JP5319594B2 - 温風暖房機 - Google Patents

Description

本発明は、室内の空気をガスバーナを有する燃焼室で加熱して、加熱された空気を所定の温度となるように室温の空気と混合させて温風を温風吹出口から室内に吹出す温風暖房機に関する。

従来、ガス温風暖房機においては、吸気口及び吹出口が設けられた本体ケース内に、吸気口及び吹出口に連通するダクトと、このダクト内に設けるガスバーナを有する燃焼室及び送風ファンとを設けたものがある（特許文献１）。このガス温風暖房機では、送風ファンの回転動作により吸気口から室内空気をダクト内に吸引すると共に、吸引された空気の一部を燃焼室に導入して加熱した後に吸引された室温の空気と混合させて温風を吹出口から室内に吹出すことで、室内の暖房を行なうようにしている。

そして、温調機能を有するガス温風暖房機にあっては、使用者が設定した設定温度と、本体ケース内の吸気口近くに設けられた室内温度センサで検出される実際の室温とが略一致するように、ガスバーナの燃焼量と送風ファンの送風量を調節する。

特開平１１−２３０６４号公報

特許文献１に記載のガス温風暖房機の温調制御においては、室温が設定温度より高くなると、ガスバーナを消火して暖房運転を中断するようにしている。このとき、送風ファンは微速で回転されて室内空気の循環が行なわれる。そして、室温が設定温度付近の加熱再開温度まで下がるとガスバーナを燃焼すると共に送風ファンを最大速度で回転させて暖房運転を再開することで、室温が設定温度に維持される。

ところで、温調機能を有するガス温風暖房機は、室内温度を正確に検知するために室内空気の循環を行なう必要がある。そのため、ガスバーナの消火後でも、送風ファンを連続して回転させているが、送風ファンを最大回転数で動作させると、吹出口から次第に冷風が送風され、使用者に不快な冷風感を与えることになる。
一方、冷風感を抑えるために、ガスバーナの消火後、送風ファンの回転数を低くすることも考えられるが、その場合、室内空気の循環が不十分となり、室内温度を正確に検知できないという問題がある。また、本体ケース内に室内温度を検知するための室内温度センサを有する温風暖房機の場合、ガスバーナ消火後では本体ケース内の温度が高いため、送風ファンの回転数を低くすると、本体ケース内に流入する空気の流量が低下し、本体ケースの冷却が不十分となり、その結果、室内温度が加熱再開温度以下となっているにも拘らず、ガスバーナが再点火されないという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、暖房運転が中断されているときでも、燃焼室等、本体ケース内の温度の高い部分を確実に冷却でき、しかも、冷風により使用者に不快感を与えることなく、室内の空気の循環を良好に行なうことができる温風暖房機を提供することを目的とする。

本発明に係る温風暖房機は、
第１吸気口、第２吸気口及び温風の吹出口を有する本体ケースと、
前記本体ケース内に設けられ、第１吸気口及び前記吹出口に連通し、ガスバーナを有する燃焼室が内部に配置される混合空気用通路と、
第２吸気口及び前記燃焼室に連通する燃焼空気用通路と、
第２吸気口から前記燃焼空気用通路を介して燃焼用空気を前記燃焼室内に供給する燃焼用ファンと、
前記混合空気用通路内に設けられ、第１吸気口から混合用空気を吸引すると共に、前記燃焼室から燃焼用空気を吸引して、燃焼用空気と混合用空気との混合空気を前記吹出口から吹出させる対流ファンと、
前記燃焼空気用通路内の第２吸気口近くに設けられる室内温度検出器と、
暖房運転制御中に前記室内温度検出器により検出された室温に基づいて、室温が設定温度になるように吹出口から吹出す温風の温調制御を行なうべく、前記ガスバーナの燃焼及び消火並びに燃焼用ファン及び対流ファンの駆動制御を行なう制御部とを備え、
前記制御部は、室温が設定温度より所定温度高い運転中断温度になるとガスバーナを消火させて燃焼用ファン及び対流ファンを所定時間駆動させるポストパージ運転を行い、ポストパージ運転後、対流ファンを停止して室温が運転中断温度より低い運転再開温度になるまで燃焼用ファンを間欠運転又は連続運転させるように燃焼用ファン及び対流ファンを駆動制御する。

上記温風暖房機によれば、暖房運転制御中に温調運転が中断され、ポストパージ運転の開始により対流ファンを微速で回転させても燃焼ファンを駆動させるので、室内空気を確実に燃焼室内に導入させることができ、燃焼室内の冷却を確実に行ないながら、室内空気の循環を良好に行なうことができる。さらに、ポストパージ運転が終了して対流ファンが停止しても、燃焼ファンの駆動により、室内空気は、燃焼室内を通過した後に吹出口及び第１吸入口から室内に流すことができるので、ケース本体に取り込んだ空気を室内に十分に拡散させて正確な室温を検知することができる。しかも、対流ファンのみで空気の循環を行なう場合には吹出口のみから空気が流れ出すが、燃焼ファンのみで空気の循環を行なうと吹出口及び第１吸入口から分かれて室内に空気が流れるので、吹出口から流出する空気量が対流ファンによる空気循環に比べて少なくなり、使用者は冷風を感じ難くなる。特に、ガスバーナが、蓄熱性の良い燃焼プレートを備える場合には、ポストパージ運転終了後も燃焼プレートの温度が室温よりも高いので、燃焼用ファンの駆動により燃焼室内に導入された空気は、燃焼プレートを通過する際に暖められ、室温よりも暖かい風を吹出口から流すことができるので、さらに冷風を感じ難くなる。

また、本発明の温風暖房機は、燃焼用ファンは対流ファンよりも小型のシロッコファンで構成することが好ましい。上記温風暖房機によれば、モータ音を小さくできながら、確実な吸気を行なうことができる。燃焼用ファンのモータ及び回転羽根を小型にできるので、これらの回転による音を小さくできる。また、シロッコファンを用いているので、静圧がかかった時でも空気の吸込み量を確保でき、燃焼室内にスムーズに燃焼用空気を導入することができる。

さらに、制御部は、ポストパージ運転時に対流ファンを低回転数で駆動させてもよい。上記温風暖房機によれば、ポストパージ運転においても、吹出口から送風される空気の流量を抑えることができながら、燃焼ファンの駆動により燃焼室の冷却も十分に行なえる。

以上のように、本発明の温風暖房機によれば、暖房運転制御中に温調運転が中断され、ポストパージ運転の開始により対流ファンを微速で回転させても燃焼ファンの駆動により、室内空気を確実に燃焼室内に導入させることができ、燃焼室内の冷却を確実に行ないながら、室内空気の循環を良好に行うことができる。さらに、ポストパージ運転が終了して対流ファンが停止した後も、燃焼ファンを駆動させるので、室内空気は、燃焼室内を通過した後に吹出口及び第１吸入口から分かれて室内に流れ、室内に十分に拡散させることができ、吹出口のみから風を出す場合に比べて吹出口からの流量を減らすことができるので使用者は冷風を感じ難くなる。その結果、暖房運転制御中に温調運転が中断されていても、燃焼ファンの駆動により燃焼室内を冷却すると共に室内空気の循環を行なうことができるので、使用者が冷風を感じ難くなるように室内空気を循環させながら、正確な室温を検知して良好な温調制御を行なうことができる。

本発明の一実施形態に係る温風暖房機であるガスファンヒータの全体構成図である。 本実施形態に係るガスファンヒータの制御ブロック図である。 本実施形態に係るガスファンヒータの動作フローチャートである。

以下に、一実施形態をなす温風暖房機であるガスファンヒータについて、図面を参照しながら説明する。

図１を参照して、本実施の形態のガスファンヒータ１は、矩形の本体ケース１１を備える。本体ケース１１は、前面側の下方部に吹出口１２が形成されており、背面側に第１吸気口１３と、第１吸気口１３より小面積の第２吸気口１４とが形成されている。第１吸気口１３及び第２吸気口１４は、１枚のエアフィルタ１５で覆われている。エアフィルタ１５は、塵や埃等が本体ケース１１内に流入するのを防ぐために本体ケース１１に着脱自在に取り付けられている。

本体ケース１１内には、内部にガスバーナ４１及び対流ファン３が配置されるダクト２が配置されている。ダクト２の内部には、上方部にガスバーナ４１を備える燃焼室４が配置されており、燃焼室４の下方に対流ファン３が設けられている。

ダクト２は、第１吸気口１３及び吹出口１２と連通し、温風の送風路となる混合空気用通路２０を構成するものであり、ダクト２の上流側となる一方の吸入側開口部２１は本体ケース１１に形成された第１吸気口１３に対向しており、ダクト２の下流側となる他方の吹出側開口部２２は本体ケース１１の吹出口１２に対向している。吹出口１２には、その開口度合いを調節する可動式ルーバ１６が取り付けられ、可動式ルーバ１６はギヤドモータ１７によって駆動される。ギヤドモータ１７は、制御部８により駆動制御される。

ダクト２の側方には、第２吸気口１４と連通する燃焼空気用通路５が画成されている。燃焼空気用通路５内には、ダクト２の側壁から露出するガスバーナ４１の混合管部４２が配置されている。混合管部４２の基端部には燃焼用ファン６が取り付けられている。この燃焼用ファン６は、第２吸気口１４から燃焼空気用通路５内に取り込まれた空気を燃焼用空気として混合管部４２を介して燃焼室４内に強制的に供給する。

燃焼用ファン６は、通電電流量に比例して回転数が変化する燃焼用ファンモータ６１と、筒に多数の小型の前向き羽根をもち、燃焼用ファンモータ６１により回転駆動される回転羽根６２とを有するシロッコファンにより構成されている。燃焼用ファン６には、その回転速度を検出するホール素子等により構成された第２回転速度センサ６３が設けられ、第２回転速度センサ６３は、燃焼用ファンモータ６１の回転速度に応じた信号を制御部８に出力する。

また、燃焼空気用通路５内には、ガス供給管７に介設された第１電磁弁７１、第２電磁弁７２及び比例制御弁７３と、制御部８も配置されている。第１電磁弁７１、第２電磁弁７２は、通電により開弁するものであり、開弁状態では燃料ガスをガス供給管７の先端に設けたノズル７４方向へ通過させ、通電を停止した閉弁状態では燃料ガスの通過を遮断する。比例制御弁７３は、通電電流量に比例してその開度が増大する弁であり、ガスバーナ４１への燃料ガスの供給量を調節する。第１電磁弁７１、第２電磁弁７２及び比例制御弁７３は制御部８により開弁動作が制御される。

さらに、燃焼用空気通路５には、本体ケース１１内における第２吸気口１４近傍に、室内温度を検出する室内温度センサ９１が設けられている。

ガスバーナ４１の混合管部４２内には、ガスバーナ４１に燃料ガスを供給するためのガス供給管７の下流端が挿入されている。ガス供給管７の先端部には、ノズル７４が形成され、このノズル７４から噴出する燃料ガスと、燃焼用ファン６から導入される燃焼用空気とが混合されて、燃焼室４内に導入される。

ガスバーナ４１は、混合管部４２、多数の炎孔が形成された全一次燃焼式の燃焼プレート４３、及び混合管部４２から燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスが導入される混合ガス室４４を有する。そして、燃焼室４は、ガスバーナ４１と、燃焼プレート４３を囲うように配置される燃焼胴４５とを備える。燃焼胴４５の上部開口部に対向するように分流板４６が配置されている。

また、燃焼胴４５内の燃焼プレート４３の上方には、燃焼用空気と燃料ガスとの混合ガスに点火するための点火電極４７と燃焼炎の有無を検知するための熱電対４８が配置されている。熱電対４８は、ガスバーナ４１の燃焼炎に晒されたときに、燃焼炎の温度に応じた熱起電力を発生し、該熱起電力は制御部８に出力される。

第２吸気口１４からは、燃焼用ファン６の作動により室内空気が本体ケース１１の燃焼空気用通路５内に吸引されて混合管部４２内に導入され、混合管部４２内に導入された燃焼用空気は燃料ガスと共にガスバーナ４１の混合ガス室４４に流れる。ガスバーナ４１の燃焼により発生する燃焼排気は、燃焼胴４５の上部に形成された開口から分流板４６に沿って流れて、ダクト２内に形成される混合空気用通路２０内に排出される。

そして、対流ファン３の作動によりダクト２内に第１吸気口１３から室内空気が混合用空気として吸引されると、該混合用空気とガスバーナ４１の燃焼により発生する燃焼排気とが混合され、ダクト２の吹出側開口部２２と対向する吹出口１２から混合空気が温風となって室内へ吹出される。

対流ファン３は、通電電流量に比例して回転数が変化する対流ファンモータ３１と、混合空気用通路２０内に吹出口１２に臨んで配置され、対流ファンモータ３１により回転駆動される回転羽根３２とを有する。対流ファン３には、その回転速度を検出するホール素子等により構成された第１回転速度センサ３３が設けられ、第１回転速度センサ３３は、対流ファンモータ３１の回転速度に応じた信号を制御部８に出力する。

図１には略して記載されているが、本体ケース１１の上面部に運転スイッチ９２、温度設定スイッチ９３等を有する操作部１８が設けられている。運転スイッチ９２は、使用者によりオン／オフ操作され、暖房運転制御の開始と停止を制御部８に指示する。室温設定器である温度設定スイッチ９３は、室温の希望温度を設定するものであり、使用者の操作により、希望温度が例えば１℃ずつ増減される。設定された希望温度は直ちに制御部８に伝達される。

また、制御部８は、熱電対４８、室内温度センサ９１等の各検出器から入力された信号に基づいて対流ファン３及び燃焼用ファン６の回転制御とガスバーナ４１の燃焼制御を行なう。

次に、図２を参照して制御部８の構成について説明する。制御部８はマイクロコンピュータ等を用いて構成されたものであり、温度設定部８１、燃焼制御部８２及び送風制御部８３を備える。

温度設定部８１は、設定温度決定部８１ａ、運転中断温度決定部８１ｂ及び運転再開温度決定部８１ｃを備える。設定温度決定部８１ａは、温度設定スイッチ９３により設定された温度を暖房運転の設定温度として決定する。運転中断温度決定部８１ｂは、設定温度に１℃を加算した温度を運転中断温度として決定し、運転再開温度決定部８１ｃは、設定温度を運転再開温度として決定する。運転中断温度決定部８１ｂで決定された運転中断温度と、運転再開温度決定部８１ｃで決定された運転再開温度は、燃焼制御部８２と送風制御部８３に出力される。

燃焼制御部８２は、設定温度と室内温度センサ９１の検出温度とが略一致するようにガスバーナ４１の目標燃焼量を決定し、目標燃焼量でガスバーナ４１が燃焼するようにガス供給管７に設けられた第１電磁弁７１、第２電磁弁７２、比例制御弁７３や、点火電極４７を通電制御することで、ガスバーナ４１の点火・消火、燃焼量の調節（燃料ガスの供給量の調節）等を行う。

さらに、燃焼制御部８２は、室内温度センサ９１の検出温度が、運転中断温度まで上昇したときに、ガスバーナ４１の目標燃焼量を０としてガスバーナ４１の燃焼運転を停止し、停止後、室内温度センサ９１の検出温度が運転再開温度以下に下降したときに、ガスバーナ４１の燃焼運転を再開させる温調制御も行う。

送風制御部８３は、燃焼制御部８２により設定された、ガスバーナ４１の燃焼量に応じた目標回転速度（ガスバーナ４１への燃焼用空気の供給量及び第１吸気口から導入される混合用空気の供給量に対応）で対流ファンモータ３１及び燃焼用ファンモータ６１が回転するように、対流ファンモータ３１及び燃焼用ファンモータ６１への供給電流量を調節する。即ち、目標回転速度と、第１回転速度センサ３３及び第２回転速度センサ６３により検出される実際の対流ファンモータ３１及び燃焼用ファンモータ６１の回転速度とが一致するように、各ファンモータ３１，６１への供給電流量を調節する。

次に、図３のフローチャートを参照して、制御部８による、温風暖房機の制御動作について説明する。

使用者が運転スイッチ９２をＯＮ操作すると、制御部８による温風暖房機の暖房運転制御が開始され、ガスバーナが点火される（ステップＳ１１）。このとき、燃焼制御部８２は、第１電磁弁７１、第２電磁弁７２を開弁し、比例制御弁７３の開度を最大として点火電極４７に通電してガスバーナ４１の点火を行い、送風制御部８３は、対流ファンモータ３１及び燃焼用ファンモータ６１の回転速度を最大にして対流ファン３及び燃焼用ファン６を駆動させる。

ガスバーナ４１が点火されると、温度設定スイッチ９３で設定された設定温度に基づいた温調運転が開始される（ステップＳ１２）。

温調運転開始後は、室温が設定温度に１℃を加算した運転中断温度を超えたか否かの判定を行なう（ステップＳ１３）。室温が運転中断温度を超えた場合には（ステップＳ１３でＹｅｓ）、温調運転を停止する（ステップＳ１４）。そして、燃焼制御部８２は、第１電磁弁７１、第２電磁弁７２及び比例制御弁７３を閉弁し、送風制御部８３は、対流ファンモータ３１の回転速度を最低に、燃焼用ファンモータ６１の回転速度を最大として対流ファン３及び燃焼用ファン６を駆動させ続けて（ステップＳ１５）、ポストパージ運転を行なう。

ポストパージ運転が開始されると、ポストパージ運転が所定の時間（例えば１分）を経過したか否かの判定が行なわれる（ステップＳ１６）。このときのポストパージ運転時間は、吹出口１２から吹出される温風が使用者に不快感を与えないような室温よりやや高い温度となる時間を設定してもよい。ポストパージ運転が所定の時間（例えば１分）を経過した場合には（ステップＳ１６でＹｅｓ）、ポストパージ運転を終了して、燃焼用ファン６のみによる送風運転を行なう（ステップＳ１７）。この送風運転においては、第１電磁弁７１、第２電磁弁７２及び比例制御弁７３は閉弁したまま、対流ファン３を停止し、燃焼用ファンモータ６１は回転速度を最大としたまま駆動させ続ける。

そして、室温が運転再開温度である設定温度以下になったか否かの判定を行なう（ステップＳ１８）。室温が運転再開温度まで下がった場合には（ステップＳ１８でＹｅｓ）には、ステップＳ１１に戻ってガスバーナを点火し燃焼させる。

図３に示す制御により、暖房運転制御中に温調運転が中断されて、ポストパージ運転が所定時間行なわれた後も、温調運転が再開されるまで、使用者が冷風感を感じないように、燃焼用ファン６のみを駆動させる送風運転を行なう。この送風運転により、第２吸気口１４から本体ケース１１内に吸込まれた空気が燃焼室４を通過するが、燃焼プレート４３が室内よりもまだ温度が高いので燃焼室４を通過する際に空気が燃焼プレート４３により暖められて吹出口１２及び第１吸気口１３から吹出され、室内の空気を循環させることができる。その結果、使用者が冷風感を感じることなく、室内の空気の循環も良好に行なって、第２吸気口１４の近くに設けた室内温度センサ９１により正確な室温を検出できる。

尚、本実施形態では、ポストパージ運転時間を１分としたが、ポストパージ運転を行なう条件は特にこの時間に限られるものではない。例えば、ダクト２内に配置した分流板４６にダクト２内の温度を検出するダクト内温度センサを設けて、このダクト内温度センサが検出した検出温度に基づいて、ポストパージ運転の時間を制御するようにしてもよい。

また、ポストパージ運転時及び送風運転時において、燃焼室４及びダクト２内を流れる空気の流量を多くした方が正確な室内温度を測定できるので、上記実施形態では、燃焼用ファン６は燃焼用ファンモータ６１を最大回転数で回転させるようにしたが、回転数は自由に設定することができる。さらに、燃焼用ファン６は、ポストパージ運転時及び送風運転時に、燃焼用ファンモータ６１を連続回転させるように制御したが、間欠運転を行なうようにしてもよい。なお、連続運転を行なう方が正確な室内空気温度を測定することができる。

また、ダクト２の側壁に、一端が第２吸気口１４に接続され、他端が混合管部４２に接続される燃焼用空気導入管を接続して、この燃焼用空気導入管により燃焼空気用通路５を構成するようにしてもよい。この場合、燃焼用空気導入管に連通するように燃焼ファンを設けると共に、燃焼用空気導入管内における第２吸気口１４近傍に室内温度センサ９１を設ける。燃焼用空気導入管はダクト２と画成して本体ケース１１内に組み込まれることになり、燃焼空気用通路５は混合空気用通路２０より通路面積を狭くできるので、燃焼用ファン６により、第２吸気口１４から吸込まれる燃焼用空気の流速を早くできる。その結果、燃焼用ファン６が小さくても、室内温度センサ９１により正確な室内温度を測定できる。

本発明は上記実施形態に制約されず、種々の態様が可能である。例えば、対流ファンは、ダクト２内における第１吸気口１と燃焼室４との間の第１吸気口１の近くに設けるようにしてもよい。

１ ガスファンヒータ
１１ 本体ケース
１２ 吹出口
１３ 第１吸気口
１４ 第２吸気口
２ ダクト
２０ 混合空気用通路
３ 対流ファン
４ 燃焼室
４１ ガスバーナ
４７ 点火電極
４８ 熱電対
５ 燃焼空気用通路
６ 燃焼用ファン
８ 制御部
９１ 室内温度センサ（室内温度検出器）

Claims (3)

1. 第１吸気口、第２吸気口及び温風の吹出口を有する本体ケースと、
   前記本体ケース内に設けられ、第１吸気口及び前記吹出口に連通し、ガスバーナを有する燃焼室が内部に配置される混合空気用通路と、
   第２吸気口及び前記燃焼室に連通する燃焼空気用通路と、
   第２吸気口から前記燃焼空気用通路を介して燃焼用空気を前記燃焼室内に供給する燃焼用ファンと、
   前記混合空気用通路内に設けられ、第１吸気口から混合用空気を吸引すると共に、前記燃焼室から燃焼用空気を吸引して、燃焼用空気と混合用空気との混合空気を前記吹出口から吹出させる対流ファンと、
   前記燃焼空気用通路内の第２吸気口近くに設けられる室内温度検出器と、
   暖房運転制御中に前記室内温度検出器により検出された室温に基づいて、室温が設定温度になるように吹出口から吹出す温風の温調制御を行なうべく、前記ガスバーナの燃焼及び消火並びに燃焼用ファン及び対流ファンの駆動制御を行なう制御部とを備え、
   前記制御部は、室温が設定温度より所定温度高い運転中断温度になるとガスバーナを消火させて燃焼用ファン及び対流ファンを所定時間駆動させるポストパージ運転を行い、ポストパージ運転後、対流ファンを停止して室温が運転中断温度より低い運転再開温度になるまで燃焼用ファンを間欠運転又は連続運転させるように燃焼用ファン及び対流ファンを駆動制御する温風暖房機。
2. 請求項１に記載の温風暖房機において、
   燃焼用ファンは対流ファンよりも小型のシロッコファンである温風暖房機。
3. 請求項１または２に記載の温風暖房機において、
   前記制御部は、ポストパージ運転時に対流ファンを低回転数で駆動させる温風暖房機。