JPH0572157A - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
- Publication number
- JPH0572157A JPH0572157A JP25831991A JP25831991A JPH0572157A JP H0572157 A JPH0572157 A JP H0572157A JP 25831991 A JP25831991 A JP 25831991A JP 25831991 A JP25831991 A JP 25831991A JP H0572157 A JPH0572157 A JP H0572157A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- humidity
- humidity sensing
- sensing element
- sensitive element
- porcelain
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 低湿度から高湿度にかけて高い感度を示し、
高安定性と高速応答性を有する感湿素子を提供する。 【構成】 ＳｒＴｉＯ3 を主成分として、Ｎｂ，Ｗ，Ｔ
ａ，Ｉｎまたは希土類元素の酸化物を加えた素体に、Ｃ
ｕＯ，ＰｂＯ，Ｂｉ2 Ｏ3 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｖ2 Ｏ5 ，Ｍ
ｏＯ3 の中から選ばれる少なくとも一種の金属酸化物と
ガラス組成のＮａ酸化化合物とを含有させた感湿体１２
を用いて、感湿素子１０を形成する。感湿体１２はバル
ク型の磁器として形成してもよいし、薄膜状に形成して
もよい。この感湿素子は、相対湿度と誘電損失とがほぼ
対数的に直線関係を示す。
高安定性と高速応答性を有する感湿素子を提供する。 【構成】 ＳｒＴｉＯ3 を主成分として、Ｎｂ，Ｗ，Ｔ
ａ，Ｉｎまたは希土類元素の酸化物を加えた素体に、Ｃ
ｕＯ，ＰｂＯ，Ｂｉ2 Ｏ3 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｖ2 Ｏ5 ，Ｍ
ｏＯ3 の中から選ばれる少なくとも一種の金属酸化物と
ガラス組成のＮａ酸化化合物とを含有させた感湿体１２
を用いて、感湿素子１０を形成する。感湿体１２はバル
ク型の磁器として形成してもよいし、薄膜状に形成して
もよい。この感湿素子は、相対湿度と誘電損失とがほぼ
対数的に直線関係を示す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は感湿素子に関し、特に
たとえば、湿度センサなどに用いられる感湿素子に関す
る。
たとえば、湿度センサなどに用いられる感湿素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】感湿素子は湿度に敏感に感応する素子で
あり、湿度の測定用素子や湿度調節用のセンサとして用
いられる。たとえばＦｅ2 Ｏ3 ，Ｎｉ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ
3 などの金属酸化物の吸水性に優れた性質を利用して、
これらの金属酸化物を使用した感湿素子が製作されてい
た。
あり、湿度の測定用素子や湿度調節用のセンサとして用
いられる。たとえばＦｅ2 Ｏ3 ，Ｎｉ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ
3 などの金属酸化物の吸水性に優れた性質を利用して、
これらの金属酸化物を使用した感湿素子が製作されてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来の金属酸化物を使用した感湿素子は抵抗値が高か
った。そのため、水分の吸脱着現象によって抵抗値の変
化があっても、その変化を電気的に精度よく検出するこ
とが困難であった。
の従来の金属酸化物を使用した感湿素子は抵抗値が高か
った。そのため、水分の吸脱着現象によって抵抗値の変
化があっても、その変化を電気的に精度よく検出するこ
とが困難であった。
【０００４】そこで、測定の容易な抵抗値の素子とする
ために、これらの金属酸化物に、アルカリ金属系の物
質、たとえばＮａ，Ｌｉなどの化合物を添加混合するこ
とが試みられている。
ために、これらの金属酸化物に、アルカリ金属系の物
質、たとえばＮａ，Ｌｉなどの化合物を添加混合するこ
とが試みられている。
【０００５】しかし、この方法によれば、抵抗の絶対値
は減少するものの、高湿度の状態では、アルカリ金属系
化合物が溶出し、感湿抵抗特性が変化してしまう。この
ような理由によって、実際にこの方法を使用することは
難しい。また、これらの従来の素子は、物理吸着した水
のイオン伝導によって、イオン化しやすい低濃度の成分
を含む雰囲気に触れるだけで、感湿抵抗特性が変化して
しまう。
は減少するものの、高湿度の状態では、アルカリ金属系
