JP2629841B2 - 皮膚温模擬センサ - Google Patents
皮膚温模擬センサInfo
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Description
本発明は、空調装置の温度制御に使用される人間の皮
膚温を模擬的に検出するための皮膚温模擬センサに関す
る。
膚温を模擬的に検出するための皮膚温模擬センサに関す
る。
従来、空調装置の一般的な温度制御は、空調室の室温
を所定の設定値に制御することにより行われている。し
かしながら、人間にとって快適な空調とは、人間が感じ
る温度感覚により快適か否かが決定される。従って、室
温を快適と感じるであろう所定温度に一律に制御するだ
けでは、真の快適さは得られない。 例えば、車両用空調装置では、直射日光による輻射熱
が人間の体内に取り込まれるため、輻射が強い場合に
は、輻射が弱い場合に比べて、制御目標の室温を低くし
た方が、人間の放熱量が多く、従って、快適に感じられ
る。又、吹き出し風量が多い場合には、風により人間の
皮膚から熱が奪われるため、寒く感じられ、その場合に
は、室温を高めにして、人間の放熱量を抑制した方が快
適に感じられる。又、夏に車室外から車室内に入った時
のように、外気温が高い状態における空調開始当初は、
人間の体内に蓄積された熱を効率良く放出させるため
に、熱放射を促進させて、人間の皮膚温度が速く快適値
に達するように制御するのが望ましい。 このように、快適な空調には、室温制御だけでなく、
人間の皮膚温度に基づく制御が不可欠となる。 人間の皮膚温度を模擬的に検出するセンサとして、特
開昭58−218624号公報、特開昭60−170731号公報に記載
されたセンサが知られている。そのセンサは人体の発熱
作用を模擬した発熱体と、その発熱体から受熱すると共
に周囲環境と熱交換をする人体の皮膚を模擬した受熱体
と、その受熱体の温度を皮膚温度として検出する温度セ
ンサとを有している。そして、受熱体の熱伝導を人体の
皮膚の熱伝導と等しくしたり、皮膚の環境に対する熱交
換を正確に模擬する工夫がなされている。
を所定の設定値に制御することにより行われている。し
かしながら、人間にとって快適な空調とは、人間が感じ
る温度感覚により快適か否かが決定される。従って、室
温を快適と感じるであろう所定温度に一律に制御するだ
けでは、真の快適さは得られない。 例えば、車両用空調装置では、直射日光による輻射熱
が人間の体内に取り込まれるため、輻射が強い場合に
は、輻射が弱い場合に比べて、制御目標の室温を低くし
た方が、人間の放熱量が多く、従って、快適に感じられ
る。又、吹き出し風量が多い場合には、風により人間の
皮膚から熱が奪われるため、寒く感じられ、その場合に
は、室温を高めにして、人間の放熱量を抑制した方が快
適に感じられる。又、夏に車室外から車室内に入った時
のように、外気温が高い状態における空調開始当初は、
人間の体内に蓄積された熱を効率良く放出させるため
に、熱放射を促進させて、人間の皮膚温度が速く快適値
に達するように制御するのが望ましい。 このように、快適な空調には、室温制御だけでなく、
人間の皮膚温度に基づく制御が不可欠となる。 人間の皮膚温度を模擬的に検出するセンサとして、特
開昭58−218624号公報、特開昭60−170731号公報に記載
されたセンサが知られている。そのセンサは人体の発熱
作用を模擬した発熱体と、その発熱体から受熱すると共
に周囲環境と熱交換をする人体の皮膚を模擬した受熱体
と、その受熱体の温度を皮膚温度として検出する温度セ
ンサとを有している。そして、受熱体の熱伝導を人体の
皮膚の熱伝導と等しくしたり、皮膚の環境に対する熱交
換を正確に模擬する工夫がなされている。
ところが、人体は、周囲環境の温度が高くなったり周
囲環境から輻射熱を受けると、人体の単位時間当たりの
放熱量（以下、単に「放熱量」という）が単位時間当た
りの人体の産熱量（以下、単に「産熱量」という）と単
位時間当たりの人体の吸熱量（以下、単に「吸熱量」と
いう）の和より減少し、体熱が体内に蓄積され体温が上
昇し、放熱量が多くなる温度で熱平衡に達する。この
時、体温が上昇すると発汗作用により、更に放熱量を向
上させ、体温の上昇を抑制するように作用する。 又、逆に、周囲環境の冷却等により人体の放熱量が産
熱量と吸熱量の和以上に大きくなると、体熱が奪われ体
温が減少し、放熱量が少なくなる温度で熱平衡に達す
る。この時、体温が減少すると人体の身震いにより産熱
量が向上し、体温の減少を抑制するように作用する。 即ち、人体の体温は皮膚の環境から受ける温度（以下
「環境温度」という）に対して、低温領域及び高温領域
で体温の減少及び増加が飽和するといういわゆるＳ字カ
ーブを描く。 従来では、このような、人体の生理的機能を考慮した
皮膚温模擬センサは考案されていない。 このため、皮膚温度が高温領域で実際よりも高く、低
温領域で実際よりも低く検出されるため、空調装置は、
高温領域でより皮膚温度を冷却させようとし、又、低温
領域でより皮膚温度を向上させようと作動する。このた
め、過冷却又は過暖房を引き起こし、快適な空調が実現
できないと共に経済性が良くなかった。
囲環境から輻射熱を受けると、人体の単位時間当たりの
放熱量（以下、単に「放熱量」という）が単位時間当た
りの人体の産熱量（以下、単に「産熱量」という）と単
位時間当たりの人体の吸熱量（以下、単に「吸熱量」と
いう）の和より減少し、体熱が体内に蓄積され体温が上
昇し、放熱量が多くなる温度で熱平衡に達する。この
時、体温が上昇すると発汗作用により、更に放熱量を向
上させ、体温の上昇を抑制するように作用する。 又、逆に、周囲環境の冷却等により人体の放熱量が産
熱量と吸熱量の和以上に大きくなると、体熱が奪われ体
温が減少し、放熱量が少なくなる温度で熱平衡に達す
る。この時、体温が減少すると人体の身震いにより産熱
量が向上し、体温の減少を抑制するように作用する。 即ち、人体の体温は皮膚の環境から受ける温度（以下
「環境温度」という）に対して、低温領域及び高温領域
で体温の減少及び増加が飽和するといういわゆるＳ字カ
ーブを描く。 従来では、このような、人体の生理的機能を考慮した
皮膚温模擬センサは考案されていない。 このため、皮膚温度が高温領域で実際よりも高く、低
温領域で実際よりも低く検出されるため、空調装置は、
高温領域でより皮膚温度を冷却させようとし、又、低温
領域でより皮膚温度を向上させようと作動する。このた
め、過冷却又は過暖房を引き起こし、快適な空調が実現
できないと共に経済性が良くなかった。
上記課題を解決するために、本発明は、電力を供給さ
れて発熱する発熱体と、前記発熱体から受熱すると共に
周囲環境に対して熱交換する受熱体と、前記受熱体の温
度を測定する温度センサと、前記受熱体が前記発熱体か
ら受ける熱量を高温領域において減少させることで、人
間の発汗作用による人間の体温上昇の抑制作用を模擬さ
せ、前記受熱体が前記発熱体から受ける熱量を低温領域
において増加させることで、人間の身震い産熱作用によ
る人間の体温低下の抑制作用を模擬させる制御手段とを
備え、前記温度センサの出力により人間の皮膚温度を測
定することを特徴とする。
れて発熱する発熱体と、前記発熱体から受熱すると共に
周囲環境に対して熱交換する受熱体と、前記受熱体の温
度を測定する温度センサと、前記受熱体が前記発熱体か
ら受ける熱量を高温領域において減少させることで、人
間の発汗作用による人間の体温上昇の抑制作用を模擬さ
せ、前記受熱体が前記発熱体から受ける熱量を低温領域
において増加させることで、人間の身震い産熱作用によ
る人間の体温低下の抑制作用を模擬させる制御手段とを
備え、前記温度センサの出力により人間の皮膚温度を測
定することを特徴とする。
受熱体は人間の皮膚を模擬したものであり、周囲環境
に対して、熱伝導、対流、輻射等により熱交換を行って
いる。又、この受熱体は、発熱体から熱量が供給されて
おり、この発熱体の発生する熱量が人体の産熱量に相当
する。このようにして、受熱体は発熱体を含む周囲環境
からの吸熱量と周囲環境に対する放熱量が等しくなる温
度で安定し、この温度が定常状態にある模擬的な皮膚の
温度として検出される。 そして、周囲環境の熱的変化により、受熱体の吸熱量
が増加し又は受熱体の放熱量が減少して、吸熱量が放熱
量よりも大きくなると、吸熱量と放熱量が平衡する温度
まで、受熱体の温度が上昇する。この上昇過程におい
て、受熱体の温度が高温領域に達すると、発熱体への給
電量を減少させたり、発熱体と受熱体との距離を長くし
たりして、受熱体への熱移動量を減少させる。すると、
受熱体の吸熱量は、高温領域で減少することになり、上
記の制御を行わない場合に比べて、低い温度で吸熱量と
放熱量とが平衡することになり、受熱体の温度上昇が抑
制される。即ち、この作用は人体の高温領域での発汗作
用による放熱量の増加による体温上昇の抑制作用を模擬
したものとなる。 一方、周囲環境の熱的変化により、受熱体の吸熱量が
減少し又は受熱体の放熱量が増加して、吸熱量が放熱量
よりも小さくなると、吸熱量と放熱量が平衡する温度ま
で、受熱体の温度が下降する。この下降過程において、
受熱体の温度が低温領域に達すると、発熱体への給電量
を増加させたり、発熱体と受熱体との距離を短くしたり
して、受熱体への熱移動量を増加させる。すると、受熱
体の吸熱量は、低温領域で増加することになり、上記の
制御を行わない場合に比べて、高い温度で吸熱量と放熱
量が平衡することになり、受熱体の温度降下が抑制され
る。即ち、この作用は人体の低温領域での身震い作用に
よる産熱の増加による体温低下の抑制作用を模擬したも
のとなる。 このようにして、受熱体の温度は、人体の体温調節機
能、即ち、高温領域で体温の増加が飽和し、低温領域で
体温の減少が飽和するという、いわゆるＳ字特性に従っ
て変化する。
に対して、熱伝導、対流、輻射等により熱交換を行って
いる。又、この受熱体は、発熱体から熱量が供給されて
おり、この発熱体の発生する熱量が人体の産熱量に相当
する。このようにして、受熱体は発熱体を含む周囲環境
からの吸熱量と周囲環境に対する放熱量が等しくなる温
度で安定し、この温度が定常状態にある模擬的な皮膚の
温度として検出される。 そして、周囲環境の熱的変化により、受熱体の吸熱量
が増加し又は受熱体の放熱量が減少して、吸熱量が放熱
量よりも大きくなると、吸熱量と放熱量が平衡する温度
まで、受熱体の温度が上昇する。この上昇過程におい
て、受熱体の温度が高温領域に達すると、発熱体への給
電量を減少させたり、発熱体と受熱体との距離を長くし
たりして、受熱体への熱移動量を減少させる。すると、
受熱体の吸熱量は、高温領域で減少することになり、上
記の制御を行わない場合に比べて、低い温度で吸熱量と
放熱量とが平衡することになり、受熱体の温度上昇が抑
制される。即ち、この作用は人体の高温領域での発汗作
用による放熱量の増加による体温上昇の抑制作用を模擬
したものとなる。 一方、周囲環境の熱的変化により、受熱体の吸熱量が
減少し又は受熱体の放熱量が増加して、吸熱量が放熱量
よりも小さくなると、吸熱量と放熱量が平衡する温度ま
で、受熱体の温度が下降する。この下降過程において、
受熱体の温度が低温領域に達すると、発熱体への給電量
を増加させたり、発熱体と受熱体との距離を短くしたり
して、受熱体への熱移動量を増加させる。すると、受熱
体の吸熱量は、低温領域で増加することになり、上記の
制御を行わない場合に比べて、高い温度で吸熱量と放熱
量が平衡することになり、受熱体の温度降下が抑制され
る。即ち、この作用は人体の低温領域での身震い作用に
よる産熱の増加による体温低下の抑制作用を模擬したも
のとなる。 このようにして、受熱体の温度は、人体の体温調節機
能、即ち、高温領域で体温の増加が飽和し、低温領域で
体温の減少が飽和するという、いわゆるＳ字特性に従っ
て変化する。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 第１実施例 第１図、第２図において、皮膚温模擬センサ１は、枠
体としての断熱材で形成されたケース２を有しており、
そのケース２の側壁14に形成された取付溝15には、銅
製、平板状の受熱体３が嵌挿されて支持されている。そ
の受熱体３の上面は周囲環境から熱輻射を受け易くする
ため、黒く塗装されており、気流に対して熱交換を良好
に行うために放熱ピン８が多数立設されている。 又、その受熱体３の裏面には配設溝16が形成されてお
り、その配設溝16に発熱体としてのヒータ４が固設され
ている。そして、そのヒータ４の一端はバイメタル６の
一端に接続されており、ヒータ４の他端は連通孔17を介
して外部に導かれるリード線18に接続されている。又、
バイメタル６の他端の接点22は可変抵抗体７と摺動接触
しており、その可変抵抗７の一端はケース２の外部へ配
設されたリード線19に接続されている。そして、ヒータ
４はリード線18,19から可変抵抗体17とバイメタル６を
介して給電される。尚、上記構成において、制御手段は
バイメタル６と可変抵抗体７とで構成される。 可変抵抗体７は、第３図に示すように、バイメタル６
が変形しても、その先端の接点22が常時接触するように
湾曲しており、下方から順に、抵抗体13,導体12,抵抗体
11で形成されている。 又、受熱体３の裏面には温度センサである熱電対５が
接触しており、その熱電対５はケース２の外部に延びた
リード線20,21と接続されている。そして、そのリード
線20,21間に生じる起電力を測定することにより、受熱
体３の表面温度が検出される。 受熱体３はヒータ４から熱を受けると共に、熱伝導、
対流、熱輻射等により周囲環境と熱交換しており、この
受熱体３が人体における皮膚に対応している。又、ヒー
タ４は人体の産熱発生機構に対応する。 上記構成において、受熱体３の表面温度は、ヒータ４
及び周囲環境からの吸熱量と周囲環境に対する放熱量が
等しくなる状態で定常状態となり、その表面温度が人体
の皮膚の表面温度として検出される。通常の温度におい
て、バイメタル６は可変抵抗体７と導体12において接触
しており、従って、ヒータ４は抵抗体13の全抵抗を介し
て給電され、その給電量は最大値と最小値の中間とな
る。 次に、周囲環境が変化して、受熱体３の放熱量が減少
したり、吸熱量が増加したりすると、定常状態からはず
れ、受熱体３の表面温度が上昇し、受熱体３と熱接触し
ているバイメタル６の温度も上昇し、バイメタル６は上
方に湾曲する。すると、バイメタル６の一端の接点22は
抵抗体11と接触するようになり、更に、温度が上昇する
とその低抗体11との接触位置が導体12から遠ざかる方向
に移動する。すると、ヒータ４に接続される抵抗値が増
加することになり、ヒータ４に給電される電力は漸減す
る。このため、ヒータ４の発熱量も漸減し、受熱体３の
吸熱量が漸減し、受熱体３の温度上昇の程度が緩やかに
なる。 一方、周囲環境が変化して、受熱体３の放熱量が増加
したり、吸熱量が減少したりすると、定常状態からはず
れ、受熱体３の表面温度が降下し、受熱体３と熱接触し
ているバイメタル６の温度も降下し、バイメタル６の湾
曲の程度が緩やかになる。すると、バイメタル６の一端
の接点22は抵抗体13と接触するようになり、更に、温度
が下降するとその抵抗体13との接触位置が導体12から遠
ざかる方向に移動する。すると、ヒータ４に接続される
抵抗値が減少することになり、ヒータ４に給電される電
力は漸増する。このため、ヒータ４の発熱量も漸増し、
受熱体３の吸熱量が漸増し、受熱体３の温度降下の程度
が緩やかになる。 結局、受熱体３の表面温度に対してヒータ４の給電電
圧は、第４図に示すような特性で変化し、ヒータ４の発
生する熱量も給電電圧の２乗に比例して変化する。従っ
て、受熱体３の表面温度は、環境温度に対して第５図に
示す特性で変化する。即ち、受熱体３の表面温度は、低
温領域、及び高温領域で、その表面温度の減少及び増加
の程度が緩やかになるいわゆるＳ字カーブを描き、人体
の皮膚温度の変化特性に類似した特性が得られる。 第２実施例 第１実施例では、Ｓ字特性を得るのにバイメタルと可
変抵抗体を用いているが、第６図に示すように、環境温
度をサーミスタ40で測定し、その温度に応じて、ヒータ
４に接続される抵抗42を切換回路41を用いて切り換える
ようにしてもよい。この時の、環境温度に対する受熱体
３の温度の特性は、高温領域及び低温領域で増加及び減
少の程度が小さくなり、体温のＳ字特性と類似の特性が
得られる。 又、抵抗値の他、給電量を変更させるスイッチグレギ
ュレータ等公知の給電制御手段を用いることができる。 第３実施例 第７図〜第10図に示すように、受熱体30は断熱材で形
成されたケース31に、上下方向に摺動可能に配設されて
いる。受熱体30の裏面には、一対のバイメタル32,33の
端部52,53が接合されており、そのバイメタル32,33の自
由端54,55は、ケース31の側壁38,39に形成されたＳ字溝
56,57に、それぞれ、遊嵌されている。Ｓ字溝56,57は、
平坦部A,上昇傾斜部Ｂ、下降傾斜部Ｃから成るＳ字形状
をした溝であり、バイメタル32,33の屈曲作用により、
受熱板30の上下位置を変化させるためのものである。そ
して、受熱体30は、その裏面でコイルスプリング35,36
により支持されている。又、受熱体30の下方には、ヒー
タ37が配設されている。 係る構成において、バイメタル32,33は、環境温度の
変化に伴い、第９図に示すように、受熱板30の上方から
見て左右に屈曲する。 即ち、環境温度が中温の場合には、バイメタル32,33
は屈曲することなく、真っ直ぐに伸びて、その自由端5
4,55の水平位置は位置Ｘとなる。この時、自由端54,55
はＳ字溝56,57の平坦部Ａにあり、受熱板30の垂直位置
は、第10図に示すように、中段Ｕとなる。 又、環境温度が中温から上昇するに連れて、バイメタ
ル32,33は、第９図に示すように、α矢視方向に屈曲
し、高温ではその自由端54,55の水平位置は位置Ｙとな
る。この時、バイメタル32,33の屈曲動作が行われる
と、自由端54,55はＳ字溝56,57の平坦部Ａを上昇傾斜部
Ｂの側に移動し、更に、上昇傾斜部Ｂの斜面B1に当接す
る。そして、バイメタル32,33は水平方向の屈曲力の反
作用として斜面B1から上方向への分力を受ける。その上
方向への分力により受熱板30はバイメタル32,33と共に
上方向に移動し、受熱板30の垂直位置は、第10図に示す
ように、上段Ｖとなる。 又、逆に、環境温度が中温から下降するに連れて、バ
イメタル32,33は、第９図に示すように、β矢視方向に
屈曲し、低温ではその自由端54,55の水平位置は位置Ｚ
となる。この時、バイメタル32,33の屈曲動作が行われ
ると、自由端54,55はＳ字溝56,57の平坦部Ａを下降傾斜
部Ｃの側に移動し、更に、下降傾斜部Ｃの斜面C1に当接
する。そして、バイメタル32,33は水平方向の屈曲力の
反作用として斜面C1から下方向への分力を受ける。その
下方向への分力により受熱板30はバイメタル32,33と共
に下方向に移動し、受熱板30の垂直位置は、第10図に示
すように、下段Ｗとなる。 このように、環境温度が変化するに連れ、バイメタル
32,33は屈曲し、その屈曲力のＳ字溝56,57から受ける反
作用により、バイメタル32,33はＳ字溝56,57に案内され
て垂直方向に移動し、その結果、受熱板30の垂直位置が
温度と共に変化することになる。 そして、環境温度が上昇すると、受熱板30は上方に移
動し、受熱体30とヒータ37との距離が遠くなり、受熱体
30がヒータ37から受ける吸熱量が減少し、従って、受熱
体30の表面温度の上昇の程度が鈍化する。 又、環境温度が低下すると、受熱体30は下方に移動
し、受熱体30とヒータ37との距離が近くなり、受熱体30
がヒータ37から受ける吸熱量が増加し、従って、受熱体
30の表面温度の下降の程度が鈍化する。 このようにして、環境温度に伴って、受熱体30とヒー
タ37との距離を変化させることにより、第５図に示すＳ
字特性を得ることもできる。 又、上記実施例の他、受熱体３又は30の表面に熱電変
換素子を配置し、その熱電変換素子により加熱又は吸熱
しても良い。高温領域で吸熱させることにより発汗作用
と等価になり、低温領域で加熱させることにより身震い
による産熱増加と等価になる又、この熱電変換素子はヒ
ータ４に加えて又はヒータ４の替わりに用いても良い。
体としての断熱材で形成されたケース２を有しており、
そのケース２の側壁14に形成された取付溝15には、銅
製、平板状の受熱体３が嵌挿されて支持されている。そ
の受熱体３の上面は周囲環境から熱輻射を受け易くする
ため、黒く塗装されており、気流に対して熱交換を良好
に行うために放熱ピン８が多数立設されている。 又、その受熱体３の裏面には配設溝16が形成されてお
り、その配設溝16に発熱体としてのヒータ４が固設され
ている。そして、そのヒータ４の一端はバイメタル６の
一端に接続されており、ヒータ４の他端は連通孔17を介
して外部に導かれるリード線18に接続されている。又、
バイメタル６の他端の接点22は可変抵抗体７と摺動接触
しており、その可変抵抗７の一端はケース２の外部へ配
設されたリード線19に接続されている。そして、ヒータ
４はリード線18,19から可変抵抗体17とバイメタル６を
介して給電される。尚、上記構成において、制御手段は
バイメタル６と可変抵抗体７とで構成される。 可変抵抗体７は、第３図に示すように、バイメタル６
が変形しても、その先端の接点22が常時接触するように
湾曲しており、下方から順に、抵抗体13,導体12,抵抗体
11で形成されている。 又、受熱体３の裏面には温度センサである熱電対５が
接触しており、その熱電対５はケース２の外部に延びた
リード線20,21と接続されている。そして、そのリード
線20,21間に生じる起電力を測定することにより、受熱
体３の表面温度が検出される。 受熱体３はヒータ４から熱を受けると共に、熱伝導、
対流、熱輻射等により周囲環境と熱交換しており、この
受熱体３が人体における皮膚に対応している。又、ヒー
タ４は人体の産熱発生機構に対応する。 上記構成において、受熱体３の表面温度は、ヒータ４
及び周囲環境からの吸熱量と周囲環境に対する放熱量が
等しくなる状態で定常状態となり、その表面温度が人体
の皮膚の表面温度として検出される。通常の温度におい
て、バイメタル６は可変抵抗体７と導体12において接触
しており、従って、ヒータ４は抵抗体13の全抵抗を介し
て給電され、その給電量は最大値と最小値の中間とな
る。 次に、周囲環境が変化して、受熱体３の放熱量が減少
したり、吸熱量が増加したりすると、定常状態からはず
れ、受熱体３の表面温度が上昇し、受熱体３と熱接触し
ているバイメタル６の温度も上昇し、バイメタル６は上
方に湾曲する。すると、バイメタル６の一端の接点22は
抵抗体11と接触するようになり、更に、温度が上昇する
とその低抗体11との接触位置が導体12から遠ざかる方向
に移動する。すると、ヒータ４に接続される抵抗値が増
加することになり、ヒータ４に給電される電力は漸減す
る。このため、ヒータ４の発熱量も漸減し、受熱体３の
吸熱量が漸減し、受熱体３の温度上昇の程度が緩やかに
なる。 一方、周囲環境が変化して、受熱体３の放熱量が増加
したり、吸熱量が減少したりすると、定常状態からはず
れ、受熱体３の表面温度が降下し、受熱体３と熱接触し
ているバイメタル６の温度も降下し、バイメタル６の湾
曲の程度が緩やかになる。すると、バイメタル６の一端
の接点22は抵抗体13と接触するようになり、更に、温度
が下降するとその抵抗体13との接触位置が導体12から遠
ざかる方向に移動する。すると、ヒータ４に接続される
抵抗値が減少することになり、ヒータ４に給電される電
力は漸増する。このため、ヒータ４の発熱量も漸増し、
受熱体３の吸熱量が漸増し、受熱体３の温度降下の程度
が緩やかになる。 結局、受熱体３の表面温度に対してヒータ４の給電電
圧は、第４図に示すような特性で変化し、ヒータ４の発
生する熱量も給電電圧の２乗に比例して変化する。従っ
て、受熱体３の表面温度は、環境温度に対して第５図に
示す特性で変化する。即ち、受熱体３の表面温度は、低
温領域、及び高温領域で、その表面温度の減少及び増加
の程度が緩やかになるいわゆるＳ字カーブを描き、人体
の皮膚温度の変化特性に類似した特性が得られる。 第２実施例 第１実施例では、Ｓ字特性を得るのにバイメタルと可
変抵抗体を用いているが、第６図に示すように、環境温
度をサーミスタ40で測定し、その温度に応じて、ヒータ
４に接続される抵抗42を切換回路41を用いて切り換える
ようにしてもよい。この時の、環境温度に対する受熱体
３の温度の特性は、高温領域及び低温領域で増加及び減
少の程度が小さくなり、体温のＳ字特性と類似の特性が
得られる。 又、抵抗値の他、給電量を変更させるスイッチグレギ
ュレータ等公知の給電制御手段を用いることができる。 第３実施例 第７図〜第10図に示すように、受熱体30は断熱材で形
成されたケース31に、上下方向に摺動可能に配設されて
いる。受熱体30の裏面には、一対のバイメタル32,33の
端部52,53が接合されており、そのバイメタル32,33の自
