JPS5944801A

JPS5944801A - 感湿抵抗素子

Info

Publication number: JPS5944801A
Application number: JP57155600A
Authority: JP
Inventors: 俊彦鈴木; 友幸吉田; 昇松井
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1982-09-06
Filing date: 1982-09-06
Publication date: 1984-03-13
Also published as: JPS6322601B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】ポリ１化ビニル、ポリエチレン等の有機高分子。

酸化Ｍ鉛（ＺｎＯ）　、チタン酸亜鉛（Ｚｎ１Ｔｉ０４
）等の合属酸化物を膜状にしたものが知られている。

有機高分子膜は、小型、軽量で応答速度が速いなど、優
れた点を有しているが９品温、高湿の雰囲気では１％性
が不安定になる欠点を有する。

して有望といわれている。

ところが９通常、　ＺｎＯやＺｎ１Ｔｉ０４等の舎属酸
化物は比抵抗が品〈、湿度変化による比抵抗変化が小さ
く、シかも湿度の上昇時、下降時における湿度−電気抵
抗特性にヒステリシスが存在する。

て使用することが困難である。

そこで１発明者らは、かかる従来の欠点を克服すること
を目的に、研究を重ねた結果１本発明をなすに至ったの
である。

本発明にがかるＰ８湿抵抗素子は、安価な金属酸化物を
、従来の磁器製造技術で焼成することにより得られるも
のである。

すなわち９本発明は感湿能を有する！ｌｌ！ｘ＋酸化物
と四三酸化コバルトの多孔質粉末焼結体からなることｔ
％鍬とする感湿抵抗素子にある。

本発明にかかる感湿抵抗素子は、高湿から低湿までの広
い湿度範囲にわたって、湿度変化による比抵抗変化が大
きく、シかもその比抵抗値が、実用計測範囲内にあるの
で、使用しやすい。また。

湿度の上昇時、下降時において、比抵抗−相対湿度ｔｈ
性にヒステリシスがない等の優れた性質全具備し、てい
る。

以下１本発明をより詳細に説明する。

本発明にかかる感湿抵抗素子は、感湿能を有す＼ＣａＪ
Ｏｔｔどる亜鉛酸化物と四三酸化コノくル）　（途＃噴）との混
会粉宋の焼成物で、気孔率が２５〜４５％の多孔質であ
る。該感湿能を有する亜鉛酸化物は、酸化亜鉛（ＺｎＯ
）あるいは亜鉛と他の金属との複会酸化物であり、具体
的には、感湿特性を有することで知られているスピネル
型構造を有するチタン酸亜＝＋　（Ｚｎｚ　ＴｉＯ＊　
）　、４酸亜鉛（Ｚｎ２５ｎ０４）等でおる。

通冨、該亜′ｆｄ酸化物は、湿度に対する比抵抗変化が
小さく、しかも、該比抵抗変化にヒヌテリシを低Ｆさせ
るとともに、湿度変化に対する比抵抗合割合が（コバル
ト／亜鉛）のモル比で１〜６の範囲にある場合には１本
発明にかかる感湿抵抗素子は、０〜１００％の相対湿度
変化に対して、約１００〜１０００倍の比抵抗変化を示
す。しかも該１６湿抵抗素子の比抵抗は１通常機器で測
足可能な範囲内にあり１周囲温度に影響されにくい優れ
た感湿能全示す。

さらに、　ＩＮ対湿度の上昇時および下降時において、
比抵抗−相対湿度特性にヒステリシスがないという長ノ
ツ［も保有している。

本発明にかかる感湿抵抗素子は、いわゆる磁器とを、所
望の開会で混会、粉砕して１粒径が０．２〜１　／Ｚの
粉末状としたのち、仮成形、仮焼する。

該仮成形、仮焼の条件としては、得られる焼成品の取り
扱いにおいて、壊れない程度に強く圧粉し。

たとえば７００〜８００°Ｃの比較的低い温度で。

約１〜２時間加熱するのがよい。

次に、仮焼して得た成形体をもう°一度良く粉砕して、
上記二成分が均一に混合した粉末とし、さらに、該粉末
全１〜３　ｔ、ｏｎＡニーの圧力で圧粉し、再び成形体
とする。このとき、圧粉しやすくすることと１次の本焼
成によって、該成形体全過度な気孔會有する多孔質体と
するために、加熱によって分解、＃ｙ、逸するようなポ
リビニールアルコール等を結会剤として加えてもよい。

その後、該成形体全本焼成して９本発明にかかる感湿抵
抗素子を得る。核本焼成粂件と（７ては。

核１ｇ湿抵抗素子が７通常の取扱いでも壊れない程度の
機械的強度を有し、しかも湿度に対する応答性金欠なわ
ないような適度の多孔質となる条件がよい。、１４体的
には、７００〜８５０°Ｃの温度で。

１〜２時間加熱するのがよい。焼成温度が上記範囲より
高いと、得られる感湿抵抗素子の湿度に対する応答性が
低くなる。一方、焼成温度が上記範囲よ！ｌｌ低い場合
には、出来た焼成体の＠械的強度が低く、取扱いが困蛙
であるとともに、感湿抵抗素子としての前節が短かくな
る。

なお、上記仮成形、仮焼成の工桿を省略しても。

得られる感湿抵抗素子の性能はほとんど変化しない。

本発明にかかる感湿抵抗素子の他の製造方法との混合焼
成体を得る方法も可能である。

および第■族元素の酸化物（ＭＯ２）ｉ、（コバルト／
亜鉛）のモル比で１〜３．（Ｍ／ｊｌｋ鉛）のモル比で
０．５〜５の範囲内の成分比になるように混合、粉砕し
、これを、成形、焼成する。

こうして得た焼成体は、成形体中のＺｎＯとＭＯ。

とが大気雰囲気中の焼成によシ複合酸化物であるＺｎ＊
　ＭＯ４となり１本発明にかかる感湿抵抗素子となる。

しかし、成分割合によっては、　ＭＯ，を不純物として
含有する場合がある。すなわち、（Ｍ／亜鉛）のモル比
で約０．５以上の成分割合の場合である。該モル比が０
．５〜５の場合には９ＭＯ！は。

１θ湿抵抗素子の感湿能にほとんど影響を及ぼさない。

該モル比が５を越える場合には°、湿度に刻する感度す
なわち湿度変化に対する比抵抗の便化が小さくなる欠点
がある。

以下本発明にかかる実施例全説明する。

実施例１出＝ｍ＋京料として、ｔ’ｓ化亜ｉｄ＋（Ｚｎｏ）と四
三酸化のモル比がｉ、＋、ｓおよび３の５種類の混合物
を調製した。それぞれの混会物金よく粉砕したのち。

圧力ｊ　ｔｏｎ／ｃＪ　テ直径１０ｍｍ、厚さ１〜２Ｍ
Ｍの円板状に仮成形して、温度８００　’ｃで２時間仮
焼した。

その後、これら全乳鉢、乳棒でよく粉砕し、圧力１ｔｏ
ｎ／ｃ−で直径１０ｇｇ、厚さ１ＭＮの円板状に再成形
した。その後温度８００．’ｃで１．５時間大気雰囲気
で本焼成し、成分組成の異なる３種類の本第１＠明Ｋか
かる感湿抵抗素子を得た。該素子の気孔率は約６０形前
後の多孔質である。

次に、上記感湿抵抗素子の感湿特性音調べるために、こ
れらの素子の表裏面に、酸化ルテニウム（Ｒｕｂｓ　）
ペーストｉ全面に塗布し、これを大気中で温度８００　
’Ｏに３分間加熱し、電極を焼き付けた。

さらに、該ｔＷの一部に銀ペーストラ焼き付け。

これにリード線全半田付けし、感湿能を測定できるよう
にした。

感湿能の測定は、これらの素子を恒湿槽に入れ。

リード線を介（−て、上記′電極間に周波数１ＫＨ２゜
電圧１ボルト（実効値）の交流を印加して１行ない１周
囲温度２５°Ｃにおける各素子の比抵抗−相対湿度の関
係を求めた。

結果を第１図に示す。図中の曲線俯号１．２および６は
、それぞれ（コバルト／亜鉛）のモル比が１．１・５お
よび３の素子についての関係である。

これらの結果から各素子の比抵抗は、０〜１００％の相
対湿度変化に対して、約１００倍変化し。

しかもその抵抗値は１通常の抵抗測定器で測定可能な範
囲内にある。また、上記関係は、加湿、除湿において、
ヒステリシスを示さない。すなわち。

本燐＃発明にかかる感湿抵抗素子の成分割合（コバルト
／亜鉛）が１モル比で１〜３の範囲内にある場合には、
該感湿抵抗素子の比抵抗は、０〜１００％の相対湿度変
化に対して約１００倍変化し、しかもヒステリシスを示
場ない。

次に、上記モル比が１．５の感湿抵抗素子について９周
囲温度による影響を調べるために１周囲温度を友えて感
湿能′ｆｃ測定した。測定結果全第１図中の曲線４およ
び５に示した。曲線番号４は１周合金示す。／マこれらの結果から１本軒光明にががる感湿抵抗素子の比
抵抗−相Ａ］湿度の関係は９周囲温度の影響上はとんど
受けないことがわかる。

実施例２出発原料としての２１１０と００ｓ　Ｏ４ｆ　＋　　（
コバルト／亜鉛）のモル比が２となるように秤量混合、
粉砕して、混合物とした。さらに、これを実施例１と同
様に仮成形、仮焼して１本発明における仮焼成体とした
のち、該仮焼成体を再び粉１ゆして混合粉末を得た。

次に、上記粉末に、酸化チタン？、（チタン／亜鉛）の
モル比が４．１．５，０．７および０．２５の割合にな
るように混合粉砕して、酸化チタン含有量の異なる４４
ｍ類の原料粉末を用、意した。このようにして用惹した
原料粉末を、上記と同様に仮成形、仮説、粉砕したのち
９山径１０朋、厚さ１朋に圧粉、成形し、原料粉末１種
類について、数個ずつの成形体を製作した。この場合の
成形圧力は１　ｔｏｎ／Ｃｎとした。

その後、該成形体（＜　８５０　’Ｃの温度で１．５時
間保持の条件で本焼成全行ない９本発明にかかる感湿抵
抗素子を得た。

不発明にかかる感湿抵抗素子の感湿能を調べるために、
実施例１と同様の方法で電極の形成、リード線を半田づ
けした。

測定結果を第２図に示す。図は比抵抗−相対湿度特性を
示し９図中の各曲線は、それぞれＴｌＯ２景の異なる成
分割合についての結果を示す。図中の曲線６，７．８お
よび９は、それぞれ（チタン／亜鉛）のモル比が４．１
．５，０．７および０．２５の場合の６１１１定結果で
ある。この結果から明らかなごとく、相対湿度が２０〜
１００％の範囲で変化した場合、感湿抵抗素子の比抵抗
は、約１０００倍変化することがわかる。また、湿度の
上昇および下降時、上記特性にヒステリシスはなかった
。

実施例６原料として、　　Ｚｎｘ　Ｔ　１．０４と００１０４　
’ｚ、　　（コバル１−　／　Ｉｌｌ！　Ｍｌ　）のモ
ル比が００３，１，１．５．３および３０となるように
秤量、混合して、成分割合の異なる５柿類の涼料粉木全
得た。

、ｆ亥原料粉末を実施例１と同じ方法で成形、　’ｋｔ
’ｉｉ成し−Ｃ１５種類の本発明にかかる感湿抵抗素子
全製作した。さらに＋　Ｚ　ｎｘ　Ｔ　ｉ　Ｏ４のみ全
同様の方法で成形、焼成して、比較用１へ湿抵抗素子全
製作した。

その後、これらの感湿抵抗素子に、実施例１と同じ方法
で′電極形成、リード線付は全行ない、各感湿抵抗素子
の惑／ｉ＋ｉ！能？測冗した。

第６図にｙｌｉｌｌ定結果を示す。

図は、比抵抗−札対湿度特性全示し９図中の各曲線はそ
れぞれ、成分割合の異なる場合の結果を示す。図中の曲
線１０，１１，１２．１５および１４は、それぞれ（コ
バルト／亜鉛）のモル比が０．０５．　１　、１．５．
５および３０の場合についての測定結果でめる。

また９曲腺査号１５，１５°は、比較用感湿抵抗素子に
ついての測定結果である。１５は湿度」ニケ（・時、１
５°は湿度下降時の結果である。

これらの結果から明らかなどと＜　、　Ｚｎ２Ｔ１．０
ｔとＣｏｍｂ４全混会し全混成した感湿抵抗素子は。

００ｓＪ添加しないものよりも比抵抗が低下しているこ
と、および湿度変化に対する比抵抗変化が大きくなって
いることがわかる。また、湿度上昇時と下降時、上記特
性にヒステリシスはなかった。

【図面の簡単な説明】

第１ないし第６図は１本発明の実施例にかかる感湿抵抗
素子について測定した比抵抗−相対湿度特性を示す図で
ある。出願人株式会社　豊田中央研究所代理人弁理士　晶　橋　祥　泰〃　【％倫克疹〃　杉本　勝第１図０　２０　４０　６０　　δ０１００ ≧１．目　女ミ１゛〕監ａ＜”、ン第２図０　　２０　　４０　　６０　　８０　　１００オ目　
対　ヨ１４ハ【　　（５つ）０　　２０　　４０　　６０　　　δ０　　１００オ目
　大寸　ラ星度　（ｏ１０ン一　口

Claims

【特許請求の範囲】

（１）屡湿能を有する亜鉛酸化物と四三酸化コバルトの
多孔質粉末焼結体からなることを特徴とする感湿抵抗素
子。
（２）感湿能を有する亜鉛酸化物は酸化亜鉛（ＺｎＯ）
であることを特徴とする特許請求の範囲第一項に記載の
感湿抵抗素子。
（３）感湿能を有する亜鉛酸化物は、亜鉛を含み。ヌピネル型構造を有する複合酸化物であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の感湿抵抗素子。
（４）感湿能を有する亜鉛酸化物と四三酸化コバルトと
の混合開会は、（コバルト／亜鉛）のモル比で１〜３の
範囲内にあることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の感湿抵抗素子。