JPH051842A

JPH051842A - 温熱感覚演算装置

Info

Publication number: JPH051842A
Application number: JP3177811A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Kon; 昭彦昆
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1991-06-24
Publication date: 1993-01-08
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: JP2628112B2

Abstract

(57)【要約】【目的】装置構成を簡略化し、小型，軽量，低価格化
を促進する。室内環境への応答性の改善を図る。【構成】温度センサを介して供与される室内気温Ｔａ
に基づき特定温度Ｔａ^*を求め（特定温度演算部３−
１）、この特定温度Ｔａ^*に基づきセンサ温度Ｔ_srfのフ
ィードバックを受けることなくヒータパワーＨ（Ｔ
ａ^*）を演算し（ヒータパワー演算部３−２）、この演
算したヒータパワーＨ（Ｔａ^*）を環境計測部の加熱ヒ
ータへ与えるものとし、室内気温Ｔａ，特定温度Ｔ
ａ^*，センサ温度Ｔ_srf，ヒータパワーＨ（Ｔａ^*）およ
び気流センサを介して供与される室内気流速度Ｖ_airに
基づき評価指数Ｔ_AVR ^*を算出する（評価指数演算部３−
３）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、人体が感じる温熱感
覚（例えば、室内熱的環境評価指数Ｔ_AVR）を演算する
温熱感覚演算装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人体が感じる温熱環境の評価指数、すな
わち温熱感覚として、室内熱的環境評価指数Ｔ_AVR（以
下、単に評価指数と呼ぶ）なるものがある。この評価指
数Ｔ_AVRは下記（１）式により定義される。この評価指
数Ｔ_AVRによれば、気温Ｔａ，輻射温度Ｔｒ，気流速度
Ｖ_airを一つにまとめ、総合的に環境の評価を行うこと
ができる。なお、下記（１）式において、α，β，γ，
Ｔ_skinは所定の係数である。Ｔ_AVR＝α・Ｔｒ＋β・Ｔ
ａ−γ・Ｖ_air ^0.5・（Ｔ_skin−Ｔａ）・・・（１）
すなわち、上記（１）式に基づけば、室内気温Ｔａ，輻
射温度Ｔｒ，室内気流速度Ｖ_airを個別のセンサで計測
することによって、評価指数Ｔ_AVRにほゞ等しい評価指
数Ｔ_AVR ^*を求めることができる。

【０００３】最近では、上記評価指数Ｔ_AVRを求めるた
めの第２の方法として、モジュール本体に加熱ヒータを
組み込んで環境計測部とし、モジュール本体の表面温度
（センサ温度）Ｔ_srfを気温Ｔａに基づいて定められる
特定温度Ｔａ^*に一致させるように、加熱ヒータへの供
給電力量を制御する方法が提案されている（例えば、本
出願人による特願平２−２５０００９号）。この方法に
よれば、加熱ヒータへの供給電力量を熱エネルギＨ（Ｔ
ａ^*）として計測し、下記（２）式による演算を施すこ
とによって、評価指数Ｔ_AVR ^*を求めることができる。な
お、下記（２）式において、ａ，ｂ，ｃ，ｄは所定の係
数である。Ｔ_AVR ^*＝ａ・Ｔａ^*＋ｂ・Ｈ（Ｔａ^*）＋ｃ・Ｔａ＋ｄ・・・（２）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第２の方法では、センサ温度Ｔ_srfを特定温度Ｔａ^*へ
一致させるための制御機能として、センサ温度Ｔ_srfを
フィードバック制御する閉ループ制御機能が付加されて
おり、このため装置構成が複雑となり、高価格化が避け
られなかった。また、上記閉ループ制御を例えばＰＩＤ
コントローラを用いて行うものとした場合、ＰＩＤない
しＰＩ制御の特性が、評価指数Ｔ_AVR ^*の計測性能に大き
な影響を与える。具体的に言えば、熱エネルギＨ（Ｔａ
^*）は制御量（ＰＶ値）ではなく、操作量（ＭＶ値）で
あり、計測される評価指数Ｔ_AVR ^*の値が常にふらつき使
用に耐えないものとなるため、ＰＩＤコントローラでの
ゲインを低めにするか、またはデータのスムージングを
必要とする。しかし、このゲイン低下やスムージングに
より、室内環境への応答特性は、大きく悪化してしまう
ことになる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたもので、その第１発明（請求
項１に係る発明）は、温度センサを介して供与される気
温Ｔａに基づき特定温度Ｔａ^*を演算する特定温度演算
手段と、特定温度Ｔａ^*に基づきセンサ温度Ｔ_sr _fのフィ
ードバックを受けることなく熱エネルギＨ（Ｔａ^*）を
演算しこの演算した熱エネルギＨ（Ｔａ^*）を加熱手段
へ供与する熱エネルギ演算供与手段と、気温Ｔａ，特定
温度Ｔａ^*，センサ温度Ｔ_srf，熱エネルギＨ（Ｔａ^*）
および気流センサを介して供与される気流速度Ｖ_airに
基づき温熱感覚を演算する温熱感覚演算手段とを備えた
ものである。また、その第２発明（請求項２に係る発
明）は、第１発明において、室内気温Ｔａ，特定温度Ｔ
ａ^*，センサ温度Ｔ_srf，熱エネルギＨ（Ｔａ^*），室内
気流速度Ｖ_air，係数α，β，ａ₁，ａ₂に基づき、室内
熱的環境評価指数Ｔ_AVR ^*を温熱感覚として下記（ａ）式
により演算するようにしたものである。Ｔ_AVR ^*＝α・Ｔ_srf＋β・Ｔａ−ａ₁・Ｈ（Ｔａ^*）＋ａ₂・Ｖ_air ⁿ（Ｔ_srf−Ｔａ^* ）・・・（ａ）

【０００６】

【作用】したがってこの発明によれば、センサ温度Ｔ
_srfと特定温度Ｔａ^*とを一致させるための閉ループ制御
機能を要しない。

【０００７】

【実施例】以下、本発明に係る温熱感覚演算装置を詳細
に説明する。

【０００８】図２はこの温熱感覚演算装置の一実施例を
示すブロック構成図である。この温熱感覚演算装置１
は、入力部２，演算部３，表示出力部４を備えている。
入力部２には、温度センサ６を介する室内気温Ｔａ，環
境計測部５からのセンサ温度Ｔ_srfおよび気流センサ７
を介する室内気流速度Ｖ_airが、検出値として与えられ
ている。そして、これらの検出値が入力部２より演算部
３へ送られ、演算部３にて、特定温度Ｔａ^*，熱エネル
ギとしてのヒータバワーＨ（Ｔａ^*），評価指数Ｔ_AVR ^*
が求められる。

【０００９】すなわち、演算部３では、図１に示すよう
に、その特定温度演算部３−１にて、室内気温Ｔａに基
づき、下記（３）式により、特定温度Ｔａ^*を算出す
る。なお、下記（３）式については、後述する。Ｔａ^*≒（γ・Ｈｒ／α・Ａ）・（Ｔ_skin−Ｔａ）＋Ｔａ・・・（３）

【００１０】次に、ヒータバワー演算部３−２にて、特
定温度Ｔａ^*に基づき、センサ温度Ｔ_srfのフィードバッ
クを受けることなく、下記（４）式により、ヒータバワ
ーＨ（Ｔａ^*）を演算する。Ｈ（Ｔａ^*）＝Ｈｒ・（Ｔａ^*−Ｔａ）＋Ａ・（0.2）ⁿ・（Ｔａ^*−Ｔａ）・・・（４）

【００１１】そして、この求めたヒータバワーＨ（Ｔａ
^*）を、入力部２を介して環境計測部５へ与える。

【００１２】ここで、環境計測部５について、説明を加
える。環境計測部５は、例えば図３（ａ）に示すよう
に、楕円球形状のモジュール本体５−１１と、このモジ
ュール本体５−１１の内部に配置された加熱ヒータ５−
１２と、モジュール本体５−１１に付設された表面温度
センサ５−１３とから構成されている。モジュール本体
５−１１は、銅やアルミのように熱伝導性の良い金属に
より形成されており、その外表面は図４（ａ）に網線部
で示すように着色され、輻射温度Ｔｒに感じるものとさ
れている。なお、本実施例においては、温度センサ６お
よび気流センサ７を、モジュール本体５−１１の支持台
座５−１４上に設置している。モジュール本体５−１１
は、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、円筒形
状などとしてもよい。

【００１３】上述したヒータバワーＨ（Ｔａ^*）は、環
境計測部５における加熱ヒータ５−１２へ与えられる。
そして、この加熱ヒータ５−１２によってモジュール本
体５−１１が加熱され、表面温度センサ５−１３の検出
するセンサ温度Ｔ_srfが、入力部２を介して演算部３へ
送られる。

【００１４】演算部３においてセンサ温度Ｔ_srfは評価
指数演算部３−３へ与えられる。評価指数演算部３−３
へは、温度センサ６を介する室内気温Ｔａ，気流センサ
７を介する気流速度Ｖ_air，特定温度演算部３−１を介
する特定温度Ｔａ^*，ヒータバワー演算部３−２を介す
るヒータバワーＨ（Ｔａ^*）が供与されており、これら
供与値に基づき、下記（５）式により、評価指数Ｔ_AVR ^*
を算出する。なお、下記（５）式については、後述す
る。Ｔ_AVR ^*＝α・Ｔ_srf＋β・Ｔａ−ａ₁・Ｈ（Ｔａ^*）＋ａ₂・Ｖ_air ⁿ（Ｔ_srf−Ｔａ^* ）・・・（５）

【００１５】評価指数演算部３−３にて得た評価指数Ｔ
_AVR ^*は表示出力部４へ送り表示する。

【００１６】このように、本実施例による温熱感覚演算
装置１によれば、温度センサ６を介して供与される室内
気温Ｔａに基づき特定温度Ｔａ^*を求め、この特定温度
Ｔａ^*に基づきセンサ温度Ｔ_srfのフィードバックを受け
ることなくヒータパワーＨ（Ｔａ^*）を演算し、この演
算したヒータパワーＨ（Ｔａ^*）を加熱ヒータ５−１２
へ与えるものとし、室内気温Ｔａ，特定温度Ｔａ^*，セ
ンサ温度Ｔ_srf，ヒータパワーＨ（Ｔａ^*）および室内気
流速度Ｖ_airに基づき評価指数Ｔ_AVR ^*を算出するものと
しているため、センサ温度Ｔ_srfと特定温度Ｔａ^*とを一
致させるための閉ループ制御機能を要せず、装置構成が
簡略化され、小型，軽量，低価格化を促進することがで
きる。また、センサ温度Ｔ_srfに拘らずヒータパワーＨ
（Ｔａ^*）を一定として供与するのみであるので、すな
わち特定温度Ｔａ^*を得て一義的にヒータパワーＨ（Ｔ
ａ^*）を供与するのみであるので、制御特性の影響がな
くなり、室内環境への応答性の改善が図られるものとな
る。なお、本実施例によれば、オーバーシュートが一切
なくなり、常に安全に環境計測部５に触れることができ
るようになった。

【００１７】次に、特定温度Ｔａ^*とヒータパワーＨ
（Ｔａ^*）について説明する。

【００１８】室内気温Ｔａから特定温度Ｔａ^*を算出
し、これを使って、気流速度Ｖ_airがある微風Ｖ_air0で
ある時、環境計測部５が満たす熱平衡式としてＨ（Ｔａ^*）＝Ｈｒ・（Ｔａ^*−Ｔａ）＋Ａ・Ｖ_air0 ⁿ・（Ｔａ^*−Ｔａ）・・・（６）となる関係式を定めることにする（この時、Ｔａ^*＝Ｔ
_srfとなるとみなす）。Ｈｒ：輻射熱伝達係数，Ａ：環
境計測部固有の定数。このＨ（Ｔａ^*）を実際に加熱ヒ
ータ５−１２へ与え、この時、モジュール本体５−１１
の表面温度がＴ_srfと計測される。さて、特定温度Ｔａ^*
は、評価指数Ｔ_AVRを前記（１）式として定義したと
き、Ｖ_airは微風速Ｖ_air0とみなして、 α・（Ａ／Ｈｒ）・Ｖ_air0 ⁿ・（Ｔａ^*−Ｔａ）＝γ・Ｖ_air0 ^0.5・（Ｔ_skin− Ｔａ）・・・（７）を満たすように定める。すなわち、Ｔａ^*＝（γ・Ｈｒ／α・Ａ）・（Ｖ_air0 ^0.5／Ｖ_air0 ⁿ）・（Ｔ_skin−Ｔａ）＋Ｔａ ≒（γ・Ｈｒ／α・Ａ）・（Ｔ_skin−Ｔａ）＋Ｔａ・・・（８）として、Ｔａ^*は室内気温Ｔａにより定まる。

