體育科學(xué)用人工環(huán)境控制室的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供能夠再現(xiàn)冬季試驗條件且能準(zhǔn)確地試驗低溫低濕的環(huán)境對身體帶來的影響，適用于體育醫(yī)科學(xué)等的體育科學(xué)用人工環(huán)境控制室。構(gòu)成用于將空氣控制為人工環(huán)境試驗室P內(nèi)的指定溫度的控制裝置10。構(gòu)成用于將空氣送入人工環(huán)境試驗室P內(nèi)的送風(fēng)裝置20。在多臺冷卻器11上分別安裝有冷凍能力不同的多個膨脹閥12。根據(jù)來操作矩陣的指令自動地選擇要使用的電磁閥、冷卻能力的膨脹閥，進(jìn)而選擇冷卻器，對室內(nèi)的環(huán)境條件(溫度/濕度)進(jìn)行控制。構(gòu)成用于將空氣送入人工環(huán)境試驗室P內(nèi)的送風(fēng)裝置20。具備用于送入空氣的送風(fēng)機(jī)21。在室內(nèi)的上部配置有筒狀的換氣管道22。安裝有覆蓋換氣管道22的表面的布制過濾器23。構(gòu)成為使空氣在室內(nèi)以無風(fēng)狀態(tài)循環(huán)。
【專利說明】
體育科學(xué)用人工環(huán)境控制室
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及從基于各溫度帶、濕度帶設(shè)定了負(fù)荷計算的操作矩陣向各空氣調(diào)和設(shè) 備指示環(huán)境試驗室內(nèi)的環(huán)境(溫度/濕度/室內(nèi)空氣循環(huán)量/外部氣體導(dǎo)入量），進(jìn)行適當(dāng)?shù)?控制，再現(xiàn)設(shè)定條件的環(huán)境的控制室，并且設(shè)及適宜于使用各種測量設(shè)備來測定環(huán)境條件 和對被試驗者的身體的影響的最新的運(yùn)動生理學(xué)研究的體育科學(xué)用人工環(huán)境控制室。
【背景技術(shù)】
[0002] W往，體育科學(xué)的研究領(lǐng)域中使用的環(huán)境試驗室，使用能在一般的環(huán)境試驗室中 設(shè)定溫度、濕度的一般通用型或者特別制作的特訂型的裝置。并不存在作為體育科學(xué)研究 用而特殊化的人工環(huán)境控制室。即，主要用于在一般的試驗室內(nèi)設(shè)定環(huán)境(溫度/濕度)或使 環(huán)境變化，使用各種測量設(shè)備來測定對環(huán)境條件和被試驗者的身體的影響的運(yùn)動生理學(xué)的 研究。
[0003] 近年，處于體育科學(xué)研究的國際信息交流與多樣化的時代，環(huán)境試驗室也被要求 研究領(lǐng)域的專口性，研究者期待一種具有響應(yīng)通過W往的一般通用型環(huán)境試驗室不能進(jìn)行 的領(lǐng)域的研究的新功能的裝置。來自利用W往的環(huán)境試驗室的研究者的意見如下:例如，作 為具體案例，第一:無法測定因試驗室的氣流接觸被試驗者而產(chǎn)生的微量的皮膚溫;第二： 無法正確地測定同樣因氣流接觸皮膚而產(chǎn)生的源自皮膚的蒸發(fā);第Ξ:安靜時由于氣流的 影響而使代謝改變;第四：無法實現(xiàn)低溫20°CW下的濕度控制；第五:溫度/濕度控制不佳； 第六:室內(nèi)噪音大且居住性惡劣等。
[0004] 但是，作為W前的裝置，不存在作為體育科學(xué)用而使用的裝置，例如，作為代謝熱 量測定裝置，僅在專利文獻(xiàn)1中記載了用于測定被試驗者的二氧化碳的排放量和氧的消耗 量的代謝熱量測定裝置。該測定裝置是用于測定二氧化碳的排放量和氧的消耗量，并調(diào)查 能量消耗量和消化的營養(yǎng)物的量的裝置。在該測定中，經(jīng)由人工呼吸裝置流入具有同樣的 二氧化碳和氧成分的混合室內(nèi)，通過二氧化碳傳感器和氧傳感器計算患者的能量消耗。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1:日本特公平6-28652號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引發(fā)明所要解決的課題
[0009] 利用W往的代謝熱量測定裝置，雖然通過被試驗者的呼吸能夠測定代謝熱量，但 均通過使用直接安裝于被試驗者的導(dǎo)管或呼吸導(dǎo)管、面罩等從而希望嘗試盡可能正確的測 定。但是，通過W往的代謝熱量測定裝置無法測定在日常環(huán)境中消耗的代謝熱量。
[0010] 在最近的運(yùn)動生理學(xué)化xercise Physiology)中，需要一種與設(shè)及身體和運(yùn)動的 大范圍的研究領(lǐng)域中的各種研究課題對應(yīng)的裝置。即，存在運(yùn)動與骨骼肌/運(yùn)動與神經(jīng)系 統(tǒng)/運(yùn)動與代謝/運(yùn)動與呼吸循環(huán)/運(yùn)動與內(nèi)分泌/運(yùn)動與內(nèi)部環(huán)境及外部環(huán)境/運(yùn)動與體力 及疲勞/運(yùn)動處方與運(yùn)動療法/運(yùn)動與健康/運(yùn)動與年齡增加等研究內(nèi)容。
[0011] 為了推進(jìn)設(shè)及運(yùn)種研究的試驗，需要使溫度/濕度條件任意變化，在試驗室中使用 各種測量設(shè)備來研究環(huán)境條件和對被試驗者的身體的影響，但運(yùn)種能夠控制環(huán)境條件的裝 置尚未被提供。
[0012] 因此，本發(fā)明是為了解決上述課題而創(chuàng)造出的發(fā)明，其目的在于提供一種體育科 學(xué)用人工環(huán)境控制室，該體育科學(xué)用人工環(huán)境控制室能夠測定特別低溫環(huán)境，由此使得運(yùn) 動生理學(xué)等試驗準(zhǔn)確，適宜于從最新的體育醫(yī)科學(xué)到溫?zé)岘h(huán)境試驗等。
[0013] 用于解決課題的手段
[0014] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一方式如下所述。一種人工環(huán)境控制室，其是進(jìn)行 如下評價的人工環(huán)境控制室:在設(shè)定了室內(nèi)的環(huán)境條件(溫度/濕度）的狀態(tài)下通過各種測 量設(shè)備來調(diào)查對被試驗者的身體的影響，該人工環(huán)境控制室具備:將要送入人工環(huán)境試驗 室P內(nèi)的空氣控制為指定的溫度環(huán)境的控制裝置10; W及用于將空氣送入人工環(huán)境試驗室P 內(nèi)的送風(fēng)裝置20,該控制裝置10構(gòu)成為:在多臺冷卻器11上分別安裝有冷凍能力不同的多 個膨脹閥12,從至少2臺W上的冷卻器11選擇膨脹閥12來控制室內(nèi)的環(huán)境條件（溫度/濕 度)。
[0015] 在第二方式中，為了根據(jù)關(guān)于環(huán)境的溫度/濕度/室內(nèi)循環(huán)量/外部氣體導(dǎo)入量制 作了設(shè)定條件的負(fù)荷計算能力的操作矩陣表，自動地控制溫度/濕度/循環(huán)量/外部氣體量， 上述控制裝置10構(gòu)成為:預(yù)先選擇與各個指定的溫度環(huán)境對應(yīng)地控制上述人工環(huán)境試驗室 P的室內(nèi)的上述膨脹閥的12的組合，并且設(shè)置有用于指定溫度環(huán)境的設(shè)定畫面13,當(dāng)從該指 定畫面13指定溫度環(huán)境時，人工環(huán)境試驗室P內(nèi)被控制為指定的溫度環(huán)境。
[0016] 在第Ξ方式中，上述控制裝置10構(gòu)成為:在2臺冷凍機(jī)14上分別W2臺1組配置上述 冷卻器11，在各冷卻器11上分別配置上述膨脹閥12,通過4系統(tǒng)的上述冷卻器與8形式的上 述膨脹閥12的組合從而與各個指定的溫度環(huán)境對應(yīng)地進(jìn)行控制。
[0017] 在第四方式中，上述送風(fēng)裝置20構(gòu)成為:具備配置在人工環(huán)境試驗室P內(nèi)的上部的 筒狀的換氣管道22和W覆蓋該換氣管道22的表面的方式安裝的布制過濾器23,且使室內(nèi)的 空氣W無風(fēng)狀態(tài)循環(huán)。
[001引發(fā)明的效果
[0019] 如本發(fā)明的第一方式所記載的那樣，控審曠置10在多臺冷卻器11上分另胺裝有冷 凍能力不同的多個膨脹閥12,根據(jù)來自操作矩陣的指令自動地選擇要使用的電磁閥、冷卻 能力的膨脹閥，進(jìn)而選擇冷卻器。而且，通過構(gòu)成為對室內(nèi)的環(huán)境條件(溫度/濕度)進(jìn)行控 審IJ，能夠?qū)崿F(xiàn)特別低溫環(huán)境的測定，可準(zhǔn)確地進(jìn)行運(yùn)動生理學(xué)中的各種試驗。
