JPS6321514A - 温熱検知装置 - 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、入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５図および第６図を
用いて説明する。第５図において１はサーミスタを用い
た発熱素子であり、第６図の断面図に詳しく示すように
、発熱素子１の外側に輻射熱を透過するポリエチレン樹
脂で形成されたカバー２が設けられかつ前記カバー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及び支持部４が設けられている。前記発熱素子１
は制御手段５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
値と等価になってるため制御手段５０制御負荷の信号か
ら判断手段６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、発熱素子としてサ
ーミスタを用いているため、発熱素子の大きさおよび形
状が制約を受ける。特に気流に対する感度を人体と合わ
せるために、発熱素子の対流熱伝達率を低減させる必要
があり、そのためには　■素子の大きさを大きくする　
■カが−の大きさを大きくする　■カバー開口の面積を
小さくする方法が考えられるが、上記構成では■および
■の方法を採ることになるためカバーの大型化を招いた
り、あるいは発熱素子への到達風速を低減する割合が大
きいため低風速の領域で目的の性能すなわち、対流熱伝
達率を低減したまま気流の感度を得るのが難しいといっ
た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、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、検知部分の小型化および検知性能の向上を図るこ
とにより、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、前記発熱素子を囲んで設けられたキャップと
、前記キャップを囲んで設けられ前記キャップへの輻射
熱を透過しかつ気流を減少させるカバーと、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、前記発熱素子が発熱し
、前記カバーを通して周囲の物体、日射と前記キャップ
表面との間で輻射熱交換するとともに周囲空気と対流熱
交換を行うが、このとき前記カバーによる気流の減衰に
よる対流熱伝達率の減少に加えて前記キャップの大きさ
・形状の効果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を人体のそれと概略一致
させているため、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ヲ一
定に維持するだめの負荷に対応して得られる。これ’ｔ
［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構成図を示す。

１はサーミスタを用いた発熱素子であり、この発熱素子
１の周囲にアルミニュームで形成した円柱状のキャップ
７を設は発熱素子１とキャップ７の隙間には電気的な絶
縁性を持つ樹脂８を充填している。前記キャップ７を取
り囲んで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
がカバー３表面に均一に形成しである。前記発熱素子１
は制御手段５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５の制御負荷の信号か
ら判断手段６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図は前記発熱素子１および前記キャップ
７および前記樹脂８の構成を示す一部切欠斜視図である
。

第３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８及び固定抵抗器９、固定抵抗器１０
、固定抵抗器１１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９、前記固定抵抗器１０１前記固
定抵抗器１１の抵抗値とで決定されるある一定温度Ｔｔ
ｈに発熱するが、ここで環境の気温・気流・輻射温度の
何れかが変化して前記キャップ７を介して発熱素子の温
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８によりａ点とｂ点の電位差が増幅され０点の電
位が上の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
Ｔｔｈで安定する。このときのｂ点の電位を前記制御手
段５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＝αＣ（ＴＩ−Ｔａ）＋αｒ（ＴＩ−Ｔｒ）・・・・
・・・・・（１）ただし、 Ｑ　：　キャップ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 αＣ：　キャップ表面と環境との対流熱伝達率Ｔ８　：
　キャップ表面の温度 Ｔａ　：　気温 αｒ　：　キャップと環境との輻射熱伝達率Ｔｒ：　　
周囲輻射温度 ここで前記キャップ７の材質に熱伝導率の大きいアルミ
ニウムを用いたことにより前記発熱素子１の表面の温度
Ｔｔｈ　　と前記キャップ７の表面温度Ｔｓ　との温度
差は常温では無視できる範囲であるため、以下Ｔ　ｔ　
ｈ　＝　Ｔ　ｃとして考える。キャップ７表面の輻射熱
伝達率α、は周囲輻射温度とキャブ１フ表面温度および
キャップ７表面の輻射率で決まるが、キャップ７表面を
艶消の黒色塗装することにより人体の表面の輻射熱伝達
率と概略一致することが可能である。前記カバー２の直
径および厚み、前記開口３の大きさ、前記円柱状キャッ
プの径及び長さは前記キャップ１の対流熱伝達率α　を
人体の平均対流熱伝達率よりやや低めになるように設け
ている。これは、前記輻射熱伝達率がカバーの輻射透過
率により低下するのを補正するためである。こうして得
られる発熱素子１発熱させるだめの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６にはワンチップマイコンのＲＯＭ
の中に第４図に示すような、前記制御手段５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。

上記構成において、発熱体に熱伝導率の高いアルミニウ
ムのキャップを被せるという簡単な構成で、対流熱伝達
率を下げることができ、かつ応答の時定数も小さく抑え
ることができる。また、熱容量が小さいことにより回路
の消費電力も小さくできるため電池駆動による構成も十
分可能であるという効果がある。

なお本実施例では、キャップ７の材質としてアルミニウ
ムを用いたが、銅やチタン等の他の熱伝導率の高い材質
を用いることも可能である。また、キャップ７と発熱素
子１の間の充填材として樹脂を使用したが、電気的な絶
縁性がありかつ熱伝導率の大きい酸化マグネシウムやチ
ッ化アルミニウム等のセラミックを用いても良い。キャ
ップ７の形状についても、本実施例においては、円柱形
状としたが、角柱でも同様な効果が得られるし、球形の
場合でも、球形にしたことによる対流熱伝達率の上昇を
カバー２の径を大きくする等によって補うことにより使
用可能である。

カバーの材質としてポリエチレン樹脂を用いたが、輻射
を良く透過するシリコンを用いることも可能である。

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）輻射熱を透過しかつ気流を減少させるカバーと発
熱素子に被せたキャップにより小さなカバー形状でキャ
ップの対流及び輻射ト伝達率の割合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。

ｃ２）　　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における温熱検知装置の一部
切欠斜視図を含む１構成図、第２図は同装置の要部の一
部切欠斜視図、第３図は同装置の制御手段の回路図、第
４図は同装置の判断手段での判断内容を示す特性図、第
５図は本発明に先立って考えられた温熱検知装置の構成
を示すプロック図、第６図は本発明に先立って考えられ
た温熱検知装置の発熱素子及びカバーの構成を示す一部
切欠斜視図である。 １・・・・・・発熱素子、２・・・・・・カバー、５・
・・・・・制御手段、６・・・・・・判断手段、７・・
・・・・キャップ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／−
−−発、を散ミ ２−ｍ−カバー ７−−−キー・・ソフ゛ 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、前記発熱素子を囲んで設けられたキャップ
   と、前記キャップを囲んで設けられ前記キャップへの輻
   射熱を透過しかつ気流を減少させるカバーと、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。