JP2003207128A - 燃焼器システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼器の異常燃焼を早期に検出する。 【解決手段】 燃焼ガスの温度を検出してその検出温度
Ｔｓが所定の温度範囲θを逸脱したときに燃焼器１００
を停止さる。これにより、燃焼器１００の異常燃焼を早
期に検出して燃焼ガスに含まれる有害物質や黒煙又は白
煙が多量に放出されることを未然に防止できる。また、
燃焼器１００が異常燃焼したときには、燃焼器１００を
停止するので、燃焼室１３０内等にすすが堆積していく
ことを未然に防止でき、燃焼器１００の耐久性及び信頼
性を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼器を用いたシ
ステムに関するもので、車両用暖房補助装置等に適用し
て有効である。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】燃焼器
を用いた車両用暖房補助装置として、例えば特開平７−
３１５０３８号公報に記載の発明では、燃料を加熱着火
させるグロープラグを利用して燃焼室内の温度を検出す
ることにより、失火したか否かを監視している。

【０００３】しかし、上記公報に記載の発明では、失火
したか否かは判定することができるものの、燃焼状態、
つまり完全に正常燃焼しているか否かまでは判定するこ
とができない。

【０００４】このため、失火はしていないものの、吸気
口や燃焼ガス出口が泥、氷着やすす付着等により空気通
路が減少する、又は何らかの原因により燃料ポンプの吐
出量が変化して燃料過多となる等の異常燃焼状態で燃焼
すると、燃焼ガスに含まれる有害物質の量が増大するの
で、異常燃焼状態のまま燃焼器を稼動し続けると、大気
中に多量の有害物質が放出されてしまうおそれがある。

【０００５】本発明は、上記点に鑑み、燃焼器の異常燃
焼を早期に検出することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、燃料を燃焼
させる燃焼器（１００）と、燃焼ガス温度に関連する温
度を検出する燃焼ガス温度検出手段（１５０）と、燃焼
を制御する制御装置（１８０）とを有し、制御装置（１
８０）は、燃焼ガス温度検出手段（１５０）が検出した
検出温度（Ｔｓ）が所定の温度範囲（θ）を逸脱したと
きには、燃焼器（１００）を停止させる、又は燃焼異常
が発生した旨の警告を発することを特徴とする。

【０００７】これにより、燃焼器（１００）の異常燃焼
を早期に検出することが可能となる。

【０００８】なお、請求項２に記載の発明のごとく、制
御装置（１８０）は、正常燃焼時における燃焼ガス温度
に関連する温度を基準温度（Ｔｏ）として、検出温度
（Ｔｓ）が、基準温度（Ｔｏ）に対して低温側に所定温
度以上のずれているとき、又は高温側に所定温度以上の
ずれているときに、所定の温度範囲（θ）を逸脱したも
のとみなすようにしてもよい。

【０００９】請求項３に記載の発明では、制御装置（１
８０）は、雰囲気温度の上昇に応じて基準温度（Ｔｏ）
を上昇させ、かつ、雰囲気温度の低下に応じて基準温度
（Ｔｏ）を低下させることを特徴とする。

【００１０】これにより、燃焼状態をより正確に監視す
ることができるので、燃焼器（１００）の異常燃焼を早
期に検出することが可能となる。

【００１１】請求項４に記載の発明では、請求項２又は
３に記載の燃焼器システムの製造方法であって、所定温
度の雰囲気内で燃焼器（１００）を正常燃焼稼動させた
ときの燃焼ガス温度に関連する温度を、基準温度（Ｔ
ｏ）として制御装置（１８０）内の記憶装置に記憶させ
る工程を備えることを特徴とする。

【００１２】これにより、燃焼器（１００）毎に微妙に
異なる個体差があっても、適切な基準温度（Ｔｏ）を記
憶させることができるので、燃焼状態をより正確に監視
することができる。

【００１３】因みに、上記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
一例である。

【００１４】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る燃焼器システムを車両用補助暖房装置に適
用したものであって、図１は本実施形態に係る燃焼器シ
ステムの模式図である。

【００１５】なお、燃料ポンプ２０１は、燃料タンク２
００内の燃料を燃焼器１００に送り出すポンプ手段であ
る。

【００１６】また、エアポンプ２０３は燃焼器１００に
燃焼用空気を送風する送風機であり、このエアポンプ２
０３及び燃料ポンプ２０１は電子制御装置（ＥＣＵ）１
８０により制御されている。

【００１７】なお、ＥＣＵ１８０は、中央演算装置（Ｃ
ＰＵ）、読み書き可能な半導体記憶装置（ＲＡＭ）、及
び制御用プログラムやマップ等が記録された読み込み専
用半導体記憶装置（ＲＯＭ）等からなるものである。

【００１８】次に、燃焼器１００について述べる。

【００１９】第１燃焼筒１１０は燃料を燃焼させる燃焼
部と燃焼ガスが流通する排気通路１２０とを区画する円
筒状の区画部材であり、この第１燃焼筒１１０は、燃料
を着火燃焼させる燃焼室１３０側に位置する燃焼筒Ａ
と、燃焼室１３０と反対側に位置する燃焼筒Ｂとを溶接
することにより構成されている。

【００２０】因みに、本実施形態では、燃焼室１３０と
第１燃焼筒１１０（燃焼筒Ｂ）内の空間とを連通させる
オリフィス１０１の直径を、燃焼室１３０の直径、及び
第１燃焼筒１１０（燃焼筒Ｂ）の直径より小さくするこ
とで、燃焼室１３０内の火炎が吹き消えてしまうことを
防止している。

【００２１】また、第２燃焼筒１１１は燃焼室１３０を
構成するとともに、第１燃焼筒１１０内において第１燃
焼筒１１０の軸方向（紙面左右方向）と略平行な軸方向
を有する円筒状の部材であり、この第２燃焼筒１１１の
円筒部には、第２燃焼筒１１１（燃焼室１３０）内に燃
焼用空気を導入する複数個の空気導入口１１２、及び燃
焼室１３０内のうち燃料が濃い領域に空気を吹き出す複
数個の吹出口１１３が設けられている。

【００２２】ここで、空気導入口１１２は、図２（ａ）
に示すように、第２燃焼筒１１１の軸方向と直交する方
向、すなわち第２燃焼筒１１１の中心軸側に向けて開口
し、一方、吹出口１１３は、図２（ｂ）、（ｃ）に示す
ように、空気導入口１１２と同一方向に開口した空気穴
１１３ａと対向する位置に所定間隔を有して配置された
衝突板１１４により、その空気吹出方向が第２燃焼筒１
１１の内周面に沿った周方向となるように開口してい
る。

【００２３】したがって、空気導入口１１２から燃焼室
１３０内に流入した空気は、図３に示すように、第２燃
焼筒１１１の径方向中心側、すなわち第２燃焼筒１１１
の中心軸側に向けて吹き出し、吹出口１１３から吹き出
す空気は、衝突板１１４により第２燃焼筒１１１の内周
面に沿った周方向両側（図３の右回り及び左回り）に吹
き出す。

【００２４】また、吹出口１１３は、２個１組、つまり
衝突板１個につき両側に吹出口１１３が形成されて第２
燃焼筒１１１の周方向に４組並んで設けられ、各衝突板
１１４には、第２燃焼筒１１１の軸方向と直交する方
向、つまり第２燃焼筒１１１の中心軸側に向けて開口し
た空気穴１１５が設けられている。

【００２５】また、第２燃焼筒１１１の軸方向一端側に
は、図１に示すように、燃料を保持する略円盤状のウィ
ック１４０が配設されており、このウィック１４０は金
属メッシュ製のもので、その空隙に燃料を一時的に保持
することにより燃料の気化を促すものである。なお、ウ
ィック押さえ１４１はウィック１４０を第２燃焼筒１１
１に固定するリング状に形成されたものである。

