JPH0310070B2 - - Google Patents

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JPH0310070B2
JPH0310070B2 JP57090409A JP9040982A JPH0310070B2 JP H0310070 B2 JPH0310070 B2 JP H0310070B2 JP 57090409 A JP57090409 A JP 57090409A JP 9040982 A JP9040982 A JP 9040982A JP H0310070 B2 JPH0310070 B2 JP H0310070B2
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JP
Japan
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dew condensation
impedance
frost
dryness
sensor
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JPS58205846A (en
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Mitsuhiro Murata
Akira Kumada
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/048—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance for determining moisture content of the material

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明は、乾燥、結露および着霜の3状態を
インピーダンスの変化として検知する乾燥・結
露・着霜識別センサに関する。 各種電気機器において湿度制御は重要な問題で
あり、優れた湿度センサの開発が要望されてい
る。また、特定の装置においては、結露による特
性劣化の他に、着霜による特性の劣化が問題とな
る。たとえば冷凍機関係では着霜が起こると効率
が低下するため、霜を除去することが必要とな
る。そこで着霜状態を検出し得るセンサの開発が
望まれている。 従来、結露センサとしては、たとえば結露によ
る抵抗値の変化を利用するものなど種々のセンサ
が開発されている。他方、着霜センサとしては、
共振体の共振周波数が霜の付着により変化するこ
とを利用したものなどが開発されている。しかし
ながら、単一の素子で、結露および着霜の双方す
なわち乾燥、結露および着霜の3状態を検出し得
るものは未だなかつた。したがつて、装置が、乾
燥、結露および着霜の3つの状態のいずれにある
かを検出するには、少なくとも2個の独立した検
出素子が必要であり、装置を複雑化していた。 それゆえに、この発明の主たる目的は、乾燥・
結露・着霜の3状態のいずれにあるかを正確に検
出し得る乾燥・結露・着霜識別センサを提供する
ことである。 この発明は、要約すれば、誘電体セラミクスか
らなる検知素体の一方面に電極が形成されたセン
サユニツトを備え、前記検知素体を複数個、絶縁
スペーサにより所定間隔を隔てるとともに、検知
素体の電極が形成された面が外側となるように相
互に対向させることにより、センサユニツト間に
空〓を形成してセンサ本体を構成しており、前記
空〓での乾燥、結露、着霜状態における各インピ
ーダンスの変化を対向する電極間で検知し、乾
燥、結露、および着霜の3状態を識別する、乾
燥・結露・着霜識別センサである。 この発明のその他の目的と特徴は、図面を参照
して行なう以下の詳細な説明により一層明らかと
なろう。 第1図は、この発明の乾燥・結露・着霜識別セ
ンサの一具体例を説明するための斜視図である。
第1図を参照して、誘電体セラミクスからなる円
板状検知素体1,2を準備する。検知素体1,2
の一方面には、電極3,4(電極4は検知素体2
の下面に形成されているため第1図では図示せ
ず。)が形成される。各電極3,4に、リード線
5,6が接続されている。このようにして、2個
のセンサユニツト7,8を準備する。次に、各セ
ンサユニツト7,8を、電極3,4が外側となる
ように、所定間隔を隔てて対向配置させる。セン
サユニツト7とセンサユニツト8との間の間隔
は、第2図に縦断面図で示されるように、絶縁ス
ペーサ9a,9bを用いることにより確保され
る。次に、第2図から明らかなように、各電極
3,4および電極3,4とリード線5,6との接
続部(第2図では、リード線5,6は図示せず。)
を、エポキシ樹脂3a,4aなどでコーテイング
することにより、この発明の一具体例としての乾
燥・結露・着霜識別センサを得る。 この発明において、センサユニツト7,8の電
極3,4が形成されている面を外側にして対向し
て配置したのは、結露および着霜状態において水
もしくは氷などが付着する部分に電極を存在させ
ないようにしたことによる。したがつて、この構
成によれば、水もしくは氷が空〓に存在しても電
極の腐食が生じず、耐久性に優れた乾燥・結露・
着霜識別センサを得ることができる。 なお、この発明の乾燥・結露・着霜識別センサ
は、第1図および第2図を参照して説明されたも
のに限られず、様々に変形し得ることを指摘して
おく。たとえば、検知素体1,2は、円板状のも
のに限られず、角板に形成してもよい。電極3,
4についても同様である。 検知素体1,2を構成する誘電体セラミクスと
しては、円板状の電極に限られず、様々な平面形
状の電極であつてもよい。また、セラミツク板
1,2の形状についても適宜変更し得る。 また、電極3,4の大きさは同一であつても、
いずれか一方が大きくてもよい。一方の電極を大
きくすることにより、対向配置に際しての位置決
めが容易となり、組立作業に基因するインピーダ
ンスのバラツキを小さくし得る。一方の電極に対
する他方の電極の位置合せの許容範囲が大きくな
るからである。 次に、この発明の乾燥・結露・着霜識別センサ
の検出原理を説明する。乾燥・結露・着霜の3状
態は、電極3,4の間のインピーダンスの変化と
して検出することができる。まず、乾燥状態で
は、電極3,4の間のインピーダンスは、セラミ
ツク板1,2の誘電率と、セラミツク板1とセラ
ミツク板2との間に形成された空〓A(第2図を
参照されたい。)に存在する空気層とにより決定
される。次に、結露状態においては、セラミツク
板1とセラミツク板2との間に結露が発生しこの
結露すなわち水の電気伝導により、電極3,4の
間のインピーダンスは極めて小さくなる。さら
に、着霜状態では、セラミツク板1とセラミツク
板2との間に付着していた結露が凍り、セラミツ
ク板1とセラミツク板2との間に氷結晶が付着す
る。したがつて、電極3,4の間のインピーダン
スは、セラミツク板1,2の誘電率と、空〓Aに
付着する氷の誘電率とにより決定される。 なお、着霜状態における電極3,4の間のイン
ピーダンスは、検知素体1,2の温度低下による
誘電率変化と、空〓Aに生成される氷結晶の量
と、その誘電率とにより決定される。また、電極
3,4間のインピーダンス値は、リード線5,6
を通じて流す測定電流の周波数にも依存する。実
験によれば、測定周波数を高くすることにより、
インピーダンス値を低くし得ることが確められて
いる。したがつて、任意の誘電率温度特性を有す
る誘電体セラミクスにより検知素体1,2を構成
し、かつ測定周波数を適宜設定することにより、
乾燥、結露および着霜の3状態のインピーダンス
値を明確に区別し得ることができる。 この発明の検知素体を構成する誘導体セラミク
スとしては、様々なセラミクスを用いることがで
きるが、このような誘電体セラミクスとしては、
結露状態でイオンを導出し得るもの、あるいはイ
オンを導出しないもののいずれでもよい。セラミ
クスにイオンを導出しないものを用いても、この
センサの構成によれば、乾燥状態では誘電体セラ
ミクスと空〓にある空気の各誘電率によつてイン
ピーダンスが決まり、この値は結露状態や着霜状
態の各イピーダンスに比べて大きく、乾燥状態と
結露または着霜状態との識別が可能である。さら
に、当然、結露状態と着霜状態とは、それぞれ、
水と氷との誘電率の差に基づき、インピーダンス
が異なつてくるので、これらの状態の識別も可能
であり、結果として、乾燥、結露、着霜の各状態
の検出が可能である。一方、結露状態において空
〓A(第2図を参照されたい。)に付着する水滴内
にイオンを導出し得るようなセラミクス材料によ
り検知素体1,2を構成することにより、結露状
態のインピーダンス値をより小さくすることがで
き、したがつて他の2状態との識別をより容易に
することができる。このように水滴中にイオンを
導出し得る材料としては、具体的には、たとえば
MgTiO3、ZnTiO3、FeTiO3などのイルメナイト
型結晶構造からなるチタン複合酸化物セラミク
ス、BaO−TiO2−NdO3/2系セラミクス、硫酸塩
やリン酸塩系セラミクス、ステアタイト、フオル
ステライトなどのようにMgO・SiO2を主として
