JP3921189B2 - 温風暖房機 - Google Patents

Description

本発明は、電気、ガスあるいは石油を熱源とする温風暖房機に関するものである。

この種の温風暖房機として、特許文献１には、機器本体の前面にある温風吹出し口よりも下部であって床面近くに設けた輻射センサーと、この輻射センサーからの出力に基づいて暖房出力を制御する制御部とからなる暖房機が開示されている。

また、特許文献２には、機器本体の背面に取り付けられ、室温を検知する室温センサーと、床面の温度を検知するため、機器本体の底板下方の床面温度を検知する床面温度センサーとを備え、前記２つの温度センサーで検知した温度に基づいて室温制御を行う温風暖房機が開示されている。

そして、この温風暖房機では、暖房開始と共に室温センサーによって検知される室温が上昇し、設定温度に到達すると、マイコンからの制御信号により燃焼器の燃焼量を小さくして設定温度になるように制御を行い、次に、室温センサーと床面温度センサーの温度差を演算し、その温度差が３℃以内のときは、初期の設定温度をやや低めに補正して体感温度を一定に保ち、暖めすぎのないような室温制御を行う。例えば、暖房開始からカウントしているタイマーが２時間以内のときは設定温度を１℃低めに補正し、２時間以上のときは２℃低めに補正する制御が行われる。
特開平８−３２７０５７（請求項１参照） 特開平５−３４０６０６（請求項１、段落００１６〜００２０参照）

ところで、温風暖房機により室内を暖房する場合、例えば、気温の低い日で、室内の床や壁の温度が冷たい場合は、室内温度が設定温度に達しても、体感的には低く感じられ、暖房不足を感じる場合がある。また、逆に、比較的気温の高い日は、室内温度が設定温度に達すると、必要以上に暖房感が感じられる場合がある。

しかしながら、従来の温風暖房機においては、機器本体の背面や側面に取り付けられた室温センサーか、あるいは特許文献１に示すように機器本体の前面の輻射センサーのみによって制御するのがほとんどであるため、上記のような気象条件の変化に対して一定の温度制御を行うに過ぎず、満足な暖房感を得ることができなかった。

一方、特許文献２に示す室温制御では、室温センサーと床面温度センサの温度差が３℃以内になると、初期の設定温度をやや低めに補正して暖めすぎのないような室温制御を行っているので、設定温度に到達してからの室温制御としては、ある程度の快適性は得られる。しかしながら、特許文献２に示す室温制御は、設定温度に達した後、設定温度を低めに補正する制御である。したがって、気象条件を加味した室温制御になっておらず、気温が低い日の暖房不足を補うものではなく、満足な暖房感が得られないおそれがある。

本発明は、上記に鑑み、機器本体の背面と前面に夫々取り付けた温度センサーによって室内の温度上昇を比較し、必要に応じて暖房運転時の設定温度を変更することにより、最適な暖房感が得られる温風暖房機を提供しようとするものである。

上記目的を達成するため、本発明は、機器本体の前面に温風吹出し口を備えた温風暖房機において、機器本体の背面に配置された室温を検出する背面温度センサーと、機器本体の前面に配置された前面温度センサーと、前記背面温度センサー及び前面温度センサーの出力に基づいて暖房運転を制御する制御部とを備え、前記制御部は、暖房運転開始時に前記両温度センサーからの検出温度の温度差によって、予め設定された設定温度を変更して暖房運転を制御することを特徴としている。

上記構成においては、気温が低い場合は、気温が高い場合に比べて設定温度に達するまでの時間が長くなり、背面温度センサー及び前面温度センサーによる検出温度差が大きくなる。そこで、このような気温が低く、両温度センサーの検出温度差が大きいときには、暖房運転開始時に設定温度を予め設定した値よりも高めに変更して制御することにより、気温が低い日における暖房初期の暖房感をいち早く得られるようにし、人体が感じる暖房感の不足を補うようにする。

ここで、「暖房運転開始時」とは、暖房運転開始から設定温度に到達するまでの立上り期間を指し、この間に両温度センサーの検出温度差によって、必要に応じて設定温度を変更制御するものである。

つまり、暖房運転開始時に、制御部は、前記両温度センサーからの検出温度の温度差が所定値以上のときに、設定温度を所定温度に上昇させて、その変更設定温度に基づいて暖房運転を制御し、前記温度差が一定値よりも小さいときに、前記設定温度により暖房運転を制御する。

例えば、制御部では、両温度センサーによって検出した温度差が２℃以上あるとき、設定温度（例えば２２℃に設定している場合）を所定温度（例えば２℃）に上昇させた変更設定温度（２４℃）に設定し直し、これに基づいて、暖房出力を制御する。そうすると、暖房出力は背面温度センサーによって検出した室温が設定温度（上記例では２２℃）に到達しても暖房出力を強燃焼状態に維持し、変更設定温度（２４℃）に到達して初めて暖房出力を変更設定温度に応じて制御することになる。

また、気温の高い場合は、両温度センサーによって検出した温度差が所定値以内になる。このような場合には、予め設定した設定温度に達するまでの時間が早いため、設定温度をあえて変更する必要はなく、通常の室温制御で十分である。

この温度差の検出時期としては、暖房運転開始直後から設定温度近くまで室温が上昇したときまでのいずれの時期であってもよい。暖房運転開始直後では、両温度センサーによる検出温度に差が生じにくいので、暖房運転開始直後から所定時間経過後、あるいは少なくとも背面温度センサーによる検出温度が所定温度または同検出温度が設定温度よりも所定温度低いときなど、各種検出時期を選定することができる。

また、制御部は、背面温度センサーから検出した室温が変更設定温度に達したとき、あるいは変更設定温度に達してから所定時間経過後に、予め設定された設定温度による暖房運転に復帰させる制御を行うこともできる。設定温度よりも高い変更設定温度まで到達して、室内は十分暖まっており、十分な暖房感が得られるので、設定温度による通常の室温制御に戻す。

また、制御部は、前記背面温度センサーから検出した室温が変更設定温度に達した時、または室温が設定温度に達してから所定時間経過した時のいずれか早い方を優先して、予め設定された設定温度による暖房運転に復帰させる制御を行うこともできる。気温が低い場合でも、十分な暖房感が得られているので、通常の設定温度による室温制御に戻せばよい。

さらに、制御部は、前記両温度センサーによる検出温度の温度差が前記所定値よりも大きい第２の値になったときに、暖房運転を停止する制御を行うことができる。

上記構成においては、両温度センサーによる検出温度差にある所定温度範囲（例えば、３０℃）を設け、この範囲を超えた場合は、制御部では、暖房機の異常温度上昇と判定し、運転を停止するようにする。例えば、温風吹出し口の近傍に障害物がある場合、温風吹出し口近傍が高温となる。そのため、前面温度センサーの検出温度が高くなり、前面と背面の温度差が大きくなる。このような場合、制御部では、異常温度上昇と判断して運転を停止する。

ただ、機器本体前面の障害物は一時的であり、その後機器本体から離れる場合がある。このような一時的な異常温度上昇の場合もあるので、制御部では、前記両温度センサーによる検出温度の温度差が前記第２の値以上を所定時間継続したときに、暖房運転を停止するようにすることもできる。

以上、説明したように、本発明によると、温風暖房機の背面と前面に設けた前面温度センサーと背面温度センサーとの温度差により、必要に応じて設定温度を変化させるので、気温が低めのときの暖房感を補うことができ、より快適な暖房運転を実現することができる。

以下、本発明に係る温風暖房機として液体燃料燃焼装置を搭載した石油ファンヒータにおける実施形態を図面に基づいて説明する。図１は液体燃料燃焼装置を搭載した石油ファンヒータの正面側斜視図、図２は同じくその側面断面図である。

図１において、１は機器本体、２は機器本体の前板７の下部に設けられ、温風を案内するルーバが取り付けられた温風吹き出し口、３は本体の上面前側に配設された操作表示部、４は温風を下向き方向に吹き出すルーバ、５は本体蓋を兼ね備えた給油タンクである。機器本体１の外装体は、前面を覆う前板７と、上面を覆う上面板８と、側面及び背面を覆う背面板９とが置台１０の上に固定して構成されている。

図２において、１１は機器本体の背面側の温風取入口に取り付けられた送風手段としての対流ファン、１２は対流ファンのファンモータ、１３は機器本体１の背面に設けられた空気取入口、１４は燃焼室、１５は燃焼室下方のバーナである。この燃焼室１４およびバーナ１５により温風暖房機の発熱部が構成される。この発熱部の暖房出力は図３に示す燃料経路の各構成部材を制御することにより変更される。

