(57)【要約】【課題】異常高電圧が電源電圧に重畳された場合でも安全で、且つ小型で低コストな、例えば、カーシートヒータやトラック用仮眠ヒータなどの車載用採暖物の温度調整に好適に使用される車載用温度調節装置を提供すること。【解決手段】サーミスタ４の温度信号で駆動される電流制御素子５と、前記サーミスタ４が断線した時に前記電流制御素子５に流れる電流を遮断するサーミスタ断線保護回路８とを少なくとも備え、線条の発熱体２が配設された車載用採暖物３の温度を前記サーミスタ４の温度信号によって調節する車載用温度調節装置１であって、車載用温度調節装置１の電源電圧に異常高電圧が重畳された時、前記サーミスタ断線保護回路８を前記異常高電圧の重畳期間とほぼ同じ期間、擬似的に作動させるように構成したことを特徴とする車載用温度調節装置１。【選択図】　　　図１
2004127591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーミスタの温度信号で駆動される電流制御素子と、前記サーミスタが断線した時に前記電流制御素子に流れる電流を遮断するサーミスタ断線保護回路とを少なくとも備え、線条の発熱体が配設された車載用採暖物の温度を前記サーミスタの温度信号によって調節する車載用温度調節装置であって、車載用温度調節装置の電源電圧に異常高電圧が重畳された時、前記サーミスタ断線保護回路を前記異常高電圧の重畳期間とほぼ同じ期間、擬似的に作動させるように構成したことを特徴とする車載用温度調節装置。
【請求項２】
請求項１記載の車載用温度調節装置において、前記電流制御素子は、樹脂モールド部が６ｍｍ×７ｍｍ以下の面実装タイプであり、放熱板を具備していないことを特徴とする車載用温度調節装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、カーシートヒータやトラック用仮眠ヒータなどの車載用採暖物の温度調整に使用される車載用温度調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示す如く、この種の車載用温度調節装置１は発熱線２の線条が蛇行配設されて成るカーシートヒータ等の車載用採暖物３に接続され、図５に示すように前記発熱線２の近傍に配置されたサーミスタ４からの温度信号電圧Ｖｔによって発熱線２に直列に接続されたパワーＭＯＳ　ＦＥＴ等の電流制御素子５を制御することで発熱線２の温度が調節される。
【０００３】
車載用温度調節装置１においてはバッテリーの故障やバッテリー端子外れの際に異常高電圧が電源電圧に重畳されるため、この異常高電圧に耐え得る構成とする必要がある。これについては自動車規格（ＪＡＳＯ　Ｄ００１）にロードダンプ時に発生する過渡電圧の試験方法が規定され、その試験電圧は７０Ｖ、減衰時定数τは２０００００μｓとなっている。前記の試験電圧が印加された時、電流制御素子５がＯＮの状態では、発熱線２の抵抗値が３Ωの場合最大２３．３Ａの過大電流が電流制御素子５に流れることになり、電流制御素子５は著しく発熱してしまい電流制御素子５のサイズと電流定格が不適切であると電流制御素子５が故障に到る。そのため、図６に示すように、電流制御素子５は余裕度を見込んで樹脂モールド部５ａのサイズが８．５ｍｍ×１０ｍｍ以上の大型形状で、且つ、電流容量が過渡電圧の試験電圧を発熱線２の抵抗値で割った値に余裕度を加えた電流値以上の高電流容量の大型高電流定格のものを選択するとともに、急激に上昇する電流制御素子５の発熱を逃がすために大型の放熱板５ｂを具備する必要があった。又これらの制約のため、電流制御素子５は小型で低コストで面実装タイプは使用できず、リード電極を有したタイプに限られていた。
【０００４】
しかし、前記の大型高電流定格で大型の放熱板５ｂを具備した電流制御素子５では、最近ますます要求が強くなっている車載用温度調節装置１の小型化と低コスト化への対応が困難になってきた。そこで、大型高電流定格で大型の放熱板５ｂを具備した電流制御素子５の使用を回避するためには、前記の異常高電圧が電源電圧に重畳されている期間は電流制御素子５をＯＦＦさせることが考えられる。すなわち、電流制御素子５がＯＮ状態であると、電源電圧に重畳された異常高電圧の電圧値を発熱線２の抵抗値で割った値の電流が電流制御素子５に流れ、電流制御素子５の損失が熱となって電流制御素子５の温度を上昇させ、故障を引き起こすが、電流制御素子５がＯＦＦならば電流が流れず電流制御素子５が発熱することはない。このように、異常高電圧が電源電圧に重畳されている期間、電流制御素子５をＯＦＦするためには、図５に示すように電流制御素子５の制御端子に接続されたコンパレータ等の電圧比較器Ｕ３により、電源電圧とあらかじめ設定された電流制御素子５をＯＦＦするための基準電圧とを比較し、電源電圧が前記基準電圧を上回っている期間、電流制御素子５の駆動信号Ｖｄを強制的にローレベルにする異常高電圧保護回路６を設ける必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように車載用温度調節装置１においてはバッテリーの故障やバッテリー端子外れの際に異常高電圧が電源電圧に重畳されるため、この異常高電圧に耐え得る構成にする必要がある。そのために電流制御素子５を大型高電流定格のものを使用するとともに、急激に上昇する電流制御素子５の発熱を逃がすために大型の放熱板５ｂを具備する必要があるため、車載用温度調節装置１の小型化や低コスト化が困難であったが、異常高電圧が電源電圧に重畳されている期間は電流制御素子をＯＦＦする方法により、大型高電流定格で大型の放熱板５ｂを具備した電流制御素子５の使用は回避できる。そのためには、前述の通り異常高電圧が電源電圧に重畳されている期間、電流制御素子をＯＦＦする手段が考えられ、電流制御素子５の制御端子に接続されたコンパレータ等の電圧比較器により、電源電圧とあらかじめ設定された電流制御素子５をＯＦＦするための基準電圧とを比較し、電源電圧が前記基準電圧を上回っている期間、電流制御素子５の駆動信号を強制的にローレベルにする異常高電圧保護回路６を設ける必要があった。
【０００６】
しかし、車載用温度調節装置１においてはロードダンプ時の異常高電圧以外に、過電圧や逆極性ノイズに対する保護が必要であるため、サーミスタ４の温度信号電圧Ｖｔと温度調節のための基準電圧Ｖｓを比較して、電流制御素子５の駆動信号Ｖｄを得る温度調節回路部１２には、高電圧防止用ツェナーダイオードＺＤ１や抵抗Ｒ４及び逆電圧防止用ダイオードＤ１などの保護用素子が用いられる。無論、前記の異常高電圧保護回路６にも同様な保護用素子が必要となるため、部品点数が大幅に増えてしまい、大型高電流定格で大型の放熱板５ｂを具備した電流制御素子５の使用を回避することによる小型化や低コスト化の効果が大幅に削減されることになってしまう問題あった。
【０００７】
本発明はこのような点に基いてなされたもので、その目的とするところは、電源電圧に異常高電圧が重畳された場合でも安全で、且つ小型で低コストな車載用温度調節装置を実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するべく本発明の請求項１による車載用温度調節装置は、サーミスタの温度信号で駆動される電流制御素子と、前記サーミスタが断線した時に前記電流制御素子に流れる電流を遮断するサーミスタ断線保護回路とを少なくとも備え、線条の発熱体が配設された車載用採暖物の温度を前記サーミスタの温度信号によって調節する車載用温度調節装置であって、車載用温度調節装置の電源電圧に異常高電圧が重畳された時、前記サーミスタ断線保護回路を前記異常高電圧の重畳期間とほぼ同じ期間、擬似的に作動させることを特徴とするものである。
又、請求項２による車載用温度調節装置は、前記電流制御素子は、樹脂モールド部が６ｍｍ×７ｍｍ以下の面実装タイプであり、放熱板を具備していないことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１を参照しながら説明する。サーミスタ４の抵抗値は温度に対して負の温度特性を有しているが、図１に示すようにサーミスタ４に直列に抵抗Ｒ１を接続すると、サーミスタ４と抵抗Ｒ１で分圧された電圧は温度に対して正の温度特性になる。この電圧を温度信号電圧Ｖｔとして電圧比較器であるコンパレータＵ１の反転入力端子に入力し、一方、電源線７に接続された抵抗Ｒ５で任意の値に設定された基準電圧Ｖｓを前記コンパレータＵ１の非反転入力端子に入力すると、例えば発熱線２の温度が低い場合はサーミスタ４の抵抗値は高いため温度信号電圧Ｖｔは基準電圧Ｖｓより低くなる。するとコンパレータＵ１の出力はハイレベルとなる。このコンパレータＵ１の出力に電流制御素子５を接続してあれば発熱線２に電流が流れ発熱線２の温度が上昇する。一方、発熱線２の温度が高くなった場合はサーミスタ４の抵抗値は低下するため温度信号電圧Ｖｔは上昇するが、基準電圧Ｖｓより高くなると、コンパレータＵ１の出力はローレベルとなり発熱線２の電流が停止することで発熱線２の温度の上昇は止る。その後、時間の経過とともに発熱線２の温度が低下し温度信号電圧Ｖｔが基準電圧Ｖｓ以下となると発熱線２の電流がＯＮし再び温度が上昇する。これを繰り返すことにより発熱線２の温度は基準電圧Ｖｓに相当する温度に調整されることになる。
【００１０】
万が一、サーミスタ４が異常な外力や衝撃により断線した時は、サーミスタ４の抵抗値が無限大となるため、温度信号電圧Ｖｔはほぼ０Ｖに低下することになる。この場合は温度信号電圧Ｖｔが基準電圧Ｖｓより低くなることで発熱線２の電流がＯＮしてしまい、発熱線２の温度は無制限に上昇することになる。そこで温度信号電圧Ｖｔが温度調節のための基準電圧Ｖｓとは別の基準電圧Ｖｃ以下に低下した時、発熱線２の電流を遮断することで発熱線２の温度が無制限に上昇することを防止するサーミスタ断線保護回路８を内蔵することが一般的にとられる対策である。
【００１１】
上記の構成の車載用温度調節装置１において、ＰＮＰトランジスタＱ１のエミッタを抵抗Ｒ１とサーミスタ４の接続点に接続し、コレクタをコンパレータＵ１、Ｕ２のＧＮＤ端子に接続し、ベースとコンパレータＵ１、Ｕ２のＧＮＤ端子間にツェナーダイオードＺＤ２を、電源線７とベース間に抵抗Ｒ５を接続すれば、異常高電圧が電源電圧に重畳され２次回路電圧Ｖａが上昇しベース電圧がツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧を上回った時点でトランジスタＱ１がＯＮし、抵抗Ｒ１の電圧はほぼ０Ｖになりサーミスタ４が断線した場合と全く同じ動作をさせることができる。このように擬似的にサーミスタ断線保護回路８を動作させることによりコンパレータＵ２の出力はローレベルとなり、電流制御素子５をＯＦＦすることができる。前記のＰＮＰトランジスタＱ１、ツェナーダイオードＺＤ２及び抵抗Ｒ１は、過電圧や逆極性ノイズに対する保護が及ぶ範囲に接続されているため、個々の保護回路は必要としないことから、部品点数が削減できることによる小型化と低コスト化に大きな効果を得ることができる。
【００１２】
【実施例】
以下に本発明の実施例を、図面を参照しながら更に説明する。図１においてサーミスタ４は一端がコンパレータＵ１、Ｕ２のＧＮＤ端子に接続された抵抗Ｒ１の他端に接続されるとともにコンパレータＵ１の反転入力端子及びコンパレータＵ２の非反転入力端子とＰＮＰトランジスタＱ１のエミッタにも接続されている。コンパレータＵ１の非反転入力端子には、２次回路電圧Ｖａを抵抗Ｒ６、抵抗Ｒ７及び抵抗Ｒ８で分圧した基準電圧Ｖｓが印加される。コンパレータＵ１の出力はコンパレータＵ２の出力とワイヤードＯＲ接続されるとともにトランジスタＱ２及びダイオードＤ２，抵抗Ｒ９を介して電流制御素子５の制御端子に接続されている。コンパレータＵ２の反転入力端子には、２次回路電圧Ｖａを抵抗Ｒ６、抵抗Ｒ７及び抵抗Ｒ８で分圧した基準電圧Ｖｃが印加される。前記のＰＮＰトランジスタＱ１のコレクタはコンパレータＵ１、Ｕ２のＧＮＤ端子に接続され、ベースはツェナーダイオードＺＤ２を介してコンパレータＵ１、Ｕ２のＧＮＤ端子に接続されるとともに、抵抗Ｒ５を介してコンパレータＵ１、Ｕ２のＶｃｃ端子に接続されている。
【００１３】
サーミスタ断線保護回路８はコンパレータＵ２と抵抗Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８からなり、コンパレータＵ２の反転入力端子に入力される基準電圧ＶｃよりコンパレータＵ２の非反転入力端子の温度信号電圧Ｖｔが、サーミスタ４の断線故障により低下することにより、コンパレータＵ２の出力はローレベルとなり、同時にワイヤードＯＲ接続されたコンパレータＵ１の出力に拘わらず電流制御素子５の制御端子をローレベルとすることで電流制御素子５をＯＦＦする。
【００１４】
一方、コンパレータＵ２の非反転入力端子にはＰＮＰトランジスタＱ１のエミッタも接続されており、図２（ａ）に示すように電源電圧に異常高電圧が重畳された場合はＰＮＰトランジスタＱ１のベース電圧がツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧を上回り、その結果ツェナーダイオードＺＤ２に電流が流れることになる。するとＰＮＰトランジスタＱ１がＯＮし、エミッタとコレクタ間の電圧が下がり、コンパレータＵ２の反転入力端子の電圧はほぼ０Ｖとなる。これによりコンパレータＵ２の出力はローレベルとなる。その結果、電流制御素子５がＯＦＦし、発熱線２の印加電圧は図２（ｂ）に示すように、電源電圧に異常高電圧が重畳された期間とほほ同じ期間ＯＦＦすることになる。このことは、サーミスタ４の断線故障によりサーミスタ断線保護回路８が作動したことと同様の動作であり、サーミスタ断線保護回路８を疑似的に作動させたと言うことができる。
【００１５】
又、車載用温度調節装置１においてはロードダンプ時の異常高電圧以外に、過電圧や逆極性ノイズに対する保護が必要であるため、サーミスタ４の信号と温度調節のための基準電圧Ｖｓを比較して、電流制御素子５の駆動信号を得る温度調節回路部１２には、高電圧防止用ツェナーダイオードＺＤ１や電圧ドロッパ抵抗Ｒ４及び逆電圧防止用ダイオードＤ１などの保護用素子が用いられる。しかし、前記のサーミスタ断線保護回路８を疑似的に作動させるためのＰＮＰトランジスタＱ１とツェナーダイオードＺＤ２及び抵抗Ｒ５はいずれも前記の保護用素子の保護が及んでいるため個々の保護回路は不要である、
【００１６】
尚、図１において、コンパレータＵ１，Ｕ２は、デュアルタイプ（ＢＡ１０３９３：ローム製）を片電源で使用し、電流制御素子５は、図３に示すような、樹脂モールド部５ａが５．５ｍｍ×６．５ｍｍの面実装タイプのパワーＭＯＳ　ＦＥＴ（２ＳＫ３４８３−Ｚ：ＮＥＣ製）を、放熱板を具備しない状態で実装した。ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２のツェナー電圧はそれぞれ、１２Ｖ、９Ｖであり、ＰＮＰトランジスタＱ１には２ＳＡ１５８７（東芝製）を使用した。
【００１７】
上記の実施例において自動車規格（ＪＡＳＯ　Ｄ００１）の試験方法に基き試験を実施したところ、発熱線２の抵抗値が３Ω（約６０Ｗ）の車載用採暖物３を接続しても電流制御素子５の急激な発熱や故障は認められなかった。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、サーミスタの温度信号で駆動される電流制御素子と、前記サーミスタが断線した時に前記電流制御素子に流れる電流を遮断するサーミスタ断線保護回路とを少なくとも備え、線条の発熱体が配設された車載用採暖物の温度を前記サーミスタの温度信号によって調節する車載用温度調節装置であって、車載用温度調節装置の電源電圧に異常高電圧が重畳された時、前記サーミスタ断線保護回路を前記異常高電圧の重畳期間とほぼ同じ期間、擬似的に作動させることで、大型高電流定格で大型の放熱板を具備した電流制御素子の使用を回避し、例えば、樹脂モールド部が６ｍｍ×７ｍｍ以下の面実装タイプの電流制御素子を、放熱板を具備せずに用いることができる。又、サーミスタ断線保護回路を擬似的に動作させるための回路を過電圧や逆極性ノイズに対する保護素子の保護の及んでいる範囲に配置することで、個々の保護素子が必要でなくなる。従って、異常高電圧が電源電圧に重畳された場合でも安全で、且つ小型で低コストな、例えば、カーシートヒータやトラック用仮眠ヒータなどの車載用採暖物の温度調整に使用される車載用温度調節装置を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車載用温度調節装置の一実施例を示す回路図である。
【図２】本発明による車載用温度調節装置の各部の波形を示す図で、（ａ）は車載用温度調節装置の電源電圧に異常高電圧が重畳された波形を示し、（ｂ）は（ａ）の波形が車載用温度調節装置に印加された時の発熱線に印加される波形を示す。
【図３】本発明の実施例で使用される電流制御素子の構成を説明する図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】車載用採暖物の構成を説明する図である。
【図５】従来例の車載用温度調節装置を示す回路図である。
【図６】従来例で使用される電流制御素子の構成を説明する図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
Ｕ１、Ｕ２　コンパレータ
Ｒ１〜Ｒ１２　抵抗
Ｄ１，Ｄ２　ダイオード
ＺＤ１、ＺＤ２、ＺＤ３　ツェナーダイオード
Ｑ１、Ｑ２　トランジスタ
Ｅ　直流電源
１　車載用温度調節装置
２　発熱線
３　車載用採暖物
４　サーミスタ
５　電流制御素子
５ａ　樹脂モールド部
５ｂ　放熱板
６　異常高電圧保護回路
７　電源線
８　サーミスタ断線保護回路
１２　温度調節回路部
Ｖｔ　温度信号電圧
Ｖｓ　温度調節のための基準電圧
Ｖｃ　サーミスタの断線保護のための基準電圧
Ｖａ　２次回路電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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