JPH0672822B2 - 温熱検知装置 - Google Patents
温熱検知装置Info
- Publication number
- JPH0672822B2 JPH0672822B2 JP24517487A JP24517487A JPH0672822B2 JP H0672822 B2 JPH0672822 B2 JP H0672822B2 JP 24517487 A JP24517487 A JP 24517487A JP 24517487 A JP24517487 A JP 24517487A JP H0672822 B2 JPH0672822 B2 JP H0672822B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- heating element
- heat
- hollow body
- control means
- 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)
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、人体の温冷感を判断す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、人体の温冷感を判断す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、環境の気温、気
流、輻射温の影響を総合して判断することはできるが、
個々の要素がどのように影響しているかを検知すること
は不可能であった。
流、輻射温の影響を総合して判断することはできるが、
個々の要素がどのように影響しているかを検知すること
は不可能であった。
本発明はかかる従来の問題点を解消するもので、簡単な
構成で気温・気流・輻射温の温熱的影響の一括検知とと
もに、気温・気流・輻射温の個々の要素もそれぞれ検知
できることを目的とする。
構成で気温・気流・輻射温の温熱的影響の一括検知とと
もに、気温・気流・輻射温の個々の要素もそれぞれ検知
でき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、前記中空体の外周を覆うように設けた断熱性の良い
材料からなる断熱部と、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によ
り電気抵抗が変化する物質からなる発熱素子と、周囲気
温を検知する気温センサーと、前記発熱素子を異なる設
定温度に維持する制御手段と、前記設定温度の切り換え
を時間間隔で行なう切換え手段と、前記発熱素子が異な
る温度に維持された時にそれぞれ前記制御手段から前記
発熱素子へ供給される電力と前記気温センサーの出力か
ら風速・周囲輻射温の値及び気温、気流、輻射温の複合
した人体への影響を演算する演算部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、前記中空体の外周を覆うように設けた断熱性の良い
材料からなる断熱部と、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によ
り電気抵抗が変化する物質からなる発熱素子と、周囲気
温を検知する気温センサーと、前記発熱素子を異なる設
定温度に維持する制御手段と、前記設定温度の切り換え
を時間間隔で行なう切換え手段と、前記発熱素子が異な
る温度に維持された時にそれぞれ前記制御手段から前記
発熱素子へ供給される電力と前記気温センサーの出力か
ら風速・周囲輻射温の値及び気温、気流、輻射温の複合
した人体への影響を演算する演算部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
るため、前記発熱素子を前記制御手段によって一定温度
Ts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ため、これから人
体の温冷感を判断することができる。さらに前記発熱素
子を別の設定温度Ts′に維持したときの情報を加えるこ
とにより前記演算部における簡単な計算で環境の気流の
速度および輻射温を求めることができる。この温冷感の
判断と気温、気流、輻射温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
るため、前記発熱素子を前記制御手段によって一定温度
Ts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ため、これから人
体の温冷感を判断することができる。さらに前記発熱素
子を別の設定温度Ts′に維持したときの情報を加えるこ
とにより前記演算部における簡単な計算で環境の気流の
速度および輻射温を求めることができる。この温冷感の
判断と気温、気流、輻射温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10はサーミスタを用い
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11をメッキした樹脂性の中空体12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13を設け、さ
らに前記中空体12の外側に発泡スチロール製の断熱部14
から構成されている。
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11をメッキした樹脂性の中空体12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13を設け、さ
らに前記中空体12の外側に発泡スチロール製の断熱部14
から構成されている。
内面11は放物曲線面で構成され前記発熱素子10を前記内
面11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13を通して周囲環境からの輻射
を前記発熱素子10に収束させるとともに、前記発熱素子
10は、周囲を中空体12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13を介することにより、前記発熱
素子10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10の輻射熱伝達率α
ｒ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、前記発熱素
子10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。さらにこの熱負荷と人体の温冷感との相関がある。
すなわち前記発熱素子10は制御手段15により、前記発熱
素子10が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15の制御負荷の信号から演算部16におい
て人体の温熱感覚に対応する情報が得られる。
面11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13を通して周囲環境からの輻射
を前記発熱素子10に収束させるとともに、前記発熱素子
10は、周囲を中空体12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13を介することにより、前記発熱
素子10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10の輻射熱伝達率α
ｒ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、前記発熱素
子10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。さらにこの熱負荷と人体の温冷感との相関がある。
すなわち前記発熱素子10は制御手段15により、前記発熱
素子10が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15の制御負荷の信号から演算部16におい
て人体の温熱感覚に対応する情報が得られる。
次に気流及び輻射温の測定方法について説明する。第３
図は前記制御手段15の一実施例であるが、前記発熱素子
10と、演算増幅器17及び固定抵抗器18、固定抵抗器19、
固定抵抗器20とで前記発熱素子10の温度を一定の温度Ts
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10は前記固定抵抗器18、前記固定抵抗器19、前記
固定抵抗器20の抵抗値と前記発熱素子10の温度−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10
の温度を低下させるように働くと、サーミスタである発
