JPH0161175B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、雰囲気の湿度による感湿部の電気抵
抗値の変化を利用した感湿素子に関するものであ
る。 従来から、このような機能を有する感湿素子の
感湿部としては、塩化リチウム、塩化カルシウム
等の電解質、セレン、ゲルマニウム等の半導体蒸
着膜、および酸化アルミニウム、酸化チタン、酸
化鉄等を用いた金属酸化物もしくは金属酸化物系
セラミツクが使用されてきた。 このうち電解質のものは、高湿度領域で吸湿性
が顕著であつて流動性となるため、素子強度が低
く、測定湿度領域が低湿度側に限られ、かつ寿命
も短いものであつた。半導体蒸着膜を用いたもの
は、真空蒸着またはそれと類以した方法を必要と
するため、製作方法が容易でなく、また測定値が
温度に大きく影響されるという欠点があつた。一
方、金属酸化物系のものは、物理的、化学的に安
定であり、素子強度も高いが、測定湿度領域が50
〜100％RHと比較的狭いものがあり、また高温
（800〜1200℃）で焼結しなければならないものが
多いため、製作方法が容易でなかつた。このよう
に、従来のものはそれぞれ上記のような欠点があ
り、十分なものとは言えなかつた。 本発明は、湿度検出感度が優れ、測定可能湿度
範囲が広く、製作方法が容易である感湿素子を提
供することを目的とするものである。 以下、実施例にしたがい、本発明の詳細につい
て説明する。 実施例 １ エチルシリケートのイソプロピルアルコールへ
の溶解度を出発原料として用い、これを流酸酸性
下で水を加えて加水分解した。反応は下記のよう
に進行すると考えられる。 すなわち、エチルシリケートの加水分解生成物
は、シロキサン結合

【式】を有す る三次元網目状の重合物（シリケートポリマー）
とエチルアルコールである。ただし、生成したシ
リケートポリマーは、上記式中に示したように、
完全に三次元網目状構造を成すとは限らず、直鎖
状のポリマーであつたり、またその構造中に反応
中間体であるシラノール

【式】を含有し ていたりすることも考えられる。これらの状態
は、加水分解時の添加水量による加水分解率の違
いなどによつて変化するようである。 しかしながら、発明者らは、上記のようなエチ
ルシリケートのみならず、けい酸エステルの加水
分解によつて生成した重合物が優れた感湿機能を
もつ、すなわち、周囲の湿度変化（相対湿度０〜
100％）による電気抵抗値の変化率が大であるこ
とを見出したことに基づき、本発明を提案するも
のである。 前記エチルシリケートの加水分解によつて生成
したシリケートポリマーを、絶縁基板上に約30μ
ｍの厚さに塗布して、第１図のような感湿素子を
作製した。第１図において、１はアルミナ製絶縁
基板、２はくし形状の一対の銀電極、３はシリケ
ートポリマーによる感湿部、４は導線である。第
１図のような本発明の感湿素子を、相対湿度を０
から100％まで変化させた空気中にさらし、その
時の感湿部３の電気抵抗値変化を測定した。この
結果を第２図に示す。第２図から明らかなよう
に、本発明の感湿素子は、相対湿度０〜100％の
全領域にわたつて、湿度変化による電気抵抗値の
変化が大であり、良好な特性を有していることが
わかる。また、この素子を用いて、湿度測定をく
り返し行なつた結果、いかなる相対湿度において
も変化量は２〜３％以内であり、きわめて安定な
素子であつて、応答速度についても、相対湿度０
％の状態から100％までの変化に対して数秒であ
り、実用上十分に速いものであることが判明し
た。 実施例 ２ 出発原料として、四塩化けい素とメチルアルコ
ールとの混合物を用い、これに塩酸酸性下で水を
添加した。この場合、加水分解されるのは、上記
混合物中に存在しているメチルシリケートであ
る。このようにして、加水分解によつて生成した
シリケートポリマーを用いて、実施例１の場合と
同様に、第１図のような本発明の感湿素子を製作
し、第２図のような感湿特性を測定した。この結
果を第３図に示す。第３図からも明らかなよう
に、本発明の感湿素子は、全相対湿度領域にわた
つて良好な感湿特性を有するものである。 ところで発明者らは、実施例で用いた以外の各
種のけい酸エステルを用い、その加水分解によつ
て生成した重合体（シリケートポリマー）を感湿
部３とする感湿素子の感湿特性を測定したとこ
ろ、いずれも第２図および第３図のように良好な
特性を示した。この理由は、残留しているかもし
くは化学吸着によつて感湿部３表面に形成されて
いるシラノール

【式】に、水が吸着した 際の電気抵抗値変化が大であることに起因してい
るものと推定される。したがつて、本発明では、
いずれのけい酸エステルを出発原料として用いて
もよい。ただし、発明者らの検討によれば、取り
扱い易さ、反応性および加水分解による生成重合
物の造膜性などの点で、エチルシリケートを用い
ると都合が良かつた。また、本発明では出発原料
として、必ずしもこれらのけい酸エステルを用い
る必要はなく、実施例２のように、四塩化けい素
のような四官能性のけい素化合物を出発原料とし
て用い、反応の中間過程でメチルシリケートのよ
うなけい酸エステルを経て、このものの加水分解
によつてシリケートポリマーが生成される場合で
もよい。そして、本発明では、けい酸エステルの
加水分解によつて生成した重合体に、皮膜補強お
よび電気抵抗値調整を目的として、若干の樹脂等
の有機物や金属酸化物等の無機物を添加して用い
てもよい。 ところで、素子製作上の点から、本発明の感湿
素子は感湿部３をバルク状に形成することが行な
いにくく、感湿部３表面による水の吸脱着による
表面抵抗値の変化のみを問題にしているため、実
施例で用いたように、感湿部３を絶縁基板１上に
皮膜状に塗着形成した構造が有利である。また、
この際に、皮膜を一度に厚くしすぎるとクラツク
がはいり易いため注意を要する。このような場合
には、一回塗布を行なつた後に、皮膜を50〜60℃
の温度で30分程度乾燥するという作業を何回も繰
り返して行なうと良いことがわかつた。なお、塗
布方法は、スプレー、デイツピング、ハケ刷りな
どのいかなる方法によつても簡単に行なうことが
でき、絶縁基板１としても、アルミナ等のセラミ
ツクのほかガラスやプラスチツクも使用できるた
め、重量、価格、目的等に合わせて選択できる。 以上説明したように、感湿部が、けい酸エステ
ルの加水分解によつて生成した重合物を主成分と
する本発明の感湿素子であれば、湿度検出感度が
優れ、測定可能湿度範囲が広いことはもちろん、
塗布のみで高温による焼成を必要としないため、
製作方法が容易である。したがつて、湿度センサ
や結露センサなどの感湿素子として、各種の用途
に広く利用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の感湿素子の一構成例を示す模
式図、第２図および第３図は本発明の感湿素子の
感湿特性例を示すグラフである。 図において、１は絶縁基板、２は電極、３は感
湿部、４は導線である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 湿度変化に応じて電気抵抗値が変化する感湿
   部を含んでなる感湿素子において、前記感湿部
   が、けい酸エステルの加水分解によつて生成した
   重合物を主成分とするものであることを特徴とす
   る感湿素子。 ２ けい酸エステルがエチルシリケートであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の感湿
   素子。 ３ 重合物を絶縁基板上に皮膜状に塗着形成した
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項記載の感湿素子。