JPS6347243B2 - - Google Patents
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- JPS6347243B2 JPS6347243B2 JP57017330A JP1733082A JPS6347243B2 JP S6347243 B2 JPS6347243 B2 JP S6347243B2 JP 57017330 A JP57017330 A JP 57017330A JP 1733082 A JP1733082 A JP 1733082A JP S6347243 B2 JPS6347243 B2 JP S6347243B2
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は湿度を電気抵抗の変化として検出し、
空調機器、加湿器、電子レンジ、倉庫、印刷機等
の湿度を制御するために用いられる感湿素子に関
するものである。
空調機器、加湿器、電子レンジ、倉庫、印刷機等
の湿度を制御するために用いられる感湿素子に関
するものである。
従来の感湿素子は、電解質材料を用いたものが
大半を占め、その他有機高分子材料を用いたもの
などがあつた。
大半を占め、その他有機高分子材料を用いたもの
などがあつた。
電解質材料を用いたものとして、例えばダンマ
ー型といわれるLiClからなるものがあるが、これ
には、つぎのような欠点があつた。
ー型といわれるLiClからなるものがあるが、これ
には、つぎのような欠点があつた。
高湿度領域になると吸湿して潮解すること。
長期間の経過によつて昇華してしまうので、
一定期間毎に較正する必要があること。
一定期間毎に較正する必要があること。
電解質としてのLiCl溶液の濃度が１種類だけ
では、測定できる相対湿度の範囲が極めて狭
い。そこで、広範囲の湿度を正確に測定するに
は測定範囲毎に溶液濃度を異ならせて作られた
素子を組合せることがなされていた。ところが
組合せるべき素子の数が多くなれば、それに応
じて測定端子も多くなり、この組合せを制御す
るスイツチ回路も必要とし、しかも構造が複雑
かつ大形になり組立ても面倒になること。
では、測定できる相対湿度の範囲が極めて狭
い。そこで、広範囲の湿度を正確に測定するに
は測定範囲毎に溶液濃度を異ならせて作られた
素子を組合せることがなされていた。ところが
組合せるべき素子の数が多くなれば、それに応
じて測定端子も多くなり、この組合せを制御す
るスイツチ回路も必要とし、しかも構造が複雑
かつ大形になり組立ても面倒になること。
などである。
また、前記有機高分子材料を用いたものとし
て、例えばナイロンがあり、これは従来の毛髪に
代わるもので、湿気により膨潤したときの長さの
変化を検出するものである。これにも以下のよう
な欠点があつた。
て、例えばナイロンがあり、これは従来の毛髪に
代わるもので、湿気により膨潤したときの長さの
変化を検出するものである。これにも以下のよう
な欠点があつた。
使用温度の上限が高々60℃であり、使用範囲
が極端に制限されること。
が極端に制限されること。
伸縮時のヒステリシスが大きいため精度が低
いこと。
いこと。
湿度の変化に対する応答が極めて遅いこと。
などである。
本出願人は、以上のような従来の欠点を除去し
た新たな感湿素子を既に種々提案したが、その中
でも特にZrO2とMgOを混合した素子が最も好ま
しい結果を得ている。具体的には、平均粒径が
1μm以下のZrO2とMgOの微粉末が所定割合で混
合し、これを所定圧で加圧し、さらに所定時間、
所定温度で加熱することによつて多孔質の焼結体
となし、この焼結体に電極を設けてなるものであ
る。このように多孔質の焼結体で構成したことに
より、電気抵抗は電極間の焼結体の空隙に含浸吸
着している水分、すなわち湿度に正しく対応せし
めることができる。
た新たな感湿素子を既に種々提案したが、その中
でも特にZrO2とMgOを混合した素子が最も好ま
しい結果を得ている。具体的には、平均粒径が
1μm以下のZrO2とMgOの微粉末が所定割合で混
合し、これを所定圧で加圧し、さらに所定時間、
所定温度で加熱することによつて多孔質の焼結体
となし、この焼結体に電極を設けてなるものであ
る。このように多孔質の焼結体で構成したことに
より、電気抵抗は電極間の焼結体の空隙に含浸吸
着している水分、すなわち湿度に正しく対応せし
めることができる。
ところが、このZrO2とMgOとを混合して形成
した感湿素子にもつぎのような若干の問題点があ
ることが判明した。
した感湿素子にもつぎのような若干の問題点があ
ることが判明した。
長期間の経過によつて抵抗値が徐々に上昇す
る傾向があること。
る傾向があること。
抵抗値の変化率が急峻すぎるため湿度の測定
範囲が狭いこと。
範囲が狭いこと。
などである。
本発明はこのような問題点を解決するためにな
されたもので、ZrO2とMgOとを混合して形成し
た感湿素子を母体とし、この母体をP2O5・
24WO3・nH2Oの水溶液で処理をしてなるもので
ある。
されたもので、ZrO2とMgOとを混合して形成し
た感湿素子を母体とし、この母体をP2O5・
24WO3・nH2Oの水溶液で処理をしてなるもので
ある。
以下、本発明の実施例を説明する。
まず、試料の作成順序はつぎの通りである。
純度99.99％以上で平均粒径が1μm以下の
ZrO2とMgOの微粉末を用意する。そして、
ZrO2を99モル％、MgOを１モル％ずつ秤量し
て、これら２種類の微粉末をプラスチツク容器
内のエタノール中に入れ、同時にメノーボール
を入れ、ボールミルで湿式混合する。
ZrO2とMgOの微粉末を用意する。そして、
ZrO2を99モル％、MgOを１モル％ずつ秤量し
て、これら２種類の微粉末をプラスチツク容器
内のエタノール中に入れ、同時にメノーボール
を入れ、ボールミルで湿式混合する。
湿式混合後、放置して上澄み液を除き、加熱
乾燥する。
乾燥する。
乾燥した粉末をポリビニルアルコールの水溶
液で練り上げる。
液で練り上げる。
この練り上げたものを金型に入れて所定圧
（例えば300Kg／cm2または500Kg／cm2）をかけ常
温で３〜５分間加圧することにより錠剤にす
る。
（例えば300Kg／cm2または500Kg／cm2）をかけ常
温で３〜５分間加圧することにより錠剤にす
る。
錠剤を電気炉に入れて所定温度（例えば900
℃）で２時間加熱し、加熱後自然冷却する。こ
のようにして多孔質の焼結体を形成する。
℃）で２時間加熱し、加熱後自然冷却する。こ
のようにして多孔質の焼結体を形成する。
この焼結体をダイヤモンドブレードを用いて
所定厚（約300μm）にスライスし、かつ１辺が
所定長（約４〜５mm）の角形に切断する。する
と、第１図ａ，ｂに示すようなZrO2とMgOの
混合物からなる多孔質焼結体１が形成され、こ
れが本発明の母体となる。
所定厚（約300μm）にスライスし、かつ１辺が
所定長（約４〜５mm）の角形に切断する。する
と、第１図ａ，ｂに示すようなZrO2とMgOの
混合物からなる多孔質焼結体１が形成され、こ
れが本発明の母体となる。
この母体１の表裏面に、母体１の外周がやや
残る程度にルテニウム系の厚膜ペーストを印刷
して少なくとも１対の電極２，３となし、この
電極２，３に、白金イリジウムからなる電極線
４，５をルテニウム系の厚膜ペーストで接合す
る。
残る程度にルテニウム系の厚膜ペーストを印刷
して少なくとも１対の電極２，３となし、この
電極２，３に、白金イリジウムからなる電極線
４，５をルテニウム系の厚膜ペーストで接合す
る。
これを最高800℃のコンベア炉内で焼付ける。
つぎに、このようにして形成した素子をプロト
ン導電体溶液浸漬処理を行なう。プロトン導電体
は、プロトン（H+）がキヤリアとなつて電気伝
導し、結晶内部のH+濃度が外部雰囲気の水分濃
度、すなわち湿度との平衡関係により変化し電気
伝導度も変化する特徴を利用したものである。用
いた材料は具体的にはリンタングステン酸
（P2O5・24WO3・nH2O）である。この浸漬処理
法を以下に詳しく説明する。
ン導電体溶液浸漬処理を行なう。プロトン導電体
は、プロトン（H+）がキヤリアとなつて電気伝
導し、結晶内部のH+濃度が外部雰囲気の水分濃
度、すなわち湿度との平衡関係により変化し電気
伝導度も変化する特徴を利用したものである。用
いた材料は具体的にはリンタングステン酸
（P2O5・24WO3・nH2O）である。この浸漬処理
法を以下に詳しく説明する。
脱イオン水に、P2O5・24WO3・nH2O（以下
PTAという）を所定濃度となるように、具体
的には、脱イオン10c.c.に、PTAを400mg秤量し
て添加し、撹拌して4.0重量％の水溶液を作る。
PTAという）を所定濃度となるように、具体
的には、脱イオン10c.c.に、PTAを400mg秤量し
て添加し、撹拌して4.0重量％の水溶液を作る。
この所定濃度に調整した水溶液をビーカーに
入れ、その中に、第１図で形成した素子を浸漬
し、超音波を20〜30分かける。
入れ、その中に、第１図で形成した素子を浸漬
し、超音波を20〜30分かける。
ビカーから素子をとり出し、加熱または自然
乾燥して水分を除去し、本発明による感湿素子
６を得る。
乾燥して水分を除去し、本発明による感湿素子
６を得る。
以上のようにしてPTA水溶液で浸漬処理され
た感湿素子６が所期の目的通りの特性を有るかど
うかについて実験した結果を説明する。
た感湿素子６が所期の目的通りの特性を有るかど
うかについて実験した結果を説明する。
まず、感湿素子６は第２図に示すように支持装
置７に取付けられる。すなわち、前記感湿素子６
の電極線４，５を接続するための端子８，９とア
ース端子１１を絶縁性基体１０に植立する。前記
端子８，９間のインピーダンスによる感湿素子６
の抵抗値への悪影響を除くため、端子８，９の外
周に、一定間隙のガードリング１４を設け、この
ガードリング１４を前記アース端子１１に接続す
る。
置７に取付けられる。すなわち、前記感湿素子６
の電極線４，５を接続するための端子８，９とア
ース端子１１を絶縁性基体１０に植立する。前記
端子８，９間のインピーダンスによる感湿素子６
の抵抗値への悪影響を除くため、端子８，９の外
周に、一定間隙のガードリング１４を設け、この
ガードリング１４を前記アース端子１１に接続す
る。
このようにして構成された被測定感湿素子６
は、第３図に示すように、1V，100Hz程度の信号
源１５に、抵抗１６（例えば10KΩ）と直列に接
続され、さらにこの抵抗１６と並列に電圧計１７
が接続される。
は、第３図に示すように、1V，100Hz程度の信号
源１５に、抵抗１６（例えば10KΩ）と直列に接
続され、さらにこの抵抗１６と並列に電圧計１７
が接続される。
つぎに測定結果を第４図以下の特性図に基づい
て説明する。
て説明する。
第４図はPTA水溶液より処理をした素子の
Ｒ―Ｈ特性で、特性イ，ロ，ハ，ニ，ホはそれ
ぞれ試料作成直後、８日後、20日後、35日後、
55日後の特性図である。この特性図から、少な
くとも10〜90％RHの範囲内で経時変化がほと
んどないことがわかる。なお、初期特性イは矢
印で示すように相対湿度を30→50→70→90％
RHと増加させた後、逆に90→70→50→30→10
％RHと減少させたときの抵抗値であり、わず
かなヒステリシスを有するが実用上ほとんど問
題はない。また、測定雰囲気温度は25℃とし
た。
Ｒ―Ｈ特性で、特性イ，ロ，ハ，ニ，ホはそれ
ぞれ試料作成直後、８日後、20日後、35日後、
55日後の特性図である。この特性図から、少な
くとも10〜90％RHの範囲内で経時変化がほと
んどないことがわかる。なお、初期特性イは矢
印で示すように相対湿度を30→50→70→90％
RHと増加させた後、逆に90→70→50→30→10
％RHと減少させたときの抵抗値であり、わず
かなヒステリシスを有するが実用上ほとんど問
題はない。また、測定雰囲気温度は25℃とし
た。
第５図はPTA処理をした感湿素子の同一相
対湿度における経時変化をあらわしたもので、
横軸に経過日数、縦軸にｎ日経過後の相対湿度
（Xn）と試料作成直後の相対湿度（Xo）との
差（△RH＝Xn−Xo）をとつている。そして
特性ヘはPTA処理をした素子、特性トはPTA
処理をしない素子で、ともに約54％の室内湿度
で放置した。これらの特性からもわかる通り、
PTA処理をしない素子の特性トは時間の経過
とともに次第に変化が大きくなり、50日経過後
もさらに上昇する傾向にある。これに対し、
PTA処理をした素子の特性ヘは35日経過後は
略−10％で一定値を示している。
対湿度における経時変化をあらわしたもので、
横軸に経過日数、縦軸にｎ日経過後の相対湿度
（Xn）と試料作成直後の相対湿度（Xo）との
差（△RH＝Xn−Xo）をとつている。そして
特性ヘはPTA処理をした素子、特性トはPTA
処理をしない素子で、ともに約54％の室内湿度
で放置した。これらの特性からもわかる通り、
PTA処理をしない素子の特性トは時間の経過
とともに次第に変化が大きくなり、50日経過後
もさらに上昇する傾向にある。これに対し、
PTA処理をした素子の特性ヘは35日経過後は
略−10％で一定値を示している。
第６図はPTA処理をした感湿素子の加熱リ
フレツシユ効果をあらわしたものである。図
中、特性イは前記第４図における初期特性イを
書き写したものである。また特性チ，リは、試
料作成後所定の期間経過後にリフレツシユして
そのときの特性の変化をあらわしたものであ
る。具体的には常温、常湿の状態で、特性チは
55日経過後にリフレツシユつまり400℃で15秒
間加熱し、その後外部雰囲気と平衡するまでの
５分間放置してから各相対湿度で抵抗値を測定
した。特性リはさらに２日経過後に再リフレツ
シユして測定した結果を示している。これらの
特性イ，リ，チからリフレツシユ操作が有効で
あることがわかる。
フレツシユ効果をあらわしたものである。図
中、特性イは前記第４図における初期特性イを
書き写したものである。また特性チ，リは、試
料作成後所定の期間経過後にリフレツシユして
そのときの特性の変化をあらわしたものであ
る。具体的には常温、常湿の状態で、特性チは
55日経過後にリフレツシユつまり400℃で15秒
間加熱し、その後外部雰囲気と平衡するまでの
５分間放置してから各相対湿度で抵抗値を測定
した。特性リはさらに２日経過後に再リフレツ
シユして測定した結果を示している。これらの
特性イ，リ，チからリフレツシユ操作が有効で
あることがわかる。
PTA処理をした素子における感湿特性の温
度依存性は、種々実験の結果0.7％RH／℃であ
ることが確認されており、公知の感湿素子より
もかなりすぐれている。
度依存性は、種々実験の結果0.7％RH／℃であ
ることが確認されており、公知の感湿素子より
もかなりすぐれている。
本発明は上述のように、ZrO2とMgOの混合焼
結体を母体とし、これにPTAの水溶液で処理を
して感湿素子とした。第４図、第５図および第６
図の特性図からも明らかなように、つぎのような
種々の特徴を有するものである。
結体を母体とし、これにPTAの水溶液で処理を
して感湿素子とした。第４図、第５図および第６
図の特性図からも明らかなように、つぎのような
種々の特徴を有するものである。
経時変化が少ないこと。すなわち、35日程度
の経過後は特性が極めて安定してくること。
の経過後は特性が極めて安定してくること。
抵抗値が相対湿度の高い方から低い方まで全
体的に低下し、測定範囲が少なくとも10〜90％
RHと非常に広くなること。
体的に低下し、測定範囲が少なくとも10〜90％
RHと非常に広くなること。
ヒステリシスがPTA処理前よりさらに小さ
いこと。
いこと。
加熱リフレツシユ操作が有効であること。
第１図ａは母体となる素子の正面図、第１図ｂ
は同側面図、第２図は本発明による感湿素子を支
持装置に装着した状態を示す斜視図、第３図は特
性測定回路図、第４図は、PTA処理後の経時変
化を示すＲ―Ｈ特性図、第５図はPTA処理前と
処理後の経時変化の比較特性図、第６図は加熱リ
フレツシユ効果を示す特性図である。 １…多孔質焼結体、２，３…電極、４，５…電
極線、６…感湿素子、７…支持装置、８，９…端
子、１０…絶縁性基体、１１…アース端子、１４
…ガードリング、１５…信号源、１６…抵抗、１
７…電圧計。
は同側面図、第２図は本発明による感湿素子を支
持装置に装着した状態を示す斜視図、第３図は特
性測定回路図、第４図は、PTA処理後の経時変
化を示すＲ―Ｈ特性図、第５図はPTA処理前と
処理後の経時変化の比較特性図、第６図は加熱リ
フレツシユ効果を示す特性図である。 １…多孔質焼結体、２，３…電極、４，５…電
極線、６…感湿素子、７…支持装置、８，９…端
子、１０…絶縁性基体、１１…アース端子、１４
…ガードリング、１５…信号源、１６…抵抗、１
７…電圧計。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ZrO2とMgOの微粉末を所定割合で混合し、
所定の圧力、時間、温度で処理をした多孔質の焼
結体に、少なくとも１対の電極を設けて母体とし
た感湿素子において、前記母体にP2O5・
24WO3・nH2Oの被覆を形成してなることを特徴
とする感湿素子。 ２ 特許請求の範囲第１項記載において、ZrO2
とMgOの混合割合を99：１モル％とした感湿素
子。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載にお
いて、被覆は約4.0重量％のP2O5・24WO3・
nH2Oの水溶液に浸漬後乾燥して形成した感湿素
子。 ４ 特許請求の範囲第１項記載において、ZrO2
とMgOの微粉末の粒径を平均1μm以下とした感
湿素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57017330A JPS58134403A (ja) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57017330A JPS58134403A (ja) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | 感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58134403A JPS58134403A (ja) | 1983-08-10 |
| JPS6347243B2 true JPS6347243B2 (ja) | 1988-09-21 |
Family
ID=11941035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57017330A Granted JPS58134403A (ja) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58134403A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63183521U (ja) * | 1987-01-27 | 1988-11-25 | ||
| JPH0285338U (ja) * | 1988-09-23 | 1990-07-04 |
-
1982
- 1982-02-05 JP JP57017330A patent/JPS58134403A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63183521U (ja) * | 1987-01-27 | 1988-11-25 | ||
| JPH0285338U (ja) * | 1988-09-23 | 1990-07-04 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58134403A (ja) | 1983-08-10 |
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