WO2012017901A1 - ヒータ及びヒーティングシステム - Google Patents

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WO2012017901A1
WO2012017901A1 PCT/JP2011/067168 JP2011067168W WO2012017901A1 WO 2012017901 A1 WO2012017901 A1 WO 2012017901A1 JP 2011067168 W JP2011067168 W JP 2011067168W WO 2012017901 A1 WO2012017901 A1 WO 2012017901A1
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WO
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heater
electrode
occupant
seat
voltage
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PCT/JP2011/067168
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English (en)
French (fr)
Inventor
青木　洋
Original Assignee
タカタ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/56—Heating or ventilating devices
    • B60N2/5678—Heating or ventilating devices characterised by electrical systems
    • B60N2/5685—Resistance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/002—Seats provided with an occupancy detection means mounted therein or thereon

Definitions

  • the present invention relates to a heater and a heating system, and more particularly to a heater and a heating system for warming an occupant.
  • Occupant restraint systems represented by seat belts and airbag systems have been promoted to reduce the size and cost of the devices, and are now standard on most vehicle models.
  • This type of occupant restraint system needs to detect an occupant seated on a seat with high accuracy, for example, in order to prompt the occupant to wear a seat belt or to control an airbag according to the presence or absence of the occupant.
  • a seat of a vehicle is made of a material having a low thermal conductivity such as urethane foam. For this reason, in order to warm an occupant efficiently, it is necessary to arrange the above-mentioned heating element near the surface of the seat.
  • a unit having a double structure formed by bonding a film-like heating element and a film-like sensor has been proposed (for example, see Patent Document 1).
  • a sensor for detecting an occupant and a heating element for warming the occupant can be disposed near the surface of the seat.
  • the passenger sitting on the seat can be efficiently warmed and detected with high accuracy.
  • both the heating element and the sensor having a double structure are located near the surface of the sheet. For this reason, when the above-mentioned unit is used, it is possible that the inconvenience that the seating comfort of the seat deteriorates occurs.
  • the sensor electrode for detecting the presence or absence of an occupant and a wire-like heating element on a common film so as not to overlap each other.
  • a relatively large current flows through the heating element. For this reason, when energization to the heating element is started or stopped, noise may enter the electric circuit that senses the occupant.
  • the present invention has been made under the above-described circumstances, and it is an object of the present invention to warm an occupant and detect an occupant with high accuracy while improving seating comfort.
  • the heater according to the first aspect of the present invention comprises: A heater for heating an occupant seated in a vehicle seat, A heating element disposed on the sheet; A heater electrode connected to the heating element; A sensor electrode disposed on the sheet; With The heater electrode is supplied with power to the heating element, The impedance between the sensor electrode and the vehicle changes based on the occupant's seating, The heater electrode and the sensor electrode are arranged in the same plane.
  • the heater electrode and the sensor electrode may be in the form of a film.
  • the heating system is: A heating system for warming an occupant seated in a vehicle seat, A heater according to a first aspect of the present invention; A supply means connected to the heater electrode for supplying power to the heating element; Measuring means for measuring impedance between the sensor electrode and the vehicle; Detecting means for detecting the occupant seated on the seat based on the impedance measured by the measuring means; Is provided.
  • the measuring means includes From the AC voltage applied between the sensor electrode and the vehicle and the current or voltage input to the sensor electrode in response to the change in the impedance, a static voltage between the sensor electrode and the vehicle is obtained.
  • the capacitance may be measured as an impedance correlation value.
  • the measuring means includes An orthogonal component of the current with respect to the AC voltage may be measured as the capacitance as the impedance correlation value.
  • the measuring means measures an in-phase component of the current with respect to the AC voltage;
  • the detection means may detect the occupant seated on the seat from a comparison result between a threshold defined by the relationship between the in-phase component and the quadrature component and the capacitance.
  • the heating system includes a temperature detection sensor that detects a temperature of the sheet in the vicinity of the heating element, The detection unit may detect the occupant based on a temperature of the seat detected by the temperature detection sensor and a comparison result between the threshold value and the capacitance.
  • the heating system includes switching means for periodically connecting the supply means and the heater electrode,
  • the measurement unit may measure the impedance when the supply unit and the heater electrode are separated from each other.
  • the switching unit may alternately connect the heater electrode to the supply unit and a power source that applies a voltage to the heater electrode.
  • the power source may apply a voltage in phase with the voltage applied to the sensor electrode.
  • the power supply may apply a voltage having a phase different from that of the voltage applied to the sensor electrode.
  • the heating system includes switching means for connecting the supply means and the heater electrode in a peripheral manner
  • the measuring means includes The occupant may be detected from a comparison result between the impedance when the supply means and the heater electrode are connected to the impedance when the supply means and the heater electrode are disconnected. Good.
  • the heater electrode is alternately connected to the supply means and a power source for applying a voltage to the heater electrode,
  • the impedance may be measured when a voltage in phase with the voltage applied to the sensor electrode is applied to the heater electrode.
  • the heater electrode is alternately connected to the supply means and a power source for applying a voltage to the heater electrode,
  • the impedance may be measured when a voltage having a phase different from that of the voltage applied to the sensor electrode is applied to the heater electrode.
  • the heating element for warming the occupant and the sensor electrode for detecting the occupant are arranged in the same plane. Therefore, it is possible to warm the occupant and accurately detect the occupant without reducing the seating comfort of the seat.
  • FIG. 1 is a block diagram of a heating system according to a first embodiment. It is a top view which shows a seat heater.
  • FIG. 3 is a view showing an AA cross section of the seat heater in FIG. 2. It is a figure which shows the seat of a vehicle with the passenger
  • FIG. 1 is a block diagram of a heating system 10 according to the present embodiment.
  • the heating system 10 is a system for warming an occupant seated on a vehicle seat, for example.
  • the heating system 10 includes a seat heater 20, a heater unit 32, a detection unit 33, and a changeover switch SW1.
  • FIG. 2 is a plan view showing the seat heater 20.
  • FIG. 3 is a view showing the AA cross section of the seat heater 20 in FIG.
  • the seat heater 20 includes a sensor electrode 27, two heater electrodes 21 and 22, heating elements 23 and 24 disposed over the heater electrode 21 and the heater electrode 22, Insulating sheets 25 and 26 for covering each part.
  • the insulating sheet 25 is, for example, a sheet made of PET (polyethylene terephthalate), a mylar film, or the like. Further, as the insulating sheet 25, a sheet made of a flexible material such as polyimide, polyvinyl chloride, or silicon rubber can be used. The insulating sheet 25 is shaped into a rectangular shape whose longitudinal direction is the Y-axis direction. The sensor electrode 27, the heater electrodes 21, 22 and the heating elements 23, 24 described above are formed on the upper surface (+ Z side surface) of the insulating sheet 25.
  • the heater electrodes 21 and 22 are made of silver paste or copper and are each patterned in a U shape. As shown in FIG. 2, the heater electrode 21 is disposed at the center of the insulating sheet 25, and the heater electrode 22 is disposed outside the heater electrode 21.
  • the sensor electrode 27 is disposed along the edge of the insulating sheet 25 so as to surround the heater electrodes 21 and 22.
  • the sensor electrode 27 is also made of a silver paste or copper, like the heater electrodes 21 and 22.
  • the sensor electrode 27 is patterned so that a part thereof reaches the center of the insulating sheet 25 as shown in FIG.
  • the heater electrodes 21 and 22 and the sensor electrode 27 described above can be formed, for example, by bonding a copper foil to the upper surface of the insulating sheet 25 and then etching and patterning the copper foil.
  • Each of the heating elements 23 and 24 is shaped in a rectangular shape whose longitudinal direction is the Y-axis direction, and is formed adjacent to each other in the X-axis direction. As shown in FIG. 3, each of the heating elements 23 and 24 is formed from the upper surface of the heater electrode 21 to the upper surface of the heater electrode 22.
  • These heating elements 23 and 24 are formed by applying a thermal resistance paste or a carbon paste from the heater electrode 21 to the heater electrode 22 on the upper surface of the insulating sheet 25 on which the heater electrodes 21 and 22 are formed, and curing them. 25 can be formed on the top surface.
  • the insulating sheet 26 is a sheet made of a flexible material such as polyimide, like the insulating sheet 25.
  • the insulating sheet 26 is shaped into the same shape as the insulating sheet 25 and is bonded to the upper surface of the insulating sheet 25 with an adhesive or the like. As a result, the heater electrodes 21 and 22, the sensor electrode 27, and the heating elements 23 and 24 formed on the upper surface of the insulating sheet 25 are covered.
  • FIG. 4 is a view showing the seat 101 of the vehicle 100 together with the occupant 120 seated on the seat 101.
  • the seat heater 20 configured as described above is disposed directly below the seat cover that constitutes the seating surface 101 a of the seat 101.
  • the heater unit 32 is connected to the heater electrodes 21 and 22 via the changeover switch SW1.
  • the heater unit 32 supplies electric energy from a battery (not shown) mounted on the vehicle 100 to the heating elements 23 and 24 via the heater electrodes 21 and 22. Thereby, a current flows through the heating elements 23 and 24, and the heating elements 23 and 24 generate heat.
  • the changeover switch SW1 intermittently disconnects the heater unit 32 and the heater electrodes 21 and 22.
  • the heater electrodes 21 and 22 and the heating elements 23 and 24 are insulated from the vehicle 100.
  • the detection unit 33 monitors the potential of the heater electrode 22 and obtains an AC impedance between the sensor electrode 27 and the vehicle 100 when the heater unit 32 and the heater electrodes 21 and 22 are disconnected by the changeover switch SW1. Based on the obtained AC impedance, it is determined whether or not the occupant 120 is seated on the seat 101. Then, the detection unit 33 outputs the determined result to, for example, an external device.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing an electric circuit formed when the occupant 120 is not seated on the seat 101.
  • the sensor electrode 27 is connected to the vehicle 100 (ground) via the capacitor C1.
  • the heater electrode 21 is connected to the vehicle 100 via the capacitor C2, and is connected to the sensor electrode 27 via the capacitor C3.
  • the heater electrode 22 is connected to the vehicle 100 via a capacitor C7, and is connected to the sensor electrode 27 via a capacitor C6.
  • the heating elements 23 and 24 are connected to the vehicle 100 via the capacitor C4 and are connected to the sensor electrode 27 via the capacitor C5.
  • FIG. 6 is an equivalent circuit of the circuit shown in FIG.
  • the circuit shown in FIG. 5 can be replaced with the equivalent circuit shown in FIG.
  • the resistor Ra constituting the equivalent circuit of FIG. 6 indicates the resistance of the sensor electrode 27 and the like.
  • Resistance Rb indicates a resistance between the sensor electrode 27 and the vehicle 100.
  • the resistance Rb is determined by the material of the sheet and the like, and is significantly larger than the resistance Ra.
  • Capacitor Ca and capacitor Cb are synthesized from capacitors C1 to C7.
  • the combined capacitance C T1 between the sensor electrode 27 and the vehicle 100 is measured from the following equation (1).
  • Ca and Cb mean the capacities of the capacitors Ca and Cb.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing an electric circuit formed when the occupant 120 is seated on the seat 101.
  • the newly formed circuit includes capacitors C8 and C10 representing the capacitance between the heater electrodes 21 and 22 and the occupant 120, and capacitors representing the capacitance between the heating elements 23 and 24 and the occupant 120.
  • C 9 a capacitor C 11 representing the capacitance between the sensor electrode 27 and the occupant 120, and a capacitance C 12 between the occupant 120 and the vehicle 100.
  • FIG. 8 is an equivalent circuit of the circuit shown in FIG.
  • the circuit shown in FIG. 7 can be replaced with the equivalent circuit shown in FIG.
  • the capacitor Cc and the capacitor Cd constituting the equivalent circuit of FIG. 8 are obtained by synthesizing capacitors C8 to C11.
  • the resistance R1 is a resistance between the occupant 120 and the vehicle 100.
  • the combined capacitance C T2 between the sensor electrode 27 and the vehicle 100 when the occupant 120 is seated on the seat 101 is measured from the following equation (2). Is done.
  • C T2 C T1 + (Cc + Cd) ⁇ C12 / (Cc + Cd + C12) (2)
  • the detection unit 33 detects the combined capacitance that changes as described above, and determines whether or not the occupant 120 is seated on the seat 101 based on the detection result.
  • a specific configuration of the detection unit 33 will be described.
  • the detection unit 33 has an AC power source 33a, a quadrature demodulator 33b, and a detector 33c.
  • AC power supply 33a converts the voltage of a battery (not shown) mounted on vehicle 100 into an AC voltage of about 100 kHz and applies it between sensor electrode 27 and the body of vehicle 100.
  • the quadrature demodulator 33 b monitors the AC voltage V between the sensor electrode 27 and the vehicle 100 and the current i supplied to the sensor electrode 27. Then, the quadrature demodulator 33b outputs information regarding the in-phase component I of the current i with respect to the AC voltage V and information regarding the quadrature component Q of the current i with respect to the AC voltage V to the detector 33c.
  • the detector 33c determines whether or not the occupant 120 is seated on the seat 101 based on the value of the in-phase component I and the value of the quadrature component Q.
  • the detector 33c outputs the determined result to, for example, an external device.
  • each synthesized R T resistor and total capacitance C T between the sensor electrode 27 and the vehicle 100 represented by the following formula (3) and equation (4).
  • equation (3) the combined capacitance C T It can be seen that is equivalent to the quadrature component Q of the current i.
  • the detector 33c compares the value of the orthogonal component Q with a predetermined threshold value. When the orthogonal component Q is equal to or greater than the threshold, the detector 33c determines that the occupant 120 is seated on the seat 101. On the other hand, when the orthogonal component Q is smaller than the predetermined threshold, the detector 33c determines that the occupant 120 is not seated on the seat 101.
  • the capacitance between the sensor electrode 27 and the vehicle 100 is low.
  • the above threshold value is determined in consideration of the increase. This threshold value is determined using a straight line indicating the IQ characteristic shown in FIG.
  • the detector 33c determines the threshold based on the curve L3 that separates the area AR1 and the area AR2. For example, when the value of the in-phase component I is a, the detector 33c determines that the threshold is b.
  • the detector 33c determines that the occupant 120 is seated on the seat 101 when the value of the orthogonal component Q is larger than the threshold value b. On the other hand, when the value of the orthogonal component Q is smaller than the threshold value b, the detector 33c determines that the occupant 120 is not seated on the seat 101. And the detector 33c outputs the information regarding the result of the above-mentioned discrimination to an external device, for example.
  • the external device can use the determination result for, for example, control when warning the wearing of the seat belt or deploying the airbag.
  • the seat heater 20 includes the film-like heater electrodes 21 and 22 and the film-like sensor electrode 27.
  • the heater electrodes 21 and 22 and the sensor electrode 27 are formed without overlapping the upper surface of the insulating sheet 25. For this reason, the sheet heater 20 becomes thin as a whole. Therefore, the seat heater 20 can be disposed in the vicinity of the seating surface 101a without lowering the seating comfort of the seat 101. As a result, the occupant 120 seated on the seat 101 can be efficiently warmed and the occupant 120 can be accurately positioned. It becomes possible to detect.
  • the heater electrodes 21 and 22 are disconnected from the heater unit 32 by the changeover switch SW ⁇ b> 1, so that the heater electrodes 21 and 22 are insulated from the vehicle 100. .
  • the occupant 120 is detected. Since the heater electrodes 21 and 22 are insulated from the vehicle 100, the capacitance between the heater electrodes 21 and 22 and the sensor electrode 27 and the capacitance between the heater electrodes 21 and 22 and the occupant 120 are reduced. The impact is reduced. For this reason, it is possible to detect the occupant 120 without being greatly affected by the capacitance caused by the heater electrodes 21 and 22. Therefore, it is possible to detect the occupant 120 with high accuracy.
  • interval of the heater electrodes 21 and 22 and the sensor electrode 27 is 10 mm or more.
  • the distance between the heater electrodes 21 and 22 and the sensor electrode 27 is approximately 10 mm or more, the occupant 120 can be detected with higher accuracy.
  • the heater electrodes 21 and 22 when the heater electrodes 21 and 22 are connected to the heater unit 32, the heater electrodes 21 and 22 may be grounded to the vehicle 100 through the heater unit 32. In this case, although the influence of the electrostatic capacity between the heater electrodes 21 and 22 and the vehicle 100 or the sensor electrode 27 becomes large, the electrostatic capacity between the heater electrodes 21 and 22 and the occupant 120, or the heater electrode The passenger 120 seated on the seat 101 can be detected by taking into account the electrostatic capacity between the sensors 21 and 22 and the sensor electrode 27.
  • the detection unit 33 determines whether or not the heater unit 32 and the heater electrodes 21 and 22 are disconnected by monitoring the potential of the heater electrode 22.
  • the detection unit 33 may determine whether or not the heater unit 32 and the heater electrodes 21 and 22 are disconnected by monitoring the state of the changeover switch SW1.
  • the detection unit 33 monitors the potential of the heater electrode 21 to determine whether or not the heater unit 32 and the heater electrodes 21 and 22 are disconnected. Not limited to this, when the detection unit 33 detects the occupant 120, the changeover switch SW1 may be driven to disconnect the heater unit 32 and the heater electrodes 21, 22.
  • the threshold value for determining whether or not the occupant 120 is seated on the seat 101 is corrected based on the value of the in-phase component I output from the quadrature demodulator 33b. Therefore, the occupant 120 can be detected with high accuracy.
  • the heating system 10A according to the present embodiment is different from the first embodiment in that an AC voltage is applied to both the sensor electrode 27 and the heater electrodes 21 and 22 when attempting to detect the occupant 120.
  • FIG. 11 is a block diagram of the heating system 10A according to the present embodiment. As illustrated in FIG. 11, the heating system 10A includes a changeover switch SW2 and a detection unit 33A.
  • the changeover switch SW2 alternately connects the heater electrodes 21 and 22 of the seat heater 20 to the heater unit 32 and the detection unit 33A.
  • the detection unit 33A constituting the heating system 10A includes AC power supplies 34A and 34B, an orthogonal demodulator 33b, and a detector 33c.
  • AC power supply 34A applies AC voltage V1 having an amplitude v to heater electrodes 21 and 22 when heater electrodes 21 and 22 of seat heater 20 are connected to detection unit 33A by changeover switch SW2.
  • the AC power supply 34B applies to the both ends of the sensor electrode 27 an AC voltage V2 having the same amplitude and cycle and 180 degrees in phase as the AC voltage V1 applied by the AC power supply 34A.
  • FIG. 12 is an equivalent circuit of a circuit formed when the heater electrodes 21 and 22 are connected to the detection unit 33A by the changeover switch SW2.
  • the equivalent circuit according to the present embodiment shows the capacitor Cs ⁇ b> 1 indicating the capacitance between the sensor electrode 27 and the vehicle 100, and the capacitance between the sensor electrode 27 and the occupant 120.
  • a capacitor Ch2 indicating the capacitance between the occupant 120 and the vehicle 100, and a resistor R2 equivalent to the resistance between the occupant 120 and the vehicle 100.
  • the phases of the AC voltages applied by the AC power supplies 34A and 34B are different by 180 degrees. For this reason, the potential difference between the point P1 and the point P2 in FIG. For this reason, compared with the case where the electric potential between the point P1 and the point P2 is equal, the value of the electric current i supplied to the sensor electrode 27 from the AC power supply 34B through the capacitor Ch2 and the capacitor Cs2 becomes large. Therefore, the values of the in-phase component I and the quadrature component Q of the current i with respect to the AC voltage V2 output from the quadrature demodulator 33b are relatively large. Thereby, the detector 33c has sensitivity to the area of the conductive material in the vicinity of the seat surface, and can detect the occupant 120 seated on the seat 101 with good sensitivity.
  • the phases of the AC voltages V1 and V2 applied by the AC power supplies 34A and 34B are shifted from each other by 180 degrees.
  • the detection unit 33 can detect the occupant 120 seated on the seat 101 even when the phases and amplitudes of the AC voltages V1 and V2 applied by the AC power supplies 34A and 34B are equal.
  • the heater electrodes 21 and 22 function as sensor electrodes. That is, in this embodiment, the capacitor Ch2 between the heater electrodes 21 and 22 and the occupant 120 contributes to the detection of the occupant 120, and the sensor electrode 27 and the heater electrodes 21 and 22 are handled as one electrode. Can do.
  • the detection unit 33 can accurately detect the occupant 120 seated on the seat 101.
  • the capacitance of the capacitor C9 indicating the capacitance between the occupant 120 and the vehicle 100 is the capacitor Cs2 and the capacitor Ch2. Is less than the combined capacity. For this reason, the detection of the occupant 120 is greatly affected by the capacitance of the capacitor C9. Therefore, the sensitivity to the conductive material on the seating surface 101a of the sheet 101 having a spatial spread is increased.
  • the heater electrodes 21 and 22 are used for detecting the occupant 120 by changing the phases of the AC voltages V1 and V2 applied by the AC power supplies 34A and 34B, and the sensor The detection sensitivity of the occupant 120 by the electrode 27 can be adjusted.
  • the heater electrodes 21 and 22 are connected to the AC power supply 34A. Not only this but heater electrode 21 and 22 is good also as intermittently connecting to both AC power supply 34A and AC power supply 34B using changeover switch SW3 as shown in Drawing 13.
  • a voltage in phase with the sensor electrode 27 is applied to the heater electrodes 21 and 22, a voltage having a phase different from that of the sensor electrode 27 is applied to the heater electrode and the in-phase component I and the quadrature component Q.
  • the in-phase component I and the quadrature component Q are compared, the occupant 120 seated on the seat 101 can be detected with higher accuracy.
  • the in-phase component I and the quadrature component Q when 22 is in an open state the occupant 120 seated on the seat 101 can be detected more accurately.
  • phase difference of the phase of the voltage applied by AC power supply 34A and the phase of the voltage applied by AC power supply 34B is 180 degree
  • the phase difference may not necessarily be 180 degrees.
  • information related to the determination result by the detection unit 33 is output to the external device.
  • the present invention is not limited to this, and information related to the determination result by the detection unit 33 may be output to the heater unit 32. Accordingly, the heater unit 32 can stop energization of the heater electrodes 21 and 22 when the occupant 120 is not seated on the seat 101, for example. Thereby, wasteful power consumption can be suppressed.
  • the AC power supply 34A is connected to the heater electrodes 21 and 22 and the AC power supply 34B is connected to the sensor electrode 27 has been described.
  • the AC power supply 34 ⁇ / b> A may be connected to the sensor electrode 27, and the AC power supply 34 ⁇ / b> B may be connected to the heater electrodes 21 and 22.
  • any one of the AC power supplies 34 ⁇ / b> A and 34 ⁇ / b> B may be connected to the heater electrodes 21 and 22 and the sensor electrode 27.
  • the signal line between the heater unit 32 and the detection unit 33 is not limited to this, and may be configured by a conductor pattern of the insulating sheet 25.
  • the heater unit 32 and the detection unit 33 are housed in independent housings, communication between the units is performed via a conductor pattern formed on the insulating sheet 25. For this reason, the wiring between the heater unit 32 and the detection unit 33 can be simplified.
  • the heater unit 32 acquires information on the in-phase component I from the detection unit 33, and when the in-phase component I exceeds the threshold value, the heater unit 21 determines that the sheet 101 is moistened. , 22 may be continued. According to this, drying of the seat 101 can be promoted, and the detection accuracy of the occupant 120 seated on the seat 101 can be improved.
  • a resistance temperature detector PT for detecting the temperature of the sheet 101 may be formed on the upper surface of the insulating sheet 25. Accordingly, the detection unit 33 detects the temperature of the seat 101 from the resistance value of the resistance temperature detector PT, and determines whether or not the occupant 120 is seated on the seat 101 in consideration of the detected temperature. Can be corrected.
  • the temperature of the seat 101 is detected from the resistance values of the heating elements 23 and 24 measured via the heater electrodes 21 and 22, and whether or not the occupant 120 is seated on the seat 101 in consideration of the detected temperature. It is good also as correcting the threshold value for discriminating.
  • the detection unit according to the above embodiment may be configured by hardware, or may be a computer or a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a main storage unit, an auxiliary storage unit, and the like. Also good.
  • a CPU Central Processing Unit
  • main storage unit main storage unit
  • auxiliary storage unit main storage unit
  • the seat heater 20 is mounted on the seat 101 of the vehicle 100 .
  • the seat heater 20 may be used as being attached to a seat other than the seat 101 of the vehicle 100.
  • the heater and heating system of the present invention are suitable for warming an occupant and detecting the occupant.

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Abstract

　フィルム状のヒータ電極（２１，２２）及びセンサ電極（２７）それぞれを、絶縁シートの上面に重なることなく形成する。これにより、シートヒータ（２０）は全体としての厚さが薄くなる。したがって、シートの座り心地を低下させることなく、シートヒータ（２０）を座面近傍に配置することができる。さらに、センサ電極と車両との間のインピーダンスを基に乗客が検出される。その結果、効率よくシートに着座する乗員を暖めるとともに、当該乗員を精度よく検出することができる。

Description

ヒータ及びヒーティングシステム
　本発明は、ヒータ及びヒーティングシステムに関し、更に詳しくは、乗員を暖めるためのヒータ及びヒーティングシステムに関する。
　シートベルトやエアバッグシステムなどに代表される乗員拘束システムは、装置の小型化、低コスト化が推進され、現在では、ほとんどの車種に、標準的に搭載されるに至っている。この種の乗員拘束システムは、例えば、乗員にシートベルトの着用を促すため、または乗員の有無に応じてエアバッグを制御するために、シートに着座した乗員を精度よく検出する必要がある。
　一方、寒冷地で使用される車両のシートには、乗員を暖めるための発熱体が装備されることがある。車両のシートは、座面がウレタンフォーム等の熱伝導率が低い素材によって構成されるのが一般的である。このため、効率的に乗員を暖めようとすると、上述の発熱体を、シートの表面近くに配置することが必要になる。
　そこで、フィルム状の発熱体とフィルム状のセンサとが張り合わされることにより形成された、２重構造のユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このユニットを用いることで、乗員を検出するためのセンサと乗員を暖めるための発熱体とを、シートの表面付近に配置することができる。これにより、当該シートに着座する乗員を効率よく暖めるとともに、精度よく検出することが可能となる。
特表２００４－５０４０８２号公報
　しかしながら、上述のユニットを用いると、二重構造となった発熱体とセンサの双方が、シートの表面付近に位置することになる。このため、上述のユニットを用いると、シートの座り心地が悪くなるという不都合が発生することが考えられる。
　また、この不都合の対策として、乗員の有無を検出するためのセンサ電極と、ワイヤ状の発熱体とを、相互に重ならないように、共通するフィルム上に配置することも考えられる。しかしながら、発熱体には、比較的大きな電流が流れる。このため、発熱体への通電を開始したときや停止したときに、乗員をセンシングする電気回路に、ノイズが侵入するおそれがある。
　本発明は、上述の事情の下になされたもので、シートの座り心地を向上しつつ、乗員を暖めるとともに、乗員を精度よく検出することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るヒータは、
　車両のシートに着座する乗員を暖めるためのヒータであって、
　前記シートに配置される発熱体と、
　前記発熱体に接続されるヒータ電極と、
　前記シートに配置されるセンサ電極と、
　を備え、
　前記ヒータ電極には前記発熱体への電力が供給され、
　前記センサ電極と前記車両との間のインピーダンスは乗員の着座に基づいて変化し、
　前記ヒータ電極と前記センサ電極は、同一面内に配置されている。
　前記ヒータ電極と前記センサ電極はフィルム状であってもよい。
　本発明の第２の観点に係るヒーティングシステムは、
　車両のシートに着座する乗員を暖めるためのヒーティングシステムであって、
　本発明の第１の観点に係るヒータと、
　前記ヒータ電極に接続され、前記発熱体に電力を供給する供給手段と、
　前記センサ電極と前記車両との間のインピーダンスを測定する測定手段と、
　前記測定手段によって測定された前記インピーダンスに基づいて、前記シートに着座する前記乗員を検出する検出手段と、
　を備える。
　前記測定手段は、
　前記センサ電極と前記車両との間に印加される交流電圧と、前記インピーダンスの変化に呼応して、前記センサ電極へ入力される電流又は電圧とから、前記センサ電極と前記車両との間の静電容量を、インピーダンス相関値として測定することとしてもよい。
　前記測定手段は、
　前記交流電圧に対する前記電流の直交成分を、前記インピーダンス相関値としての前記静電容量として測定することとしてもよい。
　前記測定手段は、前記交流電圧に対する前記電流の同相成分を測定し、
　前記検出手段は、前記同相成分と前記直交成分との関係から規定される閾値と、前記静電容量との比較結果から、前記シートに着座する前記乗員を検出することとしてもよい。
　前記ヒーティングシステムは、前記発熱体近傍の前記シートの温度を検出する温度検出センサを備え、
　前記検出手段は、前記温度検出センサによって検出された前記シートの温度、及び前記閾値と前記静電容量との比較結果に基づいて、前記乗員を検出することとしてもよい。
　前記ヒーティングシステムは、前記供給手段と前記ヒータ電極とを周期的に接続する切替手段を備え、
　前記測定手段は、前記供給手段と前記ヒータ電極とが切り離された状態のときに、前記インピーダンスを測定することとしてもよい。
　前記切替手段は、前記ヒータ電極を、前記供給手段と、前記ヒータ電極に電圧を印加する電源とに交互に接続することとしてもよい。
　前記電源は、前記センサ電極に印加される電圧と同相の電圧を印加することとしてもよい。
　前記電源は、前記センサ電極に印加される電圧と位相が異なる電圧を印加することとしてもよい。
　前記ヒーティングシステムは、前記供給手段と前記ヒータ電極とを周囲的に接続する切替手段を備え、
　前記測定手段は、
　前記供給手段と前記ヒータ電極とが接続されているときの前記インピーダンスと、前記供給手段と前記ヒータ電極とが切り離されているときの前記インピーダンスとの比較結果から、前記乗員を検出することとしてもよい。
　前記ヒータ電極は、前記供給手段と、前記ヒータ電極に電圧を印加する電源とに交互に接続され、
　前記インピーダンスは、前記ヒータ電極に、前記センサ電極に印加される電圧と同相の電圧が印加されているときに測定されることとしてもよい。
　前記ヒータ電極は、前記供給手段と、前記ヒータ電極に電圧を印加する電源とに交互に接続され、
　前記インピーダンスは、前記ヒータ電極に、前記センサ電極に印加される電圧と位相が異なる電圧が印加されているときに測定されることとしてもよい。
　本発明によれば、乗員を暖めるための発熱体と、乗員を検出するためのセンサ電極とが、同一面内に配置されている。このため、シートの座り心地を低下させることなく、乗員を暖めるとともに、乗員を精度よく検出することができる。
第１の実施形態に係るヒーティングシステムのブロック図である。 シートヒータを示す平面図である。 図２におけるシートヒータのＡ－Ａ断面を示す図である。 車両のシートを、当該シートに着座する乗員とともに示す図である。 シートに乗員が着座していないときに形成される電気回路を模式的に示す図である。 図５における電気回路の等価回路を示す図である。 シートに乗員が着座しているときに形成される電気回路を模式的に示す図である。 図７における電気回路の等価回路を示す図である。 図８における電気回路の等価回路を示す図である。 直交成分と同相成分との関係を示す図である。 第２の実施形態に係るヒーティングシステムのブロック図である。 図１１における電気回路の等価回路を示す図である。 ヒーティングシステムの変形例を示す図である。 シートヒータの変形例を示す図である。
《第１の実施形態》
　以下、本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係るヒーティングシステム１０のブロック図である。ヒーティングシステム１０は、例えば車両のシートに着座する乗員を暖めるためのシステムである。このヒーティングシステム１０は、図１に示されるように、シートヒータ２０、ヒータユニット３２、検出ユニット３３、及び切替スイッチＳＷ１を有している。
　図２は、シートヒータ２０を示す平面図である。また、図３は、シートヒータ２０の図２におけるＡＡ断面を示す図である。図２及び図３に示されるように、シートヒータ２０は、センサ電極２７と、２つのヒータ電極２１，２２と、ヒータ電極２１とヒータ電極２２とにわたって配置された発熱体２３，２４と、上記各部を被覆する絶縁シート２５，２６とを有している。
　絶縁シート２５は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテフタレート）を素材とするシートや、マイラーフィルム等である。また、絶縁シート２５として、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、或いはシリコンゴム等の柔軟性のある素材からなるシートを用いることもできる。この絶縁シート２５は、長手方向をＹ軸方向とする長方形状に整形されている。上述したセンサ電極２７、ヒータ電極２１，２２、発熱体２３，２４は、この絶縁シート２５の上面（＋Ｚ側の面）に形成されている。
　ヒータ電極２１，２２は、銀ペースト或いは銅を素材とし、それぞれＵ字状にパターニングされている。図２に示されるように、ヒータ電極２１は、絶縁シート２５の中央に配置され、ヒータ電極２２は、このヒータ電極２１の外側に配置されている。
　センサ電極２７は、絶縁シート２５の縁に沿って、ヒータ電極２１，２２を囲むように配置されている。このセンサ電極２７も、ヒータ電極２１，２２と同様に、銀ペースト或いは銅を素材とする。本実施形態では、センサ電極２７は、例えば図２に示されるように、その一部が、絶縁シート２５の中央に至るようにパターニングされている。
　上述したヒータ電極２１，２２、及びセンサ電極２７は、例えば絶縁シート２５の上面に銅箔を接着した後に、この銅箔をエッチングしてパターニングすることによって、形成されることができる。
　発熱体２３，２４それぞれは、長手方向をＹ軸方向とする長方形状に整形され、Ｘ軸方向に相互に隣接して形成されている。図３に示されるように発熱体２３，２４それぞれは、ヒータ電極２１の上面からヒータ電極２２の上面にわたって形成されている。
　これらの発熱体２３，２４は、ヒータ電極２１，２２が形成された絶縁シート２５の上面に、ヒータ電極２１からヒータ電極２２にわたって温感抵抗ペースト或いはカーボンペーストを塗布し硬化させることで、絶縁シート２５の上面に形成されることができる。
　絶縁シート２６は、絶縁シート２５と同様に、ポリイミド等の柔軟性のある素材からなるシートである。この絶縁シート２６は、絶縁シート２５と同等の形状に整形され、絶縁シート２５の上面に、接着剤などによって接着されている。これにより、絶縁シート２５の上面に形成されたヒータ電極２１，２２、センサ電極２７、発熱体２３，２４が被覆される。
　図４は、車両１００のシート１０１を、当該シート１０１に着座する乗員１２０とともに示す図である。図４に示されるように、上述のように構成されたシートヒータ２０は、シート１０１の座面１０１ａを構成するシートカバーの直下に配置される。
　図１に戻り、ヒータユニット３２は、切替スイッチＳＷ１を介して、ヒータ電極２１，２２に接続されている。このヒータユニット３２は、車両１００に搭載された不図示のバッテリからの電気エネルギーを、ヒータ電極２１，２２を介して発熱体２３，２４に供給する。これにより、発熱体２３，２４に電流が流れ、発熱体２３，２４が発熱する。
　切替スイッチＳＷ１は、間欠的にヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とを切り離す。ヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とが切り離されたときには、ヒータ電極２１，２２及び発熱体２３，２４は、車両１００から絶縁された状態となる。
　検出ユニット３３は、ヒータ電極２２の電位を監視して、切替スイッチＳＷ１によってヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とが切り離されたときに、センサ電極２７と車両１００との間の交流インピーダンスを求め、求めた交流インピーダンスに基づいて、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判別する。そして、検出ユニット３３は、判別した結果を例えば外部装置へ出力する。
　図５は、シート１０１に乗員１２０が着座していないときに形成される電気回路を模式的に示す図である。シート１０１に乗員が着座していないときに形成される電気回路では、図５に示されるように、センサ電極２７は、コンデンサＣ１を介して車両１００（グランド）に接続される。ヒータ電極２１は、コンデンサＣ２を介して車両１００に接続され、コンデンサＣ３を介してセンサ電極２７に接続される。また、ヒータ電極２２は、コンデンサＣ７を介して車両１００に接続され、コンデンサＣ６を介してセンサ電極２７に接続される。発熱体２３，２４は、コンデンサＣ４を介して車両１００に接続され、コンデンサＣ５を介してセンサ電極２７に接続される。
　図６は、図５に示される回路の等価回路である。図５に示される回路は、図６に示される等価回路に置き換えることができる。図６の等価回路を構成する抵抗Ｒａは、センサ電極２７の抵抗等を示す。そして、抵抗Ｒｂは、センサ電極２７と車両１００との間の抵抗を示す。抵抗Ｒｂは、シートの素材等によって決まり、抵抗Ｒａに比べて著しく大きい。また、コンデンサＣａ及びコンデンサＣｂは、コンデンサＣ１～Ｃ７が合成されたものである。
　図６の等価回路を参照するとわかるように、センサ電極２７と車両１００との間の合成静電容量ＣＴ１は、次式（１）から測定される。なお、次式（１）では、Ｃａ，Ｃｂは、コンデンサＣａ，Ｃｂの容量を意味している。
　ＣＴ１＝Ｃａ＋Ｃｂ　…（１）
　図７は、シート１０１に乗員１２０が着座しているときに形成される電気回路を模式的に示す図である。図７と図５を比較するとわかるように、シート１０１に乗員が着座すると、乗員１２０が介在する新たな回路が形成される。この新たに形成された回路は、ヒータ電極２１，２２と乗員１２０との間の静電容量を表すコンデンサＣ８，Ｃ１０と、発熱体２３，２４と乗員１２０との間の静電容量を表すコンデンサＣ９と、センサ電極２７と乗員１２０との間の静電容量を表すコンデンサＣ１１と、乗員１２０と車両１００との間の静電容量Ｃ１２とを含んで構成される。
　図８は、図７に示される回路の等価回路である。図７に示される回路は、図８に示される等価回路に置き換えることができる。図８の等価回路を構成するコンデンサＣｃ及びコンデンサＣｄは、コンデンサＣ８～Ｃ１１が合成されたものである。また、抵抗Ｒ１は、乗員１２０と車両１００との間の抵抗である。
　図８の等価回路を参照するとわかるように、シート１０１に乗員１２０が着座しているときの、センサ電極２７と車両１００との間の合成静電容量ＣＴ２は、次式（２）から測定される。
　ＣＴ２＝ＣＴ１＋（Ｃｃ＋Ｃｄ）・Ｃ１２／（Ｃｃ＋Ｃｄ＋Ｃ１２）　…（２）
　式（２）からわかるように、シート１０１に乗員１２０が着座すると、センサ電極２７と車両１００との間の合成静電容量の値が、コンデンサＣｃ，Ｃｄ，Ｃ１２による静電容量の分だけ増加する。検出ユニット３３は、上述のように変化する合成静電容量を検出し、検出した結果に基づいて、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判別する。以下、検出ユニット３３の具体的な構成について説明する。
　図８に示されるように、検出ユニット３３は、交流電源３３ａ、直交復調器３３ｂ、及び検出器３３ｃを有している。
　交流電源３３ａは、車両１００に搭載された不図示のバッテリの電圧を、１００ｋＨｚ程度の交流電圧に変換し、センサ電極２７と車両１００のボディの間に印加する。
　直交復調器３３ｂは、センサ電極２７と車両１００との間の交流電圧Ｖと、センサ電極２７に供給される電流ｉとをモニタする。そして、直交復調器３３ｂは、交流電圧Ｖに対する電流ｉの同相成分Ｉと、交流電圧Ｖに対する電流ｉの直交成分Ｑに関する情報を、検出器３３ｃに出力する。
　検出器３３ｃは、同相成分Ｉの値と直交成分Ｑの値とに基づいて、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判別する。そして、検出器３３ｃは、判別した結果を例えば外部装置等へ出力する。
　図６及び図８に示される電気回路は、図９に示される回路として考えることができる。この場合、センサ電極２７と車両１００との間の合成抵抗ＲＴ及び合成静電容量ＣＴそれぞれは、次式（３）及び次式（４）で示される。次式（３）によれば、合成静電容量ＣＴは電流ｉの直交成分Ｑと等価であることがわかる。
　ＣＴ＝Ｑ　　　…（３）
　ＲＴ＝１／Ｉ　…（４）
　そこで、検出器３３ｃは、例えば、直交成分Ｑの値と所定の閾値とを比較する。そして、直交成分Ｑが閾値以上である場合には、検出器３３ｃは、シート１０１に乗員１２０が着座していると判別する。一方、直交成分Ｑが所定の閾値より小さい場合には、検出器３３ｃは、シート１０１に乗員１２０が着座していないと判別する。
　また、本実施形態では、シート１０１の座面１０１ａが濡れている場合や、シート１０１を構成する素材が湿り気を帯びている場合には、センサ電極２７と車両１００との間の静電容量が増加することを考慮して、上述の閾値を決定する。この閾値の決定には、図１０に示されるＩＱ特性を示す直線を用いる。
　図１０の領域ＡＲ１は、シート１０１に乗員１２０が着座しているときの直交成分Ｑと同相成分Ｉとによって規定される点が存在する領域を示している。また、領域ＡＲ２は、シート１０１に乗員１２０が着座していないときの直交成分Ｑと同相成分Ｉとによって規定される点が存在する領域を示している。検出器３３ｃは、閾値を、領域ＡＲ１と領域ＡＲ２とを区分する曲線Ｌ３に基づいて決定する。例えば、検出器３３ｃは、同相成分Ｉの値がａである場合は、閾値をｂと決定する。
　そして、検出器３３ｃは、直交成分Ｑの値が閾値ｂより大きい場合に、シート１０１に乗員１２０が着座していると判別する。一方、直交成分Ｑの値が閾値ｂより小さい場合は、検出器３３ｃは、シート１０１に乗員１２０が着座していないと判別する。そして、検出器３３ｃは、上述の判別の結果に関する情報を例えば外部装置へ出力する。
　外部装置は、判別の結果を、例えばシートベルトの着用を警告する際や、エアバッグを展開する際の制御等に用いることができる。
　以上説明したように、本実施形態に係るシートヒータ２０は、フィルム状のヒータ電極２１，２２と、フィルム状のセンサ電極２７を有している。そして、ヒータ電極２１，２２及びセンサ電極２７それぞれは、絶縁シート２５の上面に重なることなく形成されている。このため、シートヒータ２０は全体としての厚さが薄くなる。したがって、シート１０１の座り心地を低下させることなく、シートヒータ２０を座面１０１ａ近傍に配置することができ、結果的に効率よくシート１０１に着座する乗員１２０を暖めるとともに、当該乗員１２０を精度よく検出することが可能となる。
　また、本実施形態では、図１を参照するとわかるように、切替スイッチＳＷ１によって、ヒータ電極２１，２２がヒータユニット３２から切り離されることで、当該ヒータ電極２１，２２が、車両１００から絶縁される。そして、この状態で乗員１２０の検出が行われる。ヒータ電極２１，２２が、車両１００から絶縁されることで、ヒータ電極２１，２２とセンサ電極２７との間の静電容量と、ヒータ電極２１，２２と乗員１２０との間の静電容量の影響が小さくなる。このため、ヒータ電極２１，２２に起因する静電容量の影響を大きく受けることなく、乗員１２０の検出を行うことができる。したがって、精度よく乗員１２０を検出することが可能となる。なお、ヒータ電極２１，２２とセンサ電極２７との間隔は１０ｍｍ以上であることが好ましい。ヒータ電極２１，２２とセンサ電極２７との間隔を、概ね１０ｍｍ以上とすることで、より精度よく乗員１２０を検出することができる。
　なお、ヒータ電極２１，２２がヒータユニット３２に接続されている場合には、ヒータ電極２１，２２が、ヒータユニット３２を介して車両１００にアースされることが考えられる。この場合は、ヒータ電極２１，２２と、車両１００或いはセンサ電極２７との間の静電容量の影響が大きくなるが、ヒータ電極２１，２２と乗員１２０との間の静電容量や、ヒータ電極２１，２２とセンサ電極２７との間の静電容量等を考慮することで、シート１０１に着座する乗員１２０を検出することができる。
　また、本実施形態では、検出ユニット３３は、ヒータ電極２２の電位を監視することによって、ヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とが切り離されているか否かを判別した。これ限らず、検出ユニット３３は、切替スイッチＳＷ１の状態を監視することによって、ヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とが切り離されているか否かを判別することとしてもよい。
　また、本実施形態では、検出ユニット３３は、ヒータ電極２１の電位を監視して、ヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とが切り離されているか否かを判別した。これに限らず、検出ユニット３３が乗員１２０の検出を行う際に、切替スイッチＳＷ１を駆動して、ヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とを切り離すこととしてもよい。
　また、本実施形態では、直交復調器３３ｂから出力される同相成分Ｉの値に基づいて、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判別するための閾値が補正される。したがって、乗員１２０を精度良く検出することができる。
《第２の実施形態》
　次に本発明の第２の実施形態に係るヒーティングシステムについて説明する。本実施形態に係るヒーティングシステム１０Ａは、乗員１２０の検出を試みる際に、センサ電極２７及びヒータ電極２１，２２の双方に交流電圧を印加する点で、第１の実施形態と異なる。
　図１１は、本実施形態に係るヒーティングシステム１０Ａのブロック図である。図１１に示されるように、ヒーティングシステム１０Ａは、切替スイッチＳＷ２と、検出ユニット３３Ａを有している。
　切替スイッチＳＷ２は、シートヒータ２０のヒータ電極２１，２２それぞれを、ヒータユニット３２と検出ユニット３３Ａに交互に接続する。
　ヒーティングシステム１０Ａを構成する検出ユニット３３Ａは、交流電源３４Ａ，３４Ｂ、直交復調器３３ｂ、及び検出器３３ｃを有している。
　交流電源３４Ａは、切替スイッチＳＷ２によって、シートヒータ２０のヒータ電極２１，２２が検出ユニット３３Ａに接続されたときに、振幅ｖの交流電圧Ｖ１を、ヒータ電極２１，２２へ印加する。
　交流電源３４Ｂは、交流電源３４Ａによって印加される交流電圧Ｖ１と、振幅及び周期が等しく、位相が１８０度異なる交流電圧Ｖ２を、センサ電極２７の両端へ印加する。
　例えば図１２は、切替スイッチＳＷ２によって、ヒータ電極２１，２２が、検出ユニット３３Ａに接続されたときに形成される回路の等価回路である。図１２に示されるように、本実施形態に係る等価回路は、センサ電極２７と車両１００との間の静電容量を示すコンデンサＣｓ１、センサ電極２７と乗員１２０との間の静電容量を示すコンデンサＣｓ２、センサ電極２７と車両１００との間の抵抗と等価な抵抗Ｒ１、ヒータ電極２１，２２と車両１００との間の静電容量を示すコンデンサＣｈ１、ヒータ電極２１，２２と乗員１２０との間の静電容量を示すコンデンサＣｈ２、乗員１２０と車両１００との間の静電容量を示すコンデンサＣ９、及び乗員１２０と車両１００との間の抵抗と等価な抵抗Ｒ２によって構成される。
　本実施形態では、交流電源３４Ａ，３４Ｂによって印加される交流電圧の位相が１８０度異なっている。このため、図１２における点Ｐ１と点Ｐ２との間の電位差は最大２ｖとなる。このため、点Ｐ１と点Ｐ２との間の電位が等しい場合に比べて、交流電源３４Ｂから、コンデンサＣｈ２とコンデンサＣｓ２を通してセンサ電極２７に供給される電流ｉの値が大きくなる。したがって、直交復調器３３ｂから出力される、交流電圧Ｖ２に対する電流ｉの同相成分Ｉと、直交成分Ｑの値が相対的に大きくなる。これにより、検出器３３ｃは、シート表面近傍にある導電物質の面積に感度を持ち、シート１０１に着座した乗員１２０を好感度に検出することが可能となる。
　また、本実施形態では、交流電源３４Ａ，３４Ｂによって印加される交流電圧Ｖ１，Ｖ２それぞれの位相は相互に１８０度ずれている。これに限らず、交流電源３４Ａ，３４Ｂによって印加される交流電圧Ｖ１，Ｖ２の位相、振幅が等しい場合にも、検出ユニット３３は、シート１０１に着座する乗員１２０を検出することができる。この場合には、ヒータ電極２１，２２が、センサ電極として機能することになる。つまり、本実施形態では、ヒータ電極２１，２２と乗員１２０との間のコンデンサＣｈ２が、乗員１２０の検出に寄与することになり、センサ電極２７とヒータ電極２１，２２を１つの電極として取り扱うことができる。
　例えば、センサ電極２７とヒータ電極２１，２２とが同相で駆動されると、ヒータ電極２１，２２の影響が無視できる。このため、シート１０１への乗員１２０の着座を、静電容量の変化分（Ｃｓ２・Ｃ９）／（Ｃｓ２＋Ｃ９）に基づいて検出できる。一方、センサ電極２７とヒータ電極２１，２２とが同相で駆動され、ヒータ電極２１，２２への電流の直交成分Ｑを検出することで、シート１０１への乗員１２０の着座を、静電容量の変化分（（Ｃｈ２＋Ｃｓ２）・Ｃ９）／（Ｃｈ２＋Ｃｓ２＋Ｃ９）に基づいて検出できる。したがって、検出ユニット３３は、シート１０１に着座する乗員１２０を、精度よく検出することができる。
　また、交流電源３４Ａ，３４Ｂによって印加される交流電圧Ｖ１，Ｖ２の位相、振幅が等しい場合には、乗員１２０と車両１００との静電容量を示すコンデンサＣ９の容量は、コンデンサＣｓ２とコンデンサＣｈ２との合成容量よりも小さい。このため、乗員１２０の検出の際には、コンデンサＣ９の容量の影響を大きく受ける。したがって、シート１０１の座面１０１ａ上の導電性物質が空間的広がりを持つことに対する感度が高まる。
　以上説明したように、本実施形態では、交流電源３４Ａ，３４Ｂによって印加される交流電圧Ｖ１，Ｖ２の位相を変化させることで、ヒータ電極２１，２２を、乗員１２０の検出に用い、また、センサ電極２７による乗員１２０の検出感度を調整することが可能となる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、図１１を参照するとわかるように、第２の実施形態では、ヒータ電極２１，２２を、交流電源３４Ａに接続した。これに限らず、図１３に示されるように、切替スイッチＳＷ３を用いて、ヒータ電極２１，２２を、交流電源３４Ａと交流電源３４Ｂの双方に、間欠的に接続することとしてもよい。この場合には、ヒータ電極２１，２２に、センサ電極２７と同相の電圧が印加されているときの、同相成分Ｉ及び直交成分Ｑと、ヒータ電極に、センサ電極２７と異なる位相の電圧が印加されているときの、同相成分Ｉ及び直交成分Ｑとを比較することで、より精度よくシート１０１に着座する乗員１２０の検出が可能となる。
　また、図１３を参照するとわかるように、切替スイッチＳＷ２によって、ヒータ電極２１，２２がヒータユニット３２に接続されることにより接地されたときの、同相成分Ｉ及び直交成分Ｑと、ヒータ電極２１、２２が、開放された状態（非接地の状態）のときの、同相成分Ｉ及び直交成分Ｑとを更に比較することで、より精度よくシート１０１に着座する乗員１２０の検出が可能となる。
　また、上記実施形態では、交流電源３４Ａによって印加される電圧の位相と、交流電源３４Ｂによって印加される電圧の位相との差（位相差）が１８０度である場合について説明したが、双方の電圧の位相差は、必ずしも１８０度でなくともよい。
　また、上記実施形態では、検出ユニット３３による判別の結果に関する情報が、外部装置に出力されることとした。これに限らず、検出ユニット３３による判別の結果に関する情報を、ヒータユニット３２に出力してもよい。これにより、ヒータユニット３２は、例えば、シート１０１に乗員１２０が着座していない場合には、ヒータ電極２１，２２への通電を停止することができる。これにより、無駄な電力の消費を抑えることができる。
　なお、本実施形態では、交流電源３４Ａが、ヒータ電極２１，２２に接続され、交流電源３４Ｂが、センサ電極２７に接続されている場合について説明した。これに限らず、交流電源３４Ａが、センサ電極２７に接続され、交流電源３４Ｂが、ヒータ電極２１，２２に接続されていてもよい。また、ヒータ電極２１，２２及びセンサ電極２７に相互に位相が等しい電圧を印加する場合には、いずれかの交流電源３４Ａ，３４Ｂを、ヒータ電極２１，２２及びセンサ電極２７に接続すればよい。
　また、本実施形態では、センサ電極２７と、ヒータ電極２１，２２と、発熱体２３，２４のみが、絶縁シート２５の上面に形成されている。これに限らず、ヒータユニット３２と検出ユニット３３との信号ラインを、絶縁シート２５の導体パターンで構成してもよい。例えばヒータユニット３２と検出ユニット３３とが、それぞれ独立した筐体に収容さている場合は、各ユニット間の通信が、絶縁シート２５に形成された導体パターンを介して行われる。このため、ヒータユニット３２と検出ユニット３３との間の配線を簡素化することができる。
　また、ヒータユニット３２は、検出ユニット３３から、同相成分Ｉに関する情報を取得し、同相成分Ｉが閾値を超えている場合には、シート１０１が湿り気を帯びていると判別して、ヒータ電極２１，２２の通電を継続することとしてもよい。これによれば、シート１０１の乾燥を促進することができ、シート１０１に着座する乗員１２０の検出精度を向上させることができる。
　また、図１４に示されるように、シート１０１の温度を検出するための測温抵抗体ＰＴを、絶縁シート２５の上面に形成してもよい。これにより、検出ユニット３３は、測温抵抗体ＰＴの抵抗値から、シート１０１の温度を検出し、検出した温度を考慮して、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判別するための閾値を補正することができる。
　また、ヒータ電極２１，２２を介して計測した発熱体２３，２４の抵抗値から、シート１０１の温度を検出し、検出した温度を考慮して、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判別するための閾値を補正することとしてもよい。
　また、上記実施形態に係る検出ユニットは、ハードウエアによって構成されていてもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶部、及び補助記憶部などから構成されるコンピュータや、マイクロコンピュータであってもよい。
　また、上記実施形態では、シートヒータ２０が、車両１００のシート１０１に装着された場合について説明した。これに限らず、シートヒータ２０は、車両１００のシート１０１以外に装着することとして用いてもよい。
　なお、本発明は、本発明の広義の趣旨と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が本発明の範囲内とみなされる。
　なお、本出願は、２０１０年８月５日に出願された日本国特許出願２０１０－１７６８２２号に基づく。本明細書中に日本国特許出願２０１０－１７６８２２号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
　本発明のヒータ及びヒーティングシステムは、乗員を暖めること、及び乗員を検出することに適している。
　１０，１０Ａ　ヒーティングシステム
　２０　シートヒータ
　２１，２２　ヒータ電極
　２３，２４　発熱体
　２５，２６　絶縁シート
　２７　センサ電極
　３２　ヒータユニット
　３３，３３Ａ　検出ユニット
　３３ａ　交流電源
　３３ｂ　直交復調器
　３３ｃ　検出器
　３４Ａ，３４Ｂ　交流電源
　１００　車両
　１０１　シート
　１０１ａ　座面
　１２０　乗員
　ＡＲ１，ＡＲ２　領域
　Ｃ１～Ｃ１２，Ｃａ～Ｃｄ，Ｃｈ１，Ｃｈ２，Ｃｓ１，Ｃｓ２　コンデンサ
　Ｐ１，Ｐ２　点
　ＰＴ　測温抵抗体
　Ｒ１，Ｒ２，Ｒａ，Ｒｂ　抵抗
　ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３　切替スイッチ

Claims (14)

  1. 　車両のシートに着座する乗員を暖めるためのヒータであって、
    　前記シートに配置される発熱体と、
    　前記発熱体に接続されるヒータ電極と、
    　前記シートに配置されるセンサ電極と、
    　を備え、
    　前記ヒータ電極には前記発熱体への電力が供給され、
    　前記センサ電極と前記車両との間のインピーダンスは乗員の着座に基づいて変化し、
    　前記ヒータ電極と前記センサ電極は、同一面内に配置されているヒータ。
  2. 　前記ヒータ電極と前記センサ電極はフィルム状である請求項１に記載のヒータ。
  3. 　車両のシートに着座する乗員を暖めるためのヒーティングシステムであって、
    　請求項１又は２に記載のヒータと、
    　前記ヒータ電極に接続され、前記発熱体に電力を供給する供給手段と、
    　前記センサ電極と前記車両との間のインピーダンスを測定する測定手段と、
    　前記測定手段によって測定された前記インピーダンスに基づいて、前記シートに着座する前記乗員を検出する検出手段と、
    　を備えるヒーティングシステム。
  4. 　前記測定手段は、
    　前記センサ電極と前記車両との間に印加される交流電圧と、前記インピーダンスの変化に呼応して、前記センサ電極へ入力される電流又は電圧とから、前記センサ電極と前記車両との間の静電容量を、インピーダンス相関値として測定する請求項３に記載のヒーティングシステム。
  5. 　前記測定手段は、
    　前記交流電圧に対する前記電流の直交成分を、前記インピーダンス相関値としての前記静電容量として測定する請求項４に記載のヒーティングシステム。
  6. 　前記測定手段は、前記交流電圧に対する前記電流の同相成分を測定し、
    　前記検出手段は、前記同相成分と前記直交成分との関係から規定される閾値と、前記静電容量との比較結果から、前記シートに着座する前記乗員を検出する請求項５に記載のヒーティングシステム。
  7. 　前記発熱体近傍の前記シートの温度を検出する温度検出センサを備え、
    　前記検出手段は、前記温度検出センサによって検出された前記シートの温度、及び前記閾値と前記静電容量との比較結果に基づいて、前記乗員を検出する請求項６に記載のヒーティングシステム。
  8. 　前記供給手段と前記ヒータ電極とを周期的に接続する切替手段を備え、
    　前記測定手段は、前記供給手段と前記ヒータ電極とが切り離された状態のときに、前記インピーダンスを測定する請求項３乃至７のいずれか一項に記載のヒーティングシステム。
  9. 　前記切替手段は、前記ヒータ電極を、前記供給手段と、前記ヒータ電極に電圧を印加する電源とに交互に接続する請求項８に記載のヒーティングシステム。
  10. 　前記電源は、前記センサ電極に印加される電圧と同相の電圧を印加する請求項９に記載のヒーティングシステム。
  11. 　前記電源は、前記センサ電極に印加される電圧と位相が異なる電圧を印加する請求項９に記載のヒーティングシステム。
  12. 　前記供給手段と前記ヒータ電極とを周囲的に接続する切替手段を備え、
    　前記測定手段は、
    　前記供給手段と前記ヒータ電極とが接続されているときの前記インピーダンスと、前記供給手段と前記ヒータ電極とが切り離されているときの前記インピーダンスとの比較結果から、前記乗員を検出する請求項３に記載のヒーティングシステム。
  13. 　前記ヒータ電極は、前記供給手段と、前記ヒータ電極に電圧を印加する電源とに交互に接続され、
    　前記インピーダンスは、前記ヒータ電極に、前記センサ電極に印加される電圧と同相の電圧が印加されているときに測定される請求項１２に記載のヒーティングシステム。
  14. 　前記ヒータ電極は、前記供給手段と、前記ヒータ電極に電圧を印加する電源とに交互に接続され、
    　前記インピーダンスは、前記ヒータ電極に、前記センサ電極に印加される電圧と位相が異なる電圧が印加されているときに測定される請求項１２に記載のヒーティングシステム。
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