TW201403062A

TW201403062A - 電容式水分檢測裝置

Info

Publication number: TW201403062A
Application number: TW101141790A
Authority: TW
Inventors: Koichi Nakano
Original assignee: Hokuto Electronics Inc
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2014-01-16
Also published as: TWI486585B; JP2014029315A; JP5383891B1; CN103528603A

Abstract

本發明之目的提供一種不需設置偽裝電極仍可以充分的精度來檢出結霜狀態等、且構造簡單之電容式水分檢測裝置。對此，本發明提供一種電容式水分檢測裝置，係檢測因應周圍環境之水分比例或狀態之電容之變化而輸出檢測信號者，包含有：電容感應器，係具有相互呈相對向配置之第1電極與第2電極，且電容因應第1電極與第2電極間之水分比例或狀態而變化者；驅動部，係對電容感應器施加交流信號者；及判定部，係因應來自電容感應器之輸出電壓之大小，進行二元化並輸出導通或截止之檢測信號者。電容感應器可連接於驅動部之輸出與判定部之輸入之間。判定部藉由比較來自電容感應器之輸出電壓與預先設定之閾值，來進行二元化。

Description

電容式水分檢測裝置

發明領域

本發明是有關於一種檢測電容對應周圍環境之水分比例或狀態之變化以輸出檢測信號之電容式水分檢測裝置。本發明之水分檢測裝置可利用作為檢測冷卻器結霜狀態之結霜感應器、對應土之乾燥狀態來檢測是否需要灑水之灑水感應器、或液面感應器。

發明背景

以往冰箱或冷凍庫等冷凍冷藏裝置中，有水分冷卻成為霜而附著於冷卻器之問題，為解決此問題已經有提出了多種除霜方法。

例如，使用計時器，在適當之時間間隔後驅動加熱器，以加熱冷卻器等來進行除霜。然而，在此狀況下為確實進行除霜，而有過度驅動浪費電力之問題。

因此，已有提出藉由感應器來檢測冷卻器是否有結霜，在有結霜時啟動加熱器來除霜之方案。

例如，已有提出設置由金屬棒構成且面對冷卻器之電界感應器，檢測結霜所造成之電容變化之方案(專利文獻1)。專利文獻1中記載，對電界感應器施加交流信號以發射電波。在電界感應器之發射電波範圍內若有結霜則電容將有變化，因此可藉由檢測電容之變化來檢測出結霜狀態。

【先行技術文獻】【專利文獻】

【專利文獻1】日本發明專利公開2010-91171號

發明概要

然而，在專利文獻1所揭露之檢測方法下，電界感應器所發射電波將到達包含周邊開放空間之寬廣領域，其電波發射範圍甚廣。因此，多種之因素會影響其檢測精度，而有難以提高檢測精度之問題。

對此，專利文獻1之檢測方法中，是在與電界感應器之電極相同之環境中設置偽裝電極，利用偽裝電極之輸出來對電界感應器之輸出變動進行環境變化修正。因此，須要偽裝電極及其控制電路，而有全體之構成複雜化之問題。

本發明有鑑於上述問題，以提供一種不需設置偽裝電極仍可以充分的精度來檢出結霜狀態等、且構造簡單之電容式水分檢測裝置為目的。

本發明之一實施形態之裝置，是一種電容式水分檢測裝置，係檢測因應周圍環境之水分比例或狀態之電容之變化而輸出檢測信號者，包含有：電容感應器，係具有相互呈相對向配置之第1電極與第2電極，且電容因應前述第1電極與前述第2電極間之水分比例或狀態而變化者；驅動部，係對前述電容感應器施加交流信號者；及判定部，係因應來自前述電容感應器之輸出電壓之大小，進行二元化並輸出導通或截止之檢測信號者。

前述電容感應器可連接於前述驅動部之輸出與前述判定部之輸入之間，亦可連接於前述驅動部之輸出與接地線之間。

前述判定部可藉由比較來自前述電容感應器之輸出電壓與預先設定之閾值，來進行前述二元化。

藉由本發明，可提供一種不設置偽裝電極仍可以充分的精度來檢出結霜狀態等、且構造簡單之電容式水分檢測裝置。

1、1B、1D‧‧‧結霜狀態檢測裝置(電容式水分檢測裝置)

11、11B、11C、11D‧‧‧驅動部

12、12B、12C、12D‧‧‧判定部

13‧‧‧結霜感應器(電容感應器)

13C、13D‧‧‧水分感應器(電容感應器)

1C‧‧‧檢測裝置(電容式水分檢測裝置)

21，21C、21D‧‧‧基板

22、22C‧‧‧第1圖形電極(第1電極)

22Da、b‧‧‧第1電極

23、23C‧‧‧第2圖形電極(第2電極)

23D‧‧‧第2電極

31、32‧‧‧電極棒(第1電極、第2電極)

31B、32B‧‧‧電線(第1電極、第2電極)

31C、32C‧‧‧電線(第1電極、第2電極)

32、30B、30C‧‧‧水分感應器(電容感應器)

C1‧‧‧電容器

C2‧‧‧電容器(電容零件)

C3‧‧‧電容器(第2電容零件)

Cs‧‧‧電容

D2‧‧‧二極體

GS‧‧‧訊號產生部

HA‧‧‧梳齒

IF、IF B‧‧‧輸入介面部

KD、KDB、KDC、KDD‧‧‧二元化部

RKP‧‧‧冷卻管

Q3‧‧‧NOT電路(第1NOT電路)

Q4‧‧‧NOT電路(第2NOT電路)

Q6‧‧‧NOT電路(修正部)

R1‧‧‧電阻器

R10‧‧‧電阻(回饋電阻)

R2‧‧‧電阻器(電阻零件)

R3‧‧‧電阻(第2電阻零件)

RK‧‧‧冷凍機

RP‧‧‧冷卻器

Rs‧‧‧電阻值

S1‧‧‧輸出電壓

S1a‧‧‧交流訊號

S1b‧‧‧輸出電壓

S1c‧‧‧輸出電壓

S2、S2a、S2b‧‧‧檢測訊號

SYD‧‧‧修正部

th‧‧‧閾值

th1、th1a、th1b‧‧‧閾值(第1閾值)

th2‧‧‧閾值(第2閾值)

Zs‧‧‧電阻

第1圖係顯示第1實施形態之結霜狀態檢測裝置構成之圖。

第2圖係顯示第1實施形態中使用之結霜感應器外型之正面圖。

第3圖係顯示結霜狀態檢測裝置之具體電路之一例之圖。

第4圖係顯示第2實施形態之結霜狀態檢測裝置之電路例之圖。

第5圖(A)~(C)係顯示第3實施形態之電容型檢測裝置之外型之圖。

第6圖係顯示第3實施形態之電容型檢測裝置之電路例之圖。

第7圖係顯示檢測地面水分之水分感應器之例之圖。

第8圖係顯示將電容型檢測裝置使用作為液面感應器時之設置例之圖。

第9圖(A)、(B)係顯示水分感應器之其他例之圖。

第10圖係顯示第4實施形態之結霜狀態檢測裝置之構成之圖。

第11圖係顯示第4實施形態中使用之結霜感應器之外型之正面圖。

第12圖係放大顯示第4實施形態之結霜感應器與冷卻管之一部分之圖。

第13圖係顯示第4實施形態之結霜狀態檢測裝置之具體電路之一例之圖。

第14圖係顯示實現NOT電路之電路例之圖。

第15圖(A)~(C)係顯示結霜狀態檢測裝置之各部之波形例之圖。

第16圖(A)~(C)係顯示檢測出結霜狀態之狀況之圖。

第17圖係顯示修正部之動作狀態之圖。

第18圖係顯示水分之狀態與冷凍機之運轉狀態間之關係例之圖。

第19圖係用以說明冷凍機之運轉狀態變化之圖。

較佳實施例之詳細說明〔第1實施形態〕

首先，說明將本發明之電容式水分檢測裝置實施為結霜狀態檢測裝置之第1實施形態。

第1圖中，結霜狀態檢測裝置1是由驅動部11、判定部12、及結霜感應器13等所構成。第2圖顯示結霜感應器13之外型。

此等第1圖及第2圖中，驅動部11是對結霜感應器13施加交流訊號之電路。交流訊號使用正弦波、矩形波、三角波等。交流訊號之頻率以使用長波帶或中波帶之頻率。例如可使用50kHz~1MHz左右、或例如57kHz、400kHz、此等附近之頻率或其他頻率。

