【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己温度制御機能を有する面状発熱体を用いたシートヒーターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のシートヒーターを図９に示す。従来のシートヒーターは図９に示すように、不職布等の基材１００上にチュービングヒータ１０１を蛇行配置しミシン縫いあるいは接着によって固定している。１０２は温度制御用のサーモスタットであり、１０３は給電用のリード線を束ねたハーネスである。図１０はシートヒーター１０４のシート装着状態を示しており、シート表布１０５の裏側に設けたウレタンフォームからなるワディング１０６と、シート形状に成型されたウレタンフォームからなるシートパッド１０７との間にシートヒーター１０４が装着されている。自動車の座席は着座快適性を重視しているため、チュービングヒーター１０４を用いた場合、ヒーターによる凸部が着座快適性を損なうため、ワディング１０６を厚くしてヒーターによる凸部を感じさせないように構成されていた。
【０００３】
発熱量としては、車内温度が低く、シートも冷えた状態の立ち上がり時には発熱量を与え、車内およびシートが温まってきたときには、サーモスタット１０２により温度を制御し印加電圧をＯＮ／ＯＦＦすることで発熱量が小さくなるよう調整している。
【０００４】
また、特開昭５６−１３６８９号公報、特開平６−９６８４３号公報及び特開平８−１２０１８２号公報に記載されているように、発熱体として自己温度制御機能を有する面状発熱体を用いる方法もある。面状発熱体は、基材上に電極として銀あるいは銅などの金属粉末からなる導電材料を塗布し、さらに電極と電気的に接続するように発熱体を塗布している。発熱体としては、結晶性高分子からなるベースポリマーと、カーボンブラック、金属粉末、グラファイトなどの導電性微粉末を溶剤に分散させてなるものなどが用いられ、電極に電圧を印加することで、電流が流れ発熱体が発熱する。発熱体は、結晶性高分子の体積膨張により、ある所定の温度に達すると抵抗値が急激に増大する正温度特性（以下ＰＴＣ）を有するため、所定温度に達すると発熱体の発熱量が小さくなり温度上昇が抑えられる自己温度制御機能を有している。面状発熱体は全面を均一に発熱させることで、ヒーターの発熱温度を下げるとともに、表面の凸凹がないためワディング１０６を薄くすることができ消費電力を低減することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のシートヒーターは、基材として樹脂フィルムを用いているため湾曲させることはできるが、毛布やシートなどの人体にフィットさせて用いるような柔軟性は有していない。また、基材として布や不職布などの繊維シート、ゴム系樹脂などの柔軟性のある基材を用いたものもあるが、着座時の変形により柔軟性のある基材が伸縮し抵抗値が変化するという課題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のシートヒーターは上記課題を解決するために、着座面に分割して設けた発熱体と、発熱体を接続する伸縮性を有する伸縮性接続部で構成し、接続部が伸縮することで着座時のシート変形に追随することが可能となり、したがってＰＴＣ発熱体は変形せず抵抗値の変化を防止することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、シートの着座面に分割して設けた自己温度制御機能を有する発熱体と、発熱体を接続する伸縮性接続部で構成し、接続部が伸縮することで着座時のシート変形に追随することが可能となり、ＰＴＣ発熱体は変形せず抵抗値の変化を防止することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、複数の発熱体の発熱量を変化させることで、人体の暖かさを感じやすい部位を集中して暖めることができ、少ない電力で十分な温かさを得ることができ、消費電力の低減ができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、発熱体は柔軟性を有する基材に含浸形成した電極と、電極と接続され基材上に設けた結晶性樹脂と導電体を含んだ抵抗体とからなる自己温度制御機能を有するＰＴＣ発熱体とすることで、電極は基材に含浸形成しているため、折れ曲がりや屈曲に対する信頼性を高めることができる。
【００１０】
請求項４記載の発明は、抵抗体を塗布することで形成した電気絶縁機能を有する保護層と電極を含浸形成した基材を積層接着することで電極と前記抵抗体とを電気的に接続することで、抵抗体の基材への含浸がなく抵抗温度特性の良い発熱体を得ることができるとともに印刷塗布工程において抵抗体の塗布ばらつきがなくなり、抵抗値の管理および発熱量の調整が容易になる。
【００１１】
請求項５記載の発明は、複数の発熱体は抵抗体の厚みにより抵抗値を変化させることで、同一の自己温度制御特性を有する発熱体を使用して同じ電圧を印加した場合でも、抵抗体の厚みにより電極間抵抗値が異なるため、発熱量を変化させることが出来る。
【００１２】
請求項６記載の発明は、発熱体は、電極を主電極と前記主電極に接続され枝状に配置された枝電極で構成し、抵抗体は前記枝電極と電気的に接続された構成とし、枝電極の電極間距離の違いにより抵抗値を変化させることで、同一の自己温度制御特性を有する抵抗体を使用して同じ電圧を印加した場合でも、電極間抵抗値が異なるため、発熱量を変化させることが出来るとともに、発熱体は枝電極により細分化されているため、発熱量も細分化して調整することが出来る。
【００１３】
請求項７記載の発明は、異なる自己温度制御特性を有する発熱体を用いているため、抵抗値が急激に増大する温度や変化率を変化させることができ、発熱量を調整することができる。
【００１４】
請求項８記載の発明は結晶性樹脂をエチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体ケン化物、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンを単独、又は組み合わせて用いるため、種々の温度での抵抗変化率の大きい異なる抵抗温度特性を有する発熱体を提供できる。
【００１５】
請求項９記載の発明は、導電体として、低ストラクチャーカーボンブラックと高ストラクチャーカーボンブラックとを組み合わせて用いこの構成により、同一結晶性樹脂を用いた発熱体であっても、温度に対する抵抗の変化率を調節可能な発熱体を提供できる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１７】
（実施例１）
本発明の実施例１について説明する。図１は本実施例１のシートヒーターのシート装着断面図である。図２は実施例１のクッション部発熱体の外観図である。
【００１８】
図１はシートヒータのシート装着状態を示しており、シート表皮２と、シート形状に成型されたウレタンフォームからなるシートメインパッド１との間にＰＴＣ発熱体３が装着されている。ＰＴＣ発熱体３は第１のクッション部発熱体４、５および第２のクッション部発熱体６、７を伸縮性接続部８で接続している。各発熱体４、５、６、７は電極端子９を介して給電用のリード線１０と接続されており、１１は給電用のリード線を束ねたハーネスである。
【００１９】
発熱体は基材上に、銀、銅、カーボン等の導電性粉末を含む導電性ペーストを塗布して電極を形成し、次にポリオレフィン系樹脂あるいは酢酸ビニル系樹脂などの結晶性樹脂と導電体とバインダーとを含んだ自己温度制御機能を有する抵抗体を電極と電気的に接続するように塗布している。発熱体は、導電体を分散した結晶性樹脂の塊の周囲をバインダーが囲んだ構成となっており、バインダーにより導電体を分散した結晶性樹脂の塊の間を物理的に結合している。
【００２０】
なお、バインダーとしてイソプロピレン系ゴム、ブタジエン系ゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴムなどの合成ゴムあるいは熱可塑性エラストマーなど弾性材料の１種もしくは２種以上の混合物を用いることができる。伸縮性接続部８としては、天然ゴム、合成ゴムあるいは天然ゴム合成ゴムを織り込んだ布、もしくはニット、メリヤス等の編地、伸縮性撚り糸を用いた布などを用いることができる。
【００２１】
上記構成において、着座時には伸縮性接続部８が伸縮することで、着座によるクッション部の変形に追随し発熱体４ａ、４ｂおよび５ａ、５ｂは変形しない。そのため、発熱体の抵抗値は変化せず安定した出力を出すことが出来る。
【００２２】
また、着座時に臀部が接触する後ろ側の第１のクッション部発熱体４、５と腿部が接触する前側の第２のクッション部発熱体６、７に通電する電圧を変化させ、発熱体の発熱量を調整している。同様にバック部においても、腰部が接触するバック部発熱体下側の第１のバック部発熱体（図示せず）と背中が接触する上側の第２のバック部発熱体（図示せず）に通電する電圧を変化させ、発熱体の発熱量を調整している。
【００２３】
図３に各発熱体の発熱量の時間変化を示す。立ち上がり時の各発熱体の発熱量としては、被加熱物である人体を考えた場合、血管の集まる脊髄付近の腰部がもっとも暖かさを感じやすいため、腰部が接触するバック部発熱体下側の第１のバック部発熱体の発熱量を高く設定するとともに、着座時の接触面積が大きく、普段着衣によって防寒されているため寒さに対する耐寒性の弱い臀部が接触する後ろ側の第１のクッション部発熱体４、５の発熱量を高く設定することで、全体の発熱量としては少なくても十分な暖かさを速やかに感じることが出来る。
【００２４】
また、発熱体としてＰＴＣ発熱体を用いることで、所定温度に達すると発熱体の発熱量が小さくなり温度上昇が抑えられる自己温度制御機能を有するため、サーモスタットや入力切替などの温度制御手段が不要になるとともに、発熱量の減衰が緩やかで快適な温度制御を行うことが出来る。
【００２５】
（実施例２）
本発明実施例２について説明する。図４は本発明第２の発熱体の断面図である。図４において、繊維もしくは不織布からなる基材１４上に、銀、銅、カーボン等の導電性粉末を含む導電性ペーストを含浸塗布して電極１５ａ、１５ｂを形成し、次にポリオレフィン系樹脂あるいは酢酸ビニル系樹脂などの結晶性樹脂１７と導電体１８とバインダー１９とを含んだ自己温度制御機能を有する抵抗体１６を電極と接続するように印刷塗布している。
【００２６】
抵抗体１６は、図５示すように導電体１８を分散した結晶性樹脂１７の塊の周囲を導電体１８とバインダー１９が囲んだ構成となっており、バインダー１９により導電体１８を分散した結晶性樹脂１７の塊の間を物理的に結合している。電極１５ａ、１５ｂを基材１４に含浸形成しているため、折れ曲がりや屈曲に対する信頼性を高めることができる。
【００２７】
（実施例３）
本発明の実施例３について説明する。図６は本実施例３の発熱体の断面図である。図６において、繊維もしくは不織布からなる基材１４上に、銀、銅、カーボン等の導電性粉末を含む導電性ペーストを含浸塗布して電極１５ａ、１５ｂを形成し、次に電気絶縁機能を有する保護層２０に抵抗体１６を印刷塗布している。そして、基材１４と保護層２０を電極１５ａ、１５ｂと抵抗体１６が電気的に接続するように積層している。
【００２８】
抵抗体１６を保護層２０に印刷塗布することで、布や不職布などの柔軟性を有する基材を用いても、抵抗体１６が基材１４に含浸せず結晶高分子の膨張が阻害されないため、抵抗温度特性の良い柔軟性を有する面状発熱体を得ることができる。また。印刷塗布工程において発熱体の塗布ばらつきがなくなり不均一発熱分布のない面状発熱体を得ることができる。
【００２９】
また、保護層２０としてはポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂の少なくとも１つからなる薄膜とすることで、発熱体の抵抗温度特性を阻害せず柔軟性を有する面状発熱体を得ることができ、外気雰囲気から発熱体や電極を遮蔽するとともに外部との接触による損傷を防ぐことができる。
【００３０】
具体的には、不職布からなる基材上に、銀紛末とニトリルゴムとフッ素樹脂紛体を混合した導電性ペーストをスクリーン印刷により塗布乾燥させ電極１５ａ、１５ｂを形成し、さらにポリエステル樹脂からなる保護層２０にエチレン酢酸ビニル共重合体とカーボンブラックとニトリルゴムとフッ素樹脂粉体とを含んだ抵抗体１６のペーストを印刷塗布する。その後基材１４と保護層２０を電極１５ａ、１５ｂと抵抗体１６が電気的に接続するように積層接着させ面状発熱体を作製した。
【００３１】
こうして得た面状発熱体の、２０℃の抵抗値（Ｒ２０）は２５Ω（面積抵抗値３ｋΩ／□）、２０℃の抵抗値に対する５０℃の抵抗値の比（Ｒ５０／Ｒ２０）は３で布基材を用いたことによる抵抗温度特性の低下は認められなかった。
【００３２】
こうして得た発熱体を車のシート表皮下に装着し、人の膝頭を想定した半円球を５０ｍｍストロークで繰り返し荷重を与える耐久試験において１０万回繰り返し後も発熱体および電極に割れや剥れの発生がないことを確認した。
【００３３】
なお、複数の発熱体は抵抗体の厚みにより抵抗値を変化させることで、同一の自己温度制御特性を有する発熱体を使用して同じ電圧を印加した場合でも、抵抗体の厚みにより電極間抵抗値が異なるため、発熱量を変化させることが出来る。
