JPH0692952B2 - 非加熱型ガスセンサー素子 - Google Patents
非加熱型ガスセンサー素子Info
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- JPH0692952B2 JPH0692952B2 JP61187901A JP18790186A JPH0692952B2 JP H0692952 B2 JPH0692952 B2 JP H0692952B2 JP 61187901 A JP61187901 A JP 61187901A JP 18790186 A JP18790186 A JP 18790186A JP H0692952 B2 JPH0692952 B2 JP H0692952B2
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- JP
- Japan
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- group
- gas sensor
- organic compound
- same
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は導電物間に特定の混合物を介在させてなる非加
熱型ガスセンサー素子に関する。さらに詳しくは、間隔
をもって設けられた少なくとも２つの導電物の該間隙
に、（ｉ）イオン性基を有する重合体と（ii）２本又は
３本の直鎖疎水基または剛直性部分を連鎖中に含む１本
の直鎖疎水基を有し且つイオン性基を有する有機化合物
とからなる組成物を、介在させて構成された高誘電率ガ
ス測定用の非加熱型ガスセンサー素子に関する発明であ
る。
熱型ガスセンサー素子に関する。さらに詳しくは、間隔
をもって設けられた少なくとも２つの導電物の該間隙
に、（ｉ）イオン性基を有する重合体と（ii）２本又は
３本の直鎖疎水基または剛直性部分を連鎖中に含む１本
の直鎖疎水基を有し且つイオン性基を有する有機化合物
とからなる組成物を、介在させて構成された高誘電率ガ
ス測定用の非加熱型ガスセンサー素子に関する発明であ
る。
（従来技術及び発明が解決しようとする問題点） センサーは産業および一般社会において防災、安全管
理、医療、環境保全などに用いられ、その重要性は強く
認められている。なかでも物理的、化学的な変化を電気
信号に変換する電極素子の部分はセンサーの特性発現上
極めて重要な技術となる。しかしながら従来のガスセン
サーにおいては高温作動のため消費電力が大きく、かつ
ガス選択性にも難があり、小型、室温作動、低消費電力
の装置作製には困難が伴っていた。
理、医療、環境保全などに用いられ、その重要性は強く
認められている。なかでも物理的、化学的な変化を電気
信号に変換する電極素子の部分はセンサーの特性発現上
極めて重要な技術となる。しかしながら従来のガスセン
サーにおいては高温作動のため消費電力が大きく、かつ
ガス選択性にも難があり、小型、室温作動、低消費電力
の装置作製には困難が伴っていた。
（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記欠点を解決すべく研究を重ねた結
果、導電物に特定の組成物を介在させることにより、室
温作動、低消費電力、またガス選択性を有する非加熱型
ガスセンサーが得られることを見出し、本発明を完成さ
せるに至った。
果、導電物に特定の組成物を介在させることにより、室
温作動、低消費電力、またガス選択性を有する非加熱型
ガスセンサーが得られることを見出し、本発明を完成さ
せるに至った。
即ち、本発明の構成を機能的に表すと間隔をもって設け
られた少なくとも２つの導電物の該間隙に、（ｉ）イオ
ン性基を有する重合体と（ii）２本又は３本の直鎖疎水
基または剛直性部分を連鎖中に含む１本の直鎖疎水基を
有し且つイオン性基を有する有機化合物とからなる組成
物を介在させて構成された高誘電率ガス測定用の非加熱
型ガスセンサー素子である。
られた少なくとも２つの導電物の該間隙に、（ｉ）イオ
ン性基を有する重合体と（ii）２本又は３本の直鎖疎水
基または剛直性部分を連鎖中に含む１本の直鎖疎水基を
有し且つイオン性基を有する有機化合物とからなる組成
物を介在させて構成された高誘電率ガス測定用の非加熱
型ガスセンサー素子である。
そこで、本発明は、間隔をもって設けられた少なくとも
２つの導電物の、該間隙に （１）下記一般式〜より選ばれた少なくとも１種の
イオン性基を有する有機化合物（以下単に直鎖有機化合
物という）及び （２）上記（１）に記載の有機化合物の有するイオン性
基が有する電荷とは逆の電荷のイオン性基を有する重合
体（以下単にイオン性重合体ともいう） とからなる組成物を介在させて構成された高誘電率ガス
測定用の非加熱型ガスセンサー素子。
２つの導電物の、該間隙に （１）下記一般式〜より選ばれた少なくとも１種の
イオン性基を有する有機化合物（以下単に直鎖有機化合
物という）及び （２）上記（１）に記載の有機化合物の有するイオン性
基が有する電荷とは逆の電荷のイオン性基を有する重合
体（以下単にイオン性重合体ともいう） とからなる組成物を介在させて構成された高誘電率ガス
測定用の非加熱型ガスセンサー素子。
〔但し、一般式中 R1，R2は、同種又は異種の炭素数６〜30の直鎖アルキル
基又はそのハロゲン置換体 R3，R4，R5は、同種又は異種の炭素数１〜４のアルキル
基、又はそのハロゲン原子、及び／又は水酸基置換体 R6は炭素数４〜30のアルキル基、アルキルオキシ基、ア
ルキルオキシカルボニル基又はそれらのハロゲン置換体
基 ＡはＢｊCH2 ｋ （但し、Ｆは−Ｎ＝CH−，−Ｎ＝Ｎ−、−CH＝CH−、 Ｅは、CH2 ｑ又は−ＯCH2 ｒ Ｘは、ハロゲン原子又は水酸基 Ｍは、水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はア
ンモニウム j,m及びｐは、０又は１（互に同種又は異種の数） ｌは１又は２ h,i,k,n,q及びｒは正の整数（相互に同数又は異種の
数）を夫々表す。〕である。
基又はそのハロゲン置換体 R3，R4，R5は、同種又は異種の炭素数１〜４のアルキル
基、又はそのハロゲン原子、及び／又は水酸基置換体 R6は炭素数４〜30のアルキル基、アルキルオキシ基、ア
ルキルオキシカルボニル基又はそれらのハロゲン置換体
基 ＡはＢｊCH2 ｋ （但し、Ｆは−Ｎ＝CH−，−Ｎ＝Ｎ−、−CH＝CH−、 Ｅは、CH2 ｑ又は−ＯCH2 ｒ Ｘは、ハロゲン原子又は水酸基 Ｍは、水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はア
ンモニウム j,m及びｐは、０又は１（互に同種又は異種の数） ｌは１又は２ h,i,k,n,q及びｒは正の整数（相互に同数又は異種の
数）を夫々表す。〕である。
本発明の非加熱型ガスセンサー素子の構成要素の１つは
間隔をもって設けられた少なくとも２つの導電物であ
る。該導電物とは半導体以上の電気伝導度を有する物、
即ち10-10S/cm以上の電気伝導度を有する物が用いられ
る。一般に好適に用いられる物を例示すれば、ゲルマニ
ウム、ケイ素等の半導体、銅、アルミニウム、錫、鉛、
鉄、銀等の良導体はさらに好適に用いられる。上記導電
物の少なくとも２つを間隔をもって設ける必要性は、介
在する混合物とで少なくとも１つの電気回路を構成する
ためである。該間隔の大きさは物に限定されないが、実
用上また製作上の容易さから0.1μｍ以上1cm以下が好ま
しい。さらに該導電物は特に固定されている必要はない
が、取扱い上何らかの支持体に固定されたものが好適に
使用される。
間隔をもって設けられた少なくとも２つの導電物であ
る。該導電物とは半導体以上の電気伝導度を有する物、
即ち10-10S/cm以上の電気伝導度を有する物が用いられ
る。一般に好適に用いられる物を例示すれば、ゲルマニ
ウム、ケイ素等の半導体、銅、アルミニウム、錫、鉛、
鉄、銀等の良導体はさらに好適に用いられる。上記導電
物の少なくとも２つを間隔をもって設ける必要性は、介
在する混合物とで少なくとも１つの電気回路を構成する
ためである。該間隔の大きさは物に限定されないが、実
用上また製作上の容易さから0.1μｍ以上1cm以下が好ま
しい。さらに該導電物は特に固定されている必要はない
が、取扱い上何らかの支持体に固定されたものが好適に
使用される。
一般に好適に使用される態様について添付図面を用いて
説明するが本発明はこれらの添付図面の態様に限定され
るものではない。
説明するが本発明はこれらの添付図面の態様に限定され
るものではない。
添付図面第１図及び第２図は本発明の非加熱型ガスセン
サー素子の代表的な態様を示す図面であり、第３図は本
発明の非加熱型ガスセンサー素子を使用した回路を示す
図面である。第１図にはリード線３を結合した２つの金
属板２で本発明の非加熱型ガスセンサー素子で使用する
組成物よりなる膜状物１をはさむ形状となした非加熱型
ガスセンサー素子を例示したものである。また第２図に
は蒸着法、スパッタ法、プリント法等で導電線を付した
ガラス、ガラスエポキシ等の基板４に上記膜状物１を設
置した態様を示すものである。
サー素子の代表的な態様を示す図面であり、第３図は本
発明の非加熱型ガスセンサー素子を使用した回路を示す
図面である。第１図にはリード線３を結合した２つの金
属板２で本発明の非加熱型ガスセンサー素子で使用する
組成物よりなる膜状物１をはさむ形状となした非加熱型
ガスセンサー素子を例示したものである。また第２図に
は蒸着法、スパッタ法、プリント法等で導電線を付した
ガラス、ガラスエポキシ等の基板４に上記膜状物１を設
置した態様を示すものである。
本発明の非加熱型ガスセンサー素子の構成要素のもう１
つは（１）直鎖有機化合物と（２）イオン性重合体とか
らなる組成物である。該組成物は一般に公知のもので、
例えば、特開昭60−228564号明細書に示されている液晶
性組成物等が挙げられる。これら、（１）及び（２）に
ついて、各々説明する。（１）直鎖有機化合物について
は後述するが、（２）イオン性重合体は、所謂イオン交
換体であって、重合体中に公知の陰イオン交換基（塩基
性基）又は陽イオン交換基（酸性基）のいずれか又は両
方を有する高分子体であればよい。なお、酸性基として
は一般にスルホン基、カルボキシル基、リン酸基、フェ
ノール性水酸基、およびこれらが塩となったもの等、塩
基性基としては一般にアミノ基、置換アミノ基、第四級
アンモニオ基、およびこれらが塩となったもの等が好適
に使用される。
つは（１）直鎖有機化合物と（２）イオン性重合体とか
らなる組成物である。該組成物は一般に公知のもので、
例えば、特開昭60−228564号明細書に示されている液晶
性組成物等が挙げられる。これら、（１）及び（２）に
ついて、各々説明する。（１）直鎖有機化合物について
は後述するが、（２）イオン性重合体は、所謂イオン交
換体であって、重合体中に公知の陰イオン交換基（塩基
性基）又は陽イオン交換基（酸性基）のいずれか又は両
方を有する高分子体であればよい。なお、酸性基として
は一般にスルホン基、カルボキシル基、リン酸基、フェ
ノール性水酸基、およびこれらが塩となったもの等、塩
基性基としては一般にアミノ基、置換アミノ基、第四級
アンモニオ基、およびこれらが塩となったもの等が好適
に使用される。
前記イオン交換基を有する重合体は特に限定されず公知
のものを用いうるが、オリゴマーの如く、低分子量のも
のは、好ましくない。強度及び安定性を勘案すれば、所
謂高分子重合体とされる例えば分子量が5,000以上のも
のを用いることが望ましい。また、該重合体に含まれる
イオン交換基の量はその種類、後述する直鎖有機化合物
の種類や使用量比等によって異なり、一概に限定出来な
いが一般には0.1meq/g以上、好ましくは1.0meq/g以上の
ものが望ましい。具体的イオン性重合体としては、例え
ば、陽イオン交換基を有する重合体には、ポリアクリル
酸、ポリメタクリル酸、ポリイタコン酸、ポリグルタミ
ン酸、マレイン酸／スチレン共重合体、マレイン酸／ア
クリル酸メチル共重合体、アクリル酸／スチレン共重合
体、アクリル酸／酢酸ビニル共重合体、アクリル酸／ア
クリル酸メチル共重合体、アクリル酸／メタクリル酸メ
チル共重合体、アクリル酸／アクリルアミド共重合体、
アクリル酸／アクリロニトリル共重合体、メタクリル酸
／スチレン共重合体、メタクリル酸／酢酸ビニル共重合
体、メタクリル酸／アクリル酸メチル共重合体、メタク
リル酸／メタクリル酸メチル共重合体、などのカルボキ
シル基を有するモノマーの重合体又はそれらのモノマー
と共重合可能な他のモノマーとの共重合体、ポリスチレ
ンスルホン酸、ポリ−ｔ−ブチルアクリルアミドスルホ
ン酸、スチレンスルホン酸／スチレン共重合体などのス
ルホニルモノマーの重合体又はスルホニルモノマーと共
重合可能な他のモノマーとの共重合体、ポリビニルホス
ホン酸、ポリアクリロイルキシエチルホスホン酸、アク
リロイルキシエチルホスホン酸／スチレン共重合体、ア
クリロイルキシエチルホスホン酸／酢酸ビニル共重合
体、アクリロイルキシエチルホスホン酸／アクリル酸メ
チル共重合体、などのりん酸基含有モノマーの重合体又
は、これらのモノマーと共重合可能なモノマーとの共重
合体、ポリビニル硫酸、ビニル硫酸／スチレン共重合
体、ビニル硫酸／酢酸ビニル共重合体、ビニル硫酸／ア
クリル酸メチル共重合体、ビニル硫酸／メタクリル酸メ
チル共重合体、ビニル硫酸／アクリルアミド共重合体、
ビニル硫酸／アクリロニトリル共重合体、などの硫酸エ
ステル基を有するモノマーの重合体又は、それらのモノ
マーと共重合体可能な他のモノマーとの共重合体、ポリ
ビニルフェノール類又はこれらのモノマーと共重合可能
な他のモノマーとの共重合体などである。また陰イオン
交換基を有する重合体としてポリビニルピリジン、ポリ
ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、ビニルピリ
ジン／スチレン共重合体、ビニルピリジン／酢酸ビニル
共重合体、ビニルピリジン／アクリル酸メチル共重合
体、ビニルピリジン／メタクリル酸メチル共重合体、ビ
ニルピリジン／アクリルアミド共重合体、ビニルピリジ
ン／アクリロニトリル共重合体などのアミノ基、置換ア
ミノ基及び第四級アンモニウム基を有するモノマーの重
合体又は、それらのモノマーと共重合可能な他のモノマ
ーとの共重合体などである。更にイオン性重合体として
はイオン交換性基を有する天然高分子も使用可能であ
る。それらを例示すると、アルギン酸、アルギン酸ナト
リウム、カルボキシメチルセルロース、ヘパリン、コン
ドロイチン硫酸及びこれらの誘導体等から挙げられる。
のものを用いうるが、オリゴマーの如く、低分子量のも
のは、好ましくない。強度及び安定性を勘案すれば、所
謂高分子重合体とされる例えば分子量が5,000以上のも
のを用いることが望ましい。また、該重合体に含まれる
イオン交換基の量はその種類、後述する直鎖有機化合物
の種類や使用量比等によって異なり、一概に限定出来な
いが一般には0.1meq/g以上、好ましくは1.0meq/g以上の
ものが望ましい。具体的イオン性重合体としては、例え
ば、陽イオン交換基を有する重合体には、ポリアクリル
酸、ポリメタクリル酸、ポリイタコン酸、ポリグルタミ
ン酸、マレイン酸／スチレン共重合体、マレイン酸／ア
クリル酸メチル共重合体、アクリル酸／スチレン共重合
体、アクリル酸／酢酸ビニル共重合体、アクリル酸／ア
クリル酸メチル共重合体、アクリル酸／メタクリル酸メ
チル共重合体、アクリル酸／アクリルアミド共重合体、
アクリル酸／アクリロニトリル共重合体、メタクリル酸
／スチレン共重合体、メタクリル酸／酢酸ビニル共重合
体、メタクリル酸／アクリル酸メチル共重合体、メタク
リル酸／メタクリル酸メチル共重合体、などのカルボキ
シル基を有するモノマーの重合体又はそれらのモノマー
と共重合可能な他のモノマーとの共重合体、ポリスチレ
ンスルホン酸、ポリ−ｔ−ブチルアクリルアミドスルホ
ン酸、スチレンスルホン酸／スチレン共重合体などのス
ルホニルモノマーの重合体又はスルホニルモノマーと共
重合可能な他のモノマーとの共重合体、ポリビニルホス
ホン酸、ポリアクリロイルキシエチルホスホン酸、アク
リロイルキシエチルホスホン酸／スチレン共重合体、ア
クリロイルキシエチルホスホン酸／酢酸ビニル共重合
体、アクリロイルキシエチルホスホン酸／アクリル酸メ
チル共重合体、などのりん酸基含有モノマーの重合体又
は、これらのモノマーと共重合可能なモノマーとの共重
合体、ポリビニル硫酸、ビニル硫酸／スチレン共重合
体、ビニル硫酸／酢酸ビニル共重合体、ビニル硫酸／ア
クリル酸メチル共重合体、ビニル硫酸／メタクリル酸メ
チル共重合体、ビニル硫酸／アクリルアミド共重合体、
ビニル硫酸／アクリロニトリル共重合体、などの硫酸エ
ステル基を有するモノマーの重合体又は、それらのモノ
マーと共重合体可能な他のモノマーとの共重合体、ポリ
ビニルフェノール類又はこれらのモノマーと共重合可能
な他のモノマーとの共重合体などである。また陰イオン
交換基を有する重合体としてポリビニルピリジン、ポリ
ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、ビニルピリ
ジン／スチレン共重合体、ビニルピリジン／酢酸ビニル
共重合体、ビニルピリジン／アクリル酸メチル共重合
体、ビニルピリジン／メタクリル酸メチル共重合体、ビ
ニルピリジン／アクリルアミド共重合体、ビニルピリジ
ン／アクリロニトリル共重合体などのアミノ基、置換ア
ミノ基及び第四級アンモニウム基を有するモノマーの重
合体又は、それらのモノマーと共重合可能な他のモノマ
ーとの共重合体などである。更にイオン性重合体として
はイオン交換性基を有する天然高分子も使用可能であ
る。それらを例示すると、アルギン酸、アルギン酸ナト
リウム、カルボキシメチルセルロース、ヘパリン、コン
ドロイチン硫酸及びこれらの誘導体等から挙げられる。
本発明において、陰イオン交換性基又は陽イオン交換基
を有する重合体は、上記条件を満たすものであれば２種
以上を混合して用いても差し支えない。
を有する重合体は、上記条件を満たすものであれば２種
以上を混合して用いても差し支えない。
本発明において用いられる直鎖有機化合物は、前記イオ
ン性重合体と反応し得る次の〜に示す化合物であ
る。
ン性重合体と反応し得る次の〜に示す化合物であ
る。
（但し、R1、R2は同種又は異種の炭素数６〜30の直鎖ア
ルキル基又はそのハロゲン置換体であり、R3，R4は同種
又は異種の炭素数１〜４のアルキル基、又はそのハロゲ
ン原子及び／又は水酸基による置換体であり、Ｘはハロ
ゲン原子またはOH原子団である。） （但し、R1、R2、Ｘは上記と同じであり、Ａは、Ｂ
ｊCH2ｋ（但し、Ｂは であり、ｊは０又は１であり、ｋは正の整数である。）
であり、h,iは正の整数である。R3，R4，R5は上記のR3
及びR4の説明と同じである。） （但し、R1、R2、R3、R4、R5、Ａ及びＸは上記と同じで
あり、ｌは１又は２、ｍは０又は１である。） （但し、R1、R2、R3、R4、R5及びＸは上記と同じであ
り、ｎは正の整数である。） （但し、R3、R4、R5及びＸは上記と同じであり、R6は炭
素数４〜30のアルキル基、アルキルオキシ基、若しくは
アルキルオキシカルボニル基又はこれらのハロゲン置換
体であり、 （但し、Ｆは−Ｎ＝CH−、−Ｎ＝Ｎ−、−CH＝CH−、 又は は０又は１である。） ＥはCH2 ｑ又は−Ｏ−（CH2 ｒである。（但し、q,
rは正の整数である。）） 上記一般式〔Ｂ〕、〔Ｄ〕及び〔Ｅ〕中、k,n,q及びｒ
は正の整数であれば良いが、一般には原料の入手の容易
さから１〜16であることが好ましい。また、上記一般式
〔Ｂ〕中、ｈ及びｉは、正の整数を何ら制限なく取り得
るが、一般には原料の入手の容易さから１〜４であるこ
とが好ましい。
ルキル基又はそのハロゲン置換体であり、R3，R4は同種
又は異種の炭素数１〜４のアルキル基、又はそのハロゲ
ン原子及び／又は水酸基による置換体であり、Ｘはハロ
ゲン原子またはOH原子団である。） （但し、R1、R2、Ｘは上記と同じであり、Ａは、Ｂ
ｊCH2ｋ（但し、Ｂは であり、ｊは０又は１であり、ｋは正の整数である。）
であり、h,iは正の整数である。R3，R4，R5は上記のR3
及びR4の説明と同じである。） （但し、R1、R2、R3、R4、R5、Ａ及びＸは上記と同じで
あり、ｌは１又は２、ｍは０又は１である。） （但し、R1、R2、R3、R4、R5及びＸは上記と同じであ
り、ｎは正の整数である。） （但し、R3、R4、R5及びＸは上記と同じであり、R6は炭
素数４〜30のアルキル基、アルキルオキシ基、若しくは
アルキルオキシカルボニル基又はこれらのハロゲン置換
体であり、 （但し、Ｆは−Ｎ＝CH−、−Ｎ＝Ｎ−、−CH＝CH−、 又は は０又は１である。） ＥはCH2 ｑ又は−Ｏ−（CH2 ｒである。（但し、q,
rは正の整数である。）） 上記一般式〔Ｂ〕、〔Ｄ〕及び〔Ｅ〕中、k,n,q及びｒ
は正の整数であれば良いが、一般には原料の入手の容易
さから１〜16であることが好ましい。また、上記一般式
〔Ｂ〕中、ｈ及びｉは、正の整数を何ら制限なく取り得
るが、一般には原料の入手の容易さから１〜４であるこ
とが好ましい。
（但し、R1、R2は有機化合物〔Ａ〕〜〔Ｄ〕での説明と
同じで、Ｍは特に限定されず一般に有機、無機の陽イオ
ンとなる原子または原子団であり、水素、アルカリ金
属、アルカリ土類金属原子、アンモニウム原子団が好適
である。） （但し、R1、R2およびＭは上記と同じである。） また本発明でいう直鎖アルキル基とは、完全に直鎖状の
ものの他に、炭素数２個迄の分枝を有する分枝状のもの
をも含んだ意味で使用される。また上記一般式〔Ａ〕，
〔Ｂ〕，〔Ｃ〕，〔Ｄ〕，〔Ｅ〕，〔Ｆ〕及び〔Ｇ〕中
R1、R2、R3、R4、R5及びR6で示されるハロゲン置換アル
キル基のハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、
ヨウ素の各原子が挙げられる。
同じで、Ｍは特に限定されず一般に有機、無機の陽イオ
ンとなる原子または原子団であり、水素、アルカリ金
属、アルカリ土類金属原子、アンモニウム原子団が好適
である。） （但し、R1、R2およびＭは上記と同じである。） また本発明でいう直鎖アルキル基とは、完全に直鎖状の
ものの他に、炭素数２個迄の分枝を有する分枝状のもの
をも含んだ意味で使用される。また上記一般式〔Ａ〕，
〔Ｂ〕，〔Ｃ〕，〔Ｄ〕，〔Ｅ〕，〔Ｆ〕及び〔Ｇ〕中
R1、R2、R3、R4、R5及びR6で示されるハロゲン置換アル
キル基のハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、
ヨウ素の各原子が挙げられる。
本発明のイオン性重合体と直鎖有機化合物とからなる組
成物の製造方法は特に限定されずどのような方法であっ
てもよい。一般に好適な製造方法としては特開昭60−22
8564に示される方法が挙げられる。例えば、イ イオン
性重合体と直鎖有機化合物とを所定量それぞれ同一また
は異なる溶媒に溶解、あるいは懸濁せしめ、これらを混
合し生じた沈殿物を集める方法、或いはロ イオン性重
合体と直鎖有機化合物とを所定量、固体状態において混
合する方法などが好適に使用される。
成物の製造方法は特に限定されずどのような方法であっ
てもよい。一般に好適な製造方法としては特開昭60−22
8564に示される方法が挙げられる。例えば、イ イオン
性重合体と直鎖有機化合物とを所定量それぞれ同一また
は異なる溶媒に溶解、あるいは懸濁せしめ、これらを混
合し生じた沈殿物を集める方法、或いはロ イオン性重
合体と直鎖有機化合物とを所定量、固体状態において混
合する方法などが好適に使用される。
本発明に於けるイオン性重合体と直鎖有機化合物とから
なる組成物は上記のような製法で得られるが両者は単な
る混合物となっているのではなく一部イオン交換反応を
起こしてイオン結合で結合されていたり、直鎖有機化合
物の疎水性による物理的な吸着などにより一体化した物
質として存在するので一般には単一物質として取扱うこ
とが出来る。このようにイオン重合体と直鎖有機化合物
とが一体化した物質として取扱うことが出来る限り、両
者の組成比は特に限定されず配合することが出来る。一
般にはその製造上或いは取扱い上、水中での安定性を勘
案すればイオン性重合体のイオン性基に対して0.2〜５
倍当量好ましくは0.5〜３倍当量の直鎖有機化合物を配
合すると好適である。
なる組成物は上記のような製法で得られるが両者は単な
る混合物となっているのではなく一部イオン交換反応を
起こしてイオン結合で結合されていたり、直鎖有機化合
物の疎水性による物理的な吸着などにより一体化した物
質として存在するので一般には単一物質として取扱うこ
とが出来る。このようにイオン重合体と直鎖有機化合物
とが一体化した物質として取扱うことが出来る限り、両
者の組成比は特に限定されず配合することが出来る。一
般にはその製造上或いは取扱い上、水中での安定性を勘
案すればイオン性重合体のイオン性基に対して0.2〜５
倍当量好ましくは0.5〜３倍当量の直鎖有機化合物を配
合すると好適である。
そして、イオン性重合体と直鎖有機化合物とが互に逆電
荷を持つためには、前記、、、及びの化合物
の場合には、イオン性重合体は陽イオン交換基、例えば
スルホン酸基、カルボン酸基又はりん酸基を有する重合
体であり、前記及びの化合物にあっては、イオン性
重合体は、陰イオン交換基、例えばアミノ基、置換アミ
ノ基又は第四級アンモニウム基等を有する重合体、なか
でも第四級アンモニウム基、特に次の一般式で表される
第四級アンモニウム塩基を有する重合体が好適に使用さ
れる。
荷を持つためには、前記、、、及びの化合物
の場合には、イオン性重合体は陽イオン交換基、例えば
スルホン酸基、カルボン酸基又はりん酸基を有する重合
体であり、前記及びの化合物にあっては、イオン性
重合体は、陰イオン交換基、例えばアミノ基、置換アミ
ノ基又は第四級アンモニウム基等を有する重合体、なか
でも第四級アンモニウム基、特に次の一般式で表される
第四級アンモニウム塩基を有する重合体が好適に使用さ
れる。
（但し、Ｒ′は水素原子またはアルキル基でこの場合の
炭素数は特に限定されず正の整数であれば良いが、一般
には１〜４が好適であり、Ｚは−Ｏ−または−NH−基で
あり、Ｙは炭素数１〜12のメチレン鎖で特に炭素数１〜
８が好適であり、ハロゲン置換あるいは水酸基置換のメ
チレン鎖も好適であり、R3、R4、R5及びＸは有機化合物
〔Ａ〕〜〔Ｅ〕での説明と同じであり、Ｘはハロゲン、
水酸、硝酸、過塩素酸、チオシアン酸、酢酸のアニオン
である。） 本発明の非加熱型ガスセンサー素子は２つの導電物の間
隙に、上記の組成物を介在させなければならないが、こ
のときの該間隙のすべてにわたって介在する必要はな
く、実用上充分な大きさの電気信号が得られるならば第
１図に示すように一部に介在すれば良い。このように一
部に介在する場合は一般に該間隙の狭隘な部分に介在す
ることが有効である。
炭素数は特に限定されず正の整数であれば良いが、一般
には１〜４が好適であり、Ｚは−Ｏ−または−NH−基で
あり、Ｙは炭素数１〜12のメチレン鎖で特に炭素数１〜
８が好適であり、ハロゲン置換あるいは水酸基置換のメ
チレン鎖も好適であり、R3、R4、R5及びＸは有機化合物
〔Ａ〕〜〔Ｅ〕での説明と同じであり、Ｘはハロゲン、
水酸、硝酸、過塩素酸、チオシアン酸、酢酸のアニオン
である。） 本発明の非加熱型ガスセンサー素子は２つの導電物の間
隙に、上記の組成物を介在させなければならないが、こ
のときの該間隙のすべてにわたって介在する必要はな
く、実用上充分な大きさの電気信号が得られるならば第
１図に示すように一部に介在すれば良い。このように一
部に介在する場合は一般に該間隙の狭隘な部分に介在す
ることが有効である。
本発明の非加熱型ガスセンサー素子の製造方法は特に限
定されず、どのような方法であっても良い。一般に好適
な製造方法を例示すると以下のとおりである。
定されず、どのような方法であっても良い。一般に好適
な製造方法を例示すると以下のとおりである。
（イ）予め間隙が設定された導電物に本発明で用いるイ
オン性重合体と直鎖有機化合物との組成物を接着させる
方法。
オン性重合体と直鎖有機化合物との組成物を接着させる
方法。
（ロ）予め調製されたイオン性重合体と直鎖有機化合物
との組成物例えばフィルム状物に導電物を間隔をもって
設置する方法。
との組成物例えばフィルム状物に導電物を間隔をもって
設置する方法。
（ハ）間隔をもって設けられた導電物の間隙にイオン性
重合体あるいは直鎖有機化合物のどちらか１成分を予め
介在させておき、これに他の１成分を接触せしめ組成物
を形成せしめる方法。
重合体あるいは直鎖有機化合物のどちらか１成分を予め
介在させておき、これに他の１成分を接触せしめ組成物
を形成せしめる方法。
本発明において、高誘電率ガスは、特に制限されるもの
ではないが、実施例にも示すように、アルコール、アセ
トン、水蒸気などが挙げられる。
ではないが、実施例にも示すように、アルコール、アセ
トン、水蒸気などが挙げられる。
本発明の非加熱型ガスセンサー素子において被測定ガス
の濃度を検出するための電気回路としては、本発明の非
加熱型ガスセンサー素子が該電気回路の一部を構成する
ものであれば一般に公知のどのような回路であっても良
い。最も簡単な例としては、第３図に示すように本発明
の非加熱型ガスセンサー素子５の少なくとも２つ導電物
に直流電圧あるいは交流電圧を印加し、回路に流れる電
流量を検知する方法が挙げられる。尚第３図中、６は正
弦波交流発生器、７は感度調整抵抗及び８は負荷インピ
ーダンスをそれぞれ示す。
の濃度を検出するための電気回路としては、本発明の非
加熱型ガスセンサー素子が該電気回路の一部を構成する
ものであれば一般に公知のどのような回路であっても良
い。最も簡単な例としては、第３図に示すように本発明
の非加熱型ガスセンサー素子５の少なくとも２つ導電物
に直流電圧あるいは交流電圧を印加し、回路に流れる電
流量を検知する方法が挙げられる。尚第３図中、６は正
弦波交流発生器、７は感度調整抵抗及び８は負荷インピ
ーダンスをそれぞれ示す。
（効 果） 本発明の非加熱型ガスセンサー素子は、室温にて十分作
動し、一般に誘電率の大きい物質のガスにさらされた場
合に２つの導電物間のインピーダンスが顕著に減少す
る。この結果上記の回路例の場合においては、回路に流
れる電流が増加する現象となり、容易に検知される。ま
た、室温作動であるため、加熱が不要であり、消費電力
も小さい利点を有する。
動し、一般に誘電率の大きい物質のガスにさらされた場
合に２つの導電物間のインピーダンスが顕著に減少す
る。この結果上記の回路例の場合においては、回路に流
れる電流が増加する現象となり、容易に検知される。ま
た、室温作動であるため、加熱が不要であり、消費電力
も小さい利点を有する。
（作 用） 本発明の非加熱型ガスセンサー素子がセンサーとして機
能する作用機序については必ずしも明白ではないが、本
発明の直鎖有機化合物の電気的性質が環境の変化におい
て大きく変化することにより、これを少なくとも２本の
導電物で形成される電気回路にて検知できるものと推定
される。特にガスセンサーの場合にはイオン性重合体と
直鎖有機化合物との組成物がガスを吸蔵することにより
その誘電率、導電率が大きく変化するものと考えられ
る。このガス吸蔵能力に関しては該組成物の種類によっ
ても異なるが、一般に該組成物の成分である直鎖有機化
合物分子の持つ配向性が寄与しているものと推察され
る。
能する作用機序については必ずしも明白ではないが、本
発明の直鎖有機化合物の電気的性質が環境の変化におい
て大きく変化することにより、これを少なくとも２本の
導電物で形成される電気回路にて検知できるものと推定
される。特にガスセンサーの場合にはイオン性重合体と
直鎖有機化合物との組成物がガスを吸蔵することにより
その誘電率、導電率が大きく変化するものと考えられ
る。このガス吸蔵能力に関しては該組成物の種類によっ
ても異なるが、一般に該組成物の成分である直鎖有機化
合物分子の持つ配向性が寄与しているものと推察され
る。
（実施例） 以下に本発明をさらに具体的に説明するために実施例を
挙げるが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
挙げるが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
製造例１ 化合物 50mmoleをメタノール200mlに溶解させた。ポリアクリル
酸ナトリウム（粘度平均分子量:17万）50mmole（モノマ
ー単位）を水500mlに溶解した。両者を混合して生成し
た沈澱をろ過によって集め、メタノール500ml中で１時
間かくはんした。再びろ過によって沈澱を集め、減圧乾
燥により白色の固形物31gを得た。元素分析により組成
比（有機化合物／重合体，当量比）として1.15の値を得
た。
酸ナトリウム（粘度平均分子量:17万）50mmole（モノマ
ー単位）を水500mlに溶解した。両者を混合して生成し
た沈澱をろ過によって集め、メタノール500ml中で１時
間かくはんした。再びろ過によって沈澱を集め、減圧乾
燥により白色の固形物31gを得た。元素分析により組成
比（有機化合物／重合体，当量比）として1.15の値を得
た。
製造例２ 実施例１と同様の方法で、表１に示す直鎖有機化合物50
mmoleとイオン性基として当量の重合体50mmoleとから組
成物を得た。結果を表１に示す。
mmoleとイオン性基として当量の重合体50mmoleとから組
成物を得た。結果を表１に示す。
実施例１ 製造例２、No.1で得られた組成物500mgをクロロホルム1
0mlに溶解し、これを直径5cmのテフロン製シャーレに流
延した後に溶媒を蒸発せしめ、厚さ約100μｍの膜状物
を得た。このフィルムの両面に1cm×0.5cmのアルミ箔を
接着し、第１図に示すが如き電極とした。
0mlに溶解し、これを直径5cmのテフロン製シャーレに流
延した後に溶媒を蒸発せしめ、厚さ約100μｍの膜状物
を得た。このフィルムの両面に1cm×0.5cmのアルミ箔を
接着し、第１図に示すが如き電極とした。
実施例２ ガラスエポキシ基板上にプリントされた第２図に示す如
きくし型の電極（電極間隔200μｍ、電極のくしの歯80
本、電極間隔を形成する部分15mm）を作成し、この電極
上で製造例１で得られた組成物の２％クロロホルム溶液
1mlを流延した。溶媒を蒸発せしめ平均膜厚15μｍの被
膜を形成した。
きくし型の電極（電極間隔200μｍ、電極のくしの歯80
本、電極間隔を形成する部分15mm）を作成し、この電極
上で製造例１で得られた組成物の２％クロロホルム溶液
1mlを流延した。溶媒を蒸発せしめ平均膜厚15μｍの被
膜を形成した。
実施例３ ガラス板上に実施例１と同様のくし型電極を真空蒸着装
置（日本真空技術社、EBX−6D）にて金を蒸着源として
作成した。（１×10-6Torr,抵抗加熱、厚さ3000Å）こ
の電極上に実施例１と同様の方法で製造例２のNo.2の組
成物の被膜（平均膜厚15μｍ）を形成した。
置（日本真空技術社、EBX−6D）にて金を蒸着源として
作成した。（１×10-6Torr,抵抗加熱、厚さ3000Å）こ
の電極上に実施例１と同様の方法で製造例２のNo.2の組
成物の被膜（平均膜厚15μｍ）を形成した。
実施例４ 実施例１〜３で製造された非加熱型ガスセンサー素子を
用いて、第３図に示す回路を構成した。測定は1kHzの交
流1Vで行い、電極両端の出力電圧をエレクトロメータ
（入力インピーダンス1014Ω，北斗電工社HF−103）お
よびデジタルマルチテスター（三和電気製作所ED−460
C）電極はガラス容器内に設置し、予め空気で出力電圧
が0.98V以上になるよう感度調整抵抗を設定し、その後
所定濃度のガスで置換し、１分後の出力電圧を測定し
た。
用いて、第３図に示す回路を構成した。測定は1kHzの交
流1Vで行い、電極両端の出力電圧をエレクトロメータ
（入力インピーダンス1014Ω，北斗電工社HF−103）お
よびデジタルマルチテスター（三和電気製作所ED−460
C）電極はガラス容器内に設置し、予め空気で出力電圧
が0.98V以上になるよう感度調整抵抗を設定し、その後
所定濃度のガスで置換し、１分後の出力電圧を測定し
