JP2023549915A - 自動車の暖房構造 - Google Patents
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Abstract
本発明は、特に、車両の車室内部に設置されるように意図されており、特に、輻射パネルの形態をとる暖房構造（１）であって、該暖房構造（１）が、少なくとも１つの抵抗層を備え、少なくとも１つの抵抗層が、電流がそこを通過したときに熱を放出するように構成されており、該構造が、特に、電流が抵抗層を通って流れることを可能にするために抵抗層と電気的に接触するように構成された複数の接触電極（３４）を含む電極アレイをさらに備え、該抵抗層が、特に、可撓性材料から作製された基体（１６）によって支えられている、暖房構造（１）に関する。
Description
本発明は、とりわけ車両の車室内部に設置されるように意図された暖房構造であって、この構造が、特に輻射パネルである、暖房構造に関する。
一般に、輻射パネルは、導電性コーティングに電流を供給することによりジュール効果によって熱を提供するように設計された複数の電極を備える。例えば、そのような輻射パネルを記載する文献、米国特許出願公開第２０１６／００５９６６９号明細書が参照され得る。
輻射パネルは、一般に、抵抗導電性素子に電流を供給することによりジュール効果によって熱を提供するように設計された電気回路を備える装置である。これらは、フィラメント素子又は表面コーティングであり得る。既存の文献によれば、導電性コーティングは、例えば、カーボン粒子及び／又は金属粒子を含む塗料層であり得る。
制御されない局所的な過熱に、又は快適性の観点から最適な温度ではない表面の平均温度につながり得る、暖房構造又は輻射パネルの、デフォルト及び／又は局所的な過熱を検出する必要がある。
本発明の目的は、この点において改善された輻射パネルを提供することである。
したがって、本発明は、特に、車両の車室内部に設置されるように意図された暖房構造であって、この構造が、特に、輻射パネルであり、暖房構造が、少なくとも１つの抵抗層を備え、少なくとも１つの抵抗層が、電流がこの層を通過したときに熱を放出するように構成されており、特に、この構造が、電流をこの抵抗層を通して流すために抵抗層と電気的に接触するように構成された複数の接触電極を備える電極アレイをさらに備え、抵抗層が、可撓性材料のケースで作製された基体上に支持されており、この暖房構造が、基体に取り付けられており、かつ暖房構造の少なくとも１つの領域内の温度の測定に関与するように構成された、温度センサを備える、暖房構造に関する。
本発明は、所望の１つ又は複数の領域において、リアルタイムで加熱表面全体の温度制御を可能にする。
測定層による抵抗を測定することにより、抵抗層の温度のイメージを得ることができる。
本発明の態様のうちの１つによれば、温度センサは、温度に応じて変化する電気抵抗を有する。したがって、温度センサは、温度センサの電気抵抗を測定することによって、暖房構造の該領域内の温度の温度測定に達するように構成されており、この抵抗は、暖房構造の該領域内の温度に応じる。
本発明の態様のうちの１つによれば、温度センサは、温度が測定されるべき領域内に延在する測定層を備え、この測定層は、領域の温度に応じて可変である電気抵抗を有する。
本発明の態様のうちの１つによれば、この測定層は、ＮＣＴ（Negative Temperature Coefficient、負の温度係数）効果を有する材料、又はＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient、正の温度係数）効果を有する材料で作製されている。
本発明の態様のうちの１つによれば、ＮＴＣ材料は、温度が上昇するとその電気抵抗が低下するという特徴を有する。材料は、例えば、半導電性シリコーンを含み得る。
本発明の態様のうちの１つによれば、ＰＴＣ材料は、温度が上昇するとその電気抵抗が増加するという特徴を有する。特に、抵抗の増加は、閾値温度に到達したときに急上昇し得る。ＰＴＣ材料は、例えば、カーボン系塗料を含み得る。
本発明の態様のうちの１つによれば、温度センサ、特に測定層は、暖房構造の表面積の、特に基体の表面積の少なくとも１０％、特に少なくとも２０％、又は３０％、又は４０％を覆う。
本発明の態様のうちの１つによれば、温度センサ、特に測定層は、暖房構造の表面積の、特に抵抗層の表面積の少なくとも１０％、特に少なくとも２０％、又は３０％、又は４０％を覆う。
本発明の態様のうちの１つによれば、測定層は、発熱しやすい暖房構造の領域の上方に延在し、特に、測定層は、この抵抗層の少なくともいくつかの領域の温度を測定するように、抵抗層と熱的に相互作用するように構成されている。
本発明の態様のうちの１つによれば、表面層である測定層は、主に抵抗層に面して延在し、特に、測定層は、測定層の表面積の少なくとも９０％にわたって抵抗層に面している。
本発明の態様のうちの１つによれば、測定層は、車両内部の可視パネル用に装飾された際に、表面の知覚される視覚的又は触覚的品質を損なわないように十分に薄い厚さを有する。
例えば、測定層の厚さは、１０ミクロン～２００ミクロン、特に、４０～２００ミクロンである。
本発明の態様のうちの１つによれば、測定層は、この抵抗層の動作において最も発熱しやすい領域内の抵抗層の温度を測定するために選択された形状を有する。
本発明の態様のうちの１つによれば、測定層は、方向を変えるための少なくとも１つの屈曲部、特に、いくつかの屈曲部を有する形状を有する。
本発明の態様のうちの１つによれば、測定層は蛇行形状を有する。
本発明の態様のうちの１つによれば、測定層は、複数の蛇行部の形態をとる。
本発明の態様のうちの１つによれば、測定層は、少なくとも１つの直線状セクション、特に、いくつかの直線状セクションを有する。
本発明の態様のうちの１つによれば、測定層は分岐を有する。
本発明はまた、ＰＴＣ材料を使用して抵抗層と熱的に相互作用する温度センサを形成する場合に、抵抗層の温度を制御するための方法であって、方法が、温度閾値（Ｔｃ）が抵抗層上で局所的又は全体的に超えられたときを検出し、この閾値から開始して、必要に応じて温度調整を作動させるステップを含み、この調整が、特に電力供給の切断、ＰＷＭ調整、供給電圧の低下から選択され得る、方法を提供する。
本発明はまた、ＮＴＣ材料を使用して抵抗層と熱的に相互作用する温度センサを形成する場合に、抵抗層の温度を制御するための方法であって、方法が、パネルの全体の温度を測定するステップと、観察された平均温度に応じて、特にリアルタイムでパネルへの電力供給を制御するステップと、を含む、方法に関する。
本発明の態様のうちの１つによれば、温度センサは、特に絶縁層又は絶縁シートによって、抵抗層から電気的に絶縁されている。
本発明の態様のうちの１つによれば、暖房構造は、基体、特に織物、熱可塑性物質、不織布を備え、その上に、特に、材料、特にＰＴＣ若しくはＮＴＣ材料の印刷、スクリーン印刷、又は積層によって生成された測定層が存在する。
変形例として、測定層は、材料のフィルム、特に、積層材料を備える。
さらなる変形例として、暖房構造は、特に、織られた又は編まれた織物基体を備え、織物基体上に、ＮＴＣ又はＰＴＣ特性を有するフィラメントが編まれ／刺繍され／縫い付けられている。
本発明の実装の一例では、蛇行形状の測定層は、発熱する可能性がある抵抗層と熱接触するように挿入されている。
本発明の態様のうちの１つによれば、抵抗層は基体の一方の面上に存在し、温度センサは基体の反対側の面上に存在する。
本発明の態様のうちの１つによれば、抵抗層及び温度センサは、基体の１つの同じ面上に存在する。
この場合、構造は、好ましくは、抵抗層と温度センサとの間に絶縁体を備える。
変形例として、温度センサは、熱電対、又は特に追加の構成要素によって形成された温度プローブを備える。
本発明の態様のうちの１つによれば、分配電極のうちの少なくとも１つは、その長さの少なくとも一部にわたって直線状であり、この分配電極に関連付けられた接触電極は、この分配電極に、例えば垂直に接続されている。
当然ながら、分配電極は、異なる形状、特に、丸みを帯びた部分で湾曲していてもよい。分配電極は、互いに平行であってもなくてもよい。
本発明の態様のうちの１つによれば、電極アレイは、それらの長さの少なくとも一部にわたって相互に平行な少なくとも２つの分配電極を備え、それらの関連する接触電極は、これらの２つの分配電極間に、相互距離をもって交互に配置されており、相互距離は、接触電極対間に実質的に均一な電力を維持するように、電極対間に存在する電圧の減少に一致して減少する。
本発明の態様のうちの１つによれば、２つの分配電極間に配置された接触電極であって、これらの接触電極が、１つの同じ接触電極の群の一部を形成する、接触電極は、２つの相互距離値のみ、又は少なくとも３つ以上の相互距離値を有する。
本発明の態様のうちの１つによれば、抵抗層は、特に、スクリーン印刷によって基体上に堆積された層であり、この抵抗層は、特に、接触電極の群に関連付けられた２つの分配電極間に延在する。
本発明の態様のうちの１つによれば、抵抗層は、特に、カーボンを含む。
本発明の態様のうちの１つによれば、電極は、導電性材料、特に金属、例えば導電性粒子、特に銀又は銅の粒子が充填されたインクで作製されている。必要に応じて、電極は、例えば、銅で作製された金属接着性ストリップである。適用可能な場合、これらの電極は、場合により、基体上に材料を堆積させることによって形成され得る。
本発明の態様のうちの１つによれば、接触電極の群に関連付けられた抵抗層は、連続層であり、又は変形例として、この層を形成する複数の個別の抵抗素子を備える。
本発明の態様のうちの１つによれば、１つの同じ群の接触電極は同じ長さを有する。
本発明の態様のうちの１つによれば、暖房構造は、抵抗層と、電極と、を支持する基体を備える。基体は、少なくとも数ｃｍ２の表面積に対して１ｃｍ未満の厚さを有することが好ましい。
本発明はさらに、自動車の車室の構成要素、特に、車両ドア、又は特に、上述のような暖房構造、特に輻射パネルを備えるダッシュボード、フットウェルトリム、ヘッドライニング、アームレストの部分に組み込まれる構成要素に関する。
本発明の態様のうちの１つによれば、暖房構造、例えば輻射パネルを備える車室構成要素は、例えば空気を移動させることによって伝わる熱による対流加熱ではなく、熱輻射（輻射パネル）によって又は熱伝導若しくは熱接触（接触暖房構造）によって加熱するように設計されている。特に、空気流は、車室の冷却又は暖房のために暖房構造を通過しない。好ましくは、パネルは、空気循環システムから切り離されている。
車両の暖房構造及びＨＶＡＣシステムは、必要に応じて、協調的に制御され得る。
構成要素は、例えば、車両の小物入れ若しくはドアパネルの要素、又は車両のルーフを形成する。
本発明はさらに、抵抗層と、この層を加熱するための電極と、を有する暖房構造であって、この構造が、車室の内部から見える装飾要素を備える車室構成要素に一体化されるように設計されており、この装飾要素が、例えば、車室のトリム要素、例えば、生地、革、又は審美的カバーである、暖房構造に関する。
本発明はさらに、独立して、又は上記と組み合わせて、特に、車両の車室内部に設置されるように意図された暖房構造であって、この構造が、特に輻射パネルであり、暖房構造が、少なくとも１つの抵抗層を備え、少なくとも１つの抵抗層が、電流がこの層を通過したときに熱を放出するように構成されており、この構造が、電流をこの抵抗層を通して流すために抵抗層と電気的に接触するように構成された複数の接触電極を備える電極アレイをさらに備え、接触電極及び抵抗層が、変形によって所定の形状をとることができる可撓性材料で作製された基体上に支持されており、この基体が、特に伸縮可能でもある、暖房構造に関する。特に、暖房構造の素子は伸縮可能アセンブリを形成し、換言すれば、基体、抵抗層、及び接触電極は、伸縮可能及び可撓性である。
本発明の態様のうちの１つによれば、接触電極は、噛み合わされた、特に織られた又は編まれたフィラメントによって、それぞれ織られた又は編まれた基体上若しくはその中に形成されている。接触電極を形成する導電性フィラメントは、抵抗層と接触している。
本発明の態様のうちの１つによれば、基体は不織布である。この不織布は、ポリプロピレン繊維及び／又はポリエステル繊維の混合物を含み得る。他の繊維、例えば天然繊維が使用されてもよい。
変形例として、基体は、特に伸縮可能フィラメントを有する生地、又は編まれた構造である。
本発明の態様のうちの１つによれば、基体は、可撓性プラスチックシート、又はＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）などの発泡体であり得る。
好適には、実質的に不可視及び／又は知覚不可能なままであるために、接触電極及び／又は抵抗層は、特に１００ミクロン未満の厚さで十分に薄くなければならず、かつ可撓性でなければならない。これらの電極及び抵抗層は、伸縮可能な導電性インクを含み得、かつ／又は基体の内側にあり得る。
本発明の態様のうちの１つによれば、抵抗層は、伸縮可能な抵抗シート、抵抗塗料層、又は抵抗インクを含み得る。抵抗シートは、電流が抵抗シートを流れたときに放熱可能なシートである。
本発明の態様のうちの１つによれば、導電性インクは、スクリーン印刷、オフセット、インクジェット印刷、ホットスタンピング及び転写、又は電着によって基体に加えられ得る。
本発明の態様のうちの１つによれば、基体は、車室の装飾的要素、特に車室内の乗客に見える要素であり得る。このタイプの装飾的基体は、特にＰＶＣを含有する革若しくは擬革基体、３Ｄタイプであってもなくてもよい織物、又は装飾プラスチックフィルムから選択され得る。
本発明はまた、特に、車両の車室内部に設置されるように意図された暖房構造であって、この構造が、輻射パネルであり、暖房構造が、一組の噛み合わされたフィラメントを備え、その特定のフィラメントが、加熱用導電性フィラメントを形成し、加熱用導電性フィラメントが、これらの加熱フィラメントに電流が流れたときに熱を発するように構成されている、暖房構造に関する。
本発明の１つの例示的な実施形態では、基体は、加熱材料としてフィラメントを組み込む伸縮可能な織物であり得る。あるいは、基体は、接触電極として使用されるフィラメントを組み込む伸縮可能な織物又は伸縮可能な編地であり得、抵抗層は表面上に載置されている。抵抗インクは、例えば、積層、スクリーン印刷、又はホットスタンピング及び転写によって織物に付着されている。
基体は、以下のフィラメントの、基体用の非伸縮性フィラメント、電極用の非伸縮性導電性フィラメント、単一ストランド又は多重ストランド銅フィラメント、銅導電性フィラメント、及び機械的強度若しくは製造の容易さの理由からの非導電性フィラメントのうちの、少なくとも１つを有する編まれた構造であり得る。
編まれた構造は、例えば、支持フィラメント、及び電極を形成する導電性フィラメントが伸縮可能ではない場合であっても、編地ステッチの構造により、編まれた構造が伸縮可能になるという利点を有する。非伸縮性の銅フィラメントでは、編地の伸長性は、例えば約１４％である。
本発明の態様のうちの１つによれば、暖房構造は、コネクタから、例えば抵抗層と接触している接触電極に電流を伝える分配電極を備える、電気分配回路を備える。
接触電極及び分配電極は、例えば、銅フィラメントで作製されている。
基体が織られる場合、伸縮可能な特質は、織られた構造の配置によって、すなわち織り技術によって、又は織りに使用されたフィラメントの固有の伸縮性によってのいずれかで得られ得る。
特に、導電性フィラメントの伸長性が生地の主繊維の伸長性と異なる場合、各導体の端部は、生地の内側又は外側で自由に移動できるようにしておく必要がある。
複数の接触電極が分配電極のうちの１つに一緒に接続されている場合、分配電極と接触電極との間の接続は、分配電極を織布緯糸に一体化し、接触電極を織布経糸に一体化することによって、又はその逆によって行われ得る織られた構造の両側の交互の通過によって、電極間の接続が確実になる。
編まれた又は織られた構造の連続した製造プロセスを有するために、接触電極の両側を分配電極に接続し、次いで、接触電極のフィラメントを打ち抜くことにより接触電極のフィラメントを切断することによって、又は電気的接続が中断されなければならない場所で、中断される領域に電気絶縁体を組み込むことによって、これらの接触電極の一部を分配電極に対して電気的に中和することが可能である。
あるいは、各接触電極の端部にコネクタを有するか、又は全ての接触電極を一緒に接続する外部分配電極を有することが可能である。
本発明はさらに、暖房構造を製造するための方法であって、基体を織る又は編むステップと、基体上に、基体とともに織られた又は編まれたフィラメントによって、又は基体上に抵抗層を堆積させることによって形成された加熱領域又は輻射領域を提供するステップと、を含む、方法に関する。
本発明は、例えば、自動車内部の装飾部品を形成する暖房構造を提供することを可能にし、この部品は、複雑な形状である。これらの複雑な表面は、三次元全ての軸に沿った曲率を有する場合がある。
不利な様式では、本発明を用いずに、表面は、表面の粗さ又は厚さの不足を見えるようにするプラスチックフィルム、革、又は織物の層で装飾されてもよい。これは、部品の設計において品質が低いという印象をもたらす。
このような様式で進行することに伴う１つの問題は、暖房構造と装飾表面との間に平滑化材を介在させることによって断熱がもたらされ、それによって、装飾表面の温度が低下し、したがって車室環境に提供される加熱力が低下することである。
低電圧（例えば、５０ボルト未満）下で肯定的な快適性を与えるのに十分な加熱電力（例えば、５００Ｗ／ｍ２より高い）に必要な電力は、装飾層の背後に隠すのが困難な、十分な断面の導電線を必要とする。
