JPS5991355A - 湿度センサ - Google Patents
湿度センサInfo
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- JPS5991355A JPS5991355A JP57202405A JP20240582A JPS5991355A JP S5991355 A JPS5991355 A JP S5991355A JP 57202405 A JP57202405 A JP 57202405A JP 20240582 A JP20240582 A JP 20240582A JP S5991355 A JPS5991355 A JP S5991355A
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- JP
- Japan
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- electrode
- humidity
- moisture
- porous
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
- G01N27/223—Investigating 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
- G01N27/225—Investigating 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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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は湿度センサに係り、基板側電極上に形成する
１１ｄ脂層を不感湿層と感湿層の二層に形成し、感湿層
の表面を多孔質にして、この多孔質表面に多孔質＠極を
形成させた容量変化型湿度センサに関するものである。
１１ｄ脂層を不感湿層と感湿層の二層に形成し、感湿層
の表面を多孔質にして、この多孔質表面に多孔質＠極を
形成させた容量変化型湿度センサに関するものである。
従来、湿度センサとして吸湿性樹詩層の表面に数層した
水による抵抗変化を利用したものがあるが、これは応答
が早いという点ではすぐれているが、表面汚染によって
すぐ劣化するという欠点が指摘されている。
水による抵抗変化を利用したものがあるが、これは応答
が早いという点ではすぐれているが、表面汚染によって
すぐ劣化するという欠点が指摘されている。
またセンサ全体で水を捕えるタイプは安定性はあるが、
一方で水の排出に時間がかかること、水が基板側電極と
樹脂の間に入ることによって密着性を悪くするなどの問
題があった。
一方で水の排出に時間がかかること、水が基板側電極と
樹脂の間に入ることによって密着性を悪くするなどの問
題があった。
この発明は、基板側電極上に形成する樹脂層を不感湿部
材と感湿部材の二層に分離して形成することによって上
記の問題点を解消し、応答が早くかつ表面汚染にも強い
センサを提供することを目的とするものである。
材と感湿部材の二層に分離して形成することによって上
記の問題点を解消し、応答が早くかつ表面汚染にも強い
センサを提供することを目的とするものである。
即ち、この発明は基板側電極上に有機高分子物質からな
る不感湿性部材を形成し、次いでこの上に感湿性部材を
形成したのち、該感湿性部材表面を多孔質にするととも
に該多孔質表面に多孔質の電極を形成させたことを特徴
とするものである。
る不感湿性部材を形成し、次いでこの上に感湿性部材を
形成したのち、該感湿性部材表面を多孔質にするととも
に該多孔質表面に多孔質の電極を形成させたことを特徴
とするものである。
この発明において感湿部材としては、ポリエステル樹脂
、ポリビニルアルコール、ポリアミド、セルロース、ポ
リ−２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリ
ロニトリル、ナイロン４、ナイロン６、ナイロン６６な
どが用いられるが、何れにしても脆くないこと、吸湿性
が大であることが必要である。
、ポリビニルアルコール、ポリアミド、セルロース、ポ
リ−２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリ
ロニトリル、ナイロン４、ナイロン６、ナイロン６６な
どが用いられるが、何れにしても脆くないこと、吸湿性
が大であることが必要である。
このため分子中にＣ０ＯＨ基やＯＨ基が含まれているも
のがよシ好ましい０ そしてこのような感湿部材を多孔質状とするには、例え
ば吸水性ポリエステルを適轟な粘疲に調製し、空気と混
合させて樹脂内に空気を分散し、さらに硬化することに
よって多孔質状とすることができる。
のがよシ好ましい０ そしてこのような感湿部材を多孔質状とするには、例え
ば吸水性ポリエステルを適轟な粘疲に調製し、空気と混
合させて樹脂内に空気を分散し、さらに硬化することに
よって多孔質状とすることができる。
また積極的に発泡させたい時には発泡剤を使用してもよ
い。
い。
この湿度センサは吸湿したときに水の高い誘電率（約８
０）によって感湿部材の容量が高くなることを利用した
ものであり、感湿部材の誘電率はｌＯ〜２０に調節して
おく必要がある０感湿部材の誘電率を高めるためには、
例えばＢａＴｉ０ｇ系、Ｔ ｉ０２系、Ｐｂ （ＺｒＳ
Ｔｉ ）０１ ｆなどの誘電体セラミック粉末を適当比
率で樹脂中に分散混合すればよい。
０）によって感湿部材の容量が高くなることを利用した
ものであり、感湿部材の誘電率はｌＯ〜２０に調節して
おく必要がある０感湿部材の誘電率を高めるためには、
例えばＢａＴｉ０ｇ系、Ｔ ｉ０２系、Ｐｂ （ＺｒＳ
Ｔｉ ）０１ ｆなどの誘電体セラミック粉末を適当比
率で樹脂中に分散混合すればよい。
しかしてこのような感湿部材を従来は、基板側電極上に
形成し、多孔質表面としたのち該表面に多孔質の電極を
形成して湿度センサとしていたのであるが、このような
センサでは （１）水がセンサの奥深く浸入して電極に達すると、電
極と樹脂の密着を悪くする０ （２） センサの奥深く浸入した水の脱出が遅くなシ
、相対湿度変化に対するセンサの応答が遅くなる０（３
）感湿部材の多孔質部分に当る孔が基板ｉｌｌ電極にま
で達すると、多孔質電極を形成するときその孔を通して
短絡が発生することがある０（４）容量変化型であるた
め、容量変化が大きくなると、高周波領域では絶縁破壊
を起して導通状態となシ、検出ができない状態になるこ
とがある０ などの欠点がみられるのである。
形成し、多孔質表面としたのち該表面に多孔質の電極を
形成して湿度センサとしていたのであるが、このような
センサでは （１）水がセンサの奥深く浸入して電極に達すると、電
極と樹脂の密着を悪くする０ （２） センサの奥深く浸入した水の脱出が遅くなシ
、相対湿度変化に対するセンサの応答が遅くなる０（３
）感湿部材の多孔質部分に当る孔が基板ｉｌｌ電極にま
で達すると、多孔質電極を形成するときその孔を通して
短絡が発生することがある０（４）容量変化型であるた
め、容量変化が大きくなると、高周波領域では絶縁破壊
を起して導通状態となシ、検出ができない状態になるこ
とがある０ などの欠点がみられるのである。
このため、この発明では上記の欠点を解消するために、
基板側電極上に該電極との密着性がよく湿度を通さない
有機高分子物質からなる不感湿性部材を形成させるもの
である。
基板側電極上に該電極との密着性がよく湿度を通さない
有機高分子物質からなる不感湿性部材を形成させるもの
である。
この不感湿性部材としては、例えばフッ素ゴム、ポリエ
ステル、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリスチレン、
ポリパラキシレンなどが用いられるが、なかでも誘電率
が高く、誘電損失の小さい材料で基板側電極と密着性の
よいものを任意に選択して使用すればよい。
ステル、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリスチレン、
ポリパラキシレンなどが用いられるが、なかでも誘電率
が高く、誘電損失の小さい材料で基板側電極と密着性の
よいものを任意に選択して使用すればよい。
この発明の湿度センサは、このような不感湿性部材を基
板ｔｒｉｌｌ電極上に形成したのち、前記した感湿性部
材を形成し、次いでこの感湿性部材表面を多孔質とした
のち、その表面に多孔質電極を形成して得られるもので
ある０ 第１図はこの発明にかかる湿度センサの基本的な構造の
一例を示す概略断面図である。
板ｔｒｉｌｌ電極上に形成したのち、前記した感湿性部
材を形成し、次いでこの感湿性部材表面を多孔質とした
のち、その表面に多孔質電極を形成して得られるもので
ある０ 第１図はこの発明にかかる湿度センサの基本的な構造の
一例を示す概略断面図である。
図においてｌは基板側１！極で、例えばステンレス、ア
ルミニウムなどからなり、２は不感湿部材である。３は
感湿部材を示し、４は感湿部材３の）〈面に形成された
多孔質電極である。
ルミニウムなどからなり、２は不感湿部材である。３は
感湿部材を示し、４は感湿部材３の）〈面に形成された
多孔質電極である。
この多孔質電極４は図においては分離しているが、全体
としては相互に連結しているものである。
としては相互に連結しているものである。
なお基板・［１１１篭極ｌ上の不感湿部材と、その上に
形成する感湿部材において、類似する材料を使用するこ
とも可能であるが、この場合は２の不感湿部材の方は重
合度、分子量などの大なるものを用いて、得られたノー
が吸湿性のないようにすることが必要である。
形成する感湿部材において、類似する材料を使用するこ
とも可能であるが、この場合は２の不感湿部材の方は重
合度、分子量などの大なるものを用いて、得られたノー
が吸湿性のないようにすることが必要である。
多孔質電極の形成方法としては、蒸着法、スパッタリン
グ法、イオンプレーティグ法などがあるが、例えばＡｕ
を蒸着すれば、感湿部材の次面が多孔質状となっている
だめ、形成した段階で多孔質面の凸状部分付近に１１．
極が付着し、凹状部分には付着しないことになり、多孔
質状の゛電極をル成することができる。
グ法、イオンプレーティグ法などがあるが、例えばＡｕ
を蒸着すれば、感湿部材の次面が多孔質状となっている
だめ、形成した段階で多孔質面の凸状部分付近に１１．
極が付着し、凹状部分には付着しないことになり、多孔
質状の゛電極をル成することができる。
特に斜方向から電極材料を飛散させれば、上述したよう
な多孔質’１極の形成が容易に行える。
な多孔質’１極の形成が容易に行える。
このほか多孔質電極は塗布、印刷などの手段で焼付けす
ることによって形成してもよい。
ることによって形成してもよい。
以下この発明を一笑施例に基づいて説明する。
実施例
基板側電極としてステンレスを用い、その上に飽和型ポ
リエステル樹脂の膜を不感湿性部材４として厚み２０μ
ｍに形成した。次いでＢａＴｉＯ３粉末１０重量％、感
湿部材を構成するポリＩミド樹脂９ＯＮ［％の比率で混
合し、水で希釈混合して発泊させたものをさきの飽和型
ポリエステル樹脂膜上に塗布し、、１５０℃で焼付けを
行ない、表面に微細々気泡を有する多孔質状の感湿部材
を２０〜５０μｍの膜厚に形成した。
リエステル樹脂の膜を不感湿性部材４として厚み２０μ
ｍに形成した。次いでＢａＴｉＯ３粉末１０重量％、感
湿部材を構成するポリＩミド樹脂９ＯＮ［％の比率で混
合し、水で希釈混合して発泊させたものをさきの飽和型
ポリエステル樹脂膜上に塗布し、、１５０℃で焼付けを
行ない、表面に微細々気泡を有する多孔質状の感湿部材
を２０〜５０μｍの膜厚に形成した。
その後Ａｕを蒸着して多孔質の電極を形成して湿にセン
サを得た。
サを得た。
かくして得られた湿度センサの相対湿度−静電容量特性
を測定したところ、第２図に示すような結果が得られた
。なお測定は周波数１ＫＨ２で行った０ この結果から、湿度上昇に伴って静電各音がはぼ直線的
に増加する特性を示す湿度センナであることが認められ
た。
を測定したところ、第２図に示すような結果が得られた
。なお測定は周波数１ＫＨ２で行った０ この結果から、湿度上昇に伴って静電各音がはぼ直線的
に増加する特性を示す湿度センナであることが認められ
た。
またこの湿度センサの感湿応答性については、第３図の
ような結果が得られ、相対湿度３０チから９０チに移し
たとき５秒後には到達容量値の９０％になるという応答
性の速いことが認められた０ 以上のようにこの発明の湿度センサは、（１） 基板
側電極上の樹脂層を感湿層と不感湿層に分離して二層と
したことによって水分の浸入は感湿層の表面付近に集中
し、水分の脱出が容易である。
ような結果が得られ、相対湿度３０チから９０チに移し
たとき５秒後には到達容量値の９０％になるという応答
性の速いことが認められた０ 以上のようにこの発明の湿度センサは、（１） 基板
側電極上の樹脂層を感湿層と不感湿層に分離して二層と
したことによって水分の浸入は感湿層の表面付近に集中
し、水分の脱出が容易である。
（２）多孔質感湿層上に電極を形成するため、水分は電
極の隙間を通して容易に吸脱する。
極の隙間を通して容易に吸脱する。
（３）容輩変化型であシ、容量は相対湿度に対して１１
ぼ直線的に変化し、抵抗変化型の対数変化に比べて取扱
いが容易である。
ぼ直線的に変化し、抵抗変化型の対数変化に比べて取扱
いが容易である。
などの効果を奏するものである。
第１図はこの発明にかかる湿度センサの基本的な構造の
一例を示す概略断面図、第２図はこの発明の一実施例に
よシ得られた湿度センサの相対湿度−静電容量特性図、
第３図は同じく応答、ｔ、＝ 厩Ｑ’！ｒ”性図である
。
一例を示す概略断面図、第２図はこの発明の一実施例に
よシ得られた湿度センサの相対湿度−静電容量特性図、
第３図は同じく応答、ｔ、＝ 厩Ｑ’！ｒ”性図である
。
Claims (1)
- 基板側電極上に有機高分子物質からなる不感湿性部材を
形成し、次いでこの上に感湿性部材を形成したのち、該
感湿性部材表面を多孔質にするとともに該多孔質表面に
多孔質の電極を形成したことを特徴とする湿度センサ０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57202405A JPS5991355A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57202405A JPS5991355A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 湿度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5991355A true JPS5991355A (ja) | 1984-05-26 |
Family
ID=16456958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57202405A Pending JPS5991355A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5991355A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01121745A (ja) * | 1987-11-05 | 1989-05-15 | Nok Corp | 薄膜感湿素子 |
| US5254371A (en) * | 1990-09-12 | 1993-10-19 | Endress U. Hauser Gmbh U. Co. | Method of manufacturing a capacitive humidity sensor |
| WO2003065027A1 (de) * | 2002-01-31 | 2003-08-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Sensorfeld zur feuchtemessung und verfahren zu dessen herstellung |
| KR100529870B1 (ko) * | 2001-10-09 | 2005-11-22 | (주)지비엠 아이엔씨 | 고분자막 습도센서 |
| US7704214B2 (en) * | 2001-04-30 | 2010-04-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Device and method for the quantitative determination of nitrogen oxides in exhaled air and application thereof |
| WO2013180936A1 (en) * | 2012-05-29 | 2013-12-05 | 3M Innovative Properties Company | Humidity sensor and sensor element |
| JP2018523819A (ja) * | 2015-07-28 | 2018-08-23 | ピーピージー・インダストリーズ・オハイオ・インコーポレイテッドＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｏｈｉｏ，Ｉｎｃ． | 湿気センサを有する宇宙航空機用透明材 |
| US11346801B2 (en) | 2018-07-04 | 2022-05-31 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Composite sensor |
| US11913896B2 (en) | 2018-07-04 | 2024-02-27 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Humidity sensor and RFID tag including the same |
-
1982
- 1982-11-16 JP JP57202405A patent/JPS5991355A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01121745A (ja) * | 1987-11-05 | 1989-05-15 | Nok Corp | 薄膜感湿素子 |
| US5254371A (en) * | 1990-09-12 | 1993-10-19 | Endress U. Hauser Gmbh U. Co. | Method of manufacturing a capacitive humidity sensor |
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| WO2003065027A1 (de) * | 2002-01-31 | 2003-08-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Sensorfeld zur feuchtemessung und verfahren zu dessen herstellung |
| WO2013180936A1 (en) * | 2012-05-29 | 2013-12-05 | 3M Innovative Properties Company | Humidity sensor and sensor element |
| US9562872B2 (en) | 2012-05-29 | 2017-02-07 | 3M Innovative Properties Company | Humidity sensor and sensor element |
| JP2018523819A (ja) * | 2015-07-28 | 2018-08-23 | ピーピージー・インダストリーズ・オハイオ・インコーポレイテッドＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｏｈｉｏ，Ｉｎｃ． | 湿気センサを有する宇宙航空機用透明材 |
| US11346801B2 (en) | 2018-07-04 | 2022-05-31 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Composite sensor |
| US11913896B2 (en) | 2018-07-04 | 2024-02-27 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Humidity sensor and RFID tag including the same |
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