JPH0424547A - 湿度センサ - Google Patents
湿度センサInfo
- Publication number
- JPH0424547A JPH0424547A JP12903390A JP12903390A JPH0424547A JP H0424547 A JPH0424547 A JP H0424547A JP 12903390 A JP12903390 A JP 12903390A JP 12903390 A JP12903390 A JP 12903390A JP H0424547 A JPH0424547 A JP H0424547A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- humidity sensor
- humidity
- orthophosphate
- film
- Prior art date
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- Pending
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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】
［産業上の利用分野］
湿度センサ、水分結露センサおよび雨滴センサ等として
使用される湿度を管理する湿度センサ（広義）は、工業
製品の品質管理や環境管理の面で重要な役割を果たして
いる。
使用される湿度を管理する湿度センサ（広義）は、工業
製品の品質管理や環境管理の面で重要な役割を果たして
いる。
また、湿度センサは電子、鉄鋼、繊維２食品製紙等の各
産業における製造工程や、ビル等の空調管理あるいは降
雨の検知などの広範囲の用途に現在用いられている。
産業における製造工程や、ビル等の空調管理あるいは降
雨の検知などの広範囲の用途に現在用いられている。
本発明は、このような湿度センサ（広義）の改良に関す
るものである。
るものである。
［従来の技術］
従来の湿度センサとしては、セラミックス、高分子、電
解質等がセンサ用感湿素子物質として利用されているが
、その多くは、たとえば、特公昭５５−４９７０５号公
報に記載されるように、絶縁体基板上にセンサ素子物質
膜を形成し、その上に電極を印刷し、センサ素子を作製
するという構成のものであった。
解質等がセンサ用感湿素子物質として利用されているが
、その多くは、たとえば、特公昭５５−４９７０５号公
報に記載されるように、絶縁体基板上にセンサ素子物質
膜を形成し、その上に電極を印刷し、センサ素子を作製
するという構成のものであった。
また、この従来のものを改良した本出願人の先行技術と
して、金属電極上に析出した化成処理皮膜に対向電極で
ある金属電極に接触させる方法（特願昭６３−１７０９
９６）も提案されている。
して、金属電極上に析出した化成処理皮膜に対向電極で
ある金属電極に接触させる方法（特願昭６３−１７０９
９６）も提案されている。
［発明が解決しようとする課題］
ところが、従来技術のセンサ用感湿素子物質は合成が非
常に困難であり１歩留まりや生産管理上の点から製造コ
ストが高く、センサ素子の寿命が短い、あるいは湿度に
対しての応答速度が遅いなどの欠点があった。
常に困難であり１歩留まりや生産管理上の点から製造コ
ストが高く、センサ素子の寿命が短い、あるいは湿度に
対しての応答速度が遅いなどの欠点があった。
また、先行技術のものは、電極面積を増やすために第２
電極をカーボンペーストや導電性金属酸化物を化成皮膜
表面に塗布し、電極を構成するといった方法で電極面積
を大きくシ、性能を向上させる方法であるが、この方法
の場合、化成処理で得られるリン酸塩皮膜結晶は結晶粒
度が大きいため ペースト法で電極を製作しようとする
と２両電極間でショートしてしまい、湿度センサ素子は
得られないといった問題点があった。
電極をカーボンペーストや導電性金属酸化物を化成皮膜
表面に塗布し、電極を構成するといった方法で電極面積
を大きくシ、性能を向上させる方法であるが、この方法
の場合、化成処理で得られるリン酸塩皮膜結晶は結晶粒
度が大きいため ペースト法で電極を製作しようとする
と２両電極間でショートしてしまい、湿度センサ素子は
得られないといった問題点があった。
このため、この種の湿度センサは、理論的には用途も含
