湿度センサーとは、その名前の通り湿度を計測する機器で、現在では電気式のセンサーが主流となっています。ただ、センサーにも大きく分けると高分子抵抗式のタイプと高分子静電容量式の2種類があり、世界的に主流となっているのが、高分子静電容量式となっています。高分子抵抗式は、電気信号を電気抵抗でとらえて測定し、センサケーブルを細くしたり、小型化することができるという特徴があります。構造も簡単であるため、大量生産ができ、価格も安価というメリットがあります。一方、高分子静電容量式は、高温・低温度域でも使用が可能で、応答速度が速く、低湿度測定に優れているという特徴があります。どちらも湿分を吸湿、脱湿する感湿材を使用し、電極間を橋渡ししているというメカニズムとなっています。

高分子抵抗式湿度センサーのメリットとデメリット

高分子抵抗式タイプは、構造がシンプルなため大量生産が可能で、そのため低コストで生産が可能というメリットがあります。線間容量を考慮する必要がありませんから、センサー配線を引き延ばすことができ、設計の自由度があるという特徴ももっています。基本的な構造は、アルミナ基盤上に金や酸化ルテニウムなどの貴金属厚膜導体を印刷して焼成して、電極を形成していきます。この電極上に高分子材料を塗布して、感湿膜を形成し、可動イオンの数の変化によって生じるインピーダンスの変化を、電気伝導としてとらえてセンサー阻止の抵抗値が変化し、電気信号として取り出すことが可能となっています。構造が簡単で、使いやすく安価であるというメリットがある反面、低湿度領域では不感となるという問題もあります。

高分子静電容量式湿度センサーのメリットとデメリット

高分子静電容量式は、湿度の変化によってセンサ阻止の静電容量が変化することで、その電気信号を取り出すことができます。基本的な構造は、アルミな基盤上にAu-Ptなどの下部電力を形成して、その上にPVAやセルロースなどの高分子感湿膜を均一に塗布して、さらにAu薄膜によって、上部の電極を形成していきます。抵抗式とは異なり、水分を吸脱湿することで上下電極間の静電容量が変化し、電子の集まった量を湿度として表すことができます。そのため、低湿度の測定に優れているといえます。また、電子の動きをとらえて測定していきますから、応答速度も速いという特徴があります。抵抗式、静電容量式ともに、湿分を吸湿、脱湿する感湿材を使用して、電極間を橋渡しする構造となっていますが、それぞれにメリットとデメリットがあり、構造によって特徴をもっています。