(57)【要約】【課題】上部材と下部材との間に設けられる発熱線にストレスがかかることを防止または抑制できる電気カーペットを提供する。【解決手段】面状の上部材１１および下部材１２と上部材１１と下部材１２との間に配設される発熱線１３とを有する電気カーペット１であって、発熱線１３が並列する部分が設けられるとともに、並列する発熱線１３どうしの間には、上部材１１と下部材１２とが点状に超音波溶着された複数の溶着スポット１４が形成され、互いに近接して形成される５つの溶着スポット１４のうち、１つの溶着スポット１４は、残りの４つの溶着スポット１４により形成される四辺形の中心に位置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状の上部材および下部材と、前記上部材と前記下部材との間に配設される発熱線とを有する面状採暖具であって、
前記発熱線はジグザグに形成されて互いに平行に並ぶ部分を有し、
前記発熱線の互いに平行に並ぶ部分どうしの間には、前記上部材と前記下部材とが点状に超音波溶着された複数の溶着スポットが形成され、
複数の前記溶着スポットに含まれる互いに近接した５つの前記溶着スポットのうち、１つの前記溶着スポットは、残りの４つの前記溶着スポットにより形成される四辺形の中心に位置することを特徴とする面状採暖具。
【請求項２】
面状の上部材および下部材と、前記上部材と前記下部材との間に配設される発熱線とを有する面状採暖具であって、
前記発熱線はジグザグに配設されて互いに平行に並ぶ部分を有し、
前記発熱線の互いに平行に並ぶ部分どうしの間には、前記上部材と前記下部材とが点状に超音波溶着された複数の溶着スポットが形成されるとともに、
複数の前記溶着スポットが直列に並ぶ溶着スポット列が、互いに平行でかつ前記発熱線の互いに平行に並ぶ部分に平行に複数列形成され、
複数列の前記溶着スポット列のうちのある１列の前記溶着スポット列に含まれる前記溶着スポットは、他の前記溶着スポット列に含まれる前記溶着スポットに対して、前記溶着スポット列の延伸方向にずれていることを特徴とする面状採暖具。
【請求項３】
前記発熱線の平行に並ぶ部分どうしの間には、３列の前記溶着スポット列が形成され、
３列の前記溶着スポット列のうちの両外側に形成される２列の前記溶着スポット列に含まれる前記溶着スポットは、前記溶着スポット列の延伸方向に関して同じ位置に形成され、
３列の前記溶着スポット列のうちの中央に形成される１列の前記溶着スポット列に含まれる前記溶着スポットは、両外側に形成される２列の前記溶着スポット列に含まれる溶着スポットに対して、前記溶着スポット列の延伸方向にずれた位置に形成されることを特徴とする請求項２に記載の面状採暖具。
【請求項４】
前記発熱線は、前記上部材と前記下部材とに対して相対的に変位可能に配設されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の面状採暖具。
【請求項５】
前記発熱線の周囲であって前記上部材と前記下部材との間には、空気の層が形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の面状採暖具。
【請求項６】
前記上部材と前記下部材の周縁部に配設され、前記発熱線の両端部が接続されて前記発熱線を制御するコントロールボックスをさらに有し、
前記発熱線は平行に並ぶ部分から前記コントロールボックスに引き出される複数の引き出し部を有し、
前記引き出し部どうしの間には、前記上部材と前記下部材とが点状に超音波溶着された複数の溶着スポットが形成され、
互いに近接して形成される５つの前記溶着スポットのうち、ある１つの前記溶着スポットは、残りの４つの前記溶着スポットにより形成される四辺形の中心に位置することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の面状採暖具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状採暖具に関する。詳しくは、面状の上部材および下部材の間に発熱線が配設された面状採暖具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、面状採暖具として、電気カーペット、電気マット、電気毛布、電気座布団、電気ソフトアンカなどが知られている。このような面状採暖具は、一般的に、電熱線などからなる発熱線が、面状の上部材および下部材の間に挟まれるように配設されるという構成を有している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、表面材（上部材）と裏材（下部材）との間に発熱線が配設される面状採暖具において、発熱線の周囲全体が軟質発泡樹脂で覆われるとともに、表面材と裏材とが接着剤により接着される構成が開示されている。
また、特許文献２には、表面被覆層（上部材）と不織布（下部材）との間に、電熱線（発熱線）とこの発熱線を包む絶縁シートからなる電熱線配置層が設けられる構成が開示されている。さらに、表面被覆層と不織布の一方または両方は、低融点繊維を含み、表面被覆層と不織布とが熱圧接される構成が開示されている。
特許文献３には、網状シート（上部材）とシート（下部材）との間に遠赤外線を放射する放射性ボールが設けられる面状採暖具において、網状シートとシートとが熱溶着される構成が開示されている。
【０００４】
しかしながら、前記各特許文献に記載の構成は、次のような問題を有する。
前記各特許文献１に記載の構成においては、発熱線が上部材と下部材の少なくとも一方に接合される。このような構成であると、面状採暖具を曲げた際に、発熱線も上部材および下部材と一体に曲がる。このため、曲げの程度が強くなると、発熱線にかかるストレスが大きくなる。また、発熱線と上部材および下部材とが一体に接合されるため、熱膨張率の違いによって、発熱線にストレスがかかる。このように、発熱線などが上部材または下部材に一体に接合される構成では、発熱線に負荷がかかりやすい。
また、上部材と下部材の接合に接着剤を用いる構成では、リサイクルが困難である。すなわち、接着剤を用いる構成では、分解後の上部材と下部材と発熱線などに付着した接着剤を除去することが困難である。また、上部材と下部材とが接着剤によって全面的に接着される構成であると、分解に手間を要する。
また、上部材と下部材とを熱溶融接着剤により接着する構成では、大掛かりなヒートプレス装置が必要であり、かつ接着の際に加熱のために大きな電力が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８４２２３号公報
【特許文献２】特開２００５−２７８７６８号公報
【特許文献３】特開２００７−２３６９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、上部材と下部材との間に設けられる発熱線にストレスがかかることを防止または抑制できる面状採暖具を提供すること、リサイクルが容易な面状採暖具を提供すること、製造コストの低廉化を図ることができる面状採暖具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、面状の上部材および下部材と、前記上部材と前記下部材との間に配設される発熱線とを有する面状採暖具であって、前記発熱線はジグザグに形成されて互いに平行に並ぶ部分を有し、前記発熱線の互いに平行に並ぶ部分どうしの間には、前記上部材と前記下部材とが点状に超音波溶着された複数の溶着スポットが形成され、複数の前記溶着スポットに含まれる互いに近接した５つの前記溶着スポットのうち、１つの前記溶着スポットは、残りの４つの前記溶着スポットにより形成される四辺形の中心に位置することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、面状の上部材および下部材と、前記上部材と前記下部材との間に配設される発熱線とを有する面状採暖具であって、前記発熱線はジグザグに配設されて互いに平行に並ぶ部分を有し、前記発熱線の互いに平行に並ぶ部分どうしの間には、前記上部材と前記下部材とが点状に超音波溶着された複数の溶着スポットが形成されるとともに、複数の前記溶着スポットが直列に並ぶ溶着スポット列が、互いに平行でかつ前記発熱線の互いに平行に並ぶ部分に平行に複数列形成され、複数列の前記溶着スポット列のうちのある１列の前記溶着スポット列に含まれる前記溶着スポットは、他の前記溶着スポット列に含まれる前記溶着スポットに対して、前記溶着スポット列の延伸方向にずれていることを特徴とする。
【０００９】
前記発熱線の平行に並ぶ部分どうしの間には、３列の前記溶着スポット列が形成され、３列の前記溶着スポット列のうちの両外側に形成される２列の前記溶着スポット列に含まれる前記溶着スポットは、前記溶着スポット列の延伸方向に関して同じ位置に形成され、３列の前記溶着スポット列のうちの中央に形成される１列の前記溶着スポット列に含まれる前記溶着スポットは、両外側に形成される２列の前記溶着スポット列に含まれる溶着スポットに対して、前記溶着スポット列の延伸方向にずれた位置に形成される構成であることが好ましい。
【００１０】
前記発熱線は、前記上部材と前記下部材とに対して相対的に変位可能に配設される構成であることが好ましい。
【００１１】
前記発熱線の周囲であって前記上部材と前記下部材との間には、空気の層が形成される構成であることが好ましい。
【００１２】
前記上部材と前記下部材の周縁部に配設され、前記発熱線の両端部が接続されて前記発熱線を制御するコントロールボックスをさらに有し、前記発熱線は平行に並ぶ部分から前記コントロールボックスに引き出される複数の引き出し部を有し、前記引き出し部どうしの間には、前記上部材と前記下部材とが点状に超音波溶着された複数の溶着スポットが形成され、互いに近接して形成される５つの前記溶着スポットのうち、ある１つの前記溶着スポットは、残りの４つの前記溶着スポットにより形成される四辺形の中心に位置する構成であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、上部材と下部材とが点状に超音波溶着される複数の溶着スポットどうしの間に配設されている。このため、面状採暖具が曲げられた場合や、温度変化によって寸法が変化した場合であっても、発熱線は上部材および下部材とは別個に変形できる。したがって、発熱線にストレスがかかることを防止または抑制できる。
また、本発明によれば、上部材と下部材との接合箇所を分離することによって、面状採暖具を上部材と下部材と発熱線とに分解することができる。したがって、リサイクルが容易となる。
さらに、本発明によれば、熱溶着に比較して、上部材と下部材とを接合する際に必要な電力を削減することができる。また、ヒートプレス機が必要でないため、設備の小型化を図ることができる。したがって、製造コストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施形態にかかる電気カーペットの構成を模式的に示す平面図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ部拡大図であって、本発明の実施形態にかかる電気カーペットの溶着スポット（溶着スポット列）の配列と発熱線との位置関係を模式的に示す平面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であって、本発明の実施形態にかかる電気カーペットの断面構造を模式的に示す図である。
【図４】図４は、電気カーペットの製造装置である超音波溶着装置の構成を模式的に示す外観斜視図である。
【図５】図５は、この超音波溶着装置に用いられる支持ブロックの構成の例を示す外観斜視図である。
【図６】図６は、この超音波溶着装置に適用される超音波溶着ユニットの構成を模式的に示す外観斜視図であり、斜め下方から見た図である。
【図７】図７は、上部材と下部材の超音波溶着の工程を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明の実施形態にかかる面状採暖具として、電気カーペットを示す。ただし、本発明は、電気カーペットに限られない。本発明は、面状採暖具であれば、電気マットや、電気毛布や、電気座布団や、電気ソフトアンカなどにも適用できる。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態にかかる電気カーペット１の構成を模式的に示す平面図である。図２は、図１のＩＩ部拡大図であって、本発明の実施形態にかかる電気カーペット１の溶着スポット１４の配列と発熱線１３との位置関係を模式的に示す平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であって、本発明の実施形態にかかる電気カーペット１の断面構造を模式的に示す図である。
図１〜図３に示すように、電気カーペット１は、面状の上部材１１および下部材１２と、上部材１１と下部材１２との間に配設される発熱線１３とを有する。そして、上部材１１と下部材１２とは、複数の箇所において、点状に超音波溶着されている。超音波溶着されている点状の箇所を、「溶着スポット１４」と称する。図１においては、溶着スポット１４を黒点で示す。なお、上部材１１と下部材１２とは、溶着スポット１４において点状に超音波溶着されているが、溶着スポット１４以外の箇所においては溶着されていない。
このほか、上部材１１および下部材１２の外周の隅部には、コントロールボックス１６が設けられる。また、上部材１１と下部材１２の外周縁に沿って、縁取りのための刺繍が施される。
【００１７】
上部材１１および下部材１２には、たとえば、ポリプロピレンからなる不織布（フェルト状のシート）が適用される。このほか、上部材１１および下部材１２には、ポリエステルの不織布や、ナイロンの不織布や、ポリエチレンの不織布などが適用できる。要は、上部材１１および下部材１２は、超音波溶着可能な面状の部材であればよい。また、上部材１１および下部材１２の寸法、形状、厚さは特に限定されない。上部材１１と下部材１２とは同じ材質の部材であってもよく、異なる材質の部材であってもよい。また、上部材１１と下部材１２とは、異なる厚さであってもよく、同じ厚さであってもよい。
【００１８】
発熱線１３は、電熱線と、この電熱線を被覆する第１の被覆材と、第１の被覆材の外側を覆うように設けられる温度検出線と、温度検出線の外側を被覆する第２の被覆材とを含み、これらが同軸状に設けられる構成を有する。
電熱線は、電流によって発熱する発熱体であり、たとえば銅線などが適用できる。第１の被覆材は、電気的な絶縁性を有し、所定の温度で溶融する材料により形成される。第１の被覆材には、例えば、ナイロンなどが適用できる。温度検出線は、温度に応じて電気抵抗が変化する材料によって形成される。そして、温度検出線の抵抗値を検出することによって、発熱線１３の温度を検出することができる。温度検出線には、例えば、ニッケルなどが適用できる。発熱線１３が所定の範囲よりも高い温度となると、第１の被覆材が溶融して電熱線と温度検出線とが短絡する。したがって、電熱線と温度検出線の短絡を監視することにより、発熱線１３が所定の範囲以下の温度にあるか否かを判定できる。第２の被覆材は、電気的な絶縁性を有する材料により形成される。第２の被覆材には、例えば、塩化ビニルなどが適用できる。
【００１９】
電気カーペット１には、複数の暖房領域１７が設定されており、設定された暖房領域１７のそれぞれに１本の発熱線１３が配設される。図１においては、電気カーペット１に２つの暖房領域１７が設定される例を示す。この例においては、図中の右半分の暖房領域１７と左半分の暖房領域１７のそれぞれに、１本ずつの発熱線１３が配設される。発熱線１３の配設の具体的な構成については後述する。なお、電気カーペット１に設定される暖房領域１７の数は、特に限定されるものではない。電気カーペット１に３以上の暖房領域１７が設定される構成であってもよい。また、電気カーペット１全体が１つの暖房領域１７を有する構成であってもよい。
【００２０】
コントロールボックス１６は、電気カーペット１を操作するための機器であり、たとえば上部材１１および下部材１２の外周縁に設けられる。コントロールボックス１６には、発熱線１３の両端部が電気的に接続されるとともに、外部から電力の供給を受けるための電力供給線１６１（電源コード）が電気的に接続される。そして、コントロールボックス１６には、発熱線１３に含まれる電熱線に電流を流すための回路や、発熱線１３の温度を検出するための回路（温度検出線の抵抗値を測定するための回路）や、その他保護回路などが設けられる。さらに、コントロールボックス１６には、使用者が電源のオン・オフを切り替えるためのスイッチや、暖房温度を設定するためのスイッチなどが設けられる。また、電気カーペット１に複数の暖房領域１７が設定される構成であれば、いずれの暖房領域１７の発熱線１３の電熱線に電流を流すかを選択するためのスイッチが設けられる。
