JPH04314613A - 車両用暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃焼装置に係わり、特に
車両用暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用暖房装置における燃焼装置
の構造は、特開昭６２−８７７１４　号に記載のように
噴霧バーナ，点火火花発生器等により燃料を燃焼させ、
燃焼装置内部に設けられた熱交換器により冷却水を温め
て温水とし、この温水を車室内熱交換器に送り、車室内
へ供給する空気との間で熱交換させて車室内を暖房する
構造になっていた。

【０００３】また、特開昭６０−２９５０５　号で知ら
れる触媒燃焼式の車両用暖房装置では、燃焼空気と気化
燃料との混合気を送風機で触媒により、そこで燃焼させ
、その熱で車空への供給空気を加熱するものが知られて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記前者の従来技術の
燃焼装置は、噴霧バーナ，点火火花発生器等部品、点数
が多く又、燃料を燃焼させ火炎するので、安全性の確保
及び安全性を向上させる上で問題があった。更にこの燃
焼により燃焼ガス中に有害な一酸化炭素やＮＯｘ等の含
有量が多いという問題や、バーナ燃焼による燃焼騒音が
大きく、又未燃発生の可能性が高い等、多くの問題点に
対し配慮がなされていなかった。また、後者の触媒式の
ものでは触媒を活性化することについて考慮されておら
ず、十分な燃焼が得られなかった。また故障時の安全性
が悪かった本発明の目的は、上記問題点を解決しうる暖
房装置を提供することである。

【０００５】本発明の別の目的は、エンジンの発生熱に
よって加温された温水を熱源とする車両用温水式ヒータ
の他に、速暖性のある補助暖房装置を備えた暖房装置付
車両を提供する点にある。

【０００６】本発明の更に別の目的は、車両暖房装置に
用いるに好適な触媒装置を提供する点にある。

【０００７】本発明の更に別の目的は、触媒燃焼式暖房
装置の保安装置を提供する点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記各々の目的を達成す
るために本発明は、前記燃焼装置の替りに燃焼用空気と
気化燃料を燃焼させる触媒を用いたものである。

【０００９】触媒を活性化させるために、燃焼用空気を
加熱する発熱体を燃焼用空気通路部に設けたものである
。また燃焼用空気と気化燃料の混合気を燃焼させるため
に、触媒に白金またはパラジウムや銅の活性金属を含む
触媒部材を用いたものである。

【００１０】また、触媒において容積あたりの触媒活性
化の向上や熱容量を小さく同一流路断面積あたりの通気
抵抗低減，触媒容器構造の簡素化等のために、セラミッ
クス製の蜂の巣状ガス通路を有する一体構造担体のモノ
リス触媒又は耐久性，安全性及びコスト面で有利な粒状
担体のペレット触媒の少なくともいずれか１種類を使用
したものである。

【００１１】更に燃料としては、車両用燃料のガソリン
か軽油を燃料とするものである。

【００１２】更にまた、燃料量を調整する燃料ポンプや
触媒に触媒の温度を検出して異常時には混合気や、車室
内への空気供給を停止する様にした。

【００１３】また、エンジン冷却水の流通通路の１つで
あるエンジンと温水式車両ヒータの途中に補助暖房装置
の熱交換器を設置したものである。

【００１４】更には、温水式車両ヒータとは独立して補
助暖房装置を設け、前者が能力不足，使用不能時に後者
を作動させるようにしたものである。

【００１５】

【作用】前記燃焼用空気通路部に設置した発熱体は、触
媒を活性化させるために燃焼用空気を約２００℃〜２５
０℃迄加熱する。また、燃料を気化するために設置した
蒸発器は、加熱された燃焼用空気が通過することにより
燃料を気化する。その後、燃焼用空気と気化燃料の混合
気は触媒内部を通過する。その際、触媒に含まれている
白金またはパラジウムや銅の活性金属が混合気と化学反
応を起し、約８００℃の高温な燃焼ガスを発生する。前
記燃焼ガスは熱交換器に送られ、熱交換器内部の冷却水
と熱交換され冷却水水温を上昇させる。温度上昇した冷
却水は、車室内に設けられた別の熱交換器に送られブロ
ワモータにより車室内に温風が送られ車室内温度は上昇
する。また、熱交換した燃焼ガスは、排気ガスとして燃
焼室内から外気に放出される。

【００１６】触媒の燃焼量を調整する為の制御装置は、
車両に設けられた別の制御システムより信号が送られ前
記制御装置により発熱体に通電及び加熱の信号が送られ
る。次に燃焼ファンに作動の信号が送られ燃焼用温度セ
ンサにより燃料気化可能温度を検知後、燃料ポンプに作
動の信号が送られる。又、暖房装置の循環水出口部に設
けられた冷却水用温度センサにより循環水温度を検知し
、危険温度に達した時、混合気の燃焼を停止するもので
ある。

【００１７】ガソリン車及びディーゼル車に用いること
で補助暖房装置として使用出来ると共に、エンジンと別
にすることで車両の主力暖房装置とすることができる。

【００１８】その他、セラミックス製の蜂の巣状ガス通
路を有する一体構造担体のモノリス触媒と粒状担体のペ
レット触媒は、性能，耐久性，安全性，コスト面におい
て使い分けすることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜１０により
説明する。

【００２０】図１において、電動ファン７は燃焼室左上
部に一体的に設置されており蒸発器８は燃焼室内左中央
部に設けられ、蒸発器８外周と燃焼室外壁内側との間の
全周に渡り発熱体５が設置されている。又、燃焼室中央
部に粒状の燃焼触媒１が燃焼室部を密封する状態に設置
されており燃焼触媒１右隣に循環水入口パイプ３と循環
水出口パイプ４を具備した非鉄製からなる熱交換器２が
設置されている。尚、循環水出入口パイプ３，４は燃焼
室外周部に密着するように配置されている。又、燃焼室
全外周部を取り囲む様に保護カバー１７が取り付けられ
ている。以上の部品から構成されている暖房装置９の断
面図を図１に示す。

【００２１】本構造により燃焼用空気１０は電動ファン
７右部からモータ及びファン等により燃焼室内部に送風
される。燃焼室内左部より送風された燃焼用空気１０は
発熱体５により約２００℃〜２５０℃に加熱され、蒸発
器８先端部の蒸発部を通ることにより燃料導入パイプ６
で蒸発器８に送られた燃料６が気化し該加熱空気１１と
混合して混合気１３を生成する。混合気１３は燃焼触媒
１内部を通風することにより燃焼触媒１が活性化し混合
気１３と触媒部材に含まれている白金またはパラジウム
や銅の活性金属が化学反応を起して高温な燃焼ガス（８
００℃）１４を発生する。燃焼ガス１４は冷却水１９を
循環している、熱交換器２により熱交換された燃焼ガス
１４は排気ガス１５として二重構造にされた燃焼室内を
循環させ、該燃焼触媒を予熱とドレン水の発生しない温
度（１００〜１５０℃）にコントロールして、外部に放
出される。以上により従来の噴霧バーナ，点火火花発生
器等からなる燃焼装置の替りに燃焼触媒１と発熱体５を
用いることで従来と同等な燃焼量を満たす暖房装置９と
することができる。

【００２２】前記構造の燃焼装置にすることで点火系器
具を使用せず容易に気化燃料１２を燃焼させることがで
きると共に気化燃料１２が生成されなければ火炎要因が
無い為、安全性の面において従来の装置に対し、遥かに
向上させることができる。又、部品点数の削減も図れる
。

【００２３】更に本構造に触媒を使用することで燃料の
燃焼に伴う燃焼ガス中に含まれる有害な一酸化炭素及び
ＮＯｘ等の含有量を従来のバーナ式燃焼方式に対し遥か
に低減することが出来ることが最も大きなメリットとな
る。

【００２４】次に燃焼触媒１において、図２，３に示す
ようにセラミックス製の蜂の巣状ガス通路を有する一体
構造担体のモノリス触媒１６と粒状担体のペレット触媒
１ａの２種類の触媒を設定し、性能，耐久性，安全性，
コスト面において使い分けをしたものである。モノリス
触媒の長所としては、容積あたりの触媒活性率が良く同
一流通断面積あたりの通気抵抗が低い一体構造の為、コ
ンバータ容器構造が簡単等があり、ペレット触媒におい
ては外部からの衝撃による担体破損が招きずらく、燃料
などの中にある触媒害にモノリス触媒に比べ強く使用中
に経時劣化が小さい等である。

