JPH05332824A - 赤外線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 環境温度の高低の位置的な偏在の影響を受け
ずに、温度補償を確実に行うことができる赤外線検出器
を提供する。 【構成】 ケース10の内壁に沿って断熱材６を配設し、
さらに空気層７を介して熱伝導性ケース８を設置して、
熱伝導性ケース８と赤外線受光板５との間に内側空間部
17を形成する。内側空間部17には、赤外線受光板５に接
触固定している感温抵抗体２と、赤外線を遮蔽すべく離
れた位置に温度補償用抵抗体３がある。熱伝導率の高い
熱伝導性ケース８の設置により、外部に環境温度の高低
の偏在があっても内側空間部17の温度は一様に均される
ため、温度補償が確実に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、環境温度の変化に対す
る温度補償を行い、入射してくる赤外線を感知する赤外
線検出器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、赤外線検出器は周知のとおり、空
調設備の温度計測用センサとして広く使用されている。
この種の赤外線検出器の構造は図３および図４に示すよ
うなもので、ケース10は一面を開口部とした箱形状をし
ており、開口部には赤外線12が透過する赤外線透過フィ
ルタ４がフィルタ支持枠９に支持されて嵌め込まれてい
る。この赤外線透過フィルタ４のすぐ内側には、赤外線
受光板５があり、また、ケース10の内壁に沿って断熱材
６が設けられて、赤外線受光板５と断熱材６とで内側空
間部17をつくっている。赤外線受光板５のすぐ内側には
感温抵抗体２が接触固定されており、赤外線受光板５か
ら離れてサーミスタ等の温度補償用抵抗体３が赤外線か
らの入射を受けない位置に設置されている。この感温抵
抗体２と温度補償用抵抗体３とは温度に対して抵抗値が
変化するサーミスタ等を使用しているが、それぞれの抵
抗温度係数および抵抗値は等しいものを用いている。感
温抵抗体２と温度補償用抵抗体３からは、リード線11が
引き出されて、図５に示すような抵抗ブリッジ回路13に
接続されている。

【０００３】この抵抗ブリッジ回路13の一方の入力端子
Ｃには電源が、もう片方の入力端子Ｄにはアースが接続
される。入力端子Ｃと出力端子Ａの間に感温抵抗体２を
接続し、出力端子Ａと入力端子Ｄの間に温度補償用抵抗
体３が接続されている。また、入力端子Ｃと出力端子Ｂ
の間に第１抵抗体14を接続し、出力端子Ｂと入力端子Ｄ
の間に第２抵抗体15が接続されている。第１抵抗体14と
第２抵抗体15は、温度が変化しても抵抗値が変わらない
抵抗温度係数の極小さいものを使用している。この抵抗
ブリッジ回路13では出力端子Ａでの電圧Ｖ_A と出力端子
Ｂでの電圧Ｖ_Bとの差δＶを出力電圧として取り出す。

【０００４】次に、赤外線を検出する際の動作を説明す
る。説明の都合上、ここでは感温抵抗体２と温度補償用
抵抗体３に使われる各抵抗体は、温度が上昇すると抵抗
値が下がるという抵抗温度係数がマイナスの抵抗体、例
えばサーミスタを例にして説明する。部屋の床や壁面か
ら発せられる赤外線12が赤外線透過フィルタ４を通って
赤外線受光板５に受光されると、赤外線受光板５がその
熱を吸収する。赤外線受光板５に接触固定してある抵抗
値Ｒの感温抵抗体２が赤外線受光板５に吸収された熱に
よって温度が上昇し、抵抗値がｒ（Ω）だけ小さくな
る。一方、温度補償用抵抗体３には、赤外線12が入射し
ないので温度が上昇せず、温度補償用抵抗体３の抵抗値
Ｒは変化しない。

【０００５】したがって、赤外線12が入射することによ
り、電源電圧をＥ（Ｖ）としたとき、出力端子Ａでの電
圧Ｖ_A は、感温抵抗体２と温度補償用抵抗体３の抵抗比
（Ｒ−ｒ）：Ｒで電源電圧Ｅを分割した値となり、その
値はＶ_A ＝Ｅ・Ｒ／（２Ｒ−ｒ）として求められ、赤外
線が入射する前に比べ出力端子Ａの電圧Ｖ_A は上昇す
る。一方、第１抵抗体14と第２抵抗体15の抵抗分割比は
一定であるので、出力端子Ｂでの電圧は常に一定電圧の
Ｖ_B となる。したがって、出力端子Ａ，Ｂ間の端子間電
圧としての出力電圧δＶは、感温抵抗体２に検出される
赤外線の検出量に対応する電圧、即ち感温抵抗体２と温
度補償用抵抗体３の温度差に対応する信号が赤外線検出
信号として出力されるのである。

【０００６】ところで、環境温度の変化により内側空間
部17での温度が、例えば一様に上昇したとすると、感温
抵抗体２と温度補償用抵抗体３も温度が一様に上昇し、
共に温度変化に対応して抵抗値が同一の値だけ小さくな
る。前述した如く、感温抵抗体２と温度補償用抵抗体３
の抵抗値、抵抗温度係数は同一なので感温抵抗体２と温
度補償用抵抗体３の抵抗分割比は環境温度の変化前と同
一となり、出力端子Ａでの電圧Ｖ_A の変化は生じない。
つまり、環境温度の変化があっても、その影響が出力電
圧δＶに影響せず、温度補償された状態で赤外線12の検
出量に対する出力電圧δＶが赤外線検出信号として取り
出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に赤外線検出器１
は空調機器等の諸機器に埋め込んで使用することが多
い。機器内部では、様々な発熱源があるので熱の高低が
位置的に偏在している。したがって、ケース10の外側で
の環境温度の差がかなり生じることが多い。例えば、図
４における右方Ｔと左方Ｌとで環境の温度差が生じたと
き、断熱材６内部においては、断熱材６の熱伝導率が小
さいので右方と左方とで温度差をもったまま熱を蓄積し
ている。そして、その温度差によって、内側空間部17に
おいても右方と左方で温度差を生じ、右方にある感温抵
抗体２と左方にある温度補償用抵抗体３とにおいて温度
差を生じることとなる。したがって、赤外線の入射がな
くても感温抵抗体２と温度補償用抵抗体３に温度差が生
じてしまい、温度補償が行われなくなる。

【０００８】本発明者は温度補償ができなくなる上記の
現象を実験によって次のように確かめた。ケース10の外
側において、右方Ｔと左方Ｌに別々の発熱源を置き、ケ
ース10の外側右表面温度を23.0℃とし、ケース10の外側
左表面温度を50.0℃とした。そのとき、断熱材6 の内側
右表面温度は28.2℃、内側左表面温度は35.9℃となり、
その内側空間部17にある感温抵抗体２の近傍温度は29.1
℃、温度補償用抵抗体３の近傍温度は30.9℃であり、そ
の温度差は1.8 ℃もあった。ケース10の外側における環
境温度の高低が位置的に偏在していることによって、感
温抵抗体２と温度補償用抵抗体３との間に温度差が生じ
ていることになる。そのため、取り出される出力電圧δ
Ｖは赤外線の検出量に対応するものでなくなり、環境温
度の変化が出力電圧δＶに影響を与えてしまい、温度補
償ができなくなる。

【０００９】このような環境温度の差をできるだけ小さ
くすべく、各抵抗体２，３を接近させることも考えられ
るが、そうすると、赤外線12の入射によって赤外線受光
板５が吸収した熱を感温抵抗体２と同様に温度補償用抵
抗体３も受けてしまい、感温抵抗体２と温度補償用抵抗
体３における温度差は小さくなる。したがって、出力電
圧δＶの変化が小さくなるため、赤外線検出機能が弱め
られてしまう。

【００１０】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、赤外線検出器を空調
機器等の環境温度の高低が位置的に偏在している場所に
設置しても、温度補償を確実に行うことができる赤外線
検出器を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明の赤外線検出器は赤外線の入射側を開口させたケー
スの内壁に沿って断熱材が設けられ、この断熱材の内側
空間部に感温抵抗体と温度補償用抵抗体が収容され、前
記ケースの赤外線入射側の開口部は赤外線透過フィルタ
によって閉鎖されている赤外線検出器において、前記断
熱材の内側には空気層を介して熱伝導性ケースが設けら
れており、前記感温抵抗体と温度補償用抵抗体はこの熱
伝導性ケース内に収容されていることを特徴としてい
る。

【００１２】

【作用】例えば、赤外線検出器のケースの外側の右方と
左方で別々の発熱源があって発熱量が違っていると、ケ
ース内側にある断熱材もこの熱を右側と左側から受け
て、右方と左方で温度の違いをもったまま熱を蓄積す
る。この断熱材の熱は拡散されて空気層内部では右方と
左方とでは温度差をもっている。この空気層内部の熱が
熱伝導率の大きい熱伝導性ケースに伝わると、温度の高
い方から低い方へ熱が迅速に伝播されるので、熱伝導性
ケース内の温度が均一化される。その結果、熱伝導性ケ
ースの内側空間部は均一な温度になり、内側空間部にあ
る感温抵抗体と温度補償用抵抗体との間に温度差が生じ
ない。これにより、正確な温度補償ができることとな
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の
名称部分には同一符号を付し、その詳細な重複説明は省
略する。図１には本発明に係る赤外線検出器の一実施例
の分解斜視図が示され、また、図２にはこの赤外線検出
器の断面図が示されている。

【００１４】本実施例の赤外線検出器１はケース10の内
壁に沿って断熱材６が設けられ、この断熱材６の内側に
空気層７を介して熱伝導性ケース８が配設されている。
この熱伝導性ケース８は熱伝導率が0.1 Ｗ／cm・deg 以
上のものを用いることを要することが実験から確かめら
れ、本実施例では、2.35Ｗ／cm・deg のアルミニウム板
を用いている。熱伝導性ケース８と赤外線受光板５の間
には内側空間部17が形成され、この内側空間部17には赤
外線受光板５に接触固定している感温抵抗体２と感温抵
抗体２とは離れた位置に温度補償用抵抗体３が配設され
ている。

【００１５】本実施例は以上のように構成されるので、
ケース10の外側で環境温度に位置的な温度高低の偏在が
ある場合にも温度補償ができるようになる。すなわち、
ケース10の外側で、例えば、右方と左方に別々の発熱源
があり、発熱量が違っていると、ケース10の内側にある
断熱材６もこの熱を受けて内部に右方と左方の温度の違
いをもったまま熱を蓄積する。空気層７によりその熱は
拡散されるが、空気層７の右方と左方では温度差を生
じ、この空気層７の内部の熱が熱伝導性ケース８に伝わ
る。熱伝導性ケース８は非常に熱伝導率が高いので高温
部から低温部へ急速に熱が伝わり、直ぐに均一な温度に
なる。熱伝導性ケース８の内側空間部17も温度が均一に
なるため、内側空間部17にある感温抵抗体２と温度補償
用抵抗体３に温度差が生じなくなる。したがって、温度
補償が確実にできるようになる。

【００１６】次に、上記効果を検証すべく、実験を試み
た。ケース10の外側の右方と左方に別々の発熱源を置
き、従来例の実験の場合と同様に、ケース10の外側表面
の右側温度を23.0℃、左側温度を50.0℃に設定した。そ
のときの熱伝導性ケース８の内面での右側温度は28.0
℃、左側温度は28.1℃であった。また、感温抵抗体２と
温度補償用抵抗体３におけるそれぞれの近傍温度は共に
28.0℃であり、温度差はなかった。従来例の実験では、
各抵抗体２，３の間に1.8 ℃の温度差が生じたが、これ
と比較すれば本実施例では格段に特性改善が図られてい
ることがわかる。

【００１７】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、感温
抵抗体２および温度補償用抵抗体３として上記実施例で
はサーミスタ等の抵抗温度係数がマイナスの抵抗体を用
いているが、抵抗温度係数がプラスであるニッケルや白
金等の金属抵抗体を使用することもできる。また、熱伝
導性ケース８も本実施例ではアルミニウム板を使用して
いるが、熱伝導率が0.1 Ｗ／cm・deg 以上のものであれ
ば良いので銅等を使用してもよい。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、赤外線検出器のケース内壁に
沿って断熱材が設けられ、この断熱材内側に空気層を介
して熱伝導性ケースが配設してあるので、環境温度の高
低が位置的に偏在していても、この高低の温度差は熱伝
導性ケースによって一様な温度に均される。したがっ
て、熱伝導性ケースの内側空間部は均一な温度となり、
感温抵抗体と温度補償用抵抗体の間に温度差は生じない
ので、温度補償が確実に行えることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る赤外線検出器の一実施例の構成を
示す分解斜視図である。

【図２】同実施例に係る赤外線検出器の断面図である。

【図３】従来の赤外線検出器の分解斜視図である。

【図４】従来の赤外線検出器の断面図である。

【図５】赤外線検出を行う抵抗ブリッジ回路の回路図で
ある。

【符号の説明】

１ 赤外線検出器 ２ 感温抵抗体 ３ 温度補償用抵抗体 ４ 赤外線透過フィルタ ５ 赤外線受光板 ６ 断熱材 ７ 空気層 ８ 熱伝導性ケース 10 ケース 12 赤外線 17 内側空間部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線の入射側を開口させたケースの内
   壁に沿って断熱材が設けられ、この断熱材の内側空間部
   に感温抵抗体と温度補償用抵抗体が収容され、前記ケー
   スの赤外線入射側の開口部は赤外線透過フィルタによっ
   て閉鎖されている赤外線検出器において、前記断熱材の
   内側には空気層を介して熱伝導性ケースが設けられてお
   り、前記感温抵抗体と温度補償用抵抗体はこの熱伝導性
   ケース内に収容されていることを特徴とする赤外線検出
   器。