化合物が溶出し、感湿抵抗特性が変化してしまう。この
ような理由によって、実際にこの方法を使用することは
難しい。また、これらの従来の素子は、物理吸着した水
のイオン伝導によって、イオン化しやすい低濃度の成分
を含む雰囲気に触れるだけで、感湿抵抗特性が変化して
しまう。
【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、低
湿度から高湿度にかけて高い感度を示し、高安定性と高
速応答性を有する感湿素子を提供することである。
湿度から高湿度にかけて高い感度を示し、高安定性と高
速応答性を有する感湿素子を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、ＳｒＴｉＯ
3 を主成分として、Ｎｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｉｎまたは希土類
元素の酸化物を加えた素体に、ＣｕＯ，ＰｂＯ，Ｂｉ2
Ｏ3 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｖ2 Ｏ5 ，ＭｏＯ3 の中から選ばれ
る少なくとも一種の金属酸化物とガラス組成のＮａ酸化
化合物とを含有させた磁器または膜を用いた、感湿素子
である。
3 を主成分として、Ｎｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｉｎまたは希土類
元素の酸化物を加えた素体に、ＣｕＯ，ＰｂＯ，Ｂｉ2
Ｏ3 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｖ2 Ｏ5 ，ＭｏＯ3 の中から選ばれ
る少なくとも一種の金属酸化物とガラス組成のＮａ酸化
化合物とを含有させた磁器または膜を用いた、感湿素子
である。
【０００８】
【作用】本発明に係る感湿素子に用いられる磁器または
膜は一種の誘電体であり、電極を付与すると、湿度に応
じて電極間の誘電損失が大きく変化する。
膜は一種の誘電体であり、電極を付与すると、湿度に応
じて電極間の誘電損失が大きく変化する。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、この感湿素子に用いら
れる磁器または膜の相対湿度−誘電正接特性は、低湿度
から高湿度にかけて、ほぼ対数的に直線性を示す。その
ため、低湿度から高湿度にかけて高い感度を示し、高安
定性と高速応答性を有する感湿素子を得ることができ
る。
れる磁器または膜の相対湿度−誘電正接特性は、低湿度
から高湿度にかけて、ほぼ対数的に直線性を示す。その
ため、低湿度から高湿度にかけて高い感度を示し、高安
定性と高速応答性を有する感湿素子を得ることができ
る。
【００１０】また、本発明に係る感湿素子に用いられる
磁器または膜は一種の誘電体であるため、誘電正接特性
だけでなく、湿度に対する容量特性の変化も出現できる
素子をつくることもできる。さらに、この磁器または膜
の組成は、ペロブスカイト構造の結晶構造をとる化合物
であるため、誘電正接の温度変化も小さい。そのため、
雰囲気温度の変化にかかわらず、正確に温度を測定する
ことができる。また、この感湿素子を用いれば、交流電
圧印加によって流れる電流と電圧との位相差を簡単な位
相検出回路を用いて測定することによって、容易に相対
湿度０〜１００％の全湿度領域において湿度検知ができ
る。しかも、本発明に係る感湿素子は従来の磁器製造技
術または薄膜製造技術で簡単に製造することができる。
磁器または膜は一種の誘電体であるため、誘電正接特性
だけでなく、湿度に対する容量特性の変化も出現できる
素子をつくることもできる。さらに、この磁器または膜
の組成は、ペロブスカイト構造の結晶構造をとる化合物
であるため、誘電正接の温度変化も小さい。そのため、
雰囲気温度の変化にかかわらず、正確に温度を測定する
ことができる。また、この感湿素子を用いれば、交流電
圧印加によって流れる電流と電圧との位相差を簡単な位
相検出回路を用いて測定することによって、容易に相対
湿度０〜１００％の全湿度領域において湿度検知ができ
る。しかも、本発明に係る感湿素子は従来の磁器製造技
術または薄膜製造技術で簡単に製造することができる。
【００１１】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【００１２】
【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す図解図であ
り、図２はこの発明の他の実施例を示す図解図である。
すなわち、図１は全面に電極を設けたバルク型の感湿素
子を示す図解図であり、図２は櫛形電極を有する薄膜型
の感湿素子を示す図解図である。
り、図２はこの発明の他の実施例を示す図解図である。
すなわち、図１は全面に電極を設けたバルク型の感湿素
子を示す図解図であり、図２は櫛形電極を有する薄膜型
の感湿素子を示す図解図である。
【００１３】図１に示す感湿素子１０はバルク型の感湿
体１２を含み、この感湿体１２の両面には、対向して電
極１４が形成される。さらに、おのおのの電極１４の主
面には、それぞれリード端子１６が接続される。
体１２を含み、この感湿体１２の両面には、対向して電
極１４が形成される。さらに、おのおのの電極１４の主
面には、それぞれリード端子１６が接続される。
【００１４】また、図２に示す感湿素子１０は支持基板
１８を含み、この支持基板１８の一方主面上には、薄膜
型の感湿体１２が形成される。この感湿体１２の一方主
面には、２つの櫛型の電極２０が形成される。さらに、
おのおのの電極２０の主面には、それぞれリード端子１
６が接続される。これらの感湿体１２は、ＳｒＴｉＯ3
を主成分としてＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｉｎまたは希土類元素
の酸化物を加えた素体に、ＣｕＯ，ＰｂＯ，Ｂｉ
2 Ｏ3 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｖ2 Ｏ5 ，ＭｏＯ3 の中から選ば
れる少なくとも一種の金属酸化物とガラス組成のＮａ酸
化化合物とを含有させたものである。
１８を含み、この支持基板１８の一方主面上には、薄膜
型の感湿体１２が形成される。この感湿体１２の一方主
面には、２つの櫛型の電極２０が形成される。さらに、
おのおのの電極２０の主面には、それぞれリード端子１
６が接続される。これらの感湿体１２は、ＳｒＴｉＯ3
を主成分としてＮｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｉｎまたは希土類元素
の酸化物を加えた素体に、ＣｕＯ，ＰｂＯ，Ｂｉ
2 Ｏ3 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｖ2 Ｏ5 ，ＭｏＯ3 の中から選ば
れる少なくとも一種の金属酸化物とガラス組成のＮａ酸
化化合物とを含有させたものである。
【００１５】図１および図２に示すような感湿体は、磁
器であっても、薄膜であっても、本質的な機能は同じで
ある。したがって、図１のバルク型の素子について以下
に説明する。
器であっても、薄膜であっても、本質的な機能は同じで
ある。したがって、図１のバルク型の素子について以下
に説明する。
【００１６】まず、出発原料として、ＳｒＣＯ3 ，Ｔｉ
Ｏ2 ，ＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 および希土類元素の酸化
物粉末の各原料を秤量して、秤量物を得た。これらの秤
量物を湿式混合して乾燥した後、１１５０℃で２時間仮
焼し、仮焼物を得た。
Ｏ2 ，ＣａＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 および希土類元素の酸化
物粉末の各原料を秤量して、秤量物を得た。これらの秤
量物を湿式混合して乾燥した後、１１５０℃で２時間仮
焼し、仮焼物を得た。
【００１７】次に、この仮焼物を粉砕し、得られた造粒
物を成形し、成形体を得た。この成形体を空気中で１１
５０℃，２時間焼成した後、Ｈ2 とＮ2 とを混合した混
合ガスの還元雰囲気中で１４００℃，３時間焼成して、
磁器を得た。
物を成形し、成形体を得た。この成形体を空気中で１１
５０℃，２時間焼成した後、Ｈ2 とＮ2 とを混合した混
合ガスの還元雰囲気中で１４００℃，３時間焼成して、
磁器を得た。
【００１８】一方、Ｎａ2 Ｏ，ＳｉＯ2 を一定比で溶融
させてなる化合物と、ＣｕＯ，ＰｂＯ，Ｂｉ2 Ｏ3 ，Ｓ
ｂ2 Ｏ3 ，Ｖ2 Ｏ3 ，ＭｏＯ3 などの添加物とを混合
し、それぞれ粉砕して、化合物粉末を得た。
させてなる化合物と、ＣｕＯ，ＰｂＯ，Ｂｉ2 Ｏ3 ，Ｓ
ｂ2 Ｏ3 ，Ｖ2 Ｏ3 ，ＭｏＯ3 などの添加物とを混合
し、それぞれ粉砕して、化合物粉末を得た。
【００１９】上記のようにして得られた磁器に、この化
合物粉末を塗布し、１２００℃で３時間熱拡散を行い、
感湿体１２を得た。
合物粉末を塗布し、１２００℃で３時間熱拡散を行い、
感湿体１２を得た。
【００２０】なお、感湿体１２が薄膜の場合には、スパ
ッタリング，蒸着，スクリーン印刷などによって形成し
て、磁器と同様な感湿体１２が得られる。
ッタリング，蒸着，スクリーン印刷などによって形成し
て、磁器と同様な感湿体１２が得られる。
【００２１】こうして得られた感湿体１２の対向面に、
Ａｇペーストを塗布し焼き付けて、電極１４を形成し
た。なお、電極１４はＰｔ，Ａｕ，Ｒｕ系でもよい。
Ａｇペーストを塗布し焼き付けて、電極１４を形成し
た。なお、電極１４はＰｔ，Ａｕ，Ｒｕ系でもよい。
【００２２】図３は前記のようにして得られたＳｒＴｉ
Ｏ3 系の感湿素子の相対湿度と誘電損失との関係を示す
グラフである。また、図４はこの感湿素子の誘電損失の
応答性を示すグラフである。
Ｏ3 系の感湿素子の相対湿度と誘電損失との関係を示す
グラフである。また、図４はこの感湿素子の誘電損失の
応答性を示すグラフである。
【００２３】図３に示すように、本発明に係る感湿素子
は、相対湿度と誘電損失とが低湿度から高湿度にかけて
ほぼ対数的に直線性を示す。したがって、低湿度から高
湿度にかけて、高感度で湿度を測定することができる。
また、図４に示すように、本発明に係る感湿素子は、湿
度に対する応答性が非常に早い。
は、相対湿度と誘電損失とが低湿度から高湿度にかけて
ほぼ対数的に直線性を示す。したがって、低湿度から高
湿度にかけて、高感度で湿度を測定することができる。
また、図４に示すように、本発明に係る感湿素子は、湿
度に対する応答性が非常に早い。
【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。
【図２】この発明の他の実施例を示す図解図である。
【図３】本発明に係る感湿素子の相対湿度と誘電損失と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る感湿素子の誘電損失の応答性を示
すグラフである。
すグラフである。
１０ 感湿素子 １２ 感湿体 １４，２０ 電極 １６ リード端子 １８ 支持基板
Claims (1)
- 【請求項１】 ＳｒＴｉＯ3 を主成分として、Ｎｂ，
Ｗ，Ｔａ，Ｉｎまたは希土類元素の酸化物を加えた素体
に、ＣｕＯ，ＰｂＯ，Ｂｉ2 Ｏ3 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｖ2 Ｏ
5 ，ＭｏＯ3 の中から選ばれる少なくとも一種の金属酸
化物とガラス組成のＮａ酸化化合物とを含有させた磁器
または膜を用いた、感湿素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25831991A JPH0572157A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25831991A JPH0572157A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 感湿素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0572157A true JPH0572157A (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=17318595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25831991A Pending JPH0572157A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0572157A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005017285A (ja) * | 2003-05-30 | 2005-01-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 湿度センサ及び湿度センサの使用方法 |
| WO2012099088A1 (ja) * | 2011-01-21 | 2012-07-26 | 株式会社村田製作所 | 感湿セラミック材料および感湿セラミック素子 |
| US9018963B2 (en) | 2011-09-09 | 2015-04-28 | Azbil Corporation | Environment sensor |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP25831991A patent/JPH0572157A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005017285A (ja) * | 2003-05-30 | 2005-01-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 湿度センサ及び湿度センサの使用方法 |
| WO2012099088A1 (ja) * | 2011-01-21 | 2012-07-26 | 株式会社村田製作所 | 感湿セラミック材料および感湿セラミック素子 |
| CN103328961A (zh) * | 2011-01-21 | 2013-09-25 | 株式会社村田制作所 | 湿敏陶瓷材料及湿敏陶瓷元件 |
| JPWO2012099088A1 (ja) * | 2011-01-21 | 2014-06-30 | 株式会社村田製作所 | 感湿セラミック材料および感湿セラミック素子 |
| US9018963B2 (en) | 2011-09-09 | 2015-04-28 | Azbil Corporation | Environment sensor |
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