JP2014069660A - シートヒーター - Google Patents

Abstract

【課題】座り心地が良好で、着座者の有無に応じてシートを加熱可能であり、シートの過熱を抑制可能なシートヒーターを提供することを課題とする。
【解決手段】シートヒーター１は、エラストマー製の基材２と、エラストマーと導電材とを含む発熱層３０Ａ、３０Ｂと、エラストマーと導電材とを含み発熱層３０Ａ、３０Ｂに接続される一対の発熱部用配線３１Ａ、３１Ｂと、を有する発熱部３Ａ、３Ｂと、エラストマーと導電材とを含む一対の電極層４１Ａ、４１Ｂと、一対の電極層４１Ａ、４１Ｂの間に介装されるエラストマー製の誘電層４０Ａ、４０Ｂと、エラストマーと導電材とを含み一対の電極層４１Ａ、４１Ｂに接続される一対の着座用配線４２Ａ、４２Ｂと、を有する静電容量型の着座検出部４Ａ、４Ｂと、着座検出部４Ａ、４Ｂからの信号を基に、発熱部３Ａ、３Ｂを制御する制御部７と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動車のシートなどに用いられるシートヒーターに関する。

特許文献１には、シートに着座者が居ない場合に、シートの加熱を停止可能なシートヒーターが開示されている。同文献記載のシートヒーターのヒーター本体の本体部は、複数の樹脂フィルムを積層したフレキシブルなフィルム部材からなる。本体部は、第一加熱部、第二加熱部、着座検知部に区画されている。

特開２００８−１８０５７号公報 特開２００２−２７０３４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のシートヒーターによると、ヒーター本体の本体部が、樹脂フィルムの積層体製である。このため、シート（つまり本体部）に着座した際の座り心地が悪い。

この点、特許文献２には、基材と、電極と、抵抗体と、を備える面状発熱体が開示されている。基材、電極、抵抗体には、各々、ゴム系樹脂が含有されている。このため、同文献記載の面状発熱体によると、基材の伸縮に、電極、抵抗体が、追随することができる。仮に、特許文献１のシートヒーターの発熱体として特許文献２の面状発熱体を用いると、座り心地が良好であって、かつ着座センサ付きのシートヒーターを得ることができる。

しかしながら、特許文献１のシートヒーターの着座センサは、樹脂フィルムの積層体製である。このため、シートのうち着座センサの上側部分に着座者が居ると、やはり着座者が座り心地の悪さを感じてしまう。

本発明のシートヒーターは、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、座り心地が良好で、着座者の有無に応じてシートを加熱可能であり、シートの過熱を抑制可能なシートヒーターを提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明のシートヒーターは、エラストマー製の基材と、該基材に配置され、エラストマーと導電材とを含む発熱層と、エラストマーと導電材とを含み該発熱層に接続される一対の発熱部用配線と、を有する発熱部と、該基材に配置され、エラストマーと導電材とを含む一対の電極層と、一対の該電極層の間に介装されるエラストマー製の誘電層と、エラストマーと導電材とを含み一対の該電極層に接続される一対の着座用配線と、を有する静電容量型の着座検出部と、該着座検出部からの信号を基に、該発熱部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明のシートヒーターによると、基材、発熱部、着座検出部が、全てエラストマーを含む材料により形成されている。このため、シートヒーターは柔軟である。したがって、座り心地が良好である。また、本発明のシートヒーターによると、制御部は、着座検出部からの信号を基に、発熱部を制御している。このため、着座者の有無に応じてシートを加熱することができる。

また、本発明のシートヒーターによると、発熱層は、エラストマーと、導電材と、を含んでいる。発熱層の温度が上昇すると、発熱層が膨張する。このため、発熱層の電気抵抗（具体的には、一対の発熱部用配線間の電気抵抗）が大きくなる。したがって、発熱層の過熱、延いてはシートの過熱を抑制することができる。

（１−１）好ましくは、上記（１）の構成において、前記発熱部および前記着座検出部は、前記基材にスクリーン印刷されている構成とする方がよい。本構成によると、発熱部および着座検出部の、基材に対する位置精度が高くなる。また、本構成によると、発熱部および着座検出部の、形状精度が高くなる。

（１−２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記基材に、前記発熱層の隣りに隙間を隔てて配置される電気抵抗層を備え、該発熱層の温度上昇に伴って該発熱層が膨張し、該隙間を消費して、該発熱層が該電気抵抗層に接触する構成とする方がよい。本構成によると、発熱層の温度が上昇すると、発熱層が電気抵抗層に接触する。このため、発熱層の過熱、延いてはシートの過熱を抑制することができる。なお、発熱部が複数の発熱層を有している場合は、任意の発熱層を電気抵抗層として用いてもよい。

（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記基材は、着座者が着座しない非着座領域を有し、該非着座領域に配置される温度検出部を備える構成とする方がよい。本構成によると、温度検出部は、非着座領域に配置されている。このため、温度検出部が、着座者の体温の影響を受けにくい。

