JP4431012B2 - 降雪センサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、降雪を検出する降雪センサ装置に関する。

積雪が多く見られる地方では、散水式など各種融雪装置を用いて、生活に必要な道路や歩道などを雪害から守ることが行われている。

こうした融雪装置の運転管理は面倒である。このため、近時では、降雪を検出する降雪センサ装置を用いて、積雪をもたらす降雪現象が生じたとき、自動で融雪装置を運転させることが進められている。

このような制御に用いられる降雪センサ装置には、降雪現象となる雪片を検出する雪片検出センサとして、多くは拡散反射式光電センサを用いて検出する構造が用いられている。通常、この降雪センサ装置には、電子機器である光電センサが、雨や風などの影響を受けないよう、窓部を有する密閉ケーシング内に光電センサを設けて、窓部を通じて、雪片を検出する構造が用いられている。

ところで、降雪センサ装置は、窓部に着雪が生じて、窓部が雪で遮られると、雪片検出ができなくなる。

そのため、降雪センサ装置では、ケーシング内部に保温ヒータを設けることが行われている。

ところが、保温ヒータは、発熱温度が高いため、直接、窓部や窓部周辺のケーシング部分に接触させて取り付けると、窓部やケーシング部分が熱変形を生じやすい。そのため、従来、保温ヒータは、周囲の部材に触れずに、ケーシング内に設置する構造を採用し、同ヒータでケーシング内部の雰囲気を保温することで、ヒータ熱を間接的に窓部やケーシングへ伝導させて、窓部の着雪を防ぐことが行われていた。

ところが、同構造だと、保温ヒータから窓部や窓周辺へ伝わる熱伝導性が悪い。具体的には、窓部や窓部周辺は、ケーシング内部の雰囲気が保温ヒータにより十分に保温されて、始めて雪を溶かす温度に上昇するようになるので、迅速に窓部や窓周辺を温度上昇させることができない。このため、窓部の着雪が防ぎきれずに、光電センサによる雪片検出ができなくなることがある。特に外気が氷点下となる降雪時には、このような問題が発生しやすい。

そこで、本発明の目的は、保温ヒータで、十分に着雪防止機能を発揮させることができる降雪センサ装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、開口する切欠き部が形成された合成樹脂製のカバーを有するケーシングと、前記ケーシング内に設けられ、該ケーシング内を保温する保温ヒータと、少なくともその一部に光が透過し、前記切欠き部を塞ぐ本体部分、及び、前記ケーシングの前記切欠き部の周囲の内面と重なるように取着されるフランジ部を有し、前記切欠き部の周囲の内面に前記フランジ部が組み付くことで前記光が透過する窓部を前記ケーシングに形成するとともに、前記保温ヒータに直接接触すると前記保温ヒータの熱により熱変形が生じる透明部材と、前記ケーシング内に設けられ、前記窓部を通じて、降雪現象となる雪片を検出する雪片検出センサと、少なくとも前記フランジ部と重なり合う枠形板部を有し、前記保温ヒータと接触する、熱良導体で形成された放熱部材と、を具備し、前記放熱部材は、前記保温ヒータから伝熱された熱の一部を、前記ケーシング内部へ放熱する構成を採用した。

請求項２に記載の発明は、さらに上記目的に加え、雪片検出センサや保温ヒータと共に、気温センサを、同一のケーシング内に、所期性能が発揮可能に設置されるよう、ケーシング内に、熱遮蔽手段によって、保温ヒータを含む熱源から熱的に遮蔽された領域を形成し、この領域に気温センサを配置する構成を採用した。

請求項３に記載の発明は、さらに上記目的に加え、簡単な構造で熱的に遮蔽された領域が形成されるよう、熱遮蔽手段として、ケーシング内において保温ヒータを含む熱発生する機器から、気温センサを遠ざけた地点に配置し、これら間のケーシング内部空間を隔壁で仕切り、気温センサが配置された領域を熱的に遮蔽される部位とした構成を採用した。

請求項４に記載の発明は、上記目的に加え、ケーシングの内部で設置した気温センサで、より正確な外気温の検出が行えるよう、気温センサは、ケーシングを構成する各部のうち、外面が外気に露出する熱伝導性の良い部材の内面に対し、検出部分を接触させたことにある。

請求項１に記載の発明によれば、保温ヒータの熱は、直接的に、ケーシングの窓部または窓部周辺のケーシング部分に伝わるから、同部分を速やかに雪を溶かす温度まで上昇させることができ、加熱用ヒータのヒータ容量を活用して、確実に窓部の着雪を防ぐことができる。しかも、ケーシングの窓部または窓部周辺に伝わるヒータ熱は、保温ヒータから窓部または窓部周辺へ至るまでの間で一部がケーシング内部へ放熱されるから、過度の熱（高温）で熱変形せずにすむ。

したがって、放熱部材で伝熱するという簡単な構造で、保温ヒータをそのまま流用して、十分に窓部の着雪防止機能を発揮させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、上記効果に加え、気温センサが、十分に気温検出を発揮し得る状態で、雪片検出センサと一緒に、同じケーシング内に収めることができる。それ故、雪片検出センサ、気温センサを備える小型の降雪センサ装置を提供できる。

請求項３に記載の発明によれば、上記効果に加え、ケーシング内部を隔壁で複数に隔室化するという簡単な熱遮断構造で、保温ヒータなど熱発生する機器から気温センサを熱的に遮蔽することができる。

請求項４に記載の発明によれば、上記効果に加え、気温センサは、ケーシング内部に収容されながら、正確に外気温の検出ができる。

［一実施形態］
以下、本発明を図１〜図４に示す一実施形態にもとづいて説明する。

図１は降雪センサ装置の平断面図、図２は同装置の一部断面した正面図、図３は同装置の図２中のＡ−Ａ線に沿う側断面図、図４は図２中のＢ−Ｂ線に沿う側断面図をそれぞれ示していて、同図中１はケーシングを示す。ケーシング１には、図１〜図３に示されるように例えば下方が開口し、上壁および左右壁の三方壁が前部から後部へ向かうにしたがい外形が次第に小さくなる合成樹脂製の箱形のカバー２と、同カバー２の底面の開口部を塞ぐ金属製の底板３（蓋）とを、固定具、例えば複数本のねじ部材４をボス部５へ螺挿する構造で脱着可能に締結した箱形構造が用いられている。なお、カバー２の前部は、上下方向に大きく延びる縦壁２ａで形成してある。底板３からは、装置支持用のアーム部６が突き出ている。このアーム部６により、降雪センサ装置の全体は、降雪検出を行う場所（例えば電信柱など）に設置できるようにしてある。またカバー２のうち、前部の縦壁２ａの中央部には、窓部８が形成されている。窓部８は、例えば縦壁２ａの幅方向中央に、縦壁下端から上下方向中央に渡り、帯状の切欠き部９を形成し、この切欠き部９の開口を帯状の透明部材１０で塞ぐ構造が用いてある。すなわち、例えば透明部材１０には、図１〜図４に示されるように切欠き部９の塞ぐ本体部分１０ａと、同本体部分１０ａの上部および左右両側の三辺に形成された、切欠き部９の開口縁の内側へ入り込むフランジ部１０ｂとを有した部材が用いられている。そして、フランジ部１０ｂが例えば切欠き部９の周囲の縦壁２ａの内面と重なるように取着（例えば接着）され、本体部分１０ａを切欠き部９に組み付けている。なお、本体部分１０ａの下部には、底板３の前部端を覆うフランジ部１０ｃが形成されていて、外部からの異物が、透明部材１０の下端部と底板３の前部端との間へ進入しない構造にしてある。また本体部分１０ａの上部側の領域以外は、例えば塗料などで光の透過が遮断されていて、縦壁２ａの中央部に位置決められる本体部分１０ａ中央に、光が透過する部分、すなわち窓部８を形成している。

