JP2013211276A - 平型ヒータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも一本の導体25を有し、特に自動車の乗客室中の使用者と接触する面を暖房するためのヒータに関する。本発明によると、これらの電気導体25のうちの少なくとも一本の導電性は、少なくとも局部的にその温度が許容最高温度を超える時には、少なくとも一時的に減少する。
【選択図】図1
Description
複数の熱導体を、複数の接触導体と接触させ、個々の導体の故障時の代理機能性を作り出すことが知られている。しかし、このようなヒータの安全性と堅固さについて、特に高い要求が課されることがある。
銅の導体を腐食から守るために、銅の導体に銀メッキを施すことが知られている。しかし、銀が不浸透のものでないと、銅が腐食されてしまうことがありうる。その上、時の経過により銀は銅の中に拡散する。これにより、非常にもろい銀・銅の合金からなる境界層が形成される。この境界層の損傷により、導体を脅かすことになる初期クラックが形成される。
被覆線を使うことが知られている。この場合、電気導体は、スチールまたは貴金属製の芯線と、銅またはプラチナの被覆を備えている。芯線は、弾性・引裂強さ・引っ張り強さおよび、曲げサイクル強度などの基準に適合させることができる。その一方、被覆は所望の電気特性に対して最良化することができる。ただし、このような被覆線は比較的値段が高く、しかもその耐腐食性には限界がある。
多数のカーボンファイバーからなる熱導体を、熱収縮性チューブで被覆することが知られている。しかしこのような構造は、耐破断性があまりない。
熱導体が三層の異なったコーティングを備えることが知られている。ここでは、異なった層間で漏れた電流が、監視装置によりヒータの故障として検出されなくてはならない。この様な複層のコーティングは、製造技術的にも大がかりであり、監視の電子機器もコストが高い。
金属で被覆されたポリマーの導体を有するヒータが知られている。この発明においては、これが追加の実施例のために改善されるものである。
図1は、平型電気ヒータ1を示す。
ヒータ1は、少なくとも一つの平型ヒータキャリア8を有する。少なくとも、ヒータキャリア8の一つが、少なくともその一部がテキスタイル、複糸または単糸ニット生地・不織布、織物、可撓性のある熱可塑性樹脂、通気性材料および/またはフィルムからできているのがよい。この実施例では、合成繊維製の不織布を有するヒータキャリア8が用いられる。
このヒータ1は、少なくとも一つの加熱ゾーン100を備える。このゾーンは加熱される面に配置されているか、あるいは自身でその面を形成している。
ヒータ1は、特に加熱ゾーン100に接触する、および/またはその中に配置された熱導体2を少なくとも一本有する。好ましくは隣り合って蛇行し電気的に並列して配置された、複数の熱導体を使うことが好ましい。この実施例では、熱導体がそれぞれ隣の熱導体に対して平均約2cmの間隔をおき、ほぼ平行するよう配置されている。
少なくとも熱導体2の一本は、100Ω/m〜1000Ω/m、できれば100Ω/m〜800Ω/m、より良くは300Ω/m〜500Ω/mの抵抗を有する。本例では、すべての熱導体2は約300Ω/mの抵抗を有する。
少なくとも熱導体2の一部がその端部57の間で、少なくとも部分的に導電性を持って接触点77で互いに接触しあっていることにより、少なくとも熱導体2の一部が互いに連結されるようになっている。例えば縫製作業時あるいは乱暴な行為による局部的な熱導体の損傷によってもヒータの作動が妨げられることはない。これは、個々の熱導体の局部的な故障の際には、加熱電流は隣接した熱導体に分配されるためである。更には、許容される以上に高い電流負荷は、連結により直ちにすべての熱導体2を損傷し、故障の際にはヒータを早急に作動ストップさせることができる。
一本の熱導体2ごとの通常の電流負荷は、10V〜50Vの動作電圧で約100mA未満であるようになっている。これは熱導体に近接する箇所における局部的過熱を防ぐために重要である。熱導体に近接する箇所での温度は、通常、加熱ゾーン100中のサーモスタットにより測定された、加熱される面の平均温度よりもはるかに高いことに留意されたい。
ヒータ1は、加熱ゾーンと接触する接触部200を少なくとも1つ有するとよい。このヒータは、距離を置いて加熱ゾーン100を間に挟んで向かい合ったそれぞれの側に、互いにほぼ平行に配置されている二つの接触部を有する。
ヒータ1は、電流を熱導体2の少なくとも一本に給電するために、少なくとも一本の電極4を有する。ここでは、その各々一本ずつが接触部200に沿って通る二本の電極4が使われる。これらは、おおよそ曲折していてもよく、および/またはこの例の様に真っすぐに走っていてもよい。
電極4の少なくとも一本は、接触導体3を少なくとも一本有する。これは、例えば、少なくとも主には金属製、好ましくは一部に酸化しないあるいは不動態化した金属、好ましくは銀か銀の合金のコーティングを施した銅あるいは銅の合金からなる導電性導体ストランド30を備えることができる。この実施例では、銀のコーティングを施した銅製のストランドを備える。接触導体用に従来の金属ストランドを使うことができるので、ヒータの価格を下げることができる。
少なくとも一本の接触導体3および/または一本の電極4が複数の熱導体2と電気的に接続しているのが好ましい。この実施例では、すべての接触導体3がすべての熱導体2に接触している。
少なくとも一本の熱導体2および少なくとも一本の接触導体3が、少なくとも一部が同種の材料からなる面を有すると有利である。この例では、両方とも銀のコーティングが施されている。これにより、2種の導体間の接触抵抗が低減される。ここで同種とは、当該物体が少なくともその機能に重要な特性、殊にその比導電率に関し、類似の、またはおおよそ同じ値あるいは質を有することを意味する。
少なくとも一本の電極4は、この実施例のように、最大二本の、好ましくは最大一本の接触導体3を有することが有利である。これにより、熱導体と接触導体間の接触抵抗を増すことなく、材料費を低減できる。これは、熱導体2に可撓性があることと、熱導体2と接触導体3間との接触抵抗が低いこととにより、その接触面に生じる抵抗が非常に低くなるためである。これにより接触導体3を重複配置する必要がなくなる。
ヒータ1は、電気導体25の少なくともその一部が配列されているが動作中に電流が流れることがない、はみ出し部108を少なくとも一つ有していてもよい。このようなはみ出し部108は本来必要ないが、製造技術上避けられない場合もある。ここでは、それぞれ一つのはみ出し部が接触部200の加熱ゾーン100と向かい合いあう側で、接触部に沿って配置されている。それゆえ、ヒータ1が少なくともその導電率が他の領域と比べて少なくとも低く、できれば0である電気導体25の一部分が配列されている非導電性ゾーン110を、好ましくははみ出し部108又はシート部の溝の境の部分に有すると有利である。これは、ゾーン110中の電気導体25、好ましくは熱導体2を前もってわざと損傷することにより達成される。これにより、例えば、シート部の溝の境の部分あるいは暖房すべきでない領域における、望ましくない又は偶然の加熱電流の流れを防ぐことができる。
電流を電源70から、少なくとも一本の電極4を通してヒータ1に給電するために、ヒータ1は少なくとも一本の接続ケーブル6を備える。
ヒータは、60℃〜80℃の温度でヒータ1への電流の供給を遮断する温度センサ80を更に有すると有用である。これらの値は、ある一定の面についての平均であり、熱導体2の温度より常に低い。それにもかかわらず、熱導体自身が発生する温度は、最大200℃〜230℃である。温度センサ80は、この実施例のように、サーモスタットの一部であってもよい。
ヒータ1は更に、故障の際に動作電流を遮断する電気ヒューズ300を有する。電気ヒューズ300は、熱導体(2)のうちの少なくとも一本により好ましくは形成される。実施例において、ヒューズ300は、温度の閾値を超えた場合に焼き切れて加熱電流を流さない熱導体2によって形成される。
動作中は、電源70から接続ケーブル6と一本の電極4を通って、多数の熱導体2に電流が流れ出る。それゆえ、電流の流れる方向はヒータの平面内(それに対して直角にではない)である。熱導体2の温度上昇が、加熱ゾーン100を温める。その後、電流はそこから他の電極4と第2の接続ケーブル6を経由し、再び電源に戻る。
図2と3は、ヒータ1に使用できる電気導体25を示す。この電気導体25は、例えば、熱導体2、接触導体3、電気ヒューズ300および/または接続ケーブル6であってよい。
少なくとも一本の電気導体25の導電率は、その温度が少なくとも局部的に200℃〜400℃、好ましくは220℃〜280℃となった場合、少なくとも一時的に減少されると有利である。これにより、例えばスイッチコンタクトの老化のための融着、ヒータの誤った組付け、あるいは熱導体によるサーモスタットのショートによってヒータのサーモスタットが機能しない場合であっても、ヒータ周辺での許容できない高い温度上昇を避けることができる。電気導体25は、少なくとも部分的に、好ましくはほとんど完全に、上記の温度範囲内で、好ましくは不可逆的に遮断されると有利である。そうすれば、周辺に火災の危険が生じる前に、ヒータは自己を破壊する。例えばシートの溝の部分のワイヤによる、ヒータの意図しない短絡は、ヒータの局所的な自己破壊によって自動的に取り除かれる。局部的な自己破壊のおかげで、例えば、ずれやシート中での誤った組み込みを原因とするヒータの中のしわ形成による局部的な過熱によって、シートの温度が許容できないほど過度に高くなることはない。これは、フォームクッションあるいは生地カバーなどのヒータを取り囲む材料は、270℃を超える温度になってはじめて燃え上がる危険が生じるからである。
少なくとも一本の電気導体25が、少なくとも一つの導体キャリア12と、これに配置された導電性伝導層14を一つ備えると有利である。このどちらも、色々な方向に伸びていてよい。しかし、できれば主として二つ、あるいはここでのように一つの主な伸び方向を有することが好ましい。
または、あるいはさらに、少なくとも一本の電気導体25が、少なくとも一つの導体キャリア12、特に導電性の粒子が埋め込まれているマトリックスを有すると有利である。マトリックスとは、その中に他の成分が埋め込まれている複合材の材料のことである。ここで、粒子とは繊維を含む。粒子あるいは繊維の少なくとも一部は、炭素・スチールあるいはその他の金属からなることが好ましい。ファイバー状のパーティクルは、マトリックス中に埋め込まれていると導電性をより良くすることが可能なので、特に適している。カーボン・ナノチューブ、グラファイト・ナノファイバーあるいは、カーボンフィラメントは特に適している。これにより、導体キャリアの材料の導電率、機械的堅固さ、耐腐食性を確実に良いものとし、紡ぎ易さが保証される。導体キャリア12はストランド状、特に糸状が好ましく、また紡いだものが好ましい。
炭素微小チューブ(カーボン・ナノチューブ又はCNT)は、管状の炭素構造である。通常、チューブの直径は1nm〜50nmの範囲にある。個々のチョーブとしては、現在ではミリメーター単位の長さに達しているものもある。チューブの導電性は、その構造により、金属のようにも、半導電性にも、あるいは低温においては超電導性ともなる。CNTは、1.3〜1.4g/cm3の密度を有し、450億パスカルの引っ張り強度を有する。電流負荷性は、銅線のおよそ1000倍である。熱伝導率は、室温で6000W/(m・K)である。
グラファイト・ナノファイバーは、通常のカーボンファイバー(直径およそ10μm)に比べて、直径がおよそ10分の1〜100分の1である、炭素からなる繊維(固体)である。
導体キャリア12は、ある特定の値の温度を超えた場合には、その材料としての結合を失う様に設計されるのが好ましい。そのためには導体キャリア12が、特定の値の温度を超えると直ちに化学的に分解あるいは蒸発し、少なくとも部分的に融けたり断絶されたりする材料から作られていると有利である。これにより、許容されない程の温度上昇が起こるとすぐに、伝導層14を支持する土台は役に立たないものとなる。そのためには、導体キャリア12が縮み、および/または引き裂けて、その際にその上の伝導層を破壊し/引き裂き、その結果として伝導層の導電性が破壊されると有利である。そのためには導体キャリア12は、少なくとも部分的にメモリ効果を有する材料からできていると有利である。
導体キャリア12の材料が、少なくとも150℃まで、好ましくは少なくとも200℃まで、より好ましくは少なくとも250℃までは、少なくとも標準条件の下での場合と同じ様に化学的におよび/または機械的に安定したままでいることが有利である。このように材料は、普通の加熱作動に対する十分な耐熱性を有する。耐熱性とは、該当材料が日常の温度変化に際して、その形状およびその強度を全く変えないか、またはせいぜい僅かしか変えずに化学的に安定し続け、更には、標準周囲条件におけるのと同様の物質の状態を保つことを意味する。
導体キャリア12は、200℃〜400℃、好ましくは250℃〜300℃、好ましくは265℃〜275℃の温度、ここでは270℃で融けるまたは軟化すると有利である。これにより、許容できない程の過熱が起こった場合には、熱導体をタイムリーに確実に遮断することができる。
導体キャリア12が少なくとも部分的に、好ましくは柔軟で引きちぎりに強いプラスチック、できれば少なくとも部分的に、より好ましくは完全にカーボンファイバー、ポリプロピレン、ポリエステルおよび/またはガラス繊維および/または少なくとも部分的にスチールからできていると有利である。および/または、導体キャリア12の材料が、伝導層14の材料よりも、曲げサイクルに対してより高い耐久性および/または、より少ない引っ張りあるいは押さえ強度を有すると有利である。プラスチックとは、自然には生まれない合成の材料、特にポリマー、またはそれから派生するカーボンファイバーのような物質をいう。
熱導体の導体キャリアが、少なくとも部分的に、好ましくはほぼ完全に、熱可塑性材料、好ましくはプラスチック、好ましくはポリアミド、ポリエステル、カプトンまたはここでの様に、ポリイミドでできていると有利である。これによりアセンブリのコストを手頃なものにできる。その上、そのような繊維は柔らかく、とがっていないし、もろくもない。これによって、周辺のシステム(例えば、シートに乗客が座っていることの検出)を確実に作動させることが可能となり、シートの表面までの貫通を防ぐのがカーボンファイバーの場合よりもずっと容易である。
導体キャリア12の材料は、500μm未満、好ましくは100μm〜2μm、好ましくは50μm〜15μmの厚さを有するとよい。
導体キャリア12の材料は、紡ぐことができるか、または伸ばすことができることにより、できれば100μm未満、できれば10μm未満、できれば1μm未満の、できれば0.1μm未満、できれば0.01μm未満の太さのフィラメントあるいは線にすることが可能なものであると有利である。ここでは、10μmの太さのフィラメントが使用される。したがって熱導体は細く、多数の単一ストランドによって高い安定性および電気貫流容量が得られる。
伝導層14は、導体キャリア12と材料的に結合していると好ましい。これにより、導体キャリアと伝導層との間を確実に接続することができる。
そのためには、導体キャリア12が金属被膜化できるのがよい。このような熱導体は、手頃なコストにより製造することができる。この場合、金属被膜化とは、例えばメッキあるいはスパッタリングなどにより金属コーティングを施すことを意味する。
伝導層14は、約1nm〜15μm、好ましくは1nm〜1μm、好ましくは20nm〜0.1μmの厚さを有すると有利である。これにより、作動電流が許容できない程高い場合に導体キャリア12が少なくとも部分的に変形することによって、伝導層14が少なくとも局部的に破壊されることになるため、故障の場合に確実に電流を遮断することができる。
この例の様にメッキや、スパッタリングまたは塗装技術により、導体キャリア12の上に伝導層14が施されていると有利である。これにより、均等な層を構成することが可能となる。
伝導層14および/または少なくとも一本の導体25の表面の少なくとも一部が、少なくとも(内部ストランドからみて)外面においては、普通の環境条件下では化学的に活発でないと好都合である。化学的に活発でないとは、不活性であること、すなわち、こう呼ばれる物質が腐食性の物質が作用しても変化しないこと、少なくとも汗・炭酸あるいは果物中の有機酸のような腐食性物質が作用しても変化しないということを意味する。材料は、それが腐食することがない、あるいは導電性の腐食生成物を生成するような種類を選ぶこともできる。そのためには、その表面が不動態化できるおよび/または酸化されている、および/またはクロームメッキされている金属を用いてもよい。これには、金あるいは銀などの貴金属が特に適している。ここでは、少なくとも一本の導体25が、その表面の少なくとも一部においてメタルを含有する材料から作られる。好ましくは、少なくとも部分的にニッケル、銀、銅、金および/またはこれらの元素のうちの一つを含有する合金から、好ましくはほぼ完全に上記の材料のうちの一つから作られる。これにより、熱導体と接触導体との接触面での接触抵抗が低減される。
少なくとも伝導層14の表面の一部は、特にプラスチックおよび/またはラッカーおよび/または少なくとも部分的にポリウレタン、PVC、PTFE、PFAおよび/またはポリエステルによりコーティングされていると有利である。これらの実施形態では、ヒータ1の電気導体25は特に耐腐食性であり、その上コーティングにより貼り付けることもできる。
この例の様に、少なくとも一本の電気導体25が少なくとも一本の導体ストランド30を有すると好都合である。導体ストランドとは、一本、数本かあるいは多数のフィラメント状の電気導体が、好ましくは主にストランドの軸方向に沿って広がっているストランドのことをいう。一本の導体ストランドは、この例での様に、それ自身多数の導体ストランドから構成されていてもよい。
ストランドとは、その長さの寸法がその横断面の寸法よりもはるかに大きい、長い構造体のことである。横断面の縦・横の寸法は、およそ同様の寸法であると好ましい。この構造体は、まげ弾性はあるが固体の状態であることが好ましい。ここでフィラメント状とは、こう呼ばれる物体が、短いあるいは長い繊維、あるいはモノまたはマルチフィラメントの糸からできていることを意味する。
少なくとも一本の導体ストランド30が、多数の、好ましくは1〜360本、より好ましくは10〜70本の単一ストランド33を有すると好都合である。この実施形態においては、熱導体2はおよそ60本の単一ストランド33を有している。これにより、個々の単一ストランド33が例えば縫い付けのときなどに損傷してしまっても、熱導体2が機能を保つことが保証される。ここではそれに加えて、導体ストランド30の安定性を増すために、複数の単一ストランド33が少なくとも一つのストランドの束32にまとめられている。好ましくは1〜20本の間、より好ましくは2〜5本の間である数本のストランドはその後、総束31にまとめられる。ここでは、二本のストランドの束が使用される。この種の導体ストランド30は、導体ストランドの横断面の大部分が導電性のない材料からできているにもかかわらず、大きな表面ならびに低い抵抗を有する。
単一ストランド33および/または導体ストランド30は、1 mm未満の、好ましくは0.1mm未満の、好ましくは10μm未満の太さを有する。熱導体と伝導層の質量がわずかであり、その結果として高い率で破壊できるため、熱導体の周辺は全く影響されることがない。
導体ストランド30が、少なくとも二つの違ったタイプの単一ストランド33および/またはストランドの束32を有すると好都合である。これらは、お互いに異なった材料および/または異なった寸法を有していてもよい。この例のように、導体ストランドの機械的な荷重の大部分を受け止めることができる複数の単一支持ストランド570を使用することが好ましい。これらは、例えばここでのように、主としてポリエステルあるいはスチールのような、他のストランドの材料よりも強くてより耐負荷性があり、弾力がより少ない材料からできているのが好ましい。これらは、応用例によっては、できれば他のストランドよりも太く数も多いことが好ましい。これにより、曲げ負荷・引っ張り負荷に対して、細いストランドが効果的に保護される。
伝導層、導体キャリア、支持導体、接触導体および/または熱導体は、ほとんど同じ一つあるいは複数の材料から、できれば前記のプラスチックのうちの一つからできていると好都合である。これにより、役に立たなくなった熱導体のリサイクリングが容易になる。
導体ストランド30および/または少なくとも一本の単一ストランド33は、撚ること、絡み合わせること、あるいは編むことにより、好ましくはらせん状の空間形状を有すると有利である。これによって特に引っ張りに強い熱導体ができる。
多数の単一ストランド33、ストランドの束32、および/または導体の束30が、少なくともセクション単位で電気的に互いに絶縁されていること、好ましくは少なくとも一本の単一ストランド33がその伝導層14上の絶縁層により少なくとも部分的に絶縁されていることが好都合である。これにより、局部の過熱に対してヒータをさらに保護する。
少なくとも一本の導体ストランド30および/または単一ストランド33を少なくともセクション単位で、接着剤、特に熱活性化可能な接着剤により被覆してもよい。これによりヒータは簡単に取り付け可能となる。
この図3に示すように、電気導体25は、導体キャリア12としてのフィラメント状の内部ストランド34、およびこの内部ストランド34を少なくとも部分的に包む伝導層14としての導電性の被覆層35を有することができる。内部ストランド34は、500μm未満、好ましくは100μm〜100nm、好ましくは15〜0.1μmの間の太さを有する。被覆層とは、一本のストランドを少なくとも部分的に直接あるいは間接的に包む層のことであるが、これは必ずしもストランドを包む一番外側の層であるとは限らない。
電気導体25は、5〜50g/kmの間、特に10〜15g/kmの間の重量であるとよい。これは、1kmにつき、0.1〜10g、できれば1〜5g、できれば1〜3gの金属を含有するとよい。特に、電気導体25が貴金属、特に銀を10〜50wt%、できれば15〜25wt%含有するとよい。
部分的に、少なくともセクション単位で、少なくとも一本の電気導体25がヒータ1のヒータキャリア8に接触するように、および/またはその中に、配置、固定、および/または一体化されていると好都合である。少なくとも一本の電気導体25が、好ましくは熱導体2または接触導体3として、少なくともヒータキャリア8の一部に、できれば横糸・綴じ糸の中に、あるいは縦糸として組み込まれていると有利である。これはさらにキャリアの上において追加の縫い糸あるいは編み糸を使って固定されていると有利である。更にこれが縫い糸としてキャリア中に埋め込まれていると、および/または接着されおよび/またはヒータキャリア8の2つの層の間に接着されていると好都合である。例えばここでの様に、ヒータの製造の際に縦編みニットの横糸として組み込まれることが好ましい。これにより製造工程が簡単になる。このようなヒータは、電気エネルギーの取電のためのおよび/または加熱のための導体ストランド、および/または補助導体の導体ストランドは、例えばベルト材あるいは連続製品として前もって製造することができ、更に、例えばアイロンをかけて貼り付けさえすればよいので、組み込むのが簡単である。
好ましくは、少なくとも一本の熱導体25、一本の導体ストランド30および/または一つの伝導層14が、特定の温度範囲においてはその室温(約20℃)での抵抗の最大50%で変動する抵抗を有すると都合でよい。この変動はより少ないのが好ましく、最大30%がさらに好ましく,最大10%であるのが理想的である。この特定の温度範囲は好ましくは10℃〜+60℃を含み、−20℃〜+150℃までがより好ましく、−30℃〜+200℃までが理想的である。この抵抗の調節は、例えば熱導体を予備伸延する(例えば、その元の長さの10%分)こと、より高い温度(例えば50℃)で断続的に熱導体を放置する(例えば72時間)、水を与える(例えば、約30℃で2時間の浸水など)こと等の普通の方法、あるいはその他の適した方法で行うことができる。
