JPS6344701A - 感湿体 - Google Patents

感湿体

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JPS6344701A
JPS6344701A JP61306031A JP30603186A JPS6344701A JP S6344701 A JPS6344701 A JP S6344701A JP 61306031 A JP61306031 A JP 61306031A JP 30603186 A JP30603186 A JP 30603186A JP S6344701 A JPS6344701 A JP S6344701A
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moisture
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JP61306031A
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JPH043081B2 (ja
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石沢 健喜
黒島 浩
亨 中山
雅 久保田
芳彦 定岡
酒井 義郎
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Shinagawa Refractories Co Ltd
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Shinagawa Refractories Co Ltd
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は強誘電性金属酸化物(Pb+ La) (Zr
+ TI) 03にアルカリ金属のリン酸塩を添加して
得られる感湿体に関する。
〔従来の技術〕
従来、雰囲気中の湿度に感応してインピーダンス値が変
化する感湿素子としてAI、03.ZrS ioa 、
MgA 120a 、 Mg Crz Oaなどの金属
酸化物の多孔質体やLiC1飽和溶液などの電解質塩、
或いはセルロースや親水性ポリマー、更に酸化亜鉛や酸
化錫などの半導体が使用されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、金属酸化物感湿体は、化学的。
物理的安定性に優れているものの、絶縁性のものを用い
ているため、低湿度領域においてインピーダンス値が非
常に高く、通常の方法では湿度測定が難しいという欠点
がある。また、電解質塩、セルロース、親水性ポリマー
、酸化亜鉛や酸化;■等の半導体についても、全湿度領
域におけるインピーダンス特性、応答速度、感、・品持
性の再現性といった点で必ずしも充分な特性が得られな
い。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、低湿度領
域で低いインピーダンス値を示し、全ン界度領域にわた
って相対温度対インピーダンス値の関係が直線的であり
、しかもこの直線性が温度に依存せず一定であり、更に
経時変化が小さく、応答速度も速く、ヒステリシスのな
い感湿体を(1供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
そのために本発明の’X’1FfA体は、基本組成が(
Pb+−x Lax )  (Zry Tit−y )
 l−X/40s、0< x <0.25.0 < !
/ <1なる強誘電性金属酸化物の焼結体を主成分とし
、アルカリ金属のリン酸塩を添加したことを特徴とする
〔作用〕
本発明の感湿体は、基本組成が、 (Pb+−x Law )  (Zry Tit−y 
) +4/J 03.0<x<0.25.0<y<1の
仮焼品又は焼結晶を粉砕したものを感湿体用主原料と巳
、これにアルカリ金属のリン酸塩を添加して厚さ0. 
5mr、  4X4mmの板状に成形加工し、200〜
!000°Cで数時間熱処理し、両面に対向電極を形成
したサンドイン型、感湿体を櫛型電極上に構成した表面
型、或いは感ン肩体を一対の電極を持つ容器に充填し、
その−面をi3湿膜で包んで構成した電極挿入型に形成
する。この感湿体は、低湿度側で低いインピーダンス値
を示し、全湿度領域でキ目対湿度対インピーダンス値の
関係が直線的で、更にその関係が雰囲気温度に依存せず
一定であり、また、経時変化が小さく、応答速度が速く
、ヒステリシスも小さい。
〔実施例〕
以下、実施例を図面を参照し2つつ説明する。
〈実施例1〉 (Pb+−x  Law  )   (Zr、  Ti
t−y  )  l−X/4  0x  の占(本組成
のうち、O<x<0.25.0<3’<1の組成範囲で
は、PLZT単−相が得られ、更に強誘電性を示す、そ
の組成範囲中で、焼結体の比誘電率が4500程度と高
い値を示す(Pbo、 qII−ao、 o9)(Zr
o、 bsTio、 35) +−o、 oq/*os
の組成のものを感湿体の主原料として以下の操作で調製
する。
先ず、酸化鉛0,97モル、酸化ランタン0.045モ
ル、酸化ジルコニウム0.65モル、IG化チタン0.
