JP2619750B2

JP2619750B2 - ファンモータの制御方法

Info

Publication number: JP2619750B2
Application number: JP3210464A
Authority: JP
Inventors: 義文内▲勢▼; 裕佐々木; 幸寛吉田
Original assignee: 阪神エレクトリック株式会社
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1991-07-29
Publication date: 1997-06-11
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JPH0533932A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼型の暖房機におい
て、当該燃焼部に取り込む空気を清浄化するために設け
られている吸気フィルタの詰まり具合に応じ、ファンモ
ータ（ひいてはファン）の回転数を制御する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】昨今では、ガスや灯油を燃料とし、一般
にファンヒータと呼ばれるような燃焼型の暖房機の性能
もかなり向上し、安全のための種々の対策も良く立てら
れるようになってきた。しかし、燃焼部に送給される空
気を清浄化するため、この種の暖房機に普通に備えられ
る吸気フィルタに詰まりが生じた場合に関してまで、積
極的な対策を立てた従来例はなかった。

【０００３】この点につき説明するに、まず図３には、
この種の暖房機における一般的な燃焼部の要部構成例が
示されている。ガス配管からの燃料ガスは元電磁弁５、
比例弁６を介し、そのときどきの燃焼に必要な量に調整
された後、バーナ１に供給される。バーナ１には、模式
的に示すファンモータ４により回転駆動されるファン３
により、空気も送給され、当該バーナ１にて加温された
空気はファン３により機外に放出される。そして、この
空気の導入部には、吸気清浄化のためのフィルタ２が挿
入される。バーナにはバーナカバー９が被せられ、この
バーナカバー９の内側には、適宜な位置に、異常高温を
検出するための検出素子として、例えばバイメタルとか
サーミスタ７が設けられる。また、ファン３ないしファ
ンモータ４の回転数は、回転数検出センサ８により検出
される。

【０００４】しかるに、上記のような構造部分におい
て、フィルタ２が汚染し、詰まり始めると（通気度が低
下すると）、ファンモータ４に与えられている電力には
変化がなくても、ファン３の負荷がむしろ軽くなるの
で、当該ファンモータ４の回転数は上昇傾向となる。こ
うした場合、ファン３ないしファンモータ４には、図３
に示されているように、別な目的ではあるが回転数検出
センサ８が備えられているので、もしその気になれば、
この回転数情報を取り込み、ファンモータに与える制御
信号としての電力（電圧または電流で可）を低減させる
ことで、こうした回転数の上昇を抑えることは比較的容
易にできる。

【０００５】しかし、従来、あえてこのような帰還制御
は行われていなかったし、また、行わない方が正しかっ
た。なぜなら、フィルタ２が詰まってバーナ１への空気
送給量が減った結果、ファンモータ４の回転数が上昇し
たのに、これを上昇前の回転数に抑え込んでしまったの
では、バーナ１に供給される空気量が益々減少してしま
うからである。不当な空気量の減少は不完全燃焼を招
き、ガス臭くなったり、最終的には極めて危険な状態を
生む。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、事実とし
て、フィルタは詰まり始めているのであるから、上記従
来例のように、何も対策を施さず、ファンないしファン
モータの回転数の上昇に任せると言う手法も問題であ
る。自然的な回転数上昇に任せるだけでは、空気送給量
は確実に所定量よりも減って行き、良好な燃焼状態は保
証できなくなるからである。また、そのまま放っておけ
ば、フィルタ２の詰まりは益々酷くなり、やがては空気
量の大幅な減少を生み、バーナ１での不完全燃焼を起こ
す。もっとも、従来においても、図３に示されているよ
うに、バイメタルとかサーミスタ等の温度検出素子７に
より、空気量の減少に伴う燃焼部の異常高温を検出した
場合には、例えば元電磁弁５を強制閉塞する等の安全対
策を立てていた。しかし、異常高温となるときには、最
早、危険な程の不完全燃焼に陥っていることが多く、二
重安全の意味でこうした異常高温検出素子が設けられる
ことは望ましいことであったにしても、それだけでは全
く不備であった。本発明はこのような実情に鑑み、フィ
ルタの詰まりによると思われる送給空気量の減少に対
し、より積極的な対策を立てるべくなされたものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するため、ファンモータ制御信号が特定の大きさにあ
り、これに対応してファンモータが特定の回転数で回転
しているべきときに、ファンモータの回転数がこの特定
回転数を越えて所定回転数以上、上昇したことを検出し
た場合には、ファンモータ制御信号の大きさを所定の値
だけ可変補正することにより、ファンモータの回転数を
補正した制御信号の大きさに対応する回転数にまで意図
的に上昇させる。また、このようなファンモータ制御信
号の大きさの可変補正をした後、ファンモータの回転数
が所定回転数以上、低下したことを検出したときには、
制御信号を可変補正前の値に戻すという手法も提案す
る。さらに、ファンモータの回転数が可変補正した制御
信号の大きさに対応する回転数を越え、さらに所定の回
転数以上、上昇したことを検出した場合には、さらにフ
ァンモータ制御信号の大きさを所定の値だけ可変補正
し、ファンモータの回転数を、このようにして再度補正
した制御信号の大きさに対応する回転数にまでさらに上
昇させるステップを繰り返すという手法も提案する。ま
た、こうした可変補正ステップを繰り返した結果、ファ
ンモータ制御信号に設定されている最大値にまで、当該
制御信号の大きさが至ったときには、バーナにおける燃
焼を強制停止させるか、あるいはまた、可変補正の回数
が所定の回数に至ったときに、バーナにおける燃焼を強
制停止させるというステップを含む方法も提案する。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例につき、図１，２に即して説
明するに、その前提として、本発明を適用し得るファン
ヒータにおける燃焼部の物的な構成は、すでに従来例の
説明に用いた図３に示されるような構造であって良い。
したがって本項では、当該燃焼部の全てに亙る再説明は
省略し、本発明の実現にとって必要なものにつき、既説
内容から適宜抽出、援用する。図３中の符号についても
然りである。

【０００９】また、図２には、本発明方法を実現するた
めの制御系のブロック構成例が示されているが、この構
成自体も、本発明の一実施例のために、フィルタ掃除サ
イン表示部２１やフィルタ掃除報知部２２が追加になっ
ている外は、ハード的な意味では公知既存のファンヒー
タにおけるそれと実質的な変更はない。

【００１０】すなわち、主制御回路１０はファンモータ
制御回路１１に対し、ファンモータ制御信号を出力し、
当該ファンモータ制御信号の大きさ（例えば電圧値ない
しは電流値で良いので、ここでは電圧値とする）に応
じ、ファンモータ駆動回路１１からはファンモータ４に
対し、当該制御信号のそのときどきの電圧値に応じた電
力が与えられて、制御信号の大きさ（アナログ的な意味
でもデジタル的な意味でも良い）に応じた回転数でファ
ンモータ４（ひいてはファン３）が回転するようになっ
ている。ファン３ないしファンモータ４（以下、ファン
モータ４で代表させる）のそのときどきの実際の回転数
は、回転数センサ８を含むファンモータ回転数検出回路
１２にて検出され、主制御回路１０に帰還される。ただ
し、本発明では、この回転数情報を、後述のように本発
明にとっての有意の情報として利用する点で従来例と異
なる。

【００１１】主制御回路１０は、バーナ１にて燃焼を開
始させるときには、当然、ガス電磁弁駆動回路１４に弁
開放を指令する制御信号を送出し、ガス電磁弁（元電磁
弁）５を開くと共に、そのときどきの必要な燃焼量に応
じ、比例弁駆動回路１３にも比例弁制御信号を送出し
て、対応する流量のガスがバーナ１に供給されるように
する。また、本発明を適用する場合にも、二重の安全対
策として、従来における異常高温検出素子７は採用され
て良く、当該素子７を含む異常高温検出回路１５からの
検出信号は主制御回路１０に与えられ、この異常高温検
出信号を受信した場合には、従来通り、主制御回路１０
はガス電磁弁駆動回路１４及び比例弁駆動回路１３に閉
塞命令を発し、バーナ１にての燃焼を強制停止させる。

【００１２】上記のような燃焼部の構造と制御系の構成
に従い、本発明は、図１に示されているような制御をな
す。なお、あらかじめ述べておくと、昨今のこの種のフ
ァンヒータでは、主制御回路１０にマイクロコンピュー
タを内蔵することが多く、したがって以下に述べる本発
明の制御態様も、こうしたマイクロコンピュータに対す
るソフト的な処理により、実現することができる。ま
た、ここで述べる実施例では、いわゆるガスファンヒー
タを想定しているが、燃料の相違の如何は本発明にとっ
て本質的な問題ではない。換言すれば、いわゆる石油フ
ァンヒータにも、本発明は適用することができる。

【００１３】吸気清浄化用のフィルタ２（図３）の汚れ
が問題とならない範囲にあるとき、つまりは十分な通気
度が得られている場合には、図１中に示されている、例
えば電圧値であって良いファンモータ制御信号のそのと
きどきの大きさＶ_X に応じ、そのときどきのファンモー
タ４の実際の回転数は、対応する回転数Ｒ_X となる。も
ちろん、この対応関係は、バーナ１における必要な燃焼
量に関し、あらかじめ設計的に定められている。換言す
れば、フィルタ２が汚れていない限り、図１中に模式的
な目盛りで示されているように、このときの燃焼部にお
ける通風量は十分に「良」であると予測でき、燃焼状態
も「良」にある。

【００１４】しかるに、このファンヒータを使っている
中に、フィルタ２が汚れ始めて来ると、先に述べた理由
により、ファンモータ制御信号の大きさとしては同じＶ
_X であっても、ファンモータ回転数検出回路１２の出力
するファンモータ４の実際の回転数は、図１中の矢印部
分Ａ₁ に示されているように、当該制御電圧Ｖ_X に対応
すべき回転数Ｒ_X から離脱し、上昇傾向となる。しか
し、ファンモータ４の回転数が上昇するとはいっても、
図１中の矢印部分Ｂ₁ で示されるように、通風量は減少
傾向となり、燃焼状態もまた、矢印部分Ｃ₁ で示される
ように、不良な方向に向かってしまう。

【００１５】そこで、本発明のこの実施例では、図１中
の時刻Ｔ₁ におけるように、この回転数上昇分が、あら
かじめ定められている値（すなわち許容値）α₁ 以上と
なると、ファンモータ制御信号の大きさを、それまでの
Ｖ_X から所定の値β₁ だけ、可変補正する（ここでは電
圧値で考えているので、大きくなる方向に加算補正す
る）。そのため、図１中の矢印部分Ｄ₁ に示されている
ように、ファンモータ４は強制的にその分、さらにその
回転数が増され、その結果、予測された通風量の低下が
補われて、燃焼状態も再度、良好な状態に戻る。

【００１６】図１中の時刻Ｔ₁ において、ファンモータ
制御信号が上記のように可変補正されるときには、望ま
しくは、同様に図１中に併示されているように、主制御
回路１０からフィルタ掃除サイン信号を送出して、図２
中に示されているフィルタ掃除サイン表示部２１を駆動
し、例えば発光ダイオード等の発光によってフィルタ掃
除サインを可視表示させたり、これに代えて、あるいは
これに加えて、フィルタ掃除報知部２２の音響発生手段
を稼働させ、フィルタ掃除指示を可聴報知すると良い。

【００１７】本発明のこの実施例では、このようにして
フィルタ２の掃除を使用者に促したにも拘らず、そのま
ま使われ続けた場合にも対処できるようになっている。
すなわち、図１中の時刻Ｔ₁ 以降に認められるように、
ファンモータ制御信号に＋β₁ の追加補正がなされた結
果、ファンモータ４の回転数も意図的に上昇され、しば
らくは良好な通風量、燃焼状態が得られていたのに、フ
ィルタ２の汚れがさらに進行し、矢印部分Ｂ₂ で示され
ているように、通風量が再度低下し始めると、矢印部分
Ｃ₂ で示されているように、燃焼状態も再度悪化する
が、これは矢印部分Ａ₂ に示されているように、ファン
モータ回転数の再度の上昇ということで知ることができ
るので、主制御回路１０は、図１中の時刻Ｔ₂ に示され
ているように、当該ファンモータ回転数が所定の値α₂
だけ再度上昇した所で、ファンモータ制御信号に再度、
＋β₂ の補正を加える。これにより、矢印部分Ｄ₂ によ
り示されているように、ファンモータ４は強制的にその
分、さらにその回転数が増され、その結果、予測された
通風量の低下が補われて、燃焼状態も再度、良好な状態
に戻る。