そして、コントロールボックス１６には、電力供給線１６１を介して外部（例えば、家庭用コンセント）から電力の供給を受け、使用者により設定された暖房温度と、温度検出回路により検出した発熱線１３の温度とに応じて、発熱線１３の電熱線に電流を流す。また、温度検出回路は、温度検出線の抵抗値に基づいて発熱線１３の温度を検出する。保護回路は、発熱線１３の電熱線と温度検出線との短絡を検出した場合など、所定の状態を検出した場合には、発熱線１３の電熱線への電流を遮断する。
なお、コントロールボックス１６には、従来公知の構成が適用できる。したがって、詳細な説明は省略する。
【００２１】
次に、溶着スポット１４の配列と、発熱線１３の配設の構成について説明する。
図１〜図３に示すように、電気カーペット１に設定された暖房領域１７ごとに、１本ずつの発熱線１３が二次元状に配設される。具体的には、発熱線１３は、全体としてジグザグ状に（換言すると、ヘアピンカーブが連続する態様に）配設される。すなわち、発熱線１３には、略直線に延伸する部分（以下、「直線部１３１」と称する）と、直線部１３１の両端において１８０°方向が変わるように曲げ返される部分（以下、「曲げ返し部１３２」と称する）とが設けられる。そして、複数の直線部１３１が、互いに平行で所定の間隔をおいて設けられる。また、曲げ返し部１３２は、上部材１１および下部材１２の外周縁近傍であって、互いに対向する２辺の近傍に位置するように設けられる。
例えば、上部材１１および下部材１２が長方形または正方形である場合には、発熱線１３の直線部１３１は、４辺のうちの互いに対向する２辺に平行に設けられる。そして発熱線１３の曲げ返し部１３２は、４辺のうちの残りの２辺の近傍に位置するように設けられる。
なお、複数の直線部１３１は、等間隔に設けられる構成であることが好ましい。また、電気カーペット１に複数の暖房領域１７が設定される場合には、全ての暖房領域１７の直線部１３１が平行に設けられる構成であることが好ましい。
そして、発熱線１３の両端は、引き出し部１３３を介してコントロールボックス１６に接続される。引き出し部１３３は、直線部１３１に平行または直角な方向に延伸するように配設される。
【００２２】
発熱線１３の隣り合う直線部１３１どうしの間には、複数の溶着スポット１４が形成される。具体的には、図１や図２に示すように、隣り合う直線部１３１どうしの間に形成される複数の溶着スポット１４のうち、互いに近接する５つの溶着スポット１４（図２において、一点鎖線Ａで囲まれた溶着スポット１４）は、サイコロの「５の目」状に並ぶ。すなわち、互いに近接する５つのうちの４つの溶着スポット１４は、正方形または長方形状に並び、残りの１つの溶着スポット１４は正方形または長方形の中心（対角線の交点）に位置する。ここで、長方形または正方形の４辺のうちの相対向する２辺は、発熱線１３の延伸方向に平行である。
【００２３】
溶着スポット１４のこのような配列は、次のように言い換えることもできる。すなわち、隣り合う直線部１３１どうしの間には、複数の溶着スポット１４が所定のピッチで直線状に並ぶ列が３列形成される。複数の溶着スポット１４が直列に並ぶ列を、「溶着スポット列１５」と称する。３列の溶着スポット列１５は互いに平行であり、かつ、発熱線１３の直線部１３１に平行に延伸する。また、３列の溶着スポット列１５どうしの間隔は等間隔である。そして、３列の溶着スポット列１５のうち、両外側の２列の溶着スポット列１５に含まれる溶着スポット１４は、溶着スポット列１５の延伸方向に関して同じ位置に形成される。また、中央の１列の溶着スポット列１５に含まれる溶着スポット１４は、両外側の２列の溶着スポット列１５に含まれる溶着スポット１４に対して、溶着スポット列１５の延伸方向に１／２ピッチずれた位置に形成される。
このように、電気カーペット１には、発熱線１３の直線部１３１と複数列の溶着スポット列１５とが互いに平行で交互に並ぶ。
【００２４】
なお、直線部１３１どうしの間に形成される溶着スポット列１５は、３列に限定されない。直線部１３１どうしの間に、４列以上の溶着スポット列１５が形成される構成であってもよい。この場合には、両端に位置する２列の溶着スポット列１５に含まれる溶着スポット１４と、それ以外の溶着スポット列１５に含まれる溶着スポット１４とが、溶着スポット列１５の延伸方向に互いにずれている構成が適用できる。このように、両端の２列の溶着スポット列１５に含まれる４つの溶着スポット１４により形成される四辺形の内側に、複数の溶着スポット１４が形成される構成であってもよい。
また、隣り合う直線部１３１どうしの間に、２列の溶着スポット列１５が形成される構成であってもよい。この場合には、それぞれの溶着スポット列１５に含まれる溶着スポット１４が、溶着スポット列１５の延伸方向にずれた位置に形成される構成であればよい。特に、溶着スポット１４が１／２ピッチずれた位置に配設される構成が好ましい。
【００２５】
また、隣り合う引き出し部１３３どうしの間にも、複数の溶着スポット１４が形成される。引き出し部１３３どうしの間には、たとえば、図１や図２に示すように、サイコロの「５の目」のような配列を有する５つの溶着スポット１４の群が、引き出し部１３３の延伸方向に複数直列に並べられるように形成される。すなわち、５つの溶着スポット１４のうちの４つの溶着スポット１４が長方形または正方形を形成するように配列され、残りの１つの溶着スポット１４が長方形または正方形の中心（対角線の交点）に位置するように形成される。ここで、長方形または正方形の４辺のうちの対向する２辺が引き出し部１３３に平行になるように、４つの溶着スポット１４が形成される。
このように、引き出し部１３３が直線部１３１に対して直角な方向に延伸する箇所においては、引き出し部１３３どうしの間には、５つの溶着スポット１４の群が、直線部１３１の延伸方向に対して直角な方向に複数直列に並べられるように形成される。
【００２６】
このほか、曲げ返し部１３２と上部材１１および下部材１２の外周縁との間にも、複数の溶着スポット１４が形成される。曲げ返し部１３２と上部材１１および下部材１２の外周縁とに間に形成される溶着スポット１４は、引き出し部１３３どうしの間に形成される溶着スポット１４と同じ態様の配列が適用できる。なお、曲げ返し部１３２と上部材１１および下部材１２の外周縁とに間の寸法が大きい場合には、５つの溶着スポット１４の群が、直線部１３１の延伸方向とそれに直角な方向の二次元方向に配列される構成が適用できる。換言すると、５つの溶着スポット１４の群の列が複数列形成される構成が適用できる。
【００２７】
なお、引き出し部１３３どうしの間に形成される溶着スポット１４と、曲げ返し部１３２と上部材１１および下部材１２の外周縁との間に形成される溶着スポット１４の配列の態様は、前記態様に限定されない。たとえば、直線部１３１どうしの間に形成される溶着スポット１４と同じ態様であってもよい。
【００２８】
さらに、上部材１１および下部材１２の外周縁に沿って、複数の溶着スポット１４が形成される。
【００２９】
このように、上部材１１と下部材１２とは、複数の溶着スポット１４によって超音波溶着されている。なお、上部材１１と下部材１２の接合には、熱溶融接着剤などの接着剤は用いられない。さらに、発熱線１３は、上部材１１と下部材１２のいずれにも接合されていない。このため、発熱線１３は、溶着スポット１４の間を、上部材１１および下部材１２に対して変位可能である。これに対して、従来のような熱溶着接着剤などを用いる構成では、上部材１１と下部材１２とが熱溶融接着剤によって全面的に接着されている。このため、従来の構成では、発熱線１３は、熱溶融接着剤によって上部材１１と下部材１２とに接着されており、上部材１１と下部材１２に対して変位できない。
【００３０】
次に、電気カーペット１の製造装置について、図４〜図６を参照して簡単に説明する。図４は、電気カーペット１の製造装置である超音波溶着装置７の構成を模式的に示す外観斜視図である。図５は、この超音波溶着装置７に用いられる支持ブロック７２の構成の例を示す外観斜視図である。図６は、この超音波溶着装置７に適用される超音波溶着ユニット７４の構成を模式的に示す外観斜視図であり、斜め下方から見た図である。
図４に示すように、超音波溶着装置７は、固定フレーム７１と、固定フレーム７１上に配列される複数の支持ブロック７２と、固定フレーム７１に対して往復動可能な可動フレーム７３と、可動フレーム７３に設けられる複数の超音波溶着ユニット７４と、超音波溶着ユニット７４を上下動させる上下駆動機構７５とを有する。さらに、超音波溶着装置７は、可動フレーム７３を往復動させるための図略の往復駆動機構と、作業者などが超音波溶着装置７を操作するための図略の制御盤とを有する。説明の便宜上、可動フレーム７３の往復動の方向を「前後方向」と称し、往復動の方向に直角な方向を「横方向」と称する。
【００３１】
図４と図５に示すように、支持ブロック７２は、ブロック状または板状の構成を有する。支持ブロック７２の上面には、超音波溶着のための所定の数の突起が設けられる。これらの突起を、「溶着用突起７２１」と称する。溶着用突起７２１は、たとえば柱状の構成を有する。さらに支持ブロック７２の上面には、発熱線１３の位置決めおよび保持のための所定の数のピンが設けられる。これらのピンを「ガイドピン７２２」と称する。ガイドピン７２２は、上部材１１および下部材１２を貫通可能なピン状または針状の構成を有する。そして、溶着用突起７２１とガイドピン７２２とは、いずれも上側に向かって突起するように設けられる。また、ガイドピン７２２は、溶着用突起７２１よりも高く突出する。
複数の支持ブロック７２は、固定フレーム７１上に二次元状に配列される。複数の支持ブロック７２が二次元状に配列されることによって、複数の支持ブロック７２の上面は、下部材１２を載置可能な１つの平面を形成する。この平面を「載置面７６」と称する。
支持ブロック７２に設けられる溶着用突起７２１は、下部材１２が載置面７６に載置された状態において、上部材１１と下部材１２の溶着スポット１４（図１参照）に対応する箇所に位置する。すなわち、複数の溶着用突起７２１のうちの互いに近接する５つの溶着用突起７２１は、サイコロの「５の目」のような態様の配列となる。換言すると、上部材１１と下部材１２とを発熱線１３の直線部１３１どうしの間において溶着するために、３列の溶着用突起７２１の列が互いに近接して１つのグループを形成するように設けられる。この３列の溶着用突起７２１の列のグループは、横方向（複数の超音波溶着ユニット７４の配列方向）に延伸する。そして、３列の溶着用突起７２１の列のグループが、前後方向に等間隔かつ平行に並ぶように設けられる。
同様に、載置面７６には、引き出し部１３３どうしの間や、曲げ返し部１３２と上部材１１および下部材１２の外周縁との間に対応する箇所にも、複数の溶着用突起７２１が設けられる。これらの複数の溶着用突起７２１のうちの互いに近接する５つの溶着用突起７２１も、サイコロの「５の目」のような態様の配列となる。
このほか、載置面７６には、上部材１１と下部材１２とを周縁部に対応する箇所にも、複数の溶着用突起７２１が設けられる。
【００３２】
さらに、載置面７６には、発熱線１３の配設経路に沿って、２列のガイドピン７２２の列が設けられる。２列のガイドピン７２２の列は、それらの間に発熱線１３を配設可能な間隔で設けられる。また、図５に示すように、３列の溶着用突起７２１の列のグループどうしの間には、２列のガイドピン７２２の列が、溶着用突起７２１の列に平行に設けられる。すなわち、発熱線１３の直線部１３１が配設される領域に対応する箇所には、３列の溶着用突起７２１の群と、２列のガイドピン７２２の列とが、前後方向に交互に平行に並ぶように設けられる。
なお、２列のガイドピン７２２の列どうしの間隔は、発熱線１３を配設可能な間隔であればよく、特に限定されるものではない。また、各列におけるガイドピン７２２どうしの間隔も、特に限定されるものではない。各列におけるガイドピン７２２どうしの間隔は、２列のガイドピン７２２の列の間に発熱線１３が配設された状態で、ガイドピン７２２どうしの間から発熱線１３が逸脱しないような寸法であればよい。
【００３３】
複数の支持ブロック７２が用いられる構成であると、超音波溶着装置７の設備コストの削減や、メンテナンスの容易化を図ることができる。たとえば、製造する電気カーペット１のサイズを変更する場合には、固定フレーム７１に載置される支持ブロック７２の数を増減することで対応可能である。また、電気カーペット１の仕様の変更などに応じて発熱線１３の配設経路を変更する場合には、該当する支持ブロック７２のみを交換すればよい。このため、異なる構成の電気カーペット１の製造に、共通の支持ブロック７２を用いることができる。また、補修などが必要な場合には、支持ブロック７２をばらして搬送や補修を行うことができる。このため、支持ブロック７２の搬送や補修などが容易である。
【００３４】
可動フレーム７３は、固定フレーム７１に載置された複数の支持ブロック７２の上方を跨ぐように設けられる。そして、可動フレーム７３は、図略の往復駆動機構によって、固定フレーム７１に対して相対的に往復動することができる。
可動フレーム７３には、複数の超音波溶着ユニット７４が、直列に並べて設けられる。ここでは、複数の超音波溶着ユニット７４が、横方向に直列に並べられる構成を示す。また、超音波溶着ユニット７４は、上下駆動機構７５を介して可動フレーム７３に設けられており、固定フレーム７１に配列された支持ブロック７２に対して上下方向に往復動することができる。上下駆動機構７５には、たとえばエアシリンダや油圧シリンダなど、公知の各種往復駆動機構が適用される。
【００３５】
図６に示すように、超音波溶着ユニット７４は、超音波振動を発生させる超音波発生部７４１と、発生させた超音波振動の振幅を変換（たとえば増幅）するブースター７４２と、超音波振動を溶着対象物である上部材１１および下部材１２に伝達させるホーン７４３とを有する。超音波発生部７４１およびブースター７４２には、公知の各種構成が適用できる。そして、超音波溶着ユニット７４は、載置面７６に載置された上部材１１および下部材１２のうち、ホーン７４３と支持ブロック７２の溶着用突起７２１とで挟んだ箇所を超音波溶着することができる。そして、ホーン７４３と支持ブロック７２の溶着用突起７２１とで挟まれた箇所が、点状の溶着スポット１４となる。
ホーン７４３の端面７４４（溶着対象物に接触する面）は、載置面７６を形成する支持ブロック７２に設けられるガイドピン７２２に干渉しない寸法および形状に形成される。
例えば、発熱線１３の直線部１３１どうしの間を溶着するホーン７４３の端面７４４は、長方形に形成され、短辺が３列の溶着用突起７２１の延伸方向に直角になるように設けられる。ここで、長方形の短辺は、図５に示す３列の溶着用突起７２１の列の最大幅寸法Ｍよりも大きく、３列の溶着用突起７２１の列の両側に位置するガイドピン７２２の列どうしの間隔Ｎよりも小さい寸法に設定される。
また、発熱線１３の曲げ返し部１３２や引き出し部１３３上に位置するホーン７４３は、これらの部分に設けられるガイドピン７２２との干渉を防止するため、端面７４４に凹部が形成される構成が適用される。
そして、複数の超音波溶着ユニット７４は、ホーン７４３が横方向（３列の溶着用突起７２１の列に平行な方向）に直列に並ぶように設けられる。なお、複数の超音波溶着ユニット７４は、１回の溶着動作によって、上部材１１および下部材１２の横方向の全体にわたって超音波溶着を行うことができる構成を有する。たとえば、直列に並べられたホーン７４３の長手方向寸法が、載置面７６に載置された上部材１１および下部材１２の横方向寸法以上の寸法であればよい。なお、超音波溶着ユニット７４の数や個別のホーン７４３の長辺寸法は特に限定されるものではない。
【００３６】
次いで、電気カーペット１の製造方法について説明する。
まず、載置面７６に下部材１２を載置する。そして、載置面７６に載置された下部材１２に、載置面７６に設けられるガイドピン７２２を貫通させ、ガイドピン７２２の先端を下部材１２の上側に突出させる。
次いで、突出させたガイドピン７２２の列にしたがって、下部材１２の上面に発熱線１３を配設する。前記のとおり、２列のガイドピン７２２の列は発熱線１３の配設経路に沿って設けられるから、２列のガイドピン７２２の列の間に発熱線１３を配設すればよい。
なお、従来の熱溶融接着剤を用いる構成では、下部材１２の上面に発熱線１３を配設する前に、あらかじめ熱溶融接着剤を塗布しておく必要がある。これに対して、本発明の実施形態にかかる電気カーペット１の製造方法においては、熱溶融接着剤を用いないため、この工程が不要である。
次いで、発熱線１３が配設された下部材１２の上側に、上部材１１を重ねるように配設する。そして、重ねて配設された上部材１１にガイドピン７２２を貫通させ、ガイドピン７２２の先端を上部材１１の上側に突出させる。これにより、発熱線１３は、上部材１１と下部材１２に挟まれた状態となる。そして、発熱線１３は、ガイドピン７２２によって位置ずれが防止され、所定の位置に保持される。
【００３７】
次いで、上部材１１と下部材１２とを超音波溶着する。図７は、上部材１１と下部材１２の超音波溶着の工程を模式的に示す図である。図７の領域Ｒ，Ｓ，Ｔは、それぞれ発熱線１３の直線部１３１どうしの間の領域を示す。図７においては、領域Ｒは超音波溶着が完了しており、領域Ｓは超音波溶着中であり、領域Ｔは超音波溶着が行われていない。また、矢印Ｘは可動フレーム７３の移動方向を示し、矢印Ｚは超音波溶着ユニット７４の上下動の方向を示す。
図７に示すように、発熱線１３は２列のガイドピン７２２の列の間に配列されており、この間から逸脱しないように保持されている。
そして、往復動機構によって、超音波溶着ユニット７４を位置決めし、上下駆動機構７５によって超音波溶着ユニット７４を下降させてホーン７４３の端面７４４を上部材１１に押し付ける（図７の領域Ｂ参照）。この状態で、超音波溶着ユニット７４を作動させる。そうすると、上部材１１と下部材１２とは、ホーン７４３と溶着用突起７２１とに挟まれた箇所において超音波溶着され、溶着スポット１４が形成される。
前記のとおり、ホーン７４３の端面７４４の短辺寸法は、３列の溶着用突起７２１の列の最大幅寸法Ｍよりも大きく、その両外側に位置するガイドピン７２２の列どうしの間の寸法Ｎよりも小さい。このため、ホーン７４３とガイドピン７２２とが干渉することなく、発熱線１３の直線部１３１どうしの間において上部材１１と下部材１２とを超音波溶着することができる。また、発熱線１３の曲げ返し部１３２や引き出し部１３３をガイドするガイドピン７２２とホーン７４３との干渉を防止するように、該当するホーン７４３には凹部が形成されている。したがって、ホーン７４３とガイドピン７２２とが干渉することなく、上部材１１と下部材１２とを超音波溶着することができる。
さらに、前記のとおり、複数のホーン７４３の全体の横方向寸法は、上部材１１および下部材１２の横方向寸法以上の横方向寸法以上である。このため、１回の溶着動作によって、上部材１１および下部材１２の横方向の全体にわたって超音波溶着を行うことができる。
【００３８】
次いで、超音波溶着装置７は、超音波溶着ユニット７４を上昇させ、さらに可動フレーム７３を移動させて、溶着が完了した３列の溶着用突起７２１の列に隣接する３列の溶着用突起７２１の列に位置合わせする。図７においては、領域Ｓにおける超音波溶着が完了した後、領域Ｔにおける超音波溶着を行う。そして、超音波溶着装置７は、超音波溶着ユニット７４を下降させ、前記同様に上部材１１と下部材１２との超音波溶着を行う。
このように、超音波溶着装置７は、上部材１１および下部材１２の所定の一辺から反対側の一辺に向かって、前記動作を繰り返すことによって順に超音波溶着を行っていく。これにより、上部材１１と下部材１２とは、図１に示すような態様で超音波溶着される。
【００３９】
その後、超音波溶着が完了した上部材１１と下部材１２とを、超音波溶着装置７の載置面７６から取り外す。そして、コントロールボックス１６の取り付けや、外周縁の縁取りの刺繍などを行う。
以上の工程を経て、電気カーペット１が製造される。
【００４０】
次に、本発明の実施形態にかかる電気カーペット１の作用効果について説明する。
【００４１】
本発明の実施形態によれば、発熱線１３から離れた位置において、上部材１１と下部材１２とが超音波溶着されている。このため、上部材１１と下部材１２との間であって発熱線１３の周囲には、空気の層が形成される。すなわち、熱溶融接着剤など各種接着剤を用いて上部材１１と下部材１２とを接着する構成であると、発熱線１３と上部材１１および下部材１２との間には接着剤が充填されており、空気の層は形成されない。本発明の実施形態によれば、空気の層が保温の機能を有する。また、発熱線１３の周辺に形成される空気の層が、電気カーペット１が敷かれている床面との間の断熱層として機能する。したがって、暖房の効果の向上を図ることができる。
【００４２】
発熱線１３は、上部材１１と下部材１２のいずれにも接着されていないため、上部材１１と下部材１２に対して変位可能である。このため、電気カーペット１が曲げられた場合において、発熱線１３は上部材１１および下部材１２と別個に変形できる。さらに、温度上昇した場合であっても、発熱線１３は上部材１１および下部材１２と別個に熱膨張できる。したがって、発熱線１３にストレスがかかることを防止または抑制できる。これに対して、従来のような発熱線１３が熱溶融接着剤などによって上部材１１と下部材１２とに接着されている構成では、電気カーペット１を曲げた際に、発熱線１３も上部材１１および下部材１２と一体に曲がる。また、発熱線１３の熱膨張は、上部材１１と下部材１２とによって阻害される。このため、電気カーペット１が曲げられた場合や、温度変化した場合には、発熱線１３にストレスがかかりやすい。これに対して、本発明の実施形態によれば、発熱線１３が上部材１１や下部材１２に全体的に接着される構成と比較して、発熱線１３にかかるストレスを低減できる。
【００４３】
また、従来のような、発熱線１３が上部材１１および下部材１２に接着されている構成では、電気カーペット１を曲げた際に発熱線１３も一体に曲がる。このため、この構成では、発熱線１３が損傷しないようにするため、電気カーペット１の曲げ部の曲率半径を小さくすることができない。これに対して、本発明の実施形態によれば、発熱線１３は上部材１１および下部材１２と別個に曲がることができるため、発熱線１３が接着されている構成と比較して、電気カーペット１の曲げ部の曲率半径を小さくすることができる。このため、たとえば電気カーペット１を折り畳んだ状態で、厚さを薄くすることができる。したがって、製品パッケージのコンパクト化を図ることができるほか、収納スペースの省スペース化を図ることができる。
【００４４】
