が、Ｌｕｍｂらに付与され、本譲受人に譲渡された米国特許第５，３６４，６７８号に記載されており、その全体の開示は、参照により本明細書に援用される。図３を参照すると、電気加熱／加温素子１６は、バリヤ層１４の外面２２の上に配置されている。
【００２９】
一実施形態では、電気加熱／加温素子１６は、金属織物またはプラスチックシートまたは金属箔から形成される。適した金属織物は、たとえばＳｃｈｌｅｇｅｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｉｎｃ．（Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ，　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ所在）から入手可能である。織物は、化学的、電気的、あるいは機械的技法を用いて、任意の適した技法（たとえば金属被覆、めっき、または蒸着）によって金属化され得る。金属被覆または蒸着は、非常に低い抵抗（典型的には約５００オーム毎平方）を与える導電材料から形成される。適した導電材料の例としては、銀、銅、ニッケル、ニッケル−クロム、およびこれらの金属の組み合わせが挙げられる。金属織物または金属化プラスチックシートまたは金属箔は、任意の所望の電気的に連続した（全部または一部）回路パターンで生成することができ、あるいはシート状で生成してから所望のパターンに打ち抜くことができる。次に、素子（またはその部品）を、たとえば、適した非導電材料の１つまたは２つの層に対しあるいはその間に、布層１２にまたはその中に単独でまたは積層して取着または挿入して、織物製品を形成する。毛布の形態をした織物製品の場合、打ち抜きスタンピング（ｓｔａｍｐｉｎｇ：型押し）として電気加熱／加温素子を形成することにより、バスを加熱素子と一体形成することが可能になる。加熱素子は、選択領域が他の領域よりも優先的に温かくなるように非対称的に間隔を空けることができ、あるいは下記により詳細に説明するように、他の加熱素子よりも比較的狭い選択加熱素子を提供することによって、より大きな抵抗率、その結果生じるより多くの発熱をその選択領域に与えることができる。
【００３０】
あるいは、加熱／加温素子は、導電織物（たとえば導電繊維および／または糸を有する織物）から形成することができる。適した導電繊維および糸には、たとえばカーボンおよびポリアニリンが挙げられる。
【００３１】
加熱／加温素子１６の所定パターンは、本発明の複合布製品１０を使用する特定の目的のために注文設計され得る。たとえば、図３の複合布製品１０の加熱／加温素子１６のパターンは、手袋を製造する際の使用のために設計される。この目的のため、電気加熱／加温素子１６は、４つの細長い枝部２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ（手袋の指に相当する）および１つまたは複数の部分２８Ｆ（手袋本体の手のひらまたは手の甲に相当する）を有するパターンを形成する。
【００３２】
加熱／加温素子１６は、接点パッド２８Ｇ、２８Ｈにおいて各端がそれぞれ終端する連続回路として形成される。接点パッドは、電源との接続に都合の良い領域、たとえば、図示したように、手袋の場合では手袋の手首を形成する領域において、互いに隣接して配置されることが好ましい。図３をさらに参照すると、加熱／加温素子１６は、スイッチ３４および電源（たとえば電池パック３６）を含む回路において、接点パッド２８Ｇ、２８Ｈからそれぞれ延出するワイヤ導体３０、３２によって接続される。スイッチ３４が閉じると、加熱／加温素子１６が作動して熱／温熱を発生させる。
【００３３】
図３に示した、加熱／加温素子１６のパターン特徴は、得られる布製品（すなわち手袋）の領域と適合するような寸法および形状にされるため、複合布は、容易に切断されて手袋の片側を形成することができるようになっている。たとえば、ソックス、セーター、ジャケット、シャツ、ズボン、帽子、手袋、履物（たとえば靴およびブーツ）などのような、他のタイプおよび寸法の衣類および布製品に使用するパターンは、たとえば図４ないし図６を参照して下記に説明するのと同様にして生成することができる。
【００３４】
図４を参照すると、本発明の複合布製品４０は、加熱／加温されるべき、選択された結果として得られる布製品（すなわち、この実施形態ではブーツ）の領域に適合するような寸法および形状にされた加熱／加温素子４２を有しており、そのため複合布が容易に切断されて形成され、かつ／またはブーツのライナーに組み込まれるようになっている。特に、加熱／加温素子４２は、増大した抵抗率および発熱に対し比較的低減された横断面積の部分を有する加熱／加温領域４４、４５を有しており、これらはそれぞれ、着用者の足のつま先／指の付け根の膨らみ部分（ｂａｌｌ）およびかかと表面に相当している。回路を形成する加熱／加温素子４２は、接点パッド４６、４７において各端がそれぞれ終端する。接点パッドは、電源との接続に都合の良い領域、たとえば、図示のように、ブーツの足首カラー（ａｎｋｌｅ　ｃｏｌｌａｒ）の中またはその上に延在する領域において、互いに隣接して配置される。
【００３５】
図５を参照すると、本発明の複合布製品５０は、加熱／加温されるべき、選択された結果として得られる布製品の領域（すなわち、この実施形態では、シャツまたはジャケット６０（図６）のような衣類の向かい合わせになった胸部面）に適合するような寸法および形状にされた加熱／加温素子５６を有する。加熱／加温素子５６は、接点パッド５８、５９において各端がそれぞれ終端し、これらのパッドは、下記に示すように、電源との接続に都合の良い領域において互いに隣接して配置される。
【００３６】
図６を参照すると、一対の布製品５０が、ジャケット６０内に組み込まれて示されている。加熱／加温複合布製品５０のそれぞれに給電するための電池パック６８は、連係するジッパー付きポケット７０、７１に収納される。たとえばＰｏｌａｒｏｉｄ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，　Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ所在）から入手可能であるような電池パック６８は、着脱式の固着素子（ｆａｓｔｅｎｉｎｇ　ｅｌｅｍｅｎｔ）７２（たとえばクリップ、スナップ）、あるいは固着することができるが着脱式の他の固着素子によって、加熱／加温素子５６の接点パッド５８、５９と着脱式に接続されることが好ましい（固着素子は、回路との電池パックの電気接続を提供するか、あるいは別個のコネクタとの電池パックの接触のために適所に電池パックを保持することができる）。この構成により、たとえば布製品５０を洗濯する場合あるいは交換の場合にはいつでも電池パック６８を取り外すことが可能となる。加熱／加温回路５６はまた、たとえば電池パックの寿命を延ばすために、電池パック６８から加熱／加温素子５６に電力をサイクル印加する（ｃｙｃｌｉｎｇ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）オシレータチップ（ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ　ｃｈｉｐ）７４あるいは他の調時またはサイクル装置を有してもよい。たとえば、３分間の「オン」の後に１分間の「オフ」が続く時間サイクルは、外着の使用に適した加熱／加温ジャケット６０の胸部パネルとして組み込まれる電気加熱／加温複合布製品５０に適していると考えられる。
【００３７】
好適な一実施形態では、本発明の複合布製品１０は、最初に、布層１２とバリヤ層１４を、それらの間に介在配置した接着剤１８により結合することによって形成する。次に、電気加熱／加温素子１６を、バリヤ層１４の表面２２上に固定する。その結果として得られる複合布製品１０を、切断して成形し、他の場合では、たとえば衣類製品などの中への組み込みのために通常の装着手順（ｃｌｏｔｈｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ）を用いて処理する。あるいは、加熱／加温素子１６をバリヤ層１４の表面２２に固定してから、バリヤ層１４と布層１２を合わせて固着する。
【００３８】
次に、図７および図８を参照すると、本発明の別の実施形態では、電気加熱／加温複合布製品１１０は、電気加熱／加温素子１１６が配置される内面１１４を有する布層１１２からなる。
【００３９】
加熱／加温素子１１６が布層１１２に直接固着される本発明の実施形態では、複合布製品１１０はバリヤ層なしで用いることができる。代替的に、一対の布製品１１０を、衣類（たとえば図６に示すようなジャケット６０）に組み込むことができ、ジャケットの向かい合わせになった胸部面の外被（ｏｕｔｅｒ　ｃｏｖｅｒｉｎｇ）６２、６４は、ジャケット内に組み込まれた加熱／加温複合布製品１１０と重なるバリヤ層を提供するように選択されるシェル材（ｓｈｅｌｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ）とすることができる。
【００４０】
本発明の加熱／加温複合布製品の電気加熱／加温素子の領域が発生する熱／温熱の相対量は、たとえば、回路素子すなわちセグメントの幅を変えることによって、かつ／または長さおよび／または厚さを変えることによって、かつ／または回路素子のセグメントを形成する材料の導電率／抵抗率を変えることによって制御することができる。
