JPS59202052A - 感湿素子 - Google Patents

感湿素子

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JPS59202052A
JPS59202052A JP58077802A JP7780283A JPS59202052A JP S59202052 A JPS59202052 A JP S59202052A JP 58077802 A JP58077802 A JP 58077802A JP 7780283 A JP7780283 A JP 7780283A JP S59202052 A JPS59202052 A JP S59202052A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は高分子薄膜から成り、雰囲気中の湿度の変化を
インピーダンスの変化により検出する感湿素子に関する
ものである。
〈従来技術〉 雰囲気中の湿度に感応してインピーダンスが変化する感
湿素子としては、従来より■酸化鉄（Ｆｅ２０３　　又
はＦｅ３０４）、酸化錫（Ｓｎ０２）などの金属酸化物
の焼結体或は金属酸化膜を用いたもの、■親水性高分子
膜を用いたもの、■塩化ソリチウムＬｉＣｌ）などの電
解質塩を用いたもの及び■吸湿性樹脂或は高分子膜など
に炭素などの導電性粒子又は繊維を分散させたものなど
が知られている。金属酸化物及び親水性高分子膜を用い
た感湿素子は、一般に広い感湿範囲を有するが、素子の
抵抗値は相対湿度の値に対応して指数関数的に変化する
。また、塩化リチウムなどの電解質塩音用いた感湿素子
は検出し得る湿度領域が狭く、特に高湿度雰囲気中に長
時間素子を放置すると電解質塩が溶出又は希釈されるた
めに感湿特性が著しく劣化するなどの理由で、高湿雰囲
気の測定には利用することができない。さらに、吸湿性
樹脂などに導電性粒子或は繊維等全分散させた感湿素子
は、高湿度雰囲気中では急峻な抵抗変化を生じる反面低
湿度雰囲気中では感度がなく、広範な湿度領域の検知に
は利用することができない。
〈発明の目的〉 本発明は、以上に述べられた様な・、従来の感湿求。
子が有している特性を改良するためになされたものであ
り、相対湿度０％から９０％に至る広範な湿度領域に渡
って素子のインピーダンスが相対湿度の１次関数で表わ
されるような、すなわちインピーダンスと相対湿度とが
リニアスケールにおいて直線関係を示すような特性を有
している新規有用な感湿素子を提供することを目的とす
るものである。これにより、回路面に於ても対数変換処
理回路などが不必要となり、小型化、低コスト化を図る
ことができる。
〈実施例〉 第１図（Ａ）は、本発明の１実施例を示す感湿素子の構
造模式図である。ガラス、アルミナ等の絶縁体又はンリ
コン等の半導体から成る基板ｆｌｌ上に真空蒸着法或は
スパッタリング法等によって金等の金属導電膜を形成１
〜、下部電極（２）とする。なお、基板（１）として金
属板を用いることも可能であり、この場合には下部電極
（２）の形成は不要である。次に下部電極（２）上に感
湿膜（３）を形成する。更に感湿膜、（３）上に真空蒸
着或はスパッタリング法等によって金等の材料からなる
透湿性を有する導電性薄膜全形成し、上部電極（４）と
する。下部電極（２）及び上部電極（４）は端部でリー
ド線（５）７Ｃ接続されて１対の検知電極全形成してお
９、この検知電極を介して通電することによって感湿膜
（３）のインピーダンス変化が測定される。
次に感湿膜（３）について詳述する。ポリビニルアルコ
ール（以下、ＰＶＡと略ず）を水又は多価アルコール等
の溶媒に適度の濃度に溶解した後、この溶液を上記下部
電極（２）上に、スピンナ、印刷又は浸漬等の方法によ
りコーティングして薄膜又は厚膜を形成する。さらに通
風乾燥後、１５０℃以上２５０℃以下の温度で熱処理す
ることにより感湿膜（３）とする。一般にＰＶＡは結晶
化し易い水溶性ポリマーで熱処理温度の上昇とともに結
晶化が高くなり、１５０℃以上で熱処理すれば、結露な
どによる溶出も起こらなくな９、実用上充分な耐水性を
有するようになる。しかしながら、２０−０℃以上の高
温の熱処理では分解か始せ９．２５０枳上では分解が激
しく、感湿特性が変化してし寸９、っ従って、耐水性を
要求される感湿膜として使用する際には、１５０℃以上
の温度で熱処理を行なって結晶化を高める必要があるが
、その温度は上限値が２５０℃である。寸だ、ＰＶＡは
、耐油及び耐薬品性に優れ、動植物油、鉱物油、脂肪族
炭化水素類、芳香族炭化水素類、エーテル類。
エステル類、ケトン類等の多くの有機薬品に対しては強
い耐性を持っている。本実施例の感湿膜（３）は２００
℃前後で熱処理された結晶性の高いＰＶＡで構成され、
過酷な使用環境下に於いて安定な動作特性が得られるも
のである。
第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）に示す感湿素子の等価回路
図である１、感湿素子の感湿膜（３）は容量成分ｃｐと
抵抗成分Ｒｐを有し、周囲の湿度変化に応答してそのイ
ンピーダンスが変化する。
以下、上記実施例の感湿素子の製造方法及び動作特性に
ついて詳細に説明する。ガラスから成る基板（１）上に
金を約２０００Ａ　真空蒸着したものを下部電極（２）
