JP4268468B2 - 車両用エアヒータユニット及び車両用エアヒータシステム - Google Patents
車両用エアヒータユニット及び車両用エアヒータシステム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エアヒータユニット及び車両用エアヒータシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、様々な車両用エアヒータユニットが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。これらの車両用エアヒータユニットは、電熱式発熱体（ヒータエレメント）を備えており、例えば、内燃機関の吸気経路に設けられ、吸気を加熱するために用いられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開０９−２４５９３９号公報（第８（ｂ）図）
【特許文献２】
特開２０００−２５７５１８号公報（第５，６頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、これらの車両用エアヒータユニットでは、電熱式発熱体に対する通電のＯＮ−ＯＦＦ切り替えは、いずれもリレースイッチを用いて行っていた。このため、車両用エアヒータユニットを含めた車両用エアヒータシステム全体の部品点数が多くなり、さらに、これらを接続するハーネスを取り回すスペースも大きくなっていた。さらに、車両用エアヒータには１００Ａ程度の大電流を用いるため、ＯＮ−ＯＦＦ切り替えを繰り返すことによってリレー接点が溶着してしまう虞があった。
【０００５】
また、リレースイッチでは、ＯＮ−ＯＦＦ切り替えの速度が遅いうえ、例えば、１０万回程度でリレー接点の寿命が尽きてしまうので、１つの電熱式発熱体を用いて、その通電のＯＮ−ＯＦＦを短時間で切り替えて加熱温度を調整することは、耐久性及び信頼性の点から実質的に困難であった。このため、個々にＯＮ−ＯＦＦ切り替えを可能とした複数の電熱式発熱体を用いることで、吸気に対する加熱温度を調節するようにしていた。このように、リレースイッチを用いた車両用エアヒータユニットでは、電熱式発熱体への通電制御が容易でなかった。
さらには、電熱式発熱体の過昇温を抑制するために、電熱式発熱体に直列に接続されたＰＴＣ素子を別途設けていた。このため、エアヒータユニット自身が大型化し、取付位置に制約が生じていた。
【０００６】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、簡易な構造で、電熱式発熱体の通電制御を容易に行うことができると共に、電熱式発熱体の過昇温をも抑制できる車両用エアヒータユニット及び車両用エアヒータシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
その解決手段は、電熱式発熱体及びこの電熱式発熱体を保持する枠体を有するエアヒータと、上記電熱式発熱体に直列に接続され、上記電熱式発熱体への通電制御が可能な半導体スイッチと、を備える車両用エアヒータユニットであって、上記半導体スイッチは、自身の温度が遮断温度になると自身を流れる電流を遮断する過昇温保護機能を有し、上記枠体のうち、上記電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が上記遮断温度となる位置に固着されてなる車両用エアヒータユニットである。
【０００８】
本発明の車両用エアヒータユニットは、エアヒータの電熱式発熱体に直列に接続され、この電熱式発熱体への通電制御が可能な半導体スイッチを有している。このため、本発明のエアヒータユニットを用いることで、従来のように、エアヒータのＯＮ−ＯＦＦ切り替えを行うために、別途リレースイッチを設ける場合に比して、構造が簡易になると共に信頼性及び耐久性が向上し、さらには低コストとなる。
【０００９】
さらに、本発明の車両用エアヒータユニットでは、半導体スイッチを用いていることから、エアヒータの通電制御（例えば、ＯＮ−ＯＦＦ制御、ＰＷＭ制御等）を容易に行うことができる。例えば、エアヒータの電熱式発熱体に直列に接続した半導体スイッチを、制御装置（例えば、ＥＣＵ）によってＯＮ−ＯＦＦさせることで、電熱式発熱体への通電制御を容易に行うことができる。また、半導体スイッチを用いることにより、リレースイッチに比して速い速度で電熱式発熱体へのＯＮ−ＯＦＦ切替えを行うことが可能となるので、電熱式発熱体に対する細かな（換言すれば、精度の良い）通電制御を実現することができる。
【００１０】
さらに、本発明の車両用エアヒータユニットでは、半導体スイッチが、自身の温度が遮断温度になると自身を流れる電流を遮断する過昇温保護機能を有し、さらに、この半導体スイッチは、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が遮断温度となる位置に設けられている。このため、半導体スイッチが自身の発熱により遮断温度に至った場合のほか、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合にも、半導体スイッチの温度が遮断温度となるため、その過昇温保護機能によって半導体スイッチがＯＦＦとなる。これにより、電熱式発熱体への通電が半導体スイッチ自身によって遮断されるので、電熱式発熱体の温度が過昇温度を超えるのを抑制できる。このように、半導体スイッチの過昇温保護機能を、自身の過昇温に対する保護のほか、電熱式発熱体や枠体の過昇温に対する保護にも用いることができる。
【００１１】
なお、遮断温度は、予め半導体スイッチに設定されている温度であって、この温度になったときに半導体スイッチを流れる電流が遮断されるように設定された温度をいう。具体的に、この遮断温度は、半導体スイッチのジャンクション温度Ｔｊ等で予め設定することができる。また、過昇温度は、電熱式発熱体の材質や形状等に応じて設定される温度であって、電熱式発熱体や枠体などに熱的損傷を与え難い温度に設定される。従って、本発明の車両用エアヒータユニットは、電熱式発熱体の温度が異常に高くなることで、電熱式発熱体や枠体などが劣化・溶断等してしまうのを防止することができる。
また、過昇温保護機能を有する半導体スイッチとしては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、あるいは過昇温保護回路を有する半導体スイッチ回路等が挙げられる。過昇温保護回路を有する半導体スイッチ回路としては、例えば、ｉｎｆｉｎｅｏｎ ｔｅｃｈｎｏｒｏｇｉｅｓ社製のＰＲＯＦＥＴ（商標名），ＮＯ．ＢＴＳ５５０Ｐなどが挙げられる。
【００１２】
また、本発明の車両用エアヒータユニットでは、半導体スイッチをエアヒータの枠体に固着している。このため、半導体スイッチの取付場所を別途設ける必要がなく、省スペースである。また、半導体スイッチを別途車両に取付ける場合に比して、組付けの作業効率が良い。なお、半導体スイッチをエアヒータの枠体に固着するに当たり、枠体に直接固着しても良いし、あるいは、配線基板等を介在させて固着するようにしても良い。
【００１３】
他の解決手段は、電熱式発熱体及びこの電熱式発熱体を保持する枠体を有するエアヒータと、上記電熱式発熱体に直列に接続され、上記電熱式発熱体への通電制御が可能な半導体スイッチと、を備える車両用エアヒータユニットであって、上記半導体スイッチは、自身の温度が警告温度になった場合に過昇温警告信号を出力する過昇温信号出力用端子を有し、上記枠体のうち、上記電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が上記警告温度となる位置に固着されてなる車両用エアヒータユニットである。
【００１４】
本発明の車両用エアヒータユニットでは、半導体スイッチが、自身の温度が警告温度になった場合に過昇温警告信号を出力する過昇温信号出力用端子を有している。さらに、この半導体スイッチは、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が警告温度となる位置に設けられている。従って、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合には、半導体スイッチの温度が警告温度となる。このため、半導体スイッチの過昇温信号出力用端子を利用して、半導体スイッチの温度が自身の発熱により警告温度を超えたのを検知できるほか、電熱式発熱体の温度が過昇温度となったことをも検知することができる。
【００１５】
このような本発明の車両用エアヒータユニットを利用すれば、半導体スイッチの温度が警告温度を長期間にわたって超えることを抑制することができ、さらには、電熱式発熱体の温度が過昇温度を長期間にわたって超えるのを抑制することも可能となる。具体的には、半導体スイッチの過昇温信号出力用端子の出力を制御装置（例えば、ＥＣＵ）で監視して、過昇温信号出力用端子から過昇温警告信号が発せられた場合に、半導体スイッチを流れる電流を遮断するように制御する。このようにすることで、半導体スイッチの温度が警告温度を長期間にわたって超えることを抑制できると共に、電熱式発熱体の温度が過昇温度を長期間にわたって超えることをも抑制することができる。
【００１６】
なお、警告温度は、予め半導体スイッチに設定されている温度であって、この温度になったときに過昇温信号出力用端子より過昇温警告信号が出力されるように設定された温度をいう。具体的に、この警告温度は、半導体スイッチのジャンクション温度Ｔｊ等で予め設定することができる。また、過昇温度は、電熱式発熱体の材質や形状等に応じて設定される温度であって、電熱式発熱体や枠体などに熱的損傷を与え難い温度に設定される。
また、過昇温信号出力用端子を有する半導体スイッチとしては、例えば、株式会社東芝セミコンダクタ社製のＩＧＢＴ，ＮＯ．ＭＧ２００Ｑ２ＹＳ６０Ａが挙げられる。
【００１７】
さらに、上記いずれかの車両用エアヒータユニットであって、前記エアヒータの前記枠体は金属部を有し、前記半導体スイッチは、上記枠体の上記金属部に直接または電気絶縁体を介して固着されてなる車両用エアヒータユニットとすると良い。
【００１８】
本発明の車両用エアヒータユニットでは、半導体スイッチを、エアヒータの枠体の金属部に直接または電気絶縁体を介して固着している。このため、エアヒータの電熱式発熱体の温度が上昇すると、それに追従するようにして半導体スイッチの温度も速やかに上昇する。従って、エアヒータの電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合には、半導体スイッチの温度が速やかに遮断温度となるので、その過昇温保護機能によって半導体スイッチ自身がＯＦＦとなる。あるいは、半導体スイッチの温度が警告温度となり、過昇温信号出力用端子から過昇温警告信号を出力させることができる。従って、電熱式発熱体への通電を速やかに遮断して、電熱式発熱体の温度が過昇温度を超えるのを抑制できる。あるいは、速やかに、電熱式発熱体の過昇温への対応をとらせることができる。
なお、エアヒータの枠体は、その全体を金属で構成しても良いし、あるいは、一部を金属部として他の部分を樹脂などの他の材質で構成するようにしても良い。
【００１９】
他の解決手段は、電熱式発熱体及びこの電熱式発熱体を保持する枠体を有するエアヒータと、上記電熱式発熱体に直列に接続され、上記電熱式発熱体への通電を制御する半導体スイッチと、を備える車両用エアヒータシステムであって、上記半導体スイッチは、自身の温度が遮断温度になると自身を流れる電流を遮断する過昇温保護機能を有し、上記枠体のうち、上記電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が上記遮断温度となる位置に固着されてなる車両用エアヒータシステムである。
【００２０】
本発明の車両用エアヒータシステムは、電熱式発熱体に直列に接続された半導体スイッチを用いて、この電熱式発熱体への通電を制御する。このため、本発明のエアヒータシステムは、従来のように、エアヒータのＯＮ−ＯＦＦ切り替えを行うためにリレースイッチを用いたエアヒータシステムに比して、構造が簡易になると共に信頼性及び耐久性が向上し、さらには低コストとなる。さらに、本発明のエアヒータシステムでは、エアヒータに対する通電制御（例えば、ＯＮ−ＯＦＦ制御、ＰＷＭ制御等）を容易に行うことができる。例えば、エアヒータの電熱式発熱体に直列に接続した半導体スイッチを、制御装置（例えば、ＥＣＵ）によってＯＮ−ＯＦＦさせることで、電熱式発熱体への通電制御を容易に行うことができる。また、半導体スイッチを用いることにより、リレースイッチに比して速い速度で電熱式発熱体へのＯＮ−ＯＦＦ切替えを行うことが可能となるので、電熱式発熱体に対する細かな（換言すれば、精度の良い）通電制御を実現することができる。
【００２１】
さらに、本発明の車両用エアヒータシステムでは、半導体スイッチが、自身の温度が遮断温度になると自身を流れる電流を遮断する過昇温保護機能を有し、さらに、この半導体スイッチは、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が遮断温度となる位置に設けられている。このため、半導体スイッチが自身の発熱により遮断温度に至った場合のほか、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合にも、半導体スイッチの温度が遮断温度となるため、その過昇温保護機能によって半導体スイッチがＯＦＦとなる。これにより、電熱式発熱体への通電を遮断できるので、電熱式発熱体の温度が過昇温度を超えるのを抑制できる。このように、半導体スイッチの過昇温保護機能を、自身の過昇温に対する保護のほか、電熱式発熱体や枠体の過昇温に対する保護にも用いることができる。
【００２２】
なお、半導体スイッチを用いた制御方式として、エアヒータへ所定の電力が供給されるように、ＰＷＭ制御を行うことが好ましい。ＰＷＭ制御では、Ｄｕｔｙ比を調整することで、バッテリ電圧の変化を補正してエアヒータへの供給電力量を一定にすることができるなど、適切なエアヒータの温度制御、電力制御を行うことができる。特に、半導体スイッチを用いるため、ＰＷＭ制御における繰り返し周波数を、吸気管の寸法、吸気の流速、あるいはエアヒータの取付位置等に応じて適切に設定することができ、ＯＮ−ＯＦＦ切替えによる電熱式発熱体の温度の変動を抑え、加熱温度を略一定に保つことができる。
【００２３】
また、内燃機関では、運転状況に応じたヒートモードが要求されている。具体的には、まず、内燃機関を始動する際は、クランキング前に所定時間エアヒータに通電することで吸気を加熱する（以下、プリヒートともいう）。このように加熱された吸気によって内燃機関を予熱し、内燃機関の始動性を向上させることができる。さらに、内燃機関始動後は、運転状況に応じたアフターヒートを行う。アフターヒートには、アイドリング時の吸気加熱と、走行時の吸気加熱とがある。アイドリング時にはバッテリへの負担軽減のために吸気加熱を抑制すると良い。一方、走行時には内燃機関の回転数の増大に伴う吸気量の増大に対応して、吸気加熱を増大させる必要がある。
【００２４】
これに対し、Ｄｕｔｙ比を調整することで、様々な内燃機関の運転状況に応じたヒートモードを実現することができる。このため、従来のように、複数の電熱式発熱体及びリレースイッチを設けて加熱調整を行う場合に比して、運転状況に応じて精度良く通電制御を行うことができると共に、部品点数が削減でき、省スペースとなる。
【００２５】
他の解決手段は、電熱式発熱体及びこの電熱式発熱体を保持する枠体を有するエアヒータと、上記電熱式発熱体に直列に接続され、上記電熱式発熱体への通電を制御する半導体スイッチと、を備える車両用エアヒータシステムであって、上記半導体スイッチは、自身の温度が警告温度になった場合に過昇温警告信号を出力する過昇温信号出力用端子を有し、上記枠体のうち、上記電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が上記警告温度となる位置に固着され、上記車両用エアヒータシステムは、上記半導体スイッチの上記過昇温信号出力用端子からの上記過昇温警告信号に基づいて、上記半導体スイッチを流れる電流を遮断する過昇温保護手段、を備える車両用エアヒータシステムである。
【００２６】
本発明の車両用エアヒータシステムでは、半導体スイッチが、自身の温度が警告温度になった場合に過昇温警告信号を出力する過昇温信号出力用端子を有している。さらに、この半導体スイッチは、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が警告温度となる位置に設けられている。従って、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合には、半導体スイッチの温度が警告温度となる。
【００２７】
さらに、本発明の車両用エアヒータシステムは、過昇温信号出力用端子からの過昇温警告信号に基づいて半導体スイッチを流れる電流を遮断する過昇温保護手段を有している。このため、半導体スイッチ自身の発熱により警告温度に至った場合のほか、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合にも、半導体スイッチの温度が警告温度となるため、過昇温保護手段によって半導体スイッチがＯＦＦとなり、電熱式発熱体への通電を遮断できる。これにより、半導体スイッチの温度が警告温度を長期間にわたって超えるのを抑制でき、さらには、電熱式発熱体の温度が過昇温度を長期間にわたって超えるのを抑制できる。
【００２８】
さらに、上記いずれかの車両用エアヒータシステムであって、前記エアヒータの前記枠体は金属部を有し、前記半導体スイッチは、上記枠体の上記金属部に直接または電気絶縁体を介して固着されてなる車両用エアヒータシステムとすると良い。
【００２９】
本発明の車両用エアヒータシステムでは、半導体スイッチを、エアヒータの枠体の金属部に直接または電気絶縁体を介して固着している。このため、エアヒータの電熱式発熱体の温度が上昇すると、半導体スイッチの温度も速やかに上昇する。従って、エアヒータの電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合には、半導体スイッチの温度が速やかに遮断温度となるので、その過昇温保護機能によって半導体スイッチがＯＦＦとなる。あるいは、半導体スイッチの温度が警告温度となり、過昇温信号出力用端子から過昇温警告信号を出力させることができる。従って、電熱式発熱体への通電を速やかに遮断して、電熱式発熱体の温度が過昇温度を超えるのを速やかに抑制できる。あるいは、速やかに、電熱式発熱体の過昇温への対応をとらせることができる。
なお、エアヒータの枠体は、その全体を金属で構成しても良いし、あるいは、一部を金属部として他の部分を樹脂などの他の材質で構成するようにしても良い。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（実施形態）
本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の車両用エアヒータユニット１００を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。車両用エアヒータユニット１００は、エアヒータ１０１と、半導体スイッチ１１０と、配線基板１７０とを有している。
【００３１】
エアヒータ１０１は、電熱式発熱体１２０と、これを保持する枠体１３０と、枠体１３０に固着されて電熱式発熱体１２０に電気的に接続する第１，第２，第３接続端子１４０，１５０，１６０とを有している。
このうち、枠体１３０は、アルミニウム合金からなり、ダイキャストによって略矩形環状に成型された金属体である。この枠体１３０には、表面１３０ｄと裏面１３０ｅとの間を貫通する４つの取付孔１３１、及び内側面１３０ｂと外側面１３０ｃとの間を貫通する第１貫通孔１３２ｂ、第２貫通孔１３２ｃ、第３貫通孔１３２ｄが形成されている。さらに、枠体１３０の内側面１３０ｂには、２つの凹部１３３が対向する位置に形成されている。
【００３２】
この２つの凹部１３３には、それぞれ、長手方向に直交する断面形状が略コの字状の金属ブラケット１３５が配置されている。さらに、この金属ブラケット１３５の内側（凹部内）には、それぞれ、インシュレータ１３６が板バネ１３７を間に介して設けられている。このため、板バネ１３７が電熱式発熱体１２０の屈曲部１２１に付勢されることによって、インシュレータ１３６及び金属ブラケット１３５が枠体１３０の凹部１３３に固定されている。
【００３３】
第１接続端子１４０は、金属製のボルトからなり、絶縁ワッシャ１８６を介して枠体１３０の第１貫通孔１３２ｂに挿設されている。第２接続端子１５０も、金属製のボルトからなり、絶縁ワッシャ１８６を介して枠体１３０の第２貫通孔１３２ｃに挿設されている。第３接続端子１６０も、金属製のボルトからなり、絶縁ワッシャ１８６を介して枠体１３０の第３貫通孔１３２ｄに挿設されている。なお、第１，第２，第３貫通孔１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ内には、第１，第２，第３接続端子１４０，１５０，１６０を挿通させる形態で、絶縁スリーブ１８５がそれぞれ嵌入されている。
このような形態で、第１，第２，第３接続端子１４０，１５０，１６０を枠体１３０に設けることにより、枠体１３０と第１，第２，第３接続端子１４０，１５０，１６０とを電気的に絶縁させている。
【００３４】
電熱式発熱体１２０は、鉄−クロム合金からなる帯状の薄板を、蛇行形状に成形した発熱体である。この電熱式発熱体１２０は、円弧状に折り曲げられた複数の屈曲部１２１がインシュレータ１３６内に嵌め込まれることで、電気的な絶縁を図りつつ枠体１３０に保持されている。さらに、電熱式発熱体１２０の両端部には切り欠きが形成されており、この切り欠きには第２，第３接続端子１５０，１６０が挿通されている。このようにして、電熱式発熱体１２０が第２接続端子１５０と第３接続端子１６０とに電気的に接続されている。なお、本実施形態では、電熱式発熱体１２０の過昇温度を８００℃に設定している。
【００３５】
図２は、半導体スイッチ１１０を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。本実施形態では、半導体スイッチ１１０として、ｉｎｆｉｎｅｏｎ ｔｅｃｈｎｏｒｏｇｉｅｓ社製のＰＲＯＦＥＴ（商標名）、ＮＯ．ＢＴＳ５５０Ｐを用いた。この半導体スイッチ１１０は、ＭＯＳＦＥＴを基本構造とし、ＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間を流れる電流Ｉ１に対し、所定比率（本実施形態では、１／２１０００）の電流Ｉ２が出力される構造となっている（図４参照）。
【００３６】
このような半導体スイッチ１１０は、本体部１１７と、この本体部１１７に接続する第１コネクタピン１１１〜第５コネクタピン１１５及びタブ１１６とを有している。本体部１１７は、スイッチ回路、自身を流れる電流を検知できる電流検出回路、及び過昇温保護回路１１８（過昇温保護機能）を有している。過昇温保護回路１１８は、半導体スイッチ１１０のジャンクション温度が遮断温度となったときに、ドレイン−ソース間を流れる電流Ｉ１を遮断する。これによって、半導体スイッチ１１０の過昇温を抑制することができる。なお、半導体スイッチ１１０の遮断温度は、１５０℃に設定されている。第３コネクタピン１１３とタブ１１６とは電気的に接続しており、両者は共に電源入力用端子である。第１，５コネクタピン１１１，１１５は、電力出力用端子である。第２コネクタピン１１２は、通電制御信号（ＯＮ−ＯＦＦ信号）入力用端子である。第４コネクタピン１１４は、電流検知用端子である。
【００３７】
配線基板１７０は、図３に示すように、アルミナセラミックからなる基板本体部１７５と、その主面１７５ｂ上に第１導体層１７１〜第４導体層１７４とを有する。基板本体部１７５には、第１，第２接続端子１４０，１５０を挿通可能な基板取付孔１７５ｃ，１７５ｄが形成されている。そして、第１導体層１７１は、貫通孔１７５ｃの周縁部を含む位置に形成されており、図１に示すように、第１接続端子１４０を枠体１３０に取付けることによって第１接続端子１４０に接続する。一方、第２導体層１７２は、貫通孔１７５ｄの周縁部を含む位置に形成されており、第２接続端子１５０を枠体１３０に取付けることによって第２接続端子１５０に接続する。第３，第４導体層１７３，１７４には、それぞれ、金属ピンからなる第３，第４端子１７３ｂ，１７４ｂが接続されている。この第３，第４端子１７３ｂ，１７４ｂには、それぞれ、ＥＣＵ（エンジンコンピュータユニット）２１０に接続するための導線１８２，１８４が、コネクタ端子１８３を介して接続されている（図１，図４参照）。
【００３８】
半導体スイッチ１１０は、図１に示すように、このような配線基板１７０に搭載され、この配線基板１７０を介して枠体１３０に固着される。具体的には、図３に示すように、半導体スイッチ１１０は、ハンダ接合によって、タブ１１６が第１導体層１７１と電気的に接続される。同様に、第１，５コネクタピン１１１，１１５が第２導体層１７２と、第２コネクタピン１１２が第３導体層１７３と、第４コネクタピン１１４が第４導体層１７４と電気的に接続される。このようにして半導体スイッチ１１０が搭載された配線基板１７０を、基板取付孔１７５ｃ，１７５ｄにそれぞれ第１，第２接続端子１４０，１５０を挿通させ、ナット１８７によって締結することで枠体１３０に固着する。なお、本実施形態では、第３コネクタピン１１３は、いずれも導体層にも接続されていない。また、第２接続端子１５０には、ＥＣＵ２１０に接続するための導線１８１に固着されているワッシャ端子１８１ｂをも挿通させている（図１，図４参照）。
【００３９】
また、本実施形態では、半導体スイッチ１１０及び配線基板１７０等の防水を図るために、シリコン樹脂１９５によって半導体スイッチ１１０及び配線基板１７０等をモールドしている。具体的には、樹脂（ＰＰＳ）製の箱形状で、第１，第２接続端子１４０，１５０を挿通可能な取付孔１９０ｂ，１９０ｃが形成されたケーシング１９０を用意し、取付孔１９０ｂ，１９０ｃにそれぞれ第１，第２接続端子１４０，１５０を挿通させて、配線基板１７０より先に枠体１３０に配置する。そして、半導体スイッチ１１０等を搭載した配線基板１７０を上記のように取付けることで、これらがケーシング１９０内に配置される。その後、このケーシング１９０内を、シリコン樹脂１９５によって充填することで、半導体スイッチ１１０及び配線基板１７０等を樹脂モールドすることができる。
【００４０】
また、上述のように、半導体スイッチ１１０を枠体１３０に固着することで、電熱式発熱体１２０が過昇温、具体的には、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）となった場合に、半導体スイッチ１１０のジャンクション温度が遮断温度（１５０℃）となるようにしている。すなわち、本実施形態では、半導体スイッチ１１０を、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）となった場合に、ジャンクション温度が遮断温度（１５０℃）となる位置に配置している。
【００４１】
このような車両用エアヒータユニット１００は、図示しないエアクリーナと内燃機関のインテークマニホールドとを連結する吸気経路に固設され、吸気の加熱を行う。具体的には、エアヒータ１０１の電熱式発熱体１２０が吸気経路内に位置するように、枠体１３０に設けられた４つの取付孔１３１を利用して、ボルトによって吸気経路に固定される。
【００４２】
ここで、このような車両用エアヒータユニット１００とＥＣＵ２１０とを備えた、本実施形態の車両用エアヒータシステム２００の回路図を図４に示す。
車両用エアヒータシステム２００は、第１接続端子１４０が片側端子を接地した車載バッテリ２２０と電気的に接続されている。これによって、半導体スイッチ１１０のタブ１１６と車載バッテリ２２０とが電気的に接続される。さらに、半導体スイッチ１１０の第１，５コネクタピン１１１，１１５が第２接続端子１５０に接続され、電熱式発熱体１２０を介して第３接続端子１６０が接地されている。このようにすることで、車載バッテリ２２０から半導体スイッチ１１０を介して電熱式発熱体１２０に電力が供給されるので、吸気経路内を流れる気体（吸入空気）を加熱することができる。なお、図４に示すように、半導体スイッチ１１０は、車載バッテリ２２０に接続され、電熱式発熱体１２０に直列に接続されている。
【００４３】
さらに、半導体スイッチ１１０の第２コネクタピン１１２は、導線１８２を介してＥＣＵ２１０に接続されている。このようにすることで、ＥＣＵ２１０によって半導体スイッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦ切り替えを制御することができる。
また、第４コネクタピン１１４は、導線１８４を介してＥＣＵ２１０に接続されている。この半導体スイッチ１１０では、電熱式発熱体１２０に流れる電流Ｉ１に対し、所定比率（本実施形態では、１／２１０００）の電流Ｉ２が、第４コネクタピン１１４から出力されるように構成されている。一方、エアヒータ１０１の第２接続端子１５０が、導線１８１を介してＥＣＵ２１０に接続されている。このため、ＥＣＵ２１０において電熱式発熱体１２０にかかる電圧Ｖを検知することができ、この電圧Ｖと電流Ｉ２とを用いて電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１を算出できる。
【００４４】
ここで、車両用エアヒータシステム２００では、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が所定の抵抗値となるようにＰＷＭ制御を行うようにしている。電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１とその温度とは所定の対応関係を有しているので、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が所定の抵抗値となるようにＰＷＭ制御を行うことで、電熱式発熱体１２０の温度を所定の温度に制御することができる。具体的には、バッテリ２２０の電圧Ｖに応じて、半導体スイッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦのＤｕｔｙ比を調整することで、電熱式発熱体１２０への供給電力を調整して、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が所定の抵抗値となるように制御することができる。従って、車両用エアヒータシステム２００では、吸気量の多少に拘わらず、電熱式発熱体１２０の温度を所定の温度に制御することができる。
また、半導体スイッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦのＤｕｔｙ比を調整して、電熱式発熱体１２０の温度を多段階に調整することで、吸気温度を内燃機関の運転状況に適した温度にすることができる。このため、様々な内燃機関の運転状況に応じたヒートモードを実現することもできる。
【００４５】
このような構造及び回路を有する車両用エアヒータシステム２００では、前述したように、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）となった場合に、半導体スイッチ１１０のジャンクション温度が遮断温度（１５０℃）となる位置に、半導体スイッチ１１０を配置している。このため、半導体スイッチ１１０が自身の発熱により遮断温度（１５０℃）に至った場合のほか、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）となった場合にも、半導体スイッチ１１０の温度が遮断温度（１５０℃）となるため、半導体スイッチ１１０がＯＦＦとなる。これにより、電熱式発熱体１２０への通電を遮断できるので、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）を超えるのを抑制できる。このため、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）を超えて異常に高くなることで、電熱式発熱体１２０や枠体１３０などが劣化・溶断等してしまうのを防止することができる。
【００４６】
ここで、車両用エアヒータシステム２００による吸気加熱について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、エンジンのキースイッチがＯＮとなり、ＥＣＵ２１０に電圧が印加されてＥＣＵ２１０が起動すると、ステップＳ１において、ＥＣＵ２１０のプログラムを初期値に設定する。具体的には、プリヒート中フラグをセットし、プリヒートカウンタＴ１＝０、アフターヒートカウンタＴ２＝０に設定する。次いで、ステップＳ２に進み、プリヒート中フラグがセットされているかどうかを確認する。
【００４７】
プリヒート中フラグがセットされている場合には、ステップＳ３に進み、プリヒート通電を開始する。なお、本実施形態では、Ｄｕｔｙ比１００％でプリヒート通電が行われる。具体的には、導線１８２を介して半導体スイッチ１１０をＯＮにし続ける。次いで、ステップＳ４に進み、プリヒート継続時間に対応するプリヒートカウンタＴ１を積算する。具体的には、後述するように、ステップＳ７において、所定のサイクルタイムが経過する毎にステップＳ２に戻るようにしているため、ステップＳ４を通過する毎にプリヒートカウンタＴ１を、１ずつインクリメントする。次いで、ステップＳ５に進み、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート終了時間に対応するプリヒート設定回数Ｔｐに達したかどうかを判定する。なお、本実施形態では、１回のサイクルタイムを０．０５秒に設定し、プリヒート設定回数Ｔｐを２００回、従ってプリヒート終了時間を１０秒に設定している。
【００４８】
ここで、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート設定回数Ｔｐに達していない場合（ＮＯ）には、ステップＳ７に進み、サイクルタイムを経過したかどうかを判定し、サイクルタイムを経過するまでこの判定を繰り返す。サイクルタイムを経過すると、再びステップＳ２に戻り、上述した動作を繰り返してプリヒートを継続する。そして、ステップＳ５において、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート設定回数Ｔｐに達した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ６に進み、プリヒート中フラグを解除する。次いで、ステップＳ７に進み、サイクルタイムの経過を待ってステップＳ２に戻る。
【００４９】
すると、ステップＳ２では、プリヒート中フラグがセットされていない（ＮＯ）と判断されるので、プリヒート期間を終了し、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、導線１８１を通じて、車載バッテリ２２０の電圧（電熱式発熱体１２０の印加電圧）Ｖを検知する。さらに、ステップＳ９では、導線１８４を通じて電流Ｉ２を検知する。これにより、電熱式発熱体１２０を流れる電流Ｉ１の大きさが判る。次いで、ステップＳＡにおいて、ステップＳ８，Ｓ９で得られた電圧Ｖと電流Ｉ１との値から、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１を算出する。
【００５０】
次いで、ステップＳＢに進み、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が、下限基準抵抗値ＴＨ１（本実施形態では、電熱式発熱体１２０の初期抵抗値Ｒｃ×８０％の値）と上限基準抵抗値ＴＨ２（本実施形態では、電熱式発熱体１２０の初期抵抗値Ｒｃ×１２０％の値）との間の値であるか否かを判定する。抵抗値Ｒ１が、下限基準抵抗値ＴＨ１より小さい場合、あるいは上限基準抵抗値ＴＨ２より大きい場合には、ステップＳＣに進み、エラー出力をする。このとき、ＥＣＵ２１０に接続された警告装置２３０（図４参照）によって、運転者にエアヒータシステム２００の異常を警告する（例えば、運転席の警告ランプを点灯させる）ことができる。その後、ステップＳＨに進み、アフターヒートを終了する。
【００５１】
抵抗値Ｒ１が、下限基準抵抗値ＴＨ１と上限基準抵抗値ＴＨ２との間にある場合には、ステップＳＤに進み、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が所定の抵抗値Ｒｂとなるように、アフターヒートにおけるＤｕｔｙ比を算出する。具体的には、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が、アフターヒートにおける所定の電熱式発熱体１２０の温度に対応する抵抗値Ｒｂとなるように、バッテリ２２０の電圧Ｖに応じた半導体スイッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦのＤｕｔｙ比を算出する。このようにして算出されたＤｕｔｙ比を用いて電熱式発熱体１２０への供給電力の制御を行うことで、電熱式発熱体１２０の温度を所定の温度にすることができる。
【００５２】
次いで、ステップＳＥに進み、算出されたＤｕｔｙ比を用いてアフターヒートの通電を行う。具体的には、Ｄｕｔｙ比で決まる時間割合で、半導体スイッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦを繰り返す。次いで、ステップＳＦに進み、アフターヒートカウンタＴ２を積算する。具体的には、プリヒートカウンタＴ１と同様に、ステップＳＥを通過する毎に、アフターヒートカウンタＴ２をインクリメントする。次いで、ステップＳＧに進み、アフターヒートカウンタＴ２がアフターヒート終了時間に対応するアフターヒート設定回数Ｔａに達したかどうかを判定する。なお、本実施形態では、アフターヒート設定回数Ｔａを１２０００回に、従って、アフターヒート終了時間を６００秒に設定している。
【００５３】
ここで、アフターヒートカウンタＴ２がアフターヒート設定回数Ｔａに達していない場合（ＮＯ）には、ステップＳ７に進み、サイクルタイムの経過を待って、再びステップＳ２に戻る。かくして、上述した動作を繰り返してアフターヒートを継続する。そして、ステップＳＧにおいて、アフターヒートカウンタＴ２がアフターヒート設定回数Ｔａに達した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳＨに進み、アフターヒートを終了する。本実施形態では、このようにして、プリヒート及びアフターヒート（ＰＷＭ制御による電熱式発熱体１２０の抵抗値制御）が行われる。
【００５４】
ところで、近年、環境保護のため、内燃機関から漏れた未燃ガスを吸気側に戻して燃焼させ、未燃ガスを車外に排出させないようにする技術が提案されている。また、内燃機関の熱効率を高めるため、高温となっている排気の一部を吸気側に戻す技術（ＥＧＲ）も提案されている。ところが、このように、未燃ガスや排気を吸気側に戻すようにすると、未燃ガスや排気に含まれている汚損物質がエアヒータ１０１の電熱式発熱体１２０に付着して、電熱式発熱体１２０の抵抗値が低下し、さらには電熱式発熱体１２０が短絡してしまう虞がある。また、この場合には、半導体スイッチ１１０に対して過度の電力負荷がかかったり、電熱式発熱体１２０と半導体スイッチ１１０とを結ぶ回路配線が溶断等してしまう危険性もある。
【００５５】
これに対し、車両用エアヒータシステム２００では、ステップＳＢにおいて、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が、下限基準抵抗値ＴＨ１と上限基準抵抗値ＴＨ２との間の値であるか否かを判定し、抵抗値Ｒ１が、下限基準抵抗値ＴＨ１より小さい場合、あるいは上限基準抵抗値ＴＨ２より大きい場合には、ステップＳＣにおいて、エラー出力をするようにしている。このため、ＥＣＵ２１０に接続された警告装置２３０（図４参照）によって、運転者にエアヒータシステム２００の異常（電熱式発熱体１２０の短絡等）を警告する（例えば、運転席の警告ランプを点灯させる）ことができる。
【００５６】
なお、車両用エアヒータシステム２００では、半導体スイッチ１１０が自身の発熱により遮断温度（１５０℃）に至った場合のほか、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）となった場合にも、半導体スイッチ１１０の温度が遮断温度（１５０℃）となるため、半導体スイッチ１１０が自動的にＯＦＦとなる。このため、プリヒート中あるいはアフターヒート中に、半導体スイッチ１１０のジャンクション温度が遮断温度（１５０℃）あるいは電熱式発熱体１２０が過昇温度（８００℃）に達した場合には、プリヒートあるいはアフターヒートが中断（中止）される。
【００５７】
（変形形態）
次に、実施形態にかかる車両用エアヒータユニット１００及び車両用エアヒータシステム２００の変形形態について、図面を参照しつつ説明する。本変形形態の車両用エアヒータユニット３００は、実施形態の車両用エアヒータユニット１００と比較して、半導体スイッチが異なり、その他についてはほぼ同様である。また、本変形形態の車両用エアヒータシステム４００は、実施形態の車両用エアヒータシステム２００に対し、半導体スイッチ及び電熱式発熱体の過昇温処理を追加すると共に、アフターヒートにおけるＤｕｔｙ比の算出手法を変更している。従って、実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様な部分については、説明を省略または簡略化する。
【００５８】
図６は、車両用エアヒータユニット３００及びＥＣＵ２１０を有する本変形形態の車両用エアヒータシステム４００の回路図である。図６に示すように、本変形形態では、実施形態と比較して、半導体スイッチ１１０に代えて半導体スイッチ３１０を用いている。本変形形態では、半導体スイッチ３１０として、株式会社東芝セミコンダクタ社製のＩＧＢＴ，ＮＯ．ＭＧ２００Ｑ２ＹＳ６０Ａを用いた。この半導体スイッチ３１０は、ＩＧＢＴを基本構造とし、第１スイッチ端子３１１〜第４スイッチ端子３１４を有している。第１スイッチ端子３１１は電力出力用端子、第２スイッチ端子３１２は通電制御信号（ＯＮ−ＯＦＦ信号）入力用端子、第３スイッチ端子３１３は電源入力用端子、第４スイッチ端子３１４は過昇温信号出力用端子である。
【００５９】
車両用エアヒータシステム４００は、第１接続端子１４０が片側端子を接地した車載バッテリ２２０と電気的に接続されている。これによって、半導体スイッチ３１０の第３スイッチ端子３１３と車載バッテリ２２０とが電気的に接続される。さらに、半導体スイッチ３１０の第１スイッチ端子３１１が第２接続端子１５０に接続され、電熱式発熱体１２０を介して第３接続端子１６０が接地されている。このようにすることで、車載バッテリ２２０から半導体スイッチ３１０を介して電熱式発熱体１２０に電力が供給されるので、吸気経路内を流れる気体（吸入空気）を加熱することができる。なお、図６に示すように、半導体スイッチ３１０は、車載バッテリ２２０に接続され、電熱式発熱体１２０に直列に接続されている。
【００６０】
さらに、半導体スイッチ３１０の第２スイッチ端子３１２は、導線１８２を介してＥＣＵ２１０に接続されている。このようにすることで、ＥＣＵ２１０によって半導体スイッチ３１０のＯＮ−ＯＦＦ切り替えを制御することができる。また、エアヒータユニット３００の第２接続端子１５０が、導線１８１を介してＥＣＵ２１０に接続されている。このため、ＥＣＵ２１０において電熱式発熱体１２０にかかる電圧Ｖを検知することができる。
【００６１】
さらに、第４スイッチ端子３１４は、導線１８４を介してＥＣＵ２１０に接続されている。このようにすることで、半導体スイッチ３１０のジャンクション温度が警告温度になった場合に、第４スイッチ端子３１４から出力された過昇温警告信号をＥＣＵ２１０に送信することができる。なお、半導体スイッチ３１０の警告温度は、１２５℃に設定されている。
【００６２】
このような構造及び回路を有する車両用エアヒータシステム４００では、実施形態と同様に、電熱式発熱体１２０が過昇温、具体的には、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）となった場合に、半導体スイッチ３１０のジャンクション温度が警告温度（１２５℃）となるように、半導体スイッチ３１０を配置している。このため、半導体スイッチ３１０が自身の発熱により警告温度（１２５℃）に至った場合のほか、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）となった場合にも、半導体スイッチ３１０のジャンクション温度が警告温度（１２５℃）となるため、過昇温警告信号が出力される。
【００６３】
ここで、車両用エアヒータシステム４００による吸気加熱について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。なお、実施形態の車両用エアヒータシステム２００と同様な部分については、説明を省略または簡略化する。
まず、エンジンのキースイッチがＯＮとなり、ＥＣＵ２１０に電圧が印加されてＥＣＵ２１０が起動すると、実施形態と同様に、ステップＳ１において、ＥＣＵ２１０のプログラムを初期値に設定する。次いで、ステップＵ２に進み、半導体スイッチ３１０から過昇温警告信号が出力されているか否かを確認する。過昇温警告信号が出力されていない場合（ＮＯ）は、ステップＳ２に進み、プリヒート中フラグがセットされているかどうかを確認する。
【００６４】
プリヒート中フラグがセットされている場合には、ステップＳ３に進み、プリヒート通電を開始する。なお、本変形形態においても、実施形態と同様に、Ｄｕｔｙ比１００％でプリヒート通電が行われる。次いで、ステップＳ４，Ｓ５に進み、実施形態と同様にして、プリヒートカウンタＴ１を積算し、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート設定回数Ｔｐに達したかどうかを判定する。なお、本変形形態においても、実施形態と同様に、１回のサイクルタイムを０．０５秒に設定し、プリヒート設定回数Ｔｐを２００回、従ってプリヒート終了時間を１０秒に設定している。
【００６５】
ここで、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート設定回数Ｔｐに達していない場合（ＮＯ）には、ステップＳ７に進み、サイクルタイム経過を待って再びステップＵ２に戻り、上述した動作を繰り返してプリヒートを継続する。ところが、ステップＵ２において、過昇温警告信号を検知した場合（ＹＥＳ）は、ステップＵＨに進み、プリヒートを終了する。これにより、半導体スイッチ３１０が警告温度（１２５℃）あるいは電熱式発熱体１２０が過昇温度（８００℃）を長期間にわたって超えるのを抑制できる。従って、半導体スイッチ３１０が、警告温度（１２５℃）を長期間にわたって超えて過昇温となることによる誤作動・故障を防止することができる。あるいは、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）を長期間にわたって超えて異常に高くなることで、電熱式発熱体１２０や枠体１３０などが劣化・溶断等してしまうのを防止することができる。
【００６６】
一方、プリヒートが継続され、ステップＳ５において、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート設定回数Ｔｐに達した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ６に進み、プリヒート中フラグを解除し、ステップＳ７でサイクルタイムの経過を待ってステップＵ２に戻る。そして、ステップＵ２において、過昇温警告信号が検知されない場合（ＮＯ）は、ステップＳ２に進む。すると、ステップＳ２では、プリヒート中フラグがセットされていない（ＮＯ）と判断されるので、プリヒート期間を終了し、ステップＳ８に進み、実施形態と同様にして、車載バッテリ２２０の電圧（電熱式発熱体１２０の印加電圧）Ｖを検知する。
【００６７】
次いで、ステップＵＤに進み、電熱式発熱体１２０の温度がアフターヒートにおける所定の温度となるように、アフターヒートにおけるＤｕｔｙ比（Ｄとする）を算出する。具体的には、バッテリ２２０の初期電圧をＶｂ、この初期電圧Ｖｂに基づいて予め設定されたＤｕｔｙ比をＤｂとしたとき、例えば、Ｄ＝Ｄｂ（Ｖ／Ｖｂ）2として算出できる。これにより、バッテリ２２０の電圧Ｖに応じた半導体スイッチ３１０のＯＮ−ＯＦＦのＤｕｔｙ比Ｄを算出することができる。そして、このＤｕｔｙ比Ｄを用いて電熱式発熱体１２０への供給電力の制御を行うことで、電熱式発熱体１２０の温度を所定の温度にすることができる。
【００６８】
次いで、ステップＳＥに進み、算出されたＤｕｔｙ比Ｄを用いてアフターヒートの通電を行う。具体的には、Ｄｕｔｙ比Ｄで決まる時間割合で、半導体スイッチ３１０のＯＮ−ＯＦＦを繰り返す。次いで、ステップＳＦに進み、アフターヒートカウンタＴ２を積算する。具体的には、プリヒートカウンタＴ１と同様に、ステップＳＥを通過する毎に、アフターヒートカウンタＴ２をインクリメントする。次いで、ステップＳＧに進み、アフターヒートカウンタＴ２がアフターヒート終了時間に対応するアフターヒート設定回数Ｔａに達したかどうかを判定する。なお、本変形形態でも、実施形態と同様に、アフターヒート設定回数Ｔａを１２０００回に、従って、アフターヒート終了時間を６００秒に設定している。
【００６９】
ここで、アフターヒートカウンタＴ２がアフターヒート設定回数Ｔａに達していない場合（ＮＯ）には、ステップＳ７に進み、サイクルタイムの経過を待って、再びステップＵ２に戻る。かくして、上述した動作を繰り返してアフターヒートを継続する。ところが、ステップＵ２において、過昇温警告信号を検知した場合（ＹＥＳ）は、プリヒートのときと同様に、ステップＵＨに進み、アフターヒートを終了する。これにより、半導体スイッチ３１０が警告温度（１２５℃）あるいは電熱式発熱体１２０が過昇温度（８００℃）を超えるのを抑制できる。一方、アフターヒートが継続され、ステップＳＧにおいて、アフターヒートカウンタＴ２がアフターヒート設定回数Ｔａに達した場合（ＹＥＳ）には、ステップＵＨに進み、アフターヒートを終了する。本変形形態では、このようにして、プリヒート及びアフターヒートが行われる。
【００７０】
以上において、本発明を実施形態及び変形形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等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、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態等では、配線基板を介して半導体スイッチ１１０，３１０を枠体１３０に固着したが、半導体スイッチを枠体１３０に直接固着するようにしても良い。
【００７１】
また、実施形態等では、アルミナセラミックからなる配線基板１７０を用いたが、配線基板の材質はアルミナセラミックに限定されるものではない。例えば、表面に絶縁層を有する金属製の配線基板を用いるようにしても良い。
また、実施形態等では、エアヒータ１０１の枠体１３０の全体を金属（アルミニウム合金）で構成した。しかし、エアヒータの枠体について、一部分を金属部とし、その他の部分を樹脂などの他の材質で構成するようにしても良い。
【００７２】
また、変形形態では、ステップＵ２において過昇温警告信号を検知した場合（ＹＥＳ）は、プリヒートあるいはアフターヒートを終了するようにした。しかし、終了することなく、プリヒートあるいはアフターヒートを中断し、過昇温警告信号が出力されなくなるのを待って、プリヒートあるいはアフターヒートを再開するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態にかかる車両用エアヒータユニット１００を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図２】 実施形態にかかる車両用エアヒータユニット１００の半導体スイッチ１１０を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図３】 実施形態にかかる車両用エアヒータユニット１００の半導体スイッチ１１０の電気的接続を説明する説明図である。
【図４】 実施形態にかかる車両用エアヒータシステム２００の回路図である。
【図５】 実施形態にかかる吸気加熱の流れを示すフローチャートである。
【図６】 変形形態にかかる車両用エアヒータシステム４００の回路図である。
【図７】 変形形態にかかる吸気加熱の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００，３００ 車両用エアヒータユニット
１０１ エアヒータ
１１０，３１０ 半導体スイッチ
１１４ 第４コネクタピン（電流検知用端子）
１２０ 電熱式発熱体
１３０ 枠体（金属部）
２００，４００ 車両用エアヒータシステム
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エアヒータユニット及び車両用エアヒータシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、様々な車両用エアヒータユニットが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。これらの車両用エアヒータユニットは、電熱式発熱体（ヒータエレメント）を備えており、例えば、内燃機関の吸気経路に設けられ、吸気を加熱するために用いられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開０９−２４５９３９号公報（第８（ｂ）図）
【特許文献２】
特開２０００−２５７５１８号公報（第５，６頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、これらの車両用エアヒータユニットでは、電熱式発熱体に対する通電のＯＮ−ＯＦＦ切り替えは、いずれもリレースイッチを用いて行っていた。このため、車両用エアヒータユニットを含めた車両用エアヒータシステム全体の部品点数が多くなり、さらに、これらを接続するハーネスを取り回すスペースも大きくなっていた。さらに、車両用エアヒータには１００Ａ程度の大電流を用いるため、ＯＮ−ＯＦＦ切り替えを繰り返すことによってリレー接点が溶着してしまう虞があった。
【０００５】
また、リレースイッチでは、ＯＮ−ＯＦＦ切り替えの速度が遅いうえ、例えば、１０万回程度でリレー接点の寿命が尽きてしまうので、１つの電熱式発熱体を用いて、その通電のＯＮ−ＯＦＦを短時間で切り替えて加熱温度を調整することは、耐久性及び信頼性の点から実質的に困難であった。このため、個々にＯＮ−ＯＦＦ切り替えを可能とした複数の電熱式発熱体を用いることで、吸気に対する加熱温度を調節するようにしていた。このように、リレースイッチを用いた車両用エアヒータユニットでは、電熱式発熱体への通電制御が容易でなかった。
さらには、電熱式発熱体の過昇温を抑制するために、電熱式発熱体に直列に接続されたＰＴＣ素子を別途設けていた。このため、エアヒータユニット自身が大型化し、取付位置に制約が生じていた。
【０００６】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、簡易な構造で、電熱式発熱体の通電制御を容易に行うことができると共に、電熱式発熱体の過昇温をも抑制できる車両用エアヒータユニット及び車両用エアヒータシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
その解決手段は、電熱式発熱体及びこの電熱式発熱体を保持する枠体を有するエアヒータと、上記電熱式発熱体に直列に接続され、上記電熱式発熱体への通電制御が可能な半導体スイッチと、を備える車両用エアヒータユニットであって、上記半導体スイッチは、自身の温度が遮断温度になると自身を流れる電流を遮断する過昇温保護機能を有し、上記枠体のうち、上記電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が上記遮断温度となる位置に固着されてなる車両用エアヒータユニットである。
【０００８】
本発明の車両用エアヒータユニットは、エアヒータの電熱式発熱体に直列に接続され、この電熱式発熱体への通電制御が可能な半導体スイッチを有している。このため、本発明のエアヒータユニットを用いることで、従来のように、エアヒータのＯＮ−ＯＦＦ切り替えを行うために、別途リレースイッチを設ける場合に比して、構造が簡易になると共に信頼性及び耐久性が向上し、さらには低コストとなる。
【０００９】
さらに、本発明の車両用エアヒータユニットでは、半導体スイッチを用いていることから、エアヒータの通電制御（例えば、ＯＮ−ＯＦＦ制御、ＰＷＭ制御等）を容易に行うことができる。例えば、エアヒータの電熱式発熱体に直列に接続した半導体スイッチを、制御装置（例えば、ＥＣＵ）によってＯＮ−ＯＦＦさせることで、電熱式発熱体への通電制御を容易に行うことができる。また、半導体スイッチを用いることにより、リレースイッチに比して速い速度で電熱式発熱体へのＯＮ−ＯＦＦ切替えを行うことが可能となるので、電熱式発熱体に対する細かな（換言すれば、精度の良い）通電制御を実現することができる。
【００１０】
さらに、本発明の車両用エアヒータユニットでは、半導体スイッチが、自身の温度が遮断温度になると自身を流れる電流を遮断する過昇温保護機能を有し、さらに、この半導体スイッチは、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が遮断温度となる位置に設けられている。このため、半導体スイッチが自身の発熱により遮断温度に至った場合のほか、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合にも、半導体スイッチの温度が遮断温度となるため、その過昇温保護機能によって半導体スイッチがＯＦＦとなる。これにより、電熱式発熱体への通電が半導体スイッチ自身によって遮断されるので、電熱式発熱体の温度が過昇温度を超えるのを抑制できる。このように、半導体スイッチの過昇温保護機能を、自身の過昇温に対する保護のほか、電熱式発熱体や枠体の過昇温に対する保護にも用いることができる。
【００１１】
なお、遮断温度は、予め半導体スイッチに設定されている温度であって、この温度になったときに半導体スイッチを流れる電流が遮断されるように設定された温度をいう。具体的に、この遮断温度は、半導体スイッチのジャンクション温度Ｔｊ等で予め設定することができる。また、過昇温度は、電熱式発熱体の材質や形状等に応じて設定される温度であって、電熱式発熱体や枠体などに熱的損傷を与え難い温度に設定される。従って、本発明の車両用エアヒータユニットは、電熱式発熱体の温度が異常に高くなることで、電熱式発熱体や枠体などが劣化・溶断等してしまうのを防止することができる。
また、過昇温保護機能を有する半導体スイッチとしては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、あるいは過昇温保護回路を有する半導体スイッチ回路等が挙げられる。過昇温保護回路を有する半導体スイッチ回路としては、例えば、ｉｎｆｉｎｅｏｎ ｔｅｃｈｎｏｒｏｇｉｅｓ社製のＰＲＯＦＥＴ（商標名），ＮＯ．ＢＴＳ５５０Ｐなどが挙げられる。
【００１２】
また、本発明の車両用エアヒータユニットでは、半導体スイッチをエアヒータの枠体に固着している。このため、半導体スイッチの取付場所を別途設ける必要がなく、省スペースである。また、半導体スイッチを別途車両に取付ける場合に比して、組付けの作業効率が良い。なお、半導体スイッチをエアヒータの枠体に固着するに当たり、枠体に直接固着しても良いし、あるいは、配線基板等を介在させて固着するようにしても良い。
【００１３】
他の解決手段は、電熱式発熱体及びこの電熱式発熱体を保持する枠体を有するエアヒータと、上記電熱式発熱体に直列に接続され、上記電熱式発熱体への通電制御が可能な半導体スイッチと、を備える車両用エアヒータユニットであって、上記半導体スイッチは、自身の温度が警告温度になった場合に過昇温警告信号を出力する過昇温信号出力用端子を有し、上記枠体のうち、上記電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が上記警告温度となる位置に固着されてなる車両用エアヒータユニットである。
【００１４】
本発明の車両用エアヒータユニットでは、半導体スイッチが、自身の温度が警告温度になった場合に過昇温警告信号を出力する過昇温信号出力用端子を有している。さらに、この半導体スイッチは、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が警告温度となる位置に設けられている。従って、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合には、半導体スイッチの温度が警告温度となる。このため、半導体スイッチの過昇温信号出力用端子を利用して、半導体スイッチの温度が自身の発熱により警告温度を超えたのを検知できるほか、電熱式発熱体の温度が過昇温度となったことをも検知することができる。
【００１５】
このような本発明の車両用エアヒータユニットを利用すれば、半導体スイッチの温度が警告温度を長期間にわたって超えることを抑制することができ、さらには、電熱式発熱体の温度が過昇温度を長期間にわたって超えるのを抑制することも可能となる。具体的には、半導体スイッチの過昇温信号出力用端子の出力を制御装置（例えば、ＥＣＵ）で監視して、過昇温信号出力用端子から過昇温警告信号が発せられた場合に、半導体スイッチを流れる電流を遮断するように制御する。このようにすることで、半導体スイッチの温度が警告温度を長期間にわたって超えることを抑制できると共に、電熱式発熱体の温度が過昇温度を長期間にわたって超えることをも抑制することができる。
【００１６】
なお、警告温度は、予め半導体スイッチに設定されている温度であって、この温度になったときに過昇温信号出力用端子より過昇温警告信号が出力されるように設定された温度をいう。具体的に、この警告温度は、半導体スイッチのジャンクション温度Ｔｊ等で予め設定することができる。また、過昇温度は、電熱式発熱体の材質や形状等に応じて設定される温度であって、電熱式発熱体や枠体などに熱的損傷を与え難い温度に設定される。
また、過昇温信号出力用端子を有する半導体スイッチとしては、例えば、株式会社東芝セミコンダクタ社製のＩＧＢＴ，ＮＯ．ＭＧ２００Ｑ２ＹＳ６０Ａが挙げられる。
【００１７】
さらに、上記いずれかの車両用エアヒータユニットであって、前記エアヒータの前記枠体は金属部を有し、前記半導体スイッチは、上記枠体の上記金属部に直接または電気絶縁体を介して固着されてなる車両用エアヒータユニットとすると良い。
【００１８】
本発明の車両用エアヒータユニットでは、半導体スイッチを、エアヒータの枠体の金属部に直接または電気絶縁体を介して固着している。このため、エアヒータの電熱式発熱体の温度が上昇すると、それに追従するようにして半導体スイッチの温度も速やかに上昇する。従って、エアヒータの電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合には、半導体スイッチの温度が速やかに遮断温度となるので、その過昇温保護機能によって半導体スイッチ自身がＯＦＦとなる。あるいは、半導体スイッチの温度が警告温度となり、過昇温信号出力用端子から過昇温警告信号を出力させることができる。従って、電熱式発熱体への通電を速やかに遮断して、電熱式発熱体の温度が過昇温度を超えるのを抑制できる。あるいは、速やかに、電熱式発熱体の過昇温への対応をとらせることができる。
なお、エアヒータの枠体は、その全体を金属で構成しても良いし、あるいは、一部を金属部として他の部分を樹脂などの他の材質で構成するようにしても良い。
【００１９】
他の解決手段は、電熱式発熱体及びこの電熱式発熱体を保持する枠体を有するエアヒータと、上記電熱式発熱体に直列に接続され、上記電熱式発熱体への通電を制御する半導体スイッチと、を備える車両用エアヒータシステムであって、上記半導体スイッチは、自身の温度が遮断温度になると自身を流れる電流を遮断する過昇温保護機能を有し、上記枠体のうち、上記電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が上記遮断温度となる位置に固着されてなる車両用エアヒータシステムである。
【００２０】
本発明の車両用エアヒータシステムは、電熱式発熱体に直列に接続された半導体スイッチを用いて、この電熱式発熱体への通電を制御する。このため、本発明のエアヒータシステムは、従来のように、エアヒータのＯＮ−ＯＦＦ切り替えを行うためにリレースイッチを用いたエアヒータシステムに比して、構造が簡易になると共に信頼性及び耐久性が向上し、さらには低コストとなる。さらに、本発明のエアヒータシステムでは、エアヒータに対する通電制御（例えば、ＯＮ−ＯＦＦ制御、ＰＷＭ制御等）を容易に行うことができる。例えば、エアヒータの電熱式発熱体に直列に接続した半導体スイッチを、制御装置（例えば、ＥＣＵ）によってＯＮ−ＯＦＦさせることで、電熱式発熱体への通電制御を容易に行うことができる。また、半導体スイッチを用いることにより、リレースイッチに比して速い速度で電熱式発熱体へのＯＮ−ＯＦＦ切替えを行うことが可能となるので、電熱式発熱体に対する細かな（換言すれば、精度の良い）通電制御を実現することができる。
【００２１】
さらに、本発明の車両用エアヒータシステムでは、半導体スイッチが、自身の温度が遮断温度になると自身を流れる電流を遮断する過昇温保護機能を有し、さらに、この半導体スイッチは、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が遮断温度となる位置に設けられている。このため、半導体スイッチが自身の発熱により遮断温度に至った場合のほか、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合にも、半導体スイッチの温度が遮断温度となるため、その過昇温保護機能によって半導体スイッチがＯＦＦとなる。これにより、電熱式発熱体への通電を遮断できるので、電熱式発熱体の温度が過昇温度を超えるのを抑制できる。このように、半導体スイッチの過昇温保護機能を、自身の過昇温に対する保護のほか、電熱式発熱体や枠体の過昇温に対する保護にも用いることができる。
【００２２】
なお、半導体スイッチを用いた制御方式として、エアヒータへ所定の電力が供給されるように、ＰＷＭ制御を行うことが好ましい。ＰＷＭ制御では、Ｄｕｔｙ比を調整することで、バッテリ電圧の変化を補正してエアヒータへの供給電力量を一定にすることができるなど、適切なエアヒータの温度制御、電力制御を行うことができる。特に、半導体スイッチを用いるため、ＰＷＭ制御における繰り返し周波数を、吸気管の寸法、吸気の流速、あるいはエアヒータの取付位置等に応じて適切に設定することができ、ＯＮ−ＯＦＦ切替えによる電熱式発熱体の温度の変動を抑え、加熱温度を略一定に保つことができる。
【００２３】
また、内燃機関では、運転状況に応じたヒートモードが要求されている。具体的には、まず、内燃機関を始動する際は、クランキング前に所定時間エアヒータに通電することで吸気を加熱する（以下、プリヒートともいう）。このように加熱された吸気によって内燃機関を予熱し、内燃機関の始動性を向上させることができる。さらに、内燃機関始動後は、運転状況に応じたアフターヒートを行う。アフターヒートには、アイドリング時の吸気加熱と、走行時の吸気加熱とがある。アイドリング時にはバッテリへの負担軽減のために吸気加熱を抑制すると良い。一方、走行時には内燃機関の回転数の増大に伴う吸気量の増大に対応して、吸気加熱を増大させる必要がある。
【００２４】
これに対し、Ｄｕｔｙ比を調整することで、様々な内燃機関の運転状況に応じたヒートモードを実現することができる。このため、従来のように、複数の電熱式発熱体及びリレースイッチを設けて加熱調整を行う場合に比して、運転状況に応じて精度良く通電制御を行うことができると共に、部品点数が削減でき、省スペースとなる。
【００２５】
他の解決手段は、電熱式発熱体及びこの電熱式発熱体を保持する枠体を有するエアヒータと、上記電熱式発熱体に直列に接続され、上記電熱式発熱体への通電を制御する半導体スイッチと、を備える車両用エアヒータシステムであって、上記半導体スイッチは、自身の温度が警告温度になった場合に過昇温警告信号を出力する過昇温信号出力用端子を有し、上記枠体のうち、上記電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が上記警告温度となる位置に固着され、上記車両用エアヒータシステムは、上記半導体スイッチの上記過昇温信号出力用端子からの上記過昇温警告信号に基づいて、上記半導体スイッチを流れる電流を遮断する過昇温保護手段、を備える車両用エアヒータシステムである。
【００２６】
本発明の車両用エアヒータシステムでは、半導体スイッチが、自身の温度が警告温度になった場合に過昇温警告信号を出力する過昇温信号出力用端子を有している。さらに、この半導体スイッチは、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が警告温度となる位置に設けられている。従って、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合には、半導体スイッチの温度が警告温度となる。
【００２７】
さらに、本発明の車両用エアヒータシステムは、過昇温信号出力用端子からの過昇温警告信号に基づいて半導体スイッチを流れる電流を遮断する過昇温保護手段を有している。このため、半導体スイッチ自身の発熱により警告温度に至った場合のほか、電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合にも、半導体スイッチの温度が警告温度となるため、過昇温保護手段によって半導体スイッチがＯＦＦとなり、電熱式発熱体への通電を遮断できる。これにより、半導体スイッチの温度が警告温度を長期間にわたって超えるのを抑制でき、さらには、電熱式発熱体の温度が過昇温度を長期間にわたって超えるのを抑制できる。
【００２８】
さらに、上記いずれかの車両用エアヒータシステムであって、前記エアヒータの前記枠体は金属部を有し、前記半導体スイッチは、上記枠体の上記金属部に直接または電気絶縁体を介して固着されてなる車両用エアヒータシステムとすると良い。
【００２９】
本発明の車両用エアヒータシステムでは、半導体スイッチを、エアヒータの枠体の金属部に直接または電気絶縁体を介して固着している。このため、エアヒータの電熱式発熱体の温度が上昇すると、半導体スイッチの温度も速やかに上昇する。従って、エアヒータの電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合には、半導体スイッチの温度が速やかに遮断温度となるので、その過昇温保護機能によって半導体スイッチがＯＦＦとなる。あるいは、半導体スイッチの温度が警告温度となり、過昇温信号出力用端子から過昇温警告信号を出力させることができる。従って、電熱式発熱体への通電を速やかに遮断して、電熱式発熱体の温度が過昇温度を超えるのを速やかに抑制できる。あるいは、速やかに、電熱式発熱体の過昇温への対応をとらせることができる。
なお、エアヒータの枠体は、その全体を金属で構成しても良いし、あるいは、一部を金属部として他の部分を樹脂などの他の材質で構成するようにしても良い。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（実施形態）
本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の車両用エアヒータユニット１００を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。車両用エアヒータユニット１００は、エアヒータ１０１と、半導体スイッチ１１０と、配線基板１７０とを有している。
【００３１】
エアヒータ１０１は、電熱式発熱体１２０と、これを保持する枠体１３０と、枠体１３０に固着されて電熱式発熱体１２０に電気的に接続する第１，第２，第３接続端子１４０，１５０，１６０とを有している。
このうち、枠体１３０は、アルミニウム合金からなり、ダイキャストによって略矩形環状に成型された金属体である。この枠体１３０には、表面１３０ｄと裏面１３０ｅとの間を貫通する４つの取付孔１３１、及び内側面１３０ｂと外側面１３０ｃとの間を貫通する第１貫通孔１３２ｂ、第２貫通孔１３２ｃ、第３貫通孔１３２ｄが形成されている。さらに、枠体１３０の内側面１３０ｂには、２つの凹部１３３が対向する位置に形成されている。
【００３２】
この２つの凹部１３３には、それぞれ、長手方向に直交する断面形状が略コの字状の金属ブラケット１３５が配置されている。さらに、この金属ブラケット１３５の内側（凹部内）には、それぞれ、インシュレータ１３６が板バネ１３７を間に介して設けられている。このため、板バネ１３７が電熱式発熱体１２０の屈曲部１２１に付勢されることによって、インシュレータ１３６及び金属ブラケット１３５が枠体１３０の凹部１３３に固定されている。
【００３３】
第１接続端子１４０は、金属製のボルトからなり、絶縁ワッシャ１８６を介して枠体１３０の第１貫通孔１３２ｂに挿設されている。第２接続端子１５０も、金属製のボルトからなり、絶縁ワッシャ１８６を介して枠体１３０の第２貫通孔１３２ｃに挿設されている。第３接続端子１６０も、金属製のボルトからなり、絶縁ワッシャ１８６を介して枠体１３０の第３貫通孔１３２ｄに挿設されている。なお、第１，第２，第３貫通孔１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ内には、第１，第２，第３接続端子１４０，１５０，１６０を挿通させる形態で、絶縁スリーブ１８５がそれぞれ嵌入されている。
このような形態で、第１，第２，第３接続端子１４０，１５０，１６０を枠体１３０に設けることにより、枠体１３０と第１，第２，第３接続端子１４０，１５０，１６０とを電気的に絶縁させている。
【００３４】
電熱式発熱体１２０は、鉄−クロム合金からなる帯状の薄板を、蛇行形状に成形した発熱体である。この電熱式発熱体１２０は、円弧状に折り曲げられた複数の屈曲部１２１がインシュレータ１３６内に嵌め込まれることで、電気的な絶縁を図りつつ枠体１３０に保持されている。さらに、電熱式発熱体１２０の両端部には切り欠きが形成されており、この切り欠きには第２，第３接続端子１５０，１６０が挿通されている。このようにして、電熱式発熱体１２０が第２接続端子１５０と第３接続端子１６０とに電気的に接続されている。なお、本実施形態では、電熱式発熱体１２０の過昇温度を８００℃に設定している。
【００３５】
図２は、半導体スイッチ１１０を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。本実施形態では、半導体スイッチ１１０として、ｉｎｆｉｎｅｏｎ ｔｅｃｈｎｏｒｏｇｉｅｓ社製のＰＲＯＦＥＴ（商標名）、ＮＯ．ＢＴＳ５５０Ｐを用いた。この半導体スイッチ１１０は、ＭＯＳＦＥＴを基本構造とし、ＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間を流れる電流Ｉ１に対し、所定比率（本実施形態では、１／２１０００）の電流Ｉ２が出力される構造となっている（図４参照）。
【００３６】
このような半導体スイッチ１１０は、本体部１１７と、この本体部１１７に接続する第１コネクタピン１１１〜第５コネクタピン１１５及びタブ１１６とを有している。本体部１１７は、スイッチ回路、自身を流れる電流を検知できる電流検出回路、及び過昇温保護回路１１８（過昇温保護機能）を有している。過昇温保護回路１１８は、半導体スイッチ１１０のジャンクション温度が遮断温度となったときに、ドレイン−ソース間を流れる電流Ｉ１を遮断する。これによって、半導体スイッチ１１０の過昇温を抑制することができる。なお、半導体スイッチ１１０の遮断温度は、１５０℃に設定されている。第３コネクタピン１１３とタブ１１６とは電気的に接続しており、両者は共に電源入力用端子である。第１，５コネクタピン１１１，１１５は、電力出力用端子である。第２コネクタピン１１２は、通電制御信号（ＯＮ−ＯＦＦ信号）入力用端子である。第４コネクタピン１１４は、電流検知用端子である。
【００３７】
配線基板１７０は、図３に示すように、アルミナセラミックからなる基板本体部１７５と、その主面１７５ｂ上に第１導体層１７１〜第４導体層１７４とを有する。基板本体部１７５には、第１，第２接続端子１４０，１５０を挿通可能な基板取付孔１７５ｃ，１７５ｄが形成されている。そして、第１導体層１７１は、貫通孔１７５ｃの周縁部を含む位置に形成されており、図１に示すように、第１接続端子１４０を枠体１３０に取付けることによって第１接続端子１４０に接続する。一方、第２導体層１７２は、貫通孔１７５ｄの周縁部を含む位置に形成されており、第２接続端子１５０を枠体１３０に取付けることによって第２接続端子１５０に接続する。第３，第４導体層１７３，１７４には、それぞれ、金属ピンからなる第３，第４端子１７３ｂ，１７４ｂが接続されている。この第３，第４端子１７３ｂ，１７４ｂには、それぞれ、ＥＣＵ（エンジンコンピュータユニット）２１０に接続するための導線１８２，１８４が、コネクタ端子１８３を介して接続されている（図１，図４参照）。
【００３８】
半導体スイッチ１１０は、図１に示すように、このような配線基板１７０に搭載され、この配線基板１７０を介して枠体１３０に固着される。具体的には、図３に示すように、半導体スイッチ１１０は、ハンダ接合によって、タブ１１６が第１導体層１７１と電気的に接続される。同様に、第１，５コネクタピン１１１，１１５が第２導体層１７２と、第２コネクタピン１１２が第３導体層１７３と、第４コネクタピン１１４が第４導体層１７４と電気的に接続される。このようにして半導体スイッチ１１０が搭載された配線基板１７０を、基板取付孔１７５ｃ，１７５ｄにそれぞれ第１，第２接続端子１４０，１５０を挿通させ、ナット１８７によって締結することで枠体１３０に固着する。なお、本実施形態では、第３コネクタピン１１３は、いずれも導体層にも接続されていない。また、第２接続端子１５０には、ＥＣＵ２１０に接続するための導線１８１に固着されているワッシャ端子１８１ｂをも挿通させている（図１，図４参照）。
【００３９】
また、本実施形態では、半導体スイッチ１１０及び配線基板１７０等の防水を図るために、シリコン樹脂１９５によって半導体スイッチ１１０及び配線基板１７０等をモールドしている。具体的には、樹脂（ＰＰＳ）製の箱形状で、第１，第２接続端子１４０，１５０を挿通可能な取付孔１９０ｂ，１９０ｃが形成されたケーシング１９０を用意し、取付孔１９０ｂ，１９０ｃにそれぞれ第１，第２接続端子１４０，１５０を挿通させて、配線基板１７０より先に枠体１３０に配置する。そして、半導体スイッチ１１０等を搭載した配線基板１７０を上記のように取付けることで、これらがケーシング１９０内に配置される。その後、このケーシング１９０内を、シリコン樹脂１９５によって充填することで、半導体スイッチ１１０及び配線基板１７０等を樹脂モールドすることができる。
【００４０】
また、上述のように、半導体スイッチ１１０を枠体１３０に固着することで、電熱式発熱体１２０が過昇温、具体的には、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）となった場合に、半導体スイッチ１１０のジャンクション温度が遮断温度（１５０℃）となるようにしている。すなわち、本実施形態では、半導体スイッチ１１０を、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）となった場合に、ジャンクション温度が遮断温度（１５０℃）となる位置に配置している。
【００４１】
このような車両用エアヒータユニット１００は、図示しないエアクリーナと内燃機関のインテークマニホールドとを連結する吸気経路に固設され、吸気の加熱を行う。具体的には、エアヒータ１０１の電熱式発熱体１２０が吸気経路内に位置するように、枠体１３０に設けられた４つの取付孔１３１を利用して、ボルトによって吸気経路に固定される。
【００４２】
ここで、このような車両用エアヒータユニット１００とＥＣＵ２１０とを備えた、本実施形態の車両用エアヒータシステム２００の回路図を図４に示す。
車両用エアヒータシステム２００は、第１接続端子１４０が片側端子を接地した車載バッテリ２２０と電気的に接続されている。これによって、半導体スイッチ１１０のタブ１１６と車載バッテリ２２０とが電気的に接続される。さらに、半導体スイッチ１１０の第１，５コネクタピン１１１，１１５が第２接続端子１５０に接続され、電熱式発熱体１２０を介して第３接続端子１６０が接地されている。このようにすることで、車載バッテリ２２０から半導体スイッチ１１０を介して電熱式発熱体１２０に電力が供給されるので、吸気経路内を流れる気体（吸入空気）を加熱することができる。なお、図４に示すように、半導体スイッチ１１０は、車載バッテリ２２０に接続され、電熱式発熱体１２０に直列に接続されている。
【００４３】
さらに、半導体スイッチ１１０の第２コネクタピン１１２は、導線１８２を介してＥＣＵ２１０に接続されている。このようにすることで、ＥＣＵ２１０によって半導体スイッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦ切り替えを制御することができる。
また、第４コネクタピン１１４は、導線１８４を介してＥＣＵ２１０に接続されている。この半導体スイッチ１１０では、電熱式発熱体１２０に流れる電流Ｉ１に対し、所定比率（本実施形態では、１／２１０００）の電流Ｉ２が、第４コネクタピン１１４から出力されるように構成されている。一方、エアヒータ１０１の第２接続端子１５０が、導線１８１を介してＥＣＵ２１０に接続されている。このため、ＥＣＵ２１０において電熱式発熱体１２０にかかる電圧Ｖを検知することができ、この電圧Ｖと電流Ｉ２とを用いて電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１を算出できる。
【００４４】
ここで、車両用エアヒータシステム２００では、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が所定の抵抗値となるようにＰＷＭ制御を行うようにしている。電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１とその温度とは所定の対応関係を有しているので、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が所定の抵抗値となるようにＰＷＭ制御を行うことで、電熱式発熱体１２０の温度を所定の温度に制御することができる。具体的には、バッテリ２２０の電圧Ｖに応じて、半導体スイッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦのＤｕｔｙ比を調整することで、電熱式発熱体１２０への供給電力を調整して、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が所定の抵抗値となるように制御することができる。従って、車両用エアヒータシステム２００では、吸気量の多少に拘わらず、電熱式発熱体１２０の温度を所定の温度に制御することができる。
また、半導体スイッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦのＤｕｔｙ比を調整して、電熱式発熱体１２０の温度を多段階に調整することで、吸気温度を内燃機関の運転状況に適した温度にすることができる。このため、様々な内燃機関の運転状況に応じたヒートモードを実現することもできる。
【００４５】
このような構造及び回路を有する車両用エアヒータシステム２００では、前述したように、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）となった場合に、半導体スイッチ１１０のジャンクション温度が遮断温度（１５０℃）となる位置に、半導体スイッチ１１０を配置している。このため、半導体スイッチ１１０が自身の発熱により遮断温度（１５０℃）に至った場合のほか、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）となった場合にも、半導体スイッチ１１０の温度が遮断温度（１５０℃）となるため、半導体スイッチ１１０がＯＦＦとなる。これにより、電熱式発熱体１２０への通電を遮断できるので、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）を超えるのを抑制できる。このため、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）を超えて異常に高くなることで、電熱式発熱体１２０や枠体１３０などが劣化・溶断等してしまうのを防止することができる。
【００４６】
ここで、車両用エアヒータシステム２００による吸気加熱について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、エンジンのキースイッチがＯＮとなり、ＥＣＵ２１０に電圧が印加されてＥＣＵ２１０が起動すると、ステップＳ１において、ＥＣＵ２１０のプログラムを初期値に設定する。具体的には、プリヒート中フラグをセットし、プリヒートカウンタＴ１＝０、アフターヒートカウンタＴ２＝０に設定する。次いで、ステップＳ２に進み、プリヒート中フラグがセットされているかどうかを確認する。
【００４７】
プリヒート中フラグがセットされている場合には、ステップＳ３に進み、プリヒート通電を開始する。なお、本実施形態では、Ｄｕｔｙ比１００％でプリヒート通電が行われる。具体的には、導線１８２を介して半導体スイッチ１１０をＯＮにし続ける。次いで、ステップＳ４に進み、プリヒート継続時間に対応するプリヒートカウンタＴ１を積算する。具体的には、後述するように、ステップＳ７において、所定のサイクルタイムが経過する毎にステップＳ２に戻るようにしているため、ステップＳ４を通過する毎にプリヒートカウンタＴ１を、１ずつインクリメントする。次いで、ステップＳ５に進み、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート終了時間に対応するプリヒート設定回数Ｔｐに達したかどうかを判定する。なお、本実施形態では、１回のサイクルタイムを０．０５秒に設定し、プリヒート設定回数Ｔｐを２００回、従ってプリヒート終了時間を１０秒に設定している。
【００４８】
ここで、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート設定回数Ｔｐに達していない場合（ＮＯ）には、ステップＳ７に進み、サイクルタイムを経過したかどうかを判定し、サイクルタイムを経過するまでこの判定を繰り返す。サイクルタイムを経過すると、再びステップＳ２に戻り、上述した動作を繰り返してプリヒートを継続する。そして、ステップＳ５において、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート設定回数Ｔｐに達した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ６に進み、プリヒート中フラグを解除する。次いで、ステップＳ７に進み、サイクルタイムの経過を待ってステップＳ２に戻る。
【００４９】
すると、ステップＳ２では、プリヒート中フラグがセットされていない（ＮＯ）と判断されるので、プリヒート期間を終了し、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、導線１８１を通じて、車載バッテリ２２０の電圧（電熱式発熱体１２０の印加電圧）Ｖを検知する。さらに、ステップＳ９では、導線１８４を通じて電流Ｉ２を検知する。これにより、電熱式発熱体１２０を流れる電流Ｉ１の大きさが判る。次いで、ステップＳＡにおいて、ステップＳ８，Ｓ９で得られた電圧Ｖと電流Ｉ１との値から、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１を算出する。
【００５０】
次いで、ステップＳＢに進み、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が、下限基準抵抗値ＴＨ１（本実施形態では、電熱式発熱体１２０の初期抵抗値Ｒｃ×８０％の値）と上限基準抵抗値ＴＨ２（本実施形態では、電熱式発熱体１２０の初期抵抗値Ｒｃ×１２０％の値）との間の値であるか否かを判定する。抵抗値Ｒ１が、下限基準抵抗値ＴＨ１より小さい場合、あるいは上限基準抵抗値ＴＨ２より大きい場合には、ステップＳＣに進み、エラー出力をする。このとき、ＥＣＵ２１０に接続された警告装置２３０（図４参照）によって、運転者にエアヒータシステム２００の異常を警告する（例えば、運転席の警告ランプを点灯させる）ことができる。その後、ステップＳＨに進み、アフターヒートを終了する。
【００５１】
抵抗値Ｒ１が、下限基準抵抗値ＴＨ１と上限基準抵抗値ＴＨ２との間にある場合には、ステップＳＤに進み、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が所定の抵抗値Ｒｂとなるように、アフターヒートにおけるＤｕｔｙ比を算出する。具体的には、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が、アフターヒートにおける所定の電熱式発熱体１２０の温度に対応する抵抗値Ｒｂとなるように、バッテリ２２０の電圧Ｖに応じた半導体スイッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦのＤｕｔｙ比を算出する。このようにして算出されたＤｕｔｙ比を用いて電熱式発熱体１２０への供給電力の制御を行うことで、電熱式発熱体１２０の温度を所定の温度にすることができる。
【００５２】
次いで、ステップＳＥに進み、算出されたＤｕｔｙ比を用いてアフターヒートの通電を行う。具体的には、Ｄｕｔｙ比で決まる時間割合で、半導体スイッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦを繰り返す。次いで、ステップＳＦに進み、アフターヒートカウンタＴ２を積算する。具体的には、プリヒートカウンタＴ１と同様に、ステップＳＥを通過する毎に、アフターヒートカウンタＴ２をインクリメントする。次いで、ステップＳＧに進み、アフターヒートカウンタＴ２がアフターヒート終了時間に対応するアフターヒート設定回数Ｔａに達したかどうかを判定する。なお、本実施形態では、アフターヒート設定回数Ｔａを１２０００回に、従って、アフターヒート終了時間を６００秒に設定している。
【００５３】
ここで、アフターヒートカウンタＴ２がアフターヒート設定回数Ｔａに達していない場合（ＮＯ）には、ステップＳ７に進み、サイクルタイムの経過を待って、再びステップＳ２に戻る。かくして、上述した動作を繰り返してアフターヒートを継続する。そして、ステップＳＧにおいて、アフターヒートカウンタＴ２がアフターヒート設定回数Ｔａに達した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳＨに進み、アフターヒートを終了する。本実施形態では、このようにして、プリヒート及びアフターヒート（ＰＷＭ制御による電熱式発熱体１２０の抵抗値制御）が行われる。
【００５４】
ところで、近年、環境保護のため、内燃機関から漏れた未燃ガスを吸気側に戻して燃焼させ、未燃ガスを車外に排出させないようにする技術が提案されている。また、内燃機関の熱効率を高めるため、高温となっている排気の一部を吸気側に戻す技術（ＥＧＲ）も提案されている。ところが、このように、未燃ガスや排気を吸気側に戻すようにすると、未燃ガスや排気に含まれている汚損物質がエアヒータ１０１の電熱式発熱体１２０に付着して、電熱式発熱体１２０の抵抗値が低下し、さらには電熱式発熱体１２０が短絡してしまう虞がある。また、この場合には、半導体スイッチ１１０に対して過度の電力負荷がかかったり、電熱式発熱体１２０と半導体スイッチ１１０とを結ぶ回路配線が溶断等してしまう危険性もある。
【００５５】
これに対し、車両用エアヒータシステム２００では、ステップＳＢにおいて、電熱式発熱体１２０の抵抗値Ｒ１が、下限基準抵抗値ＴＨ１と上限基準抵抗値ＴＨ２との間の値であるか否かを判定し、抵抗値Ｒ１が、下限基準抵抗値ＴＨ１より小さい場合、あるいは上限基準抵抗値ＴＨ２より大きい場合には、ステップＳＣにおいて、エラー出力をするようにしている。このため、ＥＣＵ２１０に接続された警告装置２３０（図４参照）によって、運転者にエアヒータシステム２００の異常（電熱式発熱体１２０の短絡等）を警告する（例えば、運転席の警告ランプを点灯させる）ことができる。
【００５６】
なお、車両用エアヒータシステム２００では、半導体スイッチ１１０が自身の発熱により遮断温度（１５０℃）に至った場合のほか、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）となった場合にも、半導体スイッチ１１０の温度が遮断温度（１５０℃）となるため、半導体スイッチ１１０が自動的にＯＦＦとなる。このため、プリヒート中あるいはアフターヒート中に、半導体スイッチ１１０のジャンクション温度が遮断温度（１５０℃）あるいは電熱式発熱体１２０が過昇温度（８００℃）に達した場合には、プリヒートあるいはアフターヒートが中断（中止）される。
【００５７】
（変形形態）
次に、実施形態にかかる車両用エアヒータユニット１００及び車両用エアヒータシステム２００の変形形態について、図面を参照しつつ説明する。本変形形態の車両用エアヒータユニット３００は、実施形態の車両用エアヒータユニット１００と比較して、半導体スイッチが異なり、その他についてはほぼ同様である。また、本変形形態の車両用エアヒータシステム４００は、実施形態の車両用エアヒータシステム２００に対し、半導体スイッチ及び電熱式発熱体の過昇温処理を追加すると共に、アフターヒートにおけるＤｕｔｙ比の算出手法を変更している。従って、実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様な部分については、説明を省略または簡略化する。
【００５８】
図６は、車両用エアヒータユニット３００及びＥＣＵ２１０を有する本変形形態の車両用エアヒータシステム４００の回路図である。図６に示すように、本変形形態では、実施形態と比較して、半導体スイッチ１１０に代えて半導体スイッチ３１０を用いている。本変形形態では、半導体スイッチ３１０として、株式会社東芝セミコンダクタ社製のＩＧＢＴ，ＮＯ．ＭＧ２００Ｑ２ＹＳ６０Ａを用いた。この半導体スイッチ３１０は、ＩＧＢＴを基本構造とし、第１スイッチ端子３１１〜第４スイッチ端子３１４を有している。第１スイッチ端子３１１は電力出力用端子、第２スイッチ端子３１２は通電制御信号（ＯＮ−ＯＦＦ信号）入力用端子、第３スイッチ端子３１３は電源入力用端子、第４スイッチ端子３１４は過昇温信号出力用端子である。
【００５９】
車両用エアヒータシステム４００は、第１接続端子１４０が片側端子を接地した車載バッテリ２２０と電気的に接続されている。これによって、半導体スイッチ３１０の第３スイッチ端子３１３と車載バッテリ２２０とが電気的に接続される。さらに、半導体スイッチ３１０の第１スイッチ端子３１１が第２接続端子１５０に接続され、電熱式発熱体１２０を介して第３接続端子１６０が接地されている。このようにすることで、車載バッテリ２２０から半導体スイッチ３１０を介して電熱式発熱体１２０に電力が供給されるので、吸気経路内を流れる気体（吸入空気）を加熱することができる。なお、図６に示すように、半導体スイッチ３１０は、車載バッテリ２２０に接続され、電熱式発熱体１２０に直列に接続されている。
【００６０】
さらに、半導体スイッチ３１０の第２スイッチ端子３１２は、導線１８２を介してＥＣＵ２１０に接続されている。このようにすることで、ＥＣＵ２１０によって半導体スイッチ３１０のＯＮ−ＯＦＦ切り替えを制御することができる。また、エアヒータユニット３００の第２接続端子１５０が、導線１８１を介してＥＣＵ２１０に接続されている。このため、ＥＣＵ２１０において電熱式発熱体１２０にかかる電圧Ｖを検知することができる。
【００６１】
さらに、第４スイッチ端子３１４は、導線１８４を介してＥＣＵ２１０に接続されている。このようにすることで、半導体スイッチ３１０のジャンクション温度が警告温度になった場合に、第４スイッチ端子３１４から出力された過昇温警告信号をＥＣＵ２１０に送信することができる。なお、半導体スイッチ３１０の警告温度は、１２５℃に設定されている。
【００６２】
このような構造及び回路を有する車両用エアヒータシステム４００では、実施形態と同様に、電熱式発熱体１２０が過昇温、具体的には、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）となった場合に、半導体スイッチ３１０のジャンクション温度が警告温度（１２５℃）となるように、半導体スイッチ３１０を配置している。このため、半導体スイッチ３１０が自身の発熱により警告温度（１２５℃）に至った場合のほか、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）となった場合にも、半導体スイッチ３１０のジャンクション温度が警告温度（１２５℃）となるため、過昇温警告信号が出力される。
【００６３】
ここで、車両用エアヒータシステム４００による吸気加熱について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。なお、実施形態の車両用エアヒータシステム２００と同様な部分については、説明を省略または簡略化する。
まず、エンジンのキースイッチがＯＮとなり、ＥＣＵ２１０に電圧が印加されてＥＣＵ２１０が起動すると、実施形態と同様に、ステップＳ１において、ＥＣＵ２１０のプログラムを初期値に設定する。次いで、ステップＵ２に進み、半導体スイッチ３１０から過昇温警告信号が出力されているか否かを確認する。過昇温警告信号が出力されていない場合（ＮＯ）は、ステップＳ２に進み、プリヒート中フラグがセットされているかどうかを確認する。
【００６４】
プリヒート中フラグがセットされている場合には、ステップＳ３に進み、プリヒート通電を開始する。なお、本変形形態においても、実施形態と同様に、Ｄｕｔｙ比１００％でプリヒート通電が行われる。次いで、ステップＳ４，Ｓ５に進み、実施形態と同様にして、プリヒートカウンタＴ１を積算し、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート設定回数Ｔｐに達したかどうかを判定する。なお、本変形形態においても、実施形態と同様に、１回のサイクルタイムを０．０５秒に設定し、プリヒート設定回数Ｔｐを２００回、従ってプリヒート終了時間を１０秒に設定している。
【００６５】
ここで、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート設定回数Ｔｐに達していない場合（ＮＯ）には、ステップＳ７に進み、サイクルタイム経過を待って再びステップＵ２に戻り、上述した動作を繰り返してプリヒートを継続する。ところが、ステップＵ２において、過昇温警告信号を検知した場合（ＹＥＳ）は、ステップＵＨに進み、プリヒートを終了する。これにより、半導体スイッチ３１０が警告温度（１２５℃）あるいは電熱式発熱体１２０が過昇温度（８００℃）を長期間にわたって超えるのを抑制できる。従って、半導体スイッチ３１０が、警告温度（１２５℃）を長期間にわたって超えて過昇温となることによる誤作動・故障を防止することができる。あるいは、電熱式発熱体１２０の温度が過昇温度（８００℃）を長期間にわたって超えて異常に高くなることで、電熱式発熱体１２０や枠体１３０などが劣化・溶断等してしまうのを防止することができる。
【００６６】
一方、プリヒートが継続され、ステップＳ５において、プリヒートカウンタＴ１がプリヒート設定回数Ｔｐに達した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ６に進み、プリヒート中フラグを解除し、ステップＳ７でサイクルタイムの経過を待ってステップＵ２に戻る。そして、ステップＵ２において、過昇温警告信号が検知されない場合（ＮＯ）は、ステップＳ２に進む。すると、ステップＳ２では、プリヒート中フラグがセットされていない（ＮＯ）と判断されるので、プリヒート期間を終了し、ステップＳ８に進み、実施形態と同様にして、車載バッテリ２２０の電圧（電熱式発熱体１２０の印加電圧）Ｖを検知する。
【００６７】
次いで、ステップＵＤに進み、電熱式発熱体１２０の温度がアフターヒートにおける所定の温度となるように、アフターヒートにおけるＤｕｔｙ比（Ｄとする）を算出する。具体的には、バッテリ２２０の初期電圧をＶｂ、この初期電圧Ｖｂに基づいて予め設定されたＤｕｔｙ比をＤｂとしたとき、例えば、Ｄ＝Ｄｂ（Ｖ／Ｖｂ）2として算出できる。これにより、バッテリ２２０の電圧Ｖに応じた半導体スイッチ３１０のＯＮ−ＯＦＦのＤｕｔｙ比Ｄを算出することができる。そして、このＤｕｔｙ比Ｄを用いて電熱式発熱体１２０への供給電力の制御を行うことで、電熱式発熱体１２０の温度を所定の温度にすることができる。
【００６８】
次いで、ステップＳＥに進み、算出されたＤｕｔｙ比Ｄを用いてアフターヒートの通電を行う。具体的には、Ｄｕｔｙ比Ｄで決まる時間割合で、半導体スイッチ３１０のＯＮ−ＯＦＦを繰り返す。次いで、ステップＳＦに進み、アフターヒートカウンタＴ２を積算する。具体的には、プリヒートカウンタＴ１と同様に、ステップＳＥを通過する毎に、アフターヒートカウンタＴ２をインクリメントする。次いで、ステップＳＧに進み、アフターヒートカウンタＴ２がアフターヒート終了時間に対応するアフターヒート設定回数Ｔａに達したかどうかを判定する。なお、本変形形態でも、実施形態と同様に、アフターヒート設定回数Ｔａを１２０００回に、従って、アフターヒート終了時間を６００秒に設定している。
【００６９】
ここで、アフターヒートカウンタＴ２がアフターヒート設定回数Ｔａに達していない場合（ＮＯ）には、ステップＳ７に進み、サイクルタイムの経過を待って、再びステップＵ２に戻る。かくして、上述した動作を繰り返してアフターヒートを継続する。ところが、ステップＵ２において、過昇温警告信号を検知した場合（ＹＥＳ）は、プリヒートのときと同様に、ステップＵＨに進み、アフターヒートを終了する。これにより、半導体スイッチ３１０が警告温度（１２５℃）あるいは電熱式発熱体１２０が過昇温度（８００℃）を超えるのを抑制できる。一方、アフターヒートが継続され、ステップＳＧにおいて、アフターヒートカウンタＴ２がアフターヒート設定回数Ｔａに達した場合（ＹＥＳ）には、ステップＵＨに進み、アフターヒートを終了する。本変形形態では、このようにして、プリヒート及びアフターヒートが行われる。
【００７０】
以上において、本発明を実施形態及び変形形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等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、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態等では、配線基板を介して半導体スイッチ１１０，３１０を枠体１３０に固着したが、半導体スイッチを枠体１３０に直接固着するようにしても良い。
【００７１】
また、実施形態等では、アルミナセラミックからなる配線基板１７０を用いたが、配線基板の材質はアルミナセラミックに限定されるものではない。例えば、表面に絶縁層を有する金属製の配線基板を用いるようにしても良い。
また、実施形態等では、エアヒータ１０１の枠体１３０の全体を金属（アルミニウム合金）で構成した。しかし、エアヒータの枠体について、一部分を金属部とし、その他の部分を樹脂などの他の材質で構成するようにしても良い。
【００７２】
また、変形形態では、ステップＵ２において過昇温警告信号を検知した場合（ＹＥＳ）は、プリヒートあるいはアフターヒートを終了するようにした。しかし、終了することなく、プリヒートあるいはアフターヒートを中断し、過昇温警告信号が出力されなくなるのを待って、プリヒートあるいはアフターヒートを再開するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態にかかる車両用エアヒータユニット１００を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図２】 実施形態にかかる車両用エアヒータユニット１００の半導体スイッチ１１０を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図３】 実施形態にかかる車両用エアヒータユニット１００の半導体スイッチ１１０の電気的接続を説明する説明図である。
【図４】 実施形態にかかる車両用エアヒータシステム２００の回路図である。
【図５】 実施形態にかかる吸気加熱の流れを示すフローチャートである。
【図６】 変形形態にかかる車両用エアヒータシステム４００の回路図である。
【図７】 変形形態にかかる吸気加熱の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００，３００ 車両用エアヒータユニット
１０１ エアヒータ
１１０，３１０ 半導体スイッチ
１１４ 第４コネクタピン（電流検知用端子）
１２０ 電熱式発熱体
１３０ 枠体（金属部）
２００，４００ 車両用エアヒータシステム
Claims (6)
- 電熱式発熱体及びこの電熱式発熱体を保持する枠体を有するエアヒータと、
上記電熱式発熱体に直列に接続され、上記電熱式発熱体への通電制御が可能な半導体スイッチと、を備える
車両用エアヒータユニットであって、
上記半導体スイッチは、
自身の温度が遮断温度になると自身を流れる電流を遮断する過昇温保護機能を有し、
上記枠体のうち、上記電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が上記遮断温度となる位置に固着されてなる
車両用エアヒータユニット。 - 電熱式発熱体及びこの電熱式発熱体を保持する枠体を有するエアヒータと、
上記電熱式発熱体に直列に接続され、上記電熱式発熱体への通電制御が可能な半導体スイッチと、を備える
車両用エアヒータユニットであって、
上記半導体スイッチは、
自身の温度が警告温度になった場合に過昇温警告信号を出力する過昇温信号出力用端子を有し、
上記枠体のうち、上記電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が上記警告温度となる位置に固着されてなる
車両用エアヒータユニット。 - 請求項１または請求項２に記載の車両用エアヒータユニットであって、
前記エアヒータの前記枠体は金属部を有し、
前記半導体スイッチは、上記枠体の上記金属部に直接または電気絶縁体を介して固着されてなる
車両用エアヒータユニット。 - 電熱式発熱体及びこの電熱式発熱体を保持する枠体を有するエアヒータと、
上記電熱式発熱体に直列に接続され、上記電熱式発熱体への通電を制御する半導体スイッチと、を備える
車両用エアヒータシステムであって、
上記半導体スイッチは、
自身の温度が遮断温度になると自身を流れる電流を遮断する過昇温保護機能を有し、
上記枠体のうち、上記電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が上記遮断温度となる位置に固着されてなる
車両用エアヒータシステム。 - 電熱式発熱体及びこの電熱式発熱体を保持する枠体を有するエアヒータと、
上記電熱式発熱体に直列に接続され、上記電熱式発熱体への通電を制御する半導体スイッチと、を備える
車両用エアヒータシステムであって、
上記半導体スイッチは、
自身の温度が警告温度になった場合に過昇温警告信号を出力する過昇温信号出力用端子を有し、
上記枠体のうち、上記電熱式発熱体の温度が過昇温度となった場合に自身の温度が上記警告温度となる位置に固着され、
上記車両用エアヒータシステムは、上記半導体スイッチの上記過昇温信号出力用端子からの上記過昇温警告信号に基づいて、上記半導体スイッチを流れる電流を遮断する過昇温保護手段、を備える
車両用エアヒータシステム。 - 請求項４または請求項５に記載の車両用エアヒータシステムであって、
前記エアヒータの前記枠体は金属部を有し、
前記半導体スイッチは、上記枠体の上記金属部に直接または電気絶縁体を介して固着されてなる
車両用エアヒータシステム。
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