JPS58192301A - 感湿抵抗体 - Google Patents

感湿抵抗体

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JPS58192301A
JPS58192301A JP57075106A JP7510682A JPS58192301A JP S58192301 A JPS58192301 A JP S58192301A JP 57075106 A JP57075106 A JP 57075106A JP 7510682 A JP7510682 A JP 7510682A JP S58192301 A JPS58192301 A JP S58192301A
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JP
Japan
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humidity
sensitive resistor
moisture
oxide
chromium oxide
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JP57075106A
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English (en)
Inventor
幹夫 浦
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Non-Adjustable Resistors (AREA)

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】 この発明は、湿度検出用の感湿センナ部材として使用す
るのに適した感湿抵抗体に関するものである。
湿度センナは、相対湿度の変化に対して敏感に作用する
特性を有し、この湿度の変化による物理的あるいは電気
的性質の変化を利用して湿度の検出を可能とするもので
ある。このような湿度センナにおいては、特に直接もし
くは間接にかがわらず、湿度の変化を電気的な信号に変
換する方式のものが実用面で最も多く用いられており、
この発明による感湿抵抗体も湿度の変化に対応して電気
抵抗値が変化する特性を有するものでちゃ・感、湿抵抗
体に適宜電極あるいはリード線等を接続して電気抵抗値
の変化を検出できるようKした感湿センサの部材として
使用される。
ところで、この種の湿度センサは、環境制御と品質管理
の両面から、家庭電器、医療電子部品製造、廃業などの
分野において極めてニーズが高いものである。また、自
動車用空気調和システムにおいても従来の温度、風速、
空気清浄度に加えて、湿度を適切な範囲に制御する必要
性が高まってきている。九とえば、従来の空気調和機器
を冬季において長時間使用すると、f車室内の湿度が低
下して不快感を生ずるなどの問題点かあつ念。そのため
、車室内の湿it検知し、それを適当な電気信号に変換
し、その信号を湿度の高低に応じて結露あるいは乾燥の
状況をドライバーに警告するシステムを備えることが望
まれる。加えて、湿度センサは、優れた感度、早い応答
速度、水分以外の雰囲気に対する良好な安定性、小さい
温度依存性、広範囲な使用温度などの高精度と高信頼性
が要求される。
このような要求を満すものとして、熱的、化学的および
物理的に安定でかつ水分吸着によるイオン導電性の変化
金利用した金属酸化物磁器を感<1抵抗体く使用した湿
度センナがある。この湿度センサは、相対湿度に比例し
て金属酸化物磁器表閣に吸着する水分量の変化を電気抵
抗の変化として検出するものである。すなわち、水分(
水蒸気)の吸着量よる感湿抵抗体の電気抵抗変化は、低
湿度領域では焼結体粒子ネック部での毛−#凝縮水の形
成により、また、高湿度領域では焼結体粒子表面全体で
の物理吸着による連続した電解質層の形成によ妙趣ると
いわれてhる。この結果、従来の湿度センサでは、低温
度領域における感度が劣っていることが痛点となってい
る。その恵め、感湿抵抗体の比表面積を大きくとり、水
の吸着量を多くすることが考えられる1、しかし、感湿
抵抗体の比表面積を大きくする九めにその焼M凌を低く
すると、その電気抵抗確か高くなり、測定が容易でない
という問題が発生する。一方、感湿抵抗体として社金属
酸化物系磁器が使用できるが、この場合、特に酸化クロ
ムおよび酸化クロムを含む全綱酸化物が好ましい。しか
し、酸化クロム粉末の焼結は容易でな(,1300℃以
上の高い温度でかつ10−10■I(gの酸素分圧とい
う特殊な雰囲気中でだけ可能であり、製造上の問題を有
していた。
この発明は、上記し次ような従来の問題点に着目してな
され喪もので、感温抵抗体の固有電気抵抗を下けること
ができるため、その電気抵抗値の変化を容易に測定する
ことができると同時に、広範囲の温度領域での湿度測定
を行うことができる湿度センサ用感湿抵抗体を提供する
こと金目的としている。
この発明は、湿度の変化に対応して電気抵抗値が変化す
る感湿抵抗体に関するものであって、酸1°”′!′″
*(ts″o”E#1’Ft、?&6mmKf、I  
 訂ることを特徴としている。すなわち、この発明によ
る感湿抵抗体では、酸化クロムと導電性材料である炭化
クロムとが共存した混合焼結体を用いているため、比f
!開面積大きく保ったまま感湿抵抗体の固有電気抵抗を
下げることができ、低温度領域での測定が容易であると
いう特徴を有し、加えて、好ましくは30重量%以下の
炭素を含む酸化クロムを炭素雰囲気中で焼成することに
よって、少なくとも酸化クロムと炭化クロムが共存した
感湿抵抗体を得ることができ、真空などの特殊でかつ高
価な雰囲気側@を必要としないため、経済的で安価な感
湿抵抗体とすることができるという特徴を有している。
この発明による感湿抵抗体は、炭素を含む酸化クロムを
炭素雰囲気中で焼成して得るのが好都合であるので、以
下これに基いてさらに説明する。
まず、出発原料として、酸化クロム粉末と炭素粉末を用
意するが、この場合、酸化クロムおよび炭素の純度は、
ともに99重tS以上であるのが望ましく、特にアルカ
リ金属系の不純物は0.01重量−以下に抑制すること
が望ましい。この理由は、この純度よりも低い場合には
感湿抵抗体の耐久性が損われることになる九めである。
また、原料粉末の平均粒径はa o pm以下、特に酸
化クロム粉末の平均粒径は5μm以下とするのがより望
ましく、これよりも大きい場合忙は焼結が困難となって
くる。
次に、上記酸化クロム粉末に対して炭素粉末を所定の割
合で配合し、この混合粉末に有機バインダーとしてたと
えばポリビニルアルコール水溶液全添加して十分に攪拌
混合し、さらに粉末の均一分散性を高めるために三段ロ
ーラミルあるいは蛋動ボールミル、回転ボールミル、プ
ラネタリ−ボールミルなどを単独でおるいは重複して用
いる。
そして、混合粉末中の水分を乾燥して減じた後加圧成形
し、この成形体を炭素粉末中で焼成する。
この焼成に際しては、たとえば、あらかじめ底部から1
0〜50閣程度の厚さに炭素粉末を収容したアルミナ容
器内に前記成形体を入れ、さらKその上に炭素粉末を十
分添加し、アルミナ製の蓋をしたのち酸化雰囲気の焼成
炉において、焼成温度1200〜1500℃、焼成時間
30分〜10時間の条件で焼成して感湿抵抗体磁器′j
r、得る。この感湿抵抗体磁器は濃緑色の酸化クロムと
この酸化クロム中に均一に分散され九銀色の反応物すな
わち導電性を示す炭化クロムとの混合物である。なお、
上記焼成の際に使用した炭素雰囲気形成用の炭素粉末と
しては、原料粉末と同様、純度99ム量優以上でありか
つアルカリ金属系不純物0.01点量−以下、平均粒径
30μ惰以下のものを用いることが望ましい。
次に、上記焼成後に得られた感湿抵抗体を必要に応じて
適宜の大きさに切断加工し、第1図に示すように、この
感湿抵抗体1に電極2およびIJ−ド線6を設けて電気
抵抗値の変化を取り出すことがで塾る湿度センサ10を
得るようKする。この場合、電極材料としては、Ag 
、 Ni 、 Zn 、 Cr 。
pd 、 Au 、 Ptなどの金属あるいは酸化ルテ
ニウム。
酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化すずの
如き金属酸化物などを使用することができる。そして、
電極を形成するに際しては、たとえばこれらの粉末をビ
ヒクルと混合したペースト状組成物を感湿抵抗体の表面
に塗布したのち乾燥・焼結する焼付法や、その他蒸着法
、スパッタリング法、スプレー法、CVD法などにより
形成することができる。
以下、実施例について説明する。
まず、酸化クロム粉末(純度99.9重i1チ以上。
平均粒径0.825μffりと、添加用炭素粉末(純度
99.9饅以上、平均粒径3.Opm )と、焼成用炭
素粉末(純度99.9重t%以上、平均粒径20μm)
と全用意し友。
次に、上記酸化クロム粉末に対し、添加用炭素粉末f:
0.1〜40重量嗟の範囲で適宜変えて添加した。さら
に、バインダとして重合度1750のポリビニルアルコ
ール5%水溶液を上記混合粉末に対し10重量−加え、
これらを十分攪拌した後、ボールミルにて約10時間湿
式混合し、100℃の温度で2時間脱水乾燥を行った。
次いで、混合粉末ysoo麺/ I?I11”の圧力で
50X50X10(■)の寸法に加圧成形した。続いて
、この成形   ′;7体’l5oo℃で1時間酸化雰
囲気の焼成炉で保持することKより脱脂した。一方、1
70X170X 60 (vm )のアルミナ容器全準
備し、この容器内にあらかじめ30m程度の厚さで焼成
用炭素粉末を入れておく。次に、上記アルミナ容器内K
M記成形体を入れ、さらKその上Kf18成用炭素粉末
を十分充填して篭をしたのち、このアルミナ容器を酸化
雰囲気の焼成炉に入れ、焼成温度1350℃、焼成時間
5時間の条件で焼成して感湿抵抗体磁器を得た。
次いで、上記感湿抵抗体磁器’t40X40XO,3(
m)の大きさに切断し、その両面に酸化ルテニウムペー
ストを塗布した後800℃、10分の条件で焼成炉内で
焼き付けて電極全形成した。
このときの電極厚さは約20 pWJであった。さらに
、白金リード@全用意し、この白金リード線の先端に酸
化ルテニウムペーストラ付着させ、前記電極に当てた状
態で上記と同じ条件で焼き付けることにより白金リード
線を付着させ、第1図に示すような断面模式構造の湿度
センサ10を製作し念。
なお、比較のために、添加用炭素粉末を含まない酸化ク
ロム単独を上記と同様にして成形し、炭素粉末中で上記
条件により焼成して磁器を製造し、この磁器の両面に酸
化ルテニウム電極と白金リード線とを設けて比較剛毛ン
サを作成した。
このようにして得られたこの発明の実施例および比較例
による湿度センサについて、25℃における感湿特性、
すなわち相対湿度による電気抵抗値の変化tLcR針(
周波a100 Hz )により測定した。この結果を第
2図に示す。
第2図に示すように、酸化クロム磁器単独の場合には固
有抵抗値が高く、低湿度領域での測定は困−である。し
かし、炭素添加Wkを0.1〜301tSと増加するに
伴って感湿抵抗体の固有抵抗値が低下、低湿度領域での
測定が可能となった。しかし、さらに炭素添加量が増加
した場合には、湿度変化に伴う電気抵抗値変化が小さく
なりすぎ、全湿度領域にわたって湿度の測定が困難とな
る。
したがって、酸化クロムに対する炭素の添加量は301
[1%以下とするのが良い。
なお、この発明による感湿抵抗体は、酸化クロムと炭化
クロムが共存するもので、良好な感湿特性をもつ酸化ク
ロムと導電性材料である炭化クロムの混合体を用いたも
のであるが、これらの特性に大きく影響を及ぼさない材
料を含んでいても当然かまわない。たとえば、炭素を含
む酸化クロムを炭素雰囲気中で焼成して感湿抵抗体を得
る場合には、この際の反応を妨害しない材料、すなわち
、アルミナ系、ジルコニア系、フォルステライト禾。
ステアタイト系、酸化鉄系、酸化ニッケル系、酸化亜鉛
系、酸化バナジウム系、酸化チタン系、酸化マグネシウ
ム系などの金属酸化物系出器を添加し、感湿抵抗体の平
均粒子径、比表面積、平均気孔径、気孔率2強度などの
特性全制御することも可能である。
以上説明してきたように、この発明の感湿抵抗体によれ
ば、酸化クロムと炭化クロムが共存してなるものである
から、酸化クロムのもつ感湿特性と炭化クロムのもつ導
電性とを活用することによって、感湿抵抗体の比表面積
を大きく保持したままその固有電気抵抗を下げることが
でき、高湿度領域はもちろん、低湿度領域においても湿
度の測定を良好に行うことができる湿度センサを得るこ
とが可能であるという非常に優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施態様による感湿抵抗体を用い
た湿度センサの断面模式説明図、第2図は炭素添加量を
変えて作製した感湿抵抗体を用いた湿度センナの感湿特
性を調べた結果を示すグラフである。 峙軒出腺人  日産自動車株式会社 代理人弁理士   小  塩     豊「 第211 相ガ玉R度(駕)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  酸化クロムと炭化クロムが共存する焼結体よ
    りなる感湿抵抗体。
  2. (2)炭化クロムが炭素を含む酸化クロムを炭素雰囲気
    中で焼成してなる特許請求の範囲第(1)項記載の感湿
    抵抗体。
JP57075106A 1982-05-07 1982-05-07 感湿抵抗体 Pending JPS58192301A (ja)

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JP57075106A JPS58192301A (ja) 1982-05-07 1982-05-07 感湿抵抗体

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JP57075106A JPS58192301A (ja) 1982-05-07 1982-05-07 感湿抵抗体

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JPS58192301A true JPS58192301A (ja) 1983-11-09

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ID=13566582

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57075106A Pending JPS58192301A (ja) 1982-05-07 1982-05-07 感湿抵抗体

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JP (1) JPS58192301A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4810676A (en) * 1985-03-19 1989-03-07 Agency Of Industrial Science And Technology Chromium oxide-base ceramic material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4810676A (en) * 1985-03-19 1989-03-07 Agency Of Industrial Science And Technology Chromium oxide-base ceramic material

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