JP4625254B2 - Automotive temperature controller - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、送風装置を有するカーシートヒータやトラック用仮眠ヒータなどの車載用採暖物の温度調節に使用される車載用温度調節装置に関する。 The present invention relates to an on-vehicle temperature control device used for temperature control of an on-vehicle warmed object such as a car seat heater having a blower or a truck nap heater.
図3に示す如く、この種の車載用温度調節装置1は、線状発熱体2が蛇行配設されてなるカーシートヒータ等の車載用採暖物3と、空気を車載用採暖物3に通過させて車両用座席の表皮に送風するためのファン等の送風装置5に接続され、前記線状発熱体2の近傍に配置されたサーミスタ4からの温度信号によって、線状発熱体2および送風装置5にそれぞれ直列に接続された複数のパワーMOS FET等の電流制御素子(図示しない)を個別に制御することで、線状発熱体2の温度を調節している。しかし、このような構成では、前記サーミスタ4が車載用採暖物3の一点の温度を検知して線状発熱体2の温度を調節するものであるため、サーミスタ4が配置された部分以外の温度を検知することができない。そのため、例えば線状発熱体2に通電して暖房する際に、衣服等が前記サーミスタ4が配置された部分以外に置かれた場合は、前記衣服が置かれた部分のみ過熱することになる。その結果、前記線状発熱体2の正確な温度調節が行えないばかりでなく、火災に至る危険性がある。
As shown in FIG. 3, this type of on-vehicle
このような問題に対しては、例えば、線状発熱体として、発熱機能と温度検知機能の両方の機能を兼ね備えた構成のものを使用し、線状発熱体の全長に亘る温度検知を行うことにより精度の高い温度検知と火災防止を行う方法が提案されている。(例えば、特許文献1参照。)
For such a problem, for example, a linear heating element having both a heat generation function and a temperature detection function is used, and temperature detection is performed over the entire length of the linear heating element. Has proposed a method for highly accurate temperature detection and fire prevention. (For example, refer to
特許文献1によると、線状発熱体の全長に亘る温度検知により正確な温度調節が可能になるとともに、車載用採暖物の一部分の断熱による過熱や火災の危険性を回避することができ、高い安全性が得られるとされている。
According to
尚、本発明に関連する技術として、当該出願人から特許出願が行われている(特許文献2参照。)。この特許文献2は、未公開である。
As a technique related to the present invention, a patent application has been filed by the applicant (see Patent Document 2). This
一方、車両用座席の表皮が太陽光や車両周辺の雰囲気温度によって加熱された際に、送風装置による車両用座席の表皮への通風により、表皮表面の熱と車両用座席の利用者からの発汗による水蒸気を吸収させ快適さが得られるが、過度の送風により表皮表面の温度が永続的に皮膚温度以下に低下した場合は、快適さを損なう過冷却が起きてしまう。 On the other hand, when the skin of the vehicle seat is heated by sunlight or the ambient temperature around the vehicle, heat from the surface of the skin and perspiration from the user of the vehicle seat are caused by ventilation of the vehicle seat by the blower. However, if the temperature of the surface of the epidermis is permanently lowered below the skin temperature due to excessive ventilation, supercooling that impairs comfort will occur.
このような問題に対しては、例えば、温度センサによって検知された表皮の表面温度が基準値よりも低い場合は、送風装置のスイッチを切る方法が提案されている。(例えば、特許文献3参照。)
For such a problem, for example, when the surface temperature of the skin detected by the temperature sensor is lower than a reference value, a method of switching off the blower has been proposed. (For example, refer to
特許文献3によると、温度センサを車両用座席の特定箇所に配設し、温度センサよって検知した温度が基準値より低い場合は、送風装置のスイッチを切ることで過冷却の危険性が排除されるとされている。
According to
しかしながら、上記のような温度調節装置の場合には、次のような欠点があった。線状発熱体に通電して暖房する場合は、前記車載用採暖物が車両用座席の表皮の内側に組み付けられ、温度が低い状態から通電を開始すると、発熱機能と温度検知機能を兼ね備えた線状発熱体の温度と温度信号は、ほぼ同じ速度で上昇し、その後、線状発熱体2の温度信号が設定温度に達すると線状発熱体2の通電が停止することになる。しかし、線状発熱体の温度が表皮表面に熱伝導するにはかなり時間がかかるため、線状発熱体の通電が停止した時点ではまだ表皮表面の温度は設定温度に達していない。線状発熱体の通電が停止し線状発熱体の温度が低下した後、再び線状発熱体に通電されるまでは表皮表面の温度も低下する。しかし、車載用採暖物や車両用座席自体の熱容量が大きいため、線状発熱体の温度の低下に比較して、表皮表面の温度の低下は遅い。従って、線状発熱体への通電と停止を繰り返すことによって、表皮表面の温度は徐々に上昇して、結果的には線状発熱体の設定温度に近い温度に達して、安定することになるが、それまでに時間を要してしまうことになる。特に、カーシートの場合は表皮表面の温度が短時間内に設定温度まで達しないと、快適性を大きく損ねることになるため、発熱機能と温度検知機能を兼ね備えた線状発熱体を使用した車載用採暖物における大きな問題となっていた。
However, the temperature control apparatus as described above has the following drawbacks. When heating is performed by energizing a linear heating element, when the vehicle-mounted warming object is assembled inside the skin of the vehicle seat and energization is started from a low temperature state, a wire having both a heat generation function and a temperature detection function The temperature of the linear heating element and the temperature signal rise at substantially the same speed, and then the energization of the
一方、送風により車両用座席の表皮表面の温度を低下させるとともに発汗による水蒸気を吸収させる場合に、温度センサが車両用座席の特定位置に限定されて配設されていると、温度センサが配設されていない部分に通風され、局部的に温度が低下して過冷却状態になったとしても、温度センサでは局部的に過冷却状態にあることが感知されず送風装置が運転されたままとなり、快適性が損なわれることが大きな問題となっていた。更に、線状発熱体に通電して暖房する場合は、温度検知線の温度信号により線状発熱体の温度を制御する車載用温度調節装置を備えるとともに、送風により車両用座席の表皮の温度を低下させる場合は、それとは別に温度センサの温度信号により送風装置を制御する車載用温度調節装置が必要となり、コストが嵩んでしまう。 On the other hand, when the temperature of the skin surface of the vehicle seat is lowered by air blowing and water vapor due to perspiration is absorbed, if the temperature sensor is limited to a specific position of the vehicle seat, the temperature sensor is provided. Even if it is ventilated to the part that is not done, and the temperature falls locally and becomes supercooled, the temperature sensor does not detect that it is locally supercooled, and the blower device remains in operation, Loss of comfort has been a major problem. Furthermore, when heating by energizing the linear heating element, it is equipped with an in-vehicle temperature control device that controls the temperature of the linear heating element by the temperature signal of the temperature detection line, and the temperature of the skin of the vehicle seat is controlled by blowing air. In the case of lowering the temperature, a vehicle-mounted temperature control device that controls the blower device by the temperature signal of the temperature sensor is necessary separately, and the cost increases.
本発明はこのような点に基づいてなされたもので、その目的とするところは、発熱機能と温度検知機能を兼ね備えた線状発熱体および送風装置を使用した車載用採暖物であっても、温度が低い状態から設定温度まで短時間で到達するような制御が可能であって、尚且つ送風による局部的な過冷却状態の無い、快適で安全な車載用温度調節装置を安価に提供することにある。 The present invention has been made on the basis of such points, and the object of the invention is a vehicle-mounted warming object using a linear heating element and a blower that have both a heat generation function and a temperature detection function. To provide a comfortable and safe in-vehicle temperature control device that can be controlled to reach a set temperature in a short time from a low temperature state, and that does not have a local supercooling state by air blowing at a low cost. It is in.
上記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、発熱機能と温度検知機能を兼ね備えた線状発熱体と、前記線状発熱体の温度を検知するサーミスタとが近接状態で配設され、送風装置の送風経路中に配置されてなる車載用採暖物の温度を、前記サーミスタの温度信号と前記線状発熱体の温度信号により調節する車載用温度調節装置であって、前記サーミスタの温度信号の電圧と第一の基準電圧を比較してなる第一信号と、前記線状発熱体の温度信号の電圧と第二の基準電圧を比較してなる第二信号と、前記線状発熱体の温度信号の電圧と第三の基準電圧を比較してなる第三信号と、前記線状発熱体の温度信号の電圧と第四の基準電圧を比較してなる第四信号と、が出力され、前記線状発熱体の電流を制御する電流制御素子は、前記第一信号と前記第二信号との論理和の信号と、前記第三信号との論理積の信号によって駆動されるよう構成され、且つ前記送風装置を制御する電流制御素子は、前記第四信号によって駆動されるよう構成されていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an on-vehicle temperature control device according to
本発明によれば、発熱機能と温度検知機能を兼ね備えた線状発熱体および送風装置を使用した車載用採暖物であっても、温度が低い状態から設定温度まで短時間で到達するような制御が可能であって、尚且つ送風による局部的な過冷却状態の無い、快適で安全な車載用温度調節装置を安価に実現することができる。 According to the present invention, control for reaching a set temperature in a short time from a low temperature state even in a vehicle-mounted warming object that uses a linear heating element and a blower that have both a heat generation function and a temperature detection function. In addition, a comfortable and safe vehicle-mounted temperature control device that does not have a local supercooling state by air blowing can be realized at low cost.
本発明の実施の形態を、図1乃至図5を参照しながら説明する。本実施の形態による車載用温度調節装置1は、図3に示すように、線状発熱体2と該線状発熱体2に近接状態で配設されたサーミスタ4とからなる車載用採暖物3と、送風装置5に接続されている。ここで、線状発熱体2は図4に示すように、ニッケルクロム合金等からなる発熱線2aとニッケル等からなる温度検知線2cが、ポリアミド系樹脂、フッ素樹脂等からなる絶縁体2bを介して配置された構成であり、発熱機能と温度検知機能を兼ね備えている。また、送風装置5は車両用バッテリーの電圧で作動するファンから構成されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, the in-vehicle
この車載用温度調節装置1の回路構成は、図1に示すようになっている。ここで、本実施の形態では、コンパレータU1、コンパレータU2、コンパレータU3、コンパレータU4はクワッドタイプを単電源で使用したが、コンパレータU1、コンパレータU2、コンパレータU4はオペアンプでも構わず、その場合はプルアップ抵抗R8、プルアップ抵抗R9、プルアップ抵抗R13は省略することが可能となる。電流制御素子Q1、電流制御素子Q2はパワーMOS FET(2SK3483−Z)、ダイオードD1,D2は小信号タイプをそれぞれ使用した。サーミスタ4は一端が電源ラインVccに接続され、他端はコンパレータU1の反転入力端子に接続されるとともに、抵抗R5と直列に接続されている。サーミスタ4により検知された温度信号の電圧VstはコンパレータU1の非反転入力端子に接続された抵抗R6と抵抗R7の抵抗値により設定された第一の基準電圧Vr1と比較され、その結果がコンパレータU1の出力V1となる。一方、温度検知線2cは一端が接地ラインGNDに接続され、他端はコンパレータU2反転入力端子とともに抵抗R1に接続される。線状発熱体2の温度信号の電圧VskはコンパレータU2の非反転入力端子に接続された抵抗R2、抵抗R3、抵抗R4の抵抗値により設定された第二の基準電圧Vr2と比較され、その結果がコンパレータU2の出力V2となる。コンパレータU1の出力端子は抵抗R8でプルアップされている。コンパレータU1の出力端子に接続されたダイオードD1は、コンパレータU2の抵抗R9でプルアップされた出力端子に、接続されたダイオードD2と、カソード側同士で接続されている。そのため、この接続点にはコンパレータUIの出力V1と、コンパレータU2の出力V2のいずれか電圧の高い方の出力が、得られることになる。所謂、論理和の出力が得られたことになる。このようにサーミスタ4の温度検知による温度信号Vstに基づくコンパレータU1の出力V1、又は、線状発熱体2の温度信号Vskに基づくコンパレータU2の出力V2の、いずれかがハイレベルの場合は、必ず論理和の出力もハイレベルとなる。これにより、暖房スイッチS1がオンの場合は、論理和の出力が接続された電流制御素子Q1を通電状態とし、線状発熱体2の温度は上昇する。その結果、線状発熱体2を用いた車載用採暖物3であっても、図2(a)に示すように、車載用採暖物3の温度が低い状態から、設定温度まで上がるために長時間を要してしまう問題は解消されることになる。
The circuit configuration of the on-vehicle
更に、車載用採暖物3のサーミスタ4が配置されている部分以外に空気が通過するように送風され、線状発熱体2の一部が冷却された場合は、サーミスタ4の温度検知信号Vstは高い状態のままであるため、コンパレータU1の出力V1はローレベルである。一方、線状発熱体2の温度は低くなるため、コンパレータU2の出力V2はハイレベルとなる。この場合、コンパレータU1の出力V1とコンパレータU2の出力V2の論理和の信号は、ハイレベルになるため線状発熱体2に通電されることになり、図2(b)に示すように、冷却された線状発熱体2の温度は低下しない効果もある。
Further, when air is blown so that air passes through a portion other than the portion where the
一方、温度検知線2cはコンパレータU3の反転入力端子にも接続され、コンパレータU3の非反転入力端子の第三の基準電圧Vr3と比較される。その結果がコンパレータU3の出力V3となっている。コンパレータU3の出力端子は前記のダイオードD1、ダイオードD2のカソードの接続点に更に接続されている。ここで線状発熱体2の温度信号の電圧Vskが第三の基準電圧Vr3より高くなると、コンパレータU3の出力はローレベルとなる。しかし、コンパレータU3の出力端子はオープンコレクタ構造のため、前記のダイオードD1、ダイオードD2の接続点の論理和の信号を、強制的にローレベルとする。これはいわば、ダイオードD1、ダイオードD2の接続点の論理和の信号と、コンパレータU3の出力V3との論理積の信号が得られたことになる。これにより、線状発熱体2の温度信号の電圧Vskが、一部分の断熱により第三の基準電圧Vr3より高くなると、コンパレータU3の出力はローレベルとなり、前記のコンパレータU1とコンパレータU2の論理和の信号いかんにかかわらず、論理積の信号はローレベルとなる。その結果、線状発熱体2の電流は遮断されて、図2(c)に示すように、異常な温度上昇を防止することが可能な安全性の高い温度調節装置が実現できることになる。
On the other hand, the
他方、温度検知線2cはコンパレータU4の非反転入力端子にも接続され、温度検知線2cの温度信号の電圧Vskは、コンパレータU4の反転入力端子に接続された抵抗R11、抵抗R12の抵抗値により設定された第四の基準電圧Vr4と比較され、その結果がコンパレータU4の出力V4となる。コンパレータU4の出力端子は抵抗R13でプルアップされている。太陽光や車両周辺の雰囲気温度によって表皮表面近くに配設された車載用採暖物3が加熱され、線状発熱体2の温度信号の電圧Vskが、第四の基準電圧Vr4より高くなると、コンパレータU4の出力はハイレベルとなり、通風スイッチS2がオンの場合は、電流制御素子Q2を通電状態とし、送風装置5を運転状態とする。その結果、送風装置5から供給された空気は送風装置5の送風経路中に配置された車載用採暖物3を通過し、車載用採暖物3の温度を下げるとともに車載用採暖物3に隣接した表皮表面の熱を吸収する。送風により車載用採暖物3が局部的に冷却され、線状発熱体2の温度信号の電圧Vskが、第四の基準電圧Vr4より低くなると、コンパレータU4の出力はローレベルとなり、電流制御素子Q2を遮断し、送風装置5を停止状態とする。このようにして、車載用採暖物3と表皮表面の温度を過冷却状態になることを防止することができることになる。
On the other hand, the
以上の説明の通り、温度検知線2cの温度信号の電圧を、暖房と送風のそれぞれの場合ごとに異なる電圧値の基準電圧と、比較されるように構成された車載用温度調節装置1は、かなりの部品が共通化できるため非常に安価な車載用温度調節装置1が実現できることになる。
As described above, the on-vehicle
尚、送風装置5はファンに限定されず、例えば、冷風通路で車両用座席の送風経路と接続されたフロント空調ユニットであっても構わない。この場合は、送風を冷風とすることによって、車載用採暖物3と表皮表面の温度を極めて早く低下させる効果がある。また、別の例として、例えば、特開2003−4688号公報に開示されているようなチューブを通風路として使用したものも考えられる。しかしながら、この場合、車両用座席に利用者が座って、利用者の重量による圧縮力が加わると、その部分のチューブが塞がれ送風の効果が削がれてしまう恐れがある。そこで、例えば、図5に示すように、複数本のチューブ7を並列に整列させ、隣り合うチューブ7同士を接着したチューブユニットを通風路6として、ファン8の吹出し口に接続して送風装置5とすれば、車両用座席に利用者が座って、利用者の重量による圧縮力が加わっても、通風路6を構成するチューブ7が、隣り合うチューブ7と接着されているため、圧縮力が複数のチューブ7に分散され、いずれのチューブ7も完全に押しつぶされて塞がることはなく、送風による効果を十分に得ることができる。ここで、チューブ7の材質は車両用座席の利用者の座り心地を考慮すると、低温時でも硬くなり過ぎず、尚且つ高温でも必要な強度を保持することが可能な、例えば、オレフィン系サーモプラスチックエラストマー等が適している。
In addition, the
本発明の車載用温度調節装置は、発熱機能と温度検知機能を兼ね備えた線状発熱体および送風装置を使用した車載用採暖物であっても、温度が低い状態から設定温度まで短時間で到達するような制御が可能であって、尚且つ送風による局部的な過冷却状態の無い、快適で安全なものである。用途としては、例えば、送風装置を有するカーシートヒータやトラック用仮眠ヒータなどの車載用採暖物の温度調節などが挙げられる。 The in-vehicle temperature control device of the present invention can reach a set temperature in a short time from a low temperature state even for an in-vehicle warmed object using a linear heating element and a blower device that have both a heat generation function and a temperature detection function. Such a control is possible, and there is no local supercooling due to air blowing, and it is comfortable and safe. Applications include, for example, temperature adjustment of in-vehicle warming objects such as a car seat heater having a blower and a nap heater for trucks.
U1、U2、U3、U4コンパレータ
R1〜R14 抵抗
D1、D2 ダイオード
Q1、Q2 電流制御素子
S1、暖房スイッチ
S2、送風スイッチ
Vcc 電源ライン
GND 接地ライン
1 車載用温度調節装置
2 線状発熱体
3 車載用採暖物
4 サーミスタ
5 送風装置
6 通風路
7 チューブ
8 ファン
U1, U2, U3, U4 comparators R1-R14 Resistors D1, D2 Diodes Q1, Q2 Current control element S1, Heating switch S2, Blower switch Vcc Power supply line
Claims (1)
前記サーミスタの温度信号の電圧と第一の基準電圧を比較してなる第一信号と、前記線状発熱体の温度信号の電圧と第二の基準電圧を比較してなる第二信号と、前記線状発熱体の温度信号の電圧と第三の基準電圧を比較してなる第三信号と、前記線状発熱体の温度信号の電圧と第四の基準電圧を比較してなる第四信号と、が出力され、
前記線状発熱体の電流を制御する電流制御素子は、前記第一信号と前記第二信号との論理和の信号と、前記第三信号との論理積の信号によって駆動されるよう構成され、
且つ前記送風装置を制御する電流制御素子は、前記第四信号によって駆動されるよう構成されていることを特徴とする車載用温度調節装置。 An in-vehicle warming object in which a linear heating element having both a heat generation function and a temperature detection function and a thermistor for detecting the temperature of the linear heating element are arranged in the proximity of each other and arranged in a blowing path of the blower Is a vehicle-mounted temperature control device that adjusts the temperature of the temperature by the temperature signal of the thermistor and the temperature signal of the linear heating element,
A first signal obtained by comparing the voltage of the temperature signal of the thermistor with a first reference voltage; a second signal obtained by comparing the voltage of the temperature signal of the linear heating element and a second reference voltage; A third signal obtained by comparing the voltage of the temperature signal of the linear heating element and a third reference voltage; and a fourth signal obtained by comparing the voltage of the temperature signal of the linear heating element and a fourth reference voltage. , Is output,
The current control element for controlling the current of the linear heating element is configured to be driven by a logical product signal of the logical sum of the first signal and the second signal and the third signal ,
The on-vehicle temperature control device is characterized in that the current control element for controlling the blower is driven by the fourth signal .
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