JP6026480B2

JP6026480B2 - 温風暖房機

Info

Publication number: JP6026480B2
Application number: JP2014213778A
Authority: JP
Inventors: 礼子高橋
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2034-10-20
Also published as: JP2016080292A

Description

本発明は、室温に応じて暖房能力を切り替える温風暖房機に関する。

従来、温度センサにより検出された室温が設定温度となるように、暖房能力を変更して暖房運転を行う温風暖房機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された温風暖房機は、使用者の選択操作によって、暖房運転モードを、通常運転モードと、設定温度及び暖房能力の上限を通常運転よりも低く制限した制限運転モード（安全運転モード、チャイルドロックモード）とに切り替えられるようになっている。そして、制限運転モードにおいては、通常運転モードよりも、設定温度及び暖房能力の上限を低く制限することによって、温風暖房機本体の温度上昇を抑え、安全性を向上した運転ができるようにしている。

特開２００４−３０９０７１号公報

上記特許文献１に記載された温風暖房機によれば、制限運転モードが選択されて設定温度及び暖房能力の上限が低く制限された場合に、室温が低い状態であったときには、温度上昇が必要以上に抑えられて、暖房運転を開始したときに室温がなかなか上がらず、暖房の快適性が損なわれるおそれがある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、暖房能力を制限した運転モードによる暖房運転の実行時に、暖房の快適性が損なわれることを抑制した温風暖房機を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明の温風暖房機は、
周囲の空気を加熱する加熱源と、
前記加熱源により加熱された空気を室内に送出する暖房ファンと、
使用者の選択操作に応じて、前記加熱源と前記ファンとによる暖房運転のモードを、暖房能力の上限を通常上限レベルとする通常運転モードと、暖房能力の上限を前記通常上限レベルよりも低い制限上限レベルとする制限運転モードとに切り替える運転モード切替部と、
室温を検出する室温検出部と、
前記室温検出部の検出温度が低いほど、前記制限上限レベルを高く設定する制限上限レベル設定部と、
前記室温検出部の検出温度が所定の設定温度となるように、前記通常運転モードにおいては暖房能力を前記通常上限レベル以下の範囲とし、前記制限運転モードにおいては暖房能力を前記制限上限レベル以下の範囲として、暖房運転を行う暖房制御部と
を備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記制限モードにおける暖房能力の上限レベルである前記制限上限レベルが、前記制限上限レベル設定部により、前記室温検出部の検出温度が低いほど高く設定される。そして、前記制限モードにおいては、前記暖房制御部により、前記室温検出部の検出温度が前記設定温度となるように、暖房能力を前記制限上限レベル以下の範囲として暖房運転が行われる。

これにより、室温が低く、暖房能力を増大させても、前記加熱源により加熱される空気の温度が高くなり難い状況においては、前記制限上限レベルが高く設定されるため、室内に送出される温風が高温になることを防止しつつ、室温を速やかに上昇させることができる。そのため、前記能力制限モードによる暖房運転の実行時に、暖房の快適性が損なわれることを抑制することができる。

また、前記暖房ファンにより室内に送出される温風の温度に応じて、検出温度が変化する温風連動温度検出部を備え、
前記制限上限レベル設定部は、前記温風連動温度検出部の検出温度が低いほど、前記制限上限レベルを高く設定することを特徴とする。

この構成によれば、室内に送出される温風の実際の温度を考慮して、前記制限上限レベルを設定することができるため、前記制限モードに設定したにも拘わらず、高温の温風が室内に送出されて、使用者に違和感を与えることを防止することができる。

また、前記暖房ファンの作動により、エアフィルタが装着された吸気口から取り込まれた室内の空気を、前記加熱源を経由して温風の吹出口へと導く空気流通路を備え、
前記温風連動温度検出部は、前記エアフィルタの閉塞を検知するために、前記空気流通路の前記加熱源と前記吹出口との間に設けられた温度センサであることを特徴とする。

この構成によれば、前記エアフィルタの閉塞が生じると、前記空気流通路における空気の流通が妨げられて前記温度センサの検出温度が高くなる。そのため、前記温度センサの検出温度に基づいて前記エアフィルタの閉塞を検知することができる。また、前記加熱源で加熱された空気は、前記空気流通路を流通して前記吹出口から室内に送出されるため、前記温度センサの検出温度が高くなるに従って、前記ファンにより室内に送出される温風の温度も高くなる。

そのため、前記温度センサを前記温風連動温度検出部として流用することができ、この場合には、前記温風連動温度検出部を新たに設ける必要がないため、前記温風暖房機の構成を簡素化することができる。

温風暖房機（ガスファンヒータ）の全体構成図。図１に示したコントローラの構成図。暖房運転のフローチャート。制限上限レベルの設定マップの説明図。

本発明の温風暖房機であるガスファンヒータの実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

図１に示したガスファンヒータは室内を暖房するものであり、本体ケース１内に、ダクト２（本発明の空気流通路に相当する）、暖房ファン３、ガスバーナ４（本発明の加熱源に相当する）、給気ダクト５、ガス供給管６、及びコントローラ７を備えて構成されている。

ダクト２は温風の送風路を構成するものであり、室内空気を取り込む吸気口８を本体ケース１の背面に開口し、本体ケース１の前面下部に温風の吹出口９を開口している。吹出口９には、吹出口の開口度合を調節する可動式ルーバ１１が装着され、可動式ルーバ１１を駆動するギヤドモータ１２が設けられている。ダクト２の側面には、ダクト２内の過熱を検出するための過熱防止用サーミスタ３３（本発明の温風連動温度検出部、及び温度センサに相当する）が設けられている。

暖房ファン３は、ファンモータ１４と、吹出口に臨んで配置されてファンモータ１４により回転駆動される回転羽根１５とを有し、回転羽根１５の回転により吸気口８からダクト２内に室内空気ｓを吸引する。そして、吸引した室内空気ｓとガスバーナ４の燃焼排気ｈとの混合気を、温風ｍとして吹出口９まで導いて室内に吹き出す。また、暖房ファン３には、ファンモータ１４の回転速度を検出する回転速度センサ１６が備えられている。

ガスバーナ４の燃焼プレート１８の下流側には、ガスバーナ４に点火するための点火電極１９と、ガスバーナ４の燃焼状態を検出するための熱電対２０とが配置され、ガスバーナ４の燃焼排気ｈは燃焼胴１７からダクト２内に排出される。

給気ダクト５は、燃焼用空気と燃料ガスをガスバーナ４に供給するための通路であり、本体ケース１の背面で開口した吸気口２１を備えている。そして、給気ダクト５のガスバーナ４側の箇所には、ガス供給管６の先端に装着されたノズル２２が設けられ、ノズル２２から噴出される燃料ガスは、暖房ファン３の作動により吸気口２１から吸入された燃焼用空気と混合されてガスバーナ４に供給される。給気ダクト５には、吸気口２１から吸入された室内の空気の温度を検出する室温サーミスタ１３（本発明の室温検出部に相当する）が設けられている。

なお、給気ダクト５の吸気口２１は、ダクト２の吸気口８と共に、エアフィルタ１０で覆われている。

ガス供給管６には、上流側から、電磁弁２４，２５、及び比例弁２６が順に配設されている。電磁弁２４，２５は、駆動コイル（図示しない）への通電時に開弁状態となり、非通電時（通電遮断時）に閉弁状態となる。また、比例弁２６は、通電電流の大きさに応じて開度が変化するものである。

本体ケースの外面部には、ランプ３２（後述する図２参照）を内蔵した運転スイッチ３５、暖房モードを通常運転モードと制限運転モードとに切り替えるモード切替スイッチ３６（本発明の運転モード切替部に相当する）、暖房運転における目標温度を設定する室温設定スイッチ２８、暖房運転の継続時間に応じて使用者に換気を促すための換気ランプ２９、及び使用者に対する報知を行うためのブザー３１が設けられている。

次に、図２を参照して、コントローラ７は、図示しないＣＰＵ,メモリ、入出力インターフェース等により構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持されたガスファンヒータの制御用プログラムをＣＰＵで実行することによって、制限上限レベル設定部４１、暖房制御部４２、燃焼制御部４３、ファン制御部４４、及び閉塞検知部４５として機能する。また、メモリには、後述する制限上限レベル決定マップ４０のデータが保持されている。

コントローラ７には、運転スイッチ３５、モード切替スイッチ３６、及び室温設定スイッチ２８の操作信号と、室温サーミスタ１３及び過熱防止用サーミスタ３３の温度検出信号と、熱電対２０による燃焼状態の検出信号と、回転速度センサ１６による回転速度の検出信号とが入力される。

また、コントローラ７から出力される制御信号によって、ギヤドモータ１２、ファンモータ１４、点火電極１９、電磁弁２４，２５、比例弁２６、換気ランプ２９、ブザー３１、及び運転スイッチ内蔵ランプ３２の作動が制御される。

暖房制御部４２は、使用者により運転スイッチ３５のオン操作（暖房運転の開始操作）がなされたときに、図３のフローチャートによる処理を実行して、通常運転モード又は制限運転モードによる暖房運転を行う。

暖房制御部４２は、ガスバーナ４と暖房ファン３とによる暖房能力を複数段階（１速（最小能力）〜１２速（最大能力））に切り替えて暖房運転を行う。通常運転モードにおいては、暖房能力が１２速（本発明の通常上限レベルに相当する）まで切り替えられ、制限運転モードにおいては、暖房能力が制限上限レベル設定部４１により設定された制限上限レベル以下の範囲で、暖房能力が切り替えられる。

閉塞検知部４５は、過熱防止用サーミスタ３３の検出温度が、予め設定された過熱判定温度以上となったときに、エアフィルタ１０の閉塞（目詰まり）が生じていることを、ブザー３１による警報音の出力と換気ランプ２９の点灯により報知して、使用者にエアフィルタ１０の清掃を促す。

以下、図３に示したフローチャートに従って、暖房運転の実行処理について説明する。

暖房制御部４２は、ＳＴＥＰ１で、モード切替スイッチ３６により制限運転モードが選択されているか否かを判断する。そして、制限運転モードが選択されているときはＳＴＥＰ２に進み、制限運転モードが選択されていないとき（通常運転モードが選択されているとき）にはＳＴＥＰ２０に分岐する。

ＳＴＥＰ２０〜ＳＴＥＰ２２は通常運転モードによる暖房運転の処理である。暖房制御部４２は、室温サーミスタ１３の検出温度と、室温設定スイッチ２８により設定されている温度（本発明の所定の設定温度に相当する）との差を減少させるように、暖房能力を１２速を上限として切り替えて設定する。燃焼制御部４３は、暖房制御部４２により設定された暖房能力が得られるガスバーナ４の目標燃焼量を決定し、目標燃焼量に応じたガスバーナ４への燃料ガスの目標供給量と暖房ファン３の目標回転速度とを決定する。

そして、燃焼制御部４３は、比例弁２６の開度を目標供給量に応じた開度に調節し、ファン制御部４４は、回転速度センサ１６により検出される回転速度が目標回転速度となるように、ファンモータ１４への通電量を調節する。

続くＳＴＥＰ２１で、暖房制御部４２は、使用者により運転スイッチ３５のオフ操作（暖房終了操作）がなされたか否かを判断する。そして、運転スイッチ３５のオフ操作がなされたときにＳＴＥＰ２２に進み、燃焼制御部４３は、ガスバーナ４の燃焼を停止し、ガスバーナ４の燃焼停止から所定時間が経過した時にファンモータ１４への通電を停止して暖房運転を終了する。一方、運転スイッチ３５のオフ操作がなされていないときにはＳＴＥＰ１に戻り、暖房制御部４２は暖房運転を継続する。

次に、ＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ８は制限運転モードによる暖房運転の処理である。暖房制御部４２は、ＳＴＥＰ２で、ガスバーナ４の点火時から１分（安定時間）が経過するのを待ってＳＴＥＰ３に進み、室温サーミスタ１３により室温Ｔｒを検出する。

続くＳＴＥＰ４で、暖房制御部４２は、過熱防止用サーミスタ３３によりダクト２内の温度Ｔｈを検出する。ここで、上述したように、ガスバーナ４の燃焼排気ｈと吸気口８から吸入された空気ｓとが混合されながらダクト２を流通して吹出口９から室内に送出される。

そのため、フィルタ１０の閉塞が生じると、空気流通路における空気の流れが妨げられて、暖房ファン３により吹出口から室内に送出される温風の温度に応じて、過熱防止用サーミスタ３３の検出温度が変化し、過熱防止用サーミスタ３３の検出温度が高いほど、吹出口９から室内に送出される温風の温度が高くなる。

そこで、次のＳＴＥＰ５で、制限上限レベル設定部４１は、室温サーミスタ１３の検出温度Ｔｒと過熱防止用サーミスタ３３の検出温度Ｔｈとを、図４に示した制限上限レベル決定マップ４０に適用して、制限上限レベルを設定する。

図４に示した制限上限レベル決定マップ４０は、室温Ｔｒの下で暖房運転を行ったときに、吹出口９から送出される温風の温度が所定温度以下となるように、暖房能力の上限レベルを決定するマップである。制限上限レベル決定マップ４０は、実験やコンピュータシミュレーションにより作成される。なお、マップではなく、ＴｒとＴｈを入力して制御上限レベルを出力する相関式を用いて、制限上限レベルを決定するようにしてもよい。

