JP2004061048A - 温風暖房機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ファンモーター4の回転数を検知して、目標回転数となるよう制御し、目詰まりして燃焼室2の温度が上昇するとファンモーター4の回転数を連続的に増加させ、機器の外装の温度が高くなることを防止する。また、フィルターサインを報知する報知する第1検出温度で得たい回転数Nfsと初期回転数Nstの比率Kに従い回転数を増加させる。また、過熱異常を検知する第3検出温度と第1検で温度の間にある第4検出温度となったら回転数の増加をやめる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、石油ファンヒーターやガスファンヒーターなどの室内開放型の温風暖房機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の温風暖房機を図8に示す。バーナー1にて供給されたガスの燃焼を行う。
【0003】
燃焼により発生した排気ガスと空気を混合する燃焼室2がある。バーナー1の下方には温風を送出するための送風ファン3が設けられている。
【0004】
また、送風ファン3を駆動するためのファンモーター4が送風ファン3の側面に取り付けられている。送風ファン3の前方には温風吹出し口5が取り付けられている。外装ケース6の後面には対流用空気を取り入れるための空気吸入口7が設けられ、エアーフィルター8が取り付けてある。外装ケース6の内側には室温を検出する室温検出器9が設けられている。燃焼室2の上部には温度検出器10が設けられ、所定温度になるとそれを検出して、エアーフィルター8の掃除を促す目詰まり表示器11がある。操作表示部12には暖房運転を入り切りする運転スイッチ(図示せず)がある。制御装置13は、運転スイッチ、室温検出器9、温度検出器10の信号を読み込み、バーナー1へのガス供給量やファンモーター4の駆動量を制御し、設定の室温となるように各部品を制御している。
【0005】
次にその動作について説明する。運転スイッチを押すと、バーナー1でガスを燃焼させ、発生する高温の排気ガスと、燃焼室2の燃焼風路内でエアーフィルター8を通過した対流用空気が混合される。混合された空気は、送風ファン4によって前面下部の温風吹き出し口5から温風になって送出され暖房を行う。室温検出器9が室温を検出して、室温が設定温度になるようにバーナー1の燃焼をコントロールする。燃焼室2の上部に設けられた温度検出器10が、燃焼室2の温度を検出する。エアーフィルター8にほこりが付着すると、燃焼に必要な空気が減少して、燃焼室2の温度が上昇する。ある設定の温度になると、温度検出器10がこれを検出して、制御装置13に信号を送り、掃除をするよう目詰まり表示器11がサインを出す。一般的にフィルターサインと言われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ほこりが付着すると燃焼に必要な対流用空気を吸い込みにくくなり、ファンモーター4の負荷が減少しファンモーター4がもっと吸い込もうと自然に回転数が上昇する。ファンモーターに直流を供給して駆動するDCモーターの場合は、ファンモーターの特性に任せ自然に回転数が上がるようにしているが、回転数が上がりにくいという特性がある。そして、ファンの送風量が十分でないため、微少な目詰まりであるのに機器の温度上昇が発生してしまう。
【0007】
一方、ファン回転数が一定になるようモーターの制御電圧を例えば、供給電力を負荷電圧として制御する回転数制御方式は、機器の個体差に関係なくファン回転数を一定にするため、エアーフィルターに目詰まりして負荷が軽減してもファン回転数は一定となる。この方式では、吸入空気の減少を補うことが出来ず、風量が低下し器具の温度上昇が促進されて、フィルターサインや異常加熱時に燃焼を停止する安全装置が、わずかな目詰まりで頻繁に作動してしまうと言う課題があった。
【0008】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、エアーフィルターの目詰まり状態における機器の急激な温度上昇を防ぐことができるとともに、適切な量の目詰まりで目詰まりを報知し、更に目詰まりが促進したときには燃焼を異常停止させることができ、使用者が安心して使用できる温風暖房機を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の温風暖房機は、燃料を燃焼するバーナーと、燃焼により発生した排気ガスと外部より取り込んだ空気を混合する燃焼室と、外部から取り込んだ空気をバーナーに供給するとともに温風を送出する送風ファンと、この送風ファンを駆動するファンモーターと、送風ファンの回転数を検知する回転数検知器と、空気吸入口に設けられたエアーフィルターと、前記バーナーへの燃料供給と前記ファンモーターの回転数とを制御し燃焼量を多段階且つ比例的に制御する制御装置と、エアーフィルターの目詰まりを前記燃焼室の温度で検出する温度検出器と、目詰まりが所定量の第1検出温度に達したら報知する目詰まり表示器と、燃焼量と温度検出器の検出温度に応じて、予め設定された複数の温度定数とモーターの回転数定数に基づいて演算して目標回転数の補正を行う制御手段を備え、前記制御装置は前記目標回転数となるようになるようにファンモーターを制御し、前記制御手段は所定の第2の検出温度に達すると目標回転数の補正を開始し、その補正は目詰まり報知を行う第1の検出温度で必要な回転数と補正開始前の回転数との回転数比率を基に演算することを特徴とした。
【0010】
これによって、エアーフィルターがほこりで目詰まりすると温度検出器がこれを検出して、ファンモーターの回転数が目標回転数になるように制御しながら温度検出器が検出する温度に従い目標回転数を連続的に増加するよう補正する。
【0011】
また、目標回転数の補正は目詰まりを報知する第1検出温度において必要となる目標回転数を与えることで増加度合いを決める。
【0012】
【発明の実施形態】
請求項1に記載の発明は、燃料を燃焼するバーナーと、燃焼により発生した排気ガスと外部より取り込んだ空気を混合する燃焼室と、外部から取り込んだ空気をバーナーに供給するとともに温風を送出する送風ファンと、この送風ファンを駆動するファンモーターと、送風ファンの回転数を検知する回転数検知器と、空気吸入口に設けられたエアーフィルターと、前記バーナーへの燃料供給と前記ファンモーターの回転数とを制御し燃焼量を多段階且つ比例的に制御する制御装置と、エアーフィルターの目詰まりを前記燃焼室の温度で検出する温度検出器と、目詰まりが所定量の第1検出温度に達したら報知する目詰まり表示器と、燃焼量と温度検出器の検出温度に応じて、予め設定された複数の温度定数とモーターの回転数定数に基づいて演算して目標回転数の補正を行う制御手段を備え、前記制御装置は前記目標回転数となるようになるようにファンモーターを制御し、前記制御手段は所定の第2の検出温度に達すると目標回転数の補正を開始し、その補正は目詰まり報知を行う第1の検出温度で必要な回転数と補正開始前の回転数との回転数比率を基に演算するものである。
【0013】
よって、温度検出器が検出する温度に従い目標回転数を連続的に増加するよう補正し、目標回転数の補正は目詰まりを報知する第1検出温度において必要となる目標回転数を与えることで増加度合いが決める。そして、エアーフィルターにほこりが付着した場合には、送風量を増やし機器の外装の温度上昇を抑制することができ、また、目詰まりを報知すべきほこり付着量になるまで送風量と外装温度を精度良く制御することができる。
【0014】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、制御手段は燃焼を停止させる第3検出温度と、目標回転数の補正を終了する第4検出温度とを予め設定しており、前期第4検出温度は第1検出温度よりも高く、第3検出温度よりも低いことを特徴とした。
【0015】
よって、第1検出温度となると目詰まり報知を行い、さらに目詰まりが進んで第4検出温度となると送風機の回転数増加補正をやめ、第3検出温度になると燃焼の停止を行う。そして、目詰まりを報知した後、機体の温度上昇に追随させて増加補正していた送風機の回転数の補正を第4検出温度を検出した時点で早く終了させ、機体の温度上昇を促進して目詰まり報知を行ってから短時間で機器を停止させるようにすることができる。
【0016】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記制御手段は燃焼量が小さいほど前記回転数比率を大きくして目標回転数を補正するものである。
【0017】
そして、より目詰まり報知のタイミングを適切に精度良く制御することができる。
【0018】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、各燃焼量における前記回転数比率は、最小燃焼量における回転数比率K(min)と、最大燃焼量における回転数比率K(max)と、燃焼量の数nを用いて、(数3)で与えられるものである。よって、より送風量を精度良く制御して目詰まり報知のタイミングを適切にすることができる。
【0019】
【数3】
【0020】
請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記制御手段は燃焼量が小さいほど補正を開始する前記第2検出温度を低くして目標回転数を補正するものである。よって、燃焼量に応じてフィルターに目詰まりしたほこり量が同程度になるように、回転数の制御を精度良く行うことができる。
【0021】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、各燃焼量における補正を開始する前記第2検出温度は、最大燃焼量における第2検出温度Tst(max)と、最小燃焼量における回転数比率Tst(min)と、燃焼量の数nを用いて、(数4)で与えられるものである。よって、燃焼量に応じてきめ細かい制御が可能となる。
【0022】
【数4】
【0023】
【実施例】
以下、本発明をガスファンヒーターに適応した実施例について図面を参照しながら説明する。
【0024】
(実施例1)
図1は、本発明の実施例の温風暖房機の概略構成を示す構成図である。図1において、6は外装ケースであり、天板14と底板15とで機器の外装を構成する。
【0025】
外装ケース6は機器の背面上部に当たる位置に空気吸入口7を、前面下部に当たる位置に温風吹出口5を有し、空気吸入口7にはエアーフィルター8が取り付けられている。エアーフィルター8は容易に取り外し、手入れできるよう外装ケース6に引っ掛けて取り付ける構造となっている。2は外装ケース6内に設けられた燃焼室、1は燃焼室2に設けられたバーナー、17は点火装置、16はバーナー2の炎近傍に配置された熱電対よりなる炎センサー、3は燃焼室2の下部に設けられたクロスフローファンよりなる送風ファン、4は送風ファン3を駆動するファンモーターで、このファンモーターには回転数を検出する回転数検知器20が設けられている。18は燃焼室2の上面及び前面を覆う覆板、19は送風ファン3からの温風を温風吹出口に導くファンケースである。外装ケース6の背面下部にはガス接続口21が設けられ、ガスを遮断する電磁弁22、ガスを調整供給する比例弁23、ガスを導くガス導管24を介してバーナー1にガスが供給される。天板14の前方部に操作表示部12を設け、その直下に各種スイッチや表示器を配した制御装置の一部である操作表示回路13aが設けてある。13は制御装置の中核をなす制御回路でファンモーター4を駆動する回路や目標回転数を指示する制御手段25を有している。9は空気吸入口7の近傍に設けられたサーミスターよりなる室温検出器であり、10はエアーフィルター8の目詰まりを燃焼室の温度で検出するサーミスターよりなる温度検出器である。操作表示部12には温度検出器10が目詰まりを検出したことを報知する目詰まり表示器11が設けられ、11は一般的にはフィルターサインと呼ばれている。また、26は制御回路13に電源を供給する電源コードである。
【0026】
次に動作について説明する。暖房運転すると制御回路13はファンモーター4を始動させ、バーナー1にガスを供給する。室内空気が送風ファン3によって空気吸入口7から外装ケース6内に吸入され、その一部は燃焼室2に入りバーナー1でガス燃料と混合され燃焼する。また、制御回路13は、燃焼を継続させるようガス供給量とファンモーター4の回転数とを調整する。
【0027】
バーナー1の燃焼ガスは排出された後、燃焼室2を冷却する燃焼室2と覆板18とで形成される通路を流れる空気と合流して送風ファン3に吸入される。そして、送風ファン3から吐出された温風はファンケース19に沿って温風吹出口5へと誘導され、室内に放出される。
【0028】
このような暖房運転中、制御回路13は設定温度と室温検出器9が検出する室温との差温の大きさに応じてバーナー1でのガス消費量を定める。例えば、8〜10畳の部屋の暖房を目安としたものでは、ガス消費量は0.64kW(最小燃焼)〜3.49kW(最大燃焼)の範囲で多段階に且つ段数に応じて比例的に調整される。そして、このガス消費量が得られるように、制御回路13は比例弁23の弁開度を調節しバーナー1へのガス供給量を制御する。
【0029】
また、併せて制御回路13はファンモーター4の回転数制御を行い、送風ファン3によるバーナー1への空気供給量を制御する。ファンモーター4の回転数制御は回転数検知器20からの回転数信号と目標回転数を比較しファンモーター4の回転数が目標回転数となるようファンモーター4の制御信号を調節する。送風ファン3の目標回転数は、通常燃焼時においては500min−1(最小燃焼)〜850min−1の範囲である。
【0030】
ここで、最小燃焼から最大燃焼までn段のステップを有し、最小燃焼のガス消費量をQ(min)、目標回転数をNst(min)、また最大燃焼のガス消費量をQ(max)、目標回転数をNst(man)とすると、燃焼ステップ(i)でのガス消費量Q(i)、目標回転数Nst(i)は、次に示す(数5)および(数6)で表わされる。またiは、1〜nまでの整数である。
【0031】
【数5】
【0032】
【数6】
【0033】
図2は、本発明の実施例のファンモーター制御回路のブロック図である。ファンモーター4は通電切換用の半導体素子からなる駆動回路を内蔵した直流モーターで構成しており、負荷電源(0〜24V)と駆動回路の制御電源(5V)とが接続されている。また回転数検知器20も駆動回路上に構成されている。制御手段25はマイクロコンピューターにより構成しており、端子1には室温検知器9が、端子2には目詰まりを検出する温度検出器10が接続されている。端子3ファンモーター4の制御信号をアナログ電圧(0〜5V)として出力する。
【0034】
また端子4は一定周期(60kHz)の矩形波を出力し、C1とR1との時定数で擬似三角波を形成する。これを、制御信号のアナログ電圧とコンパレーターであるIC1により比較することでTr1とTr2の通電時間を制御する。Tr2の通電時間に応じてC2に充電される電圧が変化しファンモーター4の負荷電圧をコントロールする。端子5には回転数検知器20からが接続され、パスル信号が入力される。パルス信号を1分間当りの回転数に加工し実測回転数を求め、諸条件より決められた目標回転と比較しながら、実測回転数が目標回転数となるよう制御信号を加減する。目標回転数は設定温度と室温の差温より決まる燃焼ステップと目詰まり度合いを検出する温度検出器10からの温度とにより決定する。
【0035】
ところで、暖房運転をしながら機器を使用していくと、エアーフィルター8が徐々に目詰まりしていき、送風ファン3の負荷が軽減していく現象が生じる。
【0036】
図3において、最小燃焼・最大燃焼におけるファンモーター4の回転数すなわち送風ファン3の回転数の挙動を説明する。グラフの横軸は温度検出器10の検出温度でエアーフィルター8の目詰まり度合いを代用する特性となる。グラフの縦軸は、ファンモーター4の目標回転数である。目詰まりが進行していくと温度検出器10の検出温度が大きくなる。エアーフィルター8が目詰まりしていない時の検出温度付近に設定された第2検出温度Tstとなった以降、温度検出器10の温度に応じて目標回転数を連続的に上げていく。そして温度が所定の第1検知温度に達すると目詰まり表示器11を表示して、使用者にエアーフィルター8の掃除を促すフィルターサインを出す。また、第2検知温度Tstに達するまでの初期目標回転数をNst、第1検知温度Tfsにおいて得たい回転数をNfsとすると、温度Tと目標回転数N(i)の関係は、次の(数7)で表される。
【0037】
【数7】
【0038】
(数7)中の係数Kは、次の(数8)で表される。
【0039】
【数8】
【0040】
そして、ファンモーター4の回転数をエアーフィルター8の目詰まりの度合いに応じて大きくするため、目詰まりによる風量の減少を補うことができ、外装ケース6や天板14の温度が急激に高くなることを防止できる。また、フィルターサインで報知したいほこり量は代用試験用のガーゼ10枚程度である。そのほこり量が付着した状態においても外装温度が安全な温度となるよう第1検出温度と第1検出温度での目標回転数が決まる。これは、実験に基づき決まるものである。
【0041】
本実施例では温度と目標回転数の関係をフィルターサイン報知する時の回転数Nfsと初期の目標回転数Nstの比率に基づき算出するため、フィルターサイン報知のほこりの付着量や機器の温度を精度良くコントロールすることができる。
【0042】
(実施例2)
実施例2について説明する。図4はその挙動についてのグラフである。実施例1との違いは、フィルターサイン報知後に目詰まりが進行し温度検出器10の温度が更に高くなり、第3検出温度Thlに達すると異常過熱状態と判断し機器の燃焼を停止することである。また、第1検出温度Tfsと第3検出温度Thlの間にある第4検出温度Tenに達したら、それ以上は目標回転数を増加させないことである。
【0043】
そして、フィルターサイン報知をするほこり量より更にほこりの付着が促進すると、温度検出器10の温度が上昇した段階で、目標回転数の増加をやめ、機器を異常停止するので、ほこりの付着量に応じて精度良くコントロールすることができる。
【0044】
(実施例3)
実施例3について説明する。図5はその挙動についてのグラフである。実施例1との違いは、係数Kが最小燃焼と最大燃焼とで異なり、且つ、燃焼量が小さく初期回転数Nstが小さいほど係数Kの値が大きいということである。燃焼ステップ(i)における温度Tと目標回転数N(i)の関係は、次の(数9)で表わされる。
【0045】
【数9】
【0046】
ここで、エアーフィルター8にガーゼ10枚程度のほこりが付着して暖房運転を行ったとき、フィルターサインを出す第1検出温度に安定するための回転数は、燃焼量が小さくファンモーター4も回転数が小さいほど初期回転数との比率が大きくなるという傾向が実験により得られている。実施例1では最大燃焼では第1検出温度での目標回転数が過分となりフィルターサインの報知が遅れぎみの傾向にあるが、燃焼量が小さいほど係数Kの値が大きくなるよう燃焼ステップにより変えて設定することで、燃焼ステップごとにフィルターサインを報知するほこり量を同じに合わせ込むことができ、フィルターサインの報知について更にきめ細かく精度を上げ制御することができる。
【0047】
(実施例4)
実施例4について説明する。実施例3において、燃焼ステップ(i)における係数K(i)を次の(数10)で表すものである。
【0048】
【数10】
【0049】
そして、各燃焼ステップの係数K(i)がK(min)とK(max)により求められ、最小燃焼での初期目標回転数Nst(min)と第1検出温度での目標回転数Nfs(min)、最大燃焼での初期目標回転数Nst(max)と第1検出温度での目標回転数Nfs(max)より、全ての燃焼ステップでの係数K(i)が得られるので、必要な定数の構成が簡素になり効率的に仕様を決定することができる。
【0050】
(実施例5)
実施例5について説明する。図6はその挙動についてのグラフである。実施例1との違いは、第2検出温度Tstが最小燃焼と最大燃焼とで異なり、且つ、燃焼量がほど第2検出温度Tstの値が低いということである。燃焼ステップ(i)における温度Tと目標回転数N(i)の関係は、次の(数11)で表される。
【0051】
【数11】
【0052】
ここで、燃焼ステップが小さいほどガス消費量が小さく温度検出器10の検出温度が低くなるという傾向が実験により得られている。実施例1では最大燃焼ではほこりが付着しなくても目標回転数を増加補正する可能性があり、また最小燃焼ではわずかなほこりの付着では目標回転数が増加せず補正が遅れ温度が急に上昇していく傾向にある。しかし、燃焼量が小さいほど目標回転数の補正を開始する第2検出温度Tstが低くなるよう燃焼ステップにより変えて設定することで、燃焼ステップごとに回転数の補正を開始するほこり量を同じにすることができ、機器の温度上昇の抑制について更にきめ細かく精度を上げ制御することができる。
【0053】
(実施例6)
実施例6について説明する。実施例5において、燃焼ステップ(i)における第2検出温度Tst(i)を次の(数12)で表すものである。
【0054】
【数12】
【0055】
そして、各燃焼ステップの第2検出温度Tst(i)がTst(min)とTst(max)により得られるので、必要な定数の構成が簡素になり効率的に仕様を決定することができる。
【0056】
(実施例7)
実施例7について説明する。図7はその挙動についてのグラフである。最小燃焼〜最大燃焼までを7段のステップに分割し暖房運転を行うものである。ファンモーター4の目標回転数は実施例1〜6を組み合わせて決定するものである。燃焼ステップ(i)における温度Tと目標回転数N(i)の関係は、次の(数13)で表される。
【0057】
【数13】
【0058】
ここで、Nst(i)は(数6)、K(i)は(数10)、Tst(i)は(数12)で表わされる。また、各燃焼ステップにおける諸定数を(表1)に記す。
【0059】
【表1】
【0060】
【発明の効果】
以上のように、請求項1〜6に記載の発明によれば、燃焼室の温度により検出する目詰まり度合いに応じファンモーター回転数を増加することにより、エアーフィルターや他の部品にほこりが付着した場合でも外装ケースの温度上昇を抑制して、外装ケースに触ってもやけどがないようにできるため安全性の高い安心して使用できる温風暖房機を提供することができる。
【0061】
また、フィルターサインが作動するときの目標回転数によりファンモーターの挙動が決まり、フィルターサイン報知のほこり量や作動温度の精度を良くすることができ、高い信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における温風暖房機の概略構成を示す構成図
【図2】本発明の実施例における温風暖房機のファンモーター制御回路のブロック図
【図3】本発明の実施例1における温風暖房機の制御特性図
【図4】本発明の実施例2における温風暖房機の制御特性図
【図5】本発明の実施例3における温風暖房機の制御特性図
【図6】本発明の実施例5における温風暖房機の制御特性図
【図7】本発明の実施例7における温風暖房機の制御特性図
【図8】従来の温風暖房機の概略構成を示す構成図
【符号の説明】
1 バーナー
2 燃焼室
3 送風ファン
4 ファンモーター
7 空気吸入口
8 エアーフィルター
10 温度検出器
11 目詰まり表示器
13 制御回路(制御装置)
13a 操作表示回路(制御装置)
20 回転数検知器
25 制御手段
Claims (6)
- 燃料を燃焼するバーナーと、燃焼により発生した排気ガスと外部より取り込んだ空気を混合する燃焼室と、外部から取り込んだ空気をバーナーに供給するとともに温風を送出する送風ファンと、この送風ファンを駆動するファンモーターと、送風ファンの回転数を検知する回転数検知器と、空気吸入口に設けられたエアーフィルターと、前記バーナーへの燃料供給と前記ファンモーターの回転数とを制御し燃焼量を多段階且つ比例的に制御する制御装置と、エアーフィルターの目詰まりを前記燃焼室の温度で検出する温度検出器と、目詰まりが所定量の第1検出温度に達したら報知する目詰まり表示器と、燃焼量と温度検出器の検出温度に応じて、予め設定された複数の温度定数とモーターの回転数定数に基づいて演算して目標回転数の補正を行う制御手段を備え、前記制御装置は前記目標回転数となるようになるようにファンモーターを制御し、前記制御手段は所定の第2の検出温度に達すると目標回転数の補正を開始し、その補正は目詰まり報知を行う第1の検出温度で必要な回転数と補正開始前の回転数との回転数比率を基に演算することを特徴とした温風暖房機。
- 制御手段は燃焼を停止させる第3検出温度と、目標回転数の補正を終了する第4検出温度とを予め設定しており、前期第4検出温度は第1検出温度よりも高く、第3検出温度よりも低いことを特徴とする請求項1記載の温風暖房機。
- 制御手段は、燃焼量が小さいほど回転数比率を大きくして目標回転数を補正することを特徴とする請求項1または2記載の温風暖房機。
- 制御手段は燃焼量が小さいほど補正を開始する第2検出温度を低くしたことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の温風暖房機。
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WO2007119800A1 (ja) | 2006-04-13 | 2007-10-25 | Tosoh Corporation | ベンゾフルオレン化合物及びその用途 |
JP2010096427A (ja) * | 2008-10-16 | 2010-04-30 | Rinnai Corp | 燃焼装置 |
JP2011112260A (ja) * | 2009-11-25 | 2011-06-09 | Osaka Gas Co Ltd | ファンヒータ |
JP2013217617A (ja) * | 2012-04-12 | 2013-10-24 | Noritz Corp | 温風暖房装置 |
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