JPS60183701A - 感湿素子用感湿体 - 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】 本発明はケイ酸ジルコニウムとリン酸ナトリウム塩類と
を混合し、焼成することにより得た焼結体よ　′りなる
感湿素子用感湿体に係り、より詳細には応答速度が速く
、全湿度範囲にわたって良好な指数関数特性と低いイン
ピーダンスを有しかつ、経時変化が少なく、再現性に優
れた感湿素子用感湿体（以下単に感湿体と称す）に関す
るものである。

従来、雰囲気中の湿度に感応して電気抵抗値が変化する
感湿素子としてΔ１２０３　やＳｉＯ２等の金属酸化物
の多孔質体やＬｉＣｆｆ飽和溶液等電解臀塩、−あるい
はセルロースや親水性ポリマー、更にしま酸化亜鉛、酸
化錫等の半導体が使用されており、就中金属酸化物は化
学的、物理的安定性に優れているため汎用されているが
、高湿度から低湿度域の範Ｄ）ｌにわたって良好な電気
抵抗特性値を示し、応答速度か速くかつ、感湿特性の再
現性に優れたものというごとき全ての物性を１１ヌ足す
るＩ！！、湿素子用感湿体は少ない。

かかる事情に鑑み本発明者らは、上記特性を１ｉＹｉ足
する感湿体を見出すべく鋭意研究を行った結果、焼結前
の混合物の組成がケ・イ酸ジルコニウムとリン酸すトリ
ウム塩類からなり、該混合物を焼成しで得た焼結体を感
湿体として適用する場合には」ニー４ｊＩ、性を満足し
得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわぢ本発明は、ケイ酸ジルコニウム１モルに対し、
Ｐ２Ｏ５として０．１５二〇、６　Ｔニル、Ｎ；３□０
として０．０５〜０．６モルを含有するリン酸す１−リ
ウム塩類、ただしＮ　；ｔ、ｐｏ　／　Ｐ２Ｏ５のモル
比３以下、を添加混合し、該混合物を焼成して（ｚＩた
焼結体よりなる感ｌ！Ｉｉ！素子用感湿体を１２供する
にある。

以−１本発明を更に詳細に説明する。

本発明において感湿体は焼成１１；Ｊの原料材としてゲ
イ酸ジルコニウム（ＺｒＳｉ０４）１モルに対し、Ｐ２
Ｏ５として０．１５〜０．６モル、好ましくは０．２〜
０．５モル、Ｎ２Ｉ２０として０．０５〜０．６モル、
６ｆましくは０．１５〜０．５モルを含有するリン酸す
トリウム塩類、ただしＮ　ａ　２０　／　Ｉ）２０ｓの
モル１−Ｌ３以下、なる混合物を使用し、該混合物を焼
成した４〕のより装造される。

ゲイ酸シル：Ｊニウム］モルにり・１しずろＰ２Ｏ５て
表したリン成分の量が０．１５’ｌニル未尚でば怒：ｌ
；、７体として用いた場合、低湿度側のインピーダンス
か＋ｌ’ｆ＋　＜なり、加え゛Ｃ湿度変化に対する応答
性も鈍くなり好ましくなく、他方０．６モルを越える場
合には感湿体を構成する焼成物質の気孔が塞がり、重合
が不十分なリン酸成分が存在するためか高湿度域におけ
るヒステリシスが人となるので適当てはない。

ま人−ゲ・イｒ″Ｉ！ｊ、ジル′：１ニウム１モルＱ、
二対しするＮ　ａ２０で表したすＩ〜ツリウム分の量か
０．０５モル未／＋Ｍｉではインビーダン文低士効果は
なく、他方０．５モルを越える場合には低湿度域におり
るインピーダンスち高（、加えてヒスプリシスち犬き（
なくのて々ｆましくない。但し以」−の範囲にあっても
Ｎ　ａ２０　／　Ｉ）、０５のモル比が；３を越える場
合ＧこＧＪ応答性か低−［・するの本願発明の範囲から
除外される。ごごてリン酸すトリウムＩ；ｉ：　Ｊ」’
ｉとＩｉ、リン酸すＩ・リウム、リン酸水木１ナトリウ
ム、リン酸水素２すＩ〜ツリウムピｌ’ｌリン酸すＩ・
リウム、１−リボリリン酸すトリウＪ・、２ツタリン酸
すＩ〜ツリウムリン酸、面性ソーダ等の任意の組合−１
により構成される本発明で特定した組成のものである。

本発明の感Ｍ体の型造方法としては、」ニー組成を満足
する原＋］料を使用する以外その′Ｍ造方法は同等特別
の手段を必要と・Ｕず、例えばケイ酸ジルコニウＪ・、
リン酸及びリン酸ナトリウムを所要帽添加混合したもの
、あるいはう−イ酸ジルコニウムとリン酸をスラリー状
としておき、後から苛性ソーダを添加し混合するごとに
より所定組成の材料を調整する。

このようにして得た混合物は次いでそのまま、あるいは
乾燥粉砕した後圧縮成形等の方法により成形し、次いＰ
６Ｏ０〜１４００℃、好ましくは８００〜１２００℃の
６１に度で焼成し、感湿体として供される。成形体の焼
成は焼成装置、成形品の形状等により一義的ではないが
、通常該温度条件下１分〜５時間焼成処理すれば良い。

成形体の焼成温度が６００℃より低い場合にはインピー
ダンスの低下効果が少なく、加えて高湿度域においてヒ
ステリシスが大となるので適当ではなく、他方１４００
　℃を越える場合には焼結が進行しすぎるためが気孔率
が低下し、湿度に対するインピーダンスの変化が少ない
、ずなわち感度が低Ｆするので好ましくない。

本発明において何故ががるりＪ果の発現が見られるの力
ｚ８’ｔｊらかでばないが、本発明の焼結体を感湿体と
しく用いる場合には、焼結体のＸ線回折ピークより推測
するにＺｒ５ｉ０４（ジルコン）粒子の表面層にすＩ・
リウムイオン導電体であるＮａ３　Ｚ　ｒ２Ｓ　ｉ、Ｐ
Ｏ，□（ナシコン）またはナシコンの類似化合物が形成
されており、このイオン導電体の形成−が）ｌｈに（！
！：　ｒｓ＋！度域におりるインピーダンスの低下をも
たらすものと思われる。

以上詳述したごとく、本発明の特定物性を有する一ケイ
酸ジルコニウム、リン酸すトリウム塩類からなる混合物
の焼結体を用いる場合には、高湿度から低湿度域の範囲
にわたって良好な電気抵抗値を示し、応答速度が速くか
つ、感湿特性の再現性に優れた感湿素子の（・ざ湿体と
なし得るもので、その工業的価値は頗る大なるものであ
る。

以下実施例により本発明を更に詳＃ｌｉｌに説明する。

実施例 市販のケイ酸ジルコニウム１モルに対し、第１〕７：。

に示した所定量のリン酸、リン酸アルカリを混合し、蒸
溜水を加えスラリーとして十分混合した後、ごのスラリ
ーを１１０°Ｃの温度で乾燥し、更に２００〜４００°
Ｃの温模で乾固させた。次いて乾固物をル瑞乳鉢で軽（
粉砕した後金型プレスにより５　ａｍ　ｘ　５　ｍｍ×
１龍のシートを得、該シートを１ｏｏｏ′ｃの’ｌｒＬ
度で１０分間焼成した。

このようにして得た焼結体を感湿体として用い、第１図
に示す如き焼結体１０両面に酸化ルテニウム電極２を焼
イ」て、ごれにリード線３をつｉノで感湿素子を作成し
、雰囲気温度３０°Ｃにおける感湿特性を測定した。応
答性を第１表に、０〜１００％Ｒ１１における抵抗変化
を第２図、また感湿体の経■ｒ変化を第３図に示す。

第　１　表 第１表ネタよび第２．３図から明らかな如く、本発明の
（・き湿体は仝ハ１１度範囲においてインピータンスか
低くかつ、良好な指数間’ＪＪ、　４４＋１！トを自し
、応答１ｚ１、感湿特性の汀現性に優れていることが分
かる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の感湿体を用いた感／！ＩＷ素子の模
式図であり、図中１は感湿体、２目電＋Ｉ’ａ、　３　
ＩＪリド線を示す。 第２図および第３図は、本発明の実施例における各試料
の感湿体をもって構成した感’／：Ｗ、素了の）・δ湿
４１Ｊ性例を示すものであり、図中の敞字は実施例のへ
イ′、１番号に相当する。 第　１　図 第　２　日 り 相対渫Ｌ　ヅｐ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■）ケイ酸ジルコニウム１モルに対し、Ｐ２Ｏ，とし°
   ζ０１１５〜０．（ｉモル、Ｎ　ａ２ｏとして０．０５
   〜０．６モルを含有するリン酸すｌ−リウム塩類、ただ
   しＮ　ａｘＯ／　Ｐ２Ｏ５のモル比３以下、を添加混合
   し１、該混合物を焼成して得た焼結体からなる感湿素子
   用感湿体。 ２）該混合物を６００〜１４００℃の温度で焼成し°ζ
   得た特許請求の範囲第１項記載の感ルー素子用長・８湿
   体。