JPS60761B2 - 感湿素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は感湿素子、特に金属酸化物感緑素子に関する。

近年、自動車用ガラスの結霧防止用電気回路に用いる湿
度検知器、または空調装置、冷蔵庫、ビニールハウス、
食品乾燥機、精密機器などの湿度検知器に用いる感度の
優れた感湿素子の開発が望まれており、既に多数の感湿
素子が開発され「実用化の提案がなされている。例えば
電気絶縁体の基板上に対向電極を競付け、該対向電極の
上を覆うように吸湿性有機樹脂、あるいは金属酸化物感
溢素子を設けた感湿センサー等が知られており、該感湿
センサーは該感湿素子の湿度に対して電気抵抗値を変化
する特性を利用して湿度を感知するものである。感湿素
子に吸湿性有機樹脂を用いた感湿センサーは吸費性有機
樹脂が雰囲気から水分を吸脱着することによって感湿セ
ンサーの電気抵抗値を変化するものであるから、該感湿
センサーは感湿素子がこの水分の吸脱着に時間がかかる
ので雰囲気湿度に対する応答速度が遅い欠点があり、ま
た感溢素子が有機物であるから湿分により劣化するので
長期の使用に耐えなかったり、更には基板上の貼付け状
態によって一定湿度に対応するセンサーの電気抵抗値の
変動が大きい欠点があった。一方感湿素子に金属酸化物
を用いた感湿センサ−は金属酸イ凸物「特に遷移金属酸
化物が湿分に対して綴れやすく、他方乾きやすいという
特性を利用したもので雰囲気湿度に対する応答速度は早
いがＬ金属酸化物の感溢素子の電気抵抗層が大（／ＭＱ
以上）で湿度によって変化する感湿センサーの亀気抵抗
値の変化を検出するのが困難となり、その検出器が高価
になる欠点があった。本発明は前記した従釆の感湿素子
のもつ欠点を除去するためになされたものであって、応
答速度が早く、且つ電気抵抗値の低い感緑素子を提供す
るものである。すなわち、本発明はコバルト酸化物にリ
チュウムあるいはナトリウムをドープした感湿素子であ
る。本発明によるときはコバルト酸イ臼物中にドープす
ることにより該金属酸化物中の賜イオン格子点の金属の
一部をイオン価の異なるリチュウムあるいはナトリウム
金属で置換するものであるから感湿素子の電気抵抗層値
を蚤下することができると同時にドープするりチュウム
あるいはナトリウムの量の割合を変えることによって所
望の函気抵抗値の感温素子を得ることができる。また、
本発明に係る感溢素子は温度係数が小である上吸湿性有
機樹脂の感湿素子に比して雰囲気湿度に対する応答速度
が早く、且つ線分による劣化及び特性の変化がないため
長期の使用に耐え得る。更にまた本発明に係る感湿素子
は基板に貼付けるのに無機接着剤を用いて競付けること
ができるので貼付け条件が一定となり、貼付け条件によ
る電気抵抗樋の変動が小である。以下、本発明を図面に
示した実施例について説明する。

実施例 １第１図に示す如く、大きさ４仇岬×３０職厚
さが１．５側のガラス板１上に銀ペーストを蛾付けた線
中０．４肋、間隔距離０．４側、対向距離５脚の夫々三
本の櫛歯４．４′をもつ櫛歯状対向電極２．２′を覆う
ように大きさ８側×６肌の本考案に係る感溢素子３をガ
ラスペーストで焼付けた。

感湿素子３は次の如く製造される。すなわち、酢酸次Ｃ
に蒸留水５にＣを加えた希溶液に炭酸リチュゥム（Ｌｉ
２Ｃ０３）イ／ｇｒを溶解した後、次いで酸化ニッケル
（ＮＯ）２０ｇｒの粉体を浸し、加熱して水分を蒸発し
た乾固したものを８００ｑｏで３時間仮暁後、乳鉢で粉
砕して該粉体に蒸留水を少し混じて同筒状にプレスした
後、１２００ｑｏで４〜６畑時間、好ましくは２加時間
加熱した後急冷して、原料混合段階でリチュウムが１０
アトミックパーセントの本発明に係るリチュウムをドー
プした酸化ニッケルの感湿素子を得た。このリチュウム
をドープした酸化ニッケルを粉砕し「市販の棚珪酸鉛ガ
ラスの徴粉をべヒクルに分散したガラスベース（デュポ
ン製１４００−１２帆）及び稀釈液（住友金属鉱山製Ｖ
−１００）を用いて、該粉末を６０乃至９肌ｔ％、特に
８肌ｔ％を分散してペーストを作り、スクリーン印刷法
により該ペーストをガラス板１の上に大きさ８肋×６肋
の範囲に印刷した。次に該ペーストを印刷したガラス板
１を１３０００で３０分間以上乾燥した後５５０ｑｏ〜
７８０ｑｏで、２分乃至５分間、特に約６００ｑｏで３
分間で処理してガラス板１上に感湿素子３をガラスペー
ストで焼付けた。