含むセラミクス系、スピネル型、バイロクロア
型、タングステンブロンズ型、ルチル型、螢石型
などの多くのセラミクスが用いられ得る。イルメ
ナイト型結晶構造からなるチタン複合酸化物を主
体とするセラミクスの場合には、特性に悪影響を
与えない程度の他の結晶構造、たとえばペロブス
カイト型、スピネル型、パイロクロア型、タング
ステンブロンズ型などのセラミクスを1種または
複数種混合させてもよい。さらに、たとえば粘
土、希土類、TiO2、SiO2、BiO2O3、ZnO、
Fe2O3、Sb2O3、MnCO3、WO3などのような無機
化合物からなる添加物を加えてもよい。また、他
の結晶系セラミクスについても、セラミクス化の
ための種々の添加物の共存は、イルメナイト型結
晶構造からなるチタン複合酸化物について述べた
と同様に許される。結露時に、セラミクスから微
量にイオンが溶出することにより、結露時の電極
間インピーダンスの低下は大きくなる。そのため
には、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イ
オンなどの陽イオンや、リン酸イオン、硫酸イオ
ンなどの陰イオンを含むセラミクスなどが効果的
である。 以上のように、この発明によれば、誘電体セラ
ミクスからなる検知素体の一方面に電極が形成さ
れたセンサユニツトを備え、前記検知素体を複数
個、絶縁スペーサにより所定間隔を隔てるととも
に、検知素体の電極が形成された面が外側となる
ように相互に対向させることにより、センサユニ
ツトの間に空〓を形成してセンサ本体を構成して
おり、前記空〓での乾燥、結露、着霜状態におけ
る各インピーダンスの変化を対向する電極間で測
定することにより、乾燥状態、結露状態および着
霜状態の3状態を明確に識別することが可能とな
る。また、構造が比較的簡単であるため、信頼性
に優れかつ再現性にも優れた乾燥・結露・着霜識
別センサを得ることができる。さらに、この発明
の乾燥・結露・着霜識別センサでは、電極が形成
された面が外側となるように構成されているた
め、すなわち乾燥・結露・着霜の3状態を検出す
るための部分に電極が形成されていないため、電
極の腐蝕による特性の劣化は生じず、したがつて
長期間の使用にも耐えることができる。 実施例 1 直径14mmの大きさの2枚のBaTiO3−Bi2O3−
SnO2系誘電体セラミツク板(ε=2700)を準備
した。このセラミクスは公知の方法で焼成して得
られたものである。各セラミクス板の一方面に、
直径10mmの銀電極を形成した。この銀電極にリー
ド線をはんだ付けで接続した後に、エポキシ樹脂
により、電極と電極に接続された部分の近傍のリ
ード線とをコーテイングした。次に、各セラミク
ス板の電極が形成されていない面を内側にして、
0.5mmの間隔を隔てて対向配置させた。 このようにして構成された乾燥・結露・着霜識
別センサについて、乾燥、結露および着霜の名状
態におけるインピーダンスを、1V(50Hz)および
1V(100kHz)の電圧を印加することにより測定し
た。この結果を、第1表に示す。
The present invention relates to a dryness/condensation/frost identification sensor that detects the three states of dryness, dew condensation, and frost formation as changes in impedance. Humidity control is an important issue in various electrical devices, and there is a demand for the development of excellent humidity sensors. Further, in certain devices, in addition to deterioration of characteristics due to dew condensation, deterioration of characteristics due to frost formation becomes a problem. For example, in refrigerators, frost formation reduces efficiency, so it is necessary to remove the frost. Therefore, it is desired to develop a sensor that can detect frost formation. Conventionally, various types of dew condensation sensors have been developed, such as those that utilize changes in resistance due to dew condensation. On the other hand, as a frost sensor,
Some have been developed that take advantage of the fact that the resonant frequency of a resonator changes due to the adhesion of frost. However, there has not yet been a single device capable of detecting both dew condensation and frost formation, that is, the three states of dryness, dew condensation, and frost formation. Therefore, in order to detect whether the device is in one of the three states of dryness, dew condensation, and frost formation, at least two independent detection elements are required, which complicates the device. Therefore, the main purpose of this invention is to
It is an object of the present invention to provide a dryness, dew condensation, and frost formation identification sensor that can accurately detect which of the three states of dew condensation and frost formation it is in. In summary, the present invention includes a sensor unit in which an electrode is formed on one side of a sensing element made of dielectric ceramics, a plurality of sensing elements are separated by a predetermined interval by an insulating spacer, and the sensing element is separated by a predetermined interval. By facing each other so that the surfaces on which the electrodes are formed face outward, a space is formed between the sensor units to form the sensor body, and drying, dew condensation, and frost formation in the space are prevented. This is a dry/condensation/frost discrimination sensor that detects changes in each impedance between opposing electrodes and identifies three states: dry, dew condensation, and frost. Other objects and features of the present invention will become more apparent from the following detailed description with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view for explaining a specific example of the dryness, dew condensation, and frost formation identification sensor of the present invention.
