JPS6210380B2 - - Google Patents

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JPS6210380B2
JPS6210380B2 JP57062791A JP6279182A JPS6210380B2 JP S6210380 B2 JPS6210380 B2 JP S6210380B2 JP 57062791 A JP57062791 A JP 57062791A JP 6279182 A JP6279182 A JP 6279182A JP S6210380 B2 JPS6210380 B2 JP S6210380B2
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JP
Japan
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moisture
humidity
sensing element
sensitive
film
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Application number
JP57062791A
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English (en)
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JPS58179345A (ja
Inventor
Hideji Saneyoshi
Takashi Sugihara
Akihito Jinda
Masaya Hijikigawa
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Priority to US06/446,405 priority patent/US4520341A/en
Priority to GB08234852A priority patent/GB2113400B/en
Priority to DE3245117A priority patent/DE3245117C2/de
Publication of JPS58179345A publication Critical patent/JPS58179345A/ja
Publication of JPS6210380B2 publication Critical patent/JPS6210380B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating 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
    • G01N27/121Investigating 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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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Non-Adjustable Resistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、感湿体表面にコーテイング膜を施す
ことによつて耐油煙性の改善を図つた感湿素子に
関するものである。雰囲気中の相対湿度或は絶対
湿度に感応して電気抵抗、電気容量或はインピー
ダンスが変化することを利用した感湿素子には、
既に従来より 塩化リチウム(LiCl)などの電解質塩を用い
たもの、 セレン(Se)、ゲルマニウム(Ge)などの金
属或は半導体を用いたもの、 酸化錫(SnO2)、酸化鉄(Fe2O3又は
Fe3O4)、酸化チタン(TiO2)などの金属酸化物
を用いたもの、 酸化アルミニウム(Al2O3)などの多孔質金
属酸化膜を用いたもの、 有機又は無機材料からなる高分子膜を用いた
もの、 などが知られている。そして、感湿素子の寿命や
耐環境性能は、これらの感湿体材料やその構造に
負うところが大である。しかし一方、全ての感湿
体に於いて、その耐環境性や寿命を左右する外的
要因の1つに感湿体表面に付着する汚染物の影響
がある。とりわけ、外界雰囲気中に存在するオイ
ルミストやタバコのヤニ等が感湿体表面に付着す
ることによつて生ずる感湿特性(湿度ー出力特
性、応答速度)の劣化は極めて大きく、従来より
あらゆる感湿素子に共通する重要な検討課題の1
つとなつていた。この様な耐油煙性の問題は必ず
しも感湿素子だけに限定されるものではなく、一
般に、ガスに感応する素子即ち雰囲気センサに共
通する問題である。即ち、雰囲気センサに於い
て、少くともその感応体は、外雰囲気に露出され
る必要があるため、被検出ガス以外の影響に特に
注意を払う必要がある。しかし、感ガス素子は一
般に300〜400℃以上の高温度で動作させるため、
オイルミストやヤニ等が付着し難く又、付着した
ものが焼けたり、脱離したりして油煙に対する影
響は比較的少ない。一方、感湿素子は、少くとも
測定時には外雰囲気温度と同一温度で動作させる
必要があるため、加熱することはできず、それだ
け油煙等の汚染が特性に与える影響は大きい。こ
のため、感湿体として金属酸化物などの耐熱性材
料を用いた感湿素子に於いては、湿度の測定前に
予め素子を300℃〜400℃程度の温度に加熱して感
湿体表面の付着物を除去してやる方法が従来より
提案されている。しかし、この場合には、当然の
ことながら、加熱中には湿度測定ができないため
湿度測定は断続的となり、利用面で不都合な場合
がある。又、更に素子加熱に必要な機構及び回路
を別途必要とするためコストが高くなるなどの欠
点を有する。本発明は上述の問題点に鑑み、従来
の欠点を解消することを企図してなされたもの
で、感湿体表面に例えばアセチルセルロース又は
酢酸ビニル、或はこれらの混合物からなる膜を被
着することにより、室温に於いて充分な耐油煙性
を呈する感湿素子を提供することを目的とするも
のである。感湿体表面にオイルミストやヤニが付
着することによつて、感湿特性が劣化する原因は
大きく分けて3つ考えられる。即ちオイルミス
トやヤニ等が感湿体表面に一様に付着する結果、
感湿体への水蒸気の吸脱着が妨げられることによ
るもの、付着物質と感湿体とが化学結合又は化
学反応して、感湿体の少くとも表面の特性が変化
することによるもの、付着物質が感湿体内部に
拡散して、感湿体の電気的な特性等が変化するこ
とによるもの、などが基本的に考えられる。一般
には上記の2つ以上の要因が重なつて、感湿特性
に悪影響を及ぼすものと考えられる。そこで以下
の性質を持つ膜を感湿体表面に被着コーテイング
することによつて感湿素子の耐油煙性の大幅な向
上が期待される。即ち充分な透湿性を有するこ
と、オイルミストやヤニ等の油煙を透過しない
こと、オイルミストやヤニと化学反応及び化学
結合しないこと、物理吸着したオイルミストや
ヤニが膜状に広がらず、その表面張力によつて油
滴状になること、感湿体の基本特性を変化させ
ることなく、感湿体と充分な密着性を有すること
である。本発明の被着コーテイング膜は、上記性
質を全て備えており、そのために、充分な耐油煙
性を有する感湿素子とすることができたものであ
る。
以下本発明を実施例に従つて更に詳細に説明す
る。
第1図は本発明の一実施例を示す感湿素子の構
造模式図である。
アルミナ、ガラス等の絶縁性基板1の表面に、
金、白金等の導電性膜からなる一対の櫛歯状電極
2を形成する。更にその上面に感湿体3とコーテ
イング膜4を積層した構造となつている。本発明
は先に述べた理由により、従来より知られている
あらゆる感湿体に適用することができるが、その
組合せは極めて膨大となるので、本実施例に於い
ては、ポリスチレンスルホン酸からなる有機高分
子膜を感湿体3とした場合について述べる。分子
量37万のポリスチレンスルホン酸を、基板1及び
櫛歯状電極2の表面にスピンナー塗布して、約10
μm厚の膜とした後、アセチルセルロース溶液に
浸漬し、充分乾燥する方法により、ポリスチレン
スルホン酸からなる感湿体3の表面にアセチルセ
ルロース膜を形成して感湿素子とした(以下素子
Aと呼ぶ)。素子Aを作製した直後の感湿特性を
第2図に示す。又、相対比較のために、上記と同
様の方法によつて、アセチルセルロース膜の代り
に吸湿性を有するシリコン樹脂膜を被着コーテイ
ングした感湿素子(素子Bと呼ぶ)と、更にいず
れの被着コーテイング膜をも形成しない感湿素子
(素子Cと呼ぶ)を作製した。但しいずれの感湿
素子に於いても、初期の感湿特性はほぼ第2図と
同様の特性を示す。次に、素子A、素子B及び素
子Cを、上部及び下部に通気孔を有する円筒形の
容器内(内容積約500c.c.)に吊り下げ、容器下部
の通気孔から、オイル蒸気、タバコの煙、或は蚊
取線香の煙を継続的に導入して容器内をこれらの
油煙で充満させ、一定時間経過毎に各素子の感湿
特性を測定することによつて感湿素子の耐油煙性
を評価した。第3図は蚊取線香の煙を導入した場
合に於ける各素子のインピーダンス変化を示す。
図中のA、B、Cは夫々素子A、素子B、素子C
に対応し、相対湿度42%RHと81%RHのインピー
ダンス値と上記テストの経過時間との関係を例示
した。アセチルセルロース膜を被着コーテイング
した素子Aは、低湿度(42%RH)及び高湿度
(81%RH)特性共に、ほとんどインピーダンス変
化が認められないのに対し、素子B、及びCでは
特に低湿度特性に極めて顕著なインピーダンス増
加が認められる。オイル蒸気及びタバコの煙を使
用した場合にも全く同様の結果を得た。この様な
耐油煙性テストを約5時間継続した後、各素子の
膜表面を顕微鏡で観察すると、素子Aと素子B及
び素子Cとでは顕著な相違が見られる。素子Aで
はコーテイング膜表面に付着したオイル及びヤニ
は、小さな粒状となつて点在しているのに対し、
素子B及び素子Cの表面に付着したオイル及びヤ
ニは、膜状に極めて厚く、一様に堆積しているの
が認められる。素子Aでは、付着したオイルやヤ
ニが粒状となつて点在するために、水蒸気の感湿
体への透湿性が阻害されることがないのに対し、
素子B及び素子Cではオイル及びヤニの付着膜に
よつて水蒸気の透湿性が阻害されるために、特に
低湿度側の感湿特性に顕著な変化が認められるも
のと考えられる。アセチルセルロース膜の代わり
に酢酸ビニル或はアセチルセルロースと酢酸ビニ
ルの混合溶液を本実施例と同様の方法で感湿体表
面に被着した感湿素子についても素子Aと全く同
様のテスト結果が得られた。
本発明によれば、感湿体に被覆されるコーテイ
ング膜が高い透湿性を有しかつ密着強度があり、
油煙を油滴状に点在させる耐油煙保護機能を有す
るため、油煙環境下の使用に際しても高速応答性
を維持しかつ長期連続運転に耐えることのできる
感湿素子が実現される。
尚、上記実施例では感湿体としてポリスチレン
スルホン酸からなる吸湿性高分子膜を用いた場合
について述べたが、これ以外に酸化チタン
(TiO2)、酸化アルミ(Al2O3)、酸化錫(SnO2
等の金属酸化膜の蒸着膜を用いた感湿素子あるい
はセレン(Se)、ゲルマニウム(Ge)等の半導体
又は金属材料を用いた感湿素子に於いても、同様
の耐油煙性効果が認められ、基本的に感湿体表面
に被着したコーテイング膜の性質によつて耐油煙
性の向上が計られることがこれらの実験事実より
明らかとなつた。以上詳述した如く、コーテイン
グ膜が実用上差し支えのない程度の密着強度が得
られる感湿体であれば、本発明を実施することに
よつて優れた耐油煙性を有する感湿素子とするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す感湿素子の構
造模式図である。第2図は第1図に示す感湿素子
の初期感湿特性を説明する説明図である。第3図
は感湿素子A、B、Cの耐油煙性を説明する説明
図である。 1…基板、2…櫛歯状電極、3…感湿体、4…
コーテイング膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 雰囲気中の湿度変化に応答して電気的特性が
    変化する感湿体を有する感湿素子に於いて、前記
    感湿体表面にアセチルセルロース若しくは酢酸ビ
    ニルを主とする膜又はアセチルセルロースと酢酸
    ビニルの混合物を主とする膜を被着したことを特
    徴とする感湿素子。 2 感湿体として吸湿性を有する有機高分子膜を
    用いた特許請求の範囲第1項記載の感湿素子。 3 有機高分子膜としてポリスチレンスルホン酸
    又はポリスチレンスルホン酸塩を用いた特許請求
    の範囲第2項記載の感湿素子。 4 感湿体として金属酸化物を用いた特許請求の
    範囲第1項記載の感湿素子。 5 金属酸化物としてSnO2、TiO2又はAl2O3
    用いた特許請求の範囲第4項記載の感湿素子。 6 感湿体として金属又は半導体を用いた特許請
    求の範囲第1項記載の感湿素子。 7 金属又は半導体として夫々Ge、Seを用いた
    特許請求の範囲第6項記載の感湿素子。
JP57062791A 1981-12-08 1982-04-14 感湿素子 Granted JPS58179345A (ja)

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US06/446,405 US4520341A (en) 1981-12-08 1982-12-02 Moisture responsive element with crosslinked organic membrane and protective layering
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