WO2018150903A1 - 結露および結露に伴う光散乱の予防方法および予防システム - Google Patents

結露および結露に伴う光散乱の予防方法および予防システム Download PDF

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light scattering
fine wire
metal
fine
droplet
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仁 川喜多
知京　豊裕
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国立研究開発法人物質・材料研究機構
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    • H05B3/84—Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields
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    • B60S1/0825—Capacitive rain sensor

Definitions

  • the present invention relates to a prevention method and a prevention system for condensation and light scattering accompanying the condensation.
  • dew condensation occurs on the surface of an object, it will be the basis for mold and rust, and light will be scattered.
  • mold is often generated by the contamination of the wall material and its surface in the presence of moisture due to condensation, and in the case of a metal, rust is generated due to corrosion.
  • condensation occurs on a transparent member such as a window, fogging occurs.
  • dew condensation occurs on the lens due to high humidity or the like, the light incident on the lens is scattered and the imaging performance of the lens deteriorates, such as distortion of the image.
  • the size of one water droplet due to condensation is small, flare is applied and the contrast of the image is reduced.
  • the irradiation performance such as light directivity is lowered.
  • condensation is removed using ventilation, ventilation, heating, or a wiper or dehumidifier.
  • energy and cost as well as ensuring safety and soundness.
  • condensation is prevented.
  • mold not only long-time condensation but also short-time condensation often causes mold to grow and grow, and in the case of rust, it leads to mechanical and aesthetic degradation.
  • a lens or a lens there may be a problem in use when image formation is deteriorated even temporarily due to light scattering.
  • a humidity sensor for example, a method is known in which humidity is detected in accordance with a change in electric resistance (impedance) or capacitance of a sensor element (wet / dry response part).
  • electrical resistance humidity sensors use polymers or ceramics as the wet and dry responsive material of the sensor element, and the cost is reduced by mass production because the materials are inexpensive and the structure is simple.
  • the electrical resistance humidity sensor has a very large change with time and in many cases has a large temperature dependency, and therefore, temperature correction is necessary.
  • the electrical resistance humidity sensor has a large variation in accuracy (approximately ⁇ 5 to 15% RH) and a slow response (30 seconds to several minutes or more).
  • Capacitance-type humidity sensors generally use a polymer film as a dry / wet responsive material for sensor elements, and have a faster response speed (usually around several seconds to 10 seconds) compared to the electrical resistance type. Although it is excellent in reliability and reliability, there is a problem that the production cost is high. Furthermore, in the case of both humidity sensors of electric resistance type and capacitance type, relative humidity of 100%, that is, complete condensation, in a so-called submerged state, in addition to being unable to properly measure, in addition, does not return to a dry state, It may become unusable. Furthermore, an external drive power source for driving the sensor is required, and the apparatus is large and complicated. For example, Patent Document 1 is disclosed as a detector for droplets generated by condensation.
  • An object of the present invention is to provide a method for preventing the occurrence of condensation and light scattering caused by the condensation, and a prevention system therefor.
  • (Configuration 1) A method for preventing condensation by detecting minute droplets that are the basis of condensation and removing minute droplets based on the detection, Means for detecting the microdroplets; A first thin wire made of a first metal; A second thin wire made of a second metal or semiconductor different from the first metal is juxtaposed on the insulating substrate; The method for preventing condensation, wherein an interval between the first fine wire and the second fine wire is in a range of 20 nm to 10,000 nm.
  • (Configuration 2) A plurality of at least one of the first fine wire and the second fine wire are provided, The method for preventing condensation according to Configuration 1, wherein the first fine wire and the second fine wire extend parallel to each other by extending from a direction facing each other toward the other side. (Configuration 3) The method for preventing condensation according to Configuration 1, wherein the first fine wire and the second fine wire are arranged in a double spiral shape. (Configuration 4) 4. The method for preventing condensation according to any one of configurations 1 to 3, wherein the insulating substrate is a silicon substrate having a silicon oxide film on a surface thereof. (Configuration 5) 5.
  • the second metal is selected from the group consisting of silver, copper, iron, zinc, nickel, cobalt, aluminum, tin, chromium, molybdenum, manganese, magnesium, and alloys thereof. Dew condensation prevention method described.
  • Configuration 7) The method for preventing condensation according to any one of configurations 1 to 6, wherein an interval between the first fine wire and the second fine wire is in a range of 20 nm to 5000 nm.
  • (Configuration 8) The method for preventing condensation according to any one of configurations 1 to 6, wherein an interval between the first fine wire and the second fine wire is in a range of 20 nm to 2000 nm.
  • (Configuration 9) The method for preventing condensation according to any one of configurations 1 to 8, wherein the means for removing the microdroplets is heating.
  • (Configuration 10) 9. The method for preventing condensation according to any one of configurations 1 to 8, wherein the means for removing microdroplets is supply of dry gas.
  • (Configuration 11) A method for preventing light scattering by detecting a minute droplet from a droplet that is a basis of light scattering, and removing the droplet based on the detection, Means for detecting the microdroplets; A first thin wire made of a first metal; A second thin wire made of a second metal or semiconductor different from the first metal is juxtaposed on the insulating substrate; The method for preventing light scattering, wherein an interval between the first fine wire and the second thin wire is in a range of 20 nm or more and 7 times or less of a minimum wavelength of light to be prevented from light scattering.
  • (Configuration 12) The light according to Configuration 11, wherein an interval between the first fine wire and the second fine wire is in a range of 20 nm or more and 0.7 times or less of a minimum wavelength of light targeted for preventing light scattering. How to prevent scattering.
  • (Configuration 13) A plurality of at least one of the first fine wire and the second fine wire are provided, The method for preventing light scattering according to Configuration 11 or 12, wherein the first fine wire and the second fine wire extend parallel to each other by extending from a direction facing each other toward the other side.
  • (Configuration 14) The method for preventing light scattering according to Configuration 11 or 12, wherein the first fine wire and the second fine wire are arranged in a double spiral shape.
  • (Configuration 15) The method for preventing light scattering according to any one of Structures 11 to 14, wherein the insulating substrate is a silicon substrate having a silicon oxide film on a surface thereof.
  • (Configuration 16) The method for preventing light scattering according to any one of Structures 11 to 15, wherein the first metal is selected from the group consisting of gold, platinum, silver, titanium and alloys thereof, and carbon.
  • the second metal is selected from the group consisting of silver, copper, iron, zinc, nickel, cobalt, aluminum, tin, chromium, molybdenum, manganese, magnesium, and alloys thereof. The method for preventing light scattering as described. (Configuration 18) 18.
  • (Configuration 20) Comprising a control means for controlling the microdroplet removal means based on information from the microdroplet detection means, the microdroplet removal means and the microdroplet detection means, Means for detecting the microdroplets;
  • a second thin wire made of a second metal or semiconductor different from the first metal is juxtaposed on the insulating substrate;
  • the dew condensation prevention system wherein an interval between the first thin wire and the second thin wire is in a range of 20 nm to 10,000 nm.
  • (Configuration 21) A plurality of at least one of the first fine wire and the second fine wire are provided, The dew condensation prevention system according to Configuration 20, wherein the first fine wire and the second fine wire extend parallel to each other by extending from a direction facing each other toward the other side.
  • (Configuration 22) The dew condensation prevention system according to Configuration 20, wherein the first fine wire and the second fine wire are arranged in a double spiral shape.
  • (Configuration 24) The dew condensation prevention system according to any one of configurations 20 to 23, wherein the first metal is selected from the group consisting of gold, platinum, silver, titanium and alloys thereof, and carbon.
  • the second metal is selected from the group consisting of silver, copper, iron, zinc, nickel, cobalt, aluminum, tin, chromium, molybdenum, manganese, magnesium, and alloys thereof. Dew condensation prevention system as described.
  • (Configuration 26) The dew condensation prevention system according to any one of configurations 20 to 25, wherein an interval between the first thin line and the second thin line is in a range of 20 nm to 5000 nm.
  • (Configuration 27) The dew condensation prevention system according to any one of configurations 20 to 25, wherein an interval between the first thin wire and the second thin wire is in a range of 20 nm to 2000 nm.
  • Configuration 30 Based on the information from the microdroplet detecting means, the microdroplet removing means, and the microdroplet detecting means for detecting microscopic microdroplets from the liquid scattering base droplet, the microdroplet removing means is controlled.
  • Consisting of control means Means for detecting the microdroplets; A first thin wire made of a first metal; A second thin wire made of a second metal or semiconductor different from the first metal is juxtaposed on the insulating substrate; The light scattering prevention system, wherein an interval between the first thin wire and the second thin wire is in a range of 20 nm or more and 7 times or less of a minimum wavelength of light to be prevented from light scattering.
  • Configuration 31 The light according to Configuration 30, wherein an interval between the first thin line and the second thin line is in a range of 20 nm or more and 0.7 times or less of a minimum wavelength of light to be prevented from scattering light. Scatter prevention system.
  • (Configuration 32) A plurality of at least one of the first fine wire and the second fine wire are provided, 32.
  • (Configuration 34) 34 The light scattering prevention system according to any one of configurations 30 to 33, wherein the insulating substrate is a silicon substrate having a silicon oxide film on a surface thereof.
  • the detection unit (sensor) for detecting these signs has a feature that it is highly sensitive and small in size, and does not necessarily require external power to drive the sensor.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a system configuration of the present invention.
  • the top view which shows the structure of a micro droplet detection means (sensor). Sectional drawing which shows the structure of a micro droplet detection means (sensor).
  • the top view which shows an example of electrode arrangement
  • the droplet means a water droplet or a droplet made of an aqueous solution mixed with impurities such as a substance floating in the atmosphere in water or a substance adhering to an object to which the droplet adheres. .
  • these droplets have conductivity because they contain impurities serving as electrolytes.
  • mechanical droplet removal methods such as wiping and air blow, and chemical droplets that are vaporized as a highly volatile liquid compatible with droplets using alcohol, etc. The removal method etc. can be mentioned.
  • the shape of the microdroplet is spherical because the surface tension is the dominant factor.
