特許 6908080 ヒーターの動作制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6908080

(24)【登録日】2021年7月5日

(45)【発行日】2021年7月21日

(54)【発明の名称】ヒーターの動作制御装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/00 20060101AFI20210708BHJP

   F24D 13/02 20060101ALI20210708BHJP

【ＦＩ】

   H05B3/00 310C

   H05B3/00 365K

   F24D13/02 G

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2019-166008(P2019-166008)

(22)【出願日】2019年9月12日

(65)【公開番号】特開2021-44174(P2021-44174A)

(43)【公開日】2021年3月18日

【審査請求日】2019年12月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102500

【氏名又は名称】ＳＭＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095636

【弁理士】

【氏名又は名称】早崎 修

(72)【発明者】

【氏名】南部 元俊

【審査官】 石黒 雄一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０８５９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０３６５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２０１６／１６７０７５（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開２０１９−０４６７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−２１７１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２３９９０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３／００−３／８６

Ｆ２４Ｄ １３／００−１３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一組の電極と、
前記一組の電極間に接続され、前記一組の電極間の方向で単位長さあたりの電気抵抗値が等しくなるように配線された面状若しくは線状の電気抵抗体からなるヒーターと、
前記一組の電極に交流若しくは直流の電源電力を出力し、ヒーターを加熱する電源回路と、
前記一組の電極にそれぞれ接続する互いに等しい抵抗値Ｒの一組の抵抗素子の各他側に、等電圧Ｖ_Ｔの交流検出信号を出力する交流信号源と、
前記一組の電極の各電位Ｖ_１、Ｖ_２を検出する電圧検出回路と、
ヒーター動作モードで、前記電源回路と前記一組の電極とを接続するとともに、前記抵抗素子を介した前記交流信号源と前記一組の電極間の接続を切り離し、人体位置検出モードで、前記電源回路と前記一組の電極との接続を切り離すとともに、前記抵抗素子を介した前記交流信号源と前記一組の電極とを接続する接続切換手段と、
前記人体位置検出モードで、前記電圧検出回路が検出した前記一組の電極の各電位Ｖ_１、Ｖ_２から、前記ヒーターに接近する人体の位置を前記一組の電極間の方向で検出する人体位置検出手段とを備え、
前記人体位置検出手段が検出した前記人体の位置に応じて、前記電源回路から前記一組の電極に出力する電源電力の出力及び／又は電力量を制御することを特徴とするヒーターの動作御装置。

【請求項2】

前記ヒーターは、前記一組の電極間の方向で複数の領域に分割され、
前記人体の位置が属するいずれか前記領域に応じて、前記電源回路から前記一組の電極に出力する電源電力の電力量を制御することを特徴とする請求項１に記載のヒーターの動作制御装置。

【請求項3】

前記電気抵抗体は、前記一組の電極間の第１方向と直交する第２方向で単位長さあたりの電気抵抗値が等しくなるように配線され、
第２方向の両側で前記電気抵抗体にスポット状に接続する一組の第２電極と、
前記一組の第２電極にそれぞれ接続する互いに等しい抵抗値Ｒ’の一組の第２抵抗素子の各他側に、等電圧Ｖ_Ｔ’の第２交流検出信号を出力する第２交流信号源と、
前記一組の第２電極の各電位Ｖ_３、Ｖ_４を検出する第２電圧検出回路と、
人体位置検出モードで、前記抵抗素子を介した前記交流信号源と前記一組の電極との接続と、前記第２抵抗素子を介した前記第２交流信号源と前記一組の第２電極との接続とを交互に切り換える第２接続切換手段とを更に備え、
前記人体位置検出手段は、前記人体位置検出モードで、前記一組の電極と前記一組の第２電極に前記交流検出信号と前記第２交流検出信号を交互に出力し、前記電圧検出回路が検出した前記一組の電極の各電位Ｖ_１、Ｖ_２と、前記第２電圧検出回路が検出した前記一組の第２電極の各電位Ｖ_３、Ｖ_４とから、前記電気抵抗体に接近する操作者の人体の位置を第１方向と第２方向で検出することを特徴とする請求項１に記載のヒーターの動作制御装置。

【請求項4】

それぞれ、面状若しくは線状の電気抵抗体の両側に第１セル電極と第２セル電極が接続して形成される複数のセルが、同一平面に沿って配設されたヒーターと、
前記各セルの第１セル電極と第２セル電極に交流若しくは直流の電源電力を出力し、前記セルを加熱する電源回路と、
複数の前記セルの各セル毎に第１セル電極と第２セル電極の間に、交流検出信号を出力する交流信号源と、
複数の前記セルの各セル毎に第１セル電極及び／又は第２セル電極の検出電極の電位を検出する電圧検出回路と、
ヒーター動作モードで、前記電源回路から選択的に１又は２以上の前記各セルの第１セル電極と第２セル電極に電源電力を出力するとともに、前記交流信号源と全ての前記セルとの接続を切り離し、人体位置検出モードで、前記電源回路と全ての前記セルの接続を切り離すとともに、前記交流信号源から複数の前記セルの各セル毎に、第１セル電極と第２セル電極の間に交流検出信号を出力する接続切換手段と、
人体位置検出モードで、前記各セル毎に、交流検出信号が流れる第１セル電極及び／又は第２セル電極の検出電極の電位を監視し、前記検出電極の電位が所定値以上に変化した前記セルを人体が接近しているセルと判定し、人体が接近しているセルと判定した１又は２以上の前記セルの各位置からヒーターに接近する人体の位置を検出する人体位置検出手段とを備え、
前記電源回路は、前記人体位置検出手段が人体が接近していると判定した前記セルの第１セル電極と第２セル電極に電源電力を出力し、そのセルを加熱することを特徴とするヒーターの動作御装置。

【請求項5】

複数の前記セルは、互いに直交するＸＹ方向に平行な同一平面に沿って分散して配設され、
互いに絶縁され、前記平面のＹ方向に配線される複数のＸ電極線と、前記平面のＸ方向に配線される複数のＹ電極線とを更に備え、
前記平面のＸ方向に沿った複数の前記セルの各第１セル電極は、Ｘ方向に配線される同一のＹ電極線で連続するとともに、前記平面のＹ方向に沿った複数の前記セルの各第２セル電極は、Ｙ方向に配線される同一のＸ電極線で連続することにより、全ての前記セルの各セル毎の前記電気抵抗体の両側がそれぞれ異なる組み合わせのＸ電極線とＹ電極線に接続し、
人体位置検出モードで、前記交流信号源は、全ての前記セルについて、前記各セル毎に異なる組み合わせのＸ電極線とＹ電極線の間に交流検出信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のヒーターの動作制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヒーターの電気抵抗体に人体が接近することによる静電容量の変化を検出し、人体の接近に応じてヒーターの動作を制御するヒーターの動作制御装置に関し、特に、ヒーターに接近する人体の位置に応じて、ヒーターの動作を制御するヒーターの動作制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ヒーターの電気抵抗体が導電体であることから、人体の一部が電気抵抗体に接近することよる電気抵抗体の浮遊容量の増加を検出し、電気抵抗体を人感センサーの一部として利用してヒーターの動作を制御するヒーターの動作制御装置が、特許文献１や特許文献２で知られている。

【0003】

以下、特許文献１のヒーターの動作制御装置１００を図７を用いて説明すると、ヒーターの動作制御装置１００は、車両の乗員用シート１０１の着座部の内方に電気抵抗体からなるヒーター１０２が配置されている。ヒーター１０２は、コントローラ１０３で開閉制御される切り換えスイッチ１０４を介して直流電力を出力するバッテリ１０５に接続し、スイッチ１０４が閉じ動作している間、バッテリー１０５からの直流電力で加熱され、着座部分を加温する。

【0004】

スイッチ１０４が開制御されている間に、ヒーター１０２を構成する電気抵抗体は、浮遊状態となり、人体がヒーター１０２に接近するとこヒーター１０２の浮遊容量が変化するので、この浮遊容量の変化から乗員用シート１０１への着座の有無を判定するため、ヒーター１０２に、結合コンデンサ１０６を介して着座検出回路１０７が接続している。図示するように、着座検出回路１０７は、一定電圧の交流検出信号を出力する交流信号源１０８と、負荷抵抗１０９と、検波・平滑回路１１０と、増幅回路１１１と、Ａ／Ｄ変換回路１１２と、マイクロコンピュータ１１３がそれぞれ直列に接続され、負荷抵抗１０９と検波・平滑回路１１０との接続点に、一側がヒーター１０２に接続する結合コンデンサ１０６の他側が接続している。これにより、交流信号源１０８から出力される交流検出信号のわずかな一部が、結合コンデンサ１０６とヒーター１０２の浮遊容量を通して流れ、残りの交流検出信号が、検波・平滑回路１１０と増幅回路１１１を介して、Ａ／Ｄ変換回路１１２に入力され、マイクロコンピュータ１１３において交流検出信号のレベルが検出される。

【0005】

スイッチ１０４が開制御され、浮遊電位状態となるヒーター（電気抵抗体）１０２に、人体が接近すると、ヒーター１０２の静電容量が増加してインピーダンスが低下し、結合コンデンサ１０６を介して流れる交流検出信号が増加するので、マイクロコンピュータ１１３において検出される交流検出信号のレベルは、人が接近していない状態に比べてが低下する。従って、着座検出回路１０７は、マイクロコンピュータ１１３で検出される交流検出信号のレベルが所定値以下に低下することから、乗員シート１０１に乗員が着座していることを検出し、例えば、着座を検出している場合にのみスイッチ１０４を閉じ制御してヒーター１０２を加熱する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８−２４０８７号公報

【特許文献2】特開２０１５−１３１６３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述の従来のヒーターの動作制御装置によれば、ヒーターを構成する電気抵抗体を人感センサーの一部に兼用し、人体の接近に応じてヒーターの動作を制御できるが、ヒーターの加熱温度を制御したり、ホットカーペットのような大型のヒーターの特定の領域のみを加熱制御する場合には、別に制御回路や制御スイッチを設ける必要があり、装置全体が大型、複雑化するという問題があった。

