JPH08492B2 - 車両用暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車両用暖房装置、更に詳しくは車室内を急速
暖房する暖房装置に関する。

（従来技術） 車両の室内暖房は、内燃機関の冷却水を温水配管で取
り出し、これをヒーターコアやブロアなどにて構成され
るヒータ本体に通じ、空気をヒータ本体に送り込んでこ
れを加熱して室内暖房を行うものが一般に用いられてい
る。

（従来技術の問題点） このような内燃機関の冷却水を室内暖房に利用する方
法においては、冷却水の温度上昇の速度が緩慢なため、
ヒータ本体が温風を送出するまでに時間を要し、その間
ヒータの暖房機能は失われている。

（発明の目的） 本出願人は、内燃機関の冷却水温に関係なく、急速に
暖房温度にすることができる車両用暖房装置について、
特願昭59−106869号として提案した。

本発明は、前記出願による発明を更に改良し、車室内
の温度に基づいて暖房温度を制御することができる車両
用暖房装置を提供することを目的とするものである。

（発明の概要） 本発明によれば、燃料を燃焼させる暖房装置とエンジ
ンの冷却水から暖房熱源を得る暖房装置をと具備した車
両用暖房装置において、エンジンの吸気通路の途中に入
口を結合されその下流に出口を結合されたバイパス管
と、該バイパス管の途中に配設され燃料を燃焼させ、空
気流入量調節手段を持ったバーナ装置と、該バーナ装置
の下流側に配置されバーナ装置で発生した熱を交換して
車室内に暖房用空気を導く熱交換器と、車室内に配置さ
れた温度センサからの検出信号に基づいて前記バーナ装
置を制御する制御装置とからなる車両用暖房装置が提供
される。

（実施例） 第１図は本発明による暖房装置の一実施例を示すブロ
ック図である。同図において、１はディーゼルエンジン
またはガソリンエンジン等の内燃機関、２は該内燃機関
１の吸気マニホールド1aとエアクリーナ３を接続する空
気ダクトである吸気管である。４は該吸気管２の途中に
接続されたバイパス管2a中に配設されたバーナ装置で、
以下第２図に基づいて説明する。バーナ装置４は、前記
エアクリーナ３から吸気管２およびバイパス管2aに導か
れる空気の一部が、空気通路に直面する隔壁42に形成さ
れた空気導入孔42aを通過し、セラミック材によりハニ
カム構造に形成された混合および気化促進装置43を経て
燃焼室41に入り後述する燃料を燃焼して高温度の燃焼ガ
スとなり、また、他の空気が空気取入口45より空気導入
路46を経て、空気口47より前記燃焼室41に入り、前記燃
焼ガスと合流して、燃焼室出口44から第１図において下
流側に配置された熱交換器５に流出するように構成され
ている。

また、バーナ装置４は、燃料ポンプ６より燃料供給装
置７を経由してくる燃料を気化する加熱装置８と、前記
燃焼室41内に配設され加熱装置８から吐出される気化燃
料に点火する点火グロー９を有している。前記加熱装置
は、前記燃料供給装置７に接続される燃料入口81aと気
化燃料出口81bおよび81cを備えたノズル81と、該ノズル
81内に一端より挿入された気化グロー82とを有してい
る。該気化グロー82は、セラミック材によって構成され
た加熱素子821を有し、内部に埋設され正の温度係数を
有する抵抗線よりなる発熱コイル821aを備えており、該
発熱コイル821aは端子822から電流が供給されるように
なっている。また、前記ノズル81に設けられた一方の気
化燃料出口81bは、前記点火グロー９に向けて開口さ
れ、他方の気化燃料出口81cは前記混合および気化促進
装置43の上流側に向けて開口されている 前記点火グロー９は、セラミック材によって構成され
た点火素子91を有し、内部に正の温度係数を有する抵抗
線よりなる発熱コイル91aを備えている。

前記燃料供給装置７は前記燃料ポンプ６および加熱装
置８に接続する２つの通路71a、71bと、該２つの通路を
開閉する弁71cとを有する燃料制御弁71と、該制御弁の
弁71cを３位置即ち通路71a、71bの両方を閉じる位置
と、通路71bのみを閉じる絞り位置と、両通路71a、71b
を開ける開位置とに制御する駆動手段72とからなってい
る。なお駆動手段72はステップモータや電磁装置又はダ
イアフラム アクチュエータ等いずれの作動手段を用い
てもよい。

