JP2020016363A

JP2020016363A - ハイブリッド式暖房装置

Info

Publication number: JP2020016363A
Application number: JP2018138224A
Authority: JP
Inventors: 亘史岡本; Nobuji Okamoto; 和紀留置; Kazuki Tomeoki
Original assignee: Toyotomi Kogyo Co Ltd; Toyotomi Co Ltd
Current assignee: Toyotomi Kogyo Co Ltd; Toyotomi Co Ltd
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2018-07-24
Publication date: 2020-01-30

Abstract

【課題】運転開始時に大きな電流の発生を防止でき、室内温度を短い時間で上昇させることができるハイブリッド暖房装置を提供する。【解決手段】バーナ装置３に燃焼開始指令を出力し且つ電気ヒータ装置４に通電開始指令と発熱量制御指令を出力する運転開始モードが制御モードに含まれている。運転開始モードは、予熱ヒータ通電指令を出力してから第１の所定時間経過した後、通電開始指令及び発熱量制御指令を出力し、発熱量制御指令は、第２の所定時間経過するまでは最大発熱量よりも少ない発熱量で電気ヒータ装置４が発熱することを指令し、第２の所定時間が経過すると最大発熱量で発熱することを指令するシーケンスを有しており、燃焼開始指令は、第２の所定時間経過すると予熱ヒータ７の通電停止指令を出力し、発熱量制御指令が出力されてから第３の所定時間経過すると予熱ヒータ通電指令を出力するシーケンスを有している。【選択図】図１

Description

この発明は、液体燃料燃焼用バーナ装置と電気ヒータ装置を備えた暖房装置に関するものである。

液体燃料燃焼用バーナ装置と電気ヒータ装置の両方を備えた温風暖房機が開示されている。この温風暖房機は、運転を開始するとバーナ装置の予熱ヒータに通電を開始してバーナとバーナに供給される燃料を加熱し、予熱ヒータへの通電と同時又は若干遅れて電気ヒータ装置への通電を開始する技術が開示されている。

また、電気ヒータ装置は予熱ヒータへの通電中は最大発熱量よりも少ない通常発熱量で発熱し、バーナ装置が燃焼を開始して予熱ヒータへの通電が停止すると、電気ヒータ装置を最大発熱量で発熱させる構成が開示されている。

さらに、予熱通電時間が長い場合は、予熱ヒータへの通電開始と同時に電気ヒータ装置を最大発熱量で発熱を行ない、予熱通電時間が短い場合は、予熱ヒータへの通電が終了した後に電気ヒータ装置への通電を開始する構成も提案されている。（特許文献１参照）

このように特許文献１の発明では、バーナ装置の燃焼が十分なものとなるまで、電気ヒータ装置による暖房で、バーナ装置による暖房を補助することができるものとなっている。

特開２０１２−６７９６８号公報

予熱ヒータや電気ヒータ装置への通電開始時には通常よりも大きな突入電流が流れるため、予熱ヒータへの通電開始と電気ヒータ装置への通電開始のタイミングをずらすことで、突入電流のピークが重ならないようにして大電流が流れるのを防いでいる。しかし、電気ヒータ装置を通常発熱量から最大発熱量で発熱させるときにも突入電流が発生するため、予熱ヒータへの通電中に電気ヒータ装置を通常発熱量から最大発熱量で発熱させると非常に大きな電流が流れ、消費電力が大きくなりすぎる問題があった。

電源コードやその他の電気部品は、突入電流発生時の最大の電流値に対応した容量のものを選定する必要があり、バーナ装置の予熱中に電気ヒータ装置を最大発熱量で発熱させるためには、容量の大きな電気部品が必要となり、部品価格が高くなって製造コストの上昇につながる問題もあった。

