CN105980787B - 体育科学用人工环境控制室 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够再现冬季试验条件且能准确地试验低温低湿的环境对身体带来的影响，适用于体育医科学等的体育科学用人工环境控制室。构成用于将空气控制为人工环境试验室(P)内的指定温度的控制装置(10)。构成用于将空气送入人工环境试验室(P)内的送风装置(20)。在多台冷却器(11)上分别安装有冷冻能力不同的多个膨胀阀(12)。根据来操作矩阵的指令自动地选择要使用的电磁阀、冷却能力的膨胀阀，进而选择冷却器，对室内的环境条件即温度/湿度进行控制。构成用于将空气送入人工环境试验室(P)内的送风装置(20)。具备用于送入空气的送风机(21)。在室内的上部配置有筒状的换气管道(22)。安装有覆盖换气管道(22)的表面的布制过滤器(23)。构成为使空气在室内以无风状态循环。

Description

体育科学用人工环境控制室

技术领域

本发明涉及从基于各温度带、湿度带设定了负荷计算的操作矩阵向各空气调和设备指示环境试验室内的环境(温度/湿度/室内空气循环量/外部气体导入量)，进行适当的控制，再现设定条件的环境的控制室，并且涉及适宜于使用各种测量设备来测定环境条件和对被试验者的身体的影响的最新的运动生理学研究的体育科学用人工环境控制室。

背景技术

以往，体育科学的研究领域中使用的环境试验室，使用能在一般的环境试验室中设定温度、湿度的一般通用型或者特别制作的特订型的装置。并不存在作为体育科学研究用而特殊化的人工环境控制室。即，主要用于在一般的试验室内设定环境(温度/湿度)或使环境变化，使用各种测量设备来测定对环境条件和被试验者的身体的影响的运动生理学的研究。

近年，处于体育科学研究的国际信息交流与多样化的时代，环境试验室也被要求研究领域的专门性，研究者期待一种具有响应通过以往的一般通用型环境试验室不能进行的领域的研究的新功能的装置。来自利用以往的环境试验室的研究者的意见如下：例如，作为具体案例，第一：无法测定因试验室的气流接触被试验者而产生的微量的皮肤温；第二：无法正确地测定同样因气流接触皮肤而产生的源自皮肤的蒸发；第三：安静时由于气流的影响而使代谢改变；第四：无法实现低温20℃以下的湿度控制；第五：温度/湿度控制不佳；第六：室内噪音大且居住性恶劣等。

但是，作为以前的装置，不存在作为体育科学用而使用的装置，例如，作为代谢热量测定装置，仅在专利文献1中记载了用于测定被试验者的二氧化碳的排放量和氧的消耗量的代谢热量测定装置。该测定装置是用于测定二氧化碳的排放量和氧的消耗量，并调查能量消耗量和消化的营养物的量的装置。在该测定中，经由人工呼吸装置流入具有同样的二氧化碳和氧成分的混合室内，通过二氧化碳传感器和氧传感器计算患者的能量消耗。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平6-28652号公报

发明内容

发明所要解决的课题

利用以往的代谢热量测定装置，虽然通过被试验者的呼吸能够测定代谢热量，但均通过使用直接安装于被试验者的导管或呼吸导管、面罩等从而希望尝试尽可能正确的测定。但是，通过以往的代谢热量测定装置无法测定在日常环境中消耗的代谢热量。

在最近的运动生理学(Exercise Physiology)中，需要一种与涉及身体和运动的大范围的研究领域中的各种研究课题对应的装置。即，存在运动与骨骼肌/运动与神经系统/运动与代谢/运动与呼吸循环/运动与内分泌/运动与内部环境及外部环境/运动与体力及疲劳/运动处方与运动疗法/运动与健康/运动与年龄增加等研究内容。

为了推进涉及这种研究的试验，需要使温度/湿度条件任意变化，在试验室中使用各种测量设备来研究环境条件和对被试验者的身体的影响，但这种能够控制环境条件的装置尚未被提供。

因此，本发明是为了解决上述课题而创造出的发明，其目的在于提供一种体育科学用人工环境控制室，该体育科学用人工环境控制室能够测定特别低温环境，由此使得运动生理学等试验准确，适宜于从最新的体育医科学到温热环境试验等。

用于解决课题的手段

为了达到上述目的，本发明的第一方式如下所述。一种人工环境控制室，其是进行如下评价的人工环境控制室：在设定了室内的环境条件(温度/湿度)的状态下通过各种测量设备来调查对被试验者的身体的影响，该人工环境控制室具备：将要送入人工环境试验室P内的空气控制为指定的温度环境的控制装置10；以及用于将空气送入人工环境试验室P内的送风装置20，该控制装置10构成为：在多台冷却器11上分别安装有冷冻能力不同的多个膨胀阀12，从至少2台以上的冷却器11选择膨胀阀12来控制室内的环境条件(温度/湿度)。

在第二方式中，为了根据关于环境的温度/湿度/室内循环量/外部气体导入量制作了设定条件的负荷计算能力的操作矩阵表，自动地控制温度/湿度/循环量/外部气体量，上述控制装置10构成为：预先选择与各个指定的温度环境对应地控制上述人工环境试验室P的室内的上述膨胀阀的12的组合，并且设置有用于指定温度环境的设定画面13，当从该指定画面13指定温度环境时，人工环境试验室P内被控制为指定的温度环境。

在第三方式中，上述控制装置10构成为：在2台冷冻机14上分别以2台1组配置上述冷却器11，在各冷却器11上分别配置上述膨胀阀12，通过4系统的上述冷却器与8形式的上述膨胀阀12的组合从而与各个指定的温度环境对应地进行控制。

在第四方式中，上述送风装置20构成为：具备配置在人工环境试验室P内的上部的筒状的换气管道22和以覆盖该换气管道22的表面的方式安装的布制过滤器23，且使室内的空气以无风状态循环。

发明的效果

如本发明的第一方式所记载的那样，控制装置10在多台冷却器11上分别安装有冷冻能力不同的多个膨胀阀12，根据来自操作矩阵的指令自动地选择要使用的电磁阀、冷却能力的膨胀阀，进而选择冷却器。而且，通过构成为对室内的环境条件(温度/湿度)进行控制，能够实现特别低温环境的测定，可准确地进行运动生理学中的各种试验。

如第二方式那样，构成为当从设定画面13的显示中选择指定的温度环境时，人工环境试验室P被控制为指定的温度环境，因此，无需根据操作矩阵表手动地进行设定，将人工环境试验室P的温度环境设定为指定温度的操作非常简单，谁都能容易地操作。

如第三方式那样，构成为通过组合4系统的上述冷却器11和8形式的膨胀阀12来控制为指定的温度环境，因此，能够从低温至中、高温非常细致且高精度地控制温度环境。而且，还消除了如以往那样若冷却器的露点温度较低，则霜附着而无法进行低温控制这样的不良情况，因此，即使在需要大量的外部气体换气的情况下也能进行准确的温度调整。其结果，特别适宜于运动生理学中的各种试验。即，能够实施从低温时的低湿度到高温时的高湿度的大范围的试验研究。就低温时而言，能够创造出冬季期间的冬季运动的环境，就高温而言，能够设定夏季的环境。在体温调整试验研究领域中，还能用于热病等的试验研究。

如第四方式那样，送风装置20构成为：具备用于送入空气的送风机21、配置在人工环境试验室P内的上部的筒状的换气管道22以及以覆盖该换气管道22的表面的方式安装的布制过滤器23，使室内空气以无风状态循环，因此，能够不使低温空气直接接触被试验者地调整室内的温度，所以能够得到非常准确的数据。

这样，若利用以往的环境试验室，则20℃以下的低温低湿的试验为不能执行的领域，而根据本发明，以能够试验低温低湿的环境对身体带来的影响为目的进行了开发，特别地，能再现冬季的试验条件成为很大的特点。

附图说明

图1是表示利用本发明进行控制的人工环境试验室的一个实施例的立体图。

图2是表示本发明的控制装置与送风装置的设置示例的主要部分立体图。

图3是表示本发明的一个实施例的概略结构图。

图4是表示本发明的控制装置的一个实施例的概略结构图。

图5是表示针对各个指定的温度环境组合了膨胀阀的状态下的操作矩阵表的图。

具体实施方式

本发明是用于控制人工环境试验室P内的温度、湿度(下面称作温度环境)的人工环境控制装置(参照图1)。本发明的主要结构包括控制装置10和送风装置20(参照图2)。

控制装置10是利用送入人工环境试验室P内的空气将室内控制为指定的温度环境的装置。该控制装置10构成为：在多台冷却器11上分别安装有冷冻能力不同的多个膨胀阀12，从至少2台以上的冷却器11选择膨胀阀12来控制温度环境(参照图2)。

图示例的控制装置10构成为：在2台冷冻机14上分别以2台1组配置冷却器11，在各冷却器11上分别配置膨胀阀12(参照图3)。这样，构成为通过组合4系统的冷却器和8形式的膨胀阀12，来控制为被细致地指定的56种模式的温度环境(参照图5)。

即，就图示的膨胀阀12而言，对各膨胀阀12赋予1至8的编号，并预先选择用于控制为指定的温度环境的膨胀阀12(参照图2)。然后，例如在将人工环境试验室P控制为室温5度、湿度50％的温度环境的情况下，使用带有编号1、3、5、7的膨胀阀12(参照图5)。在该情况下，使4台冷却器11全部运转。根据这样的控制，能够实现在以往的控制中比较困难的温度领域的控制(参照表1)。

表1

表1示出了：使用本发明的控制装置和以往的空气调节器对在体育医科学中用于室内二氧化碳浓度管理的一般的环境试验室进行控制的示例。在该表中，面积较大的框表示由本发明控制的温度环境，面积较小的框表示由以往的空气调节器控制的温度环境。即，在条件为将湿度保持为35％的情况下，以往的低温控制以室温20度为极限，而根据本发明，能够实现直到室温5度的低温控制。

另外，在将人工环境试验室P控制为室温30度、湿度50％的温度环境的情况下，选择带有编号2或4和带有编号6或8的膨胀阀12的组合(参照图5)。在该情况下，运转2台冷却器11足够(参照图4)。这样，通常交互切换冷却器1的高温膨胀阀(SV2)和冷却器2的高温膨胀阀(SV4)来进行控制。此外，在不能使用这些冷却器11控制的情况下，使用冷却器3的高温膨胀阀(SV6)和冷却器4的高温膨胀阀(SV8)来进行控制。另一方面，在低温时，通过使用全部的4台冷却器11，能够控制为室温在5度至20度的范围内且湿度为20％的温度环境、室温为20度且湿度为10％的温度环境等(参照图5)。

由于在本发明中使用了2台冷冻机14，因此，即使在一方的冷冻机14故障的情况下，也能通过使余下的备用冷冻机14运转来继续进行试验(参照图3)。此外，在图示例中，除了冷却器11的控制，还通过加热器15、加湿器16来调整人工环境试验室P内的温度环境。

进一步构成为：配置有预先选择与这些各个指定的温度环境对应的膨胀阀12的组合来指定多个温度环境的设定画面13，当从该设定画面13指定温度环境时，人工环境试验室P被控制为指定的温度环境。在图示例中，在控制盘30的控制画面32显示设定画面13(参照图1)。

以如下方式进行显示：图5所示的设定画面13的指定温度从0度至40度每隔5度地设置，相对湿度的指定从20％至80％每隔10％地进行对应。关于温度环境的指定，针对该温度与湿度的各个组合来进行指定。此外，在图示例中，为了将人工环境试验室P控制为特定的环境温度，除了膨胀阀12的选择，还预先设定送风装置20的使用、用于打开膨胀阀12的电磁阀17的切换时间等。此外，不言而喻，温度环境的设定并不局限于图示例，而能够任意地变更。

送风装置20是用于将空气送入人工环境试验室P内的装置，具备送风机21和换气管道22。送风机21是用于送入空气的风扇等，换气管道22是配置在室内的上部的筒状的部件。在图示例中，使用送风机21将由控制装置10进行了温度控制的空气送入人工环境试验室P内，在人工环境试验室P的室内上部配置有被覆了布制过滤器23的换气管道22。

构成为：通过在换气管道22的表面覆盖布制过滤器23从而使空气在室内以无风状态循环。即，布制过滤器23抑制吹出口的风，使室内成为无风并使空气从人工环境试验室P的上部空间开始循环。该布制过滤器20由聚丙烯制的长丝构成，除了抑制吹出口的风之外，还具有不产生来自布制过滤器20的尘埃，抑制霉菌的产生，并捕捉由送风机21送入的尘埃的作用。

在将外部气体导入人工环境试验室P的内部时，使用外部气体处理装置40(参照图3)。该外部气体处理装置40通过除湿器42调整由外部气体冷冻机41进行了温度调整的外部空气，通过吸气风扇43和排气风扇44对人工环境试验室P内进行循环换气。另外，在图中，符号31表示定序器。

另外，本发明并不局限于图示的结构，可以在不变更本发明的主旨的范围内自由地进行设计变更。

符号说明

P—人工环境试验室，10—控制装置，11—冷却器，12—膨胀阀，13—设定画面，14—冷冻机，15—加热器，16—加湿器，17—电磁阀，20—送风装置，21—送风机，22—换气管道，23—布制过滤器，30—控制盘，31—定序器，32—控制画面，40—外部气体处理装置，41—外部气体处理冷冻机，42—除湿器，43—吸气风扇，44—排气风扇。

Claims (3)

1.一种体育科学用人工环境控制室，其是进行如下评价的人工环境控制室：在设定了室内的环境条件即温度/湿度的状态下通过各种测量设备来调查对被试验者的身体的影响，上述体育科学用人工环境控制室的特征在于，

具备：将送入人工环境试验室内的空气控制为指定的温度环境的控制装置；以及用于将空气送入人工环境试验室内的送风装置，

该控制装置构成为：在多台冷却器上分别安装有冷冻能力不同的多个膨胀阀，从2台以上的冷却器选择膨胀阀来控制室内的环境条件即温度/湿度，

上述控制装置为了自动地控制温度、湿度，而构成为：预先选择与各个指定的温度环境对应地控制上述人工环境试验室的室内的上述膨胀阀的组合，并且设置用于指定温度环境的设定画面，当从该设定画面指定温度环境时，人工环境试验室内被控制为指定的温度环境。

2.根据权利要求1所述的体育科学用人工环境控制室，其特征在于，

上述控制装置做成在2台冷冻机上分别各配设2台上述冷却器并在各冷却器上分别配置上述膨胀阀的结构，并且构成为，通过4系统的上述冷却器和8形式的上述膨胀阀的组合来按照指定的温度环境对应地进行控制。

3.根据权利要求1所述的体育科学用人工环境控制室，其特征在于，

上述送风装置构成为：具备配置在人工环境试验室内的上部的筒状的换气管道和以覆盖该换气管道的表面的方式安装的布制过滤器，并使空气以无风状态在室内循环。

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