JPH0211435A - 水滴除去装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば車両の反射ミラー等といった板状部材
に付着した水滴を除去する装置に関する。

（従来の技術） 従来この種の装置として特開昭５９−８５４８号公報に
開示されたものが知られている（第９図参照）。この装
置は車両用反射鏡の板状部材１　（ミラー）に振動子２
を固定し、一定の発振周波数を有する発振回路３によっ
て振動子２を振動させ、板状部材に付着した水滴を除去
する。

板状部材１が振動した時、板状部材１の反射面に水滴が
付着していると、水滴は板状部材１の振動によって加振
され霧化する。

（発明が解決しようとした課題） 板状部材に付着した水滴を速やかに除去するためには、
板状部材が強く振動させられる必要がある。従来装置に
おいて、板状部材を強く振動させるためには、振動子が
適当な周波数を有する交流信号により駆動されなくては
ならない。

ところが、板状部材を強く振動させるための適当な周波
数は、板状部材に対する振動子の取り付は位置や板状部
材を取り囲む環境の変化等によって変化してしまう。

このため従来装置では、板状部材を強く振動させるため
の適当な周波数が発振回路の発振周波数から外れ、板状
部材が強く振動しなくなるという問題点があった。この
ような状況下では、板状部材に付着した水滴を除去する
ために長い時間が必要になるので、好ましくない。

本発明はこのような従来装置の問題点を解消するために
なされたもので、板状部材に付着した水滴を速やかに除
去することを共通の技術的課題とした。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 前述した技術的課題を達成するために、本発明では、振
動自在に固定された板状部材の一部に振動子を固定し、
振動子に発振回路を接続しで、板状部材を前記振動子に
より繰り返し屈曲させるようにした。

また、振動検出手段と周波数可変手段を設け、発振回路
の発振周波数を、振動検出手段が検出した振動が強い時
にはゆつ（りと変化させ、振動検出手段が検出した振動
が弱い時には素早く変化させるようにした。

（作用） 前述した技術的手段によれば、板状部材は振動子によっ
て繰り返し屈曲される。この屈曲によって、板状部材に
は振動が励起される。この時励起される振動は板状部材
の全体に伝播し、結果として板状部材の全体に均一な定
在波を発生させる。

板状部材に発生した水滴は板状部材の全体に均一に発生
した定在波によって除去される。

また、振動検出手段と周波数可変手段によって発振回路
の発振周波数が板状部材が強く振動するように変化する
ので、板状部材に付着した水滴が速やかに除去される。

（実施例） 以下、添付図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は本実施例の水滴除去装置を用いた車両用サイド
ミラーの平面図である。また、第２図は第１図のＡ−Ａ
断面図である。さらに、第３ａ図は圧電振動子２０の電
極２１．２２を描いた平面図、第３ｂ図は圧電センサ２
５の電＋７ｍ２６．２７を描いた平面図である。

ミラー１）のほぼ中心部には、円板状の圧電振動子２０
が接着剤によって固定されている。また、ミラー１）に
は圧電センサ２５が接着剤によって固定されている。圧
電センサ２５は圧電振動子２０から離れた位置に固定さ
れる。

圧電振動子２０は、電歪素子２３の両端面に電極２１と
２２が一体に形成されている。電極２１にはリード線３
１が、また電極２２にはリード線３２がそれぞれ半田付
けされている。リード線３１と３２に電力が入力される
と、圧電振動子２０は厚み方向（第２図示上下方向）お
よび半径方向（第２図示左右方向）に伸長または収縮す
る。

ところで、−船釣な圧電振動子には、加えられた電界の
方向と同一な方向に伸縮する縦効果と、加えられた電界
の方向と垂直な方向に伸縮する横効果があることが知ら
れている。本実施例で使用されている圧電振動子２０に
ついて述べると、縦効果による共振周波数よりも横効果
による共振周波数の方が低いと言う特徴がある。そこで
、本実施例装置は横効果を利用してミラー１）に屈曲を
発生させている。しかしながら、共振周波数が高い一部
のミラーや、大きな伸縮量に耐えられない一部のミラー
等では縦効果を利用した方が好ましい場合もある。