め開発されているものの製品としてはまだ一般に普及さ
れていないのが実情である。
め開発されているものの製品としてはまだ一般に普及さ
れていないのが実情である。
本発明は、従来のものの上記課題（問題点）を解決する
ようにした湿度センサを提供することを目的とする。
ようにした湿度センサを提供することを目的とする。
［課Ｕを解決するための手段］
本発明は第１電極または対向電極である第２電極のいず
れか一方にオルソリン酸塩を高周波スバ・７タリング法
によって被覆した後、第２電極または第１電極と接触さ
せるように構成した湿度センサに関する。
れか一方にオルソリン酸塩を高周波スバ・７タリング法
によって被覆した後、第２電極または第１電極と接触さ
せるように構成した湿度センサに関する。
この場合、第１電極である金属電極にオルソリン酸塩を
高周波スパッタリング法によって被覆した後、対向電極
である第２電極を櫛形に導電性ペストまたは金を蒸着さ
せることによって形成するようにした湿度センサとする
ことができる。
高周波スパッタリング法によって被覆した後、対向電極
である第２電極を櫛形に導電性ペストまたは金を蒸着さ
せることによって形成するようにした湿度センサとする
ことができる。
［実施例］
以下実施例により本発明を具体的に説明するがその前に
本発明の基本的概念から説明する。
本発明の基本的概念から説明する。
本発明者等は従来から感湿剤としての機能が利用されて
いる各種のオルソリン酸塩の皮膜を金属材料上に析出さ
せることについて検討を行った結果、金属薄膜、酸化物
薄膜を析出させる目的に用いられている高周波スパッタ
リング法によって。
いる各種のオルソリン酸塩の皮膜を金属材料上に析出さ
せることについて検討を行った結果、金属薄膜、酸化物
薄膜を析出させる目的に用いられている高周波スパッタ
リング法によって。
金属材料表面にオルソリン酸塩の皮膜を析出させ対向電
極となる第２金属材料と接触させ、良好な特性をもった
温度センサ素子が得られることを発見した。
極となる第２金属材料と接触させ、良好な特性をもった
温度センサ素子が得られることを発見した。
すなわち通常、金属の腐食現象を利用して析出させるリ
ン酸亜鉛皮膜をはじめとする。各種のオルソリン酸塩皮
膜を高周波スパッタリング法によって析出させた。
ン酸亜鉛皮膜をはじめとする。各種のオルソリン酸塩皮
膜を高周波スパッタリング法によって析出させた。
第１図は棒状の湿度センサの構成例を示すもので１は鉄
鋼材料等の金属線材で、これに前述のオルソリン酸塩結
晶を高周波スパッタリング法によって析出させ、リード
線３をこの線材に半田づけしこれを第１電極とする。
鋼材料等の金属線材で、これに前述のオルソリン酸塩結
晶を高周波スパッタリング法によって析出させ、リード
線３をこの線材に半田づけしこれを第１電極とする。
これに対向電極４として銅線、または金メツキあるいは
ニッケルメッキを施したステンレス線等を使用して、第
１図に示すような湿度センサ素子８１を作製する。
ニッケルメッキを施したステンレス線等を使用して、第
１図に示すような湿度センサ素子８１を作製する。
なお、第１図中２の部分が感温部となる。
第２図は板状の湿度センサの構成例を示し、８は鉄鋼材
料等の金属板で、これに前述のオルソリン酸塩結晶６３
高周波スパッタリング法によって析出させ、金属板８に
リード線７を半田づけし。
料等の金属板で、これに前述のオルソリン酸塩結晶６３
高周波スパッタリング法によって析出させ、金属板８に
リード線７を半田づけし。
これを第１電極とする。
これに対向Ｔ；、極としてカーボンペースト等の導電性
ペースト５を櫛形に印刷し、第２図（ロ）に示す湿度セ
ンサ素子Ｓ２を得る。
ペースト５を櫛形に印刷し、第２図（ロ）に示す湿度セ
ンサ素子Ｓ２を得る。
スパッタリング法によって得られる皮膜は結晶粒度が細
かいため１両電極間の絶縁性が保たれ。
かいため１両電極間の絶縁性が保たれ。
湿度センサ素子を得ることができる。
なお、導電性ペースト５の部分は金の蒸着によっても良
い。
い。
次に１本発明の具体的な実施例について説明する。
実施例１
ターゲットは試薬のリン酸亜釦（Ｚｎ、（Ｐｏ４）２４
１１２０、ＩＩｏｐｅｉＬｅ）を４００″０．６０分間
加熱した粉末をプレスし１周波数１３．５６Ｍ Ｈ、、
出カ３ｏｏｗ、圧力１．２Ｐａの条件下で５ＬＪＳ３０
４線材１關φにスパッタ膜を形成した。
１１２０、ＩＩｏｐｅｉＬｅ）を４００″０．６０分間
加熱した粉末をプレスし１周波数１３．５６Ｍ Ｈ、、
出カ３ｏｏｗ、圧力１．２Ｐａの条件下で５ＬＪＳ３０
４線材１關φにスパッタ膜を形成した。
スパッタ時間を変化させることによって、皮膜の析出量
を適性値となるよう変えることができた。
を適性値となるよう変えることができた。
熱処理後に得られた皮膜はＸ線回折法により無水第３リ
ン酸亜鉛（Ｚｎｚ（ＰＯ＜）２）であった。
ン酸亜鉛（Ｚｎｚ（ＰＯ＜）２）であった。
得られた皮膜中のＺｎ量を蛍光Ｘ線によって測定し こ
れにより皮膜付着量を算出した。
れにより皮膜付着量を算出した。
皮膜を形成したステンレス線材に金メ・ンキステンレス
線８０μｍを巻き付け１分流式湿度発生装置で素子の感
湿特性を評価した。
線８０μｍを巻き付け１分流式湿度発生装置で素子の感
湿特性を評価した。
第３図の測定結果から判るように、皮膜付着量が少ない
、 １．２ｇ ７ｍ ２．３．５ｇ ７ｍ ２で作製し
たセンサ素子は低湿度領域でも湿度測定が可能な素子と
しての特性を示し、一方、皮膜付着量の多い８．６ｇ／
ｍ２のものでは高湿度領域でインピーダンス値が変化す
る特性が確認された。
、 １．２ｇ ７ｍ ２．３．５ｇ ７ｍ ２で作製し
たセンサ素子は低湿度領域でも湿度測定が可能な素子と
しての特性を示し、一方、皮膜付着量の多い８．６ｇ／
ｍ２のものでは高湿度領域でインピーダンス値が変化す
る特性が確認された。
この実施例１で得られたセンサ素子を高湿度側（９８％
ＲＨ）および低湿度側（５３％ＲＨ）に移行させ、耐久
性の試験を行った結果を第４図に示している。同図から
判るように、６ケ月間のサイクル試験後も、初期特性を
維持していることが確認された。
ＲＨ）および低湿度側（５３％ＲＨ）に移行させ、耐久
性の試験を行った結果を第４図に示している。同図から
判るように、６ケ月間のサイクル試験後も、初期特性を
維持していることが確認された。
実施例２：
実施例１と同様の方法で５ＵＳ３０４板上にスパッタ膜
を形成した。得られた皮膜上に第２図のような櫛形電極
を印刷し、素子を作製した。
を形成した。得られた皮膜上に第２図のような櫛形電極
を印刷し、素子を作製した。
この場合の測定結果は、第５図に示すように皮膜付着量
１．１ｇ ７ｍ ２で作製した素子は低湿度領域の測定
可能な特性、 ３．８ｇ ７ｍ ’、 ３．９ｇ ７ｍ
’で作製したセンサ素子は高湿度領域でのみ特性が変
化することが確認された。
１．１ｇ ７ｍ ２で作製した素子は低湿度領域の測定
可能な特性、 ３．８ｇ ７ｍ ’、 ３．９ｇ ７ｍ
’で作製したセンサ素子は高湿度領域でのみ特性が変
化することが確認された。
本実施例の場合も、実施例１と比較して全体にインピー
ダンス値は低い値を示した。
ダンス値は低い値を示した。
実施例３
実施例１と同様な方法で５ＵＳ３０４板上にスパッタ膜
を形成した。得られた皮膜に蒸着装置を用いて金蒸着を
行った。この場合、金蒸着膜の膜厚は３００オングスト
ロームに設定した。
を形成した。得られた皮膜に蒸着装置を用いて金蒸着を
行った。この場合、金蒸着膜の膜厚は３００オングスト
ロームに設定した。
Ｓ’ＵＳ基板とと金蒸着股間のインピーダンス値を実施
例１と同様な測定方法によって測定したところ、皮膜付
着量１．１ｇ／ｍ２で作製した素子は低湿度領域の測定
可能な特性に、また、３．８ｇ／ｍ２３．９ｇ ７ｍ
２で作製したセンサ素子は高温度領域でのみ特性が変化
することが確認された。
例１と同様な測定方法によって測定したところ、皮膜付
着量１．１ｇ／ｍ２で作製した素子は低湿度領域の測定
可能な特性に、また、３．８ｇ／ｍ２３．９ｇ ７ｍ
２で作製したセンサ素子は高温度領域でのみ特性が変化
することが確認された。
また、第６図に示すように１本実施例では実施例２と比
較して全体にインピーダンス値は低い値を示している。
較して全体にインピーダンス値は低い値を示している。
また、耐久試験の結果は、第４図に示した実施例１の結
果と同等であるので図示は省略する。
果と同等であるので図示は省略する。
［作用］
本発明の湿度センサに利用するオルソリン酸塩は、既に
湿度センサ用の感湿剤としての機能を有していることは
、公知の事実であり、皮膜結晶上に吸着した水分の解離
によって電気抵抗値が変化し１湿度測定が可能となる機
能原理に基づいている。
湿度センサ用の感湿剤としての機能を有していることは
、公知の事実であり、皮膜結晶上に吸着した水分の解離
によって電気抵抗値が変化し１湿度測定が可能となる機
能原理に基づいている。
第１図、第２図（ロ）に示したように スパッタリング
法で作製された湿度センサ素子は、皮膜を介した電極構
成となっているために、成膜量をコントロールすること
によって特性の異なる湿度センサ素子が容易に得られ、
測定湿度領域を自由に選択することが可能となった。
法で作製された湿度センサ素子は、皮膜を介した電極構
成となっているために、成膜量をコントロールすること
によって特性の異なる湿度センサ素子が容易に得られ、
測定湿度領域を自由に選択することが可能となった。
すなわち３本来各種のオルソリン酸塩が感湿剤として本
来持っている機能が１本発明による素子作製法を適用す
ることによって、引き出されたことを示すものである。
来持っている機能が１本発明による素子作製法を適用す
ることによって、引き出されたことを示すものである。
また、第２図（ロ）に示した構成の場合も１本発明によ
って、電極面積が増大したために、第１図て示した構成
で作製された温度センサ素子よりも、低インピーダンス
領域の特性を示したことは回路設計上においても有利と
なる。
って、電極面積が増大したために、第１図て示した構成
で作製された温度センサ素子よりも、低インピーダンス
領域の特性を示したことは回路設計上においても有利と
なる。
「発明の効果］
本発明による湿度センサ構成によれば、各種オルソリン
酸塩皮膜が本来有している特性が充分に活かされ、広範
囲な湿度測定の要求に応え、かつ耐久性に優れた湿度セ
ンサ素子が得られるためその実用性は大である。
酸塩皮膜が本来有している特性が充分に活かされ、広範
囲な湿度測定の要求に応え、かつ耐久性に優れた湿度セ
ンサ素子が得られるためその実用性は大である。
第１図および第２図（ロ）は夫々本発明の第１第２の実
施例である湿度センサ素子を示す斜視図また第２図（イ
）第２の実施例の構成を示す分解斜視図である。 また、第３図、第５図および第６図は夫々実施例１．実
施例２および実施例３の作用を示すインピーダンス−相
対湿度の特性図である。 なお、第４図は実施例１の湿度センサ素子の耐久試験結
果を示す特性図である。 Ｓ２・湿度センサ 感湿部
施例である湿度センサ素子を示す斜視図また第２図（イ
）第２の実施例の構成を示す分解斜視図である。 また、第３図、第５図および第６図は夫々実施例１．実
施例２および実施例３の作用を示すインピーダンス−相
対湿度の特性図である。 なお、第４図は実施例１の湿度センサ素子の耐久試験結
果を示す特性図である。 Ｓ２・湿度センサ 感湿部
Claims (2)
- １．第１電極または対向電極である第２電極のいずれか
一方にオルソリン酸塩を高周波スパッタリング法によっ
て被覆した後、第２電極または第１電極と接触させるよ
うに構成したことを特徴とする湿度センサ。 - ２．第１電極である金属電極にオルソリン酸塩を高周波
スパッタリング法によって被覆した後、対向電極である
第２電極を櫛形に導電性ペーストまたは金を蒸着させる
ことによって形成するようにしたことを特徴とする湿度
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12903390A JPH0424547A (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12903390A JPH0424547A (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 湿度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0424547A true JPH0424547A (ja) | 1992-01-28 |
Family
ID=14999452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12903390A Pending JPH0424547A (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0424547A (ja) |
-
1990
- 1990-05-21 JP JP12903390A patent/JPH0424547A/ja active Pending
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