JP2006010230A - 暖房装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明では、上述した課題に対してなされたものであり、センサ特有２の構成を活かし、ヒータに適用させたものであり、周囲の状況や、採暖しているときの状態に関わらず、誤作動を起こすことなく、信頼性、安全性に高い電気ストーブの提供を目的とする。
【解決手段】
人体等の存在を感知する人体等感知部９には、人体等から発せられる赤外線を感知して、電圧等の信号を出力する焦電センサと、赤外線の入射を断続的に阻止する入射阻止手段１３，１４、３２とを備え、上記人体等感知部９における感知方向を固定して、一定側から発せられた赤外線が入射するよう上記人体等感知部９を設けた暖房装置１１。
【選択図】 図１

Description

この発明は、人体等の存在の有無を感知し、自動的にヒータを発熱させたり、停止させたりすることができる例えば、ハロゲンヒータ、或いは電気ストーブなどの暖房装置に関する。

上述したような機能を有する暖房装置に関する先行技術としては、例えば、下記特許文献１が存在する。
上記特許文献１に係る電気ストーブの構成は、首振駆動が可能な本体ケースを具備し、該本体ケースには、発熱体を有するとともに、その背面側には、反射板が設けられている。さらに、本体ケースには、上記反射板の反射方向に対して人体を検知する人体検知センサを備えている。
その他、電気ストーブには、タイマー・リセット回路を有する制御回路なども具備している。

上述した構成により、上記特許文献１には、上記本体ケースの首振り範囲において、人体を検知した位置でのみ発熱体が発熱するため、上記電気ストーブを用いて効率よく採暖できることが開示されている。

さらに、上記電気ストーブは、本体ケースを首振り駆動させることで、その範囲内に人体等が存在すれば、上記人体検知センサに入射する赤外線の入射量（電圧値）が変動する。
このように、上記特許文献１に係る人体検知センサは、首振り駆動させることにより赤外線の入射量が変動することを利用して、人体等の存在を検知することができる。

しかし、首振り範囲内において、例えば、３、４人の採暖者がまばらに存在する場合は、首振り動作中、人体検知センサは人体が存在するごとに、その存在を検知するため、発熱体は発熱したり、停止したりすることを繰り返す。
このような場合において、発熱体に負担がかかるため、電力消費も高くなるという問題を有する。

また、上記特許文献１では、上記人体検知センサが首振り駆動周期の一周期より長い時間、人体の存在を検知しないとき、電気ストーブは、発熱体などを停止させる構成であるため、安全性が向上することも開示されている。

しかし、例えば、首振り範囲内において、複数の人が採暖している場合、一定時間の間、継続して感知用センサは複数の人から発せられる赤外線を検知し続けている状態となるため、赤外線の入射量（電圧値）は変動しない。

このように、複数の人が採暖することにより、赤外線の入射量が変動しなければ、首振り範囲内において誰も存在しない場合と同じ状態となるため、電気ストーブの構成では、人体等が存在しない状態であるか、人体等が存在する状態であるかの区別することができない。
このため、人体等が存在するにも関わらず電源を切ってしまうという誤った判断をしてしまい、問題である。

特許２５０６８８６号公報

そこで本発明では、上述した課題に対してなされたものであり、赤外線の変動を感知する焦電型センサの特徴を活かし、ヒータに適用させたものであり、周囲の状況や、採暖しているときの状態に関わらず、誤作動を起こすことなく、信頼性、安全性に高い暖房装置の提供を目的とする。

本発明の暖房装置は、人体等の存在を感知する人体等感知部を備え、該人体等感知部が人体等を感知すると発熱体が発熱する暖房装置であって、上記人体等感知部には、人体等から発せられる赤外線を感知して、電圧等の信号を出力する焦電センサと、赤外線の入射を断続的に阻止する入射阻止手段とを備え、上記人体等感知部における感知方向を固定して、一定側から発せられた赤外線が入射するよう上記人体等感知部を設けたことを特徴とする。

上記入射阻止手段は、例えば、赤外線を遮断することによりその入射を阻止するシャッタ板と、該シャッタ板を回転動作、或いは、往復動作させる遮断用駆動部とで構成することができる。

上記遮断用駆動部は、具体的に、モータ、エアシリンダ、ソレノイド、圧電素子などを用いることができる。

さらに、上記入射阻止手段は、赤外線を回避することによりその入射を阻止すべく、前記焦電センサを回転動作、或いは、往復動作させる回避用駆動部で構成してもよい。

上記暖房装置は、前記人体等感知部が所定時間以上、人体等の存在を感知しなかった場合に前記発熱部の発熱を停止する遅延停止手段を具備し、上記発熱部の発熱の停止後、さらに、人体等の存在を感知しない一定時間が経過後に、主電源を停止させるタイマー制御手段を具備することができる。

請求項１に係る発明によれば、上記入射阻止手段を用いて赤外線の入射を断続的に阻止することにより、上記人体等感知部を回転（首振り動作）させなくても、人体等の存在の有無に応じて入射量に変化を生じさせることができる。
よって、例えば、赤外線を感知する範囲（感知範囲）内にわたって複数の人が存在する場合と、全く人が存在しない場合とにおいてもその違いを区別することができ、正確に検知することができる。

請求項２に係る発明によれば、シャッタ板で遮断する構成をとすれば、感知範囲内に人等が存在する場合、シャッタ板で赤外線の入射を阻止した状態と、シャッタ板を開放した直後の状態とで確実に赤外線の入射量（電位差）に差を出すことができるため、人が静止している等に関わらず、その存在を確実に感知することができる。

請求項３に係る発明によれば、センサ自体を回転動作、或いは、往復動作させて赤外線の入射を回避させることにより、赤外線の入射を阻止できる。
よって、請求項２により奏する効果に加えて、シャッタ板が不要となるため、人体等感知部のコストを低減することができるという効果も有する。

請求項４に係る発明によれば、上記遅延停止手段により、一定時間内に人体等を感知しない場合は、一旦、発熱体の発熱のみを停止して安全性を確保することができるとともに、所定時間内に人体等を感知すれば直ぐに再稼動できる待機状態を維持することができる。
これにより、一時的に感知範囲内から出入りしただけでわざわざスイッチを入れ直して、発熱体を発熱させる労力を要しない。

さらに一定時間内に人体等の存在を感知しない場合には、タイマー制御手段により全ての電源が停止されるため、スイッチの消し忘れや、ペット等が不用意に通過して発熱してしまうこともない。
よって、安全性を向上することができるとともに、電力消費量も低減することができる。

この発明の一実施形態を、以下図面を用いて説明する。
図１、図２に示したように、上記ハロゲンヒータ１１は、下部に下面が地面に設置される基台部１を有し、中部に上記基台部１の上面から柱状に立設している支柱部２を有し、該基台部１の上部には、該支柱部２と一体に構成している本体部３を有している。
なお、図１は、本実施形態に係るハロゲンヒータ１１の外観図であり、図２は、上記ハロゲンヒータ１１の内部構造の略全体を省略して示した断面図である。

上記本体部３、上記基台部１、及び上記支柱部２における主な構成について説明する。
図２に示したように、上記本体部３には、その前面側に中央部が後方側に椀状に凹んだ反射板４を備え、反射板４における椀状に凹んだ中央部からは発熱部５を前方に突設している。

上記発熱部５は、その先端部がセラミックス製であり、該先端部における外周部に、線状のヒータ管６を環状に包囲して取り付けている。さらに、上記本体部３の前面には、柵体７を取り付けて、反射板４全体を囲繞している。
また、上記本体部３の上部には、マイナスイオン発生器１０を具備し、前面上端部には、３つの吹き出し孔８が配置されている。

一方、上記支柱部２には、人体等の有無を感知する人体等感知部９を設けている。
上記人体等感知部９には、図３に示したように支柱部２の前面中央部にハロゲンヒータ１１の前方側から発せられた赤外線の入射を許容する窓部１２を有している。なお、上記窓部１２には、支柱部２の内部に粉塵が入り込まないように半球状をした透明色のカバー部材１２ａを取り付けている。

さらに、上記窓部１２に対して支柱部２のさらに内部には、非熱伝導性の高いアルミ製のシャッタ板１３を具備し、該シャッタ板１３を往復動作させて窓部１２から入射する赤外線を遮断させることができるようソレノイド１４を構成している。

そして、シャッタ板１３よりも、支柱部２のさらに内側であって、上記窓部１２、及び該窓部１２を閉塞した状態のシャッタ板１３と同一軸線上にセンサ体１５が設置されている。上記センサ体１５には、前側に集光レンズ１６、後側に焦電型赤外センサ１７（以下、センサ１７という）が組み込まれている。上記センサ体１５は、後端側からＬ形のブラケット２１を介して設置されている。なお、４１は、センサから延びる配線を示す。

勿論、シャッタ板１３の駆動源は、上記ソレノイド１４に限定せず、エアシリンダ、モータ、圧電素子などを用いてもよい。

さらに、上述したようにシャッタ板１３、及びその駆動源は、上述した構成に限定せず、例えば、扉が開閉動作するよう駆動させて赤外線を断続的に遮断する構成としてもよい。
或いは、例えば、シャッタ板１３を周方向における所定部位にスリット孔、窓口を有する円板状に構成するとともに、赤外線の入射方向に対して垂直方向に設置して、該シャッタ板１３を周方向に回転させることで窓部１２から入射する赤外線を断続的に遮断する構成としてもよい。

また、上記基台部１には、後述する様々な機能を有する回路が搭載された制御基板２２が内蔵されている（図２参照）。

上記制御基板２２には、図４に示したようにハロゲンヒータ１１の電源部３６、リモコン３１、上記ヒータ管６、上記センサ１７と有線、無線でつながっている。

上記制御基板２２は、電源回路、マイクロコントローラ２３、リモコン回路２４、リトリガブルデレイ２５、タイマー回路２６、マイナスイオン発生器を制御する回路２７、リレー回路２８などを具備している。
特に、上記マイクロコントローラ２３は、予めプラグラムにより設定したデータに基づいて各回路に指令を与える回路である。上記リモコン回路２４は、リモコン（リモートコントローラ）からの無線信号を受信して処理する回路である。

上記リトリガブルデレイ回路２５回路（ＲＴＧＤＬＹ回路）は、リトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータと呼ばれるものと同様、又はそれに類似する機能を有するものである。該リトリガブルデレイ２５回路は、所定のトリガ・パルス信号が入力されると、出力に一定間隔を有するパルス信号を出力するとともに、該パルス信号出力中に再度トリガ・パルスが入力されると、出力中のパルスをさらに一定間隔だけ出力可能とする回路である。

上記タイマー回路２６は、ヒータ管６の発熱やシャッタ板１３の状態をタイマー計測、管理、制御するための回路である。

さらに、上記タイマー回路２６には、上記シャッタ板１３が往復動作する際の周期が、６０ｓとなるよう時間設定している。さらに詳しくは、窓部１２を閉塞した状態で５０秒間、シャッタ板１３が停止し、窓部１２を開口した状態で１０秒間、シャッタ板１３が停止する動作を周期的に繰り返すことができる。

また、基台部１の上面側前端部の中央部には、上記リモコン３１が取り外し自在に嵌め込まれている（図１、図２参照）。上記リモコン３１は、ハロゲンヒータ１１やマイナスイオン発生器１０のＯＮ／ＯＦＦ設定、強弱設定が可能に構成されている。

上記構成により、図５（ａ）に示したように、例えば、椅子に着席するなどして人がハロゲンヒータ１１の正面に位置したとき、人体から発せられる赤外線が人体等感知部９の窓部１２を通じて入射する。

このように、赤外線が入射すると、センサ１７が感知し、図６に示したように赤外線の入射量（電位差）が変動することにより、人体等の存在を感知できる。そして、ヒータ管６に通電されるため、ヒータ管６は、発熱することができる。

さらに、本実施形態に係るハロゲンヒータ１１は、窓部１２を周期的にシャッタ板１３により遮断する構成であるため、前方に人が存在すれば、窓部１２が開く度に人体等感知部９内に赤外線を入射させることができる。そして、赤外線の入射量の変動をセンサ１７が確実に感知してヒータ管６を発熱させることができる。
このため、仮に人が椅子に座りながら読書するなどして静止した状態であっても、確実に人の存在を感知することができる。

また、上述した椅子に座っている人が席を外した場合に着目すると、当然、センサ１７は、赤外線を感知しなくなる。この採暖している人が去った後、誰もハロゲンヒータ１１の前方に現れることがなく、２分間経過した場合、上記リレー回路２８が切り換わり、ヒータ管６との通電をＯＦＦにすることでヒータ管６の発熱は停止する。

もし、上記２分間の間に、再度、人が戻ってくるなどした場合は、上記リトリガブルデレイ回路２５の指令により、戻ってきた人の存在を感知してからさらに、２分間、ヒータ管６は発熱することになる。完全に人体等が感知されない状態が２分間継続した場合にはじめてヒータ管６の発熱は停止する。

このような構成により、一旦、ヒータ管６の発熱を停止することで安全性を確保できるとともに、消費電力にも貢献できる。しかも、ハロゲンヒータ１１の前方から少し移動した後戻ってきただけでヒータ管６の発熱は停止してしまうことがなく、また、わざわざ電源スイッチを押し直して発熱させることもない。すなわち、ハロゲンヒータ１１の前方に再度、位置するだけで容易に発熱させることがきる。

また、上述したようにハロゲンヒータ１１の前に人等が現れない状態が上記２分間続いた場合は、リトリガブルデレイ回路２５が作動することにより、ヒータ管６の発熱は停止するものの、タイマー回路２６やマイナスイオン発生器など発熱体以外の全ての回路は待機状態になる。

そして、タイマー回路２６の計測によりさらに一定時間（例えば、５分間）の待機状態の間に、ハロゲンヒータ１１の前方に誰も人が現れない場合は、電源回路２９により主電源である電源部３６がＯＦＦ状態となり、仮に、ペットなどが前方を通過したときにもヒータ管６が発熱することもない。

このように、安全性を確保した状態で、他の場所へ一時的に移動できるため安心であり、さらに、５分間の猶予を見て完全に電源を停止するため、ハロゲンヒータ１１の電源を消し忘れる心配もない。

次に、他の実施の形態について、図７に示したように、人体等感知部９は、センサ１７自体を回転させることにより、赤外線が入射することを回避可能な構成としてもよい。

すなわち、例えば、センサ体１５が支柱部２の軸回りに回転可能に、該センサ体１５の後端側に有するブラケット３５の下側にモータ３２を取り付けて構成することができる。

さらに、センサ体１５の外周側には、センサ体１５が回転しているとき、赤外線を完全に遮断するため、モータ２２の回転方向において窓部１２からのみ赤外線が入射するよう円筒状の外周壁部３３を設けている。

上記構成を採れば、センサ体１５を回転動作させる場合（Ａ）、或いは、所定の角度のみ回動させて往復動作させる場合（Ｂ）、いずれの場合の動作としても赤外線が入射することを回避することができる（図７（ａ）参照）。
なお、センサ体１５を回転動作させる場合、センサ体１５の後端から垂下させた配線４１が捩れて断線しないように、回転自在に上下の配線が連通するよう特殊なコネクタ３４を介在させて連結している。

上記構成とすれば、センサ体１５は、周期的に赤外線を入射、又は回避を繰り返することができ、上述したシャッタ板１３を駆動させて赤外線を遮断する構成と同様の効果を得ることができる。
しかも、上述した構成のように、シャッタ板１３を設ける必要がなくなるため、人体等感知部９全体のコストを低減することもできる。

さらに、他の実施の形態について説明する。上述のシャッタ板を窓部１２に対して開閉状態とする周期設定とは、逆に設定してもよい。
すなわち、本実施形態において適用する周期は、上述と同様に６０秒であるが、その内分けは、上述した周期設定と異なり、図８に示したように、シャッタ板１３を駆動して赤外線を入射、又は、阻止する構成で考えると、シャッタ板１３が開いている間を１０秒に設定し、閉じている間を５０秒に設定することができる。
つまり、本実施の形態では、上述した周期設定におけるシャッタ板１３が開いている間と閉じている間の時間を逆に設定している。

このような周期設定とすれば、上述した一定時間の待機状態の間に、図５（ｂ）中に示したように、例えば、ペットや子供が感知範囲内を横切ったときにおいても、シャッタ板１３は閉状態であるため、センサ１７は感知せず、ヒータ管６が発熱してしまうことがない（図８中のＡ参照）。

すなわち、上述したような周期設定とすれば、シャッタ板１３は、ハロゲンヒータ１１の前で採暖している人のみを感知できる最低限の時間以外はシャッタ板１３が閉じた状態となるため、不用意にヒータ管が発熱してしまう事態を極力、低減することができる（図８中のＢ参照）。

このように、ハロゲンヒータ１１は、従来のようにセンサ体１５を首振り動作さえることにより、赤外線の入射量の変動を感知する構成ではなく、上述したようにシャッタ板１３を駆動させることで赤外線の入射量の変動を感知する構成である。
このため、人等が静止、又は動作している、或いは、センサ１７の感知範囲内に存在する人数に関わらず、正確に人体等を感知することができる。

さらに、人体等感知部９を前方側のみの人体等の存在を感知できるよう固定していれば、仮に、ヒータ管６を有する本体部３を首振り動作させても、ヒータ管６が発熱したり停止したりする事態も生じない。

よって、本実施形態に係るハロゲンヒータ１１は、一定側に存在する人体等を感知できる構成であれば、ヒータ管６を有する本体部３のみを首振り動作が可能に構成してもよい。

また、上述したように、シャッタ板１３を開閉させる様々な周期設定が可能であるため、例えば、積極的にシャッタ板１３を閉状態を長い時間に設定すれば、誤作動の原因となる余計な感知をしないハロゲンヒータ１１を構成することができる。

よって、この構成の場合は、本体部３とともに、人体等感知部９を一緒に首振り動作させても、不用意に感知範囲内を通過しようとする人等を感知することもないため、人体等感知部９は、本体部３とともに首振り可能に一体に構成してもよい。

上述の実施形態と、この発明の構成との対応において、この実施形態のハロゲンヒータ１１は、この発明の暖房装置に対応し、
以下同様に、焦電型赤外センサ１７は、焦電センサに対応し、
ソレノイド１４は、遮断用駆動部に対応し、
モータ３２は、回避用駆動部に対応し、
リトリガブルデレイ２５（、及びマイクロコントローラ２３）は、遅延停止手段に対応し、
タイマー回路２６（、及びマイクロコントローラ２３）は、タイマー制御手段に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

ハロゲンヒータの外観図。 ハロゲンヒータの内部構造を省略した断面図。 人体等感知部の構成を模式的に示した平面図。 ハロゲンヒータの構成を示したブロック図。 ハロゲンヒータの使用状態を示した説明図。 ハロゲンヒータの使用時の様子を示したタイミングチャート。 人体等感知部の他の構成を模式的に示した平面図、及び、側面図。 ハロゲンヒータの他の使用時の様子を示したタイミングチャート。

符号の説明

９…人体等検知部
１１…ハロゲンヒータ
１３…シャッタ板
１４…ソレノイド
１７…焦電型赤外センサ
３２…モータ
１７…タイマー回路
２５…リトリガブルデレイ

Claims (4)

1. 人体等の存在を感知する人体等感知部を備え、該人体等感知部が人体等を感知すると発熱体が発熱する暖房装置であって、
   上記人体等感知部には、人体等から発せられる赤外線を感知して、電圧等の信号を出力する焦電センサと、
   赤外線の入射を断続的に阻止する入射阻止手段とを備え、
   上記人体等感知部における感知方向を固定して、一定側から発せられた赤外線が入射するよう上記人体等感知部を設けた
   暖房装置。
2. 前記入射阻止手段を、赤外線を遮断することによりその入射を阻止するシャッタ板と、該シャッタ板を回転動作、或いは、往復動作させる遮断用駆動部とで構成した
   請求項１に記載の暖房装置。
3. 前記入射阻止手段を、赤外線を回避することによりその入射を阻止すべく、前記焦電センサを回転動作、或いは、往復動作させる回避用駆動部で構成した
   請求項１に記載の暖房装置。
4. 前記人体等感知部が所定時間以上、人体等の存在を感知しなかった場合に前記発熱部の発熱を停止する遅延停止手段を具備し、
   上記発熱部の発熱の停止後、さらに、人体等の存在を感知しない一定時間が経過後に、主電源を停止させるタイマー制御手段を具備した
   請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の暖房装置。
   

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