  • 2r 4 ⁇ M / [ ⁇ RT ⁇ ln (P r / P s )] (1)
  • P r is the vapor pressure of the droplet radius r (Pa)
  • P s is the saturated vapor pressure (vapor pressure of the horizontal plane of the droplet) (Pa)
  • gamma is the droplet surface tension (N / m)
  • M is the molar mass of the droplet (Kg / mol)
  • ⁇ is the density of the droplet (Kg / m 3 )
  • R is the gas constant (8.31 J / Kmol)
  • T is the absolute temperature (K).
  • the size of the droplet where condensation occurs will be described.
  • the size with which dew condensation can be confirmed visually is 10 ⁇ m (10000 nm) in the case of a single droplet, and 5 ⁇ m (5000 nm) in the case of a droplet assembly that is randomly arranged to some extent, and droplets that are arranged almost regularly. In the case of the aggregate, it was 3 ⁇ m (3000 nm).
  • the size (diameter) of the fine droplets that need to be detected to prevent condensation is 20 nm to 10,000 nm in a harsh environment, 40 nm to 10,000 nm in a normal environment, and preferably 20 nm to 5,000 nm in a harsh environment. , 40 nm to 5000 nm in a normal environment, more preferably 20 nm to 3000 nm in a harsh environment, and 40 nm to 3000 nm in a normal environment.
  • the size of the droplets in which mold was generated was examined.
  • the size of the mold varies depending on the type of mold, but even a small mold exceeds 2 ⁇ m (2000 nm).
  • a close examination revealed that at least the same amount of water was needed for mold to grow.
  • the size (diameter) of the fine droplets that need to be detected in order to prevent the occurrence of mold is 20 nm to 2000 nm in a harsh environment, and 40 nm to 2000 nm in a normal environment.
  • Rust is a compound mainly composed of metal oxides or metal hydroxides produced when water adheres to metal and an electrochemical reaction (corrosion reaction) between oxygen dissolved in the water and the metal proceeds.
  • the rate of the corrosion reaction shows a parabolic law depending on the distance at which oxygen in the atmosphere is dissolved in water and reaches the metal surface, and becomes maximum at 10 ⁇ m to 100 ⁇ m. Therefore, by detecting minute water droplets of 10 ⁇ m (10000 nm) or less, the corrosion rate of metal, that is, the rust generation rate can be suppressed, and by reducing the detectable water droplet diameter, the rust generation rate can be decreased. .
  • the size of the droplet that causes light scattering will be described. If the scattering object is as large as the wavelength of the light, the light scattering can be described using wave optics. Light scattering is observed as various phenomena such as cloudiness, flare, diffraction, and interference, all of which are caused by light interference. When a droplet adheres on the optical member, a difference occurs in the optical optical path length between the light passing through the droplet and the light passing through where there is no droplet, and the light interferes.
  • the allowable aberration of the optical lens when the wavelength of light is ⁇ , in the light transmission system, if the optical optical path length difference exceeds ⁇ / 4, aberrations suddenly (disturbance of transmitted light due to light interference) Increases, and various phenomena such as cloudiness, flare, diffraction, and interference become obvious. In the reflection system, the light is reflected by the mirror surface and reciprocates in the droplet. Therefore, when the optical optical path length difference exceeds ⁇ / 8, aberrations increase rapidly, and various phenomena such as cloudiness, flare, diffraction, and interference become apparent. .
  • the shape of the thickest microdroplet is a sphere. And in the micro object whose surface tension is dominant, when the adhesion surface of the micro droplet is a hydrophobic surface, the micro droplet has a spherical shape.
  • the thickness t is expressed by the following formula (2), where r is the radius of the spherical droplet. Given. t ⁇ 0.7 ⁇ (2r) (2)
  • the thickness t 1 at which the optical path length difference is ⁇ / 4 is given by the following formula (3).
  • t 1 ⁇ / [4 (n ⁇ 1)] (3)
  • the thickness t 2 at which the optical path length difference is ⁇ / 8 is given by the following formula (4).
  • t 2 ⁇ / [8 (n ⁇ 1)] (4)
  • n is the refractive index of the droplet with respect to the light, and when the droplet is a substantially water droplet, the value is about 1.5 in the visible light region. For this reason, when a droplet is attached to a light transmission type hydrophobic optical member, the minimum droplet size (diameter 2r) in which the influence of light scattering is recognized is expressed by the equations (2) and (3). ) To 0.7 ⁇ .
  • the minimum droplet size (diameter 2r) at which the influence of light scattering is recognized is From (2) and equation (4), it is 0.35 ⁇ .
  • the size of the droplet (diameter 2r) that needs to be detected in order to prevent light scattering is set on the light transmitting optical member.
  • the 0.35Ramuda min when attached to the case have the 0.7 ⁇ min droplets in the optical member of the optical reflective is attached.
  • ⁇ min is the minimum wavelength of the target light.
  • the liquid droplet When the liquid droplet is attached to the light reflection type optical member, it is 140 nm. Further, for example, in the case of imaging using ultraviolet rays having a minimum wavelength of 300 nm, the size of the droplet (diameter 2r) that needs to be detected in order to prevent light scattering is set on the light-transmitting hydrophobic optical member.
  • the thickness When the liquid is attached, the thickness is 210 nm, and when the droplet is attached to the light reflecting optical member, the thickness is 105 nm.
  • the size of the droplet (diameter 2r) that needs to be detected in order to prevent light scattering is such that the droplet is applied to the light-transmitting hydrophobic optical member.
  • the thickness is 700 nm when attached, and 350 nm when a droplet is attached to the light reflecting optical member.
  • the minimum droplet size (diameter 2r disk ) in which the influence of light scattering is recognized is 7 ⁇ . Further, when the droplet is attached to the light reflection type optical member, the minimum droplet size (diameter 2r disk ) in which the influence of light scattering is recognized is 3.5 ⁇ .
  • the target light is not monochromatic light but multicolor light or broadband light
  • 7 ⁇ min is obtained when a liquid droplet is attached to the light transmission type optical member, and liquid is applied to the light reflection type optical member.
  • the value is 3.5 ⁇ min .
  • the size (diameter) of a micro droplet that needs to be detected in order to prevent light scattering due to condensation is a severe environment when the droplet adheres to a hydrophobic optical member and the optical member is a transmissive optical member.
  • the optical member when the liquid droplets adhere to the hydrophilic optical member, when the optical member is a transmission optical member, the optical member is a reflection type optical member of 20 nm to 7 ⁇ min in a harsh environment, and 40 nm to 7 ⁇ min in a normal environment. In this case, it is 20 nm to 3.5 ⁇ min in a harsh environment, and 40 nm to 3.5 ⁇ min in a normal environment.
  • the dew condensation prevention system includes a minute droplet detection means (minute droplet sensor) 1, a control means 2, and a minute droplet removal means 3.
  • the minute droplets before dew condensation is detected by the minute droplet detection means 1 and the information (signal) is sent to the control means 2.
  • the control means 2 starts the microdroplet removal by causing the microdroplet removal means 3 to act preventively as necessary.
  • examples of the method for removing fine droplets include heating, introduction of dry air, introduction of dry nitrogen, and the like.
  • a local microdroplet removing mechanism that can perform microdroplet removal by dividing each location may be provided.
  • the minute droplet detecting means 1 is not limited to a single minute droplet sensor, but may be composed of a plurality of minute droplet sensors 1a, 1b,..., 1n (n is an integer).
  • the condensation prevention system is simplified.
  • a plurality of micro droplet sensors 1a, 1b,..., 1n are used and sensors that detect droplets of the same size are arranged at various locations (see FIG. 2), information from each sensor
  • the control means 2 performs local microdroplet removal preferentially by the microdroplet removal means 3 (3a, 3b,..., 3m (m is an integer)) immediately before the start of condensation.
  • n and m may be the same number or different.
  • the micro droplet sensors 1a, 1b,..., 1n for detecting droplets of different sizes are arranged in one place as a group (see FIG. 3), the micro droplet before the condensation is formed.
  • the growth process can be monitored up to the size of the droplet, and the growth rate of the droplet can be calculated therefrom.
  • the minute droplet removal for example, changing the strength of dehumidification, reflecting the state of the droplet growth, the minute droplet removal can be performed more efficiently (energy saving).
  • a plurality of micro droplet sensor groups for detecting droplets having different sizes are arranged at a plurality of locations, it becomes possible to perform fine droplet removal more finely and efficiently. In either case, condensation can be prevented with excellent energy saving.
  • the microdroplet detection means 1 includes a first thin wire 13 made of the first metal and a second metal different from the first metal or
  • the second fine wire 14 made of a semiconductor is juxtaposed on the insulating substrate 10, and the distance (inter-thin wire distance) d between the first fine wire and the second fine wire is set to be a fine droplet before the condensation.
  • the size (diameter) or less is set, and specifically, the fine line interval is set in a range of 20 nm to 10000 nm.
  • the optimum thin wire spacing for each application such as mold prevention, condensation prevention, and light scattering prevention, will be described later.
  • 4 is a top view of the micro droplet sensor 101
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a portion connecting A and A ′ in FIG.
  • a silicon substrate having a silicon oxide film (SiO 2 film) formed on its surface can be preferably used.
  • the insulating substrate 10 is not limited to a silicon substrate, and for example, plastic such as polycarbonate, rubber, and other various types. Insulating materials can also be used.
  • the substrate body is a conductor such as a metal
  • a substrate having an insulating property as viewed from the electrode by forming an insulating coating or coating thereon is also included in the category of “insulating substrate” in the present application. Included.
  • the first thin wire 13 is connected to the first electrode 11
  • the second thin wire 14 is connected to the second electrode 12, and electrical wiring (not shown) connected to the first and second electrodes.
  • an electric signal is transmitted to the control means 2.
  • the transmission of the electrical signal to the control means 2 may be wired or wireless.
  • an amplifier may be connected to the first electrode and the second electrode to amplify the galvanic current that flows due to the presence of the droplets and transmit the electrical signal to the control means 2.
  • a space 15 between the first thin wire 13 and the second thin wire 14 may be a space, or an insulator may be embedded therein. In the case of a space, when a microdroplet is formed there, it becomes a puddle, and when an insulator is embedded, the microdroplet is spilled on it. The shape of the liquid puddle can be controlled by the water repellency (droplet contact angle) of the insulator surface.
  • a galvanic current flows due to the galvanic action.
  • Water is insulative and has low electrical conductivity in the ultrapure water state, but it is used when trace amounts of electrolytic components are contained due to hydrogen ions, hydroxide ions, and contamination that exist at least at 10 -7 mol / L. In the state, a measurable galvanic current flows into the water.
  • the second thin wire is made of a semiconductor such as titanium oxide, a difference in electrochemical potential occurs due to the photoelectric effect when the semiconductor is exposed to light, and the first thin wire connected with the conductive liquid and the first thin wire A current flows between the two thin wires.
  • the battery capacity increases, which is effective for increasing the galvanic current. Therefore, it is preferable to make these electrodes thin and arrange them substantially parallel to each other over a long distance.
  • a parallel running distance As a configuration for increasing the length of the adjacent portion (hereinafter referred to as a parallel running distance) between the thin wires (electrodes) by arranging such thin wires in parallel, for example, a comb structure or a double spiral structure is used. Can be mentioned.
  • a parallel running distance between the thin wires (electrodes) by arranging such thin wires in parallel.
  • a comb structure or a double spiral structure is used.
  • the structure itself for making the parallel distance of two wirings as long as possible within a certain plane area is well known in the field of semiconductor devices, such a structure may be adopted as necessary.
  • “arranging the thin wires on the substrate” does not specify the mutual orientation of the plurality of electrodes placed on the substrate, but the electrodes are arranged apart from each other on the same plane of the
  • the material of the first fine wire 13 when the first fine wire 13 is used as a cathode, for example, gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), titanium (Ti) and alloys thereof, and carbon ( C) and allotropes thereof.
  • the material of the second thin wire 14 when the second thin wire 14 is used as an anode, for example, silver (Ag), copper (Cu), iron (Fe), zinc (Zn), nickel (Ni), cobalt ( Co), aluminum (Al), tin (Sn), chromium (Cr), molybdenum (Mo), manganese (Mn), magnesium (Mg), and alloys thereof.
  • the sensor output depends on the combination of thin metal materials.
  • silver / iron and gold / silver the combination of silver / iron has a higher corrosion rate per the same area, resulting in a larger current value.
  • gold / silver has a longer life due to less electrode consumption.
  • silver since silver has an effect of preventing mold from being generated in the microdroplet sensor 101, it is preferably used as the first or second thin line.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 be made of the same material as the first fine wire 13 and the second fine wire 14 because the manufacturing process of the microdroplet sensor 101 is simplified.
  • the anode electrode (second thin line) is gradually consumed due to ionization of the metal of the anode electrode, which is the second thin line.
  • the distance between the fine wires d due to the consumption of the anode electrode. There is a possibility that the (distance between electrodes) gradually increases or the fine line is broken.
  • the anode electrode is thickened or the width of the anode electrode is widened, and the width of the cathode electrode (first fine wire) is narrowed instead. And so on.
  • the distance d between the thin wires is made very short, a slight increase in the distance between the thin wires due to the consumption of the anode electrode has a great influence on the measurement result.
  • a measurement system that performs a compensation operation on a measurement result by utilizing that the metal consumption of the anode electrode is in principle proportional to the time integral of the galvanic current. Overall measures are possible.
  • the interval d between the first and second thin lines is extremely important, and the interval is at least the size (diameter) of the droplet to be detected as a precaution against the above problem. It needs to be smaller. On the other hand, the lower limit of the interval is determined by the size (diameter) of the droplet from which detection is started.
  • the distance d between the first thin wire and the second thin wire is in the range of 20 nm or more and 10,000 nm or less, but more preferably in the following range depending on the purpose of preventing condensation.
  • 20 nm to 10,000 nm in a harsh environment 40 nm to 10000 nm in a normal environment, preferably 20 nm to 5000 nm in a harsh environment, 40 nm to 5000 nm in a normal environment, more preferably 20 nm in a harsh environment.
  • the range is not less than 3000 nm and not less than 40 nm and not more than 3000 nm in a normal environment.
  • the range is 20 nm to 2000 nm in a harsh environment and 40 nm to 2000 nm in a normal environment.
  • the optical member When preventing light scattering due to condensation, if the optical member is hydrophobic and transmissive, it is 20 nm to 0.7 ⁇ min in a harsh environment, 40 nm to 0.7 ⁇ min in a normal environment, and the optical member is hydrophobic and reflective.
  • the range In the case of a mold optical member, the range is 20 nm or more and 0.35 ⁇ min or less in a harsh environment, and 40 nm or more and 0.35 ⁇ min or less in a normal environment.
  • the optical member When the optical member is hydrophilic and transmissive, it is 20 nm or more and 7 ⁇ min or less in a harsh environment, and is 40 nm or more and 7 ⁇ min or less in a normal environment. When the optical member is hydrophilic and a reflective optical member, it is 20 nm or more and 3.5 ⁇ in a harsh environment. min or less, is 3.5 ⁇ min below the range of 40nm in a normal environment.
  • the processing limit in manufacturing the fine wire interval changes with the processing generation, but is currently several nanometers, and the minimum interval is a processing level that can be sufficiently produced.
  • a fine mesh (electrode) is provided in front of the fine wire so that the fine particles do not reach the fine wire.
  • An insulating protective film such as silicon oxide having a fine opening through which at least a part of each fine line (and at least a part of a gap part between the fine lines as required) is exposed and covering the other part Is formed on the surface of the microdroplet sensor 101.
  • the microdroplet sensor 101 itself has the structure according to the present invention, a plurality of such microdroplet sensors 101 are arranged close to each other, and the first fine line and the second fine line are arranged.
  • the microdroplet sensor 101 whose output current is not detected at all while the short circuit is detected or the output current is detected from other sensors is excluded from the measurement system (electrical disconnection, electrical connection is It is possible to cope with the sensor system such as not using the measurement value of the output current.
  • microdroplet sensor 101 of the present application includes the following.
  • the substrate in such a gap portion may be removed by etching or the like so that air flows between the first and second thin wires while no droplets are attached to the minute droplet sensor. More specifically, for example, at least a part of the position corresponding to the gap between the thin lines is removed, and an opening that penetrates the front and back of the substrate is provided.
  • the mechanical strength is reduced by completely removing the substrate in the gap, or has a natural frequency that may cause inconvenience by resonating with external mechanical vibrations in the usage environment. In such a case, take measures such as leaving a substrate in a part of the gap.
  • the microdroplet sensor 101 directly captures microdroplets adhering to the sensor surface from the air as compared with a humidity sensor that measures the wet and dry state through a process of absorbing moisture into a conventional wet and dry responsive material. Since it can detect, it has high responsiveness and is suitable for preventing condensation with high responsiveness. In addition, since no external power for driving the sensor is required, it is possible to prevent condensation with energy saving.
  • Example 1 In the first embodiment, an embodiment of the micro droplet sensor 101 in which two electrodes are arranged in a comb shape will be described.
  • the present invention is not limited to such specific forms, and the technical scope of the present invention is defined by the claims.
  • a cathode electrode made of gold (Au) as a first thin wire and an anode electrode made of copper (Cu) as a second thin wire are arranged in a comb shape on a silicon wafer having a silicon oxide film.
  • a microdroplet sensor 101 was prepared.
  • the side close to the signal lead-out terminal (not shown) to the outside of the micro droplet sensor 101 is a single concentrated portion (in each case, the upper and lower sides of FIG. (Shown as a thick line running in the direction), and branching into a plurality of lines near each end.
  • the branched cathode electrode and anode electrode extend in a parallel direction to each other (more specifically, an antiparallel direction, hereinafter simply referred to as a parallel direction), and run close to each other in the parallel direction over most of the extended distance.
  • the concentrated portions of the cathode electrode and the anode electrode are separated from each other by 1180 ⁇ m and extend in the antiparallel direction, and the branched portions extend by 1090 ⁇ m toward the opposite concentrated portions.
  • Each thin wire of the branching portion runs in parallel with the thin wire of the extension portion on the other side over 1000 ⁇ m excluding 90 ⁇ m of the root portion.
  • three patterns of 0.5 ⁇ m, 1 ⁇ m, and 10 ⁇ m were prepared as the distance between the electrodes in the parallel portion (the separation distance between the branched fine wire of the cathode electrode and the branched fine wire of the anode electrode).
  • FIG. 7 shows the actual measurement when the distance d between the thin wires is 0.5 ⁇ m
  • FIG. 8 shows the actual measurement when the distance d is 10 ⁇ m.
  • 7 and 8 are optical micrographs showing the state of droplets adhering to the micro droplet sensor 101
  • the lower diagram is a diagram schematically showing current measurement.
  • the number of cathode electrodes and anode electrodes is 10 respectively.
  • the thin wires are laid.
  • the S / N ratio is about 1: 100 or more, it can be said that even the manufactured microdroplet sensor 101 can sense without amplification or noise filtering. If the width of the thin wire itself is narrowed (thinned), the number of pairs in the same laying width increases, so the output is further improved.
  • Example 2 a dew condensation prevention system is manufactured using the micro droplet sensor 101 manufactured in Example 1, and the details thereof will be described below.
  • the dew condensation prevention system according to the second embodiment includes a minute droplet detection unit 1, a control unit 2, and a minute droplet removal unit 3.
  • the micro droplet detection sensor 101 in which the distance between the first thin wire 13 and the second thin wire 14 is 5 ⁇ m is used as the micro droplet detecting means.
  • the fine droplet removing means 3 has a dehumidifying function by an air conditioner.
  • the control means 2 has a signal amplification function for amplifying the signal from the minute droplet detection sensor 101, a function for digitally processing the signal to determine the presence / absence of the minute droplet detection, and a minute amount when the minute droplet detection is present.
  • the air conditioner which is the droplet removing means 3 is activated and has a function of sending a signal for stopping the air conditioner to the air conditioner when no minute droplet is detected.
  • the fine droplet detection sensor 101 detected the fine droplet, and the air conditioner was activated.
  • the condensation prevention system of Example 2 was installed in the room, no condensation was observed including the window glass.
  • Example 3 In Example 3, the condensation prevention system produced in Example 2 was installed in a room, and it was evaluated whether mold generation occurred on the walls of the room. As a result, no mold was observed.
  • Example 4 The fourth embodiment is an example in which the dew condensation prevention system produced in the second embodiment is applied to a surveillance camera placed outdoors, and the details thereof will be described below.
  • Example 4 used hot air generated by a heater instead of an air conditioner as the fine droplet removing means 3.
  • This surveillance camera converts an image formed by an optical lens into a video signal by a CMOS image sensor having sensitivity to visible light and near infrared light.
  • the optical lens is provided with a long hood so that water drops due to rain or the like do not adhere.
  • This surveillance camera was installed in a place that was normally dry but occasionally foggy.
  • LED lamps and infrared lamps were installed at the place for nighttime use.
  • the detection unit (sensor) for detecting these signs is highly sensitive and small in size, and does not require electric power to drive the sensor, so it is used in many industrial fields where prevention is important. there is a possibility.
  • Micro droplet detection means (micro droplet sensor) 2: Control means 3, 3a, 3b, 3m: Minute droplet removing means 10: Insulating substrate 11: First electrode 12: Second electrode 13: First fine wire 14: Second fine wire 15: Between 101 : Micro droplet sensor (micro droplet detection means)

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Abstract

本発明は、結露および結露に伴って発生する光散乱を予防する予防方法および予防システムを提供する。本発明の一実施形態では、結露の基となる微小液滴を、第１の金属からなる第１の細線と第１の金属とは異なる第２の金属または半導体からなる第２の細線とを第１の細線と前記第２の細線との間の間隔が２０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下の範囲で絶縁性基板上に並置して検出する微小液滴検出手段にて検出し、この検出に基づいて除湿等の微小液滴除去を行う。また、この微小液滴検出手段と微小液滴除去手段と液滴検出手段からの情報に基づいて微小液滴除去手段を制御する制御手段からなる予防システムとする。

Description

結露および結露に伴う光散乱の予防方法および予防システム
　本発明は結露および結露に伴う光散乱の予防方法および予防システムに関する。
　物の表面に結露が起こると、カビやサビの発生の基になったり、光が散乱したりする。例えば、壁の場合は、結露による水分の存在下で壁材やその表面に付着したコンタミを養分にしてよくカビが発生し、金属の場合には、腐食によりサビが発生する。また、窓などの透明部材に結露が起こると曇りが発生する。高湿などでレンズに結露が起きると、レンズに入射する光が散乱され、像が歪むなどのレンズの結像性能の低下が起こる。結露による１つ当たりの水滴の寸法が小さい場合は、フレアがかかったような状態になって結像のコントラストが低下する。また、ライトや投光器レンズの場合は光指向性などの照射性能が低下する。
　このような問題が起こるため、結露が起きた場合は送風、換気、加熱、ワイパーや除湿器を用いて結露の除去を行うが、エネルギーやコスト、さらには安全性や健全性の確保の点で結露を予防することがより好ましい。例えば、カビの発生の場合は、長時間の結露に限らず短時間の結露でも度々発生するとカビが発生、生育するし、サビの発生の場合には機械的・美観的な劣化につながり、窓やレンズの場合は光散乱により一時でも結像劣化が起こると使用上問題が起こることがある。
　結露の予防としては、常時加熱や乾燥空気、乾燥窒素などの供給により除湿を行って、乾燥状態を維持する方法があるが、この方法は不要なときも除湿のためにエネルギーを消費する方法であり、省エネルギーの観点から好ましくない。
　また、温度と湿度をモニターして、結露が起こり始める条件になると除湿を開始する方法もある。この場合は、温度と湿度のモニタリング応答速度が問題になることがあり、特に急激に温度や湿度が変化して結露が発生する場合には応答しきれないことがあるという問題と、応答速度の速い温度と湿度のモニタリング設備は比較的大型で、機構も複雑という問題があった。さらに、結露と、温度および湿度との関係は、対象物へのコンタミなどその他の要因によっても左右されるためその精度は高くない。このため、余裕を見て除湿を開始する必要があり、省エネルギーの観点から好ましくないという問題があった。
　湿度センサーとしては、例えば、センサー素子（乾湿応答部）の電気抵抗値（インピーダンス）または静電容量の変化に応じて湿度を検知する方法が知られている。
　電気抵抗式の湿度センサーは、一般に、センサー素子の乾湿応答材料として高分子やセラミックなどが用いられており、材料が安価であることや構造がシンプルであるため量産による低コスト化が可能である。しかしながら、電気抵抗式湿度センサーは、経時変化が非常に大きく、多くの場合、温度依存性も大きいため、温度補正が必要である。さらに、電気抵抗式湿度センサーは、精度のばらつきが大きく（±５～１５％ＲＨ程度）、応答も遅い（３０秒～数分以上）。
　静電容量式の湿度センサーは、一般に、センサー素子の乾湿応答材料として高分子膜が用いられており、電気抵抗式と比較して応答速度が速く（通常数秒～１０秒前後）、精度・再現性・信頼性に優れているが、生産コストが高いという問題がある。
　さらに、電気抵抗式および静電容量式のいずれの湿度センサーの場合でも、相対湿度１００％、すなわち完全に結露し、いわゆる浸水した状態では、適切に計測できないことに加え、乾燥状態に戻らず、使用不能となることがある。さらに、センサーを駆動するための外部駆動電源を必要としており、装置が大型、複雑化している。なお、結露で生じた液滴の検出器としては、例えば特許文献１が開示されている。
国際公開ＷＯ２０１６／１３５４４Ａ１
　本発明の課題は、結露および結露に伴って発生する光散乱の発生を予防する方法、およびその予防システムを提供することである。
　本発明の構成を下記に示す。
（構成１）
　結露の基となる微小液滴を検出し、前記検出に基づいて微小液滴除去を行う結露の予防方法であって、
　前記微小液滴を検出する手段が、
　第１の金属からなる第１の細線と、
　前記第１の金属とは異なる第２の金属または半導体からなる第２の細線とを絶縁性基板上に並置し、
　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は２０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下の範囲である、結露の予防方法。
（構成２）
　前記第１の細線と前記第２の細線の少なくとも一方は複数本設けられ、
　前記第１の細線と前記第２の細線とは互いに対向する方向から相手側に向かって伸びることにより、互いに平行に併走する、構成１に記載の結露の予防方法。
（構成３）
　前記第１の細線と前記第２の細線とが二重渦巻き状に配置される、構成１に記載の結露の予防方法。
（構成４）
　前記絶縁性基板は表面に酸化シリコン膜を有するシリコン基板である、構成１から３の何れかに記載の結露の予防方法。
（構成５）
　前記第１の金属は、金、白金、銀、チタンおよびこれらの合金、並びに炭素からなる群から選択される、構成１から４の何れかに記載の結露の予防方法。
（構成６）
　前記第２の金属は、銀、銅、鉄、亜鉛、ニッケル、コバルト、アルミニウム、スズ、クロム、モリブデン、マンガン、マグネシウムおよびこれらの合金からなる群から選択される、構成１から５の何れかに記載の結露の予防方法。
（構成７）
　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の範囲である、構成１から６の何れかに記載の結露の予防方法。
（構成８）
　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲である、構成１から６の何れかに記載の結露の予防方法。
（構成９）
　前記微小液滴除去を行う手段が加熱である、構成１から８の何れかに記載の結露の予防方法。
（構成１０）
　前記微小液滴除去を行う手段が乾燥した気体の供給である、構成１から８の何れかに記載の結露の予防方法。
（構成１１）
　光散乱の基となる液滴より微小な微小液滴を検出し、前記検出に基づいて微小液滴除去を行う光散乱の予防方法であって、
　前記微小液滴を検出する手段が、
　第１の金属からなる第１の細線と、
　前記第１の金属とは異なる第２の金属または半導体からなる第２の細線とを絶縁性基板上に並置し、
　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上で前記光散乱を予防する対象の光の最小波長の７倍以下の範囲である、光散乱の予防方法。
（構成１２）
　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上で前記光散乱を予防する対象の光の最小波長の０．７倍以下の範囲である、構成１１に記載の光散乱の予防方法。
（構成１３）
　前記第１の細線と前記第２の細線の少なくとも一方は複数本設けられ、
　前記第１の細線と前記第２の細線とは互いに対向する方向から相手側に向かって伸びることにより、互いに平行に併走する、構成１１または１２に記載の光散乱の予防方法。
（構成１４）
　前記第１の細線と前記第２の細線とが二重渦巻き状に配置される、構成１１または１２に記載の光散乱の予防方法。
（構成１５）
　前記絶縁性基板は表面に酸化シリコン膜を有するシリコン基板である、構成１１から１４の何れかに記載の光散乱の予防方法。
（構成１６）
　前記第１の金属は、金、白金、銀、チタンおよびこれらの合金、並びに炭素からなる群から選択される、構成１１から１５の何れかに記載の光散乱の予防方法。
（構成１７）
　前記第２の金属は、銀、銅、鉄、亜鉛、ニッケル、コバルト、アルミニウム、スズ、クロム、モリブデン、マンガン、マグネシウムおよびこれらの合金からなる群から選択される、構成１１から１６の何れかに記載の光散乱の予防方法。
（構成１８）
　前記微小液滴除去の手段が加熱である、構成１１から１７の何れかに記載の光散乱の予防方法。
（構成１９）
　前記微小液滴除去の手段が乾燥した気体の供給である、構成１１から１７の何れかに記載の光散乱の予防方法。
（構成２０）
　微小液滴検出手段と微小液滴除去手段と前記微小液滴検出手段からの情報に基づいて前記微小液滴除去手段を制御する制御手段からなり、
　前記微小液滴を検出する手段が、
　第１の金属からなる第１の細線と、
　前記第１の金属とは異なる第２の金属または半導体からなる第２の細線とを絶縁性基板上に並置し、
　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は２０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下の範囲である、結露の予防システム。
（構成２１）
　前記第１の細線と前記第２の細線の少なくとも一方は複数本設けられ、
　前記第１の細線と前記第２の細線とは互いに対向する方向から相手側に向かって伸びることにより、互いに平行に併走する、構成２０に記載の結露の予防システム。
（構成２２）
　前記第１の細線と前記第２の細線とが二重渦巻き状に配置される、構成２０に記載の結露の予防システム。
（構成２３）
　前記絶縁性基板は表面に酸化シリコン膜を有するシリコン基板である、構成２０から２２の何れかに記載の結露の予防システム。
（構成２４）
　前記第１の金属は、金、白金、銀、チタンおよびこれらの合金、並びに炭素からなる群から選択される、構成２０から２３の何れかに記載の結露の予防システム。
（構成２５）
　前記第２の金属は、銀、銅、鉄、亜鉛、ニッケル、コバルト、アルミニウム、スズ、クロム、モリブデン、マンガン、マグネシウムおよびこれらの合金からなる群から選択される、構成２０から２４の何れかに記載の結露の予防システム。
（構成２６）
　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の範囲である、構成２０から２５の何れかに記載の結露の予防システム。
（構成２７）
　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲である、構成２０から２５の何れかに記載の結露の予防システム。
（構成２８）
　前記微小液滴除去手段が加熱である、構成２０から２７の何れかに記載の結露の予防システム。
（構成２９）
　前記微小液滴除去手段が乾燥した気体の供給である、構成２０から２７の何れかに記載の結露の予防システム。
（構成３０）
　光散乱の基となる液滴より微小な微小液滴を検出する微小液滴検出手段と微小液滴除去手段と前記微小液滴検出手段からの情報に基づいて前記微小液滴除去手段を制御する制御手段からなり、
　前記微小液滴を検出する手段が、
　第１の金属からなる第１の細線と、
　前記第１の金属とは異なる第２の金属または半導体からなる第２の細線とを絶縁性基板上に並置し、
　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上で前記光散乱を予防する対象の光の最小波長の７倍以下の範囲である、光散乱の予防システム。
（構成３１）
　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上で前記光散乱を予防する対象の光の最小波長の０．７倍以下の範囲である、構成３０に記載の光散乱の予防システム。
（構成３２）
　前記第１の細線と前記第２の細線の少なくとも一方は複数本設けられ、
　前記第１の細線と前記第２の細線とは互いに対向する方向から相手側に向かって伸びることにより、互いに平行に併走する、構成３０または３１に記載の光散乱の予防システム。
（構成３３）
　前記第１の細線と前記第２の細線とが二重渦巻き状に配置される、構成３０または３１に記載の光散乱の予防システム。
（構成３４）
　前記絶縁性基板は表面に酸化シリコン膜を有するシリコン基板である、構成３０から３３の何れかに記載の光散乱の予防システム。
（構成３５）
　前記第１の金属は、金、白金、銀、チタンおよびこれらの合金、並びに炭素からなる群から選択される、構成３０から３４の何れかに記載の光散乱の予防システム。
（構成３６）
　前記第２の金属は、銀、銅、鉄、亜鉛、ニッケル、コバルト、アルミニウム、スズ、クロム、モリブデン、マンガン、マグネシウムおよびこれらの合金からなる群から選択される、構成３０から３５の何れかに記載の光散乱の予防システム。
（構成３７）
　前記微小液滴除去手段が加熱である、構成３０から３６の何れかに記載の光散乱の予防システム。
（構成３８）
　前記微小液滴除去手段が乾燥した気体の供給である、構成３０から３６の何れかに記載の光散乱の予防システム。
　本発明によれば結露に伴って発生するカビ、サビ、および光散乱を予防することが可能となる。しかも、これらの予兆を検出する検出部（センサー）は高感度でありながら小型であり、かつセンサー駆動には必ずしも外部からの電力を必要としないという特徴がある。
本発明のシステム構成を示す概要図。 本発明の第２のシステム構成を示す概要図。 本発明の第３のシステム構成を示す概要図。 微小液滴検出手段（センサー）の構成を示す平面図。 微小液滴検出手段（センサー）の構成を示す断面図。 微小液滴検出手段（センサー）の電極配置の一例を示す平面図。 本発明の微小液滴検出手段（センサー）で細線間距離が０．５μｍのときの微小液滴を測定したときの説明図で、センサー上の光学顕微鏡像と電流測定結果を示す。 本発明の微小液滴検出手段（センサー）で細線間距離が１０μｍのときの微小液滴を測定したときの説明図で、センサー上の光学顕微鏡像と電流測定結果を示す。
　以下本発明を実施するための形態を図面を参照しながら説明する。
　結露は、まず微小な液滴が発生し、その液滴のサイズが大きく成長していくことによって起こる。
　そこで、本発明では、カビやサビの発生や光の散乱の基となる結露前の微小な液滴が発生した段階でこの微小液滴を検出し、発生した段階、これらの問題が起こる前のある一定の大きさに達した段階、または液滴の成長状況の適当な段階で微小液滴除去、例えば、除湿を開始して、カビやサビの発生、光散乱などの問題を予防する。問題が発生する前の適度な時期に微小液滴除去を開始することができるので、省エネルギー性に優れた結露等の予防が可能になる。
　なお、ここでの液滴とは、水滴、あるいは水に大気中に浮遊する物質やこの液滴が付着する物体に付着している物質などの不純物が混入した水溶液からなる液滴のことをいう。この液滴は、電解質となる不純物を含むので、超純水とは異なり導電性を有する。
　また、微小液滴除去の方法としては、除湿のほか、ワイピング、エアブローなどの機械的液滴排除方法、アルコールなどを用いて液滴と相溶し揮発性の高い液状として蒸散させる化学的液滴除去方法などを挙げることができる。
（検出する液滴の大きさ）
　次に、検出すべき微小液滴の大きさについて述べる。
　結露は微小な液滴が核となりそれが成長することにより形成されるが、一方で、非常に小さな液滴は蒸散して時間がたつと消失する。これは、非常に小さな液滴は、その体積と表面積との比率の関係で、蒸散速度が液滴の成長速度を上回るためである。微小液滴が蒸散して消失するか、成長して液滴を形成するかは、その微小液滴がおかれている環境の湿度に大きく影響される。
　蒸散速度と成長速度がバランスして液滴の大きさが変化しない平衡状態の液滴の大きさ（液滴の直径２ｒ）は、液滴を球として、ケルビンの式である下記式（１）によって与えられる。微小液滴の形状は、表面張力が支配要因になるので球状になる。
　　２ｒ＝４γＭ／［ρＲＴ・ｌｎ（Ｐｒ／Ｐｓ）］　　　　　　　（１）
　ここで、Ｐｒは半径ｒの液滴の蒸気圧（Ｐａ）、Ｐｓは飽和蒸気圧（水平面の液滴の蒸気圧）（Ｐａ）、γは液滴の表面張力（Ｎ／ｍ）、Ｍは液滴のモル質量（Ｋｇ／ｍｏｌ）、ρは液滴の密度（Ｋｇ／ｍ３）、Ｒは気体定数（８．３１Ｊ／Ｋｍｏｌ）、そしてＴは絶対温度（Ｋ）である。
　次に、どの程度の過飽和蒸気圧が発生するのかを詳細に検討したところ、室温（２３℃）の状態では、通常の環境で５％過飽和の１０５％、表裏で温度差の大きな環境に置かれたレンズ材など過酷な環境で１０％過飽和の１１０％となることが分かった。液滴が水滴の場合は、水の表面張力γは０．０７２Ｎ／ｍ、モル質量Ｍは０．００１８Ｋｇ／ｍｏｌ、水の密度ρは１０００Ｋｇ／ｍ３なので、これらの値を式（１）に適用すると、成長する液滴（水滴）の直径（２ｒ）は、１０％過飽和蒸気圧の状況では２０ｎｍ以上、５％過飽和蒸気圧の状況では４０ｎｍ以上となる。
　次に、結露が起こる液滴の大きさについて述べる。
　目視で結露を確認できる大きさは、１個の液滴の場合１０μｍ（１００００ｎｍ）、ある程度ランダムに配置されている液滴集合体の場合５μｍ（５０００ｎｍ）、ほぼ規則的に配置されている液滴集合体の場合３μｍ（３０００ｎｍ）であった。
　したがって、結露を予防するために検出する必要のある微小液滴の大きさ（直径）は、過酷環境で２０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下、通常環境で４０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下、好ましくは、過酷環境で２０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下、通常環境で４０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下、より好ましくは、過酷環境で２０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下、通常環境で４０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である。
　次に、カビが発生する液滴の大きさを調べた。
　カビの大きさはカビの種類によって変わるが、小さなカビでも２μｍ（２０００ｎｍ）を超える大きさである。そして、詳細に調べたところ、カビが成長するには少なくとも同程度の広がりをもった水が必要であることが分かった。このことから、カビの発生を予防するためには、２０００ｎｍ以下の液滴を検出し、液滴がそれより大きくなる前に除湿などにより微小液滴除去を行う必要がある。
　したがって、カビの発生を予防するために検出する必要のある微小液滴の大きさ（直径）は、過酷環境で２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下、通常環境で４０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。
　次に、サビが発生する液滴の大きさを調べた。
　サビは金属に水分が付着し、水分中に溶存した酸素と金属との間の電気化学反応（腐食反応）が進行することで生じる金属酸化物あるいは金属水酸化物を主とする化合物である。腐食反応の速度は大気中の酸素が水分に溶存し、金属表面に到達する距離に依存した放物線則を示し、１０μｍ以上１００μｍ以下で最大となる。したがって、１０μｍ（１００００ｎｍ）以下の微小水滴を検出することで、金属の腐食速度、すなわちサビの発生速度を抑制することができ、検出できる水滴径を小さくすることで、サビの発生速度を小さくできる。
　次に、光の散乱が問題となる液滴の大きさについて述べる。
　散乱物体が光の波長と同じ程度の大きさの場合、その光散乱は波動光学を使って記述できる。そして、光散乱は、曇り、フレア、回折、干渉など様々な現象として観測されるが、それらの現象は全て光の干渉に起因する。
　光学部材上に液滴が付着すると、液滴を通る光と液滴がないところを通る光では光学光路長に差が生じてそれらの光は干渉する。光学レンズの許容収差でよく規定されるように、光の波長をλとしたとき、光透過系では、光学光路長差がλ／４を超えると急激に収差（光干渉による透過光の乱れ）が増え、曇り、フレア、回折、干渉など様々な現象が顕在化する。反射系では、光は鏡面で反射され液滴内を往復するので、光学光路長差がλ／８を超えると急激に収差が増え、曇り、フレア、回折、干渉など様々な現象が顕在化する。
　最も厚みのある微小液滴の形状は球である。そして、表面張力が支配的である微小物体では、微小液滴の付着面が疎水性面であるとき、微小液滴は球状の形状を呈する。平均的な液膜の厚さを算出するため、球状液滴をその体積が等しい立方体で近似したとすると、その厚さｔは、球状液滴の半径をｒとすると、下記式（２）で与えられる。
　　ｔ≒０．７×（２ｒ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
　一方、光学的光路長差がλ／４となる厚さｔ１は、下記式（３）で与えられる。
　　ｔ１＝λ／［４（ｎ－１）］　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）
　そして、光学的光路長差がλ／８となる厚さｔ２は、下記式（４）で与えられる。
　　ｔ２＝λ／［８（ｎ－１）］　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）
　ここで、ｎはその光に対する液滴の屈折率であり、液滴が略水滴であるときは可視光域でその値は約１．５である。
　このため、光透過型で疎水性の光学部材に液滴が付着している場合、光散乱の影響が認められる最小の液滴の大きさ（直径２ｒ）は、式（２）と式（３）から、０．７λとなる。
　また、光反射型の疎水性の光学部材（例えば疎水性の鏡など）に液滴が付着している場合、光散乱の影響が認められる最小の液滴の大きさ（直径２ｒ）は、式（２）と式（４）から、０．３５λとなる。
　対象とする光が単色光ではなく多色光やブロードバンド光のときは、光散乱を予防するために検出する必要のある液滴の大きさ（直径２ｒ）は、光透過型の光学部材に液滴が付着している場合は０．７λｍｉｎ、光反射型の光学部材に液滴が付着している場合は０．３５λｍｉｎとなる。ここで、λｍｉｎは対象とする光の最小波長である。
　肉眼で見たときの光散乱が問題になる場合は以下のようになる。眼が感じる最小波長は約４００ｎｍであるため、光散乱を予防するために検出する必要のある液滴の大きさ（直径２ｒ）は、光透過型の疎水性の光学部材に液滴が付着しているときは２８０ｎｍ、光反射型の光学部材に液滴が付着しているときは１４０ｎｍとなる。
　また、例えば、最小波長３００ｎｍの紫外線を使用した撮像の場合、光散乱を予防するために検出する必要のある液滴の大きさ（直径２ｒ）は、光透過型の疎水性光学部材に液滴が付着しているときは２１０ｎｍ、光反射型の光学部材に液滴が付着しているときは１０５ｎｍとなる。
　また、例えば、波長１０００ｎｍの赤外線を使用した撮像の場合、光散乱を予防するために検出する必要のある液滴の大きさ（直径２ｒ）は、光透過型の疎水性光学部材に液滴が付着しているときは７００ｎｍ、光反射型の光学部材に液滴が付着しているときは３５０ｎｍとなる。
　液滴が、親水的な性質を持つ光学部材に付着しているときは、光学部材と液滴との界面張力により扁平な液滴形状となる。一方で、親水性が十分高いと、液滴ではなく液膜が形成される。詳細な検討を行った結果、液膜ではなく、液滴となる最小膜厚は、液滴が球状になるときの１／１０であった。膜厚がこの厚さより薄くなると隣接する液滴と接触して液膜状になる。
　親水的な性質を持つ光学部材に付着して扁平な液滴が形成されたときの液滴の半径をｒｄｉｓｋとすると、扁平な液滴の厚さが球状の厚さに対して１／１０のときで、光透過型光学部材に液滴が付着している場合、光散乱の影響が認められる最小の液滴の大きさ（直径２ｒｄｉｓｋ）は、７λとなる。また、光反射型の光学部材に液滴が付着している場合、光散乱の影響が認められる最小の液滴の大きさ（直径２ｒｄｉｓｋ）は３．５λとなる。上述のように、対象とする光が単色光ではなく多色光やブロードバンド光の場合は、光透過型の光学部材に液滴が付着している場合は７λｍｉｎ、光反射型の光学部材に液滴が付着している場合は３．５λｍｉｎとなる。
　したがって、結露による光散乱を予防するために検出する必要のある微小液滴の大きさ（直径）は、液滴が疎水性光学部材に付着し、光学部材が透過型光学部材の場合、過酷環境で２０ｎｍ以上０．７λｍｉｎ以下、通常環境で４０ｎｍ以上０．７λｍｉｎ以下、光学部材が反射型光学部材の場合、過酷環境で２０ｎｍ以上０．３５λｍｉｎ以下、通常環境で４０ｎｍ以上０．３５λｍｉｎ以下である。
　また、液滴が親水性光学部材に付着したときは、光学部材が透過型光学部材の場合、過酷環境で２０ｎｍ以上７λｍｉｎ以下、通常環境で４０ｎｍ以上７λｍｉｎ以下、光学部材が反射型光学部材の場合、過酷環境で２０ｎｍ以上３．５λｍｉｎ以下、通常環境で４０ｎｍ以上３．５λｍｉｎ以下である。
（結露予防システム）
　結露予防システムとしては、図１に示すように、微小液滴検出手段（微小液滴センサー）１、制御手段２および微小液滴除去手段３よりなる。
　微小液滴検出手段１で結露が発生する前の微小な液滴を検出し、その情報（信号）を制御手段２に送る。制御手段２はその情報を基に必要に応じて予防的に微小液滴除去手段３を働かせて微小液滴除去を開始する。ここで、微小液滴除去の方法としては、加熱、乾燥空気の導入、乾燥窒素の導入などが挙げられる。また、微小液滴除去の機構としては、場所ごとに区分けして微小液滴除去を行える局所微小液滴除去機構を備えていてもよい。
　微小液滴検出手段１は１個の微小液滴センサーからなる場合ばかりではなく、複数の微小液滴センサー１ａ，１ｂ，・・・，１ｎ（ｎは整数）からなるようにしてもよい。１個の微小液滴センサーを用いた場合は結露予防システムが簡易化される。
　複数の微小液滴センサー１ａ，１ｂ，・・・，１ｎを用いた場合で同じ大きさの液滴を検出するセンサーを様々な場所に配置した場合（図２参照）は、各センサーからの情報を基に制御手段２により、結露が起こり始める直前の場所から優先的に微小液滴除去手段３（３ａ，３ｂ，・・・，３ｍ（ｍは整数））により局所微小液滴除去を行うことが可能になる。ここで、ｎとｍは同じ数であってもよいし、異なっていてもよい。
　また、大きさの異なる液滴を検出する微小液滴センサー１ａ，１ｂ，・・・，１ｎを１群として１カ所に配置した場合（図３参照）は、極微小な液滴から結露前の大きさの液滴までその成長過程をモニターでき、そこから液滴の成長速度を算出することが可能になる。そして、その液滴成長状況を反映させて微小液滴除去、例えば除湿の強度などを変化させることにより、より効率（省エネルギー）的に微小液滴除去を行うことが可能になる。また、大きさの異なる液滴を検出する微小液滴センサー群を複数個所に配置するとよりきめ細かく効率的に微小液滴除去を行うことが可能になる。いずれの場合も、省エネルギー性に優れた状態で結露予防が可能になる。
　微小液滴検出手段１（微小液滴センサー１０１）は、図４および図５に示すように、第１の金属からなる第１の細線１３と、第１の金属とは異なる第２の金属または半導体からなる第２の細線１４とを絶縁性基板上１０に並置し、第１の細線と前記第２の細線との間の間隔（細線間距離）ｄを上記結露前の微細な液滴の大きさ（直径）以下としたものであり、具体的には細線間隔を２０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下の範囲としたものである。カビ発生防止用、結露防止用、光散乱防止用などの用途別の最適な細線間隔については後程述べる。ここで、図４は微小液滴センサー１０１の上面図であり、図５は図４のＡとＡ′を結んだ部分の断面図である。
　絶縁性基板１０としては、その表面に酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）が形成されたシリコン基板などを好んで用いることができるが、シリコン基板に限るものではなく例えばポリカーボネートなどプラスチックやゴムその他の多様な絶縁材料を用いることもできる。また、基板本体は金属等の導電体であってもその上に絶縁性の塗装や被覆等を形成することにより電極から見て絶縁性を有する形式の基板も本願では「絶縁性基板」の範疇に含む。
　第１の細線１３は第１の電極１１に繋がれ、第２の細線１４は第２の電極１２に繋がれて、第１および第２の電極に繋がれた電気配線（図示なし）を介して制御手段２に電気信号が伝わるようになっている。ここで、制御手段２への電気信号の伝達は、有線でも無線でも構わない。また、第１の電極および第２の電極にアンプを繋げて液滴の存在により流れるガルバニ電流を増幅して制御手段２に電気信号を伝えてもよい。
　第１の細線１３と第２の細線１４の間１５は空間でもよいし、そこに絶縁物が埋め込まれていてもよい。空間の場合は、そこに微小液滴が形成されたとき水溜り状になり、絶縁物が埋め込まれているときはその上に微小液滴が液盛りされた形になる。液盛りの形状はその絶縁物表面の撥水性（液滴の接触角）により制御することが可能になる。
　第１の金属とそれとは電気化学ポテンシャルの異なる第２の金属を用い、その金属間が導電性の液滴で繋がれるとガルバニ作用によりガルバニ電流が流れる。水は超純水状態では導電率が低く絶縁性的であるが、少なくとも１０‐７ｍｏｌ／Ｌずつ存在する水素イオンおよび水酸化物イオンやコンタミなどにより微量の電解成分が含まれると、本使用状態では計測可能なガルバニ電流が水に流れる。また、第２の細線をチタン酸化物などの半導体とした場合は、半導体に光が当たると光電効果により電気化学ポテンシャルの差が発生し、導電性の液体で繋がれた第１の細線と第２の細線間に電流が流れる。
　ここで、第１の細線と第２の細線が近接して対向している部分の長さを長くすると電池容量が増大するので、ガルバニ電流の増大に有効である。したがって、これらの電極を細線化して長い距離に渡って互いにほぼ平行に配置することが好ましい。このような細線同士を平行に配置することで、細線（電極）間の近接部分の長さ（以下、併走距離と称する）を増大させる構成としては、例えば、櫛形構造や、二重渦巻き構造を挙げることができる。その他、一定の平面領域内で２つの配線の併走距離をできるだけ長くするための構造自体は半導体素子分野等で良く知られているので、そのような構造も必要に応じて採用してもよい。なお、本発明において、「細線を基板上に並置する」とは、基板上に置かれる複数の電極の相互の向きを特定するものではなく、電極を基板の同一平面上に離間させて配置することをいう。
　第１の細線１３の材料としては、第１の細線１３をカソードとする場合、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）およびこれらの合金、並びに炭素（Ｃ）およびその同素体を挙げることができる。第２の細線１４の材料としては、第２の細線１４をアノードとする場合、例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）およびこれらの合金を挙げることができる。ただし、第１の細線１３として銀およびその合金を用いる場合には、第２の細線１４の材料としては銀およびその合金以外を用いる。
　当然ながら、センサー出力（電流）は細線の金属材料の組合せに依存する。例えば銀／鉄と金／銀とでは、銀／鉄の組み合わせの方が同じ面積当たりの腐食速度が大きいため、得られる電流値が大きくなる。一方で、金／銀の方は、電極の消耗が少ないため長寿命になる。ここで、銀は微小液滴センサー１０１にカビが発生するのを防ぐ効果があるので、第１または第２の細線として用いることが好ましい。なお、第１の電極１１は第１の細線１３と、第２の電極１２は第２の細線１４と同じ材料とすると微小液滴センサー１０１の製造工程が簡単化されるので好ましい。
　なお、微小液滴センサー１０１において繰り返しガルバニ電流が流れると、第２の細線であるアノード電極の金属がイオン化することでアノード電極（第２の細線）が次第に消耗する。また、多湿かつ塩害の大きな環境で長期間使用することを想定した場合、特に細線の敷設密度を高くするために電極を細くした微小液滴センサー１０１では、このアノード電極の消耗によって細線間距離ｄ（電極間距離）が次第に大きくなったり、細線が切れてしまう可能性がある。
　細線の敷設密度を維持したままでこの問題に対処するには、例えばアノード電極を厚くしたり、あるいはアノード電極の幅を広くし、その代わりにカソード電極（第１の細線）の幅を狭くする等すればよい。また、細線間距離ｄを非常に短くした場合には、アノード電極の消耗による細線間距離のわずかな増大が測定結果に与える影響が大きくなる。このような影響が問題になる場合には、例えば、アノード電極の金属の消耗が原理的にはガルバニ電流の時間積分に比例することを利用して測定結果に対して補償演算を行うという測定系全体としての対策も可能である。
　微小液滴検出手段１（微小液滴センサー１０１）では、第１と第２の細線の間隔ｄが極めて重要であり、その間隔は少なくとも上記課題に対する予防として検出すべき液滴のサイズ（直径）より小さなものにする必要がある。一方、その間隔の下限は、検出を開始する液滴のサイズ（直径）によって決める。
　上述では、第１の細線と前記第２の細線との間隔ｄは、２０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下の範囲としたが、より好ましくは、結露予防の目的に依存した以下の範囲である。
　結露を予防する場合は、過酷環境で２０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下、通常環境で４０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下、好ましくは、過酷環境で２０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下、通常環境で４０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下、より好ましくは、過酷環境で２０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下、通常環境で４０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下の範囲である。
　カビの発生を予防する場合は、過酷環境で２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下、通常環境で４０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲である。
　結露による光散乱を予防する場合は、光学部材が疎水性で透過型の場合、過酷環境で２０ｎｍ以上０．７λｍｉｎ以下、通常環境で４０ｎｍ以上０．７λｍｉｎ以下、光学部材が疎水性で反射型光学部材の場合、過酷環境で２０ｎｍ以上０．３５λｍｉｎ以下、通常環境で４０ｎｍ以上０．３５λｍｉｎ以下の範囲である。光学部材が親水性で透過型の場合、過酷環境で２０ｎｍ以上７λｍｉｎ以下、通常環境で４０ｎｍ以上７λｍｉｎ以下、光学部材が親水性で反射型光学部材の場合、過酷環境で２０ｎｍ以上３．５λｍｉｎ以下、通常環境で４０ｎｍ以上３．５λｍｉｎ以下の範囲である。
　なお、一般に細線間隔の製造上の加工限界は、加工世代とともに変化していくが、現状数ｎｍであり、上記最小間隔は十分に作製可能な加工レベルである。
　なお、細線間距離ｄを短くしていくと、大気中などに存在する金属粉等の導電性の微粒子が細線間に付着して短絡を起こす可能性が高くなる。この問題に対しては以下のような対策を取ることで問題の発生を防止することができる。
（１）細線（電極）の前面に網の目状物を設けることで、微粒子が細線に到達しないようにする。
（２）各細線の少なくとも一部（更には必要に応じて細線間のギャップ部の少なくとも一部も）が露出する微細な開口を有し、その他の部分を覆うシリコン酸化物等の絶縁保護膜を微小液滴センサー１０１表面に形成する。このように構成すれば、絶縁保護膜の微細な開口部の入口付近に導電性微粒子が付着しても、細線（電極）は絶縁保護膜の厚みだけ奥に位置するので、微粒子が細線に直接接触して短絡が起こるのを防止できる。
（３）微小液滴センサー１０１自体は本発明に係る構造のものを使用するが、そのような微小液滴センサー１０１を複数個近接させて配置し、第１の細線と第２の細線との間の短絡が検知されたり、あるいは他のセンサーから出力電流が検出されている間も出力電流が全く検出されない微小液滴センサー１０１を測定系から排除する（電気的に切り離す、電気的な接続はそのままとするが、出力電流の測定値を使用しない等）等のセンサーシステムとしての対応も可能である。
　本願の微小液滴センサー１０１の他の変形例としては下記のようなものを挙げることができる。例えば、上述の微小液滴センサー１０１の構造では、第１の細線１３（カソード電極）と第２の細線（アノード電極）との間のギャップ部には金属が被着されていない基板が存在するが、このようなギャップ部の基板をエッチングなどにより除去して、微小液滴センサーに液滴が付着していない間は第１および第２の細線間を空気が流れるようにしてもよい。より具体的には、例えば、細線間のギャップ部に対応する位置の少なくとも一部を除去して、基板の表裏を貫通する開口部を設ける。なお、ギャップ部の基板を完全に除去することで機械的強度が低下したり、あるいは使用環境下で外部から与えられる機械的振動に共振することで不都合が生じる恐れのある固有振動数を持つようになる場合には、一部のギャップ部の基板を残すなどの対策を取る。
　本発明に係る微小液滴センサー１０１は、従来の乾湿応答材料への水分吸収過程を経て乾湿状態を計測する方式の湿度センサーと比較して、空気中からセンサー表面に付着する微小液滴を直接検出できるため応答性が高く、結露を高い応答性で予防する上で好適である。また、センサーを駆動するための外部電力が不要であるため、省エネルギーで結露予防を行うことができる。
（実施例１）
　実施例１では、２つの電極を櫛形に配置した微小液滴センサー１０１の実施例について説明する。当然ながら、本発明はこのような特定の形式に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲により規定されるものである。
　図６に示すように、酸化シリコン膜を有するシリコンウェハー上に、第１の細線としての金（Ａｕ）からなるカソード電極と第２の細線となる銅（Ｃｕ）からなるアノード電極を櫛形に配置した微小液滴センサー１０１を作製した。
　カソード電極およびアノード電極において、それぞれ微小液滴センサー１０１の外部への信号引出端子（図示せず）に近い側は１本にまとめられた集中部分となっているが（それぞれ図６の上下を横方向に走る太線として図示）、それぞれの末端部付近で複数本に分岐している。図６に示す実施例ではそれぞれ１０本の分岐が設けられている。分岐したカソード電極とアノード電極とは互いに平行方向（より詳細には反平行方向。以下、単に平行方向と称する）に延び、その延長距離の大部分で互いに近接して平行方向に併走する。
　本実施例では、カソード電極とアノード電極の集中部分は１１８０μｍ離間して反平行方向に延び、分岐部はそれぞれ対向する集中部分へ向かって１０９０μｍ伸びる。分岐部の各細線はその根元部分の９０μｍを除いた１０００μｍに渡って相手側の延長部の細線と平行方向に並走する。この併走部分の両電極の間隔（カソード電極の分岐細線とアノード電極の分岐細線との離間距離）として、本実施例では０．５μｍ、１μｍおよび１０μｍの三通りを作製した。本実施例ではそれぞれ１０本のカソード電極の分岐細線とアノード電極の分岐細線とが１０００μｍに渡って併走している。分岐細線間の併走箇所（カソード電極、アノード電極の分岐細線間のギャップ部）は１９か所あるため、総併走距離は１０００μｍ×１９＝１９ｍｍとなる。
　次に、このようにして作製した微小液滴センサー１０１に水を微小液滴にして付着させることで流れる電流の変化を測定した。細線間距離ｄが０．５μｍの場合の実測を図７に、１０μｍの場合の実測を図８に示す。図７および図８の上側の図は微小液滴センサー１０１上に付着した液滴の状況を示す光学顕微鏡写真であり、下側の図は電流測定を模式的に示した図である。その結果、細線間距離ｄが０．５μｍの場合は１０ｎＡの電流が観測されたのに対し、比較例である細線間距離ｄが１０μｍの場合は１ｐＡ以下と測定下限を下回っていて、電流は観測されなかった。
　先に説明したように、図６に示す実施例においてはカソード電極、アノード電極の本数をそれぞれ１０本としているが、ある長さ範囲の間に細線をできるだけ敷設することを考えると、細線の敷設密度は以下のように見積もることができる。
　細線自体の幅が１μｍであり細線のペア数をｎとすると、細線間距離１０μｍでは、敷設幅は２ｎ＋１０×（２ｎ－１）＝２２ｎ－１０μｍと計算される。同様に、細線間距離１μｍおよび０．５μｍでは、敷設幅はそれぞれ４ｎ－１μｍおよび３ｎ－０．５μｍとなる。したがって、同じ敷設幅におけるペア数の比は、細線間距離１０μｍを基準にすると、１μｍに対して（２２ｎ－１０）／（４ｎ－１）＝（２２－１０／ｎ）／（４－１／ｎ）となり、ｎが十分に大きいと（例えば１００以上）、ｎを分母とする分数はゼロとみなせるので、２２／４＝５．５となる。また、０．５μｍではこの比の値は同様な計算により２２／３＝７となる。実施例で得られた電流の平均値の関係を考慮すると、計算上同じ敷設幅で、細線間距離１０μｍが１μｍになると１１倍、０．５μｍになると１４倍の出力になる。現状の計測系においても、Ｓ／Ｎ比は１：１００程度以上取れているため、作製した微小液滴センサー１０１でも、増幅やノイズフィルタリングなしでセンシングできると言える。細線自体の幅を狭く（細く）すれば同じ敷設幅におけるペア数は増えるので、出力はより向上する。
（実施例２）
　実施例２では、実施例１で作製した微小液滴センサー１０１を用いて結露予防システムを作製した例で、以下にその詳細を説明する。
　実施例２の結露予防システムは、図１に示すように、微小液滴検出手段１、制御手段２および微小液滴除去手段３からなる。ここで、微小液滴検出手段として第１の細線１３と第２の細線１４の間隔が５μｍの微小液滴検出センサー１０１を用いた。微小液滴除去手段３はエアコンによる除湿機能とした。
　制御手段２は、微小液滴検出センサー１０１からの信号を増幅する信号増幅機能と、その信号をデジタル処理して微小液滴検出の有無を判定する機能と、微小液滴検出有の場合に微小液滴除去手段３であるエアコンを起動し、微小液滴検出無の場合にエアコンを停止する信号をエアコンに送る機能とを有する。
　試験評価として直径が５μｍ以上の微小液滴を散布したところ、微小液滴検出センサー１０１がこの微小液滴を検知し、エアコンが作動した。
　実施例２の結露予防システムを部屋に設置したところ、窓ガラスを含め結露は観察されなくなった。
（実施例３）
　実施例３では、実施例２で作製した結露予防システムを部屋に設置し、部屋の壁にカビ発生が発生するかを評価した。その結果、カビの発生は認められなかった。
（実施例４）
　実施例４では、実施例２で作製した結露予防システムを野外に置かれた監視カメラに適用した例で、以下にその詳細を説明する。但し、実施例４では実施例１と異なり、微小液滴除去手段３としてエアコンに代えてヒーターで発生させた温風を用いた。
　この監視カメラは、光学レンズにより結像させた像を可視光および近赤外光に感度を持つＣＭＯＳイメージセンサーで映像信号に変えるものである。光学レンズには雨などによる水滴が付着しないように長いフードが設けられている。この監視カメラは、通常は乾燥状態であるが時折霧が発生する場所に設置された。また、その場所には夜間用にＬＥＤランプと赤外線ランプを設置しておいた。その結果、微小液滴除去手段３であるヒーターが少ししか作動しないにもかかわらず、レンズ曇りによる像コントラストの低下や、結露による像のひずみなどは一切発生せず、終日良質な像で監視することができた。
　以上説明したように、本発明によればカビ、結露、およびそれらに伴って発生する光散乱の発生を予防することが可能となる。しかも、これらの予兆を検出する検出部（センサー）は高感度でありながら小型であり、かつセンサー駆動には電力を必要としないため、これらの予防が重要となる多くの産業分野で利用される可能性がある。
１，１ａ，１ｂ，１ｎ：微小液滴検出手段（微小液滴センサー）
２：制御手段
３，３ａ，３ｂ，３ｍ：微小液滴除去手段
１０：絶縁性基板
１１：第１の電極
１２：第２の電極
１３：第１の細線
１４：第２の細線
１５：間
１０１：微小液滴センサー（微小液滴検出手段）

Claims (38)

  1. 　結露の基となる微小液滴を検出し、前記検出に基づいて微小液滴除去を行う結露の予防方法であって、
    　前記微小液滴を検出する手段が、
    　第１の金属からなる第１の細線と、
    　前記第１の金属とは異なる第２の金属または半導体からなる第２の細線とを絶縁性基板上に並置し、
    　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は２０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下の範囲である、結露の予防方法。
  2. 　前記第１の細線と前記第２の細線の少なくとも一方は複数本設けられ、
    　前記第１の細線と前記第２の細線とは互いに対向する方向から相手側に向かって伸びることにより、互いに平行に併走する、請求項１に記載の結露の予防方法。
  3. 　前記第１の細線と前記第２の細線とが二重渦巻き状に配置される、請求項１に記載の結露の予防方法。
  4. 　前記絶縁性基板は表面に酸化シリコン膜を有するシリコン基板である、請求項１から３の何れかに記載の結露の予防方法。
  5. 　前記第１の金属は、金、白金、銀、チタンおよびこれらの合金、並びに炭素からなる群から選択される、請求項１から４の何れかに記載の結露の予防方法。
  6. 　前記第２の金属は、銀、銅、鉄、亜鉛、ニッケル、コバルト、アルミニウム、スズ、クロム、モリブデン、マンガン、マグネシウムおよびこれらの合金からなる群から選択される、請求項１から５の何れかに記載の結露の予防方法。
  7. 　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の範囲である、請求項１から６の何れかに記載の結露の予防方法。
  8. 　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲である、請求項１から６の何れかに記載の結露の予防方法。
  9. 　前記微小液滴除去を行う手段が加熱である、請求項１から８の何れかに記載の結露の予防方法。
  10. 　前記微小液滴除去を行う手段が乾燥した気体の供給である、請求項１から８の何れかに記載の結露の予防方法。
  11. 　光散乱の基となる液滴より微小な微小液滴を検出し、前記検出に基づいて微小液滴除去を行う光散乱の予防方法であって、
    　前記微小液滴を検出する手段が、
    　第１の金属からなる第１の細線と、
    　前記第１の金属とは異なる第２の金属または半導体からなる第２の細線とを絶縁性基板上に並置し、
    　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上で前記光散乱を予防する対象の光の最小波長の７倍以下の範囲である、光散乱の予防方法。
  12. 　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上で前記光散乱を予防する対象の光の最小波長の０．７倍以下の範囲である、請求項１１に記載の光散乱の予防方法。
  13. 　前記第１の細線と前記第２の細線の少なくとも一方は複数本設けられ、
    　前記第１の細線と前記第２の細線とは互いに対向する方向から相手側に向かって伸びることにより、互いに平行に併走する、請求項１１または１２に記載の光散乱の予防方法。
  14. 　前記第１の細線と前記第２の細線とが二重渦巻き状に配置される、請求項１１または１２に記載の光散乱の予防方法。
  15. 　前記絶縁性基板は表面に酸化シリコン膜を有するシリコン基板である、請求項１１から１４の何れかに記載の光散乱の予防方法。
  16. 　前記第１の金属は、金、白金、銀、チタンおよびこれらの合金、並びに炭素からなる群から選択される、請求項１１から１５の何れかに記載の光散乱の予防方法。
  17. 　前記第２の金属は、銀、銅、鉄、亜鉛、ニッケル、コバルト、アルミニウム、スズ、クロム、モリブデン、マンガン、マグネシウムおよびこれらの合金からなる群から選択される、請求項１１から１６の何れかに記載の光散乱の予防方法。
  18. 　前記微小液滴除去手段が加熱である、請求項１１から１７の何れかに記載の光散乱の予防方法。
  19. 　前記微小液滴除去手段が乾燥した気体の供給である、請求項１１から１７の何れかに記載の光散乱の予防方法。
  20. 　微小液滴検出手段と微小液滴除去手段と前記微小液滴検出手段からの情報に基づいて前記微小液滴除去手段を制御する制御手段からなり、
    　前記微小液滴を検出する手段が、
    　第１の金属からなる第１の細線と、
    　前記第１の金属とは異なる第２の金属または半導体からなる第２の細線とを絶縁性基板上に並置し、
    　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は２０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下の範囲である、結露の予防システム。
  21. 　前記第１の細線と前記第２の細線の少なくとも一方は複数本設けられ、
    　前記第１の細線と前記第２の細線とは互いに対向する方向から相手側に向かって伸びることにより、互いに平行に併走する、請求項２０に記載の結露の予防システム。
  22. 　前記第１の細線と前記第２の細線とが二重渦巻き状に配置される、請求項２０に記載の結露の予防システム。
  23. 　前記絶縁性基板は表面に酸化シリコン膜を有するシリコン基板である、請求項２０から２２の何れかに記載の結露の予防システム。
  24. 　前記第１の金属は、金、白金、銀、チタンおよびこれらの合金、並びに炭素からなる群から選択される、請求項２０から２３の何れかに記載の結露の予防システム。
  25. 　前記第２の金属は、銀、銅、鉄、亜鉛、ニッケル、コバルト、アルミニウム、スズ、クロム、モリブデン、マンガン、マグネシウムおよびこれらの合金からなる群から選択される、請求項２０から２４の何れかに記載の結露の予防システム。
  26. 　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の範囲である、請求項２０から２５の何れかに記載の結露の予防システム。
  27. 　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲である、請求項２０から２５の何れかに記載の結露の予防システム。
  28. 　前記微小液滴除去手段が加熱である、請求項２０から２７の何れかに記載の結露の予防システム。
  29. 　前記微小液滴除去手段が乾燥した気体の供給である、請求項２０から２７の何れかに記載の結露の予防システム。
  30. 　光散乱の基となる液滴より微小な微小液滴を検出する微小液滴検出手段と微小液滴除去手段と前記微小液滴検出手段からの情報に基づいて前記微小液滴除去手段を制御する制御手段からなり、
    　前記微小液滴を検出する手段が、
    　第１の金属からなる第１の細線と、
    　前記第１の金属とは異なる第２の金属または半導体からなる第２の細線とを絶縁性基板上に並置し、
    　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上で前記光散乱を予防する対象の光の最小波長の７倍以下の範囲である、光散乱の予防システム。
  31. 　前記第１の細線と前記第２の細線との間の間隔は、２０ｎｍ以上で前記光散乱を予防する対象の光の最小波長の０．７倍以下の範囲である、請求項３０に記載の光散乱の予防システム。
  32. 　前記第１の細線と前記第２の細線の少なくとも一方は複数本設けられ、
    　前記第１の細線と前記第２の細線とは互いに対向する方向から相手側に向かって伸びることにより、互いに平行に併走する、請求項３０または３１に記載の光散乱の予防システム。
  33. 　前記第１の細線と前記第２の細線とが二重渦巻き状に配置される、請求項３０または３１に記載の光散乱の予防システム。
  34. 　前記絶縁性基板は表面に酸化シリコン膜を有するシリコン基板である、請求項３０から３３の何れかに記載の光散乱の予防システム。
  35. 　前記第１の金属は、金、白金、銀、チタンおよびこれらの合金、並びに炭素からなる群から選択される、請求項３０から３４の何れかに記載の光散乱の予防システム。
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