JP2001083014A - ベクトル温度検出装置 - Google Patents

ベクトル温度検出装置

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JP2001083014A
JP2001083014A JP25937799A JP25937799A JP2001083014A JP 2001083014 A JP2001083014 A JP 2001083014A JP 25937799 A JP25937799 A JP 25937799A JP 25937799 A JP25937799 A JP 25937799A JP 2001083014 A JP2001083014 A JP 2001083014A
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temperature
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vector
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JP25937799A
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Katsuaki Sekiguchi
口 克 明 関
Yasuko Yoshino
野 泰 子 吉
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Tostem Corp
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Tostem Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 輻射熱の影響を方向毎に個別的に取り入れ、
方向毎の温度評価を同時的に可能なベクトル温度検出装
置を提供する。 【解決手段】 ベクトル温度検出装置は、金属材からな
る薄板状の複数の温度受温体(2)と、複数の温度受温
体の各々を互いに熱伝達しないように多面体の各々の面
を形成するように保持する多面体枠組体(3)と、複数
の温度受温体の各々の温度を個別的に検知する温度検知
手段(12)と、を備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、互いに異なる方向
に面する複数の面の温度をベクトル的に立体的に測定す
るベクトル温度検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】居住空間における温熱環境を評価する上
で、居住空間における温度を立体的に検出することは重
要である。
【0003】実際的な温熱感覚を反映するように室内の
温熱分布を評価しようとする場合に、対流や伝導による
熱伝搬だけでなく、壁面や床や天井等からの輻射熱によ
る熱伝達の影響を考慮する必要がある。
【0004】従来、輻射熱を含めて空間における温度を
立体的に検出する装置として、グローブ温度計が知られ
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】グローブ温度計は、一
体的に形成された一つの黒体球からなるので、全方位か
らの輻射熱の影響を取り入れることが可能ではあるが、
取り入れた全方位からの輻射熱の影響は平均化されてし
まい、一つの温度としてしか出力することができない。
このため、種々の方向からの輻射熱の影響を方向毎に個
別的に評価して温度を検出することはできなかった。
【0006】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
有する問題を解消し、輻射熱の影響を方向毎に個別的に
取り入れ、方向毎の温度評価を同時的に計測可能なベク
トル温度検出装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るベクトル温度検出装置は、金属材から
なる薄板状の複数の温度受温体と、前記複数の温度受温
体の各々を互いに熱伝達しないように多面体の各々の面
を形成するように保持する多面体枠組体と、前記複数の
温度受温体の各々の温度を個別的に検知する温度検知手
段と、を備えることを特徴とする。
【0008】好ましくは、前記多面体枠組体は、頂点と
その頂点に隣接する頂点との間を結ぶ棒状の辺材と、頂
点に位置し前記辺材と隣接する辺材とを結合する断熱材
からなる結合部材とを有し、前記複数の温度受温体の各
々は、前記辺材との間に隙間を形成して多面体の各々の
面を形成するように、前記結合部材に保持される。
【0009】また、前記温度受温体は、表面が黒色につ
や消し塗装された銅薄板材で形成されている。
【0010】また、前記温度受温体は、表面が黒色につ
や消しされた銀薄板材で形成されている。
【0011】また、前記温度検知手段は、前記複数の温
度受温体を撮像可能なカメラと、前記カメラで撮像した
前記温度受温体の表面における光情報を温度情報に変換
する温度変換手段とを有する。
【0012】また、前記温度検知手段は、前記複数の温
度受温体の各々の前記温度受温体に接触して取り付けら
れ、その温度受温体の温度を検出可能な温度センサを有
する。
【0013】上述の発明において、複数の温度受温体は
多面体枠組体によって多面体の各々の面を形成するよう
に互いに熱伝達しないように保持されているので、各々
の温度受温体は互いに独立的な温度を感知できて、輻射
熱の影響をも取り入れて方向毎の温度評価を同時的に行
うことができ、温度受温体は金属材からなる薄板状に形
成されているので高い温度応答性を得ることができる。
【0014】また、複数の温度受温体の各々は、断熱材
からなる結合部材によって保持され、また、温度受温体
と辺材との間には隙間が形成されているので、各々の温
度受温体は互いの間で熱伝導が無いようにすることがで
きる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。図1は、輻射熱を含めた
温度を測定しようとする空間に配置される温度検知体1
を示す斜視図である。温度検知体1は、サッカーボール
と同様な32面体の形状を有し、人間の肩幅大の約40
cmの直径を有する。温度検知体1を人間の肩幅大にす
ることによって、生活空間において人が受ける温度感覚
を温度検知体1に反映させることが可能になる。
【0016】温度検知体1は、厚さが0.1mmの銅か
らなる薄板状の複数の温度受温体2と、これらの温度受
温体2が32面体の各々の面を形成するように保持する
多面体枠組体3とから構成されている。ここで、温度検
知体1を銅の薄板材で構成した理由は、温度変化に対す
る応答性を早くするために、熱容量が小さく、また熱伝
導性が高く、また安価に製造可能であるようにするため
である。また、銅薄板材の厚さを0.1mmと薄くした
のは、表面積を大きくするとともに熱容量を小さくする
ためである。
【0017】温度受温体2の表面は、黒色につや消し塗
装されている。この理由は、温度受温体2が輻射熱を黒
体球的に十分に吸収及び放射できるようにし、その輻射
率を可能な限り1に近づけるためである。
【0018】多面体枠組体3は、32面体の頂点とその
頂点に隣接する頂点との間を結ぶプラスチック材等の断
熱材からなる棒状の辺材4と、辺材4と辺材4とを結合
するための球状のプラスチック発泡材等の断熱材からな
る結合部材5とから構成されている。結合部材5には、
辺材4の端部が嵌入される孔が形成されている。また、
温度受温体2の頂部に突起が形成されており、この突起
が結合部材5に嵌入されることによって、温度受温体2
は結合部材5に保持されている。なお、多面体枠組体3
としては、市販のもの、例えばゾムツール:AOSHI
MAを使用することも可能である。
【0019】図2に、温度検知体1の下部の一面を中心
に分解した図形(a)と上部の一面を中心に分解した図
形(b)を示す。図2に示すように、温度受温体2は正
6角形または正5角形の形状を有する。この32面体に
おける正6角形と正5角形とは面積が異なるが、厚さが
同じであり単位面積当たりの熱容量が同じであるので問
題はない。なお、図2において、多面体枠組体3の辺材
4と結合部材5の図示は省略されている。
【0020】図1に示すように、温度受温体2の辺端部
と辺材4との間には、数mm、例えば3mm幅の隙間6
が形成されている。隙間6が形成されていることによっ
て、温度検知体1の内部に熱がこもらないようにするこ
とができ、温度受温体2の外面側の温度を正確に検出す
ることができるとともに、複数の温度受温体2の間の温
度の独立性がより確実に保つことができる。
【0021】また、辺材4や結合部材5は断熱材で形成
され、また、温度受温体2は結合部材5において保持さ
れているので、各々の温度受温体2は互いに他の温度受
温体2へ熱伝達しないようにすることができる。
【0022】図5に、多面体枠組体3に32枚の温度受
温体2を保持した場合(a)と、1枚の温度受温体2の
みを保持し他の温度受温体2を保持しなかった場合
(b)とについて、温度応答性を比較した結果を示す。
温度検知体1を恒温糟内に入れ、一定温度52℃にした
後、室温が23℃の室内へ移動したときの温度降下の時
間変化を示す。図5からわかるように、1枚の温度受温
体2の温度応答性に比べてわずかに即応性において劣る
ものの、多面体枠組体3に32枚の温度受温体2を保持
した場合(a)においても、周囲の空間温度に素早く応
答可能であることが認められる。
【0023】図6は、温度受温体2を形成する銅板材の
温度応答性を調べるために、3種類の温度受温体とし
て、銅薄板材(a)、グローブ温度計(b)、室温を測
定するサーミスタ(c)を選び、比較した結果を示す。
銅薄板材(a)、グローブ温度計(b)、サーミスタ
(c)を冬季に室内の窓辺にあるブラインドの近傍に設
置し、ブラインドを開けた瞬間からの冷輻射の影響を温
度の時間変化で調べた。
【0024】サーミスタによって測定される室温は、ブ
ラインドの開放後、徐徐に温度低下を示す一方、サーミ
スタによる温度測定では輻射熱の影響を取り入れること
ができないため、銅薄板材やグローブ温度計による測定
温度よりも低い値を示している。
【0025】また、グローブ温度計は2分間は一定温度
を示し、その後、徐徐に温度低下を示す。これに対し、
銅薄板材は、ブラインドを開けた瞬間から冷気の影響、
すなわち輻射熱の影響を受けて急激に温度低下し、数十
秒後には、7分後のグローブ温度計による測定結果と同
じ結果を示す。
【0026】図6によれば、温度受温体2を銅薄板材で
形成することによって、輻射熱の影響を含めた温度測定
を早い温度応答性で行えることがわかる。
【0027】次に、図3を参照して、温度検知体1を用
いたベクトル温度検出装置10について説明する。
【0028】図3において、温度検知体1はスタンド1
1によって支持されている。温度検知体1の底部にある
多面体の一面は温度受温体2にする代わりに厚手の板材
で構成され、この厚手板材に断熱処理されたスタンド1
1の頂部が螺合されている。この厚手板材を断熱材で構
成してもよい。
【0029】温度検知体1から距離をおいて、温度検知
手段として非接触温度計12が配設されている。非接触
温度計12は、温度検知体1の温度受温体2を撮像可能
なカメラ13と、カメラで撮像した各々の温度受温体2
の表面における光情報を温度情報に変換する温度変換手
段14とを有する。ここで、光情報とは、必ずしも可視
光の情報に限らず、赤外線等を含めた広い波長範囲の光
に関する情報であって輻射情報を反映した情報をいう。
温度変換手段14は、温度受温体2の表面における光情
報から黒体輻射としての温度を算出するものであり、例
えば輻射温度計である。温度変換手段14で得られた温
度情報は、いわゆるサーモグラフィの手法によって、温
度が色表示される。そのために、温度変換手段14によ
って得られた情報は電線15でコンピュータ16に電送
され、表示部17によってカラー表示される。表示部1
7は、暖色(赤色)から寒色(青色)に至る種々の色を
用いてそれぞれの温度受温体2で測定した温度に応じて
色を付し、温度に応じてカラー表示された温度検知体1
が表示部17に表示される。
【0030】1台の非接触温度計12によっては、カメ
ラ13によって撮像できない方向にある温度受温体2の
温度情報を同時には得ることができないが、複数の非接
触温度計12を用いれば、全方向からの温度受温体2の
温度情報を同時に得ることができ、また、複数の非接触
温度計12による温度情報を合成することによって全方
位の温度情報を同時的に表示することができる。
【0031】また、1台の非接触温度計12であって
も、それを移動することによって全方位からの温度情報
を得ることができ、非接触温度計12を移動する前後の
温度情報をコンピュータ16で合成することによって、
全方位からの温度情報を同時的に表示することができ
る。
【0032】なお、コンピュータ16や表示部17は非
接触温度計12と別体としてでなく、非接触温度計12
と一体的に構成されていてもよい。
【0033】上述したように、本実施の形態によれば、
温度検知体1は多面体形状を有し、各々の温度受温体2
の面は立体的に種々の方向に向いているので、各々の温
度受温体2は温度受温体2の面する方向に応じた輻射熱
の影響を取り入れて温度測定を行うことができる。この
結果、対流や伝導による熱伝達だけでなく、輻射熱の影
響も取り入れて、実際的な温熱感覚を反映する温度測定
を行うことができるとともに、方向によって異なる温度
を同時的に測定し、可視的に表示することができる。
【0034】次に、図4を参照して、温度検知体1を用
いた他のベクトル温度検出装置20について説明する。
【0035】図4において、各々の温度受温体2の裏面
には温度検知手段としてサーミスタ21が接触して取り
付けられている。各々のサーミスタ21は検知した温度
を電気信号に変換可能に形成されており、各々のサーミ
スタ21には電線22が接続されている。サーミスタ2
1で検出した各々の温度受温体2の温度情報は電線22
によってコンピュータ16へ電送される。コンピュータ
16においては、どの電線22から入力される信号はど
の温度受温体2の温度情報かを対応できるようになって
いる。コンピュータ16に入力された各々の温度受温体
2の温度情報は、図3に示したベクトル温度検出装置1
0の場合と同様に、温度受温体2の温度情報に応じた色
が付され、表示部17によって可視的にカラー表示され
る。
【0036】なお、サーミスタ21は温度受温体2の裏
面の面積の一部でしか接触していなが、温度受温体2は
銅薄板材で形成されて高い熱伝導性を有するので、一つ
の温度受温体2の温度は全体に均一であると考えること
ができ、不都合はない。
【0037】上述したように、本実施の形態によれば、
各々の温度受温体2の裏面にサーミスタ21が取り付け
られているので、温度検知体1で得られた全方位からの
温度情報を同時的に可視的にカラー表示することができ
る。
【0038】なお、上述の説明において、温度検知体1
は32面体であるとしたが、32面体に限らず、多面体
であれば、4面体等の他の多面体であってもよい。ま
た、多面体を構成する面の面積は、互いに大きく異なり
さえしなければ、互いに等しくとも等しくなくともよ
い。
【0039】また、温度受温体2を表面が黒色につや消
し塗装された銅薄板材で形成した例を示したが、表面が
黒色につや消しされた銀薄板材で形成してもよい。この
場合、銅薄板材に比べて、より高い熱伝導性が得られる
ので、好適である。黒色につや消しするのは、化学反応
によって行ってもよい。
【0040】
【発明の効果】以上のように、本発明の構成によれば、
輻射熱の影響を方向毎に個別的に取り入れ、方向毎の温
度評価を同時的に行うことができ、対流や伝導による熱
伝搬だけでなく輻射熱の影響も取り入れて実際的な温熱
感覚を反映する温度測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るベクトル温度検出装置における多
面的に配設された温度受温体と温度受温体を保持する多
面体枠組体を示す斜視図。
【図2】温度受温体と多面体枠組体からなる温度検知体
の下部の一面を中心に分解した図形(a)と上部の一面
を中心に分解した図形(b)を示す図。
【図3】本発明に係るベクトル温度検出装置の一実施形
態を示す図。
【図4】本発明に係るベクトル温度検出装置の他の実施
形態を示す図。
【図5】多面体枠組体に32枚の温度受温体2を保持し
た場合(a)と、1枚の温度受温体2のみを保持し他の
温度受温体を保持しなかった場合(b)とについて、温
度応答性を比較した結果を示す図。
【図6】温度受温体を形成する銅薄板材の温度応答性
を、調べた結果である。3種類の温度受温体として、銅
薄板材(a)、グローブ温度計(b)、室温を測定する
サーミスタ(c)とについて、温度応答性を比較した結
果を示す図。
【符号の説明】
1 温度検知体 2 温度受温体 3 多面体枠組体 4 辺材 5 結合部材 6 隙間 10、20 ベクトル温度検出装置 12、21 温度検知手段 13 カメラ 14 温度変換手段 16 コンピュータ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属材からなる薄板状の複数の温度受温体
    と、 前記複数の温度受温体の各々を互いに熱伝達しないよう
    に多面体の各々の面を形成するように保持する多面体枠
    組体と、 前記複数の温度受温体の各々の温度を個別的に検知する
    温度検知手段と、を備えることを特徴とするベクトル温
    度検出装置。
  2. 【請求項2】前記多面体枠組体は、頂点とその頂点に隣
    接する頂点との間を結ぶ棒状の辺材と、頂点に位置し前
    記辺材と隣接する辺材とを結合する断熱材からなる結合
    部材とを有し、 前記複数の温度受温体の各々は、前記辺材との間に隙間
    を形成して多面体の各々の面を形成するように、前記結
    合部材に保持される、ことを特徴とする請求項1に記載
    のベクトル温度検出装置。
  3. 【請求項3】前記温度受温体は、表面が黒色につや消し
    塗装された銅薄板材で形成されていることを特徴とする
    請求項1に記載のベクトル温度検出装置。
  4. 【請求項4】前記温度受温体は、表面が黒色につや消し
    された銀薄板材で形成されていることを特徴とする請求
    項1に記載のベクトル温度検出装置。
  5. 【請求項5】前記温度検知手段は、前記複数の温度受温
    体を撮像可能なカメラと、前記カメラで撮像した前記温
    度受温体の表面における光情報を温度情報に変換する温
    度変換手段とを有することを特徴とする請求項1に記載
    のベクトル温度検出装置。
  6. 【請求項6】前記温度検知手段は、前記複数の温度受温
    体の各々の前記温度受温体に接触して取り付けられ、そ
    の温度受温体の温度を検出可能な温度センサを有するこ
    とを特徴とする請求項1に記載のベクトル温度検出装
    置。
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