加热器装置
阅读说明:本技术 加热器装置 (Heater device ) 是由 石川公威 田中祐介 关秀树 伊藤周治 于 2019-07-25 设计创作,主要内容包括:一种加热器装置,具备:第一检测图案(24),该第一检测图案配置于所述绝缘基材,检测用于检测物体的第一发送电极(241)与第一接收电极(242)之间的静电容量变化;第二检测图案(25),该第二检测图案配置于所述绝缘基材,检测用于检测物体的第二发送电极(251)与第二接收电极(252)之间的静电容量变化;静电容量判定部(S110),该静电容量判定部判定第一发送电极与第一接收电极之间的静电容量变化和第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化的一方是否为第一阈值以上,并且判定另一方是否小于第二阈值;以及断线判定部(S112),在静电容量判定部的判定结果为肯定的情况下,该断线判定部判定为第一检测图案或者第二检测图案的断线。(A heater device is provided with: a first detection pattern (24) which is arranged on the insulating base material and detects a change in capacitance between a first transmission electrode (241) and a first reception electrode (242) for detecting an object; a second detection pattern (25) which is arranged on the insulating base material and detects a change in capacitance between a second transmitting electrode (251) and a second receiving electrode (252) for detecting an object; a capacitance determination unit (S110) that determines whether one of a change in capacitance between the first transmission electrode and the first reception electrode and a change in capacitance between the second transmission electrode and the second reception electrode is equal to or greater than a first threshold value, and whether the other is less than a second threshold value; and a disconnection determination unit (S112) that determines disconnection of the first detection pattern or the second detection pattern when the determination result of the capacitance determination unit is affirmative.)
相关申请的相互参照
本申请基于2018年8月7日申请的日本专利申请号2018-148684号,并将其记载内容作为参照组入于此。
技术领域
本发明涉及一种加热器装置。
背景技术
以往,存在专利文献1中记载的加热器装置。该装置检测因物体接近发热部而产生的静电容量的变化。另外,当检测到物体在主体部的规定范围内的情况下,以使向通电部的通电量比正常状态少的方式控制通电部的通电。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利5954235号公报
发明内容
根据发明人的研究,虽然上述的专利文献1记载的装置具有用于检测静电容量的变化的检测图案,但是不能进行检测图案的断线的检测判定。本发明的目的在于能够进行检测图案的断线的检测判定。
根据本发明的一个观点,具有配置于绝缘基材的发热部的加热器装置,具备:第一检测图案,该第一检测图案配置于绝缘基材,具有用于检测物体的第一发送电极和第一接收电极,并且该第一检测图案检测第一发送电极与第一接收电极之间的静电容量变化;第二检测图案,该第二检测图案配置于绝缘基材,具有用于检测所述物体的第二发送电极和第二接收电极,并且该第二检测图案检测第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化;静电容量判定部,该静电容量判定部判定第一发送电极与第一接收电极之间的静电容量变化和第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化的一方是否为第一阈值以上,并且判定第一发送电极与第一接收电极之间的静电容量变化和第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化的另一方是否小于第二阈值;以及断线判定部,在由静电容量判定部判定为第一发送电极与第一接收电极之间的静电容量变化和第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化的一方为第一阈值以上,并且第一发送电极与第一接收电极之间的静电容量变化和第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化的另一方小于第二阈值的情况下,该断线判定部判定为第一检测图案或者第二检测图案的断线。
根据这样的结构,在由静电容量判定部判定为第一发送电极与第一接收电极之间的静电容量变化和第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化的一方为第一阈值以上,并且判定为第一发送电极与第一接收电极之间的静电容量变化和第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化的另一方小于第二阈值的情况下,断线判定部判定为第一检测图案或者第二检测图案的断线。即,能够进行检测图案的断线的检测判定。
此外,在各结构要素等标注的带括号的参照符号表示该结构要素等与后述的实施方式所记载的具体结构要素等的对应关系的一例。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的加热器装置的安装位置的图。
图2是表示第一实施方式所涉及的加热器装置的整体结构的图。
图3是图2中的III部放大图。
图4是图3中的IV-IV剖视图。
图5是用于说明最小接触区域的图。
图6是表示物体与区域A~D接触的情形的图。
图7是表示物体与图6中的区域A~D接触时检测出阈值以上的静电容量变化的通道的图。
图8是第一实施方式所涉及的加热器装置的控制部的流程图。
图9是第二实施方式所涉及的加热器装置的概略剖视图,并且是与图4对应的图。
图10是表示第二实施方式所涉及的加热器装置的结构的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外,对于以下的各实施方式中彼此相同或等同的部分,在图中标注相同的符号。
(第一实施方式)
使用图1~图8对第一实施方式的加热器装置进行说明。如图1所示,加热器装置20设置于道路行驶车辆等移动体的室内。加热器装置20构成用于对室内制热的制热装置的一部分。加热器装置20是从搭载于移动体的电池、发电机等电源供电而发热的电加热器。加热器装置20形成为薄的板状。当供给电力时,加热器装置20发热。加热器装置20主要朝向与其表面垂直的方向放射辐射热H,以加热位于与其表面垂直的方向上的对象物。
在室内设置有供乘员12就座的座席11。加热器装置20设置于室内,以向乘员12的脚边放射辐射热H。加热器装置20能够作为例如在其他的制热装置刚启动之后,用于向乘员12立即提供温暖的装置而利用。加热器装置20设置于室内的壁面。加热器装置20以与假定的通常姿势的乘员12相对的方式设置。道路行驶车辆具有用于支承方向盘13的转向柱14。加热器装置20在转向柱14的下表面和柱罩15的下表面分别以与乘员12相对的方式设置。
接着,使用图2~图5对加热器装置20的结构进行说明。如图2~图3所示,加热器20具有绝缘基材23,该绝缘基材23沿着由轴X和轴Y规定的X-Y平面扩展。绝缘基材23在轴Z的方向上具有厚度。绝缘基材23形成为几乎是四边形的薄的板状。
加热器装置20具有发热部22、绝缘基材23、第一检测图案24、第二检测图案25、虚设图案26、绝缘层230、控制部27、加热器控制装置28以及接触检测控制装置29。此外,在图2~图3中省略绝缘层230。
在绝缘基材23的乘员侧的面通过图案印刷而形成发热部22、第一检测图案24、第二检测图案25以及虚设图案26。本实施方式的发热部22、第一检测图案24、第二检测图案25以及虚设图案26配置于绝缘基材23的一面。
发热部22配置于加热器控制装置28的正极端子与负极端子之间。发热部22通过被加热至规定放射温度而能够放射使乘员12感受到温暖的辐射热H。各发热部22由具有高热传导率的材料作成。
发热部22呈线状,通过通电而发热。发热部22能够由金属材料作成。各发热部22从热传导率比铜低的材料中选择。例如各发热部22能够使用铜、铜与锡的合金(Cu-Sn)、银、锡、不锈钢、镍以及镍铬合金等金属以及包括这些的合金来构成。
第一检测图案24具有彼此分开配置的第一发送电极241和第一接收电极242,并且检测第一发送电极241与第一接收电极242之间的静电容量变化。第一发送电极241具有主线部2411和从该主线部2411的中途分支并延伸的多个支部2412。第一接收电极242具有呈矩形状的多个板状部2421和连接各板状部2421的线状的连接部2422。
第二检测图案25具有彼此分开配置的第二发送电极251和第二接收电极252,并且检测第二发送电极251与第二接收电极252之间的静电容量变化。第二发送电极251具有主线部2511和从该主线部2511的中途分支并延伸的多个支部2512。第二接收电极252具有呈矩形状的多个板状部2521和连接各板状部2521的线状的连接部2522。
