JP7268831B2

JP7268831B2 - 内装材

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Publication number: JP7268831B2
Application number: JP2018219913A
Authority: JP
Inventors: 佳成宮村; 友昭犬飼
Original assignee: Suminoe Textile Co Ltd
Current assignee: Suminoe Textile Co Ltd
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2023-05-08
Anticipated expiration: 2038-11-26
Also published as: JP2020084365A

Description

本発明は、熱電素子を用いて効率よく冷やすことができる内装材に関する。

従来から室内での暖房器具としては、電気カーペットが用いられている。

電気カーペットは冬場、手軽に暖房器具として用いることができる。しかしながら、電気カーペットは夏場の冷却器具としては用いることができない。

近年、冷却器具として用いることができる内装材が求められている。

特許文献１には、通電により一方の面が発熱部に他方の面が吸熱部となる熱電素子の多数個を遮熱板の間に配設し、該遮熱板の表面をカーペット表層材で覆ったことを特徴するカーペットが開示されている。

公開実用新案平２－１１６６１３号公報

特許文献１では、カーペット表層材の表面を冷やそうとした場合、上側のカーペット表層材と接している面側の熱電素子が冷却面となり、下側のカーペット表層材と接している面側の熱電素子が放熱面となり、熱電素子の放熱面からの放熱が下側のカーペット表層材があることで逆流して、上側のカーペット表層材の冷えが悪くなる恐れがある。

本発明は、かかる技術的背景を鑑みてなされたものであって、熱電素子を用いて、内装材の表面側を効率よく冷やすことができる内装材を提供することが目的である。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。

[１] 表皮材層と、
該表皮材層の下面側にペルチェ素子を含む中間層と、
該中間層の下面側に、互いに離間して配置された第一編物と第二編物とをモノフィラメント糸からなる連結糸でつないだ三次元立体編物が積層され、
前記三次元立体編物の第一編物側が前記中間層側であり、
前記中間層は、前記中間層の厚み方向に直交する水平方向に前記ペルチェ素子と断熱材が並んでなり、かつ
前記ペルチェ素子と前記断熱材は同じ厚みであることを特徴とする内装材。

[２]前記断熱材が、アルミシートと発泡ポリエチレンが積層されてなる前項１に記載の内装材。

[３] 前記第一編物に熱伝導性繊維を含む前項１又は２に記載の内装材。

[４] 前記連結糸の少なくとも一部に熱伝導性繊維を含む前項１～３のいずれか１項に記載の内装材。

[５] 前記第二編物に熱伝導性繊維を含む前項１～４のいずれか１項に記載の内装材。

[６] 前記三次元立体編物の厚みが２ｍｍ～２０ｍｍである前項１～５のいずれか１項に記載の内装材。

[７] 前記表皮材層としてカーペット、織物、編物、フェルト、ニードルパンチ不織布、合成皮革、人工皮革、天然皮革からなる群より選択される１種の表皮材層が用いられる前項１～６のいずれか１項に記載の内装材。

[１]の発明では、表皮材層と、該表皮材層の下面側にペルチェ素子を含む中間層と、該中間層の下面側に、互いに離間して配置された第一編物と第二編物とをモノフィラメント糸からなる連結糸でつないだ三次元立体編物が積層され、前記三次元立体編物の第一編物側が前記中間層側であり、前記中間層は、前記中間層の厚み方向に直交する水平方向に前記ペルチェ素子と断熱材が並んでなり、かつ前記ペルチェ素子と前記断熱材は同じ厚みであるから、表皮材層の表面を冷やしたい場合はペルチェ素子の放熱面から放熱が冷却面へ逆流することを防ぐことができ、表皮材層の表面側を効率よく冷やすことができる。断熱材は熱の伝達を防ぎ、ペルチェ素子の裏面側からの放熱の逆流を防ぐことができる。表皮材層の表面を冷やしたい部分にのみペルチェ素子を配置することができ、表皮材層の表面側を冷やしたりしたくない部分に断熱材を配置することができる。また、ペルチェ素子と断熱材との厚みが同じであるから、表皮材層の表面から人が手を触れたとしても段差を感じることもない。

