JP2015047379A - シートヒータ装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で実験参加者に対して効果的な温熱刺激を与えることのできるシートヒータ装置、およびシートヒータ装置の制御方法を提供する。
【解決手段】上層２、下層３、及び上層２と下層３の間に設けられた中間発熱層６を有する温熱ヒータ１１と、該温熱ヒータ１１の加温を開始した後、温度が予め設定した初期温度Ｔ１に達した際には、予め設定した範囲の周期で、または、予め設定した範囲の温度振幅で、温熱領域の温度が変化するように、連結糸４３への通電を制御する。そして、温熱領域を温度上昇させる際には連結糸４３を通電し、温度下降させる際には通電を停止すると共に、連結糸４３の通電を停止する時間帯に、該連結糸４３で接続される上層２と下層３との間の抵抗値を測定し、該抵抗値に基づいて温熱ヒータのうち圧力が加えられている加圧領域を検出する。そして、この加圧領域以外の領域は加熱対象としない。
【選択図】図１

Description

本発明は、着座用シートに搭載して該着座用シートに着座した実験参加者の身体を加温するシートヒータ装置およびその制御方法に関する。

実験参加者の身体に接触させて、該実験参加者の患部を加温し、この患部を温熱治療する装置として、例えば、特許文献１に開示された水蒸気発生温熱具が提案されている。該特許文献１では、被酸化性金属の酸化による発熱に伴って水蒸気を放出する水蒸気発生温熱シートを用いている。そして、この水蒸気発生温熱シートを実験参加者の所望部位（例えば、肩や腰）に接触させることにより、この所望部位を短時間で加温することができ、且つ、適度な温感の状態を長時間持続させることができる。

特開２０１２−１６５８７号公報

上述した特許文献１に開示された水蒸気発熱温熱具では、実験参加者の所望部位を加温することができるものの、ほぼ一定の温度で加温するので即効性が低い。このため、肩の痛み等の症状に対して十分な効果を得るためには、長時間（例えば、３時間）に亘って加温する必要がある。従って、この温熱具を車両用シート等の着座用シートに搭載して、該着座用シートに着座する実験参加者の所望部位を加温する場合には、実験参加者が長時間継続して着座状態を維持しなければならないという欠点がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、短時間で実験参加者に対して効果的な温熱刺激を与えることのできるシートヒータ装置、およびシートヒータ装置の制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願発明は、上層、下層、及び上層と下層の間に設けられた中間発熱層を有する温熱ヒータと、該温熱ヒータの温熱領域の加温を開始した後、この温熱領域が予め設定した初期温度に達した際には、予め設定した範囲の周期で、または、予め設定した範囲の温度振幅で、温熱領域の温度が変化するように、該温熱領域への通電を制御するヒータ制御手段とを備える。そして、ヒータ制御手段は、温熱領域を温度上昇させる際には連結糸を通電し、温度下降させる際には通電を停止すると共に、連結糸の通電を停止する時間帯に、該連結糸で接続される上層と下層との間の抵抗値を測定し、該抵抗値に基づいて温熱ヒータのうち圧力が加えられている加圧領域を検出する。この加圧領域の少なくとも一部を通電する。

本願発明によれば、温熱領域が初期温度に達した後には予め設定した周期で、または、予め設定した温度振幅で、温熱領域の温度を変化させるので、短時間で実験参加者に対して効果的な温度刺激を与えることが可能となる。

本発明の実施形態に係るシートヒータ装置を車両に搭載したときの配置構成を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るシートヒータ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るシートヒータ装置の温熱ヒータが車両用シートに搭載される様子を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るシートヒータ装置の、温熱ヒータの詳細な構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るシートヒータ装置の、温熱ヒータに圧力が加えられた際の抵抗値の変化を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るシートヒータ装置の、連結糸の長さと抵抗値との関係を示す特性図である。 本発明の第１実施形態に係るシートヒータ装置の、処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係るシートヒータ装置の、時間経過と温熱領域の温度変化との関係を示す特性図である。 本発明の第２実施形態に係るシートヒータ装置の、処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るシートヒータ装置の、時間経過と温熱領域の温度変化との関係を示す特性図である。 本発明の第３実施形態に係るシートヒータ装置の作用を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１〜第３実施形態に係るシートヒータ装置を、車両の運転席側の車両用シート（着座シート）に搭載したときの状況を模式的に示す説明図である。

［第１実施形態の説明］
初めに、第１実施形態について説明する。図１に示すシートヒータ装置は、車両１０１内に設けられる車両用シートのシートバック１５、及びシートクッション１６に設けられる温熱ヒータ１１（１１ａ，１１ｂ）（ヒータ手段）と、を備える。更に、車両１０１のインパネ近傍に設けられて乗員１０２が各種の加温条件に関する入力操作を行う操作パネル２１と、該操作パネル２１での入力データに基づいて、温熱ヒータ１１による加温を制御する制御部２２（ヒータ制御手段）と、を備えている。即ち、第１実施形態に係るシートヒータ装置は、図２に示すように操作パネル２１と、制御部２２、及び温熱ヒータ１１（１１ａ，１１ｂ）を備えている。更に、乗員が車両用シートに着座した際に、温熱ヒータ１１に加えられる圧力により変動する連結糸４３（後述）の抵抗値を測定する抵抗測定部２３を備えている。なお、以下では２つの温熱ヒータ１１ａ，１１ｂを特に区別しない場合には、「温熱ヒータ１１」と表記する。

