JP3979217B2

JP3979217B2 - Hot air heater

Info

Publication number: JP3979217B2
Application number: JP2002222796A
Authority: JP
Inventors: 孝治村瀬; 逸夫五十嵐
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2022-07-31
Also published as: JP2004061048A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石油ファンヒーターやガスファンヒーターなどの室内開放型の温風暖房機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の温風暖房機を図８に示す。バーナー１にて供給されたガスの燃焼を行う。
【０００３】
燃焼により発生した排気ガスと空気を混合する燃焼室２がある。バーナー１の下方には温風を送出するための送風ファン３が設けられている。
【０００４】
また、送風ファン３を駆動するためのファンモーター４が送風ファン３の側面に取り付けられている。送風ファン３の前方には温風吹出し口５が取り付けられている。外装ケース６の後面には対流用空気を取り入れるための空気吸入口７が設けられ、エアーフィルター８が取り付けてある。外装ケース６の内側には室温を検出する室温検出器９が設けられている。燃焼室２の上部には温度検出器１０が設けられ、所定温度になるとそれを検出して、エアーフィルター８の掃除を促す目詰まり表示器１１がある。操作表示部１２には暖房運転を入り切りする運転スイッチ（図示せず）がある。制御装置１３は、運転スイッチ、室温検出器９、温度検出器１０の信号を読み込み、バーナー１へのガス供給量やファンモーター４の駆動量を制御し、設定の室温となるように各部品を制御している。
【０００５】
次にその動作について説明する。運転スイッチを押すと、バーナー１でガスを燃焼させ、発生する高温の排気ガスと、燃焼室２の燃焼風路内でエアーフィルター８を通過した対流用空気が混合される。混合された空気は、送風ファン４によって前面下部の温風吹き出し口５から温風になって送出され暖房を行う。室温検出器９が室温を検出して、室温が設定温度になるようにバーナー１の燃焼をコントロールする。燃焼室２の上部に設けられた温度検出器１０が、燃焼室２の温度を検出する。エアーフィルター８にほこりが付着すると、燃焼に必要な空気が減少して、燃焼室２の温度が上昇する。ある設定の温度になると、温度検出器１０がこれを検出して、制御装置１３に信号を送り、掃除をするよう目詰まり表示器１１がサインを出す。一般的にフィルターサインと言われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ほこりが付着すると燃焼に必要な対流用空気を吸い込みにくくなり、ファンモーター４の負荷が減少しファンモーター４がもっと吸い込もうと自然に回転数が上昇する。ファンモーターに直流を供給して駆動するＤＣモーターの場合は、ファンモーターの特性に任せ自然に回転数が上がるようにしているが、回転数が上がりにくいという特性がある。そして、ファンの送風量が十分でないため、微少な目詰まりであるのに機器の温度上昇が発生してしまう。
【０００７】
一方、ファン回転数が一定になるようモーターの制御電圧を例えば、供給電力を負荷電圧として制御する回転数制御方式は、機器の個体差に関係なくファン回転数を一定にするため、エアーフィルターに目詰まりして負荷が軽減してもファン回転数は一定となる。この方式では、吸入空気の減少を補うことが出来ず、風量が低下し器具の温度上昇が促進されて、フィルターサインや異常加熱時に燃焼を停止する安全装置が、わずかな目詰まりで頻繁に作動してしまうと言う課題があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、エアーフィルターの目詰まり状態における機器の急激な温度上昇を防ぐことができるとともに、適切な量の目詰まりで目詰まりを報知し、更に目詰まりが促進したときには燃焼を異常停止させることができ、使用者が安心して使用できる温風暖房機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の温風暖房機は、燃料を燃焼するバーナーと、燃焼により発生した排気ガスと空気吸入口を介して外部より取り込んだ空気を混合する燃焼室と、前記空気吸入口を介して外部から取り込んだ空気をバーナーに供給するとともに温風を送出する送風ファンと、この送風ファンを駆動するファンモーターと、送風ファンの回転数を検知する回転数検知器と、前記空気吸入口に設けられたエアフィルターと、前記バーナーへの燃料供給と前記ファンモーターの回転数とを制御し前記バーナーの燃焼量を多段階に且つ前記多段階の各段階において前記バーナーへの燃料供給量を前記ファンモーターの回転数に対して比例的に制御する制御装置と、エアフィルターの目詰まりを前記燃焼室の温度で検出する温度検出器と、前記目詰まりが所定量の第１検出温度に達したら報知する目詰まり報知器と、前記バーナーの燃焼量と温度検出器の検出温度に応じて、予め設定された複数の温度定数と前記ファンモーターの回転数定数に基づいて演算して目標回転数の補正を行う制御手段を備え、前記制御装置は前記回転数検知器の検知した回転数が前記目標回転数となるようにファンモーターを制御し、前記制御手段は前記目詰まりが所定の第２の検出温度に達すると目標回転数の補正を開始し、その補正は目詰まり報知を行う第１の検出温度で必要な回転数と補正開始前の回転数との回転数比率を基に演算することを特徴とした。
【００１０】
これによって、エアーフィルターがほこりで目詰まりすると温度検出器がこれを検出して、ファンモーターの回転数が目標回転数になるように制御しながら温度検出器が検出する温度に従い目標回転数を連続的に増加するよう補正する。
【００１１】
また、目標回転数の補正は目詰まりを報知する第１検出温度において必要となる目標回転数を与えることで増加度合いを決める。
【００１２】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、燃料を燃焼するバーナーと、燃焼により発生した排気ガスと空気吸入口を介して外部より取り込んだ空気を混合する燃焼室と、前記空気吸入口を介して外部から取り込んだ空気をバーナーに供給するとともに温風を送出する送風ファンと、この送風ファンを駆動するファンモーターと、送風ファンの回転数を検知する回転数検知器と、前記空気吸入口に設けられたエアフィルターと、前記バーナーへの燃料供給と前記ファンモーターの回転数とを制御し前記バーナーの燃焼量を多段階に且つ前記多段階の各段階において前記バーナーへの燃料供給量を前記ファンモーターの回転数に対して比例的に制御する制御装置と、エアフィルターの目詰まりを前記燃焼室の温度で検出する温度検出器と、前記目詰まりが所定量の第１検出温度に達したら報知する目詰まり報知器と、前記バーナーの燃焼量と温度検出器の検出温度に応じて、予め設定された複数の温度定数と前記ファンモーターの回転数定数に基づいて演算して目標回転数の補正を行う制御手段を備え、前記制御装置は前記回転数検知の検知した回転数が前記目標回転数となるようにファンモーターを制御し、前記制御手段は前記目詰まりが所定の第２の検出温度に達すると目標回転数の補正を開始し、その補正は目詰まり報知を行う第１の検出温度で必要な回転数と補正開始前の回転数との回転数比率を基に演算するものである。
【００１３】
よって、温度検出器が検出する温度に従い目標回転数を連続的に増加するよう補正し、目標回転数の補正は目詰まりを報知する第１検出温度において必要となる目標回転数を与えることで増加度合いを決める。そして、エアーフィルターにほこりが付着した場合には、送風量を増やし機器の外装の温度上昇を抑制することができ、また、目詰まりを報知すべきほこり付着量になるまで送風量と外装温度を精度良く制御することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、制御手段は燃焼を停止させる第３検出温度と、目標回転数の補正を終了する第４検出温度とを予め設定しており、前期第４検出温度は第１検出温度よりも高く、第３検出温度よりも低いことを特徴とした。
【００１５】
よって、第１検出温度となると目詰まり報知を行い、さらに目詰まりが進んで第４検出温度となると送風機の回転数増加補正をやめ、第３検出温度になると燃焼の停止を行う。そして、目詰まりを報知した後、機体の温度上昇に追随させて増加補正していた送風機の回転数の補正を、第４検出温度を検出した時点で早く終了させ、機体の温度上昇を促進して目詰まり報知を行ってから短時間で機器を停止させるようにすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段は燃焼量が小さいほど前記回転数比率を大きくして目標回転数を補正するものである。
【００１７】
そして、より目詰まり報知のタイミングを適切に精度良く制御することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、各燃焼量における前記回転数比率は、最小燃焼量における回転数比率Ｋ（ｍｉｎ）と、最大燃焼量における回転数比率Ｋ（ｍａｘ）と、燃焼量の段階ｎを用いて、（数３）で与えられるものである。よって、より送風量を精度良く制御して目詰まり報知のタイミングを適切にすることができる。
【００１９】
【数３】

【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段は燃焼量が小さいほど補正を開始する前記第２検出温度を低くして目標回転数を補正するものである。よって、燃焼量に応じてフィルターに目詰まりしたほこり量が同程度になるように、回転数の制御を精度良く行うことができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、各燃焼量における補正を開始する前記第２検出温度は、最大燃焼量における第２検出温度Ｔｓｔ（ｍａｘ）と、最小燃焼量における第２検出温度Ｔｓｔ（ｍｉｎ）と、燃焼量の段階ｎを用いて、（数４）で与えられるものである。よって、燃焼量に応じてきめ細かい制御が可能となる。
【００２２】
【数４】

【００２３】
【実施例】
以下、本発明をガスファンヒーターに適応した実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例の温風暖房機の概略構成を示す構成図である。図１において、６は外装ケースであり、天板１４と底板１５とで機器の外装を構成する。
【００２５】
外装ケース６は機器の背面上部に当たる位置に空気吸入口７を、前面下部に当たる位置に温風吹出口５を有し、空気吸入口７にはエアーフィルター８が取り付けられている。エアーフィルター８は容易に取り外し、手入れできるよう外装ケース６に引っ掛けて取り付ける構造となっている。２は外装ケース６内に設けられた燃焼室、１は燃焼室２に設けられたバーナー、１７は点火装置、１６はバーナー２の炎近傍に配置された熱電対よりなる炎センサー、３は燃焼室２の下部に設けられたクロスフローファンよりなる送風ファン、４は送風ファン３を駆動するファンモーターで、このファンモーターには回転数を検出する回転数検知器２０が設けられている。１８は燃焼室２の上面及び前面を覆う覆板、１９は送風ファン３からの温風を温風吹出口に導くファンケースである。外装ケース６の背面下部にはガス接続口２１が設けられ、ガスを遮断する電磁弁２２、ガスを調整供給する比例弁２３、ガスを導くガス導管２４を介してバーナー１にガスが供給される。天板１４の前方部に操作表示部１２を設け、その直下に各種スイッチや表示器を配した制御装置の一部である操作表示回路１３ａが設けてある。１３は制御装置の中核をなす制御回路でファンモーター４を駆動する回路や目標回転数を指示する制御手段２５を有している。９は空気吸入口７の近傍に設けられたサーミスターよりなる室温検出器であり、１０はエアーフィルター８の目詰まりを燃焼室の温度で検出するサーミスターよりなる温度検出器である。操作表示部１２には温度検出器１０が目詰まりを検出したことを報知する目詰まり表示器１１が設けられ、１１は一般的にはフィルターサインと呼ばれている。また、２６は制御回路１３に電源を供給する電源コードである。
【００２６】
次に動作について説明する。暖房運転すると制御回路１３はファンモーター４を始動させ、バーナー１にガスを供給する。室内空気が送風ファン３によって空気吸入口７から外装ケース６内に吸入され、その一部は燃焼室２に入りバーナー１でガス燃料と混合され燃焼する。また、制御回路１３は、燃焼を継続させるようガス供給量とファンモーター４の回転数とを調整する。
【００２７】
バーナー１の燃焼ガスは排出された後、燃焼室２を冷却する燃焼室２と覆板１８とで形成される通路を流れる空気と合流して送風ファン３に吸入される。そして、送風ファン３から吐出された温風はファンケース１９に沿って温風吹出口５へと誘導され、室内に放出される。
【００２８】
このような暖房運転中、制御回路１３は設定温度と室温検出器９が検出する室温との差温の大きさに応じてバーナー１でのガス消費量を定める。例えば、８〜１０畳の部屋の暖房を目安としたものでは、ガス消費量は０．６４ｋＷ（最小燃焼）〜３．４９ｋＷ（最大燃焼）の範囲で多段階に且つ前記多段階の各段数に応じて比例的に調整される。そして、このガス消費量が得られるように、制御回路１３は比例弁２３の弁開度を調節しバーナー１へのガス供給量を制御する。
【００２９】
また、併せて制御回路１３はファンモーター４の回転数制御を行い、送風ファン３によるバーナー１への空気供給量を制御する。ファンモーター４の回転数制御は回転数検知器２０からの回転数信号と目標回転数を比較しファンモーター４の回転数が目標回転数となるようファンモーター４の制御信号を調節する。送風ファン３の目標回転数は、通常燃焼時においては５００ｍｉｎ^-1（最小燃焼）〜８５０ｍｉｎ^-1の範囲である。
【００３０】
ここで、最小燃焼から最大燃焼までｎ段のステップを有し、最小燃焼のガス消費量をＱ（ｍｉｎ）、目標回転数をＮｓｔ（ｍｉｎ）、また最大燃焼のガス消費量をＱ（ｍａｘ）、目標回転数をＮｓｔ（ｍａｘ）とすると、燃焼ステップ（ｉ）でのガス消費量Ｑ（ｉ）、目標回転数Ｎｓｔ（ｉ）は、次に示す（数５）および（数６）で表わされる。またｉは、１〜ｎまでの整数である。
【００３１】
【数５】

