JPH0125201B2 - - Google Patents
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- JPH0125201B2 JPH0125201B2 JP57021433A JP2143382A JPH0125201B2 JP H0125201 B2 JPH0125201 B2 JP H0125201B2 JP 57021433 A JP57021433 A JP 57021433A JP 2143382 A JP2143382 A JP 2143382A JP H0125201 B2 JPH0125201 B2 JP H0125201B2
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
本発明は湿度を電気抵抗に変換できる湿度検知
素子に関するものである。 一般に金属酸化物は水分吸着性に優れており、
水の物理的吸着量は雰囲気中の温度と湿度に依存
する。そして金属酸化物表面に水が物理的に吸着
するとイオン伝導が増加し、その電気抵抗が低下
する。 従来の湿度検知素子の多くは前述の金属酸化物
表面への水の物理吸着を利用している。 前述の湿度検知素子の材料としては、Fe3O4や
Fe2O3，Cr2O3，Ai2O3，Al2O3，TiO2，ZnO，
MgCr2O4，TiO2−V2O5系、ZnO−Cr2O3−Li2O
−V2O5系等の金属酸化物がある。 湿度検知素子の用途としては、空調機器、食品
調理器、乾燥器、および計測機器がある。 しかし、前述の湿度検知素子には次のような問
題がある。それは耐雰囲気性が悪いことと湿度検
知可能な雰囲気温度に制限があることである。 耐雰囲気性が悪い理由としては、金属酸化物表
面の雰囲気中のほこりや油蒸気が付着すると、水
の吸着状態が変化するためである。 また、湿度検知可能な雰囲気温度に制限がある
理由としては、雰囲気温度が100℃以上では金属
酸化物表面への水の物理的吸着量が急激に減少
し、また雰囲気温度が０℃以下では金属酸化物表
面に吸着した水が氷の状態にあるためである。 前述の耐雰囲気性を改善するには、金属酸化物
表面のほこりや油分を有機溶剤等で洗浄するか、
金属酸化物を高温に加熱することによつて、それ
らを除去すればよい。しかしながら、このような
方法では連続的に湿度検出を行なえないという欠
点がある。 以上、金属酸化物を用いた湿度検知素子につい
て説明したが、前述の問題点は水の物理吸着を利
用した湿度検知素子に共通のものである。 前述のような物理吸着を利用しないガス検知素
子として、SnO2系セラミツクを用いたものが実
用化されている。しかし、このSnO2系セラミツ
クガス検知素子は還元性ガスの検出を目的とした
ものであり、湿度と還元性ガスによつてガス検知
素子の抵抗が変化する。そのため、還元性ガスが
存在する雰囲気中では精度の高い湿度検知ができ
ない。 以上のことから、高温中で湿度のみに感ずる湿
度検知素子が必要となる。 本発明の目的は、湿度検出時に雰囲気中のほこ
り、油蒸気および還元性ガス等による特性変化を
受けず、100℃以上の高い温度の雰囲気中でも湿
度検知のできる安価な湿度検知素子を提供するこ
とにある。 本発明による湿度検知素子は、高温度下で電気
抵抗が温度に依存する感湿抵抗体と抵抗発熱体と
からなるものである。 本発明の湿度検知素子に用いられる感湿抵抗体
は、ZrO2，TiO2，Nb2O5、およびTa2O5からな
る酸化物群から選択された少なくとも一つを含む
金属酸化物セラミツクである。この感湿抵抗体の
抵抗値が、物理吸着による影響が実質的になくな
り、それを無視できる高温度下で湿度に依存す
る。 また、これらの感湿抵抗体にBeO，MgO，
CaO，BaO，SrO，ZnO，CdOおよびAl2O3の群
より選ばれた少なくとも一つを副成分として添加
含有させることにより、高温度下での湿度検出能
力をより一層向上させることができる。 本発明の湿度検知素子を用いて湿度検知を行な
う場合、その感湿抵抗体の温度を200℃以上とす
ることが好ましい。これは、200℃より低い温度
では感湿抵抗体が水の物理吸着による影響を受け
やすくなるだけでなく、雰囲気中の有機物たとえ
ば高沸点の油分、煙に含まれるタール分等が付着
しやすくなり、湿度検知の際に誤差を生じて、長
時間にわたる安定した湿度検知をすることができ
なくなるためである。 なお、湿度検出の際、雰囲気中に還元性ガスが
存在する場合には、感湿抵抗体の最適温度は500
℃以上の温度領域にある。これは500℃より低い
