(57)【要約】【課題】  路面が乾燥している場合でも、塩分濃度の測定処理を実行できるようにする。【解決手段】  薬剤散布車１００の前輪１０４の後方位置に、塩分濃度センサ２を検出面を前輪１０４に対向させた状態で設置するとともに、前輪１０４の前方に水撒き装置３を設置する。塩分濃度センサ２は、内部光源からの光を検出面に導いて検出面と外界との境界で全反射させ、その全反射光を受光して前記検出面に付着した水分の塩分濃度を示す測定データを生成する。制御装置４は、水撒き装置３を駆動して所定量の水分を放出させながら塩分濃度センサ２の測定データを取り込み、塩分濃度を測定する。さらに、制御装置４は、塩分濃度の測定値に基づき、凍結防止剤の散布量を判別する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分の塩分濃度を測定するように構成された塩分濃度センサを用いて、道路表面の残留塩分の濃度を測定する方法において、
測定対象の道路を走行する車両の車体部分に少なくとも１つの塩分濃度センサを設置し、この車両が道路上の所定の測定対象位置を通過する前に、その測定対象位置に所定量の水分を供給し、前記車両が測定対象位置を通過した際の塩分濃度センサの測定データを用いて、前記道路の残留塩分の濃度を測定することを特徴とする塩分濃度の測定方法。
【請求項２】
所定量の水滴を取り込んで、その水滴の塩分濃度を測定するように構成された塩分濃度センサを用いて、道路表面の残留塩分の濃度を測定する方法において、
測定対象の道路を走行する車両の少なくとも１つの車輪の後方の車体部分に、前記塩分濃度センサを前記水滴の取り込み部が前記車輪に対向するようにして設置し、
前記塩分濃度センサが対向配備された車輪が道路上の所定の測定対象位置を通過する前に、その測定対象位置に所定量の水分を供給し、前記車輪が測定対象位置を通過した際の塩分濃度センサの測定データを用いて、前記道路の残留塩分の濃度を測定することを特徴とする塩分濃度の測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載された方法において、
所定量の水分を放出することが可能な水撒き装置を、前記塩分濃度センサが対向配備された車輪の前方に水分の放出口を臨ませた状態で前記車両の所定位置に設置し、この水撒き装置により水分を放出しながら前記塩分濃度センサの測定データを取り込み、残留塩分濃度の測定処理を実行するようにした塩分濃度の測定方法。
【請求項４】
請求項３に記載された方法において、
前記車両の走行速度を測定し、その測定した速度に応じて前記水撒き装置からの水分の放出量を調整するようにした塩分濃度の測定方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載された方法において、
前記水分の供給前に路面の温度を測定し、測定された温度が所定値を上回る場合には所定量の水を、前記温度が前記所定値を下回る場合には所定量の塩水を、それぞれ前記測定対象位置に供給するとともに、塩水を供給したときには、前記塩分濃度センサの測定データが示す塩分濃度を供給された塩水の濃度と比較することにより、前記測定対象位置における残留塩分の有無を判別するようにした塩分濃度の測定方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載された方法において、
前記水分の供給前に路面上の水分を検出し、所定量を超える水分が検出された場合には、水分の供給を行わないで残留塩分濃度の測定を行うようにした塩分濃度の測定方法。
【請求項７】
水分の塩分濃度を測定するように構成された塩分濃度センサと、所定量の水分を放出することが可能な水撒き装置と、前記水撒き装置の撒水動作を制御しながら塩分濃度センサの測定データを用いた測定処理を実行する制御装置とを含む塩分濃度測定装置であって、
前記塩分濃度センサは、車両の車体部分の所定位置に、前記水撒き装置は、前記塩分濃度センサよりも前方の車体部分に、それぞれ設置されており、
前記制御装置は、前記車両の所定位置に設置され、所定のタイミングで水撒き装置を駆動して水分を放出させるとともに、塩分濃度センサの測定データを取り込んで塩分の測定処理を実行することにより、前記車両の走行する道路表面の残留塩分の濃度を測定するように構成されて成る塩分濃度測定装置。
【請求項８】
所定量の水滴を取り込んで、その取り込まれた水滴の塩分濃度を示す測定データを生成するように構成された塩分濃度センサと、所定量の水分を放出することが可能な水撒き装置と、前記水撒き装置の撒水動作を制御しながら塩分濃度センサの測定データを用いた測定処理を実行する制御装置とを含む塩分濃度測定装置であって、
前記塩分濃度センサは、車両の所定の車輪の後方の車体部分に前記水滴の取り込み部を前記車輪に対向させた状態で取り付けられ、前記水撒き装置は、前記塩分濃度センサが対向配備された車輪の前方に水分の放出口を臨ませた状態で前記車両の所定位置に設置されており、
