JP3667540B2 - 暖房装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、基礎断熱を施した、高断熱・高気密家屋の暖房システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
床下に温風暖房機や温水放熱器を設置し、床下空間の温度を基準にして家屋全体の温度制御を行い、該温風暖房機や温水放熱器から放出される熱量を制御するものは知られている。
又、床下に設置した温風暖房機から各部屋に供給される温風の温度を制御するため、部屋への温風流入口にダンパを設け、該ダンパによって部屋に流入する温風の量を制御するもの、部屋の温度を検出しこれを基準にして、床下に設置した温風暖房機や温水放熱器から放出される熱量を調節するものは知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、該温風暖房機や温水放熱器を、床下の温度を基準にして温度制御を行うと、部屋と床下の温度は必ずしも一致せず、特に暖房開始時は、部屋に比べて狭く（床下空間は丈が５０ｃｍ程度で部屋空間に比べて狭い）熱容量が小さいため暖まり易い。このため、部屋の温度が低いにもかかわらず床下空間は設定温度に達し、床下空間に基づく温度制御がかかってしまい、部屋が適正な温度に達するまでに時間がかかるといった不具合を生じる。そこで、床下温度を高めに設定すると、上記する不具合は解消するが、暖房安定時に室温が上がりすぎといった不具合があるばかりでなく、エネルギーの無駄になり、しかも、高断熱・高気密住宅の基本である各空間の温度差を２℃〜３℃以内に保つ（温度差があると、温度の低い所に結露する）という考えに反し、建物の寿命にも影響する。といった不具合がある。
本発明はかかる不具合のない暖房装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１記載の発明は、燃焼器と該燃焼器に向かって送風する対流用送風機を備える暖房器を床下空間に設けて、該暖房器からの温風で部屋を暖房する暖房装置であって、燃焼器での燃焼量と対流用送風機の回転数を制御して温度調節を行う暖房装置において、部屋温度を検出する室温検出器と、床下温度を検出する床下温度検出器と、両温度検出器に検知された温度を登録するマイコンを備え、且つ該マイコンに、部屋温度を基準に、燃焼器での燃焼量と対流用送風機の回転数とが比例段数が上がるごとに増大するように設定した室温比例制御パターンと、床下温度を基準に、燃焼器での燃焼量と対流用送風機の回転数とが比例段数が上がるごとに増大するように設定した床下温度比例制御パターンとを登録し、室温設定温度と室温検出器に検出された温度との差から求めた室温比例制御パターンの比例段数と、前記室温設定温度より高く設定される床下設定温度と床下温度検出器に検出された温度との差から求めた床下温度比例制御パターンの比例段数との大小をマイコンで比較し、両比例段数の内、小さい方の比例段数を選択し、選択した比例段数に対応する燃焼量で燃焼させると共に、選択された比例段数に対応する回転数で対流用送風機を回転させることで、暖房開始時の温度の低いときは、熱容量の小さい床下空間の温度が先に上がり、床下比例制御パターンの比例段数が先に小さくなる関係上、床下比例制御パターンの比例段数が選択され、設定温度の高い床下設定温度に基づく温度制御がなされ、速やかに温度を上昇させることができる。そして暖房を継続している内に室温が漸次上がる。室温設定温度は床下設定温度より低く設定されているため、室温比例制御パターンの比例段数が床下比例制御パターンの比例段数より小さくなり、以後室温比例制御パターンに基づく制御がなされる。
【０００５】
本願の請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、温風通路に温風温度検出器を設けると共にマイコンに設定温度と設定温度より高い最大値温度とを登録し、且つ前記床下温度比例制御パターンと室温比例制御パターンに、温風温度が最大値温度を越えたとき、燃焼器での燃焼を停止させ、対流用送風機を最大回転数で回転させる領域を設け、該温風温度検出器に検出される温風温度が設定温度を越えたとき、前記選択された比例段数より更に小さい比例段数に対応する燃焼量で燃焼させ、温風温度が最大値温度を越えたとき燃焼器での燃焼を停止させ、対流用送風機は、前記選択された比例制御パターンの比例段数によって最大回転数で回転させることで、温風温度が異常に上がることがない。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明実施の形態を図１に付いて説明する。
図１で１は建造物Ａの床下空間、２ａは１階部屋、２ｂは２階部屋、２ｃは２階部屋２ｂの床下に設けた天井裏空間、２ｄは屋根裏空間、３は床下空間１に設けた、屋外から給気し屋外に排気する式の暖房器を示し、床下空間１と１階部屋２ａとは、部屋２ａの床面に設けた開口４を介して連通させ、床下空間１と２階に設けた部屋２ｂとは、壁内に設けた通路５を介して天井裏空間２ｃを床下空間１と連通させ、且つ２階の部屋２ｂの床面に設けた開口４を該天井裏空間２ｃに連通させて、暖房器３からの温風を各部屋２ａ、２ｂに供給するようにし、各室２ａ、２ｂに供給した温風は廊下、階段等のスペース２ｅを介して床下空間１に戻すことで、各部屋２ａ、２ｂと床下空間１との間に温風を循環させる。
なお、床下空間１には、外気導入口６を設けて外気を取り入れるようにすると共に，屋根裏空間２ｄには排気筒７を設けて、一部の室内空気を排出させることで換気を図る。
【０００７】
上記暖房器３は、図２乃至図５に示すごとく、前面を開放した筐体８内に、その両側面と上面に間隔を存して燃焼器１０を設け、該筐体８の背面に燃焼器１０に向かって送風する対流用送風機１１を臨ませ、前記間隔を温風通路９とし、筐体８の前面開放部８ａには燃焼器１０の前面に空間を存して着脱自在に取り付けたカバー１２を施し、該カバー１２に設けた接続口１２ａに温風誘導用のダクト１３を接続して、該温風通路９を介して送られる温風を所定位置まで誘導するようにした。
【０００８】
これを詳述すると、筐体８の内部を左右に仕切板８ｂで区分し、その一側空間に燃焼器１０を設置し、他側空間には、燃焼用送風機１６並びに燃焼器１０に連なる給排気筒１４と暖房器３の制御基盤１５等を設ける。
筐体８並びにカバー１２は内外２重に構成しその間に断熱空間を形成させた。 なお、燃焼器１０は、熱源として周面に多数の空気孔を備えるポットバーナ１０ａと、該ポットバーナ１０ａを囲む空気室１０ｂと該ポット１０ａの上方に設けた燃焼室１０ｃと、該燃焼室１０ｃに連通する放熱部１０ｄとを備え、該放熱部１０ｄは、燃焼器１０の側面と、対流用送風機１１と対向するように燃焼器１０の背面とに亘って設け、燃焼器１０の側面に位置する放熱部１０ｄは偏平な板状型とし、背面に位置する放熱部１０ｄは、通気間隔を存して複数段に配設しパイプで構成した。なお、１６は前記空気室１０ｂを介してポット１０ａに燃焼用空気を供給する燃焼用送風機を示す。なお、８ｃはカバー１２を係止する係止具を示す。
【０００９】
図１並びに図６で１７は部屋温度を検出する室温検出器、１８は床下温度を検出する床下温度検出器、１９は温風通路９を流れる温風温度を検出する温風温度検出器を示し、温風温度検出器１９の温風通路９への取り付けは、図５に示すごとく、仕切板８ｂに、取付台２１を取り付け、この取付台２１に温風温度検出器１９を取り付け、これらを覆うカバー２２を設け、このカバー２２に開口２２ａを設けた。
【００１０】
本装置による燃焼の制御は、図６に示すマイコン２３を備える制御回路によって行わせるもので、マイコン２３の入力側に前記室温検出器１７と、床下温度検出器１８と、温風温度検出器１９を接続し、出力側には、対流用送風機１１の作動回路２４に介入させた受光子ｓｓｒ１に光信号を送るソリット・ステート・リレーＳＳＲ１（出力を可変調節できる）と、燃焼用送風機１６の作動回路２７に介入させた受光子ｓｓｒ２に光信号を送るソリット・ステート・リレーＳＳＲ２（出力を可変調節できる）と、ポット３内に設けた点火ヒータ２５の作動回路２６に接点ｒｙ１を介入させたリレーＲＹ１とを介入させると共に、電磁ポンプ２８の作動回路２９に介入させた受光子ｐｈ１に光パルス信号を送る発光素子ＰＨ１とを備え、発光素子ＰＨ１からのパルス信号に応じた量の燃料を電磁ポンプ２８から吐出させることで、燃焼器１での燃焼量を調節する。
なお、該作動回路２９は運転スイッチ３０を介して電源に接続すると共に、該作動回路２９には運転スイッチ３０を閉じたとき作動する発光素子ＰＨ2 を備え、該発光素子ＰＨ2 の受光子ｐｈ2 をマイコン２３の入力側に介入させて、運転スイッチ３０を閉じたときマイコン２３にこれを入力させるようにした。
図６で３１はポット温度検出器、３２はマイコン２３を操作するリモートコントロール操作基盤を示す。
【００１１】
この制御回路による動作を説明すれば、運転スイッチ３０を投入すると同時にマイコン２３が動作し、マイコン２３に登録したプログラムに従って、先ず燃焼用送風機１６を駆動させて、ポット３内を掃気すると共に、点火ヒータ２５の作動回路２６に通電してポット３を予熱する。その後、電磁ポンプ２８が作動してポット３に燃料を供給する。ポット３に供給された燃料は、点火ヒータ２５によって着火燃焼させる。その後は、上述する手段によって温度調節を行う。
【００１２】
消火は、運転スイッチ３０を開くことで、電磁ポンプ２８の作動回路２９への通電を断たって電磁ポンプ２８を不作動とする。これによってポット３への燃料の供給が断たれるが、前記燃焼用送風機１６はその後も作動し続け、燃焼用送風機１６からの送風によってポット３を冷やし、ポット３が一定温度以下になったことをポット温度検出器３１で検出したとき、マイコン２３からの信号で、燃焼用送風機１６を停止させて完了する。
なお、前記点火ヒータ２５は、点火燃焼後マイコン２３に内臓したタイマによって通電を解かれる。
【００１３】
本装置による温度制御は、マイコン２３に、部屋温度Ｔ1 を基準に燃焼器１での燃焼量と対流用送風機１１の回転数とを比例段数が上がるごとに燃焼量並びに回転数が増大するように設定した室温比例制御パターンと、床下温度Ｔ2 を基準に燃焼器１での燃焼量と対流用送風機１１の回転数とを比例段数が上がるごとに燃焼量並びに回転数が増大するように設定した床下温度比例制御パターンを登録し、室温設定温度と室温検出器１７に検出された温度との差から求めた室温比例制御パターンの比例段数と、床下設定温度と床下温度検出器１８に検出された温度との差から求めた床下温度比例制御パターンの比例段数との大小をマイコンで比較し、両比例段数の内、小さい方の比例段数を選択し、燃焼器１での燃焼を、選択した比例段数に対応する燃焼量で燃焼させると共に、選択された比例段数に対応する回転数で対流用送風機１１を回転させること、又はこれに加えて、温風通路９に温風温度検出器１９を設けると共にマイコン２３に設定温度と設定温度より高い最大値温度とを登録し、該温風温度検出器１９に検出される温風温度が設定温度を越えたとき、前記選択された比例段数より更に小さい比例段数に対応する燃焼量で燃焼させ、温風温度Ｔ3 が最大値温度を越えたとき、燃焼器１での燃焼を停止させ、対流用送風機１１は、前記選択された比例制御パターンの比例段数によって最大回転数で回転させる。
【００１４】
なお、室温比例制御パターンは、設定温度（５℃〜３２℃の範囲で好みの温度を１℃刻みに設定できる）と設定温度より５℃低い範囲を１５段に分け、これに対応して燃焼量は順次最大燃焼から最小燃焼に切り替わり、対流用送風機１１の回転は最大回転から最小回転に切り替わるように設定し、室温が設定温度とこれより２℃高い範囲では燃焼量は最小となり、対流用送風機１１の回転は最小回転となり、室温が設定温度より２℃以上高いと燃焼器では消火し対流用送風機１１は最大回転するように設定する。又、設定温度より５℃以上低いときは、燃焼量は最大となり、対流用送風機１１の回転は消火直前の回転数で回転するように設定する。
床下温度比例制御パターンは、設定温度（例えば３８℃）より８℃低い温度と設定温度より３℃低い温度範囲を１５段に分け、これに対応して燃焼量は順次最大燃焼から最小燃焼に切り替わり、対流用送風機１１の回転は最大回転から最小回転に切り替わるように設定し、設定温度とこれより３℃低い範囲では、燃焼量は最小となり対流用送風機１１の回転は最小回転となり、設定温度以上高いと燃焼器では消火し対流用送風機１１は消火直前の回転数で回転とするように設定する。
又、床下温度が設定温度より８℃以上低いときは、燃焼量は最大となり、対流用送風機１１の回転は最大回転となるように設定する。
【００１５】
次ぎに、本装置の温度制御を図７に示しフローチャートに従って説明する。 先ずマイコンをスタートさせ、床下温度検出器１８に検出される温度から前記床温度比例制御パターンの比例段数と、室温検出器１７に検出される温度から前記室温比例制御パターンの比例段数とを求め、次いで求められた両段数を対比し室温比例制御パターンの比例段数が小さいか否かをマイコン２３で判断し、室温比例制御パターンの比例段数が小さければ、室温に基づく温調が行われる。
そしてこの、燃焼継続中、温風温度検出器１９に検出される温風温度が、設定（例えば７０℃）未満であるか否かを判断する。
７０℃未満であれば、更に温調停止条件が発生したか否か、即ち室温検出器１７に検出される温度が室温に基づく設定温度より２℃高いか否かを判断し、温調停止条件（室温が設定温度より２℃高い）が発生すれば、電磁ポンプ２７を停止して燃焼器１０による燃焼を停止させる。
その後、再点火条件（室温が設定温度より１℃低い）が発生したか否かを判断し、再点火条件が発生すれば、再点火を行い上述のステップ（室温に基づくステップ）を踏んだ温調を行う。
なお、温調停止条件が発生していなければ上述のステップを踏んだ室温比例制御パターンに基づく温調を行う。
【００１６】
なお、前記した温風温度が設定温度（７０℃）未満であるか否かの判断において、設定温度（７０℃）以上と判断した場合は、燃焼量を室温に基づく比例制御パターンの比例段数を２段下げた状態に設定すると共に、対流用送風機１１を、前記両比例制御パターンによって最大回転数で回転させて、温風温度を下げる。
その後、更に温風温度が、設定温度（７０℃）より高い中間温度（７５℃）未満であるか否かを判断し、中間温度（７５℃）未満であれば、前述する設定温度（７０℃）未満であるか否かの判断過程に戻って前述するステップを踏んで室温比例制御パターンによる温調を行う。
中間温度（７５℃）以上であれば、燃焼量を前記室温比例制御パターンの段数を４段下げた状態に設定し、対流用送風機１１は、室温比例制御パターによって最大回転数で回転させる。
【００１７】
更に、温風温度が設定温度（７０℃）より遥かに高い最大値温度（８５℃）未満であるか否かを判断し、最大値温度未満であれば、再び中間温度（７５℃）未満であるか否かの判断過程に戻して温度調節を行わせ、最大値温度（８５℃）以上であれば、電磁ポンプ２７を停止して燃焼を停止させる。その後、再点火条件（温風温度設定温度以下）が発生したか否かを判断し、再点火条件が発生したと判断した場合は、更に再点火条件が１時間以内に２回発生したか否かを判断し、１回であれば、再点火操作を行わせ、２回目以上であればエラー表示を行う。
前記した室温比例制御パターンの比例段数が床温比例制御パターンの比例段数より小さいか否かの判断で、室温比例制御パターンの比例段数が大きいと判断された場合は、図７の右側に示す床下温度比例制御パターンに基づいた温調を行う。
そして、室温比例制御パターンによる温調と同様に、燃焼継続中、温風温度検出器１９に検出される温風温度が、設定温度（例えば７０℃）未満であるか否かを判断する。設定温度（７０℃）未満であれば、更に温調停止条件が発生したか否か、即ち床下温度が設定温度（例えば３８℃）以上であるか否かを判断し、温調停止条件（床下温度が３８℃以上）が発生すれば、電磁ポンプ２７を停止して燃焼器１０による燃焼を停止させる。
その後、再点火条件（床下室温が設定温度より１℃低い）が発生したか否かを判断し、再点火条件が発生すれば、再点火を行い上述のステップを踏んだ温調を行う。
なお、温調停止条件が発生していなければ上述のステップを踏んだ温調を行う。
【００１８】
前記した温風温度が設定温度（７０℃）未満であるか否かの判断において、設定温度（７０℃）以上と判断した場合は、床下比例制御パターンの比例段数を２段下げた状態に設定すると共に、対流用送風機１１は、前記両比例制御パターンの比例段数の内最大の回転数で回転させて温風温度を下げる方向の制御を行う。
その後、更に温風温度が、設定温度（７０℃）より高い中間温度（７５℃）未満であるか否かを判断し、中間温度（７５℃）未満であれば、前述する設定温度（７０℃）未満であるか否かの判断過程に戻って前述するステップを踏んだ温度調節を行う。
中間温度（７５℃）以上であれば、燃焼量を前記床下温度比例制御パターンの比例段数を４段下げた状態に設定し、対流用送風機１１は、床下温度比例制御パターンによって最大回転数で回転させる。
その後、更に温風温度による停止条件が発生、即ち、温風温度が設定温度（７０℃）より遥かに高い最大値温度（８５℃）未満であるか否かを判断し、最大値温度未満であれば、再び中間温度（７５℃）未満であるか否かの判断過程に戻して温度調節を行わせ、最大値温度（８５℃）以上であれば、電磁ポンプ２７を停止して燃焼を停止させる。
