JP6952000B2 - クッション体、およびマットレス - Google Patents

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Description

本発明は、クッション体、およびマットレスに関する。
従来から、例えば下記特許文献1に記載のクッション体が知られている。
特許第5804955号公報
しかしながら、前記従来のクッション体では、軽量化について改善の余地があった。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、顕著に軽量化されたクッション体、およびマットレスを提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
(1)本発明に係るクッション体は、凹凸形状をなす網目形状の第1部材を備え、前記第1部材は、線形状の第2部材により形成されており、前記第2部材は、第1方向の一方側から他方側に向かうに従い、第1方向と直交する第2方向の一方側および他方側に交互に向かうように、一定の周期を備えて振幅していることを特徴とする。
この発明によれば、クッション体が凹凸形状をなす網目形状の第1部材を備えているので、クッション体を変形しやすくすることが可能になり、クッション体に弾性を与えることができる。
また、第1部材が網目形状であるため、クッション体に優れた通気性を具備させることができるとともに、クッション体の質量を抑え、顕著に軽量化することができる。
クッション体の第1部材が、線形状の第2部材により形成されているので、第2部材を送り出すことで、容易に網目形状の第1部材を形成することができる。
第2部材における振幅の大きさ、および周期を変更することで、第2部材により形成された第1部材における弾性を調整することができる。
(2)上記(1)に係るクッション体の前記第2部材の振幅の大きさ、および周期のうちの少なくともいずれか一方は、第1方向および第2方向のうちの少なくともいずれか一方の位置により、異なってもよい。
この場合、第2部材の振幅の大きさ、および周期が、クッション体の位置により異なっているので、例えばクッション体の位置毎に異なる弾性を与えること等ができる。これにより、使用者の体が接する部分に応じて、例えば腰部が当たる部分を、それ以外の部分よりも硬くする等、クッション体に求められる弾性の仕様に自由度を与えることができる。
(3)上記(1)又は(2)に係るクッション体の前記第2部材は、第1方向および第2方向のうちの少なくともいずれか一方向に間隔をあけて複数配置されてもよい。
この場合、第2部材が、第1方向および第2方向のうちの少なくともいずれか一方向に間隔をあけて複数配置されているので、第1部材の網目の密度を自由に調整することが可能になり、例えばクッション体に充分な耐荷重性を与えること等ができる。
(4)上記(3)に係るクッション体において、複数の前記第2部材における前記一方向の間隔は、前記第2部材の前記一方向における位置により異なってもよい。
この場合、複数の第2部材同士の間隔が異なっているので、クッション体に第2部材が密となる部分と疎となる部分を形成することで、例えば異なる弾性を与えること等ができる。
(5)上記(1)から(4)のいずれかに係るクッション体の前記第1部材は、第1方向および第2方向それぞれと直交する第3方向に複数積層され、複数の前記第1部材において、前記第2部材の振幅の大きさ、および周期は、互いに異なってもよい。
この場合、第3方向に積層された第1部材ごとに異なる弾性とすることが可能になり、例えば底部側を固くして、上部側を軟らかくする等、クッション体に求められる弾性の仕様に自由度を与えることができる。
(6)上記(1)から(5)のいずれかに係るクッション体の前記第1部材は、第1方向および第2方向それぞれと直交する第3方向に複数積層され、複数の前記第1部材における第3方向のうねりを除いた大きさは、前記第1部材における、第1方向および第2方向それぞれの大きさの5%以下であってもよい。
この場合、積層部材の第3方向の大きさを抑えることで、クッション体が第3方向にかさ張ること、および質量の増加を抑えることができる。
(7)上記(1)から(6)のいずれかに係るクッション体の前記第1部材は、第1方向および第2方向それぞれと直交する第3方向に複数積層され、複数の前記第1部材のうち、少なくともいずれか2つにおいて、第3方向のうねりを含めた大きさは、互いに異なってもよい。
