(57)【要約】【課題】  湿度を精度よく検出するにあたり、高分子電解質膜を被検出ガス雰囲気から良好に保護するようにした湿度センサを提供する。【解決手段】  保護層５０は、高分子電解質膜４０の表面上に設けられており、この保護層５０は、フッ素系撥水材料及びイミド系樹脂材料の混合物でもって形成されている。【選択図】    図１
2005291989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
この基板の表面に電極部を有するように設けられた一側電極と、
前記基板の表面に前記電極部に対向する電極部を有するように設けられた他側電極と、
前記両電極部の一方を他方の電極部に電気的に接続するように前記基板の表面のうち少なくとも前記両電極部間の表面部位上にパーフルオロスルフォン酸系の高分子電解質材料を含む材料でもって形成された高分子電解質膜と、
この高分子電解質膜の表面に積層状に設けられた保護層とを備える湿度センサであって、
前記保護層は、撥水性材料及びイミド系樹脂材料を主成分とする混合物でもって形成されている湿度センサ。
【請求項２】
前記撥水性材料は、フッ素を含有する材料からなることを特徴とする請求項１に記載の湿度センサ。
【請求項３】
前記フッ素を含有する材料は、分子内にテトラフルオロエチレンを含有する材料からなることを特徴とする請求項２に記載の湿度センサ。
【請求項４】
前記フッ素を含有する材料は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレンとパーフルオロプロピレンとの共重合体及びポリテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体の少なくとも１つを含有する材料からなることを特徴とする請求項２に記載の湿度センサ。
【請求項５】
前記高分子電解質材料には、ポリシロキサン化合物が混合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の湿度センサ。
【請求項６】
前記保護層の気孔径は、０．１（μｍ）〜２０（μｍ）の範囲以内の値であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の湿度センサ。
【請求項７】
前記保護層の厚さは、５（μｍ）〜１００（μｍ）の範囲以内の値であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の湿度センサ。
【請求項８】
基板と、
この基板の表面に電極部を有するように設けられた一側電極と、
前記基板の表面に前記電極部に対向する電極部を有するように設けられた他側電極と、
前記両電極部の一方を他方の電極部に電気的に接続するように前記基板の表面のうち少なくとも前記両電極部間の表面部位上にパーフルオロスルフォン酸系の高分子電解質材料を含む材料でもって形成された高分子電解質膜と、
この高分子電解質膜の表面に積層状に設けられた保護層とを備える湿度センサであって、
前記保護層は、前記高分子電解質膜の表面にイミド系樹脂材料でもって積層状に形成された内側層と、この内側層の表面に撥水性材料でもって積層状に形成された外側層とを備えている湿度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は湿度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の湿度センサの一例として、下記特許文献１において燃料電池用湿度センサが開示されている。この燃料電池用湿度センサでは、フッ素系材料からなる高分子電解質膜が一対の電極を介しシリコン基板上に設けられている。
【特許文献１】特開２００３−２２２６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述の燃料電池用湿度センサでは、高分子電解質膜の抵抗値が被検出ガス雰囲気中の湿度の変化に伴い変化することを利用して、当該被検出ガス雰囲気中の湿度が検出されるようになっている。
【０００４】
しかしながら、このような湿度センサにおいては、高分子電解質膜が、直接、被検出ガス雰囲気中に晒される。従って、例えば、被検出ガス雰囲気中の水滴が、高分子電解質膜に付着すると、この高分子電解質膜の抵抗値が、付着水滴のために変動し、その結果、被検出ガス雰囲気中の湿度が、精度よく検出され得ないという不具合を招く。
【０００５】
これに対しては、例えば、フッ素系材料からなる保護層を高分子電解質膜に積層することが考えられる。しかし、フッ素系材料同士の密着性が悪く、フッ素系材料から構成される保護層と高分子電解質膜との間の密着性は悪い。このため、保護層と高分子電解質膜との間で剥がれが発生し、結局のところ、高分子電解質膜に対する水滴の付着が発生する。従って、上記不具合は解消されにくい。
【０００６】
そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、湿度を精度よく検出するにあたり、高分子電解質膜を被検出ガス雰囲気から良好に保護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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題の解決にあたり、本発明に係る湿度センサは、請求項１の記載によれば、
基板（１０）と、
この基板の表面（１１）に電極部（２１）を有するように設けられた一側電極（２０）と、
基板の表面に上記電極部に対向する電極部（３１）を有するように設けられた他側電極（３０）と、
上記両電極部の一方を他方の電極部に電気的に接続するように基板の表面のうち少なくとも上記両電極部間の表面部位上にパーフルオロスルフォン酸系の高分子電解質材料を含む材料でもって形成された高分子電解質膜（４０）と、
この高分子電解質膜の表面に積層状に設けられた保護層（５０）とを備える。
【０００８】
ここで、当該湿度センサにおいて、保護層は、撥水性材料及びイミド系樹脂材料を主成分とする混合物でもって形成されている。
【０００９】
これにより、湿度センサが被検出雰囲気内に晒されても、保護層が高分子電解質膜の表面に積層状に設けられているため、高分子電解質膜は、保護層により、上記被検出雰囲気から保護される。従って、当該被検出雰囲気が例えば高湿状態或いは結露状態にあっても、高分子電解質膜は保護層により上記被検出雰囲気内の水滴等の水分から遮断されて保護され得る。
【００１０】
ここで、保護層は、上述のごとく、撥水性材料及びイミド系樹脂材料を主成分とする混合物でもって形成されている。従って、イミド系樹脂材料の末端基或いは分子内のオレフィンやアルキル基が、高分子電解質膜の形成材料及び保護層の撥水性材料の双方に複雑に絡み合う。このため、保護層と高分子電解質膜との密着性が良好に確保される。よって、保護層が高分子電解質膜から剥離することを防止し得るのは勿論のこと、湿度センサが上記被検出雰囲気内の水滴等の水分に晒されても、高分子電解質膜に水滴が付着することがない。その結果、当該湿度センサによれば、上記被検出雰囲気内の湿度を精度よく検出し得る。
【００１１】
また、本発明は、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の湿度センサにおいて、上記撥水性材料は、フッ素を含有する材料からなることを特徴とする。
【００１２】
このように、上記撥水性材料がフッ素を含有する材料からなるため、保護層の撥水特性を良好に確保し得る。その結果、請求項１に記載の発明の作用効果をより一層向上できる。
【００１３】
ここで、上記フッ素を含有する材料としては、例えば、炭化水素を母体とする全フッ素化ポリマー或いは炭化水素を母体とする部分フッ素化ポリマーを主材料とする化合物若しくは混合物を採用してもよい。
【００１４】
また、本発明は、請求項３の記載によれば、請求項２に記載の湿度センサにおいて、
前記フッ素を含有する材料は、分子内にテトラフルオロエチレンを含有する材料からなることを特徴とする。
【００１５】
これによれば、テトラフルオロエチレンが高い撥水作用を発揮することから、このテトラフルオロエチレンが上記撥水性材料の主成分として採用されることで、保護層の撥水特性がより一層高められる。その結果、請求項２に記載の発明の作用効果をより一層向上できる。
【００１６】
ここで、上記テトラフルオロエチレンを含有する材料は、テトラフルオロエチレンからなる均一重合体で構成されているか、又はテトラフルオロエチレンからなる単量体或いは均一重合体と他の単量体或いは１種以上の均一重合体との共重合体で構成されていてもよい。
【００１７】
また、本発明は、請求項４の記載によれば、請求項２に記載の湿度センサにおいて、上記フッ素を含有する材料は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレンとパーフルオロプロピレンとの共重合体及びポリテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体の少なくとも１つを含有する材料からなることを特徴とする。
【００１８】
これによれば、ポリテトラフルオロエチレンは高い撥水作用を発揮し、また、ポリテトラフルオロエチレンとパーフルオロプロピレンとの共重合体及びポリテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体は、ポリテトラフルオロエチレンに類似した特性を発揮する。その結果、請求項２に記載の発明の作用効果をより一層向上できる。
【００１９】
また、本発明は、請求項５の記載によれば、請求項１〜４のいずれか１つに記載の湿度センサにおいて、高分子電解質材料には、ポリシロキサン化合物が混合されていることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、ポリシロキサン化合物中のポリシロキサンの末端基が保護層のイミド系樹脂材料と複雑に絡み合うこととなる。このため、保護層と高分子電解質膜との密着性がより一層良好になる。その結果、請求項１〜４のいずれか１つに記載の発明の作用効果をより一層向上できる。
【００２１】
また、本発明は、請求項６の記載によれば、請求項１〜５のいずれか１つに記載の湿度センサにおいて、上記保護層の気孔径は、０．１（μｍ）〜２０（μｍ）の範囲以内の値であることを特徴とする。
【００２２】
これにより、被検出雰囲気内の水分ガスが保護層を良好に通過して高分子電解質膜に達することができる。その結果、湿度センサが上記被検出雰囲気内の水滴等を直接被水しても、高分子電解質膜の抵抗値は、当該被検出雰囲気内の湿度に対し、適正に変化し得る。その結果、請求項１〜５のいずれか１つに記載の発明の作用効果を達成し得るのは勿論のこと、被検出雰囲気内の湿度の検出精度を適正に確保し得る。
【００２３】
ここで、上記保護層の気孔径を０．１（μｍ）以上としたのは、水分ガスの保護層の通過時に起きる律速を良好に抑制し、湿度センサの検出応答性を良好に確保するためである。また、上記保護層の気孔径を２０（μｍ）以下としたのは、被検出雰囲気内の水滴が保護層を通過することを抑制するためである。
【００２４】
また、本発明は、請求項７の記載によれば、請求項１〜６のいずれか１つに記載の湿度センサにおいて、保護層の厚さは、５（μｍ）〜１００（μｍ）の範囲以内の値であることを特徴とする。
【００２５】
これにより、請求項１〜６のいずれか１つに記載の発明の作用効果をより一層向上できる。ここで、保護層の厚さを５（μｍ）以上としたのは、保護層にその撥水特性を十分に発揮させるためである。また、保護層の厚さを１００（μｍ）以下としたのは、水分ガスの保護層の通過時に起きる律速を良好に抑制し、湿度センサの検出応答性を良好に確保するためである。また、保護層の厚さを、５（μｍ）以上で２０（μｍ）以下とすれば、湿度センサの応答性をより一層高め得る。これは、保護層の厚さを２０（μｍ）以下とすることで、湿度センサの検出応答性がより一層改善されるためである。
【００２６】
また、本発明に係る湿度センサは、請求項８の記載によれば、
基板（１０）と、
この基板の表面（１１）に電極部（２１）を有するように設けられた一側電極（２０）と、
基板の表面に上記電極部に対向する電極部（３１）を有するように設けられた他側電極（３０）と、
上記両電極部の一方を他方の電極部に電気的に接続するように基板の表面のうち少なくとも上記両電極部間の表面部位上にパーフルオロスルフォン酸系の高分子電解質材料を含む材料でもって形成された高分子電解質膜（４０）と、
この高分子電解質膜の表面に積層状に設けられた保護層（７０）とを備える。
【００２７】
当該湿度センサにおいて、保護層は、高分子電解質膜の表面にイミド系樹脂材料でもって積層状に形成された内側層（７１）と、この内側層の表面に撥水性材料でもって積層状に形成された外側層（７２）とを備えている。
【００２８】
このように、保護層が、請求項１に記載の保護層とは異なり、イミド系樹脂材料でもって積層状に形成された内側層及びこの内側層の表面に撥水性材料でもって積層状に形成された外側層からなる２層構造であっても、内側層を形成するイミド系樹脂材料が高分子電解質膜と外側層との間で複雑に絡み合う。このため、保護層が高分子電解質膜と良好に密着し得る。その結果、請求項１に記載の発明と実質的に同様の作用効果を達成し得る。
【００２９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の各実施形態を図面により説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る湿度センサの第１実施形態を示しており、当該湿度センサは、基板１０と、一対の電極２０、３０と、高分子電解質膜４０と、保護層５０とにより構成されている。
【００３１】
基板１０は、アルミナを主成分とする材料でもって形成されている。一対の電極２０、３０は、図１にて示すごとく、基板１０の表面１１上に設けられている。電極２０は、櫛歯状電極部２１と、この電極部２１の基端部から延出するリード部２２とにより構成されている。一方、電極３０は、櫛歯状電極部２１に対向して位置する櫛歯状電極部３１と、この電極部３１の基端部からリード部２２に並行に延出するリード部３２とにより構成されている。
【００３２】
ここで、電極部３１は、その各櫛歯部３３にて、図１にて図示上下方向において電極部２１の各櫛歯部２３と交互に位置するように、基板１０の表面１１上に櫛歯状に設けられている。
【００３３】
高分子電解質膜４０は、高分子電解質材料からなるもので、この高分子電解質膜４０は、両電極２０、３０の各電極部２１、３１を覆うように、基板１０の表面１１のうち図１にて図示略上側表面部位上に設けられている。保護層５０は、フッ素系撥水性材料とイミド系樹脂材料との混合物からなるもので、この保護層５０は、高分子電解質膜４０の表面上に積層状に設けられている。
【００３４】
このように構成した当該湿度センサは、次のようにして製造される。アルミナを主成分とする材料からなる四角形状のグリーンシートを基板１０となるグリーンシートとして準備する。そして、白金（Ｐｔ）からなるペーストを、上記グリーンシートの表面上にスクリーン印刷し、両電極２０、３０となる両ペースト層を形成する。ついで、これらグリーンシート及び両ペースト層を焼成して基板１０及び両電極２０、３０として形成する。
【００３５】
然る後、パーフルオロスルフォン酸系を含む高分子電解質材料の溶液を、両電極２０、３０の各櫛歯状電極部２１、３１を介し、基板１０の表面１１のうち上記略上側表面部位上にスピンコーティング法でもって塗布した上で、乾燥させて、高分子電解質膜４０として形成する。これにより、高分子電解質膜４０は、図２にて例示するごとく、両電極２０、３０の各電極部２１、３１を覆うように基板１０の表面１１のうち上記略上側表面部位上に設けられる。本第１実施形態では、上記高分子電解質材料からなる溶液としては、株式会社デュポン製のナフィオン溶液（NAFION溶液）を採用した。
【００３６】
上述のように高分子電解質膜４０を形成した後、フッ素系撥水性材料とイミド系樹脂材料との混合物からなる溶液を、高分子電解質膜４０の表面上にスプレー法でもって塗布した上、乾燥して、保護層５０として形成する。
【００３７】
但し、保護層５０として形成された後のフッ素系撥水性材料とイミド系樹脂材料との混合物の気孔径、即ち保護層５０の気孔径は、０．１（μｍ）〜２０（μｍ）の範囲以内の値を有する。ここで、上記混合物の気孔径を０．１（μｍ）以上としたのは、水分ガスの保護層５０の通過時に起きる律速を良好に抑制し、当該湿度センサの検出応答性を良好に確保するためである。また、上記混合物の気孔径を２０（μｍ）以下としたのは、被検出雰囲気内の水滴が保護層５０を通過することを抑制するためである。
【００３８】
また、保護層５０は、５（μｍ）〜１００（μｍ）の範囲以内の厚さを有するように形成される。この形成にあたり、保護層５０の厚さを５（μｍ）以上としたのは、保護層５０にその撥水特性を十分に発揮させるためである。また、保護層の厚さを１００（μｍ）以下としたのは、水分ガスの保護層５０の通過時に起きる律速を良好に抑制し、当該湿度センサの検出応答性を良好に確保するためである。なお、保護層の厚さを２０（μｍ）以下とすれば、当該湿度センサの検出応答性がより一層改善される。
【００３９】
本第１実施形態では、上記フッ素系撥水性材料としては、株式会社三井・デュポンフロロケミカル製のＭＰ−１１００型ポリテトラフルオロエチレンを採用した。なお、このポリテトラフルオロエチレンは、所謂、登録商標「テフロン」に相当するものである。また、イミド系樹脂材料としては、株式会社丸善石油製のビスアリルナジイミド樹脂材料を採用した。
【００４０】
以上説明したように、本第１実施形態では、当該湿度センサが被検出雰囲気中に晒されても、保護層５０が高分子電解質膜４０の表面上に積層状に設けられている。このため、高分子電解質４０は、その表面側から、保護層５０により上記被検出雰囲気から保護される。従って、当該被検出雰囲気が例えば高湿状態或いは結露状態にあっても、高分子電解質膜４０は、保護層５０により上記被検出雰囲気中の水滴等の水分から遮断されて保護され得る。
【００４１】
ここで、保護層５０は、上述のごとく、フッ素系撥水性材料とイミド系樹脂材料との混合物でもって形成されている。従って、当該混合物においては、上記フッ素系撥水性材料及びイミド系樹脂材料が相互に混合されて複雑に絡み合う。詳細には、上記イミド系樹脂材料の末端基或いは分子内のオレフィンやアルキル基が、上記フッ素系撥水材料に複雑に絡み合う。しかも、上記イミド系樹脂材料の末端基或いは分子内のオレフィンやアルキル基が高分子電解質膜４０の形成材料にも複雑に絡み合う。
【００４２】
このため、高分子電解質４０は、保護層５０により、上記被検出雰囲気中の水滴等の水分から遮断されて良好に保護され得る。換言すれば、保護層５０は、上記フッ素系撥水性材料の撥水作用を有効に発揮しつつ、高分子電解質膜４０から剥離することなく当該高分子電解質膜４０の表面に良好に密着され得る。
【００４３】
これにより、当該湿度センサを被検出雰囲気中に晒しても、高分子電解質４０は、保護層５０により、その撥水作用のもと、被検出雰囲気中の水分から良好に遮断保護され得る。その結果、当該湿度センサによれば、被検出雰囲気中の湿度を精度よく検出できる。
【００４４】
また、上述のごとく、保護層５０を形成する混合物の気孔径は、０．１（μｍ）〜２０（μｍ）の範囲以内の値を有するので、被検出雰囲気内の水分ガスが保護層５０を良好に通過して高分子電解質膜４０に到達することができる。このため、当該湿度センサが被検出雰囲気内の水滴等を、直接、被水しても、高分子電解質膜４０の抵抗値は、被検出雰囲気内の湿度に対し、適正に変化し得る。その結果、当該湿度センサによる被検出雰囲気中の湿度の検出精度を向上させ得る。
【００４５】
ちなみに、本第１実施形態における湿度センサにおいて、保護層５０の高分子電解質膜４０との密着性につき検討するにあたり、比較例（図３及び図４参照）を準備した。この比較例は、上記湿度センサにおいて、保護層５０に代えて、図３及び図４にて示すごとく、保護層６０を有する構成となっている。従って、当該比較例は、保護層６０を除き、本第１実施形態における湿度センサと同様の構成を有する。ここで、保護層６０は、上記フッ素系撥水性材料からなる溶液を、高分子電解質膜４０の表面上にスプレー法でもって塗布した上、乾燥することで形成されている。
【００４６】
また、保護層の高分子電解質膜との間の密着性試験として、水中煮沸耐久試験、及びこの水中煮沸耐久試験後になされるセロハンテープを用いた剥がれ試験を採用した。そして、本第１実施形態における湿度センサ及び上記比較例に対して、上記水中煮沸耐久試験及び剥がれ試験を行った。なお、上記セロハンテープとしては、日東電工包装システム製Ｎ−２９型セロハンテープ（長さ４０（ｍｍ）及び幅１８（ｍｍ）を有する）を採用した。
【００４７】
上記水中煮沸耐久試験においては、水道水をビーカー内で沸騰させ、このビーカー内の沸騰水道水中に、上記湿度センサ及び比較例を浸漬させて、当該湿度センサ及び比較例を沸騰水道水内で１時間の間煮沸した。然る後、上記湿度センサ及び比較例を、１時間の間、乾燥させた。その後、上記湿度センサ及び比較例における剥がれの状態を光学顕微鏡で観察した。
【００４８】
また、上記剥がれ試験においては、上記水中煮沸耐久試験後の上記湿度センサ及び比較例の各保護層の外面全体に亘り各セロハンテープを密着させ、各セロハンテープをその上から軽く押さえて、これら各セロハンテープと対応の各保護層との間の気泡を十分に抜いた。然る後、各セロハンテープをその末端から約０．１（ｍ／ｓ）の速度にて基板１０の表面１１に対し垂直方向に引っ張って剥がした。その後、上記湿度センサ及び比較例における剥がれの状態を光学顕微鏡で観察した。
【００４９】
次の表１において、上記水中煮沸耐久試験の結果及び当該水中煮沸耐久試験後の上記剥がれ試験の結果が示されている。
【００５０】
【表１】
2005291989.tif 000003
【００５１】
この表１によれば、本第１実施形態における湿度センサにおいては、上記水中煮沸耐久試験及びその後の上記剥がれ試験の各結果は良好であって保護層５０の剥がれは確認されなかった。一方、上記比較例においては、上記水中煮沸耐久試験及びその後の上記剥がれ試験の各結果は不良であって保護層と高分子電解質膜との間に剥がれが発生していた。これによれば、本第１実施形態における湿度センサでは、保護層５０の高分子電解質膜４０との密着性が良好であることが分かる。
（第２実施形態）
図５及び図６は、本発明に係る湿度センサの第２実施形態を示している。この第２実施形態における湿度センサは、上記第１実施形態における湿度センサにおいて、保護層５０に代え、保護層７０を採用した構成となっている。
【００５２】
当該保護層７０は、高分子電解質膜４０の表面上に積層した内側層７１と、この内側層７１の表面上に積層した外側層７２とにより構成されている。ここで、内側層７１は、上記第１実施形態にて述べたイミド系樹脂材料でもって、両電極２０、３０の各電極部２１、３１を覆うように、基板１０の表面１１のうち図５にて図示略上側表面部位上に形成されている。また、外側層７２は、上記第１実施形態にて述べたフッ素系撥水性材料でもって形成されている。ここで、保護層７０の厚さ及び当該保護層７０（内側層７１及び外側層７２）の形成材料の気孔径は、上記第１実施形態にて述べた保護層５０の厚さ及び混合物の気孔径と同様の値をとる。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５３】
