JPS6149621B2 - - Google Patents
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- JPS6149621B2 JPS6149621B2 JP10989681A JP10989681A JPS6149621B2 JP S6149621 B2 JPS6149621 B2 JP S6149621B2 JP 10989681 A JP10989681 A JP 10989681A JP 10989681 A JP10989681 A JP 10989681A JP S6149621 B2 JPS6149621 B2 JP S6149621B2
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Classifications
-
- 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
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/121—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は湿度センサに関するものであり、特に
その構成材料及び構造に関する改良技術を提供す
るものである。
その構成材料及び構造に関する改良技術を提供す
るものである。
湿度センサは湿度による電気的性質（抵抗、容
量、共振周波数等）の変化を利用して湿度を検知
するもので、塩化リチウム等の電解質系、有機高
分子材料の親水性及び膨潤性を用いた有機物系、
金属半導体あるいは金属酸化物の水分吸着現象を
用いた金属半導体・酸化物系に大別され、ビル，
倉庫，温室等の空調用機器から電子レンジの自動
調理や衣類の乾燥等の如く家電製品の制御手段、
その他自動車のガラス窓の曇り防止用結露センサ
等として幅広く利用されている。一般的に民生用
として使用する場合には低価格で寿命の長いもの
が望ましく、工業用あるいは実験室用として使用
する場合には信頼性及び検出精度が要求される。
また経時変化が少なく量産が可能なことも重要な
要素である。しかしながら、湿度センサは外部雰
囲気に直接晒されるという点から、環境より受け
る影響が極めて大きく、従つて上述の諸要求を満
たすための湿度センサの製作は非常に困難であ
る。
量、共振周波数等）の変化を利用して湿度を検知
するもので、塩化リチウム等の電解質系、有機高
分子材料の親水性及び膨潤性を用いた有機物系、
金属半導体あるいは金属酸化物の水分吸着現象を
用いた金属半導体・酸化物系に大別され、ビル，
倉庫，温室等の空調用機器から電子レンジの自動
調理や衣類の乾燥等の如く家電製品の制御手段、
その他自動車のガラス窓の曇り防止用結露センサ
等として幅広く利用されている。一般的に民生用
として使用する場合には低価格で寿命の長いもの
が望ましく、工業用あるいは実験室用として使用
する場合には信頼性及び検出精度が要求される。
また経時変化が少なく量産が可能なことも重要な
要素である。しかしながら、湿度センサは外部雰
囲気に直接晒されるという点から、環境より受け
る影響が極めて大きく、従つて上述の諸要求を満
たすための湿度センサの製作は非常に困難であ
る。
セラミツクを使つた湿度センサは一般に高湿度
においてドリフトが大きく、そのため元の状態へ
復帰させる場合には加熱クリーニングを行ないリ
フレツシユをすることが必要となる。また消費電
力も多く回路構成も複雑となり高価になる。一
方、高分子を使つた湿度センサは結露やゴミ，ホ
コリ等の発生する環境に弱く耐薬品性に対しても
問題のあるものが多い。
においてドリフトが大きく、そのため元の状態へ
復帰させる場合には加熱クリーニングを行ないリ
フレツシユをすることが必要となる。また消費電
力も多く回路構成も複雑となり高価になる。一
方、高分子を使つた湿度センサは結露やゴミ，ホ
コリ等の発生する環境に弱く耐薬品性に対しても
問題のあるものが多い。
本発明は上記現状に鑑み、技術的手段を駆使す
ることにより、使用環境からの悪影響を受けるこ
とが少なく信頼性の高いかつ安価な湿度センサを
提供することを目的とするものである。
ることにより、使用環境からの悪影響を受けるこ
とが少なく信頼性の高いかつ安価な湿度センサを
提供することを目的とするものである。
以下、本発明を実施例に従つて図面を参照しな
がら詳説する。
がら詳説する。
本発明は炭素繊維を湿度センサの構成材料とし
て用いたことを特徴とする。炭素繊維は近年大量
に使用されつつあり生産規模の拡大に伴ないコス
ト低下の顕著な材料である。また炭素繊維は耐熱
性や耐薬品性にも極めて優れた性質を有するもの
である。
て用いたことを特徴とする。炭素繊維は近年大量
に使用されつつあり生産規模の拡大に伴ないコス
ト低下の顕著な材料である。また炭素繊維は耐熱
性や耐薬品性にも極めて優れた性質を有するもの
である。
第１図Ａ，Ｂは本発明の１実施例を示す湿度セ
ンサの平面図及び断面図である。
ンサの平面図及び断面図である。
炭素繊維体は炭素繊維の１本または複数本の束
から構成し得る。このような炭素繊維体Ａ，Ｂを
図示のように直交する方向に配し、感湿性樹脂で
あるナイロンフイルムＣに加熱加圧し、炭素繊維
体Ａ，Ｂを溶かし込んだフイルム、いわゆる感知
部１を基板２に密着して構成する。感知部１とし
ては、ナイロンを蟻酸、その他の溶剤に溶かした
後、炭素繊維を配したフイルムを作製することに
よつても得られる。基板２としてはガラス基板，
アルミナ基板等を用いる。また、感知部１はフイ
ルムを形成する時点で基板２に密着させるように
することも可能である。
から構成し得る。このような炭素繊維体Ａ，Ｂを
図示のように直交する方向に配し、感湿性樹脂で
あるナイロンフイルムＣに加熱加圧し、炭素繊維
体Ａ，Ｂを溶かし込んだフイルム、いわゆる感知
部１を基板２に密着して構成する。感知部１とし
ては、ナイロンを蟻酸、その他の溶剤に溶かした
後、炭素繊維を配したフイルムを作製することに
よつても得られる。基板２としてはガラス基板，
アルミナ基板等を用いる。また、感知部１はフイ
ルムを形成する時点で基板２に密着させるように
することも可能である。
感知部１より延設された炭素繊維体Ａ，Ｂの４
つの端にはシルバーペースト等の導電性ペースト
を用いて電極３が形成される。電極３からはリー
ド線４が取り出され、更に電極３を保護し電極３
への湿度の影響を除去するため防湿型の接着剤５
が電極３上部に被覆される。
つの端にはシルバーペースト等の導電性ペースト
を用いて電極３が形成される。電極３からはリー
ド線４が取り出され、更に電極３を保護し電極３
への湿度の影響を除去するため防湿型の接着剤５
が電極３上部に被覆される。
上記構成から成る湿度センサの動作原理につい
て説明すると、感知部１のナイロンフイルムＣが
周囲環境からの水分により吸湿するとフイルムの
厚み方向に膨潤し、この体積変化に追従して、フ
イルム内に埋設されかつ交差状態で配置されてい
る炭素繊維体Ａ，Ｂの位置関係が、変化し接触抵
抗が増大する。従つて、周囲環境の湿度が炭素繊
維体Ａ，Ｂ間の接触抵抗値として検出される。第
４図に等価回路を示す。r1〜r4は炭素繊維の抵
抗、ｒCは接触抵抗である。この接触抵抗の変化
を検出するには、４電極３，３，…の隣り合つた
任意の２電極に定電圧または定電流を印加し、残
りの２電極で接触抵抗の変化を電圧変化として検
出する方法が好ましい。このような方法で行なう
と、接触抵抗の変化が直接出力として検出でき、
従来のような２電極のものに比べ、炭素繊維の固
有抵抗（１本当たり数ＫΩ／cm）が出力に関係な
いため接触抵抗変化を出力として大きくとること
ができる。
て説明すると、感知部１のナイロンフイルムＣが
周囲環境からの水分により吸湿するとフイルムの
厚み方向に膨潤し、この体積変化に追従して、フ
イルム内に埋設されかつ交差状態で配置されてい
る炭素繊維体Ａ，Ｂの位置関係が、変化し接触抵
抗が増大する。従つて、周囲環境の湿度が炭素繊
維体Ａ，Ｂ間の接触抵抗値として検出される。第
４図に等価回路を示す。r1〜r4は炭素繊維の抵
抗、ｒCは接触抵抗である。この接触抵抗の変化
を検出するには、４電極３，３，…の隣り合つた
任意の２電極に定電圧または定電流を印加し、残
りの２電極で接触抵抗の変化を電圧変化として検
出する方法が好ましい。このような方法で行なう
と、接触抵抗の変化が直接出力として検出でき、
従来のような２電極のものに比べ、炭素繊維の固
有抵抗（１本当たり数ＫΩ／cm）が出力に関係な
いため接触抵抗変化を出力として大きくとること
ができる。
実施例 １
炭素繊維各１本を交叉させ、ナイロン６（商標
名）に加熱加圧し溶かし込む。このときの温度は
約210℃で圧力は数百ｇ／cm2である。第２図は本
湿度センサの湿度に対する炭素繊維の接触抵抗値
変化の特性図である。横軸は相対湿度（％RH）、
縦軸は接触抵抗値を示す。若干のヒシテリシス特
性を示す。
名）に加熱加圧し溶かし込む。このときの温度は
約210℃で圧力は数百ｇ／cm2である。第２図は本
湿度センサの湿度に対する炭素繊維の接触抵抗値
変化の特性図である。横軸は相対湿度（％RH）、
縦軸は接触抵抗値を示す。若干のヒシテリシス特
性を示す。
実施例 ２
炭素繊維各１本を交叉させ、共重合ナイロンに
加熱加圧し溶かし込む。このときの温度は約200
℃で圧力は数百ｇ／cm2である。第３図は本湿度セ
ンサの湿度に対する炭素繊維の接触抵抗値変化の
