JPH05215702A - 水分検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外気温度の変動に拘らず、常にほぼ一定の感
度で水分を検出でき、構成も簡単で小形な水分検出装置
を提供する。 【構成】 一対の電極４ａ，４ｂを表面に設けた絶縁基
板の裏面にＰＴＣサーミスタ５を取り付け、このＰＴＣ
サーミスタに一定の電圧を印加する電源部２０を設け
る。ＰＴＣサーミスタは定温加熱素子として作用するの
で水分検出部の温度はほぼ一定に保たれ、外気温度の変
化による水の導電率の変化はなくなり、常に一定の感度
で水分を検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水分検出部に設けた一対
の電極間の、水分に応じて変化する電気量に基づいて水
分を検出する水分検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上述したような水分検出装置は、例えば
住宅、路面等に対する降雨、降雪などを検知する水分セ
ンサとして用いるのが特に好適である。このような水分
検出装置の基本的な構成は、例えば特開昭57-182620 号
公報に記載されている。すなわち、一対の電極を一定の
間隔だけ離間して離して配置し、これらの電極間に電圧
を印加し、電極間に水が存在しない場合には電極間に電
流は流れないが、導電性の水が存在すると電極間に電流
が流れるのを検知して水の有無を検出するように構成さ
れている。この公報に記載されている装置は水の有無を
検出するものであり、電極は水の中に浸漬されるもので
あるが、この基本的な構成は降雨センサや降雪センサと
して使用される水分検出装置の構成と同様である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の水分検出装置に
おいては、電極を設けた水分検出部の温度を一定に維持
するようには構成されておらず、電極間の水の温度は外
気温度に応じて大きく変化することになるが、電極間の
電気抵抗の変化に基づいて水分を検出する場合、水の導
電率は温度変化に応じて大きく変化するため、外気温度
に応じて水の温度が変化してしまうと水分の検出感度が
変化し、検出精度が低下する欠点がある。このような外
気温度による水の温度変化は季節による寒暖の差だけに
止まらず、日中と夜間での温度差も問題となる。

【０００４】一方、実開昭63-86105号公報、実開平2-11
8885号公報および同3-25185 号公報には、寒冷地方にお
けるロードヒーティングシステムでの降雪または凍結を
検知するために、一対の電極の近傍にニクロム線等の抵
抗加熱器を配置したものが開示されている。しかし、こ
の抵抗加熱器は電極間の雪や氷を加熱して溶かすために
設けられており、水分検出部の温度を一定に維持するも
のではない。したがって、このような抵抗加熱器を設け
ただけでは電極間に存在する水の温度は一定とはなら
ず、水分検出感度が外気温度の影響を大きく受けて変動
することになり、誤検出をする欠点がある。水の誘電率
も温度に応じて変化するので、上述した問題は電極間の
電気抵抗の変化を利用して水分を検出する場合だけでな
く、静電容量の変化を利用して水分を検出する場合にも
生ずるものである。

【０００５】このような欠点を除去して電極間に存在す
る水の温度を一定に維持するためには、水分検出部の温
度を検出する温度センサと、この温度センサの出力が予
め設定された一定の値になるように抵抗加熱器に与える
電力を制御することができるような電源が必要となり、
構成が複雑で大型となるとともに高価となる欠点があ
る。

【０００６】本発明の目的は上述した欠点を除去し、外
気温度の変化に影響を受けることなく、常に一定の感度
で水分を検出することができ、しかも温度センサやその
出力によって抵抗加熱器に与える電力を制御できるよう
な電源を用いることなく、簡単かつ安価に実施すること
ができる水分検出装置を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、水分検出部に
設けた一対の電極間の、水分に応じて変化する電気量に
基づいて水分を検出する装置において、前記水分検出部
に近接して設けたＰＴＣサーミスタと、このＰＴＣサー
ミスタに所定の電圧を印加する電源回路とを設けたこと
を特徴とするものである。

