JP2836290B2 - 温風暖房機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被暖房空間を快適状態に
暖房できる温風暖房機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の温風暖房機は、室温をいかに早く
かつ安定して制御するかという機能が求められ、室温制
御が主流であった。

【０００３】以下、従来の室温を制御する温風暖房機の
制御装置について図７を用いて説明する。図７におい
て、温度設定部１は使用者が室内（被暖房空間）の温度
を設定するもので、室温検出部２は室内の温度を検出す
るものであり、燃焼制御部３は、温度設定部１の出力と
室温検出部２の出力を入力し、燃焼部４と対流ファン５
の動作を制御する。燃焼部４はバーナ（図示せず）に燃
料を供給する電磁ポンプ６とバーナに空気を供給するバ
ーナファン７とで構成している。対流ファン５はバーナ
により加熱された空気を熱風として放出するものであ
る。

【０００４】上記構成において動作を説明すると、室温
検出部２で検出した室温が温度設定部１で設定されてい
る温度よりかなり低いときは、燃焼制御部３は燃焼部４
に強燃焼を指示するとともに対流ファン５を高い回転数
で駆動し、設定温度に近づくにしたがって燃焼部４の燃
焼量を弱にするとともに対流ファン５を低い回転数で駆
動するように制御する。これにより室温が設定温度にな
るように制御していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の温風
暖房機の制御装置では、燃焼部４の燃焼量と対流ファン
５の風量を室温だけで制御しているため、被暖房空間の
壁面、床面などの温度または太陽熱などの輻射熱の有無
などによって暑くなりすぎたり、寒くなりすぎたりして
快適性が満足できないという課題を有していた。

【０００６】このため快適性を満足するものとして人体
の熱的バランスがとれた暑くも寒くもない中立状態に暖
房制御できるよう室内環境の快適性の尺度であるＰＭＶ
値で制御することを考えた。

【０００７】これは、室温、輻射温度、湿度、風速の環
境条件をセンサーで検出し、人体の活動量、着衣量とい
った人に関係するパラメータを設定するとＰＭＶ値が算
出でき、このＰＭＶ値が０になるように燃焼量や対流フ
ァンを制御するというものである。

【０００８】しかしながらＰＭＶ値を制御する制御装置
は、人にとって快適な室内環境を実現するのには適して
いるものの、例えば観葉植物の環境に合わせるとか省エ
ネルギーのため室温を低く押さえたいとか洗濯物を乾燥
させたいとかといった用途には不向きで柔軟性に欠けて
いた。またＰＭＶ値算出に重要な影響を与える活動量と
着衣量のパラメータを固定値にすると正確さに欠け、前
記パラメータを適時変えられる調整方式にするとＰＭＶ
値と快適性との相関が保証できないという課題があっ
た。

【０００９】本発明は上記課題を解決するもので、室温
を一定に保つ室温制御と、被暖房空間の状態に合わせて
人体の熱的バランスがとれた暑くも寒くもない中立状態
に暖房するＰＭＶ制御の両方を選択できるようにするこ
とで利便性の向上を第１の目的としている。第２の目的
はＰＭＶ値を推論するルールを、室温制御時の情報によ
って活動量や着衣量といった代謝量の重みずけを変え自
分なりの好みに合うようにしてより快適な制御ができる
ようにすることにある。また、第３の目的は操作性や表
示仕様を簡素にし、使い勝手をよくすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前記第１の目的
を達成するために、室温を設定する温度設定部と、室温
を検出する室温検出部と、被暖房空間の壁面などからの
輻射量を検出する輻射検出部と、前記室温および輻射量
と燃焼部の燃焼量と対流ファンの風量とを入力しＰＭＶ
値を推論するＰＭＶ推論部と、予めＰＭＶ値を０と設定
したＰＭＶ＝０部と、前記ＰＭＶ推論部の出力と前記Ｐ
ＭＶ＝０部の出力とを比較する第１の比較出力部と、前
記温度設定部の出力と前記室温検出部の出力とを比較す
る第２の比較出力部と、前記第１の比較出力部の出力も
しくは第２の比較出力部の出力を入力し前記燃焼部、対
流ファンを制御する燃焼量設定部とを備え、前記燃焼量
設定部に入力する情報を前記第１の比較出力部の出力あ
るいは前記第２の比較出力部の出力のどちらかに選択す
る切替部とからなることを第１の課題解決手段としてい
る。

【００１１】また、第２の目的を達成するために、「暑
い」「寒い」等の好みに関する設定指示を受け付ける好
み入力部を備え、ＰＭＶ推論部は室温、輻射量、燃焼
量、対流ファンの風量と好み入力部からの情報からＰＭ
Ｖ値を推論する、あるいはＰＭＶ推論部は、室温、輻射
量、燃焼量、対流ファンの風量情報からＰＭＶ値を推論
するための推論ルール部を備え、前記推論ルール部の内
容は前記第１の比較出力部の出力と前記第２の比較出力
部の出力とによって更新されるようにしたことを第２の
課題解決手段としている。

【００１２】さらに第３の目的を達成するために、前記
室温と設定温度と好み設定値とを単一の表示部に出力す
る表示装置を備え、前記第１の比較出力部が選択された
場合は、室温の表示期間を短時間に制限するようにした
ことを第３の課題解決手段としている。

【００１３】

【作用】本発明は上記した第１の課題解決手段により、
室温を一定温度に保つ室温制御と、室温を設定しなくて
も室温と被暖房空間の壁面などからの輻射量、燃焼量、
風量、好み設定などからほとんどの人（９５％以上）が
快適と感じるＰＭＶ制御による暖房を自由に選択できる
ようになる。

【００１４】さらに第２の課題解決手段により、室温制
御時の情報を取り込むことで自分好みの暖房条件が学習
され、より快適な暖房が可能となるまた、第３の課題解
決手段により、室温制御用やＰＭＶ制御用の操作設定
部、表示部を個別にもうける必要がなく、操作・表示が
簡素化される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１から図５を参
照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは
同一符号を付して説明を省略する。

【００１６】まず図４から図６を用いて温風暖房機の概
略構成を説明しておくと、輻射検出部８は被暖房空間の
壁面などからの輻射量を検出するもので、機器本体９の
前面に取着している。ルーバ１０は熱風の放出方向を制
御するものである。操作・表示部１１は室温、設定温
度、ＰＭＶの好み量等を設定するスイッチ１２、１３
と、デジタル表示の切替を行なうスイッチ３７と、デジ
タル表示部１４と、表示モードを表現するランプ１５、
１６、１７とが配設されている。スイッチ１８はＰＭＶ
制御モードと室温制御モードとを切替えるスイッチで、
ＰＭＶ制御モードが選択されている時はスイッチ１２、
１３で指示された情報が好み設定部１９に入力され、室
温制御モードが選択されている時は温度設定部２０に入
力される。この時のモードの区別はランプ１７に表わさ
れる。

【００１７】機器本体９の内部にはバーナ２８を設け、
バーナ２８に電磁ポンプ６によりタンク２９内の燃料
（灯油）を供給するとともにバーナファン７により燃焼
に最適の空気量を供給する。電磁ポンプ６の燃料供給量
を制御するときは、燃焼量設定部２６の出力により電磁
ポンプ６に印加する電圧のデューティ比を制御し、バー
ナファン７の回転数は、位相制御によりモータ３０の回
転数を制御する。対流ファン５は機器本体９の後部に設
け、バーナ２８により加熱された空気をルーバ１０によ
り放出方向を調整されて吹出口３１より熱風として放出
する。この放出風量を制御するときは、燃焼量設定部２
６の出力により対流ファン５のモータ３２の回転数を位
相制御により制御する。燃焼制御部２７は機器本体９の
上部内面に取り付けている。

【００１８】次に制御装置について図１、図２を用いて
説明する。ＰＭＶ推論部２１は、室温検出部２により検
出した室温と、輻射検出部８により検出した輻射量と、
「熱い」「寒い」等の好み設定部１９に指示された量
と、燃焼部４の燃焼量と対流ファン５の風量と、ルーバ
１０のルーバ角とを入力しＰＭＶ値を推論する。ここ
で、ＰＭＶは、ＩＳＯ（国際標準化機構）に制定されて
いる温冷感指標で、ある環境の温度、湿度、気流、輻射
量と人間の着衣量、活動量から快適度を定量的に評価す
るものであり、ＰＭＶ＝０の状態が人体の熱的バランス
がとれた状態で、９５％以上の人が快適と感じる。ＰＭ
Ｖ＝０部２２は予めＰＭＶ値を０と設定している。

【００１９】比較出力部２３はＰＭＶ推論部２１の出力
とＰＭＶ＝０部２２の出力とを比較し、偏差を少なくす
るような燃焼制御量を出力する。すなわちＰＭＶ値が０
より大きい場合は燃焼量を少なくする方向に、０より小
さい場合は燃焼量を増やす方向の燃焼制御量を出力す
る。

【００２０】比較出力部２４は室温検出部２により検出
した室温と温度設定部２０に設定されている設定温度と
を比較し、温度差が少なくするような燃焼制御量を出力
する。すなわち室温が設定温度より高い場合は燃焼量を
少なくする方向に、低い場合は燃焼量を増やす方向の燃
焼制御量を出力する。

【００２１】次に表示構成を図２を用いて説明すると、
表示切替部２５はスイッチ１８の操作に連動し、燃焼量
設定部２６に接続する情報を選択するスイッチで、ＰＭ
Ｖ制御モード時は比較出力部２３が選択され、室温制御
モード時は比較出力部２４が選択される。表示切替部３
３はスイッチ１８の操作に連動し、表示部３４に出力す
る情報を設定温度と好み設定値とに切替る。表示選択部
３５は表示切替スイッチ３７の操作に連動し、前記設定
温度もしくは好み設定値と室温とを選択するものであ
る。タイマー３６はＰＭＶ制御モード時に表示選択部３
５が室温表示を行なう期間を５秒間に制限するものであ
る。なお表示部３４は、室温、設定温度、好み値を表示
するデジタル表示部１４、デジタル表示部１４が室温を
表示している時に点灯するランプ１５、設定温度を表示
している時に点灯するランプ１６、ＰＭＶ制御モード選
択時に点灯するランプ１７で構成されている。

【００２２】上記燃焼量設定部２６は切替部２５より出
力される燃焼制御量に応じた燃焼部４の燃焼量、対流フ
ァン５の風量を制御し、さらに、ルーバ１０のルーバ角
を制御する。なお、上述のＰＭＶ推論部２１に入力する
燃焼部４の燃焼量、対流ファン５の風量を制御し、さら
に、ルーバ１０のルーバ角を制御する。なお、上述のＰ
ＭＶ推論部２１に入力する燃焼部４の燃焼量と、対流フ
ァン５の風量と、ルーバ１０のルーバ角は、この燃焼量
設定部２６により制御される値を入力するようにしてい
る。ＰＭＶ推論部２１、ＰＭＶ＝０部２２、比較出力部
２３、比較出力部２４、切替部２５および燃焼量設定部
２６により燃焼制御部２７を構成している。

【００２３】ＰＭＶ推論部２１は、ニューラルネットワ
ークで構成してもかまわないが、本実施例ではファジィ
推論を行なう場合で説明すると、室温、輻射量、燃焼
量、風量、ルーバ角、好み量、湿度を入力し、ＰＭＶ値
を推論して出力する。ここで、メンバーシップ関数であ
る上記室温、輻射量、燃焼量、風量、ルーバ角、好み
量、固定値とＰＭＶ値との関係は推論ルールで記述され
ており、ファジィ推論で処理する。なお、上記湿度は曲
型的な冬期の事務所及び住宅の室内湿度として４０％Ｒ
Ｈを設定している。またＰＭＶ値を決定する要因の内、
人間の着衣量、活動量などは年齢、性別、生活環境など
による個人差が大きいため、好み量として入力した値を
対応させている。

【００２４】上記構成において動作を説明すると、電源
投入時の運転初期は自動的にＰＭＶ制御モードに設定さ
れており、切替部２５は比較出力部２３と、表示切替部
３３は好み設定部１９と接続され、ランプ１７が点燈し
ている。この状態で運転を行なうと、切替部２５は比較
出力部２３に接続されているので、現在の室温、室内の
壁面、床面などの温度と燃焼量とから推論されたＰＭＶ
値とＰＭＶ＝０部２２との偏差が燃焼量設定部２６に入
力されて、設定温度に関係なく燃焼量が決定される。

【００２５】こで例えば、風邪気味であるとか、薄着で
あるとか、風呂上がりであるとか、就寝中であるとかの
状態だと、着衣量、活動量が標準値として設定してある
値から大幅にずれ、スイッチ１２もしくは１３を操作し
て好み量を変更する必要がある。ＰＭＶ制御モード時
は、表示切替部３３が好み設定部１９に接続され、表示
選択部３５は表示切替部３３に接続されているので、ス
イッチ１２、１３で好み設定部１９の内容が変更される
と、その内容が表示部３４に出力される。ＰＭＶ制御モ
ードであっても室温が何度になっているか確認したい場
合があるので、その場合は表示切替スイッチ３７を操作
すると表示選択部３５が室温検出部２側に切替わって現
在の室温が表示される。この時タイマー３６が動作し、
５秒後に表示選択部３５は室温検出部側から表示切替部
３３側に切替わって好み設定値が表示される。

【００２６】一方、観葉植物が部屋にあるとか、室内の
温度を上げて一時的に乾燥室として使用したいとか、し
ばらく部屋を留守にするが部屋を冷やしたくないといっ
た場合にスイッチ１８を押すと、室温制御モードに切換
わって切替部２５は比較出力部２４側に、表示切替部３
３は温度設定部２０側に、表示選択部３５は室温検出部
２側に接続される。スイッチ１２、１３を操作するとデ
ジタル表示部１４に設定温度が表示され、温度設定部１
の内容が変更される。燃焼量設定部２６は比較出力部２
４の出力で燃焼量が決定されるので、室温は設定温度に
合うようになり室温を高くすることも低くすることもで
きるようになる。

【００２７】このように、ＰＭＶ値を中心とする快適環
境を得ることもできるし、使用目的に合わせて部屋の温
度を高くも低くも自由に設定することもできるので、設
定変更のスイッチや設定値を表示する表示部が複雑にな
らずに利便性が著しく向上する。

【００２８】上記実施例では実感覚に合ったＰＭＶ値を
得るために着衣量や活動量を修正する好み設定部１９を
設けていたが、次に室温制御モード時の情報でユーザー
の使用実態を学習する実施例を、図３を参照しながら説
明する。なお、従来例および上記実施例と同じ構成のも
のは同一符号を付して説明を省略する。

【００２９】ＰＭＶ推論部３８は、室温、輻射量、燃焼
量、風量、ルーバ角、湿度の入力に対応するメンバーシ
ップ関数と、あらかじめチューニングされ「暑がり」
「寒がり」といった人の状態を表現するメンバーシップ
関数と、メンバーシップ関数とＰＭＶ値との相関を記述
する推論ルールとを備えており、ＰＭＶ値をファジィ推
論で処理して出力する。推論ルール部３９には、上記メ
ンバーシップ関数と推論ルールとが記憶されている。こ
こで湿度は、ＰＭＶ推論部２１と同様固定値とし、メン
バーシップ関数と推論ルールの初期値は着衣量＝１．０
ｃｌｏ、活動量＝１．２ｍｅｔで求められたものが設定
されている。比較出力部２３、２４の出力は、切替部２
５に入力されると同時にＰＭＶ推論部３８にも入力され
ており、上記メンバーシップ関数や推論ルールが記憶さ
れている推論ルール部３９の内容更新に用いられる。

【００３０】次に動作を説明すると、室温制御モードの
場合に燃焼量制御は比較出力部２４の出力で行なわれ、
室温は設定温度付近で安定する。このとき、比較出力部
２３からは現時点のＰＭＶ値が推論され、ＰＭＶ＝０と
のずれ量が出力されている。したがって、比較出力部２
４の出力を教師信号として比較出力部２３の出力が一致
するように推論ルール部３９のメンバーシップ関数と推
論ルールを変更する。よってＰＭＶ制御モード時に使用
者の好みが反映されることになる。この更新は、ＰＭＶ
推論部３８の内部タイマーにより一定期間ごとに行なわ
れる。一方、ＰＭＶ制御モードの場合は推論ルール部３
９の更新は行なわれずに、室温制御モード時に更新され
たメンバーシップ関数と推論ルールとでＰＭＶ値が推論
されるので、一度室温制御モードで使用者の好みによっ
て推論ルール部３９の内容が更新されたのち、ＰＭＶ制
御モードで運転を行なうと、使用者の好みの環境条件を
中心として、日射で輻射温度が上がれば室温を下げる
し、冷輻射がある場合は室温を高めに制御してその人な
りの快適性を維持しようと制御する。

【００３１】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
によれば、室温と設定温度とを比較制御する室温制御モ
ードと、室温および輻射量と燃焼部の燃焼量と対流ファ
ンの風量とを入力しＰＭＶ値を演算するＰＭＶ推論部と
予めＰＭＶ＝０に設定したＰＭＶ＝０部とを比較制御す
るＰＭＶ制御モードの２つの制御モードを備えているの
で、使用する環境条件や暖房対象が広がり、利便性を向
上することができる。また、自分好みの暖房環境を室温
という扱いなれた制御対象で入力しＰＭＶ値を学習さ
せ、このＰＭＶ値に基づいて制御するので、快適性をさ
らに向上することができる。また表示部も室温制御モー
ドとＰＭＶ制御モードの表示を兼ね、構成の簡素化が図
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における温風暖房機の制御装
置を示すブロック図

【図２】同温風暖房機の表示制御部のブロック図

【図３】本発明の他の実施例の温風暖房機の制御装置を
示すブロック図

【図４】本発明の一実施例における温風暖房機の操作表
示部を示す拡大図

【図５】同制御装置を備えた温風暖房機の縦断面図

【図６】同制御装置を備えた温風暖房機の燃焼部の拡大
断面図

【図７】従来の温風暖房機の制御装置を示すブロック図

【符号の説明】

２ 室温検出部 ４ 燃焼部 ５ 対流ファン ８ 輻射検出部 ２１ ＰＭＶ推論部 ２２ ＰＭＶ＝０部 ２３ 比較出力部 ２４ 比較出力部 ２５ 切替部 ２６ 燃焼量設定部 ３８ ＰＭＶ推論部 ３９ 推論ルール部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室温を設定する温度設定部と、室温を検
   出する室温検出部と、被暖房空間の壁面などからの輻射
   量を検出する輻射検出部と、前記室温および輻射量と燃
   焼部の燃焼量と対流ファンの風量とを入力しＰＭＶ値を
   推論するＰＭＶ推論部と、予めＰＭＶ値を０と設定した
   ＰＭＶ＝０部と、前記ＰＭＶ推論部の出力と前記ＰＭＶ
   ＝０部の出力とを比較する第１の比較出力部と、前記温
   度設定部の出力と前記室温検出部の出力とを比較する第
   ２の比較出力部と、前記第１の比較出力部の出力もしく
   は第２の比較出力部の出力を入力し前記燃焼部、対流フ
   ァンを制御する燃焼量設定部とを備え、前記燃焼量設定
   部に入力する情報を前記第１の比較出力部の出力あるい
   は前記第２の比較出力部の出力のどちらかを選択できる
   ようにした温風暖房機の制御装置。
2. 【請求項２】 「暑い」「寒い」等の好みに関する設定
   指示を受け付ける好み入力部を備え、ＰＭＶ推論部は室
   温、輻射量、燃焼量、対流ファンの風量と好み入力部か
   らの情報からＰＭＶ値を推論する請求項１記載の温風暖
   房機の制御装置。
3. 【請求項３】 ＰＭＶ推論部は、室温、輻射量、燃焼
   量、対流ファンの風量情報からＰＭＶ値を推論するため
   の推論ルール部を備え、前記推論ルール部の内容は前記
   第１の比較出力部の出力と前記第２の比較出力部の出力
   とによって更新されるようにした請求項１記載の温風暖
   房機の制御装置。
4. 【請求項４】 室温と設定温度と好み設定値とを単一の
   表示部に出力する表示装置を備え、前記第１の比較出力
   部が選択された場合は、室温の表示期間を短時間に制限
   するようにした請求項２記載の温風暖房機の制御装置。