JP2677991B2 - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
- Publication number
- JP2677991B2 JP2677991B2 JP62064541A JP6454187A JP2677991B2 JP 2677991 B2 JP2677991 B2 JP 2677991B2 JP 62064541 A JP62064541 A JP 62064541A JP 6454187 A JP6454187 A JP 6454187A JP 2677991 B2 JP2677991 B2 JP 2677991B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- moisture
- sensitive element
- porous body
- humidity
- sensitive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、空調用や調理用等の湿度制御用のセンサー
等に使用される感湿素子に関するものである。 従来の技術 以下従来の感湿素子について図面を参照しながら説明
する。 第６図および第７図は従来の感湿素子を示す側面図お
よび平面図である。第６図および第７図において、５は
絶縁材で構成された基板、6,7は基板５の上に設けられ
ている櫛状の電極、８は金属酸化物や塩化リチウム等の
電解質塩や有機高分子電解質から構成されている感湿材
で基板５の上に膜状に設けられている。 以上のように構成された従来の感湿素子の動作につい
て説明する。 感湿材８が接触している気体の水分を吸うと感湿材８
の電気抵抗が変化するので、電極６と電極７の間に流れ
る電流を測定する事により気体の湿度を測定することが
できる。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記従来の構成では感湿材８が気体の急
激な温度変化によって膨脹、収縮を繰り返すと、亀裂や
剥離が生じてしまったり、また感湿強８の状に結露した
水が付着して感湿材８を溶かして感湿材８が基板５から
はがれてしまう事があり電極６と電極７の間が絶縁状態
となり感湿素子としての機能を失う事があった。 本発明ほ前記従来の問題点を解決するもので感湿材に
亀裂が生じたり基板から剥離したりせず長期間安定した
特性を示す感湿素子を提供することを目的としている。 問題点を解決するための手段 本発明は、有機高分子電解質を多孔質体に設けられた
複数の孔の中に三次元的に保持したという構成を有して
いる 作 用 この構成によって、有機高分子電解質の耐水性及び耐
熱性を向上させることができる。 実 施 例 以下本発明の実施例における感湿素子について図面を
参照しながら説明する。 実施例 １ 第１図および第２図は本発明の一実施例における感湿
素子を示す側面図および平面図である。第１図および第
２図において、１は多孔質体で本実施例ではMgCr2O4−T
iO2系混合物を1300度、２時間空気中で焼結した気孔率3
5％のMgCr2O4−TiO2系多結晶体を用いた。２は多孔質電
極で多孔質体１の両側面に取り付けられている。本実施
例ではRuO2ペーストをスクリーン印刷し800度、10分間
焼付けを行い多孔質電極２を形成した。３はRuO2とガラ
スからなる無機接着剤でリード線４と多孔質電極２の接
着に用いられる。 感湿材としてポリアクリル酸ソーダを多孔質体１の孔
に保持するには重合度2000から5000のポリアクリル酸ソ
ーダを５％の水溶液にして多孔質体１に多孔質電極２が
取り付けられたものをその水溶液に浸し40度、５時間乾
燥する。 第３図はこのように構成された感湿素子の特性を示す
グラフであり横軸は気体の相対湿度、縦軸は孔にポリア
クリル酸ソーダを保持している多孔質体１の電気抵抗で
ある。第３図に示す様にこの感湿素子は相対湿度10％か
ら90％の湿度範囲において約５桁の電気抵抗の変化を示
す。 実施例 ２ 多孔質体１としてBa1-xSrxTiO3系混合物を1200度、４
時間、空気中で焼結した気孔率25％のBa1-xSrxTiO3系多
結晶体を使い、実施例１と同様にポリアクリル酸ソーダ
を多孔質体１の孔に保持する。 第４図はこのように構成された感湿素子の特性を示す
グラフであり横軸は気体の相対湿度、縦軸は孔にポリア
クリル酸ソーダを保持している多孔質体１の電気抵抗で
ある。実施例１に比べて感湿特性は高湿度域で約１桁程
度、高抵抗側にシフトしているものの良好な湿度応答性
を示す。 実施例 ３ 多孔質体１として1300度、２時間焼結した気孔率35％
のAl2O3多結晶体を用い、実施例１と同様にポリアクリ
ル酸ソーダを多孔質体１の孔に保持する。 第５図はこの様に構成された感湿素子の特性を示すグ
ラフであり横軸は気体の相対湿度、縦軸は孔にポリアク
リル酸ソーダを保持している多孔質体１の電気抵抗であ
る。感湿特性は実施例１とほぼ同じであり良好な湿度応
答を示している。 比 較 例 実施例1,2,3と従来例の比較の為に従来の感湿素子を
重合度2000−5000、濃度５％のポリアクリル酸ソーダ水
溶液をアルミナ基板に形成した櫛状の電極状にスピンナ
ー塗布したのち40度、５時間乾燥を行いアルミナ基板上
にポリアクリル酸ソーダの膜を形成した。 実施例1,2,3及び従来例の感湿素子をイオン交換水中
に１時間浸す耐水試験を行った。耐水試験する前の雰囲
気40度、相対湿度50％における電気抵抗と、イオン交換
水中に感湿素子を浸し40度で２時間乾燥した後の雰囲気
40度、相対湿度50％における電気抵抗を第１表に示す。
第１表から従来の感湿素子はポリアクリル酸ソーダが溶
け出してポリアクリル酸ソーダの膜がはがれおちること
によって電気抵抗が５桁も増えている。しかし、実施例
1,2,3の感湿素子はやや電気抵抗が増えているものの殆
ど無視できる。 次に実施例1,2,3及び従来例の感湿素子を30度で10分
間、70度で５分間繰り返し加熱する耐熱試験を行った。
耐熱試験する前の雰囲気40度、相対湿度50％における電
気抵抗と、耐熱試験500サイクル後の雰囲気40度、相対
湿度50％における電気抵抗を第２表に示す。第２表から
の従来の感湿素子は耐熱試験によりポリアクリル酸ソー
ダがアルミナ基板から剥離や亀裂することによって約３
桁電気抵抗が増加している。しかし実施例1,2,3の感湿
素子はやや電気抵抗が増えているものの殆ど無視でき
る。 以上の様な耐水試験および耐熱試験より感湿材として
ポリアクリル酸ソーダを多孔質体１の孔に保持した本発
明の感湿素子は水中に浸してもその機能を失う事なくま
た、加熱サイクルによっても亀裂や剥離が発生しないた
め安定した感湿特性を維持出来る。すなわち結露による
感湿材が溶けだすのを防ぎ、温度変化による亀裂や剥離
を生じることなく低湿度から高湿度まで大きな電気抵抗
の変化を示すため長時間安定した感度の良い感湿特性を
示す。 発明の効果 本発明は、有機高分子電解質を多孔質体に設けられた
複数の孔の中に三次元的に保持した事によって、有機高
分子電解質の耐水性及び耐熱性を向上させることができ
るので、素子に付着した水滴等に有機高分子電解質が溶
け出したり、製造時や動作時などに加えられる熱によっ
て、有機高分子電解質にダメージが加わる事を抑制で
き、高湿度から低湿度までの敏感な電気抵抗の変化を示
し、長時間安定した感湿特性を得られる。
等に使用される感湿素子に関するものである。 従来の技術 以下従来の感湿素子について図面を参照しながら説明
する。 第６図および第７図は従来の感湿素子を示す側面図お
よび平面図である。第６図および第７図において、５は
絶縁材で構成された基板、6,7は基板５の上に設けられ
ている櫛状の電極、８は金属酸化物や塩化リチウム等の
電解質塩や有機高分子電解質から構成されている感湿材
で基板５の上に膜状に設けられている。 以上のように構成された従来の感湿素子の動作につい
て説明する。 感湿材８が接触している気体の水分を吸うと感湿材８
の電気抵抗が変化するので、電極６と電極７の間に流れ
る電流を測定する事により気体の湿度を測定することが
できる。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記従来の構成では感湿材８が気体の急
激な温度変化によって膨脹、収縮を繰り返すと、亀裂や
剥離が生じてしまったり、また感湿強８の状に結露した
水が付着して感湿材８を溶かして感湿材８が基板５から
はがれてしまう事があり電極６と電極７の間が絶縁状態
となり感湿素子としての機能を失う事があった。 本発明ほ前記従来の問題点を解決するもので感湿材に
亀裂が生じたり基板から剥離したりせず長期間安定した
特性を示す感湿素子を提供することを目的としている。 問題点を解決するための手段 本発明は、有機高分子電解質を多孔質体に設けられた
複数の孔の中に三次元的に保持したという構成を有して
いる 作 用 この構成によって、有機高分子電解質の耐水性及び耐
熱性を向上させることができる。 実 施 例 以下本発明の実施例における感湿素子について図面を
参照しながら説明する。 実施例 １ 第１図および第２図は本発明の一実施例における感湿
素子を示す側面図および平面図である。第１図および第
２図において、１は多孔質体で本実施例ではMgCr2O4−T
iO2系混合物を1300度、２時間空気中で焼結した気孔率3
5％のMgCr2O4−TiO2系多結晶体を用いた。２は多孔質電
極で多孔質体１の両側面に取り付けられている。本実施
例ではRuO2ペーストをスクリーン印刷し800度、10分間
焼付けを行い多孔質電極２を形成した。３はRuO2とガラ
スからなる無機接着剤でリード線４と多孔質電極２の接
着に用いられる。 感湿材としてポリアクリル酸ソーダを多孔質体１の孔
に保持するには重合度2000から5000のポリアクリル酸ソ
ーダを５％の水溶液にして多孔質体１に多孔質電極２が
取り付けられたものをその水溶液に浸し40度、５時間乾
燥する。 第３図はこのように構成された感湿素子の特性を示す
グラフであり横軸は気体の相対湿度、縦軸は孔にポリア
クリル酸ソーダを保持している多孔質体１の電気抵抗で
ある。第３図に示す様にこの感湿素子は相対湿度10％か
ら90％の湿度範囲において約５桁の電気抵抗の変化を示
す。 実施例 ２ 多孔質体１としてBa1-xSrxTiO3系混合物を1200度、４
時間、空気中で焼結した気孔率25％のBa1-xSrxTiO3系多
結晶体を使い、実施例１と同様にポリアクリル酸ソーダ
を多孔質体１の孔に保持する。 第４図はこのように構成された感湿素子の特性を示す
グラフであり横軸は気体の相対湿度、縦軸は孔にポリア
クリル酸ソーダを保持している多孔質体１の電気抵抗で
ある。実施例１に比べて感湿特性は高湿度域で約１桁程
度、高抵抗側にシフトしているものの良好な湿度応答性
を示す。 実施例 ３ 多孔質体１として1300度、２時間焼結した気孔率35％
のAl2O3多結晶体を用い、実施例１と同様にポリアクリ
ル酸ソーダを多孔質体１の孔に保持する。 第５図はこの様に構成された感湿素子の特性を示すグ
ラフであり横軸は気体の相対湿度、縦軸は孔にポリアク
リル酸ソーダを保持している多孔質体１の電気抵抗であ
る。感湿特性は実施例１とほぼ同じであり良好な湿度応
答を示している。 比 較 例 実施例1,2,3と従来例の比較の為に従来の感湿素子を
重合度2000−5000、濃度５％のポリアクリル酸ソーダ水
溶液をアルミナ基板に形成した櫛状の電極状にスピンナ
ー塗布したのち40度、５時間乾燥を行いアルミナ基板上
にポリアクリル酸ソーダの膜を形成した。 実施例1,2,3及び従来例の感湿素子をイオン交換水中
に１時間浸す耐水試験を行った。耐水試験する前の雰囲
気40度、相対湿度50％における電気抵抗と、イオン交換
水中に感湿素子を浸し40度で２時間乾燥した後の雰囲気
40度、相対湿度50％における電気抵抗を第１表に示す。
第１表から従来の感湿素子はポリアクリル酸ソーダが溶
け出してポリアクリル酸ソーダの膜がはがれおちること
によって電気抵抗が５桁も増えている。しかし、実施例
1,2,3の感湿素子はやや電気抵抗が増えているものの殆
ど無視できる。 次に実施例1,2,3及び従来例の感湿素子を30度で10分
間、70度で５分間繰り返し加熱する耐熱試験を行った。
耐熱試験する前の雰囲気40度、相対湿度50％における電
気抵抗と、耐熱試験500サイクル後の雰囲気40度、相対
湿度50％における電気抵抗を第２表に示す。第２表から
の従来の感湿素子は耐熱試験によりポリアクリル酸ソー
ダがアルミナ基板から剥離や亀裂することによって約３
桁電気抵抗が増加している。しかし実施例1,2,3の感湿
素子はやや電気抵抗が増えているものの殆ど無視でき
る。 以上の様な耐水試験および耐熱試験より感湿材として
ポリアクリル酸ソーダを多孔質体１の孔に保持した本発
明の感湿素子は水中に浸してもその機能を失う事なくま
た、加熱サイクルによっても亀裂や剥離が発生しないた
め安定した感湿特性を維持出来る。すなわち結露による
感湿材が溶けだすのを防ぎ、温度変化による亀裂や剥離
を生じることなく低湿度から高湿度まで大きな電気抵抗
の変化を示すため長時間安定した感度の良い感湿特性を
示す。 発明の効果 本発明は、有機高分子電解質を多孔質体に設けられた
複数の孔の中に三次元的に保持した事によって、有機高
分子電解質の耐水性及び耐熱性を向上させることができ
るので、素子に付着した水滴等に有機高分子電解質が溶
け出したり、製造時や動作時などに加えられる熱によっ
て、有機高分子電解質にダメージが加わる事を抑制で
き、高湿度から低湿度までの敏感な電気抵抗の変化を示
し、長時間安定した感湿特性を得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例における感湿素子の側面図、
第２図は同平面図、第３図は実施例１における相対湿度
と電気抵抗の関係を示すグラフ、第４図は実施例２にお
ける相対湿度と電気抵抗の関係を示すグラフ、第５図は
実施例３における相対湿度と電気抵抗の関係を示すグラ
フ、第６図は従来の感湿素子の側面図、第７図は同平面
図である。 １……多孔質体、２……多孔質電極 ３……無機接着剤、４……リード線
第２図は同平面図、第３図は実施例１における相対湿度
と電気抵抗の関係を示すグラフ、第４図は実施例２にお
ける相対湿度と電気抵抗の関係を示すグラフ、第５図は
実施例３における相対湿度と電気抵抗の関係を示すグラ
フ、第６図は従来の感湿素子の側面図、第７図は同平面
図である。 １……多孔質体、２……多孔質電極 ３……無機接着剤、４……リード線
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フロントページの続き
(72)発明者 多木 宏光
門真市大字門真1006番地 松下電器産業
株式会社内
(56)参考文献 特開 昭59−47703（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−190258（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．多孔質体と、前記多孔質体に設けられた電極と、前
記多孔質体に保持され、感湿材としての機能を有する有
機高分子電解質とを備え、前記有機高分子電解質を前記
多孔質体に設けられた複数の孔の中に三次元的に保持し
た事を特徴とする感湿素子。 ２．多孔質体としてMgCr2O4−TiO2系多結晶体を用いた
事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の感湿素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62064541A JP2677991B2 (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62064541A JP2677991B2 (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63229701A JPS63229701A (ja) | 1988-09-26 |
| JP2677991B2 true JP2677991B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=13261186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62064541A Expired - Lifetime JP2677991B2 (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2677991B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2780398B2 (ja) * | 1989-11-29 | 1998-07-30 | 松下電器産業株式会社 | 感湿素子 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57190258A (en) * | 1981-05-20 | 1982-11-22 | Hitachi Ltd | Humidity sensor |
| JPS5947703A (ja) * | 1982-09-10 | 1984-03-17 | 株式会社富士通ゼネラル | 感湿素子 |
-
1987
- 1987-03-19 JP JP62064541A patent/JP2677991B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63229701A (ja) | 1988-09-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |