JPH0560690A

JPH0560690A - 結露センサ

Info

Publication number: JPH0560690A
Application number: JP25035891A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kaya; 雅詔賀屋; Shuichi Hashiyama; 秀一橋山; Yasuki Yoshida; 泰樹吉田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1991-09-03
Filing date: 1991-09-03
Publication date: 1993-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】感応速度が速く、特性の安定した結露センサ
を提供すること。【構成】基体１１上にポリアニリン系化合物を主成分
とする重合膜からなるセンサ膜１２を有し、前記重合膜
表面に結露が生じたときに光反射率が変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、結露を検知することが
可能な結露センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＶＴＲ、電子レンジ、コピー機などに
は、結露センサが使われている。例えば、ＶＴＲでは、
急激な温度変化により回転シリンダに結露が発生する
と、ビデオテープの貼り付きが発生するため、センサに
よって結露を検知している。

【０００３】従来、結露センサとしては、例えば、クシ
型電極上にイオン電導性高分子膜を形成したものが用い
られている。この結露センサでは、イオン電導性高分子
膜が水分を含むと導電性が増加する。そこで、抵抗値が
一定値以上となったときに結露したと判断するように構
成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な結露センサは、感応速度が遅いという問題がある。ま
た、繰り返し使用時の安定性に不安がある。すなわち、
一旦結露すると、乾燥後にイオンが高分子膜表面に残存
してしまい、導電性が安定しない恐れがある。

【０００５】本発明は、感応速度が速く、特性の安定し
た結露センサを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（７）の構成によって達成される。

【０００７】（１）基体と、この基体上に設層したポリ
アニリン系化合物を主成分とする重合膜とを有し、前記
重合膜表面に結露が生じたとき、前記重合膜の光反射率
が変化することを特徴とする結露センサ。

【０００８】（２）前記重合膜が、酸性溶液中における
アニリン化合物の電解重合によって成膜される上記
（１）に記載の結露センサ。

【０００９】（３）前記重合膜が、成膜後、洗浄され、
さらに酸処理を施されたものである上記（１）または
（２）に記載の結露センサ。

【００１０】（４）前記酸処理が、酸溶液への浸漬によ
って行なわれる上記（３）に記載の結露センサ。

【００１１】（５）さらに発光素子と受光素子とを有
し、前記重合膜の基体を通しての光反射率変化を前記受
光素子によって検出し、結露を検知するように構成した
上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の結露セン
サ。

【００１２】（６）前記重合膜に照射される光の強度が
経時的に変化するよう構成された上記（５）に記載の結
露センサ。

【００１３】（７）前記受光素子に検出回路が接続され
ており、この検出回路が、交流成分検出回路部と、増幅
回路部と、出力レベルシフト回路部と、平滑回路部とを
有し、さらに、光強度制御手段を有し、この光強度制御
手段にて光強度を経時的に変化させながら、発光素子か
ら前記重合膜に光を照射し、重合膜からの反射光を受光
素子に入射させ、この反射光の光強度に対応する電気的
信号を前記検出回路にて平滑化して検出する上記（６）
に記載の結露センサ。

【００１４】

【作用】本発明の結露センサの重合膜は、ポリアニリン
等のポリアニリン系化合物の導電性ポリマーを含有し、
所定の波長の光に対し、好ましくは１０％以上の反射率
をもつ。この導電性ポリマーは、水と接触すると、これ
と結合したり電気的相互作用をしたりして、これによっ
て膜物性が変化する。この膜物性の変化が重合膜の光反
射率、特に鏡面反射率を変化させることとなる。この
際、導電性ポリマーと水との結合等は可逆的に行なわ
れ、これによって、結露の検知が繰り返し再現性よく行
なわれる。

【００１５】また、本発明の結露センサは、製造条件を
選択することにより、結露検知対象物の結露条件に適応
させることが可能である。すなわち、湿度が同じであっ
ても、結露するか否かは結露検知対象物の材質や表面状
態等によって異なり、一方、結露センサはセンサ自体の
結露を判断しているので、結露センシングにズレが生じ
易いが、本発明では重合条件を選択することにより重合
膜の表面粗さを制御できるため、重合膜の結露条件を結
露検知対象物の結露条件に近似させることができる。

【００１６】

【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。

【００１７】本発明の結露センサは、基体上に設けた重
合膜表面の結露を検知するものであり、前記重合膜はポ
リアニリン系化合物を主成分とする。

【００１８】本発明における重合膜は、その反射率、特
に鏡面反射率が、特に可視〜赤外域のいずれかの波長域
の波長において、１０％以上、より好ましくは２０％以
上の、いわゆるブロンズ光沢を有することが好ましい。
また、本発明における重合膜は、その吸収率が６０％以
下、好ましくは４０％以下であるとよく、重合膜におけ
る反射の極大波長（λＲmax ）が吸収の極大波長（λＡ
max ）と異なるものであることが望ましく、特に、λＲ
max −λＡmax ≧５０nmであることが望ましい。このよ
うな重合膜を用いることにより、実質的に十分な感度が
得られる。反射率が１０％未満となると、結露による反
射率変化を検出することが困難となる。なお、反射率測
定ないし読み出し波長としては、通常、６００〜１２０
０nm程度のものを用いる。

【００１９】このような反射率を有する重合膜を構成す
る材質として、本発明ではポリアニリン系化合物を用い
る。このポリアニリン系化合物は、非局在電子が存在す
る導電性ポリマーであり、このポリマーではキャリヤと
して添加されるドーパントによる酸化還元状態に加え、
プロトン付加によるイオン化状態（−ＮＨ₂ ⁺−）が存在
するイオン性ポリマーである。この場合のドーパントは
塩酸等の酸である。

【００２０】そして、このような重合膜が被検物質であ
る水と接触することにより、前記非局在電子やキャリヤ
と水とが感応するものである。

【００２１】このようなポリアニリン系化合物として
は、ポリアニリンないしその誘導体であり、誘導体とし
ては、例えばポリ−Ｎ−メチルアニリン、ポリ−Ｎ−ジ
エチルアニリン、ポリ−ｐ−フェニルアニリン等が挙げ
られる。また、場合によってはこれらのホモポリマーの
みならず、異なる種類のアニリンないしその誘導体（モ
ノマー）を構成単位とするコポリマーであってもよい。

【００２２】このようなポリアニリン系化合物は、モノ
マーであるアニリンないしその誘導体（アニリン化合物
と総称する。）を重合して得られ、重合は、通常、電解
重合法が好ましく用いられる。具体的には、酸性溶液中
での電解重合によって成膜する公知の方法が採用され
る。

【００２３】本発明における重合膜は、モノマーを基体
上にて重合して成膜しても、別途重合したポリマーを基
体上に設層してもよい。通常は、モノマーを基体上にて
重合して成膜する方法が好ましく用いられ、以下のよう
に行なわれる。

【００２４】まず、モノマーを酸性溶液中で電解重合す
る。このときの電解は、定電流電解や定電位電解、パル
ス電解等であり、透明電極［Ｉｎ₂ Ｏ₃ （Ｓn Ｏ₂ ）
等］を電極として行なう。また、このような透明電極は
成膜される基体上に設層すればよく、このときの電流密
度は、好ましくは１０mA/cm²以下、より好ましくは１mA
/cm²以下にすればよい。なお、電流密度の下限は特にな
いが、所要時間が長くなりすぎないように１００μA/cm
² 以上とすることが好ましい。電解時間は目的とする膜
厚に応じて選択すればよいが、通常は１〜２時間とす
る。また、上記における酸性溶液は、酸として塩酸等の
プロトン酸が用いられるものであり、酸性溶液のｐＨは
２以下、特に１以下とすることが好ましい。

【００２５】なお、重合の際の各種条件、例えば電流密
度、温度、攪拌条件などを適宜選択することにより、重
合膜の表面粗さを制御することができるので、重合膜と
検知対象物との結露の生じ易さをほぼ一致させることも
可能である。そのための具体的な条件は、実験的に決定
すればよい。

【００２６】以上の工程により基体の透明電極上に所定
厚さの重合膜を成膜した後、前記重合膜を洗浄する。洗
浄は水洗等によればよく、具体的には、膜表面をまず水
洗いし、その後基板ごと水に浸漬するなどの方法によれ
ばよい。これにより、主に膜表面等に残存するモノマー
等の未反応物質や塩酸等の酸が除去される。このときの
水には蒸留水を用いればよく、浸漬時間は１０〜２０分
間程度とすることが好ましい。

【００２７】なお、洗浄した後、酸処理を施してもよ
い。酸処理は酸溶液への浸漬によって行なうことが好ま
しい。用いる酸としては、塩酸や硫酸等が好ましい。例
えば塩酸を用いる場合、具体的には、所定濃度（０．０
１〜３モル／ｌ、好ましくは０．１〜１モル／ｌ）の溶液に
基体ごと浸漬するなどすればよい。このときの浸漬時間
は、酸濃度との関係を考慮し設定すればよいが、作業性
等の点から、１時間以内とするのがよく、この時間で十
分である。

【００２８】また、導電性ポリマーの機能を阻害しない
ような各種ポリマー等のバインダを併用してもよい。

【００２９】重合膜の厚さは、好ましくは０．０１〜１
００μm 、より好ましくは０．０５〜５μm とするのが
よい。このように薄膜とすると、センサとしての応答が
速くなる。センサ膜が厚すぎると、実用的な反応速度が
得られなくなる。

【００３０】なお、本発明では、複数の重合膜を積層し
た構成としてもよい。

【００３１】本発明の結露センサでは、重合膜表面に結
露が生じると重合膜の光反射率が変化する。この光反射
率の変化は、重合膜の膜厚、膜密度、屈折率等の膜物性
の変化によって生じるものであると考えられる。なお、
本発明では、場合によっては光の透過率を利用すること
もできる。ただし、被検物質やそれを含む雰囲気と発光
ないし受光素子とを非接触とすることができる点、およ
び検出感度を高めることができる点で、反射率変化を検
知する構成とすることが好ましい。

【００３２】重合膜に照射する光は単色光でもよいが、
測定波長に巾を持たせ、反射光ないし透過光の光量変化
で検知することもできる。この場合には光源としてＬＥ
Ｄが使用でき、また変化光量も大きくなる点で好まし
い。

【００３３】重合膜が設けられる基体の材質に特に制限
はないが、基体の裏面側からの検知が可能となることか
ら、実質的に透明であることが好ましい。

【００３４】また、本発明では重合膜を基体上に成膜す
る方法が好ましく用いられるが、このときの基体は、透
明な基体本体に透明電極層を設層した構成とすることが
好ましい。

【００３５】基体本体の材質としては、具体的には、ガ
ラスや、硬質塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）、ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレー
ト（ＰＭＭＡ）、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサ
ルフォン、メチルペンテンポリマー、ビスフェノールＡ
−テレフタル酸共重合体等の各種樹脂などが挙げられ
る。

【００３６】一方、透明電極層としては、ＳｎＯ₂ 、Ｉ
ｎ₂ Ｏ₃ 、ＳｎＯ₂ （Ｓｂ₂ Ｏ₅ ）、Ｉｎ₂ Ｏ₃ （Ｓｎ
Ｏ₂ ）等が挙げられ、なかでもＩｎ₂ Ｏ₃ （ＳｎＯ₂ ）
（ＩＴＯ）を用いることが好ましい。透明電極層は、そ
の抵抗値が２５Ωcm^-1程度のものとすることが好まし
い。この透明電極層は、スプレー法、ＣＶＤ法、スパッ
タリング法、場合によっては有機塩あるいは無機塩の加
水分解などによって形成すればよいが、これを設層した
基体は市販されており、市販品を用いることができる。

【００３７】基体の形状に特に制限はないが、通常、板
状、フィルム状とする。なお、別途重合した重合膜を基
体上に設層する方法を採る場合の基体には、上記の基体
本体を用いればよい。

【００３８】本発明では、重合膜の膜面を通水性ないし
通気性の保護板でエアーサンドイッチ化してもよく、膜
面にこの保護板を設置してもよい。

【００３９】なお、基体に重合膜を形成後、これを所望
の寸法に打ち抜いたり、切断したりしてもよい。この方
法を用いると量産性が向上する。また、基体にガラスフ
ァイバを用い、その端面に重合膜を形成してもよい。さ
らにはこのものを複数束ねて用いてもよい。また束ねた
後、端面を研磨し、この端面に重合膜を設層してもよ
い。

【００４０】本発明の結露センサの１構成例を図１に示
す。図１に示される例では、透明な基体１１上に、前記
した重合膜から構成されるセンサ膜１２が形成されてお
り、一方、基体１１の裏面側には、発光素子２１と受光
素子３１とが設置されており、これらがケーシング４０
内に一体的に収納されている。なお、基体１１は、基体
上にて成膜する方法を採る場合は透明電極が設層された
ものである。

【００４１】センサ膜１２は被検雰囲気と接触してお
り、結露はセンサ膜１２の表面に生じる。そして、この
結露により、センサ膜１２の裏面側（基体１１側）の反
射率も変化するので、発光素子２１から発光されて基体
１１の裏面からセンサ膜１２に入射した光の鏡面反射率
が変化する。受光素子３１は強度が変化した反射光を検
出し、結露の有無を判断する。なお、反射光強度に対応
する出力電圧は結露により急激に変化し、数秒以内にほ
ぼ一定値に落ち着くので、結露の有無の判断は容易であ
るが、細かい制御を行ないたい場合には必要に応じてス
ラッシュレベルを適宜設定してもよい。

【００４２】発光素子２１と受光素子３１とは近接して
設置することが好ましい。２０°以下、特に５°以下の
鏡面反射による反射を測定することにより、高い感度が
得られ、また、素子のコンパクト化をはかることができ
る。

【００４３】発光素子２１が発光する光の波長は、可視
〜赤外域のいずれかの波長である。発光素子２１の構成
材に特に制限はないが、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レ
ーザダイオード（ＬＤ）等を用いることが好ましい。

【００４４】本発明では、センサ膜へ照射される光の強
度が経時的に変化する構成とすることが好ましい。光強
度を経時的に変化させることにより、センサ膜の温度上
昇を抑えることができる。このため、センサ膜表面にお
ける結露が熱によって影響されにくくなり、特に連続的
な測定に際しての測定精度が顕著に向上する。

【００４５】センサ膜に照射される光の強度を経時的に
変化させる態様としては、センサ膜への光照射とその休
止を繰り返す間けつ照射としてもよく、また、光照射を
休止せずに照射光強度を変化させる構成としてもよい。
すなわち、センサ膜の温度上昇を抑えることができれ
ば、いずれの構成としてもよい。

【００４６】照射を間けつ的に行なう場合、照射時間に
特に制限はないが、反射率が測定可能な範囲でできるだ
け短く設定することが好ましく、例えば０．０１〜１０
０msec程度とすることが好ましい。また、間けつ照射の
場合の照射間隔にも特に制限はないが、センサ膜の温度
上昇を避けるためには、必要とされる測定間隔を満足す
る範囲で可能な限り長く設定することが好ましく、通
常、照射間隔は０．１〜１０msec程度とすることが好ま
しい。

【００４７】間けつ的照射を行なう手段等に特に制限は
ない。例えば、発光素子への通電を間けつ的に行なうこ
とにより発光光を直接制御してもよい。また、連続発光
光を、チョッパープレート等を介してセンサ膜に照射す
るような間接的制御を行なってもよい。

【００４８】図２に、本発明の結露センサにおける光学
的センシング回路の好適例を示す。この光学的センシン
グ回路は、電源回路６、発光部２、センサ部１、受光部
３および検出回路７を有する。センサ部１は、例えば、
図１に示される構成における基体１１およびセンサ膜１
２の部分である。

【００４９】電源回路６は、発光部の発光時間、発光間
隔、発光強度等を制御でき、照射光の光強度を経時変化
させうる光強度制御回路部を有するものである。図示例
の電源回路６は、発振回路部６１と、ドライバ回路部６
３とからなる光強度制御回路部を有し、発振回路部６１
の前段の端子８１、８３間には直流電源が設けられてい
る。この場合、直流電源は、シングルモードでもデュア
ルモードでもよいが、図示例ではシングルモード直流電
源を用い、端子８１に接続し、端子８３を接地してい
る。なお、電源電圧には特に制限がなく、通常５〜３０
ボルト程度とすればよい。

【００５０】発振回路部６１は、発振器６１１、トラン
ジスタ６１３、抵抗器および両極性コンデンサにて構成
され、ドライバ回路部６３は、トランジスタ６３１およ
び抵抗器にて構成される。そして、トランジスタ６１３
と６３１とは、エミッタとエミッタ間、コレクタとベー
ス間にて接続されている。なお、トランジスタにかえ
て、ＦＥＴ等の各種スウィッチング素子を用いてもよ
い。

【００５１】ドライバ回路部６３には発光部２が接続さ
れている。この場合、図示例では発光素子２１に発光ダ
イオード（ＬＥＤ）を用いて発光部２を構成している
が、このほか、レーザダイオード（ＬＤ）等の各種発光
素子やこれらを用いた発光回路等にて構成してもよい。

【００５２】このような構成にて、発振器６１１から発
振信号、例えば矩形状のパルス信号をトランジスタ６１
３のベースに印加すると、トランジスタ６１３のエミッ
タ・コレクタ間には、パルス信号に応じて電流が流れ
る。また、トランジスタ６１３のオン・オフに伴なっ
て、トランジスタ６３１のベースには、トランジスタ６
１３とは反対のパルス信号が印加される。すなわち、ト
ランジスタ６３１と６１３は、互いにオン、オフ動作が
逆になる。そして、発光部２およびトランジスタ６３１
のエミッタ・コレクタ間にほぼ矩形状のパルス電流が流
れ、発光部２は、パルス電流によって、間けつ的に発光
する。

【００５３】図３に、発光部２、すなわち発光素子２１
（発光ダイオード）の電圧の時間変化を示す。図中、電
圧が降下している時間ｔ₀ 〜ｔ₁ に電流が流れ、発光素
子２１が発光し、センサ部１への間けつ照射が行なわれ
る。なお、上記のとおり、照射とその休止とを交互に繰
り返す間けつ照射に限らず、照射光強度が経時変化する
ように制御を行なってもよい。ただし、センサ部１のセ
ンサ膜の温度上昇をより一層防止でき、しかも制御が容
易である点で、間けつ的に光照射を行なうことが好まし
い。

【００５４】また、本発明では、この他、上記のとお
り、連続発光光をチョッパープレート等を介してセンサ
部１に照射するような間接的制御により間けつ的な照射
を行なうこともでき、各種の光強度制御手段の形態が可
能である。

【００５５】検出回路７には、受光部３が接続されてい
る。受光部３は、受光素子３１としてフォトトランジス
タを用いているが、これに限定されるものではなく、こ
のほか、フォトダイオード等の各種受光素子やこれらを
用いた受光回路等で構成してもよい。なお、前記の発光
部２および受光部３は、受光発光素子等を用いて一体的
に構成してもよい。

【００５６】また、本発明では、図９に示されるよう
に、発光部２とセンサ部１および受光部３とセンサ部１
を、それぞれ光ファイバ５５にて光学的に連結させるこ
ともできる。このような構成とすることにより、発光部
２および受光部３とセンサ部１とを分離して配置するこ
とが可能となる。

【００５７】このため、測定空間にはセンサ部１だけを
配置することができ、また、センサ部１と発光部２およ
び受光部３との間の情報伝達は光により行なわれるた
め、強電界下や電気的ノイズの発生が多い条件下におい
ても信頼性の高い測定が可能である。また、このため、
可燃性ガス中において使用された場合でも、発火や爆発
の危険性がない。

【００５８】検出回路７は、交流成分検出回路部７１、
増幅回路部７３、出力レベルシフト回路部７５および平
滑回路部７７を順次有する。

【００５９】交流成分検出回路部７１は、次段の増幅回
路部７３にて反射光の光強度に対応する信号、すなわち
受光部３の電圧減少量を増幅させる際、直流成分によっ
てトランジスタ７３１がオン状態になるのを防止するた
めに設けられる。交流成分検出回路部７１は、直列結合
した両極性コンデンサ７１１と、抵抗器７１３とで構成
されている。

【００６０】また、増幅回路部７３はトランジスタ７３
１と抵抗器とで構成され、トランジスタ７３１をエミッ
タ接地した反転増幅回路を形成している。この場合、前
記交流成分検出回路部７１の出力端は、トランジスタ７
３１のベースに接続されている。なお、増幅回路部７３
は、このほか、正相増幅回路や、これらを組み合わせた
多段式のものであってもよい。出力レベルシフト回路部
７５は、前段の増幅回路部７３にて増幅された出力電圧
をそのまま平滑化した場合、プラス側の電圧とマイナス
側の電圧とが打ち消し合って零になるのを防止するため
に設けられる。

【００６１】出力レベルシフト回路部７５は、両極性コ
ンデンサ７５１とダイオード７５３とで構成され、前記
トランジスタ７３１のコレクタとコンデンサ７５１とが
接続されている。そして、コンデンサ７５１の他端には
ダイオード７５３が接続され、ダイオード７５３の他端
は、接地されている。

【００６２】平滑回路部７７は、抵抗器および両極性コ
ンデンサ７７１で構成される第１の積分回路と、抵抗器
および両極性コンデンサ７７３で構成される第２の積分
回路とを有し、第２の積分回路の後段に、コンデンサ７
７３と並列に抵抗器を接続して構成される。

【００６３】なお、図示例の２段式の構成のほか、１段
式あるいは３段式以上の構成としてもよいが、より一層
平滑化された出力が得られる点で２段式以上が好まし
い。このような構成にて、光照射によりセンサ部１から
反射した光は、受光部３に入射し、反射光の光強度に応
じた電流が受光部３に流れる。この結果、受光部３の電
圧、すなわち発光素子３１（フォトトランジスタ）のコ
レクタ・エミッタ間の電圧は、反射光の光強度に応じて
減少する。

【００６４】図４に、このフォトトランジスタのコレク
タ・エミッタ間の電圧の時間変化を示す。図中、前記発
光ダイオードに流れる電流が零になる時間ｔ₁ において
電圧値がもとにもどらないのは、発光ダイオードが残留
発光しているためである。

【００６５】交流成分検出回路部７１では、コンデンサ
７１１により直流成分がカットされ、交流成分のみが取
り出される。この結果、端子９１、８３間の出力電圧
は、図５に示されるように下側（低電圧側）にシフトす
る。

【００６６】反転増幅回路にて構成される増幅回路部７
３では入力電圧を反転増幅する。

【００６７】端子９１、８３間の出力電圧は、図６に示
されるような波形となる。出力レベルシフト回路部７５
では、コンデンサ７５１およびダイオード７５３によっ
て構成されるクランプ回路により、最も小さい電圧が零
となるように電圧値をシフトさせる。この結果、端子９
５、８３間の出力電圧は、図７に示されるように上側
（高電圧側）にシフトする。

【００６８】平滑回路部７７では、チャージをコンデン
サ７７１へ一度充電した後、放電し、さらにコンデンサ
７７３でも同様に充放電して出力する。この結果、図７
に示されるパルス状の電圧波形が平滑化し、端子９７、
８３間の出力電圧は、図８に示されるようにほぼ直線状
の安定したものになる。

【００６９】なお、検出回路７の各回路部７１、７３、
７５および７７は、それぞれ図示例に限定されるもので
はなく、これらと電気回路的に等価なものや、前述した
ものと同様な作用が実現するものであればよい。検出回
路７の平滑回路部７７の後段には、通常、図２に示され
るように増幅回路部７８が形成されている。増幅回路部
７８の構成に特に制限はなく、公知の増幅器７８１を用
いる構成とすればよい。

【００７０】また、増幅回路部７８の後段には、通常、
図示されるように出力用回路部７９がゼロ調整のために
設けられる。出力用回路部７９の構成には特に制限がな
く、公知の構成とすればよい。このような構成にて最終
的な出力電圧が端子８５、８７から得られる。

【００７１】このような検出回路では、パルス発光によ
って経時的に変動する受光素子の出力電圧が検出回路に
て平滑化され、受光素子の電圧減少量の平均値、すなわ
ち反射光の強度の平均値に比例した出力電圧に変換され
る。このため、パルス発光に起因する出力変化、ノイズ
等が除去でき、安定した出力が得られる。また、上記回
路には、サンプルホールド回路等が不要なため、構成が
簡易であり、量産上有利である。

【００７２】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。

【００７３】０．５M アニリンの１．０M ＨＣ１水溶液
に５cm角の電導性ガラス（ＩＴＯガラス）を入れ、０．
５mAで２時間かけてポリアニリン重合膜を成膜した。こ
の重合膜表面を水洗した後、蒸留水中に２０分間浸して
洗浄した。その後０．１mol/1 塩酸中にこれを１０分間
浸漬して塩酸を膜中に導入し、乾燥して厚さ約１５００
A のセンサ膜とした。

【００７４】次いで、センサ膜が形成されたガラス基体
を、長さ５０cm、直径３mmの光ファイバ（三菱レイヨン
製エスカＣＫ−１２０）の一方の端面に、アクリル系接
着剤により接着した。また、光ファイバの他方の端面
は、鏡面加工を施した板に押し付けて加熱することによ
り直径４mmまで拡大し、同時に平滑化した。この他方の
端面に、発光部２の発光素子２１（発光光の波長９１０
nmの発光ダイオード）および受光部３の受光素子３１
（フォトトランジスタ）を、アクリル系接着剤により接
着した。

【００７５】このようにして、図１、図２および図９に
示される構成を有する結露センサを得た。

【００７６】この結露センサを、超音波を利用した加湿
器の吹き出しノズル付近に置いてセンサ膜表面で結露さ
せ、次いで吹き出しノズルから離し乾燥させる作業を繰
り返した。このときの時間経過とセンサ出力との関係を
図１０に示す。なお、加湿器のノズル付近には測定開始
６００秒後に置き、９００秒後にノズルから離し、１５
００秒後に再びノズル付近に置き、１８００秒後に再び
離した。測定に際して、発光ダイオードは、発光時間
０．１msec、発光間隔０．９msecにて作動させた。

【００７７】図１０に示される結果から、本発明の結露
センサは、感応速度が極めて速く、また、繰り返し使用
しても特性劣化がないことがわかる。以上の結果から、
本発明の効果が明らかである。

【００７８】

【発明の効果】本発明の結露センサにおいて用いる重合
膜は、一般に単層膜として設層すればよいので、きわめ
て均一かつ均質な薄膜が得られ、センサとしての応答が
速く、反射率を高く安定に保てるので検出精度がきわめ
て高い。また、信頼性、耐久性に優れる。

【００７９】本発明において、重合膜に照射される光の
強度を経時変化させた場合、重合膜の温度上昇が抑えら
れ、精度よく連続的な測定を行なうことができる。

【００８０】また、本発明の結露センサは、素子構成が
きわめて簡単でコンパクトであり、その製造も容易であ
る。さらに、基体裏面側からの検出が可能となり、ま
た、電圧がセンサ膜に加わるなどの電気的作用が全くな
いため、劣化が少なく連続使用に耐える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の結露センサの断面図である。

【図２】本発明の結露センサの光学的センシング回路の
１例が示される回路図である。

【図３】図２における発光素子２１の電圧の経時変化が
示される電圧波形のグラフである。

【図４】図２における受光素子３１のコレクタ・エミッ
タ間の電圧の経時変化が示される電圧波形のグラフであ
る。

【図５】図２における端子９１、８３間の電圧の経時変
化が示される電圧波形のグラフである。

【図６】図２における端子９３、８３間の電圧の経時変
化が示される電圧波形のグラフである。

【図７】図２における端子９５、８３間の電圧の経時変
化が示される電圧波形のグラフである。

【図８】図２における端子９７、８３間の電圧の経時変
化が示される電圧波形のグラフである。

【図９】本発明における光学的センシング回路のセンサ
部と発光部、センサ部と受光部の光学的連結方法の１例
が示される側面図である。

【図１０】本発明の結露センサにおける結露および乾燥
と出力との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１センサ部１１基体１２センサ膜２発光部２１発光素子３受光部３１受光素子４０ケーシング５５光ファイバ６電源回路６１発振回路部６１１発振器６３ドライバ回路部６１３、６３１、７３１トランジスタ７検出回路７１交流成分検出回路部７１１、７５１、７７１、７７３両極性コンデンサ７１３抵抗器７３、７８増幅回路部７５出力レベルシフト回路部７５３ダイオード７７平滑回路部７８１増幅器７９出力用回路部８１、８３、８５、８７、９１、９３、９５、９７端
子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体と、この基体上に設層したポリアニ
リン系化合物を主成分とする重合膜とを有し、前記重合
膜表面に結露が生じたとき、前記重合膜の光反射率が変
化することを特徴とする結露センサ。
【請求項２】前記重合膜が、酸性溶液中におけるアニ
リン化合物の電解重合によって成膜される請求項１に記
載の結露センサ。
【請求項３】前記重合膜が、成膜後、洗浄され、さら
に酸処理を施されたものである請求項１または２に記載
の結露センサ。
【請求項４】前記酸処理が、酸溶液への浸漬によって
行なわれる請求項３に記載の結露センサ。
【請求項５】さらに発光素子と受光素子とを有し、前
記重合膜の基体を通しての光反射率変化を前記受光素子
によって検出し、結露を検知するように構成した請求項
１ないし４のいずれかに記載の結露センサ。
【請求項６】前記重合膜に照射される光の強度が経時
的に変化するよう構成された請求項５に記載の結露セン
サ。
【請求項７】前記受光素子に検出回路が接続されてお
り、この検出回路が、交流成分検出回路部と、増幅回路
部と、出力レベルシフト回路部と、平滑回路部とを有
し、さらに、光強度制御手段を有し、この光強度制御手段に
て光強度を経時的に変化させながら、発光素子から前記
重合膜に光を照射し、重合膜からの反射光を受光素子に
入射させ、この反射光の光強度に対応する電気的信号を
前記検出回路にて平滑化して検出する請求項６に記載の
結露センサ。