JP2959122B2 - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
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- JP2959122B2 JP2959122B2 JP2323687A JP32368790A JP2959122B2 JP 2959122 B2 JP2959122 B2 JP 2959122B2 JP 2323687 A JP2323687 A JP 2323687A JP 32368790 A JP32368790 A JP 32368790A JP 2959122 B2 JP2959122 B2 JP 2959122B2
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- humidity
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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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。
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 従来この種の感湿素子として、例えば当出願人による
特開昭63−229701がある。
特開昭63−229701がある。
以下、従来の感湿素子について説明する。感湿材とし
てポリアクリル酸ソーダが用いられ、前記ポリアクリル
酸ソーダは金属酸化物からなる多孔質体の孔の中に保持
され、前記多孔質体は多孔質電極間に挟着された構成で
ある。
てポリアクリル酸ソーダが用いられ、前記ポリアクリル
酸ソーダは金属酸化物からなる多孔質体の孔の中に保持
され、前記多孔質体は多孔質電極間に挟着された構成で
ある。
以上のように構成された従来の感湿素子について、以
下その動作を説明する。
下その動作を説明する。
前記感湿材が接触している水分を吸うと感湿材の電気
抵抗が変化し、前記電極に流れる電流が変化するように
なっている。この感湿素子では多孔質体が多孔質電極間
に挟着されているため、感湿材に付着した水分の急激な
温度変化による膨張、収縮が生じても感湿材に亀裂や剥
離等が生じず長期間安定した特性を得ることができるよ
うになっている。
抵抗が変化し、前記電極に流れる電流が変化するように
なっている。この感湿素子では多孔質体が多孔質電極間
に挟着されているため、感湿材に付着した水分の急激な
温度変化による膨張、収縮が生じても感湿材に亀裂や剥
離等が生じず長期間安定した特性を得ることができるよ
うになっている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記従来の構成では、相対湿度30％RH以
下における電気抵抗が1MΩ以上、10％RH以下では10MΩ
以上と過大になるため、これを回路部品として使用した
場合に、流れる電流が極めて小さくなるため使用に際し
実質的な制約を生じる。また、相対湿度の変化に対する
電気抵抗の変化が過大であるため、これを比較抵抗を用
いて分電圧を出力として取り出す場合、相対湿度に対す
る出力電圧変化の度合い、すなわち湿度感度が特定の中
湿度域に集中してしまい、逆に低湿度域及び高湿度域に
おける感度が小さくなってしまう。このため高湿度域お
よび低湿度域における分解能がなくなり高精度の湿度検
知が不可能となるという問題があった。
下における電気抵抗が1MΩ以上、10％RH以下では10MΩ
以上と過大になるため、これを回路部品として使用した
場合に、流れる電流が極めて小さくなるため使用に際し
実質的な制約を生じる。また、相対湿度の変化に対する
電気抵抗の変化が過大であるため、これを比較抵抗を用
いて分電圧を出力として取り出す場合、相対湿度に対す
る出力電圧変化の度合い、すなわち湿度感度が特定の中
湿度域に集中してしまい、逆に低湿度域及び高湿度域に
おける感度が小さくなってしまう。このため高湿度域お
よび低湿度域における分解能がなくなり高精度の湿度検
知が不可能となるという問題があった。
課題を解決するための手段 本発明は感湿材として従来用いられているポリアクリ
ル酸ソーダの代わりにポリアミン系感湿材を用いるよう
にしたものである。
ル酸ソーダの代わりにポリアミン系感湿材を用いるよう
にしたものである。
作用 上記構成により、30％RH以下の低湿度域における電気
抵抗を抑え、相対湿度変化に対する電気抵抗の変化を小
さくできるため、広い湿度範囲において高精度の湿度検
知が可能となる。
抵抗を抑え、相対湿度変化に対する電気抵抗の変化を小
さくできるため、広い湿度範囲において高精度の湿度検
知が可能となる。
実施例 実験例１ 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図はその正面図である。１は平均重合度2000の
アルキルアミンエピクロルヒドリンの付加重合物の４級
塩を用いたポリアミン系感湿材、２は前記感湿材１を孔
に保持するMgCr2O4−TiO2系混合物を1300℃、２時間空
気中で焼成して得られた気孔率35％のMgCr2O4−TiO2多
結晶体からなる多孔質体、３は前記多孔質体２を挟着す
るRuO2ペーストをスクリーン印刷し、800℃、10分間焼
き付けを行い形成した多孔質電極、４はリード線、５は
前記多孔質電極３と前記リード線４を接着するRuO2とガ
ラスからなる無機導電性接着材である。
図、第２図はその正面図である。１は平均重合度2000の
アルキルアミンエピクロルヒドリンの付加重合物の４級
塩を用いたポリアミン系感湿材、２は前記感湿材１を孔
に保持するMgCr2O4−TiO2系混合物を1300℃、２時間空
気中で焼成して得られた気孔率35％のMgCr2O4−TiO2多
結晶体からなる多孔質体、３は前記多孔質体２を挟着す
るRuO2ペーストをスクリーン印刷し、800℃、10分間焼
き付けを行い形成した多孔質電極、４はリード線、５は
前記多孔質電極３と前記リード線４を接着するRuO2とガ
ラスからなる無機導電性接着材である。
以上のように構成された本実施例の感湿素子につい
て、以下感湿材の保持方法について説明する。
て、以下感湿材の保持方法について説明する。
ポリアミン系感湿材１を多孔質体２の孔に保持するた
めには平均重合度2000のアルキルアミンエピクロルヒド
リンの付加重合物の４級塩を導電率20s/cmの水溶液にし
て、多孔質体２に多孔質電極３が取り付けられたものを
その水溶液に所定時間浸漬し、150℃、１時間乾燥す
る。
めには平均重合度2000のアルキルアミンエピクロルヒド
リンの付加重合物の４級塩を導電率20s/cmの水溶液にし
て、多孔質体２に多孔質電極３が取り付けられたものを
その水溶液に所定時間浸漬し、150℃、１時間乾燥す
る。
第３図は上記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、横軸を気体の相対湿度、縦軸を孔にポ
リアミン系感湿材１を保持している多孔質体２の電気抵
抗を表している。図からわかるように、前記感湿素子は
相対湿度10％RHから90％RH湿度範囲において約３桁の電
気抵抗の変化を促えることができる。
すグラフであり、横軸を気体の相対湿度、縦軸を孔にポ
リアミン系感湿材１を保持している多孔質体２の電気抵
抗を表している。図からわかるように、前記感湿素子は
相対湿度10％RHから90％RH湿度範囲において約３桁の電
気抵抗の変化を促えることができる。
第４図は感湿素子の電気抵抗の変化を電圧出力として
取り出すための回路であり、６は感湿素子、７は10KΩ
の比較抵抗、８は前記感湿素子６及び比較抵抗７に直列
に接続されているAC1Vの電源であり、９は感湿素子６の
両端部から出力電圧を取り出す端子である。
取り出すための回路であり、６は感湿素子、７は10KΩ
の比較抵抗、８は前記感湿素子６及び比較抵抗７に直列
に接続されているAC1Vの電源であり、９は感湿素子６の
両端部から出力電圧を取り出す端子である。
第５図は実験例１における感湿素子を第４図の回路に
適用した際の出力電圧を示すグラフであり、横軸は気体
の相対湿度、縦軸は端子９間の電圧である。図からわか
るように、相対湿度に対する電圧変化は全湿度域におい
て緩やかに変化し、高湿度域及び低湿度域においても十
分な感度を有している。
適用した際の出力電圧を示すグラフであり、横軸は気体
の相対湿度、縦軸は端子９間の電圧である。図からわか
るように、相対湿度に対する電圧変化は全湿度域におい
て緩やかに変化し、高湿度域及び低湿度域においても十
分な感度を有している。
実験例２ 多孔質体２としてBa1-X Srx TiO3系混合物を1200℃４
時間空気中で焼成して得た気孔率が25％のBa1-X Srx Ti
O3系多結晶体を用い、実験例１と同様にして平均重合度
2000のアルキルアミンエピクロルヒドリンの付加重合物
の４級塩を多孔質体２の孔中に保持した感湿素子を得、
これを用いて気体の相対湿度に対する電気抵抗の依存性
を確認した。その結果を第６図に示す。第６図は横軸を
気体の相対湿度、縦軸をポリアミン系感湿材を保持して
いる多孔質体２の電気抵抗を示している。第６図からわ
かるように、実験例１に比べて感湿特性は全湿度域でわ
ずかに上昇しているものの実験例１と同様の相対湿度10
％RHから90％RHの湿度範囲内において約３桁の電気抵抗
の変化を示す。
時間空気中で焼成して得た気孔率が25％のBa1-X Srx Ti
O3系多結晶体を用い、実験例１と同様にして平均重合度
