JPS61169754A - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
- Publication number
- JPS61169754A JPS61169754A JP838285A JP838285A JPS61169754A JP S61169754 A JPS61169754 A JP S61169754A JP 838285 A JP838285 A JP 838285A JP 838285 A JP838285 A JP 838285A JP S61169754 A JPS61169754 A JP S61169754A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- moisture
- sensitive
- humidity
- electrode
- treatment
- 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
Classifications
-
- G—PHYSICS
- 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
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】
発明の分野
本発明は、セラミック感湿部子に関するものであり、特
には感湿部がＩｎ２Ｏ３を含有するかＩｎ２Ｏ２から構
成されることを特徴とする低抵抗性セラミック感湿素子
に関するものである。本感湿素子は、ＫＯＨ浸漬処理或
いはＫＯＨ浸漬処理とエージング処理を施すととにより
非常に安定性に優れた性能を示す。
には感湿部がＩｎ２Ｏ３を含有するかＩｎ２Ｏ２から構
成されることを特徴とする低抵抗性セラミック感湿素子
に関するものである。本感湿素子は、ＫＯＨ浸漬処理或
いはＫＯＨ浸漬処理とエージング処理を施すととにより
非常に安定性に優れた性能を示す。
発明の背景
近年、感湿素子が多くの分野で用いられるようになって
いる。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、ルームエアコンの湿度
制御用、ＶＴＲのシリンダの結露検出用等に多く用いら
れ、また工業用途においては各複電子部品製造の際の湿
度管理用に広く用いられている。その他、農業用ハウス
空調用や自動車におけるリアウィンド・デ・フオツガの
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、温度管
理に加えて湿度管理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ている。
いる。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、ルームエアコンの湿度
制御用、ＶＴＲのシリンダの結露検出用等に多く用いら
れ、また工業用途においては各複電子部品製造の際の湿
度管理用に広く用いられている。その他、農業用ハウス
空調用や自動車におけるリアウィンド・デ・フオツガの
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、温度管
理に加えて湿度管理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ている。
こうした要望に答えるものとして、電気抵抗式感湿素子
が実用化されている。これは、湿度の変化を電気抵抗の
変化として検知するものであり、使用される感湿素材と
しては塩化リチウムに代表される電解質材料系、有機高
分子材料系、セラミック材料系等多種類のものが提唱さ
れている。電気抵抗式感湿素子としては、基本的に、電
気抵抗値が低いこと、抵抗−湿度特性の直線性が良いこ
と、適正な動作範囲を持つこと、使用環境において劣化
し々いこと等が要求され、これらを総合的に満すものと
して蛾近ではセラミック材料系感湿素材が脚光を浴びて
いる。
が実用化されている。これは、湿度の変化を電気抵抗の
変化として検知するものであり、使用される感湿素材と
しては塩化リチウムに代表される電解質材料系、有機高
分子材料系、セラミック材料系等多種類のものが提唱さ
れている。電気抵抗式感湿素子としては、基本的に、電
気抵抗値が低いこと、抵抗−湿度特性の直線性が良いこ
と、適正な動作範囲を持つこと、使用環境において劣化
し々いこと等が要求され、これらを総合的に満すものと
して蛾近ではセラミック材料系感湿素材が脚光を浴びて
いる。
セラミック材料系感湿素材としては、これまで多数の提
唱があるが、重要な特性として、０）電気抵抗が適度に
小さい（電流が大きい程感度が良好となる）こと、 （ロ）抵抗−湿度特性の直線性が良好なこと、及び（ハ
）応答性がよいこと に）安定性がよいこと 等が要求され、感湿部を構成するセラミック感湿素材と
して様々の材料が研究されている。例えば、本出願人は
先に、 （ｔ） ｙ、 ｏ、、 （２） Ｙｆ Ｏｓ ＋Ｚｒ０ｍ （（ＬＯ１”’＝
９５！Ｏｏ＊）、（３１ｙ、ｏ、＋（ｃａｏ＊Ｍｇｏｓ
ｎａｏ、’ｒｔｏ、、’ｒａｔｏ、ｅＮｂ＊ Ｏｓ 及
びＶ、 Ｏ，） ノ少くとも−ｍ（（ＬＯ１〜９９．０
Ｏチ）、 （４） Ｚ ｒ Ｏｓ ＋ （Ｃａｏ、 Ｍｇ Ｏｎ
Ｂ ＪＬ Ｏｎ Ｔ Ｉ Ｏｔ ＊ Ｔ ａｍ Ｏｎ
ｅＮｂ、 Ｏ，及びＶ、 Ｏ，）の少くとも一種（（
ＬＯ１〜９９．００チ） 岬のＹ、 Ｏ，系、Ｙ＊ Ｏｓ ＋ Ｚ ｒ ＯＨ系及
びＺｒＯ宜系セラミックを提唱している。
唱があるが、重要な特性として、０）電気抵抗が適度に
小さい（電流が大きい程感度が良好となる）こと、 （ロ）抵抗−湿度特性の直線性が良好なこと、及び（ハ
）応答性がよいこと に）安定性がよいこと 等が要求され、感湿部を構成するセラミック感湿素材と
して様々の材料が研究されている。例えば、本出願人は
先に、 （ｔ） ｙ、 ｏ、、 （２） Ｙｆ Ｏｓ ＋Ｚｒ０ｍ （（ＬＯ１”’＝
９５！Ｏｏ＊）、（３１ｙ、ｏ、＋（ｃａｏ＊Ｍｇｏｓ
ｎａｏ、’ｒｔｏ、、’ｒａｔｏ、ｅＮｂ＊ Ｏｓ 及
びＶ、 Ｏ，） ノ少くとも−ｍ（（ＬＯ１〜９９．０
Ｏチ）、 （４） Ｚ ｒ Ｏｓ ＋ （Ｃａｏ、 Ｍｇ Ｏｎ
Ｂ ＪＬ Ｏｎ Ｔ Ｉ Ｏｔ ＊ Ｔ ａｍ Ｏｎ
ｅＮｂ、 Ｏ，及びＶ、 Ｏ，）の少くとも一種（（
ＬＯ１〜９９．００チ） 岬のＹ、 Ｏ，系、Ｙ＊ Ｏｓ ＋ Ｚ ｒ ＯＨ系及
びＺｒＯ宜系セラミックを提唱している。
感湿素子の形態としては、上記セラミックの焼結体の対
向する面に一対の電極を設けたバルク形もとり５るが、
好ましい形態は、セラミック基板の少くとも一面に電極
層を形成しそしてその電極層上に上記セラミックをバイ
ンダーと混合した混合物を塗布しそして乾燥後焼結した
感湿層を形成した薄膜形のものである。スクリーン印刷
により塗膜を形成することが好ましい。更に重要なこと
として、電極層における電極模様として、電極間の間隔
を（１２０ｆ１以下の表るだけ小さなものとして形成す
べきである。例えば、一対のくし形電極をくし歯を互い
違いに噛合せ、そのくし歯間隔を１２０ｍ以下とするこ
とによって、好結果が得られる。
向する面に一対の電極を設けたバルク形もとり５るが、
好ましい形態は、セラミック基板の少くとも一面に電極
層を形成しそしてその電極層上に上記セラミックをバイ
ンダーと混合した混合物を塗布しそして乾燥後焼結した
感湿層を形成した薄膜形のものである。スクリーン印刷
により塗膜を形成することが好ましい。更に重要なこと
として、電極層における電極模様として、電極間の間隔
を（１２０ｆ１以下の表るだけ小さなものとして形成す
べきである。例えば、一対のくし形電極をくし歯を互い
違いに噛合せ、そのくし歯間隔を１２０ｍ以下とするこ
とによって、好結果が得られる。
しかしながら、こうしたセラミック感湿素子もまだ尚、
性能上改善すべき余地は多く、現在も研究が重ねられつ
つある。改善すべき課題の重要なものの一つは抵抗値の
低減化、特に湿度３３１において約１０＠ｇ以下の抵抗
値を信頼性をもって確立し５ることであり、頁に高湿度
及び低湿度雰囲気の使用下で所定の低抵抗値を持続し５
る安定性の改善である。
性能上改善すべき余地は多く、現在も研究が重ねられつ
つある。改善すべき課題の重要なものの一つは抵抗値の
低減化、特に湿度３３１において約１０＠ｇ以下の抵抗
値を信頼性をもって確立し５ることであり、頁に高湿度
及び低湿度雰囲気の使用下で所定の低抵抗値を持続し５
る安定性の改善である。
感湿素子の性能改善の為に、感湿部を構成する材料の選
定、焼成方法、後処理方法等を含めて多くの検討が為さ
れてきたが、成る特定の系に有効な対策が別の系にも有
効であるとの保証はなく、その選定は仲々因難である。
定、焼成方法、後処理方法等を含めて多くの検討が為さ
れてきたが、成る特定の系に有効な対策が別の系にも有
効であるとの保証はなく、その選定は仲々因難である。
発明の概要
本発明者は、感湿部を構成する材料として多くの材料を
検討した結果、感湿部ＫＩｎｌＯ１を存在させることに
より、抵抗値の低減化が実現し５ることを知見した。理
由は定かではないが、感湿素材をＩｎｇｏｔから構成す
るか或いは感湿素材中３０重量−以上Ｉｎ２Ｏ３を含め
ることによって非常に高性能の感湿素子が得られる。Ｉ
ｎｔｏ＠と併存させうる感湿素材としては、前記したＺ
ｒ０１系、ｙ、 ｏ、系及びＺ ｒ ＯＨ＋ＹＨＯｎ系
はもちろんのこと、常温で１０ ｇ 水準乃至それ以
下の低抵抗を示すＣｒＯＨ、Ｖａｎｓ ｓ Ｆｅｅ ０
４ ｓ Ｒａ−０ｔ ｓ Ｒｅｄｓ、ＲｅＯ３，Ｐｂ０
１等が挙げられる。
検討した結果、感湿部ＫＩｎｌＯ１を存在させることに
より、抵抗値の低減化が実現し５ることを知見した。理
由は定かではないが、感湿素材をＩｎｇｏｔから構成す
るか或いは感湿素材中３０重量−以上Ｉｎ２Ｏ３を含め
ることによって非常に高性能の感湿素子が得られる。Ｉ
ｎｔｏ＠と併存させうる感湿素材としては、前記したＺ
ｒ０１系、ｙ、 ｏ、系及びＺ ｒ ＯＨ＋ＹＨＯｎ系
はもちろんのこと、常温で１０ ｇ 水準乃至それ以
下の低抵抗を示すＣｒＯＨ、Ｖａｎｓ ｓ Ｆｅｅ ０
４ ｓ Ｒａ−０ｔ ｓ Ｒｅｄｓ、ＲｅＯ３，Ｐｂ０
１等が挙げられる。
更に、上記素子に、ＫＯＨ浸漬処理、或いはＫＯＨ浸漬
処理と高湿度及び低湿度に交互に曝しながらのエージン
グ処理を施すことによって非常に安定した抵抗特性が得
られることも判明した。
処理と高湿度及び低湿度に交互に曝しながらのエージン
グ処理を施すことによって非常に安定した抵抗特性が得
られることも判明した。
斯くして、本発明は、
１）感湿素材量に基いてＩｎｔＯｍを３０重量−以上含
有するセラミック感湿部を具備することを特徴とする感
湿素子。
有するセラミック感湿部を具備することを特徴とする感
湿素子。
２）感湿素材量に基いてＩｎ２Ｏ２を５０重量−以上含
有するセラミック感湿部にＫＯＨ表面処°理を施したこ
とを特徴とする感湿素子、及び５）感湿素材量に基いて
Ｉｎｔｏ＠を３０重量−以上含有するセラミック感湿部
にＫＯＨ表面処理を施しその後高湿度及び低湿度に交互
に曝しながらのエージング処理を施したことを特徴とす
る感湿素子を提供する。
有するセラミック感湿部にＫＯＨ表面処°理を施したこ
とを特徴とする感湿素子、及び５）感湿素材量に基いて
Ｉｎｔｏ＠を３０重量−以上含有するセラミック感湿部
にＫＯＨ表面処理を施しその後高湿度及び低湿度に交互
に曝しながらのエージング処理を施したことを特徴とす
る感湿素子を提供する。
発明の詳細な説明
本発明において使用される感湿素子は、セラミック焼結
体の対面する面に一対の電極を形成した所謂バルク形に
おいても実現しうるが、好ましくは基板上に感湿膜を形
成する薄膜型として作製される。第１図は、薄膜型感湿
素子の一例を示す。
体の対面する面に一対の電極を形成した所謂バルク形に
おいても実現しうるが、好ましくは基板上に感湿膜を形
成する薄膜型として作製される。第１図は、薄膜型感湿
素子の一例を示す。
基板１の一面或いは両面に電極層３が形成され、そして
その上に感湿層５が形成される（感湿層は一部省略）。
その上に感湿層５が形成される（感湿層は一部省略）。
基板としては、ＡＩ、Ｏ，、Ｓｔか、Ｚｒ０１等のセラ
ミックが使用される。基板上への電極層の形成は、例え
ばアンダー電極としての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として金、白金等を蒸着し
、フォトエツチング技術により所望の電極模様を賦形す
ることができるし、またルテニウムペーストによるスク
リーン印刷法によりルテニウム電極を形成することもで
きる。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、それらを応用して微
細な電極模様を形成することができる。例えば、スパッ
タ法も有用な手段である。電極模様としては、第１図に
示すよ５に一対のくし形電極を＜シ讃を互い違いに噛合
せた形態のものが好ましい。くし歯間の間隔は小さい程
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
きる。α０５〜（Ｌ２０ｍのくし歯間隔を使用して好結
果を得た。
ミックが使用される。基板上への電極層の形成は、例え
ばアンダー電極としての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として金、白金等を蒸着し
、フォトエツチング技術により所望の電極模様を賦形す
ることができるし、またルテニウムペーストによるスク
リーン印刷法によりルテニウム電極を形成することもで
きる。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、それらを応用して微
細な電極模様を形成することができる。例えば、スパッ
タ法も有用な手段である。電極模様としては、第１図に
示すよ５に一対のくし形電極を＜シ讃を互い違いに噛合
せた形態のものが好ましい。くし歯間の間隔は小さい程
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
きる。α０５〜（Ｌ２０ｍのくし歯間隔を使用して好結
果を得た。
更に、最近、本件出願人によって中性電極を使用する電
極層が提唱された。これは第２図に示すようＫ、くし歯
電極対の各々の間に中性電極４を配列するものである。
極層が提唱された。これは第２図に示すようＫ、くし歯
電極対の各々の間に中性電極４を配列するものである。
中性電極は電極を構成する導電材料と同一か或いは水素
よりイオン化傾向の小さい金属及び又は金属化合物から
形成される。
よりイオン化傾向の小さい金属及び又は金属化合物から
形成される。
中性電極は、電極と呼称されるが通電機能は果さず、感
湿特性を有利に導くイオンが本来の電極に向は偏析移動
する傾向を抑制する働きをなす。即ち、感湿層には、そ
のマトリックス中への水の吸着によって感湿特性を有利
に導くイオンが最初は均一に分布している。しかし、金
属相互のイオン化傾向の差によって感湿特性を有利に導
くイオンが経時的に電極層の各電極側に向って移動する
。
湿特性を有利に導くイオンが本来の電極に向は偏析移動
する傾向を抑制する働きをなす。即ち、感湿層には、そ
のマトリックス中への水の吸着によって感湿特性を有利
に導くイオンが最初は均一に分布している。しかし、金
属相互のイオン化傾向の差によって感湿特性を有利に導
くイオンが経時的に電極層の各電極側に向って移動する
。
感湿特性を有利に導くイオンとは、使用したセラミック
材料、バインダー、及び浸漬処理等の表面処理や予備添
加処理が為された場合には処理剤や予９Ｉｌ添加剤から
焼結体マ）ＩＪラックス導入されたＬｌ、Ｎａ、Ｃａ、
に等のイオンである。感湿層中のこれらイオンが例えば
くし形電極の場合くし歯電極に向は移動し、くし歯間で
これらイオンの均一分布が損われる。中性電極の存在に
より、上述したイオンは中性電極の周１１ＨＫも移動す
るから、例えイオン移動が起っても、全体として、当初
のイオン均一分散状態は左程には損われない。斯様に、
中性電極は、上述したよう表イオンの電極へ向けての偏
析移動を防止し、それにより感湿素子の特性の軽時変化
を抑えるのに有用である。中性電極は、図示のように、
直線状のものに限らず、点列状その他任意の形状のもの
として形成しうる。
材料、バインダー、及び浸漬処理等の表面処理や予備添
加処理が為された場合には処理剤や予９Ｉｌ添加剤から
焼結体マ）ＩＪラックス導入されたＬｌ、Ｎａ、Ｃａ、
に等のイオンである。感湿層中のこれらイオンが例えば
くし形電極の場合くし歯電極に向は移動し、くし歯間で
これらイオンの均一分布が損われる。中性電極の存在に
より、上述したイオンは中性電極の周１１ＨＫも移動す
るから、例えイオン移動が起っても、全体として、当初
のイオン均一分散状態は左程には損われない。斯様に、
中性電極は、上述したよう表イオンの電極へ向けての偏
析移動を防止し、それにより感湿素子の特性の軽時変化
を抑えるのに有用である。中性電極は、図示のように、
直線状のものに限らず、点列状その他任意の形状のもの
として形成しうる。
電極層をスクリーン印刷することにより、中性電極を同
時に簡便に形成することかできる。
時に簡便に形成することかできる。
こうして電極層が形成された後、その上に感湿部を構成
する感湿層が形成される。感湿部は感湿素材単独か感湿
素材とバインダーその他の補助添加剤との組合せから構
成しうる。
する感湿層が形成される。感湿部は感湿素材単独か感湿
素材とバインダーその他の補助添加剤との組合せから構
成しうる。
感湿素材としては、本発明に従えば、該素材重量に基い
て５０−以上のＩｎ４０．が他の種感湿素材と併存せし
められるか或いは全体（１００％）がＩｎｔｏ、から構
成される。Ｉｎ、Ｏ，と−緒に使用しうる感湿素材とし
ては、前記したような（１） Ｙｓ Ｏｓ単独。
て５０−以上のＩｎ４０．が他の種感湿素材と併存せし
められるか或いは全体（１００％）がＩｎｔｏ、から構
成される。Ｉｎ、Ｏ，と−緒に使用しうる感湿素材とし
ては、前記したような（１） Ｙｓ Ｏｓ単独。
（２） Ｙｌ Ｏｓ ＋ Ｚ ｒ Ｏｓ （
Ｑ−０１〜９ ’１ Ｇ ＣＩ Ｔｏ ） ＃（
３１Ｙｌ Ｏｓ ＋ （Ｃａｏｔ Ｍｇ Ｏｓ Ｂ ａ
ｏｔ Ｔ Ｉ Ｏｔ ＊ Ｔ ｋｍ Ｏｎ ｅＮｂ＊Ｏ
ｓ及びＶｔ Ｏｓ ）の少くとも−ｇ（（ＬＯ１〜９ｔ
ＯＯチ） （４） Ｚｒ０１＋（ＣａＯｓ１４ｇＯｓＢａＯ−Ｔ
ｉＯｌ−ＴａｌｏｎｓＮｂ、 Ｏ，及びｖｔ ａｓ ）
の少くとも一種（１０１〜９９００チ） のようなＹ、０．系、Ｙｌ ０ｇ ＋Ｚ ｒ ＯＨ系及
びＺｒＯ２系のものが好適例である。とりわけＹｌ Ｏ
８＋Ｚ ｒ Ｏｓ系は良好である。この他、室温で１０
、ｇ前後或いはそれより小さな電気抵抗値を有する
ものであると、本発明においてはより好ましく使用可能
である。例えば、ＣｒＯ２、Ｖｔ ０１ 、 Ｆｅｄ
０４、Ｒｕ０２ 、Ｒｅｏｌ 、Ｒｈｏ＠ 、Ｐ ｂｏ
ｗ等の一種乃至複数種が使用し５る。
Ｑ−０１〜９ ’１ Ｇ ＣＩ Ｔｏ ） ＃（
３１Ｙｌ Ｏｓ ＋ （Ｃａｏｔ Ｍｇ Ｏｓ Ｂ ａ
ｏｔ Ｔ Ｉ Ｏｔ ＊ Ｔ ｋｍ Ｏｎ ｅＮｂ＊Ｏ
ｓ及びＶｔ Ｏｓ ）の少くとも−ｇ（（ＬＯ１〜９ｔ
ＯＯチ） （４） Ｚｒ０１＋（ＣａＯｓ１４ｇＯｓＢａＯ−Ｔ
ｉＯｌ−ＴａｌｏｎｓＮｂ、 Ｏ，及びｖｔ ａｓ ）
の少くとも一種（１０１〜９９００チ） のようなＹ、０．系、Ｙｌ ０ｇ ＋Ｚ ｒ ＯＨ系及
びＺｒＯ２系のものが好適例である。とりわけＹｌ Ｏ
８＋Ｚ ｒ Ｏｓ系は良好である。この他、室温で１０
、ｇ前後或いはそれより小さな電気抵抗値を有する
ものであると、本発明においてはより好ましく使用可能
である。例えば、ＣｒＯ２、Ｖｔ ０１ 、 Ｆｅｄ
０４、Ｒｕ０２ 、Ｒｅｏｌ 、Ｒｈｏ＠ 、Ｐ ｂｏ
ｗ等の一種乃至複数種が使用し５る。
感湿素材単独から感湿部を構成できるが、一般にはバイ
ンダーが添加される。バインダーとしては従来から用い
られている、ガラス、Ｌｉ、Ｏ，、Ｖ、 Ｏ，等が使用
し５るが、特に無鉛ホウケイ酸ガラスの使用が好ましい
。無鉛ホウケイ酸ガラスとして使用に好ましい組成のも
のは、酸化ナトリウムの含有量が１０〜１５重量％、−
化カリウムの含有量が２〜５重量重量酸化カルシウムの
含有量が５〜１０重量−１酸化マグネシウムの含有量が
１５〜３重ｔ＊、酸化アルｉ＝ウムの含有量が５〜１０
重量％、二酸化ケイ素の含有量が３０〜４５重量％、お
よび酸化ホウ素の含有量が２０〜５０重量％である。こ
のバインダーは、一般の無鉛ホウケイ酸ガラスに比ベア
ルカリ金属およびアルカリ土類金属の酸化物の含有量が
多く、低融点であるため好ましい。
ンダーが添加される。バインダーとしては従来から用い
られている、ガラス、Ｌｉ、Ｏ，、Ｖ、 Ｏ，等が使用
し５るが、特に無鉛ホウケイ酸ガラスの使用が好ましい
。無鉛ホウケイ酸ガラスとして使用に好ましい組成のも
のは、酸化ナトリウムの含有量が１０〜１５重量％、−
化カリウムの含有量が２〜５重量重量酸化カルシウムの
含有量が５〜１０重量−１酸化マグネシウムの含有量が
１５〜３重ｔ＊、酸化アルｉ＝ウムの含有量が５〜１０
重量％、二酸化ケイ素の含有量が３０〜４５重量％、お
よび酸化ホウ素の含有量が２０〜５０重量％である。こ
のバインダーは、一般の無鉛ホウケイ酸ガラスに比ベア
ルカリ金属およびアルカリ土類金属の酸化物の含有量が
多く、低融点であるため好ましい。
この他、感湿部には、先に中性電極と関連して説明した
ようなイオン偏析防止目的の線電極剤を添加してもよい
、電極を構成する材料と同一か或いは水素よりイオン化
傾向の小さな金属及び又は金属化合物から選択される線
電極剤を感湿層中に分散せしめておくことにより、感湿
特性を有利に導くイオンの偏析が防止される。
ようなイオン偏析防止目的の線電極剤を添加してもよい
、電極を構成する材料と同一か或いは水素よりイオン化
傾向の小さな金属及び又は金属化合物から選択される線
電極剤を感湿層中に分散せしめておくことにより、感湿
特性を有利に導くイオンの偏析が防止される。
こうしたイオン偏析防止目的に、（へ）中性電極の印刷
、（Ｐ）＆電極剤の分散化及び（−→ビ）と←）の併用
とい５３態様が実施しうる。
、（Ｐ）＆電極剤の分散化及び（−→ビ）と←）の併用
とい５３態様が実施しうる。
バインダー及び線電極剤が感湿部に添加される場合、そ
の一般的添加量は感温部全体重量に基いて、・バインダ
ー７〜１３１そして条電極剤５〜２０チとするのが嵐い
。
の一般的添加量は感温部全体重量に基いて、・バインダ
ー７〜１３１そして条電極剤５〜２０チとするのが嵐い
。
１１０ｍ或いはＩｎ＊Ｏａ及びその他の感湿素材と、使
用されるならバインダー、線電極剤等の補助添加剤との
混合物を粉砕及び混錬後、樹脂塗料で粘度調整して感湿
ペーストが調製され、その後感湿層の膜厚が５〜２００
μｍ、好ましくは４０〜１２０μｍ前後となるようスク
リーン印刷により感湿層が塗布形成される。
用されるならバインダー、線電極剤等の補助添加剤との
混合物を粉砕及び混錬後、樹脂塗料で粘度調整して感湿
ペーストが調製され、その後感湿層の膜厚が５〜２００
μｍ、好ましくは４０〜１２０μｍ前後となるようスク
リーン印刷により感湿層が塗布形成される。
その後、１３０〜１９０℃の温度で１２〜２時間予備乾
燥後、従来より低目の温度で焼成処理が行われる。焼成
処理はセラミック粒子を焼結して、感湿層の骨格構造を
形成すると共に、構造強度を付与するものである。従来
、所定の構造強度を得るＫは最小限９００℃や焼成温度
が必要と考えられていたが、かえってこうした高温焼成
は作製感湿素子の特性、特に抵抗特性を悪化することが
判明した０本発明においては、５００〜８７０℃、代嚢
的には７００〜８７０℃の温度において焼成が行われる
。焼成保持時間は５分〜９０分、通常は３０〜６０分で
十分である。
燥後、従来より低目の温度で焼成処理が行われる。焼成
処理はセラミック粒子を焼結して、感湿層の骨格構造を
形成すると共に、構造強度を付与するものである。従来
、所定の構造強度を得るＫは最小限９００℃や焼成温度
が必要と考えられていたが、かえってこうした高温焼成
は作製感湿素子の特性、特に抵抗特性を悪化することが
判明した０本発明においては、５００〜８７０℃、代嚢
的には７００〜８７０℃の温度において焼成が行われる
。焼成保持時間は５分〜９０分、通常は３０〜６０分で
十分である。
ζうして、低抵抗の感湿素子が生成されるが、その抵抗
特性を安定化させる為ＫＫＯＨ含ＯＨへの浸漬によるＫ
ＯＨ９面処理が実施される。
特性を安定化させる為ＫＫＯＨ含ＯＨへの浸漬によるＫ
ＯＨ９面処理が実施される。
ＫＯＨ含有液への浸漬処理は、上記生成感湿素子を１〜
１２０分といった適宜の時間液中に浸漬することＫよっ
てもたらされる。ＫＯＨＩｔ度は１０〜３０重量−が適
切である。１０チより少ないと含浸に長時間を要し、逆
に５０％を越えると表面改質度が大きくなりヒステリシ
スが大きくなる等の有害な結果が発生する。
１２０分といった適宜の時間液中に浸漬することＫよっ
てもたらされる。ＫＯＨＩｔ度は１０〜３０重量−が適
切である。１０チより少ないと含浸に長時間を要し、逆
に５０％を越えると表面改質度が大きくなりヒステリシ
スが大きくなる等の有害な結果が発生する。
浸漬処理後、素子は好ましくは６００〜８７０℃の温度
で焼成される。焼成は結露に際してのＫＯＨ表面処理剤
の垂れを防ぎ、安定した改質表面を生成するのに必要で
ある。焼成温良範囲として６００〜８７０℃が好ましい
のは、前述した通り、電気抵抗の上昇を防止するためで
ある。
で焼成される。焼成は結露に際してのＫＯＨ表面処理剤
の垂れを防ぎ、安定した改質表面を生成するのに必要で
ある。焼成温良範囲として６００〜８７０℃が好ましい
のは、前述した通り、電気抵抗の上昇を防止するためで
ある。
更に、好ましくは、ＫＯＨ表面処理及び焼成後の素子は
エージング処理される。エージング処理法としては、５
〜１５％相対湿度の低湿度雰囲気への一定時間の曝露と
７０〜９８チ相対湿度の高湿度雰囲気への一定時間の＠
霧とを交互に繰返すサイクルを数回〜数十回繰返すのが
有効である。
エージング処理される。エージング処理法としては、５
〜１５％相対湿度の低湿度雰囲気への一定時間の曝露と
７０〜９８チ相対湿度の高湿度雰囲気への一定時間の＠
霧とを交互に繰返すサイクルを数回〜数十回繰返すのが
有効である。
その他、低湿度から高湿度へ続いて高湿度から低湿度へ
と連続的に或いは段階的に湿度雰囲気を変化させてもよ
い。感湿素子を低湿度と高湿度雰囲気に交互に曝するこ
とが重要である。エージング温度は５０〜９０℃、好ま
しくは、６０〜８５℃である。曝無時間は高低湿度雰囲
気各々１０〜３０時間づつ、計１〜３週間、好ましくは
２週間ｌｅＪ＆ 尖施される。エージング処理の結果と
して、高湿度抵抗特性と低湿度抵抗特性とがバランスし
て、低〜高湿度の苛酷な使用条件下でも劣化することの
ない安定した感湿部が生成される。
と連続的に或いは段階的に湿度雰囲気を変化させてもよ
い。感湿素子を低湿度と高湿度雰囲気に交互に曝するこ
とが重要である。エージング温度は５０〜９０℃、好ま
しくは、６０〜８５℃である。曝無時間は高低湿度雰囲
気各々１０〜３０時間づつ、計１〜３週間、好ましくは
２週間ｌｅＪ＆ 尖施される。エージング処理の結果と
して、高湿度抵抗特性と低湿度抵抗特性とがバランスし
て、低〜高湿度の苛酷な使用条件下でも劣化することの
ない安定した感湿部が生成される。
発明の効果
通常条件で抵抗値が約１０６ｇ以下の低抵抗感湿素子が
得られ、しかも低湿度雰囲気から高湿度雰囲気に変化さ
せたとしてもその抵抗特性を安定化することができる。
得られ、しかも低湿度雰囲気から高湿度雰囲気に変化さ
せたとしてもその抵抗特性を安定化することができる。
比較例及び実施例
以下の例においては、１８０長さ×９ｍ１Ｉ！巾のＡＩ
！Ｏ，基板上にスクリーン印刷により第２図に示したよ
つ力くシ形電極及び中性電極を金により形成した。各く
し歯間隔はＱ、２０ｍとし、その中央に中性電極を形成
した。電極は１２ｍの長さにわたって印刷した。
！Ｏ，基板上にスクリーン印刷により第２図に示したよ
つ力くシ形電極及び中性電極を金により形成した。各く
し歯間隔はＱ、２０ｍとし、その中央に中性電極を形成
した。電極は１２ｍの長さにわたって印刷した。
感温部組成物は酢酸エチル添加の下で粉砕及び混合し、
その後ブチルカルピトール及びエポキシ系樹脂塗料を添
加するととくより感温ペーストを調製し、それを４０μ
ｍの厚さとなるようスクリーン印刷により塗布し、１７
０℃の温度で１時間乾燥した。
その後ブチルカルピトール及びエポキシ系樹脂塗料を添
加するととくより感温ペーストを調製し、それを４０μ
ｍの厚さとなるようスクリーン印刷により塗布し、１７
０℃の温度で１時間乾燥した。
各側において、感温部組成物及びその後の処理条件を示
す。
す。
比較例１
感温部組成
擬電極剤（Ａｕペースト） ５多処理条件
（１）ａｓｏ℃×３０分焼成
（２） ２０１ＫＯＨ浸漬にヨるＫＯＨ嵌面処理（３
１ａｓｏ℃×５０分焼成 結果 第３図に結果を示す。第３図中、曲線人は初期値、曲線
Ｂは２００℃放置ｓ装分後、そして曲線Ｃは８０℃及び
９５ＳＲＨ中１００時間放置後の抵抗特性を示す。曲線
Ａ及びＢは１０６ｇ以下の特、性を示すが、曲線Ｃは１
０６ｇ（１Ｍ）を大巾に越える特性に悪化した。
１ａｓｏ℃×５０分焼成 結果 第３図に結果を示す。第３図中、曲線人は初期値、曲線
Ｂは２００℃放置ｓ装分後、そして曲線Ｃは８０℃及び
９５ＳＲＨ中１００時間放置後の抵抗特性を示す。曲線
Ａ及びＢは１０６ｇ以下の特、性を示すが、曲線Ｃは１
０６ｇ（１Ｍ）を大巾に越える特性に悪化した。
比較例２
感温部組成
Ａｕペースト ５ｍ
無鉛ホウケイ酸ガラスフリット １０チ逃理条件
８５０℃×３０分焼成
比較例３
感温部組成
Ａｕペースト ５ｍ
無鉛ホウケイ酸ガラスフリット １０チ処理条件
８５０℃×５０分焼成
第４図は、比較例２及び３の初期値の抵抗特性を示す。
比較例３は直線性が悪くまたその高湿度→低湿度への戻
り特性の抵抗値が低過ぎる。抵抗値は１０６Ω以下であ
ることが必要とされるが、反面低過ぎても良くない。
り特性の抵抗値が低過ぎる。抵抗値は１０６Ω以下であ
ることが必要とされるが、反面低過ぎても良くない。
第５図は、比較例２及び３の初期値並びに８０’ＣＸ９
５チＲＨ中１００時間放置後の抵抗特性を示す。ここで
も、抵抗値が減少しすぎる。安定性も非常圧悪い。
５チＲＨ中１００時間放置後の抵抗特性を示す。ここで
も、抵抗値が減少しすぎる。安定性も非常圧悪い。
比較例４
感温部組成
Ｚｒ５１１ ４ｏ＊Ａｕペースト
１０チ 無鉛ホウケイ酸ガラスフリツト １０％処理条件 （イ） ８５０℃×１時間 （１：Ｉ） １５％ＫＯＨ液浸漬によるＫＯＨ表面処
理（ハ） ８５０℃×１時間焼成 実施例１ 感温部組成 Ａｕペースト １０チ無鉛ホウケ
イ酸ガラス７リツト １０チ＊ 比
較例４と同一 ＊＊ 感湿素材中のＩｎ１０＠量＝５０チ処理条件 （イ） ８５０℃×１時間焼成 ←） １５チＫＯＨ液浸漬によるＫＯＨｐ面処理（ハ）
８５０℃×１時間焼成 比較例４と同一である。
１０チ 無鉛ホウケイ酸ガラスフリツト １０％処理条件 （イ） ８５０℃×１時間 （１：Ｉ） １５％ＫＯＨ液浸漬によるＫＯＨ表面処
理（ハ） ８５０℃×１時間焼成 実施例１ 感温部組成 Ａｕペースト １０チ無鉛ホウケ
イ酸ガラス７リツト １０チ＊ 比
較例４と同一 ＊＊ 感湿素材中のＩｎ１０＠量＝５０チ処理条件 （イ） ８５０℃×１時間焼成 ←） １５チＫＯＨ液浸漬によるＫＯＨｐ面処理（ハ）
８５０℃×１時間焼成 比較例４と同一である。
実施例２
感温部組成
Ａｕペースト １０チ無鉛ホウケ
イ酸ガラスフリツト １０チ＊ 比
較例４と同一 ＊＊ 感湿素材中のＩｎｔＯ重量＝７５チ処理条件 （イ） ８５０°×１時間焼成 （ロ） １５チＫＯＨ液浸漬によるＫＯＨ表面処理（ハ
） ８５０℃×１時間焼成 比較例４と同一である。
イ酸ガラスフリツト １０チ＊ 比
較例４と同一 ＊＊ 感湿素材中のＩｎｔＯ重量＝７５チ処理条件 （イ） ８５０°×１時間焼成 （ロ） １５チＫＯＨ液浸漬によるＫＯＨ表面処理（ハ
） ８５０℃×１時間焼成 比較例４と同一である。
比較例４並びに実施例１及び２の結果
第６図はその結果を示す抵抗特性グラフである。
図中の表示は次の通りである。
実施例１及び２はＫＯＨ処理前で１０＠Ωより若干高い
がほぼ１０６９以下の抵抗値を示し、そしてＫＯＨ処理
後は１０’Ωと１０６ｇとの中間でしかも直線性の良い
抵抗特性を示している。他方、比較例４はＫＯＨ処理前
で１０６ｇより高い抵抗値を示しそしてＫＯＨ処理後も
その特性はほとんど改善され表い。
がほぼ１０６９以下の抵抗値を示し、そしてＫＯＨ処理
後は１０’Ωと１０６ｇとの中間でしかも直線性の良い
抵抗特性を示している。他方、比較例４はＫＯＨ処理前
で１０６ｇより高い抵抗値を示しそしてＫＯＨ処理後も
その特性はほとんど改善され表い。
実施例３
実施例２のサンプルを続いて８０℃において９５チＲＨ
で放置及び１（１％Ｒ）Ｉで放置する処理を行った。
で放置及び１（１％Ｒ）Ｉで放置する処理を行った。
結果を第７図に示す。第７図は２４時間後及び２００時
間後の抵抗特性を示す。両特性が非常に近い値を示して
いることがわかる。これは、９５％ＲＨ−１０％ＲＨを
繰返すことにより、抵抗特性が互いに接近して非常に安
定性のよい特性が得られることを意味する。そこで、９
５１ＲＨ放置１０時間−１０１ＲＨ放置１０時間のサイ
クルを計１０回繰返すエージング処理を行った。その結
果の抵抗特性を同じく第７図に示す。その特性は様々の
湿度雰囲気での長期使用後も＃１とんど変化せず、安定
性が良好であった。
間後の抵抗特性を示す。両特性が非常に近い値を示して
いることがわかる。これは、９５％ＲＨ−１０％ＲＨを
繰返すことにより、抵抗特性が互いに接近して非常に安
定性のよい特性が得られることを意味する。そこで、９
５１ＲＨ放置１０時間−１０１ＲＨ放置１０時間のサイ
クルを計１０回繰返すエージング処理を行った。その結
果の抵抗特性を同じく第７図に示す。その特性は様々の
湿度雰囲気での長期使用後も＃１とんど変化せず、安定
性が良好であった。
第１図は塗膜型感湿素子の一例の斜視図、第２図は中性
電極を使用する電極模様の平面図、第５図は、比較例１
における抵抗特性を示すグラフ、第４及び５図は比較例
２及び５と関連しての抵抗特性を示すグラフ、第６図は
比較例４並びに実施例１及び２と関連しての抵抗特性を
示すグラフ、そして第７図は実施例３と関連しての抵抗
特性を示すグラフである。
電極を使用する電極模様の平面図、第５図は、比較例１
における抵抗特性を示すグラフ、第４及び５図は比較例
２及び５と関連しての抵抗特性を示すグラフ、第６図は
比較例４並びに実施例１及び２と関連しての抵抗特性を
示すグラフ、そして第７図は実施例３と関連しての抵抗
特性を示すグラフである。
１ ： 基板
５ ： 電極
４ ： 中性電極
５ ： 感湿層
第１図
第２図
Claims (5)
- （１）感湿素材量に基いてＩｎ＿２Ｏ＿３を３０重量％
以上含有するセラミツク感湿部を具備することを特徴と
する感湿素子。 - （２）感湿素材が３０重量％以上且つ１００重量％未満
のＩｎ＿２Ｏ＿３を含む特許請求の範囲第１項記載の感
湿素子。 - （３）感湿素材が１００重量％Ｉｎ＿２Ｏ＿２から成る
特許請求の範囲第１項記載の感湿素子。 - （４）感湿素材量に基いてＩｎ＿２Ｏ＿３を３０重量％
以上含有するセラミツク感湿部にＫＯＨ表面処理を施し
たことを特徴とする感湿素子。 - （５）感湿素材量に基いてＩｎ＿２Ｏ＿３を３０重量％
以上含有するセラミツク感湿部にＫＯＨ表面処理を施し
その後高湿度及び低湿度に交互に曝しながらのエージン
グ処理を施したことを特徴とする感湿素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP838285A JPS61169754A (ja) | 1985-01-22 | 1985-01-22 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP838285A JPS61169754A (ja) | 1985-01-22 | 1985-01-22 | 感湿素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61169754A true JPS61169754A (ja) | 1986-07-31 |
Family
ID=11691667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP838285A Pending JPS61169754A (ja) | 1985-01-22 | 1985-01-22 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61169754A (ja) |
-
1985
- 1985-01-22 JP JP838285A patent/JPS61169754A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS61169754A (ja) | 感湿素子 | |
| EP0186039B1 (en) | Process for producing a temperature and moisture sensitive element | |
| US4666628A (en) | Moisture sensitive material and process for its production | |
| JPS6131352A (ja) | 感湿素子の後処理方法 | |
| JPH0337841B2 (ja) | ||
| JP3529500B2 (ja) | 感湿素子及びその製造方法 | |
| JPS59184847A (ja) | ガスセンサ組成物 | |
| JPS60211346A (ja) | 結露センサ | |
| JPS617455A (ja) | 感湿材料 | |
| JPS61204901A (ja) | 感湿素子 | |
| JPS6131351A (ja) | 感湿素子の後処理方法 | |
| JPS60186748A (ja) | 感湿材料の製造方法 | |
| JPS61147143A (ja) | 感湿材料の製造方法 | |
| JPS64347B2 (ja) | ||
| JP2002357580A (ja) | 湿度センサ及びセンサ素子の製造方法 | |
| JPH0548921B2 (ja) | ||
| JPS6139503A (ja) | 感湿素子 | |
| JPH0376562B2 (ja) | ||
| JPH0743334B2 (ja) | 湿度センサ | |
| JPH0828283B2 (ja) | 感湿素子組成物 | |
| JPS6318841B2 (ja) | ||
| JPS64346B2 (ja) | ||
| JPH0436561B2 (ja) | ||
| JPS64348B2 (ja) | ||
| JPS5910843A (ja) | 結露センサ |