【００３２】
【数６】

【００３３】
図２は、本発明の実施例のファンモーター制御回路のブロック図である。ファンモーター４は通電切換用の半導体素子からなる駆動回路を内蔵した直流モーターで構成しており、負荷電源（０〜２４Ｖ）と駆動回路の制御電源（５Ｖ）とが接続されている。また回転数検知器２０も駆動回路上に構成されている。制御手段２５はマイクロコンピューターにより構成しており、端子１には室温検知器９が、端子２には目詰まりを検出する温度検出器１０が接続されている。端子３ファンモーター４の制御信号をアナログ電圧（０〜５Ｖ）として出力する。
【００３４】
また端子４は一定周期（６０ｋＨｚ）の矩形波を出力し、Ｃ１とＲ２との時定数で擬似三角波を形成する。これを、制御信号のアナログ電圧とコンパレーターであるＩＣ１により比較することでＴｒ１とＴｒ２の通電時間を制御する。Ｔｒ２の通電時間に応じてＣ２に充電される電圧が変化しファンモーター４の負荷電圧をコントロールする。端子５には回転数検知器２０が接続され、パルス信号が入力される。パルス信号を１分間当りの回転数に加工し実測回転数を求め、諸条件より決められた目標回転と比較しながら、実測回転数が目標回転数となるよう制御信号を加減する。目標回転数は設定温度と室温の差温より決まる燃焼ステップと目詰まり度合いを検出する温度検出器１０からの温度とにより決定する。
【００３５】
ところで、暖房運転をしながら機器を使用していくと、エアーフィルター８が徐々に目詰まりしていき、送風ファン３の負荷が軽減していく現象が生じる。
【００３６】
図３において、最小燃焼・最大燃焼におけるファンモーター４の回転数すなわち送風ファン３の回転数の挙動を説明する。グラフの横軸は温度検出器１０の検出温度でエアーフィルター８の目詰まり度合いを代用する特性となる。グラフの縦軸は、ファンモーター４の目標回転数である。目詰まりが進行していくと温度検出器１０の検出温度が大きくなる。エアーフィルター８が目詰まりしていない時の検出温度付近に設定された第２検出温度Ｔｓｔとなった以降、温度検出器１０の温度に応じて目標回転数を連続的に上げていく。そして温度が所定の第１検出温度に達すると目詰まり表示器１１を表示して、使用者にエアーフィルター８の掃除を促すフィルターサインを出す。また、第２検出温度Ｔｓｔに達するまでの初期目標回転数をＮｓｔ、第１検出温度Ｔｆｓにおいて得たい回転数をＮｆｓとすると、温度Ｔと目標回転数Ｎ（ｉ）の関係は、次の（数７）で表される。
【００３７】
【数７】

【００３８】
（数７）中の係数Ｋは、次の（数８）で表される。
【００３９】
【数８】

【００４０】
そして、ファンモーター４の回転数をエアーフィルター８の目詰まりの度合いに応じて大きくするため、目詰まりによる風量の減少を補うことができ、外装ケース６や天板１４の温度が急激に高くなることを防止できる。また、フィルターサインで報知したいほこり量は代用試験用のガーゼ１０枚程度である。そのほこり量が付着した状態においても外装温度が安全な温度となるよう第１検出温度と第１検出温度での目標回転数が決まる。これは、実験に基づき決まるものである。
【００４１】
本実施例では温度と目標回転数の関係をフィルターサイン報知する時の回転数Ｎｆｓと初期の目標回転数Ｎｓｔの比率に基づき算出するため、フィルターサイン報知のほこりの付着量や機器の温度を精度良くコントロールすることができる。
【００４２】
（実施例２）
実施例２について説明する。図４はその挙動についてのグラフである。実施例１との違いは、フィルターサイン報知後に目詰まりが進行し温度検出器１０の温度が更に高くなり、第３検出温度Ｔｈｌに達すると異常過熱状態と判断し機器の燃焼を停止することである。また、第１検出温度Ｔｆｓと第３検出温度Ｔｈｌの間にある第４検出温度Ｔｅｎに達したら、それ以上は目標回転数を増加させないことである。
【００４３】
そして、フィルターサイン報知をするほこり量より更にほこりの付着が促進すると、温度検出器１０の温度が上昇した段階で、目標回転数の増加をやめ、機器を異常停止するので、ほこりの付着量に応じて精度良くコントロールすることができる。
【００４４】
（実施例３）
実施例３について説明する。図５はその挙動についてのグラフである。実施例１との違いは、係数Ｋが最小燃焼と最大燃焼とで異なり、且つ、燃焼量が小さく初期回転数Ｎｓｔが小さいほど係数Ｋの値が大きいということである。燃焼ステップ（ｉ）における温度Ｔと目標回転数Ｎ（ｉ）の関係は、次の（数９）で表わされる。
【００４５】
【数９】

【００４６】
ここで、エアーフィルター８にガーゼ１０枚程度のほこりが付着して暖房運転を行ったとき、フィルターサインを出す第１検出温度に安定するための回転数は、燃焼量が小さくファンモーター４も回転数が小さいほど初期回転数との比率が大きくなるという傾向が実験により得られている。実施例１では最大燃焼では第１検出温度での目標回転数が過分となりフィルターサインの報知が遅れぎみの傾向にあるが、燃焼量が小さいほど係数Ｋの値が大きくなるよう燃焼ステップにより変えて設定することで、燃焼ステップごとにフィルターサインを報知するほこり量を同じに合わせ込むことができ、フィルターサインの報知について更にきめ細かく精度を上げ制御することができる。
【００４７】
（実施例４）
実施例４について説明する。実施例３において、燃焼ステップ（ｉ）における係数Ｋ（ｉ）を次の（数１０）で表すものである。
【００４８】
【数１０】

【００４９】
そして、各燃焼ステップの係数Ｋ（ｉ）がＫ（ｍｉｎ）とＫ（ｍａｘ）により求められ、最小燃焼での初期目標回転数Ｎｓｔ（ｍｉｎ）と第１検出温度での目標回転数Ｎｆｓ（ｍｉｎ）、最大燃焼での初期目標回転数Ｎｓｔ（ｍａｘ）と第１検出温度での目標回転数Ｎｆｓ（ｍａｘ）より、全ての燃焼ステップでの係数Ｋ（ｉ）が得られるので、必要な定数の構成が簡素になり効率的に仕様を決定することができる。
【００５０】
（実施例５）
実施例５について説明する。図６はその挙動についてのグラフである。実施例１との違いは、第２検出温度Ｔｓｔが最小燃焼と最大燃焼とで異なり、且つ、燃焼量が小さいほど第２検出温度Ｔｓｔの値が低いということである。燃焼ステップ（ｉ）における温度Ｔと目標回転数Ｎ（ｉ）の関係は、次の（数１１）で表される。
【００５１】
【数１１】

【００５２】
ここで、燃焼ステップが小さいほどガス消費量が小さく温度検出器１０の検出温度が低くなるという傾向が実験により得られている。実施例１では最大燃焼ではほこりが付着しなくても目標回転数を増加補正する可能性があり、また最小燃焼ではわずかなほこりの付着では目標回転数が増加せず補正が遅れ温度が急に上昇していく傾向にある。しかし、燃焼量が小さいほど目標回転数の補正を開始する第２検出温度Ｔｓｔが低くなるよう燃焼ステップにより変えて設定することで、燃焼ステップごとに回転数の補正を開始するほこり量を同じにすることができ、機器の温度上昇の抑制について更にきめ細かく精度を上げ制御することができる。
【００５３】
（実施例６）
実施例６について説明する。実施例５において、燃焼ステップ（ｉ）における第２検出温度Ｔｓｔ（ｉ）を次の（数１２）で表すものである。
【００５４】
【数１２】

【００５５】
そして、各燃焼ステップの第２検出温度Ｔｓｔ（ｉ）がＴｓｔ（ｍｉｎ）とＴｓｔ（ｍａｘ）により得られるので、必要な定数の構成が簡素になり効率的に仕様を決定することができる。
【００５６】
（実施例７）
実施例７について説明する。図７はその挙動についてのグラフである。最小燃焼〜最大燃焼までを７段のステップに分割し暖房運転を行うものである。ファンモーター４の目標回転数は実施例１〜６を組み合わせて決定するものである。燃焼ステップ（ｉ）における温度Ｔと目標回転数Ｎ（ｉ）の関係は、次の（数１３）で表される。
【００５７】
【数１３】

【００５８】
ここで、Ｎｓｔ（ｉ）は（数６）、Ｋ（ｉ）は（数１０）、Ｔｓｔ（ｉ）は（数１２）で表わされる。また、各燃焼ステップにおける諸定数を（表１）に記す。
【００５９】
【表１】

【００６０】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜６に記載の発明によれば、燃焼室の温度により検出する目詰まり度合いに応じファンモーター回転数を増加することにより、エアーフィルターや他の部品にほこりが付着した場合でも外装ケースの温度上昇を抑制して、外装ケースに触ってもやけどがないようにできるため安全性の高い安心して使用できる温風暖房機を提供することができる。
【００６１】
また、フィルターサインが作動するときの目標回転数によりファンモーターの挙動が決まり、フィルターサイン報知のほこり量や作動温度の精度を良くすることができ、高い信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における温風暖房機の概略構成を示す構成図
【図２】本発明の実施例における温風暖房機のファンモーター制御回路のブロック図
【図３】本発明の実施例１における温風暖房機の制御特性図
【図４】本発明の実施例２における温風暖房機の制御特性図
【図５】本発明の実施例３における温風暖房機の制御特性図
【図６】本発明の実施例５における温風暖房機の制御特性図
【図７】本発明の実施例７における温風暖房機の制御特性図
【図８】従来の温風暖房機の概略構成を示す構成図
【符号の説明】
１バーナー
２燃焼室
３送風ファン
４ファンモーター
７空気吸入口
８エアーフィルター
１０温度検出器
１１目詰まり表示器
１３制御回路（制御装置）
１３ａ操作表示回路（制御装置）
２０回転数検知器
２５制御手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an indoor open type hot air heater such as an oil fan heater or a gas fan heater.
[0002]
[Prior art]
A conventional hot air heater is shown in FIG. The gas supplied by the burner 1 is combusted.
[0003]
There is a combustion chamber 2 for mixing the exhaust gas generated by combustion and air. A blower fan 3 for sending warm air is provided below the burner 1.
[0004]
A fan motor 4 for driving the blower fan 3 is attached to the side surface of the blower fan 3. A warm air outlet 5 is attached in front of the blower fan 3. An air suction port 7 for taking in convection air is provided on the rear surface of the outer case 6, and an air filter 8 is attached. A room temperature detector 9 for detecting the room temperature is provided inside the outer case 6. A temperature detector 10 is provided in the upper part of the combustion chamber 2, and there is a clogging indicator 11 that detects a predetermined temperature and prompts the air filter 8 to be cleaned. The operation display unit 12 has an operation switch (not shown) for turning on and off the heating operation. The control device 13 reads the signals of the operation switch, the room temperature detector 9 and the temperature detector 10, controls the gas supply amount to the burner 1 and the drive amount of the fan motor 4, and sets each component so that the set room temperature is reached. I have control.
[0005]
Next, the operation will be described. When the operation switch is pressed, the burner 1 burns the gas, and the high-temperature exhaust gas generated is mixed with the convection air that has passed through the air filter 8 in the combustion air passage of the combustion chamber 2. The mixed air is heated by the blower fan 4 from the warm air outlet 5 at the lower part of the front surface. The room temperature detector 9 detects the room temperature and controls the combustion of the burner 1 so that the room temperature becomes the set temperature. A temperature detector 10 provided in the upper part of the combustion chamber 2 detects the temperature of the combustion chamber 2. When dust adheres to the air filter 8, the air required for combustion decreases, and the temperature of the combustion chamber 2 rises. When the temperature reaches a certain setting, the temperature detector 10 detects this, sends a signal to the control device 13, and the clogging indicator 11 gives a sign for cleaning. It is generally called a filter sign.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, if dust adheres, it becomes difficult to suck in the convection air necessary for combustion, the load on the fan motor 4 decreases, and the rotation speed naturally increases even if the fan motor 4 sucks more. In the case of a DC motor that is driven by supplying a direct current to the fan motor, the rotational speed is increased naturally depending on the characteristics of the fan motor, but the rotational speed is difficult to increase. And since the ventilation volume of a fan is not enough, the temperature rise of an apparatus will generate | occur | produce although it is a minute clogging.
[0007]
On the other hand, the rotation speed control method that controls the motor control voltage, for example, using the supplied power as the load voltage so that the fan rotation speed is constant, keeps the fan rotation speed constant regardless of the individual difference of the equipment. Even if the load is reduced due to clogging, the fan speed is constant. This method cannot compensate for the decrease in intake air, reduces the air volume and promotes the temperature rise of the equipment, and the safety device that stops the combustion at the time of filter sign and abnormal heating frequently operates with slight clogging There was a problem to say.
[0008]
The present invention solves the above-described conventional problems, can prevent a rapid temperature rise of the device in a clogged state of the air filter, and notifies clogging with an appropriate amount of clogging, and further clogging. It is an object of the present invention to provide a hot air heater that can abnormally stop combustion when promoted and can be used with peace of mind by the user.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described conventional problems, a hot air heater of the present invention includes a burner that burns fuel, an exhaust gas generated by combustion, and a combustion chamber that mixes air taken in from the outside through an air intake port. A blower fan that supplies air taken from outside through the air inlet to the burner and sends warm air, a fan motor that drives the blower fan, and a rotational speed detector that detects the rotational speed of the blower fan When the air filter provided in the air inlet, the burner at each stage of and the multistage combustion amount in multiple stages of the controls the fuel supply to the burner and the rotation speed of the fan motor the burner a control device for proportionally controlling the fuel supply amount with respect to the rotational speed of the fan motor to the temperature detecting clogging of the air filter at a temperature of the combustion chamber And output devices, a clogging alarm that the clogging is informed reaches the first detection temperature of a predetermined amount, in accordance with the detected temperature of the combustion amount and the temperature detector of the burner, a plurality of thermal constant that is set in advance And a control means for correcting the target rotational speed by calculating based on the rotational speed constant of the fan motor, and the control device is configured so that the rotational speed detected by the rotational speed detector becomes the target rotational speed. The motor is controlled, and when the clogging reaches a predetermined second detection temperature, the control means starts correction of the target rotation speed, and the correction is performed at the first detection temperature at which clogging is notified. And the rotation speed ratio before the start of correction.
[0010]
As a result, when the air filter is clogged with dust, the temperature detector detects this, and continuously controls the target rotational speed according to the temperature detected by the temperature detector while controlling the rotational speed of the fan motor to the target rotational speed. It is corrected so as to increase.
[0011]
Further, the correction of the target rotational speed determines the degree of increase by giving the target rotational speed required at the first detected temperature for notifying clogging.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to one aspect of the present invention, a burner for burning fuel, a combustion chamber for mixing air taken from the outside through the exhaust gas and air inlet generated by combustion from the outside through the air inlet a blower fan for sending warm air to supply air to the burner taken, a fan motor for driving the blower fan, the rotation speed detector for detecting the rotational speed of the blower fan, provided in the air inlet The air filter, the fuel supply to the burner, and the rotational speed of the fan motor are controlled so that the combustion amount of the burner is multistage and the fuel supply amount to the burner in each stage of the multistage is a control device for proportionally controlling relative rotation speed, a temperature detector for detecting the clogging of the air filter at a temperature of the combustion chamber, the clogging predetermined amount A clogging alarm for informing reaches the first detection temperature, depending on the detected temperature of the combustion amount and the temperature detector of the burner, on the basis of a preset plurality of temperature constant rotation speed constant of the fan motor Control means for calculating and correcting the target rotational speed, the control device controls the fan motor so that the rotational speed detected by the rotational speed detection becomes the target rotational speed, the control means is the clogging rotational speed ratio of but starts target rotational speed of the correction reaches a predetermined second detected temperature, the rotational speed before the correction start the rotational speed required by the first detection temperature at which the correction is clogged notification The calculation is based on the above.
[0013]
Therefore, the target rotational speed is corrected so as to increase continuously according to the temperature detected by the temperature detector, and the target rotational speed correction is increased by giving the target rotational speed required at the first detection temperature for reporting clogging. determine the degree. If dust adheres to the air filter, the air flow rate can be increased to suppress the temperature rise of the exterior of the device, and the air flow rate and the exterior temperature can be reduced until the amount of dust adhering should be notified of clogging. It can be controlled with high accuracy.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the control means presets a third detected temperature at which the combustion is stopped and a fourth detected temperature at which the correction of the target rotational speed is finished. The fourth detection temperature in the previous period is higher than the first detection temperature and lower than the third detection temperature.
[0015]
Therefore, clogging is notified when the first detection temperature is reached, correction for increasing the rotational speed of the blower is stopped when clogging further progresses to the fourth detection temperature, and combustion is stopped when the third detection temperature is reached. Then, after notifying the clogging, the rotational speed of the correction of the blower was increased corrected by following the temperature rise of the body, to terminate early when it detects the fourth detection temperature, it promotes the temperature rise of the aircraft Thus, the device can be stopped in a short time after the clogging notification.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the control means corrects the target rotational speed by increasing the rotational speed ratio as the combustion amount decreases.
[0017]
Then, the clogging notification timing can be controlled appropriately and accurately.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the rotational speed ratio for each combustion amount includes the rotational speed ratio K (min) for the minimum combustion amount and the rotational speed ratio K (for the maximum combustion amount). max) and the combustion amount stage n, which is given by (Equation 3). Therefore, the amount of blown air can be controlled more accurately, and the timing of clogging notification can be made appropriate.
[0019]
[Equation 3]

[0020]
According to a fifth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the control means corrects the target rotational speed by lowering the second detected temperature at which correction is started as the combustion amount is smaller. Therefore, the rotational speed can be controlled with high accuracy so that the amount of dust clogged in the filter becomes approximately the same according to the combustion amount.
[0021]
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the second detected temperature for starting correction for each combustion amount is a second detected temperature Tst (max) at the maximum combustion amount and a minimum combustion amount. Using the second detection temperature Tst (min) and the combustion amount stage n, the equation (4) is used. Therefore, fine control according to the amount of combustion becomes possible.
[0022]
[Expression 4]

[0023]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention applied to a gas fan heater will be described with reference to the drawings.
[0024]
Example 1
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a hot air heater according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 6 denotes an exterior case, and the top plate 14 and the bottom plate 15 constitute an exterior of the device.
[0025]
The outer case 6 has an air inlet 7 at a position corresponding to the upper back of the device and a hot air outlet 5 at a position corresponding to the lower front, and an air filter 8 is attached to the air inlet 7. The air filter 8 is structured to be attached to the exterior case 6 so that it can be easily removed and maintained. 2 is a combustion chamber provided in the

outer case

6, 1 is a burner provided in the

combustion chamber

2, 17 is an ignition device, 16 is a flame sensor composed of a thermocouple arranged near the flame of the

burner

2, and 3 is a combustion A blower fan 4 comprising a cross flow fan provided in the lower part of the chamber 2 is a fan motor for driving the blower fan 3, and a rotational speed detector 20 for detecting the rotational speed is provided in this fan motor. Reference numeral 18 denotes a cover plate that covers the upper surface and the front surface of the

combustion chamber

2, and 19 is a fan case that guides the warm air from the blower fan 3 to the warm air outlet. A gas connection port 21 is provided at the lower back of the outer case 6, and gas is supplied to the burner 1 through an electromagnetic valve 22 that shuts off the gas, a proportional valve 23 that supplies and regulates the gas, and a gas conduit 24 that guides the gas. . An operation display unit 12 is provided in front of the top plate 14 and an operation display circuit 13a which is a part of a control device in which various switches and indicators are arranged immediately below the operation display unit 12. Reference numeral 13 denotes a control circuit that forms the core of the control device, and includes a circuit that drives the fan motor 4 and a control means 25 that indicates a target rotational speed. Reference numeral 9 denotes a room temperature detector made of a thermistor provided in the vicinity of the air inlet 7, and reference numeral 10 denotes a temperature detector made of a thermistor for detecting clogging of the air filter 8 based on the temperature of the combustion chamber. The operation display unit 12 is provided with a clogging indicator 11 for notifying that the temperature detector 10 has detected clogging, and 11 is generally called a filter sign. A power cord 26 supplies power to the control circuit 13.
[0026]
Next, the operation will be described. When the heating operation is performed, the control circuit 13 starts the fan motor 4 and supplies gas to the burner 1. The room air is sucked into the outer case 6 from the air suction port 7 by the blower fan 3, and a part thereof enters the combustion chamber 2 and is mixed with the gas fuel in the burner 1 and burned. Further, the control circuit 13 adjusts the gas supply amount and the rotational speed of the fan motor 4 so as to continue combustion.
[0027]
After the combustion gas in the burner 1 is discharged, it joins with air flowing through a passage formed by the combustion chamber 2 that cools the combustion chamber 2 and the cover plate 18 and is sucked into the blower fan 3. And the warm air discharged from the ventilation fan 3 is guide | induced to the warm air blower outlet 5 along the fan case 19, and is discharge | released indoors.
[0028]
During such heating operation, the control circuit 13 determines the gas consumption amount in the burner 1 according to the magnitude of the temperature difference between the set temperature and the room temperature detected by the room temperature detector 9. For example, in the case of heating in a room of 8 to 10 tatami mats, the gas consumption is in multiple stages in the range of 0.64 kW (minimum combustion) to 3.49 kW (maximum combustion) and the number of stages in the multistage. Proportionally adjusted accordingly. Then, the control circuit 13 controls the gas supply amount to the burner 1 by adjusting the valve opening degree of the proportional valve 23 so that this gas consumption amount can be obtained.
[0029]
In addition, the control circuit 13 controls the rotational speed of the fan motor 4 to control the amount of air supplied to the burner 1 by the blower fan 3. The rotational speed control of the fan motor 4 compares the rotational speed signal from the rotational speed detector 20 with the target rotational speed, and adjusts the control signal of the fan motor 4 so that the rotational speed of the fan motor 4 becomes the target rotational speed. Target rotational speed of the blower fan 3 is in the range of 500 min ^-1 (minimum firing) ~850min ^-1 at the time of normal combustion.
[0030]
Here, there are n stages from the minimum combustion to the maximum combustion, the gas consumption of the minimum combustion is Q (min), the target rotational speed is Nst (min), and the gas consumption of the maximum combustion is Q (max). When the target rotational speed is Nst (max), the gas consumption Q (i) and the target rotational speed Nst (i) in the combustion step (i) are expressed by the following (Equation 5) and (Equation 6). It is. I is an integer from 1 to n.
[0031]
[Equation 5]

[0032]
[Formula 6]

[0033]
FIG. 2 is a block diagram of the fan motor control circuit according to the embodiment of the present invention. The fan motor 4 is constituted by a DC motor with a built-in drive circuit made of a semiconductor element for switching energization, and is connected to a load power supply (0 to 24V) and a control power supply (5V) of the drive circuit. The rotational speed detector 20 is also configured on the drive circuit. The control means 25 is constituted by a microcomputer, and the room temperature detector 9 is connected to the terminal 1, and the temperature detector 10 that detects clogging is connected to the terminal 2. The control signal of the terminal 3 fan motor 4 is output as an analog voltage (0 to 5 V).
[0034]
The terminal 4 outputs a rectangular wave with a constant period (60 kHz), and forms a pseudo triangular wave with a time constant of C1 and R2. By comparing this with the analog voltage of the control signal and IC1 which is a comparator, the energization time of Tr1 and Tr2 is controlled. The voltage charged to C2 changes according to the energization time of Tr2, and the load voltage of fan motor 4 is controlled. A rotation speed detector 20 is connected to the terminal 5 and a pulse signal is input. The pulse signal is processed into the number of revolutions per minute to obtain the actually measured number of revolutions, and the control signal is adjusted so that the actually measured number of revolutions becomes the target number of revolutions while being compared with the target number of revolutions determined from various conditions. The target rotational speed is determined by the combustion step determined by the difference between the set temperature and room temperature and the temperature from the temperature detector 10 that detects the degree of clogging.
[0035]
By the way, when the device is used while performing the heating operation, the air filter 8 is gradually clogged, and a phenomenon occurs in which the load of the blower fan 3 is reduced.
[0036]
In FIG. 3, the behavior of the rotational speed of the fan motor 4 in the minimum combustion / maximum combustion, that is, the rotational speed of the blower fan 3 will be described. The horizontal axis of the graph is a characteristic that substitutes the degree of clogging of the air filter 8 with the temperature detected by the temperature detector 10. The vertical axis of the graph represents the target rotational speed of the fan motor 4. As clogging progresses, the temperature detected by the temperature detector 10 increases. After reaching the second detection temperature Tst set near the detection temperature when the air filter 8 is not clogged, the target rotational speed is continuously increased according to the temperature of the temperature detector 10. When the temperature reaches the predetermined first detection temperature, the clogging indicator 11 is displayed, and a filter sign for prompting the user to clean the air filter 8 is issued. Further, assuming that the initial target rotation speed until reaching the second detection temperature Tst is Nst and the rotation speed to be obtained at the first detection temperature Tfs is Nfs, the relationship between the temperature T and the target rotation speed N (i) is as follows: It is expressed by Equation 7).
[0037]
[Expression 7]

[0038]
The coefficient K in (Expression 7) is expressed by the following (Expression 8).
[0039]
[Equation 8]

[0040]
And since the rotation speed of the fan motor 4 is increased according to the degree of clogging of the air filter 8, it is possible to compensate for the decrease in the air volume due to clogging, and the temperature of the outer case 6 and the top plate 14 rapidly increases. Can be prevented. Also, the amount of dust to be notified by the filter sign is about 10 gauze for the substitute test. The first detection temperature and the target rotation speed at the first detection temperature are determined so that the exterior temperature becomes a safe temperature even in a state where the dust amount is adhered. This is determined based on experiments.
[0041]
In this embodiment, since the relationship between the temperature and the target rotation speed is calculated based on the ratio of the rotation speed Nfs when the filter sign is notified and the initial target rotation speed Nst, the amount of dust adhering to the filter sign notification and the temperature of the device are accurately determined. You can control well.
[0042]
(Example 2)
Example 2 will be described. FIG. 4 is a graph of the behavior. The difference from the first embodiment is that clogging progresses after the filter sign is notified, the temperature of the temperature detector 10 further increases, and when the temperature reaches the third detection temperature Thl, it is judged as an abnormal overheat state and the combustion of the equipment is stopped. is there. Further, when the fourth detection temperature Ten that is between the first detection temperature Tfs and the third detection temperature Thl is reached, the target rotational speed is not increased any further.
[0043]
And if the dust adhesion further accelerates than the dust amount for which the filter sign notification is made, the target rotational speed is stopped increasing and the device is stopped abnormally when the temperature of the temperature detector 10 rises. It can be controlled with high accuracy.
[0044]
(Example 3)
Example 3 will be described. FIG. 5 is a graph of the behavior. The difference from the first embodiment is that the coefficient K is different between the minimum combustion and the maximum combustion, and the value of the coefficient K is larger as the combustion amount is smaller and the initial rotational speed Nst is smaller. The relationship between the temperature T and the target rotational speed N (i) in the combustion step (i) is expressed by the following (Equation 9).
[0045]
[Equation 9]

[0046]
Here, when about 10 pieces of gauze dust adhere to the air filter 8 and the heating operation is performed, the rotation speed for stabilizing at the first detection temperature at which the filter sign is emitted is small and the fan motor 4 also rotates. Experiments have shown that the smaller the number, the greater the ratio with the initial rotational speed. In the first embodiment, the target rotational speed at the first detected temperature is excessive in the maximum combustion, and the notification of the filter sign tends to be delayed. However, the coefficient K is increased depending on the combustion step so that the value of the coefficient K increases as the combustion amount decreases. By setting, it is possible to make the dust amount for notifying the filter sign the same for each combustion step, and it is possible to control the notification of the filter sign with higher precision and control.
[0047]
Example 4
Example 4 will be described. In Example 3, the coefficient K (i) in the combustion step (i) is expressed by the following (Equation 10).
[0048]
[Expression 10]

