JPH04110757A

JPH04110757A - 感湿素子

Info

Publication number: JPH04110757A
Application number: JP23141190A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Washida; 鷲田　潔; Satoshi Okumura; 聡奥村; Yoshihiko Sadaoka; 芳彦定岡; Yoshiro Sakai; 酒井　義郎
Original assignee: Shinei KK
Current assignee: Shinei KK
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1992-04-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、光の吸収量の変化を利用して雰囲気中の水分
量を感知するようにした感湿素子に関するものである。

〈従来の技術〉従来広く使用されている感湿素子は、雰囲気中に存在す
る水分量に応じて素子の電気抵抗あるいは静電容量が変
化することを利用したいわゆる電気化学的感湿素子であ
る。

〈発明が解決しようとする課題〉しかし、上記従来の感湿素子は、静電容量あるいは電気
抵抗が湿度によって変化することを利用しているため外
部からの電磁気的な雑音の影響を受は易いという欠点が
ある。また、湿度変化を電気信号としてとらえているた
め視覚的に直感による判断が不可能であった。

そこで、本発明は上記従来例の欠点の解決を図り、視覚
的に直ちに判断できる感湿素子を提供しようとするもの
である。

く課題を解決する為の手段〉雰囲気の湿度に反応して発色、消色する感湿膜が、プロ
トン放出性固体酸で塩基性染料あるいはカチオン染料な
どの第４級アンモニウムを有する染料を固定したものよ
りなる。

〈作用〉プロトン放出性固体酸の一部と塩基性染料あるいはカチ
オン染料との反応により、染料は固体酸に固定される。

即ち塩基性染料あるいはカチオン染料だけでは、水分の
吸着によって可逆的変色をおこさないが、固体酸と塩基
性染料あるいはカチオン染料の複合体では、固体酸の未
反応部へ水分が吸着することにより、固体酸の酸強度の
低下並びに解離プロトンの放出等がおこる結果、増大し
たプロトンの作用で染料が発色または消色する。

そして、この変色開始点は、固体酸および染料の酸強度
により制御することがが可能である。

〈実施例１〉先ず固体酸としてスルホン酸基−Ｓ　Ｏ２Ｈ（Ｎｉｆｉ
ｏｎ＝商品名）を持つ高分子電解質のパウダーをスピナ
ーを用いてガラス基板２上に成膜し、これを乾燥させた
後塩基性染料として例えばマラカイトグリーンの１．６
７８３ｍＭ水溶液に浸漬して、前記Ｎａｆｉｏｎで塩基
性染料の色素を固定した。

その際固定されてない色素は水で洗い落とした後、これ
を乾燥させることによりＮａｆｉｏｎとマラカイトグリ
ーンの複合体からなる感湿膜３が作成され、そして該感
湿膜３を有するガラス基板２をアルミナ反射板１と貼り
合わせることにより第１図のような感湿センサ４が形成
される。

次に第２区のように該センサ４の前面にＹｆｆｉ石英フ
ァイバ８．を配置し、該Ｙ型石英ファイバ８の一端から
感湿センサ４に向かって、ランプ５にて発光せしめた波
長６１０（ｎｓ）の光束を干渉フィルター６、レンズ７
をへて照射する。

もう一方のファイバ８２には、モノクロメータ−９、光
電子増倍管１０、レコーダー１１を順次に接続し、感湿
センサ４の感湿膜３上から返って来る波長６１０（ｎｍ
）の光束の強度即ち相対湿度と反射光の強度との関係に
ついてモニターした結果は第３図の通りである。

また、１から順に０．１７，２９．３Ｂ、４７，５５，
６７．８０（％）の湿度の変化に対する応答特性を見る
と第４図のようになる０、この他に第５図に示すように石英ファイバ又はポリメチ
ルメタアクリレートファイバ８の外周を遮光膜１ａにて
掩い、その先端に前記の複合体からなる感湿膜３を設け
、一端から光束Ｌ１を進入せしめて、該感湿膜３の面に
て反射させ、反射光束を定量的に計測した結果は前記第
１図、第２図における場合と同様であった。

更に第６図のようにファイバ８の外周を遮光膜１ａにて
掩い、該ファイバ８の途中に感湿膜３を設け、該ファイ
バ８の一端から進入せしめた光束り、が該感湿膜３の部
分でどれだけ吸収されて光束Ｌ２になるかを測定すると
、これも又前記第１図、第２図における場合と同様の結
果を得た。

〈実施例２〉また、実施例１におけるガラス基板の代わりにセラミッ
ク基板上に前記同様に成膜したＮａｆｉｏｎパウダーを
乾燥させた後、塩基性染料としてクリスタルバイオレッ
トの１．６７８３餉Ｍ水溶液に浸漬して、前記染料中の
色素をＮａｆｉｏｎで固定する。その際固定されてない
色素は洗い流して乾燥させるとＮａｆｉｏｎとクリスタ
ルバイオレットの複合体からなる感湿膜がセラミック基
板上に形成される。

そして、実施例１（第２図）と同様の測定系で波長が６
３０（ｎｍ）の光を投射して、その強度について湿度を
１から順に０．２９，３８，５０，５８，６８，７１．
８３（％）まで変化させてモニターしたところ第７図の
ような相対湿度に対する反射光の強度の変化が見られた
。

これを視覚的にみると、クリスタルバイオレットとＮａ
ｆｉｏｎの複合体は、もともと黄色を呈するが、相対湿
度の増加によって水分を吸収し、６３０（止）（赤）の
光吸収量が増加するにつれ、その補色である緑色を呈す
るようになる。

以上は固体酸としてＮａｆｉｏｎパウダーを使用したが
、これに限らずその他、固体酸例えばカオリナイト、モ
ントモリロナイト、シリカ−アルミナ、アルミナ−ボリ
ア、シリカ−マグネシア、ベントナイトやＨ５ＢＯ，、
Ｈ，ＰＯ，、Ｈ２ＳＯ４を担持したシリカゲル等の無機
固体酸、あるいは−ＣＯＯＨ等の極性基をもつ一連の高
分子電解質の膜を用いてもよく、この場合は水分吸着、
水ぬれにより黄褐色から青緑色に変化する。

そして、塩基性染料としても、前記のマラカイトグリー
ン、クリスタルバイオレットのみに限らずその他の例え
ば、アシッドブルーフ、ツクシン、ベーシックバイオレ
ット３、モルダントブルー１等のトリフェニルメタン系
染料、チオニン、メチレンブルー等のチアジン系染料、
ニグロシン等のアジン染料、セブロンブルー５Ｇ、ベー
シックブルー５ＧＨ等のオキサジン染料、アクリジンオ
レンジ、アクリジンイエロー等のアクリジン染料、ダイ
レクトイエロー、アシッドイエロー、モルダントオレン
ジ、ナフトールブラックＢ、クロム錫塩、コバルト錫塩
等のアゾ染料が使用できる。

また、カチオン染料としては、カチオンイエロー　３　
Ｇ、カチオンゴールデンイエローＧＬ、カチオンフラビ
ンＩＯＧ、カチオンイエロー５ＧＬ、カチオンオレンジ
Ｒ、カチオンブラウン３ＧＬ、カチオンピンクＦＧ、カ
チオンブリリアントレッド４Ｇ、カチオンレッドＧＴＬ
、カチオンレッドＢＬＨ、カチオンレッド６Ｂ、カチオ
ンレッド５Ｂ、カチオンブルー５Ｇ、カチオンブル−Ｇ
ＲＬ、カチオンブルーＧＬＨ、カチオンネイビーブルー
ＲＬＨ等が使用できる。

〈発明の効果〉本発明は上述のように構成され、相対湿度の変化を一定
波長の光の吸収量の変化としてとらえているため、この
変化を光伝送路な介して光検出器で検知することにより
、外部からの電磁気的な雑音に影響されることがない。

また、光吸収量の変化を色の変化として視覚的に検知す
ることができるという本発明特有の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の実施例を示す。第１図は、感湿センサの斜視図。第２図は、感湿素子を用いた湿度測定装置の略図、第３図は、同上湿度測定装置による反射率（Ｉ／Ｉｏ）
と相対湿度の相関特性図、第４図は、同上湿度測定装置
による相対湿度変化に対する反射率（Ｉ／Ｉｏ）の応答
特性図、第５図は、感湿センサの第２実施例を示す縦断
側面図、第６図は、同上第３実施例を示す縦断側面図、第７図は
、第２図の測定装置による光の波長対反射率（Ｉ／Ｉｏ
）の相関図である。１・・アルミナ反射板、　２・・ガラス基板、３・・・
感湿膜、４・・・感湿センサ

Claims

【特許請求の範囲】

１．雰囲気の湿度に反応して発色、消色する感湿膜が、
固体酸で塩基性染料あるいはカチオン染料などの第４級
アンモニウムを有する染料を固定したものであることを
特徴とする感湿素子。