JPH0699722A - 自動車の内部等の環境内の熱的快適状態を評価する検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 自動車の内部（とりわけ，運転中）に成立し
がちな環境内の熱的快適状態の変化を総合的に検出す
る。 【構成】 環境内に配置の感熱部材１と，感熱部材１を
所定温度に維持するように感熱部材１を制御状態で熱交
換する熱交換手段２と，感熱部材１を所定温度に維持す
ると共に，環境内の熱的快適状態を示す信号９を発生す
るために，熱交換手段２において必要な電力又はエネル
ギーを検出する手段９とを備え，又信号９は熱交換手段
２において必要な電力又はエネルギーに対応し，更に，
感熱部材１は大略細長い形状を有して，使用中，環境内
である距離にわたって延在し得る一方，信号９は感熱部
材１が延在する全領域にわたる熱的快適状態を示す検出
装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、環境内の熱的快適状態
を評価する検出装置に関する。本発明は、例えば、自動
車内部の空調系統の制御に使用する信号を発生するため
に、この種の検出装置を自動車の内部の熱的快適状態を
評価するのに使用することに特別の注意を払ってなされ
た。

【０００２】

【従来の技術】環境内の熱的快適度はその環境の気温の
みに依存するものではないことが知られている。事実、
気温が満足であっても不快感を覚えることがある。一
方、気温が比較的低い時でも、熱的快感を感じることが
ある。人体が受ける熱的快感は、実際、気温のみなら
ず、湿度、空気の乱れ、熱輻射状態等の他の要因によっ
ても決定される。

【０００３】先行イタリア特許第１１８３９８０号は、
熱的快感を条件付ける複数の要因を考慮して、環境の熱
的快適度を確実に測定する装置を提案している。特に、
この先行特許で記載された解決法では、ヒータ手段によ
って制御状態で熱が供給される感熱部材を使用して、ヒ
ータ手段が感熱部材を所定温度、例えば、平均体温に等
しい温度に維持する。従って、検出手段は、感熱部材を
この所定温度に維持するためにヒータ手段において必要
な電力又はエネルギーを検出することを可能とするか
ら、温度、空気速度、空気の乱れ、熱輻射状態等の熱的
快適度に影響し得る複数の要因を考慮した熱的快適度の
表示が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記先行特許に記載さ
れたような解決法において、本出願人は、感熱部材を所
定温度に維持するのに必要な電力と環境の熱的快適度の
間に極めて正確な相互関係が存在することを発見した。
これは、とりわけ、自動車の内部で生じる使用状況であ
る輻射による加熱又は熱損失を受ける環境（例えば、赤
外線による加熱環境）や湿度が異常な値を有する環境及
び特に通風した環境の場合に該当する。特に通風した環
境においても熱的快感は気温のみと関係づけられないの
で、とりわけ、自動車がガラス表面によって相当程度囲
まれているという事実を考慮している。

【０００５】従って、上記先行特許は、自動車内部に一
様な熱的快適状態が存在するかどうか正確に検出するた
めに、運転者（又は運転者をシュミレートするダミー）
の身体の幾つかの部分、例えば、足、頭、手等に位置す
る点に配設したある数のセンサー装置を示している。

【０００６】事実、自動車の内部（とりわけ、運転中）
に成立しがちな熱的及び熱力学的状態は極めて異なるの
で、上記先行特許の解決法によれば、ある数の熱センサ
ーを設ける必要がある。この結果、夫々の信号を検出及
び処理する装置が複雑になるため、生産コストが上昇す
る。

【０００７】従って、本発明の目的は、完全に非一様な
状態がしばしば成立しがちな自動車の内部のような環境
内の熱的快適状態を総合的に検出し得る手段を設けるこ
とにより、上記先行特許に記載された解決法を改良する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的を達成
するために、本発明にかかる環境内の熱的快適状態を評
価する検出装置は、環境内に配置した感熱部材と、感熱
部材を所定温度に維持するように感熱部材と制御状態で
熱交換する熱交換手段と、感熱部材を所定温度に維持す
ると共に、環境内の熱的快適状態を示す信号を発生する
ために、熱交換手段において必要な電力又はエネルギー
を検出する検出手段とを備え、又、信号は熱交換手段に
おいて必要な電力又はエネルギーに対応し、更に、感熱
部材は大略細長い形状を有して、使用中、環境内である
距離に渡って延在し得る一方、信号は感熱部材が延在す
る全領域に渡る熱的快適状態を示す。

【０００９】

【実施例】図１において、本発明の第１実施例にかかる
検出装置は第１抵抗器１と第２抵抗器２を備える。第１
抵抗器１は温度を関数とする可変抵抗を有し、第２抵抗
器２は一定抵抗を有する。例えば、感熱抵抗器１を加熱
抵抗器（熱交換手段）２上に巻き付ける又はその逆によ
り、これらの抵抗器が熱的に互いに連結される。

【００１０】抵抗器１と２は、大略細長い形状を有し、
従って、可橈性を有することが望ましいリボン状構造を
有すると共に、例えば、大体１ｍ以上の長さを有するの
で、環境内、典型的には自動車の内部に配置することが
できる。従って、感熱抵抗器１は自動車内部で、ある距
離だけ延在する。

【００１１】例えば、図３の例において、抵抗器１はア
ーチ形、即ち、自動車の座席Ｓの背もたれＢの第１側
部、頂部と第２側部に沿って延在する倒置したＵ字形を
有する。一方、図４の例においては、抵抗器１は、事実
上、座席Ｓを占有する運転者Ｃの身体を抱持する安全ベ
ルトのストラップ（例えば、斜めストラップＧ）の１つ
内に組み込まれている。

【００１２】図３と図４に示された解決において、抵抗
器１は周囲状態に対して第１に反応し、一方、座席Ｓを
占有する人の身体からの放熱から遮蔽されていることが
望ましいように思われる。この結果は、とりわけ赤外線
に対して良好な断熱性を有する材料で形成されて、抵抗
器１の方向と可橈性に適応し得るリボン状遮蔽部材Ｗを
抵抗器１と係合させ、且つ、座席Ｓを占有する人Ｃの身
体と抵抗器１の間に挟まれるように配置することによっ
て簡単に得られる。

【００１３】抵抗器１の製造に関しては、その構成材料
及びその一般的な配置について各種の解決法を採用し得
る。例えば、抵抗器１の構成材料は銅又はニッケル等の
金属でよい。この種の材料の選択は、抵抗器１が良好な
可橈性特性を有するリボン状コイルの形状で製造される
ことと多分、拘束された長手方向伸長特性を許容する延
性の一般特性及び厳密に意図された電気的性質に対して
確かに好都合である。ニッケルは、その高い固有抵抗と
温度に対するその高い抵抗変化係数の観点から銅よりも
好ましいように思われる。代わりに、導電性プラスチッ
ク材料を使用してもよい。

【００１４】更に、図１に示された抵抗器１の構造を調
べると、抵抗器１は、間にリボン状抵抗材料１２のマス
（例えば、導電性プラスチックのリボンからなる）が延
在する２個の細長い接点１０から大略成る。

【００１５】抵抗器１の長さＬがＯとＬの間に含まれる
標準パラメータｘで表されると仮定すれば、２個の接点
１０の間の抵抗器１によって完全に示されるコンダクタ
ンスＧ（即ち、抵抗Ｒの逆数）は一般に次式（１）で表
すことができる。

【数１】

【００１６】ここで、項ｇ（ｘ，Ｔ（ｘ））は抵抗器１
の長さｘに位置する抵抗材料１２の極小要素の導電率を
示し、Ｔは一般に、極小要素の局部温度に対するこの導
電率の依存性を示し、環境の熱的及び熱力学的状態は一
般に各点で異なるので温度もパラメータｘに依存する。

【００１７】従って、式（１）は抵抗器１のコンダクタ
ンスが抵抗器の長さに対してコンダクタンス値の統合効
果を及ぼす原理を表していることになる。

【００１８】これにより、抵抗器１は、（先行イタリア
特許第１１８３９８０号のセンサーの場合のように、実
際上点状である）局部的な熱的又は熱力学的状態に対し
てのみ反応せず、抵抗器１が延在する環境の全領域を通
して快適状態を検出する。

【００１９】図１に戻って、感熱抵抗器１は処理回路１
００に接続され、処理回路１００は、電圧ＶＢを供給す
る電源（例えば、自動車のバッテリー）とアースＭに接
続されたブリッジ回路４に正確に挿入されている。ブリ
ッジ回路４の両側部は電位差計５の抵抗要素の２個の部
分５ａと５ｂを備え、その摺動接点は５ｃで表される。
ブリッジ回路４の残りの両側部は抵抗器６と感熱抵抗器
１を備える。差動増幅器７の入力が夫々、電位差計５の
摺動接点５ｃと抵抗器１及び６の接合点に接続される。
増幅器７の出力は駆動電流発生回路８の駆動入力に接続
される。加熱抵抗器２は駆動電流発生回路８とアースＭ
の間に挟まれる。電圧計９は抵抗器２の端部に接続さ
れ、電圧計９の目盛りはワットで校正することが好まし
い。

【００２０】使用中、電流発生器８は加熱抵抗器２に電
流Ｉを供給し、加熱抵抗器２は、放熱の後、電位差計５
を規制する基準温度にできるだけ近い温度に感熱抵抗器
１を維持しようとする。一般に、その規制は平均体温に
できるだけ近い温度を選択することによって行うことが
できる。なぜならこの選択が通常の快適感により近い状
態を検出するのに多くの点で好ましいからである。

【００２１】もし、問題の環境内で、センサー１によっ
て完全に占有される領域内の湿度又は空気速度（従っ
て、図３及び図４に示す組立物の解決法については、自
動車内部の座席Ｓ又は座席を占有する人を囲む全領域を
通して）が抵抗器１の温度を下げるならば、その結果と
しての感熱抵抗器１の抵抗変動により増幅器７の入力間
の電圧の対応する変動が生じる。増幅器７は、電流発生
器８に信号を供給して、加熱抵抗器２によって供給され
る電流Ｉを増加すると共に、感熱抵抗器１の温度低下を
妨げて感熱抵抗器１を大略上記の温度に維持する。ワッ
トで校正された電圧計９は、抵抗器１を所定の温度に維
持するのに必要な電力を表示する。電圧計９り代わり
に、勿論、前述のサーモスタット作用を行うために抵抗
器２によって吸収される電力を表示し得る電力計又は他
の装置を使用することも可能である。又、積分器装置
を、電力のみならず所定期間に抵抗器２によって吸収さ
れる電気エネルギーを表示し得る電圧計９（又は同等な
要素）と接続することも可能である。

【００２２】両方の場合において、抵抗器１のサーモス
タット作用を行うために吸収される電力又は電気的エネ
ルギーの表示は、（例えば、図３及び図４に示された経
路に沿って）感熱抵抗器１が延在する環境の領域に位置
する人が経験する散熱現象をうまく表す。３６−３７℃
を越える気温を有する環境内で使用する時は勿論、抵抗
器をペルチエ効果素子で構成することが好都合である。

【００２３】図２は本発明の第２実施例にかかる検出装
置を示す。図２において、図１の第１実施例に関して説
明した要素は同一の参照番号で表されている。図２の実
施例は図１の実施例と実質的に以下の２点で異なる。即
ち、感熱抵抗器１と連係する加熱抵抗器２を消去した点
と、抵抗器１が、両端に接点１４を備え、接点１４の間
で抵抗器１の長さ方向に抵抗材料１６のストリップ又は
リボンが延在する点である。第１の点について、電流発
生器８によって発生される電流がブリッジ回路４に供給
される。この場合、従って、補助抵抗器によって加熱さ
れる代わりに、感熱抵抗器は、抵抗器１を貫流する電流
によってその温度に設定され、この電流は検出された電
圧の関数として増幅器７によって量が制御されて電流発
生器８によって供給される。この場合もワットで校正す
ることが好ましい電圧計９（又は抵抗器１が吸収する電
力又は電気エネルギーを測定する他の装置）は感熱抵抗
器１の両端に接続される。

【００２４】換言すれば、この場合、感熱要素と同時に
感熱要素のサーモスタット作用を起こさせる加熱要素
（熱交換手段）としても機能する。

【００２５】しかしながら、図２の抵抗器１の一般的構
造に関して、抵抗器１の両端に存在する抵抗Ｒは一般に
次式で表される。

【数２】

【００２６】ここで、ｒ（ｘ，Ｔ（ｘ））は抵抗器１の
原点Ｏとして取った接点１４の一方から距離ｘに位置す
る抵抗マス１６の極小要素の抵抗を示す。ここで再び、
局部抵抗は温度Ｔの関数として変動し、環境内の非一様
な熱的及び熱力学的状態の存在の結果として、温度Ｔの
関数もパラメータｘと共に変動する。

【００２７】従って、図１の抵抗器１では、コンダクタ
ンスに対する統合作用について説明したが、図２の抵抗
器１では、抵抗に対する統合作用の問題である。

【００２８】図２の実施例において、抵抗器１は図４に
示すように安全ベルトと連係する。特に、抵抗器１は直
径が０.１mmの銅線を使って製造される。銅線は１cmに
つき約５個の輪を設けるように大体１cmに等しい大きさ
の輪を有するコイル状のリボンサポート１ａに縫い付け
ることによって使用される。リボンサポートを安全ベル
トの斜めストラップに縫い付けることによって使用でき
るように、コイル抵抗器１は約１ｍに等しい長さで製造
される。２０℃における抵抗器１の公称電圧は数Ω（典
型的には３Ω）程度である。遮蔽部材Ｗを形成するよう
に発泡ポリメタンから成る断熱材のストリップがリボン
サポートの下方でベルトに向かう（従って、運転者の身
体に向かう）抵抗器１の側部に設けられている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例にかかる検出装置の回路
図である。

【図２】 本発明の第２実施例にかかる検出装置の回路
図である。

【図３】 図１と図２の検出装置を自動車の座席に設け
た斜視図である。

【図４】 図１と図２の検出装置を自動車の安全ベルト
に設けた斜視図である。

【符号の説明】

１ 第１抵抗器 ２ 第２抵抗器 ４ ブリッジ回路 ５ 電位差計 ６ 抵抗器 ７ 差動増幅器 ８ 駆動電流発生回路 ９ 電圧計 １００ 処理回路

フロントページの続き (72)発明者 ジャンフランコ・サロッティ イタリア10051アビリアーナ（トリノ）、 ラルゴ・ベアト・ウンベルト４番 (72)発明者 ファビオ・ミングリーノ イタリア10137トリノ、コルソ・ジォバン ニ・アニェッリ130番

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環境内の熱的快適状態を評価する検出装
   置において、 環境内に配置した感熱部材（１）と、感熱部材（１）を
   所定温度に維持するように感熱部材（１）と制御状態で
   熱交換する熱交換手段（２）と、感熱部材（１）を所定
   温度に維持すると共に、環境内の熱的快適状態を示す信
   号（９）を発生するために、熱交換手段（２）において
   必要な電力又はエネルギーを検出する検出手段（９）と
   を備え、又、信号（９）は熱交換手段（２）において必
   要な電力又はエネルギーに対応し、更に、感熱部材
   （１）は大略細長い形状を有して、使用中、環境内であ
   る距離に渡って延在し得る一方、信号（９）は感熱部材
   （１）が延在する全領域に渡る熱的快適状態を示すこと
   を特徴とする検出装置。
2. 【請求項２】 感熱部材（１）が、２個の接点（１０，
   １４）の間に挟まれた抵抗材料（１２，１６）のマスを
   備える抵抗器から成る請求項１記載の検出装置。
3. 【請求項３】 感熱抵抗器（１）が、細長い形状の抵抗
   材料（１２）のマスと、抵抗材料（１２）のマスと大略
   一致する２個の接点（１０）とを備えることにより、接
   点（１０）の間で検出されるコンダクタンス値が抵抗材
   料（１２）のマスの長さに沿った局部コンダクタンス値
   の統合作用に相当する請求項２記載の検出装置。
4. 【請求項４】 感熱抵抗器（１）が、両端の接点（１
   ４）の間に挟まれた細長い形状の抵抗材料（１６）のマ
   スを備えることにより、接点（１４）の間で検出される
   抵抗値が抵抗材料（１６）のマスの長さに沿った局部抵
   抗値の統合作用に相当する請求項２記載の検出装置。
5. 【請求項５】 感熱部材（１）が、銅、ニッケルと導電
   性プラスチックから成るグループから選択される抵抗材
   料（１２，１６）のマスを有する抵抗器から成る請求項
   １乃至４のいずれかに記載の検出装置。
6. 【請求項６】 感熱部材（１）が、大略リボン状構造を
   有すると共に可橈性を有する請求項１乃至５のいずれか
   に記載の検出装置。
7. 【請求項７】 感熱部材（１）が、自動車の安全ベルト
   （Ｇ）等の可橈性部材と連係する請求項６記載の検出装
   置。
8. 【請求項８】 環境内の所定領域における熱発生現象か
   ら感熱部材（１）を遮蔽するように、遮蔽手段（Ｗ）を
   感熱部材（１）と連係させた請求項１乃至７のいずれか
   に記載の検出装置。
9. 【請求項９】 遮蔽手段（Ｗ）を安全ベルト（Ｇ）を使
   用する人の身体（Ｃ）に向けた安全ベルトの側部上に配
   置することにより、感熱部材（１）は人の身体（Ｃ）か
   らの熱発生現象から大略遮蔽される請求項７又は８記載
   の検出装置。
10. 【請求項１０】 感熱部材が、温度を関数とする可変抵
    抗を有する抵抗器（１）から成り、又、熱交換手段
    （２）が、抵抗器（１）に電流を供給する連係手段（Ｖ
    Ｂ）と回路手段（７）を受承し、更に、回路手段を、抵
    抗器（１）の両端における電圧変動を検出すると共に、
    熱交換手段（２）を抵抗器（１）の両端における電圧の
    関数として駆動するように構成した請求項１乃至９記載
    のいずれかに記載の検出装置。
11. 【請求項１１】 感熱部材が抵抗器（１）から成り、
    又、熱交換手段が、感熱抵抗器（１）に熱的に連結され
    た加熱抵抗器（２）と、加熱抵抗器（２）に電流を供給
    する電流発生器（８）とから成り、更に、上記電流が、
    感熱抵抗器（１）を所定温度に維持するように、感熱抵
    抗器（１）上で検出された電圧降下の関数として変動す
    る請求項１乃至１０のいずれかに記載の検出装置。
12. 【請求項１２】 検出手段が、加熱抵抗器（２）の両端
    に接続された電圧計（９）から成る請求項１１記載の検
    出装置。
13. 【請求項１３】 熱交換手段が、感熱抵抗器（１）に電
    流を供給し得る電流発生器（８）から成り、更に、上記
    電流が、感熱抵抗器（１）を所定温度に維持するよう
    に、感熱抵抗器（１）の両端における電圧降下の関数と
    して変動する請求項１０記載の検出装置。
14. 【請求項１４】 検出手段が、感熱抵抗器（１）の両端
    に接続された電圧計（９）から成る請求項１３記載の検
    出装置。