この発明では、予熱ヒータによるバーナ装置の予熱中に電気ヒータ装置を最大発熱量で発熱させても、大きな電流が発生するのを防止することで、電気ヒータ装置が最大発熱量で発熱することができるようにして、予熱時間が長いときでも室内温度を短い時間で上昇させることができるハイブリッド式暖房装置を提供するものである。

この発明は上記の課題を解決するもので、燃焼開始指令を受信すると燃焼を開始し、燃焼停止指令を受信すると燃焼を停止し、燃焼量制御指令を受信すると該燃焼量制御指令により指令された燃焼量で燃焼を行う液体燃料燃焼用バーナ装置３と、通電開始指令を受信するとヒータ部４ａへの通電を開始し通電停止指令を受信すると前記ヒータ部４ａへの通電を停止する電気ヒータ装置４と、前記燃焼開始指令及び前記燃焼停止指令並びに前記通電開始指令及び前記通電停止指令を予め定めた制御モードに従って出力する指令発生部５とを備えたハイブリッド式暖房装置であって、前記液体燃料燃焼用バーナ装置３は燃焼を開始する前に燃焼部３ｃにおける液体燃料を事前に加熱する予熱ヒータ７と、前記燃焼部３ｃに燃焼用空気を供給する第１の送風機８と、前記燃焼部３ｃに前記液体燃料を供給する電動ポンプ９とを備え、前記電気ヒータ装置４は、発熱量制御指令により指令された発熱量に応じて前記ヒータ部４ａを発熱させる発熱量制御部１１と、前記ヒータ部４ａで発生した熱を放出するために前記ヒータ部４ａに空気流を供給する第２の送風機１０とを備え、前記燃焼開始指令には、前記予熱ヒータ７に予め定めた予熱時間通電を行うことを指令する予熱ヒータ通電指令、前記第１の送風機８に送風動作を開始させる送風開始指令、前記電動ポンプ９に燃料供給動作を開始させる燃料供給開始指令が含まれており、前記燃焼開始指令を出力し且つ前記電気ヒータ装置４に前記通電開始指令と所定の発熱量を指令する前記発熱量制御指令を出力する運転開始モードが前記制御モードに含まれており、前記運転開始モードは、前記予熱ヒータ通電指令を出力してから第１の所定時間経過した後、前記通電開始指令及び前記発熱量制御指令を出力し、前記発熱量制御指令は、第２の所定時間経過するまでは最大発熱量よりも少ない発熱量で前記電気ヒータ装置４が発熱することを指令し、前記第２の所定時間が経過すると前記最大発熱量で前記電気ヒータ装置４が発熱することを指令するシーケンスを有しており、前記燃焼開始指令は、前記第２の所定時間経過すると前記予熱ヒータ７の通電停止指令を出力し、前記発熱量制御指令が出力されてから第３の所定時間経過すると前記予熱ヒータ通電指令を出力するシーケンスを有していることを特徴とするハイブリッド式暖房装置である。

また、前記第３の所定時間が経過したときに前記予熱ヒータ７が予め設定された所定温度以上となるように、前記第２・第３の所定時間が設定されていることにより、予熱ヒータ７への再通電時には大きな突入電流の発生を防ぐことができる。

この発明のハイブリッド式暖房装置は、液体燃料燃焼用バーナ装置３と電気ヒータ装置４と指令発生部５とを備えている。指令発生部５は、燃焼開始指令及び燃焼停止指令並びに通電開始指令及び通電停止指令を予め定めた制御モードに従って出力する。指令発生部５は、運転開始モードを制御モードに含んでいる。運転開始モードでは、液体燃料燃焼用バーナ装置３に燃焼開始指令を出力し、予熱ヒータ通電指令を出力してから第１の所定時間経過すると電気ヒータ装置４に通電開始指令及び発熱量制御指令を出力し、電気ヒータ装置４が最大発熱量よりも少ない発熱量で発熱する。第２の所定時間経過すると燃焼開始指令が予熱ヒータ７の通電停止指令を出力した後、発熱量制御指令が出力されて電気ヒータ装置４を最大発熱量で発熱する。さらに発熱量制御指令が出力されてから第３の所定時間経過すると予熱ヒータ通電指令を出力するものである。