此外,在图2中,以剖面线表示板状部2421、板状部2521以及虚设图案26。呈矩形状的板状部2421和板状部2521以隔开规定的间隔在X-Y平面上蜿蜒的方式配置。另外,板状部2421和板状部2521并行配置。
第一发送电极241和第二发送电极251分别与接触检测控制装置29的正极端子连接。另外,第一接收电极242和第二接收电极252分别与接触检测控制装置29的负极端子连接。
支部2412从主线部2411朝向板状部2421之间延伸。另外,支部2512也从主线部2511朝向板状部2521之间延伸。
绝缘层230具有高绝缘性,例如由聚酰亚胺薄膜、绝缘树脂等构成。
控制部27作为具备CPU、存储器、I/O等的计算机而构成,CPU根据存储于存储器的程序来实施各种处理。控制部27基于通过接触检测控制装置29输出的信号来控制加热器控制装置28。存储器是非瞬态的实体记录介质。
加热器控制装置28进行向发热部22的通电。加热器控制装置28的正极端子与发热部22的一端连接,加热器控制装置28的负极端子与发热部22的另一端连接。
接触检测控制装置29在第一发送电极241与第一接收电极242之间形成电场,并且在第二发送电极251与第二接收电极252之间形成电场。并且,接触检测控制装置29基于第一发送电极241与第一接收电极242之间的静电容量变化和第二发送电极251与第二接收电极252之间的静电容量变化来判定物体的靠近或者接触。
另外,接触检测控制装置29基于第一发送电极241与第一接收电极242之间的静电容量变化和第二发送电极251与第二接收电极252之间的静电容量变化来进行第一检测图案24或者第二检测图案25的断线的判定。
如图4所示,当第二发送电极251与第二接收电极252接触时,在第二发送电极251与第二接收电极252之间形成的电场E的一部分向指尖侧移动,在第二接收电极252检测的电场减少。并且,第二发送电极251与第二接收电极252之间的静电容量变化。接触检测控制装置29判定该第二发送电极251与第二接收电极252之间的静电容量变化是否为阈值以上,从而进行物体的检测。
第一发送电极241、第一接收电极242、第二发送电极251以及第二接收电极252密集配置于本实施方式的加热器装置20。在此,如图5所示,将从绝缘基材23的法线方向向绝缘基材23投影的直径5mm的圆作为最小接触区域Rm。本实施方式的加热器装置20构成为在该最小接触区域Rm中,第一发送电极241的至少一部分、第一接收电极242的至少一部分、第二发送电极251的至少一部分以及第二接收电极252的至少一部分重叠。
此外,儿童的指尖与物体接触时的接触面积小于直径5mm左右。作为最小接触区域Rm的直径5mm的圆是相比儿童的指尖与绝缘层230接触时的接触面积稍大的大小。即,儿童的指尖与绝缘层230接触时,第一发送电极241的至少一部分、第一接收电极242的至少一部分、第二发送电极251的至少一部分以及第二接收电极252的至少一部分接触。并且是通过第一发送电极241、第一接收电极242、第二发送电极251以及第二接收电极252能够确实地检测儿童的指尖的接触的结构。
在物体与图6中的区域A接触的情况下,如图7所示,在通道1-1、通道2-1检测到阈值以上的静电容量变化,在通道1-2、通道2-2检测不到阈值以上的静电容量变化。
接着,在物体一边接触一边向图6中的区域B移动的情况下,如图7所示,在通道1-1、通道1-2以及通道2-1检测到阈值以上的静电容量变化,在通道2-2检测不到阈值以上的静电容量变化。
接着,在物体一边接触一边向图6中的区域C移动的情况下,如图7所示,在通道1-2、通道2-1检测到阈值以上的静电容量变化,在通道1-1、通道2-2检测不到阈值以上的静电容量变化。
接着,在物体一边接触一边向图6中的区域D移动的情况下,如图7所示,在通道1-2、通道2-2检测到阈值以上的静电容量变化,在通道1-1、通道2-1检测不到阈值以上的静电容量变化。
如上述那样,在与绝缘层230接触的物体的接触面积为最小接触区域Rm以上的情况下,通过由通道1-1、1-2构成的一通道和由通道2-1、2-2构成的二通道这两个通道来检测阈值以上的静电容量变化。并且,本加热器装置20的控制部27在仅通过单个通道检测到阈值以上的静电容量值的异常的情况下,判定第一检测图案24和第二检测图案25的至少一方的断线。
接着,使用图8对控制部27的处理进行说明。控制部27周期性地实施图8所示的处理。
首先,控制部27在S100中判定是否在二通道有检测阈值以上的静电容量变化。在此,将第一检测图案24作为一通道,将第二检测图案25作为二通道。即,判定第一发送电极241与第一接收电极242之间的静电容量变化是否为第一阈值以上,并且判定第二发送电极251与第二接收电极252之间的静电容量变化是否为第二阈值以上。
在此,在第一发送电极241与第一接收电极242之间的静电容量变化为第一阈值以上且第二发送电极251与第二接收电极252之间的静电容量变化为第二阈值以上的情况下,S100的判定为“是”。接着,控制部27在S102判定为检测到物体的靠近或者接触。
