JPH01141391A - 積雪検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野Ｊ この発明は、積雪現象を確実に検出することができる積
雪検出装置に関するものである。

「従来の技術」 周知のように、寒冷地においては、路面や屋根の上に積
もった雪を融解するロードヒーティングシステムやルー
フヒーティングシステムと呼ばれる融雪装置が広く普及
している。ところが、この種の融雪装置においては、常
時電源を投入しておくと電力か無駄に消費されてしまう
ため、降雪時にのみ電源を投入しなければならず、この
操作が極めて煩わしいという問題があった。そこで、降
雪を検出するセンサを設け、降雪に応じて融雪装置を自
動運転する試みがなされている。この場合、降雪を検出
するセンサとしては、従来赤外光線を用いた光学式の降
雪センサが知られている。これは、特定の検出範囲に向
けて赤外光線を発射し、その検出範囲内に存在する雪に
反射して戻ってきた反射光線を検出することにより降雪
を検出する仕組みになっている。

「問題点を解決するための手段」 ところで、上述した従来の光学式の降雪センサにおいて
は、例えば、■太陽光線またはその反射光線を受光した
場合、■自動車等のヘッドライトの投射光を受光した場
合、■センサの館方に壁または反射物体が存在する場合
等において、降雪と誤検出してしまうことがあり、検出
精度が低く、安定した動作が得られないという問題点が
あった。

そこで、この発明は、路面や屋根の上などに積もった雪
を確実に検出することができる積雪検出装置を提供する
ことを目的としている。

［問題点を解決するための手段、１ この発明は、積雪環境下に配置され、周囲の温度変化に
応じて発熱量が増減して温度を略一定に保持する自動温
度制御機能を有する第１の発熱手段と、前記第１の発熱
手段の近傍の非積雪環境下に配置され、前記第１の発熱
手段と同一の機能と特性を有する第２の発熱手段と、前
記第１の発熱手段と第２の発熱手段の消費電力の差に基
づいて積雪の有無を判別する判別手段とを具備すること
を特徴としている。

「作用」 上述１．た構成によれば、第１の発熱手段上に雪が積も
った場合、その積雪を融解するのに要する融解熱量分だ
け、第１の発熱手段の消費電力が第２の発熱手段の消費
電力よりも大となる。このように両者の消費電力に、差
が生じることにより、判別手段によって積雪が判別され
る。

「実施例」 以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例による積雪検出装置をロー
ドヒーティングシステムに適用した場合の構成を示すブ
ロック図である。

この図において、Ｈｓは路面ＧＬに埋設され、常に積雪
環境下にさらされているセンシング用ヒータ（第１の発
熱手段）、Ｈｒは常に非積雪環境下となるように防雪フ
ードＦで囲われたリファレンス用ヒータ（第２の発熱手
段）である。これらのヒータＨｓ、Ｈｒは互いに近傍に
配置され、これにより、非動作（非発熱）状態において
、両者の周囲の環境温度は常に同一となっている。

上記センシング用ヒータＨｓとリファレンス用ヒータＨ
ｒは、共に周囲の温度変化に応じて発熱量が増減して温
度を略一定に保持する自動温度制御機能を有しており、
また同一の長さ寸法で、同一の消費電力特性を有してい
る。これらのヒータＨｓ、Ｈｒの構造および特性を示せ
ば、第２図および第３図に示す通りである。

第２図において、２は長い帯状の発熱体であり、放射線
架橋フッ素樹脂に導電性カーボンを混和した抵抗体によ
って構成されている。３，４は発熱体２内に、その長平
方向に沿って互いに平行に配置された導線であり、これ
により、導線３，４間には並列かつ連続的（分布的）に
抵抗体が配置された構造となっている。このような構造
により、発熱体２の温度が変化するとフッ素樹脂が熱膨
張収縮し、分散しているカーボン粒子間の間隔が変化し
、発熱体２自身の抵抗値が変化する。これにより、第３
図に示すように、周囲の環境温度の変化に応じて発熱量
が増減する自動温度制御機能が働く。なお、発熱体２は
、難燃性のフッ素樹脂絶縁被覆５によって保護された上
で、すずめつき銅線編組６によって機械的強度が与えら
れている。

次に、第１図において、ＨＩ、　Ｈｔ　、　Ｈ３は、路
面ＣＬに埋設された融雪用ヒータであり、上記ヒータＨ
ｓ、Ｈｒと同様の構造であり、例えば、路面ＧＬ上に並
列に並べて設けられている。また、Ｒｒ。

ＲＳ　、　Ｒｒ　、　Ｒｔ　、　Ｒ３はリレーであり、
これらは、オンとされた場合に外部から受電端子Ｔｉｎ
に供給されている商用交流電源を、各ヒータトＩｓ、Ｈ
ｒ、Ｈ＋。