図４のマップでは、室温サーミスタ１３の検出温度Ｔｒが低い程、決定される制限上限レベルが高くなるように、また、過熱防止用サーミスタ３３の検出温度Ｔｈが低い程、決定される制限上限レベルが高くなるようになっている。続くＳＴＥＰ６で、暖房制御部４２は、暖房能力を制限上限レベル以下の範囲で切り替える制限温調制御による暖房運転を行う。

制限温調モードにおいて、暖房制御部４２は、室温サーミスタ１３の検出温度と、室温設定スイッチ２８により設定されている温度との差を減少させるように、暖房能力を、ＳＴＥＰ５で設定された制限上限レベル以下の範囲で切り替えて設定する。これにより、吹出口９から送出される温風の温度が高温になることを防止しつつ、暖房能力を適度に増大させて室温を速やかに上昇させることができる。

続くＳＴＥＰ７で、使用者により運転スイッチのオフ操作（暖房運転の停止指示操作）がなされたときにＳＴＥＰ８に進んでガスバーナ４の燃焼を停止し、ガスバーナ４の燃焼停止から所定時間が経過した時にファンモータ１４への通電を停止して暖房運転を終了する。

なお、本実施形態では、図４に示した制限上限レベル設定マップにより、室温サーミスタ１３の検出温度Ｔｒと過熱防止用サーミスタ３３の検出温度Ｔｈとに基づいて、暖房能力の制限上限レベルを設定したが、室温サーミスタ１３の検出温度Ｔｒのみに基づいて制限上限レベルを設定するようにしてもよい。

また、本実施形態では、エアフィルタ１０の閉塞を検知するために設けられた過熱防止用サーミスタ３３を、本発明の温風連動温度検出部として用いたが、温風連動温度検出部を専用に設けてもよい。この場合、温風連動温度検出部は、吹出口９から室内に送出される温風の温度と連動して変化する温度を検出し得る箇所に設ければよい。

また、本実施形態では、本発明の温風暖房機としてガスバーナを加熱源とする温風暖房機を示したが、灯油バーナや電気ヒータ等の他の種類の熱源を使用する温風暖房機に対しても、本発明の適用が可能である。

１…（ガスファンヒータの）本体ケース、２…ダクト（空気流通路）、３…暖房ファン、４…ガスバーナ（加熱源）、７…コントローラ、９…吹出口、１３…室温サーミスタ（室温検出部）、３３…過熱防止用サーミスタ（温風連動温度検出部）、３６…モード切替スイッチ（運転モード切替部）、４０…制限上限レベル決定マップ、４１…制限上限レベル設定部、４２…暖房制御部、４３…燃焼制御部、４５…閉塞検知部。

Claims

周囲の空気を加熱する加熱源と、
前記加熱源により加熱された空気を室内に送出する暖房ファンと、
使用者の選択操作に応じて、前記加熱源と前記ファンとによる暖房運転のモードを、暖房能力の上限を通常上限レベルとする通常運転モードと、暖房能力の上限を前記通常上限レベルよりも低い制限上限レベルとする制限運転モードとに切り替える運転モード切替部と、
室温を検出する室温検出部と、
前記室温検出部の検出温度が低いほど、前記制限上限レベルを高く設定する制限上限レベル設定部と、
前記室温検出部の検出温度が所定の設定温度となるように、前記通常運転モードにおいては暖房能力を前記通常上限レベル以下の範囲とし、前記制限運転モードにおいては暖房能力を前記制限上限レベル以下の範囲として、暖房運転を行う暖房制御部と
を備えたことを特徴とする温風暖房機。
請求項１に記載の温風暖房機において、
前記暖房ファンにより室内に送出される温風の温度に応じて、検出温度が変化する温風連動温度検出部を備え、
前記制限上限レベル設定部は、前記温風連動温度検出部の検出温度が低いほど、前記制限上限レベルを高く設定することを特徴とする温風暖房機。
請求項２に記載の温風暖房機において、
前記暖房ファンの作動により、エアフィルタが装着された吸気口から取り込まれた室内の空気を、前記加熱源を経由して温風の吹出口へと導く空気流通路を備え、
前記温風連動温度検出部は、前記エアフィルタの閉塞を検出するために、前記空気流通路の前記加熱源と前記吹出口との間に設けられた温度センサであることを特徴とする温風暖房機。