JPS61262648A - 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】 本発明は、湿度センサーに関するものであり、特にはフ
ィルター窓を有するケースに感湿素子を収納した湿度セ
ンサーにおいてフィルター膜をケースとの熱圧着性の良
い材料製のメツシュに接着剤等により接合したメツシュ
付きフィルター膜をフィルター窓枠にメツシュを介して
熱圧着した構造をｅｌｌとする湿度センサーに関する。

ナースとの熱圧着性の良いメツシュを使用することによ
りフィルター及びケースの一体成形が可能となり、また
フィルター膜の強度及び平面性が改善される。

発明の背景 近年、感湿素子が多くの分野で用いられるようになって
いる。家庭用品においては、電子レンジの食品調理制御
用、衣類乾燥機の乾燥度検出用、ルームエアコンの湿度
制御用、ＶＴＲのシリンダの結露検出用等に多く用いら
れ、また工業用途においては各種電子部品製造の際の湿
度管理用に広く用いられている。その他、農業用ハウス
空調用や自動車におけるリアウィンド・デ・７オツガの
結露防止用等に用いる試みが広く進んでいる。食品調理
、空調、乾燥等の各種自動化システムにおいて、温度管
理に加えて湿度管理が不可欠となっており、高い信頼性
の下で動作する感湿素子の開発が要望されている。

こうした要望に答えるものとして、湿度変化によって電
気抵抗や静電容量のような電気的性質が変化する現象を
利用するものが実用化されている。

湿度を感知する感湿素材としては、電解質材料系、有機
高分子材料系、セラミック材料系環条種類のものが提唱
され、その感湿特性の改善をめざして、現在多くの研究
が続行されている。中でも、セラミック材料を感湿素材
として使用する電気抵抗式感湿素子は、その動作特性に
加えて、動作温度範囲が広く、使用環境において劣化し
ないことから脚光を浴びているものの一つである。

こうした感湿素子は様々の使用環境の下でその雰囲気に
曝露されて、そこに含まれる水蒸気を感知するものであ
るが、使用雰囲気中に含まれる液状の水や、油煙、排気
物質、セメント粉、花粉その他の粉塵が素子の感湿部に
付着すると、その性能が劣化する。特に水の付着は感湿
素子にとってきわめて有害である。

そこで、水、粉塵等が感湿部に付着するのを防止する為
、感湿素子を感湿部に対面する部品に窓を形成したケー
スに収納しモして該窓にフィルター膜を取付けることが
提案された。

フィルター膜は、水、粉塵等の有害物が感湿部に到達す
るのを有効に阻止すると同時に、湿度雰囲気を感湿部に
迅やかに伝達しうる応答性の良いものでなければならな
い。こうした条件を満すフィルター膜として、フッ素樹
脂、シリコーン樹脂等の高分子系フィルター膜が提唱さ
れている。特に、本件出願人は先に、次の条件を満す塩
素含有重合体膜、代表的には塩素化エチレン膜が優れた
特性を示すことを確認している： （１）気孔率　　３５〜８５− （２）気孔径　（ＬＯｌ　〜３μｍ （３）厚さ　　　２０〜２００μ麗 こうしたフィルター膜を使用しての湿度センサーの作製
に当り、新たな問題が認識された。それは、フィルター
膜とプラスチック製ケースとの熱圧着性、熱融着性の問
題である。製造の効率化、竪牢性、密閉性等の観点から
、フィルター膜はプラスチック製ケース窓枠に熱圧着或
いは熱融着することにより取付けられる。ところが、上
記塩素化エチレン膜を含めて現在好適であるとされてい
るフィルター膜は総じて、ケースを構成するプラスチッ
ク、一般にボリプ田ピレン、Ａ８樹脂、ＡＢＳ樹脂等と
の熱圧着性或いは熱融着性が非常に悪い。

従って、優れたフィルター性能及び応答性とケースへの
良好な熱圧着性或いは熱融着性とを兼備するフィルター
膜が入手できれば最善であるが、現状ではそれはきわめ
て困難である。

発明の目的 こうした状況に鑑み、本発明は、フィルター膜付き湿度
センサーにおいて高性能フィルター膜をケースに取付け
るに際して一般に見られる熱圧着性或いは熱融着性の乏
しさと関連する問題を解決することを目的とする。

発明の概要 本発明者は、フィルター膜にはその本来の機能であるフ
ィルター性能及び応答性を専ら考慮して最適のものを選
定しそしてケースとの熱圧（融）着性の良好なメツシュ
によってフィルター膜自体のケースへの熱圧（融）着性
の乏しさを補償するやり方が最善であるとの結論に達し
た。フィルター膜とメツシュとは接着剤の使用、熱融着
、超音波融着等の技術により予め接合しておく。これに
より、フィルター膜選定の自由度は増加し、フィルター
膜をケース室枠にしっかりと取付けることが可能となる
。併せて、メツシュは、フィルター膜を補強しそしてそ
の平面性の保持を助成する。

斯くして、本発明は、フィルター窓を有するケースに感
湿素子を収納した湿度センサーにおいて、フィルター膜
をケースとの熱圧着性或いは熱融着性の良好な材料製の
メツシュと予め接合したメツシュ付きフィルター膜をフ
ィルター窓枠に該メツシュを熱圧着或いは熱融着するこ
とにより取付けた構造を特徴とする湿度センサーを提供
する。

感湿素子は、先に述べた通り作動型式に応じて様々の構
造のものが知られている。その−例として、セラミック
電気抵抗式感湿素子の形態としては、セラミック焼結体
の対向する面に一対の電極を設けたバルク形及びセラミ
ック基板に電極層を形成し、その上にセラミックをバイ
ンダーと混合した混合物を塗布し焼結することにより感
湿層を形成した薄膜形が知られている。後者の場合、電
極模様としては、一対のくし形電極をくし歯を互い違い
に噛合せた形のものが好適である。しかし１．なから、
本発明は感湿素子の型式及び構造には何ら限定されるも
のでない。感湿素子の感湿部を湿度雰囲気に曝露するこ
とを基本とする限り、すべての感湿素子に応用しうる。

第１及び２図は、本発明に従う湿度センサーの一具体例
を示す。ここでは、感湿素子としては第３図に示した薄
膜形のものを例示しである。感湿素子１は、ＡＩ、Ｏ，
，８１０，等から成るセラミック基板２と、その上に例
えばルテニウムペーストを使用して印刷される一対のく
し歯電極層３と、＜シ歯電極層のくし歯列上に形成され
る感湿層４と、リード線５とを備える。互い違いに噛合
されたくし歯止の感湿層が感湿部６を構成する。

感湿素子を収納するケース７は、上下分割構造から成り
、間に素子を挿み込む。ケースは、ポリプロピレン、Ａ
ＢＳ樹脂のようなプラスチック製とされる。ケース７に
は感湿部６に少なくとも対面して窓８が形成され、窓８
に本発明に従うメツシュ付きフィルター膜、即ちフィル
ター膜１０にメツシュ１２を予め接合した複合膜がメツ
シュ１２を窓側として取付けられる。フィルター膜１０
とメツシュ１２とは、熱融着、超音波融着、接着剤等に
よって接合される。接着剤の使用は、フィルター膜とメ
ツシュとが相当に異質の材料であっても両者の接合を可
能ならしめる点で好ましい。番号９は感湿素子を支持す
る台座であり、リード線５が貫通する。

上記湿度センサーを作製する好ましい方法の一つは、先
ず、ケース７のうちの下部分Ｂを成型し、次いでケース
下部分Ｂ内に支持台を置いてフィルター膜及びメツシュ
１２を重ねて置き、その後ケース７のＡ部分に対応する
型を設置し、該型内にプラスチック融液を注型するもの
である。型内に注がれたプラスチックＡ部分は、凝固時
に必要なら加圧されて、Ｂ部分と熱圧（融）着すると同
時に窓枠周囲に沿ってメツシュ１２ともＭ圧（Ｍ）着す
る。メツシュはケースと熱圧（融）着の良好な材料とし
て選択しであるから、メツシュ付きフィルターはケース
窓枠に容易にしかも確実に接合する。

この他、ケースＡ部分及びＢ部分（或いはその他の形の
半部分）を別々に作成し、Ａ部分にメツシュ付きフィル
ター膜を熱融着、熱圧着、超音波接着等によって取付け
、その後人部分とＢ部分とを溶着する方法も考慮される
。　・ いずれの方法をとるにせよ、本発明のメツシュ付きフィ
ルター膜の採用により、フィルター膜とケースとの容易
にして確実な一体成形が可能となるＯ メツシュの材料としては、ナース構成材料と同一か或い
はそれとの熱圧（融）着性の良いものならいずれも使用
可能である。ポリプロピレン製ケースに対しては、ボリ
プ冑ピレン、テトリン、ナイロン、ポリエチレン等製の
メツシュがいずれも良好な熱圧着性を示した。メツシュ
は、フィルター膜の性能を妨げることのないよう３０〜
２５０岸の気孔径及び５０〜１５０μの厚さとされる。

フィルター膜は、前述した通り、フッ素樹脂、シリコー
ン樹脂多孔膜の使用も可能であるが、好ましいものは塩
素含有重合体、代表的には塩素化エチレン製の薄膜であ
る。塩素含有重合体薄膜は、塩素含有重合体を溶剤中に
溶解し、生成溶液をシート状に成膜し、溶剤を揮散せし
めることにより製造され、必要ならオイル及び（或いは
）界面活性剤を含めることが出来る。こうした膜は市販
入手可能である。

膜厚は２０〜２００　μｍの薄いものとしなければなら
ない。膜内部に屈曲した気孔を形成し、しかも良好な応
答性を確保する為に、２０〜２００μｍの膜厚が適当で
ある。気孔率は３５〜８５襲の範囲とされる。気孔率が
３５噂より小さいと、応答性が悪（なり、他方８５％を
超えると膜強度が低下すると同時に除塵、防水の効果が
減少する。気孔径は、水蒸気の通過を許容しそしてセメ
ント粉、液状の水やスプレー液滴等のような１００〜１
０μｍの異物粒子の通過を許容しないよう１０１〜Ｓμ
ｍの範囲が選定される。

塩素含有重合体の有する撥水性その他の性状と上記孔特
性とが相俟って、フィルター膜は、使用雰囲気中に含ま
れる液状の水や粉塵が感湿部に接触するのを有効に防止
し、しかも雰囲気の水蒸気は迅やかに通人せしめるので
素子の応答性を損わない。

実施例 約１４ｍｍ長さＸ　９　ｒｒＬｍ巾のアルミナ基板上に
スクリーン印刷によりルテニウムペーストくし形電極を
形成した。くし歯間隔は１２　ａｍとし、６ｓｔｍの長
さにわたって電極列を印刷した。電極上に、Ｚ　ｒ０２
−　ＹＩＯｓセラミックとバインダを含む感湿ペースト
をスクリーン印刷により塗布し、乾燥後、８００℃での
焼成、ＫＯＨ，浸漬処理、８００℃焼成及びエージング
処理を経由して感湿素子を作製した。

ユミク田ンメンプレンフィルターＭＦ−２５０（湯温電
池（株）製塩素化エチレン膜の商品名、厚さ１００μｍ
、気孔率６０％、気孔径α１〜数ｐｍ）にテト四ン製メ
ツシュ（％孔ｆｆ１１１４μｍ。

厚さ９８μｍ）を接着剤にて接着したメツシュ付きフィ
ルター膜を用意した。

ボリプ田ピレン製ケース半部分Ｂを作成し、支持台を介
して上記メツシュ付きフィルター膜を置。

き、次いでケース半部分Ａを注型し、加圧することによ
ってケースを作成した。窓の内周寸法は７、５　ｍｌＬ
　ｘ７．５　ｍｍとした。

こうして作成されたケースに感湿素子を挿入して湿度セ
ンサーを完成した。

メツシュとケース窓枠との接合は非常に良好であった。

また、湿度センサーを３週間使用した後感ｉ部を検査し
九が付着物は実質無かった。

発明の効果 （１）　　ケース窓枠にフィルター膜の容易にして確実
が可能となる。

（２）一体成形が可能となる。

（３）フィルター膜の材料をそのフィルター性能のみを
考慮して選定しつる。

（４）フィルター膜がメツシュにより補強される。

（５）フィルター膜がメツシュにより平面性を保持しや
すい。

（６）　　メツシュが予備フィルターとして機能しうる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の湿度センサーの一具体例の断面図で
あり、第２図は第１図の上面図であり、第３図は第１図
に使用されうる感湿素子の一興体例を示す斜視図である
。 １：感湿素子　゛ ２：基板 ３：電極層 ４：感湿層 ５：リード線 ６：感湿部 ７：ケース ８：窓 ９：台座 １０：フィルター膜 １２：メッシュ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）フイルター窓を有するケースに感湿素子を収納した
   湿度センサーにおいて、フイルター膜をケースとの熱圧
   着性或いは熱融着性の良好な材料製のメツシユと予じめ
   接合したメツシユ付きフイルター膜を、フイルター窓枠
   に該メツシユを熱圧着或いは熱融着することにより取付
   けた構造を特徴とする湿度センサー。