(57)【要約】【課題】降雨を除外して着雪を検知し、かつ極めて消費電力を低減して配線や電源供給が不要な着雪センサを提供することを目的としている。【解決手段】上記課題を解決するために、本発明にかかる着雪センサの代表的な構成は、所定の間隔を有して配置された一対の電極２０と、一対の電極の間に着雪させる着雪台１２ａと、一対の電極の間の電気抵抗値を測定する抵抗測定部３０とを備え、着雪台１２ａと電極２０の少なくとも一方との間には隙間を有することを特徴とする。【選択図】図１
2008298479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を有して配置された一対の電極と、
前記一対の電極の間に着雪させる着雪台と、
前記一対の電極の間の電気抵抗値を測定する抵抗測定部とを備え、
前記電極の少なくとも一方と前記着雪台との間を離間させていることを特徴とする着雪センサ。
【請求項２】
前記着雪台は、上面が平面もしくは上方に凸となる曲面を成す梁状部材であって、
前記電極は、前記着雪台の上面から両側面に到る逆コの字状もしくは逆Ｕ字状であることを特徴とする請求項１記載の着雪センサ。
【請求項３】
前記抵抗測定部は間欠的に動作することを特徴とする請求項１または請求項２記載の着雪センサ。
【請求項４】
さらに前記抵抗測定部が測定した電気抵抗値を送信する無線送信部を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の着雪センサ。
【請求項５】
さらに前記抵抗測定部が測定した電気抵抗値が所定値以下であった場合に着雪したと判定する着雪判定部を備え、
前記無線送信部は、前記抵抗測定部が測定した電気抵抗値、もしくは前記着雪判定部が判定した着雪した旨の信号を送信することを特徴とする請求項４に記載の着雪センサ。
【請求項６】
前記着雪判定部が着雪したと判定した場合にのみ、前記無線送信部が送信を行うことを特徴とする請求項５記載の着雪センサ。
【請求項７】
前記一対の電極の間隔は２５ｍｍ〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の着雪センサ。
【請求項８】
さらに外気温または設置面の温度を検知する温度センサを備え、
前記抵抗測定部が測定した電気抵抗値が所定値以下であり、かつ、前記温度センサが検知した温度が所定値以下である場合に、着雪を検知することを特徴とする請求項１記載の着雪センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、降雪により着雪したことを検知する着雪センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
降雪の検知は、単なる気象観測から始まり、災害の予防、娯楽施設の管理に到るまで、様々な目的に応じて需要がある。従来から、様々な降雪を検知する装置が提案されている。
【０００３】
降雪検知装置として、例えば特開２００１−０２１６６９（特許文献１）には、カメラ（撮像手段）を用いて予測される降雪量を算出する構成が開示されている。特許文献１によれば、地域の降雪特性に応じた降雪量を予測することができるとしている。
【０００４】
また特開２００４−２８６１７（特許文献２）には、板と金網とからなる２つの電極間に水またはヒータにて融解した融雪水の膜を形成することにより、静電容量の変化によって降雨または降雪を検知する構成が開示されている。特許文献２によれば、雨水または融雪水を確実に保持して検知することができるとしている。
【０００５】
また特開平０７−１５１８６５（特許文献３）には、櫛歯状に対向した電極と、降雪を融解させるヒータとを備え、付着した水分によって電極間を導通させることにより降雪を検知する構成が開示されている。特許文献３によれば、水分センサの過熱や低温時の不動作などの誤動作の原因を除去できるとしている。
【０００６】
また特開平０６−００３４６２（特許文献４）には、水滴センサと、降雪を融解させるヒータと、外気温センサとを備えた構成が開示されている。特許文献４によれば、水滴センサが導通を検知したときに外気温を測定することにより、この導通が降雨によるものか降雪によるものかを判定できるとしている。
【０００７】
なお、特許文献２〜４の記載の構成がヒータを必要としているのは、氷より水の方が電気抵抗が低いこと、および雪を融解して水を広げれば電極間を導通させやすいことから、降雪を早期に知るためである。すなわち降雪を鋭敏に検知するためには、雪を融解させて通電させることが好ましいためである。
