JPS60160102A - 感湿抵抗素子 - Google Patents

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】 本発明は、金属酸化物の焼結体からなり、相対湿度変化
を電気抵抗の変化として検出することができ、しかも空
気中の雑ガスによる検出能劣化が生しにくい感湿抵抗素
子に関するものである。

一般に、！Ｉ＆湿抵抗抵抗素子感部にはポリアミド樹脂
、ぼりエチレン等の有機高分子、あるいは。

Ｆ　ｓｍ　Ｏｓ　、　Ｃｒｌ　ｏｌ等の金属酸化物が使
用されている。しかし、金属酸化物の方が有機高分子よ
りも。

化学的、物理的に比較的安定しており、感湿抵抗素子用
材料として有望である。しかし０通常の金属酸化物は、
固有抵抗が高いこと、湿度変化による抵抗変化が小さい
こと、しかも加湿−除湿の条件Ｔにおいて湿度−抵抗特
性にヒステリシスが存在すること等の欠点を有し、その
ままでは感湿抵抗素子用材料として適当でなかった。そ
こで０発抵抗で、その値がＢ〜Ｂ、桁変化し、高温、高
湿雰囲気Ｔにおいても長期にわたって特性が変化しない
感湿抵抗素子用材料として＋　Ｍ　ｌ−！　Ａ　ｘＦｅ
ｔｏａ−ａ系（ここに１Ｍ／：マグネシウム（Ｍｇ）又
は亜鉛（Ｚｎ）、Ａ：アルカリ金属、すなわちリチウム
（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、もしくはカリウリＫ）
。

Ｆｅ　：鉄）焼成材を見つけ出し、該材料を使用して、
優れた感湿抵抗素子を製作し、既に出願した（特願昭６
６−１９６５１１４）。この素子は、比較的清浄な室内
において１年以上使用しても特性変動は極めて小さいと
いう特長を有する。

しかし、煙草の煙等、水分以外のガスにより汚染された
空電中に晒すと、素子の電気抵抗１が高くなり、初期特
性との間に食い違いが発生する。

この特性の食い違いは、素子を約４００し以上の温度に
数分間加熱すれば消滅する。しかし使用の途中で、たび
たび加熱処理を必要とするものでは。

素子に加熱用ヒータおよび制御用回路を組込むことが必
要となり、素子自体の構造が複雑になるなどの問題点が
あった・ そこで１発明者らは、上記Ｍ１−、Ａ！Ｆ、、Ｏ，ａ系
物質に低融点の金属酸化物を添加すると、この物質が煙
草の煙等、水分以外の雑ガスに対して不活性になること
の発見に基づき、上記従来の問題点を克服した感湿抵抗
素子を完成した。すなわち。

本発明は＋　ＭＩ−ｘ　ＡｘＦｓｚＯａ−ａ　（但し０
Ｍはマグネシウム（Ｍｇ）又は亜鉛（Ｚｎ）、Ａはアル
カリ金属、α００１（ｘ（０，２，ａは酸素空格子数＋
　Ｆｅは鉄、Ｏは酸素）により表わされる複合酸化物と
。

酸化ホウ素（ｎｅｏｎ）、酸化ビスマス（ＢｉｔＯｎ）
。

酸化バナジウム（Ｖｔ　Ｏａ　）および酸化鉛（ＰｂＯ
）のうちから少なくとも一種選ばれた低融点酸化物とか
らなることを特徴とする感湿抵抗素子である。

本発明にかかる感湿抵抗素子は、相対湿度変化に対する
電気抵抗変化が大ぎ＜、シかも特性にヒスプリミスが少
ないことに加えて、Ｉ＠＜少量の低融点酸化物が存在し
ているために煙草の煙等の雑ガスによる特性劣化が少な
いという優れた性質を有する。

以ｒ０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、複合酸化物と低融点酸
化物とからなるものである。上記複合酸化物はスピネル
であるｒ　ＭＦ　ａｔ　０４　ＪのＭのＯ，１〜２０１
ト五％を、アルカリ金属で置換した形態を有し−ｒ　Ｍ
　ｌ−Ｘ　Ａ　エＦｅｍ０ａ−ａ　Ｊの一般式で表わさ
れるものである。

ここに、Ｘの値としてはα００１〜α８の範囲であり、
この範囲内において良好な感湿特性を示す。

さらに、αＯ１〜α０６の範囲内の場合には、相対湿度
と電気抵抗値の対数との関係がほぼ直線比例となり、よ
り使いやすい感湿抵抗素子となる。

また、ａはアルカリ金属の量から決まる数値であって、
その値は約ｘ／ｇである。

一方、上記低融点酸化物は−Ｂｘ　Ｏｘ　、Ｖｔ　Ｏａ
　。

ＢｉｔＯｎ、ＰｂＯの一種あるいは二種以上を任意の割
合で混合したものでもよい。この低融点酸化物は、＠湿
抵抗素子を水分以外のガスに対して不活性とする役目を
有している。感湿抵抗素子中の該低融点酸化物の含有量
は、α５〜２モル％であることが望ましい。ｇモル％以
上になると雑ガスのみならず、水分に対して屯活性が低
Ｔし、感湿抵抗素子の感湿感度が低ｒする。逆に、α６
モル％以丁では、雑ガスに対しても電気抵抗値が変化す
るようになり、該低融点酸化物の添加効果が現われに（
くなる。

該低融点酸化物は、上記複合酸化物を覆うように存在す
る。それ故＃惑湿抵抗素子は、これを取りまく大気中の
相対湿度によって電気抵抗値が変化するとともに、低融
点酸化物を含んでいるために。

水分以外の雑ガスによる感度低下が抑制されるという優
れた性能を有する。

すなわち、従来のように、感廖が何丁した場合に行なう
加熱等によるクリーニングも不姿となるので、クリーニ
ング用ヒータおよび制御回路を必要としない。

本発明にかかる感湿抵抗素子は、たとえば次のようにし
て製作することができる。まず、複合酸化物を得るため
に、所望の金ボ酸化物、水酸化物あるいは金属の次酸塩
、硝酸塩等、加熱することによって酸化物となる堆を原
料とし、所望の量。

秤量して混合し、必要であればボールミル等で粉砕する
。得られる混合粉末を８０ＯＮ１０００℃で仮焼成し、
スピネル構造を主体とする複合酸化物とする。

一方、低融点酸化物の粉末を用意し、上記複合酸化物と
混合、粉砕し、粉末の原料を得る。粉末の粒径はα１〜
１１１ｍの範囲が、感湿抵抗素子の感度、耐久性等から
見て望ましい。該混合粉末を。

必要であればポリビニ−Ａ／／アルコール等の粘結剤を
加えて混練し、　８０　ｋｑ　／　ｄ−２ｔｏｎ／ｄ　
ｆ）圧力で１円板状部の所望形状に加圧し、成形体とす
る。さらに、該成形体を１１究炉等により、６ｂＯ６〜
１１００℃でｌ−を時間焼成し１本発明にかかる感湿抵
抗素子を得る。焼成温度は、混合した低融点酸化物の融
点以上沸点以下の温度である。以上のようにして９本発
明にかかる感湿抵抗素子を製作することができる。

＃、Ｗ＆湿抵抗素子の表面に酸化ル！＝ウムの電極。

さらにその上に銀皮膜を形成したのち、リード線をハン
ダ付けしてもよい。

以ｒ１本発明の詳細な説明する。

まず９表の各実施番号１〜１６．と比較例としてのＣ１
，Ｃ２に示す組成となるように、ＺｎＯ。

ＭｇＣＯ５−Ｎ畠、ＣＯ，、ＫＮＯ□−ＬｉｚＣＯｓ、
ＦすＯｌのうちの該当するものを組合せて、複合酸化物
用原料を得る。この原料を乳鉢で混合、粉砕したのち。

約ｂａｈ／ｄの圧力でｒ１Ｆ径１１謂の円板に粗成形し
、８００〜１１００℃の温度で２時間大気雰囲気の加熱
を行ない、仮焼成体１８種を得た。各仮焼成体を再び乳
鉢、乳棒で粉砕して粉末とし、さらに各粉末に各実施番
号に示した低融点酸化物を粉末状態で加え、再混合、粉
砕した。次に、これうｆ）粉末ヲＦＥ力１　ｔｏｎ／ｄ
　テｍ！　１１　Ｗ　、　Ｉ！ｉ［さｌ腑の円板軟体に
成形し８表に示した焼成導度９時間で本焼成した。以上
のようにして本発明にかかる１６種の感湿抵抗素子と、
比較用としての２Ｗ１の感湿抵抗素子を製作した。

その後、上記感湿抵抗素子の両面を研摩したのち、アセ
トンで洗浄し、ｍ素子の両面に酸化ルテニウム（Ｒｕｓ
ｔ）　ペーストを直径１０ｍの円形状に塗布し、大気雰
囲電で８００ｔｉに加熱し、電極を焼付けた。さらに、
この電極の一部表面に銀ペーストをつけて７００℃に加
熱することにより。

銀の面を形成し、そこに、リード線を半円付けした。

上記感湿抵抗素子の感湿特性を調査するために。

まず、これらの素子なｈＴ温恒湿槽に入れ、槽内の温度
を２６℃一定にしたままで、相対湿度な０〜１００％の
範囲内で変化させた。この上きの相対湿度と素子の電気
抵抗との関係をめた。素子の１１ＨＫ抵抗は交流ブリッ
ジ（周波数ｌＫＨに）により測定した。電気抵抗値の対
数と相対湿度との間にはほぼ直線の関係が見られる。こ
れらの関係の代表例をｍ１図に示す。曲線につけた番号
は表に示した実施番号の素子に対応する。

次に、上記素子の煙草の煙による感湿特性の劣化の程度
を調べるために、内容積ｇ５０ａａの容器内に巻たばこ
を１本人れて燃焼させ、さらに上記素子を投入して２４
時間放置した。この試験のあと、相対湿度−電気抵抗の
、関係をめた。上記。

試験を８回繰返したあとの感湿特性には、実施番号１〜
１６のものでは初期特性から１０形以丁の偏倚しか現れ
なかったが、ＣＩおよびＣ２比較例においては２０％以
上の偏倚を示した。第２図には、′ｇｉ！施番号８とＣ
Ｉの場合について、初期特性（実線）と、煙による試験
を３回実施したのちの特性（破線）とを比較して示す。

第８図には、！Ｊ！施番号８とＣＩの場合について、た
ばこ試験の回数による特性変化の様子を、相対湿度９０
％、６０形、８０％において測定した抵抗値で示す。こ
れらの図かられかるように９本発明にかかる感湿抵抗素
子は、たばこ試験の回数にかかわらず抵抗値の変化は極
く少ないが、比較例のものでは、試験回数の増加ととも
に抵抗値が増加する。すなわち比較例の素子は煙に晒さ
れると、感湿特性が低ｒするが９本願にかかる素子の感
湿特性はほとんど変化しないことがわかる。また、低融
点酸化物を添加することによって、低１．＆雰囲気中で
の電気抵抗値が若干低下するので１ｇ湿感度は若干低下
構造となるので１機械的強度が向上し、取扱いやすくな
る等の効果も得られた。

【図面の簡単な説明】

第１〜８図は実施例を示す図であり、檎１図は感湿抵抗
素子の相対湿度−電気抵抗特性の代表例を示す線図、第
２図は煙による試験の前後における相対湿度−電気抵抗
特性の代表例を示す＠図。 第８図は、たばこ試験の回数と電気抵抗値との関係の代
表例を示す線図である。 特許出顆人 株式会社　豊田中央研究所 （外２名）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　Ｍ　Ｉ−ｘ　Ａ　ｘ　ＦｅｘＯａ−ａ　（但し
   ０Ｍはマグネシウム又は亜鉛１人はアルカリ金属、α０
   ０１〈ｘ＜Ｏ，Ｑ、、ａは酸素空格子数）により表わさ
   れる複合酸化物と、酸化ホウ素、酸化ビヒマス、酸化バ
   ナジウムおよび酸化鉛のうちから少なくとも一種選ばれ
   た低融点酸化物とからなることを特徴とする感湿抵抗素
   子。
2. （２）　上記低融点酸化物は０．５〜２モル％含まれて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   感湿抵抗素子。