(57)【要約】【課題】湯気や水蒸気が充満する湿度の高い室内で用いられる浴室暖房装置において、輻射温度センサを用いずに室内表面温度を精度良く検知できる浴室暖房装置を提供することを目的とする。【解決手段】浴室を加熱する電気ヒーター１０と、浴室の空気温度を検知する温度センサ１２と、電気ヒーター１０を制御する制御手段１５とを備え、制御手段１５には、電気ヒーター１０の加熱開始時において温度センサ１２により検知された空気温度を記憶する記憶手段１６と、電気ヒーター１０の加熱開始時からの経過時間を計るタイマー手段１７と、浴室表面温度を演算する演算手段１８とを備え、演算手段１８では、温度センサ１２により検知される空気温度と、記憶手段１６に記憶されている空気温度と、タイマー手段１７で検知した経過時間とから浴室表面温度を演算し、制御手段１５では、浴室表面温度に応じて加熱手段を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内を加熱する過程において、加熱前における室内の空気温度と加熱時間と加熱時における室内の空気温度とから室内の表面温度を演算することを特徴とする室内表面温度の演算方法。
【請求項２】
室内の周囲温度を用いることを特徴とする請求項１記載の室内表面温度の演算方法。
【請求項３】
室内を加熱する過程において、室内の周囲温度と加熱時間と加熱時における室内の空気温度とから室内の表面温度を演算することを特徴とする室内表面温度の演算方法。
【請求項４】
加熱時間に基づき決定される関数を用い、室内の表面温度を演算することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の室内表面温度の演算方法。
【請求項５】
浴室を加熱する加熱手段と、浴室の空気温度を検知する温度検知手段と、前記加熱手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段には、前記加熱手段の加熱開始時において前記温度検知手段により検知された空気温度を記憶する記憶手段と、前記加熱手段の加熱開始時からの経過時間を計るタイマー手段と、浴室表面温度を演算する演算手段とを有し、前記演算手段は、前記室内温度検知手段により検知した空気温度と、前記記憶手段に記憶されている空気温度と、前記タイマー手段で計測した経過時間とから前記浴室表面温度を演算し、前記制御手段では、前記浴室表面温度に応じて加熱手段を制御することを特徴とする浴室暖房装置。
【請求項６】
演算手段では、タイマー手段で検知した経過時間に基づき決定する時間関数が記憶されており、前記時間関数を用いて浴室表面温度を演算することを特徴とする請求項５記載の浴室暖房装置。
【請求項７】
記憶手段に替えて浴室の周囲温度を検知する周囲温度検知手段を備え、演算手段では、記憶手段に記憶されている空気温度に替えて前記周囲温度を用いて浴室表面温度を演算することを特徴とする請求項５または６記載の浴室暖房装置。
【請求項８】
浴室の周囲温度を検知する周囲温度検知手段を備え、前記周囲温度と記憶手段に記憶されている空気温度との差に応じて、時間関数に対して補正を加えることを特徴とする請求項６載の浴室暖房装置。
【請求項９】
制御手段では、演算手段で演算された浴室表面温度と、あらかじめ設定されている浴室表面温度目標値とを比較することにより、加熱手段を制御することを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の浴室暖房装置。
【請求項１０】
演算手段で演算された浴室表面温度が、あらかじめ設定されている温度目標値以上となった時点から、一定時間経過後に加熱手段を停止させることを特徴とする請求項９に記載の浴室暖房装置。
【請求項１１】
演算手段で演算された浴室表面温度が、あらかじめ設定されている温度目標値以上となった時点から、浴室の空気温度が一定となるように加熱手段を制御することを特徴とする請求項９に記載の浴室暖房装置。
【請求項１２】
演算手段で演算された浴室表面温度と浴室の空気温度との算術平均値が、あらかじめ設定されている温度目標値以上となった時点から、浴室の空気温度が一定となるように加熱手段を制御することを特徴とする請求項８に記載の浴室暖房装置。
【請求項１３】
浴室を加湿するための加湿手段を備えたことを特徴とする請求項５から１２のいずれかに記載の浴室暖房装置。
【請求項１４】
加熱手段の運転に連動して加湿手段の運転をおこなうことを特徴とする請求項１３記載の浴室暖房装置。
【請求項１５】
浴室の湿度を検知する湿度検知手段を備えたことを特徴とする請求項１３または１４に記載の浴室暖房装置。
【請求項１６】
浴室の空気を屋外に排出する換気手段を備え、制御手段では、加熱手段の加熱運転停止後に前記換気手段の運転を開始するように制御することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載の浴室暖房装置。
【請求項１７】
演算手段には少なくとも２以上の時間関数が記憶され、前記時間関数を任意に選択できる切り替えスイッチを備えたことを特徴とする請求項６から１６のいずれかに記載の浴室暖房装置。
【請求項１８】
切り替えスイッチを浴室暖房装置本体に備えたことを特徴とする請求項１７記載の浴室暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に一般家庭における浴室内の暖房や乾燥に使用される浴室暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
居室を対象とした空気調和機としては、室内の室内の壁や床の表面温度を検知する手段として輻射温度センサを用いて空調運転制御をおこなうものが知られている。
【０００３】
以下、従来の室内の壁や床の表面温度を検知する手段が備えられた空気調和機１０１について、図１０を参照しながら説明する。天井面１０２に埋設された空気調和機１０１は、吸込口１０３、吹出口１０４を有し吸込口１０３から吹出口１０４に通風路１０５が形成されており、通風路１０５には、室内温度センサ１０６、加熱手段としての室内熱交換器１０７、室内ファン１０８が設けられ、室内ファン１０８が回転すると室内の空気が吸込口１０３から吸込まれ、吸込まれた空気は室内温度センサ１０６に触れながら室内熱交換器１０７を通り、室内ファン１０８を通り、吹出口１０４から室内へ吹出される。
【０００４】
また、空気調和機１０１の下面部には輻射温度センサ１０９が設けられ、室内の床面から輻射される熱を取り込んで床面の温度を検知する。室内温度センサ１０６や輻射温度センサ１０９の検知温度に基づき、室内熱交換器１０７への熱供給量や室内ファン１０８の回転を制御するものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３３６９３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の空気調和機を浴室といった湯気や水蒸気が充満する湿度の高い室内に設置した場合には、輻射温度センサで室内に浮遊している湯気や水蒸気の温度を検知することとなる。また、輻射温度センサの受照部が湯気や水蒸気に暴露されており、湯気や水蒸気が輻射温度センサの受照部へ付着するとともに、経年的には輻射温度センサの受照部にカビなどの汚損が発生する。従って、浴室のように湯気や水蒸気が充満する湿度の高い室内では、輻射温度センサによって適切に壁面や床面の表面温度を検知できないといった課題があり、湯気や水蒸気が充満している浴室であっても精度よく浴室の室内表面温度を検知することが要求されている。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、浴室において室内表面温度を精度良く検知できる浴室暖房装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、室内を加熱する過程において、加熱前における室内の空気温度と加熱時間と加熱時における室内の空気温度とから室内の表面温度を演算するものである。
【０００８】
この手段により、水蒸気が充満している空間であっても室内の表面温度を精度良く検知することが可能となる。
【０００９】
また、他の手段は、室内の周囲温度を用いるものである。
【００１０】
この手段により、室内の表面温度の演算精度を向上することができる。
【００１１】
また、他の手段は、室内を加熱する過程において、室内の周囲温度と加熱時間と加熱時における室内の空気温度とから室内の表面温度を演算するものである。
【００１２】
この手段により、室内の断熱性が高い場合であっても精度よく室内の表面温度を演算することができる。
【００１３】
また、他の手段は、加熱時間に基づき決定される関数を用い、室内の表面温度を演算するものである。
【００１４】
この手段により、室内の表面温度を演算するための演算プログラムを簡素化することができる。
【００１５】
また、他の手段は、浴室を加熱する加熱手段と、浴室の空気温度を検知する温度検知手段と、加熱手段を制御する制御手段とを備え、制御手段には、加熱手段の加熱開始時において温度検知手段により検知された空気温度を記憶する記憶手段と、加熱手段の加熱開始時からの経過時間を計るタイマー手段と、浴室表面温度を演算する演算手段とを備え、演算手段では、室内温度検知手段により検知される空気温度と、記憶手段に記憶されている空気温度と、タイマー手段で検知した経過時間とから浴室表面温度を演算し、制御手段では、浴室表面温度に応じて加熱手段を制御するものである。
【００１６】
この手段により、浴室の室内から在室者に対して放射される輻射熱量の大小に基づき加熱手段を制御でき、在室者の快適性を向上することができる。
【００１７】
また、他の手段は、演算手段では、タイマー手段で検知した経過時間に基づき決定する時間関数が記憶されており、前記時間関数を用いて浴室表面温度を演算するものである。
【００１８】
この手段により、演算手段の演算プログラムを簡素化することができる。
【００１９】
また、他の手段は、記憶手段に替えて浴室の周囲温度を検知する周囲温度検知手段を備え、演算手段では、記憶手段に記憶されている空気温度に替えて周囲温度を用いて浴室表面温度を演算するものである。
【００２０】
この手段により、浴室周囲の断熱性が高い場合であっても精度良く浴室表面温度を演算することができる。
【００２１】
