JP2003114284A - 温熱指標測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大掛かりで測定場所が制限され、手軽に、
また迅速に、温熱指標を測定することが困難な上、コス
ト高となる難点があった。 【解決手段】 黒球温度を測定する温度センサと、気温
センサと湿度センサを一体化して測定部を構成し、さら
に上記各センサからの出力に基づいて温熱指標を演算す
る演算手段と該演算手段より得られる温熱指標を表示す
る表示手段を一体化して演算表示部を構成し、上記測定
部と演算表示部を一体に連接するようにしている。ここ
で、上記黒球は半球状の黒球を使用することで、高感度
で速やかな温度平衡を実現し、さらに、コストメリット
を出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は温熱指標測定装置に
関するものであり、特に、簡易測定が可能な温熱指標測
定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】暑熱障害を予防する立場からYaglouとMi
nard によって提示された指標が温熱指標（WBGT: Wet b
ulb globe temperature ）である。当該温熱指標は輻射
熱を表す黒球温度と、気温と湿度より、屋内と屋外に分
けて以下の式で求めることができる。

【０００３】 屋内：WBGT=0.7*tw+0.3*tg （１） 屋外：WBGT=0.7*tw+0.2*tg+0.1*ta （２） ここで、twは湿球温度（湿度に対応）、tgは黒球温度
（輻射熱に対応）、taは乾球温度（気温に対応）であ
る。例えばアメリカ陸軍ではこのWBGT値が26.0℃以上の
環境下で訓練が制限されることになっている。

【０００４】本願出願人は上記WBGT値を測定する装置と
して例えば図８に示す装置を提案している。すなわち、
棒状体３１の先端に黒球３０を配置してその内部中心に
配置した温度センサ１１sで輻射熱に対応する黒球温度
を測定する。更に上記棒状態１１を支える基端部に気温
センサ１２sと湿度センサ１３sを配置して、黒球温度と
気温と湿度を測定する測定部７０を構成している。

【０００５】上記のように測定した気温と湿度と黒球温
度とに基づいて演算部４０が上記２つの式のいずれかを
用いてWBGTを演算するとともに、表示部５０で表示する
ようになっている。この演算部４０と表示部５０は演算
表示部８０として一体に構成されている。

【０００６】さらに、脚柱６０の台上に上記測定部７０
が、また、脚柱６０の台を支持する支柱（あるいは脚柱
のいずれかの支柱）に上方演算表示部８０が分離配置さ
れる構成になっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図８からも明らかなよ
うに、上記脚柱６０の台上に上記測定部７０が、また、
脚柱６０の台を支持する支柱に上方演算表示部８０が分
離配置される構成されている。さらに、上記測定部７０
の黒球３０は、輻射熱に対する温度追従性が悪く、日照
条件が変動する環境下では、正確に計測できない。また
測定装置の形状が大掛かりで測定場所が制限され、登山
や、複数場所を移動しながら手軽に持ち運びして温熱指
標を測定することが困難な上、コスト高となる難点があ
った。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の事情
に鑑みて提案されたものであって、WBGTを迅速にかつ手
軽に測定でき、しかもコストメリットのある温熱指標測
定装置を提供することを目的とするものである。

【０００９】上記目的を達成するために本発明は以下の
手段を採用している。

【００１０】本発明は上記したように、上記黒球温度を
測定する温度センサと、気温センサと湿度センサを一体
化して測定部を構成し、さらに上記各センサからの出力
に基づいて温熱指標を演算する演算手段と該演算手段よ
り得られる温熱指標を表示する表示手段を一体化して演
算表示部を構成し、上記測定部と演算表示部を一体に連
接するようにしている。ここで、上記黒球は、直径２４
mmの半球状の黒球を使用することで、小型で高感度であ
り、速やかに温度平衡に達するため、持ち運びが簡便で、
測定場所に制限されず、輻射熱(日照条件)の変動が大き
い環境下でも正確に計測でき、さらに、コストメリットを
出すことができる。一方、半球状の黒球を使用した場合
には全球状の黒球を使用したときとの誤差を補完する必
要がある。そこで上記演算手段にはその補完を持たせる
ようになっている。

【００１１】

【実施の形態】図１は本発明の概観を示す立体図であ
り、図２はその内部構造を示す縦断面図である。

【００１２】センサ類が配置されている測定部１００と
電子回路、表示手段、スイッチ類が配置されている演算
表示部２００とよりなる。測定部１００は筒状のケース
１０よりなり、その先端に半球状の黒球１１が配置さ
れ、そのすそ部分が上記円筒状のケース１０と径が同じ
にされて、当該円筒上のケース１０に連接される。上記
黒球の内部の中心位置に温度センサ１１ｓが配置され、
輻射熱に相当する黒球の温度を測定するようになってい
る。

【００１３】上記円筒上のケース１０の中央内部には気
温センサ１２ｓが配置される一方、当該ケース１０の基
端部には湿度センサ１３ｓが配置された構成となってい
る。上記円筒状の測定部１００のケース１０の基端は演
算表示部２００のケース２０と連接され、当該ケース２
０には表示部２１と、電源スイッチ２２、さらに、測定
項目選択スイッチ２３がとりつけられている。

【００１４】図３は本発明の上記演算表示部２００のケ
ース内に納められた電子回路部分を示すブロック図であ
る。上記各センサからの信号は演算手段２４に入力され
て、上記（１）、（２）のいずれかの式に従って演算し
て、ＷＢＧＴの値を求めるようになっており、更に、上
記気温センサ１２s、湿度センサ１３sの値に基づいて気
温、湿度も出力する。このように演算手段２４より得ら
れたＷＧＢＴ値、気温、湿度は項目選択スイッチ２３に
連動する選択手段２６に入力され、ここで表示項目が選
択されて、表示手段２１に入力されるようになってい
る。

【００１５】すなわち、表示手段２５は、上記電源を入
れた状態では、ＷＢＧＴを表示し、項目選択スイッチ２
３を一回押すと、気温を表示し、２回押すと黒球温度を
表示し、さらに、３回押すと湿度を表示するようになっ
ている。尚、回路全体に電力を供給する電源スイッチ２
２が備えられていることはもちろんである。

【００１６】上記のように構成された温熱指標測定装置
は、片手で持って、上記半球状の黒球を太陽に向かってか
ざした状態でWBGTを計測するのであり、上記従来の装置
より遥かに使い勝手が優れていることになる。

【００１７】図４は、複数（図４上では○〜×までの各
サンプル）の半球状の黒球を使用した場合の温度と全球
状の黒球を使用した場合の温度を比較したときの両者の
誤差を示したものである。縦軸が、半球状の黒球温度
軸、横軸が標準（球状）の黒球温度軸である。両者が同
じ形状であれば縦軸で４０度であれば横軸も４０度とな
り、両者はは４５°の傾斜で直線を形成するはずである
が、ここでは、半球状の各サンプルの方が若干低い温度
を示している。

【００１８】上記演算手段２４は上記のような状態を勘
案して、半球状の黒球の温度センサ１１ｓの出力を全球
状の黒球から得られた値と同一になるように演算補正を
して図５に示すように出力する。

【００１９】このように半球状の黒球を使用することに
よってセンサ部と演算部を一体構成にすることができ、
小型で、センサ部を一体化構造とすることが可能とな
り、また、製造工程が極めて簡略化されコストメリット
が大きくなる。

【００２０】さらに、図６は、黒球温度の温度追従性
を、本発明の直径２４ｍｍ半球状黒球と、従来の銅製、直
径１５０ｍｍの黒球とで比較したグラフである。図６に
おいて、黒丸、白丸はそれぞれ、本発明と従来の黒球温度
の時間変化を示している。この図に示されるように、約
３２℃から５０℃の環境下に本発明と従来の黒球を設置
したとき、従来の黒球では黒球温度が収斂するまでに２
０分以上の時間を要するが、本発明の黒球では３分程度
しか要しない。なお、本発明の黒球温度は、一旦収斂し
たあと小刻みに変動しているが、これは日照条件、即ち、
太陽からの輻射熱の変化に鋭敏に追従するためである。

【００２１】図７は、屋外の日照環境下に設置し、本発
明と従来の黒球温度の変化を追跡したものである。この
図においても上記と同様に、黒丸、白丸はそれぞれ、本発
明と従来の黒球の、黒球温度の時間変化を示している。
この実験は、２０００年８月１４日の１４時から１８時
までと、翌１５日の９時から１３時まで行われた。１４
日の午後は快晴で、日照条件が安定していため、本発明と
従来の黒球では黒球温度の変化に大差は見られなかっ
た。しかし、１５日の午前中は雲の動きが多く、日照条
件の変動が激しかったため、本発明の黒球温度はこの変
動に鋭敏に追従して変化している。これに対し、従来の
測定装置の黒球温度は、温度追従性が悪いため、なだら
かな変化しか示していない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概観図

【図２】本発明の内部構成図

【図３】本発明のブロック回路図

【図４】全球状の黒球温度と半球状の黒球温度の比較例

【図５】補正後の半球状の黒球温度

【図６】黒球温度の収斂の様子の比較例

【図７】黒球温度の日照条件への追従の様子の比較例

【図８】従来例の概観図

【符号の説明】

１００ 測定部 ２００ 演算表示部 １０ 筒状のケース １１ 半球状黒球 １１s 温度センサ １２ｓ 気温センサ １３ｓ 湿度センサ ２０ 測定部のケース２０ ２１ 表示部２１ ２２ 電源スイッチ ２３ 測定項目選択スイッチ ２４ 演算手段 ２５ 表示手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 黒球温度（輻射熱）と湿度と気温に基づ
   いて得られる温熱指標ＷＢＧＴ(Wet bulb globe temper
   ature)を求める温熱指標測定装置において、 黒球温度センサと、気温センサと湿度センサとよりなる
   測定部と、上記各センサの出力に基づいて温熱指標を演
   算する演算回路部と該演算回路部より得られる温熱指標
   ＷＢＧＴを表示する表示手段とよりなる演算表示部を一
   体に連接したことを特徴とする温熱指標測定装置。
2. 【請求項２】 黒球として半球状の黒球が使用され、該
   半球状の球面を先端として、気温センサと湿度センサを
   収納した円筒状ケースに連接せしめた請求項１に記載の
   温熱指標測定装置。
3. 【請求項３】 上記演算手段が、上記半球状の黒球より
   得られる温度を、全球状の黒球に相当する温度に変換す
   る機能を備えた請求項２に記載の温熱指標測定装置。