WO2018143062A1

WO2018143062A1 - シートヒータ

Info

Publication number: WO2018143062A1
Application number: PCT/JP2018/002388
Authority: WO
Inventors: 智久早川; 孝昭兵頭
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2018-08-09
Also published as: JP6754979B2; US20190389346A1; JPWO2018143062A1; DE112018000294T5; CN110235518A; DE112018000294B4; CN110235518B; US11325511B2

Abstract

座席に装着されるシートヒータであって、発熱線と、発熱線が配設される通気性を有する基材と、発熱線の温度過昇を防止する温度過昇防止素子と、温度過昇防止素子を加熱する補助発熱線とを備え、補助発熱線が配設される補助ヒータ領域の通気性を、発熱線が配設されるヒータ領域より低くすることで、補助ヒータ領域の放熱を抑え、ヒータ領域の温度上昇に追従して温度過昇防止素子を効率的に昇温させる。

Description

シートヒータ

　本開示は座席に装着されるシートヒータに関するものであり、主に車両用の座席に装着されるシートヒータに関するものである。

　従来、自動車を中心とした座席の暖房方法として、座席内にシートヒータを装着し、採暖を行う手法が一般的であった。しかし近年、車室内環境の快適性をさらに向上する手段の一つとして、座席自体の冷房手段の追加が求められ、ペルチェ素子を利用した冷暖房化が実用化されている。しかしこの手法では暖房時に暖かい風を座席表面から吹き出すため、実際の温風温度よりも体感的に低く感じ、十分な暖房効果が得られなかった。その結果従来のシートヒータとペルチェ素子を用いた冷房またはファンによる送風との併用が考えられ、そのための必要要素としてシートヒータの通気性向上が求められた。

　この種の通気性を持たせるために、メッシュ構造の基材に発熱線を固定したシートヒータが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３－２９７５３２号公報

　本開示により、通気性を確保しつつ、さらに快適性を向上できるシートヒータが提供される。

　本開示のシートヒータは、座席に装着されるシートヒータであって、前記シートヒータは、発熱線と、基材と、温度過昇防止素子と、補助発熱線と、を備える。前記基材は、前記発熱線が配設され、通気性を有し、前記温度過昇防止素子は、前記発熱線の温度過昇を防止し、前記補助発熱線は、前記温度過昇防止素子を加熱し、さらに、基材は、補助ヒータ領域を有し、前記補助ヒータ領域には、前記温度過昇防止素子の冷却低減部を有する。

　本発明のシートヒータは、通気性を確保しつつ、さらに快適性を向上できる。

本開示の実施の形態におけるシートヒータが装着された座席の断面図本開示の実施の形態におけるシートヒータの斜視図図２のＡ－Ａ線での断面図本開示の実施の形態の変形例１におけるシートヒータの斜視図本開示の実施の形態の変形例１におけるシートヒータの他の基材の構成を示す図本開示の実施の形態の変形例２におけるシートヒータの構成を示す図

　本開示の実施の形態の説明に先駆け、従来の構成における問題を詳細に説明する。

　近年、ハイブリッド車や電気自動車が普及し始めている。これらの自動車は、他の自動車と比べてエンジンの排熱が減少しているため、エンジンの排熱のみでは十分な車室内暖房を行うことができない。そこで、着座した人員を直接暖めるシートヒータが注目されている。このような自動車に用いられるシートヒータに関して、エンジンの排熱の少ない自動車の暖房に対応できるよう、更なる性能の向上、特に昇温性能の向上（高出力化）が求められている。

　上記特許文献１には開示されていないが、シートヒータには発熱線の温度過昇防止機能として、サーモスタット等の温度過昇防止素子が配置され、さらにその温度過昇防止素子を加熱するための補助発熱線が設けられる。その温度検知素子と補助発熱線を発熱線と同じ通気性の高い基材上に設けると、次のような問題が発生する。

　高出力化したシートヒータにおいては、従来のシートヒータと比較して、発熱線の温度上昇が早い。この発熱線の温度上昇に追従して温度検知素子を加熱するために補助発熱線の出力も上げる必要がある。しかし、メッシュ構造等の通気性の高い基材では、補助発熱線の出力を上げても温度過昇防止素子が効率よく温められないという問題が新たに見出された。

　以下、このような問題を解決するシートヒータの構成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開示が限定されるものではない。また、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

　本開示の第１の態様のシートヒータは、座席に装着されるシートヒータであって、発熱線と、発熱線が配設される通気性を有する基材と、発熱線の温度過昇を防止する温度過昇防止素子と、温度過昇防止素子を加熱する補助発熱線とを備え、補助発熱線が配設される補助ヒータ領域は、温度過昇防止素子の冷却低減部を有する。そして、冷却低減部は、補助ヒータ領域の通気性が、発熱線が配設されるヒータ領域の通気性より低くなる構成を有する。

　補助ヒータ領域の通気性をヒータ領域より低くしているため、補助ヒータ領域の放熱は抑えられ、ヒータ領域の温度上昇に追従して温度過昇防止素子を効率的に昇温させることができる。この構成により、座席内部からの空気を容易に通過させて着座者に送ることができると共に、シートヒータを高出力化することができ、寒い時期に座席の着座者を急速に保温することができるため、快適性を向上することができる。

　本開示の第２の態様のシートヒータは、第１の態様のシートヒータにおいて、ヒータ領域の基材には通風孔が設けられ、補助ヒータ領域の基材には通風孔が設けられないことで、冷却低減部を構成する。この構成により、ヒータ領域の通気性を高め、補助ヒータ領域の通気性を低くすることができる。

　本開示の第３の態様のシートヒータは、第１の態様のシートヒータにおいて、基材はメッシュ構造であって、補助ヒータ領域のメッシュの目はヒータ領域のメッシュの目より細かくすることで、冷却低減部を構成する。この構成により、ヒータ領域の通気性を高め、補助ヒータ領域の通気性を低くすることができる。

　本開示の第４の態様のシートヒータは、第１から第３のいずれかのシートヒータにおいて、補助ヒータ領域の基材に、基材より通気性の低いシートを配設することで、冷却低減部を構成する。この構成により、ヒータ領域の通気性を高め、補助ヒータ領域の通気性を低くすることができる。

　本開示の第５の態様のシートヒータは、第１から第４のいずれかのシートヒータにおいて、基材より通気性の低い被覆材で温度過昇防止素子と補助ヒータ領域を被覆することで、前記冷却低減部を構成する。この構成により、補助ヒータ領域の放熱は抑えられ、温度過昇防止素子を効率的に昇温させることができる。

　（実施の形態）
　図１は本実施の形態のシートヒータが装着された座席の断面図である。車両の室内に設置された座席１００は、着座者が座る座部４０と、着座者の背中を保持する背もたれ部５０を備える。座部４０の内部には送風機４５が設置されており、送風機４５からの空気が座部４０および背もたれ部５０の内部に設けられた通風路６０を通って、クッション材であるウレタン発泡樹脂等からなるパッド部７０に導入される。そして、パッド部７０に導入された空気はシートヒータ１０を通って、表皮８０に設けられた噴出穴９０から噴出される。

　以上のように構成することで、座席１００に座った着座者の背中から臀部、さらに下肢に空気が吹きつけられる。このようにして、人体表面に接する領域に空気を噴出する。そのため、夏季の日射により表皮８０の温度が上昇した状態でも、汗が気化乾燥して気化熱が皮膚表面から奪われるため、着座者は快適に座ることができる。

　また、本実施の形態における座席１００には、シートヒータ１０をパッド部７０と表皮８０の間に有している。冬季の暖房運転ではシートヒータ１０に通電して発熱させると表皮８０に伝導して、表皮８０を温めることができる。表皮８０が温まると、着座者も伝導と輻射で暖まる。この構成により、温風で暖房をする場合に比べ、表皮８０の温度が高くなる。しかもその温度上昇速度も速くなり、快適性が向上する。

　なお、通風路６０の途中にペルチェ素子６５を設けることにより、夏季に温度が上昇した場合には送風機４５からの空気を冷却して冷風を送ることができるため、快適性がより向上する。さらに、冬季にシートヒータ１０に通電して着座者を急速に温めた後、定常状態に達すると、ペルチェ素子６５で送風機４５からの空気を温めて、温風を噴出穴９０から噴出する温風暖房に切り替えることもできる。

　図２は本実施の形態の通気性を有する基材に発熱線を固定したシートヒータの斜視図である。図２において通気性を有する基材１は貫通孔３を有している。発熱線２には温度過昇防止のためサーモスタット４が直列に接続されている。発熱線２は縫製によって基材１に任意の配線パターンに基づいて固定されている。その配線パターンは、リード線８に接続される発熱線２が、座席の着座者を保温するヒータ領域６に伸びて蛇行し、さらにサーモスタット４を加熱する補助発熱線５を構成する。すなわち、この場合は発熱線２と補助発熱線５は同じ１本の電熱線で構成されているが、別々の電熱線をリード線で接続して発熱線２と補助発熱線５とを構成してもよい。この補助発熱線５が配設されている領域を、ヒータ領域６に対して補助ヒータ領域７という。そして、補助発熱線５はサーモスタット４の一端に接続され、サーモスタット４の他端はリード線９に接続される。このリード線８、９を電源（図示せず）に接続することで電力が供給され、発熱線２と補助発熱線５が発熱する。

　ここで、基材１の貫通孔３はヒータ領域６には形成されているが、サーモスタット４がある補助ヒータ領域７には形成されていない。このようにして、サーモスタット４の冷却低減部が構成される。すなわち、冷却低減部は、基材１に貫通孔３が形成されない補助ヒータ領域７の部分である。これにより、補助ヒータ領域７が比較的小さな領域であっても、放熱が抑えられサーモスタット４を効率的に加熱することができる。そのため、シートヒータを高出力化した場合にも、ヒータ領域６の温度上昇に追従してサーモスタット４を昇温させることができる。

　本実施形態では、貫通孔３を発熱線２の間に形成している。そのため、発熱線２を配線した後にプレス等で貫通孔３を基材１に設けることができる。逆に、図示していないが、孔径が発熱線２の縫製ピッチ以下の貫通孔３を予め基材１に設けておいて、発熱線２を配線することも可能である。この場合は、貫通孔３が設けられているヒータ領域６の全面に渡って均一な通気性を確保することができると共に、縫製時の空うちが生じないので確実に発熱線２を基材１に固定することができる。

　図３は図２のＡ－Ａ線での断面図で、発熱線２の固定を縫製によりおこなった一例を示している。図３において上糸１１と下糸１２によって発熱線２は基材１に固定されている。なお、本実施形態では縫製によって発熱線２を基材１に固定する手段として上糸１１と下糸１２を用いたが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、縫製方法によっては下糸１２自体をなくし、替わりに発熱線２を使用することにより、発熱線２を基材１に固定することもできる。さらに、発熱線２を基材１に固定する手段として、接着剤を使用しても構わない。

　（変形例１）
　図４はメッシュ構造の基材１３に発熱線２を固定したシートヒータ２０の斜視図である。ここで、基材１３がメッシュ構造であることを分かりやすくするために、メッシュの目を実際より粗く描いている。図２と同様に、発熱線２はメッシュ構造の基材１３に任意の配線パターンに基づいて縫製により固定されている。基材１３はメッシュ構造であるため、不織布などの基材１に貫通孔を設けるよりも良好な通気性を容易に持たせることが可能である。

　サーモスタット４がある補助ヒータ領域７において、基材１３のメッシュの目は、座席の着座者を保温するヒータ領域６におけるメッシュの目より細かい。このようにして、サーモスタット４の冷却低減部が構成される。すなわち、冷却低減部は、基材１３のメッシュの目が細かい補助ヒータ領域７の部分である。ヒータ領域６においては通気性が良好であるため、座席内部からの空気を容易に通過させることができる。補助ヒータ領域７においては、ヒータ領域６より通気性が低いため放熱が抑えられ、補助ヒータ領域７が比較的小さな領域であっても、サーモスタット４を効率的に加熱することができる。それにより、シートヒータを高出力化した場合にも、ヒータ領域６の温度上昇に追従してサーモスタット４を昇温させることができる。

　図５は基材のメッシュ構造を糸を編んで構成した例を示す図で、基材１４は、糸１５が密に編み込まれた小開口部１６ａと、小開口部１６ａの間に形成される大開口部１６ｂとから構成されている。図５に示すように、小開口部１６ａと大開口部１６ｂとを組み合わせて基材１４を構成することにより、基材１４の機械的強度を向上させると共に、ヒータ領域６における十分な通気性を得ることができる。即ち、一般的にメッシュの交差部を２本の糸だけで構成した場合、基材にかかるストレスがメッシュの交差部に集中し、その結果交差部においてメッシュが破れるなどの問題があるが、本実施例のように大開口部１６ｂ間を複数の糸で構成する網目状の小開口部１６ａとすることにより、着座による荷重に対して交差部にかかる応力を分散することができ、基材１４の強度を向上させることができるのである。なお、メッシュの開口形状については、図５に限定されるものではない。

　なお、図４においては、補助ヒータ領域７における基材１３のメッシュの目をヒータ領域６におけるメッシュの目より細かくすることで放熱を抑えたが、その構成には限定されない。基材１３において、補助ヒータ領域７とヒータ領域６における基材１３のメッシュの目の大きさを同じにして、補助ヒータ領域７に基材１３より通気性の低い不織布や布などのシートを配設することで冷却低減部を構成し、放熱を抑えてもよい。ここで、不織布や布などのシートを基材１３の下面に配設して上面に補助発熱線５を配設しても、不織布や布などのシートを基材１３の上面に配設してその上に補助発熱線５を配設してもよい。このようにすることで、補助発熱線５はヒータ領域６における発熱線２の配線パターンより密に配置しても、確実に発熱線２を縫製して基材１３に固定することができる。また、補助ヒータ領域７に基材より通気性の低い不織布や布などのシートを配設する構成は、図２のシートヒータ１０の基材１にも適用できる。

　（変形例２）
　図６は、本実施の形態の変形例２に係るシートヒータ３０の構成を示す図である。通気性を有する基材１７の上に発熱線２が縫製等により固定されている。ここで、基材１７は、図２で用いた貫通孔を有する基材１や、図４、５で用いたメッシュ構造の基材１３、１４であってもよい。また、通気性のよい基材の補助ヒータ領域７に通気性の低い不織布や布などを配設したものであってもよい。

　図６の（ｂ）は、図６の（ａ）の楕円の点線で囲った領域の拡大図を示している。サーモスタット４とそれを加熱する補助発熱線５が配設された補助ヒータ領域７を覆うように、通気性の低い不織布や布などで構成される被覆材１８が配設されている。このようにして、サーモスタット４の冷却低減部が構成される。すなわち、冷却低減部は、被覆材１８が配設された補助ヒータ領域７の部分である。なお、図６においてサーモスタット４、補助発熱線５の位置が分かるように、被覆材１８を透過させて表示している。補助ヒータ領域７を被覆材１８で覆うことにより、補助ヒータ領域７が比較的小さな領域であっても、サーモスタット４を効率的に加熱することができる。そのため、シートヒータを高出力化した場合にも、ヒータ領域６の温度上昇に追従してサーモスタット４を昇温させることができる。

　以上、説明したように、本開示のシートヒータによれば、補助ヒータ領域７がサーモスタット４の冷却低減部を有するため、補助ヒータ領域７の放熱は抑えられ、ヒータ領域６の温度上昇に追従して温度過昇防止素子であるサーモスタット４を効率的に昇温させることができる。この構成により、座席内部からの空気を容易に通過させて着座者に送ることができると共に、シートヒータを高出力化することができ、寒い時期に座席の着座者を急速に保温することができるため、快適性を向上することができる。

　なお、サーモスタット４および補助発熱線５が配設されている補助ヒータ領域７は、座席１００において、着座者が容易に触れることがない位置に配置される。例えば、図１において、補助ヒータ領域７が座部４０における背もたれ部５０の近傍の位置になるように配置される。このようにすることで、サーモスタット４が検出する温度への着座者による影響や、着座者に与える違和感を防ぐことができる。

　さらに、座席１００の噴出穴９０は、この補助ヒータ領域７の近傍には設けられていない。このようにすることで、補助ヒータ領域７からの放熱をさらに防ぐことができる。また、補助ヒータ領域７は着座者が容易に触れることがない位置に配置されるため、この位置に噴出穴９０がなくても、着座者の快適性への影響はない。

　本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

　本開示のシートヒータは、通気性を確保しつつ、さらに快適性を向上できるという効果を有し、車両等の座席に装着されるシートヒータに広く好適に用いることができる。

　１，１３，１４，１７　基材
　２　発熱線
　３　貫通孔
　４　サーモスタット（温度過昇防止素子）
　５　補助発熱線
　６　ヒータ領域
　７　補助ヒータ領域
　８，９　リード線
　１０，２０，３０　シートヒータ
　１１　上糸
　１２　下糸
　１５　糸
　１６ａ　小開口部
　１６ｂ　大開口部
　１８　被覆材
　４０　座部
　４５　送風機
　５０　背もたれ部
　６０　通風路
　６５　ペルチェ素子
　７０　パッド部
　８０　表皮
　９０　噴出穴
　１００　座席

Claims

座席に装着されるシートヒータであって、
前記シートヒータは、
発熱線と、
基材と、
温度過昇防止素子と、
補助発熱線と、を備え、
前記基材は、前記発熱線が配設され、通気性を有し、前記温度過昇防止素子は、前記発熱線の温度過昇を防止し、前記補助発熱線は、前記温度過昇防止素子を加熱し、
さらに、基材は、補助ヒータ領域を有し、
前記補助ヒータ領域には、前記温度過昇防止素子の冷却低減部を有するシートヒータ。
前記補助ヒータ領域の通気性が、前記発熱線が配設されるヒータ領域の通気性より低くなるように前記冷却低減部は構成される、請求項１記載のシートヒータ。
前記ヒータ領域の基材には通風孔が設けられ、前記補助ヒータ領域の基材には通風孔が設けられないことで、前記冷却低減部は構成される、請求項１記載のシートヒータ。
前記基材はメッシュ構造であって、前記補助ヒータ領域のメッシュの目は前記ヒータ領域のメッシュの目より細かくされることで、前記冷却低減部は構成される、請求項１記載のシートヒータ。
前記補助ヒータ領域の基材に、前記基材より通気性の低いシートを配設することで、前記冷却低減部は構成される、請求項１記載のシートヒータ。
前記基材より通気性の低い被覆材で前記温度過昇防止素子と前記補助ヒータ領域を被覆することで、前記冷却低減部は構成される、請求項１記載のシートヒータ。