JP2010139159A - 温度センサー保持具およびこれを備えた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】温度センサーと温度計測対象物との固着性を高めて、温度検知精度のばらつきをなくし、加工が容易で材料の無駄のない温度センサー保持具およびこれを備えた空気調和機を提供することを目的とする。
【解決手段】感温筒１０は、その軸線方向における寸法が隣接領域に比べ短い短尺部分を備え、バネ金具１１を、短尺部分に取り付けられており、計測対象物１２にロウ付けされている。感温筒１０は、短い短尺部分を備えているので、この短尺部分の両端部を把持して設置されたバネ金具１１は、短尺部分から隣接領域へと移動することがなく、その位置が短尺部分にて固定されることになる。このようにバネ金具１１の位置が固定されるので、バネ金具１１によって感温筒１０の内周に接するように固定された温度センサー８の位置も固定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、温度センサー保持具およびこれを備えた空気調和機に関するものである。

従来、空気調和機の熱交換器では、冷媒の温度を検出するために、計測対象物である冷媒の配管に円筒状の温度センサーを接触させて、温度を検出している。
温度センサーを接触させる具体的な方法としては、温度センサーを収納した銅製の保持具をその外周が接するようにして計測箇所にロウ付けする方法がある。この保持具は、温度センサーが収納できる大きさの円筒状の感温筒と、感温筒と温度センサーとの間の遊びを吸収し、感温筒内周面に温度センサーの感温部を接触させ、押圧するための板バネで構成されている。計測対象物の温度は、接触部分およびロウから感温筒に伝わり、感温筒から温度センサーの感温部へ伝わることで検出される。
また、円筒状の感温筒の断面形状をＤ型に加工し、その直線部分に板バネを取り付けることで、板バネの感温筒への位置決めを確実に行い、温度センサーの感温部を適切な場所へ接触させるものがある。
別の方法としては、計測対象物である配管と円筒状の温度センサーを抱き合わせるように並べ、板バネ状の金具を用いて外側から固縛し、配管から直接温度を検出するものがある。（特許文献１参照）

特開２００２−２１３８４６号公報（段落［０００７］，及び図１（ｃ））

しかしながら、上記のような構成の保持具を用いた場合、以下のような課題があった。
温度センサーを板バネで固定して、感温筒の内周面へ接触させ押圧する構造は、ロウ付けした感温筒に温度センサーをセットする時やセット後において、板バネの位置が感温筒の円周に沿って回動しやすい。そして、板バネが回動したことによって、温度センサーの感温部は、感温筒内側面の接触するべき位置から外れた位置に接触し、適切な温度が検出できなくなるという問題がある。

また、円筒状の感温筒の断面形状をＤ型に加工し、その直線部分に板バネを取り付ける構造は、加工に関して問題が生じる。板バネを固定するに十分な長さのＤ型の直線部分を形成するために、感温筒の材料として用いる銅管は、曲面の一部を長さ方向に潰すようにして加工される。このとき、Ｄ型断面に加工された銅管に、温度センサーを収納するには、円形断面の銅管を使用する場合よりも、大きな内径の銅管を必要とする。なぜなら、センサーの直径に合わせた円筒を用いる場合よりも元々の全周が長い銅管を用いないと、温度センサーを収納するのに十分なＤ型断面の大きさに形成できないからである。そのため、大きな内径の銅管を使用することになるが、大きな内径の銅管の曲率は、温度センサーの曲率よりも大きいため、そのままでは、温度センサーと銅管との接触部分は小面積となり不安定になる。その結果、温度の検出精度が落ちる。したがって、実際には接触を確実にするために、Ｄ型断面の曲面部には、温度センサーの曲面の曲率に合わせた加工を施している。このように、Ｄ型断面の加工には、単なる直線部の加工だけではなく、曲率の微調整も行う複雑な加工工程が必要であるという問題がある。

配管と温度センサーを板バネ金具で直接固縛する方法は、固着されているわけではないので、製作時やメンテナンス時に不用意に位置をずらしてしまったり、母体側装置の振動等によって位置が徐々にずれたりすることがある。また、配管と温度センサーとは、わずかな線接触から温度が伝導するのみである。温度検出の精度が求められる空気調和機では、温度を検知する位置や接触具合が少し変化しただけでも、微妙に温度や計測値が変化し、初期設定値とのずれなどを生じさせ、温度制御に影響を与えるという問題がある。
また、この方式は、配管と温度センサーのそれぞれの形状に合わせた板バネ金具が必要であり、１種類の板バネ金具では、サイズが違う管へ取り付けるような場合に対する汎用性が無い。したがって、異なる部分へ設置する場合には、それぞれの形状に合わせた板バネ金具が必要である。さらに、計測対象物は、固縛が可能な管などの形状でなければ取り付けることができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、感温筒内に設置された温度センサーの計測位置が、バネ金具の回動によってずれることがなく、適切な位置での温度計測を行うことを可能にした、温度センサー保持具および空気調和機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の空気調和機および温度センサー保持具は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる温度センサー保持具は、温度センサーを内部に収納するとともに、計測対象物に対して外周が接した状態で固定される円筒状の感温筒と、前記感温筒の内周に接するように前記温度センサーを押圧して固定するとともに、前記感温筒の軸線方向における両端を把持して設置されるバネ金具とを備えた温度センサー保持具において、前記感温筒は、その軸線方向における寸法が隣接領域に比べ短い短尺部分を備え、前記バネ金具は、前記短尺部分に取り付けられていることを特徴とするものである。
このような温度センサー保持具によれば、感温筒は、その軸線方向における寸法が隣接領域に比べて短い短尺部分を備えているので、この短尺部分の、両端部を把持して設置されたバネ金具は、感温筒の周方向に沿って隣接領域へ移動しようとすると、バネ金具の軸線方向寸法を増大させるように変形する必要が生じるため、バネ金具が隣接領域へと移動することは困難となる。したがって、バネ金具は短尺部分から隣接領域へと移動することがなく、その位置が短尺部分にて固定されることになる。このようにバネ金具の位置が固定されるので、バネ金具によって感温筒の内周に接するように固定された温度センサーの位置も固定される。

上記の発明において、前記短尺部分は、前記感温筒の軸線に対して傾斜した端面によって形成されていることを特徴としている。短尺部分は、前記感温筒の軸線に対して傾斜した端面によって形成されているので、端面に沿って長尺部分から短尺部分へと感温筒の長さが変化している。短尺部分に合わせて、両端を把持して設置されたバネ金具は、感温筒の円周に沿って回ることがなく、位置が固定される。バネ金具の位置が固定されることによって、感温筒内に収納された温度センサーの位置も固定される。
また、傾斜した端面は、感温筒の端部を斜めに切除するだけで加工できるので、容易に短尺部分を形成することができる。

上記の発明において、前記感温筒の軸線方向における寸法が隣接領域に比べて長い長尺部分の外周が、前記計測対象物と接触し、かつ、前記長尺部分の長さは、前記温度センサーの温度を検出する温度検知素子部の長さと等しいことを特徴とする。前記感温筒の長尺部分の外周が計測対象物と接触し、かつ、長尺部分の長さが温度センサーの温度検知素子部の長さと等しいこととしたことによって、温度検知素子部が広い領域にわたって感温筒に接することとなり、温度を確実に検知することができる。感温筒の短尺部分は、温度検知素子部よりも短くなるが、温度検知の必要がない側であるため、短くても問題がない。
短尺部分にセットするバネ金具の大きさは、長尺部分にセットした場合に比べて小さくできる。

上記の発明において、前記感温筒は、計測対象物にロウ付けされていることを特徴とする。前記感温筒は、計測対象物にロウ付けされているので、所定の温度計測位置から動くことが無い。また、計測対象物と感温筒が直に接している部分以外に、ロウを通じても温度を伝導するので、広い範囲に温度が伝わり、感温筒内の温度のばらつきが少ない。また、ロウ付けで固定するので、計測対象物の形状は配管に限らない。さらに、取り付け方向が横や斜めであっても、移動してしまうなどの問題が生じない。

上記の発明において、前記計測対象物は、空気調和機の熱交換器の配管であることを特徴とする。前記計測対象物を、空気調和機の熱交換器の配管とすることによって、空気調和機の温度検出の必要な箇所へ取り付けることができ、適切な温度を検出することができる。したがって、空気調和機の温度制御を良好に行うことができる。

上記の発明において、温度センサー保持具を備えたことを特徴とする空気調和機は、温度センサー保持具が固定され、適切な温度を検出するので、温度制御を良好に行うことができる。

上述した本発明によれば、感温筒におけるバネ金具の設置位置が固定されることによって、感温筒内に収納された温度センサーの位置も固定される。温度センサーの感温部は、感温筒内側の適切な内周面に接触し、バネ金具が回動して位置がずれてしまうことがないので、ずれによる検出値のばらつきが生じない。したがって、温度制御に精度が求められる場合においても、安定して精度の良い温度検出値を得ることが出来る。
また、感温筒を計測対象物にロウ付けして固定することによって、さらに高い安定性を得ることが出来る。
また、短尺部分にバネ金具を取り付けるため、従来品と比較して、バネ金具を小さくすることができる。
また、感温筒の端面を傾斜させた場合は、材料となる１本の銅管から、長尺側と短尺側で交互に材料取りを行うことで、加工が容易になり、材料の無駄を出さずに本構造を実現できる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態にかかる温度センサー保持具を備えた空気調和機の構成を概略的に表した構成図である。
空気調和機は、室内側熱交換器３などを備えた室内ユニット１と、圧縮機５や室外側熱交換器４および四方切換弁６などを備えた室外ユニット２とを有している。
室内側熱交換機３には、温度センサー８ａが設けられている。この温度センサー８ａによって室内側熱交換器３の中央部のガス液２相状態の温度(飽和温度)が検出され、例えば暖房時負荷保護が行われる。
室外側熱交換器４には、温度センサー８ｂが設けられている。この温度センサー８ｂによって室外側熱交換器４の出口温度が検出され、例えば暖房時、温度にて熱交換器着霜有無を検出したり、冷房時高圧保護が行われたりする。
四方切換弁６は、冷媒回路を冷房・暖房サイクルに切替える機能を有し、吐出管７によって圧縮機５と接続されている。
吐出管７には、温度センサー８ｃが設けられている。この温度センサー８ｃによって、吐出管７の温度が検出され、例えば圧縮機５の保護制御が行われる。

図２には、図１に示した温度センサー８ａ，８ｂ，８ｃ（以下、単に「温度センサー８」という。）を保持する温度センサー保持具９が示されている。

温度センサー保持具９は、円筒状の感温筒１０と、温度センサー８を感温筒１０の内部に固定するためのバネ金具１１とを備えている。
感温筒１０は、その外周が計測対象物１２に接するように、ロウ付けによって取り付けられている。感温筒１０の内部には、温度センサー８が収納される。感温筒１０は、熱伝導率の高い銅製のものが好適に用いられる。
感温筒１０は、その軸線２２の方向の寸法が周方向に沿って変化するように形成されている。具体的には、感温筒１０の一端（図２において上端）が、その軸線に対して傾斜した端面が形成されるように斜めに切断されており、これによって、短尺部分１４と長尺部分１５が形成されている。

図３には、感温筒１０が示されている。同図には感温筒１０の軸線２２の方向に部材が短くなる短尺部分１４と、部材が長くなる長尺部分１５と、これら短尺部分１４と長尺部分１５の間に隣接して位置する隣接領域１６と、この隣接部分１６にわたって形成された隣接部分１６ａ，１６ｂとが模式的に表されている。

バネ金具１１（図２参照）は、板バネとされており、感温筒１０の短尺部分１４にて軸線２２の方向における両端を把持するように設置されている。このバネ金具１１のバネ力によって温度センサー８を押圧することによって、バネ金具１１の設置位置と対向する感温筒１０内周側に温度センサー８を押しつける。このとき、温度センサー８と感温筒１０の内周との接触点の延長線上に、感温筒１０の外周と計測対象物１２との接触点が位置するように配置されている。これによって、温度センサー８と計測対象物１２との間隔が最短とされる。

このような温度センサー保持具９によれば、感温筒１０は、その軸線２２の方向における寸法が隣接領域１６に比べて短い短尺部分１４を備えているので、この短尺部分１４の両端部を把持して設置されたバネ金具１１は、感温筒１０の周方向に沿って隣接領域１６へ移動しようとすると、バネ金具１１の軸線方向の寸法を、例えば隣接部分１６ａ，１６ｂへと増大させるように変形する必要が生じるため、バネ金具１１が隣接領域１６へと移動することは困難となる。したがって、バネ金具１１は短尺部分１４から隣接領域１６へと移動することがなく、その位置が短尺部分１４にて固定されることになる。このようにバネ金具１１の位置が固定される。

バネ金具１１は、感温筒１０の短尺部分１４に固定されることによって、温度センサー８が計測対象物１２の直近から外れてしまうことがないので、温度センサー８を、感温筒１０の内側の適切な内周面に安定して接触させることが可能となる。したがって、バネ金具１１が回動し、位置がずれてしまうことがないので、ずれによる検出値のばらつきが生じない。温度制御に精度が求められる場合においても、安定して精度の良い温度検出値を得ることが出来る。

図４には、計測対象物１２と、感温筒１０と、温度センサー８（本図では８ｄ，８ｅ）との位置関係が横断面図にて示されている。

感温筒１０の外周と計測対象物１２が接触点１７で接することによって、温度は、感温筒１０に伝播し、感温筒１０の内側の計測目標点１８を通じて温度センサー８ｄに伝わり、温度が検出される。

感温筒１０は、ロウ付けによって計測対象物１２に固着されており、ロウ１３からも温度が伝播する。計測したい温度は、計測対象物１２と感温筒１０が接触点１７で接触するのみの場合と比べて、感温筒１０の広い範囲に伝わり、感温筒１０の温度勾配は少なくなる。特に、感温筒１０のロウ付けで囲まれた範囲内の温度勾配は少なく、温度を検出するのに適しており、この範囲を計測範囲２０とすることができる。

温度センサー８は、接触点１７に対向する感温筒内面側の接触点１８に接する温度センサー８ｄの位置に設置されることが望まれる。しかし、設置誤差等によって、温度センサーの設置位置がずれてしまい、例えば温度センサー８ｅの位置に設置された場合、感温筒内面側の接触位置は接触点１９となり、この位置での温度が検出されることになる。

感温筒１０がロウ付けされていない場合、検出したい接触点１８の温度と接触点１９の温度では、温度勾配が生じている。したがって、温度センサー８ｅは、接触点１８と同等の温度を検出することはできない。しかし、本実施形態では、感温筒１０が計測対象物１２へロウ付けされているので、計測点１９を計測範囲２０の内側に設置することができる。これにより、計測したい温度を検出できるので、多少の設置誤差を吸収し、精度の良い温度を検出することが可能となる。

また、ロウ付けによって、温度センサー保持具９の位置を固定しているので、構造全体がずれてしまうことが無く、同じ場所の温度を安定して検出することができる。
このほか、計測対象物は管状に限られず、他の様々な形状のものに対しても適用できるという効果がある。

図５は、感温筒１０となる材料の管を材料取りした例を示している。
感温筒１０の端面を傾斜させた形状の場合、図５に示すように、材料となる１本の銅管から、長尺側と短尺側で交互に材料取りを行うことができる。このような形状は、加工が容易である。また、材料を無駄無く使用できるので、廃棄物を出さず環境にも優しい。

また、図示しないが、切断面の傾斜を片端だけではなく、両端につけても良い。両端に傾斜をつける場合には、感温筒の部材中心を軸に線対称な傾斜面となるように、すなわち、切断面を互い違いになるように切断する。このように切断することで無駄なく材料取りができる。このように切断した場合には、軸方向に方向性を持たないので、例えば、図２の感温筒１０で示すような上下の取り付け方向の違いを考慮せずに、長尺部分を被計測物にロウ付けすることができる。したがって、軸方向の取り付け間違いは起こらない。

また、温度センサー８は、温度計測したい位置に適切に接していれば良い。したがって、温度センサー保持具９は、温度センサー８の周囲を全長に渡って覆う必要は無い。感温筒１０の長尺部分１５の長さが、温度センサー８の構造長と同じであれば十分である。したがって、図２に示すように、短尺部分１４は、温度センサー８の構造長よりも短くなっても問題がない。このことから、感温筒１０の材料の平均長は、短尺部分１４と長尺部分１５の長さの合計の２分の１となるので、長さに変化をつけない従来の感温筒の材料長よりも短くなり、感温筒１０の材料を低減することができる。

図６は、感温筒１０をさらに短くした実施例である。
一般に、温度センサー８に内包されている温度検知素子範囲２１は、温度センサー８の先端寄り（同図において下端側）に内包されている。この点を考慮すれば、図６に示すように、長尺部分１５を温度センサー８の構造長よりも、さらに短くすることが可能である。したがって、正確な温度検知素子範囲２１の位置を知ることができる場合には、適切な長さに短くできるので、感温筒１０の材料をさらに低減できる。

また、短尺部分１４にバネ金具１１を取り付けることによって、従来品と比較して、バネ金具１１を小さくすることができる。したがって、バネ金具１１の材料を低減できる。

なお、本実施形態では、感温筒１０の一端を斜めに切断して短尺部分１４を設ける構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図７の（ａ）から（ｃ）に示すように、感温筒の一部を切り欠いて、バネ金具を取り付ける構成を採用してもよい。すなわち、（ａ）は感温筒１０ａの端面の一部を斜めに切り欠いた形状であり、（ｂ）はバネ金具が収まるようにバネ金具の幅に合わせて感温筒１０ｂを切り欠いた形状、（ｃ）は材料に開孔を設けてから部材長に切断したものである。
また、上述した実施形態の切り欠きは片端側だけでなく、両端側を切り欠いてもよい。両端側を切り欠くことで、方向性を持たないので、方向をつけ間違える事がない。

本発明の一実施形態にかかる温度センサー保持具が適用される空気調和機を示した概略構成図である。 本発明の一実施形態にかかる温度センサー保持具を示した斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる感温筒の部分についての斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる計測対象物と、感温筒、および温度センサーの接触位置関係を断面で表したものである。 本発明の一実施形態にかかる感温筒の材料取りの図である。 本発明の一実施形態にかかる感温筒長を短くした形状例の図である。 本発明の一実施形態にかかる感温筒のその他形状例を示した図である。

符号の説明

３ 室内側熱交換器
４ 室外側熱交換器
５ 圧縮機
７ 吐出管
８ 温度センサー
８ａ 室内熱交温度センサー
８ｂ 室外熱交温度センサー
８ｃ 吐出管温度センサー
９ 温度センサー保持具
１０ 感温筒
１１ バネ金具
１２ 計測対象物
１３ ロウ
１４ 短尺部分
１５ 長尺部分
１６ 隣接領域
１６ａ 隣接部分
１６ｂ 隣接部分
１７ 接触点
１８ 計測目標点
１９ 計測点
２０ 計測範囲
２１ 温度検知素子範囲
２２ 軸線

Claims (6)

1. 温度センサーを内部に収納するとともに、計測対象物に対して外周が接した状態で固定される円筒状の感温筒と、
   前記感温筒の内周に接するように前記温度センサーを押圧して固定するとともに、前記感温筒の軸線方向における両端を把持して設置されるバネ金具とを備えた温度センサー保持具において、
   前記感温筒は、その軸線方向における寸法が隣接領域に比べ短い短尺部分を備え、
   前記バネ金具は、前記短尺部分に取り付けられていることを特徴とする温度センサー保持具。
2. 前記短尺部分は、前記感温筒の軸線に対して傾斜した端面によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の温度センサー保持具。
3. 前記感温筒の軸線方向における寸法が前記隣接領域に比べて長い長尺部分の外周が、前記計測対象物と接触し、かつ、前記長尺部分の長さは、前記温度センサーの温度を検出する温度検知素子部の長さと等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の温度センサー保持具。
4. 前記感温筒は、前記計測対象物に対してロウ付けされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の温度センサー保持具。
5. 前記計測対象物は、空気調和機の熱交換器の配管であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の温度センサー保持具。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の温度センサー保持具を備えたことを特徴とする空気調和機。

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