JPH0573041B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0573041B2 JPH0573041B2 JP60088988A JP8898885A JPH0573041B2 JP H0573041 B2 JPH0573041 B2 JP H0573041B2 JP 60088988 A JP60088988 A JP 60088988A JP 8898885 A JP8898885 A JP 8898885A JP H0573041 B2 JPH0573041 B2 JP H0573041B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- humidity
- weight
- parts
- resistance value
- humidity sensor
- 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
［産業上の利用分野］
本発明は湿度センサ、更に詳しくは単なる湿度
計、一定の湿度に制御して使用する機器あるいは
空間の湿度制御装置等に付設するための湿度セン
サに関するものである。 ［従来の技術］ 従来より、主として空間、例えば室内、車内等
を一定の湿度に保つて、作業環境あるいは居住環
境の向上が図られていた。また湿度制御を行なわ
ないと正確に作動しない機器もあり、これらの機
器も一定湿度に保つことが行なわれていた。 このような湿度制御のためには、雰囲気中の湿
度を測定するための湿度センサが必要とされてい
た。 この湿度センサとしては、従来よりセラミツク
材料を用いたもの、あるいはプラスチツク材料を
用いたもの等があつた。 そのような湿度センサの一例としては、多孔質
の電極板の間に、感湿材料としての吸湿性を有す
る金属酸化物系セラミツクを位置させ、このセラ
ミツクに大気中の水分を物理吸着させることによ
り、湿度による両電極板間の導電率を測定して、
湿度を決定するものであつた。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながらこのような湿度センサは、感湿材
料表面に水分を吸着させて湿度測定を行なうため
に、長期間の使用によつて感湿材料の劣化及びこ
の劣化に伴なう感湿性能の低下等があつた。 また、従来の感湿材料を用いた湿度センサで
は、低湿度領域での抵抗値が１〜10MΩ以上と極
めて大きくなるために、通常の電気的検出回路で
は測定できず、また特別な回路を作成したとして
も精度が悪いものであつた。 更に湿度を測定するために、感湿材料に水分を
吸着させるので、一度吸着した水分がなくなるま
では次の測定が行なえず、場合によつては吸着し
た水分除去のためのヒータを必要とする場合もあ
つた。 そこで本発明は、長期間安定して使用できるだ
けでなく、極めて短時間での連続測定を可能とす
ると共に、測定のための抵抗値を大幅に低下さ
せ、通常の電気的検出回路での検出を可能とした
湿度センサを提供することを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］及び［作用］ 前述した目的を達成するために、本発明は、幅
広い細孔分布を持つたNiO系の多孔質結晶体をベ
ースとして、その微粒子結晶の表面を水分検知に
利用した湿度センサを形成し、雰囲気中の水蒸気
に応じた水の分子が微粒子結晶表面に吸着あるい
は脱着することにより生じる、セラミツクのバル
ク方向の電気抵抗変化をとらえて、その抵抗値を
湿度換算するものである。 具体的には、本発明は、NiOを100重量部に対
して、Li2CO3を10〜20重量部、Sb2O3を５〜20重
量部、Cu2Oを５〜20重量部を混合して燒結粉砕
し、これにAl2O3を６〜16重量部、SiO2を６〜16
重量部を加えたものを主体とした燒結体からなる
乾湿抵抗を備えたものである。 このような湿度センサでは、1000KΩ以下から
数KΩの範囲の抵抗値変化によつて湿度を測定で
きるので、通常用いられている電気的検出回路で
充分湿度測定が行なえるものである。 また更に、例えば湿度が50％から95％に変化し
たとしても約40秒で、また95％から50％に変化し
たとしても約60秒で、各々の抵抗値が変化するの
