JP2013224801A - シガーライタプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】長期の耐久化を実現することを可能としたシガーライタプラグを提供する。
【解決手段】シガーライタプラグ１は、電源４０に接続される固定接点３１に対向して配置される可動接点１１と、固定接点３１に対して可動接点１１を接触及び離間可能なプラグ本体２と、固定接点３１及び可動接点１１の接触により電源４０からの通電を受けて発熱する発熱部１０と、電源４０から発熱部１０への通電をオンオフする通電切替部１６と、発熱部１０の温度を検出する温度センサ１７と、温度センサ１７からの検出信号に基づき通電切替部１６を制御する通電制御部１８とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、シガーライタプラグに係わり、特に、各種の電気機器を作動させる電源ソケットに差し込むシガーライタプラグに関する。

自動車等の車両用シガーライタは、電熱ヒータが内蔵されたシガーライタプラグを備えている。この種の従来のシガーライタプラグは、例えば自動車のインストルメントパネル内に支持されたプラグソケットに挿抜される。このプラグソケットには、シガーライタプラグを挿抜可能なバイメタルが内蔵されたソケットボディが備えられている（例えば、特許文献１参照。）。

上記特許文献１記載のシガーライタにあっては、シガーライタプラグの電熱ヒータがソケットボディのバイメタルに係合すると、電熱ヒータが通電状態に切り替えられることで発熱する。電熱ヒータが昇温すると、バイメタルが電熱ヒータの外側に湾曲して変形することで、電熱ヒータとバイメタルとの係合が解除される。電熱ヒータが赤熱状態に加熱されたシガーライタプラグをソケットボディから抜き取った後、その電熱ヒータに煙草を着火させることが可能となる。

特開２００４−３６９９５号公報

上記特許文献１に記載された従来の車両用シガーライタは、電熱ヒータとバイメタル（加熱変形部材）とを用いることで、シガーライタプラグとソケットボディとの間の電気接続を形成している。しかしながら、このバイメタルは、温度に比例した形状変化を生じるため、電熱ヒータの温度変化に応じて湾曲変形を続けることとなり、経時劣化が発生しやすいという問題点があった。

本発明の目的は、長期の耐久化を実現することを可能としたシガーライタプラグを提供することにある。

［１］本発明は、電源に接続される固定接点に対向して配置される可動接点と、前記固定接点に対して前記可動接点を接触及び離間可能なプラグ本体と、前記固定接点及び前記可動接点の接触により前記電源からの通電を受けて発熱する発熱部と、前記電源から前記発熱部への通電をオンオフする通電切替部と、前記発熱部の温度を検出する温度センサと、前記温度センサからの検出信号に基づき前記通電切替部を制御する通電制御部とを備えたことを特徴とするシガーライタプラグにある。

［２］上記［１］記載の前記通電制御部は、前記温度センサにより検出される温度及び設定された基準温度の温度差を算出する演算部と、前記演算部により算出された温度差を、設定された閾値と比較する比較部とを有し、前記演算部で算出された温度差が閾値を超えたとき、前記電源から前記発熱部への通電を遮断する信号を前記通電切替部に出力するように構成されてなることを特徴とする。

［３］上記［１］又は［２］記載の前記通電切替部は、電磁式リレーあるいは電子スイッチであることを特徴とする。

［４］上記［１］又は［２］記載の前記通電制御部には、前記発熱部への通電開始時から所定時間が経過した後の発熱状態を報知するための報知部が接続されたことを特徴とする。

本発明によれば、高い耐久性を付与したシガーライタプラグが効果的に得られる。

本発明の代表的な実施の形態に係る車両用シガーライタプラグの一例を模式的に示す斜視図である。 図１に示す車両用シガーライタプラグの要部断面図である。 図１に示す車両用シガーライタプラグの回路部の一例を模式的に示す構成ブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は図１に示す車両用シガーライタプラグの動作を説明するための図であり、（ａ）は非通電時のシガーライタプラグの状態を模式的に示す図、（ｂ）は通電時のシガーライタプラグの状態を模式的に示す図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。

（シガーライタプラグの外観構成）
図１及び図２において、全体を示す符号１は、自動車用のシガーライタプラグの一構成例を示している。このシガーライタプラグ１の外観構成は、有底筒状の収容部８を有するプラグボディ２と、そのプラグボディ２の開口端部を塞ぐ把手部であるキャップ状の操作ノブ３との二部材を有しており、葉巻や紙巻煙草の着火に用いられるアクセサリ用電気式着火装置として構成されている。

このプラグボディ２は、図４（ａ）に示すように、バッテリ電圧を生成する車両電源を供給するアクセサリ用のプラグソケット３０へ挿入可能であり、プラグソケット３０から外部へ引き抜き可能であるプラグ本体として形成されている。

このプラグボディ２の側部中間には、図１に示すように、挿抜方向に延びる板バネ片４が形成されている。プラグボディ２の側部先端には、図１及び図２に示すように、ヒータエレメント１０の収容空間に連通する煙草着火口５が形成されている。この板バネ片４の先端には、プラグソケット３０の内部に位置決めするための屈曲片４ａが弾性変形可能に内側へ折曲形成されている。この屈曲片４ａは、プラグソケット３０の図示しない窪み部に係合することでプラグボディ２の抜けを規制している。

このプラグボディ２の開口端部は、図１及び図２に示すように、操作ノブ３のピン挿入孔３ａに対応するピン取付孔２ａが形成されている。そのピン挿入孔３ａ及びピン取付孔２ａには、取付ピン６が嵌め込み固定されており、操作ノブ３がプラグボディ２に固定されている。この操作ノブ３には、例えばモーメンタリ式の押しボタンスイッチにより構成された操作ボタン９が取付ピン６を介して移動可能に支持案内されるようになっている。このプラグボディ２の先端部には、プラグソケット３０の固定接点３１に対して接触及び離間可能な可動接点１１が進退自在に突出した状態で配置されている。

（シガーライタプラグの内部構成）
従来のシガーライタプラグにあっては、渦巻形状をなすヒータエレメントが可動接点の周囲に配置されていたものを、この実施の形態に係るシガーライタプラグ１は、ヒータエレメント１０と可動接点１１とがオフセットされた位置関係にある点に一つの主要な基本構成を有している。

この実施の形態に係るシガーライタプラグ１のもう一つの主要な基本の構成は、従来のシガーライタプラグでは、ヒータエレメントにバイメタルを係合させる機械的な電気接続であったものを、ヒータエレメント１０への通電をオンオフ制御する回路部を有する電気的な接続構造を備えた点にある。

従って、上記のように構成されたシガーライタプラグ１の構成は、図示例に限定されるものではない。上記シガーライタプラグ１の外観形態としては、他の様々な形態を採用できることは勿論である。

（ヒータエレメントと可動接点との配置構造）
この操作ノブ３の下面には、図２に示すように、操作ボタン９を介して導電性材料からなるロッド７が一体的に形成されている。このロッド７の側部先端には、一対の三角形状の案内リブ７ａ，７ａが突出して形成されている。ロッド７の先端部には、導電性材料からなる有底筒状の可動コンタクト部１３が嵌め込まれている。

この可動コンタクト部１３の操作ノブ側の端縁部には、図２に示すように、ロッド移動方向に沿って延びる一対のスリット状の案内孔１３ａ，１３ａが形成されている。その案内孔１３ａに挿入したロッド７の案内リブ７ａを介して可動コンタクト部１３がロッド７に沿って案内移動される。

この可動コンタクト部１３の内部には、図２に示すように、接触荷重調整用バネである圧縮コイルバネ１４が収容されている。可動コンタクト部１３の先端面には、プラグソケット３０の固定接点３１に対して接離可能な可動接点１１が突出して形成されている。この圧縮コイルバネ１４の両端部は、ロッド７及び可動コンタクト部１３のそれぞれに固定支持されており、圧縮コイルバネ１４を介して、可動コンタクト部１３がロッド７に沿って進退可能に支持されている。

このプラグボディ２の収容部８には、図２に示すように、セラミックスの絶縁材料からなるインシュレータ１５が固定されている。このインシュレータ１５には、可動コンタクト部１３を進退可能に保持する保持孔１５ａが形成されている。

このインシュレータ１５の煙草着火口５と対応する側部には、図２に示すように、渦巻状に形成された電熱ヒータからなるヒータエレメント１０が実装されている。このヒータエレメント１０の図示しない一方側端子は、プラグボディ２の内周面に溶接により固定されている。同じく図示を省略した他方側端子は、ヒータエレメント１０に溶接により固定されるとともに、可動コンタクト部１３の外周面に接触している。この一方側端子と他方側端子との短絡が阻止されている。

このヒータエレメント１０は、図２に示すように、可動コンタクト部１３の可動接点１１とプラグソケット３０の固定接点３１との側部にオフセット配置されている。この可動接点１１と固定接点３１との接触により通電されることで、ヒータエレメント１０は発熱するように構成されている。

このヒータエレメント１０以外の部位に可動コンタクト部１３の可動接点１１とプラグソケット３０の固定接点３１とを配置した構成となっているので、ヒータエレメント１０の発熱部に煙草のカスが付着する場合があっても、煙草のカスが可動接点１１と固定接点３１とに堆積することを防止することができるとともに、端子間の接触不良を防止することができる。

（回路部の構成）
図３を参照すると、同図には、シガーライタプラグ１の回路部の一構成例がブロック図で示されている。この回路部は、図２及び図３に示すように、車載用のバッテリ４０からヒータエレメント１０への通電をオンオフする通電切替部であるリレー１６と、ヒータエレメント１０の発熱部の温度に応じた検出信号を出力する温度センサ１７と、温度センサ１７からの検出信号に基づきリレー１６による通電のオンオフを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１８とを備えている。

このバッテリ４０は、シガーライタプラグ１に電力を供給する電源供給手段である。バッテリ４０は、図２及び図３に示すように、可動コンタクト部１３の可動接点１１とプラグソケット３０の固定接点３１とに接続されるようになっており、基板１２上の図示しない各種の電気回路及び駆動回路に必要な動作電圧を供給する。

このヒータエレメント１０は、図３に示すように、バッテリ４０を電源としており、バッテリ４０からヒータエレメント１０へ通電が行われることで、ヒータエレメント１０の発熱部の温度が上昇する。その通電は、回路部に接続されるＥＣＵ１８により制御される。

このリレー１６は、図３に示すように、一端がバッテリ４０に接続されるとともに、他端がヒータエレメント１０に接続されている。図示例によるリレー１６は、例えば通電により可動リレー接点と固定リレー接点とがオンする常開接点を備えた電磁式リレーであり、ＥＣＵ１８のソフトウェア制御によりオンオフ制御される。リレー１６は、ＥＣＵ１８からのオフ信号を受けることで可動リレー接点と固定リレー接点とが開くオフ状態に制御され、回路部の電源供給経路を遮断可能とされている。

このバッテリ４０からヒータエレメント１０への通電をオンオフする通電切替部は、リレー１６に代えて、例えばトランジスタを利用した電子スイッチであっても構わない。ＥＣＵ１８のソフトウェア制御により、その電子スイッチのオンオフ制御が可能である。

この温度センサ１７は、ヒータエレメント１０の発熱部の温度を検出する一般的な温度センサからなり、図３に示すように、検出したヒータエレメント１０の発熱部の温度を電気信号としてＥＣＵ１８に出力する。

このＥＣＵ１８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び時間計時用のタイマなどを有する一般的なマイコンとして構成されている。ＥＣＵ１８は、操作ボタン９の押し込み操作により電力供給を開始するトリガとなる信号を受けたとき、バッテリ４０からヒータエレメント１０への電力の供給を開始する構成となっており、温度センサ１７から入力された検出信号、及び記憶している制御プログラムなどに基づいてリレー１６による通電のオンオフを制御する。

図示例によるＥＣＵ１８は、温度センサ１７により検出される温度、及び設定された基準温度の温度差を算出する演算部と、この演算部により算出された温度差を、設定された閾値と比較する比較部とを有しており、演算部で算出された温度差が閾値を超えたとき、バッテリ４０からヒータエレメント１０への通電を遮断するオフ信号をリレー１６に出力するように構成されている。

このＥＣＵ１８は、ＣＰＵなどの各種の構成要素を実現する制御プログラム、制御プログラムを格納する記憶ユニット、外部接続用インターフェースを中心にハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せにより実現される。その方法や装置としては、従来周知の各種の方法や装置を用いることができることは当業者には理解されるところであり、特定されるものではない。

このヒータエレメント１０には、図３に示すように、ヒータエレメント１０への通電開始時から所定時間が経過した後の発熱状態を報知するための音声報知部からなる報知部１９がＥＣＵ１８を介して接続されている。これにより、ヒータエレメント１０への通電開始から所定時間の経過後に音声によりヒータエレメント１０の発熱状態を知ることができる。ここで、所定時間とは、ヒータエレメント１０が煙草を着火させるのに必要な赤熱状態になる時間をいう。

（プラグソケットの構成）
上記のように構成されたシガーライタプラグ１においては、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、バイメタルを有しない電源ソケットであるプラグソケット３０に差し込んで、操作ボタン９の押し込み操作により電気的に接続されたことをトリガとして、シガーライタプラグ１の回路部に所定の電力が供給される。

このプラグソケット３０は金属材料からなる。プラグソケット３０は、図４（ａ）に示すように、車室内の運転席前方に配置されたインストルメントパネル５０の前面に配置されている。プラグソケット３０は、プラグ挿入孔３２ａを有する筒状のソケットボディ３２を備えている。そのソケットボディ３２の先端部には、インストルメントパネル５０の前面に露出する環筒状の取付フランジ部３２ｂが形成されている。

このソケットボディ３２の内部底面には、図４（ａ）に示すように、樹脂製のインシュレータ３３が取り付けられている。ソケットボディ３２の外部底面には、樹脂製のベース３４が取り付けられている。このインシュレータ３３及びベース３４のそれぞれには、ボルト挿通孔３３ａ，３４ａが形成されており、そのボルト挿通孔３３ａ，３４ａを介して固定接点３１となるボルト（以下、「接点ボルト３１」ともいう。）がソケットボディ３２の底面にナット３５により締付固定されている。

このベース３４の外周端縁には、図４（ａ）に示すように、弾性変形可能な取付爪３４ｂ，３４ｂが突出形成されている。この取付爪３４ｂには、コネクタハウジング３６が取付孔を介して着脱可能に嵌め込み固定されている。このコネクタハウジング３６の内部には、プラス端子３７及びマイナス端子３８がそれぞれ取り付けられている。

この接点ボルト３１の頭部は、図４（ａ）に示すように、ソケット接点部であり、シガーライタプラグ１における可動コンタクト部１３の可動接点１１に対向して配置されている。この可動接点１１が接点ボルト３１の頭部に電気的に接触する。これにより、ヒータエレメント１０の一方側端子がプラグソケット３０を介してマイナス端子３８に電気的に接続されるとともに、ヒータエレメント１０の他方側端子が可動コンタクト部１３及び接点ボルト３１の頭部を介してコネクタハウジング３６のプラス端子３７に電気的に接続される。このプラス端子３７及びマイナス端子３８のそれぞれは、バッテリ４０の両端に図示しないヒューズを介して電気的に接続される。

（シガーライタプラグの動作）
以下に、図３、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照しながら、煙草着火口５を介してヒータエレメント１０の発熱部により煙草を着火させるためのシガーライタプラグの動作を説明する。

いま、使用者が、図４（ａ）に示すように、シガーライタプラグ１をプラグソケット３０のプラグ挿入孔３２ａ内に差し込むと、操作ノブ３の底面が、図４（ｂ）に示すように、プラグソケット３０の取付フランジ部３２ｂに当接する。ここで、操作ボタン９を押し込み操作すると、その押し込み操作をトリガとして、ＥＣＵ１８がバッテリ４０からヒータエレメント１０への通電を開始する。

この操作ボタン９が押し込み操作されると、図４（ｂ）に示すように、可動コンタクト部１３には、圧縮コイルバネ１４のバネ力が付与される。この可動コンタクト部１３は、案内孔１３ａを介してロッド７の案内リブ７ａに沿って後退する。可動コンタクト部１３の可動接点１１は、圧縮コイルバネ１４のバネ力に抗してプラグソケット３０側に付勢された状態となり、プラグソケット３０の接点ボルト３１の頭部に弾性的に接触する。

この可動コンタクト部１３の可動接点１１は、圧縮コイルバネ１４のバネ力が付与されると、圧縮コイルバネ１４のバネ力に抗して接点ボルト３１の頭部に弾性的に圧接するので、可動接点１１と接点ボルト３１の頭部との接触状態が確実に保たれる。

この可動コンタクト部１３の可動接点１１とプラグソケット３０の接点ボルト３１の頭部とは対向接触されることから、プラグソケット３０からシガーライタプラグ１側にバッテリ４０の電力が供給されると、リレー１６がオフ状態からオン状態に切り替わり、ヒータエレメント１０の発熱部が加熱され、この発熱部の温度が上昇する。

このＥＣＵ１８は、温度センサ１７の検出信号に基づき検出される温度と、設定された基準温度との温度差を算出し、算出された温度差が設定された閾値を越えたか否かを判断する。ＥＣＵ１８は、算出された温度差が設定された閾値を越えたとき、ヒータエレメント１０に所定温度の加熱状態が得られたと判断し、リレー１６に対してオフ信号を出力する。

これにより、リレー１６の可動リレー接点と固定リレー接点とが開放される。回路部の電源供給経路が遮断され、バッテリ４０からヒータエレメント１０への電力の供給が停止する。そして、このヒータエレメント１０が非通電状態となる。

このヒータエレメント１０の発熱部に所定温度の加熱状態が得られると、ＥＣＵ１８は、報知部１９へ信号を送り、ヒータエレメント１０に所定温度の加熱状態が得られたことを使用者に知らせる。

使用者が、プラグソケット３０からシガーライタプラグ１を引き抜くと、可動コンタクト部１３の可動接点１１とプラグソケット３０の接点ボルト３１の頭部とが離間され、プラグソケット３０からシガーライタプラグ１が抜き取られる。このとき、可動コンタクト部１３は、案内孔１３ａを介してロッド７の案内リブ７ａに沿って進行する。これにより、圧縮コイルバネ１４のバネ力により可動コンタクト部１３の可動接点１１が初期の自然状態に復帰する。

以上の動作により、シガーライタプラグ１の煙草着火口５を介してヒータエレメント１０の発熱部により煙草を着火させることが可能となる。

（実施の形態の効果）
以上のように構成されたシガーライタプラグ１を採用することで、上記効果に加えて以下の効果が得られる。

（１）シガーライタプラグ１とプラグソケット３０との間の電気接続の耐久性が高くなり、シガーライタの信頼性が高まる。
（２）バイメタルと、バイメタル及び電熱ヒータを係合させるための係合機構などの機械的な組付構成部品が不要であり、シガーライタプラグ１とプラグソケット３０との間の電気接続が機械的に複雑でないため、シガーライタプラグ１の内部構造を簡略化することができる。
（３）部品点数を削減することができるようになり、製作コストの低廉化を図ることができる。
（４）シガーライタプラグ１にプラグソケット３０からの電力供給機能を集中させることが可能となり、アクセサリ用のプラグソケット３０に対するシガーライタプラグとしての利便性を高めることが可能となる。

［変形例］
以上の説明からも明らかなように、本発明のシガーライタプラグ１を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態及び図示例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。本発明にあっては、例えば次に示すような変形例も可能である。

（１）上記実施の形態及び図示例では、温度センサ１７の検出信号に基づきリレー１６に対してＥＣＵ１８からのオフ信号を出力する構成を例示したが、例えばリレー１６を接続状態とした時点からの経過時間を計時するタイマ手段により計時される経過時間が設定時間を超えたときに、リレー１６をオフ制御する構成であっても構わない。
（２）上記実施の形態及び図示例においては、例えばヒータエレメント１０の発熱部の温度を設定する温度設定スイッチを設けることで、温度センサ１７の検出結果と温度設定スイッチの設定結果とに基づいてバッテリ４０からヒータエレメント１０への通電を制御する構成であってもよい。
（３）上記実施の形態及び図示例では、バッテリ４０からの通電によりＥＣＵ１８及びリレー１６に電流が流れる回路構成を例示したが、ＥＣＵ１８を駆動しても、リレー１６には電流が流れないが、ＥＣＵ１８から送られるオン信号の印加による駆動要求に基づいてリレー１６に電流が流れる回路構成としてもよい。
（４）上記実施の形態及び図示例では、音声による報知部１９を例示したが、例えばブザー、光や画像による報知部１９であってもよい。
（５）上記実施の形態及び図示例では、操作ボタン９の押し込み操作をトリガとして、ＥＣＵ１８がバッテリ４０からヒータエレメント１０への通電を開始する構成であったが、これに代えて、例えばシガーライタプラグ１の差し込み時において可動コンタクト部１３の可動接点１１とプラグソケット３０の接点ボルト３１の頭部とが対向接触されることをトリガとして、リレー１６がオン状態に切り替わり、ヒータエレメント１０への通電が開始される構成であっても構わない。

以上の説明からも明らかなように、上記実施の形態、変形例及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが本発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…シガーライタプラグ、２…プラグボディ、２ａ…ピン取付孔、３…操作ノブ、３ａ…ピン挿入孔、４…板バネ片、４ａ…屈曲片、５…煙草着火口、６…取付ピン、７…ロッド、７ａ…案内リブ、８…収容部、９…操作ボタン、１０…ヒータエレメント、１１…可動接点、１２…基板、１３…可動コンタクト部、１３ａ…案内孔、１４…圧縮コイルバネ、１５，３３…インシュレータ、１５ａ…保持孔、１６…リレー、１７…温度センサ、１８…ＥＣＵ、１９…報知部、３０…プラグソケット、３１…固定接点（接点ボルト）、３２…ソケットボディ、３２ａ…プラグ挿入孔、３２ｂ…取付フランジ部、３３ａ，３４ａ…ボルト挿通孔、３４…ベース、３４ｂ…取付爪、３５…ナット、３６…コネクタハウジング、３７…プラス端子、３８…マイナス端子、４０…バッテリ、５０…インストルメントパネル

Claims (4)

1. 電源に接続される固定接点に対向して配置される可動接点と、
   前記固定接点に対して前記可動接点を接触及び離間可能なプラグ本体と、
   前記固定接点及び前記可動接点の接触により前記電源からの通電を受けて発熱する発熱部と、
   前記電源から前記発熱部への通電をオンオフする通電切替部と、
   前記発熱部の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサからの検出信号に基づき前記通電切替部を制御する通電制御部とを備えたことを特徴とするシガーライタプラグ。
2. 前記通電制御部は、前記温度センサにより検出される温度及び設定された基準温度の温度差を算出する演算部と、前記演算部により算出された温度差を、設定された閾値と比較する比較部とを有し、
   前記演算部で算出された温度差が閾値を超えたとき、前記電源から前記発熱部への通電を遮断する信号を前記通電切替部に出力するように構成されてなることを特徴とする請求項１記載のシガーライタプラグ。
3. 前記通電切替部は、電磁式リレーあるいは電子スイッチであることを特徴とする請求項１又は２記載のシガーライタプラグ。
4. 前記通電制御部には、前記発熱部への通電開始時から所定時間が経過した後の発熱状態を報知するための報知部が接続されたことを特徴とする請求項１又は２記載のシガーライタプラグ。

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