JP2015209629A - コントローラー付き電熱服／パンツ - Google Patents

Abstract

【課題】保温効果に優れ、ワイヤーの酸化問題がない電熱服を提供する。【解決手段】少なくとも１の電池、少なくとも１のシリコーンゴム電熱シート、服／パンツに固定された少なくとも１の制御素子１０４を含み、少なくとも１の電池および少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに電気接続され、制御素子をオンにすることで、制御素子は、少なくとも１の電池から少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに伝達される電力を制御開始可能となる服／パンツである。【選択図】図３

Description

本発明はコントローラー付き電熱服／パンツに関し、特に、シリコーンゴム電熱シートを発熱装置として用いた電熱服／パンツに関する。

現在、市場には電熱装置を様々なタイプとした電熱服があり、電熱装置はさらに、電熱線配線、超伝導シート、導電性糸を編んで縫製したもの、ゴム電熱シートの４種類に分けられる。電熱線配線は電熱線配線回路方式を用い、その接点で発熱して高温とするが、現在のところ、従来の電熱線によくみられる欠点として、（１）電熱線の分布にむらがあるため、発熱むらにより一部が過度に熱くなるとの影響が生じる、（２）電熱線自体には防水機能がないため、防水シートで別途覆わなければ、湿潤環境において（例えば洗濯時）金属酸化による腐食が発生してしまう、（３）電熱線が衣服に縫い込まれること、さらには電熱線自体が比較的硬質であるとの特性から、衣服の形状や肌触りに影響してしまう、（４）電熱線と衣服の繊維との間には付着力が存在しないため、電熱線が衣服から容易に抜け落ちてしまう、（５）何度も湾曲させると湾曲箇所が容易に破断してショートし、発熱しなかったり漏電したりしてしまう、といったものがある。電熱線に代えて軽量の炭素繊維発熱シートを発熱ツールとする改良技術もあるが、炭素繊維発熱シートはやや高価であり、衝撃により破断しやすく、展延性に欠け、かつ、あまり大きな圧力による押圧には耐えられないとの欠点がある。

一方、超伝導シート電熱装置は、薄いニッケルシートによるエッチング回路の接点で発熱して高温とするが、薄いニッケルシートの上下には絶縁機能を備えたＭｙｌａｒ（汎用性プラスチック材料）がさらに貼付されることから、何度も湾曲すると湾曲箇所が容易に破断してショートし、発熱しなかったり漏電したりする。また、導電性糸を編んで縫製したものは、細いワイヤー（通常は金属繊維）を導電性糸とし、紡織技術によって絹織と組み合わせた後に衣服に縫い込む。この種の電熱装置を備えた電熱服は比較的高価であり、かつ無数の接点が存在することから、複数のワイヤーが破断しない限りはワイヤーの破断によって発熱作用が失われることはない。しかし、依然としてワイヤーの酸化問題は残る。

また、ゴム発熱シートは現在知られている中で最も安全な発熱シートである。複合ゴム圧延成型を採用し、配線をゴム内に埋め込んで無数の接点を形成しており、回路の問題が存在しないことから、温度は平均的に各面積に分散し、半田の接点は存在するものの、半田の接点温度が集中的に高温となることはない。そして、何度でも湾曲可能であり、破断やショートといった状況は発生しない。さらに、ゴム材質は良好な耐摩耗性、高い弾性、引っ張り強度および伸び率を備えている。しかし、ゴムは空気に晒されると容易に劣化し、かつ、熱によりべたつきやすい。このほか、現在一般的に市販されている電熱服に用いられる電池は７．４ボルトのリチウム電池であるが、７．４ボルトのリチウム電池は一般市場で入手しにくいため、電熱服のリチウム電池に問題が発生しても交換が難しい。さらに、市販の電熱服における電熱線、超伝導シート、導電性糸を織ったもの、あるいはゴム電熱シートは、配設位置が人体の最も寒さに弱い部位に対して設けられてはおらず、保温効果が限定的である。

