JPH01312417A - 皮膚温模擬センサ - Google Patents
皮膚温模擬センサInfo
- Publication number
- JPH01312417A JPH01312417A JP14387188A JP14387188A JPH01312417A JP H01312417 A JPH01312417 A JP H01312417A JP 14387188 A JP14387188 A JP 14387188A JP 14387188 A JP14387188 A JP 14387188A JP H01312417 A JPH01312417 A JP H01312417A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- skin temperature
- sensor
- heat
- gas container
- 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.)
- Pending
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- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、空調装置の温度制御に使用される人間の皮膚
温を模擬的に検出するための皮膚温模擬センサに関する
。
温を模擬的に検出するための皮膚温模擬センサに関する
。
従来、空調装置の一般的な温度制御は、空調室の室温を
所定の設定値に制御することにより行われている。しか
しながら、人間にとって快適な空調とは、人間が感じる
温度感覚により快適か否かが決定される。従って、室温
を快適と感じるであろう所定温度に一律に制御するだけ
では、真の快適さは得られない。 例えば、車両用空調装置では、直射日光による輻射熱が
人間の体内に取り込まれるため、輻射が強い場合には、
輻射が弱い場合に比べて、制御目標の室温を低くした方
が、人間の放熱量が多く、従って、快適に感じられる。 又、吹き出し風量が多い場合には、風により人間の皮膚
から熱が奪われるため、寒く感じられ、その場合には、
室温を高めにして、人間の放熱量を抑制した方が快適に
感じられる。又、夏に車室外から車室内に入った時のよ
うに、外気温が高い状態における空調開始当初は、人間
の体内に蓄積された熱を効率良く放出させるために、熱
放射を促進させて、人間の皮膚温度が速く快適値に達す
るように制御するのが望ましい。 このように、快適な空調には、室温制御だけでなく、人
間の皮膚温度に基づく制御が不可欠となる。 ところで、人間が感じる温度感覚は、第７図、第８図に
示すように、環境要因と人間要因とのバランスによって
決定される。即ち、人間要因としては、人間の生成する
熱量、即ち、作業量（代謝型）と着衣量がある。作業量
や着衣量が多いほど、皮膚温度は上昇することになる。 又、環境要因としては、環境の温度、湿度、気流、輻射
等がある。 即ち、人間は環境に対して、熱吸収や放熱を行い、全体
として、環境に対して放熱しているのであるが、その単
位時間当たりの放熱ｍ（以下、単に「放熱量」という）
を制御する幾つかの要因がある。そして、その放熱量に
よって皮膚温度の変化特性が決定され、その特性によっ
て、温度感覚、即ち、快適さが決定される。 従って、皮膚温度の変化特性を測定する必要があり、人
間の皮膚温度を模擬的に検出するセンサとして、第６図
に示すものが知られている。そのセンサは、発泡スチロ
ールを用いた断熱容器５０に、裏面に発熱体５２とサー
ミスタ５３とを配設した銅製の受熱板５１を支持し、そ
の受熱板５１の上部に空気断熱層５４を介在させてポリ
エチレンのフィルタ５５を配設したものである。そして
、受熱板５１が皮膚に対応して、周囲環境に対して、熱
伝導、熱輻射等により熱交換する。又、発熱体５２から
、人体の単位面積当たりの放熱量に相当する熱量が放射
されるように、発熱体５２に通電されて受熱板５１は加
熱され、熱平衡にある受熱板５１の温度が皮膚温度とし
て検出される。その他、特開昭５８−２１８６２４号公
報、特開昭６０−１７０７３１号公報に皮膚を模擬した
センサが知られている。
所定の設定値に制御することにより行われている。しか
しながら、人間にとって快適な空調とは、人間が感じる
温度感覚により快適か否かが決定される。従って、室温
