(57)【要約】【課題】発熱する素子の影響を軽減した空調用センサを提供する。【解決手段】調整すべき空気から環境パラメータを検出して電気信号として出力する空調用センサにおいて、筐体の内部にセンサ領域と回路領域とを有し、上記センサ領域には複数の検出センサ（４１，４２，４３）が配置され、上記回路領域には電気回路（６１，６２，６３）が配置され、上記電気回路は上記複数の検出センサの複数の出力から最大又は最小の値を選択して環境パラメータの検出信号として出力する。【選択図】図４
2012237536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気から環境パラメータを検出して電気信号として出力する空調用センサであって、
筐体の内部にセンサ領域と回路領域とを有し、
前記センサ領域には複数の検出センサが配置され、
前記回路領域には電気回路が配置され、
前記電気回路は前記複数の検出センサの複数の出力から最大又は最小の値を選択して検出信号として出力する、
空調用センサ。
【請求項２】
前記センサ領域と回路領域とが一つの基板上に割り当てられる、請求項１に記載の空調用センサ。
【請求項３】
前記センサ領域が第１の基板上に割り当てられ、前記回路領域が第２の基板上に割り当てられる、請求項１に記載の空調用センサ。
【請求項４】
前記第１の基板が第１の筐体で覆われ、前記第２の基板が第２の筐体で覆われる、請求項３に記載の空調センサ。
【請求項５】
前記第１の筐体と前記第２の筐体相互間が離間して配置される、請求項４に記載の空調センサ。
【請求項６】
前記環境パラメータが温度であり、
前記電気回路は前記複数の検出センサの複数の出力から最小の値を選択して温度検出信号として出力する、
請求項１乃至５のいずれかに記載の空調センサ。
【請求項７】
前記環境パラメータが湿度であり、
前記電気回路は前記複数の検出センサの複数の出力から最大の値を選択して湿度検出信号として出力する、
請求項１乃至５のいずれかに記載の空調センサ。
【請求項８】
室温又は湿度を検出するために基板上に複数の温度センサ又は複数の湿度センサを配置し、
この基板を室内に設置し、
前記複数の温度センサの出力のうち最小の出力をそのときの検出室温とし、又は前記複数の湿度センサの出力のうち最大の出力をそのときの検出湿度とする、環境パラメータの検出方法。
【請求項９】
前記基板を２つに分けて一方の基板に前記複数の温度センサ又は複数の湿度センサを配置し、他方の基板に発熱部品を含む電気回路を配置する、請求項８に記載の環境パラメータの検出方法。
【請求項１０】
前記一方の基板と前記他方の基板とを別個に仕切る筐体で覆う、請求項９に記載の環境パラメータの検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人に快適な環境を提供する空調設備をコントロールするために使用される空調用センサに関し、特に、温度、湿度などの環境パラメータの検出精度を向上した空調用センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
建物内の生活環境を快適にするためにあるいは製造設備などを一定の条件で運転するために、換気、除塵、暖房、冷房などの空調設備が設けられる。この空調設備の運転制御のため、室内の温度や湿度などの環境パラメータを検出するべく空調用センサが使用される。
【０００３】
空調用センサには、温度センサ、湿度センサ、温湿度センサなどがある。例えば、特開平８−２７１０２０号公報（特許文献１）には、室内の壁面で室温を計測する室温調節器の例が示されている。同例では回路基板の上部に発熱源を配置し、この回路基板の下部に温度センサを配置して発熱源により発生する上昇気流で室内の空気を室温調節器内に取り込み、温度センサで室温を計測している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２７１０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記室温調節器では発熱源の位置を基板の上部にセンサを下部に設定するため、回路配置や筐体設計の自由を制限する。
【０００６】
また、温度センサやその周囲の精密な温度分布の計測が可能となった結果、発熱源や回路基板の部品の熱が温度センサや湿度センサに影響を与えることが判った。センサが配置される回路基板の熱は室温を高めに検出させ、湿度を低めに検出させる。
【０００７】
また、室内の空気の流れの変化によって温度センサ近傍の温度分布（センサ筐体内の温度分布）が変化することも判った。
