JP5037043B2 - 水分検知センサ - Google Patents

Description

本発明は、水分検知センサに関する。

従来、電極間に水分が付着して電流が流れると、水分の存在、発生を検知する水分検知センサが知られている（例えば、特許文献１，２，３参照。）。この水分検知センサは、例えば自動車の自動ワイパー、オムツに使用される。

特開昭６３−２９０９５０号公報 特開２０００−１９１３６号公報 特開２００２−８２０８０号公報

従来の水分検知センサは、電極間に電位差を生じさせておき、電極間に水分が付着して電流が流れると、水分が発生したとの信号を出力するようになっているので、電極等を含んだ回路の良否については判別することができない。このため、水分が電極間に付着したが、電極不良等により信号が発生せず、水分の発生、存在を検知することができないという不都合を生じる。

また、従来の水分検知センサをオムツ等において排尿の検知に使用する場合、複数回にわたって排尿を検知しようとすると、抵抗値が変化してしまい誤作動を起こしやすくなるという問題がある。

従って、本発明は上記問題点を解決することができる水分検知センサを提供することを目的とする。

上記問題点を解決するため、請求項１に係る発明は、並んで延びる低抵抗導線（１，２）と、低抵抗導線（１，２）の端部間を結ぶ高抵抗導線（３）とを含んだ回路部が、ともに防水性及び絶縁性のある担持体（４）と被覆体（５）との間に挟み込まれ、低抵抗導線（１，２）を複数箇所にわたって露出させる露出孔（６）が被覆体（５）又は担持体（４）に形成され、回路部に電流を流した状態で露出孔（６）間に水分（Ｗ）が付着し低抵抗導線（１，２）間が短絡すると、水分（Ｗ）が付着する前に比べて電流値が大きくなるようにし、露出孔（６）が設けられる被覆体（５）又は担持体（４）が印刷インキ層の積層体として形成され、この積層体のうちの少なくとも一層が尿レジストインキで形成され、積層体のうち尿レジストインキ層と低抵抗導線（１，２）及び高抵抗導線（３）との間に介在する少なくとも一層が溶剤レジストインキで形成された水分検知センサを採用する。
また、請求項２に係る発明は、並んで延びる低抵抗導線と、低抵抗導線の端部間を結ぶ高抵抗導線とを含んだ回路部が、ともに防水性及び絶縁性のある担持体と被覆体との間に挟み込まれ、低抵抗導線を複数箇所にわたって露出させる露出孔が被覆体又は担持体に形成され、回路部に電流を流した状態で露出孔間に水分が付着し低抵抗導線間が短絡すると、水分が付着する前に比べて電流値が大きくなるようにし、露出孔が設けられる被覆体又は担持体が印刷インキ層の積層体として形成され、この積層体のうちの少なくとも一層が尿レジストインキで形成され、尿レジストインキが、ポリエステルポリオールとイソシアネートとのウレタン結合インキ又はＵＶ硬化型樹脂インキである水分検知センサを採用する。
また、請求項３に係る発明は、並んで延びる低抵抗導線と、低抵抗導線の端部間を結ぶ高抵抗導線とを含んだ回路部が、ともに防水性及び絶縁性のある担持体と被覆体との間に挟み込まれ、低抵抗導線を複数箇所にわたって露出させる露出孔が被覆体又は担持体に形成され、回路部に電流を流した状態で露出孔間に水分が付着し低抵抗導線間が短絡すると、水分が付着する前に比べて電流値が大きくなるようにし、担持体及び被覆体に、上記低抵抗導線及び高抵抗導線を避けるように、表裏間を貫通する水分通過孔が形成された水分検知センサを採用する。

また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の水分検知センサにおいて、フィルム状の担持体（４）に低抵抗導線（１，２）及び高抵抗導線（３）が印刷され、その上から被覆体（５）が印刷された水分検知センサを採用する。

また、請求項５に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の水分検知センサにおいて、担持体（４）及び被覆体（５）に、上記低抵抗導線（１，２）及び高抵抗導線（３）を避けるように、表裏間を貫通する水分通過孔（９ａ，９ｂ）が形成された水分検知センサを採用する。

