(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
霰や雹などの粒状氷の降水を検知する粒状氷検知装置であって、前記粒状氷の降水を検知したい箇所に配される有天中空体と、この有天中空体に前記粒状氷が衝突した際の衝撃振動を検出する振動センサー部と、外気温を検出する温度センサー部と、音を検出するマイク部と、前記振動センサー部，前記温度センサー部及び前記マイク部夫々からの情報に基づき前記粒状氷の降水を判断する粒状氷判断部とを有し、前記有天中空体は、外層と該外層に間隙を介して設けられる内層とからなる中空壁構造を有する容器体であることを特徴とする粒状氷検知装置。
【請求項２】
請求項１記載の粒状氷検知装置において、前記有天中空体の天壁部は凸湾曲面に設定されていることを特徴とする粒状氷検知装置。
【請求項３】
請求項１，２いずれか１項に記載の粒状氷検知装置において、前記有天中空体を振動させる振動発生部を有することを特徴とする粒状氷検知装置。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項に記載の粒状氷検知装置において、前記有天中空体を加温する加温部を有することを特徴とする粒状氷検知装置。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項に記載の粒状氷検知装置において、前記有天中空体の外表面には撥水処理が施されていることを特徴とする粒状氷検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば霰や雹などの粒状氷の降水を検知する粒状氷検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば霰（あられ）や雹（ひょう）などの固形降水としての粒状氷は、局地的に且つ短時間（数分〜数十分）だけ集中して降水する場合が多く、よって、この粒状氷が降ることで例えば高速道路の路面状態は短時間で一変し、雪路面へと変化する。
【０００３】
具体的には、この粒状氷が降った後の路面は車の制動力を低下させる要因となるが、例えばトンネル出口付近の路面に粒状氷が降った場合、トンネル内の路面と全く路面状態が異なる為、トンネル内から出た直後の車の操作対応が遅れ非常に危険である。
【０００４】
そこで、従来においても、例えばトンネル出口付近など、経験上、粒状氷が降水する可能性の高い箇所に監視カメラを設置し、この監視カメラに映った映像により遠隔地にいる監視員が粒状氷の降水を確認した場合には、道路に設置した電光掲示板でその旨を表示して運転者に注意を促すことで対応しているが、実際には、その降水が粒状氷なのか雨や雪なのかを、監視員は映像だけでは直ちに判別しにくく、確認できるまでに時間がかかり、よって、その情報を運転者にリアルタイムで伝えることは難しい。また、２４時間体制で監視を行っているため、監視員の負担が大きいという問題もある。
【０００５】
また、この監視カメラの他にも、例えば特開２００１−３０５２４１号のような降雨センサーや降雪センサーなどの降水を検知する検知装置も種々提案されているが、いずれも雨や雪の降水を検知するものであり、これら雨や雪と区別して、霰や雹などの粒状氷の降水を迅速且つ高精度に検知できるものは未だ提案されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３０５２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者等は、前述した問題点に着目し、種々の実験研究を繰り返し行い、その結果、例えば雨や雪との違いを確実に判別して粒状氷の降水を迅速且つ高精度に検知することができるなど、従来にない作用効果を発揮する画期的な粒状氷検知装置を開発した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００９】
霰や雹などの粒状氷１の降水を検知する粒状氷検知装置であって、前記粒状氷１の降水を検知したい箇所Ｐに配される有天中空体２と、この有天中空体２に前記粒状氷１が衝突した際の衝撃振動を検出する振動センサー部３と、外気温を検出する温度センサー部４と、音を検出するマイク部５と、前記振動センサー部３，前記温度センサー部４及び前記マイク部５夫々からの情報に基づき前記粒状氷１の降水を判断する粒状氷判断部６とを有し、前記有天中空体２は、外層２ａと該外層２ａに間隙Ｓを介して設けられる内層２ｂとからなる中空壁構造を有する容器体であることを特徴とする粒状氷検知装置に係るものである。
【００１０】
また、請求項１記載の粒状氷検知装置において、前記有天中空体２の天壁部２Ａは凸湾曲面に設定されていることを特徴とする粒状氷検知装置に係るものである。
【００１１】
また、請求項１，２いずれか１項に記載の粒状氷検知装置において、前記有天中空体２を振動させる振動発生部７を有することを特徴とする粒状氷検知装置に係るものである。
【００１２】
