JP2009090764A - ヒータ回路、および車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用空調装置の電流ヒューズの個数の増加を抑制する。
【解決手段】ステップ１００で電磁リレー８０をオンする。車載バッテリＢａから電流ヒューズ７０を通してグランド側に電流が流れる。ステップ１１０で電磁リレー８０のオン後経過した時間が一定期間Ｔａ以上になったときにはステップ１１０でＹＥＳと判定してステップ１２０で電磁リレー８１をオンする。車載バッテリＢａから電流ヒューズ７０を通してグランド側に電流が流れる。ＰＴヒータ６０、６１には異なるタイミングで起動電流ａ１、ａ２が流れる。電流ヒューズ７０の許容電流値はヒータ回路１００が正常状態である場合における起動電流ａ１、ａ２の合計値よりも低く設定されている。異常状態では、電流ヒューズ７０により車載バッテリＢａから電流が流れることを停止することができるので、ＰＴＣヒータ毎に電流ヒューズ７０を用いる必要がなくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ヒータ回路、および車両用空調装置に関する。

従来、車両空調装置のヒータ回路において、複数のＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータと、車載バッテリから複数のＰＴＣヒータに通電して複数のＰＴＣヒータを補助ヒータとして作動させる制御措置とを備え、制御措置は、車載バッテリから複数のＰＴＣヒータに通電するタイミングをＰＴＣヒータ毎にずらすようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

ここで、車載バッテリからＰＴＣヒータへの通電が開始されるときには、車載バッテリからＰＴＣヒータに起動電流として大電流が流れる。したがって、車載バッテリから複数のＰＴＣヒータに通電するタイミングをＰＴＣヒータ毎にずらすことにより、車載バッテリから複数のＰＴＣヒータに同時に通電する場合に比べて、車載バッテリから複数のＰＴＣヒータへ流れる電流の合計を減らすことができる。これにより、電力不足の発生を未然に防止して、車載バッテリからエンジン制御装置等の他の車載機器に十分に電力供給することができるようになる。
実開平６−１８０１１号公報

本発明者は、上述のヒータ回路において、短絡等の異常状態が生じた際に車載バッテリから大電流が流れることを未然に防ぐ過電流保護を行うために、電流ヒューズを設けることを検討した。例えば、ＰＴＣヒータ毎に電流ヒューズをそれぞれ設けると、電流ヒューズの個数が増えるという問題が生じる。

本発明は、上記点に鑑み、電流ヒューズの個数の増加を抑えるようにしたヒータ回路、および車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電源（Ｂａ）とグランドの間に並列に配置され、前記電源から流れる電流に基づいてそれぞれ作動する複数の電子素子（６０、６１）と、
前記電源と前記複数の電子素子との間に配置され、前記電源から前記複数の電子素子側に流れる電流がそれぞれ流入する１つの電流ヒューズ（７０）と、
前記電源から前記複数の電子素子に異なるタイミングで起動電流が流れるように前記複数の電子素子をそれぞれ異なるタイミングで起動させる起動制御手段（１００、１１０、１２０）と、を備え、
前記複数の電子素子側にそれぞれ流入される電流の合計値が許容電流値を超える異常電流が前記１つの電流ヒューズに流れたときだけ、前記１つの電流ヒューズが前記電源とグランドとの間を遮断することを特徴とする。

これにより、異なるタイミングで起動電流が流れるので、１つの電流ヒューズに流れる電流値を抑えることができ、電流ヒューズに流れる電流値を許容電流値以下にすることが可能になる。一方、許容電流値を超える異常電流が電流ヒューズに流れたときには、１つの電流ヒューズが電源とグランドとの間を遮断する。

以上により、１つの電流ヒューズを用いたものであっても、ヒータ回路の過電流保護としての機能を十分に発揮できるので、電流ヒューズの個数の増加を抑制できる。

具体的には、請求項２に記載の発明では、前記１つの電流ヒューズと前記複数の電子素子のそれぞれとの間に配置され、前記電源と前記複数の電子素子との間を前記電子素子毎に開閉する複数のスイッチ素子（８０、８１）を備え、
前記起動制御手段は、前記複数のスイッチ素子をそれぞれ異なるタイミングで閉鎖して、前記複数の電子素子をそれぞれ異なるタイミングで起動させることを特徴とする。

具体的には、請求項３に記載の発明のごとく、前記電子素子として、前記電源から流入する電流に基づいて発熱するとともに、転移温度以上になると電気抵抗値が急上昇するＰＴＣヒータを用いてもよい。

請求項４に記載の発明では、車両用空調装置において、請求項３に記載のヒータ回路と、吹出口（５００、５０１）を有して、前記吹出口に向けて空気を流す空調ダクト（５０ａ、５０ｂ）と、を備え、
前記ＰＴＣヒータは、前記空調ダクト内に配置され、前記吹出口に向けて流れる空気を加熱することを特徴とする。

これにより、車両用空調装置においても、請求項１に記載の発明と同様、１つの電流ヒューズを用いたものであっても、ヒータ回路の過電流保護としての機能を十分に発揮できるので、電流ヒューズの個数の増加を抑制できる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

図１に本発明の車両用空調装置の一実施形態の概略構成を示す。

車両用空調装置は、室内空調ユニット３０を備えており、室内空調ユニット３０は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）内側部等に配設される。この室内空調ユニット３０は空調ケーシング３１を有し、この空調ケーシング３１内に車室内へ向かって空気が送風される空気通路を構成する。

この空調ケーシング３１の空気通路の最上流部に内外気切替箱３２を配置し、内気導入口３３および外気導入口３４を内外気切替ドア３５により切替開閉するようになっている。この内外気切替ドア３５はサーボモータによって駆動される。

内外気切替箱３２の下流側には車室内に向かって空気を送風する電動式の送風機３７を配置している。この送風機３７は、遠心式の送風ファン３７ａをモータ３７ｂにより駆動するようになっている。送風機３７の下流側には送風空気を冷却する冷房用熱交換器をなす蒸発器３８を配置している。

この蒸発器３８は、冷凍サイクル装置を構成する要素の一つであり、低温低圧の冷媒が送風空気から吸熱して蒸発することにより送風空気を冷却する。なお、冷凍サイクル装置は周知のものであり、コンプレッサの吐出側から、凝縮器、受液器および膨張弁を介して蒸発器に冷媒が循環するように構成されている。

一方、室内空調ユニット３０において、蒸発器３８の下流側には空調ケーシング３１内を流れる空気を加熱するヒータユニット４４を配置している。このヒータユニット４４は車両エンジンの温水（すなわち、エンジン冷却水）を熱源として、蒸発器３８通過後の空気（冷風）を加熱する加熱用熱交換器である。ヒータユニット４４の上側にはバイパス通路４５が形成され、このバイパス通路４５をヒータユニット４４のバイパス空気が流れる。

蒸発器３８とヒータユニット４４との間に温度調整手段をなすエアミックスドア４６を回転自在に配置してある。このエアミックスドア４６はサーボモータにより駆動されて、その回転位置（開度）が連続的に調整可能になっている。

エアミックスドア４６の開度によりヒータユニット４４を通る空気量（温風量）と、バイパス通路４５を通過してヒータユニット４４をバイパスする空気量（冷風量）との割合を調節し、これにより、車室内に吹き出す空気の温度を調整するようになっている。

空調ケーシング３１の空気通路の最下流部には、デフロスタ開口部４８、フェイス開口部４９、およびフット開口部５０の計３種類の開口部が設けられている。空調ケーシング３１内においてバイパス通路４５を通過する冷風とヒータユニット４４を通過する温風とが混合されて開口部４８、４９、５０から車室内に吹き出される。

これら開口部４８〜５０の上流部にはデフロスタドア（図示省略）、フェイスドア５２およびフットドア５３が回転自在に配置されている。これらのドアは、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ５４によって開閉操作される。

デフロスタ開口部４８にはデフロスタダクト４８ａが接続されており、デフロスタダクト４８ａはデフロスタ開口部４８とデフロスタ吹出口４８０、４８１との間を連通する。デフロスタ吹出口４８０、４８１は、車両の前面窓ガラス１２に向けて空調風を吹き出す。

フェイス開口部４９にはフェイスダクト４９ａが接続されており、フェイスダクト４９ａはフェイス開口部４９とフェイス吹出口４９０、４９１、４９２、４９３との間を連通する。フェイス吹出口４９０、４９１は運転席側の乗員上半身に向けて空調風を吹き出し、フェイス吹出口４９２、４９３は助手席側の乗員上半身に向けて空調風を吹き出す。

フット開口部５０にはフットダクト５０ａ、５０ｂが接続されており、フットダクト５０ａはフット開口部５０とフット吹出口５０１との間を連通する。フットダクト５０ｂはフット開口部５０とフット吹出口５００との間を連通する。
フット吹出口５００は、運転席側の乗員下半身に向けて空調風を吹き出す。フット吹出口５０１は、助手席側の乗員下半身に向けて空調風を吹き出す。

フットダクト５０ａ内には、ＰＴＣヒータ６１が配置されており、フットダクト５０ｂ内には、ＰＴＣヒータ６０が配置されている。ＰＴＣヒータ６０、６１は、後述する車載バッテリ（電源）から流入する電流に基づいて発熱する電気ヒータであって、所定温度以上になると電気抵抗値が急上昇して車載バッテリから電流が流入することを停止する機能を有する。

ＰＴＣヒータ６０は、フット開口部５０からフット吹出口５００に通風する空気を加熱する。ＰＴＣヒータ６１は、ＰＴＣヒータ６１は、フット開口部５０からフット吹出口５０１に通風する空気を加熱する。

次に、ＰＴＣヒータ６０、６１を制御するためのヒータ回路１００について図２を参照して説明する。図２はヒータ回路１００の電気回路構成を示す。

ヒータ回路１００は、ＰＴＣヒータ６０、６１以外に、電流ヒューズ７０、および電磁リレー８０、８１を備えており、電流ヒューズ７０は、車載バッテリＢａとグランドとの間に配置されている。電流ヒューズ７０は、第１、第２の端子の間に接続されるヒューズエレメントから構成されている。

第１の端子には車載バッテリＢａの正極端子が接続され、第２の端子には電磁リレー８０、８１の端子が接続されている。ヒューズエレメント（すなわち、第１、第２の端子の間）に許容電流値未満の電流が流れるときには第１、第２の端子の間の導通状態を維持するが、ヒューズエレメント（すなわち、第１、第２の端子の間）に許容電流値を超える異常電流が流れたときだけ、ヒューズエレメントが溶断して第１、第２の端子の間を遮断する。

電磁リレー８０は、電流ヒューズ７０とＰＴＣヒータ６０との間に配置され、電流ヒューズ７０とＰＴＣヒータ６０との間を開閉する。電磁リレー８１は、電流ヒューズ７０とＰＴＣヒータ６１との間に配置され、電流ヒューズ７０とＰＴＣヒータ６１との間を開閉する。電磁リレー８０、８１は電子制御装置９０により制御される。電子制御装置９０には外気温センサが接続されている。

以下、電磁リレー８０、８１の起動制御処理について図３を参照して説明する。図３は、電磁リレー８０、８１の起動制御処理を示すフローチャートである。

まず、電子制御装置９０は、図３のフローチャートにしたがって、コンピュータプログラムを実行する。電子制御装置９０は、外気温センサの検出外気温が所定温度よりも低いときに、コンピュータプログラムの実行を開始する。

まず、ステップ１００で電磁リレー８０をオンする。すると、車載バッテリＢａから電流ヒューズ７０及びＰＴＣヒータ６０を通してグランド側に電流が流れる。これに伴い、ＰＴＣヒータ６０は発熱して、フット開口部５０からフット吹出口５００に通風する空気を加熱する。

次に、ステップ１１０において、電磁リレー８０のオン後一定期間Ｔａ経過したか否かを判定する。電磁リレー８０のオン後一定期間Ｔａ経過する前であるときにはＮＯと判定してステップ１１０の判定を繰り返す。

その後、電磁リレー８０のオン後経過した時間が一定期間Ｔａ以上になったときにはステップ１１０でＹＥＳと判定してステップ１２０において、電磁リレー８１をオンする。すると、車載バッテリＢａから電流ヒューズ７０及びＰＴＣヒータ６１を通してグランド側に電流が流れる。これに伴い、ＰＴＣヒータ６１は発熱して、フット開口部５０からフット吹出口５０１に通風する空気を加熱する。

次に、本実施形態の電流ヒューズ７０について説明する。

例えば、起動時には、同一タイミングで電磁リレー８０、８１をオンすると、ＰＴＣヒータ６０、６１には同時に起動電流ａ１、ａ２（図４参照）が流れる。すると、起動電流ａ１、ａ２のピークが重なるので、ヒータ回路１００が正常状態であっても、起動電流ａ１、ａ２の合計値が許容電流値を越える場合がある。

これに対し、本実施形態において起動時には、上述のごとく異なるタイミングで電磁リレー８０、８１をオンするので、ＰＴＣヒータ６０、６１には異なるタイミングで起動電流ａ１、ａ２（図５参照）が流れる。このため、起動時に電流ヒューズ７０に流れる電流値を電流ヒューズ７０の許容電流値よりも低く設定できる。

例えば、ヒータ回路１００において短絡等の異常状態になったときには、車載バッテリＢａからＰＴＣヒータ６０、６１側にそれぞれ流れる電流の合計値が電流ヒューズ７０の許容電流値を超える異常電流が電流ヒューズ７０に流れるので、車載バッテリＢａとＰＴＣヒータ６０、６１との間を遮断する。

ここで、短絡とは、電流ヒューズ７０とＰＴＣヒータ６０、６１との間と、グランドとが接続されて、車載バッテリＢａから電流ヒューズ７０を通して流れる電流がＰＴＣヒータ６０、６１をバイパスしてグランドに流れる状態をいう。

以上説明した本実施形態では、ＰＴＣヒータ６０、６１の起動時において、異なるタイミングで起動電流が流れるので、１つの電流ヒューズ７０に流れる電流値を抑えることができるため、正常時には、この１つの電流ヒューズ７０に流れる電流値を許容電流値以下にすることができる。一方、許容電流値を超える異常電流が１つの電流ヒューズ７０に流れたときには、１つの電流ヒューズ７０が車載バッテリＢａとグランドとの間を遮断する。

以上により、１つの電流ヒューズを用いたものであっても、ヒータ回路１００の過電流保護としての機能を十分に発揮できるので、電流ヒューズ７０の個数の増加を抑制できる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、電子部品としてＰＴＣヒータを用いた例について説明したが、これに限らず、電動モータ等の電子部品を用いてもよい。

上述の実施形態では、ヒータ回路を車両用空調装置に適用した例について説明したが、これに限らず、設置型の空調装置等の他の各種の機器に適用してもよい。

上述の実施形態では、スイッチ素子として電磁リレー８０、８１を用いた例について説明したが、これに限らず、トランジスタ等の半導体スイッチ素子を用いてもよい。

以下、上記実施形態と特許請求項の範囲の構成との対応関係について説明すると、電子制御装置９０が起動制御手段に相当し、電磁リレー８０、８１が複数のスイッチ素子に相当し、フット吹出口５００、５０１が吹出口に相当し、フットダクト５０ａ、５０ｂが空調ダクトに相当する。

本発明の車両用空調装置の一実施形態の概略構成を示す図である。 図１のＰＴＣヒータを制御するヒータ回路の構成を示す図である。 図１の電子制御装置の起動制御処理を示すフローチャートである。 図２の電流ヒューズの作動を説明するための図である。 図２の電流ヒューズの作動を説明するための図である。

符号の説明

５０ａ、５０ｂ…フットダクト、６０、６１…ＰＴＣヒータ、
７０…電流ヒューズ、８０、８１…電磁リレー、１００…ヒータ回路、
Ｂａ…車載バッテリ。

Claims (4)

1. 電源（Ｂａ）とグランドの間に並列に配置され、前記電源から流れる電流に基づいてそれぞれ作動する複数の電子素子（６０、６１）と、
   前記電源と前記複数の電子素子との間に配置され、前記電源から前記複数の電子素子側に流れる電流がそれぞれ流入する１つの電流ヒューズ（７０）と、
   前記電源から前記複数の電子素子に異なるタイミングで起動電流が流れるように前記複数の電子素子をそれぞれ異なるタイミングで起動させる起動制御手段（１００、１１０、１２０）と、を備え、
   前記複数の電子素子側にそれぞれ流入される電流の合計値が許容電流値を超える異常電流が前記１つの電流ヒューズに流れたときだけ、前記１つの電流ヒューズが前記電源とグランドとの間を遮断することを特徴とするヒータ回路。
2. 前記１つの電流ヒューズと前記複数の電子素子のそれぞれとの間に配置され、前記電源と前記複数の電子素子との間を前記電子素子毎に開閉する複数のスイッチ素子（８０、８１）を備え、
   前記起動制御手段は、前記複数のスイッチ素子をそれぞれ異なるタイミングで閉鎖して、前記複数の電子素子をそれぞれ異なるタイミングで起動させることを特徴とする請求項１に記載のヒータ回路。
3. 前記電子素子は、前記電源から流入する電流に基づいて発熱するとともに、転移温度以上になると電気抵抗値が急上昇するＰＴＣヒータであることを特徴とする請求項１または２に記載のヒータ回路。
4. 請求項３に記載のヒータ回路と、
   吹出口（５００、５０１）を有して、前記吹出口に向けて空気を流す空調ダクト（５０ａ、５０ｂ）と、を備え、
   前記ＰＴＣヒータは、前記空調ダクト内に配置され、前記吹出口に向けて流れる空気を加熱することを特徴とする車両用空調装置。

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