(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジオゾンデに使用され、温度または湿度の物理量を測定する電気インピーダンス検知器であって、
該電気インピーダンス検知器は、二つの端を有する一対の電導性平行電極ワイヤ（１０ａ，１０ｂ）からなる検知器フィラメント（２０）および測定されるべき物理量と相関するインピーダンス性能を有する活性材料（１１，１１Ｐ）であって、電極ワイヤ（１０ａ、１０ｂ）を共に結合する活性材料（１１，１１Ｐ）からなり、かつ前記活性材料（１１、１１Ｐ）で結合された長い連続した一対の前記電極ワイヤ（１０ａ，１０ｂ）から切断されたものであり、
前記電極ワイヤ（１０ａ、１０ｂ）は、電極ワイヤ（１０ａ、１０ｂ）間の活性材料層（１１、１１Ｐ）により隔てられて並行してなり、そしてインピーダンス検知器の電気接点とするために検知器フィラメント（２０）の一端または両端を露出させてなり、
電極ワイヤ（１０ａ、１０ｂ）の径Ｄ０はおよそ１０μｍ〜２５０μｍの範囲にあり、検知器フィラメント（２０）の最大の径Ｄ１は、およそ２５μｍ〜７５０μｍのＤ１の範囲にあり、検知器フィラメント（２０）片の長さは、１〜１０ｃｍの範囲にあることを特徴とするインピーダンス検知器。
【請求項２】
一対の検知器ワイヤ（１０ａ，１０ｂ）および、これらの間に配置される活性材料（１１；１１Ｐ）が保護層（１２，１３）で被覆されてなることを特徴とする請求項１に記載の検知器。
【請求項３】
測定されるべき物理量が温度であり、活性材料がガラス−セラミックであって、その活性成分は結晶性バリウム−ストロンチウムチタン酸塩  ＢａｘＳｒ1-xＴｉＯ３または結晶性鉛-ストロンチウムチタン酸塩  ＰｂｘＳｒ１−ｘＴｉＯ３であり、ここでｘは０〜１の範囲にあることを特徴とする請求項１または２記載の検知器。
【請求項４】
測定されるべき物理量が湿度であり、活性材料（１１Ｐ）が重合体であって、その誘電率はそれが吸収した水分吸収量に相関することを特徴とする請求項１または２記載の検知器。
【請求項５】
前記一対の電極ワイヤ（１０ａ、１０ｂ）が検知器に主たる機械的強度を付与することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の検知器
【請求項６】
検知器が容量型インピーダンス検知器であり、単位長さあたりの検知器フィラメント（２０）の容量が０．１〜１０ｐＦ／ｍｍの桁の範囲にあり、ラジオゾンデへの適用では１ｐＦ／ｍｍの桁であることを特徴とする請求項１〜５記載の検知器。
【請求項７】
電気インピーダンス検知器の製造法であって、該検知器はラジオゾンデに用いられ、温度または相対湿度の物理量の測定を意図するものであり、次の工程からなることを特徴とする：
（ａ）直径Ｄ０がＤ０としておよそ１０μｍ〜２５０μｍの範囲にある一対の電極ワイヤ（１０ａ、１０ｂ）をキャリヤーワイヤとしてまた引き抜き手段として使用することにより連続引き抜き工程により、最大の径Ｄ１はおよそ２５μｍ〜７５０μｍのＤ１の範囲にある検知器フィラメント（２０、２０Ｈ）を製造する工程、
（ｂ）インピーダンス性能が測定されるべき物理量に相関する活性材料（１１、１１Ｐ）により前記一対の電極ワイヤ（１０ａ、１０ｂ）を連続法でコーティングする工程、および
（ｃ）工程（ａ）および（ｂ）から得られた連続検知器フィラメント（２０、２０Ｈ）を１ｃｍ〜１０ｃｍの範囲の適当な長さのピースに切り離し、長く並行の一対の電極ワイヤ（１０ａ、１０ｂ）は前記フィラメント・ピースの一端または両端を露出させてインピーダンス検知器のための電気接点を形成する工程。
【請求項８】
工程（ｂ）は一対の電極ワイヤ（１０ａ，１０ｂ）をリール（３０ａ、３０ｂ）から送り出し、坩堝（３２）内の溶融ガラス材料（１１Ｍ）に通して引っ張り、検知器フィラメントブランク（２０Ａ）を形成することによりなされ、ここでは一対の電極ワイヤ（１０ａ，１０ｂ）がガラス材料（１１’）を介して結合され、前記ガラス材料（１１’）は、加熱処理によって結晶化され、ガラス・セラミック体（１１）になることを特徴とする容量型温度検知器を製造するための請求項７に記載の方法。
【請求項９】
電極ワイヤ（１０ａ，１０ｂ）に対する引張応力（Ｔ）、引き抜き（引張）速度（ｖ）、ガラス材料の温度、坩堝内の温度分布およびガラス材料面での電極ワイヤ（１０ａ，１０ｂ）間の間隔が選択され、それにより、引取りの間電極ワイヤ（１０ａ，１０ｂ）が短絡せず、それらの間に適当な厚さのガラス層が介在できるようにすることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
検知器フィラメントのピースの一端または両端のいずれか、活性材料層（１１、１１Ｐ）および保護層（１２、１３）があれば該保護層も、エッチングで除去されることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
絶縁コーティングを備えた二つの薄い電極ワイヤ（１０ａ、１０ｂ）を容器内の活性ポリマー材料（１１Ｐ）を通して引き取り、これにより前記電極ワイヤ（１０ａ、１０ｂ）は部分的に毛細管の効果によりコーティングされて接着し、そして検知器は先の工程から得られた検知器フィラメント（２０Ｈ）から切断され、電極（１０ａ、１０ｂ）は前記検知器の一端または両端から機械的にまたは化学的に露出されて検知器のための接続線を構成することを特徴とする請求項７または１０に記載の方法。
【請求項１２】
引き抜き時に電極ワイヤの案内３１を設けるか、または電極ワイヤに予め絶縁コーティング１４を施すことにより、引き抜き時に電極ワイヤ同士の短絡を防止する請求項７〜１１のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、温度または湿度などの物理量を測定する電気インピーダンス検知器に関するもので、この検知器は、対の導電性電極を備え、これら電極の間で、測定すべき物理量を示す電気インピーダンスを測定し、測定すべき物理量と相関するインピーダンス特性をもつ活性材料が前記電極の間に介在しているものである。
【０００２】
さらに、この発明は、温度または湿度などの物理量を測定する電気インピーダンス検知器の製造方法に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
測定検知器、特に、温度または相対湿度を測定するための検知器においては、測定が迅速に行え、構造が小型で、しかも、ラジエーションエラー発生率が低い機構のものが要求される。前記要求は、例えば、ラジオゾンデの検知器において、特に、要求され、条件も厳しいものになっている。
【０００４】
従来技術においては、例えば、ラジオゾンデの温度検知器として、一般に、容量型検知器が使用され、その活性材料は、誘電性が温度に左右されるセラミックである。従来の技術のガラス・セラミック温度検知器は、大形のものであって、その測定速度とラジエーションエラーの点で、改善すべき点が多々ある。ソーラーラジエーションにより発生するラジエーションエラーは、従来技術を用いた温度検知器によるラジオゾンデの温度測定において最重要な問題点である。
【０００５】
また、ラジオゾンデなどにおいては、容量検知器のほかに、抵抗温度検知器とサーモエレメンツもまた使用されている。
【０００６】
従来技術において、静電容量について使用される誘電材料が、吸湿する湿度の関数である誘電定数をもつポリマー、セラミックまたはガラス・セラミックである容量型検知器が知られている。これらの検知器の速度と相応する特性にも、特に、ラジオゾンデ仕様に関し、改良が要求されている。
【０００７】
電気的に温度と湿度とを検知する検知器の従来の技術としては、例えば、米国特許第３，１６８，８２９号、同第３，３５０，９４１号、さらには、フィンランド特許第４８，２２９号などに開示された技術が知られており、特に、前記フィンランド特許においては、ポリマーフィルムの誘電率が該ポリマーにより吸水される水の量の関数であるポリマーフィルム（層）を誘電絶縁材料に使用した点が開示される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記フィンランド特許に記載された湿度検知器の基本構造は、薄いプレートの面に湿度感知構造が構成されているものである。この従来技術の構造の欠点は、表面電極の水に対する誘電率のばらつき、およびこの結果としての該検知器のスピードのばらつきである。さらに、該検知器は、非常に大形で、特にラジオゾンデの使用においては、ソーラーラジエーションを受ける面が大きく、ベチレーションが貧弱なため、ラジエーションエラーを発生する。そして、従来技術の検知器においては、活性（作用）面がストレートであるため、その面に水が水滴となって残り易い欠点がある。
【０００９】
従来技術のインピーダンス検知器の製造方法は、複雑で、オートメーションに適さず、製造工程を連続に行うことも難しい欠点がある。検知器製造の従来技術の製造方法は、数多くの工程からなり、特に、可能な限りに迅速で、精度のよい小型の検知器を得るためには、製造工程における種々のパラメーターをうまくコントロールしなければならず、製造方法の改良が要望されている。上記した欠点、要望が、この発明の解決課題である。
【００１０】
【課題を解決するための具体的手段】
この発明の解決課題は、前記した従来の技術における湿度検知器の構造ならびに製造方法の改良である。
【００１１】
本発明に密接に関連した技術として、１９９２年４月１日に出願され、１９９３年１０月４日に公開されたフィンランド特許出願第９２１４４９号の出願（米国特許出願第０８／０４０，１２９号、ヨーロッパ出願第９３ ８５０ ０４６．９号が対応出願）がある。このフィンランド特許出願においては、電気インピーダンス検知器が開示されていて、その対になった電極の間に、ガラス引き抜き技術で作られた極細の糸状ガラスファイバーまたはガラス・セラミックファイバーである活性材料が介在している。このファイバーは、ガラス・セラミックファイバーで、ガラスフィバー糸への引き抜きは、ガラス質形態で行われ、ガラス・セラミックフォームへの結晶化は、熱処理で行われる。ガラス・セラミック材料において、活性成分は、結晶性バリウム・ストロンチウム・チタン酸塩BaXSrX-1TiO3または結晶性鉛・ストロンチウム・チタン酸塩PbXSr1-XTiO3であり、前記化学式でx は０〜１の範囲内のものであり、これらはガラス・マトリックス内に存在する。検知器の糸の断面形状は、実質的に円形であり、その直径は、２５〜５００μｍのオーダー内にある。
【００１２】
前記フィンランド特許出願第９２１４４９号に記載の検知器の構造は、同軸構造のもので、固体の中央電極ワイヤまたは中空の電極ワイヤのまわりにガラス層又はガラス・セラミック層が施され、その層の上に気密なガラス層、その上に電極層および／または電極ファイバーが別個の工程で施されている。前記検知器は、２本の検知器ファイバースレッドを備え、これらは、所定の長さ部分にわたり、例えば、接着手段などによって、並行状態で接合されている。さらに、前記フィンランド特許出願においては、電気インピーダンス検知器の製造方法が記載されていて、この方法は、次のような工程からなるものである。
【００１３】
実質的に断面が円形の連続した検知器ファイバースレッドを、適当な電気特性を検知器の活性材料に付与する添加剤が添加されている溶融ガラスミックスから公知のガラス引き抜き手段により製造する工程；検知器ファイバースレッドは、加熱処理で結晶化されてガラス・セラミックフォームとされるか、又は、材料の選択または他の方法で処理されて、静電容量および／または抵抗が温度により変化するか、又は、特定の場合、活性材料によって吸収された水の量により変化するような活性材料を得る工程；および、検知器とするために、前記検知器ファイバースレッドを適当な長さのピースに切断し、該ピースに端子を接続し、および／あるいは、既に引き抜き工程で設けた電極に、端子を結合または接続し、これら端子の間で検知器のインピーダンスを測定できるようにした工程。
【００１４】
前記フィンランド特許出願第９２１４４９号においては、検知器ファイバースレッドの引き抜きは、光ファイバー製造技術において公知の二重坩堝プロセスを用いて行われるもので、内側の坩堝に、ストロンチウム、バリウムおよび酸化チタンおよび／または均等の添加剤を加えた溶融コアガラスを入れ、外側坩堝に、検知器ファイバースレッドに筒状のハーメチック外層を施すためのアルミノ珪酸塩ガラスのような溶融ガラス材料を入れて行われている。このフィンランド特許出願の技術においては、溶融する検知器ファイバー内に電極ワイヤを導入するか、又は、内側電極をガラスチューブ・ブランク内へ通し、これらを一緒に引き抜いて、検知器ファイバースレッドにするか、または、最初に中空の検知器ファイバースレッドを用意し、その内部を後処理で金属化する手段が採用されている。このプロセスにおいては、検知器ファイバースレッドを底部に孔があいている坩堝（コーティングペーストとしての導電性ペーストが入れてある）とオーブンに通すことにより、検知器ファイバースレッドに導電性電極層を施すようになっている。導電パターンは、真空蒸着またはフォトリソグラフ方式で前記ファイバースレッドに施される。そして、検知器ファイバースレッドは、約１ｃｍ〜５ｃｍの長さづつに切断され、切断されたピースは、長さ方向に並列状態で接合され、または、切断された検知器ファイバースレッドのピースの両端に検知器ワイヤが取り付けられる。このフィンランド特許出願のプロセスにおいては、電極ワイヤは、製造工程においては、キャリヤまたは引き抜きワイヤとして機能せず、ガラスファイバースレッドがキャリヤまたは引き抜きワイヤとして使用されている。
【００１５】
この発明においては、前記した課題を解決するために、前記フィンランド特許出願の技術を、さらに一段と改良し、温度ならびに相対湿度検知に有効なインピーダンス検知器並びにその製造方法を提供するものである。
【００１６】
この発明の電気インピーダンス検知器は、連続した検知器フィラメントを所要の長さづつに切断して得られた該フィラメントピースを検知器とするもので、前記フィラメントは、導電電極ワイヤ（１本）または複数本の電極ワイヤを組み合わせてなり、インピーダンス特性が測定すべき物理量と相関する活性材料が前記ワイヤの面または前記組み合わされた前記ワイヤの間に介在することを特徴とするものである。
【００１７】
また、この発明の検知器の製造方法は、下記の工程の組み合わせであることを特徴とするものである：
（ａ） 連続の導電性電極ワイヤまたは電極ワイヤの組み合わせを使用して、連続引き抜きプロセスにより、検知器フィラメントを製造し、
（ｂ） 前記連続フィラメントプロセスにおいて、前記電極ワイヤまたは電極ワイヤの組み合わせに、インピーダンス特性が測定すべき物理量に相関する活性材料をコーティングし、
（ｃ） 前記工程（ａ）および工程（ｂ）から得られた連続の検知器フィラメントを使用目的に適したピースの長さに切断し、切断されたピースの一端または両端から電極ワイヤの一部を露出させて、インピーダンス検知器の電気接点とする工程。
【００１８】
前記コーティング工程（ｂ）においては、コーティングは、活性材料が１本の電極ワイヤまたは複数本の電極ワイヤを完全に囲むことを必ずしも意味するものではなく、部分的に囲むコーティングも含む。
【００１９】
この発明においては、好ましくは、一対の電極ワイヤまたは数本の電極ワイヤが組み合わされたものを含む電極ワイヤは、製造工程において、引き抜きおよびキャリヤワイヤとして機能し、製造プロセスにおいて必要なテンシルストレイン（引っ張り応力）を受け、完成された検知器に主たる機械的強度を与えるものである。この発明の製造方法においては、検知器の他の層や部分が前記電極ワイヤに密着するように処理され、前記フィンランド特許出願の技術のガラスファイバースレッドとの関連を持たせず、これによって、製造プロセスは、簡単になり、障害もなく、検知器構造は、簡単になるもので、特に、一対の電極を用い、これらの間で、インピーダンスを測定できるようにした構造は、極めて効率的であり、しかも電極を別途の工程で作る必要がない点で優れている。一対の電極または複数本の電極を使用するとき、コーティングプロセスにおいて、これらの間に介在する活性材料は、図3に示すように、前記電極を互いに間接的に連結すればよく、該電極を完全に包囲する必要がないものである。
【００２０】
この発明の製造方法の好ましい一例の主な工程は、ガラス材料の調製、一対のフィラメントまたは複数本のフィラメントの引き抜き、耐湿性付与のためのコーティング、前記フィラメントの切断、切断したピースの一端または両端でガラスセラミック層を部分的に除去して、電極部分を露出させ、電気接点部分とする工程である。これらの工程の順序は、上記に限られるものではなく、例えば、切断工程を結晶化工程の前または結晶化と耐湿性付与コーティングの中間に行ってもよい。また、すでに切断され、支持構造に取り付けられた検知器に湿気に対する保護コーティングを施してもよい。ガラス材料を作る工程では、出発材料を坩堝で溶融し、適当な材料に鋳込む。ガラスは、急速冷却され、これによって結晶化されず、ガラス質として留まる。キャストされたガラスピースは、オーブン内の坩堝内に配置されるもので、この坩堝の底部に孔があいている。コーティングされるワイヤは、前記坩堝から引き抜かれ、オーブンの下位にある引き抜き、巻き取り装置へ引き取られるもので、前記ワイヤは、例えば、プラチナ線で、太さは、約５０μｍである。
【００２１】
後続の結晶化工程は、2段階の加熱処理工程であって、例えば、先ず１時間、５００℃で、次いで、３０分、８００℃で加熱処理される。この結晶化処理において、ガラス材料は、ガラス・セラミック構造に変換され、ストロンチウム・バリウム・チタン酸塩・結晶がその中に形成される。同時に、ガラス材料の誘電定数が増加し、温度依存度が高まる。つぎの耐湿性付与のための保護コーティング工程は、底部に孔がある坩堝を用いて、フィラメントの引き抜き工程と同じ手段で行われる。例えば、コーティング材料としては、前記ガラス・セラミックと実質的に同じ熱膨張係数をもつガラスが使用され、そのガラスの軟化点は、ガラス・セラミックの結晶化の温度よりも低い。
【００２２】
コーティング処理されて仕上げされた検知器フィラメントは、所望の長さ寸法ごとに切断され、所望本数の検知器ピースが得られるもので、該検知器ピースの一端または両端部分からフッ化水素酸によるエッチング処理などによって、湿気保護層とガラス・セラミックとの一部を除去し、導電ワイヤ部分を露出させる。検知器ピースを、露出した前記ワイヤ部分を介して、はんだ付け、または、導電性接着剤により適当な支持構造体に取り付ける。前記した対のフィラメントに対すると同様な方法で、プラチナ線のような１本のワイヤにガラス・セラミックまたは均等物をコーティングし、異なる同軸検知器構造にすることも可能である。
【００２３】
検知器フィラメントは、また、ガラスペーストを用いて作ることができる。この場合もまた、底部に孔がある坩堝がコーティングの為に使用できる。前記の例と相違する点は、坩堝にガラスペーストが含まれていて、しかも室温の状態にある点である。ガラスペーストは、プラチナの熱膨張係数に近似した熱膨張係数を有するガラスから、通常の厚いフィルムペーストを作る手段と同様な手段で作られる。坩堝から引き抜いた後、前記フィラメントは、円筒型オーブンに通され、該オーブン内で前記ガラスペーストは焼結されるが、この焼結温度の範囲は、仕様のガラスペーストに応じて異なる温度範囲である。同様に、前記対のフィラメントに対する耐湿性保護膜がガラスペーストによって施される。この場合、焼結温度は、ガラス・セラミックの結晶化が焼結処理の間に発生しないように、結晶化温度よりも十分に低い温度である。
【００２４】
耐湿性保護膜は、検知器がすでに支持体に取り付けられた後でも、例えば、ガラス、ダイアモンド状コーティング、金属化、ポリマーコーティングなど、または、これらの組み合わせによって、後加工で施すことができる。
【００２５】
さらに、この発明の検知器の全体を湿気が浸透可能なアースされた金属層で覆うことができ、この場合、あるかもしれない水滴によって発生する容量エラーの発生を抑止でき、同時に、表面の不規則性から生ずる他のエラーの発生も抑止できる。
【００２６】
この発明の製造方法は、検知器フィラメントを、連続プロセスによって、能率よく、経済的に製造できる。
【００２７】
【実施例】
図1に示すように、検知器フィラメントは、一対の電極ワイヤ１０ａ，１０ｂをキャリヤワイヤとして使用し、これらワイヤをリール３０ａ，３０ｂから引き出して、オーブン３４内の坩堝３２を通すことで、検知器フィラメントが製造される。坩堝３２内のガラス材料１１Ｍは、ガラス材料の原素材をプラチナ製坩堝内で溶融させ、銅のような適当な素材で作った型に注入する。溶融ガラスは、また、水を充填した容器へ注入することができる。ガラスを急速に冷却することが必要であって、これによりガラスは結晶化せずに、ガラス状態に留まる。ガラス１１Ｍの鋳造体は、清浄化され、そして、底部に孔があるプラチナ製坩堝内に置き、これはオーブン３４内に載置される。オーブンとしては、円筒型または環状のオーブンが適していて、光ファイバーの引き抜きに用いられるようなものがよい。コーティングされる電極ワイヤ１０ａ，１０ｂは、オーブン３４の上位に配置される二つの送り出しリール３０ａ，３０ｂから繰り出され、ワイヤ案内３１、坩堝３２を経て巻き取りおよび引き取り装置３５へ巻き取られるもので、該装置３５は、オーブン３４の下位に配置されている。電極ワイヤ１０ａ，１０ｂは、例えば、プラチナ線であり、その直径ＤO は、典型的には約ＤO 約５０μｍである。
【００２８】
図1に示すオーブン３４は、ガラス材料１１Ｍが適当な状態に軟化される温度Ｔ1 に加熱され、電極ワイヤ１０ａ，１０ｂは、巻き取り及び引き取り装置３５の手段で引き抜かれ、その結果、ワイヤが坩堝３２を通過するとき、前記ワイヤ１０ａ，１０ｂは、溶融ガラス１１’と結合し、溶融ガラス１１’で部分的にコーティングされる（図3参照）。ワイヤ案内３１とワイヤ１０ａ，１０ｂへの引っ張りテンションＴを調節してワイヤ１０ａ，１０ｂを、互いに接触しないようにして、ガラス１１’の薄い層を前記ワイヤの間に介在させ、このガラス１１’の層を介してワイヤ１０ａ，１０ｂを連結する。温度Ｔ1 と引き抜き（引っ張り）速度ｖを調整することによって、前記ガラス１１’の層の厚さを加減できる。パラメーターＴ，ｖ，ＤO を適当に選択することによって、前記ワイヤ（フィラメント）が対になったブランク２０Ａが形成され、そこでは、ガラス１１’は、ワイヤ（フィラメント）１０ａ，１０ｂのみの間に留まる。そして、このような場合、検知器の直径及び、同時に、そのラジエーションエラーおよび応答時間をミニマムにすることができる。この段階では、コーティングされたワイヤ（フィラメント）ブランク２０Ａをオーブン３４通過後に急速に冷却させ、結晶化を防ぐことが肝要である。
【００２９】
上記した方法で、図1に示した装置とプロセスとにより、図3に示すような断面の検知器フィラメント・ブランク２０Ａが作られ、これが巻き取りリール３５に巻き取られる。この後、結晶化工程が続き、この工程を図3、図4において符号Ｓ1 で示す。
【００３０】
結晶化工程Ｓ1 は、二工程の加熱処理からなり、例えば、加熱第１工程では、１時間までの時間にわたり５００℃で加熱し、加熱第２工程では、３０分までの時間にわたり８００℃の時間で加熱処理する。この結晶化工程においては、ブランク２０Ａ内のガラス層１１’は、ガラス・セラミック層１１に変換され、該層にストロンチウム結晶およびチタン酸バリウム結晶または均等物が形成される。同時に、ガラス・セラミック層１１の誘電率εが上昇し、温度依存率が高まるもので、ε＝ｆ（Ｔ）となる。このようにして図3に示される検知器フィラメント・ブランク２０Ｂが得られる。結晶化の温度と時間とが、前記ガラスに形成される結晶の品質ならびに結晶の量とサイズに影響を与え、形成されるガラス・セラミック層１１の誘電特性に影響を与える。したがって、加熱処理は、例えば、フィラメントが対になったブラン２０Ａを筒状オーブンに通過させるとき、該オーブンの温度を適度に調整して行われる。
【００３１】
電極ワイヤ１０ａ，１０ｂの直径ＤO の代表的な値は、ＤO 約５μｍ〜５００μｍであり、電極ワイヤ１０ａ，１０ｂの間の間隔Ｅの代表的な値は、Ｅ  約６μｍ〜１０００μｍである。検知器ワイヤ１０ａ，１０ｂ同士が最も接近している間の間隔Ｖは、Ｖ  約１μｍ〜５００μｍである。
【００３２】
つぎに、図1の装置を使用して行った、この発明の実験実施例を詳しく説明する。使用した検知器フィラメントの製造装置は、プラチナ・ワイヤ１０ａ，１０ｂを供給するリール３０ａ，３０ｂ、オーブン３４内に配置のプラチナ坩堝３２および検知器フィラメントを引き抜き、巻き取る装置３５からなるものであって、プラチナ・ワイヤ１０ａ，１０ｂの直径Ｄは、Ｄ＝５０μｍであった。前記ワイヤの引き抜きテンションＴは、Ｔ＝０．３〜１５ｃＮであった。前記リール３０ａ，３０ｂから引き出されたワイヤ１０ａ，１０ｂは、互いに隣り合いながら引き抜きオーブン内のプラチナ坩堝３２を通過するように案内させた。前記坩堝には、約１ｇのガラス１１Ｍが含まれていた。使用されたガラス１１Ｍ引き抜き温度は、１０２０〜１１００℃であった。坩堝３２の底部３３における温度は、最高温度よりも約１００℃低い温度であった。前記坩堝のノズル部分３２ａの底部コーンの閉角角度は、２α＝２０°〜４５°であって、前記坩堝の底部３３の孔の直径は、５００〜９００μｍであった。引き抜き速度ｖは、ｖ＝２〜６ｃｍ／秒であった。坩堝３２の溶融ガラス１１Ｍの液面から約１００ｍの寸法をおいた上位に、プラチナで作られたワイヤ案内３１が設けてあって、これにより、前記ワイヤ１０ａ，１０ｂ２本を互いに離し、離れた状態で坩堝３２の上部オリフィスを通過できるようにしている。巻き取り及び引き抜き装置３５として、キャプスタンタイプのものが使用された。直径３２０ｍｍの引き抜き車３５ａによって、ガラスがコーティングされたフィラメントが引き抜かれた。上記の実験装置で行った引き抜き操作によって、対のフィラメントのガラス・セラミック温度検知器の複数のブランク２０Ａが製造され、これらブランクの長さは、２〜５ｍの範囲の中で、いろいろの長さに分かれる。ブランク２０Ａにおけるワイヤ１０ａ，１０ｂの間の最短間隔は、Ｖ＝５〜１０μｍであり、断面形状は、楕円形状になり、長寸方向の最大直径は、Ｄ1 約１５０μｍ、フィラメントの単位長さ当たりのキャパシタンスは、１ｐＦ／ｍｍの桁のものであった。
【００３３】
前記した工程により、図3に示したような検知器フィラメントブランク２０Ｂが得られるもので、電極ワイヤ１０ａ，１０ｂの間に介在する絶縁材料１１は、結晶化している。図2に示す装置によって、図3の工程Ｓ2 が行われるものである。このフィラメントブランク２０Ｂは、図2に示すリール３６ａに一旦巻き取られ、ついで、該リールから坩堝３７へ送られる。この坩堝の底部３８には、孔が設けてあり、溶融ガラス１２Ｍからなるコーティング材料が坩堝３７内に入れてある。このコーティング材料は、絶縁材料１１のガラス・セラミックと実質的に同じ熱膨張係数を有し、その軟化点は、ガラス・セラミックの結晶化点以下である。前記検知器フィラメントブランクは、坩堝３７の底部３８の孔から引き抜かれた後、乾燥オーブン３９内へ通される。このオーブンの温度は、Ｔ2 約１５０℃である。オーブン通過後、仕上げられた検知器フィラメント２０の断面は、図5に示す断面形状と同じようなものであって、電極ワイヤ１０ａ，１０ｂと、それらの間の活性ガラス・セラミック材料１１は、絶縁ガラス層１２によって囲まれる。この絶縁ガラス層の上には、さらに必要に応じて、導電性保護層および／または絶縁層１３を同じ工程の間に、または、異なる工程において、施すこともできる。仕上げられた検知器フィラメント２０は、図2に示すように、巻き取りリール３６ｂに巻き取られる。図5において示すように、検知器フィラメント２０は、断面形状が楕円形で、ＤO 約５０μｍ、Ｖ  約１０μｍのとき、その長径Ｄ1 は、Ｄ1 約１５０μｍである。検知器の温度に相関する、測定すべきキャパシタンスＣM は、検知器ワイヤ１０ａ，１０ｂの間で検知される。
【００３４】
上記した工程で、完成した検知器フィラメント２０が得られる。該フィラメントは、個々の用途に応じ、適当な長さ寸法のピースに切断されるもので、ラジオゾンデ用の温度検知器とするには、約長さ３ｃｍのピースに切断される。切断した後、前記ピースの一端または両端部分の層１２，１３と、電極ワイヤ１０ａ，１０ｂの間の層１１がフッ化水素酸によるエッチングなどの処理で除去される。このような処理によって、図3に示されたような最終形態の検知器４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃが得られる。図4に示した検知器４０Ａは、検知器フィラメントの両端の電極ワイヤ１０Ｃ1 、１０Ｃ2 および１０Ｃ3 、１０Ｃ4 が露出される。温度に比例するキャパシタンスＣM は、電極１０Ｃ1、１０Ｃ2の間、または、電極１０Ｃ3、１０Ｃ4 の間で測定できる。図5によれば、検知器フィラメント４０Ｂの両端において、１本の電極ワイヤの両端部１０Ｃ1 ，１０Ｃ2 のみが露出し、これら両端部の間で、検知器４０Ｂの検知器キャパシタンスＣM が測定される。図6によれば、検知器フィラメント４０Ｃの一端においてのみ、２本の電極ワイヤの端部１０Ｃ1 ，１０Ｃ2 が露出し、それらの電極の間でキャシタンスＣM が測定される。
【００３５】
対になった電極ワイヤ１０ａ，１０ｂの代わりに、稀なことではあるが、２本以上の電極ワイヤを使用することもできる。この場合、これらワイヤは、測定すべき物理量に比例するインピーダンス測定のために、並列または直列に接続される。また、別の場合、１本の電極ワイヤのみも使用可能であり、この場合は、検知器フィラメントは、例えば、フィンランド特許出願第９２１４４９号に記載のように、２本のフィラメントを、例えば、製造工程中に、接着し合うか、または、溶融して１本にし、活性剤をコーティングしたものである。
【００３６】
容量検知器において、長さ当たりの検知器フィラメント２０のキャパシタンスは、原則として、０．１〜１０ｐＦ／ｍｍのオーダーであり、ラジオゾンデ利用においては、好ましくは、１ｐＦ／ｍｍのオーダーである。２本一対の検知器ワイヤ１０ａ，１０ｂが使用されるとき、それらの直径ＤO （２本それぞれの直径は、必ずしも等しくなくてよい）は、原則として、ＤO 約５μｍ〜５００μｍの範囲から選ばれ、ラジオゾンデ検知器としての場合は、ＤO 約１０μｍ〜２５０μｍの範囲から選ばれる。最終の検知器フィラメント２０の最大直径Ｄ1 は、原則として、Ｄ1 約１５μｍ〜１５００μｍ、ラジオゾンデ検知器としての場合は、Ｄ1 約２５μｍ〜７５０μｍの範囲から選ばれる。検知器フィラメントから検知器フィラメントが切断されるものであるが、この切断による検知器フィラメントの長さは、原則として、０．５ｃｍ〜５０ｃｍ、ラジオゾンデ検知器としては、１ｃｍ〜１０ｃｍの範囲の長さで選ばれることが好ましい。
【００３７】
図7は、この発明による湿度検知器の断面を示し、該検知器は、検知器２０Ｈの本体と、２本の細い金属ワイヤ１０ａ，１０ｂ（例えば、直径ＤO 約１０μのニッケル線）からなる電極とを備えている。前記ワイヤは、クリーンに処理され、可能な限り高い誘電性の薄い絶縁層１４ａ，１４ｂでコーティングされるのが好ましい。この処理の後、２本のワイヤ１０ａ，１０ｂは、適当な溶剤に溶解している活性ポリマーが入っている容器に並列状態で通され、これによって、ワイヤ１０ａ，１０ｂは、毛細管作用で、コーティングされ、活性絶縁層１１Ｐにより互いに離れた状態で結合される。溶剤蒸発後、完成された検知器フィラメント２０Ｈが得られ、このフィラメント同士を例えば、層１１Ｐから機械的に分離し、絶縁層１４ａ，１４ｂから露出させ、仕上げの湿度検知器を得る。
【００３８】
図７に使用した、それ自体知られているポリマー１１Ｐのような活性材料が溶融可能なものであれば、ワイヤ１０ａ，１０ｂは、図2に示したような装置を用いて、溶融材料内に通して、引き抜きコーティングすることができる。検知器ワイヤ１０ａ，１０ｂは、必ずしも互いに等しい太さのものでなくてよい。
【００３９】
図８は、湿度検知器２０Ｋの他の例の検知器フィラメントの長さ方向中心軸にそった断面を示すもので、図8に示すような検知器においては、中央の電極ワイヤ１０Ａは、１本であり、その直径ＤO は、約２００μｍである。クリンーンにされたワイヤ１０Ａには、薄い絶縁層１４がコーティングされる。絶縁層１４のまわりには、中央ワイヤ１０Ａよりも実質的に細いワイヤ１０Ｗが低いピッチで巻かれるもので、このワイヤの直径ＤR は、約１０μｍである。これらのワイヤ・アッセンブリー１０Ａ，１０Ｗは、前記した工程に類した手段で、活性材料１１Ｐが入っている溶液中に通され、活性材料１１Ｐがワイヤ１０Ｗの巻き付けの間の間隙を埋めると共に絶縁層１４とワイヤ１０Ｗを被覆し、電極１０Ａと電極１０Ｗとの間で測定されるキャパシタンスＣM の誘電体を形成する。
【００４０】
図7、図8に示された検知器２０Ｈ、２０Ｋは、湿度検知器の他に、例えば、温度検知器としても使用可能であり、その場合、絶縁層１１Ｐの誘電率は、湿度の関数としてでなく、温度の関数として変化する。
【００４１】
図7、図8に示された検知器２０Ｈ、２０Ｋならびにまた、図4〜図6に示された検知器は、抵抗検知器にもなり、その場合は、活性絶縁層１１；１１Ｐの抵抗は、例えば、温度、湿度またはこれと均等の物理量などの物理量の関数となる。
【００４２】
図8の検知器においては、これを変形させることも可能であり、例えば、互いに等しい太さで、絶縁層がコーティングされている２本のワイヤを束ねて、強く、または、柔らかくスパイラルに巻き、このスパイラルに、例えば、ポリマーのような活性材料層をコーティングし、これの誘電率を、湿度検知器の場合、湿度のファンクションとするようにしてもよい。
【００４３】
上記した実施例、実験例は、この発明の内容を説明するための例であって、この発明は、これらに限定されるものではなく、種々の変形、改変が可能である。
【００４４】
【発明の効果】
この発明により、優れた電気インピーダンス検知器と、その製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の製造方法において、上位のリールから案内を経て、オーブン内に配置の坩堝を通って引き抜かれる一対の電極ワイヤのコーティング処理を行う工程を説明する説明図である。
【図２】図1に示された工程の後、一方のリールから他方のリールへ検知器フィラメントブランクを連続して走行させる間に、ガラスペーストをコーティングし、ついで、オーブンで乾燥させる工程を示す説明図である。
【図３】上から図１Ａ−Ａ線矢視方向の電極ワイヤ、結晶化処理後の検知器フィラメントブランクの図２Ｂ−Ｂ線矢視方向、完成された検知器フィラメントブランクの図２Ｃ−Ｃ線矢視方向の断面図である。
【図４】この発明の完成された検知器の異なる態様を示す説明図である。
【図５】この発明の完成された検知器の異なる態様を示す説明図である。
【図６】この発明の完成された検知器の異なる態様を示す説明図である。
【図７】この発明の湿度検知器の好ましい一例の断面図である。
【図８】この発明の湿度検知器の好ましい他の一例における検知器フィラメントの断面図である。
【符号の説明】
１０ａ，１０ｂ；１０Ａ，１０Ｗ     導電電極
ＣM                   測定すべき物理量を表す電気インピーダンス
１１；１１Ｐ           活性材料
１１’                   ガラス材料
１１Ｍ                 溶融ガラス材料
１２，１３             保護層
１４                   絶縁層
２０；２０Ｈ；２０Ｋ       検知器フィラメント
２０Ａ                 検知器フィラメントブランク
３２                   坩堝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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