JP2580296B2 - 燃焼式ヒータのグロープラグ印加電圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃焼式ヒータのグロープラグ印加電圧制御
装置に関し、特に燃焼式ヒータのグロープラグに印加す
るパルス電圧のデューティー比を変化させることができ
るグロープラグ印加電圧制御装置に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） グロープラグにより燃料を着火する際、電圧印加開始
から所定時間経過するまでの間電圧を印加したにも拘ら
ず、着火に失敗した場合、従来は電圧印加停止後から所
定時間経過後に、再び電圧を所定時間印加することを、
着火に成功するまで何回も繰り返していた。ところが、
前回と同じ大きさの電圧を印加していたので、グロープ
ラグに供給される電力量は変わらず、確実に着火を成功
させることは困難であるという問題がある。

更に、グロープラグに内蔵した抵抗線の抵抗値は一様
でなく、第９図に示すように、ばらつきがある。抵抗値
の低いものr₂と高いものr₁とに同じ大きさの電圧を印加
した場合、抵抗値の低いものr₂は、電流値が高くなり供
給電力も増え、グロープラグの温度上昇速度が速く、着
火性が良いが、省電力化の要請に応えることができない
とともに寿命が短かい。これに対し、抵抗値の高いもの
r₁は、電流値が低いので消費電力量は少ないが、グロー
プラグの温度上昇速度が遅く、着火性が悪い。したがっ
て、グロープラグに印加する平均電圧を常に一定にして
おくと、良好な着火性、グロープラグの延命及び省電力
化を実現させることは困難である。

また、第７図に示すように、グロープラグの使用回数
が増えると、抵抗線の表面が酸化して腐食し、その結果
抵抗値が増えて電流値が減少し、受電電力が減ってグロ
ープラグの温度上昇速度が遅くなり、第９図に示すよう
に、抵抗線の断線に至るかなり前に着火がきわめて困難
になる。したがって、グロープラグに一定電圧を印加す
る限り、着火しずらくなって時点（不着火点）でグロー
プラグの寿命が尽きることになり、その時点で早々とグ
ロープラグの交換をしなければならないという問題があ
った。

本発明は以上のような事情に鑑みてなされたもので、
迅速かつ確実に着火することができ、着火に要する消費
電力を減らすことができ、しかもグロープラグの寿命を
延ばすことができる燃焼式ヒータのグロープラグ印加電
圧制御装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上述の目的を達成するため、グロープラグに
所定時間印加するパルス電圧のデューティー比を変化さ
せる燃焼式ヒータのグロープラグ印加電圧制御装置にお
いて、前回の電圧印加後未だ燃料が着火しないとき、前
回の電圧印加のときの前記デューティー比を更に大きく
して電圧印加する制御を、燃料が実際に着火するまで繰
り返し行なわせる。

（作用） 前回の電圧印加後未だ燃料が着火しないとき、前回の
電圧印加のときのデューティー比を更に大きくする制御
を、燃料が実際に着火するまで繰り返し行なわせる。グ
ロープラグに供給される電力量は徐々にアップする。ま
た、グロープラグの抵抗線の抵抗値にばらつきがあった
としても、各抵抗値に応じて最小の供給電力により確実
な着火、省電力化及びグロープラグの延命を実現し得
る。更に、グロープラグの使用回数の増加にともない抵
抗値が上昇したとしても、着火しなくなる度ごとにデュ
ーティー比をわずかに大きくして着火させるような制御
が繰り返されるので、着火しなくなる度ごとに着火させ
得る最小の供給電力がグロープラグに与えられることに
なるので、抵抗線の断線に至るまでグロープラグを使用
することができる。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るグロープラグ印加電
圧制御装置を備えた燃焼式ヒータを示し、燃焼器１は気
化された液体燃料と燃焼用空気との混合気を燃焼筒２の
内部の燃焼室３内で着火して燃焼させ、高温の燃焼ガス
を発生するものである。燃焼器１は、内部に燃焼室３を
形成する燃焼筒２と、液体燃料が含浸される燈心４と、
この燈心４に液体燃料を供給するための燃料通路5aを有
する通路形成部材５と、気化された燃料に着火するため
のグロープラグ６と、燃焼室３内で混合気が着火したか
否かを検出するフレームセンサ12とを主要構成要素とし
ている。

燃焼筒２の外周壁には多数の空気流入孔2aが穿設さ
れ、燃焼筒２の端部開口は例えばセラミック繊維で成形
された円板状の燈心４で閉塞されている。燃焼筒２の周
囲を覆う燃焼器ケース11にはグロープラグ６及びフレー
ムセンサ12が取り付けてあり、グロープラグ６及びフレ
ームセンサ12の各先端部は燃焼室３内にそれぞれ突き出
ている。

図示しない空気供給口には空気供給ブロア（図示せ
ず）により燃焼用空気が供給され、燃焼室３にて生じた
燃焼ガスは燃焼式ヒータ本体の内周壁に設けられた多数
のフィン８を通過し、排出口９を介して外部に排出され
る。また、燃焼式ヒータ本体の外周には送気カバー13が
設けられており、この送気カバー13の吹き込み口７には
暖気送気用ブロア（図示せず）が配設されており、この
暖気送気用ブロアからの空気は、燃焼式ヒータ本体の外
周に設けられ燃焼ガスにより燃せられた多数のフィン８
を通過して熱交換をした後送気カバー13の吹き出し口14
から例えば車室、温蔵室内に図示しないダクトを介して
送気される。

グロープラグ印加電圧制御装置15は、第２図に示すよ
うに、マイクロコンピュータ16と、このマイクロコンピ
ュータ16に接続してあるFET（電界効果トランジスタ）1
7とを備えている。マイクロコンピュータ16からの電圧
印加開始信号によりゲート電圧を下げてバッテリからグ
ロープラグ６に通電し、マイクロコンピュータ16からの
電圧印加終了信号によりゲート電圧を上げ、グロープラ
グ６への通電を停止する。

また、本実施例の場合、第３図（ａ）に示すように、
内部にニクロム線や鉄クロム線等の抵抗線が埋め込んで
あるシースタイプのグロープラグ６を用いてあり、その
加熱部はステンレスを使用している。このグロープラグ
６に代え、加熱部にセラミックを使用し、抵抗線にタン
グステンを使用したグロープラグを使用してもよいし、
あるいは第３図（ｂ）に示すように抵抗線が外周に巻き
付けてあるオープンタイプのグロープラグを使用しても
よい。

第４図は第１の実施例に係るグロープラグ印加電圧制
御装置におけるグロープラグの温度と印加電圧との関係
を示すグラフである。

電圧印加開始初期、すなわち電圧印加開始から時点t₁
に至るまでは、パルス電圧のデューティー比を最も大き
くし、時点t₁からt₂（着火点）までの間はデューティー
比を小さくし、時点t₂からt₃までの間（火炎成長の補助
期間）ａは最もデューティー比を小さくしてある。した
がって、グロープラグ６に印加される平均電圧は、第４
図の破線に示すように、０から時点t₃に至るに従って段
階的に減少している。

第４図及び第８図に示すように、電圧印加開始から時
点t₁に至るまでの間、グロープラグ６に印加される平均
電圧は着火まで一定の平均電圧を加える場合よりも本実
施例の方が高いので、着火まで一定の平均電圧を加える
場合グロープラグ６の温度がなだらかな曲線を描いて徐
々に上昇しているのに対し、本実施例の場合グロープラ
グ６の温度は急激なカーブを描いて上昇しており、着火
に至る時間が早い。また、着火後の火炎成長補助期間ａ
内においては、着火まで一定の平均電圧を加える場合に
較べ本実施例の方がデューティー比を小さくしてあり、
その分グロープラグ６に供給される平均電圧も低くなる
ので、グロープラグ６の消耗を防ぐことができるととも
に、火炎成長補助期間ａ内の平均電圧が相当低くなるた
め、電圧印加開始から終了までの総供給電力は従来例よ
りも少なくなるので、消費電力を減少させることができ
る。

第５図は第２の実施例に係るグロープラグ印加電圧制
御装置によるリトライ着火制御を説明するためのタイミ
ングチャートである。

電圧印加停止時t₃、フレームセンサ12が作動して着火
が成功したか否かを検出し、着火に失敗したとき、前回
の電圧印加開始初期のデューティー比を更に大きくして
おき、このデューティー比を所定時間経過するまでに
（t₉からt₁₂までの間）徐々に小さくする。したがっ
て、第５図に示すように、前回の着火制御のときに較べ
グロープラグ６に印加される平均電圧は増加する。デュ
ーティー比を大きくしたにも拘らず未だ着火しないとき
は、前回大きくしたデューティー比を更に大きくし、こ
のデューティー比を所定時間経過するまでに徐々に小さ
くするリトライ着火制御を、実際に着火するまで繰り返
し行なわせる。

したがって、着火に失敗する度にグロープラグ６に印
加される平均印加電圧が高くなるので、迅速かつ確実に
着火させることができる。

第６図は第２の実施例に係るグロープラグ印加電圧制
御装置におけるグロープラグの使用回数とパルス電圧の
デューティー比との関係を示すグラフである。

電圧印加開始初期、第６図に示すように、パルス電圧
のデューティー比をd₁に設定しておき、抵抗値の低いも
のr₁に印加する。このデューティー比d₁で着火しないと
きは、デューティー比を予め設定しておいた増分Δｄだ
けアップさせて印加し、着火させる。グロープラグ６を
繰り返し使用するに従ってその抵抗線が酸化、腐食して
抵抗値が次第に上昇するので、デューティー比d₂ではN₁
回目で着火しなくなる。このときデューティー比d₂を更
にΔｄだけアップさせてデューティー比d₃のパルス電圧
を印加し、着火させる。以後、同様に着火しなくなる度
（N₂,N₃,N₄回目）にデューティー比をその都度Δｄだけ
アップさせる動作を繰り返すように制御される。

また、前述したように同じ規格のグロープラグであっ
ても、抵抗値にばらつきがある。したがって、例えば抵
抗値が高いものr₂の場合、デューティー比d₁では着火し
ないので、実際に着火するまでデューティー比をd₁から
d₅まで順次Δｄずつアップさせる。以上のようにするこ
とにより、着火に必要な最小電圧が常にグロープラグ６
の上昇する抵抗値に応じて印加されることになるので、
消費電力の削減を図ることができるとともに、抵抗線の
断線に至るまでグロープラグ６を使用することができ
る。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の燃焼式ヒータのグロープ
ラグ印加電圧制御装置によれば、前回の電圧印加後未だ
燃料が着火しないとき、前回の電圧印加のときのデュー
ティー比を更に大きくして電圧印加する制御を、燃料が
実際に着火するまで繰り返し行なわせるので、燃料が着
火されるまでの間、グロープラグに供給される電力量は
徐々にアップし、確実に着火させることができる。ま
た、グロープラグの抵抗線の抵抗値にばらつきがある場
合、またグロープラグの使用回数の増加に伴い抵抗値が
上昇した場合であっても、グロープラグの抵抗線の抵抗
値に応じた、着火に必要な最上限の電力が供給される状
態へと、速やかに移行させることができ、その結果、着
火が確実になされると共に、着火失敗が長期継続するこ
とによる電力の無駄な消費を最小限に抑えることができ
る。これにより、一定値の電圧を着火が成功するまで印
加し続ける場合に比べ、電力をより低減化できる。さら
に、抵抗線が断線に至るまでグロープラグを使用でき、
グロープラグの寿命を大幅に延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るグロープラグ印加電圧
制御装置を備えた燃焼式ヒータを示す断面図、第２図は
第１図のグロープラグ印加電圧制御装置を示す回路図、
第３図（ａ）及び（ｂ）はグロープラグを示す側面図、
第４図は第１の実施例のグロープラグ印加電圧制御装置
における印加電圧とグロープラグの温度との関係を示す
グラフ、第５図は第２の実施例のグロープラグ印加電圧
制御装置によるリトライ着火制御を説明するためのタイ
ミングチャート、第６図は第２の実施例のグロープラグ
印加電圧制御装置におけるパルス電圧のデューティー比
とグロープラグの抵抗線の抵抗値との関係を示すグラ
フ、第７図はグロープラグの抵抗線の抵抗値とその抵抗
線に流れる電流との関係を示すグラフ、第８図は、着火
まで一定の平均印加電圧を加えるグロープラグ印加電圧
制御装置における印加平均電圧とグロープラグの温度と
の関係を示すグラフ、第９図は従来のグロープラグ印加
電圧制御装置におけるパルス電圧のデューティー比とグ
ロープラグの抵抗線の抵抗値との関係を示すグロープラ
グである。 １……燃焼式ヒータの燃焼器、６……グロープラグ、15
……グロープラグ印加電圧制御装置、16……マイクロコ
ンピュータ、17……FET。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】グロープラグに所定時間印加するパルス電
   圧のデューティー比を変化させる燃焼式ヒータのグロー
   プラグ印加電圧制御装置において、前回の電圧印加後未
   だ燃料が着火しないとき、前回の電圧印加のときの前記
   デューティー比を更に大きくして電圧印加する制御を、
   燃料が実際に着火するまで繰り返し行なわせることを特
   徴とする燃焼式ヒータのグロープラグ印加電圧制御装
   置。