JPH04353728A - 輻射熱温度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、床面や壁面からの輻
射熱温度を検知する輻射熱温度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機においては、床面や壁面から
の輻射熱温度を検知する輻射熱温度センサを備えたもの
がある。一例を図１１および図１２に示す。

【０００３】１は空気調和機の室内ユニットで、前面上
部に空気吸込口２が設けられ、前面下部に空気吹出口３
が設けられている。そして、空気吹出口３の横位置に輻
射熱温度センサ４が設けられている。

【０００４】輻射熱温度センサ４は、断熱材５の下面部
に断熱空間５ａを陥没形成し、その断熱空間５ａを赤外
線透過カバー６で閉塞している。この赤外線透過カバー
６は、アクリルやポリエチレン等で成形され、室内気流
等が断熱空間５ａ内に作用するのを防ぐためのものであ
る。そして、断熱空間５ａ内にサーミスタ等の温度セン
サ７を取付け、その温度センサ７の信号出力をリード線
８によって外に取出す構成となっている。

【０００５】すなわち、床面や壁面から熱が輻射される
と、その輻射熱エネルギが赤外線光となって赤外線透過
カバー６を通り、断熱空間５ａに入る。断熱空間５ａに
入った輻射熱エネルギは温度センサ７に投射され、その
温度センサ７の感知温度がリード線８を通して外に信号
出力される。一方、検知対象に対する指向性を有するも
のとして、特開昭６３−２３１１３４号公報に記載され
た輻射熱温度センサがある。

【０００６】すなわち、所定範囲の輻射熱を集める集熱
手段として、輻射熱透過膜の前方に反射筒を形成したり
、輻射熱透過膜を凸レンズ面に形成したり、輻射熱温度
センサ自体を駆動させたりしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１１，図
１２のように室内ユニット１の前面に取付けるタイプの
輻射熱温度センサ４では、強度上、赤外線透過カバー６
としてある一定以上の厚さが要求される。しかしながら
、赤外線透過カバー６の厚さに比例して輻射熱エネルギ
が減衰し、適正な検知が困難になるという問題がある。

【０００８】しかも、断熱空間５ａに入った輻射熱エネ
ルギは赤外線透過カバー６や断熱材５の熱伝達および二
次輻射等を経て温度センサ７に達するため、断熱空間５
ａ内での温度センサ７の位置の“ばらつき”がそのまま
検知誤差となって現われてしまう。つまり、温度センサ
７の取付けに関して精度の高い組立て技術が要求され、
コストの上昇につながるという問題がある。また、検知
対象に対する指向性がなく、全周囲の輻射熱を検知して
しまうという問題もある。

【０００９】一方、特開昭６３−２３１１３４号公報に
記載された輻射熱温度センサのうち、輻射熱透過膜の前
方に反射筒を形成したものでは、反射筒によって装置が
大形化するという問題がある。また、輻射熱透過膜を凸
レンズ面に形成したものは、凸レンズ面の熱吸収率が大
きいため、集熱力が小さくて感度が悪いという問題があ
る。

【００１０】さらに、輻射熱温度センサ自体を駆動させ
るものでは、検知対象に対する指向性を有する半面、構
造が複雑で、しかも複数箇所の輻射熱温度を同時に比較
できないという問題がある。この発明は上記の事情を考
慮したもので、請求項１の輻射熱温度センサは、輻射熱
エネルギの減衰を生じることなく、しかも簡単な構成で
誤差のない適正な検知を可能とすることを目的とする。

【００１１】請求項２の輻射熱温度センサは、輻射熱エ
ネルギを効率良くしかも良好な指向性をもって取込むこ
とができ、誤差のない適正な検知を可能とすることを目
的とする。請求項３の輻射熱温度センサは、複数箇所の
輻射熱温度を良好な指向性をもって同時にしかも精度よ
く検知することを目的とする。請求項４の輻射熱温度セ
ンサは、周囲温度の影響を除去して誤差のない適正な検
知を可能とすることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の輻射熱温度セ
ンサは、熱輻射率が高い受熱板と、この受熱板に取付け
た温度センサと、この温度センサを覆う断熱材とから成
る。

【００１３】請求項２の輻射熱温度センサは、熱輻射率
が高く鎧戸状に複数の傾斜面を有する受熱板と、この受
熱板に取付けた温度センサと、この温度センサを覆う断
熱材とから成る。

【００１４】請求項３の輻射熱温度センサは、熱輻射率
が高く内面が相対向する一対の受熱板と、これら受熱板
のそれぞれ内面側に取付けた一対の温度センサと、上記
各受熱板間に存して上記各温度センサを覆うとともに、
上記各受熱板の外面に沿う位置にそれぞれ傾斜状の集熱
空間を形成する断熱材と、上記各集熱空間の内周面にお
いて上記各受熱板と対向する位置に設けた熱の非反射構
造とから成る。

【００１５】請求項４の輻射熱温度センサは、熱輻射率
が高い受熱板と、この受熱板に取付けた主温度センサと
、この温度センサを覆う断熱材と、この断熱材の中に設
けた補助温度センサとから成る。

【００１６】

【作用】請求項１の輻射熱温度センサでは、輻射熱エネ
ルギを受熱板に直接的に取込み、それを温度センサに伝
える。請求項２の輻射熱温度センサでは、輻射熱エネル
ギを受熱板の複数の傾斜面により効率良くしかも指向性
をもって取込み、それを温度センサに伝える。

【００１７】請求項３の輻射熱温度センサでは、各集熱
空間の傾斜と各集熱空間の内周面に設けた非反射構造と
により、各集熱空間にそれぞれ独自の指向性をもって輻
射熱エネルギを集め、それを各受熱板に取込んで各温度
センサに伝える。

【００１８】請求項４の輻射熱温度センサでは、輻射熱
エネルギを受熱板に直接的に取込んで主温度センサに伝
え、その検知温度を非伝熱状態にある補助温度センサの
検知温度で補正する。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の第１実施例について図面を
参照して説明する。この第１実施例は、請求項１の輻射
熱温度センサに相当する。なお、図面において図１１お
よび図１２と同一部分には同一符号を付し、その詳細な
説明は省略する。

【００２０】図１に示すように、輻射熱温度センサ３０
は、外観を発砲スチロール製の断熱材３１によって形成
している。この断熱材３１は下面部に凹陥部３１ａを有
しており、その凹陥部３１ａの奥に受熱板３２を設けて
いる。この受熱板３２は、熱輻射率εが高い樹脂たとえ
ば塩化ビニールをシート状に形成したものである。

【００２１】そして、断熱材３１において、受熱板３２
の内面（上面）と接する位置に集熱板３３を積層し、そ
の集熱板３３と接する位置に熱伝導性接着剤３５にて温
度センサ３４を取付けている。さらに、温度センサ３７
の信号出力をリード線３６によって外に取出す構成とな
っている。つまり、温度センサ３４を断熱材３１で覆い
、温度センサ３４に受熱板３２以外から熱が伝わらない
ようにしている。なお、輻射熱温度センサ３０は図１１
に示す従来の輻射熱温度センサ４と同様に室内ユニット
１の前面の空気吹出口３の隣に設置されている。作用を
説明する。

【００２２】床面や壁面から熱が輻射されると、その輻
射熱エネルギが赤外線光となって受熱板３２に投射され
る。この投射された輻射熱エネルギはそのまま受熱板３
２で取込まれ、集熱板３３および熱伝導性接着剤３５を
介して温度センサ３４に伝わる。そして、温度センサ３
４の感知温度がリード線３６を通して外に信号出力され
る。

【００２３】このように、受熱板３２が検知面として露
出していることにより、輻射熱エネルギを減衰させるこ
となく直接的に取込むことができる。よって、誤差のな
い適正な検知が可能である。なお、輻射熱感度と室内気
流との関係を実験により確かめたのが図２のデータであ
る。輻射熱感度とは、周囲雰囲気温度をＴａ、検知対象
物の温度をＴｗ、温度センサ３７の検知温度をＴｒとす
れば、下式で求められる。 輻射熱感度＝（Ｔａ−Ｔｒ）／（Ｔａ−Ｔｗ）

【００２
４】この図３のデータから判ることは、感度の絶対値（
気流が零）が高いことであり、気流の速度増に伴って感
度の低下が見られるものの、それよりはむしろ感度が高
いことで気流の影響を除去できる点にある。すなわち、
図１６に示した従来の輻射熱温度センサ４０（透過カバ
ーを有している）では感度の絶対値が低い分だけ気流の
影響を受け易く、感度の低下が大きくなっている。

【００２５】また、温度センサ３４の取付け位置につい
ては集熱板３３に接着するだけの簡単な構成であるから
、取付け位置に“ばらつき”を生じ難く、よって高い組
立て精度は不要である。これは、コストの低減につなが
る。この発明の第２実施例について説明する。この第２
実施例は請求項２の輻射熱温度センサに相当する。ここ
では、図３に示すように、室内ユニット１の前面下部に
おいて、空気吹出口３を挟む位置に輻射熱温度センサ４
０ａ，４０ｂをそれぞれ設けている。

【００２６】左側の輻射熱温度センサ４０ａは、図４に
示すように、収容箱４１を備えており、その収容箱４１
の下面部開口に受熱板４２を設けている。この受熱板４
２は、熱輻射率εが高い樹脂たとえば塩化ビニールを鎧
戸状に形成したもので、左方向への傾きがθａの複数の
傾斜面を有している。

【００２７】そして、収容箱４１内に発砲スチロール製
の断熱材４３を装填し、その断熱材４３において受熱板
４２のほぼ中央部と接する位置に断熱空間４３ａを形成
している。さらに、断熱空間４３ａにおいて、受熱板４
２と接するように温度センサ４４を取り付け、その温度
センサ４４の信号出力をリード線４５によって外に取出
す構成となっている。つまり、温度センサ４４を断熱材
４３で覆い、温度センサ４４に受熱板４２以外から熱が
伝わらないようにしている。受熱板４２は室内ユニット
１の取付け面開口１ａに対応し、その取付け面開口１ａ
から長さｈだけ引っ込んでいる。なお、右側の輻射熱温
度センサ４０ａは、受熱板４２の傾斜面が右方向へθｂ
傾いている以外は、左側の輻射熱温度センサ４０ｂと同
じである。作用を説明する。

【００２８】床面や壁面から熱が輻射されると、その輻
射熱エネルギが赤外線光となって受熱板４２に投射され
る。この投射された輻射熱エネルギはそのまま受熱板４
２で取込まれ、温度センサ４４に伝わる。そして、温度
センサ４４の感知温度がリード線４５を通して外に信号
出力される。

【００２９】このように、受熱板４２が検知面として露
出し、しかもその受熱板４２は複数の傾斜面から成る表
面積の大きなものであるから、輻射熱エネルギを効率良
く直接的に取込むことができる。よって、誤差のない適
正な検知が可能である。

【００３０】特に、輻射熱温度センサ４０ａおよび４０
ｂは、受熱板４２の各傾斜面が左方向へθａおよびθｂ
傾いているので、表面積が大きいことと合わせて左右方
向の検知対象に対する良好な指向性を発揮する。

【００３１】また、受熱板４２は取付け面開口１ａから
長さｈだけ引っ込んでいるので、室内気流や隣の空気吹
出口３からの吹出風の影響を受け難く、検知精度の向上
に大きく貢献する。なお、図５に示すように、取付け面
開口１ａの周囲にフランジ１ｂを設ければ、風の影響を
さらに受け難くすることができる。この発明の第３実施
例について説明する。この第３実施例は請求項３の輻射
熱温度センサに相当する。

【００３２】図６に示す輻射熱温度センサ５０は、外観
を発砲スチロール製の断熱材５１によって形成している
。この断熱材５１は、傘状に形成してあり、内部に支柱
状の仕切壁５１ｃを有し、その仕切壁５１ｃを挟む両側
に集熱空間５１ａ，５１ｂを有している。

【００３３】仕切壁５１ｃを挟んで内面が相対向するよ
うに一対の受熱板５２ａ，５２ｂを設けている。この受
熱板５２ａ，５２ｂは、熱輻射率εが高い樹脂たとえば
塩化ビニールをシート状に形成したものである。こうし
て、受熱板５２ａ，５２ｂのそれぞれの外面に沿う位置
に傾斜状の集熱空間５１ａ，５１ｂがある。

【００３４】これら集熱空間５１ａ，５１ｂは、受熱板
５２ａ，５２ｂと対向する面がそれぞれ左右方向に角度
θａ，θｂだけ傾斜しており、その傾斜角度に応じて左
右方向の検知対象に対する指向性を有する。仕切坂５１
ｃにおいて、受熱板５２ａ，５２ｂのそれぞれのほぼ中
央部と接する位置に断熱空間５２ａ，５２ｂを形成して
いる。

【００３５】これら断熱空間５３ａ，５３ｂにおいて、
受熱板５２ａ，５２ｂと接するように温度センサ５４ａ
，５４ｂを取付け、これらの温度センサ５４ａ，５４ｂ
の信号出力をリード線５５によって外に取出す構成とな
っている。つまり、温度センサ５４ａ，５４ｂを断熱材
５１で覆い、温度センサ５４ａ，５４ｂに受熱板５２ａ
，５２ｂ以外から熱が伝わらないようにしている。そし
て、集熱空間５１ａ，５１ｂの内周面において受熱板５
２ａ，５２ｂとそれぞれ対向する位置に熱の非反射構造
５６を設けている。

【００３６】熱の非反射構造５６は、熱輻射率εが低い
材料たとえばアルミ箔を棒状に形成し、それを格子状（
アパーチャグリル）に多数本配設したもので、角度θａ
，θｂの範囲外から入射する赤外線光（図示破線矢印）
を格子状部分で多反射させて吸収し、向かい側の受熱板
５２ａ，５２ｂに到達させない働きをする。集熱空間５
１ａ，５１ｂの開口は赤外線光の透過が可能なカバー５
７で閉塞している。この構成の輻射熱温度センサ５０に
ついては、図１の輻射熱温度センサ３０と同じく空気吹
出口３の隣に設ける。作用を説明する。

【００３７】床面や壁面から熱が輻射されると、その輻
射熱エネルギが赤外線光となって集熱空間５１ａ，５１
ｂに入射し、受熱板５２ａ，５２ｂに投射される。この
投射された輻射熱エネルギはそのまま受熱板５２ａ，５
２ｂで取込まれ、温度センサ５４ａ，５４ｂに伝わる。 そして、温度センサ５４ａ，５４ｂの感知温度がリード
線５５，５５を通して外に信号出力される。

【００３８】この場合、受熱板５２ａ，５２ｂは集熱空
間５１ａ，５１ｂの深さ方向に沿って十分な長さを確保
できるので、受熱板５２ａ，５２ｂの表面積を大きくす
ることができ、よって輻射熱エネルギを効率良く取込む
ことができる。

【００３９】また、集熱空間５１ａに入射する赤外線光
のうち、角度θａの範囲外たとえば仕切壁５１の影領域
θｃ側から入射する赤外線光（図示破線矢印）について
は熱の非反射構造５６で吸収され、受熱板５２ａに到達
しない。したがって、集熱空間５１ａは、その傾斜角度
に基づき、しかも上記のように表面積を大きく確保でき
ることと合わせて、左方向の左方向の床や壁の輻射熱温
度を良好な指向性をもって精度よく検知することができ
る。

【００４０】集熱空間５１ｂに入射する赤外線光のうち
、角度θｂの範囲外たとえば仕切壁５１の影領域θｃ側
から入射する赤外線光（図示破線矢印）についても、熱
の非反射構造５６による吸収が行なわれ、受熱板５２ｂ
に到達しない。したがって、集熱空間５１ｂは、その傾
斜角度に基づき、しかも上記のように表面積を大きく確
保できることと合わせて、右方向の床や壁の輻射熱温度
を良好な指向性をもって精度よく検知することができる
。また、左右両方向の輻射熱温度を同時に検知して比較
することができるので、、細かい空調制御が可能となる
。この発明の第４実施例について説明する。この第４実
施例は請求項４の輻射熱温度センサに相当する。

【００４１】図７に示す輻射熱温度センサ６０は、外観
を発砲スチロール製の断熱材６１によって形成している
。この断熱材６１は、下面部に凹陥部６１ａを有してお
り、その凹陥部６１ａの奥に受熱板６２を設けている。 この受熱板６２は、熱輻射率εが高い樹脂たとえば塩化
ビニールをシート状に形成したものである。

【００４２】そして、断熱材６１において、受熱板６２
の内面（上面）と接する位置に主温度センサ６３を取付
け、その主温度センサ６３の信号出力をリード線６５に
よって外に取出す構成となっている。さらに、断熱材６
１内のほぼ中央部分に補助温度センサ６４を埋設し、そ
の補助温度センサ６４の信号出力をリード線６５によっ
て外に取出す構成となっている。つまり、主温度センサ
６３に受熱板６２の熱を伝え、補助温度センサ６４には
受熱板６２の熱を伝えないようにしている。

【００４３】この構成の輻射熱温度センサ６０について
は２つを用意し、それを図３の輻射熱温度センサ４０ａ
，４０ｂと同じく空気吹出口３の両側に設ける。そして
、室内ユニット１において、図８に示す温度差検出回路
を構成している。

【００４４】この温度差検出回路は、室内ユニット１の
左側に設ける輻射熱温度センサ６０の主温度センサ６３
と補助温度センサ６４とを直列に接続し、その直列回路
に直流電圧Ｖｉを印加している。さらに、室内ユニット
１の右側に設ける輻射熱温度センサ６０の主温度センサ
６３と補助温度センサ６４とを直列に接続し、その直列
回路に直流電圧Ｖｉを印加している。

【００４５】すなわち、左側の輻射熱温度センサ６０で
は、主温度センサ６３の感知温度（受熱板６２の温度）
に応じた電圧を補助温度センサ６４の検知温度（周囲温
度等）で補正し、電圧Ｖａを得ている。右側の輻射熱温
度センサ６０では、主温度センサ６３の感知温度（受熱
板６２の温度）に応じた電圧Ｖｂを補助温度センサ６４
の検知温度（周囲温度等）で補正し、電圧Ｖｂを得てい
る。

【００４６】そして、差動増幅回路６６に動作電圧Ｖｄ
を印加し、その差動増幅回路６６の入力端に上記電圧Ｖ
ａ，Ｖｂを入力している。差動増幅回路６６は、電圧Ｖ
ａとＶｂとの差に対応するレベルの電圧Ｖｏを出力する
。作用を説明する。

【００４７】床面や壁面から熱が輻射されると、その輻
射熱エネルギが赤外線光となって受熱板６２に投射され
る。この投射された輻射熱エネルギはそのまま受熱板６
２で取込まれ、主温度センサ６３に伝わる。そして、主
温度センサ６３の感知温度がリード線６５を通して外に
信号出力される。このとき、主温度センサ６３には受熱
板６２の温度の他に周囲温度が作用しており、それと同
じ周囲温度が補助温度センサ６４にも作用している。

【００４８】温度差検出回路において得られる電圧Ｖａ
は、主温度センサ６３だけなら周囲温度の上昇に伴って
増大方向に変化し、補助温度センサ６４だけなら周囲温
度の上昇に伴って減少方向に変化する。この相対の関係
により、実際の電圧Ｖａは周囲温度の影響を除去した輻
射熱温度に相当する。

【００４９】同様に電圧Ｖｂは、主温度センサ６３だけ
なら周囲温度の上昇に伴って増大方向に変化し、補助温
度センサ６４だけなら周囲温度の上昇に伴って減少方向
に変化する。この相対の関係により、実際の電圧Ｖｂは
周囲温度の影響を除去した輻射熱温度に相当する。

【００５０】したがって、左方向の床や壁の輻射熱温度
、および右方向の床や壁の輻射熱温度をそれぞれ精度良
く検知することができ、両輻射熱温度の差を的確に捕ら
えることができる。そして、図１０に示すように、両輻
射熱温度の差に対応するレベルの電圧Ｖｏが得られる。

【００５１】なお、受熱板６２が検知面として露出して
いるので、輻射熱エネルギを減衰させることなく直接的
に取込むことができる。よって、上記補正機能と合わせ
て誤差のない適正な検知が可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、

【
００５３】請求項１の輻射熱温度センサは、熱輻射率が
高い受熱板と、この受熱板に取付けた温度センサと、こ
の温度センサを覆う断熱材とから成るので、輻射熱エネ
ルギの減衰を生じることなく、しかも簡単な構成で誤差
のない適正な検知が可能である。

【００５４】請求項２の輻射熱温度センサは、熱輻射率
が高く鎧戸状に複数の傾斜面を有する受熱板と、この受
熱板に取付けた温度センサと、この温度センサを覆う断
熱材とから成るので、輻射熱エネルギを効率良くしかも
良好な指向性をもって取込むことができ、誤差のない適
正な検知が可能である。

【００５５】請求項３の輻射熱温度センサは、熱輻射率
が高く内面が相対向する一対の受熱板と、これら受熱板
のそれぞれ内面側に取付けた一対の温度センサと、上記
各受熱板間に存して上記各温度センサを覆うとともに、
上記各受熱板の外面に沿う位置にそれぞれ傾斜状の集熱
空間を形成する断熱材と、上記各集熱空間の内周面にお
いて上記各受熱板と対向する位置に設けた熱の非反射構
造とから成るので、複数箇所の輻射熱温度を良好な指向
性をもって同時にしかも精度よく検知することができる
。

【００５６】請求項４の輻射熱温度センサは、熱輻射率
が高い受熱板と、この受熱板に取付けた主温度センサと
、この温度センサを覆う断熱材と、この断熱材の中に設
けた補助温度センサとから成るので、周囲温度の影響を
除去して誤差のない適正な検知が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の構成を断面して示す図
。

【図２】同実施例における気流速度と輻射熱感度との関
係を示す図。

【図３】この発明の第２実施例を適用した室内ユニット
の構成を示す図。

【図４】同実施例の左側取付け用の構成を断面して示す
図。

【図５】図３の要部拡大斜視図。

【図６】この発明の第３実施例の構成を断面して示す図
。

【図７】この発明の第４実施例の構成を断面して示す図
。

【図８】同実施例を適用した温度差検出回路の構成を示
す図。

【図９】同実施例における主温度センサの検知出力と補
助温度センサの検知出力との関係を示す図。

【図１０】同実施例に関わる温度差検出回路の作用を説
明するためのタイムチャート。

【図１１】従来の輻射熱温度センサを設けた室内ユニッ
トの構成を示す図。

【図１２】従来の輻射熱温度センサの構成を断面して示
す図。

【符号の説明】

３１…断熱材、３２…受熱板、３３…集熱板、３４…温
度センサ、３５…熱電導性接着剤。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱輻射率が高い受熱板と、この受熱板
   に取付けた温度センサと、この温度センサを覆う断熱材
   とから構成されたことを特徴とする輻射熱温度センサ。
2. 【請求項２】　　熱輻射率が高く鎧戸状に複数の傾斜面
   を有する受熱板と、この受熱板に取付けた温度センサと
   、この温度センサを覆う断熱材とから構成され、受熱板
   の傾斜面角度に応じた指向性を有することを特徴とする
   輻射熱温度センサ。
3. 【請求項３】　　熱輻射率が高く内面が相対向する一対
   の受熱板と、これら受熱板のそれぞれ内面側に取付けた
   一対の温度センサと、前記各受熱板間に存して前記各温
   度センサを覆うとともに、前記各受熱板の外面に沿う位
   置にそれぞれ傾斜状の集熱空間を形成する断熱材と、前
   記各集熱空間の内周面において前記各受熱板と対向する
   位置に設けた熱の非反射構造とから構成され、各集熱空
   間の傾斜角度に応じた指向性をもって複数の方向の輻射
   熱温度を検知することを特徴とする輻射熱温度センサ。
4. 【請求項４】　　熱輻射率が高い受熱板と、この受熱板
   に取付けた主温度センサと、この温度センサを覆う断熱
   材と、この断熱材の中に設けた補助温度センサとから構
   成され、主温度センサの出力を補助温度センサの出力で
   補正することを特徴とする輻射熱温度センサ。