JPH0564295B2 - - Google Patents
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- JPH0564295B2 JPH0564295B2 JP58033254A JP3325483A JPH0564295B2 JP H0564295 B2 JPH0564295 B2 JP H0564295B2 JP 58033254 A JP58033254 A JP 58033254A JP 3325483 A JP3325483 A JP 3325483A JP H0564295 B2 JPH0564295 B2 JP H0564295B2
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- humidity
- measuring cell
- humidity measuring
- cell
- gas
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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
- G01N27/121—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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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
この発明は湿度測定セルに関する。さらに詳し
くは、改善された湿度応答性を有し種々の分野、
例えば石油精製工程におけるリサイクルガスある
いは塩素やフツ素化学工業におけるプロセス監視
や高圧ボンベガス中の水分測定等の湿度測定用と
して有用な湿度測定セルに関する。
くは、改善された湿度応答性を有し種々の分野、
例えば石油精製工程におけるリサイクルガスある
いは塩素やフツ素化学工業におけるプロセス監視
や高圧ボンベガス中の水分測定等の湿度測定用と
して有用な湿度測定セルに関する。
(ロ) 従来技術
従来、湿度を測定するためのセンサーは試料を
導入する管を有する湿度測定用容器内に固定され
湿度測定セルとして用いられるが、セル内壁面の
接ガス部表面の化学的活性、親水性によつて、水
分子が物理吸着又は化学吸着し、湿度の濃度変化
に対するセンサーの応答性を著しく遅らせてい
た。すなわわち、第１図に示すように従来の典型
的な湿度測定セルは、試料導入管部１と試料排出
管部２を備えた金属、ガラスやセラミツクス製の
湿度測定セル用容器４内に、湿度センサー３を固
定した構造（なお、図中４′はセル保持器、５は
出力ピンを示す）からなるが、いかに湿度センサ
ーの応答速度が迅速であつても、試料導入管部内
面や湿度センサー固定部内面等のセルの接ガス部
に水分子が吸着し易く試料が変わつた場合にセル
内のガス置換を遅らせてしまい、見かけ上センサ
ーの応答が悪く、正確な湿度測定ができない場合
がしばしばあつた。ことに試料ガスとゼロガスと
を交互にセル内に導入してその立ち上りを測定す
るレート法の場合、大きな不都合を生じさせてい
た。
導入する管を有する湿度測定用容器内に固定され
湿度測定セルとして用いられるが、セル内壁面の
接ガス部表面の化学的活性、親水性によつて、水
分子が物理吸着又は化学吸着し、湿度の濃度変化
に対するセンサーの応答性を著しく遅らせてい
た。すなわわち、第１図に示すように従来の典型
的な湿度測定セルは、試料導入管部１と試料排出
管部２を備えた金属、ガラスやセラミツクス製の
湿度測定セル用容器４内に、湿度センサー３を固
定した構造（なお、図中４′はセル保持器、５は
出力ピンを示す）からなるが、いかに湿度センサ
ーの応答速度が迅速であつても、試料導入管部内
面や湿度センサー固定部内面等のセルの接ガス部
に水分子が吸着し易く試料が変わつた場合にセル
内のガス置換を遅らせてしまい、見かけ上センサ
ーの応答が悪く、正確な湿度測定ができない場合
がしばしばあつた。ことに試料ガスとゼロガスと
を交互にセル内に導入してその立ち上りを測定す
るレート法の場合、大きな不都合を生じさせてい
た。
(ハ) 発明の目的
この発明は、水分子の吸着を抑え試料が変わつ
た場合にもガス置換が迅速になされそれにより湿
度測定器としての応答性を向上させた湿度測定セ
ルを提供することを目的とする。
た場合にもガス置換が迅速になされそれにより湿
度測定器としての応答性を向上させた湿度測定セ
ルを提供することを目的とする。
(ニ) 発明の構成
かくしてこの発明によれば、試料導入管部及び
排出管部を備え湿度センサーを内部に固定してな
る湿度測定セルにおいて、該湿度測定セルの内壁
面に、表面自由エネルギーが50erg・cm-2以下の
高分子膜を被覆形成したことを特徴とする湿度測
定セルが提供される。
排出管部を備え湿度センサーを内部に固定してな
る湿度測定セルにおいて、該湿度測定セルの内壁
面に、表面自由エネルギーが50erg・cm-2以下の
高分子膜を被覆形成したことを特徴とする湿度測
定セルが提供される。
この発明の最も特徴とする点は湿度測定セルの
内壁面に特定の高分子膜を被覆形成したことであ
る。特定の高分子膜としては表面自由エネルギー
50erg・cm-2以下のものを用いる必要がある。表
面自由エネルギーが50erg・cm-2越えると親水性
が強くなり実質的に水分子の吸着を抑制すること
ができず不適当である。かようなこの発明の高分
子の具体例としてはポリエチレン、ポリメチルメ
タクリレート、ポリエステル系樹脂、ポリウレタ
ン系樹脂等が挙げられ、シリコーンやテフロンの
ようなオルガノポリシロキサン系高分子やフツ素
化炭化水素系高分子等の表面自由エネルギーが
25erg・cm-2以下、通常、15〜25erg・cm-2のもの
が吸着抑制効果の点で好ましく、被覆形成の簡便
さ等からオルガノポリシロキサン系高分子を用い
るのが最も好ましい。
内壁面に特定の高分子膜を被覆形成したことであ
る。特定の高分子膜としては表面自由エネルギー
50erg・cm-2以下のものを用いる必要がある。表
面自由エネルギーが50erg・cm-2越えると親水性
が強くなり実質的に水分子の吸着を抑制すること
ができず不適当である。かようなこの発明の高分
子の具体例としてはポリエチレン、ポリメチルメ
タクリレート、ポリエステル系樹脂、ポリウレタ
ン系樹脂等が挙げられ、シリコーンやテフロンの
ようなオルガノポリシロキサン系高分子やフツ素
化炭化水素系高分子等の表面自由エネルギーが
25erg・cm-2以下、通常、15〜25erg・cm-2のもの
が吸着抑制効果の点で好ましく、被覆形成の簡便
さ等からオルガノポリシロキサン系高分子を用い
るのが最も好ましい。
この発明の湿度測定セルに用いる容器の材質や
試料導入管部及び排出管部の構成としては当該分
野で知られた種々のものを適用することができ
る。
試料導入管部及び排出管部の構成としては当該分
野で知られた種々のものを適用することができ
る。
前記高分子膜は、通常、少なくと湿度測定セル
の試料導入管内壁面及び湿度センサー固定部内壁
面に被覆形成されておればよく、場合によつては
試料排出管を含めセル内壁面全体に被覆形成され
ていてもよい。ただし、水分の非吸着性部分（例
えば、第１図におけるセル保持器内面）にはとく
に形成させなくてもよい。
の試料導入管内壁面及び湿度センサー固定部内壁
面に被覆形成されておればよく、場合によつては
試料排出管を含めセル内壁面全体に被覆形成され
ていてもよい。ただし、水分の非吸着性部分（例
えば、第１図におけるセル保持器内面）にはとく
に形成させなくてもよい。
かような高分子膜は、通常、前記高分子の有機
溶媒溶液や懸濁液を湿度測定セル用容器の内壁面
にデイツプ又はスプレーコーテイングやプラズマ
重合法によりコートしたのち、溶媒等を除去する
ことにより簡便に形成させることができる。
溶媒溶液や懸濁液を湿度測定セル用容器の内壁面
にデイツプ又はスプレーコーテイングやプラズマ
重合法によりコートしたのち、溶媒等を除去する
ことにより簡便に形成させることができる。
このようにして得られたこの発明のセル内に湿
度センサーを固定することによりこの発明の湿度
測定セルが得られる。
度センサーを固定することによりこの発明の湿度
測定セルが得られる。
上記湿度センサーとしてはセラミツク、金属酸
化物等を利用したものや、圧電素子上に蒸着によ
つて一対の導電性材料、例えば金や銀からなる電
極を被覆形成し、さらにこれらの電極上に予め作
製された高分子電解質（例えば、スチレン−ジビ
ニルベンゼン共重合体スルホン化物、ポリスチレ
ンスルホン化物、ポリスチレンスルホン化物とホ
リビニルアルコールとの混合物、ポリビニルアル
コールとメチルセルローススルホン化物との混合
物等）を刷毛塗りやスピンナーコーテイング等の
手法により塗布して造膜したものなどの従来知ら
れた湿度センサーを用いることができる。しか
し、感湿性能の安定性及び応答性の点から発明者
らがが新たに見出した湿度センサー、すなわち、
圧電素子上に、プラズマ重合高分子薄膜からなる
感湿膜を薄膜電極を介して密着形成してなる湿度
センサーを用いるのが好ましい。
化物等を利用したものや、圧電素子上に蒸着によ
つて一対の導電性材料、例えば金や銀からなる電
極を被覆形成し、さらにこれらの電極上に予め作
製された高分子電解質（例えば、スチレン−ジビ
ニルベンゼン共重合体スルホン化物、ポリスチレ
ンスルホン化物、ポリスチレンスルホン化物とホ
リビニルアルコールとの混合物、ポリビニルアル
コールとメチルセルローススルホン化物との混合
物等）を刷毛塗りやスピンナーコーテイング等の
手法により塗布して造膜したものなどの従来知ら
れた湿度センサーを用いることができる。しか
し、感湿性能の安定性及び応答性の点から発明者
らがが新たに見出した湿度センサー、すなわち、
圧電素子上に、プラズマ重合高分子薄膜からなる
感湿膜を薄膜電極を介して密着形成してなる湿度
センサーを用いるのが好ましい。
上記プラズマ重合膜を用いた湿度センサーにお
ける圧電素子としては、当該分野で圧電特性を示
す物質として知られたものが種々使用可能であ
り、具体的には水晶発振子、電気石、ロツシユル
塩、チタン酸バリウム、酸化亜鉛等がが挙げられ
る。
ける圧電素子としては、当該分野で圧電特性を示
す物質として知られたものが種々使用可能であ
り、具体的には水晶発振子、電気石、ロツシユル
塩、チタン酸バリウム、酸化亜鉛等がが挙げられ
る。
また、薄膜電極としては導電性材料であれば使
用可能であり、具体的には金、銀等の腐食性の少
ない金属類を蒸着して用いるのが好適である。ま
た、プラズマ重合高分子薄膜としてはその表層に
親水性基が導入されたものを用いるのが好まし
い。通常、プラズマ重合により得られたポリスチ
レン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ス
チレン−ビニルアルコール共重合体等のビニル芳
香族系重合体やビニルアルコール−メチルセルロ
ース共重合体の薄膜（約0.01〜1μm程度）の表層
にスルホネート基、第四級アンモニウム基、ホス
ホネート基等の親水性基を導入したものが適当で
ある。
用可能であり、具体的には金、銀等の腐食性の少
ない金属類を蒸着して用いるのが好適である。ま
た、プラズマ重合高分子薄膜としてはその表層に
親水性基が導入されたものを用いるのが好まし
い。通常、プラズマ重合により得られたポリスチ
レン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ス
チレン−ビニルアルコール共重合体等のビニル芳
香族系重合体やビニルアルコール−メチルセルロ
ース共重合体の薄膜（約0.01〜1μm程度）の表層
にスルホネート基、第四級アンモニウム基、ホス
ホネート基等の親水性基を導入したものが適当で
ある。
なお、プラズマ重合条件としては、公知の条件
を適用でき、ことに低周波プラズマ重合により行
なうことが高分子の構造や膜の均一性の点好まし
い。
を適用でき、ことに低周波プラズマ重合により行
なうことが高分子の構造や膜の均一性の点好まし
い。
(ホ) 実施例
以下、この発明の湿度測定セルの実施例を図面
と共に詳説する。
と共に詳説する。
内径1.5mm、長さ50mmの試料導入管部１及び試
料排出管部２を備えた長方体状（幅18mm、奥行５
mm、高さ18mm、下方は開口）のステンレス製容器
４内に、シリコン樹脂液（シリコンゾルをトルエ
ン20重量％に分散してなる液；商品名ペルガンス
プレー、ダウコーニング社製）をスプレーし乾燥
させることにより約0.1〜２mmのシリコーン高分
子膜を内壁面に被覆形成させ、次いで感湿センサ
ー３′を固定したセル保持器４′を取り付けること
によつて第２図に示すごときこの発明の湿度測定
セルを得た。
料排出管部２を備えた長方体状（幅18mm、奥行５
mm、高さ18mm、下方は開口）のステンレス製容器
４内に、シリコン樹脂液（シリコンゾルをトルエ
ン20重量％に分散してなる液；商品名ペルガンス
プレー、ダウコーニング社製）をスプレーし乾燥
させることにより約0.1〜２mmのシリコーン高分
子膜を内壁面に被覆形成させ、次いで感湿センサ
ー３′を固定したセル保持器４′を取り付けること
によつて第２図に示すごときこの発明の湿度測定
セルを得た。
なお、上記感湿センサー３としては、水晶振動
子の上にプラズマ重合（重合条件：圧力１mmHg、
湿度25℃、放電電流70mA、放電電圧500V、放
電時間90分）にて形成したポリスチレンを常法に
よつて30分間SO3（硫酸ガス）でスルホン化して、
水洗した後、NaCl溶液でスルホン化ナトリウム
にし、さらに水洗、乾燥して得たものを用いた。
子の上にプラズマ重合（重合条件：圧力１mmHg、
湿度25℃、放電電流70mA、放電電圧500V、放
電時間90分）にて形成したポリスチレンを常法に
よつて30分間SO3（硫酸ガス）でスルホン化して、
水洗した後、NaCl溶液でスルホン化ナトリウム
にし、さらに水洗、乾燥して得たものを用いた。
このようにして得た湿度測定セルに試料導入管
より定湿度のガス（窒素ガス中に20ppmの湿分含
有ガス）を流量200ml／分、60℃下で２分間流し、
次いでゼロガス（湿分を含有しないガス）を同条
件で３分間流した際の応答性Ａ及びその逆の場合
の応答性Ｂを調べた。その結果を比較例（高分子
膜を被覆形成していない以外同様の湿度測定セ
ル）と共に第３図に示す。
より定湿度のガス（窒素ガス中に20ppmの湿分含
有ガス）を流量200ml／分、60℃下で２分間流し、
次いでゼロガス（湿分を含有しないガス）を同条
件で３分間流した際の応答性Ａ及びその逆の場合
の応答性Ｂを調べた。その結果を比較例（高分子
膜を被覆形成していない以外同様の湿度測定セ
ル）と共に第３図に示す。
なお図においてプロツト○はこの発明の湿度測
定セルによるものであり、プロツト△は比較例の
湿度測定セルによるものである。
定セルによるものであり、プロツト△は比較例の
湿度測定セルによるものである。
このように、この発明の湿度測定セルは、高分
子膜をセル内壁面に形成していない従来のものに
比し、その応答速度は上昇していることが判る。
子膜をセル内壁面に形成していない従来のものに
比し、その応答速度は上昇していることが判る。
(ヘ) 発明の効果
以上の説明からも理解されるようにこの発明の
湿度測定セルは湿度センサーの応答性を良好に発
揮させ、簡便な構成にもかかわらず湿度測定器と
して優れた応答性を示すものであつて種々の用途
に有用であり、ことにステンレス製の容器を用い
た防曝用の湿度測定セルとして有利である。ま
た、湿度センサーとして、圧電素子上にプラズマ
重合高分子薄膜からなる感湿膜を薄膜電極を介し
て密着形成したものを組合せて用いた場合、湿度
センサー自体の優れた応答性、安定性と相まつ
て、この発明のセル構造による前記効果がより発
揮される。
湿度測定セルは湿度センサーの応答性を良好に発
揮させ、簡便な構成にもかかわらず湿度測定器と
して優れた応答性を示すものであつて種々の用途
に有用であり、ことにステンレス製の容器を用い
た防曝用の湿度測定セルとして有利である。ま
た、湿度センサーとして、圧電素子上にプラズマ
重合高分子薄膜からなる感湿膜を薄膜電極を介し
て密着形成したものを組合せて用いた場合、湿度
センサー自体の優れた応答性、安定性と相まつ
て、この発明のセル構造による前記効果がより発
揮される。
第１図は、従来の湿度測定セルを例示する要部
断面図、第２図は、この発明の湿度測定セルを例
示する第１図相当図、第３図は、この発明の湿度
測定セルの応答性を比較例と共に例示するグラフ
である。 １…試料導入管部、２…試料排出管部、３，
３′…湿度センサー、４…湿度測定セル用容器、
４′…セル保持器、５…出力ピン、６…高分子膜。
断面図、第２図は、この発明の湿度測定セルを例
示する第１図相当図、第３図は、この発明の湿度
測定セルの応答性を比較例と共に例示するグラフ
である。 １…試料導入管部、２…試料排出管部、３，
３′…湿度センサー、４…湿度測定セル用容器、
４′…セル保持器、５…出力ピン、６…高分子膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 試料導入管部及び排出管部を備え、湿度セン
サーを内部に固定してなる湿度測定セルにおい
て、 該湿度測定セルの内壁面に、表面自由エネルギ
ーが50erg・cm-2以下の高分子膜を被覆形成した
ことを特徴とする湿度測定セル。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3325483A JPS59159059A (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 湿度測定セル |
| US06/516,959 US4562725A (en) | 1982-07-31 | 1983-07-25 | Moisture sensor and a process for the production thereof |
| DE8383304392T DE3375829D1 (en) | 1982-07-31 | 1983-07-29 | Moisture sensor and a process for the production thereof |
| EP83304392A EP0100661B1 (en) | 1982-07-31 | 1983-07-29 | Moisture sensor and a process for the production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3325483A JPS59159059A (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 湿度測定セル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59159059A JPS59159059A (ja) | 1984-09-08 |
| JPH0564295B2 true JPH0564295B2 (ja) | 1993-09-14 |
Family
ID=12381361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3325483A Granted JPS59159059A (ja) | 1982-07-31 | 1983-02-28 | 湿度測定セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59159059A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4247299A (en) * | 1978-06-19 | 1981-01-27 | Johnson Controls, Inc. | Non-conductive polar gas sensing element and detection system |
-
1983
- 1983-02-28 JP JP3325483A patent/JPS59159059A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59159059A (ja) | 1984-09-08 |
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