JPH04191649A - 感湿素子 - Google Patents

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、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 従来この種の感湿素子として、例えば当用願人による特
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か用いられ、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。

前記感湿材か接触している水分を吸うと感湿材の電気抵
抗か変化し、前記電極に流れる電流か変化するようにな
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 しかしなか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かＩＭΩ以上、ｌＯ％ＲＨ以下で
はＩＯＭΩ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。

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。

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。■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ＭｇＣｒ２０４−Ｔｉ１ｔ系混合物を１３０
０℃、２時間空気中で焼成して得られた気孔率３５％の
ＭｇＣｒ２０４−Ｔｉｌｔ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Ｒ　ｕ　Ｏｔ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。

ポリアミン系感湿材ｌ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°Ｃ，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。図かられかるように、前記感湿素子は相
対湿度ｌＯ％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ＩＯＫΩ
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Ａｃｔ■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。図かられかる
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
な感度を存している。

実験例２ 多孔質体２としてＢａ＋−ｘ　５ｒｘＴｉｅ、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Ｂａ＋−ｘ　Ｓｒ、ＴｉＯ２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図かられかるように、実験例
１に比へ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″Ｃ１２時間、焼成した気孔
率３０％のＡｌ２Ｏ，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図かられかるように、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Ｍ　ｚ　Ｃｒ　ｔｏ　
４−Ｔ　ｉ　Ｏｘ系結晶体を用い、これに平均重合度２
０００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
てあり、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
れかるように、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ＩＭΩ以上、■
Ｏ％ＲＨ以下の相対湿度でＩＯＭΩ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
。図かられかるように、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か低く抑えられ
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
変化か得られ、高精度の湿度検知を可能とした。

【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。 】・・・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・・
・ＡＣＩＶの電源９・・・端子 代理人の氏名　弁理士　小蝦治　明　ほか２名第１図 第３図 抵抗（Ω） １０′ １０°　　ｑ゛ 第２図 ・件Ｎエ　　　　１ 第４図 第５図 ＡＣ電圧（Ｖ） 相対湿度（ＲＨ（４）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （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。
3. （３）多孔質体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。
4. （４）多孔質体がＭｇＣｒ＿２Ｏ＿４−ＴｉＯ＿２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
   。
5. （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の内いずれか１項に記載された感湿素子。