更に感湿素子３を相対温度１００％近くの高温度で１斑
時間以上保持してならしを行った。以上のように作成し
た感湿センサーに固定抵抗２００ＫＱを直列に接続して
Ａ．Ｃ．１０Ｖを印加して２６０の恒温槽中に入れ湿度
を変化させて感湿センサーの電気抵抗の測定した結果を
第２図Ａに示した。第２図によれば本発明の感湿素子３
は電気抵抗値が低く「且つ湿度によって、特に相対湿度
９０％以上に対して大きな変化を示していることが明ら
かである。実施例 ２ 酢酸の希溶液に溶解する炭酸リチウム （Ｌｊ２Ｃ０３）の量を０．８６凶に変更した以外は実
施例１と同様の方法で原料混合段階でリチュウム８アト
ミックパーセントのリチュウムをドープした酸化ニッケ
ル感湿素子を作りし この感湿素子を用いて実施例１と
同様に感湿センサーを作り、２５ｑＣの陣温槽中に入れ
湿度を変化さてて感湿センサーの電気抵抗の測定結果を
第２図Ｂに示した。

また該感湿センサーを２０ｑｏに保ち相対湿度８２％に
保った後１分２９砂後に相対湿度１００％にし、ｌｑ片
後に相対湿度８２％にセットし、１耳分後に相対湿度８
２％に保つたとき該感緑セワサーの電気抵抗値の変化（
応答曲線）を第３図に示した。第２図及び第３図から明
らかなように該感湿センサーは電気抵抗値が比較的低く
且つ湿度に応じて変化すると同時に湿度変化に対して応
答速度が速い。実施例 ３ 酢酸にＣに蒸留水を５にＣを加えた希溶液に酸化コバル
ト（Ｃの）２戊ｒと酸化リチュゥム０．８腿【粉体を浸
し、水分を蒸発し乾圏したものを８００ｑＣで３時間仮
嘘後、粉砕したものに蒸留水を少し添加して同筒状にプ
レス成形してもその後１２００ｑ０２０時間熱処理して
原料混合段階でリチュウムを８アトミックパーセントの
リチュウムをドープした酸化コバルト感溢素子を得た。

このリチュウムをドープした酸化コバルトを粉砕し、実
施例１で用いたガラスベース及び稀釈液を用いて、粉末
のリチュウムをドープした酸化コバルトを８５ｗｔ％を
分散してペーストを作りスクリーン印刷法により該ペー
ストを実施例１と同じ電極を燐付けたガラス板上に大き
さ８燭×６肋の範囲に印刷した。次に該ペーストを印刷
たガラス板を１３０００で３０分間以上乾燥した後６５
０ｏｏで３分間競付けてガラス板１上に感湿素子を得た
。

更にガラス板上の感溢素子を相対湿度１００％近くの高
温度中と比較的乾燥した雰囲気中とに交互に５毎間、計
４加時間晒してならしを行った。得られた感湿センサー
を２５℃の恒温槽の中に入れ湿度を変化させて感湿セン
サーの抵抗を測定した結果を第４図Ｃ示した。第４図か
ら明らかな如く、本発明の感湿素子は電気抵抗値が低く
、且つ湿度によって大きな変化を示していることが明ら
かである。実施例 ４ 蒸留水５にＣに酸化コバルト（Ｃｏｏ）ｉｏ歓と酸化ナ
トリウム０．６１ｇの粉体を浸し「実施例３と同様な方
法により乾固、仮焼、熱処理して原料混合段階でナトリ
ウム８アトミックパーセントのナトリウムをドープした
酸化コバルト感湿素子を得た。

この感湿素子を実施例３と同様な感湿センサーを作り、
２５ｑｏの恒温槽の中に入れ湿度を変化させて感湿セン
サーの抵抗を測定した結果を第４図Ｄに示した。第４図
から明らかな如く、本発明の感湿素子は電気抵抗値が低
く、且つ湿度によって特に相対湿度９０％以上に対して
大きな変化を示していることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は感
湿センサーの正面図、第２図及び第４図は感湿センサー
の相対湿度−電気抵抗値曲線第３図は感溌センサーの応
答曲線である。 １…ガラス板ト２，２′…対向電極ｔ ３…感湿素子ｔ
４，４′…櫛歯電極。 オー図 オ３図 オ２図 オ４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コバルト酸化物にリチウムあるいはナトリウムをド
   ープした感湿素子。