（２−１）好ましくは、上記（２）の構成において、前記制御部は、前記温度検出部からの信号を基に、前記発熱部を制御する構成とする方がよい。本構成によると、シートの温度に応じて、シートの加熱を制御することができる。

（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記発熱部は複数配置され、前記着座検出部は複数配置される構成とする方がよい。本構成によると、着座検出部からの信号に応じて、複数の発熱部を選択的に発熱させることができる。このため、着座者の体格（大人、子供、男性、女性など）に応じて、発熱対象となる発熱部を選択することができる。また、本構成によると、シート上に着座者以外の物が載置されている場合、発熱部の発熱を禁止することができる。

（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記発熱層、前記発熱部用配線、前記電極層、前記誘電層、前記着座用配線のうち少なくとも一つは、スクリーン印刷により前記基材に配置される構成とする方がよい。

本構成によると、発熱層、発熱部用配線、電極層、誘電層、着座用配線のうち、スクリーン印刷される部材の、基材に対する位置精度が高くなる。また、スクリーン印刷される部材の形状精度が高くなる。

また、スクリーン印刷製法を用いると、様々なパターン形状の発熱層、発熱部用配線、電極層、誘電層、着座用配線を、低コストかつ容易に成形することができる。また、スクリーン印刷製法を用いると、着座者の体格や姿勢に応じたきめ細かな発熱制御を行うための、発熱層の複雑な分割なども可能である。したがって、構造設計の自由度が高くなる。

（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記発熱部および前記着座検出部は、共に、前記基材の一面に配置され、該発熱部および該着座検出部ごと該一面を覆うエラストマー製の保護層を備える構成とする方がよい。

本構成によると、基材、発熱部、着座検出部に加えて、保護層も、エラストマーを含む材料により形成されている。このため、シートヒーターは柔軟である。したがって、座り心地が良好である。また、本構成によると、発熱部、着座検出部の絶縁を確保することができる。

（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記基材の一面が展開する方向を面方向、該面方向に対して直交する方向を積層方向として、該面方向に隣り合う複数対の部材のうち、少なくとも一対の該部材は、該積層方向に互いにずれて配置される構成とする方がよい。

ここで、「部材」とは、例えば、発熱層、発熱部用配線、電極層、誘電層、着座用配線など、基材の表面（着座者側の面）または裏面（表面に対して反対側の面）のうち、少なくとも一方に配置されている部材をいう。本構成によると、面方向に隣り合うと共に積層方向に互いにずれて配置されている一対の部材同士が、面方向に接触しにくい。このため、一対の当該部材間の絶縁を確保しやすい。

（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記基材の一面が展開する方向を面方向として、該面方向に隣り合う複数対の部材のうち、少なくとも一対の該部材間に、エラストマー製の仕切部を備える構成とする方がよい。

ここで、「部材」とは、例えば、発熱層、発熱部用配線、電極層、誘電層、着座用配線など、基材の表面（着座者側の面）または裏面（表面に対して反対側の面）のうち、少なくとも一方に配置されている部材をいう。本構成によると、面方向に隣り合う一対の部材同士が、面方向に接触しにくい。このため、一対の当該部材間の絶縁を確保しやすい。

本発明によると、座り心地が良好で、着座者の有無に応じてシートを加熱可能であり、シートの過熱を抑制可能なシートヒーターを提供することができる。

第一実施形態のシートヒーターが配置されたシートの透過上面図である。 同シートヒーターの透過上面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面図である。 図３の枠ＩＶ内の拡大図である。 第二実施形態のシートヒーターが配置されたシートの透過上面図である。 第三実施形態のシートヒーターの左右方向断面図である。 図６の枠ＶＩＩ内の拡大図である。

以下、本発明のシートヒーターの実施の形態について説明する。以下に示す実施形態においては、上下方向が本発明の「積層方向」に、水平方向が本発明の「面方向」に、各々対応する。

＜第一実施形態＞
［シートヒーターの配置］
まず、本実施形態のシートヒーターの配置について説明する。図１に、本実施形態のシートヒーターが配置されたシートの透過上面図を示す。図１に示すように、車両のシート９は、シートクッション９０と、シートバック９１と、を備えている。シートヒーター１は、シートクッション９０に配置されている。具体的には、シートクッション９０は、車室内に露出する表皮（図略）と、表皮の下側に配置されるクッション材（図略）と、を備えている。シートヒーター１は、表皮の下面と、クッション材の上面と、の間に介装されている。

［シートヒーターの構成］
次に、本実施形態のシートヒーター１の構成について説明する。図２に、本実施形態のシートヒーターの透過上面図を示す。図３に、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面図を示す。図４に、図３の枠ＩＶ内の拡大図を示す。なお、図２においては、発熱層３０Ａ、３０Ｂにハッチングを施す。また、保護層６１を省略する。

