[go: up one dir, main page]

JPS60201244A - 湿度センサ - Google Patents

湿度センサ

Info

Publication number
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
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
humidity
moisture
polymers
layer
polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP5804884A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0532696B2 (ja
Inventor
Toshiyuki Osawa
利幸 大澤
Katsumi Yoshino
勝美 吉野
Keiichi Kanefuji
敬一 金藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP5804884A priority Critical patent/JPS60201244A/ja
Publication of JPS60201244A publication Critical patent/JPS60201244A/ja
Publication of JPH0532696B2 publication Critical patent/JPH0532696B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating 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
    • G01N27/121Investigating 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

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】 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。
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。
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。
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・。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

  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。
JP5804884A 1984-03-26 1984-03-26 湿度センサ Granted JPS60201244A (ja)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0532696B2 (ja) 1993-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5252292A (en) Ammonia sensor
JP2825206B2 (ja) 金属酸化物電極
US3905889A (en) Miniature multifunctional electrochemical sensor for simultaneous carbon dioxide-pH measurements
Hwang et al. A polymer humidity sensor
US3900382A (en) Miniature probe containing multifunctional electrochemical electrodes
Lewis et al. Development of an all-polymer, axial force electrochemical actuator
US4931172A (en) Fluoride ion-selective electrodes based upon superionic conducting ternary compounds and methods of making
US3923627A (en) Miniature probe containing multifunctional electrochemical sensing electrodes
US4328478A (en) Humidity sensitive device
JPS60201244A (ja) 湿度センサ
JPH051903B2 (ja)
CN110868098A (zh) 一种自供电氨气传感摩擦纳米发电机及其制备方法和应用
US4280115A (en) Humidity sensor
US5045828A (en) Fluoropolymer humidity sensors
US3898147A (en) Bicarbonate ion electrode and sensor
JPH03255923A (ja) 薄膜型サーミスタ素子
JPS62298755A (ja) 酸素分圧を測定する固体電池およびその製法
JP2988040B2 (ja) 電気化学式ガスセンサ
JP2004361335A (ja) 二酸化炭素感応材料および二酸化炭素センサ
JPH06118045A (ja) 湿度センサ
JPS6235253A (ja) ガスセンサ−
RU2022264C1 (ru) Материал для электродов электрохимических датчиков кислорода
JP2959122B2 (ja) 感湿素子
JPH0396853A (ja) 結露センサ
SU607117A1 (ru) Датчик температуры

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term