JP2005083660A - 温風暖房機 - Google Patents

Abstract

【課題】 エアーフィルターが目詰まりした状態で運転開始したとき、フィルターサインが作動したり、燃焼停止状態にならず、信頼性の高い機器を提供する。
【解決手段】 バーナー１への燃料供給量とファンモーター４の回転数とを制御して燃焼量を設定する制御装置１３と、室温を検出する室温検出器９を備え、前記制御装置１３は、室温検出器９の検出した室温に応じて、運転開始時にファンモーター４の回転数を所定回転数変更して運転する制御手段２０を設てある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、石油やガス等を燃料とする室内開放型の温風暖房機の制御装置に関し、特にほこり付着時の燃焼制御に関するものである。

従来の温風暖房装置は図５に示すように、バーナー１で供給されたガスの燃焼を行い、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。また、送風ファン３を駆動するためのファンモーター４が側面に取り付けられている。ファンモーター４には回転数を検知するための回転検知器１４が設けられている。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、ケース６の後面には対流用空気７を取り入れるためのエアーフィルター８が設けられている。その内側には室温を検出するための室温検出器９が設けられおり、燃焼室２の上部には目詰まり検知手段である温度検出器１０が設けられ、所定温度になるとそれを検出して、掃除を促すための報知を行う目詰まり表示器１２がある。操作部には暖房の運転を入り切りする運転スイッチ１１があり、制御装置１３と、バーナー１、ファンモーター４、室温検出器９、温度検出器１０、運転スイッチ１１は図の破線で電気的につながっていて、設定の室温になるように各部品の制御をしている。

次にその動作について説明する。

運転スイッチ１１を押すと、燃焼動作が開始され、バーナー１で発生する高温の排気ガスとエアーフィルター８を通過した対流用空気が燃焼室２の燃焼風路内で混合される。混合された温風は、送風ファン４によって前面下部の温風吹出し口５から温風として送出され暖房を行う。暖房運転により室温が上昇すると、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に供給する燃焼量をコントロールする。

また、燃焼室２の上部には温度検出器１０が設けられ、異常燃焼等により燃焼風路内の温度が異常に上昇しないかどうかを常に監視するようになっている。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、炎が伸びて燃焼室２の温度が上昇する。それと同時に、ほこりが付着すると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。これはファンモーター４の特性に任せるものである。

また、ファンモーター４に直流電流を供給して駆動するＤＣモーターの場合は別の方式としてファン回転数が一定になるよう制御する回転数制御方式がある。ファンモーター４の回転数を回転数検知器１４が検知してガスの燃焼量に見合う回転数になるように制御する。この場合はエアーフィルター８にほこりが詰まってきても回転数が上昇しにくい。

温度検出器１０により燃焼室２の温度が上昇したことを検出すると、制御装置１３は目詰まり表示器１２に対してエアーフィルター８の掃除が必要である旨の表示を行うように信号を送る。これを一般的にフィルターサインといい、このフィルターサイン表示で使用者はほこりの付着を除去することで、継続して正常な運転が可能となる。
特開平４−３４００５３号公報

しかしながら上記従来の構成において、フィルターサインが表示されても、そのまま暖房運転を継続させると、次のような不具合が生じる。

ファンモータの制御方式として、回転数フィードバッハ制御を行っていないオープン制御を採用した場合は、エアーフィルターの目詰まり等でファンモーターの負荷が軽減するとそれに応じてファン回転数がモーターの特性により増加する。しかし、その増加する回転数の割合は、フィルターの目詰まりにより減少する吸い込み空気量に対して小さく、吸い込み空気量の減少を補正できるだけの増加分は期待できない。また、吸い込み空気量の設定は、燃焼用空気としても利用する関係上、あまり余裕を持たせた設定とはしておらず、燃焼範囲で規制された設定となっており、微小な目詰まりであっても、吸い込み空気量の減少が及ぼす影響は大きく、燃焼用空気の減少による異常燃焼や器具を冷却するのに十分な送風量が得られないので器具の温度上昇が発生するという問題がある。

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制御する回転数制御方式は、器具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が一定であるため、吸入空気の減少を補うことができず、風量が低下し器具の温度上昇が促進される。

このように器具の温度が上昇すると、異常過熱時に燃焼を停止する安全装置が頻繁に作動してしまう欠点があった。さらにエアーフィルターに目詰まりがある状態で燃焼を開始すると、ファンモーターの回転数の立ち上がりの遅れにより、温度検出器の温度が上昇し、フィルターサインが作動したり、燃焼を停止させる安全装置が作動する。

