JPS6041841B2 - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
- Publication number
- JPS6041841B2 JPS6041841B2 JP55088269A JP8826980A JPS6041841B2 JP S6041841 B2 JPS6041841 B2 JP S6041841B2 JP 55088269 A JP55088269 A JP 55088269A JP 8826980 A JP8826980 A JP 8826980A JP S6041841 B2 JPS6041841 B2 JP S6041841B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mol
- humidity
- moisture
- resistance value
- resistance
- 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。
変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ることが知られて
いる。すなわちＦｅ。０３、Ｆｅ３Ｏ。
質を利用して感湿素子として利用しうることが知られて
いる。すなわちＦｅ。０３、Ｆｅ３Ｏ。
、Ｎ、Ｏへ、Ｃｒ。Ｏ。、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像によつて多少
の抵抗変化があつてもこれを電気的に高精度に検出する
ことはむすかしい。また固有抵抗を低下させるためにＬ
ｉ２Ｏ）に。Ｏ、、Ｎａ。Ｏ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
るしく大きかつたり再現性が悪かつたりあるいは経時変
化が大きいなど多くの欠点があつた。またスピネル構造
酸化物の半導体性を利用したものは低 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、加熱によつて再現性は得
られても繰り辺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つた
。 また特開昭５０−２７９８８号公報のようにＺｎ０
８９．９〜２０モル％−Ｍｅ２０５（Ｍｅ＝Ｎｂ）Ｔａ
Ｎ５ｂ）Ｖ）１０・ 〜６０モル％−Ｃｒ００００．１
〜２０モル％からなる感湿素子も提案されているが、こ
の組成比ではＺｎＯが多くＣｒ。
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像によつて多少
の抵抗変化があつてもこれを電気的に高精度に検出する
ことはむすかしい。また固有抵抗を低下させるためにＬ
ｉ２Ｏ）に。Ｏ、、Ｎａ。Ｏ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
るしく大きかつたり再現性が悪かつたりあるいは経時変
化が大きいなど多くの欠点があつた。またスピネル構造
酸化物の半導体性を利用したものは低 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、加熱によつて再現性は得
られても繰り辺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つた
。 また特開昭５０−２７９８８号公報のようにＺｎ０
８９．９〜２０モル％−Ｍｅ２０５（Ｍｅ＝Ｎｂ）Ｔａ
Ｎ５ｂ）Ｖ）１０・ 〜６０モル％−Ｃｒ００００．１
〜２０モル％からなる感湿素子も提案されているが、こ
の組成比ではＺｎＯが多くＣｒ。
Ｏ。が少ないためＣｒ。０３と反応しないＺｎＯが生じ
、経時特性を劣化させる原因となり、しかもＣｒ２Ｏ３
が２０モル％以下と少ないため焼結体の平均粒径が２μ
ｍを越え気孔率が小さくなり初期特性での抵抗値が大き
くなり低湿側ではさらに大きくなり直線性がなくなる。
さらＭｅ００５（Ｍｅ＝Ｖの場合）が多いと抵抗値が大
きくなるうえ、水分子の吸着量が不均一となるため高湿
側での抵抗値の再現性がなくなるなどの欠点がある。
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
亜鉛（ＺｎＯ）、酸化クロム（Ｃｒ。
、経時特性を劣化させる原因となり、しかもＣｒ２Ｏ３
が２０モル％以下と少ないため焼結体の平均粒径が２μ
ｍを越え気孔率が小さくなり初期特性での抵抗値が大き
くなり低湿側ではさらに大きくなり直線性がなくなる。
さらＭｅ００５（Ｍｅ＝Ｖの場合）が多いと抵抗値が大
きくなるうえ、水分子の吸着量が不均一となるため高湿
側での抵抗値の再現性がなくなるなどの欠点がある。
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
亜鉛（ＺｎＯ）、酸化クロム（Ｃｒ。
０３）および酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）がそれぞれ６
９．９５〜３０モル％、２９．９５〜５０モル％および
０．１〜２０モル％の組成をとる焼結体て構成すること
によつて抵抗値が比較的低く、室温放置で加熱しなくて
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得られることがわかつた
。
９．９５〜３０モル％、２９．９５〜５０モル％および
０．１〜２０モル％の組成をとる焼結体て構成すること
によつて抵抗値が比較的低く、室温放置で加熱しなくて
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得られることがわかつた
。
したがつて本発明は焼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。以下本発明の
詳細な説明する。
い感湿素子を提供せんとするものである。以下本発明の
詳細な説明する。
本発明者案はＺｎＯ（５ｃｒ２０３の組成比は化学量論
的には１：１であるべきであるが長期室温放置で安定し
た抵抗値を得られる実質組成比には一定の範囲のあるこ
とを究明したものである。本発明はＺｎＯ６９．９５〜
３０モル％ Ｃｒ２Ｏ３２９．９５〜５０モル％ Ｖ２Ｏ．Ｏ．ｌ〜２０モル％ の組成からなる焼結体であつて、たとえば第１図に示す
ように構成し使用される。
的には１：１であるべきであるが長期室温放置で安定し
た抵抗値を得られる実質組成比には一定の範囲のあるこ
とを究明したものである。本発明はＺｎＯ６９．９５〜
３０モル％ Ｃｒ２Ｏ３２９．９５〜５０モル％ Ｖ２Ｏ．Ｏ．ｌ〜２０モル％ の組成からなる焼結体であつて、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ＺｎＯ−Ｃｒ２Ｏ
，−Ｖ２Ｏ，系焼結体である。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。
，−Ｖ２Ｏ，系焼結体である。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
法によつて製造できる。すなわちＺｒｌＯ４７．５モル
％、Ｃｒ２Ｏ３４７．５モル％、■２０５５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８５０℃の温度で２時間予備焼成しさらに
ボ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結剤を添加混合し１００ｋ９
１ｃイ〜１．２ｔ０ｎＩｃＴ１程度の圧力で所望の寸法
に成形する。ついでこの成形体を１０００〜１３００゜
Ｃの温度で空気雰囲気中で１〜５時間焼結する。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焼付け
して電極２，３を形成し、該電極２，３にそれぞれ端子
４，５を接触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．．Ｄによる感湿素子との湿度一抵抗特性およ
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ＺｎＯ−■
２ｑ上Ｉ２Ｏ系感湿素子であり、参考例Ｃはスピネル構
造酸化物からなるＭｇｃｒ２Ｏ４系感湿素子であり、参
考例ＤはＺＴｌＯ６Ｏモル％−Ｃｒ２Ｏ３ｌＯモル％−
Ｖ２Ｏ，３Ｏモル％からなる特開昭５０−２７９８８号
公報に開示された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いる。すなわち第２図の湿
度一抵抗特±［Ｌにおいて参考例Ｂは低湿度では高抵抗
、高湿度では氏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
が比較的低いけれども変化桁が大きい。また参考例Ｄは
低湿側て抵抗値が大きくなり直線性がなくなる欠点があ
る。これに対して実施例Ａは抵抗が低く変化桁も１桁程
度で湿度ヒステリシスも小さく参考例Ｂ，．Ｃ．．Ｄと
比ノ較して計測回路とのマッチングに大きな利点をもつ
ている。第３図〜第５図は実施例Ａの感湿素子と参考例
Ｃ，Ｄの感湿素子との経時特性の比較を示すもので温度
３５℃、湿度９０％の雰囲気中で１０００時間経過した
のち各素子を温度２５℃湿度５０％、７０％、９０％の
抵抗値を初期値と比較して湿度に概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．．Ｄは変化率が大きくマイ
ナス方向に動き、とくに参考例Ｄは１０（４）時間を過
ぎると−１０％以上変化する。つぎに本発明におけるＺ
ｒｌＯｌｃｒ２Ｏ３およびＶ２Ｏ５の組成比の限定理由
について第６図〜第８図によつて説明する。第６図はＺ
ｎＯ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、ＺｎＯ３Ｏモル％未満の場合および６９．９５
モル％をこえる場合には焼結体の平均粒径が２μｍを越
え気孔率が小さくなり惑湿素子として望ましくない。ま
た第７図はＣｒ２Ｏ３の組成比と焼結体の平均粒径との
関係を示すものでＣｒ２Ｏ３２９．９５モル％未満の場
合および５０モル％をこえる場合には前記ＺｎＯの場合
と同様に焼結体の平均粒径が２μｍを越え気孔率が小さ
くなり感湿素子として不敵である。さらに第８図はＶ２
Ｏ＝，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Ｖ２Ｏ．の組成比に対応する抵抗値の変化で
ありＶ２Ｏ５Ｏ．ｌ〜２０モル％の範囲での抵抗値は１
０５Ωの領域に入つているが０．１モル％未満の場合お
よび２０モル％を越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ＺｎＯ６９．９５〜３０モル％、Ｃｒ２Ｏ３２９
．９５〜５０モル％、■２０．０．１〜２０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ＺｎＯ６９．９５〜３０モル％、Ｃｒ２Ｏ
３２９．９５〜５０モル％および■２０，０．１〜２０
モル％の組成をとる焼結体で構成することによつて抵抗
値が低く室温放置で加熱しなくとも抵抗値は安定て経時
変化もすぐれており、しかも湿度ヒステリシスの小さい
信頼性の高い感湿素子を得ることができる。
法によつて製造できる。すなわちＺｒｌＯ４７．５モル
％、Ｃｒ２Ｏ３４７．５モル％、■２０５５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８５０℃の温度で２時間予備焼成しさらに
ボ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結剤を添加混合し１００ｋ９
１ｃイ〜１．２ｔ０ｎＩｃＴ１程度の圧力で所望の寸法
に成形する。ついでこの成形体を１０００〜１３００゜
Ｃの温度で空気雰囲気中で１〜５時間焼結する。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焼付け
して電極２，３を形成し、該電極２，３にそれぞれ端子
４，５を接触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．．Ｄによる感湿素子との湿度一抵抗特性およ
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ＺｎＯ−■
２ｑ上Ｉ２Ｏ系感湿素子であり、参考例Ｃはスピネル構
造酸化物からなるＭｇｃｒ２Ｏ４系感湿素子であり、参
考例ＤはＺＴｌＯ６Ｏモル％−Ｃｒ２Ｏ３ｌＯモル％−
Ｖ２Ｏ，３Ｏモル％からなる特開昭５０−２７９８８号
公報に開示された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いる。すなわち第２図の湿
度一抵抗特±［Ｌにおいて参考例Ｂは低湿度では高抵抗
、高湿度では氏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
が比較的低いけれども変化桁が大きい。また参考例Ｄは
低湿側て抵抗値が大きくなり直線性がなくなる欠点があ
る。これに対して実施例Ａは抵抗が低く変化桁も１桁程
度で湿度ヒステリシスも小さく参考例Ｂ，．Ｃ．．Ｄと
比ノ較して計測回路とのマッチングに大きな利点をもつ
ている。第３図〜第５図は実施例Ａの感湿素子と参考例
Ｃ，Ｄの感湿素子との経時特性の比較を示すもので温度
３５℃、湿度９０％の雰囲気中で１０００時間経過した
のち各素子を温度２５℃湿度５０％、７０％、９０％の
抵抗値を初期値と比較して湿度に概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．．Ｄは変化率が大きくマイ
ナス方向に動き、とくに参考例Ｄは１０（４）時間を過
ぎると−１０％以上変化する。つぎに本発明におけるＺ
ｒｌＯｌｃｒ２Ｏ３およびＶ２Ｏ５の組成比の限定理由
について第６図〜第８図によつて説明する。第６図はＺ
ｎＯ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、ＺｎＯ３Ｏモル％未満の場合および６９．９５
モル％をこえる場合には焼結体の平均粒径が２μｍを越
え気孔率が小さくなり惑湿素子として望ましくない。ま
た第７図はＣｒ２Ｏ３の組成比と焼結体の平均粒径との
関係を示すものでＣｒ２Ｏ３２９．９５モル％未満の場
合および５０モル％をこえる場合には前記ＺｎＯの場合
と同様に焼結体の平均粒径が２μｍを越え気孔率が小さ
くなり感湿素子として不敵である。さらに第８図はＶ２
Ｏ＝，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Ｖ２Ｏ．の組成比に対応する抵抗値の変化で
ありＶ２Ｏ５Ｏ．ｌ〜２０モル％の範囲での抵抗値は１
０５Ωの領域に入つているが０．１モル％未満の場合お
よび２０モル％を越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ＺｎＯ６９．９５〜３０モル％、Ｃｒ２Ｏ３２９
．９５〜５０モル％、■２０．０．１〜２０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ＺｎＯ６９．９５〜３０モル％、Ｃｒ２Ｏ
３２９．９５〜５０モル％および■２０，０．１〜２０
モル％の組成をとる焼結体で構成することによつて抵抗
値が低く室温放置で加熱しなくとも抵抗値は安定て経時
変化もすぐれており、しかも湿度ヒステリシスの小さい
信頼性の高い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一実施例を示す断面図
、第２図は湿度一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ＺｎＯの
組成比と平均粒径との関係を示す曲線図、第７図はＣｒ
２Ｏ３の組成比と平均粒径との関係を示す曲線図、第８
図は■２０．の組成比と抵抗値との関係を示す曲線図で
ある。 １・・・・・・焼結体、２，３・・・・・・電極、４，
５・・・・・・端子。
、第２図は湿度一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ＺｎＯの
組成比と平均粒径との関係を示す曲線図、第７図はＣｒ
２Ｏ３の組成比と平均粒径との関係を示す曲線図、第８
図は■２０．の組成比と抵抗値との関係を示す曲線図で
ある。 １・・・・・・焼結体、２，３・・・・・・電極、４，
５・・・・・・端子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 酸化亜鉛６９．９５〜３０モル％ 酸化クロム２９．９５〜５０モル％ 酸化バナジウム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 |
|---|---|---|---|
| JP55088269A JPS6041841B2 (ja) | 1980-06-27 | 1980-06-27 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55088269A JPS6041841B2 (ja) | 1980-06-27 | 1980-06-27 | 感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5713703A JPS5713703A (en) | 1982-01-23 |
| JPS6041841B2 true JPS6041841B2 (ja) | 1985-09-19 |
Family
ID=13938167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55088269A Expired JPS6041841B2 (ja) | 1980-06-27 | 1980-06-27 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6041841B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6196071U (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-20 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5189194A (ja) * | 1975-02-03 | 1976-08-04 | Kanshitsuteikotaisoseibutsu |
-
1980
- 1980-06-27 JP JP55088269A patent/JPS6041841B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5189194A (ja) * | 1975-02-03 | 1976-08-04 | Kanshitsuteikotaisoseibutsu |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6196071U (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-20 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5713703A (en) | 1982-01-23 |
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