JP2012035716A - ヒータ及びヒーティングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】シートの座り心地を低下させることなく、乗員を暖めるとともに、乗員を精度よく検出する。
【解決手段】フィルム状のヒータ電極２１，２２及びセンサ電極２７それぞれを、絶縁シートの上面に重なることなく形成する。これにより、シートヒータ２０は全体としての厚さが薄くなる。したがって、シートの座り心地を低下させることなく、シートヒータ２０を座面近傍に配置することがでる。その結果、効率よくシートに着座する乗員を暖めるとともに、当該乗員を精度よく検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒータ及びヒーティングシステムに関し、更に詳しくは、乗員を暖めるためのヒータ及びヒーティングシステムに関する。

シートベルトやエアバッグシステムなどに代表される乗員拘束システムは、装置の小型化、低コスト化が推進され、現在では、ほとんどの車種に、標準的に搭載されるに至っている。この種の乗員拘束システムは、例えば、乗員にシートベルトの着用を促したり、乗員の有無に応じてエアバッグを制御するために、シートに着座した乗員を精度よく検出する必要がある。

一方、寒冷地で使用される車両のシートには、乗員を暖めるための発熱体が装備されることがある。車両のシートは、座面がウレタンフォーム等の熱伝導率が低い素材によって構成されるのが一般的である。このため、効率的に乗員を暖めようとすると、上述の発熱体を、シートの表面近くに配置することが必要になる。

そこで、フィルム状の発熱体とフィルム状のセンサとが張り合わされることにより形成された、２重構造のユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このユニットを用いることで、乗員を検出するためのセンサと乗員を暖めるための発熱体とを、シートの表面付近に配置することができる。これにより、当該シートに着座する乗員を効率よく暖めるとともに、精度よく検出することが可能となる。

特表２００４−５０４０８２号公報

しかしながら、上述のユニットを用いると、二重構造となった発熱体とセンサの双方が、シートの表面付近に位置することになる。このため、シートの座り心地が悪くなるという不都合が考えられる。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、シートの座り心地を維持しつつ、乗員を暖めるとともに、乗員を精度よく検出することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るヒータは、
車両のシートに着座する乗員を暖めるためのヒータであって、
前記シートに配置される発熱体と、
前記発熱体に接続されるヒータ電極と、
前記シートに配置されるセンサ電極と、
を備え、
前記ヒータ電極と前記センサ電極は、同一面内に配置されている。

前記ヒータ電極と前記センサ電極はフィルム状であってもよい。

本発明の第２の観点に係るヒーティングシステムは、
車両のシートに着座する乗員を暖めるためのヒーティングシステムであって、
本発明のヒータと、
前記ヒータ電極に接続され、前記発熱体に電力を供給する供給手段と、
前記センサ電極と前記車両との間のインピーダンスを算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された前記インピーダンスに基づいて、前記シートに着座する前記乗員を検出する検出手段と、
を備える。

前記算出手段は、
前記センサ電極と前記車両との間に印加される交流電圧と、前記インピーダンスの変化に呼応して、前記センサ電極へ入力される電流又は電圧とから、前記センサ電極と前記車両との間の静電容量を、インピーダンス相関値として算出することとしてもよい。

また、前記算出手段は、
前記交流電圧に対する前記電流の直交成分を、前記インピーダンス相関値としての前記静電容量として算出することとしてもよい。

また、前記算出手段は、前記交流電圧に対する前記電流の同相成分を算出し、
前記検出手段は、前記同相成分と前記直交成分との関係から規定される閾値と、前記静電容量との比較結果から、前記シートに着座する前記乗員を検出することとしてもよい。

ヒーティングシステムは、前記発熱体近傍の前記シートの温度を検出する温度検出センサを備え、
前記検出手段は、前記温度検出センサによって検出された前記シートの温度、及び前記閾値と前記静電容量との比較結果に基づいて、前記乗員を検出することとしてもよい。

ヒーティングシステムは、前記供給手段と前記ヒータ電極とを周期的に接続する切替手段を備え、
前記算出手段は、前記供給手段と前記ヒータ電極とが切り離された状態のときに、前記インピーダンスを算出することとしてもよい。

前記切替手段は、前記ヒータ電極を、前記供給手段と、前記ヒータ電極に電圧を印加する電源とに交互に接続することとしてもよい。

前記電源は、前記センサ電極に印加される電圧と同相の電圧を印加することとしてもよい。

また、前記電源は、前記センサ電極に印加される電圧と位相が異なる電圧を印加することとしてもよい。

ヒーティングシステムは、前記供給手段と前記ヒータ電極とを周囲的に接続する切替手段を備え、
前記算出手段は、
前記供給手段と前記ヒータ電極とが接続されているときの前記インピーダンスと、前記供給手段と前記ヒータ電極とが切り離されているときの前記インピーダンスとの比較結果から、前記乗員を検出することとしてもよい。

前記ヒータ電極は、前記供給手段と、前記ヒータ電極に電圧を印加する電源とに交互に接続され、
前記インピーダンスは、前記ヒータ電極に前記センサ電極に印加される電圧と同相の電圧が印加されているときに算出されることとしてもよい。

また、前記ヒータ電極は、前記供給手段と、前記ヒータ電極に電圧を印加する電源とに交互に接続され、
前記インピーダンスは、前記ヒータ電極に、前記センサ電極に印加される電圧と位相が異なる電圧が印加されているときに算出されることとしてもよい。

本発明によれば、乗員を暖めるための発熱体と、乗員を検出するためのセンサ電極とが、同一面内に配置されている。このため、シートの座り心地を低下させることなく、乗員を暖めるとともに、乗員を精度よく検出することができる。

第１の実施形態に係るヒーティングシステムのブロック図である。 シートヒータを示す平面図である。 シートヒータの断面を示す図である。 車両のシートを、当該シートに着座する乗員とともに示す図である。 シートに乗員が着座していないときに形成される電気回路を模式的に示す図である。 図５における電気回路の等価回路を示す図である。 シートに乗員が着座しているときに形成される電気回路を模式的に示す図である。 図７における電気回路の等価回路を示す図である。 図８における電気回路の等価回路を示す図である。 直交成分と同相成分との関係を示す図である。 第２の実施形態に係るヒーティングシステムのブロック図である。 図１１における電気回路の等価回路を示す図である。 ヒーティングシステムの変形例を示す図である。 シートヒータの変形例を示す図である。

《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係るヒーティングシステム１０のブロック図である。ヒーティングシステム１０は、例えば車両のシートに着座する乗員を暖めるためのシステムである。このヒーティングシステム１０は、図１に示されるように、シートヒータ２０、ヒータユニット３２、検出ユニット３３、及び切替スイッチＳＷ１を有している。

図２は、シートヒータ２０を示す平面図である。また、図３は、シートヒータ２０の図２におけるＡＡ断面を示す図である。図２及び図３に示されるように、シートヒータ２０は、センサ電極２７と、２つのヒータ電極２１，２２と、ヒータ電極２１とヒータ電極２２とにわたって配置された発熱体２３，２４と、上記各部を被覆する絶縁シート２５，２６とを有している。

絶縁シート２５は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテフタレート）を素材とするシートや、マイラーフィルム等である。また、絶縁シート２５として、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、或いはシリコンゴム等の柔軟性のある素材からなるシートを用いることもできる。この絶縁シート２５は、長手方向をＹ軸方向とする長方形状に整形されている。上述したセンサ電極２７、ヒータ電極２１，２２、発熱体２４，２３は、この絶縁シート２５の上面（＋Ｚ側の面）に形成されている。

ヒータ電極２１，２２は、銀ペースト或いは銅を素材とし、それぞれＵ字状にパターニングされている。図２に示されるように、ヒータ電極２１は、絶縁シート２５の中央に配置され、ヒータ電極２２は、このヒータ電極２１の外側に配置されている。

センサ電極２７は、絶縁シート２５の縁に沿って、ヒータ電極２１，２２を囲むように配置されている。このセンサ電極２７も、ヒータ電極２１，２２と同様に、銀ペースト或いは銅を素材とする。本実施形態では、センサ電極２７は、例えば図２に示されるように、その一部が、絶縁シート２５の中央に至るようにパターニングされている。

上述したヒータ電極２１，２２、及びセンサ電極２７は、例えば絶縁シート２５の上面に銅箔を接着した後に、この銅箔をエッチングしてパターニングすることによって、形成することができる。

発熱体２３，２４それぞれは、長手方向をＹ軸方向とする長方形状に整形され、Ｘ軸方向に相互に隣接して形成されている。図３に示されるように発熱体２３，２４それぞれは、ヒータ電極２１の上面からヒータ電極２２の上面にわたって形成されている。

これらの発熱体２３，２４は、ヒータ電極２１，２２が形成された絶縁シート２５の上面に、ヒータ電極２１からヒータ電極２２にわたって温感抵抗ペースト或いはカーボンペーストを塗布し硬化させることで、絶縁シート２５の上面に形成することができる。

絶縁シート２６は、絶縁シート２５と同様に、ポリイミド等の柔軟性のある素材からなるシートである。この絶縁シート２６は、絶縁シート２５と同等の形状に整形され、絶縁シート２５の上面に、接着剤などによって接着されている。これにより、絶縁シート２５の上面に形成されたヒータ電極２１，２２、センサ電極２７、発熱体２３，２４が被覆される。

図４は、車両１００のシート１０１を、当該シート１０１に着座する乗員１２０とともに示す図である。図４に示されるように、上述のように構成されたシートヒータ２０は、シート１０１の座面１０１ａを構成するシートカバーの直下に配置される。

図１に戻り、ヒータユニット３２は、切替スイッチＳＷ１を介して、ヒータ電極２１，２２に接続されている。このヒータユニット３２は、車両１００に搭載された不図示のバッテリからの電気エネルギーを、ヒータ電極２１，２２を介して発熱体２３，２４に供給する。これにより、発熱体２３，２４に電流が流れ、発熱体２３，２４が発熱する。

切替スイッチＳＷ１は、間欠的にヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とを切り離す。ヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とが切り離されたときには、ヒータ電極２１，２２及び発熱体２３，２４は、車両１００から絶縁された状態となる。

検出ユニット３３は、ヒータ電極２２の電位を監視して、切替スイッチＳＷ１によってヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とが切り離されたときに、センサ電極２７と車両１００との間の交流インピーダンスを計測し、計測した結果に基づいて、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判断する。そして、判断した結果を例えば外部装置へ出力する。

図５は、シート１０１に乗員１２０が着座していないときに形成される電気回路を模式的に示す図である。シート１０１に乗員が着座していないときに形成される電気回路では、図５に示されるように、センサ電極２７は、コンデンサＣ１を介して車両１００（グランド）に接続される。ヒータ電極２１は、コンデンサＣ２を介して車両１００に接続され、コンデンサＣ３を介してセンサ電極２７に接続される。また、ヒータ電極２２は、コンデンサＣ７を介して車両１００に接続され、コンデンサＣ６を介してセンサ電極２７に接続される。発熱体２３，２４は、コンデンサＣ４を介して車両１００に接続され、コンデンサＣ５を介してセンサ電極２７に接続される。

図６は、図５に示される回路の等価回路である。図５に示される回路は、図６に示される等価回路に置き換えて考えることができる。図６の等価回路を構成する抵抗Ｒａは、センサ電極２７の抵抗等を示す。そして、抵抗Ｒｂは、センサ電極２７と車両１００との間の抵抗を示す。抵抗Ｒｂは、シートの素材等によって決まり、抵抗Ｒａに比べて著しく大きい。また、コンデンサＣａ及びコンデンサＣｂは、コンデンサＣ１〜Ｃ７が合成されたものである。

図６の等価回路を参照するとわかるように、センサ電極２７と車両１００との間の合成静電容量Ｃ_Ｔ１は、次式（１）から算出される。なお、次式（１）では、Ｃａ，Ｃｂは、コンデンサＣａ，Ｃｂの容量を意味している。

Ｃ_Ｔ１＝Ｃａ＋Ｃｂ …（１）

図７は、シート１０１に乗員１２０が着座しているときに形成される電気回路を模式的に示す図である。図７と図５を比較するとわかるように、シート１０１に乗員が着座すると、乗員１２０が介在する新たな回路が形成される。この新たに形成された回路は、ヒータ電極２１，２２と乗員１２０との間の静電容量を表すコンデンサＣ８，Ｃ１０と、発熱体２３，２４と乗員１２０との間の静電容量を表すコンデンサＣ９と、センサ電極２７と乗員１２０との間の静電容量を表すコンデンサＣ１１と、乗員１２０と車両１００との間の静電容量Ｃ１２とを含んで構成される。

図８は、図７に示される回路の等価回路である。図７に示される回路は、図８に示される等価回路に置き換えることができる。図８の等価回路を構成するコンデンサＣｃ及びコンデンサＣｄは、コンデンサＣ８〜Ｃ１１が合成されたものである。また、抵抗Ｒ１は、乗員１２０と車両１００との間の抵抗である。

図８の等価回路を参照するとわかるように、シート１０１に乗員１２０が着座しているときの、センサ電極２７と車両１００との間の合成静電容量Ｃ_Ｔ２は、次式（２）から算出される。

Ｃ_Ｔ２＝Ｃ_Ｔ１＋（Ｃｃ＋Ｃｄ）・Ｃ１２／（Ｃｃ＋Ｃｄ＋Ｃ１２） …（２）

式（２）からわかるように、シート１０１に乗員１２０が着座すると、センサ電極２７と車両１００との間の合成静電容量の値が、コンデンサＣｃ，Ｃｄ，Ｃ１２による静電容量の分だけ増加する。検出ユニット３３は、上述のように変化する合成静電容量を検出し、検出した結果に基づいて、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判断する。以下、検出ユニット３３の具体的な構成について説明する。

図８に示されるように、検出ユニット３３は、交流電源３３ａ、直交復調器３３ｂ、及び検出器３３ｃを有している。

交流電源３３ａは、車両１００に搭載された不図示のバッテリの電圧を、１００ｋＨｚ程度の交流電圧に変換し、センサ電極２７と車両１００のボディの間に印加する。

直交復調器３３ｂは、センサ電極２７と車両１００との間の交流電圧Ｖと、センサ電極２７に供給される電流ｉとをモニタする。そして、交流電圧Ｖに対する電流ｉの同相成分Ｉと、交流電圧Ｖに対する電流ｉの直交成分Ｑに関する情報を、検出器３３ｃに出力する。

検出器３３ｃは、同相成分Ｉの値と直交成分Ｑの値とに基づいて、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判断する。そして、判断した結果を例えば外部装置等へ出力する。

図６及び図８に示される電気回路は、図９に示される回路として考えることができる。この場合、センサ電極２７と車両１００との間の合成抵抗Ｒ_Ｔ及び合成静電容量Ｃ_Ｔそれぞれは、次式（３）及び次式（４）で示される。次式（３）によれば、合成静電容量Ｃ_Ｔは電流ｉの直交成分Ｑと等価であることがわかる。

Ｃ_Ｔ＝Ｑ …（３）
Ｒ_Ｔ＝１／Ｉ …（４）

そこで、検出器３３ｃは、例えば、直交成分Ｑの値と所定の閾値とを比較する。そして、直交成分Ｑが閾値以上である場合には、シート１０１に乗員１２０が着座していると判断する。一方、直交成分Ｑが所定の閾値より小さい場合には、シート１０１に乗員１２０が着座していないと判断する。

また、本実施形態では、シート１０１の座面１０１ａが濡れていたり、シート１０１を構成する素材が湿り気を帯びている場合には、センサ電極２７と車両１００との間の静電容量が増加することを考慮して、上述の閾値を決定する。この閾値の決定には、図１０に示されるＩＱ特性を示す直線を用いる。

図１０の領域ＡＲ１は、シート１０１に乗員１２０が着座しているときの直交成分Ｑと同相成分Ｉとによって規定される点が存在する領域を示している。また、領域ＡＲ２は、シート１０１に乗員１２０が着座していないときの直交成分Ｑと同相成分Ｉとによって規定される点が存在する領域を示している。検出器３３ｃは、閾値を、領域ＡＲ１と領域ＡＲ２とを区分する曲線Ｌ３に基づいて決定する。例えば、検出器３３ｃは、同相成分Ｉの値がａである場合は、閾値をｂと決定する。

そして、検出器３３ｃは、直交成分Ｑの値が閾値ｂより大きい場合に、シート１０１に乗員１２０が着座していると判断する。一方、直交成分Ｑの値が閾値ｂより小さい場合は、検出器３３ｃは、シート１０１に乗員１２０が着座していないと判断する。そして、検出器３３ｃは、上述の判断の結果に関する情報を例えば外部装置へ出力する。

外部装置は、判断の結果を、例えばシートベルトの着用を警告したり、エアバッグを展開する際の制御等に用いることができる。

以上説明したように、本実施形態に係るシートヒータ２０は、フィルム状のヒータ電極２１，２２と、フィルム状のセンサ電極２７を有している。そして、ヒータ電極２１，２２及びセンサ電極２７それぞれは、絶縁シート２５の上面に重なることなく形成されている。このため、シートヒータ２０は全体としての厚さが薄くなる。したがって、シート１０１の座り心地を低下させることなく、シートヒータ２０を座面１０１ａ近傍に配置することができ、結果的に効率よくシート１０１に着座する乗員１２０を暖めるとともに、当該乗員１２０を精度よく検出することが可能となる。

また、本実施形態では、図１を参照するとわかるように、切替スイッチＳＷ１によって、ヒータ電極２１，２２がヒータユニット３２から切り離されることで、当該ヒータ電極２１，２２が、車両１００から絶縁される。そして、この状態で乗員１２０の検出が行われる。ヒータ電極２１，２２が、車両１００から絶縁されることで、ヒータ電極２１，２２とセンサ電極２７との間の静電容量と、ヒータ電極２１，２２と乗員１２０との間の静電容量の影響が小さくなる。このため、ヒータ電極２１，２２に起因する静電容量の影響を大きく受けることなく、乗員１２０の検出を行うことができる。したがって、精度よく乗員１２０を検出することが可能となる。なお、ヒータ電極２１，２２とセンサ電極２７との間隔は１０ｍｍ以上であることが好ましい。ヒータ電極２１，２２とセンサ電極２７との間隔を、概ね１０ｍｍ以上とすることで、より精度よく乗員１２０を検出することができる。

なお、ヒータ電極２１，２２がヒータユニット３２に接続されている場合には、ヒータ電極２１，２２が、ヒータユニット３２を介して車両１００にアースされることが考えられる。この場合は、ヒータ電極２１，２２と、車両１００或いはセンサ電極２７との間の静電容量の影響が大きくなるが、ヒータ電極２１，２２と乗員１２０との間の静電容量や、ヒータ電極２１，２２とセンサ電極２７との間の静電容量等を考慮することで、シート１０１に着座する乗員１２０を検出することができる。

また、本実施形態では、検出ユニット３３は、ヒータ電極２２の電位を監視することによって、ヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とが切り離されているか否かを判断した。これ限らず、検出ユニット３３は、切替スイッチＳＷ１の状態を監視することによって、ヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とが切り離されているか否かを判断することとしてもよい。

また、本実施形態では、検出ユニット３３は、ヒータ電極２１の電位を監視して、ヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とが切り離されているか否かを判断した。これに限らず、検出ユニット３３が乗員１２０の検出を行う際に、切替スイッチＳＷ１を駆動して、ヒータユニット３２とヒータ電極２１，２２とを切り離すこととしてもよい。

また、本実施形態では、直交復調器３３ｂから出力される同相成分Ｉの値に基づいて、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判断するための閾値が補正される。したがって、乗員１２０を精度良く検出することができる。

《第２の実施形態》
次に本発明の第２の実施形態に係るヒーティングシステムについて説明する。本実施形態に係るヒーティングシステム１０Ａは、乗員１２０の検出を試みる際に、センサ電極２７及びヒータ電極２１，２２の双方に交流電圧を印加する点で、第１の実施形態と異なる。

図１１は、本実施形態に係るヒーティングシステム１０Ａのブロック図である。図１１に示されるように、ヒーティングシステム１０Ａは、切替スイッチＳＷ２と、検出ユニット３３Ａを有している。

切替スイッチＳＷ２は、シートヒータ２０のヒータ電極２１，２２それぞれを、ヒータユニット３２と検出ユニット３３Ａに交互に接続する。

ヒーティングシステム１０Ａを構成する検出ユニット３３Ａは、交流電源３４Ａ，３４Ｂ、直交復調器３３ｂ、及び検出器３３ｃを有している。

交流電源３４Ａは、切替スイッチＳＷ２によって、シートヒータ２０のヒータ電極２１，２２が検出ユニット３３Ａに接続されたときに、振幅ｖの交流電圧Ｖ１を、ヒータ電極２１，２２へ印加する。

交流電源３４Ｂは、交流電源３４Ａによって印加される交流電圧Ｖ１と、振幅及び周期が等しく、位相が１８０度異なる交流電圧Ｖ２を、センサ電極２７の両端へ印加する。

例えば図１２は、切替スイッチＳＷ２によって、ヒータ電極２１，２２が、検出ユニット３３Ａに接続されたときに形成される回路の等価回路である。図１２に示されるように、本実施形態に係る等価回路は、センサ電極２７と車両１００との間の静電容量を示すコンデンサＣｓ１、センサ電極２７と乗員１２０との間の静電容量を示すコンデンサＣｓ２、センサ電極２７と車両１００との間の抵抗と等価な抵抗Ｒ１、ヒータ電極２１，２２と車両１００との間の静電容量を示すコンデンサＣｈ１、ヒータ電極２１，２２と乗員１２０との間の静電容量を示すコンデンサＣｈ２、乗員１２０と車両１００との間の静電容量を示すコンデンサＣ９、及び乗員１２０と車両１００との間の抵抗と等価な抵抗Ｒ２によって構成される。

本実施形態では、交流電源３４Ａ，３４Ｂによって印加される交流電圧の位相が１８０度異なっている。このため、図１２における点Ｐ１と点Ｐ２との間の電位差は最大２ｖとなる。このため、点Ｐ１と点Ｐ２との間の電位が等しい場合に比べて、交流電源３４Ｂから、コンデンサＣｈ２とコンデンサＣｓ２を通してセンサ電極２７に供給される電流ｉの値が大きくなる。したがって、直交復調器３３ｂから出力される、交流電圧Ｖ２に対する電流ｉの同相成分Ｉと、直交成分Ｑの値が相対的に大きくなる。これにより、検出器３３ｃは、シート表面近傍にある導電物質の面積に感度を持ち、シート１０１に着座した乗員１２０を好感度に検出することが可能となる。

また、本実施形態では、交流電源３４Ａ，３４Ｂによって印加される交流電圧Ｖ１，Ｖ２それぞれの位相は相互に１８０度ずれている。これに限らず、交流電源３４Ａ，３４Ｂによって印加される交流電圧Ｖ１，Ｖ２の位相、振幅が等しい場合にも、検出ユニット３３は、シート１０１に着座する乗員１２０を検出することができる。この場合には、ヒータ電極２１，２２が、センサ電極として機能することになる。つまり、本実施形態では、ヒータ電極２１，２２と乗員１２０との間のコンデンサＣｈ２が、乗員１２０の検出に寄与することになり、センサ電極２７とヒータ電極２１，２２を１つの電極として取り扱うことができる。

例えば、センサ電極２７とヒータ電極２１，２２とが同相で駆動されると、ヒータ電極２１，２２の影響が無視できる。このため、シート１０１への乗員１２０の着座を、静電容量の変化分（Ｃｓ２・Ｃ９）／（Ｃｓ２＋Ｃ９）に基づいて検出できる。一方、センサ電極２７とヒータ電極２１，２２とが同相で駆動され、ヒータ電極２１，２２への電流の直交成分Ｑを検出することで、シート１０１への乗員１２０の着座を、静電容量の変化分（（Ｃｈ２＋Ｃｓ２）・Ｃ９）／（Ｃｈ２＋Ｃｓ２＋Ｃ９）に基づいて検出できる。したがって、検出ユニット３３は、シート１０１に着座する乗員１２０を、精度よく検出することができる。

また、交流電源３４Ａ，３４Ｂによって印加される交流電圧Ｖ１，Ｖ２の位相、振幅が等しい場合には、乗員１２０と車両１００との静電容量を示すコンデンサＣ９の容量は、コンデンサＣｓ２とコンデンサＣｈ２との合成容量よりも小さい。こたのめ、乗員１２０の検出の際には、コンデンサＣ９の容量の影響を大きく受ける。したがって、シート１０１の座面１０１ａ上の導電性物質が空間的広がりを持つことに対する感度が高まる。

以上説明したように、本実施形態では、交流電源３４Ａ，３４Ｂによって印加される交流電圧Ｖ１，Ｖ２の位相を変化させることで、ヒータ電極２１，２２を、乗員１２０の検出に用い、また、センサ電極２７による乗員１２０の検出感度を調整することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、図１１を参照するとわかるように、第２の実施形態では、ヒータ電極２１，２２を、交流電源３４Ａに接続した。これに限らず、図１３に示されるように、切替スイッチＳＷ３を用いて、ヒータ電極２１，２２を、交流電源３４Ａと交流電源３４Ｂの双方に、間欠的に接続することとしてもよい。この場合には、ヒータ電極２１，２２に、センサ電極２７と同相の電圧が印加されているときの、同相成分Ｉ及び直交成分Ｑと、ヒータ電極に、センサ電極２７と異なる位相の電圧が印加されているときの、同相成分Ｉ及び直交成分Ｑとを比較することで、より精度よくシート１０１に着座する乗員１２０の検出が可能となる。

また、図１３を参照するとわかるように、切替スイッチＳＷ２によって、ヒータ電極２１，２２がヒータユニット３２に接続されることにより接地されたときの、同相成分Ｉ及び直交成分Ｑと、ヒータ電極２１、２２が、開放された状態（非接地の状態）のときの、同相成分Ｉ及び直交成分Ｑとを更に比較することで、より精度よくシート１０１に着座する乗員１２０の検出が可能となる。

また、上記実施形態では、交流電源３４Ａによって印加される電圧の位相と、交流電源３４Ｂによって印加される電圧の位相との差（位相差）が１８０度である場合について説明したが、双方の電圧の位相差は、必ずしも１８０度でなくともよい。

また、上記実施形態では、検出ユニット３３による判断の結果に関する情報が、外部装置に出力されることとした。これに限らず、検出ユニット３３による判断の結果に関する情報を、ヒータユニット３２に出力してもよい。これにより、ヒータユニット３２は、例えば、シート１０１に乗員１２０が着座していない場合には、ヒータ電極２１，２２への通電を停止することができる。これにより、無駄な電力の消費を抑えることができる。

なお、本実施形態では、交流電源３４Ａが、ヒータ電極２１，２２に接続され、交流電源３４Ｂが、センサ電極２７に接続されている場合について説明した。これに限らず、交流電源３４Ａが、センサ電極２７に接続され、交流電源３４Ｂが、ヒータ電極２１，２２に接続されていてもよい。また、ヒータ電極２１，２２及びセンサ電極２７に相互に位相が等しい電圧を印加する場合には、いずれかの交流電源３４Ａ，３４Ｂを、ヒータ電極２１，２２及びセンサ電極２７に接続すればよい。

また、本実施形態では、センサ電極２７と、ヒータ電極２１，２２と、発熱体２３，２４のみが、絶縁シート２５の上面に形成されている。これに限らず、ヒータユニット３２と検出ユニット３３との信号ラインを、絶縁シート２５の導体パターンで構成してもよい。例えばヒータユニット３２と検出ユニット３３とが、それぞれ独立した筐体に収容さている場合は、各ユニット間の通信が、絶縁シート２５に形成された導体パターンを介して行われる。このため、ヒータユニット３２と検出ユニット３３との間の配線を簡素化することができる。

また、ヒータユニット３２は、検出ユニット３３から、同相成分Ｉに関する情報を取得し、同相成分Ｉが閾値を超えている場合には、シート１０１が湿り気を帯びていると判断して、ヒータ電極２１，２２の通電を継続することとしてもよい。これによれば、シート１０１の乾燥を促進することができ、シート１０１に着座する乗員１２０の検出精度を向上させることができる。

また、図１４に示されるように、シート１０１の温度を検出するための測温抵抗体ＰＴを、絶縁シート２５の上面に形成してもよい。これにより、検出ユニット３３は、測温抵抗体ＰＴの抵抗値から、シート１０１の温度を検出し、検出した温度を考慮して、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判断するための閾値を補正することができる。

また、ヒータ電極２１，２２を介して計測した発熱体２３，２４の抵抗値から、シート１０１の温度を検出し、検出した温度を考慮して、シート１０１に乗員１２０が着座しているか否かを判断するための閾値を補正することとしてもよい。

また、上記実施形態に係る検出ユニットは、ハードウエアによって構成されていてもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶部、及び補助記憶部などから構成されるコンピュータや、マイクロコンピュータであってもよい。

また、上記実施形態では、シートヒータ２０が、車両１００のシート１０１に装着された場合について説明した。これに限らず、シートヒータ２０は、車両１００のシート１０１以外に装着することとして用いてもよい。

なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明のヒータ及びヒーティングシステムは、乗員を暖めること、及び乗員を検出することに適している。

１０，１０Ａ ヒーティングシステム
２０ シートヒータ
２１，２２ ヒータ電極
２３，２４ 発熱体
２５，２６ 絶縁シート
２７ センサ電極
３２ ヒータユニット
３３，３３Ａ 検出ユニット
３３ａ 交流電源
３３ｂ 直交復調器
３３ｃ 検出器
３４Ａ，３４Ｂ 交流電源
１００ 車両
１０１ シート
１０１ａ 座面
１２０ 乗員
ＡＲ１，ＡＲ２ 領域
Ｃ１〜Ｃ１２，Ｃａ〜Ｃｄ，Ｃｈ１，Ｃｈ２，Ｃｓ１，Ｃｓ２ コンデンサ
Ｐ１，Ｐ２ 点
ＰＴ 測温抵抗体
Ｒ１，Ｒ２，Ｒａ，Ｒｂ 抵抗
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３ 切替スイッチ

Claims (14)

1. 車両のシートに着座する乗員を暖めるためのヒータであって、
   前記シートに配置される発熱体と、
   前記発熱体に接続されるヒータ電極と、
   前記シートに配置されるセンサ電極と、
   を備え、
   前記ヒータ電極と前記センサ電極は、同一面内に配置されているヒータ。
2. 前記ヒータ電極と前記センサ電極はフィルム状である請求項１に記載のヒータ。
3. 車両のシートに着座する乗員を暖めるためのヒーティングシステムであって、
   請求項１又は２に記載のヒータと、
   前記ヒータ電極に接続され、前記発熱体に電力を供給する供給手段と、
   前記センサ電極と前記車両との間のインピーダンスを算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出された前記インピーダンスに基づいて、前記シートに着座する前記乗員を検出する検出手段と、
   を備えるヒーティングシステム。
4. 前記算出手段は、
   前記センサ電極と前記車両との間に印加される交流電圧と、前記インピーダンスの変化に呼応して、前記センサ電極へ入力される電流又は電圧とから、前記センサ電極と前記車両との間の静電容量を、インピーダンス相関値として算出する請求項３に記載のヒーティングシステム。
5. 前記算出手段は、
   前記交流電圧に対する前記電流の直交成分を、前記インピーダンス相関値としての前記静電容量として算出する請求項４に記載のヒーティングシステム。
6. 前記算出手段は、前記交流電圧に対する前記電流の同相成分を算出し、
   前記検出手段は、前記同相成分と前記直交成分との関係から規定される閾値と、前記静電容量との比較結果から、前記シートに着座する前記乗員を検出する請求項５に記載のヒーティングシステム。
7. 前記発熱体近傍の前記シートの温度を検出する温度検出センサを備え、
   前記検出手段は、前記温度検出センサによって検出された前記シートの温度、及び前記閾値と前記静電容量との比較結果に基づいて、前記乗員を検出する請求項６に記載のヒーティングシステム。
8. 前記供給手段と前記ヒータ電極とを周期的に接続する切替手段を備え、
   前記算出手段は、前記供給手段と前記ヒータ電極とが切り離された状態のときに、前記インピーダンスを算出する請求項３乃至７のいずれか一項に記載のヒーティングシステム。
9. 前記切替手段は、前記ヒータ電極を、前記供給手段と、前記ヒータ電極に電圧を印加する電源とに交互に接続する請求項８に記載のヒーティングシステム。
10. 前記電源は、前記センサ電極に印加される電圧と同相の電圧を印加する請求項９に記載のヒーティングシステム。
11. 前記電源は、前記センサ電極に印加される電圧と位相が異なる電圧を印加する請求項９に記載のヒーティングシステム。
12. 前記供給手段と前記ヒータ電極とを周囲的に接続する切替手段を備え、
    前記算出手段は、
    前記供給手段と前記ヒータ電極とが接続されているときの前記インピーダンスと、前記供給手段と前記ヒータ電極とが切り離されているときの前記インピーダンスとの比較結果から、前記乗員を検出する請求項３に記載のヒーティングシステム。
13. 前記ヒータ電極は、前記供給手段と、前記ヒータ電極に電圧を印加する電源とに交互に接続され、
    前記インピーダンスは、前記ヒータ電極に、前記センサ電極に印加される電圧と同相の電圧が印加されているときに算出される請求項１２に記載のヒーティングシステム。
14. 前記ヒータ電極は、前記供給手段と、前記ヒータ電極に電圧を印加する電源とに交互に接続され、
    前記インピーダンスは、前記ヒータ電極に、前記センサ電極に印加される電圧と位相が異なる電圧が印加されているときに算出される請求項１２に記載のヒーティングシステム。

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