JP4163945B2 - 車載用温度調節装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、カーシートヒータやトラック用仮眠ヒータなどの車載用採暖物の温度調節に使用される車載用温度調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示す如く、この種の車載用温度調節装置１は、線状発熱体２が蛇行配設されてなるカーシートヒータ等の車載用採暖物３に接続され、前記線状発熱体２の近傍に配置されたサーミスタ４からの温度信号によって、線状発熱体２に直列に接続されたパワーＭＯＳ ＦＥＴ等の電流制御素子（図示しない）を制御することで、線状発熱体２の温度を調節している。しかし、このような構成では、前記サーミスタ４が車載用採暖物３の一点の温度を検知して線状発熱体２の温度を調節するものであるため、サーミスタ４が配置された部分以外の温度を検知することができない。そのため、例えば、衣服等が前記サーミスタ４が配置された部分以外に置かれた場合は、前記衣服が置かれた部分のみ過熱することになる。その結果、前記線状発熱体２の正確な温度調節が行えないばかりでなく、火災に至る危険性がある。このような問題に対しては、例えば、線状発熱体として、発熱機能と温度検知機能の両方の機能を兼ね備えた構成のものを使用し、線状発熱体の全長に亘る温度検知を行うことにより精度の高い温度検知と火災防止を行う方法が提案されている。（特許文献１参照。）特許文献１によると、線状発熱体の全長に亘る温度検知により正確な温度調節が可能になるとともに、車載用採暖物の一部分の断熱による過熱や火災の危険性を回避することができ、高い安全性が得られるとされている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５８−２１４２９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような温度調節装置の場合には、次のような欠点があった。車載用採暖物が車両用座席の表皮の内側に組み付けられ、温度が低い状態から通電を開始すると、発熱機能と温度検知機能を兼ね備えた線状発熱体の温度と温度信号は、ほぼ同じ速度で上昇し、その後、線状発熱体２の温度信号が設定温度に達すると線状発熱体２の通電が停止することになる。しかし、線状発熱体の温度が表皮表面に熱伝導するにはかなり時間がかかるため、線状発熱体の通電が停止した時点ではまだ表皮表面の温度は設定温度に達していない。線状発熱体の通電が停止し線状発熱体の温度が低下した後、再び線状発熱体に通電されるまでは表皮表面の温度も低下する。しかし、車載用採暖物や車両用座席自体の熱容量が大きいため、線状発熱体の温度の低下に比較して、表皮表面の温度の低下は遅い。従って、線状発熱体への通電と停止を繰り返すことによって、表皮表面の温度は徐々に上昇して、結果的には線状発熱体の設定温度に近い温度に達して、安定することになるが、それまでに時間を要してしまうことになる。特に、カーシートの場合は表皮表面の温度が短時間内に設定温度まで達しないと、快適性を大きく損ねることになるため、発熱機能と温度検知機能を兼ね備えた線状発熱体を使用した車載用採暖物における大きな問題となっていた。
【０００５】
本発明はこのような点に基づいてなされたもので、その目的とするところは、発熱機能と温度検知機能を兼ね備えた線状発熱体を使用した車載用採暖物であっても、温度が低い状態から設定温度まで短時間で到達するような制御が可能な、快適で安全な車載用温度調節装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するべく本発明による車載用温度調節装置は、発熱機能と温度検知機能を兼ね備えた線状発熱体と、前記線状発熱体の温度を検知するサーミスタとが近接状態で配設されてなる車載用採暖物の温度を、前記サーミスタの温度信号と前記線状発熱体の温度信号により調節する車載用温度調節装置であって、前記サーミスタの温度信号は、前記線状発熱体の温度上昇に従い上昇し、前記線状発熱体の温度信号は、前記線状発熱体の温度上昇に従い上昇し、前記線状発熱体の電流を制御する電流制御素子は、前記サーミスタの温度信号の電圧が前記第一の基準電圧を上回るとハイレベルからローレベルに反転する論理信号である第一論理信号と、前記線状発熱体の温度信号の電圧が前記第二の基準電圧を上回るとハイレベルからローレベルに反転する論理信号である第二論理信号と、前記線状発熱体の温度信号の電圧が前記第三の基準電圧を上回るとハイレベルからローレベルに反転する論理信号である第三論理信号とを基として、前記第一論理信号と前記第二論理信号との論理和の信号と、前記第三論理信号との論理積の信号によって駆動されるよう構成されており、前記第三の基準電圧は、前記第二の基準電圧よりも大きいことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１乃至図４を参照しながら説明する。本実施の形態による車載用温度調節装置１は、図３に示すように、線状発熱体２と該線状発熱体２に近接状態で配設されたサーミスタ４とからなる車載用採暖物３に接続されている。ここで、線状発熱体２は図４に示すように、ニッケルクロム合金等からなる発熱線２ａとニッケル等からなる温度検知線２ｃが、ポリアミド系樹脂、フッ素樹脂等からなる絶縁体２ｂを介して配置された構成であり、発熱機能と温度検知機能を兼ね備えている。図１において、サーミスタ４は一端が電源ラインＶｃｃに接続され、他端はコンパレータＵ１の反転入力端子に接続されるとともに、抵抗Ｒ５と直列に接続されている。サーミスタ４により検知された温度信号の電圧ＶｓｔはコンパレータＵ１の非反転入力端子に接続された抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７の抵抗値により設定された第一の基準電圧Ｖｒ１と比較され、その結果がコンパレータＵ１の出力Ｖ１となる。一方、温度検知線２ｃは一端が接地ラインＧＮＤに接続され、他端はコンパレータＵ２反転入力端子とともに抵抗Ｒ１に接続される。線状発熱体２の温度信号の電圧ＶｓｋはコンパレータＵ２の非反転入力端子に接続された抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４の抵抗値により設定された第二の基準電圧Ｖｒ２と比較され、その結果がコンパレータＵ２の出力Ｖ２となる。コンパレータＵ１の出力端子は抵抗Ｒ８でプルアップされている。コンパレータＵ１の出力端子に接続されたダイオードＤ１は、コンパレータＵ２の抵抗Ｒ９でプルアップされた出力端子に、接続されたダイオードＤ２と、カソード側同士で接続されている。そのため、この接続点にはコンパレータＵＩの出力Ｖ１と、コンパレータＵ２の出力Ｖ２のいずれか電圧の高い方の出力が、得られることになる。所謂、論理和の出力が得られたことになる。このようにサーミスタ４の温度検知による温度信号Ｖｓｔに基づくコンパレータＵ１の出力Ｖ１、又は、線状発熱体２の温度信号Ｖｓｋに基づくコンパレータＵ２の出力Ｖ２の、いずれかがハイレベルの場合は、必ず論理和の出力もハイレベルとなる。これにより、論理和の出力が接続された電流制御素子Ｑ１を通電状態とし、線状発熱体２の温度は上昇する。その結果、線状発熱体２を用いた車載用採暖物３であっても、図２（ａ）に示すように、車載用採暖物３の温度が低い状態から、設定温度まで上がるために長時間を要してしまう問題は解消されることになる。
【０００８】
更に、車載用採暖物３のサーミスタ４が配置されている部分以外に通風等がされ、線状発熱体２の一部が冷却された場合は、サーミスタ４の温度検知信号Ｖｓｔは高い状態のままであるため、コンパレータＵ１の出力Ｖ１はローレベルである。一方、線状発熱体２の温度は低くなるため、コンパレータＵ２の出力Ｖ２はハイレベルとなる。この場合、コンパレータＵ１の出力Ｖ１とコンパレータＵ２の出力Ｖ２の論理和の信号は、ハイレベルになるため線状発熱体２に通電されることになり、図２（ｂ）に示すように、冷却された線状発熱体２の温度は低下しない効果もある。
【０００９】
一方、温度検知線２ｃはコンパレータＵ３の反転入力端子にも接続され、コンパレータＵ３の非反転入力端子の第三の基準電圧Ｖｒ３と比較される。その結果がコンパレータＵ３の出力Ｖ３となっている。コンパレータＵ３の出力端子は前記のダイオードＤ１、ダイオードＤ２のカソードの接続点に更に接続されている。ここで線状発熱体２の温度信号の電圧Ｖｓｋが第三の基準電圧Ｖｒ３より高くなると、コンパレータＵ３の出力はローレベルとなる。しかし、コンパレータＵ３の出力端子はオープンコレクタ構造のため、前記のダイオードＤ１、ダイオードＤ２の接続点の論理和の信号を、強制的にローレベルとする。これはいわば、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２の接続点の論理和の信号と、コンパレータＵ３の出力Ｖ３との論理積の信号が得られたことになる。これにより、線状発熱体２の温度信号の電圧Ｖｓｋが、一部分の断熱により第三の基準電圧Ｖｒ３より高くなると、コンパレータＵ３の出力はローレベルとなり、前記のコンパレータＵ１とコンパレータＵ２の論理和の信号いかんにかかわらず、論理積の信号はローレベルとなる。その結果、線状発熱体２の電流は遮断されて、図２（ｃ）に示すように、異常な温度上昇を防止することが可能な安全性の高い温度調節装置が実現できることになる。
【００１０】
尚、図１において、コンパレータＵ１、コンパレータＵ２、コンパレータＵ３はクワッドタイプを単電源で使用したが、コンパレータＵ１、コンパレータＵ２はオペアンプでも構わず、その場合はプルアップ抵抗Ｒ８、プルアップ抵抗Ｒ９は省略することが可能となる。電流制御素子はパワーＭＯＳ ＦＥＴ（２ＳＫ３４８３−Ｚ）、ダイオードＤ１，Ｄ２は小信号タイプをそれぞれ使用した。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、発熱機能と温度検知機能を兼ね備えた線状発熱体を使用した車載用採暖物であっても、前記車載用採暖物の温度が低い状態から設定温度まで、短時間で到達するような制御を可能な、快適で安全な車載用温度調節装置を実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車載用温度調節装置の一実施例を示す回路図である。
【図２】本発明による車載用温度調節装置の動作を説明する図で、（ａ）は車載用採暖物の温度を設定温度まで上昇する期間、（ｂ）はサーミスタの配置部分以外の車載用採暖物の一部が冷却された場合、（ｃ）はサーミスタの配置部分以外の車載用採暖物の一部が断熱された場合における車載用採暖物の表面温度を示す。
【図３】車載用採暖物の構成を説明するための図である。
【図４】発熱機能と温度検知機能を兼ね備えた線状発熱体の構成を説明するための図である。
【符号の説明】
Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３ コンパレータ
Ｒ１〜Ｒ１０ 抵抗
Ｄ１，Ｄ２ ダイオード
Ｑ１ 電流制御素子
Ｖｃｃ 電源ライン
ＧＮＤ 接地ライン
１ 車載用温度調節装置
２ 線状発熱体
３ 車載用採暖物
４ サーミスタ

Claims (1)

1. 発熱機能と温度検知機能を兼ね備えた線状発熱体と、前記線状発熱体の温度を検知するサーミスタとが近接状態で配設されてなる車載用採暖物の温度を、前記サーミスタの温度信号と前記線状発熱体の温度信号により調節する車載用温度調節装置であって、
   前記サーミスタの温度信号は、前記線状発熱体の温度上昇に従い上昇し、前記線状発熱体の温度信号は、前記線状発熱体の温度上昇に従い上昇し、
   前記線状発熱体の電流を制御する電流制御素子は、前記サーミスタの温度信号の電圧が第一の基準電圧を上回るとハイレベルからローレベルに反転する論理信号である第一論理信号と、前記線状発熱体の温度信号の電圧が第二の基準電圧を上回るとハイレベルからローレベルに反転する論理信号である第二論理信号と、前記線状発熱体の温度信号の電圧が第三の基準電圧を上回るとハイレベルからローレベルに反転する論理信号である第三論理信号とを基として、前記第一論理信号と前記第二論理信号との論理和の信号と、前記第三論理信号との論理積の信号によって駆動されるよう構成されており、
   前記第三の基準電圧は、前記第二の基準電圧よりも大きいことを特徴とする車載用温度調節装置。

Images