【０００８】
よって、本発明は回路基板の発熱（発熱部品）の影響を軽減した空調用センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の空調用センサの一態様は、空気から環境パラメータを検出して電気信号として出力する空調用センサにおいて、筐体の内部にセンサ領域と回路領域とを有し、上記センサ領域には複数の検出センサが配置され、上記回路領域には電気回路が配置され、上記電気回路は上記複数の検出センサの複数の出力から最大又は最小の値を選択して検出信号として出力する。
【００１０】
かかる構成とすることによって、センサの近くに発熱源や回路基板の発熱部品などが存在し、更に室内やセンサ付近の空気の流れが変化する場合であっても現在の室内の環境パラメータに可及的に近い値を検出することが可能となる。
【００１１】
好ましくは、上記センサ領域と回路領域とが一つの基板上に割り当てられる。それにより、一つの基板上に複数のセンサと電気回路とを設けた構成において可及的に室内の環境パラメータに近い値を検出することが可能となる。
【００１２】
好ましくは、上記センサ領域が第１の基板上に割り当てられ、上記回路領域が第２の基板上に割り当てられる。それにより、複数のセンサと電気回路との熱的分離が容易になる。
【００１３】
好ましくは、上記第１の基板が第１の筐体で覆われ、上記第２の基板が第２の筐体で覆われる。それにより、第１の基板のセンサ配置空間と第２の基板の電気回路配置空間との熱的分離が容易になる。
【００１４】
好ましくは、上記第１の筐体と上記第２の筐体相互間が離間して配置される。それにより、第１の筐体と第２の筐体相互間の熱的分離が図られる。
【００１５】
好ましくは、上記第１の筐体と上記第２の筐体は連結していても良い。それにより、筐体（カバー）が一体化されて取り扱いが容易になる。
【００１６】
好ましくは、上記第１の基板と上記第２の基板とが第１の基板と第２の基板相互間を仕切る壁を有する筐体によって覆われている。それにより、第１の筐体と第２の筐体相互間の熱的分離と筐体の一体化による取り扱いの容易化が図られる。
【００１７】
好ましくは、上記環境パラメータが温度であり、上記電気回路は上記複数の検出センサの複数の出力から最小の値を選択して温度検出信号として出力する。それにより、より室内空気の温度に近い検出温度得ることができる。
【００１８】
好ましくは、上記環境パラメータが湿度であり、上記電気回路は上記複数の検出センサの複数の出力から最大の値を選択して湿度検出信号として出力する。それにより、より室内空気の湿度に近い検出湿度を得ることができる。
【００１９】
また、本発明の一態様の環境パラメータの検出方法は、室温又は湿度を検出するために基板上に複数の温度センサ又は複数の湿度センサを配置し、この基板を室内に設置し、上記複数の温度センサの出力のうち最小の出力をそのときの検出室温とし、又は上記複数の湿度センサの出力のうち最大の出力をそのときの検出湿度とする。
【００２０】
かかる構成とすることによって、センサ近傍の空気の流れの方向及び強さが変動して温度分布が変化する場合であっても、より現在の屋内空気の室温や湿度に近い温度、湿度を検出することが可能となる。
【００２１】
好ましくは、上記基板を２つに分けて一方の基板に上記複数の温度センサ又は複数の湿度センサを配置し、他方の基板に発熱部品を含む電気回路を配置する。それにより、発熱部品による計測への影響を減少する。
【００２２】
好ましくは、上記一方の基板と上記他方の基板とを別個に仕切る筐体で覆う。それにより、２つの基板及び空間が熱的に分離され、センサへの発熱部品による影響が軽減される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の空調用センサ及び環境パラメータの検出方法によれば、センサ内の温度分布がセンサ周囲の風の影響で変化する場合であっても、最も室内の空気に近い状態のセンサ出力を選択することによって内部部品温度の出力への影響が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】空調用センサの例を示す斜視図である。
【図２】空調用センサ内に配置される基板の例を示す図である。
【図３】基板上の複数センサと熱源の位置を説明する図である。
【図４】空調用センサの回路構成例を説明する説明図である。
【図５】他のセンサ配置の例を説明する説明図である。
【図６】領域を分割する筐体の例を説明する説明図である。
【図７】分割した領域に基板を配置した例を説明する説明図である。