この構成によって、予熱ヒータ７への通電を行ないながら電気ヒータ装置４を最大発熱量で発熱させることができるようになり、液体燃料燃焼用バーナ装置３の予熱時間が長いときでも、電気ヒータ装置４による暖房によって液体燃料燃焼用バーナ装置３の暖房を補助することができ、室内温度を短い時間で設定温度まで上昇させることができるものである。

予熱ヒータ通電指令によって予熱ヒータ７への通電を開始すると突入電流が流れるが、第１の所定時間が経過して電気ヒータ装置４に通電開始指令を出力するときには予熱ヒータ７が定常電流となっているから、電気ヒータ装置４への通電開始時に突入電流が重なることがなく、大きな電流が発生するのを防止することができる。

また、第２の所定時間が経過して電気ヒータ装置４を最大発熱量で発熱させるときには、予熱ヒータ７への通電が停止しているので、電気ヒータ装置４を最大発熱量で発熱させるときに突入電流が流れても、大きな電流の発生を防ぐことができる。

さらに、第３の所定時間が経過して予熱ヒータ７への通電を再開するときには電気ヒータ装置４は定常電流となっており、予熱ヒータ７はすでに一度通電されており通電再開時に発生する突入電流が小さくなるから、大きな電流が発生するのを防ぐことができる。

このため、突入電流が発生するときの最大の電流値を大幅に低下させることができるものとなり、容量の小さい電気部品を使用することができるので、部品価格を安くすることができ、製造コストを抑えることができるものとなった。

また、第３の所定時間が経過したときに予熱ヒータ７が予め設定された所定温度以上となるように、第２の所定時間と第３の所定時間とが設定されている。予熱ヒータ７は発熱により一定の温度まで上昇すると流れる電流が小さくなるから、第３の所定時間が経過したときに予熱ヒータ７が予め設定された所定温度以上となるようにすれば、予熱ヒータ７への通電を再開するときに発生する突入電流を確実に低下させることができ、電気ヒータ装置４を最大発熱量で発熱させているときでも大きな電流が発生するのを防ぐことができるものとなった。

この発明の実施例を示すハイブリッド式暖房装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施例を示すハイブリッド式暖房装置の要部断面図である。

図に示す実施例によってこの発明を説明すると、ハイブリッド式暖房装置の基本構成として、液体燃料燃焼用バーナ装置３と、電気ヒータ装置４と、指令発生部５を含む制御装置６とを備えている。液体燃料燃焼用バーナ装置３は、燃焼開始指令を受信すると燃焼を開始し、燃焼停止指令を受信すると燃焼を停止し、燃焼量制御指令を受信すると該燃焼量制御指令により指令された燃焼量で燃焼を行なうように構成されている。また、電気ヒータ装置４は、通電開始指令を受信するとヒータ部４ａへの通電を開始し、通電停止指令を受信するとヒータ部４ａへの通電を停止するよう構成されている。

図２において、枠体１の内部には、液体燃料燃焼用バーナ装置３と、電気ヒータ装置４と、指令発生部５を備えた制御装置６と、温度センサ１２が収納されている。図１に示す指令発生部５は、燃焼開始指令及び燃焼停止指令並びに通電開始指令及び通電停止指令を含む各種の指令を予め定めた制御モードに従って出力する。室内温度を検出する温度センサ１２は、枠体１の背面に設けた空気吸込口１ｃの近くに配置されている。

枠体１の前面パネル１ａの上部には、各種のスイッチと表示部を備えた操作表示部１３を備えている。操作表示部１３には、運転開始スイッチＳＷ１と、ヒータ単独運転スイッチＳＷ２、温度設定スイッチＳＷ３などを備えている。枠体１の内部には操作表示部１３の近くにマイクロコンピュータを含む制御装置６が配置されている。

