JPH04249723A - 触感温度検出方法及びセンサ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人間が物体に触れたと
きに体感する温度を検出する方法及びセンサに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、水銀温度計やアルコール温度計の
ような一般的な温度検出器の他、サーミスタを用いて電
気的に温度を検出する温度検出器等、多種の温度検出器
が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
温度検出器は、被検温物の実際の温度を検出するもので
あり、人体が物に触れたときの体感する温度を検出する
ことはできなかった。すなわち、人体が物体に触れた場
合、同じ温度の物体でも、物体の材質が異なると、人体
と物体の温度差、接触面積、熱伝導率等の相違によって
、人間が体感する温度（以下、触感温度という）も異な
るのである。例えば、冬季の浴室の床の場合、床が石材
の場合と合成樹脂（硬質プラスチックやＦＲＰ等）の場
合では石材の場合の方が人間には冷たく感じる如くであ
る。

【０００４】そして、このように物体の実際の温度と触
感温度とが相違することによって、種々の不都合が生じ
る。例えば、前記浴室の床の暖房装置を設置した場合に
、床の温度制御に際して、床の実際の温度を検出して適
温となるようにヒータ温度を調節するのであるが、床材
が相違すると、ヒータ温度の調節が不適当になる場合が
ある。すなわち、床材が石材の場合を想定して制御する
ように設計した装置を合成樹脂の床材を用いた浴室に使
用する場合には、同じ温度でも石材の場合よりも触感温
度が高くなる。このため、石材床の場合には、人体には
適温に感じた温度であっても、合成樹脂の床では熱く感
じられることになってしまう。

【０００５】同様に、便座の暖房装置においても、便座
の温度調節装置は、便座の実際の温度を検出してヒータ
温度の制御を行うものである。このため、便座の材質が
異なる場合には、触感温度が異なり、使用者に不快感を
与えることが考えられる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係る触感温度検出方法は、人体の皮膚と同
程度の熱伝導率を有する物質で形成され、かつ人体の皮
膚と同程度の温度に加熱された接触子を、被検温物に接
触させ、当該接触後の接触子の温度変化勾配、若しくは
元の温度に復元するまでの緒元に基づいて、被検温物の
触感温度を求めることを特徴とする。

【０００７】また、本発明に係る触感温度センサは、人
体の皮膚と同程度の熱伝導率を有する物質で形成された
接触子と、該接触子を人体の皮膚と同程度の温度に加熱
する加熱手段と、前記接触子の実際の温度を検出する温
度センサと、前記接触子を被検温物に接触させたときの
該接触子の温度変化勾配、若しくは元の温度に復元する
までの緒元に基づいて、被検温物の触感温度を求める解
析手段とを具備することを特徴とする。

【０００８】

【作用】接触子は、人体の皮膚と同程度の温度、及び熱
伝導率を有するため、接触子が被検温物に接触したとき
には、人体が被検温物に接触したときと同じ条件で熱移
動が起こる。このときの接触子の温度変化勾配を解析す
るか、若しくは接触子が被検温物に接触した後一旦低下
した温度が元の温度に戻るまでの時間や通電量等の諸元
に基づいて解析することによって、接触温度を求めるこ
とができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る触感温度検出方法及び触
感温度センサの一実施例を添付図面を用いて説明する。 図１は、本実施例の触感温度センサの概略構成を示すブ
ロック図である。同図に示すように、本実施例の触感温
度センサは、本体ケース１と表示部２から構成され、本
体ケース１は、接触子３と、温度センサ４と、解析回路
５を内蔵している。