[２]の発明では、前記断熱材が、アルミシートと発泡ポリエチレンが積層されてなるので、熱の伝達を防ぎ、ペルチェ素子の裏面側からの放熱の逆流を防ぐことができる。

[３]の発明では、第一編物に熱伝導性繊維を含むから、表皮材層の表面を冷やしたい場合は熱電素子の放熱面からの放熱が第一編物に含まれる熱伝導性繊維を通じて、放熱を逃がすことができ、表皮材層の表面を効率的に冷やすことができる。

[４]の発明では、連結糸の少なくとも一部に熱伝導性繊維を含むから、表皮材層の表面を冷やしたい場合は熱電素子の放熱面からの放熱が第一編物に含まれる熱伝導性繊維から連結糸に含まれる熱伝導性繊維を通じて放熱を逃がすことができ、表皮材層の表面をより効率的に冷やすことができる。

[５]の発明では、第二編物に熱伝導性繊維を含むから、表皮材層の表面を冷やしたい場合は熱電素子の放熱面からの放熱が第一編物に含まれる熱伝導性繊維から連結糸に含まれる熱伝導性繊維を通じて第二編物に含まれる熱伝導性繊維に伝熱させて放熱を逃がすことができ、表皮材層の表面をさらに効率的に冷やすことができる。

[６]の発明では、三次元立体編物の厚みが２ｍｍ～２０ｍｍであるから、表皮材層の表面を冷やしたい場合は熱電素子の放熱面から放熱を三次元立体編物側へ逃がすことができ、表皮材層側へ逆流することをより抑制することができる。

[７]の発明では、表皮材層として、カーペット、織物、編物、フェルト、ニードルパンチ不織布、合成皮革、人工皮革、天然皮革からなる群より選択される１種の表皮材層が用いられるから、さまざまな表皮材でも、より効率よく冷やしたりすることができる。

参考例１の内装材を示す断面図である。本発明に係る内装材の一実施形態を示す断面図である。

本発明に係る内装材の一実施形態を図面に基づいて説明する。図２に示すように、本実施形態の内装材１は、表皮材層２と、該表皮材層２の下面側にペルチェ素子３を含む中間層と、該中間層の下面側に、互いに離間して配置された第一編物５と第二編物７とをモノフィラメント糸からなる連結糸６でつないだ三次元立体編物４が積層され、三次元立体編物４の第一編物５側が前記中間層側であり、前記中間層は、前記中間層の厚み方向に直交する水平方向にペルチェ素子３と断熱材８が並んでなり、かつペルチェ素子３と断熱材８は同じ厚みであることを特徴とする。

前記表皮材層２としては、特に限定されるものではないが、例えば、カーペット、織物、編物、フェルト、ニードルパンチ不織布、合成皮革、人工皮革、天然皮革等が挙げられる。中でも、表皮材層として織物、編物、カーペット、合成皮革からなる群より選択される１種の表皮材層が用いられることが好ましく、特に合成皮革であることが最も好ましい。

前記熱電素子３は、ｐ型及びｎ型半導体素子を有する、単一又は複数の個別半導体熱電素子のことであり、ペルチェ素子のことを意味する。

前記熱電素子３を用いて表皮材層２の表面側を冷やしたい場合は、熱電素子３の上面側、すなわち表皮材層２と熱電素子３とが接触している面側が冷却面となり、熱電素子３の下面側、すなわち熱電素子３と三次元立体編物４とが接触している面が放熱面となる。

前記熱電素子３を用いて表皮材層２の表面側を暖めたい場合は、熱電素子３の上面側、すなわち表皮材層２と熱電素子３とが接触している面側が放熱面となり、熱電素子３の下面側、すなわち熱電素子３と三次元立体編物４とが接触している面が冷却面となる。熱電素子３の上面側は電流の流し方によって冷やしたりもできるし、暖めたりすることができる。熱電素子３を用いて表皮材層２の表面側を暖める場合としては、本願発明の構成において３０秒で４℃の温度上昇を確認している。また、熱電素子３にサーモスタットを取り付けて、暖め過ぎないようにすることもできる。

前記熱電素子３の下面側に三次元立体編物４を備えているため、熱電素子３からの放熱を三次元立体編物側に逃がすことができ、表皮材層２の表面側への熱電素子３からの放熱の逆流を抑制することができる。

前記三次元立体編物４としては、互いに離間して配置された第一編物５と第二編物７とをモノフィラメント糸からなる連結糸６でつないだ三次元立体編物である。第一編物５が上側となり、第二編物７が下側となる。

前記断熱材５としては、放熱又は冷熱を通さないものであれば特に限定されない、例えば、発泡ポリエチレン、ポリウレタン、不織布、スタイロフォーム（登録商標）、自然布、合成布、天然スポンジ、合成スポンジ、クッション材料等が挙げられる。

前記熱電素子３の厚みと前記断熱材５の厚みが同じである。人が手で触れたとしても表面材層２に段差を感じない。

前記表皮材層２の下面側に、熱電素子３と断熱材５とを備えている。断熱材５は表皮材層２と三次元立体編物４との間の空間を埋めるために用いられる。

前記熱電素子３の大きさとしては、特に限定されるものではないが、一般的に用いられている４ｃｍ角、５ｃｍ角等が挙げられる。

前記表皮材層２の冷やしたい部分にのみ熱電素子３を配置し、その他の部分には断熱材５を配置することで、断熱材５は熱の伝達を防ぎ、熱電素子３の裏面側からの放熱の逆流を防ぐことができる。

前記三次元立体編物４の厚みが２ｍｍ～２０ｍｍであることが好ましい。２ｍｍ未満では熱電素子３からの放熱又は冷熱を三次元立体編物側に逃がすことができず、２０ｍｍを超えても連結糸の座屈によるへたってしまうため好ましくない。中でも５ｍｍ～１３ｍｍであることがより好ましい。

前記第一編物５に熱伝導性繊維を含むことが好ましい。中でも、前記第一編物５の全面が熱伝導性繊維で構成されていることがより好ましい。表皮材層２の表面を冷やしたい場合は熱電素子３の放熱面からの放熱が第一編物５に含まれる熱伝導性繊維を通じて放熱を逃がすことができ、表皮材層２の表面を効率的に冷やすことができる。

前記連結糸６の少なくとも一部に熱伝導性繊維を含むことが好ましい。例えば、連結糸に用いられる繊維のうち５０％は熱伝導性繊維を用い、連結糸に用いられる繊維のうち５０％は熱伝導性繊維ではない等が挙げられる。表皮材層２の表面を冷やしたい場合は熱電素子３の放熱面からの放熱が第一編物５に含まれる熱伝導性繊維から連結糸６に含まれる熱伝導性繊維を通じて放熱を逃がすことができ、表皮材層２の表面をより効率的に冷やすことができる。

前記第二編物７に熱伝導性繊維を含むことが好ましい。中でも、前記第二編物７の全面が熱伝導性繊維で構成されていることがより好ましい。表皮材層２の表面を冷やしたい場合は熱電素子３の放熱面からの放熱が第一編物５に含まれる熱伝導性繊維から連結糸６に含まれる熱伝導性繊維を通じて第二編物７に含まれる熱伝導性繊維に伝熱させて放熱を逃がすことができ、表皮材層２の表面をさらに効率的に冷やすことができる。

前記第一編物５及び前記第二編物７及び連結糸６に熱伝導性繊維を用いることが最も好ましい。

前記熱伝導性繊維とは、熱伝導性の良い繊維であれば特に限定されるものではないが、例えば、レーヨン、キュプラ、麻、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等が挙げられ、中でも、ポリエチレンを用いることがより好ましい。

前記第一編物５及び前記第二編物７は、いずれも、ウェール方向及びコース方向のいずれの方向にも連続したフラットな編地組織からなる。なお、ウェール方向とは経方向を意味し、コース方向とは緯方向を意味している。

前記第一編物５及び前記第二編物７は、多孔の透孔を規則的配置に備えた編組織、即ち透孔組織からなり、通気性を有している。

前記第一編地５及び前記第二編地７を編成する地編糸の種類や太さは、特に限定されるものではないが、１００デシテックス～５００デシテックスを用いるのが好適である。中でも、１４０デシテックス～２５０デシテックスであることがより好ましい。

前記第一編物５と前記第二編物７に含まれる前記熱伝導性繊維以外の地編糸としては、特に限定されるものではないが、例えば、ナイロン、ポイエステル等が挙げられ、中でもポリエステルであることがより好ましい。

前記連結糸６は、前記第一編物５と前記第二編物７との間に往復して編み込まれ、両編地間に所定の空間を保持して良好な通気性、クッション性を得ることができる。

前記連結糸６はモノフィラメントからなる必要がある。またモノフィラメント糸は、２８０デシテックス～１２００デシテックスであることが好ましい。中でも、４００デシテックス～９００デシテックスであることがより好ましい。

前記連結糸６の素材として熱伝導性繊維以外にも用いることができる。熱伝導性繊維以外の素材としては、熱耐熱性の点からポリエステルであることがより好ましい。

前記三次元立体編物４を製造する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、経編機、緯編機、丸編機によって編成される。

前記表皮材層２と前記熱電素子３とを接着する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、熱伝導性の良い両面テープ又は室温硬化ゴム（ＲＴＶゴム）等が挙げられる。

前記熱電素子３と前記三次元立体編物４とを接着する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、熱伝導性の良い両面テープ又は室温硬化ゴム（ＲＴＶゴム）等が挙げられる。

前記三次元立体編物４の連結糸６と接する側面側に小型ファンを設けることが好ましい。小型ファンで熱電素子３からの放熱又は冷熱を三次元立体編物の外側へ効率よく逃がすことができ、表皮材層２の表面を効率的に冷やしたりすることができる。

次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。

＜使用材料＞
（表皮材層Ｘ）
合成皮革（全厚０．８ｍｍ、編物（ポリエステル１００％、２８ゲージ／３Ｂａｒ、５６Ｔ／７２ｆ、８４Ｔ／３６ｆ、８４Ｔ／３６ｆ、目付３００ｇ／ｍ^２、ウェール密度３９本／ｉｎｃｈ、コース密度７３本／ｉｎｃｈ）の上に樹脂層（ポリウレタン樹脂、樹脂の塗布量１５０ｇ／ｍ^２）が積層、編物と樹脂層とが連通する貫通孔を備え、合成皮革の表面側の開孔率５％）
（表皮材層Ｙ）
編物（ポリエステル１００％、ウェール密度２８．５本／ｉｎｃｈ、コース密度３０．５本／ｉｎｃｈ、目付２３３ｇ／ｍ^２、編組織ワッフル、全厚１ｍｍ）
（表皮材層Ｚ）
織物（全厚０．４ｍｍ、ポリエステル１００％、経密度６５本／ｉｎｃｈ、緯密度６５本／ｉｎｃｈ、目付１５８ｇ／ｍ^２、平織）
（三次元立体編物Ａ）
編機：丸編機（１４ゲージ／２．５４ｃｍ、釜間距離１１ｍｍ）
ウェール密度：３０．５本／ｉｎｃｈ
コース密度：２０．３本／ｉｎｃｈ
仕上がり厚さＴ：８．８ｍｍ
目付：１２９１ｇ／ｍ^２
第一編地（表編地）の編糸：１５０デシテックス／４８ｆポリエステル
第二編地（裏編地）の編糸：１５０デシテックス／４８ｆポリエステル
連結糸：供給８本中８本を５００デシテックス／１ｆポリエステル（モノフィラメント糸）で使用
第一編地（表編地）の組織：ジャージ
第二編地（裏編地）の組織：ジャージ
（三次元立体編物Ｂ）
編機：丸編機（１４ゲージ／２．５４ｃｍ、釜間距離１１ｍｍ）
ウェール密度：３０．５本／ｉｎｃｈ
コース密度：２０．３本／ｉｎｃｈ
仕上がり厚さＴ：８．８ｍｍ
目付：１１０６ｇ／ｍ^２
第一編地（表編地）の編糸：１４０デシテックス／９６ｆポリエチレン（熱伝導性繊維）
第二編地（裏編地）の編糸：１５０デシテックス／４８ｆポリエステル
連結糸：供給８本中８本を５００デシテックス／１ｆポリエステル（モノフィラメント糸）で使用
第一編地（表編地）の組織：ジャージ
第二編地（裏編地）の組織：ジャージ
（三次元立体編物Ｃ）
編機：丸編機（１４ゲージ／２．５４ｃｍ、釜間距離１１ｍｍ）
ウェール密度：３０．５本／ｉｎｃｈ
コース密度：２０．３本／ｉｎｃｈ
仕上がり厚さＴ：８．８ｍｍ
目付：１６１１ｇ／ｍ^２
第一編地（表編地）の編糸：１４０デシテックス／９６ｆポリエチレン（熱伝導性繊維）
第二編地（裏編地）の編糸：１４０デシテックス／９６ｆポリエチレン（熱伝導性繊維）
連結糸：供給８本中８本を５００デシテックス／１ｆポリエステル（モノフィラメント糸）、さらに同時挿入で４本の１４０デシテックス／９６ｆポリエチレン（熱伝導性繊維）を使用
第一編地（表編地）の組織：ジャージ
第二編地（裏編地）の組織：ジャージ
（三次元立体編物Ｄ）
編機：丸編機（１４ゲージ／２．５４ｃｍ、釜間距離１１ｍｍ）
ウェール密度：３０．５本／ｉｎｃｈ
コース密度：２０．３本／ｉｎｃｈ
仕上がり厚さＴ：８．８ｍｍ
目付：７７５ｇ／ｍ^２
第一編地（表編地）の編糸：１４０デシテックス／９６ｆポリエチレン（熱伝導性繊維）
第二編地（裏編地）の編糸：１４０デシテックス／９６ｆポリエチレン（熱伝導性繊維）
連結糸：供給８本中４本を５００デシテックス／１ｆポリエステル（モノフィラメント糸）及び供給８本中４本を１４０デシテックス／９６ｆポリエチレン（熱伝導性繊維）で使用、さらに同時挿入で４本の１４０デシテックス／９６ｆポリエチレン（熱伝導性繊維）を使用
第一編地（表編地）の組織：ジャージ
第二編地（裏編地）の組織：ジャージ
（熱電素子）
ペルチェ素子（型番ＴＥＣ１－１２７０８、最大電流８Ａ、最大電圧１５．４Ｖ、抵抗１．４Ω～１．６Ω、サーモカップル数１２７個、最大吸熱量７６Ｗ、最大温度差６８℃、サイズ４０ｍｍ×４０ｍｍ、全厚３．５ｍｍ）
（断熱材）
アルミシートと発泡ポリエチレンとが積層されてなる断熱材を重ねて使用（全厚が３．５ｍｍ）

