JPH04203754A

JPH04203754A - 温風暖房機

Info

Publication number: JPH04203754A
Application number: JP2335120A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Yasui; 繁明安井
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1992-07-24
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH0833239B2

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、加熱手段で加熱された空気を送風機によって
吹出す温風暖房機に関する。

［従来の技術］温風暖房機では、効率よく室内が加熱されるようにする
ために、一般に温風が機器の前方に向かって吹出され、
温風によって室内温度の分布の向上を図っている。

また、温風暖房機の運転初期には、室内空気温度が低く
、吹出される温風の温度が低いため、本願出願者は温風
吹出し口の一部を開開するルーバを設けて、運転初期等
に吹出し空気量を制限することによって、温風温度を上
昇させるものを先に提案した。

［発明が解決しようとする課題１しかし、運転開始初期のように、室内が冷えきっていて
室内温度が低い場合には、室内空気の温度のみでなく、
室内の床面、壁面の温度も低くなっている。このため、
機器から吹出される温風が十分に曖か（でも、床や壁面
の温度か低いため、これら床あるいは壁に面する空気は
、その熱が各面に奪われてその温度が低くなり、特に床
面の温度が低いと、使用者に対して絶えず冷気感が与え
られることになるため、なかなか暖房感が得られないと
いう問題がある。

本発明は、室内が冷えきっている運転開始初期等におい
て、使用者に対してより優れた暖房感を与えることがで
きる温風暖房機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、室内空気取入口と温風吹出し口とを備えなケ
ーシング内に送風機と加熱源とを配し、温度設定手段に
よる目標温度と温度検知手段によって検知される室内温
度とに基づいて前記加熱源および前記送風機をそわ、ぞ
れ制御する温風暖房機において、前記温風吹出し口から
前方へ吹出される温風の方向を少なくとも子方へ変更す
るためのルーバを設け、前記温度検知手段に検知される
室内温度と前記加熱源の作動継続時間に基づいて前記ル
ーバを制御することを技術的手段とする。

また、前記ルーバは、前記検知温度に関するファジィ変
数と前記作動継続時開に関するファジィ変数とに基づい
たファジィ制御規則によって制卸するとよい。

さらに、前記送風機についても、前記検知温度に関する
ファジィ変数と前記作動継続時間に関するファジィ変数
とに基づいたファジィ制御規則によって制御するとよい
。

［作用および発明の効果］本発明では、温風吹出し口には、吹出される温風の方向
を少なくとも下方へ変更するルーバが設けられているた
め、室内の床面等を効率よく暖めることができる。これ
により、使用者は、温風吹出し口からだけでなく床面か
らの輻射熱等によっても暖まるため、暖房感が向上する
。

この場合、ルーバは、作動継続時口と室内温度とに基づ
いて制御されるため、床面の温度が上り過ぎることがな
く、適皮に床面を加熱することかできる。

また、ルーバの制御を、作動継続時間に関するファジィ
変数と室内温度に関するファジィ変数とに基づいたファ
ジィ制御規則によって行うと、加熱源の加熱能力や送風
機の送風能力に応じた、最適の暖房効果が得られやすい
。

さらに、送風機の作動状態に関しても、室内温度に関す
るファジィ変数と作動継続時間に関するファジィ変数に
基づいたファジィ制御規則によって行うと、温風による
暖房感と床面等からの暖房感とを考慮したさらに効果的
な暖房感が得られる。

［実施例］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図にその外形を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
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図に概略を示すとお
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
る貫流式の羽根車８ａを直流モータ８ｂによって駆動す
る対流ファン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。

温風吹出し口５には、温風吹出し口５の一部の開口度合
いを変更するためのルーバ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
態あるいは吹出し方向を制御する。

ここで、ルーバ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
分を閉じる閉状態を呈し、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、外側へ向かって開いた開状態を呈す
る。

さらに、温風吹出し口５から吹出される温風を、室内の
床面に向かって吹出すために、第７図に示すとおり、約
４５°だけ開いた半開状態を呈し、室内の床面温度を上
昇させる。

以上、ルーバ９の開状態、半開状態、閉状態は、運転状
態に応じて後述する制御装置３０によって制御される。

一方、対流ダクト７内の対流ファン８の上流側には、加
熱手段としてのバーナ１０が配されており、バーナ１０
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１０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、さらにその下流には、燃料ガス量を調節するた
めの比例弁１８が設けられている。

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。

ガス温風暖房機１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、
樹脂製の開閉蓋２５によって覆われた操作表示部とが設
けられ、操作表示部には運転状態を指示するための複数
のスイッチおよび目標温度等を表示する表示装置が収め
られている。

以上の構成からなるガス温風暖房機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、加熱量、
送風状態が制御される。

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＠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運転
制御部３１、能力決定部３２、比例弁制御部３３、ファ
ン制御部３４、ルーバ制御部３５、その他、幾つかの機
能部が形成されている。

運転制御部３１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う。

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。

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３２は、バーナ１０の燃焼量および対流ファ
ン８の通電電流値を決定するための基準となる暖房能力
を、設定スイッチ２６による設定温度と、サーミスタ２
３により検知される室内温度とから決定する。

ここで、設定スイッチ２６によって設定される設定温度
としては、ｒｌ（約１０℃に相当する）」、「１６℃」
、「１８℃」、・・・、「２６℃」、ｒＨ（連続強運転
用）」と、２℃毎の８段階がある。

一方、決定される暖房能力としては、最も弱い暖房能力
としてのレベル１から、定格加熱量として最も暖房能力
の大きいレベル７までの７段階があらかじめ段階的に設
定されており、第８図に示すとおり、設定スイッチ２６
による設定温度に対するサーミスタ２３の検知温度に応
じて、その温度差から暖房能力を決定し、設定温度とし
て「Ｌ」あるいは「Ｈ」が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レベル７あるいはレベ
ル１にそれぞれ決定される。

なお、運転スイッチ２６の操作に伴う運転開始初期にお
いては、バーナ１０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、燃料ガスの供給量を所定量〈例えば
１５％）だけ増加さぜる定格加熱量のレベル７より大き
な最大加熱量としてのレベル８が決定されて急速暖房（
ホットダッシュ）運転を行い、所定時間経過後または室
温が所定温度に到達後は、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温調運転が行われ
る。

他に、能力決定部３２には、使用者の希望に応じて過剰
暖房を防止するための図示しないセーブ運転スイッチが
備えられており、運転中にセーブ運転スイッチが操作さ
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。

比例弁制御部３３は、能力決定部３２で決定された暖房
能力と可変抵抗器によって与えられる補正値とに応じて
比例弁１８を駆動制御する。

ファン制御部３４は、能力決定部３２で決定された暖房
能力と、可変抵抗器によって与えられる補正値とに応じ
た回転数に対流ファン８を駆動制御する６またファン制御部３４は、前述の急速燃焼スイッチ２８
が操作されて急速燃焼が行われている場合には、使用者
に対する暖房感覚をさらに向ｊ、させるために、サーミ
スタ２３により検知される室内温度Ｔと、急速燃焼スイ
ッチ２８が操作されてからの燃焼継続時間ｔとに基づい
て、対流ファン８を制御する。

そのために、ここでは、検知される室内温度Ｔに関する
幾つかのファジィ変数Ａｉと燃焼継続時間ｔに関する幾
つかのファジィ変数Ｂｉをあらかじめ設定し、室内温度
Ｔおよび燃焼継続時間ｔを前件部とする幾つかのファジ
ィ制ｗｇＡ則Ｒｉ　（ｉ＝１．２、・・・、ｎ）を有す
るファンファジィ制御部３４ａが備えられている。

検知される室内温度Ｔに関するファジィ変数Ａｉとして
は、室温がかなり低い（ＺＯ）、室温が少し低い（ｐｓ
）　、室温が少し高いくＰＭ）、室温がかなり高い（Ｐ
Ｂ）の４種類が設定されており、燃焼継続時間ｔに関す
るファジィ変数Ｂｔとしては、運転開始直後（ＺＯ）、
ちょっと時間が経った（ＰＳ）、そこそこ時間が経った
（ＰＭ）、かなり時間が経った（ＰＢ）の４種類が設定
されており、各ファジィ変数Ａｉ、Ｂｊに対する所属度
（グレード）を示すメンバシップ関数は、第９図の関係
で表される。

以上の室内温度Ｔと燃焼継続時間ｔとを入力として対流
ファン８の回転数を出力するためのファンファジィ制御
規則Ｒｉを第１０図に示す。

なお第１０図の出力としてのファン電流の操作量のファ
ジィ変数Ｃｉでは、ＮＢは［回転を下げるＪ、ＺＯは「
そのままでいい」、ＰＳは１回転をわずかに上げる１−
ＰＢは「回転をかなり上げる」であり、このファジィ変
数Ｃｉのメンバシップ関数を第１１図に示す。

以上の各メンバシップ関数およびファンファジィ制御規
則Ｒｉから、ファジィ推論を行って、対流ファン８を制
御するためのファン電流の操作量ΔＡを求める。

ここでは、ファジィ推論として、（１〉ファンファジィ
制御規則Ｒｉの前提としての室内温度Ｔと燃焼継続時間
ｔの各ファンファジィ制御規則Ｒｌへの適合度を求め、
（２）各ファンファジィ制御規則Ｒｉ毎の推論結果を求
め、（３）各推論結果を総合して、例えば、その重心か
らファンファジィ制御規則Ｒ１全体の推論結果を計算す
る。

このファンファジィ制御規則Ｒｉによる推論結果として
のファン電流の繰作量ΔＡを第１２図に示す。

この結果、急速燃焼時の最低電流値をＡＩ団とすると、
ファン電流Ａは、第１２図に示したファン電流の操作量
ΔＡに基づいて与えられる、Ａ＝Ａ＋ｌ１ｉｎ＋−’２
ＸΔＡとなり、対流ファン８の直流モータ８ｂはこのフ
ァン電流で制御される。

この結果、点火したときも含めて２分間隔で室内温度Ｔ
がチエツクされ、対流ファン８の回転数が調整される。

ルーバ制御部３５は、ルーバ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、−力方向に駆動
されるギヤドモータ９ａが一定の単位時間駆動される毎
に、ルーバ９は図示しないクランク機構によって開→半
開−閉−半開一開一半開→・・・・・・の順で状態変化
を行う。

ここでは、運転開始時および運転停止時には運転制御部
３１の制御状態に応じて、運転開始初期の点火時には閉
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３２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
。

また上述の急速燃焼運転が行われる場合には、使用者に
対して効果的な曖房感を与えつつ、床面の過熱を防止す
るために、サーミスタ２３に検知される室内温度Ｔと、
運転開始後の燃焼継続時間ｔに応じて、ルーバ９を開状
態、閉状態、半開状態のいずれかに制御する。

そのために、ルーバ制御部３５には、ファ・ン制御部３
４の場合と同様に、検知される室内温度Ｔに関する幾つ
かのファジィ変数Ａ１と燃焼継続時間ｔに関する幾つか
のファジィ変数Ｂｉをあらかじめ設定し、室内温度Ｔお
よび燃焼継続時間ｔを前件部とする幾つかのファジィ制
御規則ＲＪ（Ｊ＝１．２、・・、ｎ）を有するルーバフ
ァジィ制御部３５ａが備えられており、各ファジィ変数
Ａｉ、Ｂ１は、それぞれファンファジィ制御３４ａの場
合と同様に、検知される室内温度Ｔに関するファジィ変
数Ａｉとしては、室温がかなり低い（ｚＯ）、室温が少
し低い（ＰＳ）、室温が少し高い（ＰＭ）−室温がかな
り高い（ＰＢ）の４種類が設定されており、燃焼継続時
間ｔに関するファジィ変数Ｂｉとしては、運転開始直後
（ＺＯ）、ちょっと時間が経った（ＰＳ）＋そこそこ時
間が経った（ＰＭ）−かなり時間が経った（ＰＢ）の４
種類が設定されており、各ファジィ変数Ａｉ−Ｂｉに対
する所属度（グレード）を示すメンバシップ関数は、フ
ァンファジィ制御３４ａの場合と同様に第９図の関係で
表される。

以上の室内温度Ｔと燃焼継続時間ｔとを入力としてルー
バ９の状態を出力するためのルーバファジィ制御規則Ｒ
ｊを第１３図に示す。

なお第１３図において、出力としてのルーバ９の状態に
関するファジィ変数Ｄｉでは、ＮＢは「床温を下げる」
、ｚＯは「そのままでいい」、ＰＳは［床温をわずかに
上げる。、ＰＢは「床温をかなり上げる」であり、この
ファジィ変数Ｄｉのメンバシップ関数を第１４図に示す
。

以上の各メンバシップ関数およびルーバファジィ制御規
則Ｒｊから、上述のファジィ推論を行って、ルーバ９を
制御するためのルーバの駆動量ΔＬを求める。

このルーバファジィ制御規則Ｒｊによる推論結果として
のルーバ９の駆動量ΔＬを第１５図に示す。

この結果、点火しなときも含めて２分間隔で室内温度Ｔ
がチエツクされ、ルーバ９の状態を調整する。

ここでルーバ９の調整の方法は、ルーバ９の開、閉、半
開のそれぞれ状態に対して、開状態には０、閉状態には
１、半開状態には２の各番号Ｌｎを設定し、ルーバ９の
状態を示す番号り、ｎについて、２分間隔でＬｎ＝Ｌｎ
−＋＋Ｌａの演算を行い、この演算結果に応じてギヤド
モータ９ａを駆動する。

上述のＬａは、第１５図に示した推論結果に基づいて決
められるルーバ９の状態決定のための数で、ΔＬ≦２．
０の場合にはＬａ＝−１，２，０くΔＬ＜４．０の場合
にはＬａ＝Ｏ１ΔＬ≧４゜０の場合にはＬａ＝＋１が与
えられる。

なお、ルーバ９は、初期設定として「１」が設定される
。

この結果、点火したときも含めて２分間隔で室内温度Ｔ
がチエツクされ、ルーバ９の状態は対流ファン８の回転
数とともに調整される。

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。

以上のとおり、本実施例のガス温風暖房機１によれば、
検知される室内温度Ｔと、運転開始後の燃焼継続時間ｔ
に基づいたファジィ推論によって、対流ファン８および
ルーバ９が制御されるため、吹出される温風の温度か使
用者に対して快適な暖房感を与え冷風感を与えることが
無く、また、床面が適度に加熱されるため、床面からの
快適な暖房感を与えることができる。

本実施例では、暖房能力のレベル数が７段階に設定され
るものを示したが、暖房能力のレベル数が多数設定され
るものや比例制御のものでも適用できる。

本実施例では、燃焼ガスを室内空気と混合して室内へ吹
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Ｉ＼排気して、熱交換された温風を
室内へ吹出す強制給排気式（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
実施例のルーバの閉状態を示すガス温風暖房機の部分正
面図、第６図は本実施例のルーバの開状態を示すガス温
風暖房機の部分正面図、第７図は本実施例のルーバの半
開状態を示すガス温風暖房機の部分断面図、第８図は本
実施例の制御装置の能力決定部における暖房能力の決定
特性を示す特性図、第９図は本実施例の室内温度に関す
るファジィ変数および燃焼継続時間に関するファジィ変
数のメンバシップ関数をそれぞれ示す特性図、第１０図
はファンファジィ制御規則を示す特性図、第１１図はフ
ァンファジィ制御規則による出力としてのファン電流の
操作量のメンバシップ関数を示す特性図、第１２図は本
実施例のファンファジィ制御規則による推論結果として
のファン電流の操作量を示す特性図、第１３図はルーバ
ファジィ制御規則を示す特性図、第１４図はルーバファ
ジィ制御規則による出力としてのルーバの駆動量のメン
バシップ関数を示す特性図、第１５図は本実施例のルー
バファジィ制御規則による推論結果としてのルーバの駆
動量を示す特性図である。図中、１・・・ガス温風暖房機（暖房機）、３・・・室
内空気取入口、５・・・温風吹出し口、７・・・対流ダ
クト（ケーシング）、８・・・対流ファン（送風機）、
９・・・ルーバ、１０・・・バーナ（加熱源）、２３・
・・サーミスタ（温度検知手段）、２６・・設定スイッ
チ（温度設定手段）。

Claims

【特許請求の範囲】１）室内空気取入口と温風吹出し口とを備えたケーシン
グ内に送風機と加熱源とを配し、温度設定手段による目
標温度と温度検知手段によって検知される室内温度とに
基づいて前記加熱源および前記送風機をそれぞれ制御す
る温風暖房機において、前記温風吹出し口から前方へ吹出される温風の方向を少
なくとも下方へ変更するためのルーバを設け、前記温度
検知手段に検知される室内温度と前記加熱源の作動継続
時間に基づいて前記ルーバを制御することを特徴とする
温風暖房機。２）前記ルーバは、前記検知温度に関するファジィ変数
と前記作動継続時間に関するファジィ変数とに基づいた
ファジィ制御規則によって制御されることを特徴とする
請求項２記載の温風暖房機。３）前記送風機は、前記検知温度に関するファジィ変数
と前記作動継続時間に関するファジィ変数とに基づいた
ファジィ制御規則によって制御されることを特徴とする
請求項１または請求項２のいずれかに記載の温風暖房機
。