JPH02311750A - 検知センサ - 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〕 この発明は、重油やガス等の検知が可能で、耐候性に優
れた検知センサに関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種のセンサとしては、例えばカーボンブラッ
ク、グラファイト等の導電性炭素物質を含有する多孔質
の四フッ化エチレン樹脂シートを用い、このシートによ
って二本の導体を離間支持してなるものがあり、面記シ
ートの内部に分散している導電性炭素物質粒子間に油が
侵入すると、トンネル効果によるシートの導電性が低下
し、これを導体間の電気抵抗値の変化として捉えること
により、漏油を検知するような構成になっている。

（特公昭５９−４７２５６号参照）。

〔発明が解決しよう′とする課題〕

かかるセンサにおいては、多くの場合、耐水性や耐候性
などを考慮し、漏油を感知する導電性のシートをさらに
多孔質四フッ化エチレン樹脂等の選択透過性を有する高
分子材料で覆ってこれを保護した構造になってはいるも
のの、屋外に設置したときに、感知部である導電性シー
トの電気抵抗値が経時的に上昇し、その結果、本来の油
検知時における導電性低下と、周囲の温度変化や湿度変
化などの外乱による導電性の低下と誤認して誤報を発し
やすくなるという未解決の課題があった。

さらに、感知部は、連続気孔性の多孔質構造に形成され
ているから、例えば設置の際に圧縮力や張力を受けた場
合にその気孔がつぶれたり、あるいは拡がりやすいなど
、形状的に不安定である。

このため、外力に対して感知部の電気抵抗値、耐湿性等
が容易に変化しやすく、その取扱いにかなりの注意を払
わねばならないという課題もあった。

この発明は、このような従来技術の課題に鑑みなされた
ものであって、取扱いが容易で長期に渡って安定した検
知を可能とする検知センサの提供をその目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明者らはこのような従来技術の課題を解決
するために鋭意検討を重ねた結果、ある種のポリマーを
感知部に含浸した時、センナの安定性が高まることを見
い出し本発明に到達した。

即ち、本発明は、少なくとも一対の導体と、この導体を
相互に離間させて保持する導電性炭素物質が分散した多
孔質高分子材料からなる感知部と、この感知部の外側に
設けられる多孔質高分子材料からなる外被を備える検知
センサにおいて、前記感知部にオルガノポリシロキサン
を含浸したことを特徴としている。

本発明のオルガノポリシロキサンには種々のものが挙げ
られるか、例えばツメチルポリノロキサン、メチルフェ
ニルボリンロキサン、ジフェニルボリンロキサン、メチ
ルハイドロノニンポリシロキサンなど、あるいはその変
性物を単独もしくは二種以上組み合わせて使用すること
ができる。

これらのオルガノポリシロキサンは、例えばトルエンの
ごとき溶剤に溶解した状態で検知センサの感知部、また
は感知部と外被とに含浸させた後、乾燥硬化させる。こ
の場合、オルガノポリシロキサンの種類によっては硬化
促進剤を使用してもよく、さらに感知部内に分散してい
る導電性炭素物質との結合を強固にするなどの目的で、
カップリング剤を添加することも有効である。かかるカ
ブプリング剤としては、例えばビニルトリクロラルンラ
ン、ビニルトリメトキシシラン、γ−（メタクリロキン
ブロピル）トリメトキシシラン、γ−グリシドキンプロ
ピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエト
キシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−クロロプロピルトリメトキシシランなどのシラ
ン系カップリング剤が好適である。なお、オルガノポリ
シロキサンの感知部に対する含浸量は、感知部の厚み、
導電性炭素物質の材質および配合量等によっても異なる
が、過度に含浸すると感知部の導電性が低下してその感
度が鈍くなるので、通常は、硬化後に付着しているオル
ガノポリシロキサンの重量比率で１〜２０％の範囲で用
いられる。

〔作用〕

この種のセンサにおいて、感知部は、カーボンブラック
等の導電性を有する炭素物質粒子を多孔質高分子材料に
分散した組成物からなり、この導電性粒子が連鎖構造を
形成するか、あるいは数オングストローム以内の距離に
接近することにより、導電性が付与されている。そして
従来のセンナでは、屋外に設置され太陽光にさらされる
と、感知部内の導電性炭素物質粒子が紫外線のエネルギ
ーを受けて空気中の酸素および水と反応し、その表面に
キノン基、カルボニル基、ヒドロキシル基、カルボキシ
ル基などの酸素や水素原子を含むラジカルが増加する。

これらが導電の役割を果たすπ電子を捕捉することによ
り、感知部の導電性を低下せしめていると考えられる。

そこで、この発明では、耐候性および耐湿性に優れるオ
ルガノポリシロキサンを感知部に含浸し、多孔質高分子
材料内に分散している導電性炭素物質粒子の表面を覆う
構成とする。これにより、導電性炭素物質粒子は酸素と
水から遮断され、有効に保護される。その結果、感知部
の経時安定性が大幅に高まり、屋外暴露の条件において
も長期間に渡って安定した検知が可能になる。

さらに、このオルガノポリシロキサンは機械的強さも備
えているから、含浸によって感知部の多孔質高分子材料
が補強されることになる。このため、圧縮力や張力など
の外力に対して感知部の多孔質構造が大きく変化するこ
とはないので、従来のように外力を受けて電気抵抗値が
変動したり、あるいは耐湿性が低下することができなく
なる。

したがって、従来のものよりも取り扱いやすくなる。

〔実施例〕

第１図は、この発明による検知センサの一実施例を示す
一部を切り欠いた斜視図である。図示の検知センサＩは
、シート状に形成された導電性の多孔質高分子組成物か
らなる感知部２の両端部分に、圧着端子３を介して二本
の導体４，４を互いに対向するように接続した後、この
感知部２に沿って二本の補強用金属線５，５を離間させ
て配置し、そしてこれらを、検知すべき流体を選択的に
透過させることのできる外被としての二枚の多孔質高分
子材料からなるシート６．６で挟持一体化した構成とな
っている。

ここで、感知部２は、例えば四フッ化エチレン樹脂粉末
にカーボンブラックを１０〜５０重量％加え、その混和
物に液状潤滑剤を添加して押出し圧延したシートを、幅
方向もしくは長手方向、あるいは両方向に１．２〜１．
４倍程度延伸したもので、この延伸によってソートは連
続気孔性の多孔質構造になる。そして、この多孔質シー
トは、例えばメチルフェニルポリシロキサンのトルエン
溶液などのオルガノポリシロキサン溶液によって含浸処
理されている。この場合、シラン系カップリング剤等の
カップリング剤を併用すると、このカップリング剤を介
してカップリング粒子の表面にオルガノポリシロキサン
が化学結合により強固に固定化されるので好都合である
。

また、外被６は、四フッ化エチレン樹脂等の高分子材料
からなり、液状潤滑剤の種類や乾燥条件等は若干界なる
が、前記感知部２と同様な方法でシート状に成形したも
のが使用される。このような成形方法により、シート６
は若干多孔質化し四フッ化エチレン樹脂のもつ撥水性に
より油等を選択的に透過させることができる。なお、感
知部２を保護するため、必要に応じて酸化チタン、アル
ミナ、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、タルク等の白色系の
充填材や、例えばクロム酸鉛や酸化鉄のような暗色の着
色剤を紫外線遮断剤として外被６に添加してもよい。こ
れら充填材を高分子材料に添加する際には、シラン系カ
ップリング剤、チタネート系カップリング剤などを使用
して表面処理を行うと好都合であり、この場合、撥水性
を有するカップリング剤で処理すれば、外被６の耐水性
を強化することができるという効果も得られる。

このようにして構成される検知センサ１は、例えば水面
の油膜検知に使用するのに好適である。

即ち、水は撥水性を有する四フッ化エチレン樹脂を基材
とする外被６によって遮られ、内部に侵入することはな
い。それに対して、油は四フッ化エチレン樹脂よりも臨
界表面張力が小さいためにその微細孔を難なく透過し、
感知部２に到達する。

さらに、感知部２に達した油は、内部に浸透してカーボ
ン粒子間の空所を埋め、それらの電気的連続性を遮断す
る。その結果、感知部２の電気抵抗値が上昇し、この電
気抵抗の変化を感知部２に接する一対の導体４．４の他
端側に接続した検出器で捉えることにより、漏油を検知
することができる。そして、この検知センサ１では、感
知部２の多孔質口フッ化エチレン樹脂内に分散している
カーボンブランク粒子は、含浸したオルガノポリシロキ
サンによって被覆され、空気中の酸素と水から遮断され
るので、屋外で太陽光にさらされても、感知部２を構成
する導電性高分子組成物の特性に変化が生じない。した
がって、検知センサ１の寿命は従来のものよりも大幅に
延びる。

さらに、機械的強度の高いオルガノポリシロキサンの含
浸処理により、形状安定性に欠ける多孔質口フッ化エチ
レン樹脂が補強され、圧縮力や張力などの外力に対して
感知部２の多孔質構造がそのまま保持されるので、従来
のように多孔質構造の変化に伴なう電気抵抗値の変動や
耐湿性の低下がなくなる。このため、外力に対する安定
性も高まり、取り扱いやすいセンサとなる。なお、感知
部２の耐候性および耐湿性を改善し、且つその形状安定
性をより高めようとする場合には、ラダー構造を有する
オルガノポリシロキサンの使用が好ましい。なお、上記
実施例では、感知部２の両側に補強用金属線５．５を配
置しているが、これは必ずしも設けなくともよく、例え
ば一対の導体４゜４を感知ｗＪ２の両側縁部分に平行状
態で配置するようにしてもよい。

第２図は、この発明による検知センサの池の実施例であ
る。図示の検知センサＩＯは、一方の導体１１を第１図
実施例と同様な含浸処理した導電性の高分子組成物から
なる感知部１２で被覆し、これに他方の導体１３を添わ
せ、これらを金属線を粗く編組した編組体１４で抱持し
、さらにその外側を第１図実施例と同様な外被１５で被
覆した構成となっている。

上記一実施例において、感知部２．１２を構成する導電
性の高分子組成物は、四フッ化エチレン樹脂とカーボン
ブラックの組み合わせに限らず、例えばカーボンブラッ
クに代えてグラファイト等の他の導電性炭素物質を使用
してもよく、また四フッ化エチレン樹脂の代わりに他の
多孔質構造のフッ素系樹脂やオレフィン系樹脂などを用
いることもできる。

ところで、オルガノポリシロキサンは、ケイ素原子に結
合する側鎖の種類によってその耐油性、耐溶剤性が異な
るので、検知すべき液体に対して膨潤ないしは溶解しや
すいものを感知部２．１２に含浸すると、液体が到来し
たときの感知部２゜１２の電気抵抗値の変化か大きくな
り、検出感度を高めることができる。また、感知部２，
１２と外被６．１５の材質を併せて検討すれば、曲以外
の他の流体、例えば有機溶剤の蒸気（ガス）などの検知
が可能であり、その適用範囲きわめて広い。

なお、上記実施例では、感知ｉ１２，１２にのみオルガ
ノポリシロキサンが含浸された構成となっているが、外
被６１５を被覆した後にこの上からオルガノポリシロキ
サン溶液を含浸し、外被６゜■５にもオルガノポリノロ
キサンが存在するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明では、感知部に耐候性と
耐湿性に優れるオルガノポリシロキサンを含浸し、これ
により内部に分散している導電性炭素物質粒子を空気中
の酸素および水から遮断する構成としたから、導電性炭
素物質粒子とそれらの結合に起因する感知部の導電性の
経時的な低下がなくなり、検知センサの寿命を大幅に延
ばすことができる。

さらに、連続気孔性の多孔質構造であるために形状安定
性に欠けていた感知部か、機械的強度の高いオルガノポ
リシロキサンの含浸により補強されるので、例えば設置
の際の乱暴な取扱いによって感知部に張力や圧縮力など
の外力がかかっても、その導電性に大きな変化が生じる
ことはなく、取り扱いやすいセンサとなる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、例えば導体の本数を増やしたり、あるいは形状を変更
したり、ガス検知センサに適用するなど、この発明の技
術思想内での種々の変更はもちろん可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による検知センサの一実施例を示す一
部を切り欠いた斜視図、第２図は他の実施例を示す検知
センナの斜視図示である。 ２．１２：感知部、４，１１，１３：導体、６．１５：
外被。 特許出願人　　株式会社　潤　工　社 乙　：　タト庁ｆ乏

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一対の導体と、この導体を相互に離間
   させて保持する導電性炭素物質が分散した多孔質高分子
   材料からなる感知部と、この感知部の外側に設けられる
   多孔質高分子材料からなる外被を備える検知センサにお
   いて、前記感知部にオルガノポリシロキサンを含浸した
   ことを特徴とする検知センサ。