車のシート、ハンドル、アームレスト、シートクッション、暖房用毛布等にヒータが組み込まれていると都合が良い。図4は、シート500に組み込まれたヒータを示す。このヒータは、シート・インサートの中、またはここでのようにカバー表面とシートクッションの間に配置されることができる。シートの使用者に暖房、冷房、換気などを提供するために、ヒータはより大きなサブシステムに組み込まれていると有利である。
知られているシステムの追加の構成部品として、あるいは、そのようなシステムの単数あるいは複数の構成部品の代りに、このヒータを用いると有利である。例えば、このヒータは、米国特許第6786541号;第6629724号;第6840576号;第6869140号および、それらに関連した出願のシートに追加することができる。あるいは、米国特許出願第2004−0189061号のシートにも追加することができる。更には、このヒータは、米国特許第6893086号;第6869139号;第6857697号;第6676207号;第6619736号;第6604426号;第6439658号;第6164719号;第5921314号およびそれらに関連する出願および特許と組み合わせて応用できる。あるいは、米国特許出願第2005−0323950号;第2005−0331986号;第2005−0140189号;第2005−0127723号;第2005−0093347号;第2005−0085968号;第2005−0067862号;第2005−0067401号;第2005−0066505号;第2004−0339035号およびそれらに関連した出願とも組み合わせられる。
シートシステムは、少なくとも一つのシート部ないしは背もたれ、アームレスト、パッドや、クッション、温度を変えるためのインサートおよびカバー表面等の類似の部品を含んでいると有利である。対流的にまたは伝導的にシートまたは乗客を暖房または冷房するために利用できる温度調節された空気または周囲の空気を送るため、空気を動かす装置を備えることができる。
シートクッションから使用者に通気性のカバー表面を通して温度調節された空気を吹き付け、それによりシートおよび使用者に対流による暖房または冷房を提供することもまた有利である。米国特許第6869139号及び第6857697号に示されるように、インサートを通して温度調節された空気をシートの表面に送るため、クッションはパッドを通り抜ける通路を有することができる。これらの特許に公開されている様々な他のオプション機能、例えば、トンネル、サイドチャンネル、ディフレクター、通気性のないカバーあるいはコーティング等を、本発明のシステムに組み込んでもよい。例えば、空気の流れを緩めるため、または乗客に向けるために、サブチャンネルあるいはトンネルの上部に通路穴を有する中間層のインサートを設けてもよい。熱を供給するためにはヒータを使うことができる。このシステムを使うことによって、伝導的な冷房も同じようにある程度達成できる。
温度調節された空気は、使用者の上方およびシートの中に吸入される周囲の空気と混合してもよい。ここでは、周囲の空気はカバーの表面を通ってカバーの表面の下の混合部に吸入され、そこで周囲の空気が温度調節した空気と混合される。混合された空気は、その後放出するため、あるいはエバポレーターおよび/または混合部へと送り戻すために、シートから先へと送られる。周囲の空気は対流的な冷房(または暖房)を提供し、その一方、温度調節された空気は伝導的冷房または暖房を提供する。その際混合部は、例えばインサートに組み込まれたオープンなスペースであってよい。混合部を含むシートの例は、米国特許出願第2005−0067862号および第2005−0066505号に含まれている。
車載エアコンとの接続により、またはクローズなシステムによって、またはシステムを組み合わせることによって、温度調節された空気を発生させることができる。クローズなシステムとは、自動車の車載エアコンと接続されていないものを含み、熱電デバイス、吸収型冷房システムあるいは構成部品、ヒータおよびこれらの組み合わせを含む。
空気が使用者に吹き付けられることなしに、温度調節した空気をインサートに送り込むと有利である。例えば、通気性のないカバー表面を使うことによって、通気性のないカバー表面の下方に位置するオープンスペースに設けられたインサートに温度調節した空気を取り入れることができる。空気はインサートの中に吹き込まれ、または吸収されて、インサート、ひいては使用者に対する伝導的な暖房または冷房が行われる。
少なくとも一部の熱導体および/または接触導体が、互いに少なくとも長さ方向の一部で重なり合うか、互いに少なくとも略平行に並んで配置されていると有利である。その際に、その電流の流れる方向が少なくとも長さ方向の一部で互いに反対方向を向いていると有利である。これにより、導体の電磁場を補正することができる。
そのため、ヒータが少なくともセクション単位で折られていると都合がよい。この実施例においては、両方の電極4の間の略真ん中にありかつそれらと略平行である折り端52に沿って行われる。これによって、対向する電流方向を有する両方の電極4が重なり合うことになる。折り端52によってできる熱導体2の半部も、両方がそれぞれ対向する電流方向をもって重なって配置される。
これらの実施例は、本発明をわかりやすくするためのものである。ただし、これらは単なる例にすぎず、個々の特性の省略、変更、補足が可能であることは当然である。また異なった実施の形態を互いに組み合わせることも可能である。
複数の熱導体を、複数の接触導体と接触させ、個々の導体の故障時の代理機能性を作り出すことが知られている。しかし、このようなヒータの安全性と堅固さについて、特に高い要求が課されることがある。
銅の導体を腐食から守るために、銅の導体に銀メッキを施すことが知られている。しかし、銀が不浸透のものでないと、銅が腐食されてしまうことがありうる。その上、時の経過により銀は銅の中に拡散する。これにより、非常にもろい銀・銅の合金からなる境界層が形成される。この境界層の損傷により、導体を脅かすことになる初期クラックが形成される。
被覆線を使うことが知られている。この場合、電気導体は、スチールまたは貴金属製の芯線と、銅またはプラチナの被覆を備えている。芯線は、弾性・引裂強さ・引っ張り強さおよび、曲げサイクル強度などの基準に適合させることができる。その一方、被覆は所望の電気特性に対して最良化することができる。ただし、このような被覆線は比較的値段が高く、しかもその耐腐食性には限界がある。
多数のカーボンファイバーからなる熱導体を、熱収縮性チューブで被覆することが知られている。しかしこのような構造は、耐破断性があまりない。
熱導体が三層の異なったコーティングを備えることが知られている。ここでは、異なった層間で漏れた電流が、監視装置によりヒータの故障として検出されなくてはならない。この様な複層のコーティングは、製造技術的にも大がかりであり、監視の電子機器もコストが高い。
金属で被覆されたポリマーの導体を有するヒータが知られている。この発明においては、これが追加の実施例のために改善されるものである。
図1は、平型電気ヒータ1を示す。
ヒータ1は、少なくとも一つの平型ヒータキャリア8を有する。少なくとも、ヒータキャリア8の一つが、少なくともその一部がテキスタイル、複糸または単糸ニット生地・不織布、織物、可撓性のある熱可塑性樹脂、通気性材料および/またはフィルムからできているのがよい。この実施例では、合成繊維製の不織布を有するヒータキャリア8が用いられる。
このヒータ1は、少なくとも一つの加熱ゾーン100を備える。このゾーンは加熱される面に配置されているか、あるいは自身でその面を形成している。
ヒータ1は、特に加熱ゾーン100に接触する、および/またはその中に配置された熱導体2を少なくとも一本有する。好ましくは隣り合って蛇行し電気的に並列して配置された、複数の熱導体を使うことが好ましい。この実施例では、熱導体がそれぞれ隣の熱導体に対して平均約2cmの間隔をおき、ほぼ平行するよう配置されている。
少なくとも熱導体2の一本は、100Ω/m〜1000Ω/m、できれば100Ω/m〜800Ω/m、より良くは300Ω/m〜500Ω/mの抵抗を有する。本例では、すべての熱導体2は約300Ω/mの抵抗を有する。
少なくとも熱導体2の一部がその端部57の間で、少なくとも部分的に導電性を持って接触点77で互いに接触しあっていることにより、少なくとも熱導体2の一部が互いに連結されるようになっている。例えば縫製作業時あるいは乱暴な行為による局部的な熱導体の損傷によってもヒータの作動が妨げられることはない。これは、個々の熱導体の局部的な故障の際には、加熱電流は隣接した熱導体に分配されるためである。更には、許容される以上に高い電流負荷は、連結により直ちにすべての熱導体2を損傷し、故障の際にはヒータを早急に作動ストップさせることができる。
一本の熱導体2ごとの通常の電流負荷は、10V〜50Vの動作電圧で約100mA未満であるようになっている。これは熱導体に近接する箇所における局部的過熱を防ぐために重要である。熱導体に近接する箇所での温度は、通常、加熱ゾーン100中のサーモスタットにより測定された、加熱される面の平均温度よりもはるかに高いことに留意されたい。
ヒータ1は、加熱ゾーンと接触する接触部200を少なくとも1つ有するとよい。このヒータは、距離を置いて加熱ゾーン100を間に挟んで向かい合ったそれぞれの側に、互いにほぼ平行に配置されている二つの接触部を有する。
ヒータ1は、電流を熱導体2の少なくとも一本に給電するために、少なくとも一本の電極4を有する。ここでは、その各々一本ずつが接触部200に沿って通る二本の電極4が使われる。これらは、おおよそ曲折していてもよく、および/またはこの例の様に真っすぐに走っていてもよい。
電極4の少なくとも一本は、接触導体3を少なくとも一本有する。これは、例えば、少なくとも主には金属製、好ましくは一部に酸化しないあるいは不動態化した金属、好ましくは銀か銀の合金のコーティングを施した銅あるいは銅の合金からなる導電性導体ストランド30を備えることができる。この実施例では、銀のコーティングを施した銅製のストランドを備える。接触導体用に従来の金属ストランドを使うことができるので、ヒータの価格を下げることができる。
少なくとも一本の接触導体3および/または一本の電極4が複数の熱導体2と電気的に接続しているのが好ましい。この実施例では、すべての接触導体3がすべての熱導体2に接触している。
少なくとも一本の熱導体2および少なくとも一本の接触導体3が、少なくとも一部が同種の材料からなる面を有すると有利である。この例では、両方とも銀のコーティングが施されている。これにより、2種の導体間の接触抵抗が低減される。ここで同種とは、当該物体が少なくともその機能に重要な特性、殊にその比導電率に関し、類似の、またはおおよそ同じ値あるいは質を有することを意味する。
少なくとも一本の電極4は、この実施例のように、最大二本の、好ましくは最大一本の接触導体3を有することが有利である。これにより、熱導体と接触導体間の接触抵抗を増すことなく、材料費を低減できる。これは、熱導体2に可撓性があることと、熱導体2と接触導体3間との接触抵抗が低いこととにより、その接触面に生じる抵抗が非常に低くなるためである。これにより接触導体3を重複配置する必要がなくなる。
ヒータ1は、電気導体25の少なくともその一部が配列されているが動作中に電流が流れることがない、はみ出し部108を少なくとも一つ有していてもよい。このようなはみ出し部108は本来必要ないが、製造技術上避けられない場合もある。ここでは、それぞれ一つのはみ出し部が接触部200の加熱ゾーン100と向かい合いあう側で、接触部に沿って配置されている。それゆえ、ヒータ1が少なくともその導電率が他の領域と比べて少なくとも低く、できれば0である電気導体25の一部分が配列されている非導電性ゾーン110を、好ましくははみ出し部108又はシート部の溝の境の部分に有すると有利である。これは、ゾーン110中の電気導体25、好ましくは熱導体2を前もってわざと損傷することにより達成される。これにより、例えば、シート部の溝の境の部分あるいは暖房すべきでない領域における、望ましくない又は偶然の加熱電流の流れを防ぐことができる。
電流を電源70から、少なくとも一本の電極4を通してヒータ1に給電するために、ヒータ1は少なくとも一本の接続ケーブル6を備える。
ヒータは、60℃〜80℃の温度でヒータ1への電流の供給を遮断する温度センサ80を更に有すると有用である。これらの値は、ある一定の面についての平均であり、熱導体2の温度より常に低い。それにもかかわらず、熱導体自身が発生する温度は、最大200℃〜230℃である。温度センサ80は、この実施例のように、サーモスタットの一部であってもよい。
ヒータ1は更に、故障の際に動作電流を遮断する電気ヒューズ300を有する。電気ヒューズ300は、熱導体(2)のうちの少なくとも一本により好ましくは形成される。実施例において、ヒューズ300は、温度の閾値を超えた場合に焼き切れて加熱電流を流さない熱導体2によって形成される。
動作中は、電源70から接続ケーブル6と一本の電極4を通って、多数の熱導体2に電流が流れ出る。それゆえ、電流の流れる方向はヒータの平面内(それに対して直角にではない)である。熱導体2の温度上昇が、加熱ゾーン100を温める。その後、電流はそこから他の電極4と第2の接続ケーブル6を経由し、再び電源に戻る。
図2と3は、ヒータ1に使用できる電気導体25を示す。この電気導体25は、例えば、熱導体2、接触導体3、電気ヒューズ300および/または接続ケーブル6であってよい。
少なくとも一本の電気導体25の導電率は、その温度が少なくとも局部的に200℃〜400℃、好ましくは220℃〜280℃となった場合、少なくとも一時的に減少されると有利である。これにより、例えばスイッチコンタクトの老化のための融着、ヒータの誤った組付け、あるいは熱導体によるサーモスタットのショートによってヒータのサーモスタットが機能しない場合であっても、ヒータ周辺での許容できない高い温度上昇を避けることができる。電気導体25は、少なくとも部分的に、好ましくはほとんど完全に、上記の温度範囲内で、好ましくは不可逆的に遮断されると有利である。そうすれば、周辺に火災の危険が生じる前に、ヒータは自己を破壊する。例えばシートの溝の部分のワイヤによる、ヒータの意図しない短絡は、ヒータの局所的な自己破壊によって自動的に取り除かれる。局部的な自己破壊のおかげで、例えば、ずれやシート中での誤った組み込みを原因とするヒータの中のしわ形成による局部的な過熱によって、シートの温度が許容できないほど過度に高くなることはない。これは、フォームクッションあるいは生地カバーなどのヒータを取り囲む材料は、270℃を超える温度になってはじめて燃え上がる危険が生じるからである。
少なくとも一本の電気導体25が、少なくとも一つの導体キャリア12と、これに配置された導電性伝導層14を一つ備えると有利である。このどちらも、色々な方向に伸びていてよい。しかし、できれば主として二つ、あるいはここでのように一つの主な伸び方向を有することが好ましい。
または、あるいはさらに、少なくとも一本の電気導体25が、少なくとも一つの導体キャリア12、特に導電性の粒子が埋め込まれているマトリックスを有すると有利である。マトリックスとは、その中に他の成分が埋め込まれている複合材の材料のことである。ここで、粒子とは繊維を含む。粒子あるいは繊維の少なくとも一部は、炭素・スチールあるいはその他の金属からなることが好ましい。ファイバー状のパーティクルは、マトリックス中に埋め込まれていると導電性をより良くすることが可能なので、特に適している。カーボン・ナノチューブ、グラファイト・ナノファイバーあるいは、カーボンフィラメントは特に適している。これにより、導体キャリアの材料の導電率、機械的堅固さ、耐腐食性を確実に良いものとし、紡ぎ易さが保証される。導体キャリア12はストランド状、特に糸状が好ましく、また紡いだものが好ましい。
炭素微小チューブ(カーボン・ナノチューブ又はCNT)は、管状の炭素構造である。通常、チューブの直径は1nm〜50nmの範囲にある。個々のチョーブとしては、現在ではミリメーター単位の長さに達しているものもある。チューブの導電性は、その構造により、金属のようにも、半導電性にも、あるいは低温においては超電導性ともなる。CNTは、1.3〜1.4g/cm 3 の密度を有し、450億パスカルの引っ張り強度を有する。電流負荷性は、銅線のおよそ1000倍である。熱伝導率は、室温で6000W/(m・K)である。
グラファイト・ナノファイバーは、通常のカーボンファイバー(直径およそ10μm)に比べて、直径がおよそ10分の1〜100分の1である、炭素からなる繊維(固体)である。
導体キャリア12は、ある特定の値の温度を超えた場合には、その材料としての結合を失う様に設計されるのが好ましい。そのためには導体キャリア12が、特定の値の温度を超えると直ちに化学的に分解あるいは蒸発し、少なくとも部分的に融けたり断絶されたりする材料から作られていると有利である。これにより、許容されない程の温度上昇が起こるとすぐに、伝導層14を支持する土台は役に立たないものとなる。そのためには、導体キャリア12が縮み、および/または引き裂けて、その際にその上の伝導層を破壊し/引き裂き、その結果として伝導層の導電性が破壊されると有利である。そのためには導体キャリア12は、少なくとも部分的にメモリ効果を有する材料からできていると有利である。
導体キャリア12の材料が、少なくとも150℃まで、好ましくは少なくとも200℃まで、より好ましくは少なくとも250℃までは、少なくとも標準条件の下での場合と同じ様に化学的におよび/または機械的に安定したままでいることが有利である。このように材料は、普通の加熱作動に対する十分な耐熱性を有する。耐熱性とは、該当材料が日常の温度変化に際して、その形状およびその強度を全く変えないか、またはせいぜい僅かしか変えずに化学的に安定し続け、更には、標準周囲条件におけるのと同様の物質の状態を保つことを意味する。
導体キャリア12は、200℃〜400℃、好ましくは250℃〜300℃、好ましくは265℃〜275℃の温度、ここでは270℃で融けるまたは軟化すると有利である。これにより、許容できない程の過熱が起こった場合には、熱導体をタイムリーに確実に遮断することができる。
導体キャリア12が少なくとも部分的に、好ましくは柔軟で引きちぎりに強いプラスチック、できれば少なくとも部分的に、より好ましくは完全にカーボンファイバー、ポリプロピレン、ポリエステルおよび/またはガラス繊維および/または少なくとも部分的にスチールからできていると有利である。および/または、導体キャリア12の材料が、伝導層14の材料よりも、曲げサイクルに対してより高い耐久性および/または、より少ない引っ張りあるいは押さえ強度を有すると有利である。プラスチックとは、自然には生まれない合成の材料、特にポリマー、またはそれから派生するカーボンファイバーのような物質をいう。
熱導体の導体キャリアが、少なくとも部分的に、好ましくはほぼ完全に、熱可塑性材料、好ましくはプラスチック、好ましくはポリアミド、ポリエステル、カプトンまたはここでの様に、ポリイミドでできていると有利である。これによりアセンブリのコストを手頃なものにできる。その上、そのような繊維は柔らかく、とがっていないし、もろくもない。これによって、周辺のシステム(例えば、シートに乗客が座っていることの検出)を確実に作動させることが可能となり、シートの表面までの貫通を防ぐのがカーボンファイバーの場合よりもずっと容易である。
導体キャリア12の材料は、500μm未満、好ましくは100μm〜2μm、好ましくは50μm〜15μmの厚さを有するとよい。
導体キャリア12の材料は、紡ぐことができるか、または伸ばすことができることにより、できれば100μm未満、できれば10μm未満、できれば1μm未満の、できれば0.1μm未満、できれば0.01μm未満の太さのフィラメントあるいは線にすることが可能なものであると有利である。ここでは、10μmの太さのフィラメントが使用される。したがって熱導体は細く、多数の単一ストランドによって高い安定性および電気貫流容量が得られる。
伝導層14は、導体キャリア12と材料的に結合していると好ましい。これにより、導体キャリアと伝導層との間を確実に接続することができる。
そのためには、導体キャリア12が金属被膜化できるのがよい。このような熱導体は、手頃なコストにより製造することができる。この場合、金属被膜化とは、例えばメッキあるいはスパッタリングなどにより金属コーティングを施すことを意味する。
伝導層14は、約1nm〜15μm、好ましくは1nm〜1μm、好ましくは20nm〜0.1μmの厚さを有すると有利である。これにより、作動電流が許容できない程高い場合に導体キャリア12が少なくとも部分的に変形することによって、伝導層14が少なくとも局部的に破壊されることになるため、故障の場合に確実に電流を遮断することができる。
この例の様にメッキや、スパッタリングまたは塗装技術により、導体キャリア12の上に伝導層14が施されていると有利である。これにより、均等な層を構成することが可能となる。
伝導層14および/または少なくとも一本の導体25の表面の少なくとも一部が、少なくとも(内部ストランドからみて)外面においては、普通の環境条件下では化学的に活発でないと好都合である。化学的に活発でないとは、不活性であること、すなわち、こう呼ばれる物質が腐食性の物質が作用しても変化しないこと、少なくとも汗・炭酸あるいは果物中の有機酸のような腐食性物質が作用しても変化しないということを意味する。材料は、それが腐食することがない、あるいは導電性の腐食生成物を生成するような種類を選ぶこともできる。そのためには、その表面が不動態化できるおよび/または酸化されている、および/またはクロームメッキされている金属を用いてもよい。これには、金あるいは銀などの貴金属が特に適している。ここでは、少なくとも一本の導体25が、その表面の少なくとも一部においてメタルを含有する材料から作られる。好ましくは、少なくとも部分的にニッケル、銀、銅、金および/またはこれらの元素のうちの一つを含有する合金から、好ましくはほぼ完全に上記の材料のうちの一つから作られる。これにより、熱導体と接触導体との接触面での接触抵抗が低減される。
少なくとも伝導層14の表面の一部は、特にプラスチックおよび/またはラッカーおよび/または少なくとも部分的にポリウレタン、PVC、PTFE、PFAおよび/またはポリエステルによりコーティングされていると有利である。これらの実施形態では、ヒータ1の電気導体25は特に耐腐食性であり、その上コーティングにより貼り付けることもできる。
この例の様に、少なくとも一本の電気導体25が少なくとも一本の導体ストランド30を有すると好都合である。導体ストランドとは、一本、数本かあるいは多数のフィラメント状の電気導体が、好ましくは主にストランドの軸方向に沿って広がっているストランドのことをいう。一本の導体ストランドは、この例での様に、それ自身多数の導体ストランドから構成されていてもよい。
ストランドとは、その長さの寸法がその横断面の寸法よりもはるかに大きい、長い構造体のことである。横断面の縦・横の寸法は、およそ同様の寸法であると好ましい。この構造体は、まげ弾性はあるが固体の状態であることが好ましい。ここでフィラメント状とは、こう呼ばれる物体が、短いあるいは長い繊維、あるいはモノまたはマルチフィラメントの糸からできていることを意味する。
