JPS6325512A - 温熱検知素子 - 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、人体に快適な室内環境を提供する空気調和装
置に対してその室内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、供給電力量の低減対策に関す
る。

（従来の技術） 一投に、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、′Ｌ５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。そし又、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、人体の熱的平衡を随りどころ
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ｉＵ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ビータを有する電気発熱体と、
該発熱体の表面温度を検知する温度検知器とを備え、上
記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検知することにより、室内環境
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。

（発明が解決しようとする間湧点） 一方、本出願人も、先に、特願昭６０−２２３２８＠に
おいて、上記従来例のものと同様の溝造によって、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
る熱損失を考慮して体感温度の形で検知するようにした
温熱検知素子を提案している。

ところで、このように中２Ｙ２体内に電気ヒータを有す
る発熱体を備えた温熱検知素子において、その殻体（発
熱体）の径を小さくして供給電力量を減らすようにする
と、実際の体感温度と温熱検知素子の出力値との間の誤
差が増大して、人体との間で熱的相関関係を成立させよ
うとする温熱検知素子本来の機能が失われる。

このことから、室内を人体に快適な温熱状態に保つには
温熱検知素子を人体付近に置いて人間の位置の温熱状態
を検知することが望ましいにも拘らず、上記のものでは
、殻体の径を所定以下に小さくすることができず、供給
電力量が大きいため、商用電源からの電力供給線が必要
となり、この電力供給線により温熱検知素子を自由に移
動させることができず、移ｖＪ笥囲が限定されて上記要
求を満たし得ない。さらに、上記の如く供給電力量が大
きいため、作動に要する電力料金が高くなるという実用
上の問題もある。

本発明１．ｌｔかかる問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、上述の如き温熱検知素子の構造を一部
させ、殻体の全面を加熱する構造に代わって、平板の一
部のみをｔＪ１１熱するだけで、人体の熱的平衡特性と
等価で、気温、気流束および輻射を考全した体感温度を
検知できるようにすることにより、供給電力量を大幅に
低減させて、商用電源からの電力供給線などによらずに
電池で電力の供給を可能にし、よって人体付近の温熱環
境を適確に検知できるようにすることにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明では、等温板に非伝
熱部分を設けることによる伝熱抑制の考えを利用するこ
とにある。

すなわち、第４図に示すような等温板においてそのワ流
熱伝達率は次式で与えられる。

ＮＩＩＸ　−０，３３２−Ｒｅｘ”　・Ｐｒ８（ｐｒ　
＞０．６）［ここで、ＮＬＩＸ：局所ヌセルト数、Ｒｅ
×：局所レイノルズ教、Ｐｒニブラントル数］また、第
３図に示すように前縁に非伝熱部分を有する等温板にお
いてはその筈流熱伝達中は、Ｎｕｘ　−０，３３２−Ｒ
ｅｘ”−Ｐｒ”　−欠　−入 （１−（ξ／Ｘ）　） である。そして、例えば第３図においてｘ　＝５０ｍｍ
、ξ＝４９ｍｍとし、気１ｆ１２０℃、風速１ｍ／ｓの
条件における対流熱伝達率を求めると、非伝熱部分の無
い場合（第４図）では５２　、４　ｋｃａｌ／ｍ’・ｈ
・℃であるのに対し、非伝熱部分の有る場合では３０．
０ｋｃａｌ／ｍ”−ｈ　・℃トｒ、、；す、非伝熱部分
を設けることで対流熱伝達率を抑制できる。

このことから、小さな電気ヒータ等の発熱体だけでは対
流熱伝達率が大きすぎて温熱検知素子として実用に供し
くグないが、この小さな発熱体の周りに非伝熱部分であ
る平板状の熱絶縁体を配置して速噴境界薯を発達させれ
ば、上記対流熱伝達率が低下して人体と等価な伝熱特性
が得られる。また、上記対流熱伝達率は非伝熱部分の良
さによって変化することから、上記発熱体は上記熱絶縁
体の中央部に配置してその方向性をなくすようにすれば
よいことが判明する。

