光ファイバー式温、湿度と潤滑油循環量を測定する新型センサシステムの研究開発

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20760128
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 党 超鋲 The University of Tokyo, 大学院・新領域創成科学研究科, 講師 (30401227)
• Keywords: 光ファイバー / 湿度センサー / 温度センサー / 溶解度センサー / 屈折率

Research Abstract

(1)光ファイバー型温度、湿度センサに関して
湿度センサは、市販のプラスチック光ファイバー(コア材料はPMMA)のクラッド層を除去し、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)とポリフッ化ビニリデン(PVDF)の混合物をファイバーの表面に塗布し、真空乾燥させて作成した。HECとPVDFの混合比を変化させて、環境湿度の変化に対する反応を調べた。環境温度15℃、相対湿度は30%〜80%上昇する時のファイバーの出力光強度は指数的に増加する結果が得られた。高湿になるほど感度が良いことが分かった。また、入射光の強度が変化したら、出力の光強度が変化するものの、指数関数の指数が変化しないことがわかった。クラッド層膜厚みはあまり湿度感度に影響しないが、ファイバーが長いほどその感度が上がる結果が得られた。HECとPVDFの混合比は2 : 1の時測定湿度範囲全体に感度が良いが、低湿側の感度が上がるため、HECの割合が少なくすることが有効であること。また、温度変化の影響と高湿環境における長期の耐久性も確認できた。
温度センサについてはポリビニルカルバゾール(PVK)とポリフッ化ビニル(PVF)の混合物(混合比は1 : 3)を用いてクラッド層を作成した。製作した光ファイバーは温度の変化対して敏感に反応することが確認できた。最適は混合比及び詳細な温度特性は21年度に調べる予定である。
(2)光ファイバー型潤滑油循環量及び油中冷媒濃度センサに関して
潤滑油と冷媒と混合した場合の屈折率の変化を調べる必要があるので、純冷媒から純粋の潤滑油まで混合率を調節し、その屈折率の変化を調べた。使用した冷媒は低圧冷媒であるR113, 潤滑油はPOEとPAG二種類を使用した。