熱素子10の抵抗が上り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。このときｂ点あるいはｃ点の電位によ
り、前記発熱素子10の発熱に要する負荷Ｑが得られる。
さらにタイマICを内蔵した切り換え手段21により前記固
定抵抗器20を別の抵抗値を持つ固定抵抗器にトランジス
タスイッチで20秒の一定時間間隔で切り換えることによ
り別の設定温度Ts′と設定温度Tsとで前記発熱素子を交
互に発熱させる。
図は前記制御手段15の一実施例であるが、前記発熱素子
10と、演算増幅器17及び固定抵抗器18、固定抵抗器19、
固定抵抗器20とで前記発熱素子10の温度を一定の温度Ts
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10は前記固定抵抗器18、前記固定抵抗器19、前記
固定抵抗器20の抵抗値と前記発熱素子10の温度−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10
の温度を低下させるように働くと、サーミスタである発
熱素子10の抵抗が上り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。このときｂ点あるいはｃ点の電位によ
り、前記発熱素子10の発熱に要する負荷Ｑが得られる。
さらにタイマICを内蔵した切り換え手段21により前記固
定抵抗器20を別の抵抗値を持つ固定抵抗器にトランジス
タスイッチで20秒の一定時間間隔で切り換えることによ
り別の設定温度Ts′と設定温度Tsとで前記発熱素子を交
互に発熱させる。
前記発熱素子10を第一の設定温度Tsに維持したときの前
記発熱素子の表面と環境との熱収支は次式で示される。
記発熱素子の表面と環境との熱収支は次式で示される。
Ｑ＝αｃ（Ts−Ta）＋αｒ（Ts−Tr）……（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 次に前記発熱素子を第二の設定温度Ts′に設定したとき
の熱収支は、環境の条件が変化しないとすると、以下の
ようになる。
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 次に前記発熱素子を第二の設定温度Ts′に設定したとき
の熱収支は、環境の条件が変化しないとすると、以下の
ようになる。
Ｑ′＝αｃ（Ts′−Ta）＋αｒ（Ts′−Tr）……（２） ここで（１）式−（２）式より Ｑ−Ｑ′＝αｃ（Ts−Ts′）＋αｒ（Ts−Ts′）……
（３） （３）式において、Q,Q′、Ts,Ts′は既知であり、αｒ
はほぼ一定のあたいをとるため、簡単にαｃを求めるこ
とができる。αｃと気流速度ｕとの関係は、本温熱検知
装置の気流に対する特性が人体と等価であるため人体の
等価円筒の強制対流熱伝達に関する無次元式より得られ
る。一例としてヒルパートの無次元式を示す。
（３） （３）式において、Q,Q′、Ts,Ts′は既知であり、αｒ
はほぼ一定のあたいをとるため、簡単にαｃを求めるこ
とができる。αｃと気流速度ｕとの関係は、本温熱検知
装置の気流に対する特性が人体と等価であるため人体の
等価円筒の強制対流熱伝達に関する無次元式より得られ
る。一例としてヒルパートの無次元式を示す。
Nu＝0.174Re0.618……（４） ここでNu＝αｃ・d/λ Re＝ｕ・d/ν ただし、 ｄ ： 等価円筒の直径（15cm） λ ： 空気の熱伝導率 ν ： 空気の動粘性系数 従ってαｃが得られれば気流速度ｕが求まる。
また、気温センサ22で得られた気温の値とαｃを（１）
式に代入すれば輻射温度Trが求まる。以上の計算は、前
記演算部16のマイコンにより演算を行なう。
式に代入すれば輻射温度Trが求まる。以上の計算は、前
記演算部16のマイコンにより演算を行なう。
上記構成によれば、設定温度の切り換えを20秒という短
期間のうちに行なっているので、その間の環境の変化が
ほとんどなく、正確な検知が可能である。
期間のうちに行なっているので、その間の環境の変化が
ほとんどなく、正確な検知が可能である。
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。
発熱素子と気温センサの２つの素子で気温・気流・輻射
温の３つの要素を人体の温熱感覚への総合的な効果と、
それぞれ個別の値とを検知することが可能であり、これ
らの情報により環境の温熱状態のモニタおよび空調機器
の最適制御が可能である。
温の３つの要素を人体の温熱感覚への総合的な効果と、
それぞれ個別の値とを検知することが可能であり、これ
らの情報により環境の温熱状態のモニタおよび空調機器
の最適制御が可能である。
第１図は本発明の温熱検知装置の実施例の構成を示すブ
ロック図、第２図は本発明の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図は本発
明の温熱検知装置の制御手段の一実施例を示す回路図、
第４図は本発明の温熱検知装置の演算部での判断内容を
示すグラフ、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。 10……発熱素子、12……中空体、13……多孔状カバー、
14……断熱部、15……制御手段、16……演算部、21……
切り換え手段、22……気温センサ。
ロック図、第２図は本発明の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図は本発
明の温熱検知装置の制御手段の一実施例を示す回路図、
第４図は本発明の温熱検知装置の演算部での判断内容を
示すグラフ、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。 10……発熱素子、12……中空体、13……多孔状カバー、
14……断熱部、15……制御手段、16……演算部、21……
切り換え手段、22……気温センサ。
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、前記中空体の外周を覆うように設けた
断熱性の良い材料からなる断熱部と、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
身の温度により電気抵抗が変化する物質からなる発熱素
子と、周囲気温を検知する気温センサーと、前記発熱素
子を異なる設定温度に維持する制御手段と、前記設定温
度の切り換えを時間間隔で行なう切り換え手段と、前記
発熱素子が異なる温度に維持されたときにそれぞれ前記
制御手段から前記発熱素子へ供給される電力と前記気温
センサーの出力から風速・周囲輻射温の値及び気温、気
流、輻射温の複合した人体への影響を演算する演算部と
からなる温熱検知装置。 - 【請求項２】設定温度の切り換えは制御手段を構成する
回路の固定抵抗を入切りすることにより行なう特許請求
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 |
|---|---|---|---|
| JP24517487A JPH0672822B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | 温熱検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24517487A JPH0672822B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | 温熱検知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6486016A JPS6486016A (en) | 1989-03-30 |
| JPH0672822B2 true JPH0672822B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=17129707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24517487A Expired - Fee Related JPH0672822B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | 温熱検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672822B2 (ja) |
-
1987
- 1987-09-29 JP JP24517487A patent/JPH0672822B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6486016A (en) | 1989-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |