JP5906974B2 - マトリクス状布 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両用シートに設けられるマトリクス状布に関する。

例えば、車両に搭載されるシートを加温するために、従来より布状ヒータが用いられている。従来における布状ヒータとして、例えば、特開２０１０−１４４３１２号公報（特許文献１）に開示されたものが知られている。該特許文献１では、３層構造を有する発熱布帛が開示されている。

該特許文献１に開示された発熱布帛は、３層構造のうちの上側、及び下側の層については発熱機能を備えておらず、中間層に導電線糸を設け、該導電性糸を通電することにより全体を加温する構成であるので、布帛全体を加温するには好適である。しかし、布帛全体のうち、加温する部位と加温しない部位を選択することが難しい。

特開２０１０−１４４３１２号公報

上述したように、従来における布状ヒータでは、面全体を均一に加温することには適しているものの、必要な箇所を選択して部分的に加温することが難しいという問題があった。

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、面全体のうち必要な箇所を選択することが可能なマトリクス状布を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願発明のマトリクス状布は、第１の繊維層と、第２の繊維層、及び前記第１の繊維層と第２の繊維層の間に配置される中間繊維層の３層構造から構成され、第１の繊維層には第１導電体が設けられ、第２の繊維層には第２導電体が設けられる。更に、中間繊維層には、第１の繊維層に接する面から第２の繊維層に接する面に通じる複数の導電性の連結糸が設けられる。そして、複数の第１導電体のうちの少なくとも一つ、及び複数の第２導電体のうちの少なくとも一つを選択し、第１の導電体と第２の導電体が交差する領域を交差領域として設定する。

本発明に係るマトリクス状布では、第１繊維層と第２繊維層との間に中間繊維層を配置して３層構造とし、第１の繊維層に設けられる第１導電体と第２の繊維層に設けられる第２導電体との組み合わせにより交差領域を設定する。また、中間繊維層には、導電性の連結糸が設けられている。従って、所望の交差領域を通電することにより、連結糸を発熱させて所望の領域を加温することができる。また、交差領域の抵抗を測定することにより、加圧されている領域を検出することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るマトリクス状布を模式的に示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るマトリクス状布の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第１実施形態の変形例に係るマトリクス状布の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係るマトリクス状布を模式的に示す分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係り、圧力により連結糸が撓む様子を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係り、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２実施形態に係り、圧力により複数の連結糸が横方向に接触する様子を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係るマトリクス状布の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第３実施形態に係るマトリクス状布を模式的に示す分解斜視図である。 本発明の第３実施形態に係るマトリクス状布の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第３実施形態の変形例に係るマトリクス状布の動作を示すタイミングチャートである。 本発明に係るマトリクス状布を車両用シートに搭載する例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。

［第１実施形態の説明］
第１実施形態では、マトリクス状布を車両用シートに搭載して該車両用シートを加温する布状ヒータとして使用する例について示す。図１は、本発明の第１実施形態に係るマトリクス状布１の構成を模式的に示す分解斜視図である。

図１に示すように、マトリクス状布１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（選択手段）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（選択手段）８と、列走査選択部７及び行走査選択部８にて選択される任意の領域を発熱させるための電圧を出力する発熱制御部（加温制御手段）１０と、を備えている。

布部９は３層構造を成しており、上層（第１の繊維層）２と、下層（第２の繊維層）３、及び上層２と下層３との間に設けられる中間層（中間繊維層）６を備えている。

上層２は、電気的に絶縁された非導通部（絶縁部）１４と、互いに隔離された複数の帯状の導通部（第１導電体；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通部４１と、互いに隔離された帯状の導通部（第２導電体；図１の例では、４２ａ〜４２ｃの３つ）とを有している。そして、上層２に設けられる導通部４ａ〜４ｃと、下層３に設けられる導通部４２ａ〜４２ｃは、互いに直交するように形成されている。

従って、上層２に設けられる導通部４ａ〜４ｃと、下層３に設けられる導通部４２ａ〜４２ｃが交差する領域（以下、これを「交差領域」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個の交差領域を定義することができる。例えば、導通部４ａと導通部４２ａが交差する交差領域の座標は（１，１）である。

中間層６は、多数の連結糸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つの導通部４ａ〜４ｃのうちの一つ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つの導通部４２ａ〜４２ｃのうちの一つを選択するスイッチ素子を備えている。スイッチ素子としては、例えば、ステッピングリレー等を用いることができる。従って、列走査選択部７により一つの導通部を選択し、行走査選択部８により一つの導通部を選択することにより、所望の座標（１，１）〜（３，３）を選択することができる。

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、予め設定された交差領域が選択された際に、電圧を印加してこの交差領域に電流を流し、この交差領域の連結糸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。

ここで、上述した布部９は、旭化成せんい社のフュージョン（商標）等に代表される三次元立体編み物として構成することができる。また、上層２に設けられる導通部４ａ〜４ｃ、下層に設けられる導通部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。

炭素系材料の例としては、カーボンからなる繊維体、例えば、東レ社製のトレカ（商標）、大阪ガスケミカル社製のドナカーボ（商標）のように一般に市販されているものの他、炭素繊維、炭素粉末等を混入し紡糸した繊維等を用いることができる。

一方、導電材として用いる粒子の例としては、カーボンブラック、ケッチェンブラック等の炭素系粉末、炭素系繊維、鉄、アルミニウム等の金属微粒子があり、更に半導電性微粒子として酸化錫（ＳｎＯ2）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が挙げられる。これらの材料単体でできているもの、表面に蒸着、塗布等で被覆したもの、芯材として使用し表面を別の材料で被服したもの等を用いることができる。例えば、芯となる導電性を有する繊維表面に他の高分子をコーティングしたものを用いることや、芯となる繊維表面に導体をコーティングしたもの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、繊維強度を高めることが可能となる。

これらのうちで、市場での入手の容易性、比重等の点から炭素繊維、或いは炭素粉末を使用することが望ましい。導電性の素材は単一の素材からなることも、複数の素材からなることも特に制限はない。

また、上層２の導通部４ａ〜４ｃ、及び下層３の導通部４２ａ〜４２ｃを形成する材料としては、繊維様のものに限らず一面に均一に導電塗料等を塗布して形成することも可能である。導電塗料の例としては、藤倉化成製ドータイト（商標）等が挙げられる。

また、上層２に設けられる非導通部１４、及び下層３に設けられる非導通部４１は、一般の繊維が用いられる。これらの一般の繊維には、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、共重合成分を含むポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリル等の汎用樹脂からなる繊維を単独あるいは混合して用いることが、コストや実用性の点から好ましい。

導電性高分子繊維を用いて十分な発熱機能を得るための中間層６の連結糸４３の抵抗率の範囲は、１０^−３〜１０^２［Ω・ｃｍ］の範囲のものを用いるのが好ましい。これは、導電性高分子繊維を織物や編み物とした際に、導電性高分子繊維は抵抗体として働くことになり、抵抗が小さすぎると導通部４、４２が発熱することになり、任意の部位を暖めることから外れてしまうからである。一方、抵抗が大きすぎると、発熱のための電流が流れにくくなってしまい、十分な発熱が得られない。より好ましい範囲としては、抵抗率を１０^−２〜１０^１［Ω・ｃｍ］の範囲とすることで、より効率的に中間層６の発熱機能を発現することができる。

次に、本実施形態に係るマトリクス状布の作用を、図２に示すタイミングチャートを参照して説明する。本実施形態では、図２（ａ）に示すように、座標で決まる交差領域を時系列的に順次変更し、加温対象となる交差領域が選択された際に、この交差領域を通電することにより、該交差領域に対応する中間層６を加温する処理を行う。以下、詳細に説明する。

外部より出力される選択制御信号が列走査選択部７、及び行走査選択部８に供給されると、列走査選択部７にて選択する導通部（４ａ〜４ｃ）、及び行走査選択部８にて選択する導通部（４２ａ〜４２ｃ）が時系列的に順次変更され、図２（ａ）に示すように、座標（１，２）、（１，２）、・・・（３，３）の順に逐次交差領域が選択される。そして、発熱制御部１０は、布部９上の加温したい部位に対応する座標が選択された際に、導通部を通電する。図２に示す例では、座標（１，２）、及び座標（３，３）に対応する交差領域を通電する例を示している（図２（ｂ）参照）。

すると、図２（ｃ）に示すように、座標（１，２）が選択された際に、この座標（１，２）に対応する導通部４ｂ、導通部４２ａ（図１参照）が通電して、この交差領域に対応する中間層６の連結糸４３に電流が流れ、該連結糸４３が発熱する。即ち、座標（１，２）に対応する交差領域が加温される。従って、図２（ｃ）に示すように、座標（１，２）に対応する中間層６の温度が上昇する。同様に、図２（ｄ）に示すように、座標（３，３）に対応する中間層６の温度が上昇する。この際、図２（ｂ）に示すように、座標（１，２）に通電する際の電流と、座標（３，３）に通電する際の電流が異なっており、座標（３，３）に通電する電流の方が大きく設定されているので、座標（３，３）に対応する中間層６の方が、座標（１，２）に対応する中間層６よりも発熱温度が高くなっている。

従って、マトリクス状に設定した複数の交差領域のうち、加温したい交差領域にのみ電流を流して通電し、この領域の温度を上昇させることができ、更には、通電する際の電流の大きさを変更することにより、加温する温度の高低を制御することができる。

また、上述の実施形態では、図２（ａ）に示したように、全ての座標（１，１）〜（３，３）に対応する交差領域を順次選択する例について説明したが、加温対象となる交差領域のみを選択して通電するようにすることもできる。

図３は、加温対象となる交差領域のみを選択して通電する際の処理手順を示すタイミングチャートであり、図３（ａ）に示すように、座標（１，２）、及び座標（３，３）のみを交互に選択している。そして、座標が選択される毎に通電し（図３（ｂ）参照）、各座標（１，２）、（３，３）に対応する中間層６の連結糸４３を加温している。その結果、図３（ｃ）に示すように、座標（１，２）に対応する交差領域を加温することができ、図３（ｄ）に示すように、座標（３，３）に対応する交差領域を加温することができる。なお、この場合においても、座標（３，３）が選択された際に流れる電流の方が、座標（１，２）が選択された際に流れる電流よりも大きくなるように制御しているので、座標（３，３）に対応する選択領域の方が加温時の温度が高くなっている。

このようにして、第１実施形態に係るマトリクス状布１では、布部９全体を複数列（この場合は３列）、及び複数行（この場合は３行）に分割し、各列と各行で選択される領域を交差領域とし、所望の交差領域の連結糸４３のみが通電するように、発熱制御部１０による電圧出力を制御することができる。

そして、中間層６に設けられる連結糸４３は、上層２の導通部と下層３の導通部に対して電気的に接続されるので、通電されている交差領域に対応する中間層６のみが発熱し、この部位となる布部９が加温されることになる。従って、発熱制御部１０により通電する領域を適宜設定することにより、布部９全体の領域のうち、所望する部位を選択的に加温することが可能となる。

なお、上述した実施形態では、上層２に３つの導通部４ａ〜４ｃを設け、下層３に３つの導通部４２ａ〜４２ｃを設け、布部９全体を３行、３列のマトリクスに区分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、３行、３列以外の複数行、複数列に設定することも可能である。

また、上述した実施形態では、座標（１，２）、及び（３，３）の２つの交差領域を加温する例について説明したが、本発明は、２つの交差領域に限定されず、１以上の交差領域を適宜設定して加温することが可能である。

また、上述した実施形態では、導通部４ａ〜４ｃ（第１導電体）と導通部４２ａ〜４２ｃ（第２導電体）が互いに直交して配置される例について説明したが、本発明で示す「交差」とは、直角に交差することに限定されるものではなく、互いに若干の角度を持って交差する場合を含むものである。

［第２実施形態の説明］
次に、本発明に係るマトリクス状布の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、マトリクス状布の中間層６に設けられる連結糸４３の抵抗を測定することにより、布部全体のうち、どの部位に圧力が加えられているかを検出する。即ち、マトリクス状布を感圧センサとして用いる例である。以下、詳細に説明する。

図４は、本発明の第２実施形態に係るマトリクス状布２１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、マトリクス状布２１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、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（加圧状態検出手段）１１と、を備えている。

布部９は、前述した第１実施形態（図１参照）と同一構成であるので、同一符号を付して構成説明を省略する。また、列走査選択部７、及び行走査選択部８についても前述した第１実施形態と同一構成であるので、説明を省略する。

圧力検出制御部１１は、上層２に設けられる３つの導通部４ａ〜４ｃのうちの一つ、及び下層３に設けられる３つの導通部４２ａ〜４２ｃのうちの一つが選択された際に、選択された導通部に電圧を印加し、このとき流れる電流との関係に基づいて、抵抗を測定し測定した抵抗に基づいて圧力を検出する制御を行う。即ち、第２実施形態に係るマトリクス状布２１は、布部９に圧力が加えられた場合に、圧力が加えられた部位を検出する感圧センサとして用いることができる。また、圧力検出制御部１１は、交差領域の抵抗を測定する抵抗測定手段として機能する。

以下、マトリクス状布２１が感圧センサとして機能する原理について、図５〜図７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アナログ的に変化する。図５は、布部９に圧力が加えられたことにより、中間層６が圧縮されて変形し、上層２の導通部４、及び下層３の導通部４２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の導通部４と、下層３の導通部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通部４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通部４２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。

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。

本実施形態では、連結糸４３の長さＬ［ｍｍ］と、布部９に加えられる圧力Ｐ［Ｐａ］との関係を下記（１）式で示す。

Ｌ＝αＰ …（１）
なお、（１）式に示すαは係数［ｍｍ／Ｐａ］であり、おおよそ布部９の圧縮方向のバネ定数の逆数に対応する数値となる。

このときの長さＬと抵抗Ｒとの関係は、抵抗Ｒの関数として、下記（２）式で示すことができる。圧力印加時には、Ｌ’はＬより短くなり、また、図７の符号Ｐ３に示すように、複数本の連結糸４３が中央部で接触することにより断面積ＳがＳ’（Ｓ’＞Ｓ）となるため、抵抗Ｒの値は小さくなる。

Ｒ＝ρＬ／Ｓ …（２）
ここで、Ｒ：抵抗［ＫΩ］、ρ：抵抗率［Ω・ｍｍ］、Ｌ：長さ［ｍｍ］、Ｓ：断面積［ｍｍ］である。

実際にはこれらの抵抗Ｒの変化はそれぞれが独立して起こるのではなく、同時に連続的に変形していく。それにより、最終的な出力としては、図６に示すように抵抗が変化し、ひいては圧力センサとして機能することになる。図６に示す特性データは、図４に示した圧力検出制御部１１に記憶されている。

ここで、図４に示す導通部４ａ〜４ｃ、４２ａ〜４２ｃとしては、感圧センサとしての感度低下を防ぐために、通常中間層６の連結糸４３よりも抵抗率が低い素材を用いることが好ましい。

次に、第２実施形態に係るマトリクス状布２１の作用を、図８に示すタイミングチャートを参照して説明する。

図８は、マトリクス状布１を感圧センサとして機能させた場合の、圧力検知結果の一例を示す説明図である。圧力検出制御部１１は、図８（ａ）に示すように座標（１，１）から（３，３）まで順次選択して電圧を印加し、このときに流れる電流を測定し、電流と電圧との関係から各座標に対応する交差領域毎の抵抗Ｒを求める。そして、求めた抵抗Ｒに基づいて距離Ｌを求め、更に、前述した（１）式を用いて圧力Ｐを求める。

そして、例えば座標（１，２）、及び座標（３，３）に圧力が加えられている場合には、図８（ｂ）に示すように、この座標（１，２）、（３，３）が選択された際に、圧力が検出されることになり、布部９全体の領域のうち、圧力が加えられている領域、及び圧力の大きさを検出することができる。

このようにして、第２実施形態に係るマトリクス状布２１では、布部９全体を複数列（この場合は３列）、及び複数行（この場合は３行）に区分し、各列と各行で選択される領域を交差領域とし、各交差領域に設けられる連結糸４３を逐次通電させる。そして、連結糸４３は、加えられる圧力の大きさに応じて上層２、及び下層３との接触位置が変化し、これに応じて抵抗Ｒが変化するので、通電時の電圧と電流の関係から抵抗Ｒを求め、更に圧力Ｐ［Ｐａ］を算出する。従って、布部９に加えられる部分的な圧力を検出することが可能となり、圧力センサとして機能させることができる。

なお、上述した実施形態では、上層２に３つの導通部４ａ〜４ｃを設け、下層３に３つの導通部４２ａ〜４２ｃを設け、布部９全体を３行、３列のマトリクスに区分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、３行、３列以外の複数行、複数列に設定することも可能である。区分する交差領域が多いほど、圧力検出の精度が向上する。

［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。第３実施形態では、マトリクス状布を第２実施形態で示したように感圧センサとして機能させて布部全体の領域のうち圧力が加えられている領域を検出し、更に、マトリクス状布をヒータとして機能させて圧力が加えられている領域を加温する。以下、詳細に説明する。

図９は、本発明の第３実施形態に係るマトリクス状布３１の構成を模式的に示す分解斜視図である。図９に示すように、マトリクス状布３１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、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１１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１１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、前述した第１実施形態（図１参照）と同一構成であるので、同一符号を付して構成説明を省略する。また、列走査選択部７、行走査選択部８、圧力検出制御部１１、及び発熱制御部１０についても前述した第１，第２実施形態と同一構成であるので、詳細な説明を省略する。

動作切替部１３は、予め設定した切り替え時間毎に、圧力検出制御部１１と発熱制御部１０を逐次切り替える操作を行う。

次に、第３実施形態に係るマトリクス状布３１の作用を、図１０に示すタイミングチャートを参照して説明する。

図１０は、マトリクス状布３１を感圧センサとして機能させることにより、布部９全体の領域のうち圧力が加えられている領域を検出し、更に、マトリクス状布３１を布状ヒータとして機能させることにより、圧力が加えられている領域を加温する制御を行う際の動作を示している。

列走査選択部７、及び行走査選択部８は、外部より供給される選択信号により、座標（１，１）〜（３，３）を所定時間（第１の所定時間）毎に順次切り替える。従って、図１０（ａ）に示すように、座標（１，１）、（１，２）・・・の順に交差領域が順次選択される。また、動作切替部１３は、一つの座標が選択されている時間内において、圧力検出制御部１１と発熱制御部１０に接続する時間を区分して切り替える。具体的には、図１０（ｂ），（ｃ）に示すように、圧力を検出する時間帯（第２の所定時間）と、通電する時間帯（第３の所定時間）を順次切り替える。

そして、発熱制御部１０は、各座標で示される交差領域のうち圧力が加えられていることが検出されている交差領域に対して電圧を印加し、この交差領域の連結糸４３を通電して発熱させる。具体的には、図１０（ｄ）に示すように、圧力検出制御部１１では、座標（１，２）、及び座標（３，３）にて圧力が検出されるので、図１０（ｅ）に示すように、座標（１，１）、（３，３）に対応する交差領域を通電して発熱させる。

その結果、図１０（ｆ）に示すように座標（１，２）に対応する交差領域が加温され、且つ、図１０（ｇ）に示すように座標（３，３）に対応する交差領域が加温される。この際、圧力の検出値が大きい程、通電電流を大きくすることにより、発熱温度を高くする。具体的には、図１０（ｄ）に示すように、座標（１，２）よりも座標（３，３）の方が圧力が大きいので、図１０（ｅ）に示すように、座標（３，３）の通電電流を座標（１，２）よりも大きくして発熱温度を高くする。

つまり、加圧状態に応じて通電電流を制御することにより、より圧力の大きい領域をより高い温度となるように制御している。なお、圧力の大きい領域の通電時間を長く設定することにより、より高い温度となるように制御することも可能である。

このようにして、第３実施形態に係るマトリクス状布３１では、上層２の導通部４ａ〜４ｃと、下層３の導通部４２ａ〜４２ｃの組み合わせで選択される各座標（１，１）〜（３，３）に対応する各交差領域の圧力を検出し、圧力が検出されている交差領域に電圧を印加することにより、圧力が検出されている交差領域のみを加温するように制御する。従って、例えば、図１２に示すようにマトリクス状布３１を車両用シート３０に搭載する場合には、乗員による圧力が加えられている領域を選択的に加温することができることになり、乗員に適した加温制御が可能となる。また、圧力が検出されていない領域は加温されないので、消費電力を削減することができる。

また、各交差領域を時分割で選択し、更に、選択されている時間内（第１の所定時間内）にて交差領域の圧力状態を検出し（第２の所定時間）、更に圧力が検出されている場合にはこの交差領域を加温する（第３の所定時間）ので、列走査選択部７、及び行走査選択部８の切り替え回数を削減でき、制御性を向上させることができる。

更に、検出される圧力の大きさ（加圧状態）に応じて、通電電流、或いは通電時間を制御するので、圧力の大きさに応じた加温制御が可能となる。

次に、第３実施形態の変形例について説明する。図１１は、変形例に係るマトリクス状布３１の動作を示すタイミングチャートである。該変形例では、図１１（ａ）に示すように、初めにマトリクス状布３１を圧力センサとして機能させて座標（１，１）〜（３，３）のうち、圧力が加えられている領域を検出する。

その後、図１１（ｂ）に示すように、例えば、座標（１，２）及び（３，３）にて圧力が検出された場合には、図１１（ｃ）に示すように、座標（１，２）及び（３，３）に対応する交差領域を通電して発熱させる。その結果、図１１（ｄ）に示すように、座標（１，２）に対応する交差領域の温度が上昇し、且つ、図１１（ｅ）に示すように、座標（３，３）に対応する交差領域の温度が上昇する。

このように、変形例に係るマトリクス状布３１においても、図１０に示した第３実施形態と同様に、布部９全体のうち圧力が検出されている領域のみを選択的に加温することができる。従って、車両用シート３０に搭載した場合には乗員による圧力が加えられている領域を加温し、それ以外の領域は加温されないので、消費電力を削減することが可能となる。

以上、本発明のマトリクス状布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、上述した実施形態では、マトリクス状布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、病院や介護施設等で、ベッドのシーツとして用いることで、圧力が加えられている領域を検出しつつ、特定の部位のみ暖める用途に用いることも可能である。

また、上述した各実施形態では、３行、３列の交差領域を設定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複数行、複数列とすることが可能である。

本発明は、圧力が加えられている領域を特定し、この領域を選択的に加温することに利用することができる。

１，２１，３１ マトリクス状布
２ 上層
３ 下層
４（４ａ〜４ｃ） 導通部
６ 中間層
７ 列走査選択部（選択手段）
８ 行走査選択部（選択手段）
９ 布部
１０ 発熱制御部
１１ 圧力検出制御部
１３ 動作切替部
１４ 非導通部
３０ 車両用シート
４１（４２ａ〜４２ｃ） 導通部
４３，４３ａ，４３ｂ 連結糸

Claims (15)

1. 第１の繊維層と、第２の繊維層、及び前記第１の繊維層と第２の繊維層の間に配置される中間繊維層の３層構造からなるマトリクス状布であって、
   前記第１の繊維層は、選択された部位に配置される複数の第１導電体と、それ以外の部位に配置される絶縁性を有する絶縁部と、を含み、
   前記第２の繊維層は、選択された部位に配置される複数の第２導電体と、それ以外の部位に配置される絶縁性を有する絶縁部と、を含み、
   前記中間繊維層は、前記第１の繊維層に接する面から第２の繊維層に接する面に通じる複数の導電性の連結糸を含み、
   前記連結糸は、前記第１導電体と少なくとも一つの前記第２導電体を連結し、
   更に、前記複数の第１導電体のうちの少なくとも一つ、及び前記複数の第２導電体のうちの少なくとも一つを選択し、前記第１の導電体と第２の導電体が交差する領域を交差領域として設定する選択手段を備えることを特徴とするマトリクス状布。
2. 前記第１導電体は、帯状形状をなし、前記第２導電体は、帯状形状で前記第１導電体と交差する方向に配置されることを特徴とする請求項１に記載のマトリクス状布。
3. 前記選択手段により選択された第１導電体と第２導電体との間に電圧を印加して、前記選択された第１導電体と、選択された第２導電体と、が交差する交差領域に対応する中間繊維層の連結糸を通電し、前記交差領域に対応する連結糸を発熱させる加温制御手段を更に備えたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のマトリクス状布。
4. 前記連結糸は、上下方向を向く圧力が加えられた際に、圧力の大きさに応じて湾曲し、前記第１導電部との接触部位、及び前記第２導電部との接触位置のうちの少なくとも一方が変化することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のマトリクス状布。
5. 各第１導電体と第２導電体の組み合わせで設定される交差領域の電気抵抗を測定する抵抗測定手段と、
   前記抵抗測定手段で測定される電気抵抗に基づいて前記交差領域の加圧状態を検出する加圧状態検出手段と、を更に備え、
   前記選択手段は、一つの前記第１導電体、及び一つの前記第２導電体を順次設定し、
   前記加圧状態検出手段は、設定された第１導電体と第２導電体で設定される交差領域の加圧状態を順次検出し、
   前記加温制御手段は、前記加圧状態検出手段にて加圧されていることが検出された交差領域に対応する第１導電体、及び第２導電体を通電してこの交差領域に対応する前記連結糸を発熱させることを特徴とする請求項３に記載のマトリクス状布。
6. 前記選択手段は、前記各交差領域を選択する時間を第１の所定時間に設定し、且つ、前記第１の所定時間を第２の所定時間と第３の所定時間に区分し、
   前記加圧状態検出手段は、前記第１の所定時間に交差領域の加圧状態を検出し、
   前記加温制御手段は、加圧されていることが検出された交差領域について、前記第３の所定時間に該交差領域に対応する連結糸を発熱させることを特徴とする請求項５に記載のマトリクス状布。
7. 前記加温制御手段は、前記加圧状態検出手段にて検出される加圧状態に応じて、前記第１導電体及び第２導電体に通電する通電電流、及び通電時間のうちの少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項５または請求項６のいずれかに記載のマトリクス状布。
8. 前記選択手段は、一つの前記第１導電体、及び一つの前記第２導電体を順次選択し、
   各第１導電体と第２導電体の組み合わせで設定される交差領域の電気抵抗を測定する抵抗測定手段と、
   前記抵抗測定手段で測定される電気抵抗に基づいて布全体のうちの加圧されている交差領域を検出する加圧状態検出手段と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のマトリクス状布。
9. 前記連結糸は、導電性高分子繊維からなることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のマトリクス状布。
10. 前記導電性高分子繊維は、半導体を含んでなることを特徴とする請求項９に記載のマトリクス状布。
11. 前記導電性高分子繊維は、導電性高分子を含んでなることを特徴とする請求項９に記載のマトリクス状布。
12. 前記導電性高分子繊維は、カーボンを含んでなることを特徴とする請求項９に記載のマトリクス状布。
13. 前記導電性高分子繊維は、芯となる導電性を有する繊維表面に、他の高分子がコーティングされたことを特徴とする請求項９に記載のマトリクス状布。
14. 前記導電性高分子繊維は、芯となる繊維表面に導体がコーティングされたことを特徴とする請求項９に記載のマトリクス状布。
15. 前記導電性高分子繊維の電気抵抗率は、１０^−３〜１０^２［Ω・ｃｍ］の範囲であることを特徴とする請求項９に記載のマトリクス状布。

Images