JPS6052756A - 抵抗式湿度センサ− - Google Patents
抵抗式湿度センサ−Info
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- JPS6052756A JPS6052756A JP58161508A JP16150883A JPS6052756A JP S6052756 A JPS6052756 A JP S6052756A JP 58161508 A JP58161508 A JP 58161508A JP 16150883 A JP16150883 A JP 16150883A JP S6052756 A JPS6052756 A JP S6052756A
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- plasma
- moisture
- humidity sensor
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/121—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
この発明は湿度センサーに関する。さらに詳しくは、絶
縁基板上の一対の電極間に感湿膜を形成してなる抵抗式
湿度センサーに関する。
縁基板上の一対の電極間に感湿膜を形成してなる抵抗式
湿度センサーに関する。
（ロ）従来技術
従来から絶縁基板上に一対の電極を形成しこの電極間に
高分子電解質膜を塗布形成させた湿度センサーが知られ
ている。この湿度センサーは感湿膜すなわち高分子電解
質膜への水分吸着による電極間の電気抵抗の変化（ある
いは電気容量の変化）に基づいて接触する気体中の湿度
を測定するものであり、通常、抵抗式湿度センサーと呼
ばれている。
高分子電解質膜を塗布形成させた湿度センサーが知られ
ている。この湿度センサーは感湿膜すなわち高分子電解
質膜への水分吸着による電極間の電気抵抗の変化（ある
いは電気容量の変化）に基づいて接触する気体中の湿度
を測定するものであり、通常、抵抗式湿度センサーと呼
ばれている。
しかし、従来の抵抗式湿度センサーにおける感湿膜（高
分子電解質膜）は、耐水性が不充分で吸脱温特性が悪く
連続的な測定が困難であり、使用寿命も短かいものであ
った。また、感ｍ膜自体、塗布形成されているため膜厚
の制御が困難であった。
分子電解質膜）は、耐水性が不充分で吸脱温特性が悪く
連続的な測定が困難であり、使用寿命も短かいものであ
った。また、感ｍ膜自体、塗布形成されているため膜厚
の制御が困難であった。
これらの点に関し、感湿膜の表面にシリコン樹脂のよう
な透湿性の保護ポリマーを形成させたり紫外線照射や架
橋性ポリマーを用いて架橋させて耐水性を改善させる提
案がなされているが応答性及び膜厚制御の点で不充分な
ものであった。
な透湿性の保護ポリマーを形成させたり紫外線照射や架
橋性ポリマーを用いて架橋させて耐水性を改善させる提
案がなされているが応答性及び膜厚制御の点で不充分な
ものであった。
また、プラズマ重合ポリスチレン膜を絶縁基材の電極間
に形成させて感湿膜とする湿度センサーも提案されてい
るが、実用に耐え得る充分な応答性は得られていない。
に形成させて感湿膜とする湿度センサーも提案されてい
るが、実用に耐え得る充分な応答性は得られていない。
（ハ）発明の目的
この発明はかような状況においてなされたものであり、
充分な耐水性、耐久性及び湿度応答性を備えてなり、か
つ膜厚制御も容易に行ないつる抵抗式湿度センサーを提
供することを目的とするものである。
充分な耐水性、耐久性及び湿度応答性を備えてなり、か
つ膜厚制御も容易に行ないつる抵抗式湿度センサーを提
供することを目的とするものである。
この発明の発明者らは前記感湿膜の基本形成をプラズマ
重合によって行ない、さらに得られたプラズマ重合高分
子膜に親水性基を化学処理により導入することにより、
耐水性、耐久性に優れ実用上充分な湿度応答性を備えた
湿度センサーが得られる事実を見出しこの発明に到達し
た。
重合によって行ない、さらに得られたプラズマ重合高分
子膜に親水性基を化学処理により導入することにより、
耐水性、耐久性に優れ実用上充分な湿度応答性を備えた
湿度センサーが得られる事実を見出しこの発明に到達し
た。
に）発明の構成
かくしてこの発明によれば、絶縁基板上の一対の電極間
に感湿膜を形成してなり、感湿膜が表層に親水性基が導
入されたプラズマ重合高分子薄膜からなることを特徴と
する抵抗式湿度センサーが提供される。
に感湿膜を形成してなり、感湿膜が表層に親水性基が導
入されたプラズマ重合高分子薄膜からなることを特徴と
する抵抗式湿度センサーが提供される。
この発明の抵抗式湿度センサーは表面に一対の電極（例
えば金又は銀の蒸着薄膜電極）を形成した絶縁基板を高
真空下のモノマー雰囲気下に保持させそこでプラズマ重
合を行なわせて高分子膜を形成させ、次いで化学処理を
行なって該高分子膜ことにその表層に親水性基を導入す
ることにより、簡便に得ることができる。
えば金又は銀の蒸着薄膜電極）を形成した絶縁基板を高
真空下のモノマー雰囲気下に保持させそこでプラズマ重
合を行なわせて高分子膜を形成させ、次いで化学処理を
行なって該高分子膜ことにその表層に親水性基を導入す
ることにより、簡便に得ることができる。
プラズマ重合に際し、上記絶縁基板上の電極自体を一つ
の枚電極として重合膜を形成するのか適当である。プラ
ズマ重合条件はグロー放電を用いるいわゆる低温プラズ
マ重合の適用条件でよく、この中でも低周波プラズマ重
合条件を適用するのが好ま１い。
の枚電極として重合膜を形成するのか適当である。プラ
ズマ重合条件はグロー放電を用いるいわゆる低温プラズ
マ重合の適用条件でよく、この中でも低周波プラズマ重
合条件を適用するのが好ま１い。
プラズマ重合に用いるモノマーとしては重合性官能基を
有さないパラフィンやベンゼンも適用可能であるが、通
常、スチレン、メチルスチレン、クロルスチレン、ジビ
ニルベンゼン等のビニル芳香族系化合物や、ビニルアル
コール、メチルセルロース等が好適であり、ビニル芳香
族系化合物を用いるのが好ましい。もちろんこれらのモ
ノマーは混合モノマーとして用いられてもよい。
有さないパラフィンやベンゼンも適用可能であるが、通
常、スチレン、メチルスチレン、クロルスチレン、ジビ
ニルベンゼン等のビニル芳香族系化合物や、ビニルアル
コール、メチルセルロース等が好適であり、ビニル芳香
族系化合物を用いるのが好ましい。もちろんこれらのモ
ノマーは混合モノマーとして用いられてもよい。
プラズマ重合の放電時間を適宜調整することにより高分
子薄膜の膜厚を任意にことに０．０１〜ｌＯμｍの間で
制御することができ、塗布法などによる膜厚のバラツキ
を解消することができる。
子薄膜の膜厚を任意にことに０．０１〜ｌＯμｍの間で
制御することができ、塗布法などによる膜厚のバラツキ
を解消することができる。
上記プラズマ重合高分子薄膜へ尋人する親水性基として
は水酸基やイオン交換基が挙げられるが、特にイオン交
換基が好ましく、具体的蚤こはスルホネート基、第四級
アンモニウム基、ホスホネニト基などが挙げられ、湿度
応答性の点でスルホネート基が好ましい。
は水酸基やイオン交換基が挙げられるが、特にイオン交
換基が好ましく、具体的蚤こはスルホネート基、第四級
アンモニウム基、ホスホネニト基などが挙げられ、湿度
応答性の点でスルホネート基が好ましい。
これらの導入は、通常の湿式化学処理や乾式化学処理に
より行なうことができる。例えばスルホネート基を導入
する場合、発煙硫酸からの硫酸ガスを高分子薄膜の表面
憂こ常温上接触させることによって行なうのが簡便であ
る。ただしこの際、処理系を充分に乾燥させておくこと
が、硫酸ミストの生成を防止し高分子薄膜の劣化や他の
機材の腐食が防止できる点で好ましい。ことに処理系内
を高真空としガス接触処理を行なうのがより好ましく、
この際、前記プラズマ重合と同椋に放電処理を行なって
スルホネート基の高分子薄膜への導入をより迅速化させ
ることもできる。ＩＳお、硫酸ガスにより導入されたイ
オン交換基は、スルホン酸基であり、通常、ガス処理後
、塩化ナトリウム水溶液等の塩類水溶液中に浸１５処理
して金属イオンを有するスルホネート基にイオン交換し
た形態としておくことが適当である。なお、親水性基導
入の程度を決定するのは通常困餠である。しかし、乾式
化学処理条件で言えば、０．０１〜１０ｍμのプラズマ
重合簿膜の表面に、例えば上記硫酸ガスを約１〜１２０
分接融処理する程度に親水性基を導入すればよい。
より行なうことができる。例えばスルホネート基を導入
する場合、発煙硫酸からの硫酸ガスを高分子薄膜の表面
憂こ常温上接触させることによって行なうのが簡便であ
る。ただしこの際、処理系を充分に乾燥させておくこと
が、硫酸ミストの生成を防止し高分子薄膜の劣化や他の
機材の腐食が防止できる点で好ましい。ことに処理系内
を高真空としガス接触処理を行なうのがより好ましく、
この際、前記プラズマ重合と同椋に放電処理を行なって
スルホネート基の高分子薄膜への導入をより迅速化させ
ることもできる。ＩＳお、硫酸ガスにより導入されたイ
オン交換基は、スルホン酸基であり、通常、ガス処理後
、塩化ナトリウム水溶液等の塩類水溶液中に浸１５処理
して金属イオンを有するスルホネート基にイオン交換し
た形態としておくことが適当である。なお、親水性基導
入の程度を決定するのは通常困餠である。しかし、乾式
化学処理条件で言えば、０．０１〜１０ｍμのプラズマ
重合簿膜の表面に、例えば上記硫酸ガスを約１〜１２０
分接融処理する程度に親水性基を導入すればよい。
このようなこの発明のＰ１分子薄膜は高い架橋度を有し
、分子構造がプラズマ重合を行なわない通常の方法によ
るものと比べ全く異なるので一般に有機溶剤に非常に溶
解し難いため、従来の高分子電解質被覆層とこの点で充
分に区別し得るものである。さらにことにその表層に親
水性基が多量導入されているため、単なるプラズマ重合
膜とも充分に区別し得るものである。
、分子構造がプラズマ重合を行なわない通常の方法によ
るものと比べ全く異なるので一般に有機溶剤に非常に溶
解し難いため、従来の高分子電解質被覆層とこの点で充
分に区別し得るものである。さらにことにその表層に親
水性基が多量導入されているため、単なるプラズマ重合
膜とも充分に区別し得るものである。
なお、絶縁基板としては当該分野で公知の材料例えば、
プラスチック板、ガラス板等を適宜用いることができる
。また、一対の電極は、雷、極間のインピーダンスを小
さくしかつ小形化してｉｆｆ！ｌ定精度を上げる為に、
後述する第２図のように櫛形の形状とすることが好まし
い。
プラスチック板、ガラス板等を適宜用いることができる
。また、一対の電極は、雷、極間のインピーダンスを小
さくしかつ小形化してｉｆｆ！ｌ定精度を上げる為に、
後述する第２図のように櫛形の形状とすることが好まし
い。
（ホ）実施例
以下図面に従いこの発明の実施例について説明する。
第１図に示す（１）はこの発明の抵抗式湿度センサーの
一例を示す斜視図である。図のように抵抗式湿度センサ
ー（１）はセラミックスからなる絶縁基板（２）上に金
薄膜からなる一対の蒸着膜電極＋３１．（３’）を形成
し、さらにこれらの電極＋３１ 、（３’）間にスルホ
ネート基を導入したプラズマ重合ポリスチレンかうなる
感湿ＷＡ（４１を被覆形成してなる。
一例を示す斜視図である。図のように抵抗式湿度センサ
ー（１）はセラミックスからなる絶縁基板（２）上に金
薄膜からなる一対の蒸着膜電極＋３１．（３’）を形成
し、さらにこれらの電極＋３１ 、（３’）間にスルホ
ネート基を導入したプラズマ重合ポリスチレンかうなる
感湿ＷＡ（４１を被覆形成してなる。
また第２図に示す（１′〕はこの発明の抵抗式湿度セン
サーの他の一例を示す斜視図である。図のように抵抗式
湿度センサー（１）はセラミックスからなる絶縁基板（
２）車に金薄膜からなる一対の櫛形の蒸着膜電極＋３１
．（３’Ｊを形成し、さらにこの電極＋３１、（３’Ｊ
間を覆うように、スルホネート基を導入したプラズマ重
合ポリスチレンからなる感湿膜（４ンが被覆形成されて
なる。なお、＋５１ （５’）はそれぞれリード線であ
る。
サーの他の一例を示す斜視図である。図のように抵抗式
湿度センサー（１）はセラミックスからなる絶縁基板（
２）車に金薄膜からなる一対の櫛形の蒸着膜電極＋３１
．（３’Ｊを形成し、さらにこの電極＋３１、（３’Ｊ
間を覆うように、スルホネート基を導入したプラズマ重
合ポリスチレンからなる感湿膜（４ンが被覆形成されて
なる。なお、＋５１ （５’）はそれぞれリード線であ
る。
上記抵抗式湿度センサー（ｌｌ（１υ薔こおけるスルホ
ネート基を導入したプラズマ重合ポリスチレンからなる
感湿膜は、電極＋３１ 、（３９を形成させた絶縁基板
