JPS5868655A - 湿度検知素子 - Google Patents

湿度検知素子

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JPS5868655A
JPS5868655A JP16842581A JP16842581A JPS5868655A JP S5868655 A JPS5868655 A JP S5868655A JP 16842581 A JP16842581 A JP 16842581A JP 16842581 A JP16842581 A JP 16842581A JP S5868655 A JPS5868655 A JP S5868655A
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JP
Japan
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sensing element
humidity sensing
humidity
detecting element
humidity detecting
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Pending
Application number
JP16842581A
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English (en)
Inventor
Akira Sadamura
定村 章
Atsushi Nishino
敦 西野
Akihiko Yoshida
昭彦 吉田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/223Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
    • G01N27/225Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity by using hygroscopic materials

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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】 本発明は、感湿面を保護する濾過体を、主として活性炭
からなる布9紙、マット等で構成した、外部環境条件に
対して安定、かつ小型で高精度。
高応答性の湿度検知素子に関するものである。
湿度検知素子の信頼性を論す°る場合、最大の間。
題点け、外部環境条件に対する素子特性の安定性、すな
わち相対湿度〜電気信号値(抵抗、静電容量。
その他)相関の不変性である。外部環境条件としては、
煙、油煙、一般塵埃、有機溶媒蒸気、空中浮遊イオン等
が考えられる。これ等、素子に対して有害な物質から感
湿面を保護するために、従来は特に耐環境性に重薇をお
いて、材料を選択した結果、主として活性炭からなる布
を、素子の外周部に装着し、通気部材としての濾過体と
して使用していた。
しかし、活性用を始めとして、このような濾過体の材料
は、各々に特有の湿度容閂を有しているため、後述のよ
うな問題が生じていた。
一つは、感湿応答性の低下である。以後本発明者が既に
発表した静電容量変化型7114度センサに例えて説明
する。相対湿度を、低湿度(20%RH)から、急激に
高湿度(90%RH)に変えた場合、素子単体だとその
静電容量は1分以内に追従して変化する。しかし、素子
の外周に、主として活性炭からなる濾過体を装着した場
合、その種類、厚さ、秤量等の材料の性質により異なる
が、静電容搦・の追従には、1分以上の時間を要し、最
大30分近い例も見′られた。
他の一つは、ヒステリシスの増大である。本素子を、風
呂場のような比較的相対湿度の高い場所で常用していて
、ある時だけ居間のように相対湿度が低い部屋に持って
来て使用した場合、素子単体だと直ちに、居間の相対湿
度に対応した静電容量値を示す。しかし、前記のような
沖週体を装着した場合、風呂場で使用していた時の水分
の影響があり、居間の相対湿度に対して予測さJする静
電容搦より、6〜30%程高い値を示すことがある。
こね等の現象は、いすねも該p週休材料の持つ湿度容量
に起因するも゛のであり、できるだけ未装着時と同じ値
を示すよう、過去様々な研究がなされてきた。
本発明は、以上のような従来の欠点を解決するものであ
り、耐環境性の良い湿度検知素子、すなわち素子本体の
外周部に適当なr週休材料を装着−して、油、煙、一般
塵埃等の環境の中で使用して検知素子を提供するもので
ある。以下、本発明の具体的な実施例について、図面を
用い説明する。
第1図(a)、 (b)は、本発明を適用した静′市容
d変化型湿度検知素子本体の断面図であり、このうち図
(−)は同本体の装部をなす感湿部を・■、し、図(b
)は”ラジアルタイプ″に構成された湿度検知素子本体
を示す。
湿度検知素子本体は、図(a)のごとく例えば直径1朋
のタンタルワイヤ1の表面に、厚さ100〜1000 
人の酸化タンタル皮膜2を設け、その上に二酸化マンガ
ン膜3を厚さ数十から数百ミリミクロンに形成し、さら
にその上にカーボンおよび銀ペイントからなる対極層4
を設けてなる。図(b)に示したのは、この素子本体を
、小型コネクタ6に固定して構成したものであり、陽極
リード6と陰極リード7が並行して設けられている。こ
のような構成の湿度検知素子本体は、相対湿度に対して
直線的かつ可逆的に静電容量値が変化し、第2図に示す
ような特性を示し、湿度検知素子とじての機能を有して
いる。
第3図は本発明による湿度検知素子の断面図で、活性炭
繊維を含む布で構成しだ沖週体が前記湿度検知素子本体
の外周に装着されている。第4図は沢週体の一部を示す
図である。第3図に示すように、素子本体20の一端部
は半田層8を介して陰fTh IJ−ドロと接続されて
おり、他端部はスポット溶接により陽極リード7と接続
されている。この外周に、有底円筒形のp過体9をその
開口部で、コネクタ台1oを挾持した状態になるよう装
着している。この他にも、p週休の形状、装着方法は、
使用目的、場所、サイズ等により種々考えられるが、外
部環境の水蒸気を含んだ気流は、必らず//−1過体を
通過して素子本体に到達するものである。
沖過体材料としては、種々試験した結果、水蒸気透過性
を有し、かつ煙、油煙、一般塵埃、有機溶媒蒸気、空中
浮遊イオン等の外部環境条件における、湿度検知素子に
対する有害物質を、効率良く捕獲するものとして、使い
やすさも考え合わせたうえで、活性炭繊維を選択した。
ここで主として活性炭繊維からなるθ・週体伺ネ」につ
いて説明する。第4図に示1″ように、直径0.1〜2
o胴のフェノール系繊細を原料として得られる活性炭繊
維11とバインダーとしてアセテート繊維12を50w
t%ずつ混抄し、不織布を構成する。この不織布を、C
MC(カルボキシ・メチル・セルローズ)の2%水溶液
に浸漬したのち乾燥し、素子の寸法に合わせて有底円筒
形に成形し、素子本体に装着する。この時、不織布の厚
さは、30〜30071mの範囲に選ぶと良い。ただし
、この測定法はJISL1o79によるものであり、測
定時の加圧は20 y/cdiに調整されている。不織
布がこれより薄いと破れ易く、厚いと加工が困難になり
、゛いずれにしても取扱いが難しくなる。更に、不織布
を素子に装着した場合、通気度が問題しでなる。通気度
は、JISL1079に規定するフラジール型法によっ
て測定して、少くとも5 CC/c4/sea  以上
の値が必要である。何故なら、通気度がこれ以上低くな
ると、素子本体の湿度応答伯。
ヒステリシス等が著しく劣化するからである。この通気
度V[、不織(tiの素材、厚さ、秤Ti゛等と密接な
関係があり、相p1に関連深い数値であるが、素子一本
体の特f[に対する影響という観点からみJlば、通気
度で代表させることができる。参−考までに、木発明者
が実験した結果の一部を第1表に示す5、なお実験の詳
細−や■実体的なデータについては後に説明する。
第  1  表 この実験に使用した不織布は、前述のようにフェノール
系繊維を原料として得られる直径5.0IIIIIl)
)活性炭繊維6owt係と、直1f10 、 Ommの
アセテート繊組5 OW を係を混抄しkものである4
、応答fl。
レスポンスにX印の付いたものもあるが、こ才りはあく
まで実験−J二の比較であり、例λ−ば300 /Im
の不織布を装着した素子を、エアコンの如く同一の部屋
で、長時間連続使用する場合は、実用に耐えるものであ
り、−力応答性が中力になる場合であっても、著しく汚
染された環境下てit、1トむを得ず使用するような場
合がある。なお、通気度が60 CC/ci/ 8eC
を超すと、外部環境の汚染物質が透過しやすくなるため
か、耐環境+1に悪影響を及ぼすことがわかった。なお
ここでは不織布について説明したが、織布2紙、マット
等の状態でも使用可能なことは、勿論である。
なおまた、本発明を適用した7j、、j度検知素子本体
は、前述のように静電容量変化型であり、それはタンタ
ル、アルミニウム、チタン、ニオブ、ノ翫フ−ウム、ジ
ルコニウムのような弁作用金属またはこれらの合金もし
くはシリコン、ゲルマニウムのように金属基体に、誘電
性陽極酸化皮腋を設け、11 せた場合の、試料の静電容量〜相対湿度特性を読み取り
、昇温の場合と降温の場合の静電容量値の差を求めた。
その結果の一部を第6図に、全蔀富3表に示す。
第3表 これ等のデータから、通気度5 CL/cd7 s e
 c以下の濾過体を装着すると、ヒステリシスが大きく
なり、精度を維持し難いことが分る。但し、本試験では
、昇・降温スピードを1%RH/分にした力(、これを
−!−%RH/分位にすれば、試料りの場合でもヒステ
リシスは1.9nFに下がることからみて、前にも述べ
たように、実使用上はそれ程問題にならない場合もある
。なお、この試験は素子に当る風速が0.6m/sec
 の環境下で行なわれた力玉、無風状態では更にヒステ
リ・ンスが増大し、風速75=大になれば減少すること
は、いうまでもない。
が高いと思われる国道1号線に面した窓側の、山があた
らない場所に試料を吊るし、長期間にわたって静電容量
の変化を確認した3、その結果の一部を第7図に、全談
第4表に示す。なお第4表における容量比は試験開始時
の静電容量を100としたときの試験後(6000時間
経過後)の値をいう。
第4表 以上の結果かられかるように通気度6 CC/ca/s
eC以上の濾過体を装着した湿度検知素子は、初期特性
を長期にわたって安定に維持し、外部環境に対して安定
だということがよく分る。但し、応答性やヒステリシス
を重視するあまり、むやみに厚さの薄い、通気度の大々
る不織布で濾過体を形成しても、耐環境性の点で問題が
ありさらには濾過体 3 の強度上の問題もあることから通気度60CC/cyJ
/sea以内に抑えるべきだということも同時に分る。
なおこの試験終了後、素子(ト)の対向電極層は、白色
だったのが黒色に変色しており、そこでその素子を蒸留
水に浸漬して数時間煮沸し、この液を質量分析にかけた
ところ、乗用車の廃棄ガスから付着したと思われる硫黄
や塩素イオンが若干検出され、一方濾週体を装着したA
からEの素子からは全く検出されなかった。このことか
らも、濾過体の有する作用がわかる。
なお以上の説明では静電容部変化型の湿度検知素子に適
用した場合について述べたが、主として活性炭繊維から
なる布1紙、マット等で構成した通気部材としてのV週
休は、外部環境によって素子が変化を受けるような、例
えばガス、温度、光。
音などを検知する他の検知素子にも広く応用できるもの
である。
以−にのように本発明は耐環境性および応答性にすぐれ
た高精度の湿度検知素子を提供するものである。
 4
【図面の簡単な説明】
第1図体)、 (b)はそれぞれ本発明を適用した?W
ffl検知素子本体の断面図、第2図は前記素子本体の
静電容量・相対73度特性を示す図、第3図は本発明に
よる湿度検知素子の断面図、第4図は前記検知素子の要
部をなす濾過体の断面図、第6図、第6図、第7図はそ
れぞれ本発明の詳細な説明するだめの図でこの順番に湿
度検知素子の感湿応答性。 同ヒステリシス、同耐環境性を示す。 1・・・・・・タンタルワイヤ、2・・・・・酸化タン
タル皮膜、3・・・・・・二酸化マンガン膜、4・・・
・・・対極層、6・・・・・・小型コネクター、6・・
・・・・陽極リード、7・・・工陰極リード、8・・・
・・・半tn層、9・・・・・・び−・鍋体、10・・
・・・・コネクタ台、11・−・・・活+!1炭繊維、
12・・・・・・アセテート繊維。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 tu、rtx刀1”(%R)I) 第3図 @5図 経是IIテ閤(利 第6図 耗1.>湿て(’/、K)11 第7図 試1験竹開(1間)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)主として活性炭繊維から構成され通気度が5〜5
    0 CCl0fI/ Secの範囲の通気部材で感湿体
    が穆われだことを特徴とする湿度検知素子。
  2. (2)通気部材の厚みが30〜300μmの範囲にある
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の湿度検知
    素子。
  3. (3)感湿体が金属基体上に形成された誘電性陽極酸化
    皮膜上に半導電性金属酸化物膜を設けでなる静電合量変
    化型素子であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の湿度検知素子。
JP16842581A 1981-10-20 1981-10-20 湿度検知素子 Pending JPS5868655A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007065620A1 (de) * 2005-12-06 2007-06-14 Testo Ag Schutzeinrichtung für einen sensor zur messung von parametern eines fluids
WO2008009330A1 (de) * 2006-07-18 2008-01-24 Testo Ag Schutzeinrichtung für einen feuchtesensor in aggressiver atmosphäre

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5658653A (en) * 1979-10-18 1981-05-21 Shinei Kk Humidity-sensitive element

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