JPS6055962B2 - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
- Publication number
- JPS6055962B2 JPS6055962B2 JP55108245A JP10824580A JPS6055962B2 JP S6055962 B2 JPS6055962 B2 JP S6055962B2 JP 55108245 A JP55108245 A JP 55108245A JP 10824580 A JP10824580 A JP 10824580A JP S6055962 B2 JPS6055962 B2 JP S6055962B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- humidity
- oxide
- sensing element
- moisture
- mol
- 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】
本発明は感湿素子、更に詳しくは低湿度での感湿特性
にすぐれかつその時間的変化の小さい感湿素子に関する
。
にすぐれかつその時間的変化の小さい感湿素子に関する
。
空気中の水蒸気の量、すなわち湿度を測定する装置と
しては種々のものが知られているが、近年、固体の表面
（あるいは内部）への上蒸気の吸着現象を利用した感湿
素子が提案されている。
しては種々のものが知られているが、近年、固体の表面
（あるいは内部）への上蒸気の吸着現象を利用した感湿
素子が提案されている。
この感湿素子は、湿度の相違に基づく該素子への水蒸気
の吸着量の変化を、該素子の電気抵抗の変化で読むもの
であり、極めて簡単な構造で取扱いが一容易でいるとと
もに、湿度（変化）を電気信号として取り出せるため広
い応用分野が期待されてい る。 一般に、このような
感湿素子には、金属酸化物の粉末を焼結して成る多孔質
の板状焼結体の対向する、あるいは同一の面に一対の電
極を、例えば金ペーストなどを焼付けて添着・形成し、
該電極から一対のリードを引き出して成る形成のもの、
あるいは、例えばアルミナのような無機質絶縁基板の表
面に感湿特性を示す金属酸化物の微粉末を塗布・添着し
て惑湿膜を形成し、該膜に前述のよＪうにして電極を添
着・形成し、そこからリードを引き出して成る形成のも
のなどが知られている。
の吸着量の変化を、該素子の電気抵抗の変化で読むもの
であり、極めて簡単な構造で取扱いが一容易でいるとと
もに、湿度（変化）を電気信号として取り出せるため広
い応用分野が期待されてい る。 一般に、このような
感湿素子には、金属酸化物の粉末を焼結して成る多孔質
の板状焼結体の対向する、あるいは同一の面に一対の電
極を、例えば金ペーストなどを焼付けて添着・形成し、
該電極から一対のリードを引き出して成る形成のもの、
あるいは、例えばアルミナのような無機質絶縁基板の表
面に感湿特性を示す金属酸化物の微粉末を塗布・添着し
て惑湿膜を形成し、該膜に前述のよＪうにして電極を添
着・形成し、そこからリードを引き出して成る形成のも
のなどが知られている。
このような感湿素子においては、リードの間にはイン
ピーダンス測定回路が配設され、該素子の表面あるいは
内部空孔内に吸着される水蒸気量の変化に基づく該素子
の電気抵抗の変化が読みとられる。 しカルながら、従
来の感湿素子は一般にその電気抵抗、とりわけ低湿度に
おける電気抵抗が極めて大きく、湿度の変化に対する電
気抵抗の変化を検出することがはなはだ困難であつた。
ピーダンス測定回路が配設され、該素子の表面あるいは
内部空孔内に吸着される水蒸気量の変化に基づく該素子
の電気抵抗の変化が読みとられる。 しカルながら、従
来の感湿素子は一般にその電気抵抗、とりわけ低湿度に
おける電気抵抗が極めて大きく、湿度の変化に対する電
気抵抗の変化を検出することがはなはだ困難であつた。
また、該素子の使用時において、時間の経過とともに、
当初は物理吸着状態にある水の化学吸着状態への移行、
あるいはオイルミスト、粉塵、雑ガスの吸着が起り、そ
の結果、惑湿素子の電気抵抗の増大あるいは惑湿特性（
湿度に対する電気抵抗としての応答性）それ自体を示さ
なくなることがあつた。このような欠点を解消するため
、従来は感湿素子の周辺に加熱ヒーターを配設し、該感
湿素子を作動させるに先だつて、該感湿素子を充分に加
熱して化学吸着している水ならびにオイルミスト、粉塵
あるいは雑ガスを脱離せしめて従前の感湿特性を有する
感湿素子として再生する方法（加熱クリーニング法）が
行なわれている。しかしながら、該加熱クリーニング法
は、１感湿素子を４００℃以上に加熱しないと上記のよ
うな再生効果を得ることができず、そのため必要な電力
が大きくなり、通常の電子制御回路に適用することは好
ましくなく、またヒーター、ヒーター制御回路等の複雑
な機構を必要とする、２該感湿素子の周辺部材は不燃性
のものに限定される、３更には、加熱クリーニング後の
感湿素子の正常な作動は、通常３吟〜１時間てあり、か
つ加熱時および冷却時には該素子を作動することができ
ないので、湿度の連続測定が不可能であるという欠点を
まぬがれ得なかつ≠＝。
当初は物理吸着状態にある水の化学吸着状態への移行、
あるいはオイルミスト、粉塵、雑ガスの吸着が起り、そ
の結果、惑湿素子の電気抵抗の増大あるいは惑湿特性（
湿度に対する電気抵抗としての応答性）それ自体を示さ
なくなることがあつた。このような欠点を解消するため
、従来は感湿素子の周辺に加熱ヒーターを配設し、該感
湿素子を作動させるに先だつて、該感湿素子を充分に加
熱して化学吸着している水ならびにオイルミスト、粉塵
あるいは雑ガスを脱離せしめて従前の感湿特性を有する
感湿素子として再生する方法（加熱クリーニング法）が
行なわれている。しかしながら、該加熱クリーニング法
は、１感湿素子を４００℃以上に加熱しないと上記のよ
うな再生効果を得ることができず、そのため必要な電力
が大きくなり、通常の電子制御回路に適用することは好
ましくなく、またヒーター、ヒーター制御回路等の複雑
な機構を必要とする、２該感湿素子の周辺部材は不燃性
のものに限定される、３更には、加熱クリーニング後の
感湿素子の正常な作動は、通常３吟〜１時間てあり、か
つ加熱時および冷却時には該素子を作動することができ
ないので、湿度の連続測定が不可能であるという欠点を
まぬがれ得なかつ≠＝。
本発明は、このような欠点を解消しかつ低湿度において
も適正な電気抵抗を示す感湿素子の提供を目的とする。
も適正な電気抵抗を示す感湿素子の提供を目的とする。
すなわち、本発明の惑湿素子は、酸化スズ（■）（Ｓｎ
Ｏ２）：５０〜９８．９モル％と、酸化コバルト（■）
、酸化マンガン（■）（ＭｎＯ）、酸化銅（■）（Ｃｕ
Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ス．トロンチウ
ム（ＳｒＯ）から選ばれる少くとも１種の金属酸化物：
１．０〜４０モル％と五酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ，）
、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、五酸化タンタル（Ｔａ
２Ｏ５）、五酸化バナジウム（■２０５）から選ばれる
少くとも１種の金属酸化物：０．１〜１０．モル％の多
孔質焼結体であることを特徴とする。
Ｏ２）：５０〜９８．９モル％と、酸化コバルト（■）
、酸化マンガン（■）（ＭｎＯ）、酸化銅（■）（Ｃｕ
Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ス．トロンチウ
ム（ＳｒＯ）から選ばれる少くとも１種の金属酸化物：
１．０〜４０モル％と五酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ，）
、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、五酸化タンタル（Ｔａ
２Ｏ５）、五酸化バナジウム（■２０５）から選ばれる
少くとも１種の金属酸化物：０．１〜１０．モル％の多
孔質焼結体であることを特徴とする。
本発明の感湿素子において、酸化スズ（■）と酸化コバ
ルト（■）、酸化マンガン（■）、酸化銅（■）、酸化
カルシウム、酸化ストロンチウムから選はれる少くとも
１種の金属酸化物と五酸化アン，チモン、五酸化ニオブ
、五酸化タンタル、五酸化バナジウムから選ばれる少く
とも１種の金属酸化物の各成分の組成比は、それぞれ５
０〜９８．９モル％、１．０〜４０モル％、０．１〜１
０モル％の範囲内に限定される。該組成比がこの範囲を
はずれると、得られる感湿素子は、いずれも低湿度にお
いてその電気抵抗が高くなり、また湿度に対する電気抵
抗の変化も小さくなり該感湿素子の感度が悪くなるので
好ましくない。このような焼結体は、通常、次のような
方法によつて得ることができる。
ルト（■）、酸化マンガン（■）、酸化銅（■）、酸化
カルシウム、酸化ストロンチウムから選はれる少くとも
１種の金属酸化物と五酸化アン，チモン、五酸化ニオブ
、五酸化タンタル、五酸化バナジウムから選ばれる少く
とも１種の金属酸化物の各成分の組成比は、それぞれ５
０〜９８．９モル％、１．０〜４０モル％、０．１〜１
０モル％の範囲内に限定される。該組成比がこの範囲を
はずれると、得られる感湿素子は、いずれも低湿度にお
いてその電気抵抗が高くなり、また湿度に対する電気抵
抗の変化も小さくなり該感湿素子の感度が悪くなるので
好ましくない。このような焼結体は、通常、次のような
方法によつて得ることができる。
すなわち、まず、酸化スズ（■）の粉末と酸化コバルト
（■）、酸化マンガン（■）、酸化銅（■）、酸化カル
シウム、酸化ストロンチウムから選ばれる少くとも１種
の金属酸化物の粉末あるいはこれらを適宜に混合して成
る混合粉末と五酸化アンチモン、五酸化ニオブ、五酸化
タンタル、五酸化バナジウムから選ばれる少くとも１種
の金属酸化物の粉末あるいはこれらを適宜に混合して成
る混合粉末をそれぞれ、所定の組成比（モル％）となる
ように秤量して配合し、これを例えばエチルアルコール
のような少量の非水溶媒とともに湿式混合する。混合粉
末を用いる場合には、各金属酸化物の粉末をそれぞれ所
定量秤量し、これらを例えばテフロンコーティング鉄製
ボールとともにえばボールミルで充分に混合した後、必
要があれば適当な温度（８００〜１１０００Ｃ）で仮焼
後に粉砕して原料混合が調製される。
（■）、酸化マンガン（■）、酸化銅（■）、酸化カル
シウム、酸化ストロンチウムから選ばれる少くとも１種
の金属酸化物の粉末あるいはこれらを適宜に混合して成
る混合粉末と五酸化アンチモン、五酸化ニオブ、五酸化
タンタル、五酸化バナジウムから選ばれる少くとも１種
の金属酸化物の粉末あるいはこれらを適宜に混合して成
る混合粉末をそれぞれ、所定の組成比（モル％）となる
ように秤量して配合し、これを例えばエチルアルコール
のような少量の非水溶媒とともに湿式混合する。混合粉
末を用いる場合には、各金属酸化物の粉末をそれぞれ所
定量秤量し、これらを例えばテフロンコーティング鉄製
ボールとともにえばボールミルで充分に混合した後、必
要があれば適当な温度（８００〜１１０００Ｃ）で仮焼
後に粉砕して原料混合が調製される。
このようにして得られた混合粉末を更に、例えばポリビ
ニルアルコール、ポリエチレングリコール、流動パラフ
ィンのような粘結剤とともに混練して混練物を調製し、
これを風乾後、所定形状の金型を用いて室温で加圧成形
し、例えば板状の成形体とする。
ニルアルコール、ポリエチレングリコール、流動パラフ
ィンのような粘結剤とともに混練して混練物を調製し、
これを風乾後、所定形状の金型を用いて室温で加圧成形
し、例えば板状の成形体とする。
ついて、この成形体を常法により焼成して多孔質焼結体
とる。多孔構造を備える本発明の焼結体は、上記の製造
過程において、通常、主要には原料粉末の粒径：０．１
〜２．０μ：混練物の成形時の成形圧力ニ５００〜２０
００ｋ９／ｄ；成形体の焼結温度：１２００〜１４００
′Ｃ；焼結時間：０．５〜２時間の条件を設定すること
により得ることができる。
とる。多孔構造を備える本発明の焼結体は、上記の製造
過程において、通常、主要には原料粉末の粒径：０．１
〜２．０μ：混練物の成形時の成形圧力ニ５００〜２０
００ｋ９／ｄ；成形体の焼結温度：１２００〜１４００
′Ｃ；焼結時間：０．５〜２時間の条件を設定すること
により得ることができる。
このようにして得られた焼結体の対向する面あるいは同
一の面には、例えば金ペースト、白金ペースト、酸化ル
テニウム系ペースト、グラファイトペーストなどの常用
されるペーストを所定部位に塗布した後、焼付けて成る
一対の電極を添着し、ここからリードを引出して本発明
の感湿素子が構成される。
一の面には、例えば金ペースト、白金ペースト、酸化ル
テニウム系ペースト、グラファイトペーストなどの常用
されるペーストを所定部位に塗布した後、焼付けて成る
一対の電極を添着し、ここからリードを引出して本発明
の感湿素子が構成される。
本発明の感湿素子は、低湿度においても容易に検出でき
る適正な電気抵抗を示し、また感湿特性の経時変化が小
さく、その結果、高い信頼性をもつて湿度（低）の連続
測定を可能とする。
る適正な電気抵抗を示し、また感湿特性の経時変化が小
さく、その結果、高い信頼性をもつて湿度（低）の連続
測定を可能とする。
以下に本発明の感湿素子を実施例に基づいて更に詳しく
説明する。
説明する。
実施例
表１に示したような各種の金属酸化物の粉末を、所定の
モル％の組成比となるように秤取し、次のようにして組
成とそのモル％の異なる感湿素子を作製した。
モル％の組成比となるように秤取し、次のようにして組
成とそのモル％の異なる感湿素子を作製した。
なお、このとき用いた粉末の粒径は、いずれも０．１〜
２．０μであつた。まず、これらの粉末を２００ｍ１の
エチルアルコールとともにテフロン製ポットを用いて約
２４Ｂ！ｆ間湿式混合した。
２．０μであつた。まず、これらの粉末を２００ｍ１の
エチルアルコールとともにテフロン製ポットを用いて約
２４Ｂ！ｆ間湿式混合した。
混合粉末を室温で風乾後、５％溶液のポリビニルアルコ
ールを８重量％加え、らいかい機で２吟間混練し、得ら
れた混練物を直径１１顛の金型シリンダー中に充填し、
室温（２５℃）で１ｔ０ｎ／Ｃ７ｌｌの圧力を印加して
直径１１Ｔｆ０ｎ厚み１．―の円板を作製した。ついで
この成形円板を電気炉中（雰囲気：空気）で１３００℃
、２時間加熱処理した。その後、厚さを調整するため３
０００＃ＳｉＣ研磨材で研磨し直径約１０Ｔ！ｎ厚み０
５７ｒｎの焼結円板を得た。次に、焼結円板の両面に金
ペーストを塗布し、７５０℃て焼付けて直径８顛の金電
極を添着・形成した。
ールを８重量％加え、らいかい機で２吟間混練し、得ら
れた混練物を直径１１顛の金型シリンダー中に充填し、
室温（２５℃）で１ｔ０ｎ／Ｃ７ｌｌの圧力を印加して
直径１１Ｔｆ０ｎ厚み１．―の円板を作製した。ついで
この成形円板を電気炉中（雰囲気：空気）で１３００℃
、２時間加熱処理した。その後、厚さを調整するため３
０００＃ＳｉＣ研磨材で研磨し直径約１０Ｔ！ｎ厚み０
５７ｒｎの焼結円板を得た。次に、焼結円板の両面に金
ペーストを塗布し、７５０℃て焼付けて直径８顛の金電
極を添着・形成した。
感湿素子の対向する金電極に銅線をそれぞれリード線と
して熱圧着し、これをインピーダンス測定回路に接続し
た後、該感湿素子を恒温・恒湿槽にいれて、２５℃にお
ける相対湿度１０％あるいは９０％のときインピーダン
ス測定回路にあられれた電気抵抗（ＫΩ）の値を求めた
。
して熱圧着し、これをインピーダンス測定回路に接続し
た後、該感湿素子を恒温・恒湿槽にいれて、２５℃にお
ける相対湿度１０％あるいは９０％のときインピーダン
ス測定回路にあられれた電気抵抗（ＫΩ）の値を求めた
。
その結果を表１の実施例番号と対応させて、表２に示し
た。なお、比較のために、組成比がはずれるものについ
ても同様にして感湿素子を作製し（表１の比較例１，２
，３）それぞれの感湿特性を求めその結果を表２に併記
した。
た。なお、比較のために、組成比がはずれるものについ
ても同様にして感湿素子を作製し（表１の比較例１，２
，３）それぞれの感湿特性を求めその結果を表２に併記
した。
結果から明らかなように、本発明の感湿素子は低湿度（
相対湿度：１０％）においても充分に検出可能な電気抵
抗を示し、かつ、相対湿度９０％までは実用上充分な感
度を有することが判明した。
相対湿度：１０％）においても充分に検出可能な電気抵
抗を示し、かつ、相対湿度９０％までは実用上充分な感
度を有することが判明した。
ついで、実施例４の惑湿素子について、相対湿度１０％
（２５℃）および相対湿度３０％（２５℃）の雰囲気中
に放置し、放置時間に対する該惑湿素子の電気抵抗の変
化率を求め、そおの結果をそれぞれ第１図、第２図とし
て示した。ここでいう電気抵抗の変化率は、最初の電気
抵抗をＲＯ，ｔ時間放置後の電気抵抗をＲｔとしたとき
、Ｒｔ−ＲＯ／ＲＯ×１００（％）として表わした。
（２５℃）および相対湿度３０％（２５℃）の雰囲気中
に放置し、放置時間に対する該惑湿素子の電気抵抗の変
化率を求め、そおの結果をそれぞれ第１図、第２図とし
て示した。ここでいう電気抵抗の変化率は、最初の電気
抵抗をＲＯ，ｔ時間放置後の電気抵抗をＲｔとしたとき
、Ｒｔ−ＲＯ／ＲＯ×１００（％）として表わした。
この結果から明らかなように、本発明の感湿素子は、１
０００１寺間放置後も、その電気抵抗の変化率は２％に
も達つせず、惑湿特性の時間的変化が極めて小さく安定
性に富むことが判明した。
０００１寺間放置後も、その電気抵抗の変化率は２％に
も達つせず、惑湿特性の時間的変化が極めて小さく安定
性に富むことが判明した。
第１図、第２図は、それぞれ実施例４の感湿素子を相対
湿度１０％（２５℃）、相対湿度３０％（２５℃）の雰
囲気中に放置した時の放置時間に対する電気抵抗の変化
率を表わす。
湿度１０％（２５℃）、相対湿度３０％（２５℃）の雰
囲気中に放置した時の放置時間に対する電気抵抗の変化
率を表わす。
Claims (1)
- １ 酸化スズ（IV）：５０〜９８．９モル％と、酸化コ
バルト（II）、酸化マンガン（II）、酸化銅（II）、酸
化カルシウム、酸化ストロンチウムから選ばれる少くと
も１種の金属酸化物：１．０〜４０モル％と五酸化アン
チモン、五酸化ニオブ、五酸化タンタル、五酸化バナジ
ウムから選ばれる少くとも１種の金属酸化物：０．１〜
１０モル％の多孔質焼結体とから成る感湿素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55108245A JPS6055962B2 (ja) | 1980-08-08 | 1980-08-08 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55108245A JPS6055962B2 (ja) | 1980-08-08 | 1980-08-08 | 感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5734304A JPS5734304A (en) | 1982-02-24 |
| JPS6055962B2 true JPS6055962B2 (ja) | 1985-12-07 |
Family
ID=14479755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55108245A Expired JPS6055962B2 (ja) | 1980-08-08 | 1980-08-08 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6055962B2 (ja) |
-
1980
- 1980-08-08 JP JP55108245A patent/JPS6055962B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5734304A (en) | 1982-02-24 |
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