WO2016021087A1 - 熱線センサ装置 - Google Patents

Abstract

熱線センサ装置の熱線センサ（２２）は、回転枠（１７）内に配設される。熱線センサ（２２）の検出部（２３）に向かって熱線を収束させるレンズ（１８）は回転枠（１７）の第１開口部に嵌合される。光学補正部材（２５ａ，２５ｂ）は、回転枠（１７）の取付凹部（２４）に取着されてレンズ（１８）のレンズ面を少なくとも部分的に覆う。レンズ（１８）は、レンズ面から回転枠（１７）の内面に沿って回転枠（１７）の第２開口部に向かって延びる筒状の脚部（１９）を一体に含む。レンズ（１８）の光学軸に沿った脚部（１９）の長さは、光学軸に沿った取付凹部（２４）の深さより長い。脚部（１９）内に熱線センサ（２２）の検出部（２３）が配置される。

Description

熱線センサ装置

　本発明は、熱線センサ装置に関し、例えば天井面に設置されて、照明装置等の負荷装置の動作を制御すべく、室内に入退室する居住者を検出する熱線センサ装置に関するものである。

　熱線センサ装置は、例えばトイレ室のドア付近の天井面に設置され、トイレ室に入室する人体の熱線を検出して照明装置等の負荷装置の作動を開始させるとともに、トイレ室からの人体の退室を検出して負荷装置の作動を停止させるように動作する。

　図９は、従来の熱線センサ装置の一例を示す。本体部１は天井面に取着される。本体部１には下方に向かって露出するセンサ部２が取着されている。センサ部２は、本体部１に支持される回転枠３と、回転枠３に取着されるレンズ４と、レンズ４の所望範囲を露出させるレンズフード５と、回転枠３内でレンズ４の上方に配設される熱線センサ（焦電センサ）７とを備えている。

　熱線センサ７はレンズ４で集光される赤外線の微細な変動に応じた検出信号を生成して、検出信号を本体部１内の制御部に供給する。制御部は、センサ信号に従って居住者の入退室を判断して照明器具等の負荷装置の動作を制御する。

特開２００９－１３９１９０号公報 特開平０８－１７８７４６号公報 実開平０４－９４５２８号公報

　ドアの開閉により天井付近に気流が発生すると、図９に矢印で示すように、レンズ４と回転枠３との間の隙間から回転枠３内に空気が流入することがある。この空気の流れは、熱線センサ７の検出部の温度を変化させることがあり、その温度変化が居住者の入退室として誤検出されることがある。熱線センサ装置の誤検出のせいで、居住者が入室しても照明装置が点灯しないこと、または居住者が退室しても照明装置が消灯されないこと等の不具合が生じることがある。

　特許文献１～３には、空気の流入による赤外線センサの誤検知を回避する手段は開示されていない。
　本発明の目的は室内の気流による誤検知を防止または低減し得る熱線センサ装置を提供することにある。

　本発明の一局面に従う熱線センサ装置は、本体部に対し、角度調節可能に保持されるとともに、第１開口部と第２開口部と取付凹部とを含む筒状の回転枠と、前記回転枠内に配設されるとともに検出部を含む熱線センサと、前記回転枠の前記第１開口部に嵌合されるとともに前記熱線センサの前記検出部に向かって熱線を収束させるレンズと、前記回転枠の前記取付凹部に取着されて前記レンズのレンズ面を少なくとも部分的に覆う光学補正部材とを備える。前記レンズは、前記レンズ面から前記回転枠の内面に沿って前記第２開口部に向かって延びる筒状の脚部を一体に含む。前記レンズの光学軸に沿った前記脚部の長さは、前記光学軸に沿った前記取付凹部の深さより長く、前記脚部内に前記熱線センサの前記検出部が配置される。

