JPS58134401A - 感湿素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は湿度を電気抵抗の変化として検出し、空調機器
、加湿器、電子レンジ、倉庫、印刷機等の湿度を制御す
るために用いられる感湿素子に関するものである。

従来の感湿素子は、電解質材料を用いたものが大半を占
め、その他有機高分子材料を用いたものなどがあった。

電解質材料を用いたものとして、例えばダンマー型とい
われるＬｔＣｊからなるものがあるが、これには、つぎ
のような欠点が−あった。

■　高湿度領域になると吸湿して潮解すること。

■　長期間の経過によって昇華してしまうので、一定期
間毎８＝較正する必要があること。

■　口とＣＪのそれぞれの組成比率が１種類だけでは測
定範囲が狭いので比率を異ならせた何種類かを組合せる
ことが必要となるが、素子の数が多くなれば測定端子も
それだけ多くなって組立てや制御回路が面倒になること
。

などである。

また、前記有機高分子材料を用いたものとして、例えば
ナイロンがあり、これは従来の毛髪に代わるもので、湿
気により膨潤したときの長さの変化を検出するものであ
る。これにも゛以下のような欠点があった。

■　使用温度の上限が高々ｓｏｔであり、使用範囲が極
端に制限されること。

■　伸縮時のヒステリシスが大きいため精度が低いこと
。

■　湿度の変化に対する応答が極めて遅いこと。

など゛である。

本出願人は、以上のような従来の欠点を除去した新たな
感湿素子を既に種々提案したが、その中でも特にＺｒ０
１とＭｇＯを混合した素子が最も好ましい結果を得てい
る。具体的には、平均粒径が１μｍ以下のＺｒ０１とＭ
　ｇ’ｏとの微粉末を所定割合で混合し、これを所定圧
で加圧し、さらに所定時間、所定温度で加熱することに
よって多孔質の焼結体となし、この焼結体に電極を設け
て去るものである。このように多孔質の焼結体で構成し
たことにより、電気抵抗は電極間の焼結体の空隙に含浸
吸着している水分、すなわち湿度に正しく対応せしめる
ことができる。

ところが、このＺｒ０１とＭｇＯとを混合して形成した
感湿素子にもっぎのような若干の問題点があることが判
明した。

■　長期間の経過によって抵抗値が徐々に上昇する傾向
があること。

■　抵抗値の変化率が急峻すぎるため湿度の測定範囲が
狭いこと。

などである。一 本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、ｚｒＯ！とＭｇＯとを混合して形成した感湿素子
を母体とし、この母体をＮａ１ＰＯ４・１２ＭｏＯ。

の水溶液で処理をしてなるものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

まず、試料の作成順序はっぎの通りである。

■　純度９９．．９９％以上で平均粒径が１μｍ以下′
１ のＺｒ０１とＭｇＯの微粉末を用意する。そして、Ｚｒ
Ｏ。

を９９モル％、ＭｇＯを１モル％ずつ秤量して、これら
２種類の微粉末をプラスチック容器内のエタノール中に
入れ、同時にメノーボールを入れ、ボールミルで湿式混
合する。

■　湿式混合後、放置して上澄み液を除き、加熱乾燥す
る。

■　乾燥した粉末をポリビニルアルコールの水溶液で練
り上げる。

■　この練り上げたものを金型に入れて所定圧（例えば
３００Ｋｇ％／または５００Ｋｇ／ｃ＋ｍ”）をかけ常
温で３〜５分間加圧することにより錠剤にする。

■　錠剤を電気炉に入れて所定温度（例えば９００℃）
で２時間加熱し、加熱後自然冷却する。

このようにして多孔質の焼結体を形成する。

■　この焼結体をダイヤモンドブレードを用いて所定厚
（約３００μｍ）にスライスし、かつ１辺が所定長（約
４〜５　Ｍ　）の角形に切断する。すると、第１図（ａ
Ｈｂ）に示すようなＺｒ０１とＭｇＯの混合物からなる
多孔質焼結体（１）が形成され、これが本発明の母体と
なる。

■　、この母体（１）の表裏面に、母体（１）の外周が
やや残る程度にルテニウム系の厚膜ペーストを印刷して
少なくとも１対の電極（２）（３）となし、この電極（
２１（３）に、白金イリジウムからなる電極線（４１（
５１をルテニウム系の厚膜ペーストで接合する。

