JPS6052001A - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
- Publication number
- JPS6052001A JPS6052001A JP58159037A JP15903783A JPS6052001A JP S6052001 A JPS6052001 A JP S6052001A JP 58159037 A JP58159037 A JP 58159037A JP 15903783 A JP15903783 A JP 15903783A JP S6052001 A JPS6052001 A JP S6052001A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- humidity
- electrical resistance
- moisture
- sintered body
- changes
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は湿度の変化を電気抵抗の変化として検出するこ
とにより湿度を測定するのに有用な感湿素子に関する。
とにより湿度を測定するのに有用な感湿素子に関する。
さらに詳しくは、本発明は湿度の変化に呼応して電気抵
抗が迅速に変化する応答性に優れ、且つ湿度の変化に追
随して電気抵抗が実用的な適正範囲内で変化し、例えば
、相対湿度が約８０〜約３０％程度の範囲での変化に対
して電気抵抗が約１０４〜１０６Ω程度の適正なオーダ
ーで変化し、しかも、安価で製造が容易な高性能のＮｂ
２Ｏ５をベースとする感湿素子に関する。
抗が迅速に変化する応答性に優れ、且つ湿度の変化に追
随して電気抵抗が実用的な適正範囲内で変化し、例えば
、相対湿度が約８０〜約３０％程度の範囲での変化に対
して電気抵抗が約１０４〜１０６Ω程度の適正なオーダ
ーで変化し、しかも、安価で製造が容易な高性能のＮｂ
２Ｏ５をベースとする感湿素子に関する。
従来、感湿素子としては、電解質水溶液を多孔質マトリ
クスに浸潤させたものや金属酸化物を利用したものなど
数多くのものが提案されている。
クスに浸潤させたものや金属酸化物を利用したものなど
数多くのものが提案されている。
電解質水溶液を多孔質マ） リクスに浸潤させた感湿素
子の一例として塩化リチウム水溶液を多孔質アルミナ、
樹脂発泡体等の多孔質マトリックスに含浸させたものが
知られている〔例えば、高橋清着「センサ技術入門」工
業調査会、初版１３２〜１３４頁（昭和５３年）参照〕
が、これらの電解質を利用した感湿素子は温度に弱く、
例えば３５℃以上の温度で６ケ月間放置すると特性が大
軽く変化して使用不可能となり、又、高湿度条件下では
潮解により電解質が流亡する等の欠点がある。
子の一例として塩化リチウム水溶液を多孔質アルミナ、
樹脂発泡体等の多孔質マトリックスに含浸させたものが
知られている〔例えば、高橋清着「センサ技術入門」工
業調査会、初版１３２〜１３４頁（昭和５３年）参照〕
が、これらの電解質を利用した感湿素子は温度に弱く、
例えば３５℃以上の温度で６ケ月間放置すると特性が大
軽く変化して使用不可能となり、又、高湿度条件下では
潮解により電解質が流亡する等の欠点がある。
一方、金属酸化物を利用した感湿素子としては、例えば
、（ａ）ＺｎＯ，Ｎｂ、０６とＢｉ２Ｏ，の焼結体（特
開昭４９ −１３５６６７号公報） （ｂ）ＺｎＯ１Ｎｂ２０５とＢ１Ｃ１−の焼結体（特開
昭５０ −１４２６１０号公報） （ｃ）ＺｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５とＣｒ２Ｏ５の焼結体（特開
昭５０ −２７９８８号公報） （ｄ）Ｃｒ２０＝を８０−９９．９９モル％およびＮｂ
２Ｏ５を２０〜０．０１モル％含む組成物（特開昭５１
−７７８８７号公報）、等多数のものが知られているが
、これら従来提案されている金属酸化物型の感湿素子は
、物理的、化学的、熱的に安定であるが、一般に、固有
抵抗が高いため吸脱溝現象による電気抵抗変化があって
も高精度でそれを検出することが困難である等の欠点が
ある。
、（ａ）ＺｎＯ，Ｎｂ、０６とＢｉ２Ｏ，の焼結体（特
開昭４９ −１３５６６７号公報） （ｂ）ＺｎＯ１Ｎｂ２０５とＢ１Ｃ１−の焼結体（特開
昭５０ −１４２６１０号公報） （ｃ）ＺｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５とＣｒ２Ｏ５の焼結体（特開
昭５０ −２７９８８号公報） （ｄ）Ｃｒ２０＝を８０−９９．９９モル％およびＮｂ
２Ｏ５を２０〜０．０１モル％含む組成物（特開昭５１
−７７８８７号公報）、等多数のものが知られているが
、これら従来提案されている金属酸化物型の感湿素子は
、物理的、化学的、熱的に安定であるが、一般に、固有
抵抗が高いため吸脱溝現象による電気抵抗変化があって
も高精度でそれを検出することが困難である等の欠点が
ある。
そこで、本発明者らはかかる欠点のない感湿素子につい
て鋭意研究を行なった結果、Ｎｂ２Ｏ５とＦｅ２Ｏ３、
Ｃｏｏ、ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｂ２０．、Ｙ２Ｏ１、Ｍ
ｏＯ３、ＷＯ，の少なくとも一種からなる焼結体が、湿
度の変化に対する電気抵抗の応答性に優れ、しかも、湿
度の変化に追随して電気抵抗が実用的な適性範囲で変化
し、特に低相対湿度域での電気抵抗変化率が大きく広範
囲の湿度を高感度で検出しうる感湿素子を提出しうろこ
とを見い出し本発明を完成するに至った。
て鋭意研究を行なった結果、Ｎｂ２Ｏ５とＦｅ２Ｏ３、
Ｃｏｏ、ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｂ２０．、Ｙ２Ｏ１、Ｍ
ｏＯ３、ＷＯ，の少なくとも一種からなる焼結体が、湿
度の変化に対する電気抵抗の応答性に優れ、しかも、湿
度の変化に追随して電気抵抗が実用的な適性範囲で変化
し、特に低相対湿度域での電気抵抗変化率が大きく広範
囲の湿度を高感度で検出しうる感湿素子を提出しうろこ
とを見い出し本発明を完成するに至った。
本発明による焼結体は、Ｎｂ２Ｏ５になりうるニオブ源
、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ ０１Ｍｎ０２、ＴｉＯ２、Ｂ２Ｏ
３、Ｙ２Ｏ３、ＭｏＯ３、ＷＯ３になりうる鉄源、コバ
ルト源、マンガン源、チタン源、ホウ素源、イツトリウ
ム源、モリブデン源、タングステン源からそれ自身既知
の方法で焼結することによって製造することができる。
、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ ０１Ｍｎ０２、ＴｉＯ２、Ｂ２Ｏ
３、Ｙ２Ｏ３、ＭｏＯ３、ＷＯ３になりうる鉄源、コバ
ルト源、マンガン源、チタン源、ホウ素源、イツトリウ
ム源、モリブデン源、タングステン源からそれ自身既知
の方法で焼結することによって製造することができる。
１つの方法によれば、Ｎｂ２Ｏ５とＦｅ２Ｏ３、Ｃｏｏ
、ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｂ２Ｏ２、Ｙ２Ｏ３、ＭｏＯ３
、ＷＯ３の少なくとも一種を粉末状又は粒状で同時に混
合し、必要に応じて充分粉砕することにより、所定の粒
径の原料粉末混合物を調整した後、該粉末混合物を成形
し、焼成１ｇｔ結することができる。
、ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｂ２Ｏ２、Ｙ２Ｏ３、ＭｏＯ３
、ＷＯ３の少なくとも一種を粉末状又は粒状で同時に混
合し、必要に応じて充分粉砕することにより、所定の粒
径の原料粉末混合物を調整した後、該粉末混合物を成形
し、焼成１ｇｔ結することができる。
原料混合物の粉砕は、例えばボールミル、バイブレーシ
ョンミル等の粉砕混合手段を用いて行なうことができ、
その際の粉砕の程度は成形時の粉末混合物が一般に約０
．０５〜約２００ミクロン、好ましくは約０．１〜約６
０ミクロンの平均粒径をもつまでとすることがでトる。
ョンミル等の粉砕混合手段を用いて行なうことができ、
その際の粉砕の程度は成形時の粉末混合物が一般に約０
．０５〜約２００ミクロン、好ましくは約０．１〜約６
０ミクロンの平均粒径をもつまでとすることがでトる。
混合割合は、Ｎ１１２０５６０−９９．９９モル％とＦ
ｅ２Ｏ３、Ｃｏｏ、ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｂ２０１、Ｙ
２Ｏ３、Ｍｏｂ、、ＷＯ，がち選ばれた少なくとも一種
０．０１〜４０モル％とするのが適当である。
ｅ２Ｏ３、Ｃｏｏ、ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｂ２０１、Ｙ
２Ｏ３、Ｍｏｂ、、ＷＯ，がち選ばれた少なくとも一種
０．０１〜４０モル％とするのが適当である。
このようにして調整される粉末混合物はプレス成形機を
用いて加圧成形してもよく、或いは場合により無加圧成
形することもでトる。加圧成形する場合の加圧条件とし
ては一般に５０−２０００ｋｇ／ｃｍ２、好ましく１．
ｔ５００−１５００ｋｇ／ｃＩ１１２の範囲が適当であ
る。
用いて加圧成形してもよく、或いは場合により無加圧成
形することもでトる。加圧成形する場合の加圧条件とし
ては一般に５０−２０００ｋｇ／ｃｍ２、好ましく１．
ｔ５００−１５００ｋｇ／ｃＩ１１２の範囲が適当であ
る。
又、成形に際しては必要により粉末混合物に粘結剤を配
合することがで軽る。使用しうる粘結剤としては、後述
する焼３− 成条件下で燃焼して残渣を実質的に残さない有機物が適
しており、例えば、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系共重合体
、ポリエチルアクリレート、エチルアクリレート系共重
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、酢酸セルローズ、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、などが挙げられる。これらの粘結
剤の配合量は厳密に制限されるものではなく、粘結剤の
種類等に応じて広範に変えうるが、一般には、粉末混合
物１００重量部当たり０．５〜４０重量部、好ましくは
０．５〜２０重量部の割合で使用することがで終る。
合することがで軽る。使用しうる粘結剤としては、後述
する焼３− 成条件下で燃焼して残渣を実質的に残さない有機物が適
しており、例えば、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系共重合体
、ポリエチルアクリレート、エチルアクリレート系共重
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、酢酸セルローズ、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、などが挙げられる。これらの粘結
剤の配合量は厳密に制限されるものではなく、粘結剤の
種類等に応じて広範に変えうるが、一般には、粉末混合
物１００重量部当たり０．５〜４０重量部、好ましくは
０．５〜２０重量部の割合で使用することがで終る。
成形された混合物は次いで焼結する。焼結体を得るため
の焼結温度としては、一般に約１０００〜約１４００”
Ｃ１好ましくは約１０００〜約１３００℃の範囲の温度
が使用される。
の焼結温度としては、一般に約１０００〜約１４００”
Ｃ１好ましくは約１０００〜約１３００℃の範囲の温度
が使用される。
又、その際の時間は温度に依存し、例えば１２００’Ｃ
の温度では約３０分〜約２時間が適当である。焼結は一
般１こ空気中で行なうことができるが、必要により、酸
素が富化された酸素含有ガス雰囲気中で行なっぞもよく
、又、酸素が欠乏した酸素欠乏ガス雰囲気中で行なって
もよい。
の温度では約３０分〜約２時間が適当である。焼結は一
般１こ空気中で行なうことができるが、必要により、酸
素が富化された酸素含有ガス雰囲気中で行なっぞもよく
、又、酸素が欠乏した酸素欠乏ガス雰囲気中で行なって
もよい。
４−
又、焼結に先だって均一性を得る為に焼成、粉砕を複数
回行なってもよい。
回行なってもよい。
以−Ｌ述べた如くして製造される焼結体は実質的にＮｂ
２０５６０−９９．９９モル％とＦｅ２ｏ３、Ｃｏｏ、
ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｂ２００、Ｙ２Ｏ２、Ｍｏｂ、、
ＷＯ３がら選ばれた少なくとも一種０．０１〜４０モル
％を成分とした焼結体からなる。例えば、Ｎｂ２Ｏ５と
Ｆｅ２Ｏ，、からなる焼結体において、Ｆｅ２Ｏ３を４
０モル％以上にすると、低電気抵抗で感湿特性の無いＦ
ｅＮｂ０．が主成分として形成されて感湿感度が悪くな
るので、好ましくない。又、Ｎｂ２Ｏ，自身の焼結体が
感湿特性を示すが、上述金属酸化物を含有することによ
り電気抵抗値を変えることが可能となり目標抵抗値を得
易く製造が容易となる。
２０５６０−９９．９９モル％とＦｅ２ｏ３、Ｃｏｏ、
ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｂ２００、Ｙ２Ｏ２、Ｍｏｂ、、
ＷＯ３がら選ばれた少なくとも一種０．０１〜４０モル
％を成分とした焼結体からなる。例えば、Ｎｂ２Ｏ５と
Ｆｅ２Ｏ，、からなる焼結体において、Ｆｅ２Ｏ３を４
０モル％以上にすると、低電気抵抗で感湿特性の無いＦ
ｅＮｂ０．が主成分として形成されて感湿感度が悪くな
