JPS58135602A - 感湿素子 - Google Patents

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】 〔発明の礪する技術分野〕 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〕

大気中の湿間を測定・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。

近年になっては大気中の湿間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１、
取扱いの容易さで注目を浴びている。なかでも成る程プ
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、これによっ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−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＾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ＩＯＭΩ以上と極めて高いもので
あり、低湿度な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な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った
。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
化を図っている。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った。

〔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（Ｉ
Ｖ）　：　Ｉ　５〜７０モル％と酸化クロム（１）　：
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１Ｍ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（
ＩＶ）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（１）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（ＩＶ）が
１５モル％未満の場合は感湿素子の感湿特性の抵抗値が
高くなり低湿開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％未滴の
時は経時変化が良好でなくなり担持量が２乃１量％を超
えると感湿素子としての抵抗値が高くなる。

本発明に係る焼結葉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（璽）の粉末を所定の組成比１モル％）と
なるよう秤量・配合し、これを側光ばエチルアルコール
、エチルアルコールノ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、次いで金型な用いて加圧成形し、成形
体を得る。この後この成形体を常法によ０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％ＥＬＨで約１０にΩ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そ
おり、従来の感湿素子と比較すると、低湿度で約１桁抵
抗値が低くなっている。さらに経時変化も極めて良好で
ｓ、ｏｏｏ時間経過後も劣化は±５％ＦＬＨ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蜆明
する。

まず出発原料としては酸化亜鉛、酸化チタン＋ｍ酸化ク
ロム（璽）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った。この後
、テフロン製ポットを用いて、エチルアルコールで湿式
混合を２４時間行なった。

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
線物を金型に充填し、１，０００ｒ＃／ｓｆ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８ｉＣ研磨剤を用いて研磨し、第１図に
示す如く直径８．５諺、厚み０．５■ｔの円板状素体（
１）とした。この円板状素体（１）の両面に直径８．０
簾の電極（２）を酸化ルテニウ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同）次いで
かくして得られた素体な亜リン酸トリエチル溶液に浸漬
し、真空（ＩＱ−”　Ｔａｒｔ　）で３０分間保持・含
浸処理を行なった。この後、該素体を取り出し、５　Ｉ
ｓ　Ｏ”Ｃで３０分間加熱処理を行なりて感湿素子を得
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℃で相対湿度を蜜えた時のＲ値をイ
ンピーダンスメータで読み取った。

この時の測定周波数はＩ　ＫＨ，である。！Ｊ３図に５
．０００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ｓ、ｏｏｏ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％ＦＬＨのＲ値、９０％
ＲＨのＲ値）及び５，０００時間後の感湿特性（１０９
１Ｈ（７）　Ｒ値、９０９６ＲＨ（７３ｆＬ［）　テ示
す。

以下余白 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、かつ変化術も
大きく、さらに鴇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嬢億１ｉ１Ｗ
ｌｋ＃ｌＶ＄ｌｕ／ｉｓ 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族１ｉ
５，０００時間後の感湿特性を示す曲線図。 （１）螺紹吋イ奉　Ｑ）電極 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 （他１名）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化亜鉛＝１０〜８０モル％と酸化チタン（ＩＶ
   ）　：　１５〜７０モル％と酸化クロムｒｌ）　：　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ＩＮ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. （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０１〜２．０重
   量％である事を特徴とする特許請求の範Ｉ第１項記載の
   感湿素子。　　−