この場合、複数の第1部材のうち、少なくともいずれか2つにおいて、第3方向のうねりを含めた大きさが、互いに異なっているので、例えば複数の第1部材ごとに異なる弾性を与えること等ができる。
(8)本発明に係るマットレスは、上記(1)から(7)のいずれかに係るクッション体を内部に有することを特徴とする。
この場合、前述した各作用効果を、マットレスにおいて奏功することができる。
本発明によれば、クッション体に弾性を与えながら、顕著に軽量化することができる。
本発明の第1実施形態に係るクッション体の斜視図である。 図1に示すクッション体の分解図である。 図1に示すクッション体の平面図である。 図1に示すクッション体の正面図である。 図1に示すクッション体における製造設備の1つを示す図である。 図1に示すクッション体における他の製造設備を示す図である。 本発明の第2実施形態に係るクッション体の平面図である。 本発明の第3実施形態に係るクッション体の正面図である。 本発明のクッション体に対して行った解析における実施例1の網目形状を示す図である。 本発明のクッション体に対して行った解析における実施例1の解析結果を示す図である。 本発明のクッション体に対して行った解析における実施例2の網目形状を示す図である。 本発明のクッション体に対して行った解析における実施例2の解析結果を示す図である。 本発明のクッション体に対して行った解析における実施例3の網目形状を示す図である。 本発明のクッション体に対して行った解析における実施例3の解析結果を示す図である。 本発明のクッション体に対して行った解析における実施例4の網目形状を示す図である。 本発明のクッション体に対して行った解析における実施例4の解析結果を示す図である。 本発明のクッション体に対して行った解析における実施例5の網目形状を示す図である。 本発明のクッション体に対して行った解析における実施例5の解析結果を示す図である。 本発明のクッション体に対して行った解析における実施例6の網目形状を示す図である。 本発明のクッション体に対して行った解析における実施例6の解析結果を示す図である。 本発明のクッション体を有する寝台用マットレスを備えた寝台装置である。 本発明のクッション体の第1変形例を示す図である。 本発明のクッション体の第2変形例を示す図である。 本発明のクッション体の第3変形例を示す図である。 本発明のクッション体の第4変形例を示す図である。
(第1実施形態)
以下、図1から図3、および図14を参照し、本発明の第1実施形態に係るクッション体1を説明する。
図14に示すように、寝台装置100は、クッション体1を内部に有するマットレス50を備えている。そして図1に示すように、クッション体1は、凹凸形状をなす網目形状のシート10(第1部材)を複数備えている。
シート10は、平面視で第1方向、および第1方向と直交する第2方向に延びる矩形状をなしている。図示の例では、シート10は第2方向よりも第1方向に大きく形成されている。
クッション体1は、例えばマットレス等の内部に用いられ、第1方向がマットレスの前後方向Xと一致し、第2方向がマットレスの左右方向Yと一致するように配置される。そして、第1方向および第2方向それぞれと直交する第3方向が、マットレスの厚み方向Zと一致するように配置される。
以下の説明において、第1方向を前後方向Xといい、第2方向を左右方向Yといい、第3方向を厚み方向Zという。
図2に示すように、複数のシート10は、厚み方向Zに互いに積層されている。図示の例では5つのシート10が、厚み方向Zに積層されている。複数のシート10は互いに融着されることで接続されている。なお、複数のシート10は、互いに接着されることで接続されてもよい。
なお、このような態様に限られず、シート10の数量としては任意に変更することができ、シート10は例えば1つであってもよい。
シート10は、前後方向Xの一方側から他方側に向かうに従い、厚み方向Zの一方側および他方側に交互に向かうように、一定の周期を備えて振幅することで、凹凸形状にうねっている。複数のシート10のうち、少なくともいずれか2つにおいて、厚み方向Zのうねりを含めた大きさは互いに異なっている。本実施形態において、うねりとは厚み方向Zの凹凸のことを意味する。
図示の例では、厚み方向Zの両外側に配置されたシート10および、これらの内側に配置されたシート10の厚み方向Zのうねりを含めた大きさが互いに異なっている。
シート10は、厚み方向Zの一方側の端部に配置された裏面シート11と、厚み方向Zの他方側の端部に配置された表面シート12と、裏面シート11と表面シート12との間に配置された複数の中間シート13と、に区別される。
図示の例では、中間シート13は3つ設けられている。以下の説明において、厚み方向Zのうち、表面シート12が位置する側を上側、裏面シート11が位置する側を下側という。すなわち、マットレスに用いられる場合には、表面シート12の上方に使用者が乗ることとなる。
図3Bに示すように、中間シート13の厚み方向Zのうねりの大きさは、表面シート12の厚み方向Zのうねりの大きさよりも大きくなっている。裏面シート11の厚み方向Zのうねりの大きさは、中間シート13の厚み方向Zのうねりの大きさよりも大きくなっている。
このため、マットレスに使用者が乗った際に、表面シート12が一定の剛性を発揮するとともに、表面シート12よりも下方に位置する中間シート13、および裏面シート11が、厚み方向Zの弾性を発揮する。
また、シート10における厚み方向Zのうねりを除いた大きさは、シート10における前後方向Xおよび左右方向Yそれぞれの大きさの5%以下となっている。
図3Aに示すように、シート10は、線形状の紡糸(第2部材)20により形成されている。図3Aでは、紡糸20のうちの1つを2点鎖線で囲っている。紡糸20は、断面視で円形状をなしている。なお、紡糸20は断面視で矩形状をなしてもよい。
図2に示すように、紡糸20は、前後方向Xの一方側から他方側に向かうに従い、左右方向Yの一方側および他方側に交互に向かうように、一定の周期を備えて振幅している。図2では、中間シート13を構成する紡糸20のうちの2つを抜き出して記載している。紡糸20は、一定の周期を備えて振幅するとともに、厚み方向Zにうねりながら延びている。
紡糸20は例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、合成ゴム材料、またはエラストマー材料等により形成されている。本実施形態では、紡糸20は、単一材料による形成されている。
図3Aに示すように、複数のシート10において、紡糸20の周期および振幅は互いに同等となっている。また、紡糸20は、前後方向Xに間隔をあけて複数配置されている。図示の例では、6つの紡糸20が前後方向Xに等間隔に配置されている。
複数の紡糸20同士が重なる部分では、各紡糸20同士が互いに溶着されて接続されている。これにより、複数の網目を備えた網目形状のシート10が構成されている。
次に、図4および図5を参照し、クッション体1の成形方法について説明する。
まず、成形方法の一の態様を説明する。図4に示すように、クッション体1を成形する際には、凹凸形状に形成された成形型31の上面に、紡糸ノズル30から紡糸20を送り出す。紡糸ノズル30は、内部で溶融した合成樹脂材料を紡糸20として外部に送り出すことができる。
紡糸ノズル30は、左右方向Yに移動可能とされており、成形型31は図示しないコンベア上に載置され、コンベアの駆動に伴って、前後方向Xに移動可能とされている。そして、成形型31を前後方向Xに移動させながら、紡糸ノズル30を左右方向Yに移動させることで、紡糸20を成形型31の上面に、周期的に配置することができる。このような紡糸20の送り出し作業を、左右方向Yに間隔をあけて複数回繰り返すことで、網目形状のシート10を構成する。
また、成形型31は、厚み方向Zに複数積層されている。紡糸20を送り出す紡糸ノズル30は、各成形型31の上方に各別に設けられている。このため、各成形型31に対して紡糸20を送り出すことで、厚み方向Zに積層された複数のシート10を成形することができる。これにより、クッション体1を成形することができる。
次に、成形方法の他の態様を説明する。この場合には、図5に示すように、紡糸ノズル30Bが、左右方向Yおよび前後方向Xの双方向に移動可能とされている。この場合には、紡糸ノズル30Bを左右方向Yに送り出すとともに、前後方向Xにも送り出すことで、紡糸20を周期的に配置することができる。この紡糸ノズル30Bは2本以上の紡糸を同時に送り出すことができる。
そして、厚み方向Zの一定の範囲にシート10を形成した後に、クッション体1の位置をコンベア32により左右方向Yに移動させ、さらに紡糸20を周期的に配置する。このようにして、クッション体1を成形することができる。
なお、クッション体1の成形方法としては、上述した各方法に限られない。例えば成形槽に充満された粘性の高いゲル状部材の内部に紡糸ノズル30を通し、紡糸ノズル30から紡糸20を繰出しながら紡糸ノズル30の位置を3次元的に移動させる。このようにして、ゲル状部材に紡糸20を保持させながら、クッション体1を成形してもよい。
そしてクッション体1を成形槽から取出して、ゲル状部材を洗い流すことでクッション体1を得ることができる。このような場合には、製造設備を簡易な構成にすることができる。
以上説明したように、本実施形態に係るクッション体1によれば、クッション体1が凹凸形状をなす網目形状のシート10を備えているので、クッション体1を変形しやすくすることが可能になり、クッション体1に弾性を与えることができる。
また、シート10が網目形状であるため、クッション体1に優れた通気性を具備させることができるとともに、クッション体1の質量を抑え、顕著に軽量化することができる。
また、クッション体1のシート10が、線形状の紡糸20により形成されているので、紡糸20を送り出すことで、容易に網目形状のシート10を形成することができる。
また、紡糸20における振幅の大きさ、および周期を変更することで、紡糸20により形成されたシート10における弾性を調整することができる。
また、紡糸20が、前後方向Xおよび左右方向Yのうちの少なくとも一方向に間隔をあけて複数配置されているので、シート10の網目の密度を自由に調整することが可能になり、例えばクッション体1に充分な耐荷重性を与えること等ができる。
また、複数のシート10における厚み方向Zのうねりを除いた大きさは、シート10における、前後方向Xおよび左右方向Yそれぞれの大きさの5%以下となっている。このため、シート10の厚み方向Zの大きさを抑えることで、クッション体1が厚み方向Zにかさ張ること、および質量の増加を抑えることができる。
また、複数のシート10のうち、少なくともいずれか2つにおいて、厚み方向のうねりを含めた大きさが互いに異なっているので、例えば複数のシート10ごとに異なる弾性を与えること等ができる。
(第2実施形態)
次に、図6を用いて、本発明の第2実施形態について説明する。
なお、本実施形態においては、第1実施形態に係る構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。また、同一の作用についてもその説明を省略する。
図6に示すように、本実施形態に係るクッション体2では、紡糸20の振幅の大きさ、および周期のうちの少なくともいずれか一方が、前後方向Xおよび左右方向Yのうちの少なくともいずれか一方の位置により、異なっている。また、複数の紡糸20における左右方向Yの間隔は、前記一方向の位置により異なっている。図示の例では、シート10は、複数の周期パターンを備えている。
このうち、前後方向Xの中央部には、基本パターンとなる第1パターン21の紡糸20が前後方向Xに3列配置されている。3列の第1パターン21は、互いに同じ位相となるように、すなわち、前後方向Xの位置が同等となるように配置されている。
また、第1パターン21と前後方向Xの一方側に隣接する部分には、第1パターン21と振幅が同じで、周期が半分とされた第2パターン22が1列配置されている。第2パターン22では、周期が第1パターン21の半分となることで、第1パターン21よりも変形しやすくすることが可能になり、第1パターン21よりも低い弾性率を発揮させることができる。
また、第2パターン22と前後方向Xの一方側に隣接する部分には、第1パターン21と周期が同じで振幅が半分となる第3パターン23が1列配置されている。第3パターン23では、振幅が第1パターン21の半分となることで、第1パターン21よりも変形しにくくすることが可能になり、第1パターン21よりも高い弾性率を発揮させることができる。
また、第1パターン21と前後方向Xの他方側に隣接する部分には、第1パターン21と周期が同じで、振幅が半分、密度が3倍となる第4パターン24が配置されている。第4パターン24では、振幅が第1パターン21の半分で密度が3倍のため、第1パターン21よりも変形しにくくすることが可能になり、第1パターン21よりも高い弾性率を発揮させることができる。
以上説明したように、本実施形態に係るクッション体2によれば、紡糸20の振幅の大きさ、および周期が、クッション体2の位置により異なっているので、クッション体2の位置毎に異なる弾性を与えることができる。これにより、例えば使用者の腰部が当たる部分を、それ以外の部分よりも硬くする等、クッション体2に求められる弾性の仕様に自由度を与えることができる。
また、複数の紡糸20同士の間隔が異なっているので、クッション体2に紡糸20が密となる部分と疎となる部分を形成することで、例えば異なる弾性を与えること等ができる。
(第3実施形態)
次に、図7を用いて、本発明の第2実施形態について説明する。
なお、本実施形態においては、第1実施形態に係る構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。また、同一の作用についてもその説明を省略する。
図7に示すように、本実施形態に係るクッション体3では、複数のシート10のうち、少なくともいずれか2つにおいて、紡糸20の振幅の大きさ、および周期は、互いに異なっている。図示の例では、表面シート12が1層、第1中間シート13が2層、第2中間シート14が2層、および裏面シート11が2層設けられている。2層の裏面シート11は、互いに逆の位相となるように、すなわち、前後方向Xの位置が反対となるように配置されている。
第2中間シート14における厚み方向Zのうねり、および前後方向Xの周期が、表面シート12、および第1中間シート13よりも大きくなっている。また、裏面シート11における厚み方向Zのうねりは、表面シート12、第1中間シート13、および第2中間シート14における厚み方向Zのうねりよりも大きくなっている。裏面シート11における前後方向Xの周期は、表面シート12および第1中間シート13における前後方向Xの周期と同等となっている。
以上説明したように、本実施形態に係るクッション体3によれば、厚み方向Zに積層されたシート10ごとに異なる弾性とすることが可能になる。これにより、例えば底部側を固くして、上部側を軟らかくする等、クッション体3に求められる弾性の仕様に自由度を与えることができる。
次に、図8から図13を参照し、シートの網目形状と、変形のしやすさに対する検証結果について説明する。
この検証では、実施例1から実施例6に係る網目形状について、要素モデルを用いた数値解析を行った。具体的には、要素モデルの角部に1Nの荷重を上方から加えた際に、荷重を加えた部分(以下、荷重部という)の下方に向けた変形量を数値解析により算出した。
そして、実施例1の網目形状では、図8Aに示すように、正面視で、一対の対角線が、前後方向および左右方向と一致するように、2つの正方形が左右方向に並べて配置されている。対角線の大きさは、20mmとなっている。この場合、荷重部の変形量は1.157mmであった。
次に、実施例1の網目形状では、図9Aに示すように、正面視で、実施例1と同じ面積内に5つの菱形が配置されている。菱形は対角線が前後方向および左右方向と一致するように配置されている。この場合、荷重部の変形量は3.841mmであった。
次に、実施例3の網目形状では、図10Aに示すように、正面視で、4つの菱形が左右方向に並べて配置されている。菱形の対角線のうち、長辺は20mm、短辺は10mmとなっている。この場合、荷重部の変形量は0.942mmであった。
次に、実施例4の網目形状では、図11Aに示すように、正面視で、実施例1と同じ面積内に11個の正方形が配置されている。正方形は一対の対角線が10mmとなるように配置されている。この場合、荷重部の変形量は0.886mmであった。
次に、実施例5の網目形状では、図12Aに示すように、正面視で、左右方向に延びる2つの三角波形状をなしている。三角波は振幅が20mm、周期が20mmとなっている。この場合、荷重部の変形量は、6.19mmであった。
最後に、実施例6の網目形状では、図13Aに示すように、正面視でひとつの菱形となっている。菱形の対角線のうち、長辺は40mm、短辺は20mmとなっている。この場合、荷重部の変形量は8.59mmであった。
以上の結果より、実施例6の網目形状において、荷重部の変形量が最大となり、実施例4の網目形状で荷重部の変形量が最小となった。すなわち、網目形状を構成する各辺部の長さが大きいほど変形量が大きくなるとともに、網目の密度を小さくすることで、変形量が大きくなることが確認された。
すなわち、網目形状のパターンを任意に変更することで、シートの弾性を任意に設定できることが確認された。
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態においては、紡糸20が単一材料により形成されている構成を示したが、このような態様に限られない。紡糸20は、複数の合成樹脂材料を混ぜた複合材料により形成されてもよい。また、単一材料又は複合材料を被覆してもよいし、フィラー等の強化剤を添加してもよい。
