WO2015194295A1 - 霜検出器及び該霜検出器を用いた着霜状態検出装置 - Google Patents

霜検出器及び該霜検出器を用いた着霜状態検出装置 Download PDF

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貴之 藤田
大樹 萩原
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Definitions

  • a frost detector includes a base member, a moisture detection unit that is provided on one surface side of the base member, and includes a moisture sensitive body pattern whose resistance value varies depending on moisture, A pair of spaced apart electrode portions that are electrically connected to the moisture sensitive body pattern, and a heat generating portion that is provided in the vicinity of the moisture detection unit and that can evaporate frost and moisture attached to the moisture detection unit. It is characterized by.
  • FIG. 2 shows an example of the output of the resistance value detection means when power is supplied to the heat generating part of the frost detector. It is the flowchart figure which showed an example of the control method in the control means of the frost formation state detection apparatus of 2nd Embodiment of this invention, and is a part PA figure. It is the flowchart figure which showed an example of the control method in the control means of the frost formation state detection apparatus of 2nd Embodiment of this invention, and is the part PB figure following the part PA figure of FIG.
  • Fig.12 (a) is a top view of the frost detector of the modification 1
  • FIG.12 (b) It is a top view of the frost detector of the modification 2.
  • Fig.13 (a) is a bottom view of the frost detector of the modification 3
  • FIG.13 (b) It is a bottom view of the frost detector of the modification 4.
  • the frost detector 101 includes a plate-like base member 19, a moisture detector 13 provided on the one surface 19 a side of the base member 19, and a pair separated from each other.
  • the electrode portion 17 (17A, 17B) and the heat generating portion 15 provided on the other surface 19z side of the base member 19 are provided.
  • the frost detector 101 of the first embodiment includes a pair of first terminals 18 connected to each of the electrode portions 17 (17A, 17B) and a pair of first terminals electrically connected to the heat generating portion 15. 2 terminals 28.
  • the moisture detector 23 of the frost detector 102 is configured by providing two rectangular moisture sensitive body patterns as shown in FIG. 5A, and is provided on the one surface 29 a side of the base member 29. Similar to the first embodiment, the moisture sensitive body pattern is formed by dispersing carbon particles CP as a conductor in a binder resin BJ made of polyvinylpyrrolidone, and has conductivity. And as above-mentioned, this moisture sensitive body pattern becomes what resistance value becomes high by moisture absorption. Thereby, frost adheres to the moisture sensing element pattern which is the moisture detection unit 23 and moisture absorption occurs, and the frosting state on the moisture detection unit 23 (humidity sensing pattern) is used as an AC signal as in the conventional example. And can be easily detected.
  • the output from the resistance value detecting means RK changes according to the change in the resistance value of the moisture sensitive body pattern. For example, as shown in FIG. 7, in a state where the frost detector 102 is not frosted (for example, time A shown in FIG. 7 and FIG. 8A), the humidity sensor resistance of the humidity sensor pattern Rs has a resistance value significantly lower than that of the resistor Rr, and the divided voltage at that time is low. Then, when frosting starts on the moisture sensitive body pattern of the frost detector 102 (time B shown in FIG. 7), the moisture sensitive body pattern absorbs moisture, and the resistance value of the moisture sensitive resistor Rs increases. When frost is accumulated on the moisture sensitive body pattern (for example, C time shown in FIG. 7 and FIG.
  • the moisture-sensitive body pattern can detect slightly dissolved water.
  • the resistance value of the moisture sensitive body pattern changes, and the frosting state on the moisture detector 23 (humid sensitive body pattern) can be reliably detected.
  • the predetermined time for performing the preliminary power supply is set to be shorter than the time for the main power supply to be performed later.
  • the pin terminal (not shown) of the external wiring, the second terminal 28, and the land portion 19r are soldered.
  • the present invention is not limited to this.
  • the lead wires RD may be directly connected by soldering or a conductive adhesive.
  • the first resistance reference value Rf1, the second resistance reference value Rf2, and the like are stored in the storage unit MR built in the control means SG.
  • the present invention is not limited to this. It may be built in.

Abstract

【課題】簡易な構成で着霜状態を検出することが可能な霜検出器及び着霜状態検出装置を提供することを目的とする。 【解決手段】霜検出器101は、ベース部材19と、水分によって抵抗値が変化する感湿体パターンによって構成される水分検知部13と、感湿体パターン13と電気的に接続された互いに離間する一対の電極部17と、水分検知部13の近傍に設けられ水分検知部13に付着した霜及び水分を蒸発可能な発熱部15と、を有することを特徴とし、着霜状態検出装置は、この霜検出器101と、発熱部15に給電する給電手段と、一対の電極部17間における感湿体パターンの抵抗値に対応した信号を出力する抵抗値検出手段と、抵抗値検出手段の信号が入力される制御手段と、を備え、発熱部15に本給電する時間と感湿 体パターンの抵抗値の変化とに基づいて、霜検出器101が配設される熱交換器等の被着霜部の着霜状態を検出することを特徴としている。

Description

霜検出器及び該霜検出器を用いた着霜状態検出装置
 本発明は、冷蔵庫や冷凍庫に使用される熱交換器等に霜が付着していることを検出するのに用いることができる霜検出器及び該霜検出器を用いた着霜状態検出装置に関する。
 従来より、冷蔵庫や冷凍庫等に使用される熱交換器(冷却器)において、水蒸気が冷却され霜となって熱交換器に付着し、この霜が付着することにより、熱交換器の効率が落ちてしまうという課題があった。
 この課題を解消するために、種々の除霜方法が提案されてきた。例えば、熱交換器の近傍にヒータを備え、タイマーを用いて適当な時間間隔でヒータを駆動し、熱交換器を加熱することにより、除霜を行う方法があった。しかし、この方法では、除霜を確実に行うために、霜の有無や量に関係なく、ヒータの駆動時間の間隔を短くして行わなければいけなかった。このため、無駄な電力の消費が行われるという課題があった。一方、この課題を解決するために、熱交換器に霜が発生したか否かをセンサによって検知し、霜が発生した時にヒータを駆動して、除霜することが提案されている。これにより、ヒータの駆動時間を短くすることができ、熱交換器が使用される冷蔵庫や冷凍庫等の省エネルギー化が図れることとなる。
 このような霜の発生を検出する装置として、特許文献1では、冷蔵庫または冷凍庫等における熱交換器(冷却器RP)の着霜状態を監視して霜取りを的確に行うために利用される着霜状態検出装置901が提案されている。図14は、従来例の着霜状態検出装置901を説明する図であって、図14(a)は、着霜状態検出装置901の構成を示す図であり、図14(b)は、着霜センサ913の外形を示す正面図である。
 図14(a)に示す着霜状態検出装置901は、冷却器RPの表面に取り付けられる着霜センサ913と、着霜センサ913に交流信号を印加する駆動部911と、着霜センサ913の出力電圧の大きさに応じて2値化を行って着霜状態であるか否かを判断する判定部912と、を備えて構成されている。また、図14(b)に示す着霜センサ913は、基板921の表面上に、くし歯状パターンで互いに対向するように配設された第1のパターン電極922及び第2のパターン電極923を有して構成されている。
 このように構成された着霜状態検出装置901は、霜が第1のパターン電極922と第2のパターン電極923との間に付着すると、第1のパターン電極922と第2のパターン電極923との間における抵抗値が増大しかつ静電容量が減少するようになる。この抵抗値及び静電容量の変化で交流信号に基づく出力電圧が増大し、出力電圧が閾値よりも大きくなった時に、着霜状態検出装置901は、着霜状態であると判定している。そして、着霜状態検出装置901の判定部912が着霜状態であることを示す検出信号を出力し、この検出信号に基づいて、冷却器RPの除霜ヒータに電流を流して除霜動作を行わせている。その後、除霜ヒータの駆動によって冷却器RPの霜が溶解して水滴になると、着霜センサ913における出力電圧が低下し、出力電圧の大きさが閾値以下になると、判定部912が着霜状態でないことを示す検出信号を出力し、冷却器RPの除霜ヒータへの電流の供給が停止される。このようにして、従来例の着霜状態検出装置901は、着霜センサ913で着霜状態を検出でき、冷却器RPの除霜ヒータのON/OFFを制御できるとしている。
特開2012-233619号公報
 しかしながら、従来例のような着霜センサ913を用いて着霜状態を検出する方法では、交流信号を印加する駆動部911を用いなければいけなく、簡易な着霜状態の検出ではなかった。また、着霜状態検出装置901においては、着霜状態であるかないかの判断を行うだけで、冷却器RPに着霜した霜の量を検出することは困難であった。このため、省エネルギー化を行うために、霜が付着した量に基づいてきめ細かなタイミングで除霜ヒータのON/OFFを制御しようとしても、難しいという課題もあった。
 本発明は、上述した課題を解決するもので、交流信号を用いることなく簡易な構成で着霜状態を検出することが可能な霜検出器及び該霜検出器を用いた着霜状態検出装置を提供することを目的とする。
 この課題を解決するために、本発明の霜検出器は、ベース部材と、該ベース部材の一面側に設けられ水分によって抵抗値が変化する感湿体パターンによって構成される水分検知部と、前記感湿体パターンと電気的に接続された互いに離間する一対の電極部と、前記水分検知部の近傍に設けられ前記水分検知部に付着した霜及び水分を蒸発可能な発熱部と、を有することを特徴としている。
 これによれば、本発明の霜検出器は、霜が感湿体パターンに付着すると、一対の電極部を介して得られる感湿体パターンの抵抗値が変化するようになる。このため、水分検知部(感湿体パターン)への着霜状態を、従来例のような交流信号を用いることなく、容易に検出することができる。
 また、本発明の霜検出器は、前記ベース部材は、板状をなしており、前記発熱部が、前記ベース部材の他面側に設けられるとともに、前記ベース部材を挟んで前記感湿体パターンと対向する位置に配置されていることを特徴としている。
 これによれば、感湿体パターンに付着した霜及び水分を確実かつ効率的に蒸発させることができる。このことにより、霜検出器の省エネルギー化を図ることができる。
 また、本発明の霜検出器は、前記感湿体パターンがポリビニルピロリドンからなるバインダ樹脂中にカーボン粒子が分散されて形成されていることを特徴としている。
 これによれば、ポリビニルピロリドンは吸湿性が高いので、より多くの水分をバインダ樹脂中に吸収して、バインダ樹脂が膨潤することとなる。このため、感湿体パターンにおける水分吸収による大きな抵抗値変化が得られるようになる。このことにより、霜検出器の感度が向上し、より容易に着霜状態を検出することができる。また、導電体としてカーボン粒子を用いているので、水分を吸収したバインダ樹脂中でも水分による悪影響を受けることがない。このことにより、感湿体パターンにおける安定した抵抗値変化を得ることができる。
 また、本発明の霜検出器は、前記電極部がフェノール樹脂からなるバインダ樹脂中に導電体粒子が分散された膜から形成されており、前記電極部が前記感湿体パターンの一部を覆うようにして配設されていることを特徴としている。
 これによれば、他の材料との密着性が劣るポリビニルピロリドンを感湿体パターンのバインダ樹脂として用いても、電極部により、感湿体パターンをベース部材に固定することができる。しかも他の材料との密着性が良いフェノール樹脂を電極部のバインダ樹脂として用いているので、ベース部材と電極部の密着性を良くすることができ、感湿体パターンをベース部材により確実に固定することができる。これらのことにより、霜検出器の耐久性を向上させることができる。
 また、本発明の霜検出器は、前記ベース部材がビスマレイミドトリアジン樹脂からなることを特徴としている。
 これによれば、このビスマレイミドトリアジン樹脂は高い耐熱性を有しているので、発熱部によって加熱されるベース部材に好適である。
 また、本発明の着霜状態検出装置は、上記に記載の霜検出器と、前記発熱部に給電する給電手段と、前記一対の電極部間における前記感湿体パターンの抵抗値に対応した信号を出力する抵抗値検出手段と、該抵抗値検出手段の出力に対応した信号が入力される制御手段と、を備え、前記制御手段が、前記給電手段を制御し、前記給電手段を駆動して前記発熱部に本給電する時間と前記感湿体パターンの抵抗値の変化とに基づいて、前記霜検出器が配設される熱交換器等の被着霜部の着霜状態を検出することを特徴としている。
 これによれば、霜検出器の発熱部が水分検知部(感湿体パターン)に付着した霜及び水分を蒸発させ、それに伴う感湿体パターンの抵抗値の変化を測定することができる。このため、給電手段を駆動して発熱部に本給電する時間と感湿体パターンの抵抗値の変化とに基づいて、霜検出器が配設される熱交換器等の被着霜部の着霜状態を検出、ひいては付着した霜の相対的な量を検出することができる。
 また、本発明の着霜状態検出装置は、前記感湿体パターンが水分の吸湿によって抵抗値が高くなるものであり、前記制御手段が、前記本給電を開始してから、前記一対の電極部間における前記感湿体パターンの抵抗値が予め定めた第1抵抗基準値に下がるまでの給電時間を検出し、前記給電時間が予め定めた時間基準値よりも長くなった場合に、前記被着霜部が所定の着霜状態であると判定することを特徴としている。
 これによれば、給電時間、つまり霜及び水分が蒸発するまでの経過時間の長さによって、霜が付着した量を相対的に検出することが可能となる。このことにより、本発明の着霜状態検出装置を熱交換器等に適用すると、霜取り開始のタイミングを適切に設定することができるので、熱交換器等の無駄な消費電力を抑制することが可能となる。
 また、本発明の着霜状態検出装置は、前記制御手段が、前記給電時間を記憶する記憶部を具備し、前記給電時間が前記時間基準値に達しなかった場合に、前記被着霜部が所定の着霜状態であるか否かを次回に判定する際に、前記記憶部に記憶した前回の給電時間を次回の給電時間に加えるようにすることを特徴としている。
 これによれば、1回の判定で給電時間が時間基準値に達し無い場合でも、複数回の判定を経た累計の給電時間で時間基準値と比較することができる。すなわち、1回の判定で感湿体パターンに付着した霜及び水分が蒸発するが、この蒸発に要した本給電の経過時間(給電時間)を次回以降の判定に利用しているので、同じ霜検出器を用いて被着霜部が所定の着霜状態であるか否かを判定することが可能となる。
 また、本発明の着霜状態検出装置は、前記感湿体パターンの抵抗値が予め定めた第2抵抗基準値よりも大きい場合に、前記給電手段は、前記発熱部への前記本給電を開始することを特徴としている。
 これによれば、抵抗値が小さい際、つまり霜の付着が少ない際に、発熱部への本給電が開始されない。このことにより、不要な発熱部への給電を防止することができ、着霜状態検出装置の省エネルギー化を図ることができる。
 また、本発明の着霜状態検出装置は、前記制御手段が、前記抵抗値検出手段から前記信号を入手する前に、前記給電手段を駆動して前記発熱部に予備給電することを特徴としている。
 これによれば、水分検知部(感湿体パターン)に付着した霜を僅かに溶かすことができる。このため、空気中の水蒸気から凝固して霜にならない場合、つまり水蒸気が昇華して霜になった場合であっても、僅かに溶かされた水分を感湿体パターンが検知することができる。このことにより、感湿体パターンの抵抗値が変化するようになり、水分検知部(感湿体パターン)への着霜状態を確実に検出することができる。
 また、本発明の着霜状態検出装置は、前記抵抗値検出手段が、前記感湿体パターンで構成される感湿体抵抗と該感湿体抵抗と中間接続部で接続される抵抗器とを有した直列回路と、該直列回路に電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、前記抵抗値検出手段が、前記直列回路に印加した電圧と前記中間接続部における分圧電圧とから、前記感湿体パターンの前記感湿体抵抗の抵抗値を得ることを特徴としている。
 これによれば、簡易な構成でありながら、感湿体パターンの感湿体抵抗の抵抗値を容易に得ることができる。
 本発明の霜検出器は、霜が感湿体パターンに付着すると、一対の電極部を介して得られる感湿体パターンの抵抗値が変化するようになる。このため、水分検知部(感湿体パターン)への着霜状態を、従来例のような交流信号を用いることなく、容易に検出することができる。
 また、本発明の霜検出器を用いた着霜状態検出装置は、霜検出器の発熱部が水分検知部(感湿体パターン)に付着した霜及び水分を蒸発させ、それに伴う感湿体パターンの抵抗値の変化を測定することができる。このため、給電手段を駆動して発熱部に本給電する時間と感湿体パターンの抵抗値の変化とに基づいて、霜検出器が配設される熱交換器等の被着霜部の着霜状態を検出、ひいては付着した霜の相対的な量を検出することができる。
本発明の第1実施形態の霜検出器を説明する構成図であって、図1(a)は、上面図であり、図1(b)は、下面図である。 本発明の第1実施形態の霜検出器を説明する構成図であって、図2(a)は、図1(a)に示すII-II線における断面図であり、図2(b)は、図1(a)に示すIII-III線における断面図である。 本発明の第1実施形態の霜検出器に係わる検出原理を説明する模式図であって、図3(a)は、吸湿前の感湿体パターンを示した図であり、図3(b)は、吸湿後の感湿体パターンを示した図である。 本発明の第2実施形態の霜検出器を用いた着霜状態検出装置を説明するブロック図である。 本発明の第2実施形態の霜検出器を説明する構成図であって、図5(a)は、上面図であり、図5(b)は、下面図である。 本発明の第2実施形態の着霜状態検出装置を説明する図であって、給電手段と抵抗値検出手段における回路図である。 本発明の第2実施形態の着霜状態検出装置を説明するグラフであって、抵抗値検出手段からの出力の一例を示したものである。 本発明の第2実施形態の着霜状態検出装置を説明する図であって、図8(a)は、熱交換器等の被着霜部に着霜していない状態の写真であり、図8(b)は、被着霜部に着霜した状態の写真であり、図8(c)は、図8(b)の状態よりも更に被着霜部に着霜した状態の写真である。 本発明の第2実施形態の着霜状態検出装置を説明するグラフであって、図9(a)及び図9(b)は、それぞれ図8(b)及び図8(c)に示す各状態から霜検出器の発熱部に給電した場合の抵抗値検出手段の出力の一例を示したものである。 本発明の第2実施形態の着霜状態検出装置の制御手段における制御方法の一例を示したフローチャート図であり、パートPA図である。 本発明の第2実施形態の着霜状態検出装置の制御手段における制御方法の一例を示したフローチャート図であり、図10のパートPA図に続くパートPB図である。 本発明の第1実施形態に係わる霜検出器の変形例を説明する図であって、図12(a)は、変形例1の霜検出器の上面図であり、図12(b)は、変形例2の霜検出器の上面図である。 本発明の第2実施形態に係わる霜検出器の変形例を説明する図であって、図13(a)は、変形例3の霜検出器の下面図であり、図13(b)は、変形例4の霜検出器の下面図である。 従来例の着霜状態検出装置を説明する図であって、図14(a)は、着霜状態検出装置の構成を示す図であり、図14(b)は、着霜センサの外形を示す正面図である。
 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
 [第1実施形態]
 図1は、本発明の第1実施形態の霜検出器101を説明する構成図であって、図1(a)は、その上面図であり、図1(b)は、その下面図である。図2は、本発明の第1実施形態の霜検出器101を説明する構成図であって、図2(a)は、図1(a)に示すII-II線における断面図であり、図2(b)は、図1(a)に示すIII-III線における断面図である。図3(a)は、吸湿前の感湿体パターンを示した模式図であり、図3(b)は、吸湿後の感湿体パターンを示した模式図である。なお、図3は、説明を分かり易くするために模式化しているので、実際の寸法とは異なる。
 本発明の第1実施形態の霜検出器101は、図1に示すように、板状のベース部材19と、ベース部材19の一面19a側に設けられた水分検知部13と、互いに離間する一対の電極部17(17A、17B)と、ベース部材19の他面19z側に設けられた発熱部15と、を備えて構成されている。他に、第1実施形態の霜検出器101には、電極部17(17A、17B)のそれぞれと接続された一対の第1端子18と、発熱部15と電気的に接続された一対の第2端子28と、を有している。
 先ず、霜検出器101の水分検知部13は、図1(a)に示すような長方形の感湿体パターンによって構成され、図2に示すように、ベース部材19の一面19a側に設けられている。この感湿体パターンは、図3に示すように、ポリビニルピロリドン(PVP、Polyvinylpyrrolidone)からなるバインダ樹脂BJ中に導電体であるカーボン粒子CPが分散されて形成されており、導電性を有している。
 また、感湿体パターン(水分検知部13)は、図3(a)に示す吸湿前の状態から、感湿体パターン中に水分を含有すると、バインダ樹脂BJを構成するポリビニルピロリドンが膨潤し、分散されたカーボン粒子CP同士が離れた図3(b)のような状態になる。このため、カーボン粒子CP間の導電性が低下し、感湿体パターンの抵抗値が増大するようになる。つまり、感湿体パターンは、水分によって抵抗値が変化する機能を有している。このような機能を有した感湿体パターンを用いると、感湿体パターンに霜が付着して吸湿がおこり、水分検知部13(感湿体パターン)への着霜状態を、従来例のような交流信号を用いることなく、容易に検出することができる。
 また、本発明の第1実施形態では、感湿体パターンに吸湿性の高いポリビニルピロリドンからなるバインダ樹脂BJを用いているので、より多くの水分をバインダ樹脂BJ中に吸収して、バインダ樹脂BJがより膨潤することとなる。このため、感湿体パターンにおける水分吸収による大きな抵抗値変化が得られるようになる。このことにより、霜検出器101の感度が向上し、より容易に着霜状態を検出することができる。また、導電体としてカーボン粒子CPを用いているので、水分を吸収したバインダ樹脂BJ中でも水分による悪影響を受けることがない。このことにより、感湿体パターンにおける安定した抵抗値変化を得ることができる。
 次に、霜検出器101の電極部17(17A、17B)は、図1(a)に示すように、感湿体パターンの両端側の一部を覆うようにして配設され、感湿体パターンと電気的に接続されている。これにより、他の材料との密着性が劣るポリビニルピロリドンを感湿体パターンのバインダ樹脂BJとして用いても、電極部17により、感湿体パターンをベース部材19に固定することができる。
 また、互いに離間する一対の電極部17(17A、17B)は、それぞれ一対の第1端子18とも電気的に接続されている。そして、第1端子18に外部配線が接続され、この電極部17を介して感湿体パターンの抵抗値が測定できるようになっている。また、第1端子18と外部配線との接続は、図示はしていないが、図1に示すスルーホール19hに外部配線のピン端子を挿入し、ピン端子と第1端子18及びランド部19r(図1(b)を参照)とをはんだ付けして行っている。
 また、電極部17は、フェノール樹脂からなるバインダ樹脂中に、カーボンや銀等の導電体粒子が分散された膜から形成されている。これにより、フェノール樹脂が他の材料との密着性が良いので、ベース部材19と電極部17との密着性を良くすることができ、感湿体パターン(水分検知部13)をベース部材19により確実に固定することができる。
 次に、霜検出器101の発熱部15は、図1(b)に示すように、ミアンダ形状に形成され、図2に示すように、ベース部材19の他面19z側に設けられている。そして、ベース部材19を挟んで感湿体パターンと対向する位置に配置されている。これにより、ベース部材19の厚みが1(mm)以下と非常に薄いので、水分検知部13(感湿体パターン)の近傍に発熱部15が設けられることなる。
 また、発熱部15は、図2に示すように、フェノール樹脂からなるバインダ樹脂中に銀の導電体粒子が分散された発熱層15Gと、フェノール樹脂からなるバインダ樹脂中にカーボンの導電体粒子が分散された保護層15Hと、から構成されている。なお、保護層15Hは、エポキシ樹脂の塗膜で形成されたものでも良い。
 また、発熱部15は、図1(b)に示すように、発熱部15の両端側が一対の第2端子28と接続されて、図示しない外部配線に接続されている。そして、外部配線及び第2端子28を介して、発熱部15に電力を給電できるようになっている。このため、発熱部15に給電してベース部材19を加熱することができ、感湿体パターン(水分検知部13)に付着した霜及び水分を確実かつ効率的に蒸発させることができる。なお、第2端子28と外部配線との接続は、図示はしていないが、図1に示すスルーホール19kに外部配線のピン端子を挿入し、ピン端子と第2端子28及びランド部19d(図1(a)を参照)とをはんだ付けして行っている。また、前述した第1端子18及びランド部19rと第2端子28及びランド部19dは、銅箔をパターニングしたものに、ニッケルめっき及び金めっきが施されたものを用いており、耐久性及びはんだ付け性が良好である。また、感湿体パターン、電極部17、発熱層15G及び保護層15Hは、スクリーン印刷等の手法によって形成されている。
 また、本発明の第1実施形態の霜検出器101を用いた場合、発熱部15を駆動して感湿体パターン(水分検知部13)に付着した霜及び水分を蒸発させ、蒸発するまでの時間を感湿体パターンの抵抗値の変化に基づいて測定すると、付着した霜の相対的な量を検出することも可能となる。つまり、蒸発に要する時間が長ければ長い程、水分検知部13に付着した霜の量が多いと捉えることができる。
 最後に、霜検出器101のベース部材19は、図1及び図2に示すように、矩形の板状をなしており、ビスマレイミドトリアジン樹脂(Bismaleimide-Triazine Resin)を用いている。このビスマレイミドトリアジン樹脂は、高い耐熱性を有しているので、発熱部15によって加熱されるベース部材19に好適である。
 以上のように構成された本発明の第1実施形態の霜検出器101における、効果について、以下に纏めて説明する。
 本発明の第1実施形態の霜検出器101は、水分によって抵抗値が変化する感湿体パターンによって、水分検知部13を構成したので、霜が感湿体パターンに付着すると、一対の電極部17を介して得られる感湿体パターンの抵抗値が変化するようになる。このため、水分検知部13(感湿体パターン)への着霜状態を、従来例のような交流信号を用いることなく、容易に検出することができる。また、水分検知部13に付着した霜及び水分を蒸発可能な発熱部15を有しているので、発熱部15を駆動して霜及び水分が蒸発させ、蒸発するまでの時間を感湿体パターンの抵抗値の変化に基づいて測定した場合には、付着した霜の相対的な量を検出することも可能となる。つまり、蒸発に要する時間が長ければ長い程、水分検知部13に付着した霜の量が多いと捉えることができる。