図２〜図４に示すように、シートヒーター１は、基材２と、発熱部３Ａ、３Ｂと、四つの着座検出部４Ａと、二つの着座検出部４Ｂと、温度検出部５と、二つのコネクタ６０と、保護層６１と、制御部７と、を備えている。

（基材２、コネクタ６０）
基材２は、シリコーンゴム（エラストマー）製であって、長方形のシート状を呈している。基材２は、図１に示すシートクッション９０のクッション材の上面に固定されている。基材２は、三つの貫通孔２０を備えている。三つの貫通孔２０は、前方に開口するＣ字状に並べられている。すなわち、三つの貫通孔２０のうち、二つの貫通孔２０は、左右方向に対向して配置されている。これら二つの貫通孔２０は、各々、前後方向に延在している。三つの貫通孔２０のうち、残りの一つの貫通孔２０は、二つの貫通孔２０の後端間に配置されている。この一つの貫通孔２０は、左右方向に延在している。

図１に示すように、基材２は、着座領域Ｒ１と、二つの非着座領域Ｒ２と、を備えている。二つの非着座領域Ｒ２は、基材２の左後隅および右後隅に区画されている。着座領域Ｒ１は、基材２における、二つの非着座領域Ｒ２以外の部分に区画されている。二つのコネクタ６０は、基材２の二つの非着座領域Ｒ２に配置されている。

（発熱部３Ａ、３Ｂ）
発熱部３Ａは、基材２の着座領域Ｒ１の上面に、スクリーン印刷されている。基材２の上面は、本発明の「一面」の概念に含まれる。発熱部３Ａは、発熱層３０Ａと、二つの発熱部用配線３１Ａと、を備えている。

発熱層３０Ａは、シリコーンゴムと、高導電性カーボンブラックおよびカーボンナノチューブ（いずれも導電材）と、を含有している。発熱層３０Ａは、長方形の薄膜状を呈している。発熱層３０Ａの後縁は、後方に膨らむ部分円弧状を呈している。発熱層３０Ａは、基材２の左右方向中央の前寄りに配置されている。二つの発熱部用配線３１Ａは、各々、シリコーンゴムと、銀粒子（導電材）と、を含有している。二つの発熱部用配線３１Ａは、発熱層３０Ａの左前隅および右前隅と、二つのコネクタ６０と、を電気的に接続している。発熱層３０Ａには、二つの発熱部用配線３１Ａを介して、直流電圧が印加される。

発熱部３Ｂは、基材２の着座領域Ｒ１の上面に、スクリーン印刷されている。発熱部３Ｂは、発熱層３０Ｂと、二つの発熱部用配線３１Ｂと、を備えている。発熱層３０Ｂの材質は、発熱層３０Ａの材質と同様である。発熱部用配線３１Ｂの材質は、発熱部用配線３１Ａの材質と同様である。

発熱層３０Ｂは、前方に開口するＣ字状の薄膜状を呈している。発熱層３０Ｂの後縁は、後方に膨らむ部分円弧状を呈している。発熱層３０Ｂは、発熱層３０Ａの水平方向外側に配置されている。発熱層３０Ａと発熱層３０Ｂとの間には、三つの貫通孔２０が配置されている。二つの発熱部用配線３１Ｂは、発熱層３０Ｂの左前隅および右前隅と、二つのコネクタ６０と、を電気的に接続している。発熱層３０Ｂには、二つの発熱部用配線３１Ｂを介して、直流電圧が印加される。

（温度検出部５）
図１に示すように、温度検出部５は、基材２の上面の左後隅の非着座領域Ｒ２に配置されている。温度検出部５は、センサ素子５０と、二つの温度用配線５２と、を備えている。温度用配線５２の材質は、発熱部用配線３１Ａの材質と同様である。二つの温度用配線５２は、基材２の上面にスクリーン印刷されている。二つの温度用配線５２は、センサ素子５０と、左後隅のコネクタ６０と、を電気的に接続している。

（着座検出部４Ａ、４Ｂ）
四つの着座検出部４Ａは、各々、基材２の上面の着座領域Ｒ１にスクリーン印刷されている。四つの着座検出部４Ａは、発熱層３０Ａの前縁および後縁の左右方向外側に配置されている。すなわち、四つの着座検出部４Ａは、発熱層３０Ａと発熱層３０Ｂとの間に介在している。着座検出部４Ａは、静電容量型の荷重センサである。着座検出部４Ａは、誘電層４０Ａと、二つの電極層４１Ａと、二つの着座用配線４２Ａと、を備えている。着座用配線４２Ａの材質は、発熱部用配線３１Ａの材質と同様である。電極層４１Ａの材質は、発熱層３０Ａの材質と同様である。