また、紡糸20には難燃性、抗菌性、抗ウイルス、防カビ性を与えてもよい。これによりクッション体1が用いられるマットレスに対応する機能を与えることができる。
また、紡糸20を発泡材料により形成してもよい。この場合には、クッション体1をより一層効果的に軽量化することができる。
また、上記各実施形態においては、シート10が全域にわたって同じにより形成されている構成を示したが、このような態様に限られない。シート10の位置により異なる材質や異なる径の紡糸20を採用してもよい。
また、上記各実施形態においては、紡糸20により形成される網目形状を変更することで、シート10の弾性を変更する構成について示したが、このような態様に限られない。網目形状を変更することで調整可能なシート10の仕様としては、弾性の他に、反発性、屈曲性、耐久性等が挙げられる。
また、前述した構成に限られず、複数のパターンにおいて、互いに位相がずれていてもよい。すなわち、前後方向Xの位置が互いに異なるように配置されてもよい。
例えば、図15に示す第1変形例に係るクッション体2Bのように、複数の第1パターン21のうちの1つが、他の2つに対して位相がずれていてもよい。
また、複数のシートの位相を任意に変更してもよい。例えば、図16に示す第2変形例に係るクッション体3Bのように、裏面シート11同士の位相を、互いに反対とならない位置に変更してもよい。
また、例えば図17に示す第3変形例に係るクッション体2Cのように、位相が大きく異なるように配置された複数の第1パターン21同士の間に、第1パターン21同士を互いに接続するライン25が設けられてもよい。
また、図18に示す第4変形例に係るクッション体3Cのように、位相が大きく異なるように配置された複数の裏面シート11同士の間に、裏面シート11同士を互いに接続するライン25が設けられてもよい。
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
1、2、3 クッション体
10 シート(第1部材)
20 紡糸(第2部材)
X 左右方向(第1方向)
Y 前後方向(第2方向)
Z 厚み方向(第3方向)

Claims (7)

  1. 凹凸形状をなす網目形状の第1部材を複数備え、
    前記第1部材は、線形状の第2部材により形成されており、
    前記第2部材は、第1方向の一方側から他方側に向かうに従い、第1方向と直交する第2方向の一方側および他方側に交互に向かうように、一定の周期を備えて振幅しており、
    前記複数の第1部材は、前記第1方向および前記第2方向それぞれと直交する第3方向に積層されており、
    前記複数の第1部材のうち、少なくとも2つの前記第1部材において、前記第3方向の凹凸の大きさが、互いに異なっていることを特徴とするクッション体。
  2. 前記第2部材の振幅の大きさ、および周期のうちの少なくともいずれか一方は、前記第1方向および前記第2方向のうちの少なくともいずれか一方の位置により、異なっていることを特徴とする請求項1に記載のクッション体。
  3. 前記第2部材は、前記第1方向および前記第2方向のうちの少なくともいずれか一方向に間隔をあけて複数配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のクッション体。
  4. 複数の前記第2部材における前記一方向の間隔は、前記第2部材の前記一方向における位置により、異なっていることを特徴とする請求項3に記載のクッション体。
  5. 数の前記第1部材のうち、少なくともいずれか2つにおいて、前記第2部材の振幅の大きさ、および周期は、互いに異なっていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のクッション体。
  6. 数の前記第1部材における前記第3方向のうねりを除いた大きさは、前記第1部材における、前記第1方向および前記第2方向それぞれの大きさの5%以下であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のクッション体。
  7. 請求項1からのいずれか1項に記載のクッション体を内部に有するマットレス。
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