(57)【要約】【課題】被赤外線検出領域からの赤外線を介して正確な温度を検出するできる赤外線検出装置を得ることを目的とする。【解決手段】室内の床や壁等の被赤外線検出領域から放射される赤外線を透過する赤外線透過材からなるセンサカバーと、このセンサカバーの下方に対向して設けられ、前記赤外線を透過する受光窓と、この受光窓の下方に対向して設けられ、前記赤外線量を検出する赤外線検出素子と、この赤外線検出素子と前記受光窓との間に設けられ、前記受光窓の温度を前記赤外線検出素子の冷接点基準面に伝達する筒状の金属壁と、この金属壁の外周を囲うように設けられ、前記センサカバーの温度を前記冷接点基準面に伝達する金属材料からなる筒状のヒートシンクと、を備えたものである。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の床や壁等の被赤外線検出領域から放射される赤外線を透過する赤外線透過材からなるセンサカバーと、このセンサカバーの下方に対向して設けられ、前記赤外線を透過する受光窓と、この受光窓の下方に対向して設けられ、前記赤外線量を検出する赤外線検出素子と、この赤外線検出素子の冷接点基準面と前記受光窓との間を接続するように設けられ、前記受光窓の温度を前記冷接点基準面に伝達する筒状の金属壁と、この金属壁の外周面を囲うように設けられ、前記センサカバーの温度を前記冷接点基準面に伝達する金属材料からなる筒状のヒートシンクと、を備えたことを特徴とする赤外線検出装置。
【請求項２】
前記筒状のヒートシンクが、その筒低部に蓋部を有し、該蓋部が前記冷接点基準面に当接することを特徴とする請求項１に記載の赤外線検出装置。
【請求項３】
前記センサカバーの温度を検出するカバー温度センサと、前記金属壁の温度を検出する金属壁温度センサと、を具備し、前記カバー温度センサと前記金属壁温度センサとの温度差に基づいて前記赤外線量を補正して出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の赤外線検出装置。
【請求項４】
前記赤外線量を補正する時、前記センサカバーの比熱容量を考慮して補正することを特徴とする請求項３に記載の赤外線検出装置。
【請求項５】
室内の床や壁等の被赤外線検出領域から放射される赤外線を透過する受光窓と、この受光窓の下方に対向して設けられ、前記赤外線量を検出する赤外線検出素子と、この赤外線検出素子の冷接点基準面と前記受光窓との間を接続するように設けられ、前記受光窓の温度を前記冷接点基準面に伝達する筒状の金属壁と、を備えた赤外線検出装置において、
前記受光窓の上方の対向する位置に前記赤外線を透過するセンサカバーを有し、前記金属壁及び前記受光窓を覆うキャップと、このキャップのセンサカバーの温度を検出するカバー温度センサと、前記金属壁の温度を検出するカバー温度センサと、を具備し、前記カバー温度センサと前記金属壁温度センサとの温度差に基づいて前記赤外線量を補正して出力することを特徴とする赤外線検出装置。
【請求項６】
前記赤外線量を補正する時、前記センサカバーの比熱容量を考慮して補正することを特徴とする請求項５に記載の赤外線検出装置。
【請求項７】
前記請求項１から６までのいずれかに記載された赤外線検出装置が、室内を空調する室内ユニットに取り付けられ、前記床や壁等から放射される赤外線を介して温度を検出して制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項８】
前記赤外線検出装置のカバー温度センサが、前記室内ユニットの室内温度を検出する室内温度センサとして活用されたことを特徴とする請求項７に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、室内の床や壁の温度等を赤外線を介して検出する赤外線検出装置及びそれを用いた空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気調和機等に用いる赤外線検出装置として、赤外線の放射エネルギーを受光するサーモバイル素子（赤外線検出素子）周囲の冷接点部上に、金属やセラミック材等の材質からなる薄肉筒状の支持台（金属壁）を設け、その上に赤外線干渉フィルタの窓材（受光窓）を設けて、薄肉筒状の支持台（金属壁）により窓材（受光窓）とサーモバイル素子（赤外線検出素子）との温度差を無くして、窓材（受光窓）からの赤外線放射エネルギーの影響を少なくすると共に、この窓材を覆うように赤外透過率の高いシーリング材（センサカバー）を備えたキャップを被せ、窓材周囲の空気の流れによる温度の影響も少なくなるようにした構成のものがある（例えば特許文献１参照）
【０００３】
特開昭６３−１０９３３６号公報（第２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の赤外線検出装置は、窓材とサーモバイル素子との温度差を少なくし、窓材から放射される赤外線放射エネルギーの影響は防止しているものの、この窓材を覆う赤外透過率の高いシーリング材（センサカバー）から放射される赤外線放射エネルギーの影響を考慮していないために、正確な赤外線放射エネルギーを計測していないという問題があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、室内の床や壁等から放射される赤外線放射エネルギーを精度良く検出し、該赤外線放射エネルギーから精度良く温度を検出する赤外線検出装置及びそれを用いた空気調和機を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、室内の床や壁等の被赤外線検出領域から放射される赤外線を透過する赤外線透過材からなるセンサカバーと、このセンサカバーの下方に対向して設けられ、前記赤外線を透過する受光窓と、この受光窓の下方に対向して設けられ、前記赤外線量を検出する赤外線検出素子と、この赤外線検出素子の冷接点基準面と前記受光窓との間を接続するように設けられ、前記受光窓の温度を前記冷接点基準面に伝達する筒状の金属壁と、この金属壁の外周面を囲うように設けられ、前記センサカバーの温度を前記冷接点基準面に伝達する金属材料からなる筒状のヒートシンクと、を備えたものである。
【０００７】
また、前記筒状のヒートシンクが、その筒低部に蓋部を有し、該蓋部が前記冷接点基準面に当接するものである。
【０００８】
また、前記センサカバーの温度を検出するカバー温度センサと、前記金属壁の温度を検出する金属壁温度センサと、を具備し、前記カバー温度センサと前記金属壁温度センサとの温度差に基づいて前記赤外線量を補正して出力するものである。
【０００９】
また、前記赤外線量を補正する時、前記センサカバーの比熱容量を考慮して補正するものである。
【００１０】
また、室内の床や壁等の被赤外線検出領域から放射される赤外線を透過する受光窓と、この受光窓の下方に対向して設けられ、前記赤外線量を検出する赤外線検出素子と、この赤外線検出素子の冷接点基準面と前記受光窓との間を接続するように設けられ、前記受光窓の温度を前記冷接点基準面に伝達する筒状の金属壁と、を備えた赤外線検出装置において、
前記受光窓の上方の対向する位置に前記赤外線を透過するセンサカバーを有し、前記金属壁及び前記受光窓を覆うキャップと、このキャップのセンサカバーの温度を検出するカバー温度センサと、前記金属壁の温度を検出するカバー温度センサと、を具備し、前記カバー温度センサと前記金属壁温度センサとの温度差に基づいて前記赤外線量を補正して出力するものである。
【００１１】
また、前記赤外線量を補正する時、前記センサカバーの比熱容量を考慮して補正するものである。
【００１２】
また、前記請求項１から６までのいずれかに記載された赤外線検出装置が、室内を空調する室内ユニットに取り付けられ、前記室内の床や壁等から放射される赤外線を介して温度を検出して制御するものである。
【００１３】
また、前記赤外線検出装置のカバー温度センサが、前記室内ユニットの室内温度を検出する室内温度センサとして活用されたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１を用いながら説明する。
まず、図１は室内の床、壁等の温度を赤外線を介して非接触で計測する赤外線検出装置の概略断面図であり、この図の１は床や壁等から放射される赤外線量に応じて放射エネルギー信号を出力する赤外線検出素子、２はこの赤外線検出素子１の上方に対向して設けられ、床、壁等からの赤外線エネルギーを受光する赤外線透過材で構成された受光窓、３はこの受光窓２を支持して赤外線検出素子１の上方を囲うように設けられ、受光窓２と赤外線検出素子１の冷接点基準面との互いの熱を伝達する金属壁、４はこの金属壁３の内面温度を測定する金属壁温度センサ、４ａはこの金属壁温度センサ４の温度信号を外部に伝えるための温度信号ピン、１ａは赤外線検出素子１の出力信号を外部に伝えるための放射信号ピンである。
【００１５】
また、７は赤外線検出装置６内に取り付けられ、赤外線検出素子１からの放射エネルギー信号及び金属壁温度センサ４の温度信号を増幅する増幅基板、８は受光窓２の上方に対向して設けられ、冷温風が受光窓２に当たるのを防ぎなら赤外線を透過する赤外線透過材からなるセンサカバー、９はこのセンサカバー８と赤外線検出素子１の冷接点基準面とに当接して配置され、互いの熱を伝えるアルミ等の伝熱性に優れた金属材料料からなる筒状のヒートシンク、１０はセンサカバー８の温度を測定するカバー温度センサ、１１はこのカバー温度センサ１０及び金属壁温度センサ４の温度信号に基づいて赤外線検出素子１からの放射エネルギー信号を修正し、この修正結果に基づいて空気調和機の動作を制御する制御装置である。
【００１６】
次に、このように構成された動作について図１を用いながら説明する。
まず、被赤外線検出領域からの赤外線１２Ａが赤外線検出素子１に入光し、赤外線検出素子１が赤外線１２Ａによって温められると、この素子温度と金属壁３の温度（冷接点基準温度）との温度差に応じて放射信号が増幅基板７に送信されるので、制御手段は当該放射信号から室内被検出領域の温度を検出することになる。
【００１７】
また、この時、センサカバー８の表面と冷接点基準温度面とに接触した伝熱性の良い筒状のヒートシンク９は、センサカバー８の温度と金属壁の温度、即ち、冷接点基準温度とがほぼ同じ温度となるように作用するので、冷温風等がセンサカバー８に当たって温度が変化しても、この温度変化を筒状のヒートシンク９は冷接点基準温度へ伝達し、ほぼ同じ温度となるようにするので、センサカバー８の温度変化による赤外線の影響を受けずに、室内被検出領域からの赤外線量１２Ａを正確に計測し、正確な温度を検出することになる。
【００１８】
また、この時、センサカバー８の温度を検出するカバー温度センサ１０の検出結果と、冷接点基準温度面に接続された金属壁３の温度を検出する金属壁温度センサ４の検出結果とを制御手段に送信し、この送信結果から制御手段がセンサカバー８の温度と金属壁３の温度（冷接点基準温度）との温度差を演算し、この温度差に基づいて前述の計測温度を補正し、この補正結果から室内被検出領域の温度を求めるようにすると、例え、センサカバー８と金属壁３との間に温度差が生じても、図２に示すように、センサカバー８の温度による赤外線の影響を少なくして被赤外線検出領域からの赤外線を検出できるため、正確な温度を検出できるようになる。
【００１９】
即ち、例えば、Ｔｂ＞Ｔａの時は、センサカバー８の温度が金属壁３の温度（冷接点基準温度）よりも高いので、その高い温度分だけ、赤外線量が多くなるため、その分だけ引き、また、Ｔｂ＜Ｔａの時は、センサカバー８の温度が低いので、その低い温度分だけ、赤外線量が減少するくため、その分だけ加算して、センサカバー温度による赤外線の影響を少なくしてやる。
言い換えれば、計測温度をＴ、補正後の室内被検出領域温度をＴｈ、カバー温度センサ１０の検出温度をＴｂ、金属壁温度センサ４の検出温度をＴａとした時、センサカバー８と金属壁３との温度差（Ｔａ−Ｔｂ）分だけ、補正してやる。
【００２０】
また、この時更に、センサカバー８の授受熱量に対する温度変化の割合、言い換えれば、センサカバー８の比熱容量分を考慮して補正してやれば、更に正確な温度を検出できるため、前述の（Ｔａ−Ｔｂ）にセンサカバー８の比熱容量定数αを乗算し、この乗算した値（Ｔａ−Ｔｂ）×α＝ΔＴをセンサカバーの温度補正値として、補正後の室内被検出領域の温度（Ｔｈ）を下式（１）より求めて検出するようにすると、更に正確な温度が検出できる。Ｔｈ＝Ｔ＋（Ｔａ１−Ｔａ２）×α・・・・（１）
【００２１】
なお、このように赤外線量を補正して検出する時には、前述した金属材料からなる筒状のヒートシンクの換わりに、例えば、伝熱性の余り良くないプラスチク材や赤外線透過材を使用して、冷温風等が直接当たらないように、受光窓２の対向する位置にセンサカバー８を有するキャップ構造にしても良い。
【００２２】
また、以上の説明では、金属壁３内の赤外線検出素子１に赤外線を導く受光窓２の温度による赤外線の影響を考慮しなかったのは、受光窓２がセンサカバー８の内側に設けられているため、冷温風等が直接当たる構造ではないこと、かつ、金属壁３の側面による熱伝導だけ無く、アルミ等の伝熱性に優れた金属材料からなる筒状のヒートシンクに囲まれ、このヒートシンクによって受光窓２の周囲空気温度を冷接点基準温度に近づけるような構造になっているために、受光窓２の温度による影響はほとんど無いと考えられるからである。
【００２３】
実施の形態２．
この実施の形態２においては、センサカバー８の温度と金属壁３の温度（冷接点基準温度）とをほぼ同じ温度とするために、図３に示すように、センサカバー８及び金属壁３の側面に接触する筒状のヒートシンク９の低部に蓋部９ａを設け、この蓋部９ａが増幅基板７と赤外線検出素子１の冷接点基準温度面との間に位置するように構成されたものである。
また、この蓋部９ａには赤外線検出装置６の放射信号ピン１ａや温度信号ピン４ａと接触せずに、これらのピンを貫通させる穴を設けている。
【００２４】
なお、このような構成にすると、センサカバー８の温度とが冷接点基準温度面の温度に近づくため、センサカバー８の温度による赤外線の影響を少なくして検出できるので、更に正確な温度を検出できるようになる。
【００２５】
実施の形態３．
この実施の形態３においては、実施の形態１又は２のいずれかの赤外線検出装置を、室内を空調する空気調和機の室内ユニットに用いたものである。
なお、このようにすると、室内の床や壁等から放射される赤外線を介して温度を正確に検出して空調する空気調和機が得られる。
【００２６】
また、この時、センサカバー８の温度を検出するためにカバー温度センサ１０を、空気調和機の室温を計測する室温センサとして活用すると、少ない部品で、室温と床や壁温とを一つセンサで検出できるようになるため、経済的な空気調和機が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明においては、室内の床や壁等の被赤外線検出領域から放射される赤外線を透過する赤外線透過材からなるセンサカバーと、このセンサカバーの下方に対向して設けられ、前記赤外線を透過する受光窓と、この受光窓の下方に対向して設けられ、前記赤外線量を検出する赤外線検出素子と、この赤外線検出素子の冷接点基準面と前記受光窓との間を接続するように設けられ、前記受光窓の温度を前記冷接点基準面に伝達する筒状の金属壁と、この金属壁の外周面を囲うように設けられ、前記センサカバーの温度を前記冷接点基準面に伝達する金属材料からなる筒状のヒートシンクと、を備えたので、センサカバーの温度による赤外線の影響を少なくして被赤外線検出領域からの赤外線を検出できるため、正確な温度を検出する赤外線検出装置が得られる。
【００２８】
また、前記筒状のヒートシンクが、その筒低部に蓋部を有し、該蓋部が前記冷接点基準面に当接するので、更にセンサカバーの温度による赤外線の影響を少なくできるため、更に正確な温度を検出できる赤外線検出装置が得られる。
【００２９】
また、前記センサカバーの温度を検出するカバー温度センサと、前記金属壁の温度を検出する金属壁温度センサと、を具備し、前記カバー温度センサと前記金属壁温度センサとの温度差に基づいて前記赤外線量を補正して出力するので、カバー温度センサと赤外線検出素子の冷接点基準温度との間に温度差が生じても、被赤外線検出領域からの赤外線を正確に検出できるため、正確な温度を検出できる赤外線検出装置が得られる
【００３０】
また、前記赤外線量を補正する時、前記センサカバーの比熱容量を考慮して補正するので、さらに正確な温度を検出できる赤外線検出装置が得られる。
【００３１】
また、室内の床や壁等の被赤外線検出領域から放射される赤外線を透過する受光窓と、この受光窓の下方に対向して設けられ、前記赤外線量を検出する赤外線検出素子と、この赤外線検出素子の冷接点基準面と前記受光窓との間を接続するように設けられ、前記受光窓の温度を前記冷接点基準面に伝達する筒状の金属壁と、を備えた赤外線検出装置において、
前記受光窓の上方の対向する位置に前記赤外線を透過するセンサカバーを有し、前記金属壁及び前記受光窓を覆うキャップと、このキャップのセンサカバーの温度を検出するカバー温度センサと、前記金属壁の温度を検出するカバー温度センサと、を具備し、前記カバー温度センサと前記金属壁温度センサとの温度差に基づいて前記赤外線量を補正して出力するので、カバー温度センサと赤外線検出素子の冷接点基準温度との間に温度差が生じても、被赤外線検出領域からの赤外線を正確に検出できるため、正確な温度を検出できる赤外線検出装置が得られる。
【００３２】
また、前記請求項１から６までのいずれかに記載された赤外線検出装置が、室内を空調する室内ユニットに取り付けられ、前記室内の床や壁等から放射される赤外線を介して温度を検出して制御するので、室内の床や壁等の温度を正確に検出して空調する空気調和機が得られる。
【００３３】
また、前記赤外線検出装置のカバー温度センサが、前記室内ユニットの室内温度を検出する室内温度センサとして活用されたので、一つのセンサで床温と室温と検出できる経済的な空気調和機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による赤外線検出装置の概略断面図である。
【図２】この発明における冷接点基準温度とセンサカバーの温度との温度差に応じて補正した時と補正しない時との関係を示した図である。
【図３】この発明の実施の形態２による赤外線検出装置の概略断面図である。
【図４】この発明の赤外線検出装置を用いた空気調和機の概略構成図である。
【符号の説明】
１　赤外線検出素子、　１ａ　放射信号ピン２　受光窓、　３　金属壁、　４金属壁温度センサ、　４ａ　温度信号ピン、　６　赤外線検出装置、　７　増基板、　８　センサカバー、　９　ヒートシンク、　９ａ蓋部、　１０　カバー温度センサ、　１１　制御装置、　１２Ａ　赤外線、　１３　空気調和機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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