JPS6365317A - 温熱環境測定器 - 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、例えば空気調和機により人体に快適な室内環
境を提供でる際に、その空気調和機の制御データとなる
温熱環境状態を測定するための温熱環境測定器の改良に
関するものである。

（従来の技術） 一般に、空気調和機を室内の気温のみに入ｔづいて制御
することにより、室内環境を人体に快適な温熱状態に維
持することには限度かあり、その伯の温熱環境因子とし
て気流速く風速）、湿度、輻射等の各物理量を合わせて
実際の居イ１温熱１′：４°ｊ境を評価する必要がある
。そして、この様な温熱状態を検知するための温熱環境
測定器には、人体の熱的平衡を拠りところに、測定器と
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８゛れるものである。

この種の測定器として、従来、例えば特開昭５８−２１
８６２４号公報に開示されるように、中空状の球殻内に
電気ヒータを有する発熱体と、該発熱体の表面温度を測
定する温度センサとを備え、電気ヒータへの給電により
発熱体に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、気流速、輻
射を加味して測定するようにしたちの（ま知られている
。

ところで、亨内の温熱環境が同じであっても、季節の変
化による衣服の変化や就寝時の寝具の着用のも無等、ユ
ーリ９−の着衣量の変化に伴って体感は異なる。これは
、着衣による熱抵抗が体感に影響を及ぼすからである。

しかし、上記従来のものでは、環境の温熱状態を気温、
気流速、輻射を考慮した体感温度の形で検知するもので
あるので、着衣量の変化によって体感が異なり、こうし
た測定器を用いて空気調和機を制御する場合、着衣量の
変化によってその都度、快適設定温度を設定し直さねば
ならないという問題があった。

また、従来のものでは、温熱環境因子の′１つである湿
度を考慮していないので、湿度の変化によって体感が異
なるという実際の温熱環境を正確に把握できない不具合
もめった。

そこで、斯かる諸問題を解決覆るために、本出願人は、
既に、環境の気温、気流速、輻射と共に湿度、ユーザー
の着衣量をも考慮した体感湿度を検知することにより、
ユーザーのる人足または湿度に応じた実際の温熱環境を
正確に把握できるようにしたものを提案している（特願
昭６０−２６５３２５号および特願昭６０−２６５３２
６５；ｊの各明細書および図面参照）。

すなわち、これらのものは、熱Φの供給により発熱する
発熱体と、該発熱体の表面温度を検知する温度検知器と
、寮内の湿度を検知する温度検知器（または人体のね人
聞の熱抵抗をパノＪ覆るも衣四入力器）と、発熱体の表
面温度および湿度（着衣量の熱抵抗）に基づいて気温、
気流速、輻射に応じた体感温度を演算する演算回路とを
設けたものである。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、湿度や整人足の体感温度に及ぼす影響は気温
、輻射、気流速が変化した場合に異なる。

しかし、上記提案のものでは、気温、気流速、輻射が変
化したとぎでも湿度、着衣量の影響を一律としており、
その影響を精度よく算出することができず、改良の余地
が存する。

本発明は以上の諸点に鑑みて上記提案のものを改良すべ
くなされたものであり、その目的の１つは、湿度の体感
温度に及ぼ覆影響を演算する際に、気温、気流速、輻射
をも変数として加味づるようにすることにより、気温、
気流速、輻射が変化した場合でも湿度の体感湿度に及ぼ
す影響を精度よく算出てさるようにし、よって気温、気
流速、輻射、湿度を総合評価した体感温度を正確に検知
し得るようにせんとすることにある。

また、本発明の今１つの目的は、同様に、着衣量の体感
温度に及ぼす影響を演算する際に、気温、気流速、輻射
を変数として加味するようにすることにより、着衣量の
体感温度に及ぼ″１影響を精度よく算出して、気温、気
流速、輻射、管式Φを総合評価した体感温度を正確に検
知し得るようにηることにある。

（問題点を解決するための手段） この最初の目的を達成するため、第１の発明での解決手
段は、第１図に示すように、気温（Ｔａ）、気流速（Ｖ
）、輻射（Ｔｒ　）のうらの１つ以上の環境因子を考慮
した体感温度（ｙ）を測定する測定手段（１０）を設け
る。さらに、湿度（Ｒｌ−１＞を検知する湿度検知器（
１１）と、湿ｊ食（）＜　Ｈ）の体感温度（ｙ）への換
算を気温（Ｔａ）、気流速（Ｖ）、輻射（Ｔｒ　＞の各
変数を含む演算式により行う演算回路（１２）とを設け
る。

また、２番目の目的の達成のために、第２の発明では、
上記と同様に体感温１衰（ｙ）を測定Ｊる測定手段（１
０）を設けるとともに、着衣量に応じた熱抵抗（ｃｌｏ
）を入力する着衣品入力器（１３）と、その着衣量に対
応した熱抵抗（ｃ　、ｆ）−６＝ ０）の体感温度（ｙ）への換算を気温（Ｔａ　）、気流
速（＼／）、輻射（１’ｒ）の各変数を含む演鋒式によ
り行う演算回路（１２）とを設ける構成としたもの（あ
る。

（作用） この構成により、第１の発明では、測定手段（１０）に
よって環境因子を考慮した体感温度（ｙ）が測定される
とともに、湿度検知器（１１）で湿度（ＲＨ）が検知さ
れ、この検知された湿度（ＲＨ）は、演算回路（１２）
において体感温度（ｙ）に気温（Ｔａ）、気流速（Ｖ）
、輻射（Ｔ１゛）の変数を含む演樟式により換算される
。このため、気温（Ｔａ）、気流速（Ｖ）、輻射（Ｔｒ
　）が変化した場合、それに応じて湿ＩＩ（ＲＨ）の影
響も変化し、このことによって湿度（ＲＨ）の体感温度
（ｙ）に及ばづ影響を精度よく算出できるのである。

また、第２の発明では、着衣Ｕ（入力器（１３）により
ね衣♀に対応した熱抵抗（ｃ、Ｑｏ）が演算回路（１２
）に入力され、この人ツノされた熱抵抗（ＣｌＯ）は、
演算回路（１２）におい−Ｃ体感温度（ｙ）に換算され
、この熱抵抗（ｃ、Ｑｏ＞の体感温度（ｙ）への換樟は
気温（１’ａ　）　、気流速（Ｖン、輻射（Ｔ−ｒ）の
変数を含む）υｉ料式にＪ、り行われる。このため、気
温（Ｔａ）、気流速（）、輻射（Ｔｒ　）が変化すると
、それに応じ″Ｃ’−１ｒ１衣量の影響も変化すること
となり、このことによって着衣量の体感温度（ｙ）に及
ぽり影響を粕磨よく算出てきるのである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づい−（説明りる。

第１図は本発明の実施例に係わる空気調和機制御用の温
熱環境測定器（△）の仝体椙成を示し、（１）は球状の
発熱体て′あって、該発熱体（′１）は、パイｊ状の支
持棒（２）を貫通固定した銅、アルミニウム等の熱伝導
率の高い金属よりなる中空球状の殻体（３）内の中心部
に電気に一タ（／ｌ）が封入されてなるものである。オ
ー記電気じ一タ（４）には支持棒（２）内に充填固定し
た電気絶縁体（５）を貫通して該電気じ一タ（４）に電
源回路（６）からの電力を供給する電力供給線（７）、
（７）が接続され、この電力供給線（７）。

（７）により電気ヒータ（／ｌ）か殻体（３）内で固定
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Ｔｓを検知づる熱電対
（８）か同省され、該熱電対（８）の出ツノ線（９）は
上記絶縁体（５）および支持棒（２）内を通って殻体（
３）外に導出されており、電気ヒータ（４）を通電によ
り発熱さゼて発熱体（１）に熱量を供給し、その状態で
熱電対（８）の出力電圧により発熱体（１）の表面温度
ＴＳを検出し、この表面温を食−ｉｓに基づいて室内環
境の温熱状態を気温、気流速および輻射を考慮した体感
温度として測定ダるようにした測定手段としての測定素
子（１０）が構成されている。

尚、上記発熱体（１）の殻体（３）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ヂレン樹脂（ＰＴＦＥ）などの弗素
樹脂および酸化チタン（］！０２　）等の所定顔料より
なる薄膜の輻０４祠利］ビ１（１４）か設けられており
、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、ｌ３−（！て上記体感温度を一層情度よく検
知するようにしている。

また、上記支持棒（２）の側方には室内の）一度ＲＨを
検知する湿度検知器としての湿磨しンリ（１１）が配設
され、該湿度センーリ−（’Ｉ　’Ｉ　）の出力は上記
熱電対（８）（測定素子（′１０））の出力と共に演算
回路（１２）に入力され″（いる９、８らに、（１３）
ｉ、４．人体の着衣量にλ１Ｊ応する熱抵抗Ｃρ０を設
定する着衣１人ノ〕器てあつ（、このン１衣但入乃器（
］３）の出力は上記演算回路い２）に入力されており、
演算回路（１２）においＣ１熱電対（８）に」、り検出
された発熱体（１）の＆面温度１Ｓと、湿麿センリ（１
１）ＭＪ：り検出８れた室内の湿度１’（Ｈと、盾衣都
入力器（ｉ　３）から人７Ｊされた。着衣Ｕ！に応じた
熱抵抗ｃ、Ｑｏどに基づい一゛（気温、気流速、輻射、
？す１１度ａ３よび６八皐に応じた室内環境の体感温度
ｙを以下に示す演算式（１）により算出するように構成
されている。

すなわち、気温をＴａ、気流速をＶ１輻射をＴｒとする
と、これらの環境因子Ｔ’ａ　、Ｖ、Ｔｒおよび湿度Ｒ
Ｈ，着衣１ｃ１ｏを総合評価した体感温度ｙは、 ｙ＝　ｆ　（１”ｓ　、　ＲＨ，ｃ、Ｑ　ｏ　）＝Ｔｓ
　＋ＣＲ）−１十〇ｃ　Ｌ　Ｏ−（１）ＣＲＨ＝ｆ＋　
　（ＲＨ，Ｔ’ｓ　、ＣＮ　　Ｏ）　　　・・・（２）
Ｃｃ　ＬＯ＝ｆ２　＜ｃａ　ｏ、Ｔｓ　、ＲＨ）　　−
（３）（但し、ＣＲＩ−１は湿度の体感温度換算値、Ｃ
ｃ　Ｌ　Ｏは着衣量の体感温度換算値）となり、この演
算式（１）の実験等によって最適に設定された具体例を
示すと、次のようになる。

Ｖ＝ＫＥＴｔ　十ｇｌ　　（ＲＨ）　−にＩ＋　　（０
，５＞十ｇｚ　　（ｃ、ｆ）　ｏ）　−ｇｚ　　（０，
６＞　　　　　・・・（４）（７＋　　　（ＲＨ）　　
＝０゜２３４　　　（ＲＨ−０，１＞３Ｘ　（ＫＥＴ＊
　−２５，８＋２．８４ＣＩ！　Ｏ）十〇、８４７　　
（ＲＨ−０，１’） Ｘ　（ＫＥ’Ｔ’　−２５，８＋２．８４ｃ、ｌ！　ｏ
）十１．７６　（ＲＨ−０，１＞−０，１４・・・（５
） ｑ２　　（（１！　Ｏ）　＝　（０，１３８Ｃ，Ｑ　ｏ
　−０，５９４＞ｘｃｌｏｘ　（ＫＥＴネ−５８） ・・・（６） ＫＥＴ＊＝ｈ　（Ｔａ　、Ｔｒ　、Ｖ）　　　　　−（
７１（但し、ＫＥＴ＊は発熱体（１）の熱的平衡特性を
人体の同特性と略一致するように設定したときの測定素
子（１０）の出力値） すなわち、この湿度ＲＨおよび着衣量の熱抵抗ｃＪＪｏ
を体感温度ｙに換算する演算式（４）〜（７）において
は、気温Ｔａ、気流速Ｖ、輻射１−ｒの温熱環境因子が
変数としで考慮されている。

ぞして、この（４）〜（７）式により、演算された体感
温度ｙと、ＡＳＨＲＡＥ　（米国空調衛生学会）で採用
されている人間の温度感覚を表す温熱指標ＳＥＴ＊との
関係は第２図ないし第８図に示すようになる。尚、各図
において、実線はＳＥ’ｒ＊を、破線は演算された体感
温度ｙをそれぞれ示し、同一線上の各点は気温ｌ−ａが
等しい場合の５Ｅ−ｒ−。

体感温度ｙを表しており、線が図で上側になるほど気温
１ａが０．５°Ｃずつ高くなるものである。

第２図ないし第５図はも衣硝および気流速を変化させた
場合Ｃ′おり、第２図は着衣ｆｊ［、３ｃ、ＱＯで気流
速０．１５ｍ／ｓのとき、第３図は同様に着衣Ｎｏ、３
ｃ、ｆＪ　ｏで気流速０．８ｍ／ｓのとぎ、第４図は６
衣Ｍ１．０ｃＪｌｏで気流速０．１５ｍ／ｓのとき、第
５図は着衣量１．ＯｃρＯで気流速０．８ｍ／ｓのとき
をそれぞれ示している。

そして、第２図によると、気温Ｔａの高低に応じて湿度
ＲＨによるＳＥＴ＊の変化率が異なることが、また第２
図ないし第５図により、気流速Ｖが変化した場合には湿
度ＲＨによる５ＥＴ−の変化率が異なることがそれぞれ
判り、単に湿度ＲＨのみの１次式では体感温度ｙを近似
できないものとなる。

一方、第６図ないし第８図は湿度ＲＨを５０％として気
流速Ｖを変えた場合であり、第６図は気流速０．１５ｍ
／ｓのとき、第７図は気流速０゜３ｍ／ｓのとき、第８
図は気流速０．８ｍ／Ｓのときをそれぞれ示す。この第
６図ないし第８図から、着衣量Ｃ１０の体感温度５ＬＴ
−に及ぼす影響も着衣ｌｃ、（！ｏのみの１次式では近
似できないことが判る。

しかし、本実施例によれば、図示の如く、いずれの条件
下でも体感温度ｙ！−１温熱指標Ｓ　Ｅ　１　＊と略一
致してｄ３す、気温、輻射、気流速が変化した場合でも
ＳＥＴ＊に近い出力値を得ることかできる。

したがって、上記実施例においては、熱電対（８）によ
り所定の熱量が供給された発熱体（１）の表面温度Ｔｓ
が検出され、その信号が法号）回路（１２）に入力され
る。この表面温度Ｔ−Ｓは気温Ｔａ、気流速Ｖおよび輻
射ｌｒの関数である。また、湿度センサ（１１）により
室内の湿ＩＯＲＨ−１が検出されてその信号が演算回路
（１２）にパノノされるとともに、着衣量入力器（１３
）により石衣吊に応じた熱抵抗Ｃｇｏの信号か同演算回
路（１２）に入力される。そして、この演幹回路（１２
）において、これら発熱体（１）の表面湿度］Ｓ、湿度
ＲＨおよびも衣量に応じた熱抵抗Ｃβ○に基づいて体感
温度ｙが上記式（４）〜（７）により演算される。この
体感温度ｙは気温Ｔａ、気流速Ｖ１輻射１ｒ、湿度ＲＨ
および着衣量ｃｌ！　ｏに応じたものとなり、このこと
より、この体感温度ｙを用いて空気調和機を制御すると
ぎ、−変状適温度に設定すれば、湿度ＲＨまたはも人聞
ＣＯＯが変化してもも衣Φ人ツノ器（１３）からそのと
きの着衣量に応じた熱抵抗ｃ、Ｑｏを入力させるだけで
よく、快適設定温度を変更する必要がなく、快適な温熱
環境を維持づることができる。

その場合、上記演算回路（１２）では、湿度Ｒ１−１、
る人聞ＣＯＯの体感温度ｙに及ぼす影響を気温Ｔａ、気
流速Ｖ、輻射丁ｒを変数とした演算式（４）〜（７）に
より演算しているので、気温］ａ、気流速Ｖ１輻射−１
ｒが変化した場合であっても湿度ＲＨ（、着衣ωＣＯＯ
の体感温度ｙを精度よく算出することかでさ、よって気
温Ｔａ、気流速Ｖ、輻射１’−ｒ、湿度ＲＨ、着衣Ｂｃ
、Ｑ　ｏを総合評価した体感温度ｙを正確に検知するこ
とが′Ｃ′きる。

尚、上記実施例では、湿度センサ（１１）および着衣量
入力器（１３）を併設して、湿度ＲＨおよび拓衣１ｃ、
ｆ）　ｏの双方を体感温度ｙに換幹するようにしている
が、湿度または着衣量のいずれか一方のみを換算するよ
うにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、第１の発明の温熱環境測定器によ
ると、湿度の体感温度に及ぼす影響を換算するにあたり
、気温、気流速、輻射を変数とした演算式により換算す
るようにしたことにより、気温、気流速、輻射が変化し
た場合であっても湿度の体感温度に及ぼす影響を精度よ
く算出することができ、よって気温、気流速、輻射、湿
度を総合評価した体感温度を正確に検知覆ることができ
る。

また、第２の発明の温熱環境測定器によると、着衣量の
体感温度に及ぼす影響を気温、気流速、輻射を変数とし
た演算式により換ｑ覆るようにしたことにより、も人聞
の体感温度に及ぼす影響を精度よく算出することがでさ
、よって気温、気流速、輻射、６衣量を総合評価した体
感温度を正確に検知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すものであり、第１図は全体
構成図である。第２図ないし第５図はそれぞれ着衣量お
よび気流速を変えたときの体感温度と温熱指標５ＦＴ−
との関係を示す特性図、第６図ないし第８図はそれぞれ
気流速を変えたときの体感温度と温熱指ａＳＥＴ＊との
関係を示す特性図である。 （Ａ＞・・・温熱環境測定器、（１）・・・発熱体、（
８）・・・熱電対、（１０）・・・測定素子、（１１）
・・・湿度センサ、（１２）・・・演算回路、（１３）
・・・狐人足入ツノ器、（１’ｓ）・・・発熱体温度、
（ＲＨ）・・・湿度、（ＣｌＯ）・・・着衣量に対応す
る熱抵抗、（Ｔａ）・・・気温、（Ｖ）・・・気流速、
（Ｔｒ　＞・・・輻射。 第１図 Δ（シ缶Ｖ鰺外王晋境：、ｅｇ金１粕４）緘ヒ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）気温（Ｔａ）、気流速（Ｖ）、輻射（Ｔｒ）のう
   ちの１つ以上の環境因子を考慮した体感温度（ｙ）を測
   定する測定手段（１０）と、湿度（ＲＨ）を検知する湿
   度検知器（１１）と、上記測定手段（１０）および湿度
   検知器（１１）の各出力を受け、湿度（ＲＨ）を気温（
   Ｔａ）、気流速（Ｖ）、輻射（Ｔｒ）の各変数を含む演
   算式により体感温度（ｙ）に換算する演算回路（１２）
   とを備えたことを特徴とする温熱環境測定器。
2. （２）気温（Ｔａ）、気流速（Ｖ）、輻射（Ｔｒ）のう
   ちの１つ以上の環境因子を考慮した体感温度（ｙ）を測
   定する測定手段（１０）と、人体の着衣量に対応する熱
   抵抗（ＣｌＯ）を入力する着衣量入力器（１３）と、上
   記測定手段（１０）および着衣量入力器（１３）の各出
   力を受け、着衣量に対応する熱抵抗（ＣｌＯ）を気温（
   Ｔａ）、気流速（Ｖ）、輻射（Ｔｒ）の各変数を含む演
   算式により体感温度（ｙ）に換算する演算回路（１２）
   とを備えたことを特徴とする温熱環境測定器。