以上のことに基づき、具体的に、本発明の講じた解決手
段は、第１図に示すように、平板状の熱絶縁体（１）と
、該熱絶縁体（１）の中央部に配設され、通電により発
熱する発熱体（３）と、該発熱体（３）の表面温度（Ｔ
Ｑ　）を検知する温度検知器（４）とを備え、該温度検
知Ｂ（４）による発熱体（３）の表ＷＪ温ｒ！ｊ、（Ｔ
ｇ）に基づいて室内濱境の温熱状態を検知するよう構成
したものである。

（作用） 上記の構成により、本発明の温熱検知素子では、平板状
の熱絶縁体（１）の中央部に発熱体（３）が配設されて
いることにより、該発熱体（３）を小さなものとしても
、この小さな発熱体（３）での対流熱伝達率の増大がそ
の周囲の非伝熱部分である熱絶縁体（１）によって抑制
低下されて、人体と等価な伝熱特性が得られ、しかもこ
の対流熱伝達率の低下は発熱体（３）の熱Ｐ８縁体中央
部への配置によって方向性なく均等に（テわれるので、
室内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ことが可能である。

そして、この場合、発熱体が小さくて済むので、従来の
球殻全面を加熱する型式のものと較べて供給電力積が少
なく済む。その結果、この供給電力積の低減により、乾
電池等の電池を電源とすることが可能となり、容易にか
つ自由に持ち運び可能となり、人間付近の温熱環境を常
時精度良く検知できることとなる。また、体積的にもコ
ンパクトになり、熱容量も小さいので、時定数が低減し
て検知の応答性が向上することになる。

〈実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は本発明の実施例に係る空気調和装
置制御用の温熱検知素子（△）を示す。

同図において、（１）は非伝熱部分としての円板状の熱
絶縁体であって、該熱絶縁体（１）の中心部には中心軸
に沿って表裏に貫通する貫通孔よりなる収容部（２）が
形成されている。該熱絶縁体（１）の収容部（２）には
、通電により発熱する発熱体としての小径の円板状の電
気ヒータ（３）が配設されているとともに、該電気ヒー
タ（３）の表裏面にはそれぞれ電気ヒータ（３）（光熱
体〉の表面温度Ｔりを検知する温度検知器としての熱電
対（４）、（４）が配設されている。そして、上記電気
ヒータ（３）を通電により発熱させ、該電気ヒータ（３
）に所定の熱量を供給した状態で、熱電対（４）の出力
電圧により電気に一タ（３）（発熱体）の表面温度Ｔり
を検出し、この表面温度ＴＯ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ょる熱損
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。

尚、（５）は電気ヒータ（３）に電力を供給する電力供
給線、（６〉は熱電対（４）の出力線である。

さらに、上記熱絶縁体（１）の表裏面（収容部（２）の
表裏開口面を含む）には、人体の皮ｌｉｌないし衣服の
分光輻射率に１！！略合致する分光輻射率を有する９例
えば四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等の弗素樹脂と酸
化チタン（ＴｉＯ２）等の顔料とからなる輻射材料台（
７）が設けられており、人体等の輻射熱伝達率と熱絶縁
体（１）の［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。

したがって、上記構成の温熱検知素子（Ａ）においては
、小さな円板状電気ヒータ（３）だけでは対流熱伝達率
が大きすぎるが、その周りに非伝熱部分である円板状の
熱絶縁体（１）が配置されていて速度境界層を発達させ
ていることにより、上記対流熱伝達率が低下して人体と
等価な伝熱特性が１７られる。しかも、上記対流熱伝達
中は非伝熱部分の長さによって変化するが、上記熱絶縁
体（７）を円板状とし、かつその中心の収容部（２）に
上記電気ヒータ（３）（発熱体）を配置したので、電気
ヒータ（３）周囲の非伝熱部分の長さが等長となって方
向性がなくなる。このことにより、人体の熱的平衡特性
と等価でかつ方向性のない素子（Ａ）が１りられるので
、上記室内環境の温熱状態を精度良（検知することがで
きる。

そして、上記の有効表面積の小さな電気ヒータ（３）の
使用により、該電気ヒータ（３）への供給電力量が従来
の球殻全面加熱型のものと較べて大幅に低減する。その
結果、この温熱検知素子（Ａ）に対して、乾電池、蓄電
池、太陽電池等の電池を電源とすることが可能となり、
ワイヤレス化できる。このことにより、温熱検知素子（
Ａ）を容易にかつ自由に持ち運びできるようになり、人
体付近に置いて人間付近の温熱環境を常時正確に検知す
ることが可能であり、この人間付近の温熱環境に塁づい
て空気調和装置を制御することによって人間の周囲環境
の快適性の向上を図ることができる。

また、上記熱Ｐ！縁体（１）は円板状であり、球形や円
筒形等にものに比べて体積が小さくなり、熱容量も小さ
いので、時定数が低減して上記温熱状態検知の応答性を
向上させることができるとともに、材料コストの低減や
構造の簡単化を図ることができる。

さらに、上記実施例では、収容部（２）が熱絶縁体（１
）の表裏に間口していて、１個の電気ヒータ（３）によ
って表裏両方の温熱状態を検知することができ、省電力
化を一一図ることができる。

尚、上記実施例では、熱絶縁体（１）を円板状とし、そ
の中心部に電気ヒータ（３）等の発熱体を配置して、対
流熱伝達率の方向性を完全になくすようにしたが、その
他、熱絶縁体（１）として方形、６角形、８角形等の平
板を用いてもよく、その場合、平板の中央部に発熱体を
配置づれば、対流熱伝達率の方向性をほぼ満足させるこ
とができる。

また、上記電気ヒータ（３）等の発熱体は熱絶縁体（１
）の表裏の一方側のみに設けてもよいのは勿論である。

ざらに、上記発熱体としては電気ヒータ（３）の他、通
電により発熱するものであればよい。また、温度検知器
としては熱電対（４）の他、サーミスタやダイオード、
その他各種公知のものが採用可能である。この場合、サ
ーミスタやダイオード等、自己発熱するものにあって１
ユ、この自己発熱を利用して発熱体と温度検知器との殿
能を兼備せることができ、別途の発熱体が不要となって
ぜ４造の簡略化を図ることができる利点がある。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の温熱検知素子によれば、
平板状の熱絶縁体の中央部に電気発熱体を配ニジして、
その対流熱伝達率を方向性なく低下させて、人体の熱的
平衡特性と等価となるようにしたので、室内環境の温熱
状態の検知を少ない供給電力量でもって精度良く行うこ
とができ、電池による電力供給が可能となって自由に持
運び可能となるとともに、体積的にコンパクトで熱容量
の小さいものとなり、検知の応答性の向上も可能となる
。このことから、人間付近の）ｇ熱環境を適確に検知で
き、これに基づ（空気調和装置のあり陣により人間の周
囲環境の快適性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す温熱検知素子の断面図、
第２図は同表面の輻ｔＡ材料層を取除いた状態での正面
図である。第３図および第４図はそれぞれ等温板の前縁
に非伝熱部分が有る場合と無い場合とにおける層流熱伝
達状態を示す説明図である。 （１）・・・熱絶縁体、（３）・・・電気ヒータ（発熱
体＞、（４）・・・熱電対（温度検知器）。 特許出願人　　　ダイキン工業株式会社第２図 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　平板状の熱絶縁体（１）と、該熱絶縁体（１）
   の中央部に配設され、通電により発熱する発熱体（３）
   と、該発熱体（３）の表面温度（Ｔｇ）を検知する温度
   検知器（４）とを備え、該温度検知器（４）による発熱
   体（３）の表面温度（Ｔｇ）に基づいて室内環境の温熱
   状態を検知するようにしたことを特徴とする温熱検知素
   子。