JP2004095498A

JP2004095498A - 面状発熱体およびこれを用いたヒーター付座席

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Publication number: JP2004095498A
Application number: JP2002258528A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Obara; 小原　和幸; Mitsuru Yoneyama; 米山　充; Masayuki Terakado; 寺門　誠之; Takahito Ishii; 石井　隆仁; Keiko Yasui; 安井　圭子
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】本発明は、前記従来の課題を解決するもので熱伝導性を良くすることにより、特に、皮革表面材の温度上昇時間を短縮し、冷えた人体を素早く暖めることができる面状発熱体を提供することを目的とする。
【解決手段】皮革表面材１に一対の給電用電極部２ａ、２ｂと発熱するための抵抗体部３とを直接形成することによって、皮革表面材１そのものが面状発熱体として形成されているため、皮革表面材１への熱伝導性は理想的な形で良く、皮革表面材１の温度上昇時間を短縮することができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用シートヒータ、ハンドルヒータ、電気カーペット等の電気暖房器具に用いられる面状発熱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に電気暖房器具は、冬場に使用される。その理由は、寒い部屋の中で冷えた人体を暖めたいからである。したがって、電気暖房器具に用いられる面状発熱体には、速熱性、すなわち電気暖房器具の人体の接触する表面の温度を素早く上昇させる能力が要求されている。
【０００３】
電気暖房器具の表面材には、織物、編物等のファブリック素材や樹脂フィルム、または牛皮、羊皮、人工等の皮革素材などが使われるが、特に触感の点から皮革素材が一番冷たく感じられるため、皮革素材の表面材を使用した電気暖房器具については、表面温度上昇の時間短縮は非常に望まれている。
【０００４】
従来この種の面状発熱体は、樹脂フィルムや繊維質の基材に発熱するための紐状のチュービングヒータを蛇行配線して配設固定している。一例として、車載用シートヒータを例にとると、実開昭６０−１２１８５６号公報に記載されたようなものがある（従来例１とする）。
【０００５】
図８において、面状発熱体（ヒータユニット）１６は、蛇行配線したチュービングヒータ（ニクロム線）１７を基材（基布）１８にて挟み込み、接着して固定している。この面状発熱体（ヒータユニット）１６は、図９に示すように、表面材（表皮）１９およびワディング（ウレタンパッド）５’の下に装着している。これは、面状発熱体（ヒータユニット）１６を表面材（表皮）１９の下に装着すると、座った時に表面材（表皮）１９を介して面状発熱体（ヒータユニット）１６のチュービングヒータ（ニクロム線）１７の凸凹を感じ座り心地が悪くなるからである。
【０００６】
また、他の例として、電気カーペットを例にとると（従来例２とする。）、図１０に示すように、表面材１９’の裏面にチュービングヒータ１７’を配線し熱融着で配設固定し、下面にフェルトあるいは発泡ウレタン等の断熱材２０を接着して面状発熱体１６’を形成している。電気カーペットは、部屋の床面に敷いて、座ったり歩いたりして使用されるが、上記の構成のままだとチュービングヒータの凸凹感を感じ座り心地、歩いた時の足裏の感じが悪くなるので、通常、面状発熱体の上にタフテッド織やマイヤー織等のカーペットカバー２１を敷いて使用している。
【０００７】
【特許文献１】
実開昭６０−１２１８５６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電気暖房器具において、速熱性を向上させるためには、熱源である面状発熱体をできるだけ人体に近い箇所に載置するとともに、人体と面状発熱体の間に断熱材や蓄熱材等を介在させず熱伝導性を良くすることが必要であるが、上記に述べた車載用シートヒータでは、座った時、人体と面状発熱体（ヒータユニット）１６の間には表面材（表皮）１９とワディング（ウレタンパッド）５’が介在し、その分だけ人体と面状発熱体（ヒータユニット）１６の距離が遠くなっている。また、ワディング（ウレタンパッド）５’はスラブウレタンで構成されており、断熱材となるので熱伝導性が悪くなり、表面材（表皮）１９の温度を上昇させるのに時間がかかることになる。
【０００９】
また、同じく電気カーペットにおいても、人体と面状発熱体１６’の間にはカーペットカバー２１が介在しており、その分だけ距離が遠くなっているので、カーペットカバー２１の表面の温度を上昇させるには時間がかかってしまう。
【００１０】
従来の面状発熱体としては、上記のようなチュービングヒータ１７を配設固定したものの他に、基材に給電用の一対の電極と発熱するための抵抗体を印刷したものや基材に貼り付けたアルミ箔をエッチングして発熱パターンを形成したエッチングヒータなどもある。一例として、車載用シートヒータを例にとると、実開平２−１２４０６２号公報に記載されたようなものがある（従来例３とする）。
【００１１】
図１１において、面状発熱体（ヒータユニット）１６”は、基材（織布または不織布）１８’に電極２２と抵抗体（導電体）２３を印刷している。電極２２と抵抗体（導電体）２３の厚みが薄いため、面状発熱体（ヒータユニット）１６”は、図１２に示すように、表面材（表皮）１９とワディング（スラブウレタン）５’の間に挟み込んで装着することができる。一般に、基材（織布または不織布）１８は、従来例１におけるワディング（ウレタンパッド）５’より厚みは薄いため、面状発熱体（ヒータユニット）１６”は、従来例１に比べて人体に近く、また基材（織布または不織布）１８は、ワディング（ウレタンパッド）５’より断熱性が低いため、従来例１に比べれば熱伝導性は良く、表面材（表皮）１９の温度を上昇させるのに時間は短くて済む。しかし、まだ基材（織布または不織布）１８’が存在するため、その分、熱伝導性が悪くなることは否めない。
【００１２】
さらに、車載用シートヒータ、つまりヒーター付座席の個別の課題として、面状発熱体（ヒータユニット）１６”と表面部材、特に表面材（表皮）１９とが分離しているので、面状発熱体（ヒータユニット）１６”をシートに組み付ける時に、面状発熱体（ヒータユニット）１６”にたるみが生じやすく、面状発熱体（ヒータユニット）１６”が部分的にＺ字状に折れ曲がり、しかも着座による繰り返し荷重で電極２２や抵抗体（導電体）２３にクラックが発生して断線する、すなわち着座繰り返し荷重に対する耐久性が低減するということが挙げられる。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱伝導性を良くすることにより、特に、皮革表面材の温度上昇時間を短縮し、冷えた人体を素早く暖めることができる面状発熱体を提供することを目的とする。
【００１４】
さらに、車載用シートヒータ、すなわちヒーター付座席について言えば、上記目的に加えて着座繰り返し荷重に対する耐久性も確保できることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の面状発熱体は、皮革表面材に一対の給電用電極部と発熱するための抵抗体部とを直接形成したものである。
これによって、皮革表面材そのものが面状発熱体として形成されているため、皮革表面材への熱伝導性は理想的な形で良く、皮革表面材の温度上昇時間を短縮することができる。
【００１６】
また、車載用シートヒータ、すなわちヒーター付座席について言えば、面状発熱体が別パーツとして存在しないので、面状発熱体のたるみおよびＺ字状折れ曲がり、さらにそこから発生する着座繰り返し荷重での電極部、抵抗体部のクラック断線も発生しない。すなわち、着座繰り返し荷重に対する耐久性も確保することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、皮革表面材と給電用の一対の電極部と発熱するための抵抗体部とを備え、皮革表面材に電極部と抵抗体部とを直接形成することにより、直接皮革表面材を暖めることができるので、皮革表面材への熱伝導性は最良であり、皮革表面材の温度上昇時間を短縮することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、特に請求項１に記載の抵抗体部を自己温度制御機能を有するＰＴＣ抵抗体とすることにより、請求項１に記載の発明と同様の作用、効果が得られる。また、それに加えて、抵抗値が抵抗体温度によって正特性を示すと言うＰＴＣ抵抗体特有の特性を利用して、皮革表面材の温度がある程度に達すると抵抗体部の抵抗値が大きくなって発熱量が減少するため、消費電力を軽減することが可能となる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、特に請求項１に記載の皮革表面材を本皮とすることにより、請求項１に記載の発明と同様の作用、効果が得られることに加え、高級感のある面状発熱体を得ることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、特に請求項１に記載の皮革表面材を人工皮革とすることにより、請求項１に記載の発明と同様の作用、効果が得られることに加え、高級感のある面状発熱体を安価に作ることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、特に請求項１に記載の電極部と抵抗体部とを皮革表面材に直接塗布することにより、請求項１に記載の発明と同様の作用、効果が得られる。また、それに加え、電極部と抵抗体部をそれぞれ一度に形成することが可能なため、生産性が大幅に向上する。さらに、皮革表面材の形状に合わせて電極部と抵抗体部を様々な形状に作ることも可能である。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、特に請求項１に記載の電極部と抵抗体部を支持層を介して皮革表面材に直接形成することにより、請求項１に記載の発明と同様の作用、効果が得られる。また、それに加えて、支持層が電極部と抵抗体部を補強するため、電極部と抵抗体部の強度を向上することができる。さらに、支持層が湿気侵入防止、ガス侵入防止の役目を果たすため、湿気、ガスによる電極部、抵抗体部の劣化を抑制することも可能となる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、特に請求項６に記載の支持層を皮革表面材に形成したのち、電極部と抵抗体部を支持層上に形成することにより、請求項６に記載の発明と同様の作用、効果が得られる。さらに、支持層により電極部と抵抗体部が皮革表面材に含浸することが抑制されるため、電極部と抵抗体部を均一に形成することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、特に請求項６に記載の支持層に電極部と抵抗体部とを形成してなる発熱ユニットを皮革表面材に接着し一体化することにより、請求項６に記載の発明と同様の作用、効果が得られる。また、それに加えて、発熱ユニットの製造工程と面状発熱体の製造工程を別個にすることができ、並行して製造することが可能なので、生産効率を向上させることができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、特に請求項１に記載の面状発熱体において、複数の面状発熱体をすくなくとも電気的に接合することにより、請求項１に記載の発明と同様の作用、効果が得られるとともに、複数の面状発熱体を電気的に接合することで、様々な面積の面状発熱体を形成することができる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、特に請求項１から９に記載の面状発熱体を座席に使用することにより、請求項１から９に記載の発明と同様の作用、効果が得られる。また、それに加えて、面状発熱体が皮革表面材と一体となっているため、面状発熱体のたるみ、Ｚ字状折れ曲がりがなく、そこから派生する着座繰り返し荷重による電極部、抵抗体部の断線が発生しない。すなわち、着座繰り返し荷重に対する耐久性も確保できる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例における面状発熱体およびこれを用いたヒーター付座席の表面材裏面図を示すものである。
【００２９】
図１において、１は、皮革表面材であり、牛皮、羊皮等の本皮よりなっている。２ａ、２ｂは、電極部であり、銀ペーストや銅ペースト等の体積固有抵抗が低い導電性塗料をスクリーン印刷により塗布、乾燥している。３は、抵抗体部であり、カーボンを樹脂に配合して導電性を付与した導電性材料をインク化して塗料とし、電極部２ａ、２ｂを介して電流が流れるよう電極部２ａ、２ｂと重なるように塗布、乾燥している。
【００３０】
なお、本実施例では、皮革表面材１に電極部２ａ、２ｂおよび抵抗体部３を形成しているが、図２に示すように、皮革表面材１と電極部２ａ、２ｂおよび抵抗体部３の間に支持層４を介在させても良い。支持層４は、２０〜１００μ程度の膜厚で伸縮性を有する樹脂フィルム、具体的には、ポリウレタン系エラストマー樹脂フィルム、ポリエステル系エラストマー樹脂フィルムか、あるいは、これらの樹脂に伸縮性を有する繊維素材を付着させた材料よりなっている。支持層４を介在させることにより、電極部２ａ、２ｂと抵抗体部３は支持層４に密着するので、電極部２ａ、２ｂと抵抗体部３の強度が向上し、さらに、電極部２ａ、２ｂと抵抗体部３を印刷した時、それらの塗料が支持層４で止まり、皮革表面材１に含浸しないので、塗布量のコントロールが容易となり、均一な膜厚で塗布することができるので、均一な発熱が得られることになる。
【００３１】
なお、予め支持層４に電極部２ａ、２ｂと抵抗体部３を形成して発熱ユニット３’を作成した後に、この発熱ユニット３’を皮革表面材１に接着し一体化する方法でもよい。この場合、発熱ユニット３’の製造工程と面状発熱体の製造工程を別個にすることができ、並行して製造することが可能なので、生産効率を向上させることができる。
【００３２】
また、抵抗体部３の材料としては、単にカーボンを樹脂に配合し導電性を付与した導電性材料だけでなく、自己温度制御機能を有するＰＴＣ抵抗体材料でも良い。ＰＴＣ抵抗体材料にすれば、抵抗値が抵抗体温度によって正特性を示すと言うＰＴＣ抵抗体特有の特性を利用して、皮革表面材１の温度がある程度に達すると抵抗体部３の抵抗値が大きくなって発熱量が減少するため、消費電力を軽減することが可能となる。
【００３３】
図３は、本発明の第１の実施例における面状発熱体およびこれを用いたヒーター付座席の面状発熱表面材断面図を示しており、スラブウレタンからなるワディング５を載置し、皮革表面材１の周辺部で縫い合わせて、面状発熱表面材６を構成している。
【００３４】
図４は、本発明の第１の実施例における面状発熱体およびこれを用いたヒーター付座席のカバー表皮構成図であり、形状が異なる面状発熱表面材６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを縫製して座席形状に合ったカバー表皮７としている。
【００３５】
また、面状発熱表面材間の電極部接合は、図５に示すように、例えば、面状発熱表面材６ａ、６ｂを縫製する際に、同電極末端部８ａ、８ｂが皮革表面材１ａ、１ｂを介して同位置にくるよう重ね合わせ、接続金具９で固定している。
【００３６】
接続金具９としては、ハトメ、リベット等を使用するのが一般的である。また、　図６に示すように、同電極末端部８ａ、８ｂに、それぞれ導電性テープ１０を貼り付け電気的に接続する方法もある。導電性テープ１０としては、銅箔やアルミ箔に導電性接着剤を塗布した接着テープが通常使用されるが、それ以外に銅箔やアルミ箔に銀ペーストや銅ペースト等を塗布し同電極末端部８ａ、８ｂに貼り付けた後、銀ペーストや銅ペーストを乾燥させて銅箔やアルミ箔と同電極末端部８ａ、８ｂを固着させても良い。
【００３７】
図７は、本発明の第１の実施例における面状発熱体およびこれを用いたヒーター付座席の装着断面図であり、図４に示すカバー表皮７をメインパッド１１に被せ、カバー表皮７の最外周をメインパッド１１裏面に固定するとともに、カバー表皮７の縫製部１２を吊り込み布１３および吊り込み金具１４でメインパッド１１に設けられた吊り込み溝１５に引っ張られつつ吊り込まれている。この場合、図５、６に示す面状発熱表面材の電極部接合部は、吊り込み溝１５の中に入り込み、メインパッド１１に覆われる状態になるので、人体が着座しても荷重が直接加わることはない。
【００３８】
このように構成された面状発熱体およびこれを用いたヒーター付座席において、発熱する抵抗体部３は皮革表面材１に直接塗布されているので、直接皮革表面材１を暖めることができる。したがって、皮革表面材１への熱伝導性は最良であり、皮革表面材１の温度上昇時間を短縮することができる。
【００３９】
ちなみに、上述した本発明の実施例と従来例において温度上昇時間を評価したところ（表１）に示すような結果が得られた。
【００４０】
【表１】

【００４１】
ここで、温度上昇時間については、外気温−２０℃において着座した状態で通電を開始し、被験者が最初に暖かいと感じた時間を記載した。
【００４２】
このように、本発明の実施例に示した面状発熱体およびこれを用いたヒーター付座席においては、従来例に比べて明確に早く暖かさを感じる結果が得られ、すなわち、人体が暖感覚を得るには皮革表面材１の温度が上昇していなければならず、これによって皮革表面材１の温度上昇が従来例に比べて速いことが証明された。
【００４３】
また、本発明の実施例においては、ヒーター付座席を例示して説明したが、ハンドルヒーター、電気カーペット等の他の電気暖房器具においても同様の作用と効果が得られるのは言うまでもない。
【００４４】
さらに、ヒーター付座席に関して言えば、本発明の実施例１の場合、面状発熱体が別パーツとして存在せず、しかも皮革表面材１はカバー表皮７の吊り込みによってたるみが発生しないようにしているので、面状発熱体のたるみおよびＺ字状折れ曲がり、さらにそこから発生する着座繰り返し荷重での電極部、抵抗体部のクラック断線も発生しない。すなわち、着座繰り返し荷重に対する耐久性も確保することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、皮革表面材そのものが面状発熱体として形成されているため、皮革表面材への熱伝導性は理想的な形で良く、皮革表面材の温度上昇時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における面状発熱体およびこれを用いたヒーター付座席の表面材裏面図
【図２】本発明の実施例１における面状発熱体およびこれを用いたヒーター付座席の他の表面材断面図
【図３】本発明の実施例１における面状発熱体およびこれを用いたヒーター付座席の面状発熱表面材断面図
【図４】本発明の実施例１における面状発熱体およびこれを用いたヒーター付座席のカバー表皮構成図
【図５】本発明の実施例１における面状発熱体およびこれを用いたヒーター付座席のＡ−Ａ断面図
【図６】本発明の実施例１における面状発熱体およびこれを用いたヒーター付座席の他のＡ−Ａ断面図
【図７】本発明の実施例１における面状発熱体およびこれを用いたヒーター付座席の装着図
【図８】従来例１の面状発熱体の斜視図
【図９】従来例１の面状発熱体の座席装着断面図
【図１０】従来例２の面状発熱体の斜視断面図
【図１１】従来例３の面状発熱体の平面図
【図１２】従来例３の面状発熱体の座席装着部分断面図
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ　皮革表面材
２ａ、２ｂ　電極部
３　抵抗体部
３’　発熱ユニット
４　支持層

Claims

皮革表面材と給電用の一対の電極部と発熱するための抵抗体部とを備え、皮革表面材に電極部と抵抗体部とを直接形成してなる面状発熱体。
抵抗体部は自己温度制御機能を有するＰＴＣ抵抗体よりなる請求項１に記載の面状発熱体。
皮革表面材は本皮よりなる請求項１に記載の面状発熱体。
皮革表面材は人工皮革よりなる請求項１に記載の面状発熱体。
電極部と抵抗体部とを皮革表面材に直接塗布することにより形成してなる請求項１に記載の面状発熱体。
電極部および抵抗体部と皮革表面材との間に支持層を介してなる請求項１に記載の面状発熱体。
皮革表面材に支持層を形成したのち、電極部と抵抗体部とを支持層上に形成してなる請求項６に記載の面状発熱体。
支持層に電極部と抵抗体部とを形成してなる発熱ユニットを皮革表面材に接着し一体化してなる請求項６に記載の面状発熱体。
複数の面状発熱体をすくなくとも電気的に接合してなる請求項１に記載の面状発熱体。
請求項１から９のいずれか一項に記載の面状発熱体を使用してなるヒーター付座席。