JP2022128568A - クッション構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】座面の硬い椅子等に敷くクッション（座布団）として適し、リラックスした状態での使用に適するクッション構造体を提供する。【解決手段】直径２００ｍｍの加圧板により５０ｍｍ／ｍｉｎで加圧して求められる荷重－たわみ特性において、平衡点に至るまでの初期ストロークを感じさせる範囲のばね定数ｋ１（φ２００）に対する平衡点以降のばね定数ｋ２（φ２００）の値が、２．５～４０倍の範囲である。着座初期から平衡点に至るまではばね定数が低く、クッション構造体を構成するクッション層が圧縮されることで、使用者に柔らかく沈み込んでいく感覚を与える。その後、平衡点付近以降になると、ばね定数が急激に高くなり、曲げ応力が優位になってきて、使用者が感じる側圧を抑制し、しっかりとした支持感を与える。【選択図】 図３

Description

本発明は、クッション構造体に関し、特に、着座姿勢、寝姿勢などリラックス時において使用するのに適するクッション構造体に関する。

特許文献１には、板状に成形したポリプロピレン、ポリエチレン等の発泡樹脂を車両用シートのクッション材として用いる技術が開示されている。発泡樹脂は軽量であるものの、曲げ荷重や圧縮荷重に対して割れや歪みを生じやすい。そのため、車両用シートのクッション材として利用されることはあまりなかったものの、特許文献１では、高い伸度と回復率を有する弾性被覆材を板状の発泡樹脂成形体の外面に接着することで、曲げ荷重に対する割れ等の発生を防止し、車両用シートのクッション材への積極的な適用を可能にしている。

特許文献２は、発泡粒子と粉砕低反発合成樹脂粒子を外袋内に充填したクッション体を開示している。発泡粒子として、直径０．５～０．８ｍｍ程度のもの、粉砕低反発合成樹脂粒子として直径１．０～１．５ｍｍ程度のものを用い、所定の割合で外袋内に充填することで、発泡粒子の流動性による人体へのフィット感と、粉砕低反発合成樹脂粒子の弾性による支持感とのバランスを図ることを特徴としている。
ＷＯ２００９／１４２３０１号公報 特開２００９－２２５９２２号公報

特許文献１に開示されたクッション材は、直径９８ｍｍ又は直径３０ｍｍの加圧板で５０ｍｍ／ｍｉｎで加圧して得られる荷重－たわみ特性から求められるばね定数が、人の臀部筋肉を同様の条件で加圧して得られる荷重－たわみ特性から求められるばね定数に近似している。このため、臀部の痛みを感じにくく、長時間着座によっても疲れを感じにくいという特徴を有している。そこで、本発明者らは、このクッション材の構造を、車両用シートから切り離し、公園のベンチや地面、スポーツグランドの観覧席などで、着座姿勢又は寝姿勢で敷いて使用するもの、すなわち、リラックスした状態で使用するクッション材として検討した。しかしながら、かかる特性を有するものは、上記のように直径９８ｍｍ又は直径３０ｍｍで測定される加圧板を用いた測定において人の臀部筋肉に近似するばね特性を有しているとしても、使用者が硬い着座感を意識することが比較的多いことが判明した。

一方、特許文献２のものは、発泡粒子と粉砕低反発合成樹脂粒子を外袋内に充填しただけであり、着座時には、着座者の体型に沿ってそれらが外袋内で流動し、フィット感が得られるという利点はある。しかし、その流動した位置に発泡粒子等が偏ってしまい、その後、着座者が座り直した際には発泡粒子等の硬さを感じやすい。このような着座感の硬いものは、筋肉や神経の圧迫、血流の阻害等を生じやすく、しびれや疲労が着座後早期に生じやすい。そのため、特許文献２のものは短時間での使用にはそれほど支障はないと考えられるものの、上記のようにリラックスした状態で、しかもスポーツ観戦など連続使用時間が比較的長い用途で使用するクッション材としては適していない。

本発明は上記に鑑みなされたものであり、人の臀部筋肉のばね特性に近似したばね特性を有することでしびれや疲労が生じにくい特徴を有するだけでなく、リラックスした状態での使用に適するクッション構造体を提供することを課題とする。

着座姿勢や寝姿勢において人を支持する際の支持感は、直径３０ｍｍや直径９８ｍｍでは接触面積が狭く、直径２００ｍｍでの評価が適切である。特許文献１の構造の場合、特許文献１の図１０に示されているように、直径２００ｍｍの加圧板を用いた場合の荷重－たわみ特性は、線形に近い変化を示し、変位０ｍｍの着座平衡点に至るまでと着座平衡点以降との間での変化が小さい。そのため、着座時において底付きを感じにくい構成となっている。これは、特許文献１では、ビーズ発泡体に高弾性率の弾性被覆材を貼着して荷重がかかった際の割れを防ぎ、負荷荷重に対して曲げ応力が優位に作用する構成としたためである。特許文献１に開示のクッション材は、基本的に車両用シートに用いるものであり、部分的なばね特性が筋肉のばね特性に近似し、疲れを生じにくい特性を有する一方で、眠気などが生じにくくなるように、適度に交感神経優位な状態が持続できることが求められる。よって、臀部全体が接するような広い面積では、着座初期から適度の硬さを感じさせ、それにより適度な支持感と緊張感を付与する構成となっている。本発明者らは、特許文献１の構成に従ったクッション材が、よりリラックスした副交感神経が優位となる環境での使用で、上記のように使用感として硬い印象を与えるのは、着座姿勢や寝姿勢をとったときの支持感を示す直径２００ｍｍの加圧板で評価されるばね定数が、人の荷重がかかり始める初期から平衡点に至るまでとそれ以降との間でほぼ同じばね特性が作用することに要因があると考え、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のクッション構造体は、
クッション機能と蓄熱機能を有する第１クッション層と、
クッション機能と空気の流通を促す機能を有する三次元布帛からなる第２クッション層と、
前記第１クッション層及び第２クッション層を積層した状態で収容すると共に、接触する人に所定の触感を付与する素材からなる収容カバーと
を有し、
直径２００ｍｍの加圧板により５０ｍｍ／ｍｉｎで加圧して求められる荷重－たわみ特性において、平衡点に至るまでの初期ストロークを感じさせる範囲のばね定数ｋ１（φ２００）に対する平衡点以降のばね定数ｋ２（φ２００）の値が、２．５～４０倍の範囲であり、
負荷荷重に対して作用する応力が、圧縮応力優位から曲げ応力優位へと変化する特性を有することを特徴とする。

前記平衡点以降のばね定数ｋ２（φ２００）の値が、直径３０ｍｍの加圧板により５０ｍｍ／ｍｉｎで加圧して求められる平衡点以降のばね定数ｋ２（φ３０）に対して２．５～４０倍の範囲であることが好ましい。
前記平衡点以降のばね定数ｋ２（φ２００）の値が、直径３０ｍｍの加圧板により５０ｍｍ／ｍｉｎで加圧して求められる平衡点以降のばね定数ｋ２（φ３０）に対して４～２０倍の範囲であることがより好ましい。

前記直径２００ｍｍの加圧板により５０ｍｍ／ｍｉｎで加圧して求められる荷重－たわみ特性において、負荷時の曲線が、３以上の次数の関数で表される曲線に近似する変化を示すものであることが好ましい。

前記第１クッション層が、緩衝材層とビーズ発泡体層との積層構造であることが好ましい。
前記ビーズ発泡体層が、前記緩衝材層に固着された複数の発泡粒子から構成されることが好ましい。
前記ビーズ発泡体層を構成する前記発泡粒子が、前記緩衝材層に固着されて配設される一方、前記緩衝材層の面方向に隣接する前記発泡粒子同士が固着されていないことが好ましい。
前記緩衝材層に前記発泡粒子が固着されてなるビーズクッションが、積層方向に隣接するもの同士、相互に固着されない状態で複数積層され、かつ、伸縮性を備えた被覆材により被覆されていることが好ましい。
前記ビーズ発泡体層を、板状に成形された発泡樹脂成形体から構成することもまた好ましい。

前記第１クッション層が、所定の弾性を有する複数のボールと、前記複数のボールを面方向に、隣接するボール同士の頂点間の距離が１００ｍｍ以下で配置されるように支持する支持部材とを有して構成されることも好ましい。

前記複数のボールは、面方向に隣接するもの同士が固着されずに配置されていることが好ましい。
前記複数のボールは、面方向に隣接するもの同士が所定の隙間を有して配置されていることが好ましい。
前記支持部材は、前記ボールを配置するための配置孔を複数有し、前記配置孔の直径が、前記ボールの直径以下であることが好ましい。
前記ボールは、封入される気体の圧力の調整により、弾性を調整可能であることが好ましい。

前記第２クッション層を構成する三次元布帛が三次元立体編物であることが好ましい。
前記第１クッション層に蓄熱させる熱を供給する熱源が配設されていること好ましい。
前記収容カバーに接する人の生体信号を検出する生体信号検出センサが配設されている構成とすることもできる。

本発明のクッション構造体は、直径２００ｍｍの加圧板により５０ｍｍ／ｍｉｎで加圧して求められる荷重－たわみ特性において、平衡点に至るまでの初期ストロークを感じさせる範囲のばね定数ｋ１（φ２００）に対する平衡点以降のばね定数ｋ２（φ２００）の値が、２．５～４０倍の範囲である。そのため、負荷荷重に対して作用する応力が、圧縮応力優位から曲げ応力優位へと変化する。すなわち、例えば着座姿勢をとる場合、着座初期から平衡点に至るまではばね定数が低く、クッション構造体を構成するクッション層が圧縮されることで、使用者に柔らかく沈み込んでいく感覚を与える。その後、平衡点付近以降になると、ばね定数が急激に高くなり、曲げ応力が優位になってきて、使用者が感じる側圧を抑制し、しっかりとした支持感を与える。そのため、使用時において、負荷がかかる初期から平衡点付近までの柔らかな使用感により、リラックスした精神状態や環境において緊張感を高めることのない使用を実現し、かつ、平衡点付近での確実な支持感により安心感の高い使用を可能とする。

また、本発明のクッション構造体は、蓄熱機能と空気の流通を促す機能を備えた２つのクッション層を有している。そのため、蓄えた熱をクッション構造体の広範囲に行き渡らせやすく、使用者に熱を感じさせやすい。特に、熱源を付設した構成とし、熱源としてヒーターやカイロなどを用いれば、寒い季節の使用に適し、冷却剤などを用いれば、暑い季節の使用にも適する。よって、屋外に持ち運び、リラックスした環境下での使用に適する。

図１は、本発明の一の実施形態に係るクッション構造体の平面図である。 図２は、図１に示したクッション構造体の側面図である。 図３は、図１のＡ－Ａ線断面図である。 図４は、図１のクッション構造体で用いた第１クッション層の分解斜視図である。 図５は、収容カバーに第１クッション層及び第２クッション層を収容する過程を説明するための図である。 図６（ａ）は、第１クッション層を構成するビーズクッションの一態様を模式的に示した図であり、図６（ｂ）は、第１クッション層を構成するビーズクッションの他の態様を模式的に示した図である。 図７（ａ）は、第１クッション層を構成する積層体の一態様を模式的に示した図であり、図７（ｂ）は、第１クッション層を構成する積層体の他の態様を模式的に示した図であり、図７（ｃ）は、第１クッション層を構成する積層体のさらに他の態様を模式的に示した図である。 図８（ａ）は、第１クッション層を構成する一例に係る積層体の作用を説明するための模式図であり、図８（ｂ）は、第１クッション層を構成する他の例に係る積層体の作用を説明するための模式図であり、図８（ｃ）は、第１クッション層を構成するさらに他の例に係る積層体の作用を説明するための模式図である。 図９は、ビーズクッション毎に異なる粒径の発泡粒子を用いた積層体の断面構造を模式的に示した図である。 図１０（ａ）は、緩衝材層と被覆材を兼用させた態様の一例を模式的に示した図であり、図１０（ｂ）は、緩衝材層と被覆材を兼用させた態様の他の例を模式的に示した図である。 図１１（ａ），（ｂ）は、クッション構造体に熱源を付設した態様を説明するための模式図である。 図１２（ａ）は、本発明の他の実施形態に係るクッション構造体の平面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示したクッション構造体の側面図であり、図１２（ｃ）は、図１２（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。 図１３は、図１２で示したクッション構造体の分解斜視図である。 図１４（ａ）は、本発明のさらに他の実施形態に係るクッション構造体の平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示したクッション構造体の側面図であり、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。 図１５は、図１４で示したクッション構造体の分解斜視図である。 図１６は、荷重－たわみ特性を測定したＴｙｐｅ－Ａ～Ｅの５種類の第１クッション層の概略構成を示した図である。 図１７は、直径３０ｍｍの加圧板を用いて測定したＴｙｐｅ－Ａ～Ｅの５種類の第１クッション層を用いたクッション構造体の荷重－たわみ特性の測定結果を示した図である。 図１８は、直径９８ｍｍの加圧板を用いて測定したＴｙｐｅ－Ａ～Ｅの５種類の第１クッション層を用いたクッション構造体の荷重－たわみ特性の測定結果を示した図である。 図１９は、直径２００ｍｍの加圧板を用いて測定したＴｙｐｅ－Ａ～Ｅの５種類の第１クッション層を用いたクッション構造体の荷重－たわみ特性の測定結果を示した図である。 図２０は、Ｔｙｐｅ－Ｅの荷重－たわみ曲線の負荷時の範囲について、２次から６次までの近似曲線を示した図である。 図２１（ａ）～（ｃ）は、Ｔｙｐｅ－Ａ～Ｃの荷重－たわみ曲線の負荷時の範囲について、２次及び３次の近似曲線を示した図である。 図２２（ａ）～（ｂ）は、Ｔｙｐｅ－Ｄ～Ｅの荷重－たわみ曲線の負荷時の範囲について、２次及び３次の近似曲線を示した図である。 図２３（ａ）～（ｃ）は、Ｔｙｐｅ－Ａ～Ｃの荷重－たわみ曲線の負荷時の範囲について、６次の近似曲線を示した図である。 図２４（ａ）～（ｂ）は、Ｔｙｐｅ－Ｄ～Ｅの荷重－たわみ曲線の負荷時の範囲について、６次の近似曲線を示した図である。 図２５（ａ）は。本発明のさらに他の実施形態に係るクッション構造体で用いた第１クッション層の平面図であり、図２５（ｂ）は、その側面図であり、図２５（ｃ）は、一部断面図である。 図２６は、図２５の実施形態に係る第１クッション層を構成するボールの配置の仕方を種々変化させて測定した荷重－たわみ特性の測定結果を示す図である。 図２７（ａ）～（ｃ）は、図２６の荷重－たわみ特性を測定する際のボールの配置例を示した図である。 図２８（ａ）～（ｃ）は、三次元立体編物に負荷がかかった際の変形挙動を示し、三次元立体編物の幅方向の切断面を撮影した画像である。 図２９（ａ）～（ｃ）は、三次元立体編物に負荷がかかった際の変形挙動を示し、三次元立体編物のロール方向の切断面を撮影した画像である。

以下、図面に示した本発明の実施形態に基づき、さらに詳細に説明する。図１～図５は、本発明の一の実施形態に係るクッション構造体１００を示す図である。本実施形態のクッション構造体１００は、第１クッション層１、第２クッション層２００及び収容カバー３００を有して構成される。

