JPS60194342A - 感湿素子及びその使用方法 - Google Patents
感湿素子及びその使用方法Info
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- JPS60194342A JPS60194342A JP4818484A JP4818484A JPS60194342A JP S60194342 A JPS60194342 A JP S60194342A JP 4818484 A JP4818484 A JP 4818484A JP 4818484 A JP4818484 A JP 4818484A JP S60194342 A JPS60194342 A JP S60194342A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/121—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
は両面型の小型感湿素子に関する。
近年、感湿素子は、家庭用品においては、電子レンジの
食品調理制御用、衣類乾燥機の乾燥度検出用、ＶＴＲの
シリンダの結露検出用等に広く用いられ、また工業用品
においては各種電子部品製造の際の湿度管理用に多く用
いられている。その他、農業用としてはハウス空調用に
用いられまた自動車にあってはリアウィンド・デ・７オ
クガの結露防止用等に用いる試みが広く進んでいる。食
品調理、空調、乾燥等の各種自動化システムにおいては
、温度に加えて湿度制御が不可欠となっており、高い信
頼性の下で動作する感湿素子の開発が要望され、幾つか
の抵抗型感湿素子が実用化されている。
食品調理制御用、衣類乾燥機の乾燥度検出用、ＶＴＲの
シリンダの結露検出用等に広く用いられ、また工業用品
においては各種電子部品製造の際の湿度管理用に多く用
いられている。その他、農業用としてはハウス空調用に
用いられまた自動車にあってはリアウィンド・デ・７オ
クガの結露防止用等に用いる試みが広く進んでいる。食
品調理、空調、乾燥等の各種自動化システムにおいては
、温度に加えて湿度制御が不可欠となっており、高い信
頼性の下で動作する感湿素子の開発が要望され、幾つか
の抵抗型感湿素子が実用化されている。
感湿素子としては、基本的に、湿度の変化に対してより
感度が良く、電気抵抗値が低く、そしてヒステリシス曲
線の直＠性の良いものが望まれる。
感度が良く、電気抵抗値が低く、そしてヒステリシス曲
線の直＠性の良いものが望まれる。
更には、適正な動作範囲を持ちそして使用環境において
劣化の少ないことも要求される。こうした問題点に対し
て、これまで多数の感湿素材が提唱されてきた。塩化リ
チウムに代表される電解質物質系、有機高分子材料系並
びに金属及び金属酸化物系がその主たるものであり、最
近の傾向としては熱的、化学的及び物理的に安定なセラ
ミック系抵抗型感湿素子が有望視され、多数の報告が行
われている。また、素子の構造についてもバルク形、塗
布型等幾つかのも・のが提案されている。こうして、現
在では、かなり満足すべき品質の感湿素子が開発される
に至っている。
劣化の少ないことも要求される。こうした問題点に対し
て、これまで多数の感湿素材が提唱されてきた。塩化リ
チウムに代表される電解質物質系、有機高分子材料系並
びに金属及び金属酸化物系がその主たるものであり、最
近の傾向としては熱的、化学的及び物理的に安定なセラ
ミック系抵抗型感湿素子が有望視され、多数の報告が行
われている。また、素子の構造についてもバルク形、塗
布型等幾つかのも・のが提案されている。こうして、現
在では、かなり満足すべき品質の感湿素子が開発される
に至っている。
ところで、電子機器の小型化に伴い、感湿素子に対して
一層小型でしかも一層高い感度を示すものへの要求が存
在する。
一層小型でしかも一層高い感度を示すものへの要求が存
在する。
本発明は、こうした要求に答えて、小型の高感度高品質
感湿素子の提供を目的とする。
感湿素子の提供を目的とする。
本発明者等は、多くの試作検討の結果、セラミック基板
にくし形電極を形成し、そして電極上にセラミック感湿
素材を塗布する構造の抵抗型感湿素子を更に改良して、
セラミック基板の両面にくし形電極及びセラミック感湿
素材を塗布形成することにより感湿素子の小型化が可能
であることを知見した。両面使用によりセラミック基板
の面積をほぼ半分となしえ、それによる動作上の支障は
生じないことが確認された。更に、くシ形電極も小型化