また、図２に示すように、機器本体の前面下部にある温風吹出し口２の下側近傍には、前面温度センサー３１が設置されている。本実施形態における前面温度センサー３１は、床面の温度を検知するものであって、機器本体の温度上昇の影響を受けないように、機器本体に断熱手段を介して取り付けられ、床面の温度を正確に検知できるようになっている。

また、機器本体の背面の空気取入口１３には背面温度センサー３２が設置されている。背面センサー３２は、機器本体が通常、室内の壁側に設置されるため、室内の壁の温度を検出して、室内の雰囲気温度、つまり室温を検出するために用いられる。これら両温度センサー３１、３２は、その感温部に受けた温度によって抵抗値が変化することを利用して温度を検知するようにしている。

図３は燃料経路の概略図である。図３において、５は本体より取外し自在の給油タンク、１９は点火ヒータ、２０はバーナ上方に配置される炎検知手段としてのフレームセンサ、２１は給油タンクの燃料を送るポンプとしての電磁ポンプ、２２は電磁ポンプからの燃料を加熱して気化ガスにする気化器、１５は気化器の気化ガスをノズルから噴出して燃焼空気と混合して燃焼するバーナである。気化器２２には、図示しないが、ノズルを開閉するソレノイドバルブと、気化器を加熱する気化器ヒータが設けられている。

２４は本体に給油タンクを装着したときに給油タンク５と燃焼部とを接続する第１（送油側）の接続手段であり、タンク側接続ジョイント２４ａと、燃焼部側の接続ジョイント受け２４ｂとから構成される。２５は本体に給油タンクを装着したときに、給油タンクと気化器とを接続し未燃焼ガスを給油タンク５に戻すための第２（戻り油側）の接続手段であり、タンク側接続ジョイント２５ａと、燃焼部側の接続ジョイント受け２５ｂとから構成される。

そして、送油側の接続手段２４には経路内に空気を送る空気弁２６が設けられている。この空気弁２６はソレノイドにより開閉駆動される。また、給油タンク５の第１の接続手段２４と電磁ポンプ２１の間は配管２７、電磁ポンプ２１と気化器２２の間は配管２８、気化器２２と第２の接続手段２５の間は戻り油配管２９で接続されている。

図４は本実施形態の制御ブロック図である。図に示すように、制御部３０は、一般的なマイクロコンピュータから構成され、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えている。そして、制御部３０は、その入力側に操作表示部３の温度設定スイッチ３ａ、前面温度センサ３１及び背面温度センサー３２が接続され、出力側に発熱部３８が接続され、前面温度センサ３１と背面温度センサー３２の出力により発熱部の出力を制御するようになっている。

上記構成の石油ファンヒータにおいては、給油タンク５に収容された液体燃料は、燃料圧送用の電磁ポンプ２１により送油パイプ２８を経由して気化器２２に導かれ、気化器２２に設けた気化器ヒータ（図示せず）により、送られてきた液体燃料を気化させる。気化器２２により気化された燃料ガスは、ノズルから勢い良く噴射されて燃焼用の空気と共にバーナ１５に導入されて炎口で燃焼し、燃焼室内の空気が加熱される。

そして、図２に示すように、本体背面に設けられたファンモータ１２に取付けた対流ファン１１により、フィルターを介して吸い込んだ室内の空気を燃焼室１４内の加熱された空気や燃焼ガスと共に温風として吹出口２から室内に吹き出すようになっている。

一方、炎口のやや上方に設けたフレームセンサ２０は燃焼炎による炎電流を検知するもので、予め設定した値以上の炎電流を検知すると、ファンモータ１２に通電し、これに伴い対流ファン１１が回転して、室内から吸い込んだ空気を温風として吹出口２から室内に吹き出させる。

このとき、制御部３０は、背面温度センサー３２により空気取入口１３の近傍の対流ファン１１によって吸込んでくる室内の空気温度を検出し、また、機器本体の前面にある前面温度センサー３１により床面の温度を検出し、両温度センサー３１，３２により検出された温度の差が所定値以上か否かを判定し、その温度差が一定以上の場合、制御部３０からの指令に基づいて暖房出力を制御し、設定温度を高めに変更して変更設定温度で制御する。例えば温度差ΔT＝２℃以上の場合は希望した設定温度より２℃高めの設定で制御する。また、前記温度差ΔTが所定値（例えば２℃）よりも小さい場合ならば、予め設定した設定温度で暖房出力を制御する。このような制御を行う理由を図5に基づいて説明する。

図５は、室温０〜２０℃において同一設定温度（本例では２２℃）に達するまでの前面温度センサー３１(FTH)と背面温度センサー３２(RTH)の温度上昇グラフである。図中１−１、２−１、３−１、４−１は背面温度センサー３２によって検出した温度上昇グラフである。同図１−２、２−２、３−２，４−２は前面温度センサー３１によって検出した温度上昇グラフである。１−１，１−２は室温が０℃のときから暖房運転を開始したときの温度上昇グラフ、２−１，２−２は室温が１０℃のときから暖房運転を開始したときの温度上昇グラフ、３−１，３−２は室温が１５℃のときから暖房運転を開始したときの温度上昇グラフ、４−１，４−２は室温が２０℃のときから暖房運転を開始したときの温度上昇グラフである。

図５に示すように、室温が１０〜１５℃を境界にして、１０℃以下では設定温度（２２℃）に達した時点で前面温度センサー３１(FTH)と背面温度センサー３２(RTH)による温度差ΔTが２〜８℃と差が大きい（図中１−１と１−２の対比、および２−１と２−２の対比参照）。１５℃以上での前記温度差ΔTは２℃よりも小さく、その差が少ない（図中３−１と３−２の対比、および４−１と４−２の対比参照）ことがわかる。このように上記温度差ΔＴが大きい場合、室温が低い、つまり外気温が低い気象条件であり、このような場合、設定温度に達しても満足のいく暖房感が得られない。

そこで、本実施形態では、上記知見の下、制御部３０では、背面温度センサー３２と前面温度センサー３１との温度差が所定値以上の場合、設定温度を高めに変更して変更設定温度で制御し、一定値よりも小さい場合には通常の設定温度で制御する。

図６は本実施形態の制御フローチャートである。図に示すように、運転開始前に温度調節つまみで温度設定を行った後、暖房運転が開始されると、制御部３０は、前面温度センサー３１と背面温度センサー３２とにより夫々温度を検出し、その温度差ΔTが例えば３０℃を超えるか否かが判断される。３０℃を超える場合は、機器本体の吹出し口の前に障害物等が存在し、前面温度センサー３１による検知温度が異常上昇したと判断し、運転を停止する。この場合、暖房運転を即停止してもよいが、障害物等が吹出し口付近から逃れる場合もあるので、所定時間（例えば３０秒）継続した場合にのみ運転を停止する制御を行うこともできる。

前記温度差ΔTが３０℃を超えない場合、次に、前記温度差が２℃よりも小さいか否かを判断する。温度差ΔTが２℃よりも小さい場合、室温が予め設定された設定温度に近付くよう暖房運転が制御される。温度差ΔTが2℃を超える場合、設定温度を+2℃増加させるよう変更し、室温がその変更設定温度に近付くよう暖房運転が制御される。室温はいずれも背面温度センサー３２により検出される。これにより、気温が低い場合でも通常の設定温度よりも高い温度まで上昇し、運転開始から速い段階で満足のいく快適感が得られる。

そして、設定温度に達した時点から１５分もしくは変更設定温度になった時点のいずれか早い時期が到達した時点で、この制御を終了し、通常の設定温度に復帰させて暖房運転を制御する。

図７は、本発明仕様の前面温度センサーと背面温度センサーとの温度差による制御例を室温０〜１５℃の間で行った場合の室温上昇グラフである。温度差ΔＴについてはプロットしなかったので、室温上昇グラフとの関係が必ずしも明確にはなっていないが、図５と対比して考察すれば、室温が１０℃以下（図中（１）（２）（３））のときは変更設定温度で暖房運転制御し、１０℃よりも高い（図中（４））の場合は通常の設定温度で暖房運転制御を行ったことがわかる。

図７のグラフに示すとおり、室温が１０℃以下から立ち上がった場合、室温が設定温度（２２℃）を超えて２４℃まで上昇しており、その後、設定温度（２２℃〜２３℃）に戻っている。また、室温が１３℃から立ち上がった場合、室温が設定温度（２２℃）に達した後、しばらく設定温度を維持し、２３℃で安定した状態を示している。

このように、例えば、気温が低い状態（例えば、室温１０℃以下）では、両温度センサー３１，３２による温度差ΔＴが大きいので、設定温度より＋２℃程度高めの制御を行うので、設定温度より高めの室温となり、暖房不足感が補うことができる。また、気温が高い状態（例えば、室温１０℃を超える場合）では、前記温度差ΔＴが小さいので、通常の設定温度制御を行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で修正・変更を加えることができるのは勿論である。例えば、上記各判定に用いた数値はあくまでも例示でって、これに限定されるものではないことは勿論である。

また、上記異常温度上昇判定は運転開始直後から設定温度に達するまでの運転開始時に行っているが、これに限らず、運転中に常に行うように設定する方が好ましい。また、上記実施形態では、背面温度センサーにより検出した室温が変更設定温度に達した時、または室温が設定温度に達してから所定時間経過した時のいずれか早い方を優先して、設定温度による暖房運転に復帰させる制御を行っているが、その復帰手法として、背面温度センサーから検出した室温が変更設定温度に達したときに、設定温度による暖房運転に復帰させる制御を行ってもよい。また、同じく変更設定温度に達してから所定時間経過後に設定温度による通常の暖房運転に復帰させるようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では液体燃料燃焼装置を搭載した石油ファンヒータについて説明したが、これに限らず、ガスファンヒータあるいは電気ファンヒータであっても本発明を適用できるのは勿論である。

本発明の一実施形態である液体燃料燃焼装置を搭載した石油ファンヒータの正面側斜視図 図１の側面断面図 図１の燃料経路の概略図 図１の制御ブロック図 暖房運転時における前面温度センサー(FTH)と背面温度センサー(RTH)の温度上昇状態を示すグラフ 図４の制御フローチャート 本発明の制御による室温上昇状態を示すグラフ

符号の説明

１ 機器本体
２ 温風吹き出し口
３ 操作表示部
４ ルーバ
５ 給油タンク
１１ 対流ファン
１２ ファンモータ
１３ 温風取入口
１４ 燃焼室
１５ バーナ
１９ 点火ヒータ
２０ フレームセンサ（炎検知手段）
２１ 電磁ポンプ（送油ポンプ）
２２ 気化器
２４ 第１の接続手段
２５ 第２の接続手段
３０ 制御部
３１ 前面温度センサー
３２ 背面温度センサー

Claims (6)

1. 機器本体の前面下部に温風吹出し口を備えた温風暖房機において、機器本体の背面に配置され室温を検出する背面温度センサーと、前記温風吹出し口から吹出す温風が当たる床面およびその周辺の温度を検知するために前記機器本体の前面の温風吹出し口の下側近傍に配置された前面温度センサーと、前記背面温度センサー及び前面温度センサーの出力に基づいて暖房運転を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、暖房運転開始から設定温度に到達するまでの立ち上がり期間において、前記両温度センサーからの検出温度の温度差が所定値以上のときに、設定温度を所定温度だけ上昇させて変更し、その変更設定温度と前記背面温度センサーによる検知温度とに基づいて暖房運転を制御し、前記温度差が所定値よりも小さいときに、前記設定温度と前記背面温度センサーによる検知温度とに基づいて暖房運転を制御することを特徴とする温風暖房機。
2. 前記制御部は、前記背面温度センサーにより検出した室温が変更設定温度に達したときに、予め設定された設定温度と背面温度センサーによる検知温度とに基づく暖房運転に復帰させることを特徴とする請求項１に記載の温風暖房機。
3. 前記制御部は、前記背面温度センサーにより検出した室温が変更設定温度に達してから所定時間経過後に、予め設定された設定温度と背面温度センサーによる検知温度とに基づく暖房運転に復帰させることを特徴とする請求項１に記載の温風暖房機。
4. 前記制御部は、前記背面温度センサーから検出した室温が変更設定温度に達した時、または室温が設定温度に達してから所定時間経過した時のいずれか早い方を優先して、予め設定された設定温度と背面温度センサーによる検知温度とに基づく暖房運転に復帰させることを特徴とする請求項１に記載の温風暖房機。
5. 前記制御部は、前記両温度センサーによる検出温度の温度差が前記所定値よりも大きい第２の値になったときに、暖房運転を停止することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の温風暖房機。
6. 前記制御部は、前記両温度センサーによる検出温度の温度差が前記第２の値以上を所定時間継続したときに、暖房運転を停止することを特徴とする請求項５に記載の温風暖房機。