(57)【要約】【課題】発熱時の温度分布が均一な暖房用マットを提供する。【解決手段】本発明の暖房用マット１は、ベース部２０とカバー部３０と発熱部１０とを有しており、発熱部１０の嵌合領域１７はベース部２０とカバー部３０の嵌合部２２、３２で挟まれているが、その発熱領域１８は底板２１、３１から離間しており、ベース部２０やカバー部３０に直接接触していない。従って、発熱領域１８が発熱するときには、放出される熱は空気の対流によって伝わるので、底板２１、３１の特定の部分だけが昇温することがなく、暖房用マット１の温度分布が均一になる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と、前記ベース部上に位置する発熱部と、前記発熱部上に位置するカバー部とを有し、前記発熱部に電圧を印加し、発熱させると、前記ベース部と前記カバー部が昇温するように構成された暖房用マットであって、
前記発熱部は、支持板と、発熱体とを有し、前記発熱体は前記支持板の縁から所定距離だけ内側の発熱領域内に配置され、
前記ベース部と前記カバー部とは、底板と、前記底板周囲に位置する嵌合部とをそれぞれ有し、
前記支持板は、前記発熱領域の外周と、前記支持板自身の縁との間の嵌合領域が、前記ベース部の前記嵌合部と、前記カバー部の前記嵌合部で挟まれ、
前記発熱領域は、前記ベース部の底板と、前記カバー部の底板から離間して配置された暖房用マット。
【請求項２】
前記発熱領域と、前記ベース部の底板との間と、前記発熱領域と前記カバー部の底板との間には、それぞれ空気層が配置された請求項１記載の暖房用マット。
【請求項３】
前記発熱部は、前記発熱体を覆う蓋板を有する請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の暖房用マット。
【請求項４】
前記各嵌合部上にはそれぞれ接着剤が配置され、前記発熱部は前記接着剤によって、それぞれ前記各嵌合部に接着された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の暖房用マット。
【請求項５】
前記発熱体は、互いに離間して配置された第一、第二の導線と、前記第一、第二の導線の間に配置された発熱材料とを有し、
前記発熱材料は、導電性粒子と、絶縁性粒子とを有し、
前記絶縁性粒子は加熱により膨張する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の暖房用マット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房器具の分野に関し、特に、マット状の暖房器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、暖房器具として暖房用マットが広く用いられており、暖房用マットとしては、２枚のシートが発熱体であるニクロム線を挟んだ状態で貼り合わされたものがある。
【０００３】
しかしながら、このような暖房用マットでは、ニクロム線に通電し、発熱させた場合に、暖房用マットのニクロム線が位置する部分の温度が他の部分よりも高くなり、温度分布が不均一になるという問題があった。
【０００４】
暖房用マットに代わる暖房器具としては、床に温水ヒーターを内蔵させる温水式床暖房が広く用いられている。温水式床暖房は、温水ヒーターを動作させたときに、床の温度分布が均一になるが、施工費用が高く、また、暖房に要する電気代も高額になるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、温度分布が均一にな暖房器具を安価なコストで提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、ベース部と、前記ベース部上に位置する発熱部と、前記発熱部上に位置するカバー部とを有し、前記発熱部に電圧を印加し、発熱させると、前記ベース部と前記カバー部が昇温するように構成された暖房用マットであって、前記発熱部は、支持板と、発熱体とを有し、前記発熱体は前記支持板の縁から所定距離だけ内側の発熱領域内に配置され、  