【００１９】次に、評価指数Ｔ_AVR ^*の算出式について説
明する。

【００２０】評価指数をＴ_AVRと定めているが、これ
は、気温Ｔａ，輻射温度Ｔｒ，気流速度Ｖ_airを一つに
まとめた室内評価用の温度とみなせる。環境計測部５に
は、Ｔａ^*で決まるヒータパワーＨ（Ｔａ^*）を供与して
いるが、その表面温度Ｔ_srfはＴａ^*≠Ｔ_srfであり、Ｈ（Ｔａ^*）＝Ｈｒ・（Ｔ_srf−Ｔｒ）＋Ａ・Ｖ_air ⁿ・（Ｔ_srf−Ｔａ）・・・（９）となっている。そこで、このＨ（Ｔａ^*），Ｔａ，Ｔａ^*
およびＶ_airから、Ｔ_AVR ^*＝α・Ｔ_srf＋β・Ｔａ−（α／Ｈｒ）・Ｈ（Ｔａ^*）＋（α／Ｈｒ）・Ａ・Ｖ_air ⁿ（Ｔ_srf−Ｔａ^*）・・・（１０）として得られ、この式において、（α／Ｈｒ）をａ₁，
（α／Ｈｒ）・Ａをａ₂とすれば、前述した（５）式が
導出されるものとなる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、センサ温度Ｔ_srfと特定温度Ｔａ^*とを一
致させるための閉ループ制御機能を要しないので、装置
構成が簡略化され、小型，軽量，低価格化を促進するこ
とができる。また、特定温度Ｔａ^*を得て一義的にヒー
タパワーＨ（Ｔａ^*）を供与するものとして、制御特性
の影響をなくし得、室内環境への応答性の改善を図るこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２に示した温熱感覚演算装置においてその演
算部を示すブロック構成図。

【図２】本発明に係る温熱感覚演算装置の一実施例を示
すブロック構成図。

【図３】楕円球形状および円筒状のモジュール本体を使
用した環境計測部の一例を示す概略的な縦断面図。

【図４】楕円球形状および円筒状のモジュール本体を使
用した環境計測部の外観斜視図。

【符号の説明】

１温熱感覚演算装置３演算部３−１特定温度演算部３−２ヒータパワー演算部３−３評価指数演算部５環境計測部５−１１モジュール本体５−１２加熱ヒータ５−１３表面温度センサ６温度センサ７気流センサ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成３年８月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】図２はこの温熱感覚演算装置の一実施例
を示すブロック構成図である。この温熱感覚演算装置１
は、入力部２，演算部３，表示出力部４を備えている。
入力部２には、温度センサ６を介する室内気温Ｔａ，環
境計測部５らのセンサ温度Ｔ_ｓｒｆおよび気流センサ７
を介する室内気流速度Ｖ_ａｉｒが、検出値として与えら
れている。そして、これらの検出値が入力部２より演算
部３へ送れ、演算部３にて、特定温度Ｔａ^＊，熱エネル
ギとしてのヒータパワーＨ（Ｔａ^＊），評価指数Ｔ
_ＡＶＲ ^＊が求められる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】次に、ヒータパワー演算部３−２にて、
特定温度Ｔａ^＊に基づき、センサ温度Ｔ_ｓｒｆのフィー
ドバックを受けることなく、下記（４）式により、ヒー
タパワーＨ（Ｔａ^＊）を演算する。Ｈ（Ｔａ^＊）＝Ｈｒ・（Ｔａ^＊−Ｔａ）＋Ａ・（０．２）^ｎ・（Ｔａ^＊−Ｔａ）・・・（４）