＜参考例１＞
三次元立体編物Ａの上に、熱伝導性の良い両面テープ（スリーエム株式会社製、８９２６－０２）を用いて、ペルチェ素子を貼り合せた。次に、ペルチェ素子の上に熱伝導性の良い両面テープ（スリーエム株式会社製、８９２６－０２）を用いて、合成皮革を貼り合せて、図１に示す内装材１を得た。

＜実施例１＞
ペルチェ素子だけでなく、ペルチェ素子及び断熱材を用いる設定にした以外は、参考例１と同様にして、図２に示す内装材１を得た。なお、ペルチェ素子は４ｃｍ角のものを用い、ペルチェ素子以外の部分はペルチェ素子の厚みと同じになるように断熱材を貼り合せた。

＜実施例２＞
三次元立体編物Ａの代わりに三次元立体編物Ｂを用いる設定にした以外は、実施例１と同様にして、図２に示す内装材１を得た。

＜実施例３＞
三次元立体編物Ａの代わりに三次元立体編物Ｃを用いる設定にした以外は、実施例１と同様にして、図２に示す内装材１を得た。

＜実施例４＞
三次元立体編物Ａの代わりに三次元立体編物Ｄを用いる設定にした以外は、実施例１と同様にして、図２に示す内装材１を得た。

＜実施例５＞
表皮材層として合成皮革を用いる代わりに織物を用いる設定にした以外は、実施例３と同様にして、図２に示す内装材１を得た。

＜実施例６＞
表皮材層として合成皮革を用いる代わりに編物を用いる設定にした以外は、実施例３と同様にして、図２に示す内装材１を得た。

＜比較例１＞
三次元立体編物を積層しない設定にした以外は、参考例１と同様にして、内装材を得た。

上記のようにして得られた内装材に対して、下記評価方法に基づいて評価を行った。これらの評価結果を表１に示す。

＜冷却性評価法＞
温度２３℃、湿度６０％の環境下において、下地に不織布（ポリエステル１００％、目付１５０ｇ／ｍ^２、厚み１．４ｍｍ）を用いて、不織布の上に本願発明の実施例１～６、比較例１の内装材を乗せた。まず、ペルチェ素子を稼働させる前に、表皮材層の温度をＦＬＩＲＯＮＥｆｏｒｉＯＳを用いて撮影した。（この温度を初期温度とした）。次に、熱電素子の上側の面を冷却面として用いた。熱電素子を単三電池１本と接続し、１．５分間ペルチェ素子を冷却稼働させた場合の表皮材層の表面側の温度変化を、ＦＬＩＲＯＮＥｆｏｒｉＯＳを用いて撮影した。３０秒ごとに温度を読み取り，実施例１～６、比較例１について３０秒間冷やした後の温度（３０秒後の温度）と１．５分間冷やした後の温度（１．５分後の温度）をＦＬＩＲＯＮＥｆｏｒｉＯＳを用いて撮影した。次に、初期温度から３０秒後の温度を引いた値をΔＴとして計算し、熱電素子は応答性が良いことが特徴として挙げられることから，３０秒時点での初期温度との温度差ΔＴが０℃≧ΔT＞－２℃を「×」，－２℃≧ΔT＞－４℃を「○」、－４℃≧ΔTを「◎」とし、「〇」以上を合格とした。
また、放熱面からの熱の逆流を阻止し、ある程度表面温度を維持する能力が必要であることから、初期温度から１．５分後の温度を引いた値をΔＵとして計算し、ΔＵが０以下，つまり初期温度より温度を低く維持したものを「○」、それ以外のものを「×」とし、「〇」以上を合格とした。

表１から明らかなように、本発明の実施例１～６の内装材は、３０秒後の冷却性及び１．５分後の冷却性共に優れていた。

これに対して、比較例１の内装材は、３０秒後の冷却性及び１．５分後の冷却性共に劣っていた。

本発明に係る内装材は、一般寝具、介護用ベッド、自動車用内装材、電車の座席シート、オフィス用椅子、飲食店用椅子、美容室用椅子、映画館の座席シート、美術館のシート、航空機用座席シート、船舶用シート、家庭用座布団、家庭用クッション、家庭用椅子、ペット用品等に好適に使用することができる。

１・・・内装材
２・・・表皮材層
３・・・熱電素子（ペルチェ素子）
４・・・三次元立体編物
５・・・第一編物
６・・・連結糸
７・・・第二編物
８・・・断熱材

Claims

表皮材層と、
該表皮材層の下面側にペルチェ素子を含む中間層と、
該中間層の下面側に、互いに離間して配置された第一編物と第二編物とをモノフィラメント糸からなる連結糸でつないだ三次元立体編物が積層され、
前記三次元立体編物の第一編物側が前記中間層側であり、
前記中間層は、前記中間層の厚み方向に直交する水平方向に前記ペルチェ素子と断熱材が並んでなり、かつ
前記ペルチェ素子と前記断熱材は同じ厚みであることを特徴とする内装材。
前記断熱材が、アルミシートと発泡ポリエチレンが積層されてなる請求項１に記載の内装材。
前記第一編物に熱伝導性繊維を含む請求項１又は２に記載の内装材。
前記連結糸の少なくとも一部に熱伝導性繊維を含む請求項１～３のいずれか１項に記載の内装材。
前記第二編物に熱伝導性繊維を含む請求項１～４のいずれか１項に記載の内装材。
前記三次元立体編物の厚みが２ｍｍ～２０ｍｍである請求項１～５のいずれか１項に記載の内装材。
前記表皮材層として、カーペット、織物、編物、フェルト、ニードルパンチ不織布、合成皮革、人工皮革、天然皮革からなる群より選択される１種の表皮材層が用いられる請求項１～６のいずれか１項に記載の内装材。