本発明は、非常に低いレベルの厚さ欠陥を示し、かつ実質的に知覚できないまま複雑な形状に適合するように伸縮可能な両方である、暖房構造を有することを可能にする。
本発明はさらに、独立して、又は上記と組み合わせて、車両の車室内部に設置されるように意図された暖房構造であって、暖房構造が、少なくとも１つの抵抗層を備え、少なくとも１つの抵抗層が、電流がこの層を通過したときに熱を放出するように構成されており、抵抗層が、基体上に支持されており、この暖房構造が、基体に堅固に固定されており、かつ暖房構造の少なくとも１つの領域内の温度の測定に関与するように構成された、温度センサを備え、温度センサが、電気抵抗を有し、電気抵抗が、第１の勾配で温度とともに電気抵抗が変化する緩やかな変化の第１の区間と、第１の区間の第１の勾配よりも大きい第２の勾配で電気抵抗が変化する急激な変化の第２の区間と、を有する変化の法則に従って、温度に応じて変化し、第２の勾配が、特に、第１の勾配の少なくとも２倍、さらには少なくとも３倍又は５倍大きい、暖房構造に関する。
本発明の態様のうちの１つによれば、第１の区間は、上限温度限界を有し、第２の区間は、この限界が閾値温度を表すように、この温度限界で始まる。
本発明の態様のうちの１つによれば、この閾値温度は、５０°～９０°であり、特に、７０°又は８０°又は９０°に等しい。
本発明の態様のうちの１つによれば、第２の区間は、暖房構造過熱区間と称される。具体的には、温度が閾値温度を超え、この第２の区間内にあるとき、電流が遮断されて暖房構造が保護され、過熱が防止される。したがって、この閾値温度は遮断温度とみなされ得る。
本発明の態様のうちの１つによれば、温度センサは、温度に応じて変化する電気抵抗を有する。
本発明の態様のうちの１つによれば、温度センサは、温度が測定されるべき領域内に延在する少なくとも１つの測定層を備え、この測定層は、領域の温度に応じて可変である電気抵抗を有する。
本発明の態様のうちの１つによれば、この測定層は、ＮＣＴ（Negative Temperature Coefficient、負の温度係数）効果を有する材料、又はＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient、正の温度係数）効果を有する材料で作製されている。
本発明の態様のうちの１つによれば、測定層は、１つの正極及び１つの負極の２つの電気端子を有し、この測定層を形成する材料は、２つの電気端子間のこの層の全範囲にわたって同じである。この材料は、２つの上述の区間を生成することを可能にする特性を有する。この材料は、特に、印刷又はスクリーン印刷によって堆積されたインクである。
本発明の態様のうちの１つによれば、測定層は、１つの正極及び１つの負極の２つの電気端子を有し、この層は、少なくとも２つの異なる材料で形成されており、これらの材料のうちの第１の材料は、第１の区間を生成するように選択されており、これらの材料のうちの第２の材料は、第２の区間を生成するように選択されている。
本発明の態様のうちの１つによれば、測定層は、第１の材料及び第２の材料の交互の領域を有し、電流が電気的に直列のこれらの領域を交互に通過し得る。
本発明の態様のうちの１つによれば、これらの交互の領域は、第１の材料及び第２の材料に対応する異なるインクを受容する。
本発明の態様のうちの１つによれば、第２の区間を生成するために第２の材料を受容する、すなわち過熱の場合に遮断を引き起こす領域は、暖房構造の場所、特に、暖房構造の動作中に過熱状態に最もなりやすい抵抗層の場所に配置されるのが有効である。
本発明の態様のうちの１つによれば、測定層は、第２の材料を受容する領域又は遮断領域を有する蛇行形状を有し、これらの領域は、第１の材料を受容する領域によって互いに分離されている。例えば、これらの遮断領域のうちの２つが蛇行部の２つの屈曲部上に存在し、蛇行部の残りは第１の材料で作製されている。
本発明の態様のうちの１つによれば、測定層は、第１の材料を受容する第１の領域であって、第１の領域が、例えば蛇行形状の、第１の幾何学的プロファイルを有する、第１の領域と、第２の材料を受容する第２の領域であって、第２の領域が、第１の幾何学的プロファイルと平行な、例えば蛇行形状の、第２の幾何学的プロファイルを有する、第２の領域と、を備え得る。換言すれば、第１及び第２のプロファイルは、隣り合って並んだ経路の行き及び戻りである。これらの２つの領域は、直列の２つの抵抗器のように電気的に直列である。２つの領域は、特に、全てそれらの経路に沿って、５ｃｍ未満、特に２ｃｍ未満、特に１ｃｍ未満、だけ離間している。
本発明の態様のうちの１つによれば、測定層は、暖房構造の実質的に同じエリアを覆うように平行な幾何学的プロファイルを有する、電気的に並列に配置された２つの領域又は回路を有し、回路のうちの第１の回路は、第１の区間を実現するように第１の材料の層によって形成されており、回路のうちの第２の回路は、第２の区間を実現するように第２の材料の層によって形成されている。
上記の特徴及び構成のセットは、決して限定的ではないことが理解されよう。本発明のさらなる特徴、詳細、及び利点は、添付の概略図を参照して、以下に記載される詳細な説明、及び非限定的な指示として与えられるいくつかの例示的な実施形態を読むと、より明確に明らかになるであろう。
図１は、本発明の趣旨において暖房構造を形成し、車両の車室３内部に設置されるように設計された輻射パネル１を示す。
輻射パネル１は、抵抗層４を備え、抵抗層４は、電流がこの層４を通過したときに熱を放出するように設計されている。
抵抗層４は、例えば、導電性又は半導電性の粒子が充填されたアクリル塗料である。この導電性フィラーは、例えば、カーボン及びグラファイトフレークの形態をとる。
このパネル１はまた、この抵抗層４に電流を流すために、抵抗層４と電気的に接触するように構成された複数の接触電極６を備える電極アレイ５も備える。
これらの接触電極６は、連続的な電極間の相互距離Ｄ１、Ｄ２、．．．Ｄｉをもって配置されており、この相互距離は可変である。
これらの接触電極６は、説明する例では直線状であり、互いに平行である。
電極アレイ５は、電流を接触電極６に導くように設計された分配電極８を備え、これらの電極８のうちの一方は、例えば正の電気極性の電源９に接続されている。他方の分配電極８は、例えば接地に接続されているなど、他の極性に接続されている。
したがって、電流は、電流を接触電極６に分配する分配電極８を通って流れる。次いで、電流は、他方の分配電極８に接続された接触電極６によって収集される前に抵抗層４に流れる。
いくつかの接触電極６は、１つの同じ分配電極８に接続されている。
分配電極８は、それらの長さの一部にわたって、さらにはその全長にわたって直線状であり、これらの分配電極８に関連付けられた接触電極６は、この関連付けられた分配電極８に対して垂直に接続されている。
ここでは、電極アレイ５は、２つの相互に平行な分配電極８を備え、それらの関連付けられた接触電極６は、これらの２つの分配電極８間に、相互距離Ｄ１、Ｄ２．．．Ｄｉをもって交互に配置されており、相互距離Ｄ１、Ｄ２．．．Ｄｉは、接触電極対間に実質的に均一な電力を維持するように、電極対６間に存在する電圧Ｕ１、Ｕ２．．．Ｕｉの減少に一致して減少する。
２つの分配電極８間に配置された接触電極６であって、これらの接触電極が、接触電極の１つの同じ群１４の一部を形成する、接触電極６は、複数の相互距離値Ｄ１、Ｄ２、．．．Ｄｉを有する。説明する例では、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３＞Ｄ４であり、Ｕ１＞Ｕ２＞Ｕ３＞Ｕ４が、電極６間のそれに対する電圧である。
抵抗層４は、特に、スクリーン印刷によって基体１６上に堆積された層であり、この抵抗層４は、特に、接触電極の群に関連付けられた２つの分配電極８間に延在する。
電極６及び８は、導電性材料、特に金属、例えば導電性粒子、特に銀又は銅の粒子が充填されたインクで作製されている。
説明する例では、接触電極の群に関連付けられた抵抗層４は、連続する略矩形の層である。他の形状も当然考えられる。
１つの同じ群１４の接触電極６は、同じ長さを有する。変形例として、電極６は異なる長さを有してもよい。
図示されていない例では、いくつかの対の分配電極８の対が設けられ得、その場合、接触電極６のいくつかの群１４が存在する。
自動車の車室構成要素１９、特に車両のドアに組み込まれる構成要素には、輻射パネル１が設けられている。いくつかの構成要素が、車室内に設けられ得る。
構成要素１９は、輻射パネルに適用された装飾層を備え得る。装飾層は、例えば、空気に対して不透過性であり得、例えば革で作製されている。
分配電極８は、必要に応じて、例えば直線状部分を接続する１つ以上の丸みを帯びた角を有する、より複雑な形状を有し得る。
説明する例では、群１５の全ての相互距離値Ｕｉが異なる。変形例として、１つの同じ群の特定の相互距離値が同一であることが可能であり、また全てが異なるわけではないことが可能である。
基体は、例えば、シートであってもよいし、布であってもよい。
接触電極６及びそれらに関連する分配電極８は、絡み合った櫛状に配置されている。
一変形例では、暖房構造は、構造が熱接触によって乗客の腕を暖め得る、乗客アームレストである車室の構成要素に使用されている。
説明する例では、基体１６は伸縮可能である。特に、暖房構造の素子は伸縮可能アセンブリを形成し、換言すれば、基体１６、抵抗層４、及び接触電極６は伸縮可能及び可撓性である。
接触電極６は、噛み合わされた、特に織られた又は編まれたフィラメントによって、それぞれ織られた又は編まれた基体１６上に形成されている。
接触電極６を形成する導電性フィラメントは、抵抗層４に接触している。
本発明の別の例では、基体は不織布である。この不織布は、ポリプロピレン繊維及び／又はポリエステル繊維の混合物を含み得る。他の繊維、例えば天然繊維が使用されてもよい。
変形例として、基体１６は、特に伸縮可能フィラメントを有する生地、又は編まれた構造である。
本発明の態様のうちの１つによれば、基体は、可撓性プラスチックシート、又はＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）などの発泡体であり得る。
図３は、特に、車両の車室内部に設置されるように意図された暖房構造３０を示しており、この構造は、輻射パネルであり、暖房構造は、一組の噛み合わされたフィラメントを備え、そのうちの特定のフィラメント３１は、バスバーとも呼ばれる分配電極３２を形成し、他の噛み合わされたフィラメント３３は、接触電極３４を形成する。
電極３２及び３４が上に形成された基体３５は、ここでは、接触電極として使用されたフィラメントを組み込んだ編まれた構造３５であり、抵抗層３６が表面上に載置されている。抵抗インクは、例えば、積層、スクリーン印刷、又はホットスタンピング及び転写によって織物に付着されている。
基体３５は、以下のフィラメントの、基体用の非伸縮性フィラメント、電極用の非伸縮性導電性フィラメント、単一ストランド又は多重ストランド銅フィラメント、銅導電性フィラメント、及び機械的強度若しくは製造の容易さの理由からの非導電性フィラメントのうちの、少なくとも１つを備える。
暖房構造３０は、コネクタから、例えば抵抗層と接触している接触電極３４に電流を伝える分配電極３２を備える、電気分配回路３９を備える。
接触電極３４及び分配電極３２は、例えば、銅フィラメントで作製されている。
基体３５が編まれる場合、伸縮可能な特質は、編まれた構造の配置によって、すなわち編み技術によって、又は編みに使用されたフィラメントの固有の伸縮性によってのいずれかで得られ得る。
特に、導電性フィラメントの伸長性が編地の主繊維の伸長性と異なる場合、各導体の端部は、編地の内側又は外側で自由に移動できるようにしておく必要がある。
一方の分配電極３２に接続する接触電極３４の数をＡとし、各接触電極に使用されているフィラメントの数をＢとし、したがって、分配電極は、Ａ×Ｂの編まれたフィラメントを有する。分配電極の編まれたフィラメントは、接続素子も形成するように編まれている。
編まれた又は織られた構造の連続した製造プロセスを有するために、接触電極３４の両側を分配電極３２に接続し、次いで、図４の領域４１によって表されるように、接触電極のフィラメントを打ち抜くことにより接触電極のフィラメントを切断することによって、又は電気的接続が中断されなければならない場所で、図５に示す領域４２に電気絶縁体を組み込むことによって、これらの接触電極の一部を分配電極に対して電気的に中和することが可能である。図４及び図５は、織られた基体４５を示す。
なお、各接触電極３６の端部にコネクタを有するか、又は全ての接触電極を一緒に接続する外部分配電極を有することが可能である。
分配電極に使用されたフィラメントは、接触電極を形成するために使用されたフィラメント又は加熱フィラメントよりも大きい直径を有する。
加熱フィラメントを使用する場合、抵抗層、例えば抵抗インク層を有することは必須ではない。
図３に示すように、複数の接触電極３４が分配電極３２のうちの１つに一緒に接続されている場合、分配電極３２と接触電極３４との間の接続は、分配電極を織布緯糸に一体化し、接触電極を織布経糸に一体化することによって、又はその逆によって行われ得る。織られた構造の両側の交互の通過によって、電極間の接続が確実になる。
図６は、暖房構造１が、基体１６に堅固に固定されており、かつ暖房構造１の少なくとも１つの領域２０１における温度の測定に関与するように構成された、温度センサ２００を備える、本発明の一実施形態を示す。
温度センサ２００は、温度に応じて変化する電気抵抗を有する。したがって、温度センサ２００は、温度センサ２００の電気抵抗を測定することによって暖房構造１の該領域内の温度測定に達するように構成されており、この抵抗は、暖房構造の該領域２０１内の温度に応じる。
温度センサ２００は、温度が測定されるべき領域２０１内に延在する測定層２０２を備え、この測定層２０２は、領域の温度に応じて可変である電気抵抗を有する。
本発明の態様のうちの１つによれば、この測定層２０２は、ＮＣＴ（負の温度係数）効果を有する材料、又はＰＴＣ（正の温度係数）効果を有する材料で作製されている。
本発明の態様のうちの１つによれば、ＮＴＣ材料は、温度が上昇するとその電気抵抗が低下するという特徴を有する。材料は、例えば、半導電性シリコーンを含み得る。
本発明の態様のうちの１つによれば、ＰＴＣ材料は、温度が上昇するとその電気抵抗が増加するという特徴を有する。特に、抵抗の増加は、閾値温度に到達したときに急上昇し得る。ＰＴＣ材料は、例えば、カーボン系塗料を含み得る。
測定層２０２は、暖房構造の表面積の、特に基体１６の表面積の少なくとも１０％、特に少なくとも２０％、又は３０％、又は４０％を覆う。
測定層２０２は、発熱しやすい暖房構造の領域２０１の上方に延在し、特に、測定層は、この抵抗層４の少なくともいくつかの領域の温度を測定するように、抵抗層と熱的に相互作用するように構成されている。
表面層である測定層２０２は、主に抵抗層に面して、特に測定層の表面積の少なくとも９０％にわたって延在する。
測定層２０２は、４０～２００ミクロンの厚さを有する。
測定層２０２は、この抵抗層の動作において最も発熱しやすい領域内の抵抗層の温度を測定するために選択された形状を有する。
測定層２０２は、蛇行形状を有する。
本発明は、ＰＴＣ材料を使用して抵抗層と熱的に相互作用する温度センサ２００を形成する場合に、抵抗層の温度を制御するための方法であって、方法が、温度閾値（Ｔｃ）が抵抗層４上で局所的又は全体的に超えられたときを検出し、この閾値から開始して、必要に応じて温度調整を作動させるステップを含み、この調整が、特に電力供給の切断、ＰＷＭ調整、供給電圧の低下から選択され得る、方法を提供する。
本発明はまた、ＮＴＣ材料を使用して抵抗層と熱的に相互作用する温度センサを形成する場合に、抵抗層の温度を制御するための方法であって、方法が、パネルの全体の温度を測定するステップと、観察された平均温度に応じて、特にリアルタイムでパネルへの電力供給を制御するステップと、を含む、方法に関する。
図７に見られるように、温度センサ２００は、絶縁層又は絶縁シート２１０によって、基体１６により支持された抵抗層４から電気的に絶縁された測定層２０２を備える。したがって、以下の、例えば不織布などの上述のような基体１６、抵抗層４、絶縁層２１０、及び測定層２０２の順序で存在する。この場合、抵抗層４及び温度センサ２０２は、基体１６の１つの同じ面上に存在する。
本発明の態様のうちの１つによれば、暖房構造は、基体１６、特に織物、熱可塑性物質、不織布を備え、その上に、特に、材料、特にＰＴＣ若しくはＮＴＣ材料の印刷、スクリーン印刷、又は積層によって生成された測定層が存在する。
変形例として、測定層２０２は、材料のフィルム、特に、積層材料を備える。
さらなる変形例として、暖房構造は、特に、織られた又は編まれた織物基体１６を備え、織物基体１６上に、ＮＴＣ又はＰＴＣ特性を有するフィラメントが編まれ／刺繍され／縫い付けられている。
本発明の態様のうちの１つによれば、図８に示すように、抵抗層は基体１６の一方の面上に存在し、温度センサ２００は基体１６の反対側の面上に存在する。この場合、基体、例えば不織布は、ここでは抵抗層４を温度センサ２０２から絶縁するように設計された絶縁層であるため、絶縁層を有する必要はない。
図９に示すように、変形例として、温度センサは、熱電対２３０、又は特に追加の構成要素によって形成された温度プローブを備え、このセンサは、抵抗層４の反対側の面上の基体１６上に載置されるように設計されている。
図１０は、本発明の一実施形態による、この測定層２０２の温度に応じた測定層の概してＲと指定された電気抵抗の展開を示すグラフを示す。
図１０の場合、暖房構造は、抵抗層４を備え、抵抗層４は、電流がこの層を通過したときに熱を放出するように構成されており、抵抗層は、基体１６上に支持されており、この暖房構造は、基体１６に堅固に固定されており、かつ暖房構造の少なくとも１つの領域２０１内の温度の測定に関与するように構成された、温度センサ２００を備える。
温度センサ２００は、電気抵抗を有し、電気抵抗は、第１の勾配で温度とともに電気抵抗が変化する緩やかな変化の第１の区間と、第１の区間の第１の勾配よりも大きい第２の勾配で電気抵抗が変化する急激な変化の第２の区間と、を有する変化の法則に従って、温度に応じて変化し、第２の勾配は、特に、第１の勾配の少なくとも２倍、さらには少なくとも３倍又は５倍大きい。
第１の区間は上限温度限界を有し、第２の区間は、この限界が閾値温度を表すように、この温度限界で始まる。
この閾値温度は４０°～９０°であり、この場合は８０°又は９０°である。
第２の区間は、暖房構造過熱区間と称される。具体的には、温度が閾値温度を超え、この第２の区間内にあるとき、電流が遮断されて暖房構造が保護され、過熱が防止される。したがって、この閾値温度は遮断温度とみなされ得る。
したがって、図１０の例では、抵抗層４上にホットスポットが存在する場合、測定層内のこのスポットにおける抵抗は大幅に増加することとなり、ホットスポットが検出され、構造に供給する電流を遮断するなどの安全機能がトリガされる。
例えば、第１の区間（ＰＴＣプロファイルの勾配が緩やかな区間）では、Ｒ＿７０℃＝１．４＊Ｒ＿５０℃を選択し、第２の区間（ＰＴＣプロファイルの勾配が急な区間）では、Ｒ＿８０℃＝１０＊Ｒ＿５０℃を選択することができる。Ｒ＿５０℃は、５０°における基準抵抗値を示している。第２の区間では、勾配が約７倍大きいことが分かる。
測定層によって検出されるホットスポットが存在しない場合、換言すれば、８０℃を超える温度を有するスポットが存在しない場合、ＰＴＣ効果の第１の区間を用いて平均抵抗を測定することにより、特に熱電対を使用するよりもはるかに正確に平均温度が判定される。
説明する例では、測定層２０２は、特にこの層の電気抵抗を測定することを可能にするように構成された２つの電気端子を有し、この測定層を形成する材料は、２つの電気端子間のこの層２０２の全範囲にわたって同じである。この材料は、２つの上述の区間を生成することを可能にする特性を有し得る。この材料は、特に、印刷又はスクリーン印刷によって堆積されたインクである。
図１１に示す本発明の別の例によれば、測定層２２０は、１つの正極２２１及び１つの負極２２２の２つの電気端子を有し、この層２２０は、２つの異なる材料で形成されており、これらの材料のうちの第１の材料は、第１の区間を生成するように選択されており、これらの材料のうちの第２の材料は、第２の区間を生成するように選択されている。
したがって、測定層２２０は、第１の材料の及び第２の材料のそれぞれの交互の領域２２３及び２２４を、電流が電気的に直列のこれらの領域２２３及び２２４を交互に通過し得るように有する。
これらの交互の領域２２３及び２２４は、第１の材料及び第２の材料に対応する異なるインクを受容する。
第２の区間を生成するために第２の材料を受容する、すなわち過熱の場合に遮断を引き起こす領域２２４は、暖房構造の場所、特に、暖房構造の動作中に過熱状態に最もなりやすい抵抗層の場所に配置されるのが有効である。
測定層２２０は、第２の材料を受容する領域２２４又は遮断領域を有する蛇行形状を有し、これらの領域は、第１の材料を受容する領域２２３によって互いに分離されている。例えば、これらの遮断領域２２４のうちの２つが蛇行部の２つの屈曲部上に存在し、蛇行部の残りは第１の材料で作製されている。
一般に、抵抗層の１つ又は複数の材料は、特に、印刷又はスクリーン印刷によって堆積されたインクである。
図１２は、この測定層２２０の温度に応じた、領域２２３内の測定層のＲ１と指定された電気抵抗の展開を示すグラフである。
図１３は、この測定層２２０の温度に応じた、遮断領域２２４内の測定層のＲ２と指定された電気抵抗の展開を示すグラフである。
Ｒ２のこの曲線は、温度が遮断閾値に到達したとき、変わり目又は切れ目を有する。曲線Ｒ１は、このような変わり目を有していない。
パネル上にホットスポットがない場合、８０℃未満でＲ１＞＞Ｒ２であるため、Ｒｅｑで示される測定された等価抵抗は、Ｒｅｑ≒Ｒ１となり得る。暖房構造上の平均温度は、線形ＰＴＣモデルを用いて計算される。
Ｒ２によって覆われた暖房構造上にホットスポットが存在する場合、Ｒ２＞＞Ｒ１である。例えば、Ｒ２がセンサの表面の２０％を占め、Ｒ１が８０％を占める場合、及びＲ２＝１０＊Ｒ１がホットスポット上にある場合、例えば、Ｒｅｑ＝８０％＊Ｒ１＋２０％＊Ｒ２であり、したがってＲｅｑ＝２．８＊Ｒ１である。
閾値は、以下の、Ｒｅｑが較正された閾値（Ｘ＊Ｒ１）を超える場合にホットスポットが検出されるように、較正され得る：
図１４に示す別の実施形態では、測定層２４０は、第１の材料を受容する第１の領域２４１であって、第１の領域が、蛇行形状の第１の幾何学的プロファイルを有する、第１の領域２４１と、第２の材料を受容する第２の領域２４２であって、第２の領域が、第１の幾何学的プロファイルと平行な蛇行形状の第２の幾何学的プロファイルを有する、第２の領域２４２と、を備え得る。換言すれば、第１のプロファイル及び第２のプロファイルは、隣り合って並んだ経路の往路及び復路行程である。これらの２つの領域２４１及び２４２は、直列の２つの抵抗器のように電気的に直列である。２つの領域２４１及び２４２は、特に、全てそれらの経路に沿って、５ｃｍ未満、特に２ｃｍ未満、特に１ｃｍ未満だけ離間している。
暖房構造上にホットスポットがない場合（８０℃未満の温度）、センサの平均抵抗は、プロファイルＲ１による展開を有し、この平均温度測定は、例えば熱電対を使用して行われる局所温度測定よりも正確である。
