JP2002504226A - 窓ガラス差動容量形水分検出センサ - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.周縁領域の差動容量形水分センサであって、 (a)第1及び第2の一対の容量形電極板間でそれぞれ形成される第1及び第 2の周縁領域静電容量であって、前記一対の容量形電極板は第1及び第2の一対 の値Aと、有効容量形電極板領域と、及び前記一対の容量形電極板の各々の2つ の電極板間の有効容量形分離距離dとをそれぞれ有し、前記周縁領域静電容量は 第1及び第2の有効比A/dをそれぞれ有し、前記第1及び第2の周縁領域静電 容量の前記第1及び第2の有効比A/dは実質的に等しく、そこで前記第1及び 第2の周縁領域静電容量は実質的に等しい静電容量値を有し、 (b)誘電体厚さと、第1及び第2の表面を有する誘電体であって、 前記第1及び第2の一対の容量形電極板は前記誘電体の前記第1の表面に接触 し、 前記第1及び第2の一対の容量形電極板は誘電体の厚さに対して第1及び第2 の比の有効容量形分離距離dをそれぞれ有し、 誘電体厚さに対する前記第1の比の有効分離距離dは、前記第1の周縁領域コ ンデンサの周縁領域が前記誘電体の前記第2の表面を越えて延長する程度に大き く、 誘電体厚さに対する前記第2の比の有効分離距離は、前記第2の周縁領域コン デンサの周縁領域が前記誘電体の内部に実質的に全体的に包含される程度に小さ く、 そこで前記周縁領域の差動容量形水分センサは実質的に等しいドライな第1及 び第2の周縁領域静電容量を有し、この結果実質的に零のドライ状態のセンサ出 力信号を有して、温度及び応力に対する 前記誘電体の変化に対してセンサのウエット状態出力信号を発生しないようにし たことを特徴とする周縁領域の差動容量形水分センサ。 2.前記第1の一対の容量形電極板は前記誘電体厚さに匹敵する第1の値dを 有し、前記第2の一対の容量形電極板は前記誘電体厚さよりも小さい第2の値を 有する請求項1に記載の周縁領域の差動容量形水分センサ。 3.更に、 (a)第2の誘電体と、及び (b)前記容量形電極板及び前記第2の誘電体に平行に設置されたシールド電 極とを備え、前記容量形電極板は前記第2の誘電体により前記シールド電極から 分離される請求項1に記載の周縁領域の差動容量形水分センサ。 4.更に、 (a)柔軟な基板と、 (b)前記容量形電極板は前記基板上に設けられ、及び (c)前記基板はリボン・ケーブルとして作用する延長部を有する 請求項1に記載の周縁領域の差動容量形水分センサ。 5.第1及び第2の表面を有するガラス窓の第2の表面上の水分を検出するた めの周縁領域の差動容量形水分センサ・アッセンブリであって、 (a)第1及び第2の表面を有する第1のプラスチック・ラミネートと、 (b)前記第1のプラスチック・ラミネートの第1の表面上の少なくとも3つ の非基準能動電極板と、 (c)前記第1のプラスチック・ラミネートの第2の表面上にあ って指向性を提供するシールド電極と、 とを備え、 前記センサ・アッセンブリは、前記第1のプラスチック・ラミネートの第1の 表面を前記ガラス窓の第1の表面に向けた状態で、前記ガラス窓の第1の表面に 対して設置され、 前記第1のプラスチック・ラミネートの前記第1の表面上の前記少なくとも3 つの非基準能動電極板は第1及び第2の一対の容量形電極板を提供し、 (a)前記第1及び第2の一対の容量形電極板間でそれぞれ形成される第1及 び第2の周縁領域静電容量であって、前記一対の容量形電極板は第1及び第2の 対の値Aと、有効容量形電極板領域と、及び前記一対の容量形電極板の各々の2 つの電極板間の有効容量形分離距離dとをそれぞれ有し、前記周縁領域静電容量 は第1及び第2の有効比A/dをそれぞれ有し、前記第1及び第2の周縁領域静 電容量の前記第1及び第2の有効比A/dは実質的に等しく、そこで前記第1及 び第2の周縁領域静電容量は実質的に等しい静電容量値を有する第1及び第2の 周縁領域静電容量と、 (b)誘電体厚さと、第1及び第2の表面を有する誘電体によるガラス窓であ って、 前記第1及び第2の一対の容量形電極板は前記誘電体の前記第1の表面に接触 し、 前記第1及び第2の一対の容量形電極板は誘電体の厚さに対して第1及び第2 の比の有効容量形分離距離dをそれぞれ有し、 誘電体厚さに対する前記第1の比の有効分離距離dは、前記第1の周縁領域コ ンデンサの周縁領域が前記誘電体の前記第2の表面を越えて延長する程度に大き く、 誘電体厚さに対する前記第2の比の有効分離距離は、前記第2の 周縁領域コンデンサの周縁領域が前記誘電体の内部に実質的に全体的に包含され る程度に小さく、 そこで前記周縁領域の差動容量形水分センサは実質的に等しいドライな第1及 び第2の周縁領域静電容量を有し、この結果実質的に零のドライ状態のセンサ出 力信号を有して、温度及び応力に対する前記誘電体の変化に対してセンサのウエ ット状態出力信号を発生しないようにしたことを特徴とする周縁領域の差動容量 形水分センサ・アッセンブリ。 6.前記ガラス窓は更に、 第1及び第2のガラス・ラミネートを備え、その各々はそれぞれ第1及び第2 の誘電体であって、第1の表面と第2の表面を有し、前記第1及び第2のガラス ・ラミネートの前記第1の表面は相互に対向して配置され、 前記第1のプラスチック・ラミネートは前記第1ガラス・ラミネートと前記第 2のガラス・ラミネートとの間でサンドイッチされ、 (a)前記センサ・アッセンブリは前記第1のガラス・ラミネートの前記第1 の表面に対して設置され、 (b)前記第1のプラスチック・ラミネートの前記第1の表面は前記第1のガ ラス・ラミネートの前記第1の表面に対向して位置する、 請求項5に記載の周縁領域の差動容量形水分センサ・アッセンブリ。 7.(a)第1及び第2の表面を有する第2のプラスチック・ラミネートと、 (b)前記第2のプラスチック・ラミネートの第1の表面上の少なくとも3つ の非基準能動電極板と、 (c)前記第2のプラスチック・ラミネートの第2の表面上にあ って指向性を提供するシールド電極と、 とを備え、 前記第1のプラスチック・ラミネートと前記第2のプラスチック・ラミネート は前記第1のガラス・ラミネートと前記第2のガラス・ラミネートとの間でサン ドイッチされ、 前記第1のプラスチック・ラミネートの前記第1の表面は前記第1のガラス・ ラミネートの前記第1の表面に対向して位置し、前記第2のプラスチック・ラミ ネートの前記第1の表面は前記第2のガラス・ラミネートの前記第1の表面に対 向して位置し、 前記第1のプラスチック・ラミネートの前記第1の表面上の前記少なくとも3 つの非基準能動電極板は第3及び第4の一対の容量形電極板を提供し、 ここで提供される第2の周縁領域水分センサは、 (a)前記第3及び第4の一対の容量形電極板間でそれぞれ形成される第3及 び第4の周縁領域静電容量であって、前記一対の容量形電極板は第3及び第4の 一対の値Aと、有効容量形電極板領域と、及び前記対の容量形電極板の各々の2 つの極板間の有効容量形分離距離dとをそれぞれ有し、前記周縁領域静電容量は 第3及び第4の有効比A/dをそれぞれ有し、前記第3及び第4の周縁領域静電 容量の前記第3及び第4の有効比A/dは実質的に等しく、そこで前記第3及び 第4の周縁領域静電容量は実質的に等しい静電容量値を有し、 (b)誘電体厚さと、第1及び第2の表面を有する前記第2の誘電体からなる 前記第2のガラスラミネートであって、 前記第3及び第4の一対の容量形電極板は、第2の誘電体厚さに対して第3及 び第4の比の有効容量形分離距離dをそれぞれ有し、 誘電体厚さに対する前記第3の比の有効分離距離dは、前記第3 の周縁領域コンデンサの周縁領域が前記第2の誘電体の前記第2の表面を越えて 延長する程度に大きく、 誘電体厚さに対する前記第4の比の有効分離距離は、前記第4の周縁領域コン デンサの周縁領域が前記第2の誘電体の内部に実質的に全体的に包含される程度 に小さく、 そこで前記第2の周縁領域の差動容量形水分センサは実質的に等しいドライな 第3及び第4の周縁領域静電容量を有し、この結果実質的に零のドライ状態の第 2センサ出力信号を有して、温度及び応力に対する前記第2の誘電体の変化に対 して第2のセンサのウエット状態出力信号を発生しないようにした請求項6に記 載の周縁領域の差動容量形水分センサ・アッセンブリ。 8.前記第1及び第2のプラスチック・ラミネートの前記第2の表面は相互に 対向して位置し、前記第1及び第2のプラスチック・ラミネートの前記第2の表 面はこれら表面に共通のシールド電極を共有して前記第1及び第2のプラスチッ ク・ラミネートの前記非基準能動電極板間でシールドとして作用する請求項7に 記載の周縁領域の差動容量形水分センサ・アッセンブリ。 9.第1及び第2の表面を有する誘電体の第2の表面のアイスの存在を検出す る方法であって、 (a)周縁領域の容量形水分センサを提供し、該センサは、 (1)第1及び第2の一対の容量形電極板間でそれぞれ形成される第1及び第 2の周縁領域静電容量であって、前記一対の容量形電極板は第1及び第2の一対 の値Aと、有効容量形電極板領域と、及び前記一対の容量形電極板の各々の2つ の電極板間の有効容量形分離距離dとをそれぞれ有し、前記周縁領域静電容量は 第1及び第2の有効比A/dをそれぞれ有し、前記第1及び第2の周縁領域静電 容量の前記第1及び第2の有効比A/dは実質的に等しく、そこで 前記第1及び第2の周縁領域静電容量は実質的に等しい静電容量値を有し、及び (2)誘電体厚さと、第1及び第2の表面を有する誘電体であって、 前記第1及び第2の一対の容量形電極板は前記誘電体の前記第1の表面に接触 し、 前記第1及び第2の一対の容量形電極板は誘電体厚さに対して第1及び第2の 比の有効容量形分離距離dをそれぞれ有し、 誘電体厚さに対する前記第1の比の有効分離距離dは、前記第1の周縁領域コ ンデンサの周縁領域が前記誘電体の前記第2の表面を越えて延長する程度に大き く、 誘電体厚さに対する前記第2の比の有効分離距離は、前記第2の周縁領域コン デンサの周縁領域が前記誘電体の内部に実質的に全体的に包含される程度に小さ く、 そこで前記周縁領域の差動容量形水分センサは実質的に等しいドライな第1及 び第2の周縁領域静電容量を有し、この結果実質的に零のドライ状態のセンサ出 力信号を有して、温度及び応力に対する前記誘電体の変化に対してセンサのウエ ット状態出力信号を発生しないようにするものであり、 (b)前記水分センサを少なくとも2つの周波数の交流で交互に励起し、 (c)前記各周波数において前記容量形水分センサの交流信号出力を検出し、 それぞれの前記少なくとも2つの周波数における前記容量形水分センサのそれぞ れの前記交流信号出力における該検出は前記各周波数におい前記センサを介する 信号結合に対応する直流出力を発生させ、及び (d)氷が前記機質の第1の表面にあるか否かを決定するために 前記直流出力を処理する ことから成ることを特徴とする方法。 10.第1及び第2の表面を有する誘電体の第2の表面の氷の存在を検出する 装置であって、 (1)周縁領域の容量形水分センサを備え、該容量形水分センサは、 (a)第1及び第2の一対の容量形電極板間でそれぞれ形成される第1及び第 2の周縁領域静電容量であって、前記一対の容量形電極板は第1及び第2の一対 の値Aと、有効容量形電極板領域と、及び前記一対の容量形電極板の各々の2つ の電極板間の有効容量形分離距離dとをそれぞれ有し、前記周縁領域静電容量は 第1及び第2の有効比A/dをそれぞれ有し、前記第1及び第2の周縁領域静電 容量の前記第1及び第2の有効比A/dは実質的に等しく、そこで前記第1及び 第2の周縁領域静電容量は実質的に等しい静電容量値を有し、及び (b)誘電体厚さと、第1及び第2の表面を有する誘電体であって、 前記第1及び第2の一対の容量形電極板は前記誘電体の前記第1の表面に接触 し、 前記第1及び第2の一対の容量形電極板は誘電体厚さに対して第1及び第2の 比の有効容量形分離距離dをそれぞれ有し、 誘電体厚さに対する前記第1の比の有効分離距離dは、前記第1の周縁領域コ ンデンサの周縁領域が前記誘電体の前記第2の表面を越えて延長する程度に大き く、 誘電体厚さに対する前記第2の比の有効分離距離は、前記第2の周縁領域コン デンサの周縁領域が前記誘電体の内部に実質的に全体的に包含される程度に小さ く、 そこで前記周縁領域の差動容量形水分センサは実質的に等しいドライな第1及 び第2の周縁領域静電容量を有し、この結果実質的に零のドライ状態のセンサ出 力信号を有して、温度及び応力に対する前記誘電体の変化に対してセンサのウエ ット状態出力信号を発生しないようにし、及び、 (2)更に計測手段を備え、該計測手段は、 (a)前記水分センサを励起するための2つの出力周波数を提供する複周波数 発振器と、 (b)前記複周波数発振器を制御するための低周波数クロック出力を提供する クロック発振器と、 (c)前記各周波数にて前記水分出力信号を同期的に検出して交流、単一極性 、2レベルの第1ミキサー出力信号を提供する第1のミキサーと、 (d)前記低周波数クロック出力に関連して前記第1のミキサーの出力信号を 同期的に検出して前記第1のミキサーの出力信号を実質的に直流、接地された基 準の第2ミキサー出力信号に変換する第2のミキサーと、及び (e)前記各励起周波数における前記各水分出力信号に対応する前記直流出力 に基づいて氷があるか否かを決定するプロセッサと、 を含むことを特徴とする装置。 11.第1及び第2の表面を有する誘電体の第2の表面の氷の存在を検出する 装置であって、 (a)周縁領域の容量形水分センサを備え、該容量形水分センサは、 (1)第1及び第2の一対の容量形電極板間でそれぞれ形成される第1及び第 2の周縁領域静電容量であって、前記一対の容量形電極板は第1及び第2の一対 の値Aと、有効容量形電極板領域と、前 記一対の容量形電極板の各々の2つの電極板間の有効容量形分離距離dとをそれ ぞれ有し、前記周縁領域静電容量は第1及び第2の有効比A/dをそれぞれ有し 、前記第1及び第2の周縁領域静電容量の前記第1及び第2の有効比A/dは実 質的に等しく、そこで前記第1及び第2の周縁領域静電容量は実質的に同等の静 電容量値を有し、及び (2)誘電体厚さと、第1及び第2の表面を有する誘電体であって、 前記第1及び第2の対の容量形電極板は前記誘電体の前記第1の表面に接触し 、 前記第1及び第2の対の容量形電極板は誘電体の厚さに対して第1及び第2の 比の有効容量分離距離dをそれぞれ有し、 誘電体厚さに対する前記第1の比の有効分離距離dは、前記第1の周縁領域コ ンデンサの周縁領域が前記誘電体の前記第2の表面を越えて延長する程度に大き く、 誘電体厚さに対する前記第2の比の有効分離距離は、前記第2の周縁領域コン デンサの周縁領域が前記誘電体の内部に実質的に全体的に包含される程度に小さ く、 そこで前記周縁領域の差動容量形水分センサは実質的に等しいドライな第1及 び第2の周縁領域静電容量を有し、この結果実質的に零のドライ状態のセンサ出 力信号を有して、温度及び応力に対する前記誘電体の変化に対してセンサのウエ ット状態出力信号を発生しないようにし、 前記周縁領域の差動容量形水分センサは少なくとも2つの励起周波数により励 起し、 (b)前記水分センサを励起するための少なくとも前記2つの励起周波数をそ れぞれ提供する少なくとも前記2つの発振器と、 (c)前記各周波数にて前記水分出力信号を同期的に検出するミキサーで、各 々が前記各励起周波数における前記各水分出力信号に対応する直流出力を提供す る少なくとも2つのミキサーと、及び (d)前記各励起周波数における前記各水分出力信号に対応する前記直流出力 に基いて氷があるか否かを決定するプロセッサと、 を備えたことを特徴とする装置。 12.前記容量形電極板は実質的に透明な薄い導電フィルムを基板上で付着す ることで形成された請求項1に記載の周縁領域の差動容量形水分センサ。
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