JP3635784B2

JP3635784B2 - 温風暖房機の制御装置

Info

Publication number: JP3635784B2
Application number: JP15077696A
Authority: JP
Inventors: 美波山田; 幸和松田; 政之難波; 博石原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1996-06-12
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2016-06-12
Also published as: JPH102548A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、省エネルギー（以下、省エネと称す）化を図った温風暖房機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の温風暖房機において省エネ化を図る方法としては、室内の温度（室温）をいかに安定して、むらなく制御するかという方法が主流であった。
【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４を用いて説明する。図４において、室温設定手段２により使用者が室内（被暖房空間）の温度を設定をするとともに、室温検出部１により室内の温度を検出し、燃焼制御部４は、室温設定手段２の出力と室温検出部１の出力を入力し、室温検出部１で検出した室温が室温設定手段２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４内のバーナー５に強燃焼を指示するとともに対流ファン６を高い回転数で駆動し、設定温度に近づくにしたがってバーナー５の燃焼量を弱燃焼に、対流ファン６を低い回転数で駆動するようにして、室温が、設定温度になるように制御していた。
【０００４】
また、このような従来の温風暖房機の制御装置で、経済的な省エネ効果を得ようとすると、設定温度を低く設定するなど、一律に室内（被暖房空間）の温度を低く制御し、対応していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の温風暖房機の制御装置では、設定温度を低くすることで、省エネ効果を高めようとした場合、使用者の皮膚温度が時間経過と共に変動する事が考慮されていなかったために、使用者の快適性が長時間は維持せず寒く感じてしまうという問題点があった。
【０００６】
すなわち、前記方法は、「一般には人は、ある温度変化よりも小さな温度変化を感知できない」という人の温度感覚を利用したもので、使用者は、室温の低下に気づくことなく、皮膚温の低下が一定の値を超えずに保たれ、快適感を維持しながらも、省エネ効果を得ることができるといったものであった。
【０００７】
しかし、この方法には時間的な限界があり、一定時間経過後は、皮膚温はしだいに低下するため、使用者が快適性を維持できなくなる。
【０００８】
また、温風暖房機を使用する室内では、換気や人の出入り等で、予期せぬ室温変動の要因があり、そのことによる皮膚温度の変動により、使用者が快適性を維持できなくなる、といった課題を有していた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、室温検出部で検出された室温が前記室温設定手段で設定された設定温度に到達した後、初期制御部により、所定期間は前記室温を前記設定温度に維持し、その後、シフト制御部により、室温を人が感知できない温度幅だけ低い方向にシフトするように制御する。更に、上下変動制御部により、室温をシフトした後に生じる人の体温の変動周期について、実験によって得られた時間を記憶している記憶手段に基づいた周期の温度変動パターンを、人が感知できない温度幅で、繰り返して実行するものである。
【００１０】
更に、前記初期制御部及び、シフト制御部及び、上下変動制御部の切替判断を行う室温制御切替部は、設定温度が変更されたことと、その設定温度の変更幅を検知し、設定温度が変更されても当該選択中の室温制御動作から前記切替順序に従い継続して動作を行う制御、あるいは設定温度の変更幅に応じて前記当該選択中の室温制御動作から前記切替順序に従い継続して動作を行う場合と前記切替手順を初期制御部に戻し、その後、シフト制御部、上下変動制御部の順で切り替えていく場合とを切り替えて制御するようにしている。
【００１１】
上記発明によれば、使用者の皮膚温の低下は一定の値を超えずに保つことができるため、使用者が快適性を維持する事ができるとともに、動作時の平均室温は設定温度よりも低く実現できるため、省エネ効果も得ることができる。
【００１２】
また、室温が変化し、使用者の皮膚温度が変動し、快適性を損うことが懸念されるような場合は、使用者の皮膚温度をいったん新しい環境に合わせるために、省エネ動作をいったん中断し、初期動作に遷移することで、使用者の快適性を損なうことなく省エネ運転を継続する事ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、燃焼部と、室温を検出する室温検出部と、任意に変更することが可能な室温設定手段と、前記室温設定手段で設定される設定温度の変更幅を監視する設定温度変更検出部と、前記室温検出部で検出された室温が前記室温設定手段で設定された設定温度に到達した後、所定期間は前記室温が前記設定温度を維持するように前記燃焼部の燃焼量を制御する初期制御部と、前記室温検出部で検出された室温を所定の温度幅だけ低い方向にシフトするように燃焼量を制御するシフト制御部と、所定の温度変動パターンを繰り返して実行するように燃焼量を制御する上下変動制御部と、前記初期制御部、前記シフト制御部、前記上下変動制御部の順に切り替える室温制御切替部を備え、前記室温制御切替部は、前記設定温度変更検出部から設定温度の変更信号が出力された場合、当該選択中の室温制御動作から前記切替順序に従い継続して動作を行うようにしたものである。
【００１４】
そして、室温を所定期間設定温度にした後、設定温度を人が感知できない幅で低めにシフトし、人の体温変動周期にマッチした周期で室温を変動させる制御運転（以下、省エネ運転）を行うので、使用者の快適性を損なうことなく省エネ化を継続することができる。
【００１７】
さらに、室温制御切替部は、室温設定手段により、設定温度が変更されたことと、その変更幅を検知し、この変更幅が所定値未満の場合は、前記室温制御切替部の動作には影響を与えないが、前記変更幅が所定値以上の場合は、初期制御部に動作を切り替えることを特徴としたものである。
【００１８】
そして、設定温度の変更によって、使用者の皮膚温度が変動し、快適性を損うことが懸念されない程度の温度変更であれば、省エネ運転を継続させるとともに、快適性を損なう程度の温度変更であれば、省エネ運転を中断して初期動作に遷移することで、省エネ効果を損なわず効率的に運転ができる。
【００２３】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の温風暖房機の制御装置を示すブロック図である。
【００２４】
本制御装置は、室温検出部１１、室温設定手段１２、室温制御切替部１３、初期制御部１４、シフト制御部１５、上下変動制御部１６、燃焼量制御部１８、燃焼部２１から構成される。
【００２５】
室温検出部１１は、サーミスタ等からなり、室温を検出し、燃焼部２１は、バーナー１９、対流ファン２０から構成され、室温制御切替部１３は、室温変動検出部２２、延長スイッチ入力手段２３、設定温度変更検出部２４、室温制御切替手段２５から構成される。
【００２６】
室温制御切替部１３は、室温変動検出部２２、延長スイッチ入力手段２３、設定温度変更検出部２４からなり、室温検出部１１によって検出された室温と、室温設定手段１２で使用者によって設定された温度（以下、設定温度）とを比較することにより、初期制御部１４、シフト制御部１５、上下変動制御部１６のそれぞれの制御部を選んで、室温制御切替手段２５によって切り替える。
【００２７】
また、室温制御切替部１３は、室温設定手段１２で設定された設定温度を入力し設定温度の変更幅を監視する設定温度変更検出部２４によって、設定温度の変更幅が設定温度変更上限値ＴＳmax以上であった場合、シフト制御部１５もしくは上下変動制御部１６選択中であっても初期制御部１４を選択するように切り替える。具体的には、ＴＳmaxは人が感知できない温度幅を超えた室温変動を引き起こすことが懸念される設定温度変更（例えば、３℃以上の変更）である。
【００２８】
また、室温制御切替部１３は、燃焼開始から所定時間後に、燃焼停止信号を出す自動消火タイマー手段の、自動消火タイマー手段の計時時間を初期値にクリアして燃焼を継続させる延長スイッチ入力手段２３により、延長スイッチ操作のあったことを検出した場合は、その操作の前後に換気動作を促しているため、換気が行われていることが懸念されるため、シフト制御部１５もしくは上下変動制御部１６選択中であっても初期制御部１４を選択するように切り替える。
【００２９】
さらに、室温制御切替部１３は、室温検出部１１で検出された室温と、室温設定手段１２で設定された設定温度を入力し、設定温度に対する室温の変動幅を監視している室温変動検出部２２によって、室温が設定温度を超えて変動上限値以上、もしくは室温が設定温度に満たず変動下限値以下を検知した場合、シフト制御部１５もしくは上下変動制御部１６選択中であっても初期制御部１４を選択するように切り替える。具体的には、設定温度Ｔ０、室温Ｔ、変動上限値Ｘmax、変動下限値Ｘminとすると、
Ｔ＞Ｔ０＋Ｘmaxもしくは、Ｔ＜Ｔ０−Ｘminを意味し、人が感知できない温度幅を超えた室温変動を意味する。
【００３０】
初期制御部１４は、燃焼開始から、室温検出部１１によって検出された室温が、設定温度に到達し、所定時間（△ｔ０、例えば１時間）が経過するまでの期間に選択され、室温が設定温度を維持するように、燃焼部２１を制御する指示を、燃焼量制御部１８に与える。
【００３１】
シフト制御部１５は、初期制御部１４の動作終了後に選択され、設定温度よりも温度を下げる方向に、人が感知できない温度及び変化率で室温をシフトするように燃焼部２１を制御する指示を、燃焼量制御部１８に与える。ここで、人が感知できない温度幅及び変化率とは、人が感知できる臨界的な値であり、それらの値を超えない温度幅及び変化率の温度変化であれば、一般には人はその変化に気づくことがない。これは、人体の感覚特性である刺激に対する弁別閾と感覚の相対性を利用している。即ち、「人は温熱刺激（室温変化）において、ある大きさまでの変化に対しては感知する事はできない」という法則（Ｗｅｂｅｒの法則）を利用したものである（武藤真介「計量心理学」朝倉書店，１９８２参照）。これらの値は実験及び文献によって既に得られたものである。シフト制御部１５は、室温制御切替部１３によって、検出温度を監視する事により室温のシフトが終了したと判断するまで選択されており、室温制御切替部１３によって、室温のシフトが終了したと判断されると、室温制御切替手段２５が、上下変動制御部１６に選択を切り替える。
【００３２】
上下変動制御部１６は、室温が所定の上限温度と下限温度とを交互に繰り返して変動するように、燃焼部２１を制御する指示を燃焼制御部１８に与える。上下変動制御部１６は、シフト制御部１５によるシフト後の温度（以下、「シフト後温度」という。）を下限温度とし、その下限温度より高く、かつ、設定温度以下の温度を上限温度として動作する。
【００３３】
また、燃焼部を制御するための目標設定温度と室温の変化の動作について、図３によって説明を行う。
【００３４】
具体的には、設定温度Ｔ０、シフト後温度をＴ１、下限温度をＴmin、上限温度をＴmaxとすると、Ｔmin及びＴmaxは、以下の通りに決定される。
【００３５】
Ｔ０＞Ｔ１、Ｔmin＝Ｔ１とし、
Ｔmax＝Ｔmin＋Ｋ１（Ｔ０−Ｔmin）（ただし、０＜Ｋ１）
Ｔmax＝Ｔ０−△Ｔ２、Ｔmin＝Ｔ０−△Ｔ１とする。
【００３６】
変動周期記憶部１７は、上下変動制御部１６によって室温が上限温度と下限温度とを交互に繰り返して変動するよう制御される際の周期を構成する４つの時間、すなわち、室温を下限温度から上限温度までシフトさせる際に要する第一の時間（△ｔ３）と、上限温度に達した室温をその温度に維持させておく第二の時間（△ｔ４）と、室温を上限温度から下限温度までシフトさせる際に要する第三の時間（△ｔ５）と、下限温度に達した室温をその温度に維持させておく第四の時間（△ｔ６）とを記憶している。なお、これら４つの時間を合計した１周期は、予め実験によって得られた温度シフトにおける人の体温の変動周期となるように設定されている。すなわち、上下変動制御部１６は、室温が前記のとおり決定した上限温度及び下限温度ならびに、変動周期記憶部１７に記憶された４つの時間によって決定される１周期の温度変動を繰り返すように燃焼部２１を制御する指示を、燃焼量制御部１８に与える。
【００３７】
上記構成において、図２のフローチャートを用いて動作を説明する。
まず、ステップ３０では、燃焼開始の判定を行い、燃焼開始から以下の動作を実行する。燃焼開始指示が発生していれば、ステップ３５では、室温制御切替部１３の判断により、初期動作制御部１４を選択する指示を行い、ステップ３６へ進む。そして、燃焼開始指示がない場合は、ステップ３１に進み燃焼中の判断を行い、燃焼中でなければステップ３０に戻り燃焼開始指示の待機状態となり、燃焼中であればステップ３２へ進む。
【００３８】
更に、室温制御切替部１３の判断により制御部の切替条件のチェックを行い、ステップ３２では、延長スイッチ入力手段２３によって自動消火タイマー手段の燃焼継続指示を受けたことを判断し、延長スイッチ操作がされていれば、ステップ３５に進んで初期動作制御部１４を選択し、次にステップ３３のチェックでは、室温設定手段１２からの入力を監視している設定温度変更検出部２４によって、「設定温度変更幅≦ＴＳmax」かどうかをチェックし、ＴＳmaxを超えていればステップ３５に進んで初期動作制御部１４を選択する。次にステップ３４のチェックでは、室温検出部１１で検出された室温の変動を監視する室温変動検出部２２によって、「設定温度(T0)−Ｘmin≦室温(T)≦設定温度(T0)−Ｘmax」の範囲を超えていないかを判断し、室温変動によって前記条件を満たさない場合は、ステップ３５に進んで初期動作制御部１４を選択する。すなわち、ステップ３２及びステップ３３及びステップ３４の条件を満たした場合は、室温制御部の切替を行わず、ステップ３６へ進む。
【００３９】
次に、選択されている室温制御部の状態によって処理を行う。ステップ３６で初期制御部１４を選択中と判断すると、ステップ３７へ進み、ステップ４３でシフト制御部１５を選択中と判断されるとステップ４４へ進み、上下変動制御部１６が選択されていればステップ４９へ進む。
【００４０】
まず、初期制御部１４では、室温が設定温度に到達し、かつその室温を維持し安定させる処理を行う。ステップ３７では室温（Ｔ）が設定温度（Ｔ０）以上になったかどうかを判断し、設定温度以上になっていなければ、そのまま室温を設定温度へ到達させるための処理として、ステップ４０へ進み燃焼部２１を制御するための目標設定温度（ＴＸ）を、設定温度（Ｔ０）とする。ステップ３７で室温が設定温度に到達したと判断された場合は、ステップ３８へ進み、室温到達後の安定時間の測定を行う。ステップ３８では、安定時間（△ｔ０）の計測中かどうかを判断し、計測が始まっていなければ、ステップ３９へ進み安定時間の計測を開始し、室温（Ｔ）を設定温度（Ｔ０）で維持する為にステップ４０へ進む。また、ステップ３８で安定時間の計測中であると判断された場合は、ステップ４１へ進み、安定時間が経過したか判断する。ステップ４１で安定時間（△ｔ０）を経過していないと判断された場合は、室温（Ｔ）を設定温度（Ｔ０）で維持する為にステップ４０へ進み、安定時間が経過したと判断された場合は、ステップ４２へ進み、室温制御切替部１３によってシフト制御部１５を選択し、室温（Ｔ）を、シフト後温度になるように燃焼部２１を制御するために、目標設定温度（ＴＸ）を、シフト後温度（Ｔ１）とする。
【００４１】
また、シフト制御部を選択中の動作として、Ｔ０＞Ｔ１の関係にあるシフト後温度（Ｔ１）に室温を低下させる処理であり、ステップ４４では、「室温（Ｔ）≦シフト後温度（Ｔ１）」のチェックを行い、室温（Ｔ）がシフト後温度（Ｔ１）までシフトしていなければ、シフト後温度になるようにステップ４５へ進み、ステップ４４で室温（Ｔ）がシフト後温度（Ｔ１）以下であると判断されると、ステップ４６へ進み、室温制御切替部１３によって、上下変動制御部１６を選択し、ステップ４７で上下変動パターンの△ｔ３の計測を開始し、ステップ４８では室温（Ｔ）を上限温度（Ｔ０−△Ｔ２）に制御するため、目標設定温度（ＴＸ）に、上限温度（Ｔ０−△Ｔ２）を設定する。
【００４２】
また、上下変動制御部１６の動作としては、ステップ４９で△ｔ３の計測中であることを判断し、ステップ５０で△ｔ３時間経過していないと判断すると、ステップ４８へ進み室温（Ｔ）を上限温度（Ｔ０−△Ｔ２）に制御するため、目標設定温度（ＴＸ）に、上限温度（Ｔ０−△Ｔ２）を設定する。ステップ５０で△ｔ３経過後であると判断すると、△ｔ４の計測を開始し、ステップ４８へ進む。また、ステップ４９で△ｔ３計測中ではないと判断されると、ステップ５２へ進み、△ｔ４計測中かどうかの判断を行う。ステップ５２で△ｔ４計測中であると判断するとステップ５３へ進み、△ｔ４時間が経過したかどうかを判断する。△ｔ４経過後でなければ、ステップ４８へ進む。ステップ５３で△ｔ４時間経過後であると判断されると、ステップ５４で△ｔ５の計測を開始し、ステップ５５で、室温（Ｔ）を下限温度（Ｔ０−△Ｔ１）に制御するため、目標設定温度（ＴＸ）に、下限温度（Ｔ０−△Ｔ１）を設定する。
【００４３】
また、ステップ５２で△ｔ４計測中ではないと判断されると、ステップ５６へ進み△ｔ５計測中かどうか判断を行う。ステップ５６で△ｔ５計測中であると判断するとステップ５７へ進み、△ｔ５時間が経過したかどうかを判断する。△ｔ５時間経過後でなければ、ステップ５５へ進む。ステップ５７で△ｔ５経過後であると判断されると、ステップ５８で△ｔ６の計測を開始し、ステップ５５で、室温（Ｔ）を下限温度（Ｔ０−△Ｔ１）に制御するため、目標設定温度（ＴＸ）に、下限温度（Ｔ０−△Ｔ１）を設定する。そして、ステップ５６で△ｔ５計測中でないと判断すると、△ｔ６時間計測中であるので、ステップ５９へ進み△ｔ６時間経過後かどうか判断を行う。△ｔ６時間経過後であれば、ステップ４７へ進み、再び△ｔ３時間の計測から開始する。また、△ｔ６時間経過後でないのであれば、ステップ５５へ進む。
【００４４】
そして、目標設定温度（ＴＸ）設定後は再びステップ３０へ戻り、一連の動作を繰り返す。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、室温は、一定設定温度に達した後、人が感知できない温度幅だけ低めにシフトする。
【００４６】
その後、室温は、人の体温の変動を抑制するような上下変動を繰り返し、使用者の体温は、一定の範囲に維持され、快適性を維持し続けることができる。
【００４７】
更に、設定温度及び、室温、延長スイッチの状態を監視することにより、使用者の環境変化によっての体感の変化を推測し、新しい環境状態に慣れるための期間を確保するため、換気や人の出入り等の要因によって、部屋の環境が変わっても快適性を維持しつつも、省エネ化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の温風暖房機の制御装置を示すブロック図
【図２】同温風暖房機の動作を表すフローチャート
【図３】（ａ）同温風暖房機の動作中において、室温の変化を示すグラフ
（ｂ）同温風暖房機の動作中において、目標設定温度の変化を示すグラフ
【図４】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】
１１室温検出部
１２室温設定手段
１３室温制御切替部
１４初期制御部
１５シフト制御部
１６上下変動制御部
１７変動周期記憶部
１８燃焼量制御部
２１燃焼部
２２室温変動検出部
２３延長スイッチ入力手段
２４設定温度変更検出部
２５室温制御切替手段

Claims

燃焼部と、室温を検出する室温検出部と、任意に変更することが可能な室温設定手段と、前記室温設定手段で設定される設定温度の変更幅を監視する設定温度変更検出部と、前記室温検出部で検出された室温が前記室温設定手段で設定された設定温度に到達した後、所定期間は前記室温が前記設定温度を維持するように前記燃焼部の燃焼量を制御する初期制御部と、前記室温検出部で検出された室温を所定の温度幅だけ低い方向にシフトするように燃焼量を制御するシフト制御部と、所定の温度変動パターンを繰り返して実行するように燃焼量を制御する上下変動制御部と、前記初期制御部、前記シフト制御部、前記上下変動制御部の順に切り替える室温制御切替部を備え、前記室温制御切替部は、前記設定温度変更検出部から設定温度の変更信号が出力された場合、当該選択中の室温制御動作から前記切替順序に従い継続して動作を行うようにした温風暖房機の制御装置。
室温制御切替部は、設定温度の変更幅が所定値未満のときに設定温度変更検出部から変更信号が出力された場合、当該選択中の室温制御動作から前記切替順序に従い継続して動作を行うようにするとともに、前記設定温度の変更幅が所定値以上のときに設定温度変更検出部から変更信号が出力された場合、シフト制御部もしくは上下変動制御部を選択中であっても初期制御部を選択するように切り替え、その後、シフト制御部、上下変動制御部の順に切り替えることを特徴とする請求項１記載の温風暖房機の制御装置。
上下変動制御部は、室温を変動幅の下限温度から上限温度までシフトさせる際に要する第１の時間と、上限温度に達した室温を維持させておく第２の時間と、室温を上限温度から下限温度までシフトさせる際に要する第３の時間と、下限温度に達した室温を維持させておく第４の時間をそれぞれ記憶した変動周期記憶部を備え、前記変動周期記憶部に記憶された４つの時間によって決定される１周期の温度変動パターンを人が感知できない温度幅で繰り返して実行するように燃焼量を制御する請求項１または２記載の温風暖房機の制御装置。