JPH02264854A - 温湿度センサ - 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、空調用や調理用機器等の湿度制御及び温度制
御用の温湿度センサに関するものである。

従来の技術 従来、温湿度センサとしては、高精度の負特性（ＮＴＣ
）サーミスタを２ケ使用し、異った環境下での抵抗値の
差を読みとることにより検知させるタイプのもの、また
金属酸化物や塩化リチウム等の電解質や有機高分子電解
質を担持させた感湿素子とディスク形あるいはチップ形
のサーミスタとを組み合わせたタイプのものが挙げられ
る。これらの中で、本発明者らは多孔質セラミックに有
機高分子電解質を担持させたチップ状の感湿素子と単板
形チップサーミスタを絶縁基板上に同時に設けたハイブ
リッドセンサを提案してきた。このような従来の温湿度
センサを第２図に示す。第２図において、１は感湿素子
、２は単板形デツプサーミスタ、３はアルミナ基板、４
はリード線、５はアルミナ基板３に形成された電極、６
はリード端子である。

このセンサに用いられるチップサーミスタ２は、感湿素
子のインピーダンスあるいはその温度特性を補償するた
めに用いられるが、これは感湿素子の特性により、素子
形状が限定されてくる。

例えば、ポリアクリル酸ナトリウムを電解質とする感湿
素子のインピーダンスの温度特性は、サーミスタ定数と
して５０００に以上であり、温度補償用サーミスタとし
ても、サーミスタ定数５０００に以上が必要とされる。

さらに、機器からの要望特性を満足させるためには、サ
ーミスタの抵抗値そのものを３０にΩ以下にする必要が
あり、これらを満足するサーミスタ材料を用いてサーミ
スタを作成すると、その素子形状は約６．０Ｘ４．ＯＸ
ｏ、２Ｍと、薄く、またかなりの大面積が必要であった
。

発明が解決しようとする課題 上述のような形状では、素子厚みがきわめて薄いため、
素子強度が弱く、製造工程での素子の取扱い性の点及び
熱衝撃性の点で問題があった。また、抵抗値を小さくす
るためには、さらに素子面積を大きくする必要があり、
センサ全体の形状を小形化するという点で問題があった
。

課題を解決するための手段 一般的に、サーミスタ材料は、比抵抗とＢ定数は相関性
を有しており、高Ｂ定数で、かつ低比抵抗の材料を見出
すことは難しい。上記問題を解決する手段として、新材
料を開発することが考えられるが、上述した背景により
難しく長期の開発期間が必要とされる。そこで、本発明
者らは種々検討の結果、チップサーミスタを単板形から
積層形にすることによって、これらの問題を解決するこ
とを見出したものである。

作用 すなわち、従来からのサーミスタ材料を用い、面実装タ
イプの積層形サーミスタにすることにより、サーミスタ
定数は同じで、かつ抵抗値を小さくでき、有効層の厚み
と有効層数を変えることにより広範囲の抵抗値範囲をカ
バーすることができることとなる。また、素子の厚みも
規格にそって０．６鴫以上あり、素子強度が大幅に改善
され、熱衝撃性の点と素子取扱い性の点で効果を発揮す
ることとなる。さらに、面積的にもサーミスタ素子が規
格上３．２Ｘ１．６ｍｍあるいは２．ＯＸｌ、、２５則
と従来比（比較は後述する本発明者らによる従来品）の
２５％以下であり、センサそのものを小形化することが
できることとなる。

実施例 以下、本発明の実施例における温湿度センサについて図
面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例による温湿度センサの基板部
分を示す平面図であり、第１図において、１１は感湿素
子、１２は積層形チップサーミスタ、１３はアルミナ基
板、１４はリード線、１５は電極、１６はリード端子で
ある。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。まず、
感湿素子１１を作成する。これはＭｇＣｒ２０４−Ｔｉ
　０２系混合物を１３００℃で２時間空気中で焼成し、
気孔率約３５％のＭｇＣｒ２０４−Ｔｉ　０２系のブロ
ック状碧結体を得る。これをスライシングし、さらにダ
イシングにより３．ＯＸ３．ＯＸｏ、３ｍｍのチップ状
の素子を得る。これを感湿材として、重合度２０００〜
５０００のポリアクリル酸ナトリウムの５％水溶液に浸
漬した後、４０度で５時間乾燥し、感湿素子１１を得る
。次に、積層形チップサーミスタを作成する。まず、市
販のＭ　ｎ　ＣＯ３１Ｎ　ｔ　Ｏ＊　Ｃｒ　２０３＊５
ｉ０２を所定の比で配合し、ボールミルで混合した後、
仮焼する。これをさらにボールミルで粉砕した後、粉砕
粉に可塑剤、バインダ、溶剤を加えスラリーを作成する
。これをＰＥＴフィルム上にシート成形を行い、６０μ
ｍのシートを得る。

