JPS6023481B2 - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
- Publication number
- JPS6023481B2 JPS6023481B2 JP55098287A JP9828780A JPS6023481B2 JP S6023481 B2 JPS6023481 B2 JP S6023481B2 JP 55098287 A JP55098287 A JP 55098287A JP 9828780 A JP9828780 A JP 9828780A JP S6023481 B2 JPS6023481 B2 JP S6023481B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- humidity
- mol
- moisture
- resistance
- resistance value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は金属酸化物からなり湿度の変化を電気抵抗の変
化として検出する感湿素子に関する。
化として検出する感湿素子に関する。
一般に金属酸化物は吸水性にすぐれているためこの性質
を利用して感湿素子として利用しうろことが知られてい
る。すなわちＦｅ２０３，Ｆｅ３０４，Ｎ２０３，Ｃｒ
２０３などの金属酸化物の微粉末を無機質絶縁基板の表
面に塗布して感湿膜を形成しこの膜の電気抵抗の湿度に
対する変化を利用したものである。この種の感湿素子は
物理的、化学的、熱的に安定であるが、概して固有抵抗
が高いため吸脱湿現象によって多少の抵抗変化があって
もこれを電気的に高精度に検出することはむずかしい。
また固有抵抗を低下させるためにＬｉ２０，Ｋ２０，Ｎ
ａ２０などのアルカリ金属酸化物を添加したものもある
が湿度サイクルの履歴がいちぢるしく大きかったり再現
性が悪かったりあるいは経時変化が大きいなど多くの欠
点があった。またスピネル構造酸化物の半導体性を利用
したものは抵抗値が比較的低く相対湿度０〜１００％の
全領域の湿度を検出することができる。しかしながら室
温で放置すると抵抗値が増加し再現性が得にくい。この
欠点をなくすために加熱することが考えられているが、
加熱によって再現性は得られても繰り返し加熱による電
極材の経時特性に難点があり信頼性に欠け、かつ構造が
複雑になる欠点があった。本発明は上記のような事情に
鑑みてなされたもので酸化マグネシウム（Ｍｇ０）、酸
化クロム（Ｃｒ２０３）および酸化ビスマス（Ｂｊ２０
３）がそれぞれ６９．９５〜３０モル％、２９．９５〜
５０モル％および０．１〜２０モル％の組成をとる焼絹
体で構成することによって抵抗値が比較的低く、室温放
置で加熱しなくとも抵抗値は安定で経時特性もすぐれて
おり、しかも湿度ヒステリシスの小さい感湿素子の特ら
れることがわかつた。したがって本発明は暁結体で安定
性が良好で信頼性の高い感湿素子を提供せんとするもの
である。以下本発明を詳細に説明する。
を利用して感湿素子として利用しうろことが知られてい
る。すなわちＦｅ２０３，Ｆｅ３０４，Ｎ２０３，Ｃｒ
２０３などの金属酸化物の微粉末を無機質絶縁基板の表
面に塗布して感湿膜を形成しこの膜の電気抵抗の湿度に
対する変化を利用したものである。この種の感湿素子は
物理的、化学的、熱的に安定であるが、概して固有抵抗
が高いため吸脱湿現象によって多少の抵抗変化があって
もこれを電気的に高精度に検出することはむずかしい。
また固有抵抗を低下させるためにＬｉ２０，Ｋ２０，Ｎ
ａ２０などのアルカリ金属酸化物を添加したものもある
が湿度サイクルの履歴がいちぢるしく大きかったり再現
性が悪かったりあるいは経時変化が大きいなど多くの欠
点があった。またスピネル構造酸化物の半導体性を利用
したものは抵抗値が比較的低く相対湿度０〜１００％の
全領域の湿度を検出することができる。しかしながら室
温で放置すると抵抗値が増加し再現性が得にくい。この
欠点をなくすために加熱することが考えられているが、
加熱によって再現性は得られても繰り返し加熱による電
極材の経時特性に難点があり信頼性に欠け、かつ構造が
複雑になる欠点があった。本発明は上記のような事情に
鑑みてなされたもので酸化マグネシウム（Ｍｇ０）、酸
化クロム（Ｃｒ２０３）および酸化ビスマス（Ｂｊ２０
３）がそれぞれ６９．９５〜３０モル％、２９．９５〜
５０モル％および０．１〜２０モル％の組成をとる焼絹
体で構成することによって抵抗値が比較的低く、室温放
置で加熱しなくとも抵抗値は安定で経時特性もすぐれて
おり、しかも湿度ヒステリシスの小さい感湿素子の特ら
れることがわかつた。したがって本発明は暁結体で安定
性が良好で信頼性の高い感湿素子を提供せんとするもの
である。以下本発明を詳細に説明する。
本発明はＭｇ。
６９．９５〜３０モル％Ｃｒ
２０３ ２９．９５〜５０モル
％Ｂｉ２０３ ０．１〜２０
モル％の組成からなる暁綾体であって、たとえば第１図
に示すように構成し使用される。図中１は本発明に係る
素子の感湿部でＭｇ０−Ｃｒ２０３一Ｂｉ２０３系凝結
体である。２，３は電極で焼結体１とよく密着して接触
抵抗が小さく耐湿性のよい電極材料、たとえば金ペース
トまたは銀ペーストで形成される。
２０３ ２９．９５〜５０モル
％Ｂｉ２０３ ０．１〜２０
モル％の組成からなる暁綾体であって、たとえば第１図
に示すように構成し使用される。図中１は本発明に係る
素子の感湿部でＭｇ０−Ｃｒ２０３一Ｂｉ２０３系凝結
体である。２，３は電極で焼結体１とよく密着して接触
抵抗が小さく耐湿性のよい電極材料、たとえば金ペース
トまたは銀ペーストで形成される。
４，５は電極２，３に取着した端子である。
このような本発明の感湿素子はたとえばつぎのような方
法によって製造できる。すなわちＭｇ。
法によって製造できる。すなわちＭｇ。
４７．５モル％、Ｃｒ２０３ ４７．５モル％、Ｂｉ２
０３ ５モル％を秤取しこれをボールミルなどでよく混
合する。
０３ ５モル％を秤取しこれをボールミルなどでよく混
合する。
ついでこれらの混合物を８５０ｑｏの温度で２時間予備
焼成しさらにポールミルなどで粉砕した。しかるのちこ
の粉体にポリビニルアルコールなどの粘給剤を添加混合
し１００ｋｇ′の〜１．２０ｎ／の程度の圧力で所望の
寸法に形成する。ついでこの成形体を１０００〜１３０
０００の温度で空気雰囲気中で１〜５時間競結する。こ
の焼結体１の両面に第１図のように金ペーストを塗布暁
付して電極２，３を形成し該電極２，３にそれぞれ端子
４，５を接続してなるものである。このようにして得ら
れた本発明の実施例Ａによる感湿素子と従来の参考例Ｂ
，Ｃによる感湿素子との湿度−抵抗特性および経時特性
の比較を第２図〜第５図に示す。参考例Ｂは金属酸化物
にアルカリ金属酸化物を添加したＺｎ０−Ｖ２Ｑ−Ｌｊ
２０系感緑素子であり、参考例Ｃはスピネル構造酸化物
からなるＭｇＣｒ２０４系感湿素子であるがいずれも実
施例Ａの方がすぐれた結果を示している。すなわち第２
図の湿度−抵抗特性において参考例Ｂは低温度では高抵
抗、高温度では低抵抗と変化桁は大きいけれども湿度ヒ
ステリシスが大きいという欠点があり、参考例Ｃは抵抗
値が比較的低く変化桁も大きく湿度ヒステリシスが小さ
い。これに対して実施例Ａは抵抗値が低く変化桁も１桁
程度で湿度ヒステリシスも小さく参考例Ｂ，Ｃと比較し
て計測回路とのマッチングに大きな利点をもっている。
第３図〜第５図は実施例Ａの感湿素子と参考例Ｃの感溢
素子との経時特性の比較を示すもので温度３５℃湿度９
０％の雰囲気中で１００餌時間経過したのち、各素子を
湿度２５３０湿度５０％、、７０％、９０％の抵抗値を
初期値と比較して湿度に換算し湿度変化率として示した
ものである。第３図が湿度５０％の場合、第４図が湿度
７０％の場合、第５図が湿度９０％の場合の変化率であ
る。これによれば実施例Ａはほとんど変化せず安定であ
るが、参考例Ｃは変化率が大きくマイナス方向に動く。
つぎに本発明におけるＭ蚊，Ｃｒ２０３およびＢｉ２０
３の組成比の限定理由について第６図〜第８図によって
説明する。第６図はＭｇ０の組成比と焼結体の平均粒径
との関係を示すものであるが、Ｍｇ０３０モル％未満の
場合および６９．９５モル％を超える場合には焼結体の
平均粒径が２ムｍを超え気孔率が小さくなり感湿素子と
して望ましくない。また第７図はＣｒ２０８の組成比と
焼結体の平均粒径との関係を示すものでＣｒ２０３２９
．９５モル％未満の場合および５０モル％を超える場合
には前記Ｍｇ○の場合と同様に膝鯖体の平均粒径が２仏
ｍを超え気孔率が小さくなり感湿素子として不適である
。さらに第８図はＢｉ２０３の組成比と抵抗値との関係
を示すもので湿度６０％の場合のＢｉ２０３の組成比に
対応する抵抗値の変化であり、Ｂｉ２０３０．１〜２０
モル％の範囲での抵抗値は１び○の領域に入っているが
０．１モル％未満の場合および２０モル％を超える場合
には抵抗値が増大し経時特性の良好な感湿素子が得られ
ない。これらから明らかなようにＭｇ。６９．９５〜３
０モル％、Ｃｒ２０３２９．９５〜５０モル％、Ｂｉ２
０３０．１〜２０モル％が最適組成範囲であることがわ
かる。
焼成しさらにポールミルなどで粉砕した。しかるのちこ
の粉体にポリビニルアルコールなどの粘給剤を添加混合
し１００ｋｇ′の〜１．２０ｎ／の程度の圧力で所望の
寸法に形成する。ついでこの成形体を１０００〜１３０
０００の温度で空気雰囲気中で１〜５時間競結する。こ
の焼結体１の両面に第１図のように金ペーストを塗布暁
付して電極２，３を形成し該電極２，３にそれぞれ端子
４，５を接続してなるものである。このようにして得ら
れた本発明の実施例Ａによる感湿素子と従来の参考例Ｂ
，Ｃによる感湿素子との湿度−抵抗特性および経時特性
の比較を第２図〜第５図に示す。参考例Ｂは金属酸化物
にアルカリ金属酸化物を添加したＺｎ０−Ｖ２Ｑ−Ｌｊ
２０系感緑素子であり、参考例Ｃはスピネル構造酸化物
からなるＭｇＣｒ２０４系感湿素子であるがいずれも実
施例Ａの方がすぐれた結果を示している。すなわち第２
図の湿度−抵抗特性において参考例Ｂは低温度では高抵
抗、高温度では低抵抗と変化桁は大きいけれども湿度ヒ
ステリシスが大きいという欠点があり、参考例Ｃは抵抗
値が比較的低く変化桁も大きく湿度ヒステリシスが小さ
い。これに対して実施例Ａは抵抗値が低く変化桁も１桁
程度で湿度ヒステリシスも小さく参考例Ｂ，Ｃと比較し
て計測回路とのマッチングに大きな利点をもっている。
第３図〜第５図は実施例Ａの感湿素子と参考例Ｃの感溢
素子との経時特性の比較を示すもので温度３５℃湿度９
０％の雰囲気中で１００餌時間経過したのち、各素子を
湿度２５３０湿度５０％、、７０％、９０％の抵抗値を
初期値と比較して湿度に換算し湿度変化率として示した
ものである。第３図が湿度５０％の場合、第４図が湿度
７０％の場合、第５図が湿度９０％の場合の変化率であ
る。これによれば実施例Ａはほとんど変化せず安定であ
るが、参考例Ｃは変化率が大きくマイナス方向に動く。
つぎに本発明におけるＭ蚊，Ｃｒ２０３およびＢｉ２０
３の組成比の限定理由について第６図〜第８図によって
説明する。第６図はＭｇ０の組成比と焼結体の平均粒径
との関係を示すものであるが、Ｍｇ０３０モル％未満の
場合および６９．９５モル％を超える場合には焼結体の
平均粒径が２ムｍを超え気孔率が小さくなり感湿素子と
して望ましくない。また第７図はＣｒ２０８の組成比と
焼結体の平均粒径との関係を示すものでＣｒ２０３２９
．９５モル％未満の場合および５０モル％を超える場合
には前記Ｍｇ○の場合と同様に膝鯖体の平均粒径が２仏
ｍを超え気孔率が小さくなり感湿素子として不適である
。さらに第８図はＢｉ２０３の組成比と抵抗値との関係
を示すもので湿度６０％の場合のＢｉ２０３の組成比に
対応する抵抗値の変化であり、Ｂｉ２０３０．１〜２０
モル％の範囲での抵抗値は１び○の領域に入っているが
０．１モル％未満の場合および２０モル％を超える場合
には抵抗値が増大し経時特性の良好な感湿素子が得られ
ない。これらから明らかなようにＭｇ。６９．９５〜３
０モル％、Ｃｒ２０３２９．９５〜５０モル％、Ｂｉ２
０３０．１〜２０モル％が最適組成範囲であることがわ
かる。
以上詳述したように本発明によれば、
Ｍｇ０６９．９５〜３０モル％、Ｃｒ２０３２９．９５
〜５０モル％およびＢｊ２０３０．１〜２０モル％の組
成をとる焼結体で構成することによって抵抗値が低く室
温放置で加熱しなくとも抵抗値は安定で経時変化もすぐ
れており、しかも湿度ヒステリシスの４・さし、信頼性
の高し・感湿素子を得ることができる。
〜５０モル％およびＢｊ２０３０．１〜２０モル％の組
成をとる焼結体で構成することによって抵抗値が低く室
温放置で加熱しなくとも抵抗値は安定で経時変化もすぐ
れており、しかも湿度ヒステリシスの４・さし、信頼性
の高し・感湿素子を得ることができる。
第１図は本発明に係る感湿素子の−実施例を示す断面図
、第２図は湿度−抵抗特性を示す曲線図、第３図〜第５
図はそれぞれ経時特性を示す曲線図、第６図はＭやの組
成比と平均粒径との関係を示す曲線図、第７図はＣｒ２
０３の組成比と平均粒径との関係を示す曲線図、第８図
はＢｉ２０３の組成比と抵抗値との関係を示す曲線図で
ある。 １・・・焼縞体、２，３・・・電極、４，５・・・端子
。 籍，図第２図 第３図 第４図 第５図 第ら図 第７肉 第８図
、第２図は湿度−抵抗特性を示す曲線図、第３図〜第５
図はそれぞれ経時特性を示す曲線図、第６図はＭやの組
成比と平均粒径との関係を示す曲線図、第７図はＣｒ２
０３の組成比と平均粒径との関係を示す曲線図、第８図
はＢｉ２０３の組成比と抵抗値との関係を示す曲線図で
ある。 １・・・焼縞体、２，３・・・電極、４，５・・・端子
。 籍，図第２図 第３図 第４図 第５図 第ら図 第７肉 第８図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 酸化マグネシウム６９・９５〜３０モル％酸化クロ
ム２９．９５〜５０モル％酸化ビスマス０．１〜２０モ
ル％ の組成をとる焼結体からなる感湿素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55098287A JPS6023481B2 (ja) | 1980-07-17 | 1980-07-17 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55098287A JPS6023481B2 (ja) | 1980-07-17 | 1980-07-17 | 感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5723202A JPS5723202A (en) | 1982-02-06 |
| JPS6023481B2 true JPS6023481B2 (ja) | 1985-06-07 |
Family
ID=14215707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55098287A Expired JPS6023481B2 (ja) | 1980-07-17 | 1980-07-17 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6023481B2 (ja) |
-
1980
- 1980-07-17 JP JP55098287A patent/JPS6023481B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5723202A (en) | 1982-02-06 |
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