KR900008900B1 - 난방기의 제어장치 - Google Patents

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유끼오 요시다
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이스즈지도오샤 가부시끼가이샤
도비야마 가즈오
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Abstract

내용 없음.

Description

난방기의 제어장치
제1도는 본 발명에 관한 난방기에 사용하는 연소기의 1실시예를 나타낸 단면도.
제2도는 이 연소기의 제어 회로도.
제3도는 본 발명을 사용한 난방 시스템의 1실시예를 나타낸 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 내연기관 2 : 에어클리너
3 : 흡기관 4 : 연소기
5 : 열 교환기 6 : 바이패스 통로
7 : 기화 장치 8 : 점화 글로우 플러그
9 : 연소 센서 10 : A 스위치
11 : 저항기 12 : B 스위치
41 : 점화실 42 : 연소실
71 : 기화 글로우 플러그
본 발명은 차량의 실내등을 난방하는 난방기의 제어 장치에 관한 것이다.
차량의 실내 난방은 종래부터 내연기관의 냉각수를 온수 배관으로 취출하여 이것을 히이터 코어나 송풍기 등으로 구성된 히이터 본체에 통하게 하여 공기를 이 히이터 본체에 송입하여 상기 히이터 코어에 의해서 열 교환되어 가열된 공기에 의해 실내 난방을 행하도록 한 것이 사용되고 있다.
이와 같은 내연기관의 냉각수를 실내 난방에 이용하는 것에서는 내연기관의 난기 완료까지에 가솔린 엔진으로는 10분 이상, 디이젤 엔진으로는 20분 이상을 요하므로, 이 사이에는 냉각수를 난방용으로 사용하지 못하며 특히 한냉지에서는 차내에서 방한구의 착용이 필요하며, 또 창에 부착되는 서리나 얼음을 제거하는 서리 제거 장치(defroster)도 냉각수 온도가 상승할 때까지는 충분히 사용할 수 없는 상태이다.
또 상기 종래의 난방 장치는 차량이 긴 내리막 언덕 등을 주행중에는 냉각수 온도가 강하하여 실내 난방용으로서 사용할 수 없는 문제도 생긴다. 특히 디이젤 엔진은 압축 착화형의 엔진이기 때문에 엔진 부하에 대하여 배기가스 온도, 또는 냉각수 온도에 민감하며, 한냉시에 있어서는 연료의 불완전 연소로 인해 발생하는 백연이나 취기가 발생하는 결점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 엔진의 흡기관에 연소기를 설치하고 이 연소기의 하류에 열 교환기를 설치하여 연료를 연소기로 연소시켜 발생된 열을 열 교환기에 의해 회수하고 난방용 열원으로 하는 자동차용 난방 장치를 일본국 소화 59년 제106869호로서 제안하였다.
그러나, 연소기를 구성하는 연료 기화 장치의 기화 글로우 플러그와 기화 연료에 착화시키는 착화 글로우 플러그의 온도 제어를 하는 제어 장치는 각각 별개로 브리지 회로를 구비하고 있으며 제어 기구가 약간 복잡하게 구성되어 있다.
본 발명의 목적은 난방기의 연소기를 구성하는 연료를 기화시키는 기화 글로우 플러그와 이 기화 글로우 플러그에 의해서 가열 기화된 기화 연료에 착화시키는 착화 글로우 플러그에의 전력의 공급 제어 기구를 간소화하여 시동 후 즉시 난기를 얻을 수가 있는 난방기의 제어 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 의하면, 연료를 가열 기화시키는 기화 글로우 플러그와 이 기화 글로우 플러그에 의해서 가열기화된 기화 연료에 착화시키는 착화 글로우 플러그를 갖는 연소기를 구비한 난방기에 있어서, 상기 기화 글로우 플러그와 착화 글로우 플러그를 병렬 접속으로 하여 이것에 전력을 공급 제어하는 제1스위치와, 이 제1스위치와 병렬 접속되어 전압 강하용의 저항기를 직렬로 갖는 제2스위치와, 상기 제1스위치를 닫아 소정 시간 경과 후, 이 스위치를 차단함과 동시에 상기 제2스위치를 닫는 수단과, 상기 연소기내의 온도가 소정치에 달하였을 때에 상기 양 글로우 플러그에의 전력의 공급을 차단하는 수단을 갖는 난방기의 제어 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 목적 및 특징은 다음에 기술하는 설명에 의해 명백하게 된다.
다음에 본 발명을 도시한 실시예에 의거하여 상세히 설명한다.
제3도에 있어서, 참고 부호 1은 내연기관이며, 그 흡기관(3)은 공기 덕트(31)를 통하여 에어클리너(2)에 접속되어 있다. 상기 공기 덕트(31) 속에는 연소기(4)와 열 교환기(5)가 배설되어 있다. 상기 공기 덕트(31)에는 연소기(4) 및 열 교환기(5)를 바이패스하는 바이패스 통로(6)가 접속되어 있으며 이 통로(6)의 입구부에 바이패스 밸브(61)가 설치되어 있고 연소기(4) 측으로 흐르는 공기와 바이패스 통로로 흐르는 공기의 유량이 제어되도록 되어 있다.
상기 열 교환기(5)는 공기 취입구(51)로부터 외기를 도입하여 이 외기를 상기 연소기(4)에 의해 연소시킨 고온 가스와 열 교환하여 가열한다. 이와 같이 하여 열 교환기(5)로 가열된 공기는 송풍기(18)에 의해서 송풍되어 온풍 덕트(51)를 통하여 취출구(19)로부터 실내에 보내진다. 또한 송풍기(20), 증발기(21), 상기 내연기관(1)과 온수 파이프(23)에 의해서 접속된 히이터 코어(22)는 내연기관의 냉각수를 이용한 에어콘 장치이다.
상기 연소기(4)는 제1도에 표시한 바와 같이 연소기 본체(40)와 공급된 연료를 가열하여 기화하는 기화장치(7)와 이 기화 장치(7)에 의해 기화된 연료에 착화시키는 착화 글로우 플러그(8)와 연소기(4)의 내부의 연소 상황을 검출하여 신호를 발하는 연소 센서(9)를 갖고 있다.
상기 연소기 본체(40)는 원통상의 외통(44)과 이 외통(44)내에 동심상으로 배설된 원통상의 내통(43)과 이 내통(43)내에 배설되어 내통내를 착화실(41)과 연소실(42)로 구획하는 격벽(46)에 의해서 구성되어 있다. 상기 내통(43)은 세라믹 또는 내열 합금 등의 내열재에 의해서 구성되고 그 주위에는 상기 외통(44)과의 사이에 형성된 공기 유로(45)로부터 공기를 도입하기 위한 복수의 공기 도입구(47)가 형성되어 있는 동시에 그 도면에 있어서 우단에는 연소 가스의 유출로(48)가 설치되어 있다. 상기 격벽(46)은 세라믹 등의 내열재에 의해서 벌집 구조로 구성되고 상기 착화실(41)내의 기화 연료와 공기와의 혼합기 및 연소 가스를 연소실(42)에 도입하도록 되어 있다.
상기 기화 장치(7)는 연소기 본체(40)의 하부로부터 비스듬히 외통(44)과 내통(43)을 관통하여 연소실(42)내로 노출하여 배설된 본체(72)와 이 본체의 선단에 접속되어 상기 격벽(46)을 관통하여 상기 착화실(41)내로 개구하는 노즐(73)과 상기 본체(72)내에 배설된 기화 글로우 플러그(71)를 갖고 있다. 이와 같이 구성된 기화 장치(7)는 제1도에 표시한 연료 펌프(24)로부터 연료 제어 밸브(24)를 통하여 공급되는 연료를 연료 입구(76)로부터 도입하고, 이 도입된 연료를 기화 글로우 플러그(71)에 의해서 가열 기화시켜 노즐(73)로부터 상기 착화실(41)내로 분출시킨다.
여기서 상기한 기화 글로우 플러그(71), 점화 글로우 플러그(8)에 대하여 설명한다. 양 글로우 플러그(71, 8) 모두 내부에 정의 온도 계수를 갖는 저항선(74, 81)을 각각 매설한 예컨대 세라믹스재로 된 가열 소자(75, 82)를 각각 가지며, 저항선(74, 81)에 소정의 전원으로부터 통전함으로써 기화 글로우 플러그(71)는 연료의 기화 온도의 예컨대 약 500℃로 가열되고 점화 글로우 플러그(8)는 기화 연료에 착화시키는 예컨대 약 900℃로 가열되도록 구성되어 있다. 또한 저항선(74, 81)은 가열 온도가 상이하는 동시에 각각의 열 용량이나 형상이 다르므로 저항치는 같지 않으나 정격 전압의 같은 것의 사용이 바람직하고 같지 않을 때에는 후술하는 조정용 저항기를 사용하여도 좋다.
또, 상기 연소 센서(9)는 내부에 온도 센서선(91)을 매설한 세라믹스재로 된 검출부를 가지며 온도 센서선(91)의 저항치 변화에 의해 연소실(42)의 연소 상태를 검출하는 수단을 구성하고 있다.
제2도에 표시한 회로도에서 기화 글로우 플러그(71)의 저항선(74)과 점화 글로우 플러그(8)의 저항선(81)은 병렬 접속되어 있으며 또 제1스위치로 되는 A 스위치(10)와 저항기(11)를 직렬로 갖는 제2스위치로 되는 B 스위치(12)가 병렬 접속된 회로에 결선되어서 밧데리(13)로부터 소정 전압이 공급된다. 여기서 B 스위치(12)에 직렬의 저항기(11)는 전압을 강하시키는 저항기이며 기화 글로우 플러그(71)의 저항선(74)에 직렬의 저항기(14)는 저항선(74)을 밧데리(13)의 공급 전압에 적합하게 하는 조정용 저항기이며 저항선(74)의 정격 전압이 공급 전압에 적합한 경우에는 제거하는 것이다.
참고 부호 15는 온도 검출 저항기이며, 연소 센서(9)의 온도 센서선(91)과 직렬로 접속되고, 연소실(42)의 내부 온도에 의해 변화하는 온도 센서선(91)의 저항치 변화를 검출하여 콘트롤러(16)에 신호를 송출한다. 또, 17은 전압 검출 저항기이며, 기화 글로우 플러그(71), 점화 글로우 플러그(8)에 가해지는 전압을 검출하는 저항기이며, 검출한 전압 신호를 콘트롤러(16)에 송신한다.
콘트롤러(16)는 마이크로 컴퓨터로 구성되고 프로그램 타이머(타이머)를 갖고 있다. 그리하여 이 콘트롤러(16)는 밧데리(13)로부터 전원이 공급되고 연소 센서(9)에 의한 연소실(42)의 내부의 온도에 의거한 신호와 전압 검출 저항기(17)로부터의 전압 신호에 의해 A 스위치(10), B 스위치(12)를 개폐 지령하여 기화 글로우 플러그(71)와 점화 글로우 플러그(8)에 대한 통전을 제어한다. 또 콘트롤러(16)는 내연기관(1)의 냉각수의 온도를 검출하는 냉각수온 센서(25) 등으로부터의 신호를 입력하고 상기 송풍기(18)나 상기 연료 제어 밸브(24) 등을 제어한다.
또한 제1도에서 26은 전원 스위치(26)로서 밧데리(13)로부터의 전원을 콘트롤러(16)나 각 글로우 램프등에 공급하는 스위치이다.
다음에 상술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 대하여 그의 작동을 설명한다.
전원 스위치(26)를 온으로 하여 콘트롤러(16)에 전원을 공급하면 B 스위치(12)는 타이머의 제어에 의해 오프인 채로이나 A 스위치(10)가 온으로 되고 기화 글로우 플러그(71)와 착화 글로우 플러그(8)에 밧데리(13)로부터 전원이 공급되고 각각의 저항선(74, 81)이 가열되어서 소정 시간(t초) 후에는 각각의 플러그가 각각의 소정 온도에 도달한다.
한편, 콘트롤러(16)에의 통전에 의해, 연료 제어 밸브(24)가 열려서 기화 장치(7)의 연료 입구(76)로부터 연료가 공급되고, 이 연료는 소정 온도에 달한 기화 장치(7)의 내부에서 기화 연료로 되고 노즐(73)로부터 착화실(41)내로 분출되게 된다.
착화실(41)에서는 분출한 기화 연료와 공기 도입구(47)로부터의 공기가 혼합되어 가열 혼합기로 되고 착화에 적절한 소정 온도에 달한 착화 글로우 플러그(8)에 닿아서 화염이 생기고 격자상의 유로를 갖는 격벽(46)을 통하여 연소실(42)로 유입한다. 그리하여 공기 도입구(47)로부터의 공기와 더욱 잘 혼화되어 고온도의 연소 가스로 되어서 연소실(42)의 통로(48)를 통하여 하류의 열 교환기(5)에 도입된다. 이 동안 연소실(42)의 내부에서는 고온도의 연소 가스에 의해서 연소 센서(9)의 온도 센서선(91)이 가열되는 동시에 기화장치(7)의 본체(72)의 외벽면이 가열되고 연료 입구(76)로부터 계속 공급되는 연료를 가열하게 된다.
상술한 A 스위치(10)가 온으로 되고 나서 소정 시간(t초) 경과시에는 콘트롤러(16)는 A 스위치(10)를 오프로 하는 동시에 B 스위치(12)를 온으로 하고 저항기(11)를 통한 전류를 글로우 플러그의 쌍방에 흘린다. 이 일은 글로우 플러그는 쌍방 모두 이미 A 스위치(10)를 통한 전류에 의해 소정 온도에 달하고 있으므로 저항기(11)를 통한 전류에 의해서도 충분히 소정 온도의 유지가 가능하며 가열 소자(75, 82)의 과열을 방지한다. 계속해서 상술과 같이 연소실(42)의 내부에서 충분한 연소 상태로 되면 연소 센서(9)의 온도 센서선(91)의 저항치 변화가 콘트롤러(16)에 송신되므로 콘트롤러(16)는 A 스위치(10)와 B 스위치(11)와 함께 오프로 한다. 그리하여 이 상태에서도 연소실(42)내의 고온의 연소 가스 때문에 기화 장치(7)가 연료의 기화 온도로 유지되어 있으며, 또 연소의 계속에 의해 연소실(42)내에 화염이 그치지 않으므로 따라서 쌍방의 글로우 플러그에의 통전은 필요가 없게 된다.
또한 어떤 원인에 의해 연소실(42)의 내부의 연소 상태가 불량으로 되면 온도 센서선(91)의 저항치의 변화를 콘트롤러(16)가 받아 A 스위치(10), 또는 B 스위치(12)를 온으로 하여 쌍방의 글로우 플러그에 통전하여 연소실(42)의 내부의 연소 상태가 충분히 되도록 제어한다.
또한 콘트롤러(16)는 전압 검출 저항기(17)의 단자 전압을 검출하여 쌍방의 글로우 플러그에 가해지는 전압이 낮은 경우는 타이머의 작동 시간을 소정 시간(t초) 보다 길게 하고 반대로 전압이 높은 경우는 작동시간을 짧게 하여 시간을 조절하고, A 스위치를 온으로 한 후, 이 스위치를 오프로 하고, B 스위치를 온으로 할 때까지의 시간의 장단을 제어한다.
상술과 같이 연소기(4)의 내부에서 연소에 의해 생긴 고온도의 연소 가스는 통로(48)로부터 열 교환기(4)에 유입하지만 열 교환기(4)의 내부에서는 공기 취입구(51)로부터 취입된 외기를 가열하여 송풍기(18)의 송풍에 의해서 취출구(19)로부터 온풍으로서 취출시켜 실내 난방이 전원 스위치(26)를 온으로 한 직후부터 개시된다. 또한 열 교환기(5)를 통과한 연소 가스는 흡기관(3)을 통하여 내연기관(1)에 도입되기 때문에 한냉시에서의 엔진의 시동 촉진 효과가 얻어진다.
다음에 내연기관(1)이 운전 개시로부터 시간을 경과하여 냉각수 온도가 실내 난방용의 온수로서 사용 가능 정도로 상승하면 냉각수 센서(25)가 신호를 콘트롤러(16)에 송출한다. 이 신호에 의해 콘트롤러(16)는 연료 제어 밸브(24)를 여는 동시에 송풍기(18)에 의한 송풍을 정지하여 연소기(4)에 의한 실내 난방을 멈추게 해서 냉각수 이용의 히이터 장치의 송풍기(20), 히이터 코어(22) 등을 작동시켜 종래부터의 냉각수 히이터가 난방 작동을 개시한다.
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 실시예는 난방기의 연료를 기화시키는 기화 글로우 플러그와 기화 연료에 점화시키는 점화 글로우 플러그를 병렬 접속으로 하여 전원을 공급하는 A 스위치와 저항기를 직렬로 갖는 B 스위치를 병렬 접속하고 있으며 A 스위치를 투입하여 급속히 쌍방의 글로우 플러그를 가열하여 각각이 충분한 작동을 하는 온도로 급상승시키고 이 온도에 도달하는 시간을 겨냥한 타이머로 하여, A 스위치를 오프로 하고 B 스위치를 온으로 하여 연소를 계속시키고 또 연소 상태를 검출하는 연소 센서에 의해 연소 상태가 충분한 경우는 쌍방의 글로우 플러그에의 통전을 단으로 하므로 난방기의 쌍방의 글로우 플러그의 통전 기구의 제어가 간략하게 되고 따라서 제어용의 사용 부재의 원가가 절감되는 동시에 제어 기구의 신뢰성이 향상되는 효과가 얻어진다.
또 본 발명에 의하면 글로우 플러그에 가해지는 전압의 고저에 따라 타이머의 작동 시간을 제어하므로 글로우 플러그가 적절히 온도 상승하여 소정 온도가 얻어지는 효과가 생긴다.
또한 본 발명을 1실시예에 의해 설명하였으나 본 발명은 실시예에 표시된 것만으로 한정되는 것은 아니고 본 발명의 주지의 범위내에서 여러 가지의 변형은 가능하고 예컨대 B 스위치(12)를 상시 폐회로로 되는 스위치를 사용하여 연소 센서(9)의 신호에 의해 오프로 되는 회로로 변경하는 것과 같이 이것들을 본 발명의 범위로부터 배제하는 것은 아니다.

Claims (5)

  1. 연료를 기화시키는 기화 글로우 플러그와, 이 기화 글로우 플러그에 의해서 가열 기화된 기화 연료에 착화시키는 착화 글로우 플러그를 갖는 연소기를 구비한 난방기의 제어 장치에 있어서, 상기 기화 글로우 플러그와 착화 글로우 플러그는 병렬 접속으로 하여 이것에 전력을 공급 제어하는 제1스위치와, 이 제1스위치와 병렬 접속되어 전압 강하용의 저항기를 직렬로 갖는 제2스위치와, 상기 제1스위치를 닫아 소정 시간 경과 후 이 제1스위치를 차단으로 하는 동시에 상기 제2스위치를 닫는 수단과, 상기 연소기내의 온도가 소정치에 달하였을 때 상기 양 글로우 플러그에의 전력의 공급을 차단으로 하는 수단과를 포함함을 특징으로 하는 난방기의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기화 글로우 플러그, 점화 글로우 플러그에 인가되는 전압을 검지하여 상기 소정 시간의 길이를 제어하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 난방기의 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기화 글로우 플러그는 상기 제1스위치 및 제2스위치에 조정용 저항기를 통하여 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 난방기의 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기화 글로우 플러그는 정(正)의 온도 계수를 갖는 저항선을 매설한 세라믹재로 된 가열 소자를 갖는 것을 특징으로 하는 난방기의 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 착화 글로우 플러그는 정의 온도 계수를 갖는 저항선을 매설한 세라믹재로 된 가열 소자를 갖는 것을 특징으로 하는 난방기의 제어 장치.
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