WO2019077974A1 - 面状発熱体及び信号機 - Google Patents

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WO2019077974A1
WO2019077974A1 PCT/JP2018/036405 JP2018036405W WO2019077974A1 WO 2019077974 A1 WO2019077974 A1 WO 2019077974A1 JP 2018036405 W JP2018036405 W JP 2018036405W WO 2019077974 A1 WO2019077974 A1 WO 2019077974A1
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WO
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electrode
heating element
planar heating
electrodes
application
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PCT/JP2018/036405
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English (en)
French (fr)
Inventor
成田　聡
龍雄 井上
Original Assignee
株式会社日本マイクロニクス
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/095—Traffic lights
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H05B3/03—Electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a planar heating element and a traffic light.
  • Patent Document 1 discloses a disk heater (planar heating element) that can be used as an electrode of a plasma processing apparatus.
  • the disk heater of Patent Document 1 includes a disk-shaped resistor, and a plurality of electrodes provided in contact with the peripheral end of one surface of the resistor and connected to an AC power supply.
  • Patent Document 1 discloses a disk heater having a configuration in which a three-phase alternating current power supply (a power supply for applying three-phase alternating current of three phases shifted to each other) to three electrodes is connected.
  • a three-phase alternating current power supply a power supply for applying three-phase alternating current of three phases shifted to each other
  • Patent Document 1 discloses a disk heater configured to apply a positive voltage and a negative voltage to opposing one of four electrodes. However, in such a configuration, current flows only in a narrow area from one electrode to one electrode, and uniform heat generation over a wide area of the resistor can not be expected.
  • the conventional planar heating element has not been able to reduce the heating nonuniformity at the time of heating a desired heating area
  • an object of this invention is to reduce the heating nonuniformity at the time of heating a desired heating area
  • the planar heating element according to the first aspect of the present invention comprises a film of a resistor, at least one of three or more electrodes disposed at different positions of the film, and plus applied.
  • a control unit configured to apply a positive voltage to the electrode and control a negative voltage to be applied to the negative application electrode, which is at least one of the electrodes other than the positive application electrode;
  • the arrangement of the plus application electrode and the minus application electrode may be three or more so that the electrodes become the electrodes and the voltages applied to at least two of the electrodes become the same potential. And switches to.
  • one or more positive application electrodes and two or more negative application electrodes or two or more positive application electrodes are provided by changing the polarity of the voltage applied to the three or more electrodes.
  • the arrangement of the plus application electrode and the minus application electrode is switched to three or more modes so that one negative application electrode is formed and the voltages applied to at least two of the electrodes have the same potential. That is, it is possible to expect uniform heat generation over a wide area while sequentially switching the arrangement of the strongly heated area and the weakly heated area. For this reason, the heating nonuniformity at the time of heating a desired heating area
  • a positive voltage is applied to a positive application electrode which is at least one of the electrodes, and a negative voltage is applied to a negative application electrode which is at least one of the electrodes other than the positive application electrode.
  • Doing is not limited to applying a positive voltage to the positive application electrode using a DC power supply and applying a negative voltage to the negative application electrode. This means including applying a positive voltage to the positive application electrode using an AC power supply and applying a negative voltage to the negative application electrode.
  • the same electric potential is the meaning also included when the electric potential is zero.
  • planar heating element according to the second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the film is a light transmitting film.
  • the film of the resistor is a transparent film that transmits light
  • the front side of the light emitting unit such as a lens of a traffic light or a lens of a car light It can be effectively heated.
  • snow, frost, and the like attached to the lens of the traffic light or the lens of the light of the car can be melted, and the deterioration of the performance of the light of the traffic light or the car can be suppressed.
  • planar heating element according to the third aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect, an adherent detection unit for detecting that the adherent adheres to the film.
  • the attached matter detection unit that detects that the attached matter is attached to the film since the attached matter detection unit that detects that the attached matter is attached to the film is provided, it is possible to control the application of the voltage to the electrode according to whether or not the attached matter is attached to the film. it can.
  • control unit performs on / off control of application of a voltage to the electrode according to the detection result of the attached matter detection unit. It is characterized by doing.
  • control unit controls the positive application electrode and the negative application according to the detection result of the extraneous substance detection unit. It is characterized in that switching control of the arrangement of the electrodes is performed.
  • heating nonuniformity can be reduced more effectively by performing switching control of arrangement
  • a planar heating element according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect, a temperature detection unit for detecting the temperature of the film is provided.
  • the temperature detection unit that detects the temperature of the film since the temperature detection unit that detects the temperature of the film is provided, it is possible to control the application of the voltage to the electrode so that the low temperature region can be intensively heated.
  • control unit performs on / off control of application of a voltage to the electrode according to the detection result of the temperature detection unit. It is characterized by
  • the on / off control of the application of the voltage to the electrode is performed according to the detection result of the temperature detection unit, thereby applying the voltage to the electrode and losing energy when the application of the voltage to the electrode is unnecessary. Can be suppressed.
  • planar heating element according to the eighth aspect of the present invention is the sixth or seventh aspect, wherein the control unit controls the positive application electrode and the negative application electrode according to the detection result of the temperature detection unit. Switching control of the arrangement of
  • heating nonuniformity can be reduced more effectively by performing switching control of arrangement
  • the planar heating element according to the ninth aspect of the present invention is, in any one of the first to eighth aspects, provided with a switch for turning on / off application of a voltage to the electrode, and the control unit is the switch And controlling the arrangement of the plus application electrode and the minus application electrode.
  • the switch for turning on / off the application of voltage to the electrode is provided, and the switch is controlled to switch the arrangement of the plus application electrode and the minus application electrode. It is easy.
  • a traffic signal according to a tenth aspect of the present invention includes a light emitting unit, and the planar heating element according to any one of the first to ninth aspects, wherein the planar heating element is connected to the light emitting section. It is characterized in that it is provided on the front side of the light emitting portion in the light emitting direction of the light to be emitted.
  • the area with snow, frost, or the like can be uniformly heated, and snow, frost, or the like can be effectively melted. Furthermore, adhesion of snow, frost, etc. can be suppressed by heating a planar heat generating body, before snow, frost, etc. get to the front side of a light emission part. For this reason, it can suppress that a snow, frost, etc. get to the front side of a light emission part, and the function of a signal falls.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a traffic light 101 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 (a) shows an overall view of the traffic light 101
  • FIG. 1 (b) shows a side sectional view of the internal configuration in the region X of FIG. 1 (a).
  • the planar heating element 1 of Examples 1 to 3 described later which can be used in the traffic light 101 of this embodiment, has a traffic light of another configuration, a car light, and the like. It can also be used as the roof of a house.
  • the traffic light 101 includes a plurality of light emitting units 102 (a blue light emitting unit 102a, a yellow light emitting unit 102b, a red light emitting unit 102c, and an arrow display light emitting unit 102d).
  • the lens 103 is provided on the front side of the light emitting unit 102 in the light emitting direction L of the light emitted from the light emitting unit 102, and the lens 103 has a planar shape described later in detail.
  • the heating element 1 is attached.
  • the traffic light 101 of the present embodiment includes the light emitting portion 102 and the planar heating element 1, and the planar heating element 1 emits light in the light emitting direction L of light emitted from the light emitting portion 102.
  • the traffic light 101 according to the present embodiment has an uneven area in which snow, frost, etc. is attached even if snow, frost, etc. are attached to the front side of the light emitting unit 102 (for example, the lens 103). It can be heated without heat, and snow and frost can be melted effectively.
  • the traffic light 101 is configured to be able to suppress deterioration of the signal function due to snow, frost, or the like attached to the front side of the light emitting unit 102.
  • a hood 104 is provided above the lens 103 so that snow and the like are not easily attached.
  • the configuration of the traffic light 101 and the type of the light emitting unit 102 are not particularly limited.
  • the light emitting unit 102 is an LED, the amount of heat is small, and generally, snow etc. easily adheres, so it is particularly effective to use the configuration of the present invention (configuration including the planar heating element 1 described below). Become.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the planar heating element 1 of the present embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing the planar heating element 1 of a present Example.
  • the planar heating element 1 of this example is an ITO film (transparent conductive film: film of indium tin oxide) which is a film 3 of a transparent disk-like resistor. And three electrodes 2 (a first electrode 2a, a second electrode 2b and a third electrode 2c) disposed at different positions of the film 3, respectively. Each electrode 2 is connected to the control unit 5 via a line 4 (see FIG. 7).
  • the planar heating element 1 of the present embodiment is provided with a transparent disk-shaped resistive film 3 that generates heat when a voltage is applied between the adjacent electrodes 2.
  • the film 3 is formed in a disk shape assuming use for the traffic light 101, depending on the shape of the traffic light 101 (lens 103), it is not limited to a disk and may be formed in a square shape. Moreover, it may be formed in the shape of a curved surface along the spherical convex surface of the lens 103 as well as on a plane.
  • the film 3 of the resistor may not be transparent as long as the planar heating element 1 is used for a portion which does not transmit light, such as a roof of a house.
  • the film 3 of the resistor in this embodiment is an ITO film, it is not limited to the ITO film, and may be a film formed of another material, or silver may be used as the ITO to adjust the resistance value. Or the like may be included.
  • the film 3 of the resistor as the planar heating element 1, it is possible to reduce the heating unevenness in the heating area.
  • a configuration in which the heating wire is disposed on the planar component can be used as the heating element that can be used for the planar heating element.
  • the heating unevenness becomes large in the heating wire portion and the gap portion between the heating wires, and snow, frost, etc. may remain in the gap portion.
  • FIG. 4 is a schematic view schematically showing a heating region (hereinafter referred to as heat distribution T) of the film 3 at a predetermined temperature or more in the planar heating element 1 of the present embodiment.
  • FIG. 4A shows a state where no voltage is applied to any of the first electrode 2a, the second electrode 2b, and the third electrode 2c.
  • FIG. 4B shows a state in which a plus voltage is applied to the first electrode 2a and a minus voltage is applied to the second electrode 2b and the third electrode 2c.
  • FIG. 4A shows a state where no voltage is applied to any of the first electrode 2a, the second electrode 2b, and the third electrode 2c.
  • FIG. 4B shows a state in which a plus voltage is applied to the first electrode 2a and a minus voltage is applied to the second electrode 2b and the third electrode 2c.
  • FIG. 4C shows a state in which a positive voltage is applied to the third electrode 2c and a negative voltage is applied to the first electrode 2a and the second electrode 2b.
  • FIG. 4D shows a state in which a plus voltage is applied to the second electrode 2b and a minus voltage is applied to the first electrode 2a and the third electrode 2c.
  • FIG. 4 (e) shows a state in which the states of FIG. 4 (b) to FIG. 4 (d) are combined.
  • 5 and 6 are schematic views showing the monitor image 201 of the heat distribution T of the planar heating element 1 of the present embodiment, and an image (high and low of temperature is shown by shading) taken with the thermographic camera. It represents. Among these, FIG. 5 is a view corresponding to FIG.
  • FIG. 7 is schematic which represents the structure and the connection sequence of the planar heating element 1 of a present Example.
  • FIG. 7 (a) is a diagram showing a connection sequence corresponding to FIG. 4 (b).
  • 7 (b) is a diagram showing a connection sequence corresponding to FIG. 4 (c).
  • FIG. 7 (c) is a diagram showing a connection sequence corresponding to FIG. 4 (d).
  • the planar heating element 1 of the present embodiment is, as shown in FIG. 7, a film 3 of a resistor, a first electrode 2 a, a second electrode 2 b, a third electrode 2 c, and a control unit 5.
  • a line 4a connecting the first electrode 2a and the control unit 5, a line 4b connecting the second electrode 2b and the control unit 5, and a line 4c connecting the third electrode 2c and the control unit 5 are provided.
  • the control unit 5 includes a power supply 6 (DC power supply 6) and a switch 7 (a switch 7a, a switch 7b, a switch 7c, a switch 7d, a switch 7e, and a switch 7f).
  • the control unit 5 is configured to be capable of applying a voltage to each electrode 2 at a predetermined timing by controlling the switches 7 on and off. Specifically, as shown in FIG. 4A, when the planar heating element 1 is not heated, all the switches 7 are turned off. When a positive voltage is applied to the first electrode 2a and a negative voltage is applied to the second electrode 2b and the third electrode 2c as shown in FIG. 4B, as shown in FIG. 7A. The switch 7a, the switch 7c and the switch 7e are turned on, and the switch 7b, the switch 7d and the switch 7f are turned off. When a positive voltage is applied to the third electrode 2c and a negative voltage is applied to the first electrode 2a and the second electrode 2b as shown in FIG.
  • FIG. 7B The switch 7b, the switch 7c and the switch 7f are turned on, and the switch 7a, the switch 7d and the switch 7e are turned off.
  • a positive voltage is applied to the second electrode 2b and a negative voltage is applied to the first electrode 2a and the third electrode 2c as shown in FIG. 4D, as shown in FIG. 7C.
  • the switch 7b, the switch 7d and the switch 7e are turned on, and the switch 7a, the switch 7c and the switch 7f are turned off.
  • FIG. 7 When the switch 7a, the switch 7c and the switch 7e are turned on and the switch 7b, the switch 7d and the switch 7f are turned off as shown in FIG. 7 (a), as shown in FIG. 4 (b) and FIG. A heat distribution T is formed in the membrane 3 of the resistor. Further, as shown in FIG. 7B, when the switch 7b, the switch 7c and the switch 7f are turned on and the switch 7a, the switch 7d and the switch 7e are turned off, the heat as shown in FIG. A distribution T is formed in the membrane 3 of the resistor. Further, as shown in FIG.
  • FIG. 7C when the switch 7b, the switch 7d and the switch 7e are turned on and the switch 7a, the switch 7c and the switch 7f are turned off, the heat as shown in FIG. A distribution T is formed in the membrane 3 of the resistor. And if heat distribution T represented by FIG.4 (b), FIG.4 (c), and FIG.4 (d) is added together, heat distribution T represented by FIG.4 (e) and FIG. The film 3 is formed. As is clear from the heat distribution T shown in FIG. 4 (e) and FIG. 6, the heat distribution T is such that the heated portion is spread over the entire disc-like resistor film 3.
  • the planar heating element 1 of the present embodiment is configured as shown in FIG. 7, and as shown in FIG.
  • two negative electrodes of the electrode 2 are applied.
  • the voltages of the electrodes 2 are at the same potential.
  • the second electrode 2b and the third electrode 2c have the same potential between 0 ms and 20 ms
  • the first electrode 2a and the second electrode 2b have the same potential between 20 ms and 40 ms, and 40 ms to 60 ms.
  • the first electrode 2a and the third electrode 2c have the same potential, and this is repeated.
  • the planar heating element 1 of the present embodiment is the film 3 of the resistor, one of the three electrodes 2 arranged at different positions of the film 3 and one of the electrodes 2.
  • a positive voltage to the positive application electrode two negative application electrodes other than the positive application electrode (for example, the first electrode 2a in FIG. 4B) of the electrodes 2 (for example, in FIG. 4B)
  • a control unit 5 that controls to apply a negative voltage to the second electrode 2b and the third electrode 2c.
  • the control part 5 is a state represented by FIG. 4 (d) from the state represented by FIG. 4 (c) from the state represented by FIG. 4 (c), and the state represented by FIG.
  • the arrangement of the plus application electrode and the minus application electrode is set to three or more forms (the state represented by FIG. 4B, as shown in FIG. 4C) so that the voltages applied to the two electrodes 2 have the same potential. It is possible to switch to the state shown, the state shown in FIG.
  • the planar heating element 1 of the present embodiment includes three or more electrodes 2, and by changing the polarity of the voltage applied thereto, it becomes one plus application electrode and at least two minus application electrodes,
  • the arrangement of the plus application electrode and the minus application electrode can be switched to three or more modes such that voltages applied to at least two of the electrodes 2 have the same potential. That is, in the planar heating element 1 of this embodiment, the arrangement of the strongly heated region and the weakly heated region can be switched sequentially, and uniform heat generation can be expected over a wide region. By sequentially performing such switching before the self-heat release of the planar heating element 1 is completed, the planar heating element 1 can make the temperature of the entire surface uniform, and heating when heating a desired heating area Unevenness can be reduced.
  • the arrangement of the plus application electrode and the minus application electrode can be switched to three or more forms means that the arrangement of the strongly heated region and the weakly heated region (or the unheated region) can be switched. It means that. For this reason, a configuration having only two electrodes, a configuration having three or more electrodes and a configuration in which the polarity of the applied voltage does not change, and a configuration having three or more electrodes have positive and negative applied voltages. A configuration that only switches at the same time and does not change its arrangement is meaning not included.
  • the planar heating element 1 of the present embodiment is configured to include three electrodes 2, if three or more electrodes 2 are configured, the arrangement of the strongly heated region and the weakly heated region is determined.
  • each electrode 2 may be one plus application electrode and two minus application electrodes, one plus application electrode and two or more minus It suffices that a voltage is applied to the electrode 2 so as to be an application electrode or two or more plus application electrodes and one minus application electrode. “A positive voltage is applied to the positive application electrode which is at least one of the electrodes 2 and a negative voltage is applied to the negative application electrode which is at least one of the electrodes 2 other than the positive application electrode. "Is not limited to applying a positive voltage to the positive application electrode using the DC power supply 6 as in this embodiment and applying a negative voltage to the negative application electrode.
  • a positive voltage may be applied to the positive application electrode using an AC power supply 16 and a negative voltage may be applied to the negative application electrode.
  • the same electric potential is the meaning also including the case where electric potential is 0, for example, when electric potential becomes 0 in the structure using alternating current power supply 16, for example.
  • the film 3 of the resistor of this embodiment is transparent.
  • the film 3 of the resistor of this embodiment is a transparent film that transmits light. Therefore, by disposing the light emitting unit 102 on the front side, it is possible to effectively heat the front side of the light emitting unit, such as the lens 103 of the traffic light 101 or the lens of the car light. For this reason, for example, snow, frost, and the like attached to the lens 103 of the traffic light 101, the lens of the light of the car, and the like can be melted, and deterioration of the performance of the light 101 and the light of the car can be suppressed.
  • the control unit 5 of the present embodiment applies a positive voltage and a negative voltage to the first electrode 2a, the second electrode 2b and the third electrode 2c according to the time chart shown in FIG. As shown in FIG. 8, the control unit 5 of the present embodiment applies positive voltage and negative voltage to the first electrode 2 a, the second electrode 2 b, and the third electrode 2 c at fixed timings. Can be switched.
  • the timing chart is not limited to such a switching method, and, for example, a timing chart that can heat a region (a region in which snow or the like is easily attached) corresponding to the lower portion (a position away from the hood 104) of the lens 103 of the traffic light 101 long. (A voltage application time may be extended or shortened for each electrode 2).
  • the power supply voltage itself may be changed (the applied voltage may be changed). As described above, the timing chart and the applied voltage are not particularly limited.
  • the planar heating element 1 of the present embodiment is provided with the switch 7 for turning on / off the application of the voltage to the electrode 2, and the control unit 5 controls the switch 7 so that the plus application electrode and the minus The arrangement of the application electrode is switched.
  • the planar heating element 1 of the present embodiment is configured to be able to simplify the on / off control of the application of the voltage to the electrode 2.
  • FIG. 9 is a schematic view showing the planar heating element 1 of the present embodiment, and is a view corresponding to FIG. 7A showing the planar heating element 1 of the first embodiment.
  • the structural member common to the said Example 1 is shown with the same code
  • the planar heating element 1 of the present embodiment includes the light sensor 8 as a deposit detection unit, and the control unit 5 including the current controller 10 to the electrode 2 according to the detection result of the light sensor 8.
  • the configuration is the same as that of the planar heating element 1 of the first embodiment except that the on / off control of the application of the voltage is performed.
  • the planar heating element 1 of this example is an optical sensor 8 (optical sensor 8a, light as an attached matter detection unit for detecting that the attached matter is attached to the film 3 of the resistor).
  • the sensor 8 b and the light sensor 8 c) are provided.
  • the planar heating element 1 of the present embodiment can control the application of the voltage to the electrode 2 depending on whether or not the attached substance such as snow or frost adheres to the film 3 of the resistor. It can be configured.
  • the "adherence detection unit” the presence or absence of the adhesion is detected by irradiating light and determining whether the irradiated light is blocked by the adhesion (presence or absence of light reception).
  • Light sensor 8 etc. but the configuration is not particularly limited.
  • a reflective optical sensor can also be used, and a sensor other than the optical sensor can also be used.
  • the control unit 5 can perform on / off control of the application of the voltage to the electrode 2 according to the detection result of the light sensor 8. For this reason, the planar heating element 1 of the present embodiment performs on / off control of the application of the voltage to the electrode 2 according to the detection result of the light sensor 8, whereby the application of the voltage to the electrode 2 is unnecessary. It is configured to be able to suppress the loss of energy by applying a voltage to 2.
  • on-off control of the application of the voltage to the electrode 2 for example, starting to apply the voltage to each electrode 2 in the time chart shown in FIG. And end the application of the voltage to the electrode 2 at the timing when the detection result indicates that the deposit has disappeared.
  • control unit 5 of the present embodiment can also perform switching control of the arrangement of the plus application electrode and the minus application electrode according to the detection result of the light sensor 8.
  • the planar heating element 1 of the present embodiment reduces the heating unevenness more effectively by performing switching control of the arrangement of the plus application electrode and the minus application electrode according to the detection result of the optical sensor 8. It can be configured to
  • the "switching control of the arrangement of the plus application electrode and the minus application electrode" includes changing the value of the applied voltage, changing the switching timing of the applied voltage, and the like, but is not particularly limited.
  • FIG. 10 is a schematic view showing the planar heating element 1 of the present embodiment, and is a view corresponding to FIG. 7A showing the planar heating element 1 of the first embodiment.
  • the structural member common to the said Example 1 and Example 2 is shown with the same code
  • the planar heating element 1 of the present embodiment includes the temperature sensor 9 as a temperature detection unit, and the control unit 5 including the current controller 10 according to the detection result of the temperature sensor 9 applies to the electrode 2.
  • the configuration is the same as that of the planar heating element 1 of the first embodiment except that on / off control of voltage application is performed.
  • the planar heating element 1 of this embodiment is a temperature sensor 9 (temperature sensor 9a, temperature sensor 9b, and temperature sensor 9c) as a temperature detection unit that detects the temperature of the film 3 of the resistor. ).
  • the planar heating element 1 of the present embodiment is configured to be able to control the application of the voltage to the electrode 2 so as to be able to intensively heat the low temperature region.
  • etc. Is mentioned as a specific example of a "temperature detection part", There is no limitation in particular in the structure.
  • the control unit 5 can perform on / off control of the application of the voltage to the electrode 2 according to the detection result of the temperature sensor 9. It has become. For this reason, the planar heating element 1 of the present embodiment performs on / off control of the application of the voltage to the electrode 2 according to the detection result of the temperature sensor 9, whereby the application of the voltage to the electrode 2 is unnecessary. It is configured to be able to suppress the loss of energy by applying a voltage to 2.
  • on-off control of the application of the voltage to the electrode 2 for example, the timing which detected the temperature (for example, 0 degrees C or less) to which an adhesion thing may adhere is each electrode by the time chart represented by FIG.
  • the application of the voltage to the electrode 2 may be started, and the application of the voltage to the electrode 2 may be terminated at a timing when the detected temperature has reached a temperature at which there is no possibility of the attachment.
  • control unit 5 of the present embodiment can also perform switching control of the arrangement of the plus application electrode and the minus application electrode according to the detection result of the temperature sensor 9.
  • three temperature sensors 9 a temperature sensor 9a, a temperature sensor 9b and a temperature sensor 9c
  • Control is performed so that the peripheral area of the temperature sensor 9 that has detected a certain temperature is heated to the set temperature. That is, the arrangement of the plus application electrode and the minus application electrode is maintained until the arbitrary temperature sensor 9 detects the set temperature, and when the set temperature is detected, control is performed to switch the electrode arrangement.
  • the planar heating element 1 of the present embodiment reduces the heating unevenness more effectively by performing the switching control of the arrangement of the plus application electrode and the minus application electrode according to the detection result of the temperature sensor 9. It can be configured to
  • FIG. 11 is a schematic plan view showing the planar heating element 1 of the present embodiment, and is a view corresponding to FIG. 3 showing the planar heating element 1 of the first embodiment.
  • the components common to the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted.
  • the planar heating element 1 of the present embodiment is different in the arrangement of the electrodes 2 (includes a second electrode 2d arranged at a position different from the second electrode 2b, and arranged at a position different from the third electrode 2c
  • the distance between the second electrode 2d and the third electrode 2e is equal to the distance between the first electrode 2a and the second electrode 2d and between the first electrode 2a and the third electrode 2e. It has the same configuration as the planar heating element 1 of Example 1 except that it is shorter than the distance).
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing the planar heating element 1 of the present embodiment, and is a view corresponding to FIG. 3 showing the planar heating element 1 of the first embodiment.
  • the components common to the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted.
  • the planar heating element 1 of the present embodiment has four electrodes 2 and has a different arrangement of the electrodes 2 (a second electrode 2f arranged at a position different from the second electrode 2b, and a third electrode 2c
  • the third embodiment is the same as the planar heating element 1 of the first embodiment except that the third electrode 2g is disposed at a position different from the third electrode 2g and the fourth electrode 2h is provided.
  • FIG. 13 is a schematic view showing the structure and connection sequence of the planar heating element 1 of the present embodiment, and is a view corresponding to FIG. 7 showing the structure and connecting sequence of the planar heating element 1 of the first embodiment.
  • FIG. 14 is a time chart showing the connection sequence of the planar heating element 1 of the present embodiment, and is a view corresponding to FIG. 8 showing the connection sequence of the planar heating element 1 of the first embodiment.
  • the components common to the first to fifth embodiments are denoted by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted.
  • the planar heating element 1 of this embodiment is the same as the planar heating element 1 of Embodiment 1 except that the power supply 16 (AC power supply 16) is used instead of the power supply 6 (DC power supply 6). Configuration.
  • the control unit 5 of the present embodiment is configured to be able to apply a voltage to each of the electrodes 2 at a predetermined timing by controlling the switch 7 on and off. Specifically, as in the case of the planar heating element 1 according to the first embodiment, when voltages of opposite polarities are applied to the first electrode 2a, the second electrode 2b, and the third electrode 2c, as shown in FIG. The switch 7a, the switch 7c and the switch 7e are turned on, and the switch 7b, the switch 7d and the switch 7f are turned off.
  • the control unit 5 of this embodiment applies a positive voltage and a negative voltage to the first electrode 2a, the second electrode 2b, and the third electrode 2c according to the time chart shown in FIG. As shown in FIG. 14, in the present embodiment, the AC power supply 16 in which plus and minus are switched at fixed timings is used, but the control unit 5 of the present embodiment includes the first electrode 2a, The application and non-application of voltage to the two electrodes 2b and the third electrode 2c can be switched. Specifically, a positive voltage is applied in a region represented by a plus region P in the drawing, and a negative voltage is applied in a region represented by a minus region M in the drawing. .
  • the corresponding switch 7 is only at the time when the phase is on the plus side and the time when the phase is on the minus side in the area represented by the minus area M. It is on.
  • the time corresponds to the time when the phase is on the plus side and the time other than the time when the phase is on the minus side in the area represented by the minus area M
  • the switch 7 is off, and the voltage (potential) applied to the electrode 2 is zero.
  • the planar heating element 1 of this embodiment is configured as shown in FIG. 13 so that the phases of the voltages applied to the two electrodes 2 to which a negative voltage is applied are the same. (See Figure 14).
  • the planar heating element 1 of the present embodiment is configured as shown in FIG. 13, and as shown in FIG.
  • the voltages of the two electrodes 2 being made are at the same potential.
  • the second electrode 2b and the third electrode 2c have the same potential between 0 ms and 20 ms
  • the first electrode 2a and the second electrode 2b have the same potential between 20 ms and 40 ms, and 40 ms to 60 ms.
  • the first electrode 2a and the third electrode 2c have the same potential, and this is repeated.
  • “the voltages of the two electrodes 2 applied in the negative direction are at the same potential” means that both the case of the same negative value and the case of 0 are included.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be realized in various configurations without departing from the scope of the invention.
  • the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in the respective modes described in the section of the summary of the invention can be used to solve some or all of the problems described above, or one of the effects described above. It is possible to replace or combine as appropriate to achieve part or all. Also, if the technical features are not described as essential in the present specification, they can be deleted as appropriate.
  • SYMBOLS 1 planar heating body, 2 ... electrode, 2a ... 1st electrode, 2b ... 2nd electrode, 2c ... 3rd electrode, 2d second electrode 2e third electrode 2f second electrode 2g third electrode 2h ... 4th electrode, 3 ... Resistor film, 4 ... line, 4a ... line, 4b ... line, 4c ... line, 5 ... control unit, 6 ... power supply (DC power supply), 7 ... switch, 7a ... switch, 7b: switch, 7c: switch, 7d: switch, 7e: switch, 7f ... switch, 8 ...
  • DC power supply DC power supply

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Abstract

【課題】所望の加熱領域を加熱する際の加熱ムラを低減する。 【解決手段】抵抗体の膜３と、それぞれ膜３の異なる位置に配置された３つ以上の電極２と、電極２のうちの少なくとも１つであるプラス印加電極にプラスの電圧を印加するとともに、電極２のうちのプラス印加電極以外の少なくとも１つであるマイナス印加電極にマイナスの電圧を印加するよう制御する制御部５と、を備え、制御部５は、電極２のうちの少なくとも一部に印加する電圧の極性を変えることにより、１つのプラス印加電極と２つ以上のマイナス印加電極または２つ以上のプラス印加電極と１つのマイナス印加電極となり、かつ、電極２のうちの少なくとも２つに印加される電圧が同電位となるように、プラス印加電極とマイナス印加電極の配置を３形態以上に切り替える面状発熱体１。

Description

面状発熱体及び信号機
　本発明は、面状発熱体及び信号機に関する。
　従来から、様々な面状発熱体が使用されている。面状発熱体は、信号機のレンズに取り付けられたり、家の屋根などに配置されたり、車のライトのレンズに取り付けられたり、様々な用途で使用されている。　
　例えば、特許文献１には、プラズマ処理装置の電極などに使用可能な円板ヒータ（面状発熱体）が開示されている。
特開平２－２１６７８７号公報
　面状発熱体は、所望の加熱領域を加熱する際の加熱ムラを低減することが望まれている。ここで、特許文献１の円板ヒータは、円板状の抵抗体と、その抵抗体の一面の周端部に接触して設けられ、交流電源に接続された複数の電極とを備えている。そして、特許文献１には、３つの電極に３相交流電源（各々位相のずれた３相の交流を３つの電極に印加する電源）を接続させた構成の円板ヒータが開示されている。しかしながら、３つの電極に３相交流を接続させた構成では、各々の位相がずれているため、３つの電極のうちの２つに印加される電圧が同電位となる期間が無い。例えば、３つの電極のうちの１つにプラスの電圧が印加され２つにマイナスの電圧が印加されている際には、該マイナスの電圧が印加されている２つの電極の印加電圧の値は位相のずれに伴って各々異なっており、このうちの一方の電極（マイナスの値が大きい電極）に偏って電流が流れる。このため、抵抗体の発熱の仕方にも偏りができ、該抵抗体の広い領域に亘る均一な発熱が期待できない。また、特許文献１には、４つの電極のうちの対向する１つずつの電極にプラスの電圧とマイナスの電圧を印加する構成の円板ヒータが開示されている。しかしながら、このような構成では、１つの電極から１つの電極に向かって狭い領域で電流が流れるにすぎず、抵抗体の広い領域に亘る均一な発熱が期待できない。そのため、この種の円板ヒータは、電極に印加される電圧の極性が変わっても、加熱ムラを十分に低減することができない。　
　このように、従来の面状発熱体は、所望の加熱領域を加熱する際の加熱ムラを低減しきれていなかった。
　そこで、本発明は、所望の加熱領域を加熱する際の加熱ムラを低減することを目的とする。
　本発明の第１の態様に係る面状発熱体は、抵抗体の膜と、それぞれ前記膜の異なる位置に配置された３つ以上の電極と、前記電極のうちの少なくとも１つであるプラス印加電極にプラスの電圧を印加するとともに、前記電極のうちの前記プラス印加電極以外の少なくとも１つであるマイナス印加電極にマイナスの電圧を印加するよう制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電極のうちの少なくとも一部に印加する電圧の極性を変えることにより、１つの前記プラス印加電極と２つ以上の前記マイナス印加電極または２つ以上の前記プラス印加電極と１つの前記マイナス印加電極となり、かつ、前記電極のうちの少なくとも２つに印加される電圧が同電位となるように、前記プラス印加電極と前記マイナス印加電極の配置を３形態以上に切り替えることを特徴とする。
　本態様によれば、３つ以上の電極を備え、これらに印加する電圧の極性を変えることにより、１つの前記プラス印加電極と２つ以上の前記マイナス印加電極または２つ以上の前記プラス印加電極と１つの前記マイナス印加電極となり、かつ、電極のうちの少なくとも２つに印加される電圧が同電位となるように、プラス印加電極とマイナス印加電極の配置を３形態以上に切り替える。すなわち、強く加熱される領域と弱く加熱される領域の配置を順次切り替えるとともに広い領域に亘る均一な発熱が期待できる。このため、所望の加熱領域を加熱する際の加熱ムラを低減することができる。　
　なお、「前記電極のうちの少なくとも１つであるプラス印加電極にプラスの電圧を印加するとともに、前記電極のうちの前記プラス印加電極以外の少なくとも１つであるマイナス印加電極にマイナスの電圧を印加する」とは、直流電源を用いてプラス印加電極にプラスの電圧を印加するとともにマイナス印加電極にマイナスの電圧を印加することに限定されない。交流電源を用いてプラス印加電極にプラスの電圧を印加するとともにマイナス印加電極にマイナスの電圧を印加することも含む意味である。　
　また、「同電位」とは、電位が０の場合も含む意味である。
　本発明の第２の態様に係る面状発熱体は、前記第１の態様において、前記膜は光を透過する透過性の膜であることを特徴とする。
　本態様によれば、抵抗体の膜は光を透過する透過性の膜であるので、発光部の前側に配置することで、例えば信号機のレンズや車のライトのレンズなど、発光部の前側を効果的に加熱することができる。このため、例えば、信号機のレンズや車のライトのレンズなどについた雪や霜などを溶かすことができ、信号機や車のライトなどの性能の低下を抑制できる。
　本発明の第３の態様に係る面状発熱体は、前記第１または第２の態様において、前記膜に付着物が付着したことを検出する付着物検出部を備えることを特徴とする。
　本態様によれば、膜に付着物が付着したことを検出する付着物検出部を備えるので、膜に付着物が付着しているか否かに応じて電極への電圧の印加を制御することができる。
　本発明の第４の態様に係る面状発熱体は、前記第３の態様において、前記制御部は、前記付着物検出部の検出結果に応じて、前記電極への電圧の印加のオンオフ制御を行うことを特徴とする。
　本態様によれば、付着物検出部の検出結果に応じて電極への電圧の印加のオンオフ制御を行うことで、電極へ電圧の印加が不要な場合に電極へ電圧を印加してエネルギーをロスすることを抑制できる。
　本発明の第５の態様に係る面状発熱体は、前記第３または第４の態様において、前記制御部は、前記付着物検出部の検出結果に応じて、前記プラス印加電極と前記マイナス印加電極の配置の切り替え制御を行うことを特徴とする。
　本態様によれば、付着物検出部の検出結果に応じてプラス印加電極とマイナス印加電極の配置の切り替え制御を行うことで、より効果的に加熱ムラを低減することができる。
　本発明の第６の態様に係る面状発熱体は、前記第１または第２の態様において、前記膜の温度を検出する温度検出部を備えることを特徴とする。
　本態様によれば、膜の温度を検出する温度検出部を備えるので、温度の低い領域を集中的に加熱できるように電極への電圧の印加を制御することができる。
　本発明の第７の態様に係る面状発熱体は、前記第６の態様において、前記制御部は、前記温度検出部の検出結果に応じて、前記電極への電圧の印加のオンオフ制御を行うことを特徴とする。
　本態様によれば、温度検出部の検出結果に応じて電極への電圧の印加のオンオフ制御を行うことで、電極へ電圧の印加が不要な場合に電極へ電圧を印加してエネルギーをロスすることを抑制できる。
　本発明の第８の態様に係る面状発熱体は、前記第６または第７の態様において、前記制御部は、前記温度検出部の検出結果に応じて、前記プラス印加電極と前記マイナス印加電極の配置の切り替え制御を行うことを特徴とする。
　本態様によれば、温度検出部の検出結果に応じてプラス印加電極とマイナス印加電極の配置の切り替え制御を行うことで、より効果的に加熱ムラを低減することができる。
　本発明の第９の態様に係る面状発熱体は、前記第１から第８のいずれか１つ態様において、前記電極への電圧の印加のオンオフするスイッチを備え、前記制御部は、前記スイッチを制御して、前記プラス印加電極と前記マイナス印加電極の配置を切り替える構成であることを特徴とする。
　本態様によれば、電極への電圧の印加のオンオフするスイッチを備え、スイッチを制御してプラス印加電極とマイナス印加電極の配置を切り替える構成であるので、電極への電圧の印加のオンオフ制御が簡単にできる。
　本発明の第１０の態様に係る信号機は、発光部と、前記第１から第９のいずれか１つに記載の面状発熱体と、を備え、前記面状発熱体は、前記発光部から発光される光の発光方向における前記発光部の前側に設けられることを特徴とする。
　本態様によれば、発光部の前側に雪や霜などが付いたとしても、雪や霜などが付いた領域をムラなく加熱でき、雪や霜などを効果的に溶かすことができる。さらには、発光部の前側に雪や霜などが付く前に面状発熱体を加熱しておくことで、雪や霜などの付着を抑制できる。このため、発光部の前側に雪や霜などが付いて信号の機能が低下することを抑制できる。
本発明の一実施形態に係る信号機を表す概略図である。 本発明の実施例１に係る面状発熱体を表す概略斜視図である。 本発明の実施例１に係る面状発熱体を表す概略平面図である。 本発明の実施例１に係る面状発熱体の熱分布を表す概略図である。 本発明の実施例１に係る面状発熱体の熱分布のモニター画像を表す概略図である。 本発明の実施例１に係る面状発熱体の熱分布のモニター画像を表す概略図である。 本発明の実施例１に係る面状発熱体の構造及び接続シーケンスを表す概略図である。 本発明の実施例１に係る面状発熱体の接続シーケンスを表すタイムチャートである。 本発明の実施例２に係る面状発熱体を表す概略図である。 本発明の実施例３に係る面状発熱体を表す概略図である。 本発明の実施例４に係る面状発熱体を表す概略平面図である。 本発明の実施例５に係る面状発熱体を表す概略平面図である。 本発明の実施例６に係る面状発熱体の構造及び接続シーケンスを表す概略図である。 本発明の実施例６に係る面状発熱体の接続シーケンスを表すタイムチャートである。
　以下に、本発明の一実施形態に係る信号機１０１について説明する。　
　図１は、本発明の一実施形態に係る信号機１０１を表す概略図である。このうち、図１（ａ）は信号機１０１の全体図を表しており、図１（ｂ）は図１（ａ）の領域Ｘにおける内部構成の側面断面図を表している。　
　なお、本実施形態の信号機１０１で使用可能な、後述の実施例１から実施例３の面状発熱体１は、本実施形態の信号機のほか、別の構成の信号機、車のライト、さらには、家の屋根などにも使用することができる。
　図１（ａ）で表されるように、本実施形態の信号機１０１は、複数の発光部１０２（青色発光部１０２ａ、黄色発光部１０２ｂ、赤色発光部１０２ｃ及び矢印表示発光部１０２ｄ）を備えている。そして、図１（ｂ）で表されるように、発光部１０２から発光される光の発光方向Ｌにおける発光部１０２の前側にはレンズ１０３が設けられ、レンズ１０３には詳細は後述する面状発熱体１が取り付けられている。
　別の表現をすると、本実施形態の信号機１０１は発光部１０２と面状発熱体１とを備えており、面状発熱体１は発光部１０２から発光される光の発光方向Ｌにおける発光部１０２の前側に設けられている。　
　本実施形態の信号機１０１は、このような構成となっていることで、発光部１０２の前側（例えばレンズ１０３）に雪や霜などが付いたとしても、雪や霜などが付いた領域をムラなく加熱でき、雪や霜などを効果的に溶かすことができる構成になっている。さらには、発光部１０２の前側に雪や霜などが付く前に面状発熱体１を加熱しておくことで、雪や霜などの付着を抑制することもできる。このため、本実施形態の信号機１０１は、発光部１０２の前側に雪や霜などが付いて信号の機能が低下することを抑制できる構成になっている。
　なお、本実施形態の信号機１０１には、レンズ１０３の上部にフード１０４が設けられており、雪などが付着しにくい構成になっている。ただし、信号機１０１の構成や発光部１０２の種類（白熱電球、ＬＥＤなど）に特に限定はない。ただし、発光部１０２がＬＥＤである場合は、熱量が小さく、一般的に雪などが付着しやすいので、本発明の構成（下記の面状発熱体１を備える構成）とすることで特に有効となる。
　次に、上記信号機１０１に使用可能な、本発明の面状発熱体１について説明する。　
　［実施例１］（図２～図８）　
　最初に、実施例１の面状発熱体１の概要について説明する。　
　ここで、図２は、本実施例の面状発熱体１を表す概略斜視図である。また、図３は、本実施例の面状発熱体１を表す概略平面図である。
　図２及び図３で表されるように、本実施例の面状発熱体１は、透明で円板状の抵抗体の膜３であるＩＴＯ膜（透明導電膜：酸化インジウムスズの膜）と、それぞれ膜３の異なる位置に配置された３つの電極２（第１電極２ａ、第２電極２ｂ及び第３電極２ｃ）と、を備えている。なお、各電極２は、制御部５とライン４を介して接続されている（図７参照）。
　本実施例の面状発熱体１は、隣り合う電極２間に電圧を印加したときに発熱する透明な円板状の抵抗体の膜３を備えている。膜３は、信号機１０１への使用を想定して円板状に形成されているが、信号機１０１（レンズ１０３）の形状によっては、円板状に限らず、角状に形成されていてもよく、また、平面上に限らず、レンズ１０３の球状凸面に沿った曲面状に形成されていてもよい。また、面状発熱体１は、例えば家屋の屋根など光を透過させない部分に使用されるものであれば、抵抗体の膜３が透明でなくてもよい。
　また、本実施例の抵抗体の膜３はＩＴＯ膜であるが、ＩＴＯ膜に限定されず、他の素材で形成された膜であってもよいし、抵抗値を調整するため、ＩＴＯに銀などの金属などを含ませたものであってもよい。　
　面状発熱体１に、抵抗体の膜３を使用することで加熱領域内での加熱ムラを低減できる。なお、面状発熱体に使用可能な発熱体としては、抵抗体の膜の他にも、面状の構成物に電熱線を配置する構成などを使用することができる。しかしながら、電熱線を配置する構成では、電熱線部分と電熱線同士の隙間部分とで加熱ムラが大きくなり、雪や霜などが該隙間部分に斑に残る場合がある。
　次に、本実施例の面状発熱体１における加熱シーケンスについて説明する。　
　ここで、図４は、本実施例の面状発熱体１において、膜３の所定温度以上の加熱領域（以下、熱分布Ｔという。）を模式的に表した概略図である。このうち、図４（ａ）は第１電極２ａ、第２電極２ｂ及び第３電極２ｃの何れにも電圧を印加していない状態を表している。また、図４（ｂ）は、第１電極２ａにプラス、第２電極２ｂ及び第３電極２ｃにマイナスの電圧を印加した状態を表している。また、図４（ｃ）は、第３電極２ｃにプラス、第１電極２ａ及び第２電極２ｂにマイナスの電圧を印加した状態を表している。また、図４（ｄ）は、第２電極２ｂにプラス、第１電極２ａ及び第３電極２ｃにマイナスの電圧を印加した状態を表している。また、図４（ｅ）は、図４（ｂ）～図４（ｄ）の状態を合わせた状態を表している。　
　また、図５及び図６は、本実施例の面状発熱体１の熱分布Ｔのモニター画像２０１を表す概略図であり、サーモグラフィックカメラで撮った画像（温度の高低を濃淡で表示）を表している。このうち、図５は、図４（ｂ）に対応した図であり、破線で電極２の位置を表している。また、図６は、図４（ｅ）に対応した図である。なお、図６における電極２の位置は図５と同様である。　
　また、図７は、本実施例の面状発熱体１の構造及び接続シーケンスを表す概略図である。このうち、図７（ａ）は、図４（ｂ）に対応した接続シーケンスを表す図である。また、図７（ｂ）は、図４（ｃ）に対応した接続シーケンスを表す図である。また、図７（ｃ）は、図４（ｄ）に対応した接続シーケンスを表す図である。なお、図７では、熱分布Ｔの形状を単純化して表しているが、実際には熱分布Ｔの形状は図４で表されるような形状をしている。　
　そして、図８は、本実施例の面状発熱体１の接続シーケンスを表すタイムチャートである。
　本実施例の面状発熱体１は、図７で表されるように、抵抗体の膜３と、第１電極２ａと、第２電極２ｂと、第３電極２ｃと、制御部５と、第１電極２ａ及び制御部５を接続するライン４ａと、第２電極２ｂ及び制御部５を接続するライン４ｂと、第３電極２ｃ及び制御部５を接続するライン４ｃと、を備えている。そして、制御部５は、電源６（直流電源６）及びスイッチ７（スイッチ７ａ、スイッチ７ｂ、スイッチ７ｃ、スイッチ７ｄ、スイッチ７ｅ及びスイッチ７ｆ）を有している。
　制御部５は、これらスイッチ７をオンオフ制御することで、各電極２に所定のタイミングで電圧を印加可能な構成になっている。　
　具体的には、図４（ａ）で表されるように面状発熱体１を加熱しない場合は、全てのスイッチ７をオフにする。また、図４（ｂ）で表されるように第１電極２ａにプラス、第２電極２ｂ及び第３電極２ｃにマイナスの電圧を印加する場合は、図７（ａ）で表されるようにスイッチ７ａ、スイッチ７ｃ及びスイッチ７ｅをオンにし、スイッチ７ｂ、スイッチ７ｄ及びスイッチ７ｆをオフにする。また、図４（ｃ）で表されるように第３電極２ｃにプラス、第１電極２ａ及び第２電極２ｂにマイナスの電圧を印加する場合は、図７（ｂ）で表されるようにスイッチ７ｂ、スイッチ７ｃ及びスイッチ７ｆをオンにし、スイッチ７ａ、スイッチ７ｄ及びスイッチ７ｅをオフにする。また、図４（ｄ）で表されるように第２電極２ｂにプラス、第１電極２ａ及び第３電極２ｃにマイナスの電圧を印加する場合は、図７（ｃ）で表されるようにスイッチ７ｂ、スイッチ７ｄ及びスイッチ７ｅをオンにし、スイッチ７ａ、スイッチ７ｃ及びスイッチ７ｆをオフにする。
　図７（ａ）で表されるようにスイッチ７ａ、スイッチ７ｃ及びスイッチ７ｅをオンにし、スイッチ７ｂ、スイッチ７ｄ及びスイッチ７ｆをオフにすると、図４（ｂ）及び図５で表されるような熱分布Ｔが抵抗体の膜３に形成される。また、図７（ｂ）で表されるようにスイッチ７ｂ、スイッチ７ｃ及びスイッチ７ｆをオンにし、スイッチ７ａ、スイッチ７ｄ及びスイッチ７ｅをオフにすると、図４（ｃ）で表されるような熱分布Ｔが抵抗体の膜３に形成される。また、図７（ｃ）で表されるようにスイッチ７ｂ、スイッチ７ｄ及びスイッチ７ｅをオンにし、スイッチ７ａ、スイッチ７ｃ及びスイッチ７ｆをオフにすると、図４（ｄ）で表されるような熱分布Ｔが抵抗体の膜３に形成される。そして、図４（ｂ）、図４（ｃ）及び図４（ｄ）で表される熱分布Ｔを足し合わせると、図４（ｅ）及び図６で表される熱分布Ｔが抵抗体の膜３に形成される。図４（ｅ）及び図６で表される熱分布Ｔから明らかなように、熱分布Ｔは、円板状の抵抗体の膜３の全体に、加熱された部分が広がっている。　
　なお、本実施例の面状発熱体１は、図７で表されるような構成となっていることで、図８で表されるように、電極２のうちのマイナスに印加される２つの電極２の電圧は、同電位となっている。具体的には、０ｍｓから２０ｍｓの間において第２電極２ｂと第３電極２ｃとが同電位となり、２０ｍｓから４０ｍｓの間において第１電極２ａと第２電極２ｂとが同電位となり、４０ｍｓから６０ｍｓの間において第１電極２ａと第３電極２ｃとが同電位となり、これが繰り返されている。
　ここで、一旦まとめると、本実施例の面状発熱体１は、抵抗体の膜３と、それぞれ膜３の異なる位置に配置された３つの電極２と、電極２のうちの１つであるプラス印加電極にプラスの電圧を印加するとともに、電極２のうちのプラス印加電極（例えば図４（ｂ）における第１電極２ａ）以外の２つであるマイナス印加電極（例えば図４（ｂ）における第２電極２ｂ及び第３電極２ｃ）にマイナスの電圧を印加するように制御する制御部５と、を備えている。そして、制御部５は、図４（ｂ）で表される状態から図４（ｃ）で表される状態、図４（ｃ）で表される状態から図４（ｄ）で表される状態、図４（ｄ）で表される状態から図４（ｂ）で表される状態など、電極２に印加する電圧の極性を変えることにより、１つのプラス印加電極と２つのマイナス印加電極となり、かつ、２つの電極２に印加される電圧が同電位となるように、プラス印加電極とマイナス印加電極の配置を３形態以上（図４（ｂ）で表される状態、図４（ｃ）で表される状態、図４（ｄ）で表される状態）に切り替えることができる。　
　このように、本実施例の面状発熱体１は、３つ以上の電極２を備え、これらに印加する電圧の極性を変えることにより、１つのプラス印加電極と少なくとも２つのマイナス印加電極となり、かつ、電極２のうちの少なくとも２つに印加される電圧が同電位となるように、プラス印加電極とマイナス印加電極の配置を３形態以上に切り替えることができる。すなわち、本実施例の面状発熱体１は、強く加熱される領域と弱く加熱される領域の配置を順次切り替えることができるとともに広い領域に亘る均一な発熱が期待できる。こうした切り替えを、面状発熱体１の自己放熱が終了する前に順次行うことにより、面状発熱体１は、全面の温度を均一化させることができ、所望の加熱領域を加熱する際の加熱ムラを低減することができる。
　ここで、「プラス印加電極とマイナス印加電極の配置を３形態以上に切り替えることができる」とは、強く加熱される領域と弱く加熱される領域（または加熱されない領域）の配置を切り替えることができるという意味である。このため、電極を２つしか有さない構成や、電極を３つ以上有する構成であって印加電圧の極性が変わらない構成や、電極を３つ以上有する構成であって印加電圧がプラスとマイナスとで同時に切り替わるに過ぎずその配置が変わらない構成は、含まれない意味である。　
　なお、本実施例の面状発熱体１においては電極２を３つ備える構成としたが、電極２を３つ以上備える構成であれば、強く加熱される領域と弱く加熱される領域の配置を順次切り替えることができるので、電極２を４つ以上備える構成としてもよい。また、本実施例の制御部５は、１つのプラス印加電極と２つのマイナス印加電極となるように各電極２に電圧を印加する構成であるが、１つのプラス印加電極と２つ以上のマイナス印加電極または２つ以上のプラス印加電極と１つのマイナス印加電極となるように電極２に電圧を印加する構成であればよい。　
　なお、「電極２のうちの少なくとも１つであるプラス印加電極にプラスの電圧を印加するとともに、電極２のうちのプラス印加電極以外の少なくとも１つであるマイナス印加電極にマイナスの電圧を印加する」とは、本実施例のように直流電源６を用いてプラス印加電極にプラスの電圧を印加するとともにマイナス印加電極にマイナスの電圧を印加することに限定されない。後述するように、交流電源１６を用いてプラス印加電極にプラスの電圧を印加するとともにマイナス印加電極にマイナスの電圧を印加させてもよい。　
　また、「同電位」とは、例えば交流電源１６を用いる構成において電位が０になる場合など、電位が０の場合も含む意味である。
　また、上記のように、本実施例の抵抗体の膜３は透明である。別の表現をすると、本実施例の抵抗体の膜３は光を透過する透過性の膜である。このため、発光部１０２の前側に配置することで、例えば信号機１０１のレンズ１０３や車のライトのレンズなど、発光部の前側を効果的に加熱することができる。このため、例えば、信号機１０１のレンズ１０３や車のライトのレンズなどについた雪や霜などを溶かすことができ、信号機１０１や車のライトなどの性能の低下を抑制できる。
　また、本実施例の制御部５は、図８で表されるタイムチャートに従って、第１電極２ａ、第２電極２ｂ及び第３電極２ｃにプラスの電圧及びマイナスの電圧を印加する。図８で表されるように、本実施例の制御部５は、一定のタイミング毎に、第１電極２ａ、第２電極２ｂ及び第３電極２ｃに対するプラスの電圧の印加及びマイナスの電圧の印加を切り替えることができる。ただし、このような切り替え方に限定されず、例えば、信号機１０１のレンズ１０３の下部（フード１０４から離れた位置）に対応する領域（雪などが付着しやすい領域）を長く加熱できるようなタイミングチャート（電極２ごとに電圧の印加時間を長くしたり短くしたりする）としてもよい。さらには、電源電圧自体を変化させる（印加電圧を変化させる）構成などとしてもよい。このように、タイミングチャートや印加電圧などに特に限定はない。
　また、本実施例の面状発熱体１は、上記のように、電極２への電圧の印加のオンオフするスイッチ７を備え、制御部５は、スイッチ７を制御して、プラス印加電極とマイナス印加電極の配置を切り替える構成である。このため、本実施例の面状発熱体１は、電極２への電圧の印加のオンオフ制御が簡単にできる構成になっている。
　次に、実施例１の面状発熱体１とは異なる構成の面状発熱体１の実施例について説明する。　
　［実施例２］（図９）　
　図９は、本実施例の面状発熱体１を表す概略図であり、実施例１の面状発熱体１を表す図７（ａ）に対応する図である。なお、上記実施例１と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。　
　なお、本実施例の面状発熱体１は、付着物検出部としての光センサー８を備え、該光センサー８の検出結果に応じて、電流制御器１０を備えた制御部５が電極２への電圧の印加のオンオフ制御を行うこと以外は、実施例１の面状発熱体１と同様の構成である。
　図９で表されるように、本実施例の面状発熱体１は、抵抗体の膜３に付着物が付着したことを検出する付着物検出部としての光センサー８（光センサー８ａ、光センサー８ｂ及び光センサー８ｃ）を備えている。このため、本実施例の面状発熱体１は、抵抗体の膜３に例えば雪や霜などの付着物が付着しているか否かに応じて電極２への電圧の印加を制御することができる構成になっている。　
　なお、「付着物検出部」の具体例としては、光を照射し照射された光が付着物により遮られたか否か（光の受光有無）で付着物の有無を検出する本実施例のような光センサー８等が挙げられるが、その構成に特に限定はない。本実施例の面状発熱体１のように透過型の光センサーのほか、反射型の光センサーを用いることもできるし、さらに、光センサー以外のセンサーを用いることもできる。
　また、上記のように、本実施例の面状発熱体１においては、制御部５は、光センサー８の検出結果に応じて、電極２への電圧の印加のオンオフ制御を行うことができる。このため、本実施例の面状発熱体１は、光センサー８の検出結果に応じて電極２への電圧の印加のオンオフ制御を行うことで、電極２へ電圧の印加が不要な場合に電極２へ電圧を印加してエネルギーをロスすることを抑制できる構成になっている。　
　なお、電極２への電圧の印加のオンオフ制御としては、例えば、付着物が有るという検出結果となったタイミングで、図８で表されるタイムチャートで各電極２へ電圧を印加することを開始し、付着物が無くなったという検出結果となったタイミングで電極２への電圧の印加を終了することなどが挙げられる。
　また、本実施例の制御部５は、光センサー８の検出結果に応じて、プラス印加電極とマイナス印加電極の配置の切り替え制御を行うこともできる。具体的には、例えば、本実施例の面状発熱体１は光センサー８が３つ（光センサー８ａ、光センサー８ｂ及び光センサー８ｃ）形成されているが、付着物が有るという検出結果となった光センサー８の周辺領域を特に重点的に加熱するよう制御することができる。　
　このように、本実施例の面状発熱体１は、光センサー８の検出結果に応じてプラス印加電極とマイナス印加電極の配置の切り替え制御を行うことで、より効果的に加熱ムラを低減することができる構成になっている。　
　なお、「プラス印加電極とマイナス印加電極の配置の切り替え制御」とは、印加電圧の値を変更することや印加電圧の切り替えタイミングを変更すること等が挙げられるが、特に限定はない。
　［実施例３］（図１０）　
　図１０は、本実施例の面状発熱体１を表す概略図であり、実施例１の面状発熱体１を表す図７（ａ）に対応する図である。なお、上記実施例１及び実施例２と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。　
　なお、本実施例の面状発熱体１は、温度検出部としての温度センサー９を備え、該温度センサー９の検出結果に応じて、電流制御器１０を備えた制御部５が電極２への電圧の印加のオンオフ制御を行うこと以外は、実施例１の面状発熱体１と同様の構成である。
　図１０で表されるように、本実施例の面状発熱体１は、抵抗体の膜３の温度を検出する温度検出部としての温度センサー９（温度センサー９ａ、温度センサー９ｂ及び温度センサー９ｃ）を備えている。このため、本実施例の面状発熱体１は、温度の低い領域を集中的に加熱できるように電極２への電圧の印加を制御することができる構成になっている。　
　なお、「温度検出部」の具体例としては、接触式や非接触式の温度センサー９等が挙げられるが、その構成に特に限定はない。
　また、上記のように、本実施例の面状発熱体１においては、制御部５は、温度センサー９の検出結果に応じて、電極２への電圧の印加のオンオフ制御することができる構成になっている。このため、本実施例の面状発熱体１は、温度センサー９の検出結果に応じて電極２への電圧の印加のオンオフ制御を行うことで、電極２へ電圧の印加が不要な場合に電極２へ電圧を印加してエネルギーをロスすることを抑制できる構成になっている。　
　なお、電極２への電圧の印加のオンオフ制御としては、例えば、付着物が付着する可能性がある温度（例えば０℃以下）を検出したタイミングで、図８で表されるタイムチャートで各電極２へ電圧を印加することを開始し、検出温度が、付着物が付着する可能性が無くなる温度となったタイミングで電極２への電圧の印加を終了することなどが挙げられる。
　また、本実施例の制御部５は、温度センサー９の検出結果に応じて、プラス印加電極とマイナス印加電極の配置の切り替え制御を行うこともできる。具体的には、例えば、本実施例の面状発熱体１は温度センサー９が３つ（温度センサー９ａ、温度センサー９ｂ及び温度センサー９ｃ）形成されているが、付着物が付着する可能性がある温度を検出した温度センサー９の周辺領域が設定温度になるまで加熱するよう制御する。すなわち、任意の温度センサー９が設定温度を検出するまでは、プラス印加電極とマイナス印加電極の配置を維持し、設定温度を検出したときには、電極配置を切り替えるように制御する。　
　このように、本実施例の面状発熱体１は、温度センサー９の検出結果に応じてプラス印加電極とマイナス印加電極の配置の切り替え制御を行うことで、より効果的に加熱ムラを低減することができる構成になっている。
　［実施例４］（図１１）　
　図１１は、本実施例の面状発熱体１を表す概略平面図であり、実施例１の面状発熱体１を表す図３に対応する図である。なお、上記実施例１～実施例３と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。　
　なお、本実施例の面状発熱体１は、電極２の配置が異なる（第２電極２ｂとは異なる位置に配置された第２電極２ｄを備え、第３電極２ｃとは異なる位置に配置された第３電極２ｅを備える。詳細には、第２電極２ｄと第３電極２ｅとの距離は、第１電極２ａと第２電極２ｄとの距離及び第１電極２ａと第３電極２ｅとの距離よりも短い）こと以外は、実施例１の面状発熱体１と同様の構成である。
　［実施例５］（図１２）　
　図１２は、本実施例の面状発熱体１を表す概略平面図であり、実施例１の面状発熱体１を表す図３に対応する図である。なお、上記実施例１～実施例４と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。　
　なお、本実施例の面状発熱体１は、電極２を４つ有するとともに電極２の配置が異なる（第２電極２ｂとは異なる位置に配置された第２電極２ｆを備え、第３電極２ｃとは異なる位置に配置された第３電極２ｇを備え、さらに、第４電極２ｈを備える）こと以外は、実施例１の面状発熱体１と同様の構成である。
　［実施例６］（図１３及び図１４）　
　図１３は、本実施例の面状発熱体１の構造及び接続シーケンスを表す概略図であり、実施例１の面状発熱体１の構造及び接続シーケンスを表す図７に対応する図である。なお、図１３では、熱分布Ｔの形状を単純化して表しているが、実際には熱分布Ｔの形状は図４で表されるような形状をしている。また、図１４は、本実施例の面状発熱体１の接続シーケンスを表すタイムチャートであり、実施例１の面状発熱体１の接続シーケンスを表す図８に対応する図である。なお、上記実施例１～実施例５と共通する構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。　
　なお、本実施例の面状発熱体１は、電源６（直流電源６）の代わりに電源１６（交流電源１６）を使用していること以外は、実施例１の面状発熱体１と同様の構成である。
　本実施例の制御部５は、実施例１の面状発熱体１と同様、スイッチ７をオンオフ制御することで、各電極２に所定のタイミングで電圧を印加可能な構成になっている。　
　具体的には、実施例１の面状発熱体１と同様、第１電極２ａと、第２電極２ｂ及び第３電極２ｃとで、逆の極性の電圧を印加する場合は、図１３（ａ）で表されるようにスイッチ７ａ、スイッチ７ｃ及びスイッチ７ｅをオンにし、スイッチ７ｂ、スイッチ７ｄ及びスイッチ７ｆをオフにする。また、第３電極２ｃと、第１電極２ａ及び第２電極２ｂとで、逆の極性の電圧を印加する場合は、図１３（ｂ）で表されるようにスイッチ７ｂ、スイッチ７ｃ及びスイッチ７ｆをオンにし、スイッチ７ａ、スイッチ７ｄ及びスイッチ７ｅをオフにする。また、第２電極２ｂと、第１電極２ａ及び第３電極２ｃとで、逆の極性の電圧を印加する場合は、図１３（ｃ）で表されるように全てのスイッチ７ｂ、スイッチ７ｄ及びスイッチ７ｅをオンにし、スイッチ７ａ、スイッチ７ｃ及びスイッチ７ｆをオフにする。
　本実施例の制御部５は、図１４で表されるタイムチャートに従って、第１電極２ａ、第２電極２ｂ及び第３電極２ｃにプラスの電圧及びマイナスの電圧を印加する。図１４で表されるように、本実施例においては一定のタイミング毎にプラスとマイナスとが切り替わる交流電源１６を使用しているが、本実施例の制御部５は、第１電極２ａ、第２電極２ｂ及び第３電極２ｃに対する電圧の印加及び非印加を切り替えることができる。具体的には、図中のプラス領域Ｐで表されている領域においてはプラスの電圧が印加されており、図中のマイナス領域Ｍで表されている領域においてはマイナスの電圧が印加されている。詳細には、図中のプラス領域Ｐで表されている領域において位相がプラス側にある時刻及びマイナス領域Ｍで表されている領域において位相がマイナス側にある時刻においてのみ、対応するスイッチ７がオンになっている。逆に言うと、図中のプラス領域Ｐで表されている領域において位相がプラス側にある時刻及びマイナス領域Ｍで表されている領域において位相がマイナス側にある時刻以外の時刻においては、対応するスイッチ７がオフになっており、電極２への印加電圧（電位）は０となっている。ただし、このような切り替え方に限定されない。
　なお、本実施例の面状発熱体１は、図１３で表されるような構成となっていることで、マイナスの電圧が印加されている２つの電極２に対する印加電圧の位相は揃っている（図１４参照）。別の表現をすると、本実施例の面状発熱体１は、図１３で表されるような構成となっていることで、図１４で表されるように、電極２のうちのマイナスに印加される２つの電極２の電圧は、同電位となっている。具体的には、０ｍｓから２０ｍｓの間において第２電極２ｂと第３電極２ｃとが同電位となり、２０ｍｓから４０ｍｓの間において第１電極２ａと第２電極２ｂとが同電位となり、４０ｍｓから６０ｍｓの間において第１電極２ａと第３電極２ｃとが同電位となり、これが繰り返されている。　
　ここで、「マイナスに印加される２つの電極２の電圧は、同電位となっている」とは、共にマイナスの同じ値の場合と共に０である場合の両方を含む意味である。
　本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
　１…面状発熱体、２…電極、２ａ…第１電極、２ｂ…第２電極、２ｃ…第３電極、
　２ｄ…第２電極、２ｅ…第３電極、２ｆ…第２電極、２ｇ…第３電極、
　２ｈ…第４電極、３…抵抗体の膜、４…ライン、４ａ…ライン、４ｂ…ライン、
　４ｃ…ライン、５…制御部、６…電源（直流電源）、７…スイッチ、７ａ…スイッチ、
　７ｂ…スイッチ、７ｃ…スイッチ、７ｄ…スイッチ、７ｅ…スイッチ、
　７ｆ…スイッチ、８…光センサー（付着物検出部）、
　８ａ…光センサー（付着物検出部）、８ｂ…光センサー（付着物検出部）、
　８ｃ…光センサー（付着物検出部）、９…温度センサー（温度検出部）、
　９ａ…温度センサー（温度検出部）、９ｂ…温度センサー（温度検出部）、
　９ｃ…温度センサー（温度検出部）、１０…電流制御器、１０１…信号機、
　１６…電源（交流電源）、１０２…発光部、１０２ａ…青色発光部、
　１０２ｂ…黄色発光部、１０２ｃ…赤色発光部、１０３…レンズ、１０４…フード、
　２０１…モニター画像、Ｌ…発光方向、Ｍ…マイナス領域、Ｐ…プラス領域、
　Ｔ…熱分布

Claims (10)

  1. 　抵抗体の膜と、
    　それぞれ前記膜の異なる位置に配置された３つ以上の電極と、
    　前記電極のうちの少なくとも１つであるプラス印加電極にプラスの電圧を印加するとともに、前記電極のうちの前記プラス印加電極以外の少なくとも１つであるマイナス印加電極にマイナスの電圧を印加するよう制御する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、前記電極のうちの少なくとも一部に印加する電圧の極性を変えることにより、１つの前記プラス印加電極と２つ以上の前記マイナス印加電極または２つ以上の前記プラス印加電極と１つの前記マイナス印加電極となり、かつ、前記電極のうちの少なくとも２つに印加される電圧が同電位となるように、前記プラス印加電極と前記マイナス印加電極の配置を３形態以上に切り替えることを特徴とする面状発熱体。
  2. 　請求項１に記載の面状発熱体において、
    　前記膜は光を透過する透過性の膜であることを特徴とする面状発熱体。
  3. 　請求項１に記載の面状発熱体において、
    　前記膜に付着物が付着したことを検出する付着物検出部を備えることを特徴とする面状発熱体。
  4. 　請求項３に記載の面状発熱体において、
    　前記制御部は、前記付着物検出部の検出結果に応じて、前記電極への電圧の印加のオンオフ制御を行うことを特徴とする面状発熱体。
  5. 　請求項３に記載の面状発熱体において、
    　前記制御部は、前記付着物検出部の検出結果に応じて、前記プラス印加電極と前記マイナス印加電極の配置の切り替え制御を行うことを特徴とする面状発熱体。
  6. 　請求項１に記載の面状発熱体において、
    　前記膜の温度を検出する温度検出部を備えることを特徴とする面状発熱体。
  7. 　請求項６に記載の面状発熱体において、
    　前記制御部は、前記温度検出部の検出結果に応じて、前記電極への電圧の印加のオンオフ制御を行うことを特徴とする面状発熱体。
  8. 　請求項６に記載の面状発熱体において、
    　前記制御部は、前記温度検出部の検出結果に応じて、前記プラス印加電極と前記マイナス印加電極の配置の切り替え制御を行うことを特徴とする面状発熱体。
  9. 　請求項１に記載の面状発熱体において、
    　前記電極への電圧の印加のオンオフするスイッチを備え、
    　前記制御部は、前記スイッチを制御して、前記プラス印加電極と前記マイナス印加電極の配置を切り替える構成であることを特徴とする面状発熱体。
  10. 　発光部と、
    　請求項１に記載の面状発熱体と、を備え、
    　前記面状発熱体は、前記発光部から発光される光の発光方向における前記発光部の前側に設けられることを特徴とする信号機。
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