(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022143549
(43)【公開日】2022-10-03
(54)【発明の名称】乗物用シートヒータ
(51)【国際特許分類】
A47C 7/74 20060101AFI20220926BHJP
B60N 2/56 20060101ALI20220926BHJP
B60N 2/90 20180101ALI20220926BHJP
B60H 1/22 20060101ALI20220926BHJP
【FI】
A47C7/74 B
B60N2/56
B60N2/90
B60H1/22 611B
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021044106
(22)【出願日】2021-03-17
(71)【出願人】
【識別番号】000241500
【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000578
【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】山内 尭之
【テーマコード(参考)】
3B084
3B087
3L211
【Fターム(参考)】
3B084JA03
3B084JA06
3B084JF02
3B084JF04
3B087DE09
3L211GA53
(57)【要約】
【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
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、乗物用シートヒータに関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】
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】
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】
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】
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】
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】
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。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
<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。
【0021】
<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。
【0022】
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。
【0023】
<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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
<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。
【0029】
<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。
【0030】
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。
【0031】
[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。
【0032】
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。
【0033】
(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。
【0034】
[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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
<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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
[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。
【0041】
[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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
<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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
[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。
【0051】
[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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
<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。
【0056】
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。
【0057】
<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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
[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。
【0065】
[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。
【0066】
(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。
【0067】
(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。
【0068】
(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。
【0069】
(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。
【符号の説明】
【0070】
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。