一方、透明部材１０のケーシング内部に向く内面には、熱の良導体（例えばアルミニウムなどの金属部材）で形成された放熱板１１が設けられている。放熱板１１は、図１〜図３に示されるように例えば窓部８を取り囲む透明部材１０の環状部分（上部・左右のフランジ部１０ｂの裏面、本体部分１０ａの下部裏面）と重なり合う枠形板部１１ａと、枠形板部１１ａの上部から後側へ折れ曲がってカバー２の奥行き方向へ延びる突形板部１１ｂとを有して形成されている。このうち例えば突形板部１ｂの両側部が、固定具、例えばねじ部材１２でカバー２の上壁内面に形成されたボス部２ｂに固定してある。つまり、放熱板１１は、透明部材１０の内面と接触する姿勢でケーシング１内に設置してある。

枠形板部１１ａおよび窓部８の裏面側には、図１、図３および図４に示されるように降雪検出用の制御基板１５が縦形の姿勢で配置されている。この制御基板１５は、例えばフランジ部１０ｂを含む本体部分１０ａと同等の大きさの配線基板１５ａと、同基板１５ａに搭載された各種電子機器や電子回路（いずれも図示しない）とを有して構成される。

また制御基板１５の窓部８と向き合う板面には、雪片検出センサとして、例えば拡散反射式の光電センサ１６が搭載されている。光電センサ１６は、配線基板１５ａに組み付くセンサ本体部１６ａと、同本体部１６ａから窓部８ａへ突き出る突形板部１６ｂとを有している。同突形板部１６ｂの先端部には、雪片検出に必要な素子、例えば前方の窓部８へ検出光を投光する投光部１７（図２にのみ図示）と、窓部８から入射する投光部１７からの反射光を受光する受光部１８（図２にのみ図示）とが組み付けてある。つまり、突形板部先端部には雪片を検出する検出部が形成してある。

この光電センサ１６をもつ制御基板１５が、放熱板１１に固定させてある。具体的には、制御基板１５は、例えば図３に示されるように枠形板部１１ａの上下部中央にめねじ部（図示しない）を設け、一対のねじ部材２０を、制御基板１５側から、該制御板１５の中央上下部、光電センサ１６の上下端から突き出ている脚部１６ｃ、スペーサ２１の順に挿通させて、挿通端を枠形板部１１ａのめねじ部へ螺挿させ、枠形板部１１ａに締結するという構造を用いて、枠形板部１１ａや窓部８から離れた地点に固定させてある。この固定により、図２に示されるように光電センサ１６の先端の検出部（投光部１７、受光部１８）を窓部８の内面に対向させている。この光電センサ１６の検出部により、窓部８の前方で降雪している雪片が、窓部８を通じて、受光部１８へ入射する反射光の有無によって検出されるようにしている。

また制御基板１５には、複数個、例えば３個の保温ヒータ２４〜２６が設けられている。いずれの保温ヒータ２４〜２６にも、制御基板１５から供給される電力で発熱動作して、ケーシング１内を保温するヒータが用いられている。そのうち１つの保温ヒータ２４は、図２〜図４に示されるように横向きで制御基板１５の上端部から突き出るように組み付けてある。この保温ヒータ２４の外郭部を形成するケース２４ａは、放熱板１１の突形板部１１ｂに形成した切起し片１３の板面に接触させてあり、保温ヒータ２４の熱が、放熱板１１の突形板部１１ｂ、枠形板部１１ａの上側を通じて、窓部８を形成している本体部１０ａへ伝わるようにしてある（伝熱手段に相当）。残る二つの保温ヒータ２５，２６は、図２および図４に示されるように縦向きで、光電センサ１６を挟んだ制御基板１５の左右両側から、枠形板部１１ａの左右両側部分（窓部３側）へ向かって突き出るように組み付けられている。これら各加熱用ヒータ２５，２６は、いずれも外郭部を形成するケース２５ａ，２６ａが、その前方の枠形板部１１ａの板面に接触させてあり、先の保温ヒータ２４のときと同様、保温ヒータ２５，２６の熱が、枠形板部１１ａの左右両側部分を通じて、窓部８を形成している本体部１０ａへ伝わるようにしてある（伝熱手段に相当）。図３および図４中、符号Ｘは、保温ヒータ２４〜２６の熱を窓部８へ伝熱させる構造を形成なす、放熱板１１と保温ヒータ２４〜２６とが接触した部分や放熱板１１と透明部材１０とが接触した部分を示している。こうした複数の伝熱系統により、窓部８が、保温ヒータ２４〜２６により、上側、左右両側の三方向から、直接的に加熱される構造としている。なお、保温ヒータ２５，２６は、放熱板１１と接触する構造を流用して、制御基板１の保持もしている。

他方、ケーシング１の内部には、図３に示されるように、保温ヒータ２４〜２６や制御基板１５と一緒に、外気温を検出する気温センサ部２８（気温センサに相当）も設けられている。気温センサ部２８は、例えばケース２８ａ内に温度センサ素子２８ｂを収容させた構造が用いられている。この気温センサ部２８の取付けには、ケーシング１の内部機器から発生する熱で影響されずに外気温の検出が行えるよう、保温ヒータ２４〜２６を含む熱を発生する機器、すなわち保温ヒータ２４〜２６や光電センサ１６をもつ制御基板１５から、気温センサ部２８を熱的に影響の無いように設置する構造が用いられている。これには、ケーシング１内に、熱遮蔽構造によって、光電センサ１６や保温ヒータ２４〜２６が有る制御基板１５から熱的に遮蔽された領域を形成し、この領域に気温センサ部２８を配置する構造が用いられている。すなわち、図３に示されるように気温センサ部２８を、ケーシング１内の前部に配置されている制御基板１５、光電センサ１６、保温ヒータ２４〜２６から、遠ざけた地点、例えば最後部の底板３部分上に配置し、制御基板１５が配置されるケーシング１の前部と気温センサ部２８が配置される後部間を熱遮蔽構造（熱遮蔽手段）にて遮蔽した構造が用いてある。具体的には、熱遮蔽構造には、制御基板１５が有るケーシング１内の前部と、気温センサ部２８が有るケーシング１内の後部間の内部空間を、複数、例えば二つの隔壁２９，３０で仕切る構造が用いられている。この隔壁２９，３０並びに同隔壁２９，３０で区画された隔室３２〜３４により、伝熱の温度勾配がケーシング前部側から順に低くなる構造にして、ケーシング１の最後部の隔室３３を、最も熱源の影響を受けない領域にしている。つまり、気温センサ部２８は、ケーシング内部において、他の機器の熱に影響されずに外気温の検出が行えるようにしている。また気温センサ２８部のケース２８ａのうち、検出部をなす部分は、外気に外面が露出する熱伝導性の良い部材、例えば金属製の底板３の内面に接触させてあり、ケーシング内部からでも、底板３を通じて行われる外気温感知により、正確な外気温検出が行える構造にしている。

つぎにこのように構成された降雪センサ装置の作用を説明する。

降雪が生じると、光電センサ１６により、窓部８を通じて、雪片を検出し、制御基板１５の形成された回路により、例えば一定時間当たりの雪片数が計数する。またこのときの外気温が気温センサ２８で検出され、双方の情報から降雪状況が検出される。この降雪状況にしたがい、例えば融雪装置などの運転を制御する。

ここで、降雪時、降雪センサ装置の窓部８に着雪が生じて、窓部８が雪で遮られるおそれがある。特に外気温が氷点下以下となる降雪時は着雪が生じやすい。

そのため、降雪時、ケーシング１内部の保温ヒータ２４〜２６は作動している。すると、各保温ヒータ２４〜２６からの熱は、ケーシング内部の雰囲気を加熱する。と同時に、一部は、放熱板１１から放熱されながら透明部材１０へ伝熱され、窓部８を速やかに雪を溶かす温度まで上昇させる。

こうした保温ヒータ２４〜２６の熱を窓部８へ伝熱する構造は、ケーシング１内の雰囲気を加熱する構造に比べ、直接的に窓部８に高温の熱が伝熱されるために、迅速に窓部８を加熱させることができる。

これにより、確実に窓部８に雪が着くのが防げる。しかも、窓部周辺（上部）に積もる雪も溶かすことができ、窓部８が雪や氷で遮られる現象の発生が防げる。

このことから、保温ヒータ２４〜２６のヒータ容量を十分に活用して、窓部８の着雪に対応できる。特に保温ヒータ２４〜２６の直接的な伝熱により、氷点下以下となる気象状況でも優れた効果をもたらす。しかも、ケーシング１の窓部８へ伝わるヒータ熱は、窓部８へ至るまでの間で一部が放熱板１１からケーシング１内部へ放熱されるから、窓部８が過度の熱（高温）で熱変形することはない。

したがって、良導体で伝熱するという、コスト的に安価で、かつ簡単な構造で、保温ヒータ２４〜２６をそのまま流用して、十分なる窓部８の着雪防止機能が発揮できる。

特に降雪センサ装置には、ケーシング１の内部に、熱源となる保温ヒータ２４〜２６や制御基板１５や光電センサ１６から熱的に遮蔽された領域を形成し、この領域に気温センサ２８を設けた構造を採用したので、十分に気温検出を発揮し得る状態で、光電センサ１６と一緒に、同じケーシング１内に収めることができ、降雪センサ装置の小型化が図れる。しかも、この熱遮蔽構造には、ケーシング１の内部を隔壁２９，３０で複数に隔室化する構造を採用したので、簡単な構造ですむ。

そのうえ、気温センサ２８は、ケーシング１の構成する部材のうち、外気温と近似した温度になる熱伝導性の良い部材、ここでは底板３に触れて設置してあるから、気温センサ２８がケーシング１内部に収容された状態でも、正確な外気温の検出ができ、精度よく降雪状況の検出ができる。

なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば一実施形態では、良導体を通じて、保温ヒータの熱を窓部へ伝える構造を示したが、これに限らず、図１および図３中の二点鎖線で示されるように放熱板１１の一部を窓部８の周辺のケーシング１部分に接触させて、同接触部分から窓部８の周辺のケーシング１部分を加熱して、窓部８の着雪を防ぐようにしてもよい。

は本発明の一実施形態に係る降雪センサ装置の平断面図。 同降雪センサ装置の一部断面した正面図。 図２中のＡ−Ａ線に沿う降雪センサ装置の側断面図。 図２中のＢ−Ｂ線に沿う降雪センサ装置の側断面図。

符号の説明

１…ケーシング、８…窓部、１１…放熱板（放熱部材）、１５…制御基板１５…光電センサ（雪片検出センサ）、２４〜２６…保温ヒータ、２８…気温センサ部（気温センサ）、２９…隔壁（熱遮蔽手段）、Ｘ…接触部分。

Claims (4)

1. 開口する切欠き部が形成された合成樹脂製のカバーを有するケーシングと、
   前記ケーシング内に設けられ、該ケーシング内を保温する保温ヒータと、
   少なくともその一部に光が透過し、前記切欠き部を塞ぐ本体部分、及び、前記ケーシングの前記切欠き部の周囲の内面と重なるように取着されるフランジ部を有し、前記切欠き部の周囲の内面に前記フランジ部が組み付くことで前記光が透過する窓部を前記ケーシングに形成するとともに、前記保温ヒータに直接接触すると前記保温ヒータの熱により熱変形が生じる透明部材と、
   前記ケーシング内に設けられ、前記窓部を通じて、降雪現象となる雪片を検出する雪片検出センサと、
   少なくとも前記フランジ部と重なり合う枠形板部を有し、前記保温ヒータと接触する、熱良導体で形成された放熱部材と、
   を具備し、
   前記放熱部材は、前記保温ヒータから伝熱された熱の一部を、前記ケーシング内部へ放熱することを特徴とする降雪センサ装置。
2. さらに、前記ケーシング内は、熱遮蔽手段によって前記保温ヒータを含む熱源から熱的に遮蔽された領域と、この領域に配置され降雪現象となる外気温を検出する気温センサとを有することを特徴とする請求項１に記載の降雪センサ装置。
3. 前記熱遮蔽手段は、前記ケーシング内において前記保温ヒータを含む熱を発生する機器から、前記気温センサを遠ざけた地点に配置し、これら間のケーシング内部空間を隔壁で仕切ることで構成されることを特徴とする請求項２に記載の降雪センサ装置。
4. 前記気温センサは、前記ケーシングを構成する各部のうち、外面が外気に露出する熱伝導性の良い部材の内面に対し、検出部を接触させて取り付けてあることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の降雪センサ装置。

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