JP2007007122A - 寝具用面状発熱体、それを用いたマット及びベッド - Google Patents

Abstract

【課題】 一般の家庭に普及されている５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流の電気を使用し、電磁波の発生を大幅に低減することができ、採暖とともに遠赤外線等による健康増進に効果があり快適な睡眠が得られる寝具用面状発熱体、それを用いたマット及びベッドを提供する。
【解決手段】 カーボン系発熱素子を用いた複数個の面状発熱体を、各々別々に温度コントロールが可能となるように、一列に配置し接続してなるマットとする。また、カーボン系発熱素子を用いた複数個の面状発熱体を、各々別々に温度コントロールが可能となるように、ベッドマットまたは寝台の内部、上面、または下面のいずれかの場所に一列に配置して設けてなるベッドとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、寝具用面状発熱体、それを用いたマット及びベッドに関するものである。更に詳細には、人体に悪影響を及ぼす電磁波の発生が少なく健康増進に効果が期待される遠赤外線が放射されるカーボン系発熱素子を備えた寝具用面状発熱体と、その面状発熱体を用いて構成されるマット及びベッドに関するものである。

従来から、寝具類として、面状発熱体を内蔵するマット、電気敷毛布等の採暖具が用いられている。これらの採暖具は、一般的に通電により発熱する発熱線の外周囲に電気絶縁性材料からなる層を設け、マットあるいは毛布の内部を蛇行配線させてなるものである。
近年、健康に対する関心が高まっており、採暖手段とともに、冷え性、腰痛、肩こりの治癒、血行増進等に効果があるとされる遠赤外線の放射、新陳代謝向上、血行増進のほか、消臭、除菌等に効果があるとされるマイナスイオンの発生が可能な採暖具の開発が活発に行なわれるようになっている。

また、前記のような採暖具を使用する際、発熱線に交流の電気を通電すると、発熱線から人体に悪影響を及ぼす電磁波が発生するので、これを低減または防止するための開発も行なわれてきた。ところで、電磁波の影響が及ぶ範囲は磁場と呼ばれているが、地球表面には５００ｍＧ（ミリガウス）程度の天然の磁場が存在し、人は常にこの磁場の影響を受けている。しかし、地球の磁場は時間変化しない静磁場であり、人類はこのような磁場に順応できているので存続していると思われる。一方、交流の電気から発生する磁場は時間変化する磁場であり、数百ｍＧの被曝でも長期間にわたり被曝されれば悪影響があるとされている。特に発熱線を内蔵するマット、電気敷毛布等の採暖具は、人体に接触して使用され、テレビ等の家電製品のように離れて使用される電磁波源よりも大きな影響を受けるので、このような電磁波が大幅に低減できるものが強く望まれる。

従来から、交流の電気を通電することにより発生する電磁波の悪影響を低減または防止する採暖具としては、例えば、発熱線の外周囲に通電により生じる不要磁力線の空中放射を防止する磁性体または導電体を被覆した面状発熱体、互いに平行となるように２系統の発熱線を配設し、互いに逆方向の交流電流、あるいは互いに異なる位相の交流電流を供給できる構成の面状発熱体等がある。
実開平５−６７７９号公報 実開平５−８８９６号公報 特開平８−２４３１２６号公報 特開平１０−１６２９３３号公報 特開平１１−１１１４３３号公報

しかしながら、発熱線の外周囲に磁性体または導電体を被覆した面状発熱体については、磁性体または導電体をかなり厚くしないと効果が得られないという不都合があった。また、互いに逆方向の交流電流、あるいは互いに異なる位相の交流電流を供給する構成の面状発熱体については、根本的に電磁波の発生を抑制するものではなく、いずれかの発熱線の近辺、あるいは他の片方の発熱線からの抑制作用を受けない領域では、電磁波の悪影響をまともに受けてしまうという不都合があった。
従って、本発明が解決しようとする課題は、一般の家庭に普及されている５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流の電気を使用し、電磁波の発生を大幅に低減することができ、採暖とともに健康増進に効果があり快適な睡眠が得られる寝具用面状発熱体、それを用いたマット及びベッドを提供することである。

本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、カーボンブラックと有機モノマー、あるいはカーボン粉末と熱硬化性樹脂等の材料から調製されるカーボン系発熱素子を用いた面状発熱体は、電気が線上ではなく平面上を流れる構成なので電磁波の発生を大幅に低減できること、通電することにより遠赤外線が放射されること、さらに複数に分割して各々別々に温度コントロールすることにより快適な睡眠が得られること等を見出し、本発明の寝具用面状発熱体、それを用いたマット及びベッドに到達した。

すなわち本発明は、矩形状のカーボン系発熱素子、該発熱素子の相対向する二辺に配置された電極、及び該発熱素子の表面を被覆する電気絶縁性材料を備えてなり、該発熱素子への通電時に遠赤外線を放射することを特徴とする寝具用面状発熱体である。
また、本発明は、矩形状のカーボン系発熱素子、該発熱素子の相対向する二辺に配置された電極、及び該発熱素子の表面を被覆する電気絶縁性材料を備えてなり、該発熱素子への通電時に遠赤外線を放射する複数個の面状発熱体を、各々別々に温度コントロールが可能となるように、一列に配置し接続してなることを特徴とするマットである。
また、本発明は、矩形状のカーボン系発熱素子、該発熱素子の相対向する二辺に配置された電極、及び該発熱素子の表面を被覆する電気絶縁性材料を備えてなり、該発熱素子への通電時に遠赤外線を放射する複数個の面状発熱体を、各々別々に温度コントロールが可能となるように、ベッドマットまたは寝台の内部、上面、または下面のいずれかの場所に一列に配置して設けてなることを特徴とするベッドである。

本発明の寝具用面状発熱体は、従来から採用されている発熱線に交流の電気を通電する構成ではなく、平面状のカーボン系発熱素子に交流の電気を通電する構成なので、電磁波の発生を大幅に低減することができる。また、発熱素子にカーボンを含んでいるので、これに通電することにより遠赤外線が放射される。本発明のマット及びベッドは、複数個の前記寝具用面状発熱体を、各々別々に温度コントロールが可能となるように設けた構成なので、人体の部位及び就寝経過時間に応じた細かい温度コントロールが可能である。従って、最適な採暖とともに、冷え性、腰痛、肩こりの治癒、血行増進等の健康増進に効果があり、快適な睡眠を得ることが可能である。

本発明の寝具用面状発熱体、それを用いたマット及びベッドは、一般の家庭で使用されるマット、ベッド等のほか、ホテル、療養所、病院等で使用されるマット、ベッド等にも適用される。以下、本発明の寝具用面状発熱体、それを用いたマット及びベッドを、図１〜図９に基づいて詳細に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。尚、図１は本発明の寝具用面状発熱体を複数個接続したマットの一例を示す平面構成図、図２は図１におけるａ−ａ’面を示す断面図、図３〜図５、図７、図８は、各々本発明のベッドの一例を示す鉛直方向の構成図、図６及び図９は、各々図３、図７のベッドにおける面状発熱体が設けられている水平面を示す構成図である。

本発明の寝具用面状発熱体は、図１（３個の寝具用面状発熱体を記載）、図２に示すように、矩形状のカーボン系発熱素子１、発熱素子１の相対向する二辺に配置された電極２、及び発熱素子１の表面を被覆する電気絶縁性材料３を備えてなり、発熱素子１への通電時に遠赤外線を放射する面状発熱体である。通常はこれらの構成要素のほか、電極２に電極端子４が設けられ、電極端子４に電源コード５が接続される。

本発明の寝具用面状発熱体において、カーボン系発熱素子の材料には、カーボンブラックと有機モノマー（例えばビニル系のモノマー）を混合して重合させたグラフトポリマーを含む塗液、またはカーボン粉末に熱硬化性樹脂を加えてスラリー状またはペースト状とした塗液が使用される。本発明におけるカーボン系発熱素子は、これらの塗液をシート状の基材に含浸、塗布、または印刷することにより保持させた後、乾燥、加熱処理したものである。

尚、塗液を含浸、塗布、または印刷する前記基材としては、電気絶縁性と機械的強度を有し、塗液を均一に保持することができれば特に制限されることはないが、例えば、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、塩化ビニル、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニリデン樹脂、フッ素樹脂等からなる合成樹脂基材、ガラスクロス基材を使用することができる。

前記のカーボン系発熱素子の表面には、電気絶縁性材料が被覆される。電気絶縁性材料としては、ゴム、エポキシ樹脂含浸ガラスクロス、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、マイカ等を使用することができる。電気絶縁性材料の被覆は、例えば電気絶縁性シートを加熱圧着することにより行なうことができる。尚、電気絶縁性材料によっては遠赤外線の放射が妨げられる場合があるので、適宜遠赤外線シートを電気絶縁性シートの表面に設けてもよい。本発明の寝具用面状発熱体の厚みは、通常は０．５〜５．０ｍｍ程度である。

本発明の寝具用面状発熱体においては、電源コード５はカーボン系発熱素子の温度をコントロールするコントローラーに接続される。コントローラーは、カーボン系発熱素子の温度を所望の範囲内にコントロールするものであるが、就寝時と起床時の温度が、就寝時と起床時の間の温度よりも高くコントロールされるように設定できることが好ましい。このようなコントローラーを用いることにより、本発明の寝具用面状発熱体を、図１に示すようなマット、あるいは図３〜図５、図７、図８に示すようなベッドに適用したときに、深い眠りと快適な目覚めを得ることができる。

また、本発明の寝具用面状発熱体は、表面にマイナスイオン発生物質を担持させた多孔質シートを設けることができる。マイナスイオン発生物質としては、例えばトルマリン鉱石が挙げられる。トルマリン鉱石を用いる場合、粒径が０．１〜１０μｍのものが好ましい。また、多孔質シートとしては、例えば活性炭、ゼオライト等が挙げられる。マイナスイオン発生物質を担持させた多孔質シートを設けることにより、血行増進のほか、消臭、除菌等の効果を期待することができる。

本発明のマットは、図１に示すように、前述の寝具用面状発熱体を、各々別々に温度コントロールが可能となるように、一列に配置し接続してなるマットである。接続する際には、例えば複数の寝具用面状発熱体を、接着剤等により接続することができるが、複数のカーボン系発熱素子を２枚の電気絶縁性シートで挟み、一体成形することにより接続することもできる。接続方向は、人がマットの上に寝たときに電極が人の下を通らないように、図１に示すように、複数個の面状発熱体を、各々の電極が二系列の直線を形成するように接続することがより好ましい。

尚、面状発熱体の数は、図１、図２に示すように３個に限られることなく、通常は２〜６個程度接続される。本発明のマットにおいては、表面に前述のようなマイナスイオン発生物質を担持させた多孔質シートを設けることができる。さらに遠赤外線シートを設けてもよい。また、後述するベッドのベッドマットの上面に設置するような場合は、人が寝たときの感触をよくするために、面状発熱体の表面にウレタンフォーム等の弾性材を設けることが好ましい。さらに、布製のカバーで被覆して、あるいは布製の袋に入れて用いることもできる。本発明のマットの大きさは特に制限されることはないが、通常は幅５０〜２００ｃｍ、長さ５０〜２５０ｃｍ程度である。

本発明のベッドは、前述の寝具用面状発熱体あるいはマットを、各々別々に温度コントロールが可能となるように、図３〜図６に示すように、ベッドマット６の内部、上面、または下面のいずれかの場所に一列に配置して設けてなるベッド、あるいは、図７〜図９に示すように、寝台７の内部、上面、または下面のいずれかの場所に一列に配置して設けてなるベッドである。本発明におけるベッドマットとは、内部にウレタンフォーム、スプリング等のクッション材が収納されたマットであり、本発明における寝台とは、人の体重を実質的に支える木材、金属、プラフチック等を主材とする台である。

本発明に適用できるベッドは、これらのベッドマットまたは寝台が備えられていれば特に制限されることはない。ベッドマットまたは寝台が２個以上設けられている場合は、通常は最上のベッドマットまたは寝台に面状発熱体が設けられるが、これに限定されることはない。また、２段式ベッドにも適用できる。
特にクッション材が収納されたベッドマットに面状発熱体を設ける場合は、遠赤外線による加熱により下面への配置でもほどよい温感が得られ、電磁波に関しては人体に対して距離が離れるので好ましい。

本発明のベッドにおいて、寝具用面状発熱体またはマットをベッドマット６に設置する際には、例えば図３に示すように、予めベッドマット６の内部に、寝具用面状発熱体またはマットを設置するための挿入口及び空洞を設けたり、図４、図５に示すように、予め寝具用面状発熱体またはマットを設置するための溝または空間が設けられる。その他、ベッドマットの加工を行なうことなく、面状発熱体またはマットをベッドマット６の表面に固定して設けることもできる。また、寝具用面状発熱体またはマットを寝台７に設置する際にも、前記のベッドマット６の場合と同様の処置が行なわれる。
複数の面状発熱体の配置方向は、人が上に寝たときに電極が人の下を通らないように、図６、図９に示すように、複数個の面状発熱体を、各々の電極が二系列の直線を形成するように配置することがより好ましい。また、電極がカーボン系発熱素子の下側になるように配置することが好ましい。

また、寝具用面状発熱体またはマットは、いずれの場所に設ける場合であっても、ベッドマットまたは寝台に接触させて設けてもよいが、断熱材、弾性材等を介して設けてもよい。さらに、寝具用面状発熱体またはマットを、断熱材、弾性材等とともに木枠に収めてベッドに設置してもよい。面状発熱体の数は、図３〜図９に示すように３個に限られることなく、通常は２〜６個程度設けることができる。また、表面に前述のようなマイナスイオン発生物質を担持させた多孔質シートを設けることができる。さらに遠赤外線シートを設けてもよい。面状発熱体が設けられる範囲の外郭の大きさは特に制限されることはないが、通常は幅５０〜２００ｃｍ、長さ５０〜２５０ｃｍ程度である。

次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。

（マットの製作）
カーボンブラックとビニル系のモノマーを混合しグラフト重合させて得られたグラフトカーボン（登録商標、菱有工業（株）製）を、合成樹脂液に分散させて導電性の塗液を調製した。この塗液を縦６０ｃｍ、横８０ｃｍ、厚さ０．１ｍｍのガラスクロス３枚に均一に含浸させた後、乾燥、加熱処理して３枚の発熱素子を製作した。これらの発熱素子の対向する二辺に銅箔を重ねて電極とした後、各々の電極が二系列の直線を形成するように配置して、２枚のポリエステルフィルムを発熱素子が挟まれるように重ね合せ、加熱圧着して絶縁被覆した。次に、各々の電極に電極端子を設けるとともに、温度コントローラーが備えられた電源コードを接続し、面状発熱体の部分を木枠に収めパネル状にして、図１に示すような３個の面状発熱体からなる縦１８０ｃｍ、横８５ｃｍ、厚さ１２ｍｍのマットを得た。このマットに定格電圧を印加して遠赤外線の放射率を測定したところ、人体に有効な波長域である８〜１４μｍにおいて高効率である結果を得た。

（ベッドの製作）
図５に示すようなベッド本体の寸法が、縦２２０ｃｍ、横１００ｃｍ、高さ２０ｃｍの直方体形状のベッド台に、縦１８３ｃｍ、横８８ｃｍ、深さ１２ｍｍの溝を設け、前記の３個の面状発熱体からなるマットを、各々の発熱部の中心が、肩部、腰部、足部となるように溝内に設置し、その上に内部にスプリングを配した縦１９５ｃｍ、横９８ｃｍ、厚さ２０ｃｍのベッドマットを配した。

（通電試験）
前記のベッドのベッドマットの上にシーツを敷き、さらにその上に毛布を掛けた。また、ベッドマット上面裏側の肩部、腰部、足部に相当する面状発熱体の真上に温度センサーを設けた。次に、肩部、腰部、足部の温度センサーの温度が、各々３４〜３６℃、３６〜３８℃、３８〜４０℃となるように交流の電気を通電した。この間、温度センサーと約１０ｃｍ離れた位置において、電磁波の測定を行なった。その結果、いずれの個所においても、周波数３０〜３００Ｈｚの領域において電磁波が極めて少なかった。

（比較例１）
実施例１のマットの製作において、発熱線を蛇行配線させた発熱素子を用いた以外は実施例１と同様にして、２枚のポリエステルフィルムにより前記の発熱素子３枚が絶縁被覆されたマットを製作した。次に、このマットを用いた以外は実施例１と同様にしてベッドを製作し、実施例１と同様にして通電試験を行なった。その結果、マット単体からの遠赤外線放射率は、人体に有効な波長域である８〜１４μｍで低く、このマットを組み込んだベッド上面における電磁波の放射量は、実施例１と比較して１．５〜３倍であった。

以上のように、本発明の実施例のベッドは、平面状のカーボン系発熱素子に交流の電気を通電する構成の面状発熱体を用いているので、遠赤外線が多く放射され、他の波長領域の電磁波の発生を大幅に低減することができる。従って、最適な採暖とともに、冷え性、腰痛、肩こりの治癒、血行増進等の健康増進に効果がある。

本発明の寝具用面状発熱体を複数個接続したマットの一例を示す平面構成図 図１におけるａ−ａ’面を示す断面図 本発明のベッドの一例を示す鉛直方向の構成図 本発明の図３以外のベッドの一例を示す鉛直方向の構成図 本発明の図３、図４以外のベッドの一例を示す鉛直方向の構成図 図３のベッドにおける面状発熱体が設けられている水平面を示す構成図 本発明の図３〜図５以外のベッドの一例を示す鉛直方向の構成図 本発明の図３〜図５、図７以外のベッドの一例を示す鉛直方向の構成図 図７のベッドにおける面状発熱体が設けられている水平面を示す構成図

符号の説明

１ カーボン系発熱素子
２ 電極
３ 電気絶縁性材料
４ 電極端子
５ 電源コード
６ ベッドマット
７ 寝台
８ 挿入口
９ クッション材
１０ 脚
１１ 階段
１２ 手摺り

Claims (12)

1. 矩形状のカーボン系発熱素子、該発熱素子の相対向する二辺に配置された電極、及び該発熱素子の表面を被覆する電気絶縁性材料を備えてなり、該発熱素子への通電時に遠赤外線を放射することを特徴とする寝具用面状発熱体。
2. カーボン系発熱素子の温度を、就寝時と起床時において、就寝時と起床時の間よりも高くコントロールすることが可能である請求項１に記載の寝具用面状発熱体。
3. カーボン系発熱素子が、カーボンブラックと有機モノマーをグラフト重合させて得られるグラフトポリマーを含む塗液を、基材に含浸、塗布、または印刷することにより保持させ、加熱処理して得られる発熱素子である請求項１に記載の寝具用面状発熱体。
4. カーボン系発熱素子が、カーボン粉末に熱硬化性樹脂を加えて得られる塗液を、基材に含浸、塗布、または印刷することにより保持させ、加熱処理して得られる発熱素子である請求項１に記載の寝具用面状発熱体。
5. 表面にマイナスイオン発生物質を担持させた多孔質シートを設けた請求項１に記載の寝具用面状発熱体。
6. 矩形状のカーボン系発熱素子、該発熱素子の相対向する二辺に配置された電極、及び該発熱素子の表面を被覆する電気絶縁性材料を備えてなり、該発熱素子への通電時に遠赤外線を放射する複数個の面状発熱体を、各々別々に温度コントロールが可能となるように、一列に配置し接続してなることを特徴とするマット。
7. 複数個の面状発熱体を、各々の電極が二系列の直線を形成するように接続した請求項６に記載のマット。
8. 面状発熱体の表面に弾性材を設けた請求項６に記載のマット。
9. 矩形状のカーボン系発熱素子、該発熱素子の相対向する二辺に配置された電極、及び該発熱素子の表面を被覆する電気絶縁性材料を備えてなり、該発熱素子への通電時に遠赤外線を放射する複数個の面状発熱体を、各々別々に温度コントロールが可能となるように、ベッドマットまたは寝台の内部、上面、または下面のいずれかの場所に一列に配置して設けてなることを特徴とするベッド。
10. ベッドマットまたは寝台が、面状発熱体を設置するための溝、または、面状発熱体を設置するための挿入部及び空洞を有する請求項９に記載のベッド。
11. ベッドマットを載せる台が、面状発熱体を設置するための溝を有する請求項９に記載のベッド。
12. 複数個の面状発熱体を、各々の電極が二系列の直線を形成するように設けた請求項９に記載のベッド。
    

Images