JPS5814043B2 - 湿度センサ素子 - Google Patents

湿度センサ素子

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Publication number
JPS5814043B2
JPS5814043B2 JP54070608A JP7060879A JPS5814043B2 JP S5814043 B2 JPS5814043 B2 JP S5814043B2 JP 54070608 A JP54070608 A JP 54070608A JP 7060879 A JP7060879 A JP 7060879A JP S5814043 B2 JPS5814043 B2 JP S5814043B2
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JP
Japan
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humidity sensor
sensor element
humidity
resistance value
present
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JP54070608A
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English (en)
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JPS55163801A (en
Inventor
加藤忠男
秋葉徳二
小川典男
須藤儀一
峯岸敬一
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Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Chichibu Cement Co Ltd
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Publication date
Application filed by Chichibu Cement Co Ltd filed Critical Chichibu Cement Co Ltd
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Priority to DE19803020138 priority patent/DE3020138A1/de
Priority to US06/156,192 priority patent/US4344062A/en
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Publication of JPS5814043B2 publication Critical patent/JPS5814043B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/121—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/04—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient
    • H01C7/042—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient mainly consisting of inorganic non-metallic substances
    • H01C7/043—Oxides or oxidic compounds
    • H01C7/047—Vanadium oxides or oxidic compounds, e.g. VOx

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属酸化物半導体の焼結体からなり、湿度を電
気抵抗の変化として検出する湿度センサ素子に関するも
のである。
一般に、ある種の金属酸化物半導体は吸水性にすぐれて
おり、水の分子が金属酸化物半導体に吸脱着することに
より、その金属酸化物半導体の抵抗値が変化する性質が
知られている。
この性質を利用して湿度センサ素子を作ることができる
が、既存の湿度センサ素子は再現性が悪い、経時変化が
大きい、感応速度が遅い、電気的に高精度に検出するこ
とのできる体積抵抗率を備えていないなどの欠点がある
。
本発明者らはＴｉＯ２を主体とする各種の金属酸化物半
導体焼結体を鋭意研究した結果、本発明の二成分系焼結
体において、従来の概念を打ち破る高感度で、安定な湿
度センサ素子を得るに至った。
すなわち、本発明の湿度センサ素子はＴｉ０２を主体と
し、■２０５を０．１〜１０モル％含む組成からなる金
属酸化物半導体焼結体に電極を設け、４００℃以下の温
度に維持して使用されることを特徴とする湿度センサ素
子である。
本発明にかかる湿度センサ素子の製造は、ＴｉＯ２を主
体とし、Ｖ２０５を０．１〜１０モル％添加して十分に
粉砕混合し、これを好ましくは６００℃〜８００℃で予
備焼成した後に所望の形状にプレス成形して９００°Ｃ
〜１３００℃で本焼成する。
ここで■２０５を添加混合する場合、その組成比は１０
モル％以下に選択する必要がある。
その理由は■２０５の組成比が１０モル係を越えると素
子の抵抗値がＶ２０５無添加と同等に高抵抗となるため
であり、本発明において規定する範囲で実用的範囲まで
抵抗値の下がることが見出されたものである。
また、本発明にかかる湿度センサ素子の使用条件として
は４００℃以下に、好ましくは室温付近の温度に維持し
て使用する必要がある。
その理由は湿度センサ素子温度が４００℃以上になると
、湿度に対する抵抗値の変化幅が小さくなり実用に適さ
なくなるためである。
次に本発明の実施例について説明する。
先ずＴｉ０２を主体とし、Ｖ２０５を第１表に示す如き
組成比（モル％）に選んで添加し、十分に粉砕混合した
後８００℃で５時間、予備焼成する。
次いで５００ｋｇ／ｃｍの圧力でプレス成形してから９
００〜１３００℃の温度で５時間、加熱焼結して厚さ４
ｍｍ、径１０ｍｍの円板形焼結体とする。
この円板形焼結体の両面に銀ペーストを焼付け、１対の
電極を設け、電極にリード線を半田付けして完成す上記
によってそれぞれ得た感湿センサ素子について相対湿度
と抵抗値との関係をそれぞれ求めた。
測定結果を第１図に示す。
なお第１図における記号の数値はいずれも試料の実施例
番号と対応している。
第１図よりわかるように、相対湿度を０％から１００％
まで変化させると、試料２，３，４，においては抵抗値
が２×１０８Ωから２×１０５Ωまで直線的に変化する
ことがわかる。
本発明において規定する範囲外の試料１，５においては
高抵抗のため低湿度領域における測定が困難であり実用
的でないことがわかる。
またこの反応にはヒステリシスが見られず、安定した特
性を示した。
さらに試料２について２５℃相対湿度９０％下、１００
０時間放置し抵抗値の経時変化を調べた。
測定結果を第２図に示す。
第２図よりわかるように、抵抗値の経時変化がまったく
、みられず、安定した特性を示した。
さらに試料２について相対湿度を５０％から９０％に変
化させ感応速度（抵抗値一時間）を観測した。
測定結果を第３図に示す。図からも明らかなように平衡
に達するまでの時間が数秒であり、実用上十分に高速度
である。
とくに高湿度から低湿度への変化の応答性は従来の概念
を打破するものである。
このように本発明に係る湿度センサ素子は、湿度変化に
対する抵抗変化が大きく、その再現性が良く、抵抗値の
経時変化がまったくみられず、極めて安定であり、感応
速度が非常に速いという特長を有している。
加えて本発明に係る湿度センサ素子は焼結体であるので
、耐久性に富みまた極めて安価である。
なお、上記の実施例は直流電源により測定したものであ
るが、交流電源を使用しても同様の性質が得られる。
以上詳細に説明したように、本発明のＴｉ０２を主体と
してＶ２０５を０．１〜１０モル％含む組成からなる金
属酸化物半導体焼結体に電極を設け、４００℃以下の温
度に維持して使用されることを特徴とする湿度センサ素
子は、従来にない優れた特性を有し、その実用的価値が
きわめて大きく、測定、制御の分野に貢献するところ大
なるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る感湿素子の相対湿度と抵抗値との
関係を示す図、第２図は本発明に係る感湿素子の経時特
性を示す図、第３図は本発明に係る感湿素子の感応速度
特性を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ Ｔｉ０２を主体とし、Ｖ２Ｏ５を０．１〜１０モル
    ％含む組成からなる金属酸化物半導体焼結体に電極を設
    け、４００℃以下の温度に維持して使用されることを特
    徴とする湿度センサ素子。
JP54070608A 1979-06-07 1979-06-07 湿度センサ素子 Expired JPS5814043B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP54070608A JPS5814043B2 (ja) 1979-06-07 1979-06-07 湿度センサ素子
DE19803020138 DE3020138A1 (de) 1979-06-07 1980-05-27 Feuchtigkeitsanzeigeelement
US06/156,192 US4344062A (en) 1979-06-07 1980-06-03 Humidity sensor element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP54070608A JPS5814043B2 (ja) 1979-06-07 1979-06-07 湿度センサ素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS55163801A JPS55163801A (en) 1980-12-20
JPS5814043B2 true JPS5814043B2 (ja) 1983-03-17

Family

ID=13436463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP54070608A Expired JPS5814043B2 (ja) 1979-06-07 1979-06-07 湿度センサ素子

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JP (1) JPS5814043B2 (ja)
DE (1) DE3020138A1 (ja)

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JPS55163801A (en) 1980-12-20
DE3020138C2 (ja) 1982-12-16
DE3020138A1 (de) 1980-12-18
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