2000のアルキルアミンエピクロルヒドリンの付加重合物
の４級塩を多孔質体２の孔中に保持した感湿素子を得、
これを用いて気体の相対湿度に対する電気抵抗の依存性
を確認した。その結果を第６図に示す。第６図は横軸を
気体の相対湿度、縦軸をポリアミン系感湿材を保持して
いる多孔質体２の電気抵抗を示している。第６図からわ
かるように、実験例１に比べて感湿特性は全湿度域でわ
ずかに上昇しているものの実験例１と同様の相対湿度10
％RHから90％RHの湿度範囲内において約３桁の電気抵抗
の変化を示す。
実験例３ 多孔質体２として1300℃、２時間、焼成した気孔率30
％のAl2O3多孔結晶体を用い、実験例１と同様にして平
均重合度2000のアルキルアミンエピクロルヒドリンの付
加重合物の４級塩を多孔質体２の孔中に保持した感湿素
子を得、これを用いて気体の相対湿度に対する電気抵抗
の依存性を確認した。その結果を第７図に示す。第７図
は横軸を気体の相対湿度、縦軸をポリアミン系感湿材を
保持している多孔質体２の電気抵抗を示している。第７
図からわかるように、感湿特性は実験例１とほぼ同様で
あり良好な湿度応答を示している。
％のAl2O3多孔結晶体を用い、実験例１と同様にして平
均重合度2000のアルキルアミンエピクロルヒドリンの付
加重合物の４級塩を多孔質体２の孔中に保持した感湿素
子を得、これを用いて気体の相対湿度に対する電気抵抗
の依存性を確認した。その結果を第７図に示す。第７図
は横軸を気体の相対湿度、縦軸をポリアミン系感湿材を
保持している多孔質体２の電気抵抗を示している。第７
図からわかるように、感湿特性は実験例１とほぼ同様で
あり良好な湿度応答を示している。
比較例 多孔質体として実験例１と同様にMgCr2O4−TiO2系結
晶体を用い、これに平均重合度2000のポリアクリル酸ソ
ーダを実験例１と同様の方法で保持した感湿素子を得
た。
晶体を用い、これに平均重合度2000のポリアクリル酸ソ
ーダを実験例１と同様の方法で保持した感湿素子を得
た。
第８図は本比較例における感湿素子の特性を示すグラ
フであり、横軸は相対湿度、縦軸を孔にポリアクリル酸
ソーダを保持している多孔質体の電気抵抗である。図か
らわかるように、比較例では、電気抵抗の変化は相対湿
度10％RHから90％RHの間で約５桁の変化を示し、30％RH
以下の相対湿度で電気抵抗は1MΩ以上、10％RH以下の相
対湿度で10MΩ以上であった。
フであり、横軸は相対湿度、縦軸を孔にポリアクリル酸
ソーダを保持している多孔質体の電気抵抗である。図か
らわかるように、比較例では、電気抵抗の変化は相対湿
度10％RHから90％RHの間で約５桁の変化を示し、30％RH
以下の相対湿度で電気抵抗は1MΩ以上、10％RH以下の相
対湿度で10MΩ以上であった。
第９図は本比較例における感湿素子を第４図の回路に
適用した際の出力電圧を示すグラフであり、横軸は気体
の相対湿度、縦軸は端子９間（第４図参照）の電圧であ
る。図からわかるように、相対湿度に対する電圧変化は
実験例１に比し30％〜70％RHで大きく、30％RH以下及び
70％RH以上おいては極端に小さくなっている。すなわ
ち、電圧変化の小さい湿度域では高精度の湿度検知が困
難であることがわかる。
適用した際の出力電圧を示すグラフであり、横軸は気体
の相対湿度、縦軸は端子９間（第４図参照）の電圧であ
る。図からわかるように、相対湿度に対する電圧変化は
実験例１に比し30％〜70％RHで大きく、30％RH以下及び
70％RH以上おいては極端に小さくなっている。すなわ
ち、電圧変化の小さい湿度域では高精度の湿度検知が困
難であることがわかる。
発明の効果 本発明は、感湿素子に多数の孔を有する多孔質体を備
え、前記多孔質体の孔にポリアミン系感湿材を保持した
構造により、低湿度域においても電気抵抗が低く抑えら
れるため回路上における使用に問題は発生しない。更に
相対湿度の変化に対する電気抵抗の変化を小さく抑える
ことができるため、回路上で比較抵抗を用いて分電圧を
湿度出力として取り出す場合、広い湿度範囲において電
圧変化が得られ、高精度の湿度検知を可能とした。
え、前記多孔質体の孔にポリアミン系感湿材を保持した
構造により、低湿度域においても電気抵抗が低く抑えら
れるため回路上における使用に問題は発生しない。更に
相対湿度の変化に対する電気抵抗の変化を小さく抑える
ことができるため、回路上で比較抵抗を用いて分電圧を
湿度出力として取り出す場合、広い湿度範囲において電
圧変化が得られ、高精度の湿度検知を可能とした。
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図はその正面図、第３図は実験例１における感湿素
子の特性を示すグラフ、第４図は実験例１における感湿
素子の電気抵抗変化を電圧出力として取り出すための回
路、第５図は実験例１における感湿素子を第４図の回路
に適用した際の出力電圧を示すグラフ、第６図は実験例
２における感湿素子の特性を示すグラフ、第７図は実験
例３における感湿素子の特性を示すグラフ、第８図は本
比較例における感湿素子の特性を示すグラフであり、第
９図は比較例における感湿素子を第４図の回路に適用し
た際の出力電圧を示すグラフである。 １……感湿材、２……多孔質体 ３……多孔質電極、４……リード線 ５……接着材、６……感湿素子 ７……比較抵抗、８……AC1Vの電源 ９……端子
第２図はその正面図、第３図は実験例１における感湿素
子の特性を示すグラフ、第４図は実験例１における感湿
素子の電気抵抗変化を電圧出力として取り出すための回
路、第５図は実験例１における感湿素子を第４図の回路
に適用した際の出力電圧を示すグラフ、第６図は実験例
２における感湿素子の特性を示すグラフ、第７図は実験
例３における感湿素子の特性を示すグラフ、第８図は本
比較例における感湿素子の特性を示すグラフであり、第
９図は比較例における感湿素子を第４図の回路に適用し
た際の出力電圧を示すグラフである。 １……感湿材、２……多孔質体 ３……多孔質電極、４……リード線 ５……接着材、６……感湿素子 ７……比較抵抗、８……AC1Vの電源 ９……端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米田 毅彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 多木 宏光 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−229701（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−660160（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−237044（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 27/12
Claims (5)
- 【請求項１】１対の電極と、 前記電極間に配設される多孔質体とを有する感湿素子で
あって、 多孔質体の孔中にポリアミン系重合物が保持されている
ことを特徴とする感湿素子。 - 【請求項２】多孔質体が無機物からなることを特徴とす
る請求項１記載の感湿素子。 - 【請求項３】多孔質が金属酸化物系セラミックスである
ことを特徴とする請求項１記載の感湿素子。 - 【請求項４】多孔質体がMgCr2O4−TiO2系多結晶体であ
ることを特徴とする請求項１記載の感湿素子。 - 【請求項５】ポリアミン系感湿材がアルキルアミンエピ
クロルヒドリン付加重合物の４級塩であることを特徴と
する請求項１乃至４のいずれか１項に記載された感湿素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2323687A JP2959122B2 (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2323687A JP2959122B2 (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04191649A JPH04191649A (ja) | 1992-07-09 |
| JP2959122B2 true JP2959122B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=18157478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2323687A Expired - Fee Related JP2959122B2 (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2959122B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-26 JP JP2323687A patent/JP2959122B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04191649A (ja) | 1992-07-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070730 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080730 Year of fee payment: 9 |
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