JPH058841B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は湿度によつて電気抵抗が変化する新規
な感湿抵抗体に関する。 〔従来の技術〕 感湿抵抗体としては、従来より塩化リチウムな
どの電解質系のものが用いられていたが、近年金
属酸化物系のものの方が電解質系のものよりも経
時変化が小さく適用できる相対湿度測定領域も広
く優れているため、その使用比率の伸びに著しい
ものがある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし従来の金属酸化物感湿抵抗体はTiO₂、
SnO₂、V₂O₅、MgCrO₄などを適宜に配合し、焼
結して得られるものであり、この焼結体を感湿抵
抗体として湿度測定に使用すると、その表面に水
分が漸次吸着され、金属酸化物が水酸化物に変化
するため感度が低下し、信頼できる湿度測定がで
きなかつた。そのため従来は感湿抵抗体周辺に加
熱クリーニング機構を設けて、これを定期的に作
動させ、感湿抵抗体を加熱して元の金属酸化物焼
結体の状態に戻す必要があつた。しかしその間湿
度測定を中断しなければならなかつた。 したがつて金属酸化物系感湿抵抗体に加熱クリ
ーニング機構を設けた従来の湿度センサーは構造
が複雑となるため、量産性が悪くコスト上昇をま
ねき、しかもこの感湿抵抗体を用いた湿度センサ
ーは不連続測定であるため、連続測定を必要とす
る機器への使用ができないという欠点を有してい
た。 そこで本発明者らは上記欠点を改善するため
に、水酸化物の生成しない感湿抵抗体を開発すべ
く、感湿抵抗体の原料組成物について鋭意研究を
重ねた結果、下記に述べる発明を完成した。 〔問題を解決するための手段〕 すなわち、本発明は酸化マンガン及び酸化クロ
ムにMe₃VO₄（MeはLi、Na、Ｋのなかから選ば
れた少なくとも１種）及び酸化鉛を添加した組成
物の焼結体からなる感湿抵抗体を要旨とする。 酸化マンガンはマンガンの原子価に応じて数種
の酸化物、例えばMnO、MnO₂、Mn₂O₅などが
あり、いずれも使用できる。酸化クロムも同様に
Cr₂O₃、CrO₃など数種の酸化物があり、いずれも
使用できる。酸化鉛も原子価に応じて数種の酸化
物例えばPbO、PbO₂、Pb₂O₃、Pb₃O₄などがあ
り、いずれも使用できる。 ここでMe₃VO₄のMeはLi、Na、Ｋのなかから
選ばれたもので、これらアルカリ金属１種からな
る化合物、例えばLi₃VO₄、Na₃VO₄、K₃VO₄を
単独で使用しても、あるいは混合して用いてもよ
い。またMeに２種以上のアルカリ金属を含む化
合物、例えば（Li、Na、Ｋ）VO₄のような化合
物を用いることもできる。なお好ましいアルカリ
金属はLiである。 上記化合物は適宜に配合し組成物とすることが
できるが、好ましい範囲はMe₃VO₄が１〜25モル
％、酸化鉛はPbO換算値で１〜25モル％であり、
酸化マンガンおよび酸化クロムは、それぞれの酸
化物をMnO₂、Cr₂O₃に換算し、その合計量の配
合割合が50〜98モル％である。 Me₃VO₄が１モル％未満では感度が低くなる傾
向にあり、25モル％を超えて添加しても感湿抵抗
体の特性はさほど改善されず、コストのみ上昇す
るので好ましくない。酸化鉛の配合量が１モル％
未満では感湿抵抗体としたとき、その形状を十分
に保持するだけの強度や基板、電極への付着強度
が弱くなるので、その分取扱いに配慮する必要が
あり、25モル％を超えると電気抵抗値が増加し、
電気回路が複雑になり高価になるので好ましくな
い。酸化マンガンおよび酸化クロムの合計量が50
％モル未満の場合、あるいは98モル％を超える場
合にはMe₃VO₄、あるいは酸化鉛が過多または過
少になり、それぞれの化合物の過多、または過少
による前述のような欠点を生じ好ましくない。酸
