JP3448799B2 - 湿度センサ - Google Patents

湿度センサ

Info

Publication number
JP3448799B2
JP3448799B2 JP23973197A JP23973197A JP3448799B2 JP 3448799 B2 JP3448799 B2 JP 3448799B2 JP 23973197 A JP23973197 A JP 23973197A JP 23973197 A JP23973197 A JP 23973197A JP 3448799 B2 JP3448799 B2 JP 3448799B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
soluble
pan
humidity
pva
humidity sensor
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 - Fee Related
Application number
JP23973197A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH1183779A (ja
Inventor
興太郎 小倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Techno UMG Co Ltd
Original Assignee
UMG ABS Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by UMG ABS Ltd filed Critical UMG ABS Ltd
Priority to JP23973197A priority Critical patent/JP3448799B2/ja
Publication of JPH1183779A publication Critical patent/JPH1183779A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3448799B2 publication Critical patent/JP3448799B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は湿度センサに係り、
特に、高分子複合膜よりなる感湿性、感湿応答性、再現
性、耐久性に優れた湿度センサに関する。 【0002】 【従来の技術】ルームエアコン、除湿機などの家庭電気
製品やビル空調では湿度制御によって快適な環境が得ら
れ、また、電子部品製造業、繊維工業及び農業の分野な
どでは、品質向上に適する湿度範囲があることから、安
定な湿度制御が重要視され、この湿度制御のためにより
信頼性の高い湿度センサが要求されている。 【0003】従来提供されている湿度センサは大別し
て、伸縮式,乾湿球式,電気抵抗式,静電容量式,露点
式,電磁波吸収式があるが、これらのうち、電気信号が
得られてマイクロプロセッサとの接続が容易である、小
型軽量化が図れ、構造が簡単であるなどの特徴を備える
電気抵抗式のものが注目を集めている。 【0004】電気抵抗式湿度センサとしては、古くから
電解質,有機高分子,半導体,金属酸化物など各種の感
湿材が開発されているが、長期安定性が期待される点
で、高分子電解質を感湿膜とする湿度センサの検討が行
われている。 【0005】具体的には、ポリビニルアルコールとポリ
アクリル酸ソーダ等の電解質を含む感湿材(特開昭58
−171657号公報)、更にこれにセルロース誘導体
を配合したもの(特開昭59−94053号公報)、ポ
リイミド膜からなる感湿材(特開平6−148122号
公報)等が提案されている。また、ポリアニリンの感湿
性についても、報告がなされている(Synth. Met., 18,
311,(1987))。 【0006】このような電気抵抗式湿度センサに要求さ
れる特性は次の通りである。 高感度であること。即
ち、湿度変化に対して、抵抗(又は電気伝導度)が大き
く変化すること。 応答性に優れること。即ち、湿度
の変化に対して追従性が良く、湿度が上昇したときの抵
抗(又は電気伝導度)変化と湿度が低下したときの抵抗
(又は電気伝導度)変化とで差が殆どなく、ヒステリシ
スが見られないこと。 再現性、耐久性に優れるこ
と。即ち、高湿条件と低湿条件とを繰り返し経験して
も、抵抗(又は電気伝導度)の再現性が良く、繰り返し
使用に十分に耐え得ること。 【0007】また、工業製品であることから、製造が容
易で安価に製造可能であることが要求されており、より
一層高感度で応答性、再現性、耐久性に優れ、しかも容
易かつ安価に製造可能な湿度センサが求められている。 【0008】本出願人はこのような特性を備える湿度セ
ンサとして、ポリ(o−フェニレンジアミン)(PoP
d)とポリビニルアルコールとの複合膜よりなる湿度セ
ンサを開発し、先に特許出願した(特開平9−1896
73号公報)。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】特願平8−3848号
記載の湿度センサは、上記要求特性を満たす良好な高分
子複合膜よりなる湿度センサであるが、工業製品におい
ては、原料の選択の自由度を高める目的で、更に異なる
高分子複合膜素材よりなる湿度センサの開発が求められ
ている。 【0010】なお、従来、ポリアニリンの感湿性は報告
されているが、ポリアニリンは自立性がなく、殆どの溶
媒に不溶で、そのために加工性が悪く、工業製品として
の応用が困難であった。 【0011】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、感湿性、感湿応答性、再現性、繰り返し
耐久性に優れ、容易かつ安価に製造可能な高分子複合膜
よりなる湿度センサを提供することを目的とする。 【0012】 【課題を解決するための手段】本発明の湿度センサは
溶性ポリアニリンとポリビニルアルコールとの複合膜
を備えてなることを特徴とする。 【0013】本発明者らは、殆どの溶媒に不溶で加工が
困難とされているポリアニリンについて、ドーパントの
イオンサイズを大きくすることで可溶化し、可溶性ポリ
アニリン(PAn)/ポリビニルアルコール(PVA
複合膜を製造し、その電気伝導度を調べたところ、湿度
変化に対応して直線的に大きく変化することを確認し
た。なお、可溶性ポリアニリンの平衡反応式を図に示
す。この可溶性ポリアニリン自体は公知であり、特開平
7−330901号公報、同6−200017号公報、
特開昭64−51434号公報に記載がある。 【0014】本発明によれば、感湿性、感湿応答性、再
現性、繰り返し耐久性等に優れ、容易かつ安価に製造可
能な湿度センサが提供される。 【0015】なお、従来感湿性が報告されているポリア
ニリン単体の電気伝導度は、約10%から約100%の
湿度変化に対して電気伝導度の変化は著しく小さいが、
所定量の可溶性PAnを含む可溶性PAn/PVA複合
膜であれば3〜4オーダーの変化がみられる。 【0016】 【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する 【0017】まず本発明の湿度センサを構成する可溶
性PAn/PVA複合膜の製造方法について説明する。 【0018】可溶性PAn/PVA複合膜の製造に当っ
ては、まず、アニリンを重合させて可溶性PAnを製造
する。可溶性PAnは、アニリンを含む酸水溶液に、
(NH等の酸化剤を加えて化学重合させ
ることにより製造することができる。この化学重合に当
り、酸水溶液の酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝
酸、過塩素酸などの無機酸、ベンゼンスルホン酸、p−
トルエンスルホン酸、m−ニトロ安息香酸、トリクロロ
酢酸などの有機酸、ポリビニルスルホン酸等のポリマー
酸を使用することができる。 【0019】この可溶性PAnをジメチルスルホキシド
DMSOに、1.0重量%以上、好ましくは約1.
5重量%の飽和濃度に溶解させて可溶性PAn/DMS
O溶液を調製する。 【0020】別にPVAを1.8〜10重量%濃度でD
MSOに溶解させてPVA/DMSO溶液を調製する。 【0021】これら可溶性PAn/DMSO溶液とPV
A/DMSO溶液を所定割合で撹拌混合し、真空乾燥す
ることにより可溶性PAn/PVA複合膜を得ることが
できる。 【0022】この可溶性PAn/PVA複合膜は、可溶
性PAnとPVAとが化学的に結合したものではなく、
単に混合状態で複合されたものである。 【0023】本発明において、可溶性PAn/PVA複
合膜中の可溶性PAnとPVAとの割合は、可溶性PA
n20〜90重量%に対してPVA80〜10重量%で
あることが好ましい。この範囲よりも可溶性PAnが多
いと導電性の湿度依存性が低下し、逆にPVAが多いと
導電性が損なわれ、いずれも良好な感湿性が得られな
い。 【0024】なお、可溶性PAnはPVAに比べて著し
く高比重であり、従って、上記可溶性PAn20〜90
重量%という含有量は、体積含有量にして、0.25〜
1.0体積%の小容量であるが、可溶性PAnは、N−
メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジ
メチルスルホキシド(DMSO)への溶解度が高く、P
VAをマトリックスとして極めて分散性良く混合され、
均質性の高い可溶性PAn/PVA複合膜を得ることが
できる。可溶性PAn/PVA複合膜中のより好ましい
可溶性PAnの体積含有量は0.20〜0.30体積%
である。 【0025】本発明の湿度センサは、常法に従って、絶
縁基板上に形成された電極上に可溶性PAn/PVA複
合膜を成膜し、この上に上部電極を形成することにより
容易にかつ安価に製造することができる。 【0026】なお、可溶性PAn/PVA複合膜の膜厚
は電気伝導度には影響しないが、作成上の簡便さの点か
ら0.01〜10μm程度であることが好ましい。 【0027】 【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。 【0028】なお、実施例における複合膜の湿度変化に
対する電気伝導度の測定は次のようにして行った。 【0029】即ち、複合膜を白金くし形電極にキャスト
し、恒温セル内の試料台に固定して湿度変化に対する電
気伝導度(σ)の変化を二端子法で測定した。測定セル
中の温度は、飽和塩類の水蒸気圧を用いる湿度定法で調
整し、恒湿セルは恒温水槽に入れ、20℃に保った。セ
ル内の温度はデジタル温湿度計で測定した。また、電気
伝導度はHA-501G Potentiostat/Galvanostat(北斗電
工)を用いてin situで測定した 【0030】施例、比較例 0.15Mアニリン/0.1M p−トリエンスルホン
酸水溶液100mLに、0.15M(NH4 )2 S2
O8 /0.1M p−トルエンスルホン酸水溶液40
mLを加えて化学酸化重合することにより、可溶性PA
nを合成した。この可溶性PAnをDMSOに飽和状態
に溶解し、6.0重量%PVA/DMSO溶液と撹拌混
合し真空乾燥の後、膜厚0.01μmの下記可溶性PA
n含有量の可溶性PAn/PVA複合膜を得た。 【0031】可溶性PAn/PVA複合膜中の可溶性P
An含有量 実施例:0.28体積% 実施例:0.23体積% 実施例:4.3体積% 【0032】比較のため、PVAを用いず、可溶性PA
nのみで同様の膜厚のPAn膜を製造した(比較例
)。 【0033】得られた各PAn/PVA複合膜及びPA
n膜について、電気伝導度の湿度依存性を調べ、結果を
に示した。 【0034】図より明らかなように、相対湿度が0%
から100%に増加すると、可溶性PAnが0.28体
積%、0.23体積%の複合膜では3〜4オーダーの電
気伝導度変化が見られた。しかし、PAnのみの場合で
は直線性は成立しない。また、可溶性PAnの割合が
4.3体積%と多いものでは直線性を示す領域が制限さ
れている。 【0035】上記可溶性PAn/PVA複合膜のうち、
可溶性PAn含有量が0.28体積%のものについて、
相対湿度を38%から48%に、また48%から38%
に変化させた場合の電気伝導度と応答時間との関係を調
べ、結果を図に示した。図より明らかなように、加
湿過程の応答時間は約45秒であり、除湿過程の応答時
間は9分であった。これはPVAの水分子との親和性と
脱離の困難性に起因するものと考えられる。しかし定常
状態における電気伝導度は加湿、除湿過程を問わずほぼ
一定値に達した。 【0036】なお、実施例1の可溶性PAn/PVA複
合膜について、高湿条件と低湿条件とを繰り返した場合
の電気伝導度の変化を調べたところ、安定しており、再
現性、繰り返し耐久性に優れ、長期にわたり良好な感湿
性を示すことが確認された。 【0037】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、感
湿性、感湿応答性、再現性、繰り返し耐久性等に優れ、
容易かつ安価に製造可能な湿度センサが提供される。
【図面の簡単な説明】 【図1】実施例で得られた可溶性PAn/PVA
複合膜と比較例のPAn膜の電気伝導度の湿度依存性
を示すグラフである。 【図2】実施例で得られた可溶性PAn/PVA複合
膜の加湿及び除湿過程の応答時間を示すグラフである。 【図3】可溶性PAnの平衡反応式を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/12

