JPS602761B2 - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
- Publication number
- JPS602761B2 JPS602761B2 JP54102108A JP10210879A JPS602761B2 JP S602761 B2 JPS602761 B2 JP S602761B2 JP 54102108 A JP54102108 A JP 54102108A JP 10210879 A JP10210879 A JP 10210879A JP S602761 B2 JPS602761 B2 JP S602761B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensing element
- atom
- atoms
- humidity
- relative humidity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は相対湿度を検出する感湿素子に関するものであ
る。
る。
従来、Ｆｅ２０３，ＡＺ２Ｑ，Ｎｉ○およびＺ水０など
の金属酸化物を用いて、湿度検出素子が作られて来たが
、これらの素子の湿度−電気抵抗特性は実用上の要求を
十分に満たすものではなかった。
の金属酸化物を用いて、湿度検出素子が作られて来たが
、これらの素子の湿度−電気抵抗特性は実用上の要求を
十分に満たすものではなかった。
例えば、Ｎｉ０の場合、６０％以下の相対湿度では感度
がにぶく、Ｆｅ２Ｑ，Ａク２０３の場合には抵抗値が大
きいという欠点があった。（応用物理３５，３５５（１
９６６））。また、塩化リチウム感湿素子もよく知られ
ているが、潮解性の塩を用いているために高湿度雰囲気
で使用すると塩が流れ出し、使用出来なくなるという欠
点があった。本発明は上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、従来の材料にかわる新
しい材料を提供しようとするものである。
がにぶく、Ｆｅ２Ｑ，Ａク２０３の場合には抵抗値が大
きいという欠点があった。（応用物理３５，３５５（１
９６６））。また、塩化リチウム感湿素子もよく知られ
ているが、潮解性の塩を用いているために高湿度雰囲気
で使用すると塩が流れ出し、使用出来なくなるという欠
点があった。本発明は上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、従来の材料にかわる新
しい材料を提供しようとするものである。
本発明にかかる磁器組成物はＭ，。（Ｐ０４）６（ＯＨ
）２（ここでＭはＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，母，ＺｎおよびＣ
ｄのうちから選ばれた少なくとも１種）で表わされる化
学組成の内、原子Ｍを原子Ａ（ＡはＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃ
ｓおよびＲｂのうちから選ばれた少なくとも１種）で、
０．１原子％から６０原子％置換されることを特徴とす
る。この材料を用いて作製された感湿素子の電気抵抗値
は相対湿度０％〜１００％にわたって大きく変化するの
で、電気抵抗の変化によって湿度を容易に検出すること
が出来る。またこの材料は安価な原料から、通常の磁器
製造技術で容易に製造することが出釆るなど工業製品と
して有利な条件をもっている。
）２（ここでＭはＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，母，ＺｎおよびＣ
ｄのうちから選ばれた少なくとも１種）で表わされる化
学組成の内、原子Ｍを原子Ａ（ＡはＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃ
ｓおよびＲｂのうちから選ばれた少なくとも１種）で、
０．１原子％から６０原子％置換されることを特徴とす
る。この材料を用いて作製された感湿素子の電気抵抗値
は相対湿度０％〜１００％にわたって大きく変化するの
で、電気抵抗の変化によって湿度を容易に検出すること
が出来る。またこの材料は安価な原料から、通常の磁器
製造技術で容易に製造することが出釆るなど工業製品と
して有利な条件をもっている。
以下にこの発明の詳細を実施例を用いて説明する。
出発原料として、純度９９．９％以上のＣａＨＦ０４，
ＣａＣ０３およびＮもＣ０３を、カルシウム水酸化アパ
タイト（Ｃａ，。
ＣａＣ０３およびＮもＣ０３を、カルシウム水酸化アパ
タイト（Ｃａ，。
（Ｐ０４）８（ＯＨ）２）のＣａ原子をＮａ原子により
１０原子％置換するように秤量し、ボールミル中で混合
する。充分混合したのち、ルッボに入れ、シリコニット
発熱体を用いた電気炉の中で水蒸気雰囲気中１００ぴ○
で１０時間反応させる。充分に反応させた後、粉砕し、
粉体を鱗鯖体作製のための原料として用いる。カルシウ
ム水酸化アパタィト以外にマグネシウム水酸化アパタィ
ト（Ｍ９。（Ｐ０４）６（ＯＨ）２）のマグネシウム原
子をアルカリ金属原子で置換した化合物、バリウム水酸
化アパタィト（Ｂａ，。（Ｐ０４）６（ＯＨ）２）のバ
リウム原子をアルカリ金属原子で置換した化合物、スト
ロンチウム水酸化アパタィト（Ｓｒ，。（Ｐ０４）６（
ＯＨ）２）のストロンチウム原子をアルカリ金属原子で
置換した化合物、亜鉛水酸化アパタィト（Ｚｎ，。（Ｐ
０４）６（ＯＨ）２）の亜鉛原子をアルカリ金属原子で
置換した化合物、カドミウム水酸化アパタィト（Ｃｄ（
Ｐ０４）８（ＯＨ）２）のカドミウムム原子をカルカリ
金属原子で置換した化合物「なども上記の方法で合成す
ることが出来る。なお、使用原料の純度は必ずしも９９
．９％以上の純度を必要とせず、含まれている不純物に
よっては、これ以下の純度の原料を使用することが出来
る。
１０原子％置換するように秤量し、ボールミル中で混合
する。充分混合したのち、ルッボに入れ、シリコニット
発熱体を用いた電気炉の中で水蒸気雰囲気中１００ぴ○
で１０時間反応させる。充分に反応させた後、粉砕し、
粉体を鱗鯖体作製のための原料として用いる。カルシウ
ム水酸化アパタィト以外にマグネシウム水酸化アパタィ
ト（Ｍ９。（Ｐ０４）６（ＯＨ）２）のマグネシウム原
子をアルカリ金属原子で置換した化合物、バリウム水酸
化アパタィト（Ｂａ，。（Ｐ０４）６（ＯＨ）２）のバ
リウム原子をアルカリ金属原子で置換した化合物、スト
ロンチウム水酸化アパタィト（Ｓｒ，。（Ｐ０４）６（
ＯＨ）２）のストロンチウム原子をアルカリ金属原子で
置換した化合物、亜鉛水酸化アパタィト（Ｚｎ，。（Ｐ
０４）６（ＯＨ）２）の亜鉛原子をアルカリ金属原子で
置換した化合物、カドミウム水酸化アパタィト（Ｃｄ（
Ｐ０４）８（ＯＨ）２）のカドミウムム原子をカルカリ
金属原子で置換した化合物「なども上記の方法で合成す
ることが出来る。なお、使用原料の純度は必ずしも９９
．９％以上の純度を必要とせず、含まれている不純物に
よっては、これ以下の純度の原料を使用することが出来
る。
また合成方法も必ずしも上述の方法だけではなく、水溶
液中に上記原料粉末を入れ、温度を上げることによって
合成することも可能である。次に、上述の方法で作成し
たナトリウム原子でカルシウム原子を置換したカルシウ
ム水酸化アパタィト（第１表に試料番号とＮａの置換量
の関係を示す）粉末をボリピニルアルコール水溶液を加
えて乳鉢の中で混合し、造粒する。これを７００ｋ９／
地の圧力で２５肋Ｊ×３側の円板状に成形し、上述の電
気炉を用いて、水蒸気雰囲気中１１５び○で５時間焼成
する。焼成後自然放冷した後凝結体を電気炉より取り出
す。第１表 この暁結体上に、金ペーストをスクリーンメッシュ法で
櫛形に印刷し、８００℃で焼成することによって電極を
作成した。
液中に上記原料粉末を入れ、温度を上げることによって
合成することも可能である。次に、上述の方法で作成し
たナトリウム原子でカルシウム原子を置換したカルシウ
ム水酸化アパタィト（第１表に試料番号とＮａの置換量
の関係を示す）粉末をボリピニルアルコール水溶液を加
えて乳鉢の中で混合し、造粒する。これを７００ｋ９／
地の圧力で２５肋Ｊ×３側の円板状に成形し、上述の電
気炉を用いて、水蒸気雰囲気中１１５び○で５時間焼成
する。焼成後自然放冷した後凝結体を電気炉より取り出
す。第１表 この暁結体上に、金ペーストをスクリーンメッシュ法で
櫛形に印刷し、８００℃で焼成することによって電極を
作成した。
第１図にこの感湿素子の構造を示す。
図におし、てｌａ，ｌｂは電極、２はナトリウム原子で
置換したカルシウム水酸化アバタィトを、焼成した磁器
である。電極ｌａおよびｌｂにリード線３を接続し、磁
気抵抗測定器によって、櫛形勿電極ｌａとｌｂの間の電
気抵抗を測定する。上述の各種の試料について、相対湿
度の異なった雰囲気中における電気抵抗の変化を測定し
た。第２図にその結果を示す。さらに、他の実施例とし
てカリウム原子でバリウム原子を置換したバリウム水酸
化ァパタィトについて述べる。
置換したカルシウム水酸化アバタィトを、焼成した磁器
である。電極ｌａおよびｌｂにリード線３を接続し、磁
気抵抗測定器によって、櫛形勿電極ｌａとｌｂの間の電
気抵抗を測定する。上述の各種の試料について、相対湿
度の異なった雰囲気中における電気抵抗の変化を測定し
た。第２図にその結果を示す。さらに、他の実施例とし
てカリウム原子でバリウム原子を置換したバリウム水酸
化ァパタィトについて述べる。
試料、番号とカリウム原子の置換量を第２表に示す。第
２表 カリウム原子でバリウム原子を置換したバリウム水酸化
アパタィトの合成および鱗給体の作製はナトリウム原子
でカルシウム原子を置換したカルシウム水酸化アパタィ
トの場合と同様である。
２表 カリウム原子でバリウム原子を置換したバリウム水酸化
アパタィトの合成および鱗給体の作製はナトリウム原子
でカルシウム原子を置換したカルシウム水酸化アパタィ
トの場合と同様である。
第３図に作製した素子の相対湿度−電気抵抗特性を示す
。なお上記実施例のいずれの場合も、アルカリ金属の添
加量を大きくすると、電気抵抗は４・さくなるが、ある
限界をこえると相対湿度に対する感度が悪くなる。
。なお上記実施例のいずれの場合も、アルカリ金属の添
加量を大きくすると、電気抵抗は４・さくなるが、ある
限界をこえると相対湿度に対する感度が悪くなる。
そして、アルカリ原子置換量が６０原子％を越えると、
感湿素子としてての特性が悪くなり実用上望ましくない
。上記素子の応答速度は相対湿度０％の状態から１００
％の相対湿度の変化に対して１０秒以下であり、実用上
十分に速い応答速度を有している。
感湿素子としてての特性が悪くなり実用上望ましくない
。上記素子の応答速度は相対湿度０％の状態から１００
％の相対湿度の変化に対して１０秒以下であり、実用上
十分に速い応答速度を有している。
また、この素子の材料は１００℃を越える高温において
安定であり、５００℃以下の比較的低温における隣用に
対して、長時間安定である。なお、Ｍ，ｏ（Ｐ〇４）６
（〇Ｈ）２は、ＭがＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎおよ
びＣｄのいずれの場合でも、六方晶のアパタィト構造を
有していることから、Ｍが実施例によって具体的に示さ
なかったＭ＆Ｓｒ，ＺｎおよびＣｄのアパタイトＭ，。
（Ｐ○４）６（ＯＨ）２のときも実施例とはメー同様の
特性を得ることができる。次の第３表に示したごときＭ
欄に示した金属をＡ欄の金属１０原子％に置換したもの
の特性を第４図として示す。第４表 以上のように、この発明の感湿素子は高温度中でも経時
変化することなく、広い相対湿度範囲にわたり高感渡の
湿度検知が可能であり、感湿素子としてすぐれた特性を
有している。
安定であり、５００℃以下の比較的低温における隣用に
対して、長時間安定である。なお、Ｍ，ｏ（Ｐ〇４）６
（〇Ｈ）２は、ＭがＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎおよ
びＣｄのいずれの場合でも、六方晶のアパタィト構造を
有していることから、Ｍが実施例によって具体的に示さ
なかったＭ＆Ｓｒ，ＺｎおよびＣｄのアパタイトＭ，。
（Ｐ○４）６（ＯＨ）２のときも実施例とはメー同様の
特性を得ることができる。次の第３表に示したごときＭ
欄に示した金属をＡ欄の金属１０原子％に置換したもの
の特性を第４図として示す。第４表 以上のように、この発明の感湿素子は高温度中でも経時
変化することなく、広い相対湿度範囲にわたり高感渡の
湿度検知が可能であり、感湿素子としてすぐれた特性を
有している。
第１図は本発明の１実施例による感湿素子の構造を示す
平面図、第２図、第３図および第４図は本発明の感湿素
子における実施例の組成比と相対湿度−電気抵抗特性を
示す特性図である。 図中の符号ｌａ，ｌｂは電極、２は磁器、３はリード線
である。 第１図 第２図 第３図 第４図
平面図、第２図、第３図および第４図は本発明の感湿素
子における実施例の組成比と相対湿度−電気抵抗特性を
示す特性図である。 図中の符号ｌａ，ｌｂは電極、２は磁器、３はリード線
である。 第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- １ Ｍ＿１＿０（ＰＯ＿４）＿６（ＯＨ）＿２（ＭはＭ
ｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，ＺｎおよびＣｄのうちから選ば
れた少なくとも１種）で表わされる物質を構成する原子
の内、原子Ｍを原子Ａ（ＡはＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ、お
よびＲｂのうちから選ばれた少なくとも１種）で、０．
１原子％から６０原子％置換することを特徴とする感湿
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54102108A JPS602761B2 (ja) | 1979-08-10 | 1979-08-10 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54102108A JPS602761B2 (ja) | 1979-08-10 | 1979-08-10 | 感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5626401A JPS5626401A (en) | 1981-03-14 |
| JPS602761B2 true JPS602761B2 (ja) | 1985-01-23 |
Family
ID=14318598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54102108A Expired JPS602761B2 (ja) | 1979-08-10 | 1979-08-10 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS602761B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1256358A (en) * | 1985-05-16 | 1989-06-27 | Tadashi Nishino | Method of detecting carbon dioxide gas, element for detecting the gas and process for producing the same |
-
1979
- 1979-08-10 JP JP54102108A patent/JPS602761B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5626401A (en) | 1981-03-14 |
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