JP6814601B2 - 温風暖房機 - Google Patents

Description

本明細書で開示する技術は、温風暖房機に関する。

特許文献１には、バーナを収容する燃焼部と、送風ファンと、温風暖房機に空気を取り入れる空気取入口と、温風暖房機から空気を吹き出す吹出口と、空気取入口から取り入れた空気を、燃焼部を経由することなく、送風ファンに導く第１の送風路と、空気取入口から取り入れた空気を、燃焼部を経由して、送風ファンに導く第２の送風路と、送風ファンから吹き出される空気を吹出口に導く第３の送風路と、第１の送風路に配置される電気ヒータと、を備える温風暖房機が開示されている。

特開２０１０−２６６０８３号公報

特許文献１の温風暖房機において、バーナには、燃料ガスが供給される。そして、バーナは、空気取入口から第２の送風路に取り込まれる空気を利用して、燃料ガスを燃焼させる。バーナによる燃料ガスの燃焼を安定させるためには、バーナに供給される空気と燃料ガスの比率を適正に維持する必要がある。このため、バーナへの燃料ガスの供給量が一定に維持されている場合、第２の送風路に取り込まれる空気量は変動しないことが好ましい。しかしながら、特許文献１の温風暖房機では、送風ファンの回転数を一定に維持している状態で、電気ヒータの動作状態を切り替えると、第２の送風路に取り込まれる空気量が変化してしまう。送風ファンの回転数を一定に維持している場合、第１の送風路に取り込まれる空気量と第２の送風路に取り込まれる空気量の合計の空気量は変化しない。しかしながら、例えば、電気ヒータを停止状態から駆動状態に切り替えると、第１の送風路内の空気が電気ヒータにより暖められて膨張する。この場合、空気取入口から第１の送風路に取り込まれる空気量が減少し、第２の送風路に取り込まれる空気量が増加する。この結果、バーナに供給される空気量が過剰になり、バーナによる燃料ガスの燃焼が不安定になる。このため、バーナを動作させている状態で、電気ヒータの動作状態を切り替えても、バーナに供給される空気量が変動しない技術が望まれる。

本明細書では、バーナと電気ヒータを備える温風暖房機において、バーナに供給される空気量が電気ヒータの動作状態によって変動しない技術を提供する。

本明細書が開示する温風暖房機は、バーナを収容する燃焼部と、送風ファンと、前記温風暖房機に空気を取り入れる空気取入口と、前記温風暖房機から空気を吹き出す吹出口と、前記空気取入口から取り入れた前記空気を、前記燃焼部を経由することなく、前記送風ファンに導く第１の送風路と、前記空気取入口から取り入れた前記空気を、前記燃焼部を経由して、前記送風ファンに導く第２の送風路と、前記送風ファンから吹き出される前記空気を前記吹出口に導く第３の送風路と、前記第３の送風路に配置される第１の電気ヒータと、前記第３の送風路において、前記第１の電気ヒータとは異なる位置に配置されている第２の電気ヒータと、前記第１及び第２の電気ヒータの動作を制御する制御装置と、を備えており、前記制御装置は、前記第１及び第２の電気ヒータのいずれか一方のみを動作させる第１の暖房運転と、前記第１及び第２の電気ヒータの両方を動作させる第２の暖房運転と、を含む暖房運転を実行可能に構成されており、前記制御装置は、前記第１の暖房運転において、前記第１及び第２の電気ヒータのうち、前記吹出口からの距離が長い方の前記電気ヒータを動作させる。

上記の構成によると、第１の電気ヒータは、第３の送風路に配置されている。このため、例えば、送風ファンの回転数を一定に維持し、バーナによる燃料ガスの燃焼を実行している状態で、第１の電気ヒータを停止状態から駆動状態に切り替えても、第１の送風路内の空気は暖められることはない。従って、空気取入口から第１の送風路に取り込まれる空気量、及び、第２の送風路に取り込まれる空気量は変化しない。第１の電気ヒータを、駆動状態から停止状態に切替える場合も同様である。この結果、第１の電気ヒータの動作状態を切り替えた場合に、バーナによる燃料ガスの燃焼が不安定になることを防止することができる。また、第１及び第２の電気ヒータのいずれか一方のみを動作させる場合、吹出口から吹き出される空気の温度分布がばらつきやすくなる。温度分布のばらつきが大きい温風がユーザに当たると、ユーザに不快感を与え得る。このような事態を回避するためには、温度分布のばらつきを抑制する必要がある。送風ファンから吹き出される空気は、吹出口に向かって徐々に広がっていく。従って、吹出口からの距離が長い方の電気ヒータを動作させることで、吹出口から吹き出される空気の温度分布のばらつきを抑制することができる。

温風暖房機２の斜視図である。 図１のII−II線に沿った断面図である。 図２の破線III部の拡大図である。 第１の運転モードのフローチャートを示す。 第１及び第２の電気ヒータのうちの一方のみが動作している場合の吹出口の温度分布を示す図である。 第２の運転モードのフローチャートを示す。

以下では、図１〜図３を参照しながら、実施例の温風暖房機２について説明する。

図１に示すように、温風暖房機２は、天板１２と、前板１４と、後板１６と、左右の側板１８と、底板２０と、で構成される本体ケース１０を備えている。後板１６と左右の側板１８は、一体的に成形されている。前板１４の下部に、温風暖房機２によって暖められた空気を吹き出す吹出口１４ａが設けられている。天板１２には、操作パネル１２ａが設けられている。ユーザは、操作パネル１２ａを操作することによって、温風暖房機２の運転モード、設定温度などを設定することができる。また、本体ケース１０内には、温風暖房機２の動作を制御する制御装置１００が収容されている。

図２に示すように、後板１６の上部には、室内の空気を取り入れる取入口１６ａが設けられている。なお、以下では、図２において、左側の方向を前方と呼び、右側の方向を後方と呼ぶ。取入口１６ａの後方側には、本体ケース１０内への埃などの侵入を防止するフィルタユニット２２が着脱可能に取り付けられている。

本体ケース１０内には、燃焼部３０と、送風ファン２４と、第１の電気ヒータ２６と、第２の電気ヒータ２８と、が設けられている。以下では、第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８を総称して、「電気ヒータ」と呼ぶ。燃焼部３０は、取入口１６ａの前方側に設けられている。燃焼部３０には、バーナ３２が設けられている。バーナ３２は、燃料供給路（図示省略）に接続されており、燃料供給路から燃料ガスが供給されるように構成されている。送風ファン２４は、燃焼部３０の下方に設けられている。電気ヒータは、送風ファン２４と吹出口１４ａの間に設けられている。バーナ３２、送風ファン２４、及び、電気ヒータの動作は、制御装置１００によって制御される。

次いで、本体ケース１０内に形成されている複数の空気通路４０、４２、４４、４６、４８、５０、５２、及び、本体ケース１０内を流れる空気の流れについて説明する。空気通路４０、４２、４４、４６、４８は、燃焼部３０に形成されている空気通路である。送風ファン２４を動作させると、室内の空気が取入口１６ａを介して第１の空気通路４０、第２の空気通路４２、及び、第３の空気通路４４に取り込まれる。矢印Ｃに示すように、第３の空気通路４４に取り込まれた空気はバーナ３２に導かれる。この場合に、バーナ３２を点火すると、燃焼用一次空気吸込口（図示省略）から吸込まれる空気と矢印Ｃに示すように導かれた空気によって、燃料ガスが燃焼される。この燃焼によって生じた燃焼ガスは、矢印Ｅに示すように排出される。そして、矢印Ｂに示す第２の空気通路４２に取り込まれた空気と、矢印Ｅに示す燃焼ガスが、第４の空気通路４６で混合される。さらに、矢印Ａに示す第１の空気通路４０に取り込まれた空気と第４の空気通路４６で混合された空気が、第５の空気通路４８で混合される。第６の空気通路５０は、第３の空気通路４４の下方に形成されており、燃焼部３０を介することなく、送風ファン２４に連通している。第５の空気通路４８で混合された空気は、矢印Ｄに示す第６の空気通路５０に取り込まれた空気と混合され、送風ファン２４を介して、第７の空気通路５２に導入される。第７の空気通路５２は、送風ファン２４と吹出口１４ａを連通する空気通路である。矢印Ｇに示すように、第７の空気通路５２に導入される空気は、電気ヒータによって暖められて、吹出口１４ａから吹き出される。なお、矢印Ｇは、第７の空気通路５２の中心経路であり、通過する空気量が一番多い経路である。以下では、矢印Ｇを中心経路Ｇと呼ぶ。

次いで、図３を参照して、第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８の配置について説明する。第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８は、略Ｕ字状の形状をしており、各電気ヒータの直線部分は、図３の紙面奥側から紙面手前側に延びている。第１の電気ヒータ２６は、中心経路Ｇの下方に設けられている。第１の電気ヒータ２６は、水平面に対して傾斜している。これにより、第７の空気通路５２内の空気は、第１の電気ヒータ２６によって暖められる。第２の電気ヒータ２８は、中心経路Ｇの上方に設けられている。第２の電気ヒータ２８は、水平面に対して傾斜している。これにより、第７の空気通路５２内の空気は、第２の電気ヒータ２８によって暖められる。第１の電気ヒータ２６の中央部２６ａから中心経路Ｇまでの距離Ｌ１は、第２の電気ヒータ２８の中央部２８ａから中心経路Ｇまでの距離Ｌ２よりも短い。また、第１の電気ヒータ２６の中央部２６ａから吹出口１４ａまでの距離Ｌ３は、第２の電気ヒータ２８の中央部２８ａから吹出口１４ａまでの距離Ｌ４よりも長い。

（暖房運転）
次いで、制御装置１００によって実行される暖房運転について説明する。制御装置１００は、バーナ３２及び第１の電気ヒータ２６を用いる第１の運転モードと、第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８を用いる第２の運転モードを実行可能である。ユーザは、操作パネル１２ａを操作することで、第１の運転モード又は第２の運転モードのいずれの運転モードで温風暖房機２を動作させるのかを選択することができる。

（第１の運転モード）
図４、図５を参照して、第１の運転モードについて説明する。制御装置１００は、ユーザによって設定温度Ｔｓが設定されるとともに、第１の運転モードによる暖房運転を実行するための操作が操作パネル１２ａに実行されると、図４の処理を実行する。暖房運転を開始する際に、制御装置１００は、送風ファン２４を駆動させる。これにより、室内の空気が取入口１６ａから本体ケース１０に取り込まれる。

ステップＳ２において、制御装置１００は、バーナ３２及び第１の電気ヒータ２６を駆動状態（ＯＮ）に切替える。具体的には、制御装置１００は、バーナ３２に燃料ガスを供給するとともに、バーナ３２を点火する。これにより、バーナ３２及び第１の電気ヒータ２６によって暖められた温風が、吹出口１４ａから吹き出される。

ステップＳ４において、制御装置１００は、設定温度Ｔｓと室温Ｔｒの温度差Ｔｄが第１の所定温度Ｔ１（例えば、３℃）未満になることを監視する。温度差Ｔｄは、設定温度Ｔｓから室温Ｔｒを減算した温度である。室温Ｔｒは、温風暖房機２が備える温度センサ（図示省略）によって検出される。温度差Ｔｄが第１の所定温度Ｔ１未満になると（ステップＳ４でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、制御装置１００は、バーナ３２を停止させることなく、第１の電気ヒータ２６を停止状態（ＯＦＦ）に切り替える。第１の電気ヒータ２６を停止状態に切替えることで、吹出口１４ａから吹き出される温風の温度は低下する。

ステップＳ８において、制御装置１００は、温度差Ｔｄが第１の所定温度Ｔ１以上になることを監視する。第１の電気ヒータ２６の動作を停止させたことで、室温Ｔｒが徐々に低下していく。温度差Ｔｄが第１の所定温度Ｔ１以上になると（ステップＳ８でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ２に戻る。制御装置１００は、ユーザによって暖房運転を停止する操作が操作パネル１２ａに実行されるまで、図４の処理を継続する。

上述のステップＳ４において、制御装置１００は、第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８のうち、第１の電気ヒータ２６のみを駆動させている。第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８の一方のみを駆動させる場合、第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８の両方を駆動させる場合と比較して、吹出口１４ａにおける空気の温度分布が偏り易くなる。図５は、吹出口１４ａ（図１の領域IV）における空気の温度分布を示しており、図５（ａ）は第１の電気ヒータ２６のみを動作させた場合の温度分布であり、図５（ｂ）は第２の電気ヒータ２８を動作させた場合の温度分布である。図５（ａ）、（ｂ）において、濃度が濃い領域は高温領域（例えば、５０℃以上）を示し、濃度が薄い領域は中間温度領域（例えば、３０〜５０℃）を示し、白塗の領域は低温度領域（例えば、３０℃以下）を示している。図５（ｂ）に示すように、第２の電気ヒータ２８のみを駆動させる場合、吹出口１４ａの上部に高温度領域が形成され、吹出口１４ａの下部に低温度領域が形成される。このような温度分布の温風が、ユーザに当たると、ユーザに不快感を与え得る。一方、図５（ａ）に示すように、第１の電気ヒータ２６のみを駆動させる場合、吹出口１４ａの中央領域に高温度領域が形成され、中央領域から徐々に温度が低くなっていく。これは、第１の電気ヒータ２６の中央部２６ａから中心経路Ｇまでの距離Ｌ１が短いために、中心経路Ｇ付近を流れる空気が第１の電気ヒータ２６によって暖められやすいためである。このような温度分布の温風がユーザに当たっても、ユーザに不快感を与えない。従って、本実施例において、制御装置１００は、第７の空気通路５２の中心経路Ｇとの距離が短い方の第１の電気ヒータ２６を動作させることで、吹出口１４ａにおける空気の温度分布の偏りを抑制し、ユーザに不快感を与えることを防止している。

（第２の運転モード）
次いで、図６を参照して、第２の運転モードで実行される処理について説明する。制御装置１００は、ユーザによって設定温度Ｔｓが設定されるとともに、第２の運転モードによる暖房運転を実行するための操作が操作パネル１２ａに実行されると、図６の処理を実行する。制御装置１００は、暖房運転の実行が指示されると、送風ファン２４を駆動させる。これにより、室内の空気が取入口１６ａから本体ケース１０に取り込まれる。

ステップＳ１２において、制御装置１００は、設定温度Ｔｓと室温Ｔｒの温度差Ｔｄが第１の所定温度Ｔ１（例えば、３℃）以上であるのか否かを判断する。温度差Ｔｄが第１の所定温度Ｔ１以上の場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、制御装置１００は、第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８を、駆動状態（ＯＮ）に切り替える。一方、温度差Ｔｄが第１の所定温度Ｔ１未満である場合（ステップＳ１２でＮＯ）、処理は、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６において、制御装置１００は、温度差Ｔｄが第２の所定温度Ｔ２（例えば、０℃）以上であるのか否かを判断する。第２の所定温度Ｔ２は、第１の所定温度Ｔ１よりも低い温度である。温度差Ｔｄが第２の所定温度Ｔ２以上であると判断される場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８において、制御装置１００は、第１の電気ヒータ２６を駆動状態（ＯＮ）に切り替え、第２の電気ヒータ２８を停止状態（ＯＦＦ）に切り替える。第１の運転モードの場合と同様に、制御装置１００は、第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８のうちの一方のみを動作させる場合において、第１の電気ヒータ２６を動作させる。従って、吹出口１４ａから吹き出される温度分布が偏ることを抑制することができる。

一方、温度差Ｔｄが第２の所定温度Ｔ２未満である場合（ステップＳ１６でＮＯ）、処理は、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０において、制御装置１００は、第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８の動作を停止状態（ＯＦＦ）に切り替える。従って、ステップＳ１６でＮＯと判断される場合、制御装置１００は、暖房運転を一時停止する。制御装置１００は、ユーザによって暖房運転を停止する操作が操作パネル１２ａに実行されるまで、図６の処理を継続する。

上述のように、第１の電気ヒータ２６は、送風ファン２４と吹出口１４ａを連通する第７の空気通路５２に設けられている。このため、送風ファン２４の回転数が一定に維持されている場合、第１の電気ヒータ２６の動作状態が変化しても、取入口１６ａから第３の空気通路４４に取り込まれる空気量は変化しない。従って、第１の電気ヒータ２６の動作状態を切り替えても、バーナ３２に供給される空気量は変更しない。この結果、バーナ３２を動作させている状態で、第１の電気ヒータ２６の動作状態を切り替えた場合に、バーナ３２による燃料ガスの燃焼が不安定になることを防止することができる。

また、図４のステップＳ２、及び、図６のＳ１８において、制御装置１００は、第１の電気ヒータ２６のみを動作させている。上述のように、第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８のうちの一方のみを動作させる場合、吹出口１４ａにおける空気の温度分布が偏り易くなる（図５）。第７の空気通路５２の中心経路Ｇからの距離が短い第１の電気ヒータ２６のみを動作させる（図５（ａ））ことで、第２の電気ヒータ２８のみを動作させる場合（図５（ｂ））よりも、吹出口１４ａにおける温度分布の偏りを抑制することができる。この結果、ユーザに不快感を与えることを抑制することができる。

（対応関係）
第６の空気通路５０、第７の空気通路５２が、それぞれ、「第１の送風路」、「第３の送風路」の一例である。空気通路４０、４２、４４、４６、４８が「第２の送風路」の一例である。

以上、各実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

（変形例１）上記の実施例では、第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８のうちの一方のみを動作させる場合、第７の空気通路５２の中心経路Ｇからの距離が短い方の電気ヒータを動作させている。これに代えて、通過する空気量が多い方の電気ヒータを動作させてもよい。第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８の一方のみを駆動させる場合、第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８の両方を駆動させる場合と比較して、吹出口１４ａにおける空気の温度分布がばらつきやすくなる。温度分布のばらつきが大きい温風がユーザに当たると、ユーザに不快感を与え得る。電気ヒータによって暖められる空気量が多い方の電気ヒータを動作させる方が、温度分布のばらつきを小さくすることができる。各電気ヒータを通過する空気量は、流量センサなどを用いた実験から特定してもよいし、シミュレーションを用いて特定してもよい。そして、特定した空気量のうち、通過する空気量が多い方の電気ヒータを、第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８のうちの一方のみを動作させる場合に動作させる電気ヒータとして選択する。このような構成によると、吹出口１４ａにおける空気の温度分布のばらつきを抑制することができる。

（変形例２）また、別の変形例では、吹出口１４ａからの距離が長い方の電気ヒータを動作させるようにしてもよい。送風ファン２４から吹出口１４ａに向かう空気は徐々に広がっていく。このため、吹出口１４ａからの距離が長い場合、電気ヒータを通過する空気は、送風ファン２４に向かって広がる前の空気である。従って、吹出口１４ａからの距離が長い方の電気ヒータを選択することで、吹出口１４ａにおける空気の温度分布のばらつきを抑制することができる。例えば、上記の実施例においては、第１の電気ヒータ２６を選択することで、吹出口１４ａにおける空気の温度分布のばらつきを抑制することができる。

（変形例３）第１の運転モードにおいて、制御装置１００は、バーナ３２を駆動させている状態で、第１の電気ヒータ２６及び第２の電気ヒータ２８の両方を駆動させてもよい。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２ ：温風暖房機
１０ ：本体ケース
１２ ：天板
１２ａ ：操作パネル
１４ ：前板
１４ａ ：吹出口
１６ ：後板
１６ａ ：取入口
１８ ：側板
２０ ：底板
２２ ：フィルタユニット
２４ ：送風ファン
２６ ：第１の電気ヒータ
２６ａ ：第１の電気ヒータの中央部
２８ ：第２の電気ヒータ
２８ａ ：第２の電気ヒータの中央部
３０ ：燃焼部
３２ ：バーナ
４０ ：第１の空気通路
４２ ：第２の空気通路
４４ ：第３の空気通路
４６ ：第４の空気通路
４８ ：第５の空気通路
５０ ：第６の空気通路
５２ ：第７の空気通路
１００ ：制御装置

Claims (1)

1. 温風暖房機であって、
   バーナを収容する燃焼部と、
   送風ファンと、
   前記温風暖房機に空気を取り入れる空気取入口と、
   前記温風暖房機から空気を吹き出す吹出口と、
   前記空気取入口から取り入れた前記空気を、前記燃焼部を経由することなく、前記送風ファンに導く第１の送風路と、
   前記空気取入口から取り入れた前記空気を、前記燃焼部を経由して、前記送風ファンに導く第２の送風路と、
   前記送風ファンから吹き出される前記空気を前記吹出口に導く第３の送風路と、
   前記第３の送風路に配置される第１の電気ヒータと、
   前記第３の送風路において、前記第１の電気ヒータとは異なる位置に配置されている第２の電気ヒータと、
   前記第１及び第２の電気ヒータの動作を制御する制御装置と、を備えており、
   前記制御装置は、前記第１及び第２の電気ヒータのいずれか一方のみを動作させる第１の暖房運転と、前記第１及び第２の電気ヒータの両方を動作させる第２の暖房運転と、を含む暖房運転を実行可能に構成されており、
   前記制御装置は、前記第１の暖房運転において、前記第１及び第２の電気ヒータのうち、前記吹出口からの距離が長い方の前記電気ヒータを動作させる、温風暖房機。

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