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 可溶性ポリアニリンとポリビニルアルコ
    ールとの複合膜を備えてなる湿度センサ。
JP23973197A 1997-09-04 1997-09-04 湿度センサ Expired - Fee Related JP3448799B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23973197A JP3448799B2 (ja) 1997-09-04 1997-09-04 湿度センサ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23973197A JP3448799B2 (ja) 1997-09-04 1997-09-04 湿度センサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1183779A JPH1183779A (ja) 1999-03-26
JP3448799B2 true JP3448799B2 (ja) 2003-09-22

Family

ID=17049100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23973197A Expired - Fee Related JP3448799B2 (ja) 1997-09-04 1997-09-04 湿度センサ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3448799B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19921470B4 (de) * 1999-05-08 2008-12-11 Behr Gmbh & Co. Kg Fühler zur Lufttemperaturmessung in einem Kraftfahrzeug
JP5315684B2 (ja) 2007-12-18 2013-10-16 セイコーエプソン株式会社 電気泳動表示装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEMICAL SENSORS,日本,1997年 3月,Vol.13,Suppl.A,5−8

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1183779A (ja) 1999-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100523799C (zh) 聚电解质/本征导电聚合物复合湿敏元件及其制作方法
CN102279212A (zh) 可测定低湿环境湿度的电阻型湿敏元件及其制作方法
RU2602489C1 (ru) Емкостный сенсор влажности газообразной среды
JPS60168044A (ja) 感湿素子
JPH0412418B2 (ja)
US5131990A (en) Fluoropolymer humidity sensors
JP3448799B2 (ja) 湿度センサ
JPS6156952A (ja) 感湿抵抗素子
JP2006071647A (ja) 湿度センサ用感湿素子
CN106800653B (zh) 聚酰亚胺湿敏材料及其在电容型湿度传感器的应用
US5040090A (en) Capacitive moisture-sensor
JP2007163449A (ja) 湿度センサー及びその製造方法
JPH09189673A (ja) 湿度センサ
CN201096743Y (zh) 聚电解质/本征导电聚合物复合电阻型薄膜湿敏元件
JP4057036B2 (ja) 湿度センサ用感湿素子の製造方法
CN201096744Y (zh) 一种聚合物接枝碳黑复合电阻型薄膜湿敏元件
CN108195888A (zh) 采用交联高分子复合感湿材料的阻抗型湿敏元件及其制作方法
CN110702746B (zh) 稠环方酰胺聚合物、基于稠环方酰胺聚合物的湿敏传感器及其制备方法
JP2874024B2 (ja) 湿度センサ
JP2874026B2 (ja) 湿度センサ
JP2874021B2 (ja) 湿度センサ
JP2874023B2 (ja) 湿度センサ
JP2874025B2 (ja) 湿度センサ
JP2969547B2 (ja) 湿度センサおよびその製造方法
JP4042810B2 (ja) ガス測定装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20030603

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090711

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100711

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100711

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110711

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120711

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees