JP7322332B2

JP7322332B2 - 測定機器

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Publication number: JP7322332B2
Application number: JP2019225376A
Authority: JP
Inventors: 信人仲吉
Original assignee: Tokyo University of Science
Current assignee: Tokyo University of Science
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2023-08-08
Anticipated expiration: 2039-12-13
Also published as: JP2021096084A

Description

本発明の技術は、測定機器に関する。

従来、屋外の各種環境要素をタイムラグなしに計測することのできる環境計測装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。この環境計測装置は、比較的広い範囲であるエリアの所定の環境要素を計測する計測手段を備えるエリア計測車と、このエリア計測車に積載可能に構成され、比較的狭い範囲であるスポットの環境要素を計測する計測手段を備えるスポット計測車とから構成されている。

また、所定の区域内の各種環境要素を高密度で容易に把握することのできる環境計測システムが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。この環境計測システムは、環境要素の計測以外の目的で道路を移動する複数の車両と、車両に設けられ、環境要素を計測する計測手段と、位置データおよび時刻データを取得する位置時刻取得手段と、データ送信手段と、電源供給手段と、車両とは離れた場所に設けられ、計測データと位置データと時刻データとを関連付けて記録するサーバー手段とを有している。そして、この環境計測システムは、車両Ｂが環境要素の計測以外の目的で道路Ｒに沿って移動している間に、計測手段が環境要素を計測し、サーバー手段が計測データと位置データと時刻データとを関連付けて記録することにより区域内の環境要素を収集する。

また、熱環境指数を計測する熱環境指数計測器が知られている（例えば、特許文献３を参照。）。この熱環境指数計測器は、白、黒、及びクロムメッキを各々表面処理した球と、気温センサとを備え、気温、風速、日射、及び周囲平均放射温度から環境指数を計算する。

また、地面の純放射量を精度よく評価することにより、路面温度予測又は路面凍結予測の予測精度を向上させる地面熱収支算出装置が知られている（例えば、特許文献４を参照。）。この地面熱収支算出装置は、観測車に搭載され、温度計及び放射温度計から、路面温度予測又は路面凍結予測を行う。

また、熱環境に関する情報を取得するためのウェアラブル計測システムが知られている（例えば、非特許文献１～５を参照。）。例えば、非特許文献１のウェアラブル計測システムは、短波放射、長波放射、及び風速を求めるためのグローブ風速放射センサ（例えば、非特許文献１の「１．グローブ風速・放射センサ」の部分を参照。）と、気温センサと、湿度センサとを備えており、これらの各センサによって検出された情報に基づき、熱環境に関する指標を計算する。

特開2017-227453号公報特開2018-17586号公報特開昭63-173989号公報特開2006-162447号公報

仲吉信人、「ラグランジアン人間気象学」、水文・水資源学会誌J. Japan Soc. Hydrol. and Water Resour.Vol. 29, No.4, Jul. 2016 pp. 238 - 250 石蕊、仲吉信人、神田学、宮本賢二、「多治見街区における被験者の動線に沿った温熱生理実験」、土木学会論文集B1(水工学) Vol.69, No.4, I_1783-I_1788, 2013. 仲吉信人、神田学、「ラグランジュアン人間気象学の試論」、水工学論文集,第53巻,2009年2月仲吉信人、石蕊、神田学、「３球の小型グローブ温度計を用いた放射風速センサの開発」、土木学会水工学論文集，Vol. 55，pp. 349-354，2011 仲吉信人、石蕊、神田学、「３球の小型グローブ球を用いた風速，短波・長波放射センサの開発～第２報～」、水文・水資源学会2011年度研究発表会、２０１１年

上記非特許文献１～５に記載のウェアラブル計測システムは、人が持ち運べるような構成となっている。しかし、このウェアラブル計測システムは気温センサを備えており、気温センサは、周囲からの放射の影響を除外し、かつセンサへ空気を通風するためのファンモーター（以下，通風装置）を備える強制通風筒の中に設置されなければ気温を正確に測定することができない。

このため、上記非特許文献１～５のウェアラブル計測システムを人が持ち運ぶ際には、強制通風筒と通風装置に必要なバッテリーも持ち運ぶ必要があり、それらの大きさと重量は持ち運びの際に邪魔になるものであった。このため、従来のウェアラブル計測システムは簡易に持ち運ぶことができない、という課題がある。また、短波放射、風速の測定精度に比べ、長波放射の測定精度が劣っており、熱環境に関する指標を算出する上での精度低下に繋がっていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易に持ち運ぶことができる機器によって熱環境に関する情報を取得するとともにその算出精度を向上させることを目的とする。

本開示の第一態様は、第１の黒球温度計と、熱源を備えた第２の黒球温度計と、第１の黒球温度計の球及び第２の黒球温度計の球とは異なる放射特性を有する球を備えた球温度計と、長波放射計と、を備える、熱環境に関する情報を測定するための測定機器である。

本発明によれば、簡易に持ち運ぶことができる機器によって熱環境に関する情報を取得することができ、かつ、熱環境に関する指標の算出精度が向上する、という効果が得られる。

本発明の実施形態に係る測定機器の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る演算装置のハードウェア構成を示す図である。本発明の実施形態に係る測定機器の機能構成図である。本発明の実施形態に係る情報処理ルーチンの一例である。本発明の実施形態に係る測定機器の利用形態の一例を示す図である。本発明の実施形態に係る実施例を説明するための図である。本発明の実施形態に係る実施例を説明するための図である。本発明の実施形態に係る実施例を説明するための図である。本発明の実施形態に係る実施例を説明するための図である。本発明の実施形態に係る実施例を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一又は等価な構成要素及び部分には同一の参照符号を付与している。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

（測定機器の構成）

図１は、本発明の実施形態に係る測定機器の概略構成を示す図である。

図１に示されるように、本実施形態の測定機器１０は、第１の黒球温度計の一例である黒球温度計１２と、熱源を備えた第２の黒球温度計の一例である加熱黒球温度計１４と、黒球温度計１２の黒球及び加熱黒球温度計１４の黒球とは異なる放射特性を有する白球を備えた球温度計の一例である白球温度計１６と、長波放射量を計測するための長波放射計１８と、演算装置２０とを有している。なお、測定機器１０は、湿度を測定するための湿度計（図１では図示省略）を備えている。演算装置２０は、黒球温度計１２と、加熱黒球温度計１４と、白球温度計１６と、長波放射計１８と、湿度計１９と電気的に接続されている。

黒球温度計１２は、上記非特許文献１に示されている「黒グローブ温度センサ」と同様の構成である。また、白球温度計１６は、上記非特許文献１に示されている「白グローブ温度センサ」と同様の構成である。

なお、本実施形態の加熱黒球温度計１４は、上記非特許文献１に示されている「加熱黒グローブ温度センサ」とは異なる構成となっている。

上記非特許文献１に示されている「加熱黒グローブ温度センサ」には、球内の上面に熱源が配置されており、更に、球の表面に４つの温度センサが配置されている。このような構成を実現するためにはコストがかかる。具体的には、「加熱黒グローブ温度センサ」を実現するためには、黒球の加工が難しくさらなる小型化、および量産が困難である、という課題がある。

そこで、本実施形態では、加熱黒球温度計１４の黒球に対して溝を設け、その溝に電熱線を巻き付ける。黒球に対して溝を設ける加工は、黒球の上面に熱源を配置するための加工及び黒球の表面に温度センサを配置するための加工に比べて容易であるため、加熱黒球温度計１４の黒球のさらなる小型化、量産が可能となる。

このため、図１に示されるように、本実施形態の加熱黒球温度計１４は、熱源としての電熱線１４Ａを備えている。具体的には、図１に示されるように、加熱黒球温度計１４の黒球には、電熱線１４Ａが巻き付けられている。また、加熱黒球温度計１４の黒球には、溝が形成されており、電熱線１４Ａが容易に巻き付けられるような構成となっている。

更に、加熱黒球温度計１４の黒球に巻き付けられる電熱線１４Ａは、抵抗温度係数が所定の閾値よりも小さい電熱線である。電熱線１４Ａとしては、例えば、ニッケルクロム電熱線に含まれるNiの一部をAlとその他の添加元素に置き換えた電熱線であるカーマロイ（登録商標）線が用いられる。カーマロイ（登録商標）線は適度な強度を有しているため、加熱黒球温度計１４への巻き付けが容易となる。