【００３４】
（実施例４）
次に本発明実施例４を示す。図７は本実施例の発熱体の構成図である。本実施例においてＰＴＣ発熱体３は第１のクッション部発熱体４、５および第２のクッション部発熱体６、７を分割形成し、基材１４に主電極２２ａ、２２ｂおよび主電極２４ａ、２４ｂおよび枝電極２５および枝電極２７が含浸形成されている。主電極２２ａおよび２２ｂは電極端子２１を介して、主電極２４ａおよび２４ｂは電極端子２３を介して給電用のリード線１０と接続されている。１１は給電用のリード線を束ねたハーネスである。第１のクッション部発熱体４、５の枝電極２５は主電極２２ａおよび２３ａと接続されており、抵抗体２６は枝電極２５と接続するように基材１４に印刷形成されている。
【００３５】
同様に第２のクッション部発熱体６、７には枝電極２７と抵抗体２６が印刷塗布されている。そして、第１のクッション部発熱体４と第２のクッション部発熱体６および第１のクッション部発熱体５と第２のクッション部発熱体７は伸縮性接続部８により接続されている。第１のクッション部発熱体４と第１のクッション部発熱体５および第２のクッション部発熱体６と第２のクッション部発熱体７は伸縮性接続部２８により接続されており、主電極２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂは伸縮性接続部２８に含浸形成されている。
【００３６】
上記構成において、第１のクッション部発熱体４、５に設けた枝電極２６と第２のクッション部発熱体６、７に設けた枝電極２７の電極間隔を異ならすことで、抵抗体２５、２６の抵抗値を変化させることができ、同一の自己温度制御特性を有する抵抗体を使用して同じ電圧を印加した場合でも、発熱量を変化させることが出来る。
【００３７】
また、枝電極の間隔を個々に調整することで、ＰＴＣ発熱体を枝電極により細分化することが出来、発熱量も細分化して調整することが出来る。
【００３８】
（実施例５）
次に本発明実施例５を示す。本実施例においてクッション部およびバック部に分割して設けた各発熱体ごとに異なる自己温度制御機能を有する抵抗体を用いている。異なる発熱体を用いた場合の各発熱体の発熱量の時間変化を図８に示す。
【００３９】
第１のバック部発熱体と第１のクッション部発熱体には２０℃の抵抗値に対する５０℃の抵抗値の比（Ｒ５０／Ｒ２０）は２．８の抵抗体を用い。第２のクッション部発熱体および第２のバック部発熱体には２．２の抵抗体を用いた。さらに第２のバック部発熱体は発熱量を下げるために枝電極間隔もしくは抵抗体の厚み調整で５０℃の抵抗値が高くなるように調整した。
【００４０】
上記抵抗体を用いることで、立ち上がり時の各発熱体の発熱量としては、速熱感を得るために腰部が接触するバック部発熱体下側の第１のバック部発熱体の発熱量と第１のクッション部発熱体の発熱量が多く、車内およびシートが温まってきたときには発熱量が均一になる。また、接触面積が小さい第２のバック部発熱体の発熱量は他の発熱部よりも低めに設定されている。このように全体の発熱量としては少なくても人体の暖かさを感じやすい部位を集中して暖めることができ、少ない電力で十分な速熱感や温かさを得ることができ、消費電力の低減ができる。
【００４１】
（実施例６）
次に本発明実施例６を示す。本実施例において、結晶性樹脂はエチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体ケン化物、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンを単独、又は組み合わせて用いている。
【００４２】
すなわち、エチレン酢酸ビニル共重合体を用いた場合には約６０℃から９０℃、エチレン酢酸ビニル共重合体鹸化物の場合には約９０℃から１００℃、低密度ポリエチレンの場合には約９０℃から１１０℃、高密度ポリエチレンの場合には約１１０℃から１２０℃の急峻な温度に対する抵抗上昇域（ＰＴＣ特性）を有し、６０℃から１２０℃までの種々の温度域で、抵抗変化率の大きい良好なＰＴＣ特性を有する面状発熱体を得ることができる。なお、前述した温度は保温負荷時の発熱温度に相当するもので、無負荷時の発熱温度はそれよりも約２０〜３０℃低い（室温２０℃）。
【００４３】
（実施例７）
次に本発明実施７例を示す。本実施例において、導電体は、低ストラクチャーカーボンブラックと高ストラクチャーカーボンブラックとを組み合わせて用いている。この構成により、同一結晶性樹脂を用いたＰＴＣ発熱体であっても種々の勾配のＰＴＣ特性、すなわち、温度に対する抵抗の変化率を調節可能な変えたＰＴＣ発熱体を提供できる。
【００４４】
具体的には、導電体として、ダイアブラックＧ（三菱化学（株）製、粒子径８０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量８５ｍｌ／１００ｇ）等の低ストラクチャーカーボンブラックと、ＭＡ６００（三菱化学（株）製、粒子径２０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１２０ｍｌ／１００ｇ）等の高ストラクチャーカーボンブラックとを用いたＰＴＣ発熱体とした。ここで、低ストラクチャーカーボンブラックとは、粒子径が約５０以上で比較的大きく、ＤＢＰ吸油量が約５０から１００の間のもので、高ストラクチャーカーボンブラックとは、粒子径が５０ｎｍ以下で、ＤＢＰ吸油量が約１００以上のものを意味する。
【００４５】
この構成により、低ストラクチャーカーボンブラックは大きい抵抗温度特性、すなわち、所定の温度（用いた結晶性樹脂の融点近傍）での抵抗の急峻な立ち上がりの度合いが大きい特性を有するのに対して、高ストラクチャーカーボンは低い抵抗温度特性を有し、一方、抵抗の安定性（温度履歴繰り返しによる抵抗値の安定性）は高ストラクチャーカーボンブラックの方が低ストラクチャーカーボンブラックより大きいという知見をもとに、この両者のカーボンを、用いる結晶性樹脂に応じて任意の割合で組み合わせて用いることで、所定の抵抗温度特性を有し、かつ抵抗安定に優れたＰＴＣ発熱体を提供できる。
【００４６】
なお、上記実施例においては、２種類のカーボンブラックについて述べたが、これに限定するものでないことは言うまでもない。低ストラクチャーカーボンブラックとして、＃５（三菱化学（株）製、粒子径７６ｎｍ，ＤＢＰ吸油量７０ｍｌ／１００ｇ）、高ストラクチャーカーボンブラックとしては、ＭＡ６００（三菱化学（株）製、粒子径２０ｎｍ，ＤＢＰ吸油量１２０ｍｌ／１００ｇ）、ＰｒｉｎｔｅｘＬ（デグサ社製、粒子径２３ｎｍ，ＤＢＰ吸油量１１５ｍｌ／１００ｇ）等を用いても良い。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかのように本発明のシートヒータによれば次の効果を奏する。
【００４８】
請求項１記載の発明は、シートの着座面に分割して設けた自己温度制御機能を有する発熱体と、前記発熱体を接続する伸縮性接続部で構成し、接続部が伸縮することで着座時のシート変形に追随することが可能となり、発熱体は変形せず抵抗値の変化を防止することができる。
【００４９】
請求項２記載の発明は、複数の発熱体の発熱量を変化させることで、人体の暖かさを感じやすい部位を集中して暖めることができ、少ない電力で十分な温かさを得ることができ、消費電力の低減ができる。
【００５０】
請求項３記載の発明は、発熱体は柔軟性を有する基材に含浸形成した電極と、前記電極と接続され前記基材上に設けた結晶性樹脂と導電体を含んだ抵抗体とからなる自己温度制御機能を有する発熱体とすることで、電極は基材に含浸形成しているため、折れ曲がりや屈曲に対する信頼性を高めることができる。
【００５１】
請求項４記載の発明は、抵抗体を塗布することで形成した電気絶縁機能を有する保護層と電極を含浸形成した基材を積層接着することで前記電極と前記抵抗体とを電気的に接続することで、抵抗体の基材への含浸がなく抵抗温度特性の良い発熱体を得ることができるとともに印刷塗布工程において抵抗体の塗布ばらつきがなくなり、抵抗値の管理および発熱量の調整が容易になる。
【００５２】
請求項５記載の発明は、複数の発熱体は抵抗体の厚みにより抵抗値を変化させることで、同一の自己温度制御特性を有する発熱体を使用して同じ電圧を印加した場合でも、抵抗体の厚みにより電極間抵抗値が異なるため、発熱量を変化させることが出来る。
【００５３】
請求項６記載の発明は、発熱体は、電極を主電極と前記主電極に接続され枝状に配置された枝電極で構成し、抵抗体は前記枝電極と電気的に接続された構成とし、枝電極の電極間距離の違いにより抵抗値を変化させることで、同一の自己温度制御特性を有する抵抗体を使用して同じ電圧を印加した場合でも、電極間抵抗値が異なるため、発熱量を変化させることが出来るとともに、発熱体は枝電極により細分化されているため、発熱量も細分化して調整することが出来る。
【００５４】
請求項７記載の発明は、異なる自己温度制御特性を有する発熱体を用いているため、抵抗値が急激に増大する温度や変化率を変化させることができ、発熱量を調整することができる。
【００５５】
請求項８記載の発明は結晶性樹脂をエチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体ケン化物、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンを単独、又は組み合わせて用いるため、種々の温度での抵抗変化率の大きい異なる抵抗温度特性を有する発熱体を提供できる。
【００５６】
請求項９記載の発明は、導電体として、低ストラクチャーカーボンブラックと高ストラクチャーカーボンブラックとを組み合わせて用いこの構成により、同一結晶性樹脂を用いた発熱体であっても、温度に対する抵抗の変化率を調節可能な発熱体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のシートヒーターの断面図
【図２】同ヒーターのクッション部発熱体の平面図
【図３】同ヒーターの各発熱体における発熱量の時間的変化を示す特性図
【図４】本発明の実施例２における第２の発熱体の断面図
【図５】同発熱体を形成する抵抗体の概念図
【図６】本発明の実施例３における発熱体の断面図
【図７】本発明の実施例４における発熱体の構成を示す平面図
【図８】本発明の実施例５における異なる発熱体を用いた場合の各発熱体の発熱量の時間的変化を示す特性図
【図９】従来のシートヒーターの平面図
【図１０】同ヒーターのシートへの装着状態を示す断面図
【符号の説明】
１ シートメインパット
２ シート表皮
３ クッション部発熱体
４、５ 第１のクッション部発熱体
６、７ 第２のクッション部発熱体
８ 伸縮性接続部
９ 接続部
１０ リード線
１１ ハーネス
１４ 基材
１６ 抵抗体
２０ 保護層
２２ａ、２２ｂ 主電極
２３、２４ 枝電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a seat heater using a sheet heating element having a self-temperature control function.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 shows a conventional seat heater. As shown in FIG. 9, a conventional sheet heater has a tubing heater 101 meanderingly arranged on a base material 100 such as nonwoven cloth and fixed by sewing or bonding. Reference numeral 102 denotes a thermostat for temperature control, and reference numeral 103 denotes a harness in which power supply lead wires are bundled. FIG. 10 shows a seat mounted state of the seat heater 104, in which a sheet is provided between a wadding 106 made of urethane foam provided on the back side of a seat cloth 105 and a seat pad 107 made of urethane foam molded into a sheet shape. The heater 104 is mounted. Since the seating of the car places importance on the seating comfort, when the tubing heater 104 is used, the convex portion due to the heater impairs the sitting comfort, so that the wadding 106 is thickened so that the convex portion due to the heater is not felt. It had been.
