JP2004331064A

JP2004331064A - 車両用のヒータ系

Info

Publication number: JP2004331064A
Application number: JP2004139169A
Authority: JP
Inventors: Patric Schlecht; シュレヒトパトリック; Uwe Kohle; コーレウーヴェ; Oliver Sauter; ザウターオリヴァー
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2004-11-25
Also published as: EP1475260A1; US7258605B2; EP1475260B1; US20050109498A9; US20040231832A1; DE502004000972D1; DE202004021534U1; DE10320340A1

Abstract

【課題】車両の使用者がより快適に利用できる車両用のヒータ系を提供する。
【解決手段】車両用のヒータ系において、車室内に導入される暖気流を生ぜしめるための暖気ファン２４と、該暖気ファンによって搬送される暖気流を暖めるための熱交換器２６を備えたヒータ２２と、熱交換器２６に供給される空気の外気／循環空気比を調節するための混合機２０と、外気温に関連した出力を生ぜしめる外気温センサ６０と、該外気温センサの出力に基づいて外気／循環空気比を調節するために混合機２０を制御する制御装置４２，４６とが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用のヒータ系であって、車室内に導入される暖気流を生ぜしめるための暖気ファンと、該暖気ファンによって搬送される暖気流を暖めるための熱交換器を備えたヒータと、熱交換器に供給される空気の外気／循環空気比を調節するための混合機とが設けられている形式のものに関する。

このような形式のヒータ系は車両において、例えばパーキングヒータモード又は補助ヒータモードにおいて車室内を所望の温度にするために、使用される。車室を予め暖めたい所望の温度は、例えば車両の使用者によって設定することができるので、例えば冬期に車両に乗り込む時には車室内は既に快適な温度になっており、またウインドの結露は消滅し、ひいては安全性を高めることができる。

本発明の課題は、車両の使用者が得られる快適性をさらに改善することができる、車両用のヒータ系を提供することである。

この課題を解決するために本発明の第１の構成では、車両用のヒータ系において、車室内に導入される暖気流を生ぜしめるための暖気ファンと、該暖気ファンによって搬送される暖気流を暖めるための熱交換器を備えたヒータと、熱交換器に供給される空気の外気／循環空気比を調節するための混合機と、外気温に関連した出力を生ぜしめる外気温センサと、該外気温センサの出力に基づいて外気／循環空気比を調節するために混合機を制御する制御装置とが設けられているようにした。

外気／循環空気比を調節する際に、外気温つまり車両の周辺領域における温度を考慮することによって、外気つまり新鮮空気を、車室から引き出されて再び加熱される空気に、十分に混合することにより、可能な限り大きな新鮮空気の配分は、車室内における高い空気含有量を用意することができ、かつ湿気によってウインドが結露するおそれを減じることができる。

前記第１の構成において、制御装置が混合機を、外気温が低い場合に外気／循環空気比が小さくなるように、制御すると、特に有利である。

前記課題を解決する本発明の別の構成では、車両用のヒータ系において、車室内に導入される暖気流を生ぜしめるための暖気ファンと、該暖気ファンによって搬送される暖気流を暖めるための熱交換器を備えたヒータと、熱交換器に供給される空気の外気／循環空気比を調節するための混合機と、車室内温度に関連した出力を生ぜしめる車室内温度センサと、該車室内温度センサの出力に基づいて外気／循環空気比を調節するために混合機を制御する制御装置とが設けられている。

混合機のための制御ベースとして車室温度を利用する場合でも、所望の温度を得ることもしくは可能な限り迅速に得ることを考慮しながら、外気もしくは新鮮空気の配分を可能な限り大きく保つことが可能である。

この構成においても、制御装置が混合機を、車室内温度が低い場合に外気／循環空気比が小さくなるように、制御すると、有利である。

前記課題を解決する本発明のさらに別の構成では、車両用のヒータ系において、車室内に導入される暖気流を生ぜしめるための暖気ファンと、該暖気ファンによって搬送される暖気流を暖めるための熱交換器を備えたヒータと、熱交換器に供給される空気の外気／循環空気比を調節するための混合機と、車室内温度に関連した出力を生ぜしめる車室内温度センサと、車室内目標温度設定装置と、車室内実際温度と車室内目標温度との差に基づいて外気／循環空気比を調節するために混合機を制御する制御装置とが設けられているようにした。

混合される外気の配分を設定するために、車室内目標温度と車室内実際温度との間における差を利用することによっても、適宜な加熱特性を維持しながら、外気もしくは新鮮空気の配分を増大させることができる。

上に述べた本発明による系において、さらに別の構成では、ヒータによって暖められた暖気流の流出温度に関連した出力を生ぜしめるために、暖気流温度センサが設けられており、車室内温度センサの出力と車室内目標温度設定装置によって設定された車室内目標温度とに基づいて、暖気ファンの搬送出力を調節するように、かつ暖気流温度センサの出力に基づいてヒータの加熱出力を調節するように、制御装置が構成されている。

本発明による系におけるさらに別の構成では、制御装置が、暖気ファン及び混合機を制御するための第１の制御装置と、ヒータを制御するための第２の制御装置とを有しており、第１の制御装置が、外気温センサ及び／又は車室内温度センサ及び／又は車室内目標温度設定装置の出力を入力値として有している。

次に図面を参照しながら本発明によるヒータ系を詳説する。

図１の回路図に示されたヒータ１０は、主たる構成部分として、破線で取り囲まれた温度調整モジュール１２を有している。この温度調整モジュール１２は、温度調整される空気を一方では、略示された車室１４から管路１６を通して受容し、かつ他方では外部空間から管路１８を通して受容する。混合機２０においてこの両方の空気流は混合され、ヒータ２２に導かれる。このことは、ヒータの上流に設けられたファン２４の搬送作用下において行われる。これによって、ヒータ２２の熱交換器２６を貫流する空気流が生ぜしめられ、この空気流は、管路２８によって示されているように、車室１４に進入する。

ヒータ２２自体の構成について述べると、このヒータ２２は汎用の構造を有することができ、例えば単に略示された加熱バーナ３０を有しており、この加熱バーナ３０には調量ポンプ３２を介して燃焼される燃料が供給され、かつ燃焼空気ファン３４を介して、供給された燃料との燃焼のために必要な燃焼空気が供給される。加熱バーナ３０は霧化バーナであっても又は気化バーナであってもよく、加熱バーナ３０には、その点火のために点火部材３６例えばグロー点火プラグ（Gluehzuendstift）が配属されている。さらにこの点火部材３６には、火炎センサ３８が配属されており、これに対して熱交換器２６には過熱センサ４０が配属されていてもよい。ヒータ２２自体は、調量ポンプ３２及び燃焼空気ファン３４と一緒に、全体を４２で示された制御装置の制御下にある。ヒータ２２の始動段階において活性化されるグロー点火プラグ３６もまた、制御装置４２の制御下にある。既に述べたセンサ３８，４０の出力の他に制御装置３２はさらに、空気流が熱交換器２６を貫流した後で、この空気流の温度を検出する流出温度センサ４４の出力をも受信する。もちろん、流出温度センサ４４はファン２４の上流に配置されていてもよく、つまりこのファン２４の上流における空気流の温度を検出することもできる。

ファン２４には別の制御装置４６が配属されており、すなわちファン２４は、この制御装置４６の設定に従った相応な制御命令の発生によって運転される。さらに循環空気／新鮮空気比を調節するための混合機２０をも制御することができる制御装置４６は、種々様々な入力値を受信する。これは一つには、熱交換器２６に流入する空気流の温度を検出する温度センサの出力値である。さらに車室内温度センサ５０は制御装置４６への出力値を発信する。例えば操作スイッチである始動設定装置５２は、ヒータ１０を例えばパーキングヒータモードで運転したいのか又は補助ヒータモードで運転したいのかを、制御装置４６に示す信号を生ぜしめることができる。相応な情報は、プログラミング化可能なタイムスイッチ５４によっても発生させることができる。ヒータ運転の始動段階を再現するこの情報は、領域５２，５４から直接か又は制御装置４６を介して、制御装置４２にも供給することができる。さらに制御装置４６は、例えば温度選択スイッチである車室内目標温度設定装置５６から、車室内を何度に暖めたいのかもしくは車室内を何度に維持したいのかに関する情報を得る。新鮮空気／循環空気比選択装置５８は新鮮空気と循環空気との規定された比率の設定を可能にすること、もしくは例えば新鮮空気モード又は循環空気モードにおける作業を可能にすることができる。装置５２，５６，５８は例えばマニュアル操作可能な装置であってもよいし、しかしながらまた、相応な設定を生ぜしめて制御装置４６のための処理すべき情報として準備する制御系領域の形で構成されていてもよく、その結果このような装置は例えば制御装置４６自体の一部であってもよい。

さらに外気温センサ６０が設けられており、この外気温センサ６０は車両の周辺における温度を検出し、その出力信号を制御装置４６に送る。

以下においては、図示された本発明によるヒータ系１０におけるパーキングヒータ運転について詳説する。そのためにこの場合例えば、タイムスイッチ５４又は装置５２によって、投入接続命令が、つまりヒータ運転を開始することが望まれているということを知らせる命令が、生ぜしめられているものと仮定する。パーキングヒータモードは比較的外気温が低い場合にしか実施されず、例えば太陽光によって車室内は既にある程度は予め暖められており、従って車室内の空気は外気よりは高い温度を有しているであろうと、考えられるので、装置５８によって、循環空気モードでの運転を設定することができる。しかしながらまたその代わりに次のような設定も可能である。すなわち混合機２０によって、車室１４から引き出された循環空気だけを導入すること、又はこの循環空気を、例えば１５％のわずかな新鮮空気を混ぜて使用し、熱交換器２６に導くことも、可能である。さらに装置５６は、例えば＋２０℃であるといった車室内目標温度を生ぜしめる。

パーキングヒータ運転を開始したいという情報は、既に述べたように、制御装置４２にも導かれ、その結果この制御装置４２は今や調量ポンプ３２、燃焼空気ファン３４及びグロー点火プラグ３６の作動によって、ヒータ２２を運転させる。ヒータ２２の運転開始によって又は、例えば火炎センサ３８によって、加熱バーナ３０が点火されて、ヒータ２２が次のような状態、すなわち熱交換器２６において燃焼熱が該熱交換器２６を通る空気流に伝達可能な状態にあることが、認識されると、制御装置４６はファン２４を作動させて、空気循環もしくは空気の流れが生ぜしめられる。ファン２４の搬送出力は、この場合ほぼ、装置５６によって設定された車室内目標温度と、センサ装置５０によって検出された車室内実際温度との差によって決定される。この温度差が大きければ大きいほど、ファン２４の搬送出力は大きく調節され、これによって、車室１４内に導入される比較的多量の加熱された空気が、車室１４内を可能な限り迅速に暖めることができ、つまり、センサ装置５０によって検出された実際温度を車室内目標温度に可能な限り迅速に近づけることができる。

制御装置４２においては、熱交換器２６から流出する空気流の目標温度に対して、１つの値が設定されている。例えば固定かつ変化不能に設定可能なこの値は、熱交換器２６から流出して、一般的にプラスチック材料から構成された管路系に流入する空気が、種々様々なプラスチック成分の熱による変形を惹起しないように、選択されている。この目標温度は例えば６５℃であると想定される。しかしながらここでは、８０℃に到るまでの範囲の温度が望まれている。制御装置４２はこの目標温度を、センサ装置４４を用いて検出された空気流の実際温度と比較し、そして比較結果に応じて、加熱バーナ３０における燃焼によって解放される熱エネルギ量を、ひいてはヒータ２２の加熱出力を変化させる。固定かつ不変に設定された目標温度を得るために必要な加熱出力は、ほぼ、熱交換器２６に流入する空気の流入温度と、熱交換器２６を貫流する空気質量流とに関連して決定される。より多くの空気が熱交換器２６を貫流すればするほど、流出部領域においてもしくは車室１４への導入の際に例えば６５℃の範囲における所望の目標温度を得るためには、より多くの熱エネルギを、加熱バーナ３０を用いて準備することが必要である。しかしながらその結果、ファン２４を制御する制御装置４６は、相応な制御接続部が存在しないことに基づいて、ヒータ２２の運転に対して直接的な影響を有していないにもかかわらず、ファン２４のための制御装置４６によって設定された搬送出力は、熱交換器２６から流出する空気の温度に対して影響を及ぼすことになり、ひいては、この温度の検出により制御装置４２は例えばファン２４の搬送出力の上昇時に、相応にヒータ２２もしくはそのバーナ３０の加熱出力を追従させることになる。従って、制御装置４２，４６がいずれも制御値の相応な設定によって他の系領域における制御を行わないにもかかわらず、制御装置４６の制御特性と制御装置４２の制御特性との間には、両制御装置によって運転される２つの系領域に対して緊密な関係が存在している。これによって、ヒータ２２を、該ヒータに所属の制御装置４２及び調量ポンプ３２並びに燃焼空気ファン３４と共に、実質的に独立して構成されかつ自立して（autark）作動する系領域として、系全体に組み入れることが可能になる。ファン２４のための制御装置４６の領域における制御技術的な変更は、これによって不要である。

さらに述べると、もちろん、それぞれ測定値や、不変に設定された又は可変に設定可能な目標値を含めた、種々様々な系領域のそれぞれの制御の根底にある設定された入力値に加えて、異なった制御装置４２；４６において、さらに付加的な情報、例えばセンサ装置４８によって検出された熱交換器２６に流入する空気の温度のような情報を、利用することができ、かつ同様に、外気温、外気圧及びこれに類したもののような外的なパラメータのような情報も利用することができる。もちろん、図示の系は、例えばファン２４に配属もしくは対応配置された空調ユニットのような別の領域を有することもでき、このような領域は同じく制御装置４６によって制御することが可能である。さらにまたもちろん、ファン２４を熱交換器２６に対して上流側に配置することも可能である。

上に述べた系によって例えばパーキングヒータモードにおいて又はしかしながらまた補助ヒータモードにおいても、後で車両を使用する人に対する快適性を高めるために、車室１４内に導入される空気における、新鮮空気の配分を最大可能に増加させること、並びにそれにもかかわらず、所望の温度を迅速に準備できることが望まれている。本発明の有利な構成ではそのために、制御装置４６が外気温センサ６０の出力信号を考慮して混合機２０を制御するようになっており、これによって外気温／循環空気比を、一方ではこの混合空気を後で加熱することにより車室内における所望の温度を得ることができ、かつ他方ではそれにもかかわらず循環空気の配分を減らし、新鮮空気の配分が最大可能になるように、調節することができる。この場合の関係は次のようになっている。すなわちこの場合制御装置４６は、温度センサ６０の出力信号の相応な変化によって認識可能な外気温の上昇時に、外気の配分を高めるように、換言すれば外気／循環空気比を増大させるように混合機２０を制御する。つまり外気温が低い場合には、付加的に混合される外気の配分は、外気温が高い場合に比べて僅かになるということである。これによって、最大可能な外気配分が可能になるのみならず、車室１４内に供給される空気の酸素含有量も最大可能にすることができる。そしてこれはまた、夜の休止段階において窓ガラスが湿気により結露するおそれを減じるためにも役立つ。

規定された比率を得るための混合機２０の制御は次のように、すなわち管路１６，１８を介して同時に所望の混合比で空気流が供給され、かつファン２４を介して熱交換器２６に導かれるように、行うことができる。しかしながらまた、タイミング制御して運転することも可能であり、つまり１つの段階においては管路１６からの空気を熱交換器２６に導き、かつそれに続く他の段階において管路１８からの空気を熱交換器２６に導き、そしてその結果所定の時間にわたって行われる平均化により相応な混合比を得ることができる。

快適性を高める別の可能性としては次のこと、すなわち混合機２０の制御を、制御装置４６を用いて車室内温度センサ５０からの出力信号を考慮して行うことが、挙げられる。車室内の温度が比較的高い場合には、添加混合される外気つまり新鮮空気の配分を増大させることができる。それというのは、このような場合には、比較的低い外気温の場合でも所望の車室内温度を得ることができない又は所望の時間内に得ることができないおそれは、事実上存在しないからである。またこの場合でも、管路１６，１８の両方の空気流を連続的に混合することもできるし、又は循環空気と外気とをタイミング制御して断続的に導入することもできる。

添加混合される外気の配分を可能な限り大きくする別の可能性としては、車室内実際温度と車室内目標温度との差を、混合機２０を制御する際の基とすることが挙げられる。両方の温度の差が比較的小さい場合、つまり車室内実際温度が目標温度に近い場合には、添加調量されるもしくは供給される新鮮空気の配分を増大させることができ、これに対して、車室内実際温度と車室内目標温度との間の差が大きい場合には、特に実際温度が目標温度よりもさらに下にあるような場合には、添加混合される新鮮空気の配分は減じられ、これによって車室１４内における所望の温度を可能な限り迅速に達成することができる。

このような場合においても同様に、もちろん、上に述べたようなタイミング制御された運転が可能である。

循環量に対する外気量の比を調節する混合機２０の制御時に、上に述べたような方法もしくは手順によって、この比を大きな範囲において変化させることができ、例えば、値が０の場合つまり純粋な循環空気運転の場合に、事実上外気もしくは循環空気だけが供給される状態にまで、少なくとも短い段階に、車室１４内における温度が所望の範囲にある時に、変化させることができる。上に述べたような方法は、特に加熱段階の開始に際して有利であるが、しかしながら、長く続く運転中にも作動もしくは持続させることができる。もちろんまた、例えばドライバの指示によって、新鮮空気／循環空気比選択装置５８を使用して、制御装置４６によって設定された比率に変化を強いることも可能である。

本発明による車両用のヒータ系を示す概略図である。

符号の説明

１０ヒータ、１２温度調整モジュール、１４車室、１６，１８管路、２０混合機、２２ヒータ、２４ファン、２６熱交換器、２８管路、３０加熱バーナ、３２調量ポンプ、３４燃焼空気ファン、３６点火部材、３８火炎センサ、４０過熱センサ、４２制御装置、４４流出温度センサ、４６制御装置、４８温度センサ、５０車室内温度センサ、５２始動設定装置、５４タイムスイッチ、５６車室内目標温度設定装置、５８新鮮空気／循環空気比選択装置、６０外気温センサ

Claims

車両用のヒータ系であって、
車室内に導入される暖気流を生ぜしめるための暖気ファン（２４）と、
該暖気ファン（２４）によって搬送される暖気流を暖めるための熱交換器（２６）を備えたヒータ（２２）と、
熱交換器（２６）に供給される空気の外気／循環空気比を調節するための混合機（２０）と、
外気温に関連した出力を生ぜしめる外気温センサ（６０）と、
該外気温センサ（６０）の出力に基づいて外気／循環空気比を調節するために混合機（２０）を制御する制御装置（４２，４６）とが設けられていることを特徴とする、車両用のヒータ系。
制御装置（４２，４６）は混合機（２０）を、外気温が低い場合に外気／循環空気比が小さくなるように、制御する、請求項１記載のヒータ系。
車両用のヒータ系であって、
車室内に導入される暖気流を生ぜしめるための暖気ファン（２４）と、
該暖気ファン（２４）によって搬送される暖気流を暖めるための熱交換器（２６）を備えたヒータ（２２）と、
熱交換器（２６）に供給される空気の外気／循環空気比を調節するための混合機（２０）と、
車室内温度に関連した出力を生ぜしめる車室内温度センサ（５０）と、
該車室内温度センサ（５０）の出力に基づいて外気／循環空気比を調節するために混合機（２０）を制御する制御装置（４２，４６）とが設けられていることを特徴とする、車両用のヒータ系。
制御装置（４２，４６）は混合機（２０）を、車室内温度が低い場合に外気／循環空気比が小さくなるように、制御する、請求項３記載のヒータ系。
車両用のヒータ系であって、
車室内に導入される暖気流を生ぜしめるための暖気ファン（２４）と、
該暖気ファン（２４）によって搬送される暖気流を暖めるための熱交換器（２６）を備えたヒータ（２２）と、
熱交換器（２６）に供給される空気の外気／循環空気比を調節するための混合機（２０）と、
車室内温度に関連した出力を生ぜしめる車室内温度センサ（５０）と、
車室内目標温度設定装置（５６）と、
車室内実際温度と車室内目標温度との差に基づいて外気／循環空気比を調節するために混合機（２０）を制御する制御装置（４２，４６）とが設けられていることを特徴とする、車両用のヒータ系。
ヒータ（２２）によって暖められた暖気流の流出温度に関連した出力を生ぜしめるために、暖気流温度センサ（４４）が設けられており、車室内温度センサ（５０）の出力と車室内目標温度設定装置（５６）によって設定された車室内目標温度とに基づいて、暖気ファン（２４）の搬送出力を調節するように、かつ暖気流温度センサ（４４）の出力に基づいてヒータ（２２）の加熱出力を調節するように、制御装置（４２，４６）が構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のヒータ系。
制御装置（４２，４６）が、暖気ファン（２４）及び混合機（２０）を制御するための第１の制御装置（４６）と、ヒータ（２２）を制御するための第２の制御装置（４２）とを有しており、第１の制御装置（４６）が、外気温センサ（６０）及び／又は車室内温度センサ（５０）及び／又は車室内目標温度設定装置（５６）の出力を入力値として有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のヒータ系。