JPH0792228B2

JPH0792228B2 - ファンヒータの燃焼制御方法

Info

Publication number: JPH0792228B2
Application number: JP3210465A
Authority: JP
Inventors: 彰久山下; 孝次木村; 武司坂田
Original assignee: 阪神エレクトリック株式会社
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1991-07-29
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPH0533935A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼型の暖房機におい
て、バーナにおける燃焼を合理的にし、かつまた室内温
度の制御をより細かに行い得るようにするための改良に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図２には、ガスや灯油を燃料とし、一般
にファンヒータと呼ばれている燃焼型暖房機の要部構成
が示されている。燃料はガスとすると、ガス配管からの
燃料ガスは元電磁弁１、比例弁２を介し、そのときどき
の燃焼に必要な量に調整された後、熱交換器３を加熱す
るバーナ４に供給される。バーナ４には、空気取入口５
から取り入れた空気も送給され、当該バーナ４にて加温
された空気はファン６から温風吹出口７を介し、機外に
放出されて、室内の暖房に使われる。また、室内温度
は、図示の場合、機器本体に備えつけのサーミスタ等、
室温検出素子８により検出される。室温検出素子８は、
場合により機構本体とは離れた個所に設置されることも
ある。

【０００３】さらに、こうしたファンヒータでは、図２
中に模式的に制御装置９として簡単に記しているが、最
近は当該制御装置９内にマイクロコンピュータを内蔵す
るものが多い。そのため、図示しない各種の安全機構等
も盛り込まれているが、特にこうしたマイクロコンピュ
ータを用いての従来における基本的な燃焼の制御は、一
般に次のような態様でなされていた。

【０００４】運転開始後（点火後）、適宜な時間間隔を
置きながら逐次、使用者が設定し得る設定温度（室内を
その温度まで暖めたいとする希望温度）と、室温検出素
子８の検出する実際の室温との差を求める。この温度差
自体には上下限が設けられており、下限値以下であった
場合（すなわち、設定温度と室温との差がかなり小さか
った場合）には、制御装置９により比例弁２が十分に絞
られ、また、ファン４の回転による空気取り込み量も最
小とされて、バーナ４における燃焼量が最小となるよう
にされる。逆に、温度差が上限値以上であった場合に
は、制御装置９はバーナ４における燃焼量が最大となる
ようにする。そして、設定温度と室温との温度差がそれ
ら上下限値の間にあった場合には、あらかじめ定められ
ている数段階のしきい値の中、温度差がどのしきい値を
越えているかによって、そのしきい値ごとに適当と思わ
れる燃焼量となるように、制御装置９はバーナ４におけ
る燃焼量を制御する。その上で、室内温度変化の大小に
応じ、ある程度の補正を加える。なお、上記の上下限値
を越える温度変化についてはこれを検出次第、直ちに燃
焼量を最大または最小に切換えるが、しきい値範囲内の
温度変化に対しては、大体１０分間隔位を目安として燃
焼量の切換え制御をなしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な従来の制御方法では、部屋の大きさや気密度について
は一切、考慮しておらず、室温と設定温度との温度差に
応じてこれを補うために必要とされるであろう基準とな
る燃焼量は、常に一定値であった。したがって、部屋が
大きい程、また気密度が低い程、室温と温風吹出口７に
おける吹き出し温度との間に温度差が生じている時間が
長くなり易く（応答が遅く）、結局は過剰暖房や冷え込
みを生じ易かった。事実、例えば８畳から１２畳用等と
表示されているファンヒータでは、８畳の部屋で使用す
る場合と１２畳の部屋で使用する場合とでは、部屋の暖
まり方や温度変化に相当の差が生じていた。また、部屋
が狭い場合にも、広い場合と同様の燃焼量がバーナに与
えられ、逆に、室温が高くなりすぎ、バーナにおける燃
焼量を絞る場合にも、部屋に応じて絞り量を加減するこ
とはできなかったから、結局は燃焼エネルギの無駄を生
むことも多かった。本発明はこの点に鑑み、この種のフ
ァンヒータにおいて、部屋の容積や気密度等に起因する
熱量変動要因についてもこれを推測し得るステップを持
つ制御方法を提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】室温検出素子の検出する
室温とあらかじめ設定された設定温度との差を縮める方
向にバーナでの燃焼量を制御するファンヒータの燃焼制
御方法として、本発明では、点火スイッチが操作され、
バーナにおいての燃焼が開始した時点から室温が設定温
度に至るまでの時間中、バーナを規定の燃焼量で燃焼さ
せ、室温と設定温度との差を経時的に積算し、上記規定
の燃焼量と、この積算値とに基づき、室温を単位温度だ
け上昇させるに必要な基準熱量を求め、以降、この基準
熱量に応じて室温変化及び設定温度変化に対する必要な
燃焼量を演算し、こうして演算した燃焼量が満たされる
ようにバーナでの燃焼量を制御する。このとき、上記の
規定の燃焼量は、簡単には最大燃焼量であって良い。さ
らに、上記の基本的な制御態様に加えて、室温が設定温
度に至った後、最大燃焼量であって良い第二の規定の燃
焼量でさらに室温を所定温度だけ、設定温度よりも高め
にした後、最小燃焼量であって良い相対的に低い第三の
規定の燃焼量でバーナを燃焼させ、室温が設定温度に戻
るまでの時間の間、室温と設定温度との差を経時的に積
算し、上記の第三の規定燃焼量と、この積算値とに基づ
き、室温が単位温度だけ下降する放熱量を求め、この室
温下降特性に関する放熱量にも基づき、以降、バーナに
与える燃焼量を制御する手法も提案する。また、上記演
算の結果求められた、室温を単位温度だけ上昇させるに
必要な基準熱量を、主として部屋の広さ段階に相当する
複数の段階に分け、かつ、上記室温下降特性に関する放
熱量も、主として部屋の気密度に相当する複数の段階に
分けて、上記部屋の広さ段階の各々と気密段階の各々と
の組合せのそれぞれに所定の燃焼量を定めるという手法
も提案する。

