JPH0443213A - 暖房機の燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、加熱源として設けられたバーナの燃焼状態を
サーモカップル等の燃焼検知素子の出力値に基づいて判
別する暖房機の燃焼制御装置に関する。

［従来の技術］ バーナを加熱源とする暖房機では、目標加熱量に応じて
バーナの燃焼量が調節され、また、バーナにはサーモカ
ップル等の燃焼検知素子が近接して備えられ、燃焼状態
に応じて変化する燃焼検知素子の出力値を基準値と比較
して、基準値以上の場合には燃焼状態が正常であると判
別し、基準値に達しない場合には、酸欠燃焼あるいは失
火状態であると判別して、燃料の停止等の安全制御を行
っている。

一方、最近では、比較的広い室内等の暖房負荷が大きい
場合でも十分に暖房できるように暖房能力の増大が望ま
れ、他方では、こうした大きな暖房能力が得られ且つそ
れ程広くない室内等の暖房負荷が小さい場合においては
、過剰な暖房が行われることがないように、加熱量が十
分に制限されることが望まれている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、加熱量の幅を広くするためにバーナの燃焼量の
幅を広くすると、各燃焼量において燃焼が正常に行われ
ていても、小燃焼量の場合の燃焼検知素子の出力値は、
大燃焼量の場合の燃焼検知素子の出力値との間に大きな
差が生じ、大燃焼量の場合に燃焼状態が正常であるか否
かを判別するための基準値を、そのまま、小燃焼量の場
合の基準値として適用するには限界があり、この結果、
一定の基準値によって燃焼異常を判別する場合には、特
に燃焼ガスが室内にそのまま放出される開放型の暖房機
では一酸化炭素の発生を防止する必要があるため、燃焼
量の幅すなわち加熱量の幅を広げるのに限界があり、上
記の要望に十分に応えられる暖房機を提供できないとい
う問題がある。

本発明は、バーナを加熱源とする暖房機において、加熱
量の幅を大きくするとともに、各加熱量におけるバーナ
の燃焼状態に異常がある場合には、それを確実に検知す
ることができる燃焼制御装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、バーナの燃焼状態が正常であるか否かを前記
バーナに近接して設けられた燃焼検知素子の出力値に基
づいて判別する暖房機の燃焼制御装置において、前記バ
ーナの燃焼状態が正常であるか否かを判別するための基
準値を前記バーナの燃焼量に応じて変更することを技術
的手段とする。

［作用］ 本発明では、バーナの燃焼量に対応して燃焼異常を判別
するための基準値が変更される。

従って、燃焼量の幅を大きくしても各燃焼量において酸
欠燃焼等の燃焼異常があるか否かを確実に判別すること
ができる。

［発明の効果］ 本発明では、燃焼異常があるか否かを各燃焼量について
確実に判別できるため、安全な暖房機とすることができ
るとともに、加熱量の幅を大きくすることができる。従
って、大きな暖房負荷に対して十分な加熱量が得られる
とともに、小さい暖房負荷に対して過剰暖房となること
がなく、様々な暖房負荷に対して使い勝手のよい暖房機
とすることができる。

［実施例コ 次に本発明を実施例に基づいて説明する。

第２図および第３図に示す据置き型のガス温風暖房機１
は、金属板および樹脂による幾つかの部材から外側ケー
シング２が形成され、外側ケーシング２には、それぞれ
複数の小開口からなる室内空気取入口３と燃焼用空気の
吸込み口４が背面の上方に、また、温風を吹き出す温風
吹出し口５が前面の下方にそれぞれ設けられ、室内空気
取入口３と吸込み口４は外側ケーシング２に着脱自在に
設けられたフィルタ６に覆われている。

外側ケーシング２の内部には、第４図に示すとおり、対
流ダクト７が設けられ、対流ダクト７内の温風吹出し口
５付近には、対流ダクト７を送風ケーシングとする貫流
式の対流ファン８が配され、吸込み口４と温風吹出し口
５は、それぞれ対流ダクト７の上流端部および下流端部
となっている。

なお、対流ファン８は対流ダクト７内に配された羽根車
８ａを直流モータ８ｂによって駆動するものである。

温風吹出し口５には、温風吹出し口５の一部を閉じるた
めのダンパ９が備えられ、運転状態に応じて回動して対
流ダクト７を通過する空気流の吹出し状態を制御する。

ここで、ダンパ９は、温風吹出し口５の一部を閉じる場
合には、第５図に示すとおり、温風吹出し口５の約上半
分を閉じ、温風吹出し口５を開放する場合には、第６図
に示すとおり、温風吹出し口５の上端面に密着するよう
に、外側へ向かって開く。

一方、対流ダクト７内の対流ファン８の上流側には、加
熱源としてのバーナ１０が配されており、バーナｌＯで
発生する高温の燃焼ガスは、対流ファン８の作動に伴っ
て室内空気取入口３から取り入れられた室内空気と混合
されて温風となり、温風吹出し口５から吹出される。

吸込み口４からバーナｌＯへ燃焼用空気を導く空気誘導
管１１内には燃料ガスを導く燃料供給路１２の下流端と
なるノズル１３が配され、ノズル１３から噴出される燃
料ガスは、燃焼用空気とともに混合室１４へ導かれて、
バーナ１０で燃焼する。

燃料供給路１２には、２つの電磁弁１５．１６と供給ガ
ス圧力を一定にするガスガバナ１７が上流側から順に設
けられ、燃料供給路１２はガスガバナ１７の下流でメイ
ン管１２ａと２本のバイパス管１２ｂ、１２ｃに分岐し
、メイン管１２ａおよび２本のバイパス管１２ｂ、１２
ｃは再び合流してノズル１３と接続されている。

メイン管１２ａには、燃料ガス量を調節するための比例
弁１８が備えられ、バイパス管１２ｂには、燃料ガスの
最低供給量を調節するためのガス量調節ねじ１９が備え
られている。

バイパス管１２ｃは、運転初期に急速暖房（ホットダッ
シュ）を行うために燃料ガスの供給量を所定量（例えば
１５％）だけ増加させるための補助燃料供給路であり、
運転初期のみに開状態にされるバイパス電磁弁２０が備
えられている。

バーナ１０の近傍には、点火のための火花放電を行う点
火電極２１と、バーナ１０の燃焼状態を監視するための
サーモカップル２２が備えられている。

また、吸込み口４内には、室内温度を検知するサーミス
タ２３が設けられている。

以上の構成からなるガス温風暖房機ｌの外側ケーシング
２の上面には、運転開始および停止を指示するための運
転スイッチ２４と、樹脂製の開閉Ｍ２５によって覆われ
後述する各種の操作を行うための複数のスイッチおよび
表示装置２６が収められた操作表示部とが設けられ、ガ
ス温風暖房機１は、第１図に示す制御装置３０によって
、運転開始および停止と、加熱量が制御される。

制御装置３０は、各種の入出力回路を備えたマイクロコ
ンピュータ（以下「マイコン」という）と、マイコンに
よってガス温風暖房機１の各部を駆動するための駆動回
路とからなり、マイコンおよび各駆動回路によって形成
される機能部としては、モード制御部３１、表示制御部
３２、設定制御部３３、運転制御部３４、能力決定部３
５、比例弁制御部３６、ファン制御部３７、ダンパ制御
部３８がある。

また、制御装置３０へ操作信号を与える操作スイッチと
しては、上記の運転スイッチ２４の他に、表示切替スイ
ッチ４１、時刻合せスイッチ４２．２個のスイッチから
なる設定スイッチ４３．２つの大タイマスイッチ４４．
４５、切タイマスイッチ４６、セーブ運転スイッチ４７
がある。

以下に各スイッチの操作目的および各スイッチの操作に
応じた各機能部の制御内容を説明する。

モード制御部３１は、ガス温風暖房機１の運転モードお
よび表示装置２６の表示モードを設定するための機能部
で、モード制御部３１には、図示しない制御基板にコネ
クタ端子５１．５２が備えられ、各コネクタ端子５１．
５２に接続される外部回路の導通状態に応じて以下のと
おり、運転モードあるいは表示モードが変更される。

コネクタ端子５１は、少なくとも２つの接続ビンを備え
、コネクタ端子５１に整合する所定のコネクタ等によっ
てコネクタ端子５１の各ビン間を短絡させると、モード
制御部３１は、能力決定部３５を段階モードに制御し、
コネクタ端子５１の各ビン間を短絡させない場合には、
能力決定部３５を温調モードに制御する。

モード制御部３１は、温調モードにおいては、表示装置
２６に関して、表示切替スイッチ４１からの操作信号に
応じて、温度表示モードと時刻表示モードとを切り替え
るとともに、各表示モードの切り替えに同期して設定ス
イッチ４３による設定モードを決定する。

コネクタ端子５２は、例えば４つの接続ビンを備え、モ
ード制御部３１は、コネクタ端子５２に整合する所定の
コネクタ等によってコネクタ端子５２の各ビン間を短絡
させると、各接続ビンの短絡状態に応じて表示制御部３
２を検査モードに制御する。

この場合、コネクタ端子５２に整合するコネクタには、
予め各ビン間に所定の短絡回路を形成させるための切り
替えスイッチが備えられ、必要な検査モードが簡単に選
択できる。

表示制御部３２は、モード制御部３１の制御状態に応じ
て表示装置２６の表示内容を選択するとともに、選択さ
れた表示内容についての以下のとおり表示を行う。

なお、本実施例では、表示装置２６として、４桁の７セ
グメントからなるＬＥＤが設けられており、「０」から
「９ｊまでの数字と「Ａ」から「Ｆ」までのアルファベ
ットに相当する文字表示を行う。

温調モードの場合には、表示切替スイッチ４１からの切
替信号に応じて温度表示モードと時刻表示モードとを切
り替え、温度表示モードでは設定温度および検知温度を
、時刻表示モードでは時刻合せスイッチ４２によって選
択された現在時刻あるいは設定時刻をそれぞれ表示する
。

段階モードの場合には、設定スイッチ４３によって選択
された暖房能力に応じて、各暖房能力に相当する能力レ
ベルを表示する。

検査モードの場合には、コネクタ端子５２の各ビンの短
絡状態に応じた検査モード毎に、例えば、サーミスタ２
３による検知温度、対流ファン８への制御指示値、比例
弁１８への制御指示値、後述する各可変抵抗器３７ａ、
３７ｂによる対流ファン８への補正値、可変抵抗器３６
ａによる比例弁１８への補正値、サーモカップル２２の
出力、タイマの設定時刻等が、操作表示部に設けられた
各スイッチの操作に応じて表示される。

また、表示部Ｗ２６には、運転、燃焼あるいはホットダ
ッシュを表示するＬＥＤ、その他、時刻合せスイッチ４
２の選択状態、各タイマスイッチ４４〜４６およびセー
ブ運転スイッチ４７の操作状態をそれぞれ表示するＬＥ
Ｄ、さらに図示しないフィｌレタスイッチによってフィ
ルり６の目詰まりが検知された場合に点滅するＬＥＤが
備えられている。

設定制御部３３は、設定スイッチ４３による設定内容を
設定モードに応じて制御する機能部で、温調モードの場
合には、表示切替スイッチ４１によって選択された表示
モードに応じて、温度表示モードでは設定温度を設定し
、時刻表示モードでは、時刻合せスイッチ４２によって
選択された時刻を設定する。

設定される設定温度としては、「Ｌ（約１０℃に相当す
る）」、「１６」、ｒ１８Ｊ−・・・、「２６」、ｒＨ
（連続強運転用）ｊと、２℃毎の８段階がある。

また設定制御部３３は、主に設定温度の固定（ロック）
を行うためのロック機能があり、２個の設定スイッチ４
３が同時に操作されてその操作時間が０．５秒以上継続
した場合に、設定温度等の固定を行い、表示装置２６の
ロックランプによって固定中であることを表示する。

設定温度が固定されている場合には、設定スイッチ４３
の一方が操作されても設定温度は変更されない。

また、設定温度が固定されている場合には、運転制御に
関しても、運転スイッチ２４および各タイマスイッチ４
４〜４６による運転開始のための操作を受は付けなくな
る。

なお固定中に、設定スイッチ４３を２個同時に０．５秒
以上継続して操作すれば固定は解除され、再び各スイッ
チの操作を受は付ける。

運転制御部３４は、運転スイッチ２４の操作信号に応じ
て、所定のシーケンスで運転開始制御を行って、バーナ
１０の点火制御を開始するとともに、燃焼中には、運転
スイッチ２４の操作信号に応じて運転停止制御を行い、
所定の消火制御を行つ。

また、点火制御に続いてサーモカップル２２による着火
検知を行い、サーモカップル２２の出力電圧が一定の電
圧以上になったときを着火検知状態と判別する。

また、燃焼中には、正常燃焼であるか否かを、サーモカ
ップル２２の出力電圧が所定電圧以上であるか否かによ
って判別する。

本実施例では、後述する能力決定部３５により決定され
る暖房能力がレベル２以下の場合には、第８図の実線Ａ
に示すとおり、１０ｍＶを基準電圧とし、暖房能力がレ
ベル３〜８の場合には、実線Ｂに示すとおり、１４ｍＶ
を基準電圧として、サーモカップル２２の出力電圧を基
準電圧と比較し、基準電圧に満たない場合には、酸欠燃
焼状態あるいは失火状態と判別して、消火制御を行う。

さらに、本実施例では、時計機能を有するタイマ３４ａ
が設けられ、運転スイッチ２４の操作に応じてのみでは
なく、各タイマスイッチ４４〜４６による操作によって
も運転制御を行う。

各人タイマスイッチ４４．４５が操作された場合には、
タイマ３４ａにあらかじめ設定された設定時刻において
室内の温度が設定温度になるように、設定時刻より前の
時刻に先行して運転開始動作が行われる。

切タイマスイッチ４６が操作された場合には、運転スイ
ッチ２４による運転開始操作が行われなくても、切タイ
マスイッチ４６の操作とともに運転開始制御が行われる
。

ここでは、各タイマスイッチ４４〜４６によって運転が
行われる場合には、所定時間（例えば６０分）が運転継
続時間として設定されてタイマ３４ａが作動し、所定時
間が経過すると自動的に運転停止制御を行って運転を終
了する。

なお、切タイマスイッチ４６が一旦操作された後に、再
び操作された場合には、タイマ３４ａがリセットされて
、そのときから所定時間の間継続して運転が行われる。

一方、各人タイマスイッチ４４．４５に応じてタイマ運
転制御が行われるための各設定時刻は、タイマ３４ａに
付随して設けられている記憶装置に記憶されるもので、
時刻合せスイッチ４２によって各人タイマスイッチ４４
．４５に対応して選択される各記憶装置にそれぞれ記憶
される。

運転制御部３４では、上述の固定が行われている場合に
は、運転スイッチ２４および各タイマスイッチ４４〜４
６による運転開始のための操作を受は付けなくる。

従って、運転中に固定された場合には、運転スイッチ２
４による運転停止のための操作のみが受は付けられ、運
転停止中に固定された場合には、入タイマスイッチ４４
．４５によるタイマ運転制御が行われている場合のみに
、設定時刻に先行して運転が開始され、タイマ運転制御
が行われていない場合には、固定解除が行われない限り
、運転は一切開始されない。

運転開始制御では、３秒間のプレパージが行われてから
バーナ１０の点火動作が行われ、また運転停止制御では
、バーナ１０の消火動作が行われてから約２０秒間のボ
ストパージが行われる。

能力決定部３５は、バーナ１０の燃焼量および対流ファ
ン８の印加電圧を決定するための基準となる暖房能力を
、設定スイッチ４３の操作に応じて決定する。

本実施例では、暖房能力としては、最も弱い暖房能力と
してのレベル１から、最も暖房能力の大きいレベル８ま
での８段階があらかじめ段階的に設定されており、温調
モードの場合には、第７図に示すとおり、設定スイッチ
４３による設定温度とサーミスタ２３による検知温度と
の温度差から暖房能力を決定し、設定温度としてｒｌ、
ＪあるいはｒＨ，にそれぞれ設定された場合には、暖房
能力は検知温度と関係なくそれぞれレベル８あるいはレ
ベル１に決定される。

また段階モードの場合には、サーミスタ２３の検知温度
に関係なく、設定スイッチ４３の操作に応じて暖房能力
を選択する。

また、能力決定部３５には、使用者の希望に応じて過剰
暖房を防止するためのセーブ運転スイッチ４７が備えら
れており、運転中にセーブ運転スイッチ４７が操作され
ると、図示しないセーブ運転ランプが点灯するとともに
、サーミスタ２３による検知温度が設定温度に達してか
ら例えば３０分が経過する毎に、設定温度が１℃だけ低
く変更される。

これによって、設定した温度に対して室内の暖房が十分
に行われている場合には、見掛上の設定温度に対して、
実際の設定温度が次第に低くなるため、使用者が改めて
設定温度を変更する必要がなく、また、燃料ガスの消費
量を抑えることができる。

なお、運転開始初期においては、バーナｌＯの点火を容
易にするために、レベル４が決定されて、着火が検知さ
れると、その後の所定時間（１５分間）はレベル８が決
定され、このとき、バイパス電磁弁２０が同時に開状態
にされて、急速暖房（ホットダッシュ）運転を行い、所
定時間経過後は、急速暖房（ホットダッシュ）運転が終
了して、設定温度およびサーミスタ２３の検知温度に基
づいて暖房能力が決定される。

比例弁制御部３６は、能力決定部３５で決定された暖房
能力に応じて比例弁１８を駆動制御する。

ここでは、決定された暖房能力に対応した電流値が確実
に通電されるようにするために、手動操作によって調節
される可変抵抗器３６ａが備えられ、可変抵抗器３６ａ
によって与えられる補正値と決定された暖房能力とが合
成された制御値に基づいて、比例弁１８を駆動する。

ファン制御部３７は、能力決定部３５で決定された暖房
能力に応じて対流ファン８を駆動制御する。ここでは、
決定された暖房能力に対応した回転数で駆動するために
、手動操作によって調節される可変抵抗器３７ａ、３７
ｂが備えられ、決定された暖房能力がレベル１．２の場
合には可変抵抗器３７ａによって与えられる補正値と決
定された暖房能力とが合成された制御値に基づいて電圧
が印加され、レベル３〜８の場合には可変抵抗器３７ｂ
によって与えられる補正値と決定された暖房能力とが合
成された制御値に基づいて電圧が対流ファン８のモータ
に印加される。

この結果、対流ファン８のモータにばらつきがあっても
、制御値に対応した適度の電圧が印加され、各レベルに
対応して高回転数から低回転数までの最適の回転数が得
られ、バーナ１０の加熱量に対して適切な空気が循環し
、使用者に対して快適な温風温度および温風量が確保さ
れる。

ダンパ制御部３８は、ダンパ９に備えられたギヤドモー
タ９ａを駆動制御するための機能部で、運転開始時およ
び運転停止時には運転制御部３４の制御状態に応じて、
また運転中には能力決定部３５により決定される暖房能
力に応じてそれぞれ制御される。

ここでは、運転開始初期には閉状態に制御され、温風吹
出し口５の開口面積が小さくなる。このため、前述の能
力決定部３５で決定された暖房能力がレベル４であって
それに応じた燃料ガスが供給されるのに対して、燃焼用
空気の供給量が相対的に減少するため、混合気はガスリ
ッチとなり、着火が容易になる。

ダンパ９は、バーナ１０の着火が検知された後の所定時
間以内には、急速暖房に対応して開状態にされる。

ダンパ９は、急速暖房が終了した後には、能力決定部３
５によって決定される暖房能力に応じて、レベル１では
常に閉状態にされ、レベル３以上では常に開状態にされ
る。

また、レベル２においては、暖房能力がレベル３以上の
状態からレベル２へ変化した場合にはそのまま開状態を
維持し、逆に暖房能力がレベル１からレベル２へ変化し
た場合にはそのまま閉状態を維持する。

一方、運転停止制御のボストパージにおいては、開状態
に維持され、対流ダクト７を通過する空気量を多くして
、バーナ１０および対流ダクト７の速やかな冷却を可能
にし、ボストパージが終了すると閉状態に駆動される。

この結果、点火動作が行われるときに、改めて閉状態に
する必要がなく、速やかにプレパージ等の運転開始動作
を開始することができる。

ここで、ダンパ９の開状態および閉状態は、ギヤドモー
タ９ａの駆動部に備えられた２個のマイクロスイッチか
らなる位置センサ９ｂによって各状態が検知され、制御
指示値と位置センサ９ｂの検知状態とが異なっている場
合にギヤドモータ９ａが駆動され、制御指示値と検知状
態とが一致している場合には、ギヤドモータ９ａは駆動
されない。

また、ダンパ９と温風吹出し口５との間に異物等が混入
して、ダンパ９が正しい位置状態にならない場合があり
うる。このため、ギヤドモータ９ａおよびダンパ９等を
保護するために、ギヤドモータ９ａの駆動時間は、最大
で２０秒に制限されており、それ以上の駆動を行わない
。

なお、本実施例においては、ダンパ９を駆動する場合、
通常は、５〜６秒で状態変化を完了する。

以上の構成からなる本実施例のガス温風暖房機１は、バ
ーナ１０の燃焼状態を判別するための基準電圧が暖房能
力に対応して変更されるため、暖房能力の幅が広くでき
、レベルｌからレベル８までの各燃焼量において、安全
が確保できる。

本実施例では、基準電圧を２段階に設定したが、３段階
以上や暖房能力の各レベルにそれぞれ対応して変更する
ようにしてもよい。

また暖房能力のレベル数が多数設定される比例制御のも
のでも適用できる。

また本実施例では、工場における調整時には、暖房能力
の各レベルが簡単に得られ、それぞれのレベルに対応し
て対流ファン８への印加電圧あるいは比例弁１８への電
流値の調整が容易である。

さらに、対流ファン８への印加電圧の調整では、レベル
１〜２に対しては可変抵抗器３７ａによって、レベル３
〜８に対しては可変抵抗器３７ｂによってそれぞれ適切
な電圧に調整できるため、小燃焼量から大燃焼量までの
各燃焼量に対応した送風量が得られ、その結果、安定し
た温度の温風を吹き出すことができる。

本実施例では、燃焼検知素子としてサーモカップルを用
いたものを示したが、フレームロッドでもよい。

本実施例では、燃焼ガスを室内空気と混合して室内へ吹
き出す温風暖房機を示したが、屋外から燃焼用空気を吸
入して燃焼ガスを屋外へ排気して、熱交換された温風を
室内へ吹き出す強制給排気式（ＦＦ式）の温風暖房機で
もよい。

上記実施例では、対流ファンのみを備えたものを示した
が、燃焼用空気を供給するための送風機を別途に設けた
ものでもよい。

また、燃料は石油でもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すガス温風暖房機の制御装
置の機能構成を示すブロック図、第２図は本実施例のガ
ス温風暖房機の前面を示す斜視図、第３図は本実施例の
ガス温風暖房機の後面を示す斜視図、第４図は本実施例
のガス温風暖房機の概略構成を示す構成図、第５図は本
実施例のダンパの閉状態を示すガス温風暖房機の部分正
面図、第６図は本実施例のダンパの開状態を示すガス温
風暖房機の部分正面図、第７図は本実施例の制御装置の
能力決定部における温調モード時の暖房能力の決定特性
を示す特性図、第８図は本実施例の能力決定部により決
定される暖房能力に対する基準電圧を示す特性図である
。 図中、１・・・ガス温風暖房Ｉ！（暖房機）、１ｏ・・
・バーナ、２２・・・サーモカップル（燃焼検知素子）
、３０・・・制御装置（暖房機の燃焼制御装置）。 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）バーナの燃焼状態が正常であるか否かを前記バーナ
   に近接して設けられた燃焼検知素子の出力値に基づいて
   判別する暖房機の燃焼制御装置において、 前記バーナの燃焼状態が正常であるか否かを判別するた
   めの基準値を前記バーナの燃焼量に応じて変更すること
   を特徴とする暖房機の燃焼制御装置。