JPH0736008B2 - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
- Publication number
- JPH0736008B2 JPH0736008B2 JP60123005A JP12300585A JPH0736008B2 JP H0736008 B2 JPH0736008 B2 JP H0736008B2 JP 60123005 A JP60123005 A JP 60123005A JP 12300585 A JP12300585 A JP 12300585A JP H0736008 B2 JPH0736008 B2 JP H0736008B2
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- humidity
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、感湿素子の改良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕 大気中に湿度を測定乃至検出する感湿素子（湿度セン
サ）は、今まで極めて多種の方式のものが提案され、実
用化されている。特に、近年は電気的に直接湿度を検出
できる方式の感湿素子が種々提案されている。かかる感
湿素子は、湿度の検出のみならず、湿度の制御をも簡便
に電気的信号で処理できる特長を有するために注目され
ている。
サ）は、今まで極めて多種の方式のものが提案され、実
用化されている。特に、近年は電気的に直接湿度を検出
できる方式の感湿素子が種々提案されている。かかる感
湿素子は、湿度の検出のみならず、湿度の制御をも簡便
に電気的信号で処理できる特長を有するために注目され
ている。
ところで、上述した感湿素子は大気中の湿度を測定する
ため、大気中の水分を該素子を構成する感湿素体表面に
物理的に吸着させ、この時の素体表面の電気的抵抗を読
取るのが一般的である。こうした感湿素子の感湿素体と
しては、従来より高分子物質、金属酸化物の焼結体、又
は金属酸化物を焼付けたものが使用されている。しかし
ながら、かかる感湿素体を有する感湿素子では広範囲の
湿度を検出することが困難であるという欠点があった。
例えば、高分子物質や金属酸化物を用いた場合は、感湿
素子の低湿度領域での抵抗値が1MΩ乃至10MΩ以上と極
めて大きくなるため、通常の電気的検出回路では容易に
湿度を検出することができない。また、ある種の金属酸
化物を使用した感湿素子では低湿度領域での感度が低
く、湿度の検出が困難となる。このように従来の感湿素
子では、特に低湿度領域を精度よく検出することが困難
であった。
ため、大気中の水分を該素子を構成する感湿素体表面に
物理的に吸着させ、この時の素体表面の電気的抵抗を読
取るのが一般的である。こうした感湿素子の感湿素体と
しては、従来より高分子物質、金属酸化物の焼結体、又
は金属酸化物を焼付けたものが使用されている。しかし
ながら、かかる感湿素体を有する感湿素子では広範囲の
湿度を検出することが困難であるという欠点があった。
例えば、高分子物質や金属酸化物を用いた場合は、感湿
素子の低湿度領域での抵抗値が1MΩ乃至10MΩ以上と極
めて大きくなるため、通常の電気的検出回路では容易に
湿度を検出することができない。また、ある種の金属酸
化物を使用した感湿素子では低湿度領域での感度が低
く、湿度の検出が困難となる。このように従来の感湿素
子では、特に低湿度領域を精度よく検出することが困難
であった。
本発明は、高湿度領域から低湿度領域の広範囲に亙って
一定かつ高い感度を有し、しかも低湿度領域でも使い易
い抵抗値を有する感湿素子を提供しようとするものであ
る。
一定かつ高い感度を有し、しかも低湿度領域でも使い易
い抵抗値を有する感湿素子を提供しようとするものであ
る。
本発明は、感湿素体と、この感湿素体に接続された一対
の電極とを備えた感湿素子において、 前記感湿素体は、多数の微細孔を有する焼結体からな
り、前記焼結体を構成する粒子は、スピネル骨格からな
り、その表面がCuOとMZnVO4（ただしＭはLi、Na、Ｋを
示す）からなるガラスにより覆われ、かつ前記焼結体は
0.1μｍ以下の微細孔で形成される空孔の体積総和が1.0
μｍ以下の微細孔で形成される空孔の体積総和に対して
15％以下の割合で分布していることを特徴とする感湿素
子である。
の電極とを備えた感湿素子において、 前記感湿素体は、多数の微細孔を有する焼結体からな
り、前記焼結体を構成する粒子は、スピネル骨格からな
り、その表面がCuOとMZnVO4（ただしＭはLi、Na、Ｋを
示す）からなるガラスにより覆われ、かつ前記焼結体は
0.1μｍ以下の微細孔で形成される空孔の体積総和が1.0
μｍ以下の微細孔で形成される空孔の体積総和に対して
15％以下の割合で分布していることを特徴とする感湿素
子である。
上述した構成の本発明の感湿素体は、例えば25℃、相対
湿度５％の雰囲気の測定において約700kΩ、同温度での
相対湿度95％の雰囲気において約20kΩと極めて広範囲
の湿度領域で使用することが可能な抵抗値を有し、かつ
感度も大きく、さらに全湿度領域で感度が一定で容易に
検出回路に適用し得る優れた感湿特性を有する。このよ
うな優れた湿度特性を示すのは、感湿素体が多数の微細
孔を有する焼結体からなり、前記焼結体を構成する粒子
がスピネル骨格からなり、その表面がCuOとMZnVO4（た
だしＭはLi、Na、Ｋを示す）からなるガラスにより覆わ
れ、かつ前記焼結体が微細孔分布を有することによるも
のと推定されるが、その詳細な挙動については未だ不明
である。恐らく、0.1μｍ以下の微細孔はそれより大き
な径の微細孔とは水分の吸着し易さが異なり、しかも前
記焼結体を構成する粒子の表面を覆うガラスが水分の吸
着性に影響を及ぼし、前記微細孔の径の選択および前記
粒子を覆うガラスの相互作用により既述した優れた感湿
特性を有する感湿素体を備えた感湿素子が得られるもの
と考えられる。
湿度５％の雰囲気の測定において約700kΩ、同温度での
相対湿度95％の雰囲気において約20kΩと極めて広範囲
の湿度領域で使用することが可能な抵抗値を有し、かつ
感度も大きく、さらに全湿度領域で感度が一定で容易に
検出回路に適用し得る優れた感湿特性を有する。このよ
うな優れた湿度特性を示すのは、感湿素体が多数の微細
孔を有する焼結体からなり、前記焼結体を構成する粒子
がスピネル骨格からなり、その表面がCuOとMZnVO4（た
だしＭはLi、Na、Ｋを示す）からなるガラスにより覆わ
れ、かつ前記焼結体が微細孔分布を有することによるも
のと推定されるが、その詳細な挙動については未だ不明
である。恐らく、0.1μｍ以下の微細孔はそれより大き
な径の微細孔とは水分の吸着し易さが異なり、しかも前
記焼結体を構成する粒子の表面を覆うガラスが水分の吸
着性に影響を及ぼし、前記微細孔の径の選択および前記
粒子を覆うガラスの相互作用により既述した優れた感湿
特性を有する感湿素体を備えた感湿素子が得られるもの
と考えられる。
上記感湿素体を構成する焼結体の微細孔分布を限定した
理由は、0.1μｍ以下の微細孔で形成される空孔の体積
総和に対して15％未満にすると、低温度領域での抵抗値
が高くなり、既述した感湿特性を得ることができなくな
る。
理由は、0.1μｍ以下の微細孔で形成される空孔の体積
総和に対して15％未満にすると、低温度領域での抵抗値
が高くなり、既述した感湿特性を得ることができなくな
る。
上記焼結体は、例えばZnO、ZnOとMgO、ZnCr2O4等のスピ
ネル骨格からなる。このようなスピネル骨格からなる粒
子の表面は、CuOとMZnVO4（ただしＭはLi、Na、Ｋを示
す）のガラスが被覆された形態になっている。このよう
な形態の焼結体からなる感湿素体を備えた感湿素子は、
前記ガラスの感湿度により抵抗値変化が読み取られる。
この際、ZnCr2O4等の骨格（粒子）の微細孔状態および
前記ガラスの前記粒子への被覆が素子全体の感湿特性に
大きな影響を与える。
ネル骨格からなる。このようなスピネル骨格からなる粒
子の表面は、CuOとMZnVO4（ただしＭはLi、Na、Ｋを示
す）のガラスが被覆された形態になっている。このよう
な形態の焼結体からなる感湿素体を備えた感湿素子は、
前記ガラスの感湿度により抵抗値変化が読み取られる。
この際、ZnCr2O4等の骨格（粒子）の微細孔状態および
前記ガラスの前記粒子への被覆が素子全体の感湿特性に
大きな影響を与える。
なお、上述した本発明に係わる感湿素子の感湿素体を形
成する焼結体は、例えばCr2O321〜73モル％、ZnOおよび
MgOの少なくとも一種25〜55モル％、CuO0.5〜8.0モル
％、V2O30.5〜8.0モル％、Li2O、Na2OおよびK2Oから選
ばれるアルカリ金属酸化物0.5〜8.0モル％からなる組成
物を出発原料としてこれを仮焼した後、この仮焼粉を十
分に粉砕し、これを原料として成形、焼結する方法によ
り製造される。
成する焼結体は、例えばCr2O321〜73モル％、ZnOおよび
MgOの少なくとも一種25〜55モル％、CuO0.5〜8.0モル
％、V2O30.5〜8.0モル％、Li2O、Na2OおよびK2Oから選
ばれるアルカリ金属酸化物0.5〜8.0モル％からなる組成
物を出発原料としてこれを仮焼した後、この仮焼粉を十
分に粉砕し、これを原料として成形、焼結する方法によ
り製造される。
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１ まず、出発原料として酸化クロム、酸化亜鉛、酸化マグ
ネシウム、酸化銅、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム及び
酸化バナジウムの微細粉末を用い、これら出発原料をCr
2O3、ZnO、MgO、CuO、Li2O、V2O3のモル比で45、43、
１、３、４、４となるように秤量した後、ポットミルで
24時間湿式混合した。つづいて、この混合物を120℃で1
2時間乾燥した後、800℃で仮焼した。ひきつづき、この
仮焼物を粉砕機で1.5時間湿式粉砕した後、120℃で12時
間、再度乾燥して原料粉末を調製した。
ネシウム、酸化銅、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム及び
酸化バナジウムの微細粉末を用い、これら出発原料をCr
2O3、ZnO、MgO、CuO、Li2O、V2O3のモル比で45、43、
１、３、４、４となるように秤量した後、ポットミルで
24時間湿式混合した。つづいて、この混合物を120℃で1
2時間乾燥した後、800℃で仮焼した。ひきつづき、この
仮焼物を粉砕機で1.5時間湿式粉砕した後、120℃で12時
間、再度乾燥して原料粉末を調製した。
次いで、前記原料粉末にポリビニルアルコール（粘結
剤）を２重量％添加し、ライカイ機で造粒した後、この
造粒物を500Kg/cm2の条件で加圧成形して直径10mm、厚
さ2mmの円板状成形体を形成した。つづいて、この成形
体を1300℃の温度下で２時間焼成した後、焼結体の両主
面を研磨して厚さ1mmの感湿素体を作製した。ひきつづ
き、この感湿素体の両主面に酸化ルテニウムペーストを
スクリーン印刷した後、約700℃で焼付けを行なって直
径7mmの電極を形成し、第１図に示す感湿素子を製造し
た。なお、第１図中の１は、感湿素体、２は電極であ
る。
剤）を２重量％添加し、ライカイ機で造粒した後、この
造粒物を500Kg/cm2の条件で加圧成形して直径10mm、厚
さ2mmの円板状成形体を形成した。つづいて、この成形
体を1300℃の温度下で２時間焼成した後、焼結体の両主
面を研磨して厚さ1mmの感湿素体を作製した。ひきつづ
き、この感湿素体の両主面に酸化ルテニウムペーストを
スクリーン印刷した後、約700℃で焼付けを行なって直
径7mmの電極を形成し、第１図に示す感湿素子を製造し
た。なお、第１図中の１は、感湿素体、２は電極であ
る。
実施例２、３ 上記実施例１における仮焼物の粉砕時間を１時間及び２
時間行なった以外、同実施例１と同様な方法により感湿
素子を製造した。
時間行なった以外、同実施例１と同様な方法により感湿
素子を製造した。
比較例１ 上記実施例１における仮焼物の粉砕時間を30分間行なっ
た以外、同実施例１と同様な方法により感湿素子を製造
した。
た以外、同実施例１と同様な方法により感湿素子を製造
した。
しかして、本実施例１〜３及び比較例１の焼結体からな
る感湿素体について、水銀ポロシメータでその微細孔分
布を測定したところ、下記第１表に示す結果を得た。
る感湿素体について、水銀ポロシメータでその微細孔分
布を測定したところ、下記第１表に示す結果を得た。
また、本実施例１〜３及び比較例１の感湿素子について
周囲温度25℃下での湿度特性を調べたところ、第２図に
示す特性図を得た。なお、第２図中のA1〜A3は夫々本実
施例１〜３の感湿素子の特性線、B1は比較例１の感湿素
子の特性線を示す。この第２図より明らかなように本実
施例１〜３の感湿素子では低湿度領域から高湿度領域に
亙って低抵抗値で、高感度であり、かつ感度も一定で極
めて使い易い特性を有することが分る。例えば、実施例
１の感湿素子では相対湿度５％では650kΩ、相対湿度95
％では23kΩを示す。
周囲温度25℃下での湿度特性を調べたところ、第２図に
示す特性図を得た。なお、第２図中のA1〜A3は夫々本実
施例１〜３の感湿素子の特性線、B1は比較例１の感湿素
子の特性線を示す。この第２図より明らかなように本実
施例１〜３の感湿素子では低湿度領域から高湿度領域に
亙って低抵抗値で、高感度であり、かつ感度も一定で極
めて使い易い特性を有することが分る。例えば、実施例
１の感湿素子では相対湿度５％では650kΩ、相対湿度95
％では23kΩを示す。
実施例４ まず、出発原料として酸化クロム、酸化亜鉛、酸化マグ
ネシウム、酸化銅、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム及び
酸化バナジウムの微細粉末を用い、これら出発原料をCr
2O3、ZnO、MgO、CuO、Na2O、K2O、V2O3のモル比で45、4
3、１、３、２、２、４となるように秤量した後、ポッ
トミルで24時間湿式混合した。つづいて、この混合物を
120℃で12時間乾燥した後、800℃で仮焼した。ひきつづ
き、この仮焼物を粉砕機で1.5時間湿式粉砕した後、 120℃で12時間、再度乾燥して原料粉末を調製した。
ネシウム、酸化銅、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム及び
酸化バナジウムの微細粉末を用い、これら出発原料をCr
2O3、ZnO、MgO、CuO、Na2O、K2O、V2O3のモル比で45、4
3、１、３、２、２、４となるように秤量した後、ポッ
トミルで24時間湿式混合した。つづいて、この混合物を
120℃で12時間乾燥した後、800℃で仮焼した。ひきつづ
き、この仮焼物を粉砕機で1.5時間湿式粉砕した後、 120℃で12時間、再度乾燥して原料粉末を調製した。
次いで、前記原料粉末にポリビニルアルコール（粘結
剤）を２重量％添加し、ライカイ機で造粒した後、この
造粒物を500Kg/cm2の条件で加圧成形して直径10mm、厚
さ2mmの円板状成形体を形成した。つづいて、この成形
体を1300℃の温度下で２時間焼成した後、焼結体の両主
面を研磨して厚さ1mmの感湿素体を作製した。ひきつづ
き、この感湿素体の両主面に酸化ルテニウムペーストを
スクリーン印刷した後、約700℃で焼付けを行なって直
径7mmの電極を形成し、前述した第１図と同構造の感湿
素子を製造した。
剤）を２重量％添加し、ライカイ機で造粒した後、この
造粒物を500Kg/cm2の条件で加圧成形して直径10mm、厚
さ2mmの円板状成形体を形成した。つづいて、この成形
体を1300℃の温度下で２時間焼成した後、焼結体の両主
面を研磨して厚さ1mmの感湿素体を作製した。ひきつづ
き、この感湿素体の両主面に酸化ルテニウムペーストを
スクリーン印刷した後、約700℃で焼付けを行なって直
径7mmの電極を形成し、前述した第１図と同構造の感湿
素子を製造した。
実施例５、６ 上記実施例４における仮焼物を粉砕時間を１時間及び２
時間行なった以外、同実施例４と同様な方法により感湿
素子を製造した。
時間行なった以外、同実施例４と同様な方法により感湿
素子を製造した。
比較例２ 上記実施例４における仮焼物の粉砕時間を30分間行なっ
た以外、同実施例４と同様な方法により感湿素子を製造
した。
た以外、同実施例４と同様な方法により感湿素子を製造
した。
しかして、本実施例４〜６及び比較例２の焼結体からな
る感湿素体について、水銀ポロシメータでその微細孔分
布を測定したところ、下記第２表に示す結果を得た。
る感湿素体について、水銀ポロシメータでその微細孔分
布を測定したところ、下記第２表に示す結果を得た。
また、本実施例４〜６及び比較例２の感湿素子について
周囲温度25℃下での湿度特性を調べたところ、第３図に
示す特性図を得た。なお、第３図中のA4〜A6は夫々本実
施例４〜６の感湿素子の特性線、B2は比較例２の感湿素
子の特性線を示す。この第３図より明らかなように本実
施例４〜６の感湿素子では低湿度領域から高湿度領域に
亙って低抵抗値で、高感度であり、かつ感度も一定で極
めて使い易い特性を有することが分る。例えば、実施例
４の感湿素子では相対湿度５％では570kΩ、相対湿度95
％では14kΩを示す。
周囲温度25℃下での湿度特性を調べたところ、第３図に
示す特性図を得た。なお、第３図中のA4〜A6は夫々本実
施例４〜６の感湿素子の特性線、B2は比較例２の感湿素
子の特性線を示す。この第３図より明らかなように本実
施例４〜６の感湿素子では低湿度領域から高湿度領域に
亙って低抵抗値で、高感度であり、かつ感度も一定で極
めて使い易い特性を有することが分る。例えば、実施例
４の感湿素子では相対湿度５％では570kΩ、相対湿度95
％では14kΩを示す。
以上詳述した如く、本発明によれば相対湿度５〜95％と
いう高湿度領域から低湿度領域の広範囲に亙って低抵抗
で一様な感度で湿度検出が可能であり、しかも低湿度領
域でも使い易い抵抗値を有する感湿素子を提供できる。
いう高湿度領域から低湿度領域の広範囲に亙って低抵抗
で一様な感度で湿度検出が可能であり、しかも低湿度領
域でも使い易い抵抗値を有する感湿素子を提供できる。
第１図は本発明の一実施例を示す感湿素子の斜視図、第
２図は本実施例１〜３及び比較例１の感湿素子における
相対湿度と抵抗値との関係を示す特性図、第３図は本実
施例４〜６及び比較例２の感湿素子における相対湿度と
抵抗値との関係を示す特性図である。 １……感湿素体、２……電極。
２図は本実施例１〜３及び比較例１の感湿素子における
相対湿度と抵抗値との関係を示す特性図、第３図は本実
施例４〜６及び比較例２の感湿素子における相対湿度と
抵抗値との関係を示す特性図である。 １……感湿素体、２……電極。
Claims (1)
- 【請求項１】感湿素体と、この感湿素体に接続された一
対の電極とを備えた感湿素子において、 前記感湿素体は、多数の微細孔を有する焼結体からな
り、前記焼結体を構成する粒子は、スピネル骨格からな
り、その表面がCuOとMZnVO4（ただしＭはLi、Na、Ｋを
示す）からなるガラスにより覆われ、かつ前記焼結体は
0.1μｍ以下の微細孔で形成される空孔の体積総和が1.0
μｍ以下の微細孔で形成される空孔の体積総和に対して
15％以下の割合で分布していることを特徴とする感湿素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60123005A JPH0736008B2 (ja) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60123005A JPH0736008B2 (ja) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | 感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61280555A JPS61280555A (ja) | 1986-12-11 |
| JPH0736008B2 true JPH0736008B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=14849897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60123005A Expired - Lifetime JPH0736008B2 (ja) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736008B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5975601A (ja) * | 1982-10-22 | 1984-04-28 | 株式会社 東京カソ−ド研究所 | 多孔質感湿抵抗体の製造方法 |
| JPS6132403A (ja) * | 1984-07-24 | 1986-02-15 | 三菱電機株式会社 | 感湿素子 |
| JPS6132402A (ja) * | 1984-07-24 | 1986-02-15 | 三菱電機株式会社 | 感湿素子 |
-
1985
- 1985-06-06 JP JP60123005A patent/JPH0736008B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61280555A (ja) | 1986-12-11 |
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