前記ベース部と前記カバー部とは、底板と、前記底板周囲に位置する嵌合部とをそれぞれ有し、前記支持板は、前記発熱領域の外周と、前記支持板自身の縁との間の領域である嵌合領域が、前記ベース部の前記嵌合部と、前記カバー部の前記嵌合部で挟まれ、前記発熱領域は、前記ベース部の底板と、前記カバー部の底板から離間して配置された暖房用マットである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の暖房用マットであって、前記発熱領域と、前記ベース部の底板との間と、前記発熱領域と前記カバー部の底板との間には、それぞれ空気層が配置された暖房用マットである。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の暖房用マットであって、前記発熱部は、前記発熱体を覆う蓋板を有する暖房用マットである。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の暖房用マットであって、前記各嵌合部上にはそれぞれ接着剤が配置され、前記発熱部は前記接着剤によって、それぞれ前記各嵌合部に接着された暖房用マットである。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の暖房用マットであって、前記発熱体は、互いに離間して配置された第一、第二の導線と、前記第一、第二の導線の間に配置された発熱材料とを有し、前記発熱材料は、導電性粒子と、絶縁性粒子とを有し、前記絶縁性粒子は加熱により膨張する暖房用マットである。
【０００７】
本発明の暖房用マットでは、発熱体から放射された熱は空気の対流によってベース部やカバー部に伝熱するので、ベース部やカバー部の底壁の特定の部分だけが昇温することなく、温度分布が均一になる。
【０００８】
各嵌合部に接着剤をリング状に塗布し、該接着剤によって貼り合わせを行えば、嵌合部の内側の部分がリング状の接着剤で囲まれた状態になり、嵌合部の内側の部分の遮蔽性がより高くなる。
【０００９】
ベース部やカバー部の構成材料として、ＦＲＰのように、耐酸性を有する強化プラスチックを用いれば、暖房用マット全体が耐酸性を有するので、本発明の暖房用マットを家畜用の暖房器具に用いた場合に、家畜の排泄物により暖房マットが酸溶解することがない。
【００１０】
尚、ＦＲＰとは繊維強化プラスチック（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）の略であり、ガラス、カーボン、アラミド、金属等を主成分とする強化繊維に、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成形したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態の一例について説明する。
図１の符号１は本発明の暖房用マットの一例を示しており、この暖房用マット１は、細長の発熱体４０を有している。図３は図１に示した発熱体４０のＢ−Ｂ切断線断面図を示しており、発熱体４０は第一、第二の導線４１、４２と、発熱材料４５とを有している。
【００１２】
第一、第二の導線４１、４２は、互いに分離されており、互い一定間隔を空けて配置されている。発熱材料４５は第一、第二の導線４１、４２の間に両方に接触して配置されている。ここでは、第一、第二の導線４１、４２の一端部を除き、その周囲も発熱材料４５で取り囲まれており、従って、第一、第二の導線４１、４２は、発熱材料４５内部に挿入された状態になっている。
【００１３】
発熱材料４５の表面は、フッ素樹脂のような耐熱性を有する絶縁性樹脂の保護シート４４で覆われており、発熱体４０が後述する支持板上に配置されたときに、発熱材料４５が直接支持板１１に接触しないようになっている。
【００１４】
図４（ａ）は発熱材料４５を説明する模式的な拡大図であり、発熱材料４５はカーボンのような導電性材料からなる導電性粒子４６と、樹脂のような絶縁性材料からなる絶縁性粒子４７とを有している。
【００１５】
絶縁性粒子４７は、第一、第二の導線４１、４２間が導電性粒子４６によって接続される程度に分散されている。絶縁性粒子４７は、高温では膨張し、低温では収縮する性質を有しており、温度が上昇する程、導電性粒子４６間の接続が、絶縁性粒子４７によって阻害され、第一、第二の導線４１、４２間の抵抗値が上昇するようになっている。
【００１６】
従って、発熱材料４５は、温度に応じた値の抵抗値を有しており、第一、第二の導線４１、４２間に電圧を印加すると、抵抗値に応じた電流が流れるようになっている。
図２（ａ）の符号１０はこの発熱体４０が支持板１１上に配置された発熱部を示している。
【００１７】
支持板１１の片面にはＳ字型の溝が配置されている。この溝は、支持板１１の縁から所定値以上離間して形成されおり、支持板１１の縁からその所定値距離の範囲が、後述する嵌合部に嵌合されるような嵌合領域であり、その嵌合領域に取り囲まれ、発熱体４０が配置された領域が発熱体４０の発熱によって昇温する発熱領域になっている。
【００１８】
発熱体４０はその溝内に配置されており、支持体１１の溝が形成された面には、発熱体４０が溝内に配置された状態で蓋板１２が貼り合わされ、発熱体４０が支持板１１と蓋板１２とで挟まれ、支持板１１と蓋板１２の両方に密着している。
【００１９】
支持板１１と蓋板１２はアルミニウムやスチールのような金属で構成されているので、発熱体４０が密着すると熱伝導によって支持板１１と蓋板１２が速やかに昇温し、発熱部１０全体が昇温するようになっている。
【００２０】
ここでは、蓋板１２は支持板１１と同じ大きさであり、蓋板１２の縁と支持板１１の縁が一致するように貼り合わされているので、支持板１１の嵌合領域と発熱領域に対応する領域で、発熱部１０の嵌合領域１７と発熱領域１８とがそれぞれ構成されている。
【００２１】
次に、この発熱部１０を用いて本発明の暖房用マットを組み立てる工程について説明する。図２（ａ）の符号２０、３０はそれぞれ暖房用マットに用いるベース部とカバー部とを有している。
【００２２】
ベース部２０とカバー部３０はそれぞれＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）のような樹脂で構成されており、一体成形によって形成された底板２１、３１と、底板２１、３１周囲に位置する嵌合部２２、３２とを有している。
【００２３】
各嵌合部２２、３２はそれぞれ２以上のリング状の凸条と、凸条の間の部分からなる凹部とで構成されており、ベース部２０の凸条と凹部は、嵌合部２２、３２同士を対向させたときに、それぞれカバー部３０の凹部や凸条と対向する位置に設けられている。
【００２４】
先ず、各嵌合部２２、３２の凸条の上と、凹部の底面及び側面に熱硬化性の接着剤を塗布し、ベース部２０とカバー部３０にそれぞれリング状の接着剤層２９、３９を形成すると、ベース部２０の底板２１と、カバー部３０の底板３１がそれぞれ接着剤層２９、３９で囲まれた状態になる。
【００２５】
発熱部１０の大きさは、接着剤層２９、３９で囲まれた部分の大きさよりも大きくなっており、ベース部２０とカバー部３０の間に発熱部１０を配置し、各嵌合部２２、３２と、嵌合領域１７とが対向するように位置合わせを行った後、ベース部２０とカバー部３０とで発熱部１０を挟むと、図２（ｂ）に示すように、嵌合領域１７の表面及び裏面が、凸条が位置する部分で接着剤層２９、３９にそれぞれ密着する。
【００２６】
発熱領域１８の大きさは、嵌合部２１、３１の内周よりも小さくなっており、嵌合領域１７が接着剤層２９、３９に接触した状態では、発熱領域１８はベース部２０の底板２１とカバー部３０の底板３１との間に位置する。
【００２７】
各嵌合部２２、３２の凸条は底板２１、３１よりも高く突き出されており、上述したように嵌合領域１７が凸条が位置する部分で接着剤層２９、３９に接触しているので、発熱領域１８は、凸条の高さ分だけ底板２１、３１から離間したことになる。
【００２８】
その状態で、少なくとも嵌合部２２、３２が位置する部分を加熱押圧すると、各接着剤層２９、３９が加熱により軟化し、軟化した接着剤層２９、３９が押圧により押し退けられ、嵌合領域１７が各嵌合部２２、３２の凸条に挟まれた状態になる。
【００２９】
上述したように、嵌合領域１７には発熱体４０が位置しておらず、支持板１１と蓋板１２で構成されており、それらの支持板１１と蓋板１２は薄く成形されているため変形し易くなっている。また、各嵌合部２２、３２の凸条は、嵌合領域１７よりも厚く成形されており、機械的強度が比較的高くなっているので、嵌合領域１７が凸条で挟まれた状態で更に加熱押圧を続けると、嵌合領域１７が押圧によって変形し、各嵌合部２２、３２が嵌合領域１７を挟んで密着する。
【００３０】
各嵌合部２２、３２は嵌合領域１７を挟んで密着するときに、両方とも対向する底板２１、３１に接触しないようになっているので、嵌合領域１７が変形することで、発熱領域１８と、各底板２１、３１との間の距離は短くなるが、発熱領域１８が底板２１、３１に接触せず、発熱領域１８と底板２１、３１とが離間した状態が維持される。
【００３１】
更に加熱を続けると、接着剤層２９、３９が硬化し、硬化した接着剤層によって各嵌合部２２、３２が嵌合領域１７を挟んで密着した状態で、ベース部２０とカバー部３０が固定される。
【００３２】
図２（ｃ）の符号１はベース部２０とカバー部３０が硬化した接着剤層４９で固定された状態の暖房用マットを示している。この暖房用マット１では、嵌合部２２、３２が嵌合領域１７を挟んで密着しており、嵌合部２２、３２と嵌合領域１７との間に隙間があったとしても、その隙間には押し退けられた接着剤層４９で充填されているので、嵌合部２２、３２の内側は液密になっている。
また、発熱部１０の周囲が押し退けられた接着剤層４９で囲まれるようにすれば、発熱部１０が外部から遮蔽されるので、液密性がより高くなる。
【００３３】
上述したように、嵌合部２２、３２が嵌合領域１７を挟んで密着した状態では、発熱領域１８と各底板２１、３１との間が離間しており、その離間した空間には空気が配置され、空気層２６、３６が形成されている。
【００３４】
従って、発熱領域１８が発熱した場合には、発熱領域１８から放射される熱は空気の対流によって底板２１、３１に伝熱されることになるので、底板２１、３１の特定の部分だけが昇温することなく、温度分布が均一になる。
【００３５】
次に、本発明の暖房用マット１の使用例について説明する。図５の符号５０は本発明の暖房用マット１を用いた暖房施設の一例を示している。
この暖房用施設５０は、分電盤５１を有している。分電盤５１には１又は２以上のコントローラ５３がそれぞれ接続されており、電源５２から分電盤５１に電力を供給すると、分電盤５１から各コントローラ５３に電流が供給されるようになっている。
【００３６】
各暖房用マット１のカバー部３０の底板３１からは、発熱体４０の第一、第二の導線４１、４２を電気的に導出する外部配線が液密に引き出されており、その外部配線によって、各コントローラ５３に１又は２以上の暖房用マット１が接続されている。各暖房用マット１はカバー部３０が上側に向けられて配置されており、豚は各暖房用マット１のカバー部３０上に横たわるようになっている。
【００３７】
各暖房用マット１には、コントローラ５３によってある設定されたリミッター値の交流電流が供給されるようになっている。例えば、豚は３４℃〜３８℃の温度では安眠し、最も成長効率が良くなることが知られており、この暖房用施設を養豚に用いる場合には、暖房用マット１の表面温度、特に、豚が横たわる面の温度がその温度範囲になるようにコントローラ５３が設定されている。
【００３８】
上述したように、発熱材料４５は温度に応じた値の抵抗値を有しているので、交流電流の供給により各暖房用マット１が昇温し、ある温度に達すると、発熱材料４５に略一定電流値の電流が流れ、暖房用マット１が略一定温度に保たれる。
【００３９】
このように、本発明の暖房用マット１は、発熱材料４５自身が電流制御能を有するので、サーモスタットは感温ヒューズを設けなくても、異常発熱が起こらず、安全性に優れている。
【００４０】
図６は本発明の暖房用マット１を養豚に用いた場合の実施例を示しており、本発明の暖房用マット１は、上述したように、発熱領域１８と底板２１、３１との間に空気層を配置することで発熱時の温度分布が均一になるので、豚が暖房用マット１上で分散して横たわっている。
【００４１】
