JPS62125241A - 温熱検知素子 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば空気調和装置により人体に快適な室内
環境を提供する際にその空気調和装置の制御データとな
る環境の温熱状態を検知するための温熱検知素子に関し
、特に室内の気温、気流束、輻射および湿度を考慮した
体感温度を検知するようにしたものに関する。

（従来の技術） 一般に、空気調和装置を室内の空気温度のみに基づいて
制御して室内を人体に快適な温熱状態に保つには限度が
あり、その他の温熱環境因子として気流束、輻射の各物
理量を合わせて実際の居住温熱環境を評価する必要があ
る。そして、このような温熱状態を検知するための温熱
検知素子には、人体の熱的平衡を拠りどころに、素子と
人体との間に熱的な相関関係が成立するように製作すべ
きことが要求される。

ところで、この種の温熱検知素子として、従来、例えば
特開昭５８−２１８６２４号公報に示されているように
、中空状の球殻内に電気ヒータを有する電気発熱体と、
該発熱体の表面温度を測定する温度測定器とを備え、電
気ヒータへの通電により発熱体へ所定の熱量を供給した
上でその表面温度を測定することにより、環境の温熱状
態を、気温、気流束および輻射を加味して検知するよう
にしたものは知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、上記従来のものでは、環境の温熱状態を気温
、気流束および輻射を考慮した体感温度の形で検知する
ものにすぎず、温熱環境因子の一つである湿度を考慮し
ていないため、気温、気流束、輻射が同一条件であって
も湿度の変化によって体感が異なるという実際の温熱Ｉ
？：ｉ境を正確に把握できないという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、環境の気温、気流束、輻射と共に湿
度をも＃慮した体感温度を検知することにより、温熱環
境因子の全てを考慮して温熱環境を正確に把握できるよ
うにすることにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明の解決手段は、第
１図に示すように、室内に配置され、熱量の供給により
発熱する発熱体（１）と、該発熱体（１）の表面温度Ｔ
（＋を検知する温度検知器（７）と、室内の湿度ＲＨを
検知する湿度検知器（９）と、上記両検知器（７）＜９
）の出力を受け、発熱体（１）の表面温ｒｔＩＴｇと室
内の湿度ＲＨ１とに曇づいて気温、気流束、幅制および
湿度に応じた室内環境の体感温度を演算する演算回路（
１０）とを備える構成としたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、発熱体（１）の表面温
度Ｔｇと湿度とに基づいて室内環境の気温、気流束、輻
射および湿度に応じた体感温度が検知されることになる
。すなわち、発熱体（１）への供給熱層がＭの場合の熱
的平衡式は、Ｍ＝ｔｏ＋ｒ　−（Ｔｏ　−Ｔｒ　） ＋　ｈｇｃ　・（Ｔｏ　−Ｔａ　） （但し、ｈｇｒ　：発熱体の輻射熱伝達率、ｈｇｃ　：
発熱体の対流熱伝達率、Ｔｒ：室内環境の平均輻射温度
、Ｔａ　：気温） となる。ここで、上記ｈｇｃは気流束のｒｊＡａである
ことから、発熱体（１）の表面温度Ｔｇは気温、気流束
および輻射の関数となる。この発熱体（１）の表面温度
ＴＱに湿度ＲＨが加味されて体感温度ｙがｙ　−ｆ　　
（Ｔｇ、ＲＨ）の式から求められるので、気温、気流束
、輻射および湿度を考慮した形の体感温度となる。

このことから、気温、気流束、＠射および湿度のいずれ
もが変化する居住環境においてもそれらの変化による体
感温度の変化を正確に検知できることになる。

〈第１＊施例） 次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係る空気調和装ｆｒｉ制
御用の温熱検知素子（Ａ＞を示し、（１）は室内に配置
された球状の発熱体であって、該発熱体（１）は、バイ
ブ状の支持棒（２）を貢通固定した銅等の金属よりなる
中空球状の殻体（３）内の中心部に電気ヒータ（４）が
封入されてなり、上記電気ヒータ（４）には支持棒（２
）内に充填固定した電気絶縁体（５）を貫通して電気ヒ
ータ（４）に電力を供給する電力供給線（６）が接続さ
れ、この電力供給線（６）により上記電気ヒータ（４）
が殻体（３）内に固定支持されている。

また、上記発熱体（１）の殻体（３）内表面には発熱体
（１）表面（殻体（３））の温度Ｔ（＋を検知する温度
検知器としての熱電対（７）が固着され、該熱電対（７
）の出力は上記電気絶縁体（５）および支持棒（２）を
通って殻体（３）外に導出されている。そして、上記電
気ヒータ（４）を電源回路（８）からの通電により発熱
させて発熱体（１）に熱ｍＭを供給し、その状態で熱雷
対（７）の出力電圧により発熱体（１）の表面温度Ｔ（
＋を検出するようにしている。尚、この発熱体（１）の
表面温度ＴＱに基づいて室内環境の温熱状態を気温、気
流束および輻射を考慮した体感温度の形で検知可能であ
る。

さらに、（９）は室内に配置され室内の湿度ＲＨを検知
するｒ！ａ度検知器としての湿度センサであって、該湿
度センサ（９）の出力は上記熱雷対（７）の出力と共に
演痺回路（１０）に入力されている。該演算回路（１ｏ
）は、熱雷対（７）からの発熱体（１）の表面温度Ｔａ
と湿度センサ（９）からの室内の湿度ＲＨとに基づいて
気温、気流束、輻射および湿度に応じた室内環境の体感
温度ｙを、ｌ／　−ｆ　　（ＴＩＪ　、　ＲＨ）の式よ
り演算するように構成されている。この演算回路（１０
）での演算式としては、例えばｙ−７ｇ＋２．３１ＸＲ
Ｈ−８，３９の実験式を用いている。

また、上記発熱体（１）の殻体（３）の外表面には、人
体の皮膚ないし衣服の分光輻射率に概略合致する輻射率
を有する例えば四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等の弗
素樹脂および酸化チタン（Ｔｉ　０２）等の所定顔料よ
りなる薄膜の輻射材料ＩＩ（１１）が設けられており、
人体等の輻射熱伝達率と発熱体（１）の輻射熱伝達率と
を合致させて上記体感温度を一層精度良く検知するよう
にしている。

したがって、上記の構成よりなる温熱検知素子（Ａ＞に
おいては、熱電対（７）により、所定の熱量が供給され
た発熱体（１）の表面温度Ｔａが検知され、この表面温
度Ｔｇは既述の熱的平衡式に示される如く気温、気流束
および輻射の関数である。また、湿度センサ（９）によ
り室内の湿度ＲＨが検知される。そして、演算回路（１
０）により、これら発熱体（１）の表面温度Ｔｇと室内
の湿度ＲＨとに基づいて体感温度ｙがｙ＝ｆ（Ｔ（＋　
、ＲＨ）の式より＃　）＞されることにより、この体感
温度ｙは気温、気流束、輻射および湿度に応じたものと
なる。このことにより、気温、気流束、輻射および湿度
の温熱環境因子を全て考慮した体感温度ｙであるので、
これらの温熱環境因子のいずれもが変化する室内環境で
もその温熱状態を精度良く検知することができる。その
結果、この体感温度ｙの検知のもとで空気調和装置を制
御する場合、ユーザが快適体感設定部面を一度設定すれ
ば、１シーズンの間変更しなくても自動的に気温、気流
束、輻射および湿度の変化による体感温度ｙの変化を検
知して室内環境の温熱状態を常に快適な状態に維持する
ことができ、全自動運転が可能となる。

今、具体的に、上記演算回路（１０）の演算式％式％ 式を用いた場合の体感温度値と、ＳＥＴ！　（米国の空
調衛生学会Ａ　Ｓ　ＨＲＡ　Ｅで採用された指標で、人
間の温冷感、快適感と密接な関係がある新標準有ｖＪ温
度）の値とを比較した結果を第２図に示す。

同図において破線が上記演算回路（１０）で演算した値
を示し、実線がＳＥＴ”＜値を示ｔ。同図より、空気調
和装置が用いられる快適域（ＳＥ”１２３〜２５℃、相
対湿度Ｒ１−１３０〜７０％）で両者はほぼ等しい値を
示しており、本発明による体感温度１ａは人間の実際の
体感とほぼ正確に合致することが判る。

（第２実施例） 第３図は第２実施例の温熱検知素子〈Ａ′）を示し、上
記第１実施例の如く気温、気流束、輻射および湿度を考
慮することに加えて、ユーザーの着衣量をも考慮した体
感温度を検知するようにしたものである（尚、第１実施
例と同一の部分については同一の符号を付してその説明
を省略する）。

すなわち、第３図において、（１２）は室内に配置され
人体の着衣量に対応する熱抵抗ＣＱｏ　５：設定する着
衣量設定器であって、該着衣量設定器（１２）は、服装
の種類に応じた熱抵抗Ｃ、Ｑ　Ｏを設定する服装設定器
（１２ａ）と、寝具の種類に応じた熱抵抗０９０ｔｒ設
定する寝具設定器（１２ｂ）とからなり、該服装設定器
（１２ａ）および寝具設定器（１２ｂ’）の出力は切換
スイッチ（１２Ｃ）を介して、熱雷対（７）および湿度
センサ（９）の出力と共に演ｑ回路（１０）に入力され
ている。該演算回路（１０）は、熱雷対（７）からの発
熱体（１）の表面温ａ′Ｔｇと湿度センサ（９）からの
室内の湿度ＲＨと着衣量設定器（１２）（服装設定器（
１２ａ）又は寝具設定器（１２ｂ））からの着衣量に応
じた熱抵抗Ｃ９０とに基づいて気温、気流束、輻射、湿
度および着衣量に応じた室内環境の体感温度ｙを、ｙ＝
ｆ（Ｔｏ。

ＲＨ，Ｃｐｏ　）の式より演算するように構成されてい
る。この演算回路（１０）での演算式としては、例えば
Ｖ　＝ＴＩＪ　＋２．２ＸＲＨ−５，７ＸＣ！ＱＯ−１
１，８の実験式を用いている。

ここで、上記着衣量設定器（１２）の操作パネルの具体
的構造の一例を第４図に示す。同図に示す操作パネル（
１３）上において、服装設定側には、冬服男な（例えば
ＣＱＯ＝１．０）　、合服男＜Ｃ交ｏ−０，８）、合服
女（Ｃ９，Ｏ＝０．７＞、正装の夏服！７１（ＣＱｏ　
＝０．５）、正装の夏服女（Ｃ交ｏ＝０．４）、夏ｌ１
１１９５（Ｃ交ｏ＝０．３）、夏服女（ＣＱＱ＝０．２
）の各指示部が上下に配列されていて、各指示部間を上
下にスライドする第１スライド摘み（１４）が設けられ
ている。また、寝具設定側においても、冬ふとん十毛布
、冬ふとん、夏ふとん十毛布、夏ふとん、毛布、タオル
ケット、寝衣のみの各指示部が上下にＣ９０の大ぎい順
に配列されていて、各指示部間を上下にスライドする第
２スライド摘み（１５）が設けられている。また、服装
設定と寝具設定との切換えのために、左右に服装、寝具
の指示部が設けられ、その間をスライドする第３スライ
ド摘み（１６）が設けられている。以上により、ユーザ
ーが着衣量に応じて、昼間には第３スライド摘み〈１６
）を服装指示部にして第１スライド摘み（１４）をその
時の服装の種類に応じた指示部にセットし、一方、就寝
時には第３スライド摘み（１６）を寝具指示部にして第
２スライド摘み（１５）をその時の寝具の種類に応じた
指示部にセットすることにより、人体の着衣量に対応し
た熱抵抗値にセットできるようにしている。

本例の場合、体感温度ｙは気温、気びこ束、輻射、湿度
および着衣量に応じたものとなることにより、この体感
温度ｙを用いて空気調和装置を制御する場合、一度快適
部面に設定すれば、着衣量が変化しても、着衣量設定器
（１２）をそのときの着衣量に応じた熱抵抗ＣＲＯに設
定操作するだけで上記快適設定温度を変更する必要がな
く、回答の快適な温熱環境を維持できることになる。

今、具体的に、上記演算回路（１０）の演算式％式％ ｏ　−１１，８の式を用いた場合の体感ｍ　＊　１ｍと
５ＥＴＮの値とを比較した結果を第５図および第６図に
示す。第５図は着衣量が夏服（男性）の０゜３０！ｉｏ
の場合を、第６図°は着衣量が冬服の１゜０Ｃ００の場
合を示している。同図において破線が上記演算回路（１
０）で演算した値を示し、大観が５ＥＴＮ値を示す。同
図より、空気調和装置が用いられる快適域（ＳＥＴｌ’
２３〜２５℃、相対湿度Ｒ）−４３０〜７０％）で両者
はほぼ等しい値を示しており、本発明による体感温度値
は人間の実際の体感とほぼ正確に合致することが判る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の温熱検知素子によれば、
室内環境にＪ３ける気温、気流束、輻射および湿度の温
熱環境因子を全て考慮した体感温度を検知するようにし
たので、これら温熱環境因子の変化による体感温度の変
化を精ｒｔｔ良く検知でき、よって空気調和装置におい
て一度快適体感温度を設定すればその全白ａ運転を可能
とする温熱検知素子の提供を実現することができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は第１実施例の温
熱検知素子の概略図、第２図は第１実施例による体感温
度ｊ１なとＳ　Ｅ　Ｔ　Ｈｌ（ｔとを比較した図である
。第３図は第２実施例の温熱検知素子の概略図、第４図
は着衣ｆｆｉ設定器の操１ヤパネルの具体的構造を示す
正面図、第５図および第６図はそれぞれ第２実施例によ
る体感温度値とＳＥ”ｌ値とを比較した因である。 （１）・・・発熱体、（７）・・・熱電対、（９）・・
・湿度センサ、（１０）・・・演算回路。 代　　理　　人　　　　　弁理士　　前　　１）　　弘
　、−□゛□　１　　　　伶ニー 〜と−；二一 ＲＨ ＲＨ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）室内に配置され、熱量の供給により発熱する発熱
   体（１）と、該発熱体（１）の表面温度（Ｔｇ）を検知
   する温度検知器（７）と、室内の湿度（ＲＨ）を検知す
   る湿度検知器（９）と、上記両検知器（７）（９）の出
   力を受け、発熱体（１）の表面温度（Ｔｇ）と室内の湿
   度（ＲＨ）とに基づいて気温、気流束、輻射および湿度
   に応じた室内環境の体感温度を演算する演算回路（１０
   ）とを備えたことを特徴とする温熱検知素子。