JP3560033B2 - エアーマットレス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は敷寝具に用いるエアーマットレスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエアーマットレスは以下（ａ）〜（ｄ）の問題があった。
（ａ）一般的なエアーマットレスは、空気圧を高くすると寝心地が悪くなり、空気圧を低くすると腰が落ち込むなど寝姿勢が悪くなる。
また二人同時に寝る場合、隣人の出入りで寝姿勢が大きく変化する。
（ｂ）多数の小気室に分割し、各気室間を狭い通気路で結んだエアーマットレスは、姿勢変化速度こそ緩慢になるものの、静的には（ａ）と同様である。
（ｃ）気室を複数に独立区分して、各気室の厚みや空気圧を変えたエアーマットレスは、身体の位置や向きの変化および個人差に対応できない。
（ｄ）気室を複数に区分して、各気室の空気圧を独立して制御するエアーマットレスは、制御システムのコストがかさむ。
【０００３】
単一気室型エアーマットレスの内部空気圧による圧縮弾性力は、部位に関係なく一様で、部分的に圧縮された場合においても、内部空気圧が上昇することにより全体の圧縮弾性力が一様に大きくなる。しかし、この変化は全体積と圧縮による変形体積の比率で決まるため、全体の体積が大きいほど部分的な圧縮による空気圧の上昇は少ない。従って、荷重を加える面積が小さければ、初期空気圧による圧縮弾性力を越えた時点で一気に変形、つまり底突きしてしまう。また、荷重増加部と減少部があれば相殺されるため、限定範囲内での圧縮変形の大きさと圧縮弾性力の関係は意味を持たない。
このため、極端な変形を防ぐには初期空気圧を十分大きくせざるを得ず、平板に仰臥するのと同様に臀部が突き上げられ寝姿勢が悪くなると共に、柔らかな寝心地を得ることは困難であった。
【０００４】
また、気室を多数に区分し各気室を狭い通気路で結ぶことにより、急激な変形を防ぐエアーマットレスが考案されているが、定常状態では内部の空気圧は各気室とも等しくなり、変形の大きさは変わらず基本的な問題は改善されない。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
本発明は、身長、体重、体格に関係なく誰でも柔らかい寝心地と適正な寝姿勢が得られること、および急激な変形を防ぐことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
非通気性シートを２枚重ねて、多数の六角形が連接するよう六角形の頂点を除く各辺とシート外周部を封着し、頂点の未封着部を介して相互につながる多数の小気室からなるエアーマットレスを形成した。
各辺の封着部は、Ｉ字形状をなし封着部の両端には、中央部より幅を有する水滴状の膨大部を形成している。また、前記封着部内にはスリットを穿設している。
このエアーマットレスを複数枚重ね、下層に位置するマットレスの空気圧を上層に位置するマットレスの空気圧より高めている。
【０００７】
【作用】
本発明のエアーマットレスは水の浮力を模擬しており、最初に水の浮力の特性とエアーマットレスの支持特性について説明する。
【０００８】
正しい寝姿勢は水面に仰臥し浮き身をした際に見られ、側面から見ると背骨が滑らかなＳ字を描き、身体各部の厚みの中心点を結ぶとほぼ直線になると言われる。大人から子供まで誰でも水面に水平に浮かぶのは、人間の身体が身長、体重、部位に関係なく水の比重にほぼ等しく、身体各部の荷重と水の浮力が釣り合っているためである。
【０００９】
エアーマットレスにおいても、身体各部に接している部分のみを、そこに加わる荷重に比例して変形させれば同様の寝姿勢が得られるはずであるが、一般的なエアーマットレスでは、従来の技術の項に記載のとおり各部の圧縮弾性力が独立して作用しないために、空気圧の調整や表皮の材質変更では対応できない。
従って、本発明では独立性の高い支持力特性と、垂直変位に比例した支持力特性を実現しうる構造を考案した。以下に構造別の作用について説明する。
【００１０】
各部の独立性を高めるには、荷重を掛けた部分のみが変形するよう表皮は柔軟に伸びる必要があるが、一般的な非通気性シートの伸張弾性力は極めて大きいため、荷重を加えてもほとんど伸びず引き連れにより周囲も変形してしまう。
そこで本発明では、六角形が連接するハニカム模様をなす多数の小気室を形成し、気室が膨らむ際に全水平方向に均等に収縮するようにした。この状態で荷重を掛けると、この収縮分だけ容易に伸張するため、極めて小さい伸張弾性力を得ることができる。
またハニカム模様は長い直線がどの方向にも存在せず、気室が膨らむと各部が曲げ、捩れ、ズレに対してどの方向にもほぼ均等な剛性を持ち、エアーマットレス全体として平面形状を維持する力が生じるため、引き連れや周辺部の反り返りが起きにくいという効果も生まれる。
【００１１】
各気室に空気が充填されると封着部分に引き剥がし応力が生じるため、封着部の途中に通気路を設けるとその両脇の封着端部に応力が集中し、そこから破断しやすい。そこで本発明は、六角形の気室の頂点部分に通気路を形成した。
六角形の気室は引き剥がし応力の多くを各辺の部分で受けるため、頂点部分の引き剥がし応力は小さく、そこに通気路を設ければ耐久性が向上する。ただし、封着部の端部はＲ処理を施し水滴状をなしており中央の直線部と滑らかな曲線で結んだＩ字形状をなし、極力応力集中を避けている。
【００１２】
エアーマットレスは膨らむ際に封着部を中心に周囲が水平方向に収縮するため、封着部が長い直線であれば収縮方向は幅方向のみとなり、収縮度は直線が長いほど大きくなる。また封着部が格子状であれば直線が交差する部分は、それぞれの収縮が重なり極端に収縮しやすく、ここに通気路を設けた場合には通気が困難となりやすい。
しかし、ハニカム模様は長い直線も交差箇所も存在せず、収縮度、収縮方向共に偏りが小さいため、六角形の頂点部分に通気路を設けた場合にも収縮し過ぎず適度な通気断面積を確保できる。さらに、封着部の幅を細くすれば同部の長手方向の収縮に対する抵抗が少なくなり、より均等に収縮させることができる。
これにより適度な通気抵抗が得られ、さらに各頂点がすべて通気路となっているため、どのように荷重を掛けても詰まらず安定した通気が確保でき、急激な底突きや変形を防ぐことができる。
【００１３】
一方、垂直変位に比例した支持力特性を実現するには、沈み込む深さに応じて圧縮弾性力が大きくならなければならないが、単一気室型では内部空気圧があまり変化しないため、独立のエアーマットレス複数枚を上層から下層にかけて圧縮弾性力が段階的に大きくなるよう即ち、下層に位置するマットレスの空気圧を上層に位置するマットレスの空気圧より高めるよう空気圧を変えて積層した。
【００１４】
１枚のエアーマットレスの厚みは、小気室の大きさが大きいほど厚くできるが、粘性感を実現するためには小気室の大きさは逆に小さいほど良い。粘性感は垂直方向の沈み込に対する減衰力はもちろん、傾きに対する減衰力が大きく影響する。つまり手をついたときや足で踏んだときに、手のひらや足の裏の面を傾けようとする力に対して抵抗が感じられるようにしなければならない。従って、少なくとも手や足の面の幅の左右で独立した抵抗感が得られる必要があり、このため小気室の大きさは少なくとも手や足の幅の半分以下である必要がある。
【００１５】
またエアーマットレス全面で小気室の大きさを同一形状、同一サイズとしたことにより全面均一の圧縮弾性力を実現でき、利用者の個人差はもちろん、仰臥した際の身体の向きや位置が異なっても常に一定の支持特性が得られる。
【００１６】
本エアーマットレスは空気自体の保温性に加え、各気室が半独立して形成されていることから、内部空気の大きな対流も起きず保温性が非常に高い。
しかし、夏期にはデメリットとなるため封着部内にスリットを入れエアマットレスの空気を漏らさずにエアマットレスの表と裏で空気が流通できるようにした。エアマットレスが膨らむと水平方向の収縮によりスリットが広がり、十分な通気面積が得られる。
【００１７】
【実施例】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図２はエアーマットレスの上面図で、図３はエアーマットレスの断面図である。一層のエアーマットレスは、柔軟でかつ引っ張り強度に優れた樹脂フィルムを用いており、このフィルムを２枚重ねて熱封着によりフィルム全面にハニカム模様をなすよう同一形状、同一寸法の正六角形の気室を形成している。
【００１８】
図４はエアーマットレス端部付近の封着パターンの寸法図である。
各気室の大きさは、正六角形の一辺の長さａが２５ｍｍで、封着部７の長さｂは１９ｍｍ、残る両端部の各３ｍｍの部分は封着されていない。
空気が充填された状態では、各頂点の未封着部分８は水平方向の収縮力により押し潰されており、狭い通気断面積を持つオリフィス状の通気路となっている。
封着部７の幅ｃは耐久性が低下しない範囲でできる限り狭いほうがよく、試作では表裏通気用スリット１１を入れない場合は約１ｍｍ幅とし、スリットを入れる場合は約２ｍｍ幅として、１ｍｍずつ左右に分かれるようにした。
封着部７の両端部の幅ｄは引き剥がし応力が集中しないよう２〜３ｍｍに膨らんだＩ字形状をなしており、滑らかな曲線で直線部とつながっている。
エアーマットレス外周部はもっとも損傷を受けやすいため、外周部の各気室に添って幅（ｅ）５ｍｍの滑らかな曲線９で一周封着されており、さらにその外側に幅（ｆ）約１５ｍｍの耳１０を残し補強している。
【００１９】
エアーマットレスに空気を充填すると水平方向に均一に収縮し、収縮度は最上層部の低空気圧マットレスで約１８％、最下層部の高空気圧マットレスで約２０％である。そこで、空気を充填した状態で全体の大きさが約１０００ｍｍ×２０００ｍｍとなるよう、元の大きさは最上層部で約１２２０ｍｍ×２４４０ｍｍ、最下層部で約１２５０ｍｍ×２５００ｍｍとし、中間層も徐々に大きさを変えている。膨らませた状態のエアーマットレス１枚の厚さは約１６〜１８ｍｍで、これを６枚重ねて約１００ｍｍ厚としている。
【００２０】
本エアーマットレスの浮力は空気圧の設定により自由に調整できるが、実際には包まれ感と埋没感のバランスから、水の浮力の３〜５倍程度が好ましい。
各層の空気圧は、試作のため観賞魚水槽用エアーポンプと分配バルブを用いて試行錯誤により定めたが、製品化に当たっては調整分配バルブもしくは各層間の減圧バルブにより１ケ所に空気を供給すれば自動的に所定の圧力で充填されることが望ましい。
一度充填すれば漏洩分以外に補充する必要はないため、空気供給源は小型エアーポンプや入手の容易な小型炭酸ガスボンベなどが利用できる。
【００２１】
エアーマットレス上で動いた際の粘性感の強さは、図４における通気路８の寸法を変えることにより、水のようなさらさらした液体から高粘度の粘土のような粘性まで模擬できる。
ここでは揺れ、弾み、急激な姿勢変化が起こらないよう高粘度ゲルと同等の粘性が得られる通気路寸法とした。
このエアーマットレスの表面を羊毛パッドで覆い、内部が見えないよう柔軟なシーツに入れて多数の被験者に感触を確かめてもらったところ、「ゲルが入っているようにしか思えない」との感想が全員から得られた。
【００２２】
エアーマットレスを積層する際の固定方法は、ベッド用ボックスシーツに入れるか、周囲をスナップボタンやベルト等で部分的に接続し、エアーマット各層間で強く干渉しないようにするのが望ましい。
また、ベッドパッドは吸湿とエアーマットレス損傷防止のため必ず必要であるが、マットレスの身体に触れる面を覆うものはいずれも伸縮性に優れたものであるか、薄手のものをルーズに用いることが望ましい。
【００２３】
本エアーマットレスの優れた通気性を利用し、下部より空気を供給または吸引すれば長時間蒸れを防ぐことができ、スリットをマットレス中央部のみに設けることにより、より快適性を高めることができる。
また、単体エアーマットレス内部の各気室間の通気路を部分的に閉鎖することにより給気順路を形成し、常時空気を供給すれば、全体的あるいは部分的に保温性能を下げることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のマットレスでは以下（ａ）〜（ｋ）の効果が得られた。
（ａ）身長、体重、体格にかかわりなく正しい寝姿勢と柔らかな寝心地が得られる。
（ｂ）同一マットレスに同時に二人寝ても、それぞれ正しい寝姿勢と柔らかな寝心地が得られる。
（ｃ）身体を横に向けて寝ても、マットレスに対し斜めに寝ても常に正しい寝姿勢と柔らかな寝心地が得られる。
（ｄ）隣人の出入りや寝返りなどでも揺れにくい安定した寝心地が得られる。
（ｅ）外周部も中央部と同じ柔らかさであるため、縁に腰掛けても腰が大きく曲がらず出入りが容易である。
（ｆ）保温性に優れ、しかも蒸れにくくさわやかな寝心地が得られる。
（ｇ）未利用時はコンパクトに収納できる。
（ｈ）空気圧の調整が容易で、補充もほとんど不要である。
（ｉ）単純構造により製造コストが抑制できる
（ｊ）各層のエアーマットレスが固着されていないため、緩やかにカーブさせることができ、リクライニング機構とも相性が良い。
（ｋ）従来、ソファーベッドとして兼用させると、ベッド形態時の硬さが優先され、ソファー形態時の座り心地は犠牲にされてきたが、本エアーマットレスはソファー形態時にも柔らかな座り心地が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エアーマットレスを積層した状態の端部付近の斜視図
【図２】エアーマットレス全体の上面図
【図３】図２におけるＡ−Ａ′断面図
【図４】封着パターン寸法図
【図５】スリット無しエアーマットレスの封着パターン図
【図６】スリット有りエアーマットレスの封着パターン図
【図７】スリット無しエアーマットレスを膨らませた状態の上面図
【図８】スリット有りエアーマットレスを膨らませた状態の上面図
【符号の説明】
１〜６…第１〜６層のエアーマットレス、７，９…封着部、８…通気路、
１０…外周部補強用耳、１１…スリット、１２…収縮により生じるしわ
１３…エアーバルブ

Claims (4)

1. 非通気性シートを２枚重ねて、多数の六角形が連接するよう六角形の頂点を除く各辺とシート外周部を封着することにより、頂点の未封着部を介して相互につながる多数の小気室を形成してなるエアーマットレス。
2. 各辺の封着部は中央部の幅１乃至２mmのＩ字形状をなし、封着部の両端には、幅２乃至３mmの中央部より幅を有する水滴形の膨大部を形成していることを特徴とする請求項１のエアーマットレス。
3. 封着部内にスリットを穿設してなることを特徴とする請求項１または請求項２のエアーマットレス。
4. 複数枚のエアーマットレスを積層し、下層に位置するマットレスの空気圧を上層に位置するマットレスの空気圧より高めていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のエアーマットレス。

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