このように構成されたバーナ装置４の作用について説
明する。前記燃料供給装置７から燃料入口81aを経てノ
ズル81内に供給された燃料は、気化グロー82の加熱素子
821によって加熱されて気化し、ノズル81の燃料出口81b
から気化燃料として噴出される。燃料出口81bから噴出
された気化燃料は、点火グロー９の赤熱された点火素子
91により点火され火炎となる。一方、ノズル81の燃料噴
出口81cから噴出した気化燃料は、空気導入孔42aより流
入した空気と混合し、更に混合および気化促進装置43を
通過することにより、十分に空気と混合されて可燃混合
気となるので、燃焼室41に入ると同時に前記火炎に点火
されて火炎を生じ、その高温度の燃焼ガスとなって燃焼
室出口44を経て熱交換器５に送られる。

なお、該バーナ装置４が配置されたバイパス管2aに導
入される空気量を調整するために、バイパス管2aの吸気
管２の連結部に空気流量調整装置10が配設されている。
この空気流量調整装置10は、バイパス通路の開度を調整
するバイパス弁101と、該バイパス弁101を閉位置と開位
置とその中間の絞り位置に作動するステップモータ等か
らなるアクチュエータ102とからなっている。なお、バ
イパス弁101は開位置でも吸気管２の通路を略々半分位
開口する位置まで作動するようになっている。

前記熱交換器５は、暖房を要する車両の室内に連通す
る空気取入口11aより新規空気を取入れ、該新規空気が
前記バーナ装置４からの燃焼ガスから熱を奪って熱交換
を行った後の温風を吹出口11bまで送風するブロワ12を
備えている。なお、該吹出口11bは、室内暖房のため別
置されている冷却水ヒーターコア13の出口部に開口して
いる。したがって、図示のブロワ14、エアコン用エバポ
レータ15および温水通路16は、冷却水利用のヒータ装置
の各部材である。

17は制御装置であり、内燃機関１によって駆動される
ゼネレータ18よりの発電信号GTと、内燃機関の冷却水温
度を検出する水温センサ20からの水温信号TWと、キース
イッチ22からのスタート信号STと、アクセル開度信号AS
と、車室の運転席付近に配置された前部室温センサ25お
よび後席付近に配置された後部室温センサ26からの室温
信号TAおよびTBと、前記バーナ装置４の燃焼室41内の燃
焼温度を検出する燃焼温度センサ27からの燃焼温信号TC
とが入力される主制御部171と、前記加熱グロー82の加
熱素子821を燃料の気化温度に制御するブリッジ回路17
2、点火グロー９の点火素子91を混合気の着火温度に常
に保持させるブリッジ回路173、スイッチ部174により構
成されている。

主制御部171は処理装置、メモリ、入出力インターフ
ェースを持ったコンピュータ構成のものである。

ブリッジ回路172は、加熱グロー82の発熱コイル821a
を一辺とし、これと抵抗r₁〜r₃からなるホイートストン
・ブリッジと、このホイートストン・ブリッジのバラン
ス状態を検出する比較器172aと、この比較器172aの出力
がプラスの時にオン、マイナスの時にオフとなるリレー
172bとを有する。なお、抵抗r₃の抵抗値は発熱コイル82
1aの抵抗値に比べて非常に小さい。

ブリッジ回路173は、点火グロー９の発熱コイル91aを
一辺とし、これと抵抗r₁₁〜r₁₃からなるホイーストン・
ブリッジと、このホイートストン・ブリッジのバランス
状態を検出する比較器173aと、この比較器173aの出力が
プラスの時にオン、マイナスの時にオフとなるリレー17
3bとを有する。なお、抵抗r₁₃の抵抗値は発熱コイル91a
の抵抗値に比べて非常に小さい。

スイッチ部174はブロワ12のオン・オフ制御を行う開
閉器174a、ブリッジ回路173への電源供給を制御する開
閉器174b、ブリッジ回路172への電源供給を制御する開
閉器174cを有する。なお、図中21は電源用のバッテリ、
23はスタータモータである。

次に、上述の如き構成を有する本発明に係る車両用暖
房装置の作動を説明する。

エンジンのキースイッチ22をオンにすると、車両の電
源がオンとなるが、エンジン１が始動していないため、
主制御部171は開閉器174a〜174cを全てオフのままに保
持する。このため、暖房装置は何等作動しない。キース
イッチ22をさらに回転させ、スタータモータ23に電圧を
印加してこれを回転させると、エンジン１が始動する。
エンジン１の始動と同時に主制御部171が開閉器174bと1
74cをオンとし、ブリッジ回路172と173に電圧が印加さ
れる。これによりバーナ装置４に設けた気化グロー82と
点火グロー９に電圧が印加され、それらの発熱コイル82
1aと91aが加熱される。電圧印加当初、これら発熱コイ
ル821aと91aの温度が低いので、それらの抵抗値も小さ
く、比較器172aと173aの出力もプラスであるため、リレ
ー172bおよび173bはオンのままである。このため、これ
らには連続的に電圧が印加されて急速に加熱される。そ
してこれら発熱コイル821aと91aの温度が所定値に到達
するとそれらの抵抗値も所定値にまで上昇するので発熱
コイル821aと91aにかかる電圧も上昇し、比較器172aと1
73aの出力はマイナスに反転する。したがってリレー172
bおよび173bはただちにオフとなり、発熱コイル821aと9
1aへの電圧の供給は停止され、これらの温度も低下し始
める。リレー172bおよび173bがオフとなるため発熱コイ
ル821aと91aへの電圧の供給も停止され、比較器172aと1
73aの出力がプラスに戻る。したがってリレー172bおよ
び173bは再びオンとなり、発熱コイル821aと91aが加熱
される。このような動作が繰り返し行われて、これら発
熱コイル821aと91aは設定された所定の温度に保たれ
る。ちなみに、発熱コイル821aの設定温度は、500℃前
後の温度であり、発熱コイル91aの設定温度は、ほぼ800
℃である。これらの設定温度は前記値に限定することな
く、他の設定温度に変更するときは、ホイートストン・
ブリッジの抵抗定数を変更し、所定の温度で比較器が反
転するように構成すればよい。なお上記実施例における
各ブリッジ回路のオン・オフ時間は、主としてリレー17
2bおよび173bの接点が機械的にオン・オフする時間によ
り決定されるが、オン・オフの時間をこれよりも長くし
ようとするときには、各リレーのオフからオンへの動作
に遅延特性を持たせればよい。また、上記ブリッジ回路
172と173は同時にオン・オフ動作を行うようなことはな
く、それぞれ独立にオン・オフ動作を繰り返して、それ
ぞれの抵抗線を所定の温度に保つものである。

前述の如き動作により気化グロー82および点火グロー
９が所定温度に保たれると同時に燃料供給装置７の駆動
手段72が動作し、燃料制御弁71の弁71cを作動して通路7
1a、71bを開いて加熱装置８に燃料が供給される。この
ため、前述の如き加熱装置８によって気化された気化燃
料は、点火グロー９により点火され、火炎となり、バイ
パス管2aの下流の熱交換器５に流入される。

一方、内燃機関１が始動動作を終了して正常運転に入
ると、ゼネレータ18よりの発電信号GTと、暖房スイッチ
19のオン信号FSとの論理積が主制御部171内にてソフト
ウエア的に取られる。これにより、主制御部171は開閉
器174aをオンとし、ブロワ12が送風を開始する。したが
って、前記の熱交換器５にて加熱された吸入空気取入口
11aよりの空気は、吹出口11bから温風となって吹出し、
エンジンスタート直後から室内暖房を開始する。

つぎに、内燃機関１が運転開始より時間を経過し、冷
却水温が室内暖房用の温水として使用可能程度に温度上
昇すると、内燃機関１に設けた水温センサ20が作動して
水温信号WSを出力し、主制御部171が燃料供給装置７の
駆動手段72に指令して、燃料供給装置７における燃料制
御弁７の弁71を作動し、通路71a、71bを閉じる。さらに
バーナ装置４に関連の気化グロー82、点火グロー９およ
び熱交換器５に付随するブロワ12の作動を停止させると
ともに、別のブロワ14を運転させ、従来よりの冷却水ヒ
ータが暖房動作を開始する。

なお、暖房スイッチ19を最初からオフの状態にして内
燃機関１をスタートさせた場合には、ゼネレータ18より
の発電信号GTと、暖房スイッチ19のオン信号FSとの論理
積が主制御部171内にて取られないため、主制御部171は
開閉器174aをオンとせず、ブロワ12は動作しない。しか
しこのような場合、内燃機関１内には火炎により暖めら
れた空気が大量に送り込まれるため、冬期に内燃機関１
が冷えているような場合であっても、内燃機関１を急速
に始動させることができるクイック・スタート装置にな
る。

次に、車室内に配置された室温センサ25、26からの室
温信号TA、TBにより、バーナ装置４を制御する主制御部
171の動作を、第３図に示すフローチャートに基づいて
説明する。

先ず、主制御部171は暖房スイッチ19がオンされてい
るか否かをチェックする（ステップP1）。暖房スイッチ
19がオンされていれば、主制御部171は、次に、水温セ
ンサ20からの水温信号TWが例えば80℃以下か否かをチェ
ックする（ステップP2）。なお、該ステップP1、P2によ
り暖房スイッチ19がオフ又は水温が80℃以上の場合は暖
房装置は作動しない。

ステップP2により冷却水温が80℃以下の場合は、主制
御部171は前記空気流量調整装置10のアクチュエータ102
を作動してバイパス弁101を開位置にし、また、前記開
閉器174bおよび174cをオンして点火グロー９および加熱
装置８の気化グロー82をオンし、更に、燃料供給装置７
の駆動手段72を作動して燃料制御弁71を開位置にする
（ステップP3、P4、P5、P6）。これにより、バーナ装置
４が作動する。

次に、主制御部171はバーナ装置４の燃焼室41内の燃
焼温度を燃焼温度センサ27からの信号TCによりこの温度
が例えば800℃以上であるか否かをチェックする（ステ
ップP7）。チェックの結果、800℃以下ならば前記ステ
ップP2に戻る。

チェックの結果、燃焼温度が800℃以上ならば、主制
御部171は開閉器174aをオンし、ブロア12をオンする
（ステップP8）。これにより、バーナ装置４で発生した
熱を熱交換器５によって回収された空気が車室内に導入
され、車室内の暖房が行われる。

次に、主制御部171は車室内に配置された前部室温セ
ンサ25からの室温信号TAにより、車室前部の温度が設定
温度Taに達しているか否かをチェックする（ステップP
9）。チェックの結果、設定温度Taに達していなけれ
ば、ステップP3に戻り今までの状態を維持する。もし、
車室前部の温度が設定温度Taに達しているならば、主制
御部171は前記燃料制御装置７の駆動手段72を作動し
て、燃料制御弁71を絞り位置にするとともに、空気流量
調整装置10のアクチュエータ102を作動して、バイパス
弁102を絞り位置にする（ステップP11、P12）。これに
より、バーナ装置４の発生熱量を下げる。

次に主制御部は171は後部室温センサ26からの室温信
号TBにより、車室後部の温度が設定温度Tbに達している
か否かをチェックする（ステップP12）。チェックの結
果、設定温度Tbに達していなければステップP9に戻る。
もし、車室後部の温度が設定温度Tbに達したならば、主
制御部171は前記燃料制御弁71を閉位置にし、気化グロ
ー82および点火グロー９をオフし、更に、ブロア12をオ
フするとともにバイパス弁101を閉位置にする（ステッ
プP13、P14、P15、P16、P17）。そして、ステップP2に
戻り以上の動作が繰返される。

以上、本発明を図示の一実施例により説明したが、本
発明は実施例に示されたもののみに限定されるものでは
なく、本発明の主旨の範囲で種々の変形は可能であり、
これらを本発明の技術的範囲から排除するものではな
い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明による車両用暖房装置
は、空気ダクト中に配設され燃料を燃焼させるバーナ装
置と、該バーナ装置の下流側に配置されバーナ装置で発
生した熱を回収して車室内に暖房用空気を導く熱交換器
と、車室内に配置した温度センサからの検出信号に基づ
いて前記バーナ装置を制御する制御装置とを備えている
ので、内燃機関の冷却水が低い場合でも、室内暖房を効
果的に行うことができるとともに、車室内の温度に応じ
てバーナ装置が制御されるため、車室温度を常に適温に
保持することができる。

なお、前記バーナ装置を図示の実施例のように機関の
吸気管中に配置すれば、寒冷時において機関が冷えてい
る場合にも、該バーナ装置にて加熱した暖気を機関に大
量に送り込むことが可能なため、機関を急速に始動させ
ることができるとともに、燃焼ガスは直接外部へ排出さ
れず、吸気とともに機関の中に導入され、機関の排気ガ
スとなって排出されるので、特に燃焼ガスの処理手段を
必要としない等の作用効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による暖房装置の一実施例を示すブロッ
ク図、第２図は暖房装置に用いる燃焼バーナの一例を示
す断面図、第３図は本発明による暖房装置における制御
装置の動作の一例を示すフローチャートである。 1:内燃機関、2:吸気管、4:バーナ装置、5:熱交換器、7:
燃料供給装置、9:点火グロ、10:空気量調整装置、17:制
御装置、25:前部室温センサ、26:後部室温センサ

フロントページの続き (72)発明者 吉田 幸夫 神奈川県藤沢市土棚８ いすゞ自動車株式 会社藤沢工場内 (56)参考文献 特開 昭59−131758（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−244614（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−44212（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭48−32851（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭48−32850（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料を燃焼させる暖房装置とエンジンの冷
   却水から暖房熱源を得る暖房装置をと具備した車両用暖
   房装置において、 エンジンの吸気通路の途中に入口を結合されその下流に
   出口を結合されたバイパス管と、 該バイパス管の途中に配設され燃料を燃焼させ、空気流
   入量調節手段を持ったバーナ装置と、 該バーナ装置の下流側に配置されバーナ装置で発生した
   熱を交換して車室内に暖房用空気を導く熱交換器と、 車室内に配置された温度センサからの検出信号に基づい
   て前記バーナ装置を制御する制御装置とからなる車両用
   暖房装置。