JPS61176844A - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
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- JPS61176844A JPS61176844A JP1645185A JP1645185A JPS61176844A JP S61176844 A JPS61176844 A JP S61176844A JP 1645185 A JP1645185 A JP 1645185A JP 1645185 A JP1645185 A JP 1645185A JP S61176844 A JPS61176844 A JP S61176844A
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- JP
- Japan
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- moisture
- layer
- polystyrene
- moisture sensitive
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-
- G—PHYSICS
- 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
- G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
- G01N27/126—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer comprising organic polymers
-
- G—PHYSICS
- 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
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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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、特に高い湿度の状態と、低い湿度の状態とが
繰り返して生じる環境のもとで使用される、感湿素子に
関するものである。
繰り返して生じる環境のもとで使用される、感湿素子に
関するものである。
〈従来の技術〉
従来から各種の感湿素子が開発されているが、とくに従
来の素子では耐久性に問題があった。
来の素子では耐久性に問題があった。
すなわち、汚れた空気中で、湿度が高くなったり、低く
なったりする状態をくりかえすような苛酷な条件下では
、感湿素子に高い信頼性を期待できなかった。
なったりする状態をくりかえすような苛酷な条件下では
、感湿素子に高い信頼性を期待できなかった。
たとえば相対湿度の変化に伴いインピーダンスが変化す
るタイプの感湿素子としては従来つきのようなものが開
発されているが、各々次のような問題点を有していた。
るタイプの感湿素子としては従来つきのようなものが開
発されているが、各々次のような問題点を有していた。
（イ）セラミックスおよび電極から構成した基板上に吸
湿性を有する導電性ポリマーを被覆したタイプの素子。
湿性を有する導電性ポリマーを被覆したタイプの素子。
このタイプでは、吸湿、脱湿時にポリマーに体積変化が
同時に生じる。
同時に生じる。
そのために素子と基板との間の接触状態が変化し、その
特性が変わってしまう。
特性が変わってしまう。
（ロ）基板に金属酸化物皮膜を形成したタイプの素子。
このタイプの素子は空気中のガスや微粉層による汚染に
よって容易にその特性が変化してしまい信頼性に欠ける
。
よって容易にその特性が変化してしまい信頼性に欠ける
。
（ハ）多孔質の材料に、塩化リチウムなどの電解質の物
質を含浸させて構成した素子。
質を含浸させて構成した素子。
このタイプの素子は、湿度が高い状況で使用すると電解
質の物質が溶けだしてしまう。
質の物質が溶けだしてしまう。
（ニ）吸湿性のポリマーの中に、導電性の固体を分散さ
せて構成した素子。
せて構成した素子。
このタイプの素子は、反応できる湿度の範囲が狭く、湿
度が太き（変化する状況下では使用出来ない。
度が太き（変化する状況下では使用出来ない。
く本発明が解決しようとする問題点〉
本発明は上記のような従来の感湿素子では達成すること
のできなかった、耐久性が高（苛酷な状況下においても
広く使用することのできる感湿素子を提供することを目
的とする。
のできなかった、耐久性が高（苛酷な状況下においても
広く使用することのできる感湿素子を提供することを目
的とする。
く問題点を解決するための手段〉
つぎに本発明の構成の例について説明する。
（１）構成
本発明の感湿素子は、表面層をスルホン化して感湿層２
として構成した架橋ポリスチレン１１および感湿層２の
表面に設けた透湿性の電極３により構成する。
として構成した架橋ポリスチレン１１および感湿層２の
表面に設けた透湿性の電極３により構成する。
く架橋ポリスチレン〉
架橋ポリスチレン１としては、次のような材料を使用す
ることが考えられる。
ることが考えられる。
スチレンと多官能性ビニルモノマー（ジビニルベンゼン
、メチレンビスアクリルアミドなと）との共重合体、 プラズマ重合ポリスチレン、 ポリスチレンのプラズマ処理品、 ポリスチレンの放射線処理品、など 架橋ポリスチレンの厚さには特に制約はないが、深さ、
および重量の点から０．５〜３１程度が適当である。
、メチレンビスアクリルアミドなと）との共重合体、 プラズマ重合ポリスチレン、 ポリスチレンのプラズマ処理品、 ポリスチレンの放射線処理品、など 架橋ポリスチレンの厚さには特に制約はないが、深さ、
および重量の点から０．５〜３１程度が適当である。
ただし振動の激しい所や力が外部から作用する所に使用
する場合には、たとえばガラス、アルミナ、シリコンカ
ーバイト繊維などからなる絶縁性の補強材（第３図の４
）を併用したり、あるいは補強用の基板（第４図の５）
上にセットすることもできる。
する場合には、たとえばガラス、アルミナ、シリコンカ
ーバイト繊維などからなる絶縁性の補強材（第３図の４
）を併用したり、あるいは補強用の基板（第４図の５）
上にセットすることもできる。
〈スルホン酸基を導入する方法〉
架橋ポリスチレン１の表面層にスルホン酸基を導入する
方法としては次のような方法を採用することができる。
方法としては次のような方法を採用することができる。
濃硫酸、クロルスルホニｌ酸の中に、架橋ポリスチレン
１を浸漬する方法。
１を浸漬する方法。
無水硫酸ガスの中に、架橋ポリスチレン１を曝露する方
法。
法。
この場合にポリマーが膨潤して表面のみではなく、その
内部までスルホン化してしまうことも考えられる。
内部までスルホン化してしまうことも考えられる。
スルホン化した厚さが大きいと、製造された感湿素子の
インピーダンスを低くすることができるが、応答速度が
低下してしまう。
インピーダンスを低くすることができるが、応答速度が
低下してしまう。
そのため、実用上からは、２μｍ以下の厚さの導入が望
ましい。
ましい。
スルホン化する厚さがそれ以上になってしまう現象の発
生を防止するためには、通常のイオン交換樹脂の製造よ
りも短時間で処理すればよい。
生を防止するためには、通常のイオン交換樹脂の製造よ
りも短時間で処理すればよい。
く透湿性電極〉
透湿性の電極３は、陽極と陰極とがわずかの隙間を介し
て接近した構成であれば、どのような平面形状でも採用
することができる。
て接近した構成であれば、どのような平面形状でも採用
することができる。
透湿電極３の製造に際しては、次のような方法を採用す
ることができる。
ることができる。
イ）架橋ポリスチレン１の表面に対して、金、クロム、
酸化インジウムなどの金属、あるいは高導電性金属酸化
物を、イオンスパッタリング、真空蒸着などにより蒸着
する方法。
酸化インジウムなどの金属、あるいは高導電性金属酸化
物を、イオンスパッタリング、真空蒸着などにより蒸着
する方法。
口）架橋ポリスチレン１の表面に対して、導電性塗料を
印刷する方法。
印刷する方法。
なお、導電性塗料を電極として使用する場合には、微細
な孔が多数広く分散して点在するようなパターンを採用
する。
な孔が多数広く分散して点在するようなパターンを採用
する。
〈実施例（１）〉
次の材料を密封容器にいれ、７０℃で５時間加熱して反
応させ、厚さ１ｍｍの架橋ポリスチレンを得た。
応させ、厚さ１ｍｍの架橋ポリスチレンを得た。
スチレン ８部
ジビニルベンゼン ２部
過酸化ベンゾイル ０．１部
これを１５ｍｍＸ１５ｍｍの板体に加工し、クロルスル
ホン酸中で７０℃で処理した。
ホン酸中で７０℃で処理した。
次にアンモニア水で水洗し、その表面に酸化インジウム
のイオンスパッタリングを行い、電極を形成した。
のイオンスパッタリングを行い、電極を形成した。
この結果得られた感湿素子の感湿特性を第５図のＡとし
て示す。
て示す。
〈実施例（２）〉
１０ｍｍＸ１５ｍｍのアルミナ板上に、ＩＴＯＲＲ。
１００Ｗで、３時間、スチレンのプラズマ重合膜を成虫
した。
した。
これを１００℃の飽和無水硫酸蒸気中で５分間曝露した
。
。
その後、５％のＮａＯＨ水溶液で中和した。
さらに、その表面に導電性塗料を塗布してスクリーン印
刷を行い、第１図に示すパターンの電極を形成した。
刷を行い、第１図に示すパターンの電極を形成した。
この結果得られた感湿素子の感湿特性を第５図のＢとし
て示す。
て示す。
く効果〉
本発明の感湿素子は、上記したような構成から成立して
いるので下記のような効果を期待することができる。
いるので下記のような効果を期待することができる。
（イ）スルホン酸基が存在するため、吸湿素子の吸湿、
脱湿速度はきわめて迅速である。
脱湿速度はきわめて迅速である。
（ロ）インピーダンス値は実用上使用しゃすい範囲に設
定されている。
定されている。
（ハ）基板である架橋ポリスチレンと、感湿層である架
橋ポリスチレンスルホン酸とは、共有結合によって一体
化している。
橋ポリスチレンスルホン酸とは、共有結合によって一体
化している。
そのため湿度の変化により体積が変化して、基板と感湿
層とが剥離するようなトラブルが生じることがない。
層とが剥離するようなトラブルが生じることがない。
（ニ）上記したように基板、感湿層ともに体積変化が少
ない上に、電極は感湿層に密着しており、ある程度の延
性を有しているので、さらに体積変化に追随することが
可能である。
ない上に、電極は感湿層に密着しており、ある程度の延
性を有しているので、さらに体積変化に追随することが
可能である。
すなわち透湿性の電極の材料（金、クロム、酸化インジ
ウムなど）は、それ自体に延性があり、同時にイオンス
パッタリングあるいは真空蒸着で感湿層に密着している
からである。
ウムなど）は、それ自体に延性があり、同時にイオンス
パッタリングあるいは真空蒸着で感湿層に密着している
からである。
（ホ）電極として導電性の塗料を使用する場合にも、塗
料のベースが有機ポリマーであり、しかも体積変化に追
随することが可能である。
料のベースが有機ポリマーであり、しかも体積変化に追
随することが可能である。
（へ）上記したように基板と感湿層の一体性、および感
湿層と電極との密着性がともに良好であり、しかも柔軟
性を有している結果、耐久性にも優れた効果を有する。
湿層と電極との密着性がともに良好であり、しかも柔軟
性を有している結果、耐久性にも優れた効果を有する。
（ト）感度が良くインピーダンス値が実用的な範囲にあ
り、耐久性に優れているため、従来と同様の使い方をし
た場合にも、より正確で制御、保守管理が容易となる。
り、耐久性に優れているため、従来と同様の使い方をし
た場合にも、より正確で制御、保守管理が容易となる。
（チ）上記の理由から、従来使用したくとも適当な感湿
素子が存在しなかった下記のような部門にも使用が可能
となった。
素子が存在しなかった下記のような部門にも使用が可能
となった。
く工業用として〉
高低湿度に繰り返し曝露される所（乾湿炉、乾湿装置の
内部雰囲気の測定、食品製造装置） く家庭用として〉 衣類、布団乾燥器、織機乾燥器、加湿器く農業、水産用
として〉 温室（畜類、菌類栽培用）養鶏、養豚
内部雰囲気の測定、食品製造装置） く家庭用として〉 衣類、布団乾燥器、織機乾燥器、加湿器く農業、水産用
として〉 温室（畜類、菌類栽培用）養鶏、養豚
第１図：本発明の感湿素子の一実施例の斜視図第２図：
その要部断面図 第３．４図：その他の実施例の要部断面図第５図：実験
結果の説明図 １：架橋ポリスチレンの基板 ２：感湿層３：透湿性電
極 第３図 一一１
その要部断面図 第３．４図：その他の実施例の要部断面図第５図：実験
結果の説明図 １：架橋ポリスチレンの基板 ２：感湿層３：透湿性電
極 第３図 一一１
Claims (2)
- （１）基板をなす架橋ポリスチレンの表面層のみに、 スルホン酸基の層を形成し、 スルホン酸基の表面に透湿性の電極を形成した、 感湿素子
- （２）透湿性の電極を、金属蒸着膜、あるいは導電性塗
料で構成した、 特許請求の範囲第１項記載の感湿素子
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1645185A JPS61176844A (ja) | 1985-02-01 | 1985-02-01 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1645185A JPS61176844A (ja) | 1985-02-01 | 1985-02-01 | 感湿素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61176844A true JPS61176844A (ja) | 1986-08-08 |
Family
ID=11916605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1645185A Pending JPS61176844A (ja) | 1985-02-01 | 1985-02-01 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61176844A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013180936A1 (en) * | 2012-05-29 | 2013-12-05 | 3M Innovative Properties Company | Humidity sensor and sensor element |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57127840A (en) * | 1981-02-02 | 1982-08-09 | Chino Works Ltd | Humidity sensitive element |
| JPS589056A (ja) * | 1981-07-08 | 1983-01-19 | Sharp Corp | 感湿抵抗素子 |
| JPS5899743A (ja) * | 1981-12-08 | 1983-06-14 | Sharp Corp | 感湿素子及びその製造方法 |
| JPS5981547A (ja) * | 1982-11-01 | 1984-05-11 | Nisshinbo Ind Inc | 感湿性抵抗体およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-02-01 JP JP1645185A patent/JPS61176844A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57127840A (en) * | 1981-02-02 | 1982-08-09 | Chino Works Ltd | Humidity sensitive element |
| JPS589056A (ja) * | 1981-07-08 | 1983-01-19 | Sharp Corp | 感湿抵抗素子 |
| JPS5899743A (ja) * | 1981-12-08 | 1983-06-14 | Sharp Corp | 感湿素子及びその製造方法 |
| JPS5981547A (ja) * | 1982-11-01 | 1984-05-11 | Nisshinbo Ind Inc | 感湿性抵抗体およびその製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013180936A1 (en) * | 2012-05-29 | 2013-12-05 | 3M Innovative Properties Company | Humidity sensor and sensor element |
| US9562872B2 (en) | 2012-05-29 | 2017-02-07 | 3M Innovative Properties Company | Humidity sensor and sensor element |
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