【００１０】本体ケース１は、合成樹脂や金属等を用い
た箱状のケースであり、本体ケース１の一側面には、接
触子３の一表面が露出するように取付けられている。な
お、本実施例の触感センサが、浴室や便所等の湿気が多
い場所で使用される場合は、本体ケース１に防水加工を
施しておく。接触子３は、セラミックヒータや導電性プ
ラスチック・導電性ゴム等の通電により発熱する抵抗発
熱体を用いており、その熱伝導率が人体の皮膚の熱伝導
率と同程度になるように、素材の混合比を調整してある
。なお、この接触子３は電気絶縁された材料（ゴムや合
成樹脂、若しくは絶縁膜を被覆した金属等）で形成して
、この接触子３に別体の抵抗発熱体を当接させ、この抵
抗発熱体３に解析回路５から通電して接触子３を加熱す
る構成としても良い。温度センサ４は、サーミスタ等の
温度を電気信号として出力する温度検出素子である。

【００１１】表示部２は、液晶やＬＥＤ等の表示素子を
用いて構成され、接触温度を数値で表示したり、色分け
グラフ等によって視覚表示するものである。なお、表示
部２は、本体ケース１に一体化したものであっても良い
し、暖房装置本体や温度調節装置本体（図示略）に取付
けても良い。

【００１２】図２は、前記解析回路５の一構成例を示す
ブロック図である。同図において、温度検出回路１１は
、前記サーミスタ４の出力信号を入力して、検出温度に
比例する電圧レベル信号（これを、検出温度信号とする
）を形成する。設定温度比較回路１２は、温度検出回路
１１から入力される検出温度信号のレベルと、予め設定
された基準温度（人間の皮膚の温度と同程度の温度）に
対応して設定された基準電圧レベルとを比較して、検出
温度信号が基準電圧レベルより大きいか小さいか、或い
は等しいかを３つの異なる電圧値で出力する。

【００１３】電流制御回路１３は、設定温度比較回路１
２から入力される３種類の電圧値に基づいて、接触子３
へ供給する電流値を可変設定する。すなわち、検出温度
信号が基準電圧レベルより大きいときは接触子３の温度
が基準温度より高いため、電流値を下げて接触子３の温
度を下げる。逆の場合には、電流値を上げて接触子３の
温度を上げる。また、検出温度信号が基準電圧レベル（
ハンチング防止のためのヒステリシス幅を持たせてある
）にある場合には、接触子３の温度が人間の皮膚の温度
と同程度の温度であるから、そのときの電流値を維持す
る。このように接触子３は、フィードバック制御によっ
て一定温度に保たれている。

【００１４】温度勾配演算回路１４は、温度検出回路１
１から出力される検出温度信号を入力して、接触子３の
温度変化の勾配（以下、温度勾配とする）を求める回路
であり、例えば、微分回路等で構成されている。触感温
度演算回路１５は、温度勾配演算回路１４から出力され
る温度勾配信号を入力し、この温度勾配信号に基づいて
、接触子３表面における触感温度を求める回路である。 この触感温度演算回路１５は、所定の関数演算を行う演
算回路であり、マイクロコンピュータのソフトウエアで
演算する回路としても良い。

【００１５】具体的には、予め、人間が物体に接触した
ときの皮膚の温度勾配と触感温度との関係を、人体の皮
膚の熱伝導率を係数とし、皮膚の温度を定数とした関数
として求めておく。そして、前記触感温度演算回路１５
は、この関数演算を行う回路構成とする。また、テーブ
ルメモリを用いて、予め、異なる複数の温度勾配値に対
応する触感温度を求めて、２次元的なテーブルとして記
憶し、入力された温度勾配に対応する触感温度をテーブ
ルからピックアップして出力する構成とすることもでき
る。

【００１６】触感温度演算回路１５から出力された触感
温度データ信号は、表示部ドライバ１６へ送られる。表
示部ドライバ１６は、入力された触感温度データ信号を
、表示部２に適合する信号に変換して出力する。これに
よって、表示部２には、接触子３表面の触感温度が表示
される。電源回路１７は、上記の各回路の駆動用電力を
供給する回路であり、家庭電源からの交流電流を整流し
て直流電流とする定電圧回路等を備えている。なお、こ
の電源回路１７は、乾電池等のバッテリに置き換えても
良い。

【００１７】図３は、前記解析回路５の他の構成例を示
すブロック図であり、同図中において前記図２に示した
構成と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する
。図３において、ピーク検出回路１８は、温度勾配演算
回路１４から出力される温度勾配信号のピークを検出す
る回路である。例えば、人間の体温よりも低い温度の被
検温物に接触子３を接触させたときには、一時的に接触
子３の温度が低下する。しかし、接触子３は所定温度（
人体の皮膚温）に維持されるようにフィードバック制御
されているため、その後、所定温度（若しくは、これに
近い温度）まで復帰して行く。従って、ピーク検出回路
１８は、温度勾配が負から正に変化した立上り開始時点
を検出して、温度勾配のピーク検出信号を出力する。 また、人間の体温より高い温度の被検温物に接触子３を
接触させた場合には、一時的に接触子３の温度が上昇し
た後、所定温度に復帰するから、ピーク検出回路１８は
温度勾配が正から負に変化した時点を検出してピーク検
出信号を出力する。

【００１８】タイマ１９は、前記ピーク検出信号が入力
された時点から計時動作を開始し、設定温度比較回路１
２の出力がゼロレベルとなったとき、すなわち、接触子
３の温度が所定温度に一致したときにリセットされる。 そしてタイマ１９は、リセット時に、その時点の計時時
間データ信号を出力する。

【００１９】触感温度演算回路１５は、タイマ１９から
入力された計時時間データ信号に基づいて、接触子３表
面における触感温度を計算する。すなわち、接触子３が
被検温物に接触して一旦温度が変化した後、元の所定温
度に復帰するまでの時間を、前記タイマ１９によって計
時している。そして、この計時時間が長い場合には、被
検温物の熱伝導率が高いため触感温度と実際の温度との
差が大きく、逆に計時時間が短い場合には、触感温度と
実際の温度との差が小さいという関係がある。従って、
触感温度演算回路１５は、タイマ１９から入力された計
時時間データ信号が表す計時時間の長短に基づいて、触
感温度を計算する。この計算は、図２の場合と同様に、
予め設定した関数を用いたりデータテーブルのピックア
ップによって行う。

【００２０】次に、図４は、前記解析回路５のさらに他
の構成例を示すブロック図であり、同図中において前記
図２及び図３に示した構成と同一部分には、同一符号を
付して説明は省略する。図４において、電流センサ２０
は、電流制御回路１３から接触子３へ供給される電流量
を検出するものである。電流変化率演算回路２１は、電
流センサ２０の検出信号を入力して、電流制御回路１３
から出力される電流量の変化率を計算する。この計算は
、ピーク検出回路１８からピーク検出信号が入力された
時点から設定温度比較回路１２の出力がゼロレベルにな
るまでの間の電流量を微分することによって行われる。 すなわち、接触子３が被検温物に接触して一旦温度が変
化した後、元の所定温度へ復帰を開始した時点から復帰
終了時点までの電流量の変化率を求めるのである。 電流量の変化率（以下、電流変化率とする）データ信号
は、設定温度比較回路１２の出力がゼロレベルになった
ときに、触感温度演算回路１５へ出力される。

【００２１】触感温度演算回路１５は、入力された電流
変化率データ信号に基づいて接触子３表面における触感
温度を計算する。すなわち、接触子３が被検温物に接触
して一旦温度が変化した後、元の所定温度に復帰するま
での間の接触子３への電流変化率が大きい場合には、被
検温物の熱伝導率が高いため触感温度と実際の温度との
差が大きく、逆に電流変化率が小さい場合には、触感温
度と実際の温度との差が小さいという関係がある。なお
、被検温物の温度が人間の体温より低い場合に限らず、
高い場合にも同様の関係がある。すなわち、被検温物の
温度が人間の体温より高い場合には、接触子３へ供給す
る電流量が減少（又は供給停止）し、接触子３の温度が
所定温度へ復帰するまでの時間の相違によって、電流変
化率が異なって来るからである。従って、触感温度演算
回路１５は、電流変化率データ信号が表す電流変化率の
大小に基づいて、触感温度を計算する。この計算は、図
２の場合と同様に、予め設定した関数を用いたりデータ
テーブルのピックアップによって行う。

【００２２】尚、図５に示すように、本体ケース１内に
断熱材６を配設し、断熱材６の外側に別の温度センサ４
Ｐを配設して、温度センサ４Ｐに接触子３からの熱が伝
わらないようにし、温度センサ４Ｐを解析回路５に接続
し、温度センサ４Ｐから現在温度を検出できる構造とし
、温度センサ４Ｐから入力される現在温度を補正，比較
用に使用する回路構成としても良い。

【００２３】このように、本発明の触感温度センサは、
接触子３を被検温物に接触させることによって、その被
検温物を人間が触ったときに感じる温度、すなわち触感
温度を瞬時に計算し、表示部２にその触感温度を表示す
ることができる。

【００２４】そして、例えば、本発明の触感温度センサ
は、浴室の床暖房装置に適用することができる。この場
合には、本発明の触感温度センサによって、床の触感温
度を検出し、床の温度のフィードバック制御に用いる。 これにより、石材や合成樹脂（硬質プラスチックやＦＲ
Ｐ等）等の床材の材質の相違によって、床の実際の温度
と人間が感じる触感温度とが異なる場合であっても、本
発明の触感温度センサで検出される触感温度に基づいて
適温に制御することができる。この場合、外気温度や浴
室内の気温に対応して、触感温度を補正する補正回路を
設けることも好ましい。例えば、冬季であっても、豪雪
地域等のような寒冷地では、温暖地域とは浴室の床の温
度が異なるため、床温度を冷たく感じる度合いが相違す
るからである。

【００２５】この他、前述した暖房便座やヒータ付のハ
ンドル（冬季等の低温時に、ハンドルを握る際の不快感
を防止するため、ハンドルを予熱するもの）等の、人間
が触る物体の暖房装置や温度調節装置等にも本発明の触
感温度センサを適用することができる。勿論、本発明の
触感温度センサは、物体の触感温度計として利用できる
ことは言うまでも無い。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る触感温度検出方法及び触感温度センサは、人間が直接
触れる部分の触感温度を精度良く検出することができる
。これにより、物体の実際の温度と触感温度との相違に
よって発生する不適切な暖房や温度調節が行われること
を防止でき、暖房装置や温度調節装置等の制御性能の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る触感温度センサの一実施例の構成
を示すブロック図である。

【図２】同実施例を構成する解析回路の一構成例を示す
ブロック図である。

【図３】同解析回路の他の構成例を示すブロック図であ
る。

【図４】同解析回路のさらに他の構成例を示すブロック
図である。

【図５】触感温度センサの他の実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１　　本体ケース ２　　表示部 ３　　接触子 ４　　温度センサ ５　　解析回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　人体の皮膚と同程度の熱伝導率を有す
   る物質で形成され、かつ人体の皮膚と同程度の温度に加
   熱された接触子を、被検温物に接触させ、当該接触後の
   接触子の温度変化勾配、若しくは元の温度に復元するま
   での緒元に基づいて被検温物の触感温度を求めることを
   特徴とする触感温度検出方法。
2. 【請求項２】　　人体の皮膚と同程度の熱伝導率を有す
   る物質で形成された接触子と、該接触子を人体の皮膚と
   同程度の温度に加熱する加熱手段と、前記接触子の実際
   の温度を検出する温度センサと、前記接触子を被検温物
   に接触させたときの該接触子の温度変化勾配、若しくは
   元の温度に復元するまでの緒元に基づいて、被検温物の
   触感温度を求める解析手段とを具備することを特徴とす
   る触感温度センサ。