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器具の急激な温度上昇を防ぐとともに、運転開始時の異常加熱による安全装置の作動による燃焼停止を防止し、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。

上記従来の課題を解決するために本発明の温風暖房機は、バーナーへの燃料供給量とファンモーターの回転数とを制御して燃焼量を設定する制御装置と、室温を検出する室温検出器を備え、前記制御装置は、室温検出器の検出した室温に応じて、運転開始時にファンモーターの回転数を所定回転数変更して運転する制御手段を設けたものである。

上記発明によれば、ファンモーター運転開始時（燃焼開始時）、室温が高い場合にファンモーターの回転数を所定回転数高くなるように制御し、エアーフィルターが目詰まりしていてもフィルターサインが作動したり、異常過熱時に燃焼を停止する安全装置が作動しないようにする。

本発明の温風暖房機は、運転開始時（燃焼開始時）、エアーフィルターが目詰まりしていても、ファンモーターの回転数を高くして運転し、さらに第１検知閾値、第２検知閾値、第３検知閾値を所定値変更することにより、フィルターサインの作動や、さらに運転停止状態になることを防止できる。

さらに通常の燃焼時には、エアーフィルターや他の部品に埃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、安全性の高い温風暖房機を提供することができる。

第１の発明は、燃焼を形成するバーナーと、該バーナからの燃焼ガスと外部からの空気を混合する燃焼室と、外部からの空気を前記バーナーに供給するとともに温風を送出するための送風ファンと、前記送風ファンを駆動するファンモーターと、前記ファンモーターに設けられた回転検知器と、空気吸い込み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量と前記ファンモーターの回転数を制御して燃焼量を設定する制御装置と、室温を検出する室温検出器と、前記エアーフィルターの目詰まりの程度を検出する目詰まり検出手段と、運転開始時または燃焼開始時に、前記室温検出器の検出した室温に応じて、ファンモーターの回転数を通常回転数から所定回転数変更して運転する制御手段を設けたことを特徴とするものである。

そして、運転開始時の室温よりフィルターの目詰まり状態を予測し、室温に応じてファンモーターの回転数を規定回転数より高くなる側に変更して運転を行うことで、燃焼用空気及び温風用空気として所定の空気量を確保することができ、フィルターサインや安全装置の頻繁な作動を回避することができる。

第２の発明は、エアーフィルターの目詰まりの程度を検出する目詰まり検出手段と、エアーフィルターに目詰まりがないときの目詰まり検出手段の出力を記憶する目詰まり記憶装置と、前記目詰まり検出手段の出力が前記目詰まり記憶装置の記憶値から所定量変化した第１検知閾値に到達後は、目詰まり検出手段の出力に応じてファンモーターの回転数を制御する制御手段を備え、前記制御手段はファンモーター運転開始時または燃焼開始時に、室温検出器の検出した室温に応じて前記第１検知閾値を所定値変更すること特徴とするものである。

そして、燃焼初期に室温を検出して、第１検知閾値を所定値変更することにより、ファンモーターの回転数を早期に変更して、通常燃焼では目詰まり報知しないのに運転開始時に目詰まりを報知することがないよう制御をすることが可能となる。

第３の発明は、目詰まりの状態を報知する報知手段を備え、制御手段は、目詰まり検出手段の出力が第１検知閾値よりも目詰まり量の多い第２検知閾値に到達後、前記報知手段による報知とファンモーターの回転数の制御を行い、さらにファンモーター運転開始時または燃焼開始時に、前記室温検出器の検出した室温に応じて、前記第２検知閾値を所定値変更すること特徴とするものである。

そして、燃焼初期に室温を検出して、前記第２検知閾値を所定値変更することにより、通常燃焼では目詰まり報知しないのに運転開始時に目詰まりを報知することがないよう制御をすることが可能となる。

第４の発明は、制御手段は、目詰まり検出器の出力が第２検知閾値よりも目詰まりの量の多い第３検知閾値に到達後、バーナーの燃焼を停止し、制御手段は前記ファンモーター運転開始時（燃焼開始時）、前記室温検出器の検出した室温に応じて、前記第３検知閾値を所定値変更する制御を行う。

そして、燃焼初期に室温を検出して、前記第３検知閾値を所定値変更することにより、通常燃焼では目詰まり報知しないのに運転開始時に目詰まりを報知することがないよう制御をすることが可能となる。

第５の発明は、目詰まり検出手段は、燃焼室上部または前部に取り付けられた温度検出器で構成してあり、安価に、かつ正確に目詰まりの状態を検出することができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるガスファンヒータの構成を示す側面断面図である。

図１において、１４は外装ケースで、パネル１５と底板１６とで機器の外装を構成する。外装ケース１４は機器の背面上部に当たる位置に空気吸入口１７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１７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１４に引っ掛けて取り付ける構造となっている。また、外装ケース１４内には燃焼室２、バーナー１が配設されている。１８はバーナー１にガスを調整供給する比例弁、１９はガスを遮断する電磁弁である。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４には回転数を検出する回転数検知器１４が設けられている。

パネル１５の前方部に運転スイッチ１１があり、１３は制御装置で、該制御装置１３内に制御手段２０が設けられている。９は空気吸い込み部近傍の外装ケース１４内に設けられたサーミスターよりなる室温検出器である。２５は燃焼室２上部の燃焼風路内の温風温度を検出する温度検知器で、エアーフルターの目詰まり状態を検出する目詰まり検出手段を構成したある。２６は目詰まりがないときの目詰まり検出手段である温度検知器２５の出力を記憶する目詰まり記憶装置である。パネル１５には、温度設定器２３、目詰まり表示器１２、報知手段２９が設けられている。目詰まり表示器１２を表示することを一般的にはフィルターサインと呼んでいる。

上記構成において、動作の説明をすると、運転スイッチ１１が投入されると制御装置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１７から外装ケース１４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、制御装置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。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２１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２２にそって温風吹出口５へと誘導され、室内に放出される。

このような暖房運転中、制御装置１３は温度設定器２３による設定温度と室温検出器９の検出温度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。図２に示すように、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、制御装置１３は比例弁１８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とともに、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１４からの回転数信号と目標回転数とを比較し、ファンモーター４の回転数が目標回転数になるようにファンモーター４の制御値を調節する。送風ファン３の目標回転数は、通常燃焼時においては５５０ｍｉｎ-1（最小燃焼）〜９５０ｍｉｎ-1（最大燃焼）の範囲である。

本実施の形態においては、ファンモーター４は回転数検知器２４を内蔵したＤＣモーターで構成しており、負荷電源（０〜４５Ｖ）と内蔵された制御ＩＣ用の電源（５Ｖ）とが接続されている。ファンモーター４が始動すると回転数検知器１４が回転数に見合った信号を出力し回転数を制御装置１３に伝える。制御装置１３は回転数信号を入力し回転数データーに加工し、回転数が与えられた機器の各燃焼状態における目標回転数となるようファンモーター４の回転数を調整するため、ファンモーター４の回転数を一定に保つことができる。尚、本実施例ではＤＣモーターによる構成で説明したが、ＡＣモーターを用いて位相制御をおこない回転数の制御を行うようにしてもよい。

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、目詰まり検出器２５の出力が増加していく。図３において、最大燃焼・最小燃焼における目詰まり検出器２５の挙動を説明する。グラフの横軸は、エアーフィルター８の目詰まりの状態、縦軸は目詰まり検出器２５が検出した目詰まり度合いを示すものであり、目詰まり検出器２５として温度検出器を用いる場合が多い。目詰まりが進行していくと目詰まり検出器２５の出力がほぼ比例して増加する。よって目詰まりの状態を目詰まり検出器２５は正確に検出できる。ただしこのグラフは機器を１０分程度燃焼させた安定時の状態である。

図４にその動作を示す。エアーフィルター８が目詰まりしていない状態、たとえば製造ラインで一定の室温において測定した場合であるが、目詰まり検出器２５の出力を目詰まり記憶装置２６が記憶する。目詰まり記憶装置２６の出力よりも所定量変化したら第１検知閾値として検出して、目詰まり検出器２５の出力に応じてファンモーター４の回転数を連続的に増加させる。同じ室温でも機器間の個体差があるため、目詰まり検出器２５の出力は一定にならない。目詰まり検出器２５の出力の絶対値で第１検知閾値を決定すると、ばらつきにより目詰まりしていないのに第１検知閾値に達しファンモーター４の回転数を上げ、騒音が大きくなり、温風の温度が低下する場合があるので、記憶装置により記憶された目詰まりの無い状態を基に所定の温度を加算し第１検知閾値とする。よって、正確に目詰まりの程度を検知することができ、ファンモーターの制御も適切に行うことができる。また目詰まりのない組み立てた状態での目詰まり検出器２５の出力を目詰まり記憶装置２６が記憶せずに、目詰まり検出器２５の出力の絶対値で第１検知閾値を決定することもできる。

エアーフィルター８の目詰まりがさらに進行して、目詰まり検出器２５の出力が記憶装置２６の出力よりも所定量変化した第２検知閾値温度を検出すると、目詰まり表示器１２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。ここでファンモーター４の回転数をさらに連続的に上げる、もしくは段階的に一定増加させるなどの制御をおこなってもいい。ファンモーター４の回転数を目詰まりの度合いに応じて高くするため、外装ケース１４の温度が急に高くなることを防止できる。エアーフィルター８にガーゼ１０枚程度をかぶせた時にも、外装ケース１４を触ったときに危険がない温度に抑えることができる。ここで、ファンモーター４の回転数を下げ、さらに比例弁１８によりバーナー１に供給するガス量を絞り、燃焼量を制限する場合もある。こうすることにより、目詰まりしても外装ケース１４の温度上昇を抑制できる。

第２検知閾値よりもさらに所定量目詰まりが進行し、過度の目詰まりによる機体の異常過熱をもたらす第３検知閾値を目詰まり検出器２５が検出すると、暖房運転を停止するよう制御手段２０が電磁弁１９を閉弁し、ガスの供給を遮断して燃焼を止めるものである。第３検知閾はこれ以上目詰まりしたら外装ケース１４の温度が高くなり、触ったらやけどをする可能性がある出力に設定されている。これにより使用者がエアーフィルター８の掃除をせずに使用しても、機器を安全に扱えるよう、また、機器に不具合が生じないように事前に燃焼を止める。

エアーフィルター８が目詰まりした状態で運転（燃焼）開始した場合、燃焼室２に設けられた目詰まり検出器２５の出力は高くなり、目詰まり検出２５器の出力が第１検知閾値に達し、ファンモーター４の回転数を所定回転高くなるよう伝達するが、ファンモーター８の応答が遅れ、回転数が目標の回転数まで達しない状態で運転されるため、第２検知閾値あるいはさらに第３検知閾値までに達してしまい、安全装置が作動し運転を止めてしまう。エアーフィルター８の掃除をしないとこういった現象が何回も続く。このような現象をなくすため、運転開始時に室温検出器９の検出した室温に応じて、ファンモーター４の回転数を通常運転より所定回転数高くする。室温が所定温度よりも高いときはファンモーター４の回転数を所定回転高くする。検出した温度に応じて、温度が高くなればそれに伴って回転数を高くしてもよい。

従来は、運転初期の室温が高いと、室温と第２検知閾値および第３検知閾値との差が小さくなり、早くその温度に達し、安全装置が作動する。この制御により、室温に応じて運転開始時にファンモーター４の回転数を高くして運転できるため、目詰まり検出器２５の出力は上昇せず、燃焼を停止させることもなく、外装ケース１４の温度上昇も防止できる。

また、運転開始時に、温度検出器９の検出した温度が所定温度以上なら、第１検知閾値を所定値変更する。ここではその値を小さくして、目詰まり検出器２５の出力の変化が小さくてもファンモーター４の回転数を制御して、早期に回転数を高くして、第２検知閾値あるいは第３検知閾値に到達しないようにする。温度検出器９の検出した温度に応じて、第１検知閾値を段階的にあるいは連続的に変更してもよい。

これにより、目詰まり検出器２５の出力は上昇せず、燃焼を停止させることもなく、外装ケース１４の温度上昇も防止できるため、使い勝手が向上する。

また、目詰まりの状態を報知する報知手段２９を備え、制御手段２０は、目詰まり検出器２５の出力が第１検知閾値よりも目詰まり量の多い第２検知閾値に到達後、前記報知手段２９による報知とファンモーター４の回転数の制御を行う。

運転（燃焼）開始時、温度検出器９の検出した温度が所定温度以上なら、第２検知閾値を所定値変更する。ここでは、第２検知閾値を高くして、目詰まり検出器２５の値が上昇しても第２検知閾値に到達しにくくする。これにより、目詰まり検出器２５の出力が上昇しても、従来よりも報知手段２９が報知することが少なくなる。また、外装ケース１４の温度上昇も防止できるため、使い勝手が向上する。

また、温度検出器９の検出した温度に応じて、第２検知閾値を段階的にあるいは連続的に変更してもよい。

また、目詰まり検出器２５の出力が第２検知閾値よりも目詰まりの量の多い第３検知閾値に到達後、バーナー１の燃焼を停止しさせる制御手段を有する。

制御手段２０は前記ファンモーター４の運転開始時（燃焼開始時）、温度検出器９の検出した温度が所定温度以上なら、第３検知閾値を所定値変更する。

ここでは、第３検知閾値を高くして、目詰まり検出器２５の値が上昇しても第３検知閾値に到達しにくくする。これにより運転開始時、目詰まり検出器２５の出力が高くなっても、従来よりも運転停止の状態にならないようにし、外装ケース１４の温度上昇も防止できるため、使い勝手が向上する。また、温度検出器９の検出した温度に応じて、第３検知閾値を段階的にあるいは連続的に変更してもよい。

また、目詰まり検出器２５は燃焼室２上部または前部に取り付けられた温度検出器である。エアーフィルター８が目詰まりしていくとここから取り入れられる空気量が減少して、バーナー１に形成される炎が伸び、燃焼室２の上部あるいは前部の温度が上昇し、ここに取り付けられた温度検出器の温度も上昇する。安価にしかも正確に目詰まりの程度を検出できる。

以上のように、本発明に係る温風暖房装置は、運転開始時の室温よりフィルターの目詰まり状態を予測し、室温に応じてファンモーターの回転数を補正することでフィルターサインや安全装置の頻繁な作動を回避するようにしているため、室内空気を吸い込みその空気を利用して暖房、乾燥、給湯などを行う機器に有用である。

本発明の実施の形態１における温風暖房機の構成を示す側面断面図 同温風暖房機の制御特性を示す図 同温風暖房機の目詰まり検出器の特性を示す図 同温風暖房機の制御特性を示す図 従来の温風暖房機の構成を示す側面図

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
８ エアーフィルター
９ 室温検出器
１３ 制御装置
２０ 制御手段
２４ 回転数検知器
２５ 温度検知器（目詰まり検出手段）
２６ 目詰まり記憶装置

Claims (5)

1. 燃焼を形成するバーナーと、該バーナからの燃焼ガスと外部からの空気を混合する燃焼室と、外部からの空気を前記バーナーに供給するとともに温風を送出するための送風ファンと、前記送風ファンを駆動するファンモーターと、前記ファンモーターに設けられた回転検知器と、空気吸い込み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量と前記ファンモーターの回転数を制御して燃焼量を設定する制御装置と、室温を検出する室温検出器と、前記エアーフィルターの目詰まりの程度を検出する目詰まり検出手段と、運転開始時または燃焼開始時に、前記室温検出器の検出した室温に応じて、ファンモーターの回転数を通常回転数から所定回転数変更して運転する制御手段を設けたことを特徴とする温風暖房装置。
2. エアーフィルターの目詰まりの程度を検出する目詰まり検出手段と、エアーフィルターに目詰まりがないときの目詰まり検出手段の出力を記憶する目詰まり記憶装置と、前記目詰まり検出手段の出力が前記目詰まり記憶装置の記憶値から所定量変化した第１検知閾値に到達後は、目詰まり検出手段の出力に応じてファンモーターの回転数を制御する制御手段を備え、前記制御手段はファンモーター運転開始時または燃焼開始時に、室温検出器の検出した室温に応じて前記第１検知閾値を所定値変更すること特徴とする請求項１記載の温風暖房装置。
3. 目詰まりの状態を報知する報知手段を備え、制御手段は、目詰まり検出手段の出力が第１検知閾値よりも目詰まり量の多い第２検知閾値に到達後、前記報知手段による報知とファンモーターの回転数の制御を行い、さらにファンモーター運転開始時または燃焼開始時に、前記室温検出器の検出した室温に応じて、前記第２検知閾値を所定値変更すること特徴とする請求項１または２記載の温風暖房装置。
4. 制御手段は、目詰まり検出手段の出力が第２検知閾値よりも目詰まりの量の多い第３検知閾値に到達後バーナーの燃焼を停止し、さらに前記制御手段はファンモーター運転開始時または燃焼開始時に、室温検出器の検出した室温に応じて、前記第３検知閾値を所定値変更すること特徴とする請求項１または２記載の温風暖房装置。
5. 目詰まり検出手段は、燃焼室上部または前部に取り付けられた温度検出器であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の温風暖房装置。

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