JPH027162B2 - - Google Patents
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- JPH027162B2 JPH027162B2 JP57157579A JP15757982A JPH027162B2 JP H027162 B2 JPH027162 B2 JP H027162B2 JP 57157579 A JP57157579 A JP 57157579A JP 15757982 A JP15757982 A JP 15757982A JP H027162 B2 JPH027162 B2 JP H027162B2
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- JP
- Japan
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- moisture
- thick
- sensitive layer
- sensitive
- zro
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (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、例えばポリス
チロールの円筒管に２本の平行なパラジウム線を
電極として巻回し、この樹脂の上にポリビニルア
セテートとLiCl水溶液との混合液を塗布したダン
マー型といわれるものとか、植物繊維、多孔性シ
リコン、ガラステープ等にLiCl水溶液を含浸させ
た含浸式のものとがあるが、これらにはLiClを用
いているため、つぎのような欠点があつた。
チロールの円筒管に２本の平行なパラジウム線を
電極として巻回し、この樹脂の上にポリビニルア
セテートとLiCl水溶液との混合液を塗布したダン
マー型といわれるものとか、植物繊維、多孔性シ
リコン、ガラステープ等にLiCl水溶液を含浸させ
た含浸式のものとがあるが、これらにはLiClを用
いているため、つぎのような欠点があつた。
LiClは潮解性があるため、梅雨の時期のよう
に、高湿度下では濃度が次第に薄くなり、寿命
が短かいこと。
に、高湿度下では濃度が次第に薄くなり、寿命
が短かいこと。
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。
LiCl溶液の濃度により測定範囲が異なり、し
かもその測定範囲が狭いので、広い範囲の測定
には濃度を異ならせた何種類かのセンサを組合
せることが必要となり、したがつてセンサの数
が多くなれば測定端子もそれだけ多くなつて組
立てや制御回路が面倒になること。
かもその測定範囲が狭いので、広い範囲の測定
には濃度を異ならせた何種類かのセンサを組合
せることが必要となり、したがつてセンサの数
が多くなれば測定端子もそれだけ多くなつて組
立てや制御回路が面倒になること。
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
た新たな感湿素子として第１図ａ，ｂに示すよう
な多孔質のセラミツク焼結体を用いたものを既に
提案した。これは１種または２種以上の金属酸化
物の微粉末を所定モル％ずつ秤量して湿式混合
し、乾燥した後、所定圧で加圧して錠剤にし、こ
錠剤を電気炉に入れて所定温度で所定時間加熱焼
結し、自然冷却後、ダイヤモンドブレードで所定
厚（例えば300μｍ）にスライスし、かつ１辺が
４〜５mmの角形に切断して多孔質のセラミツク焼
結体１を得、このセラミツク焼結体１の両面に金
の電極２，３を焼成し、これに電極線４，５を接
合してなるものである。このように、多孔質のセ
ラミツク焼結体で構成したことにより、従来の欠
点を除去することができた。しかしつぎのような
若干の問題点があることが判明した。
た新たな感湿素子として第１図ａ，ｂに示すよう
な多孔質のセラミツク焼結体を用いたものを既に
提案した。これは１種または２種以上の金属酸化
物の微粉末を所定モル％ずつ秤量して湿式混合
し、乾燥した後、所定圧で加圧して錠剤にし、こ
錠剤を電気炉に入れて所定温度で所定時間加熱焼
結し、自然冷却後、ダイヤモンドブレードで所定
厚（例えば300μｍ）にスライスし、かつ１辺が
４〜５mmの角形に切断して多孔質のセラミツク焼
結体１を得、このセラミツク焼結体１の両面に金
の電極２，３を焼成し、これに電極線４，５を接
合してなるものである。このように、多孔質のセ
ラミツク焼結体で構成したことにより、従来の欠
点を除去することができた。しかしつぎのような
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
る傾向にあること。
る傾向にあること。
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、金属酸化物の微粉末を用いて形成
した多孔質の厚膜感湿層に電極を設けたものを母
体とし、この母体をNa3PO4・12MoO3（以下
SPMという）の水溶液で処理してなるものであ
る。
されたもので、金属酸化物の微粉末を用いて形成
した多孔質の厚膜感湿層に電極を設けたものを母
体とし、この母体をNa3PO4・12MoO3（以下
SPMという）の水溶液で処理してなるものであ
る。
以下、本発明の１実施例を説明する。まず、厚
膜感湿ペーストの作成順序はつぎの通りである。
膜感湿ペースト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。
この乾燥した粉末を液状バインダと混合して
所定の粘度を有する感湿ペーストとする。前記
液状バインダは粉末状のメチルセルロース、エ
チルセルロース、ポリビニルアルコールなどα
−テルピネオール、テルピネオールなどとの混
合溶液が用いられる。
所定の粘度を有する感湿ペーストとする。前記
液状バインダは粉末状のメチルセルロース、エ
チルセルロース、ポリビニルアルコールなどα
−テルピネオール、テルピネオールなどとの混
合溶液が用いられる。
つぎに感湿素子の作成順序はつぎの通りであ
る。
る。
第２図に示すように、10mm×15mm×0.3mm程
度のアルミナなどの電気絶縁性基板１０を用意
する。
度のアルミナなどの電気絶縁性基板１０を用意
する。
この基板１０上に、櫛歯状の電極１１，１２
を互いに所定間隔（ｄ＝500μｍ）をもつて形
成する。電極１１，１２として、例えばルテニ
ウムオキサイド（RuO2）を用いて基板１０上
にプリントし、乾燥した後、850℃で焼成して
形成する。なお、前記電極１１，１２の間隔を
変えることによりインピーダンスを調整でき
る。
を互いに所定間隔（ｄ＝500μｍ）をもつて形
成する。電極１１，１２として、例えばルテニ
ウムオキサイド（RuO2）を用いて基板１０上
にプリントし、乾燥した後、850℃で焼成して
形成する。なお、前記電極１１，１２の間隔を
変えることによりインピーダンスを調整でき
る。
つぎに、前記感湿ペーストを、電極１１，１
２と基板１０の上に塗布して厚膜感湿層１３を
形成する。すなわちこの厚膜感湿層１３は、電
極１１，１２の端子部分を残して前記感湿ペー
ストをプリントし、乾燥した後、900℃程度で
焼成する。厚さは、目的によつて数十μｍから
数百μｍまでとなるように、複数回塗布するこ
ともある。
２と基板１０の上に塗布して厚膜感湿層１３を
形成する。すなわちこの厚膜感湿層１３は、電
極１１，１２の端子部分を残して前記感湿ペー
ストをプリントし、乾燥した後、900℃程度で
焼成する。厚さは、目的によつて数十μｍから
数百μｍまでとなるように、複数回塗布するこ
ともある。
つぎにSPM（リンモリブデン酸ナトリウム
Na3PO4・12MoO3）の水溶液による浸漬被覆
処理を行なう。具体的には、脱イオン水10c.c.
に、SPMを400mg秤量して添加し、撹拌して
4.0重量％の水溶液を作る。この濃度調整した
SPM水溶液をビーカに入れ、第２図のように
形成した素子を浸漬する。
Na3PO4・12MoO3）の水溶液による浸漬被覆
処理を行なう。具体的には、脱イオン水10c.c.
に、SPMを400mg秤量して添加し、撹拌して
4.0重量％の水溶液を作る。この濃度調整した
SPM水溶液をビーカに入れ、第２図のように
形成した素子を浸漬する。
ビー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厚膜型の感湿素子１４
を得る。
然乾燥して水分を除去し厚膜型の感湿素子１４
を得る。
この感湿素子１４の特性の安定化のためにア
ニーリング処理をする。
ニーリング処理をする。
以上のようにして形成された厚膜型の感湿素子
１４が所期の目的通りの特性を有するかどうかに
ついて実験するために、第４図に示すように、
1V、100Hz程度の信号源７に、抵抗８（例えば
10KΩ）と直列に接続され、さらにこの抵抗８と
並列に電圧計９が接続される。
１４が所期の目的通りの特性を有するかどうかに
ついて実験するために、第４図に示すように、
1V、100Hz程度の信号源７に、抵抗８（例えば
10KΩ）と直列に接続され、さらにこの抵抗８と
並列に電圧計９が接続される。
(1) つぎに、測定結果を第５図に基づいて説明す
る。
る。
第５図は母体が、(リ)ZrO2：MgO＝95：５
（モル比）の、(ヌ)ZrO2：MgO＝90：10（モル
比）の、（ル）ZrO2：MgO＝85：15（モル比）
の、（ヲ）ZrO2：MgO＝80：20（モル比）のそ
れぞれ厚膜感湿層の場合を示し、いずれも
SPM4.0重量％で処理し、電極間隔ｄは500μ
ｍ、コンベア炉内温度は91℃とした。この図か
らも明らかなように、（リ）(ヌ)（ル）（ヲ）のい
ずれの場合にも、相対湿度10〜90％RHの広範
囲で素子抵抗が略直線的に変化している。
（モル比）の、(ヌ)ZrO2：MgO＝90：10（モル
比）の、（ル）ZrO2：MgO＝85：15（モル比）
の、（ヲ）ZrO2：MgO＝80：20（モル比）のそ
れぞれ厚膜感湿層の場合を示し、いずれも
SPM4.0重量％で処理し、電極間隔ｄは500μ
ｍ、コンベア炉内温度は91℃とした。この図か
らも明らかなように、（リ）(ヌ)（ル）（ヲ）のい
ずれの場合にも、相対湿度10〜90％RHの広範
囲で素子抵抗が略直線的に変化している。
(2) 第６図は母体が（ワ）Al2O3のみの、(カ)SiO2
のみの、（ヨ）Al2O3：ZrO2＝50：50（モル比）
の、（タ）ZrO2：SiO2＝50：50（モル比）の、
（レ）Al2O3：SiO2＝50：50（モル比）の、（ソ）
Al2O3：ZrO2：SiO2＝33.3：33.3：33.3（モル
比）の、（ツ）ZrO2のみのそれぞれ厚膜感湿素
子の場合を示し、その他厚膜感湿層の作り方、
SPMの処理は第５図の場合と同様である。こ
の第６図からわかることは、SPM処理をしな
い場合は、いずれも図中斜線範囲であつたもの
が、SPM処理をすると、いずれの場合も大巾
に抵抗値が低下し、しかも相対湿度10〜90％
RHの広範囲で略直線的に変化している。
のみの、（ヨ）Al2O3：ZrO2＝50：50（モル比）
の、（タ）ZrO2：SiO2＝50：50（モル比）の、
（レ）Al2O3：SiO2＝50：50（モル比）の、（ソ）
Al2O3：ZrO2：SiO2＝33.3：33.3：33.3（モル
比）の、（ツ）ZrO2のみのそれぞれ厚膜感湿素
子の場合を示し、その他厚膜感湿層の作り方、
SPMの処理は第５図の場合と同様である。こ
の第６図からわかることは、SPM処理をしな
い場合は、いずれも図中斜線範囲であつたもの
が、SPM処理をすると、いずれの場合も大巾
に抵抗値が低下し、しかも相対湿度10〜90％
RHの広範囲で略直線的に変化している。
(3) 第７図は母体が（ネ）ZrO2：CcO＝99：１
（モル比）の、（ナ）ZrO2：CaO＝90：10（モル
比）の、（ラ）ZrO2：CaO＝50：50（モル比）
のそれぞれ厚膜感湿素子の場合を示し、その他
厚膜感湿層の作り方、SPMの処理は第５図と
同様である。この第７図からわかることは、
SPM処理をすると、いずれの場合も大巾に抵
抗値が低下し、しかも相対湿度10〜90％RHの
広範囲で略直線的に変化している。
（モル比）の、（ナ）ZrO2：CaO＝90：10（モル
比）の、（ラ）ZrO2：CaO＝50：50（モル比）
のそれぞれ厚膜感湿素子の場合を示し、その他
厚膜感湿層の作り方、SPMの処理は第５図と
同様である。この第７図からわかることは、
SPM処理をすると、いずれの場合も大巾に抵
抗値が低下し、しかも相対湿度10〜90％RHの
広範囲で略直線的に変化している。
(4) 第８図は母体が（ム）ZrO2：Y2O＝99：１
（モル比）の、(ウ)ZrO2：Y2O3＝90：10（モル
比）の、（ヰ）ZrO2：Y2O3＝50：50（モル比）
のそれぞれ厚膜感湿素子の場合を示し、その他
厚膜感湿層の作り方、SPMの処理は第５図と
同様である。この第８図からわかることは、
SPM処理をすると、いずれの場合も大巾に抵
抗値が低下し、しかも相対湿度10〜90％RHの
広範囲で略直線的に変化している。
（モル比）の、(ウ)ZrO2：Y2O3＝90：10（モル
比）の、（ヰ）ZrO2：Y2O3＝50：50（モル比）
のそれぞれ厚膜感湿素子の場合を示し、その他
厚膜感湿層の作り方、SPMの処理は第５図と
同様である。この第８図からわかることは、
SPM処理をすると、いずれの場合も大巾に抵
抗値が低下し、しかも相対湿度10〜90％RHの
広範囲で略直線的に変化している。
前記実施例では、電極１１，１２の形状を、第
２図に示すように、櫛形とし互いに間隔ｄをもつ
て噛合させたが、この間隔ｄは、直角に屈折した
もの以外に、曲線的に屈折したもの、直線的なも
のなどであつてもよい。また、第２図では電極１
１，１２を同一面に設けたが、厚膜感湿層を挾ん
で両側に設けてもよい。具体的には、第３図に示
すように、アルミナ基板１０の裏にはリフレツシ
ユ用ヒータ１５を設け、上面には多孔性の下部電
極１１、厚膜感湿層１３、多孔性の上部電極１２
の順に積層したものであつてもよい。この場合、
電極１１，１２の面積、厚膜感湿層１３の厚さに
よつてRH特性が変わることは勿論である。この
ような形状にすると素子の形状を小型にできる。
２図に示すように、櫛形とし互いに間隔ｄをもつ
て噛合させたが、この間隔ｄは、直角に屈折した
もの以外に、曲線的に屈折したもの、直線的なも
のなどであつてもよい。また、第２図では電極１
１，１２を同一面に設けたが、厚膜感湿層を挾ん
で両側に設けてもよい。具体的には、第３図に示
すように、アルミナ基板１０の裏にはリフレツシ
ユ用ヒータ１５を設け、上面には多孔性の下部電
極１１、厚膜感湿層１３、多孔性の上部電極１２
の順に積層したものであつてもよい。この場合、
電極１１，１２の面積、厚膜感湿層１３の厚さに
よつてRH特性が変わることは勿論である。この
ような形状にすると素子の形状を小型にできる。
本発明は上述のように、金属酸化物の微粉末を
用いた厚膜感湿層の母体にSPM処理を施こした
ので、経時変化が少なく、かつ10〜90％RHと広
範囲の測定が１個の素子で可能であり、また加工
性にすぐれ極めて安価になる。
用いた厚膜感湿層の母体にSPM処理を施こした
ので、経時変化が少なく、かつ10〜90％RHと広
範囲の測定が１個の素子で可能であり、また加工
性にすぐれ極めて安価になる。
第１図ａはセラミツク焼結体を用いた素子の正
面図、第１図ｂは同側面図、第２図は１対の電極
を片面に設けた厚膜型素子の一部切欠いた正面
図、第３図は１対の電極を両面に設けた厚膜型素
子の分解斜視図、第４図は特性を測定する電気回
路図、第５図はZrO2に対するMgOの混合比によ
る特性図、第６図は各種の金属酸化物による特性
図、第７図はZrO2に対するCaOの混合比とSPM
処理の有無による特性図、第８図はZrO2に対す
るY2O3の混合比とSPM処理の有無による特性図
である。 １……多孔質のセラミツク焼結体、２，３……
電極、４，５……電極線、６……焼結型感湿素
子、７……信号源、８……抵抗、９……電圧計、
１０……電気絶縁性基板、１１，１２……電極、
１３……厚膜感湿層、１４……厚膜型感湿素子、
１５……リフレツシユヒータ。
面図、第１図ｂは同側面図、第２図は１対の電極
を片面に設けた厚膜型素子の一部切欠いた正面
図、第３図は１対の電極を両面に設けた厚膜型素
子の分解斜視図、第４図は特性を測定する電気回
路図、第５図はZrO2に対するMgOの混合比によ
る特性図、第６図は各種の金属酸化物による特性
図、第７図はZrO2に対するCaOの混合比とSPM
処理の有無による特性図、第８図はZrO2に対す
るY2O3の混合比とSPM処理の有無による特性図
である。 １……多孔質のセラミツク焼結体、２，３……
電極、４，５……電極線、６……焼結型感湿素
子、７……信号源、８……抵抗、９……電圧計、
１０……電気絶縁性基板、１１，１２……電極、
１３……厚膜感湿層、１４……厚膜型感湿素子、
１５……リフレツシユヒータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属酸化物の微粉末を用いて形成した多孔質
の厚膜感湿層に、少なくとも１対の電極を設けた
ものを母体とし、この母体にNa3PO4・12MoO3
水溶液にて浸漬被覆処理を施こしてなることを特
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、母体は
ZrO2とMgOを混合した厚膜感湿層からなる感湿
素子。 ３ 特許請求の範囲第１項記載において、
Na3PO4・12MoO3水溶液濃度を約0.5ないし5.0重
量％とした感湿素子。 ４ 特許請求の範囲第２項記載において、基板の
上に１対の電極を設け、その上に厚膜感湿層を印
設してなる感湿素子。 ５ 特許請求の範囲第２項記載において、基板の
上に、下部電極、厚膜感湿層、上部電極の順に積
層してなる感湿素子。 ６ 特許請求の範囲第１項記載において、母体は
Al2O3の厚膜感湿層からなる感湿素子。 ７ 特許請求の範囲第１項記載において、母体は
SiO2の厚膜感湿層からなる感湿素子。 ８ 特許請求の範囲第１項記載において、母体は
Al2O3とZrO2を混合した厚膜感湿層からなる感湿
素子。 ９ 特許請求の範囲第１項記載において、母体は
ZrO2とSiO2を混合した厚膜感湿層からなる感湿
素子。 １０ 特許請求の範囲第１項記載において、母体
はAl2O3とSiO2を混合した厚膜感湿層からなる感
湿素子。 １１ 特許請求の範囲第１項記載において、母体
はAl2O3とZrO2とSiO2を混合した厚膜感湿層から
なる感湿素子。 １２ 特許請求の範囲第１項記載において、母体
はZrO2の厚膜感湿層からなる感湿素子。 １３ 特許請求の範囲第１項記載において、母体
はZrO2とCaOを混合した厚膜感湿層からなる感
湿素子。 １４ 特許請求の範囲第１項記載において、母体
はZrO2とY2O3を混合した厚膜感湿層からなる感
湿素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57157579A JPS5947703A (ja) | 1982-09-10 | 1982-09-10 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57157579A JPS5947703A (ja) | 1982-09-10 | 1982-09-10 | 感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5947703A JPS5947703A (ja) | 1984-03-17 |
| JPH027162B2 true JPH027162B2 (ja) | 1990-02-15 |
Family
ID=15652774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57157579A Granted JPS5947703A (ja) | 1982-09-10 | 1982-09-10 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5947703A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2677991B2 (ja) * | 1987-03-19 | 1997-11-17 | 松下電器産業株式会社 | 感湿素子 |
| JPH0820394B2 (ja) * | 1987-10-19 | 1996-03-04 | 日本パーカライジング株式会社 | 湿度センサ |
| JPH01233360A (ja) * | 1988-03-15 | 1989-09-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 湿度センサ |
| JPH01233361A (ja) * | 1988-03-15 | 1989-09-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 湿度センサ |
| JPH01240848A (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 感湿素子 |
| JP2780398B2 (ja) * | 1989-11-29 | 1998-07-30 | 松下電器産業株式会社 | 感湿素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0653533B2 (ja) * | 1986-08-18 | 1994-07-20 | 富士写真フイルム株式会社 | シ−ト体搬送機構 |
-
1982
- 1982-09-10 JP JP57157579A patent/JPS5947703A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5947703A (ja) | 1984-03-17 |
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| JPS6347242B2 (ja) | ||
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