JPH116809A - 湿度センサおよびそれを用いた電子機器 - Google Patents
湿度センサおよびそれを用いた電子機器Info
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- JPH116809A JPH116809A JP9158370A JP15837097A JPH116809A JP H116809 A JPH116809 A JP H116809A JP 9158370 A JP9158370 A JP 9158370A JP 15837097 A JP15837097 A JP 15837097A JP H116809 A JPH116809 A JP H116809A
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- humidity sensor
- humidity
- insulating substrate
- conductive powder
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、ＶＴＲ、ビデオカメラなどのＡＶ
用電子機器やエアコンなどの空調用電子機器などに利用
される湿度センサに係り、１つのセンサで低湿から高
湿、結露状態まで検出可能なものを提供することを目的
とする。 【解決手段】 絶縁基板１上に対向するように電極２，
３を形成し、この電極２，３を含む絶縁基板１上に、特
定量のフッ素を含有した吸湿性エポキシ樹脂に硬化剤、
導電性粉末を分散させた感湿膜４を形成して構成した。
用電子機器やエアコンなどの空調用電子機器などに利用
される湿度センサに係り、１つのセンサで低湿から高
湿、結露状態まで検出可能なものを提供することを目的
とする。 【解決手段】 絶縁基板１上に対向するように電極２，
３を形成し、この電極２，３を含む絶縁基板１上に、特
定量のフッ素を含有した吸湿性エポキシ樹脂に硬化剤、
導電性粉末を分散させた感湿膜４を形成して構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、湿度変化を検出す
るとともに結露状態も検知が可能な湿度センサとそれを
用いた電子機器に関するものである。
るとともに結露状態も検知が可能な湿度センサとそれを
用いた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から結露センサおよび湿度センサは
ビデオテープレコーダ、ビデオカメラなどや空調用電子
機器などに広く採用されている。その目的は前者では結
露状態においてシリンダ回転の停止によるビデオテープ
の保護、後者では快適湿度保持のための湿度検出であ
り、各々に適した結露センサ、湿度センサが提案されて
いる。そのため、一つのセンサで結露状態の検知も可能
で、なおかつ低湿から高湿まで検出できる信頼性の高い
湿度センサが長い間要望されていた。
ビデオテープレコーダ、ビデオカメラなどや空調用電子
機器などに広く採用されている。その目的は前者では結
露状態においてシリンダ回転の停止によるビデオテープ
の保護、後者では快適湿度保持のための湿度検出であ
り、各々に適した結露センサ、湿度センサが提案されて
いる。そのため、一つのセンサで結露状態の検知も可能
で、なおかつ低湿から高湿まで検出できる信頼性の高い
湿度センサが長い間要望されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】湿度センサは測定対象
領域、使用環境条件、応答性などにより、適合するセン
サが大きく異なるため、オールマイティーのセンサは現
在までのところ開発されていない。
領域、使用環境条件、応答性などにより、適合するセン
サが大きく異なるため、オールマイティーのセンサは現
在までのところ開発されていない。
【０００４】本発明は上記課題を解決するために、測定
対象領域が３０％ＲＨ〜結露状態まで拡大され且つ信頼
性に優れた湿度センサとその湿度センサを用いた電子機
器を提供しようとするものである。
対象領域が３０％ＲＨ〜結露状態まで拡大され且つ信頼
性に優れた湿度センサとその湿度センサを用いた電子機
器を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の湿度センサ用の
バインダシステムは親水基を有するモノマーとフッ素を
含有するモノマー及びグリシジル基を有するモノマーを
共重合させた吸湿性樹脂とエポキシ樹脂用硬化剤からな
るものである。このフッ素含有量を限定することによっ
てはじめて親水性と疎水性のバランスが精密に保たれ、
低湿から結露状態までを再現性よく検出することが可能
となる。
バインダシステムは親水基を有するモノマーとフッ素を
含有するモノマー及びグリシジル基を有するモノマーを
共重合させた吸湿性樹脂とエポキシ樹脂用硬化剤からな
るものである。このフッ素含有量を限定することによっ
てはじめて親水性と疎水性のバランスが精密に保たれ、
低湿から結露状態までを再現性よく検出することが可能
となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、添付の図面を用いて説明する。
いて、添付の図面を用いて説明する。
【０００７】（実施の形態）図１は本発明の湿度センサ
の一実施の形態を示す上面図、図２は同断面図である。
の一実施の形態を示す上面図、図２は同断面図である。
【０００８】図１，図２において、１はセラミックなど
からなる絶縁基板、２，３は絶縁基板１上に相対向する
ように設けられた炭素からなる櫛形の電極、４はこの電
極２，３を形成した絶縁基板１上に形成された感湿膜
で、この感湿膜４はエポキシ基とフッ素を分子内に有す
る吸湿性樹脂に硬化剤を添加し、これに導電性粉末を分
散させた構成となっている。５，６は上記電極２，３に
接続されたリードである。
からなる絶縁基板、２，３は絶縁基板１上に相対向する
ように設けられた炭素からなる櫛形の電極、４はこの電
極２，３を形成した絶縁基板１上に形成された感湿膜
で、この感湿膜４はエポキシ基とフッ素を分子内に有す
る吸湿性樹脂に硬化剤を添加し、これに導電性粉末を分
散させた構成となっている。５，６は上記電極２，３に
接続されたリードである。
【０００９】以上のように吸湿性樹脂に導電性粉末を分
散させた感湿膜４を用いることにより、吸湿性樹脂の湿
度変化による膨潤、収縮を分散された導電性粉末間の接
触抵抗、つまり電気抵抗の変化として検出するものであ
る。
散させた感湿膜４を用いることにより、吸湿性樹脂の湿
度変化による膨潤、収縮を分散された導電性粉末間の接
触抵抗、つまり電気抵抗の変化として検出するものであ
る。
【００１０】上記構成で、感湿膜４の吸湿性樹脂として
特公昭６２−２２０９７号公報に記載されているように
親水基を有するビニルモノマーにエポキシ基を有するビ
ニルモノマーを共重合させるか、さらに疎水基を有する
ビニルモノマーを添加して共重合させて得られる吸湿性
樹脂が再現性、耐寿命性に優れていることが知られてい
る。さらに耐寿命性を向上させるためにエポキシ樹脂用
硬化剤が用いられる。
特公昭６２−２２０９７号公報に記載されているように
親水基を有するビニルモノマーにエポキシ基を有するビ
ニルモノマーを共重合させるか、さらに疎水基を有する
ビニルモノマーを添加して共重合させて得られる吸湿性
樹脂が再現性、耐寿命性に優れていることが知られてい
る。さらに耐寿命性を向上させるためにエポキシ樹脂用
硬化剤が用いられる。
【００１１】本発明者らは結露状態における小型軽量の
電子機器製品の保護、アメニティー空間の湿度制御など
と結露状態から３０％ＲＨという低湿まで一つの素子で
検出可能な湿度センサの開発を鋭意検討を続けた結果、
本発明に至ったものである。
電子機器製品の保護、アメニティー空間の湿度制御など
と結露状態から３０％ＲＨという低湿まで一つの素子で
検出可能な湿度センサの開発を鋭意検討を続けた結果、
本発明に至ったものである。
【００１２】その特徴は吸湿特性を要求特性である低湿
から結露までを検出可能たらしめるバインダ設計にあ
る。それは疎水性モノマーとしてフッ素を含有するモノ
マーを選び且つその１モル当たりの数を限定したことに
よるものである。その効果のメカニズムの詳細は未だ明
確ではないが、ポリマー中のフッ素の数とフッ素を中心
とする立体的な配座等の因子により水分子との相互作用
が低湿から高湿まで可能となり、結果として膨潤・収縮
が制御できたのではないかと考えられる。
から結露までを検出可能たらしめるバインダ設計にあ
る。それは疎水性モノマーとしてフッ素を含有するモノ
マーを選び且つその１モル当たりの数を限定したことに
よるものである。その効果のメカニズムの詳細は未だ明
確ではないが、ポリマー中のフッ素の数とフッ素を中心
とする立体的な配座等の因子により水分子との相互作用
が低湿から高湿まで可能となり、結果として膨潤・収縮
が制御できたのではないかと考えられる。
【００１３】本発明において使用される親水基を有する
モノマーとしては、吸湿性（メタ）アクリレート、吸湿
性（メタ）アクリルアミド類またはビニルピロリドン類
がある。ここで（メタ）アクリレートとはアクリレート
とメタアクリレートとを総称するものとし、（メタ）ア
クリルアミドとはアクリルアミドとメタアクリルアミド
とを総称するものとする。以下の具体的な化合物につい
ても同様とする。
モノマーとしては、吸湿性（メタ）アクリレート、吸湿
性（メタ）アクリルアミド類またはビニルピロリドン類
がある。ここで（メタ）アクリレートとはアクリレート
とメタアクリレートとを総称するものとし、（メタ）ア
クリルアミドとはアクリルアミドとメタアクリルアミド
とを総称するものとする。以下の具体的な化合物につい
ても同様とする。
【００１４】吸湿性（メタ）アクリレートとしてはヒド
ロキシ低級アルキル（メタ）アクリレートまたはヒドロ
キシ低級アルコキシ（メタ）アクリレートなどがある。
ロキシ低級アルキル（メタ）アクリレートまたはヒドロ
キシ低級アルコキシ（メタ）アクリレートなどがある。
【００１５】前記化合物のうち好ましいビニルモノマー
としては、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレー
ト、ジエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、
２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３−ヒ
ドロキシプロピル（メタ）アクリレート、トリエチレン
グリコールモノ（メタ）アクリレート、ジプロピレング
リコールモノ（メタ）アクリレートなどがある。ビニル
ピロリドン類としては、Ｎ−ビニルピロリドン、または
２−メチル−Ｎ−ビニルピロリドンなどがある。
としては、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレー
ト、ジエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、
２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３−ヒ
ドロキシプロピル（メタ）アクリレート、トリエチレン
グリコールモノ（メタ）アクリレート、ジプロピレング
リコールモノ（メタ）アクリレートなどがある。ビニル
ピロリドン類としては、Ｎ−ビニルピロリドン、または
２−メチル−Ｎ−ビニルピロリドンなどがある。
【００１６】エポキシ基を含むビニルモノマーとして
は、グリシジル（メタ）アクリレート、Ｐ−ビニルグリ
シジルベンゾエートなどがある。
は、グリシジル（メタ）アクリレート、Ｐ−ビニルグリ
シジルベンゾエートなどがある。
【００１７】フッ素を含有する（メタ）アクリレートと
しては一分子あたり２〜５個のフッ素を含有する化合
物、好ましくは３〜４個を有する化合物が選ばれる。２
未満であればフッ素の添加効果が見られない。反対に６
以上になるとフッ素の影響により結露状態での応答性が
著しく低下する。フッ素含有化合物として具体的にはト
リフルオロエチル（メタ）アクリレート、テトラフルオ
ロプロピル（メタ）アクリレート、ペンタフルオロプロ
ピル（メタ）アクリレートなどがあげられる。
しては一分子あたり２〜５個のフッ素を含有する化合
物、好ましくは３〜４個を有する化合物が選ばれる。２
未満であればフッ素の添加効果が見られない。反対に６
以上になるとフッ素の影響により結露状態での応答性が
著しく低下する。フッ素含有化合物として具体的にはト
リフルオロエチル（メタ）アクリレート、テトラフルオ
ロプロピル（メタ）アクリレート、ペンタフルオロプロ
ピル（メタ）アクリレートなどがあげられる。
【００１８】可撓性を付与するために、他のモノマー例
えば、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、
２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル
（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレー
トなどの脂肪族（メタ）アクリレートを添加することも
可能である。
えば、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、
２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル
（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレー
トなどの脂肪族（メタ）アクリレートを添加することも
可能である。
【００１９】硬化剤としてはエポキシ樹脂用の硬化剤で
あれば基本的にはすべて使用可能である。好ましくは芳
香族ジアミン、例えば４，４’−ジアミノジフェニルメ
タン、脂肪族ジアミン、例えば１，１２−ジアミノドデ
カンなどが用いられる。さらに芳香族ジアミンと脂肪族
ジアミンを併用してもよい。導電性粉末としては、アセ
チレンブラック、カーボンブラック、黒鉛、金粉や銀粉
などの金属粉、さらにはそれらの混合物を使用すること
ができる。
あれば基本的にはすべて使用可能である。好ましくは芳
香族ジアミン、例えば４，４’−ジアミノジフェニルメ
タン、脂肪族ジアミン、例えば１，１２−ジアミノドデ
カンなどが用いられる。さらに芳香族ジアミンと脂肪族
ジアミンを併用してもよい。導電性粉末としては、アセ
チレンブラック、カーボンブラック、黒鉛、金粉や銀粉
などの金属粉、さらにはそれらの混合物を使用すること
ができる。
【００２０】添加量は吸湿性樹脂に対して１５〜４０重
量部が望ましい。さらに好ましくは２０〜３０重量部が
選ばれる。１５重量部未満では抵抗値が高くなり、十分
な再現性が得られにくい。逆に４１重量部以上になると
抵抗値が低くなり、湿度変化に対する抵抗値変化の応答
性が低下する。
量部が望ましい。さらに好ましくは２０〜３０重量部が
選ばれる。１５重量部未満では抵抗値が高くなり、十分
な再現性が得られにくい。逆に４１重量部以上になると
抵抗値が低くなり、湿度変化に対する抵抗値変化の応答
性が低下する。
【００２１】本発明の湿度センサは、上記組成の吸湿性
樹脂と硬化剤を溶剤に溶かし、その溶液に炭素または金
属などの導電性粉末を加えよく分散させた後、あらかじ
め絶縁基板１の上に設けられた櫛形の電極２，３の上に
積層し、加熱硬化させて製造される。このようにして得
られる湿度センサの電極２，３としては、導電性ペイン
トおよび通常の電極材料を使用することができる。
樹脂と硬化剤を溶剤に溶かし、その溶液に炭素または金
属などの導電性粉末を加えよく分散させた後、あらかじ
め絶縁基板１の上に設けられた櫛形の電極２，３の上に
積層し、加熱硬化させて製造される。このようにして得
られる湿度センサの電極２，３としては、導電性ペイン
トおよび通常の電極材料を使用することができる。
【００２２】以下、本発明をさらに具体的な実施例を用
いて説明する。
いて説明する。
【００２３】
（実施例１）２−ヒドロキシエチルメタクリレート２
５．４ｇ、トリフルオロエチルメタクリレート２．４２
ｇ、グリシジルメタクリレート１．８５ｇ、重合開始剤
としてアゾビスイソブチロニトリル０．２４ｇをエチル
セロソルブ６４．５ｇに溶解し、窒素気流中で８０℃、
５時間加熱して共重合させた。メタノール−エーテル系
で再沈精製したあと、室温で減圧乾燥して白色ポリマー
を得た。この樹脂２ｇをエチルセロソルブ２０ｇに溶解
し、導電性粉末として平均粒径４０μｍのアセチレンブ
ラック０．５ｇとベンジルアルコール７ｇを加えて三本
ロールで十分混練する。
５．４ｇ、トリフルオロエチルメタクリレート２．４２
ｇ、グリシジルメタクリレート１．８５ｇ、重合開始剤
としてアゾビスイソブチロニトリル０．２４ｇをエチル
セロソルブ６４．５ｇに溶解し、窒素気流中で８０℃、
５時間加熱して共重合させた。メタノール−エーテル系
で再沈精製したあと、室温で減圧乾燥して白色ポリマー
を得た。この樹脂２ｇをエチルセロソルブ２０ｇに溶解
し、導電性粉末として平均粒径４０μｍのアセチレンブ
ラック０．５ｇとベンジルアルコール７ｇを加えて三本
ロールで十分混練する。
【００２４】次に硬化剤として４，４’−ジアミノジフ
ェニルメタン０．０２ｇを必要最小限度のベンジルアル
コールに溶解した後上記混練物に加え、分散してペース
トとする。図１に示す櫛形炭素電極を形成したセラミッ
クの絶縁基板上に得られたペーストを塗布し、１５０℃
で３０分加熱硬化させて湿度センサを作製した。
ェニルメタン０．０２ｇを必要最小限度のベンジルアル
コールに溶解した後上記混練物に加え、分散してペース
トとする。図１に示す櫛形炭素電極を形成したセラミッ
クの絶縁基板上に得られたペーストを塗布し、１５０℃
で３０分加熱硬化させて湿度センサを作製した。
【００２５】図３に湿度センサの感湿特性を示す。横軸
が相対湿度で縦軸が端子間抵抗値である。Ａの曲線が実
施例１である。
が相対湿度で縦軸が端子間抵抗値である。Ａの曲線が実
施例１である。
【００２６】（比較例１）実施例１においてトリフルオ
ロエチルメタクリレートをエチルメタクリレート１．４
８ｇに代える以外は同様にして湿度センサを作製した。
ロエチルメタクリレートをエチルメタクリレート１．４
８ｇに代える以外は同様にして湿度センサを作製した。
【００２７】図３のＢ曲線が比較例１の感湿特性であ
る。 （実施例２）実施例１においてトリフルオロエチルメタ
クリレートをテトラフルオロプロピルメタクリレート
２．６ｇに代える以外は同様にして湿度センサを作製し
た。
る。 （実施例２）実施例１においてトリフルオロエチルメタ
クリレートをテトラフルオロプロピルメタクリレート
２．６ｇに代える以外は同様にして湿度センサを作製し
た。
【００２８】（比較例２）実施例２においてテトラフル
オロプロピルメタクリレートをプロピルメタクリレート
１．６６ｇに代える以外は同様にして湿度センサを作製
した。
オロプロピルメタクリレートをプロピルメタクリレート
１．６６ｇに代える以外は同様にして湿度センサを作製
した。
【００２９】次に実施例と比較例の各湿度センサの特性
を比較するために７０％ＲＨと３０％ＲＨにおける抵抗
値の比（Ｒ７０／Ｒ３０）を（表１）に示す。この値が
大きいほど低湿側の感湿特性が良好で湿度センサとして
優れているといえる。さらに６０℃のスチームをあてて
端子間抵抗値が１００ｋΩに達する時間を応答性としそ
の時間（秒）も（表１）に併せて示す。この値が小さい
程優れた結露センサである。
を比較するために７０％ＲＨと３０％ＲＨにおける抵抗
値の比（Ｒ７０／Ｒ３０）を（表１）に示す。この値が
大きいほど低湿側の感湿特性が良好で湿度センサとして
優れているといえる。さらに６０℃のスチームをあてて
端子間抵抗値が１００ｋΩに達する時間を応答性としそ
の時間（秒）も（表１）に併せて示す。この値が小さい
程優れた結露センサである。
【００３０】
【表１】
【００３１】（表１）から明らかなように本発明の実施
例１，２のセンサは比較例１，２のセンサに対して応答
性では差は見られるものの殆ど遜色なく、感湿特性にお
いては格段に優れている。すなわち本発明のセンサは結
露センサとして優れた特性を有する湿度センサといえ
る。
例１，２のセンサは比較例１，２のセンサに対して応答
性では差は見られるものの殆ど遜色なく、感湿特性にお
いては格段に優れている。すなわち本発明のセンサは結
露センサとして優れた特性を有する湿度センサといえ
る。
【００３２】
【発明の効果】以上のように本発明は、特定量のフッ素
を分子内に含有する吸湿性エポキシ樹脂を架橋硬化さ
せ、湿度センサとして用いることにより、低湿側から結
露状態までを１つのセンサで検出可能とするものであ
る。
を分子内に含有する吸湿性エポキシ樹脂を架橋硬化さ
せ、湿度センサとして用いることにより、低湿側から結
露状態までを１つのセンサで検出可能とするものであ
る。
【図１】本発明の湿度センサの一実施の形態を示す平面
図
図
【図２】同図１のＸ−Ｘ’線における断面図
【図３】同湿度センサの感湿特性を説明する特性図
１ 絶縁基板 ２，３ 電極 ４ 感湿膜 ５，６ リード
Claims (4)
- 【請求項１】 絶縁基板上に対向する電極を設け、この
電極を含む絶縁基板上に親水基を有するモノマーとフッ
素を含有するモノマー及びグリシジル基を有するモノマ
ーを共重合させた吸湿性樹脂と硬化剤の混合物に導電性
粉末を分散した感湿膜を形成した湿度センサ。 - 【請求項２】 フッ素を含有するモノマーが一分子あた
り３〜４個のフッ素を含有することを特徴とする請求項
１記載の湿度センサ。 - 【請求項３】 導電性粉末を吸湿性樹脂１００重量部に
対して、１５〜４０重量部含有させてなる請求項１記載
の湿度センサ。 - 【請求項４】 請求項１記載の湿度センサを用いた電子
機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9158370A JPH116809A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 湿度センサおよびそれを用いた電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9158370A JPH116809A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 湿度センサおよびそれを用いた電子機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH116809A true JPH116809A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=15670221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9158370A Pending JPH116809A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 湿度センサおよびそれを用いた電子機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH116809A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4816643A (en) * | 1985-03-15 | 1989-03-28 | Allied-Signal Inc. | Glow plug having a metal silicide resistive film heater |
| US6806722B2 (en) | 2001-12-07 | 2004-10-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Polymer-type humidity sensor |
| US6951186B2 (en) * | 2000-02-08 | 2005-10-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Non-invasive environment history indicator for reusable device |
| JP2009128306A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Nitto Denko Corp | 物質検知センサ |
-
1997
- 1997-06-16 JP JP9158370A patent/JPH116809A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4816643A (en) * | 1985-03-15 | 1989-03-28 | Allied-Signal Inc. | Glow plug having a metal silicide resistive film heater |
| US6951186B2 (en) * | 2000-02-08 | 2005-10-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Non-invasive environment history indicator for reusable device |
| US6806722B2 (en) | 2001-12-07 | 2004-10-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Polymer-type humidity sensor |
| KR100503758B1 (ko) * | 2001-12-07 | 2005-07-26 | 삼성전자주식회사 | 중합체형 습도 센서 |
| JP2009128306A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Nitto Denko Corp | 物質検知センサ |
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