JP7112001B2 - 熱式流速・流量センサ、及び空気調和機 - Google Patents

Description

本開示は、熱式流速・流量センサ、及びこれを備えた空気調和機に関する。

流速・流量センサには、供給電流により熱を発生する発熱素子と、発熱素子からの熱の温度を検出する測温素子と、が単一の基板に実装された熱式流速・流量センサがある。このような熱式流速・流量センサでは、発熱素子からの熱が流速に応じて変化することに基づいて、測温素子で検出した熱の温度から流速及び流量を計測する（例えば、特許文献１参照）。前記熱式流速・流量センサでは、発熱素子及び測温素子の表面が露出しており、発熱素子から測温素子への熱伝達が、発熱素子及び測温素子の周囲に存在する空気を介して行われる。

特開２０１５－６８６５９号公報

前記熱式流速・流量センサの測定精度を向上させるためには、発熱素子から測温素子への熱伝達効率を上げて、発熱素子で発生させた熱をできる限り速やかに測温素子で検出するよう構成することが有効である。しかしながら、前記熱式流速・流量センサでは、発熱素子と測温素子の間に空気が介在しているため、発熱素子から測温素子への熱伝達効率は、概ね空気の熱伝導率に基づいて決まっている。このため、前記熱式流速・流量センサでは、発熱素子から測温素子への熱伝達効率を上げて、測定精度を向上させることが困難である。

本開示は、流速及び流量の測定精度を向上させ得る熱式流速・流量センサ、及びこの熱式流速・流量センサを備えた空気調和機を提供することを目的とする。

本開示の熱式流速・流量センサは、基板と、前記基板に実装された発熱素子と、前記基板に実装された測温素子と、前記発熱素子と前記測温素子との間に充填された樹脂で構成され、当該発熱素子と当該測温素子とを熱的に接続する接続部と、を備える。

このような熱式流速・流量センサでは、発熱素子と測温素子の間に樹脂が介在する。樹脂は、空気に比べて熱伝導率が大きい。このため、発熱素子と測温素子の間に空気が介在する場合に比べて、発熱素子から測温素子への熱伝達効率が良くなる。これにより、測温素子の測温精度が向上し、流速及び流量の測定精度を向上させることができる。

本開示の熱式流速・流量センサは、前記樹脂で被覆された前記発熱素子を有する発熱部と、前記樹脂で被覆された前記測温素子を有する測温部と、をさらに備えることが好ましい。

この場合、発熱素子と測温素子を樹脂で被覆することによって、発熱素子及び測温素子に対する塵埃や水分等の付着を抑制することができる。これにより、塵埃や水分等の付着による流速及び流量の測定精度の低下を抑制することができる。

前記基板は、全体が前記樹脂で被覆されていることが好ましい。

この場合、基板に実装された発熱素子と測温素子を効率よく樹脂で被覆するとともに、接続部を効率よく形成することができる。これにより、熱式流速・流量センサを効率よく製造することができる。

前記発熱部と前記測温部と前記接続部以外の前記基板上の前記樹脂の量が、前記接続部の前記樹脂の量に比べて多いことが好ましい。

この場合、熱式流速・流量センサの発熱部及び測温部以外の部位から発生した熱が、接続部の樹脂へ拡散する熱量に比べて、それ以外の樹脂へ拡散する熱量を多くすることができる。これにより、熱式流速・流量センサの発熱部及び測温部以外の部位で生じた熱の発熱素子及び測温素子に対する影響を抑制することができる。

前記基板に接続されたリード線をさらに備え、前記リード線は、前記基板にはんだ付けされていることが好ましい。

この場合、基板とリード線とをコネクタで接続した場合に比べて、基板とリード線との接触面積を大きくすることができる。これにより、基板とリード線との接続箇所からの発熱を抑制することができる。

前記リード線を前記基板に固定する固定部材をさらに備え、前記リード線及び前記固定部材が前記樹脂で被覆されていることが好ましい。

この場合、リード線に張力が作用した場合に、樹脂をはがれにくくすることができる。

本開示の空気調和機は、熱交換器と、基板と、前記基板に実装された発熱素子と当該発熱素子を被覆する樹脂とを有する発熱部と、前記基板に実装された測温素子と当該測温素子を被覆する前記樹脂とを有する測温部と、前記発熱部と前記測温部との間に充填された前記樹脂で前記発熱部と前記測温部とを熱的に接続する接続部と、を有する熱式流速・流量センサと、備え、前記熱式流速・流量センサが、前記熱交換器の二次側の空気流の中に配置されている。

この場合、熱式流速・流量センサによる流速及び流量の測定精度が向上された空気調和機を提供することができる。

本開示の熱式流速・流量センサを示す模式図である。 本開示の熱式流速・流量センサを示す部分拡大模式図である。 図２におけるＡ－Ａ線断面図である。 本開示の空気調和機による空気調和システムの構成例を示す模式図である。 本開示の空気調和機の制御ブロック図である。 本開示の空気調和機の他の実施形態を示す模式図である。 ファンユニットを示す斜視模式図である。 ベルマウスに対する熱式流速・流量センサの配置状態を示す模式図である。 カバーを外した場合の熱式流速・流量センサの配置状態を示す模式図である。 ベルマウスを示す模式図である。 ベルマウスのホルダー部を拡大して示した模式図である。

