靜電電容式水分檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，即便不設(shè)置虛設(shè)電極也能夠以足夠的精度檢測(cè)結(jié)霜狀態(tài)等。檢測(cè)與周圍環(huán)境的水分的比例或狀態(tài)對(duì)應(yīng)的靜電電容的變化的靜電電容式水分檢測(cè)裝置具有：靜電電容傳感器，其具有彼此相對(duì)配置的第1電極和第2電極，靜電電容根據(jù)第1電極與第2電極之間的水分的比例或狀態(tài)而發(fā)生變化；驅(qū)動(dòng)部，其對(duì)靜電電容傳感器施加交流信號(hào)；以及判定部，其根據(jù)來(lái)自靜電電容傳感器的輸出電壓的大小進(jìn)行二值化，輸出接通或斷開(kāi)的檢測(cè)信號(hào)。靜電電容傳感器例如連接在驅(qū)動(dòng)部的輸出端與判定部的輸入端之間，判定部對(duì)來(lái)自靜電電容傳感器的輸出電壓的大小與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，由此進(jìn)行二值化。
【專利說(shuō)明】靜電電容式水分檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及靜電電容式水分檢測(cè)裝置，該靜電電容式水分檢測(cè)裝置檢測(cè)與周圍環(huán)境的水分的比例或狀態(tài)對(duì)應(yīng)的靜電電容的變化，輸出檢測(cè)信號(hào)。本發(fā)明的水分檢測(cè)裝置可以用作檢測(cè)冷卻器的結(jié)霜狀態(tài)等的結(jié)霜傳感器、根據(jù)土壤的干燥狀態(tài)檢測(cè)是否需要灑水的灑水傳感器或者液面?zhèn)鞲衅鞯取?br> 【背景技術(shù)】
[0002]以往，在冰箱或冰柜等冷凍冷藏裝置中，存在水分被冷卻結(jié)霜而附著在冷卻器上這樣的問(wèn)題，提出了用于解決該問(wèn)題的多種除霜方法。
[0003]例如，使用定時(shí)器，以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔驅(qū)動(dòng)加熱器，對(duì)冷卻器等加熱來(lái)進(jìn)行除霜。但是，該情況下，為了可靠地進(jìn)行除霜，會(huì)過(guò)度地驅(qū)動(dòng)加熱器，存在電力浪費(fèi)這樣的問(wèn)題。
[0004]為此，提出了以下方法:利用傳感器檢測(cè)是否已經(jīng)在冷卻器上結(jié)霜，當(dāng)已經(jīng)結(jié)霜時(shí)接通加熱器進(jìn)行除霜。
[0005]例如提出了以下方法:將由金屬棒構(gòu)成的電場(chǎng)傳感器與冷卻器相對(duì)地設(shè)置，檢測(cè)結(jié)霜引起的電容的變化(專利文獻(xiàn)I)。根據(jù)專利文獻(xiàn)1，向電場(chǎng)傳感器施加交流信號(hào)，放射電波。當(dāng)在電場(chǎng)傳感器的電波放射范圍內(nèi)結(jié)霜時(shí)電容發(fā)生變化，因此，通過(guò)檢測(cè)電容的變化來(lái)檢測(cè)結(jié)霜狀態(tài)。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2010-91171號(hào)
[0007]但是，在使用專利文獻(xiàn)I公開(kāi)的檢測(cè)方法的情況下，電場(chǎng)傳感器引起的電波放射波及到包含周圍的開(kāi)放的較大區(qū)域，電波放射范圍較大。因此，各種原因都會(huì)影響檢測(cè)精度，存在難以提高檢測(cè)精度這樣的問(wèn)題。
[0008]為此，在專利文獻(xiàn)I的方法中，設(shè)置虛設(shè)電極以成為與電場(chǎng)傳感器的電極相同的環(huán)境，通過(guò)虛設(shè)電極的輸出對(duì)環(huán)境變化引起的電場(chǎng)傳感器的輸出變動(dòng)進(jìn)行校正。因此，需要虛設(shè)電極和用于其控制的電路等，存在整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜化這樣的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明正是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，即便不設(shè)置虛設(shè)電極也能夠以足夠的精度檢測(cè)結(jié)霜的狀態(tài)等。
[0010]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的裝置是檢測(cè)與周圍環(huán)境的水分的比例或狀態(tài)對(duì)應(yīng)的靜電電容的變化并輸出檢測(cè)信號(hào)的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，該靜電電容式水分檢測(cè)裝置具有:靜電電容傳感器，其具有彼此相對(duì)配置的第I電極和第2電極，靜電電容根據(jù)所述第I電極與所述第2電極之間的水分的比例或狀態(tài)而發(fā)生變化；驅(qū)動(dòng)部，其對(duì)所述靜電電容傳感器施加交流信號(hào)；以及判定部，其根據(jù)來(lái)自所述靜電電容傳感器的輸出電壓的大小進(jìn)行二值化，輸出接通或斷開(kāi)的檢測(cè)信號(hào)。
[0011]所述靜電電容傳感器可以連接在所述驅(qū)動(dòng)部的輸出端與所述判定部的輸入端之間，或者也可以連接在所述驅(qū)動(dòng)部的輸出端與接地線之間。[0012]所述判定部可以對(duì)來(lái)自所述靜電電容傳感器的輸出電壓與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，由此進(jìn)行所述二值化。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置和靜電電容式檢測(cè)裝置，即便不設(shè)置虛設(shè)電極也能夠以足夠的精度檢測(cè)結(jié)霜狀態(tài)等。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是示出第I實(shí)施方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0015]圖2是示出在第I實(shí)施方式中使用的結(jié)霜傳感器的外形的正視圖。
[0016]圖3是示出結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置的具體電路的一例的圖。
[0017]圖4是示出第2實(shí)施方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置的電路的例子的圖。
[0018]圖5是示出第3實(shí)施方式的靜電電容式檢測(cè)裝置的外形的圖。
[0019]圖6是示出第3實(shí)施方式的靜電電容式檢測(cè)裝置的電路的例子的圖。
[0020]圖7是示出檢測(cè)地面水分的水分傳感器的例子的圖。
[0021]圖8是示出將靜電電容式檢測(cè)裝置作為液面?zhèn)鞲衅魇褂脮r(shí)的設(shè)置例的圖。
[0022]圖9是示出水分傳感器的其它例子的圖。
[0023]圖10是示出第4實(shí)施方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0024]圖11是示出在第4實(shí)施方式中使用的結(jié)霜傳感器的外形的正視圖。
[0025]圖12是放大地示出第4實(shí)施方式的結(jié)霜傳感器和冷卻管的一部分的圖。
[0026]圖13是示出第4實(shí)施方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置的具體電路的一例的圖。
[0027]圖14是示出實(shí)現(xiàn)非門電路的電路例子的圖。
[0028]圖15是示出結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置的各部分的波形的例子的圖。
[0029]圖16是示出結(jié)霜狀態(tài)的檢測(cè)情形的圖。
[0030]圖17是示出修正部的工作情形的圖。
[0031]圖18是示出水分的狀態(tài)與冷凍機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)之間的關(guān)系的例子的圖。
[0032]圖19是用于說(shuō)明冷凍機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的變化的圖。
[0033]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0034]UlBUD結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置(靜電電容式水分檢測(cè)裝置)
[0035]IC檢測(cè)裝置(靜電電容式水分檢測(cè)裝置)
[0036]11、11B、IlCUlD 驅(qū)動(dòng)部
[0037]12、12B、12C、12D 判定部
[0038]13結(jié)霜傳感器(靜電電容傳感器)
[0039]13CU3D水分傳感器(靜電電容傳感器)
[0040]21、21C、21D 基板
[0041]22、22C第I圖形電極(第I電極)
[0042]22Da、b 第 I 電極
[0043]23、23C第2圖形電極(第2電極)
[0044]23D 第 2 電極
[0045]30、30B、30C水分傳感器(靜電電容傳感器)
[0046]31、32電極棒(第I電極、第2電極)[0047]31B、32B電線(第I電極、第2電極)
[0048]31C、32C電線(第I電極、第2電極)
[0049]Rs電阻值
[0050]Cs靜電電容
[0051]Zs 阻抗
[0052]SI輸出電壓
[0053]Slc輸出電壓
[0054]S2、S2a、S2b 檢測(cè)信號(hào)
[0055]th 閾值
[0056]thl、thla、thlb 閾值(第 I 閾值)
[0057]th2閾值(第2閾值)
[0058]R2電阻(電阻元件)
[0059]R3電阻(第2電阻元件)
[0060]RlO電阻(反饋電阻)
[0061]C2電容器(電容元件)
[0062]C3電容器(第2電容元件)
[0063]D2 二極管
[0064]Q3非門電路(第I非門電路)
[0065]Q4非門電路(第2非門電路)
