JPS60201244A - 湿度センサ - Google Patents
湿度センサInfo
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- JPS60201244A JPS60201244A JP5804884A JP5804884A JPS60201244A JP S60201244 A JPS60201244 A JP S60201244A JP 5804884 A JP5804884 A JP 5804884A JP 5804884 A JP5804884 A JP 5804884A JP S60201244 A JPS60201244 A JP S60201244A
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- moisture
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- polymer
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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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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は湿度センナに関し、詳しくは、特定の高分子膜
の水分の吸収・放出に伴う電気抵抗変化から雰囲気の相
対湿度が測定できるようにした湿度セ/すに関する。
の水分の吸収・放出に伴う電気抵抗変化から雰囲気の相
対湿度が測定できるようにした湿度セ/すに関する。
従来技術
湿度は日常生活の重要なa41ラメ−ターであるばかり
でなく1食料品の貯蔵等と極めて密接な関係にある。ま
た、電子機器や電子部品の普及は拡大の一途であるが、
これとても装置の湿度環境は十分配慮されねばならない
ことである。
でなく1食料品の貯蔵等と極めて密接な関係にある。ま
た、電子機器や電子部品の普及は拡大の一途であるが、
これとても装置の湿度環境は十分配慮されねばならない
ことである。
ところで以前から、乾湿球湿度計、毛湿計、繊維湿度計
などの湿度計が身近に使用されてきた。だが、近時は湿
度制御に対する要求が一段と高まっていることから、今
では各棟の湿度センナが発我されている。
などの湿度計が身近に使用されてきた。だが、近時は湿
度制御に対する要求が一段と高まっていることから、今
では各棟の湿度センナが発我されている。
例えば、(1)塩化リチウム、五酸化リン、メタリン酸
カリなどの電解質を用〜・た電解質湿度センナ、叩高分
子電解質の吸湿性や高分子*1体の容量変化を利用した
又は高分子膜の電気抵抗変化を利用した有機物湿度セ/
す、GiD S・、G・。
カリなどの電解質を用〜・た電解質湿度センナ、叩高分
子電解質の吸湿性や高分子*1体の容量変化を利用した
又は高分子膜の電気抵抗変化を利用した有機物湿度セ/
す、GiD S・、G・。
81などの金属半導体やAJ*Os a FilsOa
# CrtOs *Nl@OH,ZnOなとの金属酸
化物の膜を利用した金属膜湿度センナ、曝V)F・、0
.・に、O系、Cr宜01系又はMgCr104系セラ
ミツクを用いたセラミック湿度センナ、などである。
# CrtOs *Nl@OH,ZnOなとの金属酸
化物の膜を利用した金属膜湿度センナ、曝V)F・、0
.・に、O系、Cr宜01系又はMgCr104系セラ
ミツクを用いたセラミック湿度センナ、などである。
しかしながら、これら湿度センサのうち電気抵抗変化式
のものは、直流電源による作動が可能である有利性があ
るが、低湿時における電気抵抗がIMΩ以上(25℃)
と高抵抗であり、相対湿度30%以下(25℃)の低湿
では信頼性か低く、低湿で10℃以下の低温においての
測定は困難であり、更に、温度変化に対する電気抵抗変
化のrIvf性はよいとはいえない。また、電気容量変
化式のものは交流電源を用いねばならず小型化しにくい
欠点がある。
のものは、直流電源による作動が可能である有利性があ
るが、低湿時における電気抵抗がIMΩ以上(25℃)
と高抵抗であり、相対湿度30%以下(25℃)の低湿
では信頼性か低く、低湿で10℃以下の低温においての
測定は困難であり、更に、温度変化に対する電気抵抗変
化のrIvf性はよいとはいえない。また、電気容量変
化式のものは交流電源を用いねばならず小型化しにくい
欠点がある。
目 的
本発明は直流電源で作動でき、かつ、低湿・低温時にお
いても信頼性が高い湿度センサを提供するものである。
いても信頼性が高い湿度センサを提供するものである。
また、本発明は構造が簡単で比較的容易に製造し5る高
感度湿度セ/すを提供するものである。
感度湿度セ/すを提供するものである。
構成
本発明の湿度センサ(湿度電気変換素子)は、線状共役
連鎖を有する系の高分子層が2つの電極で担持されてい
ることを特徴としている。
連鎖を有する系の高分子層が2つの電極で担持されてい
ることを特徴としている。
ちなみに、本発明者らは線状共役連鎖を有する系の高分
子膜の電気抵抗が湿度に対して鋭敏であるを見いだした
のであって、本発明はそうした知見に基づいて完成され
たものである。
子膜の電気抵抗が湿度に対して鋭敏であるを見いだした
のであって、本発明はそうした知見に基づいて完成され
たものである。
以下に本発明を添付の図面によりながら更に詳細に説明
する。第1図は本発明に係る湿度センナの主要部の概略
を示し℃おり、線状共役連鎖を有する系の高分子−以降
単に「共役系高分子」と称することがある一〇層(高分
子層l)は電極2,3間で担持されている。電極2,3
にはリード線4,5が接続されている。
する。第1図は本発明に係る湿度センナの主要部の概略
を示し℃おり、線状共役連鎖を有する系の高分子−以降
単に「共役系高分子」と称することがある一〇層(高分
子層l)は電極2,3間で担持されている。電極2,3
にはリード線4,5が接続されている。
高分子層1を構成する「共役系高分子」には、ポリチオ
フエ/、゛ポリフラン、ポリアセチレン、置換ポリアセ
チレン、ポリチェニレン、ポリピロール、ポリパラフェ
ニレン、ポリスエニン/サルファイド、ポリチアジルの
ようなポリエ/、ポリイ/、ポリチアジルyあるいはポ
リフェニレンなどが例示できる。また、特開昭57−3
6106号や特開昭57−105403号の公報に記載
されているアリールアセチレンポリマーなどは溶解が可
能であるため混合系で用いられてもかまわないし、特開
昭57−53509号、特開昭57−61008号、特
開昭57−174340号などの公報に記載されている
イガ状ポリアセチレンは分散系での混合としても本発明
の高分子層として使用可能である。これら多くのポリマ
ーのうち最も望ましいのはポリフランである。
フエ/、゛ポリフラン、ポリアセチレン、置換ポリアセ
チレン、ポリチェニレン、ポリピロール、ポリパラフェ
ニレン、ポリスエニン/サルファイド、ポリチアジルの
ようなポリエ/、ポリイ/、ポリチアジルyあるいはポ
リフェニレンなどが例示できる。また、特開昭57−3
6106号や特開昭57−105403号の公報に記載
されているアリールアセチレンポリマーなどは溶解が可
能であるため混合系で用いられてもかまわないし、特開
昭57−53509号、特開昭57−61008号、特
開昭57−174340号などの公報に記載されている
イガ状ポリアセチレンは分散系での混合としても本発明
の高分子層として使用可能である。これら多くのポリマ
ーのうち最も望ましいのはポリフランである。
これら共役系高分子は、前述のとおり、その電気抵抗が
湿度に対して鋭敏である。しかし、これら共役系高分子
−にCl0−、 、 BF’4 * PFa * Aa
F。
湿度に対して鋭敏である。しかし、これら共役系高分子
−にCl0−、 、 BF’4 * PFa * Aa
F。
I−、Br’″、 C1−などのルイス酸がドーピング
されると湿度に対する感度が一段と高くなるのが認めら
れた。この場合、湿度に対する感度はポリマーとドーパ
ントとの組み合わせによって異なり、また、どのような
重合方法が採られるかによっても異なってくることがあ
る。
されると湿度に対する感度が一段と高くなるのが認めら
れた。この場合、湿度に対する感度はポリマーとドーパ
ントとの組み合わせによって異なり、また、どのような
重合方法が採られるかによっても異なってくることがあ
る。
共役系高分子としてポリフラン、ドーパントとしてCO
O:を選択しこれらを組み合わせたものは、中でも、湿
度に対して高感度である。
O:を選択しこれらを組み合わせたものは、中でも、湿
度に対して高感度である。
前記の重合方法(共役系高分子の合成方法)には化学的
方法、電気化学的方法があげられるが、後者の電気化学
的方法(電解重合法)によればドーパントがドープされ
た状態で得られるとい5利点がある。
方法、電気化学的方法があげられるが、後者の電気化学
的方法(電解重合法)によればドーパントがドープされ
た状態で得られるとい5利点がある。
Iす7ランにおいては、ドープRy )の有無に間係な
く、電気化学的重合方法で得られたものが湿度に対する
感度が高いが、電解液としてφ−CN 、 MeCNな
どを、電解質トシてAgcJo、 tTBA−CJO,
、TBA−BF、 、 LiBF4. Li(JO,な
どを用いてドーパントを含有させるのが望ましい。
く、電気化学的重合方法で得られたものが湿度に対する
感度が高いが、電解液としてφ−CN 、 MeCNな
どを、電解質トシてAgcJo、 tTBA−CJO,
、TBA−BF、 、 LiBF4. Li(JO,な
どを用いてドーパントを含有させるのが望ましい。
高分子層(ドーパントが含有されている層を含む)lの
厚さは1〜50μ、好ましくは3〜20μくらいである
。1μより薄いと十分な導電性を示さないため低湿にお
ける測定が困難となり、逆に、50μより厚いと湿度に
対する感度かにぶ<<rが小さくなる)なってしまう。
厚さは1〜50μ、好ましくは3〜20μくらいである
。1μより薄いと十分な導電性を示さないため低湿にお
ける測定が困難となり、逆に、50μより厚いと湿度に
対する感度かにぶ<<rが小さくなる)なってしまう。
電極2.3を構成する金属としては金、銀。
白金、アルミニウム、ニッケル、銅などの金属、酸化イ
ンジウム、酸化スズなどの半導体電極が用イられるが、
オーミック接触をとるために金、白金、アルミニウムな
どが適している。電極をガラス類、フィルム類等の支持
体上に導X膜として設けたもので形成してもかまわない
。
ンジウム、酸化スズなどの半導体電極が用イられるが、
オーミック接触をとるために金、白金、アルミニウムな
どが適している。電極をガラス類、フィルム類等の支持
体上に導X膜として設けたもので形成してもかまわない
。
前記高分子層即ち共役系を有する有機重合体層、とりわ
けドーピングされたフラン重合体の′−電気抵抗湿度に
より大幅に変化するため、電極2,3に一定の直流電圧
を印加すれば、電気抵抗変化は電流値変化として測定さ
れる。
けドーピングされたフラン重合体の′−電気抵抗湿度に
より大幅に変化するため、電極2,3に一定の直流電圧
を印加すれば、電気抵抗変化は電流値変化として測定さ
れる。
もつとも、こうした特定重合体(殊にドーパント含有の
特定重合体)の電気抵抗が湿度によりなぜ大幅に変化す
るかについての理由は明らかでないが、いずれにしても
共役系の延びやドーパントの種類が湿度に対する感度に
大きく影替していることから亀子伝導、イオン伝導の両
者が何等のかたちで関係しているものと思われる。
特定重合体)の電気抵抗が湿度によりなぜ大幅に変化す
るかについての理由は明らかでないが、いずれにしても
共役系の延びやドーパントの種類が湿度に対する感度に
大きく影替していることから亀子伝導、イオン伝導の両
者が何等のかたちで関係しているものと思われる。
j実、共役系を有する有機重合体を用いた本発明湿度セ
/すは、湿度に対して高感度である。
/すは、湿度に対して高感度である。
例えば、iJ記(11)のアセテートセルロースのよう
な重合体を感湿材料に使用した有機物湿度センサのほと
んどは、30〜901RH(25℃)の湿度変化に対し
xOMOからIOKΩまでの電気抵抗変化が認められ、
log I)−%RHC抵抗値(ル楡)−の対数log
ρ対湿度(チRH))のプロットにおけるr(Δlog
ρ/fyRH)はα067である。ところが、CIO:
をドープしたポリフランは、rが0.080で湿度に対
して高感度で、10 Torr、のの高真空下即ち湿度
0%RI(でも100MIi”2と測定可能であり、ま
た60℃、80%RHの条件下でもIs/c@と金属に
近い高い電気伝導度を示すのが確められている。
な重合体を感湿材料に使用した有機物湿度センサのほと
んどは、30〜901RH(25℃)の湿度変化に対し
xOMOからIOKΩまでの電気抵抗変化が認められ、
log I)−%RHC抵抗値(ル楡)−の対数log
ρ対湿度(チRH))のプロットにおけるr(Δlog
ρ/fyRH)はα067である。ところが、CIO:
をドープしたポリフランは、rが0.080で湿度に対
して高感度で、10 Torr、のの高真空下即ち湿度
0%RI(でも100MIi”2と測定可能であり、ま
た60℃、80%RHの条件下でもIs/c@と金属に
近い高い電気伝導度を示すのが確められている。
なお、前記叩の従来の有機物温度センサは、電気抵抗変
化式のものもあるが、その多くは高分子膜の水分の吸収
拳放出に伴う誘電率変化をコンデンサの容量値変化とし
て測定し、そこから雰囲気の相対湿度をめようとするも
のである。これに対して本発−の湿度センサは、既述の
ように、水分の吸収・放出を電気抵抗変化として測定し
答囲気の相対湿度をめるために、特定の高分子膜を採用
しているのである。高分子膜が採用されるといっても、
両者は湿度検出の手段を相違させ【いるか、又は、1%
性に格段の差違が認められる。
化式のものもあるが、その多くは高分子膜の水分の吸収
拳放出に伴う誘電率変化をコンデンサの容量値変化とし
て測定し、そこから雰囲気の相対湿度をめようとするも
のである。これに対して本発−の湿度センサは、既述の
ように、水分の吸収・放出を電気抵抗変化として測定し
答囲気の相対湿度をめるために、特定の高分子膜を採用
しているのである。高分子膜が採用されるといっても、
両者は湿度検出の手段を相違させ【いるか、又は、1%
性に格段の差違が認められる。
本発明センサの試作例の一つの概略を第2(a)因に示
した。従来の有機物湿度セ/す1、第2(b)図に示し
たように、りV型電極を用−する場合が多いが、これは
静電容量を大きくするため又は電気伝導性をよくするた
めである。しかるに、本発明ではりS/W’を極が用い
られてもよいが、第2(a)図のごとく、特別の工大か
凝される一必璧はない。第2図で、6は絶縁基板である
。
した。従来の有機物湿度セ/す1、第2(b)図に示し
たように、りV型電極を用−する場合が多いが、これは
静電容量を大きくするため又は電気伝導性をよくするた
めである。しかるに、本発明ではりS/W’を極が用い
られてもよいが、第2(a)図のごとく、特別の工大か
凝される一必璧はない。第2図で、6は絶縁基板である
。
次に、実施例及び比較例を示す。
実施例1
第3図に示したように、ネサガラス7をプラス極につな
ぎ、Ni線8をマイナス極につな〜・だ状態で電解重合
法(電気化学的重合法)により、ネサガラス表面&’2
:Cノ04 LドーノI!ン))を含有した厚さ約12
μ、面積1dの大きさのポリフラン膜(高分子層)lを
形成せしめた。電解重合条件は、電解液* MeCN
s電解質: LiCノQ4(0,5モル)、モノマー:
フラy (0,1モル)、通電′!jL: 1mA/a
d (20分)とした。
ぎ、Ni線8をマイナス極につな〜・だ状態で電解重合
法(電気化学的重合法)により、ネサガラス表面&’2
:Cノ04 LドーノI!ン))を含有した厚さ約12
μ、面積1dの大きさのポリフラン膜(高分子層)lを
形成せしめた。電解重合条件は、電解液* MeCN
s電解質: LiCノQ4(0,5モル)、モノマー:
フラy (0,1モル)、通電′!jL: 1mA/a
d (20分)とした。
続いて、このポリ7ツ/膜の上に第1図に示したように
電極として厚さ約1μの金を蒸着して湿度センサ(本発
明品l)を作製した。
電極として厚さ約1μの金を蒸着して湿度センサ(本発
明品l)を作製した。
この湿度センサは最大使用電圧DC12V、最大使用電
流0.1mAの高感度なものであった。
流0.1mAの高感度なものであった。
実施例2
電解重合条件のうち、電解質なTBA−BF4(1モル
)に代えた以外は実施例1とまったく同様にして湿度セ
/す(本発明品2)を作製した。
)に代えた以外は実施例1とまったく同様にして湿度セ
/す(本発明品2)を作製した。
なお、この湿度センサにおけるドーノ臂/トを含有した
ポリフラン族の厚さは約8μ、面klcdとした。
ポリフラン族の厚さは約8μ、面klcdとした。
この湿度セ/すの感度は本発明品lと同様良好であった
。
。
実施例3
七ツマ−としてフランの代りにビロールを用いた以外は
実施例1とまったく同様にして湿度セ/すを作製した。
実施例1とまったく同様にして湿度セ/すを作製した。
この湿度センサは、本発明品lと同じように湿度に対し
高感度を示すものであった。
高感度を示すものであった。
これらの湿度センナ(但し、実施例3のものを除く)を
市販のHPRm高分子湿度センナ(比較品l)、セラミ
ック湿度センナ(比較品2)とともに比較した。結果は
第4図に表わされたとおりであった。第4図において、
11は本発明品lを10℃の温度条件下で用いた場合、
11’は本発明品lを60℃の温度条件下で用いた場合
、12は本発明品2を10℃の温度条件で用いた場合を
示している。また、13は比較品1(HPRffi高分
子湿度センサ)、14は比較品2(セラミック湿度セン
ナ)で、これらはいずれも25℃の温度条件下で用いて
いる。
市販のHPRm高分子湿度センナ(比較品l)、セラミ
ック湿度センナ(比較品2)とともに比較した。結果は
第4図に表わされたとおりであった。第4図において、
11は本発明品lを10℃の温度条件下で用いた場合、
11’は本発明品lを60℃の温度条件下で用いた場合
、12は本発明品2を10℃の温度条件で用いた場合を
示している。また、13は比較品1(HPRffi高分
子湿度センサ)、14は比較品2(セラミック湿度セン
ナ)で、これらはいずれも25℃の温度条件下で用いて
いる。
効 果
実施例の記載及び第4図の測定結果から明らかなように
、本発明の湿度センナは湿度に対して高感度で、電気抵
抗一温度のr特性にもすぐれている。加えて、直流電源
で作動されるため広範囲での使用が可能である。
、本発明の湿度センナは湿度に対して高感度で、電気抵
抗一温度のr特性にもすぐれている。加えて、直流電源
で作動されるため広範囲での使用が可能である。
第1図は本発明に係る湿度セ/すの概略図、第2図はそ
の湿度センサの試作の二側を示す図、第3図は作製過程
を説明するための図、第4図は数種の湿度センサの特性
を示した図である。 特許出願人 株式会社 リ コー 第り図 第2図 特許庁長官 若杉和夫 殿 ■、事件の表示 昭和59年 特許願第58048号 事件との関係 特許出願人 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 (674)株式会社 リ コ −(外1名)5、補正の
対象 (1)明細書の「発明の詳細な説明」の欄(2)図 面
方式 6、補正の内容 (1)明細書第7頁12行目の「何等のかたちで」を、
「何等かのかたちで」と訂正する。 (2)図面のうち第4図を添付のものとおきかえる。 7、添付書類の巨像 図if(第4図) 1通 刑4関
の湿度センサの試作の二側を示す図、第3図は作製過程
を説明するための図、第4図は数種の湿度センサの特性
を示した図である。 特許出願人 株式会社 リ コー 第り図 第2図 特許庁長官 若杉和夫 殿 ■、事件の表示 昭和59年 特許願第58048号 事件との関係 特許出願人 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 (674)株式会社 リ コ −(外1名)5、補正の
対象 (1)明細書の「発明の詳細な説明」の欄(2)図 面
方式 6、補正の内容 (1)明細書第7頁12行目の「何等のかたちで」を、
「何等かのかたちで」と訂正する。 (2)図面のうち第4図を添付のものとおきかえる。 7、添付書類の巨像 図if(第4図) 1通 刑4関
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、#I状共役連鎖を有する系の高分子層が電極に担持
されてなる湿度センナ。 2 前記高分子層にドーパントが含有されている特許請
求の範囲第1項記載の湿度センサ。 & 前記高分子がフラン重合体である特許請求の範囲第
1項又は第2項記載の湿度センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5804884A JPS60201244A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5804884A JPS60201244A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 湿度センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60201244A true JPS60201244A (ja) | 1985-10-11 |
JPH0532696B2 JPH0532696B2 (ja) | 1993-05-17 |
Family
ID=13073039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5804884A Granted JPS60201244A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 湿度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60201244A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6211159A (ja) * | 1984-11-23 | 1987-01-20 | マサチユ−セツツ・インステイテユ−ト・オブ・テクノロジ− | 分子ベ−スのマイクロエレクトロニツクデバイス |
US4816359A (en) * | 1986-03-06 | 1989-03-28 | Varta Batterie Aktiengesellschaft | Electrochemical secondary element with at least one polymer electrode |
US5122237A (en) * | 1990-07-27 | 1992-06-16 | Korea Institute Of Science And Technology | High molecular humidity sensor and manufacturing method thereof by electrochemical method |
US7649076B2 (en) * | 2006-05-18 | 2010-01-19 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Catalyst free polymerization of 3,4-alkylenedioxypyrrole and 3,4-alkylenedioxyfuran |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2506274C2 (ru) | 2007-08-01 | 2014-02-10 | Дзе Дженерал Хоспитал Корпорейшн | Способы скрининга с применением g-белок сопряженных рецепторов и родственных композиций |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58143257A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-25 | Agency Of Ind Science & Technol | 感湿素子 |
-
1984
- 1984-03-26 JP JP5804884A patent/JPS60201244A/ja active Granted
Patent Citations (1)
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0532696B2 (ja) | 1993-05-17 |
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