特開 2022-18807 水分センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022018807

(43)【公開日】2022-01-27

(54)【発明の名称】水分センサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/22 20060101AFI20220120BHJP

【ＦＩ】

G01N27/22 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020122171

(22)【出願日】2020-07-16

(71)【出願人】

【識別番号】000220033

【氏名又は名称】東京コスモス電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】市倉 学

【テーマコード（参考）】

2G060

【Ｆターム（参考）】

2G060AA14

2G060AC01

2G060AF10

2G060AF15

2G060AG03

2G060HB01

2G060HC15

2G060JA03

(57)【要約】

【課題】周囲に存在する水分を高精度に検知する水分センサを提供する。
【解決手段】互いに間隔を空けて配置された一対の電極１ａおよび１ｂと、一対の電極１ａおよび１ｂの間に充電される電荷量を測定し、電荷量に基づいて一対の電極１ａおよび１ｂの周囲に存在する水分Ｗを検知する制御部４とを備え、一対の電極１ａおよび１ｂのうち少なくとも一方の電極１ａは、所定の温度に加熱するための抵抗値を有し、一方の電極１ａに通電して一方の電極１ａを加熱する加熱部３をさらに有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに間隔を空けて配置された一対の電極と、
前記一対の電極の間に充電される電荷量を測定し、前記電荷量に基づいて前記一対の電極の周囲に存在する水分を検知する制御部と
を備え、
前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極は、所定の温度に加熱するための抵抗値を有し、
前記一方の電極に通電して前記一方の電極を加熱する加熱部をさらに有する水分センサ。

【請求項2】

前記加熱部は、前記一方の電極への通電のオンとオフを切り替える加熱用スイッチを有し、
前記制御部は、前記加熱用スイッチに接続され、水分の検知情報に基づいて前記加熱用スイッチを切り替える請求項１に記載の水分センサ。

【請求項3】

前記一対の電極は、互いにねじり合って延びるように形成される請求項１または２に記載の水分センサ。

【請求項4】

前記一対の電極は、互いに並んで渦巻き状に延びるように形成される請求項１または２に記載の水分センサ。

【請求項5】

他方の電極は、櫛歯状に形成され、
前記一方の電極は、前記他方の電極の間を蛇行して延びるように形成される請求項１または２に記載の水分センサ。

【請求項6】

前記一対の電極は、交差する方向に延びると共に互いに織り込まれて面状に広がるように形成された請求項１または２に記載の水分センサ。

【請求項7】

前記一対の電極は、互いに異なる抵抗値を有する請求項１～６のいずれか一項に記載の水分センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、水分センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば農業および防災における環境データとして降雨を検知する水分センサが実用化されている。この水分センサは、互いに間隔を空けて配置された一対の電極の間に充電される電荷量を測定し、一対の電極の周囲に水分が存在する場合と水分が存在しない場合との電荷量の差に基づいて降雨を検知する。

【0003】

ここで、降雨を高精度に検知するために、水分センサに付着した水分を蒸発させて新たに付着する水分を順次検知することが求められている。これにより、例えば、降雨の始まりと終わりを的確に検知することができる。

【0004】

そこで、付着した水分を蒸発させる技術として、例えば、特許文献１には、電極板にヒータを付設した降雨センサが開示されている。この降雨センサは、電極板を裏側からヒータで加熱することにより電極板に付着した水分を乾燥させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平２－９８６５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１の降雨センサは、電極板とヒータを互いに離して配置するため、付着した水分を速やかに蒸発させることができず、周囲に存在する水分を高精度に検知することが困難であった。

【0007】

本開示は、周囲に存在する水分を高精度に検知する水分センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示に係る水分センサは、互いに間隔を空けて配置された一対の電極と、一対の電極の間に充電される電荷量を測定し、電荷量に基づいて一対の電極の周囲に存在する水分を検知する制御部とを備え、一対の電極のうち少なくとも一方の電極は、所定の温度に加熱するための抵抗値を有し、一方の電極に通電して一方の電極を加熱する加熱部をさらに有するものである。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、周囲に存在する水分を高精度に検知することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施の形態１に係る水分センサの構成を示す図である。

