JPH043081B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH043081B2 JPH043081B2 JP61306031A JP30603186A JPH043081B2 JP H043081 B2 JPH043081 B2 JP H043081B2 JP 61306031 A JP61306031 A JP 61306031A JP 30603186 A JP30603186 A JP 30603186A JP H043081 B2 JPH043081 B2 JP H043081B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- moisture
- humidity
- sensitive body
- impedance
- sensing element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 229910000318 alkali metal phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N lead oxide Chemical compound [O-2].[Pb+2] HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 Li + Substances 0.000 description 1
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006501 ZrSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005621 ferroelectricity Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は強誘電性金属酸化物（Pb、La）、
（Zr、Ti）03にアルカリ金属のリン酸塩を添加し
て得られる感湿体に関する。 〔従来の技術〕 従来、雰囲気中の湿度に感応してインピーダン
ス値が変化する感湿素子としてAl2O3、ZrSiO4、
MgAl2O4、MgCr2O4などの金属酸化物の多孔質
体やLiCl飽和溶液などの電解質塩、或いはセルロ
ースや親水性ポリマー、更に酸化亜鉛や酸化錫な
どの半導体が使用されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、金属酸化物感湿体は、化学的、
物理的安定性に優れているものの、絶縁性のもの
を用いているため、低湿度領域においてインピー
ダンス値が非常に高く、通常の方法では湿度測定
が難しいという欠点がある。また、電解質塩、セ
ルロース、親水性ポリマー、酸化亜鉛や酸化錫等
の半導体についても、全湿度領域におけるインピ
ーダンス特性、応答速度、感湿特性の再現性とい
つた点で必ずしも充分な特性が得られない。 本発明は上記問題点を解決するためのもので、
低湿度領域で低いインピーダンス値を示し、全湿
度領域にわたつて相対湿度対インピーダンス値の
関係が直線的であり、しかもこの直線性が温度に
依存せず一定であり、更に経時変化が小さく、応
答速度も速く、ヒステリシスのない感湿体を提供
することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 多孔体セラミツクスを用いた湿度センスの感湿
機構は、主に多孔体表面のイオン電動を利用した
ものであり、Li+、Na+、K+などのアルカリイオ
ンが吸着水を得ると多孔体セラミツク表面を自由
に動いて電気的インピーダンス値を下げるもの
の、乾燥→吸湿、吸湿→乾燥の過程でアルカリイ
オンの偏析を生じて経時的に感湿特性が変化して
しまうことに本発明者等は着目し、いろいろ検討
した結果、アルカリイオンと多孔体セラミツクス
表面の間にリンを導入することによりアルカリイ
オンの偏析を防止することができるとともに、汚
染物質でもあるリンをあらかじめ添加しておくこ
とにより汚染による湿度センサの経時変化を防止
できること、しかしアルカリ金属のリン酸塩は
BaTiO3、SrTiO3、PbTiO3など保持基体になる
セラミツクスの種類によつては化学安定的に保持
されにくく、これに対して、時に（Pb、La）、
（Zr、Ti）03に化学安定的に保持されることを見
出して本発明に到達したものである。 そのために本発明の感湿体は、基本組成が （Pb1-xLax）（ZryTi1-y）1-x/403、 ０＜ｘ0.25、０＜ｙ＜１ なる強誘電性金属酸化物の焼結体を主成分とし、
アルカリ金属のリン酸塩を添加したことを特徴と
する。 〔作用〕 本発明の感湿体は、基本組成が、 （Pb1-xLax）（ZryTi1-y）1-x/403、０＜ｘ0.25、
０＜ｙ＜１の仮焼品又は焼結品を粉砕したものを
感湿体用主原料とし、これにアルカリ金属のリン
酸塩を添加して厚さ0.5mm、４×４mmの板状に成
形加工し、200〜1000℃で数時間熱処理し、両面
に対向電極を形成したサンドウイチ型、感湿体を
櫛型電極上に構成した表面型、或いは感湿体を一
対の電極を持つ容器に充填し、その一面を透湿膜
で包んで構成した電極挿入型に形成する。この感
湿体は、低湿度側で低いインピーダンス値を示
し、全湿度領域で相対湿度対インピーダンス値の
関係が直線的で、更にその関係が雰囲気温度に依
存せず一定であり、また、経時変化が小さく、応
答速度が速く、ヒステリシスも小さい。 〔実施例〕 以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。 実施例 １ （Pb1-xLax）（ZryTi1-y）1-x/403の基本組成のう
ち、０＜ｘ0.25、０＜ｙ＜１の組成範囲では、
PLZT単一相が得られ、更に強誘電性を示す。そ
の組成範囲中で、焼結体の日誘電率が4500程度と
高い値を示す（Pb0.91La0.09）（Zr0.65Ti0.35吐出）1-
０．０９／４03の組成のものを感湿体の主原料として以
下
の操作で調製する。 先ず、酸化鉛0.97モル、酸化ランタン0.045モ
ル、酸化ジルコニウム0.65モル、酸化チタン0.35
モルの割合で配合した後、振動ミルで粉砕混練、
乾燥、仮焼の操作で感湿体の仮焼品原料を得る。
この仮焼品を更に1000Kg／cm2で圧縮成形し、O2、
PbO雰囲気中で1150℃、20〜40時間焼結させる。
この焼結品を粉砕機で粉砕することにより焼結品
原料が得られる。以上の仮焼又は焼結品原料を感
湿体の主原料とする。 上記の操作により得られた感湿体の主原料
（Pb、La）、（Zr、Ti）03に、第１表に示す分量、
0.05〜10wt％のリン酸−カリウム塩（KH2PO4）
を添加し、振動ミル中で粉砕混練する。 この原料を圧縮機により加圧力200Kg／cm2で厚
さ0.5mm、径20mmの成形体とする。その成形体を
４×４mmに切り出し、400℃で２時間熱処理し感
湿体とする。
（Zr、Ti）03にアルカリ金属のリン酸塩を添加し
て得られる感湿体に関する。 〔従来の技術〕 従来、雰囲気中の湿度に感応してインピーダン
ス値が変化する感湿素子としてAl2O3、ZrSiO4、
MgAl2O4、MgCr2O4などの金属酸化物の多孔質
体やLiCl飽和溶液などの電解質塩、或いはセルロ
ースや親水性ポリマー、更に酸化亜鉛や酸化錫な
どの半導体が使用されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、金属酸化物感湿体は、化学的、
物理的安定性に優れているものの、絶縁性のもの
を用いているため、低湿度領域においてインピー
ダンス値が非常に高く、通常の方法では湿度測定
が難しいという欠点がある。また、電解質塩、セ
ルロース、親水性ポリマー、酸化亜鉛や酸化錫等
の半導体についても、全湿度領域におけるインピ
ーダンス特性、応答速度、感湿特性の再現性とい
つた点で必ずしも充分な特性が得られない。 本発明は上記問題点を解決するためのもので、
低湿度領域で低いインピーダンス値を示し、全湿
度領域にわたつて相対湿度対インピーダンス値の
関係が直線的であり、しかもこの直線性が温度に
依存せず一定であり、更に経時変化が小さく、応
答速度も速く、ヒステリシスのない感湿体を提供
することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 多孔体セラミツクスを用いた湿度センスの感湿
機構は、主に多孔体表面のイオン電動を利用した
ものであり、Li+、Na+、K+などのアルカリイオ
ンが吸着水を得ると多孔体セラミツク表面を自由
に動いて電気的インピーダンス値を下げるもの
の、乾燥→吸湿、吸湿→乾燥の過程でアルカリイ
オンの偏析を生じて経時的に感湿特性が変化して
しまうことに本発明者等は着目し、いろいろ検討
した結果、アルカリイオンと多孔体セラミツクス
表面の間にリンを導入することによりアルカリイ
オンの偏析を防止することができるとともに、汚
染物質でもあるリンをあらかじめ添加しておくこ
とにより汚染による湿度センサの経時変化を防止
できること、しかしアルカリ金属のリン酸塩は
BaTiO3、SrTiO3、PbTiO3など保持基体になる
セラミツクスの種類によつては化学安定的に保持
されにくく、これに対して、時に（Pb、La）、
（Zr、Ti）03に化学安定的に保持されることを見
出して本発明に到達したものである。 そのために本発明の感湿体は、基本組成が （Pb1-xLax）（ZryTi1-y）1-x/403、 ０＜ｘ0.25、０＜ｙ＜１ なる強誘電性金属酸化物の焼結体を主成分とし、
アルカリ金属のリン酸塩を添加したことを特徴と
する。 〔作用〕 本発明の感湿体は、基本組成が、 （Pb1-xLax）（ZryTi1-y）1-x/403、０＜ｘ0.25、
０＜ｙ＜１の仮焼品又は焼結品を粉砕したものを
感湿体用主原料とし、これにアルカリ金属のリン
酸塩を添加して厚さ0.5mm、４×４mmの板状に成
形加工し、200〜1000℃で数時間熱処理し、両面
に対向電極を形成したサンドウイチ型、感湿体を
櫛型電極上に構成した表面型、或いは感湿体を一
対の電極を持つ容器に充填し、その一面を透湿膜
で包んで構成した電極挿入型に形成する。この感
湿体は、低湿度側で低いインピーダンス値を示
し、全湿度領域で相対湿度対インピーダンス値の
関係が直線的で、更にその関係が雰囲気温度に依
存せず一定であり、また、経時変化が小さく、応
答速度が速く、ヒステリシスも小さい。 〔実施例〕 以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。 実施例 １ （Pb1-xLax）（ZryTi1-y）1-x/403の基本組成のう
ち、０＜ｘ0.25、０＜ｙ＜１の組成範囲では、
PLZT単一相が得られ、更に強誘電性を示す。そ
の組成範囲中で、焼結体の日誘電率が4500程度と
高い値を示す（Pb0.91La0.09）（Zr0.65Ti0.35吐出）1-
０．０９／４03の組成のものを感湿体の主原料として以
下
の操作で調製する。 先ず、酸化鉛0.97モル、酸化ランタン0.045モ
ル、酸化ジルコニウム0.65モル、酸化チタン0.35
モルの割合で配合した後、振動ミルで粉砕混練、
乾燥、仮焼の操作で感湿体の仮焼品原料を得る。
この仮焼品を更に1000Kg／cm2で圧縮成形し、O2、
PbO雰囲気中で1150℃、20〜40時間焼結させる。
この焼結品を粉砕機で粉砕することにより焼結品
原料が得られる。以上の仮焼又は焼結品原料を感
湿体の主原料とする。 上記の操作により得られた感湿体の主原料
（Pb、La）、（Zr、Ti）03に、第１表に示す分量、
0.05〜10wt％のリン酸−カリウム塩（KH2PO4）
を添加し、振動ミル中で粉砕混練する。 この原料を圧縮機により加圧力200Kg／cm2で厚
さ0.5mm、径20mmの成形体とする。その成形体を
４×４mmに切り出し、400℃で２時間熱処理し感
湿体とする。
【表】
第１図はこのような感湿体に電極とリード線を
取り付けて構成した感湿素子の斜視図で、それぞ
れ同図Ａはサンドイツチ型、、同図Ｂは表面型、
同時Ｃは電極挿入型の感湿素子を示す図である。
図中、１は感湿体、２は電極、３はリード線、４
は基板、５は容器、６は透湿膜である。 第１図Ａの感湿素子では、板状に加工した感湿
体１の表面にAuを蒸着して電極を構成してこれ
にリード線３を取り付けている。Au電極２は透
湿性であり、感湿体１は電極２を通して吸湿し、
リード線３を通してインピーダンスを測定するこ
とにより湿度を測定することができる。 第１図Ｂの感湿素子では、絶縁体基板４上に櫛
型電極２を形成し、この上に感湿体１を構成す
る。感湿体１は直接雰囲気に触れて吸湿し、図Ａ
の場合と同様にリード線３を通してインピーダン
スを測定することにより湿度を測定することがで
きる。 第１図Ｃの感湿素子では、電極２を中に設けた
絶縁性の箱状容器５に感湿体１を充填し、容器５
の一面を透湿性膜６を包んでいる。感湿体１は透
湿性膜６を通して吸湿し、図Ａの場合と同様にリ
ード線３を通してインピーダンスを測定すること
により湿度を測定することができる。 第２図はこうして作成したSample1〜６の感湿
素子の雰囲気温度35℃、測定周波数1KHzにおけ
る相対湿度対インピーダンスの対数値の関係を示
す。 すべてのSampleが湿度０％付近で106ohm程度
のインピーダンス値を示しており、その他は、従
来の絶縁性金属酸化物を用いた感湿素子の場合の
108ohmのインピーダンス値と較べると約２桁低
い。従つて、本発明の感湿素子を用いることによ
り、測定回路が簡易になり、精度を上げることが
できる。 第３図は、Sample2の感湿素子を雰囲気温度35
℃で、測定周波数条件を100Hzから1MHzまで変え
て測定した相対湿度対インビーダンスの対数値の
関係を示す。 測定周波数が高くなるにつれてインピーダンス
値が、特に低湿度領域で顕著に低下することが分
かる。これは、本発明の感湿体の主成分の（Pb、
La）、（Zr、Ti）03の強誘電性の影響であり、他
のSample1、３、４、５、６についても同様の傾
向が認められる。 第４図は、Sample2の感湿素子を測定周波数
100Hzで、雰囲気温度を35、40、45℃と変えて測
定した相対湿度対インピーダンスの対数値の関係
を示す。 従来の絶縁性金属酸化物を用いた感湿素子では
高湿度側から低湿度側になるにつれて雰囲気温度
の違いによるインピーダンス値の差が開いてゆく
傾向があり０％RH付近では10℃程度の雰囲気温
度の違いでインピーダンス値の差が１桁以上にな
る場合がある。これに対し、本発明の感湿素子の
場合、第４図から分かるように、全湿度領域で相
対湿度対インピーダンスの対数値の関係が雰囲気
温度に依存せずほぼ一定である。そのため、この
感湿素子を第４図の特性を示す条件下で温度補正
回路無しで作動させても、誤差はせいぜい±４
％／10℃であり、温度補正回路を付けると、誤差
を±２％／10℃程度にすることができる。また、
温度補正回路も従来の感湿素子の場合の補正回路
に比し、簡易なもので済む。 第５図は、Sample2の感湿素子を周波数100K
Hz、雰囲気温度を35、40、45℃と変えて測定した
相対湿度対インピーダンスの値の関係を示す。 全湿度領域で、相対湿度対インピーダンス値の
関係が温度に依存せずほぼ一定であり、さらに、
相対湿度値対インピーダンス値の関係がほぼ直線
的になる。従つて、第５図の特性を示す条件で作
動させた場合、第４図の条件の場合の検出回路よ
り更にインピーダンス値の対数変換回路が減り、
相対湿度対インピーダンス値の検出線が一次関数
となつて非常に簡易な検出回路で済む。 また、本発明の感湿素子は急激な加湿及び脱湿
度に対する応答速度も数分であり現在、商品化さ
れている感湿素子に劣らない。更に、ヒステリシ
スもほとんど認められず、経時変化も非常に小さ
い。 実施例 ２ 実施例１に従つて得られた（Pb0.91La0.09）
（Zr0.65Ti0.35吐出）1-0.09/403の組成の感湿体の主原
料に1wt％のKH2PO4を添加後、200Kg／cm2で加
圧成形し、400℃、700℃、1000℃の各温度で２時
間熱処理した感湿素子の相対温度０、40、90％
RHでの各インピーダンス値を第２表に示す。 処理温度が1000℃のものは０から90％RHのイ
ンピーダンス変化量が約２桁で、400℃、700℃の
もの変化量（約４桁）に較べ小さくなつている。
取り付けて構成した感湿素子の斜視図で、それぞ
れ同図Ａはサンドイツチ型、、同図Ｂは表面型、
同時Ｃは電極挿入型の感湿素子を示す図である。
図中、１は感湿体、２は電極、３はリード線、４
は基板、５は容器、６は透湿膜である。 第１図Ａの感湿素子では、板状に加工した感湿
体１の表面にAuを蒸着して電極を構成してこれ
にリード線３を取り付けている。Au電極２は透
湿性であり、感湿体１は電極２を通して吸湿し、
リード線３を通してインピーダンスを測定するこ
とにより湿度を測定することができる。 第１図Ｂの感湿素子では、絶縁体基板４上に櫛
型電極２を形成し、この上に感湿体１を構成す
る。感湿体１は直接雰囲気に触れて吸湿し、図Ａ
の場合と同様にリード線３を通してインピーダン
スを測定することにより湿度を測定することがで
きる。 第１図Ｃの感湿素子では、電極２を中に設けた
絶縁性の箱状容器５に感湿体１を充填し、容器５
の一面を透湿性膜６を包んでいる。感湿体１は透
湿性膜６を通して吸湿し、図Ａの場合と同様にリ
ード線３を通してインピーダンスを測定すること
により湿度を測定することができる。 第２図はこうして作成したSample1〜６の感湿
素子の雰囲気温度35℃、測定周波数1KHzにおけ
る相対湿度対インピーダンスの対数値の関係を示
す。 すべてのSampleが湿度０％付近で106ohm程度
のインピーダンス値を示しており、その他は、従
来の絶縁性金属酸化物を用いた感湿素子の場合の
108ohmのインピーダンス値と較べると約２桁低
い。従つて、本発明の感湿素子を用いることによ
り、測定回路が簡易になり、精度を上げることが
できる。 第３図は、Sample2の感湿素子を雰囲気温度35
℃で、測定周波数条件を100Hzから1MHzまで変え
て測定した相対湿度対インビーダンスの対数値の
関係を示す。 測定周波数が高くなるにつれてインピーダンス
値が、特に低湿度領域で顕著に低下することが分
かる。これは、本発明の感湿体の主成分の（Pb、
La）、（Zr、Ti）03の強誘電性の影響であり、他
のSample1、３、４、５、６についても同様の傾
向が認められる。 第４図は、Sample2の感湿素子を測定周波数
100Hzで、雰囲気温度を35、40、45℃と変えて測
定した相対湿度対インピーダンスの対数値の関係
を示す。 従来の絶縁性金属酸化物を用いた感湿素子では
高湿度側から低湿度側になるにつれて雰囲気温度
の違いによるインピーダンス値の差が開いてゆく
傾向があり０％RH付近では10℃程度の雰囲気温
度の違いでインピーダンス値の差が１桁以上にな
る場合がある。これに対し、本発明の感湿素子の
場合、第４図から分かるように、全湿度領域で相
対湿度対インピーダンスの対数値の関係が雰囲気
温度に依存せずほぼ一定である。そのため、この
感湿素子を第４図の特性を示す条件下で温度補正
回路無しで作動させても、誤差はせいぜい±４
％／10℃であり、温度補正回路を付けると、誤差
を±２％／10℃程度にすることができる。また、
温度補正回路も従来の感湿素子の場合の補正回路
に比し、簡易なもので済む。 第５図は、Sample2の感湿素子を周波数100K
Hz、雰囲気温度を35、40、45℃と変えて測定した
相対湿度対インピーダンスの値の関係を示す。 全湿度領域で、相対湿度対インピーダンス値の
関係が温度に依存せずほぼ一定であり、さらに、
相対湿度値対インピーダンス値の関係がほぼ直線
的になる。従つて、第５図の特性を示す条件で作
動させた場合、第４図の条件の場合の検出回路よ
り更にインピーダンス値の対数変換回路が減り、
相対湿度対インピーダンス値の検出線が一次関数
となつて非常に簡易な検出回路で済む。 また、本発明の感湿素子は急激な加湿及び脱湿
度に対する応答速度も数分であり現在、商品化さ
れている感湿素子に劣らない。更に、ヒステリシ
スもほとんど認められず、経時変化も非常に小さ
い。 実施例 ２ 実施例１に従つて得られた（Pb0.91La0.09）
（Zr0.65Ti0.35吐出）1-0.09/403の組成の感湿体の主原
料に1wt％のKH2PO4を添加後、200Kg／cm2で加
圧成形し、400℃、700℃、1000℃の各温度で２時
間熱処理した感湿素子の相対温度０、40、90％
RHでの各インピーダンス値を第２表に示す。 処理温度が1000℃のものは０から90％RHのイ
ンピーダンス変化量が約２桁で、400℃、700℃の
もの変化量（約４桁）に較べ小さくなつている。
【表】
実施例 ３
第３表に示す組成比の（Pb、La）（Zr、Ti）
03を実施例１と操作法に従つて調整し、感湿体の
主原料とする。
03を実施例１と操作法に従つて調整し、感湿体の
主原料とする。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、（Pb、La）（Zr、Ti）03にアルカリ金属のリ
ン酸塩を添加することにより、化学安定的なアル
カリ金属のリン酸塩が保持され、アルカリイオン
の偏析が防止されてインピーダンス値を下げるこ
とができるとともに、汚染に対する経時変化も少
なくできるので、全湿度領域、特に低湿度領域に
おいても低インピーダンス化が達成できると共
に、全湿度領域における相対湿度対インピーダン
ス値の関係が直線的となり、しかもこの関係は雰
囲気温度に依存せず一定となる。このため、検出
回路を簡単化することが可能となり、検出精度も
向上させることができる。更に、応答速度が速
く、ヒステリシスがなく、経時変化も小さい安定
した感湿素子を得ることができる。
ば、（Pb、La）（Zr、Ti）03にアルカリ金属のリ
ン酸塩を添加することにより、化学安定的なアル
カリ金属のリン酸塩が保持され、アルカリイオン
の偏析が防止されてインピーダンス値を下げるこ
とができるとともに、汚染に対する経時変化も少
なくできるので、全湿度領域、特に低湿度領域に
おいても低インピーダンス化が達成できると共
に、全湿度領域における相対湿度対インピーダン
ス値の関係が直線的となり、しかもこの関係は雰
囲気温度に依存せず一定となる。このため、検出
回路を簡単化することが可能となり、検出精度も
向上させることができる。更に、応答速度が速
く、ヒステリシスがなく、経時変化も小さい安定
した感湿素子を得ることができる。
第１図は感湿素子の斜視図で、それぞれ同図Ａ
はサンドイツチ型、、同図Ｂは表面型、同図Ｃは
電極挿入型の感湿素子を示す図、第２図は
Sample1〜６の感湿素子の雰囲気温度35℃、測定
周波数1KHzにおける相対湿度対インピーダンス
の対数値の関係を示す図、第３図はSample2の感
湿素子の雰囲気温度35℃、測定周波数条件100Hz
〜1MHzにおける相対湿度対インピーダンスの対
数値の関係を示す図、第４図はSample2の感湿素
子の測定周波数100Hz、雰囲気温度35、40、45℃
における相対湿度対インピーダンスの対数値の関
係を示す図、第５図はSample2の周波数100KHz、
雰囲気温度35、40、45℃における相対湿度対イン
ピーダンス値の関係を示す図である。 １……感湿体、２……電極、３……リード線、
４……基板、５……容器、６……透湿膜。
はサンドイツチ型、、同図Ｂは表面型、同図Ｃは
電極挿入型の感湿素子を示す図、第２図は
Sample1〜６の感湿素子の雰囲気温度35℃、測定
周波数1KHzにおける相対湿度対インピーダンス
の対数値の関係を示す図、第３図はSample2の感
湿素子の雰囲気温度35℃、測定周波数条件100Hz
〜1MHzにおける相対湿度対インピーダンスの対
数値の関係を示す図、第４図はSample2の感湿素
子の測定周波数100Hz、雰囲気温度35、40、45℃
における相対湿度対インピーダンスの対数値の関
係を示す図、第５図はSample2の周波数100KHz、
雰囲気温度35、40、45℃における相対湿度対イン
ピーダンス値の関係を示す図である。 １……感湿体、２……電極、３……リード線、
４……基板、５……容器、６……透湿膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基本組成が （Pb1-xLax）（ZryTi1-y）1-x/403、 ０＜ｘ0.25、０＜ｙ＜１ なる強誘電性金属酸化物の焼結体を主成分とし、
アルカリ金属のリン酸塩を添加したことを特徴と
する感湿体。 ２ 前記感湿体は、板状に加工され、その両面に
対向して一対の電極が設けられている特許請求の
範囲第１項記載の感湿体。 ３ 前記感湿体は、板状に加工され、基板上に形
成された櫛型電極上に設けられている特許請求の
範囲第１項記載の感湿体。 ４ 前記感湿体は、一対の電極を有する容器に充
填され、前記容器の一面は透湿性膜で覆われてい
る特許請求の範囲第１項記載の感湿体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7451086 | 1986-04-01 | ||
| JP61-74510 | 1986-04-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6344701A JPS6344701A (ja) | 1988-02-25 |
| JPH043081B2 true JPH043081B2 (ja) | 1992-01-22 |
Family
ID=13549392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61306031A Granted JPS6344701A (ja) | 1986-04-01 | 1986-12-22 | 感湿体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6344701A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2053293A1 (en) * | 1990-02-26 | 1991-08-27 | Hiroshi Kuroshima | Humidity-sensing element |
-
1986
- 1986-12-22 JP JP61306031A patent/JPS6344701A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6344701A (ja) | 1988-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4017820A (en) | Humidity sensor with multiple electrode layers separated by a porous monolithic ceramic dielectric structure | |
| US4357426A (en) | Humidity sensitive ceramics | |
| US4677415A (en) | Ceramic humidity sensor | |
| US4422129A (en) | Humidity sensor | |
| US4280115A (en) | Humidity sensor | |
| JPH043081B2 (ja) | ||
| EP0045950A2 (en) | Moisture sensitive element | |
| JPH0218310B2 (ja) | ||
| KR840000260B1 (ko) | 감습소자 | |
| JPH0378761B2 (ja) | ||
| JPH027162B2 (ja) | ||
| EP0470250A1 (en) | Moisture sensor | |
| JP3494348B2 (ja) | 感湿抵抗材料及びそれを用いた湿度センサ | |
| CA1175676A (en) | Humidity sensor | |
| JPH04132653A (ja) | 湿度センサー素子 | |
| JPS6351363B2 (ja) | ||
| JPH0379802B2 (ja) | ||
| JPH04238260A (ja) | 感湿素子 | |
| JPH0237046B2 (ja) | ||
| JPH04212049A (ja) | 感湿誘電損失体素子 | |
| JPS58212101A (ja) | 湿度センサ | |
| JPS6116935B2 (ja) | ||
| JPS6235058B2 (ja) | ||
| JPS6313146B2 (ja) | ||
| JPH05288704A (ja) | 湿度センサ |