JPH0286101A - 高感度の感湿素子材料 - Google Patents
高感度の感湿素子材料Info
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- JPH0286101A JPH0286101A JP63236293A JP23629388A JPH0286101A JP H0286101 A JPH0286101 A JP H0286101A JP 63236293 A JP63236293 A JP 63236293A JP 23629388 A JP23629388 A JP 23629388A JP H0286101 A JPH0286101 A JP H0286101A
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Landscapes
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (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、高感度の感温素子材料に関し、詳しくは低温
においてもガス中の温度の変動をす早く検知することが
できる高感度の感湿素子材料に関する。
においてもガス中の温度の変動をす早く検知することが
できる高感度の感湿素子材料に関する。
本発明の感湿素子材料は、環境条件における空気中に相
対湿度の変動の検知に利用することができ、それによっ
て空気中の相対湿度の急蛍な上昇または下降に対して敏
感な試験設備または生産設備の保守および稼動における
警報礪構に利用することができる。
対湿度の変動の検知に利用することができ、それによっ
て空気中の相対湿度の急蛍な上昇または下降に対して敏
感な試験設備または生産設備の保守および稼動における
警報礪構に利用することができる。
水酸アパタイト（Ｃａ、ｏ （ｐｏ４）６（ＯＨ）２）
は、感湿−感温御飯ガス素子として利用することが知ら
れており（特開昭５８−１６６２４９号公報）、また水
酸アパタイトと無機ハロゲン化物の複合材料を炭酸ガス
の検出素子として利用することが提案されている（特原
昭６１−８５１２６号）。
は、感湿−感温御飯ガス素子として利用することが知ら
れており（特開昭５８−１６６２４９号公報）、また水
酸アパタイトと無機ハロゲン化物の複合材料を炭酸ガス
の検出素子として利用することが提案されている（特原
昭６１−８５１２６号）。
本発明者は水酸アパタイトの物性について研究を続けて
いるが、その研究において、水酸アパタイトに塩化カル
シウムおよび塩化アンモニウムを加えた多孔質の複合材
料が、室温において短時間にガス中の相対湿度の変動を
検知することができることを見出し、この知見に基づい
て本発明に到達した。
いるが、その研究において、水酸アパタイトに塩化カル
シウムおよび塩化アンモニウムを加えた多孔質の複合材
料が、室温において短時間にガス中の相対湿度の変動を
検知することができることを見出し、この知見に基づい
て本発明に到達した。
本発明の目的は、低温においてガス中の相対温度の変動
を検知することができる感温素子材料を提供することに
あり、詳しくは、ガス中の相対温度の変動を短かい応答
時間、すなわち高い感度で検知することができる高感度
の感温素子材料を提供することにある。
を検知することができる感温素子材料を提供することに
あり、詳しくは、ガス中の相対温度の変動を短かい応答
時間、すなわち高い感度で検知することができる高感度
の感温素子材料を提供することにある。
本発明は、水酸アパタイトおよび無機ハロゲン化物のＩ
ｍまたは２種以上の複合材料からなり、それによってガ
ス中の相対温度の変動を短かい応答時間で検知すること
ができる高感度の感湿素子材料である。
ｍまたは２種以上の複合材料からなり、それによってガ
ス中の相対温度の変動を短かい応答時間で検知すること
ができる高感度の感湿素子材料である。
本発明の感湿素子材料における無機ハロゲン化物は、塩
化物、臭化物およびヨウ化物を使用することができるが
、塩化カルシウムおよび塩化アンモニウムを使用するの
が好ましい。
化物、臭化物およびヨウ化物を使用することができるが
、塩化カルシウムおよび塩化アンモニウムを使用するの
が好ましい。
本発明の感湿素子材料は、水酸アパタイトの粉末のペー
ストから成形品をつくり、この成形品を６００〜１００
０℃（好ましくは７００〜９００℃）の温度に加熱して
焼結して多孔質の成形体をつくり、この多孔質の成形体
に無機ハロゲン化物の溶液を含浸させて、乾燥すること
によって得られる。
ストから成形品をつくり、この成形品を６００〜１００
０℃（好ましくは７００〜９００℃）の温度に加熱して
焼結して多孔質の成形体をつくり、この多孔質の成形体
に無機ハロゲン化物の溶液を含浸させて、乾燥すること
によって得られる。
本発明の感温素子材料は、その多孔質の成形体に電極を
焼き付け、その電極の間のインピーダンス値の変動によ
ってその感温素子材料と接触するガス中の相対湿度の変
動を検知することができる。
焼き付け、その電極の間のインピーダンス値の変動によ
ってその感温素子材料と接触するガス中の相対湿度の変
動を検知することができる。
本発明の感湿素子材料における水酸アパタイトは、
Ｃａ、ｏ（ｐｏ４）６（ｏ旧２
の化学式を有する物質であって、公知の方法、たとえば
湿式法、乾式法または水熱法のいかなる方法によってつ
くられたものであっても、これを使用することができる
が、Ｃａ ／ Ｐのモル比が１．５〜１．８の範囲内に
あるものを使用する。
湿式法、乾式法または水熱法のいかなる方法によってつ
くられたものであっても、これを使用することができる
が、Ｃａ ／ Ｐのモル比が１．５〜１．８の範囲内に
あるものを使用する。
本発明の感湿素子材料は以下に示す手順によりつくられ
る。
る。
水酸アパタイトの粉末を成形型に入れ、これを加圧して
成形し、得られた成形体を６００−１０００℃（好まし
くは７００〜９００″Ｃ）に少なくとも１時間（好まし
くは１．５〜２．５時間）加熱して焼結し、多孔質の焼
結体をつくる。
成形し、得られた成形体を６００−１０００℃（好まし
くは７００〜９００″Ｃ）に少なくとも１時間（好まし
くは１．５〜２．５時間）加熱して焼結し、多孔質の焼
結体をつくる。
水酸アパタイトの成形体の焼結において６００″Ｃ以下
の温度の加熱では多孔質の焼結体の強度が充分なもので
なく、また１０００℃以上の温度の加熱では焼結体の多
孔構造が破壊され、焼結体の全表面積が減少し、それに
よって感湿特性が低下する。
の温度の加熱では多孔質の焼結体の強度が充分なもので
なく、また１０００℃以上の温度の加熱では焼結体の多
孔構造が破壊され、焼結体の全表面積が減少し、それに
よって感湿特性が低下する。
水酸アパタイトの焼結体を無機ハロゲン化物の溶液に浸
漬して、水酸アパタイトに無機ハロゲン化物を含浸させ
、これを乾燥した後、１００〜６００℃（好ましくは４
００℃）に少なくとも３０分間（好ましくは１〜３時間
）加熱して、水酸アパタイトを無機ハロゲン化物との複
合材料とし、本発明の感温素子材料がつくられる。
漬して、水酸アパタイトに無機ハロゲン化物を含浸させ
、これを乾燥した後、１００〜６００℃（好ましくは４
００℃）に少なくとも３０分間（好ましくは１〜３時間
）加熱して、水酸アパタイトを無機ハロゲン化物との複
合材料とし、本発明の感温素子材料がつくられる。
本発明の感温素子材料の水酸アパタイトの多孔質の焼結
体の表面に電極を形成して、感湿素子として使用する。
体の表面に電極を形成して、感湿素子として使用する。
本発明の感湿素子材料の製造における無機ハロゲン化物
は、水酸アパタイトとの複合材料としたときに、これと
接触するガス中の相対温度の変動によるインピーダンス
値の変動の応答速度を向上するものであれば、フッ化物
、塩化物、臭化物およびヨウ化物のいかなるものであっ
ても、これを使用することができるが、塩化物を使用す
るのが好ましく、塩化カルシウムおよび塩化アンモニウ
ムを使用するのが特に好ましい。
は、水酸アパタイトとの複合材料としたときに、これと
接触するガス中の相対温度の変動によるインピーダンス
値の変動の応答速度を向上するものであれば、フッ化物
、塩化物、臭化物およびヨウ化物のいかなるものであっ
ても、これを使用することができるが、塩化物を使用す
るのが好ましく、塩化カルシウムおよび塩化アンモニウ
ムを使用するのが特に好ましい。
本発明の感湿素子材料の製造における水酸アパタイトの
粉末の成形体の成形において、水酸アパタイトの粉末に
有機質のバインダー、例えばメチルセルロースを加えて
成形することができる。また水酸アパタイトの粉末に、
有機質のバインダー例えばメチルセルロースとともに水
を加え、ペーストをつくり、このペーストを基板に塗布
して薄膜状に成形し、これをそのまま６００〜１０００
’Ｃ（好ましくは７００〜９００℃）に加熱して焼結し
、多孔質の焼結体をつくることもできる。有機質のバイ
ンダーは焼結のときの加熱において燃焼ないし分解する
が、バインダーの燃焼ないし分解後は、その部分がさら
に微細な多孔構造を形成し、それによって感湿素子の性
能を向上する。
粉末の成形体の成形において、水酸アパタイトの粉末に
有機質のバインダー、例えばメチルセルロースを加えて
成形することができる。また水酸アパタイトの粉末に、
有機質のバインダー例えばメチルセルロースとともに水
を加え、ペーストをつくり、このペーストを基板に塗布
して薄膜状に成形し、これをそのまま６００〜１０００
’Ｃ（好ましくは７００〜９００℃）に加熱して焼結し
、多孔質の焼結体をつくることもできる。有機質のバイ
ンダーは焼結のときの加熱において燃焼ないし分解する
が、バインダーの燃焼ないし分解後は、その部分がさら
に微細な多孔構造を形成し、それによって感湿素子の性
能を向上する。
水着アパタイトの多孔質の焼結体に対する無機ハロゲン
化物の溶液の含浸は、水酸アパタイトの多孔質の焼結体
に無機ハロゲン化物の溶液をへヶ塗りすることにより行
なうことができる。水酸アパタイトの多孔質の焼結体は
、その多孔構造にょリ、複合材料の形成に必要な無機ハ
ロゲン化物を吸収し、保持することができる。
化物の溶液の含浸は、水酸アパタイトの多孔質の焼結体
に無機ハロゲン化物の溶液をへヶ塗りすることにより行
なうことができる。水酸アパタイトの多孔質の焼結体は
、その多孔構造にょリ、複合材料の形成に必要な無機ハ
ロゲン化物を吸収し、保持することができる。
さらにまた水酸アパタイトの多孔質の焼結体に対する無
機ハロゲン化物の溶液の含浸は、水酸アパタイトの多孔
質の焼結体にＳ極を形成した後に行ない、それによって
感ｉ素子の製作を感湿素子材料の形成と同時に行なうこ
ともできる。
機ハロゲン化物の溶液の含浸は、水酸アパタイトの多孔
質の焼結体にＳ極を形成した後に行ない、それによって
感ｉ素子の製作を感湿素子材料の形成と同時に行なうこ
ともできる。
以下において、実施例に代りうる試験例により本発明を
さらに詳しく説明する。
さらに詳しく説明する。
試験例 ｌ
水酸アパタイトの温度の検出に及ぼす塩化カルシウムお
よび塩化アンモニウムの影響について試験を行なった。
よび塩化アンモニウムの影響について試験を行なった。
（１）試料の調製
（１−１）対照状Ｂ（未処理素子）
水酸化カルシウム１００ｇをｐＨ１１の水に懸濁し、撹
拌器（東京理化器械： ＥＹＥＬＡ、 ＭＩＮＴ Ｄ、
Ｃ。
拌器（東京理化器械： ＥＹＥＬＡ、 ＭＩＮＴ Ｄ、
Ｃ。
５ＴｒＲＲＥ ）で撹拌しながらこれに、３倍に希釈し
たリン酸液をマイクロチューブポンプ（東京理化器械：
ＭＩＰ−３）により連続的に滴下した。反応液のｐＨｔ
ｆｉｌｌになったときに、１０倍に希釈したリン酸液に
切り替え、同様なマイクロチューブポンプにより徐々に
滴下した。
たリン酸液をマイクロチューブポンプ（東京理化器械：
ＭＩＰ−３）により連続的に滴下した。反応液のｐＨｔ
ｆｉｌｌになったときに、１０倍に希釈したリン酸液に
切り替え、同様なマイクロチューブポンプにより徐々に
滴下した。
得られた沈澱を濾過し、７０℃において２４時間乾燥し
た後、さらに１２０℃において２４時間乾燥した。得ら
れた粉末をさらに８００℃において１時間焼成して、粉
末状の水酸アパタイトを調製した。
た後、さらに１２０℃において２４時間乾燥した。得ら
れた粉末をさらに８００℃において１時間焼成して、粉
末状の水酸アパタイトを調製した。
エタノール４５−にポリプチルビニラール２０，９を溶
解し、これに上記の水酸アパタイト（Ｃａ ／ Ｐ ：
１−６７ ）の粉末２０ｇを加え、よく批拌して均一
に分散した後、得られた分散液をドクターブレード法に
より厚さＱ、ｌ＋ｗのシートに成形した。このシートを
１０１１１１平方の小片に裁断し、このシートの小片ｌ
を第５１１！ｉ＋に示すとおりの２５龍平方のアルミナ
基板２上に接着して固定した。
解し、これに上記の水酸アパタイト（Ｃａ ／ Ｐ ：
１−６７ ）の粉末２０ｇを加え、よく批拌して均一
に分散した後、得られた分散液をドクターブレード法に
より厚さＱ、ｌ＋ｗのシートに成形した。このシートを
１０１１１１平方の小片に裁断し、このシートの小片ｌ
を第５１１！ｉ＋に示すとおりの２５龍平方のアルミナ
基板２上に接着して固定した。
このシートの小片を接着したアルミナ基板上に、白金ペ
ーストを第５図に示すとおりのクシ形に塗布して電極３
とし、これを電気炉において８００’Ｃに２時間加熱し
て、焼結および電極の焼付を行ない、対照状Ｂ（未処理
素子）をＩＩＩＷシた。
ーストを第５図に示すとおりのクシ形に塗布して電極３
とし、これを電気炉において８００’Ｃに２時間加熱し
て、焼結および電極の焼付を行ない、対照状Ｂ（未処理
素子）をＩＩＩＷシた。
（１−２）試験試料（塩化物処理素子）塩化カルシウム
ＩＢ、４ｇ／ｌおよび塩化アンモニウム１７．７ ｇ／
Ｚを含む処理溶液（ｐＨ： ８．０）を調製し、この
処理溶液に、前記（１−１）で得た対照試料（未処理素
子〕を２４時間浸漬した後、２４時間９０〜１００″Ｃ
において乾燥して、試験試料（塩化物処理素子）を調製
した。
ＩＢ、４ｇ／ｌおよび塩化アンモニウム１７．７ ｇ／
Ｚを含む処理溶液（ｐＨ： ８．０）を調製し、この
処理溶液に、前記（１−１）で得た対照試料（未処理素
子〕を２４時間浸漬した後、２４時間９０〜１００″Ｃ
において乾燥して、試験試料（塩化物処理素子）を調製
した。
（２）試験方法
種々の飽和溶液を用いて、相対湿度が０％、２９％、４
２％、７０％および１００％の空気を調製した。
２％、７０％および１００％の空気を調製した。
（２−１）室温（１５°Ｃ）における測定室温（１５℃
）にｖ１１整した測定チャンバー円に試料を置き、この
試料のインピーダンスを交流２端子法により、印加電圧
ｔＶおよび周波数Ｉ ＫＨｚにおいて測定しながら測定
チャンバー内に、第１表に示すサイクルで、２００ｄ／
分の空気を流し、それぞれの試料のインピーダンスを測
定した。
）にｖ１１整した測定チャンバー円に試料を置き、この
試料のインピーダンスを交流２端子法により、印加電圧
ｔＶおよび周波数Ｉ ＫＨｚにおいて測定しながら測定
チャンバー内に、第１表に示すサイクルで、２００ｄ／
分の空気を流し、それぞれの試料のインピーダンスを測
定した。
ｇ１表 空気の相対湿度、流した時間および流量（２−
２） ４００’Ｃにおける測定試料を置く測定チャン
バーの温度を４００℃にしたこと以外は、前記（２−１
）と同様にして、それぞれの試料のインピーダンスを測
定した。
２） ４００’Ｃにおける測定試料を置く測定チャン
バーの温度を４００℃にしたこと以外は、前記（２−１
）と同様にして、それぞれの試料のインピーダンスを測
定した。
（３）試験の結果
第１図、第２図、第３図および第４図に示すとおりであ
った。
った。
第１図および第２図は、室温（１５℃）における測定の
結果であって、ＷＬ１図は対照試料（未処理素子）の結
果であり、また第２図は試験試料（塩化物処理素子）の
結果である。
結果であって、ＷＬ１図は対照試料（未処理素子）の結
果であり、また第２図は試験試料（塩化物処理素子）の
結果である。
第３図および第４図は、４００℃における測定の結果で
あって、第３図は対照試Ｂ（未処理素子）の結果であり
、また第４区は試験試料（塩化物処理素子）の結果であ
る。
あって、第３図は対照試Ｂ（未処理素子）の結果であり
、また第４区は試験試料（塩化物処理素子）の結果であ
る。
各図におけるインピーダンス値は、測定チャンバー内に
流す空気の切換え後に、インピーダンス値が定常値に安
定した時のインピーダンス値である。
流す空気の切換え後に、インピーダンス値が定常値に安
定した時のインピーダンス値である。
各試験における測定チャンバー内に流す空気の切換え後
に、インピーダンス値が定常値に安定するまでに要する
時間（応答速度）において測定チャンバー内に流す空気
の相対湿度を４２％から７０％に切換えた時の応答時間
は第２表に示すとおりであった。
に、インピーダンス値が定常値に安定するまでに要する
時間（応答速度）において測定チャンバー内に流す空気
の相対湿度を４２％から７０％に切換えた時の応答時間
は第２表に示すとおりであった。
第２表 相対湿度の変化に対する応答速度また各図にお
ける（−０−）（実線）は、測定チャンバー内に流す空
気の相対湿度を０％から１００％に変化する行程におけ
るインピーダンス値であり、また（−へ−） （点線）
は、測定チャンバー内に流す空気の相対湿度を１００％
か５０％に変化する行程におけるインピーダンス値であ
る。
ける（−０−）（実線）は、測定チャンバー内に流す空
気の相対湿度を０％から１００％に変化する行程におけ
るインピーダンス値であり、また（−へ−） （点線）
は、測定チャンバー内に流す空気の相対湿度を１００％
か５０％に変化する行程におけるインピーダンス値であ
る。
（４）考察
第１区および第２図によると、室温（１５℃）において
対照試料（未処理素子）および試験試料（塩化物処理素
子）の両者ともに、良好な感温特性を示すが、第３図お
よび第４図によると、４００℃においては対照試料（未
処理素子）は感湿特性を示すとはいえないが、試験試料
（塩化物処理素子）は感湿特性を示すといえることがわ
かる。
対照試料（未処理素子）および試験試料（塩化物処理素
子）の両者ともに、良好な感温特性を示すが、第３図お
よび第４図によると、４００℃においては対照試料（未
処理素子）は感湿特性を示すとはいえないが、試験試料
（塩化物処理素子）は感湿特性を示すといえることがわ
かる。
また第２表における空気の相対湿度が４２％から７０％
に変化する領域は普遍的な相対湿度の変化の領域である
が、この領域では室温（１５℃）における試験試料（塩
化物処理素子）の６分は、化学反応に対する温度の影響
を考慮しても、可放り速いものであることがわかる。
に変化する領域は普遍的な相対湿度の変化の領域である
が、この領域では室温（１５℃）における試験試料（塩
化物処理素子）の６分は、化学反応に対する温度の影響
を考慮しても、可放り速いものであることがわかる。
感湿素子材料に接触するガスの相対湿度の変動を、低温
において検知することができる。
において検知することができる。
水酸アパタイトを無機ハロゲン化物との複合材料とする
ことにより、ガスの相対温度の変動がインピーダンス値
の変動に変換される速度（応答速度）が速くなる。
ことにより、ガスの相対温度の変動がインピーダンス値
の変動に変換される速度（応答速度）が速くなる。
第１図、第２図、第３図および第４図は、試験例１の試
験の結果を示す図表であり、第５図は、本発明の感湿素
子材料による感湿素子の平面図である。 出願人 積水化成品工業株式会社
験の結果を示す図表であり、第５図は、本発明の感湿素
子材料による感湿素子の平面図である。 出願人 積水化成品工業株式会社
Claims (2)
- （１）水酸アパタイト、および無機ハロゲン化物の１種
または２種以上の複合材料からなることを特徴とする高
感度の感湿素子材料。 - （２）無機ハロゲン化物が、塩化カルシウムおよび塩化
アンモニウムであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の高感度の感湿素子材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63236293A JPH0286101A (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 高感度の感湿素子材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63236293A JPH0286101A (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 高感度の感湿素子材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0286101A true JPH0286101A (ja) | 1990-03-27 |
Family
ID=16998645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63236293A Pending JPH0286101A (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 高感度の感湿素子材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0286101A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020166616A1 (ja) | 2019-02-15 | 2020-08-20 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 感湿複合材及び湿度センサ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56101704A (en) * | 1980-01-17 | 1981-08-14 | Mitsubishi Electric Corp | Moisture sensitive element |
| JPS62242847A (ja) * | 1986-04-15 | 1987-10-23 | Sekisui Plastics Co Ltd | 高感度の炭酸ガスの検出素子材料およびその製造法 |
-
1988
- 1988-09-22 JP JP63236293A patent/JPH0286101A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56101704A (en) * | 1980-01-17 | 1981-08-14 | Mitsubishi Electric Corp | Moisture sensitive element |
| JPS62242847A (ja) * | 1986-04-15 | 1987-10-23 | Sekisui Plastics Co Ltd | 高感度の炭酸ガスの検出素子材料およびその製造法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020166616A1 (ja) | 2019-02-15 | 2020-08-20 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 感湿複合材及び湿度センサ |
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