以下、実施形態について説明する。

［流速・流量センサの全体構成］
図１には、本開示の熱式流速・流量センサの一実施形態である流速・流量センサ１を示している。流速・流量センサ１は、基板２と、発熱素子３と、測温素子４と、リード線５と、固定部材６と、を備えている。流速・流量センサ１は、熱式の流速・流量センサであり、供給電流によって発熱素子３より発生した熱の温度を測温素子４で検出する。流速・流量センサ１は、測温素子４で検出する熱の温度が流速に応じて変化することに基づいて、発熱素子３及び測温素子４の周囲を流れる空気の流速を検出するとともに、当該空気が流れている空間の空気の流れ方向に直交する方向における断面積を加味して流量を検出する。流速・流量センサ１は、流速・流量センサ１を通過する空気（風）の流速（風速）及び流量（風量）を検出する。

基板２は、プリント基板として一般に広く使用されているガラスエポキシ製の板状部材である。基板２は、第１部分２ａと、第１部分２ａから枝状に延びる第２部分２ｂと、第１部分２ａから第２部分２ｂを囲むように延びる環状の第３部分２ｃと、を備えている。なお、基板２は、熱伝導率の低い材料で形成された基板であればよく、ガラスエポキシ製のほか、ポリアミド製、セラミック製等であってもよい。

第１部分２ａは、第２部分２ｂ及び第３部分２ｃに比べて面積が大きい。第２部分２ｂは、流速・流量センサ１における流速・流量検出部を構成する部位であり、発熱素子３と測温素子４が実装される。第３部分２ｃは、外部から第２部分２ｂに接近する物体の接触を抑制する。第１部分２ａには、リード線５を固定するための貫通孔２ｄが形成されている。

第１部分２ａ及び第２部分２ｂの表面には、銅等の薄膜による回路パターン８が形成されている。発熱素子３及び測温素子４はそれぞれ汎用の電子部品であり、第２部分２ｂに形成されている回路パターン８のそれぞれの該当箇所に、各素子３，４の端子をはんだ付けして実装されている。

発熱素子３は、供給電流の大きさに応じた熱を発生する素子である。測温素子４は、発熱素子３で発生した熱によって昇温された媒体の温度を検出する素子である。測温素子４は、前記媒体の温度変化を速やかに検出することができるように、発熱素子３に近接する位置に設けられている。ただし、発熱素子３で発生した熱が前記媒体を介さずに直接測温素子４に伝わることがないように、発熱素子３と測温素子４は間隔を空けて基板２上に実装されている。

第１部分２ａに形成されている回路パターン８には、発熱素子３及び測温素子４以外の複数の素子である素子群７が実装されている。素子群７に含まれる各素子は、それぞれ汎用の電子部品である。第１部分２ａの表面に形成されている回路パターン８の一部には、ランド部８ａが形成されている。

リード線５は、各素子３，４及び素子群７に対する電流の供給や、流速・流量センサ１とコントローラ（図４，図５参照）との信号のやり取りを行う電線である。本開示の流速・流量センサ１では、リード線５は５本で１組となっている。

ランド部８ａは、回路パターン８に対してリード線５を接続するための部位である。本開示の流速・流量センサ１では、基板２に５箇所のランド部８ａが形成されており、一つのランド部８ａにリード線５が１本ずつはんだ付けされている。なお、本実施形態の流速・流量センサ１では、リード線５が回路パターン８に対してはんだ付けされている場合を例示しているが、リード線５は、コネクタを介して回路パターン８に接続されていてもよい。

５本のリード線５は、固定部材６によって基板２に固定されている。本開示の流速・流量センサ１では、固定部材６は樹脂製の結束バンドである。リード線５は、基板２の貫通孔２ｄに挿通された固定部材６により結束され、基板２に対して固定されている。流速・流量センサ１では、第１部分２ａが略Ｌ字状の形態を有しており、第２部分２ｂの突出方向と、基板２に対するリード線５の接続方向とがほぼ直交している。

流速・流量センサ１は、図１において薄墨状のパターンを付している部分が、「樹脂」によって被覆されている。この「樹脂」は、図２及び図３に示す樹脂１０である。樹脂１０は、その熱伝導率が、空気の熱伝導率に比べて大きく、水等の液体を通過させない性質を有する樹脂である。本開示の流速・流量センサ１において、樹脂１０は熱硬化性エポキシ樹脂である。なお、本実施形態では、樹脂１０として熱硬化性エポキシ樹脂を採用した場合を例示しているが、樹脂１０は、その熱伝導率が空気の熱伝導率に比べて大きく、水等の液体を通過させない性質を有する樹脂を、適宜選択することができる。