また、他の手段は、浴室の周囲温度を検知する周囲温度検知手段を備え、前記周囲温度と記憶手段に記憶されている空気温度との差に応じて、時間関数に対して補正を加えるものである。
【００２２】
この手段により、浴室に余熱がある場合であっても精度良く浴室表面温度を演算することができる。
【００２３】
また、他の手段は、制御手段では、演算手段で演算された浴室表面温度と、あらかじめ設定されている浴室表面温度目標値とを比較することにより、加熱手段を制御するものである。
【００２４】
この手段により、浴室のカビ発生を抑制することができる。
【００２５】
また、他の手段は、演算手段で演算された浴室表面温度が、あらかじめ設定されている温度目標値以上となった時点から、一定時間経過後に加熱手段を停止させるものである。
【００２６】
この手段により、さらに確実に浴室のカビ発生を抑制することができる。
【００２７】
また、他の手段は、演算手段で演算された浴室表面温度が、あらかじめ設定されている温度目標値以上となった時点から、浴室の空気温度が一定となるように加熱手段を制御するものである。
【００２８】
この手段により、過剰な加熱を抑制することにより電力消費を削減することができる。
【００２９】
また、他の手段は、演算手段で演算された浴室表面温度と浴室の空気温度との算術平均値が、あらかじめ設定されている温度目標値以上となった時点から、浴室の空気温度が一定となるように加熱手段を制御するものである。
【００３０】
この手段により、輻射温度を考慮した室温制御をおこなうことができる。
【００３１】
また、他の手段は、浴室を加湿するための加湿手段を備えたものである。
【００３２】
この手段により、浴室表面の温度上昇に要する時間の短縮を図ることができる。
【００３３】
また、他の手段は、加熱手段の運転に連動して加湿手段の運転をおこなうものである。
【００３４】
この手段により、浴室暖房装置の操作性を向上することができる。
【００３５】
また、他の手段は、浴室の湿度を検知する湿度検知手段を備えたことをこの手段により、凝縮潜熱の影響を考慮することで室内の表面温度を精度良く検知することができる。
【００３６】
また、他の手段は、浴室の空気を屋外に排出する換気手段を備え、制御手段では、加熱手段の加熱運転停止後に換気手段の運転を開始するように制御するものである。
【００３７】
この手段により、加熱運転停止後に浴室の水蒸気を速やかに排出することができる。
【００３８】
また、他の手段は、演算手段には少なくとも２以上の時間関数が記憶され、前記時間関数を任意に選択できる切り替えスイッチを備えたものである。
【００３９】
この手段により、浴室暖房装置本体を設置する浴室ユニットの特性に合わせ、室内の表面温度を精度良く検知することができる。
【００４０】
また、他の手段は、切り替えスイッチを浴室暖房装置本体に備えたものである。
【００４１】
この手段により、使用者の誤操作を防止することができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、浴室といった湯気や水蒸気が充満する湿度の高い室内であっても、輻射温度を考慮した室内温熱環境を検知し適切に加熱手段を制御することができるため、入浴者の快適性を向上できるという効果のある浴室暖房装置を提供することができる。また、加熱手段の作動に基づく浴室内の壁面や床面の表面温度を適切に検知することができるため、加熱による真菌成長の抑制に対し過剰な加熱によるエネルギーロスを防止することができるなどの効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明の請求項１記載の発明は、室内を加熱する過程において、加熱前における室内の空気温度と加熱時間と加熱時における室内の空気温度とから室内の表面温度を演算するものであり、水蒸気が充満している空間であっても室内の表面温度を精度良く検知できるという作用を有する。
【００４４】
本発明の請求項２記載の発明は、室内の周囲温度を用いるものであり、室内の表面温度の演算精度を向上できるという作用を有する。
【００４５】
本発明の請求項３記載の発明は、室内を加熱する過程において、室内の周囲温度と加熱時間と加熱時における室内の空気温度とから室内の表面温度を演算するものであり、室内の断熱性が高い場合であっても精度よく室内の表面温度を演算できるという作用を有する。
【００４６】
本発明の請求項４記載の発明は、加熱時間に基づき決定される関数を用い室内の表面温度を演算するものであり、室内の表面温度を演算するための演算プログラムを簡素化できるという作用を有する。
【００４７】
本発明の請求項５記載の発明は、浴室を加熱する加熱手段と、浴室の空気温度を検知する温度検知手段と、加熱手段を制御する制御手段とを備え、制御手段には、加熱手段の加熱開始時において温度検知手段により検知された空気温度を記憶する記憶手段と、加熱手段の加熱開始時からの経過時間を計るタイマー手段と、浴室表面温度を演算する演算手段とを備え、演算手段では、室内温度検知手段により検知される空気温度と、記憶手段に記憶されている空気温度と、タイマー手段で検知した経過時間とから浴室表面温度を演算し、制御手段では、浴室表面温度に応じて加熱手段を制御するものであり、浴室の室内から在室者に対して放射される輻射熱量の大小に基づき加熱手段を制御でき、在室者の快適性を向上することができるという作用を有する。
【００４８】
本発明の請求項６記載の発明は、演算手段では、タイマー手段で検知した経過時間に基づき決定する時間関数が記憶されており、前記時間関数を用いて浴室表面温度を演算するものであり、演算手段の演算プログラムを簡素化できるという作用を有する。
【００４９】
本発明の請求項７記載の発明は、記憶手段に替えて浴室の周囲温度を検知する周囲温度検知手段を備え、演算手段では、記憶手段に記憶されている空気温度に替えて周囲温度を用いて浴室表面温度を演算するものであり、浴室周囲の断熱性が高い場合であっても精度良く浴室表面温度を演算できるという作用を有する。
【００５０】
本発明の請求項８記載の発明は、浴室の周囲温度を検知する周囲温度検知手段を備え、前記周囲温度と記憶手段に記憶されている空気温度との差に応じて、時間関数に対して補正を加えるものであり、浴室に余熱がある場合であっても精度良く浴室表面温度を演算できるという作用を有する。
【００５１】
本発明の請求項９記載の発明は、制御手段では、演算手段で演算された浴室表面温度と、あらかじめ設定されている浴室表面温度目標値とを比較することにより、加熱手段を制御するものであり、浴室のカビ発生を抑制することができるという作用を有する。
【００５２】
本発明の請求項１０記載の発明は、演算手段で演算された浴室表面温度が、あらかじめ設定されている温度目標値以上となった時点から、一定時間経過後に加熱手段を停止させるものであり、さらに確実に浴室のカビ発生を抑制できるという作用を有する。
【００５３】
本発明の請求項１１記載の発明は、演算手段で演算された浴室表面温度が、あらかじめ設定されている温度目標値以上となった時点から、浴室の空気温度が一定となるように加熱手段を制御するものであり、過剰な加熱を抑制することにより電力消費を削減できるという作用を有する。
【００５４】
本発明の請求項１２記載の発明は、他の手段は、演算手段で演算された浴室表面温度と浴室の空気温度との算術平均値が、あらかじめ設定されている温度目標値以上となった時点から、浴室の空気温度が一定となるように加熱手段を制御するものであり、輻射温度を考慮した室温制御ができるという作用を有する。
【００５５】
本発明の請求項１３記載の発明は、浴室を加湿するための加湿手段を備えたものであり、浴室表面の温度上昇に要する時間の短縮を図ることができるという作用を有する。
【００５６】
本発明の請求項１４記載の発明は、加熱手段の運転に連動して加湿手段の運転をおこなうものであり、浴室暖房装置の操作性を向上できるという作用を有する。
【００５７】
本発明の請求項１５記載の発明は、浴室の湿度を検知する湿度検知手段を備えたものであり、凝縮潜熱の影響を考慮することで室内の表面温度を精度良く検知できるという作用を有する。
【００５８】
本発明の請求項１６記載の発明は、浴室の空気を屋外に排出する換気手段を備え、制御手段では、加熱手段の加熱運転停止後に換気手段の運転を開始するように制御するものであり、加熱運転停止後に浴室の水蒸気を速やかに排出できるという作用を有する。
【００５９】
本発明の請求項１７記載の発明は、演算手段には少なくとも２以上の時間関数が記憶され、前記時間関数を任意に選択できる切り替えスイッチを備えたものであり、浴室暖房装置本体を設置する浴室ユニットの特性に合わせ、室内の表面温度を精度良く検知することができるという作用を有する。
【００６０】
本発明の請求項１８記載の発明は、切り替えスイッチを浴室暖房装置本体に備えたものであり、使用者の誤操作を防止することができるという作用を有する。
【００６１】
以下本発明の実施の形態について、図１〜図９を参照しながら説明する。
【００６２】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における浴室暖房装置が設けられた浴室の断面図である。図１において、浴室暖房装置１は浴室２の天井部分に設けられ、浴室２と隣室３はドアガラリ４を介して連通されており、ドアガラリ４は浴室暖房装置１に備えられる換気手段としての排気送風機６の動作時において給気経路として機能する。
【００６３】
浴室暖房装置１は、浴室２から空気を吸込む吸込み口５および換気手段としての排気送風機６および浴室２の空気を屋外に排出する排出口７が連通されることで換気風路が構成されている。また、浴室２から空気を吸い込む吸込み口８および送風手段としての循環送風機９および加熱手段としての電気ヒーター１０および浴室２に空気を吹出す吹出し口１１に連通されることで循環風路が構成されている。電気ヒーター１０としては具体的にハロゲンヒータ、シーズヒーター、ＰＴＣヒーターなどが用いられる。なお、吹出し口１１にはルーバーを設けて吹出し風向を変え、まんべんなく送風できるようにしてもよい。吸込み口８の内部には温度検知手段としての温度センサ１２が備えられ、温度センサ１２は浴室２の室内温度Ｔｉを検知できるように、吸込み口８から吸込まれた室内空気が当たる位置に備えられている。また、温度センサ１２は例えばサーミスタなど温度変化を電気信号に変換できるものが用いられる。
【００６４】
隣室３の壁面には、使用者が浴室暖房装置を操作するための操作部１３が備えられており、浴室の暖房をおこなう『暖房モード』、浴室の換気をおこなう『換気モード』、浴室の壁や天井や床のカビ発生を防ぐの『防カビモード』といった運転モード（図示せず）が備えられ、使用者が任意に浴室暖房装置の操作をおこなうことができる。
【００６５】
図２は本発明の実施の形態１における浴室暖房装置１の制御手段１５の構成を示す図である。図２において、制御手段１５は記憶手段１６とタイマー手段１７と演算手段１８と判断手段１９から構成されており、記憶手段１６と演算手段１８には温度センサ１２が接続されており、温度センサ１２で検知した温度情報として室内温度Ｔｉが、記憶手段１６と演算手段１８へ伝達される構成となっている。また、判断手段１９には、電気ヒーター１０、循環送風機９、排気送風機６および操作部１３が接続されており、判断手段１９の指令に対して電気ヒーター１０、循環送風機９、排気送風機６の各々に対してＯＮ／ＯＦＦの運転制御が可能なように構成されている。さらに、操作部１３から判断手段１９に対して、運転モードに応じた指令が伝達される構成となっている。
【００６６】
次に、制御手段１５の内部構成を説明する。記憶手段１６およびタイマー手段１７では、判断手段１９からの運転開始コマンドに応じて動作が開始する構成となっている。記憶手段１６では判断手段１９から運転開始コマンドを受けた時点で、温度センサ１２で検知した室内温度Ｔｉを受け取り、室内温度Ｔｉを初期空気温度Ｔｏとして記憶する。また、タイマー手段１７では判断手段１９から運転開始コマンドを受けた時点からの経過時間τをカウントし、経過時間τを演算手段１８へ順次伝達する構成となっている。
【００６７】
演算手段１８では、室内温度Ｔｉと初期空気温度Ｔｏと経過時間τに基づき演算された浴室表面温度θｓを、判断手段１９へ伝達する構成となっている。判断手段１９では、演算手段１８より伝達された浴室の表面温度θｓに基づき、電気ヒーター１０、循環送風機９、排気送風機６の運転にかかわる判断をおこなう。
【００６８】
このような構成により、浴室の室内から在室者に対して放射される輻射熱量の大小を浴室表面温度θｓから推し量るることが可能となり、室内からの輻射熱量に基づき加熱手段を制御することとなり在室者の快適性を向上することができる。
【００６９】
図３は、本発明の実施の形態１における浴室暖房装置の防カビモードの制御フローを示すフローチャートである。また、図４は加熱によるＣｌａｄｏｓｐｏｒｉｕｍ  ｃｌａｄｏｓｐｏｒｉｄｅｓの繁殖抑制効果を示す図であり、浴室で検出される代表的なカビであるＣｌａｄｏｓｐｏｒｉｕｍ  ｃｌａｄｏｓｐｏｒｉｄｅｓを複数の温度条件で暴露実験をおこない暴露時間とカビ菌の生存率との結果を示したものである。ここで、本発明の実施の形態１における『防カビモード』の制御動作を、図１〜図４を用いて説明する。
【００７０】
浴室暖房装置１の操作部１３において、運転モードとしての『防カビモード』が使用者により操作されることで、『防カビモード』の運転が開始され（Ｓ１）、判断手段１９を介して記憶手段１６とタイマー手段１７に対して運転開始コマンドが伝達される。
【００７１】
記憶手段１６では、運転開始コマンドが伝達されると温度センサ１２で検知した室内温度Ｔｉを取り込み（Ｓ２）、検知された室内温度Ｔｉを記憶手段１６において初期空気温度Ｔｏとして記憶する（Ｓ３）。一方、タイマー手段１７では、運転開始コマンドを受けた時点からの経過時間τのカウントを開始するとともに、判断手段１９により電気ヒーター１０と循環送風機９に対して通電をおこない、電気ヒーター１０と循環送風機９の運転が開始される（Ｓ４）。タイマー手段１７では電気ヒーター１０と循環送風機９との運転開始からの経過時間τがカウントされることとなる。
【００７２】
続いて、演算手段１８では温度センサ１２で検知した室内温度Ｔｉを取り込み（Ｓ５）、経過時間τの関数である時間定数ｈ＝η（τ）を算出し（Ｓ６）、室内温度Ｔｉと初期空気温度Ｔｏと時間定数ｈを変数とした浴室表面温度θｓを  θｓ＝  ｈ×（Ｔｉ−Ｔｏ）＋Ｔｏ  により演算する（Ｓ７）。そして、浴室表面温度θｓが目標値ａより大きくなるまで、（Ｓ５）から（Ｓ８）のステップを繰り返し、浴室表面温度θｓが浴室表面温度の目標値ａより大きくなった時点で、電気ヒーター１０の通電を終了し（Ｓ９）、電気ヒーター１０の本体温度を下げることを目的として、例えば数分間経過後に循環送風機９の通電を終了する（Ｓ１０）。ここで、目標値ａは浴室の壁面や天井面などにおいてカビ発生を防止するために必要な温度目標値であり、図４の実験結果に基づけば目標値ａは例えば４５℃以上でその効果が顕著であることが伺える。
【００７３】
これにより、演算手段で演算された浴室表面温度θｓと、あらかじめ設定されている浴室表面温度の目標値ａとを比較することにより、加熱手段としての電気ヒーター１０を制御し浴室壁面温度θｓを規定の温度まで上昇させることが可能となり、浴室の壁面や天井面などにおいてカビ発生を防止できる。
【００７４】
また、演算手段で演算された浴室表面温度θｓがあらかじめ設定されている浴室表面温度の目標値ａ以上となった時点から、一定時間ｂを経過させた後に加熱手段としての電気ヒーター１０の通電を終了してもよい。ここで図４の実験結果に基づけば、目標値ａを４５℃の場合であれば、一定時間ｂは１５分程度の時間であり、カビ生育の抑制効果をさらに向上させることができる。なお、目標値ａと一定時間ｂは一意的に決定されるものではなく、図４にあるような実験結果に基づき目標値ａと一定時間ｂには関連性を備えたうえに決定される。これにより、さらに確実のカビ発生を防止することができる。
【００７５】
また、演算手段で演算された浴室表面温度θｓがあらかじめ設定されている浴室表面温度の目標値ａ以上となった時点から一定時間ｂが経過するまでの間、浴室表面温度の目標値ａを維持するように加熱手段としての電気ヒーター１０の出力制御してもよく、加熱手段としての電気ヒーター１０における過剰な加熱を抑制することにより、電力消費を削減することができる。
【００７６】
続いて、本発明の実施の形態１における『暖房モード』の制御動作を、図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態１における浴室暖房装置の暖房モードの制御フローを示すフローチャートである。
【００７７】
浴室暖房装置１の操作部１３において、運転モードとしての『暖房モード』が使用者により操作されることで、『暖房モード』の運転が開始され（Ｓ１１）、判断手段１９を介して記憶手段１６とタイマー手段１７に対して運転開始コマンドが伝達される。
【００７８】
記憶手段１６では、運転開始コマンドが伝達されると温度センサ１２で検知されている室内温度Ｔｉを取り込み（Ｓ１２）、記憶手段１６において検知された室内温度Ｔｉを初期空気温度Ｔｏとして記憶する（Ｓ１３）。一方、タイマー手段１７では、運転開始コマンドを受けた時点からの経過時間τのカウントを開始するとともに、判断手段１９により電気ヒーター１０と循環送風機９に対して通電をおこない、電気ヒーター１０と循環送風機９の運転が開始される（Ｓ１４）。タイマー手段１７では電気ヒーター１０と循環送風機９との運転開始からの経過時間τがカウントされることとなる。
【００７９】
続いて、演算手段１８では温度センサ１２で検知した室内温度Ｔｉを取り込み（Ｓ１５）、経過時間τの関数である時間定数ｈ＝η（τ）を算出し（Ｓ１６）、室内温度Ｔｉと初期空気温度Ｔｏと時間定数ｈとを変数とした浴室表面温度θｓを  θｓ＝  ｈ×（Ｔｉ−Ｔｏ）＋Ｔｏ  により演算する（Ｓ１７）。そして、浴室表面温度θｓと室内温度Ｔｉとの算術平均値、（θｓ＋Ｔｉ）／２が浴室表面温度の目標値ｃより大きくなるまで、（Ｓ１５）から（Ｓ１８）のステップを繰り返し、（θｓ＋Ｔｉ）／２が浴室表面温度の目標値ｃより大きくなった時点で、室内温度Ｔｉを記憶手段１６において室内制御温度ｄとして記憶する（Ｓ１９）。ここで、浴室表面温度の目標値ｃは入浴時を想定して入浴者が裸で寒さを感じない温度であり、例えば２８℃程度である。
【００８０】
続いて、判断手段１９では、温度センサ１２で検知されている室内温度Ｔｉを取り込み（Ｓ２０）、検知された室内温度Ｔｉと室内制御温度ｄとを比較し（Ｓ２１）、電気ヒーター１０をＯＮ／ＯＦＦをおこない（Ｓ２２・Ｓ２３）、室内温度Ｔｉが室内制御温度ｄになるように電気ヒーター１０の通電制御がおこなわれる。そして、操作部１３から暖房モード停止の指示があるまで（Ｓ２０）から（Ｓ２３）のステップを繰り返す。また、操作部１３から暖房モード停止の指示があった場合は、電気ヒーター１０の通電を終了し（図示せず）、電気ヒーター１０の本体温度を下げることを目的として、例えば数分間経過後に循環送風機９の通電を終了する（図示せず）。
【００８１】
このように、居住者が在室する場合に周囲の壁や床や天井から受ける輻射熱の大小指標としての輻射温度は浴室表面温度θｓと等しくなる。また、居住者の体感温度としては空気温度と輻射温度の平均値であることが一般的に知られており、室内温度Ｔｉと温度表面温度θｓとの算術平均値が浴室表面温度の目標値ｃに達した段階で、室内温度Ｔｉを制御することに切り替えることで、輻射温度を考慮した室温制御をおこなうことができる。
【００８２】
図６（ａ）は、室内空間を加熱する場合の温度変化の一般事例を示す図であり、加熱手段によって室内空間を加熱する場合における室内空間の温度上昇の一般的なモデルを示している。また、図６（ｂ）は関数ｈの一例を示す図である。ここでは、浴室空間を構成する壁や床や天井などにおける浴室表面温度θｓの演算方法、および浴室表面温度θｓを演算する場合に必要な時間定数ｈについて、図６を用いて説明する。
【００８３】
一般的に室内を加熱手段により連続的な加熱をおこなう場合には、室内温度ｔｉの時間的な温度上昇曲線は加熱経過時間に対する指数関数となる。そして、室内温度ｔｉの時間的な温度上昇曲線の形については室内空間を構成している壁や床や天井の熱容量の大小が影響していることが知られている。また、壁や床や天井は相対的に温度の高い室内側からの熱貫流により、室内側の表面温度ｔｓが上昇することとなるが、壁や床や天井の熱容量の影響を受け、表面温度ｔｓの温度変化としては室内温度ｔｉに対して緩やかな曲線を描くこととなる（図６（ａ）参照）。従って、周囲温度ｔｂを基準とした表面温度ｔｓと室内温度ｔｉとの比率（ｔｓ−ｔｂ）／（ｔｉ−ｔｂ）の時間変化としては、加熱手段の加熱経過時間に関する時間関数であるとともに、壁や床や天井の熱容量の大小や加熱量の大小で決定されることが容易にわかる。
【００８４】
一方、室内として浴室ユニットに代表されるようなユニット化された空間である場合は、室内を構成する壁や床や天井の構成材料を容易に規定することができる。すなわち、空間を構成する熱伝達係数や比熱などの物性値が限定されてくるので、前記した壁や床や天井の熱容量の大小についても一般化することが可能となる。また、一般化された浴室モデルで連続的に加熱をおこなった場合の温度変化を実測実験や数値実験により把握し、（ｔｓ−ｔｂ）／（ｔｉ−ｔｂ）の時間変化を、経過時間τに対する関数ｈ＝η（τ）としてあらかじめ把握しておくことにより、室内温度ｔｉと経過時間τと周囲温度ｔｂとから表面温度θｓを演算することが可能となる。なお、従来の浴室ユニットは温度が安定している床下空間に連通する基礎部分に設置されており、加熱時間が数時間であるような場合では浴室ユニットの周囲温度Ｔｂの変化がほとんど発生しないので、周囲温度ｔｂは加熱前における室内空気温度ｔｏと等しいと考えられる。
【００８５】
これにより、加熱前における室内の空気温度と加熱時間と加熱時における室内の空気温度とから室内の表面温度を演算することが可能となり、浴室といった高湿度の空間や水蒸気が充満している空間であっても室内表面温度を精度良く検知が可能となる。また、加熱時間に基づき決定される関数ｈ＝η（τ）を用いることにより、室内の表面温度を演算するための演算プログラムが簡素化できるといった効果がある。
【００８６】
なお、実施の形態１では、加熱手段に電気ヒーターを用いたが、電気ヒーターにかえて給湯器などから供給される循環温水を熱源として利用する温水コイルを用いてもよく、その作用効果を生じない。また、電気ヒーターにかえて冷凍サイクルを利用した凝縮コイルを用いてもよく、その作用効果を生じない。
【００８７】
（実施の形態２）
実施の形態１では、制御手段１５の中に記憶手段１６を備えていたが、実施の形態２では記憶手段１６に替えて浴室の周囲温度を検知する周囲温度センサ２０が浴室ユニットの周囲に備えられており、浴室ユニットの壁の裏面や天井の裏面に備えられている構成となっている。
【００８８】
図７は本発明の実施の形態２における浴室暖房装置の制御手段の構成を示す図である。図７において、制御手段１５はタイマー手段１７と演算手段１８と判断手段１９から構成されており、演算手段１８には温度センサ１２と周囲温度センサ２０が接続されており、温度センサ１２で検知した温度情報として室内温度Ｔｉが演算手段１８へ伝達される。また、周囲温度センサ２０で検知した温度情報として周囲温度Ｔｂが演算手段１８へ伝達される構成となっている。また、判断手段１９には、電気ヒーター１０、循環送風機９、排気送風機６および操作部１３が接続されており、判断手段１９の指令に対して電気ヒーター１０、循環送風機９、排気送風機６の各々に対してＯＮ／ＯＦＦの運転制御が可能なように構成されている。さらに、操作部１３から判断手段１９に対して、運転モードに応じた指令が伝達される構成となっている。
【００８９】
実施の形態２では、実施の形態１において演算手段１８で取り込む初期空気温度Ｔｏの替わりに、周囲温度センサ２０で検知される周囲温度Ｔｂを用い、室内温度Ｔｉと周囲温度Ｔｂと時間定数ｈを変数とした表面温度θｓを  θｓ＝  ｈ×（Ｔｉ−Ｔｂ）＋Ｔｂ  により演算するものであり、浴室暖房装置が設置される住宅の断熱性能が優れ、加熱に伴い浴室ユニットの周囲温度が上昇する場合においても精度良く浴室表面温度を演算することができる。また、室内の表面温度の演算精度を向上することができる。
【００９０】
（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１の構成に加え浴室の周囲温度を検知する周囲温度センサ２０が、浴室ユニットの外周部分に備えられており、例えば浴室ユニットを構成している壁材や天井材の室内側に対する裏面に備えられている。
【００９１】
図８は本発明の実施の形態１における浴室暖房装置の制御手段の構成を示す図である。図８において、制御手段１５は記憶手段１６とタイマー手段１７と演算手段１８と判断手段１９から構成されており、記憶手段１６と演算手段１８には温度センサ１２と周囲温度センサ２０が各々接続されており、温度センサ１２で検知した温度情報として室内温度Ｔｉが記憶手段１６と演算手段１８へ伝達されるとともに、周囲温度センサ２０で検知した温度情報として周囲温度Ｔｂが記憶手段１６と演算手段１８へ伝達される構成となっている。また、判断手段１９には、電気ヒーター１０、循環送風機９、排気送風機６および操作部１３が接続されており、判断手段１９の指令に対して電気ヒーター１０、循環送風機９、排気送風機６の各々に対してＯＮ／ＯＦＦの運転制御が可能なように構成されている。さらに、操作部１３から判断手段１９に対して、運転モードに応じた指令が伝達される構成となっている。
【００９２】
次に、制御手段１５の内部構成を説明する。記憶手段１６およびタイマー手段１７では、判断手段１９からの運転開始コマンドに応じて動作が開始する構成となっている。記憶手段１６では判断手段１９から運転開始コマンドを受けた時点で、温度センサ１２と周囲温度センサ２０とで検知した室内温度Ｔｉと周囲温度Ｔｂを受け取り、室内温度Ｔｉと周囲温度Ｔｂとの初期温度差ΔＴを記憶する。また、タイマー手段１７では判断手段１９から運転開始コマンドを受けた時点からの経過時間τをカウントし、経過時間τを演算手段１８へ順次伝達する構成となっている。
【００９３】
演算手段１８では、室内温度Ｔｉと周囲温度Ｔｂと初期温度差ΔＴと経過時間τに基づき演算された浴室の表面温度θｓを、判断手段１９へ伝達する構成となっている。判断手段１９では、演算手段１８より伝達された浴室の表面温度θｓに基づき、電気ヒーター１０、循環送風機９、排気送風機６の運転にかかわる判断をおこなう。
【００９４】
図９は、本発明の実施の形態３における浴室暖房装置の防カビモードの制御フローを示すフローチャートである。ここで、本発明の実施の形態１における『防カビモード』の制御動作を、図８〜図９を用いて説明する。
【００９５】
浴室暖房装置１の操作部１３において、運転モードとしての『防カビモード』が使用者により操作されることで、『防カビモード』の運転が開始され（Ｓ３１）、判断手段１９を介して記憶手段１６とタイマー手段１７に対して運転開始コマンドが伝達される。
【００９６】
記憶手段１６では、運転開始コマンドが伝達されると温度センサ１２で検知されている室内温度Ｔｉと周囲温度センサ２０で検知されている周囲温度Ｔｂを取り込み（Ｓ３２）、室内温度Ｔｉと周囲温度Ｔｂとの差ΔＴ＝（Ｔｉ−Ｔｂ）を算出し、ΔＴの関数である経過時間τに対する補正値ｔｏ＝τ（ΔＴ）を記憶する（Ｓ３４）。一方、タイマー手段１７では、運転開始コマンドを受けた時点からの経過時間τのカウントを開始するとともに、判断手段１９により電気ヒーター１０と循環送風機９に対して通電をおこない、電気ヒーター１０と循環送風機９の運転が開始される（Ｓ３５）。タイマー手段１７では電気ヒーター１０と循環送風機９との運転開始からの経過時間τがカウントされることとなる。
【００９７】
続いて、演算手段１８では温度センサ１２で検知した室内温度Ｔｉと周囲温度センサ２０で検知した周囲温度Ｔｂを取り込み（Ｓ３６）、経過時間τに対し補正値τ´を加算することにより経過時間τに補正を加え（Ｓ３７）、経過時間τの関数である時間定数ｈ＝η（τ）を算出し（Ｓ３８）、室内温度Ｔｉと初期空気温度Ｔｏと時間定数ｈにより表面温度θｓが  θｓ＝  ｈ×（Ｔｉ−Ｔｏ）＋Ｔｏ  により演算される（Ｓ３９）。そして、表面温度θｓが目標値ａより大きくなるまで、（Ｓ３６）から（Ｓ４０）のステップを繰り返し、表面温度θｓが浴室表面温度の目標値ａより大きくなった時点で、電気ヒーター１０の通電を終了し（Ｓ４１）、電気ヒーター１０の本体温度を下げることを目的として、例えば数分間経過後に循環送風機９の通電を終了する（Ｓ４２）。ここで、目標値ａは実施の形態１と同様に浴室の壁面や天井面などにおいてカビ発生を防止するために必要な温度目標値であり、目標値ａは４５℃程度である。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の室内表面温度の演算方法と浴室暖房装置は、浴室など湿度の高い空間における室内表面温度を検知する必要のある装置に用いられ、浴室やトイレや洗面所などに使用される暖房装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施の形態１における浴室暖房装置が設けられた浴室の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における浴室暖房装置の制御手段の構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における浴室暖房装置の防カビモードの制御フローを示すフローチャート
【図４】加熱によるＣｌａｄｏｓｐｏｒｉｕｍ  ｃｌａｄｏｓｐｏｒｉｄｅｓの繁殖抑制効果を示す図
【図５】本発明の実施の形態１における浴室暖房装置の暖房モードの制御フローを示すフローチャート
【図６】（ａ）室内空間を加熱する場合の温度変化の一般事例を示す図、（ｂ）時間関数の一例を示す図
【図７】本発明の実施の形態２における浴室暖房装置の制御手段の構成を示す図
【図８】本発明の実施の形態３における浴室暖房装置の制御手段の構成を示す図
【図９】本発明の実施の形態３における浴室暖房装置の防カビモードの制御フローを示すフローチャート
【図１０】従来の浴室暖房装置が設けられた浴室の断面図
【符号の説明】
【０１００】
１    浴室暖房装置
６    排気送風機
９    循環送風機
１０  電気ヒーター
１２  温度センサ
１５  制御手段
１６  記憶手段
１７  タイマー手段
１８  演算手段
２０  周囲温度センサ
【図１】
2010210115.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010210115.tif 000008
【図７】
2010210115.tif 000009
【図８】
2010210115.tif 000010
【図９】
2010210115.tif 000011
【図１０】
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