(57)【要約】【課題】突入電流を防止し加熱装置へのストレス緩和による長寿命化と、使用する電力変換素子の容量ダウンを図った加熱装置を提供することを目的とする。【解決手段】少なくとも赤外領域の光を照射する輻射加熱手段２と、前記輻射加熱手段２から発せられる輻射エネルギー量を可変する輻射エネルギー量可変手段３と、前記輻射加熱手段２に供給される電流値が所定値以下となるように、前記輻射エネルギー量可変手段３の動作を制御する出力制御手段５とを備えたもので、電力供給開始時の突入電流を防止し、加熱装置の長寿命化と使用する電力返還素子の容量ダウンを行うことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも赤外領域の光を照射する輻射加熱手段と、前記輻射加熱手段から発せられる輻射エネルギー量を可変する輻射エネルギー量可変手段と、前記輻射加熱手段に供給される電流値が所定値以下となるように、前記輻射エネルギー量可変手段の動作を制御する出力制御手段とを備えた加熱装置。
【請求項２】
輻射加熱手段への電力供給開始から所定時間経過までの間、前記輻射加熱手段から輻射エネルギー量が間欠的に発せられるように輻射エネルギー量可変手段の動作を制御する請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
輻射加熱手段に供給される電流値が、電力供給開始から所定値に達するまでの時間を、半周期として、前記輻射加熱手段から輻射エネルギー量が間欠的に発せられるように輻射エネルギー量可変手段の動作を制御する請求項２記載の加熱装置。
【請求項４】
室内温度を検出する室内温度検出手段を備え、前記室内温度検出手段により検出された室内温度に基づいて、輻射エネルギー量可変手段の動作を制御する請求項１記載の加熱装置。
【請求項５】
輻射加熱手段の温度を検出する温度検出手段を備え、前記温度検出手段より検出された温度に基づいて、輻射エネルギー量可変手段の動作を制御する請求項１記載の加熱装置。
【請求項６】
輻射加熱手段に、加熱部分の抵抗温度特性が正特性を有するタングステンフィラメントにより構成されるハロゲンランプを用いた請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項７】
上記請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱装置を有する空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輻射加熱手段を備えた加熱装置における電源投入時の突入電流防止を目的とした制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の輻射式の加熱装置では、輻射加熱手段にハロゲンランプヒータ等を用い、駆動電源には商用電源や直流電源を用いて駆動している。
【０００３】
図７は、従来の加熱装置１の全体構成図である。一般的に、このような輻射式の加熱装置１には商用電源が供給され、リモコン１３により加熱装置への電源供給のオン・オフ制御により一定の電力供給による輻射加熱を行う（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実用新案登録第３０６４６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、温度に対して正特性の抵抗値を有する加熱部分を持つ加熱装置１への電力供給開始時、低抵抗への電圧印加により瞬間的な大電流（突入電流）が流れるため、その電流に耐え得る電流容量の大きな電力変換素子を用いる必要がある。また、この突入電流は加熱装置１に対するストレスとなり寿命を縮めるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、突入電流を防止し加熱装置へのストレス緩和による長寿命化と、使用する電力変換素子の容量ダウンを図った加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱装置は、少なくとも赤外領域の光を照射する輻射加熱手段と、前記輻射加熱手段から発せられる輻射エネルギー量を可変する輻射エネルギー量可変手段と、前記輻射加熱手段に供給される電流値が所定値以下となるように、前記輻射エネルギー量可変手段の動作を制御する出力制御手段とを備えたもので、電力供給開始時の突入電流を防止し、加熱装置の長寿命化と使用する電力返還素子の容量ダウンを行うことができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の加熱装置は、電力供給開始時に流れる突入電流を防止し、ストレス緩和による長寿命化と、使用する電力変換素子の容量ダウンを図った加熱装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、少なくとも赤外領域の光を照射する輻射加熱手段と、前記輻射加熱手段から発せられる輻射エネルギー量を可変する輻射エネルギー量可変手段と、前記輻射加熱手段に供給される電流値が所定値以下となるように、前記輻射エネルギー量可変手段の動作を制御する出力制御手段とを備えたもので、加熱装置の駆動電流のピーク値を所定の電流値以下に制御することができ、装置の容量ダウンと長寿命化を実現することができる。
【０００９】
第２の発明は、輻射加熱手段への電力供給開始から所定時間経過までの間、前記輻射加熱手段から輻射エネルギー量が間欠的に発せられるように輻射エネルギー量可変手段の動作を制御するもので、精度の高く高価な前記電流検出手段を備えなくても、電力供給開始
時に流れる突入電流のピーク値を低下させ装置の容量ダウンと長寿命化を実現させることができる。
【００１０】
第３の発明は、輻射加熱手段に供給される電流値が、電力供給開始から所定値に達するまでの時間を、半周期として、前記輻射加熱手段から輻射エネルギー量が間欠的に発せられるように輻射エネルギー量可変手段の動作を制御するもので、精度の高く高価な前記電流検出手段を備えなくても、電力供給開始時に流れる突入電流のピーク値を所定の電流値以下に抑えることで装置の容量ダウンと長寿命化を実現させることができる。
【００１１】
第４の発明は、室内温度を検出する室内温度検出手段を備え、前記室内温度検出手段により検出された室内温度に基づいて、輻射エネルギー量可変手段の動作を制御するもので、加熱装置が設置された部分の室温の変化によらず、電力供給開始時に流れる突入電流のピーク値を抑えることで装置の容量ダウンと長寿命化を実現することができる。
【００１２】
第５の発明は、輻射加熱手段の温度を検出する温度検出手段を備え、前記温度検出手段より検出された温度に基づいて、輻射エネルギー量可変手段の動作を制御するもので、電力供給開始時において加熱部分の温度に依存する突入電流のピーク値を、その温度によらず抑えることで装置の容量ダウンと長寿命化を実現することができる。
【００１３】
第６の発明は、輻射加熱手段に、加熱部分の抵抗温度特性が正特性を有するタングステンフィラメントにより構成されるハロゲンランプを用いたもので、電気エネルギーから輻射エネルギーへの変換を効率よく行いながら、駆動時の電流ピーク値を低下させ装置の容量ダウンと長寿命化を実現することができる。
【００１４】
第７の発明は、上記請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱装置を有する空気調和機で、ヒートポンプ暖房では実現が難しい無気流足元暖房、速暖といった快適性の高い暖房感を実現すると共に、駆動電流のピーク値低下による装置の容量ダウンと、ストレス低下による長寿命化を実現することができる。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態における加熱装置１を搭載した空気調和機１１が室内に設置された構成図を示したものである。また、図２は本発明の実施の形態における加熱装置１のブロック図を示したものである。
【００１７】
図１、図２において、空気調和機１１に搭載された加熱装置１は、タングステンフィラメントに電気を通電・加熱することで発生する赤外線領域の光を照射することにより、直接人体を加熱するハロゲンランプやハロゲンランプヒーターで構成される輻射加熱手段２と、この輻射加熱手段２からの出力を調整するためインバータやコンバータなどの電力変換装置で構成される輻射エネルギー量可変手段３と、前記輻射加熱手段２に供給される電流値を検出するための磁気センサやシャント抵抗などで構成される電流検出手段４と、この検出された電流値が所定の電流値を超えることがないように、輻射エネルギー量可変手段３の制御を行う出力制御手段５を有している。
【００１８】
また、高精度で高価な前記電流検出手段４を備えてなくても、電力供給開始時に発生する突入電流の電流ピーク値を抑えるため、電力供給開始から所定の時間、前記輻射加熱手段２から間欠的に輻射エネルギーを出力させるよう、輻射エネルギー量可変手段３の動作を制御するために、前記出力制御手段５に情報を供給するタイマ制御手段６と、室内温度
を検出するサーミスタなどで構成される室内温度検出手段７と、検出された室内温度により前記タイマ制御手段６で間欠的に制御される所定の時間を制御する室内温度制御手段８を有している。
【００１９】
更に、温度に対して正特性の抵抗値をもつタングステンフィラメントの温度を間接的に検出するため、前記輻射加熱手段２の温度を検出するための温度検出手段９と、検出された温度が所定の温度を超え、タングステンフィラメントの抵抗値が所定の抵抗値を以上となり突入電流による電流ピーク値が抑制されるまで、前記出力制御手段５により間欠的に輻射エネルギー量を制御する温度制御手段１０を有している。
【００２０】
以上のように構成された加熱装置１について、以下にその動作、作用を説明する。
【００２１】
図３は、本実施の形態の動作のフローチャートであり、（ａ）は高精度の電流検出手段４を有している場合、（ｂ）は高精度の電流検出手段４を備えず、タイマ制御手段６を有している場合、（ｃ）は高精度の電流検出手段４を備えず、温度検出手段９を有している場合の動作フローチャートである。また、図５はそのときの動作タイミングチャートであり、（ａ）は高精度の電流検出手段４を有している場合、（ｂ）は高精度の電流検出手段４を有していない場合のタイミングチャートである。
【００２２】
ここでまず、電力供給開始時における従来の動作について図４、図６を用いて説明する。輻射加熱手段２は一般的にハロゲンランプやハロゲンランプヒーター等、タングステンフィラメントへの通電により、電気エネルギーを赤外線を含む輻射エネルギーに変換している。このタングステンフィラメントの抵抗値は、図４に示すような温度正特性を持ち、低い温度Ｔ０では抵抗値もＲ０と低く、温度の上昇に伴って抵抗値は高くなり、ある温度Ｔ１以上に達すると抵抗値の変化量は減少する。そのため、図６に示すようにタングステンフィラメントの温度が低い状態にある電力供給開始時ｔ０（輻射出力レベルＬｏｗからＨｉｇｈへの切り替え時）ではタングステンフィラメントの温度がＴ０と低いため、抵抗値がＲ０と低くなる。よって突入電流により電流ピーク値がＩｐｅａｋ１と高くなる。そして自身の加熱により温度がＴ１に達する（ｔ１時）と増加した抵抗値Ｒ１により電流値はＩｅまで減少し安定した通電駆動を行う。
【００２３】
このような突入電流による電流ピーク値を抑制するため電流検出手段４を用いた方法について、動作のフローチャートを図３の（ａ）、動作のタイミングチャートを図５の（ａ）を用いて説明する。
【００２４】
まず、フローチャートのＳ０１にて加熱装置１のスイッチをＯＮにし、Ｓ０２にて輻射加熱手段２からの輻射エネルギー照射をＬｏｗレベルから切替えてＨｉｇｈレベルで開始する。この切替え時ｔ０ではタングステンフィラメントの温度はＴ０と低く、それに伴い抵抗値もＲ０と低くなるため大きな電流が流れようとする。次にＳ０３にて電流検出手段４により輻射加熱手段２に供給される電流値の検出を行い、Ｓ０４にて検出した電流値Ｉが所定の電流値Ｉｐｅａｋ２に達しているかどうかの判断を行う。
【００２５】
所定の電流値Ｉｐｅａｋ２に達している場合は、Ｓ０５にて出力制御手段５により、輻射エネルギー量可変手段３を介して、輻射加熱手段２からの輻射エネルギー照射をＬｏｗレベルに切替える。所定の電流値Ｉｐｅａｋ２に達していない場合は、Ｓ０６にて輻射エネルギー照射をＨｉｇｈレベルで維持する。そしてＳ０７にて加熱装置１のＯＦＦ指示の有無を判断し、ＯＦＦ指示がない場合、Ｓ０３に戻って処理を繰り返し、ＯＦＦ指示がある場合は停止する。このように自身の加熱により加熱部分の温度がＴ１、抵抗値がＲ１に達し（ｔ２時）、安定した駆動電流Ｉｅに到達するまで、出力制御手段により輻射エネルギー量のＨｉｇｈレベル、Ｌｏｗレベルの切り替えを繰り返すことで電流ピーク値をＩｐ
ｅａｋ２（＜Ｉｐｅａｋ１）に抑制することができる。
【００２６】
次に、高精度の電流検出手段４を用いず電流ピーク値を抑制する方法について、動作のフローチャートを図３の（ｂ）、動作のタイミングチャートを図５の（ｂ）を用いて説明する。
【００２７】
まずフローチャートのＳ１１にて加熱装置１のスイッチをＯＮにする。Ｓ１２にて所定の時間ｔｐの間、出力制御手段５により、輻射エネルギー量可変手段３を介して、輻射加熱手段２からの出力を間欠的に行うようにタイマ制御手段６をセットし、Ｓ１３にて輻射加熱手段２を間欠的に駆動させる。このときの間欠駆動の周期は、輻射エネルギー量をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへの切り替え時ｔ０に駆動電流が所定の電流値Ｉｐｅａｋ３に到達するまでの時間ＴHを半周期とする、周期ＴHL（＝２×ＴH）にて輻射エネルギー量のＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへの切替を行う。また、このとき所定の時間ｔｐは、輻射加熱手段自身の加熱により加熱部分の温度がＴ１に達するまでの時間を予想して設定を行う。
【００２８】
更に、この所定の時間ｔｐは室内温度を検出する室内温度検出手段７により検出された室内温度が高い場合は室内温度制御手段８を用いて短めに、室内温度が低い場合は室内温度制御手段８を用いて長めに調整される。その後、Ｓ１４にて所定の時間ｔｐの経過を判断し、経過した場合（ｔ２時）は、Ｓ１６にて出力制御手段５による間欠的な制御からＨｉｇｈレベル一定の制御に切替え、所定の時間ｔｐが経過していない場合は、出力制御手段５による間欠的な制御を継続する。次にＳ１５にて加熱装置１のＯＦＦ指示の有無を判断し、ＯＦＦ指示がない場合Ｓ１４に戻り処理を繰り返し、ＯＦＦ指示がある場合は処理を停止する。
【００２９】
また、タイマ制御手段６の代わりに輻射加熱手段２の温度を検出する温度検出手段９と、検出された温度により、出力制御手段５により間欠的に制御を行う温度制御手段１０を備えた場合について、図３（ｃ）を用いて説明する。
【００３０】
まずフローチャートＳ２１にて加熱装置１のスイッチをＯＮにする。Ｓ２２にて温度検出手段９により輻射加熱手段２の温度検出を開始し、Ｓ２３にて出力制御手段５により、輻射エネルギー量可変手段３を介して、間欠的に輻射エネルギー量を制御する。Ｓ２４にて温度検出手段９より検出された温度Ｔが所定の温度Ｔ１１に到達しているか判断し、到達していなければＳ２５に移行し間欠制御を継続し、温度Ｔ１１に到達している場合（ｔ２時）は、Ｓ２６にて出力制御手段５による間欠的な制御からＨｉｇｈレベル一定の制御に切替える。
【００３１】
ここで輻射加熱手段２の加熱部分の温度がＴ１の到達したときに、温度検出手段９により検出される輻射加熱手段２の温度がＴ１１に到達するようにあらかじめ所定の温度Ｔ１１を調整しておく。間欠制御時の間欠周期はタイマ制御手段６を用いたときと同様に行う。次にＳ２７にて加熱装置１のＯＦＦ指示の有無を判断し、ＯＦＦ指示がない場合Ｓ２４に戻り処理を繰り返し、ＯＦＦ指示がある場合は処理を停止する。
【００３２】
以上のように本実施の形態においては、間欠的に輻射エネルギー量を制御するよう輻射エネルギー量可変手段３の動作を制御する出力制御手段５を備えることにより、温度に対し正特性の抵抗値を有するタングステンフィラメント等で構成される輻射加熱手段２への電力供給開始時に発生する突入電流を抑えることができ、装置の容量ダウンとストレス低下による長寿命化を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかる加熱装置は、電力供給開始時に発生する突入電流を防止し、装置の容量ダウンが可能であるため、装置の小型化によりポータブルタイプの車載用、非居室空間用等の暖房機器としての用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施の形態における加熱装置を搭載した空気調和機が設置された室内構成図
【図２】同加熱装置の制御ブロック図
【図３】（ａ）同加熱装置の動作フローチャート（電流検出手段を用いた場合）（ｂ）同加熱装置の動作フローチャート（タイマーを用いた場合）（ｃ）同加熱装置の動作フローチャート（温度検出手段を用いた場合）
【図４】同輻射加熱手段の加熱部分の抵抗値の温度特性図
【図５】（ａ）加熱装置の電力供給開始時の動作タイミングチャート（電流検出手段を用いた場合）（ｂ）加熱装置の電力供給開始時の動作タイミングチャート（タイマーを用いた場合）
【図６】従来の加熱装置の電力供給開始時の動作タイミングチャート
【図７】従来の加熱装置を搭載した空気調和機の構成図
【符号の説明】
【００３５】
１    加熱装置
２    輻射加熱装置
３    輻射エネルギー量可変手段
４    電流検出手段
５    出力制御手段
６    タイマ制御手段
７    室内温度検出手段
８    室内温度制御手段
９    温度検出手段
１０    温度制御手段
１１  空気調和機
【図１】
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【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】
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【図７】
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