JP3681062B2

JP3681062B2 - Humidity sensor

Info

Publication number: JP3681062B2
Application number: JP2002074278A
Authority: JP
Inventors: 弘輝藤田; 浩一藤田; 隆治井上; 昇石田; 秀明八木; 克彦堀井; 崇文大島
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2022-03-18
Also published as: JP2003270181A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば排煙装置や排気ダクト、或いは内燃機関の排気ガス雰囲気内で使用されるインピーダンス変化式の湿度センサや、工業用又は空調に用いられる湿度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、産業用に市販されているインピーダンス変化式（例えば抵抗変化式）の湿度センサは、長期に渡り高精度な湿度検出を可能にするため、定期的に加熱クリーニングを実施し、感湿素子に付着した粉塵、デポジット成分、カーボン、結晶水等の汚れ物質を焼き飛ばしている。
【０００３】
例えば実公平６−３７３２１号公報には、湿度センサを大気中で長時間使用し、感湿素子にタバコのタールが付着して測定精度が下がった時に、セラミックヒータに通電して、感湿素子を５００℃程度に１分間加熱し、表面に付着した汚れを除去して、測定精度を回復させる方法が提案されている。
【０００４】
一方、内燃機関の排気ガス雰囲気中で使用される抵抗変化式湿度センサについては、ＥＰ１１３２５８９号公報に、内燃機関の運転状態（アイドリングの継続時間等）に応じて、ヒータを作動させ、結露やコーキングの生じやすい状態を回避する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記実公平６−３７３２１号公報に記載されているような１分程度の加熱クリーニングでは、感湿素子に付着した汚れを完全に除去できず、長期に渡り高精度な湿度検出ができないという問題があった。
【０００６】
一方、内燃機関に湿度センサを適用した場合、湿度センサが取り付けられる車両の床下位置では、排気ガス温度が全体的に低く、ＥＰ１１３２５８９号公報に記載されている技術では十分ではない。
つまり、アイドリングが所定時間経過した時のみにヒータ通電を行っても、加熱温度が低いので、結露した湿度センサの水分蒸発等には適用できるが、感湿素子に付着した汚れを完全に除去できず、長期に渡り高精度な湿度検出ができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、長期に渡り高精度な湿度検出ができる湿度センサを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明者らは、内燃機関にて使用される湿度センサが劣化する原因を研究し、エンジンオイル等から排出されるＰ、Ｓ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｃｕからなるデポジット成分が、電極及び感湿層に付着することで、吸着水の減少及びプロトンの伝導パスが減少することにより、感湿層の抵抗値が増加すると推定した。
【０００９】
そして、これらのデポジットを含む排気ガスの環境下でも高精度な湿度検知ができる湿度センサの研究を行い、その結果、本発明に到ったものである。以下、各請求項毎に説明する。
（１）請求項１の発明では、感湿体及び検知電極を有する感湿素子部により、周囲の湿度を検出する湿度センサにおいて、前記感湿体は、周囲の湿度に応じてインピーダンスが変化する酸化物からなる結晶相と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含むガラス成分を主成分とするガラス相と、からなる多孔質体であり、且つ、前記結晶相により前記多孔質体の骨格部が形成され、その骨格部の表面にガラス相がコーティングされた構造であることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、感湿体は多孔質体であり、例えば図１３及び図１４に例示する様に、周囲の湿度に応じてインピーダンスが変化する酸化物からなる結晶相（例えば粒子状の酸化物からなる結晶相やそれらが互いに接合した結晶相等）により、多孔質体の骨格部を形成し、その骨格部の表面を、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含むガラス成分を主成分とするガラス相にてコーティングしている。
【００１１】
これにより、後の実験例にて示す様に、長時間使用しても抵抗値が低下し難く、耐久性に優れているという顕著な効果が得られた。
本発明の様に、酸化物からなる結晶相（骨格部）をガラス相によりコーティングすることにより、好ましい結果が得られた理由は、デポジットが結晶相につきにくくなる作用、又は、例えば湿度センサを加熱クリーニングする際に、デポジットのガラス相への溶け込み又は拡散を促す作用があるからではないかと推定される。
【００１２】
また、前記アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、ガラス成分の融点を低下させるために用いるものであり、アルカリ金属としては、例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂを採用でき、アルカリ土類金属としては、例えばＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒを採用できる。
【００１３】
・ここで、前記酸化物からなる結晶相の割合としては、感湿体全体の７０〜９９ｍｏｌ％が好ましく、ガラス相としては、その残部を採用できる。また、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の割合としては、ガラス相全体の０．５〜３０ｍｏｌ％を採用できる。
【００１４】
・前記インピーダンス変化式の湿度センサとしては、感湿素子部の抵抗の変化に基づいて湿度（相対湿度及び／又は絶対湿度）を測定する抵抗変化式湿度センサが挙げられる。
・前記酸化物からなる結晶相の材料としては、湿度によりインピーダンスが変化する（例えば湿度が上昇すると抵抗が低下する）例えばＡｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂のうちの少なくとも１種から選ばれた酸化物セラミックス系材料、具体的には、例えばＡｌ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＯ₂−ＳｎＯ₂などの酸化物セラミックス系材料が挙げられる。
【００１５】
（２）請求項２の発明は、前記検知電極は、主成分を白金とした白金電極であることを特徴とする。
本発明では、検知電極の材料として、主として白金を使用している。この白金は、デポジットに対して被毒されにくく、耐久性に優れている。
【００１６】
尚、検知電極としては、例えば感湿体の表面等に設けられた少なくとも１対の電極の構成を採用できる。
（３）請求項３の発明は、前記ガラス相のガラス成分は、ケイ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、及びホウ酸塩ガラスのうちのいずれかであることを特徴とする。
【００１７】
本発明は、ガラス相の材料を例示したものである。
（４）請求項４の発明は、前記ガラス相の融点は、８００〜１２００℃であることを特徴とする。
つまり、ガラス相の融点が８００℃以上であれば、通常の加熱クリーニングの際に、ガラス相が溶融する可能性が低いので好適である。一方、ガラス相の融点が１２００℃（好ましくは１０００℃）以下であれば、感湿体を焼成して製造する場合に、十分にガラスの材料を溶融させることができ、よって結晶相（骨格部）の表面を確実にコートすることができるので、好適である。
【００１８】
（５）請求項５の発明は、前記湿度センサは、内燃機関の排気ガス中で用いるものであることを特徴とする。
本発明は、湿度センサが使用される対象を例示したものである。
自動車の排気ガス中にて使用される湿度センサは、様々なガス成分、エンジンオイル等から排出されるＣａ，Ｐ，Ｍｏ等のデポジット成分、ガソリン成分、カーボン、水等が多量に排出される極めて過酷な環境に曝されるが、上述した各発明の構成により、長期間にわたり高精度な湿度計測が可能である。
【００１９】
尚、本発明の湿度センサは、排気ガス中以外に、排煙装置や排気ダクトなどに適用して、その雰囲気中の湿度を検出するために用いることができる。また、例えば低酸素濃度や還元性ガスが含まれる雰囲気の湿度を検出するために用いることができる。
【００２０】
（６）請求項６の発明は、前記湿度センサは、前記内燃機関の排気ガス浄化用付帯装置（炭化水素及び水分を吸着可能な吸着材、三元触媒等の排気ガスの浄化材、ゼオライト等を用いたＨＣトラップ材等）の状態を、排気ガス中の湿度変化から検出するために用いるものであることを特徴とする。
【００２１】
本発明は、湿度センサの用途を例示したものである。
例えば特開２００１−３２３８１１号公報に示す様に、この種の排気ガス浄化用付帯装置は、内燃機関の排気ガスを浄化するために使用されるが、同公報に示す様に、吸着材等を含む排気ガス浄化用付帯装置が劣化すると、排気ガス浄化用付帯装置の下流側の水分の状態も変化する。従って、排気ガス浄化用付帯装置の下流側の排気ガスの湿度を測定することにより、排気ガス浄化用付帯装置の劣化の状態を検出することができる。
【００２２】
尚、前記湿度センサは、湿度の計測を行わない時間に、ヒータにより、感湿体を５００〜８００℃の温度範囲にて、所定期間加熱することにより、長期間にわたり高精度な湿度計測が可能である。
ここで、湿度の計測を行う時間に、ヒータによる加熱を実施しないのは、ヒータによる加熱によって、感湿素子部のインピーダンスが変化し、正確な湿度の測定に支障があるからである。
【００２３】
また、前記湿度センサは、出発原料として、例えばＭ（ＯＣ₂Ｈ₅）ｎ、Ｍ（Ｏ−ｉ−Ｃ₃Ｈ₇）ｎ、Ｍ（Ｏ−ｉ−Ｃ₄Ｈ₉）ｎ、（但し、Ｍが金属元素、ｎは原子数）などのアルコキシドを用い、加水分解することにより製造することができる。この方法の場合には、微結晶で均一な骨格部が形成でき、また、ガラス相が骨格部を十分に覆うことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の湿度センサの実施の形態の例（実施例）について説明する。
（実施例）
ａ）まず、本実施例の湿度センサの構成について説明する。尚、図１は湿度センサの全体及びその分解した状態を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２５】
図１に示す様に、本実施例の湿度センサ１は、抵抗変化式の湿度センサ１であり、その要部を構成する感湿素子部３は、アルミナ製の絶縁基板５上に、以下の様に、順次各構成要素が積層されたものである。
つまり、絶縁基板５上には、一対のリード部７、９が配置され、一方のリード部７と接するように下部電極１１が配置され、この下部電極１１の上に感湿材料からなる感湿層（感湿体）１３が配置され、感湿層１３の上に他方のリード部９と接触して上部電極１５が配置され、更に、上部電極１５の上に下部電極１１及び感湿層１３及び上部電極１５の全てを覆うように、保護層１６が配置されている。
【００２６】
また、図２に示す様に、絶縁基板５内には、感湿素子部３を加熱するヒータ１７と測温抵抗体である温度センサ１９が配置されている。このヒータ１７は主として白金からなり、温度センサ１９も主として白金からなる。
前記下部電極１１及び上部電極１５は、厚膜印刷により形成された膜厚約１５μｍの層であり、主として白金からなる多孔質の検知電極である。
【００２７】
前記感湿層１３は、厚膜印刷により形成された膜厚約３０μｍの多孔質の層であり、主としてＡｌ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂−ＴｉＯ₂の感湿材料からなる。この感湿材料は、周囲の雰囲気の湿度が変化すると、その抵抗値が変化する（即ち湿度が増加すると抵抗が低下する）ものである。
【００２８】
詳しくは、感湿層１３は、後述する図４の写真及びその模式図である図５に示す様に、前記Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂−ＴｉＯ₂からなる平均粒径１００〜５００ｎｍの範囲の粒子状の酸化物と、例えばＬｉからなるアルカリ金属（又はアルカリ土類金属）を含有するガラス成分と、多くの空孔からなる。
【００２９】
つまり、感湿層１３は、多数の粒子状の酸化物からなる結晶相で形成された多孔質の骨格部と、骨格部の表面を覆うガラス相とからなり、それにより、複雑な多孔質体を構成している。
前記保護層１６は、デポジット等が下部電極１１及び感湿層１３及び上部電極１５に付着することを防止するために、厚膜印刷により形成された膜厚約３０μｍの層であり、主としてＭｇＡｌ₂Ｏ₄からなる多孔質の保護膜である。
【００３０】
そして、本実施例では、内燃機関の作動中において、湿度の計測を行わない時間帯に、感湿素子部３を５００〜８００℃の温度範囲で加熱するように、ヒータ１７に通電する。これにより、湿度センサ１（特に感湿素子部３）に付着した汚れ物質を十分に除去することができる。
【００３１】
ｂ）次に、本実施例の湿度センサ１の製造方法について説明する。
▲１▼感湿層１３の材料となる混合粉末の製造方法
まず、純度９９．０重量％以上のブトキシＡｌ、ブトキシＴｉ、ブトキシＳｎを、所定の配合比（例えば６：２：２の重量比）となる様に秤量する。これを、ブタノールに溶解し、温度８０℃以上に加熱する。
【００３２】
