FI94555C - Kosteusherkkä elementti - Google Patents

Description

94555

Kosteusherkkä elementti - Fuktkänsligt element

Esillä oleva keksintö kohdistuu kosteusherkkään kalvoon, tuntoelimeen johon sisältyy kosteusherkkä kalvo ja kos-5 teusilmaisimeen kosteusherkkää kalvoa ja/tai tuntoelintä varten.

Eräässä tavanomaisessa kosteusherkässä elementissä käytetään orgaanista polymeeriä, kuten selluloosa-asetaatti-10 butyraattia , selluloosa-asetaattipropionaattia, polyimi-dia tai polyimidiamidia kosteusherkkänä materiaalina ja tämän kosteusherkän materiaalin muodostaman kosteusherkän kalvon sähköisen kapasitanssin muutosta käytetään kosteuden ilmaisemiseen (japanilainen patenttijulkaisu n:o 15 62-88951).

Edellä olevan järjestelyn mukainen kosteusherkkä elementti on luonteeltaan voimakkaasti hydrofiilinen ja veden sorptiomäärä (veden absorptiosuhde) on suuri. Polymeeriin 20 jää siten paljon vettä voimakkaasti sitoutuneena. Tästä syystä kun elementtiä käytetään pitkän ajan ympäristössä, jossa on korkea lämpötila ja suuri kosteus, esim. 40°C lämpötilassa ja 90 % kosteudessa, sen lähtöarvo ryömii. Lisäksi kosteusherkkyyden ominaiskäyrän erotus (hysteree-25 si) kosteuden absorptio- ja desorptioprosessien välillä on pienempi pienien lämpötilojen alueella ja suurempi suurien lämpötilojen alueella, mikä viivästää anturin vastetta. Lisäksi elementin ryömii vaeltelee kosteuden tiivistymisen tai kastumisen seurauksena.

30

Tavanomaisessa kosteusherkässä elementissä kosteusherkkä kalvo on sijoitettu ala- ja yläelektrodin väliin ja säh-•· köinen signaali otetaan ulkoisista johdinlangoista, jotka on kytketty suoraan elektrodien liitäntäkohtiin.

Edellä mainitulla tavalla järjestetyssä kosteusherkässä elementissä ulkoiset johdinlangat on liitetty sähköisesti ja mekaanisesti elektrodinapoihin juottamalla. Johdinlan- 35 * 2 94555 koihin kohdistuu siten ulkoa mekaanisia kuormituksia tai värähtelyjä tai toistuvien kosteuden absorptio/kuivumis-jakso jen tai lämpenemisjaksojen seurauksena tapahtuu vanhenemista, mikä aiheuttaa kontaktivikoja. Lisäksi on 5 olemassa kosteusherkkä elementti, jossa elektrodien lii-täntäkohtiin kytkettävän ulkoisen johdinlangan tilalla käytetään johtavaa kumia. Tällaisessa kosteusherkässä elementissä johtavan kumin vanheneminen tai pysyvä muodonmuutos tai värähtelyt johtavat kuitenkin kontaktivi-10 kaan. On myös olemassa kosteusherkkä elementti, jossa juotoksen tilalla käytetään johtavaa liimaa elektrodien liitäntäkohtien ja ulkoisten johdinlankojen liittämiseksi. Kuitenkin kun tällaisessa kosteusherkässä elementissä ulkoisiin johdinlankoihin kodistuu ulkoa mekaanisia kuor-15 mituksia tai värähtelyjä, voima vaikuttaa suoraan johtavaan liimausosaan, jonka lujuus on pieni. Tämän vuoksi käsittelyssä tai varsinaisessa käytössä pyrkii esiintymään kalvon kuoriutumista tai kontaktivikoja, mistä on tuloksena huonot käsittelyominaisuudet ja luotettavuus.

20 Tällainen kosteusherkkä elementti sisältyy esim. japanilaisessa hyödyllisyysmallijulkaisussa 61-69153 esitettyyn kosteusilmaisimeen.

25 Vaikka tällaisessa kosteusilmaisimessa päärunkokotelon aukko-osaan on asennettu hylkivästä aineesta muodostettu suodatin estämään veden, pölyn, tupakan savun, suolojen ja vastaavien kiinnittyminen kosteusherkän elementin pintaan, tiivistysominaisuudet suodattimen ja päärunkokote-30 lon välillä ovat kuitenkin epätyydyttäviä. Siten kun ilmaisin upotetaan ja sitä käytetään vedessä, vesi saavut-• taa kosteusherkän elementin aiheuttaen ongelmia. Tämän vuoksi ilmaisinta ei voida sen pitkän käyttöajan jälkeen pestä vedellä huokoiseen suodattimeen kiinnittyneiden 35 vieraiden aineiden poistamiseksi.

Esillä olevan keksinnön pääasiallisena tarkoituksena on 3 94555 saada aikaan kosteusherkkä kalvo tai tuntoelin, jolla on pieni hystereesi ja suuri vastenopeus koko toiminta-alueella pienestä suureen lämpötilaan ja kosteuteen.

5 Esillä olevan keksinnön toisena tarkoituksena on saada aikaan kosteusherkkä kalvo tai tuntoelin, joka voi antaa stabiilin lähdön jopa sen jälkeen, kun sitä on käytetty suuren kosteuden, suuren lämpötilan ja kosteuden, kosteus jakson, kosteuden tiivistymisen tai veteen upottami-10 sen olosuhteissa pitkän ajan.

Esillä olevan keksinnön eräänä toisena tarkoituksena on saada aikaan kosteusherkkä kalvo tai tuntoelin, jolla on hyvä lämmön, liuottimien ja ympäristön kestävyys.

15

Esillä olevan keksinnön eräänä toisena tarkoituksena on saada aikaan tuntoelin, jossa elektrodien liiäntäkohdat on liitetty lujasti ulkoisiin johdinlankoihin, mikä toteuttaa erittäin luotettavat liitännät.

20

Esillä olevan keksinnön eräänä toisena tarkoituksena on saada aikaan tuntoelin, jota voidaan valmistaa harvemmilla valmistusvaiheilla pienillä kustannuksilla.

25 Esillä olevan keksinnön eräänä toisena tarkoituksena on saada aikaan kosteusilmaisin, joka voi parantaa kosteus-herkän kalvon käsittävän tuntoelimen sisältävän päärunko-kotelon ja suodattimen välisiä tiivistysominaisuuksia, mikä parantaa elementin luotettavuutta ja käyttöikää.

30 . Esillä olevan keksinnön erään muodon mukaan saavutetaan : yksi tai useampi edellämainituista tarkoituksista kos- teusherkällä kalvolla, joka muodostuu polymeeristä, joka on valmistettu polymeroimalla metakrylaattimonomeeria, 35 jossa ei ole hydroksyyliryhmää.

Lisäksi saavutetaan yksi tai useampi edellä mainituista 4 94555 tarkoituksista kosteusherkällä kalvolla, joka muodostuu polymeeristä, joka on valmistettu kopolymeroimalla meta-krylaattimonomeeria, jossa ei ole hydroksyyliryhmää, ja ristikytkentäainetta, jossa on useita vinyyliryhmiä.

5

Yksi tai useampi näistä tarkoituksista saavutetaan patenttivaatimuksen 3 yleisen osan mukaisella tuntoelimellä, jossa kosteusherkkä kalvo on järjestetty eristävälle substraatille sijoitettujen ensimmäisen ja toisen elekt-10 rodin väliin.

Esillä olevan keksinnön eräs toinen muoto kohdistuu kos-teusilmaisimeen, jossa kosteusherkän kalvon käsittävän tuntoelimen sisältävään koteloon on muodostettu ainakin 15 yksi aukko-osa ja aukko-osaan on sovitettu hydrofobinen suodatin liima-aineen avulla.

Kuvio 1 on perspektiivinen kuvanto, joka esittää esillä olevan keksinnön erään suoritusmuodon mukaista kosteus-20 herkkää elementtiä, kuvio 2 on päällyskuvanto, joka esittää kosteusherkkää elementtiä, 25 kuvio 3 on käyrä, joka esittää kosteusherkän elementin suhteellinen kosteus - sähköinen kapasitanssi -ominais-käyrää, kuvio 4 on käyrä, joka esittää esillä olevan keksinnön 30 mukaisen kosteusherkän elementin kosteusherkkyysominais-, käyrää, kuvio 5 on käyrä, joka esittää tavanomaisen kosteusherkän elementin kosteusherkkyysominaiskäyrää, kuviot 6A, 6B ja 6C ovat päällyskuvanto, joka esittää esillä olevan keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisen • ♦ 35 94555 5 kosteusherkän elementin pääosaa, leikkauskuvanto pitkin kuvion 6A viivaa A - A' ja leikkauskuvanto pitkin pitkin kuvion 6A viivaa B - B', 5 kuviot 7A ja 7B ovat kuvioissa 6A - 6C esitetyn kosteus-herkän elementin etu- ja vastaavasti sivukuvanto, kuvio 8 on perspektiivinen kuvanto, joka esittää kuviossa 6 esitetyn kosteusherkän elementin kokoonpanorakennetta, 10 kuvio 9 on leikkauskuvanto, joka esittää kosteusherkkää elementtiä käyttävän kosteusilmaisimen erään suoritusmuodon pääosaa, ja 15 kuviot 10 ja 11 ovat kokoonpanopiirroksia kosteusilmaisimen valmistusmenetelmän selittämiseksi.

Seuraavassa selitetään yksityiskohtaisesti esillä olevan keksinnön suoritusmuotoja oheisiin piirustuksiin viita-20 ten.

Kuvio 1 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen kosteus-herkän elementin suoritusmuotoa ja kuvio 2 esittää sen päällyskuvantoa. Kuvioissa 1 ja 2 viitenumero 1 tarkoit-25 taa eristävää substraattia, jonka muodostaa alumiinioksi-disubstraatti, lasisubstraatti, terminen piioksidisubst-raatti tai vastaava, 2 tarkoittaa alaelektrodia, joka on muodostettu eristävän substraatin 1 yläpinnalle ja joka on esim. platinaa, 3 tarkoittaa alaelektrodin 2 päälle 30 poikittain asetettua kosteusherkkää kalvoa ja 4 tarkoittaa kosteusherkän kalvon 3 päälle muodostettua yläelekt-rodia, joka on esim. kultaa. Toisin sanoen kosteusherkkä kalvo 3 on ala- ja yläelektrodien 2 ja 4 välissä. Lisäksi kosteusherkän kalvon 3 suhteellisesta kosteudesta riippu-35 van sähköisen kapasitanssin muutoksen havaitsemiseksi ala- ja yläelektrodeihin 2 ja 4 on yhdistetty liuskajoh-dinlangat 2a ja 4a.

. · 6 94555

Edellä mainitulla tavalla järjestetyssä kosteusherkässä elementissä kosteusherkkä kalvo 3 on kosteusherkkää ainetta, joka on valmistettu polymeroimalla metyylimetakry-la attia, tai kosteusherkkää ainetta, joka on valmistettu 5 kopolymeroimalla metyylimetakrylaattia ja divinyyliben-seeniä .

Seuraavassa selitetään yksityiskohtaisesti menetelmä kos-teusherkän elementin valmistamiseksi.

10

Alipainetislauksella puhdistettua metyylimetakrylaatti-monome eriä (MMA) esipolymeroidaan katalyytin läsnäollessa liuoksen valmistamiseksi, jolla on oikea viskositeetti. Tätä liuosta päällystetään keskipakopäällystys-15 menetelmällä alaelektrodille 2, joka on muodostettu eristävän substraatin 1 päälle, ja päällyste lämmitetään 90® - 200“C lämpötilaan polymeroinnin saattamiseksi loppuun, mikä muodostaa kosteusherkän kalvon 3, jonka paksuus on 0,5 - 10 pm. Lingon pyörimisnopeus on tällöin 20 1000 - 5000 r/min. Kulta kiinnitetään höyrystys- tai sputterointimenetelmällä eristävälle substraatille 1, jolle kosteusherkkä kalvo on päällystetty. Siten muodostetaan yläelektrodi 4, jonka paksuus on 50 - 500 A. On huomattava, että eristävällä substraatilla 1 oleva ala-25 elektrodi 2 muodostetaan ohueksi kalvoksi, jonka paksuus on 1000 - 10000 A, platinaa höyrystämällä tai sputteroi-malla. Tässä tapauksessa kosteusherkkä kalvo 3 muodostuu metyylipolymetak rylaatti (PMMA) -homopolymeerista, joka on valmistettu metyylimetakrylaattimonomeerista (MMA) 30 lähtöaineena ilman ristikytkentöjä.

:· Koska edellä mainitussa järjestelyssä kosteusherkkä kalvo 3 muodostuu metyylipolymetakrylaatti (PMMA) -homopolymeerista, veden sorptiomäärä ja hystereesi pienenevät.

Kun edellä olevan järjestelyn mukaisen kosteusherkän elementin suhteellinen kosteus - sähköinen kapasitanssi - 35 * - 7 94555 ominaiskäyrä mitattiin, saatiin kuviossa 3 esitetyn kaltaiset arvot. On huomattava että mittaus suoritettiin 25®C lämpötilassa ja 100 kHz taajuudella LCZ-mittaria käyttämällä. Kuten kuviosta 3 ilmenee, tämä hystereesi 5 oli noin 1 % RH tai pienempi, tyypillisesti 0,3 % RH, ts. se oli erittäin hyvä.

Seuraavassa selitetään esillä olevan keksinnön mukaisen kosteusherkän elementin toista suoritusmuotoa kuvioihin 1 10 ja 2 liittyen.

Metyylimetakrylaattimonomeeria (MMA) esipolymeroidaan katalyytin läsnäollessa ja divinyylibenseeniä (noin 30 paino-% tai vähemmän MMAthan verrattuna) lisätään hydro-15 fobisena ristikytkentäaineena liuoksen muodostamiseksi.

Tätä liuosta levitetään keskipakopäällystysmenetelmällä alaelektrodille 2, joka on muodostettu eristävälle substraatille 1, ja päällyste lämmitetään ja kopolymeroidaan noin 90° - 200®C lämpötilassa 0,5 - 10 pm paksun kosteus-20 herkän kalvon 3 muodostamiseksi, mikä siten täydentää kosteusherkän elementin. Tässä tapauksessa kosteusherkkä kalvo 3 muodostuu metyylipolymetakrylaatti-divinyyliben-seeni kopolymeeristä, joka on valmistettu metyylimetakry-laattimono meerista (MMA) ja divinyylibenseenistä lähtö-25 aineina ja on ristikytketty.

On huomattava että edellä olevassa suoritusmuodossa voidaan lisäksi käyttää katalyyttiä divyylibenseeniä lisättäessä.

30

Koska kosteusherkkä kalvo 3 muodostuu edellä esitetyssä *- järjestelyssä kopolymeeristä, joka sisältää hydrofobista ristikytkentäainetta, veden absorptiosuhde laskee pienemmäksi kuin metyylipolymetakrylaatti (PMMA) homopolymee-35 rilla. Veden soprtiomäärää voidaan siten hienosäätää sellaisen polymeerin aikaansaamiseksi, jossa veden sorptio-määrä on optimaalinen halutun ominaiskäyrän saavuttami- t · j 4 β 94555 seksi. Lisäksi kalvon ominaisuudet saadaan vielä paremmiksi. Eli liuotinkastokokeessa, jossa järjestelyltään edellä esitetyn mukainen kosteusherkkä elementti kastettiin esim. etyyliasetaatti-, asetooni-, tolueeni-, diok-5 saani-, etanoli-, hiilitetrakloridi-, benseeni-, eteeni-dikloridi-, n-heksaani- tai sykloheksaaniliuokseen, kosteusherkkä elementti ei liuennut lainkaan, ts. liuottimien kestävyys oli parantunut.

10 Kuviossa 4 on esitetty kosteusominaiskäyrän muutos välillä 10 % RH - 90 % RH, joka saatiin sen jälkeen kun tässä suoritusmuodossa valmistettu kosteusherkkä elementti jätettiin lämpimään, kosteaan ympäristöön noin 40°C ja 90 % RH. Kuten kuviosta 4 ilmenee, tämän suoritusmuodon mukai-15 sesti kopolymeerista muodostuvan kosteusherkän kalvon 3 kosteusominaiskäyrän ryömintä arvolla 90 % RH kyllästyi 200 tunnin jälkeen. Ryömintä alkuarvosta kyllästymiseen vastaa arvoa + 7 % RH. Kuvio 5 esittää tuloksia, jotka saatiin sen jälkeen kun kosteusherkkä elementti, jossa 20 oli selluloosa-asetaattibutyraattia kosteusherkkänä materiaalina, jätettiin noin 40°C ja 90 % RH ympäristöön. Kuten kuviossta 5 ilmenee, ryöminnän määrä on melkein kyllästynyt 100 tunnin jälkeen, mutta siinä esiintyy jatkuvaa ryömintää. Tässä elementissä ryömintä alkuarvosta 25 kyllästymiseen vastaa arvoa +13 % RH. Tämän suoritusmuodon mukaisen kosteusherkän kalvon 3 ryöminnän määrä on siten noin puolet tavanomaisesta kosteusherkästä kalvosta ja se on stabiili ja hyvä. Lisäksi tämän suoritusmuodon kosteusherkän kalvon 3 hystereesi on 1/2 - 1/4 tavanomai-30 sen kosteusherkän kalvon arvosta, mistä on tuloksena hyvä toistettavuus. Myös sen jälkeen kun kosteusherkkä kalvo . : jätetään lämpimään, kosteaan ympäristöön tai jompaan kum paan näistä pitkäksi ajaksi, sen kapasitanssiarvo ei juurikaan muutu, vaan on stabiili. Lisäksi kun kosteusherkkä 35 kalvo jätetään lämpimään, kosteaan ympäristöön ja tämän jälkeen palautetaan huoneolosuhteisiin, se asettuu palautuvasta alkuperäiseen lähtöönsä.

i« ·» t uin mu < 9 94555

Seuraavassa selitetään esillä olevan keksinnön mukaisen kosteusherkän elementin vielä erästä suoritusmuotoa kuvioihin 1 ja 2 viitaten.