[0020] 如第二方式那樣，構(gòu)成為當(dāng)從設(shè)定畫面13的顯示中選擇指定的溫度環(huán)境時，人工 環(huán)境試驗室P被控制為指定的溫度環(huán)境，因此，無需根據(jù)操作矩陣表手動地進(jìn)行設(shè)定，將人 工環(huán)境試驗室P的溫度環(huán)境設(shè)定為指定溫度的操作非常簡單，誰都能容易地操作。
[0021] 如第Ξ方式那樣，構(gòu)成為通過組合4系統(tǒng)的上述冷卻器11和8形式的膨脹閥12來控 制為指定的溫度環(huán)境，因此，能夠從低溫至中、高溫非常細(xì)致且高精度地控制溫度環(huán)境。而 且，還消除了如W往那樣若冷卻器的露點(diǎn)溫度較低，則霜附著而無法進(jìn)行低溫控制運(yùn)樣的 不良情況，因此，即使在需要大量的外部氣體換氣的情況下也能進(jìn)行準(zhǔn)確的溫度調(diào)整。其結(jié) 果，特別適宜于運(yùn)動生理學(xué)中的各種試驗。即，能夠?qū)嵤牡蜏貢r的低濕度到高溫時的高濕 度的大范圍的試驗研究。就低溫時而言，能夠創(chuàng)造出冬季期間的冬季運(yùn)動的環(huán)境，就高溫而 言，能夠設(shè)定夏季的環(huán)境。在體溫調(diào)整試驗研究領(lǐng)域中，還能用于熱病等的試驗研究。
[0022] 如第四方式那樣，送風(fēng)裝置20構(gòu)成為:具備用于送入空氣的送風(fēng)機(jī)21、配置在人工 環(huán)境試驗室P內(nèi)的上部的筒狀的換氣管道22W及W覆蓋該換氣管道22的表面的方式安裝的 布制過濾器23，使室內(nèi)空氣W無風(fēng)狀態(tài)循環(huán)，因此，能夠不使低溫空氣直接接觸被試驗者地 調(diào)整室內(nèi)的溫度，所W能夠得到非常準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
[0023] 運(yùn)樣，若利用W往的環(huán)境試驗室，則20°CW下的低溫低濕的試驗為不能執(zhí)行的領(lǐng) 域，而根據(jù)本發(fā)明，W能夠試驗低溫低濕的環(huán)境對身體帶來的影響為目的進(jìn)行了開發(fā)，特別 地，能再現(xiàn)冬季的試驗條件成為很大的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0024] 圖1是表示利用本發(fā)明進(jìn)行控制的人工環(huán)境試驗室的一個實施例的立體圖。
[0025] 圖2是表示本發(fā)明的控制裝置與送風(fēng)裝置的設(shè)置示例的主要部分立體圖。
[0026] 圖3是表示本發(fā)明的一個實施例的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0027] 圖4是表示本發(fā)明的控制裝置的一個實施例的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0028] 圖5是表示針對各個指定的溫度環(huán)境組合了膨脹閥的狀態(tài)下的操作矩陣表的圖。
【具體實施方式】
[0029] 本發(fā)明是用于控制人工環(huán)境試驗室P內(nèi)的溫度、濕度（下面稱作溫度環(huán)境）的人工 環(huán)境控制裝置(參照圖1)。本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)包括控制裝置10和送風(fēng)裝置20(參照圖2)。
[0030] 控制裝置10是利用送入人工環(huán)境試驗室P內(nèi)的空氣將室內(nèi)控制為指定的溫度環(huán)境 的裝置。該控制裝置10構(gòu)成為:在多臺冷卻器11上分別安裝有冷凍能力不同的多個膨脹閥 12,從至少2臺W上的冷卻器11選擇膨脹閥12來控制溫度環(huán)境(參照圖2)。
[0031] 圖示例的控制裝置10構(gòu)成為:在2臺冷凍機(jī)14上分別W2臺1組配置冷卻器11，在各 冷卻器11上分別配置膨脹閥12(參照圖3)。運(yùn)樣，構(gòu)成為通過組合4系統(tǒng)的冷卻器和8形式的 膨脹閥12,來控制為被細(xì)致地指定的56種模式的溫度環(huán)境(參照圖5)。
[0032] 目P，就圖示的膨脹閥12而言，對各膨脹閥12賦予1至8的編號，并預(yù)先選擇用于控制 為指定的溫度環(huán)境的膨脹閥12(參照圖2)。然后，例如在將人工環(huán)境試驗室P控制為室溫5 度、濕度50%的溫度環(huán)境的情況下，使用帶有編號1、3、5、7的膨脹閥12(參照圖5)。在該情況 下，使4臺冷卻器11全部運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)運(yùn)樣的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)在W往的控制中比較困難的溫度 領(lǐng)域的控制(參照表1)。
[0033] 表 1
[0034]
[0035] 表1示出了 ：使用本發(fā)明的控制裝置和W往的空氣調(diào)節(jié)器對在體育醫(yī)科學(xué)中用于 室內(nèi)二氧化碳濃度管理的一般的環(huán)境試驗室進(jìn)行控制的示例。在該表中，面積較大的框表 示由本發(fā)明控制的溫度環(huán)境，面積較小的框表示由W往的空氣調(diào)節(jié)器控制的溫度環(huán)境。即， 在條件為將濕度保持為35%的情況下，W往的低溫控制W室溫20度為極限，而根據(jù)本發(fā)明， 能夠?qū)崿F(xiàn)直到室溫5度的低溫控制。
[0036] 另外，在將人工環(huán)境試驗室P控制為室溫30度、濕度50%的溫度環(huán)境的情況下，選 擇帶有編號2或4和帶有編號6或8的膨脹閥12的組合(參照圖5)。在該情況下，運(yùn)轉(zhuǎn)2臺冷卻 器11足夠(參照圖4)。運(yùn)樣，通常交互切換冷卻器1的高溫膨脹閥（SV2)和冷卻器2的高溫膨 脹閥（SV4)來進(jìn)行控制。此外，在不能使用運(yùn)些冷卻器11控制的情況下，使用冷卻器3的高溫 膨脹閥（SV6)和冷卻器4的高溫膨脹閥（SV8)來進(jìn)行控制。另一方面，在低溫時，通過使用全 部的4臺冷卻器11，能夠控制為室溫在5度至20度的范圍內(nèi)且濕度為20%的溫度環(huán)境、室溫 為20度且濕度為10%的溫度環(huán)境等(參照圖5)。
[0037] 由于在本發(fā)明中使用了2臺冷凍機(jī)14,因此，即使在一方的冷凍機(jī)14故障的情況 下，也能通過使余下的備用冷凍機(jī)14運(yùn)轉(zhuǎn)來繼續(xù)進(jìn)行試驗(參照圖3)。此外，在圖示例中，除 了冷卻器11的控制，還通過加熱器15、加濕器16來調(diào)整人工環(huán)境試驗室P內(nèi)的溫度環(huán)境。
[0038] 進(jìn)一步構(gòu)成為:配置有預(yù)先選擇與運(yùn)些各個指定的溫度環(huán)境對應(yīng)的膨脹閥12的組 合來指定多個溫度環(huán)境的設(shè)定畫面13,當(dāng)從該設(shè)定畫面13指定溫度環(huán)境時，人工環(huán)境試驗 室P被控制為指定的溫度環(huán)境。在圖示例中，在控制盤30的控制畫面32顯示設(shè)定畫面13(參 照圖1)。
[0039] W如下方式進(jìn)行顯示：圖5所示的設(shè)定畫面13的指定溫度從0度至40度每隔5度地 設(shè)置，相對濕度的指定從20%至80%每隔10%地進(jìn)行對應(yīng)。關(guān)于溫度環(huán)境的指定，針對該溫 度與濕度的各個組合來進(jìn)行指定。此外，在圖示例中，為了將人工環(huán)境試驗室P控制為特定 的環(huán)境溫度，除了膨脹閥12的選擇，還預(yù)先設(shè)定送風(fēng)裝置20的使用、用于打開膨脹閥12的電 磁閥17的切換時間等。此外，不言而喻，溫度環(huán)境的設(shè)定并不局限于圖示例，而能夠任意地 變更。
[0040] 送風(fēng)裝置20是用于將空氣送入人工環(huán)境試驗室P內(nèi)的裝置，具備送風(fēng)機(jī)21和換氣 管道22。送風(fēng)機(jī)21是用于送入空氣的風(fēng)扇等，換氣管道22是配置在室內(nèi)的上部的筒狀的部 件。在圖示例中，使用送風(fēng)機(jī)21將由控制裝置10進(jìn)行了溫度控制的空氣送入人工環(huán)境試驗 室P內(nèi)，在人工環(huán)境試驗室P的室內(nèi)上部配置有被覆了布制過濾器23的換氣管道22。
[0041] 構(gòu)成為:通過在換氣管道22的表面覆蓋布制過濾器23從而使空氣在室內(nèi)W無風(fēng)狀 態(tài)循環(huán)。即，布制過濾器23抑制吹出口的風(fēng)，使室內(nèi)成為無風(fēng)并使空氣從人工環(huán)境試驗室P 的上部空間開始循環(huán)。該布制過濾器20由聚丙締制的長絲構(gòu)成，除了抑制吹出口的風(fēng)之外， 還具有不產(chǎn)生來自布制過濾器20的塵埃，抑制霉菌的產(chǎn)生，并捕捉由送風(fēng)機(jī)21送入的塵埃 的作用。
[0042] 在將外部氣體導(dǎo)入人工環(huán)境試驗室P的內(nèi)部時，使用外部氣體處理裝置40(參照圖 3)。該外部氣體處理裝置40通過除濕器42調(diào)整由外部氣體冷凍機(jī)41進(jìn)行了溫度調(diào)整的外部 空氣，通過吸氣風(fēng)扇43和排氣風(fēng)扇44對人工環(huán)境試驗室P內(nèi)進(jìn)行循環(huán)換氣。另外，在圖中，符 號31表示定序器。
[0043] 另外，本發(fā)明并不局限于圖示的結(jié)構(gòu)，可W在不變更本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)自由 地進(jìn)行設(shè)計變更。
[0044] 符號說明
[0045] P-人工環(huán)境試驗室，10-控制裝置，11-冷卻器，12-膨脹閥，13-設(shè)定畫面， 14-冷凍機(jī)，15-加熱器，16-加濕器，17-電磁閥，20-送風(fēng)裝置，21-送風(fēng)機(jī)，22-換氣 管道，23-布制過濾器，30-控制盤，31-定序器，32-控制畫面，40-外部氣體處理裝置， 41-外部氣體處理冷凍機(jī)，42-除濕器，43-吸氣風(fēng)扇，44-排氣風(fēng)扇。
【主權(quán)項】
1. 一種體育科學(xué)用人工環(huán)境控制室，其是進(jìn)行如下評價的人工環(huán)境控制室：在設(shè)定了 室內(nèi)的環(huán)境條件(溫度/濕度）的狀態(tài)下通過各種測量設(shè)備來調(diào)查對被試驗者的身體的影 響，上述體育科學(xué)用人工環(huán)境控制室的特征在于， 具備：將送入人工環(huán)境試驗室內(nèi)的空氣控制為指定的溫度環(huán)境的控制裝置；以及用于 將空氣送入人工環(huán)境試驗室內(nèi)的送風(fēng)裝置， 該控制裝置構(gòu)成為:在多臺冷卻器上分別安裝有冷凍能力不同的多個膨脹閥，從至少2 臺以上的冷卻器選擇膨脹閥來控制室內(nèi)的環(huán)境條件(溫度/濕度）。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的體育科學(xué)用人工環(huán)境控制室，其特征在于， 上述控制裝置為了自動地控制溫度、濕度，而構(gòu)成為:預(yù)先選擇與各個指定的溫度環(huán)境 對應(yīng)地控制上述人工環(huán)境試驗室的室內(nèi)的上述膨脹閥的組合，并且設(shè)置用于指定溫度環(huán)境 的設(shè)定畫面，當(dāng)從該指定畫面指定溫度環(huán)境時，人工環(huán)境試驗室內(nèi)被控制為指定的溫度環(huán) 境。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的體育科學(xué)用人工環(huán)境控制室，其特征在于， 上述控制裝置做成在2臺冷凍機(jī)上分別各配設(shè)2臺上述冷卻器并在各冷卻器上分別配 置上述膨脹閥的結(jié)構(gòu)，并且構(gòu)成為，通過4系統(tǒng)的上述冷卻器和8形式的上述膨脹閥的組合 來按照指定的溫度環(huán)境對應(yīng)地進(jìn)行控制。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的體育科學(xué)用人工環(huán)境控制室，其特征在于， 上述送風(fēng)裝置構(gòu)成為:具備配置在人工環(huán)境試驗室內(nèi)的上部的筒狀的換氣管道和以覆 蓋該換氣管道的表面的方式安裝的布制過濾器，并使空氣以無風(fēng)狀態(tài)在室內(nèi)循環(huán)。
【文檔編號】F24F11/02GK105980787SQ201580007346
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年12月3日
【發(fā)明人】中島茂
【申請人】富士醫(yī)科產(chǎn)業(yè)株式會社