JPS6355764B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の属する技術分野〕 本発明は感湿素子、更に詳しくは感湿素子の時
間的劣化が小さく信頼性に富み、かつ広範な湿度
領域で使いやすい抵抗値を有する感湿素子に関す
る。 〔従来技術とその問題点〕 大気中の湿度を測定・検出する装置としては
種々のものがあり乾湿球湿度計からα線を利用し
たものまである。 近年になつては大気中の湿度を直接電気的信号
で検出できる方式のものが各種提案されてきてい
る。直接電気的信号で湿度を検出できる方式のも
のは、湿度の測定のみでなく、湿度の制御も簡便
に行うことが可能であり、取扱いの容易さで注目
を浴びている。なかでも或る程度広範囲な湿度範
囲で湿度を直接電気的に検出でき、価格も安価な
ものとしては大気中の水分を感湿素体の表面に吸
脱着させ、これによつて抵抗値あるいは容量値が
変化することを利用したものである。これらの感
湿素子は通常感湿素体として金属酸化物の焼結体
あるいは高分子が良く用いられている。ところで
これまでに提案されている前記の如き機能による
感湿素子は、感湿素体として金属酸化物の焼結
体、あるいは高分子を用いたものいずれの場合で
も高湿度領域では比較的低い使いやすい抵抗値を
示すが、低湿度領域（20〜30％RH以下）ではそ
の感湿素子の抵抗値が10MΩ以上と極めて高いも
のであり、低湿度を精度良く検出するには極めて
高価な回路が必要となる欠点を有していた。 また従来の表面に水分子を吸脱着させる方式の
感湿素子は経時変化が大きく信頼性に乏しいとい
う欠点があつた。この欠点を徐去するために金属
酸化物の焼結体より成る感湿素子の場合は、耐熱
性にすぐれているという特長を用いて、加熱クリ
ーニングという方式を導入して実用化を図つてい
る。この加熱クリーニングとは一定時間間隔で感
湿素体を450℃程度に加熱することで感湿素子の
劣化を修復せしめる方法であるがこの方式を導入
すると複数回の使用は可能となるが、連続的な湿
度検出は不可能であるが加熱用の回路が必要とな
り、操作が煩雑で価格が高くなるという欠点があ
つた。 〔発明の目的〕 本発明はこのような欠点を解消したものであ
り、感湿素子の時間的劣化が小さく信頼性に富
み、かつ広範囲な湿度領域で使いやすい抵抗値を
有する感湿素子を提供することを目的とする。 〔発明の概要〕 本発明は酸化亜鉛：10〜80モル％と酸化チタン
（）：15〜70モル％と酸化クロム（）：５〜20
モル％から成る多孔質焼結体にリン、イオウから
選ばれる少くとも１種の単体もしくは酸化物のい
ずれかまたは両方を担持させたことを特徴とする
感湿素子であり、特にリン、イオウから選ばれる
少くとも１種の単体もしくは酸化物のいずれかま
たは両方の担持量が該焼結体の重量に対し、リ
ン、イオウに換算して0.1〜2.0重量％とする事が
好ましい感湿素子である。 なお本発明に於いて各組成を限定した理由を以
下に述べる。酸化亜鉛が80モル％を超えた場合、
酸化チタン（）が70モル％を超えた場合、およ
び酸化クロムが５モル％未満の場合は経時変化が
良好でなくなる。また酸化クロム（）が20モル
％を超えた場合酸化亜鉛が10モル％未満の場合、
酸化チタン（）が15モル％未満の場合は感湿素
子の感湿特性の抵抗値が高くなり低湿度領域の検
出を簡単な回路で行なえなくなる。 次にリンもしくはイオウの担持量が0.1重量％
未満の時は経時変化が良好でなくなり担持量が
2.0重量％を超えると感湿素子としての抵抗値が
高くなる。 本発明に係る焼結素体は通常次のような方法で
得ることができる。すなわち、まず酸化亜鉛、酸
化チタン（）、酸化クロム（）の粉末を所定
の組成比（モル％）となるよう秤量・配合し、こ
れを例えばエチルアルコール、エチレングリコー
ルのような非水溶媒で湿式混合する。かくして得
られた混合粉末を乾燥し、所定量の粘結剤を混合
して調整し、次いで金型を用いて加圧成形し、成
形体を得る。この後この成形体を常法により焼結
して焼結体を得る。この時焼結体は多孔質である
ことが望ましい。 かくして得られた焼結体の対向する面、或いは
同一の面に金ペースト、白金ペースト、酸化ルテ
ニウムペーストなどの導電ペーストを塗布してそ
の後焼付を行い一対の電極を設け、その後焼結体