【００１８】このような補正ステップは、ファンモータ
制御信号に許されているダイナミックレンジに応じ、何
回でも繰り返して良い。ただし、その結果として、ファ
ンモータ制御信号に許されている値の最大値にまで至っ
た場合、つまり、ここで想定しているようにファンモー
タ制御信号が電圧値である場合には、これに許されてい
る最大電圧値Ｖ_max に至った場合には、図１中にはその
状態を示していないが、図２中におけるガス電磁弁駆動
回路１４や比例弁制御回路１３にそれぞれ強制閉塞指令
信号を送出して、そこでバーナ１における燃焼を強制的
に停止させる。

【００１９】このような安全手法によると、従来認めら
れたように、異常高温検出素子７を含む異常高温検出回
路１５が当該異常高温を検出してバーナ１における燃焼
を強制停止させる場合に比し、より早い状態で燃焼異常
と判断して燃焼を強制停止できるので、より安全度の高
いファンヒータを市場に提供することができる。もちろ
ん、このときには、フィルタ掃除サイン表示部２１や報
知部２２において、特殊で火急的な感覚を与える少し派
手な表示、報知をすると良い。

【００２０】一方、フィルタ掃除サインを利用し、使用
者が図１中の時刻Ｔ₃ にてフィルタ２を掃除したとする
と、矢印部分Ｂ₃ で示されるように、通風量は急激に増
加することが予想され、やはりこのときにも、燃焼状態
は矢印部分Ｃ₃ で示されるように、不良となる。そこで
本発明のこの実施例では、通風量の急激な増加によって
ファン３、ひいてはファンモータ４の回転数はα₃ にて
示すように、急激に低下することを利用し、この低下を
検出した場合には、時刻Ｔ₄ にて示されているように、
ファンモータ制御信号の大きさをβ₃ だけ、減らす。こ
の値β₃ は、実質的に、本発明に従って可変補正を施す
前の値Ｖ_X にまで、ファンモータ制御信号の大きさを低
下させる大きさであって良い。すなわち、β₃ ＝β₁ ＋
β₂ として良い。そして、このような補正の施された後
は、本説明当初の状態に戻ったことになる。また、実際
上、こうした補正は、補正値自体をクリアし、当初の状
態（Ｖ_X)に戻すことに相当し、本発明の制御にマイクロ
コンピュータを利用する場合には、通常、後者の手法を
採用する。もちろん、主制御回路１０から発せられてい
たフィルタ掃除サイン信号は、上記のようにして、ファ
ンモータ制御信号が当所の値Ｖ_X に戻された時点で失わ
せて良い。

【００２１】なお、図示していないが、使用者がファン
ヒータの運転スイッチを操作する等して、バーナ１にお
ける燃焼を停止指示した場合にも、当該運転停止以前に
本発明にしたがってファンモータ制御信号の値に可変補
正が施されていたときには、当該補正値をクリアして最
初の値Ｖ_X に戻し、フィルタ掃除サイン信号も消失させ
るのが良い。これは、使用者が、フィルタ清掃のために
ファンヒータの運転を一時停止したと考えられるからで
ある。もちろん、そうでなかったとしても何等問題はな
い。再度運転が開始されたときにやはりフィルタに詰ま
りが生じていた場合には、図１に即して説明した上記の
制御動作が再度、繰り返されるからである。

【００２２】以上、本発明のファンモータ制御における
望ましい実施例につき詳記したが、上記の実施例では、
ファンモータ制御信号の可変補正ステップを複数回繰り
返す場合にも、そのダイナミックレンジの上限Ｖ_max に
至ったところでバーナ１における燃焼を強制的に停止さ
せていた。これに対し、ファンモータ制御信号の可変補
正ステップを繰り返した結果、当該可変補正の回数が所
定の回数に至ったときにバーナにおける燃焼を強制停止
させるように代えることもできる。この手法もまた、有
効である。また、上記したファンモータ４の実際の回転
数の上昇または低下の程度α（添字は省略する）と、こ
れを補うファンモータ制御信号に対する補正値βとの間
には、経験的ないしは実験的に適当なる関係を与えるこ
とができる。そして、各回ごとに補正を開始すべき判断
基準となる当該回転数変化分αの値や、これに対応する
各回ごとの補正値βも、同じであっても良いし、例えば
回転数範囲に応じて異なっていても良い。

【００２３】

【発明の効果】本発明によると、フィルタの通気度が低
下しても、これを補う空気量をバーナに送給でき、不完
全燃焼のおそれを低減できる。また、異常高温検出素子
によって燃焼を強制停止する場合に比しても、ファンモ
ータ制御信号に対する補正自体に、その上限値、または
補正回数に鑑みての補正限界を定めれば、遥かに早く、
強制燃焼の停止を図ることができ、安全度はかなり高ま
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に従い、ファンヒータのファ
ンモータを制御する場合の説明図である。

【図２】本発明方法に適用可能な制御系の一例の概略構
成図である。

【図３】本発明によって制御され得るファンヒータの燃
焼部構造例の要部における概略構成図である。

【符号の説明】

１バーナ２吸気清浄化用フィルタ３ファン４ファンモータ５元電磁弁６比例弁７バイメタルまたはサーミスタ等の異常高温検出素子８回転数センサ１０主制御回路１１ファンモータ駆動回路１２ファンモータ回転数検出回路１５異常高温検出回路２１フィルタ掃除サイン表示部２２フィルタ掃除報知部

フロントページの続き (56)参考文献特開平２−64316（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−247530（ＪＰ，Ａ) 特開平２−169919（ＪＰ，Ａ) 特開平２−208414（ＪＰ，Ａ) 特開平３−25214（ＪＰ，Ａ) 特開平４−136609（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−134250（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−45344（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−85250（ＪＰ，Ｕ) 実開昭64−31351（ＪＰ，Ｕ) 実開平４−129647（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−148856（ＪＰ，Ｕ) 特公平３−27819（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主制御回路から送出されるファンモータ
制御信号の大きさに応じ、対応する回転数で回転するフ
ァンモータを有し、該ファンモータによって駆動される
ファンにより、吸気清浄化用のフィルタを介して機内に
取込んだ空気を燃焼用バーナにて加温し、機外に放出す
るファンヒータにおいて、上記ファンモータを制御する
ための方法であって；上記ファンモータ制御信号が特定
の大きさにあり、これに対応して上記ファンモータが特
定の回転数で回転しているべきときに、該ファンモータ
の回転数が該特定回転数を越えて所定回転数以上、上昇
したことを検出した場合には、上記制御信号の大きさを
所定の値だけ可変補正し、上記ファンモータの回転数を
該補正した制御信号の大きさに対応する回転数にまで上
昇させること；を特徴とするファンモータの制御方法。
【請求項２】請求項１記載の方法であって；上記ファ
ンモータ制御信号の大きさを所定の値だけ可変補正する
に伴い、上記ファンヒータに設けたフィルタ掃除サイン
表示部にフィルタ掃除サインを可視表示すること；を特
徴とするファンモータの制御方法。
【請求項３】請求項１または２記載の方法であって；
上記ファンモータ制御信号の大きさを所定の値だけ可変
補正するに伴い、上記ファンヒータに設けたフィルタ掃
除報知部の音響発生手段を稼働させ、フィルタ掃除指示
を可聴報知すること；を特徴とするファンモータの制御
方法。
【請求項４】請求項１，２または３記載の方法であっ
て；上記ファンモータ制御信号の大きさを所定の値だけ
可変補正した後、上記ファンモータの回転数が所定回転
数以上、低下したことを検出したときには、該制御信号
を上記可変補正前の値に戻すこと；を特徴とするファン
モータの制御方法。
【請求項５】請求項１，２，３または４記載の方法で
あって；上記ファンモータの回転数が上記可変補正した
制御信号の大きさに対応する回転数を越え、さらに所定
の回転数以上、上昇したことを検出した場合には、さら
に該制御信号の大きさを所定の値だけ可変補正し、上記
ファンモータの回転数を該さらに補正した制御信号の大
きさに対応する回転数にまで、さらに上昇させるステッ
プを繰り返すこと；を特徴とするファンモータの制御方
法。
【請求項６】請求項５記載の方法であって；上記ファ
ンモータ制御信号の上記可変補正ステップを繰り返した
結果、該制御信号に設定されている最大値にまで、該制
御信号の大きさが至ったときには、上記バーナにおける
燃焼を強制停止させること；を特徴とするファンモータ
の制御方法。
【請求項７】請求項５記載の方法であって；上記ファ
ンモータ制御信号の上記可変補正ステップを繰り返した
結果、該可変補正の回数が所定の回数に至ったときに
は、上記バーナにおける燃焼を強制停止させること；を
特徴とするファンモータの制御方法。