JPH011947A - 水滴検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は雨滴等の水滴を検知して、特に車両用のワイパ
ー等を自動的に作動させる水滴検出装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来の水滴検出ＡＡ置としては、水滴の付着位置に設け
たセンサ部に対して水滴の付着したときに、このセンサ
部のもつ電気的特性（例えば電圧、抵抗および静電容量
等）が変化することを利用し、この電気的特性の変化を
検出部において検出することにより水滴の付着を判定す
るものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記センサ部が水滴の付着位置に設けら
れているために付着した水滴がセンサ部に停留してしま
う。そこで、停留した水滴を取り除くためにセンサ部を
傾斜することが考えられたが、停留した水滴を完全に取
り除くことはできない。このため、停留した水滴により
センサ部の検出感度が低下したり、停留した水滴の振動
等により水滴検出装置が誤動作したり等の不具合があり
、正確に水滴の付着を検出できないという問題が生じた
。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもの
であり、停留した水滴による感度低下を抑制し、かつ、
誤動作を生じさせることなく、正確に水滴の付着を検出
することのできる水滴検出装置を提供することを目的と
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明に基づく水滴検出装置の原理構成を示す
ブロック図である。本図において、１は一対の検出電極
からなるセンサ部であり、その−部に付着停留した水滴
を加熱して除去するための力ｎ熱部６を設ける。加熱部
６は加熱電源５により加熱される。２は周波数発振部で
あり、センサ部１における一対の検出電極間の静電容量
の変化に応じて発振周波数が変化する。３は検出部であ
り、発振周波数の変化を検出して水滴付着の度合を示す
制御信号Ｓｅｔを発生する。４は加熱制御部であり、水
滴の付着度合に応じて加熱部６における加熱の強弱を制
御する。

〔作　用〕

上記の構成により、例えば雨滴等の水滴がセンサ部１に
付着すると、一対の検出電極間の静電容量が変化すると
共に周波数発振部２の発振周波数が変化する。これによ
り、検出部３において、発振周波数の変化を検出し水滴
付着の度合を判定する。この判定結果に応じて検出部３
から制御信号Ｓｅｔを発生する。一方、加熱制御部４で
は、前記水滴の付着度合から、センサ部１に付着停留し
ている水滴が所定量以上であるか否かを判断し、水滴が
所定量以上付着停留している場合には加熱電源５により
加熱部６を加熱する。このため、加熱部６によってセン
サ部１が加熱され、付着停留している水滴を蒸発して除
去する。一方、水滴が所定性以下しか付着停留していな
い場合には加熱部６は加熱停止状態となる。これによっ
て、センサ部１に水滴が付着停留することがなく、正確
に水滴の付着を検出することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を適用した車両用の雨滴感知式ワイパー制
御装置について説明する。この雨滴感知式ワイパー制御
装置は、車両のフロントガラス前方等に設けられた雨滴
センサにより雨滴の付着を検出する。それにより、雨滴
を検出すると、車両のワイパーを駆動し、雨滴の付着が
なくなればワイパーを停止させる。

第２図は本発明の第１実施例を示すブロック図である。

本図において、■は前述した加熱部６を一部に有するセ
ンサ部である。２０は発振回路であり、周波数発振部２
を形成する。３０はワンショット回路であり、発振周波
数に比例した一定時間幅をもつパルスを発生する。３１
はＦ−Ｖ変換回路であり、このパルスを電圧に変換する
。３２は微分回路であり、Ｆ−Ｖ変換回路３１から出力
される電圧の変化分をとる。３３は電圧比較回路であり
、この変化分と予め定めた電圧比較用の基準電圧とを比
較する。３４は単安定マルチパイプレークであり、電圧
比較回路３３からの出力電圧に応じて駆動回路３６を駆
動する。３５はパワーオンリセット回路であり、電源投
入後、抵抗３５１、コンデンサ３５２の時定数で決定さ
れるパルスを発生して、単安定マルチバイブレータ３４
の出力をリセットする。４０は水滴付着量判定回路であ
り、Ｆ−Ｖ変換回路３１からの出力電圧と予め定められ
た判定用の基準電圧とを比較し、その比較結果に応じて
リレー駆動回路４１を駆動する。水滴付着量判定回路４
０およびリレー駆動回路４１は加熱制御部４を形成する
。このリレー駆動回路４１が駆動されると、加熱電源５
としての通電用電源５０から加熱部６に、例えばバッテ
リから供給される直流電源電圧ｖＢが印加されてセンサ
部ｌが加熱される。なお、ワンショット回路３０．Ｆ−
■変換回路３１．微分回路３２．電圧比較回路３３、単
安定マルチバイブレーク３４．パワーオンリセット回路
３５および駆動回路３６は全体として検出部３を形成す
る。また、６０は定電圧回路であり、各回路素子に駆動
電圧Ｖｒを供給する。