また、請求項１〜３いずれか１項に記載の粒状氷検知装置において、前記有天中空体２を加温する加温部８を有することを特徴とする粒状氷検知装置に係るものである。
【００１３】
また、請求項１〜４いずれか１項に記載の粒状氷検知装置において、前記有天中空体２の外表面には撥水処理が施されていることを特徴とする粒状氷検知装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は上述のように構成したから、例えば雨や雪との違いを確実に判別して粒状氷の降水を迅速且つ高精度に検知することができ、しかも、簡易構造故にコスト安にして量産性に秀れるなど、従来にない作用効果を発揮する画期的な粒状氷検知装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施例の使用状態説明図である。
【図２】本実施例に係る要部を説明する斜視図である。
【図３】本実施例に係る要部を説明する斜視図である。
【図４】本実施例に係る要部を説明する断面図である。
【図５】本実施例に係る要部を説明する断面図である。
【図６】本実施例に係る要部の説明図である。
【図７】本実施例に係る要部の説明図である。
【図８】本実施例に係る粒状氷検知装置により粒状氷の降水を検知する際のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００１７】
例えば、粒状氷１が降水した際、振動センサー部３では、有天中空体２に粒状氷１が衝突した際の衝撃振動を検出し、この振動センサー部３で検出された情報は粒状氷判断部６へ送られ、また、温度センサー部４では、外気温を検出し、この情報は粒状氷判断部６へ送られ、また、マイク部５では、周囲の音を検出し、この情報は粒状氷判断部６へ送られる。
【００１８】
粒状氷判断部６では、前述した振動センサー部３からの情報，温度センサー部４からの情報及びマイク部５からの情報に基づき粒状氷１の降水か否かを判断する。
【００１９】
具体的には、例えば振動センサー部３において、予め設定された所定値（振動数１０００Ｈｚ）以上の振動を検出した場合、また、温度センサー部４において、予め設定された所定値（１５℃〜−３℃）の温度を検出した場合、また、マイク部５において、予め設定された所定値（粒状氷１が降っていない通常時の環境音と異なる音（音高１０００Ｈｚ以上））を検出した場合、これらの情報に基づき粒状氷判断部６では粒状氷１の降水であると判断する。
【００２０】
つまり、本発明は、前述した３つの検出条件を満たした場合には粒状氷１の降水と判断し、３つの検出条件のうち一つでも検出条件を満たさない場合には粒状氷１の降水でないと判断するものであり、これらの情報に基づく判断により、粒状氷１の降水を高精度に検知することができ、しかも、高価な装置等必要なく簡易構造故にコスト安にして量産性に秀れる。
【実施例】
【００２１】
本発明の具体的な一実施例について図面に基づいて説明する。
【００２２】
本実施例は、霰や雹などの粒状氷１の降水を検知する粒状氷検知装置であって、粒状氷１の降水を検知したい箇所Ｐに配される有天中空体２と、有天中空体２の内部に配され該有天中空体２に粒状氷１が衝突した際の衝撃振動を検出する振動センサー部３と、外気温を検出する温度センサー部４と、音を検出するマイク部５と、振動センサー部３，温度センサー部４及びマイク部５夫々からの情報に基づき粒状氷１の降水を判断する粒状氷判断部６とを有するものである。
【００２３】
尚、本実施例に係る粒状氷１としての霰（あられ）は、雲から降る直径５ｍｍ未満の氷の粒のことであり、その他にも粒状氷１としての雹（ひょう）は、雲から降る直径５ｍｍ以上のものであり、本実施例の特性を発揮するものであれば適宜採用し得るものである。
【００２４】
以下、本実施例に係る構成各部について詳細な説明をする。
【００２５】
天有中空体２は、図１〜４に図示したように適宜な合成樹脂製の部材（硬質樹脂）を円形容器形状（ドーム形状）に成形したものであり、下端部から上端部にかけて先細り形状にして、この有天中空体２の天壁部２Ａは凸湾曲面に設定されている。
【００２６】
また、天有中空体２は、凸湾曲面である天壁部２Ａに連続する側壁部２Ｂが末広がり状となる傾斜面に設定されている。
【００２７】
従って、天有中空体２は、天壁部２Ａが凸湾曲面であるため各検出の障害となり得る積雪を可及的に防止し得るのは勿論、側壁部２Ｂが垂直面であった場合に比して、降ってくる粒状氷１を少しでも角度をつけて効率良く衝突させることができる。また、風向きに関係なく、どの方向からの粒状氷１の降水にも対応することができる。その他、鳥などの着座を防止できる。
【００２８】
また、天有中空体２は、図５に図示したように外層２ａと該外層２ａに間隙Ｓを介して設けられる内層２ｂとからなる中空壁構造を有しており、この構成から、天有中空体２に粒状氷１が衝突した際に生じる振動の効率的な伝達と内部の良好な空気振動が発生する。
【００２９】
