湿度敏感元件及其制作方法技术

如图所示，亲水性聚合物材料如聚乙烯醇形成多孔膜（３０１）。由疏水性聚合物材料如聚乙酸乙烯酯制成的膜（储存膜）（３０３）形成在大量孔（３０２）的内壁上，孔（３０２）形成在多孔膜（３０１）上。氯化锂（３０４）保存在这些孔（３０２）中。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于测量湿度或露点的。通常，大气湿度被看作影响空气质量的很重要的因素。在许多领域需要测量和控制绝对湿度，例如室内的湿度控制，诸如碳化和回火等热处理中的湿度控制、高炉通风的湿度调解以及仓库、商店和实验室的封闭容器的湿度测量和调节。最近，半导体生产工厂的湿度控制已变得很重要，在农作物的成长控制中也越来越需要这种技术。另一方面，由于与生活更相关的目的，例如除天气预报外的洗衣预报，也越来越需要进行天气情况的露点测量。为了满足这些需要，通常使用几种绝对湿度测量方法。作为一种绝对湿度测量方法，利用氯化锂(LiCl)—潮解性的氯化锂露点仪测量露点温度，这种氯化锂露点仪是通过氯化锂的电导率随着吸收水分而变化，以及氯化锂水溶液的蒸气压力随着温度变化而变化进行测量的。这种仪器的湿度敏感元件是这样制成的，即用氯化锂水溶液浸渍玻璃纤维条，并把两个平行的细金属导线作为电极螺旋盘绕在浸渍后的纤维条上。当把交流(AC)电压加在两个电极上时，在两极之间产生电流，提高溶液温度。同时，水溶液中的水分蒸发使溶液饱和，从而开始析出氯化锂晶体。当晶体开始析出时，水溶液的电阻极剧加大，电流减小，这样阻止温度上升。因此，保持与周围水蒸气压力相应的温度。如果周围水蒸气压力下降，则由于水溶液中的水分蒸发，析出晶体，温度会进一步下降。另一方面，如果周围水蒸气压力上升，吸收水分以致破坏饱和状态，电流增大，同时温度上升。按照这种方式，使氯化锂饱和水溶液的温度得以被保持，以使与周围水蒸气压力平衡。如果知道这个平衡温度，则可以计算露点温度。然而，如果这种氯化锂露点仪的湿度敏感元件在特别高的温度及高湿度的空气中放置很长时间，氯化锂很快被洗脱，会严重损害仪器性能。因此需要进行维护和处理，同时周期性地补充氯化锂。如上所述，如果传统氯化锂露点仪的这种元件长时间放置在高温度高湿度的空气中，则会产生如下结果。也就是具有强潮解性的氯化锂吸收空气中的水蒸气并溶解在吸收的水蒸气中，形成水溶液。通常，通以电流来升高溶液温度以便蒸发水分。然而，如果大气的温度和湿度太高，则这种水分蒸发不能令人满意，从而氯化锂水溶液的浓度下降。因此，氯化锂水溶液的流动性过分增大，并且流出包含溶液的玻璃纤维条。一旦氯化锂水溶液流出，湿度敏感元件中所用的氯化锂量减少，这将增大相同水分值的电阻，因此，不再能进行精确的湿度测量。因此，通常必须这样进行维护和处理即通过比如周期性地补充氯化锂，使氯化锂保持预定的浓度。这种处理是很麻烦的。本专利技术就是要解决上述传统问题，其目的在于使湿度敏感元件能长时间稳定工作。为达到上述目的，根据本专利技术的湿度敏感元件包括功能膜，该膜与设置在基底上的一对电极相接；和用于测量功能膜的温度的温度测量装置，其中所述功能膜具有多孔状结构，由亲水性并包括许多精细微孔的第一聚合物材料制成，还包括储存膜，所述储存膜形成在各微孔的内壁，由疏水性的第二聚合物材料制成，电解盐储存在所述微孔中。由此，电解盐被限制在多个微孔中，微孔中有亲水基。同时，水分可以自由进入并留在电解盐存在的地方。另外，本专利技术的制作湿度敏感元件的方法是一种制作包括以与设置在基底上的一对电极相接触的方式制成的功能膜，和用于测量功能膜温度的温度测量装置的湿度敏感元件的方法，其中所述功能膜是按如下方式形成的。也就是，把亲水性的第一聚合物材料溶解在具有极性并能够溶解第一聚合物材料的第一溶剂中，形成基本溶液。在基本溶液中扩散疏水性的有机材料形成乳液，所述有机材料不溶解于第一溶剂中。以小液滴形式在乳液中扩散的有机材料聚合形成悬浮物，第二聚合物材料的颗粒在基本溶液中扩散。所述第二聚合物材料是由有机材料聚合获得的，并具有疏水性。通过在所述基底的预定区域涂敷所述悬浮液形成涂膜。部分去除涂膜中的水分以便把一些颗粒置于所述涂膜的表面。把所述涂膜浸入第二溶剂中溶解所述第二聚合物材料，所述第二溶剂不溶解第一聚合物材料而溶解第二聚合物材料。通过使涂膜呈具有大量孔的多孔结构，在由第二聚合材料制成的膜所形成的内壁上形成多孔膜。把多孔膜浸在电解盐的水溶液中，以便用电解盐的水溶液浸渍多孔膜，从而把电解盐储载在构成多孔膜的微孔中。这样，由第一聚合物材料制成的膜具有多孔结构，而且电解盐储存在多孔结构的许多孔中。附图说明图1是表示本专利技术一个实施方案的湿度敏感元件的局部结构剖面图；图2是表示本专利技术一个实施方案的湿度敏感元件的部分结构平面图；图3是表示功能膜部分结构的剖面图；图4是表示制作功能膜方法的工艺流程图；图5A至5C是说明功能膜制作方法的示意图。下面将参考附图详细描述本专利技术的一个实施方案。图1和图2示出根据本专利技术的湿度敏感元件的结构。在该湿度敏感元件中，一对梳状电极102形成在铝基底101上表面的中央部分。使功能膜103形成为基本上覆盖一对电极。该功能膜103用作为电解盐的氯化铝水溶液浸渍。将加热器104和温度传感器105埋没在基底101的中央，温度传感器105用于测量基底温度。这些加热器104及温度传感器105设置在一对电极102的下面。连接端子107a和107b形成在位于基底101上的一对电极102的端部。而且，端子108a和108b以及109a和109b形成在基底101上，端子108a和108b用于给加热器104提供电源，端子109a和109b连接温度传感器105。铅丝111a、111b、112a、112b、113a和113b通过导电粘接剂或焊剂与这些端子相连。这些铅丝与电源和计算机(都未示出)相连。应予说明的是基底101的材料也可以是陶瓷。作为基底101，可以使用例如6×50毫米、2毫米厚的铝基底。在图2中，为了说明方便，以放大比例表示较窄的部分。一对电极102是采用公知的印刷线路技术形成的，宽度为0.15毫米，而且齿之间的距离d为大约0.10毫米。所述温度传感器105的特征为25Ω±20％(23℃时)和T.C.R.4，440ppm/℃(23至800℃)，所述加热器的参数为DC12V和500±50℃。下面详细介绍功能膜103。如图3所示，本实施方案的功能膜103是由亲水性的聚合物材料例如聚乙烯醇制成的多孔膜301。而且，由疏水性的聚合物材料例如聚乙酸乙烯酯制成的膜(储存膜)303形成在大量孔302的内壁上，孔302形成在膜301上。也可以将该膜303考虑为亲水性和疏水性聚合物材料的混合物。通过使用膜303可以增加膜301的强度。当用具有预定浓度的氯化锂水溶液浸渍亲水性聚合物材料的所述多孔膜301时，氯化锂被储存在孔302中形成功能膜103。如上所述，在功能膜103中，在亲水性聚合物材料膜上以多孔方式形成大量精细孔。因此，可将水溶液储存在这些精细孔中，而不从这孔中流出。此外，在所述孔的内壁上形成疏水性聚合物材料膜。这样可以防止亲水性聚合物材料被洗脱，尽管水溶液储存在这些孔中。因此，氯化锂水溶液储存在功能膜103的多孔结构孔中，而不从这些孔中流出；所述功能膜103用这种氯化锂水溶液浸渍过。在实际使用中，在功能膜103的多孔结构孔中储存的氯化锂水溶液是按如下状态被使用，即其中的水分减少到析出氯化锂的程度。如果使该功能膜103长时间置于高温度、高湿度大气中，氯化锂吸收功能膜103的多孔结构孔中的水分。因此，储存在这些孔中的水溶液的浓度下降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿度敏感元件，包括与设置在基底（１０１）上的一对电极（１０２）相接触的方式制成的功能膜（１０３）；和用于测量所述功能膜（１０３）温度的温度测量装置（１０５），其特征在于： 所述功能膜（１０３）具有多孔结构，由具有亲水特性的第一聚合物材料制成，并包括大量的微孔（３０２）； 还包括储存膜（３０３），它形成于所述微孔（３０２）的内壁上，由具有疏水特性的第二聚合材料制成；电解盐储存在所述孔（３０２）中。

【技术特征摘要】
JP 1997-5-2 114683/971.一种湿度敏感元件，包括与设置在基底(101)上的一对电极(102)相接触的方式制成的功能膜(103)；和用于测量所述功能膜(103)温度的温度测量装置(105)，其特征在于所述功能膜(103)具有多孔结构，由具有亲水特性的第一聚合物材料制成，并包括大量的微孔(302)；还包括储存膜(303)，它形成于所述微孔(302)的内壁上，由具有疏水特性的第二聚合材料制成；电解盐储存在所述孔(302)中。2.如权利要求1所述的湿度敏感元件，其中构成所述多孔结构的所述微孔(302)的平均孔大小为0.01至3微米。3.如权利要求1所述的湿度敏感元件，其中所述功能膜(103)的膜厚为0.1至20微米。4.如权利要求1所述的湿度敏感元件，其中所述第一聚合物材料与所述第二聚合物材料的成分重量比为6∶5至6∶27。5.如权利要求1所述的湿度敏感元件，其中所述的第一聚合物材料为聚乙烯醇。6.如权利要求1所述的湿度敏感元件，其中所述的第二聚合物材料为聚乙酸乙烯酯。7.一种制造湿度敏感元件的方法，所述湿度敏感元件包括以与设在基底(101)上的一对电极(102)接触的方式形成的功能膜(103)；和用于测量所述功能膜(103)温度的温度测量装置(105)，其特征在于通过下述步骤形成所述功能膜第一步，把亲水性的第一聚合物材料溶解于具有极性并能溶解所述第一聚合物材料的第一溶剂中，形成基本溶液(步骤400)；第二步，在所述基本溶液中扩散疏水性的有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：酒井义郎，松口正信，原宗之，铃木幸子，本田宣昭，
申请(专利权)人：株式会社山武，
类型：发明
国别省市：JP[日本]