また、人体が電熱装置により負傷しないよう保護するために、電熱装置と人体の間には少なくとも一層または多層の紡織品をガードとして付加せねばならないが、さらには電熱装置と人体の距離も開けねばならず、保温効果が損なわれてしまう。したがって、上述したように、現在のところ上記で言及した多くの課題を解決するための新たな電熱装置の開発が切望されている。

上述の周知の課題に鑑みて、本発明は、電熱シートが導電性素子とシリコーンゴムから構成され、導電性素子がさらにシリコーンゴムで完全に覆われている電熱服／パンツを提供することを目的とする。シリコーンゴムは良好な電気絶縁性のほか、良好な熱伝導効果も備え、導電性素子により発生する一部の熱エネルギーをシリコーンゴムに吸収させた後に、熱エネルギーを均一にシリコーンゴム内に分布させることが可能である。よって、従来の電熱服／パンツにおける使用時の一部過熱との欠点が効果的に改善されるので、使用者はシリコーンゴムとの接触面において均一に熱を受けることが可能となり、火傷することがない。また、シリコーンゴムはきわめて良好な防水機能を有するため、湿潤な環境（例えば洗濯時）において電熱服／パンツの洗浄が可能となる。

本発明の他の目的は、改良型の電熱服／パンツにおける電熱シート構造を提供することである。本構造では、導電性素子がケーブル、金属合金箔、導電接着剤および酸化物半導体を含むがこれに限定されず、電熱服／パンツが衝撃を受けた場合にはシリコーンゴムが緩衝することで、湾曲や衝撃による導電性素子の破断が防止される。かつ、シリコーンゴムの耐熱温度は２５０℃にも達するため、導電性素子に突発的な過熱状況が発生したとしても、シリコーンゴムの構造は良好な安定性を維持可能である。

本発明の第１の視点として、本発明の電熱服は、服、少なくとも１の電池、少なくとも１のシリコーンゴム電熱シート、少なくとも１の制御素子を含む。前記制御素子は前記服に固定されるとともに、少なくとも１の電池および少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに電気接続され、少なくとも１の制御素子はさらに、プロセッサー、発光ダイオードモジュール、スイッチ素子、発振器、パルス幅変調器、および出力／入力インターフェイスを含む。スイッチ素子をオンにすると、スイッチ素子はプロセッサーに連結していることから、少なくとも１の電池の電流を少なくとも１の制御素子に導入可能となる。発振器はプロセッサーと連結しており、少なくとも１の電池から入力された電圧を検出して振動信号を生成する。パルス幅変調器はプロセッサーに連結しており、振動信号からパルス信号に変換する。前記パルス信号は、プロセッサーと連結する出力／入力インターフェイスを介して発光ダイオードモジュールに伝達される。スイッチ素子をオンにすることで、少なくとも１の制御素子は、少なくとも１の電池から前記少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに伝達される電力を制御開始可能となる。一実施例において、少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートはシリコーンゴムと導電性素子を含み、前記少なくとも１の電池は５．０ボルトのリチウム電池としてもよい。

本発明の第２の視点として、本発明の電熱パンツは、パンツ、少なくとも１の電池、少なくとも１のシリコーンゴム電熱シート、少なくとも１の制御素子を含む。前記制御素子は前記服に固定されるとともに、少なくとも１の電池および少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに電気接続され、少なくとも１の制御素子はさらに、プロセッサー、発光ダイオードモジュール、スイッチ素子、発振器、パルス幅変調器、および出力／入力インターフェイスを含む。スイッチ素子をオンにすると、スイッチ素子はプロセッサーに連結していることから、少なくとも１の電池の電流を少なくとも１の制御素子に導入可能となる。発振器はプロセッサーと連結しており、少なくとも１の電池から入力された電圧を検出して振動信号を生成する。パルス幅変調器はプロセッサーに連結しており、振動信号からパルス信号に変換する。前記パルス信号は、プロセッサーと連結する出力／入力インターフェイスを介して発光ダイオードモジュールに伝達される。スイッチ素子をオンにすることで、少なくとも１の制御素子は、少なくとも１の電池から前記少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに伝達される電力を制御開始可能となる。一実施例において、少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートはシリコーンゴムと導電性素子を含む。

