説明

ヒータユニット

【課題】ヒータユニットにおいて左側PTCヒータ素子と右側PTCヒータ素子とを独立して制御することを可能にしつつ、搭載性の悪化を抑制する。
【解決手段】 ヒータユニットの電極端子80a、64a、65a、66a、67a、81aが空調ケース11の左側側壁11b側に配置されている。このため、バッテリBa側からと空調ケース11の左側側壁11b側にワーヤーハーネス41を配設するだけで、電極端子80a、64a、65a、66a、67a、81aとバッテリBaとの間を接続できる。したがって、ヒータユニット28の搭載性の悪化を抑制できる。電子制御装置200は、リレースイッチ110、111、112、113を制御して、バッテリBaとヒータプレート70、71、72、73との間をヒータプレート毎に接続、或いは開放する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電圧が与えられて発熱する電気ヒータを備えるヒータユニットに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、空調装置のヒータユニットにおいて、空調ケース内に配置されて通電により発熱するPTCヒータ素子を備え、PTCヒータ素子の発熱により空調ケース内の空気を加熱するものがある(特許文献1参照)。
【0003】
また、車両用空調装置では、空調ケース内を車両左右方向に分割して第1、第2の空気通路を形成する仕切板と、第1、第2の空気通路内を流れる空気をそれぞれ加熱するヒータユニットと、第1の空気通路のうちヒータユニットをバイパスして空気を流す第1のバイパス通路と、第2の空気通路のうちヒータユニットをバイパスして空気を流す第2のバイパス通路とを備えるものがある。
【0004】
このものにおいて、第1のエアミックスドアは、第1の空気通路のうちヒータユニットに流れる空気量と第1のバイパス通路を流れる空気量との比率を変えることにより第1の空気通路から車室内右側に吹き出される空気温度を調整する。
【0005】
第2のエアミックスドアは、第2の空気通路のうちヒータユニットに流れる空気量と第2のバイパス通路を流れる空気量との比率を変えることにより第1の空気通路から車室内左側に吹き出される空気温度を調整する。
【特許文献1】特開2007−292425号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明者は、上述の特許文献1のヒータユニットを上述の車両用空調装置に適用して、上述の特許文献1のヒータユニットにより第1、第2の空気通路内を流れる空気をそれぞれ独立して温度調節することについて検討したところ、次のような問題点が分かった。
【0007】
まず、ヒータユニットにより第1、第2の空気通路内の空気をそれぞれ独立して温度調節するために、第1、第2の空気通路のそれぞれに対応した第1、第2のPTCヒータ素子が必要になる。
【0008】
これに加えて、第1、第2のPTCヒータ素子に対して個別に電圧を与えるために、第1、第2のPTCヒータ素子に対応した第1、第2の電極端子と第2のPTCヒータ素子に対応した第3、第4の電極端子とが必要になる。
【0009】
ここで、第1、第2の電極端子と第3、第4の電極端子とを空調ケースの左側側壁と右側側壁とに別々に配置すると、バッテリの両電極(プラス電極、マイナス電極)と空調ケースの左側壁側との間に電線を配設することに加えて、バッテリの両電極と空調ケースの右側壁側との間に電線を配設することが必要になり、搭載性が悪化する。
【0010】
本発明は上記点に鑑みて、第1、第2のPTCヒータ素子を独立して制御することを可能にしつつ、搭載性の悪化を抑制するようにしたヒータユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、空気が流れるケース(11)と、
前記ケース内において前記空気の流れ方向に交差する方向に並べられ、電源(Ba)から出力される電圧が与えられて発熱して前記空気を加熱する第1、第2の電気ヒータ(70〜73)と、
前記第1の電気ヒータに電圧を与えるための第1、第2電極端子(80a、…81a)と、
前記第1の電気ヒータに対して独立して、前記第2の電気ヒータに電圧を与えるための第3、第4電極端子(80a、…81a)と、を備え、
前記第1、第2電極端子および前記第3、第4電極端子は、前記第1、第2の電気ヒータが並ぶ方向における一方側に配置されていることを特徴とする。
【0012】
したがって、第1、第2の電気ヒータが並ぶ方向における一方側と電源の両電極(プラス電極、マイナス電極)との間に電線を配設するだけで、第1〜第4電極端子と電源との間を電線で接続することができる。
【0013】
これに加えて、上述の如く、第1、第2電極端子以外に、第1の電気ヒータに対して独立して、第2の電気ヒータに電圧を与えるための第3、第4電極端子が設けられている。
【0014】
以上により、第1、第2のPTCヒータ素子を独立して制御することを可能にしつつ、搭載性の悪化を抑制することができる。
【0015】
