(57)【要約】【課題】昇温が早く、しかも所定温度で温度上昇が緩くなって過加熱が生じず、安定した温度制御が可能であり、電源ＯＦＦ後もしばらく暖かい状態を維持することができ、かつ使用電力量を低減することができる車両の座席用発熱装置の提供を目的とする。【解決手段】車両の座席用クッションパッド６１の表面に蓄熱体２１を配置し、絶縁性シート１３間に複数の炭素繊維束１５を互いに交差しないように平行に面状に配置して前記炭素繊維束１５の長手方向両縁に電極用導電体を接続した面状発熱体１１を、蓄熱体２１上に配置して面状発熱体１１と蓄熱体２１とで座席用発熱装置１０を構成し、前記座席用発熱装置１０と共に座席用クッションパッド６１の表面を表皮７１で覆った。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の座席用クッションパッド上に設置される車両の座席用発熱装置において、
絶縁性シート間に複数の炭素繊維束が交差しないように平行に面状に配置されて前記炭素繊維束の長手方向両縁に電極用導電体が接続された面状発熱体と、
前記面状発熱体の乗員側とは反対の裏面に配置された蓄熱体とよりなり、
前記蓄熱体は３５℃〜４５℃の融点を有する蓄熱材料が袋体に収容され、
前記面状発熱体の乗員側表面には前記蓄熱体が配置されていないことを特徴とする車両の座席用発熱装置。
【請求項２】
前記炭素繊維束への電源供給は前記電極用導電体に接続された電源供給装置により行われ、
前記電源供給装置による前記炭素繊維束への電源供給は温度制御装置によって制御され、
前記蓄熱体の温度が前記蓄熱材料の融点以上の上限設定温度に至った場合に、前記炭素繊維束への電源供給が停止され、
前記蓄熱体の温度が前記蓄熱材料の融点より低い下限設定温度に至った場合に、前記炭素繊維束への電源供給が再開されることを特徴とする請求項１に記載の車両の座席用発熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の座席用発熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の座席に電熱線ヒーターを配置して座席を加熱することが行われている（特許文献１）。座席に配置された電熱線ヒーターは、通電によって一定温度（例えば約４０℃）になる電熱線を有し、前記電熱線に電源を供給し続けることで座席の着座面、背もたれ面を温めることができる。
また、面状発熱体として、炭素繊維束を平行に並べて両縁に電極を設けたものが提案されている（特許文献２）。
【０００３】
しかしながら、電熱線ヒーターは、一定温度（例えば４０℃）に昇温するのに時間がかかる問題や一定温度に維持する電力消費量が大きい問題がある。
一方、炭素繊維束を用いた面状発熱体は、電熱線ヒーターと比べれば昇温速度は早いが放熱も早いため、一定温度に維持できる抵抗値に設定した場合、電力消費量が大きくなる問題がある。さらに、炭素繊維束に供給する電源をＯＮ・ＯＦＦすることによって面状発熱体の温度調節を行おうとすると、昇温・下降が早いために温度が安定せず、過加熱のおそれがある。
【０００４】
また、電熱線ヒーター及び炭素繊維束を用いる面状発熱体の何れにおいても、寒冷地では、電源を切った場合、すぐに座席が冷えてしまうため、買い物などで１０分程度の短時間車を離れただけで座席が冷え、車に戻った際には冷たい座席に座ることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４７０１６号公報