特性図である。横軸は相対湿度（％RH）、縦軸は
接触抵抗値を示す。
加熱加圧し溶かし込む。このときの温度は約200
℃で圧力は数百ｇ／cm2である。第３図は本湿度セ
ンサの湿度に対する炭素繊維の接触抵抗値変化の
特性図である。横軸は相対湿度（％RH）、縦軸は
接触抵抗値を示す。
以上詳説した如く、本発明の湿度センサは構造
が簡単でかつ小型軽量であり製作も容易に行なう
ことができる。また温度依存性が、現在市販され
ているような高分子タイプやセラミツクスタイプ
に比べて少なく、使用温度範囲によつては温度補
償回路をなくすことが可能である。従つて回路構
成も簡素化されコスト的にも安価である。接触抵
抗は炭素繊維の圧力を変えることで行なえ、接触
抵抗の変化は感湿高分子を変えることができる。
主にナイロンを使用しているが例えばナイロン
６，共重合ナイロン，ナイロン66，ナイロン12等
を使うことで接触抵抗の変化の大きさを変えるこ
とができる。
が簡単でかつ小型軽量であり製作も容易に行なう
ことができる。また温度依存性が、現在市販され
ているような高分子タイプやセラミツクスタイプ
に比べて少なく、使用温度範囲によつては温度補
償回路をなくすことが可能である。従つて回路構
成も簡素化されコスト的にも安価である。接触抵
抗は炭素繊維の圧力を変えることで行なえ、接触
抵抗の変化は感湿高分子を変えることができる。
主にナイロンを使用しているが例えばナイロン
６，共重合ナイロン，ナイロン66，ナイロン12等
を使うことで接触抵抗の変化の大きさを変えるこ
とができる。
第１図Ａ，Ｂは本発明の実施例を示す湿度セン
サの平面図及び断面図である。第２図は実施例１
における湿度センサの湿度変化に対する抵抗値変
化を示す特性図である。第３図は実施例２におけ
る湿度センサの湿度変化に対する抵抗値変化を示
す特性図である。第４図は湿度センサの等価回路
図である。 Ａ，Ｂ……炭素繊維体、Ｃ……ナイロンフイル
ム、１……感知部、２……基板、３……電極、４
……リード線。
サの平面図及び断面図である。第２図は実施例１
における湿度センサの湿度変化に対する抵抗値変
化を示す特性図である。第３図は実施例２におけ
る湿度センサの湿度変化に対する抵抗値変化を示
す特性図である。第４図は湿度センサの等価回路
図である。 Ａ，Ｂ……炭素繊維体、Ｃ……ナイロンフイル
ム、１……感知部、２……基板、３……電極、４
……リード線。
Claims (1)
- １ 炭素繊維体を交叉させて感湿性樹脂に埋設
し、該交叉させた２つの炭素繊維体の両端それぞ
れに電極を形成して４端子構造とし、隣り合う２
電極に定電圧または定電流を印加し、残りの２電
極で前記感湿性樹脂の膨潤効果に呼応して前記炭
素繊維体間の接触抵抗の変動を検出するようにし
てなることを特徴とする湿度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10989681A JPS5810643A (ja) | 1981-07-13 | 1981-07-13 | 湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10989681A JPS5810643A (ja) | 1981-07-13 | 1981-07-13 | 湿度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5810643A JPS5810643A (ja) | 1983-01-21 |
| JPS6149621B2 true JPS6149621B2 (ja) | 1986-10-30 |
Family
ID=14521900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10989681A Granted JPS5810643A (ja) | 1981-07-13 | 1981-07-13 | 湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5810643A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01299452A (ja) * | 1988-05-27 | 1989-12-04 | Ricoh Co Ltd | ４端子検出型ガス検出装置 |
-
1981
- 1981-07-13 JP JP10989681A patent/JPS5810643A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5810643A (ja) | 1983-01-21 |
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