誘電層４０Ａは、シリコーンゴム製であって、円形の薄膜状を呈している。二つの電極層４１Ａは、各々、円形の薄膜状を呈している。二つの電極層４１Ａは、誘電層４０Ａの上下方向両側に配置されている。電極層４１Ａは、誘電層４０Ａよりも、小径である。このため、下側の電極層４１Ａは、誘電層４０Ａにより、上側かつ水平方向外側から覆われている。つまり、下側の電極層４１Ａは、誘電層４０Ａにより、絶縁を確保されている。二つの着座用配線４２Ａは、着座検出部４Ａと、コネクタ６０と、を電気的に接続している。

二つの着座検出部４Ｂは、各々、基材２の上面の着座領域Ｒ１にスクリーン印刷されている。二つの着座検出部４Ｂは、発熱層３０Ｂの前縁の左右方向外側に配置されている。着座検出部４Ｂは、誘電層４０Ｂと、二つの電極層４１Ｂと、二つの着座用配線４２Ｂと、を備えている。着座検出部４Ｂの材質、構成は、着座検出部４Ａの材質、構成と、同様である。

（保護層６１）
保護層６１は、シリコーンゴム製であって、長方形のシート状を呈している。保護層６１は、基材２の上面に、スクリーン印刷されている。保護層６１は、基材２の上面に配置された各部材（発熱部３Ａ、３Ｂ、温度検出部５、四つの着座検出部４Ａ、二つの着座検出部４Ｂ）を上側から覆っている。保護層６１は、基材２の上面に配置された各部材と、外部（具体的には、図１に示すシートクッション９０）と、の間の絶縁を確保している。

図４に示すように、保護層６１は、複数の仕切部６１０を備えている。仕切部６１０は、水平方向に隣り合う部材間（例えば、発熱部用配線３１Ａと着座用配線４２Ａとの間、発熱層３０Ｂと着座用配線４２Ａとの間、発熱層３０Ａと着座用配線４２Ａとの間など）に介在している。このように、複数の仕切部６１０は、基材２の上面に配置された各部材間の絶縁を確保している。

（制御部７）
制御部７は、着座者が着座しない位置に配置されている。制御部７は、基材２から離間して配置されている。制御部７は、二つのコネクタ６０と、電気的に接続されている。制御部７は、入出力インターフェイス７０と、演算部７１と、記憶部７２と、直流電源部（図略）と、交流電源部（図略）と、を備えている。直流電源部は、発熱部３Ａ、３Ｂに、直流電圧を印加している。交流電源部は、四つの着座検出部４Ａ、二つの着座検出部４Ｂ、温度検出部５に、交流電圧を印加している。記憶部７２には、着座用しきい値ｔｈ１、シート９の温度と発熱部３Ａ、３Ｂに印加する直流電圧との相関テーブルなどが格納されている。

［シートヒーターの動き］
次に、本実施形態のシートヒーター１の動きについて説明する。図１に示すシート９に着座者が着座すると、着座者の臀部の面積に応じて、四つの着座検出部４Ａ、二つの着座検出部４Ｂのいずれかが、着座者の体重により押圧される。

例えば、着座検出部４Ｂの上に着座者が着座すると、着座検出部４Ａの誘電層４０Ａが上下方向から圧縮される。このため、二つの電極層４１Ａ間の距離が小さくなる。また、基材２が水平方向に伸張し、電極層４１Ａの面積が増大する。したがって、二つの電極層４１Ａ間の静電容量が大きくなる。当該静電容量の変化に基づく信号は、二つの着座用配線４２Ａを介して、制御部７に伝達される。演算部７１は、当該信号と、記憶部７２の着座用しきい値ｔｈ１と、を比較する。比較の結果、信号が、着座用しきい値ｔｈ１を超過している場合、演算部７１は、着座検出部４Ｂの上に着座者が着座していると判別する。一方、比較の結果、信号が、着座用しきい値ｔｈ１以下である場合、演算部７１は、着座検出部４Ｂの上に着座者が着座していないと判別する。着座検出部４Ａの上に着座者が着座する場合も同様である。

例えば、四つの着座検出部４Ａおよび二つの着座検出部４Ｂのうち、全ての着座検出部４Ａ、４Ｂの信号が、着座用しきい値ｔｈ１以下である場合、演算部７１は、シート９に着座者が居ないと判別する。この場合、演算部７１は、発熱部３Ａ、３Ｂに直流電圧を印加しない。

また、四つの着座検出部４Ａおよび二つの着座検出部４Ｂのうち、任意の三つ以内の着座検出部４Ａ、４Ｂの信号が、着座用しきい値ｔｈ１を超過する場合、演算部７１は、シート９に物が載置されている（着座者が居ない）と判別する。この場合、演算部７１は、発熱部３Ａ、３Ｂに直流電圧を印加しない。

また、四つの着座検出部４Ａおよび二つの着座検出部４Ｂのうち、四つの着座検出部４Ａの信号が、着座用しきい値ｔｈ１を超過する場合、演算部７１は、シート９に小柄な着座者（例えば、子供、女性など）が居ると判別する。この場合、演算部７１は、発熱部３Ａに直流電圧を印加する。