本発明の第３の視点として、シリコーンゴム電熱シートはシリコーンゴムと導電性素子から構成され、導電性素子はケーブル、金属合金箔、導電接着剤あるいは酸化物半導体であってもよい。また、制御素子は、多段式制御によって、電池からシリコーンゴム電熱シートに伝達される電力を制御することで温度制御効果を達成可能である。

図１は、電熱服の基本構造を示す図である。 図２は、電熱パンツの基本構造を示す図である。 図３は、一実施例に基づき、制御素子における内部素子の基本構造を示す図である。

本発明は、以下の詳細な説明と本発明における各種実施例の図面を組み合わせることでさらに完全に理解可能となるが、これらは本発明を特定の実施例に限定するためのものではなく、説明または理解のために供されるにすぎない。

以下、特定の具体的実施例を用いて本発明の実施形態を説明するが、当業者は本明細書に開示の内容より、本発明における効果および利点を容易に理解可能である。かつ、本発明はその他の具体的実施例によっても運用および実施が可能であり、本明細書で詳述する各詳細事項は必要に応じて応用可能であるとともに、本発明の精神から逸脱しないことを前提に各種の追加または変更が可能である。

本発明は、好ましい実施例および視点によって記載するが、これら記載で詳細に説明する本発明の構造は説明のために供されるにすぎず、本発明の権利範囲を限定するものではない。したがって、明細書の好ましい実施例以外に、本発明はその他の実施例にも幅広く実施可能である。

図１は、電熱服の基本構造を示す図である。本実施例の電熱服は、少なくとも１のシリコーンゴム電熱シート１０２、少なくとも１の電池１０６、制御素子１０４を含み、前記制御素子１０４は前記服に固定されるとともに、少なくとも１の電池および少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに電気接続され、制御素子をオンにすることで少なくとも１の電池の電力を少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートへ伝達し、電力を熱エネルギーに変換することが可能である。一実施例では、複数のポケットを電熱服の胸に縫い付けて、それぞれに前記少なくとも１の電池を装入する。また、複数のポケットを電熱服の胸に縫い付けるとともに、複数のポケットを電熱服の背中にも縫い付け、それぞれにシリコーンゴム電熱シートを装入する。

実施例によっては、２つのポケットを電熱服の胸に縫い付けるとともに、３つのポケットを電熱服の背中に縫い付け、それぞれにシリコーンゴム電熱シートを装入する。また、電熱服の胸におけるシリコーンゴム電熱シートの載置位置は、人体の胸部と心臓を保温するよう設計されており、電熱服の背中におけるシリコーンゴム電熱シートの載置位置は、人体の背部と腰部を保温するよう設計されている。一実施例では、服に複数のポケットを胸に２つ、背中に２つ縫い付け、それぞれに電熱素子を装入する。また、制御素子を前記服の胸箇所に１つ固定するとともに、電池を載置するために、前記制御素子の下方にポケットを１つ別途縫い付ける。

実施例によっては、前記少なくとも１の電池は５．０ボルトのリチウム電池としてもよい。一実施例では、前記電熱服に用いられる電池はグラフェン電池としてもよい。

図２は、電熱パンツの基本構造を示す図である。本実施例の電熱パンツ２００は、少なくとも１のシリコーンゴム電熱シート１０２、制御素子１０４、少なくとも１の電池１０６を含み、前記制御素子は前記パンツに固定されるとともに、少なくとも１の電池および少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに電気接続され、制御素子をオンにすることで少なくとも１の電池の電力を前記少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートへ伝達し、電力を熱エネルギーに変換することが可能である。前記少なくとも１の電池は５．０ボルトのリチウム電池としてもよい。実施例によっては、複数のポケットを電熱パンツの足部位置に縫い付け、それぞれに電池を装入する。一実施例では、電熱パンツに複数のポケットを、臀部に複数、足部に複数縫い付けた後、それぞれにシリコーンゴム電熱シートを装入する。一実施例では、前記電熱パンツに用いられる電池はグラフェン電池としてもよい。他の一実施例では、前記電熱服と電熱パンツにおける少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートは、さらに他のシリコーンゴム電熱シートと配線により電気接続されてもよい。

実施例によっては、２つのポケットを電熱パンツの足部位置に縫い付け、それぞれに電池を装入する。一実施例では、電熱パンツに３つのポケットを、臀部に１つ、足部に２つ縫い付けた後、それぞれにシリコーンゴム電熱シートを装入する。電熱パンツにおけるシリコーンゴム電熱シートの載置位置は、人体の臀部と足部背面を保温するよう設計されている。

実施例によっては、前記電熱服／パンツに用いられるシリコーンゴム電熱シートは、シリコーンゴムと導電性素子から構成され、導電性素子はさらに、ケーブル、金属合金箔、導電接着剤および酸化物半導体のいずれかとされる。実施例によっては、シリコーンゴムを絶縁体として導電性素子を完全に包み、導電性素子が発生した熱エネルギーをシリコーンゴムに十分に吸収させる。一実施例において、導電性素子は平板状構造または複数の微小構造であり、前記複数の微小構造は、１の螺旋様式、１の馬蹄型様式、１の人字型様式、１または複数の人字型様式、１または複数の密集微小構造様式、およびこれらの異なる組み合わせから選択される１または複数の様式を配列してなる。実施例によっては、導電性素子はＵ型またはＳ型に湾曲してからシリコーンゴム内に設けてもよい。

図３は、一実施例に基づき、制御素子における内部素子の基本構造を示す図である。実施例によっては、制御素子はさらに、プロセッサー３０２、発光ダイオードモジュール３０４、スイッチ素子３０６、発振器３０８、パルス幅変調器３１０および出力／入力インターフェイス３１２を含む。スイッチ素子は前記プロセッサーに連結しており、スイッチ素子をオンにすると、少なくとも１の電池の電流を少なくとも１の制御素子に導入可能である。発振器はプロセッサーと連結しており、少なくとも１の電池から入力された電圧を検出して振動信号を生成する。パルス幅変調器はプロセッサーに連結しており、振動信号からパルス信号に変換する。前記パルス信号は、プロセッサーと連結する出力／入力インターフェイスを介して発光ダイオードモジュールに伝達される。スイッチ素子をオンにすることで、少なくとも１の制御素子は、少なくとも１の電池から少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに伝達される電力を制御可能となる。一実施例において、制御素子はさらに異常検知素子３１４を含み、少なくとも１の電池から少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに伝達される電力の異常の有無を検知する。実施例によっては、この制御素子は他の電熱装着品にも適用可能である。当該他の電熱装着品は、電熱腰サポーター、電熱手袋、電熱インソールおよび電熱耳あてを含むがこの限りではない。

実施例によっては、電熱服あるいは電熱パンツの使用を通常モードと省エネモードに分けてもよい。通常モードでは、振動信号の生成に３２ＭＨｘ発振器が利用され得る。他の一実施例では、省エネモードにおいて、電熱服あるいは電熱パンツは４５８．７５２ｋＨｚ発振器を用いることで、少なくとも１の電池から導入される電力を低減可能となる。一実施例において、制御素子はさらに、プロセッサーと連結して操作命令を蓄積するための記憶部３１６を含む。

具体的な一実施例において、前記電熱服および電熱パンツに用いられる少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートにおけるシリコーンゴムの孔口径が７．５〜８．５ｍｍであれば、制御素子による異なる電力出力への切り替え時に必要な温度範囲を維持可能である。他の一実施例において、前記少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートにおけるシリコーンゴムの最適孔口径は８ｍｍである。

他の一実施例において、制御素子は、アナログコントローラー、論理回路およびマイクロコントローラとしてもよく、制御素子は、電池から前記少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに出力される電力の多寡を多段切替方式で調節し、かつ、発光ダイオードモジュールに異なる光を発生させて、異なる光によってシリコーンゴム電熱シート表面の温度範囲を示してもよい。一実施例において、制御素子は、少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに３種類の異なる温度範囲を提供すべく、３段切替を行ってもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について述べたが、当業者であれば、これらが本発明の説明のために供されるものであって、本発明が主張する権利範囲を限定するものではないことを理解可能である。本発明の権利範囲は後述の特許請求の範囲およびこれと同等の領域に定められる。当業者が本特許の精神または範囲を逸脱せずに実施する修正または追加は、いずれも本発明が開示する精神の元に行われる等価の変更または設計に属し、後述の特許請求の範囲に含まれるものとする。

１００ 電熱服
１０２ シリコーンゴム電熱シート
１０４ 制御素子
１０６ 電池
２００ 電熱パンツ
３０２ プロセッサー
３０４ 発光ダイオードモジュール
３０６ スイッチ素子
３０８ 発振器
３１０ パルス幅変調器
３１２ 出力／入力インターフェイス
３１４ 異常検知素子
３１６ 記憶部

Claims (5)

1. コントローラーを備えた電熱服であって、
   服、
   少なくとも１の電池、
   シリコーンゴムと導電性素子を含む少なくとも１のシリコーンゴム電熱シート、
   前記服に固定されて、前記少なくとも１の電池および前記少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに電気接続される少なくとも１の制御素子、を含み、
   当該制御素子は、さらに、
   プロセッサー、
   発光ダイオードモジュール、
   前記プロセッサーに連結し、オン時に前記少なくとも１の電池の電流を前記少なくとも１の制御素子に導入可能なスイッチ素子、
   前記プロセッサーと連結し、前記電池から入力された電圧を検出して振動信号を生成する発振器、
   前記プロセッサーに連結し、前記振動信号からパルス信号に変換するパルス幅変調器、および
   前記プロセッサーに連結し、パルス信号を前記発光ダイオードモジュールへ伝達する出力／入力インターフェイス、を含み、
   前記スイッチ素子をオンにすることで、前記少なくとも１の制御素子は、少なくとも１の電池から前記少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに伝達される電力を制御開始可能となる、コントローラーを備えた電熱服。
2. 前記少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートにおけるシリコーンゴムの孔口径が７．５〜８．５ｍｍである、請求項１に記載のコントローラーを備えた電熱服。
3. 前記導電性素子は平板状構造または複数の微小構造であり、前記複数の微小構造は、１の螺旋様式、１の馬蹄型様式、１の人字型様式、１または複数の人字型様式、または複数の密集微小構造様式、およびこれらの異なる組み合わせである、請求項１に記載のコントローラーを備えた電熱服。
4. コントローラーを備えた電熱パンツであって、
   パンツ、
   少なくとも１の電池、
   シリコーンゴムと導電性素子を含む少なくとも１のシリコーンゴム電熱シート、
   前記パンツに固定されて、前記少なくとも１の電池および前記少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに電気接続される少なくとも１の制御素子、を含み、
   当該制御素子は、さらに、
   プロセッサー、
   発光ダイオードモジュール、
   前記プロセッサーに連結し、オン時に前記少なくとも１の電池の電流を前記少なくとも１の制御素子に導入可能なスイッチ素子、
   前記プロセッサーと連結し、前記電池から入力された電圧を検出して振動信号を生成する発振器、
   前記プロセッサーに連結し、前記振動信号からパルス信号に変換するパルス幅変調器、および
   前記プロセッサーに連結し、パルス信号を前記発光ダイオードモジュールへ伝達する出力／入力インターフェイス、を含み、
   前記スイッチ素子をオンにすることで、前記少なくとも１の制御素子は、少なくとも１の電池から前記少なくとも１のシリコーンゴム電熱シートに伝達される電力を制御開始可能となる、コントローラーを備えた電熱パンツ。
5. 前記導電性素子は複数の微小構造であり、前記複数の微小構造は、１の螺旋様式、１の馬蹄型様式、１の人字型様式、１または複数の人字型様式、または複数の密集微小構造様式、およびこれらの異なる組み合わせである、請求項４に記載のコントローラーを備えた電熱パンツ。