JP2018073764A

JP2018073764A - ヒータユニット及び車両用シート

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Publication number: JP2018073764A
Application number: JP2016216010A
Authority: JP
Inventors: 裕廉丸山; Hiroyasu Maruyama; 友浩立井; Tomohiro Tachii
Original assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Current assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2018-05-10
Anticipated expiration: 2036-11-04
Also published as: JP6829582B2

Abstract

【課題】ヒータ素子の断線を防止することが可能なヒータユニット及びそれを用いた車両用シートを提供すること。【解決手段】基材１１と、該基材１１上に配設されるヒータ素子１０と、からなり、複数の採暖部３１ａが連結部３１ｂで連結されているとともに、該連結部３１ｂにおいて上記基材１１には穴１１ｂ又は切欠き形成されており、上記ヒータ素子１０が上記穴１１ｂ又は切欠きの存する位置にも配設されるヒータユニット３１。上記ヒータ素子１０がコード状ヒータであり、蛇行形状にて上記基材１１上に配設され、上記穴１１ｂ又は切欠きが上記蛇行形状における直線部分に位置するヒータユニット３１。上記のヒータユニット３１が配設され、上記吊り込み部が位置にする箇所を避けるように上記採暖部３１ａが配置され、上記吊り込み部が位置にする箇所に上記連結部３１ｂが配置される車両用シート。【選択図】図１

Description

本発明は、電気毛布、電気カーペット、カーシートヒータなどに好適に使用可能なヒータユニットに係り、ヒータ素子の断線を防止することが可能なものに関する。

従来より、車両用シートに装着されシートヒータとして供されるヒータユニットとしては、例えば、基材上に熱融着部を備えたコード状ヒータを蛇行配線し、加熱加圧による熱融着により基材と熱融着部を接着固定した構成のもの（例えば、特許文献１〜３参照）や、カレンダー加工を施して表面を硬化させた不織布を基材とし、基材の硬化させた表面上にヒータ線を縫合したもの（例えば、特許文献４，５）などがある。また、本願発明に関連する技術として、例えば、特許文献６が挙げられる。

実公平６−２５９１６号公報：クラベ特許第４２０２０７１号公報：クラベ特開２０１５−６４９２６公報：クラベ特開２００７−２００８６６公報：松下電器産業特開２００４−１２３７２１公報：松下電器産業特開２０１０−３５４３公報：クラベ

上記のようなヒータユニットに対し、特にカーシートヒータに適用した際には、市場からは更に高度な要求がなされている。まず、運転者等の着座・離座によって繰り返し加えられる荷重や、ヒータユニットを車両用シートに設置する際の作業に対しても、ヒータ素子の断線が生じないことが要求されている。車両用シートには、シート表皮をシートパットに固定するための吊り込み部が形成されており、この吊り込み部にはヒータユニットを配置することができないため、吊り込み部を避けるようにヒータユニットの採暖部を分割し、これら採暖部を連結部で連結する構成がとられている。このような連結部は、幅が狭く、且つ、車両用シートへのヒータユニット設置の際に強い引張力を受けることから、この部分で断線する可能性が高い。

このような問題に対し、上記特許文献２には、連結部において、ヒータ素子を基材に接着固定しない離脱部を設けることが記載されている。また、上記特許文献３には、連結部において基材が筒状となっており、ヒータ素子が筒状になった上記基材の内部に一体化していない状態で挿通されていることが記載されている。しかし、これらのような場合でも、連結部において繰り返し加えられる荷重によって基材が屈曲を繰り返す際、ヒータ素子が基材に引っかかり、基材の屈曲に追従してヒータ素子も屈曲してしまい、結果的にヒータ素子の断線が生じてしまうことがあった。

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、ヒータ素子の断線を防止することが可能なヒータユニット及びそれを用いた車両用シートを提供することにある。

上記目的を達成するべく、本発明によるヒータユニットは、基材と、該基材上に配設されるヒータ素子と、からなるヒータユニットにおいて、上記ヒータユニットは、複数の採暖部が連結部で連結されているとともに、該連結部において上記基材には穴又は切欠きが形成されており、上記ヒータ素子が上記穴又は切欠きの存する位置にも配設されていることを特徴とするものである。
また、上記ヒータ素子がコード状ヒータであり、所定のパターン形状にて上記基材上に配設されていることが考えられる。
また、上記ヒータ素子が、蛇行形状に配設されており、上記穴又は切欠きが上記蛇行形状における直線部分に位置していることを特徴とするものである。
また、本発明による車両用シートは、シート表皮とシートパットを有し、上記シート表皮を上記シートパットに固定するための吊り込み部が形成され、上記シート表皮と上記シートパットの間に上記のヒータユニットが配設された車両用シートにおいて、上記吊り込み部が位置にする箇所を避けるように上記採暖部が配置され、上記吊り込み部が位置にする箇所に上記連結部が配置されることを特徴とするものである。

本発明によるヒータユニットによれば、連結部において、ヒータ素子が基材に形成された穴又は切欠きの位置に配設されていることから、この部分では基材の屈曲をヒータ素子が受けることがなくなる。そのため、ヒータ素子が屈曲によって断線することを防止できる。特に、穴又は切欠きが上記蛇行形状における直線部分に位置しているものであれば、蛇行形状のパターンを維持しつつ、ヒータ線の屈曲を防止できる。なお、基材において穴又は切欠きを形成した部分は、穴又は切欠きを形成していない部分よりも剛性が低下する。そのため、着座者の着座・離座によって基材が屈曲される位置は、この剛性が低下した穴又は切欠きを形成した部分となる。

本発明による実施の形態を示す図で、ヒータユニットの構成を示す平面図である。本発明による実施の形態を示す図で、ヒータユニットの一部を拡大した構成を示す平面図である。本発明による実施の形態を示す図で、ホットプレス式ヒータ製造装置の構成を示す図である。本発明による実施の形態を示す図で、コード状ヒータを所定のパターン形状に配設する様子を示す一部斜視図である。本発明による実施の形態を示す図で、コード状ヒータの構成を示す一部切り欠き側面図である。本発明による実施の形態を示す図で、ヒータユニットを車両用シート内に埋め込んだ様子を一部切り欠いて部示す斜視図である。本発明による他の実施の形態を示す図で、コード状ヒータの構成を示す一部切り欠き側面図である。本発明による他の実施の形態を示す図で、ヒータユニットの一部を拡大した構成を示す平面図である。折り曲げ試験の試験装置を示す側面図である。

以下、図１〜図５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、本発明を車両用シートのシートヒータに適用することを想定した例を示すものである。

まず、本実施の形態におけるヒータ素子の構成から説明する。本実施の形態は、ヒータ素子としてコード状ヒータ１０を使用した例である。本実施の形態におけるコード状ヒータ１０は図５に示すような構成になっている。まず、外径約０．２ｍｍの芳香族ポリアミド繊維束からなるヒータ芯３の外周に、素線径０．１０ｍｍの銅ニッケル抵抗線（ＣＮＷ−５）からなる導体素線５ａを７本引き揃え、ピッチ１ｍｍで螺旋状に巻装して発熱線１を構成する。なお、導体素線５ａには、シリコーンゴムからなる絶縁被膜５ｂが厚さ約０．００５ｍｍで被覆されている。この発熱線１の外周に、熱融着部９としての難燃剤が配合されたポリエチレン樹脂が０．３０ｍｍの厚さで押出・被覆されている。コード状ヒータ１０はこのような構成になっていて、その仕上外径は１．０ｍｍである。又、屈曲性や引張強度を考慮した場合には上記ヒータ芯３は有効であるが、ヒータ芯３の代わりに複数本の発熱体素線を引き揃えるか或いは撚り合わせたものを使用することも考えられる。

次に、上記構成をなすコード状ヒータ１０を接着・固定する基材１１の構成について説明する。本実施例における基材１１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％とを混合させた不織布（目付１５０ｇ／ｍ^２，厚さ０．６ｍｍ）で構成にされている。なお、この不織布は、繊維を構成する材料を溶融押出して紡糸しながら積層してウェブを形成して得たものであり、長繊維からなるものである。この長繊維とは、繊維長さを有さない連続した繊維のことであり、フィラメントとも称される。また、本実施の形態によるヒータユニット３１は、２つの採暖部３１ａ，３１ａ´が、２つの連結部３１ｂ，３１ｂ´で連結された形状であるため、基材１０もそれに対応した形状となっている。

次に、上記コード状ヒータ１０を基材１１上に蛇行形状で配設して接着・固定する構成について説明する。本実施の形態においては、蛇行間隔を２０ｍｍとした。図３はコード状ヒータ１０を基材１１上に接着・固定させるためのホットプレス式ヒータ製造装置１３の構成を示す図である。まず、ホットプレス治具１５があり、このホットプレス治具１５上には複数個の係り止め機構１７が設けられている。上記係り止め機構１７は、図４に示すように、ピン１９を備えていて、このピン１９はホットプレス冶具１５に穿孔された孔２１内に下方より差し込まれている。このピン１９の上部には係り止め部材２３が軸方向に移動可能に取り付けられていて、コイルスプリング２５によって常時上方に付勢されている。そして、図４中仮想線で示すように、これら複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３にコード状ヒータ１０を引っ掛けながら蛇行形状にて配設することになる。

図３に戻って、上記複数個の係り止め機構１７の上方にはプレス熱板２７が昇降可能に配置されている。すなわち、コード状ヒータ１０を複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３に引っ掛けながら蛇行形状にて配設し、その上に基材１１を置く。その状態で上記プレス熱板２７を降下させてコード状ヒータ１０と基材１１に、例えば、２３０℃／５秒間の加熱・加圧を施すものである。それによって、コード状ヒータ１０側の熱融着部９と基材１１側の熱融着性繊維が融着することになり、その結果、コード状ヒータ１０と基材１１が接着・固定されることになる。尚、上記プレス熱板２７の降下による加熱・加圧時には複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３はコイルスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動するものである。また、連結部３１ｂ，３１ｂ´には複数の穴１１ｂが形成されており、この穴１１ｂの位置においては、コード状ヒータ１０が基材１１と接着・固定されないことになる。

このようにして、コード状ヒータ１０と基材１１が接着・固定されたヒータユニット３１について、基材１１のコード状ヒータ１０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、ヒータユニット３１を座席に固定するためのものである。

上記作業を行うことにより、図１に示すような車両用シートヒータのヒータユニット３１を得ることができる。尚、上記ヒータユニット３１におけるコード状ヒータ１０の両端、及び、温度制御装置３９にはコードが接続されており、このコードにより、コード状ヒータ１０、温度制御装置３９、及び、コネクタ３５が接続されている。そして、このコネクタ３５を介して図示しない車両の電気系統に接続されることになる。

そして、上記構成をなすヒータユニット３１は、図６に示すような状態で、車両用シート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、車両用シート４１のシート表皮４３又はシートパット４５に、ヒータユニット３１が貼り付けられることとなるものである。この際、ヒータユニット３１におけるコード状ヒータ１０が配設された面がシート表皮４３側となっていることが好ましい。これにより、コード状ヒータ１０からの熱が、基材１１によって断熱されることなく、シート表皮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。また、車両用シート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３１ａ，３１ａ´が配置され、吊り込み部４７が位置にする箇所に連結部３１ｂ，３１ｂ´が配置されるよう、ヒータユニット３１が車両用シート４１に配置される。

上記実施の形態のようにして得られたヒータユニット３１は、連結部３１ｂ，３１ｂ´における穴１１ｂの位置において、ヒータ素子１０が基材１１と一体化していないため、連結部３１ｂ，３１ｂ´近傍に強い力や屈曲が加わってもヒータ素子１０が強い引張力や屈曲を受けることなく、この部分での断線を防止することができる。また、連結部３１ｂ，３１ｂ´において、ヒータ素子１０が部分的に基材１１と接着・固定されているため、ヒータ素子１０が宙に浮いて自由に動いてしまうことがなく、ヒータユニット３１を車両用シート４１等に設置する際の作業性に優れることになる。

上記のようにして得られたヒータユニット３１に対し、折り曲げ試験を行った。折り曲げ試験は、図９に示す試験装置５１を使用するものであり、この試験装置５１は、試料であるヒータユニット３１を固定する押さえ金具５３，５３´、一方の押さえ金具５３が設置され上下に往復運動する上板５５、もう一方の押さえ金具５３´が設置され緩衝材からなる下板５７、及び、下板を支える支持台５９からなる。まず、ヒータユニット３１における連結部３１ｂが２つの押さえ金具５３，５３´に位置するように、試験装置５１にヒータユニット３１がセットされる。その状態で、ヒータユニット３１における押さえ金具５３，５３´間の略中央部が折り曲げられるように、上板５５が上下に往復運動される。この往復運動は、２秒／サイクルの周期、上板５５と下板５７の間隔Ｌについて最小値Ｌ＝２．５ｍｍ、最大値Ｌ＝１００ｍｍとなる振幅で行われた。この間、ヒータユニット３１のコード状ヒータ１０における７本の各導体素線５ａには独立して通電がなされており、ヒータユニット３１の折り曲げにより何れか１本の導体素線５ａが断線するまでの往復回数を測定した。測定した試料数は５とし、最小値（Ｍｉｎ）、最大値（Ｍａｘ）、平均値（Ａｖｅ）を得た。本実施の形態に対し、連結部３１ｂにおいて、基材１１に穴や切欠きが形成されておらず、且つ、基材１１上にコード状ヒータ１０が接着・固定されたものについて、比較の形態とし、同様に折り曲げ試験を行った。これら試験結果を表１に示す。

表１に示す通り、本実施の形態によるヒータユニット３１は、数千回を超える折り曲げに対しても、導体素線５ａの断線はなく、確実な断線の防止が図られたものであることが確認された。一方、比較の形態によるヒータユニット３１は、実施の形態よりもはるかに少ない往復回数での断線が確認されており、実使用上は充分ではあるが、更なる断線の防止策が必要なものであった。

尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。コード状ヒータ１０は、従来公知の種々のコード状ヒータを使用することができる。例えば、図７に示すような構成のものも考えられる。具体的には、外径約０．２ｍｍの芳香族ポリアミド繊維束からなるヒータ芯３があり、該ヒータ芯３の外周には、素線径０．０８ｍｍの錫鍍金硬質錫入り銅合金線（ＴＨ−ＳＮＣＣ−３）からなる６本の導体素線５ａを引き揃えて構成されたものがピッチ約０．７ｍｍで螺旋状に巻装されている。このヒータ芯３上に導体素線５ａを巻装したものの外周に、絶縁体層７としての四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）が約０．１５ｍｍの肉厚で押出・被覆され、発熱線１が構成されている。又、この発熱線１の外周には、更に、熱融着部９としての難燃剤が配合されたポリエステル樹脂が０．４ｍｍの厚さで押出・被覆されている。コード状ヒータ１０はこのような構成になっていて、その仕上外径は１．５ｍｍである。また、コード状ヒータ１０を構成する各構成材料についても、種々のものが使用できるため、適宜選定すればよい。また、温度検知線や圧力検知線、人体検知線などと一体化したコード状ヒータ１０を使用することもできる。

また、ヒータ素子として、上記のコード状ヒータ１０の他に、例えば、エッチングヒータ、カーボンヒータ、箔状ヒータ等、種々のヒータを使用することもできる。

基材１１としては、上記実施の形態で示した不織布の他に、例えば、織布、編物、発泡樹脂シート、発泡ゴムシート、延伸多孔質体等、種々のものが使用できる。これらの中でも、不織布は、風合いが良く柔軟であるため、特にカーシートヒータの用途において好ましい。また、不織布を使用する場合も、上記実施の形態の場合には、不織布を構成する熱融着性繊維として、低融点ポリエステルを鞘成分とする芯鞘構造を有する繊維を使用しているが、それ以外にも、例えば、低融点ポリプロピレンを鞘成分とする芯鞘構造を有する繊維、又はポリエチレンを鞘成分とする芯鞘構造を有する繊維等の使用が考えられる。このような熱融着性繊維を使用することで、熱融着性繊維の芯部を取り囲んだ状態で、熱融着性繊維の鞘部と上記熱融着部９とが互いに融着し一体化することとなるため、コード状ヒータ１と不織布との接着は非常に強固なものとなる。又、難燃性繊維としては、例えば、上記の難燃性ポリエステルの他に、種々の難燃性繊維の使用が考えられる。

又、基材の大きさや厚さなどは、使用用途によって適宜に変更するものであるが、例えば、機材として不織布を使用する場合、その厚さ（乾燥時に測定した値）は、例えば、０．６ｍｍ〜１．４ｍｍ程度とすることが望ましい。このような厚さの不織布を使用すれば、加熱・加圧によりコード状ヒータと不織布とを接着・固定した際、不織布がコード状ヒータの外周の３０％以上、好ましくは５０％以上の部分と良好に接着することになるからであり、それによって、強固な接着状態を得ることができるからである。

また、ヒータユニット３１を座席に固定するための接着層については、基材１１の伸縮性の点や、良質な風合いの保持という点からすると、離型シート等の上に接着剤のみからなる接着層を形成し、該接着層を上記離型シートから上記基材１１表面に転写することによって接着層を形成することが好ましい。

また、コード状ヒータ１０を基材１１に配設する際、上記のようなホットプレス治具を用いた加熱加圧による融着によって接着・固定する態様でなく、他の態様によりコード状ヒータ１０を基材１１に固定しても良い。例えば、加熱ロールによって熱融着部９を溶融させながら偏平形状とし、コード状ヒータ１０を基材１１に固定することも考えられる。また、ヒータ素子に形成された熱融着層により接着する方法のみならず、縫製による方法、接着性を有する基材３１により挟持保持する方法など種々の方法によって、ヒータ素子を基材１１に配設することが考えられる。

また、採暖部３１ａの数は、２つでなく３つ以上となっても良い。また、連結部３１ｂについても、２つでなく３つ以上となっても良いし、採暖部３１ａの数が２つであれば連結部３１ｂの数は１つであることも考えられる。また、１つの連結部３１ｂに複数のヒータ素子が配設されていても良い。

また、連結部３１ｂの構成について、上記実施の形態では、穴１１ｂを形成したが、図８に示すような切欠き１１ｃであってもよい。また、形状も四角形だけでなく、他の多角形や円、楕円、様々な曲線から構成された形状であってもよい。大きさにも制限はないが、小さすぎると、ヒータ素子が基材の屈曲に追従しまい断線しやすくなり、大きすぎると、基材から離脱したヒータ素子を適切な位置に収納することが困難となってしまう。採暖部３１ａ同士を連結する方向を長さ、それに直行する方向を幅とすると、連結部３１ｂの幅方向において穴１１ｂ又は切欠き１１ｃが１／４〜３／４を占めるように形成することが好ましい。また、穴１１ｂ又は切欠き１１ｃの長さは、ヒータ素子を蛇行形状に配設した場合、蛇行形状における直線部分の長さより小さく、蛇行形状における直線部分の長さの１／３より大きいことが好ましい。そして、ヒータ素子を蛇行形状に配設した場合、穴１１ｂ又は切欠き１１ｃが蛇行形状における直線部分に位置していることが好ましい。また、穴１１ｂ又は切欠き１１ｃは単数でもよいし複数形成してもよく、数に制限はない。

以上詳述したように本発明によれば、ヒータ素子の断線を防止し、作業性を向上したヒータユニットを得ることができる。このヒータユニットは、例えば、電気毛布、電気カーペット、カーシートヒータ、ステアリングヒータ、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好適に使用可能である。

１０コード状ヒータ（ヒータ素子）
１１基材
１１ｂ穴
１１ｃ切欠き
３１ヒータユニット
３１ａ，３１ａ´ 採暖部
３１ｂ，３１ｂ´ 連結部
４１車両用シート

Claims

基材と、該基材上に配設されるヒータ素子と、からなるヒータユニットにおいて、
上記ヒータユニットは、複数の採暖部が連結部で連結されているとともに、該連結部において上記基材には穴又は切欠きが形成されており、上記ヒータ素子が上記穴又は切欠きの存する位置にも配設されていることを特徴とするヒータユニット。
上記ヒータ素子がコード状ヒータであり、所定のパターン形状にて上記基材上に配設されていることを特徴とする請求項１記載のヒータユニット。
上記ヒータ素子が、蛇行形状に配設されており、上記穴又は切欠きが上記蛇行形状における直線部分に位置していることを特徴とする請求項２記載のヒータユニット。
シート表皮とシートパットを有し、上記シート表皮を上記シートパットに固定するための吊り込み部が形成され、上記シート表皮と上記シートパットの間に請求項１〜請求項３何れか記載のヒータユニットが配設された車両用シートにおいて、
上記吊り込み部が位置にする箇所を避けるように上記採暖部が配置され、上記吊り込み部が位置にする箇所に上記連結部が配置されることを特徴とする車両用シート。