[0066]Q6非門電路(修正部)
[0067]GS信號(hào)產(chǎn)生部
[0068]IF、IFB 輸入接口部
[0069]KD、KDB、KDC、KDD 二值化部
[0070]SYD修正部
[0071]HA 梳齒
[0072]RK冷凍機(jī)
[0073]RP冷卻器
[0074]RKP冷卻管
【具體實(shí)施方式】
[0075]〔第I實(shí)施方式〕
[0076]首先，對(duì)將本發(fā)明的靜電電容式水分檢測(cè)裝置作為結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置實(shí)施的第I實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0077]在圖1中，結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置I由驅(qū)動(dòng)部11、判定部12以及結(jié)霜傳感器13等構(gòu)成。圖2中示出結(jié)霜傳感器13的外形。
[0078]在這些圖1和圖2中，驅(qū)動(dòng)部11是對(duì)結(jié)霜傳感器13施加交流信號(hào)的電路。使用正弦波、矩形波、三角波等作為交流信號(hào)。優(yōu)選使用長(zhǎng)波段或中波段的頻率作為交流信號(hào)的頻率。例如，使用50kHz?IMHz左右，例如57kHz、400kHz或它們附近的頻率、其它頻率。
[0079]判定部12根據(jù)結(jié)霜傳感器13的輸出電壓SI的大小進(jìn)行二值化，輸出表示是否處于結(jié)霜狀態(tài)的檢測(cè)信號(hào)S2。
[0080]S卩，在由于冷卻器RP結(jié)霜，后述的結(jié)霜傳感器13的第I圖形電極22與第2圖形電極23之間的電阻值增大且靜電電容減小，由此使得基于交流信號(hào)的輸出電壓SI大于閾值時(shí)，判定部12輸出表示處于結(jié)霜狀態(tài)的檢測(cè)信號(hào)S2。
[0081]結(jié)霜傳感器13具有在基板21的表面以彼此相對(duì)的方式構(gòu)圖形成的第I圖形電極22和第2圖形電極23。結(jié)霜傳感器13安裝在冷卻器RP的表面。
[0082]基板21是由玻璃環(huán)氧樹脂或陶瓷等構(gòu)成的板狀基板。利用銅等金屬材料在基板21的一個(gè)表面上形成第I圖形電極22和第2圖形電極23。另外，還可以使用在薄膜狀絕緣體的表面形成有銅箔等的圖形的撓性印刷基板(FPC)作為基板21。
[0083]如圖2所示，第I圖形電極22和第2圖形電極23均為梳狀，各自的梳齒HA被構(gòu)圖形成為彼此相對(duì)。
[0084]在圖2所示的實(shí)施方式中，第I圖形電極22和第2圖形電極23均具有3個(gè)梳齒HA，成為在一方的梳齒HA之間插入另一方的梳齒HA的狀態(tài)。由此，在第I圖形電極22的梳齒HA與第2圖形電極23的梳齒HA之間形成間隙(gap) GP。
[0085]作為結(jié)霜傳感器13的尺寸的一例，基板21例如是一邊為幾毫米至幾厘米的矩形。例如縱向I厘米左右，橫向2厘米左右。也可以不是矩形而是圓形、橢圓形、多邊形等。第I圖形電極22的梳齒HA與第2圖形電極23的梳齒HA的間隙GP例如是幾十微米至幾百微米左右。
[0086]在結(jié)霜傳感器13中，第I圖形電極22與第2圖形電極23之間的電阻值Rs的初始值是幾十ΜΩ以上，但是，在附著水滴時(shí)降低至幾十kQ左右。如果附著的水滴凍結(jié)成冰或霜等，則上升至幾百kQ左右。
[0087]此外，第I圖形電極22與第2圖形電極23之間的靜電電容Cs的初始值是十pF至幾十pF，在附著水滴時(shí)增加至初始值的80倍左右。如果附著的水滴凍結(jié)成冰或霜等，則靜電電容Cs下降至水時(shí)的二十分之一左右。
[0088]由此，在結(jié)霜傳感器13中，在表面附著水滴的情況與水滴凍結(jié)的情況彼此之間，電阻值Rs和靜電電容Cs大幅變化。在水滴凍結(jié)的情況下，電阻值Rs增大且靜電電容Cs減小，因此，對(duì)于交流信號(hào)的阻抗Zs (= Rs+1/jcoCs)大幅增大。
[0089]另外，梳齒HA的個(gè)數(shù)、形狀、長(zhǎng)度、梳齒HA之間的間隙GP的大小等可以有多種選擇。如果將梳齒HA的個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度設(shè)為較大，則電阻值Rs下降，靜電電容Cs增大。如果將梳齒HA之間的間隙GP設(shè)為較小，則電阻值Rs下降，靜電電容Cs增大。
[0090]在本實(shí)施方式中，利用這種水滴凍結(jié)引起的結(jié)霜傳感器13的阻抗Zs的變化來(lái)檢測(cè)是否處于結(jié)霜狀態(tài)。
[0091]如圖1所示，以與冷卻器RP接近或接觸的狀態(tài)安裝結(jié)霜傳感器13。例如，使用螺釘?shù)戎苯踊蚋糁鴫|片與冷卻器RP擰緊。或者，使用粘接劑等直接粘貼在冷卻器RP的冷卻管上。或者，使用雙面膠帶粘貼在冷卻器RP的表面。
[0092]由此，根據(jù)冷卻器RP的結(jié)霜狀態(tài)或凍結(jié)狀態(tài)，結(jié)霜傳感器13中的第I圖形電極22與第2圖形電極23之間的大氣的狀態(tài)和大氣中含有的水分的狀態(tài)發(fā)生變化，阻抗Zs發(fā)生變化。
[0093]另外，由于是與冷卻器RP接近地安裝結(jié)霜傳感器13，因此，結(jié)霜傳感器13被設(shè)置在大氣環(huán)境中。即，在本實(shí)施方式中，結(jié)霜傳感器13檢測(cè)大氣中的水分是否由于冷卻器RP產(chǎn)生的冷卻效應(yīng)而凍結(jié)變化成霜狀，而不是檢測(cè)特定容器等中收納的水是否已經(jīng)凍結(jié)。
[0094]因此，結(jié)霜傳感器13只要以成為與冷卻器RP表面的溫度接近的溫度的方式進(jìn)行安裝即可。結(jié)霜傳感器13與冷卻器RP表面的溫度大致相同，由此，冷卻器RP附近的大氣中的水蒸氣成為水滴而附著到結(jié)霜傳感器13的間隙GP中，溫度降低至冰點(diǎn)以下，由此該水滴凍結(jié)成為霜狀。
[0095]接著，對(duì)驅(qū)動(dòng)部11和判定部12的具體電路的例子進(jìn)行說(shuō)明。
[0096]在圖3中，驅(qū)動(dòng)部11由非門(NOT)電路Q1、Q2、電阻R1、R2以及電容器Cl等構(gòu)成。由非門電路Ql、Q2、電阻Rl以及電容器Cl構(gòu)成產(chǎn)生交流信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生部GS。成為電阻R2串聯(lián)連接于信號(hào)產(chǎn)生部GS的輸出側(cè)的狀態(tài)。
[0097]由電阻R2和結(jié)霜傳感器13的阻抗Zs構(gòu)成具有頻率選擇性的分壓電路。將電阻R2的值設(shè)定為，使得因結(jié)霜引起的輸出電壓SI的變化相對(duì)于驅(qū)動(dòng)部11輸出的交流信號(hào)的頻率較大。因此，根據(jù)結(jié)霜傳感器13的阻抗Zs來(lái)設(shè)定電阻R2的電阻值。例如設(shè)定成幾十kQ至幾百kQ左右，例如IOOkQ左右。
[0098]判定部12由非門電路(二值化電路)Q3、非門電路Q4~Q5、電阻R3~R8、電容器C2、C3、二極管D1、發(fā)光二極管LEDa、LEDb等構(gòu)成。輸入接口部IF由彼此串聯(lián)連接的電阻R3和電容器C2構(gòu)成。二值化部KD由非門電路Q3、電阻R4~R6、電容器C3、二極管Dl等構(gòu)成。二值化部KD連接在輸入接口部IF的輸出側(cè)。
[0099]關(guān)于二值化部KD，在被輸入的輸出電壓SI的大小超過(guò)閾值th的情況下，二值化部KD的輸出成為低電平(L)。在被輸入的輸出電壓SI未超過(guò)閾值th的情況下，二值化部KD的輸出維持高電平(H)。根據(jù)電阻R4、R5的電阻值來(lái)調(diào)整閾值th的大小。即，選定多種電阻R4、R5的電阻值，由此，電源電壓被2個(gè)電阻R4、R5分壓成多種電壓，設(shè)定多種閾值th。
[0100]另外，輸出電壓SI的大小與輸出的L、H (或接通、斷開(kāi))的關(guān)系也可以相反。
[0101]此外，顯示輸出部HS由非門電路04、05、電阻1?7、1?8、發(fā)光二極管1^0&、1^013等構(gòu)成。在檢測(cè)到處于結(jié)霜狀態(tài)時(shí)發(fā)光二極管LEDa點(diǎn)亮，當(dāng)不是結(jié)霜狀態(tài)時(shí)發(fā)光二極管LEDb點(diǎn)売。
[0102]從判定部12分別輸出表示處于結(jié)霜狀態(tài)的檢測(cè)信號(hào)S2a和表示不是結(jié)霜狀態(tài)的檢測(cè)信號(hào)S2b。
[0103]結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置I的判定部12對(duì)結(jié)霜傳感器13的輸出電壓SI進(jìn)行數(shù)字處理，
進(jìn)行二值化。
[0104]另外，在結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置I中還設(shè)置有電源電路等，但省略了圖示。也可以從外部提供電源。
[0105]結(jié)霜傳感器13的一個(gè)端子Ta通過(guò)絕緣電線DSa連接于驅(qū)動(dòng)部11的輸出側(cè)。結(jié)霜傳感器13的另一個(gè)端子Tb通過(guò)絕緣電線DSb連接于結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置I的接地線GL。
[0106]另外，在圖1中示出了驅(qū)動(dòng)部11和判定部12與結(jié)霜傳感器13分離，但也可以采用使它們一體化的構(gòu)造。即，也可以將驅(qū)動(dòng)部11和判定部12與結(jié)霜傳感器13 —體地嵌入。該情況下，例如，只要將基板21設(shè)為雙面基板或多層基板，使用設(shè)置有圖形電極的面以外的面來(lái)設(shè)置驅(qū)動(dòng)部11和判定部12即可。只要將用于驅(qū)動(dòng)部11和判定部12的電子部件用例如鑄模覆蓋，并且設(shè)置檢測(cè)信號(hào)S2a、S2b的輸出端和用于連接到電源電路(電源裝置)的連接器即可。
[0107]接著，對(duì)結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置I的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0108]結(jié)霜傳感器13的阻抗Zs根據(jù)結(jié)霜狀態(tài)而發(fā)生變化。結(jié)霜傳感器13被施加驅(qū)動(dòng)部11產(chǎn)生的交流信號(hào)，結(jié)霜傳感器13的輸出電壓SI根據(jù)結(jié)霜傳感器13的阻抗Zs發(fā)生變化。當(dāng)輸出電壓SI的大小超過(guò)閾值th時(shí)，輸出表示處于結(jié)霜狀態(tài)的檢測(cè)信號(hào)S2a。
[0109]根據(jù)檢測(cè)信號(hào)S2a，能夠接通未圖示的除霜加熱器而流過(guò)電流，使其進(jìn)行除霜?jiǎng)幼?。?dāng)通過(guò)接通除霜加熱器而使冷卻器RP的霜融化成水滴時(shí)，結(jié)霜傳感器13的阻抗Zs下降，由此輸出電壓SI下降。當(dāng)輸出電壓SI的大小成為閾值以下時(shí)，輸出表不不是結(jié)霜狀態(tài)的檢測(cè)信號(hào)S2b。
[0110]由此，能夠根據(jù)檢測(cè)信號(hào)S2a、S2b，通過(guò)控制未圖示的除霜加熱器的接通/斷開(kāi)，可靠、高效地進(jìn)行冷卻器RP的除霜。
[0111]另外，檢測(cè)處于結(jié)霜狀態(tài)的閾值th與檢測(cè)不是結(jié)霜狀態(tài)的閾值th可以是相同的值，也可以是彼此不同的值。在將閾值th設(shè)為彼此不同的值的情況下，可以使檢測(cè)具有滯后性(hysteresis)。此外，對(duì)于用于除霜的除霜加熱器等的控制方法，可以參照上述專利文獻(xiàn)I等。
[0112]在本實(shí)施方式中，結(jié)霜傳感器13是在基板21上使第I圖形電極22和第2圖形電極23相對(duì)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)阻抗Zs的空間是封閉空間，因此不易受到周圍有無(wú)物體或移動(dòng)、空氣的流動(dòng)、周圍的溫度等環(huán)境因素的影響，可以提高檢測(cè)精度。因此，不需要使用虛設(shè)電極等來(lái)校正環(huán)境變化引起的輸出變動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且動(dòng)作可靠。
[0113]由此，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置1，即便不設(shè)置虛設(shè)電極也能夠以足夠的精度檢測(cè)結(jié)霜狀態(tài)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0114]〔第2實(shí)施方式〕
[0115]接著，對(duì)將本發(fā)明的靜電電容式水分檢測(cè)裝置作為其它方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置實(shí)施的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0116]圖4中示出第2實(shí)施方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置IB的具體的電路例子。
[0117]在圖4中，結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置IB由驅(qū)動(dòng)部11B、判定部12B以及結(jié)霜傳感器13等構(gòu)成。
[0118]另外，在第2實(shí)施方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置IB中，整體的結(jié)構(gòu)、結(jié)霜傳感器13的外形等與圖1和圖2所示的第I實(shí)施方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置I相同。此外，驅(qū)動(dòng)部IlB和結(jié)霜傳感器13與圖3所示的驅(qū)動(dòng)部11和結(jié)霜傳感器13相同。對(duì)于相同的部分省略或簡(jiǎn)化其說(shuō)明。
[0119]判定部12B由非門電路Qll~Q14、電阻Rll~R14、電容器C2、C11、二極管D2以及發(fā)光二極管LEDa等構(gòu)成。
[0120]二值化部KDB由非門電路叭1、012、電阻1?11~1?13、電容器(:11以及二極管D2等構(gòu)成。此外，顯示輸出部HSB由非門電路Q13、Q14、電阻R14、發(fā)光二極管LEDa等構(gòu)成。當(dāng)檢測(cè)到處于結(jié)霜狀態(tài)時(shí)，發(fā)光二極管LEDa點(diǎn)亮。從判定部12B分別輸出表示處于結(jié)霜狀態(tài)的檢測(cè)信號(hào)S2a和表示不是結(jié)霜狀態(tài)的檢測(cè)信號(hào)S2b。
[0121]結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置IB的判定部12B對(duì)結(jié)霜傳感器13的輸出電壓SI進(jìn)行模擬處理，進(jìn)行二值化。[0122]〔第3的實(shí)施方式〕
[0123]接著，對(duì)將本發(fā)明的靜電電容式水分檢測(cè)裝置作為用于檢測(cè)水分的一般的檢測(cè)裝置實(shí)施的第3的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0124]圖5中示出第3的實(shí)施方式的檢測(cè)裝置IC的外形，圖6中示出檢測(cè)裝置IC的具體的電路例子。圖5的(A)、(B)、(C)分別是檢測(cè)裝置IC的正視圖、左視圖、后視圖。
[0125]如圖5所示，檢測(cè)裝置IC是其整體一體化成為大致長(zhǎng)方體形狀的構(gòu)造。
[0126]如圖6所示，檢測(cè)裝置IC由驅(qū)動(dòng)部11C、判定部12C以及水分傳感器(靜電電容傳感器)13C等構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)部IlC和判定部12C的電路與圖3所示的驅(qū)動(dòng)部11和判定部12相同，對(duì)具有相同功能的部件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)。
[0127]S卩，檢測(cè)裝置IC在作為多層基板的長(zhǎng)方形狀的基板21C的一個(gè)表面上形成有用于水分傳感器13C的第I圖形電極22C和第2圖形電極23C，它們的2個(gè)端子Ta、Tb彼此接近地設(shè)置。
[0128]在基板21C的另一個(gè)表面上安裝有用于驅(qū)動(dòng)部IlC和判定部12C的電子部件，通過(guò)對(duì)圖形布線的錫焊等形成各個(gè)電路。驅(qū)動(dòng)部Iic和判定部12C的電子部件等由鑄模MD覆蓋，在鑄模MD的一部分中，可以從外部看見(jiàn)發(fā)光二極管LEDa、LEDb。此外，在基板21C的未被鑄模MD覆蓋的部分，安裝有用于連接到檢測(cè)信號(hào)S2a、S2b的輸出端和電源電路的連接器 CN1。
[0129]在基板21C上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)部IlC的輸出端子Tl I和判定部12C的輸入端子T12，這些端子T11、T12和水分傳感器13C的端子Ta、Tb在鑄模MD的內(nèi)部布線連接。由此，如圖6所示，水分傳感器13C與驅(qū)動(dòng)部IlC的輸出端子Tll和判定部12C的輸入端子T12串聯(lián)連接。
[0130]另外，也可以將2個(gè)端子T11、T12和水分傳感器13C的一個(gè)端子Ta用電線彼此連接，將水分傳感器13C的另一個(gè)端子Tb與設(shè)置在基板21C上的接地線(接地端子)GL連接。該情況下，水分傳感器13C與驅(qū)動(dòng)部IlC的輸出端子Tll和判定部12C的輸入端子T12并聯(lián)連接。
[0131]由此，在用鑄模MD覆蓋基板21C前的狀態(tài)下，檢測(cè)裝置IC可以選擇是將水分傳感器13C與驅(qū)動(dòng)部IlC的輸出端子Tll和判定部12C的輸入端子T12串聯(lián)連接，還是將水分傳感器13C與驅(qū)動(dòng)部IlC的輸出端子Tll和判定部12C的輸入端子T12并聯(lián)連接。
[0132]判定部12C中的用于二值化的閾值th的大小可以通過(guò)選定電阻R4、R5的電阻值來(lái)進(jìn)行調(diào)整。為了容易進(jìn)行該調(diào)整，這些電阻R4、R5的任意一方或雙方可以使用可變電阻器。
[0133]接著，對(duì)檢測(cè)裝置IC的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0134]水分傳感器13C的阻抗Zs (電阻值Rs和靜電電容Cs)根據(jù)周圍環(huán)境的水分的比例或狀態(tài)而發(fā)生變化。例如在將檢測(cè)裝置IC用于結(jié)霜狀態(tài)的檢測(cè)的情況下，阻抗Zs根據(jù)結(jié)霜狀態(tài)而發(fā)生變化。當(dāng)不是結(jié)霜狀態(tài)時(shí)，水分傳感器13C的阻抗Zs較低，來(lái)自驅(qū)動(dòng)部IlC的交流信號(hào)Sla基本不衰減而成為輸出電壓Slb，并輸入到判定部12C。當(dāng)成為結(jié)霜狀態(tài)時(shí)，水分傳感器13C的阻抗Zs升高，來(lái)自驅(qū)動(dòng)部IlC的交流信號(hào)Sla大幅衰減而成為輸出電壓Slb,向判定部12C的輸入降低。根據(jù)閾值th檢測(cè)輸入到判定部12C的信號(hào)(輸出電壓Slb)的變動(dòng)，由此檢測(cè)是否處于結(jié)霜狀態(tài)。[0135]S卩，在輸出電壓SI的大小為閾值th以下的情況下，輸出表示處于結(jié)霜狀態(tài)的檢測(cè)信號(hào)S2a。
[0136]由此，根據(jù)本實(shí)施方式的檢測(cè)裝置1C，即便不設(shè)置虛設(shè)電極也能夠以足夠的精度檢測(cè)結(jié)霜狀態(tài)等，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0137]〔靜電電容式水分檢測(cè)裝置的其它實(shí)施方式〕
[0138]上述檢測(cè)裝置IC可以作為不僅用于檢測(cè)結(jié)霜狀態(tài)，而且用于檢測(cè)周圍環(huán)境的水分的比例或狀態(tài)的靜電電容式水分檢測(cè)裝置而進(jìn)行工作。
[0139]S卩，檢測(cè)裝置IC通過(guò)設(shè)定多種閾值th，例如可以作為灑水傳感器、漏液傳感器、凍結(jié)傳感器、液面?zhèn)鞲衅骰蛑票鶄鞲衅鞯仁褂谩?br> [0140]〔灑水傳感器〕
[0141]在將檢測(cè)裝置IC作為灑水傳感器使用的情況下，將檢測(cè)裝置IC埋入田地等地中。水分傳感器13C與土壤接觸，水分傳感器13C的阻抗Zs (特別是靜電電容Cs)與土壤中的水分量相應(yīng)地變化。
[0142]即，土壤的相對(duì)介電常數(shù)ε例如在干燥時(shí)是4左右，在水分為1%、2%、5%時(shí)分別為76、87、94左右，水分引起的土壤的相對(duì)介電常數(shù)ε的變化較大。因此，能夠利用檢測(cè)裝置IC檢測(cè)土壤的干燥狀態(tài)，當(dāng)成為干燥狀態(tài)時(shí)，例如使灑水裝置工作進(jìn)行灑水即可。
[0143]此外，在將檢測(cè)裝置IC作為灑水傳感器使用的情況下，也可以不將檢測(cè)裝置IC埋入地中，而是取而代之,將專用的水分傳感器(靜電電容傳感器)30埋入地中。
[0144]S卩，如圖7所示，將2根電極棒31、32以彼此平行的狀態(tài)隔開(kāi)適當(dāng)?shù)拈g隔打入地面ΖΜ，將其一部分或全部埋入土中。將2根電極棒31、32作為水分傳感器30。代替前面敘述的水分傳感器13C的端子Ta、Tb，將該電極棒31、32的端子Ta、Tb分別與檢測(cè)裝置IC的端子TH、T12連接。該情況下，水分傳感器30為串聯(lián)連接。
[0145]或者，在將檢測(cè)裝置IC的端子TH、T12彼此連接的狀態(tài)下，將這些端子TH、T12與水分傳感器30的一個(gè)端子Ta連接，將水分傳感器30的另一個(gè)端子Tb與接地線GL連接。該情況下，水分傳感器30為并聯(lián)連接。
[0146]該情況下，為了去除不需要的電壓的直流成分，也可以將水分傳感器30經(jīng)由電容器與檢測(cè)裝置IC連接。S卩，該情況下，在端子Ta、Tb與端子T11、T12或接地線GL之間插入電容器。
[0147]另外，可以使用由銅、鋁合金或鐵等金屬材料、其它導(dǎo)電性材料構(gòu)成的棒狀物作為電極棒31、32。另外，在將電極棒31、32打入地面ZM的情況下，其設(shè)置比較容易，但也可以取而代之地挖開(kāi)地面ZM將電極棒31、32埋入土中。該情況下，可以將電極棒31、32設(shè)為鉛直姿勢(shì)、水平姿勢(shì)、傾斜姿勢(shì)等。
[0148]在使用這種水分傳感器30的情況下，電極棒31、32之間的靜電電容Cs根據(jù)地面ZM中的水分量而發(fā)生變化。利用閾值th檢測(cè)該靜電電容Cs的變化，由此能夠檢測(cè)土壤的干燥狀態(tài)。
[0149]〔漏水傳感器〕
[0150]在將檢測(cè)裝置IC作為漏水傳感器使用的情況下，將檢測(cè)裝置IC安裝到建筑物的地面等。當(dāng)無(wú)漏水時(shí)，水分傳感器13C的周圍是空氣或地面的材質(zhì)(例如塑料)，相對(duì)介電常數(shù)ε較小，靜電電容Cs例如為0.1pF左右。當(dāng)由于漏水而使水分傳感器13C沾濕時(shí)，相對(duì)介電常數(shù)ε變成80左右，靜電電容Cs例如增大至幾pF左右，因此，利用閾值th檢測(cè)到該變化。
[0151]〔凍結(jié)傳感器〕
[0152]在將檢測(cè)裝置IC作為凍結(jié)傳感器使用的情況下，將檢測(cè)裝置IC配置在高速公路等的路面上。即，配置成檢測(cè)裝置IC的水分傳感器13C的表面成為與路面相同的狀態(tài)。當(dāng)水分傳感器13C的表面的水分凍結(jié)時(shí)，由此靜電電容Cs降低至二十分之一左右，因此，利用閾值th檢測(cè)到該變化。即便在表面凍結(jié)成冰霜狀的情況下也可以進(jìn)行檢測(cè)。
[0153]〔液面?zhèn)鞲衅鳌?br> [0154]在將檢測(cè)裝置IC作為液面?zhèn)鞲衅魇褂玫那闆r下，如圖8所示，將檢測(cè)裝置IC安裝在收納液體LQ的塑料制的容器YKl等的外周面。容器YKl的厚度非常薄，因此，當(dāng)容器YKl內(nèi)的液面HM達(dá)到檢測(cè)裝置IC的位置時(shí)，靜電電容Cs以增大的方式變化，利用閾值th檢測(cè)到該變化。
[0155]此外，在將檢測(cè)裝置IC作為液面?zhèn)鞲衅魇褂玫那闆r下，如圖9所示，也可以使用專用的水分傳感器(靜電電容傳感器)30B、30C來(lái)代替水分傳感器13C。
[0156]S卩，如圖9的(A)所示，將2根電線31B、32B以彼此平行的狀態(tài)隔開(kāi)適當(dāng)?shù)拈g隔卷繞在容器YK2的外周面上，使它們成為水分傳感器30B。將電線31B、32B的端子Ta、Tb分別與檢測(cè)裝置IC的端子T11、T12或接地線GL連接。電線31B、32B可以是單線或絞線中的任意一種，截面可以是圓形或平板狀(即帶狀)等。優(yōu)選電線31B、32B為絕緣電線。
[0157]當(dāng)容器YK2內(nèi)的液面HM達(dá)到水分傳感器30B的位置時(shí)，靜電電容Cs以增大的方式變化，因此檢測(cè)到該變化。
[0158]此外，如圖9的(B)所示，隔著內(nèi)部的液體LQ，將彼此相對(duì)的半周量的2根電線31C、32C卷繞在容器YK3的外周面上，使它們成為水分傳感器30C。當(dāng)容器YK3內(nèi)的液面HM達(dá)到水分傳感器30C的位置時(shí)，靜電電容Cs以增大的方式變化，因此檢測(cè)到該變化。
[0159]此外，在將檢測(cè)裝置IC作為這些各種傳感器使用的情況下，可以在相對(duì)介電常數(shù)ε或靜電電容Cs的變化量接近零時(shí)，檢測(cè)到它們的環(huán)境狀態(tài)發(fā)生變化。即，當(dāng)相對(duì)介電常數(shù)ε或靜電電容Cs發(fā)生變化，且其變化量充分變小時(shí)，判斷為環(huán)境狀態(tài)發(fā)生變化。例如，判斷為成為干燥狀態(tài)，或者判斷為制冰完成，或者判斷為已經(jīng)凍結(jié)，或者判斷為液面達(dá)到預(yù)定的位置。
[0160]〔第4實(shí)施方式〕
[0161]接著，對(duì)將本發(fā)明的靜電電容式水分檢測(cè)裝置進(jìn)一步作為其它方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置實(shí)施的第4實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0162]圖10中示出第4實(shí)施方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID的結(jié)構(gòu)，圖11中示出在結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID中使用的結(jié)霜傳感器13D的外形，圖12中放大地示出圖10的一部分。另外，圖13中示出結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID的具體電路的一例，圖14中示出實(shí)現(xiàn)非門電路的電路例子。另外，圖15中示出結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID的各部分的波形的例子。
[0163]在圖10中，結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID是如下所述的構(gòu)造:除了水分傳感器13D的表面以外都被鑄模覆蓋，整體一體化成為大致長(zhǎng)方體形狀。
[0164]結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID通過(guò)未圖示的粘合劑或熱收縮管等，被安裝到設(shè)置于冷凍機(jī)RK的冷卻管RKP上。結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID通過(guò)電線與冷凍機(jī)RK的控制部RKC連接，由此從控制部RKC接受電源的供給，并且對(duì)控制部RKC的控制輸入端子TS輸出用于進(jìn)行控制的檢測(cè)信號(hào)S2a。
[0165]如圖13所示，結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID由驅(qū)動(dòng)部11D、判定部12D以及水分傳感器(靜電電容傳感器)13D等構(gòu)成。在判定部12D中設(shè)置有輸入接口部IF、二值化部KDD以及修正部 SYD0
[0166]另外，在第4實(shí)施方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID中，關(guān)于其結(jié)構(gòu)和功能，存在與上述的第I和第2實(shí)施方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置1、1B以及第3實(shí)施方式的檢測(cè)裝置IC相同的部分。對(duì)于相同的部分，有時(shí)省略或簡(jiǎn)化這里的說(shuō)明。另外，關(guān)于相同的部分，以下會(huì)進(jìn)一步添加詳細(xì)的說(shuō)明，以下的說(shuō)明也適用于與結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置1、1B和檢測(cè)裝置IC相同的部分。
[0167]如圖10?圖12所示，水分傳感器13D具有在基板21D的表面上構(gòu)圖形成的第I電極22Da、22Db、第2電極23D以及接地電極24a、24b。
[0168]S卩，這些電極22Da、22Db、23D、24a、24b都構(gòu)圖形成為長(zhǎng)方形狀，以在相互之間設(shè)有間隙GP、GPG的方式進(jìn)行配置。第2電極23D配置在基板21D的中央部。第I電極22Da、22Db處于在第2電極23D的兩側(cè)與第2電極23D之間設(shè)置了間隙GP的狀態(tài)，并且第I電極22Da、22Db被配置成，彼此靠近側(cè)的邊部間的距離比冷卻管RKP的外徑小。
[0169]作為水分傳感器13D的尺寸的一例，基板21D例如是縱向?yàn)?0?30毫米左右、橫向?yàn)?0?15毫米左右的矩形。第2電極23D的寬度例如為幾毫米，更具體地講，例如為3毫米左右。第I電極22Da、22Db的寬度例如分別為幾毫米，更具體地講，例如為2?3毫米左右。接地電極24a、24b的寬度例如分別為幾毫米，更具體地講，例如為2?3毫米左右。
[0170]另外，第2電極23D與第I電極22Da、22Db之間的兩個(gè)間隙GP例如分別為十分之一?十分之幾毫米，更具體地講，例如為0.1毫米左右。電極22Da、22Db與接地電極24a、24b之間的兩個(gè)間隙GPG例如分別為I?幾毫米，更具體地講，例如為I毫米左右。
[0171]水分傳感器13D以能夠在第2電極23D的一部分、第I電極22Da、22Db的一部分、間隙GP以及冷卻管RKP的外周面附著水分的方式安裝在冷卻管RKP上。
[0172]具體地講，如圖10?圖12所示，第2電極23D的寬度方向的中央部以與冷卻管RKP的表面接觸的狀態(tài)固定于冷卻管RKP的表面。
[0173]當(dāng)通過(guò)冷凍機(jī)RK的運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)對(duì)冷卻管RKP進(jìn)行冷卻時(shí)，如圖12所示，在冷卻管RKP的表面上附著水分(水滴)MZ。水分MZ進(jìn)入到間隙GP中，使第I電極22Da與第2電極23D之間的阻抗Zs降低。
[0174]另外，在最初開(kāi)始了冷凍機(jī)RK的運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)刻，在冷卻管RKP的表面未附著水分MZ而處于干燥狀態(tài)的可能性高。
[0175]這樣，水分傳感器13D的阻抗Zs根據(jù)間隙GP、GPG中的水分MZ的狀態(tài)而變化，即，根據(jù)是處于水滴狀態(tài)(結(jié)露狀態(tài))、結(jié)霜狀態(tài)、還是干燥狀態(tài)而變化。而且，也會(huì)根據(jù)混合存在這些狀態(tài)時(shí)這些狀態(tài)的比例、以及水分MZ的量等而變化。另外，結(jié)霜狀態(tài)可稱為凍結(jié)狀態(tài)或部分的凍結(jié)狀態(tài)。
[0176]另外，水滴狀態(tài)、凍結(jié)狀態(tài)以及干燥狀態(tài)中的相對(duì)介電常數(shù)ε分別為80、4.2、1左右。
[0177]冷凍機(jī)RK的控制部RKC根據(jù)來(lái)自結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID的檢測(cè)信號(hào)S2a，控制冷卻裝置的開(kāi)啟/關(guān)閉，即控制冷卻裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)或停止。當(dāng)水分傳感器13D檢測(cè)到水滴狀態(tài)時(shí)，檢測(cè)信號(hào)S2a斷開(kāi)，即成為L(zhǎng)，此時(shí)冷卻裝置運(yùn)轉(zhuǎn)。而當(dāng)水分傳感器13D檢測(cè)到結(jié)霜狀態(tài)時(shí)，檢測(cè)信號(hào)S2a接通，即成為H，此時(shí)冷卻裝置停止。
[0178]由于冷凍機(jī)RK在初始的干燥狀態(tài)中也需要啟動(dòng)(運(yùn)轉(zhuǎn))，因此在干燥狀態(tài)中檢測(cè)信號(hào)S2a斷開(kāi)，即為L(zhǎng)。為了檢測(cè)到處于干燥狀態(tài)而強(qiáng)制地?cái)嚅_(kāi)檢測(cè)信號(hào)S2a，在本實(shí)施方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID中設(shè)置有修正部SYD。之后將進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0179]如圖13所示，在結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID上安裝有用于連接到檢測(cè)信號(hào)S2a、S2b的輸出端、電源電路的正側(cè)(VDD)和負(fù)側(cè)(接地線GL)的連接器CN1D。接地線GL也是對(duì)于檢測(cè)信號(hào)S2a、S2b的接地線。
[0180]在結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID中，使用單電源作為電源電路。但是，也可以使用由正電源(+VDD)和負(fù)電源(-VDD)這樣的雙系統(tǒng)構(gòu)成的雙電源。此時(shí)，只要將結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID的正側(cè)(VDD)連接到電源電路的正電源(+VDD)，并根據(jù)電源電路的電壓將結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID的接地線GL連接到電源電路的接地線GL或負(fù)電源(-VDD)即可。
[0181]另外，關(guān)于驅(qū)動(dòng)部11D，其結(jié)構(gòu)和功能與上述的驅(qū)動(dòng)部11相同。驅(qū)動(dòng)部IlD中形成的信號(hào)產(chǎn)生部GSD與上述的信號(hào)產(chǎn)生部GS相同。在信號(hào)產(chǎn)生部GSD的輸出側(cè)串聯(lián)連接著電阻R2。
[0182]如圖15 (A)所示，信號(hào)產(chǎn)生部GSD的輸出電壓SO是在接地線GL的電位即O伏與施加到正側(cè)的電壓VDD之間接通、斷開(kāi)的矩形波。
[0183]關(guān)于驅(qū)動(dòng)部IlD的輸出電壓SI，由于電壓SO被電阻R2與水分傳感器13D的阻抗Zs分壓，因而如圖15 (B)所示，輸出電壓SI低于輸出電壓S0。
[0184]S卩，在水以水滴狀態(tài)附著在水分傳感器13D上時(shí)，阻抗變低，因此電壓的下降量大，如虛線所示，輸出電壓SI成為比較低的電壓。
[0185]當(dāng)附著在水分傳感器13D上的水凍結(jié)而成為結(jié)霜狀態(tài)時(shí)，阻抗Zs變高，因此電壓的下降量減小，如點(diǎn)劃線所示，輸出電壓Si成為比較高的電壓。
[0186]在水分傳感器13D上既沒(méi)有附著水滴也沒(méi)有附著霜時(shí)，也就是說(shuō)，在處于水分傳感器13D的周邊僅存在空氣的干燥狀態(tài)時(shí)，阻抗Zs最大，因此基本不存在電壓的下降量，如實(shí)線所示，輸出電壓SI成為最高的電壓。
[0187]另外，輸出電壓SI的高度(大小)可以根據(jù)干燥狀態(tài)、結(jié)霜狀態(tài)、水滴狀態(tài)以及水分的量等而取各種值。
[0188]因此，可以利用圖15 (B)所示的閾值thl來(lái)判別水滴狀態(tài)和結(jié)霜狀態(tài)。另外，如后所述，作為閾值thl，可以設(shè)定兩個(gè)閾值thla、thlb，根據(jù)狀態(tài)變化的方向選擇性地使用閾值thla或thlb中的任意一個(gè)。由此，在進(jìn)行二值化時(shí)能夠賦予滯后性。
[0189]另外，在結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID中，雖然針對(duì)后面說(shuō)明的電壓Slc設(shè)定了這些閾值thl、thla、thlb,但作為二值化的意義是相同的。
[0190]另外,可以利用圖15 (B)所示的閾值th2來(lái)判別結(jié)霜狀態(tài)和干燥狀態(tài)。
[0191]另外，在結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID中，雖然針對(duì)由輸出電壓SI分壓得到的電壓設(shè)定了閾值th2,但作為二值化的意義是相同的。
[0192]驅(qū)動(dòng)部IlD的輸出電壓S1、即水分傳感器13D的輸出電壓SI通過(guò)由電阻R3和電容器C2構(gòu)成的輸入接口部IF輸入到二值化部KDD。由于輸入接口部IF的輸出側(cè)電壓Slc被電容器C2去除了直流成分，因此如圖15 (C)所示，成為以基準(zhǔn)電壓(偏置電壓)Va為中心而上下振動(dòng)的正負(fù)信號(hào)。
[0193]也就是說(shuō)，實(shí)際輸入到二值化部KDD的電壓Slc的最大振幅比水分傳感器13D的輸出電壓SI小，并且，基準(zhǔn)電壓(偏置電壓)Va為O伏時(shí)的正向或負(fù)向的最大值為其二分之一。
[0194]圖16中示出了如下情形:在二值化部KDD中，根據(jù)來(lái)自輸入接口部IF的輸出電壓Slc進(jìn)行二值化，輸出檢測(cè)信號(hào)S2a。特別是，圖16 (B)中示出了檢測(cè)信號(hào)S2a從L轉(zhuǎn)變到H時(shí)的情形，圖16 (C)中示出了檢測(cè)信號(hào)S2a從H轉(zhuǎn)變到L時(shí)的情形。
[0195]在圖16的(A) (B) (C)中，閾值TH是二值化部KDD的邏輯電路中的邏輯判定用的閾值。即，在輸出電壓SlC為閾值TH以下的情況下，將輸入作為L(zhǎng)來(lái)處理，檢測(cè)信號(hào)S2a斷開(kāi)。在輸出電壓Slc超過(guò)了閾值TH的情況下，將輸入作為H來(lái)處理，檢測(cè)信號(hào)S2a接通。
[0196]另外，輸出電壓Slc的基準(zhǔn)電壓(偏置電壓)Va被設(shè)定為比閾值TH低、且能夠判別水滴狀態(tài)與結(jié)霜狀態(tài)的恰當(dāng)?shù)闹怠?br> [0197]閾值TH與基準(zhǔn)電壓(偏置電壓)Va之差(TH-Va)是用于比較輸出電壓Slc而進(jìn)行二值化的閾值thl。即，差(TH-Va)是本發(fā)明中的“閾值”和“第I閾值”的例子。
[0198]另外，從閾值TH是用于對(duì)來(lái)自水分傳感器13D的輸出電壓SI進(jìn)行二值化的閾值這一點(diǎn)看，閾值TH是本發(fā)明中的“閾值”和“第I閾值”的例子。但是，閾值TH自身在與閾值th2的大小關(guān)系中，并不直接對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第I閾值”。
[0199]通過(guò)恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定偏置電壓Va，能夠?qū)㈤撝祎hl設(shè)定為恰當(dāng)?shù)闹怠?br> [0200]因此，如圖16 (A)的左側(cè)所示，在通過(guò)水分傳感器13D檢測(cè)到結(jié)霜狀態(tài)時(shí)，即在輸出電壓Slc比閾值thl高時(shí)，輸出電壓Slc的一部分超過(guò)閾值TH，因此二值化部KDD中的輸入成為H，檢測(cè)信號(hào)S2a接通。
[0201]另外，如圖16 (A)的右側(cè)所示，在通過(guò)水分傳感器13D檢測(cè)到水滴狀態(tài)時(shí)，即在輸出電壓Slc比閾值thl低時(shí)，輸出電壓Slc未超過(guò)閾值TH，因此輸入成為L(zhǎng)，檢測(cè)信號(hào)S2a斷開(kāi)。
[0202]另外，在二值化部KDD中設(shè)置有具備由電容器C3決定的恰當(dāng)時(shí)間常數(shù)的積分電路，以便在檢測(cè)信號(hào)S2a接通時(shí)，暫時(shí)維持其狀態(tài)。因此，在本實(shí)施方式中，在進(jìn)行二值化時(shí)只要關(guān)注輸出電壓Slc的最大值即可。
[0203]另外，如圖16 (B)所示，在檢測(cè)信號(hào)S2a斷開(kāi)時(shí)，即在水分傳感器13D檢測(cè)到水滴狀態(tài)時(shí)，設(shè)定了比較低的電壓Vaa作為偏置電壓Va。由此，閾值TH與偏置電壓Vaa之差(TH-Vaa )比較大，設(shè)定了比較大的閾值th I a。
[0204]當(dāng)來(lái)自輸入接口部IF的輸出電壓Slc超過(guò)了閾值thla時(shí)，檢測(cè)到從水滴狀態(tài)轉(zhuǎn)移到結(jié)霜狀態(tài)，輸出檢測(cè)信號(hào)S2a。
[0205]另外，如圖16 (C)所示，在檢測(cè)信號(hào)S2a接通時(shí)，即在水分傳感器13D檢測(cè)到結(jié)霜狀態(tài)時(shí)，設(shè)定了比較高的電壓Vab作為偏置電壓Va。由此，閾值TH與偏置電壓Vab之差(TH-Vab)比較小，設(shè)定了比較小的閾值thlb。
[0206]當(dāng)來(lái)自輸入接口部IF的輸出電壓Slc成為閾值thlb以下時(shí)，檢測(cè)到從結(jié)霜狀態(tài)轉(zhuǎn)移到水滴狀態(tài)，檢測(cè)信號(hào)S2a斷開(kāi)。
[0207]圖17中示出如下情形:在修正部SYD中，根據(jù)水分傳感器13D的輸出電壓SI判別為干燥狀態(tài)，在干燥狀態(tài)時(shí)使檢測(cè)信號(hào)S2a斷開(kāi)。另外，本實(shí)施方式的修正部SYD由非門電路Q6構(gòu)成。
[0208]在圖17中，輸入到修正部SYD的電壓Sld是通過(guò)后述的電阻Rll與電阻R12對(duì)來(lái)自水分傳感器13D的輸出電壓SI進(jìn)行分壓后的電壓。
[0209]閾值TH2是修正部SYD的邏輯電路中的邏輯判定用的閾值。也就是說(shuō)，在電壓Sld為閾值TH2以下的情況下，將輸入作為L(zhǎng)來(lái)處理，修正部SYD的輸出維持H。在電壓Sld超過(guò)了閾值TH2的情況下，將輸入作為H來(lái)處理，修正部SYD的輸出成為L(zhǎng)。當(dāng)修正部SYD的輸出成為L(zhǎng)時(shí)，輸入接口部IF的輸出電壓Slc成為大致O伏。
[0210]此處，閾值TH2作為用于判別干燥狀態(tài)和結(jié)霜狀態(tài)的閾值th2來(lái)使用。從這層意義上講，閾值TH2是本發(fā)明中的“第2閾值”的例子。但是，閾值TH2自身在與閾值thl的大小關(guān)系中，并不直接對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“第2閾值”。
[0211]因此，如圖17的左側(cè)所示，在水分傳感器13D檢測(cè)到干燥狀態(tài)的情況下，即在電壓Sld比閾值TH2高時(shí)，電壓Sld的一部分超過(guò)閾值TH2，因此修正部SYD的輸出成為L(zhǎng)。由此，電壓Slc成為大致O伏，變得比任何一個(gè)閾值thla、thlb小，檢測(cè)信號(hào)S2a被強(qiáng)制斷開(kāi)。
[0212]另外，如圖17的右側(cè)所示，在水分傳感器13D檢測(cè)到結(jié)霜狀態(tài)的情況下，即在電壓Sld比閾值TH2低時(shí)，電壓Sld未超過(guò)閾值TH2，因此修正部SYD的輸出成為H。于是，修正部SYD不會(huì)對(duì)電壓Slc產(chǎn)生影響，而在二值化部KDD中進(jìn)行與電壓Slc對(duì)應(yīng)的判別。
[0213]二值化部KDD將所輸入的電壓Slc與閾值thl進(jìn)行比較而進(jìn)行二值化，輸出檢測(cè)信號(hào)。
[0214]即，當(dāng)來(lái)自輸入接口部IF的輸出電壓Slc為閾值thl以上時(shí)，二值化部KDD輸出表示第I電極22Da、22Db與第2電極23D之間的水分凍結(jié)變化成霜狀的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)，作為檢測(cè)信號(hào)S2a。
[0215]另外，當(dāng)來(lái)自水分傳感器13D的輸出電壓SI為閾值th2以上時(shí)，為了表示在第I電極22Da、22Db與第2電極23D之間不存在水分而處于干燥狀態(tài)，不輸出檢測(cè)信號(hào)S2a。也就是說(shuō)，在干燥狀態(tài)的情況下，強(qiáng)制斷開(kāi)檢測(cè)信號(hào)S2a，正是為了進(jìn)行這樣的修正而設(shè)置了修正部SYD。
[0216]即，在來(lái)自水分傳感器13D的輸出電壓SI為閾值th2以上時(shí)，修正部SYD進(jìn)行修正，使得來(lái)自輸入接口部IF的輸出電壓Slc降低到閾值thl以下，由此不輸出檢測(cè)信號(hào)S2a。
[0217]另外，閾值th2比閾值thl大，即，th2>thl。
[0218]以下，參照?qǐng)D13?圖18進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明判定部12D的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作。
[0219]在圖13中，二值化部KDD由非門電路Q3?Q5、電阻R4、R5、R6、R10、電容器C3、二極管Dl等構(gòu)成。二值化部KDD與輸入接口部IF的輸出側(cè)連接。
[0220]另外，修正部SYD由非門電路Q6、電阻Rll?R13、電容器C4、二極管D2等構(gòu)成。還可以認(rèn)為修正部SYD與輸入接口部IF并聯(lián)連接。
[0221]另外，非門電路Ql ?Q6 都由 CM0S(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)的非門電路元件構(gòu)成。
[0222]S卩，如圖14所示，非門電路Ql?Q6都由將p溝道和η溝道的MOSFET配置成互補(bǔ)形所得到的柵極構(gòu)造的邏輯反轉(zhuǎn)電路元件構(gòu)成。在輸入柵極IN為L(zhǎng) (低電平)時(shí)輸出為H(高電平)，在輸入柵極IN為H時(shí)輸出OUT為L(zhǎng)。第2實(shí)施方式中使用的非門電路Qll?Q14也與此相同。
[0223]作為這樣的非門電路元件，例如可以使用型號(hào)為14068B的在市面中銷售的集成電路元件。型號(hào)為14068B的集成電路元件在一個(gè)封裝中收納有6個(gè)非門電路元件，也可以通過(guò)I個(gè)集成電路元件來(lái)提供結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID中所需的全部非門電路Ql?Q6。
[0224]在這樣的非門電路Q3中，邏輯反轉(zhuǎn)中的閾值TH位于電源電壓VDD的二分之一附近。也就是說(shuō)，當(dāng)輸入柵極IN的電壓超過(guò)VDD/2時(shí)輸出為L(zhǎng)，當(dāng)輸入柵極IN的電壓為VDD/2以下時(shí)輸出為H。
[0225]因此，如果對(duì)非門電路Q3的輸入柵極IN施加了偏置電壓Va，則在來(lái)自輸入接口部IF的輸出電壓Slc超過(guò)了這些閾值TH與偏置電壓Va之差(TH-Va)時(shí)，輸出為L(zhǎng)，在輸出電壓Slc為差(TH-Va)以下時(shí)，輸出為H。S卩，差(TH-Va)就是閾值thl。
[0226]因此，通過(guò)變更偏置電壓Va的值，能夠變更閾值thl。也就是說(shuō)，在將偏置電壓Va設(shè)為比閾值TH低的電壓時(shí)(Va〈TH)，如果減小偏置電壓Va，則差(TH-Va)變大從而閾值thl變高，如果增大偏置電壓Va，則差(TH-Va)變小從而閾值thl變低。
[0227]在本實(shí)施方式中，在非門電路Q3的輸出為H時(shí)，將偏置電壓Va設(shè)為比較小的電壓Vaa,較高地設(shè)定用于將輸出從H切換到L的閾值thla，在非門電路Q3的輸出為L(zhǎng)時(shí)，將偏置電壓Va設(shè)為比電壓Vaa大的電壓Vab (Vab>Vaa)，較低地設(shè)定用于將輸出從L切換到H的閾值thlb。也就是說(shuō)，thla>thlb (參照?qǐng)D15、圖18)。
[0228]這樣來(lái)設(shè)定用于從H切換到L的閾值thla、與用于從L切換到H的閾值thlb這兩個(gè)閾值 thla、thlb。
[0229]在圖13所示的二值化部KDD中，為了設(shè)定兩個(gè)閾值thla、thlb，利用電阻RlO從非門電路Q4的輸出側(cè)向非門電路Q3的輸入側(cè)施加正反饋。電阻RlO是在進(jìn)行非門電路Q3的二值化時(shí)，用于根據(jù)輸出狀態(tài)改變偏置電壓Va而對(duì)閾值thl賦予滯后性的反饋電阻。
[0230]S卩，非門電路Q4的輸出電壓被兩個(gè)電阻RIO、R5分壓,并加到非門電路Q3的輸入偵U。在非門電路Q3的輸入側(cè)，經(jīng)由電阻R4施加電源電壓VDD并由兩個(gè)電阻R4、R5分壓得到的電壓與由電阻RlO反饋的電壓之和成為非門電路Q3的偏置電壓Va。
[0231]在非門電路Q4的輸出為H時(shí)，對(duì)非門電路Q3的輸入側(cè)施加比較高的偏置電壓Vab，在非門電路Q4的輸出為L(zhǎng)時(shí)，對(duì)非門電路Q3的輸入側(cè)施加比較低的偏置電壓Vaa。
[0232]因此，例如在非門電路Q3的輸出為H時(shí)，即在非門電路Q4的輸出為L(zhǎng)，從而未輸出檢測(cè)信號(hào)S2a時(shí)(不是結(jié)霜狀態(tài)時(shí))，輸入到非門電路Q3的來(lái)自輸入接口部IF的輸出電壓SIc處于比閾值thIa低的狀態(tài)，響應(yīng)于輸出電壓SIc超過(guò)閾值thIa，非門電路Q3的輸出從H切換為L(zhǎng)。此時(shí),偏置電壓Va變高而成為偏置電壓Vab,閾值thl變低而成為閾值thlb。
[0233]并且，在非門電路Q3的輸出為L(zhǎng)時(shí)，即在非門電路Q4的輸出為H，從而輸出了檢測(cè)信號(hào)S2a時(shí)(處于結(jié)霜狀態(tài)時(shí))，輸入到非門電路Q3的來(lái)自輸入接口部IF的輸出電壓Slc成為比閾值thlb高的狀態(tài)，響應(yīng)于輸出電壓Slc成為閾值thlb以下，非門電路Q3的輸出從L切換為H。此時(shí),偏置電壓Va變低而成為偏置電壓Vaa,閾值thl變高而成為閾值thla。
[0234]另外，如上所述，在非門電路Q3的輸出側(cè)、即非門電路Q4的輸入側(cè)，與接地線GL之間連接有積分用的電容器C3，對(duì)輸入到非門電路Q4的電荷進(jìn)行蓄積，從而不會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間的急劇的電壓變化。電容器C3的容量例如為0.001 μ F?0.1 μ F左右，具體地講，例如為0.0l μ F左右。電容器C3是本發(fā)明中的“第2電容元件”的例子。
[0235]接著，對(duì)修正部SYD的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0236]在修正部SYD中，如上所述，來(lái)自水分傳感器13D的輸出電壓SI被電阻Rll和電阻R12分壓，作為電壓Sld輸入到非門電路Q6。電阻R11、R12的值被設(shè)定為:在電壓Sld比閾值TH2大時(shí)，即在電壓SI比閾值th2大時(shí)，使得非門電路Q6的輸出成為L(zhǎng)。
[0237]當(dāng)非門電路Q6的輸出成為L(zhǎng)時(shí)，非門電路Q3的輸入側(cè)的電位經(jīng)由電阻R13和二極管D2而與接地線GL連接，非門電路Q3的輸入側(cè)的電位降低而成為閾值thlb以下。其結(jié)果，非門電路Q3的輸出成為H，非門電路Q4的輸出成為L(zhǎng)。
[0238]另外，電容器C4對(duì)非門電路Q3的輸入側(cè)的位相進(jìn)行調(diào)整，并且抑制電位的急劇變化而使動(dòng)作穩(wěn)定。
[0239]由此，在來(lái)自水分傳感器13D的輸出電壓SI為閾值th2以上時(shí)，修正部SYD使得來(lái)自輸入接口部IF的輸出電壓Slc降低至閾值thlb以下，由此以不輸出檢測(cè)信號(hào)S2a的方式，也就是以斷開(kāi)檢測(cè)信號(hào)S2a的方式進(jìn)行修正。
[0240]圖18中，在時(shí)刻tl處將冷凍機(jī)RK的電源接通。在時(shí)刻tl處，冷卻管RKP的周邊處于干燥狀態(tài)，水分傳感器13D檢測(cè)到干燥狀態(tài)，輸出比閾值th2高的電壓SI。此時(shí)，修正部SYD的輸出成為L(zhǎng)，輸入到二值化部KDD中的電壓Slc成為O伏，強(qiáng)制切斷檢測(cè)信號(hào)S2a。因此，冷凍機(jī)RK的冷卻裝置開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)冷卻管RKP進(jìn)行冷卻。
[0241]此時(shí)，由于非門電路Q3的輸入側(cè)為L(zhǎng)，因此設(shè)定比較低的偏置電壓Vaa，由此設(shè)定比較高的閾值thla。
[0242]另外，由于因冷凍機(jī)RK的運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生結(jié)露，因此在時(shí)刻t2處水分傳感器13D的輸出電壓SI比閾值th2低，非門電路Q6的輸出成為H。但是此時(shí)，由于輸出電壓SI因結(jié)露而急劇下降，并且存在由電容器C3、C4實(shí)現(xiàn)的積分效應(yīng)，因此非門電路Q4的輸出不變成H。
[0243]并且，在隨著結(jié)露的水滴逐漸凍結(jié)，使得電壓Slc逐漸變大時(shí)，且在時(shí)刻t3處超過(guò)閾值thla時(shí)，檢測(cè)到處于結(jié)霜狀態(tài)，接通檢測(cè)信號(hào)S2a。
[0244]當(dāng)檢測(cè)信號(hào)S2a接通時(shí)，冷凍機(jī)RK的冷卻裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)停止，冷卻管RKP的溫度逐漸上升。
[0245]此時(shí)，由于非門電路Q3的輸入側(cè)為H，因此設(shè)定比較高的偏置電壓Vab，由此設(shè)定比較低的閾值thlb。
[0246]當(dāng)隨著溫度上升，霜融化而回到水滴狀態(tài)時(shí)，電壓Slc逐漸變小，且在時(shí)刻t4處成為閾值thlb以下時(shí)，檢測(cè)到處于水滴狀態(tài)，切斷檢測(cè)信號(hào)S2a。由此，冷凍機(jī)RK的冷卻裝置重新開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0247]S卩，如圖19所示，在本實(shí)施方式的冷凍機(jī)RK中，反復(fù)進(jìn)行如下循環(huán):從干燥狀態(tài)啟動(dòng)，當(dāng)經(jīng)過(guò)水滴狀態(tài)而成為結(jié)霜狀態(tài)時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)成為水滴狀態(tài)時(shí)重新開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0248]如上所述，通過(guò)本實(shí)施方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID來(lái)檢測(cè)冷凍機(jī)RK的結(jié)霜狀態(tài)，并且檢測(cè)從結(jié)霜狀態(tài)轉(zhuǎn)移到水滴狀態(tài)的情況，與此相伴地恰當(dāng)?shù)厍袚Q冷卻裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止。
[0249]而且，從水滴狀態(tài)向結(jié)霜狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)與從結(jié)霜狀態(tài)向水滴狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)，檢測(cè)用的閾值th被設(shè)定為不同的值，因此更恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行冷卻裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)與停止的切換。
[0250]另外，在冷凍機(jī)RK初始啟動(dòng)(運(yùn)轉(zhuǎn))時(shí)，即使處于干燥狀態(tài)，也會(huì)強(qiáng)制斷開(kāi)檢測(cè)信號(hào)S2a，順利地進(jìn)行冷卻裝置的啟動(dòng)。
[0251]本實(shí)施方式的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID可以由具有非門電路Ql~Q6的一個(gè)集成電路元件、少數(shù)的電阻以及電容器等電子部件構(gòu)成，并且，可以通過(guò)將這些電子部件安裝到構(gòu)成水分傳感器13D的基板21D上來(lái)進(jìn)行制作。因此，能夠使結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID小型且輕量，能夠低成本地進(jìn)行制作，向冷凍機(jī)RK上的安裝也十分容易。而且，可以與冷凍機(jī)RK的控制部RKC連接三根電線，安裝和維護(hù)也十分容易。
[0252] 如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，即使不設(shè)置以往那樣的虛擬電極，也能夠以足夠的精度來(lái)檢測(cè)結(jié)霜狀態(tài)等，能夠提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置1D。
[0253]在如上所述的實(shí)施方式的冷凍機(jī)RK中，雖然是根據(jù)結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID的檢測(cè)信號(hào)S2a進(jìn)行冷卻裝置的啟動(dòng)/關(guān)閉，但是也可以控制對(duì)冷卻裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的逆變器電機(jī)的轉(zhuǎn)速，增大或降低冷卻能力。
[0254]另外，也可以不通過(guò)結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID的檢測(cè)信號(hào)S2a來(lái)控制冷卻裝置，而是設(shè)置例如用于除霜的除霜加熱器等，以在檢測(cè)到結(jié)霜狀態(tài)時(shí)啟動(dòng)除霜加熱器的方式進(jìn)行控制。
[0255]另外，在結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置ID中，可以設(shè)置發(fā)光二極管等顯示輸出部，以便顯示檢測(cè)信號(hào)S2a的接通/斷開(kāi)。
[0256]另外，如上所述，在判定部12D中，在根據(jù)來(lái)自水分傳感器13D的輸出電壓SI的大小進(jìn)行二值化而輸出檢測(cè)信號(hào)時(shí)，使用與輸出電壓SI相關(guān)聯(lián)的各種電壓Slc、Sld以及各種閾值thl、thla、thlb、TH、TH2。它們是本發(fā)明中的“來(lái)自靜電電容傳感器的輸出電壓”或“閾值”、“第I閾值”、“第2閾值”的例子。但是，也可以根據(jù)電路和元件等，使用上述例子以外的電壓或閾值。
[0257]另外，如上所述的非門電路Q3是本發(fā)明中的“第I非門電路”的例子。而非門電路Q4是本發(fā)明中的“第2非門電路”的例子。
[0258]在如上所述的各種實(shí)施方式中，結(jié)霜傳感器13、13B或水分傳感器13C、13D，可以安裝在冷卻器RP、冷卻管RKP、其他的管、冷卻用扇片、冰箱等的壁面、或者其它部位。
[0259]可以使用比較器(比較電路)來(lái)代替上述非門電路Q3。該情況下，只要將輸入到判定部12、2B、12C、12D的電壓S1、Slb、Slc與通過(guò)電阻R4、R5等設(shè)定的閾值th、thl、thla、thlb進(jìn)行比較即可。由于電壓Sl、Slb、Slc是交流信號(hào)，因此超過(guò)閾值th的直流的電壓成分(脈動(dòng)流)會(huì)出現(xiàn)在比較器的輸出側(cè)?？梢允蛊淦交M(jìn)行二值化。為了得到與交流信號(hào)的電壓S1、Slb的大小對(duì)應(yīng)的二值化信號(hào)，可以使用其它各種檢測(cè)方式。
[0260]另外，輸入接口部正、正8、二值化部^)、^?、1(0(:、1(00、顯示輸出部邯、肥8、肥(:、驅(qū)動(dòng)部11、11C、、11D、判定部12、12B、12C、12D、結(jié)霜傳感器13、水分傳感器13C、13D、30、30B、30C、結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)裝置1、1B、1D或者檢測(cè)裝置IC的各部或者整體的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、電路、形狀、尺寸、個(gè)數(shù)、材質(zhì)、配置、頻率、波形等，可以按照本發(fā)明的主旨進(jìn)行適當(dāng)變更。
【權(quán)利要求】
1.一種靜電電容式水分檢測(cè)裝置，其檢測(cè)與周圍環(huán)境的水分的比例或狀態(tài)對(duì)應(yīng)的靜電電容的變化并輸出檢測(cè)信號(hào)，其特征在于，所述靜電電容式水分檢測(cè)裝置具有: 靜電電容傳感器，其具有彼此相對(duì)配置的第I電極和第2電極，靜電電容根據(jù)所述第I電極與所述第2電極之間的水分的比例或狀態(tài)而發(fā)生變化； 驅(qū)動(dòng)部，其對(duì)所述靜電電容傳感器施加交流信號(hào)；以及 判定部，其根據(jù)來(lái)自所述靜電電容傳感器的輸出電壓的大小進(jìn)行二值化，輸出接通或斷開(kāi)的檢測(cè)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，其中， 所述靜電電容傳感器連接在所述驅(qū)動(dòng)部的輸出與接地線之間， 所述判定部對(duì)來(lái)自所述靜電電容傳感器的輸出電壓與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，由此進(jìn)行所述二值化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，其中， 所述判定部在來(lái)自所述靜電電容傳感器的輸出電壓為第I閾值thl以上時(shí),輸出表不所述第I電極與所述第2電極之間的水分已經(jīng)凍結(jié)變化成霜狀的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)，作為所述檢測(cè)信號(hào)，并且， 所述判定部在來(lái)自所述靜電電容傳感器的輸出電壓為比所述第I閾值thl大的第2閾值th2以上時(shí)，不輸出所述結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)，以表示所述第I電極與所述第2電極之間不存在水分而是干燥的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，其中， 所述靜電電容傳感器連接在所述驅(qū)動(dòng)部的輸出與所述判定部的輸入之間， 所述判定部對(duì)來(lái)自所述靜電電容傳感器的輸出電壓與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，由此進(jìn)行所述二值化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，其中， 所述判定部在來(lái)自所述靜電電容傳感器的輸出電壓為第I閾值thl以下時(shí),輸出表不所述第I電極與所述第2電極之間的水分已經(jīng)凍結(jié)變化成霜狀的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)，作為所述檢測(cè)信號(hào)，并且， 所述判定部在來(lái)自所述靜電電容傳感器的輸出電壓為比所述第I閾值thl小的第2閾值th2以下時(shí)，不輸出所述結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)，以表示所述第I電極與所述第2電極之間不存在水分而是干燥的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，其中， 所述驅(qū)動(dòng)部具有: 信號(hào)產(chǎn)生部，其產(chǎn)生所述交流信號(hào)；以及 電阻元件，其與所述信號(hào)產(chǎn)生部的輸出側(cè)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，其中， 所述判定部具有: 輸入接口部，其與所述靜電電容傳感器的輸出側(cè)連接，由彼此串聯(lián)連接的第2電阻元件和電容元件構(gòu)成；以及 二值化部，其與所述輸入接口部的輸出側(cè)連接，在來(lái)自所述輸入接口部的輸出電壓為第I閾值thl以上時(shí)，輸出表示所述第I電極與所述第2電極之間的水分已經(jīng)凍結(jié)變化成霜狀的結(jié)霜狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)，作為所述檢測(cè)信號(hào)；以及 修正部，其在來(lái)自所述靜電電容傳感器的輸出電壓為比所述第I閾值thl大的第2閾值th2以上時(shí)，使得來(lái)自所述輸入接口部的輸出電壓降低至所述第I閾值thl以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，其中， 所述二值化部具有: CMOS的第I非門電路，其被輸入來(lái)自所述輸入接口部的輸出電壓，利用所述第I閾值thl進(jìn)行所述二值化； 積分用的第2電容元件，其與所述第I非門電路的輸出側(cè)連接； CMOS的第2非門電路，其被輸入所述第2電容元件的端子電壓，使所輸入的電壓反轉(zhuǎn)而輸出所述檢測(cè)信號(hào)；以及 反饋電阻，其連接在所述第2非門電路的輸出側(cè)與所述第I非門電路的輸入側(cè)之間，用于在所述二值化時(shí)賦予滯后性。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，其中， 所述修正部具有: CMOS的第3非門電路,其 被輸入來(lái)自所述靜電電容傳感器的輸出電壓,在所輸入的電壓為所述第2閾值th2以上時(shí)，該第3非門電路的輸出為低電平；以及 二極管，其反向連接在所述第3非門電路的輸出側(cè)與所述第I非門電路的輸入側(cè)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，其中， 所述靜電電容傳感器在基板的表面上構(gòu)圖形成有所述第I電極和所述第2電極，以所述第2電極與冷卻管的外周面相接的狀態(tài)進(jìn)行安裝， 所述靜電電容傳感器檢測(cè)大氣中的水分是否由于所述冷卻管的冷卻效應(yīng)而凍結(jié)變化成霜狀的結(jié)霜狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，其中， 所述第2電極在所述基板的表面構(gòu)圖形成為矩形形狀， 所述第I電極以如下方式在所述基板的表面構(gòu)圖形成為矩形形狀:所述第I電極處于在所述第2電極的兩側(cè)與所述第2電極之間設(shè)置有間隙的狀態(tài)，并且，所述第I電極的彼此靠近側(cè)的邊部間的距離比所述冷卻管的外徑小， 所述靜電電容傳感器以能夠在所述第2電極的一部分、所述第I電極的一部分、所述間隙以及所述冷卻管的外周面附著水分的方式安裝在所述冷卻管上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，其中， 所述驅(qū)動(dòng)部的輸出端子和所述判定部的輸入端子設(shè)置在基板上，分別與所述第I電極和所述第2電極連接的2個(gè)端子彼此接近地設(shè)置在所述基板上，所述輸出端子、所述輸入端子以及所述2個(gè)端子在所述基板上布線連接，由此，能夠選擇是相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)部的輸出端子和所述判定部的輸入端子串聯(lián)連接所述靜電電容傳感器，還是相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)部的輸出端子和所述判定部的輸入端子并聯(lián)連接所述靜電電容傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，其中， 所述第I電極和所述第2電極是以彼此平行的狀態(tài)隔開(kāi)適當(dāng)?shù)拈g隔埋入土中的2根電極棒，所述靜電電容傳感器檢測(cè)所述土中的水分的狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，其中， 所述第I電極和所述第2電極以彼此平行的狀態(tài)隔開(kāi)適當(dāng)?shù)拈g隔卷繞在容器的外周面， 所述靜電電容傳感器檢測(cè)所述容器內(nèi)的液體的液位。
15.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的靜電電容式水分檢測(cè)裝置，其中， 所述第I電極和所述第2電極以隔著收納在容器內(nèi)的液體彼此相對(duì)的狀態(tài)，卷繞在該容器的外周面的半周上， 所述靜電電容傳感器檢測(cè)所述容器內(nèi)的液體的液位。
16.—種冷凍機(jī),該冷凍機(jī)具有權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的靜電電容式水分檢測(cè)裝置。`
【文檔編號(hào)】G01N27/22GK103529092SQ201210449495
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月5日
【發(fā)明者】中野浩一 申請(qǐng)人:北斗電子工業(yè)株式會(huì)社