JP6153398B2 - 暖房機器、及びその運転方法 - Google Patents
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例えば、特許文献1に示される暖房機器では、起動からしばらく時間がたった後で、室内温度が設定温度となった場合に、セーブ運転(省エネ運転)のスイッチがONされると、暖房機器の省エネ性を高める運転を実行可能に構成されている。当該省エネ運転では、暖房機器の制御目標温度を、使用者により設定される設定温度より低い温度に設定されるように制御されており、当該機器の制御目標温度は、設定時間(例えば、30分)毎に、設定温度よりも1℃低い温度となり、最終的に、設定温度よりも2℃低い温度となる。当該暖房機器では、このように、制御目標温度を段階的に低下させることにより、一度に制御目標温度を低下させて使用者の体感を損ねる(使用者に寒いと感じさせる)ことを防止している。
また、特許文献2に開示の技術は、床暖房運転が実行可能な暖房システムであり、床暖房運転が所定時間継続したときに、設定床温度を補正設定値だけ低くした補正運転を実行可能に構成されたものである。更に、当該補正運転では、床暖房運転の継続時間が長いほど、補正設定値を大きく設定するように構成されている。
特許文献2の暖房システムにおいても、床暖房運転が所定時間継続したときに、設定床温度を補正設定値だけ低くした補正運転を実行しているに過ぎず、上記特許文献1に開示の暖房機器と同様に、床暖房システム等の暖房機器が設置される室内温度状況等の周囲環境までをも考慮した運転にはなっておらず、省エネ性の観点で改善の余地があった。
前記温度検出手段にて検出される検出温度を設定温度にまで昇温させて維持する暖房運転よりもエネルギ消費量が低い省エネ運転において、前記検出温度が前記設定温度に到達した後に、機器の制御目標温度を機器の運転時間に伴って前記設定温度よりも低下させる低下率調整手段を備えた暖房機器において、その特徴構成は、
前記暖房運転の運転開始時から前記検出温度が前記設定温度に到達するまでの前記検出温度の上昇形態を検出する温度変化形態検出手段を備え、
前記温度変化形態検出手段は、前記検出温度の上昇形態として、前記暖房運転の運転開始時における前記検出温度の単位時間あたりの上昇率を検出し、
前記低下率調整手段は、前記温度変化形態検出手段により検出された前記検出温度の上昇形態に基づいて、前記検出温度が前記設定温度に到達した後の前記制御目標温度の時間当たりの低下率を調整する低下率調整処理を実行するものであり、
前記低下率調整手段は、前記低下率調整処理において、前記運転開始時の温度に関わらず、前記上昇率が小さいほど、前記検出温度が前記設定温度に到達した後の前記制御目標温度の単位時間あたりでの低下率を高い側へ調整する点にある。
一方、室内が比較的低温である状態で機器の暖房運転を開始した直後である場合で、検出温度の上昇形態が急峻なとき(例えば、検出温度の単位時間あたりの上昇率が急なとき)には、室内が十分に暖まっておらず使用者の体感を損ねる(使用者に寒いと感じさせる)可能性が高いと判定できるから、制御目標温度の単位時間あたりの低下率を小さくして、使用者の体感を損ね難くする(使用者に寒いと感じ難くする)ことができるのである。
結果、上記暖房機器によれば、使用者の体感を損ねることを防止しながらも、省エネルギ性をも高めることができ得る暖房機器を実現できる。
そこで、本発明にあっては、省エネ運転において、機器の制御目標温度が、設定温度より2℃低い温度に設定されているときで、自動消火等により、暖房機器が停止した直後に、再度運転を実行する場合であっても、その直後の機器の制御目標温度は、設定温度より2℃低い温度ではなく、設定温度に設定するように制御される。
これにより、機器の運転が停止した後は、必ず、機器の制御目標温度を一旦設定温度にすることになるから、省エネ運転の初期において、実際の室内温度と、機器の表示部に表示される温度との乖離を防止し、使用者が機器が故障した等の誤認をすることを防止している。
前記低下率調整手段は、前記低下率調整処理において、
前記検出温度が前記設定温度に対応して決定される目標下限温度に到達するまでの期間は、前記制御目標温度を一定の低下率で低下させ、
前記検出温度が前記目標下限温度に到達した後は、前記制御目標温度を前記目標下限温度に維持する点にある。
また、検出温度が目標下限温度に到達した後、即ち、設定温度から低下できる最大の下限温度まで低下した後は、制御目標温度を当該目標下限温度に維持して、使用者の体感を損ねる(使用者に寒いと感じさせる)ことを防止できる。
前記低下率調整手段は、前記設定温度が予め決定される前記低下率調整処理の下限閾値より低い値に設定される場合、前記低下率調整処理の実行を禁止する点にある。
尚、当該低下率調整処理の下限閾値は、室外温度や、暖房運転を実行する前の室内温度等によって変わり得る閾値であるが、本発明にあっては、12℃〜15℃程度の温度である。
室内で検出される検出温度を設定温度にまで昇温させて維持する暖房運転よりもエネルギ消費量が低い省エネ運転で、前記検出温度が前記設定温度に到達した後に、機器の制御目標温度を機器の運転時間に伴って前記設定温度よりも低下させる運転方法であって、その特徴構成は、
機器の運転開始時から前記検出温度が前記設定温度に到達するまでの前記検出温度の上昇形態を検出し、当該検出温度の上昇形態に基づいて、前記検出温度が前記設定温度に到達した後の前記制御目標温度の時間当たりの低下率を調整する低下率調整処理を実行する点にある。
本発明の暖房機器100は、図1、図2に示すように、燃料ガスGを燃焼用空気Aと共に燃焼させるバーナ20と、外部から吸入した外気でバーナ20により昇温されたものを外部へ吹出する対流用ファン40と、外部からの運転操作を受け付ける運転操作受付部50と、運転操作受付部50にて受け付けた運転操作に基づいて、バーナ20及び対流用ファン40を制御する制御装置80等を備えている。
暖房機器100には、図1(b)に示すように、背面に外気を燃焼用空気Aとして取り入れる吸引口70が設けられていると共に、全面に燃焼後の燃焼排ガスを温風として、吹出する吹出口72が設けられている。また、吸引口70の外側には、塵埃を捕捉するためのエアフィルタ71が設定されている。
バーナ20は、その燃焼室22に導かれた燃料ガスGと燃焼用空気Aとの混合気に点火する点火器21と、形成された火炎を検出して火炎の立ち消えを検知可能な火炎センサS5とを備えている。
本体10の内部には、内部温度を測定する本体内用温度センサS3が設けられており、制御装置80は、例えば、当該本体内用温度センサS3の測定温度が、異常高温域に達している場合、バーナ20を停止する等の制御を行う。
更に、制御装置80等を構成する回路には、当該回路の温度が所定以上となった場合に、当該回路を断線する回路用温度ヒューズS1が設けられている。これにより、回路の耐え得る温度を超える場合に、回路を断線することで、回路を保護している。
本体10の天面には、運転状態の操作制御を受け付ける運転操作受付部50が設けられている。当該運転操作受付部50には、使用者等により操作させる操作スイッチとして、図2に示すように、運転状態と運転停止状態とを切り替える運転スイッチ61、目標温度及びおはようタイマー運転開始時間を設定する温度設定/時間設定スイッチ60、暖房運転において省エネ運転状態と非省エネ運転状態とを切り替える省エネスイッチ58、所定の時間経過した後に運転停止の設定可能なおやすみタイマースイッチ56、所定時間経過した後に運転開始の設定可能なおはようタイマースイッチ57等が設けられている。
更に、当該運転操作受付部50には、暖房機器100の状態を示す表示部として、運転状態を示す運転表示ランプ55、エアフィルタ71に塵埃が溜まった場合に点灯するエアフィルタお掃除ランプ54、省エネ運転状態であるときに点灯する省エネランプ53、おやすみタイマー及びおはようタイマーが設定されていることを示す設定表示ランプ51、52、現在温度、設定温度、設定時間、及びエラー番号等を表示可能な7セグ表示部59等が設けられている。
制御装置80は、図3に示すように、上記運転操作受付部50の各操作スイッチ及び各表示部と電気的に接続されており、各操作スイッチの操作に基づいて、各表示部に操作状態を表示する。尚、上記各種スイッチを操作した場合の制御装置80による、各表示部への点灯・点滅等の制御は、通常の暖房機器と変わるところがないので、以下ではその詳細な説明について割愛し、特徴的な制御についてのみ説明する。
制御装置80は、運転スイッチ61が操作されて、暖房機器100を運転停止状態から運転状態へ切り替える場合、第1電磁弁26a及び第2電磁弁26bを開状態とし、比例弁25を所定の開度に設定して、燃料ガスGを噴射ノズル23からバーナ20の燃焼室22へ噴射させる。それと同時に、モータ42を駆動させて対流用ファン40を働かせ、燃焼室22へ燃焼用空気Aを導く。そして、点火器21により燃料ガスGと燃焼用空気Aとの混合気に点火して燃焼させる。このような暖房機器100の運転制御は、従来のものと変わるところはない。
説明を追加すると、図4に示されるように、温度上昇時間計測部81は、運転スイッチ61が押下され、暖房運転が開始されると、室内温度センサS2にて検出される検出温度が、温度設定スイッチ60にて設定される設定温度Tに到達するまでの温度上昇時間t1を、検出温度の上昇形態として計測する。本参考形態にあっては、当該室内温度センサS2及び温度上昇時間計測部81が、温度上昇形態検出手段として働く。
当該温度上昇時間t1は、暖房運転開始時の検出温度(室内温度)と設定温度Tとの差が小さいほど、短くなるものであり、当該温度上昇時間t1が短いほど、省エネ運転において、検出温度が設定温度Tに到達した後に、制御目標温度Tcを設定温度Tより低下させたときに、使用者の体感を損ね難く(使用者が寒いと感じ難く)なるものである。
そこで、低下率調整手段82は、省エネ運転において、温度上昇時間計測部81にて計測された温度上昇時間t1が短いほど、検出温度(室内温度)が設定温度Tに到達した後の機器の制御目標温度Tcの低下率を高い側へ調整する低下率調整処理を実行するのである。これにより、使用者の体感を損ねる(使用者に寒いと感じさせる)ことを防止しながらも、制御目標温度Tcの低下により省エネルギ性を高めることができる。
説明を追加すると、機器の起動温度が高くなった場合(図4で、第1起動温度T01から第3起動温度T03となった場合)、上記温度上昇時間計測部81にて計測された温度上昇時間が短くなり(図4で、温度上昇時間t1が温度上昇時間t3となり)、制御目標温度Tcの低下率は高い側へ変更(図4で角度αから角度βへ変更)すべく、経過時間t2を短くするのである。
省エネ運転を実行している状態で、消し忘れ自動消火タイマー作動して自動消火したときや、誤って運転スイッチ61を操作して停止してしまったときで、停止後すぐに運転を再開させてしまった場合、使用者はそれまでの暖房運転の効果により十分に温められていると共に、室内の壁等からの輻射熱でも温められているので、機器の制御目標温度Tcを、設定温度Tから高い低下率で低下させたとしても、使用者の体感が損なわれ難い(使用者は寒いと感じ難い)。
そこで、本願の暖房機器100は、上述のような場合で、機器の起動温度が、図4に示す第2起動温度T02のように、通常の起動運転の起動温度である第1起動温度T01よりも高く、設定温度Tに近い温度となり、温度上昇時間t1が短くなる場合に、検出温度(室内温度)が設定温度Tに到達した後の機器の制御目標温度Tcを高い側へ調整する、即ち、単位温度(図4に示す例では、1℃)を低下させるまでの経過時間t2を短くするのである。
因みに、外気温度5度のときに、木造6畳の部屋で、暖房能力2.44kWのガスファンヒータを設定温度22℃で6時間運転する場合、上述の省エネ運転をするときは、しないときに比べて、燃料ガスGの消費量を約10%低減できる。
このため、上述のように、なんらかの理由により機器を停止させた直後に再起動させたときに、機器の制御目標温度Tcをすぐに設定温度Tよりも低い温度に設定すると、検出温度(室内温度)が設定温度Tに至らないため、使用者に機器が故障した等の誤認をさせる虞がある。このため、本願にあっては、上述のように、なんらかの理由により機器を停止させた直後に再起動させたときにも、検出温度(室内温度)が設定温度Tに到達するまで、機器の制御目標温度Tcを設定温度Tに維持する。
そこで、低下率調整手段82は、設定温度Tが、予め決定され記憶部(図示せず)等に記憶される低下率調整処理下限閾値(例えば、15℃)よりも低い値に設定される場合、上記低下率調整処理の実行を行わない。
即ち、設定温度Tが低下率調整処理下限閾値よりも低い値に設定されている状態で、省エネ運転が実行される際には、検出温度(室内温度)が設定温度Tに到達した後は、経過時間t2を予め規定値として設定される最長の経過時間(例えば、30分)に設定される。
暖房機器100の停止中において、運転操作受付部50にて運転スイッチ61が押下されると(♯101)、制御装置80は、第1電磁弁26a及び第2電磁弁26bが開状態となると共に比例弁25が開状態となり、燃料ガスGと燃焼用空気Aとの混合気がバーナ20に供給され、当該混合気に点火器21により点火され、対流用ファン40のモータ42を働かせて、暖房運転を開始する(♯102)。
制御装置80は、バーナ20にて立ち消えが発生してないことを確認すべく、火炎センサS5による検出結果を確認し、立ち消えが発生している場合には、暖房運転を停止すると共に、7セグ表示部59に「立ち消えエラー」のエラー番号である「11」を表示し、立ち消えが発生していない場合には、暖房運転を維持すると共に、運転表示ランプ55を点灯させる(♯103、♯104、♯105)。
暖房運転が正常に開始されると、温度上昇時間計測部81は、検出温度(室内温度)が設定温度Tに到達するまでの時間を計測する(♯106、♯107)。
制御装置80は、設定温度Tが低すぎるときに低下率調整処理が実行されることを禁止すべく、設定温度Tが低下率調整下限閾値より低い場合、経過時間t2に予め決定されている最長の経過時間である30分を設定する(♯201、♯202)。
一方、制御装置80としての低下率調整手段82は、設定温度Tが低下率調整下限閾値以上の場合、♯106で計測された温度上昇時間t1に基づいて、経過時間t2を調整する(♯203)。説明を追加すると、低下率調整手段82は、温度上昇時間t1が短いほど、機器の制御目標温度Tcの低下率を高い側へ調整すべく、経過時間t2を短く設定する。ここで、制御フローの♯203にて示される温度上昇時間t1と経過時間t2の関係につき、説明を追加する。
温度上昇時間t1が15分以上で、暖房運転開始時の検出温度(室内温度)が低く、使用者の体感を損ねる(使用者が寒く感じる)可能性が高い場合、経過時間t2を最長の30分に設定して、機器の制御目標温度Tcの低下率を最小にする。
温度上昇時間t1が5分以上、且つ15分未満で、暖房運転開始時の検出温度(室内温度)が比較的低く、使用者の体感を損ねる(使用者が寒く感じる)可能性が比較的高い場合、経過時間t2を比較的長い10分に設定して、機器の制御目標温度Tcの低下率を小さくする。
温度上昇時間t1が2分以上、且つ5分未満で、暖房運転開始時の検出温度(室内温度)が比較的高く、使用者の体感を損ねる(使用者が寒く感じる)可能性が比較的低い場合、経過時間t2を比較的短い3分に設定して、機器の制御目標温度Tcの低下率を大きくする。
温度上昇時間t1が2分未満で、暖房運転開始時の検出温度(室内温度)が高く、使用者の体感を損ねる(使用者が寒く感じる)可能性が十分低い場合、経過時間t2を0分に設定する。この場合、機器の制御目標温度Tcは、検出温度(室内温度)が設定温度Tに到達した後、すぐに、省エネ運転の目標下限温度である「設定温度T−2℃」に設定されることとなる。
即ち、低下率調整手段82は、制御目標温度Tcを、経過時間t2毎に、単位温度(当該制御では1℃)づつ低下させ、最終的に、「設定温度T−2℃」の目標下限温度まで低下させる。
上記参考形態では、低下率調整手段82は、低下率調整処理において、温度上昇時間t1に基づいて、経過時間t2を調整する例を示したが、実施形態に係る低下率調整手段82では、図7に示すように、他の指標に基づいて、経過時間t2を調整する。
他の指標の一つの例としては、暖房運転開始時の単位時間あたりの検出温度(室内温度)の上昇率を採用することができる。
即ち、制御装置80は、室内温度センサS2による検出温度に基づいて、暖房運転開始時の単位時間あたりの検出温度(室内温度)の上昇率を求め、当該上昇率が小さいほど、検出温度が設定温度Tに到達した後の制御目標温度Tcの単位時間あたりでの低下率を高い側へ調整する。
図7に基づいて説明を加えると、暖房運転開始時の温度上昇の傾きが比較的大きいとき(図7でβ)には、室内温度(図7で第1起動温度T01)が低く、その後の低下率調整処理において、使用者の体感を損ねる(使用者に寒いと感じさせる)可能性が高いため、制御装置80は、経過時間t2を比較的長めに設定する。一方、暖房運転開始時の温度上昇の傾きが比較的小さいとき(図7でγ)には、室内温度(図7で第2起動時間T02)が高く、その後の低下率調整処理において、使用者の体感を損ねる(使用者に寒いと感じさせる)可能性が低いため、制御装置80は、経過時間t2を比較的短めに設定する。
(1)上記参考形態では、省エネ運転において、温度上昇時間計測部81にて計測された温度上昇時間t1が短いほど、検出温度(室内温度)が設定温度Tに到達した後の機器の制御目標温度Tcの低下率を高い側へ調整する(図4で角度αを大きくする)際に、制御目標温度Tcを、経過時間t2毎に、1℃の単位温度づつ低下させる制御を実行する例を示した。
しかしながら、当該単位温度は、例えば、0.5℃等の1℃より小さい単位とすることができる。この場合、経過時間t2は、単位温度を1℃にする場合に対し、半分の時間となる。これにより、省エネ運転での制御目標温度Tcを変化させる場合において、温度低下のタイミングにおける温度低下幅を少なくできるから、より一層、使用者の体感を損ねる(使用者に寒いと感じさせる)ことを防止できる。
しかしながら、本願の暖房装置は、機器の制御目標温度は、設定温度から2℃低い温度より、更に低い温度まで低下させるように構成しても良いし、どこまで下げるかを、使用者に設定させるように構成しても構わない。
20 :バーナ
60 :温度・時間設定スイッチ
80 :制御装置
81 :温度上昇時間計測部
82 :低下率調整手段
100 :暖房機器
S2 :室内温度センサ
Claims (4)
- 室内の温度を検出する温度検出手段と、暖房目標温度となる設定温度を設定する設定部と、
前記温度検出手段にて検出される検出温度を設定温度にまで昇温させて維持する暖房運転よりもエネルギ消費量が低い省エネ運転において、前記検出温度が前記設定温度に到達した後に、機器の制御目標温度を機器の運転時間に伴って前記設定温度よりも低下させる低下率調整手段を備えた暖房機器において、
前記暖房運転の運転開始時から前記検出温度が前記設定温度に到達するまでの前記検出温度の上昇形態を検出する温度変化形態検出手段を備え、
前記温度変化形態検出手段は、前記検出温度の上昇形態として、前記暖房運転の運転開始時における前記検出温度の単位時間あたりの上昇率を検出し、
前記低下率調整手段は、前記温度変化形態検出手段により検出された前記検出温度の上昇形態に基づいて、前記検出温度が前記設定温度に到達した後の前記制御目標温度の時間当たりの低下率を調整する低下率調整処理を実行するものであり、
前記低下率調整手段は、前記低下率調整処理において、前記運転開始時の温度に関わらず、前記上昇率が小さいほど、前記検出温度が前記設定温度に到達した後の前記制御目標温度の単位時間あたりでの低下率を高い側へ調整する暖房機器。 - 前記低下率調整手段は、前記低下率調整処理において、
前記検出温度が前記設定温度に対応して決定される目標下限温度に到達するまでの期間は、前記制御目標温度を一定の低下率で低下させ、
前記検出温度が前記目標下限温度に到達した後は、前記制御目標温度を前記目標下限温度に維持する請求項1に記載の暖房機器。 - 前記低下率調整手段は、前記設定温度が予め決定される前記低下率調整処理の下限閾値より低い値に設定される場合、前記低下率調整処理の実行を禁止する請求項1又は2に記載の暖房機器。
- 室内で検出される検出温度を設定温度にまで昇温させて維持する暖房運転よりもエネルギ消費量が低い省エネ運転で、前記検出温度が前記設定温度に到達した後に、機器の制御目標温度を機器の運転時間に伴って前記設定温度よりも低下させる運転方法において、
機器の運転開始時から前記検出温度が前記設定温度に到達するまでの前記検出温度の上昇形態として、前記暖房運転の運転開始時における前記検出温度の単位時間あたりの上昇率を検出し、当該検出温度の上昇形態に基づいて、前記検出温度が前記設定温度に到達した後の前記制御目標温度の時間当たりの低下率を調整する低下率調整処理において、前記運転開始時の温度に関わらず、前記上昇率が小さいほど、前記検出温度が前記設定温度に到達した後の前記制御目標温度の単位時間あたりでの低下率を高い側へ調整する運転方法。
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