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】そして、この求めたヒータパワーＨ（Ｔ
ａ^＊）を、入力部２を介して環境計測部５へ与える。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】上述したヒータパワーＨ（Ｔａ^＊）は、
環境計測部５における加熱ヒータ５−１２へ与えられ
る。そして、この加熱ヒータ５−１２によってモジュー
ル本体５−１１が加熱され、表面温度センサ５−１３の
検出するセンサ度Ｔ_ｓｒｆが、入力部２を介して演算部
３へ送られる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】演算部３においてセンサ温度Ｔ_ｓｒｆは
評価指数演算部３−３へ与えられる。評価指数演算部３
−３へは、温度センサ６を介する室内気温Ｔａ，気流セ
ンサ７を介する気流速度Ｖ_ａｉｒ，特定温度演算部３−
１を介する特定温度Ｔａ^＊，ヒータパワー演算部３−２
を介するヒータパワーＨ（Ｔａ^＊）が供与されており、
これら供与値に基づき、下記（５）式により、評価指数
Ｔ_ＡＶＲ ^＊を算出する。なお、下記（５）式について
は、後述する。Ｔ_ＡＶＲ ^＊＝α・Ｔ_ｓｒｆ＋β・Ｔａ−ａ_１・Ｈ（Ｔａ^＊）＋ａ_２・Ｖ_ａｉｒ ^ｎ（Ｔ_ｓｒｆ−Ｔａ^＊）・・・（５）

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】室内気温Ｔａから特定温度Ｔａ^＊を算出
し、これを使って、気流速度Ｖ_ａｉｒがある微風Ｖ
_ａｉｒｏである時、環境計測部５が満たす熱平衡式とし
てＨ（Ｔａ^＊）＝Ｈｒ・（Ｔａ^＊−Ｔａ）＋Ａ・Ｖ_ａｉｒｏ ^ｎ・（Ｔａ^＊−Ｔａ）・・・（６）となる関係式を定めることにする（この時、Ｔａ^＊＝Ｔ
_ｓｒｆとなるとみなす）。Ｈｒ：輻射熱伝達係数，Ａ：
環境計測部固有の定数。このＨ（Ｔａ^＊）を実際に加熱
ヒータ５−１２へ与え、この時、モジュール本体５−１
１の表面温度がＴ_ｓｒｆと計測される。さて、特定温度
Ｔａ^＊は、評価指数Ｔ_ＡＶＲを前記（１）式として定義
したとき、Ｖ_ａｉｒは微風速Ｖ_ａｉｒｏとみなして、 α・（Ａ／Ｈｒ）・Ｖ_ａｉｒｏ ^ｎ・（Ｔａ^＊−Ｔａ）＝γ・Ｖ_ａｉｒｏ ^０．５・（Ｔ_ｓｋｉｎ−Ｔａ）・・・（７）を満たすように定めるすなわち、Ｔａ^＊＝（γ・Ｈｒ／α・Ａ）・（Ｖ_ａｉｒｏ ^０．５／Ｖ_ａｉｒｏ ^ｎ）・（Ｔ^ｓ ^ｋｉｎ −Ｔａ）＋Ｔａ≒（γ・Ｈｒ／α・Ａ）・（Ｔ_ｓｋｉｎ−Ｔａ）＋Ｔａ・・・（８）として、Ｔａ^＊は室内気温Ｔａにより定まる。但し、ｎ
は０．４〜０．７の範囲にあると考える。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センサ温度Ｔ_srfを変化させ得る加熱手
段を有する環境計測部に対して設けられる温熱感覚演算
装置であって、温度センサを介して供与される気温Ｔａ
に基づき特定温度Ｔａ^*を演算する特定温度演算手段
と、前記特定温度Ｔａ^*に基づき前記センサ温度Ｔ_srfの
フィードバックを受けることなく熱エネルギＨ（Ｔ
ａ^*）を演算し、この演算した熱エネルギＨ（Ｔａ^*）を
前記加熱手段へ供与する熱エネルギ演算供与手段と、前
記気温Ｔａ，前記特定温度Ｔａ^*，前記センサ温度
Ｔ_srf，前記熱エネルギＨ（Ｔａ^*）および気流センサを
介して供与される気流速度Ｖ_airに基づき温熱感覚を演
算する温熱感覚演算手段とを備えたことを特徴とする温
熱感覚演算装置。
【請求項２】請求項１において、温熱感覚演算手段
は、気温Ｔａ，特定温度Ｔａ^*，センサ温度Ｔ_srf，熱エ
ネルギＨ（Ｔａ^*），気流速度Ｖ_air，係数α，β，
ａ₁，ａ₂に基づき、室内熱的環境評価指数Ｔ_AVR ^*を温熱
感覚として下記（ａ）式により演算することを特徴とす
る温熱感覚演算装置。Ｔ_AVR ^*＝α・Ｔ_srf＋β・Ｔａ−ａ₁・Ｈ（Ｔａ^*）＋ａ₂・Ｖ_air ⁿ（Ｔ_srf−Ｔａ^* ）・・・（ａ）