その後、再点火条件（温風温度設定温度以下）が発生したか否かを判断し、再点火条件が発生したと判断した場合は、更に再点火条件が１時間以内に２回発生したか否かを判断し、１回であれば、再点火操作を行わせ、２回目以上であればエラー表示を行う。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によるときは、室温設定温度と室温検出器で検出された温度との差から求めた室温比例制御パターンの比例段数と、床下設定温度と床下温度検出器に検出された温度との差から求めた床下温度比例制御パターンの比例段数との大小をマイコンで比較し、両比例段数の内、小さい方の比例段数を選択し、選択した比例段数に対応する燃焼量で燃焼させると共に、選択された比例段数に対応する回転数で対流用送風機を回転させることで、暖房開始時の温度の低いときは、熱容量の小さい床下空間の温度が先に上がり、床下比例制御パターンの比例段数が先に小さくなる関係上、床下比例制御パターンの比例段数が選択され、設定温度の高い床下設定温度に基づく温度制御がなされ、速やかに温度を上昇させることができ、暖房を継続している内に室温が漸次上がると、室温設定温度は床下設定温度より低く設定されているため、室温比例制御パターンの比例段数が床下比例制御パターンの比例段数より小さくなり、燃焼器での燃焼量並びに対流用送風機の回転数は、室温比例制御パターンに基づいて制御がなされて、部屋に居るものに取って、心地の良い暖房ができる。
【００２０】
請求項２記載の発明によるときは、温風温度検出器に検出される温風温度が設定温度を越えたとき、前記選択された比例段数より更に小さい比例段数に対応する燃焼量を燃焼器に供給することで、温風温度が高めになったとき、燃焼量を控え目にでき、しかも温風温度が最大値温度を越えたとき、燃焼器での燃焼を停止させ、対流用送風機は選択された比例制御パターンによって最大回転数で回転させることで、温風温度が異常に上がるのを防いで、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本暖房装置を設置下家屋の概略図
【図２】 暖房器の斜視図
【図３】 暖房器の截断平面図
【図４】 図３のＩＶ−ＩＶ線截断面図
【図５】 温風温度検出器の取り付け部の截断平面図
【図６】 制御回路図
【図７】 本暖房装置による温度調節を示すフローチャート
【符号の説明】
１ 床下空間 ３ 暖房器 １０ 燃焼器
１１ 対流用送風機 １０ 燃焼器 １６ 燃焼用送風機
１７ 室温検出器 １８ 床下温度検出器 １９ 温風温度検出器
２３ マイコン

Claims (2)

1. 燃焼器と該燃焼器に向かって送風する対流用送風機を備える暖房器を床下空間に設けて、該暖房器からの温風で部屋を暖房する暖房装置であって、燃焼器での燃焼量と対流用送風機の回転数を制御して温度調節を行う暖房装置において、部屋温度を検出する室温検出器と、床下温度を検出する床下温度検出器と、両温度検出器に検知された温度を登録するマイコンを備え、且つ該マイコンに、部屋温度を基準に、燃焼器での燃焼量と対流用送風機の回転数とが比例段数が上がるごとに増大するように設定した室温比例制御パターンと、床下温度を基準に、燃焼器での燃焼量と対流用送風機の回転数とが比例段数が上がるごとに増大するように設定した床下温度比例制御パターンとを登録し、室温設定温度と室温検出器に検出された温度との差から求めた室温比例制御パターンの比例段数と、前記室温設定温度より高く設定される床下設定温度と床下温度検出器に検出された温度との差から求めた床下温度比例制御パターンの比例段数との大小をマイコンで比較し、両比例段数の内、小さい方の比例段数を選択し、選択した比例段数に対応する燃焼量で燃焼させると共に、選択された比例段数に対応する回転数で対流用送風機を回転させることを特徴とする暖房装置。
2. 温風通路に温風温度検出器を設けると共にマイコンに設定温度と設定温度より高い最大値温度とを登録し、且つ前記床下温度比例制御パターンと室温比例制御パターンに、温風温度が最大値温度を越えたとき、燃焼器での燃焼を停止させ、対流用送風機を最大回転数で回転させる領域を設け、該温風温度検出器に検出される温風温度が設定温度を越えたとき、前記選択された比例段数より更に小さい比例段数に対応する燃焼量で燃焼させ、温風温度が最大値温度を越えたとき燃焼器での燃焼を停止させ、対流用送風機は、前記選択された比例制御パターンの比例段数によって最大回転数で回転させることを特徴とする請求項１記載の暖房装置。

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