JP7166912B2 - マットレスカバー、マットレス、および換気装置付ベッド - Google Patents

Description

本発明は、マットレスカバー、マットレス、およびこれを用いた換気装置付ベッドに関する。

人の手足の皮膚温度（遠位皮膚温度）と胸付近の皮膚温度（近位皮膚温度）との温度差（遠位－近位皮膚温度勾配）は、日中は大きくなり（手足が冷たくなり）、夜は小さくなる（手足が暖かくなる）ことが知られている。更に近年の睡眠研究においては、この温度差が小さくなることで人は眠気を感じ、入眠後、深部体温が下がることによって睡眠深度が深くなることが知られている。

人は遠位－近位皮膚温度勾配および深部体温を低下させるために、無意識のうちに手足の血流量を増加させるとともに、発汗により近位皮膚温度を下げている。入眠後の発汗量としては、入眠直後（最初のレム睡眠からノンレム睡眠への移行期）が最も多く、その後も睡眠サイクルに合わせてレム睡眠からノンレム睡眠への移行期に多くなると言われている。

ところが、多量の発汗により寝具内の湿度が高まると汗が蒸発しにくくなることから、深部体温が十分に下がらずに、深い眠りにつくことができなくなったり、蒸し暑さで目が覚めることがある。そこで発汗による湿度上昇を抑えることのできるマットレス（敷き布団）として、特許文献１には、アクリレート系繊維を含有する吸湿発熱性綿層を設けた敷き布団が開示されている。

アクリレート系繊維は、アクリル繊維に導入された極性の高いイオン結合によって、高湿環境下において水蒸気を速やかに吸着する機能を備える。マットレス（敷き布団）の保温材としてアクリレート系繊維を使用することにより、発汗により皮膚表面から蒸発した水蒸気が速やかにアクリレート系繊維表面に吸着されるので、保温性を損なうことなく、寝具内の湿度が過度に上昇することを防ぐことができる。

実用新案登録第３０６７８１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のアクリレート系繊維を用いた敷き布団においては、アクリレート系繊維は吸湿性に優れる反面、温度低下に寄与する水の気化熱（約２３００Ｊ／ｇ）と比べても無視できないレベルの吸着熱（約１０００～２０００Ｊ／ｇ）が発生するため、敷き布団内に熱がこもりやすいといった課題がある。

また、人は一晩の睡眠において、レム睡眠とノンレム睡眠を何度も繰り返す際、レム睡眠とノンレム睡眠への移行期、すなわち睡眠深度が深くなるタイミングにおいて繰り返し発汗することが知られているが、長時間の使用によりアクリレート系繊維の吸湿効果が低減し、発汗時の湿度上昇抑制効果がなくなるといった課題がある。さらには、アクリレート系繊維は水蒸気の吸着力が強いために乾きにくく、長期間の使用により吸着水が多くなってジメジメ感が生じるといった課題がある。

特に、冬場においては、マットレスに使用する保温材の量を多くして保温性を高める必要があるが、保温性を高くすればするほど、吸湿した敷布団は乾きにくくなり、敷き布団を定期的に干す必要があり、吸湿性を維持するために手間がかかるといった課題がある。本発明は上記課題に鑑み、保温性を損なうことなく、発汗時の湿度上昇抑制効果を長時間発揮することが可能となるマットレスカバー、マットレス、および当該マットレスを用いた換気装置付ベッドの提供を目的とする。

本発明に係るマットレスカバーは、クッションを被覆してマットレスを形成するマットレスカバーであって、前記クッションの上面を覆う上面部に保温層が設けられ、前記保温層は、温度２０℃かつ湿度６５％ＲＨにおける水分率が３０％以上かつ５０％以下となるアクリレート系繊維を含む構成とする。本構成によれば、保温性を損なうことなく、発汗時の湿度上昇抑制効果を長時間発揮することが可能となる。

また上記構成としてより具体的には、前記上面部の通気度を、前記クッションの側面を覆う側面部の通気度よりも大きくした構成としてもよい。本構成によれば、使用者の身体を支持する上面部が換気装置によって優先的に換気されるので、換気装置の能力を過度に高めることなく、使用者の発汗により生じる高湿度の空気を効率的に換気することが可能となる。

また上記構成としてより具体的には、前記上面部における使用者の上半身部を支持する領域の通気度を、前記上面部における使用者の下半身部を支持する領域の通気度よりも大きくした構成としてもよい。本構成によれば、換気装置によって生じる風の流れを、下半身部よりも発汗量が多くなる傾向にある上半身部へ優先的に向かうようにし、足元が冷え過ぎないようにしつつ高湿度の空気を効率的に換気することが可能となる。

また本発明に係るマットレスは、上記構成のマットレスカバーと、前記マットレスカバーに被覆されたクッションと、を備えたマットレスであって、空気流を発生させる換気装置に接続可能である接続部を有し、前記換気装置を用いて前記マットレスカバーの内側を換気可能とした構成とする。本構成によれば、マットレスカバー３内の空気を安定的に換気することが可能であり、マットレス内部の水分や熱の滞留を抑えることができる。

また上記構成としてより具体的には、前記クッションに所定方向へ伸びる通風路が設けられ、前記通風路の一端は、前記接続部に繋がる構成としてもよい。本構成によれば、保温層のアクリレート系繊維に吸着された水蒸気を、通風路を通すことによって更に効率良く拡散させることが可能となる。

また上記構成としてより具体的には、前記クッションは、フィラメント３次元結合体で形成された構成としてもよい。本構成によれば、極めて風通しの良いクッションとすることができ、換気装置７を用いて、クッション内に容易に空気流を生じさせることが可能となる。なお本発明に係る換気装置付ベッドは、上記構成のマットレスと、前記換気装置と、前記マットレスを支持する寝台と、を備える構成とする。

本発明に係るマットレスカバーによれば、保温性を損なうことなく、発汗時の湿度上昇抑制効果を長時間発揮することが可能となる。また本発明に係るマットレスおよび換気装置付ベッドによれば、本発明に係るマットレスカバーの利点を享受することが可能となる。

第１実施形態に係る換気装置付ベッド１０の斜視図である。 換気装置付ベッド１０に用いられるマットレス１の断面図である。 第２実施形態に係るマットレス１Ｓの断面図である。 第２実施形態に係るクッション２Ｓの斜視図である。 フィラメント３次元結合体の製造装置１００の概略的な構成図である。 図５に示す受け板１３０の概略的な斜視図である。 他の形態の受け板２３０の概略的な斜視図である。

本発明の実施形態について、第１実施形態および第２実施形態を例に挙げ、各図面を参照しながら以下に説明する。なお、換気装置付ベッド（およびその構成要素）に関する上下、左右、および前後の各方向（互いに直交する方向）は、図１に示すとおりである。これらの各方向は、鉛直方向が上下方向となり、マットレスの長手方向（使用者の身長方向と同じ）が前後方向となるように、便宜的に定めたものに過ぎない。

１．第１実施形態
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る換気装置付ベッド１０の斜視図である。また図２は、換気装置付ベッド１０に用いられるマットレス１の断面図である。なお図２は、二つのうちの一方の換気口３２の中心を通るとともに左右方向に直交する平面で切断した場合の断面図であり、使用形態を理解容易とするため、使用者および枕８を破線で示している。

換気装置付ベッド１０は、マットレス１、マットレス１を支持する寝台６、およびマットレス１内の空気を換気する換気装置７を備える。マットレス１は、フィラメント３次元結合体で形成された直方体のクッション２、および、クッション２を収容するマットレスカバー３を用いて形成されている。クッション２は板状体と見ることもでき、フィラメント３次元結合体で形成されているため、空隙率が９０％を超える極めて風通しの良いクッションとなっている。なお、クッション２に用いるフィラメント３次元結合体の製造方法については、後ほど説明する。

換気装置７は、図示しないファンが収容される筐体に、マットレスカバー３の換気口３２と接続可能な送風管７ａを設けた構成となっている。換気装置７の筐体には、風の通る開口部７ｂが設けられている。換気装置７のファンが駆動することにより空気流が発生し、マットレスカバー３の内部の空気を開口部７ｂから外部へ排気することが可能である。

なお、換気装置７は、マットレス１内の空気を換気する換気装置として機能すればよく、そのための具体的手法は特に問わない。例えば換気装置７は、マットレス１内の空気を換気装置７側へ吸引して排気する手法以外に、換気装置７からマットレス１内へ空気を送る手法によりマットレス１内の空気を外部へ排気させ、マットレス１内の空気が換気されるようにしてもよい。また、ファンの駆動等によって音が生じる場合は、使用者の睡眠を極力妨げないように、本実施形態のように寝台６の後側（使用者の足元側）に換気装置７を設置することが好ましい。

マットレスカバー３は、クッション２の外周部を覆う袋状の生地に、保温層３１および換気口３２を設けた構成となっている。換気口３２は、マットレスカバー３の内部と外部を連通させる開口部３２ａを有し、換気装置７に着脱自在に接続可能である。左右に並ぶ二つの換気口３２の間隔は、左右に並ぶ送風管７ａの間隔と同じであり、換気口３２と送風管７ａを容易に接続することができる。クッション２は、前後方向を長手方向とし上下方向を厚み方向とした直方体の形状であり、図２に示す使用形態を想定して、前後方向の寸法は人の身長よりもやや長めに設定されている。

マットレスカバー３の生地は、上面生地３ａ、下面生地３ｂ、および側面生地３ｃを有する。下面生地３ｂはクッション２の下面全体を覆い、側面生地３ｃはクッション２の前後左右の側面全体を覆う。上面生地３ａには保温層３１が設けられており、これらはクッション２の上面全体を覆う上面部として機能する。なお、後側の側面生地３ｃには、左右に並ぶように二つの換気口３２が設けられている。

保温層３１は、表地と裏地の間に保温性を有するわた状の繊維を入れて重ねた状態で刺縫いしたキルトであり、保温性を有するわた状の繊維と、吸湿性を有するアクリレート系繊維を含む。保温層３１はクッション２の上面全体を覆うように、上面生地３ａの内側に固定されている。本発明において、アクリレート系繊維とは、吸湿性を高めるためにアクリル繊維を原料にした高分子に極性の高いイオン性基（カルボン酸塩）を導入することによって得られる、温度２０℃かつ湿度６５％ＲＨにおける水分率が３０％以上かつ５０％以下となる吸湿性繊維のことを指す。アクリレート系繊維は、例えば以下の方法により製造可能である。

アクリロニトリルとアクリル酸メチルからなるアクリロニトリル系重合体をロダンソーダ水溶液に溶解した紡糸原液を、湿式紡糸、水洗、延伸、捲縮、および熱処理をして原料繊維を得た後、この原料繊維に水加ヒドラジン水溶液を加えて架橋処理する。得られた架橋繊維を水洗し、水酸化ナトリウム水溶液でニトリル基をカルボン酸基に加水分解し、硝酸水溶液でカルボン酸基を酸型に変換して水洗する。その後、繊維を水酸化ナトリウム水溶液で処理することにより、酸型カルボン酸基の一部をカルボン酸塩（ナトリウム塩）に変換する。このようにしてアクリレート系繊維が製造される。

また、市販されているアクリレート系繊維としては、例えば、東洋紡社製エクス（商品名）が挙げられる。極性の高いイオン性基を有するアクリレート系繊維は、水蒸気を吸着（吸湿）する際に大きな吸着熱を生成することから、水蒸気はエネルギー的に安定化した状態でアクリレート系繊維表面に吸着水として保持される。エネルギー的に見れば、水の蒸発熱が２４４２ｋＪ／ｋｇであるのに対して、吸着熱は約１２００ｋＪ／ｋｇとなるので、水蒸気をトラップする能力が高い。

その結果、アクリレート系繊維は高い吸湿性を有し、湿度の高い状態においてはマットレス内の水蒸気を吸着水として素早く吸着して、マットレス内の湿度を下げることができる。アクリレート系繊維の２０℃かつ６５％ＲＨ（相対湿度６５％）環境下における水分率が３０％未満であると、マットレス内の湿度を低減する効果は十分に得られにくく、逆に水分率が５０％を超えると乾燥させにくくなる。そのため、本発明に係るアクリレート系繊維の温度２０℃かつ湿度６５％における水分率は、３０％以上かつ５０％以下であることが好ましい。

繊維の水分率は以下の方法により求められる。水分率測定用サンプルとして約１ｇの繊維を温度２０℃かつ湿度６５％ＲＨの環境条件下で１２時間放置して調湿し、調湿後の繊維の重さを測定し、この測定値を吸湿繊維質量Ｗａ（ｇ）とする。次に、調湿後の繊維を１０５℃の熱風乾燥機中で１２時間放置して乾燥させ、乾燥後の繊維の重さを測定し、この測定値を乾燥繊維質量Ｗｂ（ｇ）とする。そして下記（１）式を用いて水分率Ｗｒ（％）を算出し、この算出値を繊維の水分率とする。
Ｗｒ＝（Ｗａ－Ｗｂ）／Ｗａ×１００ ・・・（１）

保温層３１に含まれるアクリレート系繊維の含有率としては、１０重量％未満では十分な吸湿性が得られにくく、３０％を超えると乾燥させにくくなることから、１０重量％以上かつ３０重量％以下であることが好ましい。アクリレート系繊維の太さとしては特に制限はないが、１ｄｔｅｘ未満では強度が低下し易くなる一方、４ｄｔｅｘを超えると表面積が小さくなり、十分な吸湿性が得られ難くなる傾向がある。そのため保温層３１に含まれるアクリレート系繊維の太さとしては、単糸繊度が１ｄｔｅｘ～４ｄｔｅｘ（繊維直径に換算すると約１０μｍ～２０μｍ）であることが好ましい。

保温層３１の素材として、アクリレート系繊維とともに使用されるわた状の繊維としては、例えば単糸繊度が０．４ｄｔｅｘ～１０ｄｔｅｘ（繊維直径に換算すると約６μｍ～３０μｍ）のポリエステル繊維などが使用できる。わた状の繊維（ポリエステル繊維）の太さとしては、単糸繊度が０．４ｄｔｅｘ未満であると空気の流れが小さくなりすぎて水蒸気の拡散性が損なわれやすくなり、単糸繊度が１０ｄｔｅｘを超えると繊維の表面積が少なくなり、保温性（デッドエア効果による暖かい空気を保持する機能）が損なわれる。そのため、水蒸気の拡散性と保温性向上効果を高めるという観点においては、上記わた状の繊維の太さとしては、単糸繊度が０．４ｄｔｅｘ～１０ｄｔｅｘであることが好ましい。

また、わた状の繊維（ポリエステル繊維）として中空繊維を用いてもよい。特に単糸繊度が４ｄｔｅｘ～１０ｄｔｅｘ（繊維直径に換算すると約２０μｍ～３０μｍ）の螺旋状の３孔中空構造を有するポリエステル繊維螺旋状は、保温性とともに圧縮に対して優れた弾性を有する点でさらに好ましい。

図１に示すように、マットレスカバー３の上面生地３ａは、使用者（就寝者）の上半身部を支持する第１エリア３ａａと、使用者の下半身部を支持する第２エリア３ａｂと、それ以外の第３エリア３ａｃのそれぞれにおいて、通気度（空気の通り易さ）の異なる生地が使用されている。なお、ここでの上半身部は、腰より上側の部分（本実施形態では、概ね背中の部分）であり、下半身部は腰より下側の部分（本実施形態では、概ね脚と足の部分）である。

上記の各エリアについては、第２エリア３ａｂの通気度は第３エリア３ａｃの通気度よりも高く、第１エリア３ａａの通気度は第２エリア３ａｂの通気度よりも高くなっており、第１エリア３ａａの通気度が最も高くなっている。なお、保温層３１は上面生地３ａの全てのエリアに満遍なく概ね均一に配されており、マットレスカバー３の上面部（上面生地３ａと保温層３１を含む部分）の通気度は、第１エリア３ａａに対応する領域において最も高く、第２エリアａｂに対応する領域ではその次に高く、第３エリアａｃに対応する領域では最も低い。なお、底面生地３ｂおよび側面生地３ｃの通気度は、第３エリア３ａｃの通気度よりも小さくなっており、上面部の何れの領域の通気度よりも小さい。

第１エリア３ａａ、第２エリア３ａｂ、および第３エリア３ａｃの生地としては、フラジール法により測定される通気度が１～１００cm³/cm²・sとなる生地が適する。生地の通気度が１cm³/cm²・s未満であると透湿性が損なわれやすくなり、生地の通気度が１００cm³/cm²・sを超えると保温性が損なわれ易くなる。どの程度の通気度の生地を採用するかは、透湿性と保温性を考慮して適切に決定すればよい。

なお、フラジール法で測定される通気度測定方法はＪＩＳ Ｌ １０９６の一般織物試験方法等で規定されており、通気度は次の方法により求められる。試験片となる生地を取り付けた後、加減抵抗器によって傾斜形気圧計が１２５Ｐａの圧力を示すように空気の吸い込みファンを調整し、試験片の表裏両面の圧力差を一定に保った時の垂直形気圧計が示す圧力と使用した空気孔の種類とから試験片を通過する空気量（cm³/cm²・s）を求め、その値を通気度とする。

以上に説明したとおり本実施形態に係るマットレス１は、マットレスカバー３と、マットレスカバー３に被覆されたクッション２とを備え、空気流を発生させる換気装置７に接続可能である換気口３２（接続部）を有し、換気装置７を用いてマットレスカバー３の内側を換気可能としている。

これにより、マットレスカバー３内の空気を安定的に換気することが可能であり、マットレス内部の水分や熱の滞留を抑えることができる。なお、クッション２は極めて風通しの良いフィラメント３次元結合体で形成されているため、換気装置７を用いて、クッション２内に容易に空気流を生じさせることが可能である。

またマットレスカバー３は、クッション２を被覆してマットレス１を形成するものであって、クッション２の上面を覆う上面部に保温層３１が設けられている。更に保温層３１は、温度２０℃かつ湿度６５％ＲＨにおける水分率が３０％以上かつ５０％以下となるアクリレート系繊維を含む。そのため保温性を損なうことなく、発汗時の湿度上昇抑制効果を長時間発揮することが可能となっている。

すなわち、使用者の発汗により発生した水蒸気が速やかにアクリレート系繊維によって吸着された後、アクリレート系繊維（保温層）に溜まる吸着水や吸着熱が徐々にマットレス外部に排出される。そのため保温性を犠牲にすることなく、多量の発汗時においても保温層３１およびマットレス内の湿度が急激に上昇するのを抑制し、長時間の使用においてもマットレス内部に水分や熱が滞留することを抑制できる。また、吸湿性を維持するために定期的に干すなどの手間が不要となり、長期間の使用においてもジメジメ感が生じにくい。なお、アクリレート系繊維が発汗による水蒸気を吸着した際に生じる吸着熱は、アクリレート系繊維から水蒸気となって離脱する際に離脱熱（吸着熱と同じ熱量）として消費されるので、差し引きとして熱のこもりは解消される。

またマットレスカバー３は、上面部の通気度を、クッションの側面を覆う側面生地３ｃ（側面部）の通気度よりも大きくしている。そのため、使用者の身体を支持する上面部が換気装置７によって優先的に換気されるので、換気装置７の能力を過度に高めることなく、使用者の発汗により生じる高湿度の空気を効率的に換気することが可能である。

また更にマットレスカバー３は、上面部における使用者の上半身部を支持する領域（第１エリア３ａａに対応する領域）の通気度を、上面部における使用者の下半身部を支持する領域（第２エリア３ａｂに対応する領域）の通気度よりも大きくしている。そのため、換気装置７によって生じる風の流れを、下半身部よりも発汗量が多くなる傾向にある上半身部へ優先的に向かうようにし、足元が冷え過ぎないようにしつつ高湿度の空気を効率的に換気することが可能である。

２．第２実施形態
次に本発明の第２実施形態について説明する。なお第２実施形態は、クッションに通風路を設けた点およびこれに関する点を除き、基本的に第１実施形態と同様である。以下の説明では、第１実施形態と異なる点の説明に重点をおき、第１実施形態と共通する点については説明を省略することがある。

図３は、第２実施形態に係るマットレス１Ｓの断面図（図２と同等の視点の図）である。また図４は、図３に示すクッション２Ｓの斜視図である。マットレス１Ｓは、フィラメント３次元結合体により形成された略直方体のクッション２Ｓとマットレスカバー３を含む。

クッション２Ｓは、上面２ａと底面２ｂを有する板状体であり、上面２ａは平面となっているが、底面２ｂは、平面に２本の通風路２１（断面がＶ字状であるＶ字溝）が前後方向へ伸びるように形成された形態となっている。クッション２Ｓは平面視矩形状に形成されており、略直方体の形状であるとも言える。２本の通風路２１は、前端から後端に至るまで伸びており、前後の何れにも開口している。

なお、２本の通風路２１は、クッション２Ｓ（フィラメント３次元結合体）の製造時において、後述するＶ字突起２３３（図７を参照）によって形成されている。通風路２１の形状、寸法、および位置は、Ｖ字突起２３３の形状、寸法、および位置によって決まることになる。

また、クッション２Ｓにおいて、通風路２１（Ｖ字溝）に面する壁（Ｖ字溝との境界部分）の近傍のフィラメント密度は、通風路２１が形成されていない厚み方向中央部のフィラメント密度より大きくなっており、その分、強度が高くなっている。クッション２Ｓに形成された通風路２１は、溝の伸びる方向に見た形状が「Ｖ」の字となっており、更に、壁の近傍の強度が比較的高くなっていることから、クッション２Ｓの上面２ａに下向きの荷重が加わった場合でも、通風路２１の過度な変形は極力抑えられる。また本実施形態では、通風路２１は断面形状がＶ字状であるＶ字溝となっているが、断面形状をＵ字状にするなど、通風路２１の断面形状を自由に設計してもよい。

２本の通風路２１は、所定の間隔で左右へ並ぶように設けられている。この通風路２１同士の間隔は、マットレスカバー３に設けられた左右二つの換気口３２の間隔と同じである。そのため、マットレスカバー３にクッション２Ｓが収容されると、左側の通風路２１の後端は左側の換気口３２へ自然に繋がり、右側の通風路２１の後端は右側の換気口３２へ自然に繋がる。これにより換気装置７のファンを駆動させて、通風路２１に特に強い空気流を発生させることができる。

以上に説明したとおり本実施形態に係るマットレス１Ｓは、クッション２Ｓに前後方向へ伸びる通風路２１が設けられており、更に通風路２１の一端は、換気口３２（接続部）に繋がるようになっている。そのため、保温層３１のアクリレート系繊維に吸着された水蒸気を、通風路２１を通すことによって更に効率良く拡散させることが可能である。特に通風路２１が前後方向（使用者の身長方向）へ伸びることにより、使用者の上半身部の汗による水蒸気（マットレスの前側寄りで吸着される水蒸気）を後方へ効率良く移動させることが可能である。

３．フィラメント３次元結合体の製造装置
先述したとおり、本発明の各実施形態に係るクッションとして、フィラメント３次元結合体が用いられている。以下、フィラメント３次元結合体を製造するための製造装置の一例について説明する。なお、フィラメント３次元結合体の製造装置に関する上下、左右、および前後の各方向（互いに直交する方向）は、図５や図６に示すとおりである。これらの各方向は、鉛直方向が上下方向となり、一対の受け板１３０同士の対向する向きが前後方向となるように、便宜的に定めたものに過ぎない。

図５は、第１実施形態に係るクッション２に使用できるフィラメント３次元結合体の製造装置１００の概略的な構成図である。また図６は、図５に示す受け板１３０の概略的な斜視図である。

フィラメント３次元結合体の製造装置１００は、直径が０．５ｍｍ～３ｍｍの複数の溶融フィラメントからなる溶融フィラメント群ＭＦを鉛直方向下向きへ排出する溶融フィラメント供給部１１０と、溶融フィラメント群ＭＦを３次元的に絡め合わせて接触点を融着結合させた後、冷却固化させてフィラメント３次元結合体３ＤＦを形成する融着結合形成部１２０を備える。

溶融フィラメント供給部１１０は、加圧溶融部１１１（押出機）とフィラメント排出部１１２（ダイ）を含む。加圧溶融部１１１は、材料投入部１１３（ホッパー）、スクリュー１１４、スクリュー１１４を駆動するスクリューモーター１１５、スクリューヒータ１１６、および不図示の複数の温度センサを含む。加圧溶融部１１１の内部には、材料投入部１１３から供給された熱可塑性樹脂をスクリューヒータ１１６により加熱溶融しながら搬送するためのシリンダー１１１ａが形成されている。

シリンダー１１１ａ内には、スクリュー１１４が回転可能に収容されている。シリンダー１１１ａの下流側端部には、熱可塑性樹脂をフィラメント排出部１１２に向けて排出するためのシリンダー排出口１１１ｂが形成されている。スクリューヒータ１１６の加熱温度は、例えば溶融フィラメント供給部１１０に設けた温度センサの検知信号に基づいて制御される。

フィラメント排出部１１２は、ノズル部１１７、ダイヒータ１１８、および図示しない複数の温度センサを含み、内部にはシリンダー排出口１１１ｂから排出された溶融熱可塑性樹脂をノズル部１１７に導く導流路１１２ａが形成されている。ノズル部１１７は、複数の開口部が形成された略直方体の金属製の厚板であり、導流路１１２ａの最下流部にあたるフィラメント排出部１１２の下部に設けられている。ダイヒータ１１８は、フィラメント排出部１１２を加熱する。ダイヒータ１１８の加熱温度は、例えばフィラメント排出部１１２に設けた温度センサの検知信号に基づいて制御される。

フィラメント３次元結合体の材料として用いることのできる熱可塑性樹脂として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ナイロン６６などのポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂およびポリスチレン樹脂等や、スチレン系エラストマー、塩ビ系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ニトリル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、フッ素系エラストマー等の熱可塑性エラストマーなどを用いることができる。

材料投入部１１３から供給された熱可塑性樹脂は、シリンダー１１１ａ内で加熱溶融され、例えばスクリュー１１４により押し出されるようにして、溶融熱可塑性樹脂としてシリンダー排出口１１１ｂからフィラメント排出部１１２の導流路１１２ａに供給される。その後、ノズル部１１７の複数のノズルそれぞれから下方へ並進するように、複数の溶融フィラメントからなる溶融フィラメント群ＭＦが排出される。

融着結合形成部１２０は、冷却水槽１２３、前後一対のコンベア１２４、複数の搬送ローラ１２５ａ～１２５ｈ、および、前後一対の受け板１３０を含む。前後一対の受け板１３０は、図６に示すように第１平面形成用受け板１３１および第２平面形成用受け板１３２からなる。一対の受け板１３０は、ノズル部１１７の下方において、前後方向に所定の間隙を開けて設置されており、フィラメント３次元結合体３ＤＦの厚みを規制すると同時に、表面を平滑にする役割を果たす。なお、受け板１３０には冷却水供給装置が設けられるが、ここでの説明を容易とするため、冷却水供給装置の図示を省略している。

第１平面形成用受け板１３１は、後方に向けて下り傾斜となる平板状の傾斜面１３１ａと、当該傾斜面１３１ａの下端から鉛直方向下向きに延びる平板状の鉛直面１３１ｂを含む屈曲部を有する金属板である。第２平面形成用受け板１３２は、前方に向けて下り傾斜となる平板状の傾斜面１３２ａと、当該傾斜面１３２ａの下端から鉛直方向下向きに延びる平板状の鉛直面１３２ｂを含む屈曲部を有する金属板である。これらの鉛直面１３１ｂ，１３２ｂは互いに平行であり、前後方向に対向している。

受け板１３０は、前後二つの傾斜面１３１ａ，１３２ａによって溶融フィラメント群ＭＦの厚み方向の端部を中央部側へ導くことにより、溶融フィラメント群ＭＦの前後方向寸法を前後二つの鉛直面１３１ｂ，１３２ｂの間隔にまで縮小させると同時に、平滑な表面を形成する。

冷却水槽１２３は、冷却水Ｗを溜めておくための水槽である。冷却水槽１２３の内部には、前後一対のコンベア１２４と、複数の搬送ローラ１２５ａ～１２５ｈが配設されている。一対のコンベア１２４および複数の搬送ローラ１２５ａ～１２５ｈは、不図示の駆動モーターにより駆動される。受け板１３０によって平滑な表面が形成された溶融フィラメント群ＭＦは、一対のコンベア１２４および複数の搬送ローラ１２５ａ～１２５ｈにより下流側へ搬送されながら、冷却水槽１２３の内部で冷却固化され、フィラメント３次元結合体３ＤＦとなって冷却水槽１２３から排出される。

得られたフィラメント３次元結合体３ＤＦを乾燥させた後、疑似結晶化処理を行った後、所望のサイズに切断することにより、直径が０．５mm～３mmの複数のフィラメントからなるクッションが得られる。フィラメント３次元結合体３ＤＦからなるクッションについて、空隙率が９８％を超えると反発力が低くなり過ぎる傾向があり、逆に９０％未満では通風性が低くなり過ぎる傾向があるので、空隙率としては９０％以上かつ９８％以下であることが好ましい。

また、第２実施形態に係るクッション２Ｓに使用できるフィラメント３次元結合体は、上述した製造装置１００において受け板の形態を変えたものを用いて製造され得る。以下、当該フィラメント３次元結合体（通風路２１に相当するＶ字溝を設けたもの）を製造する際に用いられる受け板２３０について説明する。

図７は、当該受け板２３０の概略的な斜視図である。第２実施形態のクッション２Ｓに使用できるフィラメント３次元結合体は、上述した受け板１３０の代わりに受け板２３０を適用した製造装置１００を用いて製造され得る。なお、受け板２３０には冷却水供給装置が設けられるが、ここでの説明を容易とするため、冷却水供給装置の図示を省略している。

受け板２３０は、平面形成用受け板２３１とＶ字溝形成用受け板２３２で構成される。平面形成用受け板２３１とＶ字溝形成用受け板２３２は前後一対の受け板２３０として設けられており、フィラメント３次元結合体３ＤＦの厚みを規制すると同時に、これにＶ字溝を形成する役割を果たす。

前後一対の受け板２３０は、ノズル部１１７の下方において、前後方向に所定の間隙を開けて設置されている。本実施形態では、平面形成用受け板２３１がＶ字溝形成用受け板２３２の前側に設けられているが、平面形成用受け板２３１をＶ字溝形成用受け板２３２の後側に設ける（すなわち、Ｖ字溝が形成される側を前後で逆にする）ようにしてもよい。

平面形成用受け板２３１は、後方に向けて下り傾斜となる平板状の傾斜面２３１ａと、当該傾斜面２３１ａの下端から鉛直方向下向きに延びる平板状の鉛直面２３１ｂを含む屈曲部を有する金属板である。Ｖ字溝形成用受け板２３２は、前方に向けて下り傾斜となる平板状の傾斜面２３２ａと、当該傾斜面２３２ａの下端から鉛直方向下向きに延びる平板状の鉛直面２３２ｂを含む屈曲部を有する金属板である。これらの鉛直面２３１ｂ，２３２ｂは互いに平行であり、前後方向に対向している。

Ｖ字溝形成用受け板２３２の鉛直面２３２ｂには、左右方向に所定の間隔を開けて、二つのＶ字突起２３３が設けられている。Ｖ字突起２３３は、ノズル部１１７から排出された溶融フィラメント群ＭＦの経路に介在し、当該溶融フィラメント群を幅方向へ離間させることにより、溶融フィラメントＭＦの進む方向に伸びたＶ字溝がフィラメント３次元結合体３ＤＦに形成されるようにする。

本実施形態では、左右のＶ字突起２３３それぞれは形状および寸法が同等であり、いずれも上方視による外縁はＶ字形状（第１構成部２３３ａの断面形状と同等）となっている。なお、Ｖ字突起２３３の形状は、下向きの底面を有するとともに一側面が鉛直面２３２ｂと共通である三角柱状の第１構成部２３３ａの上側に、一辺が稜線２３３ｂ１である四面体状の第２構成部２３３ｂが連接した形状となっている。

稜線２３３ｂ１は、第１構成部２３３ａの上面の頂点から斜め後上方へ伸びて鉛直面２３２ｂまで至る線分であり、上方視によりＶ字突起２３３を左右に二等分するように設けられている。第２構成部２３３ｂは、稜線２３３ｂ１から第１構成部２３３ａの左側側面の上辺へ繋がる平面と、稜線２３３ｂ１から第１構成部２３３ａの右側側面の上辺へ繋がる平面を有している。

受け板２３０は、前後二つの傾斜面２３１ａ，２３２ａによって溶融フィラメント群ＭＦの厚み方向の端部を中央部側へ導くことにより、溶融フィラメント群ＭＦの前後方向寸法を前後二つの鉛直面２３１ｂ，２３２ｂの間隔にまで縮小させる。またこれと同時に、受け板２３０は、二つのＶ字突起２３３によって溶融フィラメント群ＭＦの一方の面（後側の面）にＶ字溝を形成する。

より詳しく説明すると、二つのＶ字突起２３３はノズル部１１７から排出されて鉛直下方へ進む溶融フィラメント群ＭＦの経路に介在するため、溶融フィラメント群ＭＦにおけるＶ字突起２３３と干渉する箇所にはＶ字突起２３３の上方視形状に応じた溝、すなわち、Ｖ字溝が形成されることになる。なお、Ｖ字突起２３３は稜線２３３ｂ１を有するため、上側からＶ字突起２３３へ向けて進む溶融フィラメントＭＦを、稜線２３３ｂ１で分断して左右方向（溶融フィラメントＭＦの幅方向）へ円滑に離間させることができる。このようにして形成されたＶ字溝は、先述した通風路２１として利用可能である。

５．性能評価
本発明の実施例として実施例１～３それぞれのマットレスを得た上で、これらの実施例に係るマットレスについて、比較例との比較による性能評価を実施した。以下、各実施例と比較例の形態、および評価方法と評価結果についてより詳細に説明する。

（１）実施例１の形態
クッション原料として、密度０．９１ｇ／ｃｍ２、融点が１００℃のポリエチレン材料を使用し、図５および図６に示すフィラメント３次元結合体の製造装置１００を用いて、長手方向長さ２００cm、幅方向長さ１００cm、厚さ１２cm、および空隙率９５％のフィラメント３次元結合体からなるクッションＡ１（クッション２の一例）を製造した。また、マットレスカバー３の袋状生地として、上面生地３ａの通気度が２０cm³/cm²・sであり、底面生地３ｂおよび側面生地ｂｃの通気度が０．５cm³/cm²・sである袋状生地Ｂ１を作成した。

なお、袋状生地Ｂ１の上面生地と側面生地の境目にファスナーを設け、上面生地と側面生地を接合している。また、マットレスカバー３の長手方向一端の側面生地３ｃに、換気装置７と接続可能な換気口３２を２か所設けた。

マットレスカバー３の保温層３１として、２枚のポリエステル生地（表地と裏地）の間に、アクリレート系繊維（単糸繊度が３．６ｄｔｅｘ、２０℃かつ湿度６５％ＲＨにおける水分率が４１％）３００ｇと、ポリエステル繊維（単糸繊度が４ｄｔｅｘ）７００ｇを混合させた混合わた繊維１０００ｇを挟み込んだ状態で刺縫いすることにより、長手方向長さ２００cmかつ幅方向長さ１００cmのキルトＣ１を作成し、キルトＣ１の外縁部を袋状生地Ｂ１の上面生地の内側に縫い合わせることによって、マットレスカバーＤ１（マットレスカバー３の一例）を作成した。

得られたマットレスカバーＤ１においては、上面部における通気度が１８cm³/cm²・sであり、底面部および側面部における通気度が０．５cm³/cm²・sであった。マットレスカバーＤ１内にクッションＡ１を封入し、実施例１のマットレスＥ１を得た。

（２）実施例２の形態
マットレスカバー３の袋状生地として、上面生地３ａの第１エリアの通気度が５０cm³/cm²・sであり、第２エリアおよび第３エリアの通気度が２０cm³/cm²・sであり、底面生地３ｂおよび側面生地３ｃの通気度が０．５cm³/cm²・sである袋状生地Ｂ２を用いた点を除いて、実施例１と同じ方法で実施例２のマットレスＥ２を作成した。

得られたマットレスカバー３においては、上面部の第１エリアに対応する領域の通気度が４０cm³/cm²・sであり、上面部の第２エリアおよび第３エリアに対応する領域の通気度が１８cm³/cm²・sであり、底面部および側面部における通気度が０．５cm³/cm²・sであった。

（３）実施例３の形態
マットレスカバーの袋状生地として、上面生地３ａの第１エリアの通気度が５０cm³/cm²・sであり、第２エリアの通気度が３０cm³/cm²・sであり、第３エリアの通気度が２cm³/cm²・sであり、底面生地３ｂおよび側面生地３ｃの通気度が０．５cm³/cm²・sである袋状生地Ｂ３を用いた点を除いて、実施例１と同じ方法で実施例３のマットレスＥ３を作成した。

得られたマットレスカバー３においては、上面部の第１エリアに対応する領域の通気度が４０cm³/cm²・sであり、上面部の第２エリアに対応する領域の通気度が２６cm³/cm²・sであり、上面部の第３エリアに対応する領域の通気度が１．８cm³/cm²・sであり、底面部および側面部における通気度が０．５cm³/cm²・sであった。

（４）比較例の形態
クッションＡ１の代わりに、長手方向長さが２００cmであり、幅方向長さが１００cmであり、厚さが１２cmであるウレタンクッションを用いた点を除いて、実施例１と同じ方法で比較例のマットレスＥ４を作成した。

（５）評価方法
実施例１～３および比較例の各マットレスを用いて、入眠後３０分と５時間後のマットレス内の温湿度を測定した。測定時の睡眠環境として、マットレスカバー３の側面生地に設けた２か所の換気口３２に換気装置７を接続し、風量１００ｍｌ／ｓで、マットレス内の空気を換気装置７で吸引した。また掛布団として、前後方向長さが２ｍ、左右方向長さが１ｍの袋状のポリエステル生地内部に、保温材としてポリエステル繊維わた１kgを封入したものを使用した。

なお、比較例のマットレスＥ４においては、換気装置７を接続してもマットレス内の空気の換気ができなかったため、当該換気を行わずにマットレス内の温湿度を測定した。マットレス内の温湿度の測定は、マットレス上で仰臥位をとる使用者の背中の位置に対応するマットレスカバーの保温層３１内に、１０cm間隔で５個の温湿度センサを貼り付けて入眠後の温湿度を測定した。また、これらの温湿度センサにより測定された温湿度データの中で最も高い値のものを、測定値として採用した。なお今回の評価は、室温２３℃かつ湿度４５％ＲＨの環境下で行った。

またジメジメ感（人が感じる湿気の度合）の判定は、入眠から８時間後の起床時にマットレスを触った際、湿気を感じるか否かで判定した。湿気を感じなかった場合を「良い」、湿気を若干感じた場合を「やや良い」、湿気を感じた場合を「悪い」とした。

（６）評価結果
以上の評価方法によって性能評価を行った結果を、下記の表１に示す。

表１に示すように、比較例のマットレスにおいては湿度が過度に高まってしまい、ジメジメ感により使い心地が悪いという結果が得られた。一方、各実施例（実施例１～３）のマットレスにおいては湿度が過度に高まるのを防ぐことができ、マットレスのジメジメ感が抑えられて使い心地が良いという結果が得られた。なお各実施例どうしで比較すると、実施例１に比べて実施例２の方が湿度は低くなり、更に実施例２に比べて実施例３の方が湿度は低くなるという結果が得られた。

６．その他
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の構成は上記実施形態に限られず、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

本発明は、マットレスカバー、マットレス、およびこれを用いた換気装置付ベッドに利用可能である。

１、１Ｓ マットレス
２、２Ｓ クッション
２ａ 上面
２ｂ 底面
２１ 通風路
３ マットレスカバー
３ａ 上面生地
３ｂ 下面生地
３ｃ 側面生地
３１ 保温層
３２ 換気口
３２ａ 開口部
６ 寝台
７ 換気装置
７ａ 送風管
７ｂ 開口部
８ 枕
１０ 換気装置付ベッド
１００ フィラメント３次元結合体の製造装置

Claims (5)

1. フィラメント３次元結合体で形成されたクッションと、
   前記クッションの上面を覆う上面部の通気度を、前記クッションの側面を覆う側面部の通気度よりも大きくしたマットレスカバーと、を備えたマットレスであって、
   前記上面部は、保温性を有するわた状の繊維と、吸湿性を有するアクリレート系繊維とを含む保温層を設けた上面生地を有し、
   前記わた状の繊維は、単糸繊度が０．４ｄｔｅｘ～１０ｄｔｅｘであり、
   前記アクリレート系繊維は、温度２０℃かつ湿度６５％ＲＨにおける水分率が３０％以上かつ５０％以下となる繊維であり、
   前記上面生地は、フラジール法により測定される通気度が１～１００cm ³ /cm ² ・sとなる生地であることを特徴とするマットレス。
2. 前記わた状の繊維として、ポリエステル繊維である中空繊維が用いられたことを特徴とする請求項１に記載のマットレス。
3. 前記保温層に含まれる前記アクリレート系繊維の含有率が、１０重量％以上かつ３０重量％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマットレス。
4. 空気流を発生させる換気装置に接続可能である接続部を有し、前記換気装置を用いて前記マットレスカバーの内側を換気可能とした請求項１から請求項３の何れかに記載のマットレスと、
   前記換気装置と、
   前記マットレスを支持する寝台と、を備えることを特徴とする換気装置付ベッド。
5. 前記クッションに所定方向へ伸びる通風路が設けられ、
   前記通風路の一端は、前記接続部に繋がることを特徴とする請求項４に記載の換気装置付ベッド。
   

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