JP2000292404A

JP2000292404A - 湿度センサカバー

Info

Publication number: JP2000292404A
Application number: JP11096198A
Authority: JP
Inventors: Emiko Kanbe; 江美子神戸; Shinichi Tezuka; 信一手塚
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】湿度センサ素子の応答性を乱すことなく、特
に耐腐食性ガス性が高く、長期間に亘って高精度で機能
させるための湿度センサカバーを提供する。【解決手段】本発明の湿度センサカバーは、湿度セン
サを保護するための湿度センサカバーであって、ノニオ
ン性の水溶性樹脂と貧溶性の塩基性金属塩とを含有する
膜を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湿度センサカバー
に関するものであり、さらに詳細には、雰囲気中の水分
を検知、定量するための湿度センサを各種雰囲気で安定
的に作動させるための保護カバーに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、湿度センサが多くの分野で用いら
れるようになってきている。例えば、冷蔵庫内に用いら
れたり、複写機の中に用いられたり、室内や自動車のエ
アコンの湿度制御に用いられたりしている。また、工業
用では、各種電子部品製造の際の湿度管理に用いられて
いる。他にも、農業用ハウス空調等にも用いられてい
る。

【０００３】湿度センサとしては、電気抵抗値などの電
気特性の変化により湿度を検出するものが実用化されて
いる。従来、湿度センサ用材料（感湿材料）として、塩
化リチウム等の電解質を用いたもの、金属酸化物を用い
たもの、有機高分子化合物を用いたものが知られてい
る。

【０００４】このうち、塩化リチウム等の電解質系のも
のは、計測湿度範囲が狭く、また、結露や水漏れで特性
が変化し、耐水性が悪い。金属酸化物を用いたものは、
耐水性は強いが、感度が低く、また、そのままでは長期
安定性が悪い。そのため、素子を加熱し、付着物を焼い
て除去するための加熱クリーニング回路が必要であり、
運転コストが高く、かつセンサ構造が複雑という欠点を
有している。

【０００５】一方、湿度センサ用材料の中でも、有機高
分子化合物、特に第四級アンモニウム塩基を持つ高分子
電解質は、民生用や産業用に広く利用され、高く評価さ
れている材料である。

【０００６】例えば、特開平７−３１８５２６号公報に
は、絶縁基板上にギャップを介して対向するように一対
の電極を有し、このギャップ上に、下記化１で示される
重合体の架橋物を含有するセンサ膜を有する湿度センサ
が開示されている。この重合体は、出力特性に優れてお
り、従来のセンサでは測定不可能だった０％ＲＨ〜１０
０％ＲＨまでの全湿度範囲での測定が可能である。さら
には、耐水性にも優れている。

【０００７】

【化１】

【０００８】〔化１において、ＡおよびＢは各々二価基
を表わす。Ｙ₁、Ｙ₂、Ｙ₃、Ｙ₄、Ｙ₅およびＹ
₆は、各々一価基を表わし、これらのうち少なくとも一
つは、エチレン性不飽和反応性基を末端に有する基であ
る。Ｙ₁、Ｙ₂、Ｙ₃、Ｙ₄、Ｙ₅、Ａおよびこれらの
窒素原子（Ｎ）側の一部のうちの任意の２つ以上、また
はＹ ₄、Ｙ₅、Ｙ₆、Ｂおよびこれらの窒素原子（Ｎ）
側の一部のうちの任意の２つ以上が結合して窒素原子
（Ｎ）とともに環を形成してもよい。Ｘ^-はハロゲン化
物イオンを表わす。ｎは２〜５０００である。〕

【０００９】上記重合体は、主鎖中に４級アンモニウム
塩基（環化したものも含む。）を有し、かつ、重合体の
いずれかの末端に、好ましくは両末端にエチレン性不飽
和反応性基を有する構造的特徴をもつ。

【００１０】このような重合体を用いたセンサ膜では、
重合体分子内に含まれる４級アンモニウム塩基部分が導
電性を発現する部分となり、４級アンモニウム塩基Ｎ⁺
の対イオン、Ｃｌ^-やＢｒ^-が雰囲気中の水分により解離
し、イオン伝導性を示す。このとき、Ｎ⁺はポリマーの
主鎖に入っているので固定イオンとなるが、Ｃｌ^-やＢ
ｒ^-等の対イオンはフリーイオンとなるので、電圧をか
けることによりイオン電流が流れる。この湿度センサ
は、測定雰囲気中の水分の多少により、４級アンモニウ
ム塩基の対イオンの解離の程度が変化する現象を利用し
て、湿度を検出するものである。

【００１１】ところで、湿度センサの用途拡大に伴っ
て、使用雰囲気中に含まれる腐食性ガス、油煙など各種
環境下で高い信頼性を示す湿度センサが必要となってい
る。しかし、これらの汚染物が湿度センサに付着する
と、湿度センサが劣化し、湿度測定が不能になってしま
う。また、液体状の水が付着しても湿度センサは劣化し
てしまう。腐食性ガスとしては、二酸化硫黄、塩化水
素、一酸化窒素、二酸化窒素、硫化水素、オゾン、アン
モニア、塩素等がある。中でも、二酸化硫黄や二酸化窒
素は、湿気の水分と化学反応を起こしてそれぞれ亜硫酸
や硝酸を生成するため、特に高湿下では、湿度センサを
激しく劣化させてしまう。また、塩化水素、塩素によっ
ても湿度センサは激しく劣化する。このような混合気体
中では、上記の高分子固体電解質は、ＳＯ₃ ^2-、ＮＯ₃ ^-
等によって対イオンＣｌ^-、Ｂｒ^-がイオン交換してしま
ったり、Ｃｌ₂によってポリマー鎖が破壊されてしまっ
たりして湿度センサが劣化してしまうと考えられる。特
に、Ｃｌ^-を対イオンとするものは、強酸性ガスに極め
て弱い。

【００１２】そこで、湿度センサを各種雰囲気下で安定
的に作動させるために、湿度センサカバーを設けること
が提唱されている。

【００１３】特開昭６１−２０９３４８号公報、特開平
２−１０７９５８号公報等では、多孔質フィルムの保護
カバーを設けることが提案されている。このような多孔
質の保護カバーは、湿度センサの応答性が実用上問題と
なることなく、水、粉塵等が感湿部に侵入するのを防止
する。しかし、この保護カバーは、酸性ガス等腐食性ガ
スは除去できないため、素子が劣化し、例えば、高分子
電解質を感湿材料に用いた抵抗値変化型の湿度センサの
場合、前述のように対イオンのイオン交換やポリマー鎖
の破壊によって素子が劣化し、抵抗値が乱れてしまう。

【００１４】また、特開平２−１０７９５８号公報で
は、さらに、多孔質フィルム上に、妨害ガスの透過を阻
止または分解、吸着する炭酸塩、活性炭または炭素繊維
の層を設けることが提案されている。しかし、これらの
物質は、単独では吸着能が低く、湿度センサカバーとし
ては不十分である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、湿度
センサ素子の応答性を乱すことなく、特に耐腐食性ガス
性が高く、長期間に亘って高精度で機能させるための湿
度センサカバーを提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
の本発明により達成される。（１）湿度センサを保護するための湿度センサカバー
であって、ノニオン性の水溶性樹脂と貧溶性の塩基性金
属塩とを含有する膜を有する湿度センサカバー。（２）前記塩基性金属塩は、２５℃の水溶液中での溶
解度積が１０^-4以下である上記（１）の湿度センサカバ
ー。（３）前記水溶性樹脂がヒドロキシ基、アセトアミド
基、カルボニルイミド結合およびエーテル結合の１種以
上を有する上記（１）または（２）の湿度センサカバ
ー。（４）前記塩基性金属塩が前記水溶性樹脂に対して２
０〜５００wt％含有されている上記（１）〜（３）のい
ずれかの湿度センサカバー。（５）前記膜が前記湿度センサカバーの窓部にフィル
ター膜として設けられている上記（１）〜（４）のいず
れかの湿度センサカバー。（６）前記湿度センサが、櫛形電極上にセンサ膜を有
し、このセンサ膜は、塩素を対イオンとして有し、アン
モニウム塩を含有するカチオン型ポリマーを含む上記
（１）〜（５）のいずれかの湿度センサカバー。

【００１７】

【作用】本発明の湿度センサカバーは、ノニオン性の水
溶性樹脂と貧溶性の塩基性金属塩とを含有する膜、好ま
しくはフィルター膜を有する。水溶性樹脂は、湿気をも
つ空気の腐食性酸性ガスを含む水分の吸着効率を高め、
なおかつ、これを保持する。そして、腐食性ガスは、水
溶性樹脂中の塩基性金属塩に接触する。水溶性樹脂を用
いることによってこの吸着・吸着効率が高くなる。そし
て、塩基性金属塩は、腐食性ガスの分解を行う。塩基性
金属塩は、酸性の腐食性ガスを中和するものである。用
いる塩基性金属塩は貧溶性であるため、長期間金属塩は
溶出することがない。このため、特に腐食性ガス雰囲気
下でのセンサーの耐久性が非常に高くなる。また、フィ
ルター膜とすれば、油煙等のセンサ膜への付着も防止さ
れる。

【００１８】腐食性ガスとしては、上記の通り、二酸化
硫黄、塩化水素、一酸化窒素、二酸化窒素、硫化水素、
オゾン、アンモニア、塩素等があり、中でも二酸化硫
黄、塩化水素、二酸化窒素、塩素は湿度センサを激しく
劣化させる。従来の保護カバーでは、特に二酸化硫黄、
二酸化窒素等を十分に防止できなかった。本発明の湿度
センサカバーは、塩基性金属塩と水溶性樹脂とを併用す
ることによって、これらの腐食性酸性ガスによる劣化を
十分に防止することができる。

【００１９】しかも、水溶性樹脂は湿気中の水分を吸着
するが、本発明のフィルター膜は湿度センサの応答性を
乱さない程度の薄さで十分に効果的であり、素子の応答
性に問題はない。また、膜の形成が溶液によるため、製
造も容易である。

【００２０】なお、湿度センサカバー以外では、腐食性
ガスを除去する方法として、以下のようなものが提案さ
れている。

【００２１】特開昭６０−２０１９５５号公報では、イ
ンクジェット記録装置に用いる、腐食性ガス吸着剤とそ
の外側に配されたエアフィルタとを備えた空気清浄器が
開示されている。このものは、亜硫酸ガス、酸化窒素、
塩化水素、塩素、硫化水素等の腐食性ガスを吸着剤によ
って除去し、空気中に浮遊している塵埃、固形物をエア
フィルタによって除去する。腐食性ガス吸着剤として
は、粒状に形成されたアルカリ土類金属およびアルカリ
金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩またはその混合物、粒
状活性炭等が挙げられている。

【００２２】特開平５−１８２４４３号公報では、腐食
性ガス吸着剤と除湿剤とを装着している磁気ディスク装
置が開示されている。二酸化窒素、二酸化硫黄等の酸性
ガスを化学吸着するための吸着剤としては炭酸塩、具体
的には炭酸カルシウムが挙げられている。アンモニア等
のアルカリ性ガスの吸着剤としては塩化カルシウムが挙
げられている。なお、除湿剤としてはシリカゲルが挙げ
られている。

【００２３】特公平７−１１０３３３号公報では、粒子
状汚染物を除去するための濾過剤と、炭素と協働してガ
スまたは蒸気の汚染物質をトラップする化学薬品で含浸
された活性炭繊維から成る構造体の単一濾過剤とを備え
た化学フィルタ・アセンブリが開示されている。化学薬
品としては、水溶性の金属炭酸塩、水溶性の金属重炭酸
塩、溶解性の有機酸単量体または重合体の金属塩、溶解
性の無機酸の金属塩、さらには、二酸化硫黄、塩酸また
は酸化窒素等をトラップするための炭酸ナトリウム、硫
化物をトラップするための鉛塩等が挙げられている。ま
た、高分子量の水溶性ポリマーも使用でき、酸性ガスを
トラップするためのポリエチレンイミン等の高分子アミ
ン、塩基性ガスをトラップするためのポリアクリル酸ま
たはポリスルホン酸等の高分子酸、酸性ガスをトラップ
するための部分的または完全に中和されたポリアクリル
酸ナトリウム等も挙げられている。しかし、これらはい
ずれも水溶性ポリマーと塩基性金属塩との併用効果に関
しては記載されていない。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の湿度センサカバーは、カ
バー表面またはその内部、通常はカバー開口部または内
部に、少なくともノニオン性の水溶性樹脂と貧溶性の塩
基性金属塩とを含有する膜を有するものである。また、
ケース全体が多孔質フィルム等で構成され、水溶性樹脂
と塩基性金属塩とを担持できるような物質である場合、
直接ケース全体にこれらを担持させてもよい。通常は、
ケースに窓を設け、ここにフィルター膜として配置す
る。

【００２５】水溶性樹脂は、ノニオン性のものを用い
る。カチオン性のものを用いても、アニオン性のものを
用いても、塩基性金属塩による腐食性酸性ガスの中和反
応が進行しない。

【００２６】水溶性樹脂の２５℃における水に対する溶
解度は、分子量によって変化するが、１〜３０wt％程度
が好ましい。３０℃相対湿度８０％ＲＨにおける吸湿率
は３〜１５％が好ましい。吸湿率がこれより大きいと、
湿度センサ素子の応答性が乱れる可能性がある。これよ
り小さいと、腐食性ガスの吸着効率が低下してきて、十
分な効果が得られなくなってくる。

【００２７】水溶性樹脂の水溶性基としては、ヒドロキ
シ基、アセトアミド基、カルボニルイミド結合、エーテ
ル結合等が好ましい。また、これらの水溶性基を単位質
量当たり２〜２３meq/g程度、特に５〜２０meq/g程度有
することが好ましい。このような水溶性樹脂を用いるこ
とにより、腐食性酸性ガスを含む湿気の水分と塩基性金
属塩との接触効率を高め、かつ、湿度センサ素子の応答
性が乱さない程度のフィルター膜の薄さを実現できる。

【００２８】本発明に用いる水溶性樹脂としては、例え
ば、ポリビニルアルコール、ポリ−２−ヒドロキシエチ
ルメタクリレート、ポリ−２−ヒドロキシエチルアクリ
レート、ポリエチレングリコール、ポリビニルメチルエ
ーテル、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、
ポリジメチルアクリルアミド、ポリ−Ｎ−ビニルアセト
アミド等、あるいはこれらの共重合体が挙げられる。中
でも、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコー
ル、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド等が好
ましい。

【００２９】水溶性樹脂の重量平均分子量は１万〜１０
０万、特に１万〜５０万が好ましい。重量平均分子量が
これより大きいと、水に対する溶解度が低下し、塩基性
金属が分散し難くなる。重量平均分子量がこれより小さ
いと、温度センサカバーとして使用される高湿度下で流
出しやすい。

【００３０】用いる水溶性樹脂は共重合体であってもよ
く、その場合、ランダム共重合、交互共重合、ブロック
共重合のいずれであってもよい。上記のような水溶性樹
脂のモノマー成分は、水溶性樹脂中に、モル比で、５０
〜１００％含まれていることが好ましい。これ以下にな
ると、十分な水分の吸着効率が得られなくなってくる。

【００３１】含有されていてよい他のモノマー成分とし
ては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、
ブチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルア
クリレート、ブチルアクリレート、酢酸ビニル、スチレ
ン等が挙げられる。

【００３２】また、水溶性樹脂は、樹脂中に三次元架橋
構造を導入してもよい。架橋は、架橋剤を用いる方法、
水溶性樹脂に官能基を導入し、例えば紫外線により架橋
する方法等によって形成すればよい。なお、架橋密度が
大きくなるにつれて、樹脂の吸水力は低下してくる。架
橋を行う場合、架橋度は２０％以下、特に５〜１５％が
好ましい。

【００３３】塩基性金属塩としては、貧溶性の塩基性金
属塩を用いる。水溶性の低い塩基性金属塩を用いると、
長期間に亘って金属塩が溶出することが少なく、その保
護カバーの能力が高く保たれる。良溶性の塩基性金属塩
の場合、湿度センサの長期の安定性に問題が生じてく
る。用いる塩基性金属塩の２５℃の水溶液中での溶解度
積は、１０^-4以下、特に１０^-5〜１０^-12であることが
好ましい。溶解度積が小さいほど、金属塩の溶出が少な
く、耐久性は高い。ただし、小さすぎると、強酸性ガス
などの腐食性ガスとの反応効率が低下する。

【００３４】塩基性金属塩としては、炭酸塩、水酸化物
が好ましく、例えば、炭酸リチウム（Ｌｉ₂ＣＯ₃）、炭
酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）、水酸化マグネシウム
（Ｍｇ（ＯＨ）₂）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、水
酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ） ₂）、炭酸ストロンチウ
ム（ＳｒＣＯ₃）、水酸化ストロンチウム（Ｓｒ（Ｏ
Ｈ） ₂）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ₃）、水酸化バリウム
（Ｂａ（ＯＨ）₂）等が挙げられる。中でも、炭酸マグ
ネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸バリウムが好まし
い。

【００３５】他に、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）
₃）、水酸化スカンジウム（Ｓｃ（ＯＨ）₃）、炭酸イッ
トリウム（Ｙ₂（ＣＯ₃）₃）、水酸化イットリウム（Ｙ
（ＯＨ）₃）、水酸化チタン（Ｔｉ（ＯＨ）₄）、水酸化
ジルコニウム（Ｚｒ（ＯＨ） ₄）、水酸化バナジウム
（Ｖ（ＯＨ）₄）、水酸化クロム（Ｃｒ（ＯＨ）₂，Ｃｒ
（ＯＨ）₃）、炭酸マンガン（ＭｎＣＯ₃）、水酸化マン
ガン（Ｍｎ（ＯＨ）₂）、炭酸第一鉄（ＦｅＣＯ₃）、水
酸化第一鉄（Ｆｅ（ＯＨ）₂）、水酸化第二鉄（Ｆｅ
（ＯＨ）₃）、水酸化ルテニウム（Ｒｕ（ＯＨ）₃，Ｒｕ
（ＯＨ）₄）、水酸化コバルト（Ｃｏ（ＯＨ）₂，Ｃｏ
（ＯＨ）₃）、炭酸ニッケル（ＮｉＣＯ₃）、水酸化ニッ
ケル（Ｎｉ（ＯＨ）₂）、水酸化パラジウム（Ｐｄ（Ｏ
Ｈ）₂）、水酸化白金（Ｐｔ（ＯＨ）₂）、炭酸銅（Ｃｕ
ＣＯ₃）、水酸化第二銅（Ｃｕ（ＯＨ） ₂）、炭酸銀（Ａ
ｇ₂ＣＯ₃）、水酸化銀（ＡｇＯＨ）、炭酸亜鉛（ＺｎＣ
Ｏ₃）、水酸化亜鉛（Ｚｎ（ＯＨ）₂）、炭酸カドミウム
（ＣｄＣＯ₃）、炭酸鉛（ＰｂＣＯ₃）、水酸化ガリウム
（Ｇａ（ＯＨ）₃）、炭酸タリウム（Ｔｌ₂ＣＯ₃）、水
酸化スズ（Ｓｎ（ＯＨ）₂）、水酸化鉛（Ｐｂ（Ｏ
Ｈ）₂，Ｐｂ（ＯＨ）₄）等も用いることができる。ま
た、ランタン、ランタニド元素の炭酸塩等も使用でき
る。なお、上記の塩基性金属塩は、化学量論組成から多
少偏倚していてもよい。

【００３６】これらの塩基性金属塩は、１種を用いて
も、２種以上を併用してもよい。

【００３７】用いる塩基性金属塩の平均粒径は、０．１
〜５μm が好ましい。これより平均粒径が大きいと、腐
食性ガスとの反応効率が低下してくる。これより平均粒
径が小さいと、膜の通気性が損なわれる。

【００３８】塩基性金属塩は、水溶性樹脂に対して、２
０〜５００wt％、さらには４０〜３００wt％用いること
が好ましい。これより塩基性金属塩が多いと、塩基性金
属塩を保持することが難しくなってくる。これより塩基
性金属塩が少ないと、腐食性ガスとの反応効率が低下し
てくる。

【００３９】この他、膜中には、アエロジル、タルク、
クレー等を１０wt％以下含有させてもよい。

【００４０】膜は、水溶性樹脂と塩基性金属塩との混合
物のフィルムでもよい。この場合は、通常、ケース内部
に配置される。

【００４１】一方、膜成分を不織布、ガラスフィルター
等に含浸等により担持させ、これをケースの窓にフィル
ター膜として配置することが好ましい。

【００４２】膜の気孔率は、３０〜８０％が好ましい。
気孔率がこれ以上であると、腐食性ガスを十分に除去す
ることが難しくなり、湿度センサ素子の耐久性が落ちる
傾向がある。気孔率がこれ以下であると、素子の応答性
が悪くなってくる。

【００４３】また、膜の気孔径は、５〜１００μm が好
ましい。気孔径がこれ以上であると、水、粉塵等が感湿
部に侵入するのを防止できなくなってくる。気孔径がこ
れ以下であると、素子の応答性が悪くなってくる。

【００４４】膜の透湿度は、１０〜５００g／m²・dayが
好ましい。透湿度がこれ以下であると、水蒸気の透過率
が確保できず、素子の応答性が悪くなってくる。透湿度
がこれ以上であると、腐食性ガスの透過率も高くなるの
で、湿度センサの耐久性が低下してくる。

【００４５】本発明のフィルター膜の厚さは１０〜１０
０μm 程度、フィルター中に担持される膜の厚さは５〜
５０μm 程度、フィルムとするときは１０〜５０μm 程
度とする。このように薄くしても十分に腐食性ガス除去
の効果が得られるので、本発明の湿度センサカバーは湿
気の水分を吸着する水溶性樹脂を用いているが、湿度セ
ンサの応答性を乱すことがない。

【００４６】本発明の湿度センサカバーの一例の断面図
を図１に、正面図を図２に示す。湿度センサ１はセンサ
膜５を有する薄膜形のものを例示してあるが、その形
状、大きさは特に限定されず、どのような湿度センサに
対しても本発明の湿度センサカバーは適用できる。湿度
センサ１はケース２内に収納されている。このケース２
は、湿度センサ１を機械的に保護する。ケース２は、ポ
リプロピレン、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢ
Ｔ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ＡＢＳ樹脂のようなプラ
スチック製のものが使用される。ケース２は、湿度セン
サ１を収納できれば、形状、大きさは特に制限されない
が、通常ほぼ直方体状で、後端からセンサ１のリード線
６が延びている。ケース２の内部には、少なくとも感湿
部に対面して窓３が形成され、それ以外はセンサ１を封
止する。そして、水溶性樹脂と塩基性金属塩とを含有す
る本発明のフィルター膜４が、窓３の周縁に沿って、取
り付けられている。この場合、フィルター膜４は、ケー
ス２の対向する内面から内面に沿って形成されている。
窓３は、湿度センサが十分に機能すれば、形状、大きさ
等は特に制限されない。図示例では、センサ膜５が両面
に形成されているので、ケース２の対向する面に窓３が
設けられた構成になっている。

【００４７】フィルター膜を作製するには、水溶性樹脂
を室温または１００℃以下で溶媒に溶かし、さらに塩基
性金属塩を適当量加え、その分散物を作製する。溶媒と
しては、通常、水が用いられるが、アルコール等を含む
水や、メタノール、エタノール、メチルセロソルブ、エ
チルセロソルブ等を使用してもかまわない。水溶性樹脂
の濃度は、１〜２０wt％程度とする。

【００４８】フィルター膜を形成する際、それ単独では
十分なフィルター膜を形成しないため、図１のような場
合、不織布のような素材に含浸し、６０〜１００℃で２
〜３時間乾燥させる。そして、このフィルター膜をケー
ス内部または外部に窓を防ぐように配置し、接着、圧
着、熱融着等によって取り付ける。

【００４９】また、ケース全体が多孔質フィルム等で構
成され、上記溶液の乾燥物を担持できるような物質の場
合、直接ケース全体に付与させることもできる。

【００５０】湿度センサは、作動形式に応じて様々な構
造のものが知られているが、本発明の湿度センサカバー
は、湿度センサの構造に何ら限定されるものではなく、
湿度センサの感湿部を湿度雰囲気下に暴露することを基
本とする限り、すべての湿度センサに応用できる。ただ
し、よりその効果を発揮するのは、櫛形電極上に高分子
センサ膜を有するものである。このものは腐食性ガスに
極めて弱いためである。

【００５１】このような湿度センサの一構成例の平面図
を図３に示す。ここで示したセンサは、高分子センサ膜
を用いた抵抗値変化型の湿度センサである。

【００５２】図３に示すように、湿度センサ１は、絶縁
基板７上に一対の櫛形電極８を有し、この一対の櫛形電
極８は、一定距離のギャップ９を介し、かつ、両電極が
噛み合うようにして絶縁基板７上に配置されている。そ
して、絶縁基板７および櫛形電極８上には図示のように
センサ膜５が設けられている。また、櫛形電極８の各々
の一端には電極端子１０が取り付けられており、電極端
子１０の各々にはリード線６が半田１１を用いて接続さ
れている。

【００５３】このような構成で、両電極間に好ましくは
交流電圧を印加する。センサ膜の湿度に応じた抵抗ない
しインピーダンス変化によって出力電圧が変化し、湿度
が検出される。印加電圧は１２V 程度以下とする。

【００５４】図３に従って説明すれば、センサ膜５は、
第四級アンモニウム塩基をもつカチオン型ポリマーが好
ましく用いられる。例えば、前述の特開平７−３１８５
２６号公報に記載されているものが挙げられる。このう
ち、Ｃｌ^-を対イオンとして有するものに本発明の湿度
センサカバーは最も効果的である。膜厚は０．５〜１０
μm 程度であることが好ましい。

【００５５】絶縁基板７としては、材質はセンサ膜５と
の接着性が良好で、かつ電気絶縁性を有するものであれ
ばどのようなものでもよく、例えばガラス、プラスチッ
ク、セラミックまたは絶縁被覆した金属等が用いられ
る。

【００５６】また、電極８は通常使用されているもので
あれば特に制限はなく、例えばＡｕないしはＲｕＯ₂等
を含有し、さらに、必要に応じてガラスフリットを含有
する低抵抗ペースト等をスクリーン印刷し、高温焼結し
たもの等が使用できる。また、電極端子１０は半田１１
との相溶性のあるものであればどのようなものでもよ
く、例えばＡｇ−Ｐｄ合金等を用い、これらを通常の方
法で印刷して高温で焼付等すればよい。

【００５７】なお、この湿度センサにおける一対の電極
間のギャップ９は、通常、１００〜５００μm 程度であ
る。

【００５８】また、付着する水滴の影響を防止し、迅速
に正確な湿度測定を行うために、センサ膜上に撥水性被
膜を形成してもよい。

【００５９】撥水性被膜は、水との接触角が９０度以
上、特に９０〜１３０度であることが好ましい。また、
膜厚としては、充分な湿気の水分の透過を確保する必要
があり、そのためには、５μm 以下、特に０．１〜２μ
m にすることが好ましい。

【００６０】このような撥水性被膜を構成する材料とし
ては、疎水性のポリマー、例えばポリテトラフルオロエ
チレン等のフッ素系ポリマー、ポリエチレンやポリプロ
ピレン等のオレフィン系ポリマー、シリコーン系ポリマ
ー等が好適に使用される。

【００６１】このような撥水性被膜の形成方法に限定は
ないが、上記材料を可溶な溶媒（例えば飽和炭化フッ素
等）に溶解し、塗布すればよい。

【００６２】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を比較例ととも
に示し、本発明をさらに詳細に説明する。

【００６３】＜実施例１＞塩基性金属塩として炭酸バリ
ウム（２５℃における溶解度積：８×１０^-9）を、水溶
性樹脂としてポリビニルアルコール（ＰＶＡ；重量平均
分子量：２００００）を用いた。

【００６４】まず、ＰＶＡ３wt％水溶液に、炭酸バリウ
ムをＰＶＡの２倍重量加えた。この溶液をポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ；厚さ２０μm、気孔率５０
％、気孔径１０μm）不織布に塗布・含浸させ、その後
乾燥させた。担持されたときの膜厚は５μmであった。

【００６５】湿度センサは、下記のカチオン型ポリマー
のセンサ膜（膜厚２μm）を用いた櫛形電極の抵抗値変
化型湿度センサを用いた。

【００６６】

【化２】

【００６７】そして、図１のように、ポリブチレンテレ
フタレート（ＰＢＴ）製ケースに、湿度センサを収納
し、上記の処理を施したＰＥＴ不織布で窓部分を覆って
湿度センサを得た。窓の総面積は１．５cm²とした。

【００６８】まず、この湿度センサの各相対湿度（％Ｒ
Ｈ）に対する出力値（％）を調べた。そして、その関係
がほぼ線形であることを確認した。

【００６９】次に、二酸化窒素ガス、塩化水素ガスをそ
れぞれ５ppmの濃度で流しながら、温度４０℃、湿度７
０〜８０％ＲＨの条件で１００時間放置した後、各湿度
（％ＲＨ）に対する湿度センサの出力値（％）を調べ
た。その結果、耐ガス試験前後で湿度センサの出力値に
全く変化が見られなかった。

【００７０】＜実施例２＞塩基性金属塩として炭酸バリ
ウム（２５℃における溶解度積：８×１０^-9）を、水溶
性樹脂としてポリエチレングリコール（重量平均分子
量：１００００）を用いた他は、実施例１と同様にして
湿度センサカバーを作製し、湿度センサを得た。そし
て、この湿度センサに対して実施例１と同様の耐ガス試
験を行った。

【００７１】その結果、実施例１と同様、耐ガス試験前
後で湿度センサの出力値に全く変化が見られなかった。

【００７２】＜実施例３＞塩基性金属塩として炭酸マグ
ネシウム（２５℃における溶解度積：３×１０^-5）を、
水溶性樹脂としてポリビニルピロリドン（重量平均分子
量：４００００）を用いた他は、実施例１と同様にして
湿度センサカバーを作製し、湿度センサを得た。そし
て、この湿度センサに対して実施例１と同様の耐ガス試
験を行った。

【００７３】その結果、実施例１と同様、耐ガス試験前
後で湿度センサの出力値に全く変化が見られなかった。

【００７４】＜実施例４＞塩基性金属塩として水酸化マ
グネシウム（２５℃における溶解度積：１×１０ ^-11）
を、水溶性樹脂としてポリアクリルアミド（重量平均分
子量：１０００００）を用いた他は、実施例１と同様に
して湿度センサカバーを作製し、湿度センサを得た。そ
して、この湿度センサに対して実施例１と同様の耐ガス
試験を行った。

【００７５】その結果、実施例１と同様、耐ガス試験前
後で湿度センサの出力値に全く変化が見られなかった。

【００７６】＜比較例１＞ＰＥＴ不織布に直接炭酸カル
シウム（２５℃における溶解度積：５×１０^-9）を散布
し、水溶性樹脂を用いなかった他は、実施例１と同様に
して湿度センサカバーをを作製し、湿度センサを得た。
そして、この湿度センサに対して実施例１と同様の耐ガ
ス試験を行った。

【００７７】その結果を図４に示す。このセンサは、耐
ガス試験後には湿度センサの出力値が下がり、湿度検出
ができなくなった。

【００７８】＜比較例２＞塩基性金属塩として炭酸カル
シウム（２５℃における溶解度積：５×１０^-9）を用
い、水溶性樹脂の代わりに水不溶性樹脂：ポリメチルメ
タクリレート（重量平均分子量：４００００）を用い、
溶媒にエチルセロソルブを用いてフィルター膜を製造し
た他は、実施例１と同様にして湿度センサカバーをを作
製し、湿度センサを得た。そして、この湿度センサに対
して実施例１と同様の耐ガス試験を行った。この湿度セ
ンサも、比較例１と同様耐ガス試験後には湿度センサの
出力値が下がり、湿度検出ができなくなった。

【００７９】＜比較例３＞塩基性金属塩として炭酸ナト
リウム（２５℃における溶解度積：２．１×１０ ¹）
を、水溶性樹脂としてポリビニルアルコール（重量平均
分子量：２００００）を用いた他は、実施例１と同様に
して湿度センサカバーをを作製し、湿度センサを得た。
そして、この湿度センサに対して実施例１と同様の耐ガ
ス試験を行った。

【００８０】その結果を図５に示す。このセンサは、ガ
ス下の放置時間に従って湿度センサの出力値が下がり、
湿度検出ができなくなった。

【００８１】

【発明の効果】本発明によれば、湿度センサ素子の応答
性を乱すことなく、特に耐腐食性ガス性が高く、長期間
に亘って高精度で機能させるために湿度センサカバーを
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の湿度センサカバーの一例の断面図であ
る。

【図２】本発明の湿度センサカバーの一例の正面図であ
る。

【図３】湿度センサ素子の構成例の一つを示す平面図で
ある。

【図４】比較例１の湿度センサカバーを用いた湿度セン
サのＳＯ₂試験前後の出力値を示すグラフである。

【図５】比較例３の湿度センサカバーを用いた湿度セン
サのＳＯ₂試験前後の出力値を示すグラフである。

【符号の説明】

１湿度センサ２ケース３窓４フィルター膜５センサ膜６リード線７絶縁基板８電極９ギャップ１０電極端子１１半田

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G046 AA09 BA01 BB02 BC03 BC04 BD02 BF05 BH02 EA02 EA04 FA01 FC01 2G060 AA01 AB02 AC01 AF03 AF06 AG06 BB09 BB10 BB13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】湿度センサを保護するための湿度センサ
カバーであって、ノニオン性の水溶性樹脂と貧溶性の塩基性金属塩とを含
有する膜を有する湿度センサカバー。
【請求項２】前記塩基性金属塩は、２５℃の水溶液中
での溶解度積が１０ ^-4以下である請求項１の湿度センサ
カバー。
【請求項３】前記水溶性樹脂がヒドロキシ基、アセト
アミド基、カルボニルイミド結合およびエーテル結合の
１種以上を有する請求項１または２の湿度センサカバ
ー。
【請求項４】前記塩基性金属塩が前記水溶性樹脂に対
して２０〜５００wt％含有されている請求項１〜３のい
ずれかの湿度センサカバー。
【請求項５】前記膜が前記湿度センサカバーの窓部に
フィルター膜として設けられている請求項１〜４のいず
れかの湿度センサカバー。
【請求項６】前記湿度センサが、櫛形電極上にセンサ
膜を有し、このセンサ膜は、塩素を対イオンとして有し、アンモニ
ウム塩を含有するカチオン型ポリマーを含む請求項１〜
５のいずれかの湿度センサカバー。