【０００８】

【作用】このような本発明による水分検出装置において
は、ＰＴＣサーミスタを設け、これに所定の電圧を印加
するように構成したが、ＰＴＣサーミスタはその抵抗値
が温度に比例して変化するものであるから、温度が高く
なると抵抗値が増大してそこを流れる電流が減少するの
で発熱量が低下するようになり、一方温度が低くなると
抵抗値が減少するので、そこを流れる電流は大きくなり
発熱量が増すことになる。したがって、他に温度制御回
路を設けることなく水分検出部の温度をほぼ一定に保つ
ことができ、その結果として水分検出感度を外気温度の
変化に拘わず、常にほぼ一定とすることができ、検出精
度を向上することができ、誤検出を無くすことができ
る。

【０００９】

【実施例】図１ＡおよびＢは降雨センサとして構成した
本発明による水分検出装置の一実施例の水分検出部の構
成を示す平面図および一部を切り欠いた正面図であり、
図２は装置全体の構成を示すブロック図である。水分検
出部１は、ケース２の上部開口を覆うように配置された
絶縁基板３を有し、この絶縁基板の表面には一対の櫛形
電極４ａおよび４ｂを一定の間隔を置いて互いに他方の
電極に入り込むように配置する。また、絶縁基板３の裏
面にはＰＴＣサーミスタ (positive temperature coeff
icient) ５を配置する。電極４ａ，４ｂおよびＰＴＣサ
ーミスタ５にはそれぞれリード線６および７を接続し、
これらのリード線は一まとめにして導線８としてケース
２の底面から外部へ引き出すように構成する。絶縁基板
３は良好な電気絶縁特性を有するとともに熱伝導率が高
いものが好適である。例えばハイブリッドＩＣなどに広
く用いられているアルミナなどは上述した条件を満足す
るとともに耐久性にも優れており、本発明による絶縁基
板３として有利に使用することができる。さらに、絶縁
基板３としてその他例えばガラスエポキシなどでもよ
い。また、金属複合基板なども使用することができる。
また、その厚さもなるべく薄いものが好適であるが、0.
5 〜1.6mm 程度のものを使用することができる。

【００１０】図２に示すように、直流電源部２０を設
け、この直流電源部を発振部２１に接続し、所定の振幅
および周波数を有する交流電圧を発生させる。この発振
部２１をリード線６を介して水分検出部１に設けた一対
の電極４ａ，４ｂに接続し、両電極間に一定の振幅を有
する交流電圧を印加するように構成する。一方の電極４
ａに接続されたリード線には電流検出部２２を接続し、
電極間を流れる電流を検出できるように構成する。この
電流検出部２２は比較部２３に接続し、検出された電流
を予め決めた基準値と比較し、この基準値を越えるとき
には降雨有りと判断し、降雨信号を出力する。すなわ
ち、一定状態以上の降雨があると電極４ａ，４ｂ間の抵
抗値が一定の値以下となり、したがって電極間を流れる
電流は基準値を越えることになるので、その場合に降雨
信号を出力するように構成する。

【００１１】本発明においては、さらに、一定の直流電
圧を発生する直流電源部２０はリード線７を経てＰＴＣ
サーミスタ５に接続し、ＰＴＣサーミスタに一定の電圧
が印加されるように構成する。このように、ＰＴＣサー
ミスタ５にほぼ一定の電圧を印加するようにしている
が、ＰＴＣサーミスタは正の温度係数を有するものであ
るから、温度が高くなると抵抗値は高くなって電流が減
少し、発熱量が下がり、温度が低くなると抵抗値も低く
なり、電流が増大するので発熱量が増大することにな
る。したがって、ＰＴＣサーミスタ５に一定の電圧を印
加するように構成すると、水分検出部１の温度は外気温
度に影響されることなくほぼ一定に維持されることにな
る。すなわち、ＰＴＣサーミスタ５は定温発熱体として
の機能を持っているので、温度センサを設けたり、検出
した温度に基づいてヒーターへの通電を制御するような
ことは必要がなく、単にＰＴＣサーミスタを絶縁基板の
裏面に取り付けてこれに一定の電圧を印加するだけで良
いので、構成は簡単かつ小形となるとともに安価とな
る。

【００１２】図３は上述した本発明による水分検出装置
の１実施例の温度特性を示すものであり、横軸に外気温
度をとり、縦軸に水分検出感度変化率をとって示すもの
である。この水分検出感度変化率は25°C のときの検出
感度を 100％としてその変化を示したものである。図３
の曲線Ａは本発明による実施例の温度特性を示すもので
あり、理想的曲線Ｂに近く、外気温度が０から50°C ま
で変化するときの水分検出感度変化率は±20％以下であ
り、実用上問題がないことが分かった。曲線Ｃは上述し
た本発明の実施例からＰＴＣサーミスタを取り除いた比
較例の温度特性を示すものであり、外気温度の変化に伴
って水分検出感度変化率がきわめて大きく変化し、誤検
出の恐れがある。このように本発明によれば、季節によ
る温度差や日夜による温度差などに殆ど影響されること
なく、水分を正確に検出することができることが確認さ
れた。

【００１３】本発明によれば、ＰＴＣサーミスタによっ
て水分検出部の温度をほぼ一定に維持するようにしてい
るが、この設定温度としては外気温度よりも少なくとも
10°C 以上高い温度とするのが望ましい。しかし、余り
設定温度を高くし過ぎると水分の蒸発が早まり、水分検
出を良好に行うことができなくなる恐れがあるので、一
般的な条件で使用する場合には、設定温度としては50〜
60°C とするのが好適である。このような温度に設定す
れば、雪や氷を溶かすことができるので、上述した従来
の融雪または融氷用の抵抗加熱器としての機能も併せ持
つことになり、このような抵抗加熱器を別個に設ける場
合に比べて構成を簡単とすることができる。

【００１４】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく幾多の変更や変形が可能である。例えば上
述した実施例では電極間に交流電圧を印加したが、直流
電圧を印加することもできる。また、電極間の抵抗値の
変化を検出するのに、定電流源を設け、電極間に生じる
電圧の変化を検出することもできる。また、ＰＴＣサー
ミスタに印加する電圧を直流電圧とする必要はなく、一
定のピーク・ピーク値を有する交流電圧とすることもで
きる。さらに、電極間の抵抗変化を検出する代わりに静
電容量の変化を検出するように構成することもできる。
この場合にも、水分検出部の温度をほぼ一定に保つこと
によって水の誘電率の温度依存性による検出感度の変化
を無くすことができ、正確な水分検出を行うことができ
る。また、上述した実施例では降雨センサとして構成し
たが、降雪センサ、凍結センサとしても構成することが
できる。

【００１５】

【発明の効果】本発明による水分検出装置によれば、一
対の電極の近傍にＰＴＣサーミスタを配置し、このＰＴ
Ｃサーミスタに所定の電圧を印加するように構成したの
で、水分検出部の温度はほぼ一定に保たれ、水の導電率
または誘電率の温度による変化の影響がなくなり、外気
温度に左右されることなく、常にほぼ一定の感度で水分
の検出を行うことができ、誤検出を無くすことができ
る。また、水分検出部の温度を検知する温度センサやこ
の検知した温度に基づいてヒータの通電を制御するよう
な必要がないので、構成は簡単かつ小形になるとともに
安価となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ＡおよびＢは、本発明による水分検出装置
の一実施例の構成を示す平面図および正面図である。

【図２】図２は、その実施例の全体の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】図３は、本発明による水分検出装置と比較例の
検出感度変化率の温度特性を示すグラフである。

【符号の説明】 １ 水分検出部 ２ ケース ３ 絶縁基板 ４ａ，４ｂ 電極 ５ ＰＴＣサーミスタ ６，７ リード線 ８ 導線 ２０ 直流電源部 ２１ 発振部 ２２ 電流検出部 ２３ 比較部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水分検出部に設けた一対の電極間の、水
   分に応じて変化する電気量に基づいて水分を検出する装
   置において、前記水分検出部に近接して設けたＰＴＣサ
   ーミスタと、このＰＴＣサーミスタに所定の電圧を印加
   する電源回路とを設けたことを特徴とする水分検出装
   置。
2. 【請求項２】 前記一対の電極を熱伝導率の高い絶縁基
   板の表面に櫛状に構成し、この絶縁基板の裏面に前記Ｐ
   ＴＣサーミスタを取り付けたことを特徴とする請求項１
   記載の水分検出装置。