JPH07270363A - 湿度センサ - Google Patents
湿度センサInfo
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- JPH07270363A JPH07270363A JP5870994A JP5870994A JPH07270363A JP H07270363 A JPH07270363 A JP H07270363A JP 5870994 A JP5870994 A JP 5870994A JP 5870994 A JP5870994 A JP 5870994A JP H07270363 A JPH07270363 A JP H07270363A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- humidity
- solid electrolyte
- humidity sensor
- ammonium salt
- conductive polymer
- Prior art date
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な構成により、ヒステリシスがなく、低
湿度側での出力が十分得られる湿度センサ用材料および
素子を提供することにある。 【構成】 第４級アンモニウム塩を主鎖あるいは側鎖に
有するイオン導電性高分子材料と固体電解質との混合物
を絶縁基板上に形成された櫛形電極上に塗布してセンサ
素子とする。または、イオン導電性高分子として固体電
解質を櫛形電極上に塗布しててセンサ素子とする。 【効果】 簡単な構成により、ヒステリシスがなく低湿
度側における湿度変化に対する出力応答が十分に得られ
る。また、高湿度側でも出力が大きくなり過ぎることが
ないので回路設計上も有利である。
湿度側での出力が十分得られる湿度センサ用材料および
素子を提供することにある。 【構成】 第４級アンモニウム塩を主鎖あるいは側鎖に
有するイオン導電性高分子材料と固体電解質との混合物
を絶縁基板上に形成された櫛形電極上に塗布してセンサ
素子とする。または、イオン導電性高分子として固体電
解質を櫛形電極上に塗布しててセンサ素子とする。 【効果】 簡単な構成により、ヒステリシスがなく低湿
度側における湿度変化に対する出力応答が十分に得られ
る。また、高湿度側でも出力が大きくなり過ぎることが
ないので回路設計上も有利である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は小型で、簡易に幅広い範
囲の湿度を精度よく測定することが可能な湿度センサに
関する。
囲の湿度を精度よく測定することが可能な湿度センサに
関する。
【０００２】
【従来の技術】住環境の快適さに対するニーズの高まり
やコピー機などＯＡ機器の品質向上への要求、さらには
農業や園芸などにおける栽培環境の制御など、湿度の測
定およびコントロールの必要が高まっている。湿度の測
定には古くから多数の方法が提案されて案されている
が、それぞれ一長一短がある。その中で、櫛形電極にイ
オン導電性高分子膜を形成した抵抗変化型のものは小型
で、比較的安定であることから数多く使用されている。
やコピー機などＯＡ機器の品質向上への要求、さらには
農業や園芸などにおける栽培環境の制御など、湿度の測
定およびコントロールの必要が高まっている。湿度の測
定には古くから多数の方法が提案されて案されている
が、それぞれ一長一短がある。その中で、櫛形電極にイ
オン導電性高分子膜を形成した抵抗変化型のものは小型
で、比較的安定であることから数多く使用されている。
【０００３】多く使用されているイオン導電性高分子材
料としては、アイオネンポリマーなどの主鎖にアンモニ
ウム結合を有する高分子、側鎖に第４級アンモニウム塩
基を有するアクリル酸エステル誘導体などの水溶性高分
子あるいはメラミン樹脂などの熱硬化性樹脂、オルガノ
アルコキシシランの脱水縮合によるオルガノポリシロキ
サン架橋物、あるいは３次元網目構造を有する２種以上
の高分子が互いに絡み合った相互侵入網目高分子（ＩＰ
Ｎポリマ）などの耐水性高分子が提案されている。
料としては、アイオネンポリマーなどの主鎖にアンモニ
ウム結合を有する高分子、側鎖に第４級アンモニウム塩
基を有するアクリル酸エステル誘導体などの水溶性高分
子あるいはメラミン樹脂などの熱硬化性樹脂、オルガノ
アルコキシシランの脱水縮合によるオルガノポリシロキ
サン架橋物、あるいは３次元網目構造を有する２種以上
の高分子が互いに絡み合った相互侵入網目高分子（ＩＰ
Ｎポリマ）などの耐水性高分子が提案されている。
【０００４】これらイオン導電性高分子の導電メカニズ
ムは空気中の水分を吸収することによって、アンモニウ
ム塩が解離し、ハロゲンなどのイオンが移動することに
ある。高湿度側ではこのほかに、大量の水分からのプロ
ントが動くことにより、急激な抵抗値の低下をもたらす
ことが知られている。このことは全体として抵抗変化率
が大きくなり過ぎるために、回路設計上はむしろ不具合
とされている。
ムは空気中の水分を吸収することによって、アンモニウ
ム塩が解離し、ハロゲンなどのイオンが移動することに
ある。高湿度側ではこのほかに、大量の水分からのプロ
ントが動くことにより、急激な抵抗値の低下をもたらす
ことが知られている。このことは全体として抵抗変化率
が大きくなり過ぎるために、回路設計上はむしろ不具合
とされている。
【０００５】また、これらの材料を用いたこの方式の他
の問題点としては低湿度から高湿度へ変化する場合と、
その逆の場合とでヒステリシスを示すことがあること、
２０％以下の低湿度環境下では測定できないことであ
る。ヒステリシスの問題点に対しては、アミノ基の４級
化が不十分であるとヒステリシスが生じるとの指摘もあ
る（Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１３６
（１），１７１（１９８９））が、十分な４級化を行っ
てもヒステリシスが残ることも多い。すなわち、吸湿過
程に比較して脱湿過程が遅いことによる。このような問
題に対して、アンモニウム塩近辺の疎水性を高めるこ
と、すなわちアルキル鎖長を長くして脱湿過程の速度を
増すことで改善がなされている（機能材料、１１号、１
７、1986）。
の問題点としては低湿度から高湿度へ変化する場合と、
その逆の場合とでヒステリシスを示すことがあること、
２０％以下の低湿度環境下では測定できないことであ
る。ヒステリシスの問題点に対しては、アミノ基の４級
化が不十分であるとヒステリシスが生じるとの指摘もあ
る（Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１３６
（１），１７１（１９８９））が、十分な４級化を行っ
てもヒステリシスが残ることも多い。すなわち、吸湿過
程に比較して脱湿過程が遅いことによる。このような問
題に対して、アンモニウム塩近辺の疎水性を高めるこ
と、すなわちアルキル鎖長を長くして脱湿過程の速度を
増すことで改善がなされている（機能材料、１１号、１
７、1986）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、疎水性
を高めるために疎水性のアルキル基を導入することは導
電性を低下させることになり、湿度２０％以下では抵抗
値が急激に増大し絶縁性が増大する。この点では熱硬化
性あるいは架橋構造を採用した場合も同様であり、湿度
２０％以下では抵抗値が大き過ぎる。すなわち、湿度変
化に対応する出力変化がまったく得られないかきわめて
小さくなり、湿度変化に応答しなくなる。
を高めるために疎水性のアルキル基を導入することは導
電性を低下させることになり、湿度２０％以下では抵抗
値が急激に増大し絶縁性が増大する。この点では熱硬化
性あるいは架橋構造を採用した場合も同様であり、湿度
２０％以下では抵抗値が大き過ぎる。すなわち、湿度変
化に対応する出力変化がまったく得られないかきわめて
小さくなり、湿度変化に応答しなくなる。
【０００７】したがって、抵抗変化型の湿度センサでは
湿度２０％以下の測定は一般に困難であった。この領域
での出力を得るためには導電性を向上させる必要があ
り、その方法としてはイオン性基の割合を多くする、イ
オンの解離度を大きくする、膜厚を増すなどの方法が考
えられる。これらの方法では、低湿度での出力が増大し
てもヒステリシスが発生したり、高湿度での導電性が急
激に増大し過ぎて全体のバランスが失われるなどの欠点
が生じてしまうために実用的ではなかった。本発明の目
的は高湿度での出力バランスを取る、すなわち過度の抵
抗値減少を引き起こさず、またヒステリシスがない状態
のまま、相対湿度２０％以下での出力が得られる湿度セ
ンサを提供することにある。
湿度２０％以下の測定は一般に困難であった。この領域
での出力を得るためには導電性を向上させる必要があ
り、その方法としてはイオン性基の割合を多くする、イ
オンの解離度を大きくする、膜厚を増すなどの方法が考
えられる。これらの方法では、低湿度での出力が増大し
てもヒステリシスが発生したり、高湿度での導電性が急
激に増大し過ぎて全体のバランスが失われるなどの欠点
が生じてしまうために実用的ではなかった。本発明の目
的は高湿度での出力バランスを取る、すなわち過度の抵
抗値減少を引き起こさず、またヒステリシスがない状態
のまま、相対湿度２０％以下での出力が得られる湿度セ
ンサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は下記
（１）〜（３）の構造によって達成される。
（１）〜（３）の構造によって達成される。
【０００９】（１）櫛形電極上にイオン導電性高分子膜
を設置し、電極間の抵抗値の変化を検出してなる湿度セ
ンサにおいて、前記イオン導電性高分子膜が第４級アン
モニウム塩を有する高分子化合物と固体電解質とを含有
する湿度センサ。
を設置し、電極間の抵抗値の変化を検出してなる湿度セ
ンサにおいて、前記イオン導電性高分子膜が第４級アン
モニウム塩を有する高分子化合物と固体電解質とを含有
する湿度センサ。
【００１０】（２）前記固体電解質は第４級アンモニウ
ム塩と遷移金属塩とからなる有機固体電解質である上記
（１）の湿度センサ。
ム塩と遷移金属塩とからなる有機固体電解質である上記
（１）の湿度センサ。
【００１１】（３）櫛形電極上にイオン導電性高分子膜
を設置し、電極間の抵抗値の変化を検出してなる湿度セ
ンサにおいて、前記イオン導電性高分子膜は、固体電解
質であるとともに第４級アンモニウム塩を有するイオン
導電性高分子化合物を含有する湿度センサ。
を設置し、電極間の抵抗値の変化を検出してなる湿度セ
ンサにおいて、前記イオン導電性高分子膜は、固体電解
質であるとともに第４級アンモニウム塩を有するイオン
導電性高分子化合物を含有する湿度センサ。
【００１２】
【作用】本発明では、図１のように基板上に設けた一体
の櫛形電極を被覆するようにイオン導電性高分子膜を設
置して、抵抗変化型湿度センサ素子とする。このイオン
導電性高分子膜は第４級アンモニウム塩を有する高分子
化合物と固体電解質を含むことを特徴とし、好ましくは
上記イオン導電性高分子膜が第４級アンモニウム塩を有
する固体電解質を形成していることを特徴とする。本発
明を詳細に説明すると、本発明のイオン導電性高分子は
主鎖に第４級アンモニウム塩を含むアイオネンポリマー
など、または末端に第４級アンモニウム塩を有するアク
リル酸エステル誘導体などであり、固体電解質は第４級
アンモニウム塩と遷移金属との反応による有機固体電解
質である。固体電解質は別個に添加してもよく、あるい
はセンサ材料としてのイオン導電性高分子である第４級
アンモニウム塩を有する高分子と反応させることによっ
て形成されていてもよい。固体電解質による若干のイオ
ン導電性向上が２０％以下という低湿度での導電性を確
保し、センサ出力を得ることができるのである。固体電
解質による導電性向上の寄与は高湿度では無視できる程
度の大きさであることから、バランスを失うことがな
い。また、固体電解質による導電性の湿度依存性は小さ
いことから高湿度での急激な導電性増大もなく、きわめ
てバランスの良い出力が得られる。また、湿度とほとん
ど無関係である固体電解質のイオンはＡｇ+、Ｃｕ+など
かなり大きく、重いために低湿度での低周波数の入力に
対して十分応答するが、高周波数となる高湿度側ではほ
とんど応答しなくなることも高湿度側出力の過大化を防
止できる理由となる。これらのことより本発明の目的が
達成されるものである。
の櫛形電極を被覆するようにイオン導電性高分子膜を設
置して、抵抗変化型湿度センサ素子とする。このイオン
導電性高分子膜は第４級アンモニウム塩を有する高分子
化合物と固体電解質を含むことを特徴とし、好ましくは
上記イオン導電性高分子膜が第４級アンモニウム塩を有
する固体電解質を形成していることを特徴とする。本発
明を詳細に説明すると、本発明のイオン導電性高分子は
主鎖に第４級アンモニウム塩を含むアイオネンポリマー
など、または末端に第４級アンモニウム塩を有するアク
リル酸エステル誘導体などであり、固体電解質は第４級
アンモニウム塩と遷移金属との反応による有機固体電解
質である。固体電解質は別個に添加してもよく、あるい
はセンサ材料としてのイオン導電性高分子である第４級
アンモニウム塩を有する高分子と反応させることによっ
て形成されていてもよい。固体電解質による若干のイオ
ン導電性向上が２０％以下という低湿度での導電性を確
保し、センサ出力を得ることができるのである。固体電
解質による導電性向上の寄与は高湿度では無視できる程
度の大きさであることから、バランスを失うことがな
い。また、固体電解質による導電性の湿度依存性は小さ
いことから高湿度での急激な導電性増大もなく、きわめ
てバランスの良い出力が得られる。また、湿度とほとん
ど無関係である固体電解質のイオンはＡｇ+、Ｃｕ+など
かなり大きく、重いために低湿度での低周波数の入力に
対して十分応答するが、高周波数となる高湿度側ではほ
とんど応答しなくなることも高湿度側出力の過大化を防
止できる理由となる。これらのことより本発明の目的が
達成されるものである。
【００１３】本発明において使用し、本発明を第一に特
徴づける固体電解質は第４級アンモニウム塩と遷移金属
塩との反応によって得られるものであり、特に好ましく
は湿度センサ材料としての第４級アンモニウム塩を有す
る高分子化合物の一部と遷移金属塩との反応によって得
られるものである。このような例はこれまでまったく知
られていない。
徴づける固体電解質は第４級アンモニウム塩と遷移金属
塩との反応によって得られるものであり、特に好ましく
は湿度センサ材料としての第４級アンモニウム塩を有す
る高分子化合物の一部と遷移金属塩との反応によって得
られるものである。このような例はこれまでまったく知
られていない。
【００１４】
【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。
に説明する。
【００１５】本発明の湿度センサ素子は、絶縁基板上に
設けた一対の櫛形電極上に、イオン導電性高分子と有機
固体電解質の混合物またはイオン導電性高分子自身が固
体電解質である高分子の皮膜を形成して得られる。
設けた一対の櫛形電極上に、イオン導電性高分子と有機
固体電解質の混合物またはイオン導電性高分子自身が固
体電解質である高分子の皮膜を形成して得られる。
【００１６】〈導電性高分子成分〉本発明に使用する導
電性高分子は主鎖または側鎖に第４級アンモニウム塩を
有するもので種々のものが使用でき、また架橋されてい
てもよい。具体的には炭素数３から１６個の直鎖状また
は環状ジアミンと炭素数３から１６個のジハロゲン化ア
ルキルとの反応で得られるアイオネンポリマー、共重合
反応により環化重合し、主鎖部分に第４級アンモニウム
塩基を有するもの、末端に第４級アンモニウム塩基を有
するアクリル酸アミドまたはメタクリル酸アミドなどが
あげられる。
電性高分子は主鎖または側鎖に第４級アンモニウム塩を
有するもので種々のものが使用でき、また架橋されてい
てもよい。具体的には炭素数３から１６個の直鎖状また
は環状ジアミンと炭素数３から１６個のジハロゲン化ア
ルキルとの反応で得られるアイオネンポリマー、共重合
反応により環化重合し、主鎖部分に第４級アンモニウム
塩基を有するもの、末端に第４級アンモニウム塩基を有
するアクリル酸アミドまたはメタクリル酸アミドなどが
あげられる。
【００１７】これらのうち、特に好ましくは１，４−ジ
アザビシクロ［２，２，２］オクタンなど環状アミンの
第４級塩を有する高分子化合物である。
アザビシクロ［２，２，２］オクタンなど環状アミンの
第４級塩を有する高分子化合物である。
【００１８】〈固体電解質成分〉本発明に使用する固体
電解質としては、ＲｂＡｇ4Ｉ5，Ａｇ3ＳＩ，ＡｇＢｒ
−Ａｇ2Ｓ，ＡｇＩ−Ｈｇ2Ｉ2−Ａｇ2Ｘ（Ｘ＝Ｓ，Ｓ
ｅ，Ｔｅ）などの無機化合物でもよいが、第４級アンモ
ニウム塩と金属塩との反応による固体電解質を使用する
ことが好ましい。このような固体電解質はＮ−メチルヘ
キサメチレンテトラミンアイオダイドとＡｇＩまたはＣ
ｕＩあるいはＣｕＢｒなどとの反応で得られる（日本化
学会第２７秋季年会 特別討論会、1972）ことが知られ
ている。本発明者らはアンモニウム塩として１，４−ジ
アザビシクロ［２，２，２］オクタン、ジエチレンジア
ミンなどの環状アミンばかりでなく、直鎖状アミンにお
いても固体電解質を形成することを見出し、本発明に至
った。固体電解質は溶解性が小さいため、ペーストを塗
布することにより、膜形成することが必要となる。ま
た、本来の固体電解質ほどの導電性は必要ないために、
部分的な電解質化で構わない。湿度２０％以下の範囲で
アンモニウム塩だけでは１０6〜１０8Ωと急激に抵抗値
が増大するが、これを１０6程度の抵抗値に引き下げれ
ばよいので、反応に必要な金属塩の量は比較的少量で済
む。固体電解質はアンモニウム塩と金属塩の混合物を１
００〜１５０℃で１０〜１５時間熱処理を行うことによ
って生成する。この時の雰囲気は減圧下または不活性ガ
スとするのが望ましい。
電解質としては、ＲｂＡｇ4Ｉ5，Ａｇ3ＳＩ，ＡｇＢｒ
−Ａｇ2Ｓ，ＡｇＩ−Ｈｇ2Ｉ2−Ａｇ2Ｘ（Ｘ＝Ｓ，Ｓ
ｅ，Ｔｅ）などの無機化合物でもよいが、第４級アンモ
ニウム塩と金属塩との反応による固体電解質を使用する
ことが好ましい。このような固体電解質はＮ−メチルヘ
キサメチレンテトラミンアイオダイドとＡｇＩまたはＣ
ｕＩあるいはＣｕＢｒなどとの反応で得られる（日本化
学会第２７秋季年会 特別討論会、1972）ことが知られ
ている。本発明者らはアンモニウム塩として１，４−ジ
アザビシクロ［２，２，２］オクタン、ジエチレンジア
ミンなどの環状アミンばかりでなく、直鎖状アミンにお
いても固体電解質を形成することを見出し、本発明に至
った。固体電解質は溶解性が小さいため、ペーストを塗
布することにより、膜形成することが必要となる。ま
た、本来の固体電解質ほどの導電性は必要ないために、
部分的な電解質化で構わない。湿度２０％以下の範囲で
アンモニウム塩だけでは１０6〜１０8Ωと急激に抵抗値
が増大するが、これを１０6程度の抵抗値に引き下げれ
ばよいので、反応に必要な金属塩の量は比較的少量で済
む。固体電解質はアンモニウム塩と金属塩の混合物を１
００〜１５０℃で１０〜１５時間熱処理を行うことによ
って生成する。この時の雰囲気は減圧下または不活性ガ
スとするのが望ましい。
【００１９】実施例１ 第４級アンモニウム塩を有する高分子化合物として、化
１に示すアイオネンポリマーを以下のように合成した。
１に示すアイオネンポリマーを以下のように合成した。
【００２０】１，４−ジアザビシクロ［２，２，２］ウ
ンデカン、１．１２ｇと１，３−ジブロモ−２−プロパ
ノール、１．４gを１００mlアセトンに溶解し、４０℃
で一晩反応させた。析出したアイオネンポリマーを濾過
し、アセトンで洗浄後、乾燥させた。収量２．３g，収
率９２％であった。
ンデカン、１．１２ｇと１，３−ジブロモ−２−プロパ
ノール、１．４gを１００mlアセトンに溶解し、４０℃
で一晩反応させた。析出したアイオネンポリマーを濾過
し、アセトンで洗浄後、乾燥させた。収量２．３g，収
率９２％であった。
【００２１】
【化１】
【００２２】上記アイオネンポリマー１gと臭化銅０．
