JP2545732B2 - Thermal sensation evaluation method - Google Patents
Thermal sensation evaluation methodInfo
- Publication number
- JP2545732B2 JP2545732B2 JP5195572A JP19557293A JP2545732B2 JP 2545732 B2 JP2545732 B2 JP 2545732B2 JP 5195572 A JP5195572 A JP 5195572A JP 19557293 A JP19557293 A JP 19557293A JP 2545732 B2 JP2545732 B2 JP 2545732B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- amount
- sensory
- power
- thermal sensation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、室内、車内、建設機械
のキャビン内等の温熱環境の測定用、空調機制御用、医
療における人体温熱反応シミュレータ用として用いる温
熱感評価方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal sensation evaluation method used for measuring a thermal environment in a room, in a vehicle, in a cabin of a construction machine, for controlling an air conditioner, and for a human thermal reaction simulator in medical treatment.
【0002】[0002]
【従来の技術】人体の感覚量を内蔵した環境計測器とし
ては、デンマーク国で開発されたサーマルコンフォート
メータがある。また人体の形状をしていて主に衣服評価
用に用いられるものに、サーマルマネキンがあり、環境
評価用に用いられている。2. Description of the Related Art As an environmental measuring instrument having a built-in human sensory quantity, there is a thermal comfort meter developed in Denmark. Further, a thermal mannequin, which has a human body shape and is mainly used for evaluating clothes, is used for evaluating the environment.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術で前者
にあっては、大会議室のような人間の大きさに対して広
い空間の温熱快適感の評価に用いられているが、サーマ
ルコンフォートメータ1個で人間全体の温熱快適性を評
価する方式のもので、人間の部位別生理量及び感覚量を
統合するものではなかった。そして小空間等で片寄った
温度分布等のある非一様な温熱環境条件下では温熱快適
感の評価に用いるのは難しかった。The former one of the above-mentioned conventional techniques is used to evaluate the thermal comfort in a wide space with respect to the size of a person such as a large conference room. This is a system that evaluates the thermal comfort of the whole human being with one meter, and does not integrate the physiological amount and the sense amount for each human part. It was difficult to evaluate thermal comfort under non-uniform thermal environment conditions such as uneven temperature distribution in a small space.
【0004】また後者にあっては、これも全身の統合を
図るものではなく、表面温度あるいは電力量のどちらか
しか人体に合わせられない。これらの問題を解決するも
のとして、特開平5−18581号公報(特願平3−1
92751号)に示されたものがあり、複数の感覚エレ
メントを用いた統合化実験がなされている。In the latter case, this also does not aim at integration of the whole body, and only the surface temperature or the amount of electric power can be adjusted to the human body. As a solution to these problems, JP-A-5-18581 (Japanese Patent Application No. 3-1
92751), and integrated experiments using a plurality of sensory elements have been conducted.
【0005】人間の温熱快適感や温熱ストレスを把握す
るためには、まず最初に各部位の感覚エレメントが全身
の統合を図りながら人間の生理反応と同じように作動し
なければならない。即ち、各部位の温熱感評価用の感覚
エレメントが全身の統合化条件を満たしながら、その電
力量、表面温度及び内部温度を人体の各部位の放熱量、
皮膚表面温度及び深部温度に一致させることが必要であ
る。ところが、先に出願した特開平5−18581号公
報に示されたものでは、全身を統合化する具体的な手段
まで言及していなかった。In order to understand the thermal comfort and thermal stress of human beings, first, the sensory elements of each site must act in the same manner as human physiological reactions while integrating the whole body. That is, while the sensory element for thermal sensation evaluation of each part satisfies the integration condition of the whole body, its electric power amount, surface temperature and internal temperature are the heat radiation amount of each part of the human body,
It is necessary to match the skin surface temperature and the deep temperature. However, the one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-18581 filed earlier does not mention a specific means for integrating the whole body.
【0006】本発明は、この複数の感覚エレメントにつ
いて人体の全身での統合化を図りながら、各部位の電力
量、表面温度及び深部温度をそれぞれ人体の各部位の値
と一致させることができる温熱感評価方法を提供するこ
とを目的とするものである。According to the present invention, while integrating the plurality of sensory elements in the whole body of the human body, the amount of electric power, the surface temperature and the deep temperature of each part can be made equal to the value of each part of the human body. It is intended to provide a feeling evaluation method.
【0007】[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、本発明に係る温熱感評価方法は、人体の各部位の表
面と内部のそれぞれの温度に相当する温度に設定可能に
した複数のヒータを有し、この各ヒータの放熱量を電力
の供給により補償するようにした温熱感評価用の感覚エ
レメントAを、人体の頭、胸、腕、手等の各部に相当す
る複数の部位に配置し、任意の温熱環境条件下での上記
各部位の感覚エレメントAの各ヒータの放熱による温
度、電力量や、それらの変化量等からこの各部位での温
熱感を評価するようにした温熱感評価方法において、人
間の活動量から決まる全身の代謝量から頭、胸、腕、
手、脚、足等の各部位の単位面積あたりの代謝量と、上
記各部位に配置する各感覚エレメントの放熱による初期
電力量と、人体の各部位において頭や胸等環境の変化に
関わらず深部温度が一定となる各部位の設定された深部
温度にするための電力量とを求めておき、上記深部温度
が一定の部位に配置した感覚エレメントの初期電力と、
この部位における上記設定された深部温度にするための
電力量と、人体の部位別表面積の各値から血流調整係数
という振り分け割合を用いて、上記深部温度が一定の部
位以外の部位に配置した感覚エレメントへの振り分け電
力量を求め、ついで、この各振り分け電力量を、深部温
度が一定の部位以外の各部位に配置した各感覚エレメン
トへ電力モジュールにより入力し、このときの各感覚エ
レメントの各温度や電力量からその環境における温熱感
を評価する。 In order to achieve the above object, the method for evaluating the thermal sensation according to the present invention comprises a table for each part of the human body.