【００４１】
たとえば、図５を参照すると、均一な導電率および一定の厚さを有する材料から形成された加熱／加温素子５６は、対比幅、したがって対比横断面積を有する領域８０および８２を有する。その結果、比較的大きい幅を有する領域８０では、導電率がより大きい、すなわち電流に対する抵抗がより少なく、したがって熱／温熱の発生がより少ない。同様に、比較的小さい幅を有する領域８２では、導電率がより小さい、すなわち電流に対する抵抗がより多く、したがって熱／温熱の発生がより多い。その結果、本発明の加熱／加温複合布製品５０は、比較的多量の熱／温熱を着用者の身体の選択領域に送達する回路素子５６を有するものとして設計することができる。
【００４２】
あるいは、このような作用は、より薄い材料層（すなわち、比較的小さな横断面積を有する領域）を用いることによって得ることができる。たとえば、図９を参照すると、本発明の加熱／加温複合布製品１０’は、比較的薄い厚さ（隣接の領域に比して）の領域９０を有する加熱／加温素子１６’を有する。
【００４３】
代替的または付加的に、一定の寸法を有するが相対的に異なるレベルの熱／温熱を発生する領域を有する加熱／加温素子は、本質的に異なる導電率を有する材料を用いて、回路領域に順次適用することによって形成することができる。たとえば、本発明の加熱／加温複合布製品１００を示した図１０を先に参照すると、加熱／加温素子１０２は、比較的大きな抵抗率を有する材料からなる領域１０４、１０６と固着することによって形成され、次に、図１１を参照すると、比較的小さい導電率を有する材料からなる領域１０８と固着することによって形成され、領域１０８が領域１０４、１０６と相互接続する。
【００４４】
電気回路領域の導電率を調整するこれらの方法および他の方法は、単独で用いてもよく、あるいは任意の所望の組み合わせで用いてもよい。
【００４５】
電気回路の種々の領域の導電率は、特定用途の要求に適するように調整することができ、それによって着用者の着心地が高められる。たとえば、手袋または履物の場合、手足（手指および足指）を温めることは快適さを提供するのに重要であり、概して手指および足指、特にそれらの指先は、手足の他の部分よりも温める必要がある。したがって、これらの特別の区域ではより多くの熱を発生させることが望まれる場合があり、これは、上述した方法のいずれかで達成することができる。
【００４６】
手袋での使用に好適な加熱素子は、図１５および図１６に示す。これらの実施形態の双方において、電気加熱／加温素子１１６は、４つの細長い枝部１２８Ａ、１２８Ｂ、１２８Ｃ、１２８Ｄ（手袋の指に相当）および部分１２８Ｅおよび１２８Ｆ（手袋本体の手のひらまたは手の甲に相当）を有するパターンを形成する。領域１２９は、導電材料の有効面積を低減するために切り落とされる、すなわち金属化されない。領域１２９の存在は、枝部１２８Ａ〜１２８Ｄの抵抗率を増加させるが、手のひら部分１２８Ｅおよび１２８Ｆの導電率に著しい影響は及ぼさない。その結果、枝部１２８Ａ〜１２８Ｄには、手のひら部分よりも多くの熱が発生することになる。
【００４７】
さらに、枝部１２８Ａ〜１２８Ｄ内には異なる幅の領域がある。たとえば、図１５に示した実施形態では、枝部１２８Ａ〜１２８Ｄは、着用者の指の第１関節から指先までの部分にほぼ相当する上部領域Ｕ、および着用者の指の第１関節から手のひらと指の付け根（ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ）までの部分にほぼ相当する下部領域Ｌを有する。上部領域Ｕは下部領域Ｌよりも狭くなっており、したがって、より大きな抵抗率を有する結果、着用者の指先により多くの熱が発生する。
【００４８】
図１５に示したパターンが、４．８オームの抵抗を有する素子により３．０ボルトの直流電源で給電される場合、上部Ｕで生じる温度は華氏約１０１度であり、下部Ｌで生じる温度は華氏約８０度である。これにより、指、特に指先に、より高い発熱がもたらされ、電池を保持している間、より多くの快適さが使用者に与えられる。
【００４９】
同様に、図１６に示した実施形態では、枝部１２８Ａ〜１２８Ｄの幅をさらに変えて、それぞれ着用者の指先および第１関節にほぼ相当する狭区域３１および３３、ならびに着用者の関節間の領域にほぼ相当する広区域３２および３４を提供する。この例では、素子が４．８オームの抵抗を有する素子により３．０ボルトの直流電源で給電される場合、狭区域３１および３３で生じる温度は華氏約１０１度であり、広区域３２および３４で生じる温度は華氏約８０度である。末端のすぐ近くの、手のひら区域にある部分は、非常に抵抗が小さいため、あるとしてもほんのわずかな熱しか発生しないであろう。したがって、狭区域３１および３３は、指先、および動脈（第１関節における）の近くに高い発熱をもたらす。動脈に近い領域に発熱を提供することは、血液を温め、循環を高めることの助けとなる。その結果、使用者の指は、使用者の手の他の部分を過熱することなく、同様に電池を保持している間、温かな状態に保たれる。