第１クッション層１は、クッション機能と蓄熱機能を有し、緩衝材層１０とビーズ発泡体層２０との組合せからなるビーズクッション３０を備えている。ビーズクッション３０は、本実施形態では２層積層されてなる積層体４０を構成しており、この積層体４０の周囲が被覆材５０により被覆されている。緩衝材層１０とビーズ発泡体層２０との双方によりクッション機能が奏されるが、蓄熱機能は、主としてビーズ発泡体層２０が担う。

緩衝材層１０は、伸縮性を有するシート状の部材から構成される。シート状の部材としては、例えば、厚さ１～５ｍｍ程度のポリウレタンフォームを用いることができるが、伸縮性を有するものであれば特に限定されるものではなく、織布、不織布、合成樹脂製シート、フィルムなどを用いることができる。

ビーズ発泡体層２０は、緩衝材層１０に固着された複数の発泡粒子２１から構成される。固着方法としては、緩衝材層１０の固着面、例えば、図６（ａ）に示したように片面に接着剤を塗布して接着剤層１０ａを形成し、その上に、複数の発泡粒子２１を散布する。発泡粒子２１は、接着剤層１０ａに接したもののみが緩衝材層１０に接着されるため、発泡粒子２１を、緩衝材層１０の接着剤層１０ａを塗布した範囲を覆うことができる量以上散布すれば、接着したものの上に重なっているものは、緩衝材層１０を傾斜させたり、反転させたりすることで、落下させて除去できる。その結果、発泡粒子２１は、緩衝材層１０の接着剤層１０ａを形成した範囲に、原則的に１層のみ接着され、ビーズ発泡体層２０を形成する。また、緩衝材層１０側に接着剤層１０ａが形成されており、緩衝材層１０上に散布前の発泡粒子２１には接着剤は塗布されていない。そのため、緩衝材層１０上に散布後、緩衝材層１０の面方向に隣接する発泡粒子２１間（例えば、図６（ａ）の２１ａ、２１ｂ間）は、相互に接着しない。よって、発泡粒子２１は、緩衝材層１０の伸縮に伴って、変位可能となっている。

発泡粒子２１は、ポリスチレン、ポリプロピレン又はポリエチレン等を発泡させたものである。発泡倍率は、樹脂の種類によっても異なるが、例えばポリエチレンであれば２０～４５倍程度とすることができる。発泡倍率がこの範囲を超えるような場合には、使用によるへたりが生じやすく、このへたりにより、使用者が違和感を覚えやすい。また、発泡粒子２１の大きさは限定されるものではないが、あまり大きいと異物感を与えるため、直径２．０～５．０ｍｍ程度のものが好ましい。

緩衝材層１０と、この緩衝材層１０に接着剤層１０ａを介して接着した発泡粒子２１からなるビーズ発泡体層２０がビーズクッション３０となる。ビーズクッション３０は、図６（ａ）に示したような緩衝材層１０の片面のみにビーズ発泡体層２０を設けた場合に限らず、図６（ｂ）に示したように、緩衝材層１０の両面に接着剤層１０ａ，１０ａを形成し、各接着剤層１０ａ，１０ａに発泡粒子２１を散布し、緩衝材層１０の両面にビーズ発泡体層２０を形成した構造とすることもできる。

積層体４０は、図３に示したように、ビーズクッション３０を複数積層して形成される。図３に示した積層体４０は、図６（ｂ）に示した緩衝材層１０の両面にビーズ発泡体層２０を設けたビーズクッション３０を２層積層している。隣接するビーズクッション３０同士は相互には固着されていない。すなわち、図３の２つのビーズクッション３０は、発泡粒子層２１同士が接しているが、両者は接着などによる固着がなされていない。これにより、２つのビーズクッション３０間で体動等に追従して変位が生じ、体動等の振動を吸収したり減衰したりする。

被覆材５０は、積層体４０の外面を被覆するもので、伸縮性を有する素材から形成される。例えば、図４に示したように、２枚の被覆用布帛５０Ａ，５０Ｂ間に、２層のビーズクッション３０を挟み、被覆用布帛５０Ａ，５０Ｂの周囲を縫製や接着等により固着し、２層のビーズクッション３０からなる積層体４０を被覆する。被覆材５０を構成する伸縮性を有する素材としては、緩衝材層１０と同様の素材、例えば、厚さ１～５ｍｍ程度のポリウレタンフォームや、その他の伸縮性を有する織布、不織布、合成樹脂製シート、フィルムなどを用いることができる。被覆材５０がこのように伸縮性を有することにより、被覆材５０も体動等に追従して伸縮し、所定の弾性力が機能する。

クッション構造体１００は、図３に示したように、第１クッション層１と第２クッション層２００が積層された状態で、収容カバー３００内に収容されている。

第２クッション層２００としては、クッション機能と空気の流通を促す機能を有する三次元布帛を用いることができる。三次元布帛としては、三次元の織布、不織布等を用いることもできるが、２枚のグランド編地間に連結糸が編み込まれた三次元立体編物が、薄くても所望の弾性を確保できる点で好ましい。また、グランド編地や連結糸を編成する繊維や糸の種類、太さ等により様々な特性とすることができることはもちろんのこと、グランド編地間に連結糸がＩ字型に配設されているか、Ｘ字型に配設されているか等によっても様々な特性のものが得られ、用途等に合わせたクッション性を持たせるのに適している。例えば、硬質樹脂製の椅子の座面や凹凸のある地面などで敷いて使用する場合、三次元立体編物として弾性の高いものを選択することで、座面の硬さや凹凸を感じにくくなる。さらに、人の体重がかかったり、体が動いたりすることにより、グランド編地を編成している糸や連結糸の形状が変化し、それに伴って復元力も作用する。これにより、空気の流通が促され、換気機能が発揮される。

第２クッション層２００は、本実施形態では、第１クッション層１の下層に配置しているが、上層に用いることも可能であり、上層及び下層の両方に用いることも可能である。また、第２クッション層２００の積層数も適宜に選択可能である。

収容カバー３００は、上記の第１クッション層１と第２クッション層２００とを積層して収容できるように、図５に示したように、所定の厚さのある略直方体に形成され、周面にファスナー３０１が設けられて開閉可能となっている。収容カバー３００を形成する素材は限定されるものではないが、人に接して所定の触感を付与する面であるため、風合い、肌触りなどが心地よいものが好ましい。例えば、フェルト生地、モケット生地などを用いることができる。また、ポリウレタンフォームや三次元立体編物などの伸縮性のある素材から形成することもできる。収容カバー３００を有することにより、第１クッション層１をそのまま使用する場合よりも耐久性を向上させることができ、また、所望の形状とすることで外観の向上を図ることができる。収容カバー３００としては、空気の流通ができる素材を用いたものであることが好ましい。第２クッション層２００である三次下立体編物の圧縮及び復元により、収容カバー３００の内外の換気を良好に促すことができる。

本実施形態のクッション構造体１００は、例えば、公園のベンチや地面、野球場やサッカー場などのスポーツグランドの観覧席などに持ち運び、それらの座面等の上に載置して使用される。収容カバー３００内には、第１クッション層１の下層に第２クッション層２００が積層されており、着座時の衝撃などを吸収し、載置した座面等の硬さや異物感などを吸収する。第１クッション層１は、上記のように伸縮性を有する緩衝材層１０に固着されたビーズ発泡体層２０を有するビーズクッション３０の積層体４０から構成されており、体重がかかることにより、ビーズ発泡体層２０を構成する発泡粒子２１は、図８（ａ）～（ｃ）に示したように、上層のものほど隣接するもの同士の間隔が広がるように変化し、また、体動等によってもそれらの間隔が変化し、体重がかかった際や体動等による振動を吸収する（図８（ａ）～（ｃ）の矢印の下の状態参照）。このため、着座者が硬さや異物感を感じにくく、長時間の着座によってもしびれや疲労を生じにくい。

なお、図８（ａ），（ｂ）に示したように、ビーズクッション３０の積層数を変えることによりクッション特性を変化させることができる。また、一部のビーズクッション３０の緩衝材層１０を、他のビーズクッション３０のいずれか少なくとも一つの緩衝材層１０とは異なる伸縮率とすることもできる。図８（ｃ）では、一例として、図の下から３つ目の緩衝材層１０を、他の緩衝材層１０よりも伸縮率の大きいものとしたものを示している。このような構成とすることで、伸縮率の大きい緩衝材層１０上のビーズ発泡体層２０の発泡粒子２１間の間隔が、他のビーズ発泡体層２０の発泡粒子２１間の間隔よりも大きく変位することになり、クッション特性を変化させることができる。また、発泡粒子２１間の間隔の変化により、発泡粒子２１による保温性をも調整される。

上記のように、ビーズクッション３０の積層数を変えたり、緩衝材層１０の伸縮率を部分的に異ならせたりすることで、第１クッション層１自体のクッション特性を種々のものとすることができる。従って、例えば、ベンチや硬質の合成樹脂製の椅子等の座面に敷いて使うのに適したタイプ、地面などの凹凸のある場所に敷いて使うのに適したタイプ、腕枕代わりに適したタイプ等の種々のタイプで要求される特性を、上記の積層数や伸縮率などの要素を調整することで容易に付与することができる。また、これにより、使用者の好みに合ったものを提供するのも容易である。

本発明の第１クッション層１及びクッション構造体１００は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の第１クッション層１を構成する積層体４０は、図３に示したように、積層方向に隣接するビーズクッション３０間においてビーズ発泡体層２０同士が隣接しているが、緩衝材層１０同士が隣接している態様、ビーズ発泡体層２０同士が隣接している態様のいずれであってもよい。例えば、図７（ａ）に示したように、緩衝材層１０の片面にビーズ発泡体層２０を形成したビーズクッション３０（図５（ａ）参照）を複数積層した積層体４０Ａとすることができる。この場合、図の上側に配置されたビーズクッション３０の緩衝材層１０と、その下側に配置されたビーズクッション３０のビーズ発泡体層２０とが隣接するが、両者間は固着されておらず、上記と同様に、ビーズクッション３０間での変位による体動等に伴う振動の吸収機能や減衰機能が果たされる。

図７（ｂ）に示したように、緩衝材層１０を図７（ａ）のものより長尺なものとし、その長手方向に沿って、発泡粒子２１を表面側に固着する第１範囲１０Ａ、裏面側に固着する第２範囲１０Ｂ、再び表面側に固着する第３範囲１０Ｃというように、固着面が交互になるように接着剤を塗布してビーズ発泡体層２０を形成する。その上で、第１範囲１０Ａ、第２範囲１０Ｂ及び第３範囲１０Ｃを順に折り畳む。これにより、第１範囲１０Ａと表面側のビーズ発泡体層２０とからなるビーズクッション３０Ａ、第２範囲１０Ｂと裏面側のビーズ発泡体層２０とからなるビーズクッション３０Ｂ及び第３範囲１０Ｃと表面側のビーズ発泡体層２０とからなるビーズクッション３０Ｃの積層体４０Ｂが形成される。この積層体４０Ｂにおいても、各ビーズクッション３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ同士は固着されない。これにより、ビーズクッション３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの相互間での変位が許容される。

図７（ｃ）は、長尺な緩衝材層１０の第４範囲１０Ｄ、第５範囲１０Ｅ及び第６範囲１０Ｆにおいて表面側及び裏面側のいずれかに発泡粒子２１を固着してビーズ発泡体層２０を形成し、それを巻き付けた積層体４０Ｃである。この態様も、ビーズクッション３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ同士は固着されておらず、各ビーズクッション３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ間で変位が許容される。

また、一部のビーズクッション３０を構成する発泡粒子２１の粒径が、他のいずれか少なくとも一つのビーズクッション３０を構成する発泡粒子２１の粒径とは異なった構成とすることもできる。図９はその一例を示したものであり、各ビーズクッション３０のビーズ発泡体層２０の発泡粒子２１を、図の上側のものほど粒径の小さくした例である。粒径の小さいものは保温性がよく、異物感が小さく座り心地がよい。粒径の大きいものは、発泡粒子２１間の通気性が高く、軽量である。これらの特性を考慮して、各ビーズ発泡体層２０における発泡粒子２１の粒径を選択して積層することにより、保温性を重視した構造、通気性を重視した構造、座り心地を重視した構造、軽量性を重視した構造など様々な特性をもたせた構造とすることができる。よって、発泡粒子２１の粒径の調整によっても、上記のビーズクッション３０の積層数や緩衝材層１０の伸縮率の調整と同様に、上記の様々なタイプのものや使用者の好みに合わせたものを提供できる。

また、図３及び図４では、被覆材５０をビーズクッション３０とは別部材としているが、図１０（ａ）に示したように、最下層のビーズクッション３０を構成する緩衝材層１０Ｘとして長尺のものを用い、この緩衝材層１０Ｘを最上層のビーズクッション３０のビーズ発泡体層２０上面側に引き回して袋状とし、緩衝材層１０Ｘに被覆材５０の機能を持たせた構成とすることもできる。図１０（ｂ）は、最下層のビーズクッション３０及び最上層のビーズクッション３０を兼用する長尺の緩衝材層１０Ｙを用い、その内面側にビーズ発泡体層２０を形成した構造である。この場合も、支持層Ｙが最外層となり、被覆材５０を兼用する。

図１１は、熱源４００を配設した構造のイメージ図である。熱源４００は、例えば、第１クッション層１の被覆材５０内に配設することもできるし、クッション構造体１００の収容カバー３００内であって第１クッション層１の外側に配設することもできる。配設位置は、例えば、第１クッション層１内であれば、積層体４０の下層に配置し、第１クッション層１の外側であれば、第１クッション層１と第２クッション層２００等の他のクッション材との間、あるいは、他のクッション材の下層に配設することができる。被覆材５０や収容カバー３００の内面若しくは外面にポケットを設け、そのポケットに熱源４００としてのカイロや冷却剤等を収容する構成とすることもできる。ビーズ発泡体層２０を構成する発泡粒子２１は、蓄熱性に優れているため、図１１（ａ）に示したように着座前であっても熱源の熱を蓄えやすい。着座直後は、着座前から蓄えられた熱を着座者が感じることができると共に、着座により、図１１（ｂ）に示したように、発泡粒子２１間の間隔が広がるため、その間の暖められあるいは冷却された空気を介して熱が着座者に伝わる。その結果、着座者は、局部的ではなく、より広い範囲の面で熱を感じることができる。熱源としてヒーターやカイロなどを用いれば、暖かさを感じることができ、寒い季節の使用に適し、冷却剤などを用いれば、暑い季節の使用にも適する。

本実施形態では、上記のように、ビーズクッション３０の積層数、緩衝材層１０の伸縮率、及び発泡粒子２１の粒径という要素のうち、いずれか少なくとも一つの要素の調整によって様々な特性を付与できることから、これらの要素、さらには、熱源４００の有無や種類等を顧客が選択できるようにすることで、オーダーメイドの第１クッション層１あるいはクッション構造体１００を提供するのに適している。

図１２及び図１３は、本発明の他の実施形態に係るクッション構造体１００Ａを示した図である。このクッション構造体１００Ａは、第１クッション層１Ａを構成するビーズ発泡体層２０Ａとして、板状に成形された発泡樹脂成形体を用いている。発泡樹脂成形体は、ポリスチレン、ポリプロピレン又はポリエチレン等から形成され、発泡倍率２０～４５倍程度のものを用いることができる。発泡樹脂成形体からなるビーズ発泡体層２０Ａには、上記実施形態と同様の緩衝材層１０（図示せず）が積層される。本実施形態ではビーズ発泡体層２０Ａが、板状の発泡樹脂成形体からなるため、緩衝材層１０との間が接着等により固着されているか否かは任意である。固着されていることにより、発泡樹脂成形体の曲げに対する亀裂等の発生が抑制される。固着されていない場合には、緩衝材層１０とビーズ発泡体層２０Ａとの間で、体動等に伴いずれが生じ、振動吸収機能を高めることができる。また、緩衝材層１０とビーズ発泡体層２０Ａの積層数は任意である。クッション構造体１００Ａとして所望の特性を得るために、これらは種々組み合わせて構成することができる。

図１４及び図１５は、本発明のさらに他の実施形態に係るクッション構造体１００Ｂを示した図である。本実施形態のクッション構造体１００Ｂは、図１２及び図１３に示したクッション構造体１００Ａと基本的には同じ構成であり、第１クッション層１Ｂを構成するビーズ発泡体層２０Ｂとして、板状の発泡樹脂成形体を用いている。但し、ビーズ発泡体層２０Ｂの略中央付近に孔部２０Ｂ１を形成している。そして、この孔部２０Ｂ１に、生体信号検出センサ６０を配設した構成である。生体信号検出センサ６０は、三次元立体編物とこの三次元立体編物に付設されるマイクロフォンセンサとを備えて構成され、人の体表面を介して伝わる心拍、脈拍、呼吸等に伴う音・振動を捉えるものである。生体信号検出センサ６０で捉えられた生体信号情報は、その後、コンピュータにより演算処理され、本実施形態のクッション構造体１００Ｂに接している人の生体状態、健康状態などの判定に利用される。

次に、図１～図５に示した実施形態に係るビーズ発泡体層２０として発泡粒子２１を用いた構成のクッション構造体１００、図１２及び図１３に示した実施形態に係るビーズ発泡体層２０Ａとして板状の発泡樹脂成形体を用いた構成のクッション構造体１００Ａについて、荷重－たわみ特性を測定し、ばね定数を求める試験を行った。

試験を行ったクッション構造体１００，１００Ａは、後述する第１クッション層１，１ＡとしてＴｙｐｅ－Ａ～Ｅの５種類を用い、それらに、第２クッション層２００として、旭化成株式会社製の厚７ｍｍの三次元立体編物１枚を積層し、収容カバー３００内に収容した。

５種類の第１クッション層１，１Ａの構成は図１６に示したとおりである。なお、Ｔｙｐｅ－Ａが、図１～図５の実施形態に対応するクッション構造体１００で用いられる第１クッション層１であり、Ｔｙｐｅ－Ｂ～Ｅの４種類が、図１２及び図１３の実施形態に対応するクッション構造体１００Ａで用いられる第１クッション層１Ａである。

（１）Ｔｙｐｅ－Ａ
緩衝材層１０として、厚さ３ｍｍ、比重０．０２０のポリウレタンフォームを用い、その両面に、接着剤を塗布した上で、直径３ｍｍ、ポリエチレン製、発泡倍率２０倍の発泡粒子２１を複数散布したビーズ発泡体層２０を形成した。緩衝材層１０とビーズ発泡体層２０からなるビーズクッション３０を相互に接着させずに２枚積層し、その周囲を、厚さ３ｍｍ、比重０．０２０のポリウレタンフォームからなる被覆材５０で被覆した。
（２）Ｔｙｐｅ－Ｂ
緩衝材層１０として、厚さ３ｍｍ、比重０．０２０のポリウレタンフォームを用い、ビーズ発泡体層２０Ａとして、ポリエチレン製、発泡倍率４０倍、厚さ５ｍｍの板状に成形された発泡樹脂成形体（旭化成株式会社製、製品名「メフ」（登録商標））を用いた。
３枚のビーズ発泡体層２０Ａの各間に、緩衝材層１０をサンドイッチした積層体の周囲を、厚さ３ｍｍ、比重０．０２０のポリウレタンフォームからなる被覆材５０で被覆した。
（３）Ｔｙｐｅ－Ｃ
緩衝材層１０として、厚さ３ｍｍ、比重０．０２０のポリウレタンフォームを用い、該緩衝材層１０を、ポリエチレン製、発泡倍率４０倍、厚さ８ｍｍの板状に成形された発泡樹脂成形体（旭化成株式会社製、製品名「メフ」（登録商標））からなるビーズ発泡体層２０Ａでサンドイッチした。この積層体を、厚さ３ｍｍ、比重０．０２０のポリウレタンフォームからなる被覆材５０で被覆した。
（４）Ｔｙｐｅ－Ｄ
緩衝材層１０として、厚さ１０ｍｍ、比重０．０２０のポリウレタンフォームを用い、該緩衝材層１０を、ポリエチレン製、発泡倍率４０倍、厚さ５ｍｍの板状に成形された発泡樹脂成形体（旭化成株式会社製、製品名「メフ」（登録商標））からなるビーズ発泡体層２０Ａでサンドイッチした。この積層体を、厚さ３ｍｍ、比重０．０２０のポリウレタンフォームからなる被覆材５０で被覆した。
（５）Ｔｙｐｅ－Ｅ
ポリエチレン製、発泡倍率４０倍、厚さ８ｍｍの板状に成形された発泡樹脂成形体（旭化成株式会社製、製品名「メフ」（登録商標））からなるビーズ発泡体層２０Ａの周囲を、厚さ１０ｍｍ、比重０．０２０のポリウレタンフォームからなる被覆材５０で被覆した。

Ｔｙｐｅ－Ａ～Ｅの第１クッション層１，１Ａを収容したクッション構造体１００，１００Ａについて、直径３０ｍｍ、直径９８ｍｍ、直径２００ｍｍの加圧板を用いて荷重－たわみ特性を測定した。負荷速度は、いずれも５０ｍｍ／ｍｉｎ、初期荷重２Ｎで加圧した。最大負荷荷重は、直径３０ｍｍ、直径９８ｍｍの加圧板を用いた場合には１００Ｎとし、直径２００ｍｍの加圧板を用いた場合には１０００Ｎとした。結果を図１７～図１９に示す。なお、図において、各クッション構造体１００，１００Ａの測定結果を、内部に収容した第１クッション層１，１Ａのタイプ名で示した。

図１７及び図１８では、それぞれ、人の臀部筋肉の荷重－たわみ特性を合わせて示している。ここで、人の臀部筋肉の荷重－たわみ特性は、直径３０ｍｍ又は直径９８ｍｍの加圧板を用い、いずれも１００Ｎまで加圧して測定される。これらの図から、Ｔｙｐｅ－Ａ～Ｅの第１クッション層１，１Ａを収容したクッション構造体１００，１００Ａのデータは、いずれも、所定の変位量範囲において、ばね定数及びヒステリシスロスが近似した傾向を示すことがわかる。

直径２００ｍｍの加圧板により測定した場合の図１９のデータから次のことがわかる。まず、負荷工程における平衡点に至るまでの初期ストロークを感じさせる範囲、すなわち、加圧板がクッション構造体１００，１００Ａの表面を押圧し始めてから、平衡点（変位０ｍｍ）に至る前において荷重－たわみ曲線の変化が大きくなり始めるまで（概ね変位－７ｍｍの位置）の範囲のばね定数ｋ１（φ２００）を考察する。

初期ストロークを感じさせる範囲 ばね定数ｋ１（φ２００）
Ｔｙｐｅ－Ａ：－７ｍｍまでの範囲 １５．０Ｎ／ｍｍ
Ｔｙｐｅ－Ｂ：－７ｍｍまでの範囲 １６．７Ｎ／ｍｍ
Ｔｙｐｅ－Ｃ：－７ｍｍまでの範囲 １８．８Ｎ／ｍｍ
Ｔｙｐｅ－Ｄ：－７ｍｍまでの範囲 １１．７Ｎ／ｍｍ
Ｔｙｐｅ－Ｅ：－７ｍｍまでの範囲 ５．５Ｎ／ｍｍ

次に、平衡点以降のばね定数、すなわち、平衡点（変位０ｍｍ）から、荷重－たわみ曲線の傾きが急に緩やかになる底付き位置に至るまでの範囲のばね定数ｋ２（φ２００）を考察する。

平衡点から底付き位置までの範囲 ばね定数ｋ２（φ２００）
Ｔｙｐｅ－Ａ：０～２．５ｍｍの範囲 １８４Ｎ／ｍｍ
Ｔｙｐｅ－Ｂ：０～３．５ｍｍの範囲 １３４Ｎ／ｍｍ
Ｔｙｐｅ－Ｃ：０～３．５ｍｍの範囲 １４５．７Ｎ／ｍｍ
Ｔｙｐｅ－Ｄ：０～３．５ｍｍの範囲 １３４Ｎ／ｍｍ
Ｔｙｐｅ－Ｅ：０～３．５ｍｍの範囲 １４５．７Ｎ／ｍｍ

ばね定数ｋ１（φ２００）に対するばね定数ｋ２（φ２００）の倍率は次のとおりである。

ｋ２（φ２００）／ｋ１（φ２００）
Ｔｙｐｅ－Ａ： 約１２．３倍
Ｔｙｐｅ－Ｂ： 約 ８．０倍
Ｔｙｐｅ－Ｃ： 約１６．４倍
Ｔｙｐｅ－Ｄ： 約１１．５倍
Ｔｙｐｅ－Ｅ： 約２６．５倍

以上より、本実施形態に係るＴｙｐｅ－Ａ～Ｅに係るクッション構造体１００，１００Ａは、人の負荷がかかり始めてから平衡点付近に至るまでは、ばね定数ｋ１（φ２００）が低いことから、この間の変位は、クッション構造体１００，１００Ａを構成する第１クッション層１，１Ａ、第２クッション層２００が略垂直方向に押しつぶされていくような変形挙動となり、負荷荷重に対して作用する応力は圧縮応力が優位に作用する。これに対し、平衡点付近以降は、第１クッション層１，１Ａ及び第２クッション層２００は、それ自体が押しつぶされるような変形よりも、第１クッション層１，１Ａ及び第２クッション層２００が曲がるような変形となり、そのため、ばね定数ｋ２（φ２００）が高くなり、曲げ応力が優位に作用する領域となる。その結果、本実施形態のクッション構造体１００，１００Ａは、平衡点付近の前後で、約８～２７倍という大きく異なるばね定数が作用する特性を有している。

従って、本実施形態のクッション構造体１００，１００Ａは、例えば着座姿勢をとる場合、着座初期には柔らかな感触を受け、その後、しっかりとした支持感で支えられることになる。着座初期から硬い印象があると、緊張感が高まりがちであるが、本実施形態では上記のように着座初期の感触が柔らかであるため、副交感神経優位のリラックスした状態で使用するのに適している。

ここで、図２０は、Ｔｙｐｅ－Ｅの荷重－たわみ曲線の負荷時の範囲について、２次から６次の関数で表される近似曲線を示したものである。これらの近似曲線のうち、図２３（ｂ）は、Ｔｙｐｅ－Ｅについて２次及び３次の関数で表される近似曲線を示し、図２５（ｂ）は、同じくＴｙｐｅ－Ｅについて６次関数で表される近似曲線を示したものである。これらの図から、Ｔｙｐｅ－Ｅ負荷時の荷重－たわみ曲線は、概略的には３次式に沿っているものの、０～－７ｍｍの範囲では、６次式に近似している。すなわち、０～－７ｍｍの範囲とその外側の範囲とで、異なる次数の関数で表される曲線に近似するグラフとなっており、０～－７ｍｍの範囲、特に、－２．５～－７ｍｍの範囲が圧縮特性優位から曲げ特性優位の作用へと切り替わる範囲であることがわかる。

図２１（ａ）～（ｃ）、図２２（ａ）、図２３（ａ）～（ｃ）、図２４（ａ）に示したＴｙｐｅ－Ａ～Ｄのデータも、Ｔｙｐｅ－Ｅと同様の傾向を示しており、圧縮特性優位から曲げ特性優位へと同様の作用を示すことがわかる。

一方、図１７に示した直径３０ｍｍの加圧板による荷重－たわみ曲線において、平衡点以降のばね定数は次のとおりであった。

平衡点から底付き位置までの範囲 ばね定数ｋ２（φ３０）
Ｔｙｐｅ－Ａ：０～５．５ｍｍの範囲 １３．８Ｎ／ｍｍ
Ｔｙｐｅ－Ｂ：０～７．２ｍｍの範囲 １０．６Ｎ／ｍｍ
Ｔｙｐｅ－Ｃ：０～６．８ｍｍの範囲 １１．２Ｎ／ｍｍ
Ｔｙｐｅ－Ｄ：０～７．４ｍｍの範囲 １０．３Ｎ／ｍｍ
Ｔｙｐｅ－Ｅ：０～９ｍｍの範囲 ８．４Ｎ／ｍｍ

このばね定数ｋ２（φ３０）と上記のばね定数ｋ２（φ２００）との比率を比較したところ、前者に対する後者の倍率は次のとおりであった。

ｋ２（φ２００）／ｋ２（φ３０）
Ｔｙｐｅ－Ａ： 約１３．３倍
Ｔｙｐｅ－Ｂ： 約１２．６倍
Ｔｙｐｅ－Ｃ： 約１３．０倍
Ｔｙｐｅ－Ｄ： 約１３．０倍
Ｔｙｐｅ－Ｅ： 約１７．３倍

ｋ２（φ２００）／ｋ２（φ３０）がこのように約１２～１８倍であるということは、人が使用した際に、部分的な加圧では柔らかな感触を受け、臀部全体のように広い面積で加圧した場合には強い支持感を感じることを示すものである。

以上より、本実施形態のクッション構造体１００，１００Ａは、例えば、スポーツグラウンドの観覧椅子の硬い座面上に敷いて使用したり、公園などの地面に直接敷いて使用したりするようなリラックス時に使用するクッション材として適している。

次に、図２５（ａ）～（ｃ）に基づき、本発明のさらに他の実施形態について説明する。この実施形態に係るクッション構造体１０００は、サイズとしては、睡眠時に使用するベッドとほぼ同様のものである。本実施形態では、第１クッション層１１００が、複数のボール１１１０と支持部材１１２０を有して構成される。支持部材１１２０は、例えば、厚さ５～２０ｍｍ、幅及び長さはベッドサイズと同程度のポリウレタンフォームから形成され、ボール１１１０を配置するための配置孔１１２１が複数形成されている。この配置孔１１２１は、ボール１１１０の離脱を防止するため、直径が該ボール１１１０の直径以下で形成されている（図２５（ｃ）参照）。ボール１１１０をこの配置孔１１２１に一部を挿入して配置することにより、面方向に沿って複数のボール１１１０が配置されることになる。このとき、隣接するボール１１１０同士の頂部間の距離が１００ｍｍ以下となるように、配置孔１１２１が形成される。このような距離とすることにより、隣接するボール１１１０のそれぞれが独立して当たる感覚が抑制され、均一な面上に座ったり横たわったりしている感覚に近くなる。隣接するボール１１１０同士の頂部間の距離が短いほど、独立した当たり感が軽減されることから、好ましくは９０ｍｍｍ以下、より好ましくは７０ｍｍ以下となるようにボール１１１０の直径、配置孔１１２１の開口位置やその直径を選定する。

第１クッション層１１００に対しては、図示しない第２クッション層としての三次元布帛、好ましくは三次元立体編物を積層される。その上で、図示しない収容カバー内に、第１クッション層１１００及び第２クッション層が収容される。これらの点は上記実施形態と同様である。

ボール１１１０は、直径１００ｍｍ以下、好ましくは、５０～７０ｍｍの範囲のものが用いられる。三次元立体編物等の第２クッション層を積層し、収容カバー内に装填したときに、上記実施形態と同様のばね特性を得られる弾性を有する限り、その種類は限定されるものではない。例えば、中実のボールでもよいが、好ましくは、ソフトテニスボール、硬式テニスボール等、気体が封入されたボールである。気体の注入量を調節することで所望の弾性を得ることができることからソフトテニスボールのようにゴム製のものが好ましい。

図２６は、ボール１１１０の配置の仕方を種々変化させて測定した荷重－たわみ特性の測定結果を示す。測定に使用した加圧板とボール１１１０の配置の仕方の関係は次のとおりである。なお、使用したボール１１１０は、ソフトテニスボール（直径６６ｍｍ±１ｍｍ、重さ３０～３１ｇ（（財）日本ソフトテニス連盟の規格に準拠））である。また、直径３０ｍｍ、直径２００ｍｍの加圧板により５０ｍｍ／ｍｉｎで測定したことは上記実施形態と同様であるが、各加圧板を使用した場合の最大荷重値１００Ｎ又は１０００Ｎまで加圧すると、ボールが破裂するため、いずれも、ボールのほぼ半径に相当する３５ｍｍまで加圧した。

（図中の符号）加圧板の種類：配置の仕方（ボールは固定せずに配置）
（Ａ） 直径３０ｍｍ：ボール１個を中心に配置
（Ｂ） 直径２００ｍｍ：ボール１個を中心に配置
（Ｃ） 直径９８ｍｍ：ボール２個を間隔をおいて配置（図２７（ａ）参照）
（Ｄ） 直径２００ｍｍ：ボール２個を間隔をおいて配置
（Ｅ） 直径９８ｍｍ：ボール２個を隙間なく配置
（Ｆ） 直径２００ｍｍ：ボール２個を隙間なく配置
（Ｇ） 直径２００ｍｍ：ボール３個を一列に間隔をおいて配置
（Ｈ） 直径２００ｍｍ：ボール３個を隙間なく一列に配置
（Ｉ） 直径２００ｍｍ：ボール３個を隙間なく三角形状に配置
（Ｊ） 直径２００ｍｍ：ボール４個を一列に間隔をおいて配置
（Ｋ） 直径２００ｍｍ：ボール４個を隙間なく一列に配置
（Ｌ） 直径２００ｍｍ：ボール４個を隙間なく正方形状に配置
（Ｍ） 直径２００ｍｍ：ボール５個（中心にボール１個、その周囲に円周方向に等間隔でボール４個）を配置（図２７（ｂ）参照）
（Ｎ） 直径２００ｍｍ：ボール７個（中心にボール１個、その周囲に円周方向に等間隔でボール６個）を配置（図２７（ｃ）参照）

なお、図中、符号（Ｏ）は、直径９８ｍｍの加圧板で測定した人の臀部筋肉の荷重－たわみ特性であり、符号（Ｐ）は、直径３０ｍｍの加圧板で測定した人の臀部筋肉の荷重－たわみ特性である。また、隣接するボール同士を隙間なく配置した態様では、隣接するもの同士は接着されていない。

また、使用時の平衡点は、変位２５ｍｍの位置とし、平衡点付近に至るまでの初期ストロークを感じる範囲のばね定数ｋ１は変位２０ｍｍ±２．５ｍｍの範囲の荷重－たわみ曲線から求め、平衡点以降のばね定数ｋ２は変位３２．５ｍｍ±２．５ｍｍの範囲の荷重－たわみ曲線から求めた。いずれも平衡点付近に変位２２．５～３０ｍｍ付近において、荷重－たわみ曲線の変化が急激に大きくなることから、その前後の５ｍｍの変化を代表値として用いた。

図２６のうち、直径２００ｍｍの加圧板を用いたｋ１（φ２００）に対するｋ２（φ２００）の比率は、実際に第１クッション層１０００として用いる場合には、ボールは複数個になることから、図２６に示した各ばね定数値より、（Ｄ）、（Ｆ）～（Ｎ）のデータの場合で、約２．８倍（（Ｄ），（Ｇ）のケース）～６．２倍（（Ｎ）のケース）となる。

よって、本実施形態の第１クッション層１０００は、直径２００ｍｍの加圧板を用いたｋ１（φ２００）に対するｋ２（φ２００）の比率は、いずれのケースも２．５倍以上であり、初期ストローク範囲では、相対的に柔らかなばね感であるのに対し、平衡点付近以降では、高いばね定数により、しっかりとした支持感が得られる構造である。また、これらの荷重－たわみ曲線における負荷時の変化曲線は、図２６に示したように、２次又は３次の関数で示され、平衡点付近の前後で曲線の傾きで示されるばね定数が大きく変化することがわかる。なお、ボールを３個又は４個配置したデータの場合、「隙間無し」のデータは３次式で表される（（Ｈ），（Ｉ），（Ｋ）、（Ｌ））。また、５個（Ｍ）、７個（Ｎ）配置した場合も３次式となっている。これに対し、ボールを３個又は４個配置したデータにおける「隙間有り」のデータ及びボール２個以下のデータは２次式で表される（（Ａ）～（Ｇ），（Ｊ））。

ここで、直径３０ｍｍの加圧板で測定される筋肉特性（Ｐ）に近似するボール１個の（Ａ）のデータ、及び、直径９８ｍｍの加圧板で測定される筋肉特性（Ｏ）に近似するボール２個の（Ｃ）のデータは、いずれも２次関数で示される。よって、上記の中でも、筋肉特性のデータよりも次数の高い３次関数で示される（Ｈ），（Ｉ），（Ｋ）～（Ｎ）の構成にすると、平衡点以降のばね定数が高くなり、負荷荷重の支持性が高くなることから好ましい。この点は、ビーズ発泡体層２０を用いた上記実施形態でも同様であり、図２０～図２４のデータ及び本実施形態の図２６のデータより、直径２００ｍｍの加圧板により５０ｍｍ／ｍｉｎで加圧して求められる荷重－たわみ特性において、負荷時の曲線が、３以上の次数の関数で表される曲線に近似する変化を示す構成であることが好ましい。より好ましくは、３次から６次の関数で表される曲線に近似するものである。

なお、直径３０ｍｍで測定した（Ａ）のばね特性（１９１５Ｎ／ｍは、直径３０ｍｍの加圧板で測定した（Ｐ）の人の臀部筋肉のばね特性（１８６４）Ｎ／ｍ）に近似していた。また、直径９８ｍｍで測定した（Ｃ）のばね特性（５３１５Ｎ／ｍは、直径９８ｍｍの加圧板で測定した（Ｏ）の人の臀部筋肉のばね特性（６１５８）Ｎ／ｍ）に近似していた。従って、本実施形態の第１クッション層１０００は、直径３０ｍｍ、直径９８ｍｍの加圧板で評価される人の臀部筋肉のばね特性に近似し、長時間使用によっても疲れやしびれの生じにくい特性を有している。

一方、図２６の（Ａ）で示した直径３０ｍｍの加圧板による荷重－たわみ曲線において、平衡点以降のばね定数ｋ２（φ３０）は１９１５Ｎ／ｍであった。これに対する、ボール２個以上（（Ｄ），（Ｆ）～（Ｎ））のばね定数ｋ２（φ２００）の比率は、約４．２倍～約３７倍であった。これにより、上記実施形態と同様に、部分剛性において柔らかなばね感が得られ、広い面積では確実な支持感が得られることがわかる。ばね定数ｋ２（φ３０）に対するばね定数ｋ２（φ２００）の比率は、下限が２倍より大きく、上限がφ３０とφ２００の面積比である約４４倍よりも小さい範囲、すなわち、２．５～４０倍の範囲であれば許容範囲である。但し、適度な支持感が得られると共に、底付きをより感じにくい範囲として、４～２０倍の範囲が好ましい（図２６の（（Ｄ），（Ｆ）～（Ｍ）の態様が相当）。

ここで、参考として、図２８（ａ）～（ｃ）及び図２９（ａ）～（ｃ）に、第２クッション層として用いられる三次元立体編物に負荷がかかった際の変形挙動を示す。図２８（ａ）～（ｃ）は、三次元立体編物の幅方向の切断面を撮影した画像であり、図２９（ａ）～（ｃ）は、ロール方向（長手方向）の切断面を撮影した画像である。図２８（ａ）～（ｃ）の幅方向では、上下のグランド編地間に略Ｘ字状に編み込まれた連結糸が、図２８（ａ）の負荷が接した状態から、図２８（ｂ），（ｃ）と負荷が下方に変位していくに従って、中央に向かってたわんでいくことがわかる。一方、図２９（ａ）～（ｃ）では、ロール方向から略Ｉ字状に見える連結糸が、負荷の下方への変位に伴って、上下方向中央付近が図の右方向に突出するように変形していくことがわかる。但し、いずれの場合も、加圧板により加圧される範囲に隣接する部分の変形が抑制されていることがわかる。三次元立体編物は、連結糸のこのような挙動の違いにより、幅方向とロール方向で異なるばね特性が機能すると共に、加圧板により加圧された範囲に隣接する部位の変形が抑制されていることから、人が着座した際には、側方からの反力が小さいという特徴を有している。上記実施形態のビーズ発泡体層２０やボール１１１０は、負荷がかかることによりビーズの被膜やボールの周面が膨出するように変形し、その挙動が、幅方向断面で略Ｘ型に見える連結糸の変形挙動と同様に負荷を支持する機能を果たし、それらに含まれる空気が圧縮されることで、三次元立体編物のロール方向断面の略Ｉ型に見える連結糸の変形挙動と同様に負荷の荷重を受ける機能を果たす。すなわち、ビーズやボールは、三次元立体編物に負荷がかかった際の挙動に類似の挙動を示し、部分剛性が低い一方で、より広い面積で負荷荷重を受ける場合にはより高い剛性を発揮するという特徴を有している。

図２６に示した荷重－たわみ特性は、第１クッション層１１００単体の特性である。しかしながら、第２クッション層を構成する三次元立体編物より、ボール１１１０の好適例であるソフトテニスボールは柔らかい。よって、両者の積層構造を収容カバー内に収容したクッション構造体１０００全体として見た場合でも、荷重がかかった際にはまずソフトテニスボールが変形するため、上記の第１クッション層１０００単体の特性がクッション構造体１０００全体の特性に大きく影響する。第２クッション層及び収容カバーと組み合わせたクッション構造体１０００全体として、請求項に規定する条件を満たす必要があるが、その特性とするためには、本実施形態のような柔らかなボール１１１０を用いる場合、第１クッション層１１００自体の特性としても上記の特性を満足する構成とする必要がある。

なお、ソフトテニスボールのように気体注入式のボールの場合には、気体注入量を調整し、内圧を増減させたりすることで、上記条件を満足するように調整することもできる。

また、本実施形態においても、ヒーター、カイロ、冷却剤などの熱源を配置することで、ボール１１１０内にそれらの熱が蓄熱され、暖気、冷気を供給できる。
本実施形態のように、ボール１１１０を複数平面的に配置する場合、隣接するボール１１１０間には必ず隙間ができる。よって、この隙間を通じて空気の流れが生じ、蒸れにくいという特徴がある。また、熱源を配置した場合には、この隙間を通じて、暖気、冷気が行き渡りやすいという利点もある。

本実施形態のクッション構造体１０００は、ボール１１１０を複数有するため、所定の面積を有するベッドタイプの人体支持具に使用するのに適している。例えば、野球場の外野スタンドなどの各種競技場の芝生席や広めの観覧席に敷いて使用でき、それにより、リラックスした観戦に貢献できる。

１，１Ａ，１Ｂ，１１００ 第１クッション層
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｘ，１０Ｙ 緩衝材層
２０，２０Ａ，２０Ｂ ビーズ発泡体層
２１ 発泡粒子
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ ビーズクッション
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 積層体
５０ 被覆材
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１０００ クッション構造体
２００ 第２クッション層
３００ 収容カバー
４００ 熱源
１１１０ ボール
１１２０ 支持部材
１１２１ 配置孔

Claims (17)

1. クッション機能と蓄熱機能を有する第１クッション層と、
   クッション機能と空気の流通を促す機能を有する三次元布帛からなる第２クッション層と、
   前記第１クッション層及び第２クッション層を積層した状態で収容すると共に、接触する人に所定の触感を付与する素材からなる収容カバーと
   を有し、
   直径２００ｍｍの加圧板により５０ｍｍ／ｍｉｎで加圧して求められる荷重－たわみ特性において、平衡点に至るまでの初期ストロークを感じさせる範囲のばね定数ｋ１（φ２００）に対する平衡点以降のばね定数ｋ２（φ２００）の値が、２．５～４０倍の範囲であり、
   負荷荷重に対して作用する応力が、圧縮応力優位から曲げ応力優位へと変化する特性を有することを特徴とするクッション構造体。
2. 前記平衡点以降のばね定数ｋ２（φ２００）の値が、直径３０ｍｍの加圧板により５０ｍｍ／ｍｉｎで加圧して求められる平衡点以降のばね定数ｋ２（φ３０）に対して２．５～４０倍の範囲である請求項１記載のクッション構造体。
3. 前記平衡点以降のばね定数ｋ２（φ２００）の値が、直径３０ｍｍの加圧板により５０ｍｍ／ｍｉｎで加圧して求められる平衡点以降のばね定数ｋ２（φ３０）に対して４～２０倍の範囲である請求項２記載のクッション構造体。
4. 前記直径２００ｍｍの加圧板により５０ｍｍ／ｍｉｎで加圧して求められる荷重－たわみ特性において、負荷時の曲線が、３以上の次数の関数で表される曲線に近似する変化を示す請求項１～３のいずれか１に記載のクッション構造体。
5. 前記第１クッション層が、緩衝材層とビーズ発泡体層との積層構造である請求項１～４のいずれか１に記載のクッション構造体。
6. 前記ビーズ発泡体層が、前記緩衝材層に固着された複数の発泡粒子から構成される請求項５記載のクッション構造体。
7. 前記ビーズ発泡体層を構成する前記発泡粒子が、前記緩衝材層に固着されて配設される一方、前記緩衝材層の面方向に隣接する前記発泡粒子同士が固着されていない請求項６記載のクッション構造体。
8. 前記緩衝材層に前記発泡粒子が固着されてなるビーズクッションが、積層方向に隣接するもの同士、相互に固着されない状態で複数積層され、かつ、伸縮性を備えた被覆材により被覆されている請求項６又は７記載のクッション構造体。
9. 前記ビーズ発泡体層が、板状に成形された発泡樹脂成形体である請求項５記載のクッション構造体。
10. 前記第１クッション層が、所定の弾性を有する複数のボールと、前記複数のボールを面方向に、隣接するボール同士の頂点間の距離が１００ｍｍ以下で配置されるように支持する支持部材とを有して構成される請求項１～４のいずれか１に記載のクッション構造体。
11. 前記複数のボールは、面方向に隣接するもの同士が固着されずに配置されている請求項１０記載のクッション構造体。
12. 前記複数のボールは、面方向に隣接するもの同士が所定の隙間を有して配置されている請求項１１記載のクッション構造体。
13. 前記支持部材は、前記ボールを配置するための配置孔を複数有し、前記配置孔の直径が、前記ボールの直径以下である請求項１０～１２のいずれか１に記載のクッション構造体。
14. 前記ボールは、封入される気体の圧力の調整により、弾性を調整可能である請求項１０～１３のいずれか１に記載のクッション構造体。
15. 前記第２クッション層を構成する三次元布帛が三次元立体編物である請求項１～１４のいずれか１に記載のクッション構造体。
16. 前記第１クッション層に蓄熱させる熱を供給する熱源が配設されている請求項１～１５のいずれか１に記載のクッション構造体。
17. 前記収容カバーに接する人の生体信号を検出する生体信号検出センサが配設されている請求項１～１６のいずれか１に記載のクッション構造体。

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