（２）を以下の条件下： 周波数 Ｉ ＫＨｚ 出 力 ３５ Ｗ 操作圧力 １．２５ ｔｏｒｒ 放電時間 １００秒 でプラズマ重合に付して膜厚的１μｍのプラズマ重合ポ
リスチレン膜を電極＋３＋、（３’）間の基板上に形成
させ、次いでこの基板を約３０分間、発煙硫酸からの硫
酸ガスで接触処理させてポリスチレン膜中にスルホン酸
基を導入しその後この基板を飽和ＮａＯ４水溶液中で約
３０分間浸漬して導入されたスルホン酸基をナトリウム
スルホネート基に変換させさらに純水で洗浄することに
より得た。
ネート基を導入したプラズマ重合ポリスチレンからなる
感湿膜は、電極＋３１ 、（３９を形成させた絶縁基板
（２）を以下の条件下： 周波数 Ｉ ＫＨｚ 出 力 ３５ Ｗ 操作圧力 １．２５ ｔｏｒｒ 放電時間 １００秒 でプラズマ重合に付して膜厚的１μｍのプラズマ重合ポ
リスチレン膜を電極＋３＋、（３’）間の基板上に形成
させ、次いでこの基板を約３０分間、発煙硫酸からの硫
酸ガスで接触処理させてポリスチレン膜中にスルホン酸
基を導入しその後この基板を飽和ＮａＯ４水溶液中で約
３０分間浸漬して導入されたスルホン酸基をナトリウム
スルホネート基に変換させさらに純水で洗浄することに
より得た。
上記湿度センサー（１）を用いて抵抗値と湿度との関係
を調べた結果を第３図に示す。
を調べた結果を第３図に示す。
また、第４図に湿度センサー（１）の耐水性、耐久性を
比軸例と共に示す。試験条件はセンサーを水Ｇこ浸漬し
所定の時間おきに取り出してその相対湿度５０％での抵
抗値を測定しかつ剥離度合を観、察することにより行な
った。比軸例△は従来の感湿膜（Ｌｌａ（１＋ポリビニ
ルアルコール、ポリスチレンスルホン酸膜〕を用いた同
様な湿度センサーについてのデータである。
比軸例と共に示す。試験条件はセンサーを水Ｇこ浸漬し
所定の時間おきに取り出してその相対湿度５０％での抵
抗値を測定しかつ剥離度合を観、察することにより行な
った。比軸例△は従来の感湿膜（Ｌｌａ（１＋ポリビニ
ルアルコール、ポリスチレンスルホン酸膜〕を用いた同
様な湿度センサーについてのデータである。
（へ）発明の効果
以上述べたようにこの発明の抵抗式湿度センサーは、実
用１優れた応答性を示し、さら３こ従来の同様な湿度セ
ンサーに比軸して、耐水性及び耐久性さらには耐薬品性
が優れており、実用上極めて有用なものである。
用１優れた応答性を示し、さら３こ従来の同様な湿度セ
ンサーに比軸して、耐水性及び耐久性さらには耐薬品性
が優れており、実用上極めて有用なものである。
第１図及び第２図はこの発明の抵抗式Ｍ度センサーの具
体例をそれぞれ示す斜視図、第３図はこの発明の抵抗式
湿度センサーの湿度応答性を例示するグラフ、第４図は
同じく耐水性、耐薬品性を比軸例と共蚤こ例示するグラ
フである。 ［１）、（１す・・・抵抗式湿度センサー、（２）・・
・絶縁基板、 ＋３１．（３’）・・電極、（４）・・
・感湿膜、 （５１，（５す・・リード線。 第 １ 図 Ｚ 第２図
体例をそれぞれ示す斜視図、第３図はこの発明の抵抗式
湿度センサーの湿度応答性を例示するグラフ、第４図は
同じく耐水性、耐薬品性を比軸例と共蚤こ例示するグラ
フである。 ［１）、（１す・・・抵抗式湿度センサー、（２）・・
・絶縁基板、 ＋３１．（３’）・・電極、（４）・・
・感湿膜、 （５１，（５す・・リード線。 第 １ 図 Ｚ 第２図
Claims (5)
- （１） 絶縁基板上の一対の電極間に感湿膜を形成して
なり、感湿膜が表層に鈎１水性基が導入されたプラズマ
重合高分子薄膜からなることを特徴とする抵抗式湿度セ
ンサー。 - （２）親水性基が、スルホネート基、第四級アンモニウ
ム基又はホスホネート基である特許請求の範囲第１項記
載のセンサー。 - （３） 親水性基が、スルホネート基である特許請求の
範囲第１項記載のセンサー。 - （４）プラズマ重合冨分子薄膜がビニル芳香族系化合物
の重合体からなる特許請求の範囲第１項記載のセンサー
。 - （５）一対の電極が、櫛形電極である特許請求の範囲第
