JP2017050161A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一対のスイッチング素子にともに異常が発生することを防止する。
【解決手段】加熱装置１００は、電力が供給されると発熱するヒータ３０と、ヒータ３０に直列に接続され、オンとオフとが切り換えられることでヒータ３０への電力の供給と遮断とを切り換えるＩＧＢＴ１０と、ヒータ３０に直列に接続され、ＩＧＢＴ１０とは異なる切換タイミングでオンとオフとが切り換えられることでヒータ３０への電力の供給と遮断とを切り換えるＩＧＢＴ２０と、を備え、ＩＧＢＴ１０は、ＩＧＢＴ２０をオフに切り換える信号が入力されてもＩＧＢＴ２０がオフに切り換えられなかった場合にオンであれば、ＩＧＢＴ１０の電流と電圧との少なくとも一方が閾値以下になったら切換タイミングに関わらずオフに切り換えられ、オフであれば、当該オフの状態を維持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱装置に関する。

特許文献１には、ヒータと直列に一対のＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）が設けられ、ＩＧＢＴの温度が所定温度以上の場合にＩＧＢＴを強制的にオフにする車載暖房用ヒータの制御装置が開示されている。

特開２０１３−０８２３７７号公報

しかしながら、特許文献１の制御装置では、例えば過大な電流が流れることによって一方のＩＧＢＴに異常が発生してオフにできなくなった場合に、他方のＩＧＢＴをオフにしようとしても、同じ電流によって他方のＩＧＢＴにも同様の異常が発生するおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、一対のスイッチング素子にともに異常が発生することを防止することを目的とする。

本発明のある態様によれば、加熱装置は、電力が供給されると発熱するヒータと、前記ヒータに直列に接続され、オンとオフとが切り換えられることで前記ヒータへの電力の供給と遮断とを切り換える第１スイッチング素子と、前記ヒータに直列に接続され、前記第１スイッチング素子と異なる切換タイミングでオンとオフとが切り換えられることで前記ヒータへの電力の供給と遮断とを切り換える第２スイッチング素子と、を備え、前記第１スイッチング素子は、前記第２スイッチング素子をオフに切り換える信号が入力されても前記第２スイッチング素子がオフに切り換えられなかった場合にオンであれば、前記第１スイッチング素子の電流と電圧との少なくとも一方が閾値以下になったら前記切換タイミングに関わらずオフに切り換えられ、オフであれば、当該オフの状態を維持することを特徴とする。

この態様では、例えば過大な電流が流れることによって第２スイッチング素子をオフにできなくなった場合に第１スイッチング素子がオンであれば、第１スイッチング素子の電流と電圧との少なくとも一方が閾値以下になってから第１スイッチング素子が切換タイミングに関わらずオフに切り換えられる。また、同様に第２スイッチング素子をオフにできなくなった場合に第１スイッチング素子がオフであれば、第１スイッチング素子はオフの状態を維持する。よって、第２スイッチング素子に流れた過大な電流によって第１スイッチング素子までもがオフにできなくなることはない。したがって、一対のスイッチング素子にともに異常が発生することを防止できる。

図１は、本発明の第１から第３の実施形態に係る加熱装置の構成図である。 図２は、本発明の第１から第３の実施形態に係る加熱装置における故障診断回路の動作を説明するタイムチャートである。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る加熱装置の動作を説明するフローチャートである。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る加熱装置の動作を説明するタイムチャートである。 図５は、本発明の第２の実施形態に係る加熱装置の動作を説明するフローチャートである。 図６は、本発明の第２の実施形態に係る加熱装置の動作を説明するタイムチャートである。 図７は、本発明の第３の実施形態に係る加熱装置の動作を説明するフローチャートである。 図８は、本発明の第３の実施形態に係る加熱装置におけるスロープ駆動時間の設定例を説明するテーブルである。 図９は、本発明の第３の実施形態に係る加熱装置の動作を説明するタイムチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
以下、図１から図４を参照して、本発明の第１の実施形態に係る加熱装置１００について説明する。

まず、図１を参照して、加熱装置１００の全体構成について説明する。

加熱装置１００は、直流電源１から供給される電力によって駆動されるヒータ３０と、ヒータ３０と直列に接続される第１スイッチング素子，第２スイッチング素子としてのＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）１０，２０と、を備える。

加熱装置１００は、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：電動車両）やＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ハイブリッド車両）などの車両に搭載される車両用空調装置（図示省略）に適用される。車両用空調装置は、暖房運転を実行するために、冷媒をヒータ３０によって加熱する温水タンク３１を有する。

直流電源１は、ＥＶやＨＥＶに搭載される強電バッテリである。直流電源１の出力電圧は、３０［Ｖ］以上の強電であり、ここでは例えば３５０［Ｖ］である。直流電源１は、供給ライン５を通じてヒータ３０に電力を供給し、グラウンド９に接続される。

ヒータ３０は、電力が供給されると発熱するシーズヒータである。ヒータ３０は、温水タンク３１内に収装される。

ＩＧＢＴ１０及びＩＧＢＴ２０は、上位のコントローラ３からの指令に応じてオンとオフとが切り換えられることで、直流電源１からヒータ３０への電力の供給と遮断とを切り換える。ＩＧＢＴ１０及びＩＧＢＴ２０は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御によってオンとオフとが切り換えられる。

ＩＧＢＴ１０及びＩＧＢＴ２０は、互いに異なる切換タイミングでオンとオフとが切り換えられる。具体的には、ＩＧＢＴ１０及びＩＧＢＴ２０は、互いに異なる周期でオンとオフとが周期的に切り換えられる。なお、ＩＧＢＴ１０又はＩＧＢＴ２０を周期的に切り換えずに、オンに切り換えられた後に、オンの状態を維持するようにしてもよい。

ＩＧＢＴ１０は、ヒータ３０の上流に設けられ、ＩＧＢＴ２０は、ヒータ３０の下流に設けられる。ＩＧＢＴ１０とＩＧＢＴ２０とは直列に設けられるので、ＩＧＢＴ１０とＩＧＢＴ２０とがともにオンに切り換えられた場合にのみ、直流電源１からヒータ３０へ電力が供給される。

ＩＧＢＴ１０には、制御ライン１２を通じてオンとオフとを切り換えるドライバ回路１１と、ＩＧＢＴ１０が正常に動作しているか否かを診断する故障診断回路１３と、ＩＧＢＴ１０の電流を検出する電流検出部としての電流検出回路１５と、ＩＧＢＴ１０の温度を検出する温度検出部としての温度検出回路１６と、が設けられる。

コントローラ３は、例えば車両用空調装置を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御装置）である。コントローラ３は、車両用空調装置の制御を実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）と、ＣＰＵの処理動作に必要な制御プログラムや設定値等が記憶されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）と、各種センサが検出した情報を一時的に記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）と、を備える。コントローラ３には、オンに切り換えられるとヒータ３０への通電が開始されるヒータスイッチ４が接続される。

ヒータスイッチ４は、車両用空調装置がマニュアル式である場合には、運転者の操作に基づいてオンとオフとが切り換えられる。ヒータスイッチ４は、車両用空調装置がオート式である場合には、車両用空調装置の暖房要求に基づいてオンとオフとが切り換えられる。

ドライバ回路１１は、コントローラ３からの指令に基づいてＩＧＢＴ１０をオンとオフとに切り換える信号をＩＧＢＴ１０に出力する。ドライバ回路１１は、ＩＧＢＴ１０のゲートをオンとオフとに切り換えるゲート駆動回路である。

故障診断回路１３は、直流電源２Ａから供給される電力の電圧Ｖａ［Ｖ］と制御ライン１２から供給される電力の電圧とを監視して、ＩＧＢＴ１０が正常に動作しているか否かを診断する。

直流電源２Ａは、ダイオード１４を通じて供給ライン５に接続されており、ＩＧＢＴ１０を介してグラウンド１９に接地されている。このため、ＩＧＢＴ１０が通電状態の場合には、直流電源２Ａからグラウンド１９に電流が流れるので、故障診断回路１３が検出する電圧Ｖａは低くなる（例えば０［Ｖ］）。一方、ＩＧＢＴ１０が遮断状態の場合には、直流電源２Ａはグラウンド１９に対して絶縁されているため、故障診断回路１３が検出する電圧Ｖａは高くなる。なお、直流電源２Ａは、直流電源２Ａからグラウンド１９までの電位差が例えば２０［Ｖ］程度の弱電である。

よって、図２に示すように、ＩＧＢＴ１０が正常に動作している場合には、直流電源２Ａからダイオード１４を通じて供給される電力の電圧Ｖａの波形と、制御ライン１２から供給されるゲート信号（ゲート電圧）の波形とは、互いに逆位相に変化する。一方、ＩＧＢＴ１０に異常が生じて、例えば、ゲート信号がオフにもかかわらず通電状態が常時継続するような場合には、図２に示すように、制御ライン１２から供給されるゲート信号の波形に関わらず、直流電源２Ａの電圧Ｖａは常に低くなる。逆に、ゲート信号がオンにもかかわらず遮断状態が常時継続するような場合には、図示しないが、制御ライン１２から供給されるゲート信号の波形に関わらず、直流電源２Ａの電圧Ｖａは常に高くなる。故障診断回路１３は、このような電圧の変化を検出して、ＩＧＢＴ１０が正常に動作しているか否かを診断する。

電流検出回路１５は、ＩＧＢＴ１０と直列に接続される。電流検出回路１５は、検出した電流の大きさに応じた電気信号をコントローラ３に送信する。

温度検出回路１６は、ＩＧＢＴ１０に当接してＩＧＢＴ１０の温度を検出するプローブ部（図示省略）を有する。温度検出回路１６は、検出した温度の高さに応じた電気信号をコントローラ３に送信する。

同様に、ＩＧＢＴ２０には、制御ライン２２を通じてオンとオフとを切り換えるドライバ回路２１と、ＩＧＢＴ２０が正常に動作しているか否かを診断する故障診断回路２３と、ＩＧＢＴ２０の電流を検出する電流検出部としての電流検出回路２５と、ＩＧＢＴ２０の温度を検出する温度検出部としての温度検出回路２６と、が設けられる。ドライバ回路２１，故障診断回路２３，電流検出回路２５，及び温度検出回路２６は、上述したドライバ回路１１，故障診断回路１３，電流検出回路１５，及び温度検出回路１６と同様であるので、具体的な構成の説明は省略する。

なお、直流電源２Ｂは、直流電源２Ａとは別系統であり、グラウンド２９は、グラウンド１９とは別系統である。よって、ＩＧＢＴ１０とＩＧＢＴ２０とが正常に動作しているか否かは、故障診断回路１３と故障診断回路２３とによって各々個別に診断される。

また、加熱装置１００には、ＩＧＢＴ１０に印加される電圧を検出する電圧検出部としての電圧検出回路６が設けられる。電圧検出回路６は、ＩＧＢＴ１０の上流とＩＧＢＴ２０の下流との間に接続され、ＩＧＢＴ１０に印加される電圧を検出する。電圧検出回路６は、検出した電圧の大きさに応じた電気信号をコントローラ３に送信する。

以下、加熱装置１００の動作について説明する。

まず、主に図４を参照して、ヒータスイッチ４がオンに切り換えられたときの加熱装置１００の動作について説明する。

ヒータスイッチ４がオフからオンに切り換えられると、コントローラ３は、ＩＧＢＴ１０とＩＧＢＴ２０とがともにオフであるか否かを確認する。ＩＧＢＴ１０とＩＧＢＴ２０とがともにオフである場合には、コントローラ３は、ＩＧＢＴ１０をオンに切り換える。このように、加熱装置１００では、ヒータスイッチ４がオフからオンに切り換えられてから時間Ｔ１［ｓ］だけ遅れてＩＧＢＴ１０がオンに切り換えられる。この時点では、ＩＧＢＴ２０はオフのままであるので、直流電源１からの電力はヒータ３０には供給されない。

ＩＧＢＴ１０がオンに切り換えられてから時間Ｔ２［ｓ］が経過したら、コントローラ３は、ＩＧＢＴ２０のＰＷＭ制御を開始する。ＩＧＢＴ２０のＰＷＭ制御を開始されると、直流電源１からヒータ３０への電力の供給が開始される。ＩＧＢＴ２０は、ヒータ３０を時間Ｔ３［ｓ］の間オンに切り換えた後、時間Ｔ４［ｓ］の間オフに切り換える。このように、ＩＧＢＴ２０は、Ｔ３＋Ｔ４を一周期とするＰＷＭ制御によって駆動される。

ここで、コントローラ３からＩＧＢＴ１０の動作確認の要求があった場合には、ＩＧＢＴ２０がオフに切り換えられてから時間Ｔ６［ｓ］が経過した後にＩＧＢＴ１０をオフに切り換え、時間Ｔ７［ｓ］が経過した後にＩＧＢＴ１０を再びオンに切り換える。ＩＧＢＴ１０がオフにされてから時間Ｔ７が経過するまでの間に、故障診断回路１３は、ゲートがオフに切り換えられた場合にＩＧＢＴ１０がオフに切り換えられるか否かを診断する。これにより、ＩＧＢＴ１０が正常に動作しているか否かが診断される。

ＩＧＢＴ１０が再びオンに切り換えられた後、時間Ｔ８［ｓ］が経過すると、ＩＧＢＴ２０のＰＷＭ制御が続行される。ＩＧＢＴ１０は、Ｔ５＋Ｔ７を一周期とするＰＷＭ制御によって駆動される。

次に、図３及び図４を参照して、ＩＧＢＴ２０をオフに切り換える信号が入力されてもＩＧＢＴ２０がオフに切り換えられなかった場合に、切換タイミングに関わらずＩＧＢＴ１０をオフに切り換える制御について説明する。図３のルーチンは、コントローラ３によって実行される。

ＩＧＢＴ２０に異常が発生すると、ＩＧＢＴ２０をオフに切り換える信号が入力されてもＩＧＢＴ２０がオフに切り換えられないおそれがある。このような場合にＩＧＢＴ１０がオンであれば、ＩＧＢＴ１０の電流と電圧との少なくとも一方が閾値以下であればＩＧＢＴ１０はオフに切り換えられる。換言すれば、ＩＧＢＴ１０は、ＩＧＢＴ１０の電流と電圧との少なくとも一方が閾値より大きい場合には、閾値以下になるまでオフに切り換えられない。ＩＧＢＴ１０は、電流検出回路１５が検出する電流と電圧検出回路６が検出する電圧とに基づいてオフに切り換えられる。

ここで、ヒータ３０はシーズヒータであるため、抵抗Ｒ_h［Ω］は一定である。加熱装置１００では、ＩＧＢＴ１０に印加される電圧Ｖ［Ｖ］は、ＩＧＢＴ１０を流れる電流Ｉ［Ａ］に比例する。そのため、電圧Ｖと電流Ｉとは同じように変化する。以下では、電圧Ｖを用いた制御についてのみ説明し、電流Ｉを用いた制御については説明を省略する。なお、電圧Ｖと電流Ｉとを用いて、電圧Ｖと電流Ｉとが共に閾値以下である場合にＩＧＢＴ１０をオフに切り換えるように制御してもよい。

