JPH057556Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、人体に快適な環境を提供する空気調
和装置に対してその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、素子表面の熱流
束の均一化による温熱検知精度の向上対策に関す
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、湿度、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流束と
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。

（考案が解決しようとする課題） ところで、このような温熱検知素子における熱
的平衡式は、 Ｍ＝hgr・（Tg−Tr） ＋hgc・（Tg−Ta） （但し、Ｍ：電気ヒータへの供給熱量、hgr：
発熱体の輻射熱伝達率、hgc：発熱体の対流熱伝
達率、Tg：発熱体の表面温度、Tr：室内環境の
平均輻射温度、Ta：室温） となり、この式から環境の温熱状態が求められる
が、この理論は素子の等熱流束条件が前提とな
る。

しかるに、上記従来の温熱検知素子では、中空
の球殻の中心付近に電気ヒータを設置しているだ
けであるため、内部の対流伝熱によつて主に球殻
の上部付近が加熱されるだけで、上記の等熱流束
が十分に満たされておらず、よつて温熱検知の精
度が悪いという問題があつた。

本考案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、発熱体の殻体内に
おける対流伝熱によるのみならず、輻射による伝
熱及び殻体による熱伝導も有効利用することによ
り、温熱検知素子の理論の前提となる熱流束一定
の条件を可及的に満たして、温熱検知精度の向上
を図ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本考案の解決手
段は、第１図に示すように、中空状の殻体３内に
電気ヒータ４を内蔵してなる発熱体１と、該発熱
体１の表面温度Tgを測定する温度測定器７とを
備え、上記発熱体１に所定の熱量を供給した上で
その表面温度Tgに基づいて室内環境の温熱状態
を検知する温熱検知素子において、さらに下記の
構成を付加したものである。すなわち、上記殻体
３を熱伝導率の高い金属で形成するとともに、該
殻体３の内面に、艶消し黒等の輻射率の高い塗料
層８を設ける構成としたものである。

（作用） 上記の構成により、本考案では、発熱体１の殻
体３内において電気ヒータ４からの発熱は、対流
による伝熱によつて殻体３の上部付近を加熱する
のみならず、殻体３内面に設けた高輻射率の塗料
層８によつて殻体３内面全面に均一に輻射される
とともに、高熱伝導率の金属で形成された殻体３
によつて殻体３全体に均一に熱伝導され、この輻
射による伝熱と殻体３による熱伝導との相乗作用
によつて殻体３全体がほぼ均一に加熱されること
になり、温熱検知素子の理論の前提となる等熱流
束の条件がほぼ満たされることになる。

（実施例） 以下に、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図は本考案の実施例に係る空気調和装置制
御用の温熱検知素子Ａを示す。第１図において、
１は球状の発熱体であつて、該発熱体１は、パイ
プ状の支持棒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内の中心部に電気ヒータ４が封入されてなる。
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。

さらに、上記殻体３の内面全面には、輻射率の
高い塗料を塗布してなる、例えば艶消し黒（輻射
率0.95程度）のような塗料層８が設けられてい
る。

また、上記発熱体１の殻体３内表面（塗料層８
表面）には発熱体１表面（殻体３）の温度Tgを
測定する温度測定器としての熱電対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を通つて殻体３外に導出されている。そ
して、上記電気ヒータ４を通電により発熱させて
発熱体１に熱量Ｍを供給し、その状態で熱電対７
の出力電圧により発熱体１の表面温度Tgを検出
してそれに基づいて室内環境の温熱状態を人体か
らの輻射、対流および湿性放熱による熱損失を考
慮した体感温度の形で検知するようになされてい
る。

さらに、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
（RTFE）等の弗素樹脂および酸化チタン
（TiO₂）等の所定顔料よりなる薄膜の輻射材料層
９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
度を精度良く検知するようにしている。

したがつて、上記構成の温熱検知素子Ａにおい
ては、電気ヒータ４が封入された発熱体１の殻体
３内において、上記電気ヒータ４からの発熱は、
その対流伝熱によつて殻体３の上面付近を加熱す
るだけでなく、殻体３内面に設けた高輻射率の塗
料層８によつて殻体３全面に均等に輻射されると
ともに、高熱伝導率の金属で形成された殻体３に
よつて該殻体３全体に均一に熱伝導され、この輻
射による伝熱と殻体３による熱伝導との相乗作用
によつて殻体３全体がほぼ均一に加熱されること
になる。このことより、温熱検知素子Ａの熱的平
衡式の前提となる等熱流束条件がほぼ満たされる
ので、温熱状態の検知を精度良く行うことがで
き、ひいてはこれに基づく空気調和装置の制御に
よつて室内環境の快適性の向上を図ることができ
る。

尚、ここで、上記中空球状の殻体３の製造方法
の一例を第２図により説明するに、上記殻体３は
中空球体を半割した一対の半球殻１０，１０から
なり、一方の半球殻１０の接合部内面に帯板状の
複数（図では３つ）の金属製ガイド板１１…が内
面からのスポツト溶接又はハンダ付等により固着
せしめて設けられており、該ガイド板１１…を介
して両半球殻１０，１０を接合し、かつガイド板
１１…と他方の半球殻１０とをハンダ付け等によ
り固着することにより形成される。このようにし
て得られた殻体３はその表面に突起や段差を生じ
ることなく真球度が高いとともに、接合部での接
触熱抵抗が小さいものとなり、また堅牢かつ安価
に製作できる。

また、上記ガイド板１１を利用して熱電対７
を、接着剤による熱抵抗の問題もなく固定でき
る。すなわち、第３図に示すようにガイド板１１
の一部を内方へ膨出させて押え部１２を形成し、
ガイド板１１を半球殻１０に固着する際に該押え
部１２で熱電対７を圧着することにより固定す
る。この固定の際接着剤を併用してもよい。この
ことにより、熱電対７の固定が押え部１２の圧着
によるため、接着剤を使用しなくてもよく、また
使用したとしても少量で済むので、接着剤による
熱抵抗の増大を抑制でき、出力温度のバラツキが
ないとともに、簡単な構造でもつて強固にかつ安
価に固定できる。

尚また、以上の説明では、殻体３として中空球
状のものについて述べたが、その他中空円筒状の
もの等について適用可能である。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案の温熱検知素子に
よれば、発熱体１の殻体３内面に設けた高輻射率
の塗料層８の輻射作用と高熱伝導率の金属で形成
された殻体３による熱伝導作用との相乗効果によ
つて殻体３全体がほぼ均一に加熱されて、温熱検
知素子の理論の前提となる等熱流束条件を満たす
ことができるので、温熱検知精度を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は温熱検
知素子の概略図、第２図は中空球状の殻体の製造
方法を示す分解斜視図、第３図は熱電対の固定方
法を示す要部斜視図である。 １……発熱体、３……殻体、４……電気ヒー
タ、７……熱電対、８……塗料層。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 中空状の殻体３内に電気ヒータ４を内蔵してな
   る発熱体１と、該発熱体１の表面温度Tgを測定
   する温度測定器７とを備え、上記発熱体１に熱量
   を供給し、その表面温度Tgに基づいて室内環境
   の温熱状態を検知する温熱検知素子であつて、上
   記殻体３は熱伝導率の高い金属によつて形成され
   ているとともに、該殻体３の内面には輻射率の高
   い塗料層８が設けられていることを特徴とする温
   熱検知素子。