It is possible to set the temperature corresponding to each temperature of the surface and inside
It has a plurality of heaters that
Sensory sensation for thermal sensation that is compensated by supplying
Rement A corresponds to each part of the human head, chest, arms, hands, etc.
It is placed in multiple parts according to the above conditions under any thermal environment.
Temperature due to heat dissipation from each heater of sensory element A at each part
Temperature, the amount of electricity and the amount of change
In the thermal sensation evaluation method that evaluates the thermal sensation,
From the whole body's metabolic rate, which is determined by the amount of activity between the head, chest, arms,
The amount of metabolism per unit area of each part such as hands, legs, feet, etc.
Initial by heat dissipation of each sensory element placed in each part
Power consumption and changes in the environment such as the head and chest in various parts of the human body
Regardless of the deep temperature set, the deep temperature of each part is constant
The amount of electric power to obtain the temperature and the deep temperature
And the initial power of the sensory elements placed in a certain area,
In order to reach the above set deep temperature at this site
Blood flow adjustment coefficient from the amount of electric power and the surface area of each part of the human body
Using the distribution ratio of
Distributing electricity to sensory elements placed in areas other than positions
Calculate the power, and then calculate the power distribution for each
Each sensory element placed in each part other than the part where the degree is constant
Input into the power module using the power module and
Thermal sensation in the environment from each temperature and electric energy of the element
Evaluate.
【0008】[0008]
【作 用】温熱感評価用の感覚エレメントの温度制御
と電力制御を使い分けることにより、任意の温熱環境条
件下において全身の統合化を図りながら各部位の感覚エ
レメントの電力量、表面温度及び深部温度を人体にほぼ
合わせることができるようになる。この結果、各部位の
感覚エレメントの温度、電力量やそれらの変化量等を把
握でき、人間の温熱快適感等の感覚量を評価できるよう
になる。[Operation] The electric energy, surface temperature, and deep temperature of the sensory elements at each site are integrated while the whole body is integrated under any thermal environment condition by selectively using the temperature control and power control of the sensory elements for thermal sensation evaluation. Can be adapted to the human body. As a result, the temperature of the sensory element of each part, the amount of electric power, the amount of change thereof, and the like can be grasped, and the amount of sensory feeling such as human thermal comfort can be evaluated.
【0009】[0009]
【実 施 例】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図1に本発明のシステム構成を示す。複数の温熱感
評価用の感覚エレメントA,A,A,…を例えば人体の
形状にしたボディBの各部位に取り付け、それらを電源
系Cと制御ユニットDに接続し、さらにコンピュータE
に接続する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the system configuration of the present invention. A plurality of sensory elements A, A, A, ... For evaluating thermal sensation are attached to respective parts of a body B shaped like a human body, and they are connected to a power supply system C and a control unit D, and a computer E is further provided.
Connect to.
【0010】上記感覚エレメントAはそれぞれ同一のも
のが用いられ、これの構成は例えば図2、図3、図4に
示すようになっている。図2、図3において、1は板状
に形成された表面側ヒータであり、この表面側ヒータ1
の奥側に熱電素子2が配設してある。そしてこの熱電素
子2の奥側には断熱材3を介してアルミニウム製の熱伝
導箱4が設けてあり、さらにこの熱伝導箱4の奥側に断
熱材補償ヒータ5が設けてある。これらの構成部分のう
ち表面側ヒータ1の表側面を除く部分全体が断熱性を有
するカバー6,7及びスペーサ7aにて囲繞支持されて
いる。The same sensory element A is used, and the structure thereof is as shown in FIGS. 2, 3 and 4, for example. In FIG. 2 and FIG. 3, reference numeral 1 denotes a front surface side heater formed in a plate shape.
The thermoelectric element 2 is disposed on the back side of the. A heat conduction box 4 made of aluminum is provided on the back side of the thermoelectric element 2 via a heat insulating material 3, and a heat insulation material compensation heater 5 is provided on the back side of the heat conduction box 4. Of these constituent parts, the entire part except the front surface of the front heater 1 is surrounded and supported by the heat insulating covers 6 and 7 and the spacer 7a.
【0011】上記表面側ヒータ1の表側にはこの表面側
ヒータ1の表面温度t1 を計測する表面温度センサ8が
設けてあり、また熱電素子2の奥側には内部温度t2 を
計測する内部温度センサ9が設けてあり、さらに断熱材
3の奥部に断熱材補償温度t3 を計測する断熱材補償温
度センサ10が設けてある。上記両ヒータ1,5のリー
ド線11a,11b及び各センサ8,9,10の各リー
ド線は上記カバー6,7の一側部より外部へ導出されて
いるが、この配線部には筒状で、かつフレキシブル構成
にしたリード線補償ヒータ12が設けてあり、これの内
側にリード線補償温度t4 を検出するリード線補償温度
センサ13が設けてある。A surface temperature sensor 8 for measuring the surface temperature t 1 of the surface heater 1 is provided on the front side of the surface heater 1, and an internal temperature t 2 is measured on the back side of the thermoelectric element 2. An internal temperature sensor 9 is provided, and further, a heat insulating material compensating temperature sensor 10 for measuring the heat insulating material compensating temperature t 3 is provided in the inner portion of the heat insulating material 3. The lead wires 11a and 11b of both the heaters 1 and 5 and the lead wires of the sensors 8, 9 and 10 are led out from one side of the covers 6 and 7 to the outside. In addition, a lead wire compensation heater 12 having a flexible structure is provided, and a lead wire compensation temperature sensor 13 for detecting the lead wire compensation temperature t 4 is provided inside the heater.
【0012】また上記表面側ヒータ1の周囲には、セン
サ部として湿度センサ14、風速センサ15、風温セン
サ16及び放射温度センサ17がそれぞれ表側のカバー
6に支持して設けてある。A humidity sensor 14, a wind speed sensor 15, a wind temperature sensor 16 and a radiation temperature sensor 17 are provided as sensor portions around the front side heater 1 while being supported by the front cover 6.
【0013】図4は上記各ヒータ5,12及び各温度セ
ンサ8,9,10,13の制御回路を示すもので、表面
温度センサ8と内部温度センサ9は演算器18に接続さ
れており、断熱材補償ヒータ5の電源19は断熱材補償
温度センサ10と演算器18に接続した温調器20によ
り制御されるようになっており、またリード線補償ヒー
タ12の電源21はリード線補償温度センサ13と演算
器18に接続した温調器22により制御されるようにな
っている。FIG. 4 shows a control circuit for the heaters 5, 12 and the temperature sensors 8, 9, 10, 13 described above. The surface temperature sensor 8 and the internal temperature sensor 9 are connected to a calculator 18. The power source 19 of the heat insulating material compensating heater 5 is controlled by the heat insulating material compensating temperature sensor 10 and the temperature controller 20 connected to the calculator 18, and the power source 21 of the lead wire compensating heater 12 is the lead wire compensating temperature. The temperature is controlled by a temperature controller 22 connected to the sensor 13 and the calculator 18.
【0014】上記構成において、表面温度センサ8にて
人体の表面温度に相当する表面温度t1 が計測され、内
部温度センサ9にて人体の深部温度に相当する内部温度
t2が計測され、断熱材補償センサ10にて断熱材補償
ヒータ5の温度t3 が計測され、さらにリード線補償ヒ
ータ12によるリード線補償温度t4 が計測される。In the above structure, the surface temperature sensor 8 measures the surface temperature t 1 corresponding to the surface temperature of the human body, the internal temperature sensor 9 measures the internal temperature t 2 corresponding to the deep temperature of the human body, and heat insulation is performed. The material compensation sensor 10 measures the temperature t 3 of the heat insulating material compensation heater 5, and further the lead wire compensation temperature t 4 by the lead wire compensation heater 12.
【0015】このとき、断熱材補償温度t3 は放熱によ
り内部温度t2 より、断熱材3の放熱分だけ低くなる。
そのため、温調器20にて電源19を制御して上記温度
降下分だけ断熱材補償ヒータ5を加熱してやり、両温度
t2 とt3 が等しくなるようにする。この結果、断熱材
3から外部へ逃げた熱量が補償され、熱電素子2の断熱
材3を介して熱量ロスは見かけ上ゼロとなる。At this time, the heat insulation material compensation temperature t 3 becomes lower than the internal temperature t 2 by the amount of heat radiation of the heat insulation material 3 due to heat radiation.
Therefore, the temperature controller 20 controls the power supply 19 to heat the heat insulating material compensating heater 5 by the amount of the temperature drop so that both temperatures t 2 and t 3 become equal. As a result, the amount of heat escaping from the heat insulating material 3 to the outside is compensated, and the heat amount loss through the heat insulating material 3 of the thermoelectric element 2 is apparently zero.
【0016】同様にリード線補償センサ10により計測
されるリード線補助温度t4 は内部温度t2と同じくな
るように温調器22を用いてリード線補償ヒータ12に
加える電力を制御することにより、熱電素子2にリード
線部を介して熱量ロスが補償されて見かけ上ゼロにする
ことができる。[0016] Similarly, by the lead line supplementary temperature t 4 when measured by a lead wire compensation sensor 10 controls the power applied to the lead wire compensation heater 12 with a temperature controller 22 as well as an internal temperature t 2 The heat quantity loss is compensated for in the thermoelectric element 2 via the lead wire portion, so that it can be apparently made zero.
【0017】なおこのとき、表面温度センサ8が示す表
面温度t1 に合わせて制御したり、表面温度t1 と内部
温度t2 の単純平均値に合わせて制御してもよく、その
ときの環境状態により取捨選択する。At this time, control may be performed according to the surface temperature t 1 indicated by the surface temperature sensor 8 or according to a simple average value of the surface temperature t 1 and the internal temperature t 2. Select according to the condition.
【0018】上記構成の感覚エレメントAは複数であれ
ば何個でもよく、特に個数を限定するものではないが、
本発明の実施例として図1に示すように、ボディBの
頭、胸、腕、手、脚、足の6部位に取り付けた。そして
以下に、この感覚エレメントAを6個使用した場合の実
施例について説明する。電源系Cには上記各感覚エレメ
ントA近傍の状態を把握する湿度、気流速度等のセンサ
の電源及びアンプ等がまとめてある。また制御ユニット
には感覚エレメントAの動作部のヒータと熱電素子の電
源、温度制御回路及び電力制御回路が組込んである。そ
してこれらのデータを解析、演算、制御指令の出力をコ
ンピュータEにて行なう。The number of sensory elements A having the above-mentioned structure may be any number, and the number is not particularly limited,
As an example of the present invention, as shown in FIG. 1, the body B was attached to the head, chest, arm, hand, leg and foot at six sites. An example in which six sensory elements A are used will be described below. In the power supply system C, a power supply for a sensor such as humidity and air velocity for grasping the state in the vicinity of each of the sensory elements A, an amplifier, and the like are collected. The control unit also incorporates the heater of the operating portion of the sensory element A, the power source of the thermoelectric element, the temperature control circuit, and the power control circuit. Then, these data are analyzed, calculated, and control commands are output by the computer E.
【0019】図5、図6、図7はこれらの機器を用いて
全身の統合化を図るソフトのフローチャートの例を示
す。図5は統合化全体のフローを示し、図6はその中の
頭・胸部の感覚レメントに関する制御法を示し、図7は
腕・手・脚・脚の感覚エレメントの制御法に関して示
す。以下、これらのフローにつき説明する。FIGS. 5, 6 and 7 show examples of software flow charts for integrating the whole body by using these devices. FIG. 5 shows the flow of the whole integration, FIG. 6 shows the control method relating to the sensory factors of the head / chest therein, and FIG. 7 shows the control method of the sensory elements of the arm / hand / leg / leg. Hereinafter, these flows will be described.
【0020】まず最初に図5について説明する。人間の
場合活動量が決まると全身の代謝量が決定する。ステッ
プ(1)では、この全身の代謝量を図8に示す初期代謝
量計算プログラムに従って入力し、あらかじめ決められ
た割合により各部位に振り分け計算し、これらの部位別
代謝量の値をまず読み取る。次にステップ(2)では、
図9に示すエレメント条件入力プログラムに従って既に
入力されている感覚エレメントAの表面積を読み取って
おく。その次にステップ(3)では、clo値(着衣
量)を考慮する場合、clo値を感覚エレメントの入力
電力値に換算したものを図10に示すclo値電力換算
プログラムに従って計算しておき、この部位別clo値
電力換算値を読み取る。なお、これらの部位別代謝量や
clo値の計算方法については、stolwijkモデ
ルや温熱生理学に示されている例があるが、本発明では
この詳細計算まで限定するものではない。そしてステッ
プ(4)では、これらの部位別代謝量とclo値電力換
算値を加えたものをみかけの部位別代謝量として計算す
る。最後にステップ(5)では、部位別感覚エレメント
の電力量を面積換算し、各部位の初期電力量とする。そ
の次にステップ(6)に移るが、これについては図6で
説明する。First, FIG. 5 will be described. In the case of human beings, when the amount of activity is decided, the amount of metabolism of the whole body is decided. In step (1), this whole-body metabolic rate is input according to the initial metabolic rate calculation program shown in FIG. 8, distributed to each site according to a predetermined ratio, and these metabolic rate values for each site are read first. Next, in step (2),
The surface area of the sensory element A that has already been input according to the element condition input program shown in FIG. 9 is read. Next, in step (3), when considering the clo value (clothing amount), the clo value converted into the input power value of the sensory element is calculated according to the clo value power conversion program shown in FIG. Read the clo value power conversion value for each part. Note that examples of methods for calculating these site-specific metabolism and clo values are shown in the stalwijk model and thermophysiology, but the present invention is not limited to this detailed calculation. Then, in step (4), the sum of these site-specific metabolism amounts and the clo value power conversion value is calculated as the apparent site-specific metabolism amount. Finally, in step (5), the amount of power of the sensory element for each site is converted into an area, which is used as the initial amount of power for each site. Then, the process proceeds to step (6), which will be described with reference to FIG.
【0021】なお上記図8に示す初期代謝量計算プログ
ラムにおけるステップ(1)は図11に示す身体特徴入
力プログラムに従って数値が確定される。またステップ
(2)は図12に示す初期met値入力プログラムに従
ってmet値が確定され、ステップ(3)は図11のス
テップ(9)より読み取り、さらにステップ(4)は図
13に示す前歴入力プログラムに従って読み取る。In the step (1) in the initial metabolic rate calculation program shown in FIG. 8, the numerical value is decided according to the body feature input program shown in FIG. In step (2), the met value is determined according to the initial met value input program shown in FIG. 12, step (3) is read from step (9) in FIG. 11, and further step (4) is the previous history input program shown in FIG. Read according to.
【0022】また図10におけるステップ(1)は図1
4に示す初期着衣量入力プログラムに従って読み取り、
ステップ(2)及び(3)は図15に示す全身統合用制
御プログラムに従って読み取る。Further, step (1) in FIG. 10 corresponds to FIG.
Read according to the initial clothing amount input program shown in 4,
Steps (2) and (3) are read according to the control program for whole body integration shown in FIG.
【0023】次に図6について説明する。6個の感覚エ
レメントAの内、環境の変化に関わらず深部温度が一定
の部位は頭部と胸部で、まずステップ(1)では深部温
度Tist(i)を何度に設定するかを計算する。な
お、(i)は人体の各部位を表し、i=1:頭、i=
2:胸、i=3:腕、i=4:手、i=5:脚、i=
6:足とする。次にステップ(2)では、この設定温度
に対し温度制御回路を使って深部温度制御を行う。即
ち、深部温度の設定値Tist(i)に対し、実際の温
度がTi(i,t)になるとすると、両者の差が例えば
0.1℃以内に入れば、次のステップへいき、そうでな
い場合は再度温度制御回路を使うよう元に戻る分岐を行
う。次にステップ(3)では深部温度モジュール稼動後
の電力量EE(i,t)を計測する。これは、感覚エレ
メントAのヒータの電力と熱電素子の電力を合計したも
のである。ステップ(4)ではこの電力量が適正な範囲
に入っているかどうかを判断する。Next, FIG. 6 will be described. Of the six sensory elements A, the part where the deep temperature is constant regardless of the change in the environment is the head and the chest. First, in step (1), how many times the deep temperature Tist (i) is set is calculated. . In addition, (i) represents each part of the human body, i = 1: head, i =
2: chest, i = 3: arm, i = 4: hand, i = 5: leg, i =
6: Use feet. Next, in step (2), deep temperature control is performed for this set temperature using a temperature control circuit. That is, assuming that the actual temperature becomes Ti (i, t) with respect to the set value Tist (i) of the deep temperature, if the difference between the two falls within 0.1 ° C., for example, go to the next step and not If this is the case, branch back to use the temperature control circuit again. Next, in step (3), the electric energy EE (i, t) after the deep temperature module is operated is measured. This is the sum of the electric power of the heater of the sensory element A and the electric power of the thermoelectric element. In step (4), it is determined whether or not this electric energy is within an appropriate range.
【0024】即ち、電力量EE(i,t)が頭部や胸部
の初期代謝量(図5のステップ(1)〜(5)で算出し
た値)から計算される電力量(各部位最大代謝量)と比
較して範囲内に入っている場合はステップ(5)へ移る
が、大きすぎる場合、電力制御モジュールを用いて頭部
と胸部の感覚エレメントAへの入力電力量を最大代謝量
になるように制御した後、ステップ(5)へ移る。ステ
ップ(5)では再度深部温度Ti(i,t)を計測す
る。次にステップ(6)へ移り、計測された深部温度T
i(i,t)と設定した深部温度Tist(i)との差
をとり、この差が小さい値、例えば0.5℃程度、の範
囲内に入らない場合は右へ分岐し、発汗制御プログラ
ム、col値変更プログラム及び代謝量増加プログラム
のいずれかへ移る。例えば、深部温度が設定値に対し高
すぎるか低すぎるかの判断を行い、高すぎる場合は発汗
作用を行う発汗制御プログラムへ移ったり、低すぎる場
合はふるえを行う代謝量増加プログラムへ移ったり、着
衣量を増加するclo値変更プログラムへ移ったりす
る。これらのプログラムの作動後、ステップ(2)に戻
り再度頭部、胸部の制御を行う。一方計測された深部温
度と設定された深部温度との差が小さい範囲に入った場
合は、ステップ(7)へ移り頭部・胸部の電力量と深部
温度が確定し、図6のフローは終了し、図5のステップ
(7)へ移る。図5のステップ(7)については、図7
にて説明する。That is, the electric energy EE (i, t) is calculated from the initial metabolic rate of the head and chest (values calculated in steps (1) to (5) of FIG. 5) (maximum metabolism of each site). If it is too large, the power control module is used to set the input power amount to the sensory element A of the head and chest to the maximum metabolic amount. After controlling so that, the process proceeds to step (5). In step (5), the deep temperature Ti (i, t) is measured again. Next, the process proceeds to step (6), and the measured deep temperature T
The difference between i (i, t) and the set deep temperature Tist (i) is calculated. If this difference does not fall within the range of a small value, for example, about 0.5 ° C., the flow branches to the right and the sweat control program , Col value change program or metabolic rate increase program. For example, it is determined whether the deep temperature is too high or too low with respect to the set value, and if it is too high, it shifts to a perspiration control program that performs sweating, or if it is too low, it shifts to a metabolic increase program that shakes, For example, the program changes to a clo value changing program that increases the amount of clothing. After the operation of these programs, the process returns to step (2) and the head and chest are controlled again. On the other hand, if the difference between the measured deep temperature and the set deep temperature falls within the small range, the process proceeds to step (7), the electric energy of the head / chest and the deep temperature are confirmed, and the flow of FIG. 6 ends. Then, the process proceeds to step (7) in FIG. For step (7) in FIG.
It will be explained in.
【0025】なおこの図6におけるステップ(1)は図
16に示す体調入力プログラム及び図17に示す環境入
力プログラムに従って計算される。The step (1) in FIG. 6 is calculated according to the physical condition input program shown in FIG. 16 and the environment input program shown in FIG.
【0026】図7において、まずステップ(1)では、
図5のステップ(1)〜(5)で計算されてきた頭部・
胸部の感覚エレメントAの初期電力量を読み取る。ステ
ップ(2)では、図6のステップ(3)で計測された頭
部・胸部の感覚エレメントAの電力量を読み取る。次に
ステップ(3)で、あらかじめ入力した人体表面積から
計算される人体部位別表面積を読み取る。これらの値か
ら、ステップ(4)では血流調整係数という振り分け割
合を用い、各部位への振り分け電力量を計算する。この
血流調整係数は環境条件により部位別に変化する値であ
り実験により決定する値である。この部位別電力量の計
算実施例につき以下に示す。In FIG. 7, first, in step (1),
The head calculated in steps (1) to (5) of FIG.
Read the initial energy of sensory element A on the chest. In step (2), the electric energy of the sensory element A of the head / chest measured in step ( 3 ) of FIG. 6 is read. Next, in step (3), the surface area of each human body part calculated from the previously input human body surface area is read. From these values, in step (4), the distribution ratio called the blood flow adjustment coefficient is used to calculate the distribution power amount to each site. This blood flow adjustment coefficient is a value that varies from site to site due to environmental conditions and is a value that is determined by experiments. A calculation example of the power amount for each part will be shown below.
【0027】人体の頭部、胴部の初期代謝量をMCst
(i)[kcal/h]、環境変化により頭部、胴部か
ら血流により各部位へ振り分けられる熱量をMB(i)
[kcal/h]とし、変化後のみかけの代謝量をMC
(i)[kcal/h]とすると、 〔MC(1)=MCst(1)−MB(1)+δ(1)
・MB(1+2)…[1] MC(2)=MCst(2)−MB(2)+δ(2)・
MB(1+2)…[2]〕 ここで、MB(1+2)=MB(1)+MB(2) MCst(i)=EEst(i)/AE(i)×AD
(i) MC(i)=EE(i)/AE(i)×AD(i) δ;血流調整係数[ND] EE;感覚エレメント電力量[kcal/h/m2 ] AE;感覚エレメント表面積[m2 ] AD;人体部位別表面積[m2 ]The initial metabolic rate of the human head and torso is MCst
(I) [kcal / h], MB (i) is the heat quantity distributed from the head and torso to each site due to blood flow due to environmental changes
[Kcal / h], and the apparent amount of metabolism after change is calculated as MC
(I) If [kcal / h], then [MC (1) = MCst (1) −MB (1) + δ (1)
MB (1 + 2) ... [1] MC (2) = MCst (2) -MB (2) + δ (2)
MB (1 + 2) ... [2]] Here, MB (1 + 2) = MB (1) + MB (2) MCst (i) = EEst (i) / AE (i) × AD
(I) MC (i) = EE (i) / AE (i) × AD (i) δ; blood flow adjustment coefficient [ND] EE; sensory element power [kcal / h / m 2 ] AE; sensory element surface area [M 2 ] AD; surface area by body part [m 2 ]
【0028】ηA(i)=AD(i)/AE(i)とす
ると、[1]・[2]式より 〔EE(1)=EEst(1)−(MB(1)+δ
(1)・MB(1+2))/ηA(1)…[3] EE(2)=EEst(2)−(MB(2)+δ(2)
・MB(1+2))/ηA(2)…[4]〕 [3]式を[4]式に加えて、MB(1+2)を求める
と、 MB(1+2)=ηA(1)・((EEst(1)−E
E(1))+ηA(2)・((EEst(2)−EE
(2))/(1−δ(1)−δ(2))…[5] よって、腕、手、脚、足の各部位への振り分け電力量は EE(i)=EEst(i)+δ(i)・MB(1+
2)/ηA(i)…[3] i=3,4,5,6 となり、頭部、胸部以外の感覚エレメントへの電力量が
求められる。When ηA (i) = AD (i) / AE (i), [EE (1) = EEst (1)-(MB (1) + δ] is obtained from the equations [1] and [2].
(1) · MB (1 + 2)) / ηA (1) ... [3] EE (2) = EEst (2) − (MB (2) + δ (2)
MB (1 + 2) / ηA (2) ... [4]] [3] is added to [4] to obtain MB (1 + 2), MB (1 + 2) = ηA (1) · ((EEst (1) -E
E (1)) + ηA (2) ・ ((EEst (2) -EE
(2)) / (1−δ (1) −δ (2)) ... [5] Therefore, the distribution power amount to each part of the arm, hand, leg, and foot is EE (i) = EEst (i) + δ (I) · MB (1+
2) / ηA (i) ... [3] i = 3,4,5,6, and the electric energy to the sensory elements other than the head and chest is obtained.
【0029】即ち、頭部と胸部の初期電力量を計算して
おき、頭部と胸部の深部温度を一定に制御しながら環境
条件によりバランスさせ、その時の電力量を計測すれ
ば、頭部、胸部以外の腕、手、脚及び足の感覚エレメン
トの電力量を求めることができる。次に、ステップ
(5)で各感覚エレメントAの電力量をヒータと熱電素
子に振り分けることであるが、この振り分け割合に関し
ては、実験により決定することとし、これにより各感覚
エレメントAの各部への電力量が決定する。ここで図7
のフローは終了し、図5のステップ(8)へ移る。ステ
ップ(8)では、計算された電力量を腕、手、脚及び足
へ電力制御モジュールにより入力し、その後このフロー
のSTOPへと移る。この結果、フローチャートには示
していないが、各感覚エレメントAの各温度や電力量や
それらの変化量等を把握できる。That is, the initial electric energy of the head and chest is calculated, and the deep temperature of the head and chest is controlled to be constant while being balanced according to environmental conditions. If the electric energy at that time is measured, the It is possible to obtain the electric energy of the sensory elements of the arms, hands, legs and feet other than the chest. Next, in step (5), the amount of electric power of each sensory element A is distributed to the heater and the thermoelectric element. The distribution ratio is to be determined by an experiment, and accordingly, each part of each sensory element A is determined. The amount of power is determined. Figure 7
The flow of FIG. 5 ends, and the process moves to step (8) in FIG. In step (8), the calculated amount of power is input to the arm, hand, leg and foot by the power control module, and then the process goes to STOP of this flow. As a result, although not shown in the flow chart, it is possible to grasp each temperature of each sensory element A, the amount of power, the amount of change thereof, and the like.
【0030】図18、図19に本発明方法により設計・
製作し、ソフト作成を行った温熱感評価方法を用いて種
々の環境状態における人体の部位別の表面温度及び深部
温度と比較した例を示す。これをみると、人体の表面温
度及び深部温度と感覚エレメントのものがほとんど一致
していることが解り、全身の統合がよく図られている。Designed by the method of the present invention is shown in FIGS.
An example of comparison with the surface temperature and the deep temperature of each part of the human body under various environmental conditions by using the thermal sensation evaluation method that was manufactured and created by software is shown. From this, it can be seen that the surface temperature and the deep temperature of the human body and those of the sensory elements are almost the same, and the whole body is well integrated.
【0031】[0031]
【発明の効果】本発明方法によれば、温熱感評価装置を
ある温熱環境に置けば、全身の統合を図りながら各部位
の感覚エレメントAの電力量を人体の部位別の放熱量と
ほぼ合わせることができ、ヒータと熱電素子の電力割合
を適切にとることにより、感覚エレメントAの表面温度
と内部温度も人体の表面温度と深部にそれぞれ合わせる
ことができる。また、これらの各部位別の感覚エレメン
トAの温度・電力量やそれらの変化量から、人間の温熱
快適感等の感覚量との相関データを用いると感覚の評価
が可能となる。According to the method of the present invention, if the thermal sensation evaluation device is placed in a certain thermal environment, the electric energy of the sensory element A at each site is approximately matched with the amount of heat dissipated at each site of the human body while integrating the whole body. The surface temperature and the internal temperature of the sensory element A can be adjusted to the surface temperature and the deep portion of the human body, respectively, by appropriately adjusting the power ratio between the heater and the thermoelectric element. Further, it is possible to evaluate the sense by using the correlation data with the sense amount such as human thermal comfort from the temperature / power amount of the sense element A for each part and the change amount thereof.
【図1】本発明方法に用いるシステム構成図である。FIG. 1 is a system configuration diagram used in a method of the present invention.
【図2】本発明方法に用いる感覚エレメントの実施例を
示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of a sensory element used in the method of the present invention.
【図3】本発明方法に用いる感覚エレメントの実施例を
示す一部破断正面図である。FIG. 3 is a partially cutaway front view showing an embodiment of a sensory element used in the method of the present invention.
【図4】補償用ヒータ及び温度センサの制御回路図であ
る。FIG. 4 is a control circuit diagram of a compensation heater and a temperature sensor.
【図5】本発明方法の実施例を示すフローチャートであ
る。FIG. 5 is a flowchart showing an embodiment of the method of the present invention.
【図6】図5で示すフローチャートのステップ(6)の
部分を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a part of step (6) of the flowchart shown in FIG.
【図7】図5で示すフローチャートのステップ(7)の
部分を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing a part of step (7) of the flowchart shown in FIG.
【図8】初期代謝量計算プログラムを示すフローチャー
トである。FIG. 8 is a flowchart showing an initial metabolic rate calculation program.
【図9】感覚エレメント条件入力プログラムを示すフロ
ーチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a sensory element condition input program.
【図10】着衣量値電力換算プログラムを示すフローチ
ャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a clothing amount value power conversion program.
【図11】身体特徴入力プログラムを示すフローチャー
トである。FIG. 11 is a flowchart showing a body feature input program.
【図12】初期met値入力プログラムを示すフローチ
ャートである。FIG. 12 is a flowchart showing an initial met value input program.
【図13】前歴入力プログラムを示すフローチャートで
ある。FIG. 13 is a flowchart showing a previous history input program.
【図14】初期着衣量入力プログラムを示すフローチャ
ートである。FIG. 14 is a flowchart showing an initial clothing amount input program.
【図15】全身統合用制御プログラムを示すフローチャ
ートである。FIG. 15 is a flowchart showing a control program for whole body integration.
【図16】体調入力プログラムを示すフローチャートで
ある。FIG. 16 is a flowchart showing a physical condition input program.
【図17】環境入力プログラムを示すフローチャートで
ある。FIG. 17 is a flowchart showing an environment input program.
【図18】頭部の温度と環境温度との関係を示す線図で
ある。FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the temperature of the head and the environmental temperature.
【図19】足部の温度と環境温度との関係を示す線図で
ある。FIG. 19 is a diagram showing a relationship between a foot temperature and an environmental temperature.
A…感覚エレメント、B…ボディ、C…電源系、D…制
御ユニット、E…コンピュータ、1…表面側ヒータ、2
…熱電素子、3…断熱材、4…熱伝導箱、5…断熱材補
償ヒータ、6,7…カバー、8…表面温度センサ、9…
内部温度センサ、10…断熱材補償温度センサ、11
a,11b…リード線、12…リード線補償ヒータ、1
3…リード線補償温度センサ、14…湿度センサ、15
…風速センサ、16…風温センサ、17…放射温度セン
サ、18…演算器、19,21…電源、20,22…調
温器。A ... Sensory element, B ... Body, C ... Power supply system, D ... Control unit, E ... Computer, 1 ... Surface side heater, 2
... thermoelectric element, 3 ... heat insulating material, 4 ... heat conduction box, 5 ... heat insulating material compensating heater, 6, 7 ... cover, 8 ... surface temperature sensor, 9 ...
Internal temperature sensor, 10 ... Insulation material compensation temperature sensor, 11
a, 11b ... Lead wire, 12 ... Lead wire compensation heater, 1
3 ... Lead wire compensation temperature sensor, 14 ... Humidity sensor, 15
... wind speed sensor, 16 ... wind temperature sensor, 17 ... radiation temperature sensor, 18 ... arithmetic unit, 19, 21 ... power supply, 20, 22 ... temperature controller.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−219512(JP,A)Continuation of the front page (56) References JP-A-60-219512 (JP, A)
Claims (1)
温度に相当する温度に設定可能にした複数のヒータを有
し、この各ヒータの放熱量を電力の供給により補償する
ようにした温熱感評価用の感覚エレメントAを、人体の
頭、胸、腕、手等の各部に相当する複数の部位に配置
し、任意の温熱環境条件下での上記各部位の感覚エレメ
ントAの各ヒータの放熱による温度、電力量や、それら
の変化量等からこの各部位での温熱感を評価するように
した温熱感評価方法において、 人間の活動量から決まる全身の代謝量から頭、胸、腕、
手、脚、足等の各部位の単位面積あたりの代謝量と、 上記各部位に配置する各感覚エレメントの放熱による初
期電力量と、 人体の各部位において頭や胸等環境の変化に関わらず深
部温度が一定となる各部位の設定された深部温度にする
ための電力量とを求めておき、 上記深部温度が一定の部位に配置した感覚エレメントの
初期電力と、この部位における上記設定された深部温度
にするための電力量と、人体の部位別表面積の各値から
血流調整係数という振り分け割合を用いて、上記深部温
度が一定の部位以外の部位に配置した感覚エレメントへ
の振り分け電力量を求め、 ついで、この各振り分け電力量を、深部温度が一定の部
位以外の各部位に配置した各感覚エレメントへ電力モジ
ュールにより入力し、このときの各感覚エレメントの各
温度や電力量からその環境における温熱感を評価するよ
うにした ことを特徴とする温熱感評価方法。1. The surface of each part of the human body and the inside
Has multiple heaters that can be set to temperatures equivalent to the temperature
The amount of heat dissipated by each heater is compensated by supplying power.
The sensory element A for thermal sensation evaluation
Placed on multiple parts corresponding to the head, chest, arms, hands, etc.
However, the sensory elements of each of the above parts under arbitrary thermal environment conditions
Temperature and electric energy due to heat radiation from each heater of
Evaluate the thermal sensation in each part from the change amount of
In the thermal sensation evaluation method described above, the amount of metabolism of the whole body, which is determined by the amount of human activity, is calculated from the amount of head, chest, arms,
Hand, foot, and metabolic rate per unit area of each part, such as a foot, first by the heat radiation of each sense element disposed in each site
The amount of power consumption and the depth of each part of the human body
Set the deep temperature of each part where the part temperature is constant
For the sensory element placed in the area where the deep temperature is constant.
Initial power and the preset deep temperature at this site
From the amount of electric power for
Using the distribution ratio called the blood flow adjustment coefficient,
To sensory elements placed in areas other than a fixed degree
The distribution electric energy of each of the
Power to each sensory element placed in each part other than
Input from each of the sensory elements
Evaluate the thermal sensation in the environment from the temperature and electric energy
Thermal sensation evaluation method which is characterized in that there was Unishi.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5195572A JP2545732B2 (en) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | Thermal sensation evaluation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5195572A JP2545732B2 (en) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | Thermal sensation evaluation method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0727404A JPH0727404A (en) | 1995-01-27 |
JP2545732B2 true JP2545732B2 (en) | 1996-10-23 |
Family
ID=16343361
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5195572A Expired - Lifetime JP2545732B2 (en) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | Thermal sensation evaluation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2545732B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3284876B2 (en) * | 1996-04-18 | 2002-05-20 | 三菱自動車工業株式会社 | Thermal environment measurement method |
KR101148702B1 (en) * | 2010-04-14 | 2012-05-25 | 연세대학교 산학협력단 | Thermal comfort inspector and method for thermal comfort inspect |
-
1993
- 1993-07-14 JP JP5195572A patent/JP2545732B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0727404A (en) | 1995-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Fiala | Dynamic simulation of human heat transfer and thermal comfort | |
Fiala et al. | A computer model of human thermoregulation for a wide range of environmental conditions: the passive system | |
Foda et al. | Design strategy for maximizing the energy-efficiency of a localized floor-heating system using a thermal manikin with human thermoregulatory control | |
JP2575268B2 (en) | Apparatus and method for adaptive control of HVAC system | |
JP2006194540A (en) | Air-conditioning control method using hot/cold feeling predicted value, air conditioner, program for air conditioner, and server device | |
US20220009307A1 (en) | Thermal management system for a motor-vehicle passenger compartment | |
EP3453419A1 (en) | Method and sleep device for sleep regulation | |
JPH07225042A (en) | Sleep induction apparatus | |
JP2545732B2 (en) | Thermal sensation evaluation method | |
Jia et al. | Study on the effects of personal heated table mats on the comfort level of large office space heated by air-conditioner | |
Su et al. | Local thermal comfort chart for non-uniform building environments: comparison with vehicle environments and its application | |
JP2002022238A (en) | Comfortable feeling estimation device and air conditioning control device | |
US6996490B2 (en) | Thermal comfort sensor device and an anthropomorphic dummy for simulating heat exchange which includes a plurality of such devices | |
Fountain et al. | A thermal sensation model for use by the engineering profession | |
Theluer et al. | The analysis of thermal comfort requirements through the simulation of an occupied building | |
Kimmling et al. | Influence of PV-powered thermoelectric surfaces for user-individual radiative cooling on the cooling energy demand of buildings | |
JPH08100941A (en) | Pmv calculation method of air-conditioning system | |
JP2500361B2 (en) | Sensory element for thermal sensation evaluation | |
Foda | Evaluating local and overall thermal comfort in buildings using thermal manikins | |
JP3284876B2 (en) | Thermal environment measurement method | |
Zhou | Human-centered control of the indoor thermal environment | |
JP2989290B2 (en) | Environmental control method | |
JPH0587737B2 (en) | ||
JPH0979642A (en) | Air conditioning device | |
JPH0518581A (en) | Method and apparatus for evaluating warm/cold sense |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |