特開 2024-176174 接触センサ、および、輻射ヒータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176174

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】接触センサ、および、輻射ヒータ

(51)【国際特許分類】

   G01V 3/08 20060101AFI20241212BHJP

   H01H 36/00 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

G01V3/08 D

H01H36/00 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023094513

(22)【出願日】2023-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】入江 将嗣

【テーマコード（参考）】

2G105

5G046

【Ｆターム（参考）】

2G105AA01

2G105BB04

2G105DD03

2G105EE02

2G105FF02

2G105FF13

2G105GG01

2G105HH01

2G105JJ05

5G046AA03

5G046AB02

5G046AC24

5G046AE05

(57)【要約】

【課題】人の身体および熱伝導率が低い物体の接触を簡易な構成でそれぞれ検出する。
【解決手段】接触センサ２００であって、基板１２０の上に互いに平行に配置された第１検出電極２１１と第２検出電極２１２との対を含む電極部２１０と、前記第１検出電極に１ＭＨｚ以上の周波数を有する交流信号を含む第１検出信号を印加する信号入力部２２０と、前記第１検出電極と前記第２検出電極との間の第１静電容量を表す第１出力信号を出力する検出部２３０と、前記第１出力信号に基づいて前記第１検出電極と前記第２検出電極との間の前記第１静電容量が変化したことを表すあらかじめ定められた条件が満たされた場合に、人の身体または物体が接触したと判定する判定部４２０と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

接触センサ（２００）であって、
基板（１２０）の上に互いに平行に配置された第１検出電極（２１１）と第２検出電極（２１２）との対を含む電極部（２１０）と、
前記第１検出電極に１ＭＨｚ以上の周波数を有する交流信号を含む第１検出信号を印加する信号入力部（２２０）と、
前記第１検出電極と前記第２検出電極との間の第１静電容量を表す第１出力信号を出力する検出部（２３０）と、
前記第１出力信号に基づいて前記第１検出電極と前記第２検出電極との間の前記第１静電容量が変化したことを表すあらかじめ定められた条件が満たされた場合に、人の身体または物体が接触したと判定する判定部（４２０）と、
を備える接触センサ。

【請求項2】

請求項１に記載の接触センサであって、
前記電極部は、前記基板の上に互いに平行に配置された第３検出電極（２１３）と第４検出電極（２１４）との対をさらに含み、
前記信号入力部は、さらに、前記第３検出電極に１００ｋＨｚ以下の周波数を有する交流信号を含む第２検出信号を印加し、
前記検出部は、前記第３検出電極と前記第４検出電極との間の第２静電容量を表す第２出力信号を検出し、
前記判定部は、
前記第１出力信号に基づいて、前記第１検出電極と前記第２検出電極との間の前記第１静電容量の変化量が、物体の接触についてあらかじめ定められた第１閾値以上となった場合に、人ではない物体が接触したと判定し、
前記第２出力信号に基づいて、前記第３検出電極と前記第４検出電極との間の前記第２静電容量の変化量が、人の身体の接触についてあらかじめ定められた第２閾値以上となった場合に、人の身体が接触したと判定する、
接触センサ。

【請求項3】

請求項２に記載の接触センサであって、
前記信号入力部は、
前記第１検出信号として正弦波の交流信号を前記第１検出電極に印加し、
前記第２検出信号として矩形波の交流信号を前記第３検出電極に印加する、
接触センサ。

【請求項4】

請求項２に記載の接触センサであって、
前記信号入力部は、
前記第１検出信号として正弦波の交流信号を前記第１検出電極に印加し、
前記第２検出信号として正弦波の交流信号を前記第２検出電極に印加する、
接触センサ。

【請求項5】

請求項１に記載の接触センサであって、
前記信号入力部は、１ＭＨｚ以上の周波数を有する高周波の交流信号に１００ｋＨｚ以下の周波数を有する低周波の交流信号を重畳することにより得られた信号を、検出信号として前記第１検出電極に印加し、
前記検出部は、前記第１検出電極と前記第２検出電極との間の前記第１静電容量を表す測定信号を、高周波成分と、低周波成分とに分離し、
前記判定部は、前記高周波成分を用いて物体の接触を検出し、前記低周波成分を用いて人の身体の接触を検出する、
接触センサ。

【請求項6】

請求項１に記載の接触センサであって、
前記信号入力部は、第１期間に１ＭＨｚ以上の周波数を有する高周波の交流信号を前記第１検出電極に印加し、前記第１期間に続く第２期間に１００ｋＨｚ以下の周波数を有する低周波の交流信号を前記第１検出電極に印加する、ことを繰り返し、
前記検出部は、
前記第１期間における前記第１検出電極と前記第２検出電極との間の前記第１静電容量を検出し、
前記第２期間における前記第１検出電極と前記第２検出電極との間の前記第１静電容量を検出し、
前記判定部は、
検出された前記第１期間における前記第１静電容量に基づいて、物体の接触の有無を判定し、
検出された前記第２期間における前記第１静電容量に基づいて、人の身体の接触の有無を判定する、
接触センサ。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の接触センサを備えた輻射ヒータ（１０）であって、
前記基板（１２０）上に配され、通電により発熱する発熱部（１１０）と、
前記発熱部へ通電する通電制御部（４００）と、
を備え、
前記通電制御部は、前記判定部により人の身体または物体が接触したと判定された場合に、前記発熱部への通電量を、前記発熱部の温度を設定温度に維持するのに必要な基準値より低くする、または、前記発熱部への通電を停止する、
輻射ヒータ。