次に、この溶液を攪拌しながら、純水を徐々に加えた後に、更に攪拌しながら約１時間反応させる。
つまり、前記アルコキシドの加水分解を行う。
その後、沈殿物を回収し、乾燥した後に仮焼成する。これにより、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂−ＴｉＯ₂の混合粉末が得られる。
【００３３】
次に、この混合粉末の所定量（例えば感湿層１３の材料全体の９４ｍｏｌ％）をブタノールに浸漬する。これに、Ｓｉ成分及びＬｉＯＣ₂Ｈ₅の所定量（例えば感湿層１３の材料全体の６ｍｏｌ％）を加えて溶解し、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂−ＴｉＯ₂の混合粉末と同様な方法で加水分解する。そして、沈殿物を回収し、乾燥した後に仮焼成する。これにより、（骨格部となる）感湿材料の混合粉末が得られる。
【００３４】
▲２▼湿度センサ１の製造方法
まず、Ａｌ₂Ｏ₃からなる絶縁基板５上に、下部電極１１を形成する。具体的には、絶縁基板５上にＰｔ系ペーストを印刷し、６０℃にて１時間乾燥し、１２００℃で１０分間焼成する。
【００３５】
次に、下部電極１１の上に、感湿層１３を形成する。具体的には、下部電極１１の上に前記混合粉末のペーストを印刷し、６０℃にて１時間乾燥し、１２００℃で２時間焼成する。
次に、感湿層１３の上に、上部電極１５を形成する。具体的には、感湿層１３の上にＰｔ系ペーストを印刷し、６０℃にて１時間乾燥し、１２００℃で１０分間焼成する。
【００３６】
次に、上部電極１５の上に、保護層１６を形成する。具体的には、上部電極１５の上にスピネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）粉末のペーストを印刷し、６０℃にて１時間乾燥し、１２００℃で２時間焼成する。
これにより、本実施例の湿度センサ１が完成する。
【００３７】
ｃ）次に、前記湿度センサ１の使用方法、即ち、排気ガス浄化用付帯装置の劣化検知方法について説明する。
本実施例では、車両の排気管の排気ガス浄化用付帯装置の下流側に湿度センサ１を取り付け、その排気ガスの湿度を検出する。
【００３８】
排気管内は、通常低湿度であり、例えば内燃機関が始動すると燃焼によって水分が生じるため、高湿度に推移する。この状態は、内燃機関の始動毎に繰り返し行われる現象である。
そして、内燃機関が始動する際に、排気ガス浄化用付帯装置が正常である場合には、装置内の触媒、吸着材等にて、炭化水素や水分が所定の範囲内で吸着されるので、排気ガス浄化用付帯装置の下流では、特に始動直後の所定の期間では、排気ガス中の水分量が極めて少ない。つまり、吸着し切れなくなって排気ガス浄化用付帯装置から水分が流出するタイミングが遅い。
【００３９】
それに対して、排気ガス浄化用付帯装置が劣化している場合には、吸着し切れなくなって排気ガス浄化用付帯装置から水分が流出するタイミングが早く、排気ガス浄化用付帯装置の下流の排気ガス中には水分量が早めに多くなる。
従って、内燃機関を始動した際に、排気ガス浄化用付帯装置の下流側の排気ガスの水分の状態を湿度センサ１によって検出することによって、排気ガス浄化用付帯装置の劣化の状態を検出することができる。
【００４０】
具体的には、排気ガス浄化用付帯装置が劣化していない場合には、内燃機関の始動直後に湿度センサ１をオンして作動させると、始動直後は、排気ガス浄化用付帯装置にて水分が十分に吸着されて、湿度センサ１までに殆ど到らないので、湿度センサ１の両電極１１、１５間の抵抗は、高い値となる。その後、吸着する限界に達すると、排気ガス中の水分量が増加して結露するので、抵抗値が急減する。その後、排気ガスの温度が上昇するにつれて結露が解消されるので、抵抗値が徐々に増加する。
【００４１】
それに対して、排気ガス浄化用付帯装置が劣化している場合には、始動直後は、排気ガス浄化用付帯装置にて水分が吸着されるが、劣化していない場合と比べてその吸着量が少ないので、吸着する限界により早く達し、そのため早い時点にて結露し、抵抗値が急減する。
【００４２】
従って、例えば内燃機関が始動してから抵抗値が急減するまでの時間を測定することにより、排気ガス浄化用付帯装置の劣化を検出することができる。
（実験例１）
次に、本実施例の効果を確認するために行った実験例について説明する。
【００４３】
本実験例１では、本実施例の湿度センサの感湿層を破断し、その破断面に対して、周知のＥＰＭＡ（電子線プローブマイクロアナリシス：Electron Probe Micro Analysis）分析を行った。その結果を、図３に示す。
図３から明らかな様に、感湿層には、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｓｉが含まれていることが分かる。
（実験例２）
次に、実験例２について説明する。
【００４４】
本実験例２では、本実施例の湿度センサの感湿層を破断し、その破断面に対して、周知のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡：Transmission Electron Microscope）による観察を行った。その結果を、図４及び図５に示す。尚、図４は断面のＴＥＭ写真であり、図５はそれに基づいて作成した模式図である。
【００４５】
図４及び図５から明らかな様に、感湿層は多孔質であり、酸化物の結晶相からなる骨格部の表面は、ガラス相にてコーティングされていることが分かる。
（実験例３）
次に、実験例３について説明する。
【００４６】
本実験例３は、自動車の排気ガス中において、ガラス成分が湿度センサの抵抗変化抑制に寄与しているかを調べたものである。
ａ）前記実施例と同様な構造の湿度センサ（但しインピーダンス変化式の湿度センサ）を用い、下記の手順で感湿特性を調べた。
【００４７】
（1）「ＪＩＳＺ８８０６」の規定による分流式評価法を用いて、初期の感湿特性を計測した。
この分流式評価法を、図６に模式的に示す。評価ガスのＡｉｒを５Ｌ／分供給し、加える水分量を調節して、測定湿度を、１０，２０，５０，８０ＲＨ％に設定するとともに、測定温度を２０℃に設定し、各湿度における湿度センサの出力を測定した。そして、この出力から抵抗値を求めた。即ち、電流を一定に制御することにより、出力（電圧）から抵抗値を求めることができる。尚、正確な温度及び湿度は、周知の温湿度測定器により計測した。
【００４８】
その結果を、図７にて、初期のグラフで示す。
(2)また、自動車の排気管内に湿度センサを装着して、実走試験（シャーシダイナモ上にて、市街地走行、高速道路走行を想定した約３００ｋｍの走行パターン）を実施した。
【００４９】
そして、前記走行試験を行った湿度センサに対して、前記（1）同様に分流式評価法を用いて、感湿特性を計測した。
その結果を、同じく図７にて、耐久後のグラフで示す。
ｂ）また、前記ａ）と同様にして、比較例の湿度センサを用い、初期及び走行試験後において、その感湿特性を計測した。その結果を、図８に示す。