請求項2に係る発明では、導電性材料からなり、前記第1、第2の電気ヒータが並ぶ方向のうち前記第1の電気ヒータ側に配置され、前記第1の電気ヒータと前記空気との間の熱交換を促進させる第1の熱交換フィン(50、51、…53)と、
導電性材料からなり、前記第1、第2の電気ヒータが並ぶ方向のうち前記第2の電気ヒータ側に配置され、前記第2の電気ヒータと前記空気との間の熱交換を促進させる第2の熱交換フィン(54、55、…57)と、を備え、
前記第1、第2電極端子の間に前記電源の出力電圧が与えられることにより、前記第1、第2電極端子の間で前記第1の熱交換フィンを通して前記第1の電気ヒータに電流が流れて前記第1の電気ヒータが発熱するものであり、
前記第3、第4電極端子の間に前記電源の出力電圧が与えられることにより、前記第3、第4電極端子の間で前記第2の熱交換フィンを通して前記第2の電気ヒータに電流が流れて前記第2の電気ヒータが発熱するものであり、
前記第1、第2電極端子の間で前記第1の熱交換フィンを通して前記第1の電気ヒータに電流が流れる第1の電気回路と、前記第3、第4電極端子の間で前記第2の熱交換フィンを通して前記第2の電気ヒータに電流が流れる第2の電気回路とがそれぞれ独立していることを特徴とする。
【0016】
請求項3に係る発明では、前記第1、第2電極端子および前記第3、第4電極端子は、前記ケース(11)の外側に配置されていることを特徴とする。
【0017】
請求項4に係る発明では、前記ケース内の空気通路を前記空気の流れ方向に交差する方向に分割して第1、第2の空気通路(40a、40b)を形成する仕切り壁(11c)を備えており、
前記第1、第2の空気通路のうち一方の空気通路には、前記第1の電気ヒータが配置され、
前記第1、第2の空気通路のうち一方の空気通路以外の他方の空気通路には、前記第2の電気ヒータが配置されていることを特徴とする。
【0018】
請求項5に係る発明では、前記電源から前記第1、2の電気ヒータに流れる電流をそれぞれ独立して制御する制御装置(200)を備え、
前記第1、2の電気ヒータのうち一方を発熱させて、かつ他方の電気ヒータの発熱を停止させる場合に前記制御装置(200)によって前記一方の電気ヒータに電流を流すことが可能である最大電流値が、前記第1、2の電気ヒータをそれぞれ発熱させる場合に前記制御装置(200)によって前記第1、2の電気ヒータにそれぞれ流すことが可能である電流値の合計の最大値と同一電流値になっていることを特徴とする。
【0019】
これにより、第1、2の電気ヒータのうち一方を発熱させて、かつ他方の電気ヒータの発熱を停止させる場合において、一方の電気ヒータから大きな熱量を発生させることができる。
【0020】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
(第1実施形態)
図1に、本発明に係るヒータユニットが適用された車両用空調装置の空調ユニット10の一実施形態を示す。図1中の上下前後の各矢印は、車両搭載状態における上下前後方向を示している。
【0022】
空調ユニット10は、車室内に空気を吹き出す空気通路を形成する空調ケース11を備える。空調ケース11のうち最も車両前方側の部位の側面には、空気入口(図示せず)が形成されている。空気入口には、送風機ユニット(図示省略)のスクロールケースからの送風空気が流入する。
【0023】
空調ケース11のうち空気入口の下流側には、矢印F1のように、空気入口からの送風空気が流入する蒸発器12(冷却用熱交換器)が配置されている。蒸発器12は、冷凍サイクルの冷媒の蒸発潜熱を空調空気から吸熱して空調空気を冷却する冷却用熱交換器である。
【0024】
空調ケース11のうち蒸発器12の空気流れ下流側には、仕切り壁(図1中省略)が設けられている。仕切り壁は、空調ケース11内を車幅方向(車両左右方向)に分割して右側空気通路と左側空気通路とを形成する。すなわち、仕切り壁は、空調ケース11内空気流路を空気流れに対して直交する方向に分割して右側空気通路と左側空気通路と形成することになる。
【0025】
ここで、右側空気通路は、空調ケース11の仕切り壁と右側側壁との間に設けられ、蒸発器12から吹き出される空気を車室内運転席側に流す通路である。左側空気通路は、空調ケース11の仕切り壁と左側側壁との間に設けられ、蒸発器12から吹き出される空気を車室内助手席側に流す通路である。
【0026】
蒸発器12の空気下流側には、ヒータコア13が設けられている。ヒータコア13は、右側空気通路および左側空気通路の両方の空気通路に亘って配置されている。ヒータコア13は、温水(エンジン冷却水)を熱源として、右側空気通路を流れる冷風と左側空気通路を流れる空気とをそれぞれ加熱する加熱用熱交換器である。
【0027】
空調ケース11内の右側空気通路において、ヒータコア13の上方部位には、矢印F2のようにヒータコア13をバイパスして空気(冷風)が流れる第1の冷風バイパス通路14が形成されている。
【0028】
空調ケース11内の右側空気通路のうちヒータコア13の上流側には、第1、第2エアミックスドア18、19が配置されている。
【0029】
第1エアミックスドア18は、矢印F4のようにヒータコア13の上方側流路13aで加熱される温風と、矢印F2のように第1冷風バイパス通路14を通ってヒータコア13をバイパスする冷風との風量割合を調整する。