なお、加熱黒球温度計１４は上記仕様に限らない。球形で電流供給型の温度センサ（例えば、サーミスタや白金温度センサ）を用いるなら、供給電流を調整しセンサを自己加熱させることで加熱黒球温度計１４を作成することができる。

長波放射計１８は、長波放射量Ｌを計測する。なお、図１に示されるように、長波放射計１８は、長波放射量Ｌを計測するための計測面を３面以上備える。

図２は、実施形態の演算装置２０のハードウェア構成を示すブロック図である。図２に示されるように、実施形態の演算装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、ストレージ２４、入力部２５、表示部２６及び通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）２７を有する。各構成は、バス２９を介して相互に通信可能に接続されている。

ＣＰＵ２１は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２又はストレージ２４からプログラムを読み出し、ＲＡＭ２３を作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２又はストレージ２４に記憶されているプログラムに従って、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。本実施形態では、ＲＯＭ２２又はストレージ２４には、入力装置より入力された情報を処理する各種プログラムが格納されている。

ＲＯＭ２２は、各種プログラム及び各種データを格納する。ＲＡＭ２３は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ２４は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを格納する。

入力部２５は、マウス等のポインティングデバイス、及びキーボードを含み、各種の入力を行うために使用される。

表示部２６は、例えば、液晶ディスプレイであり、各種の情報を表示する。表示部２６は、タッチパネル方式を採用して、入力部２５として機能しても良い。

通信Ｉ／Ｆ１７は、入力装置等の他の機器と通信するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）、ＦＤＤＩ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等の規格が用いられる。

次に、演算装置２０の機能構成について説明する。

図３に示されるように、演算装置２０は、機能的には、情報取得部３０と、情報記憶部３２と、演算部３４とを有している。

情報取得部３０は、黒球温度計１２によって計測された黒球の温度と、加熱黒球温度計１４によって計測された加熱黒球の温度と、白球温度計１６によって計測された白球の温度と、長波放射計１８によって計測された赤外放射量と、湿度計１９によって計測された湿度とを逐次取得する。そして、情報取得部３０は、取得した各情報を情報記憶部３２へ逐次格納する。

情報記憶部３２には、各種センサによって各時刻に測定された情報が格納される。

演算部３４は、黒球温度計１２により計測された黒球の温度と、加熱黒球温度計１４により計測された加熱黒球の温度と、白球温度計１６により計測された白球の温度と、長波放射計１８によって計測された長波放射量Ｌとに基づいて、短波放射量Ｓと風速Ｕと気温Ｔａとを算出する。長波放射量Ｌと、短波放射量Ｓと、風速Ｕと、気温Ｔａとは、熱環境に関する情報の一例である。

本実施形態による熱環境に関する情報の取得方法と、上記非特許文献１～４の従来技術による熱環境に関する情報の取得方法との差異を以下の表に示す。なお、以下の表における「Ｂ」は黒球温度計１２を表し、「ＢＨ」は加熱黒球温度計１４を表し、「Ｗ」は白球温度計１６を表す。

上記非特許文献１～４の従来技術と本実施形態とにおいては、加熱黒球温度計１４により計測された黒球の温度Ｔ_ｇ１と、黒球温度計１２により計測された黒球の温度Ｔ_ｇ２と、白球温度計１６により計測された白球の温度Ｔ_ｇ３とを用いて、風速Ｕ及び短波放射量Ｓを算出する点は共通している。

一方で、上記非特許文献１～４の従来技術では、黒球温度計１２により計測された黒球の温度Ｔ_ｇ２と、白球温度計１６により計測された白球の温度Ｔ_ｇ３とを用いて長波放射量を計算するのに対し、本実施形態では長波放射計１８によって長波放射量Ｌを取得する。

このため、長波放射計１８により直接長波放射量Ｌを計測することができるため、上記非特許文献１に記載があるような長波放射量の測定ノイズの影響が低減され、精度の良い長波放射量Ｌを取得することができる。これにより、精度の良い状態の長波放射量Ｌを用いて、後述する気温Ｔａを精度良く計算することができる。

また、上記非特許文献１～４の従来技術では、強制通風筒に覆われた気温計を用いて気温を計測するのに対し、本実施形態では、黒球温度計１２により計測された黒球の温度Ｔ_ｇ２と、白球温度計１６により計測された白球の温度Ｔ_ｇ３とを用いて気温Ｔａを計算する。これにより、強制通風筒に覆われた気温計を備えることなく、熱環境に関する情報の一例である、長波放射量Ｌ、短波放射量Ｓ、風速Ｕ、及び気温Ｔａを取得することができる。このため、本実施形態の測定機器１０を人が携帯する際には簡易に持ち運ぶことができる。

以下、具体的に説明する。

演算部３４は、以下の式（１ａ）、（１ｂ）、及び（１ｃ）に示す球の熱収支方程式を用いて、熱伝導率ｈを計算する。加熱黒球温度計１４の黒球の熱収支方程式は、以下の式（１ａ）である。また、黒球温度計１２の黒球の熱収支方程式は、以下の式（１ｂ）である。また、白球温度計１６の白球の熱収支方程式は、以下の式（１ｃ）である。

上記式（１ａ）におけるＴ_ｇ１は加熱黒球温度計１４により計測される黒球の温度であり、Ｈ_{ｉｎｐｕｔ}は黒球に付与される熱量である。また、上記式（１ｂ）におけるＴ_ｇ２は黒球温度計１２により計測される黒球の温度である。また、上記式（１ｃ）におけるＴ_ｇ３は白球温度計１６により計測される白球の温度である。アルベドα_ｂ，放射率ε_ｂは黒球の放射特性を表すパラメータであり、アルベドα_ｗ，放射率ε_ｗは白球の放射特性を表すパラメータである。σはステファン・ボルツマン定数である。Ｃは球の熱容量であり、予め設定される。なお、Ｈ_{ｉｎｐｕｔ}の与え方は２通りある。Ｈ_{ｉｎｐｕｔ}を一定熱量とし、Ｔ_ｇ１を変動させる方法（定電力手法）と、（Ｔ_ｇ１‐Ｔ_ｇ2）を一定温度とするようにＨ_{ｉｎｐｕｔ}を制御する場合（定温度手法）である。

アルベド及び射出率を予め同定しておけば、放射特性の等しい２球の球熱収支方程式(１ａ）と（１ｂ）の差を取ることにより、熱伝導率ｈのみを未知変数とする以下の支配方程式（２）が求まる。

このため、演算部３４は、加熱黒球温度計１４により計測された加熱黒球の温度Ｔ_ｇ１と、黒球温度計１２により計測された黒球の温度Ｔ_ｇ２とを情報記憶部３２から読み出す。

そして、定電力手法では、演算部３４は、温度Ｔ_ｇ２と温度Ｔ_ｇ１とに基づいて、上記式（２）に従って、熱伝導率ｈを計算する。定温度手法では、温度Ｔ_ｇ２と温度Ｔ_ｇ１に加えて、Ｈ_{ｉｎｐｕｔ}の測定も必要とし、それら３変数より熱伝導率ｈを計算する。

次に、演算部３４は、例えば、上記非特許文献４に記載されている方法に従って、既に計算した熱伝導率ｈから風速Ｕを計算する。

次に、演算部３４は、白球温度計１６により計測された白球の温度Ｔ_ｇ３と、長波放射量Ｌとを情報記憶部３２から読み出す。そして、演算部３４は、上記式（１ｂ）及び上記式（１ｃ）に、既に計算した熱伝導率ｈと、黒球温度計１２により計測された温度Ｔ_ｇ２と、白球温度計１６により計測された温度Ｔ_ｇ３と、長波放射計１８により計測された長波放射量Ｌとを代入することにより、２元連立熱収支式の解として、短波放射量Ｓ及び気温Ｔａを計算する。

これにより、熱環境に関する情報としての、長波放射量Ｌ、短波放射量Ｓ、風速Ｕ、及び気温Ｔａが得られたことになる。

次に、演算部３４は、既に得られた長波放射量Ｌ、短波放射量Ｓ、風速Ｕ、及び気温Ｔａと、湿度計１９により計測された湿度と、人の着衣量及び代謝量とに基づいて、既知の方法に従って、生物が感じる暑さに関する体感指標の一例である標準新有効温度ＳＥＴ^＊（Standard Effective Temperature）を算出する。なお、着衣量及び代謝量はセンサ等によって取得されてもよいし、予め設定された値を用いても良い。

そして、演算部３４は、標準新有効温度ＳＥＴ^＊を表示部２６へ出力する。

表示部２６は、演算部３４から出力された標準新有効温度ＳＥＴ^＊を表示する。測定機器１０を携帯しているユーザは、表示部２６に表示された標準新有効温度ＳＥＴ^＊を確認する。

次に、測定機器１０の作用について説明する。

測定機器１０がユーザによって携帯され、黒球温度計１２により黒球の温度Ｔ_ｇ２が計測され、加熱黒球温度計１４により加熱された加熱黒球の温度Ｔ_ｇ１が計測され、白球温度計１６により白球の温度Ｔ_ｇ３が計測され、長波放射計１８により長波放射量Ｌが計測され、湿度計１９により湿度が計測される。そして、演算装置２０の情報取得部３０は、各センサによって計測された各情報を情報記憶部３２へ逐次格納する。

図４は、測定機器１０の演算装置２０による情報処理の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２又はストレージ２４から情報処理プログラムを読み出して、ＲＡＭ２３に展開して実行することにより、情報処理が行なわれる。

ステップＳ５０において、演算部３４は、情報記憶部３２に格納された、黒球の温度Ｔ_ｇ２、加熱黒球の温度Ｔ_ｇ１、白球の温度Ｔ_ｇ３、長波放射量Ｌ、及び湿度を読み出す。

ステップＳ５２において、演算部３４は、上記ステップＳ５０で読み出された黒球の温度Ｔ_ｇ２及び加熱黒球の温度Ｔ_ｇ１に基づいて、上記式（２）に従って、熱伝導率ｈを計算する。

ステップＳ５４において、演算部３４は、上記ステップＳ５２で計算された熱伝導率ｈに基づいて、上記非特許文献４に記載されている方法に従って、熱伝導率ｈから風速Ｕを計算する。

ステップＳ５６において、演算部３４は、上記式（１ｂ）及び上記式（１ｃ）に、上記ステップＳ５２で計算した熱伝導率ｈと、上記ステップＳ５０で読み出された温度Ｔ_ｇ２、温度Ｔ_ｇ３、及び長波放射量Ｌを代入することにより、短波放射量Ｓ及び気温Ｔａを計算する。

ステップＳ５８において、演算部３４は、上記ステップＳ５０で読み出された長波放射量Ｌ及び湿度と、上記ステップＳ５４で計算された風速Ｕと、上記ステップＳ５６で計算された短波放射量Ｓ及び気温Ｔａと、測定機器１０を携帯している人の着衣量及び代謝量とに基づいて、既知の方法に従って、標準新有効温度ＳＥＴ^＊を算出する。

ステップＳ６０において、演算部３４は、上記ステップＳ５８で算出された標準新有効温度ＳＥＴ^＊を結果として出力して、情報処理ルーチンを終了する。

以上のように、本実施形態の測定機器は、黒球温度計と、熱源を備えた加熱黒球温度計と、黒球温度計の球及び加熱黒球温度計の球とは異なる放射特性を有する球を備えた白球温度計と、長波放射計と、を備える。これにより、簡易に持ち運ぶことができる機器によって熱環境に関する情報を取得することができる。具体的には、強制通風筒を備えた気温計を備える必要がなくなるため、本実施形態の測定機器は携帯性に優れる。

また、本実施形態の測定機器の加熱黒球温度計の加熱黒球には溝が形成されており、電熱線が巻き付けられるように構成されている。このような構成は加工が容易であるため、本実施形態の加熱黒球は容易に量産することができる。

また、上記非特許文献１～５の従来の加熱黒球は、熱源を上面に設置する必要があったため小型化に限界があった。これに対し、本実施形態の加熱黒球は、熱源である電熱線を巻き付けることが可能な構成となっているため更なる小型化が可能となる。

図５に、本実施形態の測定機器１０の利用形態の一例を示す。図５に示されるように、ユーザＵが測定機器１０を持ち運び、各箇所の熱環境に関する情報を取得するような利用形態が想定される。または、図５に示されるように、ある特定の箇所に測定機器１０を設置し、当該箇所の熱環境に関する情報を取得するような利用形態が想定される。

＜実施例＞

次に、上記実施形態に対応する実験結果を実施例として説明する。

＜実施例１＞

実施例１では、市販の各種センサの計測値から得られる各種値と、本実施形態に係る測定機器の計測値から得られる各種値とを比較した。

図６には、市販の超音波気温センサの計測値である気温Ｔａ（グラフ中の「Ta by ultra sonic」）と、本実施形態に係る測定機器によって得られた気温Ｔａ（グラフ中の「proposed sensor」）と、市販の強制通風式気温センサにより計測された気温Ｔａ（グラフ中の「Ta by reference sensor」）とが示されている。図６のグラフの横軸の値である、市販の強制通風式気温センサにより計測された気温Ｔａ（グラフ中の「Ta by reference sensor」）が参照値となる。

図６に示されるように、市販の超音波気温センサにより計測された気温Ｔａよりも、本実施形態に係る測定機器により計算された気温Ｔａの方が、市販の強制通風式気温センサにより計測された気温Ｔａと良く一致していることがわかる。このため、本実施形態に係る測定機器により気温Ｔａが精度良く得られていることがわかる。

また、図７には、熱中症評価指標であるＳＥＴ^＊についての実験結果を示す。図７のグラフの横軸は、ＳＥＴ^＊計算に必要な気象値全て（気温、湿度、風速、短波放射量、及び長波放射量）を高精度市販センサで測定した場合の値を示す。このため、図７のグラフの横軸の値が参照値となる。また、図７のグラフの縦軸は、本実施形態の手法により求められたＳＥＴ^＊（S&Ta from proposed sensor）と、従来手法により求められたＳＥＴ^＊（S&L from proposed sensor）とがプロットされている。本実施形態の手法により求められたＳＥＴ^＊（S&Ta from proposed sensor）は、短波放射量Ｓ及び気温Ｔａを推定により求めたものである。一方、従来手法により求められたＳＥＴ^＊（S&L from proposed sensor）は、短波放射量Ｓ及び長波放射量Ｌを推定により求めたものである。

図７により、本実施形態の手法により求められたＳＥＴ^＊（S&Ta from proposed sensor）は、従来手法により求められたＳＥＴ^＊（S&L from proposed sensor）よりも、参照値に近く、熱中症リスクを評価する際に用いられるＳＥＴ^＊をより正確に算出することができることがわかる。

＜実施例２＞

実施例２では、市販の各種センサの計測値から得られる各種値と、本実施形態に係る測定機器の計測値から得られる各種値とを比較した。

図８は、高精度な放射センサにより算出した単位面積あたりの球への入力短波放射量（図８のグラフの横軸）と、本実施形態に係る測定機器によって推定された短波放射量（図８のグラフの縦軸）との比較図である。なお、本実施形態に係る測定機器によって推定された短波放射量については、球のサイズが4mmであるものと、12mmであるものの２つについてプロットされている。なお、球サイズ4mm、12mmともに高精度な放射センサの指示値（参照値）と高い相関がある。また、球サイズを小型化しても精度が悪化していないことが分かる。

なお、参照値として用いる高精度な放射センサとは、前後２方向からの放射量を高精度に測定する市販放射センサを３組使用し、互いが直行するように、上下面及び東西南北面を向くように配置し、以下の式で球への入力放射を算出した。

図９は、強制通風装置で測定した気温（図９のグラフの横軸）と、本実施形態に係る測定機器によって推定された気温（図９のグラフの横軸）及び市販センサで測定した気温（図９のグラフの横軸）との比較図である。なお、図１０は、図９を拡大した図である。

図９における市販センサ１は、強制通風を必要としない超音波センサにより測定した気温であり、市販センサ２は通常の気温センサを強制通風させずに測定した気温である。市販センサ１により計測された気温は参照値よりも大きく、市販センサ２により計測された気温についても気温が高いところで参照値よりも大きくなっていることがわかる。本実施形態に係る測定機器によって得られた気温については、市販センサ１，２に比べ強制通風された気温と一致度が高いことがわかる。

以上の説明したように、本実施形態に係る測定機器によって得られた各種値は、従来手法と同等又はそれ以上であるといえる。

なお、上記実施形態でＣＰＵがソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した情報処理を、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ）、及びＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、情報処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、上記実施形態では、生物が感じる暑さに関する体感指標の一例として、生物の熱収支に関する指標である標準新有効温度ＳＥＴ^＊を計算する場合を例に説明したがこれに限定されるものではない。例えば、生物の熱収支に関する指標として、国際生気象学会により提唱されている指標であるＵＴＣＩ、予測平均温冷感申告ＰＭＶ、又はＰＥＴ等を計算するようにしてもよい。または、生物の暑さ指数として、湿球黒球温度ＷＢＧＴを算出するようにしてもよい。その他、温熱指標であればどのような指標を算出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、測定機器１０が各情報を取得し情報記憶部３２へ格納する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、測定機器１０は所定の通信手段を更に有し、通信Ｉ／Ｆ１７を介して、黒球温度計１２により計測された温度Ｔ_ｇ２と、加熱黒球温度計１４により計測された温度Ｔ_ｇ１と、白球温度計１６により計測された温度Ｔ_ｇ３と、長波放射計１８により計測された長波放射量Ｌとを、外部装置へ送信するようにしてもよい。

１２黒球温度計
１４加熱黒球温度計
１４Ａ電熱線
１６白球温度計
１８長波放射計
１９湿度計
２０演算装置
３０情報取得部
３２情報記憶部
３４演算部

Claims

第１の黒球温度計と、
熱源を備えた第２の黒球温度計と、
第１の黒球温度計の球及び第２の黒球温度計の球とは異なる放射特性を有する球を備えた球温度計と、
長波放射計と、
を備える、熱環境に関する情報を測定するための測定機器。
湿度計を更に備える、
請求項１に記載の測定機器。
第１の黒球温度計により計測された温度と、第２の黒球温度計により計測された温度とに基づいて、黒球温度計の球の熱収支方程式を用いて、熱伝導率ｈを計算し、熱伝導率ｈから風速Ｕを計算し、
第１の黒球温度計により計測された温度と、前記球温度計により計測された温度と、長波放射計により計測された長波放射量Ｌと、前記熱伝導率ｈとに基づいて、短波放射量Ｓ及び気温Ｔａを計算する、
演算手段を更に備える、
請求項１又は請求項２に記載の測定機器。
前記演算手段は、風速Ｕと、長波放射量Ｌと、短波放射量Ｓと、気温Ｔａと、湿度計により計測された湿度とに基づいて、生物が感じる暑さに関する体感指標を更に算出する、
請求項３に記載の測定機器。
前記演算手段は、前記体感指標として、生物の熱収支に関する指標又は暑さ指数を算出する、
請求項４に記載の測定機器。
第２の黒球温度計の前記熱源は、電熱線であり、
第２の黒球温度計の黒球は、前記電熱線が巻き付けられている黒球である、
請求項１～請求項５の何れか１項に記載の測定機器。
第２の黒球温度計の黒球には、溝が形成されている、
請求項６に記載の測定機器。
前記電熱線は、抵抗温度係数が所定の閾値よりも小さい電熱線である、
請求項６又は請求項７に記載の測定機器。
前記電熱線は、ニッケルクロム電熱線に含まれるNiの一部をAlとその他の添加元素に置き換えた電熱線である、
請求項６～請求項８の何れか１項に記載の測定機器。
前記長波放射計は、長波放射量Ｌを計測するための計測面を３面以上備える長波放射計である、
請求項１～請求項９の何れか１項に記載の測定機器。
通信手段を更に備え、
前記通信手段は、第１の黒球温度計により計測された温度と、第２の黒球温度計により計測された温度と、前記球温度計により計測された温度と、長波放射計により計測された長波放射量Ｌとを、外部装置へ送信する、
請求項１～請求項１０の何れか１項に記載の測定機器。