第４ａ図を参照して説明する。リード線３１に電源の（
＋）端子を、リード線３２に電源の（−）端子を接続す
ると、圧電振動子２０は横効果によって半径方向に収縮
する。この時、ミラー１）の裏面１）ａには強い収縮力
が作用し、ミラー１）が屈曲する。

第４ｂ図を参照して説明する。第４ａ図の場合とは逆に
、リード線３１に電源の（＝）端子を、リード線３２に
電源の（＋）端子を接続すると、圧電振動子２０は横効
果によって半径方向に伸長する。この時、ミラー１）の
裏面１）ａには強い伸長力が作用し、ミラー１）が第４
ａ図の場合とは逆方向に屈曲する。

第４Ｃ図を参照して説明する。圧電振動子２０に発振回
路４０を接続し、圧電振動子２０に交流電力を印加する
と、ミラー１）は繰り返し屈曲される。この屈曲によっ
てミラー１）の反射面は高速度で運動する。この時、反
射面１）に付着した水滴はミラー１）から高い運動エネ
ルギを与えられ、重力によって滴下したり、霧化された
りしてミラー１）の反射面１）ｂから除去される。

ここで交流電力の周波数をミラー１）のある共振周波数
に選ぶと、ミラー１）が共振し、ミラー１）の全体に均
一で振幅が大きな定在波が発生する。この定在波によれ
ばミラー１）の反射面１）ｂは大振幅で運動する。この
時、反射面１）ｂに付着した水滴はミラー１）からより
高い運動エネルギを与えられ、ミラー１）の反射面１）
ｂから速やかに除去される。従って、より短い時間でミ
ラー１）０反射面１）ｂに付着した水滴を除去するため
には、発振回路４０の発振周波数をミラー１）の共振周
波数付近に選ぶことが好ましい。

なお、圧電振動子２０にも、圧電振動子２０の形状によ
って定まる固有の共振周波数が存在するので、本実施例
装置を製作する際には、圧電振動子２０の形状をミラー
１）の共振周波数を考慮して定めると良い。本実施例で
は７０（ｋｌｌｚ）〜８０（ｋＨｚ）の周波数範囲に存
在するミラー１）の共振周波数を利用するために、固有
の共振周波数が７０　（ｋｌｌｚ）　〜８０　［ｋＨｚ
：］程度の圧電振動子２０を用いている。しかしながら
、ミラー１）の固有振動は低い周波数から高い周波数ま
で多数存在しているので、他の周波数を使用してもよい
。

−例として、本実施例装置の圧電振動子２０の電気的特
性を第５図に示す。第５図の電気的特性は、現在市販さ
れている一般的な車両用サイドミラー（はぼ１６０　〔
龍）Ｘ９０（ｍｕ）の長方形）の重心に、直径３０〔龍
〕、厚さ２．８（ａｍ）の円板状の圧電振動子２０を固
定して測定したものである。この形状の圧電振動子２０
の共振周波数はおよそ７０（ｋＨｚ）にある。また、ミ
ラー１）の共振周波数は７０　（ｋｌｌｚ）　〜８０　
（ｋｌｌｚ）の周波数範囲にいくつか存在する。このグ
ラフから、圧電振動子２０のインピーダンスが７３（ｋ
ｌ！ｚ’３〜８０（ｋＨｚ）の範囲で変動していること
がわかる。

即ち、測定に使用されたミラー１）の共振系と圧電振動
子２０の共振系を合わせた系では、共振周波数が７３　
（ｋＨｚ）　〜８０　（ｋｌ（ｚ）の範囲に存在するこ
とがわかる。また、圧電振動子２０に１８（Ｗ）の電力
を入力した時、ミラー１）の反射面１）ｂの運動速度は
、圧電振動子２０の中心でおよそ３００　（ｎ＋／ｓ）
以上、ミラー１）の外周でおよそ１０００　（ａｍ／ｓ
）以上であった。

なお、多くの実験の結果、圧電振動子２０の固定位置を
変えても、ミラー１）に発生する振動にはほとんど変化
がないことが確認された。従って、本実施例装置では、
圧電振動子２０がミラー１）の一部に固定されていれば
、ミラー１）が重心に固定されている場合とほぼ同様な
振動が得られる。

また、本実施例装置では、圧電振動子２０が円板状であ
る。圧電振動子２０は特に円板状である必要はない。し
かしながら、円板状の圧電振動子２０を用いると、圧電
振動子２０が半径方向に伸縮することによって、ミラー
１）には圧電振動子２０の外周を取り囲む連続的な屈曲
が発生する。

それゆえに、円板状の圧電振動子２０を用いると、単一
の圧電振動子２０によってミラー１）の全体に均一な振
動を発生できる。

圧電センサ２５は、電歪素子２８の両端面に電極２６と
２７が一体に形成されたものである。電極２６にはリー
ド線３３が、また電極２７にはリード線３４がそれぞれ
半田付けされている。ミラー１）が振動すると、ミラー
１）に発生した振動の振幅に応じて電歪素子２８が変形
する。電歪素子２８が変形すると、変形の大きさに応じ
た電圧がリード線３３と３４に発生する。即ち、リード
線３３と３４には、ミラー１）の振動に強さに応じた電
圧が発生する。

第６図に本実施例装置のミラー１）のある瞬間における
振動振幅の分布を示す。この分布図から、定在波の腹と
節が圧電振動子２０を中心にミラー１）の全面にほぼ均
一に分布していることがわかる。ミラー１）の反射面１
）ｂに付着した水滴は運動速度が最大となる位置、即ち
、定在波の腹の部分で霧化される。従って、本実施例装
置では、ミラー１）の大きさに比べて小型の圧電振動子
２０を使用しているにもかかわらず、ミラー１）の反射
面１）ｂの全面から水滴が除去される。

ところで、運動速度が最小となる位置、即ち、定在波の
節の部分では、定在波の腹の部分に比べて水滴を霧化す
るために時間がかかる。それゆえに、ミラー１）が振動
を始めると、定在波の節の部分には微細な水滴が残り、
見掛は上、ミラー１）の反射面１）ｂが曇ったようにな
る。この曇りは適当な短い時間、ミラー１）を振動させ
続けることによって除去される。しかしながら、このよ
うな曇りは発生しない方が好ましい。また、曇りを除去
するためにミラー１）を振動させ続けると、定在波の腹
の部分ではエネルギが浪費される。

そこで、本実施例装置では、特別な発振回路４０によっ
てミラー１）に発生する定在波の腹と節を移動させ、ミ
ラー１）の曇りの発生を防止している。

以下、第７図を参照して本実施例装置の発振回路４０に
ついて説明する。発振回路４０はマイクロコンピュータ
４１と、電源回路４２と、入力回路４３とＤ／Ａコンバ
ータ４４と、電圧制御発振回路４５、および振動子駆動
回路４６を備えている。

電源回路４２は電池４７に接続されており、発振回路４
０の各回路に電力を供給する。また、入力回路４３には
スタートスイッチ４８が接続されている。スタートスイ
ッチ４８は車室内の操作しやすい位置に固定される。ス
タートスイッチ４８がオンすると、発振回路４０は圧電
振動子２０に交流電力を供給する。

圧電振動子２０に供給される交流電力の周波数は、電圧
制御発振回路４５によって決定される。

電圧制御発振回路４５はＤ／Ａコンバータ４４を介して
マイクロコンピュータ４１によって制御される。

電圧制御発振回路４５と圧電振動子２０の間には振動子
駆動回路４６が接続されている。駆動回路４６にはマイ
クロコンピュータ４１からのストローブ信号４９が入力
されている。駆動回路４６はストローブ信号４９がオン
の時に限って圧電振動子２０に交流電力を供給する。ま
た、マイクロコンピュータ４１には電圧検知回路５０を
通して圧電センサ２５が接続されている。圧電センサ２
５はミラー１）が振動した時、ミラー１）の振動の強さ
を電圧に変換する。電圧検知回路５０はミラー１）の振
動の強さが一定レベルを越えた時マイクロコンピュータ
４１に信号を送る。

発振回路４０の発振周波数はマイクロコンピュータ４１
に記憶されたプログラムにより制御される。第８図にマ
イクロコンピュータ４１で実行されるプログラムの一例
を示す。第８図に示されたプログラムによれば、発振回
路４０から、ミラー１２の一つの共振周波数を中心とし
た所定の範囲内を連続的に変動する周波数が出力される
。

電源回路４２が電池４７に接続されると、ステップＳ１
の処理が実行される。ステップＳ１では以後の処理に必
要な初期設定が行われ、ストローブ信号４９がオフに設
定される。

ステップＳ２ではスタートスイッチ４８がオンであるか
否かが判断される。スイッチ４８がオフである場合には
ステップＳ３の処理が実行され、ストローブ信号４９が
オフにされる。逆に、スイッチ４８がオンである場合に
はステップ８４〜Ｓ１２の処理が実行され、圧電振動子
２０が振動させられる。

ステップＳ４では、フラグｄの値が“ｌ”増加される。

ステップＳ５では、フラグｄの値が“１）″を越えたか
否かが判断され、フラグｄの値が“１）“を越えた場合
にのみステップＳ６が実行される。

ステップＳ６では、フラグｄに“−ＩＯ”が代入される
。即ち、ステップ８４〜Ｓ６の処理により、フラグｄの
値は一１０≦ｄ≦１）の範囲を順次変化することになる
。ステップＳ７ではフラグｄと所定値ｆ１の和がフラグ
ｆに代入される。本実施例では、所定値ｆ１が７４（ｋ
ｔｌｚ）に相当する値、即ち“８５”に設定されている
ので、フラグ［の値は“７５”〜“９６”の間を変動す
る。フラグｆの値は、電圧制御発振回路４５の発振周波
数に相当する。フラグｆの値と電圧制御発振回路４５の
発振周波数の関係を第１表に示す。

ステップＳ８では、ステップＳ７で設定されたフラグｆ
の値がＤ／Ａコンバータ４４に出力され、電圧制御発振
回路４５がフラグｆの値に相当する周波数で発振する。

ステップＳ９ではストローブ信号がオンにされ、駆動回
路４６から圧電振動子２０に交流電力が供給される。ス
テップＳＩＯでは第一の所定時間の間、処理の実行が休
止される。

ステップＳｌｌでは、電圧検知回路５０からの信号の有
無が判断される。そして、ミラー１）の振動の強さが一
定レベルを越えている時にのみステップＳＬ２が実行さ
れる。ステップＳ１２では第二の所定時間の間、処理の
実行が休止される。

以上のプログラムによって、発振回路４０からは、スタ
ートスイッチ４８がオンになっている間、実質的にステ
ップＳＩＯによって決定される第一の所定時間間隔毎に
、ミラー１２の一つの共振周波数７４（ｋＨｚ）を中心
とした６　４　（ｋｌｌｚ）　〜８４（ｋ）ｌｚ）の範
囲内を連続的に変動する周波数が出力される。また、ミ
ラー１）の振動の強さが一定しヘルを越えている時には
、ステップ３１２によって決定される第二の所定時間の
間、その時の周波数が保持される。

言い換えると、本実施例装置では、ミラー１）の振動が
弱い時には電圧制御発振回路４５の周波数が第１の所定
時間毎に素早く変動し、ミラー１）の振動が強い時には
電圧制御発振回路４５の周波数が第１および第２の時間
毎にゆっくりと変動することになる。

このように、本実施例装置では、ミラー１）の振動が強
くなる周波数に重点的に電力を供給することができるの
で、ミラー１）に付着した水滴を速やかに除去すること
ができる。