温度下では還元性ガスの影響を受けるためであ
る。 以下実施例を用いて説明する。 実施例 １ 感湿抵抗体の原料として純度99.9％以上のZrO2
粉末を用いる。 原料を750Kg／cm2の圧力で角板状の成形体（寸
法５mm×５mm×0.5mm）とする。この成形体を空
気中において1300℃の温度で２時間焼成する。 以上のようにして第１図に示す板状の感湿抵抗
体１を作る。この感湿抵抗体１の両主面に導電性
ペーストであるRuO2系グレース抵抗用ペースト
を塗布し、通常実施されているように800℃で焼
付け、電極２，３を形成する。次にリード線４，
５を電極２，３の面上に前記導電性ペーストを用
いて焼付け接着する。なお、リード線４，５は太
さ0.1mmのPt−Ir合金線（Pt90％，Ir10％）であ
る。これらリード線４，５を電気溶接により固定
端子６，７に接続する。 抵抗発熱体８は白金線をコイル状に成形したも
のであり、固定端子９，１０に電気溶接により接
続される。 支持体１１は絶縁性の金属酸化物セラミツク
（Al2O3）からなり、上述の構成要素を保持する
ためのものである。 この湿度検知素子の抵抗−湿度特性を第２図に
示す。なお、このときの感湿抵抗体１の温度は
600℃であり、その加熱には抵抗発熱体８を用い
た。 第２図からこの湿度検知素子の抵抗は高温度下
で湿度に依存していることがわかる。 以上のようにして得られる湿度検知素子は、そ
の感湿抵抗体を抵抗発熱体により一定温度たとえ
ば600℃に加熱保持しておけば、雰囲気温度、雰
囲気中のほこり、油分の付着および還元性ガス
（エチルアルコール濃度０〜3000ppm）の化学吸
着による影響を受けることなく、湿度検出をする
ことができる。 実施例 ２〜10 感湿抵抗体の原料としてZrO2，Nb2O5，
Ta2O5のいずれか一種以上を用い実施例１に示し
た製造方法により湿度検知素子を作製した。この
湿度検知素子の原料の配合比および湿度に対する
感度を第１表に示す。 なお、湿度に対する感度Ｓは次式により算出し
た。 Ｓ＝log（R1／R0） ただし R0：乾燥空気中、600℃における感湿抵抗体の抵
抗値。 R1：水蒸気10重量％を含む空気中、600℃におけ
る抵抗値。
素子に関するものである。 一般に金属酸化物は水分吸着性に優れており、
水の物理的吸着量は雰囲気中の温度と湿度に依存
する。そして金属酸化物表面に水が物理的に吸着
するとイオン伝導が増加し、その電気抵抗が低下
する。 従来の湿度検知素子の多くは前述の金属酸化物
表面への水の物理吸着を利用している。 前述の湿度検知素子の材料としては、Fe3O4や
Fe2O3，Cr2O3，Ai2O3，Al2O3，TiO2，ZnO，
MgCr2O4，TiO2−V2O5系、ZnO−Cr2O3−Li2O
−V2O5系等の金属酸化物がある。 湿度検知素子の用途としては、空調機器、食品
調理器、乾燥器、および計測機器がある。 しかし、前述の湿度検知素子には次のような問
題がある。それは耐雰囲気性が悪いことと湿度検
知可能な雰囲気温度に制限があることである。 耐雰囲気性が悪い理由としては、金属酸化物表
面の雰囲気中のほこりや油蒸気が付着すると、水
の吸着状態が変化するためである。 また、湿度検知可能な雰囲気温度に制限がある
理由としては、雰囲気温度が100℃以上では金属
酸化物表面への水の物理的吸着量が急激に減少
し、また雰囲気温度が０℃以下では金属酸化物表
面に吸着した水が氷の状態にあるためである。 前述の耐雰囲気性を改善するには、金属酸化物
表面のほこりや油分を有機溶剤等で洗浄するか、
金属酸化物を高温に加熱することによつて、それ
らを除去すればよい。しかしながら、このような
方法では連続的に湿度検出を行なえないという欠
点がある。 以上、金属酸化物を用いた湿度検知素子につい
て説明したが、前述の問題点は水の物理吸着を利
用した湿度検知素子に共通のものである。 前述のような物理吸着を利用しないガス検知素
子として、SnO2系セラミツクを用いたものが実
用化されている。しかし、このSnO2系セラミツ
クガス検知素子は還元性ガスの検出を目的とした
ものであり、湿度と還元性ガスによつてガス検知
素子の抵抗が変化する。そのため、還元性ガスが
存在する雰囲気中では精度の高い湿度検知ができ
ない。 以上のことから、高温中で湿度のみに感ずる湿
度検知素子が必要となる。 本発明の目的は、湿度検出時に雰囲気中のほこ
り、油蒸気および還元性ガス等による特性変化を
受けず、100℃以上の高い温度の雰囲気中でも湿
度検知のできる安価な湿度検知素子を提供するこ
とにある。 本発明による湿度検知素子は、高温度下で電気
抵抗が温度に依存する感湿抵抗体と抵抗発熱体と
からなるものである。 本発明の湿度検知素子に用いられる感湿抵抗体
は、ZrO2，TiO2，Nb2O5、およびTa2O5からな
る酸化物群から選択された少なくとも一つを含む
金属酸化物セラミツクである。この感湿抵抗体の
抵抗値が、物理吸着による影響が実質的になくな
り、それを無視できる高温度下で湿度に依存す
る。 また、これらの感湿抵抗体にBeO，MgO，
CaO，BaO，SrO，ZnO，CdOおよびAl2O3の群
より選ばれた少なくとも一つを副成分として添加
含有させることにより、高温度下での湿度検出能
力をより一層向上させることができる。 本発明の湿度検知素子を用いて湿度検知を行な
う場合、その感湿抵抗体の温度を200℃以上とす
ることが好ましい。これは、200℃より低い温度
では感湿抵抗体が水の物理吸着による影響を受け
やすくなるだけでなく、雰囲気中の有機物たとえ
ば高沸点の油分、煙に含まれるタール分等が付着
しやすくなり、湿度検知の際に誤差を生じて、長
時間にわたる安定した湿度検知をすることができ
なくなるためである。 なお、湿度検出の際、雰囲気中に還元性ガスが
存在する場合には、感湿抵抗体の最適温度は500
℃以上の温度領域にある。これは500℃より低い
温度下では還元性ガスの影響を受けるためであ
る。 以下実施例を用いて説明する。 実施例 １ 感湿抵抗体の原料として純度99.9％以上のZrO2
粉末を用いる。 原料を750Kg／cm2の圧力で角板状の成形体（寸
法５mm×５mm×0.5mm）とする。この成形体を空
気中において1300℃の温度で２時間焼成する。 以上のようにして第１図に示す板状の感湿抵抗
体１を作る。この感湿抵抗体１の両主面に導電性
ペーストであるRuO2系グレース抵抗用ペースト
を塗布し、通常実施されているように800℃で焼
付け、電極２，３を形成する。次にリード線４，
５を電極２，３の面上に前記導電性ペーストを用
いて焼付け接着する。なお、リード線４，５は太
さ0.1mmのPt−Ir合金線（Pt90％，Ir10％）であ
る。これらリード線４，５を電気溶接により固定
端子６，７に接続する。 抵抗発熱体８は白金線をコイル状に成形したも
のであり、固定端子９，１０に電気溶接により接
続される。 支持体１１は絶縁性の金属酸化物セラミツク
（Al2O3）からなり、上述の構成要素を保持する
ためのものである。 この湿度検知素子の抵抗−湿度特性を第２図に
示す。なお、このときの感湿抵抗体１の温度は
600℃であり、その加熱には抵抗発熱体８を用い
た。 第２図からこの湿度検知素子の抵抗は高温度下
で湿度に依存していることがわかる。 以上のようにして得られる湿度検知素子は、そ
の感湿抵抗体を抵抗発熱体により一定温度たとえ
ば600℃に加熱保持しておけば、雰囲気温度、雰
囲気中のほこり、油分の付着および還元性ガス
（エチルアルコール濃度０〜3000ppm）の化学吸
着による影響を受けることなく、湿度検出をする
ことができる。 実施例 ２〜10 感湿抵抗体の原料としてZrO2，Nb2O5，
Ta2O5のいずれか一種以上を用い実施例１に示し
た製造方法により湿度検知素子を作製した。この
湿度検知素子の原料の配合比および湿度に対する
感度を第１表に示す。 なお、湿度に対する感度Ｓは次式により算出し
た。 Ｓ＝log（R1／R0） ただし R0：乾燥空気中、600℃における感湿抵抗体の抵
抗値。 R1：水蒸気10重量％を含む空気中、600℃におけ
る抵抗値。
【表】
第１表に示すように、本発明による湿度検知素
子は高温度下で湿度に感ずる。 以上のようにして得られる湿度検知素子は、感
湿抵抗体を抵抗発熱体により一定温度たとえば、
600℃に加熱しておけば、雰囲気温度、雰囲気中
のほこり、油分の付着および還元性ガス（エチル
アルコール濃度０〜3000ppm）の影響を受けるこ
となく湿度検出をすることができる。 実施例 11〜30 感湿抵抗体の原料としてZrO2，Nb2O5，なら
びにTa2O5の群より選ばれた一種以上の成分と
BeO，MgO，CaO，SrO，BaO，ZnO，CdO、
ならびにAl2O3の群より選ばれた一種以上の成分
とを用い、実施例１と同様の製造方法で湿度検知
素子を作製した。 以上のようにして得られた湿度検知素子の湿度
に対する感度および原料の配合比を下記第２表に
示す。 湿度に対する感度は実施例２〜10で示した方法
と同様の方法で算出した。
子は高温度下で湿度に感ずる。 以上のようにして得られる湿度検知素子は、感
湿抵抗体を抵抗発熱体により一定温度たとえば、
