JPH04131653A

JPH04131653A - 温熱感覚演算方法および装置

Info

Publication number: JPH04131653A
Application number: JP2250009A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Kon; 昭彦昆
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1990-09-21
Filing date: 1990-09-21
Publication date: 1992-05-06
Anticipated expiration: 2012-03-12
Also published as: DK0476691T3; EP0476691B1; JP2588792B2; EP0476691A2; EP0476691A3; DE69112161T2; US5228779A; DE69112161D1

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、人体が感じる温熱感覚〔例えば、等価温度
（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）　
Ｔｅｑ）を演算する温熱感覚演算装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

人体が感じる温熱環境の評価指数、すなわち温熱感覚と
して、等価温度Ｔｅｑなるものがある。

この等価温度Ｔｅｑを求めるための第１の方法として、
輻射温度Ｔｒ、気温気温Ｔａ流気流速度ｉｒを個別のセ
ンサで計測し、所定の演算を施すことによって、人体の
等価温度Ｔｅｑにはソ゛等しい等価温度Ｔｅｑ”を求め
る方法が提案されている。この方法は、演算処理が煩わ
しく、処理時間が表引（という問題がある。

そこで、最近、等価温度Ｔｅｑを求めるための第２の方
法として、モジュール本体に加熱ヒータを組み込み、そ
のモジュール本体の温度（センサ温度）Ｔｃ、を常に一
定の値（Ｎえば、３６．５℃）に保つべく、加熱ヒータ
への供給電力量を制御する方法が提案されている。この
方法によれば、加熱ヒータへの供給電力量を計測し、所
定の演算を施すことによって、等価温度Ｔｅｑ”を算出
することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した第２の方法では、当然ではある
が、モジュール本体と加熱し−タとからなる環境計測部
が人体よりはるかに小さいので、その気流感度が人体の
気流感度よりも大きな値となる。

この気流感度の相異は、気流速度Ｖａｉｒが０．１ｍ　
／　ｓ前後の微風速領域では一応正しく等価温度Ｔｅｑ
を計測できるが、より大きい気流速度の場合は等価温度
Ｔｅｑより等価温度Ｔｅｑ”のずれが大きくなり、正確
な計測ができなくなるという問題が生じることを意味し
ている。

すなわち、上述した第２の方法では、輻射温度Ｔｒ、気
温気温Ｔａ流気流速度ｉｒを一体で計測することができ
るという利点があるにも拘わらず、すなわち演算処理が
簡略化されるという利点があるにも拘わらず、気流速度
Ｖａｉｒが大きい場合には正確な計測ができないという
致命的な欠点がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこのような課題を解決するために提案されたも
ので、気温Ｔａと衣服の熱抵抗ＩＣ１とに基づき設定温
度値θ（ｔｋｌを演算する設定温度値演算手段と、設定
温度値θ、い、とセンサ温度Ｔ〜とが等しくなるように
加熱手段へ熱エネルギＨθ。１を供与する熱エネルギ供
与手段と、気温Ｔａ。

衣服の熱抵抗１ｃｊ！、設定温度値θ（ｔｈ）、熱エネ
ルギＨθ。いに基づき温熱感覚を演算する温熱感覚演算
手段とを備えたものである。

〔作用〕

したがってこの発明によれば、気温Ｔａと衣服の熱抵抗
１ｃｉとに基づき設定温度値θ、い、が定められ、この
設定温度値θ（ｔｈ、にセンサ温度Ｔ　ｃｒが合致する
ように、加熱手段へ熱エネルギＨθ（ｔｋｌが与えられ
る。

すなわち、センサ温度Ｔ　ｃ　ｒが、一定の値ではなく
、状況に応じて変化する設定温度値θ（ｔｈ）と等しく
なるように制御される。

そして、気温Ｔａ、衣服の熱抵抗１ｃｆ、設定温度値θ
、い２．熱エネルギＨθ（ｔｈ）に基づき、温熱感覚が
演算される。

〔実施例〕

以下、本発明に係る温熱感覚演算装置を詳細に説明する
。

第２図はこの温熱感覚演算装置の一実施例を示すブロッ
ク構成図である。この温熱感覚演算装置１は、入力部２
．演算部３および表示出力部４を備えている。入力部２
には、衣服の熱抵抗Ｉｃｌが設定値として与えられてい
る一方、気温Ｔａおよび環境計測部５からのセンサ温度
Ｔ　ｃ　ｒが検出値として与えられている。そして、こ
れらの設定値および検出値が入力部２より演算部３へ送
られ、演算部３にて、設定温度値θ。０．熱エネルギと
してのヒータパワーＨθ（ｔｋ）１等価部度Ｔｅｑ”が
求められる。

すなわち、演算部３では、第１図に示すように、その設
定温度値演算部３−１にて、気温Ｔａと衣服の熱抵抗１
ｃｌとに基づき、下記（１１式により設定温度値θ（、
いを算出する。なお、下記（１）式において、ａ１ｇａ
！については後述する。

θ（ｔｈ）＝ａｌ　　＋ａ、ＸＴａ　　　　　　　・　
・　１１）次に、ヒータ制御演算部３−２にて、設定温
度値θ（ｔｈ）とセンサ温度Ｔ　ｅｒとが等しくなるよ
うに、例えばＰＩＤ制御又はファジー制御を行ないつつ
、この時のヒータパワーＨθ、い〉を計測する。そして
、この求めたヒータパワーＨθ（ｔｈ〉（Ｗ）を、入力
部２を介して環境計測部５へ与える。

ここで、環境計測部５について、説明を加える。

環境計測部５は、例えば、第３図（ａ）に示すように、
球形状のモジュール本体５−１１と、このモジュール本
体５−１１の内部に配置された加熱ヒータ５−１２と、
モジュール本体５−１１に付設された温度センサ５−１
３とから構成されている。モジュール本体５−１１は、
銅やアルミのように熱伝導性の良い金属により形成され
ており、その外表面は放射率が大きくされ、輻射温度Ｔ
ｒに感じるものとされている。なお、環境計測部５での
モジュール本体５−１１は、第３図（ｂ）、　（Ｃ１，
（ｄ）に示すように、半球形状２円筒形状、楕円形状な
どとしてもよい。

上述したヒータパワーＨθ（ｔ　ｋ）は、環境計測部５
における加熱ヒータ５−１２へ与えられる。そして、こ
の加熱ヒータ５−１２によってモジュール本体５−１１
が加熱され、温度センサ５−１３の検出するセンサ温度
Ｔ　ｃｒが設定温度値θ（、）と等しくなるように制御
される。

そして、等価温度演算部３−３にて、気温Ｔａ。

衣服の熱抵抗１ｃｊ！、設定温度値θｆｔｋｌ　１　ヒ
ータパワーＨθ、い）に基づき、下記（２）式により、
等価温度Ｔｅｑ”を算出する。なお、下記（２）式にお
いて、ｂｌ　＋　　ｂｌ　＋　　ｂｌ　＋　　ｂ４につ
いては後述する。

Ｔｅｑ申　＝ｂ、　　＋ｂ、　　ｘ　　θ　ｔｔｈ＋　
　＋　　ｂ３　　ＸＴａ−ｂ４ｘＨθ（ｔｈ）　　　　
・・・（２）等価温度演算部３−３にて得た等価温度Ｔ
ｅｑ”は表示出力部４へ送り表示する。

このように、本実施例による温熱感覚演算装置１によれ
ば、衣服の熱抵抗■ｃ１と気温Ｔａとに基づき設定温度
値θ（ｔｈ）を求め、センサ温度Ｔ　ｃｒを設定温度値
θ（ｔｈ）に合致させるように、加熱ヒータ５−１２へ
のヒータパワーＨθ、ｔいを制御し、気温Ｔａ、衣服の
熱抵抗１ｃｊ！、設定温度値θ（ｔｈ）。

ヒータパワーＨθ（ｔｌ）に基づき等価温度Ｔｅｑ”を
算出するものとしているため、気流速度Ｖ　ａｉｒが大
きい場合でも、等価温度Ｔｅｑ’″が人体の感じる等価
温度Ｔｅｑに高精度で合致するものとなり、正確な等価
温度の計測が可能となる。

次に、等価温度Ｔｅｑ”と等価温度Ｔｅｑとが高精度で
合致する点について、どのようなメカニズムによるもの
かを捕捉して説明する。

今、環境計測部５へ供給するヒータパワーをＨとすると
、このヒータパワーＨは、周囲環境（気温Ｔａ、輻射温
度Ｔｒ、気流速度Ｖａｉｒ　）によりそのエネルギが奪
われる。このとき、モジュール本体５−１１の表面の温
度がＴ　（”Ｃ）だとすると、Ｈ＝Ｈｒｘ　（Ｔ−Ｔｒ
）＋ＡＸＶａｉｒ　＋Ｘ（Ｔ−Ｔａ）　　　　　　　　
　・・・（３）という関係が成り立つ。Ｈｒ：輻射熱伝
達係数。

Ａ：環境計測部固有の定数。

（３）式を変形すると、下記（４）式が得られる。

Ｔｒ−ＸＶａｉｒ’％　Ｘ（Ｔ−Ｔａ）Ｈｌ０．２４一方、人体が感じる等価温度Ｔｅｑは下記（５）式によ
り定義される。

Ｔｅｑ＝０．４５ｘ　Ｔ　ｒ　＋ｏ、ｓｓｘ　Ｔ　ａ　
＋・　・　・（６）さて、（６）式と（５）式とを比べると、その違いは、
・　・　・（５）（４）式と（５）式とを比べると、Ｔ＝３６．５とし、
かつ、（４）式の両片に係数０．４５を掛けた後、この
両片にを加えれば、等価温度Ｔｅｑには！゛等しいもの
が得られるはずである。すると、（４）式は、下記（６
）弐となる。

０．４５Ｘ　Ｔ　ｒ　＋０．５５ｘ　Ｔ　ａ１＋ＩｃＪ
！Ｘ　　（３６，５−Ｔ　ａ　）Ｈｌの部分であることが分かる。

さて、環境計測部５は小形に作っているので、その気流
感度がどうしても人体の気流感度より大きくなってしま
う、すなわち、その表面効果により気流感度部分が人体
のそれよりも大きく、となり、どうしてもこの不等号が
最後までつきまとい、正確な等価温度を求めることがで
きなくなる。

そこで、本実施例においては、気流感度を一致させるた
めに、気流感度の係数のみ注目するのではな（、上記（
６）式および（５）式において、（３６，５−Ｔａ）の
温度差まで含めて考え直した。これにより・＝０．７５ｘＶａｉｒ　”　　Ｘ　　（３６，５−Ｔａ
）となるように、３６．５℃ではなく、０１０１℃とい
う温度で環境計測部５へのヒータパワーＨθ。１を制御
すればよいことに気付いた。

すなわち、Ｘ　　（３６，５−Ｔａ）　　＋Ｔａ　　・−・（８）
と表される。

したがって、衣服の熱抵抗ＩＣ１と気温Ｔａとに基づき
設定温度値θ（、ｈ、を求め、センサ温度ＴＣを設定温
度値θ（ｔｈ）に合致させるように、加熱し−タ５−１
２へのヒータパワーＨθ（ｔｋ）を制御し、気温Ｔａ、
衣服の熱抵抗１ｃＣ設定温度値θＩＩＩＬｈｌ　＋ヒー
タパワーＨθ（ｔｈ、に基づき、Ｈ。

Ｖａｉｒ　　１Ｉと表され、０．１〜１．０　ｍ／　ｓの範囲では、ｎは
０゜３５〜０．６の範囲の値をとるから、Ｖａｉｒ　”
　＃Ｖａｉｒ　”とみなせ、を計算して等価温度Ｔｅｑ“を求めるものとすれば、通
常のビルオフィスでは、気流速度Ｖａｉｒが大きい場合
でも、正しく等価温度を計測することができるものとな
る。

なお、（８）式において、ＡＸ　　（１＋　　Ｉ　　ｃ　　ｌ）とすると、θ＋ｔｈ＋＝ａｔ　＋ａ！ＸＴａとして表現
される。

また、（９）式において、とすると、Ｔｅｑ”　＝ｂ、＋ｂ、ｘθ＋ｔｂ＞　＋　ｂｓ　　ｘ
’ｌ’　ａ　−ｂ４×Ｈθ（ｔ　ｈ＞と表現される。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなようにこの発明による温
熱感覚演算装置によると、センサ温度ＴＣが、一定の値
ではなく、状況に応じて変化する設定温度値θ（ｔｈ）
と等しくなるように制御され、気温Ｔａ、衣服の熱抵抗
１ｃＪ、設定温度値θ（ｔｈ、。

熱エネルギＨθ（ｔｈ）に基づき温熱感覚が演算される
ので、気流速度Ｖａｉｒが大きい場合でも、その演算し
て得た温熱感覚が人体が感じる温熱感覚に高精度に合致
するものとなり、正確な温熱感覚の計測が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図に示した温熱感覚演算装置においてその
演算部を示すブロック構成図、第２図は本発明に係る温
熱感覚演算装置の一実施例を示すブロック構成図、第３
図は環境計測部の一例を示す概略的な縦断面図である。１・・・温熱感覚演算装置、２・・・入力部、３・・・
演算部、３−１・・・設定温度値演算部、３−２・・・
ヒータ制御演算部、３−３・・・等価温度演算部、５・
・・環境計測部。特許出願人　山武ハネウェル株式会社

Claims

【特許請求の範囲】センサ温度Ｔ＿ｃ＿ｒを調整し得る加熱手段を有する環
境計測部に対して設けられる温熱感覚演算装置であって
、気温Ｔａと衣服の熱抵抗Ｉｃｌとに基づき設定温度値θ
＿（＿ｔ＿ｈ＿）を演算する設定温度値演算手段と、前
記設定温度値θ＿（＿ｔ＿ｈ＿）と前記センサ温度Ｔ＿
ｃ＿ｒとが等しくなるように前記加熱手段へ熱エネルギ
Ｈθ＿（＿ｔ＿ｈ＿）を供与する熱エネルギ供与手段と
、前記気温Ｔａ、前記衣服の熱抵抗Ｉｃｌ、前記設定温
度値θ＿（＿ｔ＿ｈ＿）、前記熱エネルギＨθ＿（＿ｔ
＿ｈ＿）に基づき温熱感覚を演算する温熱感覚演算手段
とを備えたことを特徴とする温熱感覚演算装置。