次いで、適当な大きさにシートを切断した後、電極を印
刷法により塗布した後、積層形セラミックコンデンサの
製造工程と同様にして、積層２切断、焼成、研磨、電極
デイツプ焼付を実施し、３．２ｘ　１．６ｘＯ，８価（
積１層数は４層）の積層形チップサーミスタ１２を得る
。このサーミスタ１２の特性は、上記粉砕粉を用いてデ
ィスク形サーミスタを作成し評価した結果、２５℃での
比抵抗が２４０にΩ・ｃｍ、Ｂ定数は２５℃および１２
５°Ｃでの抵抗値から４９００にであった。また、作成
した積層形チップサーどスタ１２の電気特性は２５℃で
の抵抗値は１５にΩ、Ｂ定数は４９００にであった。次
に、この感湿素子１１および積層デツプサーミスタ１２
を穴１３ａおよび所定の配線パターンとして形成された
電極１５を設けたアルミナ基板１３上に、ペースト（図
示せず）を用いて電極１５と貼り合わせる。さらに、リ
ード線１４を無機接着剤を用いてチップサーミスタ１２
の表面と電極１５の所定部分とに接着する。次いで、外
部への引出しリード端子１６を電極１５へ半田づけにて
接続する。そして、上記基板１３上に感湿素子１１およ
び積層形チップサーミスタ１２を取付けたものを、数多
くの小孔を設けた樹脂ケース（図示せず）に入れた後、
封口してセンサを完成する。

下記の第１表に上記実施例と同一組成を用いて作成した
従来の単板形チップサーミスタと本発明の積層形チップ
サーミスタを用いた場合の一６５℃（１５分）〜１２５
℃（１５分）の熱衝撃試験１０００サイクル後での抵抗
値変化率を示す。また、これには併せてセンサのインピ
ーダンスの変化率を比較のために示している。ここで、
従来品の感湿素子は、上記実施例中の感湿素子１１と同
一のものである。

（以　下　余　白） 第１表の数値は、試料３０ケの平均値であり、単板形チ
ップサーミスタで抵抗値変化率が大きいものが存在し、
これが平均値を引き上げている。

ここで、良品は抵抗値変化率が±５％以内であり、±５
％を超えた不良品について解析した結果、マイクロクラ
ックによることが明らかになった。また、積層形チップ
サーミスタにはマイクロクラックは全く見られなかった
。そして、チップサーミスタの抵抗値変化率の大きいも
のについては、１０サイクル程度で良品との差が見られ
るため、この試験により短期間で選別が可能である。

また、製造工程での歩留りは、素子強度の向上により著
しく改善することができる。

次に、センサ形状について言及すると、従来の単板形チ
ップサーミスタを用いた場合の基板サイズは、１３　Ｘ
　１０ｍｍであったが、積層形チップサーミスタを用い
た場合には、８×１０ＩＩＩＩ＋＋と約６０％の大きさ
にすることが可能である。さらに、単板形チップサーミ
スタでは、抵抗値を小さくするためには、素子強度の関
係から、素子面積を大きくしなければならない。すなわ
ち、要求特性により基板サイズを変更しなければならな
いことになる。

これに対し、積層形チップサーミスタの場合は、厚み以
外は規格値であり、同一サイズの基板を用いることがで
きる。

発明の効果 以上述べたように、本発明はセラミック感湿素子と積層
形チップサーミスタを組合わせることにより、従来より
４０％もの小型化が可能であり、またサーミスタの耐熱
衝撃性を改善できることにより、製造時の歩留りを向上
することができる。

さらに、サーミスタの有効層数を変えることにより、幅
広い抵抗値の範囲をカバーすることができる等、応用性
もあり、産業上の価値は高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による温湿度センサの基板部
分を示す平面図、第２図は従来の温湿度センサの基板部
分を示す平面図である。 １１・・・・・・感湿素子、１２・・・・・・積層形チ
ップサーミスタ、１３・・・・・・アルミナ基板、１４
・旧・・リード線、１５・・・・・・電極、１６・・・
・・・リード端子。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名“ｉｉ１図 ／ｌ　−−− ３−ｍ− ＋５−ｍ− 心ス　素　子 催場形＋ツプワーミズ９ アルミナ基板 リ　　−　　ド　　緯 電　　　極 り　　−ド　　旬鶴　子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多孔質セラミックス体に有機高分子電解質を担持させて
   なる感湿素子と、積層形チップサーミスタとを同一基板
   上に設けたことを特徴とする温湿度センサ。