[0049]
Then, the coefficient K (i) of each combustion step is obtained from K (min) and K (max), and the initial target rotational speed Nst (min) at the minimum combustion and the target rotational speed Nfs (min at the first detected temperature). ) Since the coefficient K (i) at all combustion steps is obtained from the initial target rotational speed Nst (max) at the maximum combustion and the target rotational speed Nfs (max) at the first detected temperature, the necessary constant The configuration is simplified and the specifications can be determined efficiently.
[0050]
(Example 5)
Example 5 will be described. FIG. 6 is a graph of the behavior. The difference from the first embodiment is that the second detected temperature Tst is different between the minimum combustion and the maximum combustion, and the value of the second detected temperature Tst is lower as the combustion amount is smaller. The relationship between the temperature T and the target rotational speed N (i) in the combustion step (i) is expressed by the following (Equation 11).
[0051]
[Expression 11]

[0052]
Here, it has been experimentally obtained that the smaller the combustion step, the smaller the gas consumption and the lower the temperature detected by the temperature detector 10. In the first embodiment, there is a possibility that the target rotational speed is increased and corrected even if dust does not adhere in the maximum combustion, and in the minimum combustion, the target rotational speed does not increase if a slight amount of dust adheres and the correction is delayed and the temperature suddenly increases. It tends to rise. However, the smaller the combustion amount is, the lower the second detection temperature Tst at which the correction of the target rotation speed starts becomes lower, so that the dust amount at which the rotation speed correction is started is made the same for each combustion step. It is possible to control the temperature rise of the device more precisely and with higher precision.
[0053]
(Example 6)
Example 6 will be described. In Example 5, the second detected temperature Tst (i) in the combustion step (i) is expressed by the following (Equation 12).
[0054]
[Expression 12]

[0055]
And since the 2nd detection temperature Tst (i) of each combustion step is obtained by Tst (min) and Tst (max), the structure of a required constant becomes simple and a specification can be determined efficiently.
[0056]
(Example 7)
Example 7 will be described. FIG. 7 is a graph of the behavior. The heating operation is performed by dividing the minimum combustion to the maximum combustion into 7 steps. The target rotational speed of the fan motor 4 is determined by combining the first to sixth embodiments. The relationship between the temperature T and the target rotational speed N (i) in the combustion step (i) is expressed by the following (Equation 13).
[0057]
[Formula 13]

[0058]
Here, Nst (i) is expressed by (Expression 6), K (i) is expressed by (Expression 10), and Tst (i) is expressed by (Expression 12). Moreover, various constants in each combustion step are shown in (Table 1).
[0059]
[Table 1]

[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to sixth aspects of the present invention, dust adheres to the air filter and other components by increasing the number of rotations of the fan motor according to the degree of clogging detected by the temperature of the combustion chamber. Even in such a case, since the temperature rise of the outer case can be suppressed so that there is no burn even if the outer case is touched, a hot air heater that can be used with high safety and safety can be provided.
[0061]
Further, the behavior of the fan motor is determined by the target rotational speed when the filter sign is operated, and the accuracy of the dust amount and the operating temperature of the filter sign notification can be improved, and high reliability can be ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a hot air heater in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a fan motor control circuit of the hot air heater in an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a control characteristic diagram of the hot air heater in the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a control characteristic diagram of the hot air heater in the third embodiment of the present invention. FIG. 6 is a control characteristic diagram of a hot air heater according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a control characteristic diagram of a hot air heater according to a seventh embodiment of the present invention. Configuration diagram showing configuration 【Explanation of symbols】
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Burner 2 Combustion chamber 3 Blower fan 4 Fan motor 7 Air inlet 8 Air filter 10 Temperature detector 11 Clogging indicator 13 Control circuit (control apparatus)
13a Operation display circuit (control device)
20 Rotational speed detector 25 Control means

Claims

A burner that burns fuel, a combustion chamber that mixes exhaust gas generated by combustion and air taken in from outside through an air inlet, and air that is taken in from outside through the air inlet to the burner a blower fan for sending warm air, a fan motor for driving the blower fan, the rotation speed detector for detecting the rotational speed of the blower fan, an air filter provided in the air inlet, the fuel to the burner The supply and the rotational speed of the fan motor are controlled to control the combustion amount of the burner in multiple stages, and the fuel supply amount to the burner in each of the multiple stages is proportional to the rotational speed of the fan motor. a control device for a temperature detector for detecting the clogging of the air filter at a temperature of the combustion chamber, once the clogging reaches the first detection temperature of a predetermined amount A clogging alarm that knowledge, in accordance with the detected temperature of the combustion amount and the temperature detector of the burner, the target rotational speed calculated based on the rotation speed constant between the plurality of thermal constant that is set in advance the fan motor Control means for performing correction, and the control device controls the fan motor so that the rotational speed detected by the rotational speed detector becomes the target rotational speed, and the control means has a second clogging with a predetermined clogging . When the detected temperature is reached, correction of the target rotational speed is started, and the correction is calculated based on the rotational speed ratio between the rotational speed required at the first detected temperature for performing clogging notification and the rotational speed before the correction is started. A warm air heater characterized by

A third detecting temperature control means for stopping the combustion, has established a fourth detected temperature to terminate the target rotational speed of the correction advance, the fourth detected temperature is higher than the first detected temperature, the third detection The hot air heater according to claim 1, wherein the temperature is lower than the temperature.

The hot air heater according to claim 1 or 2, wherein the control means corrects the target rotational speed by increasing the rotational speed ratio as the combustion amount decreases.

The rotational speed ratio at each stage of the combustion amount is expressed by using the rotational speed ratio K (min) at the minimum combustion amount, the rotational speed ratio K (max) at the maximum combustion amount, and the combustion amount stage n (Equation 1) The hot air heater according to claim 3, wherein

The hot air heater according to any one of claims 1 to 4, wherein the control means lowers the second detected temperature at which correction is started as the combustion amount is smaller.

The second detection temperature is given by (Equation 2) using the second detection temperature Tst (max) at the maximum combustion amount, the second detection temperature Tst (min) at the minimum combustion amount, and the stage n of the combustion amount. The hot air heater according to claim 5.