■　これを最高５ｏｏｔのコンベア炉内で焼付ける。

つぎに、このようにして形成した素子にリンモリブデン
酸ナトリウム（ＮａｌＰＯ，・ｓ　２ＭｏＯ、）水溶液
による浸漬被覆処理を行なう。この浸漬処理法を以下に
詳しく説明する。

■　脱イオン水に、Ｎａ１ＰＯ４・１２Ｍｏ０３　　を
所定濃度となるように、具体的には、０，４．４．０お
よび４０重量％となるように秤量して添加し、攪′押し
てそれぞれ濃度の興なる水溶液を作る。

■　この所定濃度に調整した水溶液をビーカーに入れ、
その中に、第１図で形成した素子を浸漬し、超音波を２
０〜３０分かける。

■　ビーカーから素子をとり出し、加熱または自然乾燥
して水分を除去し９本発明による感湿素子（６）を得る
。

以上のようにしてＮａ１Ｐ０４・１２Ｍ０Ｏ１で浸漬処
理された感湿素子（６）が所期の目的通りの特性を有す
るかどうかについて実験した結果を説明する。

まず、感湿素子（６）は第２図に示すように支持装置（
７）に取付けられる。すなわち、前記感湿素子（６）の
電極線（４）　（５１を接続するための端子（８）　（
９）とアース端子αＢを絶縁性基体軸に植立する。前記
端子（８）　（９）間のインピーダンスによる感湿素子
（６）の抵抗値への悪影譬を除くため、端子（８）（９
）の外周に、一定間隙のガードリングα◆を設け、この
ガードリングＩを前記アース端子ａυに接続する。

このようにして構成された被測定感湿素子（６）は、第
３図に示すように、Ｉ　Ｖ、　１００Ｈｚ程度の信号源
Ｑ５１に、抵抗（１６１（例えばＩＯＫΩ）と直列に接
続され、さらにこの抵抗（１６１と並列に電圧計ａηが
接続される。

つぎに測定結果を第４図以下の特性図に基づいて説明す
る。

■　第４図はＮａ、ＰＯ，−１２ＭｏＯ，（以下８ＰＭ
という）の濃度と、経時変化の関係を示したもので、図
中、特性（イ）は、８ＰＭ濃度０％つｉす８ＰＭの処理
をしないＺｒ０１　＆　ＭｇＯだけによる素子の特性で
ある。

特性Ｌｐ）（萌は８ＰＭ濃度０．４％、゛特性（ハ）い
は８ＰＭ濃度４．０％、特性←）（Ａは８ＰＭ濃度４０
％で処理したときの特性である。また、図中実線は試料
作成直後の特性、点線はその２日経過後の特性を示して
いる。これらの特性曲線から、本発明の目的である抵抗
値の経時変化が最も少なく、かつ湿度測定範囲の広いも
のは、８ＰＭ濃度４．０％で処理したものであることが
わかる。したがって、以後の実験は、このＢＰＭ濃度４
．０％処理のもので行なった。なお、測定雰囲気温度は
２５℃とした。

■　第５図は８ＰＭ処理をした感湿素子の加熱リフレッ
シュ効果をあられしたものである。図中、実線特性体）
（イ）は試料作成直後の特性マ、このうち特性体）は、
相対湿度を１０→３０−５０−７０−９０％団と増加さ
せたときの抵抗値であり、また特性ホ）は、逆に９０→
７０−５０−３０→ｌＯ％ＲＨと減少させたときの抵抗
値である、。これらの特性体）（ホ）の間にほとんどヒ
ステリシスがなく、極めて望ましい特性曲線であること
がわかる。また、点線特性四鴇試料作成後所定の期間経
過後にリフレッシュしてそのときの特性の変化をあられ
したものである。具体的には、試料作成後、常温、常湿
の状態で３５日経過後に、リフレッシュつまり４００℃
で１５秒間加熱し、その後外部零囲気と平衡するまでの
５分間放置してから各相対湿度で抵抗値を測定した。

このときの特性ト）と試料作成直後の特性体）−との間
にほとんど差違がみられず充分実用可能な素子であるこ
とがわかる。

■　第６図は８ＰＭ濃度４．０％水溶液で処理をした感
湿素子の経時変化をあられしたもので、横軸に経過日数
、縦軸ｔ″−ｎ日経過後の相対湿度（Ｘｎ）と試料作成
直後の相対湿度（Ｘｏ）との差（ΔＲＨ＝Ｘｎ−Ｘｏ）
　　をとっている。そして特性（ト）は８２Ｍ処理をし
た素子、特性？）は８ＰＭ処理をしない菓子テ、ともに
約５４％の室内湿度で放置した。

これらの特性からもわかる通り、８ＰＭ処理をしない素
子の特性ｔｆ）は時間の経過とともに次第に変化が大き
くなり、５０日経過後も・さらに上昇する傾向にある。

これ４二対し、８ＰＭ処理をした素子の特性（ト）は３
５日経過後は略１Ｇ％で一定値を示している。

■　８ＰＭ処理をした素子における感湿特性の温度依存
性は、種々実験の結果０．７％ＲＨ／’Ｃであることが
確認されており、公知の感湿素子よりもかなりすぐれて
いる。

本発明は上述のように、Ｚｒ０１とＭｇＯの混合焼結体
を母体とし、これにＮａ、ＰＯ４・１２ＭｏＯｍで処理
をして感湿素子とした。第４図、第５図および第６図の
特性図からも明らかなように、つぎのような種種の特徴
を有するものである。

■　経時変化が少ないこと。すなわち、３５日程度の経
過後は特性が極めて安定してべること。

■　抵抗値が相対湿度の高い方から低い方まで全体的に
低下し、測定範囲が少なくとも１０〜９０％叫となり非
常に広くなること。

■　ヒステリシスが８ＰＭ処理前よりさらに小さいこと
。

■　加熱リフレツＶユ操作が有効であること。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）は母体となる素子の正面図、第１図（ｂ）
は同鋸面図、第２図は本発明による感湿素子を支持装置
に装着した状態を示す斜視図、第３図は特性測定回路図
、第４図は、８ＰＭ濃度と経時変化の関係を示す特性図
、第５図は加熱リフレッンユ効果を示す特性図、第６図
は８ＰＭ処理前と処理後の経時変化の比較特性図である
。 （１）・・・多孔質焼結体、（２１（３）・・・電極、
（４）　（５）・・・電極線、（６）・・・感湿素子、
（７）・・・支持装置、（８）　（９）・・・端子、０
Ｉ・・・絶縁性基体、αυ・・・アース端子、Ｏａ・・
・ガードリング、αり・・・信号源、αｅ・・・抵抗、
ａＤ・・・電圧計。 特許出願人　株式会社　ゼ　ネ　ラ　ル代理人弁理士古
澤俊嘴 同　　加納−男 第　　１　　図 第　　２ｗＪ 第　　６　　図 句 第　　４　　図 指片１＃Ｌ（’１０） 第　　５　　図 手続補正書（自発） 昭和５７年０９　月０１　　Ｂ 昭和５７年　特　許願第１７８！１１号２、発明の名称
　感湿素子 ３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 ８、補正の内容　別紙の遥り 明細書の第２頁第１３行目ないし第１７行目に「■　Ｌ
ｌとＣｊの・・・面倒になること。」とあるのを、［■
　電解質としてのＬＩＣｊ溶液の濃度が１種類だけでは
、測定できる相対湿度の範囲が極めて狭い。 そこで、広範囲の湿度を正確に測定するには測定範囲毎
に溶液濃度を異ならせて作られた素子を組合せることが
なされていた。ところが組合せるべき素子の数が多くな
れば、それに応じて測定端子も多くなり、この組合せを
制御するスイッチ回路も必要とし、しかも構造が複雑か
つ大形になり組立ても面倒になること、」と訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ｚｒｏｗとＭｇＯの微粉末を所定割合で混合し、
   所定の圧力、時間、温度で処理をして多孔質の焼結体と
   なし、この焼結体に少なくとも１対の電極を設けたもの
   を母体とし、この母体にＮｍ１ＰＯ，φｔ２ＭｏＯＡ溶
   液による浸漬被覆処理を施こしたものからなることを特
   徴とする感湿素子。 （２、特許請求の範囲第１項記載において、・Ｚｒ０１
   とＭｇＯの混合割合を９９：１モル％とした感湿素子。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項記載゛におい
   て、Ｎａ１Ｐ０４・１２ＭｏＯ＠の水溶液濃度を約４．
   ０重量％とした感湿素子。 （４）　　４１許請求の範囲第１項記載において、Ｚｒ
   ０１とＭｇＯの微粉末の粒径を平均１βｍ以下とした感
   湿素子。