【００５０】
図１５および図１６に示した実施形態では、図３を参照して上述したのと同様な方法で電力を回路に送達する。すなわち、加熱／加温素子１６は、ワイヤコネクタ１３０、１３２による電源（たとえば電池パック１３６）との接続のために、接点パッド１２８Ｇ、１２８Ｈにおいて各端がそれぞれ終端する連続回路として形成される。
【００５１】
本発明のさらに別の実施形態では、図５および図６を参照して上述した電気加熱／加温複合布製品１１０は、さらに処理され得る。たとえば、次に図１２、図１３、および図１４を参照すると、電気加熱／加温複合布製品１２０では、たとえば上述したように、バリヤ層１２２を、布層の内面１１４の側に隣接させて、同様に上述したように接着剤を用いて取着することにより、加熱／加温素子１１６の少なくとも一部を覆う。好ましくは、加熱／加温素子１１６の接点パッド１１８（１つのみを図示）を、電源との接続のために露出したままにしておくか（図１３）、あるいは電気コネクタ１２４（１つのみを図示）を設けて、バリヤ層１２２を介して接点パッドと電源を接続する（図１４）。
【００５２】
上述したすべての場合、加熱／加温素子は、バリヤ層が設けられているか否かにかかわらず、布層により支持される。布層は、本質的に親水性、化学的に付与される親水性、または疎水性とすることができる。いくつかの好適な実施形態では、バリヤ層は、布層の内面に少なくとも隣接して設けられる、すなわち布層に（材料を介在させるかまたは介在させずに）取着するか、あるいは布層または布層上に取着させないように離すが、布の内面側に配置して設けられる。
【００５３】
たとえば積層または他の技法によって、加熱／加温素子１６が固着された布層１２の表面と結合またはその表面上に取着したバリヤ層（たとえば、バリヤ層６２、６４（図６）、およびバリヤ層１２２（図１２〜図１４のそれぞれ））は、保護しなければ電気加熱回路の品質または連続性を低下させるであろう摩耗の影響から回路を保護するようにも機能する。バリヤ層はまた、布層の内面上に縮合物が形成される場合の短絡に抗するように機能する。バリヤ層は、任意の適した保護材料から形成することができる。バリヤ層は、完全な層である場合、微孔質で疎水性または非孔質で親水性であることが好ましいであろう。完全な層を所望としないかまたは用いない場合、バリヤ層は、印刷回路自体に限り追加することができ、そのような場合、非孔質で疎水性であることが好ましいであろう。
【００５４】
所望の場合、使用中に加熱／加温素子の一部の温度を測定することができる。たとえば、手袋の指先における温度を判定するためにセンサを備えることができる。このセンサは、ワイヤを指まで下方に通して指先のところに配置することができる。しかしながら、このことは、機能性を阻害し、したがって、手袋の別の区域において指先の温度をシミュレートし、その区域における温度を測定することが好ましい場合がある。たとえば、図１７に示した加熱／加温素子１４８では、指先１５０における温度は、指先１５０における回路の部分と同じ抵抗を有すると推計される矩形区域１５８を画定する導体１５４、１５６の近くにある、手のひら領域の２つの打ち抜き区域１５２を設けることによってシミュレートすることができる。したがって、指先における温度は、区域１５８の温度を測定することによって遠隔的に推定される。この温度データは、コントローラ（図示せず）（たとえば電圧調節器）とともに用いて、最高温度が検出されると、電源を自動的に切るするか、あるいは回路への給電を少なくし、最低温度が検出されると、電源をオンにするか、あるいは給電を多くする。代替的または付加的に、温度は、手袋に装着した読取り（図示せず）上に表示することができ、着用者が電源をオンまたはオフにするか、あるいは温度を調節することができるように手動コントロールを設けることができる。
【００５５】
本発明の多く実施形態を説明してきた。しかしながら、本発明の精神および範囲から逸脱することなく種々の変更が行われ得ることが理解されよう。
【００５６】
たとえば、さらなる布層を追加して、電気加熱／加温複合布製品の種々の美的および機能的特性を高めることができる。
【００５７】
さらに、上記に説明した実施形態における回路は直列回路としてきたが、加熱／加温素子において用いられる回路は、たとえば図１８に示したように並列回路とすることができる。加熱／加温素子２００では、図１８に示したように、比較的広い区域２０２はバスとして作用し、カットアウト区域２０４、２０６は、上記に説明したように、比較的高い抵抗率を有する区域を提供する。図１８に示した回路はまた、たとえば図１８に示した回路においては対称的である必要はなく、回路の上部領域には３つのカットアウト区域２０６があるが、回路の下部領域には２つのカットアウト区域２０４しかない。
【００５８】
さらに、例として手袋の場合の回路を上記に説明したが、加熱／加温素子は多くの異なる用途に使用することができる。たとえば、ソックス、靴、または履物の他の製品における使用の場合の加熱／加温素子２２０が図１９に示されている。加熱／加温素子２２０では、回路は、カットアウト区域２２６により分かれている左側部分２２２および右側部分２２４を含む。カットアウト区域２２６は、比較的広いバス区域２２８をかかと区域に提供し、比較的狭く、より高い抵抗率区域２３０を前肢に提供するように形成される。つま先部２３２は、すべての中で最も狭く、したがって最も高い抵抗率を有し、そのため、着用者のつま先付近に最高温度が生じることになる。
【００５９】
したがって、他の実施形態は本発明の範囲内にある。
【００６０】
【発明の効果】
本願発明によれば、シート状導電層を用いて回路パターンを形成することにより、容易に製造され、織物に即座に取着して布製品を形成することのできる、頑強で、平坦な、柔軟性のある加熱／加温素子を提供することができる。また、シート状導電層は、たとえば製品の種々の区域に示差加熱を提供するように種々の回路パターンおよび幾何学形状に容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により構成された加熱／加温複合布製品の第１の実施形態を形成する構成部材の幾分概略的な分解側面図である。図１Ａは、本発明により構成された加熱／加温複合布製品の第１の実施形態を形成する構成部材の幾分概略的な分解側面図である。
【図２】図１の加熱／加温複合布製品の幾分概略的な側面図である。
【図３】たとえば手袋の場合に、電気加熱／加温素子が固着される、図１および図２の加熱／加温複合布製品の内面の幾分概略的な正面図である。
【図４】たとえば履物製品の場合に、電気加熱／加温素子が固着される、図１および図２の加熱／加温複合布製品の内面の幾分概略的な正面図である。
【図５】たとえばシャツまたはジャケットのような衣類の場合に、電気加熱／加温素子が固着される、図１および図２の加熱／加温複合布製品の内面の幾分概略的な正面図である。
【図６】図５の加熱／加温複合布製品を組み込んだ、衣類（すなわちジャケット）の幾分概略的な正面図である。
【図７】本発明により構成された加熱／加温複合布製品の別の実施形態を形成する構成部材の幾分概略的な分解側面図である。
【図８】図７の加熱／加温複合布製品の幾分概略的な側面図である。
【図９】本発明により構成された加熱／加温複合布製品の別の実施形態の幾分概略的な側面図である。
【図１０】本発明の別の実施形態により構成する際の加熱／加温複合布製品の内面の順次的な幾分概略的な正面図である。
【図１１】本発明の別の実施形態により構成する際の加熱／加温複合布製品の内面の順次的な幾分概略的な正面図である。
【図１２】本発明により構成された加熱／加温複合布製品の別の実施形態を形成する構成部材の幾分概略的な分解側面図である。
【図１３】図１２の加熱／加温複合布製品の代替実施形態の幾分概略的な側面図である。
【図１４】図１２の加熱／加温複合布製品の代替実施形態の幾分概略的な側面図である。
【図１５】手袋での使用の場合の電気加熱／加温素子の幾分概略的な正面図である。
【図１６】手袋での使用の場合の電気加熱／加温素子の幾分概略的な正面図である。
【図１７】温度センサ素子を有した、手袋での使用の場合の電気加熱／加温素子の幾分概略的な正面図である。
【図１８】並列回路を有する電気加熱／加温素子の幾分概略的な正面図である。
【図１９】履物製品での使用の場合の電気加熱／加温素子の幾分概略的な正面図である。

Claims (42)

1. シート状導電層素子を導電回路パターンに構成することと、前記回路パターンを布体の第１および第２の広面の一方に取着することであって、それにより、前記回路パターンへの電流の印加時に前記布体の局部加熱を起こす、取着することとを含むことを特徴とする、電気加熱／加温布製品を形成する方法。