［発熱部］
図１～図３に示すように、基板２上に実装された発熱素子３は、樹脂１０によって被覆されている。以下の説明では、基板２に実装された発熱素子３と当該発熱素子３を被覆する樹脂１０とを有する部位を発熱部１１と称する（図２，図３参照）。

［測温部］
基板２上に実装された測温素子４は、樹脂１０によって被覆されている。以下の説明では、基板２に実装された測温素子４と当該測温素子４を被覆する樹脂１０とを有する部位を測温部１２と称する（図２，図３参照）。

［接続部］
図２及び図３に示すように、流速・流量センサ１では、基板２上の発熱部１１と測温部１２との間の空間に樹脂１０が充填されている。流速・流量センサ１では、発熱部１１の樹脂１０と、測温部１２の樹脂１０と、その間に充填された樹脂１０によって、接続部１３が形成されている。接続部１３は、発熱素子３と測温素子４とを、樹脂１０によって熱的に接続する部位である。なお、本実施形態で示す接続部１３は、発熱素子３と測温素子４との間の隙間以外に存在する樹脂１０を含んでいるが、発熱素子３と測温素子４との間の隙間に存在する樹脂１０のみで接続部１３を形成してもよい。

なお、図２及び図３では、説明の便宜上、発熱部１１と測温部１２とその間の樹脂１０の間に境界線を示しているが、各部１１，１２とその間の樹脂１０は、境目なく一体に形成されたものであってよい。

ここでいう「熱的に接続」とは、発熱素子３と測温素子４とが、樹脂１０を介して熱交換可能な態様で配置されることを意味し、発熱素子３と測温素子４が直接的に当接して熱交換可能な態様で配置される場合は含まない。

流速・流量センサ１において、発熱素子３と測温素子４は、樹脂１０からなる接続部１３によって熱的に接続されている。このため、流速・流量センサ１では、発熱素子３で発生した熱は、樹脂１０を介して測温素子４に伝わる。

熱硬化性エポキシ樹脂の熱伝導率は、０．１７－０．２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり、空気の熱伝導率は、２８０Ｋのとき０．０２４６Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である。このため、熱硬化性エポキシ樹脂の熱伝導率は、空気の熱伝導率に比べて１０倍程度大きい。このため、発熱素子３と測温素子４の間に空気が介在する場合に比べて、樹脂１０が介在する場合の方が、発熱素子３から測温素子４への熱伝達効率がよくなる。

以上に説明したように、本開示の流速・流量センサ１は、基板２と、基板２に実装された発熱素子３と、基板２に実装された測温素子４と、発熱素子３と測温素子４との間に充填された樹脂１０で構成され、当該発熱素子３と当該測温素子４とを熱的に接続する接続部１３と、を備えている。

本開示の流速・流量センサ１では、発熱素子３と測温素子４の間に樹脂１０が介在する。樹脂１０は、空気に比べて熱伝導率が大きいため、発熱素子３と測温素子４の間に空気が介在する場合に比べて、発熱素子３から測温素子４への熱伝達効率が良くなる。このため、流速・流量センサ１では、発熱素子３で発生する熱についての測温素子４の測温精度が向上している。これにより、流速・流量センサ１は、発熱素子と測温素子の間に空気が介在する流速・流量センサに比べて、流速及び流量の測定精度が向上している。

以上に説明したように、本開示の流速・流量センサ１は、発熱素子３が樹脂１０で被覆された発熱部１１と、測温素子４が樹脂１０で被覆された測温部１２と、を備えている。流速・流量センサ１では、発熱素子３と測温素子４を樹脂１０で被覆することによって、流速・流量センサ１の表面に水分や塵埃が付着した場合に、その水分や塵埃が発熱素子３と測温素子４に直接付着することが抑制される。このため、流速・流量センサ１では、流速・流量センサ１の表面に付着した水分や塵埃に起因して発熱素子３と測温素子４が劣化するのを抑制することができる。流速・流量センサ１では、これにより、表面に付着した水分や塵埃に起因する測定精度の低下を抑制することができる。このような流速・流量センサ１は、結露が生じやすい場所に配置することができる。

［素子群の被覆］
図１に示すように、流速・流量センサ１では、発熱素子３と測温素子４以外の素子群７を樹脂（図２，図３に示す樹脂１０）で被覆している。

図１に示すように、基板２における素子群７の配置面積は、発熱素子３及び測温素子４の配置面積に比べて大きい。具体的には、本開示の流速・流量センサ１における素子群７の配置面積は、発熱素子３及び測温素子４の配置面積の約３０倍である。本実施形態の流速・流量センサ１では、各素子３，４，７についての樹脂１０による被覆層の厚みを略同じにしている。

この場合、素子群７を被覆する樹脂１０の量（体積）は、接続部１３の樹脂１０の量（発熱部１１と測温部１２とその間の各樹脂１０を合わせた量）の約３０倍となる。このため、流速・流量センサ１では、素子群７を被覆する樹脂１０の量（体積）が、接続部１３の樹脂１０を合わせた量（体積）に比べて多い。

このように、本開示の流速・流量センサ１では、接続部１３以外の基板２上の樹脂１０の量が、接続部１３の樹脂１０の量に比べて多い。この場合、流速・流量センサ１の素子群７から発生した熱が、接続部１３の樹脂１０へ拡散する熱量に比べて、接続部１３以外の樹脂１０へ拡散する熱量を多くすることができる。このため、素子群７で生じた熱が測温素子４の測温精度に与える影響を抑制することができる。これにより、流速・流量センサ１の測定精度の低下を抑制することができる。

［基板全体の被覆］
図１に示すように、流速・流量センサ１では、基板２の全体を樹脂（図２，図３に示す樹脂１０）で被覆している。流速・流量センサ１では、発熱素子３と測温素子４と素子群７の実装箇所以外の部位も、樹脂１０で被覆している。

例えば、発熱素子３、測温素子４及び素子群７などの特定の箇所のみを樹脂１０で被覆する場合、その被覆作業においては、塗布機などを用いて塗布量を調整しつつ、特定の箇所を狙って樹脂１０を塗布する必要が生じる。

これに対して、流速・流量センサ１のように、発熱素子３、測温素子４及び素子群７の実装箇所を含む基板２の全体を樹脂１０で被覆する場合、樹脂１０が貯留された槽に基板２の全体を浸すだけで、樹脂１０による被覆作業を完了することができる。この場合、発熱素子３、測温素子４及び素子群７を樹脂１０で被覆すると同時に、接続部１３も形成することができる。

本開示の流速・流量センサ１は、基板２の全体が樹脂１０で被覆されているため、基板２に実装された発熱素子３と測温素子４を効率よく樹脂１０で被覆するとともに、接続部１３を効率よく形成することができる。本開示の流速・流量センサ１は、基板２の全体を樹脂１０が貯留された槽に浸すだけで、効率よく製造することができる。

［リード線の接続形態］
一般的に基板２とリード線５との接続箇所において、基板２とリード線５との接触面積が小さいと、その接触部における電気抵抗が大きくなり、その接触部からの発熱が大きくなる。図１に示すように、本開示の流速・流量センサ１では、リード線５は、基板２のランド部８ａにはんだ付けされている。このため、流速・流量センサ１では、基板２とリード線５とをコネクタで接続した場合に比べて、基板２とリード線５との接触面積が大きい。これにより、基板２とリード線５との接続箇所からの発熱を抑制している。

流速・流量センサ１では、基板２とリード線５の間にコネクタ等が介在していないため、素子群７から生じた熱をリード線５へ効率よく逃がすことができる。このため、素子群７で生じた熱が測温素子４の測温精度に与える影響を抑制することができる。これにより、流速・流量センサ１の測定精度の低下を抑制することができる。

［リード線の固定形態］
図１に示すように、本開示の流速・流量センサ１では、基板２の全体を樹脂（図２，図３に示す樹脂１０）で被覆しており、リード線５及び固定部材６が樹脂１０で被覆されている。流速・流量センサ１では、リード線５が、固定部材６によって基板２に固定されている。このため、リード線５に張力が作用した場合に、リード線５の変位を抑制することができる。流速・流量センサ１では、これにより、リード線５の周囲を被覆している樹脂１０をはがれにくくすることができる。なお、本実施形態の流速・流量センサ１では、固定部材６によって、リード線５が基板２に固定される場合を例示しているが、例えば、リード線５がコネクタを介して回路パターン８に接続されている流速・流量センサ１においては、固定部材６を省略してもよい。

［空気調和機の全体構成］
図４には、本開示の一実施形態に係る空気調和機２０を示している。図４に示す空気調和機２０は、メインユニット２１と、複数のファンユニット２６と、コントローラ３５を備えている。

空気調和機２０は、空気調和機２０と空間５０との間を接続する給気ダクト３１及び還気ダクト３４とともに、空気調和システム３０を構成する。空間５０は、空気調和システム３０によって空調を行う対象空間であり、天井、床及び壁によって空気の移動が制限されている。空間５０は、例えば、建物内の部屋である。空気調和機２０は、調和空気を空間５０へ給気するとともに、空間５０の空気を還気して、空間５０を空調する。

給気ダクト３１は、メインユニット２１から送出される給気ＳＡを、複数のファンユニット２６に分配する。給気ダクト３１は、主管３２と、主管３２から分岐した枝管３３とを含んでいる。還気ダクト３４は、空間５０内の還気ＲＡを、メインユニット２１に返送する。

図４には、空気調和システム３０の代表例として、２つのファンユニット２６を備える空気調和機２０が１つの空間５０に対して配設されている例を示している。空気調和機２０に含まれるファンユニット２６の個数は、３以上であってもよい。空気調和機２０が空調する空間５０は、２以上の空間５０に区画されていてもよい。この場合、各空間５０に１以上のファンユニット２６を配設する。

＜メインユニット＞
メインユニット２１は、第１流速・流量センサ１Ａ、第１ファン２２、熱交換器２３、温度センサ２４及び水量調整弁２５を有している。第１ファン２２、熱交換器２３、第１流速・流量センサ１Ａ、温度センサ２４及び水量調整弁２５は、メインユニット２１内に配置されている。

第１流速・流量センサ１Ａは、本開示の流速・流量センサ１であり、第１ファン２２から送り出される空気の流速及び流量を検出可能な位置に配置される。第１流速・流量センサ１Ａが検出した流量は、給気ダクト３１の主管３２を流れる空気の流量であり、複数のファンユニット２６から空間５０に供給される給気ＳＡの総流量でもある。

第１ファン２２は、空間５０に供給する空気の総流量を供給可能な送風能力を有している。第１ファン２２から吹出される空気は、全て給気ダクト３１に流れ込むように構成されている。第１ファン２２は、ファンモータ２２ａを備えている。

熱交換器２３には、熱源ユニット３８から熱媒体として例えば冷水が供給される。熱交換器２３に供給される熱媒体は、例えば温水であってもよい。

温度センサ２４は、第１ファン２２から給気ダクト３１に送られる給気ＳＡの温度を検出する。

水量調整弁２５は、熱源ユニット３８から熱交換器２３に供給される熱媒体の流量を調整し、熱交換器２３を通る還気ＲＡに与える熱量を調整する。

還気ダクト３４を通って空間５０からメインユニット２１に戻ってきた還気ＲＡは、第１ファン２２により、熱交換器２３を通って給気ダクト３１に送り出される。空間５０から戻ってきた還気ＲＡは、空間５０の中に在った空気である。還気ＲＡは、熱交換器２３を通るときに、熱交換器２３を流れる熱媒体と熱交換して調和空気となり、第１ファン２２により、給気ＳＡとして送り出される。

本開示では、空気調和システム３０における空気の循環経路のうち、給気ＳＡが流通している範囲を熱交換器２３の「二次側」と称し、還気ＲＡが流通している範囲を熱交換器２３の「一次側」と称する。熱交換器２３の二次側は、熱交換器２３から枝管３３の空間５０側の末端までの範囲である。熱交換器２３の一次側は、空間５０から熱交換器２３までの範囲である。

特に、熱源ユニット３８から熱交換器２３に冷水が供給されている場合、熱交換器２３の二次側を流れる給気ＳＡは、熱交換器２３で冷却されて相対湿度が高くなっており、結露が生じやすい空気状態となっている。給気ＳＡがこのような空気状態である場合には、熱交換器２３の二次側に配置されている第１流速・流量センサ１Ａでは、表面に結露が生じ得る。

＜ファンユニット＞
ファンユニット２６は、第２流速・流量センサ１Ｂと、第２ファン２７と、ケーシング２８とを有している。ファンユニット２６は、枝管３３の途中に配設されている。

第２流速・流量センサ１Ｂは、本開示の流速・流量センサ１である。本開示の空気調和機２０では、第２流速・流量センサ１Ｂを、第２ファン２７に設けたベルマウス４０に配設している（図７参照）。第２流速・流量センサ１Ｂは、第２ファン２７から送り出される空気の流速及び流量を検出する。第２流速・流量センサ１Ｂが検出した流量は、当該ファンユニット２６に接続されている枝管３３を流れる流量であり、当該ファンユニット２６から空間５０に供給される給気ＳＡの流量でもある。

第２ファン２７は、ファンユニット２６から空間５０に給気ＳＡを供給する。第２ファン２７は、ファンモータ２７ａを備えている。

ケーシング２８は、吸込口２８ａと吹出口２８ｂとを有している。吸込口２８ａは、枝管３３によって主管３２に接続されている。吹出口２８ｂは、枝管３３によって空間５０に接続されている。第２ファン２７は、吸込口２８ａに接続された枝管３３から給気ＳＡを吸引し、吹出口２８ｂに接続された枝管３３へ給気ＳＡを給気する。

図４に示すように、ファンユニット２６は、熱交換器２３の二次側に配置されているため、給気ＳＡが流れている。このため、ファンユニット２６に流れている給気ＳＡが、相対湿度が高く結露が生じやすい空気状態となっている場合には、第２流速・流量センサ１Ｂで表面に結露が生じ得る。

＜コントローラ＞
図５に示すように、コントローラ３５は、第１コントローラ３６と複数の第２コントローラ３７とを含んでいる。第１コントローラ３６と複数の第２コントローラ３７とは互いに接続されている。

コントローラ３５には、複数の第２ファン２７により空間５０に供給すべき給気ＳＡの流量（必要給気量）の情報が与えられる。

第１コントローラ３６には、第１ファン２２の流量制御プログラムが記憶されている。第１コントローラ３６は、第１ファン２２と各第２コントローラ３７に必要な指令を出力する。第１コントローラ３６は、第１ファン２２のファンモータ２２ａの回転数を制御する。

第１コントローラ３６には、第１流速・流量センサ１Ａが接続されている。第１流速・流量センサ１Ａが検出した流量値は、第１流速・流量センサ１Ａから第１コントローラ３６に出力される。

第１コントローラ３６には、温度センサ２４が接続されている。温度センサ２４が検出した値（温度）は、第１コントローラ３６に入力される。

第１コントローラ３６は、第１流速・流量センサ１Ａおよび温度センサ２４の検出値を随時記憶する。第１コントローラ３６は、記憶された第１流速・流量センサ１Ａおよび温度センサ２４の検出値を読み取り、第１ファン２２の流量目標値（空間５０に供給すべき目標流量の総量）を演算する。

第１コントローラ３６には、水量調整弁２５の開度制御プログラムが記憶されている。第１コントローラ３６は、水量調整弁２５に必要な指令を出力する。

第２コントローラ３７には、第２ファン２７の流量制御プログラムが記憶されている。１つのファンユニット２６に対して、１つの第２コントローラ３７が設けられている。第２コントローラ３７は、第２ファン２７に必要な指令を出力する。

第２コントローラ３７には、第２流速・流量センサ１Ｂが接続されている。第２流速・流量センサ１Ｂが検出した流量値は、第２流速・流量センサ１Ｂから第２コントローラ３７に入力される。第２流速・流量センサ１Ｂが検出した流量は、枝管３３を流れる流量であり、各ファンユニット２６から空間５０に供給される給気量でもある。

第２コントローラ３７には、リモートセンサ３９が接続されている。リモートセンサ３９は、温度センサの機能を有している。リモートセンサ３９は、対応する第２コントローラ３７に、空間５０の還気ＲＡの温度を示すデータを出力できるように構成されている。

第２コントローラ３７は、第１コントローラ３６から出力される流量目標値、第２流速・流量センサ１Ｂの検出値を随時記憶する。第２コントローラ３７は、記憶された流量目標値および第２流速・流量センサ１Ｂの検出値を読み取り、第２ファン２７の回転数目標値を演算する。第２コントローラ３７は、算出した回転数目標値に基づいて、第２ファン２７のファンモータ２７ａの回転数を制御する。

各第２コントローラ３７は、必要給気量の情報を第１コントローラ３６に出力する。第１コントローラ３６は、第２コントローラ３７から得た必要給気量の情報を基に、第１ファン２２へ要求すべき出力（ファンモータ２２ａの回転数）を決定する。

［空気調和機２０の流速・流量センサ］
本開示の空気調和機２０では、第１流速・流量センサ１Ａ及び第２流速・流量センサ１Ｂを、熱交換器２３の二次側に配置している。第１流速・流量センサ１Ａ及び第２流速・流量センサ１Ｂは、表面に結露が生じ得る状態に置かれている。

第１流速・流量センサ１Ａ及び第２流速・流量センサ１Ｂは、本開示の流速・流量センサ１である。前述した通り、流速・流量センサ１では、発熱素子３及び測温素子４が樹脂１０で被覆されているため、表面に結露が生じたとしても、流速及び流量の測定精度の低下が抑制される。このため、空気調和機２０では、第１流速・流量センサ１Ａ及び第２流速・流量センサ１Ｂで表面に結露が生じた場合であっても、流速及び流量の測定精度の低下が抑制される。

このように、本開示の流速・流量センサ１を用いれば、結露が生じやすい熱交換器２３の二次側で給気量を測定する構成とした空気調和機２０を提供することができる。そして、熱交換器２３を含むメインユニット２１と、給気ダクト３１によってメインユニット２１の熱交換器２３の二次側にそれぞれ接続される複数のファンユニット２６と、を含み、各ファンユニット２６の給気量を個別の流速・流量センサ１で測定する構成とした空気調和機２０を提供することが可能となる。

前述した通り、流速・流量センサ１では、発熱素子３及び測温素子４が樹脂１０で形成された接続部１３によって熱的に接続されており、流速及び流量の測定精度が向上されている。空気調和機２０では、第１流速・流量センサ１Ａで検出した流量値を用いて、第１ファン２２の流量目標値を演算している。このため、空気調和機２０では、第１ファン２２の流量目標値の算出精度が向上している。

空気調和機２０では、第２流速・流量センサ１Ｂで検出した流量値を用いて、第２ファン２７の回転数目標値を演算している。このため、空気調和機２０では、第２ファン２７の回転数目標値の算出精度が向上している。

これにより、本開示の空気調和機２０は、第１ファン２２の流量目標値の算出精度、及び第２ファン２７の回転数目標値の算出精度が向上し、流量の制御精度が向上している。

［空気調和機の別実施形態］
図６に示すように、本開示の空気調和機２０は、メインユニット２１から第１ファン２２と、第１流速・流量センサ１Ａと、温度センサ２４を省略してもよい。

図６に示す空気調和機２０の場合、第１コントローラ３６は、各ファンユニット２６において第２コントローラ３７に入力される第２流速・流量センサ１Ｂの検出値を取得する。第１コントローラ３６は、各ファンユニット２６を流れる給気ＳＡの総和から、メインユニット２１の熱交換器２３を通過する還気ＲＡの流量を算出する。

第１コントローラ３６は、各リモートセンサ３９から第２コントローラ３７に入力される還気ＲＡの温度の検出値を取得する。第１コントローラ３６は、還気ＲＡの温度から、熱交換器２３を通過する還気ＲＡに与えるべき熱量と、各空間５０に送風すべき給気ＳＡの流量を算出する。

第１コントローラ３６は、還気ＲＡに与えるべき熱量と、各空間５０に送風すべき給気ＳＡの流量の算出結果に基づいて、各第２ファン２７の個別の流量目標値と水量調整弁２５に必要な開度の指令値を演算する。第１コントローラ３６は、水量調整弁２５に必要な指令を出力する。

第２コントローラ３７には、第１コントローラ３６が算出した第２ファン２７の流量目標値が入力される。第２コントローラ３７は、第１コントローラ３６から出力される流量目標値、第２流速・流量センサ１Ｂの検出値を随時記憶する。第２流速・流量センサ１Ｂが検出した流量値は、第２コントローラ３７に入力される。第２コントローラ３７は、記憶された流量目標値および第２流速・流量センサ１Ｂの検出値を読み取り、第２ファン２７の回転数目標値を演算する。

図６に示す空気調和機２０では、各第２流速・流量センサ１Ｂで検出した流量値を用いて、各第２ファン２７の回転数目標値を演算している。このため、空気調和機２０では、第２ファン２７の回転数目標値の算出精度が向上している。

これにより、図６に示す空気調和機２０は、各第２ファン２７の回転数目標値の算出精度が向上し、流量の制御精度が向上している。

以上に説明したように、本開示の空気調和機２０は、熱交換器２３と、基板２と、基板２に実装された発熱素子３と当該発熱素子３を被覆する樹脂１０とを有する発熱部１１と、基板２に実装された測温素子４と当該測温素子４を被覆する樹脂１０とを有する測温部１２と、発熱部１１と測温部１２との間に充填された樹脂１０で発熱部１１と測温部１２とを熱的に接続する接続部１３と、を有する流速・流量センサ１と、備え、流速・流量センサ１が、熱交換器２３の二次側の空気流の中に配置されている。この場合、流速・流量センサ１による流速及び流量の測定精度が向上された空気調和機２０を提供することができる。

［流速・流量センサ１の配置］
空気調和機２０では、給気ＳＡが流れる各ファンユニット２６に第２流速・流量センサ１Ｂを配置し、各第２流速・流量センサ１Ｂによって各ファンユニット２６の給気量を個別に測定している。空気調和機２０では、各第２流速・流量センサ１Ｂによる給気量の測定値を各第２コントローラ３７及び第１コントローラ３６に入力してフィードバック制御することによって、各ファンユニット２６の給気量を、第１コントローラが算出した流量目標値により精度よく一致させることができる。このような空気調和機２０によれば、各ファンユニット２６が受け持つ空間５０の状態に合わせて、より的確な空調を行うことが可能となる。

［流速・流量センサの取り付け態様］
図７に示すように、第２流速・流量センサ１Ｂは、第２ファン２７の吸込口２７ｂに設けたベルマウス４０に付設されている。ベルマウス４０は、第２ファン２７の吸込口２７ｂに吸入される空気を整流する役割を有する。

図８及び図９には、第２ファン２７に付設されるベルマウス４０を示している。図９Ａ，Ｂに示すように、ベルマウス４０は、リング状の本体４０ａを備えている。本体４０ａの径方向内側には、吸気孔４０ｂが形成されている。吸気孔４０ｂは、ベルマウス４０が第２ファン２７に付設されている状態で、第２ファン２７の吸込口２７ｂと連通する。図９Ａは、ベルマウス４０の表側を表している。ベルマウス４０の表側は、当該ベルマウス４０を第２ファン２７に付設するときに、第２ファン２７と接触する側の面とは反対側の面である。

本体４０ａには、第２流速・流量センサ１Ｂを配置するためのホルダー部４１が設けられている。ホルダー部４１は、平面部４１ａと壁部４１ｂと底部４１ｃを有している。平面部４１ａは、吸気孔４０ｂの中心軸方向に垂直な平面として本体４０ａ上に形成されている。壁部４１ｂは、平面部４１ａを囲む位置において、本体４０ａから表側へ突出するように形成されている。底部４１ｃは、壁部４１ｂで囲まれた範囲のうち本体４０ａが存在しない範囲の底面を封止している。吸気孔４０ｂ側の壁部４１ｂには、ホルダー部４１の内外を貫通する複数の溝部４１ｄが形成されている。底部４１ｃの一部には通気孔４１ｅが形成されている。

図８Ａ，Ｂに示すように、第２流速・流量センサ１Ｂは、基板２の第１部分２ａが、壁部４１ｂに囲まれたホルダー部４１の内部に配置される。このとき、基板２の第２部分２ｂと第３部分２ｃは、複数の溝部４１ｄにそれぞれ嵌め込まれて、先端側がホルダー部４１の外部に配置される。これにより、第２部分２ｂの先端部に設けられている発熱部１１と測温部１２がホルダー部４１の外部に配置される。

第２流速・流量センサ１Ｂがホルダー部４１に配置された状態で、発熱部１１と測温部１２は、吸気孔４０ｂの中心軸方向からみて、吸気孔４０ｂの内側に位置される。発熱部１１と測温部１２は、ベルマウス４０を介して第２ファン２７に吸入される空気流の中に配置される。

図８Ａに示すように、本開示の空気調和機２０では、ホルダー部４１に配置された第２流速・流量センサ１Ｂを保護するカバー４２を設けている。カバー４２は、ホルダー部４１に対してビス４３で固定されている。カバー４２には、通気孔４２ａと突起部４２ｂが形成されている。

通気孔４２ａは、カバー４２をホルダー部４１にビス４３で固定した状態で、発熱部１１及び測温部１２と対向する位置に形成されている。これにより、ベルマウス４０を通じて第２ファン２７に吸入される空気が、通気孔４２ａを通じて発熱部１１及び測温部１２の周囲へ流れる。

図８Ｂには、カバー４２を外した状態におけるホルダー部４１への第２流速・流量センサ１Ｂの配置状態を示している。突起部４２ｂは、カバー４２をホルダー部４１にビス４３で固定した状態で、ホルダー部４１の平面部４１ａと対向する位置に形成されている。突起部４２ｂの突出高さは、カバー４２をホルダー部４１にビス４３で固定した状態で、突起部４２ｂと平面部４１ａとの間に第１部分２ａの厚みに略等しい隙間が空く高さに設定されている。このような構成により、カバー４２をホルダー部４１にビス４３で固定した状態で、基板２の第１部分２ａが、平面部４１ａと突起部４２ｂによって挟まれる。

空気調和機２０では、平面部４１ａと突起部４２ｂで第２流速・流量センサ１Ｂを挟み込むことによって、第２流速・流量センサ１Ｂのホルダー部４１内での変位を規制している。これにより、ホルダー部４１内での第２流速・流量センサ１Ｂの姿勢が安定するため、第２流速・流量センサ１Ｂによって、第２ファン２７の流量を精度よく測定することができる。

流速・流量センサ１では、第２部分２ｂの突出方向と、基板２に対するリード線５の接続方向とがほぼ直交している。このような構成では、ホルダー部４１から外部に引き出したリード線５が、本体４０ａの接線方向に向けられる。このため、ホルダー部４１から外部に引き出したリード線５の取り回しがしやすくなるとともに、ベルマウス４０に対するリード線５のはみ出し量を少なくしてコンパクトに配置することができる。

なお、上述の各実施形態については、その少なくとも一部を、相互に任意に組み合わせてもよい。

以上、実施形態について説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１：流速・流量センサ、１Ａ：第１流速・流量センサ、１Ｂ：第２流速・流量センサ、
２：基板、３：発熱素子、４：測温素子、５：リード線、６：固定部材、１０：樹脂、
１１：発熱部、１２：測温部、１３：接続部、２０：空気調和機、２３：熱交換器

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板に実装された発熱素子と、
   前記基板に実装された測温素子と、
   前記発熱素子と前記測温素子との間に充填された樹脂で構成され、当該発熱素子と当該測温素子とを熱的に接続する接続部と、
   前記基板に接続されたリード線と、
   前記リード線を前記基板に固定する固定部材と、
   を備え、
   前記リード線が前記基板にはんだ付けされており、前記リード線及び前記固定部材が前記樹脂で被覆されている、熱式流速・流量センサ。
2. 前記樹脂で被覆された前記発熱素子を有する発熱部と、
   前記樹脂で被覆された前記測温素子を有する測温部と、
   をさらに備える、請求項１に記載の熱式流速・流量センサ。
3. 前記基板は、全体が前記樹脂で被覆されている、請求項１または請求項２に記載の熱式流速・流量センサ。
4. 前記発熱部と前記測温部と前記接続部以外の前記基板上の前記樹脂の量が、前記接続部の前記樹脂の量に比べて多い、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の熱式流速・流量センサ。
5. 熱交換器と、
   基板と、前記基板に実装された発熱素子と当該発熱素子を被覆する樹脂とを有する発熱部と、前記基板に実装された測温素子と当該測温素子を被覆する前記樹脂とを有する測温部と、前記発熱部と前記測温部との間に充填された前記樹脂で前記発熱部と前記測温部とを熱的に接続する接続部と、前記基板に接続されたリード線と、前記リード線を前記基板に固定する固定部材と、を有し、前記リード線が前記基板にはんだ付けされており、前記リード線及び前記固定部材が前記樹脂で被覆されている熱式流速・流量センサと、
   を備え、
   前記熱式流速・流量センサが、前記熱交換器の二次側の空気流の中に配置されている、空気調和機。

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