JPH06174241A - 輻射式暖房機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】被暖房対象の要求熱量に応じて輻射熱量を制御
可能な輻射式暖房機を提供する。 【構成及び効果】輻射センサ４は被暖房空間内の被暖房
対象からの輻射熱量を検出し、輻射熱量制御手段は被暖
房対象が放射する上記輻射熱量に基づいてヒータ３の輻
射熱量をネガティブフィードバック制御する。すなわ
ち、被暖房対象の輻射量を検出することにより輻射暖房
中における被暖房対象の受熱状態を検出し、それに基づ
いて輻射熱量を調節する。例えば、被暖房対象がヒータ
３から遠くに位置したり、被暖房対象が冷えている場
合、ヒータ３に対する要求輻射熱量が大きいので、制御
手段はヒータ３の輻射熱量を増大させる。逆の場合は、
制御手段はヒータ３の輻射熱量を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、輻射式暖房機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気ヒータ，反射式電気ストーブ
等、輻射熱による暖房を行う輻射式暖房機が知られてい
る。実開昭６２−１４１１１０号公報は、人体から放射
される赤外線を焦電型赤外線センサで検出している間は
通電期間を更新し続ける輻射式暖房機を開示する。

【０００３】すなわちこの装置によれば、人体が輻射空
間から離れて所定時間経過すれば、通電を遮断して無駄
な暖房を停止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報の輻射式暖房
機を含む従来の輻射式暖房機において、輻射熱量を快適
なレベルに制御することは、手動操作によって通電電流
を切り換えるしか方法がなく、適切な自動制御手段は実
用化されていなかった。例えば、通常用いられる温風式
の暖房機と同様に室温を制御パラメータとして通電電流
（輻射熱量）を制御する場合、確かに室温の高低は人間
の暖房能力の要求レベルに関連するが、輻射式暖房機で
は、輻射式暖房機と被暖房対象との間の距離、及び被暖
房対象の温度状態などの要素が快適な暖房感を得る上で
重要な要素となる。すなわち、室温がある程度高くても
被暖房対象が輻射式暖房機から遠い位置にあれば、被暖
房対象の受熱熱量は小さく、暖房感は微弱となる。ま
た、被暖房対象が例えば寒い戸外から入ってきた場合な
どのように強い暖房熱量を欲する場合、従来の温風式の
暖房機を含め、それに対処することはできない。

【０００５】結局、輻射式暖房機では、室温制御の暖房
調節の必要性よりも被暖房対象と輻射式暖房機との距離
変化に伴う暖房調節の必要性の方が格段に高いというこ
とが言える。本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、被暖房対象の要求熱量に応じて輻射熱量を制御可
能な輻射式暖房機を提供することを、その目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の輻射式暖房機
は、被暖房空間の輻射暖房を行うヒータと、前記被暖房
空間内の被暖房対象からの輻射熱量を検出する輻射セン
サと、検出した前記輻射熱量に基づいて前記ヒータの輻
射能力を少なくとも段階的にネガティブフィードバック
制御する輻射熱量制御手段とを備えることを特徴として
いる。

【０００７】

【作用及び発明の効果】輻射センサは被暖房空間内の被
暖房対象からの輻射熱量を検出し、輻射熱量制御手段は
被暖房対象が放射する上記輻射熱量に基づいてヒータの
輻射熱量をネガティブフィードバック制御する。このよ
うに構成したことにより本発明の輻射式暖房機は以下の
効果を奏する。

【０００８】すなわち、輻射暖房ではヒータと被暖房対
象との間の距離の略四乗に反比例して暖房効果（被暖房
対象の吸収熱量）が低下する。本発明では、被暖房対象
の輻射量を検出することにより輻射暖房中における被暖
房対象の受熱状態を検出し、それに基づいて輻射熱量を
調節する。例えば、被暖房対象がヒータから遠くに在
り、その受熱熱量が小さい場合には輻射センサが検出す
る輻射熱量が小さいので、制御手段はヒータの輻射熱量
を増大させる。被暖房対象がヒータから近くに在る場合
はその逆である。これにより、被暖房対象とヒータとの
間の距離による輻射暖房効果は変動が補償される。

【０００９】また、被暖房対象が例えば冷たい戸外から
入ってきた直後や輻射暖房初期など、冷えている場合に
は輻射センサが検出する被暖房対象の輻射熱量は小さ
く、制御手段はヒータの輻射熱量を増大させる。そして
被暖房対象が温まってきたら輻射センサが検出する被暖
房対象の輻射熱量が大きくなるので、制御手段はヒータ
の輻射熱量を削減する。すなわち、本発明によれば、被
暖房対象の温度すなわち暖まり具合に応じて暖房熱量を
調節することができる。

【００１０】以上の結果、被暖房対象に適切な輻射暖房
を行うことができる。

【００１１】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明について実施例を示す図面に
基づいて詳細に説明する。図１に本実施例の輻射式暖房
機本体の外観を示す。この輻射式暖房機は、台座１上に
立設された本体ケース２を備え、本体ケース２の前面凹
部には放物線ミラー２１に囲まれて直管状の赤外線ヒー
タ３が配設されている。本体ケース２の前面かつ赤外線
ヒータ３の下部には輻射センサ４が配設され、本体ケー
ス２の上面にはスイッチ５、調節ボリューム６が配設さ
れている。本体ケース２の内部にはコントローラ８（本
発明でいう輻射熱量制御手段、図３に示す）が内蔵され
ており、本体ケース２の側面には室温センサ７が配設さ
れている。

【００１２】図２にこの輻射式暖房機の使用状態を示
す。赤外線ヒータ３からその前方の被暖房対象に向けて
赤外線が輻射され、輻射センサ４はその前方の被暖房対
象が輻射する赤外線を検出する。なお、輻射センサ４と
しては、各種の赤外線検出器を採用することができる。
図３にこの輻射式暖房機のブロック回路図を示す。

【００１３】コントローラ８は、輻射センサ４の出力信
号を電圧増幅するアンプ８１、室温センサ７の出力信号
を電圧増幅するアンプ８２、マイコン８３、整流器８
４、プリアンプ８５、スイッチング用パワートランジス
タ８６を備えている。マイコン８３は、両センサ４、７
からの入力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器（図示せ
ず）と、入力される出力デジタル信号に基づいて所定ク
ロック周波数のパルス信号のデユーティ比を変調するＰ
ＷＭモジュレータ（図示せず）を内蔵している。

【００１４】上記ＰＷＭモジュレータの出力信号はプリ
アンプ８５で増幅された後、スイッチング用パワートラ
ンジスタ８６を断続し、スイッチング用パワートランジ
スタ８６は赤外線ヒータ３の通電電流を上記デユーティ
比で断続制御する。なお、赤外線ヒータ３にはパワート
ランジスタ８６を通じて交流電圧が印加され、また、各
センサ４、７及びコントローラ８には整流器８４で整流
された直流制御電圧が印加される。また、マイコン８３
は調節ボリューム６の両端に所定抵抗（図示せず）を通
じて直流制御電圧を印加し、調節ボリューム６の両端の
電圧を設定温度Ｔo として検出する。ちなみに、輻射セ
ンサ４から出力される信号電圧は被暖房対象の輻射温度
Ｔを示し、室温センサ７が出力する信号電圧は室温ＴR
を示す。

【００１５】図４は上記Ｉ／Ｏインターフェィス内蔵の
マイコン８３の動作を示すフローチャートである。まず
スイッチ５をオンして電源投入することにより初期設定
が行われ、この時、通電デユーティ比ＱR は０％、内蔵
タイマ（図示せず）のカウント時間はｔｏ（１０秒）に
セットされる（ステップ１００）。

【００１６】次に、内蔵タイマがカウントする時間ｔが
所定のルーチン一巡時間ｔｏ（ここでは１０秒）を超過
するまで待機し（ステップ１０２）、超過すれば内蔵タ
イマをリセットし、再スタートする（ステップ１０
４）。次に、設定温度Ｔo 、輻射温度Ｔ、室温ＴR をリ
ードし（ステップ１０６）、通電デユーティ比ＱR ＝α
（Ｔo −Ｔ）（２５ーＴR ）を算出する（ステップ１０
８）。ここで、αは比例定数、Ｔo 、Ｔ、ＴR は摂氏温
度を基準としている。すなわちこの式の意味は、通電デ
ユーティ比ＱR が、基準の輻射温度Ｔを意味する設定温
度Ｔo と実際 の輻射温度Ｔとの差ΔＴに比例し、か
つ、摂氏２５度と室温ＴR との差ΔＴ’に比例すること
を示している。

【００１７】次に、算出した通電デユーティ比ＱR が０
〜１００％以内かどうかを調べ（ステップ１１０）、以
内であればステップ１１４に進んでその通電デユーティ
比ＱR で赤外線ヒータ３に通電し（ステップ１１４）、
超過していれば１００％とし、−値であれば０％とし
（ステップ１１２）、その後で通電を行う（ステップ１
１４）。

【００１８】上記説明したように本実施例では、被暖房
空間内の被暖房対象からの輻射熱量及び室温の両方に基
づいてヒータの輻射熱量をネガティブフィードバック制
御しているので、以下の効果を奏することができる。第
一に、室温により被暖房空間における全体的な必要暖房
熱量がわかり、被暖房対象からの輻射量により被暖房対
象自身が必要とする個別の必要暖房熱量がわかる。具体
的に説明すると、室温が高い場合には当然、全体的な必
要暖房熱量は小さいので要求輻射熱量を抑制し、室温が
低い場合には全体的な必要暖房熱量が大きいので輻射熱
量を増大する。これは、従来の温風暖房装置の制御方式
と同じである。しかしながら、温風暖房では、空気（温
風）の循環により被暖房空間中の被暖房対象とヒータと
の間の距離はほとんど無視することができ、室温制御で
充分であるが、輻射暖房ではヒータと被暖房対象との間
の距離の略四乗に反比例して暖房効果が低下する。本実
施例では、被暖房対象の輻射量を検出することにより輻
射暖房中における被暖房対象の受熱状態を検出し、それ
に基づいて輻射熱量を補正する。例えば、被暖房対象が
ヒータから遠くに在り、その受熱熱量が小さい場合には
輻射センサが検出する輻射熱量が小さいので、ヒータの
輻射熱量を増大させる。被暖房対象がヒータから近くに
在る場合はその逆である。これにより、被暖房対象とヒ
ータとの間の距離による輻射暖房効果は変動が補償され
る。

【００１９】第二に、被暖房対象が例えば冷たい戸外か
ら入ってきた直後や輻射暖房初期など、冷えている場合
には輻射センサが検出する被暖房対象の輻射熱量は小さ
く、ヒータの輻射熱量を増大させる。そして被暖房対象
が温まってきたら輻射センサが検出する被暖房対象の輻
射熱量が大きくなるので、ヒータの輻射熱量を削減す
る。これにより、被暖房対象の暖まり具合に応じて輻射
暖房効果を調節することができる。

【００２０】図５に輻射センサ４の拡大断面図を示す。
輻射センサ４は前面開口の角形金属ケース４１内に収容
されており、ケース４１は本体ケース２の前面パネル２
１の開口２２に嵌合固定されている。断熱のためにケー
ス４１の上部には断熱材４２が配設され、また防塵のた
めに前面パネル２１の開口２２はガラス板４３で遮蔽さ
れている。 （変形態様１）図６に変形態様を示す。

【００２１】この態様では輻射センサ４を斜め上向きに
配設している。このようにすれば、床面で反射して輻射
センサ４に入射する赤外線量を低減することができる。
好適な一例において、傾斜角Θは、Θ＝ｔａｎ^-1ｈ／２
Ｌ（例えばＬ＝１ｍ）とされる。このようにすれば、赤
外線ヒータ３の高さ方向中央部の位置にある被暖房対象
が輻射式暖房機から距離Ｌの地点に在る場合に輻射セン
サ４の感度を高精度で検出することができる。 （変形態様２）上記実施例では、計算式により通電デユ
ーティ比ＱR を算出したが、室温ＴRと設定温度Ｔo と
輻射温度Ｔとのマップをマイコン８３のメモリに格納し
ておき、それをサーチして通電デユーティ比ＱR を設定
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る輻射式暖房機の外観を示す斜視
図である。

【図２】 図１の輻射式暖房機の動作状態を示す模式図
である。

【図３】 図１の輻射式暖房機のコントーラのブロック
回路図である。

【図４】 図３のマイコンの動作を示すフローチャート
である。

【図５】 図１の輻射センサの拡大断面図である。

【図６】 図５の変形態様を示す模式側面図である。

【符号の説明】

３…赤外線ヒータ（ヒータ）、４…輻射センサ、８…コ
ントローラ（輻射熱量制御手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被暖房空間の輻射暖房を行うヒータと、
   前記被暖房空間内の被暖房対象からの輻射熱量を検出す
   る輻射センサと、検出した前記輻射熱量に基づいて前記
   ヒータの輻射能力を少なくとも段階的にネガティブフィ
   ードバック制御する輻射熱量制御手段とを備えることを
   特徴とする輻射式暖房機。