JPH02122247A - 体感センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、空調機器等の、環境を制御する装置におい
て人間により快適な制御を行うための体感センサに関す
る。

（従来の技術） 従来の空調機器では、人間に快適な環境制御を行うため
に、温度の一定制御、さらに湿度センサーを用いた温度
と湿度の相対関係の制御等が行われている。ところがこ
れらの制御にもかかわらず、長時間空調機器を使用した
環境下にいると不快感さえ感じることがしばしばである
。これは人間の体感が温度、湿度のみならず、居住空間
内の家具や壁、床からの輻射熱、空気の流れ、皮膚面で
の蒸散量更には空気の汚れ具合等、種々の要素が複雑に
からみあって形成されでいるためである。したがって最
近では、これらの要素を考慮してなるべく体感に近い環
境を総合的に検出するための素子の開発が行なわれ、空
調機器の制御に利用されている。

第７図は、このような従来の体感センサの断面図を示し
、第８図はこの体感センυ５０の使用状態を説明するた
めの図である。

第７図に示すように体感センサ５０は、例えば円筒形状
であって、自己発熱サーミスタ５１を放物形状面をした
アルミ等から成る輻射収束反射面５２の焦点位置に設置
し、その開口部を気流減衰カバー５３で覆った構造であ
る。、なお５４は円筒状のケースを構成する断熱材であ
る。

このセンサ５０では、自己発熱サーミスタ５１は人体の
基礎代謝に相当する発熱を行って、一定温度例えば３４
．５度を保つよう設計されている。

したがって輻射熱、気流等の影響によってサーミスタ５
１の温度が上下すると、サーミスタ５１の抵抗値が上下
して発熱量を変化させ、結果として定温度を保持する。

この時のサーミスタ５１における通電量の変化を検出す
ることにより、外部環境の変化を情報として取り出す事
が出来る。

このセンサ５０は第８図に示すように、一般にリモコン
５５に設けられて室内の適当な場所に置かれ、エアコン
５６へ一定時間例えば１５分毎に室内の輻射５７、気流
５８および室温５９の影響を取り込んだ情報を送り、エ
アコン５６の制御を行っている。

第９図および第１０図は、このような従来の体感センサ
の他の例を示す図℃ある。これらの各レンーリ−では、
第７図に示した自己発熱サーミスタ５１にかわって、発
熱体と感熱体を別個に設Ｇプだ構成であるが、そのセン
サとしての作用は同じである。すなわち、第９図のセン
サ６０は、ＡＢＳ樹脂等から成るプラスチック枠６１内
にカーボン等を材料とするヒータ６２とサーミスタ６３
を設け、ヒータ６２の表面をアルミ板６４、ネオスポン
ジ６５で覆い、ざらにヒータ６２とプラスチック枠６１
間の空間を発泡ポリスチレン６６で充填した構造である
。なお、アルミ板６４、ネオスポンジ６５および発泡ポ
リスチレン６６はヒータ６２からの熱が外部に急速に漏
れるのを防止し、定温度を保持するための熱抵抗体であ
る。また第１０図のセンサ７０は断熱材で構成された枠
７１内に、熱伝導性の良い材料で形成された受熱板７２
を設け、この受熱板７２に抵抗加熱体７３および受熱板
サーミスタ７４を取り付け、受熱板７２の前面にフィル
タ７５を設けた構造である。なお７６は加熱体７３によ
る発熱を保持するための空気断熱層、つまり熱抵抗体で
ある。

上記２例のセンサは何れの場合も、加熱体（６２，７３
）によって体内での発熱をシミュレートし、外部環境の
変化に基づく温度変化をサーミスタ（６３，７４＞によ
って検出して加熱量を補正し、この補正量を外部環境の
変化を現わす情報として取り出している。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように、従来の体感センサではケース内に熱抵抗
体を介して人体の基礎代謝による発熱をシミュレートす
る発熱体と外部環境の変化に応答する温度検出素子を封
入した構造であり、ケースが外部環境の変化に効果的に
応答するかぎり、環境変化を比較的正確に知ることが出
来る。ところがこれらのセンサでは、発熱体表面を覆う
材質が人体の皮膚の組成と異なり、したがって外部環境
の変化に伴う放熱量が人体の場合とはかなり違ってくる
。とくにこれらの素材には吸水性がなく、したがって体
感をシミュレートするための重要な因子である湿気の影
響を取り込むことができないという、大きな欠点を有し
ている。その結果、あまり効果的に体感をシミュレート
することができない。

この発明は、以上のような従来の体感センサにおける課
題を解決する目的で成されたもので、より体感に近いシ
ミュレートが可能なように構成された体感センサを提供
することを目的とする。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） この発明では、上記課題を解決するために、内部に熱抵
抗体を介して発熱素子と温度検知素子を封入した体感セ
ンサにおいて、上記熱抵抗体の少なくとも一部を人体の
皮膚とほぼ等価的な物性を有する人工皮膚で被覆したこ
とを要旨としている。

（作用） 熱抵抗体の少なくとも一部を人体の皮膚とほぼ等価的な
物性を有する人工皮膚で被覆したことにより、熱抵抗体
の外部環境の変化に対する応答がより人体に類似したも
のとなる。したがって、人体の反応により類似した体感
センυを得ることが出来る。

（実施例） 以下にこの発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の１実施例にかかる体感センサの一部
切り欠き斜視図である。図において、体感セン＋ｊ１は
アルミブパイプを用いた熱抵抗体２と自己発熱素子（サ
ーミスタ）３、充填材であるセラミック４および熱抵抗
体２の表面を被覆する人工皮膚５で構成されている。人
工皮膚５は、人体の皮膚とほぼ等価的な物性を右する材
料、例えばチキン等で構成されている。

このセンサでは、自己発熱素子３を人体とほぼ同程度の
温度に自己発熱させているが、周囲の環境変化により素
子３の温度が下がるとこの素子の抵抗値が下がり、より
多くの電流が流れて発熱量が大きくなり、その結果自己
発熱素子３の温度が定に保たれる。したがって、素子３
０以上のような電流値の変化を環境変化の情報を含む１
１号として取り出し、空調機器等の出力制御を行うこと
によって、環境の変化に対応した環境制御が行える。な
お環境変化とは、一般に気流の強さや室壁等からの幅躬
熱尾の大小雪であるが、このセンサ１では熱抵抗体２０
表面を人工皮膚５で覆っているため、湿気の影響をも敏
感に検出づる事が出来るｕｔｊ−なわち、人工皮膚５は
人体の皮膚と同様吸水性を有し、したがって湿度が高く
なると気化熱の影響により熱抵抗体ましいては自己発熱
素子３の温度を上げる働きをする。このようにセンサ１
は、気流、輻射熱の影響と共に従来のセンサでは検出す
ることが出来なかった湿度の影響をも敏感に検出するこ
とが出来る。

第２図は、この発明の他の実施例にかかる体感センサの
断面図である。このセンサ１０はケース部分を断熱材１
１で形成し、その一部を外部環境を取り入れるための窓
構危１２としている。この窓１２内に熱抵抗体１３が設
けられ、この熱抵抗体１３の表面をキチン等の人工皮Ｆ
Ｒ１４で被覆している。熱抵抗体１３の下部には加熱体
１５と温度検知素子１６がアルミ板１７を介して取りイ
」〔プられている。

このセンサ１０は、第１図のセンサ１とは巽なり、加熱
体１５と温度検知素子１６を別個に設けた事を特徴とし
ているが、その動作原理は基本的に同じである。

第３図はこの発明の第３の実施例を示す断面図である。

図において２０ばセンサ、２１は内部に発熱用と温度検
知用の２個の１ヘランジスタを収納したケース、２２ば
電気絶縁材、２３は上記トランジスタの端子、２４は水
分吸着材、２５はチキン等の人工皮膚を示す。

この実施例のセンサ２０では、人工皮膚２５とトランジ
スタのケース２１間に水分吸着材２４を充填して外部環
境からの吸脱着をより人体に似せδ るようにしたものである。なお、電気絶縁材２２および
水分吸着材２４は共に熱に対する抵抗体である。

第４図は、第３図に示した実施例の駆動のための回路を
示したものである。図において、２６は発熱用トランジ
スタ、２７は温度検知用トランジスタであり、これらは
第３図のケース２１内に封入されている。２８．２９は
比較増幅器である。

図示のように１−ランジスタ２６．２７のコレクタおよ
び比較増幅器２８．２９の一方の入力端子は抵抗を介し
て定電源に接続されており、またトランジスタ２６のコ
レクタは比較増幅器２９の一入力端子に、トランジスタ
２７のコレクタは直接増幅器２８の一入力端子に接続さ
れている。温度検知用のトランジスタ２７のコレクタ電
圧は温度に依存して変化し、したがってこの変化を増幅
器２８を介して発熱用トランジスタ２６のエミッタに入
力して、発熱用トランジスタ２６のオン・オフ制御を行
うことにより、環境の温度変化を発熱体にフィードバッ
クし、発熱体が常に一定の温度を維持するようにする。

またトランジスタ２６における発熱量の変化、すなわち
コレクタ電圧の変化を比較増幅器２９を通して出力端子
３ｏで検出することにより、外部環境の変化を信号とし
て取り出すことが出来る。

第５図はこの発明の第４の実施例の一部切り欠き斜視図
、第６図は第５図に示す装置の駆動回路図である。

今、第５図において３１は側壁の一部に窓部を設けたケ
ース、３２はケース３１の窓部に設けた検知部であって
、チキン等の人工皮膚をスポンジ状に成形して形成され
ている。３３はケース内部に収容されたヒータであり、
このヒータ３３には温度検知素子３４と結露センサ３５
が取り付けである。３６はケース３１外に突出するサー
モモジュールである。このサーモモジュール３６はペル
チェ効果を有する材料で形成されており、通電すること
によって急冷し表面に結露を生じさせるためのものであ
る。すなわち、ヒータ３３に取り付けられた結露センサ
３５により検知部３２が一定の湿度、例えば約８０％Ｒ
Ｈをしたまわった事を検出すると、サーモモジュール３
６が駆動され、その表面が急冷されて空気中の湿気が結
露として採取される。この結露は検知部３２に補給され
、検知部が一定の湿度を回復するのを助りる。このよう
にして検知部は一定の湿度を保持し、常に人体と同等の
湿り気を有するようになる。したがってこの検知部では
、人体とほぼ同等の温度と湿度を維持して、外部環境、
すなわち表面の気流、輻射、温度、湿度等の変化に対し
、より人体に近い反応を示すようになる。そのため検知
部３２を定の湿度に維持しながら、一定温度例えば３４
゜５度を維持するためのヒータ３３への通電量を検出す
ることにより、人体の環境に対する体温維持機能をほぼ
完全にシミュレートして検出することが出来るる 第６図（ａ）は、この第５図に示したセンサにおいて検
知部の湿度を一定に保つための駆動回路を示し、図（ｂ
）は一定温度を維持するための駆動回路を示している。

第６図（ａ　）において、３７は比較増幅器、３８はサ
ーモモジュール３６の駆動用トランジスタ、３９は整流
器である。この回路において、結露センサ３５は湿度が
低下することによってその抵抗値を増加させる型のもの
であり、比較増幅器３７はこの抵抗値の増加を検出して
信号をトランジスタ３８のエミッタに入力し、トランジ
スタ３８をオンにする。これによって、サーモモジュー
ル３６がオンとなり、ペルチェ効果によって表面が急冷
され、空気中の水分が結露として集められ、検知部３２
に補給される。トランジスタ３８は検知部３２が十分水
分を吸収して一定の湿度を回復するまで、すなわち結露
センサ３５の抵抗値が一定値を回復するまでオン状態を
維持する。なお、３９はサーモモジュール３６に直流電
力を供給するための整流器である。

第６図（ｂ）において、４０，４１は比較増幅器、４２
はヒータ３３の駆動用トランジスタである。この回路で
は、温度検知素子３４が温度の低下にともなってその抵
抗値を低下させると、比較増幅器４０はこの低下を検出
して信号を出力し、トランジスタ４２のエミッタに入力
する。これによってヒータ３３はオン状態となり加熱が
行われる。温度が一定値を回復すると、温度検知素子３
４の抵抗値が一定の値を回復し、その結果トランジスタ
４２がオフ状態とされ、ヒータ３３による加熱が停止す
る。このようにして検知部３２は定温度を維持する。な
Ｊ３．１〜ランジスタ４２におけるコレクタ電圧を比較
増幅器４１を介して端子４３から取り出したものは、外
部環境変化をシミュレ−１−する信号とみなすことがで
き、したがってこの信号を利用して空調機器をより快適
に制御することができる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明の体感センサでは、熱抵抗体表面
の少なくとも一部が人体の皮膚とほぼ同じ物性を有Ｊる
人工皮膚で形成されているため、外部環境の変化への対
応がより人体の反応に類似したものとなる。そのため、
より正確に外部環境変化に対する人体の反応をシミュレ
ートすることができ、例えば空調機器等の制御にこのセ
ンサを用いることによって、より快適な空調制御を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例にかかる体感センサの一部
切り欠き斜視図、第２図はこの発明の他の実施例の断面
図、第３図はこの発明の第３の実施例の断面図、第４図
は第３図に示す体感センサの駆動回路図、第５図はこの
発明の第４の実施例の一部切り欠き斜視図、第６図は第
５図に示す体感センサの駆動回路図、第７図は従来の体
感センサの断面図、第８図は第７図に示す体感センサの
使用状態を示す図、第９図および第１０図は従来の体感
センサの他の例の断面を示す図である。 １・・・体感センサ　　　　２・・・熱抵抗体３・・・
自己発熱素子　　　５・・・人工皮膚１３・・・熱抵抗
体　　　　１４・・・人工皮膚１５・・・加熱体　　　
　　１６・・・温度検知素子第３図 第６ 図 （ａ） 第７ 図 第８図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　内部に熱抵抗体を介して発熱素子と温度検知素
   子を封入した体感センサにおいて、上記熱抵抗体の少な
   くとも一部を人体の皮膚とほぼ等価的な物性を有する人
   工皮膚で被覆したことを特徴とする体感センサ。
2. （２）　上記人工皮膚はキチン質で形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の体感センサ。
3. （３）　上記発熱素子と温度検知素子は温度変化に応じ
   て発熱量を変化させるサーミスタ等の自己発熱素子で一
   体に形成されている事を特徴とする請求項１に記載の体
   感センサ。
4. （４）　上記熱抵抗体の少なくとも一部は吸水性を有す
   る材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記
   載の体感センサ。