た。
電極、測定条件、出力電圧をまとめて表２に示した。
第１図は本発明の非加熱型ガスセンサー素子の代表的な
一例を示すものである。 第２図は本発明の非加熱型ガスセンサー素子の代表的な
一例を示すものである。 第３図は本発明の非加熱型ガスセンサー素子を使用した
回路を示すものである。 第１図，第２図及び第３図中、１は本発明の組成物より
なる膜状物、２は電極、３はリード線、４はガラスまた
はガラスエポキシ基板、５は本発明の電極素子、６は正
弦波交流発生器、７は感度調整抵抗及び８は負荷インピ
ーダンスである。
一例を示すものである。 第２図は本発明の非加熱型ガスセンサー素子の代表的な
一例を示すものである。 第３図は本発明の非加熱型ガスセンサー素子を使用した
回路を示すものである。 第１図，第２図及び第３図中、１は本発明の組成物より
なる膜状物、２は電極、３はリード線、４はガラスまた
はガラスエポキシ基板、５は本発明の電極素子、６は正
弦波交流発生器、７は感度調整抵抗及び８は負荷インピ
ーダンスである。
Claims (1)
- 【請求項１】間隔をもって設けられた少なくとも２つの
導電物の、該間隙に （１）下記一般式〜より選ばれた少なくとも１種の
イオン性基を有する有機化合物 及び （２）上記（１）に記載の有機化合物の有するイオン性
基が有する電荷とは逆の電荷のイオン性基を有する重合
体 とからなる組成物を介在させて構成された高誘電率ガス
測定用の非加熱型ガスセンサー素子。 〔但し、一般式中 R1，R2は、同種又は異種の炭素数６〜30の直鎖アルキル
基又はそのハロゲン置換体 R3，R4，R5は、同種又は異種の炭素数１〜４のアルキル
基、又はそのハロゲン原子及び／又は水酸基置換体 R6は炭素数４〜30のアルキル基、アルキルオキシ基、ア
ルキルオキシカルボニル基又はそれらのハロゲン置換体
基 ＡはＢｊCH2 ｋ（但し、Ｂは Ｄは、 （但し、Ｆは−Ｎ＝CH−，−Ｎ＝Ｎ−、−CH＝CH−、 ＥはCH2 ｑ又は−ＯCH2 ｒ Ｘは、ハロゲン原子又は水酸基 Ｍは、水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はア
ンモニウム j,m及びｐは、０又は１（互に同種又は異種の数） ｌは１又は２ h,i,k,n,q及びｒは正の整数（相互に同数又は異種の
数）を夫々表す。〕
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61187901A JPH0692952B2 (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | 非加熱型ガスセンサー素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61187901A JPH0692952B2 (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | 非加熱型ガスセンサー素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6344157A JPS6344157A (ja) | 1988-02-25 |
| JPH0692952B2 true JPH0692952B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=16214179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61187901A Expired - Fee Related JPH0692952B2 (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | 非加熱型ガスセンサー素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0692952B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8708201D0 (en) * | 1987-04-06 | 1987-05-13 | Cogent Ltd | Gas sensor |
| JPH0868569A (ja) * | 1994-08-31 | 1996-03-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アンモニア吸収式ヒートポンプシステム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60228564A (ja) * | 1984-04-27 | 1985-11-13 | Tokuyama Soda Co Ltd | 液晶性組成物 |
-
1986
- 1986-08-12 JP JP61187901A patent/JPH0692952B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6344157A (ja) | 1988-02-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |