JPH0968338A - 冷暖房機器の温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 在室者の快適性を損なうことなく、冷暖房機
器の運転における省エネルギー化を図る温度制御装置を
提供する。 【解決手段】 初期制御部７０２は、室温検出部７０３
によって検出される室温が室温設定部７０１によって設
定された温度になるよう吹き出し部７０６を制御する。
続いて、シフト制御部７０４は、室温がそれまでの温度
変化とは逆の方向に、人が感知できない温度幅だけシフ
トするよう吹き出し部７０６を制御する。その後、上下
変動制御部７０５は、室温が人の体温の変動を抑制する
パターンで上下変動を繰り返すよう吹き出し部７０６を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖房機器の運転
における省エネルギー化を図る温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より冷暖房機器の運転における省エ
ネルギー化を図る技術の一つとして、人体の温熱感覚特
性を利用した制御方法によるものがある。例えば特開平
３―２０７９４９号で示されるように、室温変動と気流
刺激によって、冷房時の室温を在室者が設定した温度
（以下、「設定温度」という。）よりも高く維持するこ
とで省エネルギー化を図っていた。この方法は、「人は
気流刺激を受けると同じ室温（一定値）であってもより
涼しく感じる」という人体の温熱感覚特性を利用してい
るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな気流刺激を用いる方法では、在室者の室内における
位置によっては人の涼感が大きく異なり、そのために、
冷房時の室温が設定温度よりも高くなった場合には必ず
しも快適性が保証されなかった。これは、室内には家具
等の遮蔽物があり気流速が一様でなくなること、更に冷
暖房機器の温度制御装置から吹き出された気流速は減衰
するため、室内における位置が異なれば気流速も異なる
ことによるものである。

【０００４】従って、従来の気流刺激による方法では、
必ずしも在室者の快適性が保証されないために、真の意
味での省エネルギー化が図られているとは言えないとい
う問題点があった。本発明はかかる点に鑑み、在室者の
室内における位置に依存することなく快適性を保証し、
さらに冷房時にも暖房時にも適用できる方法によって、
冷暖房機器の運転における省エネルギー化を図る温度制
御装置を提供することを第１の目的とする。

【０００５】また、本発明の第２の目的は、在室者の快
適性を損なうことなく長時間にかけて冷暖房機器を省エ
ネルギーで運転することを可能とする温度制御装置を提
供することである。さらに、本発明の第３の目的は、電
気カーペット等に採用されているような比較的簡易な温
度制御方式、即ち、発熱体への電力の供給を時間的に断
続することによる温度制御方式においても、在室者の快
適性を損なうことなく暖房機器を省エネルギーで運転す
ることを可能とする温度制御装置を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、暖房（冷房）機器における温度制御装置
であって、操作者から設定温度の入力を受け付ける入力
手段と、人が触れる媒体の温度を上昇（下降）させる暖
房（冷房）手段と、前記媒体を前記設定温度にした後そ
の温度を維持させるように前記暖房（冷房）手段を制御
する設定温度達成手段と、前記媒体が前記設定温度に到
達した後、所定時間が経過したかどうかを判断する時間
判断手段と、前記時間判断手段により所定時間が経過し
たと判断された場合には、人が感知できない所定の温度
変化幅だけ低い（高い）温度に、人が感知できない所定
の温度変化率で前記媒体の温度をシフトさせるように前
記暖房手段を制御する温度シフト手段とを備える。

【０００７】これにより、暖房時においては、室温は設
定温度にされた後に人が感知することがない温度だけ下
げられ、冷房時においては、室温は設定温度にされた後
に人が感知することがない温度だけ上げられる。これに
よって、設定温度で冷暖房機器が運転されている場合よ
りも少ないエネルギーで冷暖房機器が運転されているに
も拘らず、在室者は、設定温度で冷暖房機器が運転され
ている場合と同様の快適性を享受する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る冷暖房機器の
温度制御装置の実施形態について図面を用いて説明す
る。 （第１実施形態）図１は本発明の第１実施形態に係る冷
暖房機器の温度制御装置のブロック図である。

【０００９】本装置は、制御部１０５を中心として、入
力装置１０１、室温検出部１０４、記憶部１０７、及び
冷暖房出力部１０６から構成される。入力装置１０１
は、在室者が希望する室温、即ち設定温度の入力を受け
付ける室温設定部１０２や冷暖房モードを選択するため
の冷暖房モード選択部１０３を有し、さらに図示されて
いないが、本実施形態にかかる室温制御を起動させる指
示部なども有している。入力装置１０１は、例えばリモ
ートコントロール方式で入力できる操作装置であり、こ
れにより在室者が手元で設定した室温やモードに関する
情報が無線によって制御部１０５に伝送される。

【００１０】室温検出部１０４は、サーミスタからな
り、冷暖房出力部１０６に備えられた図示されていない
空気吸い込み口に取り付けられ、常時、室温を検出して
その情報を制御部１０５に送っている。なお、室温検出
部１０４が検出した室温を「検出室温」という。記憶部
１０７は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）及びランダ
ムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含み、制御部１０５の制
御手順を規定したプログラムを記憶している。該制御手
順の内容は、図２、図４及び図５に示すフローチャート
の通りである。

【００１１】また、記憶部１０７は、人が感知できる臨
界的な温度変化幅及び温度変化率（以下、「Ｗｂ値」と
いう。）も記憶している。ここで、人が感知できる臨界
的な温度変化幅及び変化率とは、それらの値を超えない
温度変化幅及び変化率の温度変化であれば、一般に人は
その変化に気付くことがないと言われている値である。
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、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ことが
できない」という法則（Ｗｅｂｅｒの法則）によって裏
付けられるものである（武藤真介「計量心理学」朝倉書
店，１９８２参照）。Ｗｂ値は、文献（例えば、佐藤方
彦 監修「人間工学基準数値数式便覧」技報堂出版）及
び実験によって得られる値であり、例えば、室温２５℃
における人の感知できる温覚（温度上昇率）のしきい値
は０．００１℃／ｓｅｃで冷覚（温度低下率）のしきい
値は０．００４℃／ｓｅｃのごとく、室温とその室温に
おける温覚及び冷覚のしきい値を一組の要素とするデー
タの集合からなっている。

【００１２】さらに、記憶部１０７は、制御部１０５に
よって演算された一時的な温度データも記憶する。制御
部１０５は、マイクロプロセッサを主体に構成されてお
り、制御目標温度算出部１０８、温度到達検出部１０
９、及び出力制御部１１０を有している。これらは、記
憶部１０７に記憶されたプログラムに従って動作する。

【００１３】制御目標温度算出部１０８は、記憶部１０
７に記憶されたＷｂ値に基づいて、経時的に単調変化す
る制御目標温度を算出する。その際のＷｂ値は、冷暖房
モード選択部１０３によって選択されたモード及びその
時の室温から決定される。ここで、制御目標温度とは、
温度制御の目標となる温度をいい、一時的に用いられる
値である。

【００１４】出力制御部１１０は、算出された制御目標
温度と室温検出部１０４が検出した室温（以下、「検出
室温」という。）とを比較し、両温度の差がゼロになる
ように冷暖房出力部１０６の出力を制御する。温度到達
検出部１０９は、室温が制御目標温度に到達したかどう
か、又は室温が記憶部１０７に記憶された最終目標温度
に達したかどうかを判断する。

【００１５】また、図示されていないが、制御部１０５
は内部にタイマーを有し、時間の計測や判断もできる。
冷暖房出力部１０６は、圧縮機、熱交換器、膨張弁及び
インバータ等から構成され、出力制御部１１０からの信
号に基づいて室内への吹き出し空気温度を調整してい
る。

【００１６】以上のように構成された本発明の第１実施
形態に係る冷暖房機器の温度制御装置の制御部１０５に
おける制御手順について、図２、図４及び図５のフロー
チャートを用いて説明する。制御手順は、制御開始時の
室温の状態によって、次の２種類に分類される。即ち、
本装置が定常運転状態にあり、室温が既に設定温度に維
持されている第１のケースにおける制御手順（図２）
と、本装置が定常運転状態になく、室温が設定温度と離
れた温度にある第２のケースにおける制御手順（図４及
び図５）とがある。以下に、それぞれの場合に分けて制
御手順の内容を説明する。（装置が定常状態にある第１
のケースにおける制御手順） 図２は、本装置が定常状態にある第１のケースにおける
制御手順を示すフローチャートである。

【００１７】在室者が、入力装置１０１によって本制御
の起動を指示すると、先ず、本装置が定常運転状態にあ
るかどうかが判断される（ステップＳ２０１）。具体的
には、検出室温が、室温設定部１０２によって既に設定
された設定温度Ｔｓに近い温度（例えば、Ｔｓ±０．５
℃の範囲）であるかどうかが、制御部１０５によって判
断される。

【００１８】判断の結果、本装置が定常運転状態にない
場合は、なんの制御も行われずに本制御は終了する。本
装置が定常運転状態にある場合、即ち、在室者が既に快
適な状態にある場合にのみ、以下の制御が行われる。先
ず、制御開始時における室温Ｔ０を計測し、その時刻ｔ
０と共に記憶しておく（ステップＳ２０２）。

【００１９】次に、その室温Ｔ０よりも所定の温度ΔＴ
ｍ（例えば、１．０℃）だけ、冷房時は高い温度を暖房
時は低い温度を、最終目標温度Ｔｅとして記憶部１０７
に記憶しておく（ステップＳ２０３）。ここで、ΔＴｍ
は、その室温において人が感知することのない最大の温
度変化幅であり、実験によって各室温における値として
既に記憶部１０７に記憶されていたものである。

【００２０】次に、所定時間間隔Δｔごとに冷暖房出力
部１０６の出力を制御するためのカウンタｎが１に初期
化された後（ステップＳ２０４）、制御目標温度算出部
１０８によって時刻ｔ０＋ｎΔｔにおける制御目標温度
Ｔｃが算出される（ステップＳ２０５）。制御目標温度
Ｔｃは、記憶部１０７に記憶されたＷｂ値に基づいて、
Ｔ０＋ｎΔＴｒの値に設定される。

【００２１】ここで、目標とする温度変化率をΔＴｒ／
Δｔとしているのは、人が感知できない温度変化率で室
温を変化させるためであり、記憶部１０７に記憶された
Ｗｂ値を超えない温度変化率に設定される。そして、制
御部１０５の内部に有するタイマーによって時刻ｔ０＋
ｎΔｔを判断し、その時刻における室温Ｔｎが計測され
る（ステップＳ２０６）。

【００２２】その室温ＴｎとステップＳ２０５で算出し
たＴｃに基づいて、出力制御部１１０は、ＴｎとＴｃの
差をゼロにするように冷暖房出力部１０６の出力を制御
する（ステップＳ２０７）。次に、制御部１０５は、室
温Ｔｎと制御目標温度Ｔｃの大小関係を判断し（ステッ
プＳ２０８）、室温Ｔｎが大きい場合にはΔＴｒを小さ
くし（ステップＳ２０９）、室温Ｔｎが小さい場合には
ΔＴｒを大きくする（ステップＳ２１０）。

【００２３】ここで、上記のように、ステップＳ２０８
の判断結果に基づいてΔＴｒを変化させているのは、室
温Ｔｎを制御目標温度Ｔｃに、より早く近付くようにす
るためである。但し、いかなる場合においても、ΔＴｒ
／ΔｔがＷｂ値を超えないように、その変化範囲を制限
している。次に、室温Ｔｎが、ステップＳ２０３で記憶
された最終目標温度Ｔｅに到達したかどうかが温度到達
検出部１０９によって判定される（ステップＳ２１
１）。

【００２４】室温Ｔｎが最終目標温度Ｔｅに到達してい
ない場合には、到達するまで室温変化を継続させるため
に、カウンタｎを１だけ増加し（ステップＳ２１２）、
再びステップＳ２０５からステップＳ２１１の制御を繰
り返す。一方、室温Ｔｎが最終目標温度Ｔｅに到達した
場合には、以降の室温は最終目標温度Ｔｅに維持される
ように、冷暖房出力部１０６の出力を制御する（ステッ
プＳ２１３）。

【００２５】以上のような制御手順によって冷暖房出力
部１０６の出力が制御された場合の室温の時間的変化
を、図３ａ及び図３ｂのグラフを用いて説明する。図３
ａは冷房時における室温の変化を、図３ｂは暖房時にお
ける室温の変化を示している。時刻ｔ０において、入力
装置１０１によって本制御が開始されると、それまで定
常運転状態にあって温度Ｔ０に維持されていた室温が、
冷房時は上昇し暖房時は下降する。その際の温度変化率
はΔＴｒ／Δｔになるように制御され、従って、人が感
知できる温度変化率Ｗｂを超えることはない。そして、
室温が、最終目標温度Ｔｅに達すると、以降はその室温
Ｔｅに維持される。

【００２６】本実施形態に係る冷房時の実験によると、
室温変化率が３℃／ｈで室温を１℃上昇させた場合に、
１０名中９名は温冷感（暑い、寒いの感覚）が変わらな
かったという結果が得られている。従って、在室者の快
適性を損なうことなく、より高い室温を維持することで
足りる結果、その分の省エネルギー化が図られることに
なる。（室温が設定温度と離れた温度にある第２のケー
スにおける制御手順） 次に、制御開始時において、本装置が定常運転状態にな
い場合の制御手順について説明する。

【００２７】図４及び図５は、その制御手順を示すフロ
ーチャートである。在室者が入力装置１０１によって本
制御の起動を指示すると、先ず、本装置が定常運転状態
にあるかどうかが判断される（ステップＳ４０１）。即
ち、冷房時にあっては室温を下げる必要があるか又は暖
房時にあっては室温を上げる必要があるかが判断され
る。具体的には、冷房時にあっては室温が設定温度Ｔｓ
よりも所定温度だけ高い温度Ｔｓｈ（例えば、Ｔｓ＋
０．５℃）よりもさらに高いか、又は暖房時にあっては
室温が設定温度Ｔｓよりも所定温度だけ低い温度Ｔｓｌ
（例えば、Ｔｓ−０．５℃）よりもさらに低いかどうか
が、制御部１０５によって判断される。

【００２８】判断の結果、冷房時にあっては室温がＴｓ
ｈよりも低いか又は暖房時にあっては室温がＴｓｌより
高い場合は、なんの制御も行われずに本制御は終了す
る。一方、冷房時にあっては室温がＴｓｈよりも高いか
又は暖房時にあっては室温がＴｓｌより低い場合、即
ち、室温が設定温度Ｔｓから大きく離れているために、
冷房又は暖房を行う必要がある場合には、以下の制御が
行われる。

【００２９】先ず、制御開始時における室温Ｔ１を計測
し、その時刻ｔ１と共に記憶しておく（ステップＳ４０
２）。次に、第１段階の室温制御における最終目標温度
として、設定温度Ｔｓよりも所定の温度ΔＴｍ１（例え
ば、１．０℃）だけ冷房時にあっては低い温度を又は暖
房時にあっては高い温度を制御切換温度Ｔｅ１として算
出し、その値を記憶部１０７に記憶しておく（ステップ
Ｓ４０３）。

【００３０】ここで、ΔＴｍ１は、既に記憶部１０７に
記憶されていたものである。続いて、第１段階の室温制
御として、室温を制御切換温度Ｔｅ１に達するまで変化
させるが（ステップＳ４０４〜Ｓ４１２）、その制御手
順は図２に示すフローチャートのステップＳ２０４〜Ｓ
２１２と基本的に同じであるため、説明は省略する。

【００３１】但し、この第１段階の室温制御における温
度変化率ΔＴｒ１／Δｔを、Ｗｂ値よりも常に大きい値
を採るように算出し制御している点において、図２にお
ける制御方法とは異なる。これは、人が明確に感知でき
る温度変化率で室温を変化させるためであり、在室者が
その室温変化に気付き、快適性を感受することができる
ようにするためである。

【００３２】室温が制御切換温度Ｔｅ１に到達すると、
今度は、図５に示すように、第２段階の室温制御として
第１段階の室温制御における室温変化の方向と逆の方向
に室温を変化させる。先ず、室温検出部１０４によって
室温Ｔ２を計測し、その時点の時刻ｔ２と共に記憶して
おく（ステップＳ５０１）。

【００３３】次に、設定温度Ｔｓよりも所定の温度ΔＴ
ｍ２（例えば、１．０℃）だけ冷房時にあっては高い温
度が暖房時にあっては低い温度を、最終目標温度Ｔｅ２
として算出する（ステップＳ５０２）。次に、室温を、
在室者が気付くことのない温度変化率ΔＴｒ２／Δｔで
最終目標温度Ｔｅ２まで変化させた後室温を最終目標温
度Ｔｅに保持するが（ステップＳ５０３〜Ｓ５１２）、
その制御手順は図２における制御手順（ステップＳ２０
４〜Ｓ２１３）と同様であるので説明は省略する。

【００３４】このように、第１段階の室温制御において
は、人が感知できる大きな温度変化で室温を変化させた
が、続く第２段階の室温制御においては、人が感知でき
ない小さな温度変化で室温を変化させている。以上のよ
うな制御手順によって冷暖房出力部１０６の出力が制御
された場合の室温の時間的変化を、図６ａ及び図６ｂの
グラフを用いて説明する。

【００３５】図６ａは冷房時における室温の変化を、図
６ｂは暖房時における室温の変化を示している。時刻ｔ
１において、入力装置１０１によって本制御が開始され
ると、先ず、第１段階の室温制御によって、温度Ｔ１で
あった室温が冷房時にあっては下降し暖房時にあっては
上昇する。その際の室温の温度変化率はΔＴｒ１／Δｔ
となるように制御され、人が明確に感知できる温度変化
率で室温が変化する。

【００３６】そして、時刻ｔ２において室温が温度Ｔｅ
１に達すると、次に、第２段階の室温制御によって、第
１段階の室温制御における室温変化の方向とは逆の方向
に室温が変化する。その際の室温の温度変化率はΔＴｒ
２／Δｔとなるように制御され、人が感知できない温度
変化率で室温が変化する。室温が最終目標温度Ｔｅ２に
達すると、以降はその温度Ｔｅ２に維持される。

【００３７】本実施形態に係る暖房時の実験によると、
制御開始時の室温Ｔ１＝１８℃、設定温度Ｔｓ＝２０
℃、制御切換温度Ｔｅ１＝２２℃、最終目標温度Ｔｅ２
＝１９℃として本冷暖房機器の温度制御装置を制御した
場合に、１０名中１０名が、従来の制御方法による場合
（室温を単調変化させて１８℃から設定温度２０℃にし
た場合）と同様の暖かさを感じることができたという結
果が得られている。

【００３８】従って、制御の最終目標温度が設定温度よ
りも１℃低い温度であるにも拘らず、在室者の快適性を
損なうことがなかった。なお、本実施形態に係る冷暖房
機器の温度制御装置においては、在室者が入力装置１０
１の操作をすることによって室温制御が起動したが、室
温制御の起動条件として、かかる操作に限定するもので
はない。例えば、制御部１０５によって本装置が定常運
転状態に初めて達したことが検出された後、一定時間経
過後にかかる室温制御が自動的に起動されるようになっ
ていてもよい。 （第２実施形態）次に、本発明の第２実施形態に係る冷
暖房機器の温度制御装置について図面に従って説明す
る。

【００３９】本装置は、第１実施形態の装置を省エネの
点でさらに改良したものである。本装置を具体的に説明
する前に、まず、第１実施形態と比較した本装置の意義
を以下に明確にしておく。第１実施形態の説明から明ら
かなように、第１実施形態の装置は、経済的に有利な温
度シフトを行った後にその温度を維持することによっ
て、しばらくの間は、在室者の快適性を損なわずに省エ
ネルギー化を図ることができた。

【００４０】しかしながら、第１実施形態の装置では、
温度シフト後において在室者の皮膚温が時間経過と共に
変動するということが考慮されていなかった。そのため
に、在室者の快適性は、しばらくの時間は維持された
が、長時間は維持されないという問題点があった。図１
２ａ及び図１２ｂは、第１実施形態の装置による暖房時
の温度シフト後における人の皮膚温の時間的変化を示す
実験結果である。図１２ａは室温、図１２ｂは複数の被
験者の体の表面である皮膚温の平均値の時間変化を示し
ている。皮膚温は、温度シフト（ｔ１〜ｔ２）による室
温の低下と共に一旦低下するが（ｔ１〜ｔ３）、その後
はしばらく一定に保たれる（ｔ３〜ｔ４）。従って、こ
こでの皮膚温の低下が一定の値を超えなければ、被験者
は快適性を維持する。

【００４１】ところが、その後の室温が一定であるにも
拘らず、皮膚温はさらに低下する（ｔ２’〜ｔ３’）と
いう実験結果が得られている。即ち、在室者の体が時間
経過と共に再び冷えるという現象を繰り返す。そのため
に、温度シフトのみによる方法では、在室者が快適性を
維持し続けるには時間的な限界があり、温度シフト後の
一定時間が経過した後においては、在室者は快適性を維
持できなくなり、もはや真の省エネルギー化が図られて
いるとは言えなかった。

【００４２】そこで、第２実施形態の装置は、第１実施
形態の装置をさらに改良するためになされたものであ
り、空気調和機の運転において、経済的な温度シフトに
よる省エネルギー化を行った後においても、在室者の快
適性を損なうことなく省エネルギー化を継続することが
できることを目的とする。 （構成）図７は、本実施形態の冷暖房機器の温度制御装
置の構成を示すブロック図である。本制御装置は、室温
設定部７０１、初期制御部７０２、室温検出部７０３、
シフト制御部７０４、上下変動制御部７０５及び吹き出
し部７０６から構成される。

【００４３】室温検出部７０３は、サーミスタ等からな
り、室温を検出する。吹き出し部７０６は、初期制御部
７０２、シフト制御部７０４又は上下変動制御部７０５
からの指示に従って、図７には示されていない空気調和
機の圧縮機とファンへの制御信号を出力し空気調和機か
らの空気の吹き出し温度と吹き出し量を調整する。

【００４４】室温設定部７０１は、在室者が希望する室
温を設定するためのリモコン等からなり、在室者によっ
て設定された温度、即ち、設定温度の入力を受け付け
る。室温設定部７０１が受け付けた設定温度は、在室者
によって設定される度に初期制御部７０２に出力された
り、一旦室温設定部７０１に記憶され、必要に応じて初
期制御部７０２に出力されたりする。

【００４５】初期制御部７０２は、室温検出部７０３に
よって検出された室温、即ち、検出室温が設定温度にな
るよう吹き出し部７０６を制御する。また、初期制御部
７０２は、制御を開始する際に、検出室温と設定温度と
を比較することにより本制御装置の運転モードが暖房運
転であるか冷房運転であるかを判断し、その結果をシフ
ト制御部７０４及び上下変動制御部７０５に伝える。初
期制御部７０２は、検出室温が設定温度に達したかどう
かを繰り返して判断し、達したと判断するとシフト制御
部７０４を起動する。

【００４６】シフト制御部７０４は、初期制御部７０２
による室温の変化とは逆の変化方向、即ち、暖房運転時
には温度を下げる方向、冷房運転時には温度を上げる方
向に、人が感知できない温度幅及び変化率で室温がシフ
トするよう吹き出し部７０６を制御する。これらの温度
幅及び変化率は、シフト制御部７０４が有する図７には
示されていないＲＯＭに格納されている。シフト制御部
７０４は、検出室温を監視することにより室温のシフト
が終了したと判断すると、上下変動制御部７０５を起動
する。

【００４７】上下変動制御部７０５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吹
き出し部７０６を制御する。上下変動制御部７０５は、
暖房運転時においては、シフト制御部７０４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、一方、冷房運転時においては、
シフト後温度より低く、設定温度以上の温度を下限温度
とし、シフト後温度より高い温度を上限温度とする。

【００４８】具体的には、設定温度を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、以下の通り決定される。暖房運
転時においては、Ｔ0＞Ｔ1となるが、Ｔmin＝Ｔ1とし、
Ｔmax＝Ｔmin＋Ｋ1（Ｔ0−Ｔmin） （但し、０＜Ｋ1
≦１） とする。一方、冷房運転時においては、Ｔ0＜
Ｔ1となるが、Ｔmin＝Ｔ0＋Ｋ2（Ｔ1−Ｔ0） （但
し、０≦Ｋ2＜１） とし、Ｔmax＝Ｔ1＋Ｋ3 （但
し、０＜Ｋ3）とする。

【００４９】尚、上記のＫ1、Ｋ2及びＫ3は、予め上下
変動制御部７０５が有する図示されていないＲＯＭに記
憶されている。変動周期記憶部１０５ａは、上下変動制
御部７０５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１周期を構成
する４つの時間、即ち、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１の時間と上限温度に達し
た室温をその温度に維持させておく第２の時間と室温を
上限温度から下限温度に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その温度に維持させてお
く第４の時間とを記憶している。尚、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
フト後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。この周期は、暖房運転時と冷房運転時では異
なり、変動周期記憶部１０５ａは、暖房運転時における
上記４つの時間と冷房運転時における上記４つの時間の
合計２組の周期を記憶している。この周期の詳細につい
ては後述する。

【００５０】上下変動制御部７０５は、室温が、上記の
通り決定した上限温度及び下限温度並びに変動周期記憶
部１０５ａ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吹き出し部７０６を制
御する。 （動作）以上のように構成された本制御装置の動作につ
いて説明する。図８及び図９は、本制御装置の動作手順
を示すフローチャートである。

【００５１】まず、初期制御部７０２は、在室者によっ
て室温設定部７０１を用いて設定温度Ｔs(0)がセットさ
れると（ステップＳ８０１）、室温検出部７０３から検
出室温Ｔを読み（ステップＳ８０２）、それらの差（｜
Ｔs(0)−Ｔ｜）が所定の温度差ｄＴより小さいか否かを
判定する（ステップＳ８０３）。判定の結果、Ｎｏの場
合、即ち｜Ｔs(0)−Ｔ｜≧ｄＴの場合は、初期制御部７
０２は、室温が設定温度に達していないと判断し、制御
情報（Ｔs(0)−Ｔ）を吹き出し部７０６に送る。その結
果、吹き出し部７０６は、送られてきた制御情報に基づ
いて、検出室温Ｔが設定温度Ｔs(0)に近づくように空気
調和機の圧縮機とファンに制御信号を出力する（ステッ
プＳ８０４）。

【００５２】一方、Ｙｅｓの場合、即ち｜Ｔs(0)−Ｔ｜
＜ｄＴの場合は、初期制御部７０２は、室温が設定温度
に達していると判定し、タイマーをスタートする（ステ
ップＳ８０５）。続いて、室温を設定温度にしばらく保
持させるために、初期制御部７０２は、経過時間ｔを計
測し（ステップＳ８０６）、ｔが所定時間ｔ１だけ経過
したかどうかを判定する（ステップＳ８０７）。

【００５３】その判定の結果がＮｏ（ｔ＜ｔ１）の場合
には、初期制御部７０２は、検出室温Ｔが設定温度Ｔs
(0)に保持されるように吹き出し部７０６を制御する
（ステップＳ８０８）。その結果、吹き出し部７０６
は、（Ｔs(0)−Ｔ）に基づいた制御信号を圧縮機とファ
ンに出力する（ステップＳ８０９）。以上の制御は、経
過時間ｔがｔ１になるまで繰り返される（ステップＳ８
０６〜Ｓ８０９）。

【００５４】一方、経過時間ｔがｔ１に達すると、初期
制御部７０２は、室温が定常に達しかつ在室者が設定温
度Ｔs(0)に感覚的にも生理的にも順応するのに十分な時
間が経過したと判定し、シフト制御部７０４を起動する
（ステップＳ８１０〜Ｓ８１４）。起動されたシフト制
御部７０４は、先ず、室温がＴs(0)から所定時間△ｔ１
でＴs(1)まで段階的にシフトするように経過時間ｔにお
ける制御目標温度Ｔs(t)を設定する（ステップＳ８１
０）。なお、Ｔs(0)とＴs(1)の温度幅は、在室者の快適
性が損なわれず、かつ経済的に有利となるように、在室
者が一定温度に順応した後の温度シフトにおいて温度感
覚的に感知できない最大の温度幅となるように設定され
る。これによって、在室者の快適性を損なうことなく省
エネルギー化を図るための運転が開始される。

【００５５】次に、シフト制御部７０４は経過時間ｔを
計測し（ステップＳ８１１）、時刻ｔ１からさらに所定
時間△ｔ１だけ経過した時刻、即ち時刻ｔ２に達したか
どうかを判定する（ステップＳ８１２）。Ｎｏ（ｔ＜ｔ
２）の場合は、シフト制御部７０４は、検出室温Ｔがス
テップＳ８１０で設定した経過時間ｔにおける制御目標
温度Ｔs(t)に常に一致するように、吹き出し部７０６を
制御し（ステップＳ８１３、Ｓ８１４）、ステップＳ８
１１に戻り経過時間ｔを計測する。一方、Ｙｅｓ（ｔ＝
ｔ２）の場合は、シフト制御部７０４は、温度シフトが
終了したと判断し、上下変動制御部７０５を起動する
（ステップＳ８１５〜Ｓ８２６）。

【００５６】起動された上下変動制御部７０５は、先
ず、その後の制御目標温度となる下限温度Ｔs(min)と上
限温度Ｔs(max)を設定し、室温がＴs(1)から所定時間△
ｔ２でＴs(min)（またはＴs(max)）までシフトするよう
に経過時間ｔにおける制御目標温度Ｔs(t)を設定する
（ステップＳ８１５）。次に、上下変動制御部７０５は
経過時間ｔを計測し（ステップＳ８１６）、ｔ２からさ
らに所定時間△ｔ２経過した時刻、即ち時刻ｔ３に達し
たかどうかを判定する（ステップＳ８１７）。Ｎｏ（ｔ
＜ｔ３）の場合は、上下変動制御部７０５は、検出室温
ＴがステップＳ８１５で設定した経過時間ｔにおける制
御目標温度Ｔs(t)に常に一致するように、吹き出し部７
０６を制御し（ステップＳ８１８、Ｓ８１９）、ステッ
プＳ８１６に戻り経過時間ｔを計測する。一方、Ｙｅｓ
（ｔ＝ｔ３）の場合は、上下変動制御部７０５は、タイ
マーをリセットして再スタートさせた後（ステップＳ８
２０）、室温がＴs(min)から所定時間△ｔ３でＴs(max)
までシフトするように経過時間ｔにおける制御目標温度
Ｔs1(t)を設定する（ステップＳ８２１）。

【００５７】次に、上下変動制御部７０５は、経過時間
ｔを計測し（ステップＳ８２２）、ｔが所定時間△ｔ３
経過してｔ４に達したかどうか、ｔがｔ４からさらに所
定時間△ｔ４経過してｔ５に達したかどうか、ｔがｔ５
からさらに所定時間△ｔ５経過してｔ６に達したかどう
か、ｔがｔ６からさらに所定時間△ｔ６経過してｔ７に
達したかどうかをそれぞれ判定する（ステップＳ８２
３）。Ｎｏの場合は、上下変動制御部７０５は、検出室
温ＴがＴs(t)なるよう吹き出し部７０６を制御する（ス
テップＳ８２４、Ｓ８２５）。

【００５８】一方、Ｙｅｓの場合は、上下変動制御部７
０５は、ｔ＝ｔ４のときには、室温がＴs(max)のまま所
定時間△ｔ４保持するように制御目標温度を経過時間ｔ
における制御目標温度Ｔs2(t)に設定変更し、ｔ＝ｔ５
のときには、室温がＴs(max)から所定時間△ｔ５でＴs
(min)までシフトするように制御目標温度を経過時間ｔ
における制御目標温度Ｔs3(t)に設定変更し、ｔ＝ｔ６
のときには、室温がＴs(min)のまま所定時間△ｔ６保持
するように制御目標温度を経過時間ｔにおける制御目標
温度Ｔs4(t)に設定変更し（ステップＳ８２６）、その
後ステップＳ８２２に戻り再び経過時間ｔを計測しす
る。また、ｔ＝ｔ７のときには、上下変動制御部７０５
は、室温が制御目標温度Ｔs1(t)、Ｔs2(t)、Ｔs3(t)、
Ｔs4(t)によって定まる温度変動を１周期とする周期的
変動を繰り返すように、吹き出し部７０６を制御する
（ステップＳ８２０〜Ｓ８２６）。なお、上下変動制御
部７０５は、ｔ４、ｔ５、ｔ６及びｔ７を決定するに際
しては、変動周期記憶部１０５ａから読み出した１周期
を構成する４つの時間△ｔ３、△ｔ４、△ｔ５、△ｔ６
を用いる。

【００５９】以上のような室温の上下変動による制御
は、予め得られている実験データ、即ち、温度シフト後
における人の体温及び温度感覚についての実験データに
基づくものであり、このような温度制御によって、温度
シフト後における在室者の体温及び温度感覚を一定範囲
に維持させている。即ち、温度シフト後において在室者
の快適性が損なわれてしまうことを回避している。

【００６０】（暖房運転時のタイミングチャート）図１
０ａ及び図１０ｂは、本発明の本実施形態の暖房運転時
における室温制御による室温と制御目標温度のタイミン
グチャートを示す。図１０ａは室温、図１０ｂは制御目
標温度の時間変化を示す。設定温度をＴs(0)にセットし
て運転がスタートされると、初期制御部７０２による温
度制御により、運転前にＴａであった室温は、ｔ０にお
いてＴs(0)に達し、その後Δｔ時間だけ一定に保持され
る。

【００６１】続いて、シフト制御部７０４による温度制
御により、室温は、ｔ１からｔ２の間の時間（Δｔ２）
において△Ｔ１だけ低下し、Ｔs(1)に達する。これによ
って、在室者の快適性を損なうことなく省エネルギー化
を図るための運転が開始されたことになる。ｔ２におい
ては、上下変動制御部７０５により、その後の温度変動
シフトさせるための制御目標温度である下限温度Ｔs(mi
n)と上限温度Ｔs(max)が決定される。ここで、暖房時に
おいては、Ｔs(1)がすでにＴs(min)に設定されているの
で、室温をＴs(1)からＴs(min)にシフトさせる必要がな
いため、図９におけるステップＳ８１５からステップＳ
８１９までの処理は行われない。そのために、図１０ａ
及び図１０ｂにおいては、時間軸のｔ２とｔ３を同一の
時刻としている。

【００６２】以後、上下変動制御部７０５は、ｔ３から
ｔ４の間の時間（Δｔ３）においては制御目標温度を段
階的にＴs(min)から△Ｔ２上昇させることによって室温
をＴs(max)に上昇させ、ｔ４からｔ５の間の時間（Δｔ
４）においては室温をＴs(max)で一定に保ち、ｔ５でか
らｔ６の間の時間（Δｔ５）で制御目標温度を段階的に
Ｔs(max)から△Ｔ２低下させることによって室温をＴs
(min)に低下させ、ｔ６からｔ７の時間（Δｔ６）にお
いては室温をＴs(min)で一定に保つ。その後、室温は、
ｔ３からｔ７までを１周期とする温度変動を繰り返す。
このようにして、在室者の体温の変動を考慮した温度制
御が継続される。

【００６３】図１０ａ及び図１０ｂに示された室温の変
動から明らかなように、温度シフト後における室温は設
定温度よりも低い温度になるように制御される。これに
よって、在室者の快適性を損なうことなく省エネルギー
化を図った空気調和機の運転が継続される。 （冷房運転時のタイミングチャート）図１１ａ及び図１
１ｂは、本発明の本実施形態の冷房運転時における室温
制御による室温と制御目標温度のタイミングチャートを
示す。図１１ａは室温、図１１ｂは制御目標温度の時間
変化を示す。

【００６４】設定温度をＴs(0)にセットして運転がスタ
ートされると、初期制御部７０２による温度制御によ
り、運転前にＴａであった室温は、ｔ０でＴs(0)に達
し、その後Δｔ時間だけ一定に保持される。続いて、シ
フト制御部７０４による温度制御により、室温は、ｔ１
からｔ２の間の時間（Δｔ１）において△Ｔ１だけ上昇
し、Ｔs(1)に達する。これによって、在室者の快適性を
損なうことなく省エネルギー化を図るための運転が開始
されたことになる。

【００６５】ｔ２においては、上下変動制御部７０５に
より、その後の温度変動シフトさせるための制御目標温
度である下限温度Ｔs(min)と上限温度Ｔs(max)が決定さ
れる。その後、上下変動制御部７０５により、室温は、
ｔ２からｔ３の間の時間（△ｔ２）において△Ｔ３低下
してＴs(min)に達する。以後、上下変動制御部７０５
は、ｔ３からｔ４の間の時間（Δｔ３）においては室温
をＴs(min)で一定に保ち、ｔ４からｔ５の間の時間（△
ｔ４）においては制御目標温度を段階的にＴs(min)から
△Ｔ２上昇させることによって室温をＴs(max)に上昇さ
せ、ｔ５からｔ６の間の時間（△ｔ５）においては室温
をＴs(max)で一定に保ち、ｔ６でからｔ７の間の時間
（△ｔ６）においては制御目標温度を段階的にＴs(max)
から△Ｔ２低下させることによって室温をＴs(min)に低
下させる。その後、室温は、ｔ３からｔ７までを１周期
とする上下の温度変動を繰り返す。このようにして、在
室者の体温の変動を考慮した温度制御が継続される。

【００６６】図１１ａ及び図１１ｂに示された室温の変
動から明らかなように、温度シフト後における室温は設
定温度よりも高い温度になるよう制御される。これによ
って、在室者の快適性を損なうことなく省エネルギー化
を図った空気調和機の運転が継続される。 （暖房運転時の実験結果）次に、室温を周期的に上下変
動させる場合の周期について、実験データに基づいてさ
らに詳しく説明する。先ず、暖房運転時の場合について
説明する。

【００６７】図１２ａ、図１２ｂ及び図１２ｃは、暖房
運転時の温度シフト後における、被験者の皮膚温及び温
度感覚の時間変化を示す実験データである。図１２ａは
室温、図１２ｂはその室温における複数の被験者の皮膚
温の平均値、図１２ｃはそれら被験者からの温度感覚に
ついての申告の平均値を示す。この実験では、まず、被
験者を暑くも寒くもない中立で快適な設定温度Ｔs(0)に
順応させる。このとき、被験者はＴs(0)に順応すると共
に皮膚温および温度感覚は一定となる。

【００６８】次に、室温を、人が感知できない最大の温
度幅△Ｔ１だけシフトするよう低下させる（ｔ１〜ｔ
２）。本実験では△Ｔ１を被験者実験に基づき約１．５
℃に設定した。すると、皮膚温および温度感覚は、ｔ１
〜ｔ２での室温低下と共に低下し始め、室温が一定とな
るｔ２後もさらに低下を続け、その後ｔ３からｔ４まで
しばらく一定に保たれる。

【００６９】ところが、その後の室温が一定に保たれて
いるにも拘らず、ｔ２’より皮膚温および温度感覚は再
び低下し始め、その後のｔ２’〜ｔ４’間においてもｔ
２〜ｔ４間で生じた変化パターン（Ｐ１）と同様の変化
パターン（Ｐ２）が繰り返される。つまり、一定の設定
温度に在室者が順応している時に経済的な温度低下シフ
トを行った後一定室温を保つと、皮膚温および温度感覚
は低下から一定となる変化パターンを周期的に繰り返
す。この周期は被験者平均で約６０分を示し、このよう
な皮膚温の周期的な低下パターンはほとんどの被験者に
おいて共通して観察された。

【００７０】以上の実験結果から、温度シフトだけによ
る温度制御では、皮膚温および温度感覚は時間経過と共
に周期的に低下し続ける、つまり、在室者の体が時間経
過と共に周期的に冷え続けるため、在室者の快適性を維
持するには時間的な限界があることが判る。そこで、上
記実施形態の暖房運転時においては、上下変動制御部７
０５は、経済的な温度低下シフト後の皮膚温および温度
感覚の周期的な低下を抑制するよう室温を制御してい
る。即ち、上下変動制御部７０５は、温度シフト後の温
度Ｔs(1)を下限温度Ｔs(min)とすることによって、室温
がＴs(min)より低下することがないように制御し、さら
に、図１２ｂ及び図１２ｃにおける皮膚温および温度感
覚の低下を示す時間ｔ２〜ｔ３、ｔ２’〜ｔ３’に該当
する時間において室温が上限温度まで上昇するよう制御
している。

【００７１】ここで、Ｔs(max)をＴs(1)＜Ｔs(max)≦Ｔ
s(0)としているのは、Ｔs(max)をＴs(0)よりも高く設定
しなくとも皮膚温および温度感覚の低下を抑制できるこ
とが実験から確かめられたからである。また、図１２Ｂ
及び図１２Ｃにおいて、周期的な皮膚温および温度感覚
の低下の変化パターンＰ１、Ｐ２の周期Ｓ、Ｓ’は、４
０分から８０分の範囲内を示すことが判明している。従
って、変動周期記憶部１０５ａが記憶する暖房運転時に
おける△ｔ３、△ｔ４、△ｔ５、△ｔ６は、それらを合
計した時間、即ち、室温の上下変動の周期が４０分から
８０分の範囲内となるように予め決定されている。本実
施形態においては、暖房運転時における△ｔ３、△ｔ
４、△ｔ５、△ｔ６は、それらの合計を６０分とし、か
つ、それらによって定まる上下変動パターンが図１２Ｂ
に示された皮膚温の変化パターンに近似するような値に
設定されている。これらの時間に基づく室温の制御によ
り、在室者の皮膚温の周期的な低下という現象が確実に
抑制され、経済的な温度シフト後の在室者の快適性が維
持される。

【００７２】（冷房運転時の実験結果）次に、冷房運転
時の場合について説明する。図１３ａ、図１３ｂ及び図
１３ｃは、冷房運転時の温度シフト後における、被験者
の皮膚温及び温度感覚の時間変化を示す実験データであ
る。図１３ａは室温、図１３ｂはその室温における複数
の被験者の皮膚温の平均値、図１３ｃはそれら被験者か
らの温度感覚についての申告の平均値を示す。

【００７３】暖房運転時の場合と同様に、この実験にお
いても、被験者を快適な設定温度Ｔs(0)に順応させた
後、室温を、人が感知できない最大の温度幅△Ｔ１だけ
シフトするよう上昇させる（ｔ１〜ｔ２）。本実験では
△Ｔ１を被験者実験に基づき約１．０℃に設定した。す
ると、皮膚温および温度感覚は、ｔ１〜ｔ２での室温上
昇と共に上昇し始め、室温が一定となるｔ２後もさらに
上昇を続け、その後ｔ３からｔ４までしばらく一定に保
たれる。

【００７４】ところが、その後の室温が一定に保たれて
いるにも拘らず、ｔ４より皮膚温および温度感覚は低下
し始め、温度上昇時（ｔ２）と比べてより涼しく感じる
ような皮膚温および温度感覚に達する。その後のｔ２’
〜ｔ４’間においてもｔ２〜ｔ４間で生じた変化パター
ン（Ｐ１）と同様の変化パターン（Ｐ２）が繰り返され
る。つまり、一定の設定温度に在室者が順応している時
に経済的な温度低下シフトを行った後一定室温を保つ
と、皮膚温および温度感覚は上下変動パターンを周期的
に繰り返す。この周期は被験者平均で約５０分を示し、
このような皮膚温の周期的な低下パターンはほとんどの
被験者において共通して観察された。

【００７５】以上の実験結果から、温度シフトだけによ
る温度制御では、皮膚温および温度感覚は時間経過と共
に周期的に上下変動する、つまり、在室者の体が時間経
過と共に周期的に温まったり冷えたりするため、在室者
の快適性を維持するには時間的な限界があることが判
る。そこで、上記実施形態の冷房運転時においては、上
下変動制御部７０５は、経済的な温度上昇シフト後の皮
膚温および温度感覚の周期的な上下変動を抑制するよう
室温を制御している。即ち、上下変動制御部７０５は、
皮膚温が上昇し温度感覚がより高くなる時間ｔ２〜ｔ
３、ｔ２’〜ｔ３’においてはそれらの変化を抑制する
ために室温が設定温度Ｔs(1)よりも低い下限温度Ｔs(mi
n)まで低下するよう制御し、一方、皮膚温が低下し温度
感覚がより低くなる時間ｔ４〜ｔ５、ｔ４’〜ｔ５’に
おいては室温がＴs(1)よりも高い上限温度Ｔs(max)まで
上昇するよう制御している。