Referring to FIG. 1, disk-shaped sensing elements 1 and 2 made of dielectric ceramics are prepared. Detection element 1, 2
On one side, electrodes 3 and 4 (electrode 4 is the sensing element body 2
It is not shown in FIG. 1 because it is formed on the lower surface of the . ) is formed. Lead wires 5 and 6 are connected to each electrode 3 and 4. In this way, two sensor units 7 and 8 are prepared. Next, the sensor units 7 and 8 are arranged facing each other at a predetermined distance so that the electrodes 3 and 4 are on the outside. The distance between sensor unit 7 and sensor unit 8 is ensured by using insulating spacers 9a, 9b, as shown in longitudinal section in FIG. Next, as is clear from FIG. 2, the electrodes 3, 4 and the connections between the electrodes 3, 4 and the lead wires 5, 6 (the lead wires 5, 6 are not shown in FIG. 2).
By coating with epoxy resins 3a, 4a, etc., a drying/condensation/frosting identification sensor as a specific example of the present invention is obtained. In this invention, the sensor units 7 and 8 are arranged facing each other with the surfaces on which the electrodes 3 and 4 are formed on the outside. This is because I tried not to let it happen. Therefore, according to this configuration, even if water or ice exists in the air, corrosion of the electrodes does not occur, and the drying, dew condensation, and
A frost identification sensor can be obtained. It should be noted that the dryness, dew condensation, and frost formation identification sensor of the present invention is not limited to that described with reference to FIGS. 1 and 2, and may be modified in various ways. For example, the sensing elements 1 and 2 are not limited to disk shapes, but may be formed into square plates. electrode 3,
The same applies to 4. The dielectric ceramics constituting the sensing elements 1 and 2 are not limited to disk-shaped electrodes, and may be electrodes of various planar shapes. Further, the shapes of the ceramic plates 1 and 2 can also be changed as appropriate. Moreover, even if the sizes of the electrodes 3 and 4 are the same,
Either one may be larger. By increasing the size of one electrode, positioning when arranging the electrodes facing each other becomes easier, and variations in impedance caused by assembly work can be reduced. This is because the tolerance range for alignment of one electrode with respect to the other electrode becomes larger. Next, the detection principle of the dryness/condensation/frosting discrimination sensor of the present invention will be explained. The three states of dryness, dew condensation, and frost formation can be detected as changes in impedance between the electrodes 3 and 4. First, in a dry state, the impedance between the electrodes 3 and 4 is determined by the dielectric constant of the ceramic plates 1 and 2 and the air gap A formed between the ceramic plates 1 and 2 (see FIG. 2). ) is determined by the air layer present in the area. Next, in a dew condensation state, dew condensation occurs between the ceramic plates 1 and 2, and the impedance between the electrodes 3 and 4 becomes extremely small due to the condensation, that is, the electrical conduction of water. Further, in the frosted state, the dew condensation adhering between the ceramic plates 1 and 2 freezes, and ice crystals adhere between the ceramic plates 1 and 2. Therefore, the impedance between the electrodes 3 and 4 is determined by the dielectric constant of the ceramic plates 1 and 2 and the dielectric constant of the ice attached to the air A. The impedance between the electrodes 3 and 4 in the frosted state is determined by the change in dielectric constant caused by the temperature drop of the sensing elements 1 and 2, the amount of ice crystals generated in the air A, and the dielectric constant thereof. be done. Furthermore, the impedance value between the electrodes 3 and 4 is determined by the lead wires 5 and 6.
It also depends on the frequency of the measurement current passed through. According to experiments, by increasing the measurement frequency,
It has been confirmed that impedance values can be reduced. Therefore, by constructing the sensing elements 1 and 2 from dielectric ceramics having arbitrary dielectric constant temperature characteristics, and setting the measurement frequency appropriately,
The impedance values of the three states of dryness, dew condensation and frost formation can be clearly distinguished. Various ceramics can be used as the dielectric ceramics constituting the sensing element of the present invention, but such dielectric ceramics include:
Either one that can extract ions in a dew-condensed state or one that does not extract ions may be used. Even if ceramics that do not derive ions are used, the configuration of this sensor shows that in a dry state, the impedance is determined by the dielectric constants of the dielectric ceramic and the air in the sky, and this value changes depending on the state of dew condensation and adhesion. It is larger than each impedance of frost state, and it is possible to distinguish between dry state and dew condensation or frost state. Furthermore, naturally, the dew condensation state and the frost formation state are respectively
Since the impedance of water and ice differs based on the difference in dielectric constant, it is possible to distinguish these states, and as a result, it is possible to detect each state of dryness, dew condensation, and frost formation. On the other hand, by configuring the sensing elements 1 and 2 with a ceramic material that can lead out ions into water droplets adhering to the air A (see Fig. 2) in a dew condensation state, the impedance in a dew condensation state can be reduced. The value can be made smaller and therefore easier to distinguish from the other two states. Specifically, materials that can lead out ions into water droplets include, for example,
Titanium composite oxide ceramics with ilmenite crystal structure such as MgTiO 3 , ZnTiO 3 , FeTiO 3 , BaO−TiO 2 −NdO 3/2 ceramics, sulfate and phosphate ceramics, steatite, forsterite, etc. Many ceramics can be used, such as ceramics mainly containing MgO.SiO 2 , spinel type, virochlore type, tungsten bronze type, rutile type, and fluorite type. In the case of ceramics mainly composed of titanium composite oxide with an ilmenite crystal structure, ceramics with other crystal structures such as perovskite, spinel, pyrochlore, tungsten bronze, etc. may be used as long as they do not adversely affect the properties. One type or a mixture of multiple types may be used. Furthermore, for example clay, rare earth, TiO 2 , SiO 2 , BiO 2 O 3 , ZnO,
Additives consisting of inorganic compounds such as Fe 2 O 3 , Sb 2 O 3 , MnCO 3 , WO 3 etc. may also be added. Further, for other crystalline ceramics, the coexistence of various additives for forming ceramics is permitted in the same manner as described for the titanium composite oxide having an ilmenite crystal structure. During dew condensation, a small amount of ions are eluted from the ceramics, so that the inter-electrode impedance decreases significantly during dew condensation. For this purpose, ceramics containing cations such as alkali metal ions and alkaline earth metal ions, and anions such as phosphate ions and sulfate ions are effective. As described above, according to the present invention, the sensor unit includes a sensor unit in which an electrode is formed on one side of a sensing element made of dielectric ceramic, and a plurality of sensing elements are separated by a predetermined interval by an insulating spacer, and By arranging the sensing elements facing each other so that the electrode-formed surfaces face outward, a space is formed between the sensor units to form the sensor body, and drying and condensation in the space are prevented. By measuring the change in each impedance in the frosted state between opposing electrodes, it becomes possible to clearly distinguish between the three states: dry state, dew condensation state, and frosted state. In addition, since the structure is relatively simple, a sensor for identifying dryness, dew condensation, and frost formation with excellent reliability and excellent reproducibility can be obtained. Furthermore, the dryness, dew condensation, and frost formation identification sensor of the present invention is configured such that the surface on which the electrodes are formed is on the outside. Since no electrodes are formed, there is no deterioration of characteristics due to corrosion of the electrodes, and therefore it can withstand long-term use. Example 1 Two pieces of BaTiO 3 −Bi 2 O 3 − with a diameter of 14 mm
A SnO 2 -based dielectric ceramic plate (ε = 2700) was prepared. This ceramic was obtained by firing using a known method. On one side of each ceramic plate,
A silver electrode with a diameter of 10 mm was formed. After connecting a lead wire to this silver electrode by soldering, the electrode and the lead wire near the portion connected to the electrode were coated with epoxy resin. Next, turn the surface of each ceramic plate with no electrodes on the inside,
They were placed facing each other with an interval of 0.5 mm between them. Regarding the dryness, dew condensation, and frost formation identification sensor configured in this way, the impedance in the dry, dew condensation, and frost conditions is 1V (50Hz) and
It was measured by applying a voltage of 1V (100kHz). The results are shown in Table 1.

【表】 第1表から明らかなように、乾燥、結露および
着霜の3状態を極めて正確に区別し得ることが理
解される。 実施例 2 直径14mmの大きさの2枚のBaTiO3−CaSnO3
系誘電体セラミクス板(ε=20000)を準備した。
各セラミクス板の一方面に、直径10mmの銀電極を
形成した。リード線を各銀電極にはんだ付けによ
り接続した後に、エポキシ樹脂で電極および電極
に接続された部分の近傍のリード線をコーテイン
グした。次に、各セラミクス板の電極が形成され
ていない面を内側にして、0.5mmの間隔を隔てて
対向配置させた。 このようにして構成した乾燥・結露・着霜識別
センサについて、乾燥、結露および着霜の各状態
を実施例1と同様に測定した。結果を、第2表に
示す。
[Table] As is clear from Table 1, it is understood that the three states of dryness, dew condensation and frost formation can be distinguished very accurately. Example 2 Two pieces of BaTiO 3 −CaSnO 3 with a diameter of 14 mm
A dielectric ceramic board (ε=20000) was prepared.
A silver electrode with a diameter of 10 mm was formed on one side of each ceramic plate. After the lead wires were connected to each silver electrode by soldering, the electrodes and the lead wires near the portions connected to the electrodes were coated with epoxy resin. Next, the ceramic plates were placed facing each other at an interval of 0.5 mm, with the surfaces on which no electrodes were formed facing inside. Regarding the dryness, dew condensation, and frost formation identification sensor configured in this way, the dryness, dew condensation, and frost formation conditions were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

【表】 実施例2においても、乾燥、結露および着霜の
3状態を極めて正確に区別し得ることが理解され
る。 なお、実施例1および実施例2の結果を示す第
1表および第2表から明らかなように、測定電流
の周波数が50Hzおよび100KHzの2種の条件で、
乾燥状態のインピーダンス値と着霜状態のインピ
ーダンス値とが逆転するという結果が現われてい
る。これは、前述したように、着霜時のインピー
ダンスが温度低下による誘電体セラミクスの誘電
率変化に依存することならびに測定周波数により
インピーダンス値が変化することによるものと考
えられる。 次に、この発明の乾燥・結露・着霜識別センサ
を用いる結露・着霜検知装置につき説明する。 理解を容易とするために、第3図に示されるよ
うなインピーダンス特性を有する乾燥・結露・着
霜識別センサを用いた場合の結露・着霜検知装置
につき述べる。 第4図は、この発明の乾燥・結露・着霜識別セ
ンサを用いる結露・着霜検知装置の一例を説明す
るためのブロツク図である。第4図を参照して、
この装置は、この発明の乾燥・結露・着霜識別セ
ンサを含む検知部10、検知部10の出力が与え
られる2個の比較回路11,12、比較回路11
に比較信号としての第1基準レベル信号を入力す
る第1基準レベル設定手段13、比較回路12の
比較信号としての第2基準レベル信号を入力する
第2基準レベル設定手段14および比較回路1
1,12の出力により乾燥・結露・着霜の3状態
を判別する判別回路15(第4図において1点鎖
線で囲まれた部分)から構成される。 検知部10は、この発明の乾燥・結露・着霜識
別センサを含み、乾燥・結露・着霜の3状態で第
3図のように変化するインピーダンスに対応した
信号を出力する。検知部10の出力は、第1の比
較手段としての比較回路11および第2の比較手
段としての第2の比較回路12に与えられる。第
1の比較回路11には、第1基準レベル設定手段
により第1基準レベル信号が入力される。この信
号の持つ第1基準レベルは、第3図から明らかな
ように、結露状態における検知部10のインピー
ダンスと着霜状態における検知部10のインピー
ダンスとの間に設定される。第1の比較回路11
は、検知部10のインピーダンスと第1基準レベ
ルとを比較し、検知部10のインピーダンスの方
が大きい場合にハイレベルの信号を出力し、検知
部10のインピーダンスの方が小さい場合にはロ
ーレベルの出力信号を出力する。他方、第2の比
較回路12には、第2基準レベル設定手段より第
2基準レベル信号が入力される。この信号の持つ
第2基準レベルは、第3図から明らかなように、
乾燥状態における検知部10のインピーダンスと
着霜状態における検知部10のインピーダンスと
の間の値に設定される。したがつて、第2の比較
回路12は、検知部10のインピーダンスと第2
基準レベルとを比較し、検知部10のインピーダ
ンスの方が大きい場合にハイレベルの信号を、逆
の場合にはローレベルの信号を出力する。 このように、第1および第2の比較回路11,
12は、検知部10のインピーダンスの変化に応
じて、ハイレベルまたはローレベルの信号を出力
する。この各比較回路11,12の出力は、第3
図に示された関係から明らかなように、次に掲げ
る第3表に示される。第3表において、Hはハイ
レベルの信号を、Lはローレベルの信号を、それ
ぞれ示す。
[Table] It is understood that in Example 2 as well, the three states of dryness, dew condensation, and frost formation can be distinguished very accurately. In addition, as is clear from Tables 1 and 2 showing the results of Example 1 and Example 2, under two conditions where the frequency of the measured current was 50 Hz and 100 KHz,
The result is that the impedance value in the dry state and the impedance value in the frosted state are reversed. This is considered to be because, as described above, the impedance during frosting depends on the change in dielectric constant of the dielectric ceramic due to a decrease in temperature, and the impedance value changes depending on the measurement frequency. Next, a description will be given of a dew condensation/frost formation detection device using the dryness/dew condensation/frost formation identification sensor of the present invention. In order to facilitate understanding, a description will be given of a dew condensation/frost detection device using a dryness/dew condensation/frost detection sensor having impedance characteristics as shown in FIG. FIG. 4 is a block diagram for explaining an example of a dew condensation/frost formation detection device using the dryness/dew condensation/frost formation discrimination sensor of the present invention. Referring to Figure 4,
This device includes a detection section 10 including a dryness/condensation/frosting identification sensor of the present invention, two comparison circuits 11 and 12 to which the output of the detection section 10 is given, and a comparison circuit 11.
a first reference level setting means 13 that inputs a first reference level signal as a comparison signal to the comparison circuit 12, a second reference level setting means 14 that inputs a second reference level signal as a comparison signal of the comparison circuit 12, and a comparison circuit 1.
It is comprised of a discrimination circuit 15 (the part surrounded by a dashed line in FIG. 4) which discriminates between three states of dryness, dew condensation, and frost formation based on the outputs of signals 1 and 12. The detection unit 10 includes the dryness, dew condensation, and frost formation discrimination sensor of the present invention, and outputs a signal corresponding to the impedance that changes as shown in FIG. 3 in the three states of dryness, dew condensation, and frost formation. The output of the detection section 10 is given to a comparison circuit 11 as a first comparison means and a second comparison circuit 12 as a second comparison means. A first reference level signal is input to the first comparison circuit 11 by the first reference level setting means. As is clear from FIG. 3, the first reference level of this signal is set between the impedance of the detection section 10 in the dew condensation state and the impedance of the detection section 10 in the frost formation state. First comparison circuit 11
compares the impedance of the detection unit 10 and the first reference level, and outputs a high level signal when the impedance of the detection unit 10 is larger, and outputs a low level signal when the impedance of the detection unit 10 is smaller. Outputs the output signal. On the other hand, the second comparison circuit 12 receives a second reference level signal from the second reference level setting means. As is clear from Figure 3, the second reference level of this signal is
It is set to a value between the impedance of the detection unit 10 in a dry state and the impedance of the detection unit 10 in a frosted state. Therefore, the second comparison circuit 12 compares the impedance of the detection section 10 with the second comparison circuit 12.
When the impedance of the detection unit 10 is larger than the reference level, a high level signal is output, and in the opposite case, a low level signal is output. In this way, the first and second comparison circuits 11,
12 outputs a high-level or low-level signal according to a change in the impedance of the detection unit 10. The output of each of the comparison circuits 11 and 12 is
As is clear from the relationships shown in the figure, they are shown in Table 3 below. In Table 3, H indicates a high level signal, and L indicates a low level signal.

【表】 比較回路11,12の出力は、判別回路15に
与えられる。判別回路15は、2個のインバータ
I1、I2および3個のノアゲートG1、G2、G3から構
成される。第1の比較回路11の出力は、インバ
ータI1の入力端子およびノアゲートG3の一方入力
端子に与えられる。インバータI1の出力は、ノア
ゲートG1、G2の各一方入力端子に与えられる。
他方、第2の比較回路12の出力は、インバータ
I2の入力端子、ノアゲートG2の他方端子およびノ
アゲートG3の他方入力端子に与えられる。イン
バータI2の出力は、ノアゲートG1の他方入力端子
に与えられる。なお、この判別回路15は正論理
を採用している。 以上のように構成される判別回路15は、乾
燥、結露および着霜の3状態を次のように判別す
る。 今、乾燥状態では、第3表から明らかなよう
に、比較回路11,12はともにハイレベルの信
号を出力する。第1の比較回路11からのハイレ
ベルの信号はインバータI1およびノアゲートG3に
与えられる。インバータI1に入力されたハイレベ
ルの信号は、ローレベルの信号に反転されて、ノ
アゲートG1およびG2に与えられる。他方、第2
の比較回路12からのハイレベルの信号は、イン
バータI2、ノアゲートG2およびノアゲートG3に
与えられる。インバータI2に入力されたハイレベ
ルの信号は、ローレベルの信号に反転されてノア
ゲートG1に与えられる。以上のように、乾燥状
態では、ノアゲートG1のみが、その双方の入力
端子にローレベルの信号を入力される。したがつ
て、ノアゲートG1のみがハイレベルの信号を出
力する。同様に、検知部10が着霜状態にあると
きは、第3表から明らかなように、第1の比較回
路11はハイレベルの信号を出力し、第2の比較
回路12がローレベルの信号を出力するため、ノ
アゲートG2のみが、その双方の入力端子にロー
レベルの信号を入力される。したがつて、ノアゲ
ートG2のみがハイレベルの信号を出力する。ま
た、検知部10が結露状態にあるときは、第1お
よび第2の比較回路11,12は、ともにローレ
ベルの信号を出力するため、ノアゲートG3のみ
に、その双方の入力端子がローレベルの信号を入
力されるので、ノアゲートG3のみがハイレベル
の信号を出力する。 以上の説明から明らかなように、乾燥状態では
ノアゲートG1が信号を出力し、着霜状態ではノ
アゲートG2が信号を出力し、結露状態ではノア
ゲートG3が信号を出力する。したがつて、乾燥、
結露および着霜の3状態を判別することが可能と
なる。 第5図は、第4図に示された結露、着霜検知装
置をより具体的に説明するための回路図であり、
第6図および第7図は第5図の回路の動作を説明
するための図である。 第5図に示される回路は、この発明の乾燥・結
露・着霜識別センサ20、MOS−FET26、コ
ンパレータ21,22および第4図に示されたも
のと同様の判別回路25(第5図で1点鎖線で示
された部分)を基本的構成要素とする。乾燥・結
露・着霜識別センサ20は、第3図のように、乾
燥、結露および着霜の3状態でそのインピーダン
スが変化する。乾燥・結露・着霜識別センサ20
のインピーダンス変化は電圧の変化として、
MOS−FET26のゲート端子に入力される。こ
の入力は、MOS−FET26で増幅・反転され
て、コンパレータとしてのオペレーションアンプ
21,22に入力される。各オペレーシヨンアン
プ21,22には、可変抵抗23,24より第1
および第2の基準レベル電圧がそれぞれ入力され
る。オペレーシヨンアンプ21,22の出力は、
判別回路25に与えられる。判別回路25の構成
は、第4図に示された判別回路15と同様である
ため、相当の参照番号を付することによりその説
明を省略する。 このように構成される第5図の回路では、乾
燥、結露および着霜の3状態で、乾燥・結露・着
霜識別センサ20のインピーダンスが変化するた
め、乾燥・結露・着霜識別センサ20はインピー
ダンスの変化に対応した電圧変化を出力する。第
5図の回路の接続点Xにおける電圧の変化が、第
6図に示される。乾燥・結露・着霜識別センサ2
0よりの出力電圧は、MOS−FET26で増幅・
反転されて出力される。この出力電圧すなわち第
5図の接続点Yにおける電圧は、第7図に示され
る。第7図から明らかなように、接続点Yにおけ
る出力電圧は、乾燥状態で最大値を示し、結露状
態で最小値を示し、着霜状態で中間値となる。
MOS−FET26の出力電圧は、オペレーシヨン
アンプ21,22に入力される。他方、各オペレ
ーシヨンアンプ21,22には可変抵抗23,2
4によりレベル設定された第1および第2の基準
レベル電圧が入力される。第1および第2の基準
レベル電圧は第7図に示されるような値に選ばれ
る。すなわち、第1の基準レベル電圧は着霜状態
における出力電圧と結露状態における出力電圧と
の間の値に選ばれ、第2の基準レベル電圧は乾燥
状態における出力電圧と着霜状態における出力電
圧との間の値に選ばれる。各オペレーシヨンアン
プ21,22は、MOS−FET26の出力電圧
と、第1基準レベル電圧または第2基準レベル電
圧とをそれぞれ比較する。したがつて、乾燥・結
露・着霜識別センサ20のインピーダンス変化
は、電圧変化として比較される。各オペレーシヨ
ンアンプ21,22は、MOS−FET26の出力
電圧の方が大きい場合にはハイレベルの信号を出
力し、逆の場合にはローレベルの信号を出力す
る。オペレーシヨンアンプ21,22の出力信号
は、第4図の比較回路11,12について示され
