JPH09159635A - Humidity sensor and production thereof - Google Patents

Humidity sensor and production thereof

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Publication number
JPH09159635A
JPH09159635A JP31504995A JP31504995A JPH09159635A JP H09159635 A JPH09159635 A JP H09159635A JP 31504995 A JP31504995 A JP 31504995A JP 31504995 A JP31504995 A JP 31504995A JP H09159635 A JPH09159635 A JP H09159635A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protective film
humidity
moisture
film
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP31504995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shizuo Furuyama
静夫 古山
Shinji Tsukiji
信治 築地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP31504995A priority Critical patent/JPH09159635A/en
Publication of JPH09159635A publication Critical patent/JPH09159635A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an inexpensive and small sensor by coating the surface of moisture-sensitive surface of humidity sensor with a protective film composed of an ester acrylate monomer and an ester acrylate monomer having siloxane skeleton. SOLUTION: An alumina substrate 1, on which integrdigital carbon electrodes 2, 3 are formed, is coated with a humidity sensitive resin film 4 to produce a humidity sensor. It is then coated with 10wt.% aqueous solution of copolymer of ester acrylate and ester acrylate having siloxane skeleton and dried at about 60 deg.C for about 1 hour to form a protective film 7. The siloxane skeleton in protective film 7 has water repellency and prevents adhesion of alcohol or tar of cigarette thus sustaining high response of humidity sensitive film 4. Consequently, a humidity sensor having performance substantially equivalent to that employing a tetrafluoro ethylene polymer protective film having a large number of micropores can be obtained inexpensively while reducing the size.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電子機器、空調機器
に実装される湿度検知センサとその製造方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a humidity detecting sensor mounted on an electronic device or an air conditioner, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、住環境空間の快適さを満足させる
ための空調機器が広く普及している。
2. Description of the Related Art In recent years, air conditioners for satisfying the comfort of the living environment have become widespread.

【0003】その中で湿度検知のためのセンサ、すなわ
ち湿度及び結露センサの改良が進められている。
Among them, a sensor for detecting humidity, that is, a humidity and condensation sensor is being improved.

【0004】室内又は車のような狭い空間では、煙草の
ヤニやガラス洗浄剤中の界面活性剤などがセンサの感湿
膜表面に付着し、湿度センサの感度低下を招くことが多
い。これに対して湿度センサの表面上に、撥水性のテト
ラフロロエチレンのポリマーに微小な孔を多数設けた透
湿シートを設置することが提案されている。
In a small space such as an indoor space or a car, a tar of a cigarette, a surfactant in a glass cleaning agent or the like adheres to the surface of the moisture-sensitive film of the sensor, which often causes a decrease in sensitivity of the humidity sensor. On the other hand, it has been proposed to install a moisture-permeable sheet having a large number of minute holes in a water-repellent polymer of tetrafluoroethylene on the surface of the humidity sensor.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし上記材料からな
る透湿シートは高価であり、さらに前記透湿シートを保
持するためのケースも必要となるためセンサの形状も大
きかった。そこで同程度の性能を有する小型で安価で、
安価で、かつ湿度センサの感湿膜に直接形成しうる透湿
性を有した保護膜の開発が強く要望されていた。
However, the moisture permeable sheet made of the above materials is expensive, and a case for holding the moisture permeable sheet is also required, so that the shape of the sensor is large. Therefore, it is small and cheap with the same performance,
There has been a strong demand for the development of a low-cost protective film having moisture permeability that can be directly formed on the moisture-sensitive film of the humidity sensor.

【0006】本発明は、透湿性保護膜を有する湿度検知
センサの小型化を図ることを目的とする。
An object of the present invention is to downsize a humidity detecting sensor having a moisture permeable protective film.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の湿度検知センサにおいては、アクリル酸エス
テルモノマーとシロキサン骨格を有するアクリル酸エス
テルモノマーを湿度センサの感湿膜の表面に塗布して保
護膜としたものである。
In order to solve this problem, in the humidity sensor of the present invention, an acrylic acid ester monomer and an acrylic acid ester monomer having a siloxane skeleton are applied to the surface of the humidity sensitive film of the humidity sensor. It is a protective film.

【0008】この構成により得られる湿度検知センサは
その保護膜が撥水性を持つため、アルコールや煙草のヤ
ニの付着を減少させ、環境雰囲気に対する感湿特性の低
下のない小型の湿度検知センサが得られる。
Since the protective film of the humidity detection sensor obtained by this structure has water repellency, the adhesion of alcohol or cigarette tar is reduced, and a small humidity detection sensor having no deterioration in the humidity-sensitive property with respect to the ambient atmosphere can be obtained. To be

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、主として絶縁基板と感湿膜および電極を組合せて構
成される湿度センサにおいて、前記感湿膜表面上に保護
膜を形成したものであり、アルコールや煙草のヤニ等の
付着による感湿膜の応答性低下が少なくなる作用を有す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The invention according to claim 1 of the present invention is a humidity sensor mainly composed of a combination of an insulating substrate, a moisture sensitive film and an electrode, wherein a protective film is formed on the surface of the moisture sensitive film. It has the effect of reducing the decrease in the responsiveness of the moisture-sensitive film due to the adhesion of alcohol or tar of cigarettes.

【0010】請求項2に記載の発明は、前記保護膜がア
クリル酸エステルモノマーとシロキサン骨格を含むアク
リル酸エステルモノマーの共重合体のエマルジョンで構
成されたものであり、感湿膜が極性溶剤で侵されやすい
場合でも使用できるという作用を有する。
According to a second aspect of the present invention, the protective film comprises an emulsion of a copolymer of an acrylic acid ester monomer and an acrylic acid ester monomer containing a siloxane skeleton, and the moisture sensitive film is a polar solvent. It has the effect that it can be used even if it is easily damaged.

【0011】請求項3に記載の発明は、前記エマルジョ
ンを湿度センサ上に塗布した後、熱処理する製造方法で
あり、水分を除去することにより保護膜を形成する作用
を有する。
A third aspect of the present invention is a manufacturing method in which the emulsion is applied on a humidity sensor and then heat-treated, and has a function of forming a protective film by removing water.

【0012】請求項4に記載の発明は、導電性粉末を吸
湿性樹脂に含有されて構成した感湿膜の上に前記保護膜
を形成したものであり、吸湿することにより樹脂が膨潤
し、そのため導電性粉末同士の接触面積が減少し抵抗値
が増大するという湿度検知機能がアルコールや煙草のヤ
ニ等によって低下するのを改善する作用を有する。
According to a fourth aspect of the present invention, the protective film is formed on a moisture-sensitive film formed by containing a conductive powder in a hygroscopic resin, and the resin swells by absorbing moisture, Therefore, the humidity detecting function of decreasing the contact area between the conductive powders and increasing the resistance value has an effect of improving the deterioration of the humidity detecting function due to alcohol or cigarette tar.

【0013】請求項5に記載の発明は、高分子電解質を
用いた吸湿膜の上に前記保護膜を構成したものであり、
吸湿によるイオン伝導性の変化により湿度検知する機能
がアルコールや煙草のヤニ等によって低下するのを改善
する作用を有する。
According to a fifth aspect of the present invention, the protective film is formed on a hygroscopic film using a polymer electrolyte,
It has an effect of improving that the function of detecting humidity due to a change in ionic conductivity due to moisture absorption is deteriorated by alcohol or cigarette tar.

【0014】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。本発明は湿度センサの感湿膜表面に保護膜を形成す
るものであり、保護膜中のシロキサン骨格が撥水性を有
し、アルコールや煙草のヤニ等の付着を減少するため感
湿膜の応答性低下を改善できることを見出したことに基
づいている。ここで述べる湿度検知センサとは、湿度お
よび結露を検出するすべてのセンサを含むものである。
感湿膜としては従来から使用されている電子伝導とイオ
ン伝導の機構を利用するものが知られているが本発明の
保護膜はいずれの感湿膜にも適用できる。例えば有機系
感湿膜として吸湿性樹脂に導電性粒子を分散させたもの
や高分子電解質を用いるもの、およびその混合系なども
提案されているが、いずれの感湿膜においても本発明の
保護膜は機能を発揮することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The present invention forms a protective film on the surface of a humidity sensitive film of a humidity sensor, and the siloxane skeleton in the protective film has water repellency and reduces the adhesion of alcohol, cigarette tar, etc. It is based on the finding that sex deterioration can be improved. The humidity detection sensor described here includes all sensors that detect humidity and dew condensation.
As a moisture sensitive film, a film utilizing a conventionally used mechanism of electron conduction and ion conduction is known, but the protective film of the present invention can be applied to any moisture sensitive film. For example, an organic moisture-sensitive film in which conductive particles are dispersed in a hygroscopic resin, one using a polymer electrolyte, and a mixed system thereof have been proposed, but any of the moisture-sensitive films can protect the present invention. The membrane can perform its function.

【0015】本発明に用いる保護膜はアクリル酸エステ
ルとシロキサン骨格を含むアクリル酸エステルの共重合
体からなるエマルジョンである。商品名、アクリセット
GF−255として株式会社日本触媒から市販されてい
るものなどが本発明の目的に好適である。これはエマル
ジョン、すなわち水溶液であるため感湿膜が極性溶剤で
侵されやすい場合でも使用可能である特長がある。
The protective film used in the present invention is an emulsion composed of a copolymer of acrylic acid ester and acrylic acid ester containing a siloxane skeleton. Commercially available products such as Acryset GF-255 from Nippon Shokubai Co., Ltd. are suitable for the purpose of the present invention. Since this is an emulsion, that is, an aqueous solution, it has a feature that it can be used even when the moisture-sensitive film is easily attacked by a polar solvent.

【0016】以下、本発明をさらに具体的に説明する。 (実施の形態1)2−ヒドロキシエチルメタクリレート
19.5g、グルシジルメタクリレート1.42g、重
合開始剤としてアゾビスイソブチロニチリル19mgを
エチルセロソルブ110gに溶解し、窒素気流中下、8
0℃、5時間加熱して共重合させた。反応終了後、溶液
をエーテル中に注いでポリマーを沈殿させた。メタノー
ル−エーテル系で精製したあと、室温で減圧乾燥して白
色ポリマーを得た。この樹脂2gをエチルセロソルブ2
0gに溶解し、導電性粉末として平均粒径40mμのア
セチレンブラック0.5gとベンジルアルコール7gを
加えて三本ロールで十分混練する。次に硬化剤として
1,3−ビス(ヒドラジノカルボエチル)−5−イソプ
ロピルヒダントイン19.8mgと1,12−ジアミノ
ドデカン37.8mgを必要最小限量のベンジルアルコー
ルに溶解したのち上記混練物に加え分散してペーストと
する。くし形炭素電極を形成したアルミナ基板上に前記
ペーストを塗布し、150℃で30分加熱硬化させて固
体被膜を形成した。このようにして作成した結露センサ
の構造を図1に示す。図において、1はアルミナ基板、
2,3はくし形炭素電極、4は感湿樹脂膜、5,6はリ
ード線でそれぞれ電極2,3に接続されている。この結
露センサにアクリセットGF−255の10重量%水溶
液をディップし、60℃で1時間乾燥させ保護膜7を形
成する。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically. (Embodiment 1) 19.5 g of 2-hydroxyethyl methacrylate, 1.42 g of glycidyl methacrylate, and 19 mg of azobisisobutyronitillyl as a polymerization initiator are dissolved in 110 g of ethyl cellosolve, and the mixture is dissolved under nitrogen flow at 8
Copolymerization was carried out by heating at 0 ° C. for 5 hours. After the reaction was completed, the solution was poured into ether to precipitate the polymer. After purification with a methanol-ether system, it was dried under reduced pressure at room temperature to obtain a white polymer. 2 g of this resin was added to ethyl cellosolve 2
It is dissolved in 0 g, 0.5 g of acetylene black having an average particle size of 40 mμ and 7 g of benzyl alcohol are added as a conductive powder, and they are sufficiently kneaded with a three-roll mill. Then, 19.8 mg of 1,3-bis (hydrazinocarboethyl) -5-isopropylhydantoin and 37.8 mg of 1,12-diaminododecane as a curing agent were dissolved in a minimum amount of benzyl alcohol, and then added to the above kneaded product. Disperse into paste. The paste was applied onto an alumina substrate having a comb-shaped carbon electrode formed thereon, and the paste was applied and cured by heating at 150 ° C. for 30 minutes to form a solid coating. The structure of the dew condensation sensor thus created is shown in FIG. In the figure, 1 is an alumina substrate,
2, 3 are comb-shaped carbon electrodes, 4 is a moisture-sensitive resin film, and 5 and 6 are lead wires connected to the electrodes 2 and 3, respectively. A 10 wt% aqueous solution of Acrylic GF-255 is dipped in this dew condensation sensor and dried at 60 ° C. for 1 hour to form a protective film 7.

【0017】(比較例1)実施の形態1において保護膜
を形成しないこと以外は同様にして結露センサを作成し
た。
Comparative Example 1 A dew condensation sensor was prepared in the same manner as in Embodiment 1 except that the protective film was not formed.

【0018】(比較例2)実施の形態1において感湿膜
の表面を覆うケースを作製し、その中に穴を開ける。
(Comparative Example 2) In the first embodiment, a case for covering the surface of the moisture sensitive film is prepared, and a hole is formed therein.

【0019】その内側に撥水性のテトラフロロエチレン
のポリマーに微小な孔を多数設けた透湿膜を貼り付け
る。
A moisture-permeable film having a large number of minute holes formed in a water-repellent polymer of tetrafluoroethylene is attached to the inside thereof.

【0020】(実施の形態2)ポリエチレンオキサイド
−ヨウ化ナトリウム錯体80gとカーボンブラック(三
菱化成(株)製ダイアブラック)を200℃で30分溶
融混練して感湿抵抗性組成物を得る。この組成物をプレ
ス成形してシートにした後、アルミナ基板上に接着さ
せ、銀ペーストを用い両端に電極を形成して感湿抵抗体
素子を得る。この感湿抵抗体素子にアクリセットGF−
255の20重量%水溶液をディップし、80℃で1時
間乾燥させ保護膜を形成する。
(Embodiment 2) 80 g of polyethylene oxide-sodium iodide complex and carbon black (Diablack manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.) are melt-kneaded at 200 ° C. for 30 minutes to obtain a moisture-sensitive composition. This composition is press-molded into a sheet, which is then adhered onto an alumina substrate and silver paste is used to form electrodes on both ends to obtain a humidity-sensitive resistor element. This moisture-sensitive resistor element has a reset GF-
A 20 wt% aqueous solution of 255 is dipped and dried at 80 ° C. for 1 hour to form a protective film.

【0021】(比較例3)実施の形態2において保護膜
を形成しないこと以外は同様にして湿度センサを作成し
た。
Comparative Example 3 A humidity sensor was prepared in the same manner as in Embodiment 2 except that the protective film was not formed.

【0022】(比較例4)実施の形態2において感湿膜
の表面を覆うケースを作製し、その中に穴を開ける。
(Comparative Example 4) In the second embodiment, a case for covering the surface of the moisture sensitive film is prepared and a hole is formed therein.

【0023】その内側に撥水性のテトラフロロエチレン
のポリマーに微小な孔を多数設けた保護膜を貼り付け
る。
A protective film having a large number of minute holes in a water-repellent polymer of tetrafluoroethylene is attached to the inside thereof.

【0024】以上製造した湿度検知センサにつきたば
こ、洗剤を用いた環境試験を行い、試験前後の各々の感
湿特性の変化による検出時間の遅れを評価した。
An environmental test using a cigarette and a detergent was carried out for the humidity detection sensor manufactured as described above, and the delay of the detection time due to the change in each moisture-sensitive property before and after the test was evaluated.

【0025】(1)たばこテスト・・センサを12リッ
トル容器中に入れ、たばこ1本分の煙を充たし、24時
間放置する。これを1サイクルとして5サイクル繰り返
す。
(1) Tobacco test: Put the sensor in a 12 liter container, fill it with smoke for one cigarette, and leave it for 24 hours. This is set as one cycle and repeated for 5 cycles.

【0026】(2)洗剤テスト・・・センサに対して2
0cmの距離からガラスクリーナーを1回につき3秒間
吹きつける。これを10回繰り返す。
(2) Detergent test: 2 for the sensor
Spray glass cleaner from 0 cm distance for 3 seconds at a time. This is repeated 10 times.

【0027】以下にその評価結果を記す。The evaluation results will be described below.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】以上の結果から明らかなように、本発明の
保護膜を付与した湿度検知センサは元の保護膜を付与し
ていない湿度センサに比べて感湿特性の低下は顕著に改
善されている。さらにテトラフロロエチレンのポリマー
に微小な孔を多数設けた保護膜と比較しても感湿特性の
低下は若干悪いとは言え、保護膜なしのものとの改善度
として両者を比較すると微々たるものである。
As is clear from the above results, the humidity detecting sensor provided with the protective film of the present invention is remarkably improved in the deterioration of the moisture sensitivity characteristic as compared with the original humidity sensor not provided with the protective film. . Furthermore, although the deterioration of the moisture-sensitive property is slightly worse than that of a protective film in which a polymer of tetrafluoroethylene is provided with a large number of minute pores, the degree of improvement compared with that without a protective film is insignificant. Is.

【0030】そして実施の形態1のような結露センサお
よび実施の形態2のような湿度検知センサなどと幅広く
使用可能である。
Further, it can be widely used as the dew condensation sensor as in the first embodiment and the humidity detecting sensor as in the second embodiment.

【0031】なお、実施の形態において、基板としてア
ルミナ基板を用いて説明したが、他のセラミック基板お
よび耐熱性のある樹脂基板を使用してもさしつかえな
い。
Although an alumina substrate is used as a substrate in the embodiments, other ceramic substrates and heat-resistant resin substrates may be used.

【0032】[0032]

【発明の効果】従来はテトラフロロエチレンのポリマー
に微小な孔を多数設けた保護膜を用いていたが、安価な
本発明の保護膜を用いることにより性能はほぼ同程度
で、大幅にコストダウンが可能となる。その結果苛酷な
環境下での湿度検知センサの応用範囲を拡大することが
できる。
EFFECTS OF THE INVENTION Conventionally, a protective film in which a large number of minute holes are provided in a polymer of tetrafluoroethylene has been used, but by using the inexpensive protective film of the present invention, the performance is almost the same and the cost is greatly reduced. Is possible. As a result, it is possible to expand the application range of the humidity detection sensor in a harsh environment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)本発明の湿度検知センサの構成図 (b)本発明の湿度検知センサの断面図FIG. 1A is a configuration diagram of a humidity detection sensor of the present invention. FIG. 1B is a sectional view of the humidity detection sensor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アルミナ基板 2,3 くし形炭素電極 4 感湿樹脂膜 5,6 リード線 7 保護膜 1 Alumina substrate 2,3 Comb type carbon electrode 4 Moisture sensitive resin film 5,6 Lead wire 7 Protective film

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主として絶縁基板と感湿膜および電極を
組合せて構成される湿度センサにおいて、前記感湿膜表
面上に保護膜を形成した湿度検知センサ。
1. A humidity sensor mainly comprising a combination of an insulating substrate, a moisture sensitive film and an electrode, wherein the humidity detecting sensor has a protective film formed on the surface of the moisture sensitive film.
【請求項2】 前記保護膜がアクリル酸エステルモノマ
ーとシロキサン骨格を含むアクリル酸エステルモノマー
共重合体のエマルジョンである請求項1記載の湿度検知
センサ。
2. The humidity detecting sensor according to claim 1, wherein the protective film is an emulsion of an acrylic acid ester monomer and an acrylic acid ester monomer copolymer containing a siloxane skeleton.
【請求項3】 前記エマルジョンを湿度センサ上に塗布
した後、熱処理することにより保護膜を形成する請求項
1記載の湿度検知センサの製造方法。
3. The method for manufacturing a humidity detecting sensor according to claim 1, wherein the protective film is formed by applying the emulsion onto the humidity sensor and then heat treating the emulsion.
【請求項4】 導電性粉末を吸湿性樹脂に含有させてな
る感湿膜の表面に請求項2記載の保護膜を形成した湿度
検知センサ。
4. A humidity detecting sensor in which a protective film according to claim 2 is formed on the surface of a moisture-sensitive film obtained by containing a conductive powder in a hygroscopic resin.
【請求項5】 高分子電解質を用いた吸湿膜の表面に請
求項2記載の保護膜を形成した湿度検知センサ。
5. A humidity detecting sensor in which the protective film according to claim 2 is formed on the surface of a hygroscopic film using a polymer electrolyte.
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