図３は、車両用シートに設けられる温熱ヒータ１１の詳細な構成を示す説明図である。図３に示すように、温熱ヒータ１１は、シートバック１５の表面（乗員の背中と接する面）に設けられる温熱ヒータ１１ａ、及びシートクッション１６の表面（乗員の着座面及び脚部が接する面）に設けられる温熱ヒータ１１ｂを備えている。即ち、シートバック１５には、乗員が車両用シートに着座した際に、該シートバック１５における肩上部を支持する最上部から、乗員の腰部を支持する部位に至るまでの範囲において、乗員が着座した際に乗員の体が接触する可能性がある部位全体に温熱ヒータ１１ａが配置されている。

また、シートクッション１６においても同様に、乗員が着座した際に乗員の体が接触する可能性がある部位全体に温熱ヒータ１１ｂが配置されている。なお、本実施形態では、温熱ヒータ１１を運転席のシートに配置する例について説明するが、助手席或いは後部座席用のシートに配置しても良い。

温熱ヒータ１１は、柔軟性を有する平板形状に形成されている。また、該温熱ヒータ１１は、車両用シートの表層材を構成するマットレスやクッションで覆われており、車両用シートのフレームの上面に配置される。従って、温熱ヒータ１１が設けられた車両用シートに乗員が着座した場合に、該温熱ヒータ１１は柔軟に変形するので、乗員は違和感を感じることなく着座することができる。また、温熱ヒータ１１は、後述するように、マトリクス状とされた複数の温熱領域に区分されており、制御部２２の制御により、１つ或いは複数の温熱領域を選択的に加温することができる。即ち、後述するように、乗員の操作入力により選択された温熱領域に電流を流すことにより（通電させることにより）この選択された温熱領域を発熱させ、車両用シートに着座する乗員の所望部位に温熱刺激を与える。ここで、温熱刺激とは、乗員が皮膚に熱的な刺激が与えられたことを感じ得る刺激のことを示す。

図１，図２に示す操作パネル２１は、例えば、車両のインパネや車両用シートに配置されるタッチパネルスイッチであり、乗員による各種の操作入力を受け付ける。そして、乗員が入力した各種の条件に基づいて、複数の温熱領域のうち、加温対象領域を設定する。更に、操作パネル２１は、加温対象領域を加温する際の、加温時間、加温温度等の各種条件を設定する。該操作パネル２１は、予め所定の機能を割り当てされたファンクションスイッチでも良い。更に、加温対象領域への電力の供給を電気的にオン、オフするための単純なスイッチとすることもできる。

制御部２２は、操作パネル２１にて入力された条件に基づいて、温熱ヒータ１１の加温対象領域を加温する制御を行う。具体的には、制御部２２は、温熱領域の加温を開始した後、該温熱領域が予め設定した初期温度（後述する温度Ｔ１）に達した際には、予め設定した範囲の周期で、または、予め設定した範囲の温度振幅で、温熱領域の温度が変化するように、該温熱領域への通電を制御するヒータ制御手段としての機能を備えている。

更に、制御部２２は、温熱領域を温度上昇させる際には後述する連結糸４３を通電し、温度下降させる際には該連結糸４３通電を停止すると共に、連結糸４３の通電を停止する時間帯に、該連結糸４３で接続される上層と下層との間の抵抗値を測定し、測定した抵抗値に基づいて温熱ヒータ１１のうち圧力が加えられている加圧領域を検出し、加圧領域に含まれる温熱領域のうちの少なくとも一部を、通電の対象として設定する機能を有している。

また、制御部２２は、加温対象領域の温度を推定する温度推定部２２ａを備えている。該温度推定部２２ａは、温熱ヒータ１１の加温対象領域に供給する電力（電圧、電流）に基づいて、該加温対象領域の温度を推定する。

なお、制御部２２は、例えば、中央演算ユニット（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶手段、及び電源部からなる一体型のコンピュータとして構成することができる。この際、電源部は、車両に搭載されるバッテリ等の直流電源に接続されている。また、本実施形態のシートヒータ装置を、一般家庭用に用いられる着座用シートに用いる場合には、家庭内電源の交流電源を用いても良く、その場合には、電源部には交流電力を直流電力に変換する交直変換部（整流器）を備える構成とすることができる。更に、直接温熱ヒータ１１に供給される電力は、直流電源にかかわらず、交流電源としても良い。

そして、本実施形態のシートヒータ装置では、車両用シートに着座した乗員が操作パネル２１にて各種の加温条件を入力すると、制御部２２の制御により、所定の温度振幅（温度変動の幅）で加温対象領域を加温する制御が行われる。

［温熱ヒータの説明］
次に、温熱ヒータ１１の構成について説明する。図４は、本実施形態に係るシートヒータ装置に用いられる温熱ヒータ１１の構成を模式的に示す分解斜視図である。図４に示すように、温熱ヒータ１１は、布部９と、該布部９に対して列方向の選択信号を出力する列走査選択部７と、布部９に対して行方向の選択信号を出力する行走査選択部８と、を備えている。更に、列走査選択部７及び行走査選択部８にて選択された領域の圧力を検出する圧力検出制御部５１と、列走査選択部７及び行走査選択部８にて選択された領域のうち、所望の領域を発熱させるための電圧を出力する発熱制御部１０と、を備えている。更に、圧力検出制御部５１の出力と発熱制御部１０の出力のうちのいずれかを選択する動作切替部１３を備えている。