【特許文献１】特開２００１−０２１６６９号公報
【特許文献２】特開２００４−０２８６１７号公報
【特許文献３】特開平０７−１５１８６５号公報
【特許文献４】特開平０６−００３４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
着雪を検知したい需要の一つとして、電線や鉄塔などの電気設備への着雪がある。この着雪により、電線が動揺し、停電に至る場合がある。また鉄塔は電線とは雪の付き方が異なるが、着雪によって雪の荷重がかかり、また体積増加により風圧の影響を受けやすくなるために相乗的に負荷が大きくなる。このため、まれに設備に損傷を与える場合がある。
【０００９】
これらの事態は軽度の降雪では発生せず、ある程度の着雪がなされてはじめて発生する。そこで降雪が長引く場合には雪の中を作業員が巡回し、状況を把握する場合がある。しかし、降雪中に一帯を巡回することは労が過大であり、電線に着雪したことを装置によって検知したいという要請がある。
【００１０】
しかし特許文献１のようにカメラを用いた場合、それが夜間であると視認が困難となり、検知に確実性がない。また屋外設置用のカメラは設備が大がかりとなり、画像処理装置も必要となることから設置費用、消費電力も過大となってしまうという問題がある。
【００１１】
また特許文献２〜４のようにヒータを用いて降雪を融解させる構成にあっては、ヒータにおける消費電力が大きいために電池による長期駆動は困難となり、電源供給のための配線が必要となる。したがって、電線などの配線や電源供給が困難な場所に検知装置を設置したい場合には、ヒータを前提とした装置は適していないという問題がある。
【００１２】
一方、電線や鉄塔などへの着雪を検知したい場合、降雨は検知する必要がない。上記の特許文献４では降雨と降雪とを区別して検知可能としているが、ヒータに対する配線や電源供給が必要となる点については特許文献２、３と同様である。また電線等への着雪を検知したい場合、降雪をさほど鋭敏に検知する必要はなく、設備や周囲に影響を与えるほどに着雪してしまう前に検知できれば十分である。また、上記特許文献１〜４のいずれもが一つの電極面における着雪を検知しているが、空中に位置する電線や鉄塔では側面に雪が付着することも多いため、一面における着雪検知では不十分である。
【００１３】
そこで本発明は、降雨を除外して着雪を検知し、かつ極めて消費電力を低減して配線や電源供給が不要な着雪センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明にかかる着雪センサの代表的な構成は、所定の間隔を有して配置された一対の電極と、一対の電極の間に着雪させる着雪台と、一対の電極の間の電気抵抗値を測定する抵抗測定部とを備え、電極の少なくとも一方と着雪台との間を離間させていることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、着雪台に着雪することにより一対の電極の間が雪によって短絡され、水より高い電気抵抗値ながらも、これを検知することができる。また電極と着雪台との間に隙間を有していることにより、降雨（水）によっては電極は短絡されず、降雨を除外して着雪のみを検知することができる。
【００１６】
着雪台は、上面が平面もしくは上方に凸となる曲面を成す梁状部材であって、電極は、着雪台の上面から両側面に到る逆コの字状もしくは逆Ｕ字状であることを特徴とする。このように、電極が着雪台の上面および両側面に位置しているため、着雪台に対して上面及び側面いずれの方向から着雪した場合であっても、確実にこれを検知することができる。
【００１７】
抵抗測定部は間欠的に動作することが好ましい。天候の変化速度はさほど速くないので電気抵抗値を常時測定する必要はなく、間欠的に測定動作させることにより消費電力を極めて低減することができる。
【００１８】
さらに抵抗測定部が測定した電気抵抗値を送信する無線送信部を備えていてもよい。無線によって電気抵抗値を送信することにより、配線をすることなく着雪したことを伝達することができ、特に配線の困難な箇所に対して設置しやすい装置とすることができる。
【００１９】
さらに抵抗測定部が測定した電気抵抗値が所定値以下であった場合に着雪したと判定する着雪判定部を備え、無線送信部は、抵抗測定部が測定した電気抵抗値、もしくは着雪判定部が判定した着雪した旨の信号を送信してもよい。電気抵抗値はデータとして送信する必要があるが、着雪した旨の信号だけであればレベルのみで判断できるためにエラー率が低く、誤認識が少ない。このため、小さな送信電力で足りることとなり、もしくは無線の到達距離を延ばすことができる。