で、極めて湿度変化の激しい場所であつても、短
時間で迅速に測定できるものである。 ［実施例］ 以下本発明に係る湿度センサについて、諸特性
等と共に説明する。 まず本発明に係る湿度センサの一例についての
製造方法を説明する。 まずNiOを５ｇに対し、Cu2Oを0.75ｇ、
Li2CO3を１ｇ、Sb2O3を0.75ｇ添加して、均一と
なるように混ぜる。 次いでこれらの材料を800℃で１時間焼成し、
その後粉砕する。 この粉砕した全材料の重量に対して（Ai2O3）
ｙ（SiO2）ｚを約10重量％、バインダーとしての
メチルセルロースを約10重量％それぞれ添加した
後に、これらが均一なペースト状となるように水
を加えて練る。 その後このペースト状のものを150℃で３時間
かけて乾燥させ、乾燥後に約200メツシユ程度に
粉砕する。 この粉砕したものを直径５mm、厚さ0.3mmの大
きさとなるようにプレス成型し、その後850℃で
１時間程度焼成する。 このようにして形成したデイスク状の感湿素子
の表面及び裏面に、多孔質金電極または多孔質酸
化ルテニウム電極に塗布または印刷し、更に700
〜850℃で５〜10分焼き付けて完成するものであ
る。 このようにして形成された湿度センサについて
の仕様を説明する。 耐電圧；AC.10V 使用電圧；AC.1V 使用周波数；10〜100kHz 使用範囲；１〜50℃、20〜95％RH 保存範囲；−30〜80℃、１〜100％RH 交流抵抗値；約100kΩ、但し25℃、50％RH 応答特性；１分以内 温度特性；Ｂ＝3000、但し１〜50℃ 次にこの湿度センサについての諸特性を説明す
る。 湿度−抵抗特性及びその温度異存性 第１図に示すように、相対湿度の増加につれ
て、センサ抵抗値が指数関数的に減少する。ま
た更に同一湿度であつても、温度によつて抵抗
値が変化するので、温度補償の必要がある。 応答性 第２図に示すように、湿度が50％RHから95
％RHに上昇はた場合は約40秒で、また逆に95
％RHから50％RHに減少する場合は約60秒で、
それぞれ吸収あるいは脱着を起すので、おおむ
ね１分程度で雰囲気湿度の測定が行なえる。 電圧依存性 AC0.01〜10Vの範囲で印加した場合には、
素子抵抗値の電圧依存性は認られない。 再現性 第３図に示すように、通常の雰囲気である20
〜95％RHの範囲では極めて安定しており、±
３％RH以内の精度で測定できる。またこの測
定精度は、通常の温度雰囲気である１〜50℃の
範囲では同様の精度を有する。 また更にこの湿度センサについて行なつた環境
試験では、以下のような結果を得た。 高温放置 温度が80±５℃の雰囲気中に500時間放置し
た結果、変動は±５％以内であつた。 温度サイクル −25℃で30分、20℃で15分、80℃で30分の繰
り返しを１サイクルとして、100サイクルの連
続試験の結果、変動は±３％以内であつた。 高湿負荷寿命 温度が50℃で湿度が95％RHの雰囲気中に
500時間放置しつつ負荷としてAC3Vを印加し
た結果、変動は±５％以内であつた。 耐水性 30℃のイオン交換水中に２時間浸漬した後自
然乾燥させた結果、変動は±３％以内であつ
た。 耐タバコの煙 容積４リツトルの容器中でタバコを10本燃や
した後、変動は±３％以内であつた。 有機溶剤による誤動作等 溶剤（アセトン、アルコール）の蒸気を当て
ても、ガス（プロパン、ブタン）を吹き付けて
も誤動作は発見できなかつた。 耐腐食性ガス H2Sが3ppmで、温度が40℃、湿度が95％
RHの雰囲気中に200時間放置した結果、変動
は±５％以内であつた。 耐ホルマリンガス ホルマリンガスが1000ppmで温度が25℃の雰
囲気中に100時間放置したが、変動がなかつた。 耐四塩化炭素ガス CC1が200ppmで温度が25℃の雰囲気中に100
時間放置したが、変動がなかつた。 なお前記した湿度センサを実験例11として示
し、この湿度センサと同様な製造方法をとり、か
つ配合比率のみを異ならしめた湿度センサの、25
℃での抵抗値を、湿度30％、50％、70％、90％に
て測定した結果を、第１表に示す。
計、一定の湿度に制御して使用する機器あるいは
空間の湿度制御装置等に付設するための湿度セン
サに関するものである。 ［従来の技術］ 従来より、主として空間、例えば室内、車内等
を一定の湿度に保つて、作業環境あるいは居住環
