JPH06143985A - 電気自動車用暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】触媒燃焼により、快適、クリーン、安全な電気
自動車用暖房装置を提供する。 【構成】 燃料タンク１と、燃料ポンプ３と、燃焼用送
風機５と、燃料と燃焼用空気を混合する予混合室４と、
触媒を担持した燃焼体８を有する燃焼室７と、燃焼室７
における燃焼熱を暖房に利用する熱交換装置とからなる
電気自動車用暖房装置において、燃焼室７に供給される
予混合気の空燃比が可燃範囲外となるように、燃料の供
給量あるいは燃焼用空気の供給量の少なくとも一つを制
御する空燃比制御装置１９を設ける構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体燃料および気体燃料
を燃焼し、その燃焼熱を車内の暖房に利用する電気自動
車用暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気自動車用の暖房装置は、電気
自動車の動力源であるバッテリーの電気により駆動する
ヒートポンプにより暖房を行うものや、蓄熱材を利用し
て暖房を行うものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】電気自動車の動力源は
バッテリーである。このために、駆動モータや冷暖房装
置の運転はバッテリーに蓄えられた電気エネルギーによ
り行われる。したがって４０００ｋｃａｌ／ｈ〜５００
０ｋｃａｌ／ｈといわれる車両暖房負荷をバッテリーの
電気エネルギーから取り出すことは、バッテリーにかな
りな負担をかけるという課題が生じる。

【０００４】さらに寒冷地での使用を考慮すると、外気
温は国内仕様であれば−２０℃、国外仕様であれば−３
０℃まで考慮しなければならない。一方、バッテリーの
性能は外気温の影響を受け、外気温の低下にともないバ
ッテリーの能力も低下する。したがって、外気温が低く
なるほど、バッテリーの負担が大きくなるにもかかわら
ず、バッテリーの能力が低下し、充分な暖房能力が得ら
れないという課題が生じる。

【０００５】この課題を解決するために、バス、マイク
ロバス、極寒冷地用特殊車に使用されている燃焼式の暖
房装置適用することも考えられる。これは、灯油、軽油
などを燃料として適正な空燃比で火炎燃焼させ、燃焼熱
を熱交換して車内の暖房を行うものである。しかし、燃
焼室から排出される排気ガスにはＮＯｘやＣＯなどの有
害物質を多量に含んでおり、電気自動車の特徴であるク
リーン性を阻害してしまう。

【０００６】さらに、電気自動車は走行能力を高めるた
めに、バッテリー自体の重量がかなり重くなることが避
けられず、また車両の軽量化も進み、衝突時に暖房用の
燃焼室が壊れやすい。一方、燃焼室内で火炎燃焼を行う
ためには、燃料と空気の空燃比は適正な値、すなわち可
燃範囲内の値を維持しなければならない。このために、
衝突時に、暖房用燃焼室から発火する危険があるという
課題があった。

【０００７】本発明は上記従来技術の課題を解決するこ
とができ、快適で安全な電気自動車用暖房装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、燃料タンクと、燃料供給装置と、燃焼用空気
供給装置と、燃料と燃焼用空気を混合する予混合室と、
触媒を担持した燃焼体を有する燃焼室と、燃焼室におけ
る燃焼熱を暖房に利用する熱交換装置とからなり、燃焼
室に供給される予混合気の空燃比が可燃範囲外となるよ
うに、燃料の供給量あるいは燃焼用空気の供給量の少な
くとも一つを制御する空燃比制御装置を有する電気自動
車用暖房装置の構成とする。

【０００９】また、燃焼室の上流あるいは下流の少なく
とも一方にガス濃度検出手段を設け、ガス濃度検出手段
からの信号により空燃比制御装置を制御する構成とす
る。

【００１０】

【作用】触媒燃焼は触媒作用により、燃焼反応の活性化
エネルギーを小さくすることができるために、燃焼温度
を低くして燃焼を行うことができる。本発明はこのこと
を応用したもので、電気自動車用暖房装置として触媒燃
焼を応用した燃焼器を用いている。触媒燃焼は触媒の働
きにより燃焼温度を５００℃〜９００℃の範囲に抑える
ことができる。一般にＮＯｘの発生温度は１４００℃以
上といわれており、このため触媒燃焼を用いると、ＮＯ
ｘの発生が皆無で燃焼反応を行うことができる。また触
媒燃焼は触媒の作用により可燃範囲外の予混合気でも燃
焼することができる。本発明はこのことを応用したもの
で、燃焼室の内部に触媒を担持した燃焼体を有し、燃料
の供給量と燃焼用空気の供給量との少なくとも一つを制
御する空燃比制御装置を設け、燃焼室に供給される予混
合気の空燃比が可燃範囲外となるように燃焼室に予混合
気を供給する、燃焼室に供給された予混合気は空燃比が
可燃範囲外であるが、燃焼体に担持された触媒の作用に
より、触媒燃焼を行うことができる。このとき発生する
燃焼熱を、熱交換装置を介して車内に供給し、暖房を行
うものである。このため、仮に自動車が衝突したとして
も、燃焼室に供給される予混合気の空燃比は可燃範囲外
であるために、衝突時の爆発や発火の危険性は全くな
い。

【００１１】さらに、燃焼室の上流あるいは下流の少な
くとも一方にガス濃度検出手段を設けると、ガス濃度検
出手段からの信号により絶えず予混合気の空燃比を検出
することができ、空燃比制御装置における制御をさらに
精度良く行うことができ、触媒燃焼の安定化をはかるこ
とができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１は本発明の一実施例の構成図である。図
１において、１は灯油や軽油などの液体燃料の燃料タン
クである。燃料タンク１内の燃料は、フィルター２を介
して燃料ポンプ３により予混合室３へ供給される。予混
合室３には燃料を気化するヒータと温度センサ（ともに
図示せず）が設けられており、燃料を最適な温度で気化
できるようにしてある。燃焼用空気は燃焼用送風機４か
ら流量コントローラ５を介して予混合室３に供給され
る。予混合室３内では気化した燃料と燃焼用空気が混合
し、予混合気が燃焼室７へ供給れさる。

【００１３】燃焼室７内には触媒を担持した燃焼体８、
たとえばセラミックスハニカムに白金やパラジウムなど
の貴金属触媒を担持したものが設けてある。あらかじ
め、バッテリー（図示せず）からの電流により、触媒加
熱用ヒータ９に通電し、燃焼体８を加熱する。燃焼体８
の温度を検出するセンサ１０からの信号により、触媒温
度コントローラ１１が触媒が活性温度に達したことを検
出すると、予混合気で燃焼室７に供給する。予混合気が
燃焼体８の触媒表面に接触すると、触媒表面で触媒燃焼
を開始する。触媒燃焼時に発生した燃焼熱は、燃焼室７
を覆ったウォータージャケット１２で内部の循環水と熱
交換され、排気ガスは排気パイプ１３より大気へ放出さ
れる。ウォータージャケット１２内で高温になった循環
水は、循環ポンプ１４により循環経路１５を介して熱交
換器１６へ供給される。熱交換器１６においては、ブロ
アモータ１７により送風ファン１８を回すことにより、
高温の循環水から温風に熱交換し、車内に温風を供給す
ることにより暖房を行う。熱交換器１６で温風に熱交換
され、低温になった循環水は再びウォータージャケット
１２に戻され、燃焼熱を吸収する。

【００１４】上記の実施例は熱交換装置として水循環方
式について説明してきたが、燃焼室７で発生した燃焼熱
を加熱用空気と熱交換し、加熱空気を循環して車内の暖
房を行っても、同様の効果がある。また、燃料としては
液体燃料について述べてきたが、気体燃料を使用しても
かまわない。

【００１５】ここで、燃焼室７に供給される予混合気の
空燃比は燃料の供給量と燃焼用空気の供給量で決まる。
本実施例は空燃比制御装置１９を設け、燃料ポンプ３や
流量コントローラ６を制御することにより、燃料の供給
量あるいは燃焼用空気の供給量の少なくとも一つを制御
し、燃焼室７へ供給する予混合気の空燃比を可燃範囲外
に保っている。

【００１６】そこで本実施例のように燃焼室７が触媒を
担持した燃焼体８で構成すると、触媒燃焼は触媒の作用
により、燃焼反応の活性化エネルギーを小さくすること
ができるために火炎燃焼では不可能であった可燃範囲外
の予混合気でも触媒燃焼を行うことができる。このため
触媒燃焼の燃焼温度は火炎燃焼に比べて、非常に低い温
度に抑えられることができる。通常１５００℃〜１７０
０℃程度ある燃焼温度が、５００℃〜９００℃程度まで
下げることができる。したがって、ＮＯｘが生成される
といわれている１４００℃を大幅に下回って燃焼するこ
とができるために、燃焼時にＮＯｘの発生がほとんどし
ない。したがって、電気自動車用暖房器として燃焼方式
の暖房装置を用いても、本実施例のような触媒燃焼器を
応用した暖房装置ならば、電気自動車のクリーン性を何
等阻害することなく、快適な暖房を行うことができる。

【００１７】また、自動車の暖房器に火炎燃焼を用いた
燃焼装置を使用すると、衝突時の安全性が問題になる。
特に電気自動車の場合、走行能力を高めるために、バッ
テリー自体の重量がかなり重くなることが避けられず、
また車両の軽量化も進み、衝突時に暖房用の燃焼室が壊
れやすく、発火や爆発の危険性がある。これは燃焼方式
に火炎燃焼を用いていると、燃焼時に火炎を安定に維持
するために、予混合気の空燃比を可燃範囲以内に制御し
なければならず、衝突時の危険性が増すわけである。

【００１８】しかし、本実施例は燃焼方式として触媒燃
焼を応用しているために、空燃比制御装置１９により、
予混合気の空燃比が可燃範囲外を維持するように制御を
行い、燃焼室７に予混合気を供給している。このため
に、仮に自動車が衝突し、燃焼室７が破壊され、予混合
気が外部へ漏れ出たとしても、予混合気の空燃比は可燃
範囲外であるために、爆発や発火の危険性はなく、非常
に安全である。

【００１９】次に図２を用いて本発明の他の実施例につ
いて説明する。燃焼体８の下流に、酸素濃度や二酸化炭
素濃度などを検出することができるガス濃度検出器２０
が設けてある。ガス濃度検出器２０により排ガス中の酸
素濃度や二酸化炭素濃度などが検出でき、予混合気の空
燃比を求めることができる。この空燃比を空燃比制御装
置１９にフィードバックし、予混合気の空燃比制御をさ
らに精度良く行うことができ、燃焼器７における触媒燃
焼の安定化をはかることができる。

【００２０】この実施例ではガス濃度検出器２０を燃焼
体８の下流に設けたが、燃焼体８の上流に設けても、同
様な効果がある。

【００２１】

【発明の効果】以上の実施例の説明より明らかなよう
に、本発明は燃料タンクと、燃料供給装置と、燃焼用空
気供給装置と、燃料と燃焼用空気を混合する予混合室
と、触媒を担持した燃焼体を有する燃焼室と、燃焼室に
おける燃焼熱を暖房に利用する熱交換装置とからなる電
気自動車用暖房装置において、燃焼室に供給される予混
合気の空燃比が可燃範囲外となるように、燃料の供給量
あるいは燃焼用空気の供給量の少なくとも一つを制御す
る空燃比制御装置を設けることにより、電気自動車に燃
焼式の暖房装置を用いても快適、クリーン、安全な暖房
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電気自動車用暖房装置の構
成図

【図２】本発明の他の実施例の電気自動車用暖房装置の
構成図

【符号の説明】 ３ 燃料ポンプ ４ 混合室 ５ 燃焼用送風機 ７ 燃焼室 ８ 燃焼体 １６ 熱交換器 １９ 空燃比制御装置 ２０ ガス濃度検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクと、燃料供給装置と、燃焼用
   空気供給装置と、燃料と燃焼用空気を混合する予混合室
   と、触媒を担持した燃焼体を有する燃焼室と、前記燃焼
   室における燃焼熱を暖房に利用する熱交換装置とからな
   り、前記燃焼室に供給される予混合気の空燃比が可燃範
   囲外となるように、燃料の供給量あるいは燃焼用空気の
   供給量の少なくとも一つを制御する空燃比制御装置を有
   する電気自動車用暖房装置。
2. 【請求項２】 燃焼室の上流あるいは下流の少なくとも
   一方にガス濃度検出手段を設け、前記ガス濃度検出手段
   からの信号により空燃比制御装置を制御するようにした
   請求項１記載の電気自動車用暖房装置。