[0003]
The calorific value is given when the temperature inside the vehicle is low and the seat is cold, and the calorific value is given when the vehicle starts to warm up, and when the vehicle and the seat are warming up, the temperature is controlled by the thermostat 102 and the applied voltage is turned ON / OFF to thereby generate the calorific value. Is adjusted to be smaller.
[0004]
Further, as described in JP-A-56-13689, JP-A-6-96843 and JP-A-8-201282, a method using a planar heating element having a self-temperature control function as a heating element. There is also. The planar heating element is formed by applying a conductive material made of a metal powder such as silver or copper as an electrode on a base material, and further applying a heating element so as to be electrically connected to the electrode. As the heating element, a base polymer made of a crystalline polymer, carbon black, a metal powder, a material obtained by dispersing a conductive fine powder such as graphite in a solvent and the like are used, and by applying a voltage to the electrode, Electric current flows and the heating element generates heat. The heating element has a positive temperature characteristic (hereinafter, PTC) in which the resistance value sharply increases when the temperature reaches a predetermined temperature due to the volume expansion of the crystalline polymer. It has a self-temperature control function that suppresses temperature rise. By generating heat uniformly over the entire surface of the planar heating element, the heating temperature of the heater can be reduced, and the wadding 106 can be made thinner because there are no irregularities on the surface, so that power consumption can be reduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventional sheet heaters can be curved because they use a resin film as a base material, but do not have the flexibility of being fitted to a human body such as a blanket or a sheet. In addition, there is a substrate that uses a flexible base material such as a fiber sheet such as cloth or non-woven cloth and a rubber-based resin as the base material. There was a problem that changes.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the seat heater of the present invention is configured by a heating element divided and provided on a seating surface, and an elastic connecting portion having elasticity for connecting the heating element, and the connecting portion expands and contracts. It is possible to follow the deformation of the seat at the time of sitting, so that the PTC heating element does not deform and the resistance value can be prevented from changing.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention according to claim 1 comprises a heating element having a self-temperature control function provided separately on the seating surface of the seat, and an elastic connecting portion for connecting the heating element. , The PTC heating element is not deformed and a change in resistance value can be prevented.
[0008]
According to the second aspect of the present invention, by changing the amount of heat generated by the plurality of heating elements, it is possible to concentrate and warm a part where the human body is likely to feel warmth, and to obtain sufficient warmth with a small amount of power. Power consumption can be reduced.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, the heating element includes an electrode formed by impregnating a flexible base material, and a resistor including a crystalline resin and a conductor provided on the base material and connected to the electrode. By using a PTC heating element having a control function, since the electrode is formed by impregnating the base material, the reliability against bending or bending can be increased.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, an electrode and the resistor are electrically connected by laminating and bonding a protective layer having an electrical insulation function formed by applying a resistor and a base material impregnated with the electrode. By doing so, it is possible to obtain a heating element having good resistance temperature characteristics without impregnation of the resistor into the base material, and to eliminate the application variation of the resistance element in the printing application step, and to easily manage the resistance value and adjust the heating value. Become.
[0011]
According to the fifth aspect of the present invention, the plurality of heating elements change their resistance values according to the thickness of the resistance elements, so that even when the same voltage is applied using heating elements having the same self-temperature control characteristics, Since the interelectrode resistance varies depending on the thickness of the substrate, the amount of heat generated can be changed.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, in the heating element, the electrode is constituted by a main electrode and a branch electrode connected to the main electrode and arranged in a branch, and the resistor is electrically connected to the branch electrode. By changing the resistance value according to the difference between the electrode distances of the branch electrodes, even when the same voltage is applied using a resistor having the same self-temperature control characteristic, the resistance value between the electrodes is different. Can be changed, and since the heating element is subdivided by the branch electrodes, the heat generation amount can also be subdivided and adjusted.
[0013]
In the invention according to claim 7, since the heating elements having different self-temperature control characteristics are used, the temperature at which the resistance value rapidly increases and the rate of change can be changed, and the amount of generated heat can be adjusted.
[0014]
The invention according to claim 8 uses a crystalline resin such as ethylene vinyl acetate copolymer, saponified ethylene vinyl acetate copolymer, low-density polyethylene, or high-density polyethylene alone or in combination, so that the resistance changes at various temperatures. Heating elements having different resistance-temperature characteristics with a high rate can be provided.
[0015]
According to the ninth aspect of the present invention, a low-structure carbon black and a high-structure carbon black are used in combination as a conductor. With this configuration, even if the heating element uses the same crystalline resin, the rate of change in resistance with respect to temperature is increased. Can be provided.
[0016]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
(Example 1)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of the seat heater of the first embodiment. FIG. 2 is an external view of the cushion heating element of the first embodiment.
[0018]
FIG. 1 shows a seat mounting state of a seat heater, in which a PTC heating element 3 is mounted between a seat skin 2 and a seat main pad 1 made of urethane foam molded into a sheet shape. The PTC heating element 3 connects the first cushion-portion heating elements 4 and 5 and the second cushion-portion heating elements 6 and 7 via an elastic connecting portion 8. Each of the heating elements 4, 5, 6, and 7 is connected to a power supply lead wire 10 through an electrode terminal 9, and 11 is a harness in which the power supply lead wires are bundled.
[0019]
The heating element is formed by applying a conductive paste containing a conductive powder of silver, copper, carbon, etc. on a base material to form an electrode, and then a crystalline resin such as a polyolefin resin or vinyl acetate resin and a conductive material. A resistor having a self-temperature control function, including a resistor and a binder, is applied so as to be electrically connected to the electrode. The heating element has a configuration in which a binder surrounds a block of the crystalline resin in which the conductor is dispersed, and the binder physically connects the blocks of the crystalline resin in which the conductor is dispersed.
[0020]
As the binder, one or a mixture of two or more kinds of elastic materials such as a synthetic rubber such as isopropylene rubber, butadiene rubber, nitrile rubber, and ethylene propylene rubber, and a thermoplastic elastomer can be used. As the elastic connecting portion 8, a cloth woven with natural rubber, synthetic rubber or natural rubber synthetic rubber, a knitted fabric such as a knit or a knit, a cloth using an elastic twisted yarn, or the like can be used.
[0021]
In the above configuration, when the seat is seated, the elastic connecting portion 8 expands and contracts, so that the heating elements 4a, 4b and 5a, 5b do not deform following the deformation of the cushion portion caused by seating. Therefore, a stable output can be output without changing the resistance value of the heating element.
[0022]
Further, the voltage applied to the rear first cushion-portion heating elements 4 and 5 where the buttocks contact when seated and the front second cushion-portion heating elements 6 and 7 where the thighs come into contact is changed to change the voltage of the heating elements. The calorific value is adjusted. Similarly, also in the back part, the first back part heating element (not shown) on the lower side of the back part heating element contacting the waist and the upper second back part heating element (not shown) contacting the back. The heating voltage of the heating element is adjusted by changing the energizing voltage.
[0023]
FIG. 3 shows the change over time in the heat value of each heating element. Considering the human body as the object to be heated, the waist near the spinal cord where blood vessels gather is the easiest to feel warmth at the time of rising, so the lower part of the back part heating element where the waist contacts is The heat generation amount of the first back heating element is set to be high, the contact area at the time of sitting is large, and since the body is usually protected from cold by clothing, the first cushion portion on the rear side where the buttocks that are weak in cold resistance against cold comes into contact. By setting the heating value of the heating elements 4 and 5 to be high, sufficient warmth can be quickly felt even if the total heating value is small.
[0024]
In addition, by using a PTC heating element as the heating element, a self-temperature control function that reduces the amount of heat generated by the heating element when a predetermined temperature is reached and suppresses a temperature rise does not require temperature control means such as a thermostat or input switching. In addition, it is possible to perform comfortable temperature control with a gradual decrease in heat generation.
[0025]
(Example 2)
Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 4 is a sectional view of the second heating element of the present invention. In FIG. 4, electrodes 15a and 15b are formed by impregnating and applying a conductive paste containing a conductive powder such as silver, copper, or carbon on a substrate 14 made of fiber or nonwoven fabric, and then a polyolefin resin or acetic acid is formed. A resistor 16 having a self-temperature control function including a crystalline resin 17 such as a vinyl resin, a conductor 18 and a binder 19 is applied by printing so as to be connected to the electrode.
[0026]
The resistor 16 has a configuration in which a conductor 18 and a binder 19 surround a lump of a crystalline resin 17 in which a conductor 18 is dispersed as shown in FIG. The lump of the conductive resin 17 is physically connected. Since the electrodes 15a and 15b are impregnated in the base material 14, the reliability against bending or bending can be improved.
[0027]
(Example 3)
Third Embodiment A third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view of the heating element according to the third embodiment. In FIG. 6, electrodes 15a and 15b are formed by impregnating and applying a conductive paste containing a conductive powder such as silver, copper, or carbon on a base material 14 made of fiber or nonwoven fabric, and then has an electrical insulating function. The resistor 16 is printed on the protective layer 20. Then, the base material 14 and the protective layer 20 are laminated so that the electrodes 15a and 15b and the resistor 16 are electrically connected.
[0028]
By printing and coating the resistor 16 on the protective layer 20, even if a flexible substrate such as cloth or non-woven cloth is used, the resistor 16 does not impregnate the substrate 14 and the expansion of the crystalline polymer is inhibited. Therefore, it is possible to obtain a planar heating element having good resistance-temperature characteristics and flexibility. Also. It is possible to obtain a planar heating element having no unevenness in the application of the heating element in the printing application step and having no uneven heating distribution.
[0029]
Further, by forming the protective layer 20 as a thin film made of at least one of a polyester-based resin and a polyurethane-based resin, it is possible to obtain a flexible planar heating element without impairing the resistance temperature characteristics of the heating element, The heating element and the electrodes can be shielded from the outside atmosphere, and damage due to contact with the outside can be prevented.
[0030]
Specifically, on a substrate made of non-woven cloth, a conductive paste obtained by mixing silver powder, nitrile rubber, and fluororesin powder is applied by screen printing and dried to form electrodes 15a and 15b, and further from polyester resin. A paste of the resistor 16 containing the ethylene vinyl acetate copolymer, carbon black, nitrile rubber, and fluororesin powder is applied by printing to the protective layer 20. Thereafter, the base material 14 and the protective layer 20 were laminated and bonded so that the electrodes 15a and 15b and the resistor 16 were electrically connected to each other, thereby producing a sheet heating element.
[0031]
The resistance value (R20) at 20 ° C. of the sheet heating element thus obtained is 25Ω (area resistance value 3 kΩ / □), and the ratio of the resistance value at 50 ° C. to the resistance value at 20 ° C. (R50 / R20) is 3 and the cloth. No decrease in resistance temperature characteristics due to the use of the substrate was observed.
[0032]
The heating element thus obtained is mounted under the skin of a car seat, and the heating element and the electrode are cracked or peeled off even after repeating 100,000 times in a durability test in which a hemisphere assuming the kneecap of a person is repeatedly loaded with a 50 mm stroke. It was confirmed that there was no occurrence.
[0033]
In addition, by changing the resistance value of the plurality of heating elements according to the thickness of the resistor, even if the same voltage is applied using a heating element having the same self-temperature control characteristic, the resistance between the electrodes is changed by the thickness of the resistor. Since the values are different, the calorific value can be changed.
[0034]
(Example 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a configuration diagram of the heating element of the present embodiment. In the present embodiment, the PTC heating element 3 is formed by dividing the first cushion heating elements 4 and 5 and the second cushion heating elements 6 and 7 and forming the main electrodes 22a and 22b and the main electrodes 24a and 24b on the base material 14. The branch electrode 25 and the branch electrode 27 are formed by impregnation. The main electrodes 22a and 22b are connected to the power supply lead wire 10 via the electrode terminal 21, and the main electrodes 24a and 24b are connected to the power supply lead wire 10 via the electrode terminal 23. Reference numeral 11 denotes a harness in which power supply lead wires are bundled. The branch electrodes 25 of the first cushion heating elements 4 and 5 are connected to the main electrodes 22a and 23a, and the resistor 26 is formed by printing on the base material 14 so as to be connected to the branch electrodes 25.
[0035]
Similarly, the branch electrode 27 and the resistor 26 are printed and applied to the second cushion-portion heating elements 6 and 7. The first cushion heating element 4 and the second cushion heating element 6, and the first cushion heating element 5 and the second cushion heating element 7 are connected by an elastic connecting section 8. The first cushion heating element 4 and the first cushion heating element 5, and the second cushion heating element 6 and the second cushion heating element 7 are connected by an elastic connecting portion 28, and the main electrode 22 a , 22b, 23a and 23b are formed by impregnating the elastic connecting portion 28.
[0036]
In the above-described configuration, the resistor 25, the branch electrode 26 provided on the first cushion-portion heating elements 4 and 5, and the branch electrode 27 provided on the second cushion-portion heating elements 6 and 7 have different intervals. 26 can be changed, and even when the same voltage is applied using resistors having the same self-temperature control characteristics, the amount of generated heat can be changed.
[0037]
Further, by individually adjusting the interval between the branch electrodes, the PTC heating element can be subdivided by the branch electrodes, and the heat generation amount can be subdivided and adjusted.
[0038]
(Example 5)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a resistor having a different self-temperature control function is used for each of the heating elements provided separately in the cushion portion and the back portion. FIG. 8 shows the change over time in the amount of heat generated by each heating element when different heating elements are used.
[0039]
The ratio of the resistance value at 50 ° C. to the resistance value at 20 ° C. (R50 / R20) is 2.8 for the first back heating element and the first cushion heating element. A 2.2 resistor was used as the second cushion heating element and the second back heating element. Further, the second back-side heating element was adjusted so as to increase the resistance value at 50 ° C. by adjusting the distance between the branch electrodes or the thickness of the resistor in order to reduce the amount of heat generation.
[0040]
By using the above-mentioned resistor, the heat value of each heating element at the time of start-up is the same as the heat value of the first back-portion heating element below the back-portion heating element with which the waist contacts to obtain a quick feeling of heat. The heating value of the cushion heating element 1 is large, and the heating value becomes uniform when the interior of the vehicle and the seat become warm. Further, the calorific value of the second back-portion heating element having a small contact area is set to be lower than the other heating portions. In this way, it is possible to concentrate the warming of the part where the human body can easily feel the warmth even if the overall heat generation is small, and it is possible to obtain sufficient quick feeling of warmth and warmth with less power, and reduce the power consumption. it can.
[0041]
(Example 6)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, as the crystalline resin, an ethylene-vinyl acetate copolymer, a saponified ethylene-vinyl acetate copolymer, low-density polyethylene, or high-density polyethylene is used alone or in combination.
[0042]
That is, about 60 ° C. to 90 ° C. when the ethylene-vinyl acetate copolymer is used, about 90 ° C. to 100 ° C. for the saponified ethylene-vinyl acetate copolymer, and about 90 ° C. for the low density polyethylene. From 110 ° C to 120 ° C in the case of high-density polyethylene, and has a resistance rise range (PTC characteristic) for a steep temperature of about 110 ° C to 120 ° C. A large planar heating element having good PTC characteristics can be obtained. The above-mentioned temperature corresponds to the heat generation temperature at the time of heat retention load, and the heat generation temperature at the time of no load is lower by about 20 to 30 ° C. (room temperature 20 ° C.).
[0043]
(Example 7)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the conductor is a combination of low-structure carbon black and high-structure carbon black. With this configuration, it is possible to provide a PTC heating element having various gradients of PTC characteristics, that is, a PTC heating element that can adjust the rate of change of resistance with respect to temperature, even if the PTC heating element uses the same crystalline resin.
[0044]
Specifically, a low-structure carbon black such as Diablack G (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, particle diameter 80 nm, DBP oil absorption 85 ml / 100 g) and MA600 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, particle size: A PTC heating element using a high-structure carbon black having a thickness of 20 nm and a DBP oil absorption of 120 ml / 100 g) was used. Here, the low-structure carbon black has a relatively large particle diameter of about 50 or more and has a DBP oil absorption of about 50 to 100, and the high-structure carbon black has a particle diameter of 50 nm or less and a DBP of 50 nm or less. It means that the oil absorption is about 100 or more.
[0045]
With this configuration, the low-structure carbon black has a large resistance temperature characteristic, that is, a characteristic in which the resistance rises sharply at a predetermined temperature (near the melting point of the crystalline resin used), whereas the low-structure carbon black has a high resistance temperature characteristic. Carbon has low resistance-temperature characteristics, while resistance stability (resistance stability by repeated temperature history) is based on the finding that high-structure carbon black is larger than low-structure carbon black. By using a combination of carbon at an arbitrary ratio according to the crystalline resin to be used, a PTC heating element having a predetermined resistance temperature characteristic and excellent resistance stability can be provided.
[0046]
In the above embodiment, two types of carbon black have been described, but it is needless to say that the present invention is not limited to this. As a low-structure carbon black, # 5 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, particle diameter: 76 nm, DBP oil absorption: 70 ml / 100 g); as a high-structure carbon black, MA600 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, particle diameter: 20 nm, DBP oil absorption) Printex L (manufactured by Degussa, particle diameter 23 nm, DBP oil absorption 115 ml / 100 g), or the like may be used.
[0047]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the seat heater of the present invention has the following effects.
[0048]
The invention according to claim 1 comprises a heating element having a self-temperature control function provided separately on a seating surface of a seat, and an elastic connecting portion connecting the heating element, and the connecting portion expands and contracts to seat. It is possible to follow the sheet deformation at the time, and the heating element is not deformed, so that a change in the resistance value can be prevented.
[0049]
According to the second aspect of the present invention, by changing the amount of heat generated by the plurality of heating elements, it is possible to concentrate and warm a part where the human body is likely to feel warmth, and to obtain sufficient warmth with a small amount of power. Power consumption can be reduced.
[0050]
According to a third aspect of the present invention, the heating element includes an electrode formed by impregnating a flexible base material, and a resistor including a crystalline resin and a conductor provided on the base material and connected to the electrode. By using a heating element having a self-temperature control function, the electrodes are formed by impregnating the base material, so that the reliability against bending or bending can be increased.
[0051]
The invention described in claim 4 is to electrically connect the electrode and the resistor by laminating and bonding a protective layer having an electrical insulation function formed by applying a resistor and a base material impregnated with the electrode. By doing so, it is possible to obtain a heating element having good resistance temperature characteristics without impregnation of the resistor into the base material, and to eliminate the application variation of the resistance element in the printing application step, and to easily manage the resistance value and adjust the heating value. become.
[0052]
According to the fifth aspect of the present invention, the plurality of heating elements change their resistance values according to the thickness of the resistance elements, so that even when the same voltage is applied using heating elements having the same self-temperature control characteristics, Since the interelectrode resistance varies depending on the thickness of the substrate, the amount of heat generated can be changed.
[0053]
According to a sixth aspect of the present invention, in the heating element, the electrode is constituted by a main electrode and a branch electrode connected to the main electrode and arranged in a branch, and the resistor is electrically connected to the branch electrode. By changing the resistance value according to the difference between the electrode distances of the branch electrodes, even when the same voltage is applied using a resistor having the same self-temperature control characteristic, the resistance value between the electrodes is different. Can be changed, and since the heating element is subdivided by the branch electrodes, the heat generation amount can also be subdivided and adjusted.
[0054]
In the invention according to claim 7, since the heating elements having different self-temperature control characteristics are used, the temperature at which the resistance value rapidly increases and the rate of change can be changed, and the amount of generated heat can be adjusted.
[0055]
The invention according to claim 8 uses a crystalline resin such as ethylene vinyl acetate copolymer, saponified ethylene vinyl acetate copolymer, low-density polyethylene, or high-density polyethylene alone or in combination, so that the resistance changes at various temperatures. Heating elements having different resistance-temperature characteristics with a high rate can be provided.
[0056]
According to the ninth aspect of the present invention, a low-structure carbon black and a high-structure carbon black are used in combination as a conductor. With this configuration, even if the heating element uses the same crystalline resin, the rate of change in resistance with respect to temperature is increased. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a seat heater according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of a cushion heating element of the heater. FIG. 3 is a characteristic showing a temporal change of a heating value in each heating element of the heater. FIG. 4 is a cross-sectional view of a second heating element according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a conceptual diagram of a resistor forming the heating element. FIG. 6 is a cross-sectional view of a heating element according to a third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a plan view showing the configuration of a heating element according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 8 is a graph showing the change over time in the amount of heat generated by each heating element when using different heating elements according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a plan view of a conventional seat heater. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state where the heater is mounted on a seat.
REFERENCE SIGNS LIST 1 seat main pad 2 seat skin 3 cushion heating element 4, 5 first cushion heating element 6, 7 second cushion heating element 8 elastic connection section 9 connection section 10 lead wire 11 harness 14 base material 16 resistance Body 20 Protective layers 22a, 22b Main electrodes 23, 24 Branch electrodes