化マンガンと酸化クロムとの配合割合は適宜に行
つてよいが、好ましいのは３：１〜１：３（モル
比）である。 以上説明した各化合物を適宜に配合した組成物
は慣用の焼結炉を用いて適当な温度で焼結すれば
目的とする感湿抵抗体が得られる。なお各化合物
は粉末にして配合するが、その細かさは特に限定
されるものではない。 次に本発明の感湿抵抗体を第１図に示すような
形状に厚膜技術を用いてつくる場合について説明
する。 まず適宜な細かさを有するMe₃VO₄、酸化鉛、
酸化マンガンおよび酸化クロムを所望の割合に配
合した組成物をつくり、これとビヒクルとして、
たとえばエチルセルロース、ブチルカルビトール
アセテート、テレピネオール、アクリル樹脂など
から適宜に選択したものとをローラミル、ボール
ミルその他の混合機で十分に混合してペーストを
つくる。そのペーストを予め一対の電極が付設し
てある絶縁性基板上にスクリーン印刷し、ペース
トを焼結させる。この半製品を慣用の焼成炉で、
たとえば750〜950℃で焼結することによつて本発
明の感湿抵抗体が得られる。 〔実施例〕 実施例、比較例 市販のMe₃VO₄、PbO、MnO₂、Cr₂Oの各粉末
を表１に示すように、それぞれ配合した後、磁製
ボールミルで混合し、得られた各混合物にエチル
セルロース、ブチルカルビトールアセテート、テ
レピネオールからなるビヒクルを加え、ロールを
用いて均一なペーストをつくつた。 得られた各ペーストを予めくし形のAu電極お
よび端子取り出し用Ag−Pd電極を付設したアル
ミナ絶縁基板上にスクリーン印刷し、乾燥したの
ち、空気中で850℃、60分間焼結させて感湿抵抗
体を製造した。 得られたそれぞれの感湿抵抗体にリード線をハ
ンダ付けして第１図に示す形状の湿度センサーを
つくつた。 以上のようにして得た各湿度センサーに測定器
を接続し、20℃における相対湿度30％のときと、
90％のときの電気抵抗値を測定し、その結果を同
表に併記した。 次いで表１、No.２の組成物を用いてつくつた感
湿抵抗体を相対湿度90％の室内に2000時間放置
し、その間における相対湿度を測定し、その結果
を第２図に示した。これによると長時間の測定中
感度の低下は僅かであり、加熱クリーニングをし
なくても連続測定が可能であり、感湿抵抗体表面
を観察したところ水酸化物などの生成はなかつ
た。 比較例として市販のTiO₂系の加熱クリーニン
グ機構を付設した湿度センサーを相対湿度90％の
室内に放置し、4.5時間湿度測定および

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなごとく、本発明
の感湿抵抗体は広範囲な相対湿度を感度よく連続
的に測定することができる。したがつて、この感
湿抵抗体を用いた湿度センサーは従来用いられて
いる加熱クリーニング機構を要しないのでセンサ
ーの構造が簡略化でき、量産性が飛躍的に向上す
ると共に低価格化が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の感湿抵抗体を用いた湿度セン
サーの例を示す（ａは平面図、ｂは断面図）。第
２図および第３図はそれぞれ表１、No.２の組成の
湿度センサーおよび従来の加熱クリーニング機構
を付設した湿度センサーを室内に放置した場合の
感湿特性変化図である。 １……アルミナ絶縁基板、２……くし形Au電
極、３……リード線取り付け用Ag−Pd電極、４
……感湿抵抗体、５……リード線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 酸化マンガン及び酸化クロムにMe₃VO₄（Me
   はLi、Na、Ｋのなかから選ばれた少なくとも１
   種）及び酸化鉛を添加した組成物の焼結体からな
   る感湿抵抗体。