他方、図７は発熱体であるニクロム線を２枚の底板で密着して挟みこんだ従来技術の暖房用マットを用いた場合を示しており、従来技術の暖房用マットでは、発熱時の温度分布にむらがあるため、温度が高い部分に豚が集中し、豚が折り重なって横たわってしまう。
【００４２】
以上は各嵌合部２２、３２に凸条が２つ以上配置された場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ベース部２０の嵌合部２２とカバー部３０の嵌合部３２が互いに嵌合するものであれば、各嵌合部２２、３２の凸条の数は１つでも良い。
【００４３】
また、各嵌合部２２、３２に塗布する接着剤は同じ種類のものに限定されず、互いの親和性が高いものであれば、異なる種類の接着剤を各嵌合部２２、３２塗布してもよい。
【００４４】
接着剤は熱硬化性のものに限定されず、硬化したときに水に溶解せず、接着剤で囲まれた部分を液密に保てるものであれば、光硬化性接着剤、ホットメルト接着剤等種々のものを用いることができる。
【００４５】
支持板１１や蓋板１１の構成材料も金属に限定されず、熱伝導性の高いものであれば、セラミックのような他の材料も用いることができる。
【００４６】
ベース部２０やカバー部３０の材質も特にＦＲＰに限定されるものでは無く、絶縁性を有し、かつ、強度が高いものであれば、他の種類の樹脂やセラミック  等種々のものを用いることができる。また、ベース部２０やカバー部３０の表面を更に、他の保護膜で覆うことも可能である。
【００４７】
上述したように、本発明の暖房用マットでは、発熱体自身が電流制御性を有するので、１つの電源に接続される暖房用マットの数が少ない（例えば１０以下）の場合は、電源と暖房用マットとの間に、特に電流値を制御するコントローラを設ける必要もない。
【００４８】
また、暖房用マット１の豚が横たわる面を載置面とすると、支持板１１と蓋板１２のうち載置面側に位置する板の、発熱体４０とは反対側の面に、遠赤外線を放出する物質をバインダーと共に塗布することもできる。遠赤外線を放出する物質としては、角閃石、電気石（トルマリン）、麦飯石等を用いることができる。
【００４９】
以上は、本発明の暖房用マット１を養豚に用いる場合について説明したが、本発明の暖房用マット１は、養豚以外にも、鶏やアヒル等の家禽類や、牛等の種々の畜産用途、犬、猫等の愛玩動物の飼育用途、または人間用等、多様な使用目的に用いられるものである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の暖房用マットは、発熱領域と底板との間に空気層が配置されることで、発熱時の温度分布が均一になる。また、サーモスタット等の制御装置を設けなくても異常発熱が起こらないので、製造費用が安価であり、また安全性も高い。ベース部とカバー部の嵌合部は発熱部を挟んだ状態で密着し、また、嵌合部と発熱部との間の隙間は接着剤で充填されており、液密性が高くなっているので、外部から水分が浸入せず、発熱体に漏電が起こる危険性がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の暖房用マットの平面図
【図２】（ａ）〜（ｃ）：本発明の暖房用マットを組み立てる工程を説明する断面図
【図３】本発明に用いる発熱体の断面図
【図４】（ａ）、（ｂ）：発熱材料を説明するための模式的な図
【図５】本発明の暖房用マットを用いた暖房施設を説明する模式図
【図６】本発明の暖房用マットを養豚に用いた場合の図
【図７】従来技術の暖房用マットを養豚に用いた場合の図
【符号の説明】
１……暖房用マット    １０……発熱部    １１……支持板    １７……嵌合領域    １８……発熱領域    ２０……ベース部    ２１、３１……底板    ２２、３２……嵌合部    ２６、３６……空気層    ３０……カバー部    ２９、３９……接着剤層    ４９……硬化した接着剤層
【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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