JP3152741B2 - 熱環境センサの制御方法 - Google Patents
熱環境センサの制御方法Info
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- JP3152741B2 JP3152741B2 JP13103692A JP13103692A JP3152741B2 JP 3152741 B2 JP3152741 B2 JP 3152741B2 JP 13103692 A JP13103692 A JP 13103692A JP 13103692 A JP13103692 A JP 13103692A JP 3152741 B2 JP3152741 B2 JP 3152741B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、空調機器の制御に供
する熱環境センサに関するものである。
する熱環境センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】閉鎖された空間における人間の熱環境を
快適に保つために用いられる空調機器は、該空間の気温
ばかりでなく、湿度や風量、壁面もしくは天井面からの
熱輻射量、さらに該空間における人間の活動量、着衣量
等の因子をもとに制御される必要がある。
快適に保つために用いられる空調機器は、該空間の気温
ばかりでなく、湿度や風量、壁面もしくは天井面からの
熱輻射量、さらに該空間における人間の活動量、着衣量
等の因子をもとに制御される必要がある。
【０００３】上記種々の因子を総合的に勘案しながら、
空調機器の制御を行うことのできる熱環境センサが提供
されており、例えば特公昭６０−１２５６９号公報に
は、図４に示すように、ヒータ５１と、該ヒータ５１の
外部熱環境側に配置された熱抵抗体５２と、該熱抵抗体
５２に関し上記ヒータ５１と同じ側に配置された温度セ
ンサ５３とを備える熱環境センサが開示されている。
尚、この熱環境センサは壁面に取り付けられるようにな
っており、上記温度センサ５３が壁面の熱放射を受けな
いように、該温度センサ５３と壁面との間に断熱材５４
及び熱抵抗体５５が介在されている。
空調機器の制御を行うことのできる熱環境センサが提供
されており、例えば特公昭６０−１２５６９号公報に
は、図４に示すように、ヒータ５１と、該ヒータ５１の
外部熱環境側に配置された熱抵抗体５２と、該熱抵抗体
５２に関し上記ヒータ５１と同じ側に配置された温度セ
ンサ５３とを備える熱環境センサが開示されている。
尚、この熱環境センサは壁面に取り付けられるようにな
っており、上記温度センサ５３が壁面の熱放射を受けな
いように、該温度センサ５３と壁面との間に断熱材５４
及び熱抵抗体５５が介在されている。
【０００４】この熱環境センサは、上記ヒータ５１に一
定の電力を供給し、該ヒータ５１に接した温度センサ５
３の温度変化に対応して空調機器の制御を行おうとする
ものであり、いわば、上記ヒータ５１に体温を維持する
人体内部器官に、上記熱抵抗体５２を筋肉、脂肪及び皮
膚に、それぞれ対応させた人体モデルを構成し、内部に
配置した温度センサ５３の出力を熱環境の評価の指標と
して、空調機器の制御を行うものである。尚、本願出願
人は、上記温度センサ５３が熱抵抗体内部に配置され、
上記ヒータ５１を所定の温度に保つ構成とした熱環境セ
ンサも別途開発している。
定の電力を供給し、該ヒータ５１に接した温度センサ５
３の温度変化に対応して空調機器の制御を行おうとする
ものであり、いわば、上記ヒータ５１に体温を維持する
人体内部器官に、上記熱抵抗体５２を筋肉、脂肪及び皮
膚に、それぞれ対応させた人体モデルを構成し、内部に
配置した温度センサ５３の出力を熱環境の評価の指標と
して、空調機器の制御を行うものである。尚、本願出願
人は、上記温度センサ５３が熱抵抗体内部に配置され、
上記ヒータ５１を所定の温度に保つ構成とした熱環境セ
ンサも別途開発している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】気温が同じでも着衣量
によって環境温度を変化させると、より快適な環境が維
持できることになる。しかしながら、上記のような構成
の熱環境センサの検出用温度センサ５３の出力は外部環
境の変化のみに対応し、人に関する条件即ち着衣量に関
する条件は考慮されていなかった。従って、夏でも冬で
も着衣量に関わりなく、環境温度が同じである以上制御
温度は同じということになり、上記したような着衣量に
対応した環境温度の制御はできない。
によって環境温度を変化させると、より快適な環境が維
持できることになる。しかしながら、上記のような構成
の熱環境センサの検出用温度センサ５３の出力は外部環
境の変化のみに対応し、人に関する条件即ち着衣量に関
する条件は考慮されていなかった。従って、夏でも冬で
も着衣量に関わりなく、環境温度が同じである以上制御
温度は同じということになり、上記したような着衣量に
対応した環境温度の制御はできない。
【０００６】本発明は上記従来の事情に鑑み提案された
ものであって、季節による着衣量の変化を考慮して環境
温度の制御ができる熱環境センサの制御方法を提供する
ことを目的とするものである。
ものであって、季節による着衣量の変化を考慮して環境
温度の制御ができる熱環境センサの制御方法を提供する
ことを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、図１に示すように、ヒータ１と、該ヒータ１の外
部熱環境側に配置された熱抵抗体２と、該熱抵抗体２に
関してヒータ１と同じ側に配置された検出用温度センサ
３とを備えた熱環境センサにおいて、着衣量に応じて上
記ヒータ１に供給される熱量を調整するようにしたもの
である。
めに、図１に示すように、ヒータ１と、該ヒータ１の外
部熱環境側に配置された熱抵抗体２と、該熱抵抗体２に
関してヒータ１と同じ側に配置された検出用温度センサ
３とを備えた熱環境センサにおいて、着衣量に応じて上
記ヒータ１に供給される熱量を調整するようにしたもの
である。
【０００８】
【作用】着衣量をパラメータとした、温熱環境指標（Ｐ
ＭＶ）〔環境内の人が肌で感じる体感温度の高低〕と風
速との関係は図３（ａ）に示すように、同じ着衣量でも
風速が大きくなれば体感温度は小さくなり、また同じ風
速でも着衣量が少なくなると相対的に指標が小さくな
る。従って、この関係を熱環境センサで実現できるよう
にするとこの発明の目的を達成できることになる。
ＭＶ）〔環境内の人が肌で感じる体感温度の高低〕と風
速との関係は図３（ａ）に示すように、同じ着衣量でも
風速が大きくなれば体感温度は小さくなり、また同じ風
速でも着衣量が少なくなると相対的に指標が小さくな
る。従って、この関係を熱環境センサで実現できるよう
にするとこの発明の目的を達成できることになる。
【０００９】ところで、上記熱環境センサにおいて検出
用温度センサ３の出力Ｔｆと風速との関係は輻射の影響
が無く、強制対流域で、下記(1) 式で表される。すなわ
ち、
用温度センサ３の出力Ｔｆと風速との関係は輻射の影響
が無く、強制対流域で、下記(1) 式で表される。すなわ
ち、
【００１０】
【数１】 Ｔｆ：検出用温度センサの出力 Ｒ ：センサの熱抵抗 Ｈｄ：熱流密度 ｖ ：風速 Ｔａ：外部熱環境 ａ，ｂ：定数 従って、熱流密度Ｈｄを一定（ヒータ１に与える熱量を
一定にする）とすると、検出用温度センサ３の出力は図
３（ｂ）に示すように、風速が大きくなる程小さくな
り、また、熱流密度Ｈｄを変化させた場合には熱流密度
Ｈｄを大きくする程曲線は上方に位置することになる。
この関係は上記図３（ａ）に示すように温熱環境指標
（ＰＭＶ）と風速との関係と類似しており、従って、熱
流密度Ｈｄを変化させること、即ちヒータ１に与える熱
量（又はヒータ１の温度）を変化させることによって、
上記構成の検出用温度センサ３の感度を着衣量の変化に
対応させることができる。
一定にする）とすると、検出用温度センサ３の出力は図
３（ｂ）に示すように、風速が大きくなる程小さくな
り、また、熱流密度Ｈｄを変化させた場合には熱流密度
Ｈｄを大きくする程曲線は上方に位置することになる。
この関係は上記図３（ａ）に示すように温熱環境指標
（ＰＭＶ）と風速との関係と類似しており、従って、熱
流密度Ｈｄを変化させること、即ちヒータ１に与える熱
量（又はヒータ１の温度）を変化させることによって、
上記構成の検出用温度センサ３の感度を着衣量の変化に
対応させることができる。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明が適用される熱環境センサの
概念図である。この実施例の熱環境センサは、壁面Ｗに
設置される構成とし、ヒータ１と該ヒータ１の外部熱環
境側に配置された熱抵抗体２と、該熱抵抗体２に関して
上記ヒータ１と同じ側に配置された検出用温度センサ３
とを、ケース１１内に備える。更に、該ケース１１の外
部熱環境側（図中、右方）に開設した開口部１１ａを、
熱抵抗体２で覆い、該熱抵抗体２を介して外部環境とヒ
ータ１との間で授受される熱を検出用温度センサ３の出
力に反映させるようになっている。
概念図である。この実施例の熱環境センサは、壁面Ｗに
設置される構成とし、ヒータ１と該ヒータ１の外部熱環
境側に配置された熱抵抗体２と、該熱抵抗体２に関して
上記ヒータ１と同じ側に配置された検出用温度センサ３
とを、ケース１１内に備える。更に、該ケース１１の外
部熱環境側（図中、右方）に開設した開口部１１ａを、
熱抵抗体２で覆い、該熱抵抗体２を介して外部環境とヒ
ータ１との間で授受される熱を検出用温度センサ３の出
力に反映させるようになっている。
【００１２】尚、図１において検出用温度センサ３の出
力が取り付け壁面Ｗの温度の影響を受けないように取り
付け壁面Ｗとヒータ１（検出用温度センサ３）との間に
断熱材４と熱抵抗体５を介在させている。
力が取り付け壁面Ｗの温度の影響を受けないように取り
付け壁面Ｗとヒータ１（検出用温度センサ３）との間に
断熱材４と熱抵抗体５を介在させている。
【００１３】上記検出用温度センサ３の出力は設定温度
等が入力された演算部３１に入力されて、該検出用温度
センサ３の出力の変化に応じた大きさの制御信号を空調
機器４０に出力するようにし、該制御信号に従って空調
機器４０を制御するようにしている。また、上記ヒータ
１に供給される熱量は熱量コントローラ３６で一定に制
御される一方、着衣量（あるいは季節）によって上記ヒ
ータ１に供給される熱量の設定値を変更できるようにな
っている。これによって以下に説明するような理由から
着衣量による体感温度の設定ができるようになってい
る。
等が入力された演算部３１に入力されて、該検出用温度
センサ３の出力の変化に応じた大きさの制御信号を空調
機器４０に出力するようにし、該制御信号に従って空調
機器４０を制御するようにしている。また、上記ヒータ
１に供給される熱量は熱量コントローラ３６で一定に制
御される一方、着衣量（あるいは季節）によって上記ヒ
ータ１に供給される熱量の設定値を変更できるようにな
っている。これによって以下に説明するような理由から
着衣量による体感温度の設定ができるようになってい
る。
【００１４】温熱環境指標（ＰＭＶ）と風速との関係は
図３（ａ）に示すようになる。すなわち、風速が大きい
と同じ着衣量でも温熱環境指標は小さくなり、また、着
衣量（ｃｌｏ）が多いと曲線は相対的に高く、着衣量が
少ないと曲線は相対的に低くなる。
図３（ａ）に示すようになる。すなわち、風速が大きい
と同じ着衣量でも温熱環境指標は小さくなり、また、着
衣量（ｃｌｏ）が多いと曲線は相対的に高く、着衣量が
少ないと曲線は相対的に低くなる。
【００１５】上記構成の熱環境センサの検出用温度セン
サ３の検出温度と上記図３（ａ）に示す温熱環境指標は
等価であるところから、検出用温度センサ３の出力と熱
環境の風速ｖとの関係で、上記図３（ａ）と等価な曲線
が得られると本案熱環境センサでも着衣量に関する調整
が可能となる。
サ３の検出温度と上記図３（ａ）に示す温熱環境指標は
等価であるところから、検出用温度センサ３の出力と熱
環境の風速ｖとの関係で、上記図３（ａ）と等価な曲線
が得られると本案熱環境センサでも着衣量に関する調整
が可能となる。
【００１６】すなわち、上記検出用温度センサ３の検出
温度Ｔｆは輻射温度の影響がなければ、下記(1) 式で表
すことができる。
温度Ｔｆは輻射温度の影響がなければ、下記(1) 式で表
