JPS5872048A - 感湿素子 - 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】 本発明は、湿＃によるＭ＆湿部の電気抵抗値変化全利用
し之セラミック等の＃Ｃ磯質感湿菓子の改良に関するも
のである。

従来から、このような慎ぼＬをＭする感温部として、塩
化リチクム、塩化力ルシクム等の電解質、セレン、ゲル
マニクム等の半纏蓮蒸層膜および酸化アルミニクム、酸
化チタン、巌化鉄等を用いた金属酸化物またｒｉ蛍ｊ＾
吸化吻糸セラミックが使用されてきた。咋分では、物理
的および化学釣に安定であり、素子９ｊｉ度も高いため
金属飯化吻糸セラミックが最も多く用いられ、現（ＩＪ 在他のものもこｎＶｃｖｉｏ替わる傾向にある。このよ
うな中で、いかに安定なセラミック感湿素子であろうと
も、その関用夾槓がまだ浅＜、１Ｎ枳性お工ひ寿岐の点
で問題のあることが最近の学会等でｍ個されている。す
なわち、１つにタバコの煙やオイルミスト等の汚染物質
が表面に衣層さｎると抵抗値が大きく変化して相対を雇
度指小値が大幅ｖｃ変わってしまい、しかも感湿域能が
低下してしまうこと、もう１つは、たとえオイルミスト
等の表面汚染ａ質がない雰囲気であっても、窒気中での
使用またｔゴ装置に工り水（湿気］の１吸脱層がくり返
されると、０日基が強く表面に固層（化学衣層）されて
し筐うために素子自体の抵抗値が大きく変化し、しかも
この場せにも湿度検矧（感湿）慎舵が低下してしまうこ
とである。そして１両省とも劣化状展でａ１曲常５００
〜６００℃　以上に加熱しないと初期の性能まで１及帰
しなくなってしまう。したがって、セラミック感湿素子
の中Ｋに、この点を屏消するために、感温部を５００〜
６００℃　にガロ熱す（２） るためのヒータおよびその駆鯛回路會誦えたものがある
。しかし、こ扛らのもの（ｒ装備すると。

素子自体も商価なものとなり、−１：た上記温１ｉまで
加熱するためには電カケかなり硬するという蓼［たｌ欠
点も生じてし１つことがＡイけられなかった。

発ＢＡ省らは、上ｉピの魚倉改良すべく、各イ引の材＃
＋金用いて検討したところ１本質的ｖｃ焦僚質材料の表
面全感湿部として便Ｈ）する１沢り、上記欠点ぼ１７４
１１４されないが、この表面τけい素糸樹脂もしくはふ
っ素、４樹脂で被覆し、しかもこの膜厚がｌＱＡｍ以ド
の場合Ｅｌｌ：、上ｔピ欠点が鱗／Ａされ夷用ｌｌ′ｉ
：１直する感γ雇做ｉにおよび１ぎ杉１１９ミが侍られ
ることｔ吃いだしたため、不発りＪ全提案するものであ
る。すなわち１本発明の愚薩索すσ。

吻埋、化学的に安だで素子強度が尚〈、艮好な感湿特性
をＭすることばもちろん、長ル］にわたって使用しても
抵抗値および感湿部Ｒｂの変化が小ざ（，１にたとえこ
の両者が変化したとしても、従来のものよりもはるかに
低温での加熱に（３） より、初期の良好な注１註に１で復帰するという利点葡
掘えたものである。

以下、実施例にしたがって１本発明の詳細な説明する。

〔実施例１．　） アルミナ絶縁基板上にＰｔ−Ｐｄ合蛍糸ペーストにてく
し形状′嵯健全スクリーン印刷し、Ｐｔリード＃全取り
付は後焼付けｔ行なった。この上に、感湿何科としてＣ
ｒ２０３−ＭｙＯ糸セクセラミックい、これを１３００
℃で５時間焼結して皮膜状のｇ湿部を形成した。つき゛
に、メチルフェニシリコーンの初ＡＡＭ什物會キシレン
に電解させた市販のけい素樹ＩＪ＊　（７ｖコーン）ワ
ニスをさらにキンレンで希釈して枯度葡下げ、この中に
上記感湿部を凌直俊、　　８０ｉ：：で２０分間予備乾
床を行ない、ついで２００℃で２０分間焼成してけい系
樹脂皮膜ケ硬化させた。この作業によって、第１図にボ
したような感湿素子が製作できた。第１図（ａ）　［オ
イて、　＋１ｌｉｅ線基教、　１２１ｉ’ｊ電惨、　＋
３１１’ｌ感湿都、（４）げリード線、第１図（ｂＪに
おいて、　（３ａＪ（４） はセラミック感湿材料よりなる感湿部のベース。

（３ｂ）にけい素樹脂の硬化皮膜である。なお、セラミ
ックベース（３ａ）の膜厚は約”０Ｊｉ−、：＆囲のけ
い素樹脂皮膜の膜厚に５μＩＬである。

このように製作した本実施例の感湿素子と。

構成は上記本発明のものと同様であるが、感湿部表面に
けい素樹脂皮膜全形成しない従来のセラミック感湿素子
とについて、感湿特性とその経時変化を測定した。まず
１画素子の感湿特性？比較するために交流（５０ＨｚＪ
　１．５Ｖケ印加して。

相対湿度変化による抵抗値変化とその肘時笈化を測定し
たところ、第２図の結果が侍ら７″Ｌ友。

曲線（Ａ）、　（ＡＪＨ従来タイプのものの初Ｊν」お
よび９０日間呈円放置後の感湿特性をボし１曲線（ｂハ
（ＢＪに本実施例のものの初期お工ひ９ｕ口間室内放直
後の感湿特性である。第２図から明らかなように、従来
タイプの感湿素子に９０日間放直後にば抵抗値が３桁は
ど大となり感湿部ｎ［もかなり低下してし１ったの［対
して０本実施例の感湿素子は、９０日間放置俊［１’！
やや抵抗値が大とｌっ（５） たのみであり、感湿機能の低Ｆも見られなかった。とこ
ろで９曲線（ＡＪおよび＋Ｈ）の特性をボす９゜日間放
置佼の両累子を電気炉内に入れ、１５０℃から５０℃ご
とに昇温し、各温度で１０分間加熱しＴ。

感湿特性が初期のｌｌｆ　（ＡＪおよび（均にまで回復
する温度音調べた。この結末、従来のものでは、６００
℃以上で加熱しないと初期特性に復帰しなかったのに対
して９本実施例のものでは、　　２００’Ｃの加熱によ
り完全に初期特性にまで復帰した。したがって、上記の
結果から９本実施的の素子に水蒸気（縫気］のＩＪｌｋ
、腕看が（０返されても、従来の素子のようｌｌ′ｔ１
：（ＪＨ基が強く固着されｖｃ（ぐ。

また、固着された場合にも従来めものよりもか　　。

なり低温で加熱することにより再生かり能であることが
判明した。

〔実施例２．〕 基板、電体およびリード線の伺料ａ、実施例１、のもの
と同一のもの奮用い、感湿部のベース材料トしテＴｉ０
２−　ｓ　ｉｏ２−　ＣａＯ糸セラミック’１ｉ１２５
０℃で６１辱間焼結したものをび用した。この表面（６
７ に、ポリフェニレンサルファイドをベースレジンとし、
これにふっ素側ＩＩけの初期重合物全変性させた市販の
ふっ素１］！を脂糸堅科全ンンナーで布状し、これをへ
ケ塗りにて塗布した。工■布物牙１００℃で２０分間乾
燥後、３７０℃で３０分曲ｉ暁成して硬化させた。これ
により、第３図に構成例會ホした工う１県湿累子が倚ら
れた。第３図において、山ぽ絶縁基板、１２）は屯１ｉ
ｊｐ、　　＋３１ＰＪ感〆４μ都。

＋４１ｒｉリード、＃、　　＋５１１’ｊヒーター、（
６）はヒータ用す−ド庫である。なお１表面のふっ素樹
脂皮膜の膜厚１７．　３μｍであった。このような本実
施例の感湿素子と、上記と同一の構成で９表面にふっ素
樹脂系皮膜を施さない従来タイプのものとについて、感
湿特性ならひに表面汚染物質存在下の１ｇ禎性について
調査した。劣化促進テストとして、まず、デシケータの
妊に市販のサラタオイルを入れ、この上万亦囲気Ｖこ、
上ｄピの画素子ケつるしたもの會６０℃の電気炉内に入
ル、デンケータ内ＶＣ絶えずタバコの煙を（Ａ（、連さ
せて放置した。３０日俊に両累千を取り出し、聞流１．
５　Ｖ（７） を印加して感湿特性を測定し、初期特性と比較した。

この結果全第４肉ＶＣ７Ｆ、す。第４図において。

曲線（Ｃ）、　ｔｅフは従来タイプのものの初期および
劣化促進テスト俊の特注をボし９曲線（切、（Ｄ）は本
実施例のものの初期および劣化促進テスト俊の特性であ
る。第４図から、従来タイプのものは。

劣化促進テスト後には抵抗値が３桁以上大となり、感湿
憬Ｂ［も全く消失してしまったのに対して１本実施例の
ものａ、劣化促進テスト１友も抵抗値がやや大となった
が、感湿機能の低下にほとんど見られないことがわかる
。したがって。

表面汚染物質による経時劣化促進のために用いた上記テ
ストは、従来タイプの素子の湿度検知感度全音く無くす
るほど過酷な試験法であるにもかかわらず１本実施例で
は劣化がほとんどないことから９本実施例の素すａ、オ
イルミストやタバコ煙などの汚染？ｌＪ負に対する耐経
時劣化性が非常［４２ｎていると言える。つづいて、省
化促進テスト後１曲森（Ｃ）および（ｑの特性をボす（
８〕 画素子のヒータ（第４図さ照）に通電して１５０℃から
５０℃ごとに昇温し、各温度で１５分間加熱して、感湿
特性が初期の値（Ｃ）　ｙｚらひｒＣ（１））に１で回
復する温度を調べた。この結果、実施例１の場合と同様
に、従来のものでに６００℃以上で力］ノ熱しないと初
期特性Ｖｃ仮帰しなかったが、不実施例のものでは、２
５０℃というはるかに低部での加熱により光音に初期特
性［筐で復帰した。

実施例１．および２から判明した本発明の感湿素子が有
する良好な耐ＯＨ基脱看性ならひに汚宋物員に対するイ
ぎ軸性に１表面に被輛したけい素樹脂もしくにふっ素イ
ｕＩ脂のもつ低表面エネルギー性に起因する撥水性およ
び撥油性によるものと考えらｎる。ただし９発明省の実
験によれば、これらの樹脂皮膜の厚さによって感湿機能
が影臀全受け、膜厚が厚くなると、抵抗＋１１ｉ１：に
人となり、感湿機ｎｐも全（ｔＲ矢してし１うこがわか
った。すなわち、相対湿紘全１０％から９５％まで変化
させた時、素子し抵抗値変化がどのくらいあるか全感湿
＆症の目安とした場合、けい＋９７ 素樹脂お工ひふっ素樹脂とも硬化膜厚の変化にしたがっ
てＡ５因のような特性が見らｔした。これは、１１１？
Ｉ勿帖の抽頌全菱化させても同様の特性であった。した
がって、第５図から、膜厚が１υμｍ　ｋ越えると急激
に感湿機能が低下して実用に値しなくなる。つまり、こ
の結果から１本発明で表面［級覆されているけい素樹脂
もしくぼ。

ふっ素樹脂の膜厚はｌＱＰ以下であることが必要である
。

ところで１本発明で感ｉｎ都のベースとして使用する焦
ｍ質材料は、実施例１２．で用いたような蛍１尾酸化吻
の焼結体であるいわゆるセラミック材料をはじめ、セラ
ζツクといわれるもの以外のたとえばけい酸塩やりん酸
塩等からなるものであっても本発明で使用できること金
実ＭＶｃより確かめた。

また１本発明で使用するけい累樹ＪＩｉ＝とじては。

いわゆるシリコーンとよはれる有機けい素化合′＠１合
体もしくに、これ全エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリ
エステル樹脂、アルキッド樹脂（ｌＯ） 等の他の樹脂で変性したものも用いることができ、向じ
（、ふっ素樹脂としては、四ふっ化エチレン共重合体會
にじめ、三ふっ化タイプ、共厘合タイプおよび実施例２
．で用いｆｃ工うｌ他のｗ脂による変性タイプのものも
用いることができ、いすｎも実施例の場合と同様に良幻
な特注が得られることが実験により確認できた。ただし
これら以外の各柚衛脂を用いて同様の実験を行なったと
ころ、いずれのものも、けい素樹脂やふっ素樹脂はど良
好な性能が得られず実用に値しないものであった。菫た
。実施例で述べたように、劣化後の素子を加熱して内生
する場合に、上記両樹脂は一般に他の樹脂よりも耐熱温
度が高い（２００℃以上〕以上有利である。

以上説明したように、焦億寅感湿材料表面が。

膜厚ＩＱｎｊｎＰ１下のけい素樹脂もしくにふっ素樹脂
で被覆されている本発明の感湿素手であれば。

Ｎ＆湿特性が良好であることはもちろん、長期にわたっ
て汚染雰囲気で使用しても感湿機Ｉｉとの劣化や抵抗値
の変動がほとんどなく、たとえこの（１１） 両者が変化しても、従来のものよりもぼるかに低温での
加熱により初期性能にまで復帰するという長所があ５゜
したがって、湿度センサや結ふにセ／すｌどの感湿素子
として、各種の用途ＶＣ長寿命で広く用いることができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１囚おまひ第３図に、それぞれ本発明の感湿素子の構
成例？ホす斜視図、第２図、第４図。 第５図は２本発明の感湿素子の特性全軍すグラフである
。 図中同−付号は同一または相当部位をボし。 山は基板、（２ノー電極、（３）は感湿部、（４ｊはリ
ードｍ、　＋５１はヒータ）（６ｊはヒーター用す−ド
朦である。 代理人　　葛　野　ｉ＝　　− （１２） 第２図 θ　　　　　　　　　　　　　　５ρ　　　　　　　　
　　　　　／ρρ相　　　灯　　シＸ　　度　　（’／
、、ン第４図 θ　　　　　　　　　　　　　　　５Ｉ４７　　　　　
　　　　　　　　　　腐才目　　　　支ｔ　　　　＝、
ｌ−、ｇ罎　　　（・／／＝つ第５図 耳ジ１　、々９−　　と７ｔｔ） 手続補正書（方式） ％式％］ ■、事件の表示　　　　特願昭　５６−１７１８３６号
２、発明の名称 感湿素子 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　　　　　東京都千代田区丸の内二丁１−１２番
３号名　称（６０１，）　　　三菱電機株式会社代表者
片由仁八部 ４、代理人 住　所　　　　　東京都千代１１１区九のトＩＸ二１−
１．１２番３シ）三菱電機株式会社内 氏　名（６６９９）　　　弁理士　葛　　野　　信　　
−（７Ｒ絡先ｎ’＋（２１：す３７１２＋特許部）５、
補正命令の日付　　　　　昭和５７年２月２３日６、補
正の対象 図面 ７、補正の内容 図面中第１図及び第３図の浄誓（内容に変更なし） ２９２−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 無機質感湿材料表面が、膜厚１０＾ｍ以下のけい累衝脂
   もしくにぶつ累側脂のいずれかからなる硬化皮膜で板積
   されていることを＃家とする感湿素子。