JP3697723B2 - 省燃費形温風暖房器 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、送風量や燃焼量を制御して省燃費を図った省燃費形温風暖房器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、温風暖房器の送風量と燃焼量の設定は、主に暖房能力に適応した騒音値と温風温度と不完全燃焼排気ガス量から決められて制御されているのが主流である。
【０００３】
以下、図６〜図８を参照しながら説明する。
図６は温風暖房器の概略構成図であり、１は室内温度検出装置、２は設定装置、３は燃焼量駆動装置、４はバーナ、５はファン、６は暖房能力段階制御部、７は温度差演算装置である。
【０００４】
上記構成において動作を説明すると、温度差演算装置７は室内温度検出装置１からの室内温度信号と設定装置２からの設定温度信号を受信し、それらの温度差を演算する。暖房能力段階制御部６はその演算信号を受信して各暖房能力段階（暖房能力段階については以下で説明する）に適応した送風量と燃焼量を制御する。ファン５は前記制御信号を受信して駆動する。また、燃焼量駆動装置３は前記制御信号を受信して駆動し、燃料をバーナ４に供給する。
【０００５】
上記構成において主要構成部となる暖房能力段階制御部６の構成図を図７、また動作を図８にて説明する。図７において、８は暖房能力段階制御装置、９は送風量制御装置、１０は燃焼量制御装置である。暖房能力段階制御装置８は温度差演算装置７より設定温度と室内温度の温度差の信号を受信し、その信号により暖房能力段階の設定を行う。
【０００６】
図８から明らかのように送風量Ｗと燃焼量Ｇの関係は、送風量増加係数Ｋ＝（Ｗ−Ｗｍｉｎ）／（Ｇ−Ｇｍｉｎ）が一定となる比例関係にある。送風量増加係数Ｋは暖房能力の最大段階（Ｗｍａｘ，Ｇｍａｘ）（以下、最大暖房能力段階と示す）と最小段階（Ｗｍｉｎ，Ｇｍｉｎ）（以下、最小暖房能力段階と示す）の間でいくつかの段階に設定されている（以下、任意の暖房能力段階を送風量Ｗｘと燃焼量Ｇｘである（Ｗｘ，Ｇｘ）として示す）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の制御方法では、居住外空間への暖房が多くなり、無駄な燃料消費がある。
【０００８】
図９は温風暖房器使用のシュミレーションを示しており、部屋Ｒの居住空間Ａｕの室内温度をＴｕに保持するために温風暖房器Ｆは発熱量Ｑを必要とする。一般に、暖められた空気（温風を含む）は暖められていない空気よりも比重が軽く上方へと移動するため、居住外空間ＡｏがＡｕより暖かくなる傾向にあり、居住外空間Ａｏの室内温度ＴｏはＴｏ＞Ｔｕとなる。
【０００９】
また部屋Ｒは常に放熱しており、上記傾向により、居住外空間Ａｏからの放熱量Ｐｈは居住空間Ａｕからの放熱量Ｐｌより多くＰｈ＞Ｐｌである。つまり上記関係より、部屋Ｒの室内温度をＴｕに保持するためには発熱量と放熱量は等しくＱ＝Ｐｈ＋Ｐｌであり、居住外空間Ａｏと居住空間Ａｕの放熱量差（Ｐｈ−Ｐｌ）が無駄な発熱量である。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するもので、部屋の温度分布の均一化を図ることにより快適性を維持しながら省燃費を実現し、さらに快適性を若干は犠牲にしても省燃費を追求することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の省燃費形温風暖房器は、送風量Ｗと燃焼量Ｇの関係を示す送風量増加係数Ｋ＝（Ｗ−Ｗmin）／（Ｇ−Ｇmin）が最大暖房能力段階と最小暖房能力段階を除く任意の暖房能力において、Ｋ＞Ｋmaxになるように前記送風量と前記燃焼量Ｇの中で少なくとも一方を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、設定温度と予め設定した省燃費制御の動作開始温度とを比較する設定温度比較装置が（設定温度）＞（動作開始温度）であることを判定した場合、あるいは室内温度と予め設定した省燃費制御の動作開始温度とを比較する室内温度比較装置が（室内温度）＞（動作開始温度）であることを判定した場合に、Ｋ＞Ｋmaxになるように制御するようにしてある。
【００１４】
また、制御装置がＫ＞Ｋmaxになるように制御するか、又はＫ＝一定になるように制御する切換スイッチを設けたものである。
【００１５】
【作用】
上記構成により請求項１は最大暖房能力段階と最小暖房能力段階以外の暖房能力段階において、燃焼量に対する送風量の比率を従来より多くして温風をより遠くまで届かせ、居住外空間を含めた部屋の空気を全体的に循環させる。ここで最大暖房能力段階と最小暖房能力段階以外の暖房能力段階に限定するのは、以下による傾向を避けるためである。
【００１６】
最大暖房能力段階における燃焼量に対する送風量の比率を増加させる制御は、過大な送風機を必要とし、かつ送風騒音を高める。また最小暖房能力段階における燃焼量に対する送風量の比率を増加させる制御は、温風温度の低下による冷風感を及ぼす。
【００１７】
そして、設定温度を検出して省燃費制御の動作開始温度との関係を判定し、（設定温度）＞（動作開始温度）の場合のみ上記循環作用をする。
【００１８】
また、室内温度を検出して省燃費制御の動作開始温度との関係を判定し、（室内温度）＞（動作開始温度）の場合のみ上記循環作用をする。
【００１９】
請求項２は切換スイッチの選択により上記循環作用をする。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しながら説明する。
【００２１】
請求項１については、図１・図２を参照しながら説明する。なお、従来例と同一構成要素については同一番号を付し、説明は省略する。また温風暖房器の概略構成についても図６の場合と同様であるので説明は省略する。図１は主要構成部となる暖房能力段階制御部６の構成図である。
【００２２】
図１，図６において、暖房能力段階制御装置８は温度差演算装置７より設定温度と室内温度の温度差の信号を受信し、前記信号により暖房能力段階の設定を行う。そして燃焼量制御装置１０と送風量制御装置９は各々燃焼量駆動装置３とファン５を設定された暖房能力段階に制御する。
【００２３】
図２に暖房能力段階を７段階（ここで最大暖房能力を強段階、最小暖房能力を弱段階と示す）とした制御による送風量Ｗと燃焼量Ｇの関係を示す。
【００２４】
図において、送風量Ｗと燃焼量Ｇは各暖房能力段階毎に設定されており、前記関係を示す送風量増加係数ＫはＫ＝（Ｗ−Ｗｍｉｎ）／（Ｇ−Ｇｍｉｎ）で表すことができ、Ｋ２〜Ｋ６＞Ｋ７の関係があり、弱段階と強段階以外の暖房能力段階において省燃費制御が行われる（以下、弱段階〜強段階におけるＷとＧとＫを各々Ｗ１〜Ｗ７、Ｇ１〜Ｇ７、Ｋ１〜Ｋ７として示す）。
【００２５】
つまり燃焼量Ｇを基準とした送風量Ｗの比率を考えると、燃焼量Ｇ２に対して従来は送風量ｗ２なる値を制御してグラフ上でＢ２に位置するが、本発明は送風量Ｗ２なる値を制御してグラフ上でＡ２に位置する。よって従来に比べて送風量Ｗは、（Ｗ２−ｗ２）が増加した制御となり、送風量増加係数Ｋ＝（Ｗ−Ｗｍｉｎ）／（Ｇ−Ｇｍｉｎ）を増加させる傾向となる。また送風量Ｗを基準とした燃焼量Ｇの比率を考えた場合も同様であり、送風量Ｗ２に対して従来は燃焼量ｇ２なる値を制御してグラフ上でＣ２に位置するが、本発明は燃焼量Ｇ２なる値を制御してグラフ上でＡ２に位置する。よって従来に比べて燃焼量Ｇは、（ｇ２−Ｇ２）が減少した制御となり、送風量増加係数Ｋ＝（Ｗ−Ｗｍｉｎ）／（Ｇ−Ｇｍｉｎ）を増加させる傾向となる。なお、弱段階と強段階以外の暖房能力段階においても同様である。
【００２６】
これにより２段階〜６段階で、燃焼量に対する送風量の比率がＫ７より増加され、室内空気がよく循環されて室内温度がより均一化され、居住外空間Ａｏでの余分な放熱ロスを減少させて省燃費運転が実現できる。
【００２７】
上記効果を図９において説明すると、燃焼量Ｇに対する送風量Ｗの比率を増加することにより温風暖房器Ｆからの温風速度が強くなり、居住外空間Ａｏの暖まった空気を攪拌し、その室内温度Ｔｏと居住空間Ａｕの室内温度Ｔｕの関係をＴｏ＞ＴｕからＴｏ≒Ｔｕにすることにより、Ａｏでの温度差（Ｔｏ−Ｔｕ）分のの無駄な放熱を回避して省燃費を実現する。上記のことは、Ａｏの放熱量ＰｈとＡｕの放熱量Ｐｌの差（Ｐｈ−Ｐｌ）分の無駄な放熱が少なくなることになる。また、最大暖房能力段階と最小暖房能力段階を従来の燃焼量に対する送風量の比率にすることにより、暖房初期の室内温度の上昇時間と騒音値を増加せず、温風温度を低下しない。よってそれらの面の快適性を維持することを実現できる。
【００２８】
なお、燃焼量減少制御装置１０と送風量制御装置９による燃焼量に対する送風量の比率を増加させる制御の対象とされる２段階〜６段階において、前記段階に限定せずに３段階〜５段階、つまり、Ｋ３〜Ｋ５＞Ｋ１＝Ｋ２＝Ｋ６＝Ｋ７の関係であっても同様な効果は得られると考える。
【００２９】
次に、図３のフローチャートを参照しながら説明する。
省燃費制御の動作条件として、検出された設定温度ＴＳがあらかじめ設定された省燃費制御の動作開始温度Ａ（以下、２０℃と仮設定する）の関係がＴｓ≧２０℃であればＫ２〜Ｋ６＞Ｋ７なる上記省燃費制御動作を行い、そうでなければ従来同様のＫ１〜Ｋ７＝一定の制御をする。これはＴＳ＜２０℃の場合に省燃費制御が行われることにより、温風温度が低下して冷風感を与えやすくなるのを防止する。
【００３０】
次に、図４のグラフを参照しながら説明する。
省燃費制御の動作条件として、検出された室内温度Ｔｒがあらかじめ設定された省燃費制御の動作開始温度Ｂ（以下、２０℃と仮設定する）の関係がＴｒ≧２０℃であればＫ２〜Ｋ６＞Ｋ７なる上記省燃費制御動作を行い、そうでなければ従来同様のＫ１〜Ｋ７＝一定の制御をする。これはＴｒ＜２０℃の場合に省燃費制御が行われることにより、温風温度が低下して冷風感を与えやすくなるのを防止する。
【００３１】
さらに、図のフローチャートを参照しながら説明する。
省燃費制御の動作条件として、図６の本体上部のユーザーが手動で操作入力する切換スイッチ１１がＯＮであればＫ２〜Ｋ６＞Ｋ７なる上記省燃費制御動作を行い、そうでなければ従来同様のＫ１〜Ｋ７＝一定の制御をする。そして、十分室内温度Ｔｒが設定温度ＴＳに近い状態の運転が続いた場合には居住外空間Ａoでの天井部分の室内空気は高温に達しているから、前記切換スイッチでのユーザーの指示でも室内温度の均一化を図れ、放熱量を低減して省燃費運転が実現できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかのように本発明の省燃費形温風暖房器によれば次の効果が得られる。
【００３３】
請求項１は最大暖房能力段階と最小暖房能力段階以外の暖房能力段階において、燃焼量に対する送風量の比率を前記最大暖房能力段階と最小暖房能力段階より多くすることにより、室内空気をより循環して室内温度の均一化を図り、無駄な居住外空間（天井部分）による放熱ロスを低減して省燃費運転が実現できる。
【００３４】
上記効果使用条件により実現するものであり、その使用条件である設定温度が高い場合は部屋の室内温度が比較的高くなっており、燃焼量に対する送風量の比率の増加による温風の低温変化を特に感じないで実現できる。
【００３５】
また、別の使用条件により上記効果を実現するものであり、その使用条件である室内温度が高い場合は部屋の室内温度が比較的高くなっており、燃焼量に対する送風量の比率の増加による温風の低温変化を特に感じないで実現できる。
【００３６】
請求項２は請求項１の上記効果をユーザーの選択により実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１に対応した実施例における省燃費形温風暖房器の暖房能力制御部のブロック図
【図２】同暖房器の送風量と燃焼量の関係を示す特性図
【図３】本発明の請求項２に対応したフローチャート
【図４】本発明の請求項３に対応した送風量と燃焼量の関係を示す特性図
【図５】本発明の請求項４に対応したフローチャート
【図６】従来の温風暖房器の概略構成図
【図７】同暖房器の暖房能力制御部のブロック図
【図８】同暖房器の送風量と燃焼量との関係を示す特性図
【図９】同暖房器が使用された場合の室内の気流の流れ等を示す状態図
【符号の説明】
１ 室内温度検出装置
２ 設定装置
３ 燃焼量駆動装置
４ バーナ
５ ファン
９ 送風量制御装置
１０ 燃焼量制御装置
１１ 切換えスイッチ

Claims (2)

1. バーナと、このバーナで発生する燃焼熱を温風として吐出する送風機を有する温風暖房機において、前記温風の任意の送風量をＷ、前記バーナの任意の燃焼量をＧ、暖房能力の最小時の送風量をＷmin及び暖房能力の最小時の燃焼量をＧminとした場合に送風量増加係数ＫをＫ＝（Ｗ−Ｗmin）／（Ｇ−Ｇmin）で定義し、かつ、暖房能力の最大時の送風量及び燃焼量のそれぞれをＷmax及びＧmaxとした場合に暖房能力の最大時の送風量増加係数ＫmaxをＫmax＝（Ｗmax−Ｗmin）／（Ｇmax−Ｇmin）で定義し、暖房能力が最大時及び最小時を除く任意の暖房能力における前記送風量と前記燃焼量の中で少なくとも一方をＫ＞Ｋmaxになるように制御する制御装置を備え、前記制御装置は、設定温度と予め設定した省燃費制御の動作開始温度とを比較する設定温度比較装置が（設定温度）＞（動作開始温度）であることを判定した場合、あるいは室内温度と予め設定した省燃費制御の動作開始温度とを比較する室内温度比較装置が（室内温度）＞（動作開始温度）であることを判定した場合に、Ｋ＞Ｋmaxになるように制御する省燃費形温風暖房器。
2. 制御装置がＫ＞Ｋmaxになるように制御するか、又はＫ＝一定になるように制御するか、を切り換える切換スイッチを設けた請求項１記載の省燃費形温風暖房器。

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