JPS6122901B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は水分などの付着により生じた結露状
態を抵抗値の変化として検出する結露センサに関
するものである。 従来より、水分の検出を行う結露センサとして
は、親水性高分子一塩化リチウム、塩化亜鉛など
の塩化物からなるダンモア型のものが使用されて
いる。この結露センサは親水性高分子が吸湿した
際に、塩化リチウム、塩化亜鉛などの電解質が電
離することによりインピーダンスが変化するよう
に構成されている。しかし高湿度の結露状態にな
ると感湿膜が耐水性に乏しく、安定性に欠けると
いう欠点があつた。 またこのほかに、絶縁基板上にくし歯状電極を
形成し、この電極間に水分が付着したとき、電極
間抵抗を検出するようにしたものや、上記したく
し歯状電極を被覆するように絶縁基板上に金属酸
化物からなる感湿膜を形成し、水分が付着したと
き膜自体の抵抗変化を検出するようにしたものが
ある。しかし、いずれのものも長時間使用すると
抵抗値が上昇し、このため特性の比較改善を行わ
なければならず、実用には不向であつた。 さらには、結露センサとして結露状態に達した
とき瞬時に抵抗値変化を示すことのできるものの
出現が望まれていた。 この発明は上記した問題点に鑑みてなされたも
ので、耐水性、耐久性にすぐれた結露センサを提
供することを目的とする。 また、この発明は長時間の使用が可能な結露セ
ンサを提供することを目的とする。 さらに、この発明は結露状態を素早く検出でき
る結露センサを提供することを目的とする。 すなわち、この発明の要旨とするところは、絶
縁基板上に対向電極が形成され、少くともこの対
向電極間の絶縁基板表面に結露検出膜が形成され
ている結露センサにおいて、結露検出膜は、少く
とも有機高分子と、リンの酸素酸塩粉末とからな
ることを特徴とするものである。 結露検出膜を構成するもののうち、有機高分子
としては、水溶性高分子または親水性高分子の１
種または２種、エポキシ樹脂のいずれかを用いれ
ばよい。このうち、水溶性高分子としては、セル
ロース系水溶性高分子、ポリビニルアルコール、
ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルピロリド
ン、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシ
ド、ポリエチレンイミンなどがある。親水性高分
子としては、セルロース系親水性高分子、親水性
アクリレート、ジアセトンアクリアミド、ポリエ
チレングリコール、変成親水性ポリエステル、変
成親水性ポリアミド、変成親水性ポリウレタン、
部分ケン化ポリ酢酸ビニルなどがある。 また、リンの酸素酸塩粉末としては、マグネシ
ウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、
リチウム、セリウム、チタン、マンガン、亜鉛、
コバルト、ニツケル、銀、鉛などの各元素につい
てそれぞれの各化合物が用いられる。 このほか、結露検出膜には半導体粉末または導
体粉末の１種または２種を含有させてもよい。こ
れらは結露状態における抵抗値を調整する役割を
果たす。このうち半導体粉末としては、CrO₂，
NiO，Fe₂O₃，Fe₂O₄，Zno，SnO₂，MnO₂，
TiO_2-x（０＜×＜２），In₂O₃，WO₃、ペロブス
カイト型酸化物半導体、たとえばチタン酸バリウ
ム系半導体、チタン酸ストロンチウム系半導体な
どの半導体チタン酸塩や、SrFeO_3-x（０＜×＜
３），（La_1-xSr_x）MnO₃（０＜×１＜１）などが
ある。さらに導体粉末としては、カーボン粉末、
あるいはパラジウムなどの貴金属粉末などがあ
る。 上記したような各構成材料の種類の選択、混合
比率の選択は所望の所期抵抗（相対湿度０％にお
ける抵抗）、抵抗変化率の値に応じて任意に混合
されるものである。 また、上記した各構成原料は所定比に混合さ
れ、水、エタノール、エチレングリコール、モノ
ブチルエーテル、ジアセトンアルコールなどの溶
剤とともに混練されてペースト状に準備される。
そしてガラスセラミツクなどの絶縁基板上に形成
された対向電極を覆うように、準備されたペース
トを塗布、浸漬などの手段で付与され、空気中の
熱処理で焼付けられることによつて得られる。 溶剤の選択は有機高分子の種類により、たとえ
ばその有機高分子が油溶性のものであれば、それ
に応じたものを用いればよい。 第１図はこの発明にかかる結露センサの一例を
示したものである。 図において、１は絶縁基板、２，３はくし歯を
互いに交差させた対向電極、４は結露検出膜で、
対向電極２，３を含めて覆つている。５，６はリ
ード端子で、対向電極２，３にそれぞれ電気接続
されている。 この発明により得られた結露センサは、結露検
出膜が非常に微少な空孔を有する多孔質であり、
結露時には空孔より水分が吸着されるため、確実
に結露状態を検知することができる。また、通電
状態で水の分解が生じたとしても、結露検出膜が
多孔質なため、発生ガスを容易に逃がせることが
できる。さらに、結露検出膜中にリンの酸素酸塩
の粉末を含んでいるから、結露検出膜の親水性が
たかまり、水との親和力が大きくなるため結露時
における抵抗値変化を大きくすることができると
同時に、応答速度を大幅に向上させることができ
る。 以下、この発明を実施例に従つて詳述すること
とする。 実施例 １ 酸無水物タイプのエポキシ樹脂、リンの酸素酸
塩粉末、半導体粉末、導体粉末を用意し、それぞ
れ第１表に示す組み合わせ、比率にて混合した。
この混合粉末に溶剤としてエタノールを適量加え
てペースト状とし、対向電極を形成しているアル
ミナ基板に塗布した。アルミナ基板上の対向電極
の形状は、細片状の金よりなる導体２本を対向さ
せたもので、電極間隔は0.5mm、対向長は30.0mm
である。次いでペーストを加熱、硬化させ、結露
センサを作成した。 このようにして得られた結露センサについて、
50％の相対湿度における抵抗、結露時の抵抗、お
よび結露状態の検出応答時間を測定し、その結果
を第２表に示した。

【表】

【表】 第１表、第２表から明なかなように、この発明
によればリンの酸素酸塩の種類を変えることによ
つて、初期抵抗値と、結露時の抵抗値を変えるこ
とができ、使用目的に応じて選べばよいことがわ
かる。また、従来では結露状態になつて抵抗が変
化して一定値になるまでの時間は約10秒であつた
が、この発明のようにリンの酸素酸塩を含ませる
ことによつて、１秒以下と応答速度を早めること
ができるという効果を備えている。さらに、試料
番号４〜11に示すように、リンの酸素酸塩のほか
に半導体粉末、導体粉末を加えることによつて結
露時における抵抗値を下げることができ、抵抗変
化幅の大きな結露センサを得ることができる。 実施例 ２ この実施例では実施例１とくらべて特に有機高
分子の種類を変えた例について検討した。 有機高分子（10％溶液）、リンの酸素酸塩粉
末、半導体粉末を第３表に示すように混合した。
この混合物に第３表に示す溶剤を加えてペースト
状にし、実施例１と同様にアルミナ基板上に塗布
し、加熱、硬化させて結露センサを作成した。 得られた結露センサについて、実施例１と同様
に50％の相対湿度時の抵抗と、結露時の抵抗、お
よび結露状態の検出応答時間を測定し、その結果
を第４表に示した。

【表】

【表】 第３表、第４表から有機高分子としてエポキシ
樹脂以外のものを用い、リンの酸素酸塩粉末、半
導体粉末との組み合わせを選ぶことにより、種々
の特性を有する結露センサが得られることがわか
る。 上記した実施例２について、実施例１のように
半導体粉末以外に導体粉末を用い、抵抗値を調整
する目的で使用してもよい。また上記したほか、
半導体粉末と導体粉末を一諸に混合してもよい。 また、この結露センサに含有させる半導体粉末
として、正の抵抗温度系数、負の抵抗温度系数を
有するものを用いれば、結露センサそのものの温
度特性について所望の特性のものが得られる。た
とえば、チタン酸バリウム系半導体粉末は正の抵
抗温度系数を有しており、これを含有させること
によつて正の抵抗温度系数を有する感湿センサが
得られる。またこの他、平担な抵抗温度系数や、
負の抵抗温度系数を有する半導体粉末を含有させ
ることにより、温度特性を変化させることが可能
となる。 以上の実施例から明らかなように、この発明に
よれば少くとも有機高分子と、リンの酸素酸塩粉
末を含有させているため、結露時に大きな抵抗値
変化を示し、実用上十分な特性を有している。ま
た結露検出膜は長時間の使用に耐え、十分な強度
と、耐水性を備えており、さらには結露状態の検
出応答時間がきわめて短かく、応答性にすぐれて
いるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は結露センサの一例を示す平面図であ
る。 １……絶縁基板、２，３……対向電極、４……
結露検出膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 絶縁基板上に対向電極が形成され、少くとも
   この対向電極間の絶縁基板表面に結露検出膜が形
   成されている結露センサにおいて、結露検出膜
   は、少くとも有機高分子と、リンの酸素酸塩粉末
   とからなることを特徴とする結露センサ。