JPH1183779A - 湿度センサ - Google Patents
湿度センサInfo
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- JPH1183779A JPH1183779A JP23973197A JP23973197A JPH1183779A JP H1183779 A JPH1183779 A JP H1183779A JP 23973197 A JP23973197 A JP 23973197A JP 23973197 A JP23973197 A JP 23973197A JP H1183779 A JPH1183779 A JP H1183779A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 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。 【解決手段】 ポリ−ｏ−アミノフェノール又は可溶性
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。
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。 【解決手段】 ポリ−ｏ−アミノフェノール又は可溶性
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。
Description
【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。
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。
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。
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。
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))。
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。
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。
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）。
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。
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。
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。
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、
ポリ−ｏ−アミノフェノール又は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ことを特
徴とする。
ポリ−ｏ−アミノフェノール又は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ことを特
徴とする。
【００１３】本発明者らは、数種のアニリン誘導体をポ
リビニルアルコール（ＰＶＡ）で複合膜化したものにつ
いて電気伝導度と湿度との関係を調べたところ、ポリ−
ｏ−アミノフェノール（ＰｏＡＰ）／ＰＶＡ複合膜の電
気伝導度は湿度変化に対応して直線的に大きく変化する
こと、この電気伝導度の変化は、湿度上昇時と下降時と
で殆ど差がなく、ヒステリシスは見られないこと、ま
た、高湿条件と低湿条件を繰り返し経験しても再現性良
く良好な感湿性を示すことを確認した。
リビニルアルコール（ＰＶＡ）で複合膜化したものにつ
いて電気伝導度と湿度との関係を調べたところ、ポリ−
ｏ−アミノフェノール（ＰｏＡＰ）／ＰＶＡ複合膜の電
気伝導度は湿度変化に対応して直線的に大きく変化する
こと、この電気伝導度の変化は、湿度上昇時と下降時と
で殆ど差がなく、ヒステリシスは見られないこと、ま
た、高湿条件と低湿条件を繰り返し経験しても再現性良
く良好な感湿性を示すことを確認した。
【００１４】また、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）／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５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６−２０
００１７号公報、特開昭６４−５１４３４号公報に記載
がある。
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）／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５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６−２０
００１７号公報、特開昭６４−５１４３４号公報に記載
がある。
【００１５】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。
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。
【００１６】なお、本発明に係るＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合
膜では、後掲の実施例１の結果からも明らかなように、
約１０％から約１００％の湿度変化に対して電気伝導度
（Ｓ・ｃｍ-1）は、５オーダーも変化しており、これ
は、特開平９−１８６７３号公報のＰｏＰＤ／ＰＶＡ複
合膜の場合の４オーダーの変化に対して非常に大きい。
膜では、後掲の実施例１の結果からも明らかなように、
約１０％から約１００％の湿度変化に対して電気伝導度
（Ｓ・ｃｍ-1）は、５オーダーも変化しており、これ
は、特開平９−１８６７３号公報のＰｏＰＤ／ＰＶＡ複
合膜の場合の４オーダーの変化に対して非常に大きい。
【００１７】また、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。
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。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
【００１９】まず、請求項１の湿度センサを構成するＰ
ｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜の製造方法について説明する。
ｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜の製造方法について説明する。
【００２０】ＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜の製造に当って
は、まず、ｏ−アミノフェノールモノマーを重合させて
ＰｏＡＰを製造する。ＰｏＡＰは、例えばｏ−アミノフ
ェノールを含む酸水溶液に、（ＮＨ4 ）2 Ｓ2 Ｏ8 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。
は、まず、ｏ−アミノフェノールモノマーを重合させて
ＰｏＡＰを製造する。ＰｏＡＰは、例えばｏ−アミノフ
ェノールを含む酸水溶液に、（ＮＨ4 ）2 Ｓ2 Ｏ8 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。
【００２１】このＰｏＡＰをジメチルスルホキシド（Ｄ
ＭＳＯ）に、１．５重量％以上、好ましくは約１．７重
量％の飽和濃度に溶解させてＰｏＡＰ／ＤＭＳＯ溶液を
調製する。
ＭＳＯ）に、１．５重量％以上、好ましくは約１．７重
量％の飽和濃度に溶解させてＰｏＡＰ／ＤＭＳＯ溶液を
調製する。
【００２２】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。
ＭＳＯに溶解させてＰＶＡ／ＤＭＳＯ溶液を調製する。
【００２３】これらＰｏＡＰ／ＤＭＳＯ溶液とＰＶＡ／
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ＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜を得ることができる。
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ＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜を得ることができる。
【００２４】このＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜は、ＰｏＡＰ
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。
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。
【００２５】本発明において、ＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜
中のＰｏＡＰとＰＶＡとの割合は、ＰｏＡＰ２０〜９０
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ＰｏＡＰ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。
中のＰｏＡＰとＰＶＡとの割合は、ＰｏＡＰ２０〜９０
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ＰｏＡＰ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。
【００２６】なお、ＰｏＡＰはＰＶＡに比べて著しく高
比重であり、従って、上記ＰｏＡＰ２０〜９０重量％と
いう含有量は、体積含有量にして、約０．３〜１．０体
積％の小容量であるが、ＰｏＡＰは、ＤＭＳＯへの溶解
度が高く（３３．８ｇ／Ｌ）ＰＶＡ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ＰｏＡＰ／
ＰＶＡ複合膜を得ることができる。
比重であり、従って、上記ＰｏＡＰ２０〜９０重量％と
いう含有量は、体積含有量にして、約０．３〜１．０体
積％の小容量であるが、ＰｏＡＰは、ＤＭＳＯへの溶解
度が高く（３３．８ｇ／Ｌ）ＰＶＡ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ＰｏＡＰ／
ＰＶＡ複合膜を得ることができる。
【００２７】次に、請求項２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。
溶性ＰＡｎ／ＰＶＡ複合膜の製造方法について説明す
る。
【００２８】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、
（ＮＨ4 ）2 Ｓ2 Ｏ8 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。
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、
（ＮＨ4 ）2 Ｓ2 Ｏ8 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。
【００２９】この可溶性ＰＡｎを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／ＤＭＳＯ溶液を調製する。
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／ＤＭＳＯ溶液を調製する。
【００３０】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。
ＭＳＯに溶解させてＰＶＡ／ＤＭＳＯ溶液を調製する。
【００３１】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。
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。
【００３２】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。
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。
【００３３】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。
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。
【００３４】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。
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。
【００３５】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ＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜
又は可溶性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。
縁基板上に形成された電極上にＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜
又は可溶性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。
【００３６】なお、ＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜又は可溶性
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。
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。
【００３７】
【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。
り具体的に説明する。
【００３８】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。
対する電気伝導度の測定は次のようにして行った。
【００３９】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。
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。
【００４０】実施例１、比較例１〜３ ５０ｍＭのｏ−アミノフェノールモノマーを含む０．１
Ｍ硫酸水溶液に、酸化剤として（ＮＨ4 ）2 Ｓ2 Ｏ8 を
０．１５ｍＭ加え、化学酸化重合することにより、Ｐｏ
ＡＰを合成した。このＰｏＡＰをＤＭＳＯに１．５重量
％の飽和状態に溶解し、６．０重量％ＰＶＡ／ＤＭＳＯ
溶液と、ＰｏＡＰ／ＤＭＳＯ溶液：ＰＶＡ／ＤＭＳＯ溶
液＝１：４（体積比）の割合で撹拌混合し真空乾燥の
後、膜厚０．０１μｍのＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜（Ｐｏ
ＡＰ体積含有量：０．２体積％，ＰｏＡＰ重量含有量：
１９．４重量％，ＰＶＡ重量含有量：８０．６重量％）
を得た。
Ｍ硫酸水溶液に、酸化剤として（ＮＨ4 ）2 Ｓ2 Ｏ8 を
０．１５ｍＭ加え、化学酸化重合することにより、Ｐｏ
ＡＰを合成した。このＰｏＡＰをＤＭＳＯに１．５重量
％の飽和状態に溶解し、６．０重量％ＰＶＡ／ＤＭＳＯ
溶液と、ＰｏＡＰ／ＤＭＳＯ溶液：ＰＶＡ／ＤＭＳＯ溶
液＝１：４（体積比）の割合で撹拌混合し真空乾燥の
後、膜厚０．０１μｍのＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜（Ｐｏ
ＡＰ体積含有量：０．２体積％，ＰｏＡＰ重量含有量：
１９．４重量％，ＰＶＡ重量含有量：８０．６重量％）
を得た。
【００４１】比較のため、上記と同様の化学重合法によ
り、ＰｏＰＤを合成し、同様にＰｏＰＤ／ＰＶＡ複合膜
を製造した（比較例１）。
り、ＰｏＰＤを合成し、同様にＰｏＰＤ／ＰＶＡ複合膜
を製造した（比較例１）。
【００４２】得られた複合膜について各々電気伝導度の
湿度依存性を調べ、結果を図１に示した。
湿度依存性を調べ、結果を図１に示した。
【００４３】図１より明らかなように、相対湿度約１０
％〜約９８％の間でＰｏＰＤ／ＰＶＡ複合膜の電気伝導
度は４オーダーにわたり直線的に変化するのに対し、Ｐ
ｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜の電気伝導度は５オーダーにわた
り直線的に変化しており、ＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜は感
湿性に優れていることがわかる。
％〜約９８％の間でＰｏＰＤ／ＰＶＡ複合膜の電気伝導
度は４オーダーにわたり直線的に変化するのに対し、Ｐ
ｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜の電気伝導度は５オーダーにわた
り直線的に変化しており、ＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜は感
湿性に優れていることがわかる。
【００４４】また、両者共に、加湿時（湿度を上昇させ
た場合）の電気伝導度の変化と除湿時（湿度を下降させ
た場合）の電気伝導度の変化には殆ど差はなく、システ
リシスは見られなかった。
た場合）の電気伝導度の変化と除湿時（湿度を下降させ
た場合）の電気伝導度の変化には殆ど差はなく、システ
リシスは見られなかった。
【００４５】なお、更に比較のために、前記と同様にし
てポリ−ｍ−フェニレンジアミン（ＰｍＰＤ）、ポリ−
ｏ−トルイジン（ＰｏＴｄ）を合成し、各々同様にＰｍ
ＰＤ／ＰＶＡ複合膜（比較例２）、ＰｏＴｄ／ＰＶＡ複
合膜（比較例３）を製造し、その電気伝導度の湿度依存
性を調べたところ、直線性は成立せず、また加湿時と除
湿時ではヒステリシスが見られた。
てポリ−ｍ−フェニレンジアミン（ＰｍＰＤ）、ポリ−
ｏ−トルイジン（ＰｏＴｄ）を合成し、各々同様にＰｍ
ＰＤ／ＰＶＡ複合膜（比較例２）、ＰｏＴｄ／ＰＶＡ複
合膜（比較例３）を製造し、その電気伝導度の湿度依存
性を調べたところ、直線性は成立せず、また加湿時と除
湿時ではヒステリシスが見られた。
【００４６】これは、本発明に係るＰｏＡＰは、ＤＭＳ
Ｏへの溶解度が大きく、複合膜中で均一に分散している
のに対し、ＰｍＰＤやＰｏＴｄでは、このような均一分
散性が得られないためと推定された。
Ｏへの溶解度が大きく、複合膜中で均一に分散している
のに対し、ＰｍＰＤやＰｏＴｄでは、このような均一分
散性が得られないためと推定された。
【００４７】また、ＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜について、
相対湿度を９８％から８％まで変化させて、各々、紫外
可視吸収スペクトルをFT-IR-8100Ｍ（島津製作所）を用
いて測定し、結果を図２に示した。図２から、湿度が減
少するにつれ、３５００、３２００ｃｍ-1の水のピーク
の減少が見られ、これに伴い２２００ｃｍ-1の＞Ｃ＝Ｎ
+ Ｈ−に帰属されるピークが減少し、１６２５ｃｍ-1の
＞Ｃ＝Ｎ−に帰属されるピークが増加していることがわ
かる。前者はＰｏＡＰのｓａｌｔ構造、後者はｂａｓｅ
構造に対応し、雰囲気の湿度の減少に伴って複合膜から
水が脱離し、導電性ＰｏＡＰが脱プロトン、脱ドーパン
ト反応を受け、絶縁性になり、この結果電気伝導度が低
減することを示している。
相対湿度を９８％から８％まで変化させて、各々、紫外
可視吸収スペクトルをFT-IR-8100Ｍ（島津製作所）を用
いて測定し、結果を図２に示した。図２から、湿度が減
少するにつれ、３５００、３２００ｃｍ-1の水のピーク
の減少が見られ、これに伴い２２００ｃｍ-1の＞Ｃ＝Ｎ
+ Ｈ−に帰属されるピークが減少し、１６２５ｃｍ-1の
＞Ｃ＝Ｎ−に帰属されるピークが増加していることがわ
かる。前者はＰｏＡＰのｓａｌｔ構造、後者はｂａｓｅ
構造に対応し、雰囲気の湿度の減少に伴って複合膜から
水が脱離し、導電性ＰｏＡＰが脱プロトン、脱ドーパン
ト反応を受け、絶縁性になり、この結果電気伝導度が低
減することを示している。
【００４８】実施例２〜４、比較例４ 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 Ｏ
8 ／０．１Ｍ ｐ−トルエンスルホン酸水溶液４０ｍＬ
