JPH0390431A

JPH0390431A - ヒータ

Info

Publication number: JPH0390431A
Application number: JP2219914A
Authority: JP
Inventors: Josef Riedmaier; ヨーゼフ・リートマイヤー; Johann Flachs; ヨハン・フラックス
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1990-08-21
Publication date: 1991-04-16
Also published as: EP0413942A2; DE3928114C2; DE3928114A1; EP0413942A3

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の背景〕本発明は、操作制御装置と、モータで駆動されて燃料作
動式バーナに燃焼空気を搬送する燃焼空気ファンとを有
するヒータ、特に自動車用ヒータに関する。

燃料−作動式ヒータを駆動する方法及び該駆動方法を実
施するための装置は米国特許第４，８５２．７９７号か
ら公知である。この米国特許によれば、可変量の燃料に
基づいてバ、−すに可変量の燃焼空気を送り込むことが
できる燃焼空気量制御装置を提供することができる。発
生可能な最大加熱容量が可変的であり且つヒータの瞬間
作動状態に基づいて制御出来るように設計されている。

この目的のため、決定的制御変数として、ヒータの適当
な箇所の負荷状態または温度が採用される。

燃焼空気量及び加熱容量を制御する能力があるにも拘ら
ず、各制御変数は、燃焼空気ファンの駆動モータ等のよ
うな駆動装置に加えられる電圧であって、バッテリ等の
ような搭載電圧源によって電力供給される自動車ヒータ
では、搭載電圧の変動のため特に変動しやすい電圧に必
ず左右される。

駆動モータの軸受摩擦、バーナにおける圧力損及び排気
ガスによって発生される負圧はどれも前記のタイプのヒ
ータにおいて制御すべき変数に影響を与える。

即ち、ヒータが提供出来る加熱容量は、ヒータの加熱容
量や作動状態を制御する能力に悪影響を与える相当大き
な変動の影響を受ける。特に、システムによって生じる
燃焼空気ファンの駆動モータの速度変化は給入される燃
焼空気の量を変化させ、その結果、バーナ内における燃
焼状態がすっかり変わってしまう。

〔発明の要約〕

本発明の主な目的は、加熱容量を制御する能力を高めて
この制御を外部妨害の影響を受けずに済むようにした前
記のタイプのヒータ、特に自動車用ヒータを提供するこ
とである。特に、燃焼空気ファンの駆動モータの速度を
安定させて前記タイプのヒータにおいて広範囲にわたっ
て安定した燃焼値が得られるようになっている。

本発明の望ましい実施例によれば、操作制御装置とモー
タで駆動されて燃焼空気を燃料作動式バーナに搬送する
燃焼空気ファンとを有するヒータ、特に自動車用ヒータ
が提供されていて、該ヒータは、該ヒータの加熱容量が
搭載電圧等の変動などのような外部妨害と無関係である
ように、燃焼空気ファン用の電子駆動装置を備えている
。即ち、該電子駆動装置によって、当該システム内部に
おいて、該ヒータの作動にとって決定的な要素である制
御可能な部品に与えられる電圧を安定させることが出来
、その結果、搭載電圧の変動、燃焼空気ファン・モータ
の軸受摩擦、バーナにおける圧力損失、排気ガスによっ
て生じる負圧等のような外部妨害が該ヒータの加熱容量
に対しこれを混乱させたり変化させたりすることが無い
ようになっている。

本発明のヒータは定電圧で駆動されるので、その加熱容
量は直接予設定することが出来る。加熱容量はまた、電
圧を適当に制御することにより、特に燃焼空気ファン駆
動モータのモータ電圧を適当に制御することにより適宜
変化させることもでき、而も、発生可能な加熱容量の継
続制御さえ可能である。

望ましくは、本発明のヒータの駆動装置には、燃焼空気
ファンを駆動するモータのモータ電圧の予設定値を設定
するアクチュエータが含まれているのが良い。この予設
定値は、例えば、搭載電圧源とは無関係に一定のモータ
電圧に制御出来る予設定可能な設定値のモータ電圧とす
ることが出来る。別法としては、該予設定値はまた、本
ヒータの実際の制＠操作によって決定出来るよう、操作
制御装置から得るようにすることも出来る。何れにして
も、アクチュエータは選択可能なモータ電圧を予設定す
る働きをする。