【特許文献２】特開２００１−２３７０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、昇温が早く、しかも所定温度で温度上昇が緩くなって過加熱が生じず、安定した温度制御が可能であり、電源ＯＦＦ後もしばらくの間暖かい状態を維持することができ、かつ使用電力量を低減することができる車両の座席用発熱装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、車両の座席用クッションパッド上に設置される車両の座席用発熱装置において、絶縁性シート間に複数の炭素繊維束が交差しないように平行に面状に配置されて前記炭素繊維束の長手方向両縁に電極用導電体が接続された面状発熱体と、前記面状発熱体の乗員側とは反対の裏面に配置された蓄熱体とよりなり、前記蓄熱体は３５℃〜４５℃の融点を有する蓄熱材料が袋体に収容され、前記面状発熱体の乗員側表面には前記蓄熱体が配置されていないことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記炭素繊維束への電源供給は前記電極用導電体に接続された電源供給装置により行われ、前記電源供給装置による前記炭素繊維束への電源供給は温度制御装置によって制御され、前記蓄熱体の温度が前記蓄熱材料の融点以上の上限設定温度に至った場合に、前記炭素繊維束への電源供給が停止され、前記蓄熱体の温度が前記蓄熱材料の融点より低い下限設定温度に至った場合に、前記炭素繊維束への電源供給が再開されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、絶縁性シート間に複数の炭素繊維束が交差しないように平行に面状に配置されて前記炭素繊維束の長手方向両縁に電極用導電体が接続された面状発熱体を使用しているため、昇温が早く、しかも面状発熱体の乗員側表面には蓄熱体が配置されていないため、蓄熱体に邪魔されることなく、効率よく短時間で座席表面を暖めることができる。
【００１０】
また、面状発熱体の乗員側とは反対の裏面に蓄熱体が配置されているため、面状発熱体に電源が供給されている間は蓄熱体に蓄熱されることになり、電源ＯＦＦ後もしばらくの間は蓄熱体に蓄えられている熱によって座席表面を暖かい状態に維持することができる。さらに蓄熱体は体温に近い３５℃〜４５℃の融点を有する蓄熱材料が収容されているため、面状発熱体によって蓄熱材料が融点まで加熱されると蓄熱材料の融解潜熱によって面状発熱体の昇温が抑えられ、緩やかな温度上昇となって過加熱を抑え、体温付近で温度制御することが可能となる。
【００１１】
また、前記のように温度上昇が早く、かつ電源ＯＦＦ後もしばらく座席表面が暖かいため、車両の電源を切って短時間の買い物などで車両から離れた後に、再び車両に戻った際に座席表面が完全に冷え切ってなく、冷たさを感じることがない。しかも、車両の座席用発熱装置は、蓄熱体に蓄えられていた熱によって完全に冷え切っていないため、再度電源を入れた際には、短時間で座席表面の温度を上昇させることができ、使用電力量を低減することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、蓄熱体の温度が前記蓄熱材料の融点以上の上限設定温度に至った場合に、前記炭素繊維束への電源供給が停止され、前記蓄熱体の温度が前記蓄熱材料の融点より低い下限設定温度に至った場合に、前記炭素繊維束への電源供給が再開されるため、過加熱を抑え、使用電力量をより一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の座席用発熱装置の使用状態を示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両の座席用発熱装置の面状発熱体と蓄熱体を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る車両の座席用発熱装置の面状発熱体の分解斜視図である。
【図４】座席の表面温度変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る車両の座席用発熱装置（以下座席用発熱装置と記す）１０は、車両の座席用クッションパッド６１上面と表皮７１下面間に設置されて使用される。なお、車両の座席は座部５１と背もたれ部５５とよりなり、それぞれ座席用クッションパッド６１と表皮７１で構成されている。また、本実施形態では、座部５１と背もたれ部５５の両方に座席用発熱装置１０を設置しているが、座部５１と背もたれ部５５の何れか一方のみに座席用発熱装置１０を設置してもよい。
【００１５】
座席用クッションパッド６１は、ウレタンフォームなどの発泡体で構成されている。前記座席用クッションパッド６１の表面は、座席用発熱装置１０を収容する凹部６３を設け、該凹部６３に座席用発熱装置１０を配置することで座席用発熱装置１０が乗員側へ突出するのを防ぎ、違和感を生じないようにするのが好ましい。
表皮７１はファブリックやレザー、あるいは合成皮革等で構成され、前記座席用クッションパッド６１及び座席用発熱装置１０の表面を覆い、前記座部５１及び背もたれ部５５の表面を構成する。
【００１６】
座席用発熱装置１０は、面状発熱体１１と面状発熱体１１の乗員側とは反対の裏面に配置された蓄熱体２１とよりなり、前記面状発熱体１１の乗員側表面、すなわち前記表皮７１と面状発熱体１１間には前記蓄熱体２１が配置されていない。
【００１７】
面状発熱体１１は、図２の斜視図及び図３の分解斜視図に示すように、絶縁性シート１３、１３間に、複数の炭素繊維束１５が交差しないように平行に面状に配置されて、前記炭素繊維束１５の長手方向Ｌ両縁に電極用導電体１７、１７が接続された構成からなる。
【００１８】
前記絶縁性シート１３、１３は、絶縁性を有する樹脂シートが好ましく、より好ましくは絶縁性及び耐熱性を有する樹脂シートが好ましい。前記絶縁性シートの例として、厚み０．０１〜１ｍｍ、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）製あるいはポリプレピレン樹脂（ＰＰ樹脂）製を挙げることができる。前記絶縁性シート１３、１３は、前記複数の炭素繊維束１５及び電極用導電体１７、１７を間に挟んで接着等でラミネート（接合）される。
【００１９】
前記炭素繊維束１５は、炭素繊維の種類としては特に限定されず、例えばポリアクリロニトリル繊維を焼成したポリアクリロニトリル系炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維）、あるいはピッチを使用して形成されたピッチ系炭素繊維などの何れであってもよい。また、炭素繊維の本数は、適宜の本数とされるが、例として１０００〜６００００本を挙げることができる。
前記電極用導電体１７、１７は、金属箔などからなる金属テープ、あるいは金属線などの導電線等で構成される。複数の前記炭素繊維束１５及び電極用導電体１７、１７は、前記絶縁性シート１３、１３の接合によって位置が固定されている。前記電極用導電体１７、１７には金属線などの導電線からなるリード線１９が接続され、前記絶縁性シート１３、１３外に伸びている。
【００２０】
蓄熱体２１は、袋体２２に蓄熱材料が収容され、前記袋体２２が封止されている。前記袋体２２は、絶縁性の材質からなり、より好ましくは絶縁性及び耐熱性を有する材質からなる。例えばポリプロピレン樹脂（ＰＰ樹脂）製あるいはポリエチレン樹脂（ＰＥ樹脂）製などの樹脂シートから形成されたもの、あるいはＰＰ樹脂製あるいはＰＥ樹脂製などの樹脂フィルムによってアルミニウムなどの金属箔を挟んだラミネート品から形成されたものなどを挙げることができる。
前記蓄熱材料は、融点が体温に近い３５℃〜４５℃のものからなる。例えば、ポリエチレングリコール（分子量１５００、融点４０℃）、パラフィン（融点４０℃）を挙げることができる。
前記蓄熱体２１の大きさは、前記面状発熱体１１の大きさなどに応じて決定され、前記面状発熱体１１の乗員側とは反対の裏面に一つあるいは複数配置される。
【００２１】
前記座席用発熱装置１０は、前記リード線１９が温度制御装置３１と、電源供給装置３５（例えば車両のバッテリー）に接続され、前記電源供給装置３５から電源が前記面状発熱体１１の炭素繊維束１５に供給される。前記温度制御装置３１は、前記炭素繊維束１５への電源供給を制御する装置、すなわちサーモスタットであり、前記蓄熱体２１に接して配置した温度検知部、例えば熱電対等によって検知した前記蓄熱体２１の温度が、予め設定されている上限設定温度に至った場合に、前記炭素繊維束１５への電源供給を停止（ＯＦＦ）し、一方、前記蓄熱体２１の温度が予め設定されている下限設定温度に至った場合に前記炭素繊維束１５への電源供給を再開（ＯＮ）する。
【００２２】
前記上限設定温度は、前記蓄熱材料の融点以上の所定温度、例えば０〜２０℃高い温度に設定され、一方前記下限設定温度は、前記蓄熱材料の融点より所定温度、例えば１〜１０℃低い温度に設定される。
【００２３】
前記車両の座席に配置された座席用発熱装置１０は、前記電源供給装置（バッテリー）３５から前記面状発熱体１１の炭素繊維束１５に電源が供給されることによって、前記炭素繊維束１５が短時間（例えば１〜２秒）で発熱し、前記面状発熱体１１が昇温して座席表面を加温する。その際、乗員側には前記蓄熱体２１が存在しないため、座席表面が速やかに加熱される。また、前記面状発熱体１１の昇温によって、前記面状発熱体１１の裏面側に配置されている前記蓄熱体２１が加熱され、前記蓄熱体２１に収容されている蓄熱材料に熱が蓄えられる。
【００２４】
前記面状発熱体１１が前記蓄熱材料の融点（３５〜４５℃）に到達すると、前記蓄熱材料が溶融して融解潜熱により面状発熱体１１の裏面側から熱が奪われ、前記面状発熱体１１の温度上昇が緩やかになり、過加熱が抑えられる。前記蓄熱材料の溶融後さらに蓄熱体２１の温度が上昇して前記上限設定温度に至ると、前記温度制御装置３１によって電源が切断され、前記炭素繊維束１５への電源供給が停止（ＯＦＦ）される。電源供給停止によって前記炭素繊維束１５が発熱を停止し、前記面状発熱体１１に代わってそれまで熱を蓄えてきた前記蓄熱材料が放熱して座席表面を加温する。前記蓄熱体２１の蓄熱材料は融点まで温度が低下すると、固化する際に凝固熱を放出して座席表面を加温し、電源停止（ＯＦＦ）状態でも座席表面の温度低下をより一層遅くする。
その後、前記蓄熱体２１の温度が前記下限設定温度まで低下すると、前記温度制御装置３１によって前記炭素繊維束１５への電源供給が再開（ＯＮ）され、前記炭素繊維束１５が再び発熱し、座席表面の加温及び蓄熱材料の蓄熱が行われる。
【実施例】
【００２５】
車両の座部用クッションパッド（ウレタンフォーム）の表面上にまず以下に示す蓄熱体を配置した。次に蓄熱体上に以下の面状発熱体Ａを重ねて配置し、前記蓄熱体と面状発熱体Ａとからなる実施例１の座席用発熱装置を形成し、その上に温度検知部（熱電対）を配置し、該座席用発熱装置と共に座部用クッションパッドをファブリック製の表皮で覆うことにより、前記クッションパッドと表皮間に実施例１の座席用発熱装置を配置した。
・蓄熱体
蓄熱体は品番：ＨＡＬ−４００＋４０、株式会社イノアックコーポレーション製を使用した。蓄熱体の袋体は、内層がナイロンフィルム、中間層がアルミニウムフィルム、外層がポリエチレンフィルムからなるラミネート品を寸法２００×３００×ｔ７．５ｍｍの袋状にしたものである。袋体に収容されている蓄熱材料は、ポリエチレングリコール（分子量１５００、融点４０℃）４００ｇである。
・面状発熱体Ａ
２枚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（寸法２００×３００×ｔ０．０５ｍｍ）の一方の上に、炭素繊維束（フィラメント記号：２４Ｋ、東邦テナックス株式会社製、長さ７０ｃｍ）を略等間隔で４本、交差しないように平行に載置し、炭素繊維束の長手方向両縁には銅線からなる電極用導電体を配置し、他方のポリエチレンテレフタレートフィルムを炭素繊維束の上に配置し、ラミネートして面状発熱体Ａを形成した。
【００２６】
実施例１の面状発熱体Ａにおける炭素繊維束の長さを１００ｃｍにし、他は実施例１と同様にして面状発熱体Ｂを形成し、蓄熱体を用いないで面状発熱体Ｂをクッションパッドと表皮間に配置し、比較例１Ｂの座席用発熱装置を形成した。
また、比較例１Ｂにおける面状発熱体Ｂに代えて、長さ１０ｍのニクロム線（抵抗値９．８Ω）をクッションパッドと表皮間に蛇行させて配置して比較例２の座席用発熱装置とした。なお、比較例２においてはニクロム線の両端が電極用導電体を構成している。
【００２７】
・使用電力量の比較
実施例１の面状発熱体Ａと比較例１Ｂの電極用導電体Ｂ及び比較例２のニクロム線両端に、雰囲気温度２３℃で１２Ｖの電源をかけ、前記温度検知部の熱電対によって温度を測定し、４０℃（上限設定温度）に至った時点で電源をＯＦＦにし、一方、３５℃（下限設定温度）まで温度が低下した時点で電源をＯＮにすることにより、３０分間に渡って３５℃〜４０℃となるように電源のＯＮ、ＯＦＦを行った。その結果、３０分間にＯＮの合計時間、すなわち合計通電時間は、実施例１（面状発熱体Ａ＋蓄熱体）では１０分であったのに対し、比較例１Ｂ（面状発熱体Ｂのみ）及び比較例２（ニクロム線のみ）では、ＯＦＦにすると直ちに３５℃以下となるため、３０分間中ＯＮにしなければならなかった。
【００２８】
表１に実施例１と比較例１Ｂ及び比較例２における前記３０分間の座席加温時のデータを示す。表１における抵抗値（Ω）は、実施例１及び比較例１Ｂでは各炭素繊維束毎の抵抗値、比較例２ではニクロム線全体の抵抗値である。電流値（Ａ）は通電時の電流値、電力（Ｗ）は電圧値×電流値、熱量（１ｈ）（Ｗｈ）は電力×通電時間の値を１時間に換算した値である。なお熱量（１ｈ）（ｋＷｈ）は熱量（１ｈ）（Ｗｈ）の単位ＷｈをｋＷｈに換算した値である。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１に示すように、実施例１（面状発熱体Ａ＋蓄熱体）は比較例１Ｂ（面状発熱体Ｂのみ）及び比較例２（ニクロム線のみ）よりも熱量（電力量）が小さく、使用電力量の低減を実現できることがわかる。
【００３１】
・表面温度変化の比較
蓄熱体を使用せず、実施例１の面状発熱体Ａのみを使用する比較例１Ａ（面状発熱体Ａのみ）を作成し、実施例１等と同様に前記クッションパッドと表皮との間に配置し、実施例１（面状発熱体Ａ＋蓄熱体）、比較例１Ａ（面状発熱体Ａのみ）、比較例１Ｂ（面状発熱体Ｂのみ）及び比較例２（ニクロム線のみ）に対して、雰囲気温度２３℃で１２Ｖの電源をかけ、１０分（６００秒）間通電した後に電源ＯＦＦにした場合における座席表面の温度を表皮上に配置した温度検知部（熱電対）で測定した。図４に測定結果を示す。なお、図４における時間は、通電開始からの経過時間である。
【００３２】
図４に示すように、実施例１（面状発熱体Ａ＋蓄熱体）は、比較例１Ａ（面状発熱体Ａのみ）、比較例１Ｂ（面状発熱体Ｂのみ）と同様に、ニクロム線を使用する比較例２（ニクロム線のみ）よりも迅速に昇温し、短時間で座席表面が暖まることがわかる。また、同一の面状発熱体Ａを使用する実施例１（面状発熱体Ａ＋蓄熱体）と比較例１Ａ（面状発熱体Ａのみ）を比較すると、電源ＯＦＦ（通電から６００秒経過）直前では、蓄熱体を併用する実施例１（面状発熱体Ａ＋蓄熱体）は約４２℃であったのに対して、蓄熱体を使用しない比較例１Ａ（面状発熱体Ａのみ）は約７１℃まで昇温していた。その結果から、実施例１（面状発熱体Ａ＋蓄熱体）では、面状発熱体の発熱による熱が蓄熱体の蓄熱材料に蓄えられて、過加熱が抑えられていることがわかる。一方、実施例１とは異なる面状発熱体Ｂを使用し、かつ蓄熱体を併用しない比較例１Ｂ（面状発熱体Ｂのみ）及びニクロム線のみを使用し蓄熱体を併用しない比較例２（ニクロム線のみ）は、いずれも電源ＯＦＦ直前で約４１℃であった。
【００３３】
また、電源ＯＦＦ後については、蓄熱体を併用する実施例１（面状発熱体Ａ＋蓄熱体）では温度低下が緩やかであって、電源ＯＦＦから１００秒経過時（通電開始から７００秒経過時）に約３６℃、５００秒経過時（通電開始から１１００秒経過時）に約３３℃であり、電源ＯＦＦ直前と電源ＯＦＦから５００秒経過後の温度差が約９℃しかなかった。それに対し、蓄熱体を併用しない比較例１Ａ（面状発熱体Ａのみ）は、電源ＯＦＦから１００秒経過時（通電開始から７００秒経過時）に約３８℃、５００秒経過時（通電開始から１１００秒経過時）に約２５℃であり、電源ＯＦＦ直前と電源ＯＦＦから５００秒経過後の温度差が約４６℃もあった。
【００３４】
一方、実施例１とは異なる面状発熱体Ｂを使用し、かつ蓄熱体を併用しない比較例１Ｂ（面状発熱体Ｂのみ）は、電源ＯＦＦから１００秒経過時（通電開始から７００秒経過時）に約２４℃、５００秒経過時（通電開始から１１００秒経過時）に約２３℃であり、電源ＯＦＦ直前と電源ＯＦＦから５００秒経過後の温度差が約１８℃であった。また、ニクロム線のみを使用し蓄熱体を併用しない比較例２（ニクロム線のみ）は、電源ＯＦＦから１００秒経過時（通電開始から７００秒経過時）に約２８℃、５００秒経過時（通電開始から１１００秒経過時）に約２３℃であり、電源ＯＦＦ直前と電源ＯＦＦから５００秒経過後の温度差が約１８℃であった。
【００３５】
それらの結果から、蓄熱体を併用しない比較例１Ａ（面状発熱体１Ａのみ）と比較例１Ｂ（面状発熱体Ｂのみ）及び比較例２（ニクロム線のみ）は、蓄熱体を併用する実施例１（面状発熱体Ａ＋蓄熱体）と比べて電源ＯＦＦ後の温度低下が早いことがわかる。さらに、面状発熱体Ｂのみからなる比較例１Ｂは、ニクロム線のみからなる比較例２よりも電源ＯＦＦから１００秒経過時点の温度低下が早く、炭素繊維束はニクロム線よりも電源ＯＦＦ後の温度低下が早いことがわかる。
【００３６】
このように、実施例は、表１に示すように、使用電力量を低減することができ、しかも図４に示すように昇温が早く、短時間で座席を暖めることができる。さらに、実施例は、図４の比較例１Ａとの比較から明らかなように、蓄熱体によって面状発熱体の昇温を抑え、緩やかな温度上昇となって過加熱を抑え、体温付近で温度制御することが可能である。さらに、電源ＯＦＦ後もしばらくの間は蓄熱体に蓄えられている熱によって座席表面を暖かい状態に維持することができるため、車両を短時間離れて戻ってくる場合にも座席表面が冷たくなるのを防ぐことができ、かつ再度電源を入れて加温する場合にも、座席用発熱装置が冷え切っていないために使用電力量を抑えることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  座席用発熱装置
１１  面状発熱体
１３  絶縁性シート
１５  炭素繊維束
１７  電極用導電体
２１  蓄熱体
３１  温度制御装置
３５  電源供給装置
６１  座席用クッションパッド
７１  表皮
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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