JP5449419B2 - Anti-fog window unit - Google Patents
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筐体に開けられた開口に対して取り付けられる透光材料に関する技術が以下に開示される。 The technique regarding the translucent material attached with respect to the opening opened to the housing | casing is disclosed below.
例えば有料道路の料金所には、光電センサを使用した特許文献1に開示されるような車両検知装置が、通過する車両を検知するために設置される。当該車両検知装置は、特許文献1のように独立して設置される場合もあるし、ETCレーンなどでは、遮断バーを回動させる通行遮断装置の筐体に収容された一体型として設置される場合もある。このような車両検知装置は、特許文献1にも記載されているように、車両が通る通行路を挟んで対向させて設置された発光側の筐体と受光側の筐体とを備え(特許文献1では支柱と表記)、発光側筐体内に、1以上の発光素子を有した発光ユニットが収容され、受光側筐体内に、発光素子に対応する受光素子を有した受光ユニットが収容される。 For example, at a toll gate on a toll road, a vehicle detection device as disclosed in Patent Document 1 using a photoelectric sensor is installed to detect a passing vehicle. The vehicle detection device may be installed independently as in Patent Document 1, or in an ETC lane or the like, it is installed as an integrated type housed in a case of a traffic blocking device that rotates a blocking bar. In some cases. As described in Patent Document 1, such a vehicle detection device includes a light emitting side housing and a light receiving side housing that are installed to face each other across a traffic path through which the vehicle passes (patent). The light emitting unit having one or more light emitting elements is accommodated in the light emitting side housing, and the light receiving unit having a light receiving element corresponding to the light emitting element is accommodated in the light receiving side housing. .
発行側及び受光側の両筐体には、発光ユニットにより発光された光を透すための透光窓が、発光素子及び受光素子の設置高さに対応させて設けられる。特許文献1の車両検知装置の場合、筐体に設けられるのは単なる開口であり、雨水等が発光ユニット及び受光ユニットの発光面及び受光面に入り込む。そこで、特許文献1においては、発光面及び受光面の水滴付着防止を目的として両ユニットに取り付けるカバーが開示されている。 Both cases on the issue side and the light receiving side are provided with a light transmission window for transmitting light emitted by the light emitting unit corresponding to the installation height of the light emitting element and the light receiving element. In the case of the vehicle detection device disclosed in Patent Document 1, a simple opening is provided in the housing, and rainwater or the like enters the light emitting surface and the light receiving surface of the light emitting unit and the light receiving unit. Therefore, Patent Document 1 discloses a cover that is attached to both units for the purpose of preventing water droplet adhesion on the light emitting surface and the light receiving surface.
東北、北海道といった風雪地域の有料道路において設置される上記のような車両検知装置にとっては、横殴りに降る雪による障害が課題となる。すなわち、これら地域に設置された車両検知装置では、降雪時、単なる開口である筐体の透光窓を通って発光及び受光ユニットへ雪が強く吹き付けることになるため、その発光面及び受光面に雪が付着し、透光性が阻害される。そこで、雪が吹き込まないように、透光窓にガラスやプラスチック製の透光材を嵌め込んで筐体を密閉状態にすることも考えられるが、そうすると今度は、寒冷時の筐体内外温度差で透光材が結露で曇ったり、透光材に雪が付着したりし、透光窓の透光性が阻害されることが課題となる。 For the above vehicle detection devices installed on toll roads in wind and snow areas such as Tohoku and Hokkaido, obstacles due to snow falling on the side are a problem. In other words, in the vehicle detection devices installed in these areas, when snow falls, snow is strongly blown to the light emitting and receiving unit through the transparent window of the housing, which is a simple opening. It adheres and the translucency is inhibited. In order to prevent snow from blowing, glass or plastic light-transmitting material can be fitted in the light-transmitting window to make the case sealed, but this time, due to the temperature difference between the inside and outside of the case during cold weather The problem is that the translucent material becomes cloudy due to condensation, or snow adheres to the translucent material, which impairs the translucency of the translucent window.
以上の背景に鑑みると、光線(可視光線、不可視光線)を使用する光電センサを用いた車両検知装置に関し、寒冷時の防曇、降雪時の防雪を考慮した何らかの工夫が必要である。 In view of the above background, a vehicle detection device using a photoelectric sensor that uses light (visible light, invisible light) needs some contrivance in consideration of anti-fogging during cold and snow prevention during snowfall.
当課題に対して提案するのは、筐体に設けられた開口に対して取り付けられる防曇窓ユニットであって、
貫通孔を有する熱伝導性のフレームと、前記貫通孔を塞ぐように前記フレームに保持された透光材と、前記フレームを加熱するヒータと、を含んで構成され、
前記フレームが前記筐体に固定されることにより、前記筐体の開口に前記透光材が臨み、前記ヒータにより加熱される前記フレームの熱が前記透光材へ伝達される、防曇窓ユニットである。
Proposed for this problem is an anti-fogging window unit attached to the opening provided in the housing,
A heat conductive frame having a through hole; a translucent material held by the frame so as to close the through hole; and a heater for heating the frame.
When the frame is fixed to the casing, the translucent material faces the opening of the casing, and heat of the frame heated by the heater is transmitted to the translucent material. It is.
上記提案に係る防曇窓ユニットは、フレームにより保持された透光材がヒータにより暖められるので、防曇機能を有し、結露が防止される。また、ヒータによる加熱温度を高く設定することにより、融雪作用を得ることもでき、防雪も可能となる。したがって、寒冷時や風雪時などに透光性の低下が抑制され、センサ機能を損なわずに済む。 The anti-fogging window unit according to the above proposal has an anti-fogging function and prevents condensation because the translucent material held by the frame is heated by the heater. Further, by setting the heating temperature by the heater high, it is possible to obtain a snow melting effect and to prevent snow. Accordingly, a decrease in translucency is suppressed during cold weather or wind and snow, and the sensor function is not impaired.
図1は、一例として、防曇窓ユニットを取り付ける車両検知装置の設置例を示している。有料道路の料金所等に設置されて車両の通行を検知する光電センサを用いた車両検知装置は、図1Aのように、車両検知装置単体で独立して設置される場合もあるし、ETCレーンなどでは、図1Bのように、遮断バーを回動させる通行遮断装置の筐体に収容された一体型として設置される場合もある。 FIG. 1 shows an installation example of a vehicle detection device to which an anti-fogging window unit is attached as an example. A vehicle detection device using a photoelectric sensor that is installed in a toll gate on a toll road and detects the passage of a vehicle may be independently installed as a single vehicle detection device as shown in FIG. In some cases, as shown in FIG. 1B, it may be installed as an integrated type housed in a casing of a traffic blocking device that rotates the blocking bar.
図1Aの車両検知装置は、通行路の両脇に立設された発光側筐体1と受光側筐体2とを含んで構成される。筐体1,2は両方とも金属製の箱形で、発光側筐体1に光電センサの発光ユニット、受光側筐体2に光電センサの受光ユニットがそれぞれ収容される。図1Aの発光ユニット及び受光ユニットは、発光素子及び受光素子のセットを上下方向に3段備え、異なる高さで検知を行うように構成されている。これに対応して、筐体1,2の通行路に面した各側面には、発光ユニットによる光線を受光ユニットへ到達させるべく上下方向に並んだ3つの開口1a〜c,2a〜cが設けられ、この開口1a〜c,2a〜cに臨ませて、図2以降に示す防曇窓ユニット10がそれぞれ取り付けられる。
The vehicle detection device of FIG. 1A includes a light emitting side housing 1 and a light receiving
一方、図1Bの車両検知装置は、通行路の片側に立設された通行遮断装置の筐体3の中に光電センサの発光ユニットが収容され、通行路を挟んで反対側に光電センサの受光ユニットを収容した筐体4が立設されて構成される。筐体3,4はいずれも金属製の箱形であり、発光ユニット及び受光ユニットの発光素子及び受光素子に対応させた開口3a,4aが、通行路に面した各側面に形成されている。この開口3a,4aに、図2以降に示す防曇窓ユニット10がそれぞれ取り付けられ、1セットの発光素子及び受光素子が当該防曇窓ユニット10を通して検知動作を行う。
On the other hand, in the vehicle detection device of FIG. 1B, a light emitting unit of a photoelectric sensor is housed in a
図2に、防曇窓ユニット10の外観を示す。図2Aが筐体1,2,3,4の外側へ向ける正面の図、図2Bが筐体1,2,3,4の内側へ向ける背面の図、図2Cが上からみた場合の側面図である。
図示の防曇窓ユニット10は、フレーム11と、透光材12と、ヒータ13と、を含んで構成される。
In FIG. 2, the external appearance of the
The illustrated
フレーム11は、概略正方形の金属プレートで熱伝導性を有し、そのほぼ中央に、光電センサの光線を通過させるための、例えば円形の貫通孔11aが形成される。このフレーム11の正面(外側面)において、貫通孔11aの周囲に、当該貫通孔11aを囲繞するフランジ部11bが立設されている。そして、そのフランジ部11bの周囲には、当該フランジ部11bを取り囲んで段差部11cが形成されている。本実施形態のフレーム11は、段差部11cのさらに外方に、フレーム11を筐体1,2,3,4に固定するためのネジ孔11dが4箇所、等間隔であけられている。
The
透光材12は、本実施形態の場合は透明なガラス製又は樹脂製で、フレーム11に設けられたフランジ部11bの内周に嵌まる円盤形に形成される。フランジ部11bの内側に嵌め込まれた透光材12は、その外周面がフランジ部11bの内周面と全周で接し、当該フランジ部11bに囲繞されて動かないように保持され、これにより、貫通孔11aを塞ぐようにしてフレーム11に保持される。筐体1,2,3,4に収容された光電センサは、この透光材12を通して検知動作を行うことができる。透光材12をフランジ部11b内に固定するのに、熱伝導性接着剤を使用することも可能である。
In the case of this embodiment, the
ヒータ13は、例えばメタルクラッド抵抗器を利用して構成され、コントローラ14により電流制御されて発熱する。本実施形態のヒータ13は2個用いられ、フレーム11の背面(内側面)において貫通孔11aを避けた部位に、一側面全域を接するようにして、ネジ止め、接着等により固定される。これにより、ヒータ13がフレーム11を加熱し、該ヒータ13により加熱されるフレーム11の熱が透光材12へ伝達される。
The
フレーム11の背面には、防曇窓温度センサ15が配置されており、ヒータ13により加熱されたフレーム11の温度が計測されて、その測定電圧がコントローラ14へ入力される。また、筐体1,2,3,4の内側面の所定位置には筐体温度センサ16が配置されており、この筐体温度センサ16の測定電圧が、筐体温度計測値としてコントローラ14へ入力される。
An anti-fogging
図3は、筐体1,2,3,4のセンサ用開口1a〜c,2a〜c,3a,4aに防曇窓ユニット10を取り付けたときの状態を外側(正面側)から見て示している。また、図4Aに、図3中のA−A線断面で見た防曇窓ユニット10の側面図、図4Bに、図3中のB−B線断面で見た防曇窓ユニット10の断面図を示す。
FIG. 3 shows the state when the
筐体1,2,3,4における開口1a〜c,2a〜c,3a,4aの周囲には、防曇窓ユニット10のフレーム11に形成されたネジ孔11dに対応するボルト孔があけられており、当該ボルト孔を通してボルト17をネジ孔11dに螺合させ締め込むことで、フレーム11が筐体1,2,3,4に固定される。ボルト17にてフレーム11が固定されると、開口1a〜c,2a〜c,3a,4aに透光材12が臨むことになる。すなわち、フレーム11が筐体1,2,3,4に固定されるとフランジ部11bが開口1a〜c,2a〜c,3a,4aに挿入され、当該フランジ部11b内の透光材12が開口1a〜c,2a〜c,3a,4aに臨んで蓋をする。さらに、図3及び図4に示す形態では、フランジ部11bの外周にゴム製等の封止材11eが嵌め込まれており、このフランジ部11bを囲繞する封止材11eにより、ほぼ気密、液密状態が形成されている。筐体1,2,3,4内に収容された発光ユニット及び受光ユニットの発光素子及び受光素子は、開口1a〜c,2a〜c,3a,4aに臨んだ透光材12を通して発光及び受光を行うことができる。
Bolt holes corresponding to screw
フランジ部11bを囲繞して封止材11eが嵌められていることにより、筐体1,2,3,4がフランジ部11bに直接接触しないので、フレーム11から透光材12へ熱が伝わるときに、フレーム11の熱が筐体1,2,3,4へ逃げる経路が抑制される。したがって、ヒータ13の加熱によるフレーム11の熱が効率良く透光材12へ伝達され、100℃程度にまで透光材12を暖めることが可能となっている。
Since the
図3の例では、筐体1,2,3,4内において、防曇窓ユニット10を取り付けた位置よりも上に、空気を循環させるファン20が配置されている。本実施形態の防曇窓ユニット10は、ヒータ13により70℃以上に温度が上昇し得るので、この輻射熱で加熱されて上昇する空気をファン20により送風して筐体1,2,3,4内に行き渡らせれば、筐体1,2,3,4内全域で昇温を図ることができる。これによって、透光材12以外でも結露を防止する作用を得ることができる。
In the example of FIG. 3, a
防曇窓ユニット10の取り付けで、フランジ部11bが開口1a〜c,2a〜c,3a,4aに挿入されると、このフランジ部11bの周囲に形成された段差部11cが、筐体1,2,3,4の開口周縁部に当接する。段差部11cは、フランジ部11bの外周面に連続して周設された図示の形態が好ましいが、フランジ部11bから離して形成された突片状とすることもできる。段差部11cが筐体1,2,3,4の内側面に当接することにより、固定されたフレーム11と筐体1,2,3,4との間に間隙Sが形成される。該間隙Sにより、フレーム11と筐体1,2,3,4との接触域が段差部11cだけに限定され、且つ間隙Sが断熱層として働くので、フレーム11から筐体1,2,3,4への熱の逃げ道が抑制される。
When the
ヒータ13を駆動するコントローラ14の回路例を図5に示す。
まず、筐体1,2,3,4の温度を計測する筐体温度センサ16の出力電圧が、第1コンパレータ14aに入力され、所定の基準電圧と比較される。第1コンパレータ14aで比較する基準電圧は、一例として、筐体温度が15℃のときにセンサ16から出力される電圧に相当する。したがって、第1コンパレータ14aにおいて、筐体1,2,3,4の温度が15℃以下なのか、15℃を上回るのか、が判断される。当該基準電圧は、筐体1,2,3,4の設置環境に応じて適宜設定すればよい。
A circuit example of the
First, the output voltage of the
第1コンパレータ14aの比較結果はスイッチ14bへ提供され、当該比較結果に応じてスイッチ14bが切り替わる。スイッチ14bは、第1コンパレータ14aの比較結果に応じて、互いに異なる値をもつ高温設定基準電圧及び低温設定基準電圧の少なくとも2つの基準電圧を選択して第2コンパレータ14cへ入力する。第2コンパレータ14cでその基準電圧と比較されるのは、防曇窓温度センサ15の出力電圧である。一例として、スイッチ14bで選択される高温設定基準電圧は、フレーム11の温度を70℃〜90℃に設定するための基準値であり、低温設定基準電圧は、フレーム11の温度を50℃〜70℃に設定するための基準値である。この基準電圧は、ヒータ13の特性に応じて適宜調節して設定する。
The comparison result of the
第2コンパレータ14cの比較結果はドライバ14dへ入力され、該比較結果に従ってドライバ14dが、各ヒータ13へ流す電流を制御する。
The comparison result of the
このコントローラ14の制御により、筐体温度が15℃以下のときには高温設定基準電圧がセットされて、防曇窓ユニット10が70℃以上の比較的高温に加熱される。一方、筐体温度が15℃を超えるときには低温設定基準電圧がセットされて、防曇窓ユニット10が70℃以下の比較的低温に加熱される。寒冷、風雪時には設定温度をより高くして防曇、防雪効果を高めることができる一方、外気温が比較的高いときには、設定温度を低くして省エネモードにすることができる。
Under the control of the
本実施形態に係る防曇窓ユニット10は、寒冷時や風雪時には、ヒータ13によりフレーム11が70℃以上に暖められ、この熱が透光材12に伝達されると共に、透光材12周囲の筐体1,2,3,4も、その輻射熱で暖められる。これにより、透光材12及びその周辺において防曇が図られると共に融雪の作用を得ることができる。したがって、寒冷時や風雪時などに透光材12の透光性の低下が抑制され、センサ機能を損なわずに済む。
In the
図6及び図7は、監視カメラに防曇窓ユニット10を応用した例と、防犯用センサを組み込んだ門柱に防曇窓ユニット10を応用した例を示す。
図6の例では、監視カメラの筐体30に設けられた開口に対して、上記実施形態に係る構造の防曇窓ユニット10が取り付けられている(ファン20の併用も可能)。この防曇窓ユニット10の内側に撮像装置及び光学系が収容されており、防曇窓ユニット10を通して撮像が行われる。上述の通り、防曇窓ユニット10による防曇や融雪の作用が得られるので、寒冷時や風雪時などに透光性の低下が抑制され、カメラ機能が維持される。
図7の例では、門柱を構成する筐体40内に赤外線等の光電センサが収容されており、該光電センサの光路OPを形成する筐体40の開口に対して、上記実施形態に係る構造の防曇窓ユニット10が取り付けられている(ファン20の併用も可能)。上述の通り、防曇窓ユニット10による防曇や融雪の作用が得られるので、寒冷時や風雪時などにセンサ光の透光性低下が抑制され、センサ機能が維持される。
6 and 7 show an example in which the
In the example of FIG. 6, the
In the example of FIG. 7, a photoelectric sensor such as an infrared ray is accommodated in a
1,2,3,4 筐体
1a,1b,1c,2a,2b,2c,3a,4a 開口
10 防曇窓ユニット
11 フレーム
11a 貫通孔
11b フランジ部
11c 段差部
11d ネジ孔
11e 封止材
12 透光材
13 ヒータ
14 コントローラ
15 防曇窓温度センサ
16 筐体温度センサ
17 ボルト
20 ファン
S 間隙
1, 2, 3, 4
Claims (6)
貫通孔を有する熱伝導性のフレームと、前記貫通孔を塞ぐように前記フレームに保持された透光材と、前記フレームを加熱するヒータと、を含み、
前記フレームが前記筐体に固定されることにより、前記筐体の開口に前記透光材が臨み、前記ヒータにより加熱される前記フレームの熱が前記透光材へ伝達されるように構成され、
前記筐体の温度を計測するセンサの出力を所定の基準値と比較する第1コンパレータと、該第1コンパレータの出力に応じて切り替わり、互いに異なる値をもつ高温設定基準値及び低温設定基準値を選択するスイッチと、該スイッチにより選択された基準値を、前記フレームの温度を計測するセンサの出力と比較する第2コンパレータと、該第2コンパレータの出力に従って前記ヒータを駆動するドライバと、を含んで構成されたコントローラにより制御される、
防曇窓ユニット。 An anti-fogging window unit attached to an opening provided in a housing,
A thermally conductive frame having a through hole, and the through hole translucent held by the frame so as to cover the material, and a heater for heating the frame, only including,
When the frame is fixed to the casing, the translucent material faces the opening of the casing, and the heat of the frame heated by the heater is transmitted to the translucent material ,
A first comparator that compares the output of the sensor that measures the temperature of the housing with a predetermined reference value, and a high-temperature setting reference value and a low-temperature setting reference value that are different depending on the output of the first comparator. A switch to be selected; a second comparator that compares a reference value selected by the switch with an output of a sensor that measures the temperature of the frame; and a driver that drives the heater according to the output of the second comparator. Controlled by a controller composed of
Anti-fog window unit.
前記透光材は、前記フランジ部に囲繞されて保持され、
前記フレームが前記筐体に固定されたときに前記フランジ部が前記筐体の開口に挿入されることで、前記透光材が前記開口に臨む、請求項1に記載の防曇窓ユニット。 The frame has a flange portion erected around the through hole,
The translucent material is surrounded and held by the flange portion,
The anti-fogging window unit according to claim 1, wherein when the frame is fixed to the casing, the light transmitting member faces the opening by inserting the flange portion into the opening of the casing.
前記フランジ部が前記筐体の開口に挿入されると、前記段差部が前記筐体の開口周縁部に当接し、前記筐体に固定された前記フレームと前記筐体との間に間隙が形成される、請求項2に記載の防曇窓ユニット。 The frame has a step portion formed around the flange portion,
When the flange portion is inserted into the opening of the housing, the stepped portion comes into contact with the peripheral edge of the opening of the housing, and a gap is formed between the frame fixed to the housing and the housing. The defogging window unit according to claim 2.
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