【図2】実施の形態２に係る水分センサの構成を示す図である。

【図3】実施の形態３の検出部の構成を示す図である。

【図4】実施の形態４の検出部の構成を示す図である。

【図5】実施の形態５に係る水分センサの構成を示す図である。

【図6】実施の形態６に係る水分センサの構成を示す図である。

【図7】実施の形態１～６の変形例に係る水分センサの要部を示す図である。

【図8】実施の形態１～６の他の変形例に係る水分センサの要部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示に係る実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

【0012】

（実施の形態１）
図１に、本開示の実施の形態１に係る水分センサの構成を示す。水分センサは、検出部１と、容量測定部２と、加熱部３と、制御部４とを有する。

【0013】

検出部１は、一対の電極１ａおよび１ｂと、絶縁部５とを有する。
電極１ａおよび１ｂは、線状に延びるように形成され、互いの間に電荷を蓄積して充電できるように間隔を空けて配置されている。電極１ａおよび１ｂは、同じ材料および同じ形状から形成されている。ここで、電極１ａは、加熱部３からの通電により所定の温度に加熱するための所定の抵抗値を有する。なお、電極１ｂは、電極１ａと同様に、所定の抵抗値を有するように形成してもよい。電極１ａおよび１ｂは、例えば、約１０μｍ～約３ｍｍの間隔を空けて配置することができる。

【0014】

絶縁部５は、電極１ｂを絶縁するもので、絶縁材料から形成され、電極１ｂを覆うように配置されている。

【0015】

容量測定部２は、容量用配線部２ａと、容量用電源２ｂと、容量用スイッチ２ｃと、抵抗２ｄと、測定部２ｅとを有する。
容量用配線部２ａは、電極１ａの一端部と電極１ｂの一端部との間を電気的に接続する。

【0016】

容量用電源２ｂは、容量用配線部２ａ上に配置され、電極１ａおよび１ｂの間に所定の電圧を印加する。
容量用スイッチ２ｃは、容量用配線部２ａ上に配置され、容量用電源２ｂによる電圧の印加のオンとオフを切り替えるものである。

【0017】

抵抗２ｄは、電極１ａおよび１ｂの間に充電された電荷を放電させるためのもので、電極１ａおよび１ｂの間を接続するように配置されている。
測定部２ｅは、電極１ａおよび１ｂの間に充電される電荷量を測定するもので、抵抗２ｄにかかる電圧を測定する電圧計から構成されている。測定部２ｅは、抵抗２ｄに対して並列に接続されている。

【0018】

加熱部３は、加熱用配線部３ａと、加熱用電源３ｂと、加熱用スイッチ３ｃとを有する。
加熱用配線部３ａは、電極１ａの両端を電気的に接続するように配置されている。

【0019】

加熱用電源３ｂは、加熱用配線部３ａ上に配置され、電極１ａの両端に所定の電圧を印加して電極１ａに通電する。電極１ａは、所定の抵抗値を有するため、加熱用電源３ｂの通電により加熱される。このため、加熱用電源３ｂの電圧は、電極１ａの抵抗値に基づいて、電極１ａが所定の温度に加熱するように設定される。このとき、電極１ａを加熱させる温度は、検出部１の表面、すなわち電極１ａおよび絶縁部５の表面に付着した水分Ｗが蒸発するように設定することができ、例えば４０℃～８０℃に設定することができる。

【0020】

加熱用スイッチ３ｃは、加熱用配線部３ａ上に配置され、加熱用電源３ｂによる電極１ａへの通電のオンとオフを切り替えるものである。

【0021】

制御部４は、測定部２ｅおよび容量用スイッチ２ｃにそれぞれ接続され、測定部２ｅで測定された電極１ａおよび１ｂの間に充電される電荷量に基づいて、電極１ａおよび１ｂの周囲に存在する水分Ｗを検知する。また、制御部４は、加熱用スイッチ３ｃにも接続されており、水分Ｗの検知情報に基づいて加熱用スイッチ３ｃを切り替えることにより、電極１ａを加熱して検出部１に付着した水分Ｗを蒸発させる。

【0022】

次に、実施の形態１の動作について説明する。

【0023】

まず、図１に示す制御部４が、容量用スイッチ２ｃをオンにして、電極１ａおよび１ｂの間に容量用電源２ｂにより所定の電圧が印加される。これにより、電極１ａおよび１ｂの間に電荷が蓄積、すなわち充電される。

【0024】

このとき、測定部２ｅが、抵抗２ｄにかかる電圧を測定しており、その電圧を制御部４に出力する。制御部４は、測定部２ｅから出力される電圧が容量用電源２ｂに対応する電圧になると、電極１ａおよび１ｂの充電が完了したと判断し、容量用スイッチ２ｃをオフにする。これにより、電極１ａおよび１ｂの間に蓄積された電荷が放出、すなわち放電される。

【0025】

この放電に従って、測定部２ｅで測定される電圧が順次低下する。ここで、電圧が低下する時間、例えば放電開始から電圧がゼロになるまでの時間は、電極１ａおよび１ｂの間に充電された電荷量に応じて長くなる。このため、電圧が低下する時間の長さに基づいて、電極１ａおよび１ｂの間に充電される電荷量を求めることができる。すなわち、測定部２ｅは、電圧を介して電極１ａおよび１ｂの間に充電される電荷量を測定することができる。
また、一般的に、水分Ｗは、約８０の誘電率を有し、空気の誘電率約１と比較して大きいものである。このため、検出部１に水分Ｗが付着すると、電極１ａおよび１ｂの間の静電容量が増加し、これに従って電極１ａおよび１ｂの間に充電される電荷量も増加する。

【0026】

そこで、制御部４は、測定部２ｅから順次出力される電圧に基づいて、放電開始から所定の値まで電圧が低下する時間を算出する。そして、制御部４は、電圧が低下する時間の長さ、すなわち電極１ａおよび１ｂの間に充電された電荷量に基づいて、電極１ａおよび１ｂの周囲に存在する水分Ｗを検知する。
例えば、制御部４は、電圧が低下する時間の長さが所定の閾値以下と短い場合には、電極１ａおよび１ｂの周囲に水分Ｗが存在しない、例えば晴れと判定する。一方、制御部４は、電圧が低下する時間の長さが所定の閾値を超えて長い場合には、電極１ａおよび１ｂの周囲に水分Ｗが存在する、例えば降雨と判定する。

【0027】

このようにして、制御部４は、容量用スイッチ２ｃを順次切り替えて電極１ａおよび１ｂの充放電を繰り返し、放電により電圧が低下する時間の長さに基づいて、電極１ａおよび１ｂの周囲に存在する水分Ｗを順次検知する。
そして、制御部４は、電極１ａおよび１ｂの周囲に水分Ｗが存在すると判定した場合には、降雨の検知を示す降雨信号を表示部などに出力する。これにより、表示部が、降雨信号に基づいて降雨の状況を表示することで、使用者が降雨の状況を認識することができる。

【0028】

また、制御部４は、電極１ａおよび１ｂの周囲に水分Ｗが存在すると判定した場合には、加熱部３の加熱用スイッチ３ｃをオンにする。これにより、加熱用電源３ｂから電極１ａに通電される。ここで、電極１ａは、検出部１に付着した水分Ｗが蒸発する温度まで上昇するように所定の抵抗値を有する。このため、電極１ａは、通電によりジュール熱が発生して加熱し、検出部１に付着した水分Ｗを蒸発させることができる。

【0029】

従来、検出部１に付着した水分Ｗは、例えば電極１ａと電極１ｂとの間など入り込み、降雨が終了した後も乾くことなく長時間にわたって留まるおそれがあった。検出部１に水分Ｗが長時間にわたって留まると、例えば降雨が終了して晴れた場合でも水分Ｗが存在すると判定されるため、水分Ｗを高精度に検知することが困難であった。

【0030】

そこで、加熱部３が、電極１ａに通電して電極１ａを加熱することにより、検出部１に付着した水分Ｗを速やかに蒸発させて、電極１ａおよび１ｂの周囲に存在する水分Ｗを高精度に検知することができる。

