JP3159008U

JP3159008U - 携帯式発熱システム

Info

Publication number: JP3159008U
Application number: JP2009008868U
Authority: JP
Inventors: 明治繁野
Original assignee: 明治繁野
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2019-12-14

Abstract

【課題】発熱部の被加熱体への形状追従性が高く、軽量で携帯に便利な携帯式発熱システムを提供する。【解決手段】略同一面上に並べられた多数の炭素繊維、及び可撓性を有しており炭素繊維を被覆する耐熱材、を備える発熱部と、炭素繊維に電気的に接続された電源と、を備え、電源が１２Ｖ以下の直流電源であり、生体の一部を温めることができる、携帯式発熱システムとする。【選択図】図１

Description

本考案は、小電力で発熱させることが可能であり、携帯して人体の一部などを暖めることができる発熱システムに関する。

冬季や寒冷地において人体を暖める物としては、砂鉄の酸化熱を利用したカイロが一般的に広く用いられている。しかしながら、このようなカイロは一度使用した後は破棄されるため、環境への影響を考慮すると好ましい物ではない。

昨今は環境問題への意識が高まり、使い捨てではないカイロが開発され、市販に至っている物もある。例えば、特許文献１には、複数のケースからなる本体と、各ケースの表面に配置された発熱体と、発熱体に給電する、繰返し使える充電池と、発熱体の温度を制御する温度調整手段と、を備え、ケース同士が互いに折曲げ可能に連結されていることを特徴とする充電式カイロが開示されている。

特開２００８−１７３２４１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている充電式カイロなどの従来の携帯式発熱システムは、硬質な筐体に覆われていたため、発熱部と、人体などの被加熱体との密着性が低く、加熱効率が悪いという問題があった。また、硬質な筐体に覆われていることによって形状が固定され、かつ重量が増すことによって、携帯するには不便であるという問題もあった。

そこで本考案は、発熱部の被加熱体への形状追従性が高く、軽量で携帯に便利な携帯式発熱システムを提供することを課題とする。

以下、本考案について説明する。なお、本考案の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本考案が図示の形態に限定されるものではない。

本考案は、略同一面上に並べられた多数の炭素繊維（１、１、…）、及び可撓性を有しており該炭素繊維を被覆する耐熱材（２）、を備える発熱部（１０）と、炭素繊維に電気的に接続された電源（１３）と、を備え、該電源が１２Ｖ以下の直流電源であり、生体の一部を温めることができる、携帯式発熱システム（１００）を提供することによって、上記課題を解決する。

本考案の携帯式発熱システム（１００）において、発熱部（１０）はシート状であり、厚さ方向に垂直な断面が４００ｃｍ^２以下であり、厚さが１０ｍｍ以下であることが好ましい。このように小型に設計することによって、携帯に便利になる。

本考案の携帯式発熱システム（１００）において、炭素繊維の太さが６μｍ以上１０μｍ以下であり、３０００本以上５００００本以下の該炭素繊維が発熱部に備えられていることが好ましい。このように、炭素繊維の太さ及び数を適当にすることによって、発熱部の発熱量を適切に制御することができる。

本考案の携帯式発熱システム（１００）において、電源（１３）が乾電池であることが好ましい。電源を乾電池にすることによって、電源の入手が容易になり、携帯に便利になる。

本考案の携帯式発熱システム（１００）において、電源（１３）が蓄電池であることも好ましい。電源を蓄電池にすることによって、繰り返し使用することが容易になる。

本考案の携帯式発熱システム（１００）は、電源（１３）を燃料電池にすることも好ましい。電源を燃料電池にすることによって、環境負荷の小さい携帯式発熱システムとすることができる。

本考案の携帯式発熱システム（１００）において、電源（１３）から炭素繊維（１、１、…）への電力の供給を制御できるスイッチを備えることが好ましい。当該スイッチを設けることによって、発熱部から被加熱体に伝わる熱量を適切に制御することが容易になる。

本考案の携帯式発熱システム（１００）は、発熱部（１０）を衣類（２０）などに固定して用いることができる。また、発熱部を座席（３０）の着座部（３１）及び／又は背もたれ（３２）に備えさせることもできる。さらに、発熱部を靴（４０）の中底又は中敷きに備えさせることもできる。

本考案によれば、発熱部の被加熱体への形状追従性が高く、軽量で携帯に便利な携帯式発熱システムを提供することができる。

本考案の携帯式発熱システムの一つの実施形態例を概略的に示す図である。本考案の携帯式発熱システムの他の実施形態例を概略的に示す図である。本考案の携帯式発熱システムの他の実施形態例を概略的に示す図である。本考案の携帯式発熱システムの他の実施形態例を概略的に示す図である。

本考案の上記した作用及び利得は、次に説明する考案を実施するための形態から明らかにされる。以下本考案を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし、本考案はこれら実施形態に限定されるものではない。

図１は、本考案の携帯式発熱システムの一つの実施形態例である携帯式発熱システム１００を概略的に示す図である。図１（ａ）は、携帯式発熱システム１００の外観を概略的に示しており、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したｂ−ｂでの断面を概略的に示している。

図１（ａ）に示すように、携帯式発熱システム１００は、発熱部１０と電源１３とを備えている。

発熱部１０は、図１（ｂ）に示すように、略同一面上に並べられた多数の炭素繊維１、１、…と、炭素繊維１、１、…を被覆する耐熱材２とを備えている。なお、図１では、携帯式発熱システム１００の構成の理解を容易にするため、炭素繊維１を含めた各部材を極端に拡大して示しているが、後に説明するように、炭素繊維１は、略同一面上に３０００本以上５００００本以下備えられることが好ましい。

発熱部１０はシート状であり、厚さ方向（図１（ａ）の紙面奥／手前方向。図１（ｂ）の上下方向。）に垂直な断面は４００ｃｍ^２以下であることが好ましい。また、厚さは１０ｍｍ以下であることが好ましい。かかる大きさとすることによって、携帯することが容易になる。

本考案に用いることができる炭素繊維１は特に限定されず、市販のものを用いることができる。具体的には、長手方向に直交する方向の断面において直径が６μｍ以上１０μｍ以下であり、発熱部１０の大きさに応じた長さを有する炭素繊維１の束を用いることが好ましい。１つの発熱部１０に備えられる炭素繊維１の数は、３０００本以上５００００本以下であることが好ましい。通常、炭素繊維は１０００本や３０００本などの束で市販されており、これを複数用いることが好ましい。このように、炭素繊維１の太さ及び数を適当にすることによって、発熱部１０の発熱量を適切に制御することができる。

本考案に用いることができる耐熱材２としては、可撓性を有しており、炭素繊維に通電した際の環境に耐えることができ、絶縁性を有するものであれば特に限定されないが、熱伝導性が高いことが好ましい。当該耐熱材の具体例としては、シリコーンゴムなどを挙げることができる。

さらに、携帯式発熱システム１００の発熱部１０は、耐熱材２を被覆する被覆材３、３を備えている。被覆材３、３を備えることによって、発熱部１０を補強することができる。本考案に用いることができる被覆材は、可撓性を有しており、炭素繊維に通電した際の環境に耐えることができ、携帯式発熱システム１００の使用時の擦れなどに対してある程度の耐性を有するものであれば特に限定されないが、素材そのものが耐熱性を持ち、着火しない素材であることが好ましい。当該被覆材の具体例としては、ポリアミド系繊維などを挙げることができる。ポリアミド系繊維の中でもアラミド繊維は、引っ張り強さや摩擦抵抗力が強く、耐薬品性に優れ、耐熱性にも優れ、着火した際に自然に消火する自己消化性も有するため好ましい。また、ナイロン６やナイロン６６も自己消火性を有するため好ましい。なお、発熱部１０を直接人体の一部に貼り付けて使用する場合は、人体に悪影響を及ぼさない素材を被覆材として選択し、直接人体の一部に貼り付ける側の面には剥離容易な程度の粘着性を付与することが好ましい。

次に、電源１３について説明する。電源１３は、炭素繊維１、１、…に取り付けられた電極１１、及び該電極１１と電源１３との間を結ぶ配線１２を介して、炭素繊維１、１、…と電気的に接続されている。したがって、電源１３の電力を炭素繊維１、１、…に供給することができる。

本考案に用いることができる電極１１及び配線１２は特に限定されず、公知のものを用いることができる。

本考案に用いることができる電源１３は、１２Ｖ以下の直流電源である。具体的には、乾電池などを例示することができる。かかる小電力電源を用いることによって携帯することが容易になる。また、電源１３を蓄電池とすれば、携帯式発熱システム１００を繰り返し利用することが容易になる。蓄電池の具体例としては、リチウムイオン二次電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池などを挙げることができるが、これらの中でも小型・軽量化が可能であるという観点からは、リチウムイオン二次電池が好ましい。また、電源１３を燃料電池とすれば、環境負荷を小さくすることができる。本考案に用いることができる燃料電池の具体例としては、メタノールなどの液体燃料を用いる直接形燃料電池を挙げることができる。

また、本考案の携帯式発熱システムには、電源１３から炭素繊維１、１、…への電力の供給を制御できるスイッチ（不図示）を備えることが好ましい。当該スイッチは、電源１３から炭素繊維１、１、…への電力の供給と遮断とを行える機能を有するものであってもよいが、電源１３から炭素繊維１、１、…へ供給される電力量を調整できるものが好ましい。このようなスイッチの具体例としては、公知のサーモスタットなどを挙げることができる。かかる形態とすることによって、発熱部１０から被加熱体に伝わる熱量を適切に制御することが容易になる。

以下、図２〜図４を参照しつつ、本考案の携帯式発熱システムの他の実施形態について説明する。図２〜図４は、本考案の携帯式発熱システムの他の実施形態例を概略的に示す図である。なお、図２〜図４においては、図が煩雑になるのを防ぐため、本考案の携帯式発熱システムの構成部材のうち発熱部１０のみ記載している。

図２は、衣類２０の正面図であり、衣類２０の背面部２１に発熱部１０が固定されている形態を例示している。本考案の携帯式発熱システムは小型で軽量であるため、衣類と一体化させて用いることができる。発熱部１０を衣類２０に固定する方法としては、粘着材や面ファスナーを利用する方法や、縫い付けるなどして固定する方法がある。

また、図３は、座席３０の鉛直方向断面図であり、座席３０の着座部３１、及び背もたれ３２に発熱部１０が備えられる形態を例示している。発熱部１０を着座部３１に備えさせる方法としては、粘着材や面ファスナーを利用する方法の他、発熱部１０の着座部３１側の面に滑り止めを設ける方法、単に載置する方法などがある。発熱部１０を背もたれ３２に備えさせる方法としては、粘着材や面ファスナーを利用する方法の他、縫い付ける、紐などを用いてヘッドレストから垂れかける方法などがある。なお、座席３０の具体例としては、座椅子や、自動車、電車、航空機などに設けられる座席や、劇場などの座席を挙げることができる。

さらに、図４は靴４０の断面図であり、靴４０の中底に発熱部１０が備えられる形態を例示している。発熱部１０は薄く形成されているため、靴の中底や中敷きに備えさせることができる。

以下に説明する方法で本考案の携帯式発熱システムを作製し、発熱部を発熱させた際の発熱部の温度を計測した結果を表１に示す。発熱部は略長方形状のシート状体であり、表１において、「長さ」とは、発熱部の厚さ方向に垂直な断面の１辺の長さを意味し、「幅」とは、該１辺に直交する方向の１辺の長さを意味する。また、「電圧」とは炭素繊維に電力を供給する直流電源の電圧を意味する。さらに、「繊維サイズ」とは、炭素繊維の束（カーボンロービング）の大きさを意味し、１Ｋは１０００本の束、３Ｋは３０００本の束を意味する。「本数」は、炭素繊維の束（カーボンロービング）の本数を意味する。

（温度計測方法）
気温２０℃の室内において、接触型デジタル温度計を用いて発熱部の温度を計測した。炭素繊維に通電を開始してから、電極箇所を除く発熱部の表面の複数箇所において計測し、その平均値を求めた。

（携帯式発熱システムの作製方法）
耐熱ナイロンの表面にシリコーンシーラントを塗布した後、該シリコーンシーラントの上にカーボンロービングを、間隔を狭くして並べた。その後、カーボンロービングの上からさらにシリコーンシーラントを塗布し、該シリコーンシーラントの上を耐熱ナイロンで被覆した。シリコーンシーラントと耐熱ナイロンで被覆された全てのカーボンロービングに通電可能なように、カーボンロービング同士を電気的に接続するとともに、電極と電気コードを取り付けた。

表１に示すように、本考案によれば、人体の一部を加熱するために適切な温度の携帯式発熱システムを得ることができた。

以上、現時点において実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本考案を説明したが、本考案は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる考案の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う携帯式発熱システムも本考案の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

１炭素繊維
２耐熱材
３被覆材
１０発熱部
１１電極
１２配線
１３電源

Claims

略同一面上に並べられた多数の炭素繊維、及び可撓性を有しており前記炭素繊維を被覆する耐熱材、を備える発熱部と、
前記炭素繊維に電気的に接続された電源と、を備え、
前記電源が１２Ｖ以下の直流電源であり、
生体の一部を温めることができる、携帯式発熱システム。
前記発熱部はシート状であり、厚さ方向に垂直な断面が４００ｃｍ^２以下であり、厚さが１０ｍｍ以下である、請求項１に記載の携帯式発熱システム。
前記炭素繊維の太さが６μｍ以上１０μｍ以下であり、３０００本以上５００００本以下の前記炭素繊維が前記発熱部に備えられている、請求項１又は２に記載の携帯式発熱システム。
前記電源が乾電池である、請求項１〜３のいずれかに記載の携帯式発熱システム。
前記電源が蓄電池である、請求項１〜４のいずれかに記載の携帯式発熱システム。
前記電源が燃料電池である、請求項１〜３のいずれかに記載の携帯式発熱システム。
前記電源から前記炭素繊維への電力の供給を制御できるスイッチを備える、請求項１〜６のいずれかに記載の携帯式発熱システム。
前記発熱部が衣類に固定されている、請求項１〜７のいずれかに記載の携帯式発熱システム。
前記発熱部が座席の着座部及び／又は背もたれに備えられている、請求項１〜７のいずれかに記載の携帯式発熱システム。
前記発熱部が靴の中底又は中敷きに備えられている、請求項１〜７のいずれかに記載の携帯式発熱システム。