【図８】センサ基板と回路基板に分けた例を説明する説明図である。
【図９】センサ基板にマトリクス状にセンサを配列した例を説明する説明図である。
【図１０】温度分布の例を説明する説明図である。
【図１１】温度分布の他の例を説明する説明図である。
【図１２】センサ３点配置の効果を説明する図である。
【図１３】仕切りの効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１乃至図４は本発明の空調用センサの第１の実施例を示しており、一つの基板上にセンサと電気回路とを形成した例である。図１は、空調用センサの外観例を示している。図２は、空調用センサ内の基板の位置を点線で示している。図３は、基板上におけるセンサ配置と電気回路配置の例を示している。図４は、複数のセンサの出力を利用する空調用センサの動作を説明する機能ブロック図である。各図において対応する部分には、同一符号を付している。
【００２６】
図１及び図２に示すように、空調用センサ１は、大別して、取付け部材１０、筐体２０及び本体ユニット３０などによって構成されている。取付け部材１０は空調用センサ１を図示しない壁などに取り付けるための部材である。筐体２０は取付け部材１０に結合したフレーム２１及びカバー２２などからなり、本体ユニット３０を固定し、外部との接触を防止している。筐体２０は室内の空気（風）が内部に流入するように、外周（上面、右側側面、下面、左側面）が開放されている。本体ユニット３０は空調用のパラメータを検出するセンサ、信号処理回路、信号変換器などを備えた回路基板３１を含んでいる。空調用のパラメータ（環境パラメータ）としては、制御対象である空気の温度、湿度、気圧、酸素濃度、臭気濃度、有害ガス濃度、花粉、塵（微粒子）濃度…などが挙げられる。
【００２７】
図３は、本体ユニット３０の例を示しており、回路基板３１や部品、端子板などを箱形のケース３２内に収容している。基板３２の略左側半分の領域のセンサ領域には空調コントロールに必要な環境パラメータとしての温度、湿度を検出するセンサ類が配置されている。この例では、基板３１の左端に沿って３つの温度センサ４１〜４３、３つの湿度センサ５１〜５３かそれぞれ縦一列に配置（配列）されている。例えば、温度センサ４１〜４３には白金測温抵抗体、湿度センサには高分子容量式湿度センサを使用することができるが、これ等のものに限定されるものではなく、半導体センサなど種々のものが適宜に使用可能である。
【００２８】
基板３１の略右側半分の領域を占める回路領域には信号処理回路などが形成される。回路領域には発熱部品６０が存在する。これ等の熱源がセンサに影響を与える。
【００２９】
図４は、基板３１上に形成される電気回路の例を示すブロック図である。同図は温度センサの例を示しているが、湿度センサの場合（図示せず）も同様に構成される。
【００３０】
同図に示されるように、温度センサ４１乃至４３の出力が信号処理回路６１に出力される。信号処理回路６１は、例えば、各センサ毎に設けられた、ブリッジ回路、差動増幅器、直流増幅器、フィルタ回路、バッファ増幅器などによって構成される。信号処理部６１によって補正された温度センサ４１〜４３の各出力は信号選択部６２に与えられる。信号選択部６２は供給される各センサ出力の中から最も値が低いものを選択する。その理由は、空調用センサ内部に電気回路の熱源が存在するために、空調用センサ内部の温度は室内の空気の温度よりも高くなる傾向があるからである（センサ内温度がセンサ温度周囲より低くならない）。したがって、発熱の影響の少ない温度センサは複数の温度センサ出力のうち最も低い温度を出力する温度センサである。
【００３１】
信号選択部によって選択された温度センサの出力は出力部６３によって値に対応した電圧出力や電流出力に変換され、温度検出信号として図示しない空調機のコントローラに出力される。
【００３２】
複数の湿度センサについても図４と同様に回路が構成される。複数のセンサが湿度センサである場合には、空調用センサ内部は電気回路の熱源が存在するために、室内の空気の湿度よりも低くなる傾向がある（センサ内湿度がセンサ周囲湿度より低くなる）。したがって、発熱の影響の少ない湿度センサは複数の湿度センサ出力のうち最も高い湿度を出力
する湿度センサである。同様に、複数の湿度センサの各出力を信号処理回路で補正し、信号選択部で最も値の高い出力を選択し、当該出力を電圧信号又は電流信号に変換してコントローラに出力する。
【００３３】
（実施例２）
図５は、本発明の第２の実施例を示している。同図において図３と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
この実施例では、センサ類（温度センサ４１〜４９、湿度センサ５１〜５９）をマトリクス状に配列している。このような構成とした複数のセンサ類の中から出力を選択することによって最も内部熱源の影響を受けない温度センサの出力、あるいは湿度センサの出力を得ることができる。
【００３４】
（実施例３）
図６乃至図８は本発明の他の実施例を示している。図６乃至図８において図１乃至図３と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
この実施例では、空調用センサの内部空間をセンサ領域の第１の空間と（発熱性素子を含む）回路領域の第２の空間とに分離して熱源によるセンサへの影響を減少するようにしている。
【００３５】
図６及び図７に示すように、カバーをカバー２３及び２４の２つのカバーで構成し、筐体の内部空間を２つの空間に分けている。カバー２３の図の横方向の断面は逆Ｌ字状であり、カバー２４の図の横方向の断面はＬ字状であり、両カバー間には熱伝搬を防止する空間が縦方向に設けられている。
図中左側（カバー２３）の筐体内部にはセンサ基板３１ａが配置されている。図中右側（カバー２４）の筐体内部には回路基板３１ｂが設けられ、回路基板３１ｂに対して垂直（直角）に発熱部品を搭載したドーターカード３１ｃが図示しないコネクタを介して接続されている。なお、回路基板３１ｂを使用せずにＦＰＣ（フレキシブル印刷配線基板）によってセンサ基板３１ａとドーターカード３１ｃとを直接接続しても良い。
【００３６】
この実施例においても、図４と同様に構成される電気回路によってセンサ出力の補正、センサ出力の選択、信号変換が行われてコントローラへのセンサ出力が得られる。
この実施例では、空調用センサの内部空間を物理的に分離しているので、実施例１と比較して、電気回路の発熱素子による影響がより少なくなる利点がある。
【００３７】
（実施例４）
図９は本発明の第４の実施例を示している。同図において図５及び図８と対応する部分には同一符号を付し、係る部分の説明は省略する。
この実施例は、センサ基板３１ａに設けられた複数のセンサ類（温度センサ４１〜４９，湿度センサ５１〜５９）をマトリクス状に配列している。図８の構成と比べてセンサの数が増えているのでより多様な温度分布変化に対応できる。
【００３８】
（環境パラメータの検出方法）
上述したように温度、湿度などの環境パラメータの検出にあたっては、室温を検出するために基板上に複数の温度センサを配置し、この基板を室内に設置し、複数の温度センサの出力のうち最小の出力をそのときの検出室温とする。
また、湿度を検出するために基板上に複数の湿度センサを配置し、この基板を室内に設置し、複数の湿度センサの出力のうち最大の出力をそのときの検出湿度とする。環境パラメータとしては、温度、湿度、気圧などが該当する。
また、温度センサと湿度センサとを組み合わせた温湿度センサを使用しても良い。
このような手法によって、センサ近傍の空気の流れの方向及び強さ（風）が変動して空調用センサ内の熱源による温度分布が変化する場合であっても、より熱源の影響の少ないセンサ出力を得ることができる。
【００３９】
（実施例の効果）
図１０乃至図１２の温度分布例を参照して実施例の効果について説明する。
図１０は、サーモグラフで空調用センサを観察した例を示しており、等温線で空調用センサと空調用センサ近傍の温度分布の概略を示している。温度分布を示す、中央側の太い実線で示される等温線は２６．８℃を表している。外側の細い一点鎖線は２５．１℃を表している。熱源は約２７℃、室温は２５℃である。
【００４０】
この例は、上方から下方に向かって風速０．０５ｍ／秒の風が吹いている場合である。この状態では、空調用センサ内部の発熱体による熱分布は熱による上昇気流によって筐体から上方に向かって分布することが判る。筐体（ケース）をセンサ領域と回路領域（発熱素子が存在）の２つに分割することによって熱源からセンサ領域への影響が軽減されていることが判る。そして、この条件では、室温に最も近い温度はセンサ領域の左下に存在する温度センサ４３によって検出されることが判る。同様に熱源の影響の少ない湿度センサは湿度センサ５３であることが判る。
【００４１】
図１１は、サーモグラフで空調用センサを観察した他の例を示している。この例でも、等温線の中央側の太い実線で示される等温線は２６．８℃を表している。外側の細い一点鎖線は２５．１℃を表している。熱源は約２７℃、室温は２５℃である。
【００４２】
この例では、上方から下方に向かって風速０．１ｍ／秒のより強い風が吹いている。この場合には、下向きの風に押されて温度分布が右横方向及び左下方向に広がることが判る。この条件ではセンサ領域の左上に存在する温度センサ４１、湿度センサ５１が熱源の影響を最も受けていないことが判る。
【００４３】
このように室内の空気の流れによってセンサ類の熱源による影響の受け方が変化する。そこで、列状（一次元）に、マトリクス状（二次元）に、更には空間的（三次元）に配置したセンサのうちで最も熱源の影響を受けていないセンサの出力を選択することによって可及的に正確に環境パラメータ（温度、湿度など）を検出することが可能となる。
【００４４】
図１２は、図４及び図８に示す、空調用センサ内の領域を２つに仕切り、センサ領域に３つの温度センサを配置した構成によって計測を行った例を示す。熱源の周囲の温度分布を変化させるために、上方から下向に流れる風の風速を、０．０５ｍ／秒、０．１ｍ／秒、０．１５ｍ／秒、０．２ｍ／秒と変化し、これ等の場合の各センサ４１〜４３（センサ位置：上、中、下）の検出温度例を示している。室温は２５℃である。
【００４５】
同図より風速が比較的に弱い場合（０．０５ｍ／秒、０．１ｍ／秒）には、下側のセンサの出力が相対的に低いことが判る。風速が比較的に強い場合（０．１５ｍ／秒、０．２ｍ／秒）には、上側のセンサの出力が相対的に低いことが判る。
【００４６】
図１３は、比較例としての、（センサ領域と回路領域に分離しない）基板一つに１個のセンサを配置した場合の温度検出例を示している。室温は２５℃、風向きは上方から下方に向かい、風速は、０．００５ｍ／秒、０．１ｍ／秒、０．１５ｍ／秒である。この場合、検出温度は２６．２７℃、２７．５９℃、２７．２２℃であった。本発明の実施例に比べて相対的に高い温度であり、熱源の影響をより強く受けていることが判る。
【００４７】
（応用、組合せ）
上記発明の実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。
例えば、一つの基板上の領域をセンサ領域と回路領域とに分け、この上に各領域毎に別々のカバーを設けて空間的に２つの領域を分けるようにしても良い。この場合には、基板を２つに分離した場合に比べて基板を介した熱伝搬が増えることが考えられるが、基板などのコストが低減できる利点がある。
また、複数のセンサのうち最も低い温度のものが最も室温に近いから、必ずしも、温度センサ（湿度センサ）を整列させる必要はない。筐体の構造や設計した空気の流れ（温度分布）を考慮して適宜に配置すればよい。
【００４８】
以上説明したように、空調用温湿度センサにはセンサ内の発熱する電子部品によって温度エレメントおよび湿度エレメントが熱の影響を受けて、センサ周囲の温湿度を正確に測定することが出来ないという不具合（発熱の影響により温度は高めに湿度は低めに出力される）がある。本発明の実施例によれば複数の温湿度センサを用いて出力の最小値（温度）又は最大値（湿度）を選択することによって温度分布が変動しても熱の影響の少ない出力を得ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によれば、センサ素子近傍に発熱源や室内風が存在しても検出値に影響の少ない空調用センサを得ることができる。それにより空調機器の制御精度を向上することが可能となって具合がよい。
【符号の説明】
【００５０】
１  空調用センサ、１０  取付け部材、筐体２０、２２，２３，２４  カバー、３０  本体ユニット、４１〜４９  温度センサ、５１〜５９  湿度センサ、６１  信号処理部、６２  信号選択部、６３  出力部、３０  本体ユニット、３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ  基板。
【図１】
2012237536.tif 000003
【図２】
2012237536.tif 000004
【図３】
2012237536.tif 000005
【図４】
2012237536.tif 000006
【図５】
2012237536.tif 000007
【図６】
2012237536.tif 000008
【図７】
2012237536.tif 000009
【図８】
2012237536.tif 000010
【図９】
2012237536.tif 000011
【図１０】
2012237536.tif 000012
【図１１】
2012237536.tif 000013
【図１２】
2012237536.tif 000014
【図１３】
2012237536.tif 000015