JPH0635172Y2 - 酸水溶液の濃度を測定するセンサ - Google Patents
酸水溶液の濃度を測定するセンサInfo
- Publication number
- JPH0635172Y2 JPH0635172Y2 JP1806489U JP1806489U JPH0635172Y2 JP H0635172 Y2 JPH0635172 Y2 JP H0635172Y2 JP 1806489 U JP1806489 U JP 1806489U JP 1806489 U JP1806489 U JP 1806489U JP H0635172 Y2 JPH0635172 Y2 JP H0635172Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- concentration
- layer
- acid
- water vapor
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は酸水溶液の濃度を測定するセンサに関するもの
であり、更に詳しくは酸水溶液の水蒸気圧からその濃度
を知るようにしたセンサに関するものである。
であり、更に詳しくは酸水溶液の水蒸気圧からその濃度
を知るようにしたセンサに関するものである。
従来の技術 硫酸、塩酸、酢酸などの酸の水溶液濃度を測定したいと
いう要望は多い。殊に、鉛電池の電解液としての硫酸の
濃度は鉛電池の充放電状態と密接な関係があるため、鉛
電池の硫酸の濃度を簡便に測定し得る装置の出現が待望
されている。
いう要望は多い。殊に、鉛電池の電解液としての硫酸の
濃度は鉛電池の充放電状態と密接な関係があるため、鉛
電池の硫酸の濃度を簡便に測定し得る装置の出現が待望
されている。
従来、鉛電池の硫酸濃度は浮子式比重計や光屈折式比重
計によって測定されるのが通例である。
計によって測定されるのが通例である。
また、特殊な方法として、鉛電池の硫酸電解液上部空間
の湿度によって硫酸濃度を知ることが西独特許第225420
7号（1973）に提案されている。この方法は硫酸水溶液
と気液平衡状態にある上部空間の水蒸気圧が硫酸濃度に
よって変化することから該空間部の水蒸気圧を測定する
ことにより硫酸水溶液濃度を知ることが出来るとするも
のである。更にこの提案を発展させ、湿度センサを多孔
性のポリプロピレン膜で被覆したものを硫酸水溶液中に
直接浸漬し、多孔ポリプロピレン膜の孔を通して拡散し
てくる水蒸気の分圧を測定することがJ.L.Weininger,J.
L.Briant,J.Electrochem.Soc.129,2409（1982）に提案
されている。
の湿度によって硫酸濃度を知ることが西独特許第225420
7号（1973）に提案されている。この方法は硫酸水溶液
と気液平衡状態にある上部空間の水蒸気圧が硫酸濃度に
よって変化することから該空間部の水蒸気圧を測定する
ことにより硫酸水溶液濃度を知ることが出来るとするも
のである。更にこの提案を発展させ、湿度センサを多孔
性のポリプロピレン膜で被覆したものを硫酸水溶液中に
直接浸漬し、多孔ポリプロピレン膜の孔を通して拡散し
てくる水蒸気の分圧を測定することがJ.L.Weininger,J.
L.Briant,J.Electrochem.Soc.129,2409（1982）に提案
されている。
考案が解決しようとする課題 上記の浮子式比重計や光屈折式比重計は、その寸法が大
きすぎるため、鉛電池に挿入するわけにはいかず、ま
た、硫酸水溶液の濃度を連続的に測定することができな
いという難点があった。
きすぎるため、鉛電池に挿入するわけにはいかず、ま
た、硫酸水溶液の濃度を連続的に測定することができな
いという難点があった。
これに対し、鉛電池の電解液上部の湿度を湿度センサで
測定するという方法の場合には、硫酸の濃度が変化した
とき、硫酸水溶液の水蒸気圧と空間部分の水蒸気圧が平
衡に達するのに時間がかかり、このため応答速度が遅い
という問題があった。また、上述のWeiniger等の方法の
場合、多孔性のポリプロピレンは撥水性が不十分である
ため、水蒸気だけでなく硫酸水溶液自体が膜を通って湿
度センサの感湿部に到達してしまい、湿度を正確に測定
できなくなるばかりか、化学的に侵されて、寿命が極め
て短いという欠点があった。
測定するという方法の場合には、硫酸の濃度が変化した
とき、硫酸水溶液の水蒸気圧と空間部分の水蒸気圧が平
衡に達するのに時間がかかり、このため応答速度が遅い
という問題があった。また、上述のWeiniger等の方法の
場合、多孔性のポリプロピレンは撥水性が不十分である
ため、水蒸気だけでなく硫酸水溶液自体が膜を通って湿
度センサの感湿部に到達してしまい、湿度を正確に測定
できなくなるばかりか、化学的に侵されて、寿命が極め
て短いという欠点があった。
課題を解決するための手段 これに対し、本願考案者等は、湿度センサを多孔質非透
水性フッ素樹脂層と水蒸気選択透過層と酸上記吸収層と
からなる３重層構造膜で被覆した比較的応答速度が速
く、長寿命の水溶液濃度センサを提案した。（特願昭63
−76210号参照） 本考案は、この水溶液濃度センサを改良し、応答性を損
なうことなく更に寿命の延長を計ろうとするもので、上
記多孔質非透水性フッ素樹脂層と水蒸気選択透過層と酸
蒸気吸収層との３重層構造膜２枚を一体に積層した膜、
すなわち、多孔質非透水性フッ素樹脂層−水蒸気選択透
過層−酸蒸気吸収層−多孔質非透水性フッ素樹脂層−水
蒸気選択透過層−酸蒸気吸収層の６重層構造の保護膜で
湿度センサを被覆するものである。
水性フッ素樹脂層と水蒸気選択透過層と酸上記吸収層と
からなる３重層構造膜で被覆した比較的応答速度が速
く、長寿命の水溶液濃度センサを提案した。（特願昭63
−76210号参照） 本考案は、この水溶液濃度センサを改良し、応答性を損
なうことなく更に寿命の延長を計ろうとするもので、上
記多孔質非透水性フッ素樹脂層と水蒸気選択透過層と酸
蒸気吸収層との３重層構造膜２枚を一体に積層した膜、
すなわち、多孔質非透水性フッ素樹脂層−水蒸気選択透
過層−酸蒸気吸収層−多孔質非透水性フッ素樹脂層−水
蒸気選択透過層−酸蒸気吸収層の６重層構造の保護膜で
湿度センサを被覆するものである。
作用 本考案の水溶液濃度センサの作用原理は上述のWeiniger
等が提案したものと基本的に同じである。すなわち、湿
度センサを多孔質非透水性フッ素樹脂層と水蒸気選択透
過層と酸蒸気吸収層とからなる保護膜で被覆し、酸水溶
液中に浸漬すると、その酸水溶液中の水分が蒸気となっ
て前記保護膜の孔を拡散していき、やがて膜を境にして
気液が平衡する。この時、膜内の気相中の水蒸気圧は湿
度センサにより湿度として捕らえられる。
等が提案したものと基本的に同じである。すなわち、湿
度センサを多孔質非透水性フッ素樹脂層と水蒸気選択透
過層と酸蒸気吸収層とからなる保護膜で被覆し、酸水溶
液中に浸漬すると、その酸水溶液中の水分が蒸気となっ
て前記保護膜の孔を拡散していき、やがて膜を境にして
気液が平衡する。この時、膜内の気相中の水蒸気圧は湿
度センサにより湿度として捕らえられる。
一般に酸水溶液の水蒸気圧は酸の濃度が高ければ高いほ
ど低いが、酸の既知の濃度と上述の湿度センサによって
検出される相対湿度との関係を求めておけば、未知の濃
度の酸水溶液に上述のセンサを浸漬した際の相対湿度の
値から、その酸水溶液の濃度を知ることができる。
ど低いが、酸の既知の濃度と上述の湿度センサによって
検出される相対湿度との関係を求めておけば、未知の濃
度の酸水溶液に上述のセンサを浸漬した際の相対湿度の
値から、その酸水溶液の濃度を知ることができる。
ここで、多孔質フッ素樹脂層は、酸水溶液自体が内部に
侵入して湿度センサに直接接触するのを防止し、水蒸気
だけを透過させる機能を持っている。フッ素樹脂膜は上
述のWeiniger等の提案したポリプロピレンより撥水性が
はるかに高く、当該目的には優れた機能を発揮する。と
ころで、この多孔質フッ素樹脂層は酸水溶液の侵入を防
ぎはするが、酸自体の蒸気の透過は防止しきれない。こ
れに対して、例えば、パーフルオロカーボンスルフォン
酸からなる水蒸気選択透過層は酸の蒸気の透過を防止
し、水蒸気だけを選択的に透過させる機能を持ってい
る。しかしながら、この多孔質フッ素樹脂層と水蒸気選
択透過層の２重構造膜で被覆しても、長時間、酸水溶液
中で使用すると微量の酸蒸気が膜を透過し、湿度センサ
に悪影響を与える。
侵入して湿度センサに直接接触するのを防止し、水蒸気
だけを透過させる機能を持っている。フッ素樹脂膜は上
述のWeiniger等の提案したポリプロピレンより撥水性が
はるかに高く、当該目的には優れた機能を発揮する。と
ころで、この多孔質フッ素樹脂層は酸水溶液の侵入を防
ぎはするが、酸自体の蒸気の透過は防止しきれない。こ
れに対して、例えば、パーフルオロカーボンスルフォン
酸からなる水蒸気選択透過層は酸の蒸気の透過を防止
し、水蒸気だけを選択的に透過させる機能を持ってい
る。しかしながら、この多孔質フッ素樹脂層と水蒸気選
択透過層の２重構造膜で被覆しても、長時間、酸水溶液
中で使用すると微量の酸蒸気が膜を透過し、湿度センサ
に悪影響を与える。
炭酸カルシウムからなる酸蒸気吸収層は、前記２重層を
透過してきた微量の酸蒸気を、つぎのような化学反応に
よって捕捉する。
透過してきた微量の酸蒸気を、つぎのような化学反応に
よって捕捉する。
H2SO4+CaCO3→ CaSO4+CO2+H2O かかる濃度センサでは、水蒸気選択透過層や酸蒸気吸収
層を厚くすればするほど、センサの寿命は長くなるが、
反応速度が遅くなるので、いたずらに両層を厚くするこ
とはできない。本願考案者等は、水蒸気選択透過層と酸
蒸気吸収層の量をそれぞれ半分にした３重層構造膜２枚
を一体に積層した６重層構造を有する保護膜を使用した
センサは、従来の３重層構造膜のセンサに比べ、応答速
度はほぼ同じ寿命で約２倍になることを見出した。なぜ
３重層構造よりも６重層構造の方が寿命が長くなるのか
は明らかではないが、後者の場合には気−液の平衡が２
重に行われるためであろうと推定される。
層を厚くすればするほど、センサの寿命は長くなるが、
反応速度が遅くなるので、いたずらに両層を厚くするこ
とはできない。本願考案者等は、水蒸気選択透過層と酸
蒸気吸収層の量をそれぞれ半分にした３重層構造膜２枚
を一体に積層した６重層構造を有する保護膜を使用した
センサは、従来の３重層構造膜のセンサに比べ、応答速
度はほぼ同じ寿命で約２倍になることを見出した。なぜ
３重層構造よりも６重層構造の方が寿命が長くなるのか
は明らかではないが、後者の場合には気−液の平衡が２
重に行われるためであろうと推定される。
実施例 以下、本考案の一実施例について詳述する。
先ず、撥水層となる厚さ0.1mm,気孔率75％の多孔性ポリ
テトラフルオロエチレン膜の片面にパーフルオロカーボ
ンスルフォン酸樹脂のアルコール溶液をコーティングし
て1g/m2の水蒸気選択透過層を形成する。次に、この水
蒸気選択透過層の上に、10g/m2の炭酸カルシウムの微粉
末を結着剤で結着させた酸蒸気吸収層を形成して３重層
構造膜を作成し、この３重層構造膜を２枚一体に積層し
て６重層構造膜とする。
テトラフルオロエチレン膜の片面にパーフルオロカーボ
ンスルフォン酸樹脂のアルコール溶液をコーティングし
て1g/m2の水蒸気選択透過層を形成する。次に、この水
蒸気選択透過層の上に、10g/m2の炭酸カルシウムの微粉
末を結着剤で結着させた酸蒸気吸収層を形成して３重層
構造膜を作成し、この３重層構造膜を２枚一体に積層し
て６重層構造膜とする。
次に、この膜でもって、アルミナ基板上に高分子電解質
から成る感湿膜を形成したタイプの湿度センサを袋状に
包み込む。かくして得られた本考案による酸水溶液濃度
センサ（Ａ）の構造を第１図〜第３図に示す。
から成る感湿膜を形成したタイプの湿度センサを袋状に
包み込む。かくして得られた本考案による酸水溶液濃度
センサ（Ａ）の構造を第１図〜第３図に示す。
第１図〜第３図において、湿度センサ１が多孔質非透水
性フッ素樹脂層２と水蒸気選択透過層３と炭酸カルシウ
ムを主体とする酸蒸気吸収層４とから構成される３重層
構造膜を２枚一体に積層した保護膜５で被覆包装されて
いる。
性フッ素樹脂層２と水蒸気選択透過層３と炭酸カルシウ
ムを主体とする酸蒸気吸収層４とから構成される３重層
構造膜を２枚一体に積層した保護膜５で被覆包装されて
いる。
比較のために、前記と同一の多孔性ポリテトラフルオロ
エチレン膜の片面にパーフルオロカーボンスルフォン酸
樹脂のアルコール溶液をコーティングして2g/m2の水蒸
気選択透過層を形成し、更に、この水蒸気選択透過層の
上に、20g/m2の炭酸カルシウムの微粉末を結着剤で結着
させた酸蒸気吸収層を形成した３重層構造膜で被覆した
センサ（Ｂ）も試作した。
エチレン膜の片面にパーフルオロカーボンスルフォン酸
樹脂のアルコール溶液をコーティングして2g/m2の水蒸
気選択透過層を形成し、更に、この水蒸気選択透過層の
上に、20g/m2の炭酸カルシウムの微粉末を結着剤で結着
させた酸蒸気吸収層を形成した３重層構造膜で被覆した
センサ（Ｂ）も試作した。
湿度センサ１による濃度の検出方式は高分子抵抗式であ
り、1KHzの交流を印加した時のインピーダンスを検知
し、そのインピーダンス変化を電圧の変化として検出す
るようにしたものである。
り、1KHzの交流を印加した時のインピーダンスを検知
し、そのインピーダンス変化を電圧の変化として検出す
るようにしたものである。
硫酸水溶液の濃度を変化させた際の両センサ（Ａ）
（Ｂ）の電圧の変化からセンサの応答速度を求めたとこ
ろ、90％応答で本考案によるセンサ（Ａ）は３分、比較
に用いた３重層構造膜のセンサ（Ｂ）は2.9分となり、
応答速度に差はなかった。
（Ｂ）の電圧の変化からセンサの応答速度を求めたとこ
ろ、90％応答で本考案によるセンサ（Ａ）は３分、比較
に用いた３重層構造膜のセンサ（Ｂ）は2.9分となり、
応答速度に差はなかった。
更に、濃度40％の硫酸水溶液（温度30℃）中で連続的に
作動させたときの両センサの寿命は第４図の如くであっ
て、本考案のセンサ（Ａ）は３重層構造膜を用いたセン
サ（Ｂ）の約２倍の寿命を示した。
作動させたときの両センサの寿命は第４図の如くであっ
て、本考案のセンサ（Ａ）は３重層構造膜を用いたセン
サ（Ｂ）の約２倍の寿命を示した。
考案の効果 以上述べたように、本考案は連続に測定でき、応答性が
よく、寿命の長い酸水溶液の濃度を測定するセンサを提
供するものであり、その工業的価値は極めて大である。
よく、寿命の長い酸水溶液の濃度を測定するセンサを提
供するものであり、その工業的価値は極めて大である。
第１図は本考案による酸水溶液の濃度を測定するセンサ
の構造を示す正面図、第２図は第１図に於けるＡ−Ａ線
断面図、第３図は本考案センサに用いた保護膜の拡大断
面図、第４図は硫酸水溶液中の濃度を連続的に測定した
ときの濃度センサの特性の変化を示す図である。 １……湿度センサ ２……多孔質非透水性フッ素樹脂層 ３……水蒸気選択透過層 ４……酸蒸気吸収層 ５……保護膜
の構造を示す正面図、第２図は第１図に於けるＡ−Ａ線
断面図、第３図は本考案センサに用いた保護膜の拡大断
面図、第４図は硫酸水溶液中の濃度を連続的に測定した
ときの濃度センサの特性の変化を示す図である。 １……湿度センサ ２……多孔質非透水性フッ素樹脂層 ３……水蒸気選択透過層 ４……酸蒸気吸収層 ５……保護膜
フロントページの続き (72)考案者 野見 温雄 岡山県和気郡吉永町南方123番地 ジャバ ンゴアテックス株式会社岡山工場内 (72)考案者 柴田 佳彦 岡山県和気郡吉永町南方123番地 ジャバ ンゴアテックス株式会社岡山工場内 (72)考案者 上野 良三 東京都世田谷区赤堤１丁目42番５号 ジャ パンゴアテックス株式会社内 審査官 鹿股 俊雄 (56)参考文献 特公 平５−47777（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】湿度センサを多孔質非透水性フッ素樹脂層
と水蒸気選択透過層と酸蒸気吸収層とを備える多重層構
造膜を一体に積層した保護膜で保護したことを特徴とす
る酸水溶液の濃度を測定するセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1806489U JPH0635172Y2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 酸水溶液の濃度を測定するセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1806489U JPH0635172Y2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 酸水溶液の濃度を測定するセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02109246U JPH02109246U (ja) | 1990-08-31 |
| JPH0635172Y2 true JPH0635172Y2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=31232372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1806489U Expired - Lifetime JPH0635172Y2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 酸水溶液の濃度を測定するセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0635172Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109856342A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-06-07 | 北京康孚科技股份有限公司 | 一种盐溶液浓度在线测量装置 |
-
1989
- 1989-02-17 JP JP1806489U patent/JPH0635172Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02109246U (ja) | 1990-08-31 |
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