2. 前記構成する工程は、打ち抜くこと（ｄｉｅ−ｃｕｔｔｉｎｇ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記導電層は、金属織物、金属化プラスチックシート、および金属箔からなる群から選択される金属シート材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記構成する工程は、シート材料に金属被覆、めっき、または蒸着を施すことを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 前記取着する工程は、接着剤により前記導電層と前記布体を接合することを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 前記布体を含めた衣類製品を形成することをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 前記形成する工程は、前記衣類製品の形状に適合するように前記回路パターンを成形することを含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記衣類製品は、手袋、ソックス、セーター、ジャケット、シャツ、ズボン、帽子、履物、イヤーマフ、ネックウォーマー、医療用ブレース、医療帯、膝パッド、背部パッド、および関節パッドからなる群から選択される製品を含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
9. 比較的高い抵抗率を有する区域および比較的低い抵抗率を有する区域を含むように前記回路パターンを構成することであって、それにより比較的高い局部加熱の所定領域および比較的低い局部加熱の所定領域を提供する、構成することをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
10. 前記比較的高い抵抗率を有する所定区域および比較的低い抵抗率を有する所定区域は、前記回路パターンの１つまたは複数の選択領域の横断面積を変えることによって提供されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 前記比較的高い抵抗率を有する所定区域および比較的低い抵抗率を有する所定区域は、前記導電層の１つまたは複数の選択領域の導電率を変えることによって提供されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
12. 前記電気加熱／加温製品は、衣類製品に組み込まれ、前記方法は、該衣類製品が着用されたときに、着用者の手足付近に、前記比較的高い抵抗率を有する区域を位置付けするように前記回路パターンを構成することをさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
13. 前記電気加熱／加温製品は、衣類製品に組み込まれ、前記方法は、該衣類製品が着用されたときに、血流が皮膚表面に近い、着用者の身体の領域付近に、前記比較的高い抵抗率を有する区域を位置付けするように前記回路パターンを成形することをさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
14. 前記布体は、よこ編み材料、たて編み材料、織材料、および不織材料からなる群から選択される織物材料を含み、前記布層は、平坦面、起毛面、またはブラシ掛け面（ｂｒｕｓｈｅｄ　ｓｕｒｆａｃｅ）を有し得ることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
15. 前記布体と前記シート状導電層との間にバリヤ層を介在配置することをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
16. 前記バリヤ層の外面を前記布層に取着すること、および前記バリヤ層の内面を前記シート状導電層に取着することをさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 前記取着する工程は、接着剤により前記層を接合することを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
18. 前記回路パターンを電源に接続して加熱／加温を起こすことをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
19. 前記電気加熱／加温布製品を家庭用備品織物製品に組み込むことをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
20. 前記家庭用織物製品は、毛布、肩掛け、寝袋、またはマットレスカバーを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
21. 内面および外面を有する布層と、
    前記布層の前記内面に取着され、電流の印加時に前記布製品の局部加熱を起こす導電回路パターンを有する金属シートまたは導電織物を含むシート状導電層とを備えることを特徴とする加熱／加温布製品。
22. 前記布層は、よこ編み材料、たて編み材料、織材料、および不織材料からなる群から選択される織物材料を含み、前記布層は、平坦面、起毛面、またはブラシ掛け面を有し得ることを特徴とする、請求項２１に記載の布製品。
23. 前記布製品は、衣類製品を含むことを特徴とする、請求項２１に記載の布製品。
24. 前記布製品は、毛布、肩掛け、寝袋、またはマットレスカバーを含むことを特徴とする、請求項２１に記載の布製品。
25. 前記導電層は、金属織物、金属化プラスチックシート、および金属箔からなる群から選択されるシート状材料を含むことを特徴とする、請求項２１に記載の布製品。
26. 前記導電層と前記布体との間に介在配置した接着剤をさらに含むことを特徴とする、請求項２１に記載の布製品。
27. 前記衣類製品は、手袋、ソックス、セーター、ジャケット、シャツ、ズボン、帽子、履物、イヤーマフ、ネックウォーマー、医療用ブレース、医療用帯、膝パッド、背部パッド、および関節パッドからなる群から選択される製品を含むことを特徴とする、請求項２３に記載の布製品。
28. 前記回路パターンは、比較的高い抵抗率を有する区域および比較的低い抵抗率を有する区域を含み、それにより比較的高い局部加熱の所定領域および比較的低い局部加熱の所定領域を提供することを特徴とする、請求項２３に記載の布製品。
29. 前記比較的高い抵抗率を有する区域および比較的低い抵抗率を有する区域は、それぞれ比較的小さな横断面積を有する領域および比較的大きな横断面積を有する領域を含むことを特徴とする、請求項２８に記載の布製品。
30. 前記布製品は、衣類製品を含み、前記回路パターンは、該衣類製品が着用されたときに、着用者の手足付近に、前記比較的高い抵抗率を有する区域を位置付けするように構成されることを特徴とする、請求項２３の布製品。
31. 前記布製品は、衣類製品を含み、前記回路パターンは、該衣類製品が着用されたときに、動脈が皮膚表面に近い、着用者の身体の領域付近に、比較的高い抵抗率を有する区域を位置付けするように構成されることを特徴とする、請求項２３に記載の布製品。
32. 前記布層と前記シート状導電層との間にバリヤ層をさらに備えることを特徴とする、請求項２３に記載の布製品。
33. 前記バリヤ層、前記布層、および前記シート状導電層は、接着剤により接合されることを特徴とする、請求項３２に記載の布製品。
34. 前記回路パターンは、直列回路からなることを特徴とする、請求項２１に記載の布製品。
35. 前記回路パターンは、並列回路からなることを特徴とする、請求項２１に記載の布製品。
36. 前記回路パターンは、非対称であることを特徴とする、請求項２１に記載の布製品。
37. 前記回路パターンの一部の温度を測定する温度センサをさらに備えることを特徴とする、請求項２１に記載の布製品。
38. 前記温度センサは、前記回路パターンの第１の部分の温度を測定するように構成され、前記回路パターンの該第１の部分は、前記回路パターンの第２の部分と同じ抵抗を有するように構成され、それにより、前記第１の部分の温度を測定することによって、該第２の部分の温度を推定することが可能となることを特徴とする、請求項３７に記載の布製品。
39. 前記測定された温度の変化に応答して、前記回路パターンに供給される電力を調整するように構成されるコントローラをさらに備えることを特徴とする、請求項３７に記載の布製品。
40. 前記回路パターンは、直列回路からなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
41. 前記回路パターンは、並列回路からなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
42. シート状導電層を打ち抜くことであって、それにより導電回路パターンを形成し、なお、前記導電層の第１の部分は、局部加熱を高めるように比較的狭く、前記導電層の第２の部分は、局部加熱を低めるように比較的広い、打ち抜くことと、
    前記回路パターンを布体の外面に取着することと、
    前記布体を衣類製品に組み込むことと、
    前記回路パターンに電源を接続することであって、それによって前記回路パターンへの電流の印加時に前記布体の局部加熱を起こす、接続することとを含むことを特徴とする、電気加熱／加温布製品を形成する方法。

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