Ｈｔ　、　Ｈ３へ各々供給する。

８ｒはリファレンス用ヒータＨｒに供給される電流ｉｒ
を検出する電流検出回路、８Ｓはセンシング用ヒータＨ
ｓに供給される電流ｉｓを検出する電流検出回路である
。９は２チヤンネルのアナログ・マルチプレクサであり
、そのセレクト端子に供給されるチャネルセレクト信号
Ｃ８に基づいて、電流検出回路８ｒの検出信号、または
電流検出回路８ｓの検出信号のいづれか一方を択一選択
して出力する。ＩＯはアナログ・マルチプレクサ９から
供給された検出信号を所定ビットのディジタル検出デー
タに変換するＡ−Ｄコンバータである。また、１１はＣ
ＰＵ（中央処理装置）、１２はＣＰＵ１１で用いられる
プログラムが記憶されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）
、１３はワークエリアとして用いられるＲＡＭ（ランダ
ムアクセスメモリ）、１４はｃＰＵｌｌの指令に基づい
て各リレーＲｒ。

ＲＳ　、　Ｒ＋　、　Ｒ！　、　Ｒ３をオン／オフする
出力ボートである。

次に、上述した一実施例の動作について、第６図に示す
フローチャートを参照して説明する。

まず、ＣＰＵＩＩは、ステップＳＰＩにおいて、リレー
ＲｒおよびＲｓを共にオンとして、リファレンス用ヒー
タＨｒおよびセンシング用ヒータＨｓに電源を供給する
。次に、ステップＳＰ２において、リファレンス用ヒー
タＨｒに供給される初動電流ｉｒから、外気温度が０℃
以下であるか否かを判定する。ここで、初動電流とは、
ヒータ通電開始後、一定時間経過した後に計測される電
流値である。

この外気温度の判定は、以下のようにしておこなう。す
なわち、リファレンス用ヒータＨｒに供給される初動電
流ｉｒは、第４図に示すようにヒータＨｒの環境温度に
応じて決まる。そこで、環境温度が０℃の場合のリファ
レンス用ヒータＨｒの初動電流ｉｒｏを予め測定してお
くと、第５図に示すように、初動電流ｉｒがｉｒｏより
も大である場合は、外気温度が０℃よりも低いと見なす
ことができる。逆に、初動電流ｉｒがｉｒｏよりも小で
ある場合は、外気温度が０℃よりも高いと見なすことが
できる。これらが、ステップＳＰ３で判定され、ｉｒ≧
ｉｒｏである場合は、０℃以下と判断され、降雪の可能
性有りと判断されて、次のステップＳＰ４へ進む。

ステップＳＰ４においては、リファレンス用ヒータＨｒ
とセンシング用ヒータＨｓへそれぞれ供給される電流ｉ
ｒとｉｓから、積雪の有無が判定される。

すなわち、センシング用ヒータＨｓ上に積雪が存在しな
い場合（無雪時）においては、センシング用ヒータＨｓ
とリファレンス用ヒータＩ−ｒ　ｒが各々発生する熱は
、共に同一の温度条件の下で、周囲の大気へ対流と輻射
によって消費されるだけであるから、リファレンス用ヒ
ータＨｒの発熱量ｑｒとセンシング用ヒータＨｓの発熱
１ｑｓは路間−となる。

一方、センシング用ヒータＨｓ上に積雪が存在する場合
（積雪時）においては、センシング用ヒータＨｓの発熱
量ｑｓは、上記対流と輻射によって消費される以外に、
積雪を水に融解するのに要する融解熱として消費される
ため、ｑｓ＞ｑｒとなる。

ここで、抵抗体に電流が流れた場合に発生する単位時間
当たりの熱ｆｆ１（Ｊ／ｓ）は電力（Ｗ）と同一である
から、無雪時においては、ｉｓキｉｒとなり、有雪時に
おいては、ｉｓ＞ｉｒとなる。このように供給電流ｉｓ
＞ｉｒであることが、ステップＳＰ５で判定された場合
、積雪有りと判断されて、次のステップＳＰ６へ進む。

このステップＳＰ６においては、供給電流ｉｓとｉｒの
差ΔＩを求める。この差ΔＩはセンシング用ヒータトＩ
ｓの発熱量ｑｓとリファレンス用ヒータＨｒの発熱ｆｌ
ｑｒとの差ΔＱに対応しており、さらに、この差ΔＱは
融解熱量に相当しているので、積雪量が大である程大き
くなる。次のステップＳＰ７においては、供給電流の差
Δ■から積雪量が大中小の３段階に判別される。そして
、予め基準となる電流値Ｉ　＋、　Ｔ　ｙ（＜　Ｉ　＋
）を設定しておき、Δｌ〉■、の場合は積雪量が大と判
定されてステップＳＰ８へ進み、■、≧Δ■≧■、の場
合は積雪量が中と判定されてステップＳＰ９へ進ミ、Ｉ
ｔ＞Δ■である場合は積雪量が小と判定されてステップ
５ｐｔｏへ進む。

ステップＳＰ８においては、全てのリレーＲ１゜Ｒｔ　
、　Ｒ３がオンとされて、路面ＧＬに埋設された融雪用
ヒータＨＩ、　Ｈ２、Ｈｓに電源が供給され、ヒータ全
体の発熱量が強とされる。また、ステップＳＰ９におい
ては、リレーＲＩとＲ３がオンとされて、融雪用ヒータ
ＨＩ　ｈ　Ｈ３に電源が供給され、ヒータ全体の発熱量
が中とされる。さらに、ステップ５ＰＩＯにおいては、
リレーＲ９のみがオンとされて、融雪用ヒータＨ、に電
源が供給され、ヒータ全体の発熱量を小とされる。この
ように積雪量に応じた発熱量で路面ＧＬ上の融雪を開始
する。

その後、ステップ５ＰＩＩにおいて、リレーＲｒおよび
Ｒｓを共にオフとして、リファレンス用ヒータＨｒおよ
びセンシング用ヒータＨｓに対する電源を遮断し、積雪
検出動作を終える。次いで、ステップ５Ｐ１２において
所定時間（２０〜３０分程度）計測した時点で、ステッ
プＳＰＩへ戻る。

このステップ５Ｐ１２における所定時間が、次の積雪検
出動作を開始するまでの時間間隔となる。

一方、上述したステップＳＰ３において、初動電流ｉｒ
＜ｉｒｏであった場合は、外気温度が０°Ｃよりも高く
、降雪の可能性無し、有っても降雨と見なされ、ステッ
プ５ＰＩ３へ進む。また、上述したステップＳＰ５にお
いて、供給電流ｉｓキｉｒであった場合は、積雪無しと
判断されて、ステップ５Ｐ１３へ進む。このステップ５
Ｐ１３においては、ステップ５ＰＩＩと同様にリファレ
ンス用ヒータＨｒおよびセンシング用ヒータＨｓをオフ
として積雪検出動作を終え、その後、一定時間経過した
時点で融雪用ヒータＨ１，Ｈｔ　、　Ｈｓのいずれかが
オンとなっている場合は、これらもオフとして、融雪動
作を終えた後、上述したステップ５Ｐ１２へ進む。　　
′ なお、上述した一実施例においては、センシング用ヒー
タＨｒと融雪用ヒータＨ、〜Ｈ３を別々に設けたが、融
雪用ヒータＨ，〜■’ｌ　３のいづれかをセンシング用
として兼用してもよく、また、融雪用ヒータＨ１〜Ｈ３
の熱をヒートパイプによって路面ＧＬに導くように構成
しても構わない。また、上述したステップＳＰ２および
ＳＦ３において、リファレンス用ヒータＨｒの初動電流
から外気温度の判定を行う代わりに、別途温度センサを
設け、外気温度を正確に測定した上で、降雪と降雨の判
別を行うように構成してもよい。さらに、上述した一実
施例においては、リファレンス用ヒータＩ］ｒとセンシ
ング用ヒータＨｓを、同じ長さ寸法としたが、これらの
ヒータＨｓ　、　Ｉ］ｒの長さ寸法が異なる場合は、電
流検出回路８ｒ、８ｓで検出した電流ｉｒ、ｉｓを、単
位長さ当たりの電力消費量に換算して、比較を行わなけ
ればならない。この場合、電流検出回路８　ｒ、　８　
ｓ内のボリュームを調整してもよく、またＣＰＵＩＩが
実行するプログラムに、換算用のステップを追加しても
構わない。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、積雪の有無を
、第１の発熱手段上の積雪を融解するのに要する融解熱
量の有無、すなわち第１の発熱手段と第２の発熱手段の
消費電力の差によって判別するようにしたので、従来の
光学式の降雪センサのように、外来光等によって降雪と
誤検出してしまうことが無く、路面や屋根の上に積もっ
た積雪を確実に検出することができ、例えば、ロードヒ
ーティングシステムやルーフヒーティングシステム等の
融雪装置に適用した場合に、この融雪装置を積雪に応じ
て的確かつ自動的にオン／オフ制御することができると
いう効果が得られ、また、第１の発熱手段を融雪用とし
て兼用すれば、構成を極めて簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は同実施例において用いられる自動温度制御機能
を有するヒータの構造を示す図、第３図は同ヒータの特
性を示すグラフ、第４図および第５図は同ヒータの環境
温度と初動電流との関係を示す図、第６図はこの発明の
一実施例の動作を説明するためのフローチャートである
。 Ｈｓ・・・・・・センシング用ヒータ（第１の発熱手段
）、Ｈｒ・・・・・・リフ了しンス用ヒータ（第２の発
Ｍ　手１　）、８ｒ、８ｓ・・・・・・電流検出回路、
９・・・・・・マルチプレクサ、 １０・・・・・・Ａ−Ｄコンバータ、 １１・・・・・・ＣＰＵ、１２・・・・・・ＲＯＭ。 １３・・・・・・ＲＡＭ（以上、判定手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 積雪環境下に配置され、周囲の温度変化に応じて発熱量
   が増減して温度を略一定に保持する自動温度制御機能を
   有する第１の発熱手段と、 前記第１の発熱手段の近傍の非積雪環境下に配置され、
   前記第１の発熱手段と同一の機能と特性を有する第２の
   発熱手段と、 前記第１の発熱手段と第２の発熱手段の消費電力の差に
   基づいて積雪の有無を判別する判別手段と、 を具備することを特徴とする積雪検出装置。