JPH0252215B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は湿度センサに関し、さらに詳しくは、
空気中に浮遊する塵芥などに起因する経時変化を
受けにくいという優れた特性を備えた湿度センサ
に関する。

〔発明の技術的背景ならびにその問題点〕

湿度センサは、生活環境の空気調節をはじめと
して、電子レンジなどの家庭用電化製品、農林畜
産業あるいは医療関係などの広い分野に用いられ
ている。

湿度センサに用いられる感湿素子としては、湿
度変化に応じてその電気抵抗値が変化するタイプ
のものが広く用いられているが、これらの湿度セ
ンサは長期間にわたつて使用すると、その感湿特
性が変化し、信頼性が低下してくるという欠点が
あつた。これは、主として、空気中に浮遊する塵
芥あるいは液状の水分が感湿素子表面に付着する
ためであろうと考えられている。

このような感湿素子表面への塵芥あるいは液状
水分の付着を防止するため湿度センサの感湿素子
表面に防塵透湿膜を設ける方式が提案されてき
た。たとえば実開昭56−58553号公報には、感湿
素子の周囲の一部あるいは全部を、水分子を容易
に通過させるが、油、塵芥などを通過させにくい
和紙あるいは直径１mmφ以下の穴が設けられた２
−ヒドロキシエチルメタクリレートなどの親水性
高分子からなる防塵透過膜で覆われた湿度センサ
が提案されている。また、実開昭57−164456号公
報には、感湿素子の表面に、50〜300メツシユの
ふるい構造を有する有機高分子膜または金属繊維
からなる防塵透湿膜が設けられた湿度センサが提
案されている。さらに特開昭58−86447号公報に
は、感湿素子の表面に、たとえば0.01〜0.4μmの
細孔径を有する４フツ化エチレンなどの水蒸気は
透過するが液状の水を遮断する性質を有する多孔
質樹脂膜が設けられた湿度センサが提案されてい
る。

ところが上記のような湿度センサは、いずれ
も、湿度センサの感湿素子表面を微細孔を有する
防塵透湿膜で覆うことによつて感湿素子表面を空
気中に浮遊する塵芥から保護しようとするもので
あるため、微細孔が塵芥によつて閉塞したり、あ
るいは微細孔を通過してきた非常に細かい塵芥が
感湿素子表面に付着したりすることがあり感湿素
子の信頼性低下の原因となつていた。そして上記
のような問題点を解決するため、防塵透湿膜に設
けられた孔径を小さくすると、それに伴つて感湿
素子の応答性が低下するとともにヒステリシスが
生じ、実用に耐えなくなつてしまうという新たな
問題点が生じてしまうのである。

〔発明の目的ならびにその概要〕

本発明は、従来技術に伴なう上記のような欠点
を一挙に解決しようとするものであり、以下のよ
うな目的を有している。

(a) 空気中に浮遊する塵芥などの感湿素子表面へ
の付着に起因する経時変化を受けにくいという
優れた特性を有する湿度センサを提供するこ
と。

(b) 応答性に優れ、しかもヒステリシス現象の認
められない湿度センサを提供すること。

(c) できるだけ薄くて十分な強度を有して実用に
耐え感湿特性のすぐれた湿度センサを提供する
こと、 以上のような目的を達成しうる本発明に係る湿
度センサは、感湿素子表面の一部または全部に、
水蒸気は透過させるが液状の水あるいは塵芥を遮
断する透湿防塵膜が設けられた湿度センサにおい
て、前記透湿防塵膜は、骨材としての繊維が含ま
れる親水性有機高分子膜であることを特徴として
いる。

従来、湿度センサを構成する感湿素子表面の一
部または全部に、水蒸気は透過させるが液状の水
あるいは空気中に浮遊する塵芥を遮断する透湿防
塵膜が設けられた湿度センサは知られていたが、
この透湿防塵膜は、いずれも積極的に設けられた
微細孔を有するものであり、水蒸気（湿度分）は
透湿防塵膜の微細孔を透過することにより感湿素
子表面に達していた。ところが本発明に係る湿度
センサの透湿防塵膜は、上述のごとく積極的に透
湿防塵膜に設けられた微細孔を通して水蒸気の透
過あるいは塵芥の遮断を図るのではなく、透湿防
塵膜を透湿性に優れた親水性有機高分子膜により
構成し、この親水性有機高分子膜が本来有する透
湿性により水蒸気（湿度分）を感湿素子表面に到
達させようとするものであつて、親水性有機高分
子膜には微細孔を積極的に設ける必要はない。し
かしながら、親水性有機高分子膜そのものでは膜
強度が小さく実用に耐えないため、骨材として和
紙の繊維が親水性有機高分子膜中に加えられてい
る。

〔発明の具体的説明〕

以下、本発明を図面に示す好ましい具体例につ
いて説明する。

本発明に係る湿度センサ１は、感湿素子２の表
面の全面を覆うように透湿防塵膜３が設けられて
構成されており、該感湿素子には電極４が設けら
れ、これは接続端子５に連らなつている。

親水性有機高分子膜中に含まれる繊維は、該高
分子膜の膜強度を高めるために骨材として用いら
れている。繊維を親水性有機高分子膜中に含めな
い場合には、膜の強度が著しく弱く、したがつて
実用に耐える膜厚に前記高分子膜を形成すると、
膜厚が厚くなりすぎ、このため応答速度が遅れた
りあるいはヒステリシス現象が認められるように
なつてしまう。

このような繊維として本発明では和紙の繊維を
用いるのである。この和紙の繊維は本来細くて均
一で網目をつくりやすい。そして水分を吸収して
また吐き出すといういわばそれ自身が吸湿性と放
湿性を有するためセンサの膜の骨材に用いたとき
吸収した余分な水分（水蒸気）を放出し、それを
よく通過させることができる。

かくて本発明で骨材として和紙の繊維を用いる
ときはそれが有する固有の性質を活かすことがで
き、薄くて強く感湿性のよい均一な膜をつくるこ
とができる。しかもこの膜は応答性にもすぐれ、
取扱いも容易である。

本発明において、感湿素子の透湿防塵膜を構成
する親水性有機高分子は、透湿性ならびに吸湿性
に富んでいる。このような親水性有機高分子とし
ては、二酢酸セルロース、三酢酸セルロースなど
のセルロース系高分子、ポリビニルアルコール、
ポリ酢酸ビニル、ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール、ポリアミドなどが挙げら
れる。

なお特公昭58−86447号公報には、４フツ化エ
チレン膜、ポリエチレン膜、ポリプロピレン膜な
どを延伸してなる多孔質樹脂膜からなる透湿防塵
膜が感湿センサに用いられているが、これらの多
孔質樹脂膜はいずれも疎水性樹脂であり、しかも
特定の孔径を有する多孔質体であつて、この孔径
を調節することによつて水蒸気を透過するととも
に塵芥を遮断している。しかしながら、本発明に
て用いられる親水性有機高分子膜は親水性であつ
てしかも多孔質ではない点で上記特許公報に記載
された樹脂膜とは明確に区別され、したがつて水
分の透過機構ならびに塵芥の遮断機構においても
明確に区別されうる。

本発明に係る透湿防塵膜は、たとえば、酢酸セ
ルロースなどの親水性有機高分子をアセトンなど
の溶剤に溶解させ、これを骨材としての和紙の繊
維に含浸させることによつて製造できる。また、
たとえば骨材である繊維を親水性有機高分子中に
分散させ、これをシート状に成形することによつ
ても本発明に係る防塵膜を製造することができ
る。

感湿素子としては、あらゆるタイプのものを用
いることができる。たとえば塩化リチウムなどの
電解質系感湿素子、Cr₂O₃系、Mn₃O₄−TiO₂系、
Si−Na₂O−V₂O₅系などの金属酸化物系感湿素子
あるいは本発明者らの開発に係る特願昭58−4016
号公報に開示された多孔質セラミツクに、界面活
性剤を含浸せしめてなる感湿素子などが広く使用
できる。

〔発明の効果〕

本発明に係る湿度センサは、透湿防塵膜を、骨
材としての和紙の繊維が含まれる親水性有機高分
子膜で構成しているため、以下のような効果を有
する。

(a) 空気中に浮遊する塵芥などが感湿素子表面に
付着することが効果的に防止され、したがつて
室内で長期間にわたつて使用しても経時変化が
認められない。

(b) 応答性に優れ、しかもヒステリシス現象がほ
とんど認められない。

(c) 和紙の繊維が細くて均一で網目を形成しやす
い上、それ自身吸湿性と放湿性を有するので、
用いる親水性高分子膜の特性と相俟つて薄くて
強く感湿特性の良好な均一な透湿防塵膜を得る
ことができる。

以下本発明を実施例により説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例 １ 親水性有機高分子として、酢化度55％の可塑剤
入り酢酸セルロース（ダイセル製、アセチV.P.）
を用い、この酢酸セルロース５重量部を、エチル
アルコール20重量部およびアセトン80重量部から
なる溶剤に溶解させた。

また、骨材として厚さ36μmの和紙（三島製紙
製）を用い、この和紙を上記のようにして得られ
た酢酸セルロース溶液に浸漬した。充分に和紙に
酢酸セルロースを含浸させた後、和紙をこの溶液
中から取り出して乾燥して、透湿防塵膜を作成し
た。

一方、感湿素子としては、炭化珪素とホウケイ
酸亜鉛ガラスとの混合物を焼成して得られた多孔
質セラミツクスに界面活性剤を含浸させたものが
用いられた。

この感湿素子の表面を、上記のようにして作成
した透湿防塵膜で覆つて湿度センサを製造した。
この湿度センサを、風速５ｍ／secに保たれた風
洞内に放置し、一定時間ごとに取り出して、それ
ぞれ相対湿度30％、50％、70％、90％に保たれた
雰囲気中において湿度を測定し、その経時変化を
調べ、結果を第２図曲線ａに示す。

なお、５ｍ／secの風速に保たれた風洞内に湿
度センサを放置して行なつた負荷試験では、この
風洞内に１日放置すると室内に放置する８日分に
相当している。

また本発明に係る湿度センサの湿度変化に伴な
う抵抗値変化を吸湿時および脱湿時に測定してヒ
ステリシス現象の有無を調べて、その結果を第３
図に示す。

第２図および第３図から、本発明に係る湿度セ
ンサは、長期間室内に放置しても感湿特性に変化
は認められず、しかもヒステリシス現象も認めら
れないという優れた性能を示していることがわか
る。

また、この湿度センサは優れた応答速度を有し
ていた。

比較例 １ 湿度センサの透湿防塵膜として、酢酸セルロー
スを含浸しない36μmの和紙を用いた以外は、実
施例１と全く同様にして湿度センサを製造して風
胴内に放置してその感湿特性の経時変化を調べ、
その結果を第２図曲線ｂに示す。

第２図から、和紙を透湿防塵膜として用いた湿
度センサは、長期間室内に放置すると、その感湿
特性に大きな変化が認められることがわかる。

実施例 ２ 親水性有機高分子として、鹸化度88％のポリビ
ニルアルコール（クラレ社製PVA217）を用い、
このポリビニルアルコール２部を熱水98部に溶解
させた。

次に、骨材として厚さ36μmの和紙（三島製紙
製）を用い、この和紙を上記のようにして得られ
たポリビニルアルコール溶液に浸漬した。充分に
和紙にポリビニルアルコールを含浸させた後、和
紙をこの溶液中から取り出して乾燥して、透湿防
塵膜を作成した。

この透湿防塵膜を用いて実施例１と同様にして
湿度センサを製造したところ、得られた湿度セン
サは良好な性能を有していた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る湿度センサの断面図であ
り、第２図および第３図は本発明に係る湿度セン
サの感湿特性を示す図である。 １…湿度センサ、２…感湿素子、３…透湿膜、
４…電極、５…接続端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 感湿素子表面の一部または全部に、水蒸気は
   透過させるが液状の水あるいは塵芥を遮断する透
   湿防塵膜が設けられた湿度センサにおいて、前記
   透湿防塵膜は、和紙の繊維を骨材としてなる親水
   性有機高分子膜であることを特徴とする湿度セン
   サ。 ２ 親水性有機高分子膜が、酢酸セルロースであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の湿度センサ。