　いくつかの例では、前記脚部の外面は、前記回転枠の前記第１開口部から前記第２開口部まで、前記回転枠の前記内面と特定距離の隙間を介して対面している。
　いくつかの例では、前記回転枠の前記内面と、前記脚部の外面は、前記第２開口部に近づくほど前記光学軸に向かって屈曲して延びる。

　いくつかの例では、前記光学補正部材は、前記レンズの受光エリアを設定するレンズフードである。
　いくつかの例では、前記光学補正部材は、前記熱線センサの受光波長を設定するフィルタである。

　いくつかの例では、前記脚部は、少なくとも一つの凸部が形成された外面を含み、前記回転枠の前記内面は、前記少なくとも一つの凸部が係合する少なくとも一つの凹部を含む。

　いくつかの例では、前記回転枠は、前記本体部に取着される取付部材に回動可能に支持される。
　いくつかの例では、前記脚部は、前記回転枠の前記第２開口部に隣接するかまたは整列された先端を含み、前記検出部は、前記脚部の前記先端と前記レンズ面との間に配置される。

　いくつかの例では、前記回転枠の前記内面及び前記脚部の外面は、前記回転枠の前記第１開口部と前記第２開口部との間の位置に、少なくとも一つの角部を含む。
　本発明の一側面によれば、室内の気流による誤検知を防止または低減できる熱線センサ装置が提供される。他の態様及び利点は本発明の技術的思想の例を示す図面と共に以下の記載から明らかとなる。

第１実施形態の熱線センサ装置の断面図である。 センサ部の断面図である。 センサ部の斜視図である。 第２実施形態の熱線センサ装置の断面図である。 第３実施形態の熱線センサ装置の断面図である。 第４実施形態の熱線センサ装置の断面図である。 第５実施形態の熱線センサ装置の断面図である。 第６実施形態の熱線センサ装置の断面図である。 従来例を示す断面図である。

　以下、第１実施形態に従う熱線センサ装置を図面に従って説明する。図１及び図２に示す熱線センサ装置は、円筒状であり得る本体部１１と、本体部１１の下端に嵌着された取付部材１２とを備えることができる。取付部材１２は、鍔部１２ａを備えることができる。

　本体部１１内には第一の基板１３が取着される。第一の基板１３には電源部１４が配設されている。第一の基板１３の下方には第二の基板１５が配設されている。
　第二の基板１５にはセンサ部１６が搭載されている。センサ部１６は、平面視で取付部材１２の中心に配置されることが好ましい。図２及び図３に示すように、センサ部１６は、平面視でえん筒状の回転枠１７を含む。回転枠１７は、第１開口部または下端開口部（図２において下側、図３において上側）と第２開口部または上端開口部（図２において上側、図３において下側）との間に延在する内面を含む中空体である。回転枠１７は例えば球状外面を有する円筒ことができる。本体部１１に対する回転枠１７の角度は調節可能である。回転枠１７の下端開口部はレンズ１８によって覆われている。

　レンズ１８は、レンズ面と、当該レンズ面から遠ざかる方向に延びる、筒状の、好ましくは円筒状の脚部１９とを含む。脚部１９はレンズ面と一体に形成される。脚部１９の先端は、回転枠１７の上端開口部と整列してよく、レンズ１８のレンズ面は、回転枠１７の下端開口部よりも下方に配置されてよい。

　脚部１９の外面は、回転枠１７の内面に嵌合されるように構成され得る。例えば、脚部１９の外面から少なくとも一つの凸部２０（図示した例では一対）が径方向外側に突出している。回転枠１７の内面には、凹部２１が形成されている。脚部１９のほぼ全体が回転枠１７内に収容されたときに脚部１９の凸部２０は回転枠１７の凹部２１に弾性的に係合する。このようにして、レンズ１８は回転枠１７に保持される。

　回転枠１７の上端付近の内面は、上端に近づくほど開口径が小さくなるように、レンズ１８の光学軸に向かって径方向内側に屈曲して延設される。同様に、脚部１９の外面も同方向に屈曲して延設される。回転枠１７が脚部１９を受承した状態では、回転枠１７と脚部１９との間には、回転枠１７の下端から上端にかけて特定距離の隙間が形成される。特定距離の隙間は、例えば凹部２１を除き、ほぼ一定の隙間であることが好ましい。図示した例では、回転枠１７の内面及び脚部１９の外面は、回転枠１７の第１開口部と第２開口部との間に、少なくとも一つの角部を含む。当該角部によって、回転枠１７と脚部１９との間に屈曲した隙間が形成される。

　レンズ１８の脚部１９内には、第二の基板１５に取着される熱線センサ２２のほぼ全体が収容される。熱線センサ２２の検出部２３は、レンズ１８に対向する位置に配置される。検出部２３は、レンズ１８のレンズ面と脚部１９の上端との間に配置されることが好ましい。

　熱線センサ２２には電源部１４から第一及び第二の基板１３，１５及び電源配線を介して電源が供給される。熱線センサ２２は、入射する赤外線の変化を検出し、検出信号を生成する。その検出信号は第一及び第二の基板１３，１５及び信号線を介して例えば熱線センサ装置の外部の照明装置制御部等の負荷装置制御部に伝送される。

　回転枠１７の下端には少なくとも一つの取付凹部２４が形成される。レンズフード２５ａ及びフィルタ２５ｂは取付凹部２４と係合することによって回転枠１７に取着される。レンズ１８の光学軸に沿った取付凹部２４の深さは、脚部１９の長さの半分程度である。少なくとも一つの取付凹部２４は、回転枠１７の下端においてレンズ１８の中心をはさんで対向する位置に形成された２つの取付凹部２４であってよい。

　レンズフード２５ａは、レンズ１８の受光エリアを調整するようにまたはセンサ部１６の指向性を調整するように構成される。フィルタ２５ｂは検出部２３への赤外光以外の不要な波長の光の侵入を阻止することによって熱線センサ２２の受光波長を設定する波長選択フィルタであり得る。レンズフード２５ａ及びフィルタ２５ｂは単体でまたは協働して光学補正部材として機能する。

　レンズフード２５ａ及びフィルタ２５ｂは、回転枠１７の外面とともに球体の一部を構成するような曲面に形成されることが好ましい。
　回転枠１７の外面において、レンズ１８の中心をはさんで対向する位置に２つの軸部２６が形成されている。両軸部２６は取付部材１２に設けられた２つの保持凹部２７に保持される。

　取付部材１２は、センサ部１６の下半分が取付部材１２から露出し、センサ部１６を軸部２６の周りで回動可能に支持する。レンズ１８の光学軸の向きを調整することにより、居住者等を検知する検知エリアを調整可能となっている。

　取付部材１２の下面には蓋部２８が取着される。センサ部１６の下半分のみが蓋部２８から露出する。熱線センサ装置が天井面２９内に埋設されたとき、鍔部１２ａ、蓋部２８、およびセンサ部１６の下半分は天井面２９から露出する。

　次に、熱線センサ装置の作用を説明する。
　ドア近くの天井面に取着された熱線センサ装置は、レンズ１８を介して熱線センサ２２で赤外線を検出する。居住者の入退室にともなって、赤外線の検出量が変動すると、熱線センサ２２は微小電流を出力し、その微小電流に基づく検出信号が照明装置の制御部等に供給される。この結果、居住者の入退室にともなって照明装置等が自動的に制御される。

　ドアの開閉時にドア付近に発生する気流により、図２に矢印で示すように、回転枠１７の取付凹部２４からレンズ１８の脚部１９と回転枠１７との間の隙間を経て本体部１１内に向かう気流が生じる。

　レンズ１８の脚部１９は、レンズ１８の光学軸に沿った取付凹部２４の深さより長く形成されている。脚部１９は熱線センサ２２のほぼ全体を覆う位置まで延設されている。レンズ１８の脚部１９は、この脚部１９と回転枠１７との間の隙間を介して本体部１内に流れる気流が、熱線センサ２２の外面に当たり難くする。また、この気流は、脚部１９の先端から遠隔にあるレンズ面の近傍に位置する熱線センサ２２の検出部２３にほとんど到達しない。この結果、熱線センサ２２の付近で温度変化が生じ難いので、ドアの開閉による熱線センサ２２のおよび熱線センサ装置の誤検知は防止または低減される。

　第１実施形態の熱線センサ装置では、次に示す効果を得ることができる。
（１）熱線センサ２２がレンズ１８の脚部１９で覆われているので、回転枠１７の取付凹部２４からレンズ１８と回転枠１７との間の隙間を経て本体部１１内に流れる気流が発生しても、その気流が熱線センサ２２に向かって流れることはほとんどない。従って、熱線センサ２２の周囲で温度変化の発生を抑制することができ、ドアの開閉にともなう誤検知を防止または低減することができる。
（２）回転枠１７の下端から上端にかけて、すなわち回転枠１７の全長にわたって脚部１９が回転枠１７に嵌挿されるので、回転枠１７と脚部１９との間の隙間を気流が通過しても、その気流が脚部１９内の熱線センサ２２に向かって流れることはほとんどない。
（３）回転枠１７の上端付近の内面及びその内面に対向する脚部１９の外面は、径方向内側に屈曲している。したがって、回転枠１７と脚部１９との間の隙間を通過する気流の速度及び／または流量は抑制される。
（４）レンズ１８の脚部１９に設けた凸部２０が回転枠１７の内面に設けた凹部２１に弾性的に嵌合する。したがって、レンズ１８と回転枠１７との嵌合位置の精度は向上する。
（５）回転枠１７に取付凹部２４が設けられる。したがって、レンズフード２５ａ及びフィルタ２５ｂを回転枠１７に取着することができる。
（６）回転枠１７の外面に設けた軸部２６は取付部材１２の保持凹部２７によって保持される。したがって、レンズ１８を取着した回転枠１７を、本体部１１に取着された取付部材１２に容易に取着することができる。
（７）取付部材１２に対し回転枠１７を回動させることにより、熱線センサ２２による赤外光の検知エリアを調整することができる。

　図４に示すように、第２実施形態の熱線センサ装置は、熱線センサ２２の周囲を覆う断熱材で構成した胴回りカバー３１を備える。断熱材は、例えばポリエチレンである。その他の構成は第１実施形態と同様である。

　このような構成では、胴回りカバー３１の断熱効果により熱線センサ２２の周囲温度の変化による誤動作をさらに低減することができる。
　図５に示すように、第３実施形態の熱線センサ装置は、胴回りカバー３１と熱線センサ２２の外面との間に空気層３２が区画されるように設けられる胴回りカバー３１を備える。その他の構成は、第２実施形態と同様である。

　このような構成では、空気層３２と胴回りカバー３１の断熱効果により、熱線センサ２２の周囲温度の変化による誤動作をさらに低減することができる。
　図６に示すように、第４実施形態の熱線センサ装置は、第２実施形態の構成に加えて、熱線センサ２２の検出部２３を覆うカバー３３を備える。カバー３３は、断熱効果を備え、かつ赤外線を透過させる材質とする。

　このような構成では、胴回りカバー３１とカバー３３の断熱効果により、熱線センサ２２の周囲温度の変化による誤動作をさらに低減することができる。
　図７に示すように、第５実施形態の熱線センサ装置は、熱線センサ２２と第二の基板１５とがそれらの間に空気層３４を区画するように設けられる。その他の構成は第１実施形態と同様である。

　このような構成では、電源部１４等からの第二の基板１５を介した熱伝導を抑制して、熱線センサ２２の周囲温度の変化による誤動作をさらに低減することができる。
　図８に示すように、第６実施形態の熱線センサ装置は、第５実施形態の構成に加えて、熱線センサ２２を覆う第２実施形態のものと同様な胴回りカバー３１と、胴回りカバー３１の内側で熱線センサ２２と第二の基板１５との間に配置される環状の封止部材３５とを備える。胴回りカバー３１と封止部材３５とが協働して第二の基板１５と熱線センサ２２との間の空気層３４を密封する。

　このような構成により、胴回りカバー３１の断熱効果と空気層３４の断熱効果により、熱線センサ２２の周囲温度の変化による誤動作をさらに低減することができる。
　上記実施形態は、以下のように変更してもよい。

　脚部１９の長さは、取付凹部２４の上端部より上方に位置し、かつ熱線センサ２２の検出部２３を覆う長さであればよい。
　本発明は、例示したものに限定されるものではない。例えば、例示した特徴が本発明にとって必須であると解釈されるべきでなく、むしろ、本発明の主題は、開示した特定の実施形態の全ての特徴より少ない特徴に存在することがある。本発明は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

Claims (9)

1. 　本体部に対し、角度調節可能に保持されるとともに、第１開口部と第２開口部と取付凹部とを含む筒状の回転枠と、
   　前記回転枠内に配設されるとともに検出部を含む熱線センサと、
   　前記回転枠の前記第１開口部に嵌合されるとともに前記熱線センサの前記検出部に向かって熱線を収束させるレンズと、
   　前記回転枠の前記取付凹部に取着されて前記レンズのレンズ面を少なくとも部分的に覆う光学補正部材と、
   を備え、
   　前記レンズは、前記レンズ面から前記回転枠の内面に沿って前記第２開口部に向かって延びる筒状の脚部を一体に含み、
   　前記レンズの光学軸に沿った前記脚部の長さは、前記光学軸に沿った前記取付凹部の深さより長く、前記脚部内に前記熱線センサの前記検出部が配置されることを特徴とする熱線センサ装置。
2. 　請求項１に記載の熱線センサ装置において、
   　前記脚部の外面は、前記回転枠の前記第１開口部から前記第２開口部まで、前記回転枠の前記内面と特定距離の隙間を介して対面していることを特徴とする熱線センサ装置。
3. 　請求項２に記載の熱線センサ装置において、
   　前記回転枠の前記内面と、前記脚部の外面は、前記第２開口部に近づくほど前記光学軸に向かって屈曲して延びることを特徴とする熱線センサ装置。
4. 　請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱線センサ装置において、
   　前記光学補正部材は、前記レンズの受光エリアを設定するレンズフードであることを特徴とする熱線センサ装置。
5. 　請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱線センサ装置において、
   　前記光学補正部材は、前記熱線センサの受光波長を設定するフィルタであることを特徴とする熱線センサ装置。
6. 　請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱線センサ装置において、
   　前記脚部は、少なくとも一つの凸部が形成された外面を含み、前記回転枠の前記内面は、前記少なくとも一つの凸部が係合する少なくとも一つの凹部を含むことを特徴とする熱線センサ装置。
7. 　請求項１乃至６のいずれか１項に記載の熱線センサ装置において、
   　前記回転枠は、前記本体部に取着される取付部材に回動可能に支持されることを特徴とする熱線センサ装置。
8. 　請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱線センサ装置において、
   　前記脚部は、前記回転枠の前記第２開口部に隣接するかまたは整列された先端を含み、
   　前記検出部は、前記脚部の前記先端と前記レンズ面との間に配置されることを特徴とする熱線センサ装置。
9. 　請求項１乃至８のいずれか１項に記載の熱線センサ装置において、
   　前記回転枠の前記内面及び前記脚部の外面は、前記回転枠の前記第１開口部と前記第２開口部との間の位置に、少なくとも一つの角部を含むことを特徴とする熱線センサ装置。

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