少なくとも一本の導体ストランド30が、多数の、好ましくは1〜360本、より好ましくは10〜70本の単一ストランド33を有すると好都合である。この実施形態においては、熱導体2はおよそ60本の単一ストランド33を有している。これにより、個々の単一ストランド33が例えば縫い付けのときなどに損傷してしまっても、熱導体2が機能を保つことが保証される。ここではそれに加えて、導体ストランド30の安定性を増すために、複数の単一ストランド33が少なくとも一つのストランドの束32にまとめられている。好ましくは1〜20本の間、より好ましくは2〜5本の間である数本のストランドはその後、総束31にまとめられる。ここでは、二本のストランドの束が使用される。この種の導体ストランド30は、導体ストランドの横断面の大部分が導電性のない材料からできているにもかかわらず、大きな表面ならびに低い抵抗を有する。
単一ストランド33および/または導体ストランド30は、1 mm未満の、好ましくは0.1mm未満の、好ましくは10μm未満の太さを有する。熱導体と伝導層の質量がわずかであり、その結果として高い率で破壊できるため、熱導体の周辺は全く影響されることがない。
導体ストランド30が、少なくとも二つの違ったタイプの単一ストランド33および/またはストランドの束32を有すると好都合である。これらは、お互いに異なった材料および/または異なった寸法を有していてもよい。この例のように、導体ストランドの機械的な荷重の大部分を受け止めることができる複数の単一支持ストランド570を使用することが好ましい。これらは、例えばここでのように、主としてポリエステルあるいはスチールのような、他のストランドの材料よりも強くてより耐負荷性があり、弾力がより少ない材料からできているのが好ましい。これらは、応用例によっては、できれば他のストランドよりも太く数も多いことが好ましい。これにより、曲げ負荷・引っ張り負荷に対して、細いストランドが効果的に保護される。
伝導層、導体キャリア、支持導体、接触導体および/または熱導体は、ほとんど同じ一つあるいは複数の材料から、できれば前記のプラスチックのうちの一つからできていると好都合である。これにより、役に立たなくなった熱導体のリサイクリングが容易になる。
導体ストランド30および/または少なくとも一本の単一ストランド33は、撚ること、絡み合わせること、あるいは編むことにより、好ましくはらせん状の空間形状を有すると有利である。これによって特に引っ張りに強い熱導体ができる。
多数の単一ストランド33、ストランドの束32、および/または導体の束30が、少なくともセクション単位で電気的に互いに絶縁されていること、好ましくは少なくとも一本の単一ストランド33がその伝導層14上の絶縁層により少なくとも部分的に絶縁されていることが好都合である。これにより、局部の過熱に対してヒータをさらに保護する。
少なくとも一本の導体ストランド30および/または単一ストランド33を少なくともセクション単位で、接着剤、特に熱活性化可能な接着剤により被覆してもよい。これによりヒータは簡単に取り付け可能となる。
この図3に示すように、電気導体25は、導体キャリア12としてのフィラメント状の内部ストランド34、およびこの内部ストランド34を少なくとも部分的に包む伝導層14としての導電性の被覆層35を有することができる。内部ストランド34は、500μm未満、好ましくは100μm〜100nm、好ましくは15〜0.1μmの間の太さを有する。被覆層とは、一本のストランドを少なくとも部分的に直接あるいは間接的に包む層のことであるが、これは必ずしもストランドを包む一番外側の層であるとは限らない。
電気導体25は、5〜50g/kmの間、特に10〜15g/kmの間の重量であるとよい。これは、1kmにつき、0.1〜10g、できれば1〜5g、できれば1〜3gの金属を含有するとよい。特に、電気導体25が貴金属、特に銀を10〜50wt%、できれば15〜25wt%含有するとよい。
部分的に、少なくともセクション単位で、少なくとも一本の電気導体25がヒータ1のヒータキャリア8に接触するように、および/またはその中に、配置、固定、および/または一体化されていると好都合である。少なくとも一本の電気導体25が、好ましくは熱導体2または接触導体3として、少なくともヒータキャリア8の一部に、できれば横糸・綴じ糸の中に、あるいは縦糸として組み込まれていると有利である。これはさらにキャリアの上において追加の縫い糸あるいは編み糸を使って固定されていると有利である。更にこれが縫い糸としてキャリア中に埋め込まれていると、および/または接着されおよび/またはヒータキャリア8の2つの層の間に接着されていると好都合である。例えばここでの様に、ヒータの製造の際に縦編みニットの横糸として組み込まれることが好ましい。これにより製造工程が簡単になる。このようなヒータは、電気エネルギーの取電のためのおよび/または加熱のための導体ストランド、および/または補助導体の導体ストランドは、例えばベルト材あるいは連続製品として前もって製造することができ、更に、例えばアイロンをかけて貼り付けさえすればよいので、組み込むのが簡単である。
好ましくは、少なくとも一本の熱導体25、一本の導体ストランド30および/または一つの伝導層14が、特定の温度範囲においてはその室温(約20℃)での抵抗の最大50%で変動する抵抗を有すると都合でよい。この変動はより少ないのが好ましく、最大30%がさらに好ましく、最大10%であるのが理想的である。この特定の温度範囲は好ましくは10℃〜+60℃を含み、−20℃〜+150℃までがより好ましく、−30℃〜+200℃までが理想的である。この抵抗の調節は、例えば熱導体を予備伸延する(例えば、その元の長さの10%分)こと、より高い温度(例えば50℃)で断続的に熱導体を放置する(例えば72時間)、水を与える(例えば、約30℃で2時間の浸水など)こと等の普通の方法、あるいはその他の適した方法で行うことができる。
車のシート、ハンドル、アームレスト、シートクッション、暖房用毛布等にヒータが組み込まれていると都合が良い。図4は、シート500に組み込まれたヒータを示す。このヒータは、シート・インサートの中、またはここでのようにカバー表面とシートクッションの間に配置されることができる。シートの使用者に暖房、冷房、換気などを提供するために、ヒータはより大きなサブシステムに組み込まれていると有利である。
知られているシステムの追加の構成部品として、あるいは、そのようなシステムの単数あるいは複数の構成部品の代りに、このヒータを用いると有利である。例えば、このヒータは、米国特許第6786541号;第6629724号;第6840576号;第6869140号および、それらに関連した出願のシートに追加することができる。あるいは、米国特許出願第2004−0189061号のシートにも追加することができる。更には、このヒータは、米国特許第6893086号;第6869139号;第6857697号;第6676207号;第6619736号;第6604426号;第6439658号;第6164719号;第5921314号およびそれらに関連する出願および特許と組み合わせて応用できる。あるいは、米国特許出願第2005−0323950号;第2005−0331986号;第2005−0140189号;第2005−0127723号;第2005−0093347号;第2005−0085968号;第2005−0067862号;第2005−0067401号;第2005−0066505号;第2004−0339035号およびそれらに関連した出願とも組み合わせられる。
シートシステムは、少なくとも一つのシート部ないしは背もたれ、アームレスト、パッドや、クッション、温度を変えるためのインサートおよびカバー表面等の類似の部品を含んでいると有利である。対流的にまたは伝導的にシートまたは乗客を暖房または冷房するために利用できる温度調節された空気または周囲の空気を送るため、空気を動かす装置を備えることができる。
シートクッションから使用者に通気性のカバー表面を通して温度調節された空気を吹き付け、それによりシートおよび使用者に対流による暖房または冷房を提供することもまた有利である。米国特許第6869139号及び第6857697号に示されるように、インサートを通して温度調節された空気をシートの表面に送るため、クッションはパッドを通り抜ける通路を有することができる。これらの特許に公開されている様々な他のオプション機能、例えば、トンネル、サイドチャンネル、ディフレクター、通気性のないカバーあるいはコーティング等を、本発明のシステムに組み込んでもよい。例えば、空気の流れを緩めるため、または乗客に向けるために、サブチャンネルあるいはトンネルの上部に通路穴を有する中間層のインサートを設けてもよい。熱を供給するためにはヒータを使うことができる。このシステムを使うことによって、伝導的な冷房も同じようにある程度達成できる。
温度調節された空気は、使用者の上方およびシートの中に吸入される周囲の空気と混合してもよい。ここでは、周囲の空気はカバーの表面を通ってカバーの表面の下の混合部に吸入され、そこで周囲の空気が温度調節した空気と混合される。混合された空気は、その後放出するため、あるいはエバポレーターおよび/または混合部へと送り戻すために、シートから先へと送られる。周囲の空気は対流的な冷房(または暖房)を提供し、その一方、温度調節された空気は伝導的冷房または暖房を提供する。その際混合部は、例えばインサートに組み込まれたオープンなスペースであってよい。混合部を含むシートの例は、米国特許出願第2005−0067862号および第2005−0066505号に含まれている。
車載エアコンとの接続により、またはクローズなシステムによって、またはシステムを組み合わせることによって、温度調節された空気を発生させることができる。クローズなシステムとは、自動車の車載エアコンと接続されていないものを含み、熱電デバイス、吸収型冷房システムあるいは構成部品、ヒータおよびこれらの組み合わせを含む。
空気が使用者に吹き付けられることなしに、温度調節した空気をインサートに送り込むと有利である。例えば、通気性のないカバー表面を使うことによって、通気性のないカバー表面の下方に位置するオープンスペースに設けられたインサートに温度調節した空気を取り入れることができる。空気はインサートの中に吹き込まれ、または吸収されて、インサート、ひいては使用者に対する伝導的な暖房または冷房が行われる。
少なくとも一部の熱導体および/または接触導体が、互いに少なくとも長さ方向の一部で重なり合うか、互いに少なくとも略平行に並んで配置されていると有利である。その際に、その電流の流れる方向が少なくとも長さ方向の一部で互いに反対方向を向いていると有利である。これにより、導体の電磁場を補正することができる。
そのため、ヒータが少なくともセクション単位で折られていると都合がよい。この実施例においては、両方の電極4の間の略真ん中にありかつそれらと略平行である折り端52に沿って行われる。これによって、対向する電流方向を有する両方の電極4が重なり合うことになる。折り端52によってできる熱導体2の半部も、両方がそれぞれ対向する電流方向をもって重なって配置される。
これらの実施例は、本発明をわかりやすくするためのものである。ただし、これらは単なる例にすぎず、個々の特性の省略、変更、補足が可能であることは当然である。また異なった実施の形態を互いに組み合わせることも可能である。
[1] 特に自動車の乗客室の使用者に接触する面を暖房するための、少なくとも一本の電気導体(25)を有するヒータ(20)であって、
前記電気導体(25)のうちの少なくとも一本の導電率が、その温度が少なくとも局部的に許容される最高温度を超える場合に少なくとも一時的に減少する、ヒータ(20)。
[2] 前記導体(25)および/またはその単一ストランド(33)のうちの一本が、100Ω/m〜1000Ω/m、好ましくは100Ω/m〜800Ω/m、好ましくは300Ω/m〜500Ω/mの電気抵抗を有する、[1]に記載のヒータ。
[3] 前記電気導体(25)が、500μm未満、好ましくは100μm〜100nm、好ましくは15〜0.1μmの間の太さの内部ストランド(34)を少なくとも一本有し、この内部ストランド(34)を少なくとも部分的に取り囲む1μm未満の厚さを有する被覆層(35)を少なくとも一層有する、[1]または[2]に記載のヒータ。
[4] 前記ヒータ(1)が、熱導体(2)のうちの少なくとも一本により好ましくは形成される少なくとも1つの電気ヒューズ(300)を有し、この電気ヒューズ(300)が故障の場合に作動電流を遮断する、[1]〜[3]のいずれかに記載のヒータ。
[5] 少なくとも一本の前記電気導体(25)の導電率が、その温度が少なくとも局部的に200℃〜400℃、好ましくは220℃〜280℃にある場合に少なくとも一時的に減少することを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載のヒータ。
[6] 少なくとも一本の前記電気導体(25)が、少なくとも一本の導体キャリア(12)およびそれに配置された導電性伝導層(14)を有する、[1]〜[5]のいずれかに記載のヒータ。
[7] 少なくとも一本の前記電気導体(25)が、導電性パーティクルが埋め込まれた前記導体キャリア(12)を少なくとも一本有する、[1]〜[6]のいずれかに記載のヒータ。
[8] 前記導体キャリア(12)の材料が、少なくとも150℃まで、好ましくは少なくとも200℃まで、好ましくは少なくとも250℃まで、標準的な条件の下でと少なくとも同じように化学的および/または機械的安定性を保つ、[1]〜[7]のいずれかに記載のヒータ。
Claims (8)
- 特に自動車の乗客室の使用者に接触する面を暖房するための、少なくとも一本の電気導体(25)を有するヒータ(20)であって、
前記電気導体(25)のうちの少なくとも一本の導電率が、その温度が少なくとも局部的に許容される最高温度を超える場合に少なくとも一時的に減少する、ヒータ(20)。 - 前記導体(25)および/またはその単一ストランド(33)のうちの一本が、100Ω/m〜1000Ω/m、好ましくは100Ω/m〜800Ω/m、好ましくは300Ω/m〜500Ω/mの電気抵抗を有する、請求項1に記載のヒータ。
- 前記電気導体(25)が、500μm未満、好ましくは100μm〜100nm、好ましくは15〜0.1μmの間の太さの内部ストランド(34)を少なくとも一本有し、この内部ストランド(34)を少なくとも部分的に取り囲む1μm未満の厚さを有する被覆層(35)を少なくとも一層有する、請求項1または2に記載のヒータ。
- 前記ヒータ(1)が、熱導体(2)のうちの少なくとも一本により好ましくは形成される少なくとも1つの電気ヒューズ(300)を有し、この電気ヒューズ(300)が故障の場合に作動電流を遮断する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のヒータ。
- 少なくとも一本の前記電気導体(25)の導電率が、その温度が少なくとも局部的に200℃〜400℃、好ましくは220℃〜280℃にある場合に少なくとも一時的に減少することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のヒータ。
- 少なくとも一本の前記電気導体(25)が、少なくとも一本の導体キャリア(12)およびそれに配置された導電性伝導層(14)を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のヒータ。
- 少なくとも一本の前記電気導体(25)が、導電性パーティクルが埋め込まれた前記導体キャリア(12)を少なくとも一本有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のヒータ。
- 前記導体キャリア(12)の材料が、少なくとも150℃まで、好ましくは少なくとも200℃まで、好ましくは少なくとも250℃まで、標準的な条件の下でと少なくとも同じように化学的および/または機械的安定性を保つ、請求項1〜7のいずれか1項に記載のヒータ。
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