JPH0827074B2 - 暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、室内空気を加熱する暖房装置に関し、特に
運転初期時における加熱手段の加熱制御に関する。

［従来の技術］ 従来の暖房装置として、運転初期時に、設定温度から
室内空気の温度を差し引いた温度差が大きい場合、加熱
手段による空気の加熱量を大きくする急速暖房を行う技
術が知られている。

なお、急速暖房は、温度差が所定温度よりも小さくな
ったり、あるいは急速暖房が所定時間行われると停止す
る。そして、加熱手段による空気の加熱量は、温度差に
基づいて設定されていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記に示すように、運転初期時に温度差が大きいと、
急速暖房によって室内空気の温度が素早く設定温度に近
付く。しかるに、急速暖房によって室内空気の温度が設
定温度に近付いても、まだ室内の壁や家具などの温度が
低い。

このため、急速暖房によって室内空気の温度が設定温
度に近付いても、使用者など室内の人は壁や家具等によ
って熱を奪われ、体感温度が低下し、結果的に寒さを感
じてしまう問題点を有していた。

本発明の目的は、壁や家具などが冷えている場合にお
いても、人に寒さを感じさせない暖房装置の提供にあ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の暖房装置は、
第１図の構成に示す、次の技術的手段を採用する。

暖房装置１は、 空気を加熱する加熱手段２と、 この加熱手段２によって加熱される室内空気の温度を
設定する温度設定手段３と、 前記室内空気の温度を検出する温度検出手段４と、 前記加熱手段２による空気の加熱量を設定する制御装
置５とを備える。

この制御装置５は、 前記温度設定手段３によって設定された設定温度と前
記温度検出手段４によって検出された検出温度との温度
差に基づいて、前記加熱手段２の加熱量を求め、前記検
出温度が前記設定温度より所定温度以上低い状態が所定
時間以上続いた場合に、前記加熱量を増大させ、逆に、
前記検出温度が前記設定温度より所定温度以上高い状態
が所定時間以上続いた場合に、前記加熱量を減少させる
加熱設定手段６と、 運転初期時に前記温度差が所定温度より大きい場合
に、前記加熱手段２による空気の加熱量を最大とする急
速暖房を行う急速加熱手段７と、 前記急速加熱手段７による急速暖房が終わって、前記
加熱設定手段６による通常の運転に切り替わった際に、
前記所定時間の経過を待つことなく、前記加熱量を増大
させる補正手段８とを備える。

［作用および発明の効果］ 急速暖房が終了した状態では、室内空気の温度は設定
温度に近付いている。しかるに、急速暖房が終了した状
態では、まだ室内の壁や室内に配置されている家具など
が冷えた状態である。このため、従来の暖房装置を用い
ていれば、室内の人の熱が、冷えた壁や家具などによっ
て奪われて、室内の人の体感温度が下がり、寒さを感じ
る。

しかるに、本発明では、急速暖房の終了後、補正手段
によって、室内空気が過剰加熱される。つまり、急速暖
房が終了した状態では、室内空気の温度が通常の暖房制
御（加熱設定手段による暖房制御）が行われている状態
よりも高くなる。

この結果、急速暖房の終了後、壁や家具などが冷えた
状態であっても、本発明の暖房装置は、室内の人の体感
温度の低下が防がれ、室内の人は寒さを感じなくなる。

なお、再始動時など比較的室内が暖かい状態で、暖房
装置が始動した際は、急速暖房が行われない。このた
め、補正手段も作動せず、加熱設定手段によって、通常
の暖房制御が行われる。

通常の暖房制御を説明する。例えば、室内が広い、壁
や床、家具等が冷えている場合など、暖房負荷が大きい
場合、設定温度から検出温度を差し引いた温度差のみで
単純に制御したのでは、加熱量が適切であっても、室内
の人の熱が、冷えた壁や家具などによって奪われ、体感
温度が下がり、寒さを感じてしまう。

しかるに、本発明では、温度差が大きい状態が所定時
間以上続いた場合に、加熱量を増加し、室内を過剰加熱
するため、体感温度の低下が防がれ、室内の人を適切に
暖房することができる。

逆に、例えば、室内が狭い、壁や床、家具等が暖まっ
ている場合など、暖房負荷が小さい場合、設定温度から
検出温度を差し引いた温度差のみで単純に制御したので
は、加熱量が適切であっても、室内の人の熱が、温めら
れた壁や家具などによって与えられ、体感温度が上が
り、暑さを感じてしまう。

しかるに、本発明では、温度差が小さい状態が所定時
間以上続いた場合に、加熱量を減少し、室内を抑制加熱
するため、体感温度の上昇が防がれ、室内の人を適切に
暖房することができる。

［実施例］ 次に、本発明の暖房装置も、図に示す一実施例に基づ
き説明する。

（実施例の構成） 第２図ないし第10図は本発明の実施例を示すもので第
２図はFF式（強制給排気式）のガス温風暖房装置の概略
断面図を示す。

ガス温風暖房装置10は、暖房機本体11と、ガス供給通
路12と、制御装置13とから構成されており、次に順に説
明する。

イ）暖房機本体11の説明。

暖房機本体11は、室内空気の循環する室内空気通路14
内に、燃焼器15を配置した構成である。

室内空気通路14は、室内空気を吸引する空気導入口1
6、室内空気通路14内を通過した空気を室内へ向けて吹
き出す温風吹出口17、空気導入口16より室内空気を吸引
するとともに、吸引した空気を温風吹出口17から室内に
向かう空気流を生じさせる対流ファン18から構成されて
いる。

燃焼器15は、室外空気を導き、再び室外へ放出する室
外空気通路19を備える。室内空気通路14内に配設された
室外空気通路19の内部には、セラミック製のバーナプレ
ート20を備える。このバーナプレート20には、燃焼用フ
ァン21によって燃焼用の室外空気が送られてくるととも
に、ガス供給通路12によって燃料のガスが送られてく
る。そして、バーナプレート20の表面では、供給された
ガスが室外空気で燃焼する。燃焼で発生した燃焼ガス
を、室外へ導く室外空気通路19は、内部の燃焼ガスと室
内空気通路14内を流れる空気とを熱交換させる熱交換器
22として設けられている。

なお、熱交換器22が、室内に吹き出される空気を加熱
する本発明の加熱手段である。

ロ）ガス供給通路12の説明。

ガス供給通路12は、図示しないガス供給源から供給さ
れるガスを、バーナプレート20の上流の室外空気通路19
内へ供給するガスの通路である。このガス供給通路12に
は、上流側より、ガスの断続を行う元電磁弁23および主
電磁弁24、ガスを一定圧力で供給するガバナ弁25、通電
電流値に応じてガスの通過量（供給量）を調節する比例
弁26が設けられている。そして、ガス供給通路12の下流
端部には、ガスを室外空気通路19内に噴出させるノズル
27が設けられている。

なお、比例弁26は、その上流と下流とが、バイパス管
28で連絡されている。このバイパス管28には、一定流量
のガスを通過させるオリフィス29が設けられている。

ハ）制御装置13の説明。

制御装置13は、マイクロコンピュータを備えたもの
で、上述の対流ファン18、燃焼用ファン21、元電磁弁2
3、主電磁弁24、比例弁26、およびバーナプレート20の
近傍に設置されたスパーカ30を、マイクロコンピュータ
にプログラムされた手順にしたがって通電制御を行う。

また、制御装置13は、入力手段として、使用者によっ
てガス温風暖房装置10の始動、停止が操作される運転ス
イッチ31、使用者の希望する室内温度に設定される温度
設定手段32（例えば可変抵抗）、空気導入口16に取り付
けられ、室内空気の温度を検出する温度検出手段33（例
えばサーミスタ）、バーナプレート20に形成される炎の
温度を検出するサーモカップル34を備える。

なお、制御装置13は、電源回路や安全回路など周知の
回路も備えている。

ニ）燃焼制御の説明。

次に、制御装置13のマイクロコンピュータにプログラ
ミングされた燃焼制御の一例を、第３図ないし第８図を
用いて説明する。

上述のように、本実施例の加熱手段は、熱交換器22で
ある。そして、熱交換器22（加熱手段）による空気の加
熱量は、バーナプレート20におけるガスの燃焼量、つま
り比例弁26の開度、言い換えると比例弁26の通電電流値
によって制御される。

本実施例の比例弁26の通電電流値は、１速〜８速の８
段階切り替えで、１速が通電電流値が一番小さく、速数
が大きくなるに従い通電電流値が大きくなり、８速が一
番通電電流値が大きい。なお、８速は、急速暖房や、燃
焼を安定させるための強制強燃焼に使用されるのみで、
詳しくは後述する。

燃焼制御の一例を、第３図のフローチャートを用いて
説明する。

コンセントにガス温風暖房装置10の電源プラグが差し
込まれると（スタート）、運転スイッチ31がONされたか
否かの判断がなされる（ステップS1）。このステップS1
の判断結果がNOの場合は、ステップS1へ戻る。またステ
ップS1の判断結果がYESの場合は、一連の点火制御を行
う（ステップS2）。続いて、60秒間、強制強燃焼を行う
（ステップS3）。

次に、温度設定手段32で設定された室内温度（以下、
設定温度）から、温度検出手段33で検出された、室内空
気の温度（以下、検出温度）を引いた温度差が、第１所
定温度（例えば2.33℃）よりも、大きいか否かの判断を
行う（ステップS4）。このステップS4の判断結果がYES
の場合は、本発明の急速加熱手段によって、急速暖房運
転を行う（ステップS5）。

急速暖房運転の終了後、あるいはステップS4の判断結
果がNOの場合は、本発明の加熱設定手段によって、温調
暖房運転を行う（ステップS6）。

そして、運転スイッチ31がOFFされたか否かの判断が
なされる（ステップS7）。このステップS7の判断結果が
NOの場合はステップS6へ戻り、ステップS7の判断結果が
YESの場合はガス温風暖房装置10の停止制御を行い（ス
テップS8）、その後、ステップS1へ戻る。

ホ）強制強燃焼の説明。

次に、強制強燃焼を、第４図のフローチャートを用い
て説明する。

強制強燃焼は、まず、設定温度から、検出温度を引い
た温度差が、第２所定温度（例えば第１所定温度と同じ
2.33℃）よりも、大きいか否かの判断を行う（ステップ
S9）。このステップS9の判断結果がYESの場合は、10秒
間７速で比例弁26を通電し（ステップS10）、次いで50
秒間８速で比例弁26を通電する（ステップS11）。

また、ステップS9の判断結果がNOの場合は、60秒間７
速で比例弁26を通電する（ステップS12）。

ヘ）急速暖房運転の説明。

次に、急速加熱手段による急速暖房運転を、第５図の
フローチャートを用いて説明する。

急速暖房運転は、まず、燃焼速数を８速とする（ステ
ップS13）。次いで、設定温度から検出温度を引いた温
度差が、第３所定温度（例えば1.67℃）よりも、大きい
か否かの判断を行う（ステップS14）。このステップS14
の判断結果がYESの場合は、運転スイッチ31がONされて
から、15分が経過したか否かの判断を行う（ステップS1
5）。このステップS15の判断結果がNOの場合は、ステッ
プS14へ戻る。

ステップS15の判断結果がYESの場合、あるいはステッ
プS14の判断結果がNOの場合は、急速加熱手段による制
御から加熱設定手段による制御に切り替わったことを意
味する。このため、補正手段によって、ステップS6で設
定される適正加熱量に、補正加熱量を加えるべく、補正
速数を１速とする（ステップS16）。

ト）温調暖房運転の説明。

次に、加熱設定手段による温調暖房運転を、第６図の
フローチャートを用いて説明する。なお、本実施例の加
熱設定手段は、設定温度から検出温度を引いた温度差
が、±第４所定温度（例えば基本速数が４速となる±0.
333℃）以外の状態が、所定時間（例えば10分）に亘っ
て続いた場合に、基本速数に、補正速数として１速を加
える、あるいは補正速数として１速を減算する補正制御
を適用したものである。

まず、適正加熱量である基本速数を決定する（ステッ
プS17）。本実施例の基本速数は、設定温度から検出温
度を引いた温度差によって決定されるもので、温度差と
基本速数との関係の一例を、第７図に示す。

続いて、基本速数と補正速数との和の速数を判断する
（ステップS18）。和の速数が０以下の場合は、燃焼速
数を１速とする（ステップS19）。また和の速数が８以
上の場合は、燃焼速数を７速とする（ステップS20）。
さらに和の速数が１以上でかつ７以下の場合は、燃焼速
数を基本速数と補正速数とを加えた速数とする（ステッ
プS21）。

続いて、基本速数が４速であるか否かの判断を行う
（ステップS22）。このステップS22の判断結果がNOの場
合は、所定時間（例えば10分）をカウントする10分タイ
マ作動中か否かの判断を行う（ステップS23）。このス
テップS23の判断結果がNOの場合は、10分タイマを作動
させる（ステップS24）。次いで、10分タイマが作動を
開始してから10分経過したか否かの判断を行う（ステッ
プS25）。このステップS25の判断結果がNOの場合は、ス
テップS7へ進む。ステップS25の判断結果がYESの場合
は、補正速数変更制御を行う（ステップS26）。

ステップS22の判断結果がYESの場合は、10分タイマの
作動を停止し（ステップS27）、ステップS7へ進む。

チ）補正速数変更制御の説明。

次に、温調暖房運転中に行われる補正速数変更制御
を、第８図のフローチャートを用いて説明する。

まず、基本速数が５以上であるか否かの判断を行う
（ステップS28）。この判断結果がYESの場合は、補正速
数が３速以上であるか否かの判断を行う（ステップS2
9）。このステップS29の判断結果がNOの場合は、これま
での補正速数に１速を加えた補正速数とする（ステップ
S30）。またステップS29の判断結果がYESの場合は、補
正速数を３速とする（ステップS31）。

ステップS28の判断結果がNOの場合は、補正速数が−
２速以下か否かの判断を行う（ステップS32）。このス
テップS32の判断結果がNOの場合は、これまでの補正速
数から１速減少させた補正速数とする（ステップS3
3）。またステップS32の判断結果がYESの場合は、補正
速数を−３速とする（ステップS34）。

続いて、基本速数を判断する（ステップS35）。

基本速数が１速であれば、補正速数の範囲を−１〜０
速とする（ステップS36）。基本速数が２速であれば、
補正速数の範囲を−２〜＋３速とする（ステップS3
7）。基本速数が６速であれば、補正速数の範囲を−３
〜＋２速とする（ステップS38）。基本速数が７速であ
れば、補正速数の範囲を０〜＋１速とする（ステップS3
9）。

（実施例の作動） 次に、本発明にかかる実施例の作動を、第９図を用い
て簡単に説明する。なお、図中の実線Ａは、設定温度か
ら検出温度を差し引いた温度差を示し、実線Ｂは燃焼速
数を示す。また破線Ｃは本発明を適用しない状態での燃
焼速数を示す。なお、説明を分かりやすくするために、
加熱設定手段の補正制御が働かない状態とする。

運転スイッチ31がONされたとき、設定温度から検出温
度を差し引いた温度差が、第１所定温度（2.33℃）より
も大きいと、燃焼速数が８速とされ、急速暖房が行われ
る。急速暖房により、室内空気の温度が上昇し、温度差
が第３設定温度（1.67℃）より小さくなると、従来であ
れば燃焼速数が基本速数の６速とされるが、本発明の補
正手段によって基本速数に補正速数が１速加えられ、燃
焼速数が７速とされる。つまり、過剰燃焼により、室内
空気が過剰に加熱される。同様に、室内空気の温度が上
昇し、温度差が１℃より小さくなると、従来であれば燃
焼速数が基本速数の５速とされるが、本発明の補正手段
によって燃焼速数が６速とされ、室内空気が過剰に加熱
される。さらに、室内空気の温度が上昇し、温度差が0.
333℃より小さくなると、従来であれば燃焼速数が基本
速数の４速とされるが、本発明の補正手段によって燃焼
速数が５速とされ、いぜんとして室内空気が過剰に加熱
される。

（実施例の効果） 急速暖房が行われるときは、室内が冷えているため、
急速暖房によって、室内空気の温度が上昇しても、急速
暖房が終了した状態では、室内の壁や家具などが冷えた
状態である。そして、冷えた壁や家具が、室内の人の体
温を奪う。しかるに、本実施例のガス温風暖房装置10
は、急速暖房を終了しても、室内空気を過剰に加熱す
る。

この結果、ガス温風暖房装置10は、急速暖房の終了
後、壁や家具などが冷えた状態であっても、室内の人の
体感温度の低下を防ぎ、室内の人に寒さを感じさせな
い。

（加熱設定手段の補正制御の作動） 次に、本実施例の加熱設定手段に適用された補正制御
の作動を、第10図を用いて簡単に説明する。なお、図中
の実線Ｄは、設定温度から検出温度を差し引いた温度差
を示し、実線Ｅは燃焼速数を示す。また破線Ｆを補正制
御を適用しない状態での燃焼速数を示す。なお、説明を
分かりやすくするために、初めは補正速数が０速の状態
であるとする。

基本速数が７速で補正速数が０速の状態が10分経過す
ると、補正制御によって、補正速数が１速となり、基本
速数と補正速数との和が８速となる。しかるに、燃焼速
数は、温調暖房運転の場合、最大で７速であるため、燃
焼速数は７速とされる。時間t1で、基本速数が６速とな
るが、燃焼速数は、補正速数の１速が加えられて７速と
なる。つまり、燃焼速数７速が維持される。20分経過す
ると、補正制御によって、補正速数に１速加算され、補
正速数が２速となる。つまり、基本速数と補正速数との
和が再び８速となる。時間t2で、基本速数が５速となる
が、燃焼速数は、補正速数の２速が加えられて７速とな
る。つまり、燃焼速数７速が維持される。30分経過する
以前の時間t3で、基本速数が４速となる。燃焼速数は、
補正速数の２速が加えられて６速となる。つまり、時間
t3で燃焼速数が６速にシフトされる。

（加熱設定手段の補正制御の効果） 加熱設定手段に適用された補正制御は、暖房負荷が大
きい場合など、室内温度が上昇しにくい条件で使用して
も、補正制御によって空気の加熱量を増大するため、補
正制御を有しないものに比較して、素早く室内を加熱
し、室内の人に寒さを感じさせる時間を短くすることが
できる。

同様に、室内空気の温度が上がり過ぎて、冷えにくい
場合にも、補正制御によって空気の過熱量を減少させる
ため、補正制御を有しないものに比較して、素早く室内
温度を低くし、室内の人に暑さによる不快感を感じさせ
る時間を短くすることができる。

（変形例） 本実施例では、始動時に設定温度と検出温度の温度差
が大きい場合に急速暖房運転を行なう例を示したが、始
動時には前記温度差が小さくても始動時から所定時間
（例えば15分）経過するまでに、設定温度を変更し、温
度差が大きくなった場合にも急速暖房運転を行なうよう
にしても良い。

燃焼量に応じて燃焼用ファンを制御するファン先行型
の温風暖房装置に適用しても良い。

補正加熱量を一定の値（１速）としたが、例えば室温
の温度上昇率などによって変化させても良い。

加熱手段として熱交換器を例に示したが、例えば燃焼
ガスが室内が導かれるガスファンヒータ等のように、燃
焼部を加熱手段として本発明を適用したり、あるいは通
電により発熱する電気ヒータ、温水式ヒータ、オイルヒ
ータなどの発熱部を加熱手段として適用しても良い。も
ちろん、灯油等の燃料を燃焼する暖房装置に本発明を適
用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略を示すブロック図である。 第２図ないし第10図は本発明の実施例を示すもので、第
２図はFF式ガス温風暖房装置の概略断面図、第３図、第
４図、第５図、第６図および第８図は制御装置にプログ
ラミングされた燃焼制御の一例を示すフローチャート、
第７図は温度差と基本速数の関係を示すパターン、第９
図および第10図は作動説明のためのタイムチャートであ
る。 図中、１……暖房装置、２……加熱手段 ３……温度設定手段、４……温度検出手段 ５……制御装置、６……加熱設定手段 ７……急速加熱手段、８……補正手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）空気を加熱する加熱手段と、 （ｂ）この加熱手段によって加熱される室内空気の温度
   を設定する温度設定手段と、 （ｃ）前記室内空気の温度を検出する温度検出手段と、 （ｄ）（ｄ−１）前記温度設定手段によって設定された
   設定温度と前記温度検出手段によって検出された検出温
   度との温度差に基づいて、前記加熱手段による加熱量を
   求め、 前記検出温度が前記設定温度より所定温度以上低い状態
   が所定時間以上続いた場合に、前記加熱量を増大させ、
   逆に、前記検出温度が前記設定温度より所定温度以上高
   い状態が所定時間以上続いた場合に、前記加熱量を減少
   させる加熱設定手段、 （ｄ−２）運転初期時に前記温度差が所定温度より大き
   い場合に、前記加熱手段による空気の加熱量を最大とす
   る急速暖房を行う急速加熱手段、 （ｄ−３）前記急速加熱手段による急速暖房が終わっ
   て、前記加熱設定手段による通常の運転に切り替わった
   際に、前記所定時間の経過を待つことなく、前記加熱量
   を増大させる補正手段 を備える制御装置と、 を備える暖房装置。