JP3985642B2

JP3985642B2 - 温水生成装置

Info

Publication number: JP3985642B2
Application number: JP2002270092A
Authority: JP
Inventors: 健松永; 恒家田; 充世大村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2022-09-17
Also published as: US6928237B2; JP2004106634A; US20040065652A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は温水生成装置に関するもので、車両用暖房装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の温水生成装置は、フローセンサーの検出値やウォータポンプ駆動用電流等から温水の流通状態を監視し、温水の流量が所定以下となったときに、ウォータポンプ等が故障して空焚きの危険性があるものとして加熱器を停止させていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２８７１２３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、機械式のフローセンサーを用いた場合には、温水が流通する際の流通抵抗が増大する上に、フローセンサの取付部から温水が漏れ出すことを防止すべく、取付部を厳重に密閉する必要があるので、温水生成装置の製造原価低減を図ることが難しい。
【０００５】
また、電気式のフローセンサーを用いた場合には、電気回路構成が複雑になるので、機械式のフローセンサーを用いた場合同様に、温水生成装置の製造原価低減を図ることが難しい。
【０００６】
また、ウォータポンプ駆動用電流を検知する方法では、電流検出用シャント抵抗を追加する必要があるので、電子制御装置の大型化及び製造原価上昇を招いてしまう。
【０００７】
また、ウォータポンプの回転数を検出する方法では、回転数センサを設ける必要があるので、温水生成装置の大型化及び製造原価上昇を招いてしまう。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な温水生成装置を提供し、第２には、簡便な手段にて空焚きを未然に防止することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、流体により空気を加熱する熱交換器（１）に流体を循環させるポンプ（１５）と、流体通路における前記熱交換器（１）より上流側に配置され、通電により流体を加熱する加熱手段（１１）と、加熱手段（１１）の発熱温度上昇に応じて上昇変化する温度を検出する第１温度検出手段（１３）と、
熱交換器（１）側の温水が冷却されていることにより加熱手段（１１）側からの温水供給が停止すると検出温度が低下する熱交換器（１）の温水入口（１ａ）であって、加熱手段（１１）より流体流れ下流側に配置され、加熱手段（１１）により加熱され熱交換器（１）に供給される流体の温度を検出する第２温度検出手段（１４）と、第２温度検出手段（１４）の検出温度が目標値となるように加熱手段（１１）に対する通電量を制御する電子制御装置（１７）とを有し、電子制御装置（１７）は、加熱手段（１１）側からの温水供給が停止すると、第１温度検出手段（１３）の検出温度上昇に加えて、第２温度検出手段（１４）の検出温度低下が加算され、第１温度検出手段（１３）の検出温度と第２温度検出手段（１４）の検出温度との温度差が所定温度差を超えたときに、加熱手段（１１）に対する通電を停止することを特徴とする。
【００１０】
これにより、何らかの原因によりポンプ（１５）が停止して流体の循環が停止すると、距離が離れている第１温度検出手段（１３）側の温度と第２温度検出手段（１４）側の温度との温度差が、流体が正常に流通しているときに比べて大きくなる。
【００１１】
したがって、本発明のごとく、第１温度検出手段（１３）の検出温度と第２温度検出手段（１４）の検出温度との温度差が所定温度差を超えているときに加熱手段（１１）による流体加熱を停止すれば、従来に比べて簡便な手段にて空焚きを未然に防止することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、第１温度検出手段（１３）は、流体通路を構成するパイプ手段（１０）の温度を検出することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、第１温度検出手段（１３）は、流体通路を構成するパイプ手段（１０）の近傍部位の温度を検出することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、第１温度検出手段（１３）は、流体通路を構成するパイプ手段（１０）のうち加熱手段（１１）によって加熱される部位の流体出口側にて温度を検出することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、第１温度検出手段（１３）は、加熱手段（１１）の上下方向中央部より上方側に対応する部位に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
ところで、流体が局所的に沸騰して気泡が発生し、発生した気泡は上方側に溜まるので、上方側の温度が圧力の上昇と共に上昇していく。したがって、本発明のごとく、加熱手段（１１）の上下方向中央部より上方側に対応する部位に第１温度検出手段（１３）を設ければ、温度変化を精度良く検出することができるので、早期に空焚きを検出することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、流体通路のうち加熱手段（１１）により加熱される部位の少なくとも一部は、上方側が凸となるように屈曲しており、さらに、第１温度検出手段（１３）は、加熱手段（１１）により加熱される部位のうち屈曲した部位（１０ｂ）の近傍に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
これにより、請求項５に記載の発明と同様に、加熱手段（１１）の上下方向中央部より上方側に対応する部位にて温度を検出することができるので、温度変化を精度良く検出することができ、早期に空焚きを検出することができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の温水生成装置（２）にて室内に吹き出す空気を加熱する暖房装置であって、第２温度検出手段（１４）は、温水生成装置にて生成された温水と室内に吹き出す空気とを熱交換する熱交換器（１）の流体入口側に設けられていることを特徴とするものである。
【００２０】
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。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る温水生成装置を車両用空調装置に適用したものであって、図１は本実施形態に係る車両用空調装置の模式図である。
【００２２】
ヒータ１は温水生成装置２にて生成された温水にて室内に吹き出す空気を加熱する熱交換器である。なお、温水生成装置２の詳細は後述する。
【００２３】
空調ケーシング３は室内に吹き出す空気の通路を構成するダクト手段であり、この空調ケーシング３内のうちヒータ１より空気流れ上流側には、室内に吹き出す空気を冷却する空気冷却手段をなす蒸発器４が配置されている。
【００２４】
なお、蒸発器４は、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機の低圧側熱交換器であり、蒸気圧縮式冷凍機は、圧縮機５、圧縮機５から吐出した高温・高圧冷媒を冷却する放熱器６、放熱器６にて冷却された高圧冷媒を減圧膨脹させる減圧器７等からなるもので、本実施形態では、圧縮機５を電動モータにて駆動している。
【００２５】
また、蒸発器４の空気流れ上流側には送風機７が配置され、この送風機７の吸入側には、送風機７に導く室内空気量及び室外空気量を調節する内外気切替入ニット８が設けられている。
【００２６】
因みに、エアミックスドア９はヒータ１を通過して室内側に向けて流れる温風量とヒータ１を迂回して室内側に向けて流れる冷風量とを調節して室内に吹き出す空気の温度を調節する温度調節手段をなすものである。
【００２７】
次に、温水生成装置２について述べる。
【００２８】
温水が流れるパイプ１０のうち上側が凸となるように略Ｕ字状に屈曲した部位には、シーズヒータ等の電気ヒータ１１が外壁面に接触した状態で配置されているとともに、この電気ヒータ１１とパイプ１０とは、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属内に埋設された状態で一体化されている。
【００２９】
保護ケーシング１２は電気ヒータ１１部分を覆って電気ヒータ１１及びパイプ１０を保護するカバーであり、この保護ケーシング１２の内壁側には、樹脂やグラスウール等の断熱材が設けられている。
【００３０】
加熱保護温度センサ１３は、パイプ１０のうち電気ヒータ１１によって加熱される部位の温水出口１０ａ側にてパイプ１０の壁面温度を検出することにより間接的に温水出口側１０ａにおける温水温度、つまり電気ヒータ１１の発熱温度上昇に応じて上昇変化する温度を検出する第１温度検出手段をなすものである。
【００３１】
水温センサ１４は、ヒータ１の温水入口１ａにてパイプ１０の壁面温度を検出することにより間接的に温水の温度を検出するもので、水温センサ１４は加熱保護温度センサ１３より温水流れ下流側に温水の温度を検出する。
【００３２】
なお、ポンプ１５は温水を循環させる電気式のポンプであり、リザーブタンク１６は温水生成装置２内を循環する温水量の変動を吸収するものであり、電子制御装置（ＥＣＵ）１７は、電気ヒータ１１及びポンプ１５等をの電気機器を制御するものである。
【００３３】
次に、本実施形態の特徴的作動を図２に示すフローチャートに基づいて述べる。
【００３４】
空調装置の始動スイッチが投入されると、ＥＣＵ１７からポンプ１５に稼動指令が発せられている否かを判定し（Ｓ１００）、ポンプ１５に稼動指令が発せられている場合には、加熱保護温度センサ１３の検出温度Ｔ１と水温センサ１４の検出温度Ｔ２との温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）が所定温度差を超えているときには電気ヒータ１１への通電を停止して、電気ヒータ１１による温水熱を停止する（Ｓ１１０、Ｓ１２０）。
【００３５】
一方、加熱保護温度センサ１３の検出温度Ｔ１と水温センサ１４の検出温度Ｔ２との温度差ΔＴが所定温度差以下のときには、水温センサ１４の検出温度が目標値となるように電気ヒータ１１への通電量を制御する（Ｓ１１０、Ｓ１３０）。
【００３６】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３７】
何らかの原因によりポンプ１５が停止して温水の循環が停止すると、ヒータ１側に温水の供給が停止するため、距離が離れている加熱保護温度センサ１３側の温水温度と水温センサ１４側の温水温度との温度差が、温水が正常に流通しているときに比べて大きくなる。
【００３８】
したがって、本実施形態のごとく、加熱保護温度センサ１３の検出温度Ｔ１と水温センサ１４の検出温度Ｔ２との温度差ΔＴが所定温度差を超えたときに電気ヒータ１１への通電を停止すれば、従来に比べて簡便な手段にて空焚きを未然に防止することができる。
【００３９】
ところで、温水の循環が停止すれば、加熱保護温度センサ１３の検出温度は温水が正常に流通しているときに比べて高くなる。したがって、加熱保護温度センサ１３の検出温度が所定温度Ｔ１を超えたときに、ポンプ１５が停止したものとみなして電気ヒータ１１への通電を停止するといった手段が考えられる。
【００４０】
具体的に、例えば水温センサ１４の検出温度が目標値を８０℃とした場合であって、温水が正常に流通しているときには加熱保護温度センサ１３の検出温度が８２℃となるときにおいて、加熱保護温度センサ１３の検出温度が所定温度Ｔ１（１１０℃）を超えた際に電気ヒータ１１への通電を停止するとしならば、加熱保護温度センサ１３の検出温度が現状の温度（８２℃）から２８ｄｅｇ上昇するまで、電気ヒータ１１への通電が継続される。
【００４１】
一方、本実施形態では、ヒータ１側の温水は冷却されているので、電気ヒータ１１側からの温水供給が停止すると、加熱保護温度センサ１３の検出温度上昇に加えて、水温センサ１４の検出温度低下が加算されるので、加熱保護温度センサ１３の検出温度と水温センサ１４の検出温度との差の上昇率は、加熱保護温度センサ１３の検出温度の上昇率より大きくなる。
【００４２】
したがって、加熱保護温度センサ１３の検出温度と水温センサ１４の検出温度との温度差に基づいて空焚きが発生しているか否かを判定すれば、加熱保護温度センサ１３の検出温度のみで空焚きを検出するより早期に空焚きを検出することができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、本実施形態に使用されている流体の沸点が約１１０℃であり、温水が正常に流通しているときの加熱保護温度センサ１３の検出温度と水温センサ１４の検出温度との温度差が約３ｄｅｇであることに加えて、検出精度を考慮して所定温度差を約１０ｄｅｇとしている。
【００４４】
（第２実施形態）
本実施形態は、図３に示すように、加熱保護温度センサ１３を電気ヒータ１１により加熱される部位のうち屈曲した部位１０ｂの近傍に設けたものである。
【００４５】
なお、本明細書で言う「屈曲した部位１０ｂの近傍」とは、屈曲した部位１０ｂ（図３の○で囲まれた部位）内も含む意味である。
【００４６】
因みに、本実施形態では、加熱保護温度センサ１３は、電気ヒータ１１とパイプ１０とを一体化する金属表面、つまりパイプ１０の近傍部位に設置されて間接的に温水温度を検出しているが、パイプ１０を構成するステンレスに比べてアルミニウムの方が熱伝導率が高いので、同じ温水温度に対して、本実施形態ににおいて加熱保護温度センサ１３が検出する温度は、第１実施形態において加熱保護温度センサ１３が検出する温度より高くなる。
【００４７】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００４８】
温水の循環が停止すると、温水が局所的に沸騰して気泡が発生し、発生した気泡が上方側に溜まるので、上方側の温度が圧力の上昇と共に上昇していく。したがって、本実施形態のごとく、加熱保護温度センサ１３を電気ヒータ１１の上下方向中央部より上方側に対応する部位に設ければ、温度変化を精度良く検出することができるので、早期に空焚きを検出することができる。
【００４９】
また、電気ヒータ１１は、一般的に、真っ直ぐにしたときの長手方向略中央部にて最高温度となるので、本実施形態のごとく、加熱保護温度センサ１３を電気ヒータ１１により加熱される部位のうち屈曲した部位１０ｂの近傍に設ければ、電気ヒータ１１のうち最も温度が高くなる部位と加熱保護温度センサ１３の位置とがほぼ一致することなる。したがって、温度変化を精度良く検出することができるので、早期に空焚きを検出することができる。
【００５０】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明に係る温水生成装置を空調装置に用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば給湯装置にも適用することができる。
【００５１】
また、電気ヒータ１１は、シーズヒータに限定されるものではなく、例えばガスヒータ等のその他の加熱手段であってもよい。
【００５２】
また、上述の実施形態では、パイプ１０のうち電気ヒータ１１にて加熱される部位は略Ｕ字状であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばＷ字状又は単純な直線状であってもよい。
【００５３】
また、加熱保護温度センサ１３の取り付け位置は、上述の実施形態に示された位置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実施形態に係る空調装置の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る空調装置の制御を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態に係る空調装置の模式図である。
【符号の説明】
１…ヒータ、２…温水生成装置、１０…パイプ、１１…電気ヒータ、
１２…保護ケーシング、１３…加熱保護温度センサ、１４…水温センサ。

Claims

流体により空気を加熱する熱交換器（１）に流体を循環させるポンプ（１５）と、
流体通路における前記熱交換器（１）より上流側に配置され、通電により流体を加熱する加熱手段（１１）と、
前記加熱手段（１１）によって加熱される部位に配置され、前記加熱手段（１１）の発熱温度上昇に応じて上昇変化する温度を検出する第１温度検出手段（１３）と、
前記熱交換器（１）側の温水が冷却されていることにより前記加熱手段（１１）側からの温水供給が停止すると検出温度が低下する前記熱交換器（１）の温水入口（１ａ）であって、前記第１温度検出手段（１３）より流体流れ下流側に配置され、前記加熱手段（１１）により加熱され前記熱交換器（１）に供給される流体の温度を検出する第２温度検出手段（１４）と、
前記第２温度検出手段（１４）の検出温度が目標値となるように前記加熱手段（１１）に対する通電量を制御する電子制御装置（１７）とを有し、
前記電子制御装置（１７）は、前記加熱手段（１１）側からの温水供給が停止すると、前記第１温度検出手段（１３）の検出温度上昇に加えて、前記第２温度検出手段（１４）の検出温度低下が加算され、前記第１温度検出手段（１３）の検出温度と前記第２温度検出手段（１４）の検出温度との温度差が所定温度を超えたときに、前記加熱手段（１１）に対する通電を停止することを特徴とする温水生成装置。
前記第１温度検出手段（１３）は、流体通路を構成するパイプ手段（１０）の温度を検出することを特徴とする請求項１に記載の温水生成装置。
前記第１温度検出手段（１３）は、流体通路を構成するパイプ手段（１０）の近傍部位の温度を検出することを特徴とする請求項１に記載の温水生成装置。
前記第１温度検出手段（１３）は、流体通路を構成するパイプ手段（１０）のうち前記加熱手段（１１）によって加熱される部位の流体出口側にて温度を検出することを特徴とする請求項１に記載の温水生成装置。
前記第１温度検出手段（１３）は、前記加熱手段（１１）の上下方向中央部より上方側に対応する部位に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の温水生成装置。
流体通路のうち前記加熱手段（１１）により加熱される部位の少なくとも一部は、上方側が凸となるように屈曲しており、さらに、前記第１温度検出手段（１３）は、前記加熱手段（１１）により加熱される部位のうち屈曲した部位（１０ｂ）の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の温水生成装置。
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の温水生成装置（２）にて室内に吹き出す空気を加熱する暖房装置であって、前記第２温度検出手段（１４）は、前記温水生成装置にて生成された温水と室内に吹き出す空気とを熱交換する熱交換器（１）の流体入口側に設けられていることを特徴とする暖房装置。