JP2004281062A - 車両用電気ヒータ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ヒータASSY14の発熱体であるシーズヒータ14aは、インバータを介して直流高電圧を発生する主電源より電力の供給を受けて発熱する。
温度ヒューズ15は、設定温度に達すると溶断する感温素子15a(低融点合金)を有し、この感温素子15aがリード線15b、15cを介してシーズヒータ14aの通電回路に接続されている。この温度ヒューズ15は、ケーシング17の内部に収納される感温素子15aの長手方向がヒータASSY14の長手方向と同一になる様に配置され、ヒータASSY14のボディ表面(アルミボディ14c)に面接触して取り付けられている。また、ケーシング17の内部は、空気より熱伝導性の高い材料(例えばセメントやシリコン系コーキング剤等)で封止されている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、DC200 〜400Vの高電圧電源を利用する車両用電気ヒータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、燃料電池車や電気自動車あるいはハイブリッド車等の車両廃熱が不足する車両では、高電圧電源を利用した電気ヒータを暖房システムに採用し、且つ電気ヒータの保護装置として温度ヒューズを用いることが考えられている(特許文献1参照)。
【0003】
温度ヒューズは、図4に示す様に、リード線100 を介して電気ヒータ110 に接続される感温素子120 (低融点合金)を有し、この感温素子120 を収納するセラミック容器130 がリード線100 と共に絶縁チューブ140 に挿入され、その絶縁チューブ140 が電気ヒータ110 のアルミボディ150 に接触して取り付けられている。この温度ヒューズは、電気ヒータ110 が異常過熱すると、アルミボディ150 から絶縁チューブ140 内のリード線100 に熱が伝わり、更にリード線100 から受熱した感温素子120 が設定温度に達した時に溶断して電気ヒータ110 の通電回路を遮断する。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−324653 公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の温度ヒューズは、図4(b)に示す様に、絶縁チューブ140 の周方向の一部のみが電気ヒータ110 のアルミボディ150 の表面に接触しているため、両者の接触面積が小さく、且つアルミボディ150 の熱がリード線100 に伝わるまでに熱伝導性の低い空気層(絶縁チューブ140 内の空気層)があるため、感温素子120 が溶断するまでに時間が掛かる(温度ヒューズの感温特性が悪い)。その結果、感温素子120 が実際に溶断するまでにアルミボディ150 の表面温度が非常に高く(例えば400 ℃以上)なるため、安全性の面で問題があった。
【0006】
また、図4に示す温度ヒューズは、感温素子120 に接続される2本のリード線100 が互いに反対方向へ引き出されるため、何方か一方のリード線100 に接続されるハーネス(図示せず)をUターン配線する必要があり、ハーネスの取り回しが悪くなって作業効率が低下する。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、温度ヒューズの感温特性を向上させて安全性を高めると共に、温度ヒューズのリード線に接続されるハーネスの取り回しを改善できる車両用電気ヒータ装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(請求項1の発明)
本発明は、DC200 〜400Vの高電圧電源より電力の供給を受けて発熱する電気ヒータと、この電気ヒータにリード線を介して直列接続される感温素子を有し、この感温素子が電気ヒータの異常加熱時に溶断して電気ヒータの通電回路を遮断する温度ヒューズとを有する車両用電気ヒータ装置であって、
温度ヒューズは、感温素子及びリード線を内部に収納して電気ヒータのボディ表面に取り付けられるケーシングを備え、このケーシングの内部が空気より熱伝導性の高い材料で封止されていることを特徴とする。
【0008】
この構成によれば、感温素子とリード線を収納するケーシングの内部が空気より熱伝導性の高い材料で封止されているので、ケーシングの内部が空気層で満たされている場合と比較すると、温度ヒューズの感温特性が向上し、電気ヒータが異常過熱した時に、感温素子が溶断するまでの時間が短くなる。その結果、電気ヒータの異常過熱時に早期に感温素子が溶断して電気ヒータの通電回路を遮断できるので、安全性が向上する。
また、感温素子及びリード線の周囲が熱伝導性の高い材料で固められるので、仮にケーシングが破損した場合でも、感温素子が溶断した時にリード線(溶断部)が外部に露出することはなく、確実に電気ヒータの通電回路を遮断できる。
【0009】
(請求項2の発明)
本発明は、DC200 〜400Vの高電圧電源より電力の供給を受けて発熱する電気ヒータと、この電気ヒータにリード線を介して直列接続される感温素子を有し、この感温素子が電気ヒータの異常加熱時に溶断して電気ヒータの通電回路を遮断する温度ヒューズとを有する車両用電気ヒータ装置であって、
温度ヒューズは、感温素子及びリード線を内部に収納して電気ヒータのボディ表面に取り付けられるケーシングを備え、このケーシングが、感温素子の長さ方向と電気ヒータの長手方向とが同一となる様に配置され、且つ感温素子の一端側に接続される一方のリード線がケーシングの内部でU字状に曲げられ、感温素子の他端側に接続される他方のリード線と同一方向に取り出されていることを特徴とする。
【0010】
この構成によれば、感温素子に接続される2本のリード線をケーシングから同一方向に取り出すので、リード線に接続されるハーネスをUターン配線する必要がなく、ハーネスの取り回しが改善されて作業効率が向上する。
また、温度ヒューズは、感温素子の長さ方向が電気ヒータの長手方向に沿って配置されるタイプであるため、感温素子から直角方向へリード線が出ているタイプと比較してケーシングの横幅を狭くでき、電気ヒータのボディからケーシングがはみ出すことなく、効率良く配置できる。
【0011】
(請求項3の発明)
請求項1に記載した車両用電気ヒータ装置において、
温度ヒューズは、ケーシングが、感温素子の長さ方向と電気ヒータの長手方向とが同一となる様に配置され、且つ感温素子の一端側に接続される一方のリード線がケーシングの内部でU字状に曲げられ、感温素子の他端側に接続される他方のリード線と同一方向に取り出されていることを特徴とする。
この場合、請求項1の発明によって得られる効果と、請求項2の発明によって得られる効果とを有する。
【0012】
(請求項4の発明)
請求項1または3に記載した車両用電気ヒータ装置において、
空気より熱伝導性の高い材料として、例えばセラミックまたはセメントを主成分とした材料を使うことができる。
【0013】
(請求項5の発明)
請求項1〜4に記載した何れかの車両用電気ヒータ装置において、
ケーシングは、電気ヒータのボディ表面に面接触して取り付けられることを特徴とする。
この構成によれば、従来技術(特許文献1)にて説明した絶縁チューブを電気ヒータのボディ表面に接触させる場合と比較すると、ケーシングと電気ヒータのボディ表面との接触面積が増加するので、温度ヒューズの感温速度が速くなり、電気ヒータが異常過熱した時に、より早期に感温素子が溶断して電気ヒータの通電回路を遮断できるので、安全性が更に向上する。
【0014】
(請求項6の発明)
請求項5に記載した車両用電気ヒータ装置において、
温度ヒューズは、ケーシングがブラケットを介して電気ヒータのボディに固定されていることを特徴とする。
本発明の温度ヒューズは、例えば制御基板上に半田付け等により固定されるものではなく、電気ヒータのボディにブラケットを介して取り付けられ、そのブラケットを螺子止めして確実に固定されている。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
この実施形態は、電動モータを動力源として走行する例えば燃料電池車の空調装置に本発明の電気ヒータ装置を適用した一例であり、図1に電気ヒータ装置の斜視図、図3に空調装置の概略構成図を示す。
空調装置は、車室内に送風空気を導くダクト1と、このダクト1内に車室内空気または車室外空気を取り入れて送風する送風機2、ダクト1の内部に配設されるエバポレータ3とヒータコア4、車室内に吹き出される空気の温度を調節するエアミックスドア5等を備え、ECU6(電子制御装置)により制御される。
【0016】
エバポレータ3は、周知の冷凍サイクルに使用される熱交換器であり、圧縮機7の作動によって供給される低温冷媒との熱交換により送風空気を冷却する。
圧縮機7は、交流モータによって駆動される電動圧縮機7であり、インバータ8を介してECU6により交流モータの回転数(即ち圧縮機7の冷媒吐出量)が制御される。インバータ8には、車両に搭載される主電源9(本発明の高電圧電源)から直流電力が供給される。また、主電源9は、図示しない燃料電池にて充電され、DC200 〜400Vの高電圧を発生する。
【0017】
ヒータコア4は、ダクト1の内部でエバポレータ3より空気流れ方向の下流に配設され、冷却水回路10に接続されて、ヒータコア4の内部を流れる温水との熱交換によって送風空気を加熱する。
冷却水回路10には、冷却水を循環させるポンプ11と、冷却水を加熱する本発明の電気ヒータ装置12、及びヒータコア4に供給される冷却水の温度を検出する水温センサ13等が設けられている。
【0018】
エアミックスドア5は、ヒータコア4の空気入口側を全閉するMAXCOOL 位置(図3の破線位置)と、ヒータコア4の迂回路を全閉するMAXHOT位置(図3の実線位置)との間で回動可能に設けられ、ヒータコア4を通過する空気とヒータコア4を迂回する空気(迂回路を流れる空気)との割合を調節して吹出空気温度を可変する。
このエアミックスドア5によって温度調節された空気は、吹出口モードに応じて選択された吹出口(図示せず)より車室内に吹き出される。
【0019】
次に、電気ヒータ装置12について説明する。
電気ヒータ装置12は、図1に示す様に、冷却水を加熱するためのヒータASSY14と、このヒータASSY14の保護装置として温度ヒューズ15を備える。
ヒータASSY14は、図1(b)に示す様に、発熱体であるシーズヒータ14aを温水パイプ14bと共にアルミボディ14cに埋設して構成される。
シーズヒータ14aは、上記のインバータ8に接続され、このインバータ8を介して主電源9より電力の供給を受けて発熱する。
【0020】
なお、シーズヒータ14aに供給される電力は、水温センサ13で検出される冷却水温が所定の温度(例えばMAX80 ℃)に保持される様に、ECU6によりインバータ8を通じてデューティ制御される。
温水パイプ14bは、一端側がポンプ11の吐出口に接続され、他端側がヒータコア4の温水入口に接続されて、冷却水通路の一部を形成している。
【0021】
温度ヒューズ15は、設定温度(例えば180 ℃)に達すると溶断する感温素子15a(低融点合金)を有し、この感温素子15aが2本のリード線15b、15cを介してシーズヒータ14aの通電回路に接続されている(具体的には、一方のリード線15bがインバータ8に接続され、他方のリード線15cがシーズヒータ14aと直列に接続されている)。
この温度ヒューズ15は、絶縁容器16に入れられた感温素子15aと2本のリード線15b、15cとを収納するケーシング17を備える。
感温素子15aの一端側に接続される一方のリード線15bは、ケーシング17の内部でU字状に曲げられ、感温素子15aの他端側に接続される他方のリード線15cと共に、ケーシング17の一側面から同一方向に取り出されている。
【0022】
ケーシング17は、熱伝導性が高く、且つ絶縁性を有する例えばセラミック製であり、ヒータASSY14のアルミボディ14cにブラケット18(図2参照)を介して螺子止めされている。なお、ケーシング17は、図1(a)に示す様に、内部に収納される感温素子15aの長手方向がヒータASSY14の長手方向と同一になる様に配置され、ヒータASSY14のボディ表面に面接触して取り付けられている。
また、ケーシング17の内部は、空気より熱伝導性の高い材料(例えばセメントやシリコン系コーキング剤等)で封止(充填)されている。
【0023】
(本実施形態の作用及び効果)
上述した電気ヒータ装置12は、ケーシング17の内部が空気より熱伝導性の高い材料で封止されているので、ヒータASSY14のボディ表面からリード線15b、15cを介して感温素子15aに熱が伝わる速度が速くなる。また、ケーシング17は、熱伝導性の高いセラミック製であり、且つヒータASSY14のボディ表面に面接触して取り付けられているので、熱抵抗を小さくできる。これらにより、温度ヒューズ15の感温特性が向上するため、従来技術(特許文献1)と比較した場合に、シーズヒータ14aが異常過熱した時に感温素子15aが溶断するまでの時間が短くなる。その結果、感温素子15aが早期に溶断してシーズヒータ14aの通電回路を遮断できるので、ヒータASSY14の表面温度(アルミボディ14cの表面温度)が高くなり過ぎる(例えば400 ℃以上)ことがなく、安全性が向上する。
【0024】
また、ケーシング17の内部を熱伝導性の高い材料で封止した(つまり絶縁容器16及びリード線15bの周囲が熱伝導性の高い材料で固められる)ことにより、仮にケーシング17が破損した場合でも、感温素子15aが溶断した時に、その溶断部が外部に露出することはなく、例えばヒータASSY14のボディ表面に触れて接地(アース)することがないので、安全に且つ確実にシーズヒータ14aの通電回路を遮断できる。
【0025】
更に、温度ヒューズ15は、感温素子15aの一端側に接続される一方のリード線15bが、ケーシング17の内部でU字状に曲げられ、感温素子15aの他端側に接続される他方のリード線15cと共に、ケーシング17の一側面から同一方向に取り出されているので、図1(a)に示す様に、リード線15b、15cに接続されるハーネス19をUターン配線する必要がなく、ハーネス19の取り回しが改善されて作業効率が向上する。
また、温度ヒューズ15は、感温素子15aの長さ方向がヒータASSY14の長手方向に沿って配置されるタイプであるため、感温素子から直角方向へリード線が出ているタイプの温度ヒューズと比較して、ケーシング17の横幅(図2の左右方向の幅)を狭く形成できる。その結果、ヒータASSY14からケーシング17がはみ出すことはなく、効率良く配置できる。
【0026】
なお、温度ヒューズ15のケーシング17をヒータASSY14に固定するブラケット18は、螺子止め以外の方法(例えばクランプ方式)で固定しても良い。
また、上記の実施形態では、燃料電池車の空調装置に本発明の電気ヒータ装置12を適用しているが、燃料電池車以外に、車両廃熱が不足する車両(例えば電気自動車やハイブリッド車等)の暖房システムに本発明の電気ヒータ装置12を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】温度ヒューズを有する電気ヒータ装置の斜視図(a)とヒータASSYの断面図(b)である。
【図2】温度ヒューズの固定方法を示す斜視図である。
【図3】空調装置の構成を示す概略図である。
【図4】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
9 主電源(高電圧電源)
12 車両用電気ヒータ装置
14 ヒータASSY
14a シーズヒータ(電気ヒータ)
14c アルミボディ(電気ヒータのボディ)
15 温度ヒューズ
15a 感温素子
15b 一方のリード線
15c 他方のリード線
17 ケーシング
18 ブラケット
Claims (6)
- DC200 〜400Vの高電圧電源より電力の供給を受けて発熱する電気ヒータと、
この電気ヒータにリード線を介して直列接続される感温素子を有し、この感温素子が前記電気ヒータの異常加熱時に溶断して前記電気ヒータの通電回路を遮断する温度ヒューズとを有する車両用電気ヒータ装置であって、
前記温度ヒューズは、前記感温素子及び前記リード線を内部に収納して前記電気ヒータのボディ表面に取り付けられるケーシングを備え、このケーシングの内部が空気より熱伝導性の高い材料で封止されていることを特徴とする車両用電気ヒータ装置。 - DC200 〜400Vの高電圧電源より電力の供給を受けて発熱する電気ヒータと、
この電気ヒータにリード線を介して直列接続される感温素子を有し、この感温素子が前記電気ヒータの異常加熱時に溶断して前記電気ヒータの通電回路を遮断する温度ヒューズとを有する車両用電気ヒータ装置であって、
前記温度ヒューズは、前記感温素子及び前記リード線を内部に収納して前記電気ヒータのボディ表面に取り付けられるケーシングを備え、このケーシングが、前記感温素子の長さ方向と前記電気ヒータの長手方向とが同一となる様に配置され、且つ前記感温素子の一端側に接続される一方の前記リード線が前記ケーシングの内部でU字状に曲げられ、前記感温素子の他端側に接続される他方の前記リード線と同一方向に取り出されていることを特徴とする車両用電気ヒータ装置。 - 請求項1に記載した車両用電気ヒータ装置において、
前記温度ヒューズは、前記ケーシングが、前記感温素子の長さ方向と前記電気ヒータの長手方向とが同一となる様に配置され、且つ前記感温素子の一端側に接続される一方の前記リード線が前記ケーシングの内部でU字状に曲げられ、前記感温素子の他端側に接続される他方の前記リード線と同一方向に取り出されていることを特徴とする車両用電気ヒータ装置。 - 請求項1または3に記載した車両用電気ヒータ装置において、
前記空気より熱伝導性の高い材料は、セラミックまたはセメントを主成分とすることを特徴とする車両用電気ヒータ装置。 - 請求項1〜4に記載した何れかの車両用電気ヒータ装置において、
前記ケーシングは、前記電気ヒータのボディ表面に面接触して取り付けられることを特徴とする車両用電気ヒータ装置。 - 請求項5に記載した車両用電気ヒータ装置において、
前記温度ヒューズは、前記ケーシングがブラケットを介して前記電気ヒータのボディに固定されていることを特徴とする車両用電気ヒータ装置。
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