JP5378166B2 - 温湿度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は温湿度検出装置に関し、特に車両のウインドガラスの内表面が曇って視界が悪くなる状態の窓曇りを検知して車両用空調装置の制御に用いることができる温湿度検出装置に関する。

車両の車室内の湿度が上昇し、外気温が車室内温度に比べて低いような場合には、ウインドガラスの内表面に曇りが発生しやすくなる。このような湿度の上昇に伴う窓曇りの発生に対し、一般には、乗員がスイッチ等を操作して個別に対応している。たとえば、窓曇りのウインドガラスに向けて空気を吹き出すようにしたり、室内循環を外気循環に切り替えるようにしたり、或いは、車両用空調装置を起動して除湿したりすることが行われている。

このような操作は、特に、運転中に行うには煩わしいので、自動で行うことが望まれている。そのためには、窓曇りが生じているかどうか、または、窓曇りが発生しそうになっているかどうかの情報を検出する温湿度検出装置が必要になる。温湿度検出装置は、ウインドガラスの内表面に設置されて、ウインドガラスの内表面近傍における空気の温度および相対湿度と、ウインドガラスの温度を検出する機能を有している（たとえば、特許文献１参照）。

窓曇りは、温湿度検出装置によって検出された空気の温度および相対湿度からウインドガラスの内表面近傍における空気の露点温度を計算し、その露点温度とウインドガラスのガラス温度とを比較することによって判断することができる。すなわち、ガラス温度が計算された露点温度よりも低ければ、車室内の空気に含まれる水蒸気が凝縮してウインドガラスの内表面に水滴が付くので、窓曇りがあると判断することができる。

温湿度検出装置は、車室内の空気を速やかに取り込んで温度および湿度を検出するセンサに感知させる必要があるため、これらのセンサおよびセンサ出力を電気的に処理する半導体回路が空気中に露出している。そのため、帯電した人体などが温湿度検出装置に触れて、センサおよび半導体回路との間で静電気による放電が発生すると、温湿度検出装置が壊れることがある。静電気による放電は、帯電体とグランドラインに繋がっているセンサおよび半導体回路との距離が遠いほど放電しにくいので、センサは、空気を取り入れる開口部から離れた位置に設置されている。

特開２００８−９４３８０号公報

しかしながら、静電気対策のために、センサと空気を取り入れる開口部とが離れた配置にしていると、温湿度検出装置をコンパクトに構成することができず、しかも、取り入れたれた空気がセンサに到達するまで時間がかかってしまうので、応答性が悪くなるという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、静電気対策が施された小型で応答性のよい温湿度検出装置を提供することを目的とする。

本発明では上記の課題を解決するために、ウインドガラスの内表面近傍における空気の温度を検出する空気温度センサと、前記ウインドガラスの内表面近傍における空気の相対湿度を検出する湿度センサと、前記ウインドガラスに接触されてその温度を検出するガラス温度センサとを備えた温湿度検出装置において、空気を取り込む開口部を有し、前記開口部の内側近傍に前記空気温度センサおよび前記湿度センサを収容するケースと、前記開口部を横切るようにその外側に近接配置された導電性の集電部材と、前記集電部材で捕集された放電電流をグランドに導く電気経路と、を備えていることを特徴とする温湿度検出装置が提供される。

このような温湿度検出装置によれば、集電部材が開口部の外側に近接配置されていることにより、静電気を帯びた物体が開口部に接近しても、放電は、物体との距離が短い集電部材との間で行われるので、空気温度センサおよび湿度センサを静電気による破壊から保護することができる。空気温度センサおよび湿度センサを開口部の直下に配置できるので、ケースを小型にすることができ、かつ、応答性をよくすることができる。

上記構成の温湿度検出装置は、空気を取り込む開口部の外側に集電部材を配置したことにより、開口部の奥に配置された空気温度センサおよび湿度センサとの間で静電気による放電が発生することはないので、空気温度センサおよび湿度センサを静電気破壊から確実に防止することができる。また、空気温度センサおよび湿度センサを開口部に最も近づけた位置に配置できるので、その分、ケースが小型になり、また、温度および湿度の変化を速やかに検出できる分、応答性をよくすることができる。

第１の実施の形態に係る温湿度検出装置の外観を示す斜視図である。 温湿度検出装置の部品構成を示す分解斜視図である。 温湿度検出装置を底面側から見た斜視図である。 第１の実施の形態に係る温湿度検出装置を示す平面図である。 図４のＡ−Ａ矢視断面図である。 図４のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図４のＣ−Ｃ矢視断面図である。 第２の実施の形態に係る温湿度検出装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、車両のウインドガラスに設置されて車両用空調装置の制御のために窓曇りを検出する装置に適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。

