JP5795822B2

JP5795822B2 - Hot water heating device

Info

Publication number: JP5795822B2
Application number: JP2014247708A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　武; 武佐藤; 小笠原　武; 武小笠原
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: JP2015045498A

Description

本発明は、電気ヒータを用いて温水を加熱する温水加熱装置に関する。 The present invention relates to a warm water heating apparatus that heats warm water using an electric heater.

特許文献１には、温度検出手段によって検出された温度が所定温度以上のときに負荷へ供給される電流を遮断するスイッチ回路が開示されている。このスイッチ回路では、温度検出手段からの信号に基づいて制御手段がスイッチを開放することによって、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄ−ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）への制御信号の入力を遮断し、負荷へ供給される電流を遮断している。 Patent Document 1 discloses a switch circuit that cuts off a current supplied to a load when a temperature detected by a temperature detection unit is equal to or higher than a predetermined temperature. In this switch circuit, the control means opens the switch based on a signal from the temperature detection means, whereby a control signal is input to a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor: metal oxide semiconductor field effect transistor). And the current supplied to the load is cut off.

特開平１０−１４５２０５号公報JP-A-10-145205

本発明は、特に、車両に搭載され、温水を加熱する電気ヒータにおいて、異常時の確実な電流遮断を図る。 The present invention, in particular, in an electric heater that is mounted on a vehicle and heats hot water, ensures reliable current interruption when an abnormality occurs.

本発明のある態様によれば、ハイブリッド車両又は電動車両に搭載され、冷媒としての温水を加熱する温水加熱装置は、当該冷媒が供給される供給通路と当該冷媒が排出される排出通路とを有する温水タンクと、前記温水タンクに収容された電気ヒータと、前記電気ヒータに電源からの電流を供給する供給ラインと、前記電気ヒータの熱を検知する熱検知器を有し、前記電気ヒータの温度が設定温度に達したときに前記供給ラインを遮断状態として通電状態への復帰が不可になる遮断手段と、を備え、前記熱検知器は、前記温水タンク内にて前記排出通路よりも前記供給通路に近い位置で前記電気ヒータと接触する。 According to an aspect of the present invention, a hot water heating apparatus that is mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle and that heats hot water as a refrigerant includes a supply passage through which the refrigerant is supplied and a discharge passage through which the refrigerant is discharged. A hot water tank, an electric heater accommodated in the hot water tank, a supply line for supplying current from the power source to the electric heater, and a heat detector for detecting heat of the electric heater, and the temperature of the electric heater but and a blocking means to be impossible the return of the supply line to the to energized state and a cutoff state when it has reached the set temperature, the heat detector, than the exhaust passage at the hot water tank It contacts the electric heater at a position close to the supply passage.

温水を加熱する電気ヒータでは、温水タンクの供給通路の近傍で、比較的温度が低くなりやすい。そこで本発明では、この箇所の温度が上昇した場合には、電気ヒータへの通電を遮断させる。 In an electric heater that heats hot water, the temperature tends to be relatively low in the vicinity of the supply passage of the hot water tank. Therefore, in the present invention, when the temperature at this point rises, the power supply to the electric heater is cut off.

図１は、本発明の実施の形態に係る温水加熱装置が適用される車両用空調装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle air conditioner to which a hot water heating apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. 図２は、本発明の第一の実施の形態に係る温水加熱装置の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the hot water heating apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図３は、第一バイメタルスイッチの通電状態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an energized state of the first bimetal switch. 図４は、車両用空調装置の温水タンクの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the hot water tank of the vehicle air conditioner. 図５は、電気ヒータの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of the electric heater. 図６は、電気ヒータに対する第一バイメタルスイッチと第二バイメタルスイッチとの配置を説明する平面図である。FIG. 6 is a plan view for explaining the arrangement of the first bimetal switch and the second bimetal switch with respect to the electric heater. 図７は、本発明の第二の実施の形態に係る温水加熱装置の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a hot water heating apparatus according to the second embodiment of the present invention. 図８は、本発明の参考例に係る温水加熱装置の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of a hot water heating apparatus according to a reference example of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（第一の実施の形態）
以下、図１から図６を参照して、本発明の第一の実施の形態に係る温水加熱装置１００について説明する。 (First embodiment)
Hereinafter, with reference to FIGS. 1-6, the hot water heating apparatus 100 which concerns on 1st embodiment of this invention is demonstrated.

まず、図１を参照して、温水加熱装置１００が適用される車両用空調装置１について説明する。 First, a vehicle air conditioner 1 to which a hot water heating device 100 is applied will be described with reference to FIG.

車両用空調装置１は、ハイブリッド車両（ＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ：ＨＥＶ）や電動車両（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ：ＥＶ）に搭載される空調装置である。車両用空調装置１は、空気導入口２ａを有する風路２と、空気導入口２ａから空気を導入して風路２に流すブロワユニット３と、風路２を流れる空気を冷却するとともに除湿するクーラユニット４と、風路２を流れる空気を温めるヒータユニット５とを備える。 The vehicle air conditioner 1 is an air conditioner that is mounted on a hybrid vehicle (HEV) or an electric vehicle (EV). The vehicle air conditioner 1 cools and dehumidifies an air passage 2 having an air introduction port 2a, a blower unit 3 that introduces air from the air introduction port 2a and flows the air through the air passage 2, and air flowing through the air passage 2. A cooler unit 4 and a heater unit 5 that warms the air flowing through the air passage 2 are provided.

風路２には、空気導入口２ａから吸い込まれた空気が流れる。風路２には、車室外の外気と車室内の内気とが吸い込まれる。風路２を通過した空気は、車室内に導かれる。 In the air path 2, the air sucked from the air inlet 2a flows. The air passage 2 sucks outside air outside the passenger compartment and inside air inside the passenger compartment. The air that has passed through the air passage 2 is guided into the passenger compartment.

ブロワユニット３は、軸中心の回転によって風路２に空気を流す送風装置としてのブロワ３ａを有する。ブロワユニット３は、車室外の外気を取り入れる外気取入口と車室内の内気を取り入れる内気取入口との開閉用のインテークドア（図示省略）を有する。ブロワユニット３は、外気取入口と内気取入口の開閉又は開度を調整し、車室外の外気と車室内の内気との吸込量を調整可能である。 The blower unit 3 includes a blower 3a as a blower that causes air to flow through the air passage 2 by rotation around the shaft center. The blower unit 3 has intake doors (not shown) for opening and closing an outside air inlet for taking in outside air outside the vehicle compartment and an inside air inlet for taking in air inside the vehicle interior. The blower unit 3 can adjust the opening / closing or opening degree of the outside air inlet and the inside air inlet, and can adjust the intake amount of the outside air outside the passenger compartment and the inside air inside the passenger compartment.

クーラユニット４は、冷房用冷媒が循環する冷媒循環回路４ａと、電動モータ（図示省略）によって駆動されて冷媒を圧縮する電動コンプレッサ４ｂと、電動コンプレッサ４ｂによって圧縮された冷媒の熱を外部に放出して冷媒を凝縮させるコンデンサ４ｃと、凝縮した冷媒を膨張させて温度を下げる減圧弁４ｄと、膨張して温度が下がった冷媒によって風路２を流れる空気を冷却するエバポレータ４ｅとを有する。 The cooler unit 4 discharges the heat of the refrigerant compressed by the electric compressor 4b, a refrigerant circulation circuit 4a through which the cooling refrigerant circulates, an electric compressor 4b that is driven by an electric motor (not shown) and compresses the refrigerant. The condenser 4c that condenses the refrigerant, the pressure reducing valve 4d that expands the condensed refrigerant to lower the temperature, and the evaporator 4e that cools the air flowing through the air passage 2 by the refrigerant that has expanded and lowered the temperature.

ヒータユニット５は、冷媒が循環する冷媒循環回路５ａと、電動モータ（図示省略）によって駆動されて冷媒を循環させる電動ポンプ５ｂと、循環する冷媒から空気を除去する空気抜きタンク５ｃと、循環する冷媒を温める電気ヒータ５ｄと、電気ヒータ５ｄによって温められた冷媒が流通する温水タンク６と、電気ヒータ５ｄで温められた冷媒によって風路２を流れる空気を温めるヒータコア５ｅと、風路２を流れる空気のうちヒータコア５ｅに導かれる空気とヒータコア５ｅをバイパスする空気との流量を調整するミックスドア５ｆとを有する。 The heater unit 5 includes a refrigerant circulation circuit 5a that circulates refrigerant, an electric pump 5b that is driven by an electric motor (not shown) to circulate the refrigerant, an air vent tank 5c that removes air from the circulated refrigerant, and a refrigerant that circulates. An electric heater 5d that warms the air, a hot water tank 6 through which the refrigerant warmed by the electric heater 5d flows, a heater core 5e that warms the air flowing through the air passage 2 using the refrigerant heated by the electric heater 5d, and the air that flows through the air passage 2 And a mix door 5f for adjusting the flow rate of the air guided to the heater core 5e and the air bypassing the heater core 5e.

車両用空調装置１では、空気導入口２ａから風路２に導入された空気は、まず、ブロワ３ａによってクーラユニット４に導かれる。クーラユニット４では、風路２を流れる空気が、エバポレータ４ｅとの熱交換によって冷却されるとともに除湿される。 In the vehicle air conditioner 1, the air introduced into the air passage 2 from the air inlet 2a is first guided to the cooler unit 4 by the blower 3a. In the cooler unit 4, the air flowing through the air path 2 is cooled and dehumidified by heat exchange with the evaporator 4e.

エバポレータ４ｅを通過した空気は、ミックスドア５ｆによって、ヒータコア５ｅに導かれる空気とヒータコア５ｅをバイパスする空気とに分けられる。ヒータコア５ｅに導かれた空気は、ヒータコア５ｅとの熱交換によって温められる。そして、ヒータコア５ｅによって温められた空気とヒータコア５ｅをバイパスした空気とが再び合流して、車室内に導かれる。このように、車両用空調装置１は、空気導入口２ａから風路２に導入された空気の温度と湿度とを調整して車室内に導く。 The air that has passed through the evaporator 4e is divided into air guided to the heater core 5e and air that bypasses the heater core 5e by the mix door 5f. The air guided to the heater core 5e is warmed by heat exchange with the heater core 5e. Then, the air heated by the heater core 5e and the air bypassing the heater core 5e merge again and are guided into the vehicle interior. Thus, the vehicle air conditioner 1 adjusts the temperature and humidity of the air introduced into the air passage 2 from the air inlet 2a and guides it into the vehicle interior.

次に、図２及び図３を参照して、温水加熱装置１００，及び温水加熱装置１００が適用される電気回路１０について説明する。 Next, with reference to FIG.2 and FIG.3, the electric circuit 10 to which the warm water heating apparatus 100 and the warm water heating apparatus 100 are applied is demonstrated.

図２に示すように、電気回路１０は、電源としての直流電源１１と、直流電源１１から供給される電流によって作動する負荷としての電気ヒータ５ｄとを備える。また、電気回路１０は、温水タンク６内の冷媒の温度を検出する水温センサ２３と、水温センサ２３が検出した冷媒の温度に基づいて電気ヒータ５ｄへの電流の供給を制御するコントローラ２５とを備える。 As shown in FIG. 2, the electric circuit 10 includes a DC power source 11 as a power source and an electric heater 5 d as a load that is operated by a current supplied from the DC power source 11. The electric circuit 10 includes a water temperature sensor 23 that detects the temperature of the refrigerant in the hot water tank 6 and a controller 25 that controls the supply of current to the electric heater 5d based on the temperature of the refrigerant detected by the water temperature sensor 23. Prepare.

直流電源１１は、ハイブリッド車両や電動車両などに搭載される強電バッテリである。直流電源１１の出力電圧は、３０Ｖ以上の強電であり、ここでは３５０Ｖである。直流電源１１からの電流は、供給ライン１２を通じて電気ヒータ５ｄに供給される。直流電源１１に代えて、交流電源を電源として用いてもよい。 The DC power source 11 is a high-power battery mounted on a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like. The output voltage of the DC power supply 11 is a strong electric power of 30 V or more, and is 350 V here. The current from the DC power supply 11 is supplied to the electric heater 5d through the supply line 12. Instead of the DC power source 11, an AC power source may be used as the power source.

直流電源１１は、電気ヒータ５ｄとは異なる他の負荷としての電動コンプレッサ４ｂにも電流を供給する。この場合、電動コンプレッサ４ｂへの電流は、供給ライン１２における後述する電力ヒューズ３１の下流から分岐して供給される。 The DC power supply 11 also supplies current to the electric compressor 4b as another load different from the electric heater 5d. In this case, the electric current to the electric compressor 4b is branched and supplied from the downstream of a power fuse 31 described later in the supply line 12.

電気ヒータ５ｄは、通電することによって発熱するシーズヒータ又はＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータである。電気ヒータ５ｄは、コスト的には、シーズヒータであることが望ましい。電気ヒータ５ｄは、温水タンク６内に収装され、車両の暖房装置に用いられる冷媒を加熱する。 The electric heater 5d is a sheathed heater or PTC (Positive Temperature Coefficient) heater that generates heat when energized. The electric heater 5d is preferably a sheathed heater in terms of cost. The electric heater 5d is housed in the hot water tank 6 and heats the refrigerant used in the vehicle heating device.

水温センサ２３は、温水タンク６内に収容される。水温センサ２３は、検出した冷媒の温度に応じた電気信号をコントローラ２５に送信する。 The water temperature sensor 23 is accommodated in the hot water tank 6. The water temperature sensor 23 transmits an electrical signal corresponding to the detected refrigerant temperature to the controller 25.

コントローラ２５は、冷媒の温度が適正な温度範囲よりも低い場合には、後述するＩＧＢＴ２０に制御電流を通電させて電気ヒータ５ｄに電流を供給するようにドライバ２０ａに指令を行う。一方、コントローラ２５は、冷媒の温度が適正な温度範囲よりも高い場合には、ＩＧＢＴ２０への制御電流を遮断して電気ヒータ５ｄに電流を供給しないようにドライバ２０ａに指令を行う。このようにして、コントローラ２５は、冷媒の温度を所望の温度に調整している。 When the temperature of the refrigerant is lower than the appropriate temperature range, the controller 25 instructs the driver 20a to supply a current to the electric heater 5d by supplying a control current to the IGBT 20 described later. On the other hand, when the temperature of the refrigerant is higher than the appropriate temperature range, the controller 25 instructs the driver 20a not to supply the current to the electric heater 5d by cutting off the control current to the IGBT 20. In this way, the controller 25 adjusts the temperature of the refrigerant to a desired temperature.

温水加熱装置１００は、電気ヒータ５ｄ自体の温度、又は温水タンク６内の冷媒の温度が許容温度範囲を超えて上昇した場合に、直流電源１１から電気ヒータ５ｄに供給ライン１２を通じて供給される電流を遮断可能なものである。 When the temperature of the electric heater 5d itself or the temperature of the refrigerant in the hot water tank 6 rises beyond the allowable temperature range, the hot water heating device 100 supplies a current supplied from the DC power source 11 to the electric heater 5d through the supply line 12. Can be shut off.

なお、以下でいう各々の「設定温度」とは、「電気ヒータ５ｄ自体の温度、又は温水タンク６内の冷媒の温度が許容温度範囲を超えて上昇した場合の電気ヒータ５ｄの温度」を意味し、正常な暖房運転時の目標温度を意味するものではない。 Each “set temperature” referred to below means “the temperature of the electric heater 5d itself or the temperature of the electric heater 5d when the temperature of the refrigerant in the hot water tank 6 rises beyond the allowable temperature range”. However, it does not mean the target temperature during normal heating operation.

温水加熱装置１００は、供給ライン１２に設けられるトランジスタとしてのＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）２０と、ＩＧＢＴ２０を制御する制御電流を切り換えるスイッチ手段としてのバイメタルスイッチ（第一バイメタルスイッチ）２２と、ＩＧＢＴ２０に制御電流（ＤＣ１２Ｖ）を供給する電源装置２４とを備える。 The hot water heating apparatus 100 includes an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 20 as a transistor provided in the supply line 12 and a bimetal switch (first bimetal switch) as a switch means for switching a control current for controlling the IGBT 20. 22 and a power supply device 24 that supplies a control current (DC 12 V) to the IGBT 20.

また、温水加熱装置１００は、供給ライン１２における電気ヒータ５ｄの上流と下流とを短絡可能な短絡ライン３０と、直流電源１１と短絡ライン３０との間の供給ライン１２に設けられる電力ヒューズ３１と、短絡ライン３０に設けられるバイメタルスイッチ（第二バイメタルスイッチ）３２とを備える。 Further, the hot water heating apparatus 100 includes a short circuit line 30 that can short-circuit the upstream and downstream of the electric heater 5 d in the supply line 12, and a power fuse 31 provided in the supply line 12 between the DC power supply 11 and the short circuit line 30. And a bimetal switch (second bimetal switch) 32 provided in the short-circuit line 30.