０６g（モル比１０：１）をメノー乳鉢にてよく混合
し、真空乾燥器中で１００℃，１０時間熱処理した。こ
れを蒸留水に縣濁し、さらにグリオキザールを０．０２
％となるよう添加して、化１に示すポリマーのペースト
とし、櫛形電極を形成したセラミック基板上に塗布し、
１００℃で５分間乾燥および架橋して乾湿膜を形成して
湿度センサ素子を得た。
０６g（モル比１０：１）をメノー乳鉢にてよく混合
し、真空乾燥器中で１００℃，１０時間熱処理した。こ
れを蒸留水に縣濁し、さらにグリオキザールを０．０２
％となるよう添加して、化１に示すポリマーのペースト
とし、櫛形電極を形成したセラミック基板上に塗布し、
１００℃で５分間乾燥および架橋して乾湿膜を形成して
湿度センサ素子を得た。
【００２３】このようにして得られた湿度センサ素子の
出力特性の測定を行った。出力特性は特開平２−１２３
８４３号公報に記載の回路に湿度センサ素子を組み込
み、分流式湿度発生装置（モデルＳＲＨ−１、神栄株式
会社製）を用いて測定した。前記分流式湿度発生装置内
に前記回路に組み込んだ湿度センサ素子を置き、２５℃
にて相対湿度を低湿度側から高湿度側へ、続けて高湿度
側から低湿度側へ、０〜９５％の範囲で９〜１１種類の
設定値を設けて段階的に変化させ、各設定値における出
力電圧を測定した。ただし、各出力値は、各設定湿度に
１５分間保った後の読み取り値とした。得られた結果を
図２に示す。
出力特性の測定を行った。出力特性は特開平２−１２３
８４３号公報に記載の回路に湿度センサ素子を組み込
み、分流式湿度発生装置（モデルＳＲＨ−１、神栄株式
会社製）を用いて測定した。前記分流式湿度発生装置内
に前記回路に組み込んだ湿度センサ素子を置き、２５℃
にて相対湿度を低湿度側から高湿度側へ、続けて高湿度
側から低湿度側へ、０〜９５％の範囲で９〜１１種類の
設定値を設けて段階的に変化させ、各設定値における出
力電圧を測定した。ただし、各出力値は、各設定湿度に
１５分間保った後の読み取り値とした。得られた結果を
図２に示す。
【００２４】実施例２ 第４級アンモニウム塩を有する高分子として、化２に示
すアイオネンポリマを以下のように合成した。ピペラジ
ン０．８６gと１．４gの１，３−ジブロモ−２−プロパ
ノールを用いて実施例１と同様にして化２のアイオネン
ポリマーを得た。収量２．１g，収率９４％であった。
アイオネンポリマー１gとヨウ化銀０．０６g（モル比１
７．５：１）を混合し、実施例１と同様に熱処理を行な
って化２に示す高分子を固体電解質とした。
すアイオネンポリマを以下のように合成した。ピペラジ
ン０．８６gと１．４gの１，３−ジブロモ−２−プロパ
ノールを用いて実施例１と同様にして化２のアイオネン
ポリマーを得た。収量２．１g，収率９４％であった。
アイオネンポリマー１gとヨウ化銀０．０６g（モル比１
７．５：１）を混合し、実施例１と同様に熱処理を行な
って化２に示す高分子を固体電解質とした。
【００２５】
【化２】
【００２６】以下実施例１と同様にして、湿度センサー
素子を作成し、同様にして出力特性を測定した。結果を
図３に示す。
素子を作成し、同様にして出力特性を測定した。結果を
図３に示す。
【００２７】実施例３ 第４級アンモニウム塩を有する高分子として化３に示す
ポリアクリル酸エステルを用い、以下のようにして作製
した化４に示す固体電解質を重量比で１：１に混合した
ほかは実施例１と同様にして、湿度センサ素子を作成し
た。測定も実施例１と同様にして行なった。
ポリアクリル酸エステルを用い、以下のようにして作製
した化４に示す固体電解質を重量比で１：１に混合した
ほかは実施例１と同様にして、湿度センサ素子を作成し
た。測定も実施例１と同様にして行なった。
【００２８】
【化３】
【００２９】
【化４】
【００３０】化４の固体電解質の合成は次のように行っ
た。ヘキサメチレンテトラミンをヨウ化メチルにてメタ
ノール中で第４級アンモニウム塩とした。析出したアン
モニウム塩を濾過、メタノールで洗浄、乾燥した。この
アンモニウム塩１５モル％とヨウ化銅８５％をメノー乳
鉢にてよく粉砕、混合し、真空乾燥機中で１３０℃で１
３時間反応させて固体電解質とした。
た。ヘキサメチレンテトラミンをヨウ化メチルにてメタ
ノール中で第４級アンモニウム塩とした。析出したアン
モニウム塩を濾過、メタノールで洗浄、乾燥した。この
アンモニウム塩１５モル％とヨウ化銅８５％をメノー乳
鉢にてよく粉砕、混合し、真空乾燥機中で１３０℃で１
３時間反応させて固体電解質とした。
【００３１】結果を図４に示す。
【００３２】実施例４ 第４級アンモニウム塩を有する高分子として、化２のア
イオネンポリマーを用い、これとは別途合成した化４の
固体電解質を１０％混合し、メノー乳鉢に少量のブチル
カルビトールおよびグリオキザールを加えてよく練って
ペースト状とし、これを櫛形電極上に塗布して膜を形成
し、１００℃、２０分間乾燥および架橋反応を行ない、
湿度センサ素子を得た。
イオネンポリマーを用い、これとは別途合成した化４の
固体電解質を１０％混合し、メノー乳鉢に少量のブチル
カルビトールおよびグリオキザールを加えてよく練って
ペースト状とし、これを櫛形電極上に塗布して膜を形成
し、１００℃、２０分間乾燥および架橋反応を行ない、
湿度センサ素子を得た。
【００３３】測定は実施例１と同様にして行ない、図５
に示す結果を得た。
に示す結果を得た。
【００３４】比較例１ 第４級アンモニウム塩として実施例２で使用した化２の
高分子だけを用いて湿度センサ素子を作成した。測定は
実施例１と全く同様にして行なった。結果を図６に示
す。低湿度側では抵抗値が大きく、測定出来ないために
２０％以下の表示が出力されていない。
高分子だけを用いて湿度センサ素子を作成した。測定は
実施例１と全く同様にして行なった。結果を図６に示
す。低湿度側では抵抗値が大きく、測定出来ないために
２０％以下の表示が出力されていない。
【００３５】比較例２ 第４級アンモニウム塩として実施例２で使用した化２の
高分子だけを用い、膜厚を１０μmと厚くして、実施例
１と同様の測定を行なった。結果を図７に示す。
高分子だけを用い、膜厚を１０μmと厚くして、実施例
１と同様の測定を行なった。結果を図７に示す。
【００３６】低湿度側で出力が得られているが、膜厚が
厚いために脱湿速度が遅くなったためと思われるヒステ
リシスが発生している。
厚いために脱湿速度が遅くなったためと思われるヒステ
リシスが発生している。
【００３７】
【発明の効果】本発明の湿度センサ素子によれば、図２
〜５に示すように２０％以下の湿度領域で十分な出力応
答が得られ、測定範囲が広がる。また、ヒステリシスの
発生もなく、高湿度側での不安定性も生じていない。固
体電解質を含まない場合には、低湿度側での出力が小さ
く、湿度変化の応答出力が得られない。また、低湿度側
での出力を得るために膜厚を大きくすると、図７のよう
に２０％以下での出力はある程度得られるが、ヒステリ
シスが発生してしまう。したがって、本発明により広い
湿度領域で、ヒステリシスのない、安定で優れた出力特
性をもつ湿度センサ素子を提供することができる。
〜５に示すように２０％以下の湿度領域で十分な出力応
答が得られ、測定範囲が広がる。また、ヒステリシスの
発生もなく、高湿度側での不安定性も生じていない。固
体電解質を含まない場合には、低湿度側での出力が小さ
く、湿度変化の応答出力が得られない。また、低湿度側
での出力を得るために膜厚を大きくすると、図７のよう
に２０％以下での出力はある程度得られるが、ヒステリ
シスが発生してしまう。したがって、本発明により広い
湿度領域で、ヒステリシスのない、安定で優れた出力特
性をもつ湿度センサ素子を提供することができる。
【図１】本発明の湿度センサ素子の構成例の一つを示す
平面図である。
平面図である。
【図２】実施例１で得た湿度センサ素子の出力特性測定
結果を示すグラフである。
結果を示すグラフである。
【図３】実施例２で得た湿度センサ素子の出力特性測定
結果を示すグラフである。
結果を示すグラフである。
【図４】実施例３で得た湿度センサ素子の出力特性測定
結果を示すグラフである。
結果を示すグラフである。
【図５】実施例４で得た湿度センサ素子の出力特性測定
結果を示すグラフである。
結果を示すグラフである。
【図６】比較例１の湿度センサ素子の出力特性測定結果
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図７】比較例２の湿度センサ素子の出力特性測定結果
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１ 湿度センサ素子 ２ 絶縁基板 ３ 感湿薄膜 ４ 電極 ５ ギャップ ６ 電極端子 ７ リード線 ８ 半田 ９ レジスト膜
Claims (3)
- 【請求項１】 櫛形電極上にイオン導電性高分子膜を設
置し、電極間の抵抗値の変化を検出してなる湿度センサ
において、前記イオン導電性高分子膜が第４級アンモニ
ウム塩を有する高分子化合物と固体電解質とを含有する
湿度センサ。 - 【請求項２】 前記固体電解質は第４級アンモニウム塩
と遷移金属塩とからなる有機固体電解質である請求項１
の湿度センサ。 - 【請求項３】 櫛形電極上にイオン導電性高分子膜を設
置し、電極間の抵抗値の変化を検出してなる湿度センサ
において、前記イオン導電性高分子膜は、固体電解質で
あるとともに第４級アンモニウム塩を有するイオン導電
性高分子化合物を含有する湿度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5870994A JPH07270363A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5870994A JPH07270363A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 湿度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07270363A true JPH07270363A (ja) | 1995-10-20 |
Family
ID=13092032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5870994A Withdrawn JPH07270363A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07270363A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4411359A1 (en) * | 2023-02-03 | 2024-08-07 | Honeywell International Inc. | Systems, apparatuses, and methods for detecting a vapor |
-
1994
- 1994-03-29 JP JP5870994A patent/JPH07270363A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4411359A1 (en) * | 2023-02-03 | 2024-08-07 | Honeywell International Inc. | Systems, apparatuses, and methods for detecting a vapor |
| GB2628036A (en) * | 2023-02-03 | 2024-09-11 | Honeywell Int Inc | Systems, apparatuses, and methods for detecting a vapor |
| GB2628036B (en) * | 2023-02-03 | 2025-07-02 | Honeywell Int Inc | Systems, apparatuses, and methods for detecting a vapor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |