JPH02230701A - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
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- JPH02230701A JPH02230701A JP1051289A JP5128989A JPH02230701A JP H02230701 A JPH02230701 A JP H02230701A JP 1051289 A JP1051289 A JP 1051289A JP 5128989 A JP5128989 A JP 5128989A JP H02230701 A JPH02230701 A JP H02230701A
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- moisture
- sensitive
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- electrode
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
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】
（産業上の利用分野）
本発明は感湿素子、特には感湿膜の強度が大きくて感応
特性がよく、さらにはヒステリシスが小さく、加熱クリ
ーニングが不用で、長期間安定して感湿特性を示す感湿
素子に関するものである。
特性がよく、さらにはヒステリシスが小さく、加熱クリ
ーニングが不用で、長期間安定して感湿特性を示す感湿
素子に関するものである。
（従来の技術）
感湿素子としては湿度による電気抵抗値の変化を利用し
たものが知られており、この感湿材料としては電解買系
のもの、高分子膜系のもの、セラミック系のものを使用
したものが公知とされている。
たものが知られており、この感湿材料としては電解買系
のもの、高分子膜系のもの、セラミック系のものを使用
したものが公知とされている。
（発明による解決されるべき課題）
しかし、この電解質系のものには高湿度領域での吸湿性
が顕著であるが、流動性となるために強度が小さく、測
定湿度領域もＯ〜６０％ＲＨ程度になるという不利があ
り、高分子膜系のものには６０℃以上の高温で使用する
と膜が変質し、感度が低下するという欠点がある． また、セラミック系のものは物理的、化学的に安定であ
るけれども応答速度がおそく、ヒステリシスが大きいと
いう不利があり、これにはまた定期的に感湿部を５００
〜６００℃の温度に加熱してリフレッシュしなければな
らないという欠点もある．そのため、このセラミック系
の感湿素子については結合剤としてオルガノポリシロキ
サンを使用することも提案されている（特開昭６１−１
４７１３７号、特開昭８１−１４７１３９号、特開昭６
１−１４７１４１号公報参照）が、これには感湿膜を焼
成するときのオルガノボリシロキサンの分解に伴なう重
量変化、体積収縮が犬ぎいために膜にクラックなどが発
生し、強度的に問題点があるという欠点がある．（課題
を解決するための手段） 本発明はこのような不利、欠点を解決した感湿素子に関
するものであり、これは絶縁性基板上に形成させた導電
性電極の表面上に、オルガノポリシランと無機酸化物と
からなる組成物を焼成してなる感湿層を設けたなること
を特徴とするものである． すなわち、本発明者らは前記したような不利を伴なわな
い感湿素子を開発すべく種々検討した結果、導電性電極
上に設置する感湿層をオルガノポリシランと無機酸化物
とからなる組成物を焼成したものとすると、この感湿素
子は機械的強度がすぐれていて応答特性もよく、さらに
はヒステリシスも小さいものになるし、従来のセラミッ
ク系のものが空気中の水分の吸脱着によるＩｆ！．湿膜
表面への水酸基の化学吸着による感湿特性の劣下防止の
ために加熱クリーニング装置が必要とされたのであるが
、このような装置は必要でなく、長期間安定して使用す
ることができるということを見出して本発明を完成させ
た。
が顕著であるが、流動性となるために強度が小さく、測
定湿度領域もＯ〜６０％ＲＨ程度になるという不利があ
り、高分子膜系のものには６０℃以上の高温で使用する
と膜が変質し、感度が低下するという欠点がある． また、セラミック系のものは物理的、化学的に安定であ
るけれども応答速度がおそく、ヒステリシスが大きいと
いう不利があり、これにはまた定期的に感湿部を５００
〜６００℃の温度に加熱してリフレッシュしなければな
らないという欠点もある．そのため、このセラミック系
の感湿素子については結合剤としてオルガノポリシロキ
サンを使用することも提案されている（特開昭６１−１
４７１３７号、特開昭８１−１４７１３９号、特開昭６
１−１４７１４１号公報参照）が、これには感湿膜を焼
成するときのオルガノボリシロキサンの分解に伴なう重
量変化、体積収縮が犬ぎいために膜にクラックなどが発
生し、強度的に問題点があるという欠点がある．（課題
を解決するための手段） 本発明はこのような不利、欠点を解決した感湿素子に関
するものであり、これは絶縁性基板上に形成させた導電
性電極の表面上に、オルガノポリシランと無機酸化物と
からなる組成物を焼成してなる感湿層を設けたなること
を特徴とするものである． すなわち、本発明者らは前記したような不利を伴なわな
い感湿素子を開発すべく種々検討した結果、導電性電極
上に設置する感湿層をオルガノポリシランと無機酸化物
とからなる組成物を焼成したものとすると、この感湿素
子は機械的強度がすぐれていて応答特性もよく、さらに
はヒステリシスも小さいものになるし、従来のセラミッ
ク系のものが空気中の水分の吸脱着によるＩｆ！．湿膜
表面への水酸基の化学吸着による感湿特性の劣下防止の
ために加熱クリーニング装置が必要とされたのであるが
、このような装置は必要でなく、長期間安定して使用す
ることができるということを見出して本発明を完成させ
た。
以下これをさらに詳述する．
（作用）
本発明の感湿素子は上記したように絶縁性基板上に形成
させた導電性電極の表面上に、オルガノボリシランと無
機酸化物との組成物を焼成した感湿層を設けたものであ
るが、この絶縁性基板、電極は公知のものでよく、した
がってこれはアルミナ、八ＡＮ，ガラスなどの絶縁性基
板上に＾ｇ−Ｐｄ合金ペースト， Ａｕペースト、Ｒｕ
０２ベーストなどの導電性ペーストをスクリーン印刷し
て電極を形成させたものとすればよい。電極の形状は特
に限定されず、くし形電極、対向電極、積層タイプのボ
ーラス電極等公知のものが使用できるが、好ましくはく
し形電極とすることが良い． 本発明の耐水性感湿素子はこの公知の絶縁性基板上に形
成させた電極の表面に設けた感湿膜の構成に関するもの
であるが、この感湿膜はオルガノポリシランと無機酸化
物とからなる組成物を焼成してなるものとされる． このオルガノポリシランは一般式 Ｘ−（Ｒ’Ｒ”Ｓｉ）ｌｌＸ − − ●・（ １
）で示され、Ｒ＋がメチル基、エチル基、プロビル基
、ブチル基、オクチル基などのような炭素数１〜１０の
アルキル基、Ｒ２がメチル基、エチル基、プロビル基、
ブチル基などの炭素数４以下のアルキル基またはフェニ
ル＆、トリル基などのアリール基、Ｘが水素原子または
水酸基、ｎが２以上の整数であるもの、または一般式 （ＯＲ）３−ｃＲ’ｃｓ１−Ａ（Ｒ’Ｒ”Ｓｉ）ａ＾−
ＳｉＲ’− （ＯＲ） ｓ−。
させた導電性電極の表面上に、オルガノボリシランと無
機酸化物との組成物を焼成した感湿層を設けたものであ
るが、この絶縁性基板、電極は公知のものでよく、した
がってこれはアルミナ、八ＡＮ，ガラスなどの絶縁性基
板上に＾ｇ−Ｐｄ合金ペースト， Ａｕペースト、Ｒｕ
０２ベーストなどの導電性ペーストをスクリーン印刷し
て電極を形成させたものとすればよい。電極の形状は特
に限定されず、くし形電極、対向電極、積層タイプのボ
ーラス電極等公知のものが使用できるが、好ましくはく
し形電極とすることが良い． 本発明の耐水性感湿素子はこの公知の絶縁性基板上に形
成させた電極の表面に設けた感湿膜の構成に関するもの
であるが、この感湿膜はオルガノポリシランと無機酸化
物とからなる組成物を焼成してなるものとされる． このオルガノポリシランは一般式 Ｘ−（Ｒ’Ｒ”Ｓｉ）ｌｌＸ − − ●・（ １
）で示され、Ｒ＋がメチル基、エチル基、プロビル基
、ブチル基、オクチル基などのような炭素数１〜１０の
アルキル基、Ｒ２がメチル基、エチル基、プロビル基、
ブチル基などの炭素数４以下のアルキル基またはフェニ
ル＆、トリル基などのアリール基、Ｘが水素原子または
水酸基、ｎが２以上の整数であるもの、または一般式 （ＯＲ）３−ｃＲ’ｃｓ１−Ａ（Ｒ’Ｒ”Ｓｉ）ａ＾−
ＳｉＲ’− （ＯＲ） ｓ−。
・・・（２）
で示され、Ｒ’．Ｒ”．ｎは上記に同じ、ＲＳがＲ２と
同じアルキル基またはアリール基、＾がメチレン基、エ
チレン基、トリメチレン基などのアルキレン基、ＣがＯ
または１であるものなどが例示され、これには （ｎは２以上の整数）などが示されるが、これらの中で
は式（ （ＣＩ｛３） ２Ｓｊ） ｎ ． （ＣＨｓ−
ＣｓＨｓＳｉ）ｎで示されるジメチルシラン、メチルフ
ェニルシランの環状物または線状ポリシランが好ましい
ものとされる。
同じアルキル基またはアリール基、＾がメチレン基、エ
チレン基、トリメチレン基などのアルキレン基、ＣがＯ
または１であるものなどが例示され、これには （ｎは２以上の整数）などが示されるが、これらの中で
は式（ （ＣＩ｛３） ２Ｓｊ） ｎ ． （ＣＨｓ−
ＣｓＨｓＳｉ）ｎで示されるジメチルシラン、メチルフ
ェニルシランの環状物または線状ポリシランが好ましい
ものとされる。
また、ここに使用される無機酸化物としては吸湿性の高
いシリカ、半導電性を示すＴｉＯ２． Ｓｎ０２ＦｅＪ
４， ＢａＴｉＯｓなどが挙げられ、吸湿性の点からシ
リカが好ましいものとされるが、これはこれらの二種ま
たは二種以上を組み合せて用いてもよく、この添加量は
上記したオルガノポリシラン１００重量部に対し１重量
部より小さいと膜強度が低くなり，４００重量部より多
くしても膜強度が低くなるので１〜４００重量部の範囲
とすればよい． この感湿層の形成は上記した導電性電極の表面上に、上
記したオルガノポリシランと無機酸化物との組成物をス
クリーン印刷、デイッピング、エアスプレー法などの方
法で必要な膜厚に塗布し、室温で乾燥し、１００〜２５
０℃で焼成してこの塗膜を硬化させ、さらに３５０〜８
５０℃で焼成して多孔質化させたのち、６０〜８０℃、
９５％ＲＨの雰囲気中で二一ジングして膜表面を水和安
定化させることによって作られるし、このものはついで
この表面にシリコーンを塗布し、この塗膜を加熱硬化さ
せてこの膜表面をシリコーン硬化皮膜で被覆したものと
すれば耐水性のよいものとすることができるが、目的と
する感湿素子はこの乾湿層を設けた電極部分にリード線
を半田付けすることによって得ることができる． 第１図は本発明の感湿素子の斜視図を示したものであり
、これは絶縁性基板１の上に合金系べ−ストなどでくし
形電極２をスクリーン印刷したのちこれを焼付け処理し
、ついでこの電極２の上にオルガノポリシランと無機酸
化物とからなる組成物をスクリーン印刷し、焼成して感
湿素子３を形成させ、これにリード線４を半田付けする
ことによって製造される． （実施例） つぎに本発明の実施例をあげるが、例中の部は重量部を
示したものである。
いシリカ、半導電性を示すＴｉＯ２． Ｓｎ０２ＦｅＪ
４， ＢａＴｉＯｓなどが挙げられ、吸湿性の点からシ
リカが好ましいものとされるが、これはこれらの二種ま
たは二種以上を組み合せて用いてもよく、この添加量は
上記したオルガノポリシラン１００重量部に対し１重量
部より小さいと膜強度が低くなり，４００重量部より多
くしても膜強度が低くなるので１〜４００重量部の範囲
とすればよい． この感湿層の形成は上記した導電性電極の表面上に、上
記したオルガノポリシランと無機酸化物との組成物をス
クリーン印刷、デイッピング、エアスプレー法などの方
法で必要な膜厚に塗布し、室温で乾燥し、１００〜２５
０℃で焼成してこの塗膜を硬化させ、さらに３５０〜８
５０℃で焼成して多孔質化させたのち、６０〜８０℃、
９５％ＲＨの雰囲気中で二一ジングして膜表面を水和安
定化させることによって作られるし、このものはついで
この表面にシリコーンを塗布し、この塗膜を加熱硬化さ
せてこの膜表面をシリコーン硬化皮膜で被覆したものと
すれば耐水性のよいものとすることができるが、目的と
する感湿素子はこの乾湿層を設けた電極部分にリード線
を半田付けすることによって得ることができる． 第１図は本発明の感湿素子の斜視図を示したものであり
、これは絶縁性基板１の上に合金系べ−ストなどでくし
形電極２をスクリーン印刷したのちこれを焼付け処理し
、ついでこの電極２の上にオルガノポリシランと無機酸
化物とからなる組成物をスクリーン印刷し、焼成して感
湿素子３を形成させ、これにリード線４を半田付けする
ことによって製造される． （実施例） つぎに本発明の実施例をあげるが、例中の部は重量部を
示したものである。
実施例
７ Ｘ １ ７ ｘ ０．６３５ａ＋ｍのアルミナ絶縁
基板１の上に八ｇ−Ｐｄ合金系ペーストを用いて第１図
に示したようにくし形状の電極部２をスクリーン印刷し
たのち、８００℃に加熱してこれを焼き付けた．ついで
この電極２の上に弐〇−（ＣＨｓ・ＣａＨｓＳｉ）ａ，
Ｈで示されるメチルフェニルボリシラン５０部、無機酸
化物としてのＳｎＯ，．Ｔ−１ （三菱金属（株）製商
品名）２５部、シリカゲル・サイロイド６６（富士デヴ
イソン（株）製商品名〕２５部、キシレン溶剤１０部か
らなる組成物をスクリーン印刷して厚さ２０μｍの塗膜
を作り、室温で６０分間乾燥したのち５００℃で９０分
間焼成し、さらに８０℃、９５％ＲＨの雰囲気中で１０
０時間放置して二一ジングして感湿層３を形成させ、こ
の電極部にリード線４を半田付づけして第１図に示した
ような感湿素子を作った． つぎにこの感湿素子を温度湿度試験器中に入れ３０℃、
ＩＫＨｚ，ＩＶの条件でＬｃＺメータを用いてその感湿
特性をしらべたところ、第２図のＡ線（製作初期）、Ａ
゛線（６ケ月放置後）の結果が得られ、これは比較のた
めに行なった従来公知の＾１１ ０，−Ｍｇｏ−ＺｎＯ
系のセラミックス系感湿素子の測定結果としてのＢ線（
製作初期）、Ｂ゜線（６ケ月放置後）にくらべて抵抗値
の変動が小さく、経時安定性及び感湿特性のすぐれたも
のであった。
基板１の上に八ｇ−Ｐｄ合金系ペーストを用いて第１図
に示したようにくし形状の電極部２をスクリーン印刷し
たのち、８００℃に加熱してこれを焼き付けた．ついで
この電極２の上に弐〇−（ＣＨｓ・ＣａＨｓＳｉ）ａ，
Ｈで示されるメチルフェニルボリシラン５０部、無機酸
化物としてのＳｎＯ，．Ｔ−１ （三菱金属（株）製商
品名）２５部、シリカゲル・サイロイド６６（富士デヴ
イソン（株）製商品名〕２５部、キシレン溶剤１０部か
らなる組成物をスクリーン印刷して厚さ２０μｍの塗膜
を作り、室温で６０分間乾燥したのち５００℃で９０分
間焼成し、さらに８０℃、９５％ＲＨの雰囲気中で１０
０時間放置して二一ジングして感湿層３を形成させ、こ
の電極部にリード線４を半田付づけして第１図に示した
ような感湿素子を作った． つぎにこの感湿素子を温度湿度試験器中に入れ３０℃、
ＩＫＨｚ，ＩＶの条件でＬｃＺメータを用いてその感湿
特性をしらべたところ、第２図のＡ線（製作初期）、Ａ
゛線（６ケ月放置後）の結果が得られ、これは比較のた
めに行なった従来公知の＾１１ ０，−Ｍｇｏ−ＺｎＯ
系のセラミックス系感湿素子の測定結果としてのＢ線（
製作初期）、Ｂ゜線（６ケ月放置後）にくらべて抵抗値
の変動が小さく、経時安定性及び感湿特性のすぐれたも
のであった。
また、この感湿素子の応答特性、ヒステリシスをしらべ
たところ、応答特性については３ｏ→９０％ＲＨについ
て第３図Ｃ線に示したように１分、９０→３０％ＲＨに
ついて第３図Ｃ゜線に示したように１分３０秒という結
果が得られ、これは比較のために行なフた上記のセラミ
ック系のものが３０→９０％ＲＨで第３図Ｄ線に示した
ように４分、９０−３０％ＲＨで第３．図Ｄ゜線で示し
たように５分であるのに比較して応答特性にすぐれたも
のであることが判ったし、このヒステリシスについても
本発明の感湿素子が第４図のＥ，Ｅ゜線に示したように
加湿過程（Ｅ線）、除湿過程（Ｅ’線）でほとんど同じ
インピーダンス値を示すものであるのに対し、比較例と
してのセラミック系のものは第４図Ｆ，Ｆ’線に示した
ように加湿過程と除湿過程でインピーダンス値がかなり
離れており、ヒステリシスの大辣いものであることが確
認された． また、上記の方法で作られた本発明の感湿素子にはクラ
ックの発生もなく、したがって機械的強度もすぐれたも
のであったが、比較例のものはクラックが発生しており
、機械的強度も劣るものであった． （発明の効果） 本発明の感湿素子は前記したように絶縁性基板上に形成
させた導電性電極上に、オルガノポリシランと無機酸化
物とからなる組成物を焼成してなる感湿層を設けたもの
であるが、この感湿層は強度が大きくて感応特性もよく
、さらにはヒステリシスも小さく、加熱クリーニングも
不用なので、長期間安定して感湿特性を示すという有利
性を与える．
たところ、応答特性については３ｏ→９０％ＲＨについ
て第３図Ｃ線に示したように１分、９０→３０％ＲＨに
ついて第３図Ｃ゜線に示したように１分３０秒という結
果が得られ、これは比較のために行なフた上記のセラミ
ック系のものが３０→９０％ＲＨで第３図Ｄ線に示した
ように４分、９０−３０％ＲＨで第３．図Ｄ゜線で示し
たように５分であるのに比較して応答特性にすぐれたも
のであることが判ったし、このヒステリシスについても
本発明の感湿素子が第４図のＥ，Ｅ゜線に示したように
加湿過程（Ｅ線）、除湿過程（Ｅ’線）でほとんど同じ
インピーダンス値を示すものであるのに対し、比較例と
してのセラミック系のものは第４図Ｆ，Ｆ’線に示した
ように加湿過程と除湿過程でインピーダンス値がかなり
離れており、ヒステリシスの大辣いものであることが確
認された． また、上記の方法で作られた本発明の感湿素子にはクラ
ックの発生もなく、したがって機械的強度もすぐれたも
のであったが、比較例のものはクラックが発生しており
、機械的強度も劣るものであった． （発明の効果） 本発明の感湿素子は前記したように絶縁性基板上に形成
させた導電性電極上に、オルガノポリシランと無機酸化
物とからなる組成物を焼成してなる感湿層を設けたもの
であるが、この感湿層は強度が大きくて感応特性もよく
、さらにはヒステリシスも小さく、加熱クリーニングも
不用なので、長期間安定して感湿特性を示すという有利
性を与える．
第１図は本発明の感湿素子を示した斜視図、第２図は実
施例および比較例における感湿素子の感湿特性を示すグ
ラフ、第３図はその応答特性、第４図はそのヒステリシ
スの測定結果を示したグラフである． １・・・絶縁性基板、 ２・・・導電性くし形電極、 ３・・・感湿層、 ４・・・リード線．ＲＨ
％ 第 図 峙向
施例および比較例における感湿素子の感湿特性を示すグ
ラフ、第３図はその応答特性、第４図はそのヒステリシ
スの測定結果を示したグラフである． １・・・絶縁性基板、 ２・・・導電性くし形電極、 ３・・・感湿層、 ４・・・リード線．ＲＨ
％ 第 図 峙向
Claims (1)
- １、絶縁性基板上に形成させた導電性電極の表面上に、
オルガノポリシランと無機酸化物とからなる組成物を焼
成してなる感湿層を設けてなることを特徴とする感湿素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1051289A JPH02230701A (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1051289A JPH02230701A (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 感湿素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02230701A true JPH02230701A (ja) | 1990-09-13 |
Family
ID=12882770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1051289A Pending JPH02230701A (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02230701A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58187841A (ja) * | 1982-04-27 | 1983-11-02 | Yazaki Corp | 湿度感応素子およびその製法 |
-
1989
- 1989-03-03 JP JP1051289A patent/JPH02230701A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58187841A (ja) * | 1982-04-27 | 1983-11-02 | Yazaki Corp | 湿度感応素子およびその製法 |
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