JP6018600B2 - 布ヒータ - Google Patents

Description

本発明は、布ヒータに関し、さらに詳しくは、編物である布地に電極部を設けた布ヒータに関する。

布ヒータは、布地に電極が設けられた面状のヒータである。こうした布ヒータに関する技術は、これまでに多数提案されている。

特許文献１に記載されている発熱シートは、糸状の絶縁線に金属線又は帯状の箔を螺旋状に巻き付けたものを発熱線として使用し、天然繊維又は合成繊維を絶縁線として使用している。この発熱シートは、こうした発熱線と絶縁線とを織り込むと共に電極線を設けて電気回路を形成することによって構成されたものである。

特許文献２に記載された発熱体は、たて糸とよこ糸とを織り込んで形成された織物である。この発熱体は、導電性を有する糸がたて糸として使用され、非導電性の糸がよこ糸として使用されており、電力が印加されることによって熱を発生するものである。

特許文献３に記載されている網状ヒータは、複数のヒータ用の素線がループをたて方向に平面的に連続させて綴るトリッコ編みをして形成されたものである。ヒータ用の素線は、線径が０．０２ｍｍ〜０．１２ｍｍであり、エナメル塗料が外周に被覆されている。また、トリッコ編みの編み目のピッチは、０．５ｍｍ〜５ｍｍである。こうした構成を備えた網状ヒータは、複雑な形状の曲面に密着させることができるという効果を奏する。

特許文献４に記載されている面状ヒータは、本出願人が発明した技術である。特許文献４に記載されている面状ヒータは、第１の布部と第２の布部とを備えている。第１の布部は２本の第１の電極糸を備えている。一方の電極糸は電池の正極に接続され、他方の第１の電極糸は電池の負極に接続されている。一方の第１の電極糸と他方の第１の電極糸とは、交叉しないようにリバーシブル編みで編まれている。第２の布部は、導電体である第２の電極糸と、通電された場合に発熱する発熱糸とが丸編みで編まれている。この面状ヒータは、電池から流出した電流が、一方の第１の電極糸、第２の電極糸、発熱糸、他の第２の電極糸、及び他方の第１の電極糸をこの順番に流れて発熱糸が発熱するように構成されている。

特開平７−１６１４５６号公報 特開２００４−３３７３０号公報 特開２００１−１１０５５５号公報 実用新案登録第３１７１４９７号公報

特許文献１に記載された発熱シートは、直線状に延びる発熱線及び絶縁線の一方が縦方向に向けられると共に、他方が横方向に向けられて、両者が織り込まれて構成されたものである。同様に特許文献２に記載された発熱体も、導電性を有する糸がたて糸として使用され、非導電性の糸がよこ糸として使用され、たて糸とよこ糸とが織り込まれて構成された織物である。こうした織物は伸縮性がない。

特許文献３に記載された網状ヒータは、ヒータ用の素線がトリッコ編みされて構成されているので、網状ヒータに張力を与えると網状ヒータを伸張させることができる。しかし、ヒータ用の素線が金属で形成されているので、張力を除去しても、伸張した網状ヒータは伸張された状態が維持され、網状ヒータを元の状態に収縮させることができない。すなわち、特許文献３に記載されている網状ヒータは、伸縮自在には構成されていない。

一方、特許文献４に記載された面状ヒータは、布地が編物なので、自在に伸縮させることが可能である。こうした伸縮性を備えた布ヒータを利用したいという市場からの要求は、多く存在している。そのため、本出願人は、これまでよりも高い伸縮性を備えると共に、迅速に昇温する布ヒータに関する研究を続けてきた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、全方向に伸縮し、迅速に昇温する布ヒータを提供することにある。

上記課題を解決するための本発明に係る布ヒータは、導電糸で複数のループを形成し、該ループ同士を相互に絡めることによって編み込んで一枚に形成された布地と、電極糸によって構成され、前記布地に間隔を空けて設けられた電極部と、を備え、前記導電糸が、繊維からなる芯線と、該芯線の表面を被覆する導電層又は導電性を有する箔とで構成されていることを特徴とする。

この発明によれば、導電糸が繊維からなる芯線と、芯線の表面を被覆する導電層又は導電性を有する箔とで構成されているので、導電糸を柔軟にすることができると共に、布ヒータを所定の温度まで迅速に上昇させることができる。また、布地が、柔軟性を有する導電糸で複数のループを形成し、ループ同士を相互に絡めることによって編み込まれて形成されているので、布地に弾性を持たせることができ、布地を全方向に自在に伸縮させることができる。

上記課題を解決するための本発明に係る布ヒータは、導電糸で複数のループを形成し、該ループ同士を相互に絡めることによって編み込まれた布地と、電極糸によって構成され、前記布地に間隔を空けて設けられた電極部と、を備え、前記導電糸が、１又は複数の導電性素線を少なくとも有した集合線で構成されていることを特徴とする。

この発明によれば、導電糸が、１又は複数の導電性素線を少なくとも有した集合線で構成されているので、導電糸を柔軟にすることができると共に、布ヒータを所定の温度まで迅速に上昇させることができる。また、布地が柔軟性を有する導電糸で複数のループを形成し、ループ同士を相互に絡めることによって編み込まれて形成されているので、布地に弾性を持たせることができ、布地を全方向に自在に伸縮させることができる。

