JP2010040185A - ヒータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザに不快感を与えなることなく当該ユーザを支持する支持部材を暖めることが可能なヒータ装置を提供する。
【解決手段】ヒータ装置１は、ユーザを支持する支持部材７に備えられる発熱ユニット８が複数のブロック２ａ〜２ｄ及び３ａ〜３ｄに区分けされ、当該ブロック２ａ〜２ｄ及び３ａ〜３ｄ毎に備えられる発熱体５ａ〜５ｈと、発熱ユニット８の運転に際し、発熱体５ａ〜５ｈの通電状態をブロック２ａ〜２ｄ及び３ａ〜３ｄ毎に変更して制御する通電制御部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ユーザを支持する支持部材を加温するヒータ装置に関する。

従来、表面温度が低下しているシートを加熱してユーザを快適に着座させることが可能な装置が広く利用されている。この種の装置は、シートが備えるヒータに一括で通電制御されてきた。しかしながら、このような一括通電においては、ヒータの出力が弱い場合には、ユーザが快適に感じる温度に達するまでの時間を要していた。また、ヒータの出力が強い場合には、ユーザが快適に感じる温度に達するまでの時間は短くなるものの、一旦シートが温まった後は無駄にヒータに通電させた状態となるといった課題があった。このような課題を解決する技術として、下記に示す特許文献１や特許文献２に記載のものがある。

特許文献１に記載のシート加熱装置は、座席シートの座面部のうち、ユーザの大腿部が接触する座面の温度が、臀部が接触する座面の温度より高くなるように、大腿部が接触する座面に備えられるヒータの配設密度を、臀部が接触する座面に備えられるヒータの配線密度よりも密にしている。

特許文献２に記載の車両用温熱刺激装置は、車両用シートのシートバックとシートクッションとに夫々ヒータエレメントを備え、当該ヒータエレメントをシートバックに備えられる圧電センサにより検出された人体信号に応じて、ヒータエレメントに通電してシートに着座しているユーザに温熱刺激を与えている。

特開平１０−９７８８９号公報 特開２００７−２０９４４６号公報

特許文献１に記載のシート加熱装置は、ヒータの発熱部位が固定されており不変である。このため、ヒータを長時間連続使用した場合には、シートと当該シートに着座するユーザとの間で熱がこもって蒸れが生じるため、ユーザが不快に感じてしまう。また、ユーザは、暖かくしたい部位を選ぶことができない、即ち、暖めたくない部位まで暖まってしまう場合があるため、不快に感じることがある。

特許文献２に記載の車両用温熱刺激装置は、圧電センサにより取得した人体信号に応じてヒータの通電状態を制御することは可能であるが、圧電センサが１箇所にのみ配設されているため、複数のブロックに分けて配設されているヒータを個別に通電制御することは不可能である。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザに不快感を与えなることなく当該ユーザを支持する支持部材を暖めることが可能なヒータ装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るヒータ装置の特徴構成は、ユーザを支持する支持部材に備えられる発熱ユニットが複数のブロックに区分けされ、当該ブロック毎に備えられる発熱体と、前記発熱ユニットの運転に際し、前記発熱体の通電状態を前記ブロック毎に変更して制御する通電制御部と、を備える点にある。

このような特徴構成とすれば、ヒータ装置が、同一箇所を長時間に亘って加熱し続けることがないため、ユーザを支持する支持部材とユーザとの間で熱がこもって蒸れることがなくなる。したがって、ユーザが不快に感じることを防止することができる。

また、前記通電制御部が、前記発熱体の通電状態を時間毎に規定するプログラムを有すると好適である。

このような構成とすれば、各発熱体の通電状態を時間毎に規定することにより、発熱体の発熱状態を容易に制御可能となる。したがって、ユーザを支持する支持部材とユーザとの間の蒸れを効果的に防止することができる。

また、前記通電状態の変更が、前記発熱体に通電される出力を増大するブロックと前記出力を減少するブロックとを有して行われると好適である。

このような構成とすれば、複数のブロックにおいて、通電制御部の制御により個々の発熱体を出力の程度に差を設け、当該出力の程度差に応じてブロック毎の熱分布状態を時間に基づいて変更することが可能となる。したがって、出力の増減を制御することにより、支持部材に支持されるユーザの蒸れを防止するだけでなく、リラックス効果を高めるのに適した発熱制御も可能となる。

また、通電する前記発熱体が、乱数制御により決定されると好適である。

このような構成とすれば、乱数制御により決定された発熱体に通電されるため、単調な通電パターンとならないようにすることができる。このため、通電する発熱体をパターン化せずに時系列で変化させることが可能となる。したがって、ユーザに対する温感刺激もパターン化することがないため、更にリフレッシュ効果を高めることができる。また、例えば支持部材を車両のシートとし、ヒータ装置を当該車両のシートに適用した場合には、温感刺激により運転中の居眠りを防止することができる。

また、通電する前記発熱体が、予め設定された通電パターンにより決定されると好適である。

このような構成とすれば、通電制御部は、予め設定された通電順序に基づいて制御を行うことができるため、制御が容易になる。したがって、通電制御部の演算負荷を軽減することができる。

また、前記通電制御部が、前記発熱体へ印加する印加電圧と、当該印加電圧を印加する通電時間とを制御すると好適である。

このような構成とすれば、例えば通電時間を長くすると共に、発熱体への印加電圧を低くすることにより、緩やかな温度変化を付与することができる。したがって、ユーザの蒸れ防止の効果を高めることができる。或いは、例えば通電時間を短くすると共に、発熱体への印加電圧を高くすることにより、温度刺激を付与することができる。したがって、ユーザのリフレッシュ効果を高めることができる。

以下、本発明に係るヒータ装置１について図を用いて説明する。なお、本実施形態では、ヒータ装置１を車両に備えられるシートを加温する車載用シートヒータ１に適用した場合の例として説明する。したがって、本願請求項のユーザを支持する支持部材とは、ユーザが着座する、車両が備えるシートが相当する。図１は、本発明に係る車載用シートヒータ１を備えるシート７の全体構成の概略図である。シート７は、主にシートクッション２、シートバック３、及びヘッドレスト４から構成され、車載用シートヒータ１は車両のシート７を加熱する機能を備えている。

ユーザは、シートクッション２に着座し、当該シートクッション２に付設されたシートバック３にもたれることができる。ヘッドレスト４は、特に、車両が衝突された場合に、シートクッション２に着座するユーザの頭部が過度に車両後方へ移動しないように保護する機能を備えている。

シートクッション２及びシートバック３には、発熱ユニット８が備えられる。この発熱ユニット８は、複数のブロックに区分けされる。本実施形態では、図１に示されるように、シートクッション２は、４つのブロック２ａ〜２ｄに区分けられ、シートバック３は、４つのブロック３ａ〜３ｄに区分けされる。そして、これらのブロック２ａ〜２ｄ及び３ａ〜３ｄには、ブロック毎に夫々発熱体５が備えられる。この発熱体５は、図１に示されるように、複数の発熱体５ａ〜５ｈからなる。

各発熱体５ａ〜５ｈは、後述の電源部１１から通電される電流に応じて抵抗加熱により発熱させられる。抵抗加熱とは、物体に通電することにより発生されるジュール熱を利用した加熱方式である。例えば、物質（例えばニクロム線等）に電流を流すことにより、当該物質のもつ電気抵抗により電気エネルギー（電流）が熱エネルギー（ジュール熱）に変わることを利用した方式である。

このジュール熱の熱量は、物質に流れる電流の２乗と抵抗と当該電流が流れる時間との積に比例する。したがって、同じ物質で考えた場合、ジュール熱の熱量は、物質に流れる電流に応じて増減し、当該電流が流れる時間の長さに応じて増減する。本実施形態においては、ジュール熱の熱量は、各発熱体５ａ〜５ｈに通電される電流（流れる電流）のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、電流が流れる時間を変更して制御される。この制御は、後述する通電制御部１０により行われる。

複数の発熱体５ａ〜５ｈは、図２に示されるように、通電制御部１０を介して電源部１１に接続される。また、通電制御部１０には、操作スイッチ１２が接続される。また、図２に示されるように、夫々の発熱体５ａ〜５ｈは並列状態とされて通電制御部１０と接続される。したがって、夫々の発熱体５ａ〜５ｈは、独立して通電して、発熱させることが可能となる。

電源部１１は、通電制御部１０を駆動する電源及び各発熱体５ａ〜５ｈに通電する電流の供給源として機能する。この電源部１１は、例えば車両のバッテリとしても良いし、当該バッテリの出力電圧を所定の電圧値に変換する電圧変換部としても良い。

操作スイッチ１２は、本車載用シートヒータ１の機能を機能の始動及び停止を制御するＯＮ／ＯＦＦスイッチとして機能する。本実施形態では、操作スイッチ１２は、車載用シートヒータ１に備えられているものとして説明するが、不要とすることも可能である。係る場合には、例えば車室内の気温を測定する測定器からの信号を通電制御部１０に入力することにより、操作スイッチ１２を不要とすることができる。即ち、車室内の気温が予め設定される始動閾値温度以下であれば、通電制御部１０は通電を行い、車室内の気温が予め設定される始動閾値温度より高くなった場合には、通電制御部１０が通電を停止するように構成することができる。

通電制御部１０は、発熱ユニット８の運転に際し、発熱体５ａ〜５ｈの通電状態をブロック２ａ〜２ｄ及び３ａ〜３ｄ毎に変更して制御する。通電制御部１０は、発熱体５ａ〜５ｈの通電状態を時間毎に規定するプログラムを有すると好適である。このようなプログラムの一例を図３に示す。図３は、縦軸を電圧（ＯＮ／ＯＦＦ状態）、横軸を時間として示したものである。即ち、各発熱体５ａ〜５ｈに印加されるパルス通電の時間的変化を示した図である。なお、本実施形態においては、発熱体５ａ〜５ｈには定電圧を印加することとする。

図３に示されるように、通電制御部１０は、ｔ＝０からｔ＝３０まで（以下、初期通電とする）は、シートの温度をある程度まで上昇させるため、全ての発熱体５ａ〜５ｈに対して通電する。その後、シートの温度がある程度まで上昇すると、通電制御部１０は、ブロック２ａ〜２ｄ及び３ａ〜３ｄ毎に制御して、発熱体５ａ〜５ｈの通電状態（ＯＮ／ＯＦＦ状態）を変更する。

例えば、シートクッション２の発熱体５ａ〜５ｄの場合、発熱体５ａは、初期通電後も継続してｔ＝３６まで通電される。一方、発熱体５ｂ及び５ｃは、初期通電後は一旦通電が停止される。その後、発熱体５ｂは、ｔ＝３５からｔ＝４１まで通電される。ここで、発熱体５ａと発熱体５ｂとは、ｔ＝３５からｔ＝３６までの間は、重複して通電すると好適である。また、発熱体５ｃは、ｔ＝４０からｔ＝４６まで通電される。そして、発熱体５ｂと発熱体５ｃとは、ｔ＝４０からｔ＝４１までの間は、重複して通電される。以下、同様に、発熱体５ｃと発熱体５ａとは、ｔ＝４５からｔ＝４６までの間は、重複して通電される。

ここで、発熱体５ａ〜５ｃは、シートクッション２の中央部に備えられる。したがって、以下のように通電状態を時系列で変更することにより、暖まりすぎることなく、冷えすぎることなく、程良く加温することが可能となる。また、シートとユーザとの間が、熱がこもって蒸れることがないため、ユーザが不快に感じることを防止することができる。

一方、シートクッション２には、ブロック２ａ〜２ｃに備えられる発熱体５ａ〜５ｃ以外に、ブロック２ｄに発熱体５ｄも備えられる。本実施形態においては、発熱体５ｄは、発熱体５ａ〜５ｃとは単独で通電状態が制御される。これは、ブロック２ｄは、シートクッション２のサイド部に相当し、シートクッション２と臀部とが接触する面積が中央部のブロック２ａ〜２ｃと比べて大きくなく放熱されやすいため、通電時間が長く設定される。

シートバック３の発熱体５ｅ〜５ｈも、シートクッション２の発熱体５ａ〜５ｄと同様に制御されるため説明は省略する。このようにシートヒータ１のブロック毎に、発熱体５ａ〜５ｄの通電状態を変更することにより、ユーザが不快に感じることを防止することができる。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態において、通電制御部１０は、発熱体５ａ〜５ｈの通電状態を時間毎に規定されたプログラムで変更するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。通電制御部１０は、通電する発熱体５ａ〜５ｈを、乱数制御により決定するような構成とすることも可能である。乱数制御で通電状態の変更における変更パターンの一例を図４に示す。図４に示されるように発熱体５ａ〜５ｈの通電状態を乱数制御で変更することにより、ユーザに温感刺激を与えることができる。したがって、ユーザを適度にリラックス或いはリフレッシュさせることが可能となると共に、運転中における居眠りを防止することも可能となる。また、図４に示されるように、初期通電状態をしないように発熱体５ａ〜５ｈに通電するように構成することも当然に可能である。

また、通電制御部１０は、所定のブロックにおける発熱体の通電時間を変更して通電する構成とすることも可能である。即ち、一つのブロックに着目した場合、図５に示されるように、発熱体に電流が流れるＯＮ状態の時間を一定とすることなく、変更することも可能である。また、発熱体に電流を流さないＯＦＦ状態の時間も一定ではなく、変更することも可能である。

また、通電制御部１０は、通電する発熱体５ａ〜５ｈが、予め設定された通電パターンにより決定する構成とすることも可能である。このような構成とすれば、通電制御部１０が行う制御が容易になるので、通電制御部１０の演算負荷を軽減することができる。また、ＥＣＵ（電子制御ユニット）を用いて通電制御部１０を構成する場合には、演算負荷が軽いため演算処理能力の低いＥＣＵを用いることができるため、低コストで実現することが可能となる。

上記実施形態では、発熱体５ａ〜５ｈに印加する印加電圧は一定であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、通電制御部１０が、発熱体５ａ〜５ｈへ印加する印加電圧と、当該印加電圧を印加する通電時間とを制御する構成とすることも可能である。即ち、発熱体５ａ〜５ｈに印加する印加電圧を変更するように構成することも当然に可能である。このような構成とすれば、印加電圧が高い場合には発熱体５ａ〜５ｈに流れる電流が大きくなるためジュール熱の熱量を増大させることができる。また、印加電圧が低い場合には発熱体５ａ〜５ｈに流れる電流が小さくなるためジュール熱の熱量を小さくすることができる。したがって、印加電圧を変更することにより、シート７の温度を変更することが可能となる。

或いは、通電制御部１０が電流制御機能を有する場合には、電流制御を行うことにより、発熱体５ａ〜５ｈに通電する電流を変更する構成とすることも可能である。このような構成とすれば、例えば通電時間を長くすると共に、発熱体５ａ〜５ｈへの印加電圧を低くしたり、発熱体５ａ〜５ｈに流れる電流を小さくすることによりジュール熱の熱量を低下させて、ユーザの蒸れ防止の効果を高めることができる。或いは、例えば通電時間を短くすると共に、発熱体５ａ〜５ｈへの印加電圧を高めたり、発熱体５ａ〜５ｈに流れる電流を増大させることにより、ジュール熱の熱量を増加させ、ユーザのリフレッシュ効果を高めることができる。

また、通電状態の変更が、発熱体５ａ〜５ｈに通電される出力を増大するブロックと当該出力を減少するブロックとを有して行われると好適である。このような構成とすれば、シート７の全体に着目した場合にブロック毎に温度分布を変更できるため、リラックス効果を高めることが可能となる。

上記実施形態において、図３における発熱体５ａ〜５ｈの通電パターンの切り替え時に、他の発熱体５ａ〜５ｈと重複させて通電するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。重複しないように制御することとも当然に可能である。また、全ての発熱体５ａ〜５ｈを一括で制御することも当然に可能である。

上記実施形態において、発熱体５ａ〜５ｈの通電状態は、予め設定されたプログラムに基づいて変更し、或いは通電する発熱体５ａ〜５ｈが乱数制御により決定されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。ユーザ自らがマニュアル操作することにより、通電状態を切り替えることも可能である。

また、予め設定されたプログラムに基づいて変更するプログラム変更と、乱数制御により決定される乱数制御変更とを蒸れ状態や運転状況に応じて切り替えることも可能である。係る場合、蒸れ状態を検出する検出センサを備えて検出信号に応じて切り替えると好適である。或いは、運転時間に応じてリフレッシュが必要と判断されたときにリフレッシュさせるように乱数制御変更させることも可能である。

上記実施形態では、発熱ユニット８が、シートクッション２及びシートバック３に備えられるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、ヘッドレスト４にも発熱ユニット８を備えるように構成することも当然に可能である。

上記実施形態では、ユーザを支持する支持部材とは、ユーザが着座する、車両が備えるシートが相当するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。ユーザを支持する支持部材として、例えば、ベッド等に適用することも当然に可能である。

車載用シートヒータを備えるシートの全体構成の概略を示す図 発熱体の接続形態を示す図 発熱体の通電パターンの一例を示す図 発熱体の通電パターンの他の例を示す図 発熱体の通電パターンの他の例を示す図

符号の説明

１：車載用シートヒータ（ヒータ装置）
２：シートクッション
２ａ〜２ｄ：ブロック
３：シートバック
３ａ〜３ｄ：ブロック
４：ヘッドレスト
５ａ〜５ｈ：発熱体
７：シート（支持部材）
８；発熱ユニット

Claims (6)

1. ユーザを支持する支持部材に備えられる発熱ユニットが複数のブロックに区分けされ、当該ブロック毎に備えられる発熱体と、
   前記発熱ユニットの運転に際し、前記発熱体の通電状態を前記ブロック毎に変更して制御する通電制御部と、
   を備えたヒータ装置。
2. 前記通電制御部が、前記発熱体の通電状態を時間毎に規定するプログラムを有する請求項１に記載のヒータ装置。
3. 前記通電状態の変更が、前記発熱体に通電される出力を増大するブロックと前記出力を減少するブロックとを有して行われる請求項１又は２に記載のヒータ装置。
4. 通電する前記発熱体が、乱数制御により決定される請求項２に記載のヒータ装置。
5. 通電する前記発熱体が、予め設定された通電パターンにより決定される請求項２に記載のヒータ装置。
6. 前記通電制御部が、前記発熱体へ印加する印加電圧と、当該印加電圧を印加する通電時間とを制御する請求項１から５のいずれか一項に記載のヒータ装置。

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