すことができる。
【００１７】
【数２】 ここで、 Ｔｆ：検出用温度センサの出力 Ｒ ：センサの熱抵抗 Ｈｄ：熱流密度 ｖ ：風速 Ｔａ：外部熱環境 ａ，ｂ：定数 αc ：対流熱伝達計数 αr ：輻射熱伝達計数 上記(1) 式の第１項はセンサの熱抵抗に関する項であり
熱流密度Ｈｄが一定である限り一定である。(1) 式の第
３項は熱環境温度であり一定と考えてよい。従って、ヒ
ータ１よりの熱流密度Ｈｄが一定である場合には、検出
用温度センサ３の検出温度Ｔｆと風速との関係は図３
（ｂ）に示すようになり、この関係は図３（ａ）に示す
温熱環境指標と風速との関係と等価となる。
熱流密度Ｈｄが一定である限り一定である。(1) 式の第
３項は熱環境温度であり一定と考えてよい。従って、ヒ
ータ１よりの熱流密度Ｈｄが一定である場合には、検出
用温度センサ３の検出温度Ｔｆと風速との関係は図３
（ｂ）に示すようになり、この関係は図３（ａ）に示す
温熱環境指標と風速との関係と等価となる。
【００１８】ここで、図３（ｃ）に示すように熱流密度
Ｈｄを大きく（ヒータ１に与えられる熱量を大きく）Ｈ
ｄ1 とすると、図面上曲線は相対的に高い方にシフト
し、熱流密度を小さくＨｄ2 とすると曲線は相対的に低
い方にシフトする。さらに詳しく見ると検出用温度セン
サ３の出力Ｔｆは風速ｖの関数であり
Ｈｄを大きく（ヒータ１に与えられる熱量を大きく）Ｈ
ｄ1 とすると、図面上曲線は相対的に高い方にシフト
し、熱流密度を小さくＨｄ2 とすると曲線は相対的に低
い方にシフトする。さらに詳しく見ると検出用温度セン
サ３の出力Ｔｆは風速ｖの関数であり
【００１９】
【数３】 となっており、風速ｖによる検出用温度センサ３の出力
Ｔｆの変化はｖ＝０〜ｖ＝∞に対して、
Ｔｆの変化はｖ＝０〜ｖ＝∞に対して、
【００２０】
【数４】 従って、Ｈｄすなわちヒータに加える熱量に比例してい
る。これによってヒータ１に与える熱量を熱量コントロ
ーラ３６で調整することによって、着衣量の変化に対応
させることができることになる。すなわち、図３（ｂ）
に示すように熱流密度Ｈｄ１で小さいｃｌｏ（着衣量）
値のＰＭＶ値に対応している状態から、ｃｌｏ値の大き
いＰＭＶ値に対応させる為には熱流密度を小さくし（Ｈ
ｄ2 にする）さらにグラフ上方にシフト（回路上では検
出用センサ３の出力に対するオフセットを大きく）すれ
ばよい。（図３（ｂ）ｌ1 →ｌ2 ） ヒータ１の容量、熱抵抗体２の熱抵抗値等種々の条件に
よって、ヒータ１に与える熱量と着衣量との関係は異な
るが、１例としてヒータ１に１７Ｖを与えると０．５ｃ
ｌｏの気流感度が得られる熱環境センサに対し、該ヒー
タ１に１２Ｖを与えると１．３ｃｌｏの体感温度を得る
ことができた。
る。これによってヒータ１に与える熱量を熱量コントロ
ーラ３６で調整することによって、着衣量の変化に対応
させることができることになる。すなわち、図３（ｂ）
に示すように熱流密度Ｈｄ１で小さいｃｌｏ（着衣量）
値のＰＭＶ値に対応している状態から、ｃｌｏ値の大き
いＰＭＶ値に対応させる為には熱流密度を小さくし（Ｈ
ｄ2 にする）さらにグラフ上方にシフト（回路上では検
出用センサ３の出力に対するオフセットを大きく）すれ
ばよい。（図３（ｂ）ｌ1 →ｌ2 ） ヒータ１の容量、熱抵抗体２の熱抵抗値等種々の条件に
よって、ヒータ１に与える熱量と着衣量との関係は異な
るが、１例としてヒータ１に１７Ｖを与えると０．５ｃ
ｌｏの気流感度が得られる熱環境センサに対し、該ヒー
タ１に１２Ｖを与えると１．３ｃｌｏの体感温度を得る
ことができた。
【００２１】図２はこの発明が適用される他の熱環境セ
ンサの概念図である。この例では検出用温度センサ３は
熱抵抗体２の内部に配置され、ヒータ１に接して別の温
度センサ３６が配置され、該ヒータ１の温度が温度コン
トローラ３７で一定に制御されるようになっている。こ
の例においても、検出用温度センサ３の検出値の変化に
応じて空調機器４０が作動して外部環境を所定の体感温
度に保つことはもちろんであるが、更に、着衣量によっ
て上記ヒータ１の温度の設定値を変更できるようになっ
ている。
ンサの概念図である。この例では検出用温度センサ３は
熱抵抗体２の内部に配置され、ヒータ１に接して別の温
度センサ３６が配置され、該ヒータ１の温度が温度コン
トローラ３７で一定に制御されるようになっている。こ
の例においても、検出用温度センサ３の検出値の変化に
応じて空調機器４０が作動して外部環境を所定の体感温
度に保つことはもちろんであるが、更に、着衣量によっ
て上記ヒータ１の温度の設定値を変更できるようになっ
ている。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明はヒータに
与える熱量を調整することによって、気温が同じであっ
ても着衣量が異なることによる感じる温度が異なる状態
を調整することができ、従って季節による着衣量の相異
を考慮して熱環境温度の調整ができる。
与える熱量を調整することによって、気温が同じであっ
ても着衣量が異なることによる感じる温度が異なる状態
を調整することができ、従って季節による着衣量の相異
を考慮して熱環境温度の調整ができる。
【図１】本発明を適用した熱環境システムを示す概念図
である。
である。
【図２】本発明を適用した別の熱環境システムを示す概
念図である。
念図である。
【図３】熱環境指標と風速及び温熱センサと風速の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図４】従来例概念図である。
１ ヒータ ２ 熱抵抗体 ３ 検出用温度センサ
Claims (2)
- 【請求項１】 ヒータ(1) と、該ヒータ(1) の外部熱環
境側に配置された熱抵抗体(2) と、該熱抵抗体(2) の内
部または、該熱抵抗体(2) に関してヒータ(1) と同じ側
に配置された検出用温度センサ(3) とを備えた熱環境セ
ンサにおいて、 着衣量に応じて上記ヒータ(1) に供給される熱量を調整
することを特徴とする熱環境センサの制御方法。 - 【請求項２】 ヒータ(1) と、該ヒータ(1) の外部熱環
境側に配置された熱抵抗体(2) と、該熱抵抗体(2) の内
部に配置された検出用温度センサ(3) とを備えた熱環境
センサにおいて、 着衣量に応じて上記ヒータ(1) の温度を調整することを
特徴とする熱環境センサの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13103692A JP3152741B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 熱環境センサの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13103692A JP3152741B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 熱環境センサの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05322285A JPH05322285A (ja) | 1993-12-07 |
| JP3152741B2 true JP3152741B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=15048528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13103692A Expired - Fee Related JP3152741B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 熱環境センサの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3152741B2 (ja) |
-
1992
- 1992-05-22 JP JP13103692A patent/JP3152741B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05322285A (ja) | 1993-12-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |