JPH024134A - 赤外線放射体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は赤外線を効果的に放射する改良された面状発熱
体、例えば電気毛布、電気カーペント及びそれらに類似
する発熱体に関する。

（従来の技術及び 発明が解決しようとする問題点） 通電発熱部を有する発熱体は、例えば電気毛布、電気カ
ーペット等がよく知られている。これらの面状発熱体は
就寝時の人体の加熱・保温や、敷物としてその上の人体
の加熱や部屋の保温、空気の加熱等に用いられる。しか
し従来のこれら発熱体は熱効率の点や人体の加熱効果に
おいて改良の余地がある。すなわちこれらの発熱体は、
熱の伝導及び赤外線輻射により人体を加熱するが、人体
内部に達する赤外線輻射能が低く、加熱効率が低いとい
う欠点を有する。最近赤外線放射性粒子を含む樹脂で繊
維製品をコーティングして、その保温性を高めたものが
開発されている。しかしコーティング法では、織編物の
表面に膜が形成されるため柔軟性が損なわれるという大
きな問題点がある。

更に毛布やカーペットのように表面に立毛を有するもの
をコーティングすることは極めて困難であり、且つ立毛
の柔軟性、触感、風合いを甚しく損ない、実用性はほと
んどないと云ってよい。

本発明の目的は柔軟性、触感、風合いに優れ、しかも赤
外線放射効率の高い面状発熱体を提供するにある。

（問題を解決するための手段及び作用）本発明の発熱体
は、通電発熱部（１）と、カーボン粒子を内部に配合し
た赤外線放射繊維を少なくとも１部に使用した赤外線放
射部（２）とを有することを特徴とする。

第１図〜第４図は本発明発熱体の具体例を示す断面図で
ある。第１図は電気毛布の例で、線状発熱体例えばニク
ロム線その他の導電性の線状体が所定の間隔で配置され
、その下面（人体側）に赤外線放射部（２）　　　その
上面（外面）°に保温層（３）が配置されている。赤外
線放射部（２）は、少なくともその１部（好ましくは２
５％以上、特に好ましくは３５％以上、最も好ましくは
５０〜１００％）が赤外線放射繊維から形成されており
、通常面状又は層状である。第１図の電気毛布は、更に
適当なカーバーをつけてもよいが、赤外線放射Ｎ（２）
の外側（下部）にあまり厚いカバーはっけない方がよい
。第１図のような構造物は、保温層（３）を下にして床
に敷けば、加熱敷物（敷ふとん又はシーツのように）と
して、又加熱床材（カーペットのように）として使用し
得る。

第２図は層又は面状の赤外線反射部（４）を設け、加熱
側（下面）への赤外線放射効率を改良した例である。

第３図は面状の通電発熱体（１）を有し、上面に赤外線
放射部、下面に保温層を配した例であり、敷布、敷毛布
、カーペント、敷物等に適する。

第４図は本発明を応用したカーペットの例で、赤外線放
射繊維からなる立毛（パイル）が赤外線放射部（２）を
形成しており、基布（５）の裏面に線状の通電発熱体（
１）が所定間隔で配置されており、その下側に保温層（
３）が配置されている。

通電発熱体（１）は、電気伝導性で通電により発熱する
もので、多くの場合線状体又は面状体が好適である。発
熱部の素材としては、銅、鉄、アルミニウムその他の金
属、黄銅、ニッケル鋼、クロム１Ｍ、　ニク’ａＬ合金
、　ステンレス鋼、銅アルミニウム、合金、その他の合
金の線条、リボン及びフィルム、無機繊維又は有機繊維
９編織物、不織布フィルム等にメツキや蒸着等で金属皮
膜又は半導体皮膜を形成したもの等の導電性の繊維、糸
１編織物、不織布、フィルム、シート等及びこれらの類
似のものが有用である。同様に金属粒子、半導体（金属
化合物等）粒子、金属又は半導体の皮膜を有する無機又
は有機粒子又は短繊維、カーボンブラッグ等の導電性充
填材の１種以上を熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー
又は耐熱性ポリマーに混合した導電性ポリマーを、長さ
方向に連続する線状、膜状、シート状に成型したものも
有用である。同様に複数の導線（金属線）を上記導電性
ポリマー層の中に並行して埋込んだ線状、面状その他の
複合体も有用である。同様に有機又は無機繊維の糸又は
編織物、不織布環、フィルム、シート等の表面又は間隙
に、上記導電性ポリマーの皮膜又は導電層を含浸、塗布
、コーティング法等により形成した導電性繊維又は導電
性面状体も有用である。

本発明の発熱体の大きな特徴は、特定の赤外線放射繊維
を用いた赤外線放射部を有する点にある。

第５図〜第１２図は本発明に好適な赤外線放射繊維の横
断面図の例である。本発明に用いる赤外線放射繊維は、
カーボン粒子を配合（混合）した有機ポリマー（熱可塑
性ポリマー、熱硬化性ポリマ、耐熱性ポリマー等）から
なる特殊な繊維である。

カーボン粒子としては結晶性、非結〜品性いずれでも良
いが、粒子の４０〜５０℃に於る赤外線放射効率が高い
ものが好ましい。本発明に於て遠赤外線とは波長４．５
〜３０μｍの電磁波を云い、特に４．５〜１５μｍの領
域が重要である。従って使用温度、例えば４０〜２００
℃に於て波長４．５〜１５μｍの赤外線の放射効率の高
い前記のような粒子が好ましい。黒体の放射能力を１０
０　（％）としてそれと比較した粒子の放射能力を放射
効率（％）と云う。特に、人体に長時間接しても不快で
なく且つ火傷もしない温度（例えば４０〜５０℃）で波
長４．５〜１５μｍの領域の粒子の平均の赤外線放射効
率が６０％以上が好ましく、７５％以上が更に好ましく
、８５％以上が最も好ましい。

例えば墨に用いられるナタネ油を燃焼させた時に生成す
る煤は、赤外線放射効率は９７％であり極めて有用であ
る。その他鉛筆に用いる黒鉛や、導電性や原着の繊維に
用いるカーボンブラック等も有用である。

カーボン粒子の粒径は、繊維の製造に支障のない程度に
充分小さいことが好ましい、比較的太い（直径５０〜５
００μｍ）繊維の場合は粒径５〜５０μｍ程度のものも
使用可能であるが、細い（直径５０μｍ以下、特に３０
μｍ以下）通常の衣料用繊維等の場合は粒径０．１〜５
μｍ程度、特に０．１〜１μｍ程度のものが好適である
。

本発明に用いる赤外線放射繊維は、カーボン粒子が内部
に配合されている。内部とは表層（表面及びその近傍）
よりも内側のことを云う、第５図は、赤外線放射粒子を
多量に含むポリマー（赤外線放射層（６））を芯とし、
該粒子を含まぬポリマー（保護層）を外皮部（鞘）（７
）とする芯鞘複合繊維の例である。赤外線放射層（６）
のカーボン粒子混合率が大きいほど赤外線放射効果が大
きいが、他方混合率が大きいほど流動性及び紡糸、延伸
性が低下し製造が困難になり、更に強度も低下する。

赤外線放射層のカーボン粒子の混合率（重量）は、実用
的見地から５〜９０％の範囲が好ましく、１０〜８０％
が特に好ましく、１５〜８０％が最も好ましく、１８〜
６０％が最もよく用いられる。

外皮部（鞘）（７）は、赤外線放射層を保護し強度を高
めること、及び繊維の製造及び織編布、不織布、立毛品
等の製造及び加工を容易にするためのものである。すな
わちカーボン粒子が多量に繊維表面に露出していると、
紡糸、延伸、編織、不織布、起毛、その他の製造、加工
工程で、紡糸口金。

ガイド、トラバースガイド、トラベラ、針、ベルト、そ
の他の繊維に接触する物体を摩擦、損傷し、Ｗｒａ物、
不織物、起毛品、立毛品等の製造が甚しく困難もしくは
不可能となる。

第６図は、芯部（６）に多量のカーボン粒子を配合し、
外皮部（７）　に繊維の製造、加工上の障害とならぬ程
度の少量の白色の赤外線放射粒子を配合した例である。

この場合、繊維全体の赤外線放射効率が改善される。こ
の目的のための外皮部（７）の赤外線放射粒子混合率（
重量）は、芯部（６）のカーボン粒子混合率よりも低い
ことが必要で、通常１０％以下、多くの場合１〜８％が
用いられ、２〜６％が最もよく用いられる。又、外皮部
に白色粒子を配合することにより、カーボン粒子の為黒
色であった繊維の明度を上げることが出来るのである。

第７図は赤外線放射層である芯（６）、保護層である外
皮部（７）の他に、最内部に中空部（８）を持ち、軽量
性、保温性、曲げ硬さを改良した例である。

中空部の代りに通常のポリマーを用いることも可能で、
その時は最内部（内芯）は保護層となり繊維の強度が増
加するので好ましい、すなわち第７図のように、最外層
（鞘）を保護層とし、中間層を赤外線放射層とし、最内
層を保護層又は中空とした繊・維は、本発明の目的に最
も好ましい例の１つである。

第８図は赤外線放射層を３個有する多芯型複合の例、第
９図は非円形断面の例、第１０図は赤外線放射層が扁平
多芯型の例、第１１図は中空多芯の例、第１２図は非円
形多芯の例である。第６図、第８図及び第９図は外皮部
に白色の赤外線放射粒子を少量配合した例であるが、こ
れを該粒子を含まぬ外皮と置替えてもよく、他の図の外
皮を該粒子を少量含むものとすることも出来る。

ここで、白色の遠赤外線放射粒子とは、アルミナ、ムラ
イト、マグネシア系のセラミック粒子の群から選ばれた
１種又は２種の無機化合物である。

一般にセラミックは遠赤外線放射効率は６０％以上の値
を有しているが、特に７５％以上の遠赤外線放射効率を
有しているものが好ましいことは、言うまでもない。

第５図〜第１２図の繊維は、表層を除く内部の全体又は
内部の一部がカーボン粒子を配合されている。この様な
複合繊維は、赤外線放射Ｎ（芯）（６）の複合比率が大
きい程赤外線放射能力が大きいが強度が低下する傾向が
ある。この為、その複合比は多くの場合１０〜９０％（
面積比率）であり、特に２０〜８０％が好ましく、３０
〜７０％が最も好ましい、同様に、赤外線放射繊維のカ
ーボン粒子含有率が大きいほど、赤外線放射効率が大き
いが強度が低下するので、多くの場合その含有率（重量
）は３〜８０％、特に５〜６０％が好ましく、８〜４０
％が最も好ましい０例えばカーボン粒子を３０重量％混
合したものを芯とし、面積複合比５０％（Ｌ／１）で複
合した繊維の赤外線放射粒子の含有率は約１５重量％で
ある。

赤外線放射繊維を形成するポリマーは熱可塑性、熱硬化
性及び耐熱性ポリマー等適宜選択すればよい。赤外線放
射層（６）や外皮部（７）は保護層を形成するポリマー
は、同じものでもよく別のものでもよい。赤外線放射繊
維を形成するポリマーとしてはポリオレフィン、ポリビ
ニル系、ポリアクリル系、ポリアミド、ポリエステル５
ポリウレタン。

ポリエーテル等の熱可塑性ポリマーが成型性（紡糸性を
含む）の点で好適である。更に耐熱性の点からはエポキ
シ樹脂、不飽和ポリエステル、等の熱硬化樹脂、ンリコ
ン樹脂、フッ素樹脂５芳香族ポリアミド５全芳香族ポリ
エステル、芳香族ポリエーテル、芳香族ポリサルホン、
芳香族ポリザルファイド、ポリイミド、ポリアミドイミ
ドなどの耐熱性ポリマーが好適である。

更に好ましいポリマーとしては、波長４〜３０μｍでの
赤外線吸収が低く、透過性が高いものが望まれる。赤外
線透過性の高いポリマーとしてはポリエチレンが最も優
れている。低密度ポリエチレンは軟化点が１０５℃、高
密度ポリエチレンは融点が１２８℃であり、耐熱性の点
ではや＼劣り使用温度が限定されるが、人体加熱用には
充分利用出来る。更に放射線照射等で架橋したポリエチ
レンは耐熱性に優れており（軟化点２００℃以上）本発
明の目的に最適である。ポリエチレンに次いで遠赤外線
の吸収の少ないポリマーとしてはポリテトラフロロエチ
レン、ブチルゴム、ナイロン１２、ナイロン１１．ナイ
ロン６１０．ナイロン６１２及びポリエチレンの共重合
物がある。またポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ
ビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリアクリ
ル酸エステル、ナイロン６、ナイロン６６、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどが
あげられる。

本発明の赤外線放射体は、通電加熱部（１）及び赤外線
放射繊維を含む赤外線放射部（２）の他に、保温部（３
）、赤外線反射部（４）、及び必要に応し装飾品、温度
制御装置、安全装置その他の付属品を付加することが出
来る。保温部としては繊維、極細繊維、中空繊維などの
綿、不織布２編織物等がよく用いられ、発泡体５発泡シ
ートなども有用である。赤外線反射部としてはアルミ、
銀、ニッケル、クロムその他の金属の箔、Ｆ４１膜、金
属をメツキ又は蒸着したフィルム５編織物、不織布、金
属をメツキ又は蒸着した繊維からなる綿、不織布Ｗ　４
４１物などが有用である。

以下、本発明の好適な実施態様を整理して記す。

（イ）カーボン粒子の５０℃における赤外線放射効率が
波長４．５〜１５μｍの領域で平均８５％以上である特
許請求範囲第１項記載の赤外線放射体。

（ロ）赤外線放射部（２）を形成する繊維の３０％以上
が赤外線放射繊維である特許請求の範囲第１項記載の赤
外線放射体。

（ハ）使用時の赤外線放射部の温度が３０〜２００℃で
ある特許請求の範囲第１項の赤外線放射体。

（ニ）赤外線放射繊維が、カーボン粒子を含むポリマー
からなる芯と、該粒子を含まぬポリマーからなる鞘とか
らなる芯鞘複合繊維である特許請求の範囲第１項記載の
赤外線放射体。

（ホ）赤外線放射繊維が、白色の赤外線放射粒子を少量
含むポリマーからなる鞘と、カーボン粒子含む芯からな
る芯鞘複合繊維である特許請求の範囲第１項記載の赤外
線放射体。

（へ）白色の赤外線放射粒子が純度９５％以上のアルミ
ナ、ムライナ、ジルコニア、マグネシアの群から選ばれ
た１種又は２種以上の無機化合物からなる特許請求の範
囲（ホ）項記載の赤外線放射体。

（ト）赤外線放射部の反対側に保温層（３）を有する特
許請求の範囲第１項記載の赤外線放射体。

（チ）赤外線放射部の反対側に赤外線反射部（４）を有
する特許請求の範囲第１項記載の赤外線放射体。

（発明の効果） 本発明の赤外線放射体は毛皮５敷布、敷物、カ−ペット
の他に、電気座ふとん、イス等のシート。

を気スリッパ、ズボン、ベスト、上衣等人体に近接し加
熱する目的に応用して、波長の長い赤外線を放射し、効
果的に人体を内部から加熱し、血行を促進し健康増進の
目的や治療用具に利用し得る。

特に、赤外線放射部として繊維を用いているため、柔軟
性に富み、触感、風合いの優れたものを得ることが出来
、身体に密着して快適に赤外線照射することが出来ると
いう大きな特長を有する。

本発明の赤外線放射体は上記のように人体加熱に好適で
あるが、同様にカーペット、床材、壁材。

天井材として用いて部屋全体の加熱をしたり、温室や動
植物体の加熱、産業用の部屋、物体、空気の加熱や気体
運送用ダクトに使用し気体の加熱等に応用する等、産業
分野でも広く応用することが出来る。特に水分を含むも
のや赤外線吸収性のよい物体のマイルドな（比較的低温
や）加熱に適する。

（実施例） 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

平均粒系０．１μｍで、遠赤外線放射効率９２％のカー
ボンブラックを２０重量％含有するナイロン６を芯部に
、平均粒子径０６６μｍで遠赤外線放射効率７６％のア
ルミナ粒子を１重量％含有するポリエチレンを鞘とし、
複合比（断面積比）１：１として第５図に似た芯鞘型に
溶融複合紡糸し、延伸、巻１ｉｌ（押込み法）加工して
得た繊維３ｄ、長さ６５　ｍ　ｍの短繊維をステープル
ＳＩ　とする。

ステープルＳ、から紡績糸（２８番手／双糸）を作り、
それを平織物とした後針布で起毛し、シャーリングして
毛布Ｂ、を得た。

同様にしてナイロン６からなるステープルを用いて毛布
Ｂ２を得た。

ガラス繊維織物で被覆したニクロム線を通電発熱体とし
、ｌｏｃｍ間隔で蛇行させて毛布Ｂ＋　　と８２の間に
設け、一体に縫製して電気毛布Ｂ３を得た。

比較のため毛布Ｂ２を２枚用いその間に通電発熱部を設
けた電気毛布をＢ４とする。

敷ふとんの上にシーツを敷き、その上に生理食塩水と豆
腐を詰めたポリエチレン袋を置き、その上に電気毛布及
びふとんを掛は電気毛布の温度を５０℃になるように温
度を制御し、通電開始１５分後のポリエチレン袋の内温
を測定した。

毛布Ｂ＋　を下側にし、Ｂｔを上側にして電気毛布Ｂ、
を使用したときのポリエチレン袋の内湯は３５℃であり
、毛布Ｂｔを下側にし、Ｂ１を上側にして電気毛布Ｂ、
を用いたときのポリエチレン袋の内温は３０℃であった
。同様に電気毛布Ｂ４を用いたときのポリエチレン袋の
内温は２９℃であった。本発明の電気毛布Ｂ、が、赤外
線放射部を加熱側（下側）に配置したときは、その配置
を逆にした場合や赤外線放射部を有しない電気毛布Ｂ４
よりも、水を含む物体の内部加熱効果が高いことが判る
。なお本発明電気毛布Ｂ、の触感、風合いは、通常の電
気毛布Ｂ４と全く変らず優れており、柔軟性も優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、本発明赤外線放射体の具体例を示す
断面図である。第５図〜第１２図は本発明の赤外線放射
体に好適な芯鞘複合繊維の横断面の具体例である。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第１０図 第１１図 第１２図 ＝２３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）通電発熱体（１）と、カーボン粒子を内部に配合
   した赤外線放射繊維を少なくとも１部に使用した赤外線
   放射部（２）とを有することを特徴とする赤外線放射体
   。