JP2007045402A - 車両の構成要素を加熱するためのデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】「ホットスポット」問題の危険が解消され得ることによって、車両シートの加熱用の改善されたデバイスを提供すること。
【解決手段】本発明は、加熱要素（２）を備える車両環境において構成要素（３）を加熱するためのデバイスおよび加熱要素（２）を介して電流（Ｉ）を供給するための方法を構成する。本発明は、加熱要素（２）が個々の電気的絶縁材（１７）を備える所定の数のストランド（１６）で共に配置される多くのストランド（１６）を同様に備える加熱ワイヤの形式で構成されるように特徴付けられる。本発明を使用して、車両シートを加熱するための機能強化されたデバイスは、「ホットスポット」問題と呼ばれる危険が解消されるように役立つデバイスをもたらす。
【選択図】図２

Description

（技術分野）
本発明は、加熱要素を含む車両環境の構成要素を加熱するためのデバイスおよび加熱要素を介して電流を供給するための手段に関する。本発明は、特に電気的に加熱できる車両の乗員シートの加熱に関して適用される。

（従来技術）
快適さおよび安全性の理由により、電気で加熱できるシートは、今日の車両に使用される。従って、車両のドライバーのシートおよび他のシートは、１つ以上の導電性加熱ワイヤの形式をとる特定の加熱要素によって加熱されるように配置され得る。この導電性加熱ワイヤは、それぞれのシートに１つ以上のループ状で設置される。このような加熱ワイヤは、生産されると、通常、シートの中およびそれぞれのシートの後ろに設置される。この加熱ワイヤは、電流を供給する電流供給ユニットにさらに接続される。従って、この加熱ワイヤは、適温になるまで温められる。

それぞれのシートは、シートの表面（すなわち、車両の乗員が感じるシートの表面）は正確に適応された温度を有することが望まれる。この目的のために加熱ワイヤの温度は、加熱要素に密接に配置された温度センサおよび中央操作ユニットに接続された温度センサによって調節され得る。温度センサと操作ユニットとを用いると、現在の温度が検出され得る。この操作ユニットはまた、この加熱ワイヤに電流を供給するために電流供給回路を備え、例えば、これはトランジスタ技術またはリレー技術が基礎とされ得る。従って、中央操作ユニットは、正確な所望の温度に達するまで加熱ワイヤにいくらかの電流が供給されるように配置される。この所望の温度は、例えば、車両の乗員によって調節される固定抵抗器または調節可能な電位差計によって設定される。

上述の調節方法を用いると、中央操作ユニットが所望の温度に達したことを表示するまで加熱ワイヤを介して電流が供給される。表示されると電流供給は中断される。電流供給の中断により、加熱ワイヤは徐々に冷める。加熱ワイヤが冷め、加熱ワイヤの温度が再度所望の温度まで落ちると、加熱ワイヤへの電流供給が再開する。従って、シートの温度調節は、このシステムが作動されている限り再開される。

従来技術によると、上述された加熱ワイヤは、比較的多くのワイヤ（例えば、１５〜１５０本）を有するワイヤ束（ストランドと呼ばれる）で構成される。これらのストランドは、導電性ワイヤで構成される。導電性ワイヤは、導電性ワイヤが集まって完全な加熱ワイヤを形成するといった方法で束の中に織り込まれるか、または、作り上げられる。各自のストランドは、直径が約０．０５ｍｍであり得る。次に、加熱ワイヤそれぞれの末端部（すなわち、各自のストランドのそれぞれの末端部）は、上述の操作ユニットに接続され、それによって加熱ワイヤを介する電流供給が可能となる。

この従来の既知の加熱ワイヤは、例えば車両シートといったようなものに関して信頼できる加熱および温度調節が普通にできるが、しかし、このシートは、いくらかの不都合を伴なう。このような不都合の１つには、異なるストランドが時間が経つにつれ擦り切れ得るという事実に関係している。従って、１つ以上のストランドが引き裂かれるという危険があり、最終的に問題のあるストランドの断線を引き起こすという問題がある。いくつかのストランドが加熱ワイヤに沿って基本的に同じ位置で断線すると、このことによって、加熱ワイヤの総電気伝導断面積は、部分的に減少し、断線のある加熱ワイヤの部分の抵抗が局所的に増加する。抵抗の増加は、加熱ワイヤを通る電流が一定に保たれているために、局所的に断線位置で上昇された電圧の急降下を引き起こす。

従って、上述した状況は、断線位置で温度上昇を引き起こす。多くのストランドが引き裂かれると、急激な温度上昇が断線位置で生じる。この問題（「ホットスポット」という問題）は、シートの局所的な温度上昇につながり、この電流シートに座った人に対して不快な思いをさせ、同様にシートの損傷をも引き起こし得る。

この問題は、多数の並列導線の形式で加熱ワイヤを配置することによって部分的に解決でき、個々の並列導線はこの電流シートを横切って広がっている。次に、全てのこれら並列導線の末端は、順に操作ユニットに接続される２つのトランスバース導線に接続される。このアレンジに伴なう不都合点は、異なる導線に対する多くの接触点に対する必要性であり、これによって、費用がかかり、処理プロセスが複雑化される。

（発明の開示）
本発明の主な目的は、上述の「ホットスポット」問題の危険が解消され得ることによって、車両シートの加熱用の改善されたデバイスを提供することである。このことは、デバイスにより得られ、添付の請求項１から明白である特徴である。

本発明は、加熱要素を備える車両環境の構成要素を加熱するためのデバイスおよび加熱要素を介して電流を供給するための加熱手段を構成する。本発明は、加熱要素が、共に配置された多くのストランドを順に備える加熱ワイヤおよび予定された数のストランドが個々に電気的に絶縁材を備える加熱ワイヤといった形式で構成されるように特徴付けられる。

本発明による本質的な利点は、全ての絶縁されたストランドが電気的に並列に接続されるために、上述の「ホットスポット」問題は、解消され得ることにより達成される。

本発明の好適な実施形態によると、加熱要素は、比較的多くのストランド（例えば、１５〜１５０本のストランド）で構成される加熱ワイヤで作られる。これによる利点は、この加熱ワイヤによって、完成した加熱要素の寿命が長くなるために必要な条件が生み出されるということである。

有利な実施形態は、本発明の特許請求の範囲から明らかである。

本発明は、実施形態の好適な例および開示された図に関連して後に記述される。

本発明は、加熱要素の加熱が温度制御されるような方法で代わりに実現され得る。次いで、上述の制御ユニット、温度センサ等は、結果的に必要とされない。

（発明の実施形態）
図１は、本発明によるデバイスの基本回路図を示す。好適な実施形態による本発明は、車両の電気的に加熱可能なシートに関連して使用されることに意図される。しかし、本発明は、車両に関連して使用することを限定しない。図１は、制御ユニット１の基本、破線で示された内部構成要素および接続線を示す。図１は、制御ユニット１に含まれる全ての構成要素を示している訳ではなく、本発明の理解のために必要な部分だけを示す。

制御ユニット１は、加熱要素２を介していくらかの電流Ｉを供給するために配置される。この加熱要素２は、以下に詳細に記載されるように、多数の導線の形式で構成される。多数の導線は、電気抵抗と共に、ループ状に設置された加熱ワイヤを形成する。実施形態によって、加熱ワイヤ２は、車両シートの内側、好ましくは車両シート３（図１の破線で示される）の中に配置され、好ましくは主にジグザグ状のループで、あるいは、Ｓ字状の形態または車両シート３のさらに大きい部分を越えて広がるいくつか他の種類の形態で設置される。加熱ワイヤ２は、さらにまた、車両シート（図１に図示せず）の背もたれ（ｂａｃｋ ｒｅｓｔ）に埋め込まれてもよい。

図１は、１本の加熱ワイヤ２を示しているが、例えば、車両シート３のシート部および車両シートの背もたれに対して別々の加熱ワイヤを用いて、制御ユニット１にいくつかのこのようなワイヤを接続することができる。１本以上の加熱ワイヤを使用する場合、この加熱ワイヤは、並列にまたは代わりに直列に接続され得る。

図１に示されることによれば、加熱ワイヤ２は、それぞれ２本の接続部４および５を介して制御ユニット１に接続され、後者の接続部５はまた、車両のシャーシへの接続を介してアースに接続される。加熱ワイヤ２に関して、検出器は、温度センサ６の形式で配置され、温度センサ６は、上述のアース接続部５およびさらに接続部７を介して制御ユニット１に電気的に接続される。温度センサ６は、好ましくは、タイプＮＴＣ（負温度係数（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ））の熱電対で構成され、加熱ワイヤ２との関連を示す温度Ｔに相当する温度に依存の抵抗値を有する。温度センサ６は、例えば、加熱ワイヤ２が設置される所でループを特徴付ける２本の導線の間に、直接加熱ワイヤ２の上または加熱ワイヤ２の近くに設置される。

さらに、電流源８は、さらに１つの接続９を介して、制御ユニット１に接続される。電流源８は、好ましくは、車両の起動バッテリで構成される。

このシステムはまた、好ましくは、車両のイグニションロック（図示せず）中に一体化されるオン／オフスイッチ１０を備える。このスイッチ１０は、制御ユニット１のさらなる接続部１１に接続される。スイッチ１１が閉じられ、従って加熱要素２の加熱を可能にする場合、制御ユニット１は、起動されるために配置される既に既知である形式が使用される。

制御ユニット１は、ロジック部分１２を備え、このロジック部分１２は、好ましくは、コンピュータベースであるが、既知の電気回路からも構成され得る。このロジック部分１２は、接続部５、７および１１のそれぞれを介して加熱ワイヤ２、温度センサ６およびスイッチ１０に接続される。ロジック部分１２は、温度センサ６から伝わる信号に相当する温度Ｔの検出のために配置される。

制御ユニット１は、ロジック部分１２に接続されるスイッチユニット１３をさらに備え、ロジック部分１２は、ロジック部分１２からの信号によって加熱ワイヤ２に電流Ｉを供給する。ロジック部分１２は、さらなる接続部１５を介してユニット１４を操作するためにさらに接続される。操作するユニット１４によって、シート３に座っている人は、例えば、このシートを所望の温度に調整し得、この所望の温度は、加熱ワイヤ２を調整するロジック部分１２の所望の設定温度Ｔ_Ｂの計算値に相当する。

従って、ロジック部分１２は、温度センサ６の部分温度Ｔの値を決定するために配置される。温度センサ６の部分温度Ｔは、しばらくすると、電流温度Ｔに一致する温度センサ６の抵抗値に相当する。電流温度Ｔが、シート３の表面の所望の温度に相当する所望の設定値Ｔ_Ｂより下回ると、ロジック部分１２は、スイッチユニット１３を制御し、加熱ワイヤ２を介して電流を伝達する。設定値が所望の値Ｔ_Ｂに到達すると、ロジック部分１２により、スイッチユニット１３を介して加熱要素２に電流が供給されなくなる。

本発明の主な機能は、主に図２を参照して説明され、図２は、基本の形態における本発明による加熱ワイヤ２の構成を示す。例えば、既に既知の加熱ワイヤに関して上述の「ホットスポット」の問題が起因して、本発明の基本原理として、ある数（例えば、１５〜１５０本）のストランド１６と呼ばれる比較的薄いワイヤで加熱ワイヤ２が設計され、基本数のストランド１６は、薄い絶縁層１７によって個々に電気的に絶縁される必要がある。しかし、本発明は、上述の数に限定しないが、より多い数およびより少ない数の両方における変化が、そのときの用途ならびに寿命の長さ、性能および機能に関する要求によって起こり得る。加熱要素の寸法決定およびシステムに含まれる構成要素の選択において、他の構成要素の中から、加熱要素の放出される出力が考慮される。出力の特定の選択は、加熱ワイヤ２の対応する総断面積の測定（ここで、加熱ワイヤの正確な抵抗率が想定される）を供給する。次に、本発明は、比較的少ない数の分厚いストランドではなく、比較的多い数の薄いストランドが集まって加熱ワイヤ２を形成するという方針に基づかれる。このことは、代わりに、加熱ワイヤ２の長い寿命という形の利点となって提供される。比較的多い数の薄いストランド１６により、また、任意の異常（例えば、針が、縫い込まれるプロセス中にストランドにあたり、ストランドを傷つけること）が起こることなくシートの中に縫い込まれる必然的な状況が生じる。従って、それぞれの用途におけるストランド１６の特有の数が、例えば加熱要素の寿命に関して保証される要求に従って選択されることが確立される。

ストランド１６は、既に既知である方法で導電性であって、上述の目的のために導電性の金属（例えば、銅、ステンレスあるいはよい導電性の特徴を持つ他の適切な金属または合金）である。絶縁層は、好ましくは、エナメル層または別の電気的に絶縁する物質の被膜から作られる。

図２から明白であるように、絶縁層１７を有するストランド１６は、共に束ねられ、組み合わせられ、このようにして、完全な加熱ワイヤ２を形成する。この図において、加熱ワイヤ２の別の切断部分から絶縁層１７が突出したストランド１６を除いて加熱ワイヤ２は切断されたように示される。共に束ねられたストランド１６は、包囲保護ケーシング１８でうまく囲まれるが、包囲保護ケーシング１８は、基本的に必要ではない。

上述の「ホットスポット」問題は、それぞれのストランド１６が絶縁層１７を用いて提供されると解消し得る。個々のストランド１６が互いに電気的な接触がないので、本質的に等しい電流が、加熱ワイヤ２の電流供給中にそれぞれのストランド１６を介して流れる。例えばいくつかの個々のストランドで、断線が生じると、断線されるストランドは、電流が供給されているストランドと接触がないので、加熱ワイヤ２の抵抗が局所的に生じることはないことを意味している。この理由により、温度上昇が加熱ワイヤ２に沿って局所的に生じることはない。

本発明の機能はまた、図３から明白であり、図３は、互いに並列接続であるように電気的に考えられる５本の絶縁されたストランド１６を有する可能な例を概略的に示す。従って、全てのストランド１６のターミナルポイントは、制御ユニット１がこれらのストランド１６を介して電流を供給するために配置されると、接続部４および５（図１に図示）のそれぞれを介して制御ユニット１に接続される。この並列接続が用いられると、いくらかの電流が電流供給の間にそれぞれのストランド１６を介して流れる。断線が（例えばストランドで）生じると、等しい大電流が、無傷のままである４本のストランドを介してそれでも流れる。従って、局所的に生じた抵抗が、加熱ワイヤ２の断線位置で生じることはなく、言い換えると、「ホットスポット」問題の危険が解消される。

もう１度、図２を参照すると、加熱ワイヤ２のストランド１６の全てが絶縁層１７を備えていることが明白である。しかし、本発明は、この実施形態を限定しないが、しかし本発明は、少なくともいくつかの最少数のストランドが絶縁されるような方法でも実現され得る。この最少数は、何本の絶縁されていないものがあれば「ホットスポット」になり得るか（１つ以上の絶縁されていないストランドの断線）ということを考慮して適切に選択される。

従って、本発明によれば、加熱ワイヤ２の内部の絶縁されていないストランドの位置はまた、「ホットスポット」問題の危険を踏まえて選択され得る。例えば、いくつかのストランドが、他のストランドに比べて断線される大きな危険を伴なうことが経験によってわかると、断線の危険が最少であると判断された少なくともそれらのストランドは、絶縁材を備えていると理解される。次に、例えば、２０本のストランドから５本のストランドが、引き剥がされる場合、すなわち、加熱ワイヤ２が配置され、引き剥がされたストランドが絶縁されてなく、１５本のストランドが絶縁されている場合、引き剥がされる可能性のあるさらなるストランドが絶縁されているので、「ホットスポット」問題は生じないと理解され得る。

本発明は、上述の説明に限定されるわけではなく、異なる実施形態は、特許請求の範囲内であり得る。本発明は、基本的に、例えば、車両シート以外の他のシートの加熱のために使用されてもよい。さらに、加熱ワイヤのストランドの数は変化してもよい。さらに、本発明は、シートというよりも他の構成要素（例えば、パネルおよび類似の構成要素、加熱されることを意図される表面）の加熱のために使用されてもよい。

図１は、本発明によるデバイスを示す基本回路概略図である。 図２は、本発明による加熱ワイヤの基本構成を示す。 図３は、本発明による加熱ワイヤが電気的にどのように接続されるかを主に示す。

Claims (1)

1. 車両環境の構成要素（３）を加熱するデバイスであって、
   該デバイスは、
   加熱要素（２）と、
   該加熱要素（２）を介して電流（Ｉ）を供給する手段と
   を備え、
   該加熱要素（２）は、束の態様で配置される複数のストランド（１６）を含む加熱ワイヤの形式で構成され、該複数のストランド（１６）が完全な加熱ワイヤを形成し、
   所定の数のストランド（１６）は、個々の電気的絶縁材（１７）を備え、
   該絶縁されたストランド（１６）は、電気的に並列に接続されており、それぞれの端部において該電流（Ｉ）を供給する手段に接続されており、
   該電気的絶縁材（１７）は、電気的に絶縁であるラッカー層から成る、デバイス。

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