枠体１の内部は仕切壁１ｂによって仕切られており、仕切壁１ｂの下に位置する第１の空間領域２ａに液体燃料燃焼用バーナ装置３が収納され、仕切壁１ｂの上に位置する第２の空間領域２ｂに電気ヒータ装置４が収納されている。枠体１の前面パネル１ａには、第１の空間領域２ａと連通する第１の温風吹出口２ｃが設けられ、第１の温風吹出口２ｃの上に、第２の空間領域２ｂと連通する第２の温風吹出口２ｄが設けられている。

液体燃料燃焼用バーナ装置３は燃焼を開始する前にバーナ部３ａにおける液体燃料を事前に加熱する予熱ヒータ７と、バーナ部３ａおよび燃焼室３ｂからなる燃焼部３ｃに燃焼用空気を供給する燃焼用送風機（第１の送風機）８と、バーナ部３ａに燃料を供給する電動ポンプ９とを備えている。また、第１の空間領域２ａと燃焼室３ｂに空気を供給する対流用送風機１４を備えている。

電動ポンプ９によってバーナ部３ａに供給される燃料は、予熱ヒータ７によって加熱され高温となったバーナ部３ａで気化し、予熱ヒータ７の熱によって着火して燃焼を開始する。燃焼を開始するとバーナ部３ａは燃焼熱で加熱されて高温となり、電動ポンプ９によって送られる燃料はバーナ部３ａで気化するから、予熱ヒータ７への通電を停止しても燃焼を継続することができる。バーナ部３ａで気化した燃料は、燃焼用送風機８によってバーナ部３ａと燃焼室３ｂに供給される燃焼用空気によって完全燃焼する。燃焼部３ｃで発生する燃焼ガスは第１の空間領域２ａに排出され、対流用送風機１４によって第１の空間領域２ａに送られる空気と混合して第１の温風吹出口２ｃから温風となって吹出す。

電気ヒータ装置４は、発熱量制御指令により指令された発熱量に応じてヒータ部４ａを発熱させるように通電回路４ｂを制御する発熱量制御部１１と、ヒータ部４ａで発生した熱を第２の温風吹出口２ｄから放出するためにヒータ部４ａに空気流を供給する送風用送風機（第２の送風機）１０とを備えている。この発明の実施例ではヒータ部４ａとしてＰＴＣセラミックヒータを用いており、具体的にはヒータ部４ａは４００ＷのＰＴＣセラミックヒータを２本備えている。発熱量制御部１１は、指令発生部５から最大発熱量（８００Ｗ）でヒータ部４ａを発熱させる発熱量制御指令を受信すると、その指令に応じて２本のヒータを通電回路４ｂからの通電により発熱させる。また最大発熱量よりも少ない通常発熱量（４００Ｗ）でヒータ部４ａを発熱させる発熱量制御指令を受信すると、発熱量制御部１１はその指令に応じて１本のヒータを通電回路４ｂからの通電により発熱させる。

指令発生部５は、発熱量制御部１１が最大発熱量（８００Ｗ）でヒータ部４ａを発熱させる場合には、送風用送風機１０を最大風量となるように回転させる回転指令を送風用送風機１０に与える。また指令発生部５は、発熱量制御部１１が通常発熱量（４００Ｗ）でヒータ部４ａを発熱させる場合には、送風用送風機１０を最大風量よりも少ない風量で回転させる回転指令を送風用送風機１０に与える。そして指令発生部５は、通電停止指令を電気ヒータ装置４の通電回路４ｂに与えるのと同時に送風用送風機１０に与えていた回転指令の出力を停止する。

なお、第２の空間領域２ｂは、第２の温風吹出口２ｄから吹出される温風が、第１の温風吹出口２ｃから吹出される温風を暖房装置の設置面に向けるように構成されている。このようにすると電気ヒータ装置４による暖房で液体燃料燃焼用バーナ装置３による暖房を補助する際に、液体燃料燃焼用バーナ装置３からの温風がすぐに上昇するのを防いで、室内各部の温度差をできるだけ小さいものとすることが可能となる。

指令発生部５内で使用される制御モードには、運転開始モードが含まれている。指令発生部５は、運転開始スイッチＳＷ１がオン状態になると、運転開始モードを選択し、燃焼開始指令を液体燃料燃焼用バーナ装置３に出力する。燃焼開始指令には、予熱ヒータ７への通電を開始する予熱ヒータ通電開始指令、燃焼用送風機８に送風動作を開始させる送風開始指令、電動ポンプ９に燃料供給動作を開始させる燃料供給開始指令が含まれる。対流用送風機１４はバーナ部３ａで燃焼を開始すると送風動作を開始する。

運転開始モードは、燃焼開始指令から第１の所定時間（例えば：３乃至５秒）経過すると、電気ヒータ装置４の通電回路４ｂに通電開始指令を出力し、発熱量制御部１１に最大発熱量よりも少ない通常発熱量（４００Ｗ）で発熱することを指令する発熱量制御指令を出力し、１本のヒータを通電回路４ｂからの通電により発熱させる。予熱ヒータ７への通電開始時には突入電流が流れるが、第１の所定時間後には定常電流に下がっており、電気ヒータ装置４への通電開始時に突入電流が流れても突入電流のピークが重ならないから、大電流が流れることを防ぐことができる。

燃焼開始指令から第２の所定時間（予熱ヒータ７が予め設定された温度に上昇する時間：例えば９０秒）経過すると、予熱ヒータ７への通電を停止する予熱ヒータ通電停止指令を出力し、次に電気ヒータ装置４の発熱量制御部１１に最大発熱量（８００Ｗ）で発熱することを指令する発熱量制御指令を出力し、もう１本のヒータを通電回路４ｂからの通電により発熱させる。電気ヒータ装置４が最大発熱量で発熱するときは、１本のヒータの定常電流が流れているところに、もう１本のヒータの突入電流が流れるが、予熱ヒータ７への通電は停止しているから、大電流が流れることを防ぐことができる。

第２の所定時間から（電気ヒータ装置４の発熱量制御部１１に最大発熱量で発熱することを指令してから）第３の所定時間（電気ヒータ装置４の突入電流が定常電流に低下する時間：例えば１０秒）経過すると、予熱ヒータ７への通電開始指令を出力する。予熱ヒータ７への通電が再開するときに突入電流が発生するが、電気ヒータ装置４の２本のヒータは定常電流となっており、突入電流のピークが重ならない。予熱ヒータ７は一度通電されて温度が高くなると電流が流れにくくなるから、予熱ヒータ７への再通電時に発生する突入電流は小さくなり、電気ヒータ装置４が最大発熱量で発熱していても、大電流が流れることを防ぐことができる。

このようにすると運転開始モードにおいて突入電流の発生時の最大の電流値を大幅に下げることができ、電源コードやその他の電気部品は容量の小さいものを選定することができるので、部品価格を下げ製造コストを抑えることができる。

この発明の運転開始モードは、液体燃料燃焼用バーナ装置３の予熱ヒータ７への通電が行われているときに、電気ヒータ装置４を最大発熱量で発熱させており、液体燃料燃焼用バーナ装置３が燃焼を開始するまでは電気ヒータ装置４による暖房を行なっている。そしてバーナ部３ａが予め設定された温度になると燃焼用送風機８と電動ポンプ９によって燃焼用空気と燃料が供給されて燃焼を開始し、液体燃料燃焼用バーナ装置３の燃焼が本格的なものになるまでは、電気ヒータ装置４による暖房で、バーナ装置３による暖房を補助することができる。このようにすると室内温度を短い時間で設定温度まで上昇させることができる。また室内温度が基準温度（電気ヒータ装置４による暖房が必ずしも必要ない温度）を越えると電気ヒータ装置４による暖房を停止するので、使用電力を低減できる。

また、運転開始モードにおいて第２の所定時間が経過したときに予熱ヒータ７は予め設定された温度まで上昇し、その後予熱ヒータ７への通電が停止するため予熱ヒータ７の温度が若干低下するが、第３の所定時間が経過したときに予熱ヒータ７が所定温度以上となるように設定している。予熱ヒータ７は温度が低いときは電流が流れやすく、発熱により一定の温度まで上昇すると電流が流れにくくなり、通電開始時の突入電流も低くなるから、この予熱ヒータ７の電流が流れにくくなる温度を所定温度として設定している。このようにすると第３の所定時間が経過して予熱ヒータ７への通電を再開するときに発生する突入電流を確実に低下させることができ、電気ヒータ装置４を最大発熱量で発熱させているときでも大きな電流が発生するのを防ぐことができる。

３液体燃料燃焼用バーナ装置
４電気ヒータ装置
４ａヒータ部
５指令発生部
７予熱ヒータ
８第１の送風機
９電動ポンプ
１０第２の送風機
１１発熱量制御部

Claims

燃焼開始指令を受信すると燃焼を開始し、燃焼停止指令を受信すると燃焼を停止し、燃焼量制御指令を受信すると該燃焼量制御指令により指令された燃焼量で燃焼を行う液体燃料燃焼用バーナ装置と、
通電開始指令を受信するとヒータ部への通電を開始し通電停止指令を受信すると前記ヒータ部への通電を停止する電気ヒータ装置と、
前記燃焼開始指令及び前記燃焼停止指令並びに前記通電開始指令及び前記通電停止指令を予め定めた制御モードに従って出力する指令発生部とを備えたハイブリッド式暖房装置であって、
前記液体燃料燃焼用バーナ装置は燃焼を開始する前に燃焼部における液体燃料を事前に加熱する予熱ヒータと、前記燃焼部に燃焼用空気を供給する第１の送風機と、前記燃焼部に前記液体燃料を供給する電動ポンプとを備え、
前記電気ヒータ装置は、発熱量制御指令により指令された発熱量に応じて前記ヒータ部を発熱させる発熱量制御部と、前記ヒータ部で発生した熱を放出するために前記ヒータ部に空気流を供給する第２の送風機とを備え、
前記燃焼開始指令には、前記予熱ヒータに予め定めた予熱時間通電を行うことを指令する予熱ヒータ通電指令、前記第１の送風機に送風動作を開始させる送風開始指令、前記電動ポンプに燃料供給動作を開始させる燃料供給開始指令が含まれており、
前記燃焼開始指令を出力し且つ前記電気ヒータ装置に前記通電開始指令と所定の発熱量を指令する前記発熱量制御指令を出力する運転開始モードが前記制御モードに含まれており、
前記運転開始モードは、前記予熱ヒータ通電指令を出力してから第１の所定時間経過した後、前記通電開始指令及び前記発熱量制御指令を出力し、
前記発熱量制御指令は、第２の所定時間経過するまでは最大発熱量よりも少ない発熱量で前記電気ヒータ装置が発熱することを指令し、前記第２の所定時間が経過すると前記最大発熱量で前記電気ヒータ装置が発熱することを指令するシーケンスを有しており、
前記燃焼開始指令は、前記第２の所定時間経過すると前記予熱ヒータの通電停止指令を出力し、前記発熱量制御指令が出力されてから第３の所定時間経過すると前記予熱ヒータ通電指令を出力するシーケンスを有していることを特徴とするハイブリッド式暖房装置。
前記第３の所定時間が経過したときに前記予熱ヒータが予め設定された所定温度以上となるように、前記第２・第３の所定時間が設定されていることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド式暖房装置。