JPH1183009A - 燃焼式ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 未着火、着火、空焚きの検出を敏感かつ早期
に行い、特に空焚きを確実に防止する。 【解決手段】 先端に噴出口１６ａを形成した燃焼筒１
６と、該燃焼筒１６の先部と外周部に燃焼ガス室２０と
なる空隙を形成する熱交換壁１８を設ける。着火した燃
焼ガスを燃焼筒１６内からその噴出口１６ａに向けて噴
出して上記燃焼ガス室２０を通過させる。上記熱交換壁
１８の外周部に水室２６を設ける。上記水室２６内の水
温を検出する第１の温度センサ２９と、上記燃焼筒１６
の噴出口１６ａと対向する熱交換壁の先端壁１８ｂの温
度を検出する第２の温度センサ３０を設ける。両温度セ
ンサ２９，３０が検出した温度の温度差により、未着
火、着火、空焚きなどの判定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用暖房装置等に
使用される燃焼式ヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、大型車両や建設車両等のように機
関熱による暖房が不可能な車両においては、燃焼式ヒー
タが使用される。

【０００３】このような燃焼式ヒータとして従来、図４
に示すような構造のものが特開平５−１０６８３５号公
報に開示されている。この図４に示す従来の技術は、モ
ータ１００により送風ファン１０１を回転して空気を燃
焼室１０２内に圧送するとともに燃焼器１０３で着火さ
れた燃料を燃焼室１０２に送り、その燃焼ガスを燃焼筒
１０４から、該燃焼筒１０４と熱交換壁１０５とで形成
された燃焼ガス室１０６内に圧送して排気口１０７から
排気し、また、熱交換壁１０５の外周に水室１０８を形
成し、加熱媒体である水を、水流入口１０９から水室１
０８を通じて水流出口１１０から取り出し、この加熱さ
れた水を暖房に使用するようになっている。

【０００４】そして、水流入口１０９に第１の水温セン
サ１１１を設け、水流出口１１０に第２の水温センサ１
１２を設けて、第２の水温センサ１１２で検出された水
温が第１の水温センサ１１１で検出された水温よりも所
定の温度差以上高くなったときに燃焼室１０２に火炎が
発生していると判定して火炎の発生の有無を検知するよ
うになっている。これを第１の従来の技術とする。

【０００５】また、上記第１の従来の技術における両水
温センサ１１１，１１２の代わりに、図４において鎖線
で示すように、熱交換壁１０５の外周壁部に温度センサ
２００を配置し、熱交換壁１０５の温度の変化により、
熱交換器のオーバーヒート状態や燃焼式ヒータの異常を
検知するようにしたものが、例えば特開平３−１１８２
０９号公報に開示されている。これを第２の従来の技術
とする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記第１の従来の技術
においては、加熱媒体である水の温度を検知することか
ら、水が供給されていない場合の着火、いわゆる空焚き
の場合には第２の水温センサ１１２への熱の供給が遅
れ、該第２の水温センサ１１２による昇温検知が遅れ
る。そのため、火炎の発生を検出するまでの時間が通常
時より遅延し、装置を焼損するおそれがある。

【０００７】また、上記第２の従来の技術においては、
温度センサ２００が熱交換壁１０５のみに設置され、水
温を検出する温度センサが設けられていないため、水温
との関係で空焚きを早期に感知することが乏しい。更
に、温度センサ２００が熱交換壁１０５の外周壁部に設
置されているため、火炎の中心から離れた火炎の熱量が
小さい位置に温度センサ２００が位置することになり、
空焚き時の温度上昇を早期に検知して空焚きによる焼損
を早期に防止することが乏しい問題がある。

【０００８】そこで本発明は、上記の問題を解決する燃
焼式ヒータを提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の第１の発明は、先端に噴出口を形
成した燃焼筒と、該燃焼筒の先部と外周部に燃焼ガス室
となる空隙を形成する熱交換壁を設けて、着火した燃焼
ガスを燃焼筒の噴出口から噴出して上記燃焼ガス室を通
過させ、更に、上記熱交換壁の外周部に水室を設けたも
のにおいて、上記水室内の水温を検出する第１の温度セ
ンサと、上記燃焼筒の噴出口と対向する熱交換壁の先端
壁の温度を検出する第２の温度センサを設け、この両温
度センサが検出した温度の温度差により、未着火、着
火、空焚きなどの判定を行うようにしたことを特徴とす
るものである。

【００１０】本発明においては、着火した燃焼ガスが、
燃焼筒の噴出口より噴出し、熱交換壁における先端壁の
内面にほぼ直角に吹き付けられ、その後、燃焼ガス室を
通過して排気される。そして、燃焼ガスの熱は熱交換壁
に伝達され、更に水室内の水に熱交換されてその水が加
熱され、この温水が暖房等に使用される。

【００１１】上記のように熱交換壁における先端壁に燃
焼ガスが吹き付けられることにより、この先端壁の熱量
が最も大きくなり、この先端壁部の温度を直接検出する
第２の温度センサが燃焼ガスの温度を敏感に検出し、火
炎の有無、すなわち着火の有無を早期に検出する。

【００１２】そして、該第２の温度センサが検出した温
度と第１の温度センサが検出した水温との温度差によ
り、未着火、着火及び空焚きの状態を判定する。この判
定時において、第２の温度センサが燃焼ガスによる温度
を敏感に検出するとともに第２の温度センサで水室内の
温度を検出してこれらの温度差で判定するため、水室内
の水の有無が良好に検出でき、空焚きの検出が早期かつ
確実に行える。

【００１３】請求項２記載の第２の発明は、上記第１の
発明において、熱交換壁における先端壁の一部を内側へ
突出し、該突出部内に第２の温度センサの感温部を配置
したものである。

【００１４】本発明においては、更に、突出部により受
熱面積が大きくなり、該突出部での熱量が大きくなって
第２の温度センサでの感温がより敏感かつ早期に行え
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１乃至図３に示す実施例に基づ
いて本発明の実施の形態について説明する。図１は第１
実施例を示す。

【００１６】図１において、燃焼式ヒータ１の駆動部を
構成するケース２ａ，２ｂ内には空気供給室３が形成さ
れ、該室３は空気入口部４とポンプ室５に連通されてい
る。ポンプ室５内には送風ファン６が設けられ、これが
駆動モータ７によって回転されることにより、ポンプ室
５内の空気を、連通路８を通じて空気吐出口８ａから吐
出させるようになっている。

【００１７】上記空気吐出口８ａは、上記ケース２ｂの
側部に形成した旋回流室９に開口している。該旋回流室
９は外側方が開口する凹状に形成され、空気吐出口８ａ
から吐出した空気が旋回流室９内で旋回流を起こして開
口側から噴出するようになっている。

【００１８】上記ケース２ｂの外面にはヒートインシュ
レータ１０を介して燃焼室形成用の内筒１１が固設され
ている。該内筒１１は真円筒状に形成されて上記旋回流
室９と同心に配置され、かつその基部側開口部が旋回流
室９に連通している。また、該内筒１１の先部は先細状
に形成されているとともにその先端壁には第１開口部１
１ａが形成され、先部周壁には第２開口部１１ｂが形成
されている。

【００１９】上記内筒１１の外部には、その側周部と先
部に所定の空隙を有して燃焼室形成用の外筒１２が配置
されている。該外筒１２は、真円状に形成され、かつ上
記内筒１１と同心的に配置され、その基部が上記内筒１
１の基板側に固着されている。そして、上記空隙で燃焼
室１３を形成している。

【００２０】上記燃焼室１３には燃料供給口１４が開口
され、該燃料供給口１４部には、図示しないがセラミッ
クス繊維等で成形された燈芯が配設され、該燈芯により
液体燃料を気化させるようになっている。更に燃焼室１
３内にはグロープラグ１５が設けられており、これによ
り燃料を着火するようになっている。

【００２１】上記外筒１２の先部には燃焼筒１６が固設
されており、該燃焼筒１６内と外筒１２内とが連通穴１
７で連通されている。該燃焼筒１６は真円状に形成され
て上記外筒１２と同心的に配置され、その燃焼筒１６の
先部は開口されて燃焼ガスの噴出口１６ａとなってい
る。

【００２２】上記外筒１２と燃焼筒１６の外部には、円
筒状の熱交換壁１８が、燃焼筒１６の先部と外筒１２及
び燃焼筒１６の外周部に空隙を有するように燃焼筒１６
と同心的に配設されており、その基部がガスケット１９
を介して外筒１２側に固着されている。そして、上記空
隙が燃焼ガス室２０になっている。

【００２３】上記熱交換壁１８の内周面には複数の受熱
用リブ２１が、熱交換壁１８の軸心に平行して、かつ軸
方向の全長に渡って形成されている。上記燃焼ガス室２
０の後流側に形成された排気口２０ａは、上記ガスケッ
ト１９、外筒１２の基部、内筒１１の基部及びヒートイ
ンシュレータ１０に夫々形成した連通口２２を通じて排
気路２３に連通している。

【００２４】熱交換壁１８の外部には、所定の空隙を有
してカバー２５が配置されており、その基部は上記ケー
ス２ｂに固着されている。そして、上記空隙が熱交換さ
れる加熱媒体である水を流通させる水室２６になってい
る。

【００２５】上記熱交換壁１８の外周面には、上記流通
室２６内を均一な温度になるように加熱媒体を循環させ
るための螺旋状のリブ２４が一体形成されている。上記
水室２６には加熱媒体である水の流入口２７と流出口２
８が連通されている。

【００２６】上記水室２６を形成するカバー２５の外周
壁２５ａには、水室２６の出口部に位置して第１の温度
センサ２９が配置され、水室２６内の温度、すなわち、
水室２６内に水が存在する場合にはその水温を検出し、
水が存在しない場合には水室２６内の空状態の温度を検
出するようになっている。

【００２７】また、カバー２５における上記燃焼筒１６
の噴出口１６ａと対向する側の先端壁２５ｂには第２の
温度センサ３０が配置されているとともにその感熱部が
上記熱交換壁１８における上記燃焼筒１６の噴出口１６
ａと対向する先端壁１８ｂに接しており、該先端壁１８
ｂの温度を直接検出するようになっている。

【００２８】上記第１の温度センサ２９の検出信号と第
２の温度センサ３０の検出信号は電子制御手段（以下Ｅ
ＣＵという）３１に入力され、この入力信号に基づいて
ＥＣＵ３１により、空焚き時の警報器３２、上記駆動モ
ータ７、燃料供給口１４への燃料供給ポンプ３３及び上
記グロープラグ１５の給電部３４を制御するようになっ
ている。

【００２９】本第１実施例に基づいて作用を説明する。
駆動モータ７を起動して送風ファン６を回転し、空気吐
出口８ａから空気を吐出するとともに燃料供給口１４部
から液体燃料を吐出し、グロープラグ１５に通電する。

【００３０】空気吐出口８ａから吐出された空気は旋回
流室９内で旋回流を付与され、その一部の空気は内筒１
１の第１開口部１１ａから連通穴１７を通じて燃焼筒１
６内へ旋回流を維持して直接吐出され、また他の空気は
第２開口部１１ｂから燃焼室１３内に吐出した後、連通
穴１７を通じて燃焼筒１６内に流出する。

【００３１】一方、燃料供給口１４部から吐出した液体
燃料は図示しない燈芯で気化されてグロープラグ１５に
より着火され、その着火した燃料は、上記の空気ととも
に燃焼筒１６内に火炎Ａとなって噴出する。

【００３２】上記のように噴出した火炎Ａは、燃焼筒１
６の先部の噴出口１６ａから噴出して熱交換壁１８にお
ける先端壁１８ｂにほぼ直角に吹きつけられてその先端
壁１８ｂが加熱され、その先端壁１８ｂの温度が第２の
温度センサ３０で検出される。この先端壁１８ｂは、他
の部分に比べて火炎による熱量が最も大きい部分である
ため、第２の温度センサ３０によって火炎の有無の早期
検出が行えるとともに火炎による温度の検出を最も敏感
に行うことができる。

【００３３】そして、上記の火炎は燃焼ガスとなって燃
焼ガス室２０内にＵターンして入り、該燃焼ガス室２０
内を通過して排気路２３より排気される。この燃焼ガス
が燃焼ガス室２０内を通過することによって、その燃焼
ガスの熱が熱交換壁１８に伝達され、更に、水室２６内
の加熱媒体である水に伝達されて熱交換が行われ、その
加熱された温水を流出口２８より取り出して暖房に使用
する。

【００３４】また、第１の温度センサ２９は上記の加熱
された温水の温度を検出する。次に、図２のフローチャ
ートにより、上記第１の温度センサ２９と第２の温度セ
ンサ３０の検出温度に基づいて未着火、着火、空焚きの
判定を行う方法について説明する。

【００３５】着火操作を行うと、ステップ１０１で起動
スイッチがオンかオフかを判定する。オフの場合は起動
スイッチのオン作動が行われる。起動スイッチがオンの
場合はステップ１０２で初期値入力がされる。この初期
値は１〜１０℃の範囲内で所望値に設定した第１の温度
ｔ₁ と、５〜１００℃の範囲内で所望に設定した第２の
温度ｔ₂ とする。

【００３６】次で、ステップ１０３で、第１の温度セン
サ２９によって水室２６内の温度Ｔ ₁ を検出し、第２の
温度センサ３０で熱交換壁１８の先端壁１８ｂの温度Ｔ
₂ を検出する。

【００３７】次で、ステップ１０４で、ＥＣＵ３１によ
りＴ₂ −Ｔ₁ の温度差Δｔを演算する。この温度差Δｔ
はＥＣＵ３１に記憶される。次で、ステップ１０５で、
Δｔを上記ｔ₁ と比較してΔｔ＜ｔ₁ か否かを判定す
る。Δｔ＜ｔ₁ であれば未着火か又は着火後消火（火炎
が消えたこと）して水室２６内の水温と熱交換壁１８に
おける先端壁１８ｂの温度との温度差Δｔが小さいと判
断して、ステップ１０６で、未着火又は消火と判定し、
再度起動スイッチをオン作動する。

【００３８】なお、掃気のため一定時間送風ファンを作
動させてから、再度起動スイッチをオン作動する場合も
ある。また、Δｔ＜ｔ₁ でなければステップ１０７でΔ
ｔを上記ｔ₂ と比較してΔｔ＜ｔ₂ か否かを判定する。
Δｔ＜ｔ₂ であれば、水室２６内の水温は低いが熱交換
壁１８における先端壁１８ｂは火炎Ａによって加熱され
て昇温し、その温度差Δｔはｔ₁ より大きく、かつｔ₂
よりは小さいため、着火されたと判断し、ステップ１０
８で着火と判定する。

【００３９】着火後、水室２６内に水が存在している場
合は、上記の温度差Δｔが１００℃以上にはならないた
め、ｔ₂ の上限を１００℃に設定することにより、水が
存在し、かつ着火状態にあると判定する。

【００４０】また、水室２６内に水がない空焚き状態時
では、第１の温度センサ２９の昇温が少ない反面、熱交
換壁１８における先端壁１８ｂが火炎Ａによって急加熱
されて高温に加熱され、Δｔは１００℃以上になる。し
たがって、Δｔ＜ｔ₂ でなければステップ１０９で空焚
きと判定してステップ１１０で警報器３２を作動し警告
する。また、必要により、駆動モータ７、燃料ポンプ３
３及びグロープラグの給電部３４をオフ作動する。

【００４１】図３は第２実施例を示す。本第２実施例
は、上記第１実施例における第２の温度センサ３０の取
付部の変形例である。

【００４２】すなわち、上記第１実施例における熱交換
壁１８の先端壁１８ｂに内側へ突出した突出部１８ｃを
形成するとともにその突出部１８ｃの外側面に凹部１８
ｄを形成し、該凹部１８ｄ内に第２の温度センサ３０の
感温部を配置したものである。更に、該第２の温度セン
サ３０の感温部を凹部１８ｄの底面に接触させるとよ
い。

【００４３】その他の構造は上記第１実施例と同様であ
るため、同一部分には同一の符号を付してその説明を省
略する。本第２実施例によれば、突出部１８ｃの受熱面
積が上記第１実施例の平坦面に比べて増大し、該突出部
１８ｃでの熱量が大きくなり、第２の温度センサ３０に
よる燃焼ガスの感温がより敏感かつ早期に行え、上記の
各判定がより効果的に行える。

【００４４】

【発明の効果】以上のようであるから、請求項１記載の
発明によれば、燃焼ガスの温度を敏感に検出できる位置
に設けた温度センサと、水温を検出する温度センサとに
より、未着火、着火、空焚きを検出するようにしたの
で、その検出が確実に行え、特に空焚きを早期に検出し
て防止でき、装置の焼損を防止できる。

【００４５】請求項２記載の発明によれば、上記の効果
を一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す側断面図。

【図２】本発明の燃焼式ヒータを制御するフローチャー
ト。

【図３】本発明の第２実施例を示す側断面図。

【図４】従来の技術を示す略側断面図。

【符号の説明】

１６…燃焼筒 １６ａ…噴出口 １８…熱交換壁 １８ｂ…先端壁 １８ｃ…突出部 ２０…燃焼ガス
室 ２６…水室 ２９…第１の温
度センサ ３０…第２の温度センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に噴出口を形成した燃焼筒と、該燃
   焼筒の先部と外周部に燃焼ガス室となる空隙を形成する
   熱交換壁を設けて、着火した燃焼ガスを燃焼筒の噴出口
   から噴出して上記燃焼ガス室を通過させ、更に、上記熱
   交換壁の外周部に水室を設けたものにおいて、 上記水室内の水温を検出する第１の温度センサと、上記
   燃焼筒の噴出口と対向する熱交換壁の先端壁の温度を検
   出する第２の温度センサを設け、この両温度センサが検
   出した温度の温度差により、未着火、着火、空焚きなど
   の判定を行うようにしたことを特徴とする燃焼式ヒー
   タ。
2. 【請求項２】 熱交換壁における先端壁の一部を内側へ
   突出し、該突出部内に第２の温度センサの感温部を配置
   した請求項１記載の燃焼式ヒータ。