JPH0833239B2

JPH0833239B2 - 温風暖房機

Info

Publication number: JPH0833239B2
Application number: JP2335120A
Authority: JP
Inventors: 繁明安井
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH04203754A

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閉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］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暖かくても、床や
壁面の温度が低いため、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、前記加熱源の作動時に
前記温度風吹出し口から前方へ吹出される温風の方向を
少なくとも前方下方へ変更するためのルーバと、前記温
度検知手段に検知される室内温度に応じて前記室内温度
が低いほど前記温風吹出し口から前方へ吹出される温風
の方向が前方下方になるように、且つ、前記加熱源の作
動継続時間に応じて該作動継続時間が短いほど前記温風
吹出し口から前方へ吹出される温風の方向が前方下方に
なるように前記ルーバを制御するルーバ制御手段とを具
備することを技術的手段とする。

請求項２は、請求項１において、前記ルーバ制御手段
は、前記室内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
則によって前記ルーバを制御することを技術手段とす
る。

請求項３は、請求項１または請求項２において、前記
室内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
て前記送風機を制御する送風機制御手段を備えたことを
技術的手段とする。

［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
て、ルーバは、室内温度が低いほど、また、加熱源の作
動継続時間が短いほど温風吹出し口から前方へ吹出され
る温風の方向が前方下方になるように制御されるため、
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、作動継続時間と室内温度とに基
づいて制御されるため、床面の温度が上がり過ぎること
がなく、適度に床面を加熱することができる。

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を約上
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内には燃焼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機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
の消化制御を行う。

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、消化制御を行う。

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の消化動作が行われてから約20秒間のポス
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23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、「Ｌ（約10℃に相当する）」、「16℃」、
「18℃」、…、「26℃」、「Ｈ（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
％）だけ増加させ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。

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上させるために、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
制御規則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）、室温で少し低い（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、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」、ZOは「そのま
までいい」、PSは「回転をわずかに上げる」、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Ri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Ri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
のファン電流の操作量ΔＡを第12図に示す。

この結果、急速燃焼時の最低電流値をAmin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Δ
Ａに基づいて与えられる、Ａ＝Amin＋２×ΔＡ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がチェックされ、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に備えられたギャドモー
タ9aを駆動制御するための機能部で、一方方向に駆動さ
れるギャドモータ9aが一定の単方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→開→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
状態には制御され、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では決定された暖
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、燃料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
に対して効果的な暖房感を与えつつ、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34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、Bi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（P
S）、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A
i、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
Rj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
のルーパ９の駆動量ΔＬを第15図に示す。

この結果、点火したときも含めて２分間隔で室内温度
Ｔがチェックされ、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Lnについて、２分間隔でLn＝Ln_-1＋Laの
演算を行い、この演算結果に応じてギャドモータ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＜ΔＬ＜4.0の場合にはLa＝０、
ΔＬ≧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がチェックされ、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、運転停止制御のポ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、ポ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
が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、暖房能力のリベル数が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へ排気して、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図の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）、34
……ファン制御部（送風機制御手段）、35……ルーバ制
御部（ルーバ制御手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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、前記加熱源の作動時に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前方下方へ変更するため
のルーバと、前記温度検知手段に検知される室内温度に応じて前記室
内温度が低いほど前記温風吹出し口から前方へ吹出され
る温風の方向が前方下方になるように、且つ、前記加熱
源の作動継続時間に応じて該作動継続時間が短いほど前
記温風吹出し口から前方へ吹出される温風の方向が前方
下方になるように前記ルーバを制御するルーバ制御手段
とを具備することを特徴とする温風暖房機。
【請求項２】前記ルーバ制御手段は、前記室内温度に関
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前記ルーバ
を制御することを特徴とする請求項１記載の温風暖房
機。
【請求項３】前記室内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前記送風機を制御する送風機制御手
段を備えた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。