35モルの割合で配合した後、振動ミルで粉砕混練、乾
燥、仮焼の操作で感湿体の仮焼品原料を得る。
この仮焼品を更に10(to kg / cfflで圧
縮成形し、0□、PbO雰囲気中で1150℃、20〜
40時間焼結させる。この焼結晶を粉砕機で粉砕するこ
とにより焼結晶原料が得られる。以上の仮焼又は焼結晶
原料を感湿体の主原料とする。
上記の操作により得られた感湿体の主原料(Pb。
La) (Zr、Ti)03に、第1表に示す分量、0
.05〜10−t%のリン酸−カリウム塩(K11ZP
O4)  ′−添加し、振動ミル中で粉砕混練する。
この原料を圧縮機により加圧力200kg/cnlで厚
さ0.5mn+ 、径20mmの成形体とする。その成
形体を4X4mmに切り出し、400℃で2時間熱処理
し感湿体とする。
第1表 第1図はこのような感湿体に電極とリード線を取り付け
て構成した感湿素子の斜視図で、それぞれ同図(A)は
サンドインチ型1、同図(B)は表面型、同図(C)は
電極挿入型の感湿素子を示す図である。図中、1は感湿
体、2は電極、3はリード線、4は基板、5は容器、6
は透湿膜である。
第1図(A)の感湿素子では、板状に加工した感湿体1
の表面にAuを蒸着して電極を構成してこれにリード線
3を取り付けている。Au電橿2は透湿性があり、感湿
体1は電極2を通して吸湿し、リード線3を通してイン
ピーダンスを測定することにより湿度を測定することが
できる。
第1図(B)の感温素子では、絶縁体基板4上にm型電
極2を形成し、この上にrfiン兄体1を構成する。感
湿体1は直接雲囲気に触れて吸湿し、図(A)の場合と
同様にリード線3を通してインピーダンスを測定するこ
とにより湿度を測定することができる。
第1図(C)の感湿素子では、電極2を中に設けた絶縁
性の箱状容器5に感湿体lを充填し、容器5の一面を透
湿性膜6で包んでいる。感湿体1は透湿性膜6を通して
吸湿し、図(A)の場合と同様にリード線3を通してイ
ンピーダンスを測定することにより湿度を測定すること
ができる。
第2図はこうして作成したS ample 1〜6の感
湿素子の雰囲気温度35℃、測定周波数IKHzにおけ
る相対湿度対インピーダンスの対数値の関係を示す。
すべてのS ampleが湿度0%付近で10”oh1
11程度のインピーダンス値を示しており、その値は、
従来の絶縁性金属酸化物を用いた感湿素子の場合の10
’ohmのインピーダンス値と較べると約2桁低い。
従って、本発明の感ン品素子を用いることにより、測定
回路が簡易になり、精度を上;デることかできる。
第3図は、Sample 2の感湿素子を雰囲気温度3
5℃で、測定周波数条件を100HzからI M H2
まで変えて測定した相対湿度対インピーダンスの対数値
の関係を示す。
測定周波数が高くなるにつれてインピーダンス値が、特
に低湿度領域で顕著に低下することが分かる。これは、
本発明のVW体の主成分の(Pb、La) (Zr、T
i)Oiの強誘電性の形容であり、他のSampie 
1. 3.4.5.6についても同様の傾向が認められ
る。
第4図は、Sample 2の感温素子を測定周波数1
00 Hzで、雰囲気温度を35.40.45℃と変え
て測定した相対湿度対インピーダンスの対数値の関係を
示す。
従来の絶縁性金属酸化物を用いた感湿素子では高湿度側
から低湿度側になるにつれて雰囲気温度の違いによるイ
ンピーダンス値の差が開いてゆく傾向があり0%RH付
近では10℃程度の雰囲気温度の違いでインピーダンス
値の差が1桁以上になる場合がある。これに対し、本発
明の感湿素子の場合、第4図から分かるように、全湿度
領域で相対湿度対インピーダンスの対数値の関係が雰囲
気温度に依存せずほぼ一定である。そのため、この感湿
素子を第4図の特性を示す条件下で温度補正回路無しで
作動させても、誤差はせいぜい±4%/10℃であり、
温度補正回路を付けると、誤差を±2%/10℃程度に
することができる。また、温度補正回路も従来の感湿素
子の場合の補正回路に比し、簡易なもので済む。
第5図は、3 ample 2の感温素子を周波数10
0KHz 、 W囲気温度を35.40.45℃と変え
て測定した相対湿度対インピーダンス値の関係を示す。
全湿度領域で、相対温度対インピーダンス値の関係が温
度に依存せずほぼ一定であり、さらに、相対湿度対イン
ピーダンス値の関係がほぼ直線的になる。従って、第5
図の特性を示す条件で作動させた場合、第4図の条件の
場合の検出回路より更にインピーダンス値の対数変換回
路が減り、相対湿度対インピーダンス値の検量線が一次
関数となって非常に篇易な検出回路で済む。
また、本発明の感湿素子は急激な加湿及び脱湿度に対す
る応答速度も数分であり現在、商品化されている感温素
子に劣らない。更に、ヒステリシスもほとんど認められ
ず、経時変化も非常に小さい。
〈実施例2〉 実施例1に従って得られた(Pbo、 q+Lao、 
09) (Zr。、 bsT+o、 zs) +−0,
。?/40ffの組成の感湿体の主原料に1wt%のに
I(、PO,を添加後、200kg/cJで加圧成形し
、400℃、700℃、1000℃の各温度で2時間熱
処理した感湿素子の相対温度0140.90%RHでの
各インピーダンス値を第2衷に示す。
処理温度が1000’cのものは0から90%R11の
インピーダンス変化量が約2桁で、400℃、700℃
のもの変化量(約4桁)に較べ小さくなっている。
第2表 m牛:30℃、  1KHz 〈実施例3〉 第3表に示す組成比の(Pb、La) (Zr、Ti)
Ozを実施例1の操作法に従って調整し、感湿体の主原
料とm牛:30℃、IKHz 各主原料ニ1 wt% (D KHzPO,を添加後、
200〜400kg/c+dで加圧形成し、700 c
で2時間熱処理して得た感湿素子の相対温度0.40.
90%R11での各インピーダンス値を第3表は示して
いる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、低湿
度領域における低インピーダンス化が達成できると共に
、全湿度領域における相対;品度対インピーダンス値の
関係が直線的となり、しがもこの関係は雰囲気温度に依
存せず一定となる。このため、検出回路を簡単化するこ
とが可能となり、検出精度も向上させることができる。
更に、応答速度が速く、ヒステリシスがなく、経時変化
も小さい安定した感;副素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は感温素子の斜視図で、それぞれ同図(A)はサ
ンドインチ型1、同図(B)は表面型、同図(C)は電
極挿入型の惑・界素子を示す図、第2図はSample
 1〜6の感温素子の雰囲気温度35℃、測定周波数I
 KHzにおける相対湿度対インピーダンスの対数値の
関係を示す図、第3図は5aIlpie 2の感温素子
の雰囲気温度35℃、測定周波数条件100 )1z〜
I MHzにおける相対湿度対インピーダンスの対数値
の関係を示す図、第4図はS amp182の感湿素子
の測定周波数100 Hz、雰囲気温度35.40.4
5℃における相対湿度対インピーダンスの対数値の関係
を示す図、第5図はsample 2の周波数100 
KHz 、雰囲気温度35.40.45℃における相対
湿度対インピーダンス値の関係を示す図である。 1・・・感湿体、2・・・電極、3・・・リード線、4
・・・基板、5・・・容器、6・・・遇湿膜 出 願 人  品川白煉瓦株式会社 代理人弁理士 蛭 川 昌 信(他2名)第1図 (A) (ご) 54叫 第2 図 γ。RH 第3図 81 700H2,SQmp182 R1−1 第4図 %Rt−1 第5図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基本組成が (Pb_1_−_xLa_x)(Zr_yTi_1_−
    _y)_1_−_x_/_4O_3、0<x<0.25
    、0<y<1 なる強誘電性金属酸化物の焼結体を主成分とし、アルカ
    リ金属のリン酸塩を添加したことを特徴とする感湿体。
  2. (2)前記感湿体は、板状に加工され、その両面に対向
    して一対の電極が設けられている特許請求の範囲第1項
    記載の感湿体。
  3. (3)前記感湿体は、板状に加工され、基板上に形成さ
    れた櫛型電極上に設けられている特許請求の範囲第1項
    記載の感湿体。
  4. (4)前記感湿体は、一対の電極を有する容器に充填さ
    れ、前記容器の一面は透湿性膜で覆われている特許請求
    の範囲第1項記載の感湿体。
JP61306031A 1986-04-01 1986-12-22 感湿体 Granted JPS6344701A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61-74510 1986-04-01
JP7451086 1986-04-01

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JPS6344701A true JPS6344701A (ja) 1988-02-25
JPH043081B2 JPH043081B2 (ja) 1992-01-22

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ID=13549392

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JP61306031A Granted JPS6344701A (ja) 1986-04-01 1986-12-22 感湿体

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991013447A1 (en) * 1990-02-26 1991-09-05 Shinagawa Refractories Co., Ltd. Moisture sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991013447A1 (en) * 1990-02-26 1991-09-05 Shinagawa Refractories Co., Ltd. Moisture sensor

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JPH043081B2 (ja) 1992-01-22

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