【００２５】更に燃焼部を別の構造にしたものを図４に
示す。図４の燃焼部において燃焼触媒１ｃを図５に示す
。燃焼用空気１０と気化燃料１２の混合気１３を生成し
、その混合気１３を触媒により燃焼させる原理は図１の
暖房装置９と同じである。図４の燃焼触媒１ｃは、蜂の
巣状のモノリス触媒１６を六角形又は多角形に構成し、
中央の空間部に、先に生成された混合気１３を送り、燃
焼触媒１ｃの内側から外側に向い混合気１３を流通する
。又、その流通の際、混合気１３と触媒活性金属が化学
反応をして高温な燃焼ガス（約８００℃）１４を発生す
るものである。燃焼触媒１ｃの外周を覆うような形の熱
交換器２が設けられ、更に熱交換器２の外周を密封する
ように保護カバー１７が設置されている。その密封され
た空間部には冷却水１９が流入されている。燃焼ガス１
４は熱交換器２に噴き付けられ、その熱交換器２により
燃焼ガス１４と冷却水１９が熱交換し、熱交換した燃焼
ガス１４は排気ガス１５として外気に排出される。又、
冷却水１９は図４の密封された空間部の下部循環水入口
パイプ３より導入され、熱交換した冷却水１４は、上部
循環水出口パイプ４より導出される。尚、本構造の暖房
装置１８にすることで、暖房装置９と比較し独立した熱
交換器を停止し一体化したことが大きな特徴であり、ホ
ットスポットが無く、より高率よく冷却水１９と熱交換
することが可能となる。又、燃焼部外周を冷却水１９で
覆う為、安全性の面でより向上させることができること
が最も大きなメリットとなる。それに伴い安全装置及び
制御装置において冷却水１９温度センサで容易に制御す
ることができる。更に図４に示すように燃焼触媒１ｃ部
をネジ止めにより脱着可能にすることで燃焼触媒１ｃの
交換時のサービス性向上に貢献することができる。

【００２６】図６は車両へ暖房装置９もしくは１８を取
付けた車載状態を示す透視図である。通常、エンジン２
０から流出された冷却水１９は図示していないエンジン
ルーム前方に設置されているラジエータと車室内を温た
めるために設けてあるヒータ２１に送られる。該暖房装
置９，１８は、エンジンから流出されヒータ２１に導入
するパイプ２４の途中に挿入し、冷却水１９を加熱する
ものである。加熱された冷却水は、車室内のヒータ２１
に送られ車室内に設けてあるブロワモータ２２により熱
交換用空気が該ヒータ２１に送風される。熱交換用空気
はヒータ２１と熱交換し、温風２３として各ダクト３５
により車室内に送風される。又、ヒータ２１によって熱
交換した冷却水１９はパイプ２４によりエンジン２０内
部に戻される。図６は一般のガソリン車２５における暖
房装置９，１８の設置方法を示したものであり、図９及
び図１０は、ディーゼル車のトラック３３やバス３４等
の乗合自動車に取付ける時の設置方法及び取付け位置を
示したものである。前記設置方法とすることで、車両の
補助暖房装置として暖房能力不足の補助やエアコンの付
加機能としての急速暖房、又は冬期の窓晴れ性の向上と
して大きく貢献することになる。

【００２７】又、別の設置方法として、図７にエンジン
２０もしくはエンジン２０の冷却水１９とラジェータ２
６等を含む構成部品とは別に暖房装置９，１８と車室内
のヒータ２１とを直に接続及び構成し、温水２７が暖房
装置９，１８とヒータ２１の間で循環させたものである
。本構成にすることで、エンジンの暖気運転により冷却
水１９，水温を上昇させることが不必要となり、エンジ
ン２０の付加機能として、削除することができる。 又、車両用暖房装置として構成することで、ガソリン車
２５及びディーゼル車３３，３４を問わず多車種に渡り
、容易に設置できると共に汎用性を持たせることができ
る。更に将来的に、電気自動車・セラミックエンジン等
により冷却水１９が廃止された時、車室内の暖房として
エンジンとは別に暖房装置を構成しなければならない。 よって本構成の暖房装置が必要不可欠になる。

【００２８】その他、暖房装置９の制御装置を図８に示
す。制御システム３０としては、燃焼用空気量を調整す
る電動ファン７と燃料１６を供給し調整する燃料ポンプ
２８と燃焼ガス温度及び冷却水水温を検知する温度セン
サ２９等をコントロール制御するものである。尚、車室
内に補助暖房スイッチ３１を設置し、バッテリー３２を
電源に作動するものである。

【００２９】該制御システム３０の作動制御としては、
最初に補助暖房スイッチからＯＮの信号が送られ、制御
システム３０から電動ファン及び発熱体５にＯＮの信号
を送る。次に燃料ポンプに供給（ＯＮ）の信号が送られ
、混合気１３が生成された後、触媒１により燃焼するも
のである。尚、燃焼温度検知用温度センサ２９により燃
焼が確認され、冷却水用温度センサ２９で温度上昇を確
認する。又、燃焼ガス１４が必要以上に上昇したり混合
気１３が燃焼しない時に制御システム３０より燃料ポン
プ２８にＯＦＦの信号が送られ、次に電動ファン７及び
発熱体５にもＯＦＦの信号が送られる。その後、運転者
に何らかの方法で暖房装置の不具合を表示するものであ
る。冷却水用温度センサ２９においても、冷却水１９水
温が上昇しない場合や必要以上に上昇した時、同様に制
御システム３０が作動する。

【００３０】該制御システム３０と暖房装置９を組合せ
ることにより車両用補助暖房装置としての機能を果すこ
とになる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、燃焼用空気と気化燃料
の混合気を触媒部材に含まれる白金またはパラジウムや
銅の活性金属との化学反応により容易に燃焼させること
ができるので別途に点火装置を設置しなくて済む。それ
に伴い燃焼装置の部品点数の削減や安全性の向上を図る
ことができる。

【００３２】更に本構造に触媒を使用することで燃料の
燃焼に伴う燃焼ガス中に含まれる有害な一酸化炭素やＮ
Ｏｘ等の含有量を低減することができる。

【００３３】機能的には、燃焼触媒と発熱体を用いるこ
とで従来と同じ燃焼量を満たす燃焼装置にすることがで
きる。

【００３４】又、燃焼装置において、セラミックス製の
蜂の巣状通路を有する一体構造担体のモノリス触媒と粒
状担体のペレット触媒の２種類を設定することにより性
能，耐久性，安全性，コスト面で使い分けをすることが
できる。

【００３５】燃焼用通路部に発熱体を設けることにより
燃焼用空気を加熱し、触媒を活性化させることができる
と共に気化燃料を生成させることができる。

【００３６】燃料ポンプや温度センサ等、触媒の燃焼を
制御する制御装置を組付けることで車両用暖房装置とし
て構成することができる。

【００３７】本構造により車両用燃料のガソリン及び軽
油の両方において使用できると共に車の急速暖房及び暖
房能力不足の補助として用いることができると共に冬期
の窓晴れ性の向上として貢献することができる。

【００３８】ガソリン車又はディーゼル車（トラック，
バス等）において、冷却水の流通通路の１つであるエン
ジンと車両ヒータの途中に該暖房装置を設置することで
車両の補助暖房装置として冷却水水温を上昇させ機能を
果すことができる。

【００３９】更に、エンジンの冷却水又はエンジンを構
成する部品とは別に車両ヒータと対に暖房装置を構成す
ることで、エンジンとは別体の車両用暖房装置として多
車種に渡り、容易に設定でき汎用性を持たせることがで
きる。又、今後エンジン冷却水の廃止に伴い、車室内の
暖房機能として該暖房装置を構成することができる。更
に触媒の異常時に保護装置を作動させることにより、安
全性の高い暖房装置が得られる。尚、この時、車室内へ
の空気の供給も停止すれば、暖房器故障時に冷風が吹き
出すという不具合も解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の暖房装置の断面図。

【図２】燃焼触媒であるペレット触媒の斜視図。

【図３】燃焼触媒であるモノリス触媒の斜視図。

【図４】本発明の他の一実施例の暖房装置の断面図。

【図５】図４に設置されている燃焼触媒の斜視図。

【図６】該暖房装置をガソリン車に設置した時の透視図
。

【図７】エンジンとは別に暖房装置を構成した時の構成
図。

【図８】図１の暖房装置の制御システム構成図。

【図９】該暖房装置をディーゼル車（トラック）に設置
した時の透視図。

【図１０】該暖房装置をディーゼル車（バス）に設置し
た時の透視図。

【符号の説明】

１…燃焼触媒、２…熱交換器、３…循環水入口パイプ、
４…循環水出口パイプ、５…発熱体、６…燃料導入パイ
プ、７…電動ファン、８…蒸発器、９…暖房装置、１０
…燃焼用空気、１１…加熱空気（２００℃）、１２…気
化燃料、１３…混合気、１４…燃焼ガス（８００℃）、
１５…排気ガス、１６…燃料、１７…保護カバー、１ａ
…ペレット触媒、１ｂ…モノリス触媒、１ｃ…燃焼触媒
、１８…暖房装置、１９…冷却水、２０…エンジン、２
１…ヒータ、２２…ブロワモータ、２３…温風、２４…
パイプ、２５…ガソリン車、２６…ラジエータ、２７…
温水、２８…燃料ポンプ、２９…温度センサ、３０…制
御システム、３１…補助暖房スイッチ、３２…バッテリ
ー、３３…ディーゼル車（トラック）、３４…ディーゼ
ル車（バス）、３５…ダクト。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼用空気を送風する電動ファンと、燃焼
   用空気を加熱する発熱体と、燃料を気化して燃焼室内に
   送る燃料供給手段と、前記燃焼室内にあって前記燃焼用
   空気と気化燃料との混合気を燃焼させる触媒と、この混
   合気の燃焼による発熱を利用して車室内への供給空気を
   温める熱交換手段とから成ることを特徴とする車両用暖
   房装置。
2. 【請求項２】触媒の化学反応により燃焼用空気と気化燃
   料との混合気を燃焼させることを特徴とする請求項１の
   車両用暖房装置。
3. 【請求項３】触媒を活性化させるために燃焼用空気を加
   熱する発熱体を燃焼用空気通路部内に設けたことを特徴
   とする請求項１，２に記載の車両用暖房装置。
4. 【請求項４】車両のエンジンと車室内暖房用ヒータとの
   間を循環する冷却水通路の途中に請求項１〜３の１つに
   記載の車両用暖房装置の熱交換器を設置し、この熱交換
   器で生成される温水を熱源として車室内へ供給する空気
   を温める補助ヒータを有することを特徴とする暖房装置
   付車両。
5. 【請求項５】エンジンの冷却水を利用した温水式車両ヒ
   ータとは独立して、前記請求項１〜３の１つに記載の車
   両用暖房装置を設置し前記冷却水が所望の温度になるま
   での間この暖房装置を優先的に使用することを特徴とす
   る車両の暖房方法。
6. 【請求項６】燃焼空気を供給する電動送風機、燃焼空気
   と混合される燃料を供給する燃料供給手段、燃焼空気と
   燃料との混合気を燃焼させる触媒、混合気の燃焼によっ
   て発生する熱を利用して車室内へ供給する空気を加熱す
   る加熱手段、前記触媒の温度を検出する温度センサ、前
   記混合気供給状態にもかかわらず、前記温度センサの出
   力が所定値以下のとき、混合気の供給を停止する保護装
   置とから成る車両用暖房装置。
7. 【請求項７】請求項６に記載のものにおいて、前記保護
   装置の動作時に車室内への空気の供給を停止する空気供
   給停止手段を設けたことを特徴とする車両用暖房装置。
8. 【請求項８】セラミックス製の蜂の巣状ガス通路を有す
   る一体構造担体モノリス触媒又は粒状担体のペレット触
   媒の少なくともいずれか１種類の担体を使用した請求項
   １〜３記載の車両用暖房装置の触媒。
9. 【請求項９】車両駆動用燃料の一部を気化する気化器，
   加熱空気と前記気化された車両駆動用燃料とを混合する
   混合器、この混合気と化学反応して燃焼させる触媒、こ
   の燃焼に伴なう発熱を利用して、車室への供給空気を加
   熱する加熱手段とより成る車両用暖房装置。
10. 【請求項１０】請求項９において、触媒が白金，パラジ
    ウムまたは銅のうち少なくとも一つの活性金属を主成分
    とする触媒であることを特徴とする車両用暖房装置。
11. 【請求項１１】燃焼用空気を加熱する発熱体によって燃
    料気化用の蒸発器を加熱することを特徴とする請求項１
    〜３記載の車両用暖房装置。