【請求項8】

請求項７に記載の輻射ヒータであって、
前記通電制御部は、
前記判定部により人の身体が接触したと判定された場合に、前記発熱部の温度が前記設定温度より低い第１温度となるように、前記発熱部への通電量を変更し、
前記判定部により物体が接触したと判定された場合に、前記発熱部の温度が前記設定温度より低く、かつ、前記第１温度より高い第２温度となるように、前記発熱部への通電量を変更する、
輻射ヒータ。

【請求項9】

請求項７に記載の輻射ヒータであって、
前記基板は、フレキシブル基板であり、
前記電極部と、前記発熱部とは、可撓性を有するシート状の導電性材料により前記基板の上に形成されている、
輻射ヒータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、接触センサ、および、輻射ヒータに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ユーザの足部の近接を検出するとドアを開閉する車両において、ユーザの足部の近接を検出するための静電容量式のセンサについて記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－０５７５３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されているような静電容量式センサが、ユーザの身体の一部の接触を検出するためのセンサとして輻射ヒータに備えられることがある。従来、輻射ヒータにおいては、火傷の発生の防止を目的として人の身体の一部の接触を検出する静電容量式センサに加えて、表面温度の過昇温の抑制を目的として熱伝導率が低い物体の接触を検出する他のセンサが備えられていた。

【0005】

人の身体および熱伝導率が低い物体の接触の検出のため異なるセンサを用いる必要があったのは、人の身体の比誘電率と絶縁物等の比誘電率とが大きく異なるためである。仮に、静電容量式センサを用いて、人の身体および熱伝導率が低い物体の接触を検出する際に、例えば、接触の検出に用いる静電容量についての閾値として、熱伝導率が低い物体の比誘電率に基づいた閾値を設定したとする。この場合、人の身体の一部が近接しているだけで、接触があったと誤って検出されてしまうことがある。この結果、ヒータの温度が下げられること、あるいは、ヒータの動作の停止が頻発してしまい、快適性が低下する。よって、人の身体および熱伝導率が低い物体の接触を簡易な構成でそれぞれ検出する技術が望まれていた。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一形態によれば、接触センサが提供される。この接触センサ（２００）は、基板（１２０）の上に互いに平行に配置された第１検出電極（２１１）と第２検出電極（２１２）との対を含む電極部（２１０）と、前記第１検出電極に１ＭＨｚ以上の周波数を有する交流信号を含む第１検出信号を印加する信号入力部（２２０）と、前記第１検出電極と前記第２検出電極との間の第１静電容量を表す第１出力信号を出力する検出部（２３０）と、前記第１出力信号に基づいて前記第１検出電極と前記第２検出電極との間の前記第１静電容量が変化したことを表すあらかじめ定められた条件が満たされた場合に、人の身体または物体が接触したと判定する判定部（４２０）と、を備える。

【0007】

人の身体の電気的特性として、高周波での比誘電率が低周波での比誘電率に比べて低くなる特性がある。このため、第１検出信号として１ＭＨｚ以上の第１検出信号を用いることにより、第１検出信号の周波数より低い周波数を有する信号を用いる態様に比べて、接触センサにおける人の身体の接触についての検出感度を低下させることができる。これにより、静電容量式センサにおいて、人の接触についての検出感度を熱伝導率が低い物体についての検出感度に近づけることができる。よって、従来のように、人の身体の接触の検出のためのセンサと、熱伝導率が低い物体の検出のためのセンサとの２種類のセンサを設けることなく、人の身体および熱伝導率が低い物体の接触を検出することができる。従って、簡易な構成で人の身体および熱伝導率が低い物体の接触をそれぞれ検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】輻射ヒータの配置例を示す説明図である。

【図2】輻射ヒータの概略構成を表すブロック図である。

【図3】第１実施形態にかかるヒータ本体部の構成を表す説明図である。

【図4】第２実施形態にかかるヒータ本体部の構成を表す説明図である。

【図5】第２実施形態にかかる人の身体および物体の接触検出の処理のフローチャートである。

【図6】第２実施形態にかかる接触検出後の通電制御の処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

Ａ．第１実施形態：
図１に示すように、輻射ヒータ１０は車両の暖房装置として用いられる。輻射ヒータ１０は、ステアリングホイールＳＷの下部に配置された内部パネルＩＰの表面に設けられている。より具体的には、輻射ヒータ１０は、乗員ＶＰが座席ＶＣに座っている状態において、乗員ＶＰの下腿に対向する位置に配置されている。

【0010】

図２に示すように、輻射ヒータ１０は、ヒータ本体部１００と、検出部２００と、電源部３００と、制御部４００とを備える。検出部２００を接触センサともよぶ。

【0011】

図３に示すように、ヒータ本体部１００は、第１発熱体１１０と、第１基板１２０と、を備える。第１基板１２０を基板ともよぶ。

【0012】

第１発熱体１１０は、銅、銅を含む合金等の金属材料の層から形成されている。第１発熱体１１０は通電されると発熱する。第１発熱体１１０は、銅箔が第１基板１２０上にパターンニングされて形成された銅線により構成される。なお、第１発熱体１１０を形成する導電性材料は銅に限られない。第１発熱体１１０を発熱部ともよぶ。後述する制御部４００のヒータ駆動部４１０が、第１発熱体１１０の温度が設定温度となるように、第１発熱体１１０への電力の供給を調整する。例えば、設定温度は１２０度である。

【0013】

第１発熱体１１０の一端に設けられた接点と他端に設けられた接点とはコネクタＣＮ１に接続されている。コネクタＣＮ１は、不図示の配線を介して制御部４００が備える不図示のコネクタに接続される。このようにして、第１発熱体１１０は、制御部４００のヒータ駆動部４１０に電気的に接続される。

【0014】

第１基板１２０は、絶縁性材料で形成されたフレキシブル基板である。第１基板１２０の上側（＋Ｚ側）の面に第１発熱体１１０が配置される。

【0015】

ヒータ本体部１００は可撓性を有するシート状に構成されているため、ヒータ本体部１００の形状を変形させることができる。よって、ヒータ本体部１００の設置場所の自由度が高い。なお、ヒータ本体部１００が車両に設置された後、外部から力が加えられることにより、ヒータ本体部１００が変形させられることは想定していない。

【0016】

図２に示すように、検出部２００は、ヒータ本体部１００への人の身体または物体の接触を検出するため静電容量式センサとして機能する。検出部２００は、自己容量方式のセンサであってもよいし、相互容量方式のセンサであってもよい。

【0017】

検出部２００は、電極部２１０と、信号入力部２２０と、静電容量検出部２３０とを備える。検出部２００により人の身体または物体が接触を検出する理由は以下のとおりである。例えば、第１発熱体１１０に断熱性の高い物体が接触して、接触している部分において熱がこもることがある。このため、過昇温を抑制する必要がある。また、第１発熱体１１０に人の身体が接触すると、火傷が生じることがある。よって、乗員ＶＰを保護する必要がある。

【0018】

図３に示すように、電極部２１０は、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２とを含む。第１検出電極２１１と第２検出電極２１２とは、第１基板１２０上において互いに平行に配置されている。第１検出電極２１１と第２検出電極２１２とは、同一の方向（Ｙ軸方向）に沿って延びている。電極部２１０と第１発熱体１１０とは近接した位置に配置されている。図３に示す例では、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２とを取り囲むように、第１発熱体１１０が配置されている。第１検出電極２１１と第２検出電極２１２は、銅箔パターンニングされて形成された銅線により構成される。なお、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２とを形成する導電性材料は銅に限られない。第１検出電極２１１と第２検出電極２１２とのそれぞれの一端は、コネクタＣＮ１に接続されている。よって、図２に示すように、電極部２１０は、制御部４００の信号入力部２２０および静電容量検出部２３０に電気的に接続される。

【0019】

図２に示す、信号入力部２２０は、第１検出電極２１１に第１検出信号を印加する。本実施形態において、第１検出信号として高周波の交流信号が用いられる。本明細書において、高周波の交流信号とは、１ＭＨｚ以上の交流信号をいうものとする。本実施形態において、第１検出信号は、１０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の周波数を有する交流信号である。第１検出信号は正弦波の交流信号である。信号入力部２２０は、後述する演算部４２０から第１検出信号の出力を開始する指令を受けると、第１検出電極２１１に第１検出信号を印加する。信号入力部２２０は、演算部４２０から第１検出信号の出力を停止する指令を受けるまで、第１検出信号の出力を継続する。

【0020】

静電容量検出部２３０は、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２と間の静電容量（第１静電容量）を検出する。

【0021】

検出部２００が自己容量方式のセンサである場合には、第１検出電極２１１、第２検出電極２１２、または、第１検出電極２１１および第２検出電極２１２の両方が検出電極となる。第１検出電極２１１に第１検出信号が印加されると、第１検出電極２１１とＧＮＤ間に寄生容量が発生する。例えば、人の指が第１検出電極２１１に近接または接触すると、第１検出電極２１１と人の指との間に静電容量が生じる。自己容量方式においては、第１検出電極２１１と人の指との間に生じた静電容量の増加分が検出される。具体的には、静電容量検出部２３０は、第１検出電極２１１から出力される電圧信号に基づく対地電圧と、第１検出電極２１１に流れる単位時間当たりの電流量とを用いて、第１検出電極２１１と接地電極である第２検出電極２１２との間の静電容量を検出する。静電容量検出部２３０は、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２と間の静電容量を表す第１出力信号を演算部４２０に出力する。

【0022】

検出部２００が相互容量方式のセンサである場合には、第１検出電極２１１が送信電極となり、第２検出電極２１２が測定電極となる。第１検出電極２１１に第１検出信号が印加されると、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２との間に電界が発生する。例えば、人の指が第１検出電極２１１に近接または接触すると、電解の一部が人の身体に移動し、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２との間の静電容量が減少する。相互容量方式においては、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２との間の静電容量の減少分が検出される。具体的には、静電容量検出部２３０は、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２との電位差と、第１検出電極２１１に流れる単位時間当たりの電流量とを用いて、第１検出電極２１１と接地電極である第２検出電極２１２との間の静電容量を検出する。静電容量検出部２３０は、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２と間の静電容量を表す第１出力信号を演算部４２０に出力する。

【0023】

電源部３００は、車両に備えられている不図示のバッテリーから供給された電力の電圧を適宜変換して、電圧変換後の電力を後述するヒータ駆動部４１０に供給する。

【0024】

制御部４００は、ヒータ本体部１００への通電を制御する。制御部４００を通電制御部ともよぶ。制御部４００は、ヒータ駆動部４１０と演算部４２０とを備える。

【0025】

ヒータ駆動部４１０は、電源部３００と第１発熱体１１０との電気的な接続を切り替えるため、サイリスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体素子を備える。ヒータ駆動部４１０は、演算部４２０から受ける指令に応じて第１発熱体１１０への通電のオン・オフを切り替える。ヒータ駆動部４１０が、電源部３００と電気配線１３０とを電気的に接続している間、電源部３００から供給された電力により第１発熱部に電流が流される。また、第１発熱体１１０へ通電する際には、演算部４２０の演算処理により決定された出力電圧で第１発熱部に電流が流される。ヒータ駆動部４１０が、電源部３００と第１発熱体１１０との電気的な接続を遮断している間、第１発熱部には電流が流れない。また、ヒータ駆動部４１０は、演算部４２０から受ける指令に応じて通電量を制御する。

【0026】

演算部４２０は、プロセッサ、メモリを備えるマイクロコンピュータである。演算部４２０は、例えば、不図示のＥＣＵ（Electronic Control Unit）から輻射ヒータ１０の動作の開始の指令を受けると、まず信号入力部２２０に第１検出信号の出力を開始させる。ヒータ本体部１００への接触を検出するためである。演算部４２０は、静電容量検出部２３０が出力する第１出力信号に基づいてヒータ本体部１００に人が接触していないことを確認した後、第１発熱体１１０への通電をオンする指令をヒータ駆動部４１０に出力する。この結果、第１発熱体１１０への通電が開始される。また、演算部４２０は、不図示のＥＣＵから輻射ヒータ１０の動作の停止の指令を受けると、第１発熱体１１０への通電をオフする指令をヒータ駆動部４１０に出力する。

【0027】

本実施形態において、演算部４２０は、検出された第１静電容量が変化したことを表すあらかじめ定められた条件が満たされていた場合に、人の身体または物体が第１発熱体１１０に接触したと判定する。本明細書において、物体は、誘電体をいうものとする。また、物体は人を含まないものとする。演算部４２０を判定部ともよぶ。

【0028】

本実施形態においては、第１条件は、あらかじめ定められた時間内における第１静電容量の変化量があらかじめ定められた閾値Ｔｈ以上となることとする。あらかじめ定められた時間は、例えば、１００ミリ秒である。第１検出信号が印加されている場合であって、人または物体の接触がないときの、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２との間の静電容量は既知である。この既知の静電容量を基準として閾値Ｔｈが定められている。

【0029】

演算部４２０は、人の身体または物体が第１発熱体１１０に接触したと判定すると、第１発熱体１１０への通電をオフする指令をヒータ駆動部４１０に出力する。よって、第１発熱体１１０への通電が停止される。

【0030】

演算部４２０は、人の身体または物体が第１発熱体１１０に接触している間、第１発熱体１１０への通電を停止させる。また、演算部４２０は、第１発熱体１１０への通電を停止した後、第１発熱体１１０への人の身体または物体の接触がなくなったと判定すると、第１発熱体１１０への通電をオンする指令をヒータ駆動部４１０に出力する。よって、第１発熱体１１０への通電が再開される。

【0031】

前述したように、人の身体の比誘電率と絶縁物等の比誘電率とは大きく異なるため、人の身体の接触に起因した静電容量の変化量が、絶縁物等の接触に起因した静電容量の変化量に比べて大きい。例えば、接触の検出に用いる静電容量についての閾値として、熱伝導率が低い物体の比誘電率に基づいた閾値を設定している場合、人の身体の一部が近接しているだけで、静電容量の変化量が閾値を超えることがある。よって、人の身体の一部が接触していなくても、接触があったと誤って検出されてしまう。

【0032】

本実施形態においては、人の身体の電気的特性について、高周波での比誘電率が低周波での比誘電率に比べて低くなる特性を踏まえて、第１検出信号として高周波の交流信号を用いる。高周波の交流信号を用いることにより、低周波の交流信号を用いる態様に比べて、人の身体の接触に起因した静電容量の変化量を小さくできる。このようにして、静電容量式センサである検出部２００における人の身体の接触についての検出感度を低下させる。これにより、静電容量式センサにおいて、人の接触についての検出感度を熱伝導率が低い物体についての検出感度に近づけることができる。よって、同一の静電容量式センサにより、人の身体および熱伝導率が低い物体の接触を検出することができる。従来のように、人の身体の接触の検出のためのセンサと、熱伝導率が低い物体の検出のためのセンサとの２種類のセンサを設ける必要がない。よって、簡易な構成で人の身体および熱伝導率が低い物体の接触を検出できる。

【0033】

Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態においては、第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。第２実施形態においては、人の身体または物体の接触を個別に検出する態様について説明する。

【0034】

ヒータ本体部１００は、第１実施形態と同様に電熱ヒータである。

【0035】

図４に示すように、第２実施形態において、電極部２１０は、第１検出電極２１１および第２検出電極２１２に加えて、第３検出電極２１３および第４検出電極２１４を含む。第１検出電極２１１と第２検出電極２１２とは、第１基板１２０上において互いに平行に配置されている。第３検出電極２１３と第４検出電極２１４とは第１基板１２０上に互いに平行に配置されている。第１検出電極２１１、第２検出電極２１２、第３検出電極２１３、および、第４検出電極２１４は、同一の方向（Ｙ軸方向）に沿って延びている。第１検出電極２１１、第２検出電極２１２、第３検出電極２１３、および、第４検出電極２１４を取り囲むように、第１発熱体１１０が配置されている。第１検出電極２１１、第２検出電極２１２、第３検出電極２１３、および、第４検出電極２１４は、コネクタＣＮ１を介して検出部２００に接続される。

【0036】

図２に示す、信号入力部２２０は、第１検出電極２１１に第１検出信号を印加する。第１検出信号は、第１実施形態と同様に、１０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の周波数を有する交流信号である。第１検出信号は正弦波の交流信号である。

【0037】

さらに、信号入力部２２０は、第３検出電極２１３に第２検出信号を印加する。本実施形態において、第２検出信号として低周波の交流信号が用いられる。本明細書において、低周波の交流信号とは、１００ｋＨｚ以下の交流信号をいうものとする。本実施形態において、第２検出信号は、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の周波数を有する交流信号である。第２検出信号は、矩形波の交流信号である。本実施形態では、第２検出信号として矩形波の信号を用いるので、第２検出信号の信号生成回路を簡易なものとできる。第１検出信号および第２検出信号のいずれにも正弦波を用いる態様に比べて、信号生成回路の構成を簡易なものとできる。

【0038】

例えば、信号入力部２２０は、演算部４２０から第１検出信号および第２検出信号の出力を開始する指令を受けると、第１検出電極２１１に第１検出信号を印加し、第３検出電極２１３に第２検出信号を印加する。信号入力部２２０は、演算部４２０から第１検出信号および第２検出信号の出力を停止する指令を受けるまで、第１検出信号および第２検出信号の出力を継続する。

【0039】

静電容量検出部２３０は、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２と間の静電容量（第１静電容量）を検出する。静電容量検出部２３０は、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２と間の静電容量を表す第１出力信号を演算部４２０に出力する。さらに、静電容量検出部２３０は、第３検出電極２１３と第４検出電極２１４との間の静電容量（第２静電容量）を検出する。静電容量検出部２３０は、第３検出電極２１３と第４検出電極２１４と間の静電容量を表す第２出力信号を演算部４２０に出力する。

【0040】

電源部３００、制御部４００のヒータ駆動部４１０についての構成は第１実施形態と同様である。

【0041】

演算部４２０は、プロセッサ、メモリを備えるマイクロコンピュータである。演算部４２０は、例えば、不図示のＥＣＵから輻射ヒータ１０の動作の開始の指令を受けると、第１発熱体１１０への通電をオンする指令をヒータ駆動部４１０に出力する。また、演算部４２０は、輻射ヒータ１０の動作の開始の指令を受けると、信号入力部２２０に第１検出信号および第２検出信号の出力を開始させる。ヒータ本体部１００への接触を検出するためである。

【0042】

演算部４２０は、不図示のＥＣＵから輻射ヒータ１０の動作の停止の指令を受けると、第１発熱体１１０への通電をオフする指令をヒータ駆動部４１０に出力する。

【0043】

演算部４２０は、あらかじめ定められた時間内における第１静電容量の変化量が第１閾値Ｔｈ２１以上となった場合に、人の身体ではない物体が第１発熱体１１０に接触したと判定する。第１検出信号が印加されている場合であって、人の身体ではない物体の接触がないときの、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２との間の静電容量は既知である。この既知の静電容量を基準として第１閾値Ｔｈ２１が定められている。第１静電容量の変化量が第１閾値Ｔｈ２１以上となることが、人の身体ではない物体の接触の検出のための第１条件である。

【0044】

演算部４２０は、人の身体ではない物体が第１発熱体１１０に接触したと判定すると、第１発熱体１１０への通電量を低下させるため、通電量を基準値から低下する指令をヒータ駆動部４１０に出力する。基準値は、第１発熱体１１０の温度を設定温度に維持するのに必要な通電量を表す。よって、第１発熱体１１０の温度が低下する。

【0045】

演算部４２０は、第１発熱体１１０への通電量を低下した後、第１静電容量の変化に基づいて第１発熱体１１０への物体の接触がなくなったと判定すると、通電量を基準値に戻す指令をヒータ駆動部４１０に出力する。よって、第１発熱体１１０の温度が上昇する。

【0046】

また、演算部４２０は、あらかじめ定められた時間内における第２静電容量の変化量が第２閾値Ｔｈ２２以上となった場合に、人の身体が第１発熱体１１０に接触したと判定する。第２検出信号が印加されている場合であって、人の身体ではない物体の接触がないときの、第３検出電極２１３と第４検出電極２１４との間の静電容量は既知である。この既知の静電容量を基準として第２閾値Ｔｈ２２が定められている。第２静電容量の変化量が第２閾値Ｔｈ２２以上となることが、人の身体の接触の検出のための第２条件である。

【0047】

演算部４２０は、人の身体が第１発熱体１１０に接触したと判定すると、第１発熱体１１０への通電を停止させるため、通電を停止する指令をヒータ駆動部４１０に出力する。よって、第１発熱体１１０への通電が停止される。また、演算部４２０は、第１発熱体１１０への通電を停止した後、第２静電容量の変化に基づいて第１発熱体１１０への人の身体の接触がなくなったと判定すると、第１発熱体１１０への通電をオンする指令をヒータ駆動部４１０に出力する。よって、第１発熱体１１０への通電が再開される。

【0048】

ここで、第１条件が満たされたとき、即ち、人の身体ではない物体の接触が検出されたときの制御と、第２条件が満たされたとき、即ち、人の身体の接触が検出されたときの制御と、のうち、第２条件が満たされたときの制御の優先度が高い。このため、演算部４２０は、人の身体ではない物体の接触および人の身体の接触が同時に検出されている場合には、ヒータ駆動部４１０に第１発熱体１１０への通電を停止させる。この場合、第１発熱体１１０への通電量を低下させる制御は行われない。

【0049】

また、演算部４２０は、人の身体ではない物体の接触が検出されたことにより第１発熱体１１０への通電量を低下させる制御が開始された後に、人の身体の接触が検出された場合には、ヒータ駆動部４１０に第１発熱体１１０への通電を停止させる。

【0050】

また、演算部４２０は、人の身体の接触が検出されたことにより第１発熱体１１０への通電が停止させる制御が開始された後に、人の身体ではない物体の接触が検出された場合には、第１発熱体１１０への通電の停止を継続する。この場合、第１発熱体１１０への通電量を低下させる制御は行われない。

【0051】

図５に、人の身体および物体の接触検出の処理を示す。図６に、接触検出後の通電制御の処理を示す。ステップＳ１０１において、演算部４２０は、第１判定フラグＦ１、第２判定フラグＦ２それぞれに初期値＝「ｆaｌｓｅ」をセットする。第１判定フラグＦ１は、第１条件が満たされているか否かを表す変数である。第２判定フラグＦ２は、第２条件が満たされているか否かを表す変数である。

【0052】

ステップＳ１０２において、静電容量検出部２３０は、第３検出電極２１３と第４検出電極２１４との間の第２静電容量を検出する。

【0053】

ステップＳ１０３において、演算部４２０は、検出された第２静電容量を用いて第２条件が満たされているか否かを判定する。第２条件が満たされている場合、即ち、人の身体の接触が検出された場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、ステップＳ１０４が実行される。第２条件が満たされていない場合（ステップＳ１０３；ＮＯ）、ステップＳ１０５が実行される。

【0054】

ステップＳ１０４において、演算部４２０は、第２判定フラグＦ２に「ｔｒｕｅ」をセットする。

【0055】

ステップＳ１０５において、演算部４２０は、第２判定フラグＦ２に「ｆａｌｓｅ」をセットする。

【0056】

ステップＳ１０６において、静電容量検出部２３０は、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２との間の第１静電容量を検出する。

【0057】

ステップＳ１０７において、演算部４２０は、検出された第１静電容量を用いて第１条件が満たされているか否かを判定する。第１条件が満たされている場合、即ち、物体の接触が検出された場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、ステップＳ１０８が実行される。第１条件が満たされていない場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、ステップＳ１０９が実行される。

【0058】

ステップＳ１０８において、演算部４２０は、第１判定フラグＦ１に「ｔｒｕｅ」をセットする。

【0059】

ステップＳ１０９において、演算部４２０は、第１判定フラグＦ１に「ｆａｌｓｅ」をセットする。

【0060】

図６に示す、ステップＳ１１０において、演算部４２０は、第２判定フラグＦ２が「ｔｒｕｅ」であるか否かを判定する。第２判定フラグＦ２が「ｔｒｕｅ」である場合（ステップＳ１１０；ＹＥＳ）、ステップＳ１１１の処理が実行される。一方、第２判定フラグＦ２が「ｆａｌｓｅ」である場合（ステップＳ１１０；ＮＯ）、ステップＳ１１２の処理が実行される。

【0061】

ステップＳ１１１において、演算部４２０は、ヒータ駆動部４１０に通電を停止する指令を出すことにより、第１発熱体１１０への通電を停止する。なお、第２判定フラグＦ２が「ｔｒｕｅ」である場合、第１判定フラグＦ１の値にかかわらず、ステップＳ１１１の処理が実行される。前述のように、第２条件が満たされたときの制御の優先度の方が、第１条件が満たされたときの制御の優先度より高いためである。

【0062】

ステップＳ１１２において、演算部４２０は、第１判定フラグＦ１が「ｔｒｕｅ」であるか否かを判定する。第１判定フラグＦ１が「ｔｒｕｅ」である場合（ステップＳ１１２；ＹＥＳ）、ステップＳ１１３の処理が実行される。一方、第１判定フラグＦ１が「ｆａｌｓｅ」である場合（ステップＳ１１２；ＮＯ）、ステップＳ１１４の処理が実行される。

【0063】

ステップＳ１１３において、演算部４２０は、ヒータ駆動部４１０に通電量を低下する指令を出すことにより、第１発熱体１１０への通電量を低下する。

【0064】

ステップＳ１１４において、演算部４２０は、第１発熱体１１０への通電について制限がされているか否かを判定する。通電について制限がされているとは、通電が停止されている、あるいは、通電量が基準値より低下させられている、ことを示す。第１発熱体１１０への通電について制限がされている場合（ステップＳ１１４；ＹＥＳ）、ステップＳ１１５の処理が実行される。一方、第１発熱体１１０への通電について制限がされていない場合（ステップＳ１１４；ＮＯ）、ステップＳ１１６の処理が実行される。

【0065】

ステップＳ１１５において、演算部４２０は、ヒータ駆動部４１０に通電する指令を出すことにより、第１発熱体１１０への通電を再開する。

【0066】

ステップＳ１１６において、演算部４２０は、処理を終了すべき場合（ステップＳ１１６；ＹＥＳ）、図６に示す処理を終了する。例えば、不図示のＥＣＵから処理を終了すべき旨の指示を受けた場合に、演算部４２０は、図６に示す処理を終了する。一方、処理を継続する場合、（ステップＳ１１６；ＮＯ）、図５に示す、ステップＳ１０２の処理が再び実行される。以上が、接触検出および通電制御にかかる一連の処理の流れである。

【0067】

本実施形態においては、低周波の交流信号である第２検出信号を用いて人の身体の接触を検出し、高周波の交流信号である第１検出信号を用いて物体の接触を検出した。人の身体の比誘電率についての周波数特性と、人の身体ではない物体の比誘電率についての周波数特性とを比較すると、周波数が高くなるほど比誘電率の低下する度合いは、人の身体の方が物体に比べて大きい。物体の比誘電率は、検出信号の周波数が変化したとしても大きく変化しない。また、人の身体の比誘電率については、高周波での比誘電率が低周波での比誘電率に比べて低くなる特性がある。このため、本実施形態においては、人の身体の検出については、低周波の検出信号を用いて、物体の検出については、高周波の検出信号を用いている。このようにして、物体の接触と人の身体の接触とを区別して検出することが容易である。

【0068】

Ｃ．第３実施形態：
第３実施形態においては、第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。第３実施形態においても、人の身体または物体の接触を個別に検出する態様について説明する。

【0069】

本実施形態においては、第１実施形態と同様に、電極部２１０は、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２とを含む。第１検出電極２１１と第２検出電極２１２とについての第１基板１２０上の配置等の構成は、図３に示すように第１実施形態と同様である。

【0070】

図２に示す、信号入力部２２０は、第１検出電極２１１に第３検出信号を印加する。第３検出信号は、低周波の交流信号と高周波の交流信号とを合成して生成された信号である。より具体的には、第３検出信号は、１０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の周波数を有する信号である高周波交流信号ＨＳ１に、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の周波数を有する信号である低周波交流信号ＬＳ１を重畳することにより得られた信号である。

【0071】

静電容量検出部２３０は、まず、第１検出電極２１１から出力された電気信号（測定信号）を、１０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の周波数を有する高周波成分の信号ＨＳ２と、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の周波数を有する低周波成分の信号ＬＳ２とに分離する。

【0072】

演算部４２０は、高周波成分の信号ＨＳ２を用いて、人の身体ではない物体が第１発熱体１１０に接触したか否かを判定する。演算部４２０は、高周波成分の信号ＨＳ２が表す静電容量の変化量があらかじめ定められた閾値Ｔｈ３１以上となる場合に、人の身体ではない物体が第１発熱体１１０に接触したと判定する。

【0073】

演算部４２０は、低周波成分の信号ＬＳ２を用いて、人の身体が第１発熱体１１０に接触したか否かを判定する。演算部４２０は、低周波成分の信号ＬＳ２が表す静電容量の変化量があらかじめ定められた閾値Ｔｈ３２以上となる場合に、人の身体が第１発熱体１１０に接触したと判定する。

【0074】

上述のように、高周波の交流信号に、低周波の交流信号を重畳して得られる信号を検出信号として用いるので、二対の電極を備える態様より簡易な構成で、物体の接触と人の身体の接触とを区別して検出することができる。

【0075】

Ｄ．第４実施形態：
第４実施形態においては、第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。第４実施形態においても、人の身体または物体の接触を個別に検出する態様について説明する。

【0076】

本実施形態においては、第１実施形態と同様に、電極部２１０は、第１検出電極２１１と第２検出電極２１２とを含む。第１検出電極２１１と第２検出電極２１２とについての第１基板１２０上の配置等の構成は、図３に示すように第１実施形態と同様である。

【0077】

図２に示す、信号入力部２２０は、第１期間に１０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の周波数を有する信号である高周波交流信号ＨＳ３を第１検出電極２１１に印加する。信号入力部２２０は、第１期間に続く第２期間に１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の周波数を有する信号である低周波交流信号ＬＳ３を第１検出電極２１１に印加する。信号入力部２２０は、高周波交流信号ＨＳ３と、低周波交流信号ＬＳ３とを交互に第１検出電極２１１に印加することを繰り返す。

【0078】

静電容量検出部２３０は、第１期間における第１検出電極２１１と第２検出電極２１２との間の静電容量を検出する。静電容量検出部２３０は、第２期間における第１検出電極２１１と第２検出電極２１２との間の静電容量を検出する。

【0079】

演算部４２０は、検出された第１期間における静電容量の変化量を用いて、人の身体ではない物体が第１発熱体１１０に接触したか否かを判定する。演算部４２０は、第１期間における静電容量の変化量があらかじめ定められた閾値Ｔｈ４１以上となる場合に、人の身体ではない物体が第１発熱体１１０に接触したと判定する。

【0080】

演算部４２０は、検出された第２期間における静電容量の変化量を用いて、人の身体が第１発熱体１１０に接触したか否かを判定する。演算部４２０は、第２期間における静電容量の変化量があらかじめ定められた閾値Ｔｈ４２以上となる場合に、人の身体が第１発熱体１１０に接触したと判定する。

【0081】

本実施形態においては、第１検出電極２１１に対する印加する検出信号の周波数を、時系列で切り替えることにより、２対の電極を備える態様より簡易な構成で、物体の接触と人の身体の接触とを区別して検出することができる。

【0082】

Ｅ．他の実施形態：
Ｅ１．他の実施形態１：
第１実施形態においては、人の身体または物体が第１発熱体１１０に接触している間、第１発熱体１１０への通電が停止される例を説明した。しかしながら、人の身体または物体が第１発熱体１１０に接触している間、第１発熱体１１０への通電が停止されてもよい。あるいは、人の身体または物体が第１発熱体１１０に接触している間、第１発熱体１１０への通電量を低下する制御が行われてもよい。

【0083】

第２実施形態において、物体が第１発熱体１１０へ接触していることが検出された場合、第１発熱体１１０の温度を下げられる例を説明した。あるいは、物体が第１発熱体１１０へ接触していることが検出された場合、制御部４００は、第１発熱体１１０への通電を停止してもよい。

【0084】

Ｅ２．他の実施形態２：
第２実施形態において、人の身体が第１発熱体１１０へ接触していることが検出された場合、第１発熱体１１０への通電を停止される例を説明した。あるいは、制御部４００は、人の身体が第１発熱体１１０へ接触していることが検出された場合、第１発熱体１１０の温度が設定温度より低い第１温度となるように、第１発熱体１１０への通電量を変更してもよい。例えば、第１温度は６０度未満の温度に設定される。具体的には、制御部４００は、第１発熱体１１０への通電量を基準値より低い第１通電量に低下させる。第１発熱体１１０の温度を、接触により瞬時に火傷が生じる温度である６０度未満とすることにより、第１発熱体１１０に人の身体の一部が触れて、火傷してしまうことを防止できる。

【0085】

第２実施形態において、物体が第１発熱体１１０へ接触していることが検出された場合、第１発熱体１１０の温度を下げられる例を説明した。制御部４００は、物体が第１発熱体１１０へ接触していることが検出された場合には、第１発熱体１１０の温度が設定温度より低く、かつ、第１温度より高い第２温度となるように、第１発熱体１１０への通電量を変更してもよい。例えば、第２温度は６０度以上の温度に設定される。具体的には、制御部４００は、第１発熱体１１０への通電量を基準値より低い第２通電量に低下させる。第２通電量は、第１通電量より高い。

【0086】

Ｅ３．他の実施形態３：
第１実施形態においては、第１検出信号が１０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の周波数を有する交流信号である例を説明した。しかしながら、第１検出信号は、１ＭＨｚ以上の周波数を有する交流信号であればよい。第３実施形態にかかる高周波交流信号ＨＳ１、第４実施形態にかかる高周波交流信号ＨＳ３についても同様に１ＭＨｚ以上の周波数を有する交流信号であればよい。

【0087】

第２実施形態においては、第２検出信号が１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の周波数を有する交流信号である例を説明した。しかしながら、第２検出信号は１００ｋＨｚ以下の周波数を有する交流信号であればよい。第３実施形態にかかる低周波交流信号ＬＳ１、第４実施形態にかかる低周波交流信号ＬＳ３についても同様に１００ｋＨｚ以下の周波数を有する交流信号であればよい。

【0088】

Ｅ４．他の実施形態４：
第１実施形態および第２実施形態において、ヒータ本体部１００が電熱ヒータである例を説明したが、第２実施形態にかかるヒータ本体部１００はＰＴＣヒータであってもよい。第３実施形態、第４実施形態においても、ヒータ本体部１００はＰＴＣヒータであってもよいし、電熱ヒータであってもよい。人の身体または物体が第１発熱体１１０に接触している間、第１発熱体１１０への通電は停止される。ヒータ本体部１００がＰＴＣヒータである場合、通電量に応じて温度の調節を行うことができないためである。

【0089】

Ｅ５．他の実施形態５：
第１実施形態においては、車両の暖房装置として用いられる輻射ヒータ１０について説明したが、輻射ヒータ１０は車両の暖房装置として用いられるものに限られない。例えば、輻射ヒータ１０は家屋等の室内で用いられる暖房装置であってもよい。

【0090】

また、第１実施形態で説明した検出部２００と演算部４２０とから構成される接触センサは、輻射ヒータ１０以外の機器において、接触を検出するために用いられてもよい。

【0091】

Ｅ６．他の実施形態６：
第２実施形態においては、第１検出信号として正弦波の交流信号を、第２検出信号として矩形波の交流信号を用いる例を説明した。しかしながら、第１検出信号と第２検出信号とのいずれについても、正弦波の交流信号を用いてもよい。

【0092】

Ｅ７．他の実施形態７：
第１実施形態および第２実施形態において、電極部２１０を取り囲むように第１発熱体１１０が取り囲む内側の領域に電極部２１０が配置される例を説明した。しかしながら、電極部２１０は、第１発熱体１１０の近傍であれば任意の位置に配置されてよい。また、第１発熱体１１０も第１基板１２０上の任意の位置に、任意の形状で配置されてよい。

【0093】

第１実施形態において、電極部２１０が配置される第１基板１２０は、絶縁性材料で形成されたフレキシブル基板であり、電気配線１３０はフィルム状に形成される例を説明した。しかしながら、ヒータ本体部１００が可撓性を有するシート状に構成されていなくてよい。この場合、第１基板１２０はリジッド基板であってもよい。電気配線１３０はフィルム状に形成されていなくてもよい。

【0094】

本開示は、上述の実施形態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形態中の技術的特徴は、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。

【符号の説明】

【0095】

１０…輻射ヒータ、１００…ヒータ本体部、１１０…第１発熱体、１２０…第１基板、２１０…電極部、２１１…第１検出電極、２１２…第２検出電極、２１３…第３検出電極、２１４…第４検出電極、２２０…信号入力部、２３０…静電容量検出部、４２０…演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】