判定部12配合結霜感應器13之輸出電壓S1之大小進行二元化，輸出顯示是否為結霜狀態之檢測訊號S2。

也就是說，判定部12在基於因冷卻器RP之結霜造成之後述結霜感應器13之第1圖形電極22與第2圖形電極23間之電阻值增大且電容減少所產生之交流訊號之輸出電壓S1比閾值更大時，輸出顯示為結霜狀態之檢測訊號S2。

結霜感應器13具有在基板21之表面上形成相互面對之圖形之第1圖形電極22及第2圖形電極23。結霜感應器13安裝於冷卻器RP之表面。

基板21是由玻璃環氧樹脂或陶瓷等所構成之板狀物。在基板21一側之表面上形成有由銅等金屬材料所形成之第1圖形電極22及第2圖形電極23。又，基板21也可使用在膜狀絕緣體之表面上有由銅箔等所形成之圖形之軟性基板(FPC)。

如第2圖所示，第1圖形電極22及第2圖形電極23皆為梳狀，形成為各自之梳齒HA相互面對之圖形。

第2圖所示之實施形態中，第1圖形電極22及第2圖形電極23皆有3個梳齒HA，成為一者之梳齒HA之間有另一者之梳齒HA進入之狀態。藉此，第1圖形電極22之梳齒HA與第2圖形電極23之梳齒HA之間形成間隙(gap)GP。

結霜感應器13之尺寸可舉例如下。基板21例如可以是一邊為數公釐或數公分之矩形。例如縱1公分左右，橫2公分左右。也可以是非矩形之圓形、橢圓形、多角形等。第1圖形電極22之梳齒HA與第2圖形電極23之梳齒HA之間隙GP，例如是數十微米(μm)或數百微米左右。

結霜感應器13中，第1圖形電極22與第2圖形電極23間之電阻值Rs之初期值為數十M Ω以上，但若附著水滴則會降低數十k Ω左右。若附著之水滴凍結成為冰或霜，則會上升數百k Ω左右。

又，第1圖形電極22與第2圖形電極23間之電容Cs之初期值為十pF或數十pF，若附著水滴則會增加其80倍左右。若附著之水滴凍結為冰或霜，則電容Cs會降低到其為水時之1/20左右。

如此，結霜感應器13中，電阻值Rs及電容Cs會因為表面有附著水滴之場合與未附著之場合、水滴凍結之場而大幅變化。由於在水滴凍結時電阻值Rs增大而電容Cs減少，因此對於交流訊號之電阻Zs(=Rs+1/j ω Cs)會大幅增加。

又，梳齒HA之個數、形狀、長度、梳齒HA間之間隙GP之大小等，可選擇許多種。若將梳齒HA之個數及長度增大，則電阻值Rs降低，電容Cs増大。若將梳齒HA間之間隙GP減小，則電阻值Rs降低，電容Cs増大。

本實施形態中，是利用如此水滴之凍結所造成之結霜感應器13之電阻Zs之變化，來檢出有無結霜狀態。

如第1圖所示，結霜感應器13是安裝為靠近或接觸冷卻器RP之狀態。例如，可使用螺絲等，直接或透過間隔件螺合於冷卻器RP上。或者，使用接著劑等直接貼附於冷卻器RP之冷卻管。或者，使用雙面膠帶貼付於冷卻器RP之表面。

藉此，結霜感應器13中之第1圖形電極22與第2圖形電極23間之大氣之狀態及大氣中含有的水分之狀態將配合冷卻器RP之結霜狀態或凍結狀態改變，而電阻Zs會因此變化。

又，由於結霜感應器13是安裝為靠近冷卻器RP，因此將設置於大氣環境中。也就是，在本本實施形態中，結霜感應器13是檢測有無因冷卻器RP之冷卻効果所造成之大氣中之水分凍結而改變為霜狀，而不是收納於特定之容器等中之水是否凍結。

因此，結霜感應器13可安裝為其溫度接近冷卻器RP之表面溫度。藉由令結霜感應器13之溫度與冷卻器RP之表面溫度為同一程度，可使冷卻器RP附近之大氣中中水蒸氣成為水滴附著於結霜感應器13之間隙GP，若溫度降至冰點以下，則水滴會凍結為霜狀。

接著，說明驅動部11及判定部12之具體電路例。

第3圖中，驅動部11是由NOT電路Q1、Q2、電阻器R1、R2、及電容器C1等所構成。藉由NOT電路Q1、Q2、電阻器R1、及電容器C1來構成產生交流訊號之訊號產生部GS。且為訊號產生部GS之輸出側串聯連接電阻器R2之狀態。

藉由電阻器R2與結霜感應器13之電阻Zs來構成具頻率選擇性之分壓電路。電阻器R2之值是設定為由結霜所引起之輸出電壓S1之變化相對於驅動部11所輸出之交流訊號之頻率增大。因此，電阻器R2之電阻值是配合結霜感應器13之電阻Zs來設定。例如，數十K ω或數百k Ω左右，例如100k Ω左右。

判定部12是由NOT電路(二元化電路)Q3、NOT電路Q4~Q5、電阻器R3~R8、電容器C2、C3、二極體D1、發光二極體LEDa、LEDb等所構成。藉由相互串聯連接之電阻器R3及電容器C2來構成輸入介面部IF。藉由NOT電路Q3、電阻器R4~R6、電容器C3、二極體D1等來構成二元化部KD。二元化部KD連接輸入介面部IF之輸出側。

二元化部KD在輸入之輸出電壓S1之大小超過閾值th時，其輸出成為低水準(L)。在輸入之輸出電壓S1不超過閾值th時，維持其輸出於高水準(H)。閾值th之大小是由電阻器R4、R5之電阻值來調整。也就是說，藉由選擇電阻器R4、R5之各種電阻值，可使電源電壓受2個電阻器R4、R5分壓為各種電壓，設定各種閾值th。

又，輸出電壓S1之大小與輸出之L、H(或導通、截止)間之關係也可以是相反。

又，藉由NOT電路Q4、Q5、電阻器R7、R8、發光二極體LEDa、b等來構成顯示輸出部HS。若檢測到結霜狀態，則發光二極體LEDa點亮，而在非結霜狀態時發光二極體LEDb點亮。

並由判定部12分別輸出顯示為結霜狀態之檢測訊號S2a及顯示為非結霜狀態之檢測訊號S2b。

結霜狀態檢測裝置1之判定部12對結霜感應器13之輸出電壓S1執行數位性處理以進行二元化。

又，結霜狀態檢測裝置1雖然也設置有電源電路等，但圖示中省略。也可以由外部來供應電源。

於驅動部11之輸出側，以絶縁電線DSa連接結霜感應器13一側之端子Ta。結霜感應器13另一側之端子Tb是以絶縁電線DSb連接結霜狀態檢測裝置1中之接地線GL。

又，第1圖中雖然是顯示驅動部11、判定部12及結霜感應器13為分離，但也可以是一體化的構造。也就是說，也可將驅動部11及判定部12與結霜感應器13組合成一體。此時，例如基板21此用雙面基板或多層基板，利用設有圖形電極之面以外之面來設置驅動部11及判定部12即可。用於驅動部11及判定部12之電子零件例如以模覆蓋，並設置用以輸出檢測訊號S2a、b及連接電源電路(電源裝置)之連接件即可。

接著說明結霜狀態檢測裝置1之動作。

結霜感應器13之電阻Zs隨結霜狀態變化。結霜感應器13受驅動部11施加交流訊號，則結霜感應器13之輸出電壓S1對應結霜感應器13之電阻Zs而變化。輸出電壓S1之大小若超過閾值th，則輸出顯示為結霜狀態之檢測訊號S2a。

如此，可根據檢測訊號S2a啟動除霜加熱器使其通電，令其進行除霜動作。若因除霜加熱器啟動而冷卻器RP之霜溶解成為水滴，則結霜感應器13之電阻Zs降低而輸出電壓S1也因此降低。當輸出電壓S1之大小成為閾值以下時，輸出顯示為非結霜狀態之檢測訊號S2b。

如此，可藉由根據檢測訊號S2a、S2b，來控制圖未示之除霜加熱器之開關，來有效率地進行冷卻器RP之除霜。

又，檢測為結霜狀態之閾值th與檢測為非結霜狀態之閾值th值，可以是同一值，也可以是相異值。若令閾值th為相異之值，則可使檢測有遲滯(hysteresis)。又，關於用於除霜之除霜加熱器等之控制方法，可參考上上述專利文獻1等。

於本實施形態中之結霜感應器13，是令第1圖形電極22及第2圖形電極23在基板21上相面對之構成，由於實現電阻Zs之空間為閉空間，因此不易受周圍物體之有無或移動、空氣流動、周圍溫度等環境因素影響，可提高檢測精度。因此，不須使用偽裝電極等來修正環境變化所造成之輸出變動，可以簡單的構成來確實地運作。

如此，本實施形態之結霜狀態檢測裝置1不須設置偽裝電極仍可以充分之精度來檢測結霜狀態，構成簡單。

〔第2實施形態〕

接著說明將本發明之電容式水分檢測裝置之其他實施形態，即實施作為結霜狀態檢測裝置之第2實施形態。

第4圖顯示第2實施形態之結霜狀態檢測裝置1B之具體電路例。

第4圖中結霜狀態檢測裝置1B是由驅動部11B、判定部12B、及結霜感應器13等所構成。

又，第2實施形態之結霜狀態檢測裝置1B中，全體構成、結霜感應器13之外型等與第1圖及第2圖所示之第1實施形態之結霜狀態檢測裝置1相同。又，驅動部11B及結霜感應器13與第3圖所示之驅動部11及結霜感應器13相同。關於相同的部分，將省略或簡略化其說明。

判定部12B由NOT電路Q11~Q14、電阻器R11~R14、電容器C2、C11、二極體D2、及發光二極體LEDa所構成。

藉由NOT電路Q11、Q12、電阻器R11~R13、電容器C11、及二極體D2等來構成二元化部KDB。又，藉由NOT電路Q13、Q14、電阻器R14、發光二極體LEDa等來構成顯示輸出部HSB。當檢測為結霜狀態時，發光二極體LEDa 將點亮。判定部12B分別輸出顯示為結霜狀態之檢測訊號S2a及顯示為非結霜狀態之檢測訊號S2b。

結霜狀態檢測裝置1B之判定部12B對結霜感應器13之輸出電壓S1執行類比式處理以執行二元化。

〔第3實施形態〕

接著說明將本發明之電容式水分檢測裝置實施作為一般之檢測裝置，以檢測水分之第3實施形態。

第5圖及第6圖分別顯示第3實施形態之檢測裝置1C之外型及檢測裝置1C之具體的電路例。第5圖(A)、(B)、(C)是檢測裝置1C之正面圖、左側圖、及背面圖。

如第5圖所示，檢測裝置1C為全體大致一體化成直方體形狀之構造。

如第6圖所示，檢測裝置1C由驅動部11C、判定部12C、及水分感應器(電容感應器)13C等所構成。驅動部11C及判定部12C之電路與第3圖所示之驅動部11及判定部12相同，故對具相同機能之零件賦予相同符號。

也就是，檢測裝置1C在多層基板之長方形狀基板21C之一側之表面形成用於水分感應器13C之第1圖形電極22C及第2圖形電極23C，各自之2個端子Ta、Tb設置為相互靠近。

基板21C之另一側之表面安裝有用於驅動部11C及判定部12C之電子零件，對於圖形配線進行焊接等來形成各電路。驅動部11C及判定部12C之電子零件等受模MD覆蓋，模MD之一部分可從外部看見發光二極體LEDa、b。又，基板21C不受模MD覆蓋之部分安裝有用於輸出檢測訊號S2a、b及連接電源電路之連接器CN1。

基板21C設有驅動部11C之輸出端子T11及判定部12C之輸入端子T12，此等端子T11、T12與水分感應器13C之端子Ta、Tb等，是在模MD之內部配線連接。藉此，水分感應器13C是如第6圖所示，是串聯連接驅動部11C之輸出端子T11與判定部12C之輸入端子T12。

又，可以電線相互連接2個端子T11、T12與水分感應器13C一側之端子Ta，並令水分感應器13C之另一側之端子Tb連接設於基板21C之接地線(接地端子)GL。此時，水分感應器13C是並聯連接驅動部11C之輸出端子T11及判定部12C之輸入端子T12。

如此，檢測裝置1C在模MD覆蓋基板21C前之狀態，是選擇水分感應器13C以串聯或並聯中任一者連接驅動部11C之輸出端子T11及判定部12C之輸入端子T12。

判定部12C中用於二元化之閾值th之大小，可藉由選定電阻器R4、R5之電阻值來調整。為使其容易調整，此等電阻器R4、R5之任一者或兩者可使用可變電阻器。

接著，說明檢測裝置1C之動作。

水分感應器13C之電阻Zs(電阻值Rs及電容Cs)隨周圍環境之水分之比例或狀態而變化。例如，當檢測裝置1C用於結霜狀態之檢測時，電阻Zs隨結霜狀態而變化。當為非結霜狀態時，水分感應器13C之電阻Zs低，而來自驅動部11C之交流訊號S1a將幾乎不減弱地成為輸出電壓S1b，輸入至判定部12C。若成為結霜狀態，水分感應器13C之電阻Zs增高，來自驅動部11C之交流訊號S1a將大幅減弱成為輸出電壓S1b，對判定部12C之輸入降低。判定部12C輸入至之訊號(輸出電壓S1b)之變動由閾值th檢測出，藉此來檢測有無結霜狀態。

