JP3562005B2 - 燃焼制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、装置内外の空気を循環加熱し、循環停止時に加熱装置の蓄熱量の放出により昇温した装置内の空気温度によらず、再度循環加熱を開始し、装置外の温度制御を行う温風暖房器等の燃焼制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近のガス温風暖房器は、器具のコンパクト化に伴ない熱交換装置と温度センサーが近接配備されて、温度センサーの設置条件が悪化し、一方では省エネ性を更に向上させる為に、温度センサーからの温度情報を基に、燃焼及び空気循環を動作、あるいは停止する燃焼オフ制御が付加されて来た。
【０００３】
例えば、図３に示すガス温風暖房器は、器具外装１と器具ベース２で外部と区画して、外気吸込口３より器具外空気を吸入し、検出センサーとしてのサーミスター４で温度検出する。モーター５で駆動する送風用ファン６を有した循環装置７は、器具外空気を吸入し、燃焼室１０を経由した後、器具外に吹出して循環させる。燃焼室１０を形成する熱交換器９と吸入空気を加熱するバーナー８により熱交換装置としての燃焼室１０（以下、熱交換装置１０と呼ぶ）を構成し、空気を循環加熱して器具設置室を暖房する。
【０００４】
従来の燃焼制御装置のブロック図を図４に示す。４はサーミスターである。１１はサーミスター４の信号を電気信号に変換して、かつ所定温度偏差ΔＴ１だけ補正する室温検出部である。１２は要望する室温に設定する室温設定部であり、１３は室温設定部で設定した値を電気信号に変換する室温設定検出部である。１４は温度偏差検出部であり、室温検出部１１と室温設定検出部１３で求めた電気信号の差を計算する。１５は温調制御部、１６は燃焼オフ制御部であり、１７の燃焼制御部を構成している。燃焼制御部１７は図３に図示した循環装置７及び熱交換装置１０を制御する。
【０００５】
上記の構成により、従来の燃焼制御装置の動作をタイムチャートである図５に従い説明する。
【０００６】
図５において、充分長い運転休止後のｔ０の時間に図示していないガス温風暖房器をＯＮ／ＯＦＦする運転スイッチをＯＮすれば、循環装置７及び熱交換装置１０は動作を開始する。循環装置７が動作する事により外気は外気吸込口３から器具内部に流れ込む。この外気をサーミスター４で検出する。サーミスター４の検出温度ＶＭは、室温検出部１１で電気信号に変換され温度偏差検出部１４に送られる。
【０００７】
例えば、平均室温Ｖｒに対してｔ０ ではＶＭＯ＝Ｖｒｏで時刻ｔ’０ に熱交換器９の蓄熱量が飽和してΔＴ１＝ＶＭＯ’−Ｖｒｏ’はその後ほぼ一定になる。つまり、サーミスター４は実際の室温Ｖｒの他に熱交換器９からの放射熱によるΔＴ１の余分な温度を感じている。このＶＭ−ΔＴ１＝Ｖｃは室温検出部１１での補正温度であって、ｔ’０ 後はＶｃ≒Ｖｒとなる。つまり、熱交換装置１０からの放射熱の影響は、循環装置７が動作している時は放射熱と外気が流れる冷却作用による熱収支やサーミスター４の熱容量との関係で一定となる。
【０００８】
室温検出部１１での補正温度Ｖｃは室温Ｖｒの上昇を検出し続け、Ｖｃが設定温度以上となれば、温調制御部１５が動作し、バーナー８の燃焼量及び送風用ファン６の回転数を低下させ室温上昇を制御する。しかしこれにも関わらず室温が上昇を続けＶｃ（＝Ｖｒ）が燃焼オフ温度以上になれば燃焼オフ制御部１６が熱交換装置１０及び循環装置７に信号を出力する。この信号を受け熱交換装置１０は停止（図中ｔ１）する。
【０００９】
また、循環装置７は器具内温度を下げる為一定時間動作した後ｔ２で停止する。この間の室温検出部１１での補正温度Ｖｃは室温Ｖｒの低下により徐々に下がるが、ｔ２の時間に循環装置７の動作が停止すれば、熱交換装置１０は加熱中に蓄熱した熱量の放出はまだ一定時間続くにも関わらず、外気の循環がなくなる為、熱交換装置１０は器具内の空気を加熱し、Ｓ点からＰ点，Ｑ点に到る空気温度を検出する。
【００１０】
この時の器具外の外気温（実際の室温）Ｖｒは実線で示すように降下する。室温検出部１１での補正温度Ｖｃも熱交換装置１０の熱量の放出が減少して行くに伴ないピーク（ｔ３時点）を経て降下し、燃焼オフ温度未満となれば燃焼オフ制御部１６が熱交換装置１０及び循環装置７に動作信号を出力し、熱交換装置１０及び循環装置７は、再び動作を開始（ｔ４時点）する。循環装置７が動作すれば室温検出部１１での補正温度Ｖｃは速やかに室温Ｖｒに等しくなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の燃焼制御装置では、燃焼オフ制御装置１６が熱交換装置１０及び循環装置７を停止させた際、室温検出部１１での補正温度Ｖｃは実際の室温Ｖｒより最大ΔＴ２（約１０℃位）高い温度を検出する。その後、器具内空気は器具外空気と置換されて低下する。やがて室温検出部１１での補正温度Ｖｃは燃焼オフ温度未満となり、燃焼オフ制御部１６が熱交換装置１０及び循環装置７の動作を再開させるが、その際の実際の室温Ｖｒは室温検出部１１での補正温度ＶｃよりもΔＴ３（約５℃位）低い為、温度制御巾が広がり、寒さを感じる等、快適性を低下させるという問題を有していた。
【００１２】
そこで本発明は、「立上がり燃焼」が比例制御燃焼して加熱量を少なくしても燃焼ＯＦＦ温度を超える使用条件のとき、再加熱開始時の実室温が燃焼ＯＮ温度を著しく下まわらない様に検出して暖房使用性能として冷風感のない快適性を提供する燃焼制御装置を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の燃焼制御装置の第１の手段は、装置内外空気の循環装置と、装置内空気を加熱する熱交換装置と、熱交換装置の放射熱を受ける箇所に配置し、装置内に吸入して熱交換装置で加熱前の空気温度の検出センサーと、使用したい温度を設定する設定装置と、検出センサーの温度信号と設定装置により与えられる設定温度との差が一定条件を満たした際、前記熱交換装置及び循環装置の動作を停止する燃焼オフ制御部と、燃焼オフ後に所定時間をカウントする燃焼オフタイマーと、前記燃焼オフタイマーアップ後、前記熱交換装置及び循環装置の動作を所定時間行う強制燃焼部と、前記所定時間をカウントする強制燃焼タイマーとを有し、前記強制燃焼タイマーアップ後、前記熱交換装置及び循環装置の動作を再度制御する前記燃焼オフ制御部とを備えたものである。
【００１４】
また、本発明の第２手段は、前記燃焼オフタイマー及び、強制燃焼タイマーのタイマー長さを燃焼オフ制御部からの停止信号が出力後、再度停止信号が出力されるまでの間計時する燃焼オフ間隔タイマーの値により順次変更する燃焼オフタイマー及び強制燃焼タイマーを備えたものである。
【００１５】
また、本発明の第３手段は、前記燃焼オフタイマー及び、強制燃焼タイマーのタイマー長さを、装置が運転を開始した際の検出センサーの値により決定する燃焼オフタイマー及び、強制燃焼タイマーを備えたものである。
【００１６】
また、本発明の第４手段は、前記燃焼オフタイマー及び、強制燃焼タイマーのタイマー長さを、装置が運転を開始した際の検出センサーの値と、運転開始から所定時間経過後の検出センサーの値との差により決定する燃焼オフタイマー、強制燃焼タイマー及び、所定時間をカウントする立上がり温度検出タイマーを備えたものである。
【００１７】
【作用】
上記第１手段により本発明の燃焼制御装置は、循環装置で装置内外の空気を循環して熱交換装置で加熱し、装置外の空気温度を昇温する。熱交換装置の放射熱を受ける箇所に配置し、装置内に吸入して熱交換装置で加熱前の空気温度の検出センサーは装置外の空気温度を検出する。燃焼オフ制御部は、予め設定装置で定めた設定温度と検出センサーとの差が一定条件を満たした際、熱交換装置と循環装置の動作を停止するとともに所定時間の計時を開始する。
【００１８】
燃焼オフタイマーの計時が終了すれば強制燃焼タイマーが始動し設定温度と検出センサーとの差に関わらず、予め定めた時間だけ熱交換装置及び循環装置の動作を行う。この事により、熱交換装置及び循環装置の動作停止後に熱交換装置が放射熱を出し、装置内の空気を加熱昇温する事による検出センサーの検出温度と装置外空気との温度差は、強制燃焼タイマー終了時には解消する。また、上記の際、循環装置のみを動作させない理由は、冷風感の防止の為である。こうして、熱交換装置の放射熱で装置外の空気温度より高くなった検出温度を補正でき、暖房使用性能としての冷風感のない快適性を提供する。
【００１９】
また、上記第２手段により本発明は、燃焼オフ制御部からの停止信号が出力後、再度停止信号が出力するまでの間計時する燃焼オフタイマー及び、強制燃焼タイマーのタイマー長の関係を、装置外温度の制御巾の広がりにより、使用者の寒さを感じる事が無いと言う視点で予め実験で幾種類か求め、燃焼オフタイマー及び強制燃焼タイマーとして設定する。停止信号が出力後、再度停止信号が出力するまでの間の時間は燃焼オフ間隔タイマーにより計時され、この値により、予め定められた、燃焼オフタイマー及び強制燃焼タイマーの値を選択する。こうして、装置外の室温負荷条件に対応する事が可能となり、更に快適性が向上する。
【００２０】
また、上記第３手段により本発明は、装置が運転を開始した際の検出センサーの検出温度と燃焼オフタイマー及び、強制燃焼タイマーのタイマー長さの関係を装置外温度の制御巾の広がりにより、使用者の寒さを感じる事が無いと言う視点で予め実験により幾種類か求め、燃焼オフタイマー及び強制燃焼タイマーとして設定する。この様にして、装置が運転を開始した際の室温の寒い、暖かい等の室温条件に対応することが可能となり、更に快適性が向上する。
【００２１】
また、上記第４手段により本発明は、装置が運転を開始した際の検出センサーの値と、運転開始から所定時間経過後の検出センサーの値との差と燃焼オフタイマー及び強制燃焼タイマーのタイマー長さの関係を、装置外温度の制御巾の広がりにより、使用者の寒さを感じる事が無いと言う視点で予め実験で幾種類か求め、燃焼オフタイマー及び強制燃焼タイマーとして設定する。この様にして、装置が運転している部屋の負荷に対応する事が可能となり、更に快適性が向上する。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の燃焼制御装置の実施例について、添付図面を参照しながら説明する。本発明の一実施例としてのガス温風暖房器は、制御回路を除くと図３に示す従来例と同一構成をなし、同一符号を付した部品は同一名称と同一機能を有するものとして説明を省く。そして図１は本発明の燃焼制御装置のブロック図を示し、１８はサーミスター４の信号を電気信号に変換する室温検出部である。１９は要望する室温を設定する室温設定部であり、２０は室温設定部で設定した値を電気信号に変換する室温設定検出部である。２１は温度偏差検出部であり、室温検出部１８と室温設定検出部２０で求めた電気信号の差を計算する。
【００２３】
２２は温調制御部、２３は燃焼オフ制御部である。２４は燃焼オフタイマーであり、燃焼オフ制御部２３が燃焼オフ信号により予め定めた時間を計時後出力する。２５は強制燃焼部であり、燃焼オフタイマー２４の計時信号で動作を開始する。２６は強制燃焼タイマーであり、燃焼オフタイマー２４の計時信号で動作を開始し、予め定めた時間を計時後出力する。２７は燃焼制御部であり、温調制御部２２、燃焼オフ制御部２３、燃焼オフタイマー２４、強制燃焼部２５、強制燃焼タイマー２６で構成され図３に示した循環装置７及び熱交換装置１０を制御する。
【００２４】
上記の構成により、本発明の燃焼制御装置の動作をタイムチャートである図２に従い説明する。まず十分長い運転休止後のｔ０の時間に図示していないガス温風暖房器をＯＮ／ＯＦＦする運転スイッチをＯＮすれば、循環装置７及び熱交換装置１０は動作を開始する。循環装置７が動作する事により、外気は外気吸込口３から器具内部に流れ込む。この外気の温度を、サーミスター４で検出する。
【００２５】
サーミスター４の検出温度ＶＭは、室温検出部１８で電気信号に変換し温度偏差検出部２１に送られる。室温検出部１８での補正温度Ｖｃはｔ０の時点では熱交換装置１０からの放射熱の影響がない為ΔＴ１（例えば１℃〜５℃）低い温度を検出するが、ｔ’０経過後は放射熱の影響でＶｃ≒Ｖｒとなる。ここでΔＴ１は、あらかじめサーミスター４、あるいは室温検出部１８に補正を加えて与えられる。
【００２６】
また、熱交換装置１０からの放射熱の影響は、循環装置７が動作している時は放射熱と外気が流れる事によるサーミスター４の冷却とがバランスし、サーミスタ４の熱容量まで蓄熱するとその後は一定となる。
【００２７】
室温検出部１８での補正温度Ｖｃは室温の上昇を検出し続け、Ｖｃが設定温度以上となれば、温調制御部２２が動作し、バーナー８の燃焼量及び、送風用ファン６の回転数を低下させ室温上昇を制御する。にも関わらず室温が上昇を続けＶｃが燃焼オフ温度以上になれば燃焼オフ制御部２３が、熱交換装置１０及び循環装置７に信号を出力する。この信号を受け熱交換装置１０は停止（図中ｔ１）する。また、循環装置７は器具内温度を下げる為一定時間動作した後ｔ２で停止する。
【００２８】
この間のＶｃは室温の低下により徐々に下がるが、ｔ２の時間に循環装置７の動作が停止すれば、熱交換装置１０は加熱中に蓄熱した熱量の放出はまだしばらくは続くにも関わらず、外気の循環がなくなる為、熱交換装置１０は器具内の空気を加熱し、Ｓ点からＰ点、Ｑ点に到る空気温度を検出する。この時の器具外の外気温（実際の室温）Ｖｒは実線で示すように降下する。
【００２９】
燃焼オフタイマー２４は燃焼オフ制御部２３が停止出力するとともにカウントを開始し、予め定めた時間（実際の室温が設定温度を下まわらない時間を実験により求めた時間であり、約５分〜１５分）を計時後強制燃焼部２５、強制燃焼タイマー２６に出力する（ｔ５時点）。強制燃焼部２５は強制燃焼タイマー２６が前記出力でカウントを開始し、予め定めた時間（実際の実温Ｖｒ≒室温検出部１８での補正温度Ｖｃ）となる時間（図中ｔ’５時点）を実験により求めた時間よりも十分長い時間（図中ｔ’６時点）であり（約３分〜５分）を計時するまでの間、循環装置７及び熱交換装置１０を一定の送風量及び燃焼量（例えば、最大と最小との中間値）で動作させる。
【００３０】
強制燃焼タイマー２６は計時後、強制燃焼部２６の動作を停止させるとともに、温調制御部２２、燃焼オフ制御部２３の動作を再開させる信号を出力する。図中ｔ５からｔ’５の間は上記の通り循環装置７が動作を再開する事により装置外の空気が、外気吸込口３から器具内部に流れ込み、サーミスター４の雰囲気温度を下げるとともに、熱交換装置１０からの放射熱とサーミスター４の冷却とがバランスする事により説明できる。こうして、実際の室温Ｖｒが設定温度よりも低い温度で循環装置７及び熱交換装置１０の動作が再開する事がなくす事ができる。なお、本発明は装置内外空気を循環して加熱乾燥する調理器具や乾燥器等にも応用が期待できる。
【００３１】
このように本実施例によれば、ｔ１時でバーナ８の燃焼を停止し、循環装置７だけをｔ２時まで運転し、燃焼オフタイマー２４が計測したｔ０時からｔ１時の燃焼継続時間中に熱交換装置１０等に蓄熱された熱量をこのｔ１時からｔ２時の間に１回目の放熱動作させる。この（ｔ２−ｔ１）の時間はｔ０，ｔ１時に計測した温度ＶＭ（＝Ｖｃ＋Δｔ１）と所要立上り時間（ｔ１−ｔ０）から、燃焼制御部２７が予めインプットされたデータに照らして、実験値から冷風感の出ない時間として決定する。
【００３２】
ｔ２時以後はしばらくの間は循環装置７も停止するから、器具内の空気温度は、熱交換装置１０等がなお所有している蓄熱量の放出によって加熱昇温され、温度Ｖｃはｔ３時にピーク値Ｐ点を示し、その後、器具外装１からの放熱や若干の自然な器具内外の空気対流等によってＱ点までやや温度Ｖｃを低下する。このＱ点の時刻ｔ５をｔ２時からの所定時間として実験的に与え、燃焼オフタイマー２４が計測したら、次に強制燃焼タイマー２６がｔ６までを計時する。
【００３３】
この時間（ｔ６−ｔ５）では、１回目の放熱で熱交換装置１０等からの放熱量は低下しているので、バーナ８も燃焼させて冷風感のある風の吐出を防止しながら、時間（ｔ５−ｔ２）中に上昇した器具内空気を器具外空気と置換して下げる。この２回目の放熱動作によって、熱交換装置１０等の時間（ｔ１−ｔ０）中での蓄熱量は大部分が放出され、その後の温度Ｖｃは室温Ｖｒに近くなるようにできる。
【００３４】
【発明の効果】
これらの手段によれば、総じて言えば、実際の室温Ｖｒが、過剰降下して燃焼ＯＮ温度を下廻り過ぎてから、やっと燃焼が再開始されて、暖房室温が予定のＯＮ／ＯＦＦディファレンシャルより大きくなって、冷えすぎによる不快適を感じない様に本発明の燃焼制御装置の請求項１は、循環装置で装置内外の空気を循環して熱交換装置で加熱し、装置外の空気温度を昇温し続ける。やがて設定温度と検出温度との差が一定条件を満たし、熱交換装置と循環装置の動作を停止した際に燃焼オフタイマーが一定時間を計時してから再度、熱交換装置と循環装置を強制燃焼タイマーが定めた時間だけ強制的に動作させ、後再度温調制御部及び燃焼オフ制御部に、その判定を行わせる事により暖房使用性能としての冷風感のない快適性を実現できる。
【００３５】
また、本発明の燃焼制御装置の請求項２は、上記した請求項１による燃焼オフタイマー及び、強制燃焼タイマーのタイマー長さを、燃焼オフ間隔タイマーの値により順次変更する事により、燃焼オフからの復帰時間及び強制燃焼時間が各暖房環境に応じた時間となることから、より効果的冷風感を防止し、快適性の向上を実現できる。
【００３６】
また、本発明の燃焼制御装置の請求項３は、上記した燃焼オフタイマー及び、強制燃焼タイマーのタイマー長さを、装置が運転を開始した際の検出センサーの値により決定する事により、運転開始時の室温の変化に対応した燃焼オフタイマー時間及び強制タイマー時間を設定可能となり、室温の変化に関わず効果的に冷風感を防止し、快適性の向上を実現できる。
【００３７】
また、本発明の燃焼制御装置の請求項４は、上記した燃焼オフタイマー及び、強制燃焼タイマーのタイマー長さを、装置が運転を開始した際の検出センサーの値と、所定時間経過後の検出センサーの値との差により決定する事により、運転開始時の室温の変化及び暖房する戸屋の広さに対応した燃焼オフタイマー時間及び強制タイマー時間を設定可能となり、室温の変化及び暖房する戸屋の広さに関わらず、効果的に冷風感を防止し、快適性の向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における燃焼制御装置のガス暖房器のブロック図
【図２】同装置のタイムチャート
【図３】従来の燃焼制御装置の構成図
【図４】同装置のブロック図
【図５】同装置のタイムチャート
【符号の説明】
４ サーミスター（検出センサー）
７ 循環装置
１０ 熱交換装置
２４ 燃焼オフタイマー
２５ 強制燃焼部
２６ 強制燃焼タイマー

Claims (4)

1. 装置内外空気を循環する循環装置と、装置内空気を加熱する熱交換装置と、この熱交換装置の放射熱を受ける箇所に配置し前記装置内に吸入して前記熱交換装置で加熱前の空気温度を検出する検出センサーと、装置外空気の加熱温度を設定する設定装置と、前記検出センサーの温度信号と前記設定装置により与えられる設定温度との差が一定条件を満たした際、前記熱交換装置及び前記循環装置の動作を停止する燃焼オフ制御部と、燃焼オフ後に所定時間をカウントする燃焼オフタイマーと、前記燃焼オフタイマーをアップ後、前記熱交換装置及び前記循環装置の動作を所定時間行う強制燃焼部と、前記所定時間をカウントする強制燃焼タイマーとを有し、前記強制燃焼タイマーをアップ後、前記熱交換装置及び前記循環装置の動作を再度制御する燃焼オフ制御部とを備えた燃焼制御装置。
2. 燃焼オフタイマー及び強制燃焼タイマーのタイマー長さを燃焼オフ制御部からの停止信号が出力後、再度停止信号が出力されるまでの間計時する燃焼オフ間隔タイマーの値により順次変更する燃焼オフタイマー及び強制燃焼タイマーを備えた請求項１記載の燃焼制御装置。
3. 燃焼オフタイマー及び、強制燃焼タイマーのタイマー長さを、装置が運転を開始した際の検出センサーの値により決定する燃焼オフタイマー及び強制燃焼タイマーを備えた請求項１記載の燃焼制御装置。
4. 燃焼オフタイマー及び、強制燃焼タイマーのタイマー長さを、装置が運転を開始した際の検出センサーの値と、運転開始から所定時間経過後の検出センサーの値との差により決定する燃焼オフタイマー、強制燃焼タイマー及び所定時間をカウントする立上がり温度検出タイマーを備えた請求項１記載の燃焼制御装置。

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