JPS585641A - 結露・着霜検知装置 - 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】 この発明は、乾燥・結露・着霜の３っ０状隷を電気信号
の変化として検知する装置に関する。

各種電気ＩＩ器におｈて湿度制御社重要な問題であるた
め、優れた湿度センナの開発が要望されている。また、
特定Ｏ装置においては、結露による特性劣下の他に着霜
による特性の劣下が同履七なって−る。たとえば冷凍磯
関係では着霜が起こると効率が抵下するため、霜を除去
することがＩＪ２１ＰＩ！となる。そこで着霜状態を検
出しうるセンナの開発か要望されている。

従来、結露４センナとしては、たとえば結１１による抵
抗値の変化を利用するものなど■々ｏｇ式のセンナが開
発されている。他方、着霜センナとしては、共振体の共
振Ｒ波数が霜の付着によ）変化することを利用したもの
などがある。しかじ＆から、単一の素子で、結露および
着霜の双方すなわち乾燥・結露・着霜０３伏隷を検出す
るもｏＦｉｈまだなかった。したがって、装置が、乾燥
、結霧、および着霜の３つの状態のいずれにあるかを検
出すゐには、少なくと４２個の検出素子が必要てあシ、
複雑な装置をＧＷ！とした。

それゆえに、この発判Ｏ主たる目的は、単一の素子で乾
燥・結露・着霜０３伏隷を正確に検出しうるような結露
・着霜検知装置を提供することである。

この発明は、要約すれば、乾燥・結露・着想の３つの状
１１においてインピーダンスが変化する検知部と、所定
の基準レベルを設定する基準レベル設定手段と、前記検
知部のインピーダンスの値と前記所定の基準レベルとを
比較する比較手段と、前記比較手ｌＲｋよ多与えられる
信号によりて乾燥・結霧・着霜の３、り隙態を判別する
判別手段とから成る結露・着霜検知装置である。

こＯ発明の上述ＯＨ的およびそＯａＯ目的と特徴社、図
面を参照して行う以下の詳細な説明から一層明らかとな
ろう。

この発明紘、乾鏝、結露および着＄１０３つＯ状態でイ
ンピーダンスの変化する検知素体を利用するものである
。第１Ｅｉｉ：、この発明に用いられる検知素体のイン
ピーダンス０変化を示す図である。

Ｊ１ｇ１図力為ら明らかなように、この発明に用りられ
る検知素体は、乾燥状態で最大のインピーダンスを示し
、着霜状態で乾燥状態よシ相対的に小さな中ＷＪＯイン
ビーグンスを示し、結露状態て着霜状態よシも小さな最
小のインピーダンスを示す。このような検知素体のイン
ピーダンスの変化を電気的に処理することにょシ、乾燥
、結露および着霜０３つの状態を正確に検知するのが本
発明の装置である。

第２図およびＪｇａ図は、この発明に用いられる検知素
体０２つの例を略図的に示すｊｌｉｔＩｒＩｒＩｉ：Ｊ
である。

第２図に示されるＪｇｌの例で社、絶縁性基板としてめ
基板１の上面Ｋｌｌ対電電極、３が形成されてお今、電
極２．３を覆うように抵抗体４−＃被膜として形成され
ている。抵抗体４を含む環境のインピーダンスの変化は
、抵抗体４に接触して形成される１対の電極２．３によ
）検出される。

９３図に示される第２の例では、基板７の上面に１対の
電極２．３が形成される。基板７は検知素体として０Ｉ
ＩＩＩＩｉをも有するのであり、賂２−に示された例に
おける基板ｌと抵抗体４とに相当する。

なお、この発ＷＡＫ用いられる検知素体は、第２図およ
び第３図に示された一〇に限らない。九とえば、基板中
Ｋｌｊｌｔｏ電極が挿入されているような構造でもよい
。

第４１！３および第５図は、こＯような検知素体をより
具体的に説明するための平面図であ）、第４図は第２図
の例を具体化し丸ものてあ）、第５図はｔｓ３図の例を
具体化したものである。

第４図を参照して、絶縁性基板としてのアルミナ基板１
上に、電極間ギャップ０．４鱈および対向長６５■のｌ
対の＜シ酒金電極２．３が形成される。くし型電極２，
３をｌｌｌ５ように、たとえばＭｇ？ｊＯｓ（９６４）
−０ａＴｊＯｍ（４％）の粉末に鉱化剤を少鳳添加して
ペーストにしたものを塗布し、高温で焼結させて、抵抗
体４が形成される。

（シ製電極２．３に接触して形成される抵抗体４の材料
鉱上述の４のに限らなｈｏたとえｄ同一出願人による特
願昭５３−８４２０９号および特願昭５３−８７９１３
ｆＫ関示されてｉるようなシルコニタムを主体とする無
機ポリ！でもよ−。

すなわち、第１図に示されるようなインピーダンスの変
化を示す検知素体なら伺てもよいのである。

なお、後述される第１表において、Ｖルコニクムを主体
とする無＠ｆ９マから凍る検知素体を使用した場合のイ
ンピーダンスＯ変化が例１として示される。

１８５図を参照して、たとえば”ＫＴｉＯｓ　（９４１
ｉ％）　−（ｊａＴｉＯｓ（４Ｎ　）からなるセフミッ
ク基ｆｉ７０上面には、電極間ギャップ０．４　ｇおよ
び対向長６５調０＜Ｌ型金電＠２，３が形成される。ｊ
１３図にりｈて説明されたように１ここてはセフミック
基板７が、検知素体として機能するのである。

このよ５Ｋして形成されたｔｓＳ図Ｏ素体の乾燥、結露
および着＠Ｃ）３りの状ａＫおけるインピーダンスの変
化状、後述される第１表において例２七して示される。

なお、検知素体としてＯ基板７が、様々な材料より構成
され得ることは、第４図に示された例と同様てあゐ。

１ｓ１表は、１マ（６０１１ｇＯ交流）ｏｌＥ圧ｔＥ１
１　加したときの、電極間抵抗値の変化を示す。

＄１１！ この発明は、以上のように乾燥、結露および着霜の３状
態において抵抗値が変化する検知素体を用いて達成され
るものである。この３りＯ状態をよシ正確に検知するた
めｋは、検知禦゛体ｏｖｉ電率紘氷よシも小さｈことが
必要である。なぜ表らば、着霜状態で社素体に付着した
霜により氷と同等の誘電率を示すか、この条件が満たさ
れないとき帆は着霜状態て抵抗値が変化し得ないからで
ある。

第６１拡、この発明の一実施例を説明するためのブロッ
ク図である。声６図を参照して、この実施例は、検知部
１０．検知ｓ１０の出力が与えられる２個の比較回路１
１，１２、比較四路１１に比較信号としての第１基準レ
ベル信号を入力する第１基準レベル設定手段１３、比較
回路１２に比較信号としての第２基準レベル信号を入力
する第２基準レベル設定手８１４および比較回゛路１１
゜１２の出力によシ乾燥？結露・着霜の３つの状態を判
別する判別回路１５（１１４６図において１点鎖線で囲
まれ皮部分）かも構成される。

検知部ｌＯは、第２図な−し第４図に示され九ような素
体を含み、乾燥・結露・着霜の３つの状態で１１８１図
のように変化するインピーダンスに対応した信号を出力
する。検知ｓ１０の出力は、第１の比較手段としての１
１！１の比較回路１１および１ｇ２の比較手段としての
第２の比較回路１２ｔＣ与えられる。第１の比較回路１
１には、第１基準レベル設定手段より＊１基準レベル信
ｔが入力される。この信号のもり＠１基準レベルは、１
ＩＩｉｌｖＡから明らか桑ように、結露状態における検
知［１１０Ｏインビーグンス七着霜状態における検知８
１０のインピーダンスとの関に設定される。第１の比較
回路１１は、検知部１Ｇのインピーダンスと第１基準レ
ベルとを比較し、検知ｓ１０のインピーダンスの方が大
きい場合にハイレベルの信号を出力し、検知＄１０のイ
ンピーダンスの方が小さ→場合にはローレベルの出力信
号を出力する。他方、第２の比較回路１２には、！！２
基準レベル設定手段よ＃）第２基準レベル信号か入力さ
れる。この信号のもつ第２基準レベルは、第１図から明
ら力・なように、乾燥状態における検知部１０のインピ
ーダンスと着ＩＩＩ状ＪＩｉＫおける検知ｓ１０のイン
ピーダンスとのｒｉｅｏ値に設定される。＃！２の比較
回路１２は、検知ｓｌＯのインピーダンスと１１２基準
レベルとを比較し、検知１ｓＡＯのインピ−ダンスの方
が大きい場合にハイレベルの信号を出力し、検知ｓ１０
のインピーダンスの方が小さい場合にはローレベルの信
号を出力する。

以上のように、ｊＩＩおよびＪｉｇ２Ｏ比較回路１１Ｒ
１２は、検知１１１Ｇのインピーダンスの変化に応じて
、ハイレベルまたはローレベルの信号を出力する。仁の
各比較回路１１．１２の出力は、Ｊ１！１図に示された
関係力島ら明らかなように、次に掲げる第２表のようｋ
なる。第２表において、Ｒはハイレベルの信号を、Ｌ祉
ローレベルの信号をそれぞれ意味する。。

第　　２１！ 第１および＠２０比穀岡路１１，１２の出方状。

前述のように判別回路１５に与えられる。判別回路１５
は、２個のインバータＩｌ、１３および３個のノアゲー
）Ｇｌ、Ｇ２．Ｇ３から構成される。

Ｊｇ１４Ｄ比鞍回路１１の出力は、インバータ１２０入
力端子およびノアゲートａｓｏ一方入カ嘲子に与えられ
る・インバータ１１の出方状、ノアゲー）Ｇｌ、Ｇ２の
各一方入カ増子に４えられゐ。他方、第２０比較回路１
２の出力は、インバータ１２０入力端子、ノアゲー）０
２の他方端子およびノアゲー）Ｇ３の他方入力端子に与
えられる。インバー１１１２の出方状、ノアゲー）Ｇｌ
の他方入力端子に与えられる。なお、この１１１ｊ１１
図路１５は正論場を採用している。

以上のよ５に構成される判別回路は、乾燥、結露および
着霜の３り０状１を次０ように判別する。

いま、乾燥状態にあるとき、第２表から明らかなように
、各比Ｉ２回路１１．１２は共にハイレベルの信号を出
力するｇａ　Ｊｌ　１０比較囮路１１カ嶋のハイレベル
ｏｔｘ’ｔ＋はインバー＃１１およびノアゲート０３に
与えられる。インバータ１１に入力されたハイレベルの
信号は、ローレベル０ＩｆＫ反転されて、ノアゲー）Ｇ
ｌおよびＧ２に与えラレる。他方、ＩＩＩ！；２Ｃ）比
較回路１２から０ハイレベルの＠１号は、インバー１１
２、ノアゲートｏ２およびノアゲート６３に与えられる
。インバー！１２に入力されたへイレベルの信号は、ロ
ーレベルの信号に反転されてノアゲートＧＩＫ４．ｔら
れる。

以上のように、乾燥状態では、ノアゲー）Ｇｌのみに、
その双方の入力鳴子にローレベルの信号か入力される。

したがって、ノアゲートＧｌＯみが信号を出力する。

次に、検知部１ｏが着霜状態にあるときは、第２表から
明らかなように％＠１０比較回路１１はハイレベルの信
号を出方し、第２−Ｏ比較細路１２ｆｄ、曹−レベルの
信号を出方する。第１の比稜回路１１から０ハイレベル
の信を社、インバー１１１およびノアゲート０３に与え
られる。インバー−ｘｌに入力されたハイレベルの信号
は反転されてローレベルの信号とな少、ノアゲートＧｌ
、（ＩＫ与えられる。他方、第２の比較回路１２かもの
ローレベルの信を社、インバータ１２．）７ゲー）（ｌ
およびノアゲート０３に与えられる。インバータ１°２
に入力されたローレベルの信号は反転されてハイレベル
の信号と１！！７．ノアゲート０１に与えられる。以上
のよ１５に、着霜状態でれ、ノアゲー）Ｇ２の入が、そ
の双方の入力端子にローレベルの信ｆが入力される。し
たかって、ノアゲ−トＧ２のみが信号を出力する。

さらに、検知部１０が結露状態にあるときは、第１およ
び８２の比験回路１１．１２は、共にローレベルの信号
を出力する。ＪｌｌＯ比較回路１１から０ロ一レベルｏ
ｍｔは、インバータＩｌおよびノアゲート０３に与えら
れる。インバータＩＩに入力されたローレベルの信号は
、反転されてハイレベルの信号とな珈、ノアゲートＯ１
およびノアゲート０２１に与えられる。他方、第２０比
較囲路１２からのローレベルの信号は、インバータＩ２
、ノアゲートＧ２およびノアゲー）０３に与えられる。

インバータエ２に入力されたローレベルの信号状、反転
されてハイレベルの信号となシ、ノ１ゲー）ＧＩＫ与え
られる。以上のように、結露状態では、ノアゲー）Ｇ３
のみに、その双方の入力端子にローレベルの信号が入力
される。したがって、ノアゲー）Ｇ３のみが信号を出力
する。

以上の説明から明らかなように、乾燥状態ではノアゲー
トＧｌか信号を出力し、着霜状態ではノアゲー）Ｇ２が
信号を出力し、結露状態で紘ノアゲー）Ｇ３が信号を出
力する。したがって、乾燥、結霧および着霜の３状態を
判別することが可能となる。

＃！７図社、第６図に示されえ爽施例をよ）具体的に説
明するための回路図であに、第８図および第９図は１ｇ
７図の回路Ｏ動作をｌｉ１？！明するための図である。

第７１１に示される回路は、検知素体２０．Ｍｏ８−）
ＥＴ２６、コンパレータ２１．２２および第６因に示さ
れたものと同ＩＩＯ判別回路２５（＠７図で１点鎖線で
示された部分）を基本的構成要素とする。検知素体２０
は、ｇｌａ３のように、乾燥、結露および着霜の３状態
でそのインピーダンスが変化すゐ検知素体２ｏのインピ
ーダンス変化は電圧の変化として、ＭＯＪｉ−ＦＥＴ７
ｇのゲート端子に入力される。この入力は、３１０ｇ−
ＦＩＴ２６で増幅・反転されて、オペレーションアンプ
２１．２２に入力される。ｔｆＩ−各オペレーションア
ンプ２１．２２に杜、可変抵抗２３．２４よ）嬉ｌおよ
び第２の基準レベル電圧かそれぞれ入力される。オペレ
ージ１ンアンデ２１，２２０出力は、判別回路２５に与
えられる。判別囲路２６０構成紘、第６図に示された判
別回路１５と同様であるため、相当する部分については
相当の参ｌＩＡ番号を付することによ多、その説明を省
略する。

以上のように構成されるｍｙｗＡの囲路て紘、乾燥、結
露および着霜０３状劇で、検知素体２０のインピーダン
スが変化するため、検知素体２０はインピーダンスの変
化に対応した電圧変化を出力する。＠７ＷｉＯＥｌ＆０
接続点Ｘにおける電圧の変化が１８ＷＪＫ示される。検
知素体２０よりの出力電圧は、Ｍｏ８−ＦＥＴ２＠て増
幅・反転されて出力される。仁の出力電圧すなわちｊｌ
！！ニア図の接続点Ｉにおけろ電圧線、第９図に示され
る。第９図から明らかなように１接′続点ＹＦｃお轄る
出力電圧は、乾燥状態で最大値を示し、結露状態で最小
値を示し、着霜状態で中間値となる。）１０８−Ｆ１’
！’２６０出力電圧は、オペレージ１シアン１２１．２
に入力される。他方、各オペシーシツンアンプ２１．２
２に紘可変抵抗２３．２４に、よシレベル設定されえ第
１および１１２０基準レベル電圧が入力されるｓ＃１お
よび第２の基準レベル電圧は第９ｖＡに示されるよ５な
値に遥ばれる。すなわち、第１の基準レベル電圧は着霜
状ａＫおゆる出力電圧と結露状態におけろ出力電圧と０
［０錬ｋｊ！ばれ、１１！２０基準レベル電圧は乾燥状
１１における出力電圧と着霜状態における出力電圧との
閏の値に遍ばれる。各オペレーションアンプ２１゜２２
は、ＭＯＦ−ＦＥＴ２６の出力電圧とＪ！１＆準レベル
電圧またはｔ！ｇ２基準レベル電圧とをそれぞれ比較す
る。したがって、検知素体２００インピ一ダンス度化は
電圧変化として比較される０である。各オペレージ３ン
アンプ２１．２２は、Ｍｏ２−！ＥＴ２６の出力電圧の
方が大きい場合にはハイレベルの信号を出力し、逆の場
合にはローレベルの信号を出力する。仁のようなオペシ
ーシツンアンプ２１．２２の出力信号は、第６図の比較
回路１１．１２について示した１８２表０出カ真珊値と
同様になる。各オペレーションアンプ２１゜２２の出力
信−ｆａ判別回路２５に入力されるが、判別回路２Ｓの
動作については、第６図Ｏ判別回路１５と同様である丸
め、その説明を省略する・なお、第６図および第７１！
ｌにおいて示されえ、各回路はこの発明Ｏ単なる一実施
例にすぎない。

したがって、結羞および１１！＊２０比較回路ならびに
判別回路にりいては、この発明０１！囲内てさまざまな
変形がなされ得ることを指摘しておく。

以上のように、ζＯ発明によればに乾燥・結露・着霜０
３つ０状劇で電極間インピーダンスが変化する検知部、
前記検知ｓＯ電電極インピーダンスと所定の基準レベル
とを比較する比較手段および前記比較手段からＯ出力信
号により乾燥・結露・着霜０３つの状態を判別する判別
回路が備えられているため、単−Ｏ１ｇ体により、乾燥
・結露・着霜０３つＯ状態を疋ａ［Ｋ検出することが可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、こＯ発明に用いられる検知素体のインピーダ
ンスの変化を示す図である。ｊｇｚ図は、仁の発明に用
いられる検知素体〇−例を示す略図的ｌｌｒ面図である
。第３図は、この発明に用いられる検知素体Ｏ他の例を
示す略図的断面図である。 ｊ１４図れ、１ｌｉＺ図に示された素体をより具体的に
示す平面図である。第５図は、１８３図に示され九素体
をより具体的に示す平面図である。第６図は、この発明
の一実施例を示すブロック図である。第７図は、８６図
に示されたブロック図をよシ具体的に示す回路図である
。第５ａＩ３は、第７図Ｏ回路の接続点Ｘにおける出力
電圧を示す図である。第９図は、第７図の回路の接続点
Ｉにおける出力電圧を示す図である。 図Ｋｌいて、２．３は１対の電極、４．７社検知票体、
ｌＯは検知部、１１は第１の比較手段としての比較回路
、１２ａ第２０比較手段としてＯ比較回路、１３は第１
基準レベル設定手段、１４＃１ｌＩｌｉ２基準レベル設
定手段、１５は判別回路、２０は抵抗体、２１ｔｉｍ１
の比較手段をしてのオペレーションアンプ、２２社第２
の比較手段としてのオペレーションアンプ、２３は第１
　Ｍ串＆”’（＃設定手段としての可変抵抗、２４は第
２基準レベル設定手段としての可変抵抗、２Ｓは判別回
路、Ｇ１．Ｇ２．Ｇ３紘ゲート手段を示す。 ￥　２　図 算４　ｌ 茅　３　図 第　５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）乾燥・結露・着霜０３つの状態を検知する装置で
   あって、 一氷よ）４小さｔｉｌｌ電率な有する検知素体と、前記
   検知素体に接触して形成される１対の電極とから構成さ
   れ、前記Ｘ＊Ｏ電極電極フィンピーダンス乾燥・結露・
   着＄１０３状態で変化し、乾燥状態で最大値を示し、着
   霜状態で乾燥状態よシも相対的に小さい中間値を示し、
   結露状態で着霜状態よシも小さな最小値を示す検知部と
   、 前記検知部の電極間インピーダンスの中間値と最小値と
   の閏Ｏ第１の基準レベルを設定する第１基準レベル設定
   手段と、 前記検知部の電極間インピーダンスの中間値と最大値と
   Ｏ閲ＯＩＩ意の基準レベルを設定する第２基準レベル設
   定手段と、 前記第１基準レベル設定手段によシ与えられる前記第１
   基準レベルと前記検知部の電極間インピーダンス七を比
   較する第１比穀手段と、前記ｊＩ２基準レベル設定手段
   により与えられる前記賂２基準レベルと前記検知部Ｏ電
   極インピーダンスとを比較する第２比較手段と、 前記電極間インピーダンスが前記第１０基準レベルよ）
   も大きいことを前記第１比較手段がボしかつ前記電極間
   インピーダンスが前記第２０基準レベルよ）も大きいこ
   とを前記第２比較手ＩＲが示すときに乾燥状態と判別し
   、前記電極間インピーダンスか前記第１の基準レベルよ
   ）も大きいことを前記Ｊｌｌｌ比較手段が示しかつ前記
   電極間インピーダンスが前記第２の基準レベルよりも小
   さｉことを前記第２比稜手ａが示すときに着霜状塵と判
   別し、前記電極間インピーダンスか前記１８１０基準レ
   ベルよりも小さいことを前記Ｊｇｌ比較手段が示しかつ
   前記電極間インピーダンスが前記館２０基準レベルより
   も小さ％ｎ仁とを前記第２０ｊｔ暖手段が示すききに結
   露状態と判別する判別手段とを備える結露・着霜検知装
   置。 （２）前記検知素体はセツミック基板を含み、前記電極
   は前記セフミック基板上に形成される特許請求の範ｊｆ
   ｆｉＪＩ（１３項記載の結露・着霜検知装置。 （３）前記検知素体は絶縁性基板上Ｋｌｉ成される抵抗
   性膜を３み、前記電極は前記絶縁性基板上におりて前記
   抵抗性膜に少なくとも−Ｓがおおわれて形成される特許
   請求０ＩｌＩｌｌ絡（１）項記載Ｏ結霧・着霜検知装置
   。 （４）　　前記電極間インピーダンスは、前記乾燥状態
   て祉前記検知素体Ｏ抵抗性か最４大きく寄与して決定さ
   れ、前記着霜状態で社氷Ｏ１！電性が最も大きく寄与し
   て決定され、前記結露状態で社水のイオン伝導現象か最
   も大きく寄与して決定される特許請求の範囲第（１）項
   ないし第１３）項のいずれかに記載の結霧・着霜検知装
   置。 Ｉｌｌ　　前記１ｇｓ比較手段および前記第２比較手段
   紘、それぞれオペレーションアンプを含む特許請求の範
   囲第（１）項ないし第（４）項のいずれかに記載の結露
   ・着霜検知装置。 （６）前記判別手段社、ゲート手段を含む特許請求の範
   囲第（１）項ないし第（５１項のいずれかに記載。 結露・着霜検知装置。