WO2012160995A1 - 面状発熱体 - Google Patents

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WO2012160995A1
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yarn
knitted
yarns
heating element
heating
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寺本　武郎
秀和 白澤
大吾 垣内
祐輔 山田
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北陸エステアール協同組合
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • H05B3/342—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs heaters used in textiles
    • H05B3/345—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs heaters used in textiles knitted fabrics
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
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    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/014—Heaters using resistive wires or cables not provided for in H05B3/54
    • H05B2203/015—Heater wherein the heating element is interwoven with the textile

Definitions

  • the present invention relates to a planar heating element that generates heat by energization.
  • Patent Document 1 discloses a planar heating element embedded in a vehicle seat.
  • the planar heating element includes a cloth member, a plurality of heating wires attached in parallel to the cloth member, and a conducting means attached by adhesion or sewing to the edges on both sides of the cloth member.
  • the heating wire consists of carbon fibers as the core and covering yarns twisted around the carbon fibers.
  • Patent Document 1 shows a woven fabric (Example 1), a knitted fabric (Example 2), and a lace (Examples 3 and 4) as the above-mentioned cloth member.
  • the current supplying means is attached to the cloth member by adhesion or sewing, so that it takes time and labor.
  • the energizing means may be detached from or displaced from the cloth member during use.
  • the heating wire is broken, a low temperature portion will occur over the entire width of the fabric member.
  • An object of the present invention is to provide a planar heating element excellent in productivity and durability in view of the above-mentioned situation.
  • One aspect of the present invention is a planar heating element, comprising: a knitted structure; and a plurality of first heat generating yarns knitted in the horizontal direction at intervals in the longitudinal direction in the knitted structure; and in the horizontal direction
  • a gist of the present invention is to provide a plurality of conductive yarns knitted in the vertical direction at the edges on both sides of the knitted fabric.
  • the planar heating element may further include a plurality of second heat generating yarns knitted in such a manner as to intersect the first heat generating yarns in the longitudinal direction.
  • the first heat generating yarn and the second heat generating yarn may be knitted in a mesh so as to have an air gap therebetween.
  • the first heat generating yarn and the second heat generating yarn may be made of pitch-based carbon fibers having a resistance value of 50 to 1000 ⁇ / m.
  • the planar heating element may further include a sheet of resin or rubber covering the whole of the knitted structure.
  • a planar heating element excellent in productivity and durability can be provided.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing a planar heating element according to an embodiment of the present invention. It is an enlarged plan view of the heat generating base fabric which comprises the planar heat generating body shown in FIG. It is a top view which expands and shows a part of heat-generation base fabric shown in FIG. It is a top view which isolate
  • FIG. 1 shows a planar heating element 20 according to an embodiment of the present invention.
  • the planar heating element 20 is composed of a heating base fabric 1 made of a mesh-like knitted structure (knit) and a protective sheet 2 covering the entire heating base fabric 1.
  • a plurality of heat generation yarns (first heat generation yarns) 3a are knitted in a weft direction (latitude direction) at a predetermined interval in the longitudinal direction (longitudinal direction).
  • a plurality of heat-generating yarns (second heat-generating yarns) 3b are arranged at predetermined intervals in the weft direction (latitude direction) and intersect the heat-generating yarns 3a Are woven into).
  • the predetermined interval is not limited to the present invention, and is, for example, 2 to 4 cm. That is, the heating base fabric 1 is formed in a lattice shape (net shape) such that a plurality of gaps 5 each having a length of about 2 to 4 cm in the longitudinal direction and the transverse direction are formed in the heating yarn 3a and the heating yarn 3b. It is woven.
  • the heat generating yarns 3a and 3b are both conductors (resistors) made of carbon fiber and having a predetermined resistance value. Therefore, as described in detail later, when a current flows through the heat generating yarns 3a and 3b, they generate heat, and as a result, the entire surface of the heat generating base fabric 1 generates heat.
  • the heating base 1 will be described in detail.
  • the heat-generating base fabric 1 of the present embodiment is a knitted structure (knit), and is knitted by, for example, a Russell knitting machine.
  • the knitting gauge of the Russell knitting machine is, for example but not limited to the present invention, 12 G (gauge) / inch (12 needles / inch).
  • the number of times of driving in the formation of the heat generating base fabric 1 is not limited to the present invention, and is, for example, 22 times / inch. That is, under this number of times of operation, 22 stitches (loops) per inch are knitted along the longitudinal direction at the time of knitting.
  • the heat-generating base fabric 1 has a mesh portion 7 and edge portions 6, 6 provided on both sides of the mesh portion 7 in the lateral direction.
  • the edge 6 will be described.
  • the edge 6 is knitted using the ground yarn 11, the insertion yarn 12 and the conductive yarn 4.
  • the base yarn 11 and the insertion yarn 12 are, for example, cotton yarns
  • the conductive yarn 4 is a copper yarn (copper wire).
  • a plurality of chain yarns 21 of the base yarn 11 are knitted, and the chain yarns 21 are connected to each other by knitting the insertion yarn 12 in a zigzag manner with respect to the plurality of chain yarns 21.
  • the conductive yarn 4 is woven into one. Further, as shown in FIG.
  • the insertion yarns 13, 14 and the heating yarn 3a constituting the mesh portion 7 are knitted in the edge portion 6 at predetermined intervals described above in the longitudinal direction.
  • the insertion yarns 13 and 14 are, for example, cotton yarns.
  • the chain stitch 21 is knitted according to, for example, a knitting pattern P1 shown in FIG.
  • the insertion yarn 12 is knitted, for example, in accordance with a knitting pattern P5 shown in FIG.
  • the ground yarn 11 and the insertion yarn 12 may be knitted based on other knitting patterns.
  • each edge 6 of the present embodiment has, for example, 22 wales of chain stitches 21 as shown in FIG.
  • a plurality of conductive yarns 4 are knitted in the edge direction 6 in the longitudinal direction. Specifically, the conductive yarns 4 are woven in a zigzag manner with respect to each of the plurality of chain knits 21 located on the mesh portion 7 side in the edge portion 6.
  • the conductive yarn 4 is knitted in the chain knit 21 according to, for example, the knitting pattern P4 shown in FIG. 4 and serves as a current supply path to the heating yarn 3a, so the heating yarn 3a inserted into the edge 6 is electrically Connect to Because of this purpose, the conductive yarn 4 is made of a highly conductive metal or alloy such as copper.
  • the number of conductive yarns 4 to be knitted in each chain knit 21 is arbitrary.
  • two conductive yarns 4 are knitted in parallel per one chain weave 21.
  • the number (wales) of chain yarns 21 into which the conductive yarns 4 are knitted is also arbitrary as long as desired mechanical properties and electrical properties are satisfied.
  • the conductive yarns 4 are woven into each of the 15 chains of the chain knit 21 as viewed from the mesh portion 7 side. Therefore, in the present embodiment, a total of 30 conductive yarns 4 are woven into the edge 6.
  • a terminal 8 is attached to one end of each edge 6 in the vertical direction.
  • the terminal 8 is electrically connected to the conductive yarn 4.
  • the terminal 8 of each edge 6 is connected to the lead wire 9, and the lead wire 9 is connected to the output of the power supply 10. Therefore, the current from the power source 10 flows to the heating yarns 3 a and 3 b through the lead wire 9, the terminal 8 and the conductive yarn 4.
  • the output current of the power supply 10 may be either direct current or alternating current.
  • the drive power of the power supply 10 may be either direct current or alternating current.
  • the power supply 10 may be operated by household power or may be operated by a battery.
  • the mesh portion 7 is knitted in a lattice shape (net shape) using the ground yarn 11, the insertion yarns 13 and 14, and the heating yarn 3b. From the ground yarn 11, a plurality of chain knits 21 are knitted at a predetermined interval described above.
  • the heat-generating yarn 3b is knitted in a zigzag direction in the longitudinal direction, straddling the pair of chain yarns 21, straddling these chain yarns 21, and functions as a heat generating element similar to the heat-generating yarn 3a.
  • the insertion yarns 13 and 14 connect the sets of chain knits along the horizontal direction, and prevent relative displacement between the chain knit 21 of each set and the respective heating threads 3b.
  • a pair of 2 wales of chain knits 21 and 21 are knitted with a gap of 8 wales.
  • the knitting of the chain knit 21 using the ground yarn 11 is repeated a predetermined number of times at 8 out / 2 in. That is, with respect to the formation of the chain knit 21, (a) knit 22 wales of chain knit 21 to form one edge 6, and (b) knit the chain knit 21 to form the mesh portion 7. Is repeated, for example, 38 times at 8 out / 2 in, and 8 needles are further removed, and (c) 22 Wale chain knit 21 is knitted to form the other edge 6.
  • the insertion yarn 13 is, for example, according to the knitting pattern P2 (see FIG. 4). Starting from the base point, reciprocation of one way 12 wales (needles) is repeated twice so as to straddle the chain knit 21a, and then 15 courses are knitted in a zigzag direction in the longitudinal direction with respect to the chain knit 21b. On the other hand, the knitting pattern P3 (see FIG. 4) of the insertion yarn 14 is obtained by inverting the knitting pattern P2 of the insertion yarn 13.
  • the insertion yarn 14 repeats reciprocation of the one way 12 wale (needle) twice so as to straddle the chain knit 21b from the chain knit 21a as a base point, and then weaves 15 courses in zigzag in the longitudinal direction with respect to the chain knit 21a Be
  • the insertion yarns 13 and the insertion yarns 14 in a knitting pattern in which the insertion yarns 13 and the insertion yarns 14 are inverted as described above, one pair of chain stitches 21a and 21b receives substantially uniform tension from the left and right in the lateral direction. Therefore, the relative displacement of the chain knit 21 in the mesh portion 7 is suppressed, and the mesh portion 7 can firmly maintain the overall shape as a lattice (net) having the air gaps 5.
  • the insertion yarn 13 and the insertion yarn 14 may be woven into the edge 6 according to the knitting patterns P2 and P3, respectively.
  • the heat generating yarn 3a is further inserted into the mesh portion 7 in the horizontal direction. Specifically, the heat generating yarn 3a is inserted at a position where the insertion yarn 13 or the insertion yarn 14 straddles between the two sets of chain yarns 21. For example, as shown in FIG. 3, when the insertion yarn 13 moves 12 wales to the left and then returns 12 wales to the right, the heating yarn 3 a is inserted over the entire width of the heating base fabric 1. In this embodiment, since the insertion of the heat generating yarn 3a is matched to the insertion of the insertion yarn 13 or the insertion yarn 14, the heat generation yarn 3a is inserted every 18 courses.
  • the heat generating yarns 3a and 3b are composed of a bundle of pitch-based carbon fibers 15 and an aramid fiber 16.
  • each of the heat generating yarns 3 a and 3 b is configured by helically winding an aramid fiber 16 around the outer periphery of a bundle of carbon fibers 15.
  • each of the heat generating yarns 3a and 3b is configured by twisting the bundle of carbon fibers 15 and the aramid fibers 16.
  • One heat generating yarn 3a (3b) contains about 1000 carbon fibers 15.
  • the resistance value of the heat generating yarns 3a and 3b is not limited by the present invention, it is, for example, 300 ⁇ / m.
  • the protective sheet 2 is a flexible film or sheet having electrical insulation properties and heat resistance covering the entire heat generating base fabric 1, for example, so as to sandwich the heat generating base fabric 1 by lamination. It is adhered to the front surface and the back surface of the heating base fabric 1.
  • the material of the protective sheet 2 include resins such as PET (polyethylene terephthalate) and elastomers such as rubber.
  • the thickness is 0.1 mm, for example, and when using a natural rubber sheet, the thickness is 1 mm, for example.
  • the protective sheet 2 is not necessarily required. Therefore, it is also possible to use in the state which the exothermic base cloth 1 exposed outside.
  • FIG. 6 shows changes in surface temperature of the protective sheet 2 when voltages of 10 V, 20 V, 30 V and 33 V are applied to the heating yarn 3a (3b).
  • an alternating current is supplied to the heat generating yarn 3a (3b) having a length of 900 mm at a temperature of 17 ° C.
  • the surface temperature rapidly changed, and the surface temperature also rapidly increased according to the increase of the applied voltage.
  • the surface temperature of the heating yarn 3a (3b) planar heating element 20 was about 46 ° C.
  • FIG. 7 is a table showing measurement results of current value, power consumption, and surface temperature when a voltage is applied to a heating fiber 3a (3b) using carbon fibers 15 having different resistance values per unit length. is there.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the power consumption and the surface temperature of the heating yarn 3a (3b) based on the measurement results of FIG. As shown in these tables and graphs, when the heating yarns 3a and 3b made of the carbon fiber 15 are used, a sufficient temperature rise can be obtained with a small power consumption.
  • the heating base fabric 1 in which the heating yarns 3a and 3b are knitted in a lattice shape has a temperature higher than that of the heating yarns 3a and 3b alone at the same applied voltage and applied current. This is because by arranging the heat generating yarns 3a and 3b close to each other, it is possible to warm each other, and a synergistic effect with the heat storage effect of the protective sheet 2 and the heat retention effect by the sheet 2 can be obtained.
  • the heating base fabric 1 is formed as an integrated knitting structure (knit) including the heating yarns 3 a and 3 b and the conductive yarn 4. Therefore, the process of attaching the heat generating yarns 3a and 3b and the copper wire 4 later is not required, and the productivity is excellent. Further, since the heat generating yarns 3a and 3b and the copper wire 4 are entangled with the ground yarn 11 and the insertion yarns 12, 13 and 14, the durability is excellent, and they are not detached or deviated. Furthermore, when the heat-generating base fabric 1 is covered with the protective sheet 2, the durability is further improved, and the effects such as temperature uniformity and heat retention improvement can be obtained.
  • the planar heating element 20 may be configured of the heating base fabric 1 having only the heating yarn 3a. That is, the knitting of the heat generating yarn 3b may be omitted. Also in this case, since the planar heating element 20 is formed as an integral knitted structure (knit) including the heating yarn 3 a and the conductive yarn 4, it is possible to exhibit the same effect as described above.
  • the heating yarns 3a and 3b are knitted in a lattice shape in the vertical direction and in the horizontal direction in the heating base fabric 1, it is possible to raise the temperature of the entire planar heating element 20 efficiently and quickly.
  • a current flows also in the broken heating yarn 3a via the heating yarn 3b in the vertical direction which is disposed to intersect the heating yarn 3a. Therefore, the part which does not generate heat can be minimized.
  • pitch-based carbon fibers 15 are used as the heating yarns 3a and 3b and the resistance value thereof is set to 50 to 1000 ⁇ / m, a high-performance planar heating element having high durability, high heat generation efficiency and low power consumption become.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above.
  • the knitting patterns P1, P2, P3 and P4 of the heating base fabric 1 can be appropriately changed.
  • the types and materials of the heating yarns 3a and 3b, the conductive yarn 4, the ground yarn 11, and the insertion yarns 12, 13 and 14 can be appropriately changed.
  • the conductive yarn 4 in addition to a copper wire, a synthetic fiber such as nylon may be plated with a metal such as copper.
  • the planar heating element of the present invention can be used as a heat retaining device. In this case, for example, it is stuck on the seat surface of a chair, or it is embedded in a cushion, a blanket, clothes, etc. Moreover, this planar heating element can also be utilized as a floor heating apparatus of a house, a snow melting apparatus of the outdoors, etc. As described above, since it is not essential to cover the heat generating base fabric 1 with the protective sheet 2, the heat generating base fabric 1 itself may be directly embedded in the seat surface or the like of the chair.
  • the heat-generating yarn may be a yarn that generates heat when energized, and may use carbon fibers other than pitch-based carbon fibers (for example, PAN (Polyacrylonitrile) -based carbon fibers).
  • a planar heating element excellent in productivity and durability can be provided.

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Abstract

　編組織（１）と、前記編組織（１）にタテ方向に間隔をおいて、ヨコ方向に編み込まれた複数本の第１の発熱糸（３ａ）と、前記ヨコ方向における編組織（１）の両側の縁部（６、６）にタテ方向に編み込まれた複数本の導電糸（４）とを備えることを特徴とする面状発熱体。

Description

面状発熱体
　本発明は、通電により発熱する面状発熱体に関する。
　特許文献１は、車両用シートに埋め込まれる面状発熱体を開示している。面状発熱体は、布部材と、この布部材に並列状に取付けられた複数の加熱線と、この布部材の両側の縁部に接着又は縫着により取付けられた通電手段とを備える。加熱線は、芯部としての炭素繊維と、この炭素繊維に撚り合わせたカバリング糸とからなる。特許文献１は、上記の布部材として、織物（実施例１）、編物（実施例２）、レース（実施例３、４）を示している。
特開２０１０－２１８８１３号公報
　特許文献１の面状発熱体では、布部材の作製後、接着や縫着により通電手段が当該布部材に取付けられるため、その作製に手間が掛かる。また、使用するうちに通電手段が布部材から取れたり、ずれたりするおそれがある。さらに、加熱線が断線すると、温度が低い部分が布部材の幅全体に亘って生じてしまう。
　本発明は以上に述べた実情に鑑み、生産性や耐久性に優れた面状発熱体の提供を目的とする。
　本発明の一態様は面状発熱体であって、編組織と、前記編組織にタテ方向に間隔をおいて、ヨコ方向に編み込まれた複数本の第１の発熱糸と、前記ヨコ方向における前記編組織の両側の縁部にタテ方向に編み込まれた複数本の導電糸とを備えることを要旨とする。
　前記面状発熱体は、タテ方向に、前記第１の発熱糸と交差するように編み込まれた複数本の第２の発熱糸を更に備えてもよい。
　前記第１の発熱糸及び前記第２の発熱糸は、その間に空隙を有するように網状に編成されてもよい。
　前記第１の発熱糸及び前記第２の発熱糸は、５０～１０００Ω／ｍの抵抗値をもつピッチ系の炭素繊維からなってもよい。
　前記面状発熱体は、前記編組織の全体を被覆する樹脂又はゴムのシートを更に備えてもよい。
　本発明によれば、生産性や耐久性に優れた面状発熱体を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る面状発熱体を概略的に示す平面図である。 図１に示す面状発熱体を構成する発熱基布の拡大平面図である。 図２に示す発熱基布の一部をさらに拡大して示す平面図である。 図２に示す発熱基布を構成する組織を個々に分離して示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る発熱糸を拡大して示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る面状発熱体における保護シートの表面温度の変化を示すグラフである。 単位長さ当りの抵抗値が異なる炭素繊維を用いた発熱糸について、電圧を印加したときの電流値、消費電力、抵抗及び温度を測定した結果を示す表である。 図７の測定結果より消費電力と表面温度の関係を示したグラフである。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る面状発熱体２０を示している。面状発熱体２０は、網状の編組織（編物）からなる発熱基布１と、発熱基布１の全体を被覆する保護シート２とで構成される。発熱基布１には、複数本の発熱糸（第１の発熱糸）３ａが、タテ方向（経方向）に所定の間隔をおいてヨコ方向（緯方向）に編み込まれている。また、発熱基布１には、複数本の発熱糸（第２の発熱糸）３ｂがヨコ方向（緯方向）に所定の間隔をおいて、発熱糸３ａと交差するようにタテ方向（経方向）に編み込まれている。上記所定の間隔は、本発明の限定するものではないが、例えば２～４ｃｍである。つまり、発熱基布１には、発熱糸３ａ及び発熱糸３ｂが、タテ方向及びヨコ方向にそれぞれ２～４ｃｍ程度の長さをもつ空隙５が複数形成されるように、格子状（網状）に編みこまれている。発熱糸３ａ、３ｂは何れも炭素繊維からなり、所定の抵抗値を有する導電体（抵抗体）である。従って、後に詳述するように、発熱糸３ａ、３ｂに電流が流れるとこれらは発熱し、その結果、発熱基布１の全面が発熱する。
　発熱基布１について詳述する。
　本実施形態の発熱基布１は編組織（編物）であり、例えば、ラッセル編機により編成される。ラッセル編機の編ゲージは、本発明の限定するものではないが、例えば１２Ｇ（ゲージ）／インチ（１２ニードル／インチ）である。また、発熱基布１の編成における打込み回数は、本発明の限定するものではないが、例えば２２回／インチである。即ち、この打込み回数の下では、編成時にタテ方向に沿って１インチあたり２２個の編目（ループ）が編成される。
　発熱基布１は、メッシュ部７と、ヨコ方向におけるメッシュ部７の両側に設けられた縁部６、６を有する。まず、縁部６について説明する。図２及び図３に示すように、縁部６は、地糸１１と、挿入糸１２と、導電糸４とを用いて編成される。ここで、地糸１１及び挿入糸１２は例えば綿糸であり、導電糸４は銅糸（銅線）である。具体的には、地糸１１の鎖編２１を複数編成し、これら複数の鎖編２１に対して挿入糸１２をジグザグに編み込むことで鎖編２１同士を連結し、複数の鎖編２１の少なくとも１つに導電糸４を編み込む。また、図２に示すように、縁部６には、タテ方向に沿って上述した所定の間隔毎に、メッシュ部７を構成する挿入糸１３、１４と発熱糸３ａが編み込まれる。ここで、挿入糸１３、１４は、例えば綿糸である。鎖編２１は、例えば図４に示す編成パターンＰ１に従って編成される。また、挿入糸１２は、例えば図４に示す編成パターンＰ５に従って編成される。なお、地糸１１及び挿入糸１２は何れも、他の編成パターンに基づいて編成されてもよい。鎖編２１の本数は任意であるが、本実施形態の各縁部６は、図３に示すように例えば２２ウェールの鎖編２１を有している。
縁部６には、更に、複数の導電糸４がタテ方向に編み込まれている。具体的には、縁部６内のメッシュ部７側に位置する複数の鎖編２１のそれぞれに対して、導電糸４がジグザグに編み込まれている。導電糸４は、例えば、図４に示す編成パターンＰ４に従って鎖編２１に編み込まれ、発熱糸３ａへの電流供給経路としての役割を担うため、縁部６に挿入された発熱糸３ａと電気的に接続する。このような目的があるため、導電糸４は、銅などの導電性の高い金属又は合金からなる。
なお、所望の機械的特性や電気的特性を満たす限り、各鎖編２１に編み込まれる導電糸４の本数は任意である。例えば図３に示すように、本実施形態では、１ウェールの鎖編２１あたり２本の導電糸４が並行して編み込まれている。また、所望の機械的特性や電気的特性を満たす限り、導電糸４が編み込まれる鎖編２１の数（ウェール）も任意である。例えば図３に示すように、本実施形態では、メッシュ部７側からみて１５ウェールの鎖編２１のそれぞれに、導電糸４が編み込まれている。従って、本実施形態では、合計３０本の導電糸４が、縁部６に編み込まれていることになる。
　タテ方向における各縁部６の一端部には、端子８が取付けられている。端子８は、導電糸４と電気的に接続している。また、各縁部６の端子８にリード線９と接続し、リード線９は電源１０の出力に接続する。従って、電源１０からの電流は、リード線９、端子８、導電糸４を介して発熱糸３ａ、３ｂに流れる。なお、電源１０の出力電流は、直流及び交流の何れでもよい。また、電源１０の駆動電力も直流及び交流の何れであってもよい。例えば、電源１０は家庭用電力によって稼働するものであってもよいし、電池によって稼働するものであってもよい。
　次に、メッシュ部７について説明する。メッシュ部７は、地糸１１と、挿入糸１３、１４と、発熱糸３ｂとを用いて格子状（網状）に編成される。地糸１１からは、一組の鎖編２１が上述の所定の間隔を置いて複数編成される。発熱糸３ｂは一組の鎖編２１のそれぞれに、その間を跨ぎながら、タテ方向にジグザグに編み込まれ、これらの鎖編２１を結びつけると共に、発熱糸３ａと同様の発熱体として機能する。さらに、挿入糸１３、１４は、これらの鎖編の組をヨコ方向に沿って連結し、各組の鎖編２１及び各発熱糸３ｂ間の相対的なずれを防止する。
　本実施形態のメッシュ部７では、対をなす２ウェールの鎖編２１、２１（図３における鎖編２１ａ、２１ｂ）が、８ウェールの間隙をおいて複数編成される。換言すれば、地糸１１を用いた鎖編２１の編成を８ｏｕｔ／２ｉｎで所定回数繰り返す。つまり、鎖編２１の形成に関しては、（ａ）一方の縁部６を形成するために２２ウェールの鎖編２１を編成し、（ｂ）メッシュ部７を形成するために、鎖編２１の編成を８ｏｕｔ／２ｉｎで例えば３８回繰り返し、更に８ニードル空け、（ｃ）他方の縁部６を形成するために２２ウェールの鎖編２１を編成する。
　図３に示すように、対をなす左の鎖編２１及び右の鎖編２１をそれぞれ、２１ａ、２１ｂで表すと、挿入糸１３は、例えば編成パターンＰ２（図４参照）に従って、鎖編２１ｂを基点として、鎖編２１ａを跨ぐように片道１２ウェール（ニードル）の往復を２回繰り返し、その後、鎖編２１ｂに対してタテ方向にジグザグに１５コース編み込まれる。一方、挿入糸１４の編成パターンＰ３（図４参照）は、挿入糸１３の編成パターンＰ２を反転させたものとなっている。即ち、挿入糸１４は、鎖編２１ａを基点として、鎖編２１ｂを跨ぐように片道１２ウェール（ニードル）の往復を２回繰り返し、その後、鎖編２１ａに対してタテ方向にジグザグに１５コース編み込まれる。このように挿入糸１３及び挿入糸１４を互いに反転させた編成パターンで編成することで、１組の鎖編２１ａ、２１ｂは、ヨコ方向における左および右から略均等な張力を受ける。従って、メッシュ部７における鎖編２１の相対的なずれが抑制され、メッシュ部７は空隙５を有する格子（網）としての全体的な形状を強固に維持することができる。なお、図３に示すように、挿入糸１３及び挿入糸１４は、それぞれ編成パターンＰ２及びＰ３に従って縁部６に編みこまれてもよい。
　メッシュ部７には、更に、発熱糸３ａがヨコ方向に挿入される。具体的には、挿入糸１３又は挿入糸１４が２組の鎖編２１の間を跨る位置に、発熱糸３ａが挿入される。例えば図３に示すように、挿入糸１３が左へ１２ウェール動いた後、右へ１２ウェール戻ってくる時に、発熱糸３ａが発熱基布１の全幅に亘って挿入される。本実施形態では、発熱糸３ａの挿入を、挿入糸１３又は挿入糸１４の糸入れに合わせているので、発熱糸３ａは１８コース毎に挿入されることになる。
　発熱糸３ａ、３ｂは、ピッチ系の炭素繊維１５の束と、アラミド繊維１６とから構成される。例えば、図５に示すように、発熱糸３ａ、３ｂはそれぞれ、炭素繊維１５の束の外周にアラミド繊維１６を螺旋状に巻き付けることで構成される。換言すれば、発熱糸３ａ、３ｂはそれぞれ、炭素繊維１５の束とアラミド繊維１６とを撚り合わせることで構成される。１本の発熱糸３ａ（３ｂ）には、約１０００本の炭素繊維１５が含まれる。発熱糸３ａ、３ｂの抵抗値は、本発明の限定するものではないが、例えば３００Ω／ｍである。
　上述の通り、保護シート２は、発熱基布１の全体を被覆する電気的絶縁性及び耐熱性をもつ可撓性のフィルム又はシートであり、例えばラミネート加工によって、発熱基布１を挟み込むように発熱基布１の表面及び裏面に接着されている。保護シート２の材料としては、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等の樹脂や、ゴムなどのエラストマーが挙げられる。なお、保護シート２としてＰＥＴフィルムを用いる場合、その厚さは例えば０．１ｍｍであり、天然ゴムシートを用いる場合、その厚さは例えば１ｍｍである。なお、本発明において、保護シート２は必ずしも必要ではない。従って、発熱基布１が外部に露出した状態で使用することも可能である。
　図６は、１０Ｖ、２０Ｖ、３０Ｖ、３３Ｖの電圧を発熱糸３ａ(３ｂ)に印加したときの、保護シート２の表面温度の変化を示している。なお、この測定では、気温１７℃のもとで、長さ９００ｍｍの発熱糸３ａ(３ｂ)に対して交流電流を流している。同図に示すように、発熱糸３ａ(３ｂ)に印加する電圧を変更すると、その表面温度は速やかに変化し、印加電圧の上昇に合わせて表面温度も速やかに上昇した。例えば、３３Ｖの電圧を印加した時、発熱糸３ａ(３ｂ)面状発熱体２０の表面温度は約４６℃であった。
　図７は、単位長さ当りの抵抗値が異なる炭素繊維１５を用いた発熱糸３ａ(３ｂ)について、電圧を印加したときの電流値、消費電力及びその表面温度を測定した結果を示す表である。図８は、図７の測定結果より消費電力と発熱糸３ａ(３ｂ)の表面温度との関係を示すグラフである。これらの表及びグラフに示すように、炭素繊維１５からなる発熱糸３ａ、３ｂを用いると、僅かな消費電力で十分な温度上昇が得られる。発熱糸３ａ、３ｂを格子状に編んだ発熱基布１では、同じ印加電圧及び印加電流における発熱糸３ａ、３ｂ単体の場合よりも温度がより高くなる。これは、発熱糸３ａ、３ｂを近接して配置することにより、互いを暖め合うことが可能になり、保護シート２の蓄熱効果やシート２による保温効果との相乗効果が得られるためである。
　以上の通り、本実施形態の面状発熱体２０では、発熱基布１が、発熱糸３ａ、３ｂと導電糸４とを含む一体の編組織（編物）として形成されている。従って、後から発熱糸３ａ、３ｂや銅線４を取付ける手間が掛からず、生産性に優れている。また、発熱糸３ａ、３ｂと銅線４は、地糸１１や挿入糸１２、１３、１４と絡み付いているため耐久性に優れ、取れてしまったり、ずれてしまったりすることがない。さらに、発熱基布１を保護シート２で被覆した場合は、その耐久性がより一層向上すると共に、温度の均一化、保温性の向上といった効果が得られる。
　なお、面状発熱体２０は、発熱糸３ａのみ有する発熱基布１で構成されてもよい。即ち、発熱糸３ｂの編成を省略してもよい。この場合も、面状発熱体２０は、発熱糸３ａと導電糸４とを含む一体の編組織（編物）として形成されるので、上述と同様の効果を奏することが可能である。
　発熱基布１に、発熱糸３ａ、３ｂがタテ方向とヨコ方向に格子状に編み込んである場合は、面状発熱体２０の全体を効率よく且つ素早く昇温することが可能になる。また、仮にヨコ方向の発熱糸３ａが断線したとしても、その発熱糸３ａと交差して配置されたタテ方向の発熱糸３ｂを経由して、断線した発熱糸３ａにも電流が流れる。従って、発熱しない部分を最小限に抑えることができる。さらに、発熱糸３ａ、３ｂ同士の間に空隙５を有する網状に編成してあることで、発熱基布１の軽量化や製造コストの抑制を図ることができる。発熱糸３ａ、３ｂにピッチ系の炭素繊維１５を用い、その抵抗値を５０～１０００Ω／ｍとしたので、耐久性に優れ、且つ発熱効率が高く消費電力の少ない高性能の面状発熱体となる。
　本発明は以上に述べた実施形態に限定されない。発熱基布１の編成パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は適宜変更することができる。また、発熱糸３ａ、３ｂ、導電糸４、地糸１１、挿入糸１２、１３、１４の各種類及び材質も適宜変更することができる。例えば、導電糸４に関しては、銅線以外に、ナイロン等の合成繊維に銅等の金属をメッキ加工したものを用いることもできる。
　本発明の面状発熱体は保温器具として利用できる。この場合、例えば、椅子の座面に貼り付けたり、クッション、毛布や衣服等に埋め込まれる。また、この面状発熱体は、住宅の床暖房装置や屋外の融雪装置等として利用することもできる。上述の通り、保護シート２で発熱基布１を被覆することは必須ではないため、発熱基布１自体を直接椅子の座面等に埋め込んでもよい。発熱糸は、通電により発熱する糸であればよく、ピッチ系以外の炭素繊維（例えばＰＡＮ（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）系の炭素繊維）を用いたものでもよい。
　本発明によれば、生産性や耐久性に優れた面状発熱体を提供することができる。

Claims (7)

  1. 面状発熱体であって、
    　編組織と、
    　前記編組織にタテ方向に間隔をおいて、ヨコ方向に編み込まれた複数本の第１の発熱糸と、
    　前記ヨコ方向における前記編組織の両側の縁部にタテ方向に編み込まれた複数本の導電糸と
    を備えることを特徴とする面状発熱体。
  2. 　タテ方向に、前記第１の発熱糸と交差するように編み込まれた複数本の第２の発熱糸を更に備えることを特徴とする請求項１記載の面状発熱体。
  3. 　前記第１の発熱糸及び前記第２の発熱糸は、それぞれの間に空隙を有するように網状に編成されていることを特徴とする請求項２記載の面状発熱体。
  4. 　前記第１の発熱糸は、５０～１０００Ω／ｍの抵抗値をもつピッチ系の炭素繊維からなることを特徴とする請求項１に記載の面状発熱体。
  5. 　前記第２の発熱糸は、５０～１０００Ω／ｍの抵抗値をもつピッチ系の炭素繊維からなることを特徴とする請求項２に記載の面状発熱体。
  6. 　前記編組織の全体を被覆する樹脂又はゴムのシートを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の面状発熱体。
  7. 　前記編組織の全体を被覆する樹脂又はゴムのシートを更に備えることを特徴とする請求項２に記載の面状発熱体。
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