JPH11241832A

JPH11241832A - 燃焼式暖房装置

Info

Publication number: JPH11241832A
Application number: JP4387698A
Authority: JP
Inventors: Eiji Takahashi; 英二高橋; Yuji Takeo; 裕治竹尾
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1998-02-25
Publication date: 1999-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な燃焼式ヒータを用いて、簡単に温水温度
をリニアに目標温度とすることができる燃焼式暖房装置
を提供する。【解決手段】水温ＴＷが７０℃で、ＴＷＯを７０℃
であった場合から、温度調整レバーを操作してＴＷＯ
が８０℃になったとする。すると、では横軸の各目盛
りは、図６に示すようなものとなり、今水温ＴＷが７０
℃であるため、暖房運転モードはＬｏ暖房運転モードと
なる。そして、とした直後には未だ水温ＴＷは７０℃
のままであるから、ＴＷＯが８０℃となると、暖房運転
モードがＨｉ暖房運転モードに切り換わる。つまり、Ｔ
ＷＯに応じて図のマップの設定関係がＴＷがＴＷＯ度と
なるように変更されることで、水温ＴＷは上昇してＴＷ
Ｏ（８０℃）とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼式ヒータを用
いた燃焼式暖房装置であって、特に電気自動車用の空調
装置に適用すると有用である。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的に普及している燃焼式暖房
装置に用いられる燃焼式ヒータは、２段階切換タイプ
で、具体的には燃料供給量が大のＨＩＧＨ運転モード、
と燃料供給量が小のＬＯＷ運転モードとが切換可能とな
っている。そして、上記燃焼式ヒータは、上記ＨＩＧＨ
運転モード、上記ＬＯＷ運転モードとが切り換えること
で、実際の温水温度をほぼ一定温度（例えば８０℃）に
制御するものが知られている。具体的には、図８に示す
マップのように温水温度を検出する水温センサの検出値
ＴＷに応じて、燃焼能力を可変することで、水温をほぼ
８０℃に制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな燃焼式ヒータを、例えば暖房熱源が通常の車両のよ
うに常時高温のエンジン冷却水が得ることができない電
気自動車に搭載した場合、温水温度を常時８０℃前後に
維持することは、得策では無い。つまり、温水の温度が
それほど必要の無いとき、すなわち暖房負荷が小さいと
きには、８０℃といった温水は必要無く、もっと低い温
水温度で暖房負荷を賄える。このため、温水温度は、暖
房負荷に応じて可変できるようにすると、省エネルギー
となる。そこで、燃焼式ヒータとして、燃焼能力をリニ
アに変更可能できるものを使用することが検討される
が、このような燃焼式ヒータを実用化させるために
は、、燃焼能力（燃料供給量、燃焼空気供給量）を細か
く制御をする必要があるため、構造および制御が複雑に
なり、コスト増という問題がある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、簡易な燃焼式ヒ
ータを用いて、簡単に温水温度をリニアに目標温度とす
ることができる燃焼式暖房装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１記載の発明では、温水の温度の
目標温度（ＴＷＯ）を算出する目標温度算出手段（Ｓ３
００）と、目標温度（ＴＷＯ）に基づいて所定関係を温
水温度（ＴＷ）が目標温度（ＴＷＯ）となるように変更
する変更手段（Ｓ４００）とを有することを特徴として
いる。

【０００６】これにより、変更手段により燃料供給量、
つまり燃焼能力が切り換わる所定関係を目標温度に基づ
いて温水温度が目標温度となるように変更される。この
ため、簡易の燃焼式ヒータを用いて簡単に温水温度をリ
ニアに目標温度とすることができる。また、具体的な構
成は、請求項２に記載するように燃焼式ヒータ（１１）
は、少なくとも燃料供給量を第１所定量とする第１暖房
モード（Ｌｏ）と、燃料供給量を前記第１所定量より多
い第２所定量とする第２暖房モード（Ｈｉ）とが設定可
能となっており、所定関係とは、第２暖房モードにおい
て温水温度（ＴＷ）が所定目標温度より高くなると、第
１暖房モードに切り換え、第１暖房モードにおいて温水
温度（ＴＷ）が所定目標温度より低くなると、第２暖房
モードに切り換えるようになっており、変更手段（Ｓ４
００）は、目標温度（ＴＷＯ）が高くなる程、所定目標
温度を高くするとともに、目標温度（ＴＷＯ）が低くな
る程、所定目標温度を低く変更することを特徴としてい
る。

【０００７】これによると、目標温度が高くなると、こ
れに応じて所定目標温度が高くなるため、暖房モードは
燃焼能力の高い第２暖房モードに切り換わりやすくな
る。一方、目標温度が低くなると、これに応じて所定目
標温度が低くなるため、暖房モードは燃焼能力の低い第
１暖房モードに切り換わりやすくなる。このようにする
ことで、請求項１記載の作用効果と同様の効果が得られ
る。

【０００８】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。本例は、本発明の車両用空調装置を
エンジンを搭載しない電気自動車に適用した例である。
図１に車両用空調装置のシステム図を示す。車両用空調
装置１は、車室内への空気流路をなす空調ケース２を有
する。空調ケース２の空気上流側は、内外気送風ユニッ
ト３となっており、この内外気送風ユニット３内には、
空調ケース２内に車室内へ向かう空気流を発生する遠心
式ファン４が収納配置されている。内外気送風ユニット
３には、図示しない内気導入口および外気導入口が形成
され、これら導入口は図示しない内外気切換ドアにて選
択的に開閉される。

【００１０】空調ケース２のうち内外気送風ユニット３
の下流側には、通過する空気を冷却する冷却用熱交換器
であるエバポレータ５が配置されている。エバポレータ
５は、周知の冷凍サイクル６（冷媒回路）の一構成部を
なすものである。冷凍サイクル６は、コンプレッサ、コ
ンデンサ、レシーバー、膨張弁、上記エバポレータ５を
備える周知のものである。また、上記コンプレッサは、
本例では図示しない電動モータにて駆動されて、冷房負
荷に応じて回転数が可変制御されるようになっている。

【００１１】空調ケース２のうちエバポレータ５の空気
下流側には、通過する空気を加熱する暖房用熱交換器で
あるヒータコア７が配置されている。図中８はヒータコ
ア７の両通風面を塞いだり、開けたりするドアである。
ドア８は、図示しないサーボモータによって駆動制御さ
れ、乗員によって冷房運転モードが設定されているとき
には、図中鎖線位置に制御される。これにより、冷房運
転モードでは、ヒータコア７には空気が通らないように
なる。一方、乗員によって暖房運転モードが設定されて
いるときには、図中実線位置に制御される。これによ
り、暖房運転モードでは、空調ケース２内を流れる空気
は全てヒータコア７を通過する。

【００１２】また、ヒータコア７の空気下流側には、図
示しないが車室内に配置された複数の吹出口に対応した
複数の空気通路が形成されており、これら複数の空気通
路は図示しない吹出モード切換ドアにて開閉される。こ
れにより、周知の吹出モードが切り換えられる。なお、
この吹出モード切換ドアも、サーボモータにて駆動され
るようになっている。

【００１３】上記ヒータコア７は、温水を熱源として空
気を加熱する。このため、ヒータコア７は、温水が循環
する温水回路９に設置されている。温水回路９には、温
水循環の発生源である電動式のウォータポンプ（ＷＰ）
１０が設けられている。さらに温水回路９には、燃料を
燃焼させることで温水を加熱する燃焼式ヒータ１１が配
置されている。燃焼式ヒータ１１は、周知のものであっ
て、図示しない燃料ポンプや、燃焼空気を供給するブロ
ア等を備えるものである。そして、本例の燃焼式ヒータ
１１は、燃焼ポンプによる燃料供給量を第１所定量とす
るとともに、上記ブロアの空気供給量を第１所定空気量
をするＬｏ暖房モード（第１暖房モード）と、上記燃料
供給量を上記第１所定量より多い第２所定量とするとと
もに、上記空気供給量を第１所定空気量より多い第２所
定空気量とするＨｉ暖房モード（第２暖房モード）とが
運転可能となっている。

【００１４】また、温水回路８には、ヒータコア７を循
環する温水温度を検出する温度センサ１２（温度検出手
段）が設置されている。この温度センサ１２は、例えば
サーミスタ等の温度抵抗素子にて構成されている。次に
図１、図２に基づいて、本例の制御系について説明す
る。図２中１３は、空調制御の演算処理を行うＡ／Ｃ．
ＥＣＵである。このＥＣＵ１３は、図２に示すように図
示しないＲＡＭやＲＯＭを備えた制御装置１５の一構成
部であり、ＥＣＵ１３内には、各種空調制御信号が入力
される。具体的には制御装置１５には、上記温度センサ
１２、エバポレータ５の空気直下流側に配置され、エバ
ポレータ５を通過した直後の空気温度を検出するエバ後
温度センサ１４が接続されている。

【００１５】また、制御装置１５には、車室内のインス
トルメントパネルに配置された空調操作パネル１６が入
力接続されている。空調操作パネル１６には、上記冷凍
サイクルを起動して空調モードを上記冷房運転モードと
する冷房スイッチ１７、上記燃焼式ヒータ１１を起動し
て空調モードを上記暖房運転モードとする暖房スイッチ
１８、乗員によって空調風の温度を調整する温度調整レ
バー１９が設けられている。なお、図示しないが空調操
作パネル１６には、上記遠心式ファン４による空調風の
風量を調整する風量調整レバーや、内外気モードを切り
換える内外気切換スイッチが設けられている。

【００１６】そして、制御装置１５には、図２に示すよ
うに燃焼式ヒータ１１を制御する燃焼式ヒータコントロ
ーラ２０が接続されている。本例におけるヒータコント
ロール２０はアナログ回路にて構成されており、上記暖
房モードをＬｏ暖房モードとＨｉ暖房モードとで切り換
えるための制御装置である。次に上記制御装置１５にお
ける制御処理内容を説明する。先ず、上記冷房スイッチ
１７がオンされて、冷房運転モードが開始されると、制
御装置１５では上記温度調整レバー１９の操作位置等に
より冷房時の空調風の目標吹出温度ＴＡＯ（Ｃ）を算出
し、上記エバ後温度センサ１４の検出温が上記ＴＡＯ
（Ｃ）となるように上記コンプレッサの回転数を制御す
る。

【００１７】一方、上記暖房スイッチ１８がオンされた
ときには、暖房運転モードが開始される。暖房時におけ
る制御処理内容を図３のフローチャートに示す。先ず、
ステップＳ１００ではセンサ値入力として、上記温度セ
ンサ１２の検出値ＴＷ、上記エバ後温度センサ１４の検
出値Ｔｅを読み込み、記憶する。また、ステップＳ１０
０では、上記温度調整レバー１９の操作位置を読み込
み、記憶する。

【００１８】次にステップＳ２００では、上記ステップ
Ｓ１００で読み込んだ信号に基づいて、暖房時における
目標吹出温度ＴＡＯ（Ｈ）を算出する。続いて、ステッ
プＳ３００では、ヒータコア７に供給される温水の目標
温水温度ＴＷＯを以下の数式１から算出する。

【００１９】

【数１】ＴＷＯ＝（ＴＡＯ（Ｈ）−Ｔｅ）／φ＋Ｔｅここで、φはヒータコアを通過する空気の温度効率であ
って、温度効率は、ヒータコア７を通過する前後の空気
の温度を分子、ヒータコア７の流入する温水温度とヒー
タコア７を通過する前の空気の温度との差を分母として
表せれる。また、上記分母は、ヒータコア７を通過する
空気の風量が多くなる程、小さくなる。このような考え
方から、本例では図４に示すマップから温度効率φが決
定される。

【００２０】次にステップＳ４００では、燃焼式ヒータ
１１の運転モードを決定する。具体的には、本例では図
３に示すマップが上記ＲＯＭ内に記憶されており、横軸
を水温ＴＷ、縦軸ＴＷ′（暖房運転モード）としてあ
る。つまり、本例では、水温ＴＷと、予め設定された上
記暖房運転モードとが所定関係で予め設定されている。
例えば、この所定関係とは、図３に示すようにＨｉ暖房
運転モードにおいて水温Ｔｗによって、暖房運転モード
が切り換わるしきい値ａ〜ｄが決められており、例え
ば、水温ＴＷがしきい値ＴＷＯ−２（所定目標温度）よ
り高くなるとＬｏ暖房モードに切り換わる。また、図３
に示すようにＬｏ暖房運転モードにおいて、水温ＴＷが
しきい値ＴＷＯ−２（所定目標温度）より低くなるとＨ
ｉ暖房モードに切り換わる。なお、このステップＳ４０
０の詳細は後で説明する。

【００２１】ステップＳ５００では、ステップＳ４００
で決定されたＴＷ′、つまり暖房運転モードとなるよう
にヒータコントローラ２０に出力して、燃焼式ヒータ１
１を制御する。具体的には、ヒータコントローラ２０で
は、上記信号ＴＷ′を認識して、この信号ＴＷ′がＨｉ
であると、燃焼式ヒータ１１をＨｉ暖房運転モードと
し、Ｌｏであると、燃焼式ヒータ１１をＬｏ暖房運転モ
ードとし、ＯＦＦであると、燃焼式ヒータ１１での燃料
供給量を０として燃焼を停止する。

【００２２】ここで、このような信号ＴＷ′のヒータコ
ントローラ２０への出力は、図５に示す構成で行われ
る。図中２１は電子スイッチとしてのマルチプレクサ
で、マルチプレクサ２１は、上記ステップＳ４００のマ
ップ中のディジタル信号（ＴＷＯ、ＴＷ′）を入力信号
とし、この入力信号に対応したヒータコントローラ２０
の駆動制御のアナログ信号に変換するものである。この
ため、図５に示すようにマルチプレクサ２１は、その出
力が、ヒータコントローラ２０に適用するアナログ信号
に変換されるように抵抗Ｒ１〜Ｒ３によって調整されて
いる。

【００２３】次に上記ステップＳ４００の制御処理内容
を説明する。図３に示すように本例では暖房モードが切
り換えるしきい値が、上記ＴＷＯを用いているため、図
３に示すマップのスケールが変更される。このため、実
際の温水温度ＴＷが同じであったとしても、目標温水温
度ＴＷＯによって暖房運転モードが異なる。例えば、
水温ＴＷが７０℃で、ＴＷＯを７０℃であった場合か
ら、温度調整レバー１９を操作してＴＷＯが８０℃に
なったとする。すると、では横軸の各目盛りは、図６
に示すようなものとなり、今水温ＴＷが７０℃であるた
め、暖房運転モードはＬｏ暖房運転モードとなる。そし
て、とした直後には未だ水温ＴＷは７０℃のままであ
るから、ＴＷＯが８０℃となると、暖房運転モードがＨ
ｉ暖房運転モードに切り換わる。つまり、ＴＷＯに応じ
て図３、図６のマップの設定関係がＴＷがＴＷＯ度とな
るように変更されることで、水温ＴＷは上昇してＴＷＯ
（８０℃）とすることができる。なお、このようにＴＷ
Ｏに応じて上記設定関係をＴＷがＴＷＯ度となるように
変更するには、実験を行って、横軸の目盛りを決定して
やれば良い。

【００２４】つまり、本例では、図３、図６から明らか
のようにＴＷＯが高くなる程、暖房運転モードが切り換
わるしきい値が高くなるとともに、ＴＷＯが低くなる
程、しきい値が低く変更される。このようにすること
で、本例では２段階切換タイプの簡易な燃焼式ヒータ１
１を用いて、簡単に温水温度をリニアに目標温度とする
ことができる。この結果、暖房負荷に応じて温水温度が
制御できるため、余計なエネルギーを使わずに省エネル
ギー化を達成できる。

【００２５】また、上記図３、図６のマップの考え方
は、図７のフローチャートであらわすことができる。な
お、図３、図６中しきい値ａがステップＳ６３０、ステ
ップＳ６８０に、図３、図６中しきい値ｂがステップＳ
６１０、ステップＳ６２０に、図３、図６中しきい値ｃ
がステップＳ６６０、ステップＳ６７０に、図３、図６
中しきい値ｄがステップＳ６４０、ステップＳ６５０に
対応する。

【００２６】先ず、前提としてＴＷ′がＨｉ、ＴＷが８
０℃の状態からＴＷＯが６０℃になったとする。つま
り、温水温度を８０℃から６０℃に変更する場合につい
て説明する。ステップＳ６００では、前回のＴＷ′の値
がＯＦＦ、Ｌｏ、Ｈｉのいずれかを判定する。ここで
は、前回のＴＷ′がＨｉであるため、ステップＳ６１０
に進み、ＴＷＯ−２がＴＷより低いか否かを判定する。
そして、ステップＳ６１０に初めて進んだときには、未
だＴＷは８０℃であるため、ここでの判定結果はＹＥＳ
となって、ステップＳ６２０に進み、Ｔｗ′がＬｏに変
更される。このため、燃焼式ヒータ１１での温水加熱能
力が低下して、温水温度が低下する。

【００２７】そして、次にステップＳ６００に進むと、
前回ＴＷ′はＬｏであったため、ここでの判定結果では
ステップＳ６３０に進むことになる。ステップＳ６３０
では、ＴＷＯ−５がＴＷより高いか否かが判定される。
ここで、ＴＷが下がり過ぎて例えば５５℃であった場合
は、ステップＳ６３０ではＹＥＳと判定され、ステップ
Ｓ６８０にてＴＷ′がＨｉとなり、燃焼式ヒータ１１で
の燃焼能力を増大させて、水温を速やかに上昇させる。
これにより、ＴＷはＴＷＯに近づく。一方、ステップ
Ｓ６３０に進んだときに、ＴＷがまだ７０℃であった場
合は、ステップＳ６３０ではＮＯと判定され、ステップ
Ｓ６４０に進む。ステップＳ６４０ではＴＷＯ＋５がＴ
Ｗより低いか否かが判定され、ここではＴＷが７０℃で
あるため、ＹＥＳと判定され、ステップＳ６５０に進
み、ＴＷ′をＯＦＦとする。このため、燃焼式ヒータ１
１での温水加熱能力がさらに低下して、ＴＷがさらに低
下する。

【００２８】また、ステップＳ６４０に進んだ時点で、
ＴＷが７６℃であった場合は、ステップＳ６４０ではＮ
Ｏと判定されて、ＴＷ′はＬｏのままとなる。次にステ
ップＳ６００に進むと、前回ＴＷ′はＯＦＦであったた
め、ここでの判定結果ではステップＳ６６０に進むこと
になる。ステップＳ６６０では、ＴＷＯ＋２がＴＷより
高いか否かが判定される。

【００２９】ここで、ＴＷが７０℃であった場合は、ス
テップＳ６６０ではＮＯと判定されるため、ＴＷ′はＯ
ＦＦのままで、ＴＷはさらに低下してＴＷＯ（６０℃）
に近づく。一方、ＴＷが５５℃であった場合は、水温が
下がり過ぎであり、ステップＳ６６０ではＹＥＳと判定
されるため、ステップＳ６７０に進んで、ＴＷ′をＬｏ
にして、再度燃焼式ヒータ１１にて温水を加熱する。こ
のようにしてＴＷがＴＷＯとなるように燃焼式ヒータ１
１が制御される。

【００３０】（変形例）上記実施形態では、冷凍サイク
ル６を冷房のみ使用するものとしたが、例えば冷媒の流
れを切り換えることで暖房を行うヒートポンプサイクル
としても良い。また、ヒートポンプサイクルとした場
合、室内熱交換器を２つ設けて、除湿運転が行えるよう
にしても良い。さらにヒートポンプサイクルとして、室
内熱交換器で暖房行う場合、温水−冷媒熱交換器を設
け、温水熱を冷媒に与えることで暖房能力を向上するよ
うにしても良い。

【００３１】また、上記各実施形態では、水温ＴＷを目
標温水温度ＴＷＯとするために、ＴＷＯに応じて水温の
しきい値ａ〜ｃを変更するようにしたが、例えば、ＴＷ
Ｏに応じた複数の水温ＴＷとＴＷ′のマップを持ち、Ｔ
ＷＯに応じてＴＷ′を直接決めてやるようにしても良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における燃焼式暖房装置のシ
ステム図である。

【図２】上記実施形態における制御系を表す図である。

【図３】上記実施形態における制御処理内容を表すフロ
ーチャートである。

【図４】上記実施形態における温度効率φの決め方を表
す図である。

【図５】上記実施形態におけるＥＣＵ内部での信号処理
を表す図である。

【図６】上記実施形態における目標温水温度ＴＷＯと暖
房運転モードとの関係を表す図である。

【図７】上記実施形態における目標温水温度ＴＷＯに応
じた暖房運転モードの決め方を表すフローチャートであ
る。

【図８】従来の燃焼式ヒータの暖房運転モードの決め方
を表す図である。

【符号の説明】

７…ヒータコア、１１…燃焼式ヒータ、１２…温度セン
サ、１３…ＥＣＵ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】温水を熱源とする暖房用熱交換器（７）
と、燃料供給量が可変で燃料を燃焼させることで前記温水を
加熱する燃焼式ヒータ（１１）と、前記温水の温水温度を検出する温度検出手段（１２）と
を備え、前記温度検出手段（１２）が検出する温水温度（ＴＷ）
と、予め設定された複数の前記燃料供給量とが所定関係
で予め設定されている燃焼式暖房装置に適用され、前記温水の温度の目標温度（ＴＷＯ）を算出する目標温
度算出手段（Ｓ３００）と、前記目標温度（ＴＷＯ）に基づいて前記所定関係を前記
温水温度（ＴＷ）が前記目標温度（ＴＷＯ）となるよう
に変更する変更手段（Ｓ４００）とを有することを特徴
とする燃焼式暖房装置。
【請求項２】前記燃焼式ヒータ（１１）は、少なくと
も前記燃料供給量を第１所定量とする第１暖房モード
（Ｌｏ）と、前記燃料供給量を前記第１所定量より多い
第２所定量とする第２暖房モード（Ｈｉ）とが設定可能
となっており、前記所定関係とは、前記第２暖房モードにおいて前記温
水温度（ＴＷ）が所定目標温度より高くなると、前記第
１暖房モードに切り換え、前記第１暖房モードにおいて
前記温水温度（ＴＷ）が前記所定目標温度より低くなる
と、前記第２暖房モードに切り換えるようになってお
り、前記変更手段（Ｓ４００）は、前記目標温度（ＴＷＯ）
が高くなる程、前記所定目標温度を高くするとともに、
前記目標温度（ＴＷＯ）が低くなる程、前記所定目標温
度を低く変更することを特徴とする請求項１記載の燃焼
式暖房装置。