JP4362786B2

JP4362786B2 - フィルム式着座検出用静電容量センサ

Info

Publication number: JP4362786B2
Application number: JP2007015428A
Authority: JP
Inventors: 山中　　正一; 勉神園
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: US7859423B2; US20080180234A1; JP2008181806A

Description

本発明は、フィルム式着座検出用静電容量センサの改良に関する。

座席に内蔵された樹脂フィルム１００の両面にそれぞれ電極層１１０、１２０を設け、これら２枚の電極層１１０、１２０を通じて着座の有無を静電的に検出する２電極型フィルム式静電容量センサが提案されている。この２電極型フィルム式静電容量センサでは、樹脂フィルム１００の両面に設けられた電極層１１０、１２０の保護のため、接着剤層１３０、１４０でカバーフィルム１５０、１６０を電極層１１０、１２０に接着して電極層１１０、１２０を被覆している（図８参照）。

この２電極型フィルム式静電容量センサの検出回路の構成としては種々考えられるが、下記の特許文献１は、一方の電極層と車体との間に交流電圧を印加し、他方の電極層の電位が一方の電極層の電位と等しくなるように他方の電極層に交流電流を給電し、この交流電流の変化により着座の有無を判定するフィルム式静電容量センサを提案している。
特開２００６−２０１１２９号公報

しかしながら、上記した特許文献１のフィルム式着座検出用静電容量センサは、このセンサが装着されていない座席に着座する場合に比較して乗員が着座する時、乗員にごつごつした違和感を与えるという問題があることがわかった。

これは、フィルム式着座検出用静電容量センサの検出部が、上記したように樹脂フィルム積層構造により構成されているため、人体の腰部の形状に沿っての変形抵抗力が大きいためである。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、着座時の違和感が少ないフィルム式着座検出用静電容量センサを提供することをその目的としている。

また、従来のフィルム式着座検出用静電容量センサでは、２つの電極が樹脂フィルムの厚さ方向において異なる位置に存在するため、各電極と回路部をなすＩＣ端子との接続が難しいという問題もあった。

上記課題を解決するためになされた本願発明は、車両に装備される座席の座面部又は背もたれ部に埋設されて前記座面部又は背もたれ部に沿って延在する面状のマット電極と、着座の有無による前記マット電極の電気的状態の変化を検出する検出回路部とを有し、前記マット電極は、前記座面部又は背もたれ部に沿って延在する樹脂フィルムと、前記樹脂フィルムの異なる面に個別に設けられる少なくとも２つの電極と、前記電極の少なくとも露出部分を覆う電気絶縁性の電極保護部とを有するフィルム式着座検出用静電容量センサに適用される。樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエステル樹脂を採用することができる。電極としては、銀やカーボンを採用することができる。

第１発明では、前記２つの電極は前記樹脂フィルムの実質的両面に個別に設けられ、前記樹脂フィルムの一面側に設けられる前記電極保護部は、樹脂コーティング層からなり、前記樹脂フィルムの他面側に設けられる前記電極保護部は、あらかじめ成形された樹脂フィルムからなるカバーフィルムにより構成されて前記電極を覆うカバーフィルムを含んで構成されている。

すなわち、この発明は、電極を覆う保護用樹脂フィルムからなるカバーフィルムの代わりに樹脂コーティング層を採用した点をその特徴としている。樹脂コーティング層としては、溶剤に溶解した樹脂溶液を樹脂フィルムの表面に電極を被着した後、塗布、乾燥することにより形成される。樹脂コーティング層形成に用いる樹脂溶液としては、形成される樹脂コーティング層の面方向の引っ張り強度が樹脂フィルム及びカバーフィルムのそれよりも小さいものが選ばれるが、樹脂コーティング層としては市販の塗装剤などを用いてもよい。樹脂コーティングの方法としては、ドクターブレード法の採用の他、公知の種々の塗布方法を採用することができる。ただし、このような手法により形成される樹脂コーティング層の面方向引っ張り強度は、フィルム成形により形成したカバーフィルムのそれに比較してかなり小さく、言い換えればかなり柔軟性に富む。このため、電極層付きの樹脂コーティング層の両面を成形済みのカバーフィルムを接着して構成した従来のマット電極に比べて、この発明のマット電極は、より違和感（ごわごわ感）を減らすことができることがわかった。なお、このマット電極は、座席の座面部のみならず背もたれ部にも適用することができることはもちろんである。

第１の発明の構成では、前記樹脂フィルムの一面側に設けられる前記電極保護部は、樹脂コーティング層からなり、前記樹脂フィルムの他面側に設けられる前記電極保護部は、あらかじめ成形された樹脂フィルムからなるカバーフィルムにより構成されて前記電極を覆うカバーフィルムを含む。このようにすれば、カバーフィルムの少なくとも一枚は樹脂コーティング層に置換できるため、上記違和感の低減と、カバーフィルムの側の保護効果とを両立させることができる。

尚、前記樹脂フィルムの両面にそれぞれ設けられる前記電極保護部は両方とも、樹脂コーティング層とすることが可能であり、このようにすれば、従来のマット電極で採用していた成形樹脂フィルムからなるカバーフィルム２枚を樹脂コーティング層に置換できるので、上記した違和感軽減効果を倍増することができる。

好適な態様において、前記マット電極は、座席のクッションパッドと前記座席の表面部との間に介設され、前記樹脂コーティング層は、前記クッションパッド側に配置される。このようにすれば、座席の表面部を濡らしてもカバーフィルムの存在によりマット電極の防水保護性を改善することができる。

好適な態様において、前記マット電極は、前記座席のヒータ部と前記座席の表面部との間に介設され、前記樹脂コーティング層は、前記ヒータ部側に配置される。このようにすれば、座席の表面部を濡らしてもカバーフィルムの存在によりマット電極及びヒータの防水保護性を改善することができる。

好適な態様において、前記樹脂コーティング層は、前記樹脂フィルムに実装される前記検出回路部と同一側の前記樹脂フィルムの表面に形成される。このようにすれば、この樹脂コーティング層により検出回路部も同時に被覆することができるため、工程増加を回避しつつ検出回路部の保護機能を向上することができる。

第２発明では、前記２つの電極は、互いに積層される２枚の前記樹脂フィルムの表面に別々に設けられ、前記２つの電極の一方は、前記２枚の樹脂フィルムの間に配置され、前記２つの電極の他方を覆う前記電極保護部は樹脂コーティング層により構成される。

すなわち、この発明では、樹脂コーティング層とは反対側の樹脂フィルムが、電極保護という上記したカバーフィルムとしての機能を果たすため、カバーフィルムを省略することができるため、従来より違和感を減らすことができる。

好適な態様において、前記樹脂コーティング層は、前記樹脂フィルムよりも難燃性樹脂材料により構成されている。このようにすれば、マット電極の難燃性を向上するとともに、電極の防水保護や電気絶縁保護も実現することができる。難燃性に優れた樹脂としては、たとえば、ポリウレタン系樹脂レジストやポリエステル系樹脂レジストが好適である。

以下、本発明の２電極型フィルム式静電容量センサを用いた着座センサの実施形態を図面を参照して説明する。

（実施形態１）
実施形態１を図１及び図２を参照して説明する。図１は、乗員が着座した車両用座席装置の模式縦断面図である。図２はマット電極の模式側断面図である。

（車両用座席装置１の構成）
図１において、１は車両用座席装置であって、車体の床部２上に設置されている。車両用座席装置１は、床部２上に取り付けられる金属製のフレーム３、フレーム３上に固定されて車両用座席装置１の着座部を構成するシート４と、シート４の後端から上方斜め後ろに立設されていわゆる背もたれをなすシートバック５とを有している。

シート４は、弾性をもつ電気絶縁材料たとえば硬質発泡ウレタンを主素材として構成されてフレーム３上に固定されたクッションパッド６と、たとえば美麗な電気絶縁材料たとえば織布を主素材として構成されてクッションパッド６の上面すなわち座面を覆うクッションカバー（本発明で言う座席の表面部）７と、クッションパッド６上に座面と略平行に配置されたシートヒータ８と、シートヒータ８とクッションカバー７との間に介設されて座面と略平行に埋設された着座検出用の電極アセンブリであるマット電極９とを有している。

シートヒータ８は、ヒータ８１と防水フィルム８２とを有している。

マット電極９は、所定の比誘電率をもつ電気絶縁性の樹脂フィルム１０と、樹脂フィルム１０の上面に密着して延設される層状の上側電極１１と、樹脂フィルム１０の下面に密着して延設される層状の下側電極１２と、上側電極１１を覆う樹脂コーティング層１３と、下側電極１２を覆う樹脂コーティング層１４とからなる。樹脂フィルム１０、上側電極１１及び下側電極１２、樹脂コーティング層１３、１４として用いる材料としては、既述した通りである。たとえば、樹脂フィルム１０や上側電極１１、下側電極１２としては、従来のフレキシブル回路基板を流用することができる。

マット電極９は検出回路部２０とともに、本発明で言う２電極型フィルム式静電容量センサを構成している。２電極型フィルム式静電容量センサ自体における検出原理や回路構成はたとえば上記特許文献１などに記載されている通りであり、かつ、この実施形態の要旨でもないため、詳細な説明は省略する。好適な一例において、検出回路部２０は、下側電極１２と車体（接地）との間に交流電圧を印加し、その時の上側電極１１の交流電位変化を検出する。その他、特許文献１に記載されるように、下側電極１２と車体（接地）との間に交流電圧を印加し、上側電極１１の交流電位を下側電極１２の電位と等電位となるように上側電極１１に交流電流を給電し、この交流電流変化を検出してもよい。人体の比誘電率は約５０程度あるため、着座の有無によりこれらの交流電圧や交流電流の変化が生じる。これらの変化は、整流、平滑された後、所定のしきい値電圧により２値化され、この２値信号の状態値により乗員着座が判定される。この種の２電極型フィルム式静電容量センサは、下側電極１２が実質的に上側電極１１と、実質的に接地電位とみなすことができる車体下方部分又はヒータ８１との間の寄生容量を遮断することができるため、１電極式の静電容量センサに比べて検出感度が増大する。

この実施形態によれば、従来の２電極型フィルム式静電容量センサに比べてカバーフィルム及びその接着剤層を樹脂コーティング層１３、１４に置換しているため、乗員が着座時に感じる違和感（ごわごわ感）を大幅に低減することができた。これは、従来のマット電極９では主として成形樹脂フィルムからなるカバーフィルムの面方向の引っ張り強度が高く、このため、マット電極９の柔軟性が損なわれていたためである。

（実施形態２）
実施形態２を図３を参照して説明する。図３はマット電極９の模式側断面図である。

このマット電極９は、図２に示す実施形態１のマット電極９の樹脂コーティング層１３だけを、接着剤層１３０とカバーフィルム１５０とに置換したものである。カバーフィルム１５０は延伸法などによりあらかじめフィルム形状に成形された後、所定寸法に裁断されて形成され、接着剤層１３０により上側電極１１を覆って上側電極１１及び樹脂フィルム１０の上側の表面に接着されている。

このようにすれば、実施形態１のマット電極９に比べてごわごわ感は増大するが、マット電極９の上方空間との間の電気絶縁性や防水性を改善することができる。

なお、場合によっては、図２に示す実施形態１のマット電極９の樹脂コーティング層１４だけを、接着剤層とカバーフィルムとに置換してもよいことは当然である。

（実施形態３）
実施形態３を図４を参照して説明する。図４はマット電極９の模式側断面図である。ただし、図４では、マット電極９の各部への断面ハッチング表示は省略している。

このマット電極９は、図３に示す実施形態２のマット電極９をヒータ８の上面に隣接配置したものである。ただし、図４に示すように、樹脂コーティング層１４はヒータ８側、カバーフィルム１５０は表皮７側（本発明で言う座席の表面部側）に配置される。

このようにすれば、樹脂コーティング層１４よりも相対的に防水性に優れるカバーフィルム１５０を表皮側に配置するため、マット電極９及びヒータ８に対する防水性低下を抑止することができる。

（実施形態４）
実施形態４を図５を参照して説明する。図５はマット電極９の模式側断面図である。ただし、図５では、マット電極９の各部への断面ハッチング表示は省略している。

このマット電極９は、図４に示す実施形態３から、ヒータ８を省略し、マット電極９の下面をクッションパッド６の上面に密着させたものである。ただし、図５に示すように、樹脂コーティング層１４はクッションパッド６側、カバーフィルム１５０は表皮７側（本発明で言う座席の表面部側）に配置される。

このようにすれば、樹脂コーティング層１４よりも相対的に防水性に優れるカバーフィルム１５０を表皮側に配置するため、マット電極９に対する防水性低下を抑止することができる。

（実施形態５）
実施形態４を図６を参照して説明する。図６はマット電極９の模式側断面図である。ただし、図６では、マット電極９の各部への断面ハッチング表示は省略している。

このマット電極９は、図２に示すマット電極９において上側電極１１及び上側の樹脂コーティング層１３を省略し、その代わりにもう一枚の樹脂フィルム１０ａと上側電極１１と接着剤層１３０とを追加したものである。

図６では、上側電極１１は追加の樹脂フィルム１０ａの下側の表面に形成されている。つまり、この実施形態では片面に電極層が形成された２枚の電極付き樹脂フィルムを重ね、接着剤層１３０により接着して使用している。このようにすると、製造工程が複雑で、コネクタ接続も面倒な両面電極配置型の樹脂フィルム１０の使用を回避することができる。また、他の実施形態と同様、従来品に比較して着座時のごわごわ感を低減することができる。

（変形態様）
なお、上記した接着剤層１３０を粘着剤層としてもよいことは勿論である。また、マット電極９の各部の厚さは耐久性や必要な引っ張り強度により決定される。たとえば樹脂フィルム１０の厚さは約１ｍｍ程度とすることが好適である。

（変形態様）
ごわごわ感を軽減するには、マット電極９を一方向に蛇行しながらそれと直角方向に延在する蛇行帯状に形成することが好適であるが、その他、二重蛇行形状など種々の形状を採用できる。

（実施形態６）
実施形態６を図７を参照して説明する。図７は静電容量センサの模式側断面図である。ただし、図６では、マット電極９の一部の断面ハッチング表示は省略している。

マット電極９は、樹脂フィルム１０の一面に上側電極１１と下側電極１２と端子電極１８とを場所を変えて形成し、また、樹脂フィルムのこの一面上に検出回路部２０をなすＩＣを実装し、樹脂コーティング層１３、１４を設けて電極１１、１２、検出回路部２０を覆って保護し、延在方向略中央部１０ｂにて折り返して上側電極１１と下側電極１２とを重ならせ、更に樹脂フィルム１０の一端を折り返して端子電極１８をもつ端子部を構成している。端子電極１８は検出回路部２０の各端子（図示せず）から延在しており、上側電極１１及び下側電極１２も検出回路部２０の一対の端子（図示せず）から延在している。検出回路部２０は好適にはチップ状の樹脂モールドＩＣにより構成され、はんだバンプにより樹脂フィルム１０上の導体パターンにはんだ付けされている。端子電極１８は図７において、紙面の厚さ方向へ所定間隔を隔てて複数配置されており、図示しない雌コネクタに圧入されて電気的結合が図られている。このようにすれば、従来のセンサに対してごわごわ感を軽減するとともに、製造工程の簡素化も実現することができる。

（変形態様）
上記した各実施形態において、樹脂コーティング層に用いる樹脂材料とし、難燃性に優れた樹脂を採用することが好適である。難燃性に優れた樹脂としては、たとえば、ポリウレタン系樹脂レジストやポリエステル系樹脂レジストが好適である。

実施形態１を示す模式縦断面図である。図１のマット電極の模式側断面図である。実施形態２を示す模式側断面図である。実施形態３を示す模式側断面図である。実施形態４を示す模式側断面図である。実施形態５を示す模式側断面図である。実施形態６を示す模式側断面図である。従来の２電極型フィルム式静電容量センサのマット電極を示す模式側断面図である。

符号の説明

１車両用座席装置
２床部
３フレーム
４シート
５シートバック
６クッションパッド
７クッションカバー
７表皮（座席の表面部）
８シートヒータ（ヒータ）
９マット電極
１０樹脂フィルム
１０ａ樹脂フィルム
１０ｂ延在方向略中央部
１１上側電極
１２下側電極
１３樹脂コーティング層
１４樹脂コーティング層
１８端子電極
２０検出回路部
１３０接着剤層
１５０カバーフィルム

Claims

車両に装備される座席の座面部又は背もたれ部に埋設されて前記座面部又は背もたれ部に沿って延在する面状のマット電極と、着座の有無による前記マット電極の電気的状態の変化を検出する検出回路部とを有し、前記マット電極は、前記座面部又は背もたれ部に沿って延在する樹脂フィルムと、前記樹脂フィルムの異なる面に個別に設けられる少なくとも２つの電極と、前記電極の少なくとも露出部分を覆う電気絶縁性の電極保護部とを有するフィルム式着座検出用静電容量センサにおいて、
前記２つの電極は、前記樹脂フィルムの実質的両面に個別に設けられ、
前記樹脂フィルムの一面側に設けられる前記電極保護部は、樹脂コーティング層からなり、前記樹脂フィルムの他面側に設けられる前記電極保護部は、あらかじめ成形された樹脂フィルムからなるカバーフィルムにより構成されて前記電極を覆うカバーフィルムを含む、
ことを特徴とするフィルム式着座検出用静電容量センサ。
請求項１記載のフィルム式着座検出用静電容量センサにおいて、
前記マット電極は、前記座席のクッションパッドと前記座席の表面部との間に介設され、
前記樹脂コーティング層は、前記クッションパッド側に配置されるフィルム式着座検出用静電容量センサ。
請求項１記載のフィルム式着座検出用静電容量センサにおいて、
前記マット電極は、前記座席のヒータ部と前記座席の表面部との間に介設され、
前記樹脂コーティング層は、前記ヒータ部側に配置されるフィルム式着座検出用静電容量センサ。
請求項１記載のフィルム式着座検出用静電容量センサにおいて、
前記樹脂コーティング層は、前記樹脂フィルムに実装される前記検出回路部と同一側の前記樹脂フィルムの表面に形成されるフィルム式着座検出用静電容量センサ。
車両に装備される座席の座面部又は背もたれ部に埋設されて前記座面部又は背もたれ部に沿って延在する面状のマット電極と、着座の有無による前記マット電極の電気的状態の変化を検出する検出回路部とを有し、前記マット電極は、前記座面部又は背もたれ部に沿ってた延在する樹脂フィルムと、前記樹脂フィルムの異なる面に個別に設けられる少なくとも２つの電極と、前記電極の少なくとも露出部分を覆う電気絶縁性の電極保護部とを有するフィルム式着座検出用静電容量センサにおいて、
前記２つの電極は、互いに積層される２枚の前記樹脂フィルムの表面に別々に設けられ、
前記２つの電極の一方は、前記２枚の樹脂フィルムの間に配置され、
前記２つの電極の他方を覆う前記電極保護部は、樹脂コーティング層からなることを特徴とするフィルム式着座検出用静電容量センサ。
請求項１乃至５のいずれか記載のフィルム式着座検出用静電容量センサにおいて、
前記樹脂コーティング層は、前記樹脂フィルムよりも難燃性の樹脂により構成されているフィルム式着座検出用静電容量センサ。
請求項６記載のフィルム式着座検出用静電容量センサにおいて、
前記樹脂コーディング層は、ポリウレタン系樹脂レジスト又はポリエステル系樹脂レジストである、ことを特徴とするフィルム式着座検出用静電容量センサ。