【0031】

また、加熱部３は、電極１ａを直接加熱するため、例えば検出部１とは別にヒータを配置して加熱する場合と比較して熱効率がよく、検出部１に付着した水分Ｗを速やかに蒸発させることができる。
また、電極１ａがヒータを兼ねているため、検出部１に対して別部材のヒータを取り付ける必要がなく、水分センサを小型化することができる。また、検出部１に対して別部材のヒータを取り付ける労力を抑制することができる。

【0032】

一方、制御部４は、電極１ａおよび１ｂの周囲に水分Ｗが存在しないと判定した場合には、加熱部３の加熱用スイッチ３ｃをオフにする。これにより、加熱用電源３ｂから電極１ａに通電されず、電極１ａは周囲と同じ温度で維持される。
このように、制御部４は、水分Ｗの検知情報に基づいて加熱用スイッチ３ｃを切り替えるため、水分Ｗが検知された場合にのみ電極１ａを加熱することができ、電極１ａを無用に加熱することを抑制することができる。

【0033】

本実施の形態によれば、加熱部３が、電極１ａに通電して電極１ａを加熱するため、検出部１に付着した水分Ｗを速やかに蒸発させることができ、電極１ａおよび１ｂの周囲に存在する水分Ｗを高精度に検知することができる。

【0034】

（実施の形態２）
以下、本開示の実施の形態２について説明する。ここでは、上記の実施の形態１との相違点を中心に説明し、上記の実施の形態１との共通点については、共通の参照符号を使用して、その詳細な説明を省略する。

【0035】

上記の実施の形態１では、絶縁部５は、電極１ｂのみを絶縁するように配置されたが、電極１ａおよび１ｂの少なくとも一方を絶縁することができればよく、これに限られるものではない。
例えば、図２に示すように、実施の形態１に新たに絶縁部２１を配置することができる。

【0036】

絶縁部２１は、電極１ａを絶縁するもので、絶縁材料から形成され、電極１ａを覆うように配置されている。
これにより、電極１ａと電極１ｂとを確実に絶縁することができ、電極１ａおよび１ｂの周囲に存在する水分Ｗをより高精度に検知することができる。

【0037】

本実施の形態によれば、絶縁部２１が電極１ａを絶縁すると共に絶縁部５が電極１ｂを絶縁するため、電極１ａと電極１ｂとをより確実に絶縁することができ、電極１ａおよび１ｂの周囲に存在する水分Ｗをより高精度に検知することができる。
なお、絶縁部は、電極１ａのみを絶縁するように配置することもできる。すなわち、実施の形態２において、絶縁部５を除き、電極１ａを絶縁する絶縁部２１のみを配置することもできる。

【0038】

（実施の形態３）
以下、本開示の実施の形態３について説明する。ここでは、上記の実施の形態１および２との相違点を中心に説明し、上記の実施の形態１および２との共通点については、共通の参照符号を使用して、その詳細な説明を省略する。

【0039】

上記の実施の形態１および２では、電極１ａおよび１ｂは、互いに平行に延びるように形成されたが、互いに間隔を空けて配置されていればよく、これに限られるものではない。
例えば、図３に示すように、実施の形態１の電極１ａおよび１ｂに換えて電極３１ａおよび３１ｂを配置することができる。なお、図３では、絶縁部５は省略されている。

【0040】

電極３１ａおよび３１ｂは、互いにねじり合って延びるように形成されている。ここで、電極３１ａおよび３１ｂは、図示しない絶縁部５により、互いの間に電荷を蓄積して充電できるように間隔を空けて配置されている。また、電極３１ａおよび３１ｂは、実施の形態１の電極１ａおよび１ｂと同様に、同じ材料および同じ形状から形成されている。電極３１ａは、加熱部３からの通電により所定の温度に加熱するための所定の抵抗値を有する。なお、電極３１ｂは、電極３１ａと同様に、所定の抵抗値を有するように形成してもよい。

【0041】

このように、電極３１ａおよび３１ｂが、互いにねじり合って延びるように形成されることにより、電極３１ａおよび３１ｂを近接して配置することができ、電極３１ａおよび３１ｂの周囲に存在する水分Ｗをより高精度に検知することができる。

【0042】

本実施の形態によれば、電極３１ａおよび３１ｂが、互いにねじり合って延びるように形成されるため、その周囲に存在する水分Ｗをより高精度に検知することができる。

【0043】

（実施の形態４）
以下、本開示の実施の形態４について説明する。ここでは、上記の実施の形態１～３との相違点を中心に説明し、上記の実施の形態１～３との共通点については、共通の参照符号を使用して、その詳細な説明を省略する。

【0044】

上記の実施の形態３において、一対の電極は、互いに並んで渦巻き状に延びるように形成することもできる。
例えば、図４に示すように、実施の形態１の電極１ａおよび１ｂに換えて電極４１ａおよび４１ｂを配置すると共に基板４２を新たに配置することができる。なお、図４では、絶縁部５は省略されている。

【0045】

基板４２は、電極４１ａおよび４１ｂを支持するもので、平板状に形成されている。

【0046】

電極４１ａおよび４１ｂは、基板４２の裏面上に配置され、所定の間隔を空けて互いに並んで渦巻き状に延びるように形成されている。すなわち、電極４１ａは、外側に配置された一端部４３ａから内側に配置された他端部４３ｂに向かって渦巻き状に延びるように形成されている。また、電極４１ｂは、外側に配置された一端部４４ａから内側に配置された他端部４４ｂに向かって渦巻き状に延びるように形成されている。また、電極４１ａおよび４１ｂは、実施の形態１の電極１ａおよび１ｂと同様に、同じ材料および同じ形状から形成されている。

【0047】

電極４１ａの一端部４３ａと電極４１ｂの一端部４４ａは、容量測定部２の容量用配線部２ａに接続されている。これにより、容量用電源２ｂから所定の電圧が電極４１ａおよび４１ｂに印加され、測定部２ｅが電極４１ａおよび４１ｂの間に充電される電荷量を測定する。そして、水分Ｗが基板４２の表面側、すなわち電極４１ａおよび４１ｂとは反対側に付着すると、制御部４が、測定部２ｅで測定された電荷量に基づいて電極４１ａおよび４１ｂの周囲に存在する水分Ｗを検知する。
ここで、電極４１ａおよび４１ｂは、基板４２上を面状に広がるように配置されている。このため、制御部４は、周囲に存在する水分Ｗを広い範囲で検知することができる。

【0048】

また、電極４１ａの一端部４３ａと他端部４３ｂは、加熱部３の加熱用配線部３ａに接続されている。これにより、加熱用電源３ｂから電極４１ａの一端部４３ａと他端部４３ｂに所定の電圧を印加して電極４１ａに通電する。ここで、電極４１ａは、加熱用電源３ｂからの通電により所定の温度に加熱するための所定の抵抗値を有する。このため、電極４１ａは、加熱用電源３ｂの通電により加熱されて、検出部１に付着した水分Ｗを速やかに蒸発させることができる。
なお、電極４１ｂは、電極４１ａと同様に、所定の抵抗値を有するように形成してもよい。

【0049】

本実施の形態によれば、電極４１ａおよび４１ｂは、互いに並んで渦巻き状に延びるように形成されるため、面状に幅広い範囲に配置することができ、周囲に存在する水分Ｗを広い範囲で検知することができる。

【0050】

（実施の形態５）
以下、本開示の実施の形態５について説明する。ここでは、上記の実施の形態１～４との相違点を中心に説明し、上記の実施の形態１～４との共通点については、共通の参照符号を使用して、その詳細な説明を省略する。

【0051】

上記の実施の形態３において、他方の電極を櫛歯状に形成し、一方の電極を他方の電極の間を蛇行して延びるように形成することもできる。
例えば、図５に示すように、実施の形態１の電極１ａに換えて電極５１を配置すると共に電極１ｂに換えて電極５２および５３を配置し、絶縁部５に換えて絶縁部５４を配置することができる。

【0052】

絶縁部５４は、電極５１～５３を支持すると共に検出部１の表面を絶縁するもので、絶縁材料から形成され、面状に広がるように配置されている。絶縁部５４は、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどの絶縁フィルムから形成することができる。

【0053】

電極５１～５３は、絶縁部５４の裏面を互いに間隔を空けて線状に延びるように配置されている。
電極５２および５３は、櫛歯状に延びるように形成され、櫛歯部分同士が互いに対向するように配置されている。すなわち、電極５２の櫛歯部分と電極５３の櫛歯部分が交互に並ぶように配置されている。

【0054】

電極５１は、電極５２および５３の間を蛇行して延びるように形成されている。すなわち、電極５１は、電極５２の櫛歯部分と電極５３の櫛歯部分に対向して延びるように形成されている。
また、電極５１～５３は、実施の形態１の電極１ａおよび１ｂと同様に、同じ材料および同じ形状から形成されている。電極５１～５３は、例えば、エッチングおよびスクリーン印刷などで形成することができる。

【0055】

ここで、電極５１の一端部５１ａと、電極５２の一端部５２ａと、電極５３の一端部５３ａは、容量測定部２の容量用配線部２ａに接続されている。これにより、容量用電源２ｂから所定の電圧が電極５１と電極５２および５３との間に印加され、測定部２ｅが電極５１と電極５２および５３との間に充電される電荷量を測定する。そして、水分Ｗが絶縁部５４の表面側、すなわち電極５１～５３とは反対側に付着すると、制御部４が、測定部２ｅで測定された電荷量に基づいて電極５１～５３の周囲に存在する水分Ｗを検知する。

【0056】

ここで、電極５１～５３は、面状に広がるように配置されている。このため、制御部４は、周囲に存在する水分Ｗを広い範囲で検知することができる。
また、電極５１は、櫛歯状に配置された電極５２および５３の間を蛇行して延びるように形成されているため、水分Ｗを効率よく検知することができる。
さらに、電極５２および５３は、電極５１を挟むように配置されるため、周囲に存在する水分Ｗをより高精度に検知することができる。

【0057】

また、電極５１の一端部５１ａと他端部５１ｂは、加熱部３の加熱用配線部３ａに接続されている。これにより、加熱用電源３ｂから電極５１の一端部５１ａと他端部５１ｂに所定の電圧を印加して電極５１に通電する。ここで、電極５１は、加熱用電源３ｂからの通電により所定の温度に加熱するための所定の抵抗値を有する。このため、電極５１は、加熱用電源３ｂの通電により加熱されて、検出部１に付着した水分Ｗを速やかに蒸発させることができる。
なお、電極５２および５３は、電極５１と同様に、所定の抵抗値を有するように形成してもよい。

【0058】

本実施の形態によれば、電極５１が、櫛歯状に配置された電極５２および５３の間を蛇行して延びるように形成されているため、水分Ｗを効率よく検知することができる。

【0059】

（実施の形態６）
以下、本開示の実施の形態６について説明する。ここでは、上記の実施の形態１～５との相違点を中心に説明し、上記の実施の形態１～５との共通点については、共通の参照符号を使用して、その詳細な説明を省略する。

【0060】

上記の実施の形態３において、一対の電極は、交差する方向に延びると共に互いに織り込まれて面状に広がるように形成することもできる。
例えば、図６に示すように、実施の形態１の電極１ａおよび１ｂに換えて電極６１ａおよび６１ｂを配置することができる。なお、図６では、絶縁部５は省略されている。

【0061】

電極６１aは、折り返しつつ縦方向に線状に延びるように形成されている。また、電極６１ｂは、折り返しつつ横方向に線状に延びるように形成されている。電極６１aおよび６１ｂは、互いに織り込まれて面状に広がるように形成されている。

【0062】

電極６１ａの一端部と電極６１ｂの一端部は、容量測定部２の容量用配線部２ａに接続されている。これにより、容量用電源２ｂから所定の電圧が電極６１ａおよび６１ｂに印加され、測定部２ｅが電極６１ａおよび６１ｂの間に充電される電荷量を測定する。そして、制御部４が、測定部２ｅで測定される電荷量に基づいて電極６１ａおよび６１ｂに付着した水分を検知する。
ここで、電極６１ａおよび６１ｂは、互いに織り込まれて面状に広がるように配置されている。このため、電極６１ａおよび６１ｂの周囲に存在する水分を広い範囲で検知することができる。さらに、電極６１ａおよび６１ｂの形状を自在に変更、例えば電極６１ａおよび６１ｂが配置される配置台の表面形状に応じて電極６１ａおよび６１ｂの形状を変更することができる。

【0063】

また、電極６１ａの一端部と他端部は、加熱部３の加熱用配線部３ａに接続されている。これにより、加熱用電源３ｂから電極６１ａの一端部と他端部に所定の電圧を印加して電極６１ａに通電する。ここで、電極６１ａは、加熱用電源３ｂからの通電により所定の温度に加熱するための所定の抵抗値を有する。このため、電極６１ａは、加熱用電源３ｂの通電により加熱されて、検出部１に付着した水分を速やかに蒸発させることができる。また、電極６１ａおよび６１ｂは、網目を有するように織り込まれることにより、網目部分に空気を流通させることができ、水分をより速やかに除去することができる。
なお、電極６１ｂは、電極６１ａと同様に、所定の抵抗値を有するように形成してもよい。

【0064】

本実施の形態によれば、電極６１ａおよび６１ｂは、交差する方向に延びると共に互いに織り込まれて面状に広がるように形成されるため、周囲に存在する水分を広い範囲で検知することができると共にその形状を自在に変更することができる。

【0065】

なお、上記の実施の形態１～６において、一対の電極は、互いに異なる抵抗値を有することができる。例えば、実施の形態１において、電極１ａは加熱するための所定の抵抗値を有する一方、電極１ｂは所定の抵抗値より小さな抵抗値を有することができる。例えば、電極１ｂは、電極１ａと比較して大きな径で形成することにより、所定の抵抗値より小さな抵抗値で形成することができる。これにより、水分Ｗを蒸発させる機能を維持しつつ水分Ｗを検知する際の電力量を抑制することができる。

【0066】

また、上記の実施の形態１～６では、加熱部３は、一対の電極のうち一方の電極のみに通電して加熱したが、少なくとも一方の電極に通電して加熱することができればよく、これに限られるものではない。

【0067】

例えば、図７に示すように、実施の形態１に加熱部７１および制御用スイッチ７２を新たに配置することができる。

【0068】

加熱部７１は、制御用スイッチ７２を介して電極１ｂに接続され、電極１ｂの両端に所定の電圧を印加して電極１ｂに通電する。ここで、電極１ｂは、加熱部７１の通電により所定の温度に加熱するための所定の抵抗値を有する。
制御用スイッチ７２は、電極１ｂに接続された可動接点と、容量測定部２に接続された一方の固定接点と、加熱部７１に接続された他方の固定接点とを有する。

【0069】

このような構成により、制御部４が、水分Ｗを検知する場合には、制御用スイッチ７２の可動接点を一方の固定接点に接続して、電極１ａおよび１ｂの間に充電される電荷量を測定する。続いて、制御部４は、電極１ａおよび１ｂの周囲に水分Ｗが存在すると判定した場合には、制御用スイッチ７２の可動接点を他方の固定接点に接続する。

【0070】

これにより、加熱部７１の通電により電極１ｂが加熱されると共に加熱部３の通電により電極１ａが加熱するため、検出部１に付着した水分Ｗをより速やかに蒸発させることができる。このとき、制御部４は、水分Ｗの量が少ないと判定した場合には、電極１ａおよび１ｂの一方のみに通電するように加熱用スイッチを切り替えることもできる。

【0071】

また、図８に示すように、実施の形態１の加熱部３に換えて加熱部７３を配置すると共に制御用スイッチ７４を新たに配置して、加熱用電源を共通化することができる。

【0072】

加熱部７３は、加熱用配線部７３ａと、加熱用電源７３ｂと、加熱用スイッチ７３ｃおよび７３ｄとを有する。

【0073】

加熱用配線部７３ａは、電極１ａおよび１ｂを並列に接続するように配置されている。
加熱用電源７３ｂは、加熱用配線部７３ａ上に配置され、電極１ａおよび１ｂの両端に所定の電圧を印加して電極１ａおよび１ｂに通電する。

【0074】

加熱用スイッチ７３ｃは、加熱用配線部７３ａ上に配置され、加熱用電源７３ｂによる電極１ａへの通電のオンとオフを切り替えるものである。
加熱用スイッチ７３ｄは、加熱用配線部７３ａ上に配置され、加熱用電源７３ｂによる電極１ｂへの通電のオンとオフを切り替えるものである。

【0075】

制御用スイッチ７４は、電極１ａおよび１ｂと容量測定部２との間に配置され、電極１ａの一端部と電極１ｂの一端部との間の接続を切り替える。

【0076】

このような構成により、制御部４は、水分Ｗを検知する場合には、制御用スイッチ７４をオフ状態とし、電極１ａおよび１ｂの間に充電される電荷量を測定する。また、制御部４は、電極１ａおよび１ｂの周囲に水分Ｗが存在すると判定した場合には、電極１ａの一端部と電極１ｂの一端部とを接続するように制御用スイッチ７４をオン状態とする。そして、制御部４は、電極１ａのみを加熱する場合には、加熱用スイッチ７３ｃをオン状態とし、電極１ａおよび１ｂを加熱する場合には、加熱用スイッチ７３ｃおよび７３ｄをオン状態とする。

【0077】

このようにして、加熱用電源７３ｂを共通化することができ、加熱部７３の構成を簡単化することができる。

【0078】

また、図７および８において、電極１ａと電極１ｂの抵抗値を変えることができる。例えば、電極１ａの抵抗値を電極１ｂより小さく設定することができる。
ここで、制御部４が、測定部２ｅから出力される電圧が低下する時間の長さに基づいて、水分Ｗの量を判定する。そして、制御部４は、水分Ｗの量が少ないと判定した場合には、電極１ａのみに通電するように加熱用スイッチを切り替える。また、制御部４は、水分Ｗの量が中程度と判定した場合には、電極１ｂのみに通電するように加熱用スイッチを切り替える。さらに、制御部４は、水分Ｗの量が多いと判定した場合には、電極１ａおよび１ｂに通電するように加熱用スイッチを切り替える。このように、電極１ａおよび１ｂの抵抗値を変えることで、水分Ｗの量に応じて電極１ａおよび１ｂの加熱量を段階的に変えることができる。

【0079】

また、上記の実施の形態１～６では、測定部２ｅは、一対の電極の間の電圧を測定するように構成されたが、一対の電極の間に充電される電荷量を測定できればよく、これに限られるものではない。例えば、測定部２ｅは、平衡ブリッジによるインピーダンス測定および定電流放電法などにより測定することもできる。

【0080】

また、上記の実施の形態１～６では、制御部４は、降雨を検知したが、一対の電極の周囲に存在する水分Ｗを検知することができればよく、これに限られるものではない。例えば、制御部４は、漏水、雪および霧などを検知することもできる。

【0081】

また、上記の実施の形態１～６では、制御部４は、一対の電極の周囲に水分Ｗを検知した場合に加熱用スイッチ３ｃをオンにしたが、水分Ｗの検知情報に基づいて加熱用スイッチ３ｃを切り替えればよく、これに限られるものではない。

【0082】

その他、上記の実施の形態は、何れも本発明の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上記の実施の形態で説明した各部の形状や個数などについての開示はあくまで例示であり、適宜変更して実施することができる。

【産業上の利用可能性】

【0083】

本開示に係る水分センサは、一対の電極の間に充電される電荷量に基づいて一対の電極の周囲に存在する水分を検知するセンサに利用できる。

【符号の説明】

【0084】

１ 検出部
１ａ，１ｂ，３１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂ，５１，５２，５３，６１ａ，６１ｂ 電極
２ 容量測定部
２ａ 容量用配線部
２ｂ 容量用電源
２ｃ 容量用スイッチ
２ｄ 抵抗
２ｅ 測定部
３，７１，７３ 加熱部
３ａ，７３ａ 加熱用配線部
３ｂ，７３ｂ 加熱用電源
３ｃ，７３ｃ，７３ｄ 加熱用スイッチ
４ 制御部
５，２１，５４ 絶縁部
４３ａ，４４ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ 一端部
４３ｂ，４４ｂ，５１ｂ 他端部
４２ 基板
７２，７４ 制御用スイッチ
Ｗ 水分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】