JP2004077461A - 赤外線センサ組立体および該赤外線センサを備えた冷蔵庫 - Google Patents

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Abstract

【課題】熱源の位置を正確に把握し得る赤外線センサ組立体、および、該赤外線センサを備えた冷蔵庫を提供すること。
【解決手段】支持フレーム２に固定されて、熱源から発生する赤外線を受光する赤外線センサ４と、該赤外線センサ４が収納されて、上面に赤外線のみを通過させる赤外線フィルタ８が装着されるケース６と、前記赤外線センサ４と前記赤外線フィルタ８間の前記ケース６の内部に形成されて、前記熱源の位置を正確に検知するために、前記赤外線センサ４に受光される赤外線の受光範囲を制限する受光範囲制限手段とを含んで赤外線センサ組立体を構成する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は赤外線センサに関し、特に、熱源の位置を正確に検知し得る赤外線センサ組立体、および、該赤外線センサを備えた冷蔵庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、赤外線センサは、電磁波スペクトル中、可視光線の赤色光よりは長く、マイクロ波よりは短い波長を有する赤外線を利用して、温度、圧力、および放射線の強度の物理量と化学量とを検知し、その検知された物理量および化学量を信号処理可能な電気量に変換して出力するようになっている。
特に、サーモパイル赤外線センサは、温度を測定しようとする物体と直接熱接触せずに温度を測定し得る非接触遠距離温度測定用として使用されている。
【０００３】
図５は、従来のサーモパイル（ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅ）赤外線センサ組立体の構成を示した断面図である。図示するように、従来の赤外線センサ組立体は、支持フレーム１０２と、該支持フレーム１０２に固定されて物体から放射される赤外線を検知する赤外線センサ１０４と、支持フレーム１０２に固定されて赤外線センサ１０４を収容し、上方側に赤外線フィルタ１０６が装着されたケース１０８とを具備している。
【０００４】
赤外線センサ１０４は、上面に配置されて物体から放射される赤外線を検知する受光部１１０と、該受光部１１０を支持フレーム１０２に固定させる固定部１１２と、受光部１１０から受光された信号値をコントロールユニット（図示せず）に伝達するために、リ―ド線１１４により受光部１１０と連結された端子１１６とを具備している。
【０００５】
このように構成された従来の赤外線センサ組立体によれば、ある位置に熱源が発生した時、前記熱源から放射される赤外線を受光部１１０が検知し、その検知信号がコントロールユニットに印加されると、該コントロールユニットは熱源の位置および温度を把握する。この時、赤外線フィルタ１０６により赤外線のみが通過するようにフィルタリングすることで、正確な測定が行われるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、従来の赤外線センサ組立体では、受光部に受光される受光角（θ１）が略６０°程度となっており、受光範囲が比較的広く形成されている。そのため、広い領域で熱源の存否を検知することは容易であるが、熱源の発生位置は正確に把握し難いという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑み、赤外線センサの受光範囲を制限して、熱源の位置を正確に把握し得る赤外線センサ組立体を提供することを目的とする。
【０００８】
更に、本発明は、冷蔵庫の内部に装着される赤外線センサの受光範囲を制限することで、冷蔵庫の内部の高温の熱負荷の位置を正確に把握して、迅速な冷却作用を行い得る赤外線センサを備えた冷蔵庫を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る赤外線センサ組立体は、支持フレームに装着されて、熱源から発生する赤外線を受光する赤外線センサと、該赤外線センサが収納されて、上面に赤外線のみが通過される赤外線フィルタが装着されたケースと、前記赤外線センサと前記赤外線フィルタ間のケースの内部に装着されて、前記熱源の位置を正確に検知するために、前記赤外線センサが受光する赤外線の受光範囲を制限する受光範囲制限手段とを具備する。
【００１０】
前記受光範囲制限手段は、好ましくは、所定径を有する中空円筒状に形成されて、その中央に前記赤外線フィルタを通過した赤外線を前記赤外線センサに案内する赤外線通路が形成される赤外線ガイド部材を具備する。
前記赤外線ガイド部材は、合成樹脂材を射出成形して形成することができる。
【００１１】
前記赤外線通路は、前記赤外線センサが受光する赤外線の受光角を約５゜に維持するように所定径を有して形成することができる。
前記赤外線通路の内部およびケースの内部には、不活性ガスを充填することができる。
【００１２】
前記赤外線通路の上方側には、前記赤外線フィルタを通過した赤外線が前記赤外線センサに収斂するように屈折させる赤外線レンズを配設することができる。
前記赤外線レンズは、カルコゲナイドガラスで形成することができる。
【００１３】
前記受光範囲制限手段は、中央円筒状のケースの内部に、前記赤外線センサが受光する赤外線の受光範囲を制限するための赤外線ガイドが屈曲形成される。
【００１４】
前記赤外線ガイド部は、前記ケースの内部の上方中央から下方向に所定径を有して所定長さ円筒状に形成されることで、上方には所定径の赤外線通路部が形成され、該赤外線通路部の下方端と前記ケースの内周壁面間に支持部が形成されることで、前記支持部により前記赤外線通路部が前記ケースの内周壁面に支持されるように構成される。
【００１５】
本発明に係る赤外線センサを備えた冷蔵庫は、冷蔵室と冷凍室とが隔壁により区画されて、食品を貯蔵する所定空間を有する本体と、前記冷凍室の上方側に付着されて、前記冷凍サイクルにより冷却された冷気を強制に循環させる送風ファンと、該送風ファンにより送風された冷気を前記冷蔵室の内部に吐出させる冷気吐出ダクトと、前記冷蔵室の内壁に複数装着されて、高温の熱負荷から発生される赤外線を受光して、温度および高温の熱負荷の発生位置を検知する赤外線センサ組立体と、を含んで構成されて、前記赤外線センサ組立体は、支持フレームに固定されて、熱源から発生する赤外線を受光する赤外線センサと、該赤外線センサが内蔵されて、上面に赤外線のみを通過させる赤外線フィルタが装着されるケースと、前記赤外線センサと前記赤外線フィルタ間のケースの内部に装着されて、前記熱源の位置を正確に検知するために、前記赤外線センサが受光する赤外線の受光範囲を制限する受光範囲制限手段とを具備する。
【００１６】
前記受光範囲制限手段は、好ましくは、所定径を有する中空円筒状に形成され、その中央に前記赤外線フィルタを通過した赤外線を前記赤外線センサに案内する赤外線通路が形成される赤外線ガイド部材を具備する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る赤外線センサ組立体の第１実施形態の構成を示した縦断面図である。
【００１８】
図示するように、本発明の第１実施形態による赤外線センサ組立体は、支持フレーム２と、該支持フレーム２の上面に装着されて、任意の位置に位置された熱源から放射される赤外線を受光する赤外線センサ４と、支持フレーム２の上方側に上面中央が開放されて、赤外線センサ４が収納されるように配置された中空円筒状のケース６と、該ケース６の開放された上面に装着されて、赤外線のみを通過させるようにフィルタリングする赤外線フィルタ８と、ケース６の内部に配設されて、赤外線センサ４に受光される赤外線の受光範囲を制限する受光範囲制限手段とを具備している。
【００１９】
支持フレーム２は、熱源からある距離を以て離隔した位置に板状に形成され、その上面に赤外線センサ４が装着され、下面には赤外線センサ４からコントロールユニット（図示せず）に電気信号が印加される端子１０が装着されている。
【００２０】
赤外線センサ４は、熱源から発生する赤外線を受光する受光部１２と、該受光部１２を支持するために支持フレーム２の下方に固定された固定部１４とを具備し、受光部１２は、前記コントロールユニット（図示せず）にリ―ド線１６により接続されている。
【００２１】
ケース６の下方端は支持フレーム２の上面に固定され、そのケースの上面には赤外線フィルタ８が装着される貫通ホール１８が穿孔形成され、赤外線センサ４の上面と赤外線フィルタ８間には、所定径を有する中空円筒状に形成された赤外線ガイド部材２２がケース６の上方に挿合される。このような赤外線ガイド部材２２は、合成樹脂材を射出成形することで大量生産することができる。
【００２２】
赤外線ガイド部材２２の内方側面は赤外線通路２０に形成され、該赤外線通路２０は、赤外線フィルタ８を通過した赤外線が赤外線センサ４の受光部１２に案内される通路であって、赤外線通路２０の直径および長さによって赤外線センサ４に受光される赤外線の受光範囲が制限される。
【００２３】
即ち、熱源から発生する赤外線が赤外線フィルタ８を通過して赤外線通路２０に案内される時、赤外線通路２０の直径ほどに赤外線の受光角が制限されて赤外線センサ４に受光されるため、赤外線通路２０の直径が小さいほど赤外線の受光範囲は小さくなり、直径が大きいほど赤外線の受光範囲が大きくなる。また、赤外線通路２０が長くなるほど赤外線の受光範囲は小さくなり、短くなるほど赤外線の受光範囲が大きくなるという特徴を有する。
【００２４】
本発明は、赤外線センサ４に受光される赤外線の受光角を約５゜に維持するように赤外線通路２０の直径が設定される。
この時、赤外線通路２０および赤外線センサ４が装着されたケース６の内部には、赤外線センサ４の寿命を延長し得る窒素ガスなどの不活性ガス２６が充填される。
【００２５】
以下、このように構成された赤外線センサ組立体の作用を説明する。
任意の位置に熱源が発生すると、該熱源から発生する赤外線を赤外線センサ４が受光して、熱源の温度および位置を把握する。
【００２６】
即ち、前記熱源から発生する赤外線は、赤外線フィルタ８によりフィルタリングされて赤外線通路２０に案内された後、該赤外線通路２０の直径および長さによって赤外線の受光角（θ２）が所定角度に制限されるため、赤外線センサ４に受光される赤外線の受光範囲が制限され、熱源の発生位置を正確に検知することができる。
【００２７】
図２は、本発明に係る赤外線センサ組立体の第２実施形態を示した縦断面図である。
図示するように、本発明の第２実施形態による赤外線センサ組立体は、支持フレーム２の上面に装着されて、任意の位置の熱源から放射された赤外線を受光する赤外線センサ４と、支持フレーム２の上方側に固定されて、赤外線センサ４が収納される所定空間を有したケース３０と、該ケース３０の開放された上方側面に装着されて、赤外線のみを通過させる赤外線フィルタ８と、ケース６の内部に上方の径は小さく下方の径は大きくなるように屈曲形成されることで、赤外線センサ４に受光される赤外線の受光範囲を制限する受光範囲制限手段とを具備している。
【００２８】
赤外線センサ４は第１実施形態と同様に形成されているが、受光範囲制限手段は、ケース３０の内部上方中央から下方向に所定長さ、所定径の中空円筒状の赤外線通路部３２と、赤外線通路部３２からケース３０の内側壁面へ屈曲形成された支持部３４とを有し、赤外線フィルタ８を通過した赤外線を赤外線センサ４にガイドするための赤外線ガイド部３６を具備している。
【００２９】
赤外線センサ４が収納されたケース３０の内部および赤外線通路部３２の内部には、窒素ガスのような不活性ガス２６が充填される。
このように構成された赤外線センサ組立体の第２実施形態は、第１実施形態と同様に作用して、赤外線センサ４に受光される赤外線の受光角を縮小させる。
【００３０】
図３は、本発明の第３実施形態による赤外線センサ組立体を示した断面図である。
図示するように、赤外線センサ組立体の第３実施形態では、赤外線通路部３２の内周上面に、赤外線フィルタ８を通過した赤外線が赤外線センサ４の受光部１２に収斂するように屈折させる赤外線レンズ４０が装着される。その他の構成は第２実施形態と同様となっている。
【００３１】
赤外線レンズ４０は、赤外線透過率が優秀で、大量に成形可能なカルコゲナイドガラス（ｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅ　ｇｌａｓｓ）で成形することが好ましい。また、この赤外線レンズ４０を第１実施形態の赤外線ガイド部材２２の赤外線通路２０の内周上面に装着することで、第３実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００３２】
図４は、本発明に係る赤外線センサを備えた冷蔵庫の断面図である。
図示するように、本発明の赤外線センサを備えた冷蔵庫は、食品を貯蔵する収納空間を有する本体６０と、該本体６０の右側に配置される冷凍室６２の上方側の後壁面に付着されて、冷凍サイクル（図示せず）により冷却された冷気を強制に循環させる送風ファン６６と、冷凍室６２と冷蔵室６４を区画する隔壁６８の上方側に形成されて、送風ファン６６から送風される冷気を冷蔵室６４に供給する冷気供給通路７０と、該冷気供給通路７０に連通して、冷蔵室６４の上方側に配設されて冷蔵室６４に冷気を吐出させる冷気吐出口７２が形成される冷気吐出ダクト７４と、冷蔵室６４の内側壁に複数装着されて、高温の熱負荷から発生する赤外線を受光して、高温の熱負荷の温度および位置を検知する赤外線センサ４と、該赤外線センサ４が内蔵されて、上面に赤外線のみを通過させる赤外線フィルタ８が装着されるケース６と、赤外線センサ４と赤外線フィルタ間のケース６の内部に装着されて、前記熱源の位置を正確に検知するために、赤外線センサ４に受光される赤外線の受光範囲を制限する受光範囲制限手段とを具備している。
【００３３】
この時、赤外線センサ４は、第１実施形態の赤外線センサと同様な構成を有しているため、その説明は省略する。
前記受光範囲制限手段は、第１実施形態、第２実施形態、および第３実施形態の受光範囲制限手段と同様に構成されて作用するため、その説明は省略する。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る赤外線センサ組立体およびその赤外線センサを備えた冷蔵庫においては、赤外線センサが内蔵されるケースの上方側の内周面に、前記赤外線フィルタを通過した赤外線を前記赤外線フィルタに案内する赤外線ガイド部材を配設して、熱源から赤外線センサが受光する赤外線の受光範囲を制限することで、熱源の位置を正確に把握し得るという効果を奏する。
【００３５】
冷蔵庫の内部に装着される赤外線センサに受光範囲制限手段を配設することで、冷蔵庫の内部の高温の熱負荷の位置を正確に把握して迅速な冷却作用を行い得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る赤外線センサ組立体の第１実施形態の構造を示した縦断面図である。
【図２】本発明に係る赤外線センサ組立体の第２実施形態の構造を示した縦断面図である。
【図３】本発明に係る赤外線センサ組立体の第３実施形態の構造を示した縦断面図である。
【図４】本発明に係る赤外線センサを備えた冷蔵庫を示した斜視図である。
【図５】従来技術による赤外線センサの構成を示した縦断面図である。
【符号の説明】
２…支持フレーム
４…赤外線センサ
６…ケース
８…赤外線フィルタ
１０…端子
１２…受光部
１４…支持部
１６…リ―ド線
２６…不活性ガス

Claims (19)

  1. 支持フレームに装着されて、熱源から発生する赤外線を受光する赤外線センサと、
    該赤外線センサが収納されて、上面に赤外線のみが通過される赤外線フィルタが装着されたケースと、
    前記赤外線センサと前記赤外線フィルタ間の前記ケースの内部に装着されて、前記熱源の位置を正確に検知するために前記赤外線センサが受光する赤外線の受光範囲を制限する受光範囲制限手段とを具備する赤外線センサ組立体。
  2. 前記受光範囲制限手段は、前記赤外線フィルタを通過した赤外線を前記赤外線センサに案内する赤外線通路を中央に有した所定径の中空円筒状に形成された赤外線ガイド部材を具備する請求項１記載の赤外線センサ組立体。
  3. 前記赤外線ガイド部材は、合成樹脂材を射出成形して形成される請求項２記載の赤外線センサ組立体。
  4. 前記赤外線通路は、前記赤外線センサが受光する赤外線の受光角を約５゜に維持するように所定直径を有して形成される請求項２記載の赤外線センサ組立体。
  5. 前記赤外線通路の内部およびケースの内部には、不活性ガスが充填される請求項２記載の赤外線センサ組立体。
  6. 前記赤外線通路の上方側には、前記赤外線フィルタを通過した赤外線が前記赤外線センサに収斂するように屈折させる赤外線レンズが配設される請求項２記載の赤外線センサ組立体。
  7. 前記赤外線レンズは、カルコゲナイドガラスで成形される請求項６記載の赤外線センサ組立体。
  8. 前記受光範囲制限手段は、中空円筒状のケース内部の中央に、前記赤外線センサが受光する赤外線の受光範囲を制限するための赤外線ガイド部が屈曲形成される請求項１記載の赤外線センサ組立体。
  9. 前記赤外線ガイド部は、前記ケースの内部の上方中央から下方向に所定径を有して所定長さ円筒状に形成され、上方中央には所定径の赤外線通路部が形成され、該赤外線通路部の下方端と前記ケースの内周壁間に支持部が形成されることで、該支持部により前記赤外線通路部が前記ケースの内周壁面に支持されるように構成される請求項８記載の赤外線センサ組立体。
  10. 前記赤外線ガイド部が形成されるケースの内部には、不活性ガスが充填される請求項８記載の赤外線センサ組立体。
  11. 前記赤外線通路部の内部下方の前記フレーム上面には、前記赤外線フィルタを通過した赤外線が前記赤外線センサに収斂するように屈折させる赤外線レンズが配設される請求項１〜９の何れか１項に記載の赤外線センサ組立体。
  12. 前記赤外線レンズは、カルコゲナイドガラスで成形される請求項１１記載の赤外線センサ組立体。
  13. 冷蔵室と冷凍室が隔壁により区画されて、食品を貯蔵する所定空間を有する本体と、前記冷凍室の上方側に付着されて、冷凍サイクルにより冷却された冷気を強制に循環させる送風ファンと、該送風ファンによって送風された冷気を前記冷蔵室の内部に吐出させる冷気吐出ダクトと、前記冷蔵室の内壁に複数装着されて、高温の熱負荷から発生される赤外線を受光して温度および高温の熱負荷の発生位置を検知する赤外線センサ組立体とを具備する冷蔵庫であって、
    前記赤外線センサ組立体は、支持フレームに装着されて、熱源から発生する赤外線を受光する赤外線センサと、
    該赤外線センサが収納されて、上面に赤外線のみを通過させる赤外線フィルタが装着されたケースと、
    前記赤外線センサと前記赤外線フィルタ間の前記ケースの内部に装着されて、前記熱源の位置を正確に検知するために、前記赤外線センサが受光する赤外線の受光範囲を制限する受光範囲制限手段とを具備する赤外線センサを具備する冷蔵庫。
  14. 前記受光範囲制限手段は、所定径を有する中空円筒状に形成されて、その中央に前記赤外線フィルタを通過した赤外線を前記赤外線センサに案内する赤外線通路が形成される赤外線ガイド部材を具備する請求項１３記載の冷蔵庫。
  15. 前記赤外線ガイド部材は、合成樹脂材を射出成形して形成される請求項１４記載の冷蔵庫。
  16. 前記赤外線ガイド部材は、中空円筒状のケースの内部の中央に、前記赤外線センサが受光する赤外線の受光範囲を制限するための赤外線ガイドが屈曲形成される請求項１４記載の冷蔵庫。
  17. 前記赤外線通路の内部および前記ケースの内部には、不活性ガスが充填される請求項１４記載の冷蔵庫。
  18. 前記赤外線通路の上方側には、前記赤外線フィルタを通過した赤外線が前記赤外線センサに収斂するように屈折させる赤外線レンズが配設される請求項１４記載の冷蔵庫。
  19. 前記赤外線レンズは、カルコゲナイドガラスで成形される請求項１８記載の冷蔵庫。
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