 また、発熱部15が板状のベース部材19を挟んで感湿体パターンと対向する位置に配置されているので、感湿体パターンに付着した霜及び水分を確実かつ効率的に蒸発させることができる。このことにより、霜検出器101の省エネルギー化を図ることができる。
 また、感湿体パターンにポリビニルピロリドンからなるバインダ樹脂BJを用いており、ポリビニルピロリドンが吸湿性が高いので、より多くの水分をバインダ樹脂BJ中に吸収して、バインダ樹脂BJがより膨潤することとなる。このため、感湿体パターンにおける水分吸収による大きな抵抗値変化が得られるようになる。このことにより、霜検出器101の感度が向上し、より容易に着霜状態を検出することができる。また、導電体としてカーボン粒子CPを用いているので、水分を吸収したバインダ樹脂BJ中でも水分による悪影響を受けることがない。このことにより、感湿体パターンにおける安定した抵抗値変化を得ることができる。
 また、膜からなる電極部17が感湿体パターンの一部を覆うようにして配設されているので、他の材料との密着性が劣るポリビニルピロリドンを感湿体パターンのバインダ樹脂BJとして用いても、電極部17により、感湿体パターンをベース部材19に固定することができる。しかも他の材料との密着性が良いフェノール樹脂を電極部17のバインダ樹脂として用いているので、ベース部材19と電極部17の密着性が良く、感湿体パターンをベース部材19により確実に固定することができる。これらのことにより、霜検出器101の耐久性を向上させることができる。
 また、ベース部材19がビスマレイミドトリアジン樹脂からなるので、このビスマレイミドトリアジン樹脂は高い耐熱性を有しているので、発熱部15によって加熱されるベース部材19に好適である。
 [第2実施形態]
 図4は、本発明の第2実施形態の霜検出器102を用いた着霜状態検出装置200を説明するブロック図である。図5は、本発明の第2実施形態の霜検出器102を説明する構成図であって、図5(a)は、上面図であり、図5(b)は、下面図である。なお、第1実施形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
 本発明の第2実施形態の霜検出器102を用いた着霜状態検出装置200は、図4に示すように、水分検知部23(図5(a)を参照)と発熱部25(図5(b)を参照)が設けられた霜検出器102と、発熱部25に給電する給電手段SPと、感湿体パターンの抵抗値に対応した信号を出力する抵抗値検出手段RKと、抵抗値検出手段RKの信号が入力される制御手段SGと、を備えて構成されている。
 先ず、着霜状態検出装置200の霜検出器102について説明する。霜検出器102は、冷蔵庫や冷凍庫等の製品装置777に使用される熱交換器の被着霜部555に配設され、図5に示すように、板状のベース部材29と、ベース部材29の一面29a側に設けられた水分検知部23と、互いに離間する一対の電極部17(17A、17B)と、ベース部材29の他面29z側に設けられた発熱部25と、を備えて構成されている。他に、第2実施形態の霜検出器102には、電極部17(17A、17B)のそれぞれと接続された一対の第1端子18と、発熱部25と電気的に接続された一対の第2端子28と、を有している。
 霜検出器102の水分検知部23は、図5(a)に示すような長方形の感湿体パターンが2つ設けられて構成され、ベース部材29の一面29a側に設けられている。この感湿体パターンは、第1実施形態と同様に、ポリビニルピロリドンからなるバインダ樹脂BJ中に導電体であるカーボン粒子CPが分散されて形成されており、導電性を有している。そして、この感湿体パターンは、前述したように、水分の吸湿によって抵抗値が高くなるものである。これにより、水分検知部23である感湿体パターンに霜が付着して吸湿がおこり、水分検知部23(感湿体パターン)への着霜状態を、従来例のような交流信号を用いることなく、容易に検出することができる。
 また、本発明の第2実施形態でも、感湿体パターンにポリビニルピロリドンからなるバインダ樹脂BJを用いているので、より多くの水分をバインダ樹脂BJ中に吸収して、バインダ樹脂BJがより膨潤することとなる。このため、感湿体パターンにおける水分吸収による大きな抵抗値の増加が得られるようになる。このことにより、霜検出器102の感度が向上し、より容易に着霜状態を検出することができる。また、導電体としてカーボン粒子CPを用いているので、水分を吸収したバインダ樹脂BJ中でも水分による悪影響を受けることがない。このことにより、感湿体パターンにおける安定した抵抗値変化を得ることができる。
 霜検出器102の電極部17(17A、17B)は、第1実施形態と同様に、図5(a)に示すように、感湿体パターンの両端側の一部を覆うようにして配設され、感湿体パターンと電気的に接続されている。これにより、他の材料との密着性が劣るポリビニルピロリドンを感湿体パターンのバインダ樹脂BJとして用いても、電極部17により、感湿体パターンをベース部材29に固定することができる。
 霜検出器102の発熱部25は、図5(b)に示すように、ミアンダ形状に形成され、ベース部材29の他面29z側に設けられている。そして、ベース部材29を挟んで感湿体パターンと対向する位置に配置されている。そして、発熱部25に給電してベース部材29を加熱すると、このベース部材29の厚みが0.5(mm)以下と非常に薄いので、水分検知部23(感湿体パターン)に充分な熱が伝わり、感湿体パターン(水分検知部23)に付着した霜及び水分を確実かつ効率的に蒸発させることができる。
 霜検出器102のベース部材29は、図5に示すように、矩形の板状をなしており、水分検知部23及び電極部17を挟んだ両側に、2つのスリット部29sが形成されている。このスリット部29sのピッチサイズは、霜検出器102が取り付けられる熱交換器等の被着霜部555(図4を参照)のフィンのピッチに合わせており、被着霜部555のフィンに霜検出器102を挟み込んで取り付けられるようになっている。
 また、ベース部材29には、第1実施形態と同様に、ビスマレイミドトリアジン樹脂(Bismaleimide-Triazine Resin)を用いている。このビスマレイミドトリアジン樹脂は、高い耐熱性を有しているので、発熱部25によって加熱されるベース部材29に好適である。
 次に、霜検出器102以外の構成要素について説明する。図6は、給電手段SPと抵抗値検出手段RKにおける回路図である。図7は、抵抗値検出手段RKからの出力の一例を示したグラフである。図8は、熱交換器等の被着霜部555に着霜する状態の変化を示した写真であって、図8(a)は、着霜していない状態を示し、図8(b)は、着霜した状態を示し、図8(c)は、図8(b)の状態よりも更に着霜した状態を示している。図8(a)の縦の白い線状のものは被着霜部555のフィンであり、図8(b)及び図8(c)における白い部分は“霜”を示している。図9(a)及び図9(b)は、それぞれ図8(b)及び図8(c)に示す各状態にある被着霜部555に配置された霜検出器102の発熱部25に給電した場合の抵抗値検出手段RKの出力の一例を示したグラフである。なお、図7及び図9の横軸は経過時間を示し、縦軸は感湿体抵抗Rsの抵抗値に対応した出力値を示している。
 先ず、着霜状態検出装置200の制御手段SGは、中央演算処理装置(CPU、Central Processing Unit)を用いて構成され、図4に示すように、抵抗値検出手段RKと接続されて抵抗値検出手段RKからの信号が入力されるとともに、給電手段SPと接続し給電手段SPによる給電を制御している。また、制御手段SGには、給電手段SPにおける給電時間を記憶する記憶部MRを具備していいる。そして、制御手段SGは、給電手段SPを駆動する時間と感湿体パターンの抵抗値の変化とに基づいて、霜検出器102が配設される熱交換器等の被着霜部555の着霜状態を判断するようにしている。
 次に、着霜状態検出装置200の給電手段SPは、図6に示すように、トランジスタTrと抵抗器R1及び抵抗器R2を用いた回路を有して構成され、制御手段SGからの命令信号(制御信号)に基づき、霜検出器102に設けられた発熱部25に対して、ON/OFFを行い、発熱部25に電源(電圧源)DGからの給電を行っている。
 次に、着霜状態検出装置200の抵抗値検出手段RKは、一対の電極部17間における感湿体パターンの抵抗値を検出するために、図6に示すように、感湿体パターンで構成される感湿体抵抗Rsと固定の抵抗器Rrとを直列で接続して直列回路とし、この直列回路の両端に電圧印加手段である電源DGから電圧を印加している。そして、抵抗値検出手段RKは、感湿体抵抗Rsと抵抗器Rrとが接続される中間接続部P1からの分圧電圧を制御手段SG側に出力している。
 この抵抗値検出手段RKからの出力は、感湿体パターンの抵抗値の変化に応じて変化する。例えば図7に示すように、霜検出器102の感湿体パターンに着霜していない状態(例えば図7に示すA時間及び図8(a))では、感湿体パターンの感湿体抵抗Rsが抵抗器Rrに比べて大幅に低い抵抗値となっており、その際の分圧電圧が低くなっている。そして、霜検出器102の感湿体パターンに着霜が開始(図7に示すB時間)されると、感湿体パターンが水分を吸湿して感湿体抵抗Rsの抵抗値が上昇し、感湿体パターンに着霜が累積されるような状態(例えば図7に示すC時間及び図8(b))になると、感湿体抵抗Rsが抵抗器Rrに比べて大幅に高い抵抗値となり、その際の分圧電圧が高くなる。そして、感湿体パターンの感湿体抵抗Rsの抵抗値が充分高くなると、更に、着霜された状態(図8(c))でも、その際の分圧電圧に変化は見られなくなる。
 例えば図7に示すように、制御手段SGからの命令信号で、給電手段SPが発熱部25に給電を開始(例えば図7に示すD時間)すると、感湿体パターンに着霜した霜及び感湿体パターンに吸湿された水分が蒸発し、時間の経過とともに徐々に感湿体抵抗Rsの抵抗値が低下するようになる。そして、その際の分圧電圧も低下するようになり、ついには、霜検出器102の感湿体パターンに着霜していない状態(例えば図7に示すE時間)になり、元の分圧電圧にまで低下する。
 このようにして、抵抗値検出手段RKから感湿体パターンの抵抗値に対応した信号が出力され、この出力の信号が制御手段SGに備えられたA/D変換器(図示していない)によってA/D変換されて、制御手段SGに入力される。そして、この感湿体抵抗Rsと抵抗器Rrの直列回路に印加した電圧と、感湿体抵抗Rsと抵抗器Rrとが接続される中間接続部P1における分圧電圧と、から、感湿体パターンの感湿体抵抗Rsの抵抗値を得るように構成されている。これにより、簡易な構成でありながら、感湿体パターンの感湿体抵抗Rsの抵抗値を容易に得ることができる。
 また、図8(b)に示すような着霜状態にある霜検出器102の発熱部25に給電を開始(図9(a)に示すDb時間)する場合と、図8(c)に示すような着霜状態にある霜検出器102の発熱部25に給電を開始(図9(b)に示すDc時間)する場合とでは、図9(a)及び図9(b)に示すように、出力されるデータプロファイルが異なっている。つまり、図9(a)の給電を開始(図9(a)に示すDb時間)してから着霜していない状態(図9(a)に示すEb時間)への経過時間Tbと比較して、図9(b)に示すように、着霜がより多い方が、給電を開始(図9(b)に示すDc時間)してから着霜していない状態(図9(b)に示すEc時間)への経過時間Tcが長くなっている。なお、本第2実施形態においては、A/D変換器が制御手段SGを構成する中央演算処理装置(CPU)に内蔵されているもので説明したが、A/D変換器を内蔵していないCPUを用いても良い。この場合には、抵抗値検出手段RKと制御手段SGとの間にA/D変換器が設けられる。また、抵抗値検出手段RKがA/D変換器を備えていても構わない。
 以上のようにして、本発明の第2実施形態の着霜状態検出装置200は、制御手段SGが給電手段SPを制御して・BR>嚮沛O器102の発熱部25に給電し、抵抗値検出手段RKが感湿体パターンの抵抗値の出力に対応した信号を制御手段SGに出力するように構成されている。このため、着霜状態検出装置200は、霜検出器102の発熱部25が水分検知部23に付着した霜及び水分を蒸発させ、それに伴う感湿体パターンの抵抗値の変化を測定することができる。このため、給電手段SPを駆動する時間と感湿体パターンの抵抗値の変化とに基づいて、霜検出器102が配設される熱交換器等の被着霜部555の着霜状態を検出、ひいては付着した霜の相対的な量を検出することができる。
 次に、着霜状態検出装置200の制御手段SGにおける制御方法の一例について説明する。図10は、着霜状態検出装置200の制御手段SGにおける制御方法の一例を示したフローチャート図のパートPA図である。図11は、図10のパートPA図に続くパートPB図である。
 先ず、着霜状態検出装置200の制御手段SGは、図10に示すように、抵抗値検出手段RKから出力信号を入手する前に、給電手段SPに発熱部25への予備給電を開始する命令信号を送信し、給電手段SPを駆動して発熱部25への予備給電を開始する。そして、予め記憶部MRに格納されていた一定時間が経過した後、制御手段SGは、給電手段SPに発熱部25への予備給電を停止する命令信号を送信し、発熱部25への予備給電を停止する。これにより、水分検知部23(感湿体パターン)に付着した霜を僅かに溶かすことができる。このため、空気中の水蒸気から凝固して霜にならない場合、つまり水蒸気が昇華して霜になった場合であっても、僅かに溶かされた水分を感湿体パターンが検知することができる。このことにより、感湿体パターンの抵抗値が変化するようになり、水分検知部23(感湿体パターン)への着霜状態を確実に検出することができる。なお、予備給電を行う一定時間は、後に行われる本給電の時間よりも短い時間となるように設定されている。
 次に、制御手段SGは、図10に示すように、抵抗値検出手段RKからの出力信号を入手する。この出力信号は、霜検出器102の一対の電極部17間における感湿体パターンの抵抗値に対応した信号であって、前述したように、感湿体抵抗Rsと抵抗器Rrとが接続される中間接続部P1からの分圧電圧である。そして、この分圧電圧値と直列回路に印加した電圧とから、感湿体パターンの感湿体抵抗Rsの抵抗値を算出し、記憶部MRに記憶させる。
 次に、制御手段SGは、図10に示すように、算出した感湿体抵抗Rsの抵抗値が予め記憶部MRに格納されていた第2抵抗基準値Rf2より大きいか小さいかを確認する。そして、感湿体抵抗Rsの抵抗値が第2抵抗基準値Rf2よりも大きい場合に、給電手段SPに発熱部25への本給電を開始する命令信号を送信し、給電手段SPを駆動して発熱部25への本給電を開始する。
 一方、感湿体抵抗Rsの抵抗値が第2抵抗基準値Rf2以下である場合、制御手段SGは、図10に示すように、一定時間、例えば数時間経過後に発熱部25への予備給電を開始及び停止し、抵抗値検出手段RKからの出力信号を再び入手するようする。そして、感湿体抵抗Rsの抵抗値を再び算出し、再び第2抵抗基準値Rf2より大きいか小さいかを確認する。このような作業を繰り返す。これにより、感湿体抵抗Rsの抵抗値が小さい際、つまり霜の付着が少ない際に、発熱部25への本給電が開始されないようになる。このことにより、不要な発熱部25への給電を防止することができ、着霜状態検出装置200の省エネルギー化を図ることができる。
 説明を戻して、制御手段SGは、図10に示すように、給電手段SPを駆動して発熱部25に本給電を開始した後、抵抗値検出手段RKからの出力信号を入手して、感湿体パターンの感湿体抵抗Rsの抵抗値を算出する。そして、算出した感湿体抵抗Rsの抵抗値が予め記憶部MRに格納されていた第1抵抗基準値Rf1より大きいか小さいかを確認する。そして、感湿体抵抗Rsの抵抗値が第1抵抗基準値Rf1以上である場合には、抵抗値検出手段RKからの出力信号を再び入手するようにして、感湿体抵抗Rsの抵抗値を再び算出し、再び第1抵抗基準値Rf1より大きいか小さいかを確認する。このような作業を繰り返す。一方、感湿体抵抗Rsの抵抗値が第1抵抗基準値Rf1よりも小さい場合、水分検知部23に付着した霜或いは水分が蒸発したものと判断して、給電手段SPに発熱部25への給電を停止する命令信号を送信し、発熱部25への本給電を停止する。
 次に、発熱部25への本給電を停止した後、制御手段SGは、図11に示すように、発熱部25に本給電を開始してから第1抵抗基準値Rf1に下がるまでの給電時間を検出し、この本給電の経過時間を記憶部MRに記憶させる。
 次に、制御手段SGは、図11に示すように、経過時間(給電時間)が予め記憶部MRに格納されていた時間基準値Tfより長いか短いかを確認する。そして、制御手段SGは、経過時間(給電時間)が時間基準値Tfよりも長くなった場合に、霜検出器102が装着された被着霜部555が所定の着霜状態(例えば、霜取り処理を必要とする状態)であると判定する。なお、この時間基準値Tfは任意に定めることができるとともに、複数の時間基準値Tfを設定することができる。
 このようにして、本給電を開始してから第1抵抗基準値Rf1に下がるまでの給電時間、つまり霜及び水分が蒸発するまでの経過時間を検出して、被着霜部555が所定の着霜状態であると判定するように構成したので、この経過時間(給電時間)の長さによって、霜が付着した量を相対的に検出することが可能となる。このことにより、本発明の着霜状態検出装置200を冷蔵庫や冷凍庫等の製品装置777の熱交換器等に適用すると、霜取り開始のタイミングを適切に設定することができるので、製品装置777の無駄な消費電力を抑制することが可能となる。
 一方、給電時間が時間基準値Tfに達しなかった場合には、制御手段SGは、図10及び図11に示すように、一定時間、例えば数時間経過後に、最初のステップに戻り、測定を再び行う。その際には、被着霜部555が所定の着霜状態であるか否かを判定する経過時間(給電時間)として、記憶部MRに記憶した前回の経過時間(給電時間)を次回の経過時間(給電時間)に加えるようにしている。このため、1回の判定で経過時間が時間基準値Tfに達し無い場合でも、複数回の判定を経た累計の経過時間で時間基準値Tfと比較することができる。例えば、1回の判定で感湿体パターンに付着した霜及び水分が蒸発するので、時間基準値Tfに達しない場合での判定を繰り返して行う虞があり、これにより、このような不具合を防止することができる。また、この不具合を防止するために、複数個の霜検出器102を用いる場合が考えられるが、本発明の第2実施形態では、1個の霜検出器102で測定を行うことができ、着霜状態検出装置200を安く作製することができる。すなわち、1回の判定によって、感湿体パターンに付着した霜及び水分は蒸発するが、この蒸発に要した本給電の経過時間(給電時間)を次回以降の判定に利用することができるので、同じ霜検出器102を用いて被着霜部555が所定の着霜状態であるか否かを判定することが可能となる。
 最後に、制御手段SGは、図11に示すように、被着霜部555が所定の着霜状態であると判定した際に、冷蔵庫や冷凍庫等の製品装置777へ霜取り処理が必要であることを示す着霜判定信号を送信する。そして、この着霜判定信号を受信した製品装置777は、霜取りのための除霜ヒータを駆動するようになる。このように、本発明の第2実施形態の霜検出器102を用いた着霜状態検出装置200は、霜取り開始のタイミングを適切に設定することができる。
 以上のように構成された本発明の第2実施形態の霜検出器102及び霜検出器102を用いた着霜状態検出装置200における、効果について、以下に纏めて説明する。
 本発明の第2実施形態の霜検出器102は、水分によって抵抗値が変化する感湿体パターンによって、水分検知部23を構成したので、霜が感湿体パターンに付着すると、一対の電極部17を介して得られる感湿体パターンの抵抗値が変化するようになる。このため、水分検知部23(感湿体パターン)への着霜状態を、従来例のような交流信号を用いることなく、容易に検出することができる。
 また、感湿体パターンにポリビニルピロリドンからなるバインダ樹脂BJを用いており、ポリビニルピロリドンは吸湿性が高いので、より多くの水分をバインダ樹脂BJ中に吸収して、バインダ樹脂BJがより膨潤することとなる。このため、感湿体パターンにおける水分吸収による大きな抵抗値変化が得られるようになる。このことにより、霜検出器102の感度が向上し、より容易に着霜状態を検出することができる。また、導電体としてカーボン粒子CPを用いているので、水分を吸収したバインダ樹脂BJ中でも水分による悪影響を受けることがない。このことにより、感湿体パターンにおける安定した抵抗値変化を得ることができる。
 また、ベース部材29がビスマレイミドトリアジン樹脂からなるので、このビスマレイミドトリアジン樹脂は高い耐熱性を有しているので、発熱部25によって加熱されるベース部材29に好適である。
 また、本発明の第2実施形態の霜検出器102を用いた着霜状態検出装置200は、制御手段SGが給電手段SPを制御して霜検出器102の発熱部25に給電し、抵抗値検出手段RKが感湿体パターンの抵抗値に対応した信号を出力するように構成されている。このため、霜検出器102の発熱部25が水分検知部23に付着した霜及び水分を蒸発させ、それに伴う感湿体パターンの抵抗値の変化を測定することができる。このため、給電手段SPを駆動する時間と感湿体パターンの抵抗値の変化とに基づいて、霜検出器102が配設される熱交換器等の被着霜部555の着霜状態を検出、ひいては付着した霜の相対的な量を検出することができる。
 また、制御手段SGが給電手段SPを駆動して発熱部25に本給電を開始してから、一対の電極部17間における感湿体パターンの抵抗値が予め定めた第1抵抗基準値Rf1に下がるまでの給電時間、つまり霜及び水分が蒸発するまでの経過時間を検出し、給電時間が予め定めた時間基準値Tfよりも長くなった場合に、被着霜部555が所定の着霜状態であると判定するように構成した。このため、この経過時間(給電時間)の長さによって、霜が付着した量を相対的に検出することが可能となる。このことにより、本発明の着霜状態検出装置200を冷蔵庫や冷凍庫等の製品装置777の熱交換器等に適用すると、霜取り開始のタイミングを適切に設定することができるので、製品装置777の無駄な消費電力を抑制することが可能となる。
 また、制御手段SGが、被着霜部555の所定の着霜状態であるか否かを次回に判定する際に、記憶部MRに記憶した前回の給電時間を次回の給電時間に加えるように構成したので、1回の判定で給電時間が時間基準値Tfに達し無い場合でも、複数回の判定を経た累計の給電時間で時間基準値Tfと比較することができる。このため、1回の判定で感湿体パターンに付着した霜及び水分が蒸発するので、時間基準値Tfに達しない場合での判定を繰り返して行う虞があり、このような不具合を防止することができる。また、この不具合を防止するために、複数個の霜検出器102を用いる場合が考えられるが、本発明の第2実施形態では、1個の霜検出器102で測定を行うことができ、着霜状態検出装置200を安く作製することができる。すなわち、1回の判定によって、感湿体パターンに付着した霜及び水分は蒸発するが、この蒸発に要した本給電の経過時間(給電時間)を次回以降の判定に利用しているので、同じ霜検出器102を用いて被着霜部555が所定の着霜状態であるか否かを判定することが可能となる。
 また、感湿体パターンの抵抗値が第2抵抗基準値Rf2よりも大きい場合に、給電手段SPが発熱部25への本給電を開始するので、抵抗値が小さい際、つまり霜の付着が少ない際に、発熱部25への本給電が開始されないようになる。このことにより、不要な発熱部25への給電を防止することができ、着霜状態検出装置200の省エネルギー化を図ることができる。
 また、制御手段SGが、抵抗値検出手段RKから出力信号を入手する前に、給電手段SPを駆動して発熱部25に予備給電するので、水分検知部23(感湿体パターン)に付着した霜を僅かに溶かすことができる。このため、空気中の水蒸気から凝固して霜にならない場合、つまり水蒸気が昇華して霜になった場合であっても、僅かに溶かされた水分を感湿体パターンが検知することができる。このことにより、感湿体パターンの抵抗値が変化するようになり、水分検知部23(感湿体パターン)への着霜状態を確実に検出することができる。
 また、感湿体抵抗Rsと抵抗器Rrとからなる直列回路に印加した電圧と、感湿体抵抗Rsと抵抗器Rrが接続された中間接続部P1における分圧電圧と、から、感湿体パターンの感湿体抵抗Rsの抵抗値を得るように構成したので、簡易な構成でありながら、感湿体パターンの感湿体抵抗Rsの抵抗値を容易に得ることができる。
 なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
 図12は、本発明の第1実施形態に係わる霜検出器101の変形例を説明する図であって、図12(a)は、変形例1の霜検出器C111の上面図であり、図12(b)は、変形例2の霜検出器C121の上面図である。図13は、本発明の第2実施形態に係わる霜検出器102の変形例を説明する図であって、図13(a)は、変形例3の霜検出器C132の下面図であり、図13(b)は、変形例4の霜検出器C142の下面図である。
 <変形例1>
 上記第1実施形態では、発熱部15が板状のベース部材19を挟んで感湿体パターン(水分検知部13)と対向する位置に配置されるように構成したが、これに限るものではなく、例えば、図12(a)に示すように、発熱部C15をベース部材19の同じ一面19a側に設け、感湿体パターン(水分検知部13)を挟んだ位置に配設しても良い。また、片側だけに発熱部C15を設けても良い。更に、第2実施形態の霜検出器102に適用しても良い。
 <変形例2>
 上記第1実施形態では、水分検知部13の感湿体パターンが1本から構成されていたが、これに限るものではなく、例えば、図12(b)に示すように、複数本(図12(b)では5本)の感湿体パターンで水分検知部C13が構成されていても良い。また、第2実施形態の霜検出器102でも、2本でなく、複数本の感湿体パターンで構成されていても良い。
 <変形例3>
 上記第2実施形態では、外部配線のピン端子(図示していない)と第2端子28及びランド部19rとをはんだ付けして行ったが、これに限るものではなく、例えば、図13(a)に示すように、リード線RDを直接、はんだ付け若しくは導電性接着材で接続しても良い。また、第1実施形態の霜検出器101に適用しても良い。
 <変形例4>
 上記第2実施形態では、発熱部25にミアンダ形状のパターンを用いたが、これに限るものではなく、例えば、図13(b)に示すように、ベタパターンを用いた発熱部C25でも良い。また、第1実施形態の霜検出器101に適用しても良い。
 <変形例5>
 上記第2実施形態では、第1抵抗基準値Rf1や第2抵抗基準値Rf2等を制御手段SGに内蔵された記憶部MRに格納していたが、これに限るものではなく、例えば制御プログラム内に組み込まれていても良い。また、外部記憶装置を用いて、そこに記憶部MRを設ける構成でも良い。
 <変形例6>
 上記第2実施形態では、抵抗値検出手段RKから出力信号を入手する前に、給電手段SPを駆動して発熱部25への予備給電する制御方法にしたが、このステップを含まない制御方法でも良い。
 <変形例7>
 上記実施形態では、電極部17が感湿体パターンの一部を覆うようにして配設した構成としたが、電極部17を下層に設け、感湿体パターンが電極部17にかかる構成でも良い。
 <変形例8>
 上記実施形態では、水分の吸湿によって抵抗値が高くなる感湿体パターンを用いた構成としたが、水分検知部(13、23)に、水分の吸湿によって抵抗値が低くなるパターンを用いても良い。
 <変形例9>
 上記実施形態では、感湿体パターンの導電体としてカーボン粒子CPを好適に用いたが、これに限るものではなく、例えば、銀粒子や銅粒子でも良い。
 <変形例10>
 上記実施形態では、ベース部材(19、29)にビスマレイミドトリアジン樹脂を好適に用いたが、これに限るものではなく、例えば、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂等の耐熱性が高い樹脂を用いても良い。
 <変形例11>
 上記実施形態では、電極部17及び発熱部(15、25)のバインダ樹脂として、好適にフェノール樹脂を用いたが、これに限るものではなく、例えば、エポキシ樹脂を用いても良い。
 <変形例12>
 上記実施形態では、ベース部材(19、29)の表面に感湿体パターンを設けた構成としたが、感湿体パターンの密着性を上げるために、ベース部材(19、29)の表面に絶縁層を設け、その絶縁層の表面に感湿体パターンを設けた構成でも良い。
 本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
  13、23、C13  水分検知部
  15、25、C15、C25  発熱部
  17、17A、17B 電極部
  19、29   ベース部材
  19a、29a 一面
  19z、29z 他面
  BJ  バインダ樹脂
  CP  カーボン粒子
  MR  記憶部
  P1  中間接続部
  DG  電源(電圧印加手段)
  RK  抵抗値検出手段
  Rr  抵抗器
  Rf1 第1抵抗基準値
  Rf2 第2抵抗基準値
  Rs  感湿体抵抗
  Tf  時間基準値
  SG  制御手段
  SP  給電手段
  101、102、C111、C121、C132、C142 霜検出器
  200 着霜状態検出装置
  555 被着霜部 

Claims (11)

  1.  ベース部材と、
     該ベース部材の一面側に設けられ水分によって抵抗値が変化する感湿体パターンによって構成される水分検知部と、
     前記感湿体パターンと電気的に接続された互いに離間する一対の電極部と、
    前記水分検知部の近傍に設けられ前記水分検知部に付着した霜及び水分を蒸発可能な発熱部と、を有することを特徴とする霜検出器。
  2.  前記ベース部材は、板状をなしており、
     前記発熱部が、前記ベース部材の他面側に設けられるとともに、前記ベース部材を挟んで前記感湿体パターンと対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の霜検出器。
  3.  前記感湿体パターンは、ポリビニルピロリドンからなるバインダ樹脂中にカーボン粒子が分散されて形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の霜検出器。
  4.  前記電極部は、フェノール樹脂からなるバインダ樹脂中に導電体粒子が分散された膜から形成されており、
     前記電極部が前記感湿体パターンの一部を覆うようにして配設されていることを特徴とする請求項3に記載の霜検出器。
  5.  前記ベース部材がビスマレイミドトリアジン樹脂からなることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の霜検出器。
  6.  請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の霜検出器と、
    前記発熱部に給電する給電手段と、
    前記一対の電極部間における前記感湿体パターンの抵抗値に対応した信号を出力する抵抗値検出手段と、
    該抵抗値検出手段の出力に対応した信号が入力される制御手段と、を備え、
     前記制御手段が、前記給電手段を制御し、
    前記給電手段を駆動して前記発熱部に本給電する時間と前記感湿体パターンの抵抗値の変化とに基づいて、前記霜検出器が配設される熱交換器等の被着霜部の着霜状態を検出することを特徴とする着霜状態検出装置。
  7.  前記感湿体パターンは、水分の吸湿によって抵抗値が高くなるものであり、
     前記制御手段は、前記本給電を開始してから、前記一対の電極部間における前記感湿体パターンの抵抗値が予め定めた第1抵抗基準値に下がるまでの給電時間を検出し、
    前記給電時間が予め定めた時間基準値よりも長くなった場合に、前記被着霜部が所定の着霜状態であると判定することを特徴とする請求項6に記載の着霜状態検出装置。
  8.  前記制御手段は、前記給電時間を記憶する記憶部を具備し、
    前記給電時間が前記時間基準値に達しなかった場合に、前記被着霜部が所定の着霜状態であるか否かを次回に判定する際に、前記記憶部に記憶した前回の給電時間を次回の給電時間に加えるようにすることを特徴とする請求項7に記載の着霜状態検出装置。
  9.  前記感湿体パターンの抵抗値が予め定めた第2抵抗基準値よりも大きい場合に、前記給電手段は、前記発熱部への前記本給電を開始することを特徴とする請求項6ないし請求項8のいずれかに記載の着霜状態検出装置。
  10.  前記制御手段は、前記抵抗値検出手段から前記信号を入手する前に、前記給電手段を駆動して前記発熱部に予備給電することを特徴とする請求項6ないし請求項9のいずれかに記載の着霜状態検出装置。
  11.  前記抵抗値検出手段は、前記感湿体パターンで構成される感湿体抵抗と該感湿体抵抗と中間接続部で接続される抵抗器とを有した直列回路と、該直列回路に電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、
     前記抵抗値検出手段は、前記直列回路に印加した電圧と前記中間接続部における分圧電圧とから、前記感湿体パターンの前記感湿体抵抗の抵抗値を得ることを特徴とする請求項6ないし請求項10のいずれかに記載の着霜状態検出装置。 
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