JP2022143549A - 乗物用シートヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】簡潔な回路構成でシートにおける急激な温度変化を抑制できる乗物用シートヒータを提供する。【解決手段】本開示の一態様は、第１発熱体と、第１発熱体と直列に接続されたサーモスタットと、サーモスタットと並列に接続された抵抗器と、を備える乗物用シートヒータである。サーモスタットは、第１発熱体の温度が予め定めた閾値を超えると開路するように構成される。【選択図】図２

Description

本開示は、乗物用シートヒータに関する。

乗物用シートに設けられるヒータでは、過熱防止のためにサーモスタットによる温度制御が行われる（特許文献１参照）。具体的には、発熱体の温度が一定値を超えるとサーモスタットにより発熱体への通電が遮断されることで、過熱が抑制される。

特開２００２－２７２５５６号公報

上述のサーモスタットによる発熱体の制御では、発熱体への電流の供給及び遮断（つまり通電のオンオフ）が繰り返されるため、シートの温度変化が急激となる。そのため、着席者が不快を感じるおそれがある。

発熱体への通電のオンオフの切り替え間隔を小さくすることでシートの温度変化は緩やかになるが、切り替え間隔を小さくするにはサーミスタ等の制御用素子が必要となる。そのため、ヒータの構成品が増大し、ヒータの質量及びコストが大きくなる。

本開示の一局面は、簡潔な回路構成でシートにおける急激な温度変化を抑制できる乗物用シートヒータを提供することを目的としている。

本開示の一態様は、第１発熱体（１１）と、第１発熱体（１１）と直列に接続されたサーモスタット（１２）と、サーモスタット（１２）と並列に接続された抵抗器（１３）とを備える乗物用シートヒータ（１）である。サーモスタット（１２）は、第１発熱体（１１）の温度が予め定めた閾値を超えると開路するように構成される。

このような構成によれば、第１発熱体（１１）の過熱時にサーモスタット（１２）が開路となる（つまり電流を遮断する）と、抵抗器（１３）を経由して電流が第１発熱体（１１）に流れる。

これにより、過熱状態において、サーモスタット（１２）が閉路となっている通常状態に比べて低い温度で第１発熱体（１１）を発熱させることができる。そのため、簡潔な回路構成で乗物用シートにおける急激な温度変化を抑制できる。結果として、乗物用シートヒータ（１）の質量及びコストの増加を抑制しつつ、温度変化に対する着席者の不快感を低減できる。

本開示の一態様では、第１発熱体（１１）は、抵抗器（１３）と直列に接続されてもよい。このような構成によれば、開路になったサーモスタット（１２）が再び閉路に切り替わるまでの間隔を長くする調整が容易に行える。

本開示の一態様は、サーモスタット（１２）と直列に接続されると共に、第１発熱体（１１）と並列に接続された補助回路（４１）をさらに備えてもよい。補助回路（４１）は、第２発熱体（１５）と、第２発熱体（１５）の温度に応じて第２発熱体（１５）への通電量を制御するように構成された温度制御素子（１６）と、を有してもよい。このような構成によれば、温度制御素子（１６）によって第２発熱体（１５）の温度調整を行いつつ、さらにサーモスタット（１２）によって過熱状態に対する緩やかな温度低下制御を行うことができる。

本開示の一態様は、抵抗器（１３）と直列に接続された第２発熱体（１５）をさらに備えてもよい。第１発熱体（１１）は、抵抗器（１３）と並列に接続されてもよい。このような構成によれば、第２発熱体（１５）による加熱を維持しながら開路になったサーモスタット（１２）が再び閉路に切り替わるまでの間隔を短くする調整が容易に行える。

本開示の一態様は、第１発熱体（１１）と、サーモスタット（１２）と、抵抗器（１３）とを有する第１回路（４２）と、少なくとも１つの発熱体（１５）を有する第２回路（４３）と、第１回路（４２）と第２回路（４３）とを並列に接続する第１状態と、第１回路（４２）と第２回路（４３）とを直列に接続する第２状態とに切り替わるように構成された切り替えスイッチ（３０Ｃ）と、を備えてもよい。このような構成によれば、回路の切り替えによる発熱量の制御を可能にしつつ、サーモスタット（１２）による過熱状態に対する緩やかな温度低下制御を行うことができる。

なお、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本開示は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されるものではない。

図１は、実施形態における乗物用シートを示す模式的な斜視図である。 図２は、実施形態における乗物用シートヒータの模式的な回路図である。 図３は、図１とは異なる実施形態における乗物用シートヒータの模式的な回路図である。 図４は、図１とは異なる実施形態における乗物用シートヒータの模式的な回路図である。 図５は、図１とは異なる実施形態における乗物用シートヒータの模式的な回路図である。 図６は、図５の乗物用シートヒータの模式的な回路図である。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
図１に示す乗物用シート１００は、着席者の臀部を支持するシートクッション１０１と、着席者の背部を支持するシートバック１０２と、乗物用シートヒータ１（以下、単に「ヒータ１」ともいう。）とを備える。本実施形態の乗物用シート１００は、乗用車の座席シートとして使用される。

ヒータ１は、乗物用シート１００のシートクッション１０１及びシートバック１０２を加熱する。ヒータ１は、シートクッション１０１のカバーの裏側に配置されたクッションシートヒータマット１０と、シートバック１０２のカバーの裏側に配置されたバックシートヒータマット２０とを備える。

また、図２に示すように、ヒータ１は、クッション用第１発熱体１１と、サーモスタット１２と、抵抗器１３と、バック用第１発熱体２１と、ヒータスイッチ３０とを備える。クッション用第１発熱体１１、サーモスタット１２及び抵抗器１３は、クッションシートヒータマット１０に取り付けられている。バック用第１発熱体２１は、バックシートヒータマット２０に取り付けられている。

クッションシートヒータマット１０に配置された第１回路は、第１コネクタ１０Ａを介してヒータスイッチ３０のスイッチ回路と電気的に接続されると共に、第２コネクタ１０Ｂを介してバックシートヒータマット２０に配置された第２回路と電気的に接続されている。

＜クッション用発熱体＞
クッション用第１発熱体１１は、シートクッション１０１を加熱するための電熱線である。クッション用第１発熱体１１は、例えば、編み込み、縫い付け等によって、クッションシートヒータマット１０に取り付けられている。

＜サーモスタット＞
サーモスタット１２は、クッション用第１発熱体１１と直列に接続されている。サーモスタット１２は、クッション用第１発熱体１１の温度が予め定めた閾値を超えると開路するように構成されている。

サーモスタット１２は、クッション用第１発熱体１１の温度を直接又は間接的に検知する検知子１２１を有する。サーモスタット１２は、検知子１２１が検知した温度に基づいて、自身が接続されている回路の開閉（つまりオンオフ）を制御する。サーモスタット１２としては、例えば温度によって変形するバイメタル、樹脂等を検知子１２１として用いた公知の機械式サーモスタットが使用できる。

＜抵抗器＞
抵抗器１３は、サーモスタット１２と並列に接続されると共に、クッション用第１発熱体１１と直列に接続されている。抵抗器１３の抵抗値は、サーモスタット１２の抵抗値よりも大きい。

そのため、サーモスタット１２が開路状態のとき、つまりサーモスタット１２が配置されたメイン回路１２Ａが遮断されていない場合、ヒータ１に供給される電流は主にメイン回路１２Ａを流れる。

サーモスタット１２が閉路状態になると、ヒータ１に供給される電流は主に抵抗器１３が配置されたバイパス回路１３Ａを流れる。つまり、サーモスタット１２が開路状態のときは、サーモスタット１２が閉路状態のときに比べて、バイパス回路１３Ａに流れる電流が大きくなる。その結果、サーモスタット１２が開路状態となると、ヒータ１の回路全体の抵抗値が上昇する。

抵抗器１３は、ヒータ１の回路基板に対し、例えばホットメルト接着剤等の封止材によって組み付けられるとよい。これにより、外気、液体等に対するシールを行うことができるため、抵抗器１３の内部断線を抑制できる。

また、サーモスタット１２と抵抗器１３とを共通のケースに封入することでもシールを行うことができる。この場合は、サーモスタット１２と抵抗器１３とが一体化されるため、組み付ける部品の点数を削減することもできる。

＜バック用発熱体＞
バック用第１発熱体２１は、シートバック１０２を加熱するための電熱線である。バック用第１発熱体２１は、例えば、編み込み、縫い付け等によって、バックシートヒータマット２０に取り付けられている。バック用第１発熱体２１は、クッション用第１発熱体１１と直列に接続されている。

＜ヒータスイッチ＞
ヒータスイッチ３０は、ヒータ１の加熱のオンオフを切り替えるように構成されている。ヒータスイッチ３０は、乗用車に設けられた電源の一例であるイグニッションコイル１１０と、グランドとに接続されている。

ヒータスイッチ３０は、ユーザーの操作に基づいて動作するスイッチ素子３１を有する。スイッチ素子３１は、ヒータ１の回路へ電流が供給されるオン状態と、電流が供給されないオフ状態とに切り替わる。

［１－２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）クッション用第１発熱体１１の過熱時にサーモスタット１２が開路となる（つまり電流を遮断する）と、抵抗器１３を経由して電流がクッション用第１発熱体１１に流れる。これにより、過熱状態において、サーモスタット１２が閉路となっている通常状態に比べて低い温度でクッション用第１発熱体１１を発熱させることができる。

そのため、簡潔な回路構成で乗物用シート１００における急激な温度変化を抑制できる。結果として、ヒータ１の質量及びコストの増加を抑制しつつ、温度変化に対する着席者の不快感を低減できる。

（１ｂ）サーモスタット１２が温度検知するクッション用第１発熱体１１が抵抗器１３と直列に接続されることで、開路になったサーモスタット１２が再び閉路に切り替わるまでの間隔を長くする調整が容易に行える。

［２．第２実施形態］
［２－１．構成］
図３に示すヒータ１Ａは、図２のヒータ１に替えて、図１の乗物用シート１００に用いられる。

ヒータ１Ａは、クッションシートヒータマット１０と、クッション用第１発熱体１１と、サーモスタット１２と、抵抗器１３と、クッション用第２発熱体１５と、バックシートヒータマット２０と、バック用第１発熱体２１と、ヒータスイッチ３０とを備える。

ヒータ１Ａにおけるクッション用第２発熱体１５以外の構成は、図２のヒータ１と同じであるため、同一の符号を付して説明を省略する。なお、クッション用第１発熱体１１は、図２のヒータ１と回路内での配置が異なる。

＜クッション用発熱体＞
ヒータ１Ａにおけるクッション用第１発熱体１１は、サーモスタット１２と直列に接続されると共に、抵抗器１３と並列に接続されている。

クッション用第２発熱体１５は、抵抗器１３及びクッション用第１発熱体１１の双方と直列に接続されている。また、クッション用第２発熱体１５は、バック用第１発熱体２１とも直列に接続されている。

クッション用第２発熱体１５は、クッション用第１発熱体１１と同様の電熱線で構成されている。クッション用第２発熱体１５は、クッションシートヒータマット１０に取り付けられ、クッション用第１発熱体１１と共にシートクッション１０１を加熱する。

［２－２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（２ａ）サーモスタット１２が温度検知するクッション用第１発熱体１１が抵抗器１３と並列に接続されることで、クッション用第２発熱体１５による加熱を維持しながら開路になったサーモスタット１２が再び閉路に切り替わるまでの間隔を短くする調整が容易に行える。

［３．第３実施形態］
［３－１．構成］
図４に示すヒータ１Ｂは、図２のヒータ１に替えて、図１の乗物用シート１００に用いられる。

ヒータ１Ｂは、クッションシートヒータマット１０と、クッション用第１発熱体１１と、サーモスタット１２と、抵抗器１３と、クッション用第２発熱体１５と、温度制御素子１６と、バックシートヒータマット２０と、バック用第１発熱体２１と、バック用第２発熱体２２と、ヒータスイッチ３０とを備える。

クッション用第２発熱体１５、温度制御素子１６、及びバック用第２発熱体２２は、補助回路４１に配置されている。ヒータ１Ｂにおける補助回路４１以外の構成は、図２のヒータ１と同じであるため、同一の符号を付して説明を省略する。

＜補助回路＞
補助回路４１は、サーモスタット１２と直列に接続されると共に、クッション用第１発熱体１１及びバック用第１発熱体２１と並列に接続されている。

補助回路４１は、クッション用第２発熱体１５と、温度制御素子１６と、バック用第２発熱体２２とを有する。補助回路４１において、クッション用第２発熱体１５、温度制御素子１６、及びバック用第２発熱体２２は、直列に接続されている。

クッション用第２発熱体１５及び温度制御素子１６は、クッションシートヒータマット１０に取り付けられている。バック用第２発熱体２２は、バックシートヒータマット２０に取り付けられている。したがって、補助回路４１は、クッションシートヒータマット１０とバックシートヒータマット２０とに跨って配置されている。

クッション用第２発熱体１５及びバック用第２発熱体２２は、それぞれ、クッション用第１発熱体１１と同様の電熱線である。温度制御素子１６は、クッション用第２発熱体１５の温度に応じてクッション用第２発熱体１５及びバック用第２発熱体２２への通電量を制御するように構成されている。

具体的には、温度制御素子１６は、クッション用第２発熱体１５の温度上昇に合わせて、補助回路４１に流れる電流を小さくするか、ゼロにする。温度制御素子１６としては、例えば、公知のサーモスタット、サーミスタ等が使用できる。

なお、温度制御素子１６は、バック用第２発熱体２２の温度に応じて通電量を制御してもよい。また、ヒータ１Ｂにおいて、サーモスタット１２は、補助回路４１内のいずれかの発熱体の温度によって開路状態と閉路状態とが切り替わってもよい。つまり、サーモスタット１２の検知子１２１は、クッション用第２発熱体１５又はバック用第２発熱体２２の温度を検知してもよい。

［３－２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（３ａ）温度制御素子１６でクッション用第２発熱体１５の温度調整を行いつつ、さらにサーモスタット１２によって過熱状態に対する緩やかな温度低下制御を行うことができる。

［４．第４実施形態］
［４－１．構成］
図５及び図６に示すヒータ１Ｃは、図２のヒータ１に替えて、図１の乗物用シート１００に用いられる。

ヒータ１Ｃは、クッションシートヒータマット１０と、クッション用第１発熱体１１と、サーモスタット１２と、抵抗器１３と、クッション用第２発熱体１５と、バックシートヒータマット２０と、バック用第１発熱体２１と、バック用第２発熱体２２と、切り替えスイッチ３０Ｃとを備える。

クッション用第１発熱体１１、サーモスタット１２、抵抗器１３、及びバック用第２発熱体２２は、第１回路４２内に配置され、互いに直列に接続されている。クッション用第２発熱体１５及びバック用第２発熱体２２は、第２回路４３内に配置され、互いに直列に接続されている。

ヒータ１Ｃにおける切り替えスイッチ３０Ｃ以外の構成は、回路内の配置を除いて、図２のヒータ１又は図４のヒータ１Ｂと同じであるため、同一の符号を付して説明を省略する。

＜回路構成＞
ヒータ１Ｃには、第１回路４２及び第２回路４３の双方と直列に接続された第３回路４４が設けられている。

第１回路４２は、第１接続点５１において、第２回路４３及び第３回路４４に接続されている。また、第１回路４２は、第２接続点５２において切り替えスイッチ３０Ｃに接続されている。第２回路４３は、第１接続点５１において第１回路４２及び第３回路４４に接続されると共に、第３接続点５３において切り替えスイッチ３０Ｃに接続されている。

＜切り替えスイッチ＞
切り替えスイッチ３０Ｃは、第１回路４２と第２回路４３とを並列に接続する第１状態（図５参照）と、第１回路４２と第２回路４３とを直列に接続する第２状態（図６参照）とに切り替わるように構成されている。

切り替えスイッチ３０Ｃは、第１スイッチ素子３２と、第２スイッチ素子３３と、第３スイッチ素子３４とを有する。これらのスイッチ素子は、ユーザーの操作に基づいて動作するものであってもよいし、温度検知によって自動で動作するものであってもよい。

第１スイッチ素子３２は、電源（つまりイグニッションコイル１１０）と第３回路４４との接続状態を切り替える。第２スイッチ素子３３は、電源と第２接続点５２とを連結する回路の開閉状態を切り替える。第３スイッチ素子３４は、第２接続点５２と第３接続点５３とを連結する回路の開閉状態を切り替える。

図５に示す第１状態では、第１スイッチ素子３２が閉路、第２スイッチ素子３３が開路、第３スイッチ素子３４が閉路となる。これにより、第３回路４４から第１回路４２及び第２回路４３に電流が流れる並列回路が構成される。第１状態では、第１回路４２では第１接続点５１から第２接続点５２に向かって電流が流れる。

図６に示す第２状態では、第１スイッチ素子３２が開路、第２スイッチ素子３３が閉路、第３スイッチ素子３４が開路となる。これにより、第３回路４４を介さずに第１回路４２から第２回路４３に電流が流れる直列回路が構成される。第２状態では、第１回路４２では第２接続点５２から第１接続点５１に向かって電流が流れる。

第２状態では、第１回路４２内の発熱体及び第２回路４２内の発熱体に流れる電流の大きさが、第１状態よりも小さくなる。そのため、第２状態におけるヒータ１Ｃの発熱量は、第１状態における発熱量よりも小さくなる。つまり、ヒータ１Ｃの高温モードでは第１状態、低温モードでは第２状態が選択される。

なお、ヒータ１Ｃは、第１回路４２及び第２回路４３に加えて、発熱体を含む少なくとも１つの回路をさらに備えてもよい。この場合、切り替えスイッチ３０Ｃは、第１回路４２及び第２回路４３を含む複数の回路の並列及び直列を切り替え可能に構成される。

［４－２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（４ａ）回路の切り替えによる発熱量の制御を可能にしつつ、サーモスタット１２による過熱状態に対する緩やかな温度低下制御を行うことができる。

［５．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（５ａ）上記第１実施形態から第４実施形態の乗物用シートヒータの構成は、適宜組み合わせが可能である。例えば、第４実施形態の乗物用シートヒータにおいて、第２実施形態のようにクッション用第１発熱体を抵抗器と並列に配置してもよい。

（５ｂ）上記実施形態の乗物用シートヒータは、シートクッション及びシートバックの一方のみを加熱するものであってもよい。また、サーモスタットは、シートバックヒータマットに取り付けられてもよい。

（５ｃ）上記実施形態の乗物用シートは、乗用車以外の自動車に用いられるシートや、自動車以外の例えば鉄道車両、船舶、航空機等の乗物に用いられるシートにも適用することができる。

（５ｄ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…乗物用シートヒータ、１０…クッションシートヒータマット、
１０Ａ…第１コネクタ、１０Ｂ…第２コネクタ、１１…クッション用第１発熱体、
１２…サーモスタット、１３…抵抗器、１５…クッション用第２発熱体、
１６…温度制御素子、２０…バックシートヒータマット、２１…バック用第１発熱体、
２２…バック用第２発熱体、３０…ヒータスイッチ、３０Ｃ…切り替えスイッチ、
３１…スイッチ素子、３２…第１スイッチ素子、３３…第２スイッチ素子、
３４…第３スイッチ素子、４１…補助回路、４２…第１回路、４３…第２回路、
４４…第３回路、５１…第１接続点、５２…第２接続点、５３…第３接続点、
１００…乗物用シート、１０１…シートクッション、１０２…シートバック、
１１０…イグニッションコイル、１２１…検知子。

Claims (5)

1. 第１発熱体と、
   前記第１発熱体と直列に接続されたサーモスタットと、
   前記サーモスタットと並列に接続された抵抗器と、
   を備え、
   前記サーモスタットは、前記第１発熱体の温度が予め定めた閾値を超えると開路するように構成される、乗物用シートヒータ。
2. 請求項１に記載の乗物用シートヒータであって、
   前記第１発熱体は、前記抵抗器と直列に接続される、乗物用シートヒータ。
3. 請求項２に記載の乗物用シートヒータであって、
   前記サーモスタットと直列に接続されると共に、前記第１発熱体と並列に接続された補助回路をさらに備え、
   前記補助回路は、
   第２発熱体と、
   前記第２発熱体の温度に応じて前記第２発熱体への通電量を制御するように構成された温度制御素子と、
   を有する、乗物用シートヒータ。
4. 請求項１に記載の乗物用シートヒータであって、
   前記抵抗器と直列に接続された第２発熱体をさらに備え、
   前記第１発熱体は、前記抵抗器と並列に接続される、乗物用シートヒータ。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の乗物用シートヒータであって、
   前記第１発熱体と、前記サーモスタットと、前記抵抗器とを有する第１回路と、
   少なくとも１つの発熱体を有する第２回路と、
   前記第１回路と前記第２回路とを並列に接続する第１状態と、前記第１回路と前記第２回路とを直列に接続する第２状態とに切り替わるように構成された切り替えスイッチと、
   を備える、乗物用シートヒータ。

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