該アクチュエータとしてはバイポーラトランジスタまた
はパワーＭＯＳ−ＦＥＴ５　（電界効果トランジスタ）
が特に適していることが証明されている。それは、これ
らが操作上信頼出来る方法で作動すると共にコンパクト
な構造のアクチュエータを形成することが出来るからで
ある。本発明のヒータによれば、駆動装置のアクチュエ
ータはクロック制御式または連続制御式とすることが出
来る。クロック制御の場合は、電力損失を殆ど生じるこ
となく　（制！［＋）変更を行うことが出来る。

更に、本発明の他の実施例によれば、駆動装置は、燃焼
空気ファン・モータのモータ電圧を一定にするようにア
クチュエータを駆動する安定回路を有している。この安
定回路を使用すると、燃焼空気ファン・モータの速度も
また燃焼空気ファン・モータのモータ定電圧により安定
且つ一定に維持されるから、搭載電圧の変動が、基本的
には、燃焼空気ファンによって供給される燃焼空気の量
に対し影響を与えることがない。

望ましくは、駆動装置はフィードバック付閉鎖型制御ル
ープとして構成するのが良く、別法としては、開放型制
御ループとして構成することも出来る。

本発明のヒータの別の実施例では、燃焼空気ファンは、
モータ軸受摩擦、駆動される燃焼空気ファンの圧力状態
等のようなシステムにより生じる負荷変化を調整する。

この調整により、ヒータは、装置特有の特徴に関連する
変数とは無関係に、その性能の広範囲に亙って作動させ
ることが出来る。

有利な方法では、駆動装置は、燃焼空気ファン・モータ
の電動力（ＥＭＦ）が設定値に調整されるように設計さ
れている。この目的のため、該電動力を、燃焼空気ファ
ン・モータが駆動されていないときに実際値として測定
出来ると共にこれを予設定値に調整することが出来るよ
うにしである。

このような調整を行うと、燃焼空気ファンを電圧と無関
係な一定の速度で作動させることが出来る。

望ましくは、該電動力の実際値は、モータ電圧と燃焼空
気ファン・モータが駆動されていないときに得られる測
定電圧との差として求めるのが良い。例えば、燃焼空気
ファン・モータを約５０ヘルツのクロック・パルスで駆
動する場合、測定電圧を該燃焼空気ファン・モータの非
駆動時に求め、電動力の実際値を測定し、その後で電動
力の設定値に対する調整を行う。測定を非駆動時の燃焼
空気ファン・モータの測定電圧を用いて行うので、その
都度、該モータの実際の操作状態を考慮に入れることが
出来ると共に、自動制御によって燃焼空気ファン・モー
タの速度を安定させることが出来る。

望ましくは、燃焼空気ファン用の駆動装置には、燃焼空
気ファン・モータの上流に接続されていて該燃焼空気フ
ァン・モータをパルス幅変調回路により駆動するコント
ローラと、電動力実際値をその速度により決定する設定
／実［値論理素子とが含まれているのが良い。

本発明のヒータの設計に依れば、燃料空気ファン・モー
タの電圧が安定するため、特に、バーナ、熱交換器、燃
焼空気ファン、燃料搬送装置等のヒータ部品を、いずれ
の場合も、望ましい操作電圧に設定することが臣来る。

このような能力が備わっている結果、生産工学の観点か
ら見ていくつかの利点が得られると共に、ヒータの作動
を制御でき且つ略一定にすることが出来る。

本発明の別の実施例によれば、ヒータ、特に自動車用ヒ
ータは、全負荷や部分負荷等の操作負荷範囲の少なくと
も一部分にわたって該ヒータが基本的に各種の妨害の影
響を受けない加熱容量を提供できるように構成された燃
焼空気ファン用電子駆動装置を有している。従って、例
えば、該電子駆動装置に対し経済的に保証された費用の
一関数として、全負荷操作範囲においても、搭載電圧の
ある程度の変動をも十分に許容できるようになっている
。例えば、１２Ｖの搭載電圧の場合、その変動範囲内で
は、最大約１３．５Ｖまでの電圧が許容される。

つまり、本電子駆動装置の設計に際しては、特に、全負
荷操作範囲では少なくともその一部分においてのみ能動
的となり、且つ約１３．５Ｖの搭載電圧の変動の閾値を
超えた場合にのみ能動的になるように設計することがで
きる。しかし、部分負荷操作範囲内では、本発明の略電
子式駆動装置は、全体としては、本ヒータによって提供
される加熱容量が搭載電圧の変動に基本的に左右されな
いように設計されていると有利であることが証明されて
いる。勿論、本ヒータの操作負荷範囲に関する本電子駆
動装置の各種の実施例が有する特徴を組み合わせること
もまた、本発明の範囲に含まれるものである。

本発明の以上の並びにその他の目的、特徴及び利点は、
本発明の幾つかの実施例を例示を目的としてのみ示す付
属の添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めばよ
り明白となるであろう。

〔実施例〕

以下添付図面に従って本発明に係るヒータの好ましい実
施例について詳説する。

第１図及び第２図では、同一のまたは類似の部品には同
じ参照番号が付されており、ヒータ用電・子駆動装置の
二つの異なる実施例においてこれらの部品が異なる場合
は、プライム記号（′）を用いてこれを示す。

第１図では、ヒータは概略が示されているが、その全体
を１で示しである。このヒータ１は、ヒータ１の燃焼空
気ファン（詳細は図示せず〉を駆動して燃焼空気をヒー
タ１の燃料作動式バーナに給送する燃焼空気ファン・モ
ータ２を備えている点で通常の構成を有するヒータであ
る。このようなヒータ１は前述の米国特許第４．８５２
，７９７号その他により完全に示されており、従って、
本発明の目的とするヒータの部品及びその構成はこれら
の従来のヒータを参照すれば良い。

燃焼空気ファン・モータ２用電子駆動装置は、その全体
を３で示しである。電子駆動装置３の人力部では、各搭
載電圧Ｕ、は、例えば、自動車自身のバッテリから印加
、即ち、供給される。自動車のタイプの一機能として、
この電圧は１０乃至１５Ｖまたは２０乃至３０Ｖとする
ことが出来る。

燃焼空気ファン・モータ２は電子駆動装置３の出力部に
接続されている。電子駆動装置３はコントローラ４、コ
ンバータ５、及びアクチュエータ６を備えている。アク
チュエータ６の一方の出力部は電子駆動装置３の出力部
に接続されている。本例では、アクチュエータ６はクロ
ック駆動式である。アクチンエータ６はバイポーラトラ
ンジスタまたはパワーＭＯ５−ＦＥＴ　（電界効果トラ
ンジスタ〉から構成することが出来る。一方では、搭載
電圧がコントローラ４に印加され、他方では、設定点変
数が燃焼空気ファン・モータ２のモーフ電圧用予設定値
として予設定される。この予設定値は選択可能な設定点
モータ電圧とすることができ、また、該予設定値はヒー
タ１の操作性制御装置から得ることもできる。この電子
駆動装置３により、燃焼空気ファン・モータ２のモータ
電圧は一定に保たれ、その結果関連の燃焼空気ファンの
定速作動を達成することが出来る。

更に、電子駆動装置３は、燃焼空気ファン・モータ２の
モータ電圧を一定に保てるよう、アクチュエータ６を駆
動する安定回路を有することも出来る。

第２図の電子駆動装置３′の設定は、基本的には、閉鎖
型フィードバック制御ループとして構成されている点で
第１図に示されているものとは異なる。即ち、アクチュ
エータ６の出力はコントローラにフィードバックされ、
ここで該出力は自動車電源からの電圧Ｕ、の代わりに制
御変数として印加される。

さて、第３図乃至第５図には、本発明のヒータの別の実
施例が示されているが、この実施例では、燃焼空気ファ
ン・モータ１０の電動力を制御して該モータの速度を安
定させることにより、燃焼空気ファン・モータ１０の速
度を電圧に左右されな゛い一定のものにしている。この
電動力の制御は下記の基本式に基づいている。

Ｕｉｘｐ　　＝　ＣＸφ×ｎここで、Ｃはモータ定数、φは磁束、ｎは速度を表す。

第３図の回路図では、燃焼空気ファン・モータ１０は、
例えば、５０ヘルツの周波数でクロックされ、そして、
燃焼空気ファン・モータ１０の非駆動時にその電圧を測
定するようになっている。

第４図の電圧−時間相関図に示すように、期間Ｔの間、
測定電圧Ｕ　Ｈｖは、燃焼空気ファン・モータ１０の非
駆動時に適当な装置を用いて検知される。

これにより、電動力Ｕ！、ＩＦＡｃＴ　の実際値は下記
の式により決定される。

ＵＥＸＦ　　ＡｃＴ　＝Ｕｏｖ　　　−Ｕｘｖここで、
Ｕ　、　、、　Ａ　ＣＴ　は電動力に関連した電圧の実
際値、Ｕ　ｏ　ｖは搭載電圧、Ｕ、４．は測定電圧を表
す。

第５図に示す電子駆動装置１１の実施例では、第４図に
関して説明した測定から得られる測定結果は、電動力Ｕ
＊ｓｖ　Ａｃ”　が予定の設定点値Ｕ−１ＳＥＴ　にな
るように処理される。電子駆動装置１１はコントローラ
１２を有し、該コントローラ１２は燃焼空気ファン・モ
ータ１０にパルス幅変調回路１３により接続されている
。コントローラ１２の上流には、フィードバック用論理
点を表す設定点／実際値論理素子１４が接続されている
。

燃焼空気ファン・モータ１０の速度ｎを考慮に入れると
、電動力Ｕ、、、　”の実際値は前述の電動力と速度の
基本式によって決定され、論理素子１４では、論理素子
１４で決定された比較結果の一関数としての、予設定さ
れた設定点値としての、゛予設定変数Ｕ　ｌ　）Ｉ　Ｆ
　”　’　”　との間で比較される。次に、これに対応
して、コントローラ１２は、パルス幅変調回！８１３を
介して、燃焼空気ファン・モータ１０に印加されるモー
タ電圧をリセットする。この電子駆動装置１１を用いる
と、燃焼空気ファン・モータ１０の速度ｎを、電圧に左
右されない状態で一定に維持することが出来、これによ
り燃焼空気ファン・モータ１０の速度の安定化を達成す
ることが出来る。

第４図に関し前述したように測定電圧Ｕｘｖを決定する
ため、燃焼空気ファン・モータ１０の軸受摩擦、バーナ
の圧力損失、ヒータｔの排気ガスにより発生する逆圧等
のような影響力のある変数を考慮に入れることが出来、
而も、これらの変数は、本質的に、燃焼空気ファン・モ
ータ１０の速度になんらの影響も与えないようになって
いる。即ち、これらの変数は電気駆動装置１１を用いる
ことにより相殺されるから、定速ｎは、これらの変数と
は無関係に、燃焼空気ファン・モータ１０の出力変数の
形で達成することが出来る。

詳細には示さないが、燃焼空気ファン・モータ用電子駆
動装置は、ヒータがその操作負荷範囲の一部においての
み搭載電圧の変動に左右されない加熱容量を提供出来る
ように、構成することも出来る。有利な態様では、電子
駆動装置は、ヒータの部分負荷操作範囲では全体として
能動的であり、全負荷操作範囲では、搭載電圧変動がそ
の操作範囲で許容出来る限界内に維持される程度まで能
動的であるように横絞されている。電子駆動装置に対す
る所望の費用に基づいて、本発明の各種の解決策を組み
合わせることにより、ヒータの加熱容量を適宜所望の必
要条件に適合させることが出来る。

勿論、本発明は前述の望ましい実施例の細部に限定され
るものではなく、付属の特許請求の範囲を逸脱しない限
り、多種多様な変更例及び改良例が可能であることは当
業者にとって当然とするところである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係るヒータによれば、搭載
電圧等の変動等の妨害要素の影響を受けないようにする
燃料空気ファン用電子駆動装置設けたので、ヒータを広
範囲にわたって安定して運転することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るヒータの開放型制御回路の形をし
たヒータ用駆動装置の回路図、第２図はフィードバック
付閉鎖型制御ループの形に設計された駆動装置の一実施
例の回路図、第３図及び第４図は、夫々、燃焼空気ファ
ン・モータのモータ電圧を測定するための測定回路図と
、その作動状態を示す説明図である。第５図は燃焼空気ファンの速度を電圧に関係なく安定さ
せるための制御ループを示すブロック図である。１・・・ヒータ、３・・・電子駆動装置、４・・・コン
トローラ、５・・・コンバータ、６・・・アクチュエー
タ、１０・・・燃焼空気ファン・モータ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）操作制御装置と、モータに駆動されて燃料作動式
バーナに燃焼空気を給送する燃焼空気ファンとを有する
ヒータ、特に自動車用ヒータであって、ヒータ（１）が
提供する加熱容量が搭載電圧等の変動等の妨害要素の影
響を受けないようにする燃焼空気ファン用電子駆動装置
（３）、（３′）、（１１）を備えたことを特徴とする
ヒータ。
（２）前記駆動装置が、前記燃焼空気ファンの駆動モー
タ（２）のモータ電圧用予設定値を設定するためのアク
チュエータ（６）を有していることを特徴とする請求項
（１）に記載のヒータ。
（３）前記予設定値が選択可能な設定点モータ電圧であ
ることを特徴とする請求項（２）に記載のヒータ。
（４）前記予設定値が前記操作制御装置によって決定さ
れることを特徴とする請求項（２）に記載のヒータ。
（５）前記アクチュエータ（６）がバイポーラトランジ
スタから構成されていることを特徴とする請求項（２）
記載のヒータ。
（６）前記アクチュエータ（６）がパワーＭＯＳ−ＦＥ
Ｔ（電界効果トランジスタ）から構成されていることを
特徴とする請求項（２）記載のヒータ。
（７）前記アクチュエータ（６）はクロック駆動式であ
ることを特徴とする請求項（２）記載のヒータ。
（８）前記アクチュエータ（６）が連続的に駆動されて
いることを特徴とする請求項（２）記載のヒータ。
（９）前記駆動装置に、前記燃焼空気ファン・モータ（
２）のモータ電圧を一定にするように前記アクチュエー
タ（６）を駆動する安定回路が含まれていることを特徴
とする請求項（２）記載のヒータ。
（１０）前記駆動装置（３′）がフィードバック式の閉
鎖型制御ループから構成されていることを特徴とする請
求項（１）記載のヒータ。
（１１）前記駆動装置（３）が開放型制御回路から構成
されていることを特徴とする請求項（１）記載のヒータ
。
（１２）前記燃焼空気ファン・モータ（１０）用駆動装
置（１１）が当該システムに起因する負荷変動、例えば
、モータ軸受摩擦、駆動される燃焼空気ファンの圧力状
態等の変動を調整することを特徴とする請求項（１）記
載のヒータ。
（１３）前記燃焼空気ファン・モータ（１０）の電動力
（ＥＭＦ）が設定点値に調整されることを特徴とする請
求項（１２）記載のヒータ。
（１４）前記燃焼空気ファン・モータ（１０）の非駆動
時の電動力（ＥＭＦ）が実際値として測定され且つ予設
定された設定点値に調整されることを特徴とする請求項
（１４）記載のヒータ。
（１５）前記電動力実際値が前記モータ電圧から得られ
る測定電圧と前記燃焼空気ファン・モータ（１０）の非
駆動時の電圧との差として決定できることを特徴とする
請求項（１４）記載のヒータ。
（１６）前記燃焼空気ファン・モータ（１０）用駆動装
置（１１）に、該燃焼空気ファン・モータ（１０）の上
流に接続されていて該燃焼空気ファン・モータ（１０）
をパルス幅変調回路（１３）を介して駆動するコントロ
ーラ（１２）と、その速度によって決定される前記電動
力実際値が印加される設定点／実際値論理素子とが含ま
れていることを特徴とする請求項（１２）記載のヒータ
。
（１７）操作制御装置と、モータに駆動されて燃料作動
式バーナに燃焼空気を給送する燃焼空気ファンとを有す
るヒータ、特に自動車用ヒータであって、該ヒータ（１
）が、前記燃焼空気ファンのための電子駆動装置（３、
３′、１１）を介して、少なくとも操作負荷範囲の一部
の期間中は搭載電圧等の変動などのような妨害要素に本
質的に影響されない加熱容量を提供することを特徴とす
るヒータ。
（１８）前記電子駆動装置が部分操作負荷範囲の全体に
渡って能動的であることを特徴とする請求項（１７）記
載のヒータ。
（１９）前記電子駆動装置が全操作負荷範囲の少なくと
も一部分において能動的であることを特徴とする請求項
（１７）記載のヒータ。