JPH0672812B2 - 温熱検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、人間に快適な環境を提供する空気調和装置に
おける環境の温熱状態を検知する装置に関する。

従来の技術 本発明に先立ち考えられた構成を第４図に用いて説明す
る。第４図において１はサーミスタを用いた発熱素子で
あり、発熱素子１の外側に輻射熱を透過するポリエチレ
ン樹脂で形成された球形のカバー２が設けられかつ前記
球形カバー２には気流を減衰させて前記発熱素子１の周
囲に導くための開口３が設けられている。前記発熱素子
１は制御手段４により、常に一定の温度に発熱するよう
制御されるが、このとき前記球形カバー２によって前記
発熱素子１の対流熱伝達率及び輻射熱伝達率の値が概略
人体の値と等価になっているため制御手段４の制御負荷
の信号から判断手段５において人体の温熱感覚に対応す
る情報が得られるようになっていた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、球形のカバーを用
いているため全方位から均等に気流・幅射の影響を受け
ることになり、指向性を持たせた測定を必要とする用途
には使用し難い、また輻射透過体としてポリエチレンを
用いているためカバーを厚くすることが出来ず強度・耐
久性等に難点があるという問題点を有していた。

本発明はかかる従来の問題を解消するもので、測定の指
向性を持たせることにより少ない部品構成と簡潔な構造
による高生産性と低価格を維持しながら検知部分の小型
化を図り、空調機器への組込みを容易にするとともに、
人体の温熱感覚に対応した情報に基づいて、空気調和装
置を従来に比較してよりきめ細かく制御し、快適な温熱
空間を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の温熱検知装置は、
自身の温度により電気抵抗値が変化する物質からなる発
熱素子と、気流を減少させながら内部に通過させる柱状
のカバーと、前記カバーの一部に設けられ前記発熱素子
への輻射熱を透過する輻射透過窓と、前記発熱素子を一
定の温度に維持する制御手段と、前記発熱素子の温度を
一定にするために前記制御手段から前記発熱素子へ供給
される電力の変化から環境の温熱状態を判断する判断手
段とからなる構成としたものである。

作用 本発明は上記した構成によって、前記発熱素子が前記カ
バーの輻射透過窓を通して輻射透過窓に面した物体およ
び日射と輻射熱交換するとともに前記カバーの開口を通
して周囲空気と対流熱交換を行うが、このとき前記カバ
ーの形状、輻射透過窓、開口の大きさ・個数・配置等に
よって前記発熱素子と周囲環境との対流熱伝達および輻
射熱伝達の割合が人体のそれと概略一致するように構成
しているため、前記発熱素子を前記制御手段によって一
定温度に維持するための負荷の大小が人体の体温を一定
に維持するための負荷に対応して得られる、これを電気
信号として取り出し、この出力から人体の温熱感覚を判
断することが出来るため、この判断に基づいて空気調和
装置を制御することにより、快適な空間を容易に実現す
ることができるのである。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。

第１図に本発明の温熱検知装置のブロック図を示す。１
はサーミスタを用いた発熱素子であり、前記発熱素子１
の外側に樹脂で形成されたカバー11が設けられかつ前記
カバー11には輻射熱を透過するシリコン製の窓12及び気
流を減衰させて前記発熱素子１の周囲に導くための多数
の開口13が設けられている。前記発熱素子１は制御手段
４により、常に一定の温度に発熱するよう制御され、こ
のときの前記制御手段４の制御負荷の信号から判断手段
５において人体の温熱感覚に対応する情報が得られる。
第２図は前記制御手段の一実施例であるが、前記発熱素
子１と、演算増幅器14及び固定抵抗器15、固定抵抗器1
6、固定抵抗器17とで前記発熱素子１の温度を一定に制
御する構成としている。回路を動作させると前記発熱素
子１は前記固定抵抗器15、前記固定抵抗器16、前記固定
抵抗器17の抵抗値と前記演算増幅器14の増幅率で決定さ
れるある一定温度に発熱するが、ここで環境の気温・気
流・輻射温度の何れかが変化して発熱素子の温度を低下
させるように働くと、サーミスタである発熱素子１の抵
抗が上りｂ点の電位が上昇するので、前記演算増幅器14
によりａ点とｂ点の電位差が増幅されｃ点の電位が上昇
し、その結果前記発熱素子１に流れる電流が増加する、
この電流の増加により前記発熱素子１の発熱量が大きく
なり、前記発熱素子１の温度が上昇し、元の温度で安定
する。このときｂ点あるいはｃ点の電位を前記制御手段
４に取り出して以下の処理に移行する。

前記発熱素子１の表面と環境との熱収支は次式で示され
る。

Ｑ＝α_ｃ（Ts−Ta）＋α_ｒ（Ts−Tr） ……（１） ただし、 Q:発熱素子の単位表面積当りの放熱量（発熱素子の温度
を一定に制御するための負荷） α_ｃ：発熱素子と環境との対流熱伝達率 Ts:発熱素子の温度 Ta:気温 α_ｒ：発熱素子と環境との輻射熱伝達率 Tr:周囲輻射温度 ここで前記発熱素子１の表面の輻射熱伝達率α_ｒを人体
の表面の輻射熱伝達率と概略一致させており、前記カバ
ーの開口13は前記発熱素子１の対流熱伝達率α_ｃを人体
の平均対流熱伝達率と概略等しくするよう設けているた
め、得られる熱的負荷は同じ環境でその体温を維持する
のに必要な負荷と高い相関が得られる。あらかじめ判断
手段５にはワンチップマイコンのROMの中にサーミスタ
の非線型性を補正するためのテーブル及び第３図に示す
ような前記制御手段４により得られる負荷信号と人体の
温熱感覚との関係を数式あるいはテーブルのかたちでも
っており、これによってその環境における気温・気流・
輻射温によって生じる人体の温熱感覚とほぼ等価な出力
が得られるので、この感覚が中立になるように空調機器
を制御すれば、常に快適な環境が維持される。

上記構成によれば、カバー11を円筒形として、その上部
の平面に輻射透過窓を設けているため、輻射の検知に方
向性を持ち、例えば特定の窓面からの輻射の影響を重点
的に検知する事ができる。また、窓を平面に設けること
によりシリコン単結晶の板を窓材に用いることが出来
る。さらにカバーの高さ方向を短かくすることができる
ため、空調機器のリモコン等への組み込みが容易であ
る。なお、ここでは発熱素子にサーミスタを用いたが、
その代りに白金抵抗体等を用いてもよく、またカバーの
形状を円柱形としたが四角柱等の角柱でも同様な温熱検
知装置が実現できる。

発明の効果 以上のように本発明の温熱検知装置によれば次の効果が
得られる。

（１）輻射熱を透過する輻射透過窓と気流を減少させる
開口を備えたカバーにより発熱素子の対流及び輻射熱伝
達率を人体の値と概略一致することが可能でありかつ制
御手段で発熱素子を一定温度に維持する構成としている
のでその負荷の大きさと人体の温熱感覚とに高い相関が
得られ、最適な空調機器の制御を行うことが出来る。

（２）輻射透過窓の位置により輻射を検知する方法を規
定できるため、限定した方向の輻射に対してのみを考慮
した測定が出来る。

（３）構成が簡単なため、少ない部品点数でしかも安価
に高い性能が得られるため製造が容易であり暖冷房機器
のセンサーとして利用範囲が広い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の温熱検知装置の構成を示す
一部切欠斜視図を含む構成図、第２図は同装置の制御手
段の回路図、第３図は同装置の判断手段での判断内容を
示す特性図、第４図は本発明に先立って考案された温熱
検知装置の構成を示す一部切欠斜視図である。 １……発熱素子、４……制御手段、５……判断手段、11
……カバー、12……輻射透過窓。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自身の温度により電気抵抗値が変化する物
   質からなる発熱素子と、気流を減少させながら内部に通
   過させる柱状のカバーと、前記カバーの一部に設けられ
   前記発熱素子への輻射熱を透過する輻射透過窓と、前記
   発熱素子を一定の温度に維持する制御手段と、前記発熱
   素子の温度を一定にするために前記制御手段から前記発
   熱素子へ供給される電力の変化から環境の温熱状態を判
   断する判断手段とからなる温熱検知装置。