JP6919605B2 - ヒータ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、通電により輻射熱を発生するヒータ装置に関するものである。
従来、ヒータ装置では、物体が当該ヒータ装置に接触又は近接した事を検出部が検出した場合には、発熱部へのヒータ出力を低下又は停止して、接触又近接した物体の温度上昇を抑えることを狙いとしているものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2014−190674号公報
しかしながら、上記特許文献1には、発熱部の温度を検知してこの検知した温度を基に、発熱部へのヒータ出力を調整するための温度センサの言及はなく、温度センサの設置を前提とした、構成の検討が必要である。
本発明は上記点に鑑みて、温度センサを適切に設置して、物体の接触の検出を阻害することなく、発熱部を制御するようにしたヒータ装置を提供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に記載の発明では、ヒータ装置において、通電により熱を発生する発熱部(12)と、
発熱部からの熱を輻射する外表面(14a)と、
外表面に物体(5a)が接触したことを検出する検出部(13)と、
発熱部および外表面を結ぶ方向を第1方向(Z)としたとき、検出部の検出に基づいて外表面のうち検出部と第1方向にて重なる第1領域(14c)に物体が接触したか否かを判定し、第1領域に物体が接触したことを検出した場合には、発熱部への通電を停止する、或いは第1領域に物体が接触したことを検出していない場合に比べて発熱部への通電量を小さくする第1制御部(S210、S220)と、
第1方向に交差する方向を第2方向(X)としたとき、検出部に対して第2方向にオフセットして配置され、発熱部の温度を検出する温度センサ(15)と、
温度センサの検出温度に基づいて発熱部の温度を制御する第2制御部(S100、S110、S120、S130、S101、S121)と、
外表面のうち温度センサと第1方向にて重なる第2領域(14b)に物体が接触したか否かについて温度センサの検出温度に基づいて判定し、第2領域に物体が接触したと判定した場合には、第2領域に物体が接触していないと判定した場合に比べて発熱部への通電量を小さくする、或いは発熱部への通電を停止する第3制御部(S200、S220、S230、S221)と、
を備える。
以上により、請求項1に記載の発明によれば、第1領域に物体が接触したと判定した場合には、第1領域に物体が接触していないと判定した場合に比べて発熱部の発熱量を小さくする、或いは発熱部の発熱を停止することができる。
さらに、第2領域に物体が接触したと判定した場合には、第2領域に物体が接触していないと判定した場合に比べて発熱部の発熱量を小さくする、或いは発熱部の発熱を停止することができる。
これにより、第1領域および第2領域のうち一方の領域に物体が接触したとときには、第2領域に物体が接触していない場合に比べて発熱部の発熱量を小さくする、或いは発熱部の発熱を停止することができる。このため、温度センサが物体の接触の検出を阻害することを避けることができる。
さらに、請求項1に記載の発明によれば、温度センサは、検出部に対して第2方向にオフセットして配置されている。これにより、温度センサを検出部に対して第1方向に重なるように配置する場合に比べて、温度センサおよび発熱部の間の距離を短くすることができる。したがって、温度センサが発熱部の温度を精度よく検出することができる。このため、発熱部の温度を精度よく制御することができる。
以上により、温度センサを適切に設置して、物体の接触の検出を阻害することなく、発熱部を制御するようにしたヒータ装置を提供することができる。
これに加えて、請求項1に記載の発明によれば、温度センサは、検出部に対して第2方向にオフセットして配置されている。このため、ヒータ装置における外表面が温度センサによって凸凹になることはない。よって、ヒータ装置を外表面の見栄えを損ねることを抑制することができる。
請求項1に記載の発明によれば、検出部が発熱部に対して外表面の反対側に配置されている。このため、検出部が発熱部および外表面の間に配置される場合に比べて、発熱部および外表面の間の距離を短くすることができる。よって、発熱部から外表面に熱を良好に伝えることができる。これにより、外表面から多くの熱量を輻射することができる。このため、良好な暖房性能を確保することができる。
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。
本発明の第1実施形態におけるヒータ装置が自動車の車室内に設置された例を示す図である。 第1実施形態におけるヒータ装置の内部構成を厚み方向Zの乗員側から視た透視図である。 図2中III−III断面図である。 第1実施形態におけるヒータ装置の電気的構成を示すブロック図である。 図4の電子制御装置による温度制御処理を示すフローチャートである。 図4の電子制御装置による接触検知処理を示すフローチャートである。 第1実施形態において、横軸を時間として、縦軸を発熱部の温度、温度センサの検知温度、および発熱部の作動状態(すなわち、オン、オフ)を示すタイミングチャートである。 第1対比例におけるヒータ装置の断面構成を示し、かつ図2に対応した断面図である。 第2対比例におけるヒータ装置の断面構成を示し、かつ図2に対応した断面図である。 第3対比例におけるヒータ装置の断面構成を示し、かつ図2に対応した断面図である。 第2実施形態におけるヒータ装置の内部構成を厚み方向Zの乗員側から視た透視図である。 図11中XII−XII断面図である。 第3実施形態におけるヒータ装置の断面構成を示し、かつ図2に対応した断面図である。 第3実施形態において、縦軸を発熱部の温度、および温度センサの検知温度とし、横軸を時間とするタイミングチャートである。 第4実施形態におけるヒータ装置の断面構成を示し、かつ図2に対応した断面図である。 図15中の部位XVIの拡大図である。 第4実施形態におけるヒータ装置の電気的構成を示すブロック図である。 第5実施形態におけるヒータ装置の断面構成を示し、かつ図2に対応した断面図である。 第5実施形態におけるヒータ装置の電気的構成を示すブロック図である。 第5実施形態における電子制御装置による温度制御処理を示すフローチャートである。 第5実施形態における電子制御装置による接触検知処理を示すフローチャートである。 第5実施形態において、縦軸を温度とし、横軸を時間とし、発熱部の温度制御範囲ΔTW、および温度センサの検知温度T1、T2を示すタイミングチャートである。 第5実施形態において、縦軸を2つの温度センサの検知温度とし、横軸を時間とし、ヒータ装置への乗員の接触した場合の2つの温度センサの検知温度の変化を示すタイミングチャートである。 第6実施形態におけるヒータ装置の内部構成を厚み方向Zの乗員側から視た透視図である。 図24中XXV−XXV断面図である。
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、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本発明に係るヒータ装置の第1実施形態に関して、図1〜図10を用いて説明する。
図1において、本実施形態のヒータ装置1は、自動車の車室内を暖房する暖房装置の一部を構成している。ヒータ装置1は、自動車に搭載された電池、発電機などの電源から給電されて発熱する電気ヒータである。
本実施形態のヒータ装置1は、車室内のステアリング3を支持するステアリングコラム2の下面やインストルメントパネル4の下面に、乗員5の太腿、膝、脛等の脚部である対象物に対向するように設置されている。図1中の乗員5は運転座席6に着座した状態を示している。
ヒータ装置1は、電力が供給されると発熱する。ヒータ装置1は、その外表面14a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を放射する。
次に、図2および図3を用いて、ヒータ装置1の具体的な構成に関して説明する。図2および図3中において、ヒータ装置1は、Z方向を厚み方向とし、Z方向に直交するX方向とY方向とによって規定されるX−Y平面に沿って拡がる薄板状に形成されている。
ここで、Z方向は、ヒータ装置1において外表面14aと発熱部12とを結ぶ方向に相当している。以下説明の便宜上、Z方向のうち対象物である乗員の脚部側を乗員側とし、Z方向のうち乗員側に対して反対側を反乗員側とする。
ヒータ装置1は、Z方向から視て矩形状に形成されている。ヒータ装置1は、絶縁基部11、発熱部12、検出部13、絶縁層14、温度センサ15、および電極16a、16bを備える。
絶縁基部11は、例えば樹脂材料等の電気絶縁性材料によってX−Y平面に沿って拡がる薄膜状に形成されている。絶縁基部11は、温度センサ15、検出部13、および発熱部12を搭載してなる。発熱部12は、絶縁基部11のうちZ方向の乗員側に配置されている。発熱部12は、蛇行部12a、12bを備える。
蛇行部12a、12bは、それぞれ、線状に形成される発熱体を蛇行状に形成されている。蛇行部12a、12bは、X方向に間隔を開けて配置されている。蛇行部12a、12bは、連結部12cによって連結されている。連結部12cは、蛇行部12a、12bの間の領域うちY方向一方側(具体的には、図2中上側)に配置されている。
ここで、蛇行部12a、12bの間の領域のうち連結部12cに対してY方向他方側(具体的には、図2中下側)は、発熱部12が設けられていない領域として中間領域20が形成されている。
本実施形態の発熱部12は、絶縁基部11に対して蒸着や印刷等によって形成されている。発熱部12は、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によって形成されている。
検出部13は、Z方向において発熱部12に対して外表面14aと反対側に配置されている。すなわち、検出部13は、絶縁基部11のうちZ方向の反乗員側に配置されている。検出部13は、絶縁基部11に沿って薄膜状に形成されている。検出部13は、1対の電極と、1対の電極の間に挟まれる絶縁体とを備えるコンデンサを構成する。
本実子形態の検出部13は、その周囲に被検出対象(例えば、乗員の指5a)が近づいたことを静電容量の変化によって検出する静電容量型の近距離センサを構成する。検出部13は、絶縁基部11に対して蒸着や印刷等によって成形されている。
ここで、検出部13のうちX方向中間部には、Z方向反乗員側に開口した穴部13aが形成されている。つまり、絶縁基部11のうちZ方向の反乗員側において、X方向中間部には検出部13が形成されていない部位が穴部13aとして形成されていることになる。穴部13aは、中間領域20に対してZ方向に重なるように形成されている。
温度センサ15は、Z方向において発熱部12に対して外表面14aと反対側に配置されている。すなわち、温度センサ15は、絶縁基部11のうちZ方向の反乗員側に配置されている。温度センサ15は、X方法において検出部13に対してオフセットして配置されている。温度センサ15は、穴部13a内に配置されている。本実施形態の温度センサ15は、例えば、サーミスタが用いられる。
本実施形態の絶縁基部11は、温度センサ15および検出部13と、発熱部12との間に配置されている。
電極16a、16bは、絶縁基部11のうちZ方向の反乗員側に配置されている。電極16a、16bは、Z方向において中間領域20に重なるように配置されている。電極16a、16bは、銅等の導電性金属材料によって形成されている。
電極16a、16bは、絶縁基部11に対して蒸着や印刷等によって成形されているパターンである。電極16a、16bと温度センサ15とは、はんだ材によって接合されている。
ここで、電極16a、16bは、温度センサ15の電極(すなわち、温度センサ用電極)を構成するものである。電極16a、16bは、温度センサ15と絶縁基部11との間に配置されている。
電極16a、16bは、温度センサ15の検出信号を配線16c、16dを通して電子制御装置30に出力するための配線の一部を構成する。配線16c、16dは、絶縁基部11に対してZ方向半乗員側に配置されている。
ここで、配線16cは、電極16aに接続されている。配線16dは、電極16bに接続されている。配線16c、16dは、絶縁基部11に沿って薄膜状に形成されている。配線16c、16dは、銅等の導電性材料から構成されている。配線16c、16dは、蒸着や印刷等によって成形されているパターンである。
このように、絶縁基部11のうちZ方向乗員側の面に発熱部12が形成され、かつ絶縁基部11のうちZ方向反乗員側の面に温度センサ15の電極16a、16b、配線16c、16d、および検出部13が形成されている。
本実施形態では、絶縁基部11、発熱部12、温度センサ15の電極16a、16b、配線16c、16d、および検出部13が一体成型品を構成する。すなわち、発熱部12、温度センサ15の電極16a、16b、および検出部13が絶縁基部11に一体化された回路基板が構成されていることになる。
本実施形態では、絶縁基部11のうちX方向中間部で、かつY方向他方側(具体的には図2中下側)には、発熱部12および配線16c、16dを電子制御装置30に接続するためのコネクタ21が形成されている。
絶縁層14は、絶縁基部11、発熱部12、検出部13、温度センサ15、および電極16a、16bを周囲から覆うように薄膜状に形成されている。本実施形形態の絶縁層14は、電気絶縁性材料によって形成されている。絶縁層14のうちZ方向乗員側は、乗員5の太腿、膝、脛等の脚部である対象物に対向する外表面14aを形成する。
本実施形態の絶縁層14は、温度センサ15をZ方向反乗員側から覆うセンサカバー部14dを有している。
次に、図4を用いて、本実施形態のヒータ装置1の電気的構成に関して説明する。ヒータ装置1は、電子制御装置30、およびスイッチ31を備える。
電子制御装置30は、メモリやマイクロコンピュータによって構成され、メモリに予め記憶されているコンピュータプログラムにしたがって、後述する発熱部12の温度制御処理や接触制御処理を実行する。
電子制御装置30は、温度制御処理や接触制御処理を実行する際に、温度センサ15の検出値や検出部13の検出値に応じて、スイッチ31を介して発熱部12を制御する。
スイッチ31は、トランジスタやリレースイッチ等によって構成され、バッテリBaの正側電極と発熱部12との間を接続、或いは開放する。スイッチ31および発熱部12は、バッテリBaの正側電極とグランドとの間に直列接続されている。
電子制御装置30は、温度制御処理および接触制御処理を交互に実行する。以下、温度制御処理および接触制御処理を別々に説明する。
(温度制御処理)
電子制御装置30は、図5のフローチャートにしたがって、温度制御処理を実行する。
まず、ステップS100において、発熱部12の温度がA温度以下であるか否かについて温度センサ15の検出に応じて判定する。
このとき、発熱部12の温度がA温度以下であるとしてステップS100でYESと判定すると、ステップS110において、スイッチ31を制御してバッテリBaの正側電極と発熱部12との間を接続させる。すなわち、スイッチ31を介して発熱部12をオンさせることになる。
このため、バッテリBaから電流がスイッチ31、発熱部12の蛇行部12a、連結部12c、蛇行部12bを通してグランドに流れる。これに伴い、蛇行部12a、連結部12c、蛇行部12bから熱が発生される。
つまり、発熱部12は通電により発熱する。この発生した熱は、外表面14aから輻射熱として、乗員5の太腿、膝、脛等に輻射される。このとき、発熱部12による熱の発生に伴って、発熱部12の温度が上昇する。
次に、ステップS120において、発熱部12の温度がB温度以上であるか否かについて温度センサ15の検出に応じて判定する。B温度としては、A温度(<B温度)よりも高い温度が設定されている。
このとき、発熱部12の温度がB温度未満であるとしてステップS120でNOと判定すると、スイッチ31をオンさせたまま、ステップS100に戻る。
このとき、発熱部12の温度がA温度よりも高く、かつ発熱部12の温度がB温度未満である状態が継続されると、ステップS100のNO判定、およびステップS120のNO判定が繰り返される。このため、スイッチ31によってバッテリBaの正側電極と発熱部12との間が接続された状態が継続される。これにより、発熱部12に継続して通電されて発熱部12が継続して発熱する。
その後、発熱部12の温度がB温度以上になると、スイッチ31を制御してバッテリBaの正側電極と発熱部12との間を開放させる。すなわち、スイッチ31を介して発熱部12をオフさせることになる。
このため、バッテリBaからスイッチ31、発熱部12を通してグランドに電流が流れることが停止される。これに伴って、発熱部12から熱が発生されることが停止される。このため、外表面14aから輻射熱が輻射されることが停止される。これに伴い、発熱部12の温度は低下する。
このように発熱部12の温度に応じてスイッチ31をオン、オフさせることにより、発熱部12の通電を制御する。これに伴い、発熱部12から輻射熱を間欠的に発生させることになる。このことにより、発熱部12の温度を所定範囲に収束させることになる。
(接触制御処理)
電子制御装置30は、図6のフローチャートにしたがって、接触制御処理を実行する。
まず、ステップS200において、温度センサ15の検知温度が一定期間の間で一定温度Ta以上低下したか否かを判定する。つまり、温度センサ15の検知温度が急激に低下したか否かを判定することになる。
換言すれば、温度センサ15の検知温度が一定期間の間で低下した場合において、温度センサ15の最大検知温度T1と最小検知温度T2との差分である変化量ΔT(=T1−T2)が一定温度Ta以上であるか否かを判定する。
例えば、外表面14aのうちZ方向において穴部13aに重なる領域14bに乗員の指5aが接触すると、穴部13a内(例えば、温度センサ15)から外表面14aの領域14bを通して乗員の指5aに熱が移動する。領域14bは、外表面14aのうち温度センサ15がZ方向に重なる領域である。このため、領域14bに乗員の指5aが接触すると、温度センサ15の検知温度が急激に低下する(図7(b)参照)。
図7(b)は、縦軸を温度センサ15の検出温度とし、横軸を時間とし、外表面14aの領域14bに乗員の指5aが接触したときに、温度センサ15の検出温度が急激に低下したことを示している。
この際、一定期間の間における温度センサ15の検知温度の変化量ΔTが一定温度Ta以上となり、ステップS200において、YESと判定する。これに伴い、ステップS220において、スイッチ31を制御してバッテリBaの正側電極と発熱部12との間を開放させる。すなわち、スイッチ31を介して発熱部12をオフさせることになる。
このため、バッテリBaからスイッチ31、発熱部12を通してグランドに電流が流れることが停止される。これに伴って、発熱部12から熱が発生されることが停止される。このため、外表面14aから輻射熱が輻射されることが停止される。これに伴い、発熱部12の温度は低下する。
一方、下記の(a)(b)(c)のうちいずれか1つの場合には、ステップS200において、NOと判定する。
(a)温度センサ15の検知温度が一定期間の間で上昇した場合である。(b)温度センサ15の検知温度が一定期間の間で一定である場合である。(c)温度センサ15の検知温度が一定期間の間で低下し、かつ温度センサ15の変化量ΔTが一定温度Ta未満である場合である。
この場合には、ステップS210に進んで、外表面14aのうちZ方向において検出部13に重なる領域14cに乗員の指5aが接触(或いは、近接)したか否かについて検出部13の検出値に応じて、判定する。
ここで、外表面14aのうちZ方向において検出部13に重なる領域14cに乗員の指5aが接触(或いは近接)すると、検出部13の静電容量が急激に大きくなる。
そこで、本実施形態では、一定期間の間で検出部13の静電容量が所定値Cs以上、変化したか否かを判定する。
一定期間の間における検出部13の静電容量が所定値Cs以上、変化したとき、ステップS210でYESと判定する。
この場合、ステップS220において、スイッチ31を制御してバッテリBaの正側電極と発熱部12との間を開放させる。すなわち、スイッチ31を介して発熱部12をオフさせることになる。これにより、発熱部12の温度を低下させることができる(図7(a)(c)参照)。
ここで、ステップS210、S220は、特許請求の範囲における第1制御部を構成する。ステップS100、S110、S120、S130は、特許請求の範囲における第2制御部を構成する。ステップS200、S220は、特許請求の範囲における第3制御部を構成する。
なお、図7(a)は、縦軸を発熱部12の温度とし、横軸を時間とするタイミングチャートである。図7(c)は、縦軸を発熱部12の作動状態(具体的にはオン、オフ)とし、横軸を時間とするタイミングチャートである。
このように、外表面14aのうち検出部13に重なる領域14cに乗員の指5aが接触(或いは近接)したり、外表面14aのうち穴部13aに重なる領域14bに乗員の指5aが接触すると、ステップS220において、スイッチ31を介して発熱部12をオフさせる。
一方、外表面14aのうち検出部13に重なる部位から乗員の指5aが離れているときには、検出部13の静電容量の変化量が所定値Cs未満となる。このため、ステップS210でNOと判定して、接触検知処理を終了する。
以上説明した本実施形態によれば、ヒータ装置1は、通電によって輻射熱を発生させる発熱部12と、発熱部12からの輻射熱を使用者に向けて輻射する外表面14aと、を備える。発熱部12および外表面14aを結ぶ方向をZ方向(すなわち、第1方向)とする。
ヒータ装置1は、発熱部12に対して外表面14aの反対側に配置されて、外表面14aのうち検出部13自体とZ方向にて重なる領域14cに被検出対象としての乗員の指5aが接触したことを検出する検出部13と電子制御装置30とを備える。
電子制御装置30は、検出部13の検出信号に基づいて、乗員の指5aが領域14cに接触したことを判定したときには、発熱部12への通電を停止する(ステップS210)。
ヒータ装置1は、Z方向に交差する方向をY方向、X方向としたとき、発熱部12に対して外表面14aの反対側で、かつ検出部13に対してX方向にオフセットして配置され、発熱部12の温度を検出する温度センサ15を備える。電子制御装置30は、温度センサ15の検出温度に基づいて発熱部12の温度を制御する(ステップS100〜ステップS130)。
発熱部12の蛇行部12a、12bの間の領域のうち連結部12cに対してX方向他方側の領域を中間領域20とする。温度センサ15は、中間領域20に対してZ方向にて重なるように配置されている。
電子制御装置30は、外表面14aのうち温度センサ15がZ方向にて重なる領域14bに乗員の指5aが接触したか否かについて温度センサ15の検出温度に基づいて判定する。
電子制御装置30は、領域14bに被検出対象が接触したと判定した場合には、発熱部12への通電を停止する(ステップS200)。
ここで、出願人は、上述の特許文献1をベースに、温度センサ15の設置を(d)(e)(f)のように検討した。
(d)図8のように、Z方向の乗員側に検出部13を配置し、検出部13に対してZ方向の反乗員側に発熱部12を設置した場合、発熱部12からの輻射熱が伝わる乗員側の外表面14aまでの間に検出部13が介在する事で、温度低下があり暖房性能が低下する。
図8においては、発熱部12に対してZ方向の反乗員側に温度センサ15が配置されている。このため、温度センサ15によって発熱部12の温度を精度よく検出することができる。よって、発熱部12の温度制御性を良好に確保することができる。これに加えて、温度センサ15の配置によって良好な見栄えを確保することができる。
(e)図9は、発熱部12に対してZ方向の乗員側に温度センサ15を設置したものである。この場合、温度センサ15によって発熱部12の温度を精度よく検出することができる。よって、発熱部12の温度制御性を良好に確保することができるものの、温度センサ15の厚みにより、外表面14a側の凹凸により見栄えが悪化する。
図9では、発熱部12が外表面14aに対してZ方向の反乗員側に絶縁層14を介して配置されている。このため、発熱部12と外表面14aとの間の距離を短くすることができる。よって、温度低下が抑制されるため、良好な暖房性能が確保される。
(f)図10は、発熱部12に対してZ方向の反乗員側に検出部13と温度センサ15を設置したものであるが、発熱部12と温度センサ15間に検出部13が介在する事で、温度センサ15による発熱部12の検知温度が実温度と乖離する事で、温度制御性における精度が確保できない。
図10では、発熱部12が外表面14aに対してZ方向の反乗員側に絶縁層14を介して配置されている。このため、上述の(e)と同様に、良好な暖房性能が確保される。
これらより、図8〜図10の構成では、発熱部12の全領域において、被検出対象の接触を検出する事を阻害せず、温度制御性、暖房性能、見栄えを同時に満たすことは困難である。
これに対して、本実施形態では、発熱部12が外表面14aに対してZ方向の反乗員側に絶縁層14を介して配置されている。このため、発熱部12と外表面14aとの間の距離を短くすることができる。よって、発熱部12からの熱を外表面14aに良好に伝えることができる。このため、外表面14aから輻射される輻射熱の熱量を確保することができる。このため、良好な暖房性能が確保される。
これに加えて、本実施形態では、発熱部12に対してZ方向反乗員側に検出部13が配置されている。検出部13の穴部13a内(すなわち、検出部13が配置されていない領域)に温度センサ15が配置されている。
ここで、本実施形態では、発熱部12および温度センサ15の間の距離を短くすることができるので、発熱部12の温度を精度よく検出することができる。よって、発熱部12の温度制御性を良好に確保することができる。
さらに、本実施形態では、発熱部12に対してZ方向の反乗員側に温度センサ15が配置されているので、外表面14a側が温度センサ15によって凸凹になることはない。このため、ヒータ装置1の外表面14aをZ方向乗員側から視た際に、良好な見栄えを確保することができる。
以上により、本実施形態によれば、温度センサ15が適切に設置されて、被検出対象の接触または近接の検出を阻害することなく、温度制御性、性能、見栄えを全て満たしたヒータ装置1を提供することができる。
本実施形態の絶縁基部11、発熱部12、温度センサ15の電極16a、16b、および検出部13が一体成型品を構成する。このため、絶縁基部11、発熱部12、温度センサ15の電極16a、16b、および検出部13を別々の部品で構成する場合に比べて、部品点数を減らすことができるので、製造コストを下げることができる。
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、発熱部12の蛇行部12a、12bの間の中間領域20に対してZ方向に重なるように温度センサ15を配置した例について説明したが、これに代えて、次のように温度センサ15を配置した本第2実施形態について図11を参照して説明する。
すなわち、本実施形態のヒータ装置1では、発熱部12に対してZ方向に重なるように温度センサ15が配置されている。このため、上記第1実施形態に比べて、発熱部12および温度センサ15の間の距離を短くすることができる。したがって、温度センサ15によって発熱部12の温度を精度よく検出することができる。これにより、電子制御装置30により発熱部12の温度を高精度に制御することができる。
本実施形態の発熱部12は、1つの蛇行部によって構成されている。
(第3実施形態)
上記第1、第2実施形態では、絶縁層14において温度センサ15をZ方向反乗員側から覆うセンサカバー部14dを形成した例を説明したが、これに代えて、センサカバー部14dを削除した本第3実施形態について図13を用いて説明する。
本実施形態のヒータ装置1では、図2中のセンサカバー部14dが削除されている。このため、図13に示すように、温度センサ15はZ方向反乗員側に露出するように絶縁層14が形成されている。
この場合、ヒータ装置1の穴部13a内(すなわち、温度センサ15の周囲)の熱容量が上記第1実施形態に比べて小さくなる。このため、外表面14aのうち穴部13aに重なる領域14bに乗員の指5aが接触すると、外表面14aの領域14bから短時間で乗員の指5aに熱が大量に移動する。
これにより、図14中のグラフKa、Kbに示すように、温度センサ15の検知温度が上記第1実施形態に比べて短時間で大きく低下する。したがって、外表面14aのうち領域14bに乗員の指5aが接触することを検出する感度を高めることができる。
ここで、図14中のグラフKa、Kbは、外表面14aの領域14bに乗員の指5aが接触した以降における、温度センサ15の検知温度の変化を示す。グラフKaは、センサカバー部14dを設けた場合の温度センサ15の検知温度を示す。グラフKbは、センサカバー部14dを設けていない場合の温度センサ15の検知温度を示す。
(第4実施形態)
上記第1〜第3実施形態では、静電容量の変化によって被検出対象の接触・近接を検出する検出部13を用いた例を説明したが、これに代えて、スイッチのオン、オフによって被検出対象の接触、非接触を検出する検出部13を用いた本第4実施形態について説明する。
図15、図16に本実施形態のヒータ装置1の検出部13の具体的な構成を示す。本実施形態の検出部13は、固定基板130、固定接点131、および可動接点132を備える。
可動接点132は、複数の分割可動接点132aを備える。複数の分割可動接点132aは、それぞれ、絶縁基部11のうちZ方向反乗員側に配置されている。複数の分割可動接点132aは、それぞれ、絶縁基部11に沿ってX方向、およびY方向に沿って並べられている。
複数の分割可動接点132aは、それぞれ、検出電極部133に半田によって接合されている。検出電極部133は、絶縁基部11のうちZ方向反乗員側に配置されている。検出電極部133は、検出部13の検出信号を電子制御装置30に出力するための配線の一部を構成する検出部用電極である。
検出電極部133は、銅等の導電性の金属材料によって絶縁基部11に沿うように薄膜状に形成されている。検出電極部133は、絶縁基部11に対して蒸着や印刷等によって形成されているパターンである。
本実施形態では、絶縁基部11、発熱部12、温度センサ15の電極16a、16b、および検出電極部133が一体成型品を構成する。すなわち、発熱部12、温度センサ15の電極16a、16b、および検出電極部133が絶縁基部11に一体化された回路基板が構成されていることになる。
固定基板130は、絶縁基部11に対してZ方向反乗員側に間隔を開けて配置されている。固定基板130は、電気絶縁性材料によって絶縁基部11に沿うように薄膜状に形成されている。
固定接点131は、複数の分割固定電極部131aを備える。複数の分割固定電極部131aは、それぞれ固定基板130のうちZ方向乗員側に配置されている。複数の分割固定電極部131aは、それぞれ、固定基板130に支持されている。複数の分割固定電極部131aは、複数の分割可動接点132aのうち対応する分割可動接点132aに対して間隔を開けて対向するように並べられている。
本実施形態の固定接点131(具体的には、複数の分割固定電極部131a)と、可動接点132(具体的には、複数の分割可動接点132a)とは、外表面14aへの乗員5の指5aの接触の有無によってオン、オフするスイッチを構成する(図17参照)。固定基板130および絶縁基部11の間に間隔が形成されるように固定基板130および絶縁基部11が絶縁層14によって支持されている。
本実施形態の固定基板130には、温度センサ15を収納する貫通穴134が設けられている。このため、後述するように、ヒータ装置1の外表面14aに乗員5の指5aが触れて、絶縁層14が絶縁基部11とともに弾性変形した際に、温度センサ15が固定基板130に干渉することを未然に防止することができる。
このように構成される本実施形態のヒータ装置1では、外表面14aのうち領域14cに乗員5が触れていないときには、複数の分割固定電極部131aと複数の分割可動接点132aとの間の間隔が開けられている。このことにより、スイッチとしての検出部13がオフされることになる。
一方、ヒータ装置1の外表面14aのうち領域14cから乗員5の指5aが触れると、乗員5の指5aから力が外表面14a、および発熱部12を通して絶縁基部11に伝わる。これに伴い、絶縁基部11が弾性変形する。このため、複数の分割可動接点132aのうちいずれか分割可動接点132aが、Z方向反乗員側に変位して、複数の分割固定電極部131aのうち対応する分割固定電極部131aに接触する。このことにより、スイッチとしての検出部13がオンされることになる。
次に、外表面14aのうち領域14cから乗員5の指5aが離れると、乗員5の指5aからの力が絶縁基部11に伝わることが停止される。これに伴い、絶縁基部11の弾性変形が戻る。このため、複数の分割可動接点132aのうちいずれか分割可動接点132aが、Z方向乗員側に変位する。このため、複数の分割固定電極部131aと複数の分割可動接点132aとの間の間隔が開けられている。このことにより、スイッチとしての検出部13がオフされることになる。
以上により、外表面14aのうち領域14cに乗員5の指5aが触れているか否かによって、オン、オフするスイッチとしての検出部13が構成されることになる。
以上説明した本実施形態によれば、検出部13は、乗員5による外表面14aへの接触、非接触によってオン、オフするスイッチを構成する。このため、電子制御装置30は、検出部13のオン、オフによって乗員5による外表面14aへの接触、非接触を検出することができる。
本実施形態の絶縁基部11、発熱部12、温度センサ15の電極16a、16b、および検出電極部133が一体成型品を構成する。このため、絶縁基部11、発熱部12、温度センサ15の電極16a、16b、および検出電極部133を別々の部品で構成する場合に比べて、部品点数を減らすことができるので、製造コストを下げることができる。
(第5実施形態)
上記第1〜第4実施形態では、1つの発熱部12に対して1つの温度センサ15を用いた例について説明したが、これに代えて、1つの発熱部12に対して2つの以上の温度センサ15を用いた本第5実施形態について図17〜図23を用いて説明する。
本実施形態のヒータ装置1の2つの温度センサ15は、それぞれ、絶縁基部11および発熱部12に対してZ方向反乗員側に配置されている。2つの温度センサ15は、それぞれ、発熱部12に対して外表面14aと反対側に配置され、かつ検出部13に対してX方向にオフセットされている。2つの温度センサ15は、それぞれ、絶縁基部11に支持されている。
本実施形態の検出部13には、Z方向反乗員側に開口した2つの穴部13aが設けられている。すなわち、2つの穴部13aのそれぞれの内側には、検出部13が形成されていないことになる。
2つの温度センサ15のうち一方の温度センサ15は、2つの穴部13aのうち一方の穴部13aに収納され、他方の温度センサ15は、2つの穴部13aのうち一方の穴部13a以外の穴部13aに収納されている。
このため、2つの温度センサ15は、検出部13に対してX方向およびY方向にオフセットして配置されていることになる。本実施形形態では、外表面14aのうち2つの穴部13aのそれぞれに重なる2つの領域14bが形成されることになる。
このことにより、2つの温度センサ15は、検出部13に対してX方向においてオフセットして配置されることになる。
本実施形態のヒータ装置1は、上記第3実施形態のヒータ装置1において、1つの温度センサ15に代えて2つの温度センサ15を設けた構成になっている。このため、本実施形態のヒータ装置のうち12つの温度センサ15以外の他の構成は、上記第3実施形態と実質的に同じであるため、その説明を省略する。
このように構成される本実施形態のヒータ装置1の作動について説明する。
本実施形態の電子制御装置30は、温度制御処理および接触制御処理を交互に実行する。以下、温度制御処理および接触制御処理を別々に説明する。
(温度制御処理)
電子制御装置30は、図5に代わる図20のフローチャートにしたがって、温度制御処理を実行する。
まず、ステップS101において、2つの温度センサ15の検出温度のうち高い検出温度(以下、MAX値という)がA温度以下であるか否かについて2つの温度センサ15の検出に応じて判定する。
このとき、MAX値がA温度以下であるとしてステップS101でYESと判定すると、ステップS110において、スイッチ31を制御してバッテリBaの正側電極と発熱部12との間を接続させる。すなわち、スイッチ31を介して発熱部12をオンさせることになる。
このため、バッテリBaから電流がスイッチ31、発熱部12を通してグランドに流れる。これに伴い、発熱部12から熱が発生される。この熱は、外表面14aから輻射熱として乗員5の太腿、膝、脛等に輻射される。これに伴い、発熱部12の温度は上昇する。
次に、ステップS121において、MAX値がB温度以上であるか否かについて2つの温度センサ15の検出に応じて判定する。B温度としては、A温度よりも高い温度が設定されている。
このとき、MAX値がB温度未満であるとしてステップS120でNOと判定すると、スイッチ31をオンさせたまま、ステップS101に戻る。
このとき、MAX値がA温度よりも高く、かつ発熱部12の温度がB温度未満である状態が継続されると、ステップS100のNO判定、およびステップS120のNO判定が繰り返される。このため、スイッチ31がバッテリBaの正側電極と発熱部12との間を接続した状態が継続されることになる。これにより、発熱部12に継続して通電されて発熱部12が継続して発熱する。
その後、MAX値がB温度以上になると、スイッチ31を制御してバッテリBaの正側電極と発熱部12との間を開放させる。すなわち、スイッチ31を介して発熱部12をオフさせることになる。
このため、バッテリBaからスイッチ31、発熱部12を通してグランドに電流が流れることが停止される。これに伴って、発熱部12から射熱が発生されることが停止される。これに伴い、発熱部12の温度は低下する。
このように2つの温度センサ15の検出温度のうち高い検出温度を発熱部12の代表温度としてスイッチ31をオン、オフさせることにより、発熱部12の通電を制御する。
一方、電子制御装置30が2つの温度センサ15の検出温度のうち低い検出温度を発熱部12の代表温度として発熱部12を制御すると、次のような問題が生じる。
すなわち、説明の便宜上、2つの温度センサ15のうち低い検出温度を検出する温度センサを低温検出温度センサとする。すると、ヒータ装置1の使用状況や外部環境によって外表面14aに温度ムラが生じる場合、発熱部12のうち低温度検出温度センサによって温度が検出される領域以外の他の領域の実際の温度が上昇される。
このことにより、発熱部12のうち一部の領域の実際の温度が規定温度を超えることになる。
これに対して、本実施形態によれば、電子制御装置30は、2つの温度センサ15の検出温度のうち高い検出温度を発熱部12の代表温度としてスイッチ31をオン、オフさせることにより、発熱部12を制御する。
このため、発熱部12の実際の温度を温度制御範囲ΔTW(図22参照)内に収束させて、発熱部12の実際の温度が規定温度以上になることを防ぐことが可能になる。これにより、発熱部12において、規定温度を超えた高温化による熱的な不快感を乗員に与えることを未然に防ぐことができる。
(接触制御処理)
電子制御装置30は、図6に代わる図21のフローチャートにしたがって、接触制御処理を実行する。
まず、ステップS230において、2つの温度センサ15の検知温度の温度差(以下、検知温度差という)が一定温度Tb以上であるか否かを判定する。
例えば、外表面14aのうち2つの領域14bのうち、一方の領域14bに乗員の指5aが接触すると、外表面14aの領域14bから乗員の指5aに熱が移動する。この場合、上記一方の領域14bに対してZ方向に重なる温度センサ15から熱が外表面14aの領域14bを通して乗員の指5aに熱が移動することになる。このため、上記一方の領域14bに対してZ方向に重なる温度センサ15の検知温度が急激に低下する。
このとき、2つの領域14bのうち、上記一方の領域14b以外の他方の領域14bには、乗員の指5aが接触されていない。このため、他方の領域14bに対してZ方向に重なる温度センサ15の検知温度は、乗員の指5aの影響を受けない。
これにより、検知温度差が一定温度Tb以上となるので、ステップS230において、YESと判定する。これに伴い、ステップS221において、スイッチ31を制御してバッテリBaの正側電極と発熱部12との間を開放させる。すなわち、スイッチ31を介して発熱部12をオフさせることになる。
このため、バッテリBaからスイッチ31、発熱部12を通してグランドに電流が流れることが停止される。これに伴って、発熱部12から熱が発生されることが停止される。これに伴い、発熱部12の温度は低下する。
次に、ステップ240において、検知温度差が一定温度Tb以上となる状態が一定時間Tw以上継続するか否かを判定する。
このとき、検知温度差が一定温度Tb以上となる状態が一定時間Tw以上継続したときには、ステップ240において、ヒータ装置1に故障が生じているとして、NOと判定する。これに伴い、ステップS250に進んで、ヒータ装置1の作動を停止する。これに加えて、ヒータ装置1に故障が生じた旨をメモリに記憶させる。
一方、検知温度差が継続して一定温度Tb以上となる継続時間が一定時間Tw未満であるときには、ステップ240において、ヒータ装置1に故障が生じていないとして、YESと判定する。これに伴い、ステップS230に戻る。
また、外表面14aのうち2つの領域14bに対して乗員の指5aが接触していない場合には、2つの温度センサ15の検知温度は、それぞれ、乗員の指5aの影響を受けない。このため、2つの温度センサ15の検知温度差が一定温度Tb未満となる。これに伴い、ステップ230においてNOと判定される。これに伴い、ステップS210に移行する。
このとき、検出部13の検出値に応じて外表面14aのうち検出部13に重なる領域14cに乗員の指5aが接触(或いは、近接)したとして、ステップS210でYESと判定したときには、ステップS220において、スイッチ31を制御してバッテリBaの正側電極と発熱部12との間を開放させる。
すなわち、スイッチ31を介して発熱部12をオフさせることになる。これにより、発熱部12の温度を低下させることができる。これに伴い、ステップS230に戻る。
なお、ステップS101、S110、S121、S1130は、特許請求の範囲における第3制御部を構成する。ステップS230、S221は、特許請求の範囲における第3制御部を構成する。
以上説明した本実施形態によれば、電子制御装置30は、2つの温度センサ15の検知温度の検知温度差が一定温度Tb以上であるか否かを判定することにより、外表面14aの領域14bに乗員の指5aが触れたか否かを判定する。このため、これにより、第2領域14Bに乗員の指5aが接触したか否かについて高精度に判定することができる。
(第6実施形態)
上記第1〜第5実施形態では、絶縁基部11のうちZ方向乗員側およびZ方向反乗員側の両面に、発熱部12、温度センサ15の電極16a、16b、配線16c、16d、および検出部13を形成した例について説明した。
これに代えて、絶縁基部11のうちZ方向反乗員側の片面に、発熱部12、温度センサ15の電極16a、16b、配線16c、16d、および検出部13を形成した本第6実施形態について図24、図25を参照して説明する
図24、図25において、図2、図3と同一符号は、同一のものを示し、その説明を省略する。
本実施形態と上記第1実施形態とは、発熱部12、温度センサ15の電極16a、16b、配線16c、16d、および検出部13の位置が主に相違する。
本実施形態では、発熱部12、検出部13、温度センサ15の電極16a、16b、および配線16c、16dは、同一層に配置されている。発熱部12、検出部13、温度センサ15の電極16a、16b、および配線16c、16dは、それぞれ、X方向およびY方向にオフセットして配置されている。
本実施形態の絶縁層14は、絶縁基部11に対してZ方向反乗員側に配置されている。絶縁層14は、発熱部12、検出部13、温度センサ15の電極16a、16b、および配線16c、16dをZ方向反乗員側から覆うように形成されている。
本実施形態では、絶縁層14のうちX方向中間部には、Z方向反乗員側に開口した穴部13aが形成されている。穴部13aは、検出部13が形成されていない部位として絶縁基部11に対してZ方向反乗員側に形成されている。穴部13a内には、温度センサ15が配置されている。すなわち、温度センサ15は、発熱部12、および検出部13に対してX方向およびY方向にオフセットして配置されている。
本実施形態の検出部13は、発熱部12に沿うように蛇行するように形成されている。
検出部13は、1対の電極の間に挟まれる絶縁体とを備えるコンデンサを構成する。すなわち、検出部13は、その周囲に被検出対象(例えば、乗員の指5a)が近づいたことを静電容量の変化によって検出する静電容量型の近距離センサを構成することになる。
本実施形態の外表面14aは、絶縁層14のうちZ方向乗員側ではなく、絶縁基部11に対してZ方向乗員側に形成されている。すなわち、外表面14aは、絶縁基部11のうちZ方向乗員側の面によって構成されている。
さらに、絶縁基部11のうちZ方向反乗員側(すなわち、厚み方向一方側)に、温度センサ15、検出部13、および発熱部12が配置されている。
このように構成される本実施形態では、電子制御装置30は、上記第1実施形態と同様に、接触制御処理を実行する。
すなわち、外表面14aのうちZ方向において穴部13aに重なる領域14bに乗員の指5aが接触すると、温度センサ15の検知温度が急激に低下する。このため、ステップS200でYESと判定して、ステップS220に移行して、スイッチ31を介して発熱部12をオフさせることになる。
一方、検出部13の検出値に応じて、外表面14aのうちZ方向において検出部13に重なる領域14cに乗員の指5aが接触(或いは、近接)したとしてステップS210でYESと判定すると、ステップS220において、スイッチ31を介して発熱部12をオフさせる。
このように外表面14aのうち領域14b、或いは領域14cに乗員の指5aが接触すると、電子制御装置30は、スイッチ31を介して発熱部12をオフさせる。
さらに、本実施形態の電子制御装置30は、上記第1実施形態と同様に、温度制御処理を実行する。この温度制御処理の説明は省略する。
以上説明した本実施形態によれば、発熱部12が外表面14aに対してZ方向の反乗員側に配置されている。このため、発熱部12と外表面14aとの間の距離を短くすることができる。よって、発熱部12からの熱を外表面14aに良好に伝えることができる。このため、外表面14aから輻射される輻射熱の熱量を確保することができる。このため、良好な暖房性能が確保される。
本実施形態では、絶縁基部11のうちZ方向反乗員側に発熱部12と温度センサ15とが配置されている。このため、発熱部12および温度センサ15の間の距離を短くすることができるので、発熱部12の温度を精度よく検出することができる。よって、発熱部12の温度制御性を良好に確保することができる。
さらに、本実施形態では、外表面14aに対してZ方向の反乗員側に温度センサ15が配置されているので、外表面14a側が温度センサ15によって凸凹になることはない。このため、ヒータ装置1の外表面14aをZ方向乗員側から視た際に、良好な見栄えを確保することができる。
以上により、本実施形態によれば、温度センサ15が適切に設置されて、被検出対象の接触または近接の検出を阻害することなく、温度制御性、性能、見栄えを全て満たしたヒータ装置1を提供することができる。
本実施形態では、発熱部12、検出部13、温度センサ15の電極16a、16b、および配線16c、16dは、同一層に配置されている。このため、ヒータ装置1のZ方向寸法を小さくすることができる。
(他の実施形態)
(1)上記第1〜第4実施形態では、外表面14aのうち検出部13がZ方向に重なる領域14cに乗員の指5aが接触(或いは、近接)した場合には、発熱部12への通電を停止した例について説明したが、これに限らず、次のようにしてもよい。
すなわち、電子制御装置30は、乗員の指5aが領域14cに接触(或いは、近接)した場合には、スイッチ31をスイッチング制御して、乗員の指5aが領域14cに接触(或いは、近接)したことを検出していない場合に比べてバッテリBaから発熱部12に流れる電流(すなわち、通電量)を小さくしてもよい。
(2)上記第1〜第4実施形態では、外表面14aのうち温度センサ15がZ方向に重なる領域14bに乗員の指5aが接触した場合には、発熱部12への通電を停止した例について説明したが、これに限らず、次のようにしてもよい。
すなわち、電子制御装置30は、乗員の指5aが領域14bに接触した場合には、スイッチ31をスイッチング制御して、乗員の指5aが領域14bに接触したことを検出していない場合に比べてバッテリBaから発熱部12に流れる電流(すなわち、通電量)を小さくしてもよい。
(3)上記第5実施形態では、電子制御装置30は、2つの温度センサ15の検出温度のうち高い検知温度を代表温度として発熱部12の温度を制御した例について説明したが、これに代えて、次のようにしおてもよい。
すなわち、1つの発熱部12に対して3つ以上の温度センサ15を採用し、電子制御装置30は、3つ以上の温度センサ15の検出温度のうち最も高い検知温度を代表温度として発熱部12の温度を制御する。
さらに、電子制御装置30は、3つ以上の温度センサ15の検出温度のうち最も高い検知温度と最も低い検知温度との温度差を検知温度差として求め、この求めた検知温度差が一定温度Tb以上であるか否かを判定する。
ここで、電子制御装置30は、検知温度差が一定温度Tb以上であるか否かを判定することにより、外表面14aの領域14bに乗員の指5aが触れたか否かを判定する。
(4)上記第1〜第4実施形態では、温度センサ15の検出温度と閾値(すなわち、A温度、B温度)との比較に応じてスイッチ31をオン、オフして発熱部12の温度を制御した例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。
すなわち、温度センサ15の検出温度と閾値(すなわち、A温度、B温度)との比較に応じて、スイッチ31をスイッチング制御して発熱部12の温度を制御する。
具体的には、スイッチ31のオン期間Tonとスイッチ31のオフ期間Toffの比率を示すデューテイ比を温度センサ15の検出温度と閾値(すなわち、A温度、B温度)との比較に応じて制御する。このため、発熱部12に流れる平均電流を制御して発熱部12の発熱量を制御する。デューテイ比は、Ton/(Ton+Toff)によって設定されている。
(5)上記第6実施形態では、検出部13は、その周囲に被検出対象が近づいたことを静電容量の変化によって検出する静電容量型の近距離センサを構成した例について説明した。しかし、これに代えて、上記第6実施形態において、上記第4実施形態と同様に、被検出対象の接触、非接触をスイッチのオン、オフによって検出する検出部13を構成してもよい。
(6)上記第6実施形態では、絶縁基部11のうちZ方向乗員側の面によって外表面14aを構成した例について説明したが、これに代えて、絶縁基部11のうちZ方向乗員側に絶縁層を形成し、この形成される絶縁層によって外表面14aを構成してもよい。
(7)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形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
(まとめ)
上記第1〜第5実施形態、および他の実施形態の一部または全部に記載された第1の観点によれば、ヒータ装置は、通電により熱を発生する発熱部と、発熱部からの熱を輻射する外表面と、外表面に物体が接触したことを検出する検出部とを備える。
ヒータ装置は、発熱部および外表面を結ぶ方向を第1方向としたとき、検出部の検出に基づいて外表面のうち検出部と第1方向にて重なる第1領域(14c)に物体が接触したか否かを判定する第1制御部を備える。第1制御部は、第1領域に物体が接触したことを検出した場合には、発熱部への通電を停止する、或いは第1領域に物体が接触したことを検出していない場合に比べて発熱部への通電量を小さくする。
ヒータ装置は、第1方向に交差する方向を第2方向としたとき、検出部に対して第2方向にオフセットして配置され、発熱部の温度を検出する温度センサと、温度センサの検出温度に基づいて発熱部の温度を制御する第2制御部とを備える。
ヒータ装置は、外表面のうち温度センサと第1方向にて重なる第2領域に物体が接触したか否かについて温度センサの検出温度に基づいて判定する第3制御部を備える。第3制御部は、第2領域に物体が接触したと判定した場合には、第2領域に物体が接触していないと判定した場合に比べて発熱部への通電量を小さくする、或いは発熱部への通電を停止する。
第2の観点によれば、検出部は、発熱部に対して外表面の反対側に配置されている。
第3の観点によれば、温度センサは、発熱部に対して第1方向にて重なるように配置されている。これにより、温度センサによって発熱部の温度を精度よく検出することができる。
第4の観点によれば、温度センサは、第1方向のうち外表面と反対側に露出している。このため、温度センサの周囲の熱容量が小さくなるため、温度センサの温度検出に基づいて、第2領域に物体が接触することを検出する感度を高めることができる。
第5の観点によれば、ヒータ装置は、第1制御部、第2制御部、および第3制御部を構成する電子制御装置と、電気絶縁性材料によって形成され、温度センサ、検出部、および発熱部を搭載する絶縁基部とを備える。
ヒータ装置は、温度センサの検出信号を電子制御装置に伝えるための温度センサ用電極部と、検出部の検出信号を電子制御装置に伝えるための検出部用電極部を備える。絶縁基部、発熱部、温度センサ用電極部、および検出部用電極部が一体成形品を構成している。
第6の観点によれば、検出部は、第1領域に物体が接触したときオンし、第1領域から物体が離れるとオフするスイッチを構成する。
第7の観点によれば、ヒータ装置は、第2制御部、第2制御部、および第3制御部を構成する電子制御装置と、電気絶縁性材料によって形成され、温度センサ、検出部、および発熱部を搭載する絶縁基部とを備える。
ヒータ装置は、温度センサの検出信号を電子制御装置に伝えるための温度センサ用電極部を備える。絶縁基部、発熱部、温度センサ用電極部、および検出部が一体成形品を構成している。
第8の観点によれば、検出部は、第1領域に物体が接触したことを静電容量の変化によって検出する。
第9の観点によれば、温度センサを第1温度センサとし、第1温度センサおよび検出部に対して第2方向にオフセットして配置され、発熱部の温度を検出する1つ以上の第2温度センサを備える。第3制御部は、第1温度センサの検出温度と第2温度センサの検出温度との温度差が閾値以上であるか否かを判定することにより、第2領域に物体が接触したか否かを判定する。これにより、第2領域に物体が接触したか否かについて高精度に判定することができる。
第10の観点によれば、絶縁基部は、温度センサおよび検出部と、発熱部との間に配置されている。
第11の観点によれば、絶縁基部は、薄膜状に形成されており、絶縁基部のうち厚み方向一方側に、温度センサ、検出部、および発熱部が配置されている。
1 ヒータ装置
11 絶縁基部
12 発熱部
13 検出部
14a 表面
15 温度センサ
16a、16b 電極
30 電子制御装置

Claims (11)

  1. 通電により熱を発生する発熱部(12)と、
    前記発熱部からの熱を輻射する外表面(14a)と、
    前記外表面に物体(5a)が接触したことを検出する検出部(13)と、
    前記発熱部および前記外表面を結ぶ方向を第1方向(Z)としたとき、前記検出部の検出に基づいて前記外表面のうち前記検出部と前記第1方向にて重なる第1領域(14c)に前記物体が接触したか否かを判定し、前記第1領域に前記物体が接触したことを検出した場合には、前記発熱部への通電を停止する、或いは前記第1領域に前記物体が接触したことを検出していない場合に比べて前記発熱部への通電量を小さくする第1制御部(S210、S220)と、
    前記第1方向に交差する方向を第2方向(X)としたとき、前記検出部に対して前記第2方向にオフセットして配置され、前記発熱部の温度を検出する温度センサ(15)と、
    前記温度センサの検出温度に基づいて前記発熱部の温度を制御する第2制御部(S100、S110、S120、S130、S101、S121)と、
    前記外表面のうち前記温度センサと前記第1方向にて重なる第2領域(14b)に前記物体が接触したか否かについて前記温度センサの検出温度に基づいて判定し、前記第2領域に前記物体が接触したと判定した場合には、前記第2領域に前記物体が接触していないと判定した場合に比べて前記発熱部への通電量を小さくする、或いは前記発熱部への通電を停止する第3制御部(S200、S220、S230、S221)と、
    を備えるヒータ装置。
  2. 前記検出部は、前記発熱部に対して前記外表面の反対側に配置されている請求項1に記載のヒータ装置。
  3. 前記温度センサは、前記発熱部に対して前記第1方向にて重なるように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. 前記温度センサは、前記第1方向のうち前記外表面と反対側に露出している請求項1ないし3のいずれか1つに記載のヒータ装置。
  5. 前記第1制御部、前記第2制御部、および前記第3制御部を構成する電子制御装置(30)と、
    電気絶縁性材料によって形成され、前記温度センサ、前記検出部、および前記発熱部を搭載してなる絶縁基部(11)と、
    前記温度センサの検出信号を前記電子制御装置に伝えるための温度センサ用電極部(16a、16b)と、
    前記検出部の検出信号を前記電子制御装置に伝えるための検出部用電極部(133)と、を備え、
    前記絶縁基部、前記発熱部、前記温度センサ用電極部、および前記検出部用電極部が一体成形品を構成している請求項1ないし4のいずれか1つに記載のヒータ装置。
  6. 前記検出部は、前記第1領域に前記物体が接触したときオンし、前記第1領域から前記物体が離れるとオフするスイッチを構成する請求項1ないし5のいずれか1つに記載のヒータ装置。
  7. 前記第2制御部、前記第2制御部、および前記第3制御部を構成する電子制御装置(30)と、
    電気絶縁性材料によって形成され、前記温度センサ、前記検出部、および前記発熱部を搭載してなる絶縁基部(11)と、
    前記温度センサの検出信号を前記電子制御装置に伝えるための温度センサ用電極部(16a、16b)と、備え、
    前記絶縁基部、前記発熱部、前記温度センサ用電極部、および前記検出部が一体成形品を構成している請求項1ないし3のいずれか1つに記載のヒータ装置。
  8. 前記検出部は、前記第1領域に前記物体が接触したことを静電容量の変化によって検出する請求項1ないし4、7のいずれか1つに記載のヒータ装置。
  9. 前記温度センサを第1温度センサとし、前記第1温度センサおよび前記検出部に対して前記第2方向にオフセットして配置され、前記発熱部の温度を検出する1つ以上の第2温度センサ(15)を備え、
    前記第3制御部は、前記第1温度センサの検出温度と前記第2温度センサの検出温度との温度差が閾値以上であるか否かを判定することにより、前記第2領域に前記物体が接触したか否かを判定する請求項1ないし8のいずれか1つに記載のヒータ装置。
  10. 前記絶縁基部は、前記温度センサおよび前記検出部と、前記発熱部との間に配置されている請求項5または7に記載のヒータ装置。
  11. 前記絶縁基部は、薄膜状に形成されており、
    前記絶縁基部のうち厚み方向一方側に、前記温度センサ、前記検出部、および前記発熱部が配置されている請求項5または7に記載のヒータ装置。
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