(57)【要約】【課題】単体で使用されてきた従来の球体形状等の黒球温度計を分割した様態の新規でコンパクトな輻射熱計測物である、少なくとも２以上の分割球体状黒球温度計により輻射熱を推定する手法を確立して黒球温度計の利用可能性を高めることを可能とした分割球体状黒球温度計による輻射熱推定方法、並びに確立された輻射熱を推定する手法によって輻射熱の計測を行うことが可能な輻射熱計測デバイスを提供する。【解決手段】輻射熱を計測する空間Ｓの輻射熱計測点を中心Ｊとして、中心を含む当該空間内の平面Ｑにおける当該中心からの複数の放射線Ｒ上それぞれに、中心から等距離に位置させて、球形態の黒球温度計を均等に少なくとも２分割した大きさに形成した分割球体状黒球温度計１４を設置し、これら分割球体状黒球温度計それぞれで計測される各黒球温度に対し、ｐＧｘ＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）を適用して、輻射熱を計測する空間中の輻射熱を推定する。【選択図】図１０
2018173309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輻射熱を計測する空間の輻射熱計測点を中心として、該中心を含む当該空間内のいずれかの平面における当該中心からの複数の放射線上それぞれに、該中心から等距離に位置させて、球形態の黒球温度計を均等に少なくとも２分割した大きさに形成した分割球体状黒球温度計を設置し、これら分割球体状黒球温度計それぞれで計測される各黒球温度ｈＧｘ１，ｈＧｘ２，・・・，ｈＧｘｎに対し、
ｐＧｘ＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２，・・・，ｈＧｘｎ）    （１）
を適用して、上記輻射熱を計測する空間中の輻射熱を推定するようにしたことを特徴とする分割球体状黒球温度計による輻射熱推定方法。
【請求項２】
前記分割球体状黒球温度計に代えて、球形態の黒球温度計を均等に放射線の本数で分割した大きさに形成した分割球体状黒球温度計を用いることを特徴とする請求項１に記載の分割球体状黒球温度計による輻射熱推定方法。
【請求項３】
前記分割球体状黒球温度計の設置範囲内であって、かつ前記輻射熱を計測する空間の前記輻射熱計測点若しくはその近傍に、当該空間の空気温度Ｔを計測する空気温度計を設置し、複数の上記分割球体状黒球温度計のうちいずれか２つの該分割球体状黒球温度計の黒球温度ｈＧｘ１，ｈＧｘ２及び上記空気温度計の空気温度Ｔに対し、
Ｘ２≦ｗＸ１＋（１−ｗ）Ｔ    異方性あり
（２）
Ｘ２＞ｗＸ１＋（１−ｗ）Ｔ    異方性なし
ここで、Ｘ１＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）
Ｘ２＝Ｍｉｎ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）
を適用して、上記輻射熱を計測する空間中の輻射熱到来方向を推定するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の分割球体状黒球温度計による輻射熱推定方法。
【請求項４】
輻射熱を計測する空間に設置されるハウジングと、
球形態の黒球温度計を均等に少なくとも２分割した大きさに形成され、上記ハウジングの外周に配列される複数の分割球体状黒球温度計と、
上記ハウジングに設けられ、上記各分割球体状黒球温度計それぞれで計測された計測値である各黒球温度ｈＧｘ１，ｈＧｘ２，・・・，ｈＧｘｎを送信する送信部と、
該送信部からの計測値を受信し、当該計測値に対し、
ｐＧｘ＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２，・・・，ｈＧｘｎ）    （１）
を適用して、上記輻射熱を計測する空間中の輻射熱を推定する受信機とを備えたことを特徴とする輻射熱計測デバイス。
【請求項５】
前記分割球体状黒球温度計に代えて、球形態の黒球温度計を均等にその球形態の中心からの放射線の本数で分割した大きさに形成した分割球体状黒球温度計を用いることを特徴とする請求項４に記載の輻射熱計測デバイス。
【請求項６】
前記ハウジングには、複数の前記分割球体状黒球温度計の設置範囲内であって、かつ前記輻射熱を計測する空間の輻射熱計測点若しくはその近傍に空気温度計が設けられ、前記送信部は、送信する計測値に上記空気温度計で計測された空気温度Ｔを含み、前記受信機は、複数の上記分割球体状黒球温度計のうちいずれか２つの該分割球体状黒球温度計の黒球温度ｈＧｘ１，ｈＧｘ２及び上記空気温度計の空気温度Ｔに対し、
Ｘ２≦ｗＸ１＋（１−ｗ）Ｔ    異方性あり
（２）
Ｘ２＞ｗＸ１＋（１−ｗ）Ｔ    異方性なし
ここで、Ｘ１＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）
Ｘ２＝Ｍｉｎ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）
を適用して、上記輻射熱を計測する空間中の輻射熱到来方向を推定することを特徴とする請求項４または５に記載の輻射熱計測デバイス。
【請求項７】
前記分割球体状黒球温度計は、前記ハウジングの外周に断熱材を介して取り付けられることを特徴とする請求項４〜６いずれかの項に記載の輻射熱計測デバイス。
【請求項８】
前記分割球体状黒球温度計は、前記断熱材から前記ハウジング外方へ突出される温度センサ部と、上記断熱材と気密に接合され、上記温度センサ部を覆う黒色の球面カバーとから構成されることを特徴とする請求項４〜７いずれかの項に記載の輻射熱計測デバイス。
【請求項９】
前記ハウジングは発電部を備えることを特徴とする請求項４〜８いずれかの項に記載の輻射熱計測デバイス。
【請求項１０】
前記ハウジングは、前記輻射熱を計測する空間の湿度値を計測する湿度センサ及び照度値を計測する照度センサを備え、前記送信部は、送信する計測値に湿度値及び照度値を含むことを特徴とする請求項４〜９いずれかの項に記載の輻射熱計測デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単体で使用されてきた従来の球体形状等の黒球温度計を分割した様態の新規でコンパクトな輻射熱計測物である、少なくとも２以上の分割球体状黒球温度計により輻射熱を推定する手法を確立して黒球温度計の利用可能性を高めることを可能とした分割球体状黒球温度計による輻射熱推定方法、並びに確立された輻射熱を推定する手法によって輻射熱の計測を行うことが可能な輻射熱計測デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
輻射熱を計測することが可能な黒球温度計を用いた測定装置として特許文献１及び２が知られている。特許文献１の「温熱指標測定装置」は、黒球温度を測定する温度センサと、気温センサと湿度センサを一体化して測定部を構成し、さらに上記各センサからの出力に基づいて温熱指標を演算する演算手段と該演算手段より得られる温熱指標を表示する表示手段を一体化して演算表示部を構成し、上記測定部と演算表示部を一体に連接するようにしている。ここで、上記黒球は半球状の黒球を使用することで、高感度で速やかな温度平衡を実現し、さらに、コストメリットを出すことができるようにしている。
【０００３】
特許文献２の「湿温度・放射温度測定装置」は、居住域に在席する人付近の温度・湿度を正確に計測することを課題とし、放射温度を測定する放射温度センサー部と、湿度及び温度を測定する湿温度センサー部とを有し、放射温度センサー部と湿温度センサー部とを一体化して構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１４２８４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３６８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
黒球温度計を用いて輻射熱を計測することはよく知られている。黒球温度計の機能を解析して、その利用可能性を高める検討はこれまで十分になされているとは言えなかった。
【０００６】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、単体で使用されてきた従来の球体形状等の黒球温度計を分割した様態の新規でコンパクトな輻射熱計測物である、少なくとも２以上の分割球体状黒球温度計により輻射熱を推定する手法を確立して黒球温度計の利用可能性を高めることを可能とした分割球体状黒球温度計による輻射熱推定方法、並びに確立された輻射熱を推定する手法によって輻射熱の計測を行うことが可能な輻射熱計測デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる分割球体状黒球温度計による輻射熱推定方法は、輻射熱を計測する空間の輻射熱計測点を中心として、該中心を含む当該空間内のいずれかの平面における当該中心からの複数の放射線上それぞれに、該中心から等距離に位置させて、球形態の黒球温度計を均等に少なくとも２分割した大きさに形成した分割球体状黒球温度計を設置し、これら分割球体状黒球温度計それぞれで計測される各黒球温度ｈＧｘ１，ｈＧｘ２，・・・，ｈＧｘｎに対し、
ｐＧｘ＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２，・・・，ｈＧｘｎ）    （１）
を適用して、上記輻射熱を計測する空間中の輻射熱を推定するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
前記分割球体状黒球温度計に代えて、球形態の黒球温度計を均等に放射線の本数で分割した大きさに形成した分割球体状黒球温度計を用いることを特徴とする。
【０００９】
前記分割球体状黒球温度計の設置範囲内であって、かつ前記輻射熱を計測する空間の前記輻射熱計測点若しくはその近傍に、当該空間の空気温度Ｔを計測する空気温度計を設置し、複数の上記分割球体状黒球温度計のうちいずれか２つの該分割球体状黒球温度計の黒球温度ｈＧｘ１，ｈＧｘ２及び上記空気温度計の空気温度Ｔに対し、
Ｘ２≦ｗＸ１＋（１−ｗ）Ｔ    異方性あり
（２）
Ｘ２＞ｗＸ１＋（１−ｗ）Ｔ    異方性なし
ここで、Ｘ１＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）
Ｘ２＝Ｍｉｎ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）
を適用して、上記輻射熱を計測する空間中の輻射熱到来方向を推定するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明にかかる輻射熱計測デバイスは、輻射熱を計測する空間に設置されるハウジングと、球形態の黒球温度計を均等に少なくとも２分割した大きさに形成され、上記ハウジングの外周に配列される複数の分割球体状黒球温度計と、上記ハウジングに設けられ、上記各分割球体状黒球温度計それぞれで計測された計測値である各黒球温度ｈＧｘ１，ｈＧｘ２，・・・，ｈＧｘｎを送信する送信部と、該送信部からの計測値を受信し、当該計測値に対し、
ｐＧｘ＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２，・・・，ｈＧｘｎ）    （１）
を適用して、上記輻射熱を計測する空間中の輻射熱を推定する受信機とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
前記分割球体状黒球温度計に代えて、球形態の黒球温度計を均等にその球形態の中心からの放射線の本数で分割した大きさに形成した分割球体状黒球温度計を用いることを特徴とする。
【００１２】
前記ハウジングには、複数の前記分割球体状黒球温度計の設置範囲内であって、かつ前記輻射熱を計測する空間の輻射熱計測点若しくはその近傍に空気温度計が設けられ、前記送信部は、送信する計測値に上記空気温度計で計測された空気温度Ｔを含み、上記受信機は、複数の上記分割球体状黒球温度計のうちいずれか２つの該分割球体状黒球温度計の黒球温度ｈＧｘ１，ｈＧｘ２及び上記空気温度計の空気温度Ｔに対し、
Ｘ２≦ｗＸ１＋（１−ｗ）Ｔ    異方性あり
（２）
Ｘ２＞ｗＸ１＋（１−ｗ）Ｔ    異方性なし
ここで、Ｘ１＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）
Ｘ２＝Ｍｉｎ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）
を適用して、上記輻射熱を計測する空間中の輻射熱到来方向を推定することを特徴とする。
【００１３】
前記分割球体状黒球温度計は、前記ハウジングの外周に断熱材を介して取り付けられることを特徴とする。
【００１４】
前記分割球体状黒球温度計は、前記断熱材から前記ハウジング外方へ突出される温度センサ部と、上記断熱材と気密に接合され、上記温度センサ部を覆う黒色の球面カバーとから構成されることを特徴とする。
【００１５】
前記ハウジングは発電部を備えることを特徴とする。
【００１６】
前記ハウジングは、前記輻射熱を計測する空間の湿度値を計測する湿度センサ及び照度値を計測する照度センサを備え、前記送信部は、送信する計測値に湿度値及び照度値を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる分割球体状黒球温度計による輻射熱推定方法及び輻射熱計測デバイスにあっては、従来の黒球温度計を分割した様態で、計測素子である分割球体状黒球温度計をコンパクト化できると共に、黒球温度計を分割した少なくとも２以上の分割球体状黒球温度計による輻射熱の推定手法を確立し、これにより輻射熱環境を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかる分割球体状黒球温度計による輻射熱推定方法を確立する際に使用した実験装置の側断面図である。
【図２】図１に示した実験装置の平面図である。
【図３】図１に示した実験装置に適用した実験モジュールの概略構成図である。
【図４】図３の実験モジュールによる温度の計測結果を示すグラフ図である。
【図５】図４中、ＰＴ１〜ＰＴ４のポジションにおける実験モジュールの状態を説明する説明図である。
【図６】図４の計測結果に対し、式（１）を適用して黒球温度計の計測値に対する予測値を示したグラフ図である。
【図７】異方性を検討するための、図５に対応する説明図である。
【図８】図４の計測結果を、図７の異方性があるときと無いときで分類し整理したグラフ図である。
【図９】図８の結果について、異方性があるときの様子と無いときの様子を、重みづけした平均値で仕分けする概念を説明する説明図である。
【図１０】本発明にかかる分割球体状黒球温度計による輻射熱推定方法における分割球体状黒球温度計の配置の概念を説明する説明図である。
【図１１】本発明にかかる輻射熱計測デバイスの好適な一実施形態を示す構成図である。
【図１２】図１１に示した輻射熱計測デバイスの側面図である。
【図１３】本発明にかかる分割球体状黒球温度計による輻射熱推定方法及び輻射熱計測デバイスに用いられる分割球体状黒球温度計の各種配置例及び各種形態例を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明にかかる分割球体状黒球温度計による輻射熱推定方法及び輻射熱計測デバイスの好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。従来、球体形状等の黒球温度計は、輻射熱を計測するのに、単体で用いられている。
【００２０】
本発明者等は、下記実験を実施した結果から、従来の黒球温度計を分割した様態でコンパクト化が可能であると共に、黒球温度計を分割した輻射熱計測物である、少なくとも２以上の分割球体状黒球温度計による輻射熱の推定手法を確立し、そしてまた従来の黒球温度計ではなし得なかった利用可能性をも高めることができる知見を得たものである。
【００２１】
≪実験概要≫
図１及び図２に示すように、縦横１ｍで厚さ２５ｍｍの４枚の断熱材１を平面正方形状に配列することにより、上端開口２及び下端開口３を有する平断面が正方形の中空角筒状のチャンバ４を製作した。チャンバ４の側壁である４面それぞれを、便宜上、反時計回りに、Ａ面、Ｂ面、Ｃ面、Ｄ面とする。
【００２２】
チャンバ４は、下端開口３が塞がれないように、試験室５内の床面６から浮かせて設置した。チャンバ４の下端開口３と床面６との間には、下端開口３を塞がないように下端開口３から隙間を空けて、チャンバ４の周囲に均一に迫り出す外形寸法の厚さ５０ｍｍの底面断熱材７を設けた。チャンバ４の下端開口３は、チャンバ４の全周に亘り、底面断熱材７との隙間を介して、試験室５の室内空間と連通させた。
【００２３】
チャンバ４の上端開口２は、試験室５に開放して、試験室５の室内空間と連通させた。そして、チャンバ４の上端開口２と、チャンバ４の下端開口３と底面断熱材７との隙間とによって、チャンバ４内部と試験室５との間を空気流Ｆが自然に行き来するようにして、チャンバ４内の換気を確保するようにした。
【００２４】
チャンバ４の４つの面のうち、いずれか１つの面に面するようにして、輻射熱源を設けた。輻射熱源は、８００ワットの４台のヒータ８を、ラック９の上下二段の棚板上に２台ずつ設置することで構成した。輻射熱源（ヒータ８）の輻射熱は、当該輻射熱源が面する１つの面（Ａ面）に当てるようにした。
【００２５】
チャンバ４の上端開口２には、向かい合う一対の断熱材１間に、当該上端開口２の中心を通るように渡して、支持バー１０を設けた。この支持バー１０からチャンバ４内空間に吊り下げて、チャンバ４の高さ方向中央位置であって、かつ４つの面から等距離の位置に、実験モジュール１１を設置した。
【００２６】
実験モジュール１１は図３に示すように、支持バー１０に、長さ方向軸周りに回転可能に吊り下げた吊り棒１２と、吊り棒１２の下端に取り付けた半径２０ｍｍの球形態の黒球温度計１３(glb) と、吊り棒１２に対し、黒球温度計１３上方の同じ高さ位置に左右で対をなすように設けた２つの半径２０ｍｍの半球体状黒球温度計（吊り棒の下端の球形態の黒球温度計を均等に２分割した大きさのもの：分割球体状黒球温度計）１４(hGx1,hGx2) と、これら半球体状黒球温度計１４と同じ高さ位置に、これら半球体状黒球温度計１４の間に位置するようにして吊り棒１２に設けた空気温度計１５(temp)とから構成した。
【００２７】
黒球温度計１３と半球体状黒球温度計１４とは、輻射熱を受ける際、互いに妨げとならないように高さを異ならせて配置した。空気温度計１５は、輻射熱の影響を避けるために、アルミ製円筒状膜１５ａで覆った上で、吊り棒１２に取り付けた。
【００２８】
２つの各半球体状黒球温度計１４には、半球体の平坦面側にアルミ被膜を施した厚さ３０ｍｍの断熱材１４ａを取り付けた。２つの半球体状黒球温度計１４はそれぞれ、空気温度計１５を避ける関係上、当該空気温度計１５を間に挟む配置で断熱材１４ａ同士が向かい合うようにして、吊り棒１２から等距離だけ離して取り付けた。２つの半球体状黒球温度計１４は図示するように、左右方向で１８０°向きを異ならせるようにして、半球面が互いに反対側を向くようにした。
【００２９】
吊り棒１２は、支持バー１０に対し、手動若しくは自動で、その棒の軸芯周りに回転できるようにし、各半球体状黒球温度計１４を角度変更して、チャンバ４内におけるそれらの向き変え、４つの面（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）のどの面に対しても向けることができるようにした。左右で対をなす半球体状黒球温度計１４それぞれについて、便宜上、第１温度計１４、第２温度計１４とする。試験室５内は、空調制御により、１８〜２４℃に保つようにした。
【００３０】
実験では、６時間程度にわたる間、第１及び第２温度計１４，１４の向きを変えるために、実験モジュール１３を所定時間が経過する毎に一方向へ所定角度回転し、黒球温度計１３による計測値glb 、空気温度計１５による計測値temp、第１温度計１４による計測値hGx1及び第２温度計１４による計測値hGx2を得た。
【００３１】
図４に、計測結果のグラフを示す。グラフの横軸は計測時刻を示し、縦軸は温度を示す。グラフ中、鎖線が空気温度計の計測値temp、点線が黒球温度計の計測値gbl 、太実線が第１温度計の計測値hGx1、細実線が第２温度計の計測値hGx2である。
【００３２】
また、ＰＴ１とは、図５に示しているように、第１温度計１４(hGx1)がＡ面（輻射熱が放出される面；以下、熱面という）と向かい合い、第２温度計１４(hGx2)が１８０°反対側のＣ面と向かい合っている状態のポジションである。同様に、ＰＴ３とは、第２温度計１４(hGx2)がＡ面と向かい合い、第１温度計１４(hGx1)が１８０°反対側のＣ面と向かい合っている状態のポジションである。さらに、ＰＴ４とは、第１温度計１４(hGx1)がＤ面と向かい合い、第２温度計１４(hGx2)が１８０°反対側のＢ面と向かい合っている状態のポジションを、ＰＴ２とは、第１温度計１４(hGx1)がＢ面と向かい合い、第２温度計１４(hGx2)が１８０°反対側のＤ面と向かい合っている状態のポジションである。
【００３３】
第１温度計１４がＡ面（熱面）近傍にあるＰＴ１のとき、黒球温度計１３と第１温度計１４の計測値glb,hGx1が近づき、第２温度計１４の計測値hGx2は離れる。また、第２温度計１４がＡ面近傍にあるＰＴ３のとき、黒球温度計１３と第２温度計１４の計測値glb,hGx2が近づくと共に、時間に対して同様に温度が変化しており、第１温度計１４の計測値hGx1は離れる。これらのことから、第１温度計１４と第２温度計１４とで、それらの計測値hGx1,hGx2 の最大値がそれぞれ、黒球温度計１３の計測値glb と近い関係があることが判った。
【００３４】
図６のグラフは、黒球温度計１３の計測値glb に対する予測値(Predicted Gx;pGx)として、上記の関係を表した下記式（１）を適用したものである。グラフの横軸は計測時刻を示し、縦軸は温度を示す。グラフ中、鎖線が空気温度計１５の計測値temp、点線が黒球温度計１３の計測値glb 、実線が予測値である。
ｐＧｘ＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）  ……（１）
回転パターンを変えた１９：００以降であっても、予測値pGx は、黒球温度計１３の計測値glb と概ね一致していて、予測値pGx が妥当であることを確認できた。
【００３５】
次に、第１及び第２温度計１４がＡ面（熱面）に対して不均等な位置関係になる場合と、共に均等な位置関係になる場合を「異方性がある・ない」とする異方性について検討した。
【００３６】
図７に示した回転パターンは、図５に示すように、２つの第１及び第２温度計１４の一方がＡ面（熱面）と向かい合い、他方がＡ面と全く向かい合うことのないＰＴ１及びＰＴ３の場合と、２つの温度計１４が共にＡ面から等距離でＡ面からの輻射の影響を受け得るＰＴ２及びＰＴ４の場合との２種類に分けられる。前者によって得られる計測値を、輻射熱の異方性があるデータ群、後者によって得られる計測値を、輻射熱の異方性がないデータ群とする。
【００３７】
２つの第１及び第２温度計１４の計測値hGx1,hGx2 から熱輻射の異方性を検知することができれば、輻射熱の到来方向を把握することができる。これにより、温熱環境を把握したり、そしてまた空調制御に活用することが可能となる。
【００３８】
空気温度計１５の計測値temp及び２つの第１及び第２温度計１４の計測値hGx1,hGx2 から、異方性を検知する方法を検討した。図８は、上記実験による計測結果を、下記式（３）〜（５）で整理して作成したものである。グラフの横軸は計測時刻を示し、縦軸は温度を示す。
Ｘ１＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）  ……（３）
Ｘ２＝Ｍｉｎ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）  ……（４）
Ｘ３＝ｔｅｍｐ                      ……（５）
式（３）は、第１及び第２温度計１４の計測値hGx1,hGx2 の最大値であって、グラフ中△印で示し、式（４）は、第１及び第２温度計１４の計測値hGx1,hGx2 の最小値であって、グラフ中■印で示し、式（５）は、空気温度計１５の計測値tempであって、グラフ中○印で示している。
【００３９】
また、グラフ中、上記図４及び図６との関係から理解されるように、ＰＴ１及びＰＴ３のときを、異方性あり（Ｃ＝１）とし、ＰＴ２及びＰＴ４のときを、異方性なし（Ｃ＝０）としている。さらに、方向変更後の８分間を、第１及び第２温度計１４内の温度が移り変わっていく非定常状態と考えて、異方性判断不能なデータとして除外している。
【００４０】
実験結果を基に、異方性があるデータ群と、異方性がないデータ群と、いずれでもないデータ群とを、上記式（３）〜（５）のＸ１〜Ｘ３で分類することとした。
【００４１】
図９は、Ｘ１〜Ｘ３の値の相対的な関係を示したもので、この図から理解されるように、Ｘ２の値は常に、Ｘ１の値とＸ３の値の間に位置しており、図８のグラフから見て取れる異方性があるデータ群では、Ｘ２の値が相対的にＸ３の値の方に寄って下側（温度が低い）に位置し、他方、異方性がないデータ群では、Ｘ２の値がＸ１の値の方に寄って上側（温度が高い）に位置していることから、Ｘ１の値とＸ３の値に重みづけ（ｗ）をした平均値（重みづけ平均法を適用）を表す下記式（２）を用い、この重みづけをした平均値とＸ２の値との比較により、当該平均値よりも上側（温度が高い）か下側（温度が低い）かによって、異方性の判断が可能であることが判った。重みづけは、分割球体状黒球温度計１４の球面カバー（後述する）の大きさや第１及び第２温度計１４の感度等によって適宜に設定される値である。
Ｘ２≦ｗＸ１＋（１−ｗ）Ｘ３    異方性あり
（２）
Ｘ２＞ｗＸ１＋（１−ｗ）Ｘ３    異方性なし
ここで、Ｘ１＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）
Ｘ２＝Ｍｉｎ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）
【００４２】
≪実施形態≫
上記実験によって得られた知見により、図１０に示すように、輻射熱を計測する空間Ｓの輻射熱計測点を中心Ｊとして、この中心Ｊを含む当該空間Ｓ内のいずれかの平面Ｑにおける当該中心Ｊからの複数の放射線Ｒ上それぞれに、中心Ｊから等距離に位置させて、球形態の黒球温度計を均等に少なくとも２分割した大きさに形成した分割球体状黒球温度計１４を設置し、これら分割球体状黒球温度計１４それぞれで計測される各黒球温度ｈＧｘ１，ｈＧｘ２，・・・，ｈＧｘｎに対し、
ｐＧｘ＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２，・・・，ｈＧｘｎ）    （１）
を適用することで、輻射熱を計測する空間Ｓ中の輻射熱が推定される。
【００４３】
図示例では、ＸＹ座標系の中心（輻射熱計測点）ＪからＸ方向に沿う２本の放射線Ｒ上それぞれに、半球形態の分割球体状黒球温度計１４を２つ設置した場合と、中心ＪからＸＹ２方向に沿う４本の放射線Ｒ上それぞれに、半球形態の分割球体状黒球温度計１４を４つ設置した場合が示されている。後者の場合、Ｘ方向及びＹ方向それぞれで、中心Ｊから各分割球体状黒球温度計１４までの距離が等距離であればよい。
【００４４】
分割球体状黒球温度計１４は、球形態の黒球温度計（実験における黒球温度計１３に相当）を均等に放射線Ｒの本数で分割した大きさに形成したものであってもよい。すなわち、ＸＹ２方向に沿って４つ設けられる分割球体状黒球温度計１４は、球体を４分割した形態であってもよい。
【００４５】
ここに、従来から、いわゆる正規サイズの黒球温度計の黒球温度を平均放射温度（ＭＲＴ）に変換する関数、並びに平均放射温度から黒球温度計の黒球温度に変換する逆関数は知られていると共に、小サイズの黒球温度計の黒球温度を平均放射温度に変換する関数が知られていて、小サイズの黒球温度計の黒球温度を正規サイズの黒球温度計の黒球温度に変換したり、その逆の変換を行うことは知られている。
【００４６】
これに対し、本実施形態では、上記実験を施行したような球形態の黒球温度計を複数に分割した構成において、これら分割した複数の分割球体状黒球温度計１４の全体から小サイズや正規サイズの黒球温度計の黒球温度に変換する場合に、上記式（１）を適用するようにしていて、これにより、従来の黒球温度計を分割した様態でコンパクト化が可能になると共に、黒球温度計を分割した少なくとも２以上の分割球体状黒球温度計１４による輻射熱の推定手法が確立されたものである。
【００４７】
他方、従来の球形態の黒球温度計は、周囲から到来する熱輻射の平均輻射温度の計測は可能であるものの、熱輻射の到来方向、例えばどの方向からの熱輻射が強いかなどを判定することはできなかった。これに対し、上記実験から得られた知見により、輻射熱の到来方向の特定が可能であることが分かった。
【００４８】
すなわち、分割球体状黒球温度計１４の設置範囲内であって、かつ輻射熱を計測する空間Ｓの輻射熱計測点（中心Ｊ）若しくはその近傍に、当該空間Ｓの空気温度Ｔ（図７及び図８で説明した空気温度計１５の計測値temp＝Ｘ３）を計測する空気温度計を設置し、複数の分割球体状黒球温度計１４のうちいずれか２つの分割球体状黒球温度計１４の黒球温度ｈＧｘ１，ｈＧｘ２及び空気温度計の空気温度Ｔに対し、
Ｘ２≦ｗＸ１＋（１−ｗ）Ｔ    異方性あり
（２）
Ｘ２＞ｗＸ１＋（１−ｗ）Ｔ    異方性なし
ここで、Ｘ１＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）
Ｘ２＝Ｍｉｎ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）
を適用することで、輻射熱を計測する空間Ｓ中の輻射熱到来方向が推定される。
【００４９】
これにより、従来の黒球温度計ではなし得なかった熱輻射の到来方向を特定することが可能となって、その利用可能性が高められるものである。
【００５０】
図１１及び図１２には、本実施形態に係る輻射熱計測デバイス１７の一例が示されている。輻射熱計測デバイス１７は主に、輻射熱を計測する空間に設置されるハウジング１８と、ハウジング１８に設けられる複数の分割球体状黒球温度計１４と、ハウジング１８に設けられる無線送信部１９と、無線送信部１９からの各種信号を受信し、受信した計測値の分析や保存などを行う受信機２０とから構成される。受信機２０は、空調機器等の各種制御対象を制御する機能を備えていてもよく、それらの機能が果たされる限り、どのような場所に設置してもよい。
【００５１】
本実施形態にあっては、ハウジング１８は、厚さの薄い直方体状に形成される。分割球体状黒球温度計１４は、ハウジング１８の外周を構成する４つの側面のうち、互いに相対向する一対の側面にそれぞれ１つずつ配列される。輻射熱計測点（上記中心Ｊ）は、図１３（Ａ）に示すように、これら分割球体状黒球温度計１４同士の中央となる。
【００５２】
分割球体状黒球温度計１４は上述したように、球形態の黒球温度計を均等に少なくとも２分割した大きさ、あるいは球形態の黒球温度計を均等にその球形態の中心からの放射線の本数で分割した大きさに形成される。ハウジング１８への分割球体状黒球温度計１４の配列については、図１３（Ｂ）に示すように、２分割した半球形態のものを４つの側面に１つずつ設けてもよい。
【００５３】
他方、球形態を均等に放射線の本数４本で４分割した形態の分割球体状黒球温度計１４を、図１３（Ｃ）に示すように、ハウジング１８の四隅に設けてもよい。さらに、例えば図１３（Ｄ）に示すように、球形態を６分割した形態の分割球体状黒球温度計１４を、円形状のハウジング１８の周方向に６０°の等間隔で配列するようにしてもよい。
【００５４】
分割球体状黒球温度計１４は図１２に示すように、断熱材１４ａを介してハウジング１８外方へ突出される温度センサ部２５と、断熱材１４ａと気密に接合され、温度センサ部２５を覆う黒色の半球形態の球面カバー２６とから構成される。分割球体状黒球温度計１４は、球面カバー２６がハウジング１８の外方へ向くようにして、かつ球面カバー２６が向いている方向以外の方向からの輻射熱を遮断するための断熱材１４ａを介して、ハウジング１８に取り付けられる。
【００５５】
また、ハウジング１８には、空気温度Ｔを計測する空気温度計２１が設けられる。空気温度計２１は、ハウジング１８に設けることで、図１３（Ａ）に示すように、複数の分割球体状黒球温度計１４の間の範囲である設置範囲内であって、かつ輻射熱を計測する空間の輻射熱計測点Ｊ若しくはその近傍に配置することが充足される。
【００５６】
さらにハウジング１８には、その上面に、発電部２２として発電パネルが設けられると共に、湿度を計測する湿度センサ２３、照度を計測する照度センサ２４が設けられる。
【００５７】
無線送信部１９は、各分割球体状黒球温度計１４それぞれで計測された計測値である黒球温度及び空気温度計２１で計測された空気温度、並びに湿度値及び照度値を受信機２０に向けて送信する。
【００５８】
受信機２０は、第１に、無線送信部１９から受信した分割球体状黒球温度計１４の各黒球温度に対し、上記式（１）を適用して、輻射熱を計測する空間中の輻射熱を推定する。
【００５９】
また、第２に、無線送信部１９から受信した空気温度と各黒球温度に対し、上記式（２）を適用して、輻射熱を計測する空間中の輻射熱到来方向を推定する。
【００６０】
さらに、受信機２０は、これら輻射熱、輻射熱の到来方向、湿度値、照度値を用いて、各種制御機器を制御するようになっている。
【００６１】
以上説明した本実施形態に係る分割球体状黒球温度計による輻射熱推定方法及び輻射熱計測デバイスによれば、輻射熱を計測する空間Ｓの輻射熱計測点を中心Ｊとして、中心Ｊを含む当該空間Ｓ内のいずれかの平面Ｑにおける当該中心Ｊからの複数の放射線Ｒ上それぞれに、中心Ｊから等距離に位置させて、球形態の黒球温度計を均等に少なくとも２分割した大きさに形成した、もしくは球形態の黒球温度計を均等に放射線Ｒの本数で分割した大きさに形成した分割球体状黒球温度計１４を設置し、これら分割球体状黒球温度計１４それぞれで計測される各黒球温度ｈＧｘ１，ｈＧｘ２，・・・，ｈＧｘｎに対し、
ｐＧｘ＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２，・・・，ｈＧｘｎ）    （１）
を適用して、輻射熱を計測する空間Ｓ中の輻射熱を推定するようにしたので、従来の黒球温度計を分割した様態で、計測素子である分割球体状黒球温度計１４をコンパクト化できると共に、黒球温度計を分割した少なくとも２以上の分割球体状黒球温度計１４による輻射熱の推定手法を確立し、これにより輻射熱環境を計測することができる。
【００６２】
また、分割球体状黒球温度計１４の設置範囲内であって、かつ輻射熱を計測する空間Ｓの輻射熱計測点（中心Ｊ）若しくはその近傍に、当該空間Ｓの空気温度Ｔを計測する空気温度計２１を設置し、複数の分割球体状黒球温度計１４のうちいずれか２つの分割球体状黒球温度計１４の黒球温度ｈＧｘ１，ｈＧｘ２及び空気温度計１４の空気温度Ｔに対し、
Ｘ２≦ｗＸ１＋（１−ｗ）Ｔ    異方性あり
（２）
Ｘ２＞ｗＸ１＋（１−ｗ）Ｔ    異方性なし
ここで、Ｘ１＝Ｍａｘ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）
Ｘ２＝Ｍｉｎ（ｈＧｘ１，ｈＧｘ２）
を適用して、輻射熱を計測する空間Ｓ中の輻射熱到来方向を推定するようにしたので、従来の黒球温度計では得られなかった輻射熱の到来方向を特定することができて、黒球温度計の利用可能性を高めることができ、輻射熱環境に対する制御を多様化することができる。
【００６３】
分割球体状黒球温度計１４は、ハウジング１８の外周に断熱材１４ａを介して取り付けられるので、当該断熱材１４ａにより、分割球体状黒球温度計１４で計測される黒球温度の精度を高めることができる。
【００６４】
分割球体状黒球温度計１４は、断熱材１４ａからハウジング１８外方へ突出される温度センサ部２５と、断熱材１４ａと気密に接合され、温度センサ部２５を覆う黒色の球面カバー２６とから構成されるので、当該断熱材１４ａにより、球面カバー２６以外の方向から到来する輻射熱を適切に遮断して、計測精度を高く確保することができる。
【００６５】
ハウジング１８は発電部２２を備えるので、給電を簡素化することができる。発電部２２を照度センサとして兼用してもよい。
【００６６】
ハウジング１８は、輻射熱を計測する空間の湿度値を計測する湿度センサ２３及び照度値を計測する照度センサ２４を備え、無線送信部１９は、送信する計測値に湿度値及び照度値を含むので、輻射熱計測デバイスを、室内の熱・光環境などを制御するためのセンサを一括して一体に備えて簡便に施工・設置できるトータルシステムとして構成することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１４  分割球体状黒球温度計
１４ａ  断熱材
１５，２１  空気温度計
１８  ハウジング
１９  無線送信部
２０  受信機
２２  発電パネル
２３  湿度センサ
２４  照度センサ
２５  温度センサ部
２６  球面カバー
Ｊ  輻射熱計測点、中心
Ｑ  平面
Ｒ  放射線
Ｓ  輻射熱を計測する空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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