このように構成した本第２実施形態においては、保護層７０が、上述のごとく、内側層７１及び外側層７２の積層２層構造にて、高分子電解質膜４０の表面上に形成されている。ここで、上述のごとく、内側層７１がイミド系樹脂材料からなるとともに外側層７２がフッ素系撥水性材料からなるので、内側層７１を形成するイミド系樹脂材料が高分子電解質膜４０と外側層７２との間で複雑に絡み合う。従って、内側層７１と外側層７２及び高分子電解質膜４０との間の密着性が良好に確保される。
【００５４】
また、外側層７２が上述のようにフッ素系撥水性材料からなる。従って、当該湿度センサを被検出雰囲気中に晒しても、高分子電解質４０は、内側層７１による密着作用のもと、外側層７２によりその撥水作用でもって、被検出雰囲気中の水分から良好に遮断保護され得る。その結果、被検出雰囲気中の湿度を精度よく検出できる。
【００５５】
ちなみに、本第２実施形態にて製造した湿度センサにおいて、保護層７０の高分子電解質膜４０との密着性につき検討するにあたり、当該湿度センサに対し、上記第１実施形態にて述べた密着性試験、即ち、上記水中煮沸耐久試験、及びこの水中煮沸耐久試験後の上記セロハンテープを用いた剥がれ試験を行った。そして、本第２実施形態における湿度センサにおける剥がれの状態を、上記水中煮沸耐久試験後及び上記剥がれ試験後において光学顕微鏡で観察した。これら各観察結果が、次の表２において示されている。
【００５６】
【表２】
2005291989.tif 000004
【００５７】
この表２によれば、本第２実施形態における湿度センサにおいては、上記第１実施形態における湿度センサと同様に、上記水中煮沸耐久試験及びその後の上記剥がれ試験の各結果は良好であって保護層７０の剥がれは確認されなかった。これによれば、本第２実施形態における湿度センサでは、保護層７０の高分子電解質膜４０との密着性が良好であることが分かる。
（第３実施形態）
図７は、本発明に係る湿度センサの第３実施形態の要部を示している。この第３実施形態における湿度センサは、上記第１実施形態にて述べた湿度センサ（図１及び図２参照）において、高分子電解質膜４０に代えて、高分子電解質膜８０を採用した構成となっている。ここで、高分子電解質８０は、パーフルオロスルフォン酸系の高分子電解質材料に加え、ポリシロキサン化合物を混合した材料でもって形成されている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５８】
また、当該湿度センサの製造にあたり、テトラエトキシシランを加水分解することで、ポリシロキサン化合物を作製し、このポリシロキサン化合物を、高分子電解質材料、即ちパーフルオロスルフォン酸系を含む材料に添加して作製した溶液を、両電極２０、３０の各櫛歯状電極部２１、３１を介し、基板１０の表面１１のうち上記略上側表面部位上にスピンコーティング法でもって塗布する。その後、このように塗布した上記溶液を乾燥させて高分子電解質膜８０として形成する。
【００５９】
然る後、高分子電解質膜８０の表面上に、上記第１実施形態と同様に、フッ素系撥水性材料とイミド系樹脂材料との混合物からなる溶液を、スプレー法でもって塗布した上、乾燥して、保護層５０として形成する。その他の製造工程は、上記第１実施形態と同様である。
【００６０】
このように構成した本第３実施形態では、高分子電解質膜８０が、上述のごとく、パーフルオロスルフォン酸系の高分子電解質材料に加え、ポリシロキサン化合物を混合した材料でもって形成されている。このため、ポリシロキサン化合物中のポリシロキサンの末端基が保護層５０のイミド系樹脂材料と複雑に絡み合う。従って、保護層５０と高分子電解質膜８０との密着性がより一層良好に確保され得る。
【００６１】
ちなみに、本第３実施形態の湿度センサにおける保護層５０と高分子電解質膜８０との間の密着性について検討するにあたり、本第３実施形態における湿度センサに対し第１及び第２の比較例を準備した。当該第１比較例は、本第３実施形態の湿度センサにおいて、図８にて示すごとく、保護層５０に代えて、上記第１実施形態にて述べた比較例（図４参照）における保護層６０を有する構成となっている。上記第２比較例は、上記第１実施形態にて述べた湿度センサと同様の構成となっている。なお、保護層６０は、上記フッ素系撥水性材料からなる溶液を、高分子電解質膜８０上にスプレー法でもって塗布した上、乾燥することで形成されている。