【0030】
第2エアミックスドア19は、矢印F5のようにヒータコア13の下方側流路13bで加熱される温風の風量を調整する。これにより、ヒータコア13の下方側流路13bから吹き出される温風(F5)の温度を調整することなる。
【0031】
ここで、第1エアミックスドア18は、蒸発器12の前面に対して略平行にスライド移動するスライドドアで構成されている。第2エアミックスドア19は、蒸発器12の前面に対して回転自在に支持されている板状のドアで構成されている。第1、第2エアミックスドア18、19は、アクチュエータ機構により駆動される。
【0032】
空調ケース11内の左側空気通路には、右側空気通路と同様に、第1、第2エアミックスドア(図示省略)が配置されている。
【0033】
空調ケース11内の右側空気通路のうちヒータコア13の下流側には、壁部22が設けられている。壁部22は、ヒータコア13の上方側流路13aを通過した温風を上方に向けて案内する第1温風通路23を形成する。第1温風通路23の下流側(上方側)には、ヒータコア13の上方部において第1冷風バイパス通路14を通過した冷風と第1温風通路23を通過した温風とを混合する空気混合部20が設けられている。
【0034】
空調ケース11の右側空気通路には、デフロスタ開口部24、フェイス開口部25、およびフット開口部(鎖線で示す)30が設けられている。開口部24、25、30は、空気混合部20から温度調節された空調空気を車室内に向けて吹き出す。
【0035】
デフロスタ開口部24および前席フェイス開口部25はフェイスドア26により切替開閉される。フェイスドア26は、スライド移動するスライドドアにて構成されている。フット開口部30は、空調ケース11の右側側壁(図示省略)に形成されており、フット開口部30は、フットドア(図示省略)によって開閉される。フェイスドア26およびフットドアは、アクチュエータ機構(図示省略)により駆動される。
【0036】
空調ケース11の左側空気通路には、右側空気通路と同様に、壁部22、第1温風通路23、空気混合部20、デフロスタ開口部24、フェイス開口部25、フット開口部30、フェイスドア26、およびフットドアが設けられている。
【0037】
一方、右側空気通路において、ヒータコア13の下方側流路13bの車両後側には、下方側流路13bを通過した温風を流す第2温風通路27が形成されている。
【0038】
第2温風通路27には、補助加熱用熱交換器をなすヒータユニット28が配置されている。ヒータユニット28は、ヒータコア13を通過した温風を加熱する電気ヒータである。ヒータユニット28は、後述するように、右側空気通路を流れる温風と左側空気通路を流れる温風とをそれぞれ加熱することができる。
【0039】
右側空気通路において、第2温風通路27のうちヒータコア13の下流側領域21と空気混合部20との間には、連通口31が設けられている。連通口31は、ヒータユニット28を通過した温風を空気混合部20側に流す通路である。これにより、開口部24、25、30から吹き出される温風温度を上げることができる。
【0040】
空調ケース11の左側空気通路には、右側空気通路と同様に、第2温風通路27が設けられている。
【0041】
次に、本実施形態のヒータユニット28について図2〜図4を参照して説明する。図2は図1中のヒータコア13周辺を上から視て図である。
【0042】
ヒータユニット28は、図2に示すように、仕切り壁11cを貫通して右側空気通路40aおよび左側空気通路40bの両側に亘って配置されている。
【0043】
ここで、図2において、符号11aは空調ケース11の右側側壁であり、符号11bは空調ケース11の左側側壁であり、符号11cは仕切り壁である。
【0044】
図3は、空気流れ下流側から視たヒータコア13とその電気的接続関係を示す図である。
【0045】
図3中の一点鎖線Sは、仕切り壁の位置を示しており、以下、一点鎖線Sを境界にして右側をヒータユニット28の右側領域とし、一点鎖線Sを境界にして左側をヒータユニット28の左側領域とする。
【0046】
ヒータユニット28は、熱交換フィン50、51、52、53、54、55、56、57、電極板60、61、62、63、64、65、66、67、ヒータプレート70、71、72、73、フレーム80、81、82、83、および絶縁プレート90、91、92、93から構成されている。
【0047】
まず、フレーム80、81、82、83は、アルミニウム等の導電性金属材料からなるもので、矩形状に並べられて額縁状ケースを構成する。フレーム80、81は、左右方向に延びる柱状に形成されている。フレーム80はフレーム81に対して上側に配置されている。フレーム82、83は上下方向に延びる柱状に形成されている。フレーム82はフレーム83に対して左側に配置されている。
【0048】
ここで、熱交換フィン50〜57、電極板60〜67、ヒータプレート70〜73、および絶縁プレート90〜93は、フレーム80、81、82、83によって囲まれる空間内配置されている。フレーム80には、右側に突出するコネクタハウジング100が設けられている。コネクタハウジング100は、空調ケース11の外側に設けられて、空調ケース11の左側側壁11bから左側に突出するように配置されている。コネクタハウジング100は、後述するように、電極板60〜67とハイヤーハーネスとを接続するために用いられる。
【0049】
熱交換フィン50、51、52、53…57は、それぞれ、アルミニウム等の導電性材料により波状に形成されているコルゲートフィンである。熱交換フィン50、51、52、53は、左側領域に配置されている。熱交換フィン54、55、56、57は、右側領域に配置されている。左側の熱交換フィン50、51、52、53と右側の熱交換フィン54、55、56、57とは、互いの間に隙間を介在して配置されている。当該隙間は、電気絶縁物としての空気から構成されるものである。
【0050】
以上により、電極板60、61の間で熱交換フィン50を通してヒータプレート70に電流を流す電気回路と、電極板64、65の間で熱交換フィン54を通してヒータプレート72に電流を流す電気回路とがそれぞれ独立している。
【0051】
これに加えて、電極板63、62の間で熱交換フィン52、53を通してヒータプレート71に電流を流す電気回路と、電極板67、66の間で熱交換フィン56を通してヒータプレート73に電流を流す電気回路とがそれぞれ独立している。
【0052】
なお、左側の熱交換フィン50、51、52、53と右側の熱交換フィン54、55、56、57とのうち一方が第1の熱交換フィンに相当し、他方が第2の熱交換フィンに相当する。
【0053】
ヒータプレート70は、図4に示すように、複数の開口部を有する長板状の樹脂枠70bと、複数の開口部内にそれぞれ填め込まれた板状のPTC素子70cとからなり、PTC70c素子の素子列を構成している。PTC素子70cは、温度がキュリー点に達すると抵抗値が増大し、電圧が与えられている状態で温度が低下すると電流が増えて一定温度で安定する特性を有する公知の素子である。ヒータプレート71、72、73は、それぞれ、ヒータプレート70と同様の構造を有している。
【0054】
ヒータプレート70、71は、左側領域に配置されており、ヒータプレート72、73は、右側領域に配置されている。
【0055】
絶縁プレート90、91、92、93は電気絶縁材料から長い板状に形成されたものである。絶縁プレート90、91は、左側領域に配置されており、絶縁プレート92、93は、右側領域に配置されている。
【0056】
ヒータユニット28の左側領域において、上から下に向かって、電極板60、熱交換フィン50、ヒータプレート70、電極板61、熱交換フィン51、絶縁プレート90、91、電極板62、熱交換フィン52、ヒータプレート71、熱交換フィン53、電極板63の順に電極板60、61、62、63、熱交換フィン50、51、52、53、ヒータプレート70、71、および絶縁プレート90、91が並べられている。
【0057】
ここで、電極板60はフレーム80に接続されており、電極板63はフレーム81に接続されている。熱交換フィン50、51は、ヒータプレート70と空気流との間の熱交換を促進する。熱交換フィン52、53は、ヒータプレート71と空気流との間の熱交換を促進する。
【0058】
ヒータユニット28の右側領域において、上から下に向かって、絶縁プレート93、電極板64、熱交換フィン54、ヒータプレート72、電極板65、熱交換フィン55、電極板66、ヒータプレート73、熱交換フィン56、電極板67、熱交換フィン57、絶縁プレート92の順に、電極板64、65、66、67、熱交換フィン54、55、56、57、ヒータプレート72、73、および絶縁プレート92、93が並べられている。
【0059】
ここで、熱交換フィン54、55は、ヒータプレート72と空気流との間の熱交換を促進する。熱交換フィン56、57は、ヒータプレート73と空気流との間の熱交換を促進する。
【0060】
フレーム80には、右側に突出する電極端子80aが設けられている。電極板64には、右側に突出する電極端子64aが設けられている。同様、電極板65、66、67には、右側に突出する電極端子65a、66a、67aが設けられている。フレーム81には、右側に突出する電極端子81aが設けられている。
【0061】
電極端子80a、64a、65a、66a、67a、81aは、コネクタハウジング100内に配置されている。
【0062】
電極端子80a、64a、65a、66a、67a、81aは、コネクタハウジング100とともに、雄型コネクタを構成する。雄型コネクタは、雌型コネクタ40(図2参照)に嵌め込まれる。雌型コネクタ40には、ワイヤーハーネス41(図2参照)を介してリレースイッチ110、111、112、113に接続されている。
【0063】
ここで、左側の熱交換フィン50、51、52、53と右側に配置される熱交換フィン54、55、56、57とは電気的に絶縁されている。
【0064】
次に、本実施形態のヒータプレート70の電気的構成について図3、図5を参照して説明する。
【0065】
電極端子80aは、図3に示すように、リレースイッチ110を介してバッテリBa(電源)のプラス電極に接続されている。バッテリBaのマイナス電極は、グランドに接続されている。
【0066】
電極端子64aは、リレースイッチ111を介してバッテリBaのプラス電極に接続されている。電極端子65aはグランドにそれぞれ接続されている。電極板61、65は接続されている。
【0067】
以上により、電極端子80aと電極端子65aとの間で、フレーム80→電極板60→熱交換フィン50→ヒータプレート70→電極板61→電極板65の順に電流を流す経路を形成することになる。
【0068】
これに加えて、電極端子64aと電極端子65aとの間で、電極板64→熱交換フィン54→ヒータプレート72→電極板65の順に電流を流す経路を形成することになる。
【0069】
これにより、電極端子65aは、ヒータプレート70、72の共通の電極端子の役割を果たすことになる。
【0070】
電極端子81aは、リレースイッチ113を介してバッテリBaのプラス電極に接続されている。電極端子67aは、リレースイッチ112を介してバッテリBaのプラス電極に接続されている。電極端子66aはグランドにそれぞれ接続されている。ここで、電極板62、66は接続されている。
【0071】
以上により、電極端子81aと電極端子66aとの間で、フレーム81→電極板63→熱交換フィン53→ヒータプレート71→熱交換フィン52→電極板62→電極板66の順に電流を流す経路を形成することになる。
【0072】
これに加えて、電極端子67aと電極端子66aとの間で、電極板67→熱交換フィン56→ヒータプレート73→電極板66の順に電流を流す経路を形成することになる。
【0073】
これにより、電極端子66aは、ヒータプレート71、73の共通の電極端子の役割を果たすことになる。
【0074】
図5に、ヒータプレート70、71、72、73およびリレースイッチ110、111、112、113の電気的接続関係を示す。
【0075】
リレースイッチ110、111、112、113には、電子制御装置200が接続されている。リレースイッチ110、111、112、113は、電子制御装置200によってオン、オフされる。これにより、バッテリBaのプラス電極とヒータプレート71、72、73との間がヒータプレート毎に接続、或いは開放される。
【0076】
電子制御装置200には、車室外の気温を検出する外気温センサ210と、着座センサSW1、SW2とが接続されている。
【0077】
着座センサSW1は、例えば運転席シートクッション等に内蔵されて、乗員の運転席への着座を検出する。着座センサSW2は、例えば助手席のシートクッション等に内蔵されて、乗員の助手席への着座を検出する。着座センサSW1、SW2は、例えば、常会型スイッチから構成されている。
【0078】
電子制御装置200は、センサSW1、SW2、210の検出値に応じて、リレースイッチ110、111、112、113bを介してヒータプレート70、71、72、73を制御する。
【0079】
電子制御装置200は、着座センサSW1がオンしているとき、乗員が運転席に着座していると判定する。このとき、外気温センサ210の検出温度Tamが低くなるほど、ヒータプレート72、73のうちバッテリBaの出力電圧を与えるヒータプレートの数を増やすようにリレースイッチ111、112のオン、オフを制御する。
【0080】
すなわち、外気温センサ210の検出温度Tamが第1の温度Taより高いときには、リレースイッチ111、112を両方ともオフし、外気温センサ210の検出温度Tamが第1の温度Ta未満で、かつ第2の温度Tb(<Ta)以上であるときには、リレースイッチ111をオフし、かつリレースイッチ112をオンする。さらに、外気温センサ210の検出温度Tamが第2の温度Tb未満であるときには、リレースイッチ111、112を両方ともオンする。
【0081】
以上により、ヒータプレート72、73から発生する熱量をリレースイッチ111、112のオン、オフにより制御することができる。
【0082】
一方、電子制御装置200は、着座センサSW1がオフしているとき、乗員が運転席に着座していないと判定する。これに伴い、このとき、外気温センサ210の検出温度Tamに関わらず、リレースイッチ111、112を両方ともオフする。
【0083】
電子制御装置200は、着座センサSW2がオンしているとき、乗員が助手席に着座していると判定する。このとき、着座センサSW1がオンした場合と同様に、外気温センサ210の検出温度Tamが低くなるほど、ヒータプレート70、71のうちバッテリBaの出力電圧を与えるヒータプレートの数を増やすようにリレースイッチ110、113を制御する。
【0084】
以上により、ヒータプレート70、71から発生する熱量をリレースイッチ111、112のオン、オフにより制御することができる。
【0085】
以上説明した本実施形態によれば、電極端子80a、64a、65a、66a、67a、81aは、コネクタハウジング100内に配置されている。加えて、コネクタハウジング100は、空調ケース11の左側側壁11bから左側の突出するように配置されている。
【0086】
これにより、電極端子80a、64a、65a、66a、67a、81aの全てが空調ケース11の左側側壁11b側に配置されることになる。このため、バッテリBaの両電極(プラス電極、マイナス電極)と空調ケース11の左側側壁11b側との間に、電線41を配設するだけで、ヒータプレート70〜73とバッテリBaとの間を接続することができる。したがって、ヒータユニット28の搭載性の悪化を抑制することができる。
【0087】
これに加えて、電子制御装置200は、リレースイッチ110、111、112、113を制御して、バッテリBaのプラス電極とヒータプレート70、71、72、73との間をヒータプレート毎に接続、或いは開放する。したがって、左側ヒータプレート70、71と右側ヒータプレート72、73とを独立して制御することができる。
【0088】
すなわち、左側ヒータプレート70、71のPTCヒータ素子(以下、左側PTCヒータ素子という)と右側ヒータプレート72、73のPTCヒータ素子(以下、右側PTCヒータ素子という)とを独立して制御することができる。
【0089】
以上により、左側PTCヒータ素子と右側PTCヒータ素子とを独立して制御することを可能にしつつ、ヒータユニット28の搭載性の悪化を抑制することができる。
【0090】
(第2実施形態)
上述の第1実施形態では、ヒータプレート70、71(72、73)をそれぞれ独立して制御することによりヒータプレート70、71(72、73)から発生する熱量を制御する例を示したが、これに代えて、PWM制御によりヒータプレート70、71(72、73)から発生する熱量を制御する第2実施形態を示す。
【0091】
図6に本実施形態のヒータユニット28の構造を示す。
【0092】
本実施形態のヒータユニット28は、熱交換フィン50、51、52、53、54、55、56、57、電極板60、61、62、64、65、ヒータプレート70a、70b、70c、71a、71b、71c、フレーム80、81、82、83、および絶縁プレート90、93から構成されている。図3と同一符号は同一のものを示し、その説明を省略する。
【0093】
まず、熱交換フィン50〜57、電極板60〜65、ヒータプレート70a、70b…71c、絶縁プレート90、93は、フレーム80、81、82、83によって囲まれる空間内配置されている。
【0094】
そして、ヒータユニット28の左側領域では、上から下に向かって、電極板60、熱交換フィン50、ヒータプレート70a、熱交換フィン51、ヒータプレート70b、熱交換フィン52、ヒータプレート70c、熱交換フィン53、電極板61、絶縁プレート90の順で、電極板60、61、熱交換フィン50、52、53、ヒータプレート70a、ヒータプレート70b、70c、絶縁プレート90が並べられている。
【0095】
さらに、ヒータユニット28の右側領域では、上から下に向かって、絶縁プレート93、熱交換フィン54、電極板64、ヒータプレート71a、熱交換フィン55、ヒータプレート71b、熱交換フィン56、ヒータプレート71c、熱交換フィン57、電極板65の順で、絶縁プレート93、電極板64、65、熱交換フィン54、55、56、57、およびヒータプレート71a、71b、71cが並べられている。
【0096】
ここで、フレーム80には、電極端子80aが設けられている。電極板64、65には、電極端子64a、65aが設けられている。電極端子64a、65a、80aは、上述の第1実施形態と同様に、コネクタハウジング100内に配置されている。
【0097】
電極端子80a、64a、65a、66a、67a、81aは、コネクタハウジング100とともに、雄型コネクタを構成する。雄型コネクタは、雌型コネクタに嵌め込まれる。雌型コネクタには、ワイヤーハーネス41を介して電界効果型トランジスタ120、121に接続されている。
【0098】
次に、本実施形態のヒータプレート70の電気的構成について図6、図7を参照して説明する。
【0099】
電極端子80aは、図3に示すように、電界効果型トランジスタ(図中FETと記す)120を介してバッテリBaのプラス電極に接続されている。電極端子65aはグランドに接続されている。電極板61、65は接続されている。
【0100】
以上により、電極端子80aと電極端子65aとの間で、フレーム80→電極板60→熱交換フィン50→ヒータプレート70a→熱交換フィン51→ヒータプレート70b→熱交換フィン52→ヒータプレート70c→熱交換フィン53→電極板61→電極板65の順に電流を流す経路を形成することになる。
【0101】
電極端子64aは、電界効果型トランジスタ121を介してバッテリBaのプラス電極に接続されている。これにより、電極板64→ヒータプレート71a→熱交換フィン55→ヒータプレート71b→熱交換フィン56→ヒータプレート71c→熱交換フィン57→電極板65の順に電流を流す経路を形成することになる。
【0102】
図7に、ヒータプレート70a、70b、70c、71a、71b、71cおよび電界効果型トランジスタ120、121の電気的接続関係を示す。
【0103】
電界効果型トランジスタ120、121には、電子制御装置200が接続されている。電界効果型トランジスタ120、121は、電子制御装置200によってオン、オフされる。これにより、バッテリBaのプラス電極と左側のヒータプレート70a、70b、70cと間が接続、或いは開放され、かつバッテリBaのプラス電極と右側のヒータプレート71a、71b、71cとが接続、或いは開放される。
【0104】
電子制御装置200は、センサSW1、SW2、210の検出値に応じて、電界効果型トランジスタ120、121を介してヒータプレート70a、70b、70c、71a、71b、71cを制御する。
【0105】
具体的には、電子制御装置200は、着座センサSW1の検出値に応じて乗員が運転席に着座していると判定したときに、外気温センサ210の検出温度Tamに基づいて、ヒータプレート70a、70b、70cに流す電流を制御するPWM制御を実施する。
【0106】
すなわち、電子制御装置200は、電界効果型トランジスタ120をスイッチングさせる。このとき、外気温センサ210の検出温度Tamに基づいて、電界効果型トランジスタ120のオン期間Tonと電界効果型トランジスタ120のオフ期間Toffとの比率H(=Ton/(Ton+Toff))(図8参照)を変える。
【0107】
外気温センサ210の検出温度Tamが低くなるほど、比率H(=Ton/(Ton+Toff))を大きくする。これにより、外気温センサ210の検出温度Tamが低くなるほど、バッテリBaのプラス電極から電界効果型トランジスタ120を通してヒータプレート70a、70b、70cに流れる電流が大きくなる。これに伴い、外気温センサ210の検出温度Tamが低くなるほど、ヒータプレート70a、70b、70cから発生する熱量が増える。
【0108】
一方、電子制御装置200は、乗員が運転席に着座していないと判定したときには、外気温センサ210の検出温度Tamに関わらず、電界効果型トランジスタ120をオフする。
【0109】
電子制御装置200は、着座センサSW2の検出値に応じて乗員が助手席に着座していると判定したときに、ヒータプレート70a、70b、70cの場合と同様に、外気温センサ210の検出温度Tamに基づいて、ヒータプレート71a、71b、71cに流す電流を制御するPWM制御を実施する。
【0110】
ここで、本実施形態では、電子制御装置200が着座センサSW1、SW2に応じて、運転席と助手席と乗員がそれぞれ着座していると判定したときに、比率H(=Ton/(Ton+Toff))の最大値を50%とする。
【0111】
一方、電子制御装置200が着座センサSW1、SW2に応じて、運転席と助手席のうち一方に乗員が着座し、他方には着座していない判定したときに、比率H(=Ton/(Ton+Toff))の最大値を100%とする。
【0112】
言い換えれば、運転席側のヒータプレート70a、70b、70cと助手席側のヒータプレート71a、71b、71cとをそれぞれ発熱させる場合には、比率H(=Ton/(Ton+Toff))の最大値を50%とする。一方、運転席および助手席のうち一方の座席側のヒータプレート郡を発熱させて、かつ他方の座席側のヒータプレート郡の発熱を停止させる場合には、比率H(=Ton/(Ton+Toff))の最大値を100%とする。
【0113】
ここで、運転席側のヒータプレート70a、70b、70cと助手席側のヒータプレート71a、71b、71cとを両方とも稼働させる場合に、ヒータプレート70a、70b、70cに流すことが可能である電流とヒータプレート71a、71b、71cに流すことが可能である電流値の合計の最大値をImaxとする。そして、運転席および助手席のうち一方の座席側のヒータプレート郡を発熱させて、かつ他方の座席側のヒータプレート郡の発熱を停止させる場合において、前記一方の座席側のヒータプレート郡に流すことが可能である最大電流値を最大値Imaxと同一電流値とすることができる。
【0114】
以上により、運転席側のヒータプレート70a、70b、70cと助手席側のヒータプレート71a、71b、71cとうち一方のヒータプレート郡を稼働させて、かつ他方のヒータプレート郡を停止させる場合には、一方のヒータプレート郡から大きな熱量を発生させることができる。
【0115】
(他の実施形態)
上述の第1実施形態では、外気温センサ210の検出温度Tamに応じてリレースイッチ110、111、112、113を制御した例を示したが、これに代えて、外気温センサ210の検出温度Tamに室内温度やエンジン冷却水の温度などを加味した温度情報に応じて、リレースイッチ110、111、112、113を制御してもよい。
【0116】
上述の第2実施形態では、外気温センサ210の検出温度Tamに応じて電界効果型トランジスタ120、121を制御した例を示したが、これに代えて、外気温センサ210の検出温度Tamに室内温度やエンジン冷却水の温度などを加味した温度情報に応じて、電界効果型トランジスタ120、121を制御してもよい。
【0117】
上述の第1、2実施形態では、発明にかかるヒータユニットを車両用空調装置に適用した例を示し他が、これに限らず、車両用空調装置以外の各種の空調装置にヒータユニットを適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0118】
【図1】本発明の第1実施形態における車両用空調装置の断面構成を示す図である。
【図2】図1の車両用空調装置のヒータユニットの周辺を上から視た図である。
【図3】図1のヒータユニットの構造を示す図である。
【図4】図3のヒータプレートを示す図である。
【図5】図1のヒータユニットの電気的構成を示す図である。
【図6】本発明の第2実施形態におけるヒータユニットの構造を示す図である。
【図7】図6のヒータユニットの電気的構成を示す図である。
【図8】図7の電界効果型トランジスタのオン期間とオフ期間との比率を示す図である。
【符号の説明】
【0119】
10 空調ユニット
11 空調ケース
12 蒸発器
13 ヒータコア
18 エアミックスドア
19 エアミックスドア
28 ヒータユニット
50 熱交換フィン
51 熱交換フィン
52 熱交換フィン
53 熱交換フィン
60 電極板
61 電極板
62 電極板
63 電極板
70 ヒータプレート
71 ヒータプレート
72 ヒータプレート
73 ヒータプレート
80 フレーム
81 フレーム
82 フレーム
83 フレーム

【特許請求の範囲】
【請求項1】
空気が流れるケース(11)と、
前記ケース内において前記空気の流れ方向に交差する方向に並べられ、電源(Ba)から出力される電圧が与えられて発熱して前記空気を加熱する第1、第2の電気ヒータ(70〜73)と、
前記第1の電気ヒータに電圧を与えるための第1、第2電極端子(80a、…81a)と、
前記第1の電気ヒータに対して独立して、前記第2の電気ヒータに電圧を与えるための第3、第4電極端子(80a、…81a)と、を備え、
前記第1、第2電極端子および前記第3、第4電極端子は、前記第1、第2の電気ヒータが並ぶ方向における一方側に配置されていることを特徴とするヒータユニット。
【請求項2】
導電性材料からなり、前記第1、第2の電気ヒータが並ぶ方向のうち前記第1の電気ヒータ側に配置され、前記第1の電気ヒータと前記空気との間の熱交換を促進させる第1の熱交換フィン(50、51、…53)と、
導電性材料からなり、前記第1、第2の電気ヒータが並ぶ方向のうち前記第2の電気ヒータ側に配置され、前記第2の電気ヒータと前記空気との間の熱交換を促進させる第2の熱交換フィン(54、55、…57)と、を備え、
前記第1、第2電極端子の間に前記電源の出力電圧が与えられることにより、前記第1、第2電極端子の間で前記第1の熱交換フィンを通して前記第1の電気ヒータに電流が流れて前記第1の電気ヒータが発熱するものであり、
前記第3、第4電極端子の間に前記電源の出力電圧が与えられることにより、前記第3、第4電極端子の間で前記第2の熱交換フィンを通して前記第2の電気ヒータに電流が流れて前記第2の電気ヒータが発熱するものであり、
前記第1、第2電極端子の間で前記第1の熱交換フィンを通して前記第1の電気ヒータに電流が流れる電気回路と、前記第3、第4電極端子の間で前記第2の熱交換フィンを通して前記第2の電気ヒータに電流が流れる電気回路とがそれぞれ独立していることを特徴とする請求項1に記載のヒータユニット。
【請求項3】
前記第1、第2電極端子および前記第3、第4電極端子は、前記ケース(11)の外側に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載のヒータユニット。
【請求項4】
前記ケース内の空気通路を前記空気の流れ方向に交差する方向に分割して第1、第2の空気通路(40a、40b)を形成する仕切り壁(11c)を備えており、
前記第1、第2の空気通路のうち一方の空気通路には、前記第1の電気ヒータが配置され、
前記第1、第2の空気通路のうち一方の空気通路以外の他方の空気通路には、前記第2の電気ヒータが配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載のヒータユニット。
【請求項5】
前記電源から前記第1、2の電気ヒータに流れる電流をそれぞれ独立して制御する制御装置(200)を備え、
前記第1、2の電気ヒータのうち一方を発熱させて、かつ他方の電気ヒータの発熱を停止させる場合に前記制御装置(200)によって前記一方の電気ヒータに電流を流すことが可能である最大電流値が、前記第1、2の電気ヒータをそれぞれ発熱させる場合に前記制御装置(200)によって前記第1、2の電気ヒータにそれぞれ流すことが可能である電流値の合計の最大値と同一電流値になっていることを特徴とする請求項1ないし4のうちいずれか1つに記載のヒータユニット。

【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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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2010−132080(P2010−132080A)
【公開日】平成22年6月17日(2010.6.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−308745(P2008−308745)
【出願日】平成20年12月3日(2008.12.3)
【出願人】(000004260)株式会社デンソー (27,639)
【Fターム(参考)】