JP6609094B2

JP6609094B2 - 採暖装置及び車両用座席

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Publication number: JP6609094B2
Application number: JP2014108694A
Authority: JP
Inventors: 京市村松; 典栄森下
Original assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Current assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2034-05-27
Also published as: JP2015224809A

Description

本発明は、例えば、車両用座席など、車両内に取付けられて暖房を行う採暖装置と車両用座席に関するものである。

従来より、例えば、電気毛布や電気カーペットにおいては、抵抗加熱を行う発熱線と、温度検知のための温度検知線が配設されたものが知られている（例えば、特許文献１〜３等参照）。この温度検知線は、Ｎｉ線等からなるもので、温度変化による抵抗値変化を検知することで温度検知を行うものである（例えば、特許文献４，５等参照）。

また、本発明と直接は関係しないが、関連する技術として、例えば、特許文献６，７等を参照することができる。

特開平４−３６６５８２公報：松下電器産業特開平７−１４２１４９公報：ダイキン工業特公平６−３２２６４公報：松下電器産業特開２０１１−１７１２５４公報：クラベ特開２０１１−１４１２５５公報：クラベ特許第４２０２０７１号公報：クラベ国際公開ＷＯ２０１１／００１９５３公報：クラベ

しかしながら、上記のような温度検知線を使用した採暖装置は、実際には市場で目にすることは殆ど無い状態である。その理由の１つとして、温度検知線によって検出した温度と、実際に使用者が受ける温度に乖離が見られ、快適な温度制御をすることが難しいことが挙げられる。例えば、温度検知線と発熱線が近過ぎる場合は、使用者が快適な暖かさを受ける前に温度検知線が所定の制御温度に達してしまうことになり、所謂早切れ状態となってしまう。また、温度検知線と発熱線が遠過ぎる場合は、発熱線が充分な温度に達しているにもかかわらず温度検知線は所定の制御温度に達せず、所謂過熱状態となってしまう。昨今の採暖装置では、高性能化の一つとして、電源投入後に即時に所定温度まで到達することが求められており、その対策として、発熱線を密な蛇行形状に配設している。そのため、発熱線の蛇行形状の間全てに温度検知線を入り込ませると、発熱線と温度検知線の間隔が近過ぎるようになり、所謂早切れ状態を引き起こしてしまうことになる。また、別の対策として、発熱線を複数の並列回路とすることがある。並列回路になっていると、断線や熱暴走といった不具合が起こった場合にも各並列回路ごとの不具合となり、不具合の無い並列回路は通常通りに通電されて加熱することになるため、全ての並列回路が網羅されるように温度検知をする必要がある。一方で、発熱線は密な蛇行形状に配設されているので、全ての並列回路が網羅されるように温度検知線を配設することが困難であった。

本発明はこのような従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、温度の検知と制御を正確且つ確実に行うことが可能な採暖装置を提供することにある。

前記目的を達成するべく、本発明による採暖装置は、基材と、発熱線と、温度検知線を有し、上記発熱線及び上記温度検知線が上記基材上に配設されている採暖装置において、上記温度検知線が単線であり、上記温度検知線と上記発熱線、上記温度検知線同士、及び、上記発熱線同士が交差しないように配設されており、
上記発熱線が蛇行形状で配設されている部分を有し、上記発熱線における複数の蛇行形状おきに入り込むようにして上記温度検知線が蛇行形状で配設されていることを特徴とするものである。
また、本発明による他の採暖装置は、基材と、発熱線と、温度検知線を有し、上記発熱線及び上記温度検知線が上記基材上に配設されている採暖装置において、上記温度検知線が単線であり、上記温度検知線と上記発熱線、上記温度検知線同士、及び、上記発熱線同士が交差しないように配設されており、上記発熱線が蛇行形状で配設されているとともに、複数の並列回路を構成しており、上記発熱線における１つの並列回路ともう１つの並列回路の間に入り込むようにして上記温度検知線が蛇行形状で配設されていることを特徴とするものである。
また、上記発熱線及び上記温度検知線の上記基材上への配設において、最外側に上記発熱線が配設され、次外側に上記温度検知線が配設されていることが考えられる。
また、上記発熱線及び上記温度検知線の上記基材上への配設において、最外側に上記温度検知線が配設されていることが考えられる。
また、上記温度検知線が発熱線の間に入り込むようにして蛇行形状で配設されている部分においては、上記発熱線同士の間隔と上記発熱線と上記温度検知線の間隔が略同一であることが考えられる。
また、本発明による車両用座席は、表皮とパットを有し、上記表皮と上記パットの間に上記の採暖装置が配置されたものである。