また、四つの着座検出部４Ａおよび二つの着座検出部４Ｂのうち、全ての着座検出部４Ａ、４Ｂの信号が、着座用しきい値ｔｈ１を超過する場合、演算部７１は、シート９に大柄な着座者（例えば、大人の男性など）が居ると判別する。この場合、演算部７１は、発熱部３Ａ、３Ｂに直流電圧を印加する。

このように、制御部７は、四つの着座検出部４Ａおよび二つの着座検出部４Ｂから伝送される信号を基に、着座者の有無、着座者の体格を判別している。そして、シート９のうち、着座者が着座している部分に対応して、発熱部３Ａ、３Ｂを発熱させている。

発熱中の発熱部３Ａ、３Ｂの発熱量は、温度制御されている。すなわち、シートクッション９０の温度に基づく信号は、温度検出部５から、二つの温度用配線５２を介して、制御部７に伝達される。演算部７１は、当該信号を、記憶部７２の相関テーブル（シート９の温度と発熱部３Ａ、３Ｂに印加する直流電圧との相関テーブル）に照会する。そして、照会結果に基づいて、発熱部３Ａ、３Ｂに印加する直流電圧の値を制御している。

［作用効果］
次に、本実施形態のシートヒーター１の作用効果について説明する。本実施形態のシートヒーター１によると、基材２、発熱部３Ａ、３Ｂ、着座検出部４Ａ、４Ｂ、保護層６１が、全てエラストマーを含む材料により形成されている。このため、シートヒーター１は柔軟である。したがって、座り心地が良好である。また、本実施形態のシートヒーター１によると、制御部７は、着座検出部４Ａ、４Ｂからの信号を基に、発熱部３Ａ、３Ｂを制御している。このため、着座者の有無に応じてシート９を加熱することができる。

また、本実施形態のシートヒーター１によると、発熱層３０Ａ、３０Ｂは、エラストマーと、導電材と、を含んでいる。発熱層３０Ａ、３０Ｂの温度が上昇すると、発熱層３０Ａ、３０Ｂが膨張する。このため、発熱層３０Ａ、３０Ｂの電気抵抗（具体的には、一対の発熱部用配線３１Ａ間の電気抵抗、一対の発熱部用配線３１Ｂ間の電気抵抗）が大きくなる。したがって、発熱層３０Ａ、３０Ｂの過熱、延いてはシート９の過熱を抑制することができる。

また、本実施形態のシートヒーター１によると、発熱部３Ａ、３Ｂおよび着座検出部４Ａ、４Ｂは、基材２にスクリーン印刷されている。このため、発熱部３Ａ、３Ｂおよび着座検出部４Ａ、４Ｂの、基材２に対する位置精度が高くなる。また、本実施形態のシートヒーター１によると、発熱部３Ａ、３Ｂおよび着座検出部４Ａ、４Ｂの、形状精度が高くなる。

また、本実施形態のシートヒーター１によると、保護層６１は、基材２にスクリーン印刷されている。このため、図４に示すように、保護層６１の印刷と同時に、簡単に複数の仕切部６１０を形成することができる。

また、本実施形態のシートヒーター１によると、温度検出部５のセンサ素子５０は、非着座領域Ｒ２に配置されている。このため、センサ素子５０が、着座者の体温の影響を受けにくい。

また、本実施形態のシートヒーター１によると、制御部７は、温度検出部５からの信号を基に、発熱部３Ａ、３Ｂを制御している。このため、シート９の温度に応じて、シート９の加熱を制御することができる。

また、本実施形態のシートヒーター１によると、複数の着座検出部４Ａ、４Ｂからの信号に応じて、複数の発熱部３Ａ、３Ｂを選択的に発熱させることができる。このため、着座者の有無、体格（大人、子供、男性、女性など）に応じて、発熱対象となる発熱部３Ａ、３Ｂを選択することができる。

また、本実施形態のシートヒーター１によると、保護層６１が、基材２を上側から覆っている。このため、基材２の上面に配置された各部材と、外部と、の間の絶縁を確保することができる。また、保護層６１の仕切部６１０は、水平方向に隣り合う部材間に介在している。このため、基材２の上面に配置された各部材間の絶縁を確保することができる。また、本実施形態のシートヒーター１によると、基材２に三つの貫通孔２０が開設されている。このため、基材２の通気性を確保することができる。

＜第二実施形態＞
本実施形態のシートヒーターと、第一実施形態のシートヒーターとの相違点は、発熱部が複数の発熱層を備えている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。図５に、本実施形態のシートヒーターが配置されたシートの透過上面図を示す。なお、図１と対応する部位については、同じ符号で示す。

図５に示すように、発熱部３Ａは、左右二つの発熱層３０ＡＬ、３０ＡＲを備えている。また、発熱部３Ｂは、左右二つの発熱層３０ＢＬ、３０ＢＲを備えている。発熱層３０ＡＬ、３０ＡＲは、制御部の直流電源部に対して、電気的に並列に接続されている。同様に、発熱層３０ＢＬ、３０ＢＲは、直流電源部に対して、電気的に並列に接続されている。

仮に、発熱層３０ＢＬ、３０ＢＲを電気的に直列に接続する場合、言い換えると発熱層３０ＢＬ、３０ＢＲの代わりに図１に示す発熱層３０Ｂを配置する場合、配線間距離（具体的には、一方のコネクタ６０と発熱層３０ＢＬとを接続する発熱部用配線と、他方のコネクタ６０と発熱層３０ＢＲとを接続する発熱部用配線と、の間の導通経路の長さ）が長くなる。このため、電気抵抗が大きくなる。

ここで、発熱層３０ＢＬ、３０ＢＲは、いずれもシリコーンゴムと、高導電性カーボンブラックおよびカーボンナノチューブと、を含有している。カーボン系の導電材（例えば、高導電性カーボンブラック、カーボンナノチューブ）は、一般に、金属系の導電材よりも、電気抵抗が大きい。このため、配線間距離が長くなることは、シートヒーターへの適用において不利である。

そこで、配線間距離が短くなるように図１に示す発熱層３０Ｂを図５に示す複数の発熱層３０ＢＬ、３０ＢＲに分割し、電気的に並列に接続すると、合成抵抗が小さくなり、電流が増大する。このため、発熱量（電力に比例する）が増大する。したがって、シートヒーターとしての性能が向上する。

このように、発熱層３０ＢＬ、３０ＢＲの材料としてエラストマー／カーボン系の柔軟な材料を用いる際には、単一の発熱層３０Ｂ（図１）を配置する場合と比較して、複数の発熱層３０ＢＬ、３０ＢＲ（図５）を配置し並列接続することにより、シートヒーターとしての性能を向上させることができる。

なお、複数の発熱層３０ＢＬ、３０ＢＲを配置し並列接続すると、いずれかの部位で断線し任意の発熱層（例えば発熱層３０ＢＬ）の導通が遮断されても、残りの発熱層（例えば発熱層３０ＢＲ）の導通は確保される。このため、断線検知の観点からは、複数の発熱層３０ＢＬ、３０ＢＲを直列接続する方がよい。ただし、複数の発熱層３０ＢＬ、３０ＢＲを並列接続する場合であっても、断線による電流変化から、断線を検知することは可能である。

本実施形態のシートヒーター１と、第一実施形態のシートヒーターとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。また、本実施形態のシートヒーター１によると、二つの発熱層３０ＡＬ、３０ＡＲの総面積と同面積の単一の発熱層を発熱部に配置する場合と比較して、発熱部３Ａの電気抵抗が小さくなる。このため、二つの発熱層３０ＡＬ、３０ＡＲの総面積と同面積の単一の発熱層を発熱部３Ａに配置する場合と比較して、同じ電圧を印加した場合の発熱量が大きくなる。二つの発熱層３０ＢＬ、３０ＢＲについても同様である。

＜第三実施形態＞
本実施形態のシートヒーターと、第一実施形態のシートヒーターとの相違点は、基材が複数の段部を備えている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。図６に、本実施形態のシートヒーターの左右方向断面図を示す。なお、図３と対応する部位については、同じ符号で示す。図７に、図６の枠ＶＩＩ内の拡大図を示す。なお、図４と対応する部位については、同じ符号で示す。

図６、図７に示すように、基材２の上面には、複数の段部２１が形成されている。左右方向に隣接する各部材（例えば、発熱部用配線３１Ａと着座用配線４２Ａ、着座用配線４２Ｂと着座用配線４２Ａ、発熱層３０Ａと着座用配線４２Ａなど）は、段部２１により、上下方向（積層方向）に、ずれて配置されている。

本実施形態のシートヒーター１と、第一実施形態のシートヒーターとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。また、本実施形態のシートヒーター１によると、左右方向（面方向）に隣り合うと共に上下方向に互いにずれて配置されている一対の部材同士が、左右方向に接触しにくい。このため、一対の当該部材間の絶縁を確保しやすい。

＜その他＞
以上、本発明のシートヒーターの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

シートヒーター１の位置は特に限定しない。例えば、シートバック９１、ヘッドレスト、オットマン、ランバーサポートなどに配置してもよい。また、シートヒーター１を、表皮とクッション材との間に介装しなくてもよい。例えば、シートヒーター１を、表皮の上側に配置してもよい。また、シートクッション９０の表皮を、基材２と兼用してもよい。この場合、基材２の下面に、発熱部３Ａ、３Ｂ、着座検出部４Ａ、４Ｂをスクリーン印刷すればよい。