図１は第１の実施の形態に係る温湿度検出装置の外観を示す斜視図、図２は温湿度検出装置の部品構成を示す分解斜視図、図３は温湿度検出装置を底面側から見た斜視図である。

温湿度検出装置は、図２に示したように、空気の温度および相対湿度を検出する温湿度センサ１１と、ウインドガラスのガラス温度を検出する温度センサ１２とを備えている。温湿度センサ１１は、基板１３に搭載され、下ケース１４ａおよび上ケース１４ｂによって構成されるケース１４に収容され、ケース１４内では、フィルタ１５によって保護されている。温湿度センサ１１は、空気の温度および相対湿度を同じ環境条件で検出できるようにするために、同一チップ上に温度センサおよび湿度センサを形成したセンサモジュールが用いられ、好ましくは、そのチップ上に、温度センサおよび湿度センサの信号を出力する回路も一緒に形成されている。温湿度センサ１１を収容したケース１４は、図１に示したように、ブラケット１６に載置され、そのブラケット１６にリテーナ１７によって固定されている。

温度センサ１２は、基板１３から下ケース１４ａおよびブラケット１６を介して外側に延出されており、その先端側の外表面には、図３に示したように、サーミスタ１２ａが設けられている。このサーミスタ１２ａは、温湿度検出装置をウインドガラスに設置したときに、下ケース１４ａの下面に嵌合配置された弾性断熱部材１８によって、ウインドガラスに密着される。

上ケース１４ｂは、コネクタ１９のハウジングが一体に形成されている。コネクタ１９は、車両用空調装置の制御装置にハーネスによって電気的に接続され、温湿度センサ１１および温度センサ１２の検出値を制御装置に伝送できるようにしている。

この温湿度検出装置では、上ケース１４ｂに形成した開口部２０の直下に温湿度センサ１１が配置され、その開口部２０の外側には、導電性のリテーナ１７と一体に形成されたバー状の集電部材２１が跨設されている。リテーナ１７は、また、放電電流の電気経路を構成する導電部材２２が一体に形成されており、その先端は、基板１３に形成されたグランドラインのパッドに対峙するように微少間隔で配置されている。これにより、静電気を帯電した帯電体が開口部２０の近くに接近した場合、静電気は、集電部材２１との間で放電が生じ、その放電電流は、導電部材２２を介して基板１３のグランドラインに流れるようになる。次に、図４ないし図７をも参照しながら、温湿度検出装置の構成の詳細について説明する。

図４は第１の実施の形態に係る温湿度検出装置を示す平面図、図５は図４のＡ−Ａ矢視断面図、図６は図４のＢ−Ｂ矢視断面図、図７は図４のＣ−Ｃ矢視断面図である。
ケース１４を組み立てるときには、まず、あらかじめ温湿度センサ１１を搭載し、温度センサ１２を接続しておいた基板１３を、あらかじめ開口部２０の内側にフィルタ１５を取り付けておいた上ケース１４ｂに装着する。この上ケース１４ｂへの基板１３の装着は、コネクタ１９の成型時にインサートされた導電ピン１９ａを基板１３にはんだ付けすることによって行われる。ケース１４は、下ケース１４ａの両側面に沿ってその両側面に突設された掛止部１４ｃの上方から上ケース１４ｂの両側面より垂下された掛止部１４ｄを押し下げていくことによって容易に構成することができる。すなわち、掛止部１４ｄが掛止部１４ｃを乗り越えたときには、図５に示したように、掛止部１４ｃおよび掛止部１４ｄが互いに掛止され、これにより、下ケース１４ａおよび上ケース１４ｂは、一体に構成される。

このようにして組み立てられたケース１４には、これをブラケット１６に固定するリテーナ１７が取り付けられる。リテーナ１７は、導電性のばね材によって形成されており、その中央部には、円孔およびその円周上の四方から内側に延びる爪１７ａが形成されている。これら爪１７ａの先端を通る外接円の直径は、上ケース１４ｂの頂面に突設されたボス１４ｅの外径より小さく形成されている。したがって、爪１７ａの先端より内側の空間にボス１４ｅを位置決めした状態で、リテーナ１７を押し下げると、図５に示したように、爪１７ａがボス１４ｅを噛み込んだ状態で固定され、リテーナ１７が上ケース１４ｂから外れることはない。

この上ケース１４ｂにリテーナ１７が固定された状態では、リテーナ１７と一体の導電部材２２は、図５および図６に示したように、上ケース１４ｂを貫通して配置され、その先端は、基板１３の所定位置に近接するようにしている。基板１３の所定位置には、グランドラインのパッドが形成されており、これによって、導電部材２２を流れてきた放電電流は、導電部材２２の先端とパッドとの間のギャップを飛び、グランドラインを通ってグランドに流れる。ここで、好ましくは、導電部材２２を基板１３上のパッドに電気的に接続するのがよいが、部品寸法のばらつきにより、導電部材２２が基板１３に当たって不要な応力を掛けることを避けるために、導電部材２２とパッドとの間にギャップを設けている。また、導電部材２２を通した上ケース１４ｂの貫通孔は、必要に応じて、充填材でシールし、ケース１４内に液体などが浸入するのを防止することができる。

また、上ケース１４ｂにリテーナ１７が固定された状態では、リテーナ１７と一体の集電部材２１は、図４および図７に示したように、上ケース１４ｂに形成された開口部２０の中心を横切るように位置している。この開口部２０の直下には、温湿度センサ１１が位置するように基板１３に搭載されているので、集電部材２１は、温湿度センサ１１に最も近い位置に配置されていることになる。このため、温湿度検出装置の近くで静電気が放電した場合、その放電電流は、温湿度センサ１１よりも距離的に近い集電部材２１により捕集されてグランドに流されるので、温湿度センサ１１を静電気による放電電流から確実に保護することができる。

なお、温湿度センサ１１を保護するフィルタ１５は、空気を透過させるが液体は透過しない性質の防水透湿性素材によって形成され、図７に示したように、開口部２０を内側から覆うように円周部をたとえば熱溶着によって上ケース１４ｂに貼り付けている。

以上のように、リテーナ１７が固定されたケース１４は、ブラケット１６の中央部に載せ、リテーナ１７によってブラケット１６に固定する。すなわち、ケース１４をブラケット１６に載せたときには、リテーナ１７の両端に形成された掛止部１７ｂは、ブラケット１６の側面に形成された掛止部１６ａの上部に位置している。ここで、リテーナ１７の湾曲部分を押し下げるように変形させると、リテーナ１７の掛止部１７ｂがブラケット１６の掛止部１６ａを乗り越え、掛止部１６ａの下端面に掛止される。次に、リテーナ１７の掛止部１７ｂを掛止部１６ａの基部に形成された溝まで移動させると、図５に示したように、リテーナ１７の掛止部１７ｂは、そのばね性により持ち上げられて、溝に食い込むようになる。これによって、リテーナ１７は、ブラケット１６から外れることがなくなり、ケース１４がブラケット１６に固定される。

最後に、図５および図７に示したように、弾性断熱部材１８が下ケース１４ａの下面に形成された嵌合部に配置され、温湿度検出装置が構成される。このとき、弾性断熱部材１８は、図７に示したように、ブラケット１６の底面であるウインドガラスへの取付面よりも突出する大きさを有し、図３および図７に示したように、下面には、温度センサ１２のサーミスタ１２ａを有している部分が位置している。これにより、温湿度検出装置をウインドガラスに設置したときに、弾性断熱部材１８は、圧縮変形されて、温度センサ１２のサーミスタ１２ａをウインドガラスに密着させる。

以上のようにして構成された温湿度検出装置は、車両のウインドガラスに取り付けられたときには、温湿度センサ１１が位置する開口部２０は、車室内側に面している。このため、帯電された物体または人体が温湿度検出装置の開口部２０に接近した場合、開口部２０の奥にある温湿度センサ１１よりも開口部２０の手前にある集電部材２１との距離が短いので、集電部材２１との間で放電が生じる。したがって、帯電体と温湿度センサ１１との間で放電が生じることはないので、温湿度センサ１１は、静電気による破壊に対して防護されている。集電部材２１で捕集された放電電流は、導電部材２２に導かれ、基板１３のグランドラインを通ってグランドに落とされる。

また、この温湿度検出装置によれば、温湿度センサ１１は、上ケース１４ｂに形成された開口部２０の直下に位置しているので、車室内の空気を取り込みやすくなっており、その分、応答性が速くなっている。

さらに、温湿度センサ１１を保護しているフィルタ１５がケース１４に設けられているため、ケース１４内に配置されている構成部品に対して、埃、薬品、液体などの付着を防止することができる。

図８は第２の実施の形態に係る温湿度検出装置を示す断面図である。なお、この図８において、図１〜７に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第２の実施の形態に係る温湿度検出装置は、第１の実施の形態に係る温湿度検出装置と比較して、集電部材２１で捕集された放電電流が基板１３のグランドラインに導く電気経路を変更している。すなわち、この温湿度検出装置では、集電部材２１が一体になっているリテーナ１７が導電性のばね材によって形成され、下ケース１４ａが導電性樹脂によって成形され、ブラケット１６が導電性を有する金属によって形成されている。また、下ケース１４ａは、基板１３の下面に形成されたグランドラインに対峙するように導電部材２２ａが一体に形成されている。なお、この温湿度検出装置は、リテーナ１７から延出される導電部材２２がないので、空気を取り込む開口部２０以外に上ケース１４ｂを貫通する孔は必要ない。

この温湿度検出装置によれば、集電部材２１で捕集された放電電流は、リテーナ１７、ブラケット１６、下ケース１４ａおよび導電部材２２ａからなる経路を通って基板１３のグランドラインに流れることになる。

以上の第１および第２の実施の形態では、コネクタ１９のハウジングは、上ケース１４ｂと一体に形成されている場合を例に説明したが、下ケース１４ａと一体に形成されていてもよい。この場合、上ケース１４ｂを導電性樹脂によって成形することが可能になる。上ケース１４ｂを導電性樹脂にすることによって、まず、開口部２０にこれを横切るように近接配置される集電部材２１を上ケース１４ｂと一体に形成することができる。また、集電部材２１によって捕集された放電電流を基板１３のグランドラインに導くための電気経路も上ケース１４ｂの内側にこれと一体に形成することができる。これにより、リテーナ１７は、導電部材２２のような上ケース１４ｂを貫通して配置されるものが不要になり、ケース１４も、貫通穴が不要になることから、防塵・防水性能を高めることができるようになる。

１１ 温湿度センサ
１２ 温度センサ
１２ａ サーミスタ
１３ 基板
１４ ケース
１４ａ 下ケース
１４ｂ 上ケース
１４ｃ，１４ｄ 掛止部
１４ｅ ボス
１５ フィルタ
１６ ブラケット
１６ａ 掛止部
１７ リテーナ
１７ａ 爪
１７ｂ 掛止部
１８ 弾性断熱部材
１９ コネクタ
１９ａ 導電ピン
２０ 開口部
２１ 集電部材
２２，２２ａ 導電部材

Claims (9)

1. ウインドガラスの内表面近傍における空気の温度を検出する空気温度センサと、前記ウインドガラスの内表面近傍における空気の相対湿度を検出する湿度センサと、前記ウインドガラスに接触されてその温度を検出するガラス温度センサとを備えた温湿度検出装置において、
   空気を取り込む開口部を有し、前記開口部の内側近傍に前記空気温度センサおよび前記湿度センサを収容するケースと、
   前記開口部にこれを横切るように近接配置された導電性の集電部材と、
   前記集電部材で捕集された放電電流をグランドに導く電気経路と、
   を備えていることを特徴とする温湿度検出装置。
2. 前記ウインドガラスに取り付けられるブラケットと、前記ケースを前記ブラケットに固定する導電性のリテーナとを備え、
   前記集電部材は、前記リテーナと一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の温湿度検出装置。
3. 前記電気経路は、一端が前記集電部材に電気的に接続され、中間が前記ケースを貫通して配置され、他端が前記空気温度センサおよび前記湿度センサを搭載する基板のグランドラインに近接配置された導電部材であることを特徴とする請求項１記載の温湿度検出装置。
4. 前記ウインドガラスに取り付けられるブラケットと、前記ケースを前記ブラケットに固定する導電性のリテーナとを備え、
   前記導電部材は、前記リテーナと一体に形成されていることを特徴とする請求項３記載の温湿度検出装置。
5. 前記ウインドガラスに取り付けられるブラケットと、前記ケースを前記ブラケットに固定するリテーナと、前記空気温度センサ、前記湿度センサおよび前記ガラス温度センサの検出値を出力するコネクタとを備え、
   前記ケースは、前記リテーナを保持する第１のケースおよび前記ブラケットに接触保持される第２のケースにより構成され、
   前記コネクタは、前記第１のケースまたは前記第２のケースと一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の温湿度検出装置。
6. 前記ウインドガラスに取り付けられる導電性のブラケットと、前記ケースを前記ブラケットに固定する導電性のリテーナとを備え、
   前記ケースは、前記リテーナを保持する第１のケースおよび前記ブラケットに接触保持される導電性の第２のケースにより構成され、
   前記集電部材は、前記リテーナと一体に形成され、
   前記電気経路は、前記集電部材から前記リテーナ、前記第２のケース、および一端が前記第２のケースに接続され、他端が前記空気温度センサおよび前記湿度センサを搭載する基板のグランドラインに近接配置された導電部材によって構成されていることを特徴とする請求項１記載の温湿度検出装置。
7. 前記開口部を覆うように前記ケースの内側にフィルタが固着されていることを特徴とする請求項１記載の温湿度検出装置。
8. 前記フィルタは、防水透湿性素材によって形成されたものであることを特徴とする請求項７記載の温湿度検出装置。
9. 前記空気温度センサおよび前記湿度センサは、同一チップ上に形成されたセンサモジュールであり、空気の温度および相対湿度をほぼ同じ環境条件で検出できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の温湿度検出装置。

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