JP2019046786A - ヒータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物体の検出精度を向上し、物体が接触している間の温度上昇を抑制する。【解決手段】通電によって発熱する発熱部２２を有する発熱層２２０と、発熱層２２０の一面側に配置された一対の電極２４ａ、２４ｂと、一対の電極２４ａ、２４ｂ間に電界を形成して一対の電極の周囲の物体を検出する検出部３０と、検出部３０の検出結果に応じて複数の発熱部２２への通電量を制御する制御部４０と、を備えた。【選択図】図７

Description

本発明は、ヒータ装置に関するものである。

従来、特許文献１に記載されたヒータ装置がある。このヒータ装置は、通電によって発熱する発熱部を有する本体部と、本体部の所定範囲内に近接する物体による静電容量の変化を検出する電極として機能する複数の導電部と、を備えている。このヒータ装置は、導電部に所定の静電容量が形成されており、物体が導電部に近付いたときに変化する静電容量を検知して物体の近接または接触を検出する構成となってる。

特開２０１４−１９０６７４号公報

上記特許文献１に記載された装置は、導電部と周辺部品などの間の静電容量が大きくなると、この静電容量の影響により、物体の検出精度が低下するという問題が生じることが発明者らの研究で明らかになった。

上記特許文献１に記載されたヒータ装置を、例えば、車両の室内等に設置して乗員の足元を暖めるといったことが考えられる。しかし、車両には、車両ボディー等の金属体が配置されており、車両ボディー等の金属体とヒータ装置との間に大きな静電容量が発生する。また、車両のインストルメントパネルの内側には、各種電気部品が配置されており、これらの電気部品から電磁ノイズが放射され、ヒータ装置の静電容量に影響を与える。

したがって、上記特許文献１に記載されたヒータ装置のように、物体が導電部に近付いたときに発生する新たな静電容量を検知して物体の近接または接触を検出する構成では、上記した各種電気部品等の車両部品から電磁ノイズの影響や、車両ボディーや各種電気部品等の車両部品とヒータ装置の導電部との間に大きな静電容量が発生し、この静電容量の影響により、物体の検出精度が低下してしまい、物体が接触している間の温度が上昇するといった問題が生じる。

本発明は上記問題に鑑みたもので、物体の検出精度を向上し、物体が接触している間の温度上昇を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、通電によって発熱する発熱部（２２）を有する発熱層（２２０）と、発熱層の一面側に互いに離れて配置された一対の電極（２４ａ、２４ｂ）と、一対の電極間に電界を形成して一対の電極の周囲の物体を検出する検出部（３０）と、検出部の検出結果に応じて複数の発熱部への通電量を制御する制御部（４０）と、を備えている。

このような構成によれば、発熱層の一面側に互いに離れて一対の電極（２４ａ、２４ｂ）が配置されているので、例えば、周囲から電磁ノイズの放射があったとしても、発熱層により電磁ノイズが遮蔽されるので、物体の検出精度を向上することができる。また、検出部は、発熱層の一面側にのみ、一対の電極間に電界を形成して一対の電極の周囲の物体を検出するので、さらに物体の検出精度を向上することができる。さらに、制御部は、検出部の検出結果に応じて前記発熱部への通電量を制御するので、物体が接触している間の温度上昇を抑制することもできる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態のヒータ装置を示す図である。 ヒータ装置の概観図である。 図２中のIII−III断面図である。 ヒータ装置の電極の模式図である。 ヒータ装置のブロック図である。 第１実施形態のヒータ装置の制御部のフローチャートである。 第１実施形態のヒータ装置の模式図である。 ヒータ装置の電極の電界を表した図である。 相互容量方式静電容量センサの作動原理について説明するための図である。 相互容量方式静電容量センサの作動原理について説明するための図である。 第１実施形態のヒータ装置の作動ついて説明するための図である。 第１実施形態のヒータ装置の作動ついて説明するための図である。 第２実施形態のヒータ装置の概略構成図である。 第２実施形態のヒータ装置の電極の電界を表した図である。 第３実施形態のヒータ装置の電極の構成を表した図である。 第４実施形態のヒータ装置の模式図である。 第５実施形態のヒータ装置の模式図である。 第６実施形態のヒータ装置の模式図である。 第７実施形態のヒータ装置の電極の模式図である。 第８実施形態のヒータ装置の模式図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
第１実施形態のヒータ装置について、図１〜図１２を用いて説明する。図１において、第１実施形態に係るヒータ装置２０は、道路走行車両、船舶、航空機などの移動体の室内に設置されている。ヒータ装置２０は、室内のための暖房装置の一部を構成している。ヒータ装置２０は、移動体に搭載された電池、発電機などの電源から給電されて発熱する電気的なヒータである。ヒータ装置２０は、薄い板状に形成されている。ヒータ装置２０は、電力が供給されると発熱する。ヒータ装置２０は、その表面と垂直な方向に位置付けられた対象物を暖めるために、主としてその表面と垂直な方向へ向けて輻射熱Ｈを放射する。

室内には、乗員１２が着座するための座席１１が設置されている。ヒータ装置２０は、乗員１２の足元に輻射熱Ｈを放射するように室内に設置されている。ヒータ装置２０は、たとえば他の暖房装置の起動直後において、乗員１２に対して即効的に暖かさを提供するための装置として利用することができる。ヒータ装置２０は、室内の壁面に設置される。ヒータ装置２０は、想定される通常の姿勢の乗員１２に対向するように設置される。例えば、道路走行車両は、ハンドル１３を支持するためのステアリングコラム１４を有している。ヒータ装置２０は、ステアリングコラム１４の下面に、乗員１２に対向するように設置することができる。

次に、図２〜図５を用いて、ヒータ装置２０の構成について説明する。図２および図３中において、ヒータ装置２０は、軸Ｘと軸Ｙによって規定されるＸ−Ｙ平面に沿って広がっている。ヒータ装置２０は、軸Ｚの方向に厚さをもつ。ヒータ装置２０は、ほぼ四角形の薄い板状に形成されている。ヒータ装置２０は、発熱部側低熱伝導部２１、発熱層２２０、絶縁基板２３、電極２４、電極側低熱伝導部２５を備えている。発熱部側低熱伝導部２１、発熱層２２０、絶縁基板２３、電極２４および電極側低熱伝導部２５は、ヒータ本体部を構成している。ヒータ装置２０は、主として表面と垂直な方向に向けて輻射熱Ｈを放射する面状ヒータとも呼ぶことができる。

発熱層２２０は、通電によって発熱する複数の発熱部２２および２つの通電部２６を有している。発熱層２２０は、絶縁基板２３の一面側（反人体側）に配置されている。すなわち、各発熱部２２および各通電部２６は、絶縁基板２３の一面側に形成されている。

各発熱部２２は、軸Ｙの方向に延びる長方形を成しており、互いに離れて軸Ｘ方向に並んで配置されている。各発熱部２２は、通電部２６を介して互いに接続されている。複数の発熱部２２は、図中のＸ−Ｙ平面上の所定面積を占めるように規則的に配列されている。

各発熱部２２は、低い電気抵抗をもつ材料によって作られている。各発熱部２２は、金属材料によって作ることができる。各発熱部２２は、熱伝導率が銅よりも低い材料から選択される。たとえば各発熱部２２は、銅、銅とスズとの合金（Ｃｕ−Ｓｎ）、銀、スズ、ステンレス鋼、ニッケル、ニクロムなどの金属およびこれらを含む合金を用いて構成することができる。

発熱部２２は、所定放射温度に加熱されることによって、乗員１２、すなわち人に暖かさを感じさせる輻射熱Ｈを放射することができる。各発熱部２２は、高い熱伝導率を有する材料によって作られている。

各通電部２６は、軸Ｘの方向に延びる長方形を成しており、複数の発熱部２２の軸Ｙ方向の両端に配置されている。各通電部２６は、低い電気抵抗をもつ材料によって作られている。通電部２６の一方は、複数の発熱部２２の軸Ｙ方向の一端側で複数の発熱部２２と接続されるとともに電源端子２２１と接続されている。また、通電部２６の他方は、複数の発熱部２２の軸Ｙ方向の他端側で複数の発熱部２２と接続されるとともに接地端子２２２と接続されている。

発熱部２２の絶縁基板２３の一面側（反人体側）には、発熱部２２よりも熱伝導率の低い発熱部側低熱伝導部２１が配置されている。発熱部側低熱伝導部２１は、絶縁基板２３の一面側から発熱部２２を覆うように配置されている。発熱部側低熱伝導部２１は、高い絶縁性を有しており、例えば、ポリイミドフィルム、絶縁樹脂等により構成される。

発熱層２２０は、複数の発熱部２２の間に各発熱部２２よりも熱伝導率の低い発熱部側低熱伝導部２１が配置されることで、発熱層２２０の面方向での熱抵抗が大きくされている。また、各発熱部２２は、薄い膜状を成しており、かつ、絶縁基板２３の一面側において分散して配置されている。したがって、本実施形態の発熱層２２０は、厚板状のもので発熱層を構成したものと比較して、低熱容量となっている。

このように、本実施形態の発熱層２２０は、低熱容量、かつ、高熱抵抗となっており、物体と接触したときに、発熱層２２０の面方向の熱の移動が抑制され、接触した部分の温度が迅速に低下する特定を有している。なお、複数の発熱部２２の厚みは、５０ミクロン以下であるのが好ましく、更には、発熱層２２０の面方向の熱の移動を十分小さくするためには、２０ミクロン以下であるのが好ましい。

各発熱部２２の体積は、熱容量を小さくするように設定されている。各発熱部２２の熱容量は、ヒータ装置の表面に物体が接触した時に、その接触部分における輻射ヒータ装置の表面温度が短時間で所定温度を下回るように設定される。望ましい形態においては、各発熱部２２の熱容量は、ヒータ装置の表面に人体の指が接触した場合に、接触部分の表面温度が６０℃を下回るように設定される。

また、発熱層２２０は、絶縁基板２３の一面側（反人体側）から放射されるノイズを遮蔽する。このように、本実施形態の発熱層２２０は、輻射熱を放射する機能だけでなく、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂより発熱層２２０側から発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂ側へと伝搬するノイズを遮蔽する遮断層としての機能を兼ね備えている。

絶縁基板２３は、優れた電気絶縁性を提供し、かつ高温に耐える樹脂材料によって作られている。具体的には、絶縁基板２３は、樹脂フィルムによって作られている。絶縁基板２３の一面側に、対を成す電極２４が複数配置されている。絶縁基板２３は、発熱部２２よりも低い熱伝導率を有している。

電極２４は、互いに離れて配置された発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂを有している。発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂは、絶縁基板２３の他面側（人体側）に隣接して形成されている。すなわち、絶縁基板２３の他面側には、複数の発信電極２４ａおよび複数の受信電極２４ｂが形成されている。

各発信電極２４ａは、軸Ｙの方向に延びる長方形を成しており、各受信電極２４ｂは、軸Ｙの方向に延びる長方形を成している。一対の電極２４を構成する発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂは、軸Ｘの方向に並ぶように隣接して配置されている。このような電極２４が、軸Ｙの方向に所定間隔毎に配置されている。発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂは、銅等の導電性金属により構成されている。なお、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂは、同一材料のもので構成されている。

複数の発信電極２４ａおよび複数の受信電極２４ｂは、それぞれ図中のＸ−Ｙ平面上の所定面積を占めるように規則的に配列されている。複数の発信電極２４ａおよび複数の受信電極２４ｂは、それぞれ図中のＸ−Ｙ平面上に、容量検出に必用な静電容量を発生させるための所定面積を有している。

複数の発信電極２４ａは、導電部２４３を介して正極端子２４１に接続され、複数の受信電極２４ｂは、導電部を介して負極端子２４２に接続されている。

正極端子２４１と負極端子２４２との間に所定の電圧が印加されると、発信電極２４ａと受信電極２４ｂの間に電界が形成される。そして、この電界中に指などの物体が近づくと、図４に示すように、発信電極２４ａと受信電極２４ｂの相互間の静電容量が変化する。この静電容量が変化を検出することにより、各電極２４への指などの物体の近接または接触を検出する。

複数の発信電極２４ａおよび複数の受信電極２４ｂは、絶縁基板２３の他面において分散して配置されている。複数の発信電極２４ａおよび複数の受信電極２４ｂのそれぞれは、高い熱伝導率を有する材料によって作られている。複数の発信電極２４ａおよび複数の受信電極２４ｂは、それぞれ絶縁基板２３よりも高い熱伝導率を有している。

各発信電極２４ａおよび各受信電極２４ｂの絶縁基板２３の他面側（人体側）には、各発信電極２４ａおよび各受信電極２４ｂよりも熱伝導率の低い電極側低熱伝導部２５が配置されている。電極側低熱伝導部２５は、絶縁基板２３の他面側（人体側）から各発信電極２４ａおよび各受信電極２４ｂを覆うように配置されている。電極側低熱伝導部２５は、高い絶縁性を有しており、例えば、ポリイミドフィルム、絶縁樹脂等により構成される。

本ヒータ装置２０は、各発信電極２４ａおよび各受信電極２４ｂの間に、各発信電極２４ａおよび各受信電極２４ｂよりも熱伝導率の低い電極側低熱伝導部２５が配置されることで、発熱層２２０の面方向での熱抵抗が大きくされている。また、各発信電極２４ａおよび各受信電極２４ｂは、薄い膜状を成しており、かつ、絶縁基板２３の他面側において分散して配置されている。したがって、本実施形態の各発信電極２４ａおよび各受信電極２４ｂは低熱容量となっている。

このように、本実施形態の各発信電極２４ａおよび各受信電極２４ｂは、低熱容量、かつ、高熱抵抗となっており、物体と接触したときに、発熱層の面方向の熱の移動が抑制され、接触した部分の温度が急速に低下する特性を有している。

なお、複数の発信電極２４ａおよび複数の受信電極２４ｂの厚みは、５０ミクロン以下であるのが好ましく、更には、複数の発信電極２４ａおよび複数の受信電極２４ｂの面方向の熱の移動を十分小さくするためには、２０ミクロン以下であるのが好ましい。

次に、本実施形態のヒータ装置２０のブロック構成について図５を用いて説明する。ヒータ装置２０は、検出部３０、供給部５０および制御部４０を備えている。

検出部３０は、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂとの間に電界を形成して発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂの周囲の物体を検出する。具体的には、検出部３０は、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂとの間に所定電圧を印加して発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂとの間に電界を形成するとともに発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂとの間の電界変化を検出することにより発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂの周囲に存在する物体の近接または発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂへの接触を検出する。検出部３０は、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂに物体が近接または接触したことを検出すると、物体が近接または接触したことを示す信号を制御部４０に送出する。

供給部５０は、制御部４０からの指示に応じて発熱部２２への電力供給を行う。供給部５０は、複数の発熱部２２への通電量を制御する。発熱部２２への通電は、供給部５０を介して行われる。

制御部４０は、ＣＰＵ、メモリ等を備えたコンピュータとして構成されており、ＣＰＵは、メモリに記憶されたプログラムに従って各種処理を実施する。制御部４０は、供給部５０に対して複数の発熱部２２への通電の開始および複数の発熱部２２への通電を停止を指示する。

次に、制御部４０の処理について図６〜図８を用いて説明する。図６に示す処理は、ヒータ装置２０への電源投入状態において、繰り返し実施される。なお、各図面のフローチャートにおける各制御ステップは、制御部４０が有する各種の機能実現手段を構成している。

ステップＳ１０にて制御部４０は、供給部５０に通電開始指示を送出し、複数の発熱部２２への通電を開始するとともに、発信電極２４ａにパルス状のパルス電圧を印加して発信電極２４ａと受信電極２４ｂとの間に電界を形成する。これにより、図７に示すように、発信電極２４ａと受信電極２４ｂとの間に電界が形成される。

検出部３０は、ステップＳ１０のパルス電圧の立ち下がりから所定期間が経過したときの発信電極２４ａと受信電極２４ｂとの間の電圧が予め定められた閾値以上であるか否かに基づいて物体が近接または接触したか否かを判定し、物体が近接または接触したと判定すると、物体が近接または接触したことを示す信号を制御部４０に出力する。

次のステップＳ１２にて制御部４０は、検出部３０から出力される信号に基づいて物体が検出されたか否かを判定する。ここで、図８に示すように、発信電極２４ａと受信電極２４ｂの少なくとも一方に物体が近接または接触すると、発信電極２４ａと受信電極２４ｂとの間に形成された電界の一部が指先側に移り、受信電極２４ｂで検知する電界が減少し、検出部３０から制御部４０に物体が近接または接触したことを示す信号が送出される。

この場合、次のステップＳ１４にて制御部４０は、ヒータを停止する。具体的には、供給部５０に通電停止指示を送出する。供給部５０は、この通電停止指示に応じて複数の発熱部２２への通電を停止する。

なお、検出部３０から制御部４０に物体が近接または接触したことを示す信号が出力されない場合には、制御部４０は、ステップＳ１４の処理を実施することなく、本処理を終了する。

本実施形態のヒータ装置は、乗員に暖房感を提供できる温度（例えば、１００℃程度）までヒータ温度を上昇させた場合でも、乗員がヒータ表面に接触すると、接触した部分の温度が迅速に低下する。具体的には、接触した部分の温度が熱による乗員の反射反応が起こらない５２℃以下まで低下する。このため安全なヒータ装置を提供することができる。

さらに、本実施形態のヒータ装置は、周囲の物体の近接または接触を検出すると、発熱部２２への通電を停止するので、例えば、乗員がヒータ装置の表面に接触したことに気づくことなくヒータ表面との接触が比較的長時間継続した場合でも、乗員に熱的な不快感を与えるといったことを防止することができる。

ところで、従来の静電容量センサとして、上記特許文献１に記載されたヒータ装置に採用された平面型静電容量センサや、現在主流である投影型の１つである自己容量方式静電容量センサ等がある。これらのセンサでは、車両ボディーや各種電気部品等の車両部品から電磁ノイズの放射があると、車両ボディーや各種電気部品等の車両部品とヒータ装置の電極との間に大きな静電容量が発生し、この静電容量の影響により、物体の検出精度が低下することが本発明者らの研究により明らかになった。そこで、本実施形態の静電容量センサでは、投影型の１つである相互容量方式静電容量センサを採用している。

次に、相互容量方式静電容量センサの作動原理について図９〜図１０を参照して説明する。図９中の左側は、発信電極３４ａと受信電極３４ｂの模式図を表しており、図９中の右側は、発信電極３４ａと受信電極３４ｂの等価回路を表している。

図９中の左側に示すように、相互容量方式静電容量センサでは、発信電極３４ａと受信電極３４ｂとが隣接して配置される。そして、発信電極３４ａと受信電極３４ｂとの間に電圧を印加すると、発信電極３４ａと受信電極３４ｂとの間に電界が形成される。具体的には、各電極の一面側と他面側の両方に電界が形成される。なお、図９中の矢印Ｅは、電気力線を表している。

ここで、発信電極３４ａと受信電極３４ｂとの間の誘電率をε、各電極の面積をＳ、各電極の間隔をｄとすると、発信電極３４ａと受信電極３４ｂとの間の静電容量Ｃは、数式１のように表すことができる。

ここで、周囲の物体として、人体の一部の指が近付いた場合、図１０中の左側に示すように、電気力線Ｅの一部が指側に移動し、受信電極３４ｂで受信される電界が減少する。これは、図１０中の右側に示すように、発信電極３４ａと受信電極３４ｂとの間に、接地された物体が挿入されたものと同じと考えることができる。

この場合、各電極と接地された物体の重複する面積をΔＳとすると、発信電極３４ａと受信電極３４ｂとの間の静電容量Ｃは、数式２のように表すことができる。

つまり、数式１に示された静電容量Ｃと、数式２に示された静電容量Ｃ’との差分を判定することにより指の近接を検出することができる。

次に、本実施形態のヒータ装置の電極について図１１〜図１２を参照して説明する。図１１中の左側は、本実施形態のヒータ装置の発信電極２４ａと受信電極２４ｂの模式図を表しており、図１１中の右側は、その発信電極２４ａと受信電極２４ｂの等価回路を表している。

図１１中の左側に示すように、発信電極２４ａと受信電極２４ｂは、接地された発熱部２２の一面側に隣接して配置されている。そして、発信電極２４ａと受信電極２４ｂとの間に電圧を印加すると、発信電極２４ａと受信電極２４ｂとの間に電界が形成される。

本実施形態のヒータ装置では、発信電極２４ａと受信電極２４ｂは、接地された発熱部２２の一面側に隣接して配置されているため、発信電極２４ａと受信電極２４ｂにおける発熱部２２側と反対側の面には、電界が形成されるが、発信電極２４ａと受信電極２４ｂにおける発熱部２２側には、電界が形成されない。

つまり、発信電極２４ａと受信電極２４ｂの反人体側に、接地された発熱部２２が介在することで、発信電極２４ａと受信電極２４ｂにおける発熱部２２側の電気力線を吸収し、発信電極２４ａと受信電極２４ｂにおける人体側の静電容量を安定させることができる。さらに、反人体側からの電磁ノイズが放射されたとしても、接地された発熱部２２により反人体側からの電磁ノイズが遮蔽されるので、反人体側からの電磁ノイズによる発信電極２４ａと受信電極２４ｂ側への影響を低減することもできる。

本実施形態のヒータ装置の等価回路は、図９中の右側のように表すことができる。ここで、発信電極２４ａと受信電極２４ｂとの間の誘電率をε、各電極の面積をＳ、各電極の間隔をｄ、発信電極２４ａと受信電極２４ｂにおける発熱部２２側で発熱部２２により遮られる面積をΔＳ’’とすると、発信電極２４ａと受信電極２４ｂとの間の静電容量Ｃ’’は、数式３のように表すことができる。

周囲の物体として人体の一部の指が近付いた場合、図１２中の左側に示すように、電気力線Ｅの一部が指側に移動し、受信電極３４ｂで受信される電界が減少する。これは、図１２中の右側に示すように、発信電極２４ａと受信電極２４ｂとの間に接地された物体が挿入されたものと同じと考えることができる。

この場合、各電極と接地された物体の重複する面積をΔＳ’とすると、発信電極２４ａと受信電極２４ｂとの間の静電容量Ｃ’は、数式４のように表すことができる。

つまり、数式１に示された静電容量Ｃと、数式４に示された静電容量Ｃ’との差分を判定することにより指の近接を検出することができる。

以上、説明したように、本ヒータ装置は、通電によって発熱する発熱部２２を有する発熱層２２０と、発熱層２２０の一面側に互いに離れて配置された一対の電極２４ａ、２４ｂと、一対の電極２４ａ、２４ｂ間に電界を形成して一対の電極２４ａ、２４ｂの周囲の物体を検出する検出部３０と、検出部３０の検出結果に応じて発熱部２２への通電量を制御する制御部４０と、を備えている。

このような構成によれば、発熱層２２０の一面側に互いに離れて一対の電極２４ａ、２４ｂが配置されているので、例えば、電極２４ａ、２４ｂよりも発熱層２２０側から電磁ノイズの放射があったとしても、発熱層２２０により電磁ノイズが遮蔽されるので、物体の検出精度を向上することができる。また、検出部３０は乗員側の一面側、すなわち、発熱層の一面側のみに、一対の電極間に電界を形成して一対の電極の周囲の物体を検出するので、さらに物体の検出精度を向上することができる。さらに、制御部４０は、検出部３０の検出結果に応じて発熱部２２への通電量を制御するので、物体が接触している間の温度上昇を抑制することもできる。

また、発熱層２２０は、該発熱層２２０の面方向の熱の移動が抑制される構造を有している。したがって、物体が接触した際に、接触した部位の温度を迅速に低下させることができ、安全性を確保することができる。

また、発熱層２２０は、複数の発熱部２２を有し、複数の発熱部２２の間には、複数の発熱部２２よりも熱伝導率の低い発熱部側低熱伝導部２１が配置されている。このように、複数の発熱部２２の間に、複数の発熱部２２よりも熱伝導率の低い発熱部側低熱伝導部２１が配置されることにより、発熱層２２０の面方向の熱の移動を抑制することができる。

また、一対の電極２４は、互いに隣接して配置された発信電極２４ａと受信電極２４ｂとして構成することができる。

また、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂは、一対の電極２４の面方向の熱の移動が抑制される構造を有している。したがって、一対の電極２４に物体が接触した際に、接触した部位の温度を迅速に低下させることができ、安全性を確保することができる。

また、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂの間には、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂよりも熱伝導率の低い電極側低熱伝導部２５が配置されている。このように、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂの間に、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂよりも熱伝導率の低い電極側低熱伝導部２５が配置されることにより、一対の電極２４の面方向の熱の移動を抑制することができる。

また、検出部３０は、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂとの間に電界を形成するとともに、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂとの間の静電容量を検出する相互容量方式により発信電極および受信電極の周囲の物体を検出する。

したがって、例えば、平面型静電容量センサや投影型の１つである自己容量方式静電容量センサのような物体検出方法と比較して、放射ノイズの影響を受けることなく物体を検出することが可能である。

また、検出部３０は、発信電極２４ａにパルス状のパルス電圧を印加して発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂとの間に電界を形成した後、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂとの間の静電容量を検出することができる。

また、本ヒータ装置は、発熱部２２と、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂとの間に絶縁基板２３を備えている。このように、発熱部２２と、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂとの間に絶縁基板２３を備えることもできる。

また、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂは、同一材料のもので構成されている。したがって、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂを、異なる材料のもので構成する場合と比較して、製造工程を簡略化することができ、低コストを実現することができる。

また、発熱層２２０は、該発熱層２２０の一面側に位置する物体へ向けて輻射熱を放射するよう配置され、一対の電極２４ａ、２４ｂは、発熱層２２０の一面側に配置されている。このように、発熱層２２０は、該発熱層２２０の一面側に位置する物体へ向けて輻射熱を放射するよう配置され、一対の電極２４ａ、２４ｂは、発熱層２２０の一面側に配置することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態のヒータ装置について図１３〜図１４を用いて説明する。本実施形態のヒータ装置は、絶縁基板２３の一面側に、発信電極２４ａと受信電極２４ｂの周囲を囲むように配置されたグランド電極２５ｃを有している。なお、図１３では、発信電極２４ａと受信電極２４ｂの周囲を囲むようにグランド電極２５ｃが配置された図が示されているが、実際には、複数の発信電極２４ａと受信電極２４ｂのそれぞれの周囲を囲むようにグランド電極２５ｃが配置されている。

複数の発熱部２２は、通電部２６を介して電源端子２２１と接続されるとともに、通電部２６を介して接地端子２２２と接続されている。

グランド電極２５ｃは、発熱部２２とともに接地されている。具体的には、グランド電極２５ｃは、接続線を介して接地端子２２２と接続されている。

グランド電極２５ｃが設けられていない場合には、図１４に示すように、ヒータ装置の周辺に導電性の周辺部品が存在すると、この周辺部品と各電極２４との間の容量結合が生じて物体の検出精度が低下してしまう。

これに対し、本実施形態のヒータ装置は、グランド電極２５ｃにより各電極２４とヒータ装置の周辺に導電性の部品との間の容量の結合が抑制されるので、物体の検出精度を向上することができる。

上記したように、本ヒータ装置は、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂの周囲を囲むように配置され接地端子と接続されるグランド電極２５ｃを備えている。したがって、グランド電極２５ｃにより各電極２４とヒータ装置の周辺に導電性の部品との間の容量の結合が抑制されるので、物体の検出精度を向上することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態のヒータ装置について図１５を用いて説明する。本実施形態のヒータ装置では、複数の発信電極２４ａおよび複数の受信電極２４ｂの各々は、矩形形状を成している。また、４つの受信電極２４ｂに囲まれて配置された発信電極２４ａは、この発信電極２４ａの４辺と対向するように配置された４つの受信電極２４ｂと容量結合する構成となっている。つまり、複数の発信電極２４ａの少なくとも１つは、第１の辺が複数の受信電極２４ｂの１つの受信電極２４の一辺と対向するとともに、第１の辺の隣に位置する第２の辺が、発信電極２４ａの第１の辺と対向するよう配置された受信電極２４ｂの隣に配置された受信電極２４ｂの一辺と対向するよう配置されている。

さらに、複数の発信電極２４ａは、それぞれ対角位置における一対の角部が同一線上に配置されて互いに接続されるとともに、複数の受信電極２４ｂは、それぞれ対角位置における一対の角部が同一線上に配置されされて互いに接続されている。

本実施形態のヒータ装置では、複数の発信電極２４ａの少なくとも１つは、第１の辺が複数の受信電極２４ｂの１つの受信電極２４の一辺と対向するとともに、第１の辺の隣に位置する第２の辺が、発信電極２４ａの第１の辺と対向するよう配置された受信電極２４ｂの隣に配置された受信電極２４ｂの一辺と対向するよう配置されている。

したがって、図４に示したように、１つの発信電極２４ａと１つの受信電極２４ｂとが容量結合する場合と比較して、精度よく物体の近接または接触を検出することが可能である。

また、本実施形態のヒータ装置では、複数の発信電極２４ａは、それぞれ対角位置における一対の角部が同一線上に配置されて互いに接続されるとともに、複数の受信電極２４ｂは、それぞれ対角位置における一対の角部が同一線上に配置されて互いに接続されている。

このように、複数の発信電極２４ａは、それぞれ対角位置における一対の角部が同一線上に配置されて互いに接続され、複数の受信電極２４ｂは、それぞれ対角位置における一対の角部が同一線上に配置されて互いに接続されるよう構成することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態のヒータ装置について図１６を用いて説明する。上記各実施形態では、複数の発信電極２４ａと受信電極ｂは、それぞれ矩形形状を成しているが、本実施形態のヒータ装置の発信電極ａと受信電極ｂは、板状を成している。また、発信電極ａと受信電極ｂは、薄い金属膜のメッシュ状を成している。

このように、発信電極２４ａと受信電極２４ｂは、薄い金属膜のメッシュ状を成しているので、上記実施形態よりも、低熱容量かつ高熱抵抗となり、物体と接触したときに、発熱層の面方向の熱の移動が抑制され、接触した部分の温度が急速に低下する特性を有することができる。

（第５実施形態）
第５実施形態のヒータ装置について図１７を用いて説明する。本実施形態のヒータ装置は、１つの受信電極２４ｂを囲むように１つの発信電極２４ａが配置されている。具体的には、板状の発信電極２４ａの中央に穴部２４０が形成されており、この穴部２４０に受信電極２４ｂが配置されている。また、発信電極２４ａの面積は、受信電極２４ｂの面積よりも大きくなっている。

また、発熱部２２は、接地端子に接続されており接地される。また、本実施形態のヒータ装置は、発信電極２４ａを囲うように配置されたグランド電極２５ｃを備えている。グランド電極２５ｃは、接地端子に接続されており接地される。

このように、１つの受信電極２４ｂを囲むように１つの発信電極２４ａが配置されており、さらに、発信電極２４ａの面積は、受信電極２４ｂの面積よりも大きくなっているので、発信電極２４ａと受信電極２４ｂとの容量結合を安定化することができる。

また、発熱部２２は、接地端子に接続されており接地されるので、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂより発熱部２２側の車両部品から放射ノイズが放射された場合でも、この放射ノイズが発熱部２２により遮蔽され、車両部品と、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂとの間に発生する静電容量を抑制される。したがって、精度よく物体を検出することができる。

（第６実施形態）
第６実施形態のヒータ装置について図１８を用いて説明する。本実施形態のヒータ装置は、複数の受信電極２４ｂと、これらの受信電極２４ｂのそれぞれを囲うように配置された板状の発信電極２４ａと、を備えている。本実施形態のヒータ装置は、このように配置された受信電極２４ｂと発信電極２４ａとが並列に接続されている。なお、１つの発信電極２４ａの面積は、１つの受信電極２４ｂの面積よりも大きくなっている。また、各受信電極２４ｂおよび各発信電極２４ａは、金属メッシュとなるよう形成されている。さらに、本実施形態のヒータ装置は、各発信電極２４ａを囲うように配置されたグランド電極２５ｃを備えている。グランド電極２５ｃは、接地端子に接続されており接地される。

発信電極２４ａの周囲は、グランド電極２５ｃにより囲まれているので、発信電極２４ａの周囲との静電容量の結合が抑制される。

受信電極２４ｂと発信電極２４ａの間には、各電極２４よりも熱伝導率の低い電極側低熱伝導部（図示せず）が配置されている。この電極側低熱伝導部により一対の電極２４の面方向の熱の移動が抑制されるようになっている。

（第７実施形態）
第７実施形態のヒータ装置について図１９を用いて説明する。本実施形態のヒータ装置の発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂは、蛇行状を成している。このように、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂ状を蛇行状に形成することもできる。

（第８実施形態）
第８実施形態のヒータ装置について図２０を用いて説明する。本実施形態のヒータ装置では、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂを覆うように電極側低熱伝導部２５が配置されている。電極側低熱伝導部２５は、各電極２４ａ、２４ｂよりも熱伝導率の低い絶縁基板により構成されている。

すなわち、本実施形態のヒータ装置では、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂの間に隙間が形成され、この隙間に各電極２４ａ、２４ｂよりも熱伝導率の低い電極側低熱伝導部２５が配置されている。この電極側低熱伝導部２５により一対の電極２４の面方向の熱の移動が抑制されるようになっている。つまり、本実施形態のヒータ装置では、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂが、電極２４の配置された範囲において所定の単位面積当たりの、電極２４の占有面積の比率が１よりも小さくなるよう構成されている。

ここで、所定の単位面積は、人体の指などに触れられる面積である。本実施形態では、所定の単位面積は、１平方センチメートル以下となっている。子供の指の大きさは直径５ミリメートル程度であり、子供の指の接触面積は、０．２平方センチメートル程度となる。また、大人の指の接触面積は１平方センチメートル以下となる。

上記したように、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂの間には、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂよりも熱伝導率の低い電極側低熱伝導部２５が配置されており、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂは、所定の単位面積当たりの、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂの占有面積の比率が１よりも小さくなっている。したがって、各電極２４ａ、２４ｂの面方向の熱抵抗を高くすることができ、各電極２４ａ、２４ｂの面方向の熱の移動が抑制されるので、人体が接触した際に、迅速に温度を低下させることができる。

また、所定の単位面積を１平方センチメートル以下とすることで、子供の指が接触した場合でも、大人の指が接触した場合でも、発信電極２４ａおよび受信電極２４ｂにより、精度よく指の接触を検出することが可能となる。

（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、ヒータ装置を車両に搭載した例を示したが、例えば、屋内など、車両以外の場所にヒータ装置を搭載することもできる。

（２）上記各実施形態では、投影型の１つである相互容量方式静電容量センサと同様の構成により近接または接触する物体を検出するようにしたが、相互容量方式静電容量センサと全く同じ構成とする必用はない。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、通電によって発熱する発熱部を有する発熱層と、発熱層の一面側に配置された一対の電極と、一対の電極間に電界を形成して一対の電極の周囲の物体を検出する検出部と、検出部の検出結果に応じて複数の発熱部への通電量を制御する制御部と、を備えている。

また、第２の観点によれば、発熱層は、該発熱層の面方向の熱の移動が抑制される構造を有している。したがって、発熱層に物体が接触した際に、接触した部位の温度を迅速に低下させることができる。

また、第３の観点によれば、発熱層は、複数の発熱部を有し、複数の発熱部の間には、複数の発熱部よりも熱伝導率の低い発熱部側低熱伝導部が配置されている。

このように、複数の発熱部の間には、複数の発熱部よりも熱伝導率の低い発熱部側低熱伝導部が配置されているので、複数の発熱部の間の熱伝導が抑制され、発熱部に物体が接触した際に、接触した部位の温度を迅速に低下させることができる。

また、第４の観点によれば、一対の電極は、互いに隣接して配置された発信電極と受信電極である。

このように、一対の電極は、互いに隣接して配置された発信電極と受信電極により構成することができる。

また、第５の観点によれば、発信電極および受信電極の間には、発信電極および受信電極よりも熱伝導率の低い電極側低熱伝導部が配置されている。

このように、発信電極および受信電極の間には、発信電極および受信電極よりも熱伝導率の低い電極側低熱伝導部が配置されているので、発信電極と受信電極の間の熱伝導が抑制され、発信電極および受信電極に物体が接触した際に、接触した部位の温度を迅速に低下させることができる。

また、第６の観点によれば、発信電極および受信電極の少なくとも一方は、発信電極および受信電極の配置された範囲において所定の単位面積あたりの発信電極および受信電極の専有面積が１よりも小さくなっている。

したがって、各電極２４ａ、２４ｂの面方向の熱抵抗を高くすることができ、各電極２４ａ、２４ｂの面方向の熱の移動が抑制されるので、人体が接触した際に、迅速に温度を低下させることができる。

また、第７の観点によれば、所定の単位面積は、１平方センチメートル以下である。このように、所定の単位面積は、１平方センチメートル以下とすることで、子供の指が接触した場合でも、大人の指が接触した場合でも、発信電極および受信電極により、精度よく指の接触を検出することが可能となる。

また、第８の観点によれば、検出部は、発信電極および受信電極との間に電界を形成するとともに、発信電極および受信電極との間の静電容量を検出する相互容量方式により発信電極および受信電極の周囲の物体を検出する。

このように、検出部は、発信電極および受信電極との間に電界を形成するとともに、発信電極および受信電極との間の静電容量を検出する相互容量方式により発信電極および受信電極の周囲の物体を検出することができる。

また、第９の観点によれば、検出部は、発信電極にパルス状のパルス電圧を印加して発信電極および受信電極との間に電界を形成した後、発信電極および受信電極との間の静電容量を検出する。

このように、検出部は、発信電極にパルス状のパルス電圧を印加して発信電極および受信電極との間に電界を形成した後、発信電極および受信電極との間の静電容量を検出することができる。

また、第１０の観点によれば、発熱部と、発信電極および受信電極との間に絶縁基板を備えている。このように、発熱部と、発信電極および受信電極との間に絶縁基板を備えることもできる。

また、第１１の観点によれば、発信電極および受信電極の周囲を囲むように配置され、接地端子と接続されるグランド電極を備えている。

したがって、発信電極および受信電極の周囲に存在する物体との間に生じる静電容量の影響を低減することができる。

また、第１２の観点によれば、複数の発信電極および複数の受信電極を有し、複数の発信電極および複数の受信電極の各々は、矩形形状を成している。っさらに、複数の発信電極の少なくとも１つは、第１の辺が複数の受信電極の１つの受信電極の一辺と対向するとともに、第１の辺の隣に位置する第２の辺が、発信電極の第１の辺と対向するよう配置された受信電極の隣に配置された受信電極の一辺と対向するよう配置されている。

したがって、例えば、単に、１つの矩形の発信電極と１つの矩形の受信電極を隣接して配置した場合と比較して、発信電極と受信電極の用容量の結合を多くすることができ、より精度よく周囲の物体を検出することができる。

また、第１３の観点によれば、複数の発信電極は、それぞれ対角位置における一対の角部が同一線上に配置されて互いに接続されるとともに、複数の受信電極は、それぞれ対角位置における一対の角部が同一線上に配置されされて互いに接続されている。

このように、複数の発信電極は、それぞれ対角位置における一対の角部が同一線上に配置されて互いに接続され、さらに、複数の受信電極は、それぞれ対角位置における一対の角部が同一線上に配置されされて互いに接続されるよう構成することができる。

また、第１４の観点によれば、発信電極は、受信電極を囲うように配置され、かつ、発信電極の面積は、受信電極の面積よりも大きくなるよう形成されている。

このように、発信電極を、受信電極を囲うように配置し、かつ、発信電極の面積を、受信電極の面積よりも大きくなるよう形成することで、周囲の電磁ノイズの影響を抑制することができる。

また、第１５の観点によれば、発信電極および受信電極は、同一材料のもので構成されている。このように、発信電極および受信電極を、同一材料のもので構成することで、ヒータ装置の構成を簡素化することができる。

また、第１６の観点によれば、発熱部は、接地端子に接地されるように構成されている。したがって、例えば、発信電極および受信電極より発熱部側の車両部品から放射ノイズが放射された場合でも、この放射ノイズが発熱部により遮蔽され、車両部品と、発信電極および受信電極との間に発生する静電容量を抑制される。したがって、精度よく物体を検出することができる。

また、第１７の観点によれば、発熱層は、該発熱層の一面側に位置する物体へ向けて輻射熱を放射するよう配置され、一対の電極は、発熱層の一面側に配置されている。このように、発熱層は、該発熱層の一面側に位置する物体へ向けて輻射熱を放射するよう配置され、一対の電極は、発熱層の一面側に配置することができる。

２０ ヒータ装置
２１ 発熱部側低熱伝導部
２２ 発熱部
２３ 絶縁基板
２４ 電極
２４ａ 発信電極
２４ｂ 受信電極
２６ 通電部
４０ 制御部
５０ 供給部

Claims (17)

1. 通電によって発熱する発熱部（２２）を有する発熱層（２２０）と、
   前記発熱層の一面側に互いに離れて配置された一対の電極（２４ａ、２４ｂ）と、
   前記一対の電極間に電界を形成して前記一対の電極の周囲の物体を検出する検出部（３０）と、
   前記検出部の検出結果に応じて前記発熱部への通電量を制御する制御部（４０）と、を備えたヒータ装置。
2. 前記発熱層は、該発熱層の面方向の熱の移動が抑制される構造を有している請求項１に記載のヒータ装置。
3. 前記発熱層は、複数の前記発熱部を有し、
   複数の前記発熱部の間には、複数の前記発熱部よりも熱伝導率の低い発熱部側低熱伝導部（２１）が配置されている請求項１または２に記載のヒータ装置。
4. 前記一対の電極は、互いに隣接して配置された発信電極（２４ａ）と受信電極（２４ｂ）である請求項１ないし３のいずれか１つに記載のヒータ装置。
5. 前記発信電極および前記受信電極の間には、前記発信電極および前記受信電極よりも熱伝導率の低い電極側低熱伝導部（２５）が配置されている請求項４に記載のヒータ装置。
6. 前記発信電極および前記受信電極の少なくとも一方は、前記発信電極および前記受信電極の配置された範囲において所定の単位面積あたりの前記発信電極および前記受信電極の専有面積が１よりも小さくなっている請求項４または５に記載のヒータ装置。
7. 前記所定の単位面積は、１平方センチメートル以下である請求項６に記載のヒータ装置。
8. 前記検出部は、前記発信電極および前記受信電極との間に電界を形成するとともに、前記発信電極および前記受信電極との間の静電容量を検出する相互容量方式により前記発信電極および前記受信電極の周囲の物体を検出する請求項４ないし７のいずれか１つに記載のヒータ装置。
9. 前記検出部は、前記発信電極にパルス状のパルス電圧を印加して前記発信電極および前記受信電極との間に電界を形成した後、前記発信電極および前記受信電極との間の静電容量を検出する請求項８に記載のヒータ装置。
10. 前記発熱部と、前記発信電極および前記受信電極との間に絶縁基板（２３）を備えている請求項４ないし９のいずれか１つに記載のヒータ装置。
11. 前記発信電極および前記受信電極の周囲を囲むように配置され、接地端子と接続されるグランド電極（２５ｃ）を備えた請求項４ないし１０のいずれか１つに記載のヒータ装置。
12. 複数の前記発信電極および複数の前記受信電極を有し、
    複数の前記発信電極および複数の前記受信電極の各々は、矩形形状を成しており、
    複数の前記発信電極の少なくとも１つは、第１の辺が複数の前記受信電極の１つの前記受信電極の一辺と対向するとともに、前記第１の辺の隣に位置する第２の辺が、前記発信電極の前記第１の辺と対向するよう配置された前記受信電極の隣に配置された前記受信電極の一辺と対向するよう配置されている請求項４ないし１１のいずれか１つに記載のヒータ装置。
13. 複数の前記発信電極は、それぞれ対角位置における前記一対の角部が同一線上に配置されて互いに接続されるとともに、複数の前記受信電極は、それぞれ対角位置における前記一対の角部が同一線上に配置されて互いに接続されている請求項１２に記載のヒータ装置。
14. 前記発信電極は、前記受信電極を囲うように配置され、かつ、前記発信電極の面積は、前記受信電極の面積よりも大きくなっている請求項４ないし１３のいずれか１つに記載のヒータ装置。
15. 前記発信電極および前記受信電極は、同一材料のもので構成されている請求項４ないし１４のいずれか１つに記載のヒータ装置。
16. 前記発熱部は、接地端子に接地されるように構成されている請求項１ないし１５のいずれか１つに記載のヒータ装置。
17. 前記発熱層は、該発熱層の一面側に位置する物体へ向けて輻射熱を放射するよう配置され、
    前記一対の電極は、前記発熱層の一面側に配置されている請求項１ないし１６のいずれか１つに記載のヒータ装置。

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