るので、好ましくない。又、Ｎｂ２Ｏ，自身の焼結体が
感湿特性を示すが、上述金属酸化物を含有することによ
り電気抵抗値を変えることが可能となり目標抵抗値を得
易く製造が容易となる。
しかして、本発明により提供される感湿素子＋１、後記
実施例において実証されているように、湿度の変化に呼
応して電、負抵抗が迅速に変化する応答性に優れており
、又、湿度の変化に追随仁て電気抵抗が実用的な適性範
囲で指数函数的に直線性変化する等の感湿素子としての
種々の優れた特性を有しており、湿度検知回路が安易と
なる。例えば家庭用ルームクーラー、産業用空調器、自
動車用クーラー、乾燥器、加湿器等の用途に広範に使用
される。
実施例において実証されているように、湿度の変化に呼
応して電、負抵抗が迅速に変化する応答性に優れており
、又、湿度の変化に追随仁て電気抵抗が実用的な適性範
囲で指数函数的に直線性変化する等の感湿素子としての
種々の優れた特性を有しており、湿度検知回路が安易と
なる。例えば家庭用ルームクーラー、産業用空調器、自
動車用クーラー、乾燥器、加湿器等の用途に広範に使用
される。
本発明の感湿素子をこれらの用途に使用態る場合、本発
明の感湿素子はそれ自体公知の手段によって電極を取り
つけて利用される。電極形成の手段としては、例えばス
クリーン印刷法、塗布法、ディップ法、蒸着法、スパッ
タリングなどの手段を用いることができる。又、電極の
形状は適宜に選択で外、たとえば櫛型電極、渦巻型電極
、平行電極の形状に設けることができる。電極形成材料
としては、たとえばＡｕ、 ＰＬ。
明の感湿素子はそれ自体公知の手段によって電極を取り
つけて利用される。電極形成の手段としては、例えばス
クリーン印刷法、塗布法、ディップ法、蒸着法、スパッ
タリングなどの手段を用いることができる。又、電極の
形状は適宜に選択で外、たとえば櫛型電極、渦巻型電極
、平行電極の形状に設けることができる。電極形成材料
としては、たとえばＡｕ、 ＰＬ。
Ｐｄ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等の金属及びＲｕ
Ｏ２、Ｌ ａ ＣｒＯｌ等の酸化物などを例示すること
ができる。
Ｏ２、Ｌ ａ ＣｒＯｌ等の酸化物などを例示すること
ができる。
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。
実施例１〜１８及び比較例１〜３
後掲路−表に示したＮｂ２Ｏ５とＦｅ２Ｏ３、Ｃｏ ０
１ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＭｏＯ３
、Ｗｏ、３の一種を表に示したモル％の割合で秤取し、
粉砕混合した。この粉末混合物を約２００ｋｇ／ｃｍ２
の圧力で成形し、１１００°Ｃに設定された温度で約２
時間の焼成を行ない再度粉砕混合した。
１ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＭｏＯ３
、Ｗｏ、３の一種を表に示したモル％の割合で秤取し、
粉砕混合した。この粉末混合物を約２００ｋｇ／ｃｍ２
の圧力で成形し、１１００°Ｃに設定された温度で約２
時間の焼成を行ない再度粉砕混合した。
この粉砕混合物に粘結剤として粉砕混合物１００重量部
当り５重量部のパラフィンを加えて均一混合し、約１ト
ン／ｃ［Ｉ１２の圧力で径２０＋ｎｍ、厚さ約１開の円
盤状に加圧成形した。得られた円盤状試料を１１５０℃
〜１３００℃に設定された温度で約１時間〜３時間の熱
処理をし、焼結体を得た。該焼結体にスクリーン印刷法
で金ペーストを用いて櫛型電極を印刷し、約８５０℃の
ピーク温度で焼成して一対の櫛型金電極を形成し、電極
付の感湿素子を得た。
当り５重量部のパラフィンを加えて均一混合し、約１ト
ン／ｃ［Ｉ１２の圧力で径２０＋ｎｍ、厚さ約１開の円
盤状に加圧成形した。得られた円盤状試料を１１５０℃
〜１３００℃に設定された温度で約１時間〜３時間の熱
処理をし、焼結体を得た。該焼結体にスクリーン印刷法
で金ペーストを用いて櫛型電極を印刷し、約８５０℃の
ピーク温度で焼成して一対の櫛型金電極を形成し、電極
付の感湿素子を得た。
以上の実施例及び比較例で得た感湿素子につぎ、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、２５
°Ｃ１３０％相対湿度における抵抗値（Ｒ３）と２５°
Ｃ１８０％相対湿度における抵抗値（Ｒ２）を１成とと
もに第１表に示す。
路を用いて相対湿度対電気抵抗値の特性を測定し、２５
°Ｃ１３０％相対湿度における抵抗値（Ｒ３）と２５°
Ｃ１８０％相対湿度における抵抗値（Ｒ２）を１成とと
もに第１表に示す。
尚、添付第１図に、実施例１（曲線Ｃ）、実施例２（曲
線ｂ）、比較例２（曲線ｄ）及び比較例３（曲線ａ）で
得られた感湿素子の相対湿度対電気抵抗値（対数）の特
性曲線を示す。
線ｂ）、比較例２（曲線ｄ）及び比較例３（曲線ａ）で
得られた感湿素子の相対湿度対電気抵抗値（対数）の特
性曲線を示す。
以下余白
＝７−
第１表
８−
第１図は、実施例１、実施例２、比較例２及び比較例３
で得られた感湿素子の相対湿度（％ＲＨ）対電気抵抗値
（対数）の特性曲線を示すグラフである。 以下余白
で得られた感湿素子の相対湿度（％ＲＨ）対電気抵抗値
（対数）の特性曲線を示すグラフである。 以下余白
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、’、Ｎｂ、０５６０−９９．９９モル％とＦｅ２０
１、ＣｏＯ。 ＭｎＯ２、Ｔ：０２、Ｂ２０．、Ｙ２Ｏ３、Ｍ ｏ Ｏ
３、ＷＯ３から選ばれた少なくとも１種０．０１〜４０
モル％を成分とした焼結体からなることを特徴とする感
湿素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58159037A JPS6052001A (ja) | 1983-09-01 | 1983-09-01 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58159037A JPS6052001A (ja) | 1983-09-01 | 1983-09-01 | 感湿素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6052001A true JPS6052001A (ja) | 1985-03-23 |
Family
ID=15684861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58159037A Pending JPS6052001A (ja) | 1983-09-01 | 1983-09-01 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6052001A (ja) |
-
1983
- 1983-09-01 JP JP58159037A patent/JPS6052001A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4677415A (en) | Ceramic humidity sensor | |
| US4647895A (en) | Ceramic temperature sensor | |
| US4743881A (en) | Ceramic temperature sensor | |
| JPS6052001A (ja) | 感湿素子 | |
| JP3559911B2 (ja) | サーミスタ | |
| JPS5840801A (ja) | 湿度センサ素子とその製造法 | |
| JP2948933B2 (ja) | サーミスタ用組成物 | |
| JPS6030082B2 (ja) | 感湿素子の製造方法 | |
| JPS6322601B2 (ja) | ||
| JPS5811721B2 (ja) | カンシツソシ | |
| JPS5835901A (ja) | 感湿素子 | |
| JPH05264494A (ja) | 感湿素子 | |
| JPS6351363B2 (ja) | ||
| JPS5945964A (ja) | セラミツク抵抗材料 | |
| JPS6050901A (ja) | 感湿素子 | |
| JPS5965404A (ja) | 感湿抵抗体およびその製造方法 | |
| JP2001155907A (ja) | サーミスタ組成物 | |
| JPH0543161B2 (ja) | ||
| JPH02100301A (ja) | 感湿素子 | |
| JPS62108505A (ja) | サ−ミスタ用酸化物半導体 | |
| JPS5813003B2 (ja) | カンシツソシ | |
| JPS58200502A (ja) | 湿度測定素子 | |
| JPS5835903A (ja) | 感湿素子 | |
| JPS6250778B2 (ja) | ||
| JPH0465521B2 (ja) |