また、第８図に示したプログラムによれば、発振回路４
０の発振周波数が変化する。発振回路４０の発振周波数
が変化すると、ミラー１）上に発生する定在波の波長が
変化するので、ミラー１）に発生する定在波の腹と節が
移動する。従って、ミラー１）上の運動エネルギをミラ
ー１）の全面にほぼ一様に分布させることができる。

この結果、ミラー１）の全面に付着した水滴をほぼ同時
に霧化させることが可能となり、曇りの発生が防止され
る。また、曇りの除去に伴って発生するエネルギの浪費
も防止される。それゆえに、圧電振動子２０の発熱を最
小にしてミラー１２および圧電振動子２０の耐久性を向
上することができる。

さらに、第８図に示したプログラムによれば、圧電振動
子２０の発振周波数は可聴周波数域の外に設定されてい
る。従って、ミラー１）から耳ざわりな可聴音が発生し
ない。

さらにまた、第８図に示したプログラムによれば、発振
回路４０の発振周波数が所定の周波数範囲の中を変動す
る。従って、様々な原因によりミラー１）の共振周波数
が変動してもミラー１）を確実に共振させることができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、板状部材が均一に振動し、不要な振動
が発生しないので、小さな消費電力で板状部材に付着し
た水滴を除去できる。

また、振動子は板状部材の一部に固定されていればよい
ので、振動子は板状部材に比べて小型となる。また、振
動子が小型になることによっても消費電力が低減される
。

さらに、本発明によれば、周波数可変手段によって板状
部材に発生する定在波の波長が変化するので、板状部材
に発生する定在波の腹が移動する。

従って、板状部材のあらゆる部分に付着した水滴をむら
なく除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を描いた、車両用サイドミラ
ーの平面図である。 を描いた平面図である。 第４ａ図、第４ｂ図、第４Ｃ図は本発明の一実施例の動
作を示した説明図である。 第５図は本発明の一実施例装置の圧電振動子の電気的特
性示すグラフである。 第６図は、本発明の一実施例装置のある瞬間における振
動振幅の分布を示す分布図である。 第７図は本発明の一実施例装置の発振回路を描いたブロ
ック図である。 第８図は本発明の一実施例装置の発振回路で実行される
プログラムを描いたフローチャートである。 第９図は従来の水滴除去装置を描いた説明図である。 １）・・・ミラー（板状部材）、 １）ａ・・・裏面、ｌｌｂ・・・反射面、２０・・・圧
電振動子（振動子）、２１．２２・・・電橿、２３．２
８・・・電歪素子、 ・・・圧電センサ（振動検出手段） 、２７・・・電掻１ 、　３２．　３３．　３４・・・リード線、・・・発振
回路。 ・・・マイクロコンピュータ（周波数可変手段）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動自在に固定された板状部材と、 該板状部材の一部に固定され、前記板状部材を屈曲させ
   る振動子と、 該振動子に接続され、前記振動子により前記板状部材を
   繰り返し屈曲させる発振回路と、 前記板状部材の振動の強さを検出する振動検出手段と、 該振動検出手段により検出される振動が強い時にはゆつ
   くりと、該振動検出手段により検出される振動が弱い時
   には素早く、前記発振回路の発振周波数を変化させる周
   波数可変手段と、 を備える水滴除去装置。
2. （２）前記周波数可変手段は、さらに、 所定時間の間に前記発振回路の発振周波数を一定量変化
   させる発振周波数制御手段と、 前記振動検出手段が前記板状部材が強く振動している状
   態を検出している時には、前記発振周波数制御手段の前
   記所定時間を長く設定し、前記振動検出手段が前記板状
   部材が弱く振動している状態を検出している時には、前
   記発振周波数制御手段の前記所定時間を短く設定するタ
   イマ手段と、を備える請求項（１）記載の水滴除去装置
   。
3. （３）前記発振回路を可聴周波数外で振動させることを
   特徴とした請求項（１）記載の水滴除去装置。