また、発熱線１３の直線部１３１どうしの間や、引き出し部１３３どうしの間に形成される複数の溶着スポット１４が、前記のような配列であると、直線部１３１や引き出し部１３３が変位しても、隣の直線部１３１や引き出し部１３３に接触することが防止される。すなわち、サイコロの「５の目」状に並ぶ溶着スポット１４のうち、外側の２つの溶着スポット１４の間から直線部１３１や引き出し部１３３がはみ出しても、中心の１つの溶着スポット１４によって隣の直線部１３１や引き出し部１３３に接触することが防止される。
換言すると、直線部１３１どうしの間または引き出し部１３３どうしの間には、複数の溶着スポット１４の列が形成される。そして、少なくとも１列の溶着スポット列１５に含まれる溶着スポット１４が、他の溶着スポット列１５に含まれる溶着スポット１４に対して、溶着スポット列１５の延伸方向にずれた位置に形成される。このため、発熱線１３の直線部１３１や引き出し部１３３が、ある溶着スポット列１５に含まれる溶着スポット１４どうしの間から逸脱しても、ずれた位置にある溶着スポット１４によって、隣の直線部１３１や引き出し部１３３に接触することが防止される。
【００４５】
また、本発明の実施形態によれば、接着剤を用いて上部材１１と下部材１２とを接着する構成に比較して、リサイクルや廃棄処分が容易である。すなわち、接着剤を用いる構成であると、上部材１１と下部材１２と発熱線１３とに分解する際に、これらに付着した接着剤を除去することが困難である。このため、分解された上部材１１や下部材１２や発熱線１３のリサイクルが困難である。また、廃棄処分する場合であっても、接着剤を除去することが困難であるから、完全な分別が困難である。これに対して、本発明の実施形態によれば、発熱線１３は上部材１１および下部材１２に接着されておらず、かつ上部材１１と下部材１２の溶着に接着剤が用いられていない。このため、上部材１１と下部材１２を分離することによって、上部材１１と下部材１２と電線とに容易に分離することができる。そして、分離されたこれらの部材には接着剤などの残留物がない。
また、上部材１１と下部材１２とが溶着スポット１４によって溶着している構成であると、上部材１１と下部材１２とが接着剤によって全面的に接着されている構成と比較して、分解が容易である。
このように、本発明の実施形態にかかる電気カーペット１は、リサイクルが容易であるとともに、廃棄処分する場合でも分別が容易である。
【００４６】
また、本発明の実施形態によれば、上部材１１と下部材１２との溶着に接着剤を用いないため、たとえば電気カーペット１が水濡れした場合であっても、上部材１１と下部材１２の接合強度が低下することがない。
【００４７】
また、本発明の実施形態によれば、熱溶融接着剤を用いる構成と比較して、製造に要するコストの削減を図ることができる。上部材１１と下部材１２を熱溶融接着剤で接着する構成であると、上部材１１および下部材１２を加熱しながら加圧する必要がある。このため、上部材１１と下部材１２の加熱に大きな電力を要する。これに対して本発明の実施形態によれば、超音波溶着によって上部材１１と下部材１２とを溶着する構成であるため、熱溶融接着剤を用いる構成と比較して、溶着に要する電力を削減できる。
そして、本発明の実施形態によれば、上部材１１と下部材１２の溶着において熱を用いないため、製造装置周辺の作業環境の温度の上昇を防止できる。したがって、作業環境の改善を図ることができる。
このほか、本発明の実施形態によれば、上部材１１と下部材１２との溶着に接着剤を用いないため、接着剤を塗布するための設備と工程が不要になる。
したがって、本発明の実施形態によれば、電気カーペット１の製造コストの削減を図ることができる。
【００４８】
また、本発明の実施形態によれば、熱溶融接着剤を用いて上部材１１と下部材１２とを接着するヒートプレス機に比較して、超音波溶着装置７の小型化を図ることができる。したがって、製造に必要なスペースの省スペース化を図ることができる。
【００４９】
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【００５０】
例えば、前記実施形態においては、面状採暖具として電気カーペットを示したが、本発明は、電気カーペットに限定されるものではない。本発明は、電気カーペットのほか、電気マット、電気毛布、電気座布団、電気ソフトアンカなどにも適用できる。すなわち、本発明は、面状の上部材および下部材と、これらの間に配設される発熱線とを有する面状採暖具であれば、種類を問わずに適用できる。
また、上部材および下部材の寸法および形状は特に限定されるものではない。前記のような四辺形のほか、四辺形以外の多角形や円形などであってもよい。また、それ以外の任意の形状であってもよい。
また、上部材および下部材は超音波溶着できる部材であればよく、材質や構成は限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５１】
１：電気カーペット
１１：上部材
１２：下部材
１３：発熱線
１３１：発熱線の直線部
１３２：発熱線の曲げ返し部
１３３：発熱線の引き出し部
１４：溶着スポット
１５：溶着スポット列
１６：コントロールボックス
１６１：電力供給線
１７：暖房領域
７：超音波溶着装置
７１：固定フレーム
７２：支持ブロック
７２１：溶着用突起
７２２：ガイドピン
７３：可動フレーム
７４：超音波溶着ユニット
７４１：超音波発生ユニットの超音波発生部
７４２：超音波発生ユニットのブースター
７４３：超音波発生ユニットのホーン
７４４：ホーンの端面
７５：超音波溶着ユニットの上下駆動機構
７６：載置面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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