また、シートヒーター１を、クッション材の内部に配置してもよい。クッション材の内部にシートヒーター１を配置する場合、着座者の体重に応じてクッション材の圧縮量が変化する。つまり、着座者と発熱部３Ａ、３Ｂとの間の伝熱距離が変化する。このため、制御部７が、着座検出部４Ａ、４Ｂから得られる荷重に応じて、発熱部３Ａ、３Ｂに印加する電圧を制御してもよい。また、シートヒーター１をシートクッション９０およびシートバック９１に配置し、シートクッション９０に対するシートバック９１の角度に応じて、制御部７が、発熱部３Ａ、３Ｂに印加する電圧を制御してもよい。

発熱部３Ａ、３Ｂ、発熱層３０Ａ、３０Ｂ、着座検出部４Ａ、４Ｂ、温度検出部５の配置数、配置場所は特に限定しない。また、着座検出部４Ａにおける「電極層４１Ａ−誘電層４０Ａ−電極層４１Ａ」の繰り返し積層数は特に限定しない。着座検出部４Ｂについても同様である。温度検出部５の種類は特に限定しない。例えば、熱電対などでもよい。また、温度検出部５のセンサ素子５０は、保護層６１に覆われていなくてもよい。また、温度検出部５は、配置しなくてもよい。

また、制御部７が、発熱部３Ａ、３Ｂの温度補償を行ってもよい。すなわち、シート９の温度が高くなると、発熱層３０Ａ、３０Ｂの電気抵抗が大きくなる。そこで、温度検出部５からの信号を基に、温度変化に起因する発熱層３０Ａ、３０Ｂの電気抵抗の変化を考慮して、発熱部３Ａ、３Ｂに印加する電圧を制御してもよい。

また、第一実施形態、第二実施形態においては、保護層６１と、仕切部６１０と、を一体的に配置した。しかしながら、保護層６１と、仕切部６１０と、を別々に配置してもよい。例えば、仕切部６１０を、スクリーン印刷により、基材２の上面に配置してもよい。

また、図５に点線で示すように、隣り合う発熱層３０ＡＬ、３０ＡＲの温度上昇に伴って、発熱層３０ＡＬ、３０ＡＲが接触するように、隙間Ｃ１を設定してもよい。なお、発熱層３０ＡＬの右縁と、発熱層３０ＡＲの左縁と、は同電位である。また、発熱層３０ＡＬの右縁（隣り合う発熱層３０ＡＲ側の端部）、発熱層３０ＡＲの左縁（隣り合う発熱層３０ＡＬ側の端部）を、基材２の上面に固定しないで配置してもよい。こうすると、発熱層３０ＡＬ、３０ＡＲの過熱、延いてはシート９の過熱を抑制することができる。発熱層３０ＢＬ、３０ＢＲについても同様である。

基材２の材質は特に限定しない。エラストマーの中から適宜選択すればよい。伸縮の繰り返しに対する耐久性、絶縁性を高くするという観点から、伸び、強度、および比誘電率が大きいエラストマーが好適である。例えば、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、およびこれらの発泡体が挙げられる。エラストマーは、可塑剤、加工助剤、架橋剤、架橋促進剤、架橋助剤、老化防止剤、軟化剤、着色剤等の添加剤を含んでいてもよい。

発熱層３０Ａ、３０Ｂ、３０ＡＬ、３０ＡＲ、３０ＢＬ、３０ＢＲ、電極層４１Ａ、４１Ｂ、発熱部用配線３１Ａ、３１Ｂ、着座用配線４２Ａ、４２Ｂ、温度用配線５２用のエラストマーとしては、シリコーンゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、イソブチレンイソプレンゴム等の架橋ゴム、およびスチレン系、オレフィン系、塩ビ系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミド系等の熱可塑性エラストマーが挙げられる。

発熱層３０Ａ、３０Ｂ、３０ＡＬ、３０ＡＲ、３０ＢＬ、３０ＢＲ、電極層４１Ａ、４１Ｂ、発熱部用配線３１Ａ、３１Ｂ、着座用配線４２Ａ、４２Ｂ、温度用配線５２用の導電材としては、各種導電性材料を用いることができる。導電材として金属粒子を用いる場合、金属粒子の酸化および硫化を抑制するという観点から、エラストマーには、硫黄、硫黄化合物、有機過酸化物のいずれも含まれないことが望ましい。この場合、エラストマーとしては、硫黄、硫黄化合物、有機過酸化物を用いずに架橋された架橋ゴム、および熱可塑性エラストマーから選ばれる一種以上を用いることが望ましい。

前者の架橋ゴムは、硫黄を含む加硫剤や加硫促進剤、あるいは過酸化物系架橋剤を用いずに架橋されたゴムであればよい。このような架橋ゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、ヒドロシリル架橋エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、アミン架橋アクリルゴム、イソシアネート架橋ウレタンゴム、イソシアネート架橋液状ブタジエンゴムが挙げられる。後者の熱可塑性エラストマーとしては、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＥＥ）、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、スチレン系ブロックコポリマー系熱可塑性エラストマー（ＳＩＳ、ＳＢＳ等）が挙げられる。