１項記載のセンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58161508A JPS6052756A (ja) | 1983-09-01 | 1983-09-01 | 抵抗式湿度センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58161508A JPS6052756A (ja) | 1983-09-01 | 1983-09-01 | 抵抗式湿度センサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6052756A true JPS6052756A (ja) | 1985-03-26 |
Family
ID=15736390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58161508A Pending JPS6052756A (ja) | 1983-09-01 | 1983-09-01 | 抵抗式湿度センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6052756A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6347646A (ja) * | 1986-08-13 | 1988-02-29 | Nok Corp | 感湿素子 |
| JPS63177050A (ja) * | 1986-09-05 | 1988-07-21 | Nok Corp | 感湿素子 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5796246A (en) * | 1980-12-08 | 1982-06-15 | Hitachi Ltd | Humidity-sensitive substance, preparation thereof and humidity-sensitive element |
| JPS5883243A (ja) * | 1981-11-13 | 1983-05-19 | Nisshinbo Ind Inc | 感湿性抵抗体およびその製造方法 |
| JPS5899743A (ja) * | 1981-12-08 | 1983-06-14 | Sharp Corp | 感湿素子及びその製造方法 |
| JPS58135946A (ja) * | 1982-02-08 | 1983-08-12 | Hitachi Ltd | 電気抵抗式湿度センサ |
| JPS58223051A (ja) * | 1982-06-18 | 1983-12-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 感湿素子 |
| JPS59184848A (ja) * | 1983-04-05 | 1984-10-20 | Nisshinbo Ind Inc | 感湿性抵抗体 |
| JPH08223052A (ja) * | 1995-02-17 | 1996-08-30 | Victor Co Of Japan Ltd | 音声高能率符号化装置 |
-
1983
- 1983-09-01 JP JP58161508A patent/JPS6052756A/ja active Pending
Patent Citations (7)
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| JPS5796246A (en) * | 1980-12-08 | 1982-06-15 | Hitachi Ltd | Humidity-sensitive substance, preparation thereof and humidity-sensitive element |
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| JPS58135946A (ja) * | 1982-02-08 | 1983-08-12 | Hitachi Ltd | 電気抵抗式湿度センサ |
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| JPS63177050A (ja) * | 1986-09-05 | 1988-07-21 | Nok Corp | 感湿素子 |
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