JPH01123140A - 結露センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は結ｉ’ｌ？ンサに関し、詳しくは、電極間の静
電容量より結露状態を検出する静電容ｄ型の結露センサ
に関するものである。本発明の結露センサは、窓ガラス
の曇のような微細な水滴または水滴の付着を検出するこ
とができ、例えば熱線デフォツガの制御用センサなどに
利用することができる。

［従来の技術］ 従来より抵抗型の結露センサが知られている。

これは一対の電極間に水滴が付着した時の電気抵抗の変
化により、水滴の存在の有無を検出するものである。し
かし、電極間の抵抗値は水滴以外の種々の要因により変
化するため、検出精度に劣っている。そこで近年、実開
昭５０−８１５１８号、実開昭５９−３４３５４号など
の公報に見られるように、静電容量型の結露センサ、雨
滴センサが開発されている。これらは、一対の電極間に
水滴が付着した時の静電容量の変化を利用するものであ
り、抵抗型のものに比べて検出精度が向上している。

ところで、窓ガラスの曇は数μｍの粒径の水滴に起因す
る。しかしながら、上記した従来の静電容量型結露セン
サでは、電極間の間隙はこの水滴の粒径のオーダーより
少なくとち２桁以上大きく構成されている。そのため、
曇の原因となる水滴が付着したとしても、電極間の静電
容量の変化が小さ過ぎて検出することができなかった。

そこで、本発明者らは特開昭６１−１４５４９０号公報
に、曇の原因となる粒径の小さな水滴をも検出すること
ができる結露センサを開示している。この結露センサは
、基板と、基板表面に形成され一対の枠型極部と枠型極
部からａｍ状に延設され件複数の電極端部とからなる一
対の１１１１１状電極と、一対のＷｊ膜状電極を相互に
絶縁する絶縁膜と、より構成されている。モしで櫛歯状
の電極を向かい合わせて配置し、電極間の間隙を１０〜
５０μｍと小さくすることにより、水滴の付着による静
電容量の変化を大きくしたものである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記した櫛歯状の電極をもつ結露センサでは
、表面−にアルミナなどから絶ｌ１ｌｌｌが形成されて
おり、水滴はこの絶縁膜に付着する。ところが検出精度
にばらつきが生じ、検出精度が不安定であるという不具
合があった。

本発明者は、この不具合の原因を追及した結果、絶縁膜
の表面状態によって検出精度が異なることを新たに見出
した。例えば、自動車のバックウィンドガラスに結露セ
ンサを装着し、結露が生じ始めてからの時間と結露セン
サの出力との関係を測定した結果を第４図に示す。絶縁
膜表面が清浄な時は所定出力となるまでの時間が長く、
絶縁膜表面に油膜が付着している時は所定出力となるま
での時間が短い。すなわち絶縁膜の表面状態によって検
出精度が不安定となっていることがわかる。

本発明はこのような事情に鑑みてされたものであり、曇
の原因となる小さな粒径の水滴の付着をも、安定した精
度で検出できる結露センサを提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 静電容量型結露センサにおいては、静電容量の値はセン
サ表面に付着した水滴の量によって決まる。そして付着
する水滴の量は、センサ表面に対する接触角（濡れ性）
で決まり、接触角が小さい程水滴は流れて単位面積当た
りの付着層が少なくなり、接触角が大きい程水滴は丸く
なって単位面積当たりの付Ｉｍが増大する。すなわち、
センサ表面と水滴との接触角が常に大きければ、検出精
度が高く、かつ油などが付着した場合との接触角の差が
小さくな□す、検出精度が安定する。

本発明の結露センサはこの点に着目してなされたもので
あり、基板と、基板表面に形成され一対の枠型極部と枠
型極部から櫛歯状に延設された複数の電極端部とからな
る一対の薄膜状電極と、−対のｖｓ膜状電極を相互に絶
縁する絶縁膜と、よりなり、 櫛歯状の複数の電極端部は、相互に噛合うようにして相
手電極の、電極端部間隙に配設されてコンデンサを形成
し、絶ＲＷ／４表面に付着した水滴によるコンデンサの
静電容量の変化を検出する結露センサにおいて、 絶縁膜表面には絶縁膜と絶Ｒｍ表面に付着した水滴との
接触角を増大させる接触角増大手段が設けられているこ
とを特徴とする。

基板としては、薄膜状電極および絶縁膜をその表面に形
Ｊｉｌ！できるものであれば特に制限されず、セラミッ
クス、ガラス、樹脂などの絶縁体を用いることができる
。

薄膜状電極の材質としでは、ＩＴＯ（Ｉｎｔ。

３−８ｎＯｔ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ
ｚ）などを用いることができる。そして、スパッタリン
グ、イオンブレーティングなどの公知の真空成膜法とス
クリーン印刷法、マスク剤によるバターニング法などを
組合せて、基板表面に所定形状に形成することができる
。

絶縁膜は、一対の薄膜状電極を相互に絶縁するとともに
保護するものであり、３ｉ０２、Ａｇ２Ｏ３などから、
前記公知の真空成膜法を利用して形成することができる
。

本尺用の最大の特徴は、絶縁膜の表面に接触角増大手段
をもつところにある。この接触角増大手段は、絶縁膜と
絶縁膜表面に付着する水滴との接触角を増大させるもの
であり、各種手段を採用することができる。例えばアル
ミナから絶縁ｌＩ＠形成した場合は、付着する水滴の接
触角は約３０度であるので、接触角を３０度以上とする
手段を採用することができる。なお、油などを付着させ
ても接触角を増大させることができるが、その効果の持
続性に乏しく洗剤などで洗うとすぐに効果が消滅してし
まう。従って効果の持続性に優れた手段が望ましい。ま
た、増大された接触角が７０＝１００度となるような手
段を採用するのが望ましい。このようにすれば検出精度
が一層安定する。

上述したような望ましい接触角増大手段としては、例え
ば絶縁膜にイオン注入することで形成されたイオン注入
層が挙げられる。イオン注入法により被注入物表面を改
質する技術は、各種分野で採用されている。注入される
イオンとしては、絶縁膜の性能に悪影響を与えないもの
が望ましい。

このようなイオンとしては、Ａ　ｒ　Ｎ　Ｎ　’３　ｓ
　Ｈｅ　ｈどの希ガス元素、または窒素元素のイオンが
挙げられる。イオンの注入エネルギー、注入量などは絶
縁膜の材質、イオンの種類などにより実験的に決定され
る。例えばアルミナ製絶縁膜にＡｒイオンを注入する場
合の、イオンエネルギーと水滴の接触角との関係を第５
図に示す。第５図からイオンエネルギーが高くなるにつ
れて接触角も増大し、約８０度で飽和していることがわ
かる。

別の望ましい接触角増大手段として、フッ素樹脂などの
皮膜が挙げられる。フッ素樹脂などの表面に付着した水
滴の接触角が大きいことは一般に知られており、絶縁膜
表面をフッ素樹脂などの皮膜で覆うことにより水滴の接
触角が増大する。またフッ素樹脂は耐候性、耐久性など
にも優れ、好ましい手段である。このような皮膜を形成
するには、フッ素樹脂をターゲットとしたスパッタリン
グ法などにより形成することができる。

［発明の作用および効果〕 本発明の結露センサでは、絶縁膜表面に接触角増大手段
をもつ。従って、絶縁膜と絶縁膜表面に結露した水滴と
の接触角は従来より大きくなる。

これにより単位面積当たりに付着する水滴の量が多くな
り、静電容置が早期に増大するため検出精度が向上する
。

さらに、絶縁膜表面に油膜などが付着した場合に、その
油膜などが付着する前と後における水滴の接触角の変化
が従来よりも小さい。また、接触角増大手段により接触
角を７０〜１００度に設定しておけば、油の付着の有無
にかかわらず、付着する水滴の接触角はほとんど一定と
することができる。

従って、水滴の接触角は油膜などの付着にほとんど影響
されないため、検出精度を従来より安定化することがで
きる。

［実施例］ 以下、実施例により具体的に説明する。本実施例の結露
セン督すは、全体として透明であり、自動車のバックウ
ィンドガラスに装着されてガラスの曇を検出するもので
ある。

第２図は本実施例に係る結露センサの模式的な平面図で
あり、第３図は第２図の要部拡大図である。また第１図
は第２図の要部拡大断面図である。

図示のように、本実施例の結露センサは、基板１と、基
板１の表面に形成された一対の薄膜状電極２１．２２と
、薄膜状電極２１．２２を覆うようにして基板１の一表
面全面に形成され接触角増大手段としてのイオン注入層
３０をもつ絶縁膜３と、かう構成される。

なお、第２図では図示は省略されているが、実際には、
薄膜状電極２つ、２２に給電するためのリード線が導出
されている。

基板１は縦１７ｍｍ、横３２ｍｍＮ厚さ０．３ｍｍの無
色透明なガラス板である。

ｉ１膜状電極電極２１２は、それぞれ枠型極部２１０．
２２０と、枠型極部２１０．２２０から櫛歯状に延設さ
れた電極端部２１１．２２１とより構成される。モして
櫛歯状の電極端ａｌｓ２１１．２２１は、相互に噛合う
ようにして相手電極の電極端部間隙に配設されている。

この両方の電極端部が噛合う部分に介在する絶縁膜３に
よりコンデンサが形成されている。ちなみに、電極端部
２１１．２２１の幅Ｅは５０μｍであり、電極端部２１
１と電極端部２２１との間隙Ｇは２５μｍであり、厚さ
は０．０５μｍである。

この薄膜状電極２１．２２は以下のように形成された。

まず基板１にスパッタリング法により厚さ０．０５μｍ
のＩＴＯよりなる透明導ｍｓを形成する。次にＩＴＯ膜
表面にマスク剤としての紫外線硬化型の７オトレジスト
をスクリーン印刷し、乾燥後フォトマスクを密着させて
紫外線露光を行ない、現像処理によりフォトレジストを
ＩｒＩ４パターンにバターニングする。その侵塩酸など
の腐蝕液に浸してエツチングすることにより、Ｉ　Ｔ　
Ｏ！ｌ！Ｊはマスクされている部分を残して除去される
。そしてアルカリ水溶液などにより、硬化したフォトレ
ジストを除去することにより、薄膜状電極２１．２２が
形成される。

絶縁Ｉ１３はＡＩ！ｇｏ３より厚さ０．３μｍに形成さ
れている。この絶縁膜３はスパッタリング法により形成
されたものである。

本実施例の特色をなすイオン注入層３０は、絶縁膜３表
面からＡｒイオンを注入することにより形成されている
。なお、イオンのエネルギーは８９ｋｅＶ、イオン注入
１は５×１０１５イオン／Ｃｍｔ、注入時間は約２０秒
の条件でイオン注入した。ちなみに、イオン注入する前
と後とでは、絶縁膜３に対する水滴の接触角は、３０度
から８０度に増大した。

本実施例の結露センサを自動車のバックウィンドガラス
に装着し、水蒸気発生機を駆動して結露させた。その時
の結露が生じ始めてからの時間と結露センサの出力との
関係を第４図に示す。また、結露センサの表面に通常の
機械油の皮膜を薄く付着させ、同様に測定した結果を第
４図に゛示す。絶縁膜表面が清浄な時も、絶縁膜３表面
に油膜が付着している時も、早期に高い出力が生じ、検
出精度が高くかつ安定していることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例の結露センサに関す
るーｂのであり、第１図はその要部断面図、第２図はそ
の模式的な平面図、第３図は第２図の要部拡大図である
。第４図は結露時間とセンサの出力との関係を示すグラ
フ、第５図はイオン注入時のイオンエネルギーと水滴の
接触角との関係を示すグラフである。 １・・・基板　　　　　　　３・・・絶縁膜２１．２２
・−ｉＷ　Ｉｌｌ状電極 ３０・・・イオン注入層（接触角増大手段）２１０．２
２０・・・枠型極部 ２１１．２２１・・・電極端部 第２図 第４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　基板と、 該基板表面に形成され一対の幹電極部と該幹電極部から
   櫛歯状に延設された複数の電極端部とからなる一対の薄
   膜状電極と、 一対の該薄膜状電極を相互に絶縁する絶縁膜と、よりな
   り、 該櫛歯状の複数の電極端部は、相互に噛合うようにして
   相手電極の電極端部間隙に配設されてコンデンサを形成
   し、該絶縁膜表面に付着した水滴による該コンデンサの
   静電容量の変化を検出する結露センサにおいて、 該絶縁膜表面には該絶縁膜と該絶縁膜表面に付着した水
   滴との接触角を増大させる接触角増大手段が設けられて
   いることを特徴とする結露センサ。
2. （２）　絶縁膜と該絶縁膜表面に付着した水滴との接触
   角は７０〜１００度となるように構成されている特許請
   求の範囲１項記載の結露センサ。
3. （３）　接触角増大手段は絶縁膜表面からイオン注入さ
   れることにより形成されている特許請求の範囲第１項記
   載の結露センサ。
4. （４）　イオンは希ガス元素イオンまたは窒素イオンで
   ある特許請求の範囲第３項記載の結露センサ。
5. （５）　接触角増大手段は絶縁膜表面に形成されたフツ
   素樹脂皮膜である特許請求の範囲１項記載の結露センサ
   。