5 Alipainetislauksella puhdistettua metyylimetakrylaatti-monomeeria (MMA) ja divinyylibenseeniä (noin 30 paino- % tai vähemmän MMA:n suhteen) yhdistettiin ja seos sekoitettiin ja esipolymeroitiin katalyytin läsnäollessa, minkä avulla valmistettiin liuos, jolla oli keskipakopääl-10 lystysmenetelmään sopiva viskositeetti. Kosteusherkkä kalvo 3 muodostetaan seuraamalla samoja menettelytapoja kuin edellisissä suoritusmuodoissa kosteusherkän elementin valmistamiseksi.

15 Tällaisella järjestelyllä voidaan saada samat vaikutukset kuin edellä esitetyillä suoritusmuodoilla.

On huomattava, että edellä esitetyssä suoritusmuodossa liuosta päällystetään alaelektrodille 2 ja tämän jälkeen 20 suoritetaan lämpökäsittely ristikytkentää varten. Lämpökäsittelyn sijasta voidaan kuitenkin kopolymeroinnin aikaansaamiseksi käyttää UV-säteilytystä.

Edellä esitetyssä suoritusmuodossa on selitetty kosteus-25 herkkä elementti, jolla on kerrosrakenne. Esillä oleva keksintö ei kuitenkaan rajoitu näihin suoritusmuotoihin. Samanlaiset vaikutukset voidaan esimerkiksi saada soveltamalla esillä olevaa keksintöä lomisormitettuun kosteus-herkkään elementtiin, jossa eristävälle substraatille 30 muodostetaan vastakkain kaksi lomisormitettua ohutkal- voelektrodia ja kosteusherkkä kalvo asetetaan peittämään « < * : nämä ohutkalvoelektrodit.

Lisäksi edellä esitetyissä suoritusmuodoissa kosteusil-35 maisu suoritetaan kosteusherkän kalvon suhteellisesta kosteudesta riippuvan sähköisen kapasitanssin muutoksen perusteella. Kosteusilmaisu voidaan kuitenkin suorittaa « ίο 94555 suhteellisesta kosteudesta riippuvan impedanssin muutoksen perusteella.

Edellä esitettyjen suoritusmuotojen kosteusherkkä kalvo 5 soveltuu myös käytettäväksi kosteusherkkänä kalvona kos-teusanturissa, jossa kosteusherkkä kalvo on muodostettu kvartsivärähtelijälle ja joka ilmaisee kosteuden kosteus-herkän kalvon veden adsorption aiheuttaman resonanssitaa-juuden siirtymän perusteella. Kosteusherkkää kalvoa voi-10 daan lisäksi käyttää sellaisen kosteusanturin kosteus- herkkänä kalvona, jossa kosteusherkkä kalvo on muodostettu pinta-aaltoelementin pinnalle ja joka havaitsee kosteuden pinta-aaltoelementin läpi kulkevan aallon nopeuden muutoksen perusteella.

15

Kuten edellä on selitetty, esillä olevan keksinnön kos-teusherkän elementin mukaan kosteusherkkä kalvo muodostetaan käyttämällä polymeeriä, joka on valmistettu polyme-roimalla metakrylaattimonomeeria, jossa ei ole hydroksyy-20 liryhmää. Veden adsorptiomäärä vähenee siten, millä saadaan stabiili kosteusherkkyysominaiskäyrä, jossa on pieni ryömintä, pieni hystereesi ja hyvä vaste ja jolla edelleen saadaan riittävä herkkyys piirien toteuttamista varten. Lisäksi kosteusherkkä kalvo muodostetaan käyttämällä 25 polymeeriä, joka valmistetaan kopolymeroimalla metakry-" laattia, jossa ei ole hydroksyyliryhmää, ja ristikytken- täainetta, jossa on useita vinyyliryhmiä. Veden adsorp-tiomäärää voidaan siten säätää sellaisen kosteusherkän elementin toteuttamiseksi, jolla on pieni hystereesi, 30 hyvä vaste ja hyvä lämmön, liuottimien ja ympäristön kestävyys ja joka kykenee antamaan stabiilin lähdön.

» ·

Kuvioissa 6A - 6C on esitetty esillä olevan keksinnön mukaisen kosteusherkän elementin järjestely, jossa kuvio 35 6A on päällyskuvanto, joka esittää sen pääosaa, kuvio 6B on leikkauskuvanto pitkin kuvion 6A viivaa A - A' ja kuvio 6C on leikkauskuvanto pitkin kuvion 6A viivaa B - B'.

« 94555

Kuvioissa 6A - 6C viitenumero 11 tarkoittaa eristävää substraattia, joka muodostuu alumiinioksidilevystä, lasilevystä tai termisesti oksidoidusta piilevystä, 12 tarkoittaa eristävälle substraatille 11 muodostettua ala-5 elektrodia, joka muodostuu esim. ohuesta Au-kalvosta, 12a tarkoittaa alaelektrodin 12 elektrodiliitäntää, 14 tarkoittaa edellä olevissa suoritusmuodoissa selitettyä kos-teusherkkää kalvoa, joka on muodostettu alaelektrodin 12 päälle ja joka on esim. polymeerimateriaalia, 15 tarkoitit) taa yläelektrodia, joka on muodostettu kosteusherkän kalvon 14 päälle ja joka muodostuu ohuesta Au-kalvosta, ja 16 tarkoittaa anturilastua.

Kuvioissa 6A - 6C kummankin ulkoisen johdinlangan 19 kär-15 kiosissa on kiinnityskappaleet 19a ja 19b, joissa on oleellisesti U-muotoinen aukko-osa ja tukiosa 19c on kiinnitetty eristekantaan 20, kuten kuvioissa 7A ja 7B on esitetty. Johdinlangat 19 asetetaan alaelektrodiliitän-tään 12a ja yläelektrodiliitäntään 15a siten, että niiden 20 U-muotoiset kiinnityskappaleet 19a ja 19b puristavat väliinsä eristävän substraatin 11.

Johdinlangan 19 kiinnityskappaleiden 19a ja 19b aukko-osan mittatoleranssit asetetaan sellaisiksi, että eris-25 tävä substraatti 11 voidaan asettaa kevyesti paikalleen -* ja kiinnittää tilapäisesti. Nämä johdinlangat 19 on siten muodostettu syövyttämällä, esim. ohuista ruostumattomista teräslevyistä. Eristävällä substraatilla 11 olevien ylä-ja alaelektrodiliitäntöjen 12a ja 15a ja kummankin joh-30 dinlangan 19 kiinnityskappaleen 19a toisen puolen (etupinnan puolen) väliseen kosketusalueeseen on levitetty • sopiva määrä akryyli-, polyesteri-, fenoli-, kumi-, sili- koni- tai epoksipohjäistä johtavaa liimapastaa. Lisäksi eristävän substraatin 11 takapinnan ja johdinlangan 19 35 kiinnityskappaleen 19a toisen puolen (takapinnan puolen) väliseen kosketusosaan on levitetty, esim. jakelulaitteen avulla, sopiva määrä esim. epoksipohjäistä liimapastaa.

94555 ^

Etu- ja takapuolella olevat pastat lämmitetään 80 - 150°C lämpötilaan kovettamista varten viiden minuutin ja viiden tunnin välillä olevaksi ajaksi, mikä muodostaa johtavan liimausosan 21 ja kiinnittävän liimausosan 22. Tämän jäl-5 keen kuviossa 8 esitetyn mukaisesti kanta 20, johon joh-dinlangat 19 on sijoitettu ja kiinnitetty eristävillä elimillä 23, kuten lasilla tai muovilla, peitetään kannella 24, jossa on aukko-osa 24a.

10 Edellä esitetyssä järjestelyssä johdinlankojen 19 kiinni-tyskappaleet 19a on kytketty sähköisesti ylä- ja ala-elektrodiliitäntöihin 12a ja 15a eristävän substraatin 11 etupinnan puolella. Johdinlankojen 19 toiset kiinnitys-kappaleet 19b on kiinnitetty mekaanisesti kiinnityslii-15 mausosilla 22 eristävän substraatin 11 takapinnan puolella. Anturilastu 16 ja johdinlangat 19 on siten kiinnitetty toisiinsa mekaanisesti lujasti ja kytketty toisiinsa sähköisesti. Lisäksi kumpikin johdinlanka 19 on kiinnitetty kantaan 20. Siten koska kanta 20 vastaanottaa joh-20 dinlangan 19 liitäntäpääosaan 19d kohdistuvan mekaanisen kuormituksen, värähtelyn tai vastaavan, nämä eivät juurikaan siirry anturilastun 16 ja kummankin johdinlangan 19 kiinnityskappaleiden 19a ja 19b välisiin liitososiin. Tästä on tuloksena, että liitososat voidaan suojata luo-25 tettavasti. Lisäksi kansi 24 suojaa anturilastun 16 pin-··· taa käyttäjän sormien kosketukselta ja likaantumiselta anturipiiriä 16 käsiteltäessä. Kosteusherkkää elementtiä voidaan siten käyttää stabiilisti pitkän ajan.

30 Kuten edellä on selitetty, kuvioissa 6A - 8 esitettyjen , suoritusmuotojen mukaan ainakin toinen eristävälle subst- raatille muodostettu elektrodiliitäntä ja eristävä substraatti on puristettuna kummankin ulkoisen johdinlangan päätyosaan muodostettujen U-muotoisten kiinnityskappalei-35 den väliin, elektrodiliitännän ja toisen kiinnityskappa-leen välinen kosketusosa on kiinnitetty johtavalla lii-mausosalla ja eristävän substraatin takapinnan ja toisen • · i3 94555 kiinnityskappa leen välinen kosketusosa on kiinnitetty kiinnittävällä liimausosalla, mikä yhdistää ja kiinnittää lujasti eristävän substraatin ulkoisiin johdinlankoihin. Siten vaikka eristävään substraattiin tai ulkoisiin joh-5 dinlankoihin kohdistuu mekaanista kuormitusta, värähtelyä tai vastaavaa, liitososissa ei tapahdu liitosvikoja, mikä siten parantaa sekä liitososien sähköistä että mekaanista luotettavuutta. U-muotoiset kiinnityskappaleet on lisäksi sijoitettu eristävään substraattiin ja etu- ja takapinnat 10 on kiinnitetty liimausosilla. Siten tavanomaisesta elementistä poiketen juotettaessa ei esiinny lämpöiskun tai juoksutejäännösten vaikutuksia. Tämän seurauksena voidaan saada pitkän ajan stabiili lähtö ja valmistusvaiheiden lukumäärä pienenee, minkä avulla kosteusherkän elementin 15 kustannukset saadaan pieniksi.

Kuvio 9 on leikkauskuvanto, joka esittää pääosaa kos-teusilmaisimesta, jossa edellä olevan suoritusmuodon mukaista kosteusherkkää elementtiä sovelletaan. Kuten ku-20 viosta 9 ilmenee, edellä esitetyn suoritusmuodon mukaisesta kosteusherkästä elementistä muodostuvan anturiosan 34 sisältävän päärunkokotelon kosteusherkän elementin substraattia 1 tai 11 vastapäätä oleviin pintoihin on muodostettu aukko-osat 36a ja 36b. Aukko-osiin 36a ja 36b 25 on kiinnitetty näiden osien peittämiseksi hydrofobiset ·· suodattimet 39, joiden aukon kehäosiin on levitetty lii maa 38. Esimerkkejä tämän tyyppisistä hydrofobisista suo-dattimista 39 ovat POLYFURON (kauppanimi, saatavissa toimittajalta Τ0Υ0 ROSHI K.K.), joka on valmistettu valamal-30 la eteenitetrafluoridihartsia (PTFE) 0,06 - 0,5 mm pak-. suiseksi, FLU0R0P0RE (kauppanimi, Sumimoto Electric In-

• dustries, Ltd.), ZITEX (kauppanimi, Norton Co.) ja TF

FILTER (kauppanimi, German Science Japan Co.). Esimerkkejä liimasta 38 ovat epoksi-, syanoakrylaatti-, silikoni-35 ja uretaanipohjäiset liimat ja ultraviolettisäteilyllä kovetettava liima.

14 94555 Järjestelyltään edellä esitetyn mukainen kosteusilmaisin valmistetaan seuraavalla tavalla. Eli kuten kuvioissa 10 ja 11 on esitetty, kosteusherkän elementin muodostava anturiosa 34 ja johdinlangat 32 yhdistetään kantaan 31 ja 5 kanta 31 ja päärunkokotelo 35, jossa on aukko-osat 36a ja 36b, kootaan yhteen. Liimaa 38 levitetään päärunkokote-loon 35 muodostettujen aukko-osien 36a ja 36b kehäosien halutulle alueelle tai hydrofobisten suotimien 39 kehä-osiin ja suotimet 39 liimataan. Tämän jälkeen liima 38 10 kovetetaan rakenteen saamiseksi valmiiksi.

Edellä esitetyssä järjestelyssä hydrofobiset suotimet 39 kiinnitetään kosteusherkän elementin sisältävän päärunko-kotelon 35 aukko-osien 36a ja 36b kehäosiin, millä saa-15 daan hyvät tiivistysominaisuudet. Siten vain haluttu tutkittava kaasu pääsee päärunkokotelossa 35 olevaan kos-teusherkkään elementtiin ja vesi, suola, pöly, tupakan savu ja vastaavat eivät pääse lainkaan sisään, mikä ylläpitää vaaditut tiivistysominaisuudet. Lisäksi koska hyd-20 rofobiset suotimet 39 tarvitsee kiinnittää vain päärunko-kotelon 35 aukko-osien 36a ja 36b kehäosiin, valmistuksen helppoutta voidaan parantaa. Lisäksi koska liimaa levitetään hydrofobisten suotimien 39 tai päärunkokotelon 35 kehäosiin, hydrofobisia suotimia 39, joiden paksuus on 25 noin 0,06 - 0,5 mm, on helppo käsitellä.

♦ • · ·

Edellä olevassa suoritusmuodossa hydrofobisina suotimina 39 käytetään eteenitetrafluoridi(PTFE)suotimia. Esillä oleva keksintö ei kuitenkaan rajoitu edellä esitettyyn 30 suoritusmuotoon. Samat vaikutukset voidaan saavuttaa esi- . merkiksi käyttämällä polyeteenisuotimia tai polypropeeni- ** suotimia.

Edellä esitetyssä suoritusmuodossa kiinnittävinä aineina 35 käytetään liimoja 38. Esillä oleva keksintö ei kuitenkaan rajoitu edellä esitettyyn suoritusmuotoon, vaan samat vaikutukset voidaan saavuttaa käyttämällä tahmeita ainei- is 94555 ta.

Kuten edellä on selitetty, kuvioissa 9, 10 ja 11 esitetyn keksinnön suoritusmuodon mukaan kosteusherkän elementin 5 sisältävän päärunkokotelon aukko-osien ja hydrofobisten suotimien väliset tiivistysominaisuudet on varmistettu.

Siten voidaan saada erittäin hyvät ominaisuudet, kuten kosteusherkän elementin luotettavuuden ja käyttöiän paraneminen .

10 * · > · · •«

Claims (7)

16 94555

1. Kosteusherkkä kalvo (3;14), tunnettu siitä, että se muodostuu polymeeristä, joka on valmistettavissa polyme- 5 roimalla metakrylaattimonomeeria, jossa ei ole hydroksyy-liryhmää.

2. Kosteusherkkä kalvo (3;14), tunnettu siitä, että se muodostuu polymeeristä, joka on valmistettavissa kopoly- 10 meroimalla metakrylaattimonomeeria, jossa ei ole hydrok-syyliryhmää, ja ristikytkentäainetta, jossa on useita vinyyliryhmiä.

3. Tuntoelin jossa on patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukai-15 nen kosteusherkkä kalvo, tunnettu siitä, että kosteus- herkkä kalvo (3;14) on järjestetty eristävälle substraatille (1,11) sijoitettujen ensimmäisen ja toisen elektrodin 4,2,-15,12) väliin.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen tuntoelin, tunnettu siitä, että ensimmäinen elektrodi on yläelektrodi (4;15) ja toinen elektrodi on alaelektrodi (2;12), jolloin kosteusherkkä kalvo (3;14) on ylä- ja alaelektrodien (4,2; 15,12) välissä. 25 ·· 5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen tuntoelin, tun nettu siitä, että elektrodeihin (4,2;15,12) on kytketty johdinlangat (4a,2a;19).

6. Patenttivaatimuksien 3-5 mukainen tuntoelin, jossa . ensimmäisessä ja toisessa elektrodissa (4,2;15,12) on * * kummassakin elektrodiliitäntä (15a,12a), tunnettu siitä, että siihen sisältyy lisäksi: 35 ulkoinen johdinlanka (19), joka on kytketty ainakin toiseen elektrodiliitännöistä (15a,12a) ja jossa on oleellisesti U-muotoiset kiinnitysosat (19b,19a) elektrodini- 17 94555 tännän (15a,12a) ja eristävän substraatin (1,11) kiinni puristamista varten, johtava liimausosa (21), joka on järjestetty toisen 5 kiinnityskappaleen (19a) ja elektrodiliitännän (15a,12a) väliin mainitun toisen kiinnityskappaleen (19a) ja elektrodiliitännän (15a,12a) liittämiseksi, ja kiinnittävä liimausosa (22), joka on järjestetty mainitun 10 eristävän substraatin (11) takapinnan ja toisen kiinnityskappaleen (19b) väliin takapinnan ja toisen kiinitys-kappaleen (19b) liittämiseksi ja kiinnittämiseksi.

7. Kosteusilmaisin patenttivaatimuksien 3-6 mukaista tun-15 toelintä varten, tunnettu siitä, että tuntoelimen sisältävään koteloon (35) on muodostettu ainakin yksi aukko-osa (36a,36b) ja aukko-osaan (36a,36b) on sovitettu hydrofobinen suodatin (39) liima-aineen avulla. • · ♦ ♦ 18 94555