とする。該下部電極（２）上にＰＶＡ水溶液をスピンナ
塗布し、約２μｍ厚とした後、通風乾燥し、さらに窒素
雰囲気中１８０℃で３０分間熱処理して感湿膜（３）と
するＯ感湿膜（３）上に真空蒸着法により金ｅ　２０　
ＯＡ付着させて上部電極（・１）とする。上記上部電極
（４）及び下部電極（２）をそれぞれリード線（５）で
検知回路に接続する。以上のようにして感湿素子が作製
される。得られた感湿素子の感湿特性を第２図に示す。
これは雰囲気温度を２５℃に保ち０．］Ｖ、］０ＫＨｚ
　　の周波数交流全印加した場合の特性曲、腺である９
、図に見られるように、相対湿度０％から９０％に至る
広範な湿度領域に渡って、インピーダンスと相対湿度と
がリニアスケールにおいて直線関係を示している。この
ような特性は次のようにして説明できる。即ち、上記感
湿素子の等価回路は、第１図（Ｂ）に示されるように、
感湿膜（３）の抵抗成分Ｒ１−と容量成分ｃＰとが並列
に接続したものと考えられ、感湿膜（：３）のインピー
ダンス変化は、低湿及び常湿雰囲気において１ｄ、容量
成分ＣＰの変化が支配的となり、寸だ、低湿及び常湿雰
囲気においては、容量によるインピーダンスと相対湿度
はリニアスケールにおいてｊＫ線関係を有している。高
湿雰囲気において−、インピーダンスの変化は抵抗成分
ＲＰの変化か支配的となる０１だ、容量による・インピ
ーダンスＣ」しくＧｃｐで表わされ周波数に依存するが
、抵抗によるインピーダンスは周波数に依存しない。
以上のことより、適切な周波数を選定することによって
、相対湿度０％から９０％に至る広範な湿度領域に渡っ
て、インピーダンスと相対湿度がリニアスケールにおい
て直線関係であるような感湿特性が実現される。また、
電極の面積及び感湿膜の膜厚が変化しても、上述の特性
（ｄ阻害されない。
感湿素子の構造としては第１図に示すものの他に、第３
図例示すように、１対の対向した櫛歯状電極（６）を付
着形成した絶縁基板＋ｌｊ上に感湿膜（３）を形成し、
該感湿膜（３）上に透湿性導電膜（４）を被覆した構造
としてもよい。この構造の特徴は以下の如くである。第
３図（Ａ）に示す感湿素子の等価回路は第３図色）のよ
うに表わされるｑここでＲｓｕｂ、　Ｃ５ｕｂはそれぞ
れ基板の抵抗成分及び容量成分である。
感湿膜の抵抗成分ＲＰと容量成分ＣＰによる合成インピ
ーダンスは感湿膜の膜厚及び電極の面積に依存する。丑
たＲｓｕｂとＣ５ｕｂ　　による合成インピ−ダンスは
基板材料及び電極の形状に依存する０、以上のことから
、ＲｓｕｂとＣ５ｕｂによる合成インピーダンスが、Ｒ
Ｐ　とＣＰによる合成インピーダンスに比べて充分大き
くなるように、感湿膜の膜厚、基板材料並びに電極の面
積及び形状を適当に選定すれば、ＲｓｕｂとＣ５ｕｂに
よる合成インピーダンス（ｒｉ無視することができ、Ｒ
１１とＣｐに」：る合成インピーダンスのみが有効にな
ると認められる。このＲＰ　とｃＰによる合成インピー
ダンス（ｒｉ第１図（Ｂ）に示された等価回路のＲＰ　
とＣＰによる合成インピーダンス全直列に接続したもの
となる。
すなわち、第３図に示された構造の感湿素子も第１図に
示された構造の感湿素子と同様に、インピーダンスと相
対湿度はリニアスケールにおいて直線関係であるような
特性を示す。
〈発明の効果〉 本発明の感湿素子は、インピーダンスが相対湿度の１次
関数に近い式で表わされる実用土極めて有利な特性を示
す。また、上記以外にも■　１制水］牛に優れている。
（磁　応答１勺、が良い。
■　感湿特性曲線のヒステリシスが小さい。
■　製作方法が簡単で低コスト化が図れる。
■　単純組成物質からなるため、製品のバラツキが少な
く安定性か良い など工業上多くの利点を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図（Ａ）は本発明の１実施例を示す感湿素子の構造
模式図である。第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）に示す感湿
素子の等価回路図である。 第２図は第１図に示す感湿素子の感湿特性図である９゜ 第３図（Ａ）Ｕ本発明の他の実施例を示す感湿素子の構
造模式図である。第３図ＣＢ）は第３図（Ａ）に示す感
湿素子の等価回路図である。 １　基板　２−下部電極　３　感湿膜　４・・上部型４
＠　　５−１７−ド線　６・・櫛歯状電極６−ｖ；、押
入　弁理士　福　士　愛　彦（他２名）電　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　ωノアｆｓ　／　　１７＋ ２０　　　　　　４０　　　　　　６０　　　　　　１
１０　　　　　１００第３　（′ｘ）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １　感湿体の１方の面が、基板に形成された電極面に接
    し他方の面が透湿性の導電体に接しまた前記感湿体か熱
    処理後のポリビニルアルコールで構成されていることを
    特徴とする感湿素子。 ２　ポリビニルアルコールが１５０℃以上２５０℃以下
    の熱処理を施された膜である特許請求の範囲第１項記載
    の感湿素子。
JP58077802A 1983-04-30 1983-04-30 感湿素子 Granted JPS59202052A (ja)

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US06/604,389 US4632879A (en) 1983-04-30 1984-04-27 Moisture sensor
DE19843416108 DE3416108A1 (de) 1983-04-30 1984-04-30 Feuchtigkeits-sensor

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103592336A (zh) * 2013-09-24 2014-02-19 合肥工业大学 一种聚电解质二氧化钛复合型湿敏元件及其制备方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6486053A (en) * 1987-09-29 1989-03-30 Toshiba Corp Sensitive element
US5533393A (en) * 1995-01-13 1996-07-09 Honeywell Inc. Determination of dew point or absolute humidity
US5616851A (en) * 1995-09-29 1997-04-01 Farmex Inc. Ex-situ grain moisture analyzer for a combine
JP3625348B2 (ja) * 1996-12-10 2005-03-02 Ｔｄｋ株式会社 感湿素子
US6566893B2 (en) 1997-02-28 2003-05-20 Ust Umweltsensortechnik Gmbh Method and arrangement for monitoring surfaces for the presence of dew
US7021124B2 (en) * 2004-08-27 2006-04-04 International Business Machines Corporation Method and apparatus for detecting leaks in a fluid cooling system
CN101532975B (zh) * 2008-03-12 2012-12-12 中国科学院电子学研究所 一种恒温测量式微型湿度传感器和制作方法
EP2856128B1 (en) * 2012-05-29 2016-09-14 3M Innovative Properties Company Humidity sensor and sensor element
CN102854222A (zh) * 2012-09-27 2013-01-02 吉林大学 一种基于钽酸钾敏感膜的湿敏传感器及其制备方法
ITMI20130484A1 (it) * 2013-03-29 2014-09-30 St Microelectronics Srl Dispositivo elettronico integrato per il monitoraggio di umidita' e/o acidita'/basicita' ambientali e/o corrosione
WO2016028905A1 (en) 2014-08-19 2016-02-25 R.R. Donnelley & Sons Company Apparatus and method for monitoring a package during transit
WO2017120226A1 (en) * 2016-01-04 2017-07-13 R.R. Donnelley & Sons Company Multiple detector apparatus and method for monitoring an environment
CN106046216B (zh) * 2016-07-07 2019-01-25 广州海谷电子科技有限公司 一种耐高温高湿湿敏聚合物及其制备方法和基于湿敏聚合物制备成的电容传感器
US10342136B2 (en) 2016-09-23 2019-07-02 R.R. Donnelley & Sons Company Monitoring device
CN106645405B (zh) * 2016-12-01 2018-10-09 广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所（中国农业科学院甘蔗研究中心） 一种适用于多品种甘蔗抗螟性鉴定方法的抗螟虫实验装置
US10445692B2 (en) 2017-03-06 2019-10-15 Cryovac, Llc Monitoring device and method of operating a monitoring device to transmit data
CN110470697B (zh) * 2019-08-28 2023-03-21 歌尔科技有限公司 耳机收纳装置、耳机及耳机含水量检测方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3477055A (en) * 1967-12-22 1969-11-04 Gen Motors Corp Thermistor construction
GB1464605A (en) * 1973-08-14 1977-02-16 Nippon Sheet Glass Co Ltd Humidity-sensitive sensor
DE3224920C2 (de) * 1981-07-08 1986-11-20 Sharp K.K., Osaka Feuchtigkeitsempfindliches Widerstandselement
GB2105569B (en) * 1981-09-22 1985-04-24 Os Bad Rozwojowy Aparatury Mle A container for activation of microbiophysical properties of substances especially food-stuffs
US4442422A (en) * 1982-03-31 1984-04-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. Humidity sensitive resistor
JPS59173743A (ja) * 1983-03-23 1984-10-01 Sharp Corp 感湿素子

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103592336A (zh) * 2013-09-24 2014-02-19 合肥工业大学 一种聚电解质二氧化钛复合型湿敏元件及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
GB2138953A (en) 1984-10-31
DE3416108A1 (de) 1984-11-08
DE3416108C2 (ja) 1988-11-10
GB2138953B (en) 1987-04-08
US4632879A (en) 1986-12-30
JPH0242429B2 (ja) 1990-09-21
GB8410883D0 (en) 1984-06-06

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