【００６２】
また、本第３実施形態における密着性試験として、恒温湿耐久試験及び上記第１実施形態にて述べたセロハンテープを用いた剥がれ試験を採用した。
【００６３】
上記恒温湿耐久試験においては、８０（℃）の温度及び９５（％ＲＨ）の相対湿度の恒温湿雰囲内に本第３実施形態における湿度センサ並びに第１及び第２の各比較例を８００（時間）の間晒して行った。その後、当該湿度センサ並びに上記第１及び第２の各比較例における剥がれを光学顕微鏡で観察した。なお、当該恒温湿耐久試験は、上記第１実施形態にて述べた水中煮沸耐久試験に比べて、より過酷な試験である。
【００６４】
また、上記剥がれ試験においては、上記恒温湿耐久試験後の本第３実施形態における湿度センサの保護層並びに上記第１及び第２の比較例の各保護層の外面全体に亘り各セロハンテープを密着させ、各セロハンテープをその上から軽く押さえて、これら各セロハンテープと対応の各保護層との間の気泡を十分に抜いた。然る後、各セロハンテープをその末端から約０．１（ｍ／ｓ）の速度にて基板１０の表面１１に対し垂直方向に引っ張って剥がした。その後、本第３実施形態における湿度センサ並びに上記第１及び第２の比較例における剥がれの状態を光学顕微鏡で観察した。
【００６５】
次の表３において、上記恒温湿耐久試験の結果及び当該恒温湿耐久試験後の上記剥がれ試験の結果が示されている。
【００６６】
【表３】
2005291989.tif 000005
【００６７】
この表３によれば、本第３実施形態における湿度センサにおいては、上記恒温湿耐久試験の結果及びこの恒温湿耐久試験後の記剥がれ試験の結果は共に良好であって保護層５０の剥がれは確認されなかった。一方、上記第１及び第２の比較例においては、上記恒温湿耐久試験の結果及びこの恒温湿耐久試験後の記剥がれ試験の結果は共に不良であって保護層と高分子電解質膜との間に剥がれが発生していた。これによれば、本第３実施形態における湿度センサでは、保護層５０の高分子電解質膜８０との密着性が良好であることが分かる。
【００６８】
特に、上記第２の比較例は、上記第１実施形態にて述べた湿度センサと同様の構成を有するものである。従って、上記第２の比較例の高分子電解質膜は、本第３実施形態における湿度センサとは異なり、ポリシロキサン化合物を含まない。このような構成の第２の比較例は、上記第１実施形態にて述べた水中煮沸耐久試験の結果としては良好であっても、上記恒温湿耐久試験の結果としては不良になる。これは、上述のごとく、上記恒温湿耐久試験は、上記水中煮沸耐久試験に比べて、より過酷な試験であるためである。
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態の要部を示している。この第４実施形態では、上記第２実施形態にて述べた湿度センサ（図５及び図６参照）において、高分子電解質膜４０に代えて、上記第３実施形態にて述べた高分子電解質膜８０を採用した構成となっている。従って、保護層７０は、その内側層７１にて、高分子電解質膜８０の表面上に積層して形成されている。その他の構成は、上記第２実施形態と同様である。
【００６９】
このように構成した本第４実施形態では、高分子電解質膜８０が、上記第３実施形態にて述べたごとく、パーフルオロスルフォン酸系の高分子電解質材料に加え、ポリシロキサン化合物を混合した材料でもって形成されている。また、保護層７０の内側層７１は、上記第２実施形態にて述べたイミド系樹脂材料でもって形成されている。このため、保護層７０の内側層７１の高分子電解質膜８０との密着性が良好に確保され得る。
【００７０】
ちなみに、本第４実施形態の湿度センサにおける保護層７０と高分子電解質膜８０との間の密着性について検討するにあたり、本第４実施形態にいう湿度センサに対する第１及び第２の比較例を準備した。本第４実施形態における第１比較例としては、上記第３実施形態にて述べた第１比較例と同様の構成を有するものを採用した。また、本第４実施形態における第２比較例としては、上記第２実施形態にて述べた湿度センサと同様の構成を有するものを採用した。
【００７１】
また、本第４実施形態における密着性試験としては、上記第３実施形態にて述べた恒温湿耐久試験及び剥がれ試験を採用し、本第４実施形態における湿度センサ並びに第１及び第２の比較例に対し、上記恒温湿耐久試験を行い、その後に上記剥がれ試験を行った。これら恒温湿耐久試験及び剥がれ試験の各結果は、次の表４において示されている。
【００７２】
【表４】
2005291989.tif 000006
【００７３】
この表４によれば、本第４実施形態における湿度センサにおいては、上記恒温湿耐久試験の結果及びこの恒温湿耐久試験後の上記剥がれ試験の結果は共に良好であって保護層７０の剥がれは確認されなかった。一方、本第４実施形態における第１及び第２の比較例では、上記恒温湿耐久試験の結果及びこの恒温湿耐久試験後の上記剥がれ試験の結果は共に不良であって保護層と高分子電解質膜との間に剥がれが発生していた。これによれば、本第４実施形態における湿度センサでは、保護層７０の高分子電解質膜８０との密着性が良好であることが分かる。
【００７４】
特に、本第４実施形態における第１比較例は、上記第３実施形態にて述べた第１比較例と同様の構成を有するものである。従って、当該本第４実施形態における第１比較例の高分子電解質膜は、パーフルオロスルフォン酸系の高分子電解質材料に加え、ポリシロキサン化合物を混合した材料でもって形成されている。また、本第４実施形態における第２比較例は、上記第２実施形態にて述べた湿度センサと同様の構成を有するものである。従って、当該第４実施形態における第２比較例の高分子電解質膜は、本第４実施形態にいう湿度センサとは異なり、ポリシロキサン化合物を含まない。このような構成の第２比較例は、上記第２実施形態にて述べた水中煮沸耐久試験の結果としては良好であっても、上記恒温湿耐久試験の結果としては不良になる。これは、上述のごとく、上記恒温湿耐久試験は、上記水中煮沸耐久試験に比べて、より過酷な試験であるためである。
【００７５】
なお、本発明の実施にあたり、上記各実施形態に限ることなく、次のような種々の変形例が挙げられる。
（１）保護層５０或いは７０の形成材料のうちのフッ素系撥水性材料は、フッ素を含有する材料であればよく、一般的には、撥水性材料であってもよい。
【００７６】
ここで、上述したフッ素を含有する材料は、テトラフルオロエチレンからなる均一重合体で構成されているか、又はテトラフルオロエチレンからなる単量体或いは均一重合体と他の単量体或いは１種以上の均一重合体との共重合体であってもよい。
【００７７】
また、当該フッ素を含有する材料は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレンとパーフルオロプロピレンとの共重合体及びポリテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体の少なくとも１つを含有する材料であってもよい。
（２）高分子電解質膜４０或いは８０は、両電極部２１、３１の一方を他方の電極部に電気的に接続するように基板１０の表面１１のうち少なくとも両電極部２１、３１間の表面部位上に形成されておればよい。従って、高分子電解質膜４０或いは８０は、例えば、両電極部２１、３１の各表面及び基板１０の表面１１のうち両電極部２１、３１間の表面部位上に形成されていてもよい。
（３）両電極２０、３０は、櫛歯状電極部を有するものに限ることなく、例えば単なる短冊状電極部等の種々の形状の電極部を有するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係る湿度センサの第１実施形態を示す部分破断平面図である。
【図２】図１の２−２線に沿う部分断面図である。
【図３】上記第１実施形態における比較例の平面図である。
【図４】図３の４−４線に沿う部分断面図である。
【図５】本発明に係る湿度センサの第２実施形態を示す部分破断平面図である。
【図６】図５の６−６線に沿う部分断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態の要部を示す部分断面図である。
【図８】上記第３実施形態における比較例の要部を示す部分断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態の要部を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０…基板、１１…表面、２０、３０…電極、２１、３１…電極部、
４０、８０…高分子電解質膜、５０、７０…保護層、７１…内側層、７２…外側層。
【図１】
2005291989.tif 000007
【図２】
2005291989.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005291989.tif 000011
【図６】
2005291989.tif 000012
【図７】
2005291989.tif 000013
【図８】
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【図９】
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