也就是，當輸出電壓S1之大小為閾值th以下時，輸出顯示為結霜狀態之檢測訊號S2a。

如此，藉由本實施形態之檢測裝置1C，不須設置偽裝電極仍可以充分之精度來檢測結霜狀態，構成簡單。

〔電容式水分檢測裝置之其他實施形態〕

以上所述之檢測裝置1C，不只可檢測結霜狀態，也可運作為檢測周圍環境之水分比例或狀態之電容式水分檢測裝置。

也就是，檢測裝置1C可藉由對閾值th之各種設定，而使用於例如灑水感應器、漏液感應器、凍結感應器、液面感應器、或製冰感應器等。

〔灑水感應器〕

檢測裝置1C用於灑水感應器時，將檢測裝置1C埋於田地等地中。水分感應器13C接觸土，水分感應器13C之電阻Zs(特別是電容Cs)會對應土中水分之量變化。

也就是，土之相對介電係數ε例如在乾燥時為4左右，在水分為1%、2%、5%時分別為76、87、94左右，水分所造成土的相對介電係數ε之變化甚大。因此，可藉檢測裝置1C檢測土之乾燥狀態，在成為乾燥狀態時例如啟動灑水裝置以進行灑水即可。

又，當檢測裝置1C使用為灑水感應器時，亦可以不將檢測裝置1C埋於地中，而改將専用之水分感應器(電容感應器)30埋於地中。

也就是，如第7圖所示，2支電極棒31、32是以相互平行之狀態、以適當之間隔隔開地打入地面ZM，以將其一部分或全部埋沒於土中。以2支電極棒31、32作為水分感應器30。以此電極棒31、32之端子Ta，、Tb取代前述之水分感應器13C之端子Ta、Tb分別連接檢測裝置1C之端子T11、T12。此時，水分感應器30是串聯連接。

又，在檢測裝置1C之端子T11、T12相互連接之狀態，將該等端子T11、T12連接水分感應器30之一端子Ta，並將水分感應器30之另一端子Tb連接接地線GL。此時水分感應器30是並聯連接。

此時亦可以將水分感應器30透過電容器(capacitor/c導通densor)連接檢測裝置1C，以除去電壓中不必要之直流成分。即，此時端子Ta、Tb與端子T11、T12或接地線GL之間插入電容器。

又，電極棒31、32可使用銅、鋁合金、或鐵等金龍材料，亦可使用其他導電性材料所構成之棒狀者。又，雖然在將電極棒31、32打入地面ZM時設置容易，但亦可改將電極棒31、32埋入地面ZM挖掘後之土中。此時電極棒31、32可以是鉛直姿勢、水平姿勢或傾銷姿勢等。

使用如此之水分感應器30時，電極棒31、32間之電容Cs會隨著地面ZM中水分之量而變化。藉由以閾值th來檢測出此電容Cs之變化，可檢測出土之乾燥狀態。

〔漏水感應器〕

當使用檢測裝置1C做為漏水感應器時，將檢測裝置1C安裝於建築物之地面等。當無漏水時，水分感應器13C之周邊為空気或地面之材質(例如塑膠)，因此相對介電係數ε小，電容Cs例如是0.1pF左右。當因漏水造成水分感應器13C被水浸濕，則相對介電係數ε成為80左右，而電容Cs將增大例如數pF左右，故可以閾值th來檢測出此變化。

〔凍結感應器〕

當使用檢測裝置1C作為凍結感應器時，將檢測裝置1C配置於高速道路等之路面上。也就是，配置為檢測裝置1C之水分感應器13C之表面為與路面相同之狀態。當水分感應器13C之表面有水分凍結時，電容Cs將因此而降低1/20左右，故可以閾值th來檢測出此變化。在表面凍結為雪泥狀時也可以檢測出來。

〔液面感應器〕

當使用檢測裝置1C作為時，如第8圖所示，將檢測裝置1C安裝於收容液體LQ之塑膠製容器YK1等之外周面。由於容器YK1之厚度夠薄，因此當容器YK1內之液面HM到達檢測裝置1C之位置時，電容Cs變化為増大，而可以閾值th來檢測出此變化。

又，在使用檢測裝置1C作為液面感應器時，如第9圖所示，亦可使用専用之水分感應器(電容感應器)30B、30C來取代水分感應器13C。

也就是說，如第9圖(A)所示，將2條電線31B、32B以相互平行之狀態、以適當之間隔隔開地捲繞於容器YK2之外周面，以此作為水分感應器30B。將電線31B、32B之端子Ta、Tb分別連接檢測裝置1C之端子T11、T12或接地線GL。電線31B、32B可以是單線或絞線，其截面可以是圓形狀或平板狀(即帶狀)。電線31B、32B宜是絕緣電線。

當容器YK2內之液面HM到達水分感應器30B之位置時，電容Cs變化為増大，而可以檢測出此變化。

又，如第9圖(B)所示，是於容器YK3之外周面，將2條電線31C、32C以夾著收容於容器內部之液体LQ且互相呈相對向之狀態，半周捲繞該容器之外周面，以此作為水分感應器30C。當容器YK3內之液面HM到達水分感應器30C之位置時，電容Cs變化為増大，而可以檢測出此變化。

又，當將檢測裝置1C應用於此等各種感應器時，亦可在相對介電係數ε或電容Cs之變化量接近零時，檢測出其各自之環境狀態有變化。也就是說，在相對介電係數ε或電容Cs有變化且其變化量夠小時，判斷為環境狀態有。例如，判斷為成為乾燥狀態、或判斷為製冰完畢、或已凍結、或判斷為液面已到達預定之位置。

〔第4實施形態〕

接著，說明將本發明之電容式水分檢測裝置使用作為其他形態之結霜狀態檢測裝置之第4實施形態。

第10圖顯示第4實施形態之結霜狀態檢測裝置 1D之構成，第11圖顯示用於結霜狀態檢測裝置1D之結霜感應器13D之外型，第12圖擴大顯示第10圖之一部分。又，第13圖顯示結霜狀態檢測裝置1D之具體之電路之一例，第14圖顯示實現NOT電路之電路例。又，第15圖顯示結霜狀態檢測裝置1D之各部之波形之例。

第10圖中結霜狀態檢測裝置1D除了水分感應器13D之表面外受模覆蓋，其構造為全體一體化成為大致直方體之形狀。

結霜狀態檢測裝置1D是藉由圖未示之帶或熱收縮管安裝在設於冷凍機RK之冷卻管RKP上。結霜狀態檢測裝置1D以電線連接冷凍機RK之控制部RKC，藉此接受控制部RKC供應電源、或對控制部RKC之控制輸入端子TS輸出用於控制之檢測訊號S2a。

如第13圖所示，結霜狀態檢測裝置1D是由驅動部11D、判定部12D、及水分感應器(電容感應器)13D等所構成。判定部12D設有輸入介面部IF、二元化部KDD、及修正部SYD。

又，第4實施形態之結霜狀態檢測裝置1D中，關於其構成及機能與以上所述之第1及第2實施形態之結霜狀態檢測裝置1、1B、及第3實施形態之檢測裝置1C存在有同樣之部分。對於同樣之部分，有些將在此省略說明以簡略化。又，關於同樣之部分，在以下有更詳細之說明，以下之說明也適用於結霜狀態檢測裝置1、1B及檢測裝置1C同樣之部分。

如第10圖~第12圖所示，水分感應器13D具有於基板21D之表面形成圖形之第1電極22Da、b、及第2電極23D、及接地電極24a、b。

也就是說，此等電極22Da、b、23D、24a、b，皆形成長方形狀之圖形，配置為相互之間設有間隙GP、GPG。第2電極23D配置於基板21D之中央部。第1電極22Da、b配置於第2電極23D之兩側且與第2電極23D之間設有間隙GP之狀態、且配置為相互靠近之側之邊部間之距離比冷卻管RKP之外徑更小。

水分感應器13D之尺寸可舉例如下。基板21D例如是縱20~30毫米左右、横10~15毫米左右之矩形。第2電極23D之寬度例如是數毫米，更具體舉例則是3毫米左右。第1電極22Da、b之寬度分別例如是數毫米、更具體舉例則是2~3毫米。接地電極24a、b之寬度分別例如是數毫米、更具體舉例則是2~3毫米左右。

又，第2電極23D與第1電極22Da、b間之2個間隙GP，分別是例如十分之一及十分之數毫米，更具體的舉例則是0.1毫米左右。電極22Da、b與接地電極24a、b間之2個間隙GPG分別是例如一或數毫米，更具體地舉例則是1毫米左右。

水分感應器13D安裝於冷卻管RKP，以使橫亙第2電極23D之一部分、第1電極22Da、b之一部分、間隙GP、及冷卻管RKP之外周面可附著水分。

具體來說，如第10圖~第12圖所示，固定為第2 電極23D之寬度方向之中央部接觸冷卻管RKP之表面之狀態。

當冷卻管RKP因冷凍機RK之運轉而冷卻時，如第12圖所示，冷卻管RKP之表面附著水分(水滴)MZ。水分MZ進入間隙GP，降低第1電極22Da與第2電極23D間之電阻Zs。

又，在冷凍機RK最初開始運轉之時點，很有可能冷卻管RKP之表面是未附著水分MZ而成為乾燥狀態。

如此，水分感應器13D之電阻Zs將隨著間隙GP、GPG中是有水分MZ之狀態、即水滴狀態(結露狀態)，還是結霜狀態，又或者是乾燥狀態而變化。又，於此等混合之狀態時，又隨著其比例、水分MZ之量等而變化。又，結霜狀態可以說是凍結狀態或部分之凍結狀態。

又，水滴狀態、凍結狀態、及乾燥狀態時之相對介電係數ε分別是80、4.2、1左右。

冷凍機RK之控制部RKC根據來自結霜狀態檢測裝置1D之檢測訊號S2a，控制冷卻裝置之導通/截止，即冷卻裝置之運轉或停止。當由水分感應器13D檢測出水滴狀態時，檢測訊號S2a成為截止，即L，此時冷卻裝置將運轉。又，當由水分感應器13D檢測出結霜狀態時，檢測訊號S2a成為導通，即H，此時冷卻裝置將停止。

由於冷凍機RK必須在初期之乾燥狀態也啟動(運轉)，因此在乾燥狀態下檢測訊號S2a成為截止，即L。為了檢測出乾燥狀態以將檢測訊號S2a強制地設為截止，在本實施形態之結霜狀態檢測裝置1D設有修正部SYD。詳細將後述。

如第13圖所示，結霜狀態檢測裝置1D安裝有檢測訊號S2a、b之輸出、及用以連接電源電路之正側(VDD)及負側(接地線GL)之連接器CN1D。接地線GL也是對於檢測訊號S2a、b之接地線。

結霜狀態檢測裝置1D中，使用單電源作為電源電路。不過，也可以使用由正電源(+VDD)與負電源(-VDD)之2系統所構成之雙電源。此時，將結霜狀態檢測裝置1D之正側(VDD)連接電源電路之正電源(+VDD)，並將結霜狀態檢測裝置1D之接地線GL對應電源電路之電壓，連接電源電路之接地線GL或負電源(-VDD)即可。

至於驅動部11D，其構成與機能都與以上所述之驅動部11相同。形成於驅動部11D之訊號產生部GSD與以上所述之訊號產生部GS相同。訊號產生部GSD之輸出側有接電阻器R2串聯連接。

訊號產生部GSD之輸出電壓S0如第15圖(A)所示，是在接地線GL之電位之0伏特與施加至正側之電壓VDD間導通/截止之矩形波。

驅動部11D之輸出電壓S1，是電壓S0由電阻器R2與水分感應器13D之電阻Zs分壓而成，如第15圖(B)所示，比輸出電壓S0低。

也就是，在水以水滴狀態附著於水分感應器13D時，因電阻降低因此電壓之降低量增大，故輸出電壓S1如虛線所示是相對較低之電壓。

當附著於水分感應器13D之水凍結成為結霜狀態時，因電阻Zs增高使故電壓之降低量減少，故輸出電壓S1如一點鏈線所示，是相對較高之電壓。

當水分感應器13D上水滴與霜皆未附著時，即水分感應器13D周邊為只有空気之乾燥狀態時，因電阻Zs為最大故電壓幾乎無降低量低，故輸出電壓S1為如實線所示之最高電壓。

又，輸出電壓S1之高低(大小)，是配合乾燥狀態、結霜狀態、水滴狀態、及水分之量等，來取各種數值。

因此，水滴狀態與結霜狀態可依第15圖(B)所示之閾值th1來判別。另外，如後述，閾值th1可以設定為2個閾值th1a、th1b，而隨著狀態之變化方向不同來選擇使用閾值th1a或th1b之任一者。藉此，在二元化時將被賦予遲滯。

又，結霜狀態檢測裝置1D中，此等閾值th1、th1a、th1b是相對於以下說明之電壓S1c來設定，其於二元化中之意義是同樣的。

又，結霜狀態與乾燥狀態，可以由第15圖(B)所示之閾值th2來判別。

又，結霜狀態檢測裝置1D中，閾值th2是相對於將輸出電壓S1分圧後之電壓來設定，其於二元化中之意義是同樣的。

驅動部11D之輸出電壓S1，即水分感應器13D之輸出電壓S1，是透過由電阻器R3及電容器C2所構成之輸入介面部IF來輸入二元化部KDD。輸入介面部IF之輸出側之電壓S1c由於直流部分被電容器C2除去，因此如第15圖(C)所示，是以基準電壓(偏壓)Va為中心上下振動之正負訊號。

也就是說，實際上輸入二元化部KDD之電壓S1c之最大振幅比水分感應器13D之輸出電壓S1小，且在將基準電壓(偏壓)Va定為0伏特時正方向或負方向之最大值為其1/2。

第16圖顯示於二元化部KDD中，根據來自輸入介面部IF之輸出電壓S1c進行二元化，輸出檢測訊號S2a之狀況。特別是，第16圖(B)與第16圖(C)分別顯示檢測訊號S2a從L轉變為H時之狀況，與檢測訊號S2a從H轉變為L時之狀況。

第16圖(A)(B)(C)中，閾值TH是二元化部KDD之邏輯電路中用來作邏輯判定之閾值。也就是，當輸出電壓S1c為閾值TH以下時，輸入將處理為L，而檢測訊號S2a成為截止。當輸出電壓S1c超過閾值TH時輸入將處理為H，而檢測訊號S2a成為導通。

又，輸出電壓S1c中之基準電壓(偏壓)Va設定為適當之值，該值係比閾值TH更低而可判別水滴狀態或結霜狀態之值。

閾值TH與基準電壓(偏壓)Va之差(TH-Va)是用於比較輸出電壓S1c以進行二元化之閾值th1。也就是，差(TH-Va)是本發明中「閾值」及「第1閾值」之例。

又，閾值TH是用於將來自水分感應器13D之輸出電壓S1二元化之閾值這點，就是本發明中「閾值」及「第1閾值」之例。不過，閾值TH本身與閾值th2之大小之關係，並不直接對應本發明中的「第1閾值」。

藉由適當地設定偏壓Va，可以適當地設定閾值th1之值。

因此，如第16圖(A)之左側所示，當由水分感應器13D檢測出結霜狀態時，也就是輸出電壓S1c比閾值th1更高時，由於輸出電壓S1c之一部分超過閾值TH因此二元化部KDD之輸入成為H，檢測訊號S2a成為導通。

又，如第16圖(A)之右側所示，當由水分感應器13D檢測出水滴狀態時，也就是輸出電壓S1c比閾值th1更低時，由於輸出電壓S1c不超過閾值TH因此輸入成為L，檢測訊號S2a成為截止。

又，於二元化部KDD中，在檢測訊號S2a成為導通時，由電容器C3設有適當之時定數之集成電路，以暫時維持其狀態。因此，本實施形態中注意二元化時輸出電壓S1c之最大值即可。

又，如第16圖(B)所示，檢測訊號S2a為截止時，也就是水分感應器13D檢測出水滴狀態時，將相對較低之電壓Vaa設定為偏壓Va。藉此，閾值TH與偏壓Vaa之差(TH-Vaa)相對地增大，而可設定相對較大之閾值th1a。

當來自輸入介面部IF之輸出電壓S1c超過閾值th1a時，檢測出從水滴狀態往結霜狀態移行，輸出檢測訊號S2a。

又，如第16圖(B)所示，檢測訊號S2a為導通時，也就是水分感應器13D檢測出結霜狀態時，將相對較高之電壓Vab設定為偏壓Va。藉此，閾值TH與偏壓Vab之差(TH-Vab)相對地減小，而可設定相對較小之閾值th1b。

當來自輸入介面部IF之輸出電壓S1c成為閾值th1b以下時，檢測出從結霜狀態往水滴狀態移行，檢測訊號S2a成截止。

第17圖顯示修正部SYD中，配合水分感應器13D輸出電壓S1判別是乾燥狀態，並在乾燥狀態時將檢測訊號S2a設為截止之狀態。又，本實施形態之修正部SYD是由NOT電路Q6所構成。

第17圖中，輸入修正部SYD之電壓S1d是將來自水分感應器13D之輸出電壓S1以後述之電阻器R11與電阻器R12分壓而成之電壓。

閾值TH2是修正部SYD之邏輯電路中用來作邏輯判定之閾值。也就是，當輸出電壓S1d為閾值TH2以下時，輸入將處理為L，而修正部SYD之輸出維持於H。當電壓S1d超過閾值TH2時，輸入將處理為H，而修正部SYD之輸出成為L。當修正部SYD輸出成為L，則輸入介面部IF之輸出電壓S1c將成為大約0伏特。

在此，閾值TH2是用於判別是乾燥狀態或結霜狀態之閾值th2。在此意義下，閾值TH2是本發明中「第2閾值」之例。不過，閾值TH2本身在與閾值th1之大小關係上不直接對應本發明中之「第2閾值」。

因此，如第17圖之左側所示，由水分感應器13D檢測出乾燥狀態時，也就是電壓S1d比閾值TH2更高時，由於電壓S1d之一部分超出閾值TH2，因此修正部SYD之輸出成為L。藉此，電壓S1c成為大約0伏特，比任一閾值th1a、b都更小，而檢測訊號S2a被強制地設為截止。

又，如第17圖之右側所示，當由水分感應器13D檢測出結霜狀態時，也就是電壓S1d比閾值TH2更低時，由於電壓S1d不超過閾值TH2，因此修正部SYD之輸出維持在H。如此，修正部SYD不影響電壓S1c，而在二元化部KDD進行對應電壓S1c之判別。

二元化部KDD將輸入之電壓S1c與閾值th1比較以進行二元化，輸出檢測訊號。

也就是，二元化部KDD在來自輸入介面部IF之輸出電壓S1c大於閾值th1時，將代表第1電極22Da、b與第2電極23D間之水分凍結而變化為霜狀之結霜狀態檢測訊號輸出作為檢測訊號S2a。

又，當來自水分感應器13D之輸出電壓S1大於閾值th2時，不輸出檢測訊號S2a，以表示第1電極22Da、b與第2電極23D間是無水分之乾燥狀態。也就是，在乾燥狀態時強制地將檢測訊號S2a設為截止，而修正部SYD就是為了此修正而設置。

也就是，修正部SYD將來自水分感應器13D之輸出電壓S1大於閾值th2時將賴自輸入介面部IF之輸出電壓S1c降至閾值th1以下，藉此修正為檢測訊號S2a不會輸出。

又，閾值th2比閾值th1大，即th2>th1。

以下參考第13圖~第18圖，詳細說明判定部12D之構成及動作。

第13圖中，二元化部KDD是由NOT電路Q3~Q5、電阻器R4、R5、R6、R10、電容器C3、二極體D1等所構成。二元化部KDD是連接輸入介面部IF之輸出側。

又，修正部SYD是由NOT電路Q6、電阻器R11~R13、電容器C4、二極體D2等所構成。二元化部KDD可視為與輸入介面部IF並聯連接。

又，NOT電路Q1~Q6皆是由CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)之NOT電路元件所構成。

也就是，如第14圖所示，NOT電路Q1~Q6皆是將p通道(p channel)與n通道(n channel)之MOSFET配置為互補形之閘門構造之邏輯反轉(logic inversi導通)電路元件所構成。當輸入閘門IN為L(低水準)時之輸出成為H(高水準)，當輸入閘門IN為H時閘門OUT成為L。第2實施形態中利用之NOT電路Q11~Q14也與此相同。

如此之NOT電路元件，例如可利用市售型號為14068B之積體電路元件。型號為14068B之積體電路元件是將6個NOT電路元件收容於1個包裝者，可以1個積體電路元件提供結霜狀態檢測裝置1D所必須之全部NOT電路Q1~Q6。

如此之NOT電路Q3中，邏輯反轉之閾值TH是電源之電壓VDD之2分之1附近。也就是，當輸入閘門IN之電壓超出VDD/2時輸出成為L，當輸入閘門IN之電壓成為VDD/2以下時輸出成為H。

在此，若對NOT電路Q3之輸入閘門IN施加偏壓Va，則來自輸入介面部IF之輸出電壓S1c超出此等閾值TH與偏壓Va之差(TH-Va)時輸出成為L，當輸出電壓S1c成為差(TH-Va)以下時輸出成為H。也就是，差(TH-Va)成為閾值th1。

因此，藉由變更偏壓Va之值，可變更閾值th1。也就是，偏壓Va設為比閾值TH低之電壓時(Va<TH)，降低偏壓Va則差(TH-Va)會增大而閾值th1升高，增大偏壓Va則差(TH-Va)減小而閾值th1降低。

本實施形態中，NOT電路Q3之輸出為H時，將偏壓Va設為相對較小之電壓Vaa，將輸出由H切換為L時所使用之閾值th1a設定為較高；NOT電路Q3之輸出為L時，將偏壓Va設為比電壓Vaa更大之電壓Vab(Vab>Vaa)，將輸出由H切換為L時所使用之閾值th1b設定為較低。也就是，th1a>th1b(參見第15圖、第18圖)。

如此，設定用以將H切換為L之閾值th1a，及用以將L切換為H之閾值th1b等2個閾值th1a、b。

第13圖所示之二元化部KDD中，由於設定有2個閾值th1a、b，由NOT電路Q4之輸出側往NOT電路Q3之輸入側，有由電阻器R10所造成之正回饋。電阻器R10是為了在由NOT電路Q3進行二元化時，輸出狀態配合變化偏壓Va以賦予閾值th1遲滯之回饋電阻。

也就是，NOT電路Q4之輸出電壓是由2個電阻器R10、R5分壓後加算至NOT電路Q3之輸入側加算。NOT電路Q3之輸入側受到施加經由電阻器R4之電源之電壓VDD，2個電阻器R4、R5由分壓後之電壓與電阻器R10所回饋之電壓之和成為NOT電路Q3之偏壓Va。

NOT電路Q4之輸出為H時，NOT電路Q3之輸入側受到相對較高之偏壓Vab，NOT電路Q4之輸出為L時，NOT電路Q3之輸入側受到相對較低之偏壓Vaa。

因此，例如NOT電路Q3之輸出為H時，也就是NOT電路Q4之輸出為L，而檢測訊號S2a未輸出時(非結霜狀態時)，由輸入介面部IF輸入至NOT電路Q3之輸出電壓S1c為比閾值th1a更低之狀態，因輸出電壓S1c超出閾值th1a而將NOT電路Q3之輸出由H切換成L。此時，偏壓Va升高而成為偏壓Vab，閾值th1降低成為閾值th1b。

而當NOT電路Q3之輸出為L時，也就是NOT電路Q4之輸出為H、有輸出檢測訊號S2a輸出時(為結霜狀態時)，由輸入介面部IF輸入至NOT電路Q3之輸出電壓S1c為比閾值th1b更高之狀態，因輸出電壓S1c降至閾值th1b以下使NOT電路Q3之輸出由L切換為H。此時，偏壓Va降低成為偏壓Vaa，閾值th1升高成為閾值th1a。

又，如以上所述，NOT電路Q3之輸出側，也就是NOT電路Q4之輸入側與接地線GL之間連接有集成用之電容器C3，積蓄輸入至NOT電路Q4之電荷使短時間中激烈之電壓變化不會發生。電容器C3之容量例如是0.001μF~0.1μf左右，具體舉例則是0.01μf左右。電容器C3是本發明中「第2容量元件」之例。

接著說明修正部SYD之動作。

修正部SYD如以上所述，來自水分感應器13D之輸出電壓S1由電阻器R11與電阻器R12分壓後作為電壓S1d輸入至NOT電路Q6。電阻器R11、R12之值是設定為在電壓S1d比閾值TH2更大時，也就是電壓S1比閾值th2更大時，可使NOT電路Q6之輸出為L之值。

當NOT電路Q6之輸出成為L，NOT電路Q3之輸入側之電位透過電阻器R13及二極體D2連接接地線GL，而NOT電路Q3之輸入側之電位降低至閾值th1b以下。結果，造成NOT電路Q3之輸出成為H，NOT電路Q4之輸出成為L。

又，電容器C4調整NOT電路Q3在輸入側之位相，或抑制電位之激烈變化以使動作穩定化。

如此，修正部SYD在來自水分感應器13D之輸出電壓S1為閾值th2時，將來自輸入介面部IF之輸出電壓S1c降低至閾值th1b以下，以使檢測訊號S2a不會輸出，也就是將檢測訊號S2a修正為截止。

第18圖中，於時刻t1時令冷凍機RK之電源為導通。時刻t1於，冷卻管RKP之周邊為乾燥狀態，水分感應器13D檢測出乾燥狀態輸出比閾值th2更高之電壓S1。此時，修正部SYD之輸出成為L，輸入至二元化部KDD之電壓S1c成為0伏特，將檢測訊號S2a強制地設為截止。因此，冷凍機RK之冷卻裝置開始運轉，冷卻管RKP將冷卻。

此時，因NOT電路Q3之輸入側為L，故設定相對較低之偏壓Vaa，因此閾值th1a被設定為相對較高。

又，由於因冷凍機RK之運轉會發生結露，因此於時刻t2水分感應器13D之輸出電壓S1會降至比閾值th2更低，NOT電路Q6之輸出成為H。不過，由於此時會因結露造成輸出電壓S1激烈地下降，且有電容器C3、C4之提供之集成効果，因此NOT電路Q4之輸出不會成為H。

而由於結露之水滴逐漸凍結，電壓S1c將逐漸增大，於時刻t3超過閾值th1a，則檢測為結霜狀態，檢測訊號S2a成為導通。

當檢測訊號S2a成為導通，冷凍機RK之冷卻裝置停止運轉，冷卻管RKP之溫度將逐漸上升。

此時，由於NOT電路Q3之輸入側為H，因此設定較高之偏壓Vab，並藉此設定相對較低之閾值th1b。

隨著溫度上昇，霜融解而逐漸回到水滴狀態時，電壓S1c逐漸減小，在時刻t4時成為閾值th1b以下，則檢測出為水滴狀態，而檢測訊號S2a成為截止。藉此，冷凍機RK之冷卻裝置之運轉將再度開始。

也就是說，如第19圖所示，本實施形態之冷凍機RK是重覆從乾燥狀態啟動，經由水滴狀態後成為結霜狀態時停止運轉，在成為水滴狀態時再開始運轉之循環。

如此，藉由本實施形態之結霜狀態檢測裝置1D，可檢測出冷凍機RK中之結霜狀態、或檢測出從結霜狀態移行至水滴狀態，而可隨之適當地切換冷卻裝置之運轉與停止。

而且，因為在從水滴狀態往結霜狀態移行時，與從結霜狀態往水滴狀態移行時用於檢測之閾值th為相異之值，因此可更適當地切換冷卻裝置之運轉與停止。

又，在冷凍機RK初期啟動(運轉)時即使是乾燥狀態也強制地將檢測訊號S2a設為截止，以圓滑地啟動冷卻裝置。

本實施形態之結霜狀態檢測裝置1D可以由具NOT電路Q1~Q6之1個積體電路元件、少量之電阻及電容器等電子零件來構成，可藉由將該等電子零件裝入構成水分感應器13D之基板21D來製作。因此，可將結霜狀態檢測裝置1D小型且輕量化，而便宜地製作，且容易安裝至冷凍機RK。而且，與冷凍機RK之控制部RKC可以3條電線來接続，其安裝及維護也都容易。

如此，藉由本實施形態，不須如以往設置偽裝電極仍可以充分之精度來檢測結霜狀態，可提供構成簡單之結霜狀態檢測裝置1D。

以上所述之實施形態之冷凍機RK雖然配合結霜狀態檢測裝置1D之檢測訊號S2a來開關冷卻裝置，亦可藉由控制驅動冷卻裝置之逆變馬達之轉速，以增大或降低冷卻能力。

又，結霜狀態檢測裝置1D亦可以不依檢測訊號S2a控制冷卻裝置，而例如設置除霜用之除霜加熱器，控制為在檢測到結霜狀態時啟動除霜加熱器。

又，結霜狀態檢測裝置1D中，亦可設置發光二極體等之顯示輸出部，以顯示檢測訊號S2a之開(導通)或關(截止)。

又，如以上所述，判定部12D中，蠆對應來自水分感應器13D之輸出電壓S1之大小進行二元化以輸出檢測訊號時，使用與輸出電壓S1有關之各種電壓S1c、S1d、及各種閾值th1、th1a，th1b、TH、TH2。該等是本發明中「來自電容感應器之輸出電壓」或「閾值」「第1閾值」「第2閾值」之例。但是，亦可對應電路及元件等，使用以上所述之例以外之電壓或閾值。

又，以上所述之NOT電路Q3是本發明中「第1NOT電路」之例。又，NOT電路Q6是本發明中「第2NOT電路」之例。

以上所述之各種實施形態中，結霜感應器13、13B或水分感應器13C、13D，可安裝於冷卻器RP、冷卻管RKP、其他之管、冷卻用扇、冷蔵庫等之壁面，或其他處所。

亦可使用比較器(比較電路)來取代上述之NOT電路Q3。此時，比較輸入至判定部12、12B、12C、12D之電壓S1、S1b、S1c與電阻器R4、R5等所設定之閾值th、th1、th1a、th1b等即可。由於電壓S1、S1b、S1c是交流訊號，因此超出閾值th之直流電壓成分(邁流)會出現於比較器之輸出側。將其平滑化後二元化即可。為取得對應交流訊號之電壓S1、S1b、S1c大小之二元化訊號，亦可利用其他各種檢測或檢波方式。

此外，輸入介面部IF，IFB、二元化部KD、KDB、KDC、KDD、顯示輸出部HS、HSB、HSC、驅動部11、11C、11D、判定部12、12B、12C、12D、結霜感應器13、水分感應器13C、13D、30、30B、30C、結霜狀態檢測裝置1、1B、1D、或檢測裝置1C之各部或全體之構成、構造、電路、形狀、尺寸、個數、材質、配置、頻率、波形，可依本發明之主旨適當改變。

11C‧‧‧驅動部

12C‧‧‧判定部

13C‧‧‧水分感應器

1C‧‧‧檢測裝置

21C‧‧‧基板

22C‧‧‧第1圖形電極

23C‧‧‧第2圖形電極

C1、C3‧‧‧電容器

CN1‧‧‧連接器

D1‧‧‧二極體

GL‧‧‧接地線

HSC‧‧‧輸出部

KDC‧‧‧二元化部

LEDa、LEDb‧‧‧發光二極體

Q1、Q2、Q3、Q4、Q5‧‧‧NOT電路

R1、R4、R5、R6、R7、R8‧‧‧電阻器

S1a‧‧‧交流訊號

S1b‧‧‧輸出電壓

S2a、S2b‧‧‧檢測訊號

T11‧‧‧輸出端子

T12‧‧‧輸入端子

Ta、Tb‧‧‧端子

+VDD‧‧‧正電源

-VDD‧‧‧負電源

Claims

一種電容式水分檢測裝置，係檢測因應周圍環境之水分比例或狀態之電容之變化而輸出檢測信號者，包含有：電容感應器，係具有相互呈相對向配置之第1電極與第2電極，且電容因應前述第1電極與前述第2電極間之水分比例或狀態而變化者；驅動部，係對前述電容感應器施加交流信號者；及判定部，係因應來自前述電容感應器之輸出電壓之大小，進行二元化並輸出導通或截止之檢測信號者。
如申請專利範圍第1項之電容式水分檢測裝置，其中前述電容感應器係連接於前述驅動部之輸出與接地線之間，前述判定部是藉由比較來自前述電容感應器之輸出電壓與預先設定之閾值，來進行前述二元化。
如申請專利範圍第2項之電容式水分檢測裝置，其中前述判定部在來自前述電容感應器之輸出電壓大於第1閾值時，輸出代表前述第1電極與前述第2電極間之水分凍結而變化為霜狀之結霜狀態檢測訊號作為前述檢測訊號，且在來自前述電容感應器之輸出電壓大於比前述第1閾值更大之第2閾值時，不輸出前述結霜狀態檢測訊號，以表示前述第1電極與前述第2電極間無水分而乾燥。
如申請專利範圍第1項之電容式水分檢測裝置，其中前述電容感應器係連接於前述驅動部之輸出與前述判定部之輸入之間，前述判定部是藉由比較來自前述電容感應器之輸出電壓與預先設定之閾值，來進行前述二元化。
如申請專利範圍第4項之電容式水分檢測裝置，其中前述判定部在來自前述電容感應器之輸出電壓小於第1閾值時，輸出代表前述第1電極與前述第2電極間之水分凍結而變化為霜狀之結霜狀態檢測訊號作為前述檢測訊號，且，在來自前述電容感應器之輸出電壓小於比前述第1閾值更小之第2閾值時，不輸出前述結霜狀態檢測訊號，以表示前述第1電極與前述第2電極間無水分而乾燥。
如申請專利範圍第2項之電容式水分檢測裝置，其中前述驅動部具有：產生前述交流訊號之訊號產生部、及連接前述訊號產生部之輸出側之電阻零件。
如申請專利範圍第6項之電容式水分檢測裝置，其中前述判定部具有：輸入介面部，係由連接前述電容感應器之輸出側且相互串聯連接之第2電阻零件及電容零件所構成者；二元化部，係連接於前述輸入介面部之輸出側，在來自前述輸入介面部之輸出電壓大於第1閾值時，輸出代表前述第1電極與前述第2電極間之水分凍結而變化為霜狀之結霜狀態檢測訊號作為前述檢測訊號；及修正部，在來自前述電容感應器之輸出電壓大於比前述第1閾值更大之第2閾值時，將來自前述輸入介面部之輸出電壓降低至前述第1閾值以下。
如申請專利範圍第7項之電容式水分檢測裝置，其中前述二元化部包含：CMOS之第1NOT電路，係輸入來自前述輸入介面部之輸出電壓，藉由前述第1閾值進行前述二元化者；集成用之第2電容零件，係連接前述第1NOT電路之輸出側；CMOS之第2NOT電路，係輸入前述第2電容零件端子電壓，並將輸入之電壓反轉輸出前述檢測訊號；反饋電阻，係連接於前述第2NOT電路之輸出側與前述第1NOT電路之輸入側間，以在前述二元化時賦予遲滯者。
如申請專利範圍第8項之電容式水分檢測裝置，其中前述修正部具有：CMOS之第3NOT電路，係輸入來自前述電容感應器之輸出電壓，在輸入之電壓大於前述第2閾值時輸出成為L；及二極體，係逆向連接於前述第3NOT電路之輸出側與前述第1NOT電路之輸入側間。
如申請專利範圍第1項之電容式水分檢測裝置，其中前述電容感應器係安裝為前述第1電極與前述第2電極於基板之表面形成圖形，且前述第2電極接觸冷卻管之外周面之狀態，且可檢測是否有因前述冷卻管之冷卻効果所造成之大氣中之水分凍結而變化為霜狀之結霜狀態者。
如申請專利範圍第10項之電容式水分檢測裝置，其中前述第2電極於前述基板之表面形成長方形狀之圖形，前述第1電極係於前述第2電極之兩側與前述第2電極之間設有間隙之狀態下，且以相互靠近側之邊部間之距離比前述冷卻管之外徑更小之方式，在前述基板之表面形成長方形狀之圖形，前述電容感應器安裝於冷卻管，以使橫亙前述第2電極之一部分、前述第1電極之一部分、前述間隙、及前述冷卻管之外周面可附著水分。
如申請專利範圍第1項之電容式水分檢測裝置，其中，前述驅動部之輸出端子及前述判定部之輸入端子設於基板上，分別連接前述第1電極及前述第2電極之2個端子是相互接近地設於前述基板上，前述輸出端子、前述輸入端子、及前述2個端子，是藉由於前述基板上配線連接，而可選擇將電容感應器串聯或並聯連接前述驅動部之輸出端子及前述判定部之輸入端子。
如申請專利範圍第2項或第4項之電容式水分檢測裝置，其中前述第1電極及前述第2電極是以相互平行之狀態、以適當之間隔隔開地埋沒於土中之2支電極棒，而前述電容感應器是檢測前述土中之水分之狀態。
如申請專利範圍第2項或第4項之電容式水分檢測裝置，其中前述第1電極與前述第2電極是以相互平行之狀態、以適當之間隔隔開地捲繞於容器之外周面，而前述電容感應器是檢測前述容器內之液体之液位。
如申請專利範圍第2項或第4項之電容式水分檢測裝置，其中前述第1電極與前述第2電極，是以夾著收容於容器內液体且互相呈相對向之狀態，半周捲繞該容器之外周面，而前述電容感應器是檢測前述容器內之液体之液位。
一種冷凍機，係具有申請專利範圍第1項至第12項中任一項記載之電容式水分檢測裝置。