【００７６】ここで、Ｔs(min)をＴs(0)≦Ｔs(min)＜Ｔ
s(1)としているのは、Ｔs(min)をＴs(0)よりも低く設定
しなくとも皮膚温および温度感覚の上昇を抑制できるこ
とが被験者実験から確かめられたからである。また、図
１３ａ及び図１３ｂにおいて、周期的な皮膚温および温
度感覚の上下変動パターンＰ１、Ｐ２の周期Ｓ、Ｓ’
は、３０分から７０分の範囲内を示すことが判明してい
る。従って、変動周期記憶部１０５ａが記憶する冷房運
転時における△ｔ３、△ｔ４、△ｔ５、△ｔ６は、それ
らを合計した時間、即ち、室温の上下変動の周期が３０
分から７０分の範囲内となるように予め決定されてい
る。本実施形態においては、冷房運転時における△ｔ
３、△ｔ４、△ｔ５、△ｔ６は、それらの合計を５０分
とし、かつ、それらによって定まる上下変動パターンが
図１３Ｂに示された皮膚温の変化パターンに近似するよ
うな値に設定されている。これらの時間に基づく室温の
制御により、在室者の皮膚温の周期的な低下という現象
が確実に抑制され、経済的な温度シフト後の在室者の快
適性が維持される。

【００７７】なお、本実施形態の変動周期記憶部１０５
ａは、△ｔ３、△ｔ４、△ｔ５、△ｔ６の組み合わせを
冷房・暖房各１組だけ記憶していたが、この数に限定さ
れるものではない。複数組の組合せを予め変動周期記憶
部１０５ａに記憶させておき、上下変動制御部７０５
は、組合せを適当に変化させて用いたり、それら複数の
組合せから在室者の希望や空気調和機が置かれている環
境等に応じて選択した組合せを用いて制御を行うもので
あってもよい。これによって、より柔軟で効率のよい温
度制御が可能になる。

【００７８】また、上記△ｔ３、△ｔ４、△ｔ５、△ｔ
６は、実験における被験者の皮膚温の変化パターンに近
似するような値に設定されているが、被験者の温度感覚
の変化パターンを加味した値であってもよい。 （第３実施形態）次に、本発明の第３実施形態に係る暖
房機器の温度制御装置について図面に従って説明する。

【００７９】本装置は、電気カーペット等に採用されて
いるような比較的簡易な温度制御方式、即ち、発熱体へ
の電力の供給を時間的に断続することによる温度制御方
式においても、第１実施形態の装置が行ったのと同様の
温度シフトを確実に行うものである。本装置を具体的に
説明する前に、まず、従来の電気カーペットにおける温
度制御方法について説明する。

【００８０】電気カーペットは、リレーを介して発熱体
への通電がｏｎ／ｏｆｆされることによりその表面温度
が制御される。一般に、電気カーペットの温度設定部に
は温度目盛が設けられ、その温度目盛には、異なる通電
ｏｆｆ温度が対応づけられている。ここで、「通電ｏｆ
ｆ温度」とは、発熱体への通電をｏｆｆにする温度をい
う。

【００８１】図１４は、温度目盛が５段階（Ｍ１〜Ｍ
５）の場合における温度目盛と通電ｏｆｆ温度との対応
関係を示す一例である。例えば、温度目盛がＭ３に設定
された場合には、発熱体１６０７が５０℃になるまでリ
レーを通じて発熱体に通電が行われ、サーミスタ等の温
度検出部により発熱体の温度が５０℃になったことが検
出されるとその通電がｏｆｆされる。そして、タイマー
により一定時間（例えば２分）の経過を待った後に、再
びその通電をｏｎにし、発熱体の温度が５０℃になると
通電をｏｆｆにするという制御が繰り返される。なお、
発熱体が通電ｏｆｆ温度に達した後に必ず一定時間（以
下、この時間を「通電ｏｆｆ時間」という。）だけ通電
をｏｆｆにするのは、リレーを保護するために必要だか
らである。

【００８２】このようにして、電気カーペットの表面温
度は、温度目盛に応じた一定範囲内の温度に保たれる。
このような従来の電気カーペットの温度制御装置におい
て、第１実施形態で説明したような省エネ運転、即ち、
わずかな温度だけ下げる運転を行う場合には、以下の制
御方法が採られていた。

【００８３】図１５は、従来の装置における電気カーペ
ットの表面温度の変化及び制御目標温度のグラフとその
温度制御の方法を示す模式図である。ここでは、温度目
盛Ｍ３に対応する一定温度であった電気カーペットをわ
ずかな温度だけ下降させるために、温度目盛Ｍ２で５分
間の制御を行った後、温度目盛Ｍ３で４分間、温度目盛
Ｍ２で３分間、温度目盛Ｍ３で４分間の制御を行ってい
る。即ち、従来の装置は、予め定められた温度目盛と時
間との組合せに従って温度制御を行っていた。

【００８４】ところが、このような温度目盛と時間との
組合せによる方法では、省エネモードに入るタイミング
やそのときの室温等により、必ずしも電気カーペットの
表面温度が予定されていた温度にまで下がらない場合が
あった。具体的には、温度目盛Ｍ３で５分の制御を行う
場合であれば、図１５に示されるように５分間に２回の
通電が行われることもあれば、５分間に３回の通電が行
われることもあった。即ち、そのときの室温等の外部要
因により、同一時間であっても通電回数が異なってくる
ために、必ずしも予定していた省エネの効果が得られな
いという問題点があった。

【００８５】そこで、第３実施形態の装置は、第１実施
形態の装置をさらに改良するためになされたものであ
り、冷暖房機器の運転において、経済的な温度シフトに
よる省エネルギー化を行った後においても、在室者の快
適性を損なうことなく省エネルギー化を継続することが
できることを目的とする。具体的には、本装置は、電気
カーペット等に採用されているような比較的簡易な温度
制御方式においても、第１実施形態の装置が行ったのと
同様の温度シフトを確実に行うことを目的とする。

【００８６】図１６は、本発明の電気カーペットの温度
制御装置の構成を示すブロック図である。本装置は、タ
イマ１６０１、ＣＰＵ１６０２、記憶部１６０３、入出
力ポート１６０４、入力操作部１６０５、温度検出部１
６０６、発熱体１６０７、開閉部１６０８及び発熱体電
源部１６０９から構成される。

【００８７】入力操作部１６０５は、回転式多接点スイ
ッチであり、在室者が希望する温度目盛の設定を受け付
ける。発熱体１６０７は、通電されると発熱するニクロ
ム線等からなるヒータである。温度検出部１６０６は、
サーミスタからなり、発熱体１６０７に当接され、発熱
体１６０７の温度を検出する。発熱体電源部１６０９
は、発熱体１６０７に供給するる電力源である。開閉部
１６０８は、電磁式リレーであり、ＣＰＵ１６０２から
の指示に従って発熱体電源部１６０９から発熱体１６０
７への電力の供給をｏｎ／ｏｆｆする。入出力ポート１
６０４は、信号変換や信号増幅等を行うインタフェース
回路である。タイマ１６０１は、１秒ごとに１個のパル
ス信号を出力する。

【００８８】記憶部１６０３は、ＲＯＭ，ＲＡＭからな
り、図１７に示される制御テーブルを記憶している。制
御テーブルは、予め実験によって得られたものであり、
各温度目盛での定常運転から温度シフトを行うための、
温度目盛と通電回数との組合せからなる。例えば、温度
目盛Ｍ３による定常運転から省エネモードに入る場合で
あれば、温度目盛Ｍ２で通電回数３回、その後、Ｍ３で
１回とＭ２で１回の通電を繰り返す旨が記憶されてい
る。なお、記憶部１６０３は、制御テーブルの他に、図
１４に示された表や制御プログラム等も記憶している。

【００８９】ＣＰＵ１６０２は、記憶部１６０３に格納
された制御プログラムを実行することにより、各構成部
を制御する。次に、以上のように構成された本装置の動
作について説明する。図１８は、本装置の動作を示すフ
ローチャートである。なお、図１８は、温度シフトを開
始してからの動作手順のみが示されている。

【００９０】先ず、ＣＰＵ１６０２は、入力操作部１６
０５によって設定されている現在の温度目盛を読み、記
憶部１６０３に格納された制御テーブルにおける当該温
度目盛に対応する移行期の欄の値を読む（ステップＳ１
８０１）。そして、その値と図１４に示された表を参酌
することにより、通電ｏｆｆ温度Ｔｍと通電回数ｎを決
定する（ステップＳ１８０２）。例えば、温度目盛がＭ
３であった場合は、Ｔｍ＝４０℃、ｎ＝３と決定され
る。

【００９１】次に、ＣＰＵ１６０２は、発熱体１６０７
の温度が通電ｏｆｆ温度Ｔｍにｎ回達するように開閉部
１６０８を制御する（ステップＳ１８０３〜Ｓ１８０
８）。具体的には、ＣＰＵ１６０２は、開閉部１６０８
をｏｎにし（ステップＳ１８０４）、温度検出部１６０
６からの温度を監視することによって、発熱体１６０７
の温度が通電ｏｆｆ温度Ｔｍに達するまで待つ（ステッ
プＳ１８０５）。発熱体１６０７の温度が通電ｏｆｆ温
度Ｔｍに達すると、ＣＰＵ１６０２は、開閉部１６０８
をｏｆｆにし（ステップＳ１８０６）、タイマ１６０１
からの信号を読むことにより、一定時間（２分間）待つ
（ステップＳ１８０７）。以上の通電ｏｎとｏｆｆの処
理（ステップＳ１８０４〜Ｓ１８０７）をｎ回繰り返す
（ステップＳ１８０３〜Ｓ１８０８）。

【００９２】以上の移行期における温度制御が終了する
と、次に、繰り返しパターンにおける温度制御を行う。
なお、繰り返しパターンにおける制御手順も図１８のフ
ローチャートに従って行われる。即ち、図１７に示され
た繰り返しパターンの欄の値が読まれ、所定の通電ｏｆ
ｆ温度と通電回数に基づく温度制御が行われる。このよ
うにして、本装置によれば、通電ｏｆｆ温度と時間によ
る従来の温度制御とは異なり、通電ｏｆｆ温度と回数に
よる温度制御が行われる。

【００９３】このような温度制御によって温度シフトが
行われた場合における電気カーペットの表面温度は、図
１９に示されるグラフの通りの結果であることが判明し
ている。図１９は、従来装置における図１５に対応する
図であり、電気カーペットの表面温度の変化及び制御目
標温度のグラフとその温度制御の方法を示す模式図であ
る。なお、上記の結果は、以下の一定の環境を維持でき
る実験室内での実験によって得られたものである。

【００９４】室温＝壁温＝２２℃、相対湿度＝５０％、
風速＝０．１５ｍ／ｓ以下 実験室の広さ＝５ｍ×５ｍ×２．３ｍ（天井高） 電気カーペットのサイズ＝２畳タイプ、消費電力＝６５
０ｗ 図１９と図１５に示されたグラフを比較して明らかなよ
うに、電気カーペットの表面温度は制御目標温度に接近
するよう制御される。これは、本装置では、通電ｏｆｆ
温度と回数による温度制御が行われるので、必ず予定し
ている回数だけの通電が行われることが保証されるから
である。これによって、温度シフト後の電気カーペット
の表面温度は従来の装置の場合よりも低い温度に維持さ
れ、その分の消費エネルギーが節約される。

【００９５】なお、上記制御目標温度は、定常運転にお
ける状態から人が感知することができない範囲の温度変
化を起こさせる温度変化であることは言うまでもない。

【００９６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１（９）に係る温度制御装置によれば、室温は、暖房時
においては、設定温度にされた後に人が感知することが
ない温度だけ下げられ、冷房時においては、設定温度に
された後に人が感知することがない温度だけ上げられ
る。これによって、冷暖房機器を設定温度で運転する場
合に比べ、より小さなエネルギーにより冷暖房機器を運
転することができ、かつ、在室者の快適性を損なうこと
がないという効果が得られる。

【００９７】請求項２（１０）記載の温度制御装置によ
れば、温度変化に対して人が感知できる臨界的な値が専
用の記憶場所に格納され、これらの値に基づいて温度制
御が行われる。従って、より最適な値が発見された場合
等のように、これらの値を更新したりする作業が容易に
なる。請求項３（１１）記載の温度制御装置によれば、
機器の運転開始直後は、室温は大きな温度変化率で設定
温度にされるので、在室者は冷暖房機器の運転を開始し
た直後に短時間で快適性を享受できる。これによって、
設定温度到達後に室温を温度シフトさせることができる
変化幅を大きくすることができ、冷暖房機器の運転にお
けるエネルギーの節約量を大きくできる。

【００９８】請求項４（１２）記載の温度制御装置によ
れば、室温がシフトした後に、予め得られている変動パ
ターンに従って室温が変動され、在室者の体温の変動が
抑制される。これにより、室温のシフト後において、在
室者が快適性を維持する時間が長くなり、長時間に渡っ
て機器を省エネルギーで運転することが可能となる。請
求項５（１３）記載の温度制御装置によれば、上記変動
パターンが専用の記憶場所に格納され、これらの値に基
づいて温度制御が行われる。従って、より最適な変動パ
ターンが発見された場合等のように、パターンの内容を
更新したりする作業が容易になる。

【００９９】請求項６（１４）記載の温度制御装置によ
れば、上下変動パターンは、実験によって得られた４つ
の時間によって特徴づけられる周期を有する。従って、
室温は、人の体温の変動をより的確に抑制するパターン
で上下変動が行われ、より確実に居住者の快適性が保証
される。請求項７（１５）記載の温度制御装置によれ
ば、室温の上下変動は、設定温度よりも経済的に有利な
温度範囲でかつ人が感知できない温度幅の範囲内で行わ
れる。従って、本装置により、経済的な温度シフトによ
る省エネルギー化を行った後においても、居住者の快適
性を損なうことなく省エネルギー化を継続することがで
きる。

【０１００】請求項８記載の温度制御装置によれば、予
め得られている発熱体への通電をｏｆｆする温度及びそ
の回数に基づいて、発熱体の温度のシフトが行われる。
従って、この装置が置かれている環境等に依存すること
なく、予定された温度シフトが確実に行われる。これに
よって、電気カーペット等に採用されているような比較
的簡易な温度制御方式においても、在室者の快適性を損
なうことなく暖房機器を省エネルギーで運転することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る冷暖房機器の温度
制御装置の構成を示すブロック図である。

【図２】第１実施形態に係る冷暖房機器の温度制御装置
が定常状態にある第１のケースにおける、室温の制御手
順を示すフローチャートである。

【図３】図３（ａ）は、第１実施形態に係る冷暖房機器
の温度制御装置が定常状態にある第１のケースにおいて
室温制御が行われた場合の、冷房時における室温の時間
的変化を示すグラフである。図３（ｂ）は、第１実施形
態に係る冷暖房機器の温度制御装置が定常状態にある第
１のケースにおいて室温制御が行われた場合の、暖房時
における室温の時間的変化を示すグラフである。

【図４】第１実施形態において、室温が設定室温と離れ
た温度にある第２のケースにおける、室温の制御手順を
示すフローチャートの前半部分である。

【図５】第１実施形態において、室温が設定室温と離れ
た温度にある第２のケースにおける、室温の制御手順を
示すフローチャートの後半部分である。

【図６】図６（ａ）は、第１実施形態において、室温が
設定室温と離れた温度にある第２のケースにおいて室温
制御が行われた場合の、冷房時における室温の時間的変
化を示すグラフである。図６（ｂ）は、第１実施形態に
おいて、室温が設定室温と離れた温度にある第２のケー
スにおいて室温制御が行われた場合の、暖房時における
室温の時間的変化を示すグラフである。

【図７】本発明の第２実施形態に係る冷暖房機器の温度
制御装置の構成を示すブロック図である。

【図８】第２実施形態に係る冷暖房機器の温度制御装置
の動作を示すフロチャートの前半部である。

【図９】第２実施形態に係る冷暖房機器の温度制御装置
の動作を示すフロチャートの後半部である。

【図１０】図１０（ａ）は、第２実施形態の暖房運転時
における室温の時間変化を示すグラフである。図１０
（ｂ）は、第２実施形態の暖房運転時における制御目標
温度の時間変化を示すグラフである。

【図１１】図１１（ａ）は、第２実施形態の冷房運転時
における室温の時間変化を示すグラフである。図１１
（ｂ）は、第２実施形態の冷房運転時における制御目標
温度の時間変化を示すグラフである。

【図１２】図１２（ａ）は、暖房運転時における室温低
下シフトの実験における室温の時間変化を示すグラフで
ある。図１２（ｂ）は、同実験における被験者の皮膚温
の時間変化を示すグラフである。図１２（ｃ）は、同実
験における被験者の温度感覚の時間変化を示すグラフで
ある。

【図１３】図１３（ａ）は、冷房運転時における室温上
昇シフトの実験における室温の時間変化を示すグラフで
ある。図１３（ｂ）は、同実験における被験者の皮膚温
の時間変化を示すグラフである。図１３（ｃ）は、同実
験における被験者の温度感覚の時間変化を示すグラフで
ある。

【図１４】第３実施形態に係る温度制御装置における温
度目盛と通電ｏｆｆ温度との対応関係を示す図である。

【図１５】従来の温度制御装置に係る電気カーペットの
表面温度の変化及び制御目標温度のグラフとその温度制
御の方法を示す模式図である。

【図１６】本発明の第３実施形態に係る電気カーペット
の温度制御装置の構成を示すブロック図である。

【図１７】第３実施形態に係る電気カーペットの温度制
御装置の記憶部１６０３が記憶する制御テーブルを示す
図である。

【図１８】第３実施形態に係る電気カーペットの温度制
御装置の動作を示すフローチャートである。

【図１９】第３実施形態の温度制御装置に係る電気カー
ペットの表面温度の変化及び制御目標温度のグラフとそ
の温度制御の方法を示す模式図である。

【符号の説明】

１０１ 入力装置 １０２ 室温設定部 １０３ 冷暖房モード選択部 １０４ 室温検出部 １０５ 制御部 １０５ａ 変動周期記憶部 １０６ 冷暖房出力部 １０７ 記憶部 １０８ 制御目標温度算出部 １０９ 温度到達検出部 １１０ 出力制御部 ７０１ 室温設定部 ７０２ 初期制御部 ７０３ 室温検出部 ７０４ シフト制御部 ７０５ 上下変動制御部 ７０６ 吹き出し部 １６０１ タイマ １６０２ ＣＰＵ １６０３ 記憶部 １６０４ 入出力ポート １６０５ 入力操作部 １６０６ 温度検出部 １６０７ 発熱体 １６０８ 開閉部 １６０９ 発熱体電源部

フロントページの続き (72)発明者 北村 知子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 井上 茂之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 暖房機器における温度制御装置であっ
   て、 操作者から設定温度の入力を受け付ける入力手段と、 人が触れる媒体の温度を上昇させる暖房手段と、 前記媒体を前記設定温度にした後その温度を維持させる
   ように前記暖房手段を制御する設定温度達成手段と、 前記媒体が前記設定温度に到達した後、所定時間が経過
   したかどうかを判断する時間判断手段と、 前記時間判断手段により所定時間が経過したと判断され
   た場合には、人が感知できない所定の温度変化幅だけ低
   い温度に、人が感知できない所定の温度変化率で前記媒
   体の温度をシフトさせるように前記暖房手段を制御する
   温度シフト手段とを備えることを特徴とする温度制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記温度シフト手段は、 暖房時において人が感知できる臨界的な温度変化率及び
   暖房時において人が感知できる臨界的な温度変化幅を記
   憶している臨界温度記憶手段と、 前記臨界温度記憶手段から前記温度変化率及び前記温度
   変化幅を読み出し、それらの値に基づいて前記媒体の温
   度をシフトさせるように前記暖房手段を制御する温度変
   化手段とからなることを特徴とする請求項１記載の温度
   制御装置。
3. 【請求項３】 前記設定温度達成手段は、前記温度シフ
   ト手段が前記媒体の温度をシフトさせる際の温度変化率
   よりも大きな温度変化率で、前記媒体を前記設定温度に
   することを特徴とする請求項２記載の温度制御装置。
4. 【請求項４】 前記温度制御装置はさらに、前記温度シ
   フト手段が前記媒体の温度をシフトさせた後に、その媒
   体の温度が、人の体温の変動を抑制する上下変動パター
   ンを繰り返すように前記暖房手段を制御する温度上下変
   動手段を備えることを特徴とする請求項３記載の温度制
   御装置。
5. 【請求項５】 前記温度上下変動手段は、 暖房時において前記温度シフト手段が前記媒体の温度を
   シフトさせた後において生ずる人の体温の変動に基づい
   て予め決定された前記上下変動パターンを特定する上限
   温度、下限温度及び周期を記憶している変動パターン記
   憶手段と、 前記変動パターン記憶手段から上限温度、下限温度及び
   時間を読み出し、それらの値に基づいて前記媒体の温度
   が前記上下変動パターンを繰り返すように前記暖房手段
   を制御する温度変動手段とからなることを特徴とする請
   求項４記載の温度制御装置。
6. 【請求項６】 前記変動パターン記憶部が記憶する周期
   は、前記媒体を前記下限温度から前記上限温度まで上昇
   させるのに要する第１の時間と、前記上限温度に達した
   前記媒体をその温度に維持させておく第２の時間と、前
   記媒体を前記上限温度から前記下限温度に下降させるの
   に要する第３の時間と、前記下限温度に達した前記媒体
   をその温度に維持させておく第４の時間とからなること
   を特徴とする請求項５記載の温度制御装置。
7. 【請求項７】 前記変動パターン記憶部が記憶する下限
   温度は、前記温度シフト手段によりシフトされた後の前
   記媒体の温度と同一の値であり、前記変動パターン記憶
   部が記憶する上限温度は、前記下限温度より大きく、か
   つ、前記設定温度以下の値であることを特徴とする請求
   項６記載の温度制御装置。
8. 【請求項８】 前記暖房手段は、 通電されると発熱する発熱手段と、 前記発熱手段の温度を検出する温度検出手段と、 前記発熱手段に通電するための電力を供給する電力供給
   手段と、 前記電力供給手段から前記発熱手段への電力の供給をｏ
   ｎ／ｏｆｆする開閉手段とからなり、 前記温度シフト手段は、 前記温度変化率で前記温度変化幅だけ前記媒体の温度を
   シフトさせるための、前記発熱体の制御温度とその制御
   温度において前記開閉手段をｏｆｆさせる回数との組を
   記憶している通電回数記憶手段と、 前記通電回数記憶手段から制御温度及び回数を読み出
   し、前記温度検出手段により検出された温度がその制御
   温度に達すると前記開閉手段をｏｆｆさせ、その後所定
   時間が経過するとｏｎさせる制御をその回数だけ繰り返
   す温度断続手段とからなることを特徴とする請求項１記
   載の温度制御装置。
9. 【請求項９】 冷房機器における温度制御装置であっ
   て、 設定温度の入力を受け付ける入力手段と、 人が触れる媒体の温度を下降させる冷房手段と、 前記媒体を前記設定温度にした後その温度を維持させる
   ように前記冷房手段を制御する設定温度達成手段と、 前記媒体が前記設定温度に到達した後、所定時間が経過
   したかどうかを判断する時間判断手段と、 前記時間判断手段により所定時間が経過したと判断され
   た場合には、人が感知できない所定の温度変化幅だけ高
   い温度に、人が感知できない所定の温度変化率で前記媒
   体の温度をシフトさせるように前記冷房手段を制御する
   温度シフト手段とを備えることを特徴とする温度制御装
   置。
10. 【請求項１０】 前記温度シフト手段は、 冷房時において人が感知できる臨界的な温度変化率及び
    冷房時において人が感知できる臨界的な温度変化幅を記
    憶している臨界温度記憶手段と、 前記臨界温度記憶手段から前記温度変化率及び前記温度
    変化幅を読み出し、それらの値に基づいて前記媒体の温
    度をシフトさせるように前記冷房手段を制御する温度変
    化手段とからなることを特徴とする請求項９記載の温度
    制御装置。
11. 【請求項１１】 前記設定温度達成手段は、前記温度シ
    フト手段が前記媒体の温度をシフトさせる際の温度変化
    率よりも大きな温度変化率で、前記媒体を前記設定温度
    にすることを特徴とする請求項１０記載の温度制御装
    置。
12. 【請求項１２】 前記温度制御装置はさらに、前記温度
    シフト手段が前記媒体の温度をシフトさせた後に、その
    媒体の温度が、人の体温の変動を抑制する上下変動パタ
    ーンを繰り返すように前記冷房手段を制御する温度上下
    変動手段を備えることを特徴とする請求項１１記載の温
    度制御装置。
13. 【請求項１３】 前記温度上下変動手段は、 冷房時において前記温度シフト手段が前記媒体の温度を
    シフトさせた後において生ずる人の体温の変動に基づい
    て予め決定された前記上下変動パターンを特定する上限
    温度、下限温度及び周期を記憶している変動パターン記
    憶手段と、 前記変動パターン記憶手段から上限温度、下限温度及び
    周期を読み出し、それらの値に基づいて前記媒体の温度
    が前記上下変動パターンを繰り返すように前記冷房手段
    を制御する温度変動手段とからなることを特徴とする請
    求項１２記載の温度制御装置。
14. 【請求項１４】 前記変動パターン記憶部が記憶する周
    期は、前記媒体を前記下限温度から前記上限温度まで上
    昇させるのに要する第１の時間と、前記上限温度に達し
    た前記媒体をその温度に維持させておく第２の時間と、
    前記媒体を前記上限温度から前記下限温度に下降させる
    のに要する第３の時間と、前記下限温度に達した前記媒
    体をその温度に維持させておく第４の時間とからなるこ
    とを特徴とする請求項１３記載の温度制御装置。
15. 【請求項１５】 前記変動パターン記憶部が記憶する下
    限温度は、前記温度シフト手段によりシフトされた後の
    前記媒体の温度より小さく、かつ、前記設定温度以上の
    値であり、 前記変動パターン記憶部が記憶する上限温度は、前記温
    度シフト手段によりシフトされた後の前記媒体の温度よ
    り大きい値であることを特徴とする請求項１４記載の温
    度制御装置。