導電材の種類は、特に限定しない。金、銀、銅、ニッケル、ロジウム、パラジウム、クロム、チタン、白金、鉄、およびこれらの合金等の金属粒子の一種、あるいは二種以上を用いることができる。また、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素材料を用いてもよい。また、金属以外の粒子の表面を金属で被覆した被覆粒子を使用してもよい。この場合、金属だけで構成する場合と比較して、導電材の比重を小さくすることができる。よって、塗料化した場合に、導電材の沈降が抑制されて、分散性が向上する。また、粒子を加工することにより、様々な形状の導電材を容易に製造することができる。また、導電材のコストを低減することができる。被覆する金属としては、先に列挙した金等の金属材料を用いればよい。また、金属以外の粒子としては、カーボンブラック等の炭素材料、炭酸カルシウム、二酸化チタン、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム等の金属酸化物、シリカ等の無機物、アクリルやウレタン等の樹脂等を用いればよい。

導電材の含有量は、導電性と柔軟性とを両立できるように、適宜決定すればよい。例えば、導電性を確保するという観点から、導電材の含有量は、部材（発熱層３０Ａ、３０Ｂ、３０ＡＬ、３０ＡＲ、３０ＢＬ、３０ＢＲ、電極層４１Ａ、４１Ｂ、発熱部用配線３１Ａ、３１Ｂ、着座用配線４２Ａ、４２Ｂ、温度用配線５２）の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の１０ｖｏｌ％以上であることが望ましい。１５ｖｏｌ％以上であるとより好適である。一方、導電材の含有量が多くなると柔軟性が低下する。このため、導電材の含有量は、部材の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の４０ｖｏｌ％以下であることが望ましい。２５ｖｏｌ％以下であるとより好適である。

上記実施形態においては、発熱部３Ａ、３Ｂ、着座検出部４Ａ、４Ｂを、スクリーン印刷により、基材２に配置した。しかしながら、これらの部材を、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、パッド印刷、リソグラフィー等により、基材２に配置してもよい。また、これらの部材を、ディップ法、スプレー法、バーコート法等により、基材２に配置してもよい。

１：シートヒーター。
２：基材、２０：貫通孔、２１：段部。
３Ａ：発熱部、３０Ａ：発熱層、３０ＡＬ：発熱層、３０ＡＲ：発熱層、３１Ａ：発熱部用配線、３Ｂ：発熱部、３０Ｂ：発熱層、３０ＢＬ：発熱層、３０ＢＲ：発熱層、３１Ｂ：発熱部用配線。
４Ａ：着座検出部、４０Ａ：誘電層、４１Ａ：電極層、４２Ａ：着座用配線、４Ｂ：着座検出部、４０Ｂ：誘電層、４１Ｂ：電極層、４２Ｂ：着座用配線。
５：温度検出部、５０：センサ素子、５２：温度用配線。
６０：コネクタ、６１：保護層、６１０：仕切部。
７：制御部、７０：入出力インターフェイス、７１：演算部、７２：記憶部。
９：シート、９０：シートクッション、９１：シートバック。
Ｃ１：隙間、Ｒ１：着座領域、Ｒ２：非着座領域。

Claims (7)

1. エラストマー製の基材と、
   該基材に配置され、エラストマーと導電材とを含む発熱層と、エラストマーと導電材とを含み該発熱層に接続される一対の発熱部用配線と、を有する発熱部と、
   該基材に配置され、エラストマーと導電材とを含む一対の電極層と、一対の該電極層の間に介装されるエラストマー製の誘電層と、エラストマーと導電材とを含み一対の該電極層に接続される一対の着座用配線と、を有する静電容量型の着座検出部と、
   該着座検出部からの信号を基に、該発熱部を制御する制御部と、
   を備えるシートヒーター。
2. 前記基材は、着座者が着座しない非着座領域を有し、
   該非着座領域に配置される温度検出部を備える請求項１に記載のシートヒーター。
3. 前記発熱部は複数配置され、前記着座検出部は複数配置される請求項１または請求項２に記載のシートヒーター。
4. 前記発熱層、前記発熱部用配線、前記電極層、前記誘電層、前記着座用配線のうち少なくとも一つは、スクリーン印刷により前記基材に配置される請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のシートヒーター。
5. 前記発熱部および前記着座検出部は、共に、前記基材の一面に配置され、
   該発熱部および該着座検出部ごと該一面を覆うエラストマー製の保護層を備える請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のシートヒーター。
6. 前記基材の一面が展開する方向を面方向、該面方向に対して直交する方向を積層方向として、
   該面方向に隣り合う複数対の部材のうち、少なくとも一対の該部材は、該積層方向に互いにずれて配置される請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のシートヒーター。
7. 前記基材の一面が展開する方向を面方向として、
   該面方向に隣り合う複数対の部材のうち、少なくとも一対の該部材間に、エラストマー製の仕切部を備える請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のシートヒーター。

Images