前記制御装置は、前記車両の所定位置に設置され、所定のタイミングで水撒き装置を駆動して水分を放出させるとともに、塩分濃度センサの測定データを取り込んで塩分の測定処理を実行することにより、前記車両の走行する道路表面の残留塩分の濃度を測定するように構成されて成る塩分濃度測定装置。
【請求項９】
内部光源からの光を検出面に導いて検出面と外界との境界で全反射させ、その全反射光を受光して前記検出面に付着した水分の塩分濃度を示す測定データを生成するように構成された塩分濃度センサと、所定量の水分を放出することが可能な水撒き装置と、前記水撒き装置の撒水動作を制御しながら塩分濃度センサの測定データを用いた測定処理を実行する制御装置とを含む塩分濃度測定装置であって、
前記塩分濃度センサは、車両の所定の車輪の後方の車体部分に前記検出面を前記車輪に対向させた状態で取り付けられ、前記水撒き装置は、前記塩分濃度センサが対向配備された車輪の前方に水分の放出口を臨ませた状態で前記車両の所定位置に設置されており、
前記制御装置は、前記車両の所定位置に設置され、所定のタイミングで水撒き装置を駆動して水分を放出させるとともに、塩分濃度センサの測定データを取り込んで塩分の測定処理を実行することにより、前記車両の走行する道路表面の残留塩分の濃度を測定するように構成されて成る塩分濃度測定装置。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれかに記載された装置において、
前記車両の走行速度を測定するための速度測定手段をさらに含み、
前記制御装置は、前記速度測定手段により測定された走行速度に応じて前記水撒き装置の水分の放出量を調整する塩分濃度測定装置。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれかに記載された装置において、
路面の温度を測定する温度測定手段をさらに含むとともに、前記水撒き装置は、水または塩水を切り替えて撒水することが可能に構成されており、
前記制御装置は、前記温度測定手段により測定された温度が所定値を上回る場合には所定量の水が、前記温度が前記所定値を下回る場合には所定量の塩水が、それぞれ放出されるように、前記水撒き装置の撒水動作を制御するとともに、前記水撒き装置に塩水を放出させるようにしたとき、前記塩分濃度センサの測定データが示す塩分濃度から放出された塩水の濃度を差し引いた値を前記塩分濃度の測定結果として判別する塩分濃度測定装置。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれかに記載された装置において、
路面の水分を検出する水分検出手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記水分検出手段により所定量を超える水分が検出された場合には、前記水撒き装置を駆動せずに塩分濃度の測定処理を実行する塩分濃度測定装置。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれかに記載された塩分濃度測定装置が搭載された車両。
【請求項１４】
請求項７〜１２のいずれかに記載された塩分濃度測定装置が搭載された車両であって、
走行中の道路に凍結防止剤を撒くための散布装置と、
前記塩分濃度測定装置による測定結果に基づき、凍結防止剤の散布量を決定し、その決定に基づき前記散布装置の動作を制御する散布制御装置とが、さらに搭載されて成る車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、道路を走行中の車両により、その道路表面の残留塩分の濃度を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
寒冷地の道路には、冬場になると凍結防止剤が散布される。しかし、この凍結防止剤は、塩化ナトリウムや塩化カルシウムを主原料とするため、周辺の環境への負荷が小さくなるように、車両の走行の安全を確保するのに必要な最小限度の量の散布にとどめるのが望ましい。このように散布量を制限するには、まず、路面に残留する塩分の濃度を正確に把握する必要がある。
【０００３】
上記の点に鑑み、出願人は、路面の塩分濃度を、精度良く測定することが可能な塩分濃度センサを開発した。この塩分濃度センサは、下記の特許文献１に「水分検出装置」として開示されたものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１５５０９６  公報
【０００５】
上記特許文献１に記載の塩分濃度センサは、検出面を有する透光部材と、この透光部材に入射させる拡散光を生成する光源と、透光部材の検出面と外界との境界で全反射した光を受光して、全反射光の像を含む画像を生成する検出部とを有する。検出部で生成された画像データはコンピュータに入力され、全反射光に対応する明領域と臨界角に対応する暗領域との境界位置が検出される。ここで、検出面に塩分を含む水滴が付着していると、その水滴の屈折率によって臨界角の大きさが変化するため、前記明領域と暗領域との境界位置も変動することになる。
【０００６】
前記コンピュータには、上記の原理に基づき、あらかじめ、画像から検出した境界位置と濃度との関係を示すテーブルが設定される。測定時には、前記画像から検出した境界位置によりテーブルを参照して路面の塩分濃度を求めることになる。
【０００７】
さらに、特許文献１には、上記構成の塩分濃度センサを、車両の所定位置に取り付けて使用する例が記載されている（特許文献１の図１５および段落［００３７］参照。）。
【０００８】
さらに、車両搭載型の塩分濃度センサとして、下記の特許文献２に開示されたようなものもある。この特許文献２の塩分濃度センサでは、車両のタイヤがはねあげた水滴を水当たり板で受けた後に水槽に導き、蓄えられた水分の塩分濃度を測定するように構成されている。
【０００９】
【特許文献２】特開平１１−１４５１５号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１や特許文献２に記載されたような塩分濃度センサによれば、路面に水分がある場合には、塩分濃度を精度良く測定することができるが、路面が乾燥している場合には使用できなくなる、という問題がある。
【００１１】
この発明は上記問題に着目してなされたもので、路面が乾燥している場合でも、塩分濃度の測定処理を実行できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明にかかる第１の塩分濃度の測定方法は、水分の塩分濃度を測定するように構成された塩分濃度センサを用いて、道路表面の残留塩分の濃度を測定するものである。この方法では、測定対象の道路を走行する車両の車体部分に少なくとも１つの塩分濃度センサを設置し、車両が測定対象位置を通過した際の塩分濃度センサの測定データを用いて前記道路表面の残留塩分の濃度を測定する。
【００１３】
上記方法では、塩分濃度センサ（以下、単に「センサ」という場合もある。）として、前記特許文献１に開示されたものと同様の構成のセンサを使用することができる。この塩分濃度センサは、プリズムのような透光部材と、光源と、受光部とを具備し、全反射光に対応する明領域と臨界角に対応する暗領域とを含む画像を生成することができる。
【００１４】
上記の塩分濃度センサでは、水分の塩分濃度を示す測定データとして前記画像データを出力することができる。また、センサ内で、前記明領域と暗領域との境界位置を測定できるようにすれば、その境界を示す座標を測定データとして出力することができる。さらに、前記境界位置に基づき、センサ内で塩分濃度まで測定し、その塩分濃度を測定データとして出力することもできる。
【００１５】
ただし、塩分濃度センサは上記に限らず、特許文献２に開示されたように、所定量の水滴を貯留して、測定を行うタイプのセンサを使用することもできる。また、水滴を取り込むタイプのセンサに代えて、電波式の塩分濃度センサ（路面に電波を照射するとともに路面からの反射波を受信し、反射率または照射波に対する反射波の減衰率を用いて塩分濃度を測定する構成のもの）を使用することもできる。
【００１６】
上記の方法によれば、前記センサが搭載された車両が測定対象位置を通過する前に、その位置に所定量の水分を補充するので、測定対象位置の路面が乾燥している場合でも、車両が測定対象位置に到着した時点の路面は濡れた状態となり、センサによる残留塩分濃度の測定を問題なく行うことができる。なお、測定対象位置は、道路上の任意の場所に設定することができる。また、車両が測定対象位置を通過する際に、その位置に塩分濃度を測定するのに十分な水分量があれば、水分の供給時期を特に限定しなくともよい。
【００１７】
たとえば、測定対象位置の横手に水撒き装置を設置し、塩分濃度センサが搭載された車両が測定対象位置の近傍に到着した時点で水撒き装置を駆動することにより、測定対象位置に所定量の水を撒くことができる。なお、水撒き装置は、水タンク、ノズル、ホースなどを具備するもので、車両からの無線コントロール、またはこの車両検出用のセンサ（車両のナンバープレートの読取装置など）からの信号に応じてノズルのバルブを開放し、所定量の水分を放出することができる。
【００１８】
この発明にかかる第２の塩分濃度の測定方法では、所定量の水滴を取り込んで、その水滴の塩分濃度を測定するように構成された塩分濃度センサを使用する。この方法では、測定対象の道路を走行する車両の少なくとも１つの車輪の後方の車体部分に、前記塩分濃度センサを前記水滴の取り込み部が前記車輪に対向するようにして配備する。そして、前記塩分濃度センサが対向配備された車輪が道路上の所定の測定対象位置を通過する前に、その測定対象位置に所定量の水分を供給し、前記車輪が測定対象位置を通過した際の塩分濃度センサの測定データを用いて、前記道路表面の残留塩分の濃度を測定する。
【００１９】
上記第２の方法では、特許文献１や２に開示されたタイプのセンサ、すなわち車輪がはねた水滴を取り込んでその水分の塩分濃度を測定することが可能なセンサを使用することができる。このセンサは、車両の所定の車輪の後方の車体部分に、前記検出面が車輪に対向するようにして配備されるので、車両が走行中の路面にある程度の水分がある場合には、前記車輪がはねた水滴が塩分濃度センサの水滴の取り込み部に到達し、その塩分濃度を測定することが可能となる。なお、センサを設置する際には、検出面の上方側が車輪に近くなるように取り込み部の前面を斜めにするのが望ましい。車輪がはねた水滴は、斜め上方に飛ぶ可能性が高いからである。なお、この第２の方法でも、第１の方法と同様の態様で、測定対象位置への水分供給を行うことができる。
【００２０】
上記第２の方法の好ましい一態様では、所定量の水分を放出することが可能な水撒き装置を、前記塩分濃度センサが対向配備された車輪の前方に水分の放出口を臨ませた状態で前記車両の所定位置に設置し、この水撒き装置により水分を放出しながら前記塩分濃度センサの測定データを取り込み、残留塩分濃度の測定処理を実行する。この場合、車両が所定位置に到達した時点で水撒き装置を動かし、その動作直後のセンサからの測定データが所定の塩分濃度を示すものとなったとき、または塩分を含まない水分の存在を示すものとなったとき、その測定データに基づき塩分濃度を測定することができる。なお、水撒き装置は、前記塩分濃度センサが対向配備された車輪の前方の車体部分に取り付けることができる。ただし、これに限らず、タンクなどの本体部分を車体の任意の場所に設置し、その場所から車輪の前方までノズルを引き出すようにしてもよい。
【００２１】
上記の態様によれば、測定対象位置を自由に定めることができ、また道路の複数位置における塩分濃度を測定することもできる。
【００２２】
上記の態様を実施する場合には、前記車両の走行速度を測定し、その測定した速度に応じて前記水撒き装置からの水分の放出量を調整するのが望ましい。水滴の取り込み部にまで水滴をはね上げるには、車輪に所定量以上の水分を供給する必要があるが、一定の時間あたりの放出量が固定されていると、車両の走行速度が速くなるほど車輪に対する水分供給量は少なくなり、水滴をはね上げられるだけの水分を確保できない可能性があるからである。よって、あらかじめ、走行速度を複数段階に分類して、これらの段階毎に水分の望ましい放出量を求め、速度と水分の放出量との関係をテーブル化しておけば、測定時には、走行速度に応じた量の水分を放出して取り込み部への水はねを生じさせ、センサによる測定を安定して行うことができる。なお、走行速度は、車両に搭載されている速度センサなどを用いて測定することができる。
【００２３】
なお、走行速度の測定値は、センサによる測定結果をよりわかりやすい形で表すために使用することができる。たとえば、走行速度、水分が放出された時間長さ、放出量などに基づき、水分供給がなされた範囲の面積を求め、塩分濃度センサにより測定された塩分濃度を単位面積あたりの塩分量（たとえばｇ／ｍ２の単位）を導くことができる。現状の凍結防止剤の散布は、単位面積あたりの散布量により管理されているので、上記のようにすれば、凍結防止剤の散布量と同様の単位で残留塩分量を表すことができ、必要な散布量を簡単に導き出すことができる。
【００２４】
つぎに、第１、第２の方法に共通する態様について説明する。まず好ましい１の態様では、水分の供給前に路面の温度を測定し、測定された温度が所定値（水分が凍結するおそれのある温度。たとえば０〜２°Ｃ）を上回る場合には所定量の水を、前記温度が前記所定値を下回る場合には所定量の塩水を、それぞれ前記測定対象位置に供給するとともに、塩水を供給したときには、前記塩分濃度センサの測定データが示す塩分濃度を供給された塩水の濃度と比較することにより、前記測定対象位置における塩分の有無を判別する。
【００２５】
上記の態様によれば、供給された水分が凍結する可能性がある場合には、塩水が供給されるから、凍結を防止することができる。また、塩水を供給した場合には、塩分濃度センサの測定データが示す塩分濃度が供給した塩水の塩分濃度より高いときに、路面に塩分が残存していると判断することができる。また測定データが示す塩分濃度が供給した塩分濃度よりも高い場合には、前者から後者を差し引くことによって、残存する塩分の濃度を抽出することができる。
なお、路面の温度は、路面温度計によって測定することができる。この路面温度計も車両に搭載するのが望ましい。
【００２６】
さらに、他の好ましい態様では、水分の供給前に路面上の水分を検出し、所定量を超える水分が検出された場合には、水分の供給を行わないで残留塩分濃度の測定を実行する。ここで車輪がはね上げた水滴を利用するタイプの塩分濃度センサを使用している場合には、このセンサを水分の検出手段として使用することができる。すなわち、水分を供給していないのに、塩分濃度センサによる測定データが、純水または所定塩分濃度の水溶液に対応するものになった場合には、路面に測定に十分な水分が存在すると判別することができる。この場合には、前記判別に使用した測定データを用いて、直ちに塩分濃度を測定することができる。
【００２７】
また、上記の態様では、塩分濃度センサ以外の手段を用いて路面の水分を検出することもできる。たとえば、下記特許文献３に開示された路面判別装置によれば、少し濡れた程度の路面から水たまりのある路面まで、水分量の異なる複数種の路面状態を切り分けて判別することができる。このほか、赤外線などを利用した水分検出センサを使用することもできる。
【００２８】
【特許文献３】特許第２６９７３０７号  公報
【００２９】
つぎに、この発明では、車両搭載型の塩分濃度測定装置として、水分の塩分濃度を構成された塩分濃度センサと、所定量の水分を放出することが可能な水撒き装置と、前記水撒き装置の撒水動作を制御しながら塩分濃度センサの測定データを用いた測定処理を実行する制御装置とを含む装置を提供する。この装置では、前記塩分濃度センサは、車両の車体部分の所定位置に、前記水撒き装置は、前記塩分濃度センサよりも前方の車体部分に、それぞれ設置される。また、前記制御装置は、車両の所定位置に設置され、所定のタイミングで水撒き装置を駆動して水分を放出させるとともに、塩分濃度センサの測定データを取り込んで塩分の測定処理を実行するように構成される。この構成の塩分濃度測定装置によれば、第１の塩分濃度の測定方法を実施することができる。
【００３０】
さらに、この発明では、第２の塩分濃度測定方法を実施する場合の塩分濃度測定装置として、所定量の水滴を取り込んで、その取り込まれた水滴の塩分濃度を示す測定データを生成するように構成された塩分濃度センサと、所定量の水分を放出することが可能な水撒き装置と、前記水撒き装置の撒水動作を制御しながら塩分濃度センサの測定データを用いた測定処理を実行する制御装置とを含む装置を提供する。この装置では、前記塩分濃度センサは、車両の所定の車輪の後方の車体部分に前記水滴の取り込み部を前記車輪に対向させた状態で取り付けられる。また前記水撒き装置は、前記塩分濃度センサが対向配備された車輪の前方に水分の放出口を臨ませた状態で前記車両の所定位置に設置される。また、前記制御装置は、前記車両の所定位置に設置され、所定のタイミングで水撒き装置を駆動して水分を放出させるとともに、前記塩分濃度センサの測定データを取り込んで塩分の測定処理を実行する。
【００３１】
上記において、塩分濃度センサと水撒き装置とは、所定の車輪を挟んで前後に設置することができる。ただし、水撒き装置の設置位置はこれに限らず、本体部を任意の場所に設置して、その位置から車輪の前方までノズルを引き出すようにしてもよい。また、塩分濃度センサと水撒き装置とは、１組に限らず、それぞれ複数の車輪に対して配備することができる。または、水撒き装置のノズルを分岐させるなどして、複数の車輪に水分を供給できるようにすれば、複数の塩分濃度センサを取り付けた場合でも、１台の水撒き装置でまかなうことができる。
【００３２】
制御装置は、塩分濃度センサの測定データから塩分濃度を導き出すためのプログラム（照合用のテーブルを構成する電子データを含む。）が設定されたコンピュータにより構成することができる。この制御装置は、水撒き装置の駆動から所定時間経過後のセンサからの測定データを取り込んで測定処理を行うことができる。ただし、センサからの測定データを取り込むタイミングは厳密に規定されるものではなく、水撒き装置の駆動と同時に測定データの取り込みを開始し、塩分を含む水滴または塩分を含まない水滴の存在を示す測定データが得られたとき、塩分濃度の測定処理を行うようにしてもよい。または、水撒き装置の駆動から所定時間が経過するまでの間に複数回の測定処理を行ってもよい。
【００３３】
上記の塩分濃度測定装置では、塩分濃度センサとして、内部光源からの光を検出面に導いて検出面と外界との境界で全反射させ、その全反射光を受光して前記検出面に付着した水分の塩分濃度を示す測定データを生成するように構成でされたセンサを使用することができる。さらに、上記の塩分濃度測定装置には、前記塩分濃度の測定方法に掲げた各種態様を適用することができる。
【００３４】
また、この発明では、上記いずれかの構成の塩分濃度測定装置が搭載された車両を提供することができる。この車両には、道路の複数位置における塩分濃度を測定し、その測定結果を測定位置に対応づけたデータを生成し、無線などにより送信する機能を設定することができる。
【００３５】
また、上記の車両には、走行中の道路に凍結防止剤を撒くための散布装置と、前記塩分濃度測定装置による測定結果に基づき、凍結防止剤の散布量を決定し、その決定に基づき前記散布装置の動作を制御する散布制御装置とを搭載することができる。このような車両によれば、道路における塩分濃度を測定した上で、その塩分濃度に応じた適度な量の凍結防止剤を散布することができる。
【００３６】
なお、上記の車両においては、塩分濃度測定装置の制御装置に前記散布制御装置の機能を持たせることもできる。または、凍結防止剤の散布量を決定する機能を前記制御装置にもたせ、別途、決定した散布量に基づき散布装置の動作を制御する機能を有する装置を搭載してもよい。この場合には、制御装置と前記散布装置の動作制御用の装置との２台で、散布制御装置を構成することになる。
【発明の効果】
【００３７】
この発明によれば、路面が乾燥している場合でも、測定対象の道路を車両で走行しながら塩分濃度を測定することが可能となる。また、車輪に対し、後方のセンサに水滴をはねあげられるのに必要な最小限度の水分を供給すれば良いので、道路に水たまりができるなどの不具合も生じにくい。しかも、任意の位置における塩分濃度を測定することができる。よって、凍結防止剤の散布量を決定するための指標となる路面の塩分濃度を測定する上での実用性を、大幅に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図１は、この発明にかかる塩分濃度測定装置が搭載された凍結防止剤散布車１００の構成を示す。この凍結防止剤散布車１００は、後方に、凍結防止剤が充填された薬剤タンク１０１と、この薬剤タンク１０１から凍結防止剤を取り込んで散布する散布機１０２とが配備されたものである。なお、以下では、前記凍結防止剤散布車１００を「車両１００」という。
【００３９】
この実施例の塩分濃度測定装置１は、塩分濃度センサ２と、水撒き装置３と、これらに接続される制御装置４とを主要構成とする。なお、制御装置４は、車両１００のＥＣＵ（エレクトロニック・コントロール・ユニット）に塩分濃度測定用のプログラムや各種テーブルなどを組み込んで設定されるもので、散布機１０２の制御用のコンピュータ１０３（以下、「散布制御装置１０３」という。）とともに、車体の適所に設けられる。
【００４０】
前記塩分濃度センサ２は、車両の片側の前輪１０４の後方位置に、その検出面を前輪１０４に対向させた状態で設置される。この実施例の塩分濃度センサ２は、前輪１０４のはねた水滴を検出面に付着させやすいように、検出面の上方側を前輪１０４に近づけた状態で斜めに設置される。
【００４１】
一方、水撒き装置３は、車両１００の車体前面に取り付けられる。この水撒き装置３は、水、塩水の２種類を充填したタンク、これらのタンクの一方から水分を取り込んで路面に撒水するノズル、ノズルとタンクとの接続口を開閉するためのバルブ（いずれも図示せず、）などを有する。この水撒き装置３は、前記ノズルを前輪１０４の周面の中心線に対応させた状態で取り付けられる。よって、ノズルから撒かれた水または塩水は前輪１０４の前方から後方に向けて流れるようになり、前輪１０４による後方への水はねを生じやすい状態にすることができる。
【００４２】
上記において、制御装置４は、水撒き装置３の撒水動作を制御しつつ、塩分濃度センサ２の測定データを取り込んで、走行中の道路における塩分濃度を測定する。また、この制御装置４は前記散布制御装置１０３に電気接続されており、測定した塩分濃度に応じて凍結防止剤の散布量を決め、これを散布制御装置１０３に出力する。散布制御装置１０３では、制御装置４から与えられた散布量に基づき散布機を駆動するので、車両の安全走行の確保に必要な最小限度の凍結防止剤を散布することができる。
【００４３】
図２は、前記塩分濃度センサ２の構成を示す。この塩分濃度センサ２は、前面（図では上面として示す。）に開口部２１を有する筐体２０の内部に、直角プリズム２２（以下、単に「プリズム２２」という。）と、投光部２３と、受光部２４とを組み込んで成る。前記プリズム２２は、ベース面２２ａが前記筐体２０の開口部２１に嵌め込まれた状態で固定される。このベース面２２ａが前記した検出面として機能することになる。
【００４４】
前記投光部２３は、筐体２０の内部で、前記プリズム２２の所定の面２２ｃに対向するように配備される。この投光部２３は、プリズム２２の直角部２２ｂから検出面２２ａに向かう方向に沿って配列された複数のＬＥＤ２５と、これらＬＥＤ２５とプリズム２２との間に配備された拡散板２６とにより構成される。受光部２４は、レンズ２７およびＣＣＤ２８により構成されるもので、前記投光部２３からの光に対する全反射光の出射面２２ｄに対向する位置に配備される。なお、ＬＥＤ２５やＣＣＤ２８は、前記筐体２０の内底面に配備された配線基板（図示せず。）に電気接続される。
【００４５】
上記の塩分濃度センサ２は、投光部２３および受光部２４を駆動することにより、検出面２２ａに付着した水分の塩分濃度を示す測定データを生成し、これを制御装置４に出力する。以下、図３〜５を用いて、上記塩分濃度センサ２による測定の原理を簡単に説明する。
【００４６】
図３には、プリズムにおける入射光と全反射光との関係が示してある。前記投光部２３からプリズム２２に入射した光が検出面２２ａに到達すると、その一部は、検出面２２ａと外界との境界で全反射する。この全反射光は、レンズ２７を介してＣＣＤ２８に入射するので、ＣＣＤ２８では、図４に示すように、全反射光の入射による明領域Ａと、臨界角の大きさを反映した暗領域Ｂとを含む画像Ｇが生成されるようになる。
【００４７】
ここで、プリズム２２の屈折率をｎ１、外界の屈折率をｎ２とすると、全反射を起こす臨界角φは、つぎの（１）式により求められる。
【００４８】
【数１】
2005345175.tif 000003
【００４９】
上記（１）式によれば、検出面２２ａに水滴Ｍが付着して屈折率ｎ２が変化すると、臨界角φの大きさも変化する。この変化に応じて、前記画像Ｇ上の明領域Ａと暗領域Ｂとの境界位置も変化する。
【００５０】
図５は、理化学事典から塩化ナトリウム水溶液の屈折率に関するデータを抜粋したものである。このように、塩化ナトリウム水溶液の屈折率は塩分濃度が高くなるほど大きくなるから、前記画像Ｇ上の明暗の境界位置は、検出面２２ａに付着した水滴Ｍの塩分濃度によって変化することになる。
【００５１】
上記の塩分濃度センサ２が測定データとして出力するのは、前記明領域Ａと暗領域Ｂとを含む画像Ｇのデータである。この実施例では、前記図３の光学系について、あらかじめ、塩水の理論上の屈折率から割り出した臨界角φに基づき、画像Ｇ中の明暗の境界位置の座標と塩水の塩分濃度とを対応づけた換算テーブルを作成し、制御装置４のメモリに組み込んでいる。測定時の制御装置４は、前記塩分濃度センサ２から得た画像Ｇから明暗の境界位置の座標を検出し、その検出した座標を前記換算テーブルにあてはめることにより塩分濃度を特定する。
なお、前記換算テーブルには、検出面に水滴が付着していないときの境界位置（前記（１）式の屈折率ｎ２が空気の屈折率のみになったときの臨界角φに対応する境界位置）も格納されている。これは、後記する水分の有無判別処理を行う際に使用される。
【００５２】
図６は、前記図１の車両１００における塩分濃度測定装置１の電気構成を示す。
この例の塩分濃度測定装置１は、前記塩分濃度センサ２、水撒き装置３、制御装置４のほか、速度センサ５、路温計６、入力部７を有する。速度センサ５は、前記車両１００の所定の車輪の近傍位置に取り付けられて、その車輪の回転速度を示すデータを出力する。路温計６は、赤外線により路面の温度を非接触で計測するもので、水撒き装置３と同様に、車両１００の前面に取り付けられる。速度センサ５は、水撒き装置３の撒水量を制御する目的で、路温計６は、水、塩水のいずれを撒くかを決定する目的で、それぞれ使用される。また入力部７は、制御装置４に測定処理の開始／終了などを指示するためのもので、車両１００の運転席の近傍位置に設けられる。
【００５３】
この実施例の制御装置４は、路温が２°Ｃ以下の場合に、塩水を撒くようにプログラムされている。また、制御装置４のメモリには、前記塩分濃度の換算テーブルのほか、水撒き装置３の撒水量を調整するためのテーブルや凍結防止剤の散布量を調整するためのテーブルが設けられる。撒水量調整用のテーブルは、車両の速度毎に撒水量を対応づけたものである。このテーブルは、あらかじめ、前輪１０４に水滴を跳ねあげさせるのに必要な水分量を実験により求め、その水分量を前輪１０４に供給するのに必要な撒水量を複数段階の走行速度毎に割り出して作成したものである。原則として、車両の走行速度が速くなるほど、撒水量が多くなるように設定されるが、両者の関係は必ずしも比例ではない。速度が速くなると、水はねが生じやすくなる、と考えることができるからである。なお、このテーブルでは、撒水量を水撒き装置３のバルブの開度に置き換えて設定している。
【００５４】
また、凍結防止剤の散布量を調整するためのテーブルは、車両の安全走行に必要な塩分濃度（以下、「基準濃度」という。）に対する測定された塩分濃度の不足量と凍結防止剤の散布量とを対応づけたものとなる。この散布量は、たとえば単位面積あたりの塩分濃度を所定の度合（たとえば０．１％）だけ上げるのに必要な凍結防止剤の量に基づき、割り出されたものである。
【００５５】
以下、図７を用いて、前記制御装置４における処理の手順を詳細に説明する。なお、この図７および以下の説明では、各処理のステップ（ＳＴＥＰ）を「ＳＴ」と略して示す。
【００５６】
図７の手順は、車両が走行を開始した後、ドライバーの測定開始操作に応じてスタートする。まず、ＳＴ１では、塩分濃度センサ２の測定データを用いて、路面に水分があるか否かを判別する。ここで、塩分濃度センサ２から取り込んだ画像Ｇ上の明暗の境界位置が検出面２２ａに水滴が付着していないときの値に対応していると、ＳＴ１の判定は「ＮＯ」となる。この場合には、つぎのＳＴ２に進み、前記速度センサ５の測定データを用いて、車両の現在の走行速度を測定する。
【００５７】
ＳＴ３では、ＳＴ２で測定した走行速度に基づき、水撒き装置３のバルブの開度を決定する。つぎに、ＳＴ４では、前記路温計６を用いて路面の温度を測定する。ここで測定した路温が２°Ｃ以下であれば、ＳＴ５からＳＴ６に進み、水撒き装置３のノズルを塩水タンク側に接続する。一方、測定した路温が２°Ｃより高い場合には、ＳＴ５からＳＴ７に進み、前記ノズルを水タンク側に接続する。
【００５８】
ノズルの接続処理が終了すると、ＳＴ８では、前記ＳＴ３の決定に応じた開度で水撒き装置３のバルブを開き、水または塩水を撒水する。つぎのＳＴ９では、塩分濃度センサ２の測定データを取り込み、前記の原理に基づき塩分濃度を測定する。なお、ＳＴ９では、塩分濃度センサ２の測定データが水分の存在を示すものになるまで、測定データを繰り返し取得する。また、水撒き装置による撒水処理も、測定が終了するまで継続する。
また、ＳＴ８で塩水を撒いた場合には、ＳＴ９では、測定した塩分濃度から前記塩水の持つ塩分濃度を差し引いた値を、測定結果とする。
【００５９】
最初のＳＴ１で「水分あり」と判断された場合には、ＳＴ２〜８をスキップしてＳＴ９に進む。これにより、路面に水分がある場合には、水撒き装置３を動かすことなく、前記路面上の水分を用いて塩分濃度の測定処理を実行することになる。
【００６０】
ＳＴ９の塩分濃度の測定処理が終了すると、ＳＴ１０では、測定された塩分濃度を前記基準濃度と比較する。ここで、基準濃度に対し測定値が不足している場合には、その不足量により前記テーブルを参照して、凍結防止剤の散布量を求める。
【００６１】
前記ＳＴ１０で決定した散布量が０より大きい場合には、ＳＴ１１が「ＹＥＳ」となってＳＴ１２に進み、決定した散布量を散布制御装置１０３に出力し、しかる後に処理を終了する。
【００６２】
なお、上記の手順では、１回の測定により凍結防止剤の散布量を決定するようにしているが、運用上は、散布対象のエリア内で複数回の測定を行い、各測定結果を平均化するなどして、散布量を決めるのが望ましい。この場合、ＳＴ１〜９の手順を繰り返し実行するように設定すれば、先の測定により塩分濃度センサ２に付着した水滴が重力や風圧などにより取り除かれた時点で、つぎの測定を行うことができる。
【００６３】
また、塩分濃度センサ２にワイパやヒーターを設け、検出面に付着した水滴の凍結を防止するようにしてもよい。また、ＳＴ１の水分検出処理のために、前述した特許文献３の路面判別センサを用いるようにしてもよい。
【００６４】
つぎに、上記では、凍結防止剤の散布車に塩分濃度測定装置１を搭載する例を説明したが、塩分濃度測定装置１は普通の乗用車に取り付けることもできる。図８は、その場合の車両の構成例を示す。この場合の塩分濃度センサ２は車両２００の後輪２０１の後方に、検出面の上方側を後輪２０１に近づけた状態で斜めに設置される。また水撒き装置３は、車底部２０２に、取り付けられる。制御装置４には、図１の実施例と同様の機能が設定される。
【００６５】
上記構成の車両２００は、道路を走行しながら任意の位置における塩分濃度を測定するパトロールカーとして機能させることができる。さらに、この車両２００の制御装置４には、ＧＰＳによる位置計測機能やその機能により測定した自車両の位置を塩分濃度の測定結果とともに無線送信する機能を設定することができる。このような車両２００に広範な範囲を走行させて測定処理を行うようにすれば、道路の管理センターなどで、凍結防止剤の散布が必要な場所と散布量とを詳細に把握し、散布の計画をたてることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】塩分濃度測定装置を凍結防止散布車に搭載した例を示す説明図である。
【図２】塩分濃度センサの光学系の構成を示す説明図である。
【図３】塩分濃度センサにおける測定の原理を示す説明図である。
【図４】画像データの一例を示す説明図である。
【図５】塩水の濃度と屈折率との関係を示すテーブルである。
【図６】塩分濃度測定装置のブロック図である。
【図７】測定処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】塩分濃度測定装置を乗用車に搭載した例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  塩分濃度測定装置
２  塩分濃度センサ
３  水撒き装置
４  制御装置
２２  プリズム
２２ａ  検出面
２３  投光部
２４  受光部
１００，２００  車両
１０４  前輪
２０１  後輪
【図１】
2005345175.tif 000004
【図２】
2005345175.tif 000005
【図３】
2005345175.tif 000006
【図４】
2005345175.tif 000007
【図５】
2005345175.tif 000008
【図６】
2005345175.tif 000009
【図７】
2005345175.tif 000010
【図８】
2005345175.tif 000011