を加えて化学酸化重合することにより、可溶性ＰＡｎを
合成した。この可溶性ＰＡｎを用いて実施例１と同様に
して膜厚０．０１μｍの下記可溶性ＰＡｎ含有量の可溶
性ＰＡｎ／ＰＶＡ複合膜を得た。
酸水溶液１００ｍＬに、０．１５Ｍ（ＮＨ4 ）2 Ｓ2 Ｏ
8 ／０．１Ｍ ｐ−トルエンスルホン酸水溶液４０ｍＬ
を加えて化学酸化重合することにより、可溶性ＰＡｎを
合成した。この可溶性ＰＡｎを用いて実施例１と同様に
して膜厚０．０１μｍの下記可溶性ＰＡｎ含有量の可溶
性ＰＡｎ／ＰＶＡ複合膜を得た。
【００４９】可溶性ＰＡｎ／ＰＶＡ複合膜中の可溶性Ｐ
Ａｎ含有量 実施例２：０．２８体積％ 実施例３：０．２３体積％ 実施例４：４．３体積％ 比較のため、ＰＶＡを用いず、可溶性ＰＡｎのみで同様
の膜厚のＰＡｎ膜を製造した（比較例４）。
Ａｎ含有量 実施例２：０．２８体積％ 実施例３：０．２３体積％ 実施例４：４．３体積％ 比較のため、ＰＶＡを用いず、可溶性ＰＡｎのみで同様
の膜厚のＰＡｎ膜を製造した（比較例４）。
【００５０】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
図３に示した。
ｎ膜について、電気伝導度の湿度依存性を調べ、結果を
図３に示した。
【００５１】図３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。
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。
【００５２】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４に示した。図４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。
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４に示した。図４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。
【００５３】なお、実施例１のＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜
及び実施例２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、いずれも安定しており、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。
及び実施例２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、いずれも安定しており、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。
【００５４】
【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。
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１】実施例１で得られたＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜と
比較例１で得られたＰｏＰＤ／ＰＶＡ複合膜の電気伝導
度の湿度依存性を示すグラフである。
比較例１で得られたＰｏＰＤ／ＰＶＡ複合膜の電気伝導
度の湿度依存性を示すグラフである。
【図２】実施例１で得られたＰｏＡＰ／ＰＶＡ複合膜の
各湿度条件における紫外可視吸収スペクトルを示すグラ
フである。
各湿度条件における紫外可視吸収スペクトルを示すグラ
フである。
【図３】実施例２〜４で得られた可溶性ＰＡｎ／ＰＶＡ
複合膜と比較例４のＰＡｎ膜の電気伝導度の湿度依存性
を示すグラフである。
複合膜と比較例４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４】実施例２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。
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５】可溶性ＰＡｎの平衡反応式を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 ポリ−ｏ−アミノフェノールとポリビニ
ルアルコールとの複合膜を備えてなる湿度センサ。 - 【請求項２】 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。
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 true JPH1183779A (ja) | 1999-03-26 |
| JP3448799B2 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) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19921470A1 (de) * | 1999-05-08 | 2000-11-09 | Behr Gmbh & Co | Fühler zur Lufttemperaturmessung in einem Kraftfahrzeug |
| US8008660B2 (en) | 2007-12-18 | 2011-08-30 | Seiko Epson Corporation | Display apparatus and electrophoretic display apparatus |
-
1997
- 1997-09-04 JP JP23973197A patent/JP3448799B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19921470A1 (de) * | 1999-05-08 | 2000-11-09 | Behr Gmbh & Co | Fühler zur Lufttemperaturmessung in einem Kraftfahrzeug |
| DE19921470B4 (de) * | 1999-05-08 | 2008-12-11 | Behr Gmbh & Co. Kg | Fühler zur Lufttemperaturmessung in einem Kraftfahrzeug |
| US8008660B2 (en) | 2007-12-18 | 2011-08-30 | Seiko Epson Corporation | Display apparatus and electrophoretic display apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3448799B2 (ja) | 2003-09-22 |
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