JP6435828B2 - ヒータ装置 - Google Patents

Description

ここに開示される発明は、室内に設置される室内用のヒータ装置に関する。

特許文献１−特許文献５には、室内に設けられ、人に温感を提供するヒータ装置が記載されている。ヒータ装置は、暖房用ヒータ装置とも呼ぶことができる。ヒータ装置は、電熱ヒータ装置とも呼ぶことができる。ヒータ装置の一形態は、輻射によって人に温感を与える輻射ヒータ装置とも呼ばれる。ヒータ装置のひとつの用途は、車両用である。特許文献１−特許文献５に記載されるヒータ装置は、室内に面して配置される。

特開２０１０−５２７１０号公報 特開２０１２−５６５３１号公報 特開２０１４−９４４号公報 特開２０１４−３０００号公報 特開２０１４−１８９２５１号公報

室内に置かれた部材の表面、または室を区画する壁の表面には、水分が付着することがある。例えば、窓やドアから雨または雪が吹き込むことにより、表面上に水分が付着することがある。また、空気中の湿度に起因して、表面上に結露が生じることがある。例えば、結露は、室内の湿度と、壁の温度とに依存して生じる。また、車両においては、狭い室内と、外気の温度を伝えやすい構造とに起因して、結露が顕著な場合がある。また、車両の中には雨や雪が吹き込みやすいから、車室内の表面は濡れやすい。

ヒータ装置の表面上に所定量を上回る水分または水滴がある場合にヒータ装置が発熱すると、水分が沸騰し、蒸発する。このとき、湯気が立ち昇ったり、臭いを生じることがある。このような現象は、利用者によって知覚されることがあるが、水分の沸騰および／または蒸発は、利用者によって知覚されないように抑制されることが望ましい。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、室内用ヒータ装置にはさらなる改良が求められている。

発明の目的のひとつは、ヒータ装置上の水分の沸騰および／または水分の急激な蒸発を抑制できる室内用ヒータ装置を提供することである。

発明の目的の他のひとつは、迅速な温感の提供と、水分の沸騰および／または水分の急激な蒸発に起因する不具合の抑制とを両立できる室内用ヒータ装置を提供することである。

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示される発明のひとつにより、ヒータ装置が提供される。発明は、移動体の乗員の足元に輻射熱を放射するように移動体の室内に設置され、目標温度に加熱されるヒータ（１）と、ヒータが目標温度に到達するようにヒータを加熱する通常制御部（４２、１６５）と、ヒータの表面に付着している水分を減少させるように抑制された電力によってヒータを目標温度より低い抑制温度に加熱する抑制制御部（４７、１７１）と、ヒータの表面に所定閾値を上回る量の水分が付着している濡れ状態を判定する水分判定部（４４、１６３、１６４）とを備え、濡れ状態が判定されないとき、ヒータの起動が指令された後に、通常制御部によりヒータが加熱され、濡れ状態が判定されるとき、ヒータの起動が指令された後に、抑制制御部によりヒータが加熱された後に、通常制御部によりヒータが加熱されることを特徴とする。

この発明によると、ヒータの起動が指令されると、ヒータが加熱される。ヒータは、抑制された電力によって目標温度より低い抑制温度に加熱された後に、目標温度に加熱される。ヒータの表面に水分が付着している場合には、抑制温度によって水分が減少する。よって、ヒータの表面に付着している水分が、目標温度によって急激に加熱され、急激な沸騰および／または急激な蒸発を発生することが抑制される。

第１実施形態に係る輻射ヒータ装置を示す車両の断面図である。 第１実施形態に係る輻射ヒータの平面図である。 第１実施形態の制御システムを示すブロック図である。 第１実施形態の制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の制御特性を示すグラフである。 第１実施形態の制御特性を示すグラフである。 第１実施形態の作動を示す波形図である。 発明の第２実施形態の作動を示す波形図である。 発明の第３実施形態の作動を示す波形図である。

図面を参照しながら、ここに開示される発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については他の形態の説明を参照し適用することができる。

（第１実施形態）
図１において、この実施形態に係るヒータ装置は、輻射熱を利用するヒータ１を有する。ヒータ１は、ヒータ素子とも呼ばれる。ヒータ１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１は、住宅、事業所などの室内に設けてもよい。ヒータ１は、室内を少なくとも暖房する空調装置１０の一部を構成している。ヒータ１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１は、薄い板状に形成されている。ヒータ１は、電力が供給されると発熱する。ヒータ１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Ｒ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１は、乗員１２の足元に輻射熱Ｒを放射するように室内に設置されている。ヒータ１は、空調装置１０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ヒータとして利用することができる。ヒータ１は、室内の壁面に設置される。ヒータ１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１４を支持するためのステアリングコラム１３を有している。ヒータ１は、ステアリングコラム１３の下面に設置することができる。

ヒータ１は、その表面が室内に向けて露出するように設置されている。ヒータ１は、乗員１２がヒータ１の表面に直接に触れることを阻止するためのカバー部材を有することなく、実質的に室内に露出している。ヒータ１は、金網や樹脂などで作られたカバー部材、または内装材料としての布地を、室内側に有していてもよい。

ヒータ１は、制御装置（ＥＣＵ）２１によって制御される。制御装置２１は、ヒータ１への通電のＯＮ、ＯＦＦ、および通電中の電力量を制御する。

図２において、ヒータ１は、ほぼ四角形の薄い板状に形成されている。ヒータ１は、面状ヒータ、または平面ヒータとも呼ばれる。ヒータ１は、基板部２と、複数の電極３、４、５と、複数の発熱体６とを有する。電極３、４は、電力供給用の外部電極である。電極５は、複数の発熱体６を並列および／または直列に接続するための内部接続用の電極である。基板部２には、複数の電極５と、複数の発熱体６とが埋設されている。図中には、電極５と発熱体６とを示すために、ハッチングが付されている。ヒータ１は、主として表面と垂直な方向に向けて輻射熱Ｒを放射する面状ヒータとも呼ぶことができる。

基板部２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。基板部２は、表面を提供する。基板部２は、平板状に形成されている。基板部２は、設置場所の壁面に対応した曲面を与えられる。基板部２は、その形状を維持できる剛性を有している。基板部２は、壁面に沿うように変形するための可撓性をもつことができる。基板部２は、熱可塑性樹脂によって作ることができる。基板部２は、多層基板である。基板部２は、電極３、４、５および、発熱体６を支持するための部材である。

発熱体６は、基板部２の内部に埋設されている。よって、発熱体６は、基板部２の表面には露出していない。発熱体６は、基板部２によって保護されている。発熱体６は、基板部２の面と平行な薄い板状に形成されている。発熱体６は、通電によって供給される熱によって輻射熱Ｒを放射可能である。発熱体６は、所定の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Ｒを放射することができる。

電極３、４、５は、通電されたときに発熱体６より発熱量が少ない材料によって作られている。電極３、４、５は、複数の発熱体６へ均等に電流を分配できるように固有抵抗が低い材料によって作られている。電極３、４、５は、金属材料によって作ることができる。電極３、４、５は、錫合金によって作ることができる。電極３、４、５は、銅、銀、錫を含む合金によって作ることができる。また、電極３、４、５は、銅合金またはアルミニウム合金などの良導体材料によっても作ることができる。

発熱体６は、通電によって発熱する材料によって作られている。発熱体６は、金属材料によって作ることができる。発熱体６は、錫合金によって作ることができる。発熱体６は、銅、銀、錫を含む合金によって作ることができる。また、発熱体６は、ステンレス合金、ニッケル−クロム合金、アルミニウム合金などの電熱線材料によっても作ることができる。

この実施形態では、ヒータ１は、その表面に物体が接触すると、その物体への熱伝達によってその接触部分における温度が大幅に低下するように形成されている。物体としてヒトの体を想定することができる。ヒータ１は、短期間の接触時にヒトが過剰な熱により不快感を感じない温度にまで接触部分の温度が低下するように構成されている。

ヒータ１は、多様な構造によって提供することができる。従来技術として列挙された先行技術文献には、ヒータ１として利用可能な装置が記載されている。これら先行技術文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用される。

ヒータ１の表面は、水分の付着を抑制するための撥水性を有する。ヒータ１の表面には、撥水性の高い材料が用いられている。具体的には、水滴の接触角を１００°以上にすることができるシリコン系、またはフッ素系の撥水材料が用いられている。ヒータ１の表面上に水滴が付着しても、水滴が流れ落ちやすい。これにより、ヒータ１の表面における保水量が抑制される。このため、ヒータ１が起動された直後における水の急激な沸騰および／または蒸発が抑制される。

図３は、制御システム２０を示す。制御システム２０において、制御装置（ＥＣＵ）２１は、電子制御装置（Electronic Control Unit）である。電子制御装置は、少なくともひとつの演算処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくともひとつのメモリ装置（ＭＭＲ）とを有する。電子制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。電子制御装置は、ひとつのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、電子制御装置によって実行されることによって、電子制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように電子制御装置を機能させる。電子制御装置は、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、機能を実行するための手段と呼ぶことができ、別の観点では、それらの要素の少なくとも一部は、構成として解釈されるブロック、または構成として解釈されるモジュールと呼ぶことができる。

電子制御装置が提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、電子制御装置がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。

制御システムは、複数の信号源を有する。信号源はセンサまたは制御装置によって提供される。信号源は、情報を示す信号を出力する。信号は、独立した信号線を経由して、またはＬＡＮなどのデータ回線を経由して制御装置に入力される。制御装置は、信号が示す情報をメモリ装置に格納されることにより、情報を取得する。制御システムは、制御装置によって制御処理を実行する。制御システムは、制御処理によってひとつまたは複数の制御対象を制御する。

制御システム２０は、ヒータ（ＨＴＲ）１と、空調装置（Ａ／Ｃ）１０とを制御する。空調装置１０は、室内を少なくとも暖房する。空調装置１０は、さらに、冷房および／または換気を提供するように構成されてもよい。

制御システム２０は、ヒータ１および空調装置１０の起動を指令するための起動指令信号を制御装置２１に供給する起動信号源（ＳＷ）２２を備える。起動信号源２２は、起動スイッチによって提供することができる。また、起動信号源２２は、予め定められた時刻が到来すると起動指令信号を出力するタイマー装置、または、室内に利用者が入る前にヒータ１を予熱するために自動的に起動指令信号を出力するプレ運転装置によっても提供することができる。

制御システム２０は、室内および室外の空調に関連する情報を制御装置２１に供給する複数の信号源を備える。制御システム２０は、室内の空気の温度を示す内気温度信号を制御装置２１に供給するための内気温信号源（ＴＲ−ＳＣ）２３を備える。制御システム２０は、室外の空気の温度を示す外気温度信号を制御装置２１に供給するための外気温信号源（ＴＡ−ＳＣ）２４を備える。制御システム２０は、室内の空気の湿度を示す湿度信号を制御装置２１に供給するための湿度信号源（ＲＨ−ＳＣ）２５を備える。湿度信号源２５は、室内の部材表面における水分量を評価するための信号を制御装置２１に供給する信号源でもある。制御システム２０は、外部のシステムから、室内の部材表面における水分量を評価するために利用可能な情報を制御装置２１に供給するための通信機（ＣＯＭＭ）２６を備える。制御システム２０は、ヒータ１の目標温度信号を制御装置２１に供給するための目標温度信号源（ＶＲ）２７を備える。

制御装置２１は、ヒータ１を制御するためのヒータ制御部（ＨＴＲ−ＣＮＴＭ）３１を備える。ヒータ制御部３１は、ヒータ１へ供給される電力を制御する。制御装置２１は、空調制御部（Ａ／Ｃ−ＣＮＴＭ）３２を有する。空調制御部３２は、空調装置１０を制御する。制御装置２１は、空調装置１０を制御することを主任務とする装置である場合がある。ヒータ制御部３１は、制御装置２１に付加的に加えられた制御部によって提供することができる。

ヒータ制御部３１は、ヒータ１による出力を設定するための通常出力設定部（ＮＭＬ−ＳＥＴＭ）４１を備える。通常出力設定部４１は、利用者が手動操作によって設定したヒータ１の目標温度に基づいて、ヒータ１が通常運転されるときのヒータ１の温度を設定する。目標温度は、目標出力とも呼ばれる。例えば、制御システム２０は、ヒータ１の出力を高中低の三段階に設定する目標温度信号源２７を備えることができる。通常出力設定部４１は、目標温度信号源２７に応答して、目標温度を設定する。ヒータ１は、輻射温度に加熱されることによって輻射熱を放射する。よって、通常出力設定部４１は、輻射温度の範囲内において目標温度を設定する。

ヒータ制御部３１は、通常制御部（ＮＭＬ−ＣＮＴＭ）４２を備える。通常制御部４２は、通常出力設定部４１によって設定された目標温度に向けて迅速にヒータ１の出力が上昇し、維持されるように通常通電スケジュールを設定する。通常制御部４２は、第１立ち上げ時間の間にヒータ１の温度が初期温度から目標温度に到達するように通電を制御する。第１立ち上げ時間は、ヒータ１に許容された最も速い立ち上げ時間である。第１立ち上げ時間は、利用者に対して迅速に温感を提供するために設定されている。

ヒータ制御部３１は、電力制御部（ＥＰＷ−ＣＮＴＭ）４３を備える。電力制御部４３は、ヒータ１への通電量を調節可能な電力制御回路を含む。電力制御部４３は、通常制御部４２によって設定された通常通電スケジュールに沿ってヒータ１への通電量、すなわち供給電力を調節する。

ヒータ制御部３１は、水分判定部（ＷＴＲ−ＤＴＭＭ）４４を備える。水分判定部４４は、ヒータ１の表面上に所定閾値を上回る水分が付着しているか否かを判定する。以下の説明では、「ヒータ１の表面上に所定閾値を上回る水分が付着している状態」を「濡れ状態」と呼ぶ。また、「ヒータ１の表面上に付着している水分」を「表面水分」と呼ぶ。

水分判定部４４は、室内の壁の内面が濡れ状態であるか否かを判定しているともいえる。水分判定部４４は、ヒータ１が起動されるときに、濡れ状態であるか否かを判定する。水分判定部４４は、濡れ状態にある場合、水分検知信号を出力する。水分判定部４４は、ヒータ１の表面に所定閾値を上回る水分が実際に付着しているか否かを検出するセンサおよび／または演算処理により提供される場合がある。水分判定部４４は、ヒータ１の表面に所定閾値を上回る水分が付着しているか否かを推定ないしは予測するセンサおよび／または演算処理により提供される場合がある。水分判定部４４は、雨または雪に起因する表面水分、および／または結露に起因する表面水分を評価するように構成される。

この実施形態では、水分判定部４４は、結露に起因して濡れ状態であるか否かを判定する。言い換えると、水分判定部４４は、ヒータ１が起動されるときに、壁の内面に所定閾値を上回る量の水分が付着しているか否か、または、壁の内面に所定閾値を上回る量の水分が付着する可能性があるか否かを判定する。水分判定部４４は、結露判定部とも呼ぶことができる。

水分判定部４４は、結露に起因して濡れ状態である場合、水分検知信号として結露信号を出力するように構成される場合がある。結露の有無および結露量は、ヒータ１の周辺の雰囲気が、ヒータ１の表面上に結露を生じる条件を満たしたことによって推定することができる。結露量は、水分量とも呼ばれる。一例では、水分判定部４４は、内気温度、外気温度、および室内空気の湿度の少なくともひとつに基づいて結露量を推定する。これら温度および／または湿度は、空調装置１０が備えるセンサを利用して取得することができる。一例では、水分判定部４４は、ヒータ１が起動されるときの温度および／または湿度に基づいて結露量を推定する。

水分判定部４４は、ヒータ１が起動される前の温度および／または湿度を含む履歴情報に基づいて結露量を推定するように構成される場合がある。一例では、水分判定部４４は、先に利用者が部屋を退出したときの室内の絶対湿度と、退室後の内気温度または外気温度の変動量とに基づいて結露量を推定する。例えば、先の利用時における室内の絶対湿度と、先の利用時と今回起動時との室内温度の低下量とに基づいてヒータ１の表面上における結露量を推定することができる。

例えば、水分判定部４４は、ヒータ１が起動される直前のヒータ１の周辺の温度および／または湿度に基づいて結露量を推定する。例えば、水分判定部４４は、ヒータ１の起動より所定時間以上前からの温度および／または湿度の変化に基づいて結露量を推定する。例えば、水分判定部４４は、ヒータ１が起動される直前のヒータ１の周辺の温度および／または湿度、およびヒータ１の起動より所定時間以上前からの温度および／または湿度の変化に基づいて結露量を推定する。具体的には、ヒータ１の起動直前の内気温および／または外気温が０℃以下である場合、所定閾値を上回る結露を肯定的に推定することができる。また、ヒータ１の起動直前の温度が０℃以下でなくても、数時間前に常温多湿、例えば内気温度が２０℃、湿度が５０％ＲＨ以上である場合には、所定閾値を上回る結露を肯定的に推定することができる。水分判定部４４は、最後に車両が使われた時の温度センサ、湿度センサ、乗車人数の情報、天気の情報など、温度および／または湿度を予測できる情報を用いて車内に残留する水分量を予測する処理を含むことができる。この場合、水分判定部４４は、室内に残留する水分量と、起動時における温度情報とに基づいて結露量を推定する。

水分判定部４４は、外部のシステムから通信機２６を介して制御装置２１が取得する気象情報、現在地などを示す地理的情報に基づいて濡れ状態であるか否かを判定するように構成される場合がある。例えば、雨又は雪が降っている期間、雨又は雪が降った直後の所定期間、霧が生じている期間などにおいて水分判定部４４は、濡れ状態であると判定するように構成される場合がある。このような気象情報は、気象情報サーバーなどから取得することができる。例えば、暖かい地域から寒い地域へ移動した後、湖の近くに駐車した後、寒冷地に駐車している場合などにおいて水分検知信号が出力される場合がある。一例では、水分判定部４４は、カレンダーに基づいて結露が発生しうる季節であるか否かを判定し、結露が発生しうる季節である場合に水分検知信号を出力する。水分判定部４４は、この明細書に記載された複数の手法のひとつを利用して、または複数を組わせて利用して、結露信号を出力するように構成される場合がある。

水分判定部４４は、ヒータ１の表面上における実際の水分量を検出し、検出結果に応答して水分検知信号を出力するように構成される場合がある。一例では、水分判定部４４は、ヒータ１の表面上における相対湿度が所定閾値を上回る場合に水分検知信号を出力する。一例では、水分判定部４４は、ヒータ１の表面上に水滴が存在する場合に結露信号を出力する。水滴は、ヒータ１の表面上における電気抵抗値または静電容量値に基づいて検出することができる。電気的に水滴を検出する場合、ヒータ１の表面上に複数の検出電極を配置することができる。また、水滴は光学的に検出することができる。例えば、ヒータ１の表面における水滴の有無に対応した光の反射または屈折の変化を検出するように発光素子と受光素子とを配置することができる。この場合、湿度信号源２５に代えて、水滴検出器を含む水滴信号源が設けられる。

この実施形態では、水分判定部４４は、湿度信号源２５が示す湿度と、内気温信号源２３および／または外気温信号源２４が示す温度とに基づいて、結露を推定し、水分検知信号を出力する。具体的には、内気温度をヒータ１の表面の温度とみなし、室内空気の湿度に基づいて、ヒータ１の表面の相対湿度が１００％を上回ると判定される場合に、結露を肯定的に推定する。

ヒータ制御部３１は、抑制時間設定部（ＴＩＭＥ−ＳＥＴＭ）４５を備える。抑制時間設定部４５は、ヒータ１の立ち上げ時間を第１立ち上げ時間より長くなるように遅延させるための抑制時間を設定する。抑制時間は、一定の時間、または可変の時間とすることができる。

抑制時間は、ヒータ１が目標温度を下回る抑制温度に加熱されることによって、表面水分の量を減少させることができる時間である。ヒータ１への突入電流を抑制するための時間など、電気的過渡現象に関連する時間より十分に長い。抑制時間は、数秒から数十秒に設定することができる。典型的な抑制時間の一例は、４０秒である。

抑制時間が可変時間とされる場合、抑制時間は、表面水分の量の関数として与えることができる。この場合、抑制時間は水分量に応じて変化する。例えば、水分量が増えるほど、抑制時間は長く設定される。これにより、ヒータ１の表面上に付着している水分を減少させた後に、ヒータ１の温度を輻射温度に上昇させることができる。

上記水分量は、実際に検出された量、または推定された量とすることができる。また、水分量は、水分量を示す他の指標によって代替することができる。例えば、水分量は、多くの場合に内気温に依存する。そこで、上記水分量は、内気温で代替することができる。この場合、内気温が低くなるほど、抑制時間は長く設定される。

ヒータ制御部３１は、抑制温度設定部（ＴＥＭＰ−ＳＥＴＭ）４６を備える。抑制温度設定部４６は、ヒータ１の立ち上げ時間を遅延させる過程における抑制温度を設定する。抑制温度は、ヒータ１の表面上に付着している露をゆっくりと蒸発させるための温度である。抑制温度は、通常出力設定部４１により設定される温度より低い。抑制温度は、一定の温度、または可変の温度とすることができる。

抑制温度は、ヒータ１が輻射ヒータとして機能しうる輻射温度より低い。抑制温度は、ヒータ１が本来の暖房機能を発揮する目標温度より低い。抑制温度は、表面水分を徐々に蒸発させる温度である。抑制温度は、表面水分を急激に沸騰させない温度である。抑制温度は、ヒータ１の常温より高い。抑制温度は、内気温度および外気温度より高い。抑制温度は、表面水分を減少させることができる温度である。

抑制温度が可変温度とされる場合、抑制温度は、水分量の関数として与えることができる。この場合、抑制温度は、水分量に応じて変化する。例えば、水分量が増えるほど、抑制温度は低く設定される。これにより、水分量が多いほど、低い抑制温度によってゆっくりと水分が減少させられる。このため、水分の激しい沸騰、蒸発が抑制される。

ヒータ制御部３１は、抑制制御部（ＳＰＲ−ＣＮＴＭ）４７を備える。抑制制御部４７は、ヒータ１の表面に付着している水分を減少させるように、通常制御部が設定する電力より抑制された電力によってヒータ１を目標温度より低い抑制温度に加熱する。抑制制御部４７は、水分判定部４４により濡れ状態が判定される場合、通常制御部４２によって設定される通常通電スケジュールに代替するための抑制通電スケジュールを設定する。抑制通電スケジュールは、ヒータ１に供給される電力を、通常制御部４２によって指令される通常電力より低くなるように抑制する。抑制通電スケジュールは、抑制時間と、抑制温度に基づいて設定される。抑制制御部４７は、通常制御部４２が設定する通常通電スケジュールよりもゆっくりとヒータ１の温度が上昇するように抑制通電スケジュールを設定する。抑制制御部４７は、第１立ち上げ時間より長い第２立ち上げ時間の間にヒータ１の温度が初期温度から目標温度に到達するように通電を制御する。第２立ち上げ時間は、抑制時間と、抑制温度とによって特徴付けられる。

水分判定部４４により濡れ状態が判定される場合、電力制御部４３は、抑制制御部４７によって設定された抑制通電スケジュールに沿ってヒータ１への通電量、すなわち供給電力を調節する。すなわち、ヒータ１の起動が指令された後に、抑制制御部４７によりヒータ１が加熱された後に、通常制御部４２によりヒータ１が加熱される。

第２立ち上げ時間が第１立ち上げ時間より長く設定されることにより、抑制通電スケジュールの下でのヒータ１の温度は、通常通電スケジュールの下でのヒータ１の温度より、長い期間にわたってより低い温度におかれる。この結果、表面水分は徐々に蒸発し、減少する。この結果、表面水分の沸騰と蒸発とが抑制される。これにより、表面水分の激しい沸騰および／または露の急激な蒸発に起因する不具合が抑制される。

図４は、制御装置２１によって実行される制御処理１６０を示すフローチャートである。制御装置２１は、ステップ１６１では、空調装置１０のための空調制御を実行する。制御装置２１は、ステップ１６２では、ヒータ１のためのヒータ制御を実行する。

制御装置２１は、ステップ１６３では、表面水分の量が所定閾値を上回るか否かを判定するための水分判定演算を実行する。ここでは、ヒータ１の表面における相対湿度が１００％を上回るか否かを判定するための演算が実行される。例えば、空気の湿度と、通電前のヒータ１の表面温度とに基づいて、表面温度における相対湿度が求められる。さらに、ステップ１６３では、ヒータ１が起動される前の停止時間に基づいて、表面水分の蓄積時間を推定する。ステップ１６３では、ヒータ１の表面における相対湿度が１００％となっている状態を判定し、さらにその状態の継続時間を表面水分の蓄積時間とみなしてヒータ１の表面上に蓄積される表面水分の量を求める。

制御装置２１は、ステップ１６４では、ヒータ１の表面上に所定閾値を上回る水分があるか否かを判定する。言い換えると、ステップ１６４の処理は、濡れ状態であるか否かを判定する処理である。ステップ１６３とステップ１６４との処理は、水分判定部４４を提供する。これらステップ１６３、１６４は、上述の多様な処理のひとつを実行するように構成することができる。ステップ１６４において濡れ状態が否定される場合（ＮＯ）、制御処理１６０は、ステップ１６５へ進む。ステップ１６４において濡れ状態が肯定される場合（ＹＥＳ）、制御処理１６０は、ステップ１７１へ進む。

制御装置２１は、ステップ１６５では、通常制御を実行する。制御装置２１は、ステップ１６６では、通常出力を設定する。ここでは、目標温度信号源２７から供給された目標温度信号に基づいて、通常出力が設定される。ステップ１６５は、通常出力設定部４１を提供する。制御装置２１は、ステップ１６７では、通常通電スケジュールを設定する。ステップ１６７は、通常制御部４２を提供する。

制御装置２１は、ステップ１６８では、通常通電スケジュールに沿ってヒータ１へ供給する電力を制御する。これにより、ヒータ１の温度は、迅速に目標温度、すなわち輻射温度まで上昇する。

通常通電スケジュールは、ヒータ１が初期温度から目標温度に到達するように加熱するために許容される定格の電力を供給するように設定される。通常通電スケジュールでは、比較的短い第１時間をかけてヒータ１が初期温度から目標温度に到達するように加熱される。通常通電スケジュールは、ヒータ１の耐久性に配慮しながら、迅速な温感を利用者に提供できるように設定される。

制御装置２１は、ステップ１７１において抑制制御を実行する。ここでは、制御装置２１は、ヒータ１の温度を通常制御よりゆっくりと時間をかけて上昇させる。制御装置２１は、ステップ１７２では、抑制時間を設定する。ステップ１７２は、抑制時間設定部４５を提供する。制御装置２１は、ステップ１７３では、抑制温度を設定する。ステップ１７３は、抑制温度設定部４６を提供する。制御装置２１は、ステップ１７４では、抑制通電スケジュールを設定する。ステップ１７４は、抑制制御部４７を提供する。

制御装置２１は、ステップ１６８では、抑制通電スケジュールに沿ってヒータ１へ供給する電力を制御する。これにより、ヒータ１の温度は、抑制時間にわたって抑制温度を経由した後に、目標温度に到達する。抑制制御においては、通常制御よりもゆっくりと、ヒータ１が加熱される。

抑制通電スケジュールは、ヒータ１へ供給する電力を、通常制御における電力よりも抑制する。抑制通電スケジュールでは、第１時間より長い第２時間をかけてヒータ１が初期温度から目標温度に到達するように加熱される。抑制通電スケジュールは、表面水分の量が十分に減少された後に、ヒータ１の温度が目標温度に到達するように設定される。

制御処理は、ステップ１７１を経由した後に、ステップ１６５へ進む。これにより、ヒータ１の起動が指令された後に、抑制制御が実行された後に通常制御が実行される。

図５は、抑制時間設定部４５およびステップ１７２における抑制時間ＴＭの設定特性を示す。横軸は、水分量ＤＷを示す。縦軸は、抑制時間ＴＭを示す。水分量ＤＷが増えるほど抑制時間ＴＭは長く設定される。水分量ＤＷが、水分量を減少させる必要がない下限値ＤＷ０を下回る場合、抑制時間ＴＭは下限値ＴＭＬに設定される。この実施形態では、下限値ＴＭＬはゼロ（０）である。よって、表面水分があっても、その量がわずかである場合には抑制制御は実行されない。下限値ＤＷ０は、その水分量が急激に沸騰し蒸発しても、目立つ湯気、臭いを生じないような値に設定される。水分量ＤＷが上限値ＤＷＵ１を上回る場合、抑制時間ＴＭは上限値ＴＭＵに制限される。抑制時間ＴＭが長くなりすぎると、ヒータ１を利用する理由が薄れるからである。上限値ＴＭＵは、空調装置１０による暖房より速く利用者に温感を提供できるように設定されることが望ましい。

図６は、抑制温度設定部４６およびステップ１７３における抑制温度ＴＰの設定特性を示す。横軸は、水分量ＤＷを示す。縦軸は、抑制温度ＴＰを示す。水分量ＤＷが増えるほど抑制温度ＴＰは低く設定される。水分量ＤＷが、水分を減少させる必要がない下限値ＤＷ０を下回る場合、抑制温度ＴＰは上限値ＴＰＵに設定される。上限値ＴＰＵは、通常制御において設定される目標温度である。よって、表面水分があっても、その量がわずかである場合には抑制制御は実行されない。下限値ＤＷ０は、その水分量が急激に沸騰し蒸発しても、目立つ湯気、臭いを生じないような値に設定される。水分量ＤＷが上限値ＤＷＵ２を上回る場合、抑制温度ＴＰは下限値ＴＰＬに制限される。抑制温度ＴＰが低くなりすぎると、ヒータ１を利用する理由が薄れるからである。下限値ＴＰＬは、表面水分の激しい沸騰と蒸発とを抑制しながら、抑制時間ＴＭが経過した後に、迅速に目標温度に到達できるように設定されることが望ましい。

図７は、この実施形態によるヒータ１の作動の一例を示す。横軸は、時間を示す。上段は、起動信号源２２から供給される起動信号を示す。下段は、ヒータ１の温度を示す。時刻ｔ０においてヒータ１の起動が指令される。ヒータ１の温度は、初期温度ＴＰ０から、目標温度ＴＰＴへ向けて上昇する。

通常制御において、ヒータ１の温度は、波形ＣＶ０に図示されるように、急激に上昇する。波形ＣＶ０は、通常通電スケジュールに相当する。

抑制制御において、ヒータ１の温度は、波形ＣＶ０より遅延された波形を描くように上昇する。図中には、波形ＣＶ１、ＣＶ２が例示されている。

水分量ＤＷ１のとき、抑制時間ＴＭ１と抑制温度ＴＰ１が設定され、これらに基づいて抑制通電スケジュールが設定される。このとき、ヒータ１の温度は、波形ＣＶ１を描くように変化する。ヒータ１の温度は、ヒータ１の温度が抑制時間ＴＭ１の期間中、目標温度ＴＰＴより低い抑制温度ＴＰ１に抑制される。これにより、表面水分が徐々に蒸発する。これにより、表面水分が急激に沸騰することによる湯気、臭いといった現象が抑制される。

水分量ＤＷ２（ＤＷ１＜ＤＷ２）のとき、抑制時間ＴＭ２と抑制温度ＴＰ２が設定され、これらに基づいて抑制通電スケジュールが設定される。このとき、ヒータ１の温度は、波形ＣＶ２を描くように変化する。ヒータ１の温度が抑制時間ＴＭ２の期間中、目標温度ＴＰＴより低い抑制温度ＴＰ２に抑制されることにより、表面水分が徐々に蒸発する。比較的多い表面水分がある場合でも、水分量を減少させることができる。これにより、表面水分が急激に沸騰することによる湯気、臭いといった現象が抑制される。

図示されるように、濡れ状態が判定されないとき、ヒータ１は、通常制御部４２により、第１時間をかけて目標温度ＴＰＴに到達するように加熱される。一方、濡れ状態が判定されるとき、抑制制御部４７によりヒータ１が加熱された後に、通常制御部４２によりヒータ１が加熱される。濡れ状態が判定されるとき、ヒータ１は、抑制制御部４７および通常制御部４２により、第１時間より長い第２時間をかけて目標温度ＴＰＴに到達するように加熱される。

この実施形態によると、ヒータ１の起動が指令されると、ヒータ１が加熱される。表面水分が検知されない場合、ヒータ１は、目標温度に向けて迅速に加熱される。よって、利用者に対して迅速に温感が提供される。一方、表面水分が検知される場合、ヒータ１は、抑制された電力によって目標温度より低い抑制温度に加熱された後に、目標温度に加熱される。抑制温度によって表面水分が減少する。このため、ヒータ１が目標温度に到達する時点における表面水分の量は、起動が指令された時点より少ない。よって、目標温度によって大量の表面水分が急激に加熱され、急激かつ大規模な沸騰および／または急激かつ大規模な蒸発を発生することが抑制される。

この実施形態によると、表面水分の沸騰および／または結露の急激な蒸発を抑制できる室内用ヒータを提供することができる。しかも、通常制御と、抑制制御とが選択されるから、迅速な温感の提供と、表面水分の沸騰および／または結露の蒸発に起因する不具合の抑制とを両立できる。この実施形態では、車両における狭い室内での表面水分の沸騰および／または蒸発が抑制される。よって、利用者が湯気、臭いなどに気づきやすい車両において、表面水分の沸騰および／または蒸発に起因する不具合を抑制できる。この実施形態では、物体が接触すると接触部分の温度が大幅に低下するヒータ１が採用される。このようなヒータ１は、高い目標温度を採用できる。この実施形態によると、高い目標温度が採用されても、表面水分の沸騰および／または蒸発に起因する不具合を抑制できる。

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、ヒータ１の温度が段階的に上昇する。これに代えて、ヒータ１の温度は連続的に上昇してもよい。

図８に図示されるように、抑制制御におけるヒータ１の温度は、波形ＣＶ２１に図示されるように、初期温度ＴＰ０から目標温度ＴＰＴに向けて傾斜した直線に沿って上昇してもよい。この場合でも、通常制御における波形ＣＶ０に比べて、表面水分の沸騰と蒸発とが抑制される。また、ヒータ１の温度は、波形ＣＶ２２に図示されるように、複数の傾斜した直線に沿って上昇してもよい。また、ヒータ１の温度は、波形ＣＶ２３に図示されるように曲線に沿って上昇してもよい。これらの波形を採用しても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

（第３実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、通常制御と抑制制御とが採用される。これに代えて、抑制制御だけを採用してもよい。

図９に図示されるように、この実施形態では、濡れ状態であるか否かにかかわらず、ヒータ１の温度は、波形ＣＶ３１に図示されるように、初期温度ＴＰ０から目標温度ＴＰＴに向けてゆっくりと上昇する。波形ＣＶ３１は、利用者に対して、空調装置１０よりも迅速な温感の提供を実現しながら、表面水分の急激な沸騰および／または蒸発を抑制するように設定されている。この実施形態によると、水分判定部４４を備える必要がない。この実施形態によると、ヒータ１の起動が指令された後に、抑制制御部４７によりヒータ１が加熱された後に、通常制御部４２によりヒータ１が加熱される。この実施形態によると、温感提供の迅速性がやや損なわれるが、表面水分の急激な沸騰および／または蒸発に起因する不具合が抑制される。

（他の実施形態）
ここに開示される発明は、その発明を実施するための実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。開示される発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。実施形態は追加的な部分をもつことができる。実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、または組み合わせることも可能である。実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。開示される発明の技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される発明のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

上記実施形態では、車両用のヒータ１を例示した。これに代えて、ヒータ１は家庭の室内、または事業所の室内に設置されてもよい。

上記実施形態において、ヒータ１の表面は、室内に向けて露出していてもよい。また、ヒータ１の表面には、耐熱性の内装材を配置してもよい。例えば、ヒータ１の表面には、内装材としての繊維材料、またはファブリック材を設けてもよい。

上記実施形態では、抑制制御は、抑制時間にわたってヒータ１の温度を抑制温度に維持する。これに代えて、抑制制御においては、抑制時間にわたってヒータ１へ供給する電力を抑制電力に維持してもよい。抑制電力は、抑制温度を実現するための標準的な電力とすることができる。

１ ヒータ、 ２ 基板部、 ３、４、５ 電極、 ６ 発熱体、
２０ 制御システム、 ２１ 制御装置、
２２ 起動信号源、 ２３ 内気温信号源、 ２４ 外気温信号源、
２５ 湿度信号源、 ２６ 通信機、 ２７ 目標温度信号源、
３１ ヒータ制御部、 ３２ 空調制御部、
４１ 通常出力設定部、 ４２ 通常制御部、
４３ 電力制御部、
４４ 水分判定部、 ４５ 抑制時間設定部、
４６ 抑制温度設定部、 ４７ 抑制制御部。

Claims (10)

1. 移動体の乗員の足元に輻射熱を放射するように移動体の室内に設置され、目標温度に加熱されるヒータ（１）と、
   前記ヒータが前記目標温度に到達するように前記ヒータを加熱する通常制御部（４２、１６５）と、
   前記ヒータの表面に付着している水分を減少させるように抑制された電力によって前記ヒータを前記目標温度より低い抑制温度に加熱する抑制制御部（４７、１７１）と、
   前記ヒータの表面に所定閾値を上回る量の水分が付着している濡れ状態を判定する水分判定部（４４、１６３、１６４）とを備え、
   前記濡れ状態が判定されないとき、前記ヒータの起動が指令された後に、前記通常制御部により前記ヒータが加熱され、
   前記濡れ状態が判定されるとき、前記ヒータの起動が指令された後に、前記抑制制御部により前記ヒータが加熱された後に、前記通常制御部により前記ヒータが加熱されることを特徴とするヒータ装置。
2. 前記抑制制御部は、所定の抑制時間にわたって前記ヒータを前記抑制温度に加熱することを特徴とする請求項１に記載のヒータ装置。
3. 前記濡れ状態が判定されないとき、前記ヒータは、前記通常制御部により、第１時間をかけて前記目標温度に加熱され、
   前記濡れ状態が判定されるとき、前記ヒータは、前記抑制制御部および前記通常制御部により、前記第１時間より長い第２時間をかけて前記目標温度に加熱されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒータ装置。
4. 前記濡れ状態は、前記ヒータの表面における結露を推定することにより判定されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のヒータ装置。
5. 前記濡れ状態は、室内の内気温度、室外の外気温度、および室内の湿度の少なくともひとつに基づいて推定されることを特徴とする請求項４に記載のヒータ装置。
6. 前記濡れ状態は、前記ヒータの表面における水分を検出することにより判定されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のヒータ装置。
7. 前記ヒータの表面は、水分の付着を抑制するための撥水性を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のヒータ装置。
8. 前記ヒータは、車両の室内に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のヒータ装置。
9. 前記車両は、ハンドルを支持するためのステアリングコラムを有しており、前記ヒータは、前記ステアリングコラムの下面に設置されていることを特徴とする請求項８に記載のヒータ装置。
10. 前記抑制制御部により、前記ヒータの表面に付着している水分の沸騰および／または蒸発は、利用者によって知覚されないように抑制されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載のヒータ装置。

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