布部９は３層構造を成しており、上層２と、下層３、及び上層２と下層３との間に設けられる中間発熱層６を備えている。

上層２は、電気的に絶縁された非導電部１４と、互いに隔離された複数の帯状の導電部（上層導電部；図１の例では、４ａ〜４ｃの３つ）とを有している。一方、下層３もやはり電気的に絶縁された非導電部４１と、互いに隔離された帯状の導電部（下層導電部；図１の例では、４２ａ〜４２ｃの３つ）とを有している。そして、上層２に設けられる導電部４ａ〜４ｃと、下層３に設けられる導電部４２ａ〜４２ｃは、互いに直交する向きに配置されている。

従って、上層２に設けられる導電部４ａ〜４ｃと、下層３に設けられる導電部４２ａ〜４２ｃが対向する領域（以下、これを「温熱領域」という）は、上層２の３列と、下層３の３行との座標で示すことができ、図１に示すように、座標（１，１）〜（３，３）の合計９個の温熱領域を定義することができる。例えば、導電部４ａと導電部４２ａが対向する温熱領域の座標は（１，１）である。

なお、図４では、便宜上３つの導電部４ａ〜４ｃ、４２ａ〜４２ｃが設けられる例について示しているが、本実施形態の温熱ヒータ１１はこれに限定されず、多数の導電部を設けることにより温熱領域を細かく区分することや、導電部を１つのみとすることも可能である。

中間発熱層６は、通電時発熱特性を有する複数の連結糸４３にて構成されており、各連結糸４３は上層２、及び下層３に対して略直交する方向に設けられている。即ち、各連結糸４３の上端部は上層２に接触し、下端部は下層３に接触することになる。また、連結糸４３は、図５に示すように、上下方向に圧力が加えられた際には、湾曲して上層２と下層３とを連結する際の実質的な長さが短くなり、抵抗値が低下する。詳細については、後述する。

列走査選択部７は、外部より供給される選択制御信号に基づいて、上層２に設けられる３つの導電部４ａ〜４ｃのうちの１つ或いは複数を選択するスイッチ素子を備えている。行走査選択部８は、外部より供給される選択制御信号に基づいて、下層３に設けられる３つの導電部４２ａ〜４２ｃのうちの１つ或いは複数を選択するスイッチ素子を備えている。従って、列走査選択部７により所望の導電部を選択し、行走査選択部８により所望の導電部を選択することにより、加温対象領域として設定する温熱領域の座標（１，１）〜（３，３）を、一つの纏まった領域として選択することができる。

例えば、導電部４ａと導電部４２ａが選択された場合には、座標（１，１）の温熱領域が加温対象領域として設定される。また、導電部４ａ，４ｂと導電部４２ａ，４２ｂが選択された場合には、座標（１，１）、（１，２）、（２，１）、（２，２）の４つの温熱領域が加温対象領域として設定される。

発熱制御部１０は、前述した列走査選択部７、及び行走査選択部８にて、温熱領域が選択された際に、電圧を印加してこの温熱領域の連結糸４３に電流を流し、該連結糸４３を発熱させる制御を行う。詳細な制御手順については後述する。

圧力検出制御部５１は、上層２に設けられる３つの導電部４ａ〜４ｃのうちの一つ、及び下層３に設けられる３つの導電部４２ａ〜４２ｃのうちの一つが選択された際に、選択された導電部に電圧を印加し、このとき流れる電流と印加電圧との関係に基づいて、抵抗値を測定する。更に、測定した抵抗値に基づいて圧力を検出する制御を行う。即ち、感圧センサとしての機能を備えている。感圧センサの詳細については、後述する。

ここで、上層２に設けられる導電部４ａ〜４ｃ、下層に設けられる導電部４２ａ〜４２ｃ、及び連結糸４３は、導電性を有する素材であり、例えば、金、銀、銅、ニクロム等の金属線、カーボン、グラファイト等の炭素系材料や金属、金属酸化物等の半導体からなる粒子、アセチレン系、複素５員環系、フェニレン系、アニリン系等の導電性高分子を含む繊維（導電性高分子繊維）を用いることができる。このような構成とすることにより、導電性を保持しつつ繊維強度を高めることができるので、圧力が加えられた際にある程度の柔軟性をもって変形し、且つ通電時には発熱して加温することが可能となる。

本実施形態では、中間発熱層６に設けられる連結糸４３を通電させることにより、該連結糸４３を発熱させ、更に、所定の周期で通電と非通電を繰り返すことにより、所定の温度振幅で温熱ヒータ１１の温度を変化させる（後述する図８の特性図を参照）。また、連結糸４３が非通電とされているときに、連結糸４３の抵抗値を測定し、この抵抗値の大きさに基づいて、温熱ヒータ１１全体の領域のうち、圧力が加えられている領域（以下、「加圧領域」という）を検出する。従って、温熱ヒータ１１の全体領域のうち、乗員が接触している領域を認識することができる。

［感圧センサの説明］
次に、温熱ヒータ１１が上記の加圧領域（人体が接触している領域）を検出するための感圧センサとして機能する原理について、図５，図６を参照して説明する。前述したように、上層２と下層３との間の中間発熱層６には、上層２から下層３側に向く導電性の連結糸４３が複数本設けられている。そして、布部９に圧力が加えられると、連結糸４３の電気抵抗は、加えられる圧力に応じて連続的に変化する。図５は、布部９に圧力が加えられたことにより、中間発熱層６が圧縮されて変形し、連結糸４３（４３ａ，４３ｂ）が上層２の導電部４ａ（または、４ｂ，４ｃ）、及び下層３の導電部４２ａ（または、４２ｂ，４２ｃ）に接触する状況を模式的に示す説明図である。

図５の符号Ｐ１に示すように、圧力が加えられていない領域の連結糸４３ａは、上層２の導電部４と、下層３の導電部４２との間で自立的に長さＬを維持している。そして、この状態で上層２の上方から圧力が加えられると、図５の符号Ｐ２に示すように、圧力が加えられた連結糸４３ｂは、その上端部の所定長さ分が導電部４ａ（または、４ｂ，４ｃ）に直接接触する。同様に、連結糸４３ｂの下端部の所定長さ分が導電部４２ａ（または、４２ｂ，４２ｃ）に直接接触する。従って、連結糸４３ｂの実質的な長さは、Ｌ’（Ｌ’＜Ｌ）となる。このため、連結糸４３ｂの電気抵抗は、連結糸４３ａの電気抵抗よりも小さくなる。つまり、電流が流れ易くなる。

図６は、連結糸４３の長さＬ［ｍｍ］と抵抗［Ω］との関係を示す特性図であり、図示のように、連結糸４３の長さＬが短くなるほど電気抵抗は小さくなるように変化していることが理解される。換言すれば、電気抵抗を測定すれば、この部位に設けられる連結糸４３の変形の度合いを求めることができ、ひいては、この部位に加えられる圧力を検出することができる。即ち、車両用シートに着座する乗員による加圧部位を検出することができる。図４に示す圧力検出制御部５１（図２の抵抗測定部２３に相当）では、上記の原理を用いて、温熱ヒータ１１全体の領域のうち、圧力が加えられている領域を認識することができる。

［第１実施形態の動作説明］
図７は、第１実施形態に係るシートヒータの作用を示すフローチャート、図８は、時間変化に伴う温熱ヒータ１１の温度変化を示すタイミングチャートであり、以下、図７、図８を参照して、第１実施形態に係るシートヒータ装置の作用について説明する。

初めに、図７のステップＳ１１において、乗員は操作パネル２１を操作して所望する加温部位（例えば、肩、腰等）を設定し、更に、温熱ヒータのオンスイッチ（図示省略）を操作する。

ステップＳ１２において、制御部２２は、初期的に出力する電圧をＶ１に設定する。即ち、図４に示した発熱制御部１０より出力する電圧をＶ１に設定する。

ステップＳ１３において、制御部２２は、温熱ヒータ１１に含まれる複数の温熱領域の中から選択された加温対象領域に電流を流して、該加温対象領域の加温を開始する。これにより、乗員の所望部位（例えば、肩、腰等）に温熱刺激が与えられる。

ステップＳ１４において、制御部２２は、温熱ヒータ１１の温度が予め設定した初期温度Ｔ１に達したか否かを判断する。この際、温熱ヒータ１１の温度は、図２に示した温度推定部２２ａにより求められる。なお、温熱ヒータ１１に温度センサを設け、該温度センサを用いて温熱ヒータ１１の温度を直接測定する方式を採用しても良い。そして、温熱ヒータ１１の温度が初期温度Ｔ１に達した場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、ステップＳ１５において、制御部２２は、出力電圧をＶ２（＝ゼロ）とする。つまり、非通電とする。従って、温熱ヒータ１１の温度は徐々に低下する。

ステップＳ１６において、制御部２２は、温熱ヒータ１１全体の領域のうち、乗員が接触している領域を検出する処理を行う。この処理では、前述したように、温熱ヒータ１１に設けられる連結糸４３の変形に伴う抵抗値の変化に基づいて、加圧されている領域と加圧されていない領域を判別し、乗員が接触している領域を検出する。

次いで、ステップＳ１７において、制御部２２は、温熱ヒータ１１の温度が予め設定した下限温度Ｔminまで低下したか否かを判断する。そして、下限温度Ｔminに達した場合には、ステップＳ１９に処理を進め、下限温度Ｔminに達していない場合には、ステップＳ１８に処理を進める。ここで、下限温度Ｔmin（加温温度の下限値）は、人体の皮膚温度程度に設定されている。

ステップＳ１８において、制御部２２は、温熱ヒータ１１の温度が、予め設定した温度振幅分だけ下降した温度であるＴ２に達したか否かを判断する。ここで、温度振幅とは、予め設定した基準温度Ｔ０に対して、下限許容温度Ｔｂだけ低い温度、及び上限許容温度Ｔａの範囲内で任意に決定される数値である。即ち、温度振幅は、（Ｔ０−Ｔｂ）〜（Ｔ０＋Ｔａ）の範囲内で任意に決定される。

そして、温熱ヒータ１１の温度が温度Ｔ２まで下降した場合には（ステップＳ１８でＹＥＳ）、ステップＳ１９において、制御部２２は、出力電圧をＶ３（Ｖ３＞Ｖ２）に設定する。このとき、温度振幅分の変化に所要する時間（図８のｐ２〜ｐ３の時間）が、予め設定した基準時間ｔ０に対して、下限許容時間ｔｂを減じた時間と、上限許容時間ｔａを加算した時間の範囲内の時間の１／２となるように、上述の出力電圧Ｖ３（温度を上昇させる際の出力電圧）を設定することが望ましい。こうすることにより、温熱領域の温度変化の周期（図８のｐ１〜ｐ３の時間）が（ｔ０−ｔｂ）〜（ｔ０＋ｔａ）の範囲内の時間となるように設定することができる。

そして、出力電圧をＶ３とすることにより、連結糸４３に流れる電流を増加させ、発熱量を増大させることができる。従って、温熱ヒータ１１の温度は下降から上昇に転じる。これと同時に、ステップＳ２０において、制御部２２は、加圧領域の検出処理を停止する。即ち、連結糸４３の変形に応じて変化する抵抗値の測定を停止し、該連結糸４３に電流を流して発熱させる。

ステップＳ２１において、制御部２２は、ステップＳ１６の処理で検出された加圧領域を選択し、これ以外の領域での加温を停止させる。即ち、乗員が操作パネル２１の操作により設定した温熱領域（加温対象領域）が、加圧領域でないと判断された場合（即ち、乗員と接触していない領域である場合）には、この温熱領域を加温する必要がないので、加温対象領域から除外する。

次いで、ステップＳ２２において、制御部２２は、温熱ヒータ１１の温度が予め設定した上限温度Ｔmaxまで上昇したか否かを判断する。そして、上限温度Ｔmaxに達した場合にはステップＳ２４に処理を進め、上限温度Ｔmaxに達しない場合にはステップＳ２３に処理を進める。ここで、上限温度Ｔmax（加温温度の上限値）は、人体が低温やけどを起こさない程度に設定されている。

ステップＳ２３において、制御部２２は、温熱ヒータ１１の温度が、予め設定した温度振幅分だけ上昇した温度であるＴ３に達したか否かを判断する。そして、温度Ｔ３に達した場合には（ステップＳ２３でＹＥＳ）、ステップＳ２４において、ヒータの電源がオフとされているか否かが判断され、オフでない場合には（ステップＳ２４でＮＯ）、ステップＳ１５に処理を戻す。また、オフである場合には（ステップＳ２４でＹＥＳ）、温熱ヒータ１１を加温する処理を終了する。

その結果、図８に示すように、温熱ヒータ１１の温度が下限温度Ｔminと上限温度Ｔmaxとの範囲内で、任意に設定される温度振幅で温度が上昇、下降を繰り返すことになる。更に、温度の下降時には、連結糸４３に供給する電圧をゼロとして抵抗値を測定し、加圧領域を検出することができる。

このようにして、第１実施形態に係るシートヒータ装置では、車両用シートに柔軟性を有する平板形状の温熱ヒータ１１を設けている。更に、該温熱ヒータ１１に形成された複数の温熱領域のうち、所望の温熱領域を加温対象領域として設定し、該加温対象領域に電流を流して乗員の所望部位を加温している。また、通電と非通電を繰り返すことにより、加温時の温度を所定の温度振幅の範囲で、周期的に変化させている。従って、乗員の肩や腰に対して効果的に温熱刺激を与えることができ、乗員の肩こり、腰の痛み等を短時間で治療することが可能となる。

ここで、比較的低い温度での温熱刺激は、この温度刺激に特異的に反応する温度受容体の活性を高める。また、一定温度での温度刺激よりも、加温する温度を繰り返して上下に変動させて温度刺激を与える方が、より短時間でより高い活性を得ることができる。温度受容体の活性は、血管拡張物質の放出を促進するので、本実施形態に係るシートヒータ装置では、乗員の、加温対象領域と接する部位の血流増加を効率的に引き起こし、肩こり、腰痛、冷え症等を効果的に改善することが可能となる。

また、本実施形態では、連結糸４３を通電していない時間帯（図８のｐ１〜ｐ２の時間帯）に、該連結糸４３の抵抗値を測定し、この抵抗値に基づいて、加圧領域を検出している。そして、温熱ヒータ１１全体の領域のうち、非加圧領域を加温対象領域から除外している。従って、乗員が接触していない領域について不要な温熱処理を行わずに済み、不要な電力消費を回避することができる。

更に、予め加温時の上限温度Ｔmax、及び下限温度Ｔminを設定し、温熱ヒータ１１の温度を上限温度Ｔmax以下で、且つ、下限温度Ｔmin以上となるように制御するので、温熱ヒータ１１の表面に接した人体の部位において、温熱刺激の効果をより高めることができる。また、低温やけどを引き起こすという問題の発生を回避することができる。

また、本実施形態では、温熱ヒータ１１を、車両用シートに実装するので、車両の乗員は、該車両用シートに着座するだけで、移動中に容易、且つ短時間に肩こり、腰痛、冷え症などの改善が可能となり、利便性が格段に向上する。

なお、上記した第１実施形態では、温度振幅を（Ｔ０−Ｔｂ）〜（Ｔ０＋Ｔａ）の温度範囲内とし、この範囲内にて任意に設定される温度振幅で温熱ヒータ１１の温度を上下に変動させ、更に、この上下変動の周期が（ｔ０−ｔｂ）〜（ｔ０＋ｔａ）の時間範囲になるように、温度上昇時の電圧Ｖ３の数値を設定する例について説明した。本発明はこれに限定されず、初期的に温度変動の周期を（ｔ０−ｔｂ）〜（ｔ０＋ｔａ）の時間範囲内とし、この範囲内で任意に設定される周期で温熱ヒータ１１の温度を上下に変動させ、更に、この上下変動の温度振幅が（Ｔ０−Ｔｂ）〜（Ｔ０＋Ｔａ）の温度範囲となるように、温度上昇時の電圧Ｖ３を設定することも可能である。このようにした場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。

［第２実施形態の説明］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。前述した第１実施形態では、温度振幅の極大点（図８のｐ１，ｐ３）、極小点（図８のｐ２）で、抵抗測定の実行、停止を切り替える例ついて説明した。これに対して、第２実施形態では、極大点、極小点の前後で抵抗測定の実行、停止を切り替える。即ち、出力電圧の変更時には、温熱領域の温度の上昇、及び下降にオーバーシュートが生じるので、このオーバーシュート分を考慮して出力電圧を切り替える。そして、この電圧の切り替えに合わせて、抵抗測定の実行、停止を切り替える。装置構成は、前述した第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

図９は、第２実施形態に係るシートヒータの作用を示すフローチャート、図１０は、時間変化に伴う温熱ヒータ１１の温度変化を示すタイミングチャートであり、以下、図９、図１０を参照して、第２実施形態に係るシートヒータ装置の作用について説明する。

本実施形態では、図１０に示すように、温熱ヒータ１１の温度が極大点（温度極大値）となるときの温度Ｔ１に対して、該温度Ｔ１よりも若干低い温度Ｔｈ３（第１温度）を設定する。同様に、温熱ヒータ１１の温度が極小点（温度極小値）となるときの温度Ｔ２に対して、該温度Ｔ２よりも若干高い温度Ｔｈ４（第２温度）を設定する。更に、温度Ｔ３に対して、該温度Ｔ３よりも若干低い温度Ｔｈ５を設定する。そして、これらの温度Ｔｈ３，Ｔｈ４，Ｔｈ５に基づいて、抵抗測定の実行、停止を切り替える。

初めに、図９のステップＳ５１において、乗員は操作パネル２１を操作して所望する加温部位（例えば、肩、腰等）を設定し、更に、温熱ヒータのオンスイッチ（図示省略）を操作する。

ステップＳ５２において、制御部２２は、初期的に出力する電圧をＶ１に設定する。即ち、図４に示した発熱制御部１０より出力する電圧をＶ１に設定する。

ステップＳ５３において、制御部２２は、温熱ヒータ１１の選択された加温対象領域に電流を流して、該加温対象領域の加温を開始する。これにより、乗員の所望部位（例えば、肩、腰等）に温熱刺激が与えられる。

ステップＳ５４において、制御部２２は、温熱ヒータ１１の温度が予め設定した初期温度Ｔ１よりも若干低く設定した温度Ｔｈ３に達したか否かを判断する。この際、温熱ヒータ１１の温度は、図２に示した温度推定部２２ａにより求められる。なお、温熱ヒータ１１に温度センサを設け、該温度センサを用いて温熱ヒータ１１の温度を直接測定する方式を採用しても良い。そして、温熱ヒータ１１の温度が温度Ｔｈ３に達した場合には（ステップＳ５４でＹＥＳ）、ステップＳ５５において、制御部２２は、出力電圧をＶ２（＝ゼロ）とする。つまり、非通電とする。従って、温熱ヒータ１１の温度は若干量だけオーバーシュートした後、上昇から下降に転じる。

つまり、温熱ヒータ１１の温度が極大値の温度であるＴ１に達する前の時点で電圧をゼロとすると、温熱ヒータ１１の温度はオーバーシュートして、温度Ｔ１に達することになるので、初期温度Ｔ１よりも若干低く設定した温度Ｔｈ３に達した時点（図１０の時刻ｔｈ３（ａ）の時点）で出力電圧をＶ２（＝ゼロ）に設定する。

ステップＳ５６において、制御部２２は、温熱ヒータ１１全体の領域のうち、乗員が接触している領域を検出する処理を行う。この処理では、前述したように、温熱ヒータ１１に設けられる連結糸４３の変形に伴う抵抗値の変化に基づいて、加圧されている領域と加圧されていない領域を判別し、乗員が接触している領域を検出する。

次いで、ステップＳ５７において、制御部２２は、温熱ヒータ１１の温度が予め設定した下限温度Ｔminまで低下したか否かを判断する。そして、下限温度Ｔminに達した場合には、ステップＳ５９に処理を進め、下限温度Ｔminに達していない場合には、ステップＳ５８に処理を進める。

ステップＳ５８において、制御部２２は、温熱ヒータ１１の温度が、予め設定した温度振幅分だけ下降した温度であるＴ２よりも若干高い温度Ｔｈ４に達したか否かを判断する。ここで、温度振幅とは、予め設定した基準温度Ｔ０に対して、下限許容温度Ｔｂだけ低い温度、及び上限許容温度Ｔａの範囲内で任意に決定される数値である。即ち、（Ｔ０−Ｔｂ）〜（Ｔ０＋Ｔａ）の範囲内で任意に決定される。

そして、温熱ヒータ１１の温度がＴｈ４まで下降した場合、即ち、図１０に示す時刻ｔｈ４（ａ）に達した場合には（ステップＳ５８でＹＥＳ）、ステップＳ５９において、制御部２２は、出力電圧をＶ３（Ｖ３＞Ｖ２）に設定する。このとき、温度振幅分の変化に所要する時間（図１０の極小点から極大点までの時間）が、予め設定した基準時間ｔ０に対して、下限許容時間ｔｂを減じた時間と、上限許容時間ｔａを加算した時間の範囲内の時間の１／２となるように、上述の出力電圧Ｖ３（温度を上昇させる際の出力電圧）を設定することが望ましい。こうすることにより、温熱領域の温度変化の周期が（ｔ０−ｔｂ）〜（ｔ０＋ｔａ）の範囲内の時間となるように設定することができる。

そして、出力電圧をＶ３とすることにより、連結糸４３に流れる電流が増加し、発熱量を増大させることができる。よって、温熱ヒータ１１の温度は若干量だけオーバーシュートした後、下降から上昇に転じる。これと同時に、ステップＳ６０において、制御部２２は、加圧領域の検出処理を停止する。即ち、連結糸４３の変形に応じて変化する抵抗値の測定を停止し、該連結糸４３に電流を流して発熱させる。

ステップＳ６１において、制御部２２は、ステップＳ５６の処理で検出された加圧領域を選択し、これ以外の領域での加温を停止させる。即ち、乗員が操作パネル２１の操作により設定した加温対象領域が、加圧領域でないと判断された場合（即ち、乗員と接触していない領域である場合）には、この温熱領域を加温する必要がないので、加温対象領域から除外する。

次いで、ステップＳ６２において、制御部２２は、温熱ヒータ１１の温度が予め設定した上限温度Ｔmaxまで上昇したか否かを判断する。そして、上限温度Ｔmaxに達した場合にはステップＳ６４に処理を進め、上限温度Ｔmaxに達しない場合にはステップＳ６３に処理を進める。

ステップＳ６３において、制御部２２は、温熱ヒータ１１の温度が、予め設定した温度振幅分だけ上昇した温度であるＴ３よりも若干低い温度である温度Ｔｈ５に達したか否かを判断する。そして、温度Ｔｈ５に達した場合には（ステップＳ６３でＹＥＳ）、ステップＳ６４において、ヒータの電源がオフとされているか否かが判断され、オフでない場合には（ステップＳ６４でＮＯ）、ステップＳ５５に処理を戻す。また、オフである場合には（ステップＳ６４でＹＥＳ）、温熱ヒータ１１を加温する処理を終了する。

その結果、図１０に示すように、温熱ヒータ１１の温度が下限温度Ｔminと上限温度Ｔmaxとの範囲内で、任意に設定される温度振幅で温度が上昇、下降を繰り返すことになる。

このようにして、第２実施形態に係るシートヒータ装置では、前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。これに加えて、第２実施形態では、温熱ヒータ１１の温度が極大値に達する手前、及び極小値に達する手前の時点で、電圧を変更するので、電圧を切り替えた後、オーバーシュートが発生する場合でも、このオーバーシュート分を考慮して、温熱領域の温度を所定の温度振幅の範囲となるように制御することができる。更に、連結糸４３を通電していない時間帯、即ち、図１０に示すｔｈ３（ａ）〜ｔｈ４（ａ）の時間帯に加圧領域を検出するので、効率良く加圧領域を検出することが可能となる。

また、第２実施形態では、温熱領域の温度がＴｈ３に達する時刻ｔｈ３（ａ）から、Ｔｈ４に達する時刻ｔｈ４（ａ）の期間にて、抵抗値を測定する例について説明したが、例えば、図１０に示す時刻ｔｈ３（ｂ）〜ｔｈ４（ａ）の期間にて抵抗値を測定するようにしても良い。この場合には、確実に連結糸４３の通電が停止した状態で、抵抗値を測定することができる。

［第３実施形態の説明］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。前述した第１、第２実施形態にて示したように、本発明では、温熱ヒータ１１に設けられる連結糸４３の抵抗値を測定することにより、乗員の加圧領域を求めることができる。そして、第１、第２実施形態では、非加圧領域については、温熱領域を加温しないことにより、不要な電力消費を回避することについて説明した。

第３実施形態では、加圧領域を検出してこの加圧領域全体を加温し、この加圧領域が変化した場合、例えば、車両用シートに着座している乗員の着座姿勢が変化した場合に、この変化に対応して加温対象領域を変更する処理を実行する。以下、図１１に示す説明図を参照して、第３実施形態に係るシートヒータ装置の作用について説明する。

図１１（ａ）に示すように、温熱ヒータ１１全体の領域をＡとし、このうち加圧領域として検出された領域がＢである場合には、加圧領域Ｂ内の温熱領域のうち、選択された領域が加温対象領域として設定される。即ち、非加圧領域である「Ａ−Ｂ」の領域は加温の対象とならない。

そして、乗員の姿勢が変化して図１１（ｂ）に示すように、加圧領域が下方に移動して、Ｂ´に示す領域が新たな加圧領域として認識された場合には、非加圧領域となった領域Ｄについては、加温を停止する。他方、新たに加圧領域となった領域Ｃについては、加温を行う。つまり、新たな加圧領域Ｂ´内の温熱領域についての加温が行われる。

この際、新たに設定された加圧領域Ｃについては、図１１（ａ）の加圧領域Ｂについての温度制御と同様の温度制御を行う。例えば、図１１（ａ）の加圧領域変化前の状態で、加圧領域Ｂを図８に示す特性で温度制御を行っていた場合には、図１１（ｂ）の加圧領域変化後の状態において、新たに加圧領域となった領域Ｃについても、図８に示した特性で温度制御を行う。

こうすることにより、加圧領域全体を温熱領域として加熱するので、乗員が接している領域を効果的に加温することができる。また、乗員の姿勢変化等に起因して加圧領域が時々刻々と変化した場合でも、これに追従して、乗員の所望部位に対して好適な加温制御を行うことが可能となる。

以上、本発明のシートヒータ装置、及びシートヒータ装置の制御方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、上述した第１〜第３実施形態では、シートヒータ装置を車両用シートに搭載する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の着座シート、例えば、電車の運転士が着座するシートや、一般家庭で用いられるマッサージチェア、病院や介護施設で使用する椅子等に用いることも可能である。

本発明は、着座シートに着座した実験参加者の所望部位に効果的に温熱刺激を与えることに利用することができる。

２ 上層
３ 下層
４ 導電部（上層導電部）
６ 中間発熱層
７ 列走査選択部
８ 行走査選択部
９ 布部
１０ 発熱制御部
１１ 温熱ヒータ
１３ 動作切替部
１４ 非導電部
１５ シートバック
１６ シートクッション
２１ 操作パネル
２２ 制御部（ヒータ制御手段）
２２ａ 温度推定部
２３ 抵抗測定部
４１ 非導電部
４２ 導電部（下層導電部）
４３ 連結糸
５１ 圧力検出制御部
１０１ 車両
１０２ 乗員

Claims (9)

1. 着座シートを加温するシートヒータ装置において、
   柔軟性を有する平板形状をなし、上層導電部を含む上層と、下層導電部を有する下層と、前記上層導電部と下層導電部との間に設けられ、且つ、前記上層及び下層に対して略直交し、通電時発熱特性を有する複数の連結糸を備える中間発熱層と、の少なくとも３層構造を有し、前記上層導電部と下層導電部が対向する領域が温熱領域とされた温熱ヒータと、
   前記温熱領域の加温を開始した後、前記温熱領域が予め設定した初期温度に達した際には、予め設定した範囲の周期で、または、予め設定した範囲の温度振幅で、前記温熱領域の温度が変化するように、該温熱領域への通電を制御するヒータ制御手段と、を備え、
   前記ヒータ制御手段は、
   前記温熱領域を温度上昇させる際には前記連結糸を通電し、温度下降させる際には通電を停止すると共に、連結糸の通電を停止する時間帯に、該連結糸で接続される上層と下層との間の抵抗値を測定し、該抵抗値に基づいて前記温熱ヒータのうち圧力が加えられている加圧領域を検出し、前記加圧領域に含まれる温熱領域のうちの少なくとも一部を、通電の対象とすること
   を特徴とするシートヒータ装置。
2. 前記ヒータ制御手段は、予め設定した基準時間に対して下限許容時間だけ短い時間と、上限許容時間だけ長い時間の範囲である時間範囲を設定し、前記周期を前記時間範囲内で任意に設定可能であることを特徴とする請求項１に記載のシートヒータ装置。
3. 前記ヒータ制御手段は、予め設定した基準温度に対して下限許容温度だけ低い温度と、上限許容温度だけ高い温度の範囲である温度範囲を設定し、前記温度振幅を前記温度範囲内で任意に設定可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシートヒータ装置。
4. 前記温熱ヒータによる加温温度の上限値を、人体が低温やけどを起こさない程度に設定し、前記加温温度の下限値を、人体の皮膚温度程度に設定し、
   前記ヒータ制御手段は、前記上限値と下限値との間で、前記温熱ヒータの温度を制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のシートヒータ装置。
5. 前記ヒータ制御手段は、前記温熱領域を加温する温度を、温度振幅させる際の、温度極大値よりも若干低い温度を第１温度、及び温度極小値よりも若干高い温度を第２温度として設定し、
   前記温熱領域が第１温度に達してから、第２温度に達するまでの間に、前記連結糸の通電を停止して、前記抵抗値を測定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のシートヒータ装置。
6. 前記ヒータ制御手段は、前記加圧領域全体の温熱領域を加温対象領域として設定することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のシートヒータ装置。
7. 前記ヒータ制御手段は、加圧領域が変化し、新たな加圧領域が検出された場合には、この新たな加圧領域を新たな温熱領域に設定すると共に、この新たな温熱領域を、それ以前に設定されていた温熱領域と同様の温度変化で温熱領域の温度を制御することを特徴とする請求項６に記載のシートヒータ装置。
8. 前記温熱ヒータは、車両用シートに搭載されることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のシートヒータ装置。
9. 着座シートを加温するシートヒータ装置を制御する制御方法において、
   柔軟性を有する平板形状をなし、上層導電部を含む上層と、下層導電部を有する下層と、前記上層導電部と下層導電部との間に設けられ、且つ、前記上層及び下層に対して略直交し、通電時発熱特性を有する複数の連結糸を備える中間発熱層と、の少なくとも３層構造を有し、前記上層導電部と下層導電部が対向する領域が温熱領域とされた温熱ヒータの、所望の温熱領域を初期温度まで加温する工程と、
   前記温熱領域の加温を開始した後、この温熱領域が予め設定した初期温度に達した際には、予め設定した範囲の周期で、または、予め設定した範囲の温度振幅で、前記温熱領域の温度が変化するように、該温熱領域への通電、非通電を制御する工程と、
   前記温熱領域が非通電である時間帯に、前記温熱領域の連結糸で接続される上層と下層との間の抵抗値を測定し、該抵抗値に基づいて前記温熱ヒータのうち圧力が加えられている加圧領域を検出する工程と、
   前記加圧領域に含まれる温熱領域の少なくとも一部を通電の対象とする工程と、
   を備えたことを特徴とするシートヒータ装置の制御方法。

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