【００５０】
尚、この比較例の湿度センサは、ガラス成分が入っていないこと以外は、前記実施例１と同様な構造のセンサである。
ｃ）図７及び図８から明らかな様に、比較例の（ガラス成分の入っていない感湿層を備えた）湿度センサの場合には、自動車の排気管内に湿度センサを装着し、約３００ｋｍ走行した後では、試験前の抵抗値と比べて、大幅な抵抗値の増加（約１０００倍）が認められた。
【００５１】
それに対して、本実施例の（ガラス相を有する感湿層を備えた）湿度センサの場合には、３００ｋｍ走行した後であっても、全湿度範囲において抵抗値の上昇は僅かであり、好適である。
従って、ガラス相の存在が、自動車の排気ガス中での湿度センサの抵抗変化の抑制に大きく寄与していることが分かる。
（実験例４）
次に、実験例４について説明する。
【００５２】
本実験例４は、ヒータによる加熱の効果を確認したものである。
ａ）前記実施例と同様な構造の湿度センサを用い、前記実験例３と同様にして、「ＪＩＳＺ８８０６」の規定による分流式評価法を用いて、初期及び耐久後の感湿特性を計測した。
【００５３】
特に、本実験例４では、走行中にヒータの温度制御を行って、（湿度計測時以外は）温度を７００℃に保つ加熱クリーニングを実施した。その結果を、図９に示す。
ｂ）また、前記ａ）と同様にして、比較例１〜３の湿度センサを用い、初期及び走行試験後において、その感湿特性を計測した。
【００５４】
ここでは、比較例１として、ガラス成分が無い感湿層を用い、前記と同様に加熱クリーニングを実施した。その結果を図１０に示す。
また、比較例２として、ガラス成分が無く且つ感湿材料としてＳｎＯ₂が含まれていない感湿層を用い、前記と同様に加熱クリーニングを実施した。その結果を図１１に示す。
【００５５】
更に、比較例３として、ガラス成分が無く且つ感湿材料としてＳｎＯ₂、ＴｉＯ₂が含まれていない感湿層を用い、前記と同様に加熱クリーニングを実施した。その結果を図１２に示す。
ｃ）図９〜図１２から明らかな様に、比較例１〜３の感湿層を備えた湿度センサの場合には、自動車の排気管内に湿度センサを装着し、約３００ｋｍ走行した後では、試験前の抵抗値と比べて、大幅な抵抗値の増加が認められた。
【００５６】
それに対して、本実施例の感湿層を備えた湿度センサの場合には、３００ｋｍ走行した後であっても、全湿度範囲において抵抗値の上昇は僅かであり、好適である。
従って、このことから、ガラス相を有する感湿層に対して、ヒータにより加熱を行うことにより、自動車の排気ガス中での湿度センサの抵抗変化を更に抑制できることが分かる。
【００５７】
上述した実験例からも明らかな様に、本実施例の湿度センサは、ガラス成分を添加するとともにガラス相の形状を好適にし、即ち酸化物の結晶相からなる骨格部の表面をガラス相によりコーティングするとともに、加熱クリーニングを実施することにより、自動車の排気管内等の非常に過酷な環境に晒された場合であっても、高精度で、長期安定性に優れた性能を発揮することができる。
【００５８】
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の湿度センサの感湿素子部の全体及び分解した状態を示す説明図である。
【図２】感湿素子部の図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】実験例１のＥＰＭＡによる分析結果を示すグラフである。
【図４】実験例２のＴＥＭによる観察結果を示す写真である。
【図５】実験例２のＴＥＭによる観察結果を示す写真の一部を模式的に示した模式図である。
【図６】分流式評価法に用いる実験装置を示す説明図である。
【図７】実験例３における実施例の湿度センサの感湿特性を示すグラフである。
【図８】実験例３における比較例の湿度センサの感湿特性を示すグラフである。
【図９】実験例４における実施例の湿度センサの感湿特性を示すグラフである。
【図１０】実験例４における比較例１の湿度センサの感湿特性を示すグラフである。
【図１１】実験例４における比較例２の湿度センサの感湿特性を示すグラフである。
【図１２】実験例４における比較例３の湿度センサの感湿特性を示すグラフである。
【図１３】請求項１の発明の説明図である。
【図１４】請求項１の発明の説明図である。
【符号の説明】
１…湿度センサ
３…感湿素子部
５…絶縁基板
７、９…リード部
１１…下部電極
１３…感湿層
１５…上部電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an impedance change type humidity sensor used in, for example, a smoke exhaust device, an exhaust duct, or an exhaust gas atmosphere of an internal combustion engine, and a humidity sensor used for industrial or air conditioning.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, humidity sensors of impedance change type (for example, resistance change type) that are commercially available for industrial use regularly perform heat cleaning to enable highly accurate humidity detection over a long period of time. Dust, deposit components, carbon, crystallization water and other contaminants attached to the surface are burned away.
[0003]
For example, in Japanese Utility Model Publication No. 6-37321, when a humidity sensor is used in the atmosphere for a long time and the tar of tobacco adheres to the humidity sensitive element and the measurement accuracy is lowered, the ceramic heater is energized to A method has been proposed in which the sample is heated to about 500 ° C. for 1 minute to remove dirt adhering to the surface, thereby recovering the measurement accuracy.
[0004]
On the other hand, with respect to a resistance change type humidity sensor used in the exhaust gas atmosphere of an internal combustion engine, EP1132589 discloses that a heater is operated in accordance with the operating state of the internal combustion engine (e.g., idling duration), thereby causing condensation or coking. A method for avoiding a state in which the occurrence of a tendency to occur is disclosed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the heat cleaning for about 1 minute as described in the Japanese Utility Model Publication No. 6-37321 cannot completely remove the dirt adhering to the moisture sensitive element, and cannot detect humidity with high accuracy over a long period of time. There was a problem.
[0006]
On the other hand, when a humidity sensor is applied to an internal combustion engine, the exhaust gas temperature is generally low at the underfloor position of the vehicle to which the humidity sensor is attached, and the technique described in EP1132589 is not sufficient.
In other words, even if the heater is energized only when idling has elapsed for a predetermined time, the heating temperature is low, so it can be applied to moisture evaporation etc. of the condensed humidity sensor, but dirt attached to the moisture sensitive element can be completely removed. However, there was a problem that high-precision humidity detection was impossible for a long time.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a humidity sensor capable of detecting humidity with high accuracy over a long period of time.
[0008]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
The inventors of the present invention have studied the cause of deterioration of a humidity sensor used in an internal combustion engine, and the deposit components made of P, S, Ca, Zn, and Cu discharged from engine oil or the like are used as an electrode and a moisture sensitive layer. It was estimated that the resistance value of the moisture sensitive layer increased due to the decrease in adsorbed water and the decrease in proton conduction path.
[0009]
Then, a humidity sensor capable of detecting humidity with high accuracy even in an exhaust gas environment including these deposits has been studied, and as a result, the present invention has been achieved. Hereinafter, each claim will be described.
(1) In the first aspect of the present invention, in the humidity sensor that detects the ambient humidity by the humidity sensing element portion having the moisture sensing body and the detection electrode, the impedance of the humidity sensing body changes according to the ambient humidity. A porous body comprising a crystalline phase composed of an oxide and a glass phase mainly composed of a glass component containing an alkali metal or an alkaline earth metal, and the skeleton of the porous body is formed by the crystalline phase. It is formed and has a structure in which a glass phase is coated on the surface of the skeleton.
[0010]
In the present invention, the moisture-sensitive body is a porous body, and, for example, as illustrated in FIGS. 13 and 14, a crystalline phase composed of an oxide whose impedance changes according to the surrounding humidity (for example, from a particulate oxide). A crystalline phase or a crystal phase in which they are bonded to each other) to form a skeleton portion of the porous body, and the surface of the skeleton portion to a glass phase mainly composed of a glass component containing an alkali metal or an alkaline earth metal Coating.
[0011]
As a result, as shown in a later experimental example, a remarkable effect was obtained that the resistance value hardly decreased even when used for a long time, and the durability was excellent.
The reason why a preferable result was obtained by coating the crystal phase (skeleton) made of oxide with the glass phase as in the present invention is that the deposit is difficult to adhere to the crystal phase, or the humidity sensor is heated, for example. It is presumed that this may be due to the effect of promoting the dissolution or diffusion of the deposit into the glass phase during cleaning.
[0012]
Further, the alkali metal or alkaline earth metal is used to lower the melting point of the glass component, and as the alkali metal, for example, Li, Na, K, Rb can be adopted, and as the alkaline earth metal, For example, Be, Mg, Ca, Sr can be adopted.
[0013]
-Here, as a ratio of the crystal phase which consists of said oxide, 70-99 mol% of the whole moisture sensitive body is preferable, and the remainder can be employ | adopted as a glass phase. Moreover, as a ratio of an alkali metal or an alkaline-earth metal, 0.5-30 mol% of the whole glass phase is employable.
[0014]
The impedance change type humidity sensor includes a resistance change type humidity sensor that measures humidity (relative humidity and / or absolute humidity) based on a change in resistance of the humidity sensing element.
The material of the crystalline phase composed of the oxide is selected from at least one of Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , and SnO ₂ whose impedance changes with humidity (for example, resistance decreases as humidity increases). Specific examples of the oxide ceramic material include oxide ceramic materials such as Al ₂ O ₃ , Al ₂ O ₃ —TiO ₂ , and Al ₂ O ₃ —TiO ₂ —SnO ₂ .
[0015]
(2) The invention of claim 2 is characterized in that the detection electrode is a platinum electrode whose main component is platinum.
In the present invention, platinum is mainly used as the material of the detection electrode. This platinum is not easily poisoned against deposits and has excellent durability.
[0016]
In addition, as a detection electrode, the structure of the at least 1 pair of electrode provided, for example on the surface etc. of the moisture sensitive body is employable.
(3) The invention of claim 3 is characterized in that the glass component of the glass phase is any one of silicate glass, phosphate glass, and borate glass.
[0017]
The present invention exemplifies a glass phase material.
(4) The invention of claim 4 is characterized in that the glass phase has a melting point of 800 to 1200 ° C.
That is, it is preferable that the melting point of the glass phase is 800 ° C. or higher because the possibility that the glass phase is melted during normal heat cleaning is low. On the other hand, if the melting point of the glass phase is 1200 ° C. or less (preferably 1000 ° C.) or less, the glass material can be sufficiently melted when the moisture sensitive body is baked and manufactured. ) Is preferable because the surface can be reliably coated.
[0018]
(5) The invention of claim 5 is characterized in that the humidity sensor is used in exhaust gas of an internal combustion engine.
The present invention exemplifies an object for which a humidity sensor is used.
Humidity sensors used in automobile exhaust gases emit a large amount of various gas components, deposit components such as Ca, P, and Mo discharged from engine oil, gasoline components, carbon, water, etc. Although exposed to a harsh environment, the above-described configuration of each invention enables highly accurate humidity measurement over a long period of time.
[0019]
The humidity sensor of the present invention can be used for detecting the humidity in the atmosphere by applying it to a smoke exhaust device, an exhaust duct or the like in addition to the exhaust gas. For example, it can be used to detect the humidity of an atmosphere containing a low oxygen concentration or a reducing gas.
[0020]
(6) The invention of claim 6 is characterized in that the humidity sensor is an auxiliary device for purifying exhaust gas of the internal combustion engine (adsorbent capable of adsorbing hydrocarbons and moisture, exhaust gas purifying material such as a three-way catalyst, zeolite, etc. Is used for detecting the state of the HC trap material, etc.) using the humidity change in the exhaust gas.
[0021]
The present invention illustrates the use of a humidity sensor.
For example, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-323811, this type of exhaust gas purifying accessory is used to purify exhaust gas from an internal combustion engine. When the accompanying exhaust gas purification accessory device deteriorates, the state of moisture on the downstream side of the exhaust gas purification accessory device also changes. Therefore, by measuring the humidity of the exhaust gas on the downstream side of the exhaust gas purification auxiliary device, it is possible to detect the deterioration state of the exhaust gas purification auxiliary device.
[0022]
In addition, the humidity sensor can measure humidity with high accuracy over a long period of time by heating the humidity sensing body in the temperature range of 500 to 800 ° C for a predetermined period of time during the period when humidity measurement is not performed. It is.
Here, the reason why the heating by the heater is not performed during the time when the humidity is measured is that the impedance of the moisture-sensitive element portion is changed by the heating by the heater, thereby hindering accurate humidity measurement.
[0023]
In addition, the humidity sensor has, as starting materials, for example, M (OC ₂ H ₅ ) n, M (OiC ₃ H ₇ ) n, M (OiC ₄ H ₉ ) n, (however, It can be produced by hydrolysis using an alkoxide such as M is a metal element and n is the number of atoms. In the case of this method, a uniform skeleton part can be formed with fine crystals, and the glass phase can sufficiently cover the skeleton part.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, the example (Example) of embodiment of the humidity sensor of this invention is demonstrated.
(Example)
a) First, the configuration of the humidity sensor of this embodiment will be described. 1 is a perspective view showing the whole humidity sensor and its disassembled state, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
[0025]
As shown in FIG. 1, the humidity sensor 1 of the present embodiment is a resistance change type humidity sensor 1, and a humidity sensitive element portion 3 that constitutes a main part thereof is formed on an insulating substrate 5 made of alumina as follows. Similarly, the respective constituent elements are sequentially stacked.
That is, a pair of lead portions 7 and 9 are disposed on the insulating substrate 5, and the lower electrode 11 is disposed so as to be in contact with the one lead portion 7, and a moisture sensitive material made of a moisture sensitive material is disposed on the lower electrode 11. The layer (humidity sensing body) 13 is disposed, the upper electrode 15 is disposed on the moisture sensitive layer 13 in contact with the other lead portion 9, and the lower electrode 11 and the moisture sensitive layer 13 are further disposed on the upper electrode 15. And the protective layer 16 is arrange | positioned so that all the upper electrodes 15 may be covered.
[0026]
Further, as shown in FIG. 2, a heater 17 that heats the moisture sensitive element unit 3 and a temperature sensor 19 that is a resistance temperature detector are disposed in the insulating substrate 5. The heater 17 is mainly made of platinum, and the temperature sensor 19 is also mainly made of platinum.
The lower electrode 11 and the upper electrode 15 are layers having a thickness of about 15 μm formed by thick film printing, and are porous detection electrodes mainly made of platinum.
[0027]
The moisture-sensitive layer 13 is a porous layer having a thickness of about 30 μm formed by thick film printing, and is mainly made of a moisture-sensitive material of Al ₂ O ₃ —SnO ₂ —TiO ₂ . This moisture-sensitive material changes its resistance value when the humidity of the surrounding atmosphere changes (that is, the resistance decreases as the humidity increases).
[0028]
Specifically, the moisture-sensitive layer 13 has an average particle diameter of 100 to 500 nm made of Al ₂ O ₃ —SnO ₂ —TiO _{2 as} shown in FIG. It consists of a particulate oxide, a glass component containing an alkali metal (or alkaline earth metal) made of, for example, Li, and a number of pores.
[0029]
That is, the moisture sensitive layer 13 is composed of a porous skeleton formed of a crystal phase composed of a large number of particulate oxides, and a glass phase covering the surface of the skeleton, thereby forming a complex porous body. Is configured.
The protective layer 16, in order to prevent the deposit and the like from adhering to the lower electrode 11 and the moisture-sensitive layer 13 and the upper electrode 15 is a layer thickness of about 30μm formed by thick film printing, mainly MgAl ₂ It is a porous protective film made of O ₄ .
[0030]
In this embodiment, during operation of the internal combustion engine, the heater 17 is energized so as to heat the humidity sensing element portion 3 in a temperature range of 500 to 800 ° C. during a time period when humidity measurement is not performed. Thereby, the dirt substance adhering to the humidity sensor 1 (especially the moisture sensitive element part 3) can fully be removed.
[0031]
b) Next, the manufacturing method of the humidity sensor 1 of a present Example is demonstrated.
(1) Method for producing mixed powder as material of moisture sensitive layer 13 First, butoxy Al, butoxy Ti and butoxy Sn having a purity of 99.0% by weight or more are mixed in a predetermined mixing ratio (for example, a weight ratio of 6: 2: 2). ) So that This is dissolved in butanol and heated to a temperature of 80 ° C. or higher.
[0032]
Next, pure water is gradually added while stirring the solution, and then the reaction is allowed to proceed for about 1 hour with further stirring.
That is, the alkoxide is hydrolyzed.
Thereafter, the precipitate is collected, dried, and calcined. Thereby, a mixed powder of Al ₂ O ₃ —SnO ₂ —TiO ₂ is obtained.
[0033]
Next, a predetermined amount of this mixed powder (for example, 94 mol% of the entire material of the moisture sensitive layer 13) is immersed in butanol. A predetermined amount of Si component and LiOC ₂ H ₅ (for example, 6 mol% of the whole material of the moisture sensitive layer 13) is added to this and dissolved, and the same method as the mixed powder of Al ₂ O ₃ —SnO ₂ —TiO ₂ is used. Hydrolyzes. And a deposit is collect | recovered, and after it is dried, it is temporarily fired. Thereby, the mixed powder of the moisture sensitive material (being a skeleton part) is obtained.
[0034]
(2) Manufacturing Method of Humidity Sensor 1 First, the lower electrode 11 is formed on the insulating substrate 5 made of Al ₂ O ₃ . Specifically, a Pt-based paste is printed on the insulating substrate 5, dried at 60 ° C. for 1 hour, and baked at 1200 ° C. for 10 minutes.
[0035]
Next, the moisture sensitive layer 13 is formed on the lower electrode 11. Specifically, the paste of the mixed powder is printed on the lower electrode 11, dried at 60 ° C. for 1 hour, and baked at 1200 ° C. for 2 hours.
Next, the upper electrode 15 is formed on the moisture sensitive layer 13. Specifically, a Pt-based paste is printed on the moisture sensitive layer 13, dried at 60 ° C. for 1 hour, and baked at 1200 ° C. for 10 minutes.
[0036]
Next, the protective layer 16 is formed on the upper electrode 15. Specifically, a paste of spinel (MgAl ₂ O ₄ ) powder is printed on the upper electrode 15, dried at 60 ° C. for 1 hour, and baked at 1200 ° C. for 2 hours.
Thereby, the humidity sensor 1 of a present Example is completed.
[0037]
c) Next, a method of using the humidity sensor 1, that is, a method of detecting deterioration of the auxiliary device for purifying exhaust gas will be described.
In this embodiment, the humidity sensor 1 is attached to the downstream side of the exhaust gas purification accessory device of the exhaust pipe of the vehicle, and the humidity of the exhaust gas is detected.
[0038]
The inside of the exhaust pipe is usually at a low humidity. For example, when the internal combustion engine is started, moisture is generated by combustion, so that the humidity changes to a high humidity. This state is a phenomenon that is repeatedly performed every time the internal combustion engine is started.
And when the internal combustion engine is started, if the auxiliary device for exhaust gas purification is normal, hydrocarbons and moisture are adsorbed within a predetermined range by the catalyst, adsorbent, etc. in the device, Downstream of the exhaust gas purification accessory device, the moisture content in the exhaust gas is extremely small, particularly during a predetermined period immediately after startup. That is, the timing at which moisture cannot flow out and the moisture flows out of the auxiliary device for purifying exhaust gas is late.
[0039]
On the other hand, when the exhaust gas purification accessory device is deteriorated, the exhaust gas cannot be completely absorbed and the timing of moisture flowing out from the exhaust gas purification auxiliary device is early, and the exhaust gas downstream of the exhaust gas purification accessory device Some water content increases early.
Therefore, when the internal combustion engine is started, the state of the exhaust gas purification accessory device is detected by detecting the moisture state of the exhaust gas downstream of the exhaust gas purification accessory device by the humidity sensor 1. Can do.
[0040]
Specifically, if the exhaust gas purification auxiliary device is not deteriorated, if the humidity sensor 1 is turned on and operated immediately after the internal combustion engine is started, the moisture is detected by the exhaust gas purification auxiliary device immediately after the start. Is sufficiently adsorbed and hardly reaches the humidity sensor 1, so that the resistance between both electrodes 11 and 15 of the humidity sensor 1 becomes a high value. Thereafter, when the adsorption limit is reached, the amount of moisture in the exhaust gas increases and condensation occurs, and the resistance value rapidly decreases. Thereafter, condensation is eliminated as the temperature of the exhaust gas rises, so that the resistance value gradually increases.
[0041]
On the other hand, when the exhaust gas purification auxiliary device is deteriorated, moisture is adsorbed by the exhaust gas purification auxiliary device immediately after the start, but the amount of adsorption is smaller than that when the exhaust gas purification auxiliary device is not deteriorated. Since it is low, it reaches the limit of adsorption earlier, so condensation occurs at an early point and the resistance value decreases rapidly.
[0042]
Therefore, for example, by measuring the time from when the internal combustion engine starts until the resistance value suddenly decreases, it is possible to detect the deterioration of the auxiliary device for purifying exhaust gas.
(Experimental example 1)
Next, an experimental example performed to confirm the effect of the present embodiment will be described.
[0043]
In Experimental Example 1, the moisture-sensitive layer of the humidity sensor of this example was broken, and a well-known EPMA (Electron Probe Micro Analysis) analysis was performed on the broken surface. The result is shown in FIG.
As can be seen from FIG. 3, the moisture sensitive layer contains Al, Ti, Sn, and Si.
(Experimental example 2)
Next, Experimental Example 2 will be described.
[0044]
In Experimental Example 2, the moisture sensitive layer of the humidity sensor of this example was broken, and the fractured surface was observed with a well-known TEM (Transmission Electron Microscope). The results are shown in FIGS. 4 is a cross-sectional TEM photograph, and FIG. 5 is a schematic diagram created based on the TEM photograph.
[0045]
As is apparent from FIGS. 4 and 5, the moisture-sensitive layer is porous, and the surface of the skeleton made of the oxide crystal phase is coated with the glass phase.
(Experimental example 3)
Next, Experimental Example 3 will be described.
[0046]
In this Experimental Example 3, it was examined whether the glass component contributes to the resistance change suppression of the humidity sensor in the exhaust gas of the automobile.
a) Using a humidity sensor having the same structure as that of the above-described embodiment (however, an impedance change type humidity sensor), moisture sensitivity characteristics were examined by the following procedure.
[0047]
(1) The initial moisture sensitivity characteristics were measured using a shunt evaluation method defined in “JIS Z 8806”.
This shunt type evaluation method is schematically shown in FIG. Air of evaluation gas is supplied at 5 L / min, the amount of water added is adjusted, the measurement humidity is set to 10, 20, 50, 80 RH%, the measurement temperature is set to 20 ° C., and the humidity sensor at each humidity The output of was measured. And the resistance value was calculated | required from this output. That is, the resistance value can be obtained from the output (voltage) by controlling the current to be constant. The accurate temperature and humidity were measured with a known temperature and humidity measuring device.
[0048]
The result is shown by an initial graph in FIG.
(2) In addition, a humidity sensor was installed in the exhaust pipe of the car, and an actual running test (running pattern of about 300 km on the chassis dynamo assuming urban driving and highway driving) was conducted.
[0049]
Then, the humidity sensitivity of the humidity sensor subjected to the running test was measured using the shunt evaluation method as in (1) above.
The results are also shown in the graph after durability in FIG.
b) Further, in the same manner as in the above a), using the humidity sensor of the comparative example, the moisture sensitivity characteristics were measured at the initial stage and after the running test. The result is shown in FIG.
[0050]
In addition, the humidity sensor of this comparative example is a sensor having the same structure as that of Example 1 except that no glass component is contained.
c) As is apparent from FIGS. 7 and 8, in the case of the humidity sensor of the comparative example (having a moisture sensitive layer not containing the glass component), the humidity sensor is mounted in the exhaust pipe of the automobile and is about 300 km. After running, a significant increase in resistance (about 1000 times) was observed compared to the resistance before the test.
[0051]
On the other hand, in the case of the humidity sensor of this example (with a moisture sensitive layer having a glass phase), even after running for 300 km, the increase in the resistance value is slight in the entire humidity range, which is preferable. It is.
Therefore, it can be seen that the presence of the glass phase greatly contributes to the suppression of the resistance change of the humidity sensor in the exhaust gas of the automobile.
(Experimental example 4)
Next, Experimental Example 4 will be described.
[0052]
In Experimental Example 4, the effect of heating by the heater was confirmed.
a) Using a humidity sensor having the same structure as that of the above example and measuring the moisture sensitivity characteristics at the initial stage and after the endurance using the shunt-type evaluation method defined in “JIS Z 8806” in the same manner as in Experimental Example 3. did.
[0053]
In particular, in this experimental example 4, the temperature of the heater was controlled during traveling, and heat cleaning was performed to keep the temperature at 700 ° C. (except during humidity measurement). The result is shown in FIG.
b) Further, in the same manner as in the above a), the humidity sensor of Comparative Examples 1 to 3 was used to measure the moisture sensitivity characteristics at the initial stage and after the running test.
[0054]
Here, as Comparative Example 1, a moisture-sensitive layer having no glass component was used, and heat cleaning was performed in the same manner as described above. The result is shown in FIG.
Further, as Comparative Example 2, heat-cleaning was performed in the same manner as described above, using a moisture-sensitive layer having no glass component and not containing SnO ₂ as a moisture-sensitive material. The result is shown in FIG.
[0055]
Further, as Comparative Example 3, heat-cleaning was performed in the same manner as described above, using a moisture-sensitive layer having no glass component and not containing SnO ₂ or TiO ₂ as a moisture-sensitive material. The result is shown in FIG.
c) As is apparent from FIGS. 9 to 12, in the case of the humidity sensor having the moisture sensitive layer of Comparative Examples 1 to 3, after the humidity sensor is mounted in the exhaust pipe of the automobile and the vehicle travels about 300 km, A significant increase in resistance value was observed compared to the resistance value before the test.
[0056]
On the other hand, in the case of the humidity sensor provided with the moisture sensitive layer of the present embodiment, the resistance value rises slightly in the entire humidity range even after traveling 300 km, which is preferable.
Therefore, it can be seen from this that the resistance change of the humidity sensor in the exhaust gas of the automobile can be further suppressed by heating the moisture sensitive layer having the glass phase with a heater.
[0057]
As is clear from the experimental examples described above, the humidity sensor of the present embodiment adds a glass component and makes the shape of the glass phase suitable, that is, coats the surface of the skeleton part composed of the oxide crystal phase with the glass phase. At the same time, by performing heat cleaning, even when exposed to a very harsh environment such as in the exhaust pipe of an automobile, it is possible to exhibit performance with high accuracy and excellent long-term stability.
[0058]
In addition, this invention is not limited to the said Example at all, and it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect in the range which does not deviate from the summary of this invention.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram showing an entire humidity sensing element portion and a disassembled state of a humidity sensor according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the moisture sensitive element section taken along the line AA in FIG.
FIG. 3 is a graph showing an analysis result by EPMA in Experimental Example 1.
4 is a photograph showing an observation result of Example 2 by TEM. FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing a part of a photograph showing an observation result by TEM of Experimental Example 2.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an experimental apparatus used for a shunt type evaluation method.
7 is a graph showing humidity sensitivity characteristics of a humidity sensor according to an example in Experimental Example 3. FIG.
8 is a graph showing humidity sensitivity characteristics of a humidity sensor of a comparative example in Experimental Example 3. FIG.
9 is a graph showing humidity sensitivity characteristics of a humidity sensor according to an example in Experimental Example 4. FIG.
10 is a graph showing humidity sensitivity characteristics of the humidity sensor of Comparative Example 1 in Experimental Example 4. FIG.
FIG. 11 is a graph showing humidity sensitivity characteristics of the humidity sensor of Comparative Example 2 in Experimental Example 4.
12 is a graph showing humidity sensitivity characteristics of a humidity sensor of Comparative Example 3 in Experimental Example 4. FIG.
FIG. 13 is an explanatory diagram of the invention of claim 1.
FIG. 14 is an explanatory diagram of the invention of claim 1.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Humidity sensor 3 ... Humidity sensing element part 5 ... Insulating substrate 7, 9 ... Lead part 11 ... Lower electrode 13 ... Humidity sensing layer 15 ... Upper electrode

Claims

In a humidity sensor that detects the humidity of the surroundings by means of a humidity sensitive element having a moisture sensitive body and a sensing electrode,
The moisture sensitive body is a porous body composed of a crystal phase made of an oxide whose impedance changes according to the ambient humidity, and a glass phase mainly composed of a glass component containing an alkali metal or an alkaline earth metal. A humidity sensor characterized by having a structure in which a skeleton portion of the porous body is formed by the crystal phase, and a glass phase is coated on a surface of the skeleton portion.

The humidity sensor according to claim 1, wherein the detection electrode is a platinum electrode whose main component is platinum.

The humidity sensor according to claim 1 or 2, wherein the glass component of the glass phase is any one of silicate glass, phosphate glass, and borate glass.

The humidity sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the melting point of the glass phase is 800 to 1200 ° C.

The humidity sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the humidity sensor is used in exhaust gas of an internal combustion engine.

6. The humidity sensor according to claim 5, wherein the humidity sensor is used for detecting a state of an auxiliary device for purifying exhaust gas of the internal combustion engine from a change in humidity of the exhaust gas.