を快適と感じるであろう所定温度に一律に制御するだけ
では、真の快適さは得られない。 例えば、車両用空調装置では、直射日光による輻射熱が
人間の体内に取り込まれるため、輻射が強い場合には、
輻射が弱い場合に比べて、制御目標の室温を低くした方
が、人間の放熱量が多く、従って、快適に感じられる。 又、吹き出し風量が多い場合には、風により人間の皮膚
から熱が奪われるため、寒く感じられ、その場合には、
室温を高めにして、人間の放熱量を抑制した方が快適に
感じられる。又、夏に車室外から車室内に入った時のよ
うに、外気温が高い状態における空調開始当初は、人間
の体内に蓄積された熱を効率良く放出させるために、熱
放射を促進させて、人間の皮膚温度が速く快適値に達す
るように制御するのが望ましい。 このように、快適な空調には、室温制御だけでなく、人
間の皮膚温度に基づく制御が不可欠となる。 ところで、人間が感じる温度感覚は、第７図、第８図に
示すように、環境要因と人間要因とのバランスによって
決定される。即ち、人間要因としては、人間の生成する
熱量、即ち、作業量（代謝型）と着衣量がある。作業量
や着衣量が多いほど、皮膚温度は上昇することになる。 又、環境要因としては、環境の温度、湿度、気流、輻射
等がある。 即ち、人間は環境に対して、熱吸収や放熱を行い、全体
として、環境に対して放熱しているのであるが、その単
位時間当たりの放熱ｍ（以下、単に「放熱量」という）
を制御する幾つかの要因がある。そして、その放熱量に
よって皮膚温度の変化特性が決定され、その特性によっ
て、温度感覚、即ち、快適さが決定される。 従って、皮膚温度の変化特性を測定する必要があり、人
間の皮膚温度を模擬的に検出するセンサとして、第６図
に示すものが知られている。そのセンサは、発泡スチロ
ールを用いた断熱容器５０に、裏面に発熱体５２とサー
ミスタ５３とを配設した銅製の受熱板５１を支持し、そ
の受熱板５１の上部に空気断熱層５４を介在させてポリ
エチレンのフィルタ５５を配設したものである。そして
、受熱板５１が皮膚に対応して、周囲環境に対して、熱
伝導、熱輻射等により熱交換する。又、発熱体５２から
、人体の単位面積当たりの放熱量に相当する熱量が放射
されるように、発熱体５２に通電されて受熱板５１は加
熱され、熱平衡にある受熱板５１の温度が皮膚温度とし
て検出される。その他、特開昭５８−２１８６２４号公
報、特開昭６０−１７０７３１号公報に皮膚を模擬した
センサが知られている。
ところが、上記の皮膚温模擬センサは、発熱体で人間の
産熱機構を実現し、受熱板を皮膚として、受熱板により
、環境に対する熱伝導及び熱輻射による熱交換を行わせ
る構造である。従って、この皮膚温模擬センサが人間の
実際の皮膚温を正確に表すためには、発熱体の発熱量、
受熱板の吸熱特性や放熱特性が、人間の対応する機構の
特性を正確に模擬している必要がある。しかし、現実に
は、人間の皮膚の機構を正確に模擬することは、困難で
あり、皮膚温模擬センサの出力値をそのまま実際の人間
の正確な皮膚温とするには、問題がある。 又、人間の産熱及び放熱機構を模擬するために、必然的
にその構成が複雑にならざるを得ない。 又、受熱板の熱容量が大きく、その受熱板の温度を熱伝
導を利用して温度センサにより検出しているため、温度
検出の応答速度が遅いという問題もある。
産熱機構を実現し、受熱板を皮膚として、受熱板により
、環境に対する熱伝導及び熱輻射による熱交換を行わせ
る構造である。従って、この皮膚温模擬センサが人間の
実際の皮膚温を正確に表すためには、発熱体の発熱量、
受熱板の吸熱特性や放熱特性が、人間の対応する機構の
特性を正確に模擬している必要がある。しかし、現実に
は、人間の皮膚の機構を正確に模擬することは、困難で
あり、皮膚温模擬センサの出力値をそのまま実際の人間
の正確な皮膚温とするには、問題がある。 又、人間の産熱及び放熱機構を模擬するために、必然的
にその構成が複雑にならざるを得ない。 又、受熱板の熱容量が大きく、その受熱板の温度を熱伝
導を利用して温度センサにより検出しているため、温度
検出の応答速度が遅いという問題もある。
上記課題を解決するために、本発明は、周囲環境に対し
て熱交換する密閉されたガス容器と、前記ガス容器に充
填された揮発性ガスと、前記ガス容器の内部の圧力を検
出する圧力センサと、前記圧力センサの出力する圧力値
を皮膚の温度値に換算して出力する換算手段とを採用す
るものである。