従って、天有中空体２の外面に粒状氷１が衝突した際、この粒状氷１による衝撃（振動及び音）がより良好に伝わることになり、後述する振動センサー部３及びマイク部５での検出がより高精度に行われることになる。符号２ｃは外層２ａと内層２ｂとの間に架設される架設部である。
【００３０】
尚、有天中空体２の形状として錐形状（例えば円錐形状）を採用しても良く、本実施例の特性を発揮する構成であれば適宜採用し得るものである。
【００３１】
また、有天中空体２の外表面には撥水処理が施されている。
【００３２】
従って、有天中空体２の表面に雪や雨が付着していると、これらが緩衝材となり振動センサー部３及びマイク部５による検出の障害となってしまうが、この点、本実施例は雪や雨の付着を可及的に防止することができ、より高精度な検知が可能となる。
【００３３】
また、有天中空体２は、図２〜４に図示したように下部開口部にベースとなる底体（閉塞底板体９）が設けられ、この閉塞底板体９の下面には複数（３つ）の取付部９ａが突設されている。
【００３４】
この取付部９ａは粒状氷１の降水を検知したい箇所Ｐへ設置される設置部（設置台11）に取り付けられる。
【００３５】
具体的には、図６に図示したように取付部９ａは、止着ボルト12Ａを貫通する孔９ａ’を有し、設置台11を貫通して突出状態となる止着ボルト12Ａを貫挿させ、該止着ボルト12Ａの先端部にナット12Ｂを螺着して取り付けられるものである。
【００３６】
また、取付部９ａの下面には合成樹脂製の適度な弾性を有する部材13（ゴム）が設けられており、この弾性部材13を介して設置台11の上面に載置される。
【００３７】
従って、後述する振動発生部７が振動した際、設置台11に設置される有天中空体２は弾性部材13の弾性を利用して良好に振動することになり、この振動により有天中空体２へ雪や雨が付着することを防止することができる。
【００３８】
また、閉塞底板体９の上面には基板10（電子回路基板）が設けられている。
【００３９】
この基板10の上面には、振動発生部７，加温部８，振動センサー部３，温度センサー部４，マイク部５及び粒状氷判断部６などの各種電子部品が実装される。
【００４０】
振動発生部７は、図２に図示したように基板10に設けられる振動モーターである。
【００４１】
本実施例では、後述する温度センサー部４により外気温が５℃以下であることを検知した際、振動発生部７が作動するように構成されている。
【００４２】
従って、振動発生部７の作動により有天中空体２は振動し、該有天中空体２の表面に付着した雪や雨を振り落とすことができる。
【００４３】
加温部８は、図２に図示したように基板10に設けられるヒーターである。
【００４４】
本実施例では、後述する温度センサー部４により外気温が５℃以下であることを検知した際、加温部８が作動するように構成されている。
【００４５】
従って、加温部８が発熱して有天中空体２が内側から加温され、該有天中空体２の表面に付着した雪や雨を融かしたり蒸発させたりすることができる。
【００４６】
振動センサー部３は、図２，４に図示したように基板10に設けられる圧電素子であり、本実施例では複数（二つ）の振動センサー部３を有天中空体２の内面対向二箇所に貼着している。尚、振動センサー部３の数は適宜変更し得るものである。
【００４７】
この振動センサー部３は、有天中空体２の表面の振動及び有天中空体２の内部空気の振動を電気信号に変換する。
【００４８】
本実施例では、この振動センサー部３において検出した衝撃振動が所定値（周波数が１０００Ｈｚ）よりも大きい場合、後述する粒状氷判断部６で粒状氷１であると判断するように構成されている。粒状氷１が霰の場合の衝撃振動は、実験により得た数値としては概ね１０００Ｈｚ〜１２００Ｈｚ程度である。
【００４９】
温度センサー部４は、図２，３に図示したように基板10に設けられており、閉塞底板体９を貫通して外部に突出状態に設けて構成されている。
【００５０】
この温度センサー部４は、有天中空体２の外部の温度（外気温）を常時検出しており、具体的には、外気温を電気信号に変換する。
【００５１】
本実施例では、この温度センサー部４において検出した温度が所定値（１５℃〜−３℃）の場合、粒状氷判断部６で粒状氷１であると判断するように構成されている。
【００５２】
また、この温度センサー部４により外気温が５℃以下であることを検知した際、前述した振動発生部７及び加温部８が作動するように構成されている。
【００５３】
マイク部５は、図２に図示したように基板10に設けられている。
【００５４】
このマイク部５は、コンデンサマイクであり、有天中空体２の内部に配され、周囲の音（有天中空体２内の音及び有天中空体２外の環境音）を常時検出している。
【００５５】
具体的には、常時周囲の音を観測し、有天中空体２の表面に粒状氷１が衝突することにより発生する音を電気信号に変換する。常時観測されている環境音と比較回路で比較する。
【００５６】
本実施例では、このマイク部５において検出した音が所定値（粒状氷１が降っていない通常時の環境音と異なる音（音高１０００Ｈｚ以上／音圧２０μＰａ以上））よりも大きい場合、粒状氷判断部６で粒状氷１であると判断するように構成されている。粒状氷１が霰の場合の音は、実験により得た数値としては概ね１０００Ｈｚ〜１２００Ｈｚ程度である。
【００５７】
粒状氷判断部６は、図２に図示したように基板10の上面に実装される演算処理部（ＣＰＵ）である。
【００５８】
この粒状氷判断部６は、前述した振動センサー部３，温度センサー部４及びマイク部５夫々からの情報に基づき粒状氷１の降水か否かを判断する。
【００５９】
具体的には、図８にフロー図として図示したように、待機状態において、温度センサー部４及びマイク部５においては、外気温と周囲の音を常時検出している（検知準備）。
【００６０】
そして、この温度センサー部４及びマイク部５において外気温が所定値の温度（１５℃〜−３℃）及び周囲の音が所定値以上（粒状氷１が降っていない通常時の環境音と異なる音（音高１０００Ｈｚ以上））の音となり、有天中空体２に粒状氷１が衝突して振動センサー部３で所定値（振動数１０００Ｈｚ）よりも大きな衝撃振動を検出した際、粒状氷判断部６において粒状氷１の降水と判断される。振動センサー部３での衝撃振動が所定値（振動数１０００Ｈｚ）よりも低かった場合、粒状氷１でないと判断される。
【００６１】
また、その後も各検出部における検出は継続されており、例えば振動センサー部３で検出される値が所定値（振動数１０００Ｈｚ）よりも低くなると粒状氷１が止んだと判断する。
【００６２】
その後、再び待機状態となる。
【００６３】
本発明者等は、実際に実験したところ、霰が降ったケースをサンプリングすると、この３つの検出条件（振動センサー部３，温度センサー部４及びマイク部５で得られる検出条件）が全て満たされた場合（設定された数値となった場合）、霰が降っている確率が極めて高いことを確認している。
【００６４】
以上の構成から成る本実施例に係る粒状氷検知装置は、図１に図示したように粒状氷１の降水を検知したい箇所Ｐ（トンネルの出口付近）に設置される設置台11に設けられる。
【００６５】
また、この設置台11の下方部位（支柱11ａ）には、粒状氷検知装置で検知した情報を信号として管理センター14及び電光掲示装置15に配信する配信装置16が設けられている。
【００６６】
管理センター14では、管理用コンピュータ14ａにより配信装置16から配信される粒状氷１の検知情報を受信して履歴保存したり、また、電光掲示装置15に表示内容を切り替える操作をしたり、電光掲示装置15における表示内容に誤りがないかを監視している。符号14ｂは警告灯及び警告音発生装置を具備した警告装置である。
【００６７】
電光掲示装置15は、図１に図示したように自動車の運転手から確認し易い道路脇に設置され、配信装置16から配信された情報等が表示される。
【００６８】
その他にも、電光掲示装置15は、管理センター14（管理用コンピュータ14ａ）から送信される信号を受けて種々の内容を表示することができる。
【００６９】
本実施例は上述のように構成したから、例えば雨や雪との違いを確実に判別して粒状氷１の降水を迅速且つ高精度に検知することができ、しかも、簡易構造故にコスト安にして量産性に秀れることになる。
【００７０】
また、本実施例は、有天中空体２は、外層２ａと該外層２ａに間隙Ｓを介して設けられる内層２ｂとからなる中空壁構造を有する容器形状体であるから、この間隙Ｓにより振動が反響して大きくなり、振動センサー部３及びマイク部５における検出が良好に行われることになる。
【００７１】
また、本実施例は、有天中空体２の天壁部２Ａは凸湾曲面に設定されているから、振動センサー部３及びマイク部５における検出の障害となり得る雪や雨が有天中空体２の外表面に付着することを防止することができる。
【００７２】
また、本実施例は、有天中空体２を振動させる振動発生部７を有するから、この点においても振動センサー部３及びマイク部５における検出の障害となり得る雪や雨が有天中空体２の外表面に付着することを防止することができる。
【００７３】
また、本実施例は、有天中空体２を加温する加温部８を有するから、振動センサー部３及びマイク部５における検出の障害となり得る雪や雨が有天中空体２の外表面に付着することを防止することができる。
【００７４】
また、本実施例は、有天中空体２の外表面には撥水処理が施されているから、振動センサー部３及びマイク部５における検出の障害となり得る雪や雨が有天中空体２の外表面に付着することを防止することができる。
【００７５】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【符号の説明】
【００７６】
Ｐ  箇所
Ｓ  間隙
１  粒状氷
２  有天中空体
２Ａ  天壁部
２ａ  外層
２ｂ  内層
３  振動センサー部
４  温度センサー部
５  マイク部
６  粒状氷判断部
７  振動発生部
８  加温部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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