JPWO2011074184A1 - 座席用ヒータ - Google Patents

Abstract

座席用ヒータは、着座者の第１の部位および第２の部位に対応して座席に配設される第１の発熱体１１〜１５および第２の発熱体２０，２１と、第１の発熱体１１〜１５の第１の設定温度および第２の発熱体２０，２１の第２の設定温度のそれぞれを、予め定められた時間区間毎に増減するゆらぎ制御を行う制御手段３とを備える。制御手段３は、ある時間区間では、第１の設定温度を第２の設定温度よりも高く設定し、別の時間区間では、第２の設定温度を第１の設定温度よりも高く設定する。

Description

本発明は、例えば自動車等の座席に装着し、採暖を行なうことの出来る座席用ヒータに関するものである。

従来の座席用ヒータにおいては、基材に電気ヒータ線を所定のピッチで基材全面に亘って蛇行配設した面状ヒータが、座席の座面側および背もたれ側の表皮とメインパッドとの間に配設されている。そして、電気ヒータ線に通電が行われることにより、座席用ヒータが発熱し、寒い季節でも着座者が暖かく快適に着座することができるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

他にも、座席用ヒータには以下のようなものがある。具体的には、複数に分割された発熱体が座席に配設されており、着座者の改善すべき症状に応じて選択的に作動して発熱される。これによれば、改善すべき症状に応じた部位を局部的に暖め、その症状を改善するようになっている（例えば、特許文献２参照）。

特開平２−１２９８８６号公報 特開２００７−２８３９３２号公報

近年、自動車内にて用いられる電気機器の多様化により、車内での消費電力が増加している。その一方で、自動車の燃費向上のためにこれら電気機器の消費電力の削減が求められている。

また、昨今のハイブリッド車や電気自動車等のような環境対応車では電気系統の制御器が増加し、更なる消費電力の低減が必要不可欠となっている。

しかしながら、特許文献１に記載の座席用ヒータでは、電気ヒータ線が所定のピッチで基材全面に亘って蛇行配設されている。したがって、基材において着座者が接触していない部分（つまり発熱しなくとも良い箇所）に配設された電気ヒータ線にも通電が行われるため、そこから不要な放熱が発生し、省エネルギーに寄与しないといった課題があった。

また、特許文献２に記載の発熱体は、選択された発熱体のみが通電されるので、適切に選択を行わないと暖房の面積が不足し、着座者の快適性を低下させてしまう場合があるという課題があった。

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、省エネルギーと快適性を両立する座席用ヒータを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の座席用ヒータは、座席に配設される第１の発熱体と、前記座席において前記第１の発熱体とは異なる箇所に配設される第２の発熱体と、前記第１の発熱体の第１の設定温度と前記第２の発熱体の第２の設定温度とを、予め定められた時間区間毎に増減させるゆらぎ制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、ある時間区間では、前記第１の設定温度を前記第２の設定温度よりも高く設定し、別の時間区間では、前記第２の設定温度を前記第１の設定温度よりも高く設定する。

本発明に係る座席用ヒータは、第１の発熱体および第２の発熱体のいずれかを着座者の体感温度上効果的な部位に配置した上で、両発熱体の設定温度を上記の通り設定する。従って、体感温度を低下させずに、座席用ヒータ全体としてみた設定温度を低下させることができ、ひいては消費電力を低減させることができる。これによって、省エネルギーと快適性とを両立する座席用ヒータを提供できる。

本発明の座席用ヒータは、第１の発熱体及び第２の発熱体の設定温度を予め定められた時間区間毎に増減するゆらぎ制御を、前述の暖感覚の違いを考慮しながら行うことで、快適性を低下させることなく発熱エネルギーを削減して省エネルギーを実現することができるといった効果がある。

図１は本発明の第１の実施の形態における座席用ヒータの構成を示す模式図 図２は図１に示す座席用ヒータを実装した車両用座席の斜視図 図３は図１に示す制御手段によるゆらぎ制御を示す模式図 図４は本発明の第２の実施の形態における座席用ヒータの通電制御を示す模式図 図５は本発明の第３の実施の形態における座席用ヒータの通電制御を示す模式図

本発明に係る座席用ヒータは、座席に配設される第１の発熱体と、前記座席において前記第１の発熱体とは異なる箇所に配設される第２の発熱体と、前記第１の発熱体の第１の設定温度と前記第２の発熱体の第２の設定温度とを、予め定められた時間区間毎に増減させるゆらぎ制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、ある時間区間では、前記第１の設定温度を前記第２の設定温度よりも高く設定し、別の時間区間では、前記第２の設定温度を前記第１の設定温度よりも高く設定する。

上記発明において、例えば第１の発熱体が体感温度上効果的な部位に配置される。この配置の下、制御手段が、上述のような第１の設定温度および第２の設定温度を設定する。従って、着座者の体感温度を低下させずに、座席用ヒータ全体としてみた設定温度を低下させることができ、ひいては消費電力を低減させることができる。これによって、省エネルギーと快適性とを両立する座席用ヒータを提供することができる。

前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体は、前記着座者の部位の特徴に基づき、前記座席において互いに異なる箇所に配置される。例えば、前記第１の発熱体は、前記着座者の大腿部、臀部中央部、背中中央部、腰中央部、肩部の少なくとも１つに接触するように配設される。一般論として、人体の部位の中には、暖感覚が早くかつ熱供給に対し暖房効果が高い部位が存在する。その一方で、暖感覚は遅く、鈍感ではあるが、暖めると快適性を向上することが可能となる部位も存在する。このような各部位の特性を利用し、体感上効果的な部位に第１および第２の発熱体を配置することで、より効果的な暖房を行う事ができる。

また具体的には、所定数の時間区間での前記第２の設定温度の時間平均値は、前記第１の設定温度の時間平均値よりも低い。例えば暖感覚は遅く鈍感ではあるが、暖めると快適性を向上させることが可能な部位については、上記のように時間平均値を低下させる。これにより、快適性を低下させることなく発熱エネルギーを削減し、更なる省エネルギーを図ることができる。

また、前記制御手段は、前記第１の設定温度および前記第２の設定温度の目標値を所定の標準設定温度として、前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体への通電を行う通常制御をさらに行い、前記ゆらぎ制御を行っている間、前記第１の設定温度および前記第２の設定温度の双方が前記所定の標準設定温度を超えないようにする。これにより、標準設定温度以上に第１及び第２の設定温度を上げることが無くなるため、さらなる省エネルギー性能を実現することができる。

また、例えば、前記通常制御は、前記第１の発熱体および前記第２の発熱体への通電開始から所定時間経過するまでの間に行われ、前記ゆらぎ制御は、前記通常制御の実施後に行われる。これにより、通電開始時の素早い昇温特性が必要な場合には通常の通電動作を行い、その後にゆらぎ制御を行うことで、更なる快適性と省エネルギー性能とを実現することができる。

また、例えば、前記通常制御は、前記第１の設定温度が予め定められた温度に達するまでの間に行われ、前記ゆらぎ制御は、前記通常制御の実施後に行われる。これにより、通電開始時の素早い昇温性が必要な場合には通常の通電動作を行い、温度が安定してからゆらぎ制御を行うことで、通電開始時の暖感覚を損なわずに発熱エネルギーを削減し省エネルギーを図ることができる。

また、補足的に、前記第１の発熱体および前記第２の発熱体への非通電状態が第１の所定時間継続したときに、前記制御手段は、前記第１の発熱体への通電を第２の所定時間だけ行う。第１の発熱体および第２の発熱体のどちらも通電されていない場合には着座者への暖感覚が低下しやすいことから、一定時間経過時には強制的に第１の発熱体への通電を行うことで暖感覚を低下させることなく快適な座席用ヒータを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態を図１〜図３を参照して説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における座席用ヒータの構成を示す模式図である。また、図２は、図１に示す座席用ヒータを実装した車両用座席の斜視図である。図１、図２において、座席用ヒータは、例えば自動車の座席に配設されるもので、クッション部（つまり座席の座面部分）の面状発熱部１、バック部（つまり背もたれ部）の面状発熱部２、および、クッション部の面状発熱部１とバック部の面状発熱部２への通電を制御する制御部３を備えている。クッション部面状発熱体１は、具体的には、着座者の大腿部に接触するよう配置された面状発熱体１１、着座者の臀部中央部に接触するよう配置された面状発熱体１２、その他のクッション部に配置された面状発熱体２０で構成されている。バック部面状発熱体２は、具体的には、着座者の腰中央部に接触するよう配置された面状発熱体１３、着座者の背中中央部に接触するよう配置された面状発熱体１４、着座者の肩部に接触するよう配置された面状発熱体１５、および、その他バック部に配置された面状発熱体２１で構成されている。

ここで、各面状発熱体としては、例えば、不織布などの基材に電気ヒータ線を所定のピッチで蛇行配設したものが用いられる。制御部３は、例えばマイコンで構成され、面状発熱体１１〜１５で構成される第１の発熱体Ａへの通電制御を行う第１の制御手段４と、その他の部位に配置された面状発熱体２０，２１で構成される第２の発熱体Ｂへの通電制御を行う第２の制御手段５からなる。また第１の発熱体Ａの温度を検出する第１の温度検出手段６及び第２の発熱体Ｂの温度を検出する第２の温度検出手段７を備えている。

以上のように構成された座席用ヒータについて、以下その動作、作用を説明する。

クッション部面状発熱体１及びバック部面状発熱体２は、人体の接触部位の中の暖感覚が早く熱供給に対し暖房効果が高いという特性を有する部位として、大腿部と臀部中央部と腰中央部と背中中央部と肩部を第１の発熱体Ａ、一方で暖感覚は遅く鈍感ではあるが、暖めると快適性を向上することが可能となるという特性を有する部位として、前述以外の部位を第２の発熱体Ｂとして２種類のエリアに分割されている。このように、第１の発熱体Ａ及び第２の発熱体Ｂは、着座者の部位の特性に基づき、座席において互いに異なる箇所に配置される。

また、制御部３は、第１の発熱体Ａへの発熱制御を行う第１の制御手段４と、第２の発熱体Ｂへの発熱制御を行う第２の制御手段５とで構成されている。第１の制御手段４は、第１の温度検出手段６により検出した第１の発熱体Ａの温度が、所定の標準設定温度に到達していれば、第１の発熱体Ａへの通電をＯＦＦ（非通電状態）、標準設定温度に到達していなければ発熱体Ａへの通電をＯＮ（通電状態）として制御する。一方、第２の制御手段５は第２の温度検出手段７により検出した第２の発熱体Ｂの温度が上記標準設定温度に到達していれば、第２の発熱体Ｂへの通電をＯＦＦ、標準設定温度に到達していなければ第２の発熱体への通電をＯＮとして制御する。ここで、標準設定温度は、着座者がボリューム等で任意に設定することもできるし、予め制御部３内で決定しておくことも可能である。

次に、本発明の特徴である揺らぎ制御について説明する。

図３は、図１に示す制御手段３によるゆらぎ制御を示す模式図である。

図３の上段、つまり図３（ａ）が、第１の制御手段４が設定する第１の発熱体Ａの設定温度（以下、第１の設定温度という）Ｔａの推移、図３の下段つまり図３（ｂ）が、第２の制御手段５が設定する第２の発熱体Ｂの設定温度（以下、第２の設定温度という）Ｔｂの推移を示している。

図３の例では、第１の制御手段４および第２の制御手段５は、例えば５分程度の所定時間区間（Ｔ）毎に、第１の設定温度Ｔａおよび第２の設定温度Ｔｂの設定を変更し、個々の時間区間ではそれぞれの第１の設定温度Ｔａおよび第２の設定温度Ｔｂに応じて第１の発熱体Ａおよび第２の発熱体Ｂへの通電制御を行うこととする。具体的には、第１の制御手段４は、標準設定温度が４０℃の場合にゆらぎ制御の最初の時間区間（イ）では温度が標準設定温度に対して−２℃の下げ幅と例えば予めプログラムされていると仮定すると、この時間区間（イ）では第１の設定温度Ｔａを３８℃と設定して第１の発熱体Ａへの通電制御を行うこととなる。次の時間区間（ロ）では標準設定温度に対して−４℃の下げ幅と例えば予めプログラムされていると仮定すると、第１の制御手段４は、第１の設定温度Ｔａを３６℃として通電制御を行う。３つめの時間区間（ハ）では標準設定温度に対して−１℃の下げ幅とプログラムされていると仮定すると、第１の設定温度Ｔａを３９℃として通電制御が行われる。このように第１の設定温度Ｔａを増減させることで、体感的には設定温度が下がったことをあまり感じさせずに全体的な平均温度（例えば、３つの時間区間（イ）、（ロ）、（ハ）の間での時間平均値）を下げることができる。

但し、第１の設定温度Ｔａおよび第２の設定温度Ｔｂを同一時間区間で同じ温度に設定すると、第１の発熱体Ａの温度低下が大きいときに第２の発熱体Ｂの温度低下も大きくなることから全体的に温度が低下する懸念があり、暖感覚の低下をまねくおそれがある。

そこで、本発明では、第１の発熱体Ａと第２の発熱体Ｂへのゆらぎ制御については、ある時間区間では第１の設定温度Ｔａが第２の設定温度Ｔｂよりも高くなるように設定され、また、別の時間区間では第２の設定温度Ｔｂが第１の設定温度Ｔａよりも高くなるように設定される。例えば、ゆらぎ制御において、前述の標準設定温度に対する各設定温度の下げ幅の最大値を−５℃と仮定したときに、図３の時間区間（イ）の場合のように、第１の制御手段４側の下げ幅が−２℃のときには、第２の制御手段５側の下げ幅が標準設定温度に対して−３℃（５−２＝３）と予めプログラムされる。なお、第２の制御手段５側の下げ幅は、例えば、下げ幅の最大値から第１の制御手段４側の下げ幅を減算して求められる。

また、例えば時間区間（ホ）のように、第１の設定温度Ｔａの下げ幅が０℃とプログラムされている場合には、第２の制御手段５側の第２の設定温度Ｔｂは、標準設定温度に対して−５℃と設定される。

以上説明したとおり、第１の制御手段４側の下げ幅が小さいときには第２の制御手段５側の下げ幅を大きく、第１の制御手段４の下げ幅が大きいときには第２の制御手段５での下げ幅を小さくする。こうすることで第１の発熱体Ａの温度の低い場合には、第２の発熱体Ｂを高めの温度で制御し、第１の発熱体Ａの温度の下げ幅が小さいときでは第２の発熱体Ｂを低めの温度で制御することができる。

このような制御方式とすることで、着座者への暖感覚を損ないにくくし、より快適な座席用ヒータを提供することができる。しかも、第１の設定温度Ｔａおよび第２の設定温度Ｔｂを標準設定温度より下げるように通電を行うことから、第１の発熱体および第２の発熱体への通電率（通電している割合）が低下し、消費電力の抑制にもつながる。

しかも、座席用ヒータは、着座位置及び人体への接触部位が固定されることから、一般的な電気カーペットのような面状発熱体とは異なり、前述のような発熱体の分割及びゆらぎ制御が大きな効果を生み出すこととなる。

なお、本実施の形態では、人体の接触部位の中には暖感覚が早く熱供給に対し暖房効果が高い部位として、大腿部と臀部中央部と腰中央部と背中中央部と肩部とが接触するように第１の発熱体Ａを配置するものとして記載したが、必ずしもこれら全てに限定するものではなく、同様の効果があればこれらのうち少なくとも１つの部位を発熱すればよい。また同様の効果があればこの部位に限定するものではない。

また、ゆらぎ制御での所定時間区間は５分程度と記載したが、一律の時間でなくてもよく、また、時間ではなく、各発熱体へのＯＮ／ＯＦＦ周期でカウントしても同様の効果が得られる。

さらに、人体の接触部位の中の暖感覚が早く熱供給に対し暖房効果が高い部位には第１の発熱体Ａを接触させるように配置し、一方、第２の発熱体Ｂが接触するのは、暖感覚が遅く鈍感ではあるが、暖めると快適性を向上することが可能となる部位である。それゆえ、たとえ、第２の制御手段５の発熱動作を制御する設定温度の下げ幅を、第１の制御手段４での下げ幅よりも大きくしても、着座者の体感温度は低下しにくくなる。これによって、着座者の快適性を低下させることなく発熱エネルギーを削減し、更なる省エネルギーを図ることが可能な座席用ヒータを提供することが可能となる。

さらに、第１の制御手段４と第２の制御手段５により、ゆらぎ制御中の変更後の設定温度Ｔａ、Ｔｂが標準設定温度を超えないように設定されることで、確実に温度を下げることができ、発熱エネルギーを削減し、省エネを図ることができる。

ここでゆらぎ制御中の設定温度Ｔａ、Ｔｂについては、上記した温度に限定するものではなく、各種着座評価を実施し決定すればよい。

（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について説明する。図４は、本発明の第２の実施の形態における座席用ヒータの通電制御を示す模式図である。なお、本実施の形態の座席用ヒータは、実施の形態１の座席用ヒータと同様の構成を有するため、本実施の形態の説明では図１、図２を援用する。

図４において、通電開始時から所定時間（時間Ｔ１）が経過するまでの間、第１の制御手段４及び第２の制御手段５は、第１の設定温度Ｔａ、第２の設定温度Ｔｂの目標値を標準設定温度（実施の形態１を参照）として、第１の発熱体Ａ及び第２の発熱体Ｂへの通電を実施する。そして、時間Ｔ１経過後、第１の制御手段４及び第２の制御手段５は、実施の形態１で説明したゆらぎ制御を実施するものである。このように制御することで、通電開始時の昇温特性が必要な場合には標準の設定温度を目標に急速に温度を立ち上げることができ、温度が安定した時間経過後にゆらぎ制御を行うため、通電開始時の暖感覚を損なわずに、快適性と省エネルギーの両立が図れることとなる。

ここで、ゆらぎ制御へ移行する所定時間は例えば１０分程度であるが、この時間に限定するものではなく、各種着座評価を実施し決定すればよい。

さらに、所定時間後ではなく、第１の温度検出手段６の温度が予め設定された温度（例えば、前述の標準設定温度など）に達してからゆらぎ制御を行うことにより、より確実に温度が安定してからゆらぎ制御に移行できることから、更なる快適性と省エネルギーを図ることができる。

（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について説明する。図５は、本発明の第３の実施の形態における座席用ヒータの通電制御を示す模式図である。なお、本実施の形態の座席用ヒータも、実施の形態１の座席用ヒータと同様の構成を有するため、本実施の形態の説明では図１、図２を援用する。

前述のように、第１の制御手段４及び第２の制御手段５は、第１の設定温度Ｔａ及び第２の設定温度Ｔｂが標準設定温度に到達した時には、第１の発熱体Ａおよび第２の発熱体Ｂへの通電をＯＦＦ、到達していないときには通電をＯＮとしているため、両発熱体Ａ、Ｂへの通電が両方ともＯＦＦの状態が存在する。しかし、両方の発熱体Ａ，Ｂへの熱供給が止まると温度的にはほとんど低下していなくても、人体の体感的にぬるく感じることがある。

そこで、本実施の形態は、図５に示すように、第１の発熱体Ａ及び第２の発熱体Ｂへの通電が両方ともＯＦＦ状態が所定時間（Ｔ２）継続したときには、人体の接触部位の中で暖感覚が早く熱供給に対し暖房効果が高い部位としての第１の発熱体Ａに対し、所定時間（Ｔ３）の間強制的に通電を実施することで、人体の体感的な温度低下を防ぐことができ、暖感覚を低下させることなく、より快適な座席用ヒータを提供することができる。

ここで、Ｔ２は例えば２分程度、Ｔ３は例えば１０秒程度であるが、これら時間に限定するものではなく、各種着座評価を実施し決定すればよい。

なお、上記各実施の形態では、第１の設定温度Ｔａ及び第２の設定温度Ｔｂを増減するゆらぎ制御について記載したが、これら設定温度Ｔａ、Ｔｂの変更は通電率の変更と同義であるので、通電率を増減させる制御を実施しても同様の効果が得られる。

以上のように、本発明によれば、自動車の座席の暖房として、省エネルギーと快適性を両立する座席用ヒータを提供することができるので、自動車以外の乗り物の座席の暖房や、住宅用のパーソナル暖房へも応用が可能である。

１ クッション部面状発熱体
２ バック部面状発熱体
３ 制御部
４ 第１の制御手段
５ 第２の制御手段
６ 第１の温度検出手段
７ 第２の温度検出手段
１１〜１５ 面状発熱体（第１の発熱体Ａ）
２０、２１ 面状発熱体（第２の発熱体Ｂ）

Claims (8)

1. 座席に配設される第１の発熱体と、
   前記座席において、前記第１の発熱体とは異なる箇所に配設される第２の発熱体と、
   前記第１の発熱体の第１の設定温度と前記第２の発熱体の第２の設定温度とを、予め定められた時間区間毎に増減させるゆらぎ制御を行う制御手段とを備え、
   前記制御手段は、ある時間区間では、前記第１の設定温度を前記第２の設定温度よりも高く設定し、別の時間区間では、前記第２の設定温度を前記第１の設定温度よりも高く設定する、座席用ヒータ。
2. 前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体は、前記着座者の部位の特性に基づき、前記座席において互いに異なる箇所に配置される、請求項１に記載の座席用ヒータ。
3. 前記第１の発熱体は、前記着座者の大腿部、臀部中央部、背中中央部、腰中央部、肩部の少なくとも１つに接触するように配設される、請求項１に記載の座席用ヒータ。
4. 所定数の時間区間での前記第２の設定温度の時間平均値は、前記第１の設定温度の時間平均値よりも低い、請求項１〜３のいずれか１項に記載の座席用ヒータ。
5. 前記制御手段は、前記第１の設定温度および前記第２の設定温度の目標値を所定の標準設定温度として、前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体への通電を行う通常制御をさらに行い、
   前記ゆらぎ制御を行っている間、前記第１の設定温度および前記第２の設定温度の双方が所定の標準設定温度を超えない、請求項１〜４のいずれか１項に記載の座席用ヒータ。
6. 前記通常制御は、前記第１の発熱体および前記第２の発熱体への通電開始から所定時間経過するまでの間に行われ、前記ゆらぎ制御は、前記通常制御の実施後に行われる、請求項５に記載の座席用ヒータ。
7. 前記通常制御は、前記第１の設定温度が予め設定された温度に達するまでの間に行われ、前記ゆらぎ制御は、前記通常制御の実施後に行われる、請求項５に記載の座席用ヒータ。
8. 前記第１の発熱体および前記第２の発熱体への非通電状態が第１の所定時間継続したときに、前記制御手段は、前記第１の発熱体への通電を第２の所定時間だけ行う、請求項１〜７のいずれか１項に記載の座席用ヒータ。

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