本発明によれば、発熱線を密な蛇行形状に配設したり、複数の並列回路で配設したりしても、要所要所に温度検知線が存在することなり、充分にその温度を測定できるようになる。また、発熱線と温度検知線の間隔を好適な範囲とすることができ、早切れ状態や過熱状態となることがなく、温度の検知と制御を正確且つ確実に行うことが可能となる。従って、使用者が不快を覚えることの無い快適な採暖装置を提供することができる。また、温度検知線の長さを長く取ることができるため、検知素線の抵抗値を高くでき、抵抗値変化量を大きくすることができ、その結果、検知精度を高くすることができる。

実施例（本発明の実施の形態）による採暖装置を示す平面図である。実施例の試験方法を説明する図であり、採暖装置における温度測定箇所を示す平面図である。実施例による昇温特性測定の結果を示す時間−温度グラフである。実施例による断熱試験の結果を示す時間−温度グラフである。他の実施例による採暖装置を示す平面図である。他の実施例の試験方法を説明する図であり、採暖装置における温度測定箇所を示す平面図である。他の実施例による昇温特性測定の結果を示す時間−温度グラフである。他の実施例による断熱試験の結果を示す時間−温度グラフである。比較例による採暖装置を示す平面図である。比較例の試験方法を説明する図であり、採暖装置における温度測定箇所を示す平面図である。比較例による昇温特性測定の結果を示す時間−温度グラフである。本発明による採暖装置を車両用座席に組み込んだ状態を示す一部切欠斜視図である試験方法を説明する図であり、車両用座席における温度測定箇所を示す平面図である。

以下、図１を参照して本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態は、本発明による採暖装置を車両用座席に適用させたことを想定した例を示すものである。

図１に示すように、採暖装置２１は、不織布からなる基材１上に、発熱線３と温度検知線５が蛇行形状で配設されている。基材１を構成する不織布は、低融点ポリエステルを鞘成分とする芯鞘構造を有する熱融着性繊維１０％と、難燃性ポリエステル繊維からなる難燃性繊維９０％とを混合させたものであり、目付１５０ｇ／ｍ^２，厚さ０．６ｍｍとなっている。発熱線３は、外径約０．２ｍｍの芳香族ポリアミド繊維束なる芯材の外周に、素線径０．０８ｍｍの錫メッキ錫入り銅合金線からなる６本の導体素線を引き揃えて巻回し、その外周に、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体からなる絶縁体層を０．１５ｍｍの肉厚で押出被覆し、その外周に、ポリエチレン樹脂からなる熱融着層を０．２ｍｍの肉厚で押出被覆したものである。また、発熱線は３系統の並列回路（３ａ，３ｂ，３ｃ）から構成されている。温度検知線５は、外径約０．２ｍｍの芳香族ポリアミド繊維束なる芯材の外周に、素線径０．０８ｍｍのニッケル線からなる２本の検知素線を引き揃えて巻回し、その外周に、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体からなる絶縁体層を０．１５ｍｍの肉厚で押出被覆し、その外周に、ポリエチレン樹脂からなる熱融着層を０．２ｍｍの肉厚で押出被覆したものである。温度検知線の抵抗値は、４９２．６Ω（２０℃）となっている。

本発明においては、温度検知線５は単線であることが好ましく、複数で使用しないことが好ましい。温度検知線５は、検知素線の抵抗値変化を検知するため、検知素線の抵抗値をある程度高くしないと抵抗値変化量も小さくなってしまい、検知精度が低下してしまうことになる。そのため、温度検知線の長さをなるべく長く取ることで検知素線の長さを長くし、検知素線の抵抗値を高くすることが必要になる。温度検知線５を複数使用すると、その分１本当たりの検知素線の長さは短くなってしまうことから、単線として検知素線の長さを長く取ることが好ましい。また、温度検知線５と発熱線３、温度検知線５同士、及び、発熱線３同士が交差しないように配設することが好ましい。交差部分が生じるとその部分で応力集中が生じ、検知素線や発熱素線の断線が起こり易くなる。また、温度検知線５と発熱線３が交差するということは、温度検知線５と発熱線３が近接すると言うことになるので、使用者が快適な暖かさを受ける前に温度検知線が所定の制御温度に達してしまうことになり、所謂早切れ状態となってしまうことにつながる。また、発熱線３同士が交差すると、その部分のみ発熱量と放熱量のバランスが変わることになるので、部分的な異常加熱を引き起こす可能性がある。

また、本実施の形態による採暖装置２１は、３つの採暖部２３が、４つの連結部２５で連結された形状であるため、基材１もそれに対応した形状となっている。

ここで、採暖部２３における発熱線３が蛇行形状で配設されている部分においては、発熱線３同士の間隔は６ｍｍとなっている。また、採暖部２３における発熱線３が蛇行形状で配設されている部分においては、発熱線３と温度検知線５の間隔が６ｍｍとなっている。連結部２５における発熱線３が蛇行形状で配設されている部分においては、発熱線３同士の間隔は１０ｍｍとなっている。また、連結部２５における発熱線３が蛇行形状で配設されている部分においては、発熱線３と温度検知線５の間隔が１０ｍｍとなっている。

発熱線３と温度検知線５の間隔が、３ｍｍ〜９ｍｍであることが好ましい。３ｍｍ未満であると、発熱線３と温度検知線５の間隔が近過ぎ、使用者が快適な暖かさを受ける前に温度検知線５が所定の制御温度に達してしまうことになり、所謂早切れ状態となってしまう。また、９ｍｍを超えると、発熱線３と温度検知線５の間隔が遠過ぎ、発熱線３が充分な温度に達しているにもかかわらず温度検知線５は所定の制御温度に達せず、所謂過熱状態となってしまう。特に、採暖部２３においては、発熱線３と温度検知線５の間隔が、４ｍｍ〜７ｍｍであることが好ましい。特に、本発明による採暖装置２１を図１６に示すように車両用座席４１に適用した場合、着座者の荷重によって車両用座席４１のパット４５が変形し、それに追従して採暖装置２１の基材１も伸縮することになる。その場合、発熱線３と温度検知線５の間隔も若干変化することになるが、発熱線３と温度検知線５の間隔が、３ｍｍ〜９ｍｍであれば、この間隔の変化も温度制御に影響を与えない範囲に抑えることができる。なお、発熱線３と温度検知線５の間隔とは、中心間の間隔ではなく、発熱線３の最外部と温度検知線５の最外部との最短距離のことを示す。

連結部２５における発熱線３と温度検知線５の間隔が、採暖部２３における発熱線３と温度検知線５の間隔よりも広いことが好ましい。図１６に示すように、採暖装置２１を車両用座席４１に組み込む場合、車両用座席４１には表皮４３をパット４５に固定するための吊り込み部４７が形成されており、吊り込み部４７が位置にする箇所を避けるように採暖部２３が配置され、吊り込み部４７が位置にする箇所に連結部２５が配置される。この吊り込み部４７はパット４５に囲まれた状態となっており、熱がこもり易いところ、この部分で温度検知線５が所定の制御温度に達してしまうと採暖部２３が所定の制御温度に達していなくても加熱が止まってしまう。そのため、連結部２５においては、採暖部２３よりも発熱線３と温度検知線５の間隔を広げ、採暖部２３よりも温度検知線５に発熱線３の熱が伝わりにくくすることが好ましい。

また、発熱線３における複数の蛇行形状おきに入り込むようにして温度検知線５が蛇行形状で配設されていることが考えられる。図１においても、並列回路単位という発熱線３における複数の蛇行形状おきに入り込むようにして温度検知線５が蛇行形状で配設されている部分を有している。昨今の採暖装置２１では、高性能化の一つとして、電源投入後に即時に所定温度まで到達することが求められており、その対策として、発熱線３を密な蛇行形状に配設している。そのため、発熱線３の蛇行形状の間全てに温度検知線５を入り込ませると、発熱線３と温度検知線５の間隔が近過ぎるようになり、所謂早切れ状態を引き起こしてしまうことになる。そこで、上記のように、発熱線３における複数の蛇行形状おきに温度検知線５が配設されるようになれば、発熱線３を密な蛇行形状としたまま、好適な間隔で発熱線３と温度検知線５を配設することができる。また、温度検知線５が蛇行形状で配設される部分を有すことになり、その分だけ温度検知線５の長さが長くなり、検知精度を高くすることができる。また、この温度検知線５が入り込んで配設された部分においては、発熱線同士の間隔と発熱線と温度検知線の間隔が略同一であることが好ましい。略同一とは誤差±１０％の範囲に入るものを言う。これにより、発熱線３及び温度検知線５の基材１への均一な配設がなされることとなり、局部的な強度の強弱が無い均一な強度の採暖装置２１を得ることができる。

また、発熱線３における１つの並列回路ともう１つの並列回路の間に入り込むようにして温度検知線５が蛇行形状で配設されていることが考えられる。並列回路になっていると、断線や熱暴走といった不具合が起こった場合にも各並列回路ごとの不具合となり、不具合の無い並列回路は通常通りに通電されて加熱することになるため、全ての並列回路が網羅されるように温度検知をする必要がある。上記のように温度検知線５を蛇行形状で配設すれば、各並列回路の温度を確実に検知できるようになる。また、このような温度検知線５の配設であれば、発熱線３を密な蛇行形状に配設しても、要所要所に温度検知線５が存在することなり、充分にその温度を測定できるようになる。また、温度検知線５は、検知素線の抵抗値変化を検知するため、検知素線の抵抗値をある程度高くしないと抵抗値変化量も小さくなってしまい、検知精度が低下してしまうことになる。そのため、温度検知線の長さをなるべく長く取ることで検知素線の長さを長くし、検知素線の抵抗値を高くすることが必要になる。上記のように、温度検知線５が蛇行形状で配設される部分を有していれば、その分だけ温度検知線５の長さが長くなり、検知精度を高くすることができる。

また、温度検知線５が、発熱線３の外側に配設されていることが考えられる。外周に配設される方が、内周に配設されるよりも、温度検知線５の長さが長くなり、検知精度を高くすることができる。一方、温度検知線５が、発熱線３の内側に配設されていることも考えられる。内周に配設される場合、温度検知線５が発熱線３に囲われることとなり、外気温に影響されにくくなるので、特に厳寒地での使用においても発熱線３の温度を正確に制御することが可能となる。ここで、図１に示すような形で発熱線３を複数の並列回路にした場合、温度検知線５は最外側に配設されるか、次外側となる外側から２番目に配設されることが好ましい。外側から３番目以降に配設すると、発熱線３と温度検知線５を交差させずに温度検知線５を内周に配設するには、温度検知線５を複数本とするか、発熱線３に不要な配線を強いることになってしまうことになる。

基材１上に発熱線３及び温度検知線５を固定する方法としては、基材１上に所定の蛇行形状等に発熱線３及び温度検知線５を配設して、加熱したプレス板を降下させて基材１と発熱線３及び温度検知線５に、例えば、１９０℃／１２秒間の加熱・加圧を施すものである。それによって、発熱線３及び温度検知線５側の熱融着層と基材１側の熱融着性繊維が融着することになり、その結果、基材１上に発熱線３及び温度検知線５が接着・固定されることになる。勿論、縫製によって基材１上に発熱線３及び温度検知線５を固定する方法や、もう１つの基材を使用して発熱線３及び温度検知線５を挟み込んで固定する方法など、他の方法を用いても構わない。

基材１の発熱線３及び温度検知線５を配設しない側の面には、接着層の形成、或いは、両面テープの貼り付けがなされても良い。これは、座席に取り付ける際、採暖装置２１を座席に固定するためのものである。また、基材１の発熱線３及び温度検知線５を配設する側の面に、接着層の形成、或いは、両面テープの貼り付けがなされても良い。

なお、上記の基材１、発熱線３、温度検知線５の構成や、基材１上に発熱線３と温度検知線５を配設する方法等については、例えば、上記特許文献５〜７を参照することができる。

上記作業を行うことにより、図１に示すような採暖装置２１を得ることができる。尚、上記採暖装置２１における発熱線３の両端、及び、温度検知線５の両端にはコネクタ（図示しない）が接続される。そして、このコネクタを介して車両の電気系統に接続されることになる。

そして、上記構成をなす採暖装置２１は、図２に示すような状態で、車両用座席４１内に埋め込まれて配置されることになる。すなわち、上記した通り、車両用座席４１の表皮４３又はパット４５に、採暖装置２１が貼り付けられることとなるものである。表皮４３としては合成皮革のものを使用したが、ファブリックのものも考えられる。パット４５としては一般的なウレタンフォームからなるものである。この際、採暖装置２１における発熱線３及び温度検知線５が配設された面が表皮４３側となっていることが考えられる。これにより、発熱線３からの熱が、基材１によって断熱されることなく、表皮４３のみを介して着座者に伝わることになり、熱効率に優れるものとなる。一方、採暖装置２１における発熱線３及び温度検知線５が配設された面がパット４５側となっていることも考えられる。これにより、着座・離座による応力が発熱線３及び温度検知線５に加わりにくくなり、極端な応力が加わっても発熱素線や検知素線の断線がし難くなる。採暖装置２１のどちらの面を表皮４３側にするかについては、採暖装置２１の設置形態や使用形態に応じて適宜設定することになる。また、車両用座席４１の吊り込み部４７が位置にする箇所を避けるように採暖部２３が配置され、吊り込み部４７が位置にする箇所に連結部２５が配置されるよう、採暖装置２１が車両用座席４１に配置される。

本発明による採暖装置２１に関連した実施例１，２及び比較例１について、昇温特性測定と断熱試験を行った。以下の図１〜１３を参照して説明する。実施例１，２及び比較例１の何れについても、上記実施の形態と同様にして得られた採暖装置２１であるが、温度検知線５と発熱線３を配設形状がそれぞれ異なっている。実施例１は、図１に示すように温度検知線５と発熱線３を配置したもので、温度検知線５を次外側に配設しており、温度検知線５と発熱線３の間隔は５ｍｍであり、図２に示すＨ１〜Ｈ６を温度測定点としている。実施例１の昇温特性測定結果を図３に、断熱試験結果を図４に示す。実施例２は、図５に示すように温度検知線５と発熱線３を配置したもので、温度検知線５を最外側に配設しており、温度検知線５と発熱線３の間隔は５ｍｍであり、図６に示すＨ１〜Ｈ６を温度測定点としている。実施例２の昇温特性測定結果を図７に、断熱試験結果を図８に示す。比較例１は、図９に示すように温度検知線５と発熱線３を配置したもので、温度検知線５が発熱線３における複数の蛇行形状おきに入り込むようになっていないもので、温度検知線５と発熱線３の間隔は５ｍｍであり、図１０に示すＨ１〜Ｈ６を温度測定点としている。比較例１の昇温特性測定結果を図１１に示し、比較例１については、断熱試験結果を行っていない。

昇温特性測定の方法として、まず、採暖装置２１における図２，６，１０に示すＨ１〜Ｈ６の位置に熱電対を設置した。更に、その採暖装置２１について、発熱線３及び温度検知線５が配設された面がパット４５側となるようにして、図１２に示すように車両用座席４１に組み込んで、図１３に示すＣ１〜Ｃ７の位置に熱伝対を設置した。採暖装置２１の温度制御は、マイコンタイプのＥＣＵを使用し、ＰＷＭ（周期５秒）比例制御にて行った。設定としては、実施例１については、４０℃でＯＦＦ，３９℃でＯＮとなるようにし、実施例２及び比較例については、２７℃でＯＦＦ，２５℃でＯＮとなるようにした。このような車両用座席４１を恒温室に設置し、−２２℃で４時間放置した後に、採暖装置の温度制御を開始し、一般男性が着座した状態で３０分間の温度変化を測定した。なお、温度制御開始後の恒温室は、寒冷期に使用される自動車内環境を想定し、２０分間で−２２℃から２０℃に昇温する設定とし、以後は２０℃を保持する雰囲気とした。引き続いて、上記のように熱電対が設置された採暖装置２１と車両用座席４１を使用して断熱試験を行った。２１℃に保持された恒温室中で、Ｃ４〜Ｃ７を覆うようにして、車両用座席４１上に厚さ５０ｍｍの木綿製座布団を配置して、採暖装置の温度制御を開始し、６０分間の温度変化を測定した。なお、昇温特性測定結果と断熱試験結果の図は、Ｈ１〜Ｈ６の測定点における最高値とＣ１〜Ｃ７の測定点における最高値をプロットしたグラフである。

図３，７にも示されるように、実施例１，２においては、表皮表面が−２２℃から３０℃まで昇温する時間は５分程度であり、十分な昇温特性を有していることが確認された。また、温度制御開始から２５〜３０分の表皮表面の平均安定温度は３９．７℃であり、設計していた温度である４０℃とほぼ等しい温度で制御されていた。また、その際の表皮表面の温度リップル（高低差）は０．５℃であり、安定した温度制御がなされていることが確認された。また、採暖装置２１としての最高温度は９２．１℃であり、危険を生じる温度まで上昇することは無かった。また、図４，８にも示されるように、車両用座席４１上に部分的に断熱物体を配置した場合でも、採暖装置２１としての最高温度は６４．９℃であり、危険を生じる温度まで上昇することは無かった。一方、比較例２については、図１１に示されるように、表採暖装置２１の温度が安全基準の１００℃を超えてしまい、充分な制御がなされていなかった。

以上詳述したように本発明によれば、採暖装置の温度の検知と制御を正確且つ確実に行うことが可能となる。従って、使用者が不快を覚えることの無い快適な採暖装置を提供することができる。この採暖装置は、自動車，自動二輪車，自転車，スノーモービル，各種輸送用車両，各種農耕用車両，各種土木建設用重機といった車両において使用することができ、座席、ステアリング、肘掛け、マット、仮眠用毛布などといった部品内に配置されて採暖に供されるものである。その他に、電気毛布、電気カーペット、暖房便座、防曇鏡用ヒータ、加熱調理器具、床暖房用ヒータ等にも好適に使用可能である。

１基材
３発熱線
５温度検知線
２１採暖装置
２３採暖部
２５連結部
４１車両用座席
４３表皮
４５パット
４７吊り込み部

Claims

基材と、発熱線と、温度検知線を有し、上記発熱線及び上記温度検知線が上記基材上に配設されている採暖装置において、
上記温度検知線が単線であり、上記温度検知線と上記発熱線、上記温度検知線同士、及び、上記発熱線同士が交差しないように配設されており、
上記発熱線が蛇行形状で配設されている部分を有し、上記発熱線における複数の蛇行形状おきに入り込むようにして上記温度検知線が蛇行形状で配設されており、
上記温度検知線が全長にわたって、上記発熱線の内周側に囲われて配設されていることを特徴とする車両用座席に配置される採暖装置。
基材と、発熱線と、温度検知線を有し、上記発熱線及び上記温度検知線が上記基材上に配設されている採暖装置において、
上記温度検知線が単線であり、上記温度検知線と上記発熱線、上記温度検知線同士、及び、上記発熱線同士が交差しないように配設されており、
上記発熱線が蛇行形状で配設されているとともに、複数の並列回路を構成しており、上記発熱線における１つの並列回路ともう１つの並列回路の間に入り込むようにして上記温度検知線が蛇行形状で配設されており、
上記温度検知線が全長にわたって、上記発熱線の内周側に囲われて配設されていることを特徴とする車両用座席に配置される採暖装置。
上記発熱線及び上記温度検知線の上記基材上への配設において、最外側に上記発熱線が配設され、次外側に上記温度検知線が配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の採暖装置。
上記温度検知線が発熱線の間に入り込むようにして蛇行形状で配設されている部分においては、上記発熱線同士の間隔と上記発熱線と上記温度検知線の間隔が略同一であることを特徴とする請求項１〜請求項３何れか記載の採暖装置。
表皮とパットを有し、上記表皮と上記パットの間に請求項１〜請求項４何れか記載の採暖装置が配置された車両用座席。