また、請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の水分検知センサにおいて、低抵抗導線及び高抵抗導線が導電性カーボンを含んだ導電性インキで印刷された水分検知センサを採用する。

この場合、低抵抗導線の印刷インキは高抵抗導線の印刷インキよりも導電性カーボンをより多く含んでいるものとすることができる。

請求項１に記載の水分検出センサにおいて、溶剤レジストインキは、ポリエステル樹脂インキとすることができる。

また、請求項９に係る発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の水分検知センサにおいて、低抵抗導線及び高抵抗導線が、導電性物質として導電性カーボンのみを含んだ導電性インキで印刷された構成を採用する。

請求項１に係る発明によれば、回路部に電流を流した状態で露出孔（６）間に水分（Ｗ）が付着することにより並走する低抵抗導線（１，２）間が短絡すると、水分（Ｗ）が付着する前に比べて回路を流れる電流が増えるようになっているので、回路部の良否を確認したうえで水分検知センサとして使用することができ、従って、水分（Ｗ）の存否を正確に検知することができる。

請求項２に係る発明によれば、水分検知センサを薄く形成することができ、狭隘な箇所、凹凸のある箇所等にも設置可能となる。

請求項３に係る発明によれば、水分が露出孔（６）と反対側に存在したとしても、水分通過孔（９ａ，９ｂ）を通って水分が露出孔（６）側に流れるので、水分（Ｗ）の存在を適正に検知することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

＜実施の形態１＞
図１ないし図４に示すように、この水分検知センサは、並んで延びる低抵抗導線１，２と、低抵抗導線１，２の端部間を結ぶ高抵抗導線３とを含んだ回路部を備える。この回路部は、ともに防水性及び絶縁性のある担持体４と被覆体５との間に挟み込まれ、低抵抗導線１，２を複数箇所にわたって露出させる露出孔６が被覆体５に形成される。

担持体４はこの水分検知センサの全体を担持するもので屈曲自在な帯状に形成される。担持体４は水分を通さないよう防水性を有し、電気を通さないよう絶縁性を有する。また、回路部の良否を確認しやすくするため望ましくは透明に形成される。担持体４は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリスチレン等の二軸延伸フィルムにより作られる。担持体４の厚さは、望ましくは３０μｍ〜３００μｍ、より望ましくは５０μｍ〜１００μｍである。

回路部の低抵抗導線１，２は複数本設けられ、それぞれ担持体４である帯状フィルムの両側縁に沿って平行に延びる。低抵抗導線１，２は導電性インキを用いて担持体４に印刷することにより形成される。

導電性インキは、バインダ、導電性金属粉、その他の充填剤を混練してなるもので、バインダとしてはポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアクリルウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フェノール系樹脂等を使用可能である。導電性金属粉としては、銀、金、銅、ニッケル、アルミニウム、導電性カーボン等を使用可能である。充填剤には、粘度調整剤、分散剤等が含まれる。導電性インキが、スクリーン印刷、ダイレクトグラビア印刷、フレキソ印刷等により担持体４上に細い帯状に塗布されることにより低抵抗導線１，２が形成される。各低抵抗導線１，２は、例えば幅１ｍｍ、厚さ１０μｍ、望ましくは５μｍ〜３０μｍとなるように印刷される。この低抵抗導線１，２の抵抗値は、例えば上記導電性インキの導電性金属粉の含有量が調整されることにより、望ましくは０〜２００ｋΩ、より望ましくは１００ｋΩ以下とされる。この実施の形態１では１００ｋΩ程度に設定される。

回路部の高抵抗導線３は、低抵抗導線１，２の印刷に用いられる導電性インキと同様な組成の導電性インキで同様な印刷方式で印刷される。ただし、導電性インキに含まれる導電性金属粉の量が少なく、その結果高抵抗導線３の抵抗値は、低抵抗導線１，２よりも大きく例えば数ＭΩ程度に設定される。また、低抵抗導線１，２と識別しやすくするため、低抵抗導線１，２よりも細く形成され、例えば幅０．５ｍｍ程度に形成される。また、高抵抗導線３は一方の低抵抗導線１の一端部からこの低抵抗導線１に沿って他端部へと延び、他方の低抵抗導線２の他端部へ向かい、この低抵抗導線２に沿ってその一端部へと延びている。この結果、高抵抗導線３と低抵抗導線１，２は担持体４上で一本の電線となって連なり、低抵抗導線１，２の後端部間に電位差が形成されることにより一定量の電流が流れる。高抵抗導線３の抵抗値は、望ましくは１ＭΩ〜１０ＭΩ、より望ましくは２ＭΩ〜６ＭΩに設定される。

二本の低抵抗導線１，２の他端部にはリード線７，８が接続される。このリード線７，８も導電性インキによって担持体４上に印刷される。これに使用する導電性インキは低抵抗導線１，２用の導電性インキと同様なものを使用する。

また、水分Ｗが集中しやすい箇所である例えば担持体４の先端部分には、低抵抗導線１，２の延長部１ａ，２ａが形成される。具体的には、各低抵抗導線１，２の一端部が反対側の低抵抗導線２，１へと担持体４を横断するように屈曲して延びている。また、高抵抗導線３も低抵抗導線１，２に倣って屈曲して延びている。

被覆体５は、担持体４の表面に上記回路部上から被覆され、担持体４と共に回路部を外部から絶縁する。被覆体５は具体的には印刷インキで形成される。

印刷インキは、バインダ、顔料、その他の充填剤を混練してなるもので、バインダとしてはポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアクリルウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フェノール系樹脂等を使用可能である。また、バインダとしては、ポリエステルポリオールとイソシアネートとをウレタン結合させたもの、あるいはＵＶ硬化型樹脂を使用することもできる。顔料としては、回路部と識別しやすくするため例えば白色顔料が使用される。充填剤には、粘度調整剤、分散剤等が含まれる。この印刷インキがスクリーン印刷、ダイレクトグラビア印刷等により担持体４の表面に回路部の上からリード線７，８を残すように塗布されることにより被覆体５が形成される。この被覆体５が絶縁膜及び防水膜として機能する。

上記被覆体５に低抵抗導線１，２を複数箇所にわたって露出させる露出孔６が形成される。これらの露出孔６は被覆体５の印刷時に同時に形成される。図示例では、二本の平行に延びる低抵抗導線１，２に沿って所定の間隔で設けられ、低抵抗導線１，２の延長部１ａ，２ａにもそれぞれ一個又は複数個設けられる。露出孔６は図示例では円形であるが、楕円形、四角形等他の形状に適宜変更可能である。また、この露出孔６に対応した低抵抗導線１，２上の箇所には、露出孔６よりも大面積の拡張部６ａが必要に応じて形成される。これにより、露出孔６の位置が多少ずれて形成されたとしても、低抵抗導線１，２を外部に適正に露出させることができる。各低抵抗導線１，２上の露出孔６に跨るように水分Ｗが付着すると、低抵抗導線１，２間を電流が短絡して流れることとなる。この電流値は短絡しない場合の電流値よりも大きく、これにより水分Ｗの付着が検知される。

上記担持体４には、その表裏間を貫通する水分通過孔９が形成される。図示例では、低抵抗導線１，２同士間、延長部１ａ，１ｂ同士間に夫々略長方形に穿設されるが、多数の小孔の集合によって形成する等他の形状、形態で穿設することも可能である。これにより、被覆体５側に水分Ｗが付着した場合であっても、水分Ｗが水分通過孔９ａ，９ｂを通って露出孔６側へと回り込み水分Ｗの検知が適正に行われることとなる。

次に、上記水分検知センサの作用について説明する。

水分検知センサの回路部と被覆体５は透明フィルムからなる担持体４上に色違いのインキで印刷されていることから、回路部の断線の有無、被覆体５の欠損の有無等が目視により直ちに認識され、水分検知センサの良否の選別が簡易化される。

また、リード線７，８が図示しない電源に接続され、電圧が回路部に印加されると電流が一方の低抵抗導線１から高抵抗導線３を経て他方の低抵抗導線２へと流れる。この電流の有無等が検知されることにより、水分検知センサの良否の選別が可能となる。

水分検知センサは例えば自動車の車体、窓ガラス等に露出孔６側が車外に露出するように貼着される。あるいは、オムツに貼着される。リード線７，８がバッテリ等の電源に接続され、電圧が回路部に印加されると電流が一方の低抵抗導線１から高抵抗導線３を経て他方の低抵抗導線２へと流れる。この電流が検知されることにより、水分検知センサが正常か否かが判別される。

雨等により水分Ｗが二条の低抵抗導線１，２上の露出孔６に跨るように付着すると、低抵抗導線１，２間を電流が短絡して流れる。この電流値は短絡しない場合の電流値よりも大きく、これにより水分の付着が検知される。自動車の制御部は水分検知センサからの信号の出力により、降雨と判断し、ワイパーを始動させる。雨がやんで水分が蒸発すると、再び電流値が低減し、これにより制御部はワイパーを停止させる。また、オムツの場合は、排出された尿が二条の低抵抗導線１，２上の露出孔６に跨るように付着すると、低抵抗導線１，２間を電流が短絡して流れる。これにより、排尿の有無等が警報等により知らされる。

＜実施の形態２＞
この実施の形態２では、図５に示すように、水分検知センサの回路部における高抵抗導線１０が実施の形態１の場合よりも短く形成される。

なお、実施の形態１における部分と同じ部分には同じ符号を用いて示すことし、重複した説明を省略する。

＜実施の形態３＞
この実施の形態３では、図６に示すように、水分検知センサの回路部における高抵抗導線１１が実施の形態１，２の場合よりも短く形成され、二条の低抵抗導線１，２の一端部間を直線状に延びている。

なお、実施の形態１，２における部分と同じ部分には同じ符号を用いて示すことし、重複した説明を省略する。

＜実施の形態４＞
この実施の形態４における水分センサでは、図７に示すように、露出孔６が設けられる被覆体５が印刷インキ層の積層体として形成される。具体的には、三層の印刷インキ層からなり、担持体４の表面に回路部の低抵抗導線１，２及び高抵抗導線３の上から第一の溶剤レジストインキ層５ａが印刷され、その上から尿レジストインキ層５ｂが印刷され、さらにその上から第二の溶剤レジストインキ層５ｃが印刷される。また各層５ａ，５ｂ，５ｃの印刷の際に非画線部として露出孔６が同時に形成される。

溶剤レジストインキとしては、ポリエステル樹脂のインキが使用される。また、尿レジストインキとしては、ポリエステルポリオールとイソシアネートとのウレタン結合インキ又はＵＶ硬化型樹脂インキが使用される。

この水分センサをオムツに装着した場合、多層の印刷インキ層５ａ，５ｂ，５ｃからなる被覆体５で低抵抗導線１，２及び高抵抗導線３が保護されていることから、尿は中間の尿レジストインキ層５ｂにより低抵抗導線１，２及び高抵抗導線３への浸透を阻止され、したがって、回路部における低抵抗導線１，２及び高抵抗導線３の抵抗値の変化が防止される。この結果、排尿を複数回にわたって適正に検知することができ、オムツも複数回の排尿にわたって使用することができる。また、尿レジストインキ層５ｂが含有する溶剤等の成分の回路部への浸透が第一の溶剤レジストインキ層５ａにより遮断され、回路部と反対側への浸透が第二の溶剤レジストインキ層５ｃにより遮断される。

なお、実施の形態１〜３における部分と同じ部分には同じ符号を用いて示すことし、重複した説明を省略する。

＜実施の形態５＞
実施の形態５における水分センサでは、上記実施の形態１〜４の各態様において、低抵抗導線１，２及び高抵抗導線３が、導電性物質として導電性カーボンのみを含んだ導電性インキで印刷される。これにより、低抵抗導線１，２及び高抵抗導線３は尿成分に対し更に高い耐性を示すこととなり、抵抗値の変動が抑止される。その結果この水分センサによればオムツに使用した場合に排尿を繰り返し適正に検知することが可能となる。

以上本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば上記実施の形態では露出孔を被覆体に設けたが、担持体に設けることも可能である。また、被覆体が印刷インキ層として設けられるとしたが、被覆体を担持体と同様なフィルムで形成することも可能である。

本発明の実施の形態１に係る水分検知センサの表面図である。 水分検知センサの裏面図である。 回路部の平面図である。 図１中、ＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。 本発明の実施の形態２に係る水分検知センサの回路部の平面図である。 本発明の実施の形態３に係る水分検知センサの回路部の平面図である。 本発明の実施の形態４に係る水分検知センサの図４と同様な断面図である。

１，２…低抵抗導線
１ａ，２ａ…延長部
３…高抵抗導線
４…担持体
５…被覆体
６…露出孔
６ａ…拡張部
９ａ，９ｂ…水分通過孔
Ｗ…水分

Claims (9)

1. 並んで延びる低抵抗導線と、低抵抗導線の端部間を結ぶ高抵抗導線とを含んだ回路部が、ともに防水性及び絶縁性のある担持体と被覆体との間に挟み込まれ、低抵抗導線を複数箇所にわたって露出させる露出孔が被覆体又は担持体に形成され、回路部に電流を流した状態で露出孔間に水分が付着し低抵抗導線間が短絡すると、水分が付着する前に比べて電流値が大きくなるようにし、露出孔が設けられる被覆体又は担持体が印刷インキ層の積層体として形成され、この積層体のうちの少なくとも一層が尿レジストインキで形成され、積層体のうち尿レジストインキ層と低抵抗導線及び高抵抗導線との間に介在する少なくとも一層が溶剤レジストインキで形成されたことを特徴とする水分検知センサ。
2. 並んで延びる低抵抗導線と、低抵抗導線の端部間を結ぶ高抵抗導線とを含んだ回路部が、ともに防水性及び絶縁性のある担持体と被覆体との間に挟み込まれ、低抵抗導線を複数箇所にわたって露出させる露出孔が被覆体又は担持体に形成され、回路部に電流を流した状態で露出孔間に水分が付着し低抵抗導線間が短絡すると、水分が付着する前に比べて電流値が大きくなるようにし、露出孔が設けられる被覆体又は担持体が印刷インキ層の積層体として形成され、この積層体のうちの少なくとも一層が尿レジストインキで形成され、尿レジストインキが、ポリエステルポリオールとイソシアネートとのウレタン結合インキ又はＵＶ硬化型樹脂インキであることを特徴とする水分検知センサ。
3. 並んで延びる低抵抗導線と、低抵抗導線の端部間を結ぶ高抵抗導線とを含んだ回路部が、ともに防水性及び絶縁性のある担持体と被覆体との間に挟み込まれ、低抵抗導線を複数箇所にわたって露出させる露出孔が被覆体又は担持体に形成され、回路部に電流を流した状態で露出孔間に水分が付着し低抵抗導線間が短絡すると、水分が付着する前に比べて電流値が大きくなるようにし、担持体及び被覆体に、上記低抵抗導線及び高抵抗導線を避けるように、表裏間を貫通する水分通過孔が形成されたことを特徴とする水分検知センサ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の水分検知センサにおいて、フィルム状の担持体に低抵抗導線及び高抵抗導線が印刷され、その上から被覆体が印刷されたことを特徴とする水分検知センサ。
5. 請求項１又は請求項２に記載の水分検知センサにおいて、担持体及び被覆体に、上記低抵抗導線及び高抵抗導線を避けるように、表裏間を貫通する水分通過孔が形成されたことを特徴とする水分検知センサ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の水分検知センサにおいて、低抵抗導線及び高抵抗導線が導電性カーボンを含んだ導電性インキで印刷されたことを特徴とする水分検知センサ。
7. 請求項６に記載の水分検知センサにおいて、低抵抗導線の印刷インキは高抵抗導線の印刷インキよりも導電性カーボンをより多く含んでいることを特徴とする水分検知センサ。
8. 請求項１に記載の水分検知センサにおいて、溶剤レジストインキがポリエステル樹脂インキであることを特徴とする水分検知センサ。
9. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の水分検知センサにおいて、低抵抗導線及び高抵抗導線が、導電性物質として導電性カーボンのみを含んだ導電性インキで印刷されたことを特徴とする水分検知センサ。

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