接着,控制部27通过S104来使加热器输出降低。具体而言,使发热部22的通电量降低。由此,加热器装置20的发热量降低。
接着,控制部27在S106中判定同通道的静电两用值是否小于检测阈值。在此,物体的靠近或者接触持续,在同通道的静电容量值未小于检测阈值的情况下,S106的判定为“否”,并返回至S100。
另外,当物体的靠近或者接触消失,同通道的静电容量值小于检测阈值时,S106的判定为“是”,控制部27在S108中解除加热器控制温度的降低。具体而言,控制部27使加热器控制温度返回到在S104中使加热器输出降低之前的加热器控制温度,并持续加热器输出。
另外,在S100中判定为“是”的情况下,控制部27通过S110来判定一通道所检测的静电容量变化是否为阈值以上。即,判定第一发送电极241与第一接收电极242之间的静电容量变化是否为第一阈值以上,并且判定第二发送电极251与第二接收电极252之间的静电容量变化是否小于第二阈值。
在此,在静电容量判定部判定第一发送电极241与第一接收电极242之间的静电容量变化为第一阈值以上,并且判定第二发送电极251与第二接收电极252之间的静电容量变化的另一方小于第二阈值的情况下,S110的判定为“是”。并且,控制部27在S112中判定第一检测图案24或者第二检测图案25的断线。
接着,控制部27在S114中使加热器输出停止,结束并处理。具体而言,切断发热部22的通电。由此,加热器装置20的发热停止,安全性被确保。
如以上说明的那样,本加热器装置20具备第一检测图案24,该第一检测图案24配置于绝缘基材23,具有用于检测物体的第一发送电极241和第一接收电极242,并且检测第一发送电极241与第一接收电极242之间的静电容量变化。
另外,具备第二检测图案25,该第二检测图案25配置于绝缘基材23,具有用于检测物体的第二发送电极251和第二接收电极252,并且检测第二发送电极251与第二接收电极252之间的静电容量变化。
另外,具备静电容量判定部S110,该静电容量判定部S110判定第一发送电极241与第一接收电极242之间的静电容量变化是否为第一阈值以上,并且判定第二发送电极251与第二接收电极252之间的静电容量变化是否小于第二阈值。
具备断线判定部S112,在由静电容量判定部判定第一发送电极241与第一接收电极242之间的静电容量变化为第一阈值以上且第二发送电极251与第二接收电极252之间的静电容量变化小于第二阈值的情况下,该断线判定部S112判定断线。该断线判定部S112判定第一检测图案24或者第二检测图案25的断线。
根据这样的结构,判定第一检测图案24或者第二检测图案25的断线。即,能够进行检测图案24、25的断线的检测判定。
本加热器装置20具备第二静电容量判定部(S100),该第二静电容量判定部(S100)判定第一发送电极241与第一接受电极242之间的静电容量变化是否为第一阈值以上且第二发送电极251与第二接收电极252之间的静电容量变化是否为第二阈值以上。
具备物体判定部(S102),在判定第一发送电极241与第一接受电极242之间的静电容量变化为第一阈值以上且第二发送电极251与第二接收电极252之间的静电容量变化为第二阈值以上的情况下,该物体判定部(S102)判定为检测到物体。
根据这样的结构,在判定第一发送电极241与第一接受电极242之间的静电容量变化为第一阈值以上且第二发送电极251与第二接收电极252之间的静电容量变化为第二阈值以上的情况下,判定为检测到物体。即,能够检测到物体。
考虑从绝缘基材23的法线方向向绝缘基材投影的直径10mm的圆形区域。在该圆形区域,第一发送电极241的至少一部分、第一接收电极242的至少一部分、第二发送电极251的至少一部分以及第二接收电极252的至少一部分以重叠的方式配置。因此,例如能够高精度地检测成人的指尖的接触。
另外,发热部22配置于绝缘基材23的一面,第一发送电极241、第一接收电极242、第二发送电极251以及第二接收电极252配置于发热部22之间。因此,能够高精度地检测欲与发热部22接触的物体。另外,能够简化结构。另外,能够使发热部22的热量通过第一检测图案24、第二检测图案25散热,并且在发热部22与人体接触时,还能够使接触部的温度迅速降低。
(第二实施方式)
使用图9~图10对第二实施方式的加热器装置进行说明。如图9所示,上述的第一实施方式的加热器装置的第一发送电极241、第一接收电极242、第二发送电极251以及第二接收电极252配置于绝缘基材23的一面,发热部22配置于绝缘基材23的另一面。
另外,如图8所示,第一接收电极242的板状部2421和第二接收电极252的板状部2521配置于X-Y平面上彼此不同的位置。这样,通过将第一接收电极242的板状部2421和第二接收电极252的板状部2521彼此配置不同,能够将两个通道量的检测图案配置于小面积内。
如上述那样,第一发送电极241、第一接收电极242、第二发送电极251以及第二接收电极252配置于绝缘基材23的一面,发热部22配置于绝缘基材23的另一面。
这样,能够将第一发送电极241、第一接收电极242、第二发送电极251以及第二接收电极252配置于绝缘基材23的一面,并将发热部22配置于绝缘基材23的另一面。
在上述的实施方式中,能够与上述第一实施方式同样地得到通过与上述的第一实施方式共通的结构获得的效果。
(其他实施方式)
(1)在上述的实施方式中,考虑到儿童的指尖与物体接触时的接触面积,将最小接触区域Rm设为从绝缘基材23的法线方向向绝缘基材23投影的直径5mm的圆。相对于此,例如考虑到成人的指尖与物体接触时的接触面积,也能够将最小接触区域Rm设为从绝缘基材23的法线方向向绝缘基材23投影的直径10mm的圆。
(2)在上述的实施方式中,虽然表示了具备第一检测图案24和第二检测图案25的例子,但是也可以是进一步具备第三检测图案、第四检测图案等的结构。
此外,本发明并不限定于上述的实施方式,能够进行适当的变更。另外,上述的各实施方式彼此并不是没有联系的,除了明显不可能进行组合的情况以外,能够进行适当的组合。另外,在上述的各实施方式中,构成实施方式的要素,除了特别明示是必须的情况和原理上明显认为是必须的情况等以外,不一定是必须的,这是不言而喻的。另外,在上述的各实施方式中,提及实施方式的构成要素的个数、数值、量、范围等数值的情况下,除了特别明示是必须的情况和原理上明显限定于特定的数的情况等以外,不限定于该特定的数。另外,在上述的各实施方式中,提及构成要素等的材质、形状、位置关系等时,除了特别明示的情况和原理上限定于特定的材质、形状、位置关系等的情况等以外,不限定于该材质、形状、位置关系等。
(总结)
根据表示了上述的各实施方式的一部分或者整体的第一个观点,加热器装置具备第一检测图案,该第一检测图案配置于所述绝缘基材,具有用于检测物体的第一发送电极和第一接收电极,并且该第一检测图案检测所述第一发送电极与所述第一接收电极之间的静电容量变化。另外,加热器装置具备第二检测图案,该第二检测图案配置于绝缘基材,具有用于检测物体的第二发送电极和第二接收电极,并且该第二检测图案检测第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化。另外,加热器装置具备静电容量判定部,该静电容量判定部判定第一发送电极与第一接收电极之间的静电容量变化和第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化的一方是否为第一阈值以上,并且判定第一发送电极与第一接收电极之间的静电容量变化和第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化的另一方是否小于第二阈值。另外,加热器装置具备断线判定部,在由所述静电容量判定部判定为第一发送电极与第一接收电极之间的静电容量变化和第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化的一方为第一阈值以上,并且第一发送电极与第一接收电极之间的静电容量变化和第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化的另一方小于第二阈值的情况下,该断线判定部判定为第一检测图案或者第二检测图案的断线。
另外,根据第二个观点,静电容量判定部是第一静电容量判定部。另外,静电容量判定部具备第二静电容量判定部,该第二静电容量判定部判定第一发送电极与第一接收电极之间的静电容量变化是否为第一阈值以上,并且判定第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化是否为第二阈值以上。另外,静电容量判定部具备物体判定部,在判定为第一发送电极与第一接收电极之间的静电容量变化为第一阈值以上,并且第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化为第二阈值以上的情况下,该物体判定部判定为检测到所述物体。
根据这样的结构,在判定为第一发送电极与第一接收电极之间的静电容量变化为第一阈值以上且第二发送电极与第二接收电极之间的静电容量变化为第二阈值以上的情况下,判定为检测到物体。即,能够检测到物体。
另外,根据第三个观点,在从所述绝缘基材的法线方向向绝缘基材投影的直径10mm的圆形区域,第一发送电极的至少一部分和第一接收电极的至少一部分以重叠的方式配置。而且,第二发送电极的至少一部分和第二接收电极的至少一部分以重叠的方式配置。因此,例如能够高精度地检测成人的指尖的接触。
另外,根据第四个观点,发热部配置于绝缘基材的一面,第一发送电极、第一接收电极、第二发送电极以及第二接收电极配置于发热部之间。因此,能够高精度地检测欲与发热部接触的物体。另外,能够简化结构。另外,能够使发热部的热量通过第一检测图案、第二检测图案散热,并且在人体与发热部接触时,能够使接触部的温度迅速降低。
另外,根据第五个观点,第一发送电极、第一接收电极、第二发送电极以及第二接收电极配置于绝缘基材的一面,发热部配置于绝缘基材的另一面。
这样,能够将第一发送电极、第一接收电极、第二发送电极以及第二接收电极配置于绝缘基材的一面,并将发热部配置于绝缘基材的另一面。
此外,S110的处理相当于第一静电容量判定部,S112的处理相当于断线判定部。另外,S100的处理相当于第二静电容量判定部,S102的处理相当于物体判定部。
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