JP5909657B2 - シートヒータ - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の座席を採暖するシートヒータに関するものである。

従来のシートヒータとしては、自動車の座席の座部と背部とのそれぞれにおいて、表皮とメインパッドとの間に、電気ヒータ線が所定ピッチで基材全面に蛇行配設された座席用ヒータを設けたものが知られている。このような従来のシートヒータでは、電気ヒータ線が通電されると、座席用ヒータが発熱する。これにより、寒い季節であっても、座席に着座した乗員が暖かく快適に着座することができる。

図４は、従来のシートヒータの回路図である。図４に示すシートヒータは、座部の発熱用ヒータ４０１ａと、背部の発熱用ヒータ４０１ｂと、温度過昇防止部４０２と、加熱部４０３とを備えている。温度過昇防止部４０２は、加熱部４０３によって加熱され、所定の温度に到達すると発熱用ヒータ４０１ａ、４０１ｂの通電を停止させる。

従来のシートヒータでは、例えば、通常はサーモスタットやコントローラのような温度制御手段（図示せず）により、発熱用ヒータ４０１ａ、４０１ｂの通電が制御される。ここで、この温度制御手段が故障する等、発熱用ヒータ４０１ａ、４０１ｂの通電が制御できなくなると、座部及び背部の温度が所定温度以上にまで上昇してしまう。

そこで、従来のシートヒータでは、発熱用ヒータ４０１ａ、４０１ｂの温度が所定温度を超えたとき、温度過昇防止部４０２によって、発熱用ヒータ４０１ａ、４０１ｂへの通電が停止され、安全性が確保されている。

従来のシートヒータでは、温度過昇防止部４０２として、復帰型の温度スイッチが用いられていた。これは、車室内の温度が高温になって、温度過昇防止部４０２が発熱用ヒータ４０１ａ、４０１ｂの通電を遮断したとしても、車室内の温度が常温に戻ったとき、発熱用ヒータ４０１ａ、４０１ｂの通電を復帰させるためである（例えば特許文献１）。

近年、ハイブリッド車や電気自動車が普及し始め、これらの自動車ではエンジンの排熱が減少している。そのため、これらの自動車では、動力源としてエンジンのみを用いた自動車に比べて、車室内の暖房が困難となっている。そこで、人体を直接暖めるシートヒータが注目され、更なる性能向上、特に昇温性能の向上が求められている。したがって、更なる高出力化（消費電力アップ）、及びヒータ配線の高密度化が必要不可欠となってきている。

しかしながら、特許文献１のシートヒータでは、温度過昇防止部４０２が復帰型である。そのため、温度の異常が検出されて発熱用ヒータ４０１ａ、４０１ｂへの通電が停止されても、その後、温度が低下すると、温度過昇防止部４０２は、発熱用ヒータ４０１ａ、４０１ｂへの通電を復帰させる。よって、従来のシートヒータを高出力化すると、温度上昇の増大を招き、着座者への快適性及び安全性が低下するという課題があった。

特開２００３−１０９７２１号公報

本発明の目的は、シートヒータを高出力化しても、快適性及び安全性を確保することができるシートヒータを提供することである。

本発明の一形態によるシートヒータは、座席の座部を採暖する第１採暖ヒータと、前記座席の背部を採暖する第２採暖ヒータと、前記第１採暖及び前記第２採暖ヒータの過度の温度上昇を防止する温度過昇防止部と、前記温度過昇防止部を加熱する加熱部とを備え、前記温度過昇防止部は非復帰型の温度スイッチにより構成されている。

本発明の実施の形態１におけるシートヒータの回路図である。 本発明の実施の形態２におけるシートヒータの回路図である。 本発明の実施の形態３におけるシートヒータの回路図である。 従来のシートヒータの回路図である。

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）
本発明の実施の形態１におけるシートヒータを図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるシートヒータの回路図である。

図１に示すシートヒータは、例えば自動車等の座席（図示せず）に配設され、座席の座部及び背部を採暖する。具体的には、図１に示すシートヒータは、採暖ヒータ１ａ（第１採暖ヒータの一例）、採暖ヒータ１ｂ（第２採暖ヒータの一例）、温度過昇防止部２、及び加熱部３を備えている。

採暖ヒータ１ａは座部を採暖する。採暖ヒータ１ｂは背部を採暖する。ここで、採暖ヒータ１ａ、１ｂは、不織布やウレタン等の基材に電気ヒータ線が所定ピッチで蛇行配線されて面状に構成されている。

以上のように構成されたシートヒータについて、以下その動作及び作用を説明する。

採暖ヒータ１ａ、１ｂは、例えばサーモスタットやコントローラ等の温度制御手段によって温度制御される。ここで、温度制御手段としてコントローラを採用した場合、コントローラは、例えば、サーミスタ等の温度検知素子から出力される採暖ヒータ１ａ、１ｂの温度検出信号を用いて採暖ヒータ１ａ、１ｂを制御する。

すなわち、温度制御手段は、採暖ヒータ１ａ、１ｂの温度が所定温度に到達した時点で採暖ヒータ１ａ、１ｂの通電を停止し、その後、採暖ヒータ１ａ、１ｂの温度が所定温度まで低下する、或いは、所定時間経過後に、採暖ヒータ１ａ、１ｂの通電を再開させるといったＯＮ／ＯＦＦ動作を行う。これにより、座席表面の温度が快適な温度になるような温度制御が実施される。

ここで、温度制御手段が故障し、通常の温度制御が不可能になった場合、常時通電してしまうことも考えられる。この場合、座席の表面温度が上昇し、着座者に不快感を与える、もしくは座席からの発煙・発火等の不安全に至るおそれもあった。そこで、本実施の形態のシートヒータでは、温度制御手段とは別に温度過昇防止部２と、温度過昇防止部２を加熱する加熱部３とが設けられている。これにより、温度制御手段が故障しヒータが常時通電状態となっても、加熱部３により温度過昇防止部２が加熱される。そして、採暖ヒータ１ａ、１ｂの温度が所定温度に到達すると、採暖ヒータ１ａ、１ｂの通電が停止される。

従来のシートヒータでは、この温度過昇防止部２として復帰型の温度スイッチが採用されていた。したがって、車室内の温度が高くなり、温度過昇防止部２により採暖ヒータ１ａ、１ｂの通電が停止されたとしても（ＯＦＦ動作）、車室内の温度が低下すると、温度過昇防止部２により、採暖ヒータ１ａ、１ｂへの通電が再開されていた（ＯＮ動作）。

また、従来のシートヒータでは、温度過昇防止部２が故障した場合も考慮し、採暖ヒータ１ａ、１ｂの発熱密度が所定密度以下に抑えられていた。これにより、採暖ヒータ１ａ、１ｂの温度が不安全に至らない温度で飽和するように構成されていた。

しかしながら、近年、ハイブリッド車や電気自動車が普及し始めている。このような自動車では、動力源としてエンジンのみを用いる自動車に比べてエンジンの排熱が減少するため、車室内の暖房が困難となってきている。したがって、このような自動車では、人体を直接暖めるために熱的な効率がよいというシートヒータが注目され、更なる性能向上、特に昇温性能の向上が求められている。

これを実現するためには、採暖ヒータ１ａ、１ｂの更なる高出力化（消費電力アップ）及びヒータ配線の高密度化が必要不可欠となってきている。したがって、従来のシートヒータでは、採暖ヒータ１ａ、１ｂの発熱密度を抑え、採暖ヒータ１ａ、１ｂの温度を不安全に至らない温度で飽和させるという構成が困難となってきている。

そこで、本実施の形態では、温度過昇防止部２として、非復帰型の温度スイッチを採用した。これにより、温度制御手段の故障等により温度制御が不能となり、採暖ヒータ１ａ、１ｂの温度が不安全な異常温度になると、温度過昇防止部２により、採暖ヒータ１ａ、１ｂへの通電が停止される。その結果、シートヒータの昇温を確実に防止することが可能となり、安全性の向上を図ることができる。更に、シートヒータの高出力化・発熱密度のアップを図るために、温度過昇防止部２が採暖ヒータ１ａ、１ｂへの通電を停止させる作動温度を高めに設定することが可能となる。これにより、通常の車室内の温度範囲を超える温度帯に温度過昇防止部２の作動温度を設定することができる。

更に、採暖ヒータ１ａ、１ｂの高出力化を図るために採暖ヒータ１ａ、１ｂ全体の抵抗値を小さくする必要があり、そのためには、ヒータ線の太さを太くして採暖ヒータ１ａ、１ｂの抵抗値を下げる必要がある。しかしながら、ヒータ線を太くすると、コストアップ及び座席表面へのヒータ線の浮き出しが発生しやすくなり商品価値の低下を招く。

そこで、本実施の形態では、採暖ヒータ１ａ、１ｂを並列回路により並列接続した。具体的には、採暖ヒータ１ａを並列回路の一方の経路Ｌ１に設け、採暖ヒータ１ｂを並列回路の他方の経路Ｌ２に設けた。これにより、採暖ヒータ１ａ、１ｂに流れる電流が軽減され、ヒータ線を太くして採暖ヒータ１ａ、１ｂの抵抗値を下げなくても、高出力のシートヒータを構成することができる。また、本実施の形態では、経路Ｌ１と経路Ｌ２との分岐点Ｐ１を介して温度過昇防止部２が並列回路に接続されている。つまり、並列回路が経路Ｌ１と経路Ｌ２とに分岐する前に温度過昇防止部２が配置されている。これにより、異常発生時において、温度過昇防止部２は、全ての採暖ヒータ１ａ、１ｂへの通電を停止させることができ、商品価値が高く且つ安全性の高いシートヒータを提供することができる。なお、温度過昇防止部２の一端は分岐点Ｐ１に接続され、他端は電源部４が接続されている。

具体的には、経路Ｌ１の一端は接地され、他端は分岐点Ｐ１である。また、経路Ｌ１には加熱部３が設けられている。なお、図１の例では、加熱部３を経路Ｌ１に設けたが、これに限定されず、経路Ｌ２に設けてもよい。また、経路Ｌ２の一端は接地され、他端は分岐点Ｐ１である。

更に、本実施の形態では、非復帰型の温度スイッチにより構成される温度過昇防止部２とは別に、温度過昇防止部２よりも作動温度の低い復帰型の温度過昇防止部（例えばサーモスタット）を設けてもよい。これにより、更なる安全性の向上を図ることができる。すなわち、温度制御手段の故障時には、まず、復帰型の温度過昇防止部が作動して、採暖ヒータ１ａ、１ｂの通電を遮断して、採暖ヒータ１ａ、１ｂの異常な温度上昇を防止する。加えて、復帰型の温度過昇防止部も故障した場合、非復帰型の温度過昇防止部２が作動し、採暖ヒータ１ａ、１ｂの通電を停止する。これにより、採暖ヒータ１ａ、１ｂへの通電が確実に停止され、シートヒータの安全性をより向上させることができる。

また、温度過昇防止部２を構成する非復帰型の温度スイッチとしては、例えば温度ヒューズや、極低温で復帰するサーモスタットや、ボタン操作等により人物が手動で復帰させることができるサーモスタット等を採用することができる。

また、温度過昇防止部２の作動温度としては、シートヒータの周辺の部材の溶融温度や発火温度等を考慮して、不安全に至らない温度に決定すればよい。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２によるシートヒータの回路図である。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同じものは同一の符号を付し、説明を省略する。

実施の形態２のシートヒータは、加熱部３を、採暖ヒータ１ａと電気的に接続された加熱ヒータ３ａ（第１加熱ヒータの一例）と、採暖ヒータ１ｂと電気的に接続された加熱ヒータ３ｂ（第２加熱ヒータの一例）とで構成したことを特徴とする。つまり、加熱ヒータ３ａを経路Ｌ１に設け、加熱ヒータ３ｂを経路Ｌ２に設けたことを特徴とする。

加熱ヒータを経路Ｌ１又は経路Ｌ２のいずれか一方にのみ設けると、例えば、加熱ヒータが設けられた経路Ｌ１の採暖ヒータが断線すると、経路Ｌ１の加熱ヒータは温度過昇防止部２を加熱することができなくなる。この場合、温度異常発生時において、温度過昇防止部２は、採暖ヒータ１ａ、１ｂの通電を停止することができないおそれがある。

そこで、本実施の形態では、加熱ヒータ３ａ、３ｂを設けた。これにより、経路Ｌ１又は経路Ｌ２のいずれか一方の採暖ヒータが断線した場合でも、残った経路に設けられた加熱ヒータにより温度過昇防止部２が加熱され、温度過昇防止部２が作動することが可能となる。その結果、２部品の故障（温度制御手段の故障＋採暖ヒータの断線）が発生しても、安全性を確保することが可能となる。

一方、座部は着座者の荷重ストレスが加わりやすく、そのストレスにより採暖ヒータ１ａや加熱ヒータ３ａの断線が発生する可能性が高い。そこで、本実施の形態では、加熱ヒータ３ａよりも加熱ヒータ３ｂの発熱量を大きくした。そのため、加熱ヒータ３ａが断線したとしても、発熱量の大きな加熱ヒータ３ｂの加熱によって温度過昇防止部２を確実に作動させることができ、安全性の高いシートヒータを提供することができる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３によるシートヒータの回路図である。なお、本実施の形態において、実施の形態１、２と同じものは同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態３のシートヒータは、実施の形態２のシートヒータにおいて、温度過昇防止部２を２つの温度過昇防止部２ａ、２ｂにより構成し、温度過昇防止部２ａを経路Ｌ１に設け、温度過昇防止部２ｂを経路Ｌ２に設けたことを特徴とする。

経路Ｌ１、Ｌ２のそれぞれに温度過昇防止部２ａ、２ｂを配置することにより、個々の温度過昇防止部２ａ、２ｂに流れる電流が軽減される。これにより、温度過昇防止部２ａ、２ｂを小型化することができる。そのため、座席内への配置も容易となり、座席表面への浮き出し等を抑制することができ、使い勝手が向上する。

なお、実施の形態１〜３において、温度過昇防止部２、２ａ、２ｂを、ホットメルトや金具等により、座席の内部に機械的に固定してもよい。これにより、荷重ストレス等による温度過昇防止部２、２ａ、２ｂの位置ずれや、外れ等の影響を軽減することができ、安定した異常状態の検知が可能となる。その結果、採暖ヒータ１ａ、１ｂの異常な温度上昇を確実に防止することができるシートヒータを提供することができる。

なお、上記実施の形態１〜３に示すシートヒータは、ハイブリッド車や電気自動車等の座席に採用してもよいし、動力源としてエンジンを用いる自動車の座席に採用してもよいし、２輪自動車や自転車の座席に採用してもよいし、一般的には椅子（例えば、ソファー）に採用してもよい。

（本実施の形態によるシートヒータの纏め）
本実施の形態によるシートヒータは、座席の座部を採暖する第１採暖ヒータと、前記座席の背部を採暖する第２採暖ヒータと、前記第１採暖及び前記第２採暖ヒータの過度の温度上昇を防止する温度過昇防止部と、前記温度過昇防止部を加熱する加熱部とを備え、前記温度過昇防止部は非復帰型の温度スイッチにより構成されている。

この構成によれば、温度過昇防止部として、非復帰型の温度スイッチを採用した。そのため、不安全事象に至る前に非復帰型の温度過昇防止部が作動し、確実にヒータの通電を停止させることができる。その結果、高出力化を図りながら、より安全なシートヒータを提供することができる。

前記シートヒータにおいて、前記第１採暖ヒータ及び前記第２採暖ヒータは、並列回路により並列接続され、前記温度過昇防止部は、前記並列回路の分岐点を介して前記並列回路に接続させてもよい。

この構成によれば、異常発生時には確実にヒータ全体の通電を停止することができ、より安全なシートヒータを提供することができる。

前記シートヒータにおいて、前記加熱部は、前記第１採暖ヒータと電気的に接続された第１加熱ヒータと、前記第２採暖ヒータと電気的に接続された第２加熱ヒータとを含んでいてもよい。

この構成によれば、第１採暖ヒータ又は第２採暖ヒータのいずれか一方が断線したとしても、温度過昇防止部は、断線していない採暖ヒータに接続された加熱ヒータによって確実に加熱され、採暖ヒータが断線した場合であっても安全性を確保することができる。

前記シートヒータにおいて、前記第２加熱ヒータの発熱量は、前記第１加熱ヒータの発熱量よりも大きくしてもよい。

座席への着座等による荷重ストレスは、座部の方が背部よりも大きい。そこで、本構成では、背部に設けられる第２加熱ヒータの発熱量を座部に設けられる第１加熱ヒータの発熱量よりも大きくした。これにより、着座による荷重ストレスによって第１加熱ヒータが断線したとしても、発熱量の大きな第２加熱ヒータの加熱により温度過昇防止部を確実に作動させることができ、安全性の向上を図ることができる。

前記シートヒータにおいて、前記第１採暖ヒータは、並列回路の一方経路に設けられ、前記第２採暖ヒータは、前記並列回路の他方の経路に設けられ、前記温度過昇防止部は、前記一方の経路に設けられた第１温度過昇防止部と、前記他方の経路に設けられた第２温度過昇防止部とを含んでもよい。

この構成によれば、個々の温度過昇防止部に流れる電流を少なくすることができ、より小型な温度過昇防止部を使用することができる。そのため、座席内部において、温度過昇防止部の配置スペースを抑制し、且つ温度過昇防止部のシート表面への浮き出し等の抑制を図ることができる。

前記シートヒータにおいて、温度過昇防止部は、前記座席に対して機械的に固定されていてもよい。

この構成によれば、温度過昇防止部と加熱部との確実な熱結合が可能となる。その結果、異常発生時に温度過昇防止部が確実に作動することになり、安全性の向上を図ることができる。

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、高出力シート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。

Claims (2)

1. 座席の座部を採暖する第１採暖ヒータと、
   前記座席の背部を採暖する第２採暖ヒータと、
   前記第１採暖及び前記第２採暖ヒータの過度の温度上昇を防止する温度過昇防止部と、
   前記温度過昇防止部を加熱する加熱部とを備え、
   前記第１採暖ヒータ及び前記第２採暖ヒータは、並列回路により並列接続され、
   前記加熱部は、前記第１採暖ヒータと電気的に接続された第１加熱ヒータと、前記第２採暖ヒータと電気的に接続された第２加熱ヒータとを含み、
   前記温度過昇防止部は非復帰型の温度スイッチにより構成され、前記並列回路の分岐点を介して前記並列回路に接続されており、
   前記第２加熱ヒータの発熱量は、前記第１加熱ヒータの発熱量よりも大きいことを特徴とするシートヒータ。
2. 温度過昇防止部は、前記座席に対して機械的に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のシートヒータ。

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