JPH1099363A - 加熱パッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度制御のための特別なコントローラ等の保
護機を必要とすることがなく、しかも加熱面を全域に渡
って均一温度にすることができるとともに、立ち上がり
時間の短縮化を図ることができ、更には、破損を招くこ
とがないとともに、使用位置が限定されることがない加
熱パッド装置を提供する点にある。 【解決手段】 温度変化により抵抗値が増減して電流を
制御することができるように、高分子マトリクス中にカ
ーボンブラック等の導電性フィラーを分散して作成され
た面状発熱体１と、この面状発熱体１に電圧を加えるた
めに接続される電源と、前記面状発熱体１を外被する外
被部材３とから加熱パッド装置Ａを構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、患部を効率よく加
熱し、発汗作用を促したり、疲れを和らげるために使用
する加熱パッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の加熱パッド装置では、使い捨てカ
イロ等の化学反応を利用したものや、ニクロム線やエッ
チングヒータ線等の電熱線を利用したものがある。

【０００３】前者の化学反応を利用したものは、加熱の
ための電源等を不要にし、構造が簡素なものであるもの
の、加熱温度を調節することができないため、熱くなり
過ぎることがあるだけでなく、長時間同じ温度を保持さ
せることができず、瞬間的な加熱にしか利用し難いもの
であった。

【０００４】また、後者のニクロム線、エッチングヒー
タ線等の発熱線を利用したものは、必要以上の温度上昇
を抑えるためのコントローラ等の保護機が必要となるだ
けでなく、その保護機が故障したり、その保護機の設定
温度に対して実際の温度との間に誤差が発生した場合
に、異常発熱の危険性があった。又、電熱線が発熱する
箇所に対して電熱線を配設していない箇所との加熱温度
に温度差が発生しないように多数の電熱線を密に配設し
ても、加熱面のどの部分においても同一温度にすること
が非常に難しいものであった。又、特に温度が低い時
に、電熱線が温まるまでに多くの時間を要するものであ
った。又、電熱線がある程度の屈曲性を有するものの、
急激な屈曲に対しては対応することができず、破損を招
いたり、身体の使用位置が限定されるものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が前述の状況に
鑑み、解決しようとするところは、温度制御のための特
別なコントローラ等の保護機を必要とすることがなく、
しかも加熱面を全域に渡って均一温度にすることができ
るとともに、立ち上がり時間の短縮化を図ることがで
き、更には、破損を招くことがないとともに、使用位置
が限定されることがない加熱パッド装置を提供する点に
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題解
決のために、温度変化により抵抗値が増減して電流を制
御することができるように、高分子マトリクス中にカー
ボンブラック等の導電性フィラーを分散して作成された
面状発熱体と、この面状発熱体に電圧を加えるために接
続される電源と、前記面状発熱体を外被する外被部材と
から加熱パッド装置を構成した。従って、面状発熱体に
電源電圧を加えると、カーボンブラック等の導電性フィ
ラー間で電子が移動することにより、それら導電性フィ
ラー間で通電状態になり、面状発熱体が発熱し、設定温
度になるまで前記通電状態を保持する。一般的に前記設
定温度よりも高くなると、電圧が一定の条件では抵抗値
が増大し、オームの法則により電流値が小さくなり、面
状発熱体の発熱が抑制され、又、設定温度よりも低くな
ると、電圧が一定の条件では抵抗値が減少し、オームの
法則により電流値が大きくなり、面状発熱体の発熱が促
進され、外被部材を介して接触状態にある身体の一部が
温められる。この発熱中において、例えば外被部材に接
触状態にある身体の部分のうちの一部分が他の部分より
も温度上昇して設定温度に達した場合には、その一部分
に対応する面状発熱体の部分の抵抗値が増大することに
より、面状発熱体の前記部分の発熱が抑制されるのであ
るが、他の部分はまだ設定温度に達していないため、設
定温度に達するまで面状発熱体の発熱が促進される。し
かも、カーボンブラックは直径３〜５００ｎｍ程度の無
定形炭素の無数の粒状体であるため、カーボンブラック
の粒状体同士の間隔は非常に小さく、電圧が加わること
により電子が移動する距離が非常に短く、カーボンブラ
ックの粒状体間に通電する通電時間を非常に短くするこ
とができるとともに、面状発熱体の発熱面のどの箇所で
あっても同一温度に設定することができ、被加熱体に対
して均一な加熱を行うことができる。このように構成さ
れた面状発熱体を屈曲させても、カーボンブラックが粒
状体であるため、カーボンブラック間で通電状態が阻止
されるといったことがない。

【０００７】前記面状発熱体の表面に、該面状発熱体か
らの熱により遠赤外線を放射する遠赤外線放射板を取り
付けてなるから、被加熱体、つまり身体の内部までより
短時間で加熱することができる。

【０００８】前記面状発熱体の表面に、該面状発熱体か
らの熱により遠赤外線を放射する無機質素材を印刷又は
練り込みしてなるから、前記と同様に被加熱体、つまり
身体の内部までより短時間で加熱することができるとと
もに、遠赤外線を放射する構成を付与することができな
がらも、面状発熱体をより薄く構成することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の加熱パッド装置
Ａが示されている。この加熱パッド装置Ａは、温度変化
により抵抗値が増減して電流を制御することができるよ
うに、高分子マトリクス中にカーボンブラック等の導電
性フィラーを分散して作成された板状の面状発熱体１
と、この面状発熱体１に交流電源又は直流バッテリー等
の電源に接続するための電源コード２と、前記面状発熱
体１の両面を外被する外被部材３とから構成している。
前記交流電源に接続する場合には、電圧を降下させるた
めのトランス等を設けることになる。又、前記直流バッ
テリーは、充電可能な二次電池から構成したり、複数の
電池を内蔵するケースから構成してもよい。

【００１０】前記面状発熱体１の表面に、該面状発熱体
１からの熱により遠赤外線を放射する遠赤外線放射板４
を取り付けてあり、遠赤外線放射板４から発する電磁波
の波長と身体の持つ遠赤外線の波長とが共振現象を誘発
することにより、被加熱体、つまり身体の患部の内部加
熱が効果的にできるようになり、発汗作用を促したり、
疲れを和らげることが短時間で実現することができるよ
うにしている。この遠赤外線放射板４は、３９°Ｃ以上
の温度を受け６μ〜２０μの電磁波が有効的に発生する
セラミックスパウダー、又はゼオライトパウダーを板状
に形成したものを用いている。又、この遠赤外線放射板
４を省略して、図２に示すように、遠赤外線を放射する
無機質素材を面状発熱体１の表面に印刷又は練り込みし
て実施してもよい。この場合、加熱パッド装置Ａ全体の
厚みを薄くすることができるとともに、面状発熱体１を
屈曲自在に構成することができ、面状発熱体１の使用箇
所が限定されることがないようにすることができる利点
もある。又、図２に示すように、外被部材３の一方の面
に面状発熱体１を貼り付けて実施してもよい。

【００１１】前記面状発熱体１は、前述のように、電気
絶縁性の高分子マトリクス中に、カーボンブラック、黒
鉛、金属粉末等の導電性フィラーを分散した複合導電材
料からなり、カーボンブラック、黒鉛、金属粉末等の導
電性フィラーを用いることにより、ニクロム線を使用し
た加熱パッド装置の場合にニクロム線全長に渡って通電
状態になるまでの時間ロスがあるのに対して、時間ロス
がなく立ち上がり時間の短縮化を図ることができるとと
もに、発熱面のどの位置においても同一な温度に維持す
ることができるようにしている。前記面状発熱体１を構
成するカーボンブラック等の粒子Ｂを、図３に示してい
る。この図では粒子Ｂ同士が間隔Ｓをおいてそれぞれ存
在している場合を示し、この間隔Ｓが短いほど電子の移
動するスピードが速くなり、電流の流れる速度が速くな
るのであり、図４では、粒子Ｂ同士が密の状態で配置さ
れたものを示し、図５では、図３及び図４のような整列
状態ではなく、ランダムに粒子Ｂを配置した状態を示し
ている。前記高分子マトリクスとしては、ポリエチレン
グリコールや石炭酸フェノール等からなるとともに、こ
れら高分子マトリクスと前記導電性フィラーとをバイン
ダーにより屈曲自在な導電樹脂でなる板状の面状発熱体
１として形成するようにしている。そして、高分子マト
リクスに対する導電性フィラーの濃度を変更することに
より、面状発熱体１の発熱最高温度を変更できるように
している。尚、発熱最高温度は３０°〜８０°の間に設
定されることになるが、この温度以外の温度に設定して
もよい。前記面状発熱体１が設定温度に達したときの電
流値が、通電開始時に比べて２５％〜３５％まで減少
し、放熱を補うだけの電力を消費することになる。

【００１２】図６に、前記のように構成された面状発熱
体１の表面温度の比較試験を行った試験結果を示してい
る。比較するものとして、Ａ社のサーモスタット制御方
式の加熱パッド装置とＢ社のサーモスタット制御方式の
加熱パッド装置を用いた。図に示すように、いずれの場
合も約５５°の表面温度になるように作成した。図を見
ると、面状発熱体１の場合は、実線で示すように通電後
１０分程度で約５５°Ｃまで急上昇すると、以後一定の
温度を維持するのに対して、Ａ社（破線で示す）及びＢ
社（一点鎖線で示す）ともサーモスタットにより電源の
ＯＮ−ＯＦＦを行うことによって、７０°Ｃ〜５５°Ｃ
の広い範囲で表面温度が変化している。このように、サ
ーモスタットにより電源のＯＮ−ＯＦＦを行う場合に比
べて面状発熱体１は設定温度から大きく外れてしまうこ
とがない。特に設定温度から高くなって、加熱や発火を
起こす心配等が全くなく、しかもサーモスタット等の制
御機器等の不要化を図ることができ、安定した温度維持
を行うことができる。

【００１３】又、図７には、前記のように構成された面
状発熱体１の消費電力特性を示している。図に示すよう
に、発熱温度特性ａでは、約５５°（設定温度）の表面
温度になった後は、サーモスタット制御方式のように表
面温度を上昇するような温度制御が行われず、温度低下
した部分のみの表面箇所の電流しか流れないことから、
消費電力特性ｂに示すように、消費電力が上昇すること
を抑制することができ、つまり約５５°（設定温度）の
表面温度になった後は略一定の電力を消費することにな
り、大幅な電力節減を行うことができるのである。

【００１４】

【発明の効果】請求項１によれば、高分子マトリクス中
にカーボンブラック等の導電性フィラーを分散して作成
された屈曲自在な板状の面状発熱体を用いることによっ
て、従来のようにサーモスタット等の特別なコントロー
ラ等の保護機（制御機器）を用いることなく、簡素な構
成で電流を的確に制御することができるとともに、加熱
面を全域に渡って均一温度にすることができ、しかも立
ち上がり時間の短縮化を図ることができ、更には従来の
ニクロム線を用いた場合のニクロム線の破損を招くこと
がないように取扱い上の注意が必要になることや使用位
置が限定されることを一挙に解消することができる加熱
パッド装置を提供することができる。

【００１５】請求項２によれば、面状発熱体の表面に遠
赤外線放射板を取り付けることによって、短時間で被加
熱体の内部を温めることができるようになり、発汗作用
を促したり、疲れを和らげるために一層有利にすること
ができる。

【００１６】請求項３によれば、請求項２と同様に短時
間で被加熱体の内部を温めることができるようになり、
発汗作用を促したり、疲れを和らげるために一層有利に
することができるとともに、そのための遠赤外線放射の
ための構成をより小型化することができ、加熱パッド装
置全体の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】加熱パッド装置の一部切欠き平面図

【図２】加熱パッド装置の別の形態を示す斜視図

【図３】面状発熱体の一例を示す断面図

【図４】面状発熱体の一例を示す断面図

【図５】面状発熱体の一例を示す断面図

【図６】加熱パッド装置の表面温度特性を示すグラフ

【図７】消費電力特性を示すグラフ

【符号の説明】

１ 面状発熱体 ２ 電源コード ３ 外被部材 ４ 遠赤外線放射板 Ａ 加熱パッド装置 Ｂ 粒子 Ｓ 間隔 ａ 発熱温度特性 ｂ 消費電力特性

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度変化により抵抗値が増減して電流を
   制御することができるように、高分子マトリクス中にカ
   ーボンブラック等の導電性フィラーを分散して作成され
   た面状発熱体と、この面状発熱体に電圧を加えるために
   接続される電源と、前記面状発熱体を外被する外被部材
   とからなる加熱パッド装置。
2. 【請求項２】 前記面状発熱体の表面に、該面状発熱体
   からの熱により遠赤外線を放射する遠赤外線放射板を取
   り付けてなる請求項１記載の加熱パッド装置。
3. 【請求項３】 前記面状発熱体の表面に、該面状発熱体
   からの熱により遠赤外線を放射する無機質素材を印刷又
   は練り込みしてなる請求項１記載の加熱パッド装置。