境の向上が図られていた。また湿度制御を行なわ
ないと正確に作動しない機器もあり、これらの機
器も一定湿度に保つことが行なわれていた。 このような湿度制御のためには、雰囲気中の湿
度を測定するための湿度センサが必要とされてい
た。 この湿度センサとしては、従来よりセラミツク
材料を用いたもの、あるいはプラスチツク材料を
用いたもの等があつた。 そのような湿度センサの一例としては、多孔質
の電極板の間に、感湿材料としての吸湿性を有す
る金属酸化物系セラミツクを位置させ、このセラ
ミツクに大気中の水分を物理吸着させることによ
り、湿度による両電極板間の導電率を測定して、
湿度を決定するものであつた。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながらこのような湿度センサは、感湿材
料表面に水分を吸着させて湿度測定を行なうため
に、長期間の使用によつて感湿材料の劣化及びこ
の劣化に伴なう感湿性能の低下等があつた。 また、従来の感湿材料を用いた湿度センサで
は、低湿度領域での抵抗値が１〜10MΩ以上と極
めて大きくなるために、通常の電気的検出回路で
は測定できず、また特別な回路を作成したとして
も精度が悪いものであつた。 更に湿度を測定するために、感湿材料に水分を
吸着させるので、一度吸着した水分がなくなるま
では次の測定が行なえず、場合によつては吸着し
た水分除去のためのヒータを必要とする場合もあ
つた。 そこで本発明は、長期間安定して使用できるだ
けでなく、極めて短時間での連続測定を可能とす
ると共に、測定のための抵抗値を大幅に低下さ
せ、通常の電気的検出回路での検出を可能とした
湿度センサを提供することを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］及び［作用］ 前述した目的を達成するために、本発明は、幅
広い細孔分布を持つたNiO系の多孔質結晶体をベ
ースとして、その微粒子結晶の表面を水分検知に
利用した湿度センサを形成し、雰囲気中の水蒸気
に応じた水の分子が微粒子結晶表面に吸着あるい
は脱着することにより生じる、セラミツクのバル
ク方向の電気抵抗変化をとらえて、その抵抗値を
湿度換算するものである。 具体的には、本発明は、NiOを100重量部に対
して、Li2CO3を10〜20重量部、Sb2O3を５〜20重
量部、Cu2Oを５〜20重量部を混合して燒結粉砕
し、これにAl2O3を６〜16重量部、SiO2を６〜16
重量部を加えたものを主体とした燒結体からなる
乾湿抵抗を備えたものである。 このような湿度センサでは、1000KΩ以下から
数KΩの範囲の抵抗値変化によつて湿度を測定で
きるので、通常用いられている電気的検出回路で
充分湿度測定が行なえるものである。 また更に、例えば湿度が50％から95％に変化し
たとしても約40秒で、また95％から50％に変化し
たとしても約60秒で、各々の抵抗値が変化するの
で、極めて湿度変化の激しい場所であつても、短
時間で迅速に測定できるものである。 ［実施例］ 以下本発明に係る湿度センサについて、諸特性
等と共に説明する。 まず本発明に係る湿度センサの一例についての
製造方法を説明する。 まずNiOを５ｇに対し、Cu2Oを0.75ｇ、
Li2CO3を１ｇ、Sb2O3を0.75ｇ添加して、均一と
なるように混ぜる。 次いでこれらの材料を800℃で１時間焼成し、
その後粉砕する。 この粉砕した全材料の重量に対して（Ai2O3）
ｙ（SiO2）ｚを約10重量％、バインダーとしての
メチルセルロースを約10重量％それぞれ添加した
後に、これらが均一なペースト状となるように水
を加えて練る。 その後このペースト状のものを150℃で３時間
かけて乾燥させ、乾燥後に約200メツシユ程度に
粉砕する。 この粉砕したものを直径５mm、厚さ0.3mmの大
きさとなるようにプレス成型し、その後850℃で
１時間程度焼成する。 このようにして形成したデイスク状の感湿素子
の表面及び裏面に、多孔質金電極または多孔質酸
化ルテニウム電極に塗布または印刷し、更に700
〜850℃で５〜10分焼き付けて完成するものであ
る。 このようにして形成された湿度センサについて
の仕様を説明する。 耐電圧；AC.10V 使用電圧；AC.1V 使用周波数；10〜100kHz 使用範囲；１〜50℃、20〜95％RH 保存範囲；−30〜80℃、１〜100％RH 交流抵抗値；約100kΩ、但し25℃、50％RH 応答特性；１分以内 温度特性；Ｂ＝3000、但し１〜50℃ 次にこの湿度センサについての諸特性を説明す
る。 湿度−抵抗特性及びその温度異存性 第１図に示すように、相対湿度の増加につれ
て、センサ抵抗値が指数関数的に減少する。ま
た更に同一湿度であつても、温度によつて抵抗
値が変化するので、温度補償の必要がある。 応答性 第２図に示すように、湿度が50％RHから95
％RHに上昇はた場合は約40秒で、また逆に95
％RHから50％RHに減少する場合は約60秒で、
それぞれ吸収あるいは脱着を起すので、おおむ
ね１分程度で雰囲気湿度の測定が行なえる。 電圧依存性 AC0.01〜10Vの範囲で印加した場合には、
素子抵抗値の電圧依存性は認られない。 再現性 第３図に示すように、通常の雰囲気である20
〜95％RHの範囲では極めて安定しており、±
３％RH以内の精度で測定できる。またこの測
定精度は、通常の温度雰囲気である１〜50℃の
範囲では同様の精度を有する。 また更にこの湿度センサについて行なつた環境
試験では、以下のような結果を得た。 高温放置 温度が80±５℃の雰囲気中に500時間放置し
た結果、変動は±５％以内であつた。 温度サイクル −25℃で30分、20℃で15分、80℃で30分の繰
り返しを１サイクルとして、100サイクルの連
続試験の結果、変動は±３％以内であつた。 高湿負荷寿命 温度が50℃で湿度が95％RHの雰囲気中に
500時間放置しつつ負荷としてAC3Vを印加し
た結果、変動は±５％以内であつた。 耐水性 30℃のイオン交換水中に２時間浸漬した後自
然乾燥させた結果、変動は±３％以内であつ
た。 耐タバコの煙 容積４リツトルの容器中でタバコを10本燃や
した後、変動は±３％以内であつた。 有機溶剤による誤動作等 溶剤（アセトン、アルコール）の蒸気を当て
ても、ガス（プロパン、ブタン）を吹き付けて
も誤動作は発見できなかつた。 耐腐食性ガス H2Sが3ppmで、温度が40℃、湿度が95％
RHの雰囲気中に200時間放置した結果、変動
は±５％以内であつた。 耐ホルマリンガス ホルマリンガスが1000ppmで温度が25℃の雰
囲気中に100時間放置したが、変動がなかつた。 耐四塩化炭素ガス CC1が200ppmで温度が25℃の雰囲気中に100
時間放置したが、変動がなかつた。 なお前記した湿度センサを実験例11として示
し、この湿度センサと同様な製造方法をとり、か
つ配合比率のみを異ならしめた湿度センサの、25
℃での抵抗値を、湿度30％、50％、70％、90％に
て測定した結果を、第１表に示す。
【表】
この表において、実験例１は、抵抗値が少ない
上に抵抗値の変化量も少なく、実用的使用ができ
ないものである。 また実験例２、３、８も、実際の使用を行なう
ことはできるものの、抵抗値の変化が少なく、実
用は可能であるものの使用し難いものといえる。 実験例６、７は、逆に抵抗値が大きいために、
電気的検出回路が複雑となつてしまう。 そこで抵抗値の変化もあり、かつその抵抗値が
比較的低く、充分測定可能にものとしては、実験
例４、５、９、10等が挙げられる。 また更に、実験例１を除く他の実験例では、前
記した実験例11と値は異なるものの、実用に足り
る特性を示した。 すなわちこのような結果からは、実験例１及び
実験例６、７では実用的な実施ができないことと
なり、他の実験例である実験例４、５、９、10、
11で好適に使用でき、実験例２、３、８で使用し
難いものの、使用できないわけではないという結
論が得られれた。 そこで実験例２、３、４、５、８、９、10、11
に示された各化合物の比率を調べると、化合物比
率が、NiOを100重量部に対して、Li2CO3を10〜
20重量部、Sb2O3を５〜20重量部、Cu2Oを５〜
20重量部、Al2O3を６〜16重量部、SiO2を６〜16
重量部、という数値が得られた。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、極めて短時間
での連続測定を可能としたと共に、抵抗値を低下
させ、通常の電気的検出回路での検出を可能とし
て、耐久性、信頼性を大幅に向上させたものであ
る。
上に抵抗値の変化量も少なく、実用的使用ができ
ないものである。 また実験例２、３、８も、実際の使用を行なう
ことはできるものの、抵抗値の変化が少なく、実
用は可能であるものの使用し難いものといえる。 実験例６、７は、逆に抵抗値が大きいために、
電気的検出回路が複雑となつてしまう。 そこで抵抗値の変化もあり、かつその抵抗値が
比較的低く、充分測定可能にものとしては、実験
例４、５、９、10等が挙げられる。 また更に、実験例１を除く他の実験例では、前
記した実験例11と値は異なるものの、実用に足り
る特性を示した。 すなわちこのような結果からは、実験例１及び
実験例６、７では実用的な実施ができないことと
なり、他の実験例である実験例４、５、９、10、
11で好適に使用でき、実験例２、３、８で使用し
難いものの、使用できないわけではないという結
論が得られれた。 そこで実験例２、３、４、５、８、９、10、11
に示された各化合物の比率を調べると、化合物比
率が、NiOを100重量部に対して、Li2CO3を10〜
20重量部、Sb2O3を５〜20重量部、Cu2Oを５〜
20重量部、Al2O3を６〜16重量部、SiO2を６〜16
重量部、という数値が得られた。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、極めて短時間
での連続測定を可能としたと共に、抵抗値を低下
させ、通常の電気的検出回路での検出を可能とし
て、耐久性、信頼性を大幅に向上させたものであ
る。
図面は本発明の一実験例についての諸特性を示
すものであつて、第１図は湿度−抵抗特性、第２
図は応答特性、第３図は再現性特性を示したもの
である。
すものであつて、第１図は湿度−抵抗特性、第２
図は応答特性、第３図は再現性特性を示したもの
である。
Claims (1)
- １ NiOを100重量部に対して、Li2CO3を10〜20
重量部、Sb2O3を５〜20重量部、Cu2Oを５〜20
重量部を混合して燒結粉砕し、これにAl2O3を６
〜16重量部、SiO2を６〜16重量部を加えたもの
を主体とする燒結体からなる乾湿抵抗を備えたこ
とを特徴とする湿度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60088988A JPS61248501A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60088988A JPS61248501A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 湿度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61248501A JPS61248501A (ja) | 1986-11-05 |
| JPH0573041B2 true JPH0573041B2 (ja) | 1993-10-13 |
Family
ID=13958181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60088988A Granted JPS61248501A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61248501A (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5194590A (ja) * | 1975-02-18 | 1976-08-19 | Kanshitsuteikotai | |
| JPS5338434B2 (ja) * | 1975-02-21 | 1978-10-16 | ||
| JPS60761B2 (ja) * | 1975-05-22 | 1985-01-10 | 日本板硝子株式会社 | 感湿素子 |
-
1985
- 1985-04-26 JP JP60088988A patent/JPS61248501A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61248501A (ja) | 1986-11-05 |
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