図３のフローは、コントローラ３がＩＧＢＴ１０をオフにする制御を実行する場合に開始される。

ステップＳ１１では、ＩＧＢＴ２０が異常な状態であるか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１１では、故障診断回路２３を使用して、ゲートがオフに切り換えられたときにＩＧＢＴ２０がオフに切り換えられたか否かを判定する。ステップＳ１１にて、ＩＧＢＴ２０が異常な状態であると判定された場合には、ステップＳ１２に移行する。一方、ステップＳ１１にて、ＩＧＢＴ２０が異常な状態でない、即ち正常な状態であると判定された場合には、ステップＳ１３に移行し、ＩＧＢＴ１０を通常の制御によって切り換えてステップＳ１１にリターンする。

ステップＳ１２では、ＩＧＢＴ１０に印加される電圧Ｖを検出する。

ステップＳ１４では、ヒータ３０に印加される電圧Ｖが閾値Ｖ_t［Ｖ］以下であるか否かを判定する。閾値Ｖ_tは、ＩＧＢＴ１０をオフに切り換えても異常が発生しない電圧の範囲内の値に設定される。ステップＳ１３にて、電圧Ｖが閾値Ｖ_t以下であると判定された場合には、ステップＳ１５に移行する。一方、ステップＳ１４にて、電圧Ｖが閾値Ｖ_t以下ではない、即ち閾値Ｖ_tより大きいと判定された場合には、ステップＳ１１にリターンする。

ステップＳ１５では、コントローラ３は、ＩＧＢＴ１０をオフにするための電気信号をドライバ回路１１に送信する。ドライバ回路１１は、ＩＧＢＴ１０のゲートをオフに切り換える。これにより、ＩＧＢＴ１０が切換タイミングに関わらずオフに切り換えられ、ヒータ３０への電力の供給が遮断される。

このように、加熱装置１００では、例えばサージ電流のような過大な電流が流れることによってＩＧＢＴ２０をオフにできなくなった場合には、時間Ｔ９［ｓ］が経過して、ヒータ３０に印加される電圧Ｖが閾値Ｖ_t以下になるまで待ってからＩＧＢＴ１０をオフに切り換える（図４参照）。よって、ＩＧＢＴ２０に流れた過大な電流によってＩＧＢＴ１０までもがオフにできなくなることはない。したがって、ＩＧＢＴ１０及びＩＧＢＴ２０にともに異常が発生することを防止できる。

なお、図３のフローでは、ＩＧＢＴ２０をオフに切り換える信号が入力されてもＩＧＢＴ２０がオフに切り換えられなかった場合にＩＧＢＴ１０がオンであったときについて説明した。同様にＩＧＢＴ２０がオフに切り換えられなかった場合にＩＧＢＴ１０がオフであれば、ＩＧＢＴ１０は当該オフの状態を維持してオンに切り換えられることはない。

以上の第１の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

加熱装置１００では、例えば過大な電流が流れることによってＩＧＢＴ２０をオフにできなくなった場合にＩＧＢＴ１０がオンであれば、ＩＧＢＴ１０の電流と電圧との少なくとも一方が閾値以下になってからＩＧＢＴ１０が切換タイミングに関わらずオフに切り換えられる。また、同様にＩＧＢＴ２０がオフにできなくなった場合にＩＧＢＴ１０がオフであれば、ＩＧＢＴ１０はオフの状態を維持する。よって、ＩＧＢＴ２０に流れた過大な電流によってＩＧＢＴ１０までもがオフにできなくなることはない。したがって、ＩＧＢＴ１０及びＩＧＢＴ２０にともに異常が発生することを防止できる。

（第２の実施形態）
以下、主に図５及び図６を参照して、本発明の第２の実施形態に係る加熱装置２００について説明する。以下に示す各実施形態では、上記の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の機能を有する構成には同一の符号を付して説明を省略する。

第２の実施形態は、ＩＧＢＴ１０をオフに切り換える制御を実行する際にＩＧＢＴ１０の温度を使用する点で、第１の実施形態とは相違する。

加熱装置２００の構成は、加熱装置１００（図１参照）と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、ヒータスイッチ４がオンに切り換えられたときの加熱装置２００の動作もまた、加熱装置１００（図４参照）と同様であるので、ここでは説明を省略する。

図５のフローは、コントローラ３がＩＧＢＴ１０をオフにする制御を実行する場合に開始される。

ステップＳ２１では、ＩＧＢＴ２０が異常な状態であるか否かを判定する。具体的には、ステップＳ２１では、故障診断回路２３を使用して、ゲートがオフに切り換えられたときにＩＧＢＴ２０がオフに切り換えられたか否かを判定する。ステップＳ２１にて、ＩＧＢＴ２０が異常な状態であると判定された場合には、ステップＳ２２に移行する。一方、ステップＳ２１にて、ＩＧＢＴ２０が異常な状態でない、即ち正常な状態であると判定された場合には、ステップＳ２３に移行し、ＩＧＢＴ１０を通常の制御によって切り換えてステップＳ２１にリターンする。

ステップＳ２２では、ＩＧＢＴ１０の温度を検出する。

ステップＳ２４では、ステップＳ２２にて検出したＩＧＢＴ１０の温度に応じて予め定められた電圧の閾値Ｖ_t（Ｔ）［Ｖ］を読み込む。この閾値Ｖ_t（Ｔ）は、例えばコントローラ３のＲＯＭに予め記憶されているテーブルから読み込まれる。閾値Ｖ_t（Ｔ）をテーブルから読み込むのに代えて、関数を用いて閾値Ｖ_t（Ｔ）を演算したものを読み込んでもよい。

ここで、ＩＧＢＴ１０の発熱量は、ＩＧＢＴ１０をオフに切り換える前の電圧が高いほど大きい。ＩＧＢＴ１０の温度が比較的高い場合には、ある程度電圧が低くなってからＩＧＢＴ１０をオフに切り換える必要がある。そこで、閾値Ｖ_t（Ｔ）は、ＩＧＢＴ１０の温度が高いほど低く設定される。

ステップＳ２５では、ＩＧＢＴ１０に印加される電圧Ｖを検出する。

ステップＳ２６では、ＩＧＢＴ１０に印加される電圧Ｖが閾値Ｖ_t（Ｔ）以下であるか否かを判定する。ステップＳ２６にて、電圧Ｖが閾値Ｖ_t（Ｔ）以下であると判定された場合には、ステップＳ２７に移行する。一方、ステップＳ２６にて、電圧Ｖが閾値Ｖ_t（Ｔ）以下ではない、即ち閾値Ｖ_t（Ｔ）より大きいと判定された場合には、ステップＳ２１にリターンする。

ステップＳ２７では、コントローラ３は、ＩＧＢＴ１０をオフにするための電気信号をドライバ回路１１に送信する。ドライバ回路１１は、ＩＧＢＴ１０のゲートをオフに切り換える。これにより、ＩＧＢＴ１０が切換タイミングに関わらずオフに切り換えられ、ヒータ３０への電力の供給が遮断される。

このように、加熱装置２００では、ＩＧＢＴ１０の温度に応じた電圧の閾値Ｖ_t（Ｔ）を予め定めておき、ＩＧＢＴ１０に印加される電圧Ｖが閾値Ｖ_t（Ｔ）以下である場合にＩＧＢＴ１０がオフに切り換えられる。

具体的には、図６に示すように、ＩＧＢＴ１０が比較的低い温度ａ［℃］である場合には、時間Ｔ１０［ｓ］が経過して、ＩＧＢＴ１０に印加される電圧Ｖが閾値ａ［Ｖ］以下になるまで待ってからＩＧＢＴ１０をオフに切り換える。また、ＩＧＢＴ１０が温度ａよりも高い温度ｂ［℃］である場合には、時間Ｔ１０よりも長い時間Ｔ１１［ｓ］が経過して、ＩＧＢＴ１０に印加される電圧Ｖが閾値ａよりも低い閾値ｂ［Ｖ］以下に低下するのを待ってからＩＧＢＴ１０をオフに切り換える。

以上の第２の実施形態によれば、第１の実施形態による効果を奏するとともに、ＩＧＢＴ１０の温度が高いほど低く設定される電圧の閾値Ｖ_t（Ｔ）を用いることで、ＩＧＢＴ１０をオフに切り換える際の発熱からＩＧＢＴ１０を保護することができる。

（第３の実施形態）
以下、主に図７から図９を参照して、本発明の第３の実施形態に係る加熱装置３００について説明する。

第３の実施形態は、ＩＧＢＴ１０をスロープ制御によってオフに切り換える点で、上記の各実施形態とは相違する。

加熱装置３００の構成は、加熱装置１００（図１参照）と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、ヒータスイッチ４がオンに切り換えられたときの加熱装置３００の動作もまた、加熱装置１００（図４参照）と同様であるので、ここでは説明を省略する。

ＩＧＢＴ１０は、電流を徐々に減少させるスロープ制御によってオフに切り換えられる。ここでは、ＩＧＢＴ１０は、電流を比例的に減少させるスロープ制御によってオフに切り換えられる。スロープ制御によってオフに切り換えられるまでのスロープ駆動時間は、ＩＧＢＴ１０の温度が低いほど長く設定される。

図７のフローは、コントローラ３がＩＧＢＴ１０をオフにする制御を実行する場合に開始される。

ステップＳ３１からステップＳ３６までの処理は、図５のステップＳ２１からステップＳ２６までの処理と同様である。

ステップＳ３７では、ステップＳ３２にて検出したＩＧＢＴ１０の温度とステップＳ３５にて検出したＩＧＢＴ１０に印加される電圧Ｖとに応じて予め定められたスロープ駆動時間［ｓ］を読み込む。このスロープ駆動時間は、例えばコントローラ３のＲＯＭに予め記憶されているテーブルから読み込まれる。スロープ駆動時間をテーブルから読み込むのに代えて、関数を用いてスロープ駆動時間を演算したものを読み込んでもよい。

ここで、ＩＧＢＴ１０の発熱量は、ＩＧＢＴ１０をオフにするのに時間がかかるほど大きい。ＩＧＢＴ１０の温度が比較的高い場合には、ＩＧＢＴ１０をすばやくオフに切り換える必要がある。また、ＩＧＢＴ１０の温度が比較的低い場合には、ＩＧＢＴ１０を時間をかけてオフに切り換えることができる。そこで、図８に示すように、スロープ駆動時間は、ＩＧＢＴ１０の温度が低いほど長く、かつＩＧＢＴ１０に印加される電圧Ｖが低いほど長く設定される。

ステップＳ３８では、コントローラ３は、ＩＧＢＴ１０をオフにするための電気信号をドライバ回路１１に送信する。ドライバ回路１１は、ステップＳ３７にて設定されたスロープ駆動時間が経過したときにＩＧＢＴ１０のゲートがオフになるように制御する。これにより、ＩＧＢＴ１０がオフに切り換えられ、ヒータ３０への電力の供給が遮断される。

このように、加熱装置３００では、ＩＧＢＴ１０の温度と電圧Ｖとに応じたスロープ駆動時間を予め定めておき、スロープ制御によりＩＧＢＴ１０をオフに切り換える。

具体的には、図９に示すように、ＩＧＢＴ１０が比較的高い温度ｃ［℃］であり、ＩＧＢＴ１０に印加される電圧Ｖが比較的低い電圧ｃ［Ｖ］である場合には、時間Ｔ１２［ｓ］が経過したときにＩＧＢＴ１０がオフになるようにスロープ制御が実行され、ヒータ３０への電力の供給が遮断される。また、ＩＧＢＴ１０が温度ｃよりも低い温度ｄ［℃］であり、ＩＧＢＴ１０に印加される電圧Ｖが電圧ｃよりも高い電圧ｄ［Ｖ］である場合には、二点鎖線で示すように、時間Ｔ１２よりも長い時間Ｔ１３［ｓ］が経過したときにＩＧＢＴ１０がオフになるようにスロープ制御が実行され、ヒータ３０への電力の供給が遮断される。

以上の第３の実施形態によれば、第１及び第２の実施形態による効果を奏するとともに、ＩＧＢＴ１０の温度が低いほど長く設定されるスロープ駆動時間が経過したときにＩＧＢＴ１０がオフになるようにスロープ制御によってＩＧＢＴ１０が切り換えられるため、ＩＧＢＴ１０の温度が比較的低ければ、高い電圧でもＩＧＢＴ１０をオフに切り換えることができ、ＩＧＢＴ１０をオフに切り換える際の発熱からＩＧＢＴ１０を保護することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、ＩＧＢＴ１０が第１スイッチング素子でありＩＧＢＴ２０が第２スイッチング素子であるが、ＩＧＢＴ２０を第１スイッチング素子として使用しＩＧＢＴ１０を第２スイッチング素子として使用するように切り換えてもよい。この場合、ＩＧＢＴ１０をオフに切り換える信号が入力されてもＩＧＢＴ１０がオフに切り換えられなかった場合に、ＩＧＢＴ２０をについて上記と同様の制御が実行される。また、この場合、ＩＧＢＴ２０に印加される電圧を検出するための電圧検出部としての電圧検出回路（図示省略）が設けられる。

１００ 加熱装置
２００ 加熱装置
３００ 加熱装置
５ 供給ライン
６ 電圧検出回路（電圧検出部）
１０ ＩＧＢＴ（第１スイッチング素子）
１３ 故障診断回路
１５ 電流検出回路（電流検出部）
１６ 温度検出回路（温度検出部）
２０ ＩＧＢＴ（第２スイッチング素子）
２３ 故障診断回路
２５ 電流検出回路（電流検出部）
２６ 温度検出回路（温度検出部）
３０ ヒータ

Claims (5)

1. 電力が供給されると発熱するヒータと、
   前記ヒータに直列に接続され、オンとオフとが切り換えられることで前記ヒータへの電力の供給と遮断とを切り換える第１スイッチング素子と、
   前記ヒータに直列に接続され、前記第１スイッチング素子と異なる切換タイミングでオンとオフとが切り換えられることで前記ヒータへの電力の供給と遮断とを切り換える第２スイッチング素子と、を備え、
   前記第１スイッチング素子は、前記第２スイッチング素子をオフに切り換える信号が入力されても前記第２スイッチング素子がオフに切り換えられなかった場合にオンであれば、前記第１スイッチング素子の電流と電圧との少なくとも一方が閾値以下になったら前記切換タイミングに関わらずオフに切り換えられ、オフであれば、当該オフの状態を維持することを特徴とする加熱装置。
2. 請求項１に記載の加熱装置であって、
   前記第１スイッチング素子は、前記第１スイッチング素子の電流と電圧との少なくとも一方が前記閾値より大きい場合には、前記閾値以下になるまでオフに切り換えられないことを特徴とする加熱装置。
3. 請求項１又は２に記載の加熱装置であって、
   前記第１スイッチング素子の電流を検出する電流検出部と、
   前記第１スイッチング素子に印加される電圧を検出する電圧検出部と、を更に備え、
   前記第１スイッチング素子は、前記電流検出部が検出する電流と前記電圧検出部が検出する電圧とに基づいてオフに切り換えられることを特徴とする加熱装置。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の加熱装置であって、
   前記第１スイッチング素子の温度を検出する温度検出部を更に備え、
   前記閾値は、前記第１スイッチング素子の温度が高いほど低く設定されることを特徴とする加熱装置。
5. 請求項４に記載の加熱装置であって、
   前記第１スイッチング素子は、電流を徐々に減少させるスロープ制御によってオフに切り換えられ、前記温度検出部が検出する温度が低いほど前記スロープ制御によってオフに切り換えられるまでの時間が長く設定されることを特徴とする加熱装置。

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