JPS5932857A - 湿度センサ - 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】 この発明は有機高分子物質の湿度変化にもとづく容ハ変
化を利用した湿度センサに関するものである。

湿度センサとしくｉ、ｔ、一般的に、直線的に）痔１生
が変化シ゛イ）こと、再現性に１ぐれＣいもこと、温度
依＃：′＋（７）ないこと、′庁１牛の変化を覗気的午
化としく　ｇ　Ｑに測定Ｃへること、汚染に対しＣ強い
こと、などの・時性を有することが要求される。

−、−１）ｊ、湿度ヒンナとしＣは、無機系のものと有
機系のものにほぼ大別でき、そしにのうち有機系のもの
には吸湿にもとづく容喰変化を動作原理としだものがあ
る。

容晴・変化を利用した湿度セフノナに使用され６　ｆｉ
（幾高分子−抄ｌ誓とし、Ｌ″：・↓、３１扛躬の高（
０もの＞；　＋乙−安でらり、二のＪ：　”ｊな要求を
満足す乙ものｔｌ−ＬＣは、たとｔ　１．、ｆ、７　〕
未了、ｚ５、”）　’　　ノｒｂ　ヒ−’−’Ｉ　７”
　ｙ　’（どかあイ）７う（、と（５＋、）ｒれイ）吸
湿＋１が腸ぐ１、（早ｊ１ｖご・下止にりｉ　ｆろ１ｂ
Ｓ　ｉ生も悪く、湿度セ：、−”３七して・７）刊用洒
′「への４Ｊ、ないも【つＣら−った、っ　士７ノこ？
栢　Ｋの（１１，・＋＋−７、ト（２ば１１冬μを率が
Ｉ’ｌｔぐ、その１直をτｉ川）置士・：）仁、１が困
准げあり、した、う；−〕Ｃ浮看を入きくシ、【うとし
ると１ｆｔｉ債が友きくなり、形［（が及観（１″、す
るなどの問題がちった。

１、だがって、仁の爪間・：１、この−Ｌう！ｒ・３Ｈ
１題のυハ汀１８高寸子゛付勿′ηを１目０７゛ヒイ１
［賃１ｙセンリをｉ是共ｒ已（−と２目的とＪ＝も１つ すなわら、この１尾１．弓の要旨とＦ　’：１　ｔ’−
二・二′）、１′、ＩＮ板側ｉｆｆ＋！Ｊ二に、／アノ
エチル法の１′４斃度が２ｒ１−２８から、たるン′ア
ノエチルセルロースの感湿１漢計形成し、さらにその上
に′ｌＫ極を１げ成しまたこと全特徴とする湿度センサ
〜でらる。３ 第１図はこの発明にかかる湿度センサの基本的な構造例
を示す概略側面図である、。

・官１図にもとづいて説明すると、１は基板側な極を示
し７、基板であるとともに電極と（〜での９割もＪＶ！
、７ｒ：　［＝　ｏこのような基板側ｉ［４ｉ１としＣ
？ｊ　、’ニーとλ−ば×子−／トスのような金属、ラ
フ用いられる。２　ｌＪ、感湿ＩＩφを−示し、ゾアノ
エチルセルロースン心もナロっシアノエチルセ゛し「ｔ
−スかもなる感湿膜２を形成１乙には、ブヒとえげ次の
よ・うな方法があ５．、／ｊ’、）、ｆイル・セルロー
スフレークケシメツ・レホルムアルχ′ヒトなどの溶媒
に溶かし′Ｃペースト状とし、こ（／、）ペーストを基
板１則、′ｉＬ極１の一トに塗１［ｉシ、１１］０〜１
８０Ｃの温度で１時間乾燥することによつ゛Ｃ形成でき
る。、ｌよ１を極を示し、感湿膜２の七（（＝形成さｈ
Ｃいる。ｊ毬：執５の４弔１；臼として１ま八（１，Ａ
・１・１゜カ　ボ／など〉；あり、１．、）、Ｊ＊れも
、・付火性ン有シ７．こし）る、っ士た亀啄３としこは
Ｌ感湿機・屯と向上き萌る／こめに多孔度、とし７．−
こり、くし歯状なとに形［戊すること、が好ま（〜（八
。多孔１（の屯・執をノ杉・戊−を−る与を大とし２で
は次のような方法がある。たとえｊばＡ　１１　ｊ／（
’ニ一ついスパッタリング１イ）ことに、しって、島状
のＡｌｌ電甑を形成す−ることかできる。ま／ヒ感湿噂
と蒸発源の間にメツ／ユを配置し、スパッタリングする
ことＫよつ′〔も形成す−ることかできる。このほか九
空蒸着法を用いることもできる。４，５けリ−ド線を示
し、リード線４は基板側“成甑１に１■接はんだなどに
より接続され、リー　ド線５は電極ろに銀ペイントなど
によつ゛〔接続されＣ１７＞る。

この発明にかかる湿度セン“す゛の動作原理は、感湿膜
であるシーアノエチルセルロースが水分全吸収したとき
、静市ａ喰が増加する！特性を利用し７、静屯容ｌの変
化を基板側′市価１と電１執３から、光み取るというも
のである。

感湿膜でちるシアノエチルセルロースを１凋整するには
、たとぐ−ば、ヒルロースをアルカリ触媒））もとに過
剰のアクリロニトリルと反応さ１七ることによって得ら
れる。

その反応式は次式のとおりである。

セルロー　スー　０Ｈ４−ＣＨ，−＝ＣＨＣＮ−−−−
ニルτゴース　−ｔ、）ＣＨ２ＣＨ，ＣＮ上戊におい〔
ンＩノエチル塙の置函度はアルカリ、−アクリロニトリ
ルの濃度、あるいは反応時間によって変化さ止ることが
でき、その１醒１負度は２゜０〜２，８の範囲に選ばれ
る。

ここで置急度を２．０〜２．８としたのは、２．０未満
でｉａＪ、ト°分な誘電率が得られｒ、また２、８を越
えると吸湿性が囁くなり、十分な感湿特性が得られない
からである。

このシアノエチルセルロースは常温で誘ｌ、　、＊　（
ε）が１０〜２　Ｄ　（ｌ　ＫＨｚ　）と入きく、誘亀
損友（ｔａｎδ）ｔ」、１〜４ｑ６の値を示す。ぞＬ−
ｆ吸湿性が太き・く、吸湿に伴う誘電率の変化が友きい
という特性を備え、感を兄１［ｕとして９求される４１
１−１生を７１陶址するものである。

感湿１１ψのｇｆｌＬ率をトげるだめに、Ｂａ’Ｊ’ｉ
０．。

ＰｂＴｉ０．　、　ＴｉＯ２などのヒラミック誘電体粉
末を／アノエチルセルロース中に分１孜さｔ−ｒもよい
。なお、ＢｔＴｉＯ，を分散することによつ“Ｃ１感湿
膜と市、極側基板との密着ｉ生を改善できるという効果
が得ら１１る。

まだ、感湿１漢の吸水性を向−トさするために、ポリヒ
ニルノ゛ルコール、Ｉ七チルセルロース、ホリアミド、
ポリエヂレングリゴールなトラシアンエチルセルロース
中に分肢させでもよい。

さらに、第１図にｂ−い−Ｃ苓板側准極１とし７−Ｃ１
基板とべ極を兼ね備マーだもの、たとえば、ステンレス
を用いる例を示ｊ−だが、絶檄塙板の１−に電極を形成
したものを基板１１１１厄庫とし°Ｃ用いＣも、しい。

次に、この発明にかかる感湿センＶのす゛ンゾ・１を作
り、特＋１の測定を行９７Ｅ。

ま）”、鳩板１則眠１執としてステンレスを１１４い／
ｒ、１、次Ｋ、Ｎ換１（ＪＦ−２，５，４合度２５０の
シアノ上デルヒルロースフレークをジメヂルホルムノ゛
ルデとドに溶解し、濃度３０係の溶液とし、さｔトにＩ
３うｌ’　ｉ　０３をエチルヒルロースフレークに対１
７で１０取耽ｎ加え〔イ［Δ練し、ペーストを作成した
。このペーストをステンレスの一ヒに塗イ５　Ｌ、１５
０　ｔ７で１時間熱処理しご感湿膜を形成１〜だ。この
感湿膜を７ａ＋ｘＦ３ＥＪ厚みり、１叩の大きさとした
。さらに感湿膜の上にＡｕ−からなる多孔質のｆＴｔｌ
ｆｆｉを形成ｔ、−ｃ感湿センサをｉ”１ｑ成した１、 次いＣ１この感湿センナの用χ１湿度にｒｌする静（ｉ
　’ｆ（：４．の変化を１ｆｌ１１定周波数ｌＫＨ２の
ｉ件テ＋ｌｌＩ　定Ｌ／ｙところ、第２図に示ｔような
結果が得られた。

Ｈ喰の（則ＩＴ迎はＹ　ＨＰ　ＴＪのインヒーダンスア
ノーラ・イブ−により？−テつｌｊ。なお、測定にｊｔ
、ｊ：第５図に示しだ回ｂ’８にもとういＣ行θξとも
できる。測定（・て当つＣＣよ、序喰の測定回路が腹雑
なため、次式にもと−づい（゛・−Ｖ午喚全行い、感湿
センＩＪの容置（Ｃｘ）を求めるととができる。、 ７’ｒ　”；　ｊ、、　　　ｒ（＋　：　　１　１（Ｈ
ｚ各相対湿度におりる静ｉ（を浮計は各用灯湿度に設定
後６０秒で測定（７だ値でちる２、 灰。

［−記しだば明から明らかなようにこの発明にかかる感
湿センサによれば、感湿１１φにシアノエチルセル［」
−スを用いることに上で）“Ｃ１容量がは・ぼ対数グン
フト直線的に変化する。′トを性を備えＣいる。

したがって、信号変化のｌ収り出し７が容易であるとい
う利点を備えＣいる。まプこ感湿ｌｌφが何機系のもの
からなるだめ汚染に強く１．’７＃　＋　＋ｉ’に訃に
トぐ−ｈ　’Ｃいる。さらに応答ｉ重度も従来はせいげ
い６〔１セＩ）４星１０：ｅあ７）だが、この発明のも
のに、しればノｌ］　、１．Ｈ！＞　−（あり、応Ｓ１
’ｆ：ＫＪ’ぐれたものでｋ）も、、（二の清明にかか
ろ湿度センザ、；２Ｌ華内の湿度１間ｌｉ１℃、乾１１
！器の湿度ブーニック、７はｆ・〃６匈ｑ装置“りの湿
度検知、−’ｔの（Ｉｊ２扮未状′吻質や固体状′吻冴
のｉシ（【］…１１定に有用である。

【図面の簡単な説明】

；π１図シ」、九の発明にかかも湿度セン）ｌ−の基本
的なイ１り直１５１１を水側１：１℃絡側面図、第２図
はこの・清明にかかる湿度センリーの一同にもと５く用
討湿度にくχ１する静峨容に窯化特ｉ生図、第５１ΔＧ
−↓到ｊド回路１７１Ｃ、ちる。 １１よ）、（板側准臘、２は感湿１１４Ｎ、５（ｌ」、
１ｈ、（へ。、特許出、願人 株式会社　利用製作所 −３０５−− １浅（う０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｊ１６板側市原上に、シｒノエチル基の置漢度が２，０
   へ−２８からなるシーｒノエチルヤルロー・スの感湿腰
   を形成し、さらにそのヒに電極を形成したことを特徴と
   一４゛る湿度センサ。