JPS5899740A - 結露センサ - 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】 本発明は感湿性レジン、特に結露敏感性レジンにカーボ
ン系の導電性微粒子を混入した膜抵抗体を用いた結露セ
ンサに関するものである。　　　　−との１種の発明は
非常に多く、その、代表的例を示すと次の通）である。

（１）特願昭４９−１９３４号　（以下発明Ａと略称す
る）（２）特願昭５ｓＨ−ｓｓ４６ｏ号　（以下発明Ｂ
と略称する）は下前記発明について簡単に説でする。

（ａ）発明Ａについて。

吸湿性モノマーとしてメタアクリレート重合体等、架橋
剤としてエチレングリコールジアクリレ−ト等、導電微
粉末としてグラファイト等を用いた膜抵抗体に適当な電
極を付して感湿素子ｃ以下湿度センサと略称する）とし
たもので、このような簡便なセッサを早期に開発したも
のである。長所は簡単に湿度センサが得られることであ
る。

（ｂ）発明Ｂについて。

吸湿性レジンとして親水基欠有するビニルモノマーに親
水性モノマーを共重合したものを用い、導電微粉末とし
て粒径（０，５〜１０）μｍのグラファイトを分散した
膜抵抗を用いた湿度センサで、発明Ａの特性を相当に改
善したものである。

（Ｃ）発明Ｃについて。

吸湿性レジンとして熱硬化性レジンで変性されたシリコ
ーンレジンを用い、導電微粉末として粒径（２０〜３０
）μｍのカーボン等の微粉末を分散してなる湿度センサ
で、特性は相当に優れている。

前記の発明におけ−る短所は湿度変化に対する反応（以
下レスポンスと略称する）が遅く、従ってヒステレシス
が大きいこと、及び高温に放置され−た後の特性が、ま
だ充分でないという点であろう。

本発明は前記の欠点を大きく改善し、よって特性の更に
優れた結露センサを提供することを目的とした゛もので
ある。

この目的を達成するため本発明に係る結露センサは、２
−ヒドロキシエチル・メタアクリレートとグリシシール
・メタアクリレートとを１部共重合した混合物に、主硬
化剤としてジアミノ・ジフェニール・メタンを適量加え
たものに更に開破化剤としてアミノ変成シリコーンオイ
ルを小量添加したレジンを結合剤とし、導電微粉末とし
てアセチレンブラックより成る抵抗膜を用いること全特
徴としたものである。

次にその構成について詳細に説明する。

最初に一般の湿度セ／すの構造について第１図を参照し
て簡単に説明する。（ａ）図は平面図、　（ｂ）図はＡ
Ａ断面図である。図において）は絶縁基板で　　□一般
にはセ）ミンクが用いられている。２は櫛状電極でスク
リーン印刷によって形成されたレジン系の膜抵抗で、抵
抗値は、低い。６は吸湿性レジ−ンに導電粉末、一般に
はカーボン系の微粉末を分散した抵抗膜である。４はそ
の引出し導線、５は半田付は用の電極である。湿度が大
になると６の抵抗膜中の吸湿性レジ／が膨張するから導
電微粉末の相互間の距離が大となシ、その結果相互の接
触面積が小となるから抵抗が大になる。結果上して端子
４，４間の抵抗が大になる。　。

つま夛４，４間の抵抗が湿度に、よって変化する本発明
に係る結露センサは湿度が犬になって露点に達したとき
に、前記端子抵抗の変化が極めて大きくなるものである
。

本発明者の研究に一士れば、使」する吸湿性レジーンが
同じであれば、レスポンスは抵抗インクの塗布量が少な
いは−ど良好になる。、即ち塗布面積は一般　。

計によって定まるから、結局キの厚みが小であるほど良
いということが分った。その理由は抵抗層を形成する皮
膜の厚さが大きいと、吸湿による体積膨張量が大きくな
９、湿度が変化した場合に、その変化に対し、膜の薄い
場合にくらべて、内蔵した水の分子を放出し、又は外部
の水の分子を吸収するのに、より時間がかかるからであ
る。

次に゛使用する導電微粉末は、化学的に安定であること
と、低価格であることから一般にはグラファイトが用い
られているが、その粒子径は大きく（１〜１０）μｍで
、平均粒径は歩μｍである。従ってこの場合の膜厚は、
厚み方向のグラファイトの層を５層としても１０μｍと
いう太さになる。それ故グラファイトを用いる限シ、レ
スポンス速度の向上、従ってヒステレシスを小とするこ
とは困難であることが分る。

グラファイトを用いる理由は前記したように化学的に安
定なことと、更に熱的−に安定であって、高温になつで
もガスの発生量が極めて少なく、かつその体積固゛有抵
抗（−下比抵抗と略称する）が安定な、ことである。　
　　　　　′ カーボンブラックは粒径は小さく、その範囲は−（１０
〜１００）７１１μｍである。従って抵”抗膜厚はグラ
フアイトの場合に比し小とすることができるが、化学的
及び熱的にはグラファイトに比し、不安定である。即ち
吸着している揮発性物質の量が犬であシ、化学処理、熱
処理等によって比抵抗が変シ、抵抗膜の抵抗値が安定し
ない。即ち何等かの安定処理の方法を講じないと使用は
困難であろう。その原因は粒子の分子構造がアモルファ
ス（ａｍｏ　ｒｐｈｏｕ　ｓ；無定形）である上に、表
面積が大きいために各種の揮発性の物質を゛吸蔵してい
るためと考えられる。

本発明者は前記の考察に基づいて、多くのカーギン系の
導電微粒子に？いて実験を重ねた結果、−アセチレン゛
ブラック（以下ＡＢと略記するつを選定−した。ＡＢは
その芥子構造が結晶グラファイトに最も近似し、従って
化学的にも熱的にも安定し、かつ粒径が小であるぶらで
ある。例えば電気化学１部製のＡＢの場合−１粒径は（
５〜９５　’）　ｍｌｔ”Ｔ平均４２ｍｕｍである。従
って前記グラフ・アイ、トを用いた抵−抗層の厚さに比
し、重畳する層の数を同じとした場合を考えると、 とす−ることかできるわけである。

いま同一の吸湿性レジンを結合剤として、これに （イ）グラファイト（平均粒径２μｍ；日本黒鉛■製）
（ロ）ＡＢ　（平均粒径４２ｍμｍ；電気化学■製゛）
（う−ブラック・パールス・Ｌ（平均粒径２４ｍμｍ；
ＵＳＡキャボット■製） を用いて相対湿度７５％Ｒ，Ｈ，における抵抗値が１．
５ＫＯ〜２．５にΩの、湿度センサを作夛、これを湿度
１００％Ｒ，Ｈ−，１で上げ、その後で７５％Ｒ，Ｈ，
に戻して５分後の抵抗値を測定した場合のヒステレシス
を測定した。このときの各センサの抵抗値の変化状況を
第２図に示す。曲線（Ｉ）、　（Ｉ［ル（至）はそれぞ
れ前記（イ）。

（ロルｅ）のカーボンを用いたものである。　　”この
場合のヒステレシスの犬さ△Ｈを次式で定義することに
する。

−ΔＨ＝ＬＲ＝（旦’−１）　Ｘ１００％　　　（１）
Ｒ ここに　Ｒ：初期抵抗（相対湿度７５％Ｒ，ｆ（、）Ｒ
′：湿度１００％Ｒ，Ｈ，に上げ、７５％Ｒ，ｆ（、に
戻した場合の値 第２図によってΔＨを（１）式によって求めるとグラフ
ァイトを用いた場合　　△Ｈ＝７００％ＡＢを用いた場
合　　　　　　ΔＨ−９０％ブラックパールスＬｔ−用
いた場合ΔＨ−＝−４４０％となる。即ちＡＢを用いた
場合が格段に良好であることが分る。

次に使用するレジンの必要な特性について述べる。

（１）結露した場合の膨張が急激に起ること。

う’４（２）１度が低下した場合の復′帰時間が短いこ
と。

（３）結露した場合の水分の吸収量が大きいこ、と。

（４）、基板への接着力が大きいこと。

即ち（１）は結露時に膜抵抗が急激に変化す□−るため
の必要条件であ夛、（２）はレスポンス及びヒステレシ
スが小になるための必要条件であ夛、（３）は前記の抵
抗痩化（増大）が大きいための必要条件である。（４）
は抵抗膜を生成した場合、その膨張、収縮の際、基板か
ら剥離しないための必要条件である。

本発明者は前記文献及びその他の文献によシ実験研究を
重ねた結果、２−ヒドロキシエチル・メタ　り　　リ　
　Ｌｅ　　−ト　　（２−Ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ　
　Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）　　。

ｃ以下２−ｆ（ＥＭＡと略称する）とグリシシール・メ
タアク゛リレー）　（Ｇｌｙｃｉｄｙｌ　Ｍｅｔｈａｃ
ｒｙｌａｔｅ）、　　Ｃ以下ＧＭＡと略称する）との１
部共重合した混合物に主硬化剤としてジアミノ・ジフェ
ニール・メタン（Ｄｉａｍｉｎｏ　Ｄｉｐｈｅｎｙｌ−
Ｍｅｔｈａｎｅ）、　（以下ＤＤＭと略称うを適量加え
たものに、開破化剤としてアミノ変成シリ町−ノオイル
（以下ＳＯと略称する）を添加したものが前記の４条件
を満足することが分った。

次に実施例について詳しく説明する。

ｉ１図を参照して、基板１は放熱を良くするためアルミ
ナ磁器を用い、寸法は幅×長さ×厚みは焼きつける。比
抵抗は約５０Ω／口である。

次に抵抗Ｉｔ３を形成するための感湿抵抗インクの製法
について述べる。まず２−ＨＥＭＡ　１００部に対しＧ
ＭＡを（４〜８）部を混合して６０℃で処理し一部共重
合させる。次に常温中で主硬化剤ＤＤＭ（５〜１５）部
に対し開破化剤ＳＯ例えば信越化学■のＫＦ−５６９を
（１〜８）部とを混和する。混和する割合は前記（２−
ＨＥＭＡ＋ＧＭＡ）の固形分１００部に対し、（ＤＤＭ
＋ＳＯ）を（６〜２３）部とする。更にＡＢｋ（１６〜
１７）部を加え、適当な濃度とするため適宜浴剤を加え
てポール゛ミル混合して抵抗インク・を製造する。上記
の配合が最も適した抵抗値を与える。

、このようにして製造した抵抗インクをマスクを用いて
第１図のｆ＋蔵をほどこした一部分にスプレーする。次
に該基板を乾燥炉に収容して１４０℃〜１５０℃、１時
間の焼結を行う。その後で４の導線を５の部分に半田付
けして全工程番終了する。即ちここに結露セ／すができ
あがる。″ この場合、ＤＤＭとＳＯの適量管定めるために、ＤＤＭ
の量をパラメータとして、ＳＯを０→１５部まで変化し
た結露センサの湿度９６％Ｒ，Ｈ，における抵抗値の関
係を第３図に示す。図においてカーブ（Ｉ）。

（ＩＩ）、　（［［０はＤＤＭの含有量をそれぞれ５部
、１０部。

１５部一定とした場合を示す。

第６図の意味を明確にして誤解を避けるため更に説明を
加えると、例えば第６図Ｐ点の３５にΩというの゛は、
抵抗インクにおいて、（２−ｆ（ｆｆＭＡ＋　ＧＭＡ）
を６０℃処理した場合のレジ７分１００部に対し、主硬
化剤ＤＤＭ−１５部、副硬化剤５Ｏ−５部を混合したも
のを２０部添加し、これにＡＢ　（１４〜１８）部と溶
剤を適宜加えて製造した抵抗インクを用いて製造した結
露センサを、常温で９６％Ｒ，Ｈ，の温度槽に収容を別
場合の値であることをボすのである。

、この実験の結果によるとＳＯが１部以下になるとセン
サのヒステレシスが大になル、８部以上になると抵抗膜
がもろくなることが分った。また抵抗値範囲は２にΩ〜
８０にΩというのが一般の使用上の仕様となっているー
が、前記の製法を行−った場合には、実験上抵抗値が６
にΩよ多小になった場合及び５０ＫＱｉｂ大に−なった
場合には寿命試験特性に難点を生ずることが分った。

即ち前記製法に係る結露センサにおいてはＤＤＭの量は
５部〜１５部、ＳＯの量は１部〜８部の範囲。

即ち第３図において斜線で囲んだ範囲とする必要がある
。

次に本発明の効果について簡単に述べる。

（１）第２図について述べた如く、ヒステレシスが小さ
い。

（２）結露時における特性、が優れている。第４図はそ
の１例である。サンプル数は１０個２曲線はその平均値
を結んだもので縦棒線はばらつきの範囲を示す。

（３）高温放置特性が良い。第５図にその１例を悪性、
実線は８５℃に１５００時間放置後、再び常温にもどし
た場合の湿度特性で、僅差であることが認められるであ
ろう。

（４）結露サイクル特性は良い。第６図にその１例を示
す。８図において点線で示す曲線は常温における湿度特
性、実線で示す特性は霧状水分を６分間吹きつけ、５７
分間放置する結露サイクルを５００回繰シ返した後、常
温常湿中に１時間放置後の湿度特性を示す。好結果とい
えるであろう。充分乾燥すると、勿論特性はもとに復帰
する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）図は一般の湿度センサの平面図、（ｂ）図
はＡＡ断面図、 第２図は湿度特性におけるヒステレシスの現象を示すグ
ラフ、 第６図はセ／す抵抗値とＫＦ−５６９（シリコーンオイ
ル）との関係をＤＤＭ（ジアミノ・シフエニー□ル・メ
タン）をパラメータとして示したグラフ、第４図は湿度
特性を示すグラフ、 第５図は高温放置特性を示すグラフ、 第６図は一］露サイクル特性を示すグラフである。 図において である。 相対湿度（％）□ ｓｏ（にＦ−３６９）（重量部）− 相対、Ｂ度（％）　− 相対１度（％）　　　　　　　　　　　　　　　相対１
度（％）−手続補正書（勺ト） 昭和５７年ヲ月ノｒ日 特許庁長官　　若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５６年　特許願第１９６８９１　　号、２９発明の
名称　　結　露　セ　ン　す事件との関係　　特許出願
人 代表者　　中　　村　　正　　夫 ６、　補正によりｉ加する発明の数　　　な　し７、補
正の対象 補正の内容 明細書の発明の詳細な説明中、下記の通シ補足する。 （１）　１’２頁下から６行目。 「・・・は２にΩ〜８０にΩ・・・」とあるのを「・・
・は６にΩ（２）１２頁下から４行目。 「・・・が３にΩよシ・・・」とあるのを「・二・が５
にΩよシ・・・」と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　２−ヒドロキシエチル・メタクリレート（２−Ｈ
   ｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ　Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）
   、（以下２−ＨＥＭＡと略称する）とグリシシール・メ
   タクリレ−）　（Ｇｌｙｃｉｄｙｌ、Ｍｅｔｈａｃｒｙ
   ｌａｔｅ）、　（以下ＧＭＡ　　。 と略称する）とを１、部共重合した混合物に、主硬化剤
   としてジアミノ・ジフェニール・メタン（Ｄｉａｍｉｎ
   ｏ　Ｄｉｐｈｅｎｙｌ　Ｍｅｔｈａｎｅ）、（以下ＤＤ
   Ｍ　　　　’と略称する）を適量加えたものに更に開破
   ４ヒ剤としてアミン変成シリコーンオイル（以−下ＳＯ
   と略称する）を小量添加したレジンを結合−剤とし、導
   電微粉末と員てアセチレン゛ブラックニ（以　　　。 ＴＡＢと略称する）より成る抵抗膜を用いること　５を
   特徴とする結露センサ。　　　　　−２、前記結合レジ
   ンとして２−ＨＥＭＡ　１００重量部　　　ｆに対し、
   共重合させるＧＭＡの重量を（４〜８）部とした混合レ
   ジンの固形分１００重量部に対し、主硬化剤ＤＤＭ（５
   〜１５）重量部、開破化剤５Ｏ（１〜８）重量部へよシ
   成る硬化剤を（６〜２６）部とし、かつＡＢの重量を（
   １４〜１８）部とすることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の結露センサ。