の表面および内部空孔内にリン、イオウ等の焼
付・担持を行い本発明の感湿素子を得る。 リン、イオウの単体もしくは酸化物の焼付・担
持は例えば次のようにして行う。上記のようにし
て得られた焼結体をリン、イオウから選ばれる少
くとも１種を含有する溶液に含浸し、これを所定
の温度で加熱・熱分解をして担持する。リンの溶
液は亜リン酸トリエチル、リン酸トリメチル等の
有機リン酸化合物溶液およびリン酸、リン酸アン
モニウム、オルトリン酸などの無機リン酸溶液が
あげられまたイオウの場合は硫化エチル、硫化ビ
ニルなどの有機イオウ化合物溶液があげられる。 〔発明の効果〕 かくして得られた本発明に係る感湿素子は25℃
10％RHで約2MΩ、90％RHで約10KΩと広範囲
な湿度領域で使いやすい抵抗値及び大きい変化桁
を有しており、従来の感湿素子と比較すると、低
湿度で約１桁抵抗値が低くなつている。さらに経
時変化も極めて良好で5000時間経過後も劣化は±
５％RH以下と極めて小さいことも確認できた。 〔発明の実施例〕 以下に本発明の感湿素子を実施例に基づいて詳
しく説明する。 まず出発原料としては酸化亜鉛、酸化チタン
（）酸化クロム（）の微粉末を用い、各々、
50モル％、40モル％、10モル％となるように秤量
を行なつた。この後、テフロン製ポツトを用い
て、エチルアルコールで湿式混合を24時間行なつ
た。次いで85℃でこの混合粉末を乾燥した。この
後、この乾燥粉末にポリビニルアルコールの５％
溶液を10重量％加え、ライカイ機で約30分間混練
し、得られた混練物を金型に充填し、1000Kg／cm²
の圧力を加え成形した。かくして得られた成形体
を1200℃で２時間焼結を行い、焼結体を得た。こ
の後焼結体をSiC研摩剤を用いて研摩し、第１図
に示す如く直径8.5mm、厚み0.5mmｔの円板状素体
１とした。この円板状素体１の両面に直径8.0mm
の電極２を酸化ルテニウムペーストを用いてスク
リーン印刷・焼付を行い、付与形成した。（１回） 次いでかくして得られた素体を亜リン酸トリエ
チル溶液に浸漬し、真空（10^-3Torr）で30分間
保持・含浸処理を行なつた。この後、該素体を取
り出し、550℃で30分間加熱処理を行なつて感湿
素子を得た。 かくして得られた感湿素子の感湿特性を第２図
に示す。測定は周囲温度25℃で相対湿度を変えた
時のＲ値をインピーダンスメータで読み取つた。
この時の測定周波数は1KHzである。第３図に
5000時間大気中に放置した後の感湿特性を示す。
この結果から明らかな如く、相対湿度10〜90％
RHで最高値1.5MΩと使いやすい抵抗値を示し、
かつ変化桁も大きく、さらに5000時間経過後も経
時変化は±５％RH以内と極めて信頼性に富んで
いることが確認できた。 第１表に焼結体の組成比およびリン、イオウの
担持量を変えた場合の実施例１〜７と比較例１〜
４とについての初期の感湿特性（10％RHのＲ
値、90％RHのＲ値）及び5000時間後の感湿特性
（10％RHのＲ値、90％RHのＲ値）で示す。

【表】 以上の結果から明らかな如く、本発明の感湿素
子は広範囲の湿度範囲で使いやすい抵抗値を有
し、かつ変化桁も大きく、さらに極めて信頼性に
富むものであることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図、本発明に係わる感湿素子の斜視図、第
２図、本発明の実施例１による感湿素子の初期の
感湿特性を示す曲線図、第３図、本発明の実施例
１による感湿素子の大気放置5000時間後の感湿特
性を示す曲線図。 １……焼結体素体、２……電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化亜鉛：10〜80モル％と酸化チタン
   （）：15〜70モル％と酸化クロム（）：５〜20
   モル％とから成る多孔質焼結体にリン、イオウか
   ら選ばれる少くとも１種の単体もしくは酸化物の
   いずれかまたは両方を担持せしめて成る事を特徴
   とした感湿素子。 ２ リン、イオウから選ばれる少くとも１種の単
   体もしくは酸化物のいずれかまたは両方の担持量
   が該焼結体の重量に対し、リン、イオウに換算し
   て0.1〜2.0重量％である事を特徴とした特許請求
   の範囲第１項記載の感湿素子。