ホットスポットが検出された場合（８０℃を超える温度）、Ｒ２は著しく増加し、平均抵抗の計算において支配的になり、平均抵抗がある特定の較正された閾値を超えた場合、ホットスポットが検出されたとみなされ、遮断安全機能が作動される。
図１５に示す別の実施形態では、測定層２５０は、暖房構造の実質的に同じエリアを覆うように平行な幾何学的プロファイルを有する、電気的に並列に配置された２つの領域２５１及び２５２又は回路を有し、回路のうちの第１の回路は、第１の区間を生成するために第１の材料の層によって形成されており、回路のうちの第２の回路は、第２の区間を生成するために第２の材料の層によって形成されている。
この場合、第１の回路２５１のインクはＰＴＣ効果を有し、一方、第２の回路２５２のインクはＮＴＣ効果を有する。この構成を図１６に示す。
Ｒ１及びＲ２は、ホットスポットが検出されない場合、Ｒ２が等価抵抗の最大部分を構成するように（Ｒｅｑ≒Ｒ２＿５０）、Ｒ２＿５０＜＜Ｒ１＿５０となるような次元を有する。
ホットスポットが検出されたとき（例えば７０℃を超えたとき）、Ｒ１が等価抵抗の最大部分となるように（Ｒｅｑ≒Ｒ１＿７０）、Ｒ１＿７０＜＜Ｒ２＿７０となる。
Ｒ１が温度とともに減少するため（ＮＴＣ効果）、ソフトウェア戦略では、Ｒｅｑが較正された閾値未満の場合、ホットスポットの存在が検出されたとみなされる。
変形例として、第１の回路２５１のインクは線形ＮＴＣ効果を有し、第２の回路２５２のインクは遮断閾値を有するＮＴＣ効果を有する。
Claims (10)
- 車両の車室内部に設置されるように意図された暖房構造（１）であって、前記暖房構造（１）が、少なくとも１つの抵抗層を備え、前記少なくとも１つの抵抗層が、電流がこの層を通過したときに熱を放出するように構成されており、前記抵抗層が、基体（１６）上に支持されており、この暖房構造が、前記基体（１６）に堅固に固定されており、かつ前記暖房構造の少なくとも１つの領域（２０１）内の温度の測定に関与するように構成された、温度センサ（２００）を備え、前記温度センサ（２００）が、電気抵抗を有し、前記電気抵抗が、第１の勾配で温度とともに前記電気抵抗が変化する緩やかな変化の第１の区間と、前記第１の区間の前記第１の勾配よりも大きい第２の勾配で前記電気抵抗が変化する急激な変化の第２の区間と、を有する変化の法則に従って、温度に応じて変化し、前記第２の勾配が、特に、前記第１の勾配の少なくとも２倍、さらには少なくとも３倍又は５倍大きい、暖房構造。
- 前記第１の区間が、上限温度限界を有し、前記第２の区間が、この限界が閾値温度を表すように、この温度限界で始まる、請求項１に記載の暖房構造。
- 前記温度センサが、前記温度が測定されるべき前記領域内に延在する少なくとも１つの測定層（２０２）を備え、この測定層が、前記領域の前記温度に応じて可変である電気抵抗を有する、請求項２に記載の暖房構造。
- この測定層が、ＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）効果を有する材料、又はＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）効果を有する材料で作製されている、請求項３に記載の暖房構造。
- 前記測定層が、１つの正極及び１つの負極の２つの電気端子を有し、この測定層を形成する材料が、前記２つの電気端子間のこの層の全範囲にわたって同じである、請求項１から４のいずれか一項に記載の暖房構造。
- 前記測定層（２２０）が、１つの正極及び１つの負極の２つの電気端子を有し、この層が、少なくとも２つの異なる材料で形成されており、これらの材料のうちの第１の材料が、前記第１の区間を生成するように選択されており、これらの材料のうちの第２の材料が、前記第２の区間を生成するように選択されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の暖房構造。
- 前記測定層が、第１の材料及び第２の材料の交互の領域（２２３、２２４）を有し、電流が電気的に直列のこれらの領域を交互に通過し得る、請求項６に記載の暖房構造。
- 前記測定層（２４０）が、前記第１の材料を受容する第１の領域であって、前記第１の領域（２４１）が、例えば蛇行形状の、第１の幾何学的プロファイルを有する、第１の領域と、前記第２の材料を受容する第２の領域であって、前記第２の領域（２４２）が、前記第１の幾何学的プロファイルと平行な、例えば蛇行形状の、第２の幾何学的プロファイルを有する、第２の領域と、を備える、請求項６に記載の暖房構造。換言すれば、前記第１及び第２のプロファイルは、隣り合って並んだ経路の行き及び戻りである。これらの２つの領域は、直列の２つの抵抗器のように電気的に直列である。前記２つの領域は、全てそれらの経路に沿って、特に５ｃｍ未満、特に２ｃｍ未満、特に１ｃｍ未満、離間している。
- 前記測定層が、特に前記暖房構造の実質的に同じエリアを覆うように平行な幾何学的プロファイルを有する、電気的に並列に配置された２つの領域又は回路を有し、前記回路のうちの第１の回路が、前記第１の区間を実現するように第１の材料の層によって形成されており、前記回路のうちの第２の回路が、前記第２の区間を実現するように第２の材料の層によって形成されている、請求項６に記載の暖房構造。
- この測定層が、ＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）効果を有する材料、又はＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）効果を有する材料で作製されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の暖房構造。
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