JP3392965B2 - 燃焼式ヒータ - Google Patents

燃焼式ヒータ

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JP3392965B2 JP30310894A JP30310894A JP3392965B2 JP 3392965 B2 JP3392965 B2 JP 3392965B2 JP 30310894 A JP30310894 A JP 30310894A JP 30310894 A JP30310894 A JP 30310894A JP 3392965 B2 JP3392965 B2 JP 3392965B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は燃焼式ヒータに関し、特
にヒータ燃焼停止時の不完全燃焼等を防止して排気エミ
ッションの改善を図った燃焼式ヒータに関する。
【0002】
【従来の技術】燃焼式ヒータはエンジン燃料の一部をバ
ーナで燃焼せしめて、車室内空気を直接、あるいは車室
内の放熱器への供給水を加熱するもので、寒冷地等にお
いてエンジン冷却水温が十分上昇するまでの間の補助ヒ
ータとして使用される。
【0003】かかる燃焼式ヒータのバーナでは、供給さ
れた燃料を気化してこれを燃焼空気(以下、単にエアと
いう)と混合し、この混合気をヒータやグロープラグで
着火し燃焼せしめている。
【0004】図6には従来の燃焼式ヒータの一例を示
す。ヒータのハウジング1内にはバーナ2が配設され、
ウォータポンプ81より送出されてハウジング1外壁内
の供給水流路11を流通する供給水が、バーナ2により
加熱されて車室内の熱交換器82へ至っている。熱交換
器82の前方にはこれに空調用空気を供給するブロア8
3が配設されている。
【0005】上記バーナ2の混合筒21端部にはセラミ
ックファイバを板状に成形した気化部材33が設けら
れ、この気化部材33に燃料供給手段4を構成する燃料
供給管41の開口が接触している。燃料供給管41には
タンク43内の燃料ポンプ44より遮断弁42を経て燃
料が供給されており、燃料供給管41より気化部材33
に至った燃料は毛細管現象により広く気化部材33全体
に拡散する。
【0006】気化部材33は近接して設けたグロープラ
グ7により加熱されており、気化部材33から蒸発気化
した燃料は、給気口14を介してエア導入孔214より
混合筒21内へ導入されたエアと混合して着火し燃焼す
る。エアの供給は、エア供給管に設けた空気供給手段5
を構成するエアポンプ51によりなされる。なお、エア
ポンプ51、上記燃料供給ポンプ44、および遮断弁4
2等は、制御装置6により、その作動が制御される。
【0007】高温の燃焼ガスは燃焼筒22の筒開口より
噴出し、燃焼筒22の周りに形成された流路を排気口1
5へ向けて流出する。そして、この間に、上記供給水流
路11を流通する供給水を加熱する。
【0008】図7(1),(2)にはそれぞれ、ヒータ
の燃焼停止時の燃料供給量とエア供給量の変化を示し、
燃焼停止信号が発せられると、燃料供給が即座に遮断さ
れる。一方、エアはその後の所定時間T0は燃焼能力1
00%時の供給量が維持されて、排気ガスパージとバー
ナの冷却を行う。
【0009】なお、燃焼停止時に燃料の供給を停止する
とともに、その後暫くは燃焼停止直前のエア供給量を維
持するようになした燃焼式ヒータが、実開平3−712
51号公報に示されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
燃焼式ヒータにおいて、気化部材33に供給された燃料
は毛細管現象により気化部材33全体に拡散し、気化部
材33の板面に一旦燃料が保持された後に気化してい
る。したがって、燃料供給を停止しても気化部材33に
は未だ燃料が多く残存しており、この状態で大量のエア
の供給を維持すると、気化する残存燃料との空燃比(A
/F)が大きくずれて、炭化水素の排出量が急増し(図
7(3))排気エミッションが悪化する。
【0011】そこで、図8に示すように、燃焼停止信号
入力時に燃料供給量とエア供給量をそれぞれ所定量Q
f,Qaまで低減して(図8(1),(2))、A/F
が最適値から大きく外れないようにしつつ時間T1の
間、発熱量を絞って燃焼を続行し、燃料供給を停止した
時の気化部材上の残存燃料を少なくすることが試みられ
ている。これによると、燃料供給停止後のエアパージ時
における炭化水素の排出量はある程度抑えられるもの
の、未だ十分ではない(図8(3))。その理由は、発
明者等の知見によると、パージ時の大量のエア供給によ
り残存燃料とのA/Fがやはり大きく崩れるのが避けら
れないことと、残存燃料の燃焼により生じている火炎が
吹き消されて、燃焼が中断してしまうためである。
【0012】本発明はかかる課題を解決するもので、燃
焼停止時の排気エミッションを大幅に改善した燃焼式ヒ
ータを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の構成で
は、流体流路11を設けたハウジング1内に、該流体流
路11に供給された流体を加熱するバーナ2を配設した
燃焼式ヒータにおいて、供給された燃料を気化せしめる
気化部材31,32と、該気化部材31,32に燃料を
供給する燃料供給手段4と、燃焼空気を上記バーナ2に
供給する空気供給手段5と、上記バーナ2の燃焼停止
号を受けてから後の第1の所定時間T1は、上記燃料供
給手段4による燃料供給量および上記空気供給手段5に
よる空気供給量をそれぞれ所定量まで低減して維持
し、上記第1所定時間T1経過すると、上記燃料供給手
段4による燃料供給を停止するとともに停止直前の空気
供給量を上記第1所定時間T1経過後の第2の所定時間
T2維持し、さらに、上記第2所定時間T2経過した後
に上記空気供給手段5による空気供給量を上記バーナ2
燃焼停止信号を受ける直前の上記低減前の値に戻して第
3の所定時間T0維持する燃焼制御手段6とを具備して
いる。
【0014】本発明の第2の構成では、上記燃焼停止指
令を受けてから後の第1所定時間T1内では、上記燃料
供給手段4による燃料供給量および上記空気供給手段5
による空気供給量をそれぞれの所定量まで低減するとと
もに適正なA/Fを維持する
【0015】本発明の第3の構成では、さらに上記気化
部材31,32に供給された燃料の気化を促進するグロ
ープラグ7を有し、上記第1所定時間T1および上記第
2所定時間T2において、上記燃焼制御手段6により、
上記グロープラグ7に通電する
【0016】本発明の第4の構成では、上記第2所定時
間T2は前半時間T3と後半時間T4とに分割され、上
記燃焼制御手段6は、上記後半時間T4内では上記空気
供給手段5による空気供給量を一定割合で漸次零まで低
減する
【0017】本発明の第5の構成では、さらに上記気化
部材31,32に供給された燃料の気化を促進するグロ
ープラグ7を有し、上記第1所定時間T1、上記前半時
間T3および後半時間T4において、上記燃焼制御手段
6により、上記グロープラグ7に通電する
【0018】
【作用】上記第1の構成において、バーナ燃焼停止信号
を受けた後の第1所定時間T1燃料供給量および空気
供給量をそれぞれ所定量まで低減して維持することによ
燃料供給停止時の気化部材の残存燃料量が少なくさ
れる。そして、燃料供給を停止した後は、停止直前の低
減された空気供給量が上記第1所定時間T1経過後の第
2所定時間T2維持されるから、気化する残存燃料と供
給空気のA/Fが大きく崩れることはなく、また、供給
空気により火炎が吹き消されることもない。したがっ
て、気化部材の残存燃料は全てが良好に燃焼し、炭化水
素の発生は低く抑えられる。さらに第2所定時間T2
経過後には、供給空気量が上記燃焼停止信号を受ける直
前の上記低減前の値に戻されるから、効率的にヒータが
冷却され、パージがなされるので、ヒータの冷却時間を
短くすることができる。
【0019】上記第2の構成においては、第1所定時間
T1内の燃料供給量および空気供給量がそれぞれの所定
量まで低減されるとともに適正な空燃比を維持するの
で、A/Fに大きな変動を与えることなく気化部材3
1,32への供給燃料量が減じられる。
【0020】上記第3の構成においては、火炎が小さく
輻射熱が十分でない場合にもグロープラグ7の加熱によ
って気化部材31,32から迅速かつ確実に燃料が気化
して燃焼せしめられ、炭化水素の排出量がさらに低減さ
れる。
【0021】上記第4の構成においては、気化部材3
1,32上の残存燃料が時間の経過とともに少なくな
り、その気化量が燃焼の途中から減少し始めるのに応じ
て、空気供給量が漸次低減し、A/Fの変動を小さく抑
え、炭化水素の排出量をさらに小さくすることができ
る。
【0022】上記第5の構成においては、火炎が小さく
輻射熱が十分でない場合にもグロープラグ7の加熱によ
って気化部材31,32から迅速かつ確実に燃料が気化
して燃焼せしめられ、炭化水素の排出量がさらに低減さ
れる。
【0023】
【実施例1】図1において、燃焼式ヒータのハウジング
1には、外壁内に供給水流路11が形成してあり、ウォ
ータポンプ81より送出された供給水が給水口12より
供給水流路11に流入し、加熱されて排水口13より室
内の熱交換器82へ循環供給される。熱交換器82の前
方にはこれに空調空気を供給するブロア83が位置して
いる。
【0024】ハウジング1内には中心に水平姿勢でバー
ナ2が配設され、該バーナ2はハウジング1の一端部内
に位置する混合筒21と、これよりハウジング1内を長
く延びる燃焼筒22とより構成されている。混合筒21
は二重筒となっており、外筒211の内周には全周に、
セラミックファイバを筒状に成形した気化部材31が接
合してある。上記外筒211には上方よりハウジング1
壁を貫通したグロープラグ7の先端が露出しており、該
グロープラグ7の周囲には筒状の気化部材32が配設さ
れて、上記気化部材31に連続している。気化部材32
の外周面には燃料供給手段4を構成する燃料供給管41
の先端が接触しており、該燃料供給管41は遮断弁42
を介して燃料タンク43内の燃料ポンプ44へ至ってい
る。
【0025】ハウジング1の一端下面には給気口14が
設けてあり、ここに空気供給手段5を構成するエアポン
プ51よりエアが供給されている。給気口14は上記バ
ーナ混合筒21の内筒212内へ連通しており、エアは
内筒212の周壁に設けた空気導入孔213を経て外筒
211内へ供給されて、気化部材31,32より気化す
る燃料と混合し、グロープラグ7により着火される。着
火した混合気は燃焼筒22内で火炎を形成し、供給水と
熱交換を行った後、排気ガスとして燃焼筒周りの流路を
経て排気口15より排出される。なお、燃料の気化は、
着火前にはグロープラグ7の加熱により、定常燃焼時に
は火炎からの輻射熱により促される。
【0026】制御装置6が設けられて、上記燃料ポンプ
44やエアポンプ51の回転制御、遮断弁42の開閉、
およびグロープラグ7への通電を行う。
【0027】図2にはヒータ燃焼停止時の、上記制御装
置6による燃料とエアの供給制御を示す。燃焼能力10
0%で燃料とエアを最大限に供給していた制御装置6
は、燃焼停止信号を受けると燃料供給量をQfまで低減
するととともに、適正なA/Fを維持すべくエア供給量
もQaまで低減してT1時間(本実施例では10秒)維
持する。これにより、A/Fに大きな変動を与えること
なく気化部材31,32への供給燃料量を減らし、続く
燃料停止後の気化部材31,32における残存燃料を少
なくすることができる。なお、低減した燃料供給量Qf
とエア供給量Qaは本実施例の場合、燃焼能力を30%
に絞る程度としており、燃焼が不安定にならない範囲で
可能な限り低減しておく。
【0028】T1時間が経過すると燃料の供給を停止
し、一方、エアは低減された供給量Qaがその後T2時
間(本実施例では60秒)維持される。燃料供給を停止
しても気化部材31,32に残存している燃料は気化を
続けるが、この気化量は予め燃料供給量がQfと絞って
あることにより比較的少ない。しかして、供給量をQa
まで低減したエアを混合することにより、A/Fの大き
な変動を生じることなく残存燃料の燃焼が続行される。
これにより、燃料供給停止後のA/Fのずれにより発生
する炭化水素量は小さく抑えられる(図2(3)、図中
の鎖線は従来装置の炭化水素排出量である)。なお、こ
の残存燃料による火炎は小さいが、エアの供給量も少な
いから吹き消されることはない。
【0029】T2時間を経過して残存燃料が全て燃焼し
た後には、エアの供給量を再び最大にしてT0時間(本
実施例では120秒)維持する。これにより、効率的に
ヒータが冷却され、パージがなされる。
【0030】
【実施例2】図3に示すように、燃焼停止後の、燃料と
エアを絞ったT1時間および燃料供給停止後のT2時間
の間、グロープラグ7に通電する(図3(3))。これ
により、火炎が小さく輻射熱が十分でない場合にもグロ
ープラグ7の加熱によって気化部材31,32から迅速
かつ確実に燃料が気化して燃焼せしめられ、炭化水素の
排出量がさらに低減される(図3(4))。
【0031】
【実施例3】本実施例においては、実施例1の燃料供給
停止後のT2時間(図2)を、図4に示す如くT3時間
とT4時間に分割し、後半のT4時間内ではエア供給量
を一定割合で漸次零まで低減する。気化部材31,32
上の残存燃料は時間の経過とともに少なくなるから、そ
の気化量は燃焼の途中から減少し始める。そこで、この
気化燃料量の減少に応じてエアの供給量を漸次低減する
ことにより、A/Fの変動を小さく抑え、炭化水素の排
出量を実施例1に比してさらに小さくすることができ
る。
【0032】
【実施例4】なお、実施例3の燃料とエアの制御に加え
て、図5に示す如く、T1,T3,T4時間の間グロー
プラグに通電するようになせば、気化部材31,32か
ら迅速かつ確実に燃料が気化して燃焼せしめられ、炭化
水素の排出量がさらに低減される(図5(4))。
【0033】
【発明の効果】以上の如く、本発明の燃焼式ヒータによ
れば、ヒータ燃焼停止時の排気エミッションの悪化を効
果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における燃焼式ヒータの全体
断面図である。
【図2】燃料供給量等の時間変化を示すタイムチャート
である。
【図3】本発明の実施例2における燃料供給量等の時間
変化を示すタイムチャートである。
【図4】本発明の実施例3における燃料供給量等の時間
変化を示すタイムチャートである。
【図5】本発明の実施例4における燃料供給量等の時間
変化を示すタイムチャートである。
【図6】従来例を示す燃焼式ヒータの全体断面図であ
る。
【図7】従来装置における燃料供給量等の時間変化を示
すタイムチャートである。
【図8】他の従来装置における燃料供給量等の時間変化
を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1 ハウジング 11 供給水流路(流体流路) 2 バーナ 31,32 気化部材 4 燃料供給手段 5 空気供給手段 6 制御装置(燃焼制御手段、加熱制御手段) 7 グロープラグ(加熱手段)
フロントページの続き (72)発明者 岡田 弘 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 鬼丸 貞久 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭64−19218(JP,A) 特開 平6−94235(JP,A) 特開 平6−266423(JP,A) 実開 平6−16112(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23N 1/02 B60H 1/03 F23D 3/40 F23D 11/44

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体流路を設けたハウジング内に、該流
    体流路に供給された流体を加熱するバーナを配設した燃
    焼式ヒータにおいて、供給された燃料を気化せしめる気
    化部材と、該気化部材に燃料を供給する燃料供給手段
    と、燃焼空気を上記バーナに供給する空気供給手段と、
    上記バーナ燃焼停止信号を受けてから後の第1の所定
    時間T1では、上記燃料供給手段による燃料供給量およ
    び上記空気供給手段による空気供給量をそれぞれ所定
    量まで低減して維持し、上記第1所定時間T1経過する
    と、上記燃料供給手段による燃料供給を停止するととも
    に停止直前の空気供給量を上記第1所定時間T1経過
    第2の所定時間T2維持し、さらに、上記第2所定時
    間T2経過した後に上記空気供給手段による空気供給量
    を上記燃焼停止信号を受ける直前の上記低減前の値に戻
    して第3の所定時間T0維持する燃焼制御手段とを具備
    する燃焼式ヒータ。
  2. 【請求項2】 上記燃焼停止指令を受けてから後の第1
    所定時間T1内では、上記燃料供給手段による燃料供給
    量および上記空気供給手段による空気供給量をそれぞれ
    の所定量まで低減するとともに適正なA/Fを維持する
    ことを特徴とする請求項1記載の燃焼式ヒータ。
  3. 【請求項3】 上記気化部材に供給された燃料の気化を
    促進するグロープラグを有し、上記第1所定時間T1お
    よび上記第2所定時間T2において、上記燃焼制御手段
    により、上記グロープラグに通電することを特徴とする
    請求項1記載の燃焼式ヒータ。
  4. 【請求項4】 上記第2所定時間T2は前半時間T3と
    後半時間T4とに分割され、上記燃焼制御手段は、上記
    後半時間T4内では上記空気供給手段による空気供給量
    を一定割合で漸次零まで低減することを特徴とする請求
    記載の燃焼式ヒータ。
  5. 【請求項5】 さらに上記気化部材に供給された燃料の
    気化を促進するグロープラグを有し、上記第1所定時間
    T1、上記前半時間T3および後半時間T4において、
    上記燃焼制御手段により、上記グロープラグに通電する
    ことを特徴とする請求項記載の燃焼式ヒータ。
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