て熱交換する密閉されたガス容器と、前記ガス容器に充
填された揮発性ガスと、前記ガス容器の内部の圧力を検
出する圧力センサと、前記圧力センサの出力する圧力値
を皮膚の温度値に換算して出力する換算手段とを採用す
るものである。
ガス容器は環境に対して熱交換する作用を有しており、
そのガス容器が環境から受ける伝導、対流、輻射等の熱
的影響は、内部に充填された揮発性ガスの圧力の変化と
して現れる。この時、環境から受ける熱的影響は、揮発
性ガスの圧力変化として現れるため、環境の熱的影響を
応答性良く検出することが出来る。又、換算手段は、熱
的環境を変化させて、実際に人間の皮膚温の変化と上記
圧力値の変化との関係を予め測定して得られた特性に基
づいて、測定された圧力値を皮膚の温度値に変換する。 このように、環境から熱的影響を受ける揮発性ガスの圧
力から皮膚温が求められる。
そのガス容器が環境から受ける伝導、対流、輻射等の熱
的影響は、内部に充填された揮発性ガスの圧力の変化と
して現れる。この時、環境から受ける熱的影響は、揮発
性ガスの圧力変化として現れるため、環境の熱的影響を
応答性良く検出することが出来る。又、換算手段は、熱
的環境を変化させて、実際に人間の皮膚温の変化と上記
圧力値の変化との関係を予め測定して得られた特性に基
づいて、測定された圧力値を皮膚の温度値に変換する。 このように、環境から熱的影響を受ける揮発性ガスの圧
力から皮膚温が求められる。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
第３図に示すように、球状のガス容器３の内部には、フ
ロンガス等の揮発性ガス４が充填されており、ガス容器
３の外部は黒く塗られ、輻射熱を吸収し易いようになっ
ている。又、そのガス容器３の内部のガス圧を検出する
ために、圧力導入口１６゛を介して圧力センサ１５が配
設されており、その圧力センサ１５により検出された圧
力値は、リード線１４を介して外部に出力される。 係る構成のガス容器３は、第１図に示すように、半球状
のケース２の内部空間に、支持脚１３を用いて配設され
ている。そのケース２には、内部と外部とを連通ずる多
数の通気孔１２が形成されており、ケース２の内壁には
熱線、可視光線等の反射率が１の反射塗料が塗布されて
いる。 このように、多数の通気孔１２を介して、環境の空気温
度、気流、輻射等の環境因子が、ガス容器３に作用する
ように構成されている。又、ケース２の内面に塗られた
反射係数１の塗料により、多方向から入射した輻射がガ
ス容器３に作用するようになっている。 このような、皮膚温模擬センサｌは、第４図に示すよう
に、Ａ／Ｄ変換器２１と変換手段５を介して空調装置の
ＣＰＵ２０に接続されている。 空調装置としては、冷凍サイクルとして、コンプレッサ
３０．凝縮器３１．蒸発弁３２．蒸発器３４が具備され
ている。又、その周辺装置として、エンジン３８に対し
てコンプレッサ３０を断続する電磁クラッチ２９．蒸発
器３４の空気に対する熱交換を促進するファン３７．そ
のファン３７を駆動するファンモータ２８．ダクト３９
に配設されたヒータコア３６．ヒータコア３６に対する
送風路を切り換えるエアミックスダンパ３５．そのエア
ミックスダンパ３５を駆動するダンパモータ２７が具備
されている。そして、ＣＰＵ２０には、上記皮膚温模擬
センサ１の出力や外気センサ２５゜湿度センサ２６の出
力が入力しており、これらのセンサの出力値に基づいて
、最適な空調状態を実現するように、電磁クラッチ２９
．ファンモータ２８、ダンパモータ２７が制御される。 皮膚温模擬センサ１の出力信号を入力している変換手段
５は、ＲＯＭからなり、そのＲＯＭには、夏、春秋、冬
の３季節毎に、実際に空調装置を駆動して、乗員の皮膚
温度とガス容器３内の圧力とを測定して得られた特性が
マツプとして記憶されている。即ち、ＲＯＭ２２には夏
特性、ＲＯＭ２３には春秋特性、ＲＯＭ２４には冬特性
が記憶されている。ＣＰＵ２０は外気センサ２５の出力
値から季節を判定し、バンク切換信号を上記ＲＯＭに出
力して、対応するＲＯＭを選択するようにしている。 本実施例では、揮発性ガス４は全季節を通じて、気液２
相状態となるように加圧封入されており、例えば、夏特
性においては、皮膚温模擬センサ１の出力する圧力値と
実際に測定された皮膚温との関係は、第５図に示すよう
になる。この特性がマツプとしてＲＯＭ２２に記憶され
ている。 このようにして、測定されたガス圧力は季節毎の特性に
基、づいて、皮膚温に変換されて、ＣＰＵ２０に入力さ
れる。そして、ＣＰＵ２０によりその皮膚温が所定の適
正な値となるように空調装置が制御される。 尚、上記の揮発性ガスの相状態は、液相、気相でも使用
することができるが、感度からすれば気液２相状態を利
用することが望ましい。又、圧力対温度特性をマツプ形
式で記憶しておけば、使用温度範囲で揮発性ガスの相状
態が変化しても使用し得るが、使用温度範囲で１つの相
をとるように加圧封入される方が、データ処理が容易と
なり測定誤差も少ない。
ロンガス等の揮発性ガス４が充填されており、ガス容器
３の外部は黒く塗られ、輻射熱を吸収し易いようになっ
ている。又、そのガス容器３の内部のガス圧を検出する
ために、圧力導入口１６゛を介して圧力センサ１５が配
設されており、その圧力センサ１５により検出された圧
力値は、リード線１４を介して外部に出力される。 係る構成のガス容器３は、第１図に示すように、半球状
のケース２の内部空間に、支持脚１３を用いて配設され
ている。そのケース２には、内部と外部とを連通ずる多
数の通気孔１２が形成されており、ケース２の内壁には
熱線、可視光線等の反射率が１の反射塗料が塗布されて
いる。 このように、多数の通気孔１２を介して、環境の空気温
度、気流、輻射等の環境因子が、ガス容器３に作用する
ように構成されている。又、ケース２の内面に塗られた
反射係数１の塗料により、多方向から入射した輻射がガ
ス容器３に作用するようになっている。 このような、皮膚温模擬センサｌは、第４図に示すよう
に、Ａ／Ｄ変換器２１と変換手段５を介して空調装置の
ＣＰＵ２０に接続されている。 空調装置としては、冷凍サイクルとして、コンプレッサ
３０．凝縮器３１．蒸発弁３２．蒸発器３４が具備され
ている。又、その周辺装置として、エンジン３８に対し
てコンプレッサ３０を断続する電磁クラッチ２９．蒸発
器３４の空気に対する熱交換を促進するファン３７．そ
のファン３７を駆動するファンモータ２８．ダクト３９
に配設されたヒータコア３６．ヒータコア３６に対する
送風路を切り換えるエアミックスダンパ３５．そのエア
ミックスダンパ３５を駆動するダンパモータ２７が具備
されている。そして、ＣＰＵ２０には、上記皮膚温模擬
センサ１の出力や外気センサ２５゜湿度センサ２６の出
力が入力しており、これらのセンサの出力値に基づいて
、最適な空調状態を実現するように、電磁クラッチ２９
．ファンモータ２８、ダンパモータ２７が制御される。 皮膚温模擬センサ１の出力信号を入力している変換手段
５は、ＲＯＭからなり、そのＲＯＭには、夏、春秋、冬
の３季節毎に、実際に空調装置を駆動して、乗員の皮膚
温度とガス容器３内の圧力とを測定して得られた特性が
マツプとして記憶されている。即ち、ＲＯＭ２２には夏
特性、ＲＯＭ２３には春秋特性、ＲＯＭ２４には冬特性
が記憶されている。ＣＰＵ２０は外気センサ２５の出力
値から季節を判定し、バンク切換信号を上記ＲＯＭに出
力して、対応するＲＯＭを選択するようにしている。 本実施例では、揮発性ガス４は全季節を通じて、気液２
相状態となるように加圧封入されており、例えば、夏特
性においては、皮膚温模擬センサ１の出力する圧力値と
実際に測定された皮膚温との関係は、第５図に示すよう
になる。この特性がマツプとしてＲＯＭ２２に記憶され
ている。 このようにして、測定されたガス圧力は季節毎の特性に
基、づいて、皮膚温に変換されて、ＣＰＵ２０に入力さ
れる。そして、ＣＰＵ２０によりその皮膚温が所定の適
正な値となるように空調装置が制御される。 尚、上記の揮発性ガスの相状態は、液相、気相でも使用
することができるが、感度からすれば気液２相状態を利
用することが望ましい。又、圧力対温度特性をマツプ形
式で記憶しておけば、使用温度範囲で揮発性ガスの相状
態が変化しても使用し得るが、使用温度範囲で１つの相
をとるように加圧封入される方が、データ処理が容易と
なり測定誤差も少ない。
本発明は、周囲環境に対して熱交換する密閉されたガス
容器の熱的状態をその内部に充填された揮発性ガスの圧
力により求めるという手法をとるため、センサの機構が
簡単になると共に熱的状態の検出の応答速度が速いとい
う効果を有している。 又、検出された圧力値は予め測定された圧力値と皮膚温
度との特性から決定されるため、従来のセンサのように
発熱体を必要とすることなく、正確な皮膚温度が得られ
る。
容器の熱的状態をその内部に充填された揮発性ガスの圧
力により求めるという手法をとるため、センサの機構が
簡単になると共に熱的状態の検出の応答速度が速いとい
う効果を有している。 又、検出された圧力値は予め測定された圧力値と皮膚温
度との特性から決定されるため、従来のセンサのように
発熱体を必要とすることなく、正確な皮膚温度が得られ
る。
第１図は実施例に係る皮膚温模擬センサの機構構成部分
の断面図。第２図は同模擬センサの部分断面図。第３図
は同模擬センサのセンシング部分の断面図。第４図は同
模擬センサの電気的構成部分を含む空調装置全体を示す
ブロックダイヤグラム。第５図は揮発性ガスの圧力値と
皮膚温度との関係を示した特性図。第６図は従来の皮膚
温模擬センサの構成を示した断面図。第７図、第８図は
皮膚温度を決定する要因を説明した説明図である。 １“・皮膚温模擬センサ ２ ケース ３ ガス容器 ４ ゛揮発性ガス ５ 換算手段１２
通気孔 １５ 圧カセンザ １６ 圧力導入口 特許出願人 日本電装株式会社 代 理 人 弁理士 藤谷 修 第１図 第２図 １５−圧力［ンソ 第４図 第５図 、Ｅ４区（０Ｃ）
の断面図。第２図は同模擬センサの部分断面図。第３図
は同模擬センサのセンシング部分の断面図。第４図は同
模擬センサの電気的構成部分を含む空調装置全体を示す
ブロックダイヤグラム。第５図は揮発性ガスの圧力値と
皮膚温度との関係を示した特性図。第６図は従来の皮膚
温模擬センサの構成を示した断面図。第７図、第８図は
皮膚温度を決定する要因を説明した説明図である。 １“・皮膚温模擬センサ ２ ケース ３ ガス容器 ４ ゛揮発性ガス ５ 換算手段１２
通気孔 １５ 圧カセンザ １６ 圧力導入口 特許出願人 日本電装株式会社 代 理 人 弁理士 藤谷 修 第１図 第２図 １５−圧力［ンソ 第４図 第５図 、Ｅ４区（０Ｃ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 周囲環境に対して熱交換する密閉されたガス容器と、 前記ガス容器に充填された揮発性ガスと、 前記ガス容器の内部の圧力を検出する圧力センサと、 前記圧力センサの出力する圧力値を皮膚の温度値に換算
して出力する換算手段と を備える皮膚温模擬センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14387188A JPH01312417A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 皮膚温模擬センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14387188A JPH01312417A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 皮膚温模擬センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01312417A true JPH01312417A (ja) | 1989-12-18 |
Family
ID=15348938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14387188A Pending JPH01312417A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 皮膚温模擬センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01312417A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104215350A (zh) * | 2014-09-24 | 2014-12-17 | 昆山超强光电设备有限公司 | 一种温度感应器 |
-
1988
- 1988-06-10 JP JP14387188A patent/JPH01312417A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104215350A (zh) * | 2014-09-24 | 2014-12-17 | 昆山超强光电设备有限公司 | 一种温度感应器 |
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