ＩＧＢＴ２０は、制御電流が遮断されると電気ヒータ５ｄへ供給される電流を遮断し、制御電流が通電すると電気ヒータ５ｄへ供給される電流を通電させる。ＩＧＢＴ２０は、短絡ライン３０が短絡する位置と比較して電気ヒータ５ｄの近くの供給ライン１２に設けられる。ＩＧＢＴ２０には、短絡ライン３０が短絡したときには、直流電源１１からの電流が流れない。これにより、ＩＧＢＴ２０は、短絡ライン３０が短絡したときの大電流から保護される。 The IGBT 20 interrupts the current supplied to the electric heater 5d when the control current is interrupted, and energizes the current supplied to the electric heater 5d when the control current is energized. IGBT20 is provided in the supply line 12 near the electric heater 5d compared with the position where the short circuit line 30 short-circuits. When the short-circuit line 30 is short-circuited, the current from the DC power supply 11 does not flow through the IGBT 20. Thereby, IGBT20 is protected from the heavy current when the short circuit line 30 short-circuits.

ＩＧＢＴ２０は、電気ヒータ５ｄの上流と下流とに一対設けられる。具体的には、一方のＩＧＢＴ２０は、供給ライン１２の電流の流れ方向において、短絡ライン３０の一端３０ａとの接点の下流かつ電気ヒータ５ｄの上流に設けられ、他方のＩＧＢＴ２０は、電気ヒータ５ｄの下流かつ短絡ライン３０の他端３０ｂとの接点の上流に設けられる。 A pair of IGBTs 20 are provided upstream and downstream of the electric heater 5d. Specifically, one IGBT 20 is provided downstream of the contact point with one end 30a of the short-circuit line 30 and upstream of the electric heater 5d in the current flow direction of the supply line 12, and the other IGBT 20 is connected to the electric heater 5d. Provided downstream and upstream of the contact point with the other end 30 b of the short-circuit line 30.

ＩＧＢＴ２０は、制御電流が通電している場合には、供給ライン１２の電流の流れを許容する。一方、ＩＧＢＴ２０は、水温センサ２３からの電気信号に基づいてコントローラ２５が電源装置２４からの制御電流を遮断するようにドライバ２０ａに指令を行った場合、又はバイメタルスイッチ２２によって制御電流が遮断された場合には、その機能を停止して供給ライン１２の電流の流れを遮断する。 The IGBT 20 allows a current flow in the supply line 12 when the control current is energized. On the other hand, in the IGBT 20, when the controller 25 instructs the driver 20 a to cut off the control current from the power supply device 24 based on the electrical signal from the water temperature sensor 23, or the control current is cut off by the bimetal switch 22. In that case, the function is stopped and the current flow in the supply line 12 is interrupted.

バイメタルスイッチ２２は、通常の状態で通電状態に切り換えられているノーマルクローズタイプである。バイメタルスイッチ２２は、通電状態に切り換えられたときにバイメタルスイッチ３２と比較して小さな電流を流す弱電側のバイメタルスイッチである。バイメタルスイッチ２２は、電気ヒータ５ｄと伝熱可能に接触する。バイメタルスイッチ２２は、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達したときに制御電流を遮断し、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度と比較して低い第二設定温度に低下したときに制御電流を通電させる。バイメタルスイッチ２２は、一対設けられ、電源装置２４と各々のＩＧＢＴ２０との間にそれぞれ介装される。 The bimetal switch 22 is a normally closed type that is switched to an energized state in a normal state. The bimetal switch 22 is a low-power-side bimetal switch that allows a smaller current to flow compared to the bimetal switch 32 when switched to an energized state. The bimetal switch 22 is in contact with the electric heater 5d so that heat can be transferred. The bimetal switch 22 cuts off the control current when the temperature of the electric heater 5d reaches the first set temperature, and when the temperature of the electric heater 5d decreases to a second set temperature that is lower than the first set temperature. Energize the control current. A pair of bimetal switches 22 are provided, and are respectively interposed between the power supply device 24 and each IGBT 20.

第一設定温度は、温水タンク６内の冷媒の許容温度範囲の上限と比較して高い温度に設定される。これにより、バイメタルスイッチ２２は、コントローラ２５によるＩＧＢＴ２０の制御が正常に行われている場合には通電状態に維持される。一方、第二設定温度は、バイメタルスイッチ２２が制御電流を遮断してから温水タンク６内の冷媒の温度が充分に下がった場合の温度に設定される。例えば、第二設定温度は、温水タンク６内の冷媒の許容温度範囲の下限に設定される。 The first set temperature is set to a temperature higher than the upper limit of the allowable temperature range of the refrigerant in the hot water tank 6. Thereby, the bimetal switch 22 is maintained in an energized state when the control of the IGBT 20 by the controller 25 is normally performed. On the other hand, the second set temperature is set to a temperature when the temperature of the refrigerant in the hot water tank 6 is sufficiently lowered after the bimetal switch 22 cuts off the control current. For example, the second set temperature is set to the lower limit of the allowable temperature range of the refrigerant in the hot water tank 6.

図３に示すように、バイメタルスイッチ２２は、臨界温度に達すると変形するディスク型のバイメタル２２ａと、バイメタル２２ａの変形によって軸方向に移動するピン２６と、ケーシング内に固定される固定接点２７ａと、ばね２８の付勢力によって固定接点２７ａに向けて付勢される可動接点２７ｂと、固定接点２７ａと可動接点２７ｂとの各々に接続される一対の端子２９とを備える。バイメタルスイッチ２２は、バイメタル２２ａの変形によって、電流の流れを遮断する開放状態と、電流の流れを許容する通電状態とに切り換えられる。 As shown in FIG. 3, the bimetal switch 22 includes a disk-type bimetal 22a that deforms when reaching a critical temperature, a pin 26 that moves in the axial direction due to the deformation of the bimetal 22a, and a fixed contact 27a that is fixed in the casing. The movable contact 27b is urged toward the fixed contact 27a by the urging force of the spring 28, and the pair of terminals 29 are connected to the fixed contact 27a and the movable contact 27b. The bimetal switch 22 is switched between an open state in which the current flow is interrupted and an energized state in which the current flow is allowed by the deformation of the bimetal 22a.

バイメタル２２ａには、電気ヒータ５ｄの発熱が直接的又は間接的に伝達される。バイメタル２２ａは、臨界温度よりも低い温度のときには下に凸の状態（図３に示す状態）であり、臨界温度に達すると上に凸の状態に変形する。このバイメタル２２ａの臨界温度が、第一設定温度に該当する。 The heat generated by the electric heater 5d is directly or indirectly transmitted to the bimetal 22a. The bimetal 22a is in a downwardly convex state (the state shown in FIG. 3) when the temperature is lower than the critical temperature, and when it reaches the critical temperature, it is deformed into an upwardly convex state. The critical temperature of the bimetal 22a corresponds to the first set temperature.

バイメタル２２ａが臨界温度に達して上に凸の状態に変形すると、ばね２８によって付勢された可動接点２７ｂが固定接点２７ａから離間して通電不能な状態となる。これにより、バイメタルスイッチ２２が開放状態に切り換えられ、ＩＧＢＴ２０への制御電流が遮断される。 When the bimetal 22a reaches a critical temperature and deforms upward, the movable contact 27b biased by the spring 28 is separated from the fixed contact 27a and cannot be energized. Thereby, the bimetal switch 22 is switched to an open state, and the control current to the IGBT 20 is cut off.

図２に示すように、短絡ライン３０は、供給ライン１２の電流の流れ方向において、電力ヒューズ３１の下流かつ電気ヒータ５ｄの上流に一端３０ａが接続され、電気ヒータ５ｄの下流かつ直流電源１１の上流に他端３０ｂが接続される。短絡ライン３０は、供給ライン１２に接続される一端３０ａと他端３０ｂとの間を接続する極めて抵抗の小さな導体である。換言すれば、短絡ライン３０が電気ヒータ５ｄの上流と下流とを短絡したときには、短絡ライン３０の抵抗は、電気ヒータ５ｄの抵抗よりも小さくなっている。 As shown in FIG. 2, the short-circuit line 30 has one end 30 a connected to the downstream of the power fuse 31 and upstream of the electric heater 5 d in the direction of current flow in the supply line 12, and downstream of the electric heater 5 d and the DC power supply 11. The other end 30b is connected upstream. The short-circuit line 30 is a conductor having a very small resistance that connects between one end 30 a and the other end 30 b connected to the supply line 12. In other words, when the short-circuit line 30 short-circuits the upstream and downstream of the electric heater 5d, the resistance of the short-circuit line 30 is smaller than the resistance of the electric heater 5d.

バイメタルスイッチ３２は、通常の状態で開放状態に切り換えられているノーマルオープンタイプである。バイメタルスイッチ３２は、通電状態に切り換えられたときにバイメタルスイッチ２２と比較して大きな電流を流す強電側のバイメタルスイッチである。バイメタルスイッチ３２は、電気ヒータ５ｄと伝熱可能に接触する。バイメタルスイッチ３２の具体的な構成は、バイメタルスイッチ２２と同様であるため、ここでは説明を省略する。 The bimetal switch 32 is a normally open type that is switched to an open state in a normal state. The bimetal switch 32 is a high-power-side bimetal switch that flows a larger current than the bimetal switch 22 when switched to an energized state. The bimetal switch 32 is in contact with the electric heater 5d so that heat can be transferred. Since the specific configuration of the bimetal switch 32 is the same as that of the bimetal switch 22, the description thereof is omitted here.

バイメタルスイッチ３２は、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度と比較して高い第三設定温度に達したときに通電状態に切り換えられる。短絡ライン３０は、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度未満の状態では短絡されていない。短絡ライン３０は、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達してバイメタルスイッチ３２が通電状態に切り換えられることによって短絡状態となる。 The bimetal switch 32 is switched to an energized state when the temperature of the electric heater 5d reaches a third set temperature that is higher than the first set temperature. The short circuit line 30 is not short-circuited when the temperature of the electric heater 5d is lower than the third set temperature. The short-circuit line 30 is short-circuited when the temperature of the electric heater 5d reaches the third set temperature and the bimetal switch 32 is switched to the energized state.

第三設定温度は、バイメタルスイッチ３２のバイメタルの臨界温度である。第三設定温度は、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達してバイメタルスイッチ２２がＩＧＢＴ２０への制御電流を遮断して供給ライン１２を遮断状態とした後にオーバーシュートによって上昇する電気ヒータ５ｄの最大温度と比較して高い温度に設定される。そのため、バイメタルスイッチ２２及びＩＧＢＴ２０が正常に作動している場合には、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達することはない。 The third set temperature is a critical temperature of the bimetal of the bimetal switch 32. The third set temperature is that of the electric heater 5d that rises due to overshoot after the temperature of the electric heater 5d reaches the first set temperature and the bimetal switch 22 cuts off the control current to the IGBT 20 to cut off the supply line 12. The temperature is set higher than the maximum temperature. Therefore, when the bimetal switch 22 and the IGBT 20 are operating normally, the temperature of the electric heater 5d does not reach the third set temperature.

電力ヒューズ３１は、短絡ライン３０が短絡したときに瞬間的に流れる大電流（過電流）によって切断される。短絡ライン３０の抵抗は極めて小さいため、短絡ライン３０が短絡すると、電力ヒューズ３１には、短絡ライン３０の短絡前に電気ヒータ５ｄに流れていた電流と比較して大きな大電流（過電流）が流れる。電力ヒューズ３１は、直流電源１１から供給される電流によって、当該電流を供給するためのハーネス（図示省略）の発熱が許容温度を超える前に切断される。この許容温度は、ハーネスを構成する部品が損傷しない程度の温度に設定される。 The power fuse 31 is cut by a large current (overcurrent) that flows instantaneously when the short-circuit line 30 is short-circuited. Since the resistance of the short-circuit line 30 is extremely small, when the short-circuit line 30 is short-circuited, the power fuse 31 has a large current (overcurrent) larger than the current flowing in the electric heater 5d before the short-circuit of the short-circuit line 30 Flowing. The power fuse 31 is cut by the current supplied from the DC power supply 11 before the heat generation of a harness (not shown) for supplying the current exceeds the allowable temperature. This allowable temperature is set to a temperature that does not damage the parts constituting the harness.

電力ヒューズ３１は、ともに直流電源１１から電流が供給される電気ヒータ５ｄと電動コンプレッサ４ｂとで共用される。よって、電力ヒューズ３１が切断された場合には、電気ヒータ５ｄだけでなく、電動コンプレッサ４ｂへの電流の供給も停止される。 The power fuse 31 is shared by the electric heater 5d and the electric compressor 4b, both of which are supplied with current from the DC power supply 11. Therefore, when the power fuse 31 is cut, the supply of current to the electric compressor 4b as well as the electric heater 5d is stopped.

次に、図４から図６を参照して、バイメタルスイッチ２２とバイメタルスイッチ３２との配置について説明する。 Next, the arrangement of the bimetal switch 22 and the bimetal switch 32 will be described with reference to FIGS.

図４に示すように、温水タンク６は、冷媒が供給される供給通路６ａと、電気ヒータ５ｄによって加熱された冷媒を排出する排出通路６ｂと、電気ヒータ５ｄを内部に保持する保持部材７とを備える。温水タンク６を流通する冷媒は、例えば不凍液などの冷却水である。温水タンク６には、バイメタルスイッチ２２とバイメタルスイッチ３２とが取り付けられる。 As shown in FIG. 4, the hot water tank 6 includes a supply passage 6a to which a refrigerant is supplied, a discharge passage 6b for discharging the refrigerant heated by the electric heater 5d, and a holding member 7 for holding the electric heater 5d inside. Is provided. The refrigerant flowing through the hot water tank 6 is cooling water such as antifreeze. A bimetal switch 22 and a bimetal switch 32 are attached to the hot water tank 6.

図５に示すように、電気ヒータ５ｄは、複数の平行な発熱部５１と、両端に形成されて電源が供給される端子部５４とを有する。電気ヒータ５ｄは、発熱部５１が順に隣り合うように巻回される巻線形状に形成される。電気ヒータ５ｄは、隣り合う発熱部５１を有していれば、必ずしも巻線形状でなくてもよい。 As shown in FIG. 5, the electric heater 5 d includes a plurality of parallel heat generating portions 51 and terminal portions 54 that are formed at both ends and to which power is supplied. The electric heater 5d is formed in a winding shape that is wound so that the heat generating portions 51 are sequentially adjacent to each other. The electric heater 5d does not necessarily have a winding shape as long as the electric heaters 5d have adjacent heat generating portions 51.

発熱部５１は、断面が環状となるように形成される。ここでは、発熱部５１の断面は円形である。発熱部５１は、直線状に形成される直線部５３と、直線部５３の端部を隣り合う他の直線部５３に連結する曲線部５２とを有する。 The heat generating portion 51 is formed so that the cross section is annular. Here, the cross section of the heat generating portion 51 is circular. The heat generating portion 51 includes a straight portion 53 formed in a straight line shape and a curved portion 52 that connects an end portion of the straight portion 53 to another adjacent straight portion 53.

図４に示すように、バイメタルスイッチ２２とバイメタルスイッチ３２とは、保持部材７との間で電気ヒータ５ｄの発熱部５１を挟み込むように温水タンク６の上部に取り付けられる。バイメタルスイッチ２２とバイメタルスイッチ３２とは、温水タンク６の外部から内部に挿入され、温水タンク６の外部にボルト締結される。バイメタルスイッチ２２とバイメタルスイッチ３２とは、ボルトの締結力によって、電気ヒータ５ｄに対して押圧される。 As shown in FIG. 4, the bimetal switch 22 and the bimetal switch 32 are attached to the upper part of the hot water tank 6 so as to sandwich the heat generating portion 51 of the electric heater 5 d between the holding member 7. The bimetal switch 22 and the bimetal switch 32 are inserted into the hot water tank 6 from the outside, and are bolted to the outside of the hot water tank 6. The bimetal switch 22 and the bimetal switch 32 are pressed against the electric heater 5d by the fastening force of the bolt.

バイメタルスイッチ２２は、バイメタルスイッチ３２と比較して排出通路６ｂに近い位置に取り付けられる。一方、バイメタルスイッチ３２は、バイメタルスイッチ２２と比較して供給通路６ａに近い位置に取り付けられる。 The bimetal switch 22 is attached at a position closer to the discharge passage 6 b than the bimetal switch 32. On the other hand, the bimetal switch 32 is attached at a position closer to the supply passage 6 a than the bimetal switch 22.

温水タンク６に供給される冷媒は、供給通路６ａの近傍では、未だ電気ヒータ５ｄによって温められていないため、比較的温度が低く、排出通路６ｂの近傍では、電気ヒータ５ｄによって温められた後であるため、比較的温度が高い。電気ヒータ５ｄ自体の温度も同様に、供給通路６ａの近傍と比較して、排出通路６ｂの近傍の方が高い。このように、バイメタルスイッチ２２には、電気ヒータ５ｄの比較的温度の高い第一の部分の熱が伝達され、バイメタルスイッチ３２には、第一の部分と比較して温度の低い電気ヒータ５ｄの第二の部分の熱が伝達される。 Since the refrigerant supplied to the hot water tank 6 has not been heated by the electric heater 5d in the vicinity of the supply passage 6a, the temperature is relatively low, and after being heated by the electric heater 5d in the vicinity of the discharge passage 6b. There are relatively high temperatures. Similarly, the temperature of the electric heater 5d itself is higher in the vicinity of the discharge passage 6b than in the vicinity of the supply passage 6a. In this way, the heat of the first portion of the electric heater 5d having a relatively high temperature is transmitted to the bimetal switch 22, and the electric heater 5d having a lower temperature than the first portion is transmitted to the bimetal switch 32. The heat of the second part is transferred.

これにより、弱電側のバイメタルスイッチ２２が、強電側のバイメタルスイッチ３２よりも先に切り換えられることとなる。よって、バイメタルスイッチ３２が通電状態に切り換えられて電力ヒューズ３１が切断されるより先に、バイメタルスイッチ２２が遮断状態に切り換えられてＩＧＢＴ２０への制御電流を遮断することができる。したがって、供給ライン１２の通電状態への復帰を可能とする安全回路を、通電状態への復帰を不可とする安全回路よりも先に動作させることができる。 As a result, the weak metal side bimetal switch 22 is switched before the high power side bimetal switch 32. Therefore, before the bimetal switch 32 is switched to the energized state and the power fuse 31 is cut, the bimetal switch 22 is switched to the cut-off state, and the control current to the IGBT 20 can be cut off. Therefore, the safety circuit that enables the supply line 12 to return to the energized state can be operated before the safety circuit that disables the return to the energized state.

なお、温水タンク６内の冷媒の流速が遅いほど、冷媒が電気ヒータ５ｄから奪う熱量は小さくなるため、電気ヒータ５ｄ自体の温度が高くなりやすくなる。一方、温水タンク６内の冷媒の流速が速いほど、冷媒が電気ヒータ５ｄからから奪う熱量が大きくなるため、電気ヒータ５ｄ自体の温度が低くなりやすくなる。したがって、バイメタルスイッチ２２,３２を電気ヒータ５ｄに接触させるに際し、温水タンク６内において、冷媒の流速の遅い部分にバイメタルスイッチ２２を配置し、この部分と比較して相対的に冷媒流速の早い部分にバイメタルスイッチ３２を配置してもよい。このようにバイメタルスイッチ２２,３２を配置することで、上記と同様の効果が得られる。 Note that, as the flow rate of the refrigerant in the hot water tank 6 is slower, the amount of heat taken by the refrigerant from the electric heater 5d becomes smaller, so the temperature of the electric heater 5d itself tends to increase. On the other hand, as the flow rate of the refrigerant in the hot water tank 6 increases, the amount of heat taken from the electric heater 5d by the refrigerant increases, so the temperature of the electric heater 5d itself tends to decrease. Therefore, when the bimetal switches 22 and 32 are brought into contact with the electric heater 5d, the bimetal switch 22 is disposed in a portion where the flow velocity of the refrigerant is slow in the hot water tank 6, and a portion where the refrigerant flow velocity is relatively fast compared to this portion. Alternatively, a bimetal switch 32 may be disposed. By arranging the bimetal switches 22 and 32 in this way, the same effect as described above can be obtained.

ちなみに、本実施形態では、供給通路６ａの近傍と比較して、排出通路６ｂの近傍の方が遅い。よって、バイメタルスイッチ２２は、温水タンク６の中で冷媒の流速が遅い部分に配置され、バイメタルスイッチ３２は、バイメタルスイッチ２２が配置される部分と比較して冷媒の流速が速い部分に配置される。 Incidentally, in the present embodiment, the vicinity of the discharge passage 6b is slower than the vicinity of the supply passage 6a. Therefore, the bimetal switch 22 is disposed in a portion of the hot water tank 6 where the flow rate of the refrigerant is slow, and the bimetal switch 32 is disposed in a portion where the flow rate of the refrigerant is faster than the portion where the bimetal switch 22 is disposed. .

次に、主に図２を参照しながら、温水加熱装置１００の動作について説明する。 Next, the operation of the hot water heating apparatus 100 will be described mainly with reference to FIG.

温水タンク６内の冷媒の温度が許容温度範囲内にある正常時には、バイメタルスイッチ３２は、短絡ライン３０の電流の流れを遮断する開放状態に維持される。また、バイメタルスイッチ２２は、ＩＧＢＴ２０に制御電流が通電する通電状態に維持される。よって、直流電源１１からの電流が電気ヒータ５ｄに供給され、電気ヒータ５ｄが発熱して温水タンク６を流通する冷媒が加熱される。 When the temperature of the refrigerant in the hot water tank 6 is normal and within the allowable temperature range, the bimetal switch 32 is maintained in an open state in which the current flow in the short-circuit line 30 is blocked. Further, the bimetal switch 22 is maintained in an energized state in which a control current is passed through the IGBT 20. Therefore, the current from the DC power supply 11 is supplied to the electric heater 5d, and the electric heater 5d generates heat and the refrigerant flowing through the hot water tank 6 is heated.

この状態から、電気ヒータ５ｄ自体の温度、又は温水タンク６内の冷媒の温度が許容温度範囲を超えて上昇した場合には、温水加熱装置１００が作動する。温水加熱装置１００では、以下に示す第一から第三の安全回路が三段階に作動して、直流電源１１から電気ヒータ５ｄに供給される電流を遮断する。 In this state, when the temperature of the electric heater 5d itself or the temperature of the refrigerant in the hot water tank 6 rises beyond the allowable temperature range, the hot water heating device 100 operates. In the hot water heating apparatus 100, the following first to third safety circuits operate in three stages to cut off the current supplied from the DC power supply 11 to the electric heater 5d.

まず、温水タンク６内の冷媒が許容温度範囲を超えて上昇すると、水温センサ２３からコントローラ２５に冷媒の温度に応じた電気信号が送信される。コントローラ２５は、この電気信号に基づいて、ＩＧＢＴ２０に制御電流を通電させないようにドライバ２０ａに指令を行う。よって、供給ライン１２の電流の流れが遮断される。これが、第一の安全回路である。 First, when the refrigerant in the hot water tank 6 rises beyond the allowable temperature range, an electrical signal corresponding to the refrigerant temperature is transmitted from the water temperature sensor 23 to the controller 25. Based on this electrical signal, the controller 25 instructs the driver 20a not to energize the IGBT 20 with a control current. Therefore, the current flow in the supply line 12 is interrupted. This is the first safety circuit.

ここで、例えば、何らかの異常によって温水タンク６内の冷媒の流通量が減少した場合には、電気ヒータ５ｄは、いわゆる空焚きの状態となる。この状態では、水温センサ２３が検出する冷媒の温度が上昇する前に、電気ヒータ５ｄ自体の温度が許容温度範囲を超えて上昇するおそれがある。 Here, for example, when the circulation amount of the refrigerant in the hot water tank 6 decreases due to some abnormality, the electric heater 5d is in a so-called empty state. In this state, the temperature of the electric heater 5d itself may rise beyond the allowable temperature range before the temperature of the refrigerant detected by the water temperature sensor 23 rises.

電気ヒータ５ｄの温度が上昇して第一設定温度に達した場合には、バイメタルスイッチ２２が通電状態から開放状態に切り換えられる。これにより、コントローラ２５による制御とは関係なく、ＩＧＢＴ２０への制御電流が遮断されて、供給ライン１２の電流の流れが遮断される。これが、第二の安全回路である。 When the temperature of the electric heater 5d rises and reaches the first set temperature, the bimetal switch 22 is switched from the energized state to the open state. Thereby, irrespective of the control by the controller 25, the control current to the IGBT 20 is cut off, and the current flow of the supply line 12 is cut off. This is the second safety circuit.

その後、電気ヒータ５ｄの温度が下降して第二設定温度に低下した場合には、バイメタルスイッチ２２が開放状態から通電状態に切り換えられる。これにより、ＩＧＢＴ２０へ制御電流が通電して、供給ライン１２を通電状態に復帰させる。 Thereafter, when the temperature of the electric heater 5d decreases to the second set temperature, the bimetal switch 22 is switched from the open state to the energized state. As a result, a control current is passed through the IGBT 20 to return the supply line 12 to the energized state.

このように、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達すると、バイメタルスイッチ２２が、ＩＧＢＴ２０への制御電流を遮断し、直流電源１１から電気ヒータ５ｄに供給される電流が流れる供給ライン１２を遮断状態とする。そして、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度と比較して低い第二設定温度に低下すると、バイメタルスイッチ２２がＩＧＢＴ２０への制御電流を通電させ、供給ライン１２を遮断状態から通電状態に復帰させる。これにより、例えば、温水タンク６内の冷媒の流通量が一時的に減少して、その後もとに戻ったような場合には、再び電気ヒータ５ｄを用いて冷媒を加熱することが可能である。 As described above, when the temperature of the electric heater 5d reaches the first set temperature, the bimetal switch 22 cuts off the control current to the IGBT 20, and the supply line 12 through which the current supplied from the DC power supply 11 to the electric heater 5d flows. Turn off. When the temperature of the electric heater 5d decreases to a second set temperature that is lower than the first set temperature, the bimetal switch 22 energizes the control current to the IGBT 20 and returns the supply line 12 from the cut-off state to the energized state. . Thereby, for example, when the circulation amount of the refrigerant in the hot water tank 6 temporarily decreases and then returns to the original state, the refrigerant can be heated again using the electric heater 5d. .

なお、温水加熱装置１００では、ＩＧＢＴ２０とバイメタルスイッチ２２とは、それぞれ二つずつ設けられている。そのため、第二の安全回路では、一方のバイメタルスイッチ２２が何らかの異常によって開放状態に切り換えられなかった場合にも、他方のバイメタルスイッチ２２が開放状態に切り換えられることによって補うことができる。つまり、第二の安全回路は、二重の安全回路である。 In the hot water heating apparatus 100, two IGBTs 20 and two bimetal switches 22 are provided. Therefore, in the second safety circuit, even when one bimetal switch 22 is not switched to the open state due to some abnormality, it can be compensated by switching the other bimetal switch 22 to the open state. That is, the second safety circuit is a double safety circuit.

このとき、一方のバイメタルスイッチ２２が開放状態に切り換えられる温度と比較して高い温度で開放状態に切り換えられるものを他方のバイメタルスイッチ２２として用いるなど、各々のバイメタルスイッチ２２の臨界温度を相違させてもよい。 At this time, the one bimetal switch 22 is switched to the open state at a higher temperature than the temperature at which one bimetal switch 22 is switched to the open state, and the other bimetal switch 22 has a different critical temperature. Also good.

バイメタルスイッチ２２は、上述したように、ノーマルクローズタイプである。これに代えて、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達したときに制御電流を通電させ、電気ヒータ５ｄの温度が第二設定温度に低下したときに制御電流を遮断するノーマルオープンタイプのバイメタルスイッチを用いてもよい。この場合には、ＩＧＢＴ２０に代えて、制御電流が通電すると電気ヒータ５ｄへ供給される電流を遮断し、制御電流が遮断されると電気ヒータ５ｄへ供給される電流を通電させるＩＧＢＴが用いられる。 The bimetal switch 22 is a normally closed type as described above. Instead of this, a control current is supplied when the temperature of the electric heater 5d reaches the first set temperature, and the control current is cut off when the temperature of the electric heater 5d is lowered to the second set temperature. A bimetal switch may be used. In this case, instead of the IGBT 20, an IGBT that cuts off the current supplied to the electric heater 5d when the control current is energized and uses the IGBT to energize the current supplied to the electric heater 5d when the control current is interrupted.

更に、何らかの異常によって、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度を超えて上昇したときに、二つのバイメタルスイッチ２２がともに開放状態に切り換えられなかった場合や、バイメタルスイッチ２２が開放状態に切り換えられたのにＩＧＢＴ２０が供給ライン１２の電流を遮断しなかった場合には、短絡ライン３０に設けられたバイメタルスイッチ３２が作動する。 Furthermore, when the temperature of the electric heater 5d rises above the first set temperature due to some abnormality, both the two bimetal switches 22 are not switched to the open state, or the bimetal switch 22 is switched to the open state. However, when the IGBT 20 does not cut off the current of the supply line 12, the bimetal switch 32 provided in the short circuit line 30 is activated.

具体的には、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達すると、電気ヒータ５ｄの温度によってバイメタルが変形して、バイメタルスイッチ３２が通電状態に切り換えられる。これにより、短絡ライン３０が短絡され、供給ライン１２に設けられた電力ヒューズ３１には、短絡による大電流が流れる。つまり、電力ヒューズ３１には、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達したときに、意図的に過電流が流される。これにより、電力ヒューズ３１が切断されて、供給ライン１２の電流が遮断される。これが、第三の安全回路である。 Specifically, when the temperature of the electric heater 5d reaches the third set temperature, the bimetal is deformed by the temperature of the electric heater 5d, and the bimetal switch 32 is switched to the energized state. As a result, the short-circuit line 30 is short-circuited, and a large current due to the short-circuit flows through the power fuse 31 provided in the supply line 12. That is, an overcurrent is intentionally passed through the power fuse 31 when the temperature of the electric heater 5d reaches the third set temperature. Thereby, the power fuse 31 is cut and the current of the supply line 12 is cut off. This is the third safety circuit.

このように、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度から更に上昇して第三設定温度に達すると、バイメタルスイッチ３２が短絡ライン３０を短絡し、過電流が流れることで電力ヒューズ３１を切断させ、供給ライン１２の電流を遮断して通電状態への復帰を不可とする。 Thus, when the temperature of the electric heater 5d further rises from the first set temperature and reaches the third set temperature, the bimetal switch 32 short-circuits the short-circuit line 30 and an overcurrent flows to cut the power fuse 31. Then, the current in the supply line 12 is interrupted to make it impossible to return to the energized state.

よって、電力ヒューズ３１が切断されることによって、例えＩＧＢＴ２０が何らかの異常によって直流電源１１からの電流を遮断できなかったとしても、直流電源１１からの電流を確実に遮断することができる。したがって、直流電源１１から電気ヒータ５ｄへ供給される電流の遮断の確実性を向上させることができる。 Therefore, by cutting the power fuse 31, even if the IGBT 20 cannot interrupt the current from the DC power source 11 due to some abnormality, the current from the DC power source 11 can be reliably interrupted. Therefore, it is possible to improve the certainty of interrupting the current supplied from the DC power supply 11 to the electric heater 5d.

また、直流電源１１からは、供給ライン１２における電力ヒューズ３１の下流かつＩＧＢＴ２０の上流から分岐して、電動コンプレッサ４ｂへも電流が供給される。この場合、電気ヒータ５ｄ及び電動コンプレッサ４ｂが正常に作動している場合には、電力ヒューズ３１は切断されない。電力ヒューズ３１は、バイメタルスイッチ３２によって短絡ライン３０が短絡された場合や、電動コンプレッサ４ｂにおける短絡などの異常によって回路全体に過電流が流れた場合に切断されることとなる。 Further, the DC power supply 11 branches from the downstream of the power fuse 31 and the upstream of the IGBT 20 in the supply line 12, and current is also supplied to the electric compressor 4b. In this case, when the electric heater 5d and the electric compressor 4b are operating normally, the power fuse 31 is not cut. The power fuse 31 is cut when the short-circuit line 30 is short-circuited by the bimetal switch 32 or when an overcurrent flows through the entire circuit due to an abnormality such as a short-circuit in the electric compressor 4b.

このように、電力ヒューズ３１を複数の負荷で共用することによって、各々に電力ヒューズを設ける場合と比較して、コストを抑えることができる。なお、電力ヒューズ３１として、車両のヒューズボックス内に設けられた電力ヒューズを用いてもよい。 Thus, by sharing the power fuse 31 with a plurality of loads, the cost can be reduced as compared with the case where the power fuse is provided for each load. As the power fuse 31, a power fuse provided in a vehicle fuse box may be used.

また、本実施形態では、バイメタルスイッチ２２及びＩＧＢＴ２０による電力遮断が、バイメタルスイッチ３２及び電力ヒューズ３１による電力遮断よりも先に起こるようになっている。したがって、バイメタルスイッチ２２及びＩＧＢＴ２０による電力遮断が生じた時点では、電動コンプレッサ４ｂには電力供給がなされるので、クーラユニット４の機能を維持できる。例えば、クーラユニット４を稼働させつつ、電力遮断された電気ヒータ５ｄの予熱を利用して、除湿暖房を行うことができる。あるいは、クーラユニット４による冷房を行うこともできる。 In the present embodiment, the power interruption by the bimetal switch 22 and the IGBT 20 occurs before the electric power interruption by the bimetal switch 32 and the power fuse 31. Therefore, since the electric compressor 4b is supplied with power at the time when the power interruption by the bimetal switch 22 and the IGBT 20 occurs, the function of the cooler unit 4 can be maintained. For example, dehumidifying heating can be performed using the preheat of the electric heater 5d whose power is cut off while operating the cooler unit 4. Alternatively, cooling by the cooler unit 4 can be performed.

なお、バイメタルスイッチ２２及びバイメタルスイッチ３２は、電気ヒータ５ｄの温度に基づいて機械的に通電状態に切り換えられるものである。よって、短絡ライン３０を短絡させるための制御装置が不要であるため、コストを抑えることができるとともに、制御装置を用いた場合と比較して、作動の信頼性が向上する。 The bimetal switch 22 and the bimetal switch 32 are mechanically switched to an energized state based on the temperature of the electric heater 5d. Therefore, since a control device for short-circuiting the short-circuit line 30 is unnecessary, the cost can be suppressed and the operation reliability is improved as compared with the case where the control device is used.

以上の第一の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。 According to the first embodiment described above, the following effects are obtained.

電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達すると、バイメタルスイッチ２２が、ＩＧＢＴ２０への制御電流を遮断し、直流電源１１から電気ヒータ５ｄに供給される電流が流れる供給ライン１２を遮断状態とする。そして、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度と比較して低い第二設定温度に低下すると、バイメタルスイッチ２２がＩＧＢＴ２０への制御電流を通電させ、供給ライン１２を遮断状態から通電状態に復帰させる。これにより、例えば、温水タンク６内の冷媒の流通量が一時的に減少して、その後もとに戻ったような場合には、再び電気ヒータ５ｄを用いて暖房を行うことが可能である。 When the temperature of the electric heater 5d reaches the first set temperature, the bimetal switch 22 cuts off the control current to the IGBT 20, and cuts off the supply line 12 through which the current supplied from the DC power source 11 to the electric heater 5d flows. . When the temperature of the electric heater 5d decreases to a second set temperature that is lower than the first set temperature, the bimetal switch 22 energizes the control current to the IGBT 20 and returns the supply line 12 from the cut-off state to the energized state. . Thereby, for example, when the circulation amount of the refrigerant in the hot water tank 6 temporarily decreases and then returns to the original value, it is possible to perform heating again using the electric heater 5d.

また、電気ヒータ５ｄの温度が更に上昇して第一設定温度と比較して高い第三設定温度に達すると、バイメタルスイッチ３２が短絡ライン３０を短絡し、過電流が流れることで電力ヒューズ３１を切断させ、供給ライン１２の電流を遮断して通電状態への復帰を不可とする。 When the temperature of the electric heater 5d further rises and reaches a third set temperature that is higher than the first set temperature, the bimetal switch 32 short-circuits the short-circuit line 30 and an overcurrent flows, so that the power fuse 31 is turned on. It cut | disconnects, the electric current of the supply line 12 is interrupted | blocked, and the reset to an energized state is made impossible.

（第二の実施の形態）
以下、図７を参照して、本発明の第二の実施の形態に係る温水加熱装置２００について説明する。なお、第二の実施の形態では、前述した第一の実施の形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。 (Second embodiment)
Hereinafter, with reference to FIG. 7, the hot water heating apparatus 200 which concerns on 2nd embodiment of this invention is demonstrated. Note that in the second embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate.

第二の実施の形態は、ＩＧＢＴ２０への制御電流を調整するドライバ２０ａを設ける代わりに、ＩＧＢＴ２０への制御電流を制御可能な電源装置２２１を備える点で、第一の実施の形態とは相違する。 The second embodiment is different from the first embodiment in that a power supply device 221 that can control the control current to the IGBT 20 is provided instead of providing the driver 20a for adjusting the control current to the IGBT 20. .

電源装置２２１は、ＩＧＢＴ２０の制御電流（ＤＣ１２Ｖ）を供給する直流電源２２４と、制御電流の流れを制御するコントローラ２５と、コントローラ２５からの指令に基づいて制御電流を調整するアンプ２２６とを備える。 The power supply device 221 includes a DC power supply 224 that supplies a control current (DC 12 V) of the IGBT 20, a controller 25 that controls the flow of the control current, and an amplifier 226 that adjusts the control current based on a command from the controller 25.

温水加熱装置２００では、温水タンク６内の冷媒が許容温度範囲を超えて上昇すると、水温センサ２３からアンプ２２６を介してコントローラ２５に冷媒の温度に応じた電気信号が送信される。コントローラ２５は、この電気信号に基づいて、ＩＧＢＴ２０に制御電流を通電しないようにアンプ２２６を介して指令を行う。よって、供給ライン１２の電流の流れが遮断される。 In the hot water heating device 200, when the refrigerant in the hot water tank 6 rises beyond the allowable temperature range, an electrical signal corresponding to the temperature of the refrigerant is transmitted from the water temperature sensor 23 to the controller 25 via the amplifier 226. Based on this electrical signal, the controller 25 issues a command via the amplifier 226 so that the control current is not supplied to the IGBT 20. Therefore, the current flow in the supply line 12 is interrupted.

また、電気ヒータ５ｄの温度が上昇して第一設定温度に達した場合には、バイメタルスイッチ２２が通電状態から開放状態に切り換えられる。これにより、コントローラ２５がアンプ２２６を介して行う制御とは関係なく、ＩＧＢＴ２０への制御電流が遮断されて、供給ライン１２の電流の流れが遮断される。 Further, when the temperature of the electric heater 5d rises and reaches the first set temperature, the bimetal switch 22 is switched from the energized state to the open state. Thereby, regardless of the control performed by the controller 25 via the amplifier 226, the control current to the IGBT 20 is cut off, and the current flow of the supply line 12 is cut off.

以上の第二の実施の形態では、第一の実施の形態と同様に、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達すると、ＩＧＢＴ２０とバイメタルスイッチ２２とが、直流電源１１から電気ヒータ５ｄに供給される電流が流れる供給ライン１２を遮断状態とする。そして、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度と比較して低い第二設定温度に低下すると、ＩＧＢＴ２０とバイメタルスイッチ２２とは、供給ライン１２を遮断状態から通電状態に復帰させる。 In the second embodiment, as in the first embodiment, when the temperature of the electric heater 5d reaches the first set temperature, the IGBT 20 and the bimetal switch 22 are switched from the DC power supply 11 to the electric heater 5d. The supply line 12 through which the supplied current flows is brought into a cut-off state. When the temperature of the electric heater 5d is lowered to the second set temperature which is lower than the first set temperature, the IGBT 20 and the bimetal switch 22 return the supply line 12 from the cut-off state to the energized state.

また、電気ヒータ５ｄの温度が更に上昇して第一設定温度と比較して高い第三設定温度に達すると、バイメタルスイッチ３２が通電状態に切り換えられて電力ヒューズ３１が切断され、供給ライン１２の電流を遮断して通電状態への復帰を不可とする。したがって、電気ヒータ５ｄの異常時における電流遮断の確実性を向上させることができる。 When the temperature of the electric heater 5d further rises and reaches a third set temperature that is higher than the first set temperature, the bimetal switch 32 is switched to the energized state, the power fuse 31 is cut, and the supply line 12 The current is cut off and it is impossible to return to the energized state. Therefore, it is possible to improve the certainty of current interruption when the electric heater 5d is abnormal.

（参考例）
以下、図８を参照して、本発明の参考例に係る温水加熱装置３００について説明する。なお、この参考例でもまた、前述した各実施の形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。なお、同図では、図示を省略しているが、第一の実施の形態と同様に、直流電源１１は、電気ヒータ５ｄとは異なる他の負荷としての電動コンプレッサ４ｂにも電流を供給する。この場合、電動コンプレッサ４ｂへの電流は、供給ライン１２において電力ヒューズ３１とＩＧＢＴ２０との間から分岐して供給される。 (Reference example)
Hereinafter, with reference to FIG. 8, the hot water heating apparatus 300 which concerns on the reference example of this invention is demonstrated. Also in this reference example, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described embodiments, and the overlapping description will be omitted as appropriate. In addition, although illustration is abbreviate | omitted in the figure, DC power supply 11 supplies an electric current to the electric compressor 4b as another load different from the electric heater 5d similarly to 1st embodiment. In this case, the electric current to the electric compressor 4 b is branched and supplied from between the power fuse 31 and the IGBT 20 in the supply line 12.

この参考例は、ＩＧＢＴ２０への制御電流を遮断するためにバイメタルスイッチ２２に代えて温度ヒューズ３２２を用いる点で、上述した各実施の形態とは相違する。 This reference example is different from the above-described embodiments in that a thermal fuse 322 is used in place of the bimetal switch 22 in order to cut off the control current to the IGBT 20.

温水加熱装置３００は、電気ヒータ５ｄの温度の上昇によって切断される温度ヒューズ３２２を備える。 The hot water heating apparatus 300 includes a thermal fuse 322 that is cut by an increase in the temperature of the electric heater 5d.

温度ヒューズ３２２は、一対設けられ、電源装置２２１のアンプ２２６と各々のＩＧＢＴ２０との間にそれぞれ介装される。温度ヒューズ３２２は、電気ヒータ５ｄの温度が上昇して第一設定温度に達した場合に切断される。 A pair of thermal fuses 322 are provided, and are interposed between the amplifier 226 of the power supply device 221 and each IGBT 20. The thermal fuse 322 is cut when the temperature of the electric heater 5d rises and reaches the first set temperature.

温水加熱装置３００では、温水タンク６内の冷媒の許容温度範囲を超えて上昇すると、水温センサ２３からアンプ２２６を介してコントローラ２５に冷媒の温度に応じた電気信号が送信される。コントローラ２５は、この電気信号に基づいて、ＩＧＢＴ２０に制御電流が通電しないようにアンプ２２６を介して指令を行う。よって、供給ライン１２の電流の流れが遮断される。 In the hot water heating device 300, when the temperature rises beyond the allowable temperature range of the refrigerant in the hot water tank 6, an electrical signal corresponding to the temperature of the refrigerant is transmitted from the water temperature sensor 23 to the controller 25 via the amplifier 226. Based on this electrical signal, the controller 25 issues a command via the amplifier 226 so that the control current is not supplied to the IGBT 20. Therefore, the current flow in the supply line 12 is interrupted.

また、電気ヒータ５ｄの温度が上昇して第一設定温度に達した場合には、電気ヒータ５ｄの温度によって温度ヒューズ３２２が切断される。これにより、コントローラ２５による制御とは関係なく、ＩＧＢＴ２０への制御電流が遮断されて、供給ライン１２の電流を遮断して通電状態への復帰を不可とする。 When the temperature of the electric heater 5d rises and reaches the first set temperature, the temperature fuse 322 is cut by the temperature of the electric heater 5d. Thereby, regardless of the control by the controller 25, the control current to the IGBT 20 is interrupted, the current of the supply line 12 is interrupted, and the return to the energized state is disabled.

更に、何らかの異常によって、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度を超えて上昇したときに、二つの温度ヒューズ３２２がともに切断されなかった場合には、短絡ライン３０に設けられたバイメタルスイッチ３２が作動する。 Further, if the two temperature fuses 322 are not cut when the temperature of the electric heater 5d rises above the first set temperature due to some abnormality, the bimetal switch 32 provided in the short-circuit line 30 is Operate.

具体的には、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達すると、電気ヒータ５ｄの温度によってバイメタルが変形して、バイメタルスイッチ３２が通電状態に切り換えられる。これにより、短絡ライン３０が短絡され、供給ライン１２に設けられた電力ヒューズ３１には、短絡による大電流が流れる。つまり、電力ヒューズ３１には、電気ヒータ５ｄの温度が第三設定温度に達したときに、意図的に過電流が流される。これにより、電力ヒューズ３１が切断されて、供給ライン１２の電流が遮断される。 Specifically, when the temperature of the electric heater 5d reaches the third set temperature, the bimetal is deformed by the temperature of the electric heater 5d, and the bimetal switch 32 is switched to the energized state. As a result, the short-circuit line 30 is short-circuited, and a large current due to the short-circuit flows through the power fuse 31 provided in the supply line 12. That is, an overcurrent is intentionally passed through the power fuse 31 when the temperature of the electric heater 5d reaches the third set temperature. Thereby, the power fuse 31 is cut and the current of the supply line 12 is cut off.

以上の参考例では、電気ヒータ５ｄの温度が第一設定温度に達すると、温度ヒューズ３２２が切断されて、ＩＧＢＴ２０が、直流電源１１から電気ヒータ５ｄに供給される電流が流れる供給ライン１２を遮断して通電状態への復帰を不可とする。 In the above reference example, when the temperature of the electric heater 5d reaches the first set temperature, the thermal fuse 322 is cut, and the IGBT 20 cuts off the supply line 12 through which the current supplied from the DC power supply 11 to the electric heater 5d flows. Thus, it is impossible to return to the energized state.

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

例えば、上記の実施の形態では、負荷として電気ヒータ５ｄの温度を検出しいているが、これに代えて、電動モータなどの他の機器の温度を検出するようにしてもよい。この場合にも同様に、温水加熱装置１００，２００，及び３００は、異常時に直流電源１１からの電流を確実に遮断することができる。 For example, in the above embodiment, the temperature of the electric heater 5d is detected as a load, but instead, the temperature of another device such as an electric motor may be detected. Similarly, in this case, the hot water heating devices 100, 200, and 300 can reliably cut off the current from the DC power supply 11 when an abnormality occurs.

１００温水加熱装置
１車両用空調装置
４クーラユニット
４ｂ電動コンプレッサ（他の負荷）
４ｅエバポレータ
５ヒータユニット
５ｄ電気ヒータ（負荷）
５ｅヒータコア
６温水タンク
１０電気回路
１１直流電源（電源）
１２供給ライン
２０ＩＧＢＴ（トランジスタ）
２２バイメタルスイッチ（第一バイメタルスイッチ）
２３水温センサ
２５コントローラ
３０短絡ライン
３１電力ヒューズ
３２バイメタルスイッチ（第二バイメタルスイッチ） DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Hot water heating apparatus 1 Air conditioner 4 for vehicles Cooler unit 4b Electric compressor (other loads)
4e Evaporator 5 Heater unit 5d Electric heater (load)
5e Heater core 6 Hot water tank 10 Electrical circuit 11 DC power supply (power supply)
12 Supply line 20 IGBT (transistor)
22 Bimetal switch (first bimetal switch)
23 Water temperature sensor 25 Controller 30 Short circuit line 31 Power fuse 32 Bimetal switch (second bimetal switch)

Claims

A hot water heating apparatus that is mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle and heats hot water as a refrigerant,
A hot water tank having a supply passage through which the refrigerant is supplied and a discharge passage through which the refrigerant is discharged;
An electric heater housed in the hot water tank;
A supply line for supplying current from a power source to the electric heater;
A heat detector for detecting the heat of the electric heater, a blocking means for the return of the supply line to the to energized state and a cutoff state is disabled when the temperature of the electric heater has reached the set temperature, With
The hot water heater according to claim 1, wherein the heat detector is in contact with the electric heater at a position closer to the supply passage than the discharge passage in the hot water tank.

The hot water heating device according to claim 1 ,
A holding member for holding the electric heater in the hot water tank;
The hot water heating apparatus, wherein the electric heater is sandwiched between the holding member and the heat detector.

The hot water heating device according to claim 1 or 2 ,
The hot water heating device, wherein the heat detector is a bimetal switch that comes into contact with the electric heater so that heat can be transferred.

The hot water heating device according to claim 3 ,
The blocking means is
A short-circuit line provided with the bimetal switch and capable of short-circuiting the upstream and downstream of the electric heater in the supply line;
A power fuse provided in the supply line,
The hot water heater according to claim 1, wherein the bimetal switch is switched to an energized state to short-circuit the short-circuit line when the temperature of the electric heater reaches the set temperature.

The hot water heating device according to claim 4 ,
The power supply supplies current to another load different from the electric heater,
The hot water heating apparatus, wherein the power fuse is shared by the electric heater and the other load.

The hot water heating device according to claim 5 ,
The other load is an electric compressor.