600℃に加熱しておけば、雰囲気温度、雰囲気中
のほこり、油分の付着および還元性ガス（エチル
アルコール濃度０〜3000ppm）の影響を受けるこ
となく湿度検出をすることができる。 実施例 11〜30 感湿抵抗体の原料としてZrO2，Nb2O5，なら
びにTa2O5の群より選ばれた一種以上の成分と
BeO，MgO，CaO，SrO，BaO，ZnO，CdO、
ならびにAl2O3の群より選ばれた一種以上の成分
とを用い、実施例１と同様の製造方法で湿度検知
素子を作製した。 以上のようにして得られた湿度検知素子の湿度
に対する感度および原料の配合比を下記第２表に
示す。 湿度に対する感度は実施例２〜10で示した方法
と同様の方法で算出した。
【表】
第２表に示すように、本発明による湿度検知素
子は高温度下で湿度に感ずる。そして、その感度
が添加成分によつて向上していることが認められ
る。 以上のようにして得られる湿度検知素子は感湿
抵抗体を抵抗発熱体により一定温度たとえば600
℃に加熱しておけば、雰囲気温度、雰囲気中のほ
こり、油分の付着、および還元性ガス（エチルア
ルコール濃度０〜3000ppm）の影響を受けること
なく、湿度検出をすることができる。 実施例 31〜39 感湿抵抗体の原料として、TiO2と、TiO2なら
びにBeO，CaO，BaO，SrO，ZnO，CdO，
Al2O3の群より選ばれた一種以上の成分とを用い
て、実施例１と同様の製造方法により湿度検知素
子を作製した。 以上のようにして得られた湿度検知素子の湿度
に対する感度と原料の配合比を下記第３表に示
す。 湿度に対する感度は実施例２〜10で示した方法
と同様の方法で算出した。
子は高温度下で湿度に感ずる。そして、その感度
が添加成分によつて向上していることが認められ
る。 以上のようにして得られる湿度検知素子は感湿
抵抗体を抵抗発熱体により一定温度たとえば600
℃に加熱しておけば、雰囲気温度、雰囲気中のほ
こり、油分の付着、および還元性ガス（エチルア
ルコール濃度０〜3000ppm）の影響を受けること
なく、湿度検出をすることができる。 実施例 31〜39 感湿抵抗体の原料として、TiO2と、TiO2なら
びにBeO，CaO，BaO，SrO，ZnO，CdO，
Al2O3の群より選ばれた一種以上の成分とを用い
て、実施例１と同様の製造方法により湿度検知素
子を作製した。 以上のようにして得られた湿度検知素子の湿度
に対する感度と原料の配合比を下記第３表に示
す。 湿度に対する感度は実施例２〜10で示した方法
と同様の方法で算出した。
【表】
第３表に示すように、本発明による湿度検知素
子の感湿抵抗体は高温中で湿度に感ずる。 以上のようにして得られる湿度検知素子は、湿
度検知時、抵抗発熱体により感湿抵抗体を一定温
度たとえば600℃に加熱保持しておけば、雰囲気
温度、雰囲気中のほこり、油分の付着および還元
性ガスの影響を受けることなく湿度検出をするこ
とができる。 以上の説明から明らかなように、本発明による
湿度検知素子は、雰囲気中のほこり、油蒸気等に
よる特性変化がなく、また還元性雰囲気中でも湿
度検出ができ、湿度検出可能な雰囲気温度範囲も
広く、湿度検出も必要とする各種機器に応用でき
るものである。
子の感湿抵抗体は高温中で湿度に感ずる。 以上のようにして得られる湿度検知素子は、湿
度検知時、抵抗発熱体により感湿抵抗体を一定温
度たとえば600℃に加熱保持しておけば、雰囲気
温度、雰囲気中のほこり、油分の付着および還元
性ガスの影響を受けることなく湿度検出をするこ
とができる。 以上の説明から明らかなように、本発明による
湿度検知素子は、雰囲気中のほこり、油蒸気等に
よる特性変化がなく、また還元性雰囲気中でも湿
度検出ができ、湿度検出可能な雰囲気温度範囲も
広く、湿度検出も必要とする各種機器に応用でき
るものである。
第１図は本発明にかかる湿度検知素子の一実施
例の構造を示す斜視図、第２図はその抵抗−湿度
特性を示す図である。 １……感湿抵抗体、２，３……電極、４，５…
…リード線、８……抵抗発熱体。
例の構造を示す斜視図、第２図はその抵抗−湿度
特性を示す図である。 １……感湿抵抗体、２，３……電極、４，５…
…リード線、８……抵抗発熱体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 物理吸着による影響が実質的にない200℃以
上の温度で電気抵抗が湿度に依存する感湿抵抗体
と、湿度検知時に前記感湿抵抗体を200℃以上の
温度に加熱保持するための抵抗発熱体とを有し、
前記感湿抵抗体がZrO2，TiO2，Nb2O5、ならび
にTa2O5よりなる群から選ばれた一種以上を主た
る成分としていることを特徴とする湿度検知素
子。 ２ 感湿抵抗体がZrO2，TiO2，Ta2O5、ならび
にNb2O5よりなる群から選ばれた一種以上からな
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の湿度検知素子。 ３ 感湿抵抗体が、ZrO2，TiO2，Nb2O5、なら
びにTa2O5からなる群より選ばれた一種以上を主
成分とし、さらにBeO，MgO，CaO，BaO，
SrO，ZnO，CdOならびにAl2O3からなる群より
選ばれた一種以上を副成分として含むことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の湿度検知素
子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57021433A JPS58138001A (ja) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | 湿度検知素子 |
| EP83101078A EP0086415B1 (en) | 1982-02-12 | 1983-02-04 | Humidity sensitive device |
| DE8383101078T DE3375212D1 (en) | 1982-02-12 | 1983-02-04 | Humidity sensitive device |
| CA000421483A CA1197995A (en) | 1982-02-12 | 1983-02-11 | Humidity sensitive device |
| US06/796,506 US4594569A (en) | 1982-02-12 | 1985-11-12 | Humidity sensitive device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57021433A JPS58138001A (ja) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | 湿度検知素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58138001A JPS58138001A (ja) | 1983-08-16 |
| JPH0125201B2 true JPH0125201B2 (ja) | 1989-05-16 |
Family
ID=12054841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57021433A Granted JPS58138001A (ja) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | 湿度検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58138001A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0721477B2 (ja) * | 1990-02-16 | 1995-03-08 | 株式会社コロイドリサーチ | 湿度センサー |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57138102A (en) * | 1981-02-20 | 1982-08-26 | Gen Corp | Moisture sensitive element |
-
1982
- 1982-02-12 JP JP57021433A patent/JPS58138001A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57138102A (en) * | 1981-02-20 | 1982-08-26 | Gen Corp | Moisture sensitive element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58138001A (ja) | 1983-08-16 |
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|---|---|---|
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