【０００７】

【実施例】以下、図１に即して本発明の実施例につき説
明する。ただし、あらかじめ述べておくと、本発明を適
用し得るファンヒータのハードウエア的な構成や回路構
成は、これまでに提供されているものと同様で良く、し
たがって本発明のこの実施例でも、図２に示したファン
ヒータへの適用を想定する。そのため、各構成要件等に
ついては、当該図２について付した符号を援用する。ま
た、先にも少し述べたように、この種のファンヒータで
は、昨今、制御装置９にマイクロコンピュータを内蔵さ
せるようになってきているので、これを利用し、本発明
の特徴ある制御方法のための各ステップ自体も、当該マ
イクロコンピュータに対するソフト的な処理により、実
現することができる。

【０００８】図１中、時刻t_oで示されているように、フ
ァンヒータの点火スイッチ（運転スイッチ）が操作され
たときには、まず、バーナ４を第一の規定の燃焼量、例
えば最大燃焼量で燃焼させる。そして、当該バーナ４に
対する点火開始時から図示しないマイクロコンピュータ
によって決定されている所定の時間間隔、例えば１０秒
ごと位に、室温検出素子８を介して実際の室温Ｋ_X を取
り込み、あらかじめ図示しない温度設定スイッチの操作
等によって設定されている設定温度Ｋ_S との差を積算し
て行く。これは、図１中、時刻t₁で示されているよう
に、室温Ｋ_X が設定温度Ｋ_S に至るまで続けるが、この
ようにして、時刻t_oから時刻t₁までの時間Ｔ_A の間に得
られた温度差の時間積算値は、図１中の面積Ａを表して
いる。したがって、上記の最大燃焼量と、この積算値と
に基づくと、ファンヒータが設置されているその部屋ご
とに、当該部屋の室温を単位温度（例えば１℃）だけ上
昇させるに必要な基準熱量を求めることができる。換言
すれば、こうしたデータは、主として、ファンヒータの
設置された部屋の広さの情報を含むことができる（それ
のみではないが)。

【０００９】そして、このようにファンヒータが設置さ
れている部屋においてその時に室温を単位温度だけ上昇
させるに必要な基準熱量データを得ることができれば、
以降は、当該基準熱量データないしはこれに対応するバ
ーナ４における基準燃焼量に応じ、設定温度に対するそ
の時々の室温低下に対し、再度設定温度にまで高めるた
めのバーナ４に与えるべき燃焼量や、逆に設定温度の方
が高めに設定し直された場合に、室温をこの更新された
設定温度にまで持って行く場合のバーナ４に与えるべき
燃焼量に関して、無駄に大きな燃焼量を与えることもな
く、必要な燃焼量を演算することができる。もちろん、
上記の室温のサンプル間隔を例えば１０秒位よりもっと
短くすれば、図１中に室温のアナログ的な温度上昇曲線
で囲まれる面積Ａに極力近い値を求めることができる
が、実際には上記の通り、１０秒程度のデジタル的ない
しは段階的な変化分による積算値でも十分である。

【００１０】なお、上記時間Ｔ_A の間、バーナ４に与え
るべき燃焼量は、要は既知の値であれば良く、必ずしも
上記実施例のように最大燃焼量である必要はないが、部
屋を早く暖めながら、同時に本発明にとっての上記基準
熱量情報を得る上では、最大燃焼量であることが好まし
い。

【００１１】さらにこの実施例では、上記のように時刻
t₁において室温Ｋ_X が設定温度Ｋ_Sに至った後にも、バ
ーナ４を第二の規定の燃焼量として、好ましくは最大燃
焼量のまま燃焼させ続け、設定温度Ｋ_S に対して大きな
温度差とならない範囲で室温Ｋ_X をさらに所定の温度＋
αだけ高める。そして、時刻t₂において、室温Ｋ_Xが当
該所定温度＋αだけ、設定温度Ｋ_S よりも高くなったな
らば、今度はバーナ４に対し、相対的に低い第三の規定
の燃焼量として、好ましくは最小燃焼量を与えて運転す
る。こうすると、室温Ｋ_X は一般に低下傾向に転じ、や
がて図１中の時間Ｔ_B を経過したときに設定温度Ｋ_S に
一致する。そこで本発明のこの実施例では、当該時間Ｔ
_B の間、室温Ｋ_X と設定温度Ｋ_Sとの温度差を経時的に
積算し、上記の第三の規定燃焼量としての最小燃焼量
と、この積算値とに基づき、当該室温Ｋ_X が単位温度だ
け下降するときの放熱量を求める。もちろん、ここで言
う放熱量とは、部屋から外部に放出されて行く熱量と考
えることができる。

【００１２】そのため、このような放熱量は、やはりそ
れのみではないが、主としてその部屋の気密度の程度を
示す情報を含んでいる。したがって、先に挙げた部屋の
広さ情報に相当する基準熱量情報と、この放熱量情報と
を双方用いれば、室温変化に基づきバーナ４に与える燃
焼量を制御するにも、従来に比し、より無駄のない、合
理的な制御をなすことができる。なお、室温を意図的に
＋αだけ高めるときの第二の規定の燃焼量も、必ずしも
最大燃焼量でなくとも良く、既知の値であれば良いし、
意図的に室温を設定温度Ｋ_S にまで低下させるときのバ
ーナ４における第三の規定の燃焼量も、同様に最小燃焼
量である必要はなく、要は既知の値であれば良いが、時
間的に最も早く上記の放熱量情報を得るには、それぞ
れ、最大燃焼量、最小燃焼量であることが望ましい。

【００１３】いずれにしても、上記のようにして室温を
単位温度だけ上昇させるに必要な熱量と、単位温度だけ
下降する熱量とを知った上であれば、図１中の時刻t₃か
ら時刻t₄の間に示されているように、室温Ｋ_X を設定温
度Ｋ_S に維持するべく、バーナ４における燃焼量を制御
するにも、その部屋に応じた最適な燃焼制御が図れ、バ
ーナに無駄な燃焼量を与えることもなくなるし、時刻t₄
以降の部分に模式的に示されているように、例えば部屋
が換気のために開けられた等、何らかの理由により、室
温Ｋ_X が急激に低下した場合、これを再び設定温度Ｋ_S
にまで持って行くのも速やかに行える。ただし、設定温
度Ｋ_S に対してあらかじめ設定された最大温度差以上の
急激な室内温度低下が生じた場合には、図１中の当該部
分に模式的に示されているように、直ちに最大燃焼量で
バーナ４を燃焼させるようにしても良く、逆に室温が最
大許容温度差以上に上がり過ぎた場合には、バーナ４に
置ける燃焼を最小に絞る等して良く、この点は従来例と
同様であって良い。

【００１４】ただ、このような室温Ｋ_X の急激かつ大幅
な低下時には、当該低下時間中、室温Ｋ_X と設定温度Ｋ
_S との温度差を積算することで面積Ｂ’を求めると、点
火開始に伴う面積Ｂに従って求めた放熱量特性に補正を
掛けることができ、同様に、室温Ｋ_X の温度上昇時に、
当該上昇中の時間の間、室温Ｋ_X と設定温度Ｋ_S との温
度差を積算することで面積Ａ’を求めれば、点火開始に
伴って求めた面積Ａに従う基準燃焼量に補正を掛けるこ
とができ、以降、これら補正されたデータを用いること
で、より一層、その部屋ごとに最適な燃焼制御を図るこ
とができる。

【００１５】上記のような本発明の原理からすれば、特
にマイクロコンピュータを用い、当業者には種々のソフ
ト的な燃焼制御パタンを開発することができるし、基準
燃焼量の設定についてもそれぞれ工夫することができる
が、本発明として合理的に工夫された一例を挙げると、
上記した各演算の結果求められた基準熱量を、主として
部屋の広さ段階に相当する複数の段階に分け、かつ、室
温下降特性に関する放熱量も、主として部屋の気密度に
相当する複数の段階に分けて、そうした部屋の広さ段階
の各々と気密段階の各々との組合せのそれぞれに所定の
燃焼量を定めるという手法を提案することができる。例
えばこれは、下記の表により、その簡単な場合を例示す
ることができる。

【００１６】

【表１】

【００１７】既述のように、面積Ａは、主として部屋の
広さに相当する情報を、また、面積Ｂは、主としてその
部屋の気密度に相当する情報を含んでいるので、上記の
表に示されているように、例えば、これらをそれぞれ、
小、中、大、特大の四段階に分ける。当該表中の各升目
内において、上段の左側に示されている数値は面積Ａの
大きさに応じた燃焼量の大きさを数字の段階で示してお
り、右側に示されている値は面積Ｂの大きさに応じた燃
焼量の大きさを数字の段階で示しているが、明らかなよ
うに、面積Ａ、つまりは部屋が大きくなる程、室温を立
ち上げるときの基準となるべき燃焼量の大きさも大きく
し、一方、面積Ｂが小さくなる程、つまり部屋の気密度
が小さくなる程、室温を維持すべきときの基準となる燃
焼量も大きくする。その上で、各升目内の下段に括弧書
きで示されているように、それらの各大きさから導出さ
れる適当な数値、例えばそれらの和の半分（平均）を取
れば、部屋の大きさと気密度の各段階の組合せに応じた
燃焼量の大きさを設定することができる。もちろん、こ
うして設定した各組合せごとの各数字による大きさに
は、具体的な燃焼量の値を対応付ける。なお、このよう
な燃焼パタンないしは燃焼量の表を作っておくと、適当
と判断した燃焼量での制御であっても、室温変化が期待
にそぐわないものであった場合に、逐次、段階的に燃焼
量を変更して行くことも容易になる。

【００１８】本発明によると、以上のようにして、点火
スイッチが操作されるたびに、面積Ａ，Ｂに基づき、そ
の部屋ごとに最適と思われる基準燃焼量や放熱量データ
を取り込み、これに応じて以降の燃焼制御をなすことに
より、相当程度の部屋の広さの相違や気密度の相違に対
処でき、同じ程度の容積、気密度の部屋であっても、そ
の向きや外気温環境の高低差に対処できる。さらに、同
じ部屋であっても、その時々の他の変動要因、例えば日
が差しているかいないか、調理等の熱の影響を受けてい
るかいないか、他の暖房器具が併用されているかいない
か等によって、実質的に部屋があたかも広くなったり狭
くなったりするに相当する変動要因や、気密度が様々に
変わったに相当する変動要因に対しても、その時々で適
当なる制御を期待することができる。

【００１９】もっとも、図１中、時刻t₅に示されている
ように、一旦、バーナ４が消火された（運転が停止され
た）後、時刻t₆に示されているように、再点火したと
き、場合によっては部屋の温度Ｋ_X の方が設定温度Ｋ_S
よりも高いか、低いにしても僅かであって、バーナによ
る燃焼を必要としない程であるような状況も考えられな
いではない。当然、そのようなときには、先に説明した
面積Ａを得る手続きは採ることができない。そこで、そ
うした場合には、あらかじめ記憶しておいた、以前にお
ける最新の基準熱量データないしは基準燃焼量を用い、
とりあえずは以降、この基準燃焼量に応じて室温変化及
び設定温度変化に対する必要な燃焼量を演算すれば良
い。換言すれば、ある回において取り込んだ面積Ａ，Ｂ
のデータや、あるいはこれに基づいて演算した各熱量デ
ータ等は、次回の取り込みないしは演算によりそれらの
値が更新されるまで、記憶しておくようにするのが良
く、もちろん、こうした処理は、既述のマイクロコンピ
ュータを利用することにより、簡単に行うことができ
る。ただし、演算不能な場合には、あらかじめ設定され
ている標準値に基づいての制御となるようにしても良
い。また、明らかなように、本発明は、対象とするファ
ンヒータの燃料について特に規定するものではない。上
記実施例ではガスファンヒータを想定したが、灯油ファ
ンヒータにおいても本発明は同様に適用することができ
る。

【００２０】

【発明の効果】本発明によると、実際にバーナへの点火
の都度、室温を単位温度だけ上昇させるに必要な基準熱
量や、逆に室温が単位温度だけ低下する放熱量を求め、
これらに基づいて燃焼を制御するので、無駄な燃焼を避
けることができ、また、室温が高低を細かに繰り返すよ
うな不都合も解消ないしは低減することができる。さら
に、部屋の広さや気密度の如何、あるいはまた他の変動
要因にも良く対処でき、より快適な暖房が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従ってファンヒータの燃焼を制御する
場合の一例の説明図である。

【図２】本発明を適用可能なファンヒータの要部の概略
構成図である。

【符号の説明】

１元電磁弁２比例弁３熱交換器４バーナ５空気取入口６ファン７温風吹出口８室温検出素子９制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室温検出素子の検出する室温とあらかじ
め設定された設定温度との差を縮める方向にバーナでの
燃焼量を制御するファンヒータの燃焼制御方法であっ
て；点火スイッチが操作され、上記バーナにおいての燃
焼が開始した時点から室温が上記設定温度に至るまでの
時間中、該バーナを規定の燃焼量で燃焼させ、上記室温
と上記設定温度との差を経時的に積算し、上記規定の燃
焼量と、この積算値とに基づき、該室温を単位温度だけ
上昇させるに必要な基準熱量を求め、以降、該基準熱量
に応じて室温変化及び設定温度変化に対する必要な燃焼
量を演算し、該演算した燃焼量が満たされるように上記
バーナでの燃焼量を制御すること；を特徴とするファン
ヒータの燃焼制御方法。
【請求項２】請求項１記載のファンヒータの燃焼制御
方法であって；上記規定の燃焼量は、上記バーナにおけ
る最大燃焼量であること；を特徴とする方法。
【請求項３】請求項１または２記載のファンヒータの
燃焼制御方法であって；上記室温が上記設定温度に至っ
た後、第二の規定の燃焼量でさらに室温を所定温度だ
け、該設定温度よりも高めにした後、相対的に低い第三
の規定の燃焼量で上記バーナを燃焼させ、該室温が上記
設定温度に戻るまでの時間の間、該室温と該設定温度と
の差を経時的に積算し、上記第三の規定の燃焼量と、こ
の積算値とに基づき、該室温が単位温度だけ下降する放
熱量を求め、以降、該放熱量にも基づき、上記バーナに
与える燃焼量を制御すること；を特徴とするファンヒー
タの燃焼制御方法。
【請求項４】請求項３記載のファンヒータの燃焼制御
方法であって；上記第二の規定の燃焼量も、上記バーナ
における最大燃焼量であること；を特徴とするファンヒ
ータの燃焼制御方法。
【請求項５】請求項３または４記載のファンヒータの
燃焼制御方法であって；上記第三の規定の燃焼量は、上
記バーナにおける最小燃焼量であること；を特徴とする
ファンヒータの燃焼制御方法。
【請求項６】請求項３，４または５記載のファンヒー
タの燃焼制御方法であって；上記演算の結果求められた、上記室温を単位温度だけ上
昇させるに必要な上記基準熱量を、主として部屋の広さ
段階に相当する複数の段階に分け、かつ、上記室温下降
特性に関する上記放熱量も、主として部屋の気密度に相
当する複数の段階に分けて、上記部屋の広さ段階の各々
と気密段階の各々との組合せのそれぞれに所定の燃焼量
を定めること；を特徴とするファンヒータの燃焼制御方法。
【請求項７】請求項１，２，３，４，５または６記載
のファンヒータの燃焼制御方法であって；上記点火スイ
ッチが操作されたとき、上記室温が上記設定温度以上で
あるか、未満であっても僅かな所定温度差以内にあった
場合には、あらかじめ記憶しておいた、以前における最
新の上記基準熱量を用い、以降、該基準熱量に応じて室
温変化及び設定温度変化に対する必要な燃焼量を演算
し、該演算した燃焼量が満たされるように上記バーナで
の燃焼量を制御すること；を特徴とするファンヒータの
燃焼制御方法。