JPH052255B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、空気調和装置における室内ユニツト
などに設けられ、壁などの輻射温度を非接触で検
出する輻射温度検出器に関するものである。

（従来の技術） 一般に、例えば空気調和装置において、室内に
設けられる室内ユニツトには、室内の空気温度を
検出する空気温度検出器と共に、壁などの輻射温
度を検出する輻射温度検出器が設けられ、これら
両検出信号に基づいて室内温度を設定温度に調整
するようにしている。そして、上記空気調和装置
における輻射温度検出器には安価に作製できる簡
易型が適用されており、この簡易型輻射温度検出
器には特開昭61−149751号公報に開示されている
ものがある。

この輻射温度検出器は、前面が開口するケース
の収納空間内に温度を検知する温度検知素子が該
収納空間のほぼ中央部に位置するように支持さ
れ、該ケースの前面開口が透明板で覆われる一
方、ケースの背面が断熱材で覆われて形成されて
いる。従つて、壁などの輻射熱は透明板を透過し
た後、収納空間を伝つて温度検知素子に至り、該
温度検知素子が輻射温度を検出している。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した輻射温度検出器において、温度検知素
子は収納空間の中央に単に支持されているのみで
あり、該検知素子の表面のみが輻射熱、つまり壁
などから出る熱線を受ける受熱面となるので、受
熱量が少なく、正確な輻射温度を検出できず、精
度の良い空調制御等が行えないという問題があつ
た。

また、上記透明板で温度検知素子を覆つている
が、該透明板にはアクリル板のように可視光のみ
を透過し、赤外光を透過しないものがあり、この
アクリル板では赤外光に似た性質の熱線（輻射
熱）が透過しないことになり、輻射温度を検出で
きないという問題がある。

更に、収納空間内に温度検知素子を設けている
が、該収納空間内で自然対流が生じ、この対流に
よる熱移動が大きくなり、温度検知素子が真の輻
射温度を検知しないという欠点がある。

本発明は斯かる点に鑑み、輻射熱吸収板で輻射
熱を受けるようにして多くの受熱量を確保する一
方、該輻射熱吸収板の前方に対流を生起しない厚
さの空気断熱層を介して赤外線の透過膜を張設す
ることにより、簡易な構造でもつて壁などの輻射
温度を正確に検出できるようにすることを目的と
するものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明が講じた手
段は、第１図に示すように、前面が開放する収納
室５ｃを有し、断熱材よりなる断熱ケース５が形
成されている。そして、該断熱ケース５の収納室
５Ｃには背面が断熱ケース５で覆われた状態で輻
射熱を吸収する輻射熱吸収板３が張設されてい
る。更に、該輻射熱吸収板３の温度を検知する温
度検知素子２が設けられている。また、上記断熱
ケース５の収納室５ｃ前面には上記輻射熱吸収板
３に対して自然対流が生じない厚さの空気断熱層
９を介して張設され、輻射熱が透過する赤外線透
過性材よりなる輻射熱透過膜８が形成された構成
としている。

（作用） 上記構成により、本発明では、床や壁などから
の輻射熱は、先ず輻射熱透過膜８を透過した後、
空気断熱層９を介して輻射熱吸収板３に入射す
る。そして、輻射熱は輻射熱吸収板３を伝わり、
温度検知素子２がこの輻射熱により輻射温度を検
知する。

従つて、輻射熱は赤外線であるので、ポリエチ
レンやポリプロピレンなどの輻射熱透過膜８を確
実に透過して輻射熱吸収板３に吸収されることに
なる。しかも、この輻射熱透過膜８と輻射熱吸収
板３との間の空気断熱層９が自然対流を生起しな
い厚さとしているので、輻射熱吸収板３の前面と
外気とが空気の熱伝導だけで確実に熱遮断される
と同時に、輻射熱が確実に伝達することになる。
更に、輻射熱吸収板３がその前面にて輻射熱を受
けて温度検知素子２に伝導するので、受熱面が広
くなり、輻射温度を正確に検出することができ、
空調制御等を精度よく行うことができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図に示すように、１は空気調和装置などに
おける室内ユニツトに設けられる簡易型の輻射温
度検出器であつて、床や壁などからの輻射熱を温
度検知素子２によつて非接触で検出するものであ
る。

該温度検知素子２は温度を検知する熱電対など
で構成されており、輻射熱吸収板３の中央部に埋
設され、温度検知素子２は前面から背面に亘つて
輻射熱吸収板３で覆われている。そして、該温度
検知素子２は全面で輻射熱吸収板３からの熱（壁
等の輻射熱）を受けるように成つている。該輻射
熱吸収板３は前面に積層形成されて輻射熱を吸収
する塗料層４を有し、この前面にて該塗料層４が
吸収した輻射熱を受けて上記温度検知素子２に伝
達するようにしている。

上記塗料層４は、第２図に示すように、人体の
皮膚や衣服の分光反射率、逆に言うなれば分光吸
収率に概略合致する分光吸収率を有する塗料、例
えば、四弗化エチレン樹脂（PTFE）等の弗素樹
脂と酸化チタン（TiO₂）等の顔料とから形成さ
れている。そして、該塗料層４の輻射熱伝達率を
人体等の輻射熱伝達率に略合致させて人体に対す
る輻射温度を精度良く検知するようしている。す
なわち、皮膚や衣服の分光反射率は可視光及び近
赤外光領域で高く、赤外光領域で零に近くなるの
で、上記塗料層４がこの分光反射率に対応するよ
うにし、例えば肌色やクリーム色などとして実際
の人体等に近い分光輻射特性を得るようにしてい
る。仮に、上記塗料層４を黒色塗料とすると、可
視光及び近赤外光領域の反射率が零に近くなり、
太陽光などの高温熱源からの熱を実際の人体等以
上に吸収し、過大評価することになる。そこで、
上述の如く肌色等の塗料層４が施されている。

上記輻射熱吸収板３は断熱ケース５に収納さ
れ、該ケース５は断熱材により所定厚さに形成さ
れており、後壁部５ａの周囲に側壁部５ｂが連設
されて断面Ｕ字状に形成され、内部が収納室５ｃ
に構成されている。該側壁部５ｂには上記輻射熱
吸収板３が側端にて連接されて張設され、該吸収
板３が後壁部５ａと所定間隔を存して平行支持さ
れ、吸収板３と後壁部５ａとの間が後方空気断熱
層６に成つている。そして、上記ケース５と後方
空気断熱層６とにより上記温度検知素子２を含む
輻射熱吸収板３の側方及び後方が外部熱より遮断
されている。尚、７は輻射熱吸収板３及びケース
５を貫通して導出された温度検知素子２のリード
線である。

また、上記輻射熱吸収板３の前方には所定間隔
を存して輻射熱透過膜８が断熱ケース５の収納室
５ｃの前面開口を覆つて張設され、該透過膜８と
塗料層４との間が前方空気断熱層９に構成されて
いる。上記輻射熱透過膜８は、ポリエチレンやポ
リプロピレン等の赤外線透過性の樹脂で薄膜に形
成されており、輻射熱を確実に透過して上記輻射
熱吸収板３に供給すると共に、該吸収板３と外気
とを遮断して風などの対流による熱が吸収板３に
伝達されないようにしている。上記輻射熱透過膜
８を例えば30μmの厚さのポリエチレンで形成す
ると、その分光透過率は第３図に示すようにな
り、波数が4000cm^-1か500cm^-1の赤外線をほぼ90
％透過し、熱線（赤外線）である輻射熱が確実に
透過して輻射熱吸収板３に伝わることになる。ま
た、上記輻射熱透過膜８を波長が６〜7μm以上の
赤外線のみを透過するカツトオンフイルタで形成
してもよく、例えば、シリコン基板で形成する
と、第４図に示すように、波長が6μm以上の赤外
線のみが80％前後透過することになり、輻射熱の
みが確実に輻射熱吸収板３に伝わることになる。

一方、上記前方空気断熱層９は、輻射熱吸収板
３の前面と外部とを空気層でもつて断熱してお
り、その厚さは自然対流が生じない厚さに設定さ
れている。つまり、第５図に示すように、２枚の
平板を平行に設置した状態において、平板間の距
離を縦軸に、平板間の温度差を横軸にとり、温度
差に伴つて自然対流が生じる平板間の距離は実線
Ａのようになる。この実線Ａより平板間距離が大
きくなると、自然対流が生起してこの対流による
熱移動が大きくなる。そこで、本実施例における
前方空気断熱層９は厚さを厚くすると断熱効果は
大きくなるものの、実線Ａ以上に大きくすると、
断熱層９内で自然対流が生じて輻射熱以外に対流
熱移動が生じるので、５mm〜10mmとして上記吸収
板３に伝わる熱のうち多くが上記透過膜８を透過
した輻射熱となるように構成されている。

次に、この輻射温度検出器１の検出動作につい
て説明する。

先ず、この輻射温度検出器１は空気調和装置の
室内ユニツトに設けられ、壁や床などより出た輻
射熱が熱線として輻射熱透過膜８に伝わることに
なる。そして、該透過膜８はポリエチレンやシリ
コン基板等で形成されているので、輻射熱が確実
に透過し、空気断熱層９を介して塗料層４に伝わ
ることになる。この塗料層４において、人体の皮
膚や衣服等とほぼ同様に輻射熱が吸収された後、
この輻射熱は輻射熱吸収板３に伝わることにな
る。そして、温度検知素子２はこの輻射熱吸収板
３より伝達される輻射熱により輻射温度を検知
し、この温度信号によつて室内ユニツトが制御さ
れることになる。

従つて、この輻射温度検出器１において、輻射
熱吸収板３の前面にて輻射熱を受け、この輻射熱
より温度検知素子２が輻射温度を検知するので、
輻射熱の受熱量が多く、正確な輻射温度が検知さ
れることになる。

また、輻射熱吸収板３の前方は輻射熱透過膜８
で覆われているので、輻射熱が確実に透過して伝
わる他、送風等による外部の対流熱移動の影響が
確実に防止されることになる。更に、輻射熱吸収
板３の側部及び後方は断熱ケース５で覆われてい
るため、外部熱が吸収板３に伝達されることはな
く、しかも、前方空気断熱層９は自然対流が生じ
ない厚さに形成されているから、この対流によつ
て熱が吸収板３に伝わることがなく、温度検知素
子２が輻射熱を正確に検出することになる。

第６図は、輻射温度検出器１の性能を調べるた
めの実線結果図である。先ず、横軸にはａ，ｂ，
ｃ，ｄの４つの異なる輻射温度検出器１をとり、
ａは輻射熱透過膜８を設けないもの、ｂは前方空
気断熱層９を２mmとしたもの、ｃは前方空気断熱
層９を５mmとしたもの、ｄは断熱ケース５を２倍
の厚さにしたものである。一方、縦軸には性能値
CSをとり、この性能値CSは次式で与えられ、 CS＝（Ta−Ts）／（Ta−Tr） … Ta；空気温度 Ts；測定輻射温度 Tr；真の輻射温度 この性能値CSが１に近いほど輻射熱検出器１
の測定値が真の輻射温度に近いことになる。尚、
図中の○印は風速が0.1m／ｓ、ロ印は風速が
1.5m／ｓの場合である。

この第６図の結果より輻射熱透過膜８を設けな
いと（ａ参照）、送風等の影響を大きく受けるこ
とが明らかとなる。また、前方空気断熱層９を第
５図実線Ａを越えないようにして厚くすると（ｂ
及びｃ参照）、精度の良い輻射温度を検出するこ
とになる。更にまた、ケース５を厚くすることに
より（ｄ参照）外部熱が確実に遮断されることが
理解できることになる。これらの実験結果に基づ
いて輻射温度検出器１は外形寸法等を考慮し、空
気断熱層９の厚さ等を設定して構成されることに
なる。

尚、本実施例の輻射温度検出器１は空気調和装
置に設けた場合について説明したが、その他輻射
温度を利用して制御する装置に適用してもよいこ
とは勿論である。

また、輻射熱吸収板３と輻射熱透過膜８とは平
行に位置する必要はなく、しかも、平板状の他に
湾曲してもよい。

また、後方空気断熱層６は必ずしも形成する必
要はない。

（発明の効果） 以上のように、本発明の輻射温度検出器によれ
ば、温度検知素子が輻射熱吸収板の温度を検知す
るようにし、該輻射熱吸収板の前方を空気断熱層
を介して輻射熱透過膜で覆うようにしたために、
輻射熱吸収板がその前面にて輻射熱を受けて温度
検知素子が輻射温度を検知するので、輻射熱の受
熱面積が広くなり、受熱量が多く、正確な輻射温
度を検出することになるから、空調制御等を精度
よく行うことができる。

また、輻射熱透過膜を赤外線透過性材で形成す
るので、輻射熱が確実に透過して吸収板に伝わる
ことになる。更に、空気断熱層を５mm〜10mm等の
所定厚さに形成するので、自然対流が生じること
がなく、対流による熱移動を少なくすることがで
き、輻射温度の精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は輻射
温度検出器の縦断面図である。第２図は人体等の
分光輻射特性を示す図、第３図は輻射熱透過膜の
分光透過率を示す図、第４図は他の輻射熱透過膜
の分光透過率を示す図、第５図は空気断熱層の対
流限界値を示す図、第６図は異なる輻射温度検出
器の性能実験の結果図である。 １…輻射温度検出器、２…温度検知素子、３…
輻射熱吸収板、４…塗料層、５…断熱ケース、５
ｃ…収納室、８…輻射熱透過膜、９…前方空気断
熱層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前面が開放する収納室５ｃを有し断熱材より
   なる断熱ケース５と、該断熱ケース５の収納室５
   ｃ内に背面が断熱ケース５で覆われた状態で張設
   されて輻射熱を吸収する輻射熱吸収板３と、該輻
   射熱吸収板３の温度を検知する温度検知素子２
   と、上記断熱ケース５の収納室５ｃ前面に上記輻
   射熱吸収板３に対して自然対流が生じない厚さの
   空気断熱層９を介して張設され、輻射熱が透過す
   る赤外線透過性材よりなる輻射熱透過膜８とを備
   えて構成されていることを特徴とする輻射温度検
   出器。 ２ 前記輻射熱吸収板３は、前面に輻射熱を吸収
   する塗料層４を有し、該塗料層４はは人体、衣服
   等の分光吸収率と略一致する分光特性を有する塗
   料で形成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の輻射温度検出器。 ３ 前記空気断熱層９は、厚さが５〜10mmに形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の輻射温度検出器。