【００２０】
着雪判定部が着雪したと判定した場合にのみ、無線送信部が送信を行ってもよい。電気抵抗値の測定に比べて無線送信は電力を消費するため、無線送信するタイミングを限定的にすることにより、より消費電力の増加を抑制することができる。
【００２１】
一対の電極の間隔は２５ｍｍ〜１００ｍｍであることが好ましく、さらに５０ｍｍであることが望ましい。２５ｍｍ以下では降雨により誤検知する可能性があるためであり、１００ｍｍ以上では検知までに多量の着雪を要するために検知が遅れる可能性があるためである。
【００２２】
またさらに外気温または設置面の温度を検知する温度センサを備え、抵抗測定部が測定した電気抵抗値が所定値以下であり、かつ、温度センサが検知した温度が所定値以下である場合に、着雪を検知することが好ましい。これにより、電極間の電気抵抗値に加えて周囲の温度をあわせて着雪の判定をすることができ、より確実な判定を行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、降雨を除外して着雪を検知し、かつ極めて消費電力を低減して配線や電源供給が不要な着雪センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明にかかる着雪センサの実施形態について図を用いて説明する。図１は本実施形態にかかる着雪センサの斜視図、図２は着雪センサの部分断面図、図３は着雪センサの内部構成図である。なお、以下の実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。
【００２５】
図１に示す着雪センサ１０は、後述する抵抗測定部３０を内包する本体１２の外表面に、一対の電極２０を備えている。本体１２は中央部に着雪台１２ａを形成し、その両端に電極保持部１２ｂを形成している。一対の電極２０はそれぞれが両端の電極保持部１２ｂに取り付けられることによって、所定の間隔ｄ１を有して対向した状態で配置されている。なお、図１において着雪台１２ａよりも電極保持部１２ｂの方が大きい寸法（幅および高さ）で示しているが、電極２０を支持できればこれに限るものではない。
【００２６】
電極２０の間隔ｄ１は２５ｍｍ〜１００ｍｍであることが好ましく、さらに５０ｍｍであることが望ましい。２５ｍｍ以下では降雨により誤検知する可能性があるためであり、１００ｍｍ以上では検知までに多量の着雪を要するために検知が遅れる可能性があるためである。なお着雪による電極間の導通実験（電極を着雪台から浮かせていない状態で行った）によれば、電極の間隔が２５ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍであるとき、それぞれが着雪を検知するために要した着雪量（雪の厚さ）は３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍであった。
【００２７】
着雪台１２ａは一対の電極２０の間に着雪させ、電極２０間を雪によって導通させるためにある。したがって着雪台１２ａとしては、電極２０の少なくとも下方に位置しており、２つの電極２０の間に配置されていればよい。電極２０の上方を覆ってしまったり、電極２０よりも極端に上方に突出したりする配置は好ましくない。本実施形態において着雪台１２ａは、上面が平面を成す梁状部材である。ここで梁状部材とは、断面形状が長手方向に亘って実質的に等しい長尺形状である。なお着雪台１２ａは一対の電極２０の間を付着した雪によって短絡させることができればよく、着雪が不連続とならない程度の隆起や陥没、穴やスリットなどを有していてもよい。
【００２８】
電極２０は、着雪台１２ａの上面から両側面に到る逆コの字状を成しており、着雪台１２ａにまたがるように配置されている。これにより、例えば無風時には着雪台１２ａの上面に着雪し、吹雪の時は側面に着雪するといったように、着雪台１２ａの３面に対していずれの方向から着雪した場合であっても、二つの電極２０を雪によって確実に短絡させることができる。したがって、着雪センサ１０の設置箇所および設置姿勢の自由度を飛躍的に向上させることができる。
【００２９】
さらに図２に示すように、電極２０の下方には着雪台１２ａとの間に隙間１３を有している。すなわち、電極２０は着雪台１２ａにまたがるように（取り囲むように）配置されているが、これらは着雪台１２ａに接触しておらず、意図的に隙間１３を設けている。これにより、降雨によって着雪台１２ａが濡れたとしても二つの電極２０は短絡されず、降雨を除外して着雪のみを検知することができる。
【００３０】
電極２０と着雪台１２ａとの隙間１３の幅ｄ２は、水が表面張力によって膜を形成しない程度の隙間が空いていればよい。例えば隙間１３を２ｍｍ以上に設定したとき、３０ｍｍ／ｈ程度の降雨量では電極２０間が導通せず、検知はされなかった。
【００３１】
図３に示すように、着雪センサ１０の本体１２の内部には、電極２０の間の電気抵抗値を測定する抵抗測定部３０、着雪判定部３２、温度センサ３４、および無線送信部３６が備えられている。本実施形態におけるこれらの回路は後述するように消費電力を抑えることが可能なため、電池によって動作するよう構成されている。
【００３２】
抵抗測定部３０は電極２０の間に電圧をかけ、電圧値にもとづいて電極間の電気抵抗値を測定する。ここで抵抗測定部３０は、間欠的に動作して電気抵抗値を測定する。雪の電気抵抗値を測定するためには電力を消費するが、間欠的に動作させることにより消費電力を極めて低減することができる。なお、電極２０間が導通していないとき（着雪していないとき）は電流が流れないために消費電力はほとんどなく、また導通しているときも雪の電気抵抗値は５０ＭΩ程度と高いために電流量は極めて少ないため、着雪後に間欠的に測定する場合にも消費電力は極めて少なく抑えることができる。例えば１０分間に１回の動作をするように設定したとき、発明者らの計算によれば、電池を交換せずに５年間動作させることができる。
【００３３】
着雪判定部３２は、抵抗測定部３０の出力する電気抵抗値を元にして、これが所定値以下であった場合に着雪したと判定する。ここで実験によれば、雪の電気抵抗は、電極２０の間隔ｄ１が５０ｍｍ、電極２０の幅が２５ｍｍ、着雪量が３ｍｍのとき、５０ＭΩとして検知された。そこで上記寸法において、閾値（スレッショルド）となる所定値としては、例えば６０ＭΩに設定することができる。
【００３４】
また、上記寸法において水と氷の電気抵抗を測定したところ大きな差異があったため、任意の抵抗値（例えば３０ＭΩ）以下は着雪によるものではないと判定することにより、（隙間１３による効果のみでなく）さらに降雨を除外して着雪のみを確実に検知することができる。
【００３５】
温度センサ３４は、外気温や設置面の温度を検知するものである。これにより、着雪判定部３２が抵抗測定部３０から取得した電気抵抗値と温度センサ３４から取得した温度をあわせて着雪の判定をすることができる。したがって例えば、電気抵抗値が所定値以下であって、かつ外気温が５℃以下である場合に着雪と判断するよう設定することにより、誤動作を防止して、より確実な着雪の判定を行うことができる。
【００３６】
無線送信部３６は、抵抗測定部３０が測定した電気抵抗値、もしくは着雪判定部３２が判定した「着雪した旨の信号」を送信する。無線によって電気抵抗値を送信することにより、配線をすることなく着雪を伝達することができ、特に配線の困難な箇所に対して設置しやすい装置とすることができる。電気抵抗値はデータとして送信する必要があるが、着雪した旨の信号だけであればレベルのみで判断できるためにエラー率が低く、誤認識が少ない。このため、小さな送信電力で足りることとなり、もしくは無線の到達距離を延ばすことができる。
【００３７】
また、着雪判定部３２が着雪したと判定した場合にのみ、無線送信部３６が単発的に送信を行うように構成してもよい。電気抵抗値の測定に比べて無線送信は電力を消費するため、無線送信するタイミングを限定的にすることにより、より消費電力の増加を抑制することができる。
【００３８】
送信された無線信号は、親機４０によって受信する。親機４０は着雪センサ１０からの無線信号が到達する範囲内において任意の位置に接地することができるため、配線や電源供給が容易な箇所に設置する。親機４０は着雪センサ１０からの信号を中継し、電力線通信や電話線通信などの有線通信、ＰＨＳやＲＦ、ＺｉｇＢｅｅなどの無線通信によって、監視者に検知結果を送信する。なお実験では、親機４０のアンテナがホイップアンテナであれば着雪センサ１０から２０ｍ程度の距離まで受信することができ、八木アンテナであれば１００ｍ程度の距離でも受信することができた。ただしこの数値は着雪センサ１０の無線送信部３６の出力やアンテナ、周波数によっても変わるため、参考値に過ぎない。
【００３９】
また無線送信部３６は、電気抵抗値または信号を送信する際に、自身の識別ＩＤを付加して送信してもよい。これにより親機４０は複数の着雪センサ１０からの信号を受け取り、それぞれを識別して着雪箇所を具体的に特定できる等、様々な処理することができる。
【００４０】
図４は着雪センサの使用態様図である。鉄塔５０に張架された電線５２には、複数の着雪センサ１０が取り付けられている。親機４０は電線５２ではなく鉄塔５０に固定され、複数の着雪センサ１０からの無線信号を受信できる位置に設置されている。親機４０は例えば電力線通信を利用して監視者に検知結果を送信することができる。
【００４１】
上記説明した如く、着雪台１２ａに着雪することにより、一対の電極２０の間が雪によって短絡され、ヒータを用いることなく着雪を検知することができる。また電極２０と着雪台１２ａとの間に隙間１３を有していることにより、降雨（水）によっては電極２０は短絡されず、降雨を除外して着雪のみを検知することができる。
【００４２】
また上記構成の着雪センサ１０は、電池によって駆動可能であるため小型化が可能であり、また無線送信部３６を備えていることにより単体で独立した装置とすることができる。また着雪台１２ａの３面において着雪を検知できるため、上面や側面の任意の方向からの着雪を検知することができる。これらのことから、設置箇所の自由度が高く、例えば電線に直接取り付けたり、鉄塔の上に取り付けることができる。したがって電線等への着雪を遠隔地から認識することができ、降雪中に巡回をする必要がなく、対処する必要があるほどの着雪がなされてから、対処する必要のある場所に適切に出向くことができる。したがって着雪に対する対処の労力が著しく軽減され、また処理も適切に施すことができる。
【００４３】
図５は着雪センサ１０の他の構成を説明する図である。図５に示す着雪センサ１０において、着雪台１４は、上面が上方に凸となる曲面を成す梁状部材である。電極２２は着雪台１４の形状に沿って、着雪台１４の上面から両側面に到る逆Ｕ字状となっている。このように着雪台の上面を曲面とした場合であっても、着雪台１４に対していずれの方向から着雪した場合であっても、確実にこれを検知することができる。さらに着雪台１４の上面を曲面としたことにより、雪が解けかけてきたときに着雪が迅速に落下するため、早期に着雪検知を解除することができる。
【００４４】
図６は着雪センサ１０のさらに他の構成を説明する図である。図６（ａ）に示す着雪センサ１０において、着雪台１６は、上面が上方に凸となる曲面を成す梁状部材である。図５に示した構成と異なる点として、着雪台１６の上面は電極２４の下方に配置されておらず、ほぼ同じ面に配置されている。着雪台１６と電極２４の間に設けた隙間１７は、電極２４の下方ではなく側方に配置されている。隙間１７は、水が表面張力による膜を張らない程度の広さであり、かつ着雪が連続する程度の狭さであればよく、例えば２ｍｍ〜５ｍｍ程度に設定することができる。
【００４５】
また図６（ｂ）に示す着雪センサ１０は、着雪台１６のほぼ中央部に隙間１７を備えた例である。すなわち隙間１７は電極２４と着雪台１６との間に設けられておらず、１６の中途部において水の縁を切ることにより、電極２４間の雨水による導通を防止している。本体１２の下部においては側面（壁面）が連続しているが、側面に付着した雨水はすぐに流れてしまうために、導通するに到らない。これらのように構成することによっても、降雨を除外して着雪のみを検知することができる。
【００４６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、降雪により着雪したことを検知する着雪センサとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施形態にかかる着雪センサの斜視図である。
【図２】着雪センサの部分断面図である。
【図３】着雪センサの内部構成図である。
【図４】着雪センサの使用態様図である。
【図５】着雪センサ１０の他の構成を説明する図である。
【図６】着雪センサ１０の他の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０   …着雪センサ
１２   …本体
１２ａ、１４、１６  …着雪台
１２ｂ  …電極保持部
１３、１７   …隙間
２０、２２、２４   …電極
３０   …抵抗測定部
３２   …着雪判定部
３４   …温度センサ
３６   …無線送信部
４０   …親機
５０   …電柱
５２   …電線
ｄ1   …電極の間隔
ｄ2   …電極と着雪台との隙間の幅
【図１】
2008298479.tif 000003
【図２】
2008298479.tif 000004
【図３】
2008298479.tif 000005
【図４】
2008298479.tif 000006
【図５】
2008298479.tif 000007
【図６】
2008298479.tif 000008