JPH0215601A - 感湿素子材料 - Google Patents
感湿素子材料Info
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- JPH0215601A JPH0215601A JP63164994A JP16499488A JPH0215601A JP H0215601 A JPH0215601 A JP H0215601A JP 63164994 A JP63164994 A JP 63164994A JP 16499488 A JP16499488 A JP 16499488A JP H0215601 A JPH0215601 A JP H0215601A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、チタン酸カリウム−ガラス複合体の感湿素子
材トに関し、詳しくは、静電容量の変化により相対湿度
の変動を鋭敏に検知することができるチタン酸カリウム
−ガラス複合体の非加熱型の感湿素子材料に関する。
材トに関し、詳しくは、静電容量の変化により相対湿度
の変動を鋭敏に検知することができるチタン酸カリウム
−ガラス複合体の非加熱型の感湿素子材料に関する。
本発明のチタン酸カリウム−ガラス複合体の感湿素子材
料は、相対湿度の変動を鋭敏に検知することができる感
湿素子の作製に利用することができ、また本発明のチタ
ン酸カリウム−ガラス複合体の感湿素子材料で作製され
た感湿素子は、空気中の湿度のコントロールにおけるセ
ンサーとして利用することができ、さらに一般の湿度セ
ンサーと同様に利用することができる。
料は、相対湿度の変動を鋭敏に検知することができる感
湿素子の作製に利用することができ、また本発明のチタ
ン酸カリウム−ガラス複合体の感湿素子材料で作製され
た感湿素子は、空気中の湿度のコントロールにおけるセ
ンサーとして利用することができ、さらに一般の湿度セ
ンサーと同様に利用することができる。
脱脂した毛髪が空気中の湿度の変動に応じて伸縮する特
性を利用した自記湿度計は、毛髪湿度計として、古くか
ら知られているが（合波理化学辞典第３版第１３４５頁
「毛髪湿度計」）、近年になって、化学、薬品、製紙あ
るいは食品などの工業、土壌や温室栽培などの農業、滅
菌や培養などの医学、または冷暖房の普及に伴なう空調
制御などの分野では、空気中の湿度を高い精度において
測定し、それによって湿度を制御することが要望されて
いる。
性を利用した自記湿度計は、毛髪湿度計として、古くか
ら知られているが（合波理化学辞典第３版第１３４５頁
「毛髪湿度計」）、近年になって、化学、薬品、製紙あ
るいは食品などの工業、土壌や温室栽培などの農業、滅
菌や培養などの医学、または冷暖房の普及に伴なう空調
制御などの分野では、空気中の湿度を高い精度において
測定し、それによって湿度を制御することが要望されて
いる。
これまでに、親水性有機高分子および多孔質セラミック
スなどは、湿度の変動に応じて、その電気低損が変動し
、その電気抵抗の変動の測定によって、空気中の湿度の
変動を検知することがａｉｊ案されている〔指田孝男：
センサー技術第６巻第６号第１７３頁（１９８６年）、
新田恒治他：エレクトロニクス第１６１頁（１９８０年
）〕。
スなどは、湿度の変動に応じて、その電気低損が変動し
、その電気抵抗の変動の測定によって、空気中の湿度の
変動を検知することがａｉｊ案されている〔指田孝男：
センサー技術第６巻第６号第１７３頁（１９８６年）、
新田恒治他：エレクトロニクス第１６１頁（１９８０年
）〕。
またチタン酸カリウムを一軸加圧成形した成形物の焼結
体の静？２！＠量の変動によりガス中の湿度の変動を検
知することが本発明者らにより提案されている（昭和６
２年特許願第２１５０８６号）。
体の静？２！＠量の変動によりガス中の湿度の変動を検
知することが本発明者らにより提案されている（昭和６
２年特許願第２１５０８６号）。
本発明者らは、さらに研究を続けているが、その研究の
過程において、チタン酸カリウムの一軸加圧成形におい
て、チタン酸カリウムをガラス粉末との混合物にして、
−軸加工成形し、その成形物を焼結すると、これと接触
するガス中の湿度の変動による静電容量の変動が増大す
ることを見出し、この知見に基づいて本発明に到達した
。
過程において、チタン酸カリウムの一軸加圧成形におい
て、チタン酸カリウムをガラス粉末との混合物にして、
−軸加工成形し、その成形物を焼結すると、これと接触
するガス中の湿度の変動による静電容量の変動が増大す
ることを見出し、この知見に基づいて本発明に到達した
。
〔発明の目的および発明の要約〕
本発明の目的は、ガス中の湿度を鋭敏に検知することが
できる感湿素子を提供することにあり、詳しくは、静電
容量および電気延払の変動により、これと接触するガス
中の湿度を鋭敏にして、簡単に検出することができる感
たり素子を提供することにある。
できる感湿素子を提供することにあり、詳しくは、静電
容量および電気延払の変動により、これと接触するガス
中の湿度を鋭敏にして、簡単に検出することができる感
たり素子を提供することにある。
本発明は、α体と接触して、気体の湿度を検知すること
ができるチタン酸カリウムの感湿素子材料において、そ
の材料のチタン酸カリウムが、チタン酸カリウム−ガラ
ス複合体であることを特徴とする感湿素子材料である。
ができるチタン酸カリウムの感湿素子材料において、そ
の材料のチタン酸カリウムが、チタン酸カリウム−ガラ
ス複合体であることを特徴とする感湿素子材料である。
本発明の感ｒ！Ａ素子材料において、チタン酸カリウム
−ガラス複合体は、チタン酸カリウムとガラス粉末の混
合物を一軸加圧成形して得た成形物を９００℃以上の温
度において焼結することによって、つくられる。
−ガラス複合体は、チタン酸カリウムとガラス粉末の混
合物を一軸加圧成形して得た成形物を９００℃以上の温
度において焼結することによって、つくられる。
本発明の感湿素子材料のチタン酸カリウム−ガラス複合
体の欠亡において、チタン酸カリウムは、西チタン酸カ
リウム、六チタン酸カリウム、ニチタン酸カリウムおよ
びこれらの水和物のいずれのものであっても、これを使
用することができ、これらのチタン酸カリウムは、繊維
状のものを使用することができる。
体の欠亡において、チタン酸カリウムは、西チタン酸カ
リウム、六チタン酸カリウム、ニチタン酸カリウムおよ
びこれらの水和物のいずれのものであっても、これを使
用することができ、これらのチタン酸カリウムは、繊維
状のものを使用することができる。
本発明のチタン酸カリウム−ガラス複合体の感湿素子材
料において、チタン酸カリウム中のカリウムイオンが導
電主体であって、ガラスは形状保持体ないしバインダー
と考えられる。
料において、チタン酸カリウム中のカリウムイオンが導
電主体であって、ガラスは形状保持体ないしバインダー
と考えられる。
本発明のチタン酸カリウム−ガラス複合体の感湿素子材
料は、チタン酸カリウムとガラス粉末を混合し、その混
合物を一軸加圧成形し、その成形物を焼結することによ
って、つくられる。
料は、チタン酸カリウムとガラス粉末を混合し、その混
合物を一軸加圧成形し、その成形物を焼結することによ
って、つくられる。
チタン酸カリウム−ガラス複合体の製造において、チタ
ン酸カリウムは、チタン酸カリウム＋００重ｆｆｉ部当
り少なくとも５重量部（好ましくは、チタン酸カリウム
１００重１部当り８〜５０重量部）のガラス粉末と混合
する。チタン酸カリウムさガラス粉末の混合物の一軸加
圧成形は、チタン酸カリウムとガラス粉末の混合物を成
形型に入れ、これを少なくとも５ＭＰａ（好ましくは５
０〜１２０ＭＰａ ）において−軸方向に加圧して、行
なわれるが、その加圧は、成形型の面方向に垂直の方向
において行なわれるのが好ましい。成形物の焼結は、ｓ
ｏｏ’ｃ以上Ｃ好ましくは９００〜１２００℃）の温度
において少なくとも３０分（好ましくは３０分〜２４時
間）加熱することによって行なわれる。焼結において、
ガラス粉末は溶融してチタン酸カリウムに強く結合する
が、その焼結体は概して多孔質である。
ン酸カリウムは、チタン酸カリウム＋００重ｆｆｉ部当
り少なくとも５重量部（好ましくは、チタン酸カリウム
１００重１部当り８〜５０重量部）のガラス粉末と混合
する。チタン酸カリウムさガラス粉末の混合物の一軸加
圧成形は、チタン酸カリウムとガラス粉末の混合物を成
形型に入れ、これを少なくとも５ＭＰａ（好ましくは５
０〜１２０ＭＰａ ）において−軸方向に加圧して、行
なわれるが、その加圧は、成形型の面方向に垂直の方向
において行なわれるのが好ましい。成形物の焼結は、ｓ
ｏｏ’ｃ以上Ｃ好ましくは９００〜１２００℃）の温度
において少なくとも３０分（好ましくは３０分〜２４時
間）加熱することによって行なわれる。焼結において、
ガラス粉末は溶融してチタン酸カリウムに強く結合する
が、その焼結体は概して多孔質である。
チタン酸カリウムは、ニチタン酸カリウム、西チタン酸
カリウムおよび六チタン酸カリウムのどのような組成の
ものであっても、これを使用することができるが、四チ
タン酸カリウムを使用するのが好ましく、またこれらの
水和物を使用することもできる。またチタン酸カリウム
は、粉末状および繊維状のどのような形状のものであっ
ても、これをｆ史用することができるが、繊維状のチタ
ン酸カリウムを使用するのが好ましく、またｗａ錐状の
チタン酸カリウムは、（繊維径） ／ （ｌ！維長）が
少なくともｌ１５（より好ましくは１／ｌＯ〜１／２０
）のものを使用するのが好ましい。
カリウムおよび六チタン酸カリウムのどのような組成の
ものであっても、これを使用することができるが、四チ
タン酸カリウムを使用するのが好ましく、またこれらの
水和物を使用することもできる。またチタン酸カリウム
は、粉末状および繊維状のどのような形状のものであっ
ても、これをｆ史用することができるが、繊維状のチタ
ン酸カリウムを使用するのが好ましく、またｗａ錐状の
チタン酸カリウムは、（繊維径） ／ （ｌ！維長）が
少なくともｌ１５（より好ましくは１／ｌＯ〜１／２０
）のものを使用するのが好ましい。
ガラス粉末は、チタン酸カリウムと同程度またはそれ以
下の粒度のものを使用するが、ａｍ状のチタン酸カリウ
ムとともに使用する場合は、繊維状のチタン酸カリウム
のｔａｔｔａ径と同程度またはそれ以上の粒度のものを
使用する。またガラス粉末の粒度は過度に微細であるこ
とは好ましくなく、チタン酸カリウムの粒度の少なくと
も１１５の粒度のガラス粉末を使用するのが好ましい。
下の粒度のものを使用するが、ａｍ状のチタン酸カリウ
ムとともに使用する場合は、繊維状のチタン酸カリウム
のｔａｔｔａ径と同程度またはそれ以上の粒度のものを
使用する。またガラス粉末の粒度は過度に微細であるこ
とは好ましくなく、チタン酸カリウムの粒度の少なくと
も１１５の粒度のガラス粉末を使用するのが好ましい。
ガラス粉末の粒度が過度に微細であると、多孔質の焼結
体の孔ｆｆ１ｆｌが減少し、それによってガス中の湿度
の変動に応答するチタン酸カリウム−ガラス腹合体の静
電＠僅および電気抵抗の変動の幅が減少することもある
。
体の孔ｆｆ１ｆｌが減少し、それによってガス中の湿度
の変動に応答するチタン酸カリウム−ガラス腹合体の静
電＠僅および電気抵抗の変動の幅が減少することもある
。
チタン酸カリウム−ガラス複合体の多孔質の焼結体は、
ガラスに由来するアルカリイオンが、焼結体の孔隙に毛
管凝縮した水の電導度の変化を増幅し、それによって感
湿素子に接触する気体の湿度の変動に鋭敏に応答すると
考えられる。
ガラスに由来するアルカリイオンが、焼結体の孔隙に毛
管凝縮した水の電導度の変化を増幅し、それによって感
湿素子に接触する気体の湿度の変動に鋭敏に応答すると
考えられる。
本発明のチタン酸カリウム−ガラス複合体の感湿素子材
料は、第１図に示すとおりのベレット状の焼結体ｌの両
面に電極２を形成して、感湿素子を作製する。この感湿
素子は、第２図に示すとおり、その電極２を同軸ケーブ
ル３により交流電源４と結線し、その感湿素子を湿度を
測定するガス中に置き、交流電源４に表示される静電容
ｆｆｉ （Ｆ）または電気抵抗（Ω）の変動により、感
湿素子と接触するガス中の湿度の変動を検知する。
料は、第１図に示すとおりのベレット状の焼結体ｌの両
面に電極２を形成して、感湿素子を作製する。この感湿
素子は、第２図に示すとおり、その電極２を同軸ケーブ
ル３により交流電源４と結線し、その感湿素子を湿度を
測定するガス中に置き、交流電源４に表示される静電容
ｆｆｉ （Ｆ）または電気抵抗（Ω）の変動により、感
湿素子と接触するガス中の湿度の変動を検知する。
感湿素子と接触する空気の相対湿度（％ＲＨ）に対応す
る感湿素子の静電容ｆｆｉ （Ｆ）および電気抵抗（Ω
）を予め計測し、記録しておくと、観測雰囲気において
測定された感湿素子の静電容量値ｆＦ）および電気低損
値（Ω）を、その記録と比較することにより、観測雰囲
気における空気の相ＮＧ度（％Ｒ）Ｉ）を求めることが
できる。
る感湿素子の静電容ｆｆｉ （Ｆ）および電気抵抗（Ω
）を予め計測し、記録しておくと、観測雰囲気において
測定された感湿素子の静電容量値ｆＦ）および電気低損
値（Ω）を、その記録と比較することにより、観測雰囲
気における空気の相ＮＧ度（％Ｒ）Ｉ）を求めることが
できる。
以下において、実施例に代る試験例により本発明をさら
に詳細に説明するが、本発明は、試験例に限定されるも
のではない。
に詳細に説明するが、本発明は、試験例に限定されるも
のではない。
実施例
（ｍ雄状の四チタン酸カリウムの調製）二酸化チタン（
ＴｉＯ、関東化学製、試薬時１１ｋ＞３１９．６９に、
炭酸カリウＡ（ＫＣＯ、関東化学製、試案特級） １
３８．２ｇ（モル比で４＝１）を加え、さらに水５０ｇ
を加えて、充分に混合し、その混合物を白金板上に置き
、軽く乾燥した後、これを電気炉に入れ、１０００℃に
おいて９６時間焼成した。
ＴｉＯ、関東化学製、試薬時１１ｋ＞３１９．６９に、
炭酸カリウＡ（ＫＣＯ、関東化学製、試案特級） １
３８．２ｇ（モル比で４＝１）を加え、さらに水５０ｇ
を加えて、充分に混合し、その混合物を白金板上に置き
、軽く乾燥した後、これを電気炉に入れ、１０００℃に
おいて９６時間焼成した。
塊状の焼成生成物を電気炉から取り出し、常温に放冷し
た後、焼成生成物を乳鉢に入れてよく粉砕し、その粉砕
品を４２０μｍの篩で分級して、篩下の繊維状の四チタ
ン酸カリウム４１３ｇを得た。
た後、焼成生成物を乳鉢に入れてよく粉砕し、その粉砕
品を４２０μｍの篩で分級して、篩下の繊維状の四チタ
ン酸カリウム４１３ｇを得た。
この１ａ維状の四チタン酸カリウムは１〜ｌｏｐｍの繊
維径および５０〜１１００ｐの繊維長を有するものであ
った。
維径および５０〜１１００ｐの繊維長を有するものであ
った。
（試験片の調製）
上記で得たｍ雄状の四チタン酸カリウム３ｇとガラス粉
末（Ｅガラス、ＳｉＯ： ５３．９％、Ａｌ２Ｏ３：１
５％、ＣａＯ： １７．５％、Ｂ２Ｏ３： ８．５％、
ＭｇＯ： ４．５％、Ｎａ２Ｏ： Ｏ−４％、Ｆｅ２ｏ
３：０．２％、粒度：３〜４μｍ）ｏ、３ｇをアルミナ
製乳鉢に入れ、３０分間充分に混合した。その混合物１
ｇを１５１ＩＩ＋径の丸型成形器（藏持科学製作所製）
に入れ、７００に９／ｃＪの圧力において一軸成形し、
その成形物を電気炉（モトヤマ製）に入れて、１０００
℃において５時間焼成した。その焼結体ペレットの両面
を６００＃、８００＃および１０００ ＋ ノ研磨紙で
研磨した後、そ・の研磨した面に金をスパッタリングに
よりコーティングして、電極を形成し、試験片を得た。
末（Ｅガラス、ＳｉＯ： ５３．９％、Ａｌ２Ｏ３：１
５％、ＣａＯ： １７．５％、Ｂ２Ｏ３： ８．５％、
ＭｇＯ： ４．５％、Ｎａ２Ｏ： Ｏ−４％、Ｆｅ２ｏ
３：０．２％、粒度：３〜４μｍ）ｏ、３ｇをアルミナ
製乳鉢に入れ、３０分間充分に混合した。その混合物１
ｇを１５１ＩＩ＋径の丸型成形器（藏持科学製作所製）
に入れ、７００に９／ｃＪの圧力において一軸成形し、
その成形物を電気炉（モトヤマ製）に入れて、１０００
℃において５時間焼成した。その焼結体ペレットの両面
を６００＃、８００＃および１０００ ＋ ノ研磨紙で
研磨した後、そ・の研磨した面に金をスパッタリングに
よりコーティングして、電極を形成し、試験片を得た。
（相対湿度依ｑ性の試験）
この試験片を、恒温恒湿槽の中で、測定用ホルダーに取
り付け、槽外で交流ｆ［インピーダンスアナライザー（
４１９２Ａ、 ＹＨＰＷ）に結線し、第１表に示す周波
数の交流ｆｌ源を印加し、第１表および第３図に示す相
対湿度において、その静電容量をインピーダンスアナラ
イザーにより測定し、さらに誘電率（ε／ε ）を算出
した。
り付け、槽外で交流ｆ［インピーダンスアナライザー（
４１９２Ａ、 ＹＨＰＷ）に結線し、第１表に示す周波
数の交流ｆｌ源を印加し、第１表および第３図に示す相
対湿度において、その静電容量をインピーダンスアナラ
イザーにより測定し、さらに誘電率（ε／ε ）を算出
した。
（試験の結果）
静電容量と相対湿度の関係は第１表に示すとおりであり
、誘′Ｒ率（ε／ε ）と相対湿度の関係はｙＸＳ３図
に示すとおりであった。
、誘′Ｒ率（ε／ε ）と相対湿度の関係はｙＸＳ３図
に示すとおりであった。
（以下余白）
（ｐ！ｓ 察）
第１表によると、相対湿度（％ＲＨ）の変動に応じて感
湿素子の試験片の静電容重（Ｆ）が変動することがわか
る。
湿素子の試験片の静電容重（Ｆ）が変動することがわか
る。
空気中の相対湿度の変動を鋭敏に検出することができる
。
。
第１図は、本発明の感湿素子材料からつくられた感湿素
子のＺ′シ視図であり、第２図は、その感湿素子の使用
状態を示す概念図であり、ｆＪ！、３図は、実施例の相
対湿度依存性試験において測定した静電８黴から算出し
た誘電率と相対湿度の関係を示す図表である。 出願人 積水化成品工業株式会社
子のＺ′シ視図であり、第２図は、その感湿素子の使用
状態を示す概念図であり、ｆＪ！、３図は、実施例の相
対湿度依存性試験において測定した静電８黴から算出し
た誘電率と相対湿度の関係を示す図表である。 出願人 積水化成品工業株式会社
Claims (2)
- （１）気体と接触して、気体の湿度を検知するチタン酸
カリウムの感湿素子において、その材料のチタン酸カリ
ウムが、チタン酸カリウムとガラスの複合体であること
を特徴とする感湿素子材料。 - （２）チタン酸カリウムおよびガラス粉末を一軸加圧成
形すること、およびその成形物を焼結することを特徴と
するチタン酸カリウム−ガラス複合体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63164994A JPH0770372B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 感湿素子材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63164994A JPH0770372B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 感湿素子材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0215601A true JPH0215601A (ja) | 1990-01-19 |
| JPH0770372B2 JPH0770372B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=15803821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63164994A Expired - Lifetime JPH0770372B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 感湿素子材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770372B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5096264A (en) * | 1989-08-31 | 1992-03-17 | Masakazu Hayashi | Double disk construction for automobile wheels of light alloy |
| US5234259A (en) * | 1990-09-07 | 1993-08-10 | Bridgestone Corporation | Resin wheel with more than two independently molded parts |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62209347A (ja) * | 1986-03-11 | 1987-09-14 | Osaka Soda Co Ltd | 感湿素子 |
-
1988
- 1988-07-04 JP JP63164994A patent/JPH0770372B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62209347A (ja) * | 1986-03-11 | 1987-09-14 | Osaka Soda Co Ltd | 感湿素子 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5096264A (en) * | 1989-08-31 | 1992-03-17 | Masakazu Hayashi | Double disk construction for automobile wheels of light alloy |
| US5234259A (en) * | 1990-09-07 | 1993-08-10 | Bridgestone Corporation | Resin wheel with more than two independently molded parts |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0770372B2 (ja) | 1995-07-31 |
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