【0008】

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、ヒーターを構成する電気抵抗体を利用して、ヒーターに接近する人体の位置を検出し、人体の位置に応じてヒーターの動作を制御するヒーターの動作制御装置を提供することを目的とする。

【0009】

また、人が載っている位置のヒーターのみを加熱し、省電力可能なヒーターの動作制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述の目的を達成するため、請求項１のヒーターの動作制御装置は、一組の電極と、一組の電極間に接続され、一組の電極間の方向で単位長さあたりの電気抵抗値が等しくなるように配線された面状若しくは線状の電気抵抗体からなるヒーターと、一組の電極に交流若しくは直流の電源電力を出力し、ヒーターを加熱する電源回路と、一組の電極にそれぞれ接続する互いに等しい抵抗値Ｒの一組の抵抗素子の各他側に、等電圧Ｖ_Ｔの交流検出信号を出力する交流信号源と、一組の電極の各電位Ｖ_１、Ｖ_２を検出する電圧検出回路と、ヒーター動作モードで、電源回路と一組の電極とを接続するとともに、抵抗素子を介した交流信号源と一組の電極間の接続を切り離し、人体位置検出モードで、電源回路と一組の電極との接続を切り離すとともに、抵抗素子を介した交流信号源と一組の電極とを接続する接続切換手段と、
人体位置検出モードで、電圧検出回路が検出した一組の電極の各電位Ｖ_１、Ｖ_２から、ヒーターに接近する人体の位置を一組の電極間の方向で検出する人体位置検出手段とを備え、
人体位置検出手段が検出した人体の位置に応じて、電源回路から一組の電極に出力する電源電力の出力及び／又は電力量を制御することを特徴とする。

【0011】

電源電力を通電して加熱するヒーターは、導電性の電気抵抗体からなり、電気抵抗体に人体が接近すると、人体の位置により一組の電極に表れる交流検出信号の電位が異なるので、一組の電極の各電位Ｖ_１、Ｖ_２から人体位置検出手段が検出した人体の位置に応じて一組の電極に出力する電源電力の出力及び／又は電力量を制御する。

【0012】

請求項２のヒーターの動作制御装置は、ヒーターが、一組の電極間の方向で複数の領域に分割され、人体の位置が属するいずれかの領域に応じて、電源回路から一組の電極に出力する電源電力の電力量を制御することを特徴とする。

【0013】

一組の電極の各電位から人体位置検出手段が検出した人体の位置が属する領域に応じて一組の電極に出力する電源電力の電力量を制御する。

【0014】

請求項３のヒーターの動作制御装置は、電気抵抗体が、一組の電極間の第１方向と直交する第２方向で単位長さあたりの電気抵抗値が等しくなるように配線され、第２方向の両側で電気抵抗体にスポット状に接続する一組の第２電極と、一組の第２電極にそれぞれ接続する互いに等しい抵抗値Ｒ’の一組の第２抵抗素子の各他側に、等電圧Ｖ_Ｔ’の第２交流検出信号を出力する第２交流信号源と、一組の第２電極の各電位Ｖ_３、Ｖ_４を検出する第２電圧検出回路と、人体位置検出モードで、抵抗素子を介した交流信号源と一組の電極との接続と、第２抵抗素子を介した第２交流信号源と一組の第２電極との接続とを交互に切り換える第２接続切換手段とを更に備え、
人体位置検出手段は、人体位置検出モードで、一組の電極と一組の第２電極に交流検出信号と第２交流検出信号を交互に出力し、電圧検出回路が検出した一組の電極の各電位Ｖ_１、Ｖ_２と、第２電圧検出回路が検出した一組の第２電極の各電位Ｖ_３、Ｖ_４とから、電気抵抗体に接近する操作者の人体の位置を第１方向と第２方向で検出することを特徴とする。

【0015】

ヒーターに接近する人体の位置が、一組の電極間の第１方向と、第１方向に直交する第２方向のいずれの方向でも検出する。

【0016】

請求項４のヒーターの動作制御装置は、それぞれ、面状若しくは線状の電気抵抗体の両側に第１セル電極と第２セル電極が接続して形成される複数のセルが、同一平面に沿って配設されたヒーターと、各セルの第１セル電極と第２セル電極に交流若しくは直流の電源電力を出力し、セルを加熱する電源回路と、複数のセルの各セル毎に第１セル電極と第２セル電極の間に、交流検出信号を出力する交流信号源と、複数のセルの各セル毎に第１セル電極及び／又は第２セル電極の検出電極の電位を検出する電圧検出回路と、ヒーター動作モードで、電源回路を選択的に１又は２以上の各セルの第１セル電極と第２セル電極に電源電力を出力するとともに、交流信号源と全てのセルとの接続を切り離し、人体位置検出モードで、電源回路と全てのセルの接続を切り離すとともに、交流信号源から複数のセルの各セル毎に、第１セル電極と第２セル電極の間に交流検出信号を出力するか接続切換手段と、人体位置検出モードで、各セル毎に、交流検出信号が流れる第１セル電極及び／又は第２セル電極の検出電極の電位を監視し、検出電極の電位が所定値以上に変化したセルを人体が接近しているセルと判定し、人体が接近しているセルと判定した１又は２以上のセルの各位置からヒーターに接近する人体の位置を検出する人体位置検出手段とを備え、
電源回路は、人体位置検出手段が人体が接近していると判定したセルの第１セル電極と第２セル電極に電源電力を出力し、そのセルを加熱することを特徴とする。

【0017】

電気抵抗体に接近する人体の位置により各セルの第１セル電極及び／又は第２セル電極の検出電極に表れる交流検出信号の電位が異なるので、検出電極の電位の所定値以上の変化から人体が接近していると判定したセルの第１セル電極と第２セル電極に電源電力を出力し、そのセルを加熱する。

【0018】

請求項５のヒーターの動作制御装置は、複数のセルが、互いに直交するＸＹ方向に平行な同一平面に沿って分散して配設され、互いに絶縁され、平面のＹ方向に配線される複数のＸ電極線と、平面のＸ方向に配線される複数のＹ電極線とを更に備え、
平面のＸ方向に沿った複数のセルの各第１セル電極は、Ｘ方向に配線される同一のＹ電極線で連続するとともに、平面のＹ方向に沿った複数のセルの各第２セル電極は、Ｙ方向に配線される同一のＸ電極線で連続することにより、全てのセルの各セル毎の電気抵抗体の両側がそれぞれ異なる組み合わせのＸ電極線とＹ電極線に接続し、人体位置検出モードで、交流信号源は、全てのセルについて、各セル毎に異なる組み合わせのＸ電極線とＹ電極線の間に交流検出信号を出力することを特徴とする。

【0019】

複数の全てのセルについて各セル毎の第１セル電極と第２セル電極を配線することなく、Ｘ方向に沿った複数のセルの各第１セル電極を同一のＹ電極線で連続するとともに、Ｙ方向に沿った複数のセルの各第２セル電極を同一のＸ電極線で連続するので、少ない電極線で各セルの第１セル電極と第２セル電極間に交流検出信号が流れる。

【発明の効果】

【0020】

請求項１の発明によれば、ヒーターの動作を制御する制御回路への入力スイッチを用意することなく、ヒーターの特定位置へ指等の人体の一部を接近させる操作で、ヒーターの動作を制御することができる。

【0021】

請求項２の発明によれば、ヒーターのいずれかの領域に、指等の人体の一部を接近させるだけで、その領域で特定される加熱温度にヒーターの加熱動作を制御できる。

【0022】

請求項３の発明によれば、ヒーターの二次元の位置で特定される特定位置へ指等の人体の一部を接近させる操作で、特定位置に応じてヒーターの動作をより細かく制御することができる。

【0023】

請求項４の発明によれば、人が載っている位置のヒーターのみを加熱し、省電力でヒーターを動作させることができる。

【0024】

請求項５の発明によれば、セル毎に交流検出信号を流す電極線の総配線数を減じて、ヒーターの動作制御装置の全体を簡易構造とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の第１実施の形態に係るヒーターの動作御装置１の模式図である。

【図2】人体位置検出モードのヒーターの動作御装置１の回路図である。

【図3】第２実施の形態に係るヒーターの動作御装置２０の要部平面図である。

【図4】第３実施の形態に係るヒーターの動作御装置３０の要部平面図である。

【図5】第４実施の形態に係るヒーターの動作御装置４０のヒーター４１の平面図である。

【図6】ヒーターの動作御装置４０の切替制御部４２の回路図である。

【図7】従来のヒーターの動作制御装置１００のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の一実施の形態に係るヒーターの動作制御装置（以下、ヒーター装置という）１を、図１と図２を用いて説明する。尚、図１においては、説明の便宜上、ヒーター装置１に通常備えられる温度センサーやＡＣ／ＤＣコンバータなどを省略している。このヒーター装置１は、図示しない長方形の透明な絶縁シートの表面に被着された薄膜の電気抵抗体からなるヒーター２を、窓ガラスや水槽に沿って貼り付けて、室内や水槽を一定温度に保温する目的で用いられる。

【0027】

ヒーター２を構成する薄膜の電気抵抗体は、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）やＣＮＴ（カーボンナノチューブ）を均一膜厚で絶縁シートの表面に沿って形成され、これにより、ヒーター２の平面の任意の２点間の抵抗値は、ヒーター２の平面に沿った２点間の距離に比例するものとなっている。図１に示すように、ヒーター２をジュール熱で発熱させるため、ヒーター２の両側には一組の帯状の電極３Ａ、３Ｂが接続し、一組の電極３Ａ、３Ｂは、それぞれマイコン１０のポートＰ１、Ｐ８でＯＮ／ＯＦＦ制御されるリレーＡ、リレーＢを介して商用交流電源４に接続している。従って、マイコン１０でリレーＡ、リレーＢをＯＮ制御すると、一組の電極３Ａ、３Ｂ間に接続するヒーター２に交流の電源電力が通電し、ヒーター２は、電気抵抗体のジュール熱で発熱する。

【0028】

ヒーター２に接近する操作者の指Ｐの位置を検出すため、一組の電極３Ａ、３Ｂは、それぞれマイコン１０のポートＰ２、Ｐ５でＯＮ／ＯＦＦ制御されるリレーＣ、リレーＤに接続している。更に、リレーＣは、マイコン１０のポートＰ３と、抵抗値Ｒの抵抗５Ａを介してポートＰ４に接続し、リレーＤは、マイコン１０のポートＰ７と、抵抗５Ａと同じ抵抗値Ｒの抵抗５Ｂを介してポートＰ６に接続している。

【0029】

マイコン１０は、ポートＰ１、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ８からリレーＡ、リレーＣ、リレーＤ、リレーＢをＯＮ／ＯＦＦ制御する制御信号を出力するとともに、ポートＰ４、Ｐ６から交流電圧Ｖ_Ｔの同一の交流検出信号を出力する交流信号源と、ポートＰ３、Ｐ７の各電位Ｖ_１、Ｖ_２を検出し、検出した各電位Ｖ_１、Ｖ_２から後述する方法でヒーター２に接近する人体の位置を一組の電極３Ａ、３Ｂの方向で検出する人体位置検出部と、検出した人体の位置に応じて、リレーＡ、リレーＢをＯＮ制御するヒーター加熱期間を制御するヒーター動作制御部を備えている。

【0030】

マイコン１０でリレーＣをＯＮ制御する間は、ポートＰ４から交流電圧Ｖ_Ｔの交流検出信号を抵抗５Ａの一端に出力し、ポートＰ３から抵抗５Ａの他側の電極３Ａの電位Ｖ_１を検出する。また、マイコン１０がリレーＤをＯＮ制御する間は、ポートＰ６から交流電圧Ｖ_Ｔの交流検出信号を抵抗５Ｂの一端に出力し、ポートＰ７から抵抗５Ｂの他側の電極３Ｂの電位Ｖ_２を検出する。

【0031】

マイコン１０は、リレーＡ、リレーＢをＯＮ制御し、リレーＣ、リレーＤをＯＦＦ制御するヒーター動作モードと、リレーＡ、リレーＢをＯＦＦ制御し、リレーＣ、リレーＤをＯＮ制御する人体位置検出モードとを、例えば、１００ｍｓｅｃの周期で交互に切り換える。

【0032】

人体位置検出モードでは、ポートＰ３、Ｐ７で検出する一組の電極３Ａ、３Ｂの各電位Ｖ_１、Ｖ_２からヒーター２に接近する人体Ｐの位置ｘを電極３Ａから電極３Ｂに向かうＸ方向で検出する。以下、各電位Ｖ_１、Ｖ_２からヒーター２上の人体の位置ｘを検出する方法を図１と人体位置検出モードのヒーター装置１を示す図２を用いて説明する。

【0033】

これらの図に示すように、一組の電極３Ａ、３Ｂ間の長さをＬ、一組の電極３Ａ、３Ｂ間のヒーター２の抵抗値をｒ、電極３Ａから人体Ｐの位置ｘまでのヒーター２の抵抗値をｒ_１、人体Ｐの位置ｘから電極３Ｂまでのヒーター２の抵抗値をｒ_２、人体Ｐの位置ｘでの電位をＶ_Ｐとすると、
ポートＰ４から、ヒーター２と人体Ｐとの間の静電容量Ｃｆを通して流れる交流検出信号の電流ｉ_１は、ポートＰ４に接続する抵抗５Ａにも流れるので、
ｉ_１＝（Ｖ_Ｔ−Ｖ_１）／Ｒ ・・・（１）
と、
ポートＰ６から、ヒーター２と人体との間の静電容量Ｃｆを通して流れる交流検出信号の電流ｉ_２は、ポートＰ６に接続する抵抗５Ｂにも流れるので、
ｉ_２＝（Ｖ_Ｔ−Ｖ_２）／Ｒ ・・・（２）
で、それぞれ表される。

【0034】

また、交流検出信号の交流電圧Ｖ_Ｔと人体Ｐの位置ｘでの電位Ｖ_Ｐの電位差Ｖ_Ｔ−Ｖ_Ｐは、図２に示すように、
Ｖ_Ｔ−Ｖ_Ｐ＝（Ｒ＋ｒ_１）ｉ_１＝（Ｒ＋ｒ_２）ｉ_２ ・・・（３）
で表され、（３）式のｉ_１、ｉ_２に（１）式と（２）式を代入し、ｒ_２＝ｒ−ｒ_１であるので、ｒ_１について求めると、
ｒ_１＝（Ｒ＋ｒ）（Ｖ_Ｔ−Ｖ_２）／（２Ｖ_Ｔ−Ｖ_１−Ｖ_２） ・・・（４）
となる。

【0035】

ヒーター２の２点間の抵抗値は、Ｘ方向の２点間の距離に比例し、電極３Ａから人体の位置ｘまでのヒーター２の抵抗値ｒ_１は、
ｒ_１＝ｒ・ｘ／Ｌ ・・・（５）
で表されるので、（４）式に（５）式を代入し、電極３Ａから人体の位置ｘについて求めれば、
ｘ＝Ｌ（Ｒ＋ｒ）（Ｖ_Ｔ−Ｖ_２）／｛ｒ（２Ｖ_Ｔ−Ｖ_１−Ｖ_２）｝ ・・・（６）
となる。ここで、（６）式において、Ｒ、ｒ、Ｖ_Ｔは、既知の値であるので、ポートＰ３、Ｐ７で検出する各電位Ｖ_１、Ｖ_２から、電極３ＡからＸ方向の人体の位置ｘを求めることができる。

【0036】

マイコン１０は、各電位Ｖ_１、Ｖ_２から求めた人体の位置ｘに応じて、１００ｍｓｅｃのヒーター動作モード期間中のリレーＡ、リレーＢをＯＮ制御するヒーター加熱期間を決定し、例えば、位置ｘに比例してヒーター加熱期間を定める。その結果、ヒーター２へ接近させる操作者の指を、電極３Ａから電極３Ｂに近づけるほど、ヒーター２の加熱時間が長くなり、昇温制御される。

【0037】

人体の位置ｘに応じたヒーター２の動作の制御は、各電位Ｖ_１、Ｖ_２から求めた人体の位置ｘが、ヒーター２を分割したいずれの領域に属するかに応じて制御することもできる。以下、ヒーター装置１の一組の電極３Ａ、３Ｂ間のヒーター２を３つの領域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に分割した第２実施の形態に係るヒーター装置２０を、図３を用いて説明する。

【0038】

ヒーター２は、図中「強」と表示された電極３ＡからＸ方向にｘ１までの領域Ｆ１と、「中」と表示されたｘ１からｘ２までの領域Ｆ２と、「弱」と表示されたｘ２から電極３Ｂまでの領域Ｆ３に分割される。これによりマイコン１０は、人体位置検出モードにおいて、各電位Ｖ_１、Ｖ_２から求めた人体の位置ｘが、０からｘ１までの範囲内である場合には、領域Ｆ１に属すると、ｘ１からｘ２までの範囲内である場合には、領域Ｆ２に属すると、ｘ２からｘ３までの範囲内である場合には、領域Ｆ３に属すると判定し、人体Ｐの位置ｘが属する領域Ｆ毎に、商用交流電源４とリレーＡ、リレーＢ間に接続された図示しない電力制御回路を制御し、次の周期のヒーター動作モード期間に、一組の電極３Ａ、３Ｂ間のヒーター２に通電する交流の電力を制御する。

【0039】

すなわち、人体の位置ｘが領域Ｆ１に属すると判定した場合には、次の周期のヒーター動作モード期間で、一組の電極３Ａ、３Ｂ間のヒーター２に通電する交流の電力を設定値の最大とし、領域Ｆ３に属すると判定した場合には、ヒーター２に通電する交流の電力を設定値の最小とし、領域Ｆ２に属すると判定した場合には、その中間の電力とする。これにより、操作者は、領域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３のいずれかに指や体を近づけることにより、ヒーター２の発熱温度を操作できる。

【0040】

次に、本発明の第３実施の形態に係るヒーター装置３０を、図４を用いて説明する。ヒーター装置３０は、ヒーター２のＸ方向の人体の位置ｘを検出する第１実施の形態に係るヒーター装置１について、Ｘ方向に直交するＹ方向の人体の位置ｙを検出可能としたもので、ヒーター装置１と同一若しくは同様に作用する構成は同一の番号を付してその説明を省略する。

【0041】

ヒーター装置３０は、Ｘ方向の両側に沿って帯状に配線される一組の電極３Ａ、３Ｂの中間で、ヒーター２のＹ方向の両側の部位にスポット状に接続する一組の第２電極３Ｃ、３Ｄを更に備えている。第２電極３Ｃ、３Ｄは、Ｙ方向の人体Ｐの位置ｙを検出する目的でヒーター２に接続されるものであり、ヒーター動作モード期間に、一組の電極３Ａ、３Ｂ間に流れる交流の電源電流が、ヒーター２を通電せずに第２電極３Ｃ、３Ｄを経由して流れることがないように、スポット状に形成される。

【0042】

図４に示すように、一組の第２電極３Ｃ、３Ｄは、それぞれマイコン１０でＯＮ／ＯＦＦ制御されるリレーＥ、リレーＦに接続している。更に、リレーＥの他側は、抵抗値Ｒ’の第２抵抗素子５Ｃを介して交流電圧Ｖ_Ｔ’の第２交流検出信号を出力するマイコン１０のポートと、第２電極３Ｃの電位Ｖ_３を検出するマイコン１０のポートに接続し、リレーＦの他側は、抵抗値Ｒ’の第２抵抗素子５Ｄを介して交流電圧Ｖ_Ｔ’の第２交流検出信号を出力するマイコン１０のポートと、第２電極３Ｄの電位Ｖ_４を検出するマイコン１０のポートに接続している。Ｙ方向の一組の第２抵抗素子５Ｃ、５Ｄの抵抗値は、同一の抵抗値Ｒ’とするが、一組の抵抗素子５Ａ、５Ｂの抵抗値Ｒと同一であってもよい。また、一組の第２抵抗素子５Ｃ、５Ｄに出力される交流電圧Ｖ_Ｔ’の第２交流検出信号も同一の交流検出信号であるが、マイコン１０のポートＰ４とポートＰ６から出力される交流電圧Ｖ_Ｔの交流検出信号と同一であってもよい。

【0043】

マイコン１０は、リレーＡ、リレーＢをＯＦＦ制御して人体位置検出モードとしている間に、リレーＣ及びリレーＤをＯＮ制御するｘ位置検出モードと、リレーＥ及びリレーＦをＯＮ制御するｙ位置検出モードとを交互に切り換え、ｘ位置検出モードでＸ方向の人体Ｐの位置ｘを、ｙ位置検出モードでＹ方向の人体Ｐの位置ｙを検出する。Ｙ方向の人体Ｐの位置ｙを検出する方法は、上述したＸ方向の人体Ｐの位置ｘの検出方法とＸＹ方向を変更するだけで同一であるので、その説明を省略する。

【0044】

このヒーター装置３０によれば、ヒーター２に接近する人体Ｐの位置をＸＹ方向の二次元の位置（ｘ、ｙ）で検出できるので、二次元の位置（ｘ、ｙ）に応じてヒーター２の加熱動作を制御できる。

【0045】

次に、本発明の第４実施の形態に係るヒーター装置４０を、図５と図６を用いて説明する。このヒーター装置４０は、床面に配置し、ヒーター４１に載る人を保温するホットカーペットとして用いられる。

【0046】

ヒーター装置４０のヒーター４１は、図５に示すように、直交するＸＹ平面に沿って４行４列のマトリックス状に配置された１６枚のセル４４からなり、各セル４４は、各セル４４の図中上辺に沿って配線された第１セル電極４５と、図中右辺に沿って配線された第２セル電極４６と、第１セル電極４５と第２セル電極４６との間にＵ字連鎖状に配線され、ニッケルクロム合金、鉄クロム合金などから形成される発熱線（電気抵抗体）４３とから構成される。以下、説明の便宜上、ｉ行ｊ列（ｉ＝１〜４、ｊ＝１〜４）の位置に配置されたセル４４をセル４４_ｉｊと、セル４４_ｉｊの第１セル電極４５を第１セル電極４５_ｉｊと、セル４４_ｉｊの第２セル電極４６を第２セル電極４６_ｉｊとして説明する。

【0047】

全てのセル４４について、各セル４４の第１セル電極４５と第２セル電極４６を相互に絶縁させて配線するのは煩雑な配線となるので、Ｙ方向に沿った４枚のセル４４の各第２セル電極４６_１ｊ、４６_２ｊ、４６_３ｊ、４６_４ｊを同一のＸ電極線Ｘ_ｊで連続させて配線し、Ｘ方向に沿った４枚のセル４４の各第１セル電極４５_ｉ１、４５_ｉ２、４５_ｉ３，４５_ｉ４を同一のＹ電極線Ｙ_ｉで連続させて配線する。例えば、Ｙ方向に沿った第２列の４枚のセル４４_１２、４４_２２、４４_３２、４４_４２の各第２セル電極４６_１２、４６_２２、４６_３２、４６_４２は、１本のＸ電極線Ｘ_２で連続し、Ｘ方向に沿った第４行の４枚のセル４４_４１、４４_４２、４４_４３、４４_４４の各第１セル電極４５_４１、４５_４２、４５_４３、４５_４４は、１本のＹ電極線Ｙ_４で連続する。

【0048】

各セル４４毎に人体Ｐの接近を検出し、各セル４４毎の発熱線４３に交流電源電力を通電して加熱制御することが可能なように、全てのＸ電極線Ｘ_ｊ（ｊ＝１〜４）は、図６に示すように、切替制御部４２のマイコン４８によりＯＮ／ＯＦＦ制御されるリレーＡ１乃至Ａ４とリレーＣ１乃至Ｃ４に、全てのＹ電極線Ｙ_ｉ（ｉ＝１〜４）は、マイコン４８によりＯＮ／ＯＦＦ制御されるリレーＢ１乃至Ｂ４、リレーＤ１乃至Ｄ４に接続している。

【0049】

各Ｘ電極線Ｘ_ｊ（ｊ＝１〜４）が接続するリレーＡｊの他側は、商用交流電源４９に接続し、リレーＣｊの他側は、所定の交流電圧Ｖ_Ｔの交流検出信号を出力するマイコン４８のポートＴ１に接続している。また、各Ｙ電極線Ｙ_ｉ（ｉ＝１〜４）が接続するリレーＢｉの他側は、商用交流電源４９に接続し、リレーＤｉの他側は、マイコン４８を介して一側が接地されたコイル４７の他側と、Ｙ電極線Ｙ_ｉの電位Ｖ_Ｙｉを検出するマイコン４８のポートＴ２とに接続している。マイコン４８のポートＴ２は、セル４４_ｉｊについて、リレーＣｊとリレーＤｉがＯＮ制御され、セル４４_ｉｊの発熱線４３とコイル４７とを交流検出信号が流れる際のＹ電極線Ｙ_ｉ（セル４４_ｉｊの第２セル電極４６_ｉｊ）の電位Ｖ_Ｙｉを検出する。

【0050】

マイコン４８は、全てのリレーＣｊ、リレーＤｉをＯＦＦ制御するとともに、いずれか１又は２以上のリレーＡｊとリレーＢｉを選択的にＯＮ制御するヒーター動作モードと、
全てのリレーＡｊ、リレーＢｉをＯＦＦ制御するとともに、全てのリレーＣｊとリレーＤｉの異なる組み合わせについて、リレーＣｊとリレーＤｉとを順にＯＮ制御する人体位置検出モードで動作する。

【0051】

マイコン１９は、所定の周期でヒーター動作モードと人体位置検出モードを交互に繰り返して動作し、先に人体位置検出モードで、マイコン４８は、１６通りのリレーＣｊとリレーＤｉの異なる組み合わせについて、順にリレーＣｊとリレーＤｉをＯＮ制御する。その結果、ＯＮ制御するリレーＣｊとリレーＤｉにそれぞれ接続するＸ電極線Ｘ_ｊとＹ電極線Ｙ_ｉから特定されるセル４４_ｉｊの発熱線（電気抵抗体）４３とリレーＤｉに接続するコイル４７に交流検出信号が流れる。

【0052】

リレーＤｉに接続するマイコン４８のポートＴ２は、この発熱線４３に交流検出信号が流れるセル４４_ｉｊの第２セル電極４６_ｉｊの電位Ｖ_Ｙｉを監視する。そのセル４４_ｉｊの発熱線４３に人体が接近していない場合には、リレーＣｊに接続するマイコン４８のポートから出力される交流検出信号のほぼ全てがコイル４７を流れ、第２セル電極４６_ｉｊの電位Ｖ_Ｙｉは一定の電位に保たれる。一方、そのセル４４_ｉｊに人が載って、セル４４_ｉｊの発熱線（電気抵抗体）４３に人体Ｐが接近していると、接近する人体Ｐと発熱線（電気抵抗体）４３間の静電容量Ｃｆを通して人体Ｐに交流検出信号の一部が流れ、第２セル電極４６_ｉｊの電位Ｖ_Ｙｉが低下する。従って、マイコン４８は、この電位Ｖ_Ｙｉが所定値以上に低下することから、ＯＮ制御したリレーＣｊとリレーＤｉで特定されるセル４４_ｉｊに人が載っていると判定する。同様にして全ての組み合わせでリレーＣｊとリレーＤｉをＯＮ制御し、全てのセル４４_ｉｊについて人が載っているか否かを判定し、人が載っていると判定した１又は２以上のセル４４_ｉｊの位置から、ヒーター４１の全体で人が載っている位置を検出する。

【0053】

続く、ヒーター動作モードで、マイコン４８は、全てのリレーＣｊ、リレーＤｉをＯＦＦ制御し、上記人体位置検出モードで、人が載っていると判定した１又は２以上のセル４４_ｉｊについて、そのセル４４_ｉｊを通過するＸ電極線Ｘ_ｊとＹ電極線Ｙ_ｉが接続するリレーＡｊとリレーＢｉをＯＮ制御し、セル４４_ｉｊの発熱線４３に商用交流電源４９の交流電源電力を通電させ、人Ｐの載っているセル４４_ｉｊのみを加熱制御する。

【0054】

本実施の形態によれば、発熱させるヒーター４１を、人体の接近を検出する人感センサーの一部に兼用するので、ヒーターに重ねて別の検出電極を配置する必要がない。

【0055】

また、人が載っている領域にのみヒーター４１を通電し、加熱制御するので無駄な電力消費がない。

【0056】

上述の実施の形態では、複数の各セル４４_ｉｊの第１セル電極４５_ｉｊと第２セル電極４６_ｉｊを、共通のＹ電極線Ｙ_ｉとＸ電極線Ｘ_ｊで連続させて配線して、配線を簡略化しているが、各セル４４_ｉｊの第１セル電極４５_ｉｊと第２セル電極４６_ｉｊ毎に別に配線しても良い。

【0057】

また、複数のセル４４_ｉｊを平面上にマトリックス状に配置しているが、互いに重ならなければ、平面上の任意の位置に分散配置するものであちてもよい。

【0058】

また、上述の各実施の形態では、交流の電源電力を電気抵抗体であるヒーター２や発熱線４３に通電し、ヒーター２や発熱線４３を加熱しているが、直流の電源電力を通電させてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本発明は、ヒーターに接近する人体の位置に応じてヒーターを加熱する電源電力や電力量が制御されるヒーターの動作制御装置に適している。

【符号の説明】

【0060】

１ ヒーターの動作制御装置（第１実施の形態）
２ ヒーター（電気抵抗体）
４ 商用交流電源
２０ ヒーターの動作制御装置（第２実施の形態）
３０ ヒーターの動作制御装置（第３実施の形態）
４０ ヒーターの動作制御装置（第４実施の形態）
４３ 発熱線（電気抵抗体）
４４ セル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】