由端54,55は、ケース31の側壁38,39に形成されたＳ字溝
56,57に、それぞれ、遊嵌されている。Ｓ字溝56,57は、
平坦部A,上昇傾斜部Ｂ、下降傾斜部Ｃから成るＳ字形状
をした溝であり、バイメタル32,33の屈曲作用により、
受熱板30の上下位置を変化させるためのものである。そ
して、受熱体30は、その裏面でコイルスプリング35,36
により支持されている。又、受熱体30の下方には、ヒー
タ37が配設されている。 係る構成において、バイメタル32,33は、環境温度の
変化に伴い、第９図に示すように、受熱板30の上方から
見て左右に屈曲する。 即ち、環境温度が中温の場合には、バイメタル32,33
は屈曲することなく、真っ直ぐに伸びて、その自由端5
4,55の水平位置は位置Ｘとなる。この時、自由端54,55
はＳ字溝56,57の平坦部Ａにあり、受熱板30の垂直位置
は、第10図に示すように、中段Ｕとなる。 又、環境温度が中温から上昇するに連れて、バイメタ
ル32,33は、第９図に示すように、α矢視方向に屈曲
し、高温ではその自由端54,55の水平位置は位置Ｙとな
る。この時、バイメタル32,33の屈曲動作が行われる
と、自由端54,55はＳ字溝56,57の平坦部Ａを上昇傾斜部
Ｂの側に移動し、更に、上昇傾斜部Ｂの斜面B1に当接す
る。そして、バイメタル32,33は水平方向の屈曲力の反
作用として斜面B1から上方向への分力を受ける。その上
方向への分力により受熱板30はバイメタル32,33と共に
上方向に移動し、受熱板30の垂直位置は、第10図に示す
ように、上段Ｖとなる。 又、逆に、環境温度が中温から下降するに連れて、バ
イメタル32,33は、第９図に示すように、β矢視方向に
屈曲し、低温ではその自由端54,55の水平位置は位置Ｚ
となる。この時、バイメタル32,33の屈曲動作が行われ
ると、自由端54,55はＳ字溝56,57の平坦部Ａを下降傾斜
部Ｃの側に移動し、更に、下降傾斜部Ｃの斜面C1に当接
する。そして、バイメタル32,33は水平方向の屈曲力の
反作用として斜面C1から下方向への分力を受ける。その
下方向への分力により受熱板30はバイメタル32,33と共
に下方向に移動し、受熱板30の垂直位置は、第10図に示
すように、下段Ｗとなる。 このように、環境温度が変化するに連れ、バイメタル
32,33は屈曲し、その屈曲力のＳ字溝56,57から受ける反
作用により、バイメタル32,33はＳ字溝56,57に案内され
て垂直方向に移動し、その結果、受熱板30の垂直位置が
温度と共に変化することになる。 そして、環境温度が上昇すると、受熱板30は上方に移
動し、受熱体30とヒータ37との距離が遠くなり、受熱体
30がヒータ37から受ける吸熱量が減少し、従って、受熱
体30の表面温度の上昇の程度が鈍化する。 又、環境温度が低下すると、受熱体30は下方に移動
し、受熱体30とヒータ37との距離が近くなり、受熱体30
がヒータ37から受ける吸熱量が増加し、従って、受熱体
30の表面温度の下降の程度が鈍化する。 このようにして、環境温度に伴って、受熱体30とヒー
タ37との距離を変化させることにより、第５図に示すＳ
字特性を得ることもできる。 又、上記実施例の他、受熱体３又は30の表面に熱電変
換素子を配置し、その熱電変換素子により加熱又は吸熱
しても良い。高温領域で吸熱させることにより発汗作用
と等価になり、低温領域で加熱させることにより身震い
による産熱増加と等価になる又、この熱電変換素子はヒ
ータ４に加えて又はヒータ４の替わりに用いても良い。
本発明は、受熱体が発熱体から受ける熱量を高温領域
において減少させることで、人間の発汗作用による人間
の体温上昇の抑制作用を模擬させ、受熱体が発熱体から
受ける熱量を低温領域において増加させることで、人間
の身震い産熱作用による人間の体温低下の抑制作用を模
擬させる制御手段とを備え、前記温度センサの出力によ
り人間の皮膚温度を測定するようにしているので、高温
領域では受熱体の吸熱量が減少するための放熱量と熱的
平衡状態となる温度が低下し受熱体の温度上昇が抑制さ
れ、低温領域では、受熱体の吸熱量が増加されるため放
熱量と熱的平衡状態となる温度が上昇し受熱体の温度降
下が抑制される。即ち、人体の体温調節機能に類似した
Ｓ字特性を得ることができ、本皮膚温模擬センサにより
正確に皮膚温を測定することができる。従って、本皮膚
温模擬センサを用いて空調装置を制御すれば、体感温度
が正確に検出されるため快適な空調を実現できる。又、
過冷却や過暖房が防止されるため、空調装置の経済性が
改善される。
において減少させることで、人間の発汗作用による人間
の体温上昇の抑制作用を模擬させ、受熱体が発熱体から
受ける熱量を低温領域において増加させることで、人間
の身震い産熱作用による人間の体温低下の抑制作用を模
擬させる制御手段とを備え、前記温度センサの出力によ
り人間の皮膚温度を測定するようにしているので、高温
領域では受熱体の吸熱量が減少するための放熱量と熱的
平衡状態となる温度が低下し受熱体の温度上昇が抑制さ
れ、低温領域では、受熱体の吸熱量が増加されるため放
熱量と熱的平衡状態となる温度が上昇し受熱体の温度降
下が抑制される。即ち、人体の体温調節機能に類似した
Ｓ字特性を得ることができ、本皮膚温模擬センサにより
正確に皮膚温を測定することができる。従って、本皮膚
温模擬センサを用いて空調装置を制御すれば、体感温度
が正確に検出されるため快適な空調を実現できる。又、
過冷却や過暖房が防止されるため、空調装置の経済性が
改善される。
第１図は実施例に係る皮膚温模擬センサの平面図。第２
図は同模擬センサの断面図。第３図は同模擬センサの制
御手段を構成する可変抵抗体の構成を示した断面図。第
４図はヒータの給電電圧の環境温度に対する特性図。第
５図は受熱体温度の環境温度に対する特性図。第６図他
の実施例に係る皮膚温模擬センサの構造図。第７図、第
８図、第９図、第10図は他の実施例に係る皮膚温模擬セ
ンサの構造図である。 １……皮膚温模擬センサ、2,31……ケース 3,30……受熱体、4,37……ヒータ ５……熱電対、6,32,33……バイメタル ７……可変抵抗体、８……放熱ピン、12……導体 11,13……抵抗体、56,57……Ｓ字溝
図は同模擬センサの断面図。第３図は同模擬センサの制
御手段を構成する可変抵抗体の構成を示した断面図。第
４図はヒータの給電電圧の環境温度に対する特性図。第
５図は受熱体温度の環境温度に対する特性図。第６図他
の実施例に係る皮膚温模擬センサの構造図。第７図、第
８図、第９図、第10図は他の実施例に係る皮膚温模擬セ
ンサの構造図である。 １……皮膚温模擬センサ、2,31……ケース 3,30……受熱体、4,37……ヒータ ５……熱電対、6,32,33……バイメタル ７……可変抵抗体、８……放熱ピン、12……導体 11,13……抵抗体、56,57……Ｓ字溝
Claims (5)
- 【請求項１】電力を供給されて発熱する発熱体と、 前記発熱体から受熱すると共に周囲環境に対して熱交換
する受熱体と、 前記受熱体の温度を測定する温度センサと、 前記受熱体が前記発熱体から受ける熱量を高温領域にお
いて減少させることで、人間の発汗作用による人間の体
温上昇の抑制作用を模擬させ、前記受熱体が前記発熱体
から受ける熱量を低温領域において増加させることで、
人間の身震い産熱作用による人間の体温低下の抑制作用
を模擬させる制御手段とを備え、前記温度センサの出力
により人間の皮膚温度を測定することを特徴とする皮膚
温模擬センサ。 - 【請求項２】前記制御手段は、前記周囲環境の温度又は
前記受熱体の温度に依存して屈曲するバイメタルと、こ
のバイメタルの接点と摺動接触し、その接点位置により
抵抗値を変化させ得る可変抵抗体とを有し、前記可変抵
抗体と前記バイメタルとを介して前記発熱体に給電する
ことで給電電流を制御したことを特徴とする請求項１に
記載の皮膚温模擬センサ。 - 【請求項３】前記制御手段は、前記周囲環境の温度又は
前記受熱体の温度を検出するセンサと、そのセンサの検
出する温度に応じて前記発熱体への給電電流を制御する
制御装置とから成ることを特徴とする請求項１に記載の
皮膚温模擬センサ。 - 【請求項４】前記制御手段は、 前記発熱体と前記受熱体とを収納するケースと、 前記ケースの側壁に形成され、前記受熱体と前記発熱体
との距離を変化でき、前記受熱体を摺動可能に支持する
ための溝と、 一端が前記受熱体に固定され、他の自由端が前記溝に係
合し、前記周囲環境の温度又は前記受熱体の温度に依存
して前記側壁に垂直な水平面方向に屈曲するバイメタル
とを有し、 前記バイメタルの水平面方向の屈曲に伴い前記バイメタ
ルの自由端が前記溝に案内されることで前記バイメタル
の垂直方向の位置を変化させ、前記受熱体の前記発熱体
に対する距離を変化させることで、前記受熱体の前記発
熱体から受ける熱量を制御することを特徴とする請求項
１に記載の皮膚温模擬センサ。 - 【請求項５】前記制御手段は、前記受熱体の表面に配設
された熱電変換素子と、前記周囲環境の温度又は前記受
熱体の温度を検出するセンサとを有し、そのセンサの検
出する温度に応じて前記熱電変換素子へ通電させること
で、高温領域で吸熱させ、低温度領域で発熱させること
を特徴とする請求項１に記載の皮膚温模擬センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63149504A JP2629841B2 (ja) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | 皮膚温模擬センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63149504A JP2629841B2 (ja) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | 皮膚温模擬センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01316612A JPH01316612A (ja) | 1989-12-21 |
| JP2629841B2 true JP2629841B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=15476597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63149504A Expired - Lifetime JP2629841B2 (ja) | 1988-06-16 | 1988-06-16 | 皮膚温模擬センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2629841B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005300458A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Tlv Co Ltd | 温度表示器 |
| JP2006084247A (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Tlv Co Ltd | 温度表示器 |
| JP2006194365A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Tlv Co Ltd | 温度表示器 |
| JP2006194366A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Tlv Co Ltd | 温度表示器 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03104828U (ja) * | 1990-02-07 | 1991-10-30 | ||
| CN112729615B (zh) * | 2021-01-29 | 2023-08-15 | 最美天气(上海)科技有限公司 | 一种散热式体感温度测试装置及其测试方法 |
| CN115078456B (zh) * | 2022-06-23 | 2023-07-18 | 云南白药集团无锡药业有限公司 | 一种检测医用退热贴退热降温能力的装置及检测方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56128413A (en) * | 1980-12-12 | 1981-10-07 | Showa Denko Kk | Measuring instrument to thermal environment |
| JPS60219512A (ja) * | 1984-04-16 | 1985-11-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 環境評価装置 |
| JPH0672812B2 (ja) * | 1986-08-18 | 1994-09-14 | 松下電器産業株式会社 | 温熱検知装置 |
-
1988
- 1988-06-16 JP JP63149504A patent/JP2629841B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005300458A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Tlv Co Ltd | 温度表示器 |
| JP4563068B2 (ja) * | 2004-04-15 | 2010-10-13 | 株式会社テイエルブイ | 温度表示器 |
| JP2006084247A (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Tlv Co Ltd | 温度表示器 |
| JP4633420B2 (ja) * | 2004-09-15 | 2011-02-16 | 株式会社テイエルブイ | 温度表示器 |
| JP2006194365A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Tlv Co Ltd | 温度表示器 |
| JP2006194366A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Tlv Co Ltd | 温度表示器 |
| JP4563187B2 (ja) * | 2005-01-14 | 2010-10-13 | 株式会社テイエルブイ | 温度表示器 |
| JP4563188B2 (ja) * | 2005-01-14 | 2010-10-13 | 株式会社テイエルブイ | 温度表示器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01316612A (ja) | 1989-12-21 |
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