JPS58190001A - 湿度測定素子 - 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】 本発明は礪腿の変化を電気抵抗の変化として検出するこ
とにより鍼ｋを測定するのに有用な湿度測定素子に閃す
る。とくに、本発明は湿度の変化に呼応して一気抵抗が
変化する応答性に誕れ、湿度の変化に追随する電気抵抗
の変化が実用的な適正変化率をボし、例えは、相対湿度
約９０〜約３０チ機度の範囲に於て、電気抵抗が約１Ｏ
Ａ−１０’Ω程度の適正なオーダーをボし、更に、安価
且つ作製容易な湿度測定糸子に関する。

史に畦しくは、不発明は、（α）複合全域ば化物形成性
リチウム化合物、（ｂ）　抜合金ｋｍ化物形成性ニオブ
化合物及び（６）　＋ｉ合金槁敗化物形成性イツトリウ
ム化合物、随時、副成分賞の他の俵合金鵬取化物形地性
金属化合物を含鳴してもよい取分の熱処８８傷遺体から
成ることを特徴とする湿度測定素子に関する。

従来、金属岐化物、複合金属酸化物、それらの袖々の組
み合わせから成る焼結栴造体婚の広義の金属嘔化物から
力る湿度測定索子に関する数多くの提案がなされて・き
た。

　３− このような掟楽の一つとして、ＬｉＮｂ０＠の単結晶を
オリ用する特開昭５５−２２１２２号の提案が知られて
いる。この提案においては、強肪電体ＬｉＮｂＣ）、結
晶に′眠儒を取り付け、その電気抵抗から湿ｋを測知す
ることを待機とする湿度沖［定系子が捉来されている。

しかしながら、このような単結晶の４り用は、該単結晶
の製作それ自体が煩雑且つ商価につくため、その夫用に
は個々の制約を受りる不利益かある。

こσ）ような単結晶の利ハＪに代えて、Ｌ　ｉＮ　ｂ　
Ｏ，の粉末とガラスやＪ木のｍ合物からＪＡＭ、るＬｉ
Ｎｂ０．を主成分とするペーストをアルミナ基板上に施
して、戦法、焼成しｆｃ系子についての仙北報告も知ら
れている（第４２回応用物理学会学術講演会、膳演予稿
来、８ｐ−Ｗ−６，７９５負、昭和５６年１０月）。こ
の報告によれば、該索子に於ては、Ｌ　ｚ　＃　ｂ　偽
とガラス中に言有妊れているＰｂＯとの反応性を利用し
てＬｉＰｂＮｂＯ４が形成されると記載されている。

更に、特開昭５６−２３７０２号には、Ｌ　ｉＮ　ｂ　
Ｏ。

を包含する広蜘４な金纏酸化物類からえらはれた成分の
少なくとも一極を主成分とした蝉器よりなる感湿抵抗体
素子本体と、この本体の両面にそれぞれ付着しで少くと
も一方が該本体の感湿抵抗値範囲より小さく、しかも１
Ω／口以上の■抵抗な肩する抵抗発熱体よりなる一対の
湿度像知嘔極とを備えた感湿抵抗体素子が、ｋＭ来され
ている。この徒未においては、上記構成に特定されてい
るとおわ、ｊｆｆｉ湿抵抗体素子本体を加熱する抵抗発
熱体よりなる亀４ｉ！！を澁し、構造及び製作が煩雑で
あり且つ索子本体の加熱を心安とする不利益がある。

本発明省叫１ｄ、Ｌｉ１ＶｂＯ，糸の湿度測定素子の開
発について情死を進めてきた。

その結果、ＬｉｍｂＯ，とＹ、０．の熱処理構造体　５
− が、少なくともそれらの一部は複合金属酸化物ＬｉＮｂ
０．と金ＰＡ嘔化物ｙ　、（、ｌ、との複合金属酸化物
を形成するためと推測しでいるが、ＬｉＮｂ０゜及びｙ
、ｏ、−ｐ→（に尚い電気抵抗を菊するにも拘わらす、
電気抵抗が順者に低下して約９０〜約３０％（ＥＨ）　
ノｍ＋′ｌ１）ＨＣ７ｊ”−Ｕ約１０　ａ〜１０　’　
ｍ度（Ｄ実用的に僧正なオーダーとなって、湿度の変化
に追随する霜、気抵抗の変化が実用的な適正変化率をボ
ずこと、史に、それ自体単独では焼結困難なＬｉＮｂ０
．が少鼠のＹ、υ、の併用でも容易に浴融乃至焼結して
艮好な糸子頻展の熱処理構造体となることを発見した。

又更に、不発明によれは、素子の力［１熱は心安とする
ことなしに、上記諸オＵ益の連取できる湿度測定素子が
提供できることがわかった。

史に研究の結果、予め複合隅化物の形態に形成されたＬ
ｉＮｂＯ３を用いる必要はなく、的記三成分　６− （α）〜（（＋）を含有し、随時、ｔ！１１成分倉の他
の被合金属ぽ化物形成性金＾化合物を′＃鳴していても
よい成分の熱処理構造体が、同様に潰れた湿度測定素子
龍力を示し、ル［くて一層容易な且つ工業的に有オリな
十法で装造できる点で一層好ましい確度′６＋＋１定素
子となることを発見した。

使って１本発明の目的はＬ　ｉ／Ｎ　６／Ｙ糸の新しい
タイプの温度測定系子を提供するにある。

本発明の上記目的及び更に多くの他の目的ならびＶＣオ
リ点は以下の記載から一層明らかとなるであろう。

本発明の温度測定系子は、（α）情合金輌ば化物形成性
リチウム化合物、（ｂ）複合金属酸化物形成性ニオブ化
合物及び（Ｏ）　狽合金Ｊ１４絃化物形成性イツトリウ
ム化合物の熱処理構造体から成り％随時、さらに他の複
合曽輌酸化物形成性金属化合物の副成分蓋を官有する禾
からの熱処理構造体であることができる。

好ましい−Ｂ様によれは、本発明の湿度測定素子１６．
　ｆＪ（α戸ｌチウム化合物、該（ｂ）ニオブ化合物及
び該（６）イツ）　ＩＪウム化合物が、蛍Ｍ原子換貢で
表わして、 （αフリチワム化合物　　　　　１〜７５原子慢（ｂ）
ニオブ化合物　　　　　　５〜９５原子多Ｃｏ）イツト
リウム化合物　００１〜８０原子チ〔但し、（α）十（
６）＋（Ｃ）−１００原子％）の熱処理構造体から成る
。更に好ましい一態様によれば、本発明の湿度測定素子
は、 （α）リチウム化合物　　　　　１〜７５ｉ子チ（ｂ）
ニオブ化合物　　　　　２０〜９５原子饅（Ｃ）イツト
リウム化合物　０，０１〜３５ｙＪ、子チ〔但し、（α
）＋（ｂ）＋（ｃ）＝　ｔ　ｏ　ｏ原子饅〕の熱処理構
造体から成る。とくに好ましい一態様としては、 （ａ）リチウム化合物　　　　　１０〜７５原子チ（６
）ニオブ化合物　　　　　　２０〜８０原子チ（（＋）
イア　）　ＩＪ　ラム化合ｒＩｋＪＯ，Ｏｉ　〜１５ｍ
子％［１１↓し、（α）＋（ｂ）＋（ａ）＝　１００赤
子チ〕の熱処理構造体からなる湿度ｌ５１１定素子全例
ボすることができる。

本発明の温度測定系子ね、前述のように、随時、さらに
他の抜合金輌販化物形成性金属化合物の副成分′Ｍを置
市する糸からの熱処理構造体であることができ、屡々、
よシ夾用的な血止俊化率の熱処理構造体の形成に役立つ
。このような他の飯合金楠耶化物形成性金餉化付物の例
としては、ｉ’ｉ０．、Ｚｔ−０，、ＺｎＯ％ＭＱＯ，
Ｂｓ、Ｏ，、Ｂ、υ、。

ＭＯＯ，などを例示することができ、これらｎ＄独でも
俵数翰でもオ０用することができる。その使用−ｋｉも
適宜な剛取分墓を辿択できるが、例えば、菌目ｒｆ（α
）、（ｂ）及び（６）の合計に対して金為原子挾其で次
−〇　− わして１０原子チ以下の墓を例示することができる。

本発明の湿度測定素子は、さらに他の金属劇化物を担体
として含有する系からの熱処理構造体であることができ
、より経清的、工業的熱処理構造体の形成に役立つ。

このような担体金属ば化物としてはＡｔ、０．、Ｓｉｎ
、などを例示することができる。その蓋は例えば担体４
４ｍ酸化物に対して、前記（α）（６）（＜１）の合計
−９′　− が金゛鳥！ＩＡｑ−換算で表わ・して０．・１・原子嘔
以上の量を例赤することができる。

本発明の湿度測定素子を構成する熱処理構造体の調製に
用いる（α）被合金属酸化物形成性リチウム化合物の例
としては、Ｌｉ１Ｏ，Ｌｉ＊Ｃｏ、　、　ＬｉＯＨ，Ｌ
ｉＨＣＯ，、ＬｉＣ１％ＬｉＣ１０，、ＬｉＢｒ。

Ｌｉｌ、ＬｉＦ、Ｌｉ＊δ０４．　Ｌ　ｓ　ＨＳＯｓ　
、ＬイＮＯ１、ＬｉＮＨ，、ＬｉＢ１１．　、Ｌｉ、Ｓ
、　Ｌｉ１ｉ、　Ｌｉ、Ｎ。

ＬＧＣｌ　ｓ　ＣｍＯ４”　１ｍなどを例示することが
できる。これらは単独でも’ａ数梱でも利用できる。

又、本発明の湿度測定糸子を構成する熱処理構造体の調
製に用いる（ｂ）被合金ＪｊＩ４ば化物形成性ニオブ化
合物の例としては、ＮｂＯ，ＮｂＯ，、Ｎｂ！Ｏｓ、Ｎ
ｂ（ＯＢ）、　、ＮｂＢｒ、　、ＮｂＦｉ％１ｖｂＨ，
ＮｂＣ。

ＮｂＮなどを例示することができる。これらは単独でも
複数−でも利用することができる。

史に、本発明の湿度測定糸子を構成する熱処理構造体の
１ｌＡｌ製に用いる（Ｃ）　嶺合金輌ば化物形成性イツ
トリウム化合物の例としては、Ｙ、Ｏ８、Ｙ。

（Ｃ（Ｊ、）、、Ｙ（ＯＨ）、、ＹＣｌ、、ＹＢｒ、、
Ｙｌ、、ＹＦ、　、　Ｙ、（ＳＯ２）いＹ　Ｃ”Ｏｓ　
）ｍ　、　（ＣｍＯ４）ａＹ、・９ｈ、Ｕなどを例示す
ることができる。これらは単独でも複数油でも利用でき
る。

糸尻ψ」の湿度測定糸子を構成する熱処理構造体は、上
記に例示したような（α）複合金鵜酸化物形成性リチウ
ム化合物、（ｂ）″ＯＬ合金Ｊ’［［化物形成性ニオブ
化合物及び（（＋）″４ｉ４ｉ鵬は化物形成性イツトリ
ウム化合１Ｉ３２Ｉ、史には、Ｑｉ望によシ、前記に例
示したような（ｄ）他の抜合金概敗化物形成性金鵬化合
物から成る糸を熱処理（もしくは焼成処理）することに
よって製造することができる。

−Ｌｍ様によれば、上記（α）、（ｂ）及び（Ｇ）、史
には。

随時、（力の一１１成分量を含有する粉末混合物糸、望
むならは、さらに適当な粘結剤を配合されていてよい粉
末混合物糸を、′Ｉｆｒ望の形状に加圧成形もしくは無
加圧成形したのち熱処理することによって形成すること
ができる。他の一態様によれは、上又史に、他の態様に
よれば、過当なスラリー乃至ペースト状物の形成に適し
た粘結剤を配合したスラリー乃至ペースト状の上記混合
粉末を適当な基板上に頭布し、熱処理することによって
も形成できるし、上記態様を適宜に組み合わせて形成す
ることもできる。上記諸態様の実施に除して熱処理に先
立って予Ｉ＄ｉ＋焼成処理を施し、必要に応じ、再初砕
処理してから、目的とする熱処理構造体を形成する熱処
理を行うことができる。

更に又、他の態様によれは、（α）ｓ　（ｂ）及び（（
１）の中の任意の二傭を予備焼成処理し、必景に応じ、
ｐ４粉砕処理したのち、残〕の一棟を配合した粉末混−
１２− 合物糸を熱処理することができる。この除、上記任意の
二袖の成分からなる予め形成された償金酸化物の形の粉
末を用い、残りの一極を配合した粉本混合物糸を熱処理
することができる。このような二個の金鵬成分を含む予
め形成された狽合叡化物の例としては、例えば、Ｌｉｔ
Ｎｂ、Ｏ□、Ｌｉｍｂ。

Ｏ，％ＬｉＮｂ０．　、Ｌｉ、Ｎｂ０４、それらの任意
の混合物ＩＹＩＶ　ｂ　Ｏ，、Ｙ’、Ｎ　ｂ　０７Ｈそ
れらの任意の混合物などを例示することができる。

このような粉末従合糸を熱処理して、目的とする熱処理
構造体を形成する熱処理温度としては。

約り００℃〜幻１３００℃の温度を例示することができ
る。又、粉末混合糸の粉末粒子サイズは適宜に辿択でき
るが、例えば約０．１〜約２００ミクロンの如き平均粒
子径の粒子サイズを例示することかできる。

又、前記の所望の形状に加圧成形する隙、或い−１３− は又、前記の加圧成形熱処理の際の加圧条件とじｉＨｌ
たとえは、１９５０　ｋｙ／　ｃａｌ　〜約２０００ｋ
ｌ？／ｄの如き成形圧を例示することができる。

本発明の湿度測定素子を構成する熱処理構造体を形成す
る一態様によれは、（α）リチウム化合物。

（ｂ）二オグ化合物及び（Ｃ）イツトリウム化合物、史
には随時（ｄ）化合物、更１ユ又、前記例示の如き二極
の金Ｊｉ！４成分を含む予め形成δれた複合酸化物及び
残りの化合ｌ１５ｉ！Ｉを、各化合物を夫々粉砕して混
合したり或は又、それらを、例えばボールミル、バイブ
レーションミルその他適宜な粉砕混合手段で共粉砕した
シして、（α）、（ｂ）及び（０）、さらには所望によ
り（力を含む粉末混合物系を調製し、所望によ如適当な
粘結剤を混合し、加圧成形して所望形状の成形物を得、
これを予備焼成しもしくはせずに、熱処理焼成すること
により、熱処理構造体を得ることができる。

又、他の一惑様によれは、上述の如き粉末混合物系に、
塗布に適した適当なスラリー乃至ペースト状物の形成に
適した種類及び蓋の粘結剤を配合してスラリー乃至ペー
スト状の混合物を形成し、これを例えばアルミナ、ベリ
リア、シリカ、フォルスプライト、ステアタイト、ムラ
イト、マグネシア、ジルコニア、コーゾライト、室木ケ
イ素、窒化ホウ素、などの如きハ［望の基板に塗布して
、例えは約０００１〜約１　ｍ程度の被膜を形成し。

これを、前記に例示したような熱処理条件で熱処」尼し
て、基板上に熱処理構造体を形成することができる。

又、上記前者の態様に於て利用する粘結剤の例としては
、たとえは、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタア
クリレート、メチルメタアクリレート糸共電合体、ポリ
エチルアクリレート、エチルアクリレート糸共１合体、
ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコー
ル、ポリアクリルアミド、ｍｉ：賊セルローズ、ゼラチ
ン、メチルセルローズ、メチルエチルセルローズ、パラ
フィン、ワセリン、などを例示できる。これらの中から
各態様に適した粘結剤を適宜にえらんで利用でき、複数
イ里えらんで掛川することもできる。

本発明の湿度測定素子は、それ自体公知の手法によって
、電極を取りつけて利用できる。このような′ａ極影形
成手段としては、スクリーン印刷法、産布法、ディップ
法、蒸着法、スパッタリングなどの一３＝段を例示でき
る。又、′ｉｇ極の）１６状は適宜に泗択でき、たとえ
ば櫛型Ｘ極、渦巻型電極、平行電極の形状に設けること
ができる。１１極形成材料としては、たとえはＡｓＬ、
Ａｔ　、Ｐｄ、Ａｇ。

Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｍ、Ｎ４等の金塊及びＲｕ　Ｏ雪。

ＬａＣｒ０．寺の酸化物などを例示することができる。

−１６− 以下、実施例により本発明方法の斂悪嫌について、更に
硅しく説明する。

実施例１〜１６及び比較例１〜３ 後掲第１衣にボした（α）化合物、Ｃｂ）化合物及び（
６）化合物を、衣に示したｊ以下−割合でケ砕混合した
。

この粉末混合糸を、９００℃で６時間と１０００℃で６
時間の総＠ｊ１２時間の予備焼成をし、その仮、これら
の予ｖ１１焼成物をｙｌ？−ルミルで層粉砕した。との
Ｎ’！初末粉末結沖」として５ｗｔ％のパラフィンを祝
合し、１トン／ｄの圧力で径２０襲、厚さ約１翻の円盤
状試料を加圧成形した。該円盤状試料を１０００℃〜１
３００℃に設定された温度で、大気中１時間熱処理焼結
せしめた。

得られた焼結体にスクリーン印刷法で金ペーストを用い
て櫛型篭憾を印刷し、約８５０℃で約４５分間の焼成を
して橢型金電極を形成した。

実施例１５はＬｓ、ＣＯｌとＮｂ１ｌ□、を秤蓋、混−
１７− 合して予備焼成をしたものにｙ、ｏ、を加えて再度予備
ｙ８成したものを粉砕して調製した粉末混合糸を用いた
＃ｌかは同様にして形成した。

実施例１６は実施例１０と同様に予備焼成された。Ｌｉ
ｆｆ１ＣＵ、、Ｎｂ、ＯｓとＹ、０．の焼成物の２原子
係に対してＡｔ、Ｏ，を９８原子係の割合で粉砕混合し
て調竪した粉末混合糸を用いた他は同様に形成した。

又、比較例３は、単結晶のＬｉＮｂ０．の次面をアルミ
ナ粉末の１１２００で約ｌＯ分ｅ−ユど＆ｆＪｌだもの
に、上記と同様にして櫛型金電極を付けた。

電極付き焼結体試料を標準回路を用いて相対湿度対電気
抵抗値の特性を測定し、七の２５℃、４０チＲＨの抵抗
値と２５℃、９０％ｋＨの抵抗値を組成とともに第１表
に示した。

なお、伽付第１図には、上記六中、実施例１゜（図中、
籾Ｃ）、比較例２（図中、腺ｂ）及び比較例３（ν１中
、腺ａ）の結果を示す相対湿度−電気抵抗値の持性曲蔵
を示した。

４　図面の藺Ｊ４Ｌな飲明 派付第１図は、実施例１ｏ、比較例２及び比較例３の夫
々についての、相対湿度−電気抵抗値特性曲線を示すグ
ラフである。

％許出願人　　日本カーバイド工業株式会社−２０−− 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　（α）複合金ｍｉｌ＆化物形成性リチウム化合物、
   （ｂ）ａ合４ｉＳ＝化物形成性ニオグ化合物及び（６）
   被合金属酸化物形成性イツトリウム化合物の熱処理構造
   体から成ることを臀似とする湿度測定素子。 ２　該（α）リチウム化合’Ｚ／Ｉ１．　該（ｂ）ニオ
   ブ化合物及び該（Ｃ）イツ）　ＩＪウム化合物が、金属
   原子換算で表わして、 （ａ）リチウム化合物　　　　１〜７５原子チ（ｂ）ニ
   オブ化合物　　　　　５〜９ＮＭ子饅（Ｃ）イツトリウ
   ム化合物０．０１〜８０原子チ〔但し、（α）＋（ｂ）
   ＋（ｃ）＝　１００原子チ〕の熱処理構造体から成る特
   許請求の範囲第１項記載の湿度測定系子。 １　該熱処理構造体が、Ｔｉｅ、、Ｚγυ、。 ＺｎＯ１Ｍ　ｇｏ、　Ｂ　ｉｌｏ、　、　Ｂ、　Ｏｌ及
   びＭｏｂ、よりなる肝からえらばれた被合金橋酸化物形
   成性金輌化合物の少なくとも一種を、該（α）、（ｂ）
   及び（６）の合計に対して金Ｔｈ１１Ｍ子換算で表わし
   て１．０原子係以下君肩する混合物の熱処理構造体〃・
   ら成る特許請求の郁囲第１拍もしくは第２項記載の湿度
   測定素子。 ４、該熱処理構造体が約り００℃〜約１３００℃の温度
   で熱処理された桐遺体である狩許ｉ求の範曲第ｌ駒〜第
   ３項のいずれかに記載の湿度測定糸子。