JP5604566B1 - メンブレンスイッチ及び座席装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】難燃性の優れたメンブレンスイッチ及びこれを用いた座席装置を提供する。
【解決手段】メンブレンスイッチは、第１の配線を有する第１フィルムと、この第１フィルムの第１の配線が形成された面に積層され、一部に開口を有するスペーサと、このスペーサに積層され、第１の配線と対向する第２の配線を有する第２フィルムとを備えている。また、第１フィルムの第１の配線が形成されていない方の面及び第２フィルムの第２の配線が形成されていない方の面のうちの少なくとも一方に、リンを含む難燃材の層が形成されている。
【選択図】図５
【解決手段】メンブレンスイッチは、第１の配線を有する第１フィルムと、この第１フィルムの第１の配線が形成された面に積層され、一部に開口を有するスペーサと、このスペーサに積層され、第１の配線と対向する第２の配線を有する第２フィルムとを備えている。また、第１フィルムの第１の配線が形成されていない方の面及び第２フィルムの第２の配線が形成されていない方の面のうちの少なくとも一方に、リンを含む難燃材の層が形成されている。
【選択図】図５
Description
この発明は、メンブレンスイッチ及び座席装置に関する。
自動車の座席に、乗員が着座しているか否を検知するための着座センサを設けることがある。このような着座センサをメンブレンスイッチによって構成する場合、当該メンブレンスイッチは、第１の配線を有する第１フィルムと、この第１フィルムの第１の配線が形成された面に積層され、一部に開口を有するスペーサと、このスペーサに積層され、第１の配線と共に電気回路を構成する第２の配線を有する第２フィルムとを備えている場合がある。また、上記第１フィルム、スペーサ及び第２フィルムには、ＰＥＴフィルムやＰＥＮフィルム等、安価な素材が用いられることがあった。
ＰＥＴやＰＥＮ等は安価である半面、熱容量が比較的小さい。従って、当該メンブレンスイッチに燃焼試験を行った場合、上記第１の配線又は第２の配線がある程度以上高温になった時に、当該配線の周辺のフィルム等が燃焼する場合があった。また、配線周辺のフィルム等が燃焼した場合、配線が自重によって垂れ下がることがあった。この場合、融解したフィルムが垂れ下がった配線を伝って流れ落ち、これを燃料として当該垂れ下がった配線の先端周辺の火が勢いを増し、当該部分の火の高温な外炎部によってメンブレンスイッチ全体が焼かれてしまうことがあった。本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、難燃性の優れたメンブレンスイッチ及びこれを用いた座席装置を提供することを目的とする。
本発明に係るメンブレンスイッチは、第１の配線を有する第１フィルムと、この第１フィルムの第１の配線が形成された面に積層され、一部に開口を有するスペーサと、このスペーサに積層され、第１の配線と対向する第２の配線を有する第２フィルムとを備えている。また、第１フィルムの第１の配線が形成されていない方の面及び第２フィルムの第２の配線が形成されていない方の面のうちの少なくとも一方に、リンを含む難燃材の層が形成されている。
リンを含む難燃材は、燃焼面にチャー（炭化物）を形成し、このチャーによって第１の配線又は第２の配線を物理的に支持することが可能である。従って、上記配線の垂れ下がりを防止することが可能である。また、当該チャーによって、燃焼部分への酸素の供給を遮断することが可能である。更に、チャーは熱伝導率が低いため、メンブレンスイッチへの熱の伝導を著しく軽減することが可能である。従って、メンブレンスイッチの難燃性を向上させることが可能である。
また、上記メンブレンスイッチには、難燃材の層を介して配置されたクッション材を更に設けることも可能である。クッション材を設けることで、荷重が加わると、クッション材がメンブレンスイッチの開口に入り込むように移動し、荷重をメンブレンスイッチに伝えやすくできる。この場合において、例えばクッション材が発火した場合であってもメンブレンスイッチへの発火を好適に防止し、更に熱伝導の遮断によってクッション材における難燃性をも向上させることが可能である。
また、上記難燃材の層の膜厚は、上記第１フィルム又は第２フィルムの膜厚の２０分の１以上にすることも可能である。これにより、燃焼面に所定以上の厚みのチャーを形成し、チャーによって上記配線を好適に支持することが可能である。
また、上記難燃材の層の膜厚は、２０μｍ以上にすることも可能である。これにより、好適に酸素の供給を遮断し、更に熱の伝導を遮断することが可能である。
また、上記難燃材は、リン酸エステルを含んでいても良い。リン酸エステルを含む難燃材は、燃焼面に、リン化合物から生成されるポリリン酸と、エステルポリマーから脱水されて生成された炭化物層との複合膜（チャー）を形成するため、好適にチャーを形成することが可能である。
本発明に係る座席装置は、自動車の乗員が着座するクッションパッドと、クッションパッドに取り付けられる上記いずれかのメンブレンスイッチとを備え、上記難燃材の層は、第１フィルムの第１の配線が形成されていない方の面及び第２フィルムの第２の配線が形成されていない方の面のうち、クッションパッドに対向しない方の面に形成されている。
本発明によれば、難燃性の優れたメンブレンスイッチ及びこれを用いた座席装置を提供することが可能である。
［１．第１の実施形態に係る座席装置及びメンブレンスイッチ］
次に、図面を参照して、本発明の第１の実施形態に係るメンブレンスイッチ及び座席装置について説明する。図１は、本実施形態に係るメンブレンスイッチ及び座席装置を説明するための平面図、図２は側面図であり、図３は、図１のＡ−Ａ′線で切断した断面図である。また、図４は、メンブレンスイッチ３の平面図である。本実施形態に係る座席装置は、シート１と、シート１を設置するシートパン２と、乗員の着座を検出するメンブレンスイッチ３からなる。
次に、図面を参照して、本発明の第１の実施形態に係るメンブレンスイッチ及び座席装置について説明する。図１は、本実施形態に係るメンブレンスイッチ及び座席装置を説明するための平面図、図２は側面図であり、図３は、図１のＡ−Ａ′線で切断した断面図である。また、図４は、メンブレンスイッチ３の平面図である。本実施形態に係る座席装置は、シート１と、シート１を設置するシートパン２と、乗員の着座を検出するメンブレンスイッチ３からなる。
メンブレンスイッチ３は、シートパン２の設置面２１の、開口２２より後ろ側の部分に配置され、図４に示す通り、自動車の進行方向と直交する方向に伸びるセンサ後部３１と、それぞれ設置面２１の、開口２２の左右に配置され、センサ後部３１の両端と接続され、自動車の進行方向に伸びるセンサ側部３２及びセンサ側部３３と、センサ後部３１の中心位置と接続され、自動車の進行方向に伸びるテール部３４とを備える。尚、シートパン２にセンサ３が取り付けられる際、テール部３４は開口２２を介して設置面２１の裏面に取り付けられ（図３参照）、先端部分に形成された端子３４１及び３４２を介して後述する制御部５（図６参照）と接続される。
センサ側部３２及び３３の先端部分にはそれぞれスイッチ３２１及びスイッチ３３１が設けられている。また、センサ側部３２及び３３の後端部分にはそれぞれスイッチ３２２及びスイッチ３３２が設けられている。これらスイッチ３２１，３２２，３３１及び３３２は、例えばスペーサによって形成されたスペースを介して対向する面に形成された一対の電極から形成することが可能であり、この場合には押圧によって当該電極が接触することにより導通させることが可能である。尚、スイッチ３２１，３２２，３３１及び３３２は、圧力を検知して電気的導通を得ることが可能な構成であれば採用可能である。
図５は、図４のＢ−Ｂ′線で切断した断側面図である。メンブレンスイッチ３は、第１の配線３５１を有する第１フィルム３５と、第１フィルム３５の第１の配線３５１が形成された面に積層され、一部に開口３６ａを有するスペーサ３６と、スペーサ３６に積層され、第１の配線３５１と共に電気回路を構成する第２の配線３７１を有する第２フィルム３７とを備える。また、第１フィルム３５の第１の配線３５１が形成されていない方の面には、リンを含む難燃材層３８が形成されている。更に、第１フィルム３５は、この難燃材層３８を介してクッション材３９を備える。
第１フィルム３５、スペーサ３６及び第２フィルム３７は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等、可撓性を有する樹脂から生成することが可能である。また、第１の配線３５１及び第２の配線３７１は、これら樹脂に銀等の金属やカーボンペースト等を印刷することによって形成することが可能である。
図６は、メンブレンスイッチ３の回路構成を示す回路図である。即ち、メンブレンスイッチ３は、テール部３４に設けられた端子３４１と、センサ側部３２に設けられたスイッチ３２１及び３２２からなる並列回路と、センサ側部３３に設けられたスイッチ３３１及び３３２からなる並列回路と、テール部３４に設けられた端子３４２とを直列に接続してなる直列回路から形成されている。また、テール部３４に設けられた端子３４１及び端子３４２は設置面２１の裏側において制御部５に接続され、電位差を供給される。従って、乗員がシート１に着座すると、着座センサ３の上面が押圧され、センサ側部３２に設けられたスイッチ３２１及びスイッチ３２２の少なくとも一方及びセンサ側部３３に設けられたスイッチ３３１及びスイッチ３３２の少なくとも一方が導通状態となった場合には制御部５及びメンブレンスイッチ３に検出電流が流れ、制御部５が乗員の着座を検出する。従って、乗員が前傾姿勢であった場合等にも着座を検知することが可能である。
［２．難燃材層３８］
［２−１．概要］
次に、難燃材層３８ついて説明する。図７は、比較例に係るメンブレンスイッチ３′の燃焼の際の現象について説明するための模式図である。比較例に係るメンブレンスイッチ３′は、基本的には本実施形態に係るメンブレンスイッチ３とほぼ同様に構成されているが、難燃材層３８を有していない点において異なる。
［２−１．概要］
次に、難燃材層３８ついて説明する。図７は、比較例に係るメンブレンスイッチ３′の燃焼の際の現象について説明するための模式図である。比較例に係るメンブレンスイッチ３′は、基本的には本実施形態に係るメンブレンスイッチ３とほぼ同様に構成されているが、難燃材層３８を有していない点において異なる。
シートパン２は可撓性を有しない材料から形成されることが多いため、シートパン２からメンブレンスイッチ３には、適切に荷重が伝わらず、適切に荷重を検知できない場合がある。そこで、比較例においては、クッション材３９をシートパン２と第１フィルム３５との間に介在させるようにしている。これによって、荷重が加わるとクッション材３９がメンブレンスイッチ３の開口２２に入り込むように移動し、荷重をメンブレンスイッチ３に適切に伝えることができる。しかし、クッション材３９は一般的にシートパン２と比較して熱容量が小さいため、何らかの原因によって、過剰な熱が加わると、メンブレンスイッチ３よりも先に発火してしまう可能性がある。
クッション材３９が発火した場合、第１の配線３５１又は第２の配線３７１がある程度以上高温になった時に、当該配線の周辺のフィルム等が燃焼する場合があった。また、配線周辺のフィルム等が燃焼した場合、配線が自重によって垂れ下がることがあった。この場合、融解したフィルムが垂れ下がった配線を伝って流れ落ち、これを燃料として当該垂れ下がった配線の先端周辺の火が勢いを増し、当該部分の火の高温な外炎部によってメンブレンスイッチ３′全体が焼かれてしまうことがあった。
本実施形態に係るメンブレンスイッチ３は、第１フィルム３５とクッション材３９との間に、リンを含む難燃材の層３８を有している。クッション材３９を有しているので、比較例と同様に、荷重を適切にメンブレンスイッチ３に伝えることができる。また、リンを含む難燃材は、図８（ａ）に示す通り、燃焼面にチャー（炭化物）３８′を形成し、このチャー３８′によって第１の配線３５１又は第２の配線３７１を物理的に支持し、上記配線の垂れ下がりを防止することが可能である。また、図８（ｂ）に示す通り、当該チャー３８′によって、燃焼部分への酸素の供給を遮断することが可能である。更に、図８（ｃ）に示す通り、チャー３８′は熱伝導率が低いため、クッション材３９から第１フィルム３５への熱の伝導を著しく軽減することが可能である。従って、メンブレンスイッチ３の難燃性を向上させることが可能である。
［２−２．好適な難燃材］
難燃材層３４は、本実施形態においては、リンを含む難燃材をペースト状にしたものを第１フィルム３５に塗布することによって生成される。当該リンを含む難燃材として、リン酸エステルを含む難燃材を用いることにより、より好適に難燃性を向上させることが可能である。リン酸エステルを含む難燃材は、燃焼面に、リン化合物から生成されるポリリン酸と、エステルポリマーから脱水されて生成された炭化物層との複合膜（チャー）を形成するため、好適にチャーを形成することが可能である。
難燃材層３４は、本実施形態においては、リンを含む難燃材をペースト状にしたものを第１フィルム３５に塗布することによって生成される。当該リンを含む難燃材として、リン酸エステルを含む難燃材を用いることにより、より好適に難燃性を向上させることが可能である。リン酸エステルを含む難燃材は、燃焼面に、リン化合物から生成されるポリリン酸と、エステルポリマーから脱水されて生成された炭化物層との複合膜（チャー）を形成するため、好適にチャーを形成することが可能である。
リン酸エステルを含む難燃材としては、例えば、芳香族リン酸エステル類のもの（トリフェニルホスフェート等）、芳香族縮合リン酸エステル類のもの（１，３−フェニレンビス（ジフェニルホスフェート）等）、含ハロゲンリン酸エステル類のもの（トリス（ジクロロプロピル）ホスフェート等）、含ハロゲン縮合リン酸エステル類のもの（ポリオキシアルキレンビスジクロロアルキルホスフェート等）を適用することが考えられる。また、リン酸エステルを含む難燃材以外の難燃材を使用することも可能であり、このような難燃材としては例えば赤リン系のもの（例えば、赤リン）を適用することが考えられる。
［２−３．難燃材層３８の膜厚］
上述の通り、本実施形態に係るメンブレンスイッチ３は、燃焼時にチャー３８′を形成することにより、第１に配線３５１，３７１の物理的支持を行い、第２に酸素の供給を遮断し、第３に熱伝導を遮断する。従って、難燃材層３８の膜厚は、形成されるチャーの機械的剛性、酸素の遮断性、熱伝導性等を考慮し、充分厚く必要がある。そこで、難燃材層３８の膜厚について検討を行う。
上述の通り、本実施形態に係るメンブレンスイッチ３は、燃焼時にチャー３８′を形成することにより、第１に配線３５１，３７１の物理的支持を行い、第２に酸素の供給を遮断し、第３に熱伝導を遮断する。従って、難燃材層３８の膜厚は、形成されるチャーの機械的剛性、酸素の遮断性、熱伝導性等を考慮し、充分厚く必要がある。そこで、難燃材層３８の膜厚について検討を行う。
図９は、難燃材層３８の膜厚と、メンブレンスイッチ３を燃焼させた後に形成されたチャー３８′の重量との関係を示すグラフである。図９に示す通り、形成されるチャー３８′の重量は難燃材層３８の膜厚に比例して増大することが分かった。従って、形成されるチャー３８′の量は難燃材層３８の膜厚により、好適に制御することが可能であると考えられる。
図１０は、難燃材層３８の膜厚と、チャー３８′の膜厚及び燃焼速度の関係を示すグラフである。図より、難燃材層３８の膜厚が２０μｍ以上の場合には燃焼速度が５０ｍｍ／ｍｉｎ以下に抑えられているのに対し、例えば膜厚を１０μｍにした場合には急激に燃焼速度が増大していることが分かる。これは、膜厚を１０μｍに設定した場合、生成されたチャー３８′が配線や溶解した樹脂等を支えきれずに破壊されてしまい、上述した垂れ下がりが生じてしまったことによる。
チャー３８′の機械的破壊を生じない様な難燃材層３８の膜厚は、第１フィルム３５等、支持するフィルムの膜厚によってかわる。また、難燃材を第１フィルム３５に塗布する工程において難燃材層３８の膜厚が不均一になる恐れもある。上記実験の結果及びこれらの点を勘案した結果、発明者らは、チャー３８′の機械的破壊を生じない様な難燃材層３８の膜厚は、第１フィルム３５又は第２フィルム３７等、支持するフィルムの膜厚をｔ１、難燃材層３８の膜厚をｔ２とすると、ｔ２≧ｔ１／２０であると考えた。但し、例えばチャー３８′によって支持すべき他の層が更に存在する場合には、ｔ１に当該他の層の膜厚も含めるべきであり、仮に当該他の層が異なる材料から構成されている場合には、当該層の重量等も考慮すべきである。また、第１フィルム３５等や、難燃材の種類が本実施形態と異なる場合には、当該点をも考慮すべきである。
また、チャー３８′の酸素の遮断性、熱伝導性等を考慮すると、難燃材層３８の膜厚は、２０μｍ以上にすべきであると考えられる。尚、難燃材は第１フィルム３５の全面に塗ることが望ましいが、一部のみに塗布しても機械的強度を確保し、且つ断熱効果を発揮することが可能である。
［３．第２の実施形態に係る座席装置］
次に、図面を参照して、本発明の第２の実施形態に係るメンブレンスイッチ３−２及び座席装置について説明する。図１１は、本実施形態に係るメンブレンスイッチ３−２及び座席装置を説明するための側面図である。第１の実施形態においては、メンブレンスイッチ３をシート１とシートパン２との間に設置していたが、本実施形態においては、メンブレンスイッチ３−２をシート１の座面に設置している。また、本実施形態に係るメンブレンスイッチ３−２においては、シート１に面していない方にクッション材３９が形成されており、第１フィルム３５又は第２フィルム３７との間に難燃材層３８が形成されている。即ち、難燃材層３８は、第１フィルム３５の第１の配線３５１が形成されていない方の面及び第２フィルム３７の第２の配線が形成されていない方の面３７１のうち、シート１に対向しない方の面に形成される、と言う事も出来るし、これら面のうち、解放空間側に形成される、と言う事も出来る。また、本実施形態においては難燃材層３８を介してクッション材３９が形成されているが、クッション材３９を形成しなくて良い場合もある。
次に、図面を参照して、本発明の第２の実施形態に係るメンブレンスイッチ３−２及び座席装置について説明する。図１１は、本実施形態に係るメンブレンスイッチ３−２及び座席装置を説明するための側面図である。第１の実施形態においては、メンブレンスイッチ３をシート１とシートパン２との間に設置していたが、本実施形態においては、メンブレンスイッチ３−２をシート１の座面に設置している。また、本実施形態に係るメンブレンスイッチ３−２においては、シート１に面していない方にクッション材３９が形成されており、第１フィルム３５又は第２フィルム３７との間に難燃材層３８が形成されている。即ち、難燃材層３８は、第１フィルム３５の第１の配線３５１が形成されていない方の面及び第２フィルム３７の第２の配線が形成されていない方の面３７１のうち、シート１に対向しない方の面に形成される、と言う事も出来るし、これら面のうち、解放空間側に形成される、と言う事も出来る。また、本実施形態においては難燃材層３８を介してクッション材３９が形成されているが、クッション材３９を形成しなくて良い場合もある。
１…シート、２…シートパン、３…メンブレンスイッチ、５…制御部、２１…設置面、２２…開口、３１…センサ後部、３２、３３…センサ側部、３４…テール部、３５…第１フィルム、３６…スペーサ、３７…第２フィルム、３８…難燃材層、３８′…チャー（炭化物）、３９…クッション材、３１１…第１の被固定穴、３１２…第２の被固定穴、３２１、３２２、３３１、３３２…スイッチ、３４１、３４２…端子、３５１…第１の配線、３７１…第２の配線。
Claims (5)
- 第１の配線を有する第１フィルムと、
前記第１フィルムの前記第１の配線が形成された面に積層され、一部に開口を有するスペーサと、
前記スペーサに積層され、前記第１の配線と対向する第２の配線を有する第２フィルムと
を備え、
前記第１フィルムの前記第１の配線が形成されていない方の面及び前記第２フィルムの前記第２の配線が形成されていない方の面のうちの少なくとも一方に、リンを含み、燃焼によって前記第１の配線及び前記第２の配線を物理的に支持する炭化物の層を形成する難燃材の層が形成され、
前記難燃材の層の膜厚は、前記難燃材の層と接する前記第１フィルム又は前記第２フィルムの膜厚の２０分の１以上である
ことを特徴とするメンブレンスイッチ。 - 前記難燃材の層を介して配置されたクッション材を更に備えた
ことを特徴とする請求項１記載のメンブレンスイッチ。 - 前記難燃材の層の膜厚は、２０μｍ以上である
ことを特徴とする請求項１又は２記載のメンブレンスイッチ。 - 前記難燃材は、リン酸エステルを含む
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のメンブレンスイッチ。 - 自動車の乗員が着座するクッションパッドと、
前記クッションパッドに取り付けられる請求項１〜４のいずれか１項記載のメンブレンスイッチと
を備え、
前記難燃材の層は、前記第１フィルムの前記第１の配線が形成されていない方の面及び前記第２フィルムの前記第２の配線が形成されていない方の面のうち、前記クッションパッドに対向しない方の面に形成されている
ことを特徴とする座席装置。
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