JPH11335161A - ＺｒＯ２磁器 - Google Patents
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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-
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液体又は液体の蒸気を含む気体中における安
定性と靱性を兼ね備え、侵蝕されにくく、かつ強度を有
するＺｒＯ2磁器を提供する。 【解決手段】 少なくともその一部が液体又は液体の蒸
気を含む気体に接するＺｒＯ2磁器たわみ部材におい
て、上記接触部の相対密度（嵩密度／理論密度）を９５
％以上とし、かつ、上記接触部に立方晶を７５％以上含
有させる。
定性と靱性を兼ね備え、侵蝕されにくく、かつ強度を有
するＺｒＯ2磁器を提供する。 【解決手段】 少なくともその一部が液体又は液体の蒸
気を含む気体に接するＺｒＯ2磁器たわみ部材におい
て、上記接触部の相対密度（嵩密度／理論密度）を９５
％以上とし、かつ、上記接触部に立方晶を７５％以上含
有させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、流体センサ等の
部材として使用されるＺｒＯ2磁器及び耐水性ＺｒＯ2部
材に関する。
部材として使用されるＺｒＯ2磁器及び耐水性ＺｒＯ2部
材に関する。
【０００２】
【従来の技術】 ＺｒＯ2磁器は、流体センサにおいて
圧電・電歪素子を設けるための振動板を含む構成材料と
して広く用いられている。例えば、流体センサは、通
常、図５に示すように、板状部材２に圧電・電歪素子１
０を設けたセンサ部とセンサ部を支える筒状部材１とを
有し、筒状部材１の内部に被験流体を導入して、その粘
度、特定の化合物の検出等を行うことにより、例えば電
池の劣化の度合い等を測定するものであるが、この板状
部材２及び筒状部材１は、ともにＺｒＯ2にて構成され
る。このようなＺｒＯ2としては、通常、３〜４ｍｏｌ
％のイットリアを含有させた部分安定化ＺｒＯ2が使用
される。
圧電・電歪素子を設けるための振動板を含む構成材料と
して広く用いられている。例えば、流体センサは、通
常、図５に示すように、板状部材２に圧電・電歪素子１
０を設けたセンサ部とセンサ部を支える筒状部材１とを
有し、筒状部材１の内部に被験流体を導入して、その粘
度、特定の化合物の検出等を行うことにより、例えば電
池の劣化の度合い等を測定するものであるが、この板状
部材２及び筒状部材１は、ともにＺｒＯ2にて構成され
る。このようなＺｒＯ2としては、通常、３〜４ｍｏｌ
％のイットリアを含有させた部分安定化ＺｒＯ2が使用
される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、３〜
４ｍｏｌ％のイットリアを含有するＺｒＯ2は、強度的
には十分なのであるが、長期耐久性、信頼性に欠けると
いう問題があった。即ち、液体又は液体の蒸気を含む気
体に長期間接触させると、例えば、流体センサの部材と
して用いた場合には、以下のような問題点があった。
４ｍｏｌ％のイットリアを含有するＺｒＯ2は、強度的
には十分なのであるが、長期耐久性、信頼性に欠けると
いう問題があった。即ち、液体又は液体の蒸気を含む気
体に長期間接触させると、例えば、流体センサの部材と
して用いた場合には、以下のような問題点があった。
【０００４】 即ち、例えば、流体センサを電池の劣化
の評価に用いる場合には、電池の劣化溶液の粘度と硫酸
の濃度との間に一定の相関関係があること、及び電池の
劣化に伴って電解液中の酸濃度が変化することを利用し
て劣化の度合いを評価するが、この場合、電解液である
酸溶液が直接、振動板、筒状部材に接触することとな
る。比較的短期間における使用に際しては何ら問題はな
いが、非常に長い期間、例えば数年〜数十年に渡る連続
した酸溶液との接触が続いた場合、振動板と筒状部材が
侵蝕されることがある。発明者らが行った加速試験にお
いては、８０℃−４０％硫酸に連続して接触させた場
合、３ｍｏｌのイットリアを含有する磁器では５〜３０
日、４ｍｏｌのイットリアを含有する磁器では１０〜４
０日で、硫酸が振動板の反対側に漏出してくるという問
題があった。
の評価に用いる場合には、電池の劣化溶液の粘度と硫酸
の濃度との間に一定の相関関係があること、及び電池の
劣化に伴って電解液中の酸濃度が変化することを利用し
て劣化の度合いを評価するが、この場合、電解液である
酸溶液が直接、振動板、筒状部材に接触することとな
る。比較的短期間における使用に際しては何ら問題はな
いが、非常に長い期間、例えば数年〜数十年に渡る連続
した酸溶液との接触が続いた場合、振動板と筒状部材が
侵蝕されることがある。発明者らが行った加速試験にお
いては、８０℃−４０％硫酸に連続して接触させた場
合、３ｍｏｌのイットリアを含有する磁器では５〜３０
日、４ｍｏｌのイットリアを含有する磁器では１０〜４
０日で、硫酸が振動板の反対側に漏出してくるという問
題があった。
【０００５】 これは、ＺｒＯ2を、液体又は液体の蒸
気を含む気体中に放置すると、ＺｒＯ2の結晶構造のう
ち、正方晶相（テトラゴナル相）が単斜晶相（モノクリ
ニック相）へと徐々に変態することによると考えられ
る。
気を含む気体中に放置すると、ＺｒＯ2の結晶構造のう
ち、正方晶相（テトラゴナル相）が単斜晶相（モノクリ
ニック相）へと徐々に変態することによると考えられ
る。
【０００６】 このような不都合を回避するために、Ｚ
ｒＯ2の結晶構造を、液体又は液体の蒸気を含む気体中
で結晶構造の安定な立方晶とすることも考えられるが、
この場合には靱性が小さくもろくなるため、図６に示す
ように、振動板・筒状部材一体構造物の応力集中部分に
クラック１１が発生するという問題があった。
ｒＯ2の結晶構造を、液体又は液体の蒸気を含む気体中
で結晶構造の安定な立方晶とすることも考えられるが、
この場合には靱性が小さくもろくなるため、図６に示す
ように、振動板・筒状部材一体構造物の応力集中部分に
クラック１１が発生するという問題があった。
【０００７】 又、原料粉末の粒径を小さくしたり、マ
グネシア、アルミナ等の添加物を添加等することによ
り、結晶粒子を小さくする等して、ＺｒＯ2磁器に液体
又は液体の蒸気を含む気体中での安定性を付与する方法
もあるが、安定性が不足することや、振動板に圧電・電
歪素子を設ける際に高温で焼成しなければならないた
め、結局は結晶粒子が大きくなってしまい、上記の安定
性が損なわれるという問題があった。
グネシア、アルミナ等の添加物を添加等することによ
り、結晶粒子を小さくする等して、ＺｒＯ2磁器に液体
又は液体の蒸気を含む気体中での安定性を付与する方法
もあるが、安定性が不足することや、振動板に圧電・電
歪素子を設ける際に高温で焼成しなければならないた
め、結局は結晶粒子が大きくなってしまい、上記の安定
性が損なわれるという問題があった。
【０００８】 本発明は、このような状況に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、液体又は液
体の蒸気を含む気体中における安定性と靱性を兼ね備
え、侵蝕されにくく、かつ強度を有するＺｒＯ2磁器を
提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、液体又は液
体の蒸気を含む気体中における安定性と靱性を兼ね備
え、侵蝕されにくく、かつ強度を有するＺｒＯ2磁器を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、少なくともその一部が液体又は液体の蒸気を含む気
体に接するＺｒＯ2磁器たわみ部材において、上記接触
部の相対密度（嵩密度／理論密度）が９５％以上であ
り、かつ、上記接触部が立方晶を７５％以上含有するＺ
ｒＯ2磁器が提供される。
ば、少なくともその一部が液体又は液体の蒸気を含む気
体に接するＺｒＯ2磁器たわみ部材において、上記接触
部の相対密度（嵩密度／理論密度）が９５％以上であ
り、かつ、上記接触部が立方晶を７５％以上含有するＺ
ｒＯ2磁器が提供される。
【００１０】 上記のＺｒＯ2磁器においては、ＺｒＯ2
磁器たわみ部材が、接触部と接触部に隣接する基体とか
らなり、基体が正方晶、立方晶と正方晶又は立方晶と正
方晶と単斜晶の混合相からなることが好ましい。又、接
触部が基体の少なくとも１つの面の表面を覆い、かつ、
接触部の厚さが基体の最も薄い部分の厚さの０．２〜２
倍であることが好ましい。
磁器たわみ部材が、接触部と接触部に隣接する基体とか
らなり、基体が正方晶、立方晶と正方晶又は立方晶と正
方晶と単斜晶の混合相からなることが好ましい。又、接
触部が基体の少なくとも１つの面の表面を覆い、かつ、
接触部の厚さが基体の最も薄い部分の厚さの０．２〜２
倍であることが好ましい。
【００１１】 上記のＺｒＯ2磁器は、ＺｒＯ2磁器から
成る筒状部材と、上記基体から成る板状部材の少なくと
も一方の面に接触部を設けて成るＺｒＯ2磁器たわみ部
材とから成り、上記筒状部材の一方の端面と、板状部材
に設けた接触部とが接触し、かつ、接触部が筒状部材の
開口部を閉塞するように、ＺｒＯ2磁器たわみ部材とそ
の支持部材である筒状部材とを一体構造物としたもので
あってもよい。
成る筒状部材と、上記基体から成る板状部材の少なくと
も一方の面に接触部を設けて成るＺｒＯ2磁器たわみ部
材とから成り、上記筒状部材の一方の端面と、板状部材
に設けた接触部とが接触し、かつ、接触部が筒状部材の
開口部を閉塞するように、ＺｒＯ2磁器たわみ部材とそ
の支持部材である筒状部材とを一体構造物としたもので
あってもよい。
【００１２】 又、上記のＺｒＯ2磁器は、ＺｒＯ2磁器
から成る筒状部材と、上記基体から成る板状部材の少な
くとも一方の面に接触部を設けて成るＺｒＯ2磁器たわ
み部材とから成り、上記筒状部材の少なくとも一方の端
面に、接触部と同じ構成を有する接続層を有し、上記接
続層と上記板状部材に設けた接触部とが接触し、かつ、
接触部が筒状部材の開口部を閉塞するように、ＺｒＯ2
磁器たわみ部材とその支持部材である筒状部材とを一体
構造物としたものであってもよい。
から成る筒状部材と、上記基体から成る板状部材の少な
くとも一方の面に接触部を設けて成るＺｒＯ2磁器たわ
み部材とから成り、上記筒状部材の少なくとも一方の端
面に、接触部と同じ構成を有する接続層を有し、上記接
続層と上記板状部材に設けた接触部とが接触し、かつ、
接触部が筒状部材の開口部を閉塞するように、ＺｒＯ2
磁器たわみ部材とその支持部材である筒状部材とを一体
構造物としたものであってもよい。
【００１３】 又、上記のＺｒＯ2磁器は、ＺｒＯ2磁器
から成る筒状部材と、上記接触部から成る板状部材であ
るＺｒＯ2磁器たわみ部材とから成り、上記筒状部材の
一方の端面と、上記板状部材とが接触し、かつ、接触部
が筒状部材の開口部を閉塞するように、ＺｒＯ2磁器た
わみ部材とその支持部材である筒状部材とを一体構造物
としたものであってもよい。
から成る筒状部材と、上記接触部から成る板状部材であ
るＺｒＯ2磁器たわみ部材とから成り、上記筒状部材の
一方の端面と、上記板状部材とが接触し、かつ、接触部
が筒状部材の開口部を閉塞するように、ＺｒＯ2磁器た
わみ部材とその支持部材である筒状部材とを一体構造物
としたものであってもよい。
【００１４】 又、上記のＺｒＯ2磁器は、ＺｒＯ2磁器
から成る筒状部材と、上記接触部から成る板状部材であ
るＺｒＯ2磁器たわみ部材とから成り、上記筒状部材の
少なくとも一方の端面に、接触部と同じ構成を有する接
続層を有し、接続層と板状部材とが接触し、かつ、接触
部が筒状部材の開口部を閉塞するように、ＺｒＯ2磁器
たわみ部材とその支持部材である筒状部材とを一体構造
物としたものであってもよい。
から成る筒状部材と、上記接触部から成る板状部材であ
るＺｒＯ2磁器たわみ部材とから成り、上記筒状部材の
少なくとも一方の端面に、接触部と同じ構成を有する接
続層を有し、接続層と板状部材とが接触し、かつ、接触
部が筒状部材の開口部を閉塞するように、ＺｒＯ2磁器
たわみ部材とその支持部材である筒状部材とを一体構造
物としたものであってもよい。
【００１５】 又、本発明のＺｒＯ2磁器においては、
ＺｒＯ2磁器たわみ部材とその支持部材である筒状部材
とで形成される空間の内壁にさらに相対密度（嵩密度／
理論密度）が９５％以上であり、かつ、立方晶を７５％
以上含有する接触部を設けることが好ましい。
ＺｒＯ2磁器たわみ部材とその支持部材である筒状部材
とで形成される空間の内壁にさらに相対密度（嵩密度／
理論密度）が９５％以上であり、かつ、立方晶を７５％
以上含有する接触部を設けることが好ましい。
【００１６】 又、本発明のＺｒＯ2磁器は、ＺｒＯ2磁
器から成る筒状部材と、前記基体から成る板状部材とか
ら成り、前記筒状部材の一方の端面と、前記板状部材と
が接触し、かつ、筒状部材の開口部を閉塞することによ
り形成される空間の内壁に相対密度（嵩密度／理論密
度）が９５％以上であり、かつ、立方晶を７５％以上含
有する接触部を設けた、ＺｒＯ2磁器たわみ部材とその
支持部材である筒状部材との一体構造物であってもよ
い。
器から成る筒状部材と、前記基体から成る板状部材とか
ら成り、前記筒状部材の一方の端面と、前記板状部材と
が接触し、かつ、筒状部材の開口部を閉塞することによ
り形成される空間の内壁に相対密度（嵩密度／理論密
度）が９５％以上であり、かつ、立方晶を７５％以上含
有する接触部を設けた、ＺｒＯ2磁器たわみ部材とその
支持部材である筒状部材との一体構造物であってもよ
い。
【００１７】 又、本発明のＺｒＯ2磁器においては、
前記筒状部材が正方晶、立方晶と正方晶又は立方晶と正
方晶と単斜晶の混合相から成る基体から成るものであっ
てもよく、筒状部材が、相対密度（嵩密度／理論密度）
が９５％以上であり、かつ、筒状部材が立方晶を７５％
以上含有する接触部から成るものであってもよく、又
は、前記筒状部材が、立方晶含有率が前記基体の立方晶
含有率よりも高く、前記接触部の立方晶含有率よりも低
い中間層からなるものであってもよい。又、本発明のＺ
ｒＯ2磁器は、筒状部材の他方の端面に、筒状部材の開
口部を覆うように蓋材を取り付け、蓋材に設けた孔部が
筒状部材の内部空間と連通するように、蓋材と筒状部材
とを一体構造物としたものであってもよい。この場合に
おいて、前記蓋材は正方晶、立方晶と正方晶又は立方晶
と正方晶と単斜晶の混合相から成る基体から成るもので
あってもよい。又、本発明のＺｒＯ2磁器においては、
基体又は筒状部材と、接触部又は接続層との間の少なく
とも１箇所に、立方晶の割合が基体又は筒状部材よりも
多く、かつ接触部又は接続層よりも少ないＺｒＯ2中間
層を設けてもよく、上記ＺｒＯ2中間層における立方晶
の割合は６０％以上９５％以下であることが好ましい。
又、本発明のＺｒＯ2磁器はＺｒＯ2磁器たわみ部材の表
面に圧電・電歪素子を設けたものであってもよい。さら
に、本発明のＺｒＯ2磁器は、鉛を含有するものであっ
てもよい。
前記筒状部材が正方晶、立方晶と正方晶又は立方晶と正
方晶と単斜晶の混合相から成る基体から成るものであっ
てもよく、筒状部材が、相対密度（嵩密度／理論密度）
が９５％以上であり、かつ、筒状部材が立方晶を７５％
以上含有する接触部から成るものであってもよく、又
は、前記筒状部材が、立方晶含有率が前記基体の立方晶
含有率よりも高く、前記接触部の立方晶含有率よりも低
い中間層からなるものであってもよい。又、本発明のＺ
ｒＯ2磁器は、筒状部材の他方の端面に、筒状部材の開
口部を覆うように蓋材を取り付け、蓋材に設けた孔部が
筒状部材の内部空間と連通するように、蓋材と筒状部材
とを一体構造物としたものであってもよい。この場合に
おいて、前記蓋材は正方晶、立方晶と正方晶又は立方晶
と正方晶と単斜晶の混合相から成る基体から成るもので
あってもよい。又、本発明のＺｒＯ2磁器においては、
基体又は筒状部材と、接触部又は接続層との間の少なく
とも１箇所に、立方晶の割合が基体又は筒状部材よりも
多く、かつ接触部又は接続層よりも少ないＺｒＯ2中間
層を設けてもよく、上記ＺｒＯ2中間層における立方晶
の割合は６０％以上９５％以下であることが好ましい。
又、本発明のＺｒＯ2磁器はＺｒＯ2磁器たわみ部材の表
面に圧電・電歪素子を設けたものであってもよい。さら
に、本発明のＺｒＯ2磁器は、鉛を含有するものであっ
てもよい。
【００１８】 又、本発明によっては、上記のＺｒＯ2
磁器を用いた流体センサが提供される。さらに、本発明
によっては、上記のＺｒＯ2磁器を構成するＺｒＯ2磁器
たわみ部材の筒状部材を配置した面とは反対の面に圧電
膜及び圧電膜に接して設けられた少なくとも１対の電極
とを有する圧電素子と、ＺｒＯ2磁器たわみ部材の筒状
部材を配置した面とは反対の面上にあって、上記１対の
電極に電気的に接続する電極端子と、上記ＺｒＯ2磁器
たわみ部材を固定するための支持体と、圧電素子と支持
体とを非接触の状態に保持するための隔離部材とを備
え、上記隔離部材を、圧電素子を包囲するようにＺｒＯ
2磁器たわみ部材の筒状部材を配置した面とは反対の面
上に周設し、かつ支持体が隔離部材を介してＺｒＯ2磁
器たわみ部材を当接固定する流体センサにおいて、上記
隔離部材が接するＺｒＯ2磁器たわみ部材の筒状部材を
配置した面とは反対の面上にガラス層を形成した流体セ
ンサが提供される。
磁器を用いた流体センサが提供される。さらに、本発明
によっては、上記のＺｒＯ2磁器を構成するＺｒＯ2磁器
たわみ部材の筒状部材を配置した面とは反対の面に圧電
膜及び圧電膜に接して設けられた少なくとも１対の電極
とを有する圧電素子と、ＺｒＯ2磁器たわみ部材の筒状
部材を配置した面とは反対の面上にあって、上記１対の
電極に電気的に接続する電極端子と、上記ＺｒＯ2磁器
たわみ部材を固定するための支持体と、圧電素子と支持
体とを非接触の状態に保持するための隔離部材とを備
え、上記隔離部材を、圧電素子を包囲するようにＺｒＯ
2磁器たわみ部材の筒状部材を配置した面とは反対の面
上に周設し、かつ支持体が隔離部材を介してＺｒＯ2磁
器たわみ部材を当接固定する流体センサにおいて、上記
隔離部材が接するＺｒＯ2磁器たわみ部材の筒状部材を
配置した面とは反対の面上にガラス層を形成した流体セ
ンサが提供される。
【００１９】 さらに、本発明によっては、水又は水蒸
気を含む雰囲気下にて使用する耐水性ＺｒＯ2部材であ
って、正方晶、立方晶と正方晶又は立方晶と正方晶と単
斜晶の混合相からなるＺｒＯ2を基体とし、水又は水蒸
気を含む雰囲気に晒される部分に、相対密度（嵩密度／
理論密度）が９５％以上であり、かつ、立方晶を７５％
以上含有するＺｒＯ2層を設けた耐水性ＺｒＯ2部材が提
供される。尚、水又は水蒸気を含む雰囲気は酸性雰囲気
であってもよい。
気を含む雰囲気下にて使用する耐水性ＺｒＯ2部材であ
って、正方晶、立方晶と正方晶又は立方晶と正方晶と単
斜晶の混合相からなるＺｒＯ2を基体とし、水又は水蒸
気を含む雰囲気に晒される部分に、相対密度（嵩密度／
理論密度）が９５％以上であり、かつ、立方晶を７５％
以上含有するＺｒＯ2層を設けた耐水性ＺｒＯ2部材が提
供される。尚、水又は水蒸気を含む雰囲気は酸性雰囲気
であってもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】 本発明のＺｒＯ2磁器において
は、その液体又は液体の蒸気を含む気体に接する部分、
即ち接触部の相対密度（嵩密度／理論密度）が９５％以
上であり、上記接触部が立方晶を７５％以上含有する。
立方晶は、液体又は液体の蒸気を含む気体中で結晶構造
が安定である一方、靱性が小さいため、接触部のみを立
方晶とすることにより、ＺｒＯ2磁器に、侵蝕されにく
く、かつ強度が大きいという性質を付与することができ
る。接触部を立方晶とするためには、具体的には、例え
ば、接触部に、イットリア（Ｙ2Ｏ3）を６〜１５モル
％、好ましくは８〜１０モル％含有させることにより行
われる。
は、その液体又は液体の蒸気を含む気体に接する部分、
即ち接触部の相対密度（嵩密度／理論密度）が９５％以
上であり、上記接触部が立方晶を７５％以上含有する。
立方晶は、液体又は液体の蒸気を含む気体中で結晶構造
が安定である一方、靱性が小さいため、接触部のみを立
方晶とすることにより、ＺｒＯ2磁器に、侵蝕されにく
く、かつ強度が大きいという性質を付与することができ
る。接触部を立方晶とするためには、具体的には、例え
ば、接触部に、イットリア（Ｙ2Ｏ3）を６〜１５モル
％、好ましくは８〜１０モル％含有させることにより行
われる。
【００２１】 相対密度（嵩密度／理論密度）を９５％
以上としたのは、９５％未満では十分な強度と気密性を
得ることができないからである。尚、相対密度（嵩密度
／理論密度）は９８％以上であることがより好ましい。
一方、立方晶の含有率を７５％以上としたのは、７５％
未満では十分な耐蝕性を付与することができないからで
ある。尚、立方晶の含有率は９０％以上であることが耐
蝕性の上から好ましい。但し、立方晶の含有率を９０％
以上とすると、７５％以上９０％未満の場合に比べ若干
の強度低下が見られるため、求められる耐蝕性の程度や
後述する基体の構成に応じて適宜採用される。
以上としたのは、９５％未満では十分な強度と気密性を
得ることができないからである。尚、相対密度（嵩密度
／理論密度）は９８％以上であることがより好ましい。
一方、立方晶の含有率を７５％以上としたのは、７５％
未満では十分な耐蝕性を付与することができないからで
ある。尚、立方晶の含有率は９０％以上であることが耐
蝕性の上から好ましい。但し、立方晶の含有率を９０％
以上とすると、７５％以上９０％未満の場合に比べ若干
の強度低下が見られるため、求められる耐蝕性の程度や
後述する基体の構成に応じて適宜採用される。
【００２２】 一般に、結晶系に含まれる各種結晶相の
同定、割合の算出は、Ｘ−ｒａｙ回折法、ラマン分光法
等により行われるが、本願においてはＸ−ｒａｙ回折法
を用い、各種結晶相の代表的回折線の強度比により、そ
の存在割合を求めた。セラミック基板中の酸化ジルコニ
ウムの成分判定は、薄膜用Ｘ線回折装置を用いて結晶相
を観察することにより、次の手順で行う。まず、酸化ジ
ルコニウムの結晶相において、単斜晶と立方晶は、その
結晶格子の対称性の違いから、格子面間隔が大きく異な
るため、メインの回折Ｘ線の強度比から定量を行うこと
ができる。一方、正方晶と立方晶とは、格子面間隔の値
が近似しており、メインの回折Ｘ線からは、その分離と
定量を直接かつ正確に行うことができない。従って、観
測したＸ線像において、立方晶［Ｃ］の回折Ｘ線像：Ｃ
（１１１）、Ｃ（２００）、Ｃ（２２０）、Ｃ（３１
１）、Ｃ（２２２）と正方晶［Ｔ］の回折Ｘ線像：Ｔ
（１１１）、Ｔ（００２）、Ｔ（２００）、Ｔ（２０
２）、Ｔ（２２０）、Ｔ（１１３）、Ｔ（１３１）、Ｔ
（２２２）とを対比し、試料中に正方晶が存在している
か否かを確認する。
同定、割合の算出は、Ｘ−ｒａｙ回折法、ラマン分光法
等により行われるが、本願においてはＸ−ｒａｙ回折法
を用い、各種結晶相の代表的回折線の強度比により、そ
の存在割合を求めた。セラミック基板中の酸化ジルコニ
ウムの成分判定は、薄膜用Ｘ線回折装置を用いて結晶相
を観察することにより、次の手順で行う。まず、酸化ジ
ルコニウムの結晶相において、単斜晶と立方晶は、その
結晶格子の対称性の違いから、格子面間隔が大きく異な
るため、メインの回折Ｘ線の強度比から定量を行うこと
ができる。一方、正方晶と立方晶とは、格子面間隔の値
が近似しており、メインの回折Ｘ線からは、その分離と
定量を直接かつ正確に行うことができない。従って、観
測したＸ線像において、立方晶［Ｃ］の回折Ｘ線像：Ｃ
（１１１）、Ｃ（２００）、Ｃ（２２０）、Ｃ（３１
１）、Ｃ（２２２）と正方晶［Ｔ］の回折Ｘ線像：Ｔ
（１１１）、Ｔ（００２）、Ｔ（２００）、Ｔ（２０
２）、Ｔ（２２０）、Ｔ（１１３）、Ｔ（１３１）、Ｔ
（２２２）とを対比し、試料中に正方晶が存在している
か否かを確認する。
【００２３】 立方晶の存在割合は、立方晶＋正方晶に
対する立方晶の存在割合で定義され、それぞれのメイン
の回折線の強度比で立方晶の含有率を求めた。そして、
「立方晶を７５％以上含有する」とは、次の関係を満た
すことを意味することとした。
対する立方晶の存在割合で定義され、それぞれのメイン
の回折線の強度比で立方晶の含有率を求めた。そして、
「立方晶を７５％以上含有する」とは、次の関係を満た
すことを意味することとした。
【００２４】
【数１】
【００２５】 又、正方晶と立方晶における上記メイン
の回折線が接近していて分離が困難な場合は、より高次
の回折線をもって、メインの回折線の強度を代用しても
よい。但し、その場合は、あらかじめＪＣＰＤＳカード
等で分かっているメインの回折線強度と高次の回折線強
度の値を用い、求められた高次の回折線強度をメインの
回折線強度により基準化する必要がある。例えば、立方
晶（２００）と正方晶（００２）＋（２００）の回折線
強度より、存在割合を求める場合は、ＪＣＰＤＳカード
により、それぞれの回折線強度はメイン（１１１）回折
線強度１００に対し、２５、４３（（００２）と（２０
０）の和）であるため、
の回折線が接近していて分離が困難な場合は、より高次
の回折線をもって、メインの回折線の強度を代用しても
よい。但し、その場合は、あらかじめＪＣＰＤＳカード
等で分かっているメインの回折線強度と高次の回折線強
度の値を用い、求められた高次の回折線強度をメインの
回折線強度により基準化する必要がある。例えば、立方
晶（２００）と正方晶（００２）＋（２００）の回折線
強度より、存在割合を求める場合は、ＪＣＰＤＳカード
により、それぞれの回折線強度はメイン（１１１）回折
線強度１００に対し、２５、４３（（００２）と（２０
０）の和）であるため、
【００２６】
【数２】
【００２７】 を上記条件式の代用とする。尚、数式中
の各記号は以下の意味を有する。 Ｉ．Ｔ（１１１）：正方晶の（１１１）回折強度 Ｉ．Ｃ（１１１）：立方晶の（１１１）回折強度 Ｉ．Ｔ（００２）：正方晶の（００２）回折強度 Ｉ．Ｃ（２００）：立方晶の（２００）回折強度 Ｉ．Ｔ（２００）：正方晶の（２００）回折強度
の各記号は以下の意味を有する。 Ｉ．Ｔ（１１１）：正方晶の（１１１）回折強度 Ｉ．Ｃ（１１１）：立方晶の（１１１）回折強度 Ｉ．Ｔ（００２）：正方晶の（００２）回折強度 Ｉ．Ｃ（２００）：立方晶の（２００）回折強度 Ｉ．Ｔ（２００）：正方晶の（２００）回折強度
【００２８】 尚、本願において、「液体の蒸気を含む
気体」とは、液面近傍の空間、又は霧状の液体を含む気
体を意味し、具体的には、電池内部の空間に含まれる気
体等がある。又、ＺｒＯ2磁器たわみ部材とは、ＺｒＯ2
磁器から成る部材であり、使用の際に、その一部又は全
部がたわむようなものをいい、具体的には、流体セン
サ、アクチュエータ等の振動板、ダイヤフラム等があ
る。
気体」とは、液面近傍の空間、又は霧状の液体を含む気
体を意味し、具体的には、電池内部の空間に含まれる気
体等がある。又、ＺｒＯ2磁器たわみ部材とは、ＺｒＯ2
磁器から成る部材であり、使用の際に、その一部又は全
部がたわむようなものをいい、具体的には、流体セン
サ、アクチュエータ等の振動板、ダイヤフラム等があ
る。
【００２９】 本発明において、ＺｒＯ2磁器は、接触
部と接触部に隣接する基体とから構成し、基体を正方
晶、立方晶と正方晶又は立方晶と正方晶と単斜晶の混合
相から構成することが好ましい。ＺｒＯ2磁器に十分な
靱性を付与するためである。基体を正方晶、立方晶と正
方晶又は立方晶と正方晶と単斜晶の混合相とするには、
具体的には、例えば、基体に、イットリアを１．５〜６
モル％、好ましくは２．５〜４．５モル％含有させる。
部と接触部に隣接する基体とから構成し、基体を正方
晶、立方晶と正方晶又は立方晶と正方晶と単斜晶の混合
相から構成することが好ましい。ＺｒＯ2磁器に十分な
靱性を付与するためである。基体を正方晶、立方晶と正
方晶又は立方晶と正方晶と単斜晶の混合相とするには、
具体的には、例えば、基体に、イットリアを１．５〜６
モル％、好ましくは２．５〜４．５モル％含有させる。
【００３０】 又、接触部が基体の少なくとも１つの面
の表面を覆うことが好ましく、かつ、接触部の厚さが基
体の最も薄い部分の厚さの０．２〜２倍であることが好
ましい。ＺｒＯ2磁器に十分な耐蝕性を付与するためで
ある。
の表面を覆うことが好ましく、かつ、接触部の厚さが基
体の最も薄い部分の厚さの０．２〜２倍であることが好
ましい。ＺｒＯ2磁器に十分な耐蝕性を付与するためで
ある。
【００３１】 本発明のＺｒＯ2磁器は、図１（ａ）に
示すように、ＺｒＯ2磁器から成る筒状部材１と、上記
基体から成る板状部材２の少なくとも一方の面に接触部
３を設けて成るＺｒＯ2磁器たわみ部材４とから成り、
上記筒状部材１の一方の端面と、板状部材２に設けた接
触部３とが接触し、かつ、接触部３が筒状部材１の開口
部を閉塞するように、ＺｒＯ2磁器たわみ部材４とその
支持部材である筒状部材１とを一体構造物としたもので
あってもよい。
示すように、ＺｒＯ2磁器から成る筒状部材１と、上記
基体から成る板状部材２の少なくとも一方の面に接触部
３を設けて成るＺｒＯ2磁器たわみ部材４とから成り、
上記筒状部材１の一方の端面と、板状部材２に設けた接
触部３とが接触し、かつ、接触部３が筒状部材１の開口
部を閉塞するように、ＺｒＯ2磁器たわみ部材４とその
支持部材である筒状部材１とを一体構造物としたもので
あってもよい。
【００３２】 又、本発明のＺｒＯ2磁器は、図２
（ａ）に示すように、ＺｒＯ2磁器から成る筒状部材１
と、上記接触部３から成る板状部材２であるＺｒＯ2磁
器たわみ部材４とから成り、上記筒状部材１の一方の端
面と、上記板状部材２とが接触し、かつ、接触部３が筒
状部材１の開口部を閉塞するように、ＺｒＯ2磁器たわ
み部材４とその支持部材である筒状部材１とを一体構造
物としたものであってもよい。ＺｒＯ2磁器たわみ部材
４を立方晶を多く含む接触部から構成した場合、ＺｒＯ
2磁器たわみ部材４自体は靱性が小さく、もろいが、筒
状部材１によりＺｒＯ2磁器たわみ部材４を支持するこ
とにより、ＺｒＯ2磁器５全体の強度を維持することが
できる。
（ａ）に示すように、ＺｒＯ2磁器から成る筒状部材１
と、上記接触部３から成る板状部材２であるＺｒＯ2磁
器たわみ部材４とから成り、上記筒状部材１の一方の端
面と、上記板状部材２とが接触し、かつ、接触部３が筒
状部材１の開口部を閉塞するように、ＺｒＯ2磁器たわ
み部材４とその支持部材である筒状部材１とを一体構造
物としたものであってもよい。ＺｒＯ2磁器たわみ部材
４を立方晶を多く含む接触部から構成した場合、ＺｒＯ
2磁器たわみ部材４自体は靱性が小さく、もろいが、筒
状部材１によりＺｒＯ2磁器たわみ部材４を支持するこ
とにより、ＺｒＯ2磁器５全体の強度を維持することが
できる。
【００３３】 又、本発明のＺｒＯ2磁器においては、
図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すように、筒状部材１の少
なくとも一方の端面とＺｒＯ2磁器たわみ部材４の接触
部３との間に接触部と同じ構成を有する接続層６を配し
てもよい。接続層６を設けることにより、筒状部材１の
変態により生じる応力により、靱性の小さい接触部３に
クラックが生じ、例えば、流体センサとして電池の劣化
の評価に用いた場合、硫酸が振動板の反対側に漏出する
という事態を回避することができる。
図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すように、筒状部材１の少
なくとも一方の端面とＺｒＯ2磁器たわみ部材４の接触
部３との間に接触部と同じ構成を有する接続層６を配し
てもよい。接続層６を設けることにより、筒状部材１の
変態により生じる応力により、靱性の小さい接触部３に
クラックが生じ、例えば、流体センサとして電池の劣化
の評価に用いた場合、硫酸が振動板の反対側に漏出する
という事態を回避することができる。
【００３４】 又、上記の一体構造物であるＺｒＯ2磁
器においては、図３に示すように、ＺｒＯ2磁器たわみ
部材４とその支持部材である筒状部材１とで形成される
空間７の内壁にさらに相対密度（嵩密度／理論密度）が
９５％以上であり、かつ、立方晶を７５％以上含有する
層８を設けてもよい。このような構成とすることによ
り、接触する部分は全て十分な耐蝕性を有することとな
ると共に、応力によりクラックが生じやすいＺｒＯ2磁
器たわみ部材４と筒状部材１との接合部分を強化するこ
とができる。
器においては、図３に示すように、ＺｒＯ2磁器たわみ
部材４とその支持部材である筒状部材１とで形成される
空間７の内壁にさらに相対密度（嵩密度／理論密度）が
９５％以上であり、かつ、立方晶を７５％以上含有する
層８を設けてもよい。このような構成とすることによ
り、接触する部分は全て十分な耐蝕性を有することとな
ると共に、応力によりクラックが生じやすいＺｒＯ2磁
器たわみ部材４と筒状部材１との接合部分を強化するこ
とができる。
【００３５】 又、本発明のＺｒＯ2磁器においては、
図４に示すように、筒状部材１の開口部を閉塞すること
により形成される空間７の内壁にのみ相対密度（嵩密度
／理論密度）が９５％以上であり、かつ、立方晶を７５
％以上含有する層を設けてもよい。内壁全面にそのよう
な層を形成することにより、接触する部分はすべて十分
な耐蝕性を有することとなり好ましい。
図４に示すように、筒状部材１の開口部を閉塞すること
により形成される空間７の内壁にのみ相対密度（嵩密度
／理論密度）が９５％以上であり、かつ、立方晶を７５
％以上含有する層を設けてもよい。内壁全面にそのよう
な層を形成することにより、接触する部分はすべて十分
な耐蝕性を有することとなり好ましい。
【００３６】 さらに、本発明のＺｒＯ2磁器におい
て、筒状部材を正方晶、立方晶と正方晶又は立方晶と正
方晶と単斜晶の混合相から構成すれば、ＺｒＯ2磁器全
体の強度をさらに高めることができ、又、図１〜図４に
示すように、基体又は筒状部材と、接触部又は接続層と
の間の少なくとも１箇所に、立方晶の割合が基体又は筒
状部材よりも多く、かつ接触部又は接続層よりも少ない
ＺｒＯ2中間層９を設ければ、応力によりクラックが生
じやすいＺｒＯ2磁器たわみ部材と支持部材との接合部
分をさらに強化することができる。上記ＺｒＯ2中間層
９における立方晶の割合は、基体又は筒状部材よりも多
く、かつ接触部又は接続層よりも少ないことを前提とし
た上で、６０％以上９５％以下であることが好ましい。
このような中間層９は、具体的には、例えば、中間層９
に、イットリアを５〜７モル％、好ましくは５．５〜
６．５モル％含有させることにより行われる。
て、筒状部材を正方晶、立方晶と正方晶又は立方晶と正
方晶と単斜晶の混合相から構成すれば、ＺｒＯ2磁器全
体の強度をさらに高めることができ、又、図１〜図４に
示すように、基体又は筒状部材と、接触部又は接続層と
の間の少なくとも１箇所に、立方晶の割合が基体又は筒
状部材よりも多く、かつ接触部又は接続層よりも少ない
ＺｒＯ2中間層９を設ければ、応力によりクラックが生
じやすいＺｒＯ2磁器たわみ部材と支持部材との接合部
分をさらに強化することができる。上記ＺｒＯ2中間層
９における立方晶の割合は、基体又は筒状部材よりも多
く、かつ接触部又は接続層よりも少ないことを前提とし
た上で、６０％以上９５％以下であることが好ましい。
このような中間層９は、具体的には、例えば、中間層９
に、イットリアを５〜７モル％、好ましくは５．５〜
６．５モル％含有させることにより行われる。
【００３７】 一方、本発明のＺｒＯ2磁器において
は、筒状部材の立方晶含有率を、前述の基体の立方晶含
有率よりも高く、接触部の立方晶含有率よりも低くして
もよく、この場合には耐蝕性と強度を両立させることが
できるという利点がある。このようなＺｒＯ2磁器とし
ては、例えば、図１（ａ）に示すように、基体、接触部
３及び中間層９を有するＺｒＯ2磁器たわみ部材４並び
に筒状部材１から成るＺｒＯ2磁器において、筒状部材
１の立方晶含有率を６０％以上９５％以下としたものが
挙げられる。立方晶の含有率を上記の範囲にするには、
具体的には、筒状部材１に、例えば、イットリアを５〜
７モル％、好ましくは５．５〜６．５モル％含有させ
る。
は、筒状部材の立方晶含有率を、前述の基体の立方晶含
有率よりも高く、接触部の立方晶含有率よりも低くして
もよく、この場合には耐蝕性と強度を両立させることが
できるという利点がある。このようなＺｒＯ2磁器とし
ては、例えば、図１（ａ）に示すように、基体、接触部
３及び中間層９を有するＺｒＯ2磁器たわみ部材４並び
に筒状部材１から成るＺｒＯ2磁器において、筒状部材
１の立方晶含有率を６０％以上９５％以下としたものが
挙げられる。立方晶の含有率を上記の範囲にするには、
具体的には、筒状部材１に、例えば、イットリアを５〜
７モル％、好ましくは５．５〜６．５モル％含有させ
る。
【００３８】 さらに、本発明のＺｒＯ2磁器は、筒状
部材の相対密度（嵩密度／理論密度）が９５％以上であ
り、かつ、筒状部材が立方晶を７５％以上含有するもの
であってもよい。このような構成とすることにより、Ｚ
ｒＯ2磁器の耐蝕性を向上させることができる。この場
合、筒状部材のイットリア含有率は、６〜１５モル％、
好ましく８〜１０モル％となる。但し、この構成の場
合、筒状部材の靱性が小さくなるため、ＺｒＯ2磁器の
強度が不十分になるおそれがある。従って、後述の蓋材
との組み合わせにて用いることが好ましい。
部材の相対密度（嵩密度／理論密度）が９５％以上であ
り、かつ、筒状部材が立方晶を７５％以上含有するもの
であってもよい。このような構成とすることにより、Ｚ
ｒＯ2磁器の耐蝕性を向上させることができる。この場
合、筒状部材のイットリア含有率は、６〜１５モル％、
好ましく８〜１０モル％となる。但し、この構成の場
合、筒状部材の靱性が小さくなるため、ＺｒＯ2磁器の
強度が不十分になるおそれがある。従って、後述の蓋材
との組み合わせにて用いることが好ましい。
【００３９】 さらに、本発明のＺｒＯ2磁器におい
て、図７に示すように、筒状部材１のＺｒＯ2磁器たわ
み部材４を取り付けた端面とは異なる端面に、筒状部材
１の開口部を覆うように蓋材１２を取り付け、その蓋材
１２に設けた孔部１３が筒状部材１の内部空間と連通す
るように、蓋材１２と筒状部材１とを一体構造物とすれ
ば、磁器全体の強度を大きくすることができる。又、流
体センサとして用いた場合、振動部に外部からのノイズ
が入りにくいという利点がある。この場合において、上
記蓋材１２を、正方晶、立方晶と正方晶又は立方晶と正
方晶と単斜晶の混合相から構成することが、強度をさら
に向上させることができるためより好ましい。
て、図７に示すように、筒状部材１のＺｒＯ2磁器たわ
み部材４を取り付けた端面とは異なる端面に、筒状部材
１の開口部を覆うように蓋材１２を取り付け、その蓋材
１２に設けた孔部１３が筒状部材１の内部空間と連通す
るように、蓋材１２と筒状部材１とを一体構造物とすれ
ば、磁器全体の強度を大きくすることができる。又、流
体センサとして用いた場合、振動部に外部からのノイズ
が入りにくいという利点がある。この場合において、上
記蓋材１２を、正方晶、立方晶と正方晶又は立方晶と正
方晶と単斜晶の混合相から構成することが、強度をさら
に向上させることができるためより好ましい。
【００４０】 振動板等のＺｒＯ2磁器には、圧電体を
焼成する場合の雰囲気調整、圧電体構成物質の拡散等の
理由により、鉛が含有している場合が多いが、この場合
にはＺｒＯ2磁器の変態がさらに進み易くなるため、上
記の接触部を設けることが有効となる。又、本発明のＺ
ｒＯ2磁器においては、接触部の上にさらに、ポリエス
テル樹脂、エポキシアクリレート樹脂等の耐酸性樹脂、
ガラス等を被覆することにより、耐蝕性をさらに強化し
てもよい。尚、被覆の方法としては、例えばディッピン
グ、吹き付け、塗布等が挙げられる。
焼成する場合の雰囲気調整、圧電体構成物質の拡散等の
理由により、鉛が含有している場合が多いが、この場合
にはＺｒＯ2磁器の変態がさらに進み易くなるため、上
記の接触部を設けることが有効となる。又、本発明のＺ
ｒＯ2磁器においては、接触部の上にさらに、ポリエス
テル樹脂、エポキシアクリレート樹脂等の耐酸性樹脂、
ガラス等を被覆することにより、耐蝕性をさらに強化し
てもよい。尚、被覆の方法としては、例えばディッピン
グ、吹き付け、塗布等が挙げられる。
【００４１】 本発明のＺｒＯ2磁器は、ＺｒＯ2磁器た
わみ部材の表面に圧電・電歪素子を設けることにより、
流体センサ、アクチュエータ等として用いられるもので
あってもよい。この場合、圧電・電歪素子は、ＺｒＯ2
磁器たわみ部材の基体部分に設置される。
わみ部材の表面に圧電・電歪素子を設けることにより、
流体センサ、アクチュエータ等として用いられるもので
あってもよい。この場合、圧電・電歪素子は、ＺｒＯ2
磁器たわみ部材の基体部分に設置される。
【００４２】 本発明のＺｒＯ2磁器を用いた流体セン
サは、図８に示すように、隔離部材１５及び支持部材１
８を備えたものであってもよい。図８に示す流体センサ
１６において、隔離部材１５及び支持部材１８は、Ｚｒ
Ｏ2磁器たわみ部材４の表面に設けられた圧電・電歪素
子１７及び電極端子を流体から気密に保持するために設
置される。又、隔離部材１５は、圧電・電歪素子１７が
設置されたＺｒＯ2磁器たわみ部材４が振動した場合
に、支持部材１８が圧電・電歪素子１７に接触するのを
防ぐために設置されるもので、従って、圧電・電歪素子
１７を包囲するように配置される。電極端子にはリード
線１４が接続されており、リード線１４は、支持部材１
８に開いた孔を通して外部に配線されている。孔の部分
は接着剤等で気密に保たれている。さらに、ＺｒＯ2磁
器たわみ部材４上の隔離部材１５との当接部分にはガラ
ス層１９が形成されている。このガラス層１９は、隔離
部材１５のＺｒＯ2磁器たわみ部材４上での気密性を長
期間にわたり確保するために形成されるものである。つ
まり、このような構成の流体センサにおいては、通常セ
ンサ全体が流体中に浸漬されて使用されるが、そのよう
な場合、ＺｒＯ2磁器たわみ部材４と筒状部材１とから
形成される空間及び隔離部材１５及び支持部材１８によ
り気密に保たれる部分以外は全て流体に接触することに
なるため、隔離部材１５の外側のＺｒＯ2磁器たわみ部
材４表面においても、基体が直接流体に接触することと
なり、長期間の使用に際しては侵蝕が進み、隔離部材１
５による気密性が劣化することになる。ガラス層１９は
このような事態を防ぐために設けられるものである。隔
離部材１５の形状に特に制限はなく、例えば、ロの字状
のブロック部材等の形状を用いることができるが、気密
性を保つという観点からは、断面が円形のＯ−リング形
状であることが好ましい。又、その材質は、流体に対し
耐蝕性を有することはもちろんであるが、緩衝材から成
ることが気密性の上から好ましい。隔離部材１５が緩衝
材から形成されていると、ＺｒＯ2磁器たわみ部材４の
不要振動を抑え込むのに有効であり、もってセンサの精
度を向上させるという利点もあわせもつ。一方、支持部
材１８の形状、材質にも制限はなく、隔離部材１５との
組み合わせによって、ＺｒＯ2磁器たわみ部材４と筒状
部材１を保持し、圧電・電歪素子１７及び電極端子を流
体から気密に保持するものであればよい。例えば、図９
（ａ）及び（ｂ）に示す流体センサの場合、塩化ビニル
からなる支持部材１８、フッ素系ゴムのＯ−リングから
成る隔離部材１５と、同じく塩化ビニルから成る押さえ
部材２０とで、ＺｒＯ2磁器たわみ部材４、筒状部材
１、蓋材１２、圧電・電歪素子１７及び電極端子２２か
ら成るセンサ素子２３を挟持し、隔離部材１５の緩衝材
の弾性により、保持する構造をとっている。各部材の固
定は、支持部材１８、押さえ部材２０にセン設した孔部
に軸体２１を貫通させることにより行った。軸体２１の
材質は、同じく塩化ビニルからなってもよいが、強度、
耐蝕性の観点から、セラミック製、又はガラス製である
ことが好ましい。
サは、図８に示すように、隔離部材１５及び支持部材１
８を備えたものであってもよい。図８に示す流体センサ
１６において、隔離部材１５及び支持部材１８は、Ｚｒ
Ｏ2磁器たわみ部材４の表面に設けられた圧電・電歪素
子１７及び電極端子を流体から気密に保持するために設
置される。又、隔離部材１５は、圧電・電歪素子１７が
設置されたＺｒＯ2磁器たわみ部材４が振動した場合
に、支持部材１８が圧電・電歪素子１７に接触するのを
防ぐために設置されるもので、従って、圧電・電歪素子
１７を包囲するように配置される。電極端子にはリード
線１４が接続されており、リード線１４は、支持部材１
８に開いた孔を通して外部に配線されている。孔の部分
は接着剤等で気密に保たれている。さらに、ＺｒＯ2磁
器たわみ部材４上の隔離部材１５との当接部分にはガラ
ス層１９が形成されている。このガラス層１９は、隔離
部材１５のＺｒＯ2磁器たわみ部材４上での気密性を長
期間にわたり確保するために形成されるものである。つ
まり、このような構成の流体センサにおいては、通常セ
ンサ全体が流体中に浸漬されて使用されるが、そのよう
な場合、ＺｒＯ2磁器たわみ部材４と筒状部材１とから
形成される空間及び隔離部材１５及び支持部材１８によ
り気密に保たれる部分以外は全て流体に接触することに
なるため、隔離部材１５の外側のＺｒＯ2磁器たわみ部
材４表面においても、基体が直接流体に接触することと
なり、長期間の使用に際しては侵蝕が進み、隔離部材１
５による気密性が劣化することになる。ガラス層１９は
このような事態を防ぐために設けられるものである。隔
離部材１５の形状に特に制限はなく、例えば、ロの字状
のブロック部材等の形状を用いることができるが、気密
性を保つという観点からは、断面が円形のＯ−リング形
状であることが好ましい。又、その材質は、流体に対し
耐蝕性を有することはもちろんであるが、緩衝材から成
ることが気密性の上から好ましい。隔離部材１５が緩衝
材から形成されていると、ＺｒＯ2磁器たわみ部材４の
不要振動を抑え込むのに有効であり、もってセンサの精
度を向上させるという利点もあわせもつ。一方、支持部
材１８の形状、材質にも制限はなく、隔離部材１５との
組み合わせによって、ＺｒＯ2磁器たわみ部材４と筒状
部材１を保持し、圧電・電歪素子１７及び電極端子を流
体から気密に保持するものであればよい。例えば、図９
（ａ）及び（ｂ）に示す流体センサの場合、塩化ビニル
からなる支持部材１８、フッ素系ゴムのＯ−リングから
成る隔離部材１５と、同じく塩化ビニルから成る押さえ
部材２０とで、ＺｒＯ2磁器たわみ部材４、筒状部材
１、蓋材１２、圧電・電歪素子１７及び電極端子２２か
ら成るセンサ素子２３を挟持し、隔離部材１５の緩衝材
の弾性により、保持する構造をとっている。各部材の固
定は、支持部材１８、押さえ部材２０にセン設した孔部
に軸体２１を貫通させることにより行った。軸体２１の
材質は、同じく塩化ビニルからなってもよいが、強度、
耐蝕性の観点から、セラミック製、又はガラス製である
ことが好ましい。
【００４３】 図８、図９に示す流体センサにおいて、
筒状部材１は、相対密度（嵩密度／理論密度）が９５％
以上であり、かつ、立方晶を７５％以上含有するもので
あることが、流体センサの耐蝕性を向上させる上でより
好ましい。又、ＺｒＯ2磁器たわみ部材４は、図８
（ｂ）に示すように、基体、接触部３及び、基体と接触
部３の間に配置された、立方晶の割合が基体よりも多
く、かつ接触部よりも少ない中間層９から成ることが好
ましい。さらに、図８（ｂ）に示すように、上記の流体
センサ１６は、筒状部材１のＺｒＯ2磁器たわみ部材４
を取り付けた端面とは異なる端面に、筒状部材１の開口
部を覆うように取り付けられ、筒状部材１の内部空間と
連通する孔部１３を有する蓋材１２を備えることが好ま
しい。
筒状部材１は、相対密度（嵩密度／理論密度）が９５％
以上であり、かつ、立方晶を７５％以上含有するもので
あることが、流体センサの耐蝕性を向上させる上でより
好ましい。又、ＺｒＯ2磁器たわみ部材４は、図８
（ｂ）に示すように、基体、接触部３及び、基体と接触
部３の間に配置された、立方晶の割合が基体よりも多
く、かつ接触部よりも少ない中間層９から成ることが好
ましい。さらに、図８（ｂ）に示すように、上記の流体
センサ１６は、筒状部材１のＺｒＯ2磁器たわみ部材４
を取り付けた端面とは異なる端面に、筒状部材１の開口
部を覆うように取り付けられ、筒状部材１の内部空間と
連通する孔部１３を有する蓋材１２を備えることが好ま
しい。
【００４４】 本発明のＺｒＯ2磁器であるＺｒＯ2磁器
たわみ部材の厚みは、流体センサの振動板として使用す
る場合、幅が０．３〜０．５ｍｍの場合は１０〜５０μ
ｍであることが好ましい。この場合、基体の厚みは５〜
３０μｍ、接触部の厚みは５〜３０μｍであることが好
ましく、中間層を形成する場合には、その厚みは５〜１
５μｍであることが好ましい。それぞれの厚みが上記の
値を超えると、ＺｒＯ2磁器たわみ部材全体の厚みが大
きくなり、振動が抑制させるからであり、又、それぞれ
の厚みが上記の値に満たない場合は、基体についてはＺ
ｒＯ2磁器の強度が不十分となり、接触部については耐
水性が不十分となり、中間層については応力緩和機能を
維持し、基体及び接触部との連続性を確保する観点によ
るものである。
たわみ部材の厚みは、流体センサの振動板として使用す
る場合、幅が０．３〜０．５ｍｍの場合は１０〜５０μ
ｍであることが好ましい。この場合、基体の厚みは５〜
３０μｍ、接触部の厚みは５〜３０μｍであることが好
ましく、中間層を形成する場合には、その厚みは５〜１
５μｍであることが好ましい。それぞれの厚みが上記の
値を超えると、ＺｒＯ2磁器たわみ部材全体の厚みが大
きくなり、振動が抑制させるからであり、又、それぞれ
の厚みが上記の値に満たない場合は、基体についてはＺ
ｒＯ2磁器の強度が不十分となり、接触部については耐
水性が不十分となり、中間層については応力緩和機能を
維持し、基体及び接触部との連続性を確保する観点によ
るものである。
【００４５】
【実施例】 本発明を実施例を用いてさらに詳しく説明
するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではな
い。
するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではな
い。
【００４６】（実施例１） 筒状部材と振動板とから成
り、振動板に設けた接触部と筒状部材に設けた接続層と
が接触する、図１（ｂ）に示すような流体センサ用Ｚｒ
Ｏ2磁器を製造した。
り、振動板に設けた接触部と筒状部材に設けた接続層と
が接触する、図１（ｂ）に示すような流体センサ用Ｚｒ
Ｏ2磁器を製造した。
【００４７】 まず、厚さ１０μｍの振動板用のグリー
ンシートと厚さ３３０μｍの筒状部材用のグリーンシー
トを用意した。上記グリーンシートには、イットリアを
２〜４モル％含有させたＺｒＯ2を用いた。
ンシートと厚さ３３０μｍの筒状部材用のグリーンシー
トを用意した。上記グリーンシートには、イットリアを
２〜４モル％含有させたＺｒＯ2を用いた。
【００４８】 次に、振動板用グリーンシートの酸に接
触する側に、イットリアを６モル％含有するＺｒＯ2か
ら成る中間層を、スクリーン印刷又はグリーンシート積
層・熱圧着にて形成した。中間層の厚さは６μｍｔとし
た。
触する側に、イットリアを６モル％含有するＺｒＯ2か
ら成る中間層を、スクリーン印刷又はグリーンシート積
層・熱圧着にて形成した。中間層の厚さは６μｍｔとし
た。
【００４９】 次に、振動板用グリーンシートに形成し
た中間層の上に、スクリーン印刷９はグリーンシート積
層・熱圧着にて、イットリアを８モル％含有するＺｒＯ
2から成る接触部を形成した。接触部の厚みは、９μｍ
ｔとした。
た中間層の上に、スクリーン印刷９はグリーンシート積
層・熱圧着にて、イットリアを８モル％含有するＺｒＯ
2から成る接触部を形成した。接触部の厚みは、９μｍ
ｔとした。
【００５０】 筒状部材用のグリーンシートの端面の一
方に、イットリアを６モル％含有するＺｒＯ2から成る
中間層を、スクリーン印刷又はグリーンシート積層・熱
圧着にて形成した。中間層の厚さは２５μｍｔとした。
方に、イットリアを６モル％含有するＺｒＯ2から成る
中間層を、スクリーン印刷又はグリーンシート積層・熱
圧着にて形成した。中間層の厚さは２５μｍｔとした。
【００５１】 次に、筒状部材用のグリーンシートに形
成した中間層の上に、スクリーン印刷又はグリーンシー
ト積層・熱圧着にて、イットリアを８モル％含有するＺ
ｒＯ2から成る接続層を形成した。接続層の厚みは２５
μｍｔとした。
成した中間層の上に、スクリーン印刷又はグリーンシー
ト積層・熱圧着にて、イットリアを８モル％含有するＺ
ｒＯ2から成る接続層を形成した。接続層の厚みは２５
μｍｔとした。
【００５２】 次に、筒状部材用のグリーンシートに貫
通孔を形成し、筒状のグリーンシートとした。
通孔を形成し、筒状のグリーンシートとした。
【００５３】 最後に、振動板用グリーンシートが筒状
のグリーンシートの一方の開口部を閉塞するように、振
動板用グリーンシートと筒状のグリーンシートとを積層
した後、１４５０℃、２時間、焼成を行い、ＺｒＯ2磁
器を得た。
のグリーンシートの一方の開口部を閉塞するように、振
動板用グリーンシートと筒状のグリーンシートとを積層
した後、１４５０℃、２時間、焼成を行い、ＺｒＯ2磁
器を得た。
【００５４】 上記のＺｒＯ2磁器を流体センサとして
用い、８０℃−４０％硫酸が、筒状部材と反対側の振動
板の面に漏出してくるまでの日数を調べた。
用い、８０℃−４０％硫酸が、筒状部材と反対側の振動
板の面に漏出してくるまでの日数を調べた。
【００５５】（実施例２） 筒状部材と振動板とから成
り、振動板に設けた接触部と筒状部材の一方の端面とが
接触し、かつ、筒状部材の内壁に相対密度（嵩密度／理
論密度）が９５％以上であり、かつ、立方晶を７５％以
上含有する層を設けた、図３に示すような流体センサ用
ＺｒＯ2磁器を製造した。
り、振動板に設けた接触部と筒状部材の一方の端面とが
接触し、かつ、筒状部材の内壁に相対密度（嵩密度／理
論密度）が９５％以上であり、かつ、立方晶を７５％以
上含有する層を設けた、図３に示すような流体センサ用
ＺｒＯ2磁器を製造した。
【００５６】 筒状部材用のグリーンシートの端面に中
間層及び接続層を形成しなかった点を除いては、実施例
１と同様に製造を行った。但し、筒状部材の内壁への接
触部の形成は、以下のように行った。まず、イットリア
を６モル％含有するＺｒＯ2から成る中間層を、スクリ
ーン印刷（スルーホール印刷）又はディッピング等にて
行った。次に、中間層の上に、中間層の形成と同様に、
イットリアを８モル％含有するＺｒＯ2から成る接続層
を形成した。中間層及び接続層の厚みは、それぞれ、６
μｍｔ及び１３μｍｔとした。
間層及び接続層を形成しなかった点を除いては、実施例
１と同様に製造を行った。但し、筒状部材の内壁への接
触部の形成は、以下のように行った。まず、イットリア
を６モル％含有するＺｒＯ2から成る中間層を、スクリ
ーン印刷（スルーホール印刷）又はディッピング等にて
行った。次に、中間層の上に、中間層の形成と同様に、
イットリアを８モル％含有するＺｒＯ2から成る接続層
を形成した。中間層及び接続層の厚みは、それぞれ、６
μｍｔ及び１３μｍｔとした。
【００５７】 上記のＺｒＯ2磁器を流体センサとして
用い、８０℃−４０％硫酸が、筒状部材と反対側の振動
板の面に漏出してくるまでの日数を調べた。
用い、８０℃−４０％硫酸が、筒状部材と反対側の振動
板の面に漏出してくるまでの日数を調べた。
【００５８】（実施例３） 筒状部材と振動板とから成
り、振動板が筒状部材の一方の開口部を閉塞するように
端面に接合し、筒状部材と振動板により形成される空間
の内壁に相対密度（嵩密度／理論密度）が９５％以上で
あり、かつ、立方晶を７５％以上含有する層を設けた、
図４に示すような流体センサ用ＺｒＯ2磁器を製造し
た。
り、振動板が筒状部材の一方の開口部を閉塞するように
端面に接合し、筒状部材と振動板により形成される空間
の内壁に相対密度（嵩密度／理論密度）が９５％以上で
あり、かつ、立方晶を７５％以上含有する層を設けた、
図４に示すような流体センサ用ＺｒＯ2磁器を製造し
た。
【００５９】 まず、振動板用のグリーンシートと筒状
部材用のグリーンシートを用意した。上記グリーンシー
トの厚さ及びイットリア含有率は実施例１と同様とし
た。
部材用のグリーンシートを用意した。上記グリーンシー
トの厚さ及びイットリア含有率は実施例１と同様とし
た。
【００６０】 次に、筒状部材用のグリーンシートに貫
通孔を形成し、振動板用グリーンシートが筒状のグリー
ンシートの一方の開口部を閉塞するように、振動板用グ
リーンシートと筒状のグリーンシートとを積層し、１４
５０℃、２時間、で焼成を行った。
通孔を形成し、振動板用グリーンシートが筒状のグリー
ンシートの一方の開口部を閉塞するように、振動板用グ
リーンシートと筒状のグリーンシートとを積層し、１４
５０℃、２時間、で焼成を行った。
【００６１】 最後に、筒状部材と振動板により形成さ
れる空間の内壁に、スクリーン印刷（スルーホール印
刷）又はディッピング等にて、中間層及び接触部を形成
し、焼成してＺｒＯ2磁器を得た。中間層及び接触部の
厚さ、イットリア含有率、焼成条件は実施例１と同様と
した。
れる空間の内壁に、スクリーン印刷（スルーホール印
刷）又はディッピング等にて、中間層及び接触部を形成
し、焼成してＺｒＯ2磁器を得た。中間層及び接触部の
厚さ、イットリア含有率、焼成条件は実施例１と同様と
した。
【００６２】 上記のＺｒＯ2磁器を流体センサとして
用い、８０℃−４０％硫酸が、筒状部材と反対側の振動
板の面に漏出してくるまでの日数を調べた。
用い、８０℃−４０％硫酸が、筒状部材と反対側の振動
板の面に漏出してくるまでの日数を調べた。
【００６３】（実施例４） 筒状部材と振動板とから成
り、振動板を接触部にて構成し、筒状部材に設けた接続
層と振動板が接触した状態にて、振動板が筒状部材の一
方の開口部を閉塞するように端面に接合した、図２
（ｂ）に示すような流体センサ用ＺｒＯ2磁器を製造し
た。
り、振動板を接触部にて構成し、筒状部材に設けた接続
層と振動板が接触した状態にて、振動板が筒状部材の一
方の開口部を閉塞するように端面に接合した、図２
（ｂ）に示すような流体センサ用ＺｒＯ2磁器を製造し
た。
【００６４】 まず、振動板用のグリーンシートと筒状
部材用のグリーンシートを用意した。筒状部材用のグリ
ーンシートの厚さ及びイットリア含有率は実施例１と同
様とした。振動板用のグリーンシートの厚さは２０μｍ
とした。一方、振動板用のグリーンシートは、イットリ
アを８モル％含有するＺｒＯ2により構成した。
部材用のグリーンシートを用意した。筒状部材用のグリ
ーンシートの厚さ及びイットリア含有率は実施例１と同
様とした。振動板用のグリーンシートの厚さは２０μｍ
とした。一方、振動板用のグリーンシートは、イットリ
アを８モル％含有するＺｒＯ2により構成した。
【００６５】 次に、実施例１と同様に、筒状部材用の
グリーンシートの端面の一方に、中間層と接続層を形成
した。中間層及び接続層の厚みは、それぞれ、２５μｍ
ｔ及び２５μｍｔとした。
グリーンシートの端面の一方に、中間層と接続層を形成
した。中間層及び接続層の厚みは、それぞれ、２５μｍ
ｔ及び２５μｍｔとした。
【００６６】 次に、筒状部材用のグリーンシートに貫
通孔を形成し、筒状のグリーンシートとした。
通孔を形成し、筒状のグリーンシートとした。
【００６７】 最後に、振動板用グリーンシートが筒状
のグリーンシートの一方の開口部を閉塞するように、振
動板用グリーンシートと筒状のグリーンシートとを積層
した後、１４５０℃、２時間、焼成を行い、ＺｒＯ2磁
器を得た。
のグリーンシートの一方の開口部を閉塞するように、振
動板用グリーンシートと筒状のグリーンシートとを積層
した後、１４５０℃、２時間、焼成を行い、ＺｒＯ2磁
器を得た。
【００６８】 上記のＺｒＯ2磁器を流体センサとして
用い、８０℃−４０％硫酸が、筒状部材と反対側の振動
板の面に漏出してくるまでの日数を調べた。
用い、８０℃−４０％硫酸が、筒状部材と反対側の振動
板の面に漏出してくるまでの日数を調べた。
【００６９】（実施例５） 筒状部材、振動板及び蓋材
とから成る図７に示すような流体センサ用ＺｒＯ2磁器
を製造した。図７に示すＺｒＯ2磁器５において、振動
板４は基体、接触部３及び基体と接触部３の間に、立方
晶の割合が基体よりも多く、かつ接触部よりも少ない中
間層９を有する。又、蓋材１２は筒状部材１の振動板４
を取り付けた端面とは異なる端面に、筒状部材１の開口
部を覆うように取り付けられ、筒状部材１の内部空間と
連通する孔部１３を有する。又、筒状部材１は、接触部
３と同様に、相対密度（嵩密度／理論密度）が９５％以
上であり、立方晶を７５％以上含有する。
とから成る図７に示すような流体センサ用ＺｒＯ2磁器
を製造した。図７に示すＺｒＯ2磁器５において、振動
板４は基体、接触部３及び基体と接触部３の間に、立方
晶の割合が基体よりも多く、かつ接触部よりも少ない中
間層９を有する。又、蓋材１２は筒状部材１の振動板４
を取り付けた端面とは異なる端面に、筒状部材１の開口
部を覆うように取り付けられ、筒状部材１の内部空間と
連通する孔部１３を有する。又、筒状部材１は、接触部
３と同様に、相対密度（嵩密度／理論密度）が９５％以
上であり、立方晶を７５％以上含有する。
【００７０】 まず、実施例１と同様の振動板用のグリ
ーンシートに、実施例１と同様に、イットリアを６モル
％を含有する中間層及びイットリアを８モル％を含有す
る接触部を形成した。
ーンシートに、実施例１と同様に、イットリアを６モル
％を含有する中間層及びイットリアを８モル％を含有す
る接触部を形成した。
【００７１】 又、イットリアを２〜４モル％含有させ
たＺｒＯ2を用いて筒状部材用のグリーンシート及び蓋
材用のグリーンシートを製造した。
たＺｒＯ2を用いて筒状部材用のグリーンシート及び蓋
材用のグリーンシートを製造した。
【００７２】 次に、筒状部材用のグリーンシートに貫
通孔を形成し、筒状のグリーンシートととするととも
に、蓋材用のグリーンシートにも孔部を形成した。
通孔を形成し、筒状のグリーンシートととするととも
に、蓋材用のグリーンシートにも孔部を形成した。
【００７３】 最後に、振動板用グリーンシートが筒状
のグリーンシートの一方の開口部を閉塞するように、振
動板用グリーンシートと筒状のグリーンシートとを積層
し、さらに、蓋材用のグリーンシートを筒状のグリーン
シートの他方の開口部を閉塞するように積層して、１４
５０℃、２時間、焼成を行い、ＺｒＯ2磁器を得た。
のグリーンシートの一方の開口部を閉塞するように、振
動板用グリーンシートと筒状のグリーンシートとを積層
し、さらに、蓋材用のグリーンシートを筒状のグリーン
シートの他方の開口部を閉塞するように積層して、１４
５０℃、２時間、焼成を行い、ＺｒＯ2磁器を得た。
【００７４】 上記のＺｒＯ2磁器を流体センサとして
用い、８０℃−４０％硫酸が、筒状部材と反対側の振動
板の面に漏出してくるまでの日数を調べた。
用い、８０℃−４０％硫酸が、筒状部材と反対側の振動
板の面に漏出してくるまでの日数を調べた。
【００７５】（比較例１） 筒状部材と振動板を、とも
にイットリアを３モル％含有するＺｒＯ2にて形成した
流体センサ用ＺｒＯ2磁器を製造し、流体センサとして
用いた場合に、８０℃−４０％硫酸が、筒状部材と反対
側の振動板の面に漏出してくるまでの日数を調べた。
にイットリアを３モル％含有するＺｒＯ2にて形成した
流体センサ用ＺｒＯ2磁器を製造し、流体センサとして
用いた場合に、８０℃−４０％硫酸が、筒状部材と反対
側の振動板の面に漏出してくるまでの日数を調べた。
【００７６】 比較例１のＺｒＯ2磁器では、５〜３０
日経過後に８０℃−４０％硫酸の漏出が見られたが、実
施例のＺｒＯ2磁器では、１２０日以上経過しても８０
℃−４０％硫酸の漏出は見られなかった。
日経過後に８０℃−４０％硫酸の漏出が見られたが、実
施例のＺｒＯ2磁器では、１２０日以上経過しても８０
℃−４０％硫酸の漏出は見られなかった。
【００７７】
【発明の効果】 本発明のＺｒＯ2磁器は、液体又は液
体の蒸気を含む気体と接触する部分の結晶構造が立方晶
であるため、侵蝕されにくく、かつ強度が大きいという
性質を有する。従って、流体センサ等として使用した場
合でも、硫酸等の液体が振動板の反対側に漏出すること
がなく、流体センサをはじめ、ＺｒＯ2磁器たわみ部材
を使用した器具等の寿命を伸ばすことができる。本発明
のＺｒＯ2磁器において、基体を正方晶、立方晶と正方
晶又は立方晶と正方晶と単斜晶の混合相から構成すれ
ば、ＺｒＯ2磁器にさらに十分な靱性を付与することが
できる。
体の蒸気を含む気体と接触する部分の結晶構造が立方晶
であるため、侵蝕されにくく、かつ強度が大きいという
性質を有する。従って、流体センサ等として使用した場
合でも、硫酸等の液体が振動板の反対側に漏出すること
がなく、流体センサをはじめ、ＺｒＯ2磁器たわみ部材
を使用した器具等の寿命を伸ばすことができる。本発明
のＺｒＯ2磁器において、基体を正方晶、立方晶と正方
晶又は立方晶と正方晶と単斜晶の混合相から構成すれ
ば、ＺｒＯ2磁器にさらに十分な靱性を付与することが
できる。
【図１】 本発明のＺｒＯ2磁器の（ａ）一例及び
（ｂ）他の例を示す模式断面図である。
（ｂ）他の例を示す模式断面図である。
【図２】 本発明のＺｒＯ2磁器のさらに他の例を示す
模式断面図である。
模式断面図である。
【図３】 本発明のＺｒＯ2磁器のさらに他の例を示す
模式断面図である。
模式断面図である。
【図４】 本発明のＺｒＯ2磁器のさらに他の例を示す
模式断面図である。
模式断面図である。
【図５】 流体センサの構造を示す模式断面図である。
【図６】 従来のＺｒＯ2磁器の一例を示す模式断面図
である。
である。
【図７】 本発明のＺｒＯ2磁器のさらに他の例を示す
模式断面図である。
模式断面図である。
【図８】 （ａ）及び（ｂ）本発明のＺｒＯ2磁器のさ
らに他の例を示す模式断面図である。
らに他の例を示す模式断面図である。
【図９】 （ａ）及び（ｂ）本発明のＺｒＯ2磁器のさ
らに他の例を示す模式断面図である。
らに他の例を示す模式断面図である。
１…筒状部材、２…板状部材、３…接触部、４…ＺｒＯ
2磁器たわみ部材（振動板）、５…ＺｒＯ2磁器、６…接
続層、７…空間、８…接触部、９…中間層、１０…圧電
・電歪素子、１１…クラック、１２…蓋材、１３…孔
部、１４…リード線、１５…隔離部材、１６…流体セン
サ、１７…圧電・電歪素子、１８…支持部材、１９…ガ
ラス層、２０…押さえ部材、２１…軸体、２２…電極端
子、２３…センサ素子。
2磁器たわみ部材（振動板）、５…ＺｒＯ2磁器、６…接
続層、７…空間、８…接触部、９…中間層、１０…圧電
・電歪素子、１１…クラック、１２…蓋材、１３…孔
部、１４…リード線、１５…隔離部材、１６…流体セン
サ、１７…圧電・電歪素子、１８…支持部材、１９…ガ
ラス層、２０…押さえ部材、２１…軸体、２２…電極端
子、２３…センサ素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武内 幸久 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内
Claims (22)
- 【請求項１】 少なくともその一部が液体又は液体の蒸
気を含む気体に接するＺｒＯ2磁器たわみ部材におい
て、 該接触部の相対密度（嵩密度／理論密度）が９５％以上
であり、かつ、該接触部が立方晶を７５％以上含有する
ことを特徴とするＺｒＯ2磁器。 - 【請求項２】 該ＺｒＯ2磁器たわみ部材が、接触部と
該接触部に隣接する基体とからなり、該基体が正方晶、
立方晶と正方晶又は立方晶と正方晶と単斜晶の混合相か
らなる請求項１に記載のＺｒＯ2磁器。 - 【請求項３】 該接触部が該基体の少なくとも１つの面
の表面を覆い、かつ、該接触部の厚さが該基体の最も薄
い部分の厚さの０．２〜２倍である請求項１又は２に記
載のＺｒＯ2磁器。 - 【請求項４】 ＺｒＯ2磁器から成る筒状部材と、 該基体から成る板状部材の少なくとも一方の面に該接触
部を設けて成るＺｒＯ2磁器たわみ部材とから成り、 該筒状部材の一方の端面と、該板状部材に設けた接触部
とが接触し、かつ、該接触部が該筒状部材の開口部を閉
塞するように、該ＺｒＯ2磁器たわみ部材とその支持部
材である筒状部材とを一体構造物とした請求項１、２又
は３に記載のＺｒＯ2磁器。 - 【請求項５】 ＺｒＯ2磁器から成る筒状部材と、 該基体から成る板状部材の少なくとも一方の面に該接触
部を設けて成るＺｒＯ2磁器たわみ部材とから成り、 該筒状部材の少なくとも一方の端面に、該接触部と同じ
構成を有する接続層を有し、 該接続層と該板状部材に設けた該接触部とが接触し、か
つ、該接触部が該筒状部材の開口部を閉塞するように、
該ＺｒＯ2磁器たわみ部材とその支持部材である筒状部
材とを一体構造物とした請求項４に記載のＺｒＯ2磁
器。 - 【請求項６】 ＺｒＯ2磁器から成る筒状部材と、 該接触部から成る板状部材であるＺｒＯ2磁器たわみ部
材とから成り、 該筒状部材の一方の端面と、該板状部材とが接触し、か
つ、該接触部が該筒状部材の開口部を閉塞するように、
該ＺｒＯ2磁器たわみ部材とその支持部材である筒状部
材とを一体構造物とした請求項１に記載のＺｒＯ2磁
器。 - 【請求項７】 ＺｒＯ2磁器から成る筒状部材と、 該接触部から成る板状部材であるＺｒＯ2磁器たわみ部
材とから成り、 該筒状部材の少なくとも一方の端面に、該接触部と同じ
構成を有する接続層を有し、 該接続層と該板状部材とが接触し、かつ、該接触部が該
筒状部材の開口部を閉塞するように、該ＺｒＯ2磁器た
わみ部材とその支持部材である筒状部材とを一体構造物
とした請求項６に記載のＺｒＯ2磁器。 - 【請求項８】 ＺｒＯ2磁器たわみ部材とその支持部材
である該筒状部材とで形成される空間の内壁にさらに相
対密度（嵩密度／理論密度）が９５％以上であり、か
つ、立方晶を７５％以上含有する接触部を設けた請求項
４、５、６又は７に記載のＺｒＯ2磁器。 - 【請求項９】 ＺｒＯ2磁器から成る筒状部材と、 該基体から成る板状部材とから成り、 該筒状部材の一方の端面と、該板状部材とが接触し、か
つ、該筒状部材の開口部を閉塞することにより形成され
る空間の内壁に相対密度（嵩密度／理論密度）が９５％
以上であり、かつ、立方晶を７５％以上含有する接触部
を設けた、ＺｒＯ2磁器たわみ部材とその支持部材であ
る筒状部材とが一体構造物である請求項１、２又は３に
記載のＺｒＯ2磁器。 - 【請求項１０】 該筒状部材が正方晶、立方晶と正方晶
又は立方晶と正方晶と単斜晶の混合相から成る基体から
成る請求項４〜９のいずれか１項に記載のＺｒＯ2磁
器。 - 【請求項１１】 該筒状部材が、相対密度（嵩密度／理
論密度）が９５％以上であり、かつ、立方晶を７５％以
上含有する接触部から成る請求項４〜９のいずれか１項
に記載のＺｒＯ2磁器。 - 【請求項１２】 該筒状部材が、立方晶含有率が該基体
の立方晶含有率よりも高く、該接触部の立方晶含有率よ
りも低い中間層から成る請求項４〜９のいずれか１項に
記載のＺｒＯ2磁器。 - 【請求項１３】 該筒状部材の他方の端面に、該筒状部
材の開口部を覆うように蓋材を取り付け、該蓋材に設け
た孔部が該筒状部材の内部空間と連通するように、該蓋
材と該筒状部材とを一体構造物とした請求項４〜１２の
いずれか１項に記載のＺｒＯ2磁器。 - 【請求項１４】 該蓋材が正方晶、立方晶と正方晶又は
立方晶と正方晶と単斜晶の混合相から成る基体から成る
請求項４〜１３のいずれか１項に記載のＺｒＯ2磁器。 - 【請求項１５】 該基体又は該筒状部材と、該接触部又
は該接続層との間の少なくとも１箇所に、立方晶の割合
が該基体又は該筒状部材よりも多く、かつ該接触部又は
該接続層よりも少ないＺｒＯ2中間層を設けた請求項１
０、１１、１２、１３又は１４に記載のＺｒＯ2磁器。 - 【請求項１６】 該ＺｒＯ2中間層における立方晶の割
合が６０％以上９５％以下である請求項１５に記載のＺ
ｒＯ2磁器。 - 【請求項１７】 該ＺｒＯ2磁器たわみ部材の表面に圧
電・電歪素子を設けた請求項１〜１６のいずれか１項に
記載のＺｒＯ2磁器。 - 【請求項１８】 鉛を含有する請求項１〜１７のいずれ
か１項に記載のＺｒＯ2磁器。 - 【請求項１９】 請求項１〜１８のいずれか１項に記載
のＺｒＯ2磁器を用いたことを特徴とする流体センサ。 - 【請求項２０】 請求項４〜１８のいずれか１項に記載
のＺｒＯ2磁器を構成する該ＺｒＯ2磁器たわみ部材の該
筒状部材を配置した面とは反対の面に圧電膜及び該圧電
膜に接して設けられた少なくとも１対の電極とを有する
圧電素子と、 該ＺｒＯ2磁器たわみ部材の該筒状部材を配置した面と
は反対の面上にあって、該１対の電極に電気的に接続す
る電極端子と、 該ＺｒＯ2磁器たわみ部材を固定するための支持体と、 該圧電素子と該支持体とを非接触の状態に保持するため
の隔離部材とを備え、 該隔離部材を、該圧電素子を包囲するように該ＺｒＯ2
磁器たわみ部材の該筒状部材を配置した面とは反対の面
上に周設し、かつ該支持体が該隔離部材を介して該Ｚｒ
Ｏ2磁器たわみ部材を当接固定する流体センサにおい
て、 該隔離部材が接する該ＺｒＯ2磁器たわみ部材の該筒状
部材を配置した面とは反対の面上にガラス層を形成した
ことを特徴とする流体センサ。 - 【請求項２１】 水又は水蒸気を含む雰囲気下にて使用
する耐水性ＺｒＯ2部材であって、 正方晶、立方晶と正方晶又は立方晶と正方晶と単斜晶の
混合相からなるＺｒＯ2を基体とし、 水又は水蒸気を含む雰囲気に晒される部分に、相対密度
（嵩密度／理論密度）が９５％以上であり、かつ、立方
晶を７５％以上含有するＺｒＯ2層を設けたことを特徴
とする耐水性ＺｒＯ2部材。 - 【請求項２２】 水又は水蒸気を含む雰囲気が酸性雰囲
気である請求項２１に記載の耐水性ＺｒＯ2部材。
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