本発明に係る布ヒータにおいて、前記布地は、前記導電糸が一面側に編み込まれると共に、繊維で形成された糸が他面側にのみ現れるリバーシブル編みによって編み込まれて一枚に形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、布地は、導電糸が一面側に編み込まれているので、一面側を導電面として機能させることができる。また、繊維で形成された糸が他面側にのみ現れるリバーシブル編みによって編み込まれているので、他面側を絶縁面として機能させるとことができる。

本発明に係る布ヒータにおいて、前記電極部が前記電極糸で飾り縫いして構成されていることを特徴とする。

この発明によれば、電極部は電極糸を飾り縫いして構成されているので、電極部を柔軟にすることができる。そのため、布地の変形に伴って電極部を変形させることができる。

本発明に係る布ヒータにおいて、前記電極部を構成する前記電極糸が、繊維からなる芯線の外周に銅線を撚糸して形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、芯線が繊維で形成されているので、電極糸を柔軟に形成することができる。そのため、布地に縫い込みやすい電極糸を得ることができる。

本発明に係る布ヒータにおいて、前記電極部は、相対的に細い銅線が前記芯線の外周に撚糸して形成された第１電極糸と、相対的に太い銅線が前記芯線の外周に撚糸して形成された第２電極糸とから構成され、前記第１電極糸が前記布地の一方の面から縫い込まれ、前記第２電極糸が前記布地の他方の面から縫い込まれて構成されていることを特徴とする。

この発明によれば、相対的に細い銅線が芯線の外周に撚糸して形成された第１電極糸が布地の他面側に縫い込まれているので、この第１電極糸と布地との間の電気的密着性を向上させると共に、電極部を柔らかくすることができる。また、相対的に太い銅線が芯線の外周に撚糸して形成された第２電極糸が布地の一面側に布地に縫い込まれているので、太い銅線が布地に供給する電流を確保することによって電圧降下の発生を防止することができる。

本発明に係る布ヒータにおいて、前記一面側から前記布地に縫い込むための電極糸及び前記他面側から前記布地に縫い込むための電極糸だけで前記電極部に連続して相互に縫い合わされ、当該縫い合わされた電極糸が前記布地の端縁よりも外側に延びるリード線として用いられていることを特徴とする。

この発明によれば、電極部に接続されるリード線が、一面側から布地に縫い込むための電極糸及び他面側から布地に縫い込むための電極糸だけで、電極部に連続して相互に縫い合わされ、当該縫い合わされた電極糸が布地の端縁よりも外側に延びているので、そのリード線を伸縮自在にすることができる。そのため、電源と布ヒータとの位置関係が変化する場合でも、布ヒータ、リード線、及びリード線と布ヒータとがつながれている部分に負荷をかけないで布ヒータを使用することができる。

本発明によれば、布ヒータを全方向に伸縮可能に形成することができ、迅速に昇温させることができる。

本発明の一実施形態に係る布ヒータの一面側の平面図である。 図１に示した布ヒータの他面側の平面図である。 導電糸の編み目をモデル的に示した拡大図である。 導電糸に対して繊維で形成された糸をリバーシブル編みした状態をモデル的に示した拡大図である。 芯線の表面を導電層で被覆した導電糸（Ａ）と、芯線の表面を箔で被覆した導電糸（Ｂ）との構造図である。 １本の導電性素線と複数の非導電性素線とで形成された集合線（Ａ）と、導電性素線をより合わせて形成した集合線（Ｂ）と、複数の非導電性素線を導電性素線の周囲により合わせて形成した集合線（Ｃ）との構造図である。 電極糸が片面飾り縫いされた状態を示す斜視図である。 片面飾り縫いされた電極糸の形態を維持する下糸の状態を示す斜視図である。 図７及び図８とは別形態の片面飾り縫いがされた電極糸及び下糸の状態を示す斜視図である。 電極部に連続して設けられた伸縮可能なリード線をモデル的に示す説明図である。 伸縮性の確認試験の説明図である。 本発明に係る布ヒータを構成する布地で形成した試験サンプルの温度上昇の推移を表すグラフである。 比較用の試験サンプルの温度上昇の推移を表すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の技術的範囲は、以下の記載や図面にのみ限定されるものではない。

［基本構成］
本発明に係る布ヒータ１は、図１〜３に示すように、導電糸４で複数のループ５を形成し、ループ５同士を相互に絡めることによって編み込まれた布地２と、電極糸によって構成され、布地２に間隔を空けて設けられた電極部３０と、を備えている。

導電糸４としては、２種類の形態のものを挙げることができる。第１の導電糸４は、図５に示すように繊維からなる芯線１０と、この芯線１０の表面を被覆する導電層１１又は導電性を有する箔１２とで構成されたものである。第２の導電糸４は、図６に示すように、１又は複数の導電性素線６ａを少なくとも有する集合線７で構成されたものである。

本発明に係る布ヒータ１によれば、全方向に伸縮可能に形成することができ、迅速に昇温させることができるという特有の効果を奏することができる。

以下、布ヒータ１の各構成の詳細について図面を適宜参照しながら説明する。

〈布地〉
一般に、布は、糸で複数のループを連ねて形成し、このループ同士を規則的に絡めて構成される編物、縦方向に直線状に延びる糸と横方向に直線状に延びる糸とを直交させて織り込む織物、及びその他のものがある。本発明に係る布ヒータに使用されている布地２は、図３及び図４に示すように、編物である。

布地２の形態としては、導電糸４だけを編み込んで形成したものと、導電糸４が一面側３に編み込まれると共に、繊維で形成された糸２０（以下、「繊維糸２０」という。）が他面側にのみ現れるリバーシブル編みによって編み込まれて一枚に形成されているものと、を挙げることができる。以下、導電糸４が一面側３に編み込まれると共に、繊維糸２０が他面側にのみ現れるリバーシブル編みによって編み込まれて一枚に形成されている布地２を例に説明する。

導電糸４は、図３に示すように、布地２の一面側３に一定間隔を空けて複数配されており、各導電糸４は、その長さ方向の一定ピッチごとに、図３の上側に位置する導電糸４に向けてループ５が形成されている。各導電糸４は、このループ５同士を互いに絡み合わせて編み込まれている。

なお、導電糸４の編み方は、特に限定がなく、横編みで導電糸４を編み込んでもよいし、縦編みで導電糸４を編み込んでもよい。横編みとしては、例えば、天竺編み、リブ編み（フライス編み又はゴム編みともいう。）及びパール編み（リンクス編み又はガーター編みともいう。）を挙げることができる。縦編みとしては、例えば、トリコット編み及びアトラス編みを挙げることができる。導電糸４の編み方は、布ヒータ１の用途等に応じて適宜に選択すればよい。

繊維糸２０は、図４に示すように、他面側１３に編み込まれている。繊維糸２０は、他面側１３にのみ現れるようにリバーシブル編みされている。繊維糸２０は、複数の導電糸４が編まれる方向と直交する方向に、一定間隔ごとに複数のループ２１を備えている。これらのループ２１は、導電糸４に形成されているループ５に絡められることによって、導電糸４と一体になるように編み込まれている。なお、ここでいう「リバーシブル編み」とは、一方の面に現れる糸と、他方の面に現れる糸とが異なるように編み込む編み方のことをいう。

具体的には、導電糸４を上糸に使用すると共に、繊維糸２０を下糸に使用して導電糸４と繊維糸２０とを編み込む場合、繊維糸２０のループ２１を編み針で導電糸４に向けて上昇させて導電糸４よりも上側に移動し、その後に再び編み針で導電糸４よりも下側に降下させる。繊維糸２０のループ２１は、このときに導電糸４のループ５に絡められる。この工程が繰り返されることによって、ループ２１が導電性糸４に順次に繋がれ、繊維糸２０の面が他面側１３に形成される。

〈導電糸〉
導電糸４の形態は、次の２種類のものがある。第１の形態に係る導電糸４は、繊維からなる芯線１０と、この芯線１０の表面を被覆する導電層１１又は導電性を有する箔１２とからなるものである。第２の形態に係る導電糸４は、１又は複数の導電性素線６ａを少なくとも有する集合線７で構成されたものである。この２種類の形態について、図５及び図６を参照して詳細に説明する。なお、導電糸４は、導電性を有する糸に耐食加工、例えば、耐食めっきや耐食エナメル塗装等を施したものであることが好ましく、その材質に特に限定はない。

（第１の形態に係る導電糸）
第１の形態に係る導電糸４としては、例えば、図５（Ａ）に示すように、芯線１０が繊維で形成され、芯線１０の表面に導電層１１が形成されたものと、図５（Ｂ）に示すように、芯線１０が繊維で形成され、芯線１０の表面に導電性を有する箔１２を巻いたものとを挙げることができる。

芯線１０を構成する繊維としては、合成繊維、天然繊維及び合成繊維と天然繊維との混合繊維を挙げることができる。芯線１０を合成繊維で形成する場合、芯線１０は、ポリアミド又はポリエステルで形成することができる。ポリアミドとしては、例えば、ナイロン、ケプラー（ケプラーは登録商標）及びテクニール（テクニールは登録商標）を挙げることができる。ポリエステルとしては、例えば、テトロン（テトロンは登録商標）を挙げることができる。

導電層１１は、例えば、図５（Ａ）に示すように、めっき（無電解又は電解）によって芯線の表面に形成される。導電層１１は、銅、銅合金、銀及び銀合金等の導電性が高いものが好ましい。

箔１２は、帯状の部材であり、芯線１０の長さ方向に螺旋状に延びるようにして芯線１０の表面に巻き付けられている。芯線１０は、この箔１２によって表面の全体が被覆されている。箔１２は、例えば、０．３質量％の錫入り銅合金で形成されたものが用いられる。

こうした箔１２は、使用される芯線１０の種類に適応した厚さ及び幅を有するものが使用される。例えば、維度が５６ｄｔｅｘのポリエステルで形成された芯線１０を箔１２で被覆する場合、厚さが１２μｍ、幅が１７０μｍに形成された箔１２が使用される。また、太さが２５０デニール、維度が４８ｄｔｅｘのポリエステルで形成された芯線１０を箔１２で被覆する場合、厚さが２７μｍ、幅が３２０μｍに形成された箔１２が使用される。

なお、導電糸４は、繊維からなる芯線１０と、この芯線１０の表面を被覆する導電層１１又は導電性を有する箔１２とからなる線を複数よりあわせた集合線で形成してもよい。

（第２の形態に係る導電糸）
第２の形態に係る導電糸４は、図６（Ａ）から図６（Ｃ）に示すように、１又は複数の導電性素線６ａを少なくとも有する集合線７で構成されたものである。集合線７としては、導電性素線６ａと非導電性素線６ｂとで構成されたものと、すべて導電性素線６ａで構成されたものとを挙げることができる。なお、集合線７は、少なくとも１本の導電性素線６ａを有していれば、導電性素線６ａと非導電性素線６ｂとを合計した本数は限定されない。

図６（Ａ）に示す集合線７は、中心に１本の導電性素線６ａが設けられ、その周囲に６本の非導電性素線６ｂが配置されて構成されている。６本の非導電性素線６ｂは、より合わされないで互いに平行をなして導電性素線６ａの周囲に配置されている。なお、集合線７は、導電性素線６ａの周囲に導電性素線６ａと非導電性素線６ｂとを配置して形成してもよい。また、集合線７は、中心に非導電性素線６ｂを設け、周囲に導電性素線６ａを配置して形成してもよい。なお、中心に非導電性素線６ｂを設ける場合、集合線７は、非導電性素線６ｂの周囲に導電性素線６ａと非導電性素線６ｂとを配置して形成してもよい。

図６（Ｂ）に示す集合線７は、複数の導電性素線６ａだけがより合わされて形成されたものである。ただし、集合線７は、導電性糸６ａだけをより合わせて形成したものには限定されず、導電性素線６ａと非導電性素線６ｂとをより合わせて形成してもよい。

図６（Ｃ）に示す導電糸４は、中心に１本の導電性素線６ａが設けられ、その周囲に６本の非導電性素線６ｂが配置されて構成されている。６本の非導電性素線６ｂは、より合わされて導電性素線６ａの周囲で螺旋状に延びている。なお、集合線７は、導電性素線６ａの周囲に導電性素線６ａと非導電性素線６ｂとを配置して形成してもよい。また、集合線７は、中心に非導電性素線６ｂを設け、周囲に導電性素線６ａを配置して形成してもよい。なお、中心に非導電性素線６ｂを設ける場合、集合線７は、非導電性素線６ｂの周囲に導電性素線６ａと非導電性素線６ｂとを配置して形成してもよい。また、導電糸４は、すべて導電性素線６ａで構成してもよい。

なお、図には示していないが、集合線７は、図６（Ｃ）に示した構造の線を、さらに複数より合わせて形成してもよい。また、集合線７は、導電性素線６ａと非導電性素線６ｂとを編み込んで形成してもよい。

導電性素線６ａは、例えば、錫入り銅合金が使用される。例えば、０．３質量％の錫入り銅合金によって形成した場合に好適な布ヒータ１を形成することができる。ただし、導電性素線６ａは、導電性を有するものであれば、錫入り銅合金に限定されず、種々の部材で形成することができる。また、導電性素線６ａは、用途に応じた線径に形成されたもの選択して使用することできるが、本実施形態の布ヒータ１は、線径が２５μｍに形成された導電性素線６ａを選択して使用している。

なお、めっき皮膜（無電解又は電解）が必要に応じて設けられていてもよい。めっき皮膜は耐食性を有するものが好ましく、例えば、銀、錫、ニッケル又はその合金等の耐食性を有する材料である。

第２の形態に係る導電糸４の外径は、例えば、２５μｍの素線６が７本より合わされた芯線７の表面に銀めっきが形成された場合に約７５μｍになる。

〈繊維糸〉
繊維糸２０は、合成繊維、天然繊維及び合成繊維と天然繊維との混合繊維のいずれをも用いることができる。繊維糸２０を合成繊維で形成する場合、繊維糸２０は、ポリアミド又はポリエステルで形成することができる。ポリアミドとしては、例えば、ナイロン、ケプラー（ケプラーは登録商標）及びテクニール（テクニールは登録商標）を挙げることができる。ポリエステルとしては、例えば、テトロン（テトロンは登録商標）を挙げることができる。こうした繊維糸２０は、例えば、３０デニールの太さに形成された糸が使用されるが、用途に応じて好適な太さの糸が選定される。

〈電極部〉
電極部３０は、布地２の２箇所に設けられている。２箇所に設けられた電極部３０同士は、所定の間隔を空けて設けられている。ただし、布ヒータ１の機能を阻害しなければ、電極部３０は２箇所以上に設けることもできる。こうした電極部３０は、布地２に電極糸を縫い込んで形成する形態、あらかじめ所定の形状に形成された電極部３０を布地２に接着剤で貼り付けたり、ホチキス等の結合部材で結合させたりする形態、及び布地２を編み込む工程で電極糸を布地２に部分的に編み込んで形成する形態等の中から必要に応じて選択することができる。以下、布地２に電極糸を縫い込んで形成する形態を例にして電極部３０を説明する。

布地２に電極糸を縫い込んで電極部３０を形成する場合、電極部３０は、布地２の伸縮に応じて変形しないように電極糸を布地２に縫い込む形態と、布地２の伸縮に追従して自在に変形するように電極糸を布地２に縫い込む形態との２種類の形態がある。電極部３０が布地２の伸縮に追従して自在に変形するように電極糸を布地２に縫い込む場合、縫い目が布地２の変形に応じて変形する飾り縫いという縫い方で電極部３０を構成するとよい。

導電糸４だけを編み込んで形成した布地２の場合、飾り縫いの形態は、飾り部が布地２の両面に現れる形態の飾り縫い、及び片面だけに現れる形態の飾り縫いのどちらの形態も利用することができる。一方、導電糸４が一面側３に編み込まれると共に、繊維糸２０が他面側１３にのみ現れるリバーシブル編みによって編み込まれて一枚に形成されている布地２の場合、電極部３０は、導電糸４が現れている一面側３に飾り部が形成される片面飾りによって形成するとよい。飾り縫いをする際には、複数の針、例えば、２〜４本の針を使用して行う。

上糸に使用される第１電極糸３１（以下、単に電極糸３１という。）及び下糸に使用される第２電極糸３５（以下、単に電極糸３５という。）は、繊維からなる芯線（図示しない）の外周に銅線（図示しない）を撚糸して形成されている。電極糸３１は線径が相対的に細い銅線を芯線の外周に撚糸して形成され、電極糸３５は線径が相対的に太い銅線を芯線の外周に撚糸して形成されている。具体的には、電極糸３１は芯線の外周に外径が０．０５ｍｍ以下の銅線を撚糸することによって形成され、電極糸３５は芯線の外周に外径が０．０８ｍｍ以上の銅線を撚糸して形成されている。電極糸３１は、布地２との間の電気的密着性を向上させると共に、電極部３０を柔らかくしている。一方、電極糸３５は、布地２に供給する電流を確保することによって電圧降下を防止している。

電極糸３１及び電極糸３５を構成する芯線は、合成繊維、天然繊維及び合成繊維と天然繊維との混合繊維のいずれをも用いることができる。芯線を合成繊維で形成する場合、芯線は、ポリアミド又はポリエステルで形成することができる。ポリアミドとしては、例えば、ナイロン、ケプラー（ケプラーは登録商標）及びテクニール（テクニールは登録商標）を挙げることができる。ポリエステルとしては、例えば、テトロン（テトロンは登録商標）を挙げることができる。

ただし、電極糸３１，３５は、繊維からなる芯線に導線を撚糸したもの以外にも、銅線及び銅合金線等、導電性を有する線の表面に耐食めっき皮膜が形成されたものを使用することもできる。この耐食めっき皮膜の形成材料は、銀、錫、ニッケル又はその合金等の耐食性を有する材料である。なお、用途に応じて耐食めっき皮膜を施さずに、銅線や銅合金線だけで構成してもよい。

こうした電極糸３１，３５によって構成された電極部３０について、図７及び図８を参照して、２本の針を使用して形成された電極部３０について説明し、図９を参照して、３本の針を使用して形成された電極部４０について説明する。

まず、２本の針を使用して形成された電極部３０について説明する。電極部３０は、電極糸３１が上糸として使用され、電極糸３５が下糸として使用されている。上糸である電極糸３１は、図７に示すように、導電糸４が編み込まれている一面側３で、アルファベットのＺの文字が連なるように布地２に縫い込まれる。縫い込まれた電極糸３１は、相互に平行をなす部分３１と、両側の平行をなす部分３２と直交し、かつ、両側の平行をなす部分３２同士を連絡する部分３３と、両側の平行をなす部分３２を斜めに横切るようにして、両側の平行をなす部分３２同士を連絡する部分３４とから構成される。縫い込まれた電極糸３１は、平行をなす部分３２で、縫製方向の一定間隔毎に下糸である電極糸３５に固定されることによって、縫い込まれた形状が維持されている。

下糸である電極糸３５は、２本使用されている。電極糸３５は、図８に示すように、繊維糸２０が編み込まれた他面側１３で、電極糸３１の平行をなす部分３２に対応する位置に破線をなすように平行をなして縫製方向に延びている。

次に、３本の針を使用して形成された電極部４０について図９を参照して説明する。

上糸である電極糸３１は、相互に平行をなす３つの部分４１と、平行をなす部分４１と直交し、平行をなす部分４１同士を連絡する部分４２と、平行をなす部分４１を斜めに横切るようして、平行をなす部分４１同士を連絡する部分４３とが構成されているように、一面側３に縫い込まれている。縫い込まれた電極糸３１は、各平行をなす部分４１で、縫製方向の一定間隔毎に下糸である電極糸３５で固定されて、縫い込まれた形状が維持されている。

下糸である電極糸３５は３本使用されている。電極糸３５は、繊維糸２０が編み込まれている他面側１３で、電極糸３１の平行をなす部分に対応する位置に破線をなすように平行をなして縫製方向に延びている。

なお、４本の針を使用して飾り縫いして電極部を形成する場合、平行をなす部分は４本になる。また、下糸である電極糸３５は４本使用され、波線をなすようにして４本の電極糸３５が縫製方向に延びるように縫い込まれる。

こうした電極部３０は、電極糸３１，３５が片面飾り縫いされて形成されるので、布地２の伸縮に対応して電極部３０自体も伸縮する。ただし、電極糸３１と電極糸３５とを用いた電極部３０，４０は、導電糸４が一面側３に編み込まれると共に、繊維糸２０が他面側にのみ現れるリバーシブル編みによって編み込まれて一枚に形成されている布地２に適用する場合には限定されない。電極糸３１と電極糸３５とを用いた電極部３０，４０は、導電糸４だけを編み込んで形成した布地に適用することもできる。

なお、電極部は、上糸に電極糸を使用し、下糸に繊維からなる糸を使用して形成してもよい。その場合の電極部は、上記の電極部３０，４０の構造と同様に構成すればよい。

電源等に接続するための配線は、この電極部３０に接続される。図１０に示すリード線１００は、こうした配線の一種である。なお、布地２の一面側３から布地２に縫い込むための糸３及び布地２の他面側１３から布地２に縫い込むための糸だけが、布地２の端縁よりも外側に鎖のように延びるものは、日本では「空環」といわれている。

リード線１００は、図１０示すように、一面側３から布地２に縫い込むための電極糸３１及び他面側１３から布地に縫い込むための電極糸３５だけが、電極部３０に連続して布地２の端縁よりも外側で相互に縫い合わされて形成されている。このリード線１００は、電極部３０をオーバーロックミシン（図示しない）で布地２に電極糸３１，３５縫い込む工程で形成される。リード線１００は、布地２の端縁まで電極糸３１，３５を縫い込んだ後、ミシン針の位置から布地２を移動させ、布地２を間に挟まない状態で電極糸３１，３５だけを相互に縫い合わせて形成される。こうしたリード１００は伸縮性があるので、例えば、布ヒータ１の電源に対する位置が移動する態様で布ヒータ１を使用する場合、布ヒータ１と電源とをリード線１００で接続すれば、リード線１００は布ヒータ１の移動に伴って伸縮する。

以上に説明した導電糸４と繊維糸２０とが編み込まれて形成された布地２は、全方向に２０％〜２００％の伸縮性を有している。また、飾り縫いして電極部３０，４０を設けた場合、電極部３０，４０が布地２の伸縮に追従して変形する。こうした特性を備えた布ヒータ１は、形状が変化する対象物に密接した状態を維持して装着させるこができる。また、布ヒータ１は、複雑な形状の対象物に隙間なく装着させることができる。

布ヒータ１は、図１及び図２に示したように、電源５０が電極部３０に接続され、電源５０によって電極部３０に電圧が印加されることにより布地２が加熱される。

（電源）
電源５０は、直流電源と交流電源のいずれも使用することができる。直流電源を使用する場合、電源５０は、ＤＣ１．５Ｖ以上、ＤＣ２５Ｖ以下の電圧を出力するものを使用することができる。この場合、電源５０としては、例えば、ＤＣ１．５Ｖの乾電池、リチウムポリマー電池を挙げることができる。また、電源５０は、ＡＣ／ＤＣアダプターによって、ＡＣ１００Ｖ又はＡＣ２００Ｖの交流電源を、例えばＤＣ１．５Ｖ以上、ＤＣ２５Ｖ以下の直流電流に変換し、変換された直流電流を出力する定電圧装置を使用することもできる。さらに、電源５０は、交流電源や、パルス電圧を出力する電源を用いることができる。以下、図１及び図２を参照して、電源５０として直流電源を用いた場合を例にして、布ヒータ１と電源５０との接続の態様及び布ヒータ１の作用を説明する。

図１及び図２は、直流電源である電源５０と布ヒータ１との接続態様の一例を示している。電源５０は、図１及び図２に示すように、各電極部３０まで延びる配線５１を備えている。各配線５１は、その先端にコネクタ５２を備えている。このコネクタ５２は、電極部３０に設けられたコネクタ３６と着脱自在に構成されている。

なお、電極部３０から延びるリード線１００を設けた場合、リード線１００は、伸縮可能な配線として利用される。この場合、布ヒータ１は、リード線１００を電源５０に直に接続したり、リード線１００の先端にコネクタ３６を設け、このコネクタ３６とコネクタ５２とを接続したりして、電源５０に接続される。

次に布ヒータ１がヒータとして機能する原理を説明する。電極部３０に電圧を印加したとき、布地２の一面側に編み込まれた導電糸４が、電極部３０同士を通電させる。布ヒータ１を構成する布地２は、電極部３０同士の間に一定の抵抗値を与えている。そのため、電極部３０同士の間に抵抗値に応じたジュール熱が布地２に発生する。発生するジュール熱は、ジュール熱をＰ、流れる電流値をＩ、電極部３０の間の抵抗値をＲとすると、次の（１）式で表すことができる。
Ｐ（ワット）＝Ｉ×Ｉ×Ｒ・・・・・（１）

布ヒータ１の温度は、布地２から発生するジュール熱によって定まるので、得ようとする温度に応じて電極部３０同士の間の抵抗値及び電極部３０に印加する電圧が決定される。なお、電圧は、一定電圧を連続的に印加してもよく、図示しないコントローラを使用して、適宜にオンとオフとを繰り返し行ってもよい。また、繊維糸２０が布地２０他面側１３に編み込まれているので、繊維糸２０が絶縁体として機能し、他面側１３は電気的に絶縁される。

布地２を構成している導電糸４は、図５に示したように、繊維からなる芯線１０と、この芯線１０の表面を被覆する導電層１１若しくは箔１２とからなる構造、又は図６に示したように、１又は複数の導電性素線６ａを有する集合線で構成された構造である。導電糸４がこうした図５又は図６に示した構造を備えているので、電極部３０に電圧を印加すると、布ヒータ１は、短時間で所定の温度まで昇温される。なお、布地２は、導電糸４が編み込まれて構成されているので、電極部３０同士の間の領域は、むらなく均等に昇温される。また、布地２の他面側１３は、繊維糸２０が編み込まれているので、絶縁面として機能している。

例えば、長さ１３００ｍｍ、幅１００ｍｍに形成された布ヒータ１の電極部３０に１８．９Ｖの電圧を印加し、電極部３０同士の間に１．６５Ａの電流を流し、布ヒータ１から３１．２Ｗのジュール熱（ワット密度は０．０２４Ｗ／ｃｍ^２）を発生させたとき、布ヒータ１の全体が２分で約２０℃昇温することを確認することができた。

以上の布ヒータ１は、２０％〜２００％の伸縮率を有するため、人体、動物、又は構造物等の様々な対象の所望部分に装着して保温する場合に使用することができる。また、布ヒータ１は、手袋に使用したり、マフラーに使用したりすることによって、防寒具にも利用することができる。こうした用途に布ヒータ１を利用する場合、布ヒータ１は、帯状等の保温対象に応じた適宜な形状に形成して使用される。

人体や動物を部分的に保温する場合、人体や動物の保温したい部分に巻き付けて使用する。特に、人体や動物の関節部分等の形態が変化する部分に装着する場合に有効である。関節部分は形態が変化するが、布ヒータ１は伸縮するので、布ヒータ１は、関節部分の形態の変化に追従し、人体や動物の動作を妨害することが効果的に防止できる。

構造物を部分的に一定温度に保温する場合も、所望の部分に布地２を巻き付けて使用する。この場合、布ヒータ１が伸縮するため、保温の対象の形状に追従するように布ヒータ１が変形し、布ヒータ１と保温の対象との間に隙間が形成されることがない。特に、複雑な形状の部位を保温する場合に有効であり、布ヒータ１が伸縮して保温対象の形状に応じて変形し、保温の対象となる部分に密着させて装着することができる。

また、導電糸４が銀等でめっきされたり、銅箔等で被覆されたりした場合は、布ヒータ１に、静電気の発生を防止する作用及び抗菌作用を付与することができるので好ましい。

以下、本発明の布ヒータ１を構成する布地２で作製した試験サンプル、及び比較用の試験サンプルを用いて、伸縮性の確認試験及び温度上昇の確認試験を行った。

［伸縮性の確認試験］
伸縮性の確認試験は、図１１に示すように、本発明に係る布ヒータ１を構成する布地２で形成した試験サンプル１１０、ステンレスメッシュで形成した比較用の試験サンプル１２０、及び炭素繊維を織り込んで形成された比較用の試験サンプル１３０を用いて行った。

試験サンプル１１０は、ナイロンからなる芯線に銀めっきをした導電糸４と、ナイロンからなる繊維糸２０とを編み込んで形成されたものである。具体的には、試験サンプル１１０は、導電糸４を一面側に編み込み、繊維糸２０を他面側にのみ現れるリバーシブル編みによって編み込んだものである。

試験サンプル１２０は、線径が０．１８ｍｍのステンレス線が平織りされ、目開きが０．４５５ｍｍ、開口率が５１．０％に形成された４０メッシュのステンレスのメッシュで形成されたものを用いた。また、試験サンプル１３０は、繊維の直径が７．０μｍで、密度が１．７８ｇ／ｃｍ^３に形成されたものを用いた。

確認試験は、図１１に示すように、各試験サンプル１１０，１２０，１３０に張力を加え、各試験サンプル１１０，１２０，１３０を一方向に引っ張り、伸張するかどうかを確認し、その後に張力を除去し、元の状態に戻るかどうかを確認した。具体的な確認は、２つの目印１４０を１００ｍｍの間隔を空けて各試験サンプル１１０，１２０，１３０に付け、２つの間隔の変化を測定して行った。２つの目印１４０同士の間隔の測定は、図１１に示すように、２つの目印１４０の直近に目盛りが設けられたメジャー１５０を添え、目視して行った。

［試験結果］
試験サンプル１１０は、張力を加えると２つの目印１４０の間隔が約１２５ｍｍまで伸張し、張力を除去すると２つの目印１４０の間隔が約９８ｍｍになった。すなわち、試験サンプル１１０の伸縮率は約２５％であった。これに対し、試験サンプル１２０は、張力を加えると２つの目印１４０の間隔が若干伸張したが、張力を除去しても２つの目印１４０の間隔は収縮することなく伸張された状態がそのまま維持された。また、試験サンプル１３０は、張力を加えても、２つの目印１４０の間隔はほとんど伸張しなかった。

以上の試験結果から分かるように、本発明に係る布ヒータ１を構成する布地２は、張力を加えたことに伴って伸張し、張力を除去したことに伴って元の状態に復元する。すなわち、本発明に係る布ヒータ１を構成する布地２は自由に伸縮する。なお、布地２の伸縮率は、張力もよるが、２０％以上であることが確認された。

［温度上昇の確認試験］
温度上昇の確認試験は、布地２で作製した試験用の試験サンプル２１０と、炭素繊維を織り込んで形成された試験用の試験サンプル２２０を用いて行った。

試験サンプル２１０は、ナイロンからなる芯線に銀めっきをした導電糸４と、ナイロンからなる繊維糸２０とを編み込んだものである。具体的には、試験サンプル１１０は、導電糸４を一面側に編み込み、繊維糸２０を他面側にのみ現れるリバーシブル編みによって編み込んだものである。なお、試験サンプル２１０は、縦方向の寸法が３５ｍｍ、横方向の寸法が１２０ｍｍである。

試験サンプル２２０は、フィラメント数が１０００本、繊維の直径が７．０μｍ、密度が１．７８ｇ／ｃｍ^３、体積抵抗値は、１．６×１０^−３Ω・ｃｍ^３である炭素繊維を平行に７本織り込んだもので、縦方向の寸法が３５ｍｍ、横方向の寸法が９０ｍｍに形成されたものである。

試験サンプル２１０，２２０の加熱は、各試験サンプル２１０，２２０に一定の間隔を空けて２つの電極を設け、電極の間に３．０Ｖの直流電圧を印加して行った。

温度の測定は、各試験サンプル２１０，２２０の表面から放射される遠赤外線量を検知器で測定する赤外放射温度計の原理を利用した遠赤外撮像法によって行った。測定機器は、ＦＬＩＲ社製のＴ３３５型を使用し、解析ソフトウェアは、ＦＬＩＲ社製のＱｕｉｃｋ Ｐｌｏｔを使用した。また、温度の測定は、各試験サンプル２１０，２２０の３点についてそれぞれ行った。

［試験結果］
図１２は、試験サンプル２１０の温度測定の結果を示し、図１３は、試験サンプル２２０の温度測定の結果を示している。図１２及び図１３の横軸は時間（秒）を表し、縦軸は温度（℃）を表している。また、図１２及び図１３に示されている実線は、各試験サンプル２１０，２２０において、温度が比較的遅く上昇する第１測定点の温度上昇の推移を示し、点線は、温度がやや迅速に上昇する第２測定点の温度上昇の推移を示し、波線は、温度が迅速に上昇する第３測定点の温度上昇の推移を示している。

図１２に示すように、試験サンプル２１０の第１測定点から第３測定点の温度は、電圧を印加する前の時点では約２０℃であった。試験サンプル２１０の第１測定点から第３測定点の温度は、電圧を印加してから約５秒を経過した時点で上昇し始め、電圧を印加してから６０秒が経過しとき、第１測定点の温度は２８℃を超え、第２測定点の温度は３０℃を超え、第３測定点の温度は約３２℃まで上昇した。電圧を印加してから１２０秒が経過したとき、第１測定点の温度は約３０℃であり、第２測定点の温度は３２℃を超え、第３測定点の温度は、約３５℃まで上昇した。

図１３に示すように、試験サンプル２２０の第１測定点から第３測定点の温度は、電圧を印加する前の時点では約２０℃であった。試験サンプル２２０の第１測定点から第３測定点の温度は、電圧を印加してから約５秒を経過した時点で上昇し始めた。しかし、電圧を印加してから６０秒が経過しとき、第１測定点の温度は約２４℃までしか上昇せず、第２測定点の温度は２６℃を超える温度までしか上昇せず、第３測定点の温度は、約２９℃までしか上昇しなかった。電圧を印加してから１２０秒が経過したとき、第１測定点の温度は２６℃を下回る温度までしか上昇せず、第２測定点の温度は約２８℃までしか上昇せず、第３測定点の温度は、約３０℃までしか上昇しなかった。

試験サンプル２１０の消費電力は１．２３Ｗであった。これに対し、試験サンプル２２０の消費電力は１．３５Ｗであった。

以上の試験結果から、本発明に係る布ヒータ１は、電圧を印加してから約１２０秒という短時間で全体が３０℃以上の温度まで上昇するのに対し、炭素繊維によって構成されたヒータは、温度が３０℃まで達しないことが判明した。また、本発明に係る布ヒータ１は、炭素繊維によって構成されたヒータよりも消費電力が少ないことも判明した。

１ 布ヒータ
２ 布地
４ 導電糸
６ａ 導電性素線
６ｂ 非導電性素線
７ 集合線
１０ 芯線
１１ 導電層
１２ 箔
２０ 繊維糸（繊維で形成された糸）
３０ 電極部
３１ 電極糸
３５ 電極糸
３６ コネクタ
４０ 電極部
５０ 直流電源
５１ 配線
５２ コネクタ
１００ リード線

Claims (2)

1. 導電糸で複数のループを形成し、該ループ同士を相互に絡めることによって編み込んで一枚に形成された布地と、
   電極糸によって構成され、前記布地に間隔を空けて設けられた電極部と、を備え、
   前記導電糸が、繊維からなる芯線と、該芯線の表面を被覆する導電層又は導電性を有する箔とで構成され、
   前記電極部は、前記布地の一面側に縫い込まれる第１電極糸と前記布地の他面側に縫い込まれる第２電極糸とによって飾り縫いされて構成され、
   前記飾り縫いは、前記第１電極糸により、相互に平行をなす平行部分と、当該平行部分と直交する方向に当該平行部分同士を連絡する部分と、前記平行部分を斜めに横切る方向に前記平行部分同士を連絡する部分とが前記布地の一面側に構成されると共に、前記第２電極糸が前記平行部分に対応する位置にて破線をなして縫い込まれることにより前記第１電極糸の前記平行部分を固定して、前記第１電極糸の縫い込まれた形状を維持することにより構成されていることを特徴とする布ヒータ。
2. 導電糸で複数のループを連ねて形成し、該ループ同士を相互に絡めることによって編み込んで一枚に形成された布地と、
   電極糸によって構成され、前記布地に間隔を空けて設けられた電極部と、を備え、
   前記導電糸が、１又は複数の導電性素線を少なくとも有した集合線で構成され、
   前記電極部は、前記布地の一面側に縫い込まれる第１電極糸と前記布地の他面側に縫い込まれる第２電極糸とによって飾り縫いされて構成され、
   前記飾り縫いは、前記第１電極糸により、相互に平行をなす平行部分と、当該平行部分と直交する方向に当該平行部分同士を連絡する部分と、前記平行部分を斜めに横切る方向に前記平行部分同士を連絡する部分とが前記布地の一面側に構成されると共に、前記第２電極糸が前記平行部分に対応する位置にて破線をなして縫い込まれることにより前記第１電極糸の前記平行部分を固定して、前記第１電極糸の縫い込まれた形状を維持することにより構成されていることを特徴とする布ヒータ。
   

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