と電極間隙を従来より小さくすることによって一層の高
感度化を計れる。使用に際して、この両面型感湿素子は
気流に対して両面が曝されるよう気流方向に平行に設置
される。また、使用状況が許せば、感湿素子を回転式に
設置することも有効である。この場合は、下部に電極を
伸ばし、回転ブラシ型とし電気を送る等を行う。
にくし形電極を形成し、そして電極上にセラミック感湿
素材を塗布する構造の抵抗型感湿素子を更に改良して、
セラミック基板の両面にくし形電極及びセラミック感湿
素材を塗布形成することにより感湿素子の小型化が可能
であることを知見した。両面使用によりセラミック基板
の面積をほぼ半分となしえ、それによる動作上の支障は
生じないことが確認された。更に、くシ形電極も小型化
と電極間隙を従来より小さくすることによって一層の高
感度化を計れる。使用に際して、この両面型感湿素子は
気流に対して両面が曝されるよう気流方向に平行に設置
される。また、使用状況が許せば、感湿素子を回転式に
設置することも有効である。この場合は、下部に電極を
伸ばし、回転ブラシ型とし電気を送る等を行う。
斯くして、本発明は、セラミック基板の各側に、くし形
電極層と該電極層上に塗布される感湿層とをそれぞれ具
備することを特徴とする両面型感湿素子を提供する。感
湿層としては、酸化ジルコニウムをベースとし、そこに
一定の添加物を加えたセラミック材料、特には酸化ジル
コニウムと酸化タンタルおよび又は酸化イツトリウムの
混合物をバインダーと共に混合しそして塗布焼結したも
のが好適例である。更に、本発明に従えば、表裏の電極
が、スルホールメッキにより接続されていることを特徴
とする両面型感湿素子、更にはセラミック基板の各側に
、くし形電極層と該電極層上に塗布される感湿層を有す
る両面型感湿素子を回転させて使用することを特徴とす
る７［’ｄ素子の使用方法が提供される。
電極層と該電極層上に塗布される感湿層とをそれぞれ具
備することを特徴とする両面型感湿素子を提供する。感
湿層としては、酸化ジルコニウムをベースとし、そこに
一定の添加物を加えたセラミック材料、特には酸化ジル
コニウムと酸化タンタルおよび又は酸化イツトリウムの
混合物をバインダーと共に混合しそして塗布焼結したも
のが好適例である。更に、本発明に従えば、表裏の電極
が、スルホールメッキにより接続されていることを特徴
とする両面型感湿素子、更にはセラミック基板の各側に
、くし形電極層と該電極層上に塗布される感湿層を有す
る両面型感湿素子を回転させて使用することを特徴とす
る７［’ｄ素子の使用方法が提供される。
以下、本発明について具体的に説明する。
第１図は、感湿素子の用途例として、調理用電子レンジ
の説明図である。電子レンジ１においては、調理用食品
２がマイクロ波乙により加熱が為される。加熱により食
品から水蒸気４が放出される。水蒸気は排気口５を通し
てレンジ外に排出され、その際排気口に設置された感湿
紫子乙によって水蒸気の検出が行われる。加熱が進むと
、食品からの水蒸気発生量が急増し、この変化を感湿素
子により検知して食品の調理を制御する。この他にも最
初に述べたように多くの用途例があり、これらにおいて
感湿素子の小型化及び高感度化が益々要求されるように
なっている。
の説明図である。電子レンジ１においては、調理用食品
２がマイクロ波乙により加熱が為される。加熱により食
品から水蒸気４が放出される。水蒸気は排気口５を通し
てレンジ外に排出され、その際排気口に設置された感湿
紫子乙によって水蒸気の検出が行われる。加熱が進むと
、食品からの水蒸気発生量が急増し、この変化を感湿素
子により検知して食品の調理を制御する。この他にも最
初に述べたように多くの用途例があり、これらにおいて
感湿素子の小型化及び高感度化が益々要求されるように
なっている。
本発明はこの要求にきわめて好適な感湿素子を提供する
ものである。第２図は本発明に従う感湿素子の作製過程
及び仕上り状態を示すものである。
ものである。第２図は本発明に従う感湿素子の作製過程
及び仕上り状態を示すものである。
Ａｌｔ Ｏｎ 、Ｓｉ Ｏｘ 、Ｚ ｒ ＯＨ等のセラ
ミック基板１０の両面（図面は一側面のみ示す）に、く
し形電極層１２が先ず形成される。電極層は、基板上に
アンダー電極であるニッケル等を蒸着し、ついでその上
に防錆用のアッパー電極である金、白金等を蒸着し、フ
ォトエツチング技術により所謂くし形電極を形成するこ
ともできるし、その能無電解めっき法、スクリーン印刷
法（例えば、酸化ルテニウム）を応用しうる。スクリー
ン印刷では、例えばロールとロールの間に基板を通し、
両面と同時に印刷する。近時、電子回路用プリント回路
板製造の為の微細加工技術が多数実用化されており、こ
こでもそれらを応用して微細なくし形電極模様を形成す
ることができる。電極間の間隙は小さい程抵抗値を下げ
るので感湿素子の高感度化を計ることができ、この点で
スパッタ法による電極形成が特に有益である。スパッタ
法によりα０５〜０、１５ ｍｍの電極間隙が使用しう
る。
ミック基板１０の両面（図面は一側面のみ示す）に、く
し形電極層１２が先ず形成される。電極層は、基板上に
アンダー電極であるニッケル等を蒸着し、ついでその上
に防錆用のアッパー電極である金、白金等を蒸着し、フ
ォトエツチング技術により所謂くし形電極を形成するこ
ともできるし、その能無電解めっき法、スクリーン印刷
法（例えば、酸化ルテニウム）を応用しうる。スクリー
ン印刷では、例えばロールとロールの間に基板を通し、
両面と同時に印刷する。近時、電子回路用プリント回路
板製造の為の微細加工技術が多数実用化されており、こ
こでもそれらを応用して微細なくし形電極模様を形成す
ることができる。電極間の間隙は小さい程抵抗値を下げ
るので感湿素子の高感度化を計ることができ、この点で
スパッタ法による電極形成が特に有益である。スパッタ
法によりα０５〜０、１５ ｍｍの電極間隙が使用しう
る。
こうして、電極層形成後、電極対列上に感湿葉材の塗布
層１４が形成される。ｒｔＡｍ素材としては前記したよ
うに多数の材料が提唱されているが、特に好ましいもの
は酸化ジルコニウムをベースとするセラミック糸Ｉｅ、
ｍ素材である。例えば１、次のような感湿素材が使用し
うる： （イ）酸化ジルコニウムと、酸化チタン、酸化タンタル
、酸化ニオブ、酸化バナジウム及び酸化イツトリウムの
一種以上とを含むもの。（例ＺｒＯ。
層１４が形成される。ｒｔＡｍ素材としては前記したよ
うに多数の材料が提唱されているが、特に好ましいもの
は酸化ジルコニウムをベースとするセラミック糸Ｉｅ、
ｍ素材である。例えば１、次のような感湿素材が使用し
うる： （イ）酸化ジルコニウムと、酸化チタン、酸化タンタル
、酸化ニオブ、酸化バナジウム及び酸化イツトリウムの
一種以上とを含むもの。（例ＺｒＯ。
＋ ｙ２ｏ、、Ｚ ｒｏ、 ＋ Ｔａｐ ０３ ）（ロ
）酸化ジルコニウムと、チタン酸塩、タンタル酸塩、ニ
オブ酸塩、ルテニウム酸塩及びイツトリウム酸塩の一種
以上とを含むもの。（例Ｚｒ０ｌ−）−ＮｉＴｉＯ３、
ＺｒＯ２＋ＣｏＴａ１０６ ）（ハ） 酸化ジルコニウ
ムと、チタン酸塩、タンタル酸塩、ニオブ酸塩、ルテニ
ウム酸塩及びイツトリウム酸塩の一種以上と、酸化チタ
ン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化バナジウム及び酸
化イツトリウムの一種以上とを含むもの（例Ｚｒ０１十
Ｎｉ Ｔ ｉ ０３ ＋Ｔ Ｉ ＯＨ、Ｚ ｒ ＯＨ＋
ＣｏＴａ１ ｏ、 ＋Ｔａｌ ｏ、 ）酸化ジルコニ
ウムは、抵抗値が低く、感湿素材としての一面の性質に
ついては好ましい特性を示すが、反面湿度の変化に対す
る電気抵抗値の変化に直線性がないという欠点を呈する
。そこで、０）〜（ハ）に示すような酸化物及び（或い
は）塩を添加することにより直線性を補償することによ
って感湿素材として総合的に優れたものが得られる。上
記酸化物及び（或いは）塩は、１０〜６０％加えられる
。更に、低温度で焼結させるために、バインダーを用い
ることが好ましい。バインダーとしては無鉛ホウケイ酸
ガラスが好適である。バインダーは感湿葉材全量の５〜
１５％添加される。
）酸化ジルコニウムと、チタン酸塩、タンタル酸塩、ニ
オブ酸塩、ルテニウム酸塩及びイツトリウム酸塩の一種
以上とを含むもの。（例Ｚｒ０ｌ−）−ＮｉＴｉＯ３、
ＺｒＯ２＋ＣｏＴａ１０６ ）（ハ） 酸化ジルコニウ
ムと、チタン酸塩、タンタル酸塩、ニオブ酸塩、ルテニ
ウム酸塩及びイツトリウム酸塩の一種以上と、酸化チタ
ン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化バナジウム及び酸
化イツトリウムの一種以上とを含むもの（例Ｚｒ０１十
Ｎｉ Ｔ ｉ ０３ ＋Ｔ Ｉ ＯＨ、Ｚ ｒ ＯＨ＋
ＣｏＴａ１ ｏ、 ＋Ｔａｌ ｏ、 ）酸化ジルコニ
ウムは、抵抗値が低く、感湿素材としての一面の性質に
ついては好ましい特性を示すが、反面湿度の変化に対す
る電気抵抗値の変化に直線性がないという欠点を呈する
。そこで、０）〜（ハ）に示すような酸化物及び（或い
は）塩を添加することにより直線性を補償することによ
って感湿素材として総合的に優れたものが得られる。上
記酸化物及び（或いは）塩は、１０〜６０％加えられる
。更に、低温度で焼結させるために、バインダーを用い
ることが好ましい。バインダーとしては無鉛ホウケイ酸
ガラスが好適である。バインダーは感湿葉材全量の５〜
１５％添加される。
本発明において使用するに好適な感湿素刹例は次の（ａ
）及び（ｂ）から成るものである：（ａ）５０％ＺｒＯ
２＋５０％Ｔ ａｌ ｏ。
）及び（ｂ）から成るものである：（ａ）５０％ＺｒＯ
２＋５０％Ｔ ａｌ ｏ。
−−一一一一−−−−−−−−−−〜−−−−９３〜９
８％（但し、ＺｒＯ２として０．１〜５％ＣａＯ或いは
ＭｇＯを含有する準安定化ジルコニアを使用すると一層
好結果が得られる。） （ｂ） 無鉛ホウケイ酸ガラスバインダー−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−７〜１２％感湿素材は
２０μｍ前後になるようスクリーン印刷により電極上に
塗布され、その後１３０〜１９０℃の温度でα５〜２時
間予備乾燥後、８００〜９００℃の温度で数十分の焼結
が行われる。
８％（但し、ＺｒＯ２として０．１〜５％ＣａＯ或いは
ＭｇＯを含有する準安定化ジルコニアを使用すると一層
好結果が得られる。） （ｂ） 無鉛ホウケイ酸ガラスバインダー−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−７〜１２％感湿素材は
２０μｍ前後になるようスクリーン印刷により電極上に
塗布され、その後１３０〜１９０℃の温度でα５〜２時
間予備乾燥後、８００〜９００℃の温度で数十分の焼結
が行われる。
本発明においては、基板の表裏両面に電極及び感湿素材
層が形成されているため、表及び裏別途にリード線を付
設してもよいし、スルーホールめっき等により表裏電極
を接続し、共通のリード線を付設してもよい。ただ直列
に配線することを要す。並列では、電気抵抗が上昇して
しまうからである。
層が形成されているため、表及び裏別途にリード線を付
設してもよいし、スルーホールめっき等により表裏電極
を接続し、共通のリード線を付設してもよい。ただ直列
に配線することを要す。並列では、電気抵抗が上昇して
しまうからである。
こうして、従来より基板面積を大巾に低減したしかも高
感度の感湿素子が得られる。感湿素子は使用機器におい
てその両面が気流に曝されるよう気流に平行にして適宜
の支持具により設置される。
感度の感湿素子が得られる。感湿素子は使用機器におい
てその両面が気流に曝されるよう気流に平行にして適宜
の支持具により設置される。
或いは、感湿素子を回転形若しくは揺動形としてもよい
。両面において湿度感知を行うことにより、気流に対し
てより信頼性のある湿度情報を提供しうる点でも本発明
は有益である。
。両面において湿度感知を行うことにより、気流に対し
てより信頼性のある湿度情報を提供しうる点でも本発明
は有益である。
スパッタ技ｗｉ等で形成される微細くし形電極模様と素
子自体の小型化が相俟って１１極抵抗を低減し、両面で
の検知により小型化が計れると共に検知情報への信頼度
も増し、秀れた感湿層の採用により直線性、ヒステリシ
ス特性等が改善され、総じて小型の高性能感湿素子が得
られるのである。
子自体の小型化が相俟って１１極抵抗を低減し、両面で
の検知により小型化が計れると共に検知情報への信頼度
も増し、秀れた感湿層の採用により直線性、ヒステリシ
ス特性等が改善され、総じて小型の高性能感湿素子が得
られるのである。
実施例
ＡＩ！Ｏ，基板の両面にニッケル及び金をスパッタリン
グすることによりくし形電極層を形成した。
グすることによりくし形電極層を形成した。
第２図において、基板長さＸ二ｉ ｏ ｍｍ 、基板中
Ｗ＝９ｍｍ、電極列長さＹ ＝ ８ ｍｍそして電極間
の間隔２＝α１ｍｍとした。
Ｗ＝９ｍｍ、電極列長さＹ ＝ ８ ｍｍそして電極間
の間隔２＝α１ｍｍとした。
次いで、５０％ＺｒＯ２＋５０％Ｔ ａ ！ ０３を９
０％、そして無鉛ホウケイ酸を１０％混合した混合物を
アルミナ製自動乳鉢で粉砕、混錬した。混錬後、ブチル
カルピトールおよびエポキシ糸樹脂塗料で粘度調整し、
感湿膜の膜厚が２０μｍになるようスクリーン印刷塗布
した。
０％、そして無鉛ホウケイ酸を１０％混合した混合物を
アルミナ製自動乳鉢で粉砕、混錬した。混錬後、ブチル
カルピトールおよびエポキシ糸樹脂塗料で粘度調整し、
感湿膜の膜厚が２０μｍになるようスクリーン印刷塗布
した。
その後、１７０℃で１時間予備乾燥し、８５０±１０℃
で焼結し、表裏面に別個にリード線を付設して感湿素子
を得た。
で焼結し、表裏面に別個にリード線を付設して感湿素子
を得た。
この感湿素子の湿度に対する抵抗値の変化を測定周波数
１０００Ｈｚ そして測定電圧１Ｖとして測定した結果
、下記のような好ましい値が得られた。
１０００Ｈｚ そして測定電圧１Ｖとして測定した結果
、下記のような好ましい値が得られた。
濃岨哲−一
理想値に近い秀れた直線性が得られることがわかる。ヒ
ステリシス曲線も同一湿度においてほぼ同一の値を示し
た。
ステリシス曲線も同一湿度においてほぼ同一の値を示し
た。
以上説明した通り、本発明は電子機器の小型化に応じて
感湿素子の小型化を実現したものでありしかも従来より
高感度で湿度情報を高信頼性をもって検知でき、各種自
動化装置湿度検知用途に有用である。
感湿素子の小型化を実現したものでありしかも従来より
高感度で湿度情報を高信頼性をもって検知でき、各種自
動化装置湿度検知用途に有用である。
第１図は感湿素子を組込んだ電子レンジの説明図であり
、そして第２図は本感湿禦子の作製過程を示す図面であ
る。 １：電子レンジ ２：調理用食品 ｙ Ｈｑ −１７” Ｉｌｌ＜ ４：水蒸気 ５：排気口 ６：感湿素子 １０：セラミック基板 １２：１１！、極層 １４：感湿層 代理人の氏名 倉 内 基 ａ ・○ 同 倉 橋
、そして第２図は本感湿禦子の作製過程を示す図面であ
る。 １：電子レンジ ２：調理用食品 ｙ Ｈｑ −１７” Ｉｌｌ＜ ４：水蒸気 ５：排気口 ６：感湿素子 １０：セラミック基板 １２：１１！、極層 １４：感湿層 代理人の氏名 倉 内 基 ａ ・○ 同 倉 橋
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）セラミック基板の各側に、くシ形電極層と該電極層
、上に塗布される感湿層とをそれぞれ具備することを特
徴とする両面型感湿菓子。 ２）表裏の電極が、スルホールメッキにより接続されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の両面
型感湿素子。 ３）セラミック基板の各側に、くシ形電極層と該１！極
層上に塗布される感湿層を有する両面型感湿素子を回転
させて使用することを特徴とする／ｌＡ湿素子の使用方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4818484A JPS60194342A (ja) | 1984-03-15 | 1984-03-15 | 感湿素子及びその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4818484A JPS60194342A (ja) | 1984-03-15 | 1984-03-15 | 感湿素子及びその使用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60194342A true JPS60194342A (ja) | 1985-10-02 |
Family
ID=12796297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4818484A Pending JPS60194342A (ja) | 1984-03-15 | 1984-03-15 | 感湿素子及びその使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60194342A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102689534A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-09-26 | 浚鑫科技股份有限公司 | 太阳能电池正面电极的丝网印刷方法 |
-
1984
- 1984-03-15 JP JP4818484A patent/JPS60194342A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102689534A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-09-26 | 浚鑫科技股份有限公司 | 太阳能电池正面电极的丝网印刷方法 |
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