JP2000146701A - Temperature sensing device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は温度感知装置に関す
るもので、より詳しくは、温度を感知しようとする対象
物（以下“被感知体”）から発生する赤外線を利用して
温度を感知する温度感知装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature sensing device, and more particularly, to a temperature sensing device using infrared rays generated from an object whose temperature is to be sensed (hereinafter, "sensing object"). It relates to a sensing device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般的に温度感知装置は様々な分野で用
いられている。例えば、ガスオーブンやマイクロウェー
ブオーブンのような調理機器などで、料理の温度を感知
するために使用される。特に、前記調理機器の自動調理
モードでは、料理の温度を測定し、それに従って調理機
器の運転条件を制御する。ところが、このような調理機
器では、一般的な温度感知装置、例えば、通常の水銀柱
方式の温度計などのように、被感知体に直接接触する温
度感知装置を使用することが困難である。したがって、
被感知体から輻射する電磁気波、例えば、赤外線を利用
して温度を感知するような温度感知装置が使用される。2. Description of the Related Art Generally, temperature sensing devices are used in various fields. For example, it is used in cooking equipment such as a gas oven or a microwave oven to sense the temperature of a dish. In particular, in the automatic cooking mode of the cooking appliance, the temperature of the dish is measured and the operating conditions of the cooking appliance are controlled accordingly. However, in such a cooking appliance, it is difficult to use a general temperature sensing device, for example, a temperature sensing device that comes into direct contact with the sensing target, such as a normal mercury-column type thermometer. Therefore,
A temperature sensing device that senses temperature using an electromagnetic wave radiated from an object, for example, infrared rays is used.
【０００３】以下、図１を参照して、従来の赤外線を用
いた温度感知装置を説明する。赤外線を用いた温度感知
装置は、センサー５と、反射鏡３及び赤外線フィルター
１より構成される。詳しく説明すると、センサー５は被
感知体から発生する赤外線を感知して、これを電気的信
号に変換する役割を果たし、前記センサー５の上部には
赤外線を前記センサー５へ集中させる所定の曲率を持つ
反射鏡３が設置される。そして、前記反射鏡３の入り口
側には、種々の電磁気波のうち赤外線のみを通過させる
赤外線フィルター１が設置される。ここで、前記センサ
ー５は赤外線により加熱される黒体と、前記黒体の熱に
より熱起電力を発生するサーモパイル（thermopile)な
どから成る。Hereinafter, a conventional temperature sensing device using infrared rays will be described with reference to FIG. The temperature sensing device using infrared rays includes a sensor 5, a reflecting mirror 3 and an infrared filter 1. More specifically, the sensor 5 senses infrared rays generated from the object to be sensed and converts the infrared rays into an electric signal, and a predetermined curvature for focusing the infrared rays on the sensor 5 is provided above the sensor 5. A reflecting mirror 3 is provided. At the entrance side of the reflecting mirror 3, an infrared filter 1 that allows only infrared rays of various electromagnetic waves to pass is provided. Here, the sensor 5 includes a black body heated by infrared rays, a thermopile that generates a thermoelectromotive force by the heat of the black body, and the like.
【０００４】一方、前記センサー５から出る電気的信号
は極めて微細であるため、通常前記センサー５は電気的
信号を増幅する信号処理部１０に連結される。すなわ
ち、前記信号処理部１０の出力信号によって被感知体の
温度を測定する。On the other hand, since the electrical signal output from the sensor 5 is extremely small, the sensor 5 is usually connected to a signal processing unit 10 for amplifying the electrical signal. That is, the temperature of the sensing object is measured based on the output signal of the signal processing unit 10.
【０００５】以下、図２を参照して、従来の赤外線を用
いた温度感知装置の他の例を説明する。センサー５の上
部にはケイシング４が設置され、前記ケイシング４の入
り口側には赤外線をセンサー５へ集中させる凸レンズ２
が設置される。そして、前記センサー５にはやはり信号
処理部１０が連結される。すなわち、従来の他の例では
反射鏡の代わりに凸レンズ２が使用され、動作原理は上
述した従来の例と同一であるので、これに対する詳しい
説明は省略する。Hereinafter, another example of a conventional temperature sensing device using infrared rays will be described with reference to FIG. A casing 4 is provided above the sensor 5, and a convex lens 2 for concentrating infrared rays on the sensor 5 is provided at the entrance of the casing 4.
Is installed. Also, a signal processing unit 10 is connected to the sensor 5. That is, in the other conventional example, the convex lens 2 is used instead of the reflecting mirror, and the operation principle is the same as that of the above-described conventional example.
【０００６】上述した従来の赤外線を用いた温度感知装
置は次のような問題点があった。第一に、図１のような
反射鏡方式温度感知装置の場合には、被感知体から出る
赤外線をセンサー５へ正確に集中させるためには反射鏡
３の内面を精密加工しなければならない。しかし、現実
的に反射鏡３を所望の精密度で加工して使用することは
非常に難しい。なぜなら、反射鏡３を所定程度以上の精
密度で加工するには製造原価が高くかかるし、それ以下
に加工すると、反射鏡３の表面で難反射が起こり、正確
な温度測定が難しくなるためである。The above-described conventional temperature sensing device using infrared rays has the following problems. First, in the case of the reflecting mirror type temperature sensing device as shown in FIG. 1, the inner surface of the reflecting mirror 3 must be precisely machined in order to accurately concentrate the infrared rays emitted from the sensing object on the sensor 5. However, it is very difficult to process and use the reflecting mirror 3 with a desired precision. This is because manufacturing the reflective mirror 3 with a precision higher than a predetermined level requires a high manufacturing cost, and processing the reflective mirror 3 at a lower precision causes difficult reflection on the surface of the reflective mirror 3 and makes it difficult to accurately measure the temperature. is there.
【０００７】第二に、赤外線フィルター１は赤外線のみ
を通過させる機能を有するが、それ以外に、センサー５
に水蒸気などのような異物質が直接取り付けられること
を防止する機能もある。しかし、この場合、赤外線フィ
ルター１によってセンサー５に異物質が直接取り付けら
れることは防止できるが、赤外線フィルター１の表面に
異物質が取り付けられることは避けられない。さらに、
反射鏡方式温度感知装置の構造上、赤外線フィルター１
は所定の大きさ以上となるべきなので、汚染の確率が高
い。こうなると、被感知体から出る赤外線の一部のみセ
ンサー５へ入射するので、正確な温度の測定が難しくな
る。Second, the infrared filter 1 has a function of passing only infrared light.
It also has a function to prevent foreign substances such as water vapor from being directly attached to the tub. However, in this case, it is possible to prevent foreign substances from being directly attached to the sensor 5 by the infrared filter 1, but it is inevitable that foreign substances are attached to the surface of the infrared filter 1. further,
Infrared filter 1 due to the structure of the reflector type temperature sensing device
Should be greater than or equal to a predetermined size, so the probability of contamination is high. In this case, since only a part of the infrared light emitted from the sensing object enters the sensor 5, it becomes difficult to accurately measure the temperature.
【０００８】図２のような凸レンズ方式の温度感知装置
においても、上述した反射鏡方式の温度感知装置と同様
に、所定程度以上の精密度で凸レンズ２を加工し難いと
いう問題と、凸レンズ２が異物質により汚染して、温度
測定の精密度が低下するという問題点がある。In the convex lens type temperature sensing device as shown in FIG. 2, similarly to the above-mentioned reflecting mirror type temperature sensing device, there is a problem that it is difficult to process the convex lens 2 with a precision higher than a predetermined level. There is a problem that contamination by foreign substances lowers the accuracy of temperature measurement.
【０００９】一方、赤外線フィルター１または凸レンズ
２の汚染を防止するために、これらの全面に保護ウィン
ドウを設置する方法もあるが、それでも汚染を完全に防
止することはできないので、正確な温度の測定が難しい
という問題が生じる。On the other hand, in order to prevent the infrared filter 1 or the convex lens 2 from being contaminated, there is a method in which a protective window is provided on the entire surface of the infrared filter 1 or the convex lens 2. However, the contamination cannot be completely prevented. Is difficult.
【００１０】第三に、従来の温度感知装置の他の問題点
として設計自由度の低下が上げられる。すなわち、温度
感知装置の設計時には測定温度範囲、温度感知装置の使
用場所、及び被感知体の特性、例えば、被感知体の大き
さや形状などを考慮しなければならない。しかし、従来
の温度感知装置では、このような設計の要求条件を満足
させるような反射鏡３または凸レンズ２の設計及び製作
が難しいという短所がある。なぜなら、一般的に、反射
鏡３や凸レンズ２の大きさや曲率などを設計することは
簡単でなく、設計するとしても所望の精密度で加工する
ことが簡単ではないためである。Third, another problem with the conventional temperature sensing device is that the degree of freedom in design is reduced. That is, when designing the temperature sensing device, it is necessary to consider a measured temperature range, a place where the temperature sensing device is used, and characteristics of the sensing target, such as the size and shape of the sensing target. However, the conventional temperature sensing device has a disadvantage that it is difficult to design and manufacture the reflecting mirror 3 or the convex lens 2 that satisfies such design requirements. This is because, in general, it is not easy to design the size, the curvature, and the like of the reflecting mirror 3 and the convex lens 2, and even if it is designed, it is not easy to perform processing with a desired precision.
【００１１】[0011]
【発明の解決しようとする課題】本発明は上記の従来の
技術の問題点を解決するためになされたもので、その目
的は、構造が簡単で設計が容易であって、被感知体の温
度を正確に測定できるような温度感知装置を提供するこ
とにある。本発明の他の目的はセンサーの汚染を効率的
に防止できるような温度感知装置を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a simple structure, easy design, and low temperature of a sensing object. It is an object of the present invention to provide a temperature sensing device capable of accurately measuring the temperature. Another object of the present invention is to provide a temperature sensing device capable of efficiently preventing contamination of a sensor.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、被感知体から放出する赤外線を電気的信
号に変換するセンサーと、前記センサーを内装して、上
部には前記赤外線が通過する感知孔が形成されたセンサ
ーキャップを含む温度感知装置を提供する。In order to achieve the above object, the present invention provides a sensor for converting an infrared ray emitted from an object to be detected into an electric signal; Provided is a temperature sensing device including a sensor cap having a sensing hole through which the sensor hole passes.
【００１３】ここで、前記センサーキャップは中空の筒
状であり、前記感知孔の中心と前記センサーのセンサー
ウィンドウの中心とはほぼ一致して、前記感知孔の大き
さは前記センサーウィンドウの大きさより多少大きく形
成されることが好ましい。そして、前記センサーキャッ
プの内壁には赤外線を吸収する非反射層が形成されるこ
とがさらに好ましい。このように構成すると、簡単な構
造が可能となり、また、被感知体の温度を正確に測定で
きる。The sensor cap has a hollow cylindrical shape, and the center of the sensing hole substantially coincides with the center of the sensor window of the sensor, and the size of the sensing hole is smaller than the size of the sensor window. Preferably, it is formed somewhat larger. Further, it is more preferable that a non-reflection layer that absorbs infrared rays is formed on the inner wall of the sensor cap. With this configuration, a simple structure can be achieved, and the temperature of the sensing object can be accurately measured.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、上記の目的を具体的に実現
するための本発明の好ましい実施例を添付の図面に基づ
き詳細に説明する。図３は本発明の第１実施例を示す断
面図であり、図４は図３のセンサーキャップを示す斜視
図である。これを参照して本発明に従う温度感知装置の
第１実施例を説明すると次のようである。本発明は従来
とは異なって、設計及び加工が困難な反射鏡や凸レンズ
を使用しない。すなわち、本発明は赤外線を電気的信号
に変換するセンサー３０と、前記センサー３０を内装し
て、上部には前記赤外線が通過する感知孔２２が形成さ
れるセンサーキャップ２０から成る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention for specifically realizing the above objects will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 is a sectional view showing the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view showing the sensor cap of FIG. The first embodiment of the temperature sensing device according to the present invention will now be described with reference to FIG. The present invention differs from the prior art in that it does not use reflectors or convex lenses that are difficult to design and process. That is, the present invention includes a sensor 30 for converting an infrared ray into an electric signal, and a sensor cap 20 having the sensor 30 therein and having a sensing hole 22 through which the infrared ray passes.
【００１５】ここで、前記センサー３０は上述した従来
の温度感知装置用センサーと同一であるので、その詳し
い説明は省略し、前記センサーキャップ２０を説明する
と次のようである。センサーキャップ２０の内部にはセ
ンサー３０が内装される中空部が形成される。そして、
センサーキャップ２０の上部には、赤外線が通過する感
知孔２２が形成され、下部にはセンサー３０が設けられ
る回路基板３６上に、前記センサーキャップ２０が設置
され得るように開口部が形成される。Here, since the sensor 30 is the same as the above-described conventional sensor for a temperature sensing device, a detailed description thereof will be omitted, and the sensor cap 20 will be described as follows. A hollow portion in which the sensor 30 is provided is formed inside the sensor cap 20. And
At the upper part of the sensor cap 20, a sensing hole 22 through which infrared rays pass is formed, and at the lower part, an opening is formed on a circuit board 36 on which the sensor 30 is provided so that the sensor cap 20 can be installed.
【００１６】すなわち、本発明によるセンサーキャップ
２０はセンサー３０を内装するように内部が中空であ
り、上部には赤外線をセンサーキャップ２０の内部に通
過させる感知孔２２が形成されるとよい。但し、製作な
どの観点から見ると、円筒状、すなわち円筒断面を有す
るように構成することが好ましい。That is, the sensor cap 20 according to the present invention has a hollow inside so as to house the sensor 30, and a sensing hole 22 for allowing infrared rays to pass through the inside of the sensor cap 20 is formed at the upper part. However, from the viewpoint of manufacturing and the like, it is preferable that the configuration is made to have a cylindrical shape, that is, a cylindrical cross section.
【００１７】一方、前記感知孔２２の中心と前記センサ
ー３０のセンサーウィンドウ３２の中心とはほぼ一致し
て、前記感知孔の大きさＤ１はセンサーウィンドウ３２
の大きさより多少大きいことが好ましい。なぜなら、こ
のように構成することで、反射鏡やレンズを使用せずに
も感知孔２２に流入する赤外線をセンサーウィンドウ３
２へ効率的に集中させることができるためである。On the other hand, the center of the sensing hole 22 substantially coincides with the center of the sensor window 32 of the sensor 30, so that the size D1 of the sensing hole is
Is preferably slightly larger than the size of. Because of this configuration, the infrared rays flowing into the sensing hole 22 without using a reflecting mirror or a lens can be transmitted to the sensor window 3.
This is because it is possible to efficiently concentrate on No. 2.
【００１８】また、感知孔の大きさＤ１はセンサーキャ
ップの大きさＤよりは相対的に小さいことが好ましい。
なぜなら、感知孔の大きさＤ１をセンサーキャップの大
きさＤよりは比較的小さく構成することで、センサーキ
ャップ２０の内部に外部の異物質が流入することを防止
できるためである。Further, it is preferable that the size D1 of the sensing hole is relatively smaller than the size D of the sensor cap.
This is because, by making the size D1 of the sensing hole relatively smaller than the size D of the sensor cap, it is possible to prevent external foreign substances from flowing into the inside of the sensor cap 20.
【００１９】一方、被感知体の温度を感知できる範囲の
視野角（θ）は、被感知体の温度を正確に測定できるよ
うに設定されるべきである。すなわち、視野角（θ）は
被感知体の大きさ、形状などの特性及び温度感知装置の
設置位置などを考慮して決定し、温度感知装置は決定さ
れた視野角（θ）を有するように設計するべきである。
ところが、従来の温度感知装置では視野角（θ）は反射
鏡またはレンズの大きさ、曲率などの関数となるので、
結局、求める視野角（θ）を満足するためには前記のよ
うな因子を設計しなければならなかった。しかし、求め
る視野角（θ）を満足する反射鏡またはレンズの大き
さ、曲率などを設計することは簡単ではなく、設計する
としても、これらを満足する反射鏡またはレンズを製作
することは非常に難しい。On the other hand, the viewing angle (θ) in the range in which the temperature of the sensing object can be sensed should be set so that the temperature of the sensing object can be accurately measured. That is, the viewing angle (θ) is determined in consideration of characteristics such as the size and shape of the sensing object and the installation position of the temperature sensing device, so that the temperature sensing device has the determined viewing angle (θ). Should be designed.
However, in conventional temperature sensing devices, the viewing angle (θ) is a function of the size and curvature of the reflecting mirror or lens.
As a result, the above factors had to be designed in order to satisfy the required viewing angle (θ). However, it is not easy to design the size and curvature of a reflecting mirror or lens that satisfies the required viewing angle (θ). Even if it is designed, it is very difficult to manufacture a reflecting mirror or lens that satisfies these requirements. difficult.
【００２０】しかし、本発明に従う温度感知装置では、
視野角（θ）がセンサーキャップ２０に形成された感知
孔の大きさＤ１及びセンサーキャップの高さＨにより決
定される。したがって、本発明によれば、求める視野角
（θ）を満足する感知孔の大きさＤ１及び高さＨの決定
が比較的簡単である。また、センサーキャップ２０の形
状が簡単であるので、要求の条件を満足するセンサーキ
ャップ２０を製作することも難しくはない。However, in the temperature sensing device according to the present invention,
The viewing angle (θ) is determined by the size D1 of the sensing hole formed in the sensor cap 20 and the height H of the sensor cap. Therefore, according to the present invention, it is relatively easy to determine the size D1 and the height H of the sensing hole that satisfies the required viewing angle (θ). Further, since the shape of the sensor cap 20 is simple, it is not difficult to manufacture the sensor cap 20 that satisfies the required conditions.
【００２１】一方、もし、被感知体が視野角（θ）の範
囲内に入るように温度感知装置を設置すれば、視野角
（θ）以外の経路を経て感知孔２２に入射する赤外線
は、被感知体から発生してないノイズ性赤外線（図３の
波線）と見られる。このようなノイズ性赤外線がセンサ
ーキャップ２０の内部に入射すると、被感知体の正確な
温度を感知し難い。したがって、ノイズ性赤外線がセン
サー３０に入射しないように、これを吸収できる非反射
層２４をセンサーキャップ２０の内壁に形成させること
が好ましい。前記非反射層２４は、赤外線を反射せずに
吸収できるような物質をセンサーキャップ２０の内壁に
コーティングしたり、または別途の部材を備えてセンサ
ーキャップ２０に設置することで得られる。On the other hand, if the temperature sensing device is installed so that the object to be sensed falls within the range of the viewing angle (θ), the infrared rays that enter the sensing hole 22 via a path other than the viewing angle (θ) It can be seen as noisy infrared rays (dashed lines in FIG. 3) not generated from the object. When such noise infrared rays enter the inside of the sensor cap 20, it is difficult to detect the accurate temperature of the sensing object. Therefore, it is preferable to form a non-reflective layer 24 capable of absorbing noise infrared rays on the inner wall of the sensor cap 20 so that the infrared rays do not enter the sensor 30. The non-reflective layer 24 can be obtained by coating the inner wall of the sensor cap 20 with a substance that can absorb infrared rays without reflecting the infrared rays, or by installing a separate member on the sensor cap 20.
【００２２】一方、赤外線を用いる温度感知装置の原理
とは、上述したように、一種の熱起電力を用いることで
ある。したがって、被感知体の温度を正確に測定するた
めには、温度感知装置のセンサー３０が被感知体から発
生する赤外線によってのみ熱起電力を発生させるように
することが望ましい。すなわち、温度感知装置とその周
囲との温度偏差および温度感知装置自体の温度偏差がな
いことが望ましい。On the other hand, the principle of the temperature sensing device using infrared rays is to use a kind of thermoelectromotive force as described above. Therefore, in order to accurately measure the temperature of the sensing object, it is preferable that the sensor 30 of the temperature sensing device generates a thermoelectromotive force only by infrared rays generated from the sensing object. That is, it is desirable that there be no temperature deviation between the temperature sensing device and its surroundings and the temperature deviation of the temperature sensing device itself.
【００２３】そのために、センサーキャップ２０の材質
は熱電導性の優れたものが好ましい。このように構成す
ると、センサーキャップ２０自体の温度偏差、例えば、
上部と下部との温度偏差がある場合に、早いスピードで
熱平衡を成すので、センサーキャップ２０自体の温度偏
差を最小化できるし、それに従って、センサー３０の設
置されたセンサーキャップ２０の内部の温度偏差も最小
化することができる。Therefore, it is preferable that the material of the sensor cap 20 is excellent in thermal conductivity. With this configuration, the temperature deviation of the sensor cap 20 itself, for example,
When there is a temperature deviation between the upper part and the lower part, thermal equilibrium is established at a high speed, so that the temperature deviation of the sensor cap 20 itself can be minimized, and accordingly, the temperature deviation inside the sensor cap 20 where the sensor 30 is installed. Can also be minimized.
【００２４】また、図５に示すように、センサーキャッ
プ２０の外壁に断熱手段４０をさらに設置することが好
ましい。なぜなら、前記断熱手段４０によって、外部の
熱がセンサーキャップ２０の内部に伝達されることを効
率的に防止することができるためである。Further, as shown in FIG. 5, it is preferable to further provide a heat insulating means 40 on the outer wall of the sensor cap 20. This is because the heat insulating means 40 can effectively prevent external heat from being transmitted to the inside of the sensor cap 20.
【００２５】上述した実施例では赤外線を用いた温度感
知装置を説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はない。例えば、本発明は被感知体に直接接触せずに被
感知体から輻射する赤外線以外の電磁気波を用いた温度
感知装置に使用することももちろん可能である。In the above embodiment, the temperature sensing device using infrared rays has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can of course be used for a temperature sensing device using electromagnetic waves other than infrared rays radiated from the object without directly contacting the object.
【００２６】一方、図６は本発明に従う温度感知装置の
第２実施例を示すものであって、これを参照して第２実
施例を説明すると次のようである。第２実施例は第１実
施例の構成と類似であるが、センサーキャップ２０の上
部外周面に、ノイズ性赤外線が感知孔２２に入射するこ
とを防止する入射防止部材２６が設置される。このよう
に構成することで、ノイズ性赤外線がセンサーキャップ
２０の内部に入射することを防止できる。FIG. 6 shows a second embodiment of the temperature sensing device according to the present invention. The second embodiment will be described below with reference to FIG. The second embodiment is similar to the configuration of the first embodiment, except that an incident prevention member 26 for preventing noise infrared rays from entering the sensing hole 22 is provided on the upper outer peripheral surface of the sensor cap 20. With this configuration, it is possible to prevent noise infrared rays from entering the inside of the sensor cap 20.
【００２７】図６に示すように、前記入射防止部材２６
の高さＨ１は視野角（θ）を影響しない範囲で設定でき
る。そして、入射防止部材２６とともに、センサーキャ
ップ２０の内壁に非反射層をさらに形成し、より正確に
被感知体の温度を測定することも勿論可能である。ま
た、より正確な被感知体の温度測定のために、前記入射
防止部材２６の内壁にも非反射層２４を形成させること
が好ましい。As shown in FIG.
Can be set within a range that does not affect the viewing angle (θ). Further, it is of course possible to further form a non-reflection layer on the inner wall of the sensor cap 20 together with the incidence prevention member 26, and to more accurately measure the temperature of the sensing object. In order to more accurately measure the temperature of the sensing object, it is preferable to form a non-reflection layer 24 on the inner wall of the incident prevention member 26 as well.
【００２８】一方、図７は本発明に従う温度感知装置の
第３実施例を示す断面図であって、これを参照して第３
実施例を説明すると次のようである。第３実施例におい
ても上述した実施例と同様に、センサー３０、及び感知
孔２２の形成されたセンサーキャップ２０より構成され
る。但し、感知孔２２は所定の傾斜（ψ）を持つ。この
際、感知孔の大きさは下部へ行くほど小さくなるように
形成するので、感知孔の上部の大きさＤ１が下部の大き
さＤ２より大きい。ここで、感知孔２２の内壁２８に
は、赤外線がよく反射するように光沢処理（polish tre
atment) を行うことが望ましい。FIG. 7 is a sectional view showing a third embodiment of the temperature sensing device according to the present invention. Referring to FIG.
The embodiment will be described below. Similarly to the above-described embodiment, the third embodiment also includes a sensor 30 and a sensor cap 20 in which a sensing hole 22 is formed. However, the sensing hole 22 has a predetermined inclination (ψ). At this time, since the size of the sensing hole is formed to be smaller toward the lower portion, the size D1 of the upper portion of the sensing hole is larger than the size D2 of the lower portion. Here, the inner wall 28 of the sensing hole 22 is polished so that infrared rays are reflected well.
atment).
【００２９】一方、感知孔２２の形状は上部から下部へ
行くほど傾く形状であれば使用可能であるが、製造など
の面でみると、円錐状で構成することが好ましい。On the other hand, the shape of the sensing hole 22 can be used as long as it is inclined from the upper part to the lower part. However, from the viewpoint of manufacturing and the like, it is preferable that the sensing hole 22 is formed in a conical shape.
【００３０】以下、図８に基づき本実施例の作動原理を
説明する。赤外線が感知孔に入射する角度（θ0 ／２、
以下“感知孔入射角”）と、感知孔に入射した赤外線が
前記感知孔の内壁から反射した後、センサー方向に入射
する角度（θ1 ／２、以下“センサー入射角”）は次の
ような関係がある。 θ1 ／２＝θ0 ／２＋ｎψ（ψは感知孔の傾斜角、ｎは
感知孔での反射回数） 前記の式から見ると、センサー入射角（θ1 ）は感知孔
入射角（θ）より大きくなることが分かる。これは、感
知孔２２に所定の角度を持って入射した赤外線が感知孔
２２内で反射された後、センサー３０方向に入射時に角
度が大きくなることを意味する。Hereinafter, the operation principle of this embodiment will be described with reference to FIG. Angle (θ 0/2 infrared radiation is incident on the sensing hole,
Hereinafter as "sensing aperture angle of incidence"), after the infrared incident on the sensing aperture is reflected from the inner wall of the sensing hole, the angle (theta 1/2 incident on the sensor direction, hereinafter "sensor incident angle") of the following as Relationship. (inclination angle of ψ is sensing aperture, n represents the number of reflections sensing aperture) θ 1/2 = θ 0 /2 + nψ when viewed from the above formula, the sensor incident angle (theta 1) is sensing aperture angle of incidence than the (theta) It turns out that it becomes large. This means that the angle of the infrared ray that has entered the sensing hole 22 at a predetermined angle is increased when the infrared ray is reflected in the sensing hole 22 and then enters the sensor 30.
【００３１】したがって、センサー３０に入射する光量
が増加することが分かる。なぜなら、センサー３０に入
射する光量はセンサー３０が赤外線を受け取られる角
度、すなわち、センサー入射角（θ1 ）の最大範囲に比
例するが、本実施例では上記の式からも分かるように、
センサー入射角（θ1 ）が大きくなるためである。Therefore, it can be seen that the amount of light incident on the sensor 30 increases. This is because the amount of light incident on the sensor 30 is proportional to the angle at which the sensor 30 can receive infrared rays, that is, the maximum range of the sensor incident angle (θ 1 ). In this embodiment, as can be seen from the above equation,
This is because the sensor incident angle (θ 1 ) increases.
【００３２】結局、第１実施例に従う温度感知装置と比
べると、同一視野角を有するとき、本実施例は第１実施
例よりセンサーへの入射光量を増加させられるので、集
光効率が向上し、より正確な温度測定が可能となる。こ
こで、感知孔２２の傾斜角（ψ）は感知孔の厚さ（Ｌ）
及び感知孔の大きさ（Ｄ１，Ｄ２）を適切に調節すると
調節可能である。ただ、外部の異物質がセンサーキャッ
プ２０の内部に流入することを効果的に防止するために
は、感知孔の大きさ（Ｄ１，Ｄ２）は小さくして、感知
孔の厚さ（Ｌ）は大きくすることが望ましい。After all, when compared with the temperature sensing device according to the first embodiment, when this embodiment has the same viewing angle, the present embodiment can increase the amount of light incident on the sensor as compared with the first embodiment, so that the light collection efficiency is improved. , More accurate temperature measurement becomes possible. Here, the inclination angle (ψ) of the sensing hole 22 is the thickness (L) of the sensing hole.
It can be adjusted by appropriately adjusting the size of the sensing hole (D1, D2). However, in order to effectively prevent external foreign substances from flowing into the inside of the sensor cap 20, the sizes (D1, D2) of the sensing holes are reduced, and the thickness (L) of the sensing holes is reduced. It is desirable to make it larger.
【００３３】一方、本実施例においても上述したよう
に、ノイズ性赤外線がセンサー３０に入射することを防
止するために、センサーキャップ２０の内部に非反射層
を形成することが可能である。また、センサーキャップ
２０の上部にノイズ性赤外線入射防止部材を設置するこ
とも可能である。ただ、非反射層の形成時、本実施例で
は第１実施例とは異なって、感知孔２２の内壁には非反
射層を形成しない。On the other hand, in this embodiment, as described above, a non-reflection layer can be formed inside the sensor cap 20 in order to prevent the noise infrared rays from entering the sensor 30. It is also possible to install a noisy infrared incident prevention member on the upper part of the sensor cap 20. However, when forming the non-reflective layer, the present embodiment differs from the first embodiment in that the non-reflective layer is not formed on the inner wall of the sensing hole 22.
【００３４】第１実施例および第３実施例に従う温度感
知装置を比較実験した結果は次のようである。第１実施
例および第３実施例は、感知孔２２が円形の断面を有
し、センサーキャップの高さＨは１３．７mmである場合
の実験を行った。ただ、第１実施例は感知孔の直径（Ｄ
１）が３．４mmである場合に対して、第３実施例は上部
感知孔の直径（Ｄ１）が３．４mm、下部感知孔の直径
（Ｄ２）が２．４mm、感知孔の厚さ（Ｌ）は６．７mm、
感知孔の底面からセンサーウィンドウまでの距離（Ｇ）
は３．７mmである場合に対して実験を行った。The results of comparative experiments of the temperature sensing devices according to the first and third embodiments are as follows. In the first and third embodiments, an experiment was performed when the sensing hole 22 had a circular cross section and the height H of the sensor cap was 13.7 mm. However, in the first embodiment, the diameter of the sensing hole (D
In the third embodiment, the diameter (D1) of the upper sensing hole is 3.4 mm, the diameter (D2) of the lower sensing hole is 2.4 mm, and the thickness of the sensing hole (1) is 3.4 mm. L) is 6.7mm,
Distance from the bottom of the sensing hole to the sensor window (G)
The experiment was performed for the case where is 3.7 mm.
【００３５】その結果、図９に示すように、第１実施例
と第３実施例で同一物体の温度を測定するとき、センサ
ーウィンドウから発生する電圧は感知孔の中心部（０
°）で最も高く、縁部に行くほど出力が落ちるが、第１
実施例と第３実施例の出力電圧形態がほぼ同じであるの
で、非感知体の感知に差がないことが分かる。しかし、
センサー３０に入射する平均赤外線強度（normalized I
R intensity)は第３実施例（図９の点線Ａ）が第１実施
例（図９の実線Ｂ）より約６３％増加することを確認し
た。結局、本実施例によれば、センサーキャップの内部
に異物質が流入することを効率よく防止しながら集光効
率が高められる。As a result, as shown in FIG. 9, when the temperature of the same object is measured in the first embodiment and the third embodiment, the voltage generated from the sensor window is equal to the center of the sensing hole (0).
°), and the output decreases as it goes to the edge.
Since the output voltage forms of the embodiment and the third embodiment are almost the same, it can be seen that there is no difference in the sensing of the non-sensing object. But,
The average infrared intensity (normalized I
R intensity) was confirmed to be about 63% higher in the third embodiment (dotted line A in FIG. 9) than in the first embodiment (solid line B in FIG. 9). As a result, according to the present embodiment, the light collection efficiency is improved while efficiently preventing foreign substances from flowing into the inside of the sensor cap.
【００３６】[0036]
【発明の効果】上述した本発明に従う温度感知装置の効
果は次のようである。第一に、センサーがセンサーキャ
ップに内装され、センサーキャップに形成された感知孔
の大きさが極に小さいので、異物質によるセンサーの汚
染を防止することができる。したがって、長期間温度感
知装置を使用しても正確な温度が測定可能であるとの長
所がある。第二に、本発明はセンサーの周囲の温度偏差
を最小化できるし、また、ノイズ性赤外線がセンサーに
入射することを防止できるので、温度感知の正確性を向
上させることができる。第三に、センサーキャップの高
さ及び感知孔の大きさを調節することで、視野角を適切
に調節し、設計の自由度を向上させることができる。ま
た、本発明に従う温度感知装置は比較的高価の反射鏡や
レンズを使用せず、製造も簡単であるので、生産原価を
節減することができるような利点がある。The effects of the above-described temperature sensing device according to the present invention are as follows. First, since the sensor is installed in the sensor cap and the size of the sensing hole formed in the sensor cap is extremely small, contamination of the sensor by foreign substances can be prevented. Therefore, there is an advantage that accurate temperature can be measured even when the temperature sensing device is used for a long period of time. Secondly, the present invention can minimize the temperature deviation around the sensor and prevent noise infrared rays from being incident on the sensor, thereby improving the accuracy of temperature sensing. Third, by adjusting the height of the sensor cap and the size of the sensing hole, the viewing angle can be appropriately adjusted, and the degree of freedom in design can be improved. In addition, the temperature sensing device according to the present invention does not use a relatively expensive reflecting mirror or lens and is easy to manufacture, so that there is an advantage that the production cost can be reduced.
【図１】従来の赤外線を用いた温度感知装置を概略的に
示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a conventional temperature sensing device using infrared rays.
【図２】従来の赤外線を用いた温度感知装置の他の例を
概略的に示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing another example of a conventional temperature sensing device using infrared rays.
【図３】本発明に従う温度感知装置の第１実施例を示す
断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a first embodiment of a temperature sensing device according to the present invention;
【図４】第３のセンサーキャップを示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a third sensor cap.
【図５】本発明に従う温度感知装置の第１実施例の変形
例を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a modification of the first embodiment of the temperature sensing device according to the present invention.
【図６】本発明に従う温度感知装置の第２実施例を示す
断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a second embodiment of the temperature sensing device according to the present invention.
【図７】本発明に従う温度感知装置の第３実施例を示す
断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing a third embodiment of the temperature sensing device according to the present invention.
【図８】本発明に従う温度感知装置の第３実施例の動作
原理を説明するための図面である。FIG. 8 is a view illustrating an operation principle of a third embodiment of the temperature sensing device according to the present invention;
【図９】視野角に従う出力電圧を図示したものであっ
て、第１実施例および第３実施例をそれぞれ示すグラフ
である。FIG. 9 is a graph showing an output voltage according to a viewing angle, showing a first embodiment and a third embodiment, respectively.
Claims (7)
号に変換するセンサーと、 前記センサーを内装して、上部には前記赤外線が通過す
る感知孔が形成されたセンサーキャップを含むことを特
徴とする温度感知装置。1. A sensor for converting an infrared ray emitted from an object to an electric signal into an electric signal, and a sensor cap having the sensor mounted therein and having a sensing hole through which the infrared ray passes. Temperature sensing device.
り、前記感知孔の中心と前記センサーのセンサーウィン
ドウの中心はほぼ一致し、前記感知孔の大きさは前記セ
ンサーウィンドウの大きさより多少大きいことを特徴と
する請求項１に記載の温度感知装置。2. The sensor cap has a hollow cylindrical shape, and a center of the sensing hole substantially coincides with a center of a sensor window of the sensor, and a size of the sensing hole is slightly larger than a size of the sensor window. The temperature sensing device according to claim 1, wherein:
を吸収する非反射層が形成されることを特徴とする請求
項１に記載の温度感知装置。3. The temperature sensing device according to claim 1, wherein a non-reflective layer that absorbs infrared rays is formed on an inner wall of the sensor cap.
材質から成ることを特徴とする請求項１に記載の温度感
知装置。4. The temperature sensing device according to claim 1, wherein the sensor cap is made of a material having high thermal conductivity.
段が結合されることを特徴とする請求項４に記載の温度
感知装置。5. The temperature sensing device according to claim 4, wherein a heat insulating means is connected to an outer wall of the sensor cap.
性赤外線の入射を防止する入射防止部材が設置されたこ
とを特徴とする請求項１に記載の温度感知装置。6. The temperature sensing device according to claim 1, wherein an incidence preventing member for preventing incidence of noise infrared rays is installed on the sensor cap.
きさが小さくなるように所定の傾斜を持つことを特徴と
する請求項１に記載の温度感知装置。7. The temperature sensing device according to claim 1, wherein the sensing hole has a predetermined slope such that the size of the sensing hole decreases from an upper part to a lower part.
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