【００２６】また、グローグロープラグ１５０は通電す
ることによりウィック１４０に保持された燃料を加熱着
火させるものであり、このグロープラグ１５０は、その
長手方向が燃焼室１３０の軸方向と直交する方向に延び
て第２燃焼筒１１１内外を貫通した状態で、グロープラ
グ１５０の長手方向とウィック１４０とが略平行となる
ように第２燃焼筒１１１に固定されている。

【００２７】また、冷却水通路１６０は第１燃焼筒１１
０周りに形成された円筒状の排気通路１２０を覆うよう
に形成された、一種のウォータジャケットであり、この
冷却水通路１６０を流通する冷却水と排気通路１２０を
流通する燃焼ガスとを熱交換することより、燃焼器１０
０の燃焼熱を取り出する熱交換部１７０を構成してい
る。

【００２８】因みに、流入口１６１は冷却水の流入部で
あり、流出口１６２は冷却水の流出部であり、水温セン
サ１６３は冷却水通路１６０内（流出口１６２近傍）の
冷却水温度を検出する温度検出手段である。

【００２９】また、冷却水側伝熱フィン１７１は冷却水
との接触面積（伝熱面積）を増大させるものであり、燃
焼ガス側伝熱フィン１２１は燃焼ガスとの接触面積（伝
熱面積）を増大させるものであり、熱交換部１７０にて
取り出された熱は、冷却水を介して車室内に放熱され
る。

【００３０】なお、排気口１２１は燃焼ガスを燃焼器１
００外に排出する通路であり、この排気口１２１近傍に
は、電気抵抗値の変化を利用して燃焼ガスの温度を検出
することにより着火及び失火を検出するフレームセンサ
１５１が配設されている。

【００３１】次に、本実施形態に係る燃焼器システムの
作動を図４に示すフローチャートに基づいて述べる。

【００３２】燃料ポンプ２０１及びエアポンプ２０３を
稼動させるとともに、グロープラグ１５０に通電してウ
ィック１４０を加熱昇温し、ウィック１４０に保持され
た燃料を蒸発させて着火始動する（Ｓ１００）。なお、
フレームセンサ１５１の検出温度が所定温度以上まで上
昇しない場合には、着火に失敗して不着火状態あるもの
と見なして、再度、着火を試みる（Ｓ１１０、Ｓ１０
０）。

【００３３】着火後、所定時間が経過してフレームセン
サ１５１の検出温度が安定して定常燃焼状態に移行した
ものと見なされたときには、グロープラグ１５０への通
電を停止し、燃料の燃焼に伴って発生する燃焼熱にてウ
ィック１４０を加熱し、ウィック１４０に保持された燃
料を蒸発させて連続燃焼させる（Ｓ１２０）。

【００３４】そして、グロープラグ１５０への通電を停
止した後は、グロープラグ１５０の電気抵抗値の変化を
検出して燃焼ガス温度に関連する温度、すなわち燃焼室
１３０内の温度を検出して、グロープラグ１５０を燃焼
ガス温度検出手段として機能させる（Ｓ１３０）。

【００３５】そして、グロープラグ１５０が検出した検
出温度Ｔｓが所定の温度範囲θを逸脱した否か、つまり
検出温度Ｔｓが基準温度Ｔｏに対して低温側に所定温度
ΔＴＬ以上のずれているか否か、又は検出温度Ｔｓが基
準温度Ｔｏに対して高温側に所定温度ΔＴＵ以上ずれて
いるか否かを判定し（Ｓ１４０）、検出温度Ｔｓが所定
の温度範囲θを逸脱したときには、異常燃焼状態になっ
たものとみなして燃料ポンプ２０１及びエアポンプ２０
３を停止して燃焼器１００を停止させるとともに、乗員
に対して「燃焼異常が発生したため燃焼器を停止した」
旨の警告を発する（Ｓ１５０）。なお、所定の温度範囲
θ及び基準温度Ｔｏについては、後述する。

【００３６】因みに、本実施形態では、計器板に設けら
れたランプを点滅させることにより、上記内容の警告を
乗員に対して発する。

【００３７】そして、検出温度Ｔｓが所定の温度範囲θ
以内であるときは、正常燃焼状態であるものとみなし
て、水温センサ１６３の検出温度、及び必要とする冷却
水温度（暖房運転を行うに必要な温度）等に基づいて燃
料ポンプ２０１及びエアポンプ２０３の稼動を制御し、
燃焼器１００の燃焼能力を調節する（Ｓ１６０）。

【００３８】次に、本実施形態の作用効果を述べる。

【００３９】図５は、空気過剰率λ（＝空気量／燃料
量）と検出温度Ｔｓとの関係を示す実験結果であり、燃
料が完全に正常燃焼している場合には、検出温度Ｔｓは
基準温度Ｔｏ（例えば、１０００℃）となるとともに、
空気過剰率λの増大に応じて検出温度Ｔｓが上昇してい
く。

【００４０】そこで、本実施形態では、基準温度Ｔｏに
対して低温側に所定温度ΔＴＬ（例えば、２００ｄｅ
ｇ）以上のずれた下限値から基準温度Ｔｏに対して高温
側に所定温度ΔＴＵ（例えば、２００ｄｅｇ）ずれた上
限値までを所定の温度範囲θとしている。因みに、本実
施形態では、ΔＴＬ及びΔＴＵを等しい値としている
が、本発明はこれに限定されるものではなく、両者を相
違させてもよい。

【００４１】したがって、検出温度Ｔｓが所定の温度範
囲θを逸脱したときに燃焼器１００を停止させれば、燃
焼器１００の異常燃焼を早期に検出して燃焼ガスに含ま
れる有害物質や黒煙又は白煙が多量に放出されることを
未然に防止できる。

【００４２】また、新たなセンサを設けることなく、既
存のグロープラグ１５０を利用して燃焼状態を監視する
ことができるので、燃焼器システムの製造原価上昇を抑
制しつつ、有害物質が多量に放出されることを未然に防
止できる。

【００４３】また、燃焼器１００が異常燃焼したときに
は、燃焼器１００を停止するので、燃焼室１３０内等に
すすが堆積していくことを未然に防止でき、燃焼器１０
０の耐久性及び信頼性を高めることができる。

【００４４】（第２実施形態）第１実施形態では、基準
温度Ｔｏは予め試験的に決定された固定値であったが、
実際には、燃焼器１００が設置された雰囲気温度に応じ
て燃焼状態が変化することから、本実施形態では、雰囲
気温度、つまり外気温度の上昇に応じて基準温度Ｔｏを
上昇させ、かつ、外気温度の低下に応じて基準温度Ｔｏ
を低下させるように変化させている。

【００４５】なお、図６は本実施形態に係る燃焼器シス
テムの作動を示すフローチャートであり、第１実施形態
（図４）との相違点は、外気温度Ｔａｍｂを検出するＳ
５０と検出した外気温度Ｔａｍｂから基準温度Ｔｏを決
定するＳ１２５を設けた点のみで、その他は第１実施形
態（図４）と同一であるので、詳細説明は省略する。

【００４６】以上に述べたように、本実施形態では、雰
囲気温度に応じて基準温度Ｔｏを変化させるので、燃焼
状態をより正確に監視することができ、燃焼器１００の
異常燃焼を早期に検出して燃焼ガスに含まれる有害物質
や黒煙又は白煙が多量に放出されることを確実に防止で
きる。

【００４７】（第３実施形態）第１実施形態では、予め
試験的に決定された基準温度ＴｏをＥＣＵ１８０のＲＯ
Ｍに書き込んだが、本実施形態は、出荷検査工程におい
て、所定温度（例えば、２５℃）の雰囲気内で燃焼器１
００を正常燃焼稼動させたときの検出温度Ｔｓを、基準
温度ＴｏとしてＥＣＵ１８０のＲＯＭに記憶させる工程
を設けたものである。

【００４８】これにより、燃焼器１００毎に微妙に異な
る個体差があっても、適切な基準温度ＴｏをＥＣＵ１８
０のＲＯＭに記憶させることができるので、燃焼状態を
より正確に監視することができる。

【００４９】なお、燃焼器１００を正常燃焼稼動させる
場合の条件は、その燃焼器１００の仕向先に適した条件
とすることがよい。

【００５０】（第４実施形態）上述の実施形態では、グ
ロープラグ１５０を利用して燃焼ガス温度を検出した
が、本実施形態は、フレームセンサ１５１にて燃焼ガス
温度を検出するように構成したものである。

【００５１】（その他の実施形態）上述の実施形態で
は、異常燃焼を検出したときに、燃焼器１００を直ちに
停止させたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、警告のみを発してもよい。

【００５２】また、上述の実施形態では、燃焼ガス温度
に関連する温度として、燃焼室１３０内の温度を検出し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば
燃焼筒の壁面温度やウイック１４０の温度等であっても
よい。

【００５３】また、上述の実施形態では、車両用暖房補
助装置に本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限
定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る燃焼器の軸方向断
面図である。

【図２】（ａ）は図１のＡ部拡大図であり、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ
断面図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る燃焼器の第２燃焼
筒の径方向断面図である。

【図４】本発明の第１実施形態に係る燃焼器システムの
制御フローチャートである。

【図５】空気過剰率λと検出温度Ｔｓとの関係を示すグ
ラフである。

【図６】本発明の第２実施形態に係る燃焼器システムの
制御フローチャートである。

【符号の説明】

１００…燃焼器、１４０…ウィック、１５０…グロープ
ラグ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楢原 崇伴 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3K003 SA06 SB08 SC04 SC09 3K005 AA08 AB06 AC02 BA01 BA09 CA01 DA01 3K068 NA06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を燃焼させる燃焼器（１００）と、 燃焼ガス温度に関連する温度を検出する燃焼ガス温度検
   出手段（１５０）と、 燃焼を制御する制御装置（１８０）とを有し、 前記制御装置（１８０）は、前記燃焼ガス温度検出手段
   （１５０）が検出した検出温度（Ｔｓ）が所定の温度範
   囲（θ）を逸脱したときには、前記燃焼器（１００）を
   停止させる、又は燃焼異常が発生した旨の警告を発する
   ことを特徴とする燃焼器。
2. 【請求項２】 前記制御装置（１８０）は、正常燃焼時
   における燃焼ガス温度に関連する温度を基準温度（Ｔ
   ｏ）として、前記検出温度（Ｔｓ）が、前記基準温度
   （Ｔｏ）に対して低温側に所定温度以上のずれていると
   き、又は高温側に所定温度以上のずれているときに、前
   記所定の温度範囲（θ）を逸脱したものとみなすことを
   特徴とする請求項１に記載の燃焼器システム。
3. 【請求項３】 前記制御装置（１８０）は、雰囲気温度
   の上昇に応じて前記基準温度（Ｔｏ）を上昇させ、か
   つ、雰囲気温度の低下に応じて前記基準温度（Ｔｏ）を
   低下させることを特徴とする請求項２に記載の燃焼器シ
   ステム。
4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載の燃焼器システム
   の製造方法であって、 所定温度の雰囲気内で前記燃焼器（１００）を正常燃焼
   稼動させたときの燃焼ガス温度に関連する温度を、前記
   基準温度（Ｔｏ）として前記制御装置（１８０）内の記
   憶装置に記憶させる工程を備えることを特徴とする燃焼
   器システムの製造方法。