た第3表の出力真理値と同様になる。各オペレー
シヨンアンプ21,22の出力信号は判別回路2
5に入力されるが、判別回路25の動作について
は、第4図の判別回路15と同様であるためその
説明を省略する。 なお、第4図および第5図に示された各回路
は、この発明の乾燥・結露・着霜識別センサを用
いた結露・着霜検知装置の単なる一例にすぎず、
したがつて第1および第2の比較回路ならびに判
別回路については、当業者が容易に想到し得る範
囲で様々に変形し得ることを指摘しておく。
[Table] The outputs of the comparison circuits 11 and 12 are given to the discrimination circuit 15. The discrimination circuit 15 includes two inverters.
It is composed of I 1 , I 2 and three Noah gates G 1 , G 2 , and G 3 . The output of the first comparator circuit 11 is applied to an input terminal of an inverter I1 and one input terminal of a NOR gate G3 . The output of inverter I 1 is given to one input terminal of each of NOR gates G 1 and G 2 .
On the other hand, the output of the second comparison circuit 12 is
It is applied to the input terminal of I2 , the other terminal of NOR gate G2 , and the other input terminal of NOR gate G3 . The output of inverter I2 is given to the other input terminal of NOR gate G1 . Note that this discrimination circuit 15 employs positive logic. The determination circuit 15 configured as described above determines the three states of dryness, dew condensation, and frost formation as follows. Now, in a dry state, as is clear from Table 3, both comparison circuits 11 and 12 output high level signals. A high level signal from the first comparator circuit 11 is applied to an inverter I1 and a NOR gate G3 . The high level signal input to the inverter I1 is inverted to a low level signal and is applied to the NOR gates G1 and G2 . On the other hand, the second
The high level signal from the comparison circuit 12 is applied to the inverter I 2 , the NOR gate G 2 and the NOR gate G 3 . The high level signal input to the inverter I2 is inverted to a low level signal and is applied to the NOR gate G1 . As described above, in a dry state, only the NOR gate G1 receives a low level signal to both of its input terminals. Therefore, only NOR gate G1 outputs a high level signal. Similarly, when the detection unit 10 is in a frosted state, as is clear from Table 3, the first comparison circuit 11 outputs a high level signal, and the second comparison circuit 12 outputs a low level signal. In order to output , only NOR gate G 2 receives a low level signal to both of its input terminals. Therefore, only NOR gate G2 outputs a high level signal. Furthermore, when the detection unit 10 is in a dew condensation state, both the first and second comparison circuits 11 and 12 output low-level signals, so only the NOR gate G 3 has both input terminals at a low level. Since the signal is input, only NOR gate G3 outputs a high level signal. As is clear from the above description, the NOR gate G 1 outputs a signal in a dry state, the NOR gate G 2 outputs a signal in a frosted state, and the NOR gate G 3 outputs a signal in a dewy state. Therefore, drying
It becomes possible to distinguish between three states: dew condensation and frost formation. FIG. 5 is a circuit diagram for more specifically explaining the dew condensation and frost formation detection device shown in FIG.
FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining the operation of the circuit shown in FIG. 5. The circuit shown in FIG. 5 includes a drying/condensation/frosting identification sensor 20 of the present invention, a MOS-FET 26, comparators 21, 22, and a discrimination circuit 25 similar to that shown in FIG. The part indicated by the dashed line) is the basic component. As shown in FIG. 3, the impedance of the dryness, dew condensation, and frost formation identification sensor 20 changes in three states: dryness, dew condensation, and frost formation. Dry/condensation/frost identification sensor 20
The change in impedance of is expressed as the change in voltage,
It is input to the gate terminal of MOS-FET26. This input is amplified and inverted by the MOS-FET 26 and input to operational amplifiers 21 and 22 as comparators. Each operation amplifier 21, 22 has a first
and a second reference level voltage are respectively input. The outputs of the operational amplifiers 21 and 22 are
The signal is applied to the discrimination circuit 25. The configuration of the discrimination circuit 25 is the same as that of the discrimination circuit 15 shown in FIG. 4, so the explanation thereof will be omitted by assigning corresponding reference numerals. In the circuit shown in FIG. 5 configured in this way, the impedance of the dryness/condensation/frost identification sensor 20 changes in the three states of dryness, dew condensation, and frost formation. Outputs voltage changes corresponding to changes in impedance. The change in voltage at node X of the circuit of FIG. 5 is shown in FIG. Dry/condensation/frost identification sensor 2
The output voltage from 0 is amplified by MOS-FET26.
It is inverted and output. This output voltage, ie, the voltage at node Y in FIG. 5, is shown in FIG. As is clear from FIG. 7, the output voltage at the connection point Y has a maximum value in a dry state, a minimum value in a dew condensation state, and an intermediate value in a frosted state.
The output voltage of the MOS-FET 26 is input to the operational amplifiers 21 and 22. On the other hand, each operational amplifier 21, 22 has variable resistors 23, 2.
The first and second reference level voltages whose levels are set by 4 are input. The first and second reference level voltages are chosen to have values as shown in FIG. That is, the first reference level voltage is selected to be between the output voltage in the frosted state and the output voltage in the dew state, and the second reference level voltage is selected to be between the output voltage in the dry state and the output voltage in the frosted state. A value between . Each of the operational amplifiers 21 and 22 compares the output voltage of the MOS-FET 26 with a first reference level voltage or a second reference level voltage. Therefore, the change in impedance of the dryness/condensation/frost identification sensor 20 is compared as a change in voltage. Each of the operational amplifiers 21 and 22 outputs a high level signal when the output voltage of the MOS-FET 26 is higher, and outputs a low level signal in the opposite case. The output signals of the operational amplifiers 21 and 22 are similar to the output truth values shown in Table 3 for the comparison circuits 11 and 12 of FIG. 4. The output signals of each operational amplifier 21 and 22 are output to the discrimination circuit 2.
The operation of the discriminating circuit 25 is the same as that of the discriminating circuit 15 in FIG. 4, so a description thereof will be omitted. The circuits shown in FIGS. 4 and 5 are merely examples of a dew condensation/frost detection device using the dryness/condensation/frost detection sensor of the present invention.
Therefore, it should be pointed out that the first and second comparison circuits and discrimination circuit can be modified in various ways within the range that can be easily conceived by those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の乾燥・結露・着霜識別セ
ンサの一具体例を説明するための斜視図である。
第2図は、この発明の乾燥・結露・着霜識別セン
サの一具体例の縦断面図である。第3図は、この
発明の乾燥・結露・着霜識別センサのインピーダ
ンス特性の一例を示す図である。第4図は、この
発明の乾燥・結露・着霜識別センサを利用した結
露・着霜検知装置の一例のブロツク図であり、第
5図は第4図にブロツク図で示された結露・着霜
検知装置の具体的な回路図である。第6図は、第
5図の回路の接続点Xにおける出力電圧を示す図
である。第7図は、第5図の回路の接続点Yにお
ける出力電圧を示す図である。 図において、1,2は検知素体としての誘電体
セラミクス板、3,4は電極、7,8はセンサユ
ニツトを示す。
FIG. 1 is a perspective view for explaining a specific example of the dryness, dew condensation, and frost formation identification sensor of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of a specific example of the dryness/condensation/frost identification sensor of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing an example of the impedance characteristics of the dryness, dew condensation, and frost formation identification sensor of the present invention. FIG. 4 is a block diagram of an example of a dew/frost detection device using the dryness/condensation/frost identification sensor of the present invention, and FIG. It is a specific circuit diagram of a frost detection device. FIG. 6 is a diagram showing the output voltage at the connection point X of the circuit of FIG. FIG. 7 is a diagram showing the output voltage at connection point Y of the circuit of FIG. In the figure, 1 and 2 are dielectric ceramic plates as sensing elements, 3 and 4 are electrodes, and 7 and 8 are sensor units.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 誘電体セラミクスからなる検知素体の一方面
に電極が形成されたセンサユニツトを備え、 前記検知素体を複数個、絶縁スペーサにより所
定間隔を隔てるとともに、検知素体の電極が形成
された面が外側となるように相互に対向させるこ
とにより、センサユニツトの間に空〓を形成して
センサ本体を構成しており、 前記空〓での乾燥、結露、着霜状態における各
インピーダンスの変化を対向する電極間で検知
し、乾燥、結露、および着霜の3状態を識別す
る、乾燥・結露・着霜識別センサ。 2 前記検知素体は、結露状態において水滴中に
イオンを導出し得るような材料で構成される、特
許請求の範囲第1項記載の乾燥・結露・着霜識別
センサ。
[Claims] 1. A sensor unit comprising a sensing element made of dielectric ceramic and an electrode formed on one side, a plurality of sensing elements separated by a predetermined interval by an insulating spacer, By facing each other so that the surfaces on which the electrodes are formed face outward, a space is formed between the sensor units to form the sensor body, and drying, dew condensation, and frost formation in the space are prevented. A dry/condensation/frost identification sensor that detects changes in each impedance between opposing electrodes and distinguishes between dryness, dew condensation, and frost formation. 2. The drying/condensation/frosting discrimination sensor according to claim 1, wherein the sensing element is made of a material that can extract ions into water droplets in a dew condensation state.
JP57090409A 1982-05-26 1982-05-26 Sensor for identifying dry, dew formation and frosting Granted JPS58205846A (en)

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