なお、電圧比較回路３３等の基準電圧は、この駆動電圧
Ｖｒによって設定される。

第３図は本発明の第１実施例に基づく具体例を示す回路
図である。本図において、発振回路２０は直列接続され
た４つのインバータゲート２０１゜２０２　、２０３お
よび２０４と抵抗２０５とコンデンサ２０６と一対の検
出電極１０ａおよび１０ｂ　（これについては後述する
）を有する０発振回路２０の発振出力２０ａはワイヤー
ハーネスｌｂ　　（これについては後述するセンサ部の
構成を参照）を介してワイパーコントローラ１６に送出
される。この際に、発振回路２０とワイパーコントロー
ラ１６とを接続するための結線論理回路４８が用いられ
る。このワイパーコントローラ１６はワンショット回路
３０をはじめとして、既述の回路３１　、３２　、３３
　、３４　。

３５　、３６　、４０　、４１　、５０および６０から
構成される。なお、定電圧回路６０は３端子レギユレー
タ６０１からなる。

第４図は本発明の第１実施例におけるセンサ部を示す部
分断面図である。本図において、センサ部１は、例えば
樹脂成形されたハウジング１ａからなる。ｌｂはワイヤ
ーハーネスであり、ゴムブツシュ１ｇを介してセンサ部
ｌとワイパーコントローラ１６とを電気的に接続する。

ハウジングｌａ内には、発振回路２０を実装した回路基
板ｌｃが組み込まれている。１ｄは検出電極基板であり
、一対の検出電極１０ａおよび１０ｂをセラミック等の
プリント基板に形成したものであって、ハウジング１ａ
の斜面に向かって防水用のＯリング１ｅを介してはめ込
まれる。検出電極基板１ｄはリード線ｉｆによって回路
基板１ｃに実装した発振回路２０と接続される。

第５図は第４図における矢視Ａによる検出電極基板を示
す図であり、検出電極基板１ｄの表面には、くし歯状の
一対の検出電極１０ａおよび１０ｂが形成されている。

また、第６図は第５図における一対の検出電極の立体構
造を示す斜視図であり、一対の検出電極１０ａおよび１
０ｂは、正の温度係数をもつ感熱抵抗体であるＰＴＣサ
ーミスタ１０ｅとこのＰＴＣサーミスタ１０ｅを挟んで
なる一対の通電電極１０ｃおよび１０ｄとからなる。さ
らに、第７図は第５図におけるＢ−８’断面図であり、
一対の検出電極１０ａおよび１０ｂはコーテイング膜１
０ｆによって覆われている。このように構成されたセン
サ部ｌは例えば車両のボンネットなどの雨滴が飛来する
位置に、その斜面を前方に向けて固定される。

次に第３図に基づいて本発明の第１実施例の動作につい
て説明する。まず最初に、雨滴の飛来する位置に取り付
けられたセンサ部１の検出電極基板ｌｄ上に雨滴が付着
すると、一対の検出電極１０ａおよび１０ｂ間の静電容
量Ｃｅが変化し、それに伴い発振回路２０の発振出力２
０ａが変化する。

この発振出力２０ａは結線論理回路４８によりワイパー
コントローラ１６に送出され、抵抗４５およびコンデン
サ４６から構成されるローパスフィルタを介してろ波さ
れ、ワンショット回路３０に出力される。ワンショット
回路３０では、ろ波された発振出力２０ａに応じて、抵
抗３０１およびコンデンサ３０２の時定数により定まる
一定時間幅をもつパルス３０ａを送出する。このパルス
３０ａは！”−Ｖ（周波数−電圧）変換回路３１にてオ
ペアンプ３１１を介しＦ−Ｖ変換され、出力電圧３１ａ
となる。

微分回路３２では、発振出力２０ａの変化に伴う出力電
圧３１ａの変化分をとり、これによって得られた出力電
圧３２ａが電圧比較回路３３に印加される。

これによって電圧比較回路３３では、出力電圧３２ａと
予め定められた基準電圧３３ｂとを比較し、出力電圧３
２ａが基準電圧３３ｂを超えるとオペアンプ３３１の出
力電圧３３ａのレベルが”　Ｈ”　（ｈｉｇｈ）レベル
から“Ｌ”（ｌｏｗ）　　レベルに反転して送出される
。また、出力電圧３２ａが基準電圧３３ｂ以下である場
合には後述する単安定マルチハイブレーク３４および駆
動回路３６は非作動状態となり、図示せぬワイパーは駆
動されない。“Ｌ”レベルの出力電圧３３ａはインバー
タゲート４７で反転され、“Ｈ”レベルの出力電圧４７
ａが単安定マルチバイブレーク３４におけるＤフリップ
フロップ３４１のクロック人力Ｃに印加される。これに
よりクロック人力Ｃが“Ｌ″レベルら“Ｈ”レベルに立
上がるためにＤフリップフロップの出力Ｑから一定幅の
出力パルス３４ａが送出される。この出力パルス３４ａ
は駆動回路３６のトランジスタ３６１をオンさせ、これ
によってワイパー用リレー接点（図示せず）を閉にして
ワイパーモータ（図示せず）を回転しワイパーを駆動す
る。一方、出力パルス３４ａは抵抗３４２およびコンデ
ンサ３４３で定まる時定数だけ遅延されてＯＲ回路３４
４に入力される。

また、このＯＲ回路３４４に入力される、パワーオンリ
セット回路３５の出力３５ａは、電源投入時を除いて“
Ｌ”レベルである。これによって前記時定数によって定
まる所定時間が経過した後、ＯＲ回路３４４からは“Ｈ
”レベルの出力電圧がＤフリップフロップ３４１のリセ
ット人力Ｒに印加される。

ここにＤフリップフロップ３４１　はリセフトされ、出
力Ｑから出力パルス３４ａは生じない。これによって駆
動回路３６のトランジスタ３６１はオフとなると共にワ
イパー用リレー接点が開となり、ワイパーモータへの通
電が停止し、ワイパーは停止する。このことから、雨滴
が少ない場合には間欠ワイパーとして作動し、雨滴が多
い場合には、見かけ上連続的にワイパーが駆動される。

一方、Ｆ−Ｖ変換回路３１からの出力電圧３１ａは水滴
付着量判定回路４０に出力される。水滴付着量判定回路
４０では、出力電圧３１ａと予め定めた基準電圧４０ｂ
とが比較され、出力電圧３１ａが基準電圧４０ｂを超え
ると、すなわちセンサ部ｌに付着した水滴の量が所定量
以上となり、水滴の付着停留を生じ易くなると、出力電
圧４０ａが発生し、加熱用のリレー駆動回路４１内のト
ランジスタ４１２をオンする。これによってリレーコイ
ル４１１ａが励磁され、加熱用のリレー接点４１１ｂを
閉にする。

このため、リレー接点４１１ｂを介して通電用電源５０
から一対の検出電極１０ａおよび１０ｂにそれぞれ交流
電圧Ｖ１および■２が印加され、これによって一対の検
出電極１０ａおよび１０ｂ内のそれぞれのＰＴＣサーミ
スタ１０ｅに電流が供給され発熱する。この発熱によっ
てセンサ部１、特に検出電極基板１ｄに付着停留した雨
滴が蒸発する。ＰＴＣサーミスタ１０ｅは正の温度係数
をもつ抵抗体であるので、ある一定温度以上になると抵
抗が高くなり、ＰＴＣサーミスタ１０ｅに流れる電流が
小さくなるために検出電極基板１ｄは所定の温度以上に
加熱されない。これは、ＰＴＣサーミスタ１０ｅが自ら
の加熱を制御するいわば自己制御作用を利用したもので
ある。降雨状態から脱しＦ−Ｖ変換回路３１からの出力
電圧３１ａが、水滴付着量判定回路４０での基準電圧４
０ｂより低下すると、リレー駆動回路４１のトランジス
タ４１２はオフとなる。

これによってリレー接点４１１ｂが開となり、通電用電
源５０から一対の検出電極１０ａおよび１０ｂへの通電
が断たれ、ＰＴＣサーミスタｌＯｅの加熱が停止される
。なお、通電用型′ｔＸ５０から出力される交流電圧■
１およびＶ２は発振回路２０の発振出力２０ａに対して
充分低い周波数を有する。また、通電用型ａｔ；ｔ５ｏ
から出力される交流電圧の代りに直流電源から出力され
る直流電圧を使用してもよい。また、上記第１実施例に
おいて一対の検出電極としてくし形構造の検出電極を示
したが、互いに絶縁された２つの検出電極であって、水
滴の付着により２つの検出電極間の静電容量が変化する
ものであれば他の形状であってもよい。また、上記検出
電極基板１ｄとしてセラミック基板を用いたが、ガラス
エポキシ等のプリント基板を用いてもよい。さらにまた
、一対の検出電極１０ａおよび１０ｂを覆うコーテイン
グ膜としては、グリーンマスクおよびテフロンコーティ
ング等の絶縁性を有するものであれば使用可能である。

第８図は本発明の第２実施例を示すブロック図である。

本図において、１は前述したセンサ部であり、検出電極
１００ａおよび１００ｂからなる。この検出電極１００
ａおよび１００ｂは、ＰＴＣサーミスタを含む前述した
一対の検出電極ｔＯａおよび１０ｂを相互に分離独立さ
せたものに相当し、一方の検出電極（１００ａとする）
は水滴の付着を検出するために、水滴が飛来し付着する
箇所に設けられ、他方の検出電極（１００ｂとする）は
外気温の変化を検出するため、飛来した水滴が付着しな
い箇所に設けられる。また、検出電極　１００ａおよび
１００ｂは常に通電状態にある。５５は差動増幅回路で
あり、検出電極１００ａと検出電極１００ｂとの抵抗値
の差を電圧の差として検出する。３２は微分回路であり
、差動増幅回路５５からの出力電圧の変化分をとる。３
３は電圧比較回路であり、この変化分と予め定められた
基準電圧とを比較し、この比較結果に応じて出力電圧を
送出する。３４は単安定マルチバイブレータであり、電
圧比較回路３３からの出力電圧に応じて駆動回路３６を
駆動する。３５はパワーオンリセット回路であり、電源
投入後、抵抗３５１、コンデンサ３５２の時定数で決定
されるパルスを発生し、単安定マルチバイブレーク３４
の出力をリセットする。なお、差動増幅回路５５．微分
回路３２、電圧比較回路３３．単安定マルチバイブレー
タ３４．パワーオンリセット回路３５および駆動回路３
６は全体として検出部３を形成する。また６０は定電圧
回路であり、各回路素子に駆動電圧Ｖｒを供給する。な
お、電圧比較回路３３等の基準電圧はこの駆動電圧Ｖｒ
によって設定される。

第９図は本発明の第２実施例に基づく具体例を示す回路
図である０本図において、センサ部ｌの検出電極１００
ａおよび１００ｂはワイパーコントローラ１６′に接続
されている。このワイパーコントローラ１６′は差動増
幅回路５５をはじめとして、既述した回路３２　、３３
　、３４　、３６および６０から構成される。

その回路動作について説明する。まず最初に、水滴が付
着しない場合に・は、通電状態になっている検出電極１
００ａおよび１００ｂとの電圧差はない。雨滴の飛来付
着する箇所に設けられた検出電極１００ａ上に雨滴が付
着すると、検出電極１００ａの温度が低下すると共に検
出電極１００ａ内のＰＴＣサーミスタの抵抗値が低下す
る。これによって検出電極１００ａの方により大きな電
流が流れ込み、電圧５５ａと電圧５５ｂとの間に電圧差
が生じる。この電圧差に応じて差動増幅回路５５から出
力電圧５５ｃが得られる。

微分回路３２では、検出電極１００ａと検出部１１００
ｂとの間の電圧差の変化に伴う出力電圧５５ｃの変化分
をとり、これによって得られた出力電圧３２ａが電圧比
較回路３３に出力される。これ以降の動作は第１実施例
と同様に説明される。すなわち、電圧比較回路３３では
、出力電圧３２ａと、予め定められた基準電圧３３ｂと
が比較され、出力電圧３２ａが基準電圧３３ｂを超える
場合には単安定マルチパイプレーク３４を介して駆動回
路を駆動する。これによって、前記のワイパーモータが
通電状態となり、ワイパーが所定時間駆動される。この
所定時間のワイパー駆動は、前述したように抵抗３４２
、コンデンサ３４３の時定数により設定される。

また、検出電極１００ａでは、水滴付着により抵抗値が
低下するために、流れる電流量が多くなり、これによっ
て検出電極１００ａが発熱して付着した水滴を蒸発させ
る。前述したように検出電極１００ａ内のＰＴＣサーミ
スタは正の温度係数を有するからある一定温度以上にな
ると抵抗が高くなり、ＰＴＣサーミスタに流れる電流が
小さくなる。これによって、検出電極１００ａは所定の
温度以上に加熱されないように自動制御される。かくし
て、検出電極１００ａは常に所定の一定温度に加熱され
る。なお、検出器１１００ｂも同様に常に所定温度に加
熱される。

また、ＰＴＣサーミスタは実際には外気温に対応して変
化してしまうが、本第２実施例では検出電極１００ａと
検出電極１００ｂとの電圧差をとっているために外気温
による変化は検出電圧には現われない。

また、上記検出電極の形状は例えば使用用途あるいは接
地場所等により自由に設定することができる。

なお、本発明は、例えば車両あるいは船舶等のワイパー
を作動させるものに限らず、例えば家庭用または産業用
の降雨検出器または水滴検出器として使用することも可
能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、水滴の付着を検出
するために設けた一対の検出電極に加熱手段を併用する
ことによりセンサ部に付着停留した水滴を蒸発して取り
除くことが可能となる。したがって、水滴の付着停留に
よる感度低下、付着停留した水滴の振動等による誤動作
等を生ずることなく、正確に水滴の付着を検出すること
ができる。また、一対の検出電極と加熱手段とを一体化
しているので、水滴検出装置の構造がＭ素化される。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に基づく水滴検出装置の原理構成を示す
ブロック図、 第２図は本発明の第１実施例を示すブロック図、第３図
は本発明の第１実施例に基づく具体例を示す回路図、 第４図は本発明の第１実施例におけるセンサ部を示す部
分断面図、 第５図は第４図における矢視Ａによる検出電極基板を示
す図、 第６図は第５図における一対の検出電極の立体構造を示
す斜視図、 第７図は第５図におけるＢ−８’断面図、第８図は本発
明の第２実施例を示すブロック図、第９図は本発明の第
２実施例に基づく具体例を示す回路図である。 １・・・センサ部、　　２・・・周波数発振部、３・・
・検出部、　　　４・・・加熱制御部、５・・・加熱電
源、　　６・・・加熱部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水滴を検出すべき位置に設けられ、一対の検出電極
   からなるセンサ部（１）と、該一対の検出電極間の静電
   容量の変化に応じて発振周波数の変化を検出して水滴の
   付着度合を判定し、その判定結果に応じて制御信号を発
   生する検出部（３）とを備えた水滴検出装置において、 前記一対の検出電極の一部をなし、前記センサ部（１）
   に付着停留する水滴を加熱して除去する加熱部（６）と
   、 該加熱部（６）に通電して加熱させる加熱電源（５）と
   、 前記水滴の付着度合から前記センサ部（１）に対して水
   滴の付着停留の量が所定量以上であるか否かを判定し、
   その判定結果に応じて加熱電源（５）を介し前記加熱部
   （６）への通電量をそれぞれ大きくまたは小さく変化さ
   せる加熱制御部（４）とを有することを特徴とする水滴
   検出装置。 ２、前記加熱部（６）は、前記センサ部（１）に対して
   水滴の付着度合に応じて自らの加熱に対して制御可能な
   発熱素子からなる特許請求の範囲第１項に記載の水滴検
   出装置。 ３、前記加熱部（６）は、前記一対の検出電極と、該一
   対の検出電極と対応してなる電極との間に前記発熱素子
   を挟んでなる特許請求の範囲第２項に記載の水滴検出装
   置。 ４、前記発熱素子がＰＴＣサーミスタである特許請求の
   範囲第２項または第３項に記載の水滴検出装置。 ５、前記加熱制御部（４）は、水滴検出量判定回路（４
   ０）と連係し前記記加熱部（６）への通電をオン・オフ
   制御するリレー接点（４１１ｂ）を備える特許請求の範
   囲第１項に記載の水滴検出装置。 ６、前記水滴検出量判定回路（４０）は前記センサ部（
   １）に付着停留した水滴量が所定量以上であるか否かを
   判定する特許請求の範囲第５項に記載の水滴検出装置。