JPH07280259A - 燃焼式ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料温度が変動しても排気エミッションが悪
化しない。 【構成】 供給水流路１３を設けたハウジング１内に、
供給水を加熱するバーナ２を配設する。バーナ２に供給
される燃料温度を検出する温度検出センサ３１と、バー
ナ２への供給燃料量を調節するインジェクタ３と、検出
された燃料温度に基づいて上記インジェクタ３の噴射時
間を変更する制御装置６とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃焼式ヒータに関し、特
に燃料温度の変化に伴う排気エミッションの悪化を効果
的に防止する燃焼式ヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】燃焼式ヒータはエンジン燃料の一部をバ
ーナで燃焼せしめて、車室内エアを直接、あるいは車室
内の放熱器への供給水を加熱するもので、エンジン冷却
水温が十分上昇するまでの間の補助ヒータとして使用さ
れる。かかる燃焼式ヒータのバーナでは、供給された燃
料を気化してこれをエアと混合し、この混合気をヒータ
やグロープラグで着火し燃焼せしめている。

【０００３】図１１には従来の燃焼式ヒータの一例を示
し、ハウジング１はその半部が二重壁となって内部に放
熱器への供給水流路１３が形成されており、ハウジング
１内にはバーナ２が配設してある。バーナ２の燃焼筒端
部にはセラミックファイバーを板状に成形した気化プレ
ート４が設けられ、この気化プレート４に燃料供給管７
７の開口が当接している。燃料供給管７７にはタンク７
１内のポンプ７２より遮断弁７６を経て燃料が供給され
ており、気化プレート４に至った燃料は毛細管現象によ
り広くプレート全体に拡散する。気化プレート４は近接
して設けた棒状ヒータ５により加熱されており、気化プ
レート４から蒸発気化した燃料は、エア導入孔２１１よ
り筒内へ導入されたエアと混合して着火し燃焼する。高
温の燃焼ガスはバーナ２の開口２３より流出して、ハウ
ジング１の内壁に沿って流れ、流路１３を流通する供給
水を加熱する。供給水と熱交換した燃焼ガスは温度が低
下して排気ガスとなり、上記燃焼筒周りの一箇所でハウ
ジング１壁に貫通形成した排気口１６へ至って、これを
経てハウジング１外へ排出される。ハウジング１内壁に
は、図に示すように、ハウジング１の軸方向へ延びる長
板状のフィン１９が内壁の周方向へ間隔をおいて多数突
出形成されて、熱交換効率を向上せしめている。

【０００４】なお、特開平２−８２００７号公報には、
燃料気化器内に温度検出素子を設けて、気化器温度が低
下するまでノズルを閉鎖することにより臭気の発生を防
止した石油燃焼器が示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
燃焼式ヒータにおいて、燃料供給管に送られる燃料はポ
ンプの作動に伴い次第に温度が上昇して粘度が小さくな
り、この結果、管路の流通抵抗が低くなって供給燃料量
が初期の値よりも増加し、燃料リッチとなって排気エミ
ッションが悪化するおそれがある。

【０００６】そこで、本発明はかかる課題を解決するも
ので、燃料温度が変動しても排気エミッションが悪化す
ることのない燃焼式ヒータを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の構成では、流
体流路１３を設けたハウジング１内に、供給された流体
を加熱するバーナ２を配設した燃焼式ヒータにおいて、
上記バーナ２に供給される燃料温度を検出する温度検出
手段３１と、上記バーナ２への供給燃料量ないし供給エ
ア量を調節する調節手段３，８２と、検出された燃料温
度に基づいて上記調節手段３，８２の調節量を変更設定
する調節量変更設定手段６とを有している。請求項２の
構成では、流体流路１３を設けたハウジング１内に、供
給された流体を加熱するバーナ２を配設した燃焼式ヒー
タにおいて、上記バーナ２への供給燃料量を検出する燃
料供給量検出手段３２と、上記バーナ２への供給エア量
を調節する調節手段８２と、検出された燃料供給量に基
づいて上記調節手段８２の調節量を変更設定する調節量
変更設定手段６とを有している。請求項３の構成では、
流体流路１３を設けたハウジング１内に、供給された流
体を加熱するバーナ２を配設した燃焼式ヒータにおい
て、上記バーナ２で燃焼後の排気ガス中の酸素濃度を検
出する酸素濃度検出手段３４と、上記バーナ２への供給
燃料量ないし供給エア量を調節する調節手段３，８２
と、検出された酸素濃度に基づいて上記調節手段３，８
２の調節量を変更設定する調節量変更設定手段６とを有
している。

【０００８】

【作用】請求項１の構成において、燃料温度が変化する
とその粘度が変わり、調節手段の調節量を一定にしても
実際にバーナへ供給される燃料量が変化する。そこで、
燃料温度に基づいて調節手段の調節量を変更することに
より、実際にバーナへ供給される燃料量が一定に保た
れ、あるいは燃料量の変化に応じてバーナへの供給エア
量が変更されて、理論空燃比が維持され、排気エミッシ
ョンの悪化が避けられる。

【０００９】請求項２の構成において、燃料温度の変化
による供給燃料量の変動を直接検出して、これに応じて
調節手段の調節量が変更され、供給エア量が変えられる
から、この場合も理論空燃比が維持され、排気エミッシ
ョンの悪化が避けられる。

【００１０】請求項３の構成において、酸素濃度検出手
段により排気ガス中の酸素濃度を検出して、これに応じ
て調節手段により供給燃料量ないし供給エア量が変更さ
れるから、理論空燃比が維持され、排気エミッションの
悪化が避けられる。

【００１１】

【実施例１】図１において、燃焼式ヒータのハウジング
１は左右一対の半容器体１１，１２を互いの開口縁で仕
切板１４を挟んで衝合したもので、ハウジング１の半容
器体１１部分には上壁と下壁にそれぞれ給気口１５と排
気口１６が形成され、半容器体１２部分は二重壁として
壁内に流体流路１３が形成されている。この流体流路１
３は、上壁と下壁に設けた供給流体としての水の流入口
１７と流出口１８に通じている。

【００１２】上記ハウジング１内には中心にバーナ２が
配設され、該バーナ２の燃焼筒は仕切板１４の表裏にそ
れぞれ突設された筒部２１，２２より構成されている。
筒部２２は大径の円筒体で、半容器体１２の内空間に突
出している。この内空間は、筒部２２の直下位置で上記
仕切板１４に設けた貫通孔により上記排気口１６と通じ
ている。筒部２１はやや小径の円筒体で、給気口１５と
通じる半容器体１１の内空間に突出し、その突出端は小
孔に絞ってある。これら両筒部２１，２２内は、仕切板
１４の中心に設けた開口により連通している。

【００１３】半容器体１１の端壁にはこれを貫通して電
磁式燃料噴射弁（インジェクタ）３が設けてあり、該イ
ンジェクタ３の先端が上記筒部２１の小孔内に嵌着され
ている。上記インジェクタ３は自動車エンジンに使用さ
れる公知のもので、その噴射圧は３Ｋｇ／ｃｍ2 程度で
ある。

【００１４】上記インジェクタ３には燃料タンク７１内
に設けたポンプ７２より燃料が供給される。インジェク
タ３に至る燃料供給管７３にはリリーフ弁７４を設けた
リターン管７５が接続されて、一定の圧力に調圧された
後の余剰燃料がタンク７１へ戻される。上記燃料供給管
７３にはインジェクタ３の直前に、これに流入する燃料
の温度を測定する温度センサ３１が設けてある。

【００１５】上記筒部２１内には、インジェクタ３の前
方位置（図の右方）に気化プレート４が設けてある。気
化プレート４は純ニッケルやニッケルクロム等のニッケ
ル系発泡金属による多孔質の円板体で、その板面がイン
ジェクタ３の先端に対向して筒部２１内を横切るように
設けられている。なお、気化プレート４の径は４０〜５
０ｍｍφ、板厚は３ｍｍ程度である。

【００１６】かかる気化プレート４によりバーナ２は、
開口２３に面する燃焼室２ａと、インジェクタ３を設け
た閉鎖端に面する燃料供給室２ｂとに軸方向で区画され
る。なお、筒部２１の筒壁には多数のエア導入孔２１１
が設けてある。

【００１７】燃焼室２ａ内の気化プレート４に近い位置
には筒壁より突出して着火用のグロープラグ５が設けて
あり、これは自動車エンジンに使用する公知のものであ
る。

【００１８】燃焼筒の大径の筒部２２の外方に位置する
ハウジング半容器体１２の内壁は筒部２２と同心の円形
断面をなし、その内周面には周方向へ等間隔で、内方へ
突出する多数のフィン９が設けてある。これらフィン９
は長板状をなしてハウジング１の軸方向へ延びている。

【００１９】制御装置６が設けられて、上記インジェク
タ３の開閉およびグロープラグ５への通電を行うととも
に、上記給気口１５へ至る給気管８１に設けたエアポン
プ８２を駆動する。

【００２０】上記構成の燃焼式ヒータにおいて、着火時
には、グロープラグ５に通電してこれを熱するととも
に、給気口１５よりエア導入孔２１１を経て燃焼室２ａ
内へ少量のエアを供給しておく。この状態でインジェク
タ３にパルス的に通電して所定量の燃料を噴射せしめる
とともに供給エア量を理論空燃比まで増加せしめると、
燃料は気化プレート４の全面に噴霧されて気化し、エア
と混合して燃焼を開始する。

【００２１】この際、燃料はインジェクタ３により気化
プレート４の全面に均一に供給されて効率的に気化され
るから、不完全燃焼によりＨＣを生じることはない。な
お、燃料噴射に先立って少量のエアを供給していること
により、燃料噴射直後の不完全燃焼も防止される。

【００２２】気化プレート４への燃料供給は既述の如く
パルス的に行われ、図２に燃料温度が低い時の制御装置
６からインジェクタ３への印加電圧の経時変化を示す。
インジェクタ３への電圧印加は所定周期毎に一定時間行
われ、電圧印加時にインジェクタ３のニードル弁が開い
て一定量の燃料が噴射される。燃料温度が高くなるとそ
の粘度が低下し、インジェクタ３のニードル弁を同一時
間開いても、その間に噴射される燃料量が多くなって燃
料リッチとなり、不完全燃焼により排気エミッションが
悪化する。

【００２３】そこで、制御装置６は、上記温度センサ３
１の出力より燃料温度の上昇を検知すると、図３に示す
如く燃料噴射周期を長くする（図の破線から実線）。こ
れにより、単位時間当たりの気化プレート４への燃料供
給量は、増加することなく一定に保たれる。かくして、
燃料温度を測定する温度センサ３１の出力に応じてイン
ジェクタ３の噴射周期を制御することにより、気化プレ
ート４に供給される燃料量を温度によらず一定に維持す
ることができ、理論空燃比を維持して排気エミッション
の悪化を防止することができる。

【００２４】

【実施例２】図４に示す如く、燃料噴射周期は一定と
し、燃料温度に応じて燃料噴射時間を長短変更する（図
の破線から実線）ようにしても上記実施例１と同様の効
果が得られる。

【００２５】

【実施例３】図５に示す如く、複数本のインジェクタ３
Ａ，３Ｂ，３Ｃを設けて、燃料噴射時間は一定のままで
燃料温度の上昇に伴いインジェクタの作動本数を減らし
ていく（図６）ことによっても、上記各実施例と同様の
効果がある。

【００２６】

【実施例４】インジェクタ３の作動は温度に関係なく一
定とし、図７に示す如く、実質的な供給燃料量が増える
温度上昇時には、これに応じてエアポンプ８２（図１参
照）によりバーナ２への供給エア量を増大せしめるよう
な構成としても良い。

【００２７】

【実施例５】燃料温度を直接測定するのに代えて、図８
に示す如く、インジェクタ３近傍のハウジング半容器体
１１内に温度センサ３１を設けて、燃料温度と良い相関
のある雰囲気温度を測定するようにしても良い。

【００２８】

【実施例６】また、燃料温度を測定するのに代えて、図
９に示す如く、燃料供給管７３に流量センサ３２を設け
て、燃料流量の変化を直接測定し、これに応じてバーナ
２への供給エア量を変更するようにしても良い。

【００２９】

【実施例７】図１０に示す如く、給気管８１に給気量セ
ンサ３５を設けるとともに、排気口１６に酸素濃度セン
サ３４を設けて、これらセンサ３４，３５の出力より適
正空燃比からのずれを知り、これに応じて供給燃料量あ
るいは供給エア量を調整する構成しても良い。

【００３０】なお、上記各実施例では気化プレートへの
燃料供給をインジェクタで行なったが、従来技術で説明
したような燃料供給管で行うものについても、同様に本
発明を適用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上の如く、本発明の燃焼式ヒータによ
れば、燃料の温度変化に無関係に常に良好な燃焼状態を
維持して、排気エミッションの悪化を避けることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における燃焼式ヒータの全体
縦断面図である。

【図２】インジェクタ印加電圧の経時変化を示す図であ
る。

【図３】インジェクタ印加電圧の経時変化を示す図であ
る。

【図４】本発明の実施例２におけるインジェクタ印加電
圧の経時変化を示す図である。

【図５】本発明の実施例３における燃焼式ヒータの部分
断面図である。

【図６】インジェクタ作動本数の変化を示す図である。

【図７】本発明の実施例４における供給エア量の変化を
示す図である。

【図８】本発明の実施例５における燃焼式ヒータの部分
断面図である。

【図９】本発明の実施例６における燃焼式ヒータの部分
断面図である。

【図１０】本発明の実施例７における燃焼式ヒータの部
分断面図である。

【図１１】従来例を示す燃焼式ヒータの全体縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ バーナ ３ 電磁式燃料噴射弁（調節手段） ３１ 温度検出センサ（温度検出手段） ３４ 酸素濃度センサ（酸素濃度検出手段） ６ 制御装置（調節量変更設定手段） ８２ エアポンプ（調節手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体流路を設けたハウジング内に、供給
   された流体を加熱するバーナを配設した燃焼式ヒータに
   おいて、上記バーナに供給される燃料温度を検出する温
   度検出手段と、上記バーナへの供給燃料量ないし供給エ
   ア量を調節する調節手段と、検出された燃料温度に基づ
   いて上記調節手段の調節量を変更設定する調節量変更設
   定手段とを具備する燃焼式ヒータ。
2. 【請求項２】 流体流路を設けたハウジング内に、供給
   された流体を加熱するバーナを配設した燃焼式ヒータに
   おいて、上記バーナへの供給燃料量を検出する燃料供給
   量検出手段と、上記バーナへの供給エア量を調節する調
   節手段と、検出された供給燃料量に基づいて上記調節手
   段の調節量を変更設定する調節量変更設定手段とを具備
   する燃焼式ヒータ。
3. 【請求項３】 流体流路を設けたハウジング内に、供給
   された流体を加熱するバーナを配設した燃焼式ヒータに
   おいて、上記バーナで燃焼後の排気ガス中の酸素濃度を
   検出する酸素濃度検出手段と、上記バーナへの供給燃料
   量ないし供給エア量を調節する調節手段と、検出された
   酸素濃度に基づいて上記調節手段の調節量を変更設定す
   る調節量変更設定手段とを具備する燃焼式ヒータ。