JP2006017325A - 炬燵温度制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄熱材による蓄熱効果を利用して温度制御を効率的に行い、ヒーターへの出力値を低減させて節電、省エネ効果が図れる炬燵温度制御装置を提供する。
【解決手段】 温度が所定温度範囲より低下したこと検出してヒーター２４に通電し、温度が所定温度範囲より上昇したことを検出してヒーター２４への電流を遮断するサーモスタット（３０、図２）を備えた炬燵やぐら内を所定温度範囲に保持するように構成した炬燵温度制御装置において、前記サーモスタット３０による温度検出部３０Ａをヒーター２４近傍に配設した蓄熱材４に臨接させたことにより、蓄熱材４による蓄熱効果を反映させて温度低下の遅れを正確に検出してサーモスタット３０による温度制御を精密に行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、温度が所定温度範囲より低下したこと検出してヒーターに通電し、温度が所定温度範囲より上昇したことを検出してヒーターの電流を遮断するサーモスタットを備えた炬燵やぐら内を所定温度範囲に保持するように構成した炬燵温度制御装置に関する。

炬燵は足周りのみを温熱するという健康的で典型的な省エネ暖房器具として古くから我が国において用いられてきた。炬燵は大別して、囲炉裏から発展した熱源を掘り下げた床面に設置した古来の堀炬燵と、近年の住宅事情から炬燵やぐらに熱源を設置した置炬燵とに分けられる。いずれの場合も、炬燵やぐら内あるいは炬燵やぐらの下方に設置された熱源にて発生した熱の放散は、通常、炬燵やぐらと炬燵板との間に介在される炬燵ふとんや炬燵用内カバーによって包囲されて抑制される。これらの炬燵ふとんや炬燵用内カバーにより、熱源で発生した熱をやぐら内に蓄熱して使用者の足周りを効果的に温めることができる。

ところが、これらの炬燵用ふとんや炬燵用カバーによる保温および蓄熱は、通常、毛布や布団等の布地自体の蓄熱・保温機能のみに依存しており、充分な蓄熱・保温機能が得られなかった。そのため、炬燵のヒーター等の熱源自体に蓄熱素子を付設して、熱源の蓄熱・保温機能を高めるように構成したものが提案された（例えば下記特許文献１参照）。
特開平１１−２３７１２４号公報（請求項１参照）。

前記特許文献１に開示された温風式電気炬燵は、枠体に取り付けたヒーターユニットは、図１１に示すように、蓄熱型ヒーター１１０、１１０（絶縁物としてマグネシアを封入した熱容量の大きい遠赤外線を輻射するシーズヒーターや、レンガ等のセラミックあるいは陶器等を用いたもの等）と、ファンモータ１１１と、交流電源の印加検出回路１１５と、この印加検出回路１１５により交流電源が印加状態から印加されていない状態を検出したときに、前記ファンモータ１１１を所定時間回転させる蓄勢手段（二次電池）１１７を備えたことを特徴とするもので、蓄熱型ヒーター１１０を用いて身体を内部から暖めるものであって、前記ヒーター１１０への通電を完全にオフにした後であっても、ファンモータを回転させてヒーターユニット内部の温度上昇を防止することができる。

しかしながら、前記従来の蓄熱型ヒーターを備えた温風式電気炬燵では、絶縁物としてのマグネシアやレンガあるいは陶器等を使用して、ある程度の蓄熱効果は得られるものの、ヒーター自体は単なる蓄熱機能を有するに留まっていた。したがって、ある程度の省エネ効果は得られるものの、蓄熱材が温度制御に関して積極的な役割を有する訳ではなく、格別な省エネ効果は期待できなかった。

そこで本発明は、前記従来の蓄熱型ヒーターの課題を解決して、蓄熱材による蓄熱効果を利用して温度制御を効率的に行い、ヒーターへの出力値を低減させて節電、省エネ効果が図れる炬燵温度制御装置を提供することを目的とする。

そのため本発明は、温度が所定温度範囲より低下したこと検出してヒーターに通電し、温度が所定温度範囲より上昇したことを検出してヒーターへの電流を遮断するサーモスタットを備えた炬燵やぐら内を所定温度範囲に保持するように構成した炬燵温度制御装置において、前記サーモスタットによる温度検出部をヒーター近傍に配設した蓄熱材に臨接させたことを特徴とする。また本発明は、前記サーモスタットは、炬燵やぐら内に係止され使用者の存在を検出して通電を開始する人感センサー手段内に設置されたことを特徴とする。また本発明は、前記ヒーターに対する通電出力について、出力１００％の運転時間ｔ１と出力８０〜９０％の運転時間ｔ２との比率を調整する出力値制御手段を設けたことを特徴とする。また本発明は、前記炬燵コントローラーにマイナスイオン発生手段を設けたことを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とするものである。

本発明では、温度が所定温度範囲より低下したこと検出してヒーターに通電し、温度が所定温度範囲より上昇したことを検出してヒーターへの電流を遮断するサーモスタットを備えた炬燵やぐら内を所定温度範囲に保持するように構成した炬燵温度制御装置において、前記サーモスタットによる温度検出部をヒーター近傍に配設した蓄熱材に臨接させたことにより、蓄熱材による蓄熱効果を反映させて温度低下の遅れを正確に検出してサーモスタットによる温度制御を精密に行うことができる。

また、前記サーモスタットが、炬燵やぐら内に係止され使用者の存在を検出して通電を開始する人感センサー手段内に設置された場合は、温度検出部であるサーモスタット自体は、炬燵内の平均温度を検出できる炬燵やぐら内に係止された人感センサー手段内に配置して炬燵内の平均温度を検出することを可能にするとともに、温度検出部をヒーター近傍に配設した蓄熱材に臨接させたことによって、ヒーター通電中で蓄熱材への蓄熱中には蓄熱効果を反映した温度低下の遅れを正確に検出することができる。

さらに、前記ヒーターに対する通電出力について、出力１００％の運転時間ｔ１と出力８０〜９０％の運転時間ｔ２との比率を調整する出力値制御手段を設けた場合は、蓄熱材による蓄熱効果を反映させて温度低下の遅れを正確に検出してサーモスタットによる温度制御を行う際に、蓄熱材の存在による温度低下の遅れ分により、出力８０〜９０％の運転時間ｔ２の比率を出力１００％の運転時間ｔ１に対して大きく採ることが可能になり、省エネ効果が期待できる。しかもその調整は手元の炬燵コントローラーにより簡便にできる。さらにまた、前記炬燵コントローラーにマイナスイオン発生手段を設けた場合は、運動不足になりがちな炬燵使用時の心身のリフレッシュが容易にできる。

以下、本発明の炬燵温度制御装置の１つの実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明の炬燵温度制御装置を備えた炬燵ユニットの底面斜視図、図２は人感センサー手段の取付状態を示す斜視図および側面図、図３は蓄熱材を組み込んだ炬燵におけるヒーターユニットの分解底面斜視図、図４は蓄熱材をやぐら上部に設置した炬燵の分解底面斜視図、図５はフィルム状の蓄熱材を設置した炬燵の分解底面斜視図、図６は炬燵コントローラーの正面図、図７は出力値制御状態を示す時間−温度関係図、図８は蓄熱材の有無と時間−温度関係図、図９は本発明の炬燵温度制御装置の電気回路例図、図１０は出力値制御手段のブロック構成図である。本発明の炬燵温度制御装置の基本的な構成は、図１に示すように、温度が所定温度範囲より低下したこと検出してヒーター２４に通電し、温度が所定温度範囲より上昇したことを検出してヒーター２４への電流を遮断するサーモスタット（人感センサー３内）を備えた炬燵やぐら６内を所定温度範囲に保持するように構成した炬燵温度制御装置において、前記サーモスタットによる温度検出部３０Ａをヒーター２４近傍に配設した蓄熱材４に臨接させたことを特徴とする。

以下、詳細に説明する。図１は本発明の炬燵温度制御装置の１つの実施例を備えた炬燵ユニットの底面斜視図で、炬燵やぐら６は４本の脚部６２により起立されて床面上に設置される。炬燵やぐら６のヒーター取付枠体６０下部にヒーターユニット２が設置される。図３に示すように、ヒーターユニット２の上部には蓄熱材４が介設される。蓄熱材４としては、セラミックス、陶器等適宜の素材が採用され得る。図１に示すように、ヒーターユニット２内にはハロゲンランプ等のヒーター２４が配設される。ヒーターユニット２の側面にはプラグ受け５９が設けられ、該プラグ受け５９には、図１の下図に示したような、電源プラグ６３と器具用プラグ６１との間に人感センサー手段３と炬燵コントローラー１等を途中に設置した電源コード１０の前記器具用プラグ６１が差し込まれる。

図４は蓄熱材４をやぐら６の上部に設置した炬燵の分解底面斜視図である。蓄熱材４はやぐら６とほぼ同一の投影面積を有しており、やぐらと一体に組み付けられて高い蓄熱および保温効果を発揮する。図５はフィルム状の蓄熱材４を設置した炬燵の分解底面斜視図である。本変形例では、蓄熱材４がフィルム状のものから構成されたもので、図４の例と同様に、やぐらと一体に組み付けられる。フィルム状の蓄熱材４自体の蓄熱・保温機能に加えて、フィルム上部に空気の保温層が形成されて、省エネ効果が向上する。なお、蓄熱材４としては、レンガ等のセラミックあるいは陶器等を用いたもの等のように、単に蓄熱機能を有する素材の他、例えば、三菱製紙による公知の蓄熱カプセル含浸法により得られるところの、粒径１〜５０μｍの範囲の耐熱性の高い丈夫な合成樹脂製のカプセル内に、有機系の潜熱蓄熱材が充填されたもの等の使用される。蓄熱カプセル含浸法では、外部からの加熱、冷却によって、カプセル内の熱蓄熱材が融解、凝固を繰り返すもので、潜熱を利用して加熱の際の蓄熱と、放熱の際の保温がなされるもので、効果的な保温作用も加わる。

図２は人感センサー手段３の取付状態を示す斜視図および側面図で、炬燵やぐら６の脚部６２の掛け金具に係止されたコード用フック６４を用いて、人感センサー手段３が設置される。該人感センサー手段３は、３芯ケーブルＢ１７によって炬燵コントローラー１と接続され、３芯ケーブルＣ３５によって前記器具用プラグ６１と接続される。また、センサーケーブル４０により人感センサー手段３におけるサーモスタット３０と蓄熱材４の近傍に臨接された温度検出部３０Ａとが接続される。人感センサー手段３の表面には、サーモスタット３０の他に、集電型赤外線センサーＩＣ３１が設けられ炬燵使用者の体温を感知してヒーター２４への通電を行うように構成される。また、符号３６は人感センサー手段３の動作を行うオン・オフスイッチ、符号３７は該スイッチ３６による動作表示灯（ＬＥＤ）である。人感センサー手段３をオフすることによって、通常の炬燵コントローラ１を備える電源コード１０として機能する。サーモスタット３０は動作する。人感センサー手段３のケース３９の基板上には後述する人感センサー手段３の制御回路３２が配設される。

図６は炬燵コントローラーの正面図で、炬燵コントローラー１の最上部にはコロナ放電方式や電子放射方式等によりマイナスイオンを発生させるマイナスイオン発生手段５が配置され、マイナスイオンボタン７３の押下により動作させることができる。動作中はマイナスイオンランプ７１が点灯する。通電開始時期はオンタイマーボタン７７のロータリー押下にて例えば６〜９時間後に設定できる。オンタイマーランプ７６により確認する。ヒーターランプ７８によりヒーターへの通電が確認できる。速暖ボタン７４の押下により急速加熱を行うことができ、速暖ランプ７９により確認される。省エネボタン７５の押下により後述する省エネモードを行うことができ、省エネランプ８０により確認される。省エネボタン７５の押下による省エネモードでは、温度調節つまみ７２の回動により、出力８０〜９０％の運転時間ｔ２の比率を出力１００％の運転時間ｔ１に対して調節するところの、後述する出力値制御が行われる。

図７は出力値制御状態を示す時間−温度関係図である。前記炬燵コントローラー１における省エネボタン７５を押下した上で、温度調節つまみ７２を調節することで、出力８０〜９０％の運転時間ｔ２と出力１００％の運転時間ｔ１との割合を調節する。出力８０〜９０％の運転時間ｔ２を長くすると節電効果が大きくなり省エネに寄与する。出力１００％の運転時間ｔ１を長くすると節電効果は小さくなる。この温度調節つまみ７２の調節により温度上昇の立上り具合と省エネの程度を選定することになり、ひいては炬燵内温度の設定がなされる。速暖ボタン７４を押下することによって、出力８０〜９０％の運転時間ｔ２をゼロとし、出力１００％の運転時間ｔ１のみとされる。

図８は蓄熱材の有無と時間−温度関係図である。前述したように、本発明の炬燵温度制御装置では蓄熱材４を温度制御に取り込むことにより、効果的な省エネ温度制御を行うものである。図８において、蓄熱材４のない従来のものでは、ヒーターの通電が遮断されると、点線のように時間ｔ０の間に温度Ｔ１の温度低下が見られる。蓄熱材４がある場合には、ヒーターの通電が遮断されると、実線のように時間ｔ０の間に温度Ｔ１−Ｔ２と僅かに低下する。蓄熱材４が冷えきると、温度はＴ２から徐々に低下していく。この蓄熱材による温度の低減抑制機能を利用して炬燵内温度の省エネ効果を向上させることができる。つまり、前記出力８０〜９０％の運転時間ｔ２の比率を高めても充分な炬燵内温度を維持することができる。

本発明の主要な構成要件であるところの、前述のサーモスタット３０における温度検出部３０Ａをヒーター近傍に配設した蓄熱材４に臨接させたことにより、蓄熱材４による蓄熱効果を反映させて温度低下の遅れを正確に検出してサーモスタット３０による温度制御を精密に行うことができる。その際、温度低下の遅れ（抑制）に起因して自動的に出力８０〜９０％の運転時間ｔ２の比率を高める省エネ運転がなされる。省エネボタン７５の押下解除等により、出力８０〜９０％の運転時間ｔ２の通電時間比率を調節するように構成することもできるし、また、炬燵コントラーラー１における温度調節つまみ７２の調節により、出力値自体を調節する（出力９０〜９５％運転や出力７５〜８０％運転等）ように構成することもできる。また、省エネボタン７５の押下解除等によって、サーモスタット３０と蓄熱材４に臨接させた温度検出部３０Ａとを遮断して、人感センサー手段３が配設された炬燵脚部６２近傍の平均的な炬燵内温度をサーモスタット３０自体が検出するようにして、蓄熱材４の影響の少ない部位にて通常温度制御に近い温度制御をすることも可能に構成される。

図９は本発明の炬燵温度制御装置の電気回路例図である。回路は図面左側から順に、炬燵コントローラー１部、人感センサー手段３部およびヒーターユニット２部とから構成される。電源スイッチ１１がオンすると、ヒーターユニット２がオンし、ファンモータ２３が回転する。同時に出力値制御手段７により選定された出力値（８０〜９０％の運転時間ｔ２と出力１００％の運転時間ｔ１との通電時間比率ｔ２／ｔ１あるいは適宜の出力％による運転時間ｔ２の出力値）により、ポジスタ２７、固定抵抗器２６、コンデンサ２９と双方向トリガ素子２５によって定められたタイミングでトライアック２２のアノード・カソード間が導通して、ヒータ２４が位相制御されて電力制御がなされる。

炬燵コントローラー１とヒーターユニット２との間に、人感センサー手段３が３芯ケーブルＢ１７と３芯ケーブルＣ３５とで接続され、それらのケーブルの中、ＷＴ１接続線とＷＴ２接続線との間に人感センサーＩＣ３１の動作によってオン・オフ制御されるリレー接点３４を設けて、ヒーターユニット２をオン・オフ制御している。炬燵やぐら内で人が動くと、集電型赤外線センサーＩＣ３１の出力がＨＩＧＨパルスを発生し、人感センサー制御回路３２によりリレーコイル３３が励磁されてリレー接点３４が閉じてヒーターユニット２が通電される。人が炬燵から出ると、人感センサー制御回路３２内において図示省略の発信周波数がカウントを開始し、内蔵フリップ・フロップが所定段にて分周し、所定時間が過ぎてフリップ・フロップがオーバーフローすると、出力端子がＬＯＷ、トランジスタがオフしてリレーコイル３４が無励磁され、リレー接点３４が開放してヒーターユニット２がオフされる。

また、人感センサー制御回路３２内では、サーモスタット３０における検出温度に応じてヒーターユニット２のオン・オフを制御する。サーモスタット３０における温度検出部３０Ａをヒーター近傍に配設した蓄熱材４に臨接させてある。温度検出部３０Ａとサーモスタット３０部とは、センサーケーブル４０により接続される。これにより、蓄熱材４による蓄熱効果を反映させた温度低下の遅れを正確に検出してサーモスタット３０による温度制御を精密に行うことができる。その際、温度低下の遅れ（抑制）に起因して自動的に出力８０〜９０％の運転時間ｔ２の比率を高める省エネ運転を行うことができる。前述したように、温度検出部３０Ａとサーモスタット３０部とは、人感センサー制御回路３２内の省エネボタン７５（図４）の押下解除等によって、遮断することも可能で、人感センサー手段３が配設された炬燵脚部６２（図２）近傍の平均的な炬燵内温度をサーモスタット３０自体が検出するようにして、蓄熱材４の影響の少ない部位にて通常温度制御に近い温度制御をすることも可能である。

図９に示すように、炬燵コントローラー１内には、マイナスイオン発生手段５が設置されており、マイナスイオンボタン７３の押下によりコロナ放電方式や電子放射方式等によりマイナスイオンを発生させることができる。動作中はマイナスイオンランプ７１（図４）が点灯する。これにより、通常は炬燵外に置かれる炬燵コントローラー１から発生したマイナスイオンにより、部屋の空気を活性化させて、人体に対して、精神の安定化、疲労回復効果等がある。

図１０は、前記炬燵コントローラー１内に配設された出力値制御手段７のブロック構成図である。８０〜９０％の運転時間ｔ２と出力１００％の運転時間ｔ１との通電時間比率ｔ２／ｔ１を設定して出力値をヒーターユニット２に出力するには、あるいは適宜の出力％による運転時間ｔ２を設定して出力値をヒーターユニット２に出力するには、温度調節つまみ７２を調節することで、制御回路における通電比率ｔ２／ｔ１の調整を行い、ヒーターユニット２への出力値の割振りがなされて、８０〜９０％の省エネ運転から出力１００％の運転（速暖運転）までの間で、出力値制御を行うことが可能となる。

以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内にて、ヒーターの形状（角形、円形等）、形式（ハロゲンランプ等）、サーモスタットの形状、形式（離れた部位にある蓄熱材に臨設させた温度検出部とサーモスタットが設置された炬燵内平均温度の温度検出とを分離することも可能）、炬燵の形状、形式（置き炬燵、堀炬燵等）、蓄熱材の形状、形式および材質（レンガ等のセラミックあるいは陶器等）、人感センサー手段の形状、形式（赤外線センサー等）およびその炬燵内における配置部位（脚部を好適とするがやぐら天板の隅部等でもよい）、出力値制御手段の形状、形式、炬燵コントローラーの形状（各種ボタン、ランプ等の配置形態）、形式、マイナスイオン発生手段の形状、形式（コロナ放電方式や電子放射方式等）等については適宜選定することができる。

本発明の炬燵温度制御装置を備えた炬燵ユニットの底面斜視図である。 同、人感センサー手段の取付状態を示す斜視図および側面図である。 同、蓄熱材を組み込んだ炬燵におけるヒーターユニットの分解底面斜視図である。 同、蓄熱材をやぐら上部に設置した炬燵の分解底面斜視図である。 同、フィルム状の蓄熱材を設置した炬燵の分解底面斜視図である。 同、炬燵コントローラーの正面図である。 同、出力値制御状態を示す時間−温度関係図である。 蓄熱材の有無と時間−温度関係図である。 同、本発明の炬燵温度制御装置の電気回路例図である。 同、出力値制御手段のブロック構成図である。 従来の温風式電気炬燵の電気回路図である。

符号の説明

１ 炬燵コントローラー
２ ヒーターユニット
３ 人感センサー手段
４ 蓄熱材
５ マイナスイオン発生手段
６ 炬燵やぐら
７ 出力値制御手段
８ 炬燵板
１１ 電源スイッチ
２３ ファンモータ
２４ ヒーター
３０ サーモスタット
３０Ａ 温度検出部
３１ 集電型赤外線センサーＩＣ
４０ センサーケーブル
５９ プラグ受け
６０ ヒーター取付枠
６１ 器具用プラグ
６２ 炬燵脚部
６４ コード用フック
７２ 温度調節つまみ
７３ マイナスイオンボタン

Claims (4)

1. 温度が所定温度範囲より低下したこと検出してヒーターに通電し、温度が所定温度範囲より上昇したことを検出してヒーターへの電流を遮断するサーモスタットを備えた炬燵やぐら内を所定温度範囲に保持するように構成した炬燵温度制御装置において、前記サーモスタットによる温度検出部をヒーター近傍に配設した蓄熱材に臨接させたことを特徴とする炬燵温度制御装置。
2. 前記サーモスタットは、炬燵やぐら内に係止され使用者の存在を検出して通電を開始する人感センサー手段内に設置されたことを特徴とする請求項１に記載の炬燵温度制御装置。
3. 前記ヒーターに対する通電出力について、出力１００％の運転時間ｔ１と出力８０〜９０％の運転時間ｔ２との比率を調整する出力値制御手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の炬燵温度制御装置。
4. 前記炬燵コントローラーにマイナスイオン発生手段を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の炬燵温度制御装置。
   

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