JPS60192301A - 感湿抵抗体組成物 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、感湿抵抗体組成物に係り、特に腐食性ガスに
侵されず、まだ、広い湿度範囲にわ・”□たり高いセン
シイティビティを示し、かつ直線性、安定性、再現性に
優れた感湿抵抗体組成物に関するものである。

〔発明の背景〕

感湿素子は、感湿部分を測定雰囲気に直接暴露した状態
で使用する。このだめ使用に当っては、当然種々の汚染
環境にさらされる。

よって感湿素子は、この様な環境下でも感湿材料が劣化
したり、特性のドリフトがあってはならない。

例えば感湿素子を空調機の湿度検出に利用する場合、感
湿材料を汚染したり劣化させたりする環境として、次の
様なものが挙げられる。

（１）温泉地に近い場所で、常に存在するＨ２Ｓを含ん
だ環境 （２）交通量の多い交差点付近で、自動車からの排気ガ
ス中に含まれるＮＯ２やＳ０２を含んだ環境 感湿素子は、このような悪環境下においても特性の経時
ドリフトがあってはならない。ところが従来感湿素子の
材料として用いられてきた感湿抵抗体組成物は、この点
に問題を残している。

例えば従来、金属酸化物系の感湿抵抗体材料として％　
ＮＬｌ−χＦ　４２＋χ０４セラミツク、　Ｆ’４２０
．−に２０セラミツク、ＭｆＩＣｒ２０４−ＴＬＯ２セ
ラミック等が知られている。

また、本発明者らも、すでに湿度変化に対する抵抗値変
化が犬訴く、かつ吸湿時の抵抗値の小さい感湿抵抗体と
してＳｎＯ２を見い出している。

しかし、これらのセラミックは、いずれもＨ，Ｓ。

ＳＯ□、ＮＯ□等の腐食性ガスによりセラミックの表面
が侵されて特性がドリフトし、時間が経つにつれて湿度
検出誤差が大きくなるという重大な欠点をもつ。

のみならず、これらのセラミックは、焼成温度が高いだ
め、１０００°Ｃ以下の低温焼結は不可能であり、よっ
て通常の厚膜工程では焼結させることができない。少な
くとも、結合剤としてガラスバインダを用いる必要があ
る。ところがこのようにガラスバ・・インダを用いると
、感湿素子は感度が低下し、抵抗値が大きくなってしま
い、不都合である。

よってこれらの材料で厚膜感湿素子を形成することは、
事実上できないのである。

従って、厚膜技術の採用による量産性の向上。

価格の低減及び素子精度の向上が実現できない。

この様な事情から、金属酸化物系の厚膜湿度センサは実
用化されていないのが現状である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を。

なくし、腐食性ガスに対して材料が侵されず、また、低
温焼結で厚膜形成することも可能で、しかも長寿命であ
り、高感度でありかつ低価格な感湿抵抗体組成物を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明者らは、腐食性ガスによる劣化を防ぎ得る材料を
め、種々検討し、添加物の探索を進めた。

この結果、ＳｎＯ，にＶ２Ｏ，を添加した感湿抵抗体組
成物は、腐食性ガスに侵されにくく、上記□目的に合致
することを見い出した。この組成物は、Ｈ２Ｓ　、　Ｎ
Ｏ２，Ｓｎ２等の腐食性ガスに暴露させても抵抗値のド
リフトがほとんど生じない。なオカツｖ、！Ｏ，ノ融点
カ６９０°Ｃであルタメ、１０００’Ｃ以下で焼結可能
であるので、厚膜形成することもできる。

本発明は上記見知に基づいてなされたもので、本発明の
感湿抵抗体組成物は、ＳｎＯ，に、該ＳｎＯ２に対して
、０５〜５０ｍｏ　１％のＶ２Ｏ，を添加して形成する
。

このように本発明においてＶ２Ｏ，含有量を上記のごと
く限定したのは、次の理由による。

Ｖ２Ｏ，をｏ、ｓｍｏｌ俤より少なくすると、腐食性ガ
スの暴露によって生じる特性の劣化が犬きくなり、湿度
の検出誤差が人外くなる。またＶ２Ｏ−’添化量が５０
ｍｏｌ　％を越えると、湿度変化に対する抵抗値変化が
小さくなり、検出精度が劣るようになる。よって上記の
ごとき含有範囲にしたのである。

〔発明の実施例〕　１ 以下本発明の実施例の内、いくつかについて述べる。

まず、基本的な実施例として、ＳｎＯ，にＶ２Ｏ，を５
ｍｏ１％添υ口した感湿抵抗体を形成した。この例の湿
度検出誤差の経日量変化を示すのが、添付□図における
グラフである。これは該感湿抵抗体をＨ２Ｓ：　０．５
ｐｐｍ　、　８０２　：　Ｉ　Ｌ）Ｌ）ｍ、　ＮＯｘ　
：　１１’ｌ’ｍｔ温度３０°Ｃ１湿度７５％ＲＨの腐
食性ガス雰囲気中に放置して、その時の２５°Ｃ，ｓｏ
％ＲＨにおける湿度検出誤差の経時変化を示しだもので
ある。　・・図中１は比較のため■２０．無添７ＪＩ］
の素子についてデータを示しだもので１図中２のグラフ
が本例の測定結果である。図から明らかの如＜　Ｖ２０
１Ｉを添加しないもの（グラフ１）は、時間が経つにつ
れて湿度検出誤差が大きくな３２５０時間で２０４ＲＨ
以上の検出誤差を生じる。しかし、Ｖ２Ｏ。

を添加したもの（グラフ２）は、２５０時間でわずか２
４ＲＨ以内の湿度検出誤差で、Ｖ２Ｏ，の添加によりき
わめて耐腐食性ガス性が向上することがわかる。　□ このようにＶ２Ｏ，の添加によって腐食性ガスに対する
耐久性が向上した理由は、感湿部表面が腐食性ガスと反
応しにくいバナジウムによって置換されただめと考えら
れる。

この感湿抵抗体組成物は、腐食性ガスを含む雰囲気に暴
露しても特性がほとんど変化せず、かつ湿度変化による
抵抗値変化が大きく、直線的に変化する。

また、感湿部はバインダガラスを含まないので１０００
°Ｃ以下の低温で焼結でき、かつ感度低下や素子抵抗値
増加が起こらない。よって、量産性がよく、低価格な感
湿素子を供給できる。

次に本発明の実施例を詳細に説明するとともに、比較例
を掲げその効果を示す。

本例においては原料として、ＳｎＯ２及びｖ２０．が所
定の組成になるように秤量し、アルミナ製ボットミルで
湿式混合した。混合物は白金るつぼに入れて、７００°
Ｃ〜８５０’Ｃの温度で空気中で２２時間仮焼成する。

８５０’Ｃより高温での仮焼成は、この組成物中の■２
０．の蒸発を生じるので好（・・ましくない。

また、７００°Ｃより低温での焼成では仮焼成が充分で
ないので、好ましくない。

仮焼成した後、仮焼成物をらいかい機、ボールミル等で
、粒子の最大粒径が２０μｍ以下になる１ように粉砕す
る。

この様にして得た仮焼成粉末２ｏ１１に対し、１ｍ１の
３％ＰＶＡ水溶液をバインダとして加え、約１，５ｔ　
ｏｎ　／　ｃｍの圧力で直径１５ｒｍ１、厚さ０．３ｒ
ｒｍの円板に成型し、これを７００〜８５０°Ｃの温度
で２時間焼成し、焼結体を得た。

得られた焼結体にＲｕｂ２電極を形成し、電気的緒特性
の測定試料とした。

この様に作成した試料を、　Ｈ２Ｓ　：　ｏ５ｐｐｍ　
、　８０２：１　ｐｐｒｎ　、　ＮＯ２：　ｌｐｐｍ　
、温度３０°Ｃ２湿度７５％ＲＨｏ腐食性ガス雰囲気中
に２５０時間暴露した後、５０ＳＲＨにおける抵抗値変
化を測定し、これに相当する検出誤差をめた。

次表は、感湿抵抗体組成物の代表的実施例ＮＯ，１。

〜Ｎｏ、６．及び比較例Ｎｏ　、１−Ｌ　Ｎｏ　、５に
：　ッｊｋ、焼結温度、焼結時間、感度及び湿度検出誤
差をめて示しだものである。

表から明らかなように、本発明の範囲に入る感１゜湿抵
抗体組成物、すなわち■２０．含有量が０５〜５０ｍｏ
１％の範囲にあるも（Ｄ　（Ｎｏ、１〜Ｎｏ、６　）で
作成した感湿素子は、腐食性ガス暴露により生じる湿度
検出誤差が少なく、１０４　ＲＨ以下である。

しかも感湿温度が４０００以上ときわめて高く、かつ直
線性にすぐれている。これに対して添加物が０．５ｍｏ
１％より少ないものは、腐食性ガス暴露により生じる湿
度検出誤差が１０４ＲＨ以上となり、湿度検出精度が悪
くなる。また添加物の含有量が５０ｍｏｌ　％より多い
ものは、感度４０００以下に低。

下し、かつ直線性も悪くなるだめ湿度計測上障害となる
ことがある。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明による感湿抵抗体組成物は、
腐食性ガスに侵されにくいだめ、腐１．。

食性ガスを含んだ環境下で使用してもほとんど特性がド
リフトせず、湿度検出誤差はきわめて小さい。

また、このように腐食性ガスで侵されないので、長寿命
であり、よって長時間にわたり高感度を保つことができ
る。しかも、低温焼結できるので厚膜形成することがで
き、厚膜技術による量産性の向上、低価俗化、素子精度
の向上も図ることができるなどの効果を有する。

なお、当然のことではあるが、本発明は上記例示しだ実
施例にのみ限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用した感湿素子及び比較例の感湿
素子を腐食性ガス中に放置したときの、湿度検出誤差の
経時変化を示す図である。 １・・・・・・比較例（Ｖ２Ｏ，を添加しないものンの
湿度検出誤差の経時変化を示すグラフ、 ２・・・・・・本発明の一実施例（Ｖ２Ｏ，を５ｍｏｌ
ｑ６添加したもの）の湿度検出誤差の経時変化を示すす
グラフ。　用 憾　Ｉ　図 島道時間（ｆｎ−）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ５ｎ０２に、該ＳｎＯ２に対して０．５〜５０ｍｏ　１
   　％　（７）ｖ２０．を添加して形成したことを特徴と
   する感湿抵抗体組成物。