JPH0672818B2 - 温熱検知装置 - Google Patents
温熱検知装置Info
- Publication number
- JPH0672818B2 JPH0672818B2 JP24513987A JP24513987A JPH0672818B2 JP H0672818 B2 JPH0672818 B2 JP H0672818B2 JP 24513987 A JP24513987 A JP 24513987A JP 24513987 A JP24513987 A JP 24513987A JP H0672818 B2 JPH0672818 B2 JP H0672818B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating element
- heat
- temperature
- hollow body
- humidity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、人間に快適な環境を提供する空気調和装置に
おける環境の温熱状態を検知する温熱検知装置に関する
ものである。
おける環境の温熱状態を検知する温熱検知装置に関する
ものである。
従来の技術 従来この種の温熱検知装置は、第５図に示すように、発
熱体１を人体と熱的特性が概略一致するゼリー状物質か
らなる被覆体２で被覆するとともに、前記被覆体２の温
度を検知する熱電対でなる検知体３を具備し、前記被覆
体２の外側には多数の通気孔４を有しかつ輻射熱を透過
するポリエチレン等の樹脂で球形に成型されたカバー５
が設けられ、前記発熱体１への電力供給線６と、前記検
知体３からの信号線７が具備された構成の温熱検知素子
が出願されており（例えば特開昭60−170731号公報）こ
の素子を用いて、前記電力供給線６に一定の電力を供給
しつつ、前記信号線７より環境の温熱状態に応じた信号
を得るようになっていた。
熱体１を人体と熱的特性が概略一致するゼリー状物質か
らなる被覆体２で被覆するとともに、前記被覆体２の温
度を検知する熱電対でなる検知体３を具備し、前記被覆
体２の外側には多数の通気孔４を有しかつ輻射熱を透過
するポリエチレン等の樹脂で球形に成型されたカバー５
が設けられ、前記発熱体１への電力供給線６と、前記検
知体３からの信号線７が具備された構成の温熱検知素子
が出願されており（例えば特開昭60−170731号公報）こ
の素子を用いて、前記電力供給線６に一定の電力を供給
しつつ、前記信号線７より環境の温熱状態に応じた信号
を得るようになっていた。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、気温・気流速・輻
射温の検知は行なえるが、温冷感に影響を与えるもう一
つの要素である湿度の影響を検知して湿度を考慮した温
熱状態の判定が出来ないという問題点を有していた。
射温の検知は行なえるが、温冷感に影響を与えるもう一
つの要素である湿度の影響を検知して湿度を考慮した温
熱状態の判定が出来ないという問題点を有していた。
本発明はかかる従来の問題点を解消するもので、単一の
発熱素子と簡潔な構造・回路で湿度・気温・気流・輻射
温の温熱的影響の一括検知及び人体の温熱感覚に対応し
た信号の出力を行ない、これによって空気調和装置を従
来に比較してよりきめ細かく制御し、快適な温熱空間を
提供できる情報を提供することを目的とする。
発熱素子と簡潔な構造・回路で湿度・気温・気流・輻射
温の温熱的影響の一括検知及び人体の温熱感覚に対応し
た信号の出力を行ない、これによって空気調和装置を従
来に比較してよりきめ細かく制御し、快適な温熱空間を
提供できる情報を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の温熱検知装置は、
開口部を有し光熱に対する内面の反射性が良好な中空体
と、前記中空体の開口部に設けた多孔状カバーと、前記
中空体内部に設けた自身の温度および周囲の湿度により
電気抵抗が変化する物質からなる発熱素子と、前記発熱
素子を一定の温度に維持する制御手段と、前記制御手段
から前記発熱素子へ供給される電力から環境の温熱状態
を判断する判断手段とからなる構成としたものである。
開口部を有し光熱に対する内面の反射性が良好な中空体
と、前記中空体の開口部に設けた多孔状カバーと、前記
中空体内部に設けた自身の温度および周囲の湿度により
電気抵抗が変化する物質からなる発熱素子と、前記発熱
素子を一定の温度に維持する制御手段と、前記制御手段
から前記発熱素子へ供給される電力から環境の温熱状態
を判断する判断手段とからなる構成としたものである。
作用 本発明は上記した構成によって、前記発熱素子が多孔状
カバーを通して直接あるいは中空体内面で反射して、周
囲の物体及び日射と輻射熱交換するとともに周囲気流に
よって生じる中空体内部の二次気流と対流熱交換を行な
い、さらに前記多孔状カバーが周囲の物体及び日射と輻
射熱交換することにより前記多孔状カバー及び前記中空
体が加熱または冷却されることにより前記発熱体との間
で輻射熱交換をするとともに伝導によりその一部の熱が
授受される。このとき前記中空体の形状および寸法は、
前記発熱素子と周囲環境との対流熱伝達および輻射熱伝
達の割合が人体のそれと概略一致するように形成してい
る。さらに前記自己発熱素子の抵抗値は、環境の湿度に
負の相関を持つため湿度が上がると抵抗値が下り従って
自己発熱のための負荷が小さくなる、このため、前記発
熱素子を前記制御手段によって一定温度に維持するため
の負荷の大小が人体の体温を一定に維持するための負荷
に対応して得られる。この負荷を電気信号として取り出
し、この出力から人体の温熱感覚を判断することが出来
るため、この判断に基づいて空気調和装置を制御するこ
とにより、快適な空間を容易に実現することができるの
である。
カバーを通して直接あるいは中空体内面で反射して、周
囲の物体及び日射と輻射熱交換するとともに周囲気流に
よって生じる中空体内部の二次気流と対流熱交換を行な
い、さらに前記多孔状カバーが周囲の物体及び日射と輻
射熱交換することにより前記多孔状カバー及び前記中空
体が加熱または冷却されることにより前記発熱体との間
で輻射熱交換をするとともに伝導によりその一部の熱が
授受される。このとき前記中空体の形状および寸法は、
前記発熱素子と周囲環境との対流熱伝達および輻射熱伝
達の割合が人体のそれと概略一致するように形成してい
る。さらに前記自己発熱素子の抵抗値は、環境の湿度に
負の相関を持つため湿度が上がると抵抗値が下り従って
自己発熱のための負荷が小さくなる、このため、前記発
熱素子を前記制御手段によって一定温度に維持するため
の負荷の大小が人体の体温を一定に維持するための負荷
に対応して得られる。この負荷を電気信号として取り出
し、この出力から人体の温熱感覚を判断することが出来
るため、この判断に基づいて空気調和装置を制御するこ
とにより、快適な空間を容易に実現することができるの
である。
実施例 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。
る。
第１図に示すブロック図において８は正温度−抵抗特性
をもつセラミックを用いた発熱素子であり、第２図の一
部切欠斜視図に詳しく示すように、光熱に対して反射性
の良好なアルミニウムで内面９をメッキした樹脂性の中
空体10に細かい開口を表面を艶消黒色で塗装してある多
孔状カバー11を設け、さらに前記中空体10の外側に発泡
スチロール製の断熱部12から構成されている。
をもつセラミックを用いた発熱素子であり、第２図の一
部切欠斜視図に詳しく示すように、光熱に対して反射性
の良好なアルミニウムで内面９をメッキした樹脂性の中
空体10に細かい開口を表面を艶消黒色で塗装してある多
孔状カバー11を設け、さらに前記中空体10の外側に発泡
スチロール製の断熱部12から構成されている。
前記発熱素子８は制御手段13により、常に一定の温度に
発熱するよう制御され、このときの前記制御手段13の制
御負荷の信号から判断手段14において人体の温熱感覚に
対応する情報が得られる。
発熱するよう制御され、このときの前記制御手段13の制
御負荷の信号から判断手段14において人体の温熱感覚に
対応する情報が得られる。
第３図は前記制御手段13の一実施例であるが、前記発熱
素子８と、演算増幅器15及び固定抵抗器16、固定抵抗器
17、固定抵抗器18とで前記発熱素子８の温度を一定に制
御する構成としている、回路を動作させると前記発熱素
子８は前記固定抵抗器16、前記固定抵抗器17、前記固定
抵抗器18の抵抗値と前記発熱素子８の温度−抵抗特性と
湿度−抵抗特性で決定されるある一定温度に発熱する
が、ここで環境の気温・風速・輻射温度の何れかが変化
して発熱素子８の温度を低下させるように働くと、正温
度抵抗特性を持つ発熱素子10の抵抗が下りｂ点の電位が
上昇するので、前記演算増幅器17によりａ点とｂ点の電
位差が増幅されｃ点の電位が上昇しその結果前記発熱素
子10に流れる電流が増加する、この電流の増加により前
記発熱素子10の発熱量が大きくなり、前記発熱素子10の
温度が上昇し、元の温度で安定する。
素子８と、演算増幅器15及び固定抵抗器16、固定抵抗器
17、固定抵抗器18とで前記発熱素子８の温度を一定に制
御する構成としている、回路を動作させると前記発熱素
子８は前記固定抵抗器16、前記固定抵抗器17、前記固定
抵抗器18の抵抗値と前記発熱素子８の温度−抵抗特性と
湿度−抵抗特性で決定されるある一定温度に発熱する
が、ここで環境の気温・風速・輻射温度の何れかが変化
して発熱素子８の温度を低下させるように働くと、正温
度抵抗特性を持つ発熱素子10の抵抗が下りｂ点の電位が
上昇するので、前記演算増幅器17によりａ点とｂ点の電
位差が増幅されｃ点の電位が上昇しその結果前記発熱素
子10に流れる電流が増加する、この電流の増加により前
記発熱素子10の発熱量が大きくなり、前記発熱素子10の
温度が上昇し、元の温度で安定する。
環境の湿度が変化した場合には、セラミック質は湿度に
対して負の抵抗特性を持っているため、環境の相対湿度
が高くなると、前記発熱素子８の抵抗値が下り、上記と
同じようにＣ点の電位が上昇維持され最終的に前記発熱
素子８の温度は、もとの温度で安定する。
対して負の抵抗特性を持っているため、環境の相対湿度
が高くなると、前記発熱素子８の抵抗値が下り、上記と
同じようにＣ点の電位が上昇維持され最終的に前記発熱
素子８の温度は、もとの温度で安定する。
このときｂ点あるいはｃ点の電位を前記制御手段15に取
り出して判断手段14で処理することにより温冷感の判断
をおこなう。
り出して判断手段14で処理することにより温冷感の判断
をおこなう。
湿性放熱を考慮した前記発熱素子８の表面と環境との熱
収支は次式で示される。
収支は次式で示される。
Ｑ＝αｃ（Ts−Ta）＋αｒ（Ts−Tr）＋β（Ps−Pa）ε
…（１） ただし、 Ｑ ： 発熱素子の単位表面積当りの放熱量（発熱素子
の温度を一定に制御するための負荷） αｃ ： 発熱素子と環境との対流熱伝達率 Ts ： 発熱素子の温度（一定に制御） Ta ： 気温 αｒ ： 発熱素子と環境との輻射熱伝達率 Tr ： 周囲輻射温度 Ps ： 皮膚面の飽和水蒸気圧 Pa ： 空気中の水蒸気圧 ε ： 皮膚のぬれ率 β＝Lh・Kp ・・・（２） Lh ： 蒸発潜熱 Kp ： 対流物質伝達率 前記内面９は放物曲線面で構成され前記発熱素子８を前
記内面９の放物曲線面の概ね焦点の位置に設けてあるこ
とにより、前記多孔状カバー11を通して周囲環境からの
輻射を前記発熱素子８に収束させるとともに、前記発熱
素子８は、周囲を中空体９により囲まれた窪みの中に設
置しかつ前記多孔状カバー11を介することにより、前記
発熱素子８に直接接触する気流の速度を大きく減衰させ
るよう構成しているため、前記発熱素子８の輻射熱伝達
率αｒ及び対流熱伝達率αｃを人体の輻射熱伝達率及び
平均対流熱伝達率と概略等しくすることができる。ま
た、対流物質伝達率Kpは以下の式で表される。
…（１） ただし、 Ｑ ： 発熱素子の単位表面積当りの放熱量（発熱素子
の温度を一定に制御するための負荷） αｃ ： 発熱素子と環境との対流熱伝達率 Ts ： 発熱素子の温度（一定に制御） Ta ： 気温 αｒ ： 発熱素子と環境との輻射熱伝達率 Tr ： 周囲輻射温度 Ps ： 皮膚面の飽和水蒸気圧 Pa ： 空気中の水蒸気圧 ε ： 皮膚のぬれ率 β＝Lh・Kp ・・・（２） Lh ： 蒸発潜熱 Kp ： 対流物質伝達率 前記内面９は放物曲線面で構成され前記発熱素子８を前
記内面９の放物曲線面の概ね焦点の位置に設けてあるこ
とにより、前記多孔状カバー11を通して周囲環境からの
輻射を前記発熱素子８に収束させるとともに、前記発熱
素子８は、周囲を中空体９により囲まれた窪みの中に設
置しかつ前記多孔状カバー11を介することにより、前記
発熱素子８に直接接触する気流の速度を大きく減衰させ
るよう構成しているため、前記発熱素子８の輻射熱伝達
率αｒ及び対流熱伝達率αｃを人体の輻射熱伝達率及び
平均対流熱伝達率と概略等しくすることができる。ま
た、対流物質伝達率Kpは以下の式で表される。
Kp＝（1.033×10-4）(D/a)2/3・αc/（760Rv・Ｔ・Cp・
ρ） ・・・・・（３） Ｄ ： 拡散係数 ａ ： 温度伝播率 Rv ： ガス定数 Ｔ ： 絶対温度 Cp ： 比熱 ρ ： 密度 発汗が生じない状態では人体の皮膚のぬれ率εを一定と
考えれば、前記発熱素子８の対流熱伝達率が人体と一致
し、また前記発熱素子８の表面温度が人体の皮膚温と一
致すれば、環境の湿度にたいして（１）式の右辺第３項
は、人体と等価とすることができる。
ρ） ・・・・・（３） Ｄ ： 拡散係数 ａ ： 温度伝播率 Rv ： ガス定数 Ｔ ： 絶対温度 Cp ： 比熱 ρ ： 密度 発汗が生じない状態では人体の皮膚のぬれ率εを一定と
考えれば、前記発熱素子８の対流熱伝達率が人体と一致
し、また前記発熱素子８の表面温度が人体の皮膚温と一
致すれば、環境の湿度にたいして（１）式の右辺第３項
は、人体と等価とすることができる。
したがって、前記発熱素子８を一定温度に維持する熱負
荷は、同じ環境で人体がその体温を維持するに必要な熱
負荷と高い相関が得られる。判断手段14はワンチップマ
イコンのROMの中に第５図に示すような前記制御手段14
により得られる負荷信号と人体の温熱感覚との関係を数
式あるいはテーブルのかたちでもっており、これによっ
てその環境における気温・気流・輻射温・湿度によって
生じる人体の温熱感覚とほぼ等価な出力が得られるの
で、この感覚が中立になるように空調機器を制御すれ
ば、常に快適な環境が維持される。
荷は、同じ環境で人体がその体温を維持するに必要な熱
負荷と高い相関が得られる。判断手段14はワンチップマ
イコンのROMの中に第５図に示すような前記制御手段14
により得られる負荷信号と人体の温熱感覚との関係を数
式あるいはテーブルのかたちでもっており、これによっ
てその環境における気温・気流・輻射温・湿度によって
生じる人体の温熱感覚とほぼ等価な出力が得られるの
で、この感覚が中立になるように空調機器を制御すれ
ば、常に快適な環境が維持される。
上記構成によれば、発熱素子に正の温度−抵抗特性と、
負の湿度−抵抗特性をもつセラミック材を用いているた
め、余分な回路等を負荷することなく、温度・気流・輻
射に加えて、湿度の影響も検知することができる。
負の湿度−抵抗特性をもつセラミック材を用いているた
め、余分な回路等を負荷することなく、温度・気流・輻
射に加えて、湿度の影響も検知することができる。
発明の効果 以上のように本発明の温熱検知装置によれば次の効果が
得られる。
得られる。
輻射熱を反射しかつ多孔状カバーと共に気流を減少させ
る中空体により発熱素子の対流及び輻射熱伝達率を人体
の値と概略一致することが可能であり、発熱素子は湿度
にたいしても人体と等価な特性を持たせているため、制
御手段で発熱素子を一定温度に維持する構成とすること
によりその発熱負荷の大きさと人体の温熱感覚とに高い
相関が得られ、最適な空調機器の制御を行うことが出来
る。
る中空体により発熱素子の対流及び輻射熱伝達率を人体
の値と概略一致することが可能であり、発熱素子は湿度
にたいしても人体と等価な特性を持たせているため、制
御手段で発熱素子を一定温度に維持する構成とすること
によりその発熱負荷の大きさと人体の温熱感覚とに高い
相関が得られ、最適な空調機器の制御を行うことが出来
る。
第１図は本発明の一実施例の温熱検知装置の構成を示す
ブロック図、第２図は同温熱検知装置の発熱素子および
中空体の構成を示す一部切欠斜視図、第３図は同温熱検
知装置の制御手段の回路図、第４図は同温熱検知装置の
判断手段での判断内容を示す特性図、第５図は従来の温
熱検知装置の検知体の構造を示す一部切欠斜視図であ
る。 ８……発熱素子、10……中空体、11……多孔状カバー、
12……断熱部、13……制御手段、14……判断手段。
ブロック図、第２図は同温熱検知装置の発熱素子および
中空体の構成を示す一部切欠斜視図、第３図は同温熱検
知装置の制御手段の回路図、第４図は同温熱検知装置の
判断手段での判断内容を示す特性図、第５図は従来の温
熱検知装置の検知体の構造を示す一部切欠斜視図であ
る。 ８……発熱素子、10……中空体、11……多孔状カバー、
12……断熱部、13……制御手段、14……判断手段。
Claims (2)
- 【請求項１】開口部を有し光熱に対する内面の反射性が
良好な中空体と、前記中空体の開口部に設けた多孔状カ
バーと、前記中空体内部に設けた自身の温度および周囲
の湿度により電気抵抗が変化する物質からなる発熱素子
と、前記発熱素子を一定の温度に維持する制御手段と、
前記制御手段から前記発熱素子へ供給される電力から環
境の温熱状態を判断する判断手段とからなる温熱検知装
置。 - 【請求項２】発熱素子は、正温度−抵抗特性を持つ感湿
セラミック材を用いた特許請求の範囲第１項記載の温熱
検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24513987A JPH0672818B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | 温熱検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24513987A JPH0672818B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | 温熱検知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6486019A JPS6486019A (en) | 1989-03-30 |
| JPH0672818B2 true JPH0672818B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=17129205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24513987A Expired - Lifetime JPH0672818B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | 温熱検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672818B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0569643U (ja) * | 1992-02-24 | 1993-09-21 | 株式会社芝浦電子製作所 | 輻射センサ |
| CN107874746B (zh) * | 2017-04-17 | 2024-04-30 | 赵有维 | 用于确定人体冷暖程度的设备及其支架 |
-
1987
- 1987-09-29 JP JP24513987A patent/JPH0672818B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6486019A (en) | 1989-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080914 Year of fee payment: 14 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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