JPS6161242B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6161242B2 JPS6161242B2 JP54079056A JP7905679A JPS6161242B2 JP S6161242 B2 JPS6161242 B2 JP S6161242B2 JP 54079056 A JP54079056 A JP 54079056A JP 7905679 A JP7905679 A JP 7905679A JP S6161242 B2 JPS6161242 B2 JP S6161242B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- humidity
- moisture
- sample
- sensing element
- mol
- 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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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
本発明は金属酸化物からなり、湿度の変化を電
気抵抗の変化として検出する感湿素子に関する。 従来この種の感湿素子としては金属酸化物の微
粉末を無機質絶縁基板の表面に塗着して感湿膜を
形成したものや金属酸化物の焼結体に電極を付与
したものがあり、いずれも湿度の変化に応じてそ
の電気抵抗が変化することを利用したものであ
る。しかしながら上記感湿素子は初期に於ては優
れた感度を有するものもあるがいずれも長期間の
使用において抵抗値の経時変化が大きいという欠
点があつた。この欠点を克服するために、金属酸
化物の焼結体よりなる感湿素子にヒーターを設
け、使用前に１時的に感湿素子を加熱し、高温状
態として感湿素子表面を再生した後、湿度を検出
するものも知られている。 つまり、金属酸化物の焼結体の熱安定性を利用
し、湿度を検出する直前に高温にすることによ
り、感湿素子を初期の状態に戻し再現性を確保し
ている。しかしながらこの感湿素子では湿度検出
の直前に加熱を行う必要があるために連続的な湿
度検出は不可能である。またヒータ、ヒータ制御
回路という複雑な機構が必要という欠点を有して
いる。 また連続的な湿度検出を可能とするため種々の
感湿素子材料が研究されており、例えば経時特性
を改良したものとしてZnO―LiZnVO4から成る感
湿素子（特願昭49―97020（特開昭51−25183
号））が挙げられる。この感湿素子はヒーター等
の再生処理を施すことなく、高湿度中において優
れた経時変化を有するものの常温常湿（25℃，50
〜60％R.H.）条件下で長期間使用した場合、必
ずしも充分な経時特性、再現性を得られない場合
があつた。 本発明は以上の欠点を除去し、通常の環境条件
（０℃〜40℃，30％R.H.〜90％R.H.）で長期間使
用しても感湿素子の抵抗変化は殆んど無く、さら
に再現性・信頼性にすぐれた感湿素子を提供する
ことを目的とするものである。 すなわち本発明は、酸化亜鉛（98.5〜78モル
％）と酸化亜鉛・炭酸リチウム・酸化バナジウム
からなるLiZnVO4（スピネル化合物）（0.5〜10モ
ル％）と酸化マグネシウム・酸化バリウムから選
ばれた少くとも１種の酸化物（1.0〜12モル％）
とを含有する焼結体からなる感湿素子である。 なお本発明に於いて組成範囲を限定した理由は
LiZnVO4からなるスピネル化合物が1.0モル％未
満になると湿度に対する感度（湿度変化に対する
抵抗値の変化巾）が小さくなり実用上不適当とな
る。一方10モル％をこえると常温常湿での抵抗の
変化（経時変化）が大きくなり再現性、信頼性に
乏しくなる。また酸化マグネシウム、酸化バリウ
ムが1.0モル未満では、感度は小さく、12モル％
をこえると感湿素子の抵抗値が大きくなり抵抗値
変化の検出が実用上不適当となるためである。ま
たZnOは98.5〜78モル％の範囲外では充分な感湿
特性が得られないためこの範囲とした。 以上本発明を実施例をあげて詳細に説明する。
次に本発明について具体例を挙げて説明する。先
ずLi2Co3，ZnOおよびV2O5をモル比で１：２：
１の組成比に正確に秤取し、ボールミルによつて
よく混合した。しかる後にこの混合物を700℃１
時間予備焼成してからボールミルによつて粉砕し
てLiZnVO4の粉末を得た。 かくして得たLiZnVO4の粉末をMgO，BaOの
粉末を所定量秤取した後混合し、原料を調整・用
意した。 次いで上記原料粉末にポリビニルアルコール
（粘結剤）を加え1.0トン／cm2の圧力でプレス成形
してから加熱焼結した。この時焼成温度が1100℃
未満では感湿素子の強度は弱く、また1300℃を越
えると感湿特性が低下するため1100〜1300℃の範
囲とする事が好ましい。 感湿素形の形状は第１図乃至第２図に示すよう
に厚さ１mm径10mmの円板形１とし、この円板形の
両主面に金ペーストを格子状に焼付け１対の電極
２，２′を設ける一方リード線３を熱圧着して接
続し、感湿素子をそれぞれ作成した。次に上記の
如く製造した実施例および比較例としての38種の
感湿素子についてそれぞれ求めた25℃，30％R.
H.の抵抗値R1，25℃90％R.H.の抵抗値R2および
感度R1／R2を次表に示す。
気抵抗の変化として検出する感湿素子に関する。 従来この種の感湿素子としては金属酸化物の微
粉末を無機質絶縁基板の表面に塗着して感湿膜を
形成したものや金属酸化物の焼結体に電極を付与
したものがあり、いずれも湿度の変化に応じてそ
の電気抵抗が変化することを利用したものであ
る。しかしながら上記感湿素子は初期に於ては優
れた感度を有するものもあるがいずれも長期間の
使用において抵抗値の経時変化が大きいという欠
点があつた。この欠点を克服するために、金属酸
化物の焼結体よりなる感湿素子にヒーターを設
け、使用前に１時的に感湿素子を加熱し、高温状
態として感湿素子表面を再生した後、湿度を検出
するものも知られている。 つまり、金属酸化物の焼結体の熱安定性を利用
し、湿度を検出する直前に高温にすることによ
り、感湿素子を初期の状態に戻し再現性を確保し
ている。しかしながらこの感湿素子では湿度検出
の直前に加熱を行う必要があるために連続的な湿
度検出は不可能である。またヒータ、ヒータ制御
回路という複雑な機構が必要という欠点を有して
いる。 また連続的な湿度検出を可能とするため種々の
感湿素子材料が研究されており、例えば経時特性
を改良したものとしてZnO―LiZnVO4から成る感
湿素子（特願昭49―97020（特開昭51−25183
号））が挙げられる。この感湿素子はヒーター等
の再生処理を施すことなく、高湿度中において優
れた経時変化を有するものの常温常湿（25℃，50
〜60％R.H.）条件下で長期間使用した場合、必
ずしも充分な経時特性、再現性を得られない場合
があつた。 本発明は以上の欠点を除去し、通常の環境条件
（０℃〜40℃，30％R.H.〜90％R.H.）で長期間使
用しても感湿素子の抵抗変化は殆んど無く、さら
に再現性・信頼性にすぐれた感湿素子を提供する
ことを目的とするものである。 すなわち本発明は、酸化亜鉛（98.5〜78モル
％）と酸化亜鉛・炭酸リチウム・酸化バナジウム
からなるLiZnVO4（スピネル化合物）（0.5〜10モ
ル％）と酸化マグネシウム・酸化バリウムから選
ばれた少くとも１種の酸化物（1.0〜12モル％）
とを含有する焼結体からなる感湿素子である。 なお本発明に於いて組成範囲を限定した理由は
LiZnVO4からなるスピネル化合物が1.0モル％未
満になると湿度に対する感度（湿度変化に対する
抵抗値の変化巾）が小さくなり実用上不適当とな
る。一方10モル％をこえると常温常湿での抵抗の
変化（経時変化）が大きくなり再現性、信頼性に
乏しくなる。また酸化マグネシウム、酸化バリウ
ムが1.0モル未満では、感度は小さく、12モル％
をこえると感湿素子の抵抗値が大きくなり抵抗値
変化の検出が実用上不適当となるためである。ま
たZnOは98.5〜78モル％の範囲外では充分な感湿
特性が得られないためこの範囲とした。 以上本発明を実施例をあげて詳細に説明する。
次に本発明について具体例を挙げて説明する。先
ずLi2Co3，ZnOおよびV2O5をモル比で１：２：
１の組成比に正確に秤取し、ボールミルによつて
よく混合した。しかる後にこの混合物を700℃１
時間予備焼成してからボールミルによつて粉砕し
てLiZnVO4の粉末を得た。 かくして得たLiZnVO4の粉末をMgO，BaOの
粉末を所定量秤取した後混合し、原料を調整・用
意した。 次いで上記原料粉末にポリビニルアルコール
（粘結剤）を加え1.0トン／cm2の圧力でプレス成形
してから加熱焼結した。この時焼成温度が1100℃
未満では感湿素子の強度は弱く、また1300℃を越
えると感湿特性が低下するため1100〜1300℃の範
囲とする事が好ましい。 感湿素形の形状は第１図乃至第２図に示すよう
に厚さ１mm径10mmの円板形１とし、この円板形の
両主面に金ペーストを格子状に焼付け１対の電極
２，２′を設ける一方リード線３を熱圧着して接
続し、感湿素子をそれぞれ作成した。次に上記の
如く製造した実施例および比較例としての38種の
感湿素子についてそれぞれ求めた25℃，30％R.
H.の抵抗値R1，25℃90％R.H.の抵抗値R2および
感度R1／R2を次表に示す。
【表】
【表】
この結果本発明に係る感湿素子は実用上充分な
感度および抵抗値を有する事が確認された。 次に本発明に係わる感湿素子の経時変化を調べ
た。 まず高湿中における経時特性として、試料No.
９，24，33（実施例）及び試料No.38（比較例）を
それぞれ25℃90〜95％R.H.条件下に1000時間放
置した際の抵抗変化率（％）は第３図に示す如く
であつた。なお第３図中曲線（Ａ）は試料No.９の
実施例の場合を曲線(b)は試料No.38の場合をそれぞ
れ示す。また試料No.24，33は上記曲線（Ａ）と同
様の結果を示した。さらに常温常湿中における経
時特性として25℃，50％R.H.条件下に1000時間
放置した際の抵抗変化率（％）を第４図乃至第８
図に示す。 第４図及び第８図は比較例の場合であり、第４
図は試料No.38を、第８図は試料No.16または37の場
合をそれぞれ示す。 一方第５図乃至第７図は本発明に係る実施例の
経時変化を示し、第５図中曲線A′は試料No.４，
８，または12を、第５図中曲線A2は試料No.5.9，
10，または13、第６図中曲線A3は試料No.19，
23，または28を、第６図中曲線A4は試料No.20，
24，25または29を、第７図中曲線A5は試料No.31
または32を、第７図中曲線A6は試料No.33または
36をそれぞれ示す。 上記の結果から明らかな如く、本発明に係わる
実施例においては、1000時間で高に２％以下の抵
抗値変化しか示さず、安定性に優れたものである
ことが確認された。なお表示中において試料No.
16，37は高い温度を有しているが経時特性が悪
く、また試料No.２，26は抵抗値が高すぎて実用困
難なものを示す。 さらに実施例としての試料No.９及び比較例とし
ての試料No.45について25℃で30％R.H，〜90％R.
H.の湿度サイクルを1000回繰り返した結果、実
施例においては高々２〜５％程度の抵抗変化しか
なく、比較例においては５〜８％程度であつた。 この結果本発明に係る感湿素子は実用範囲の抵
抗値域において高感度を有し、かつ高湿度及び常
湿範囲での経時特性に優れ、さらに湿度サイクル
に対しても安定した特性を有する事が確認され
た。この様に安定した感湿特性を有するために連
続的に正確な湿度検出が可能となり、実用上利用
価値の大きなものといえる。
感度および抵抗値を有する事が確認された。 次に本発明に係わる感湿素子の経時変化を調べ
た。 まず高湿中における経時特性として、試料No.
９，24，33（実施例）及び試料No.38（比較例）を
それぞれ25℃90〜95％R.H.条件下に1000時間放
置した際の抵抗変化率（％）は第３図に示す如く
であつた。なお第３図中曲線（Ａ）は試料No.９の
実施例の場合を曲線(b)は試料No.38の場合をそれぞ
れ示す。また試料No.24，33は上記曲線（Ａ）と同
様の結果を示した。さらに常温常湿中における経
時特性として25℃，50％R.H.条件下に1000時間
放置した際の抵抗変化率（％）を第４図乃至第８
図に示す。 第４図及び第８図は比較例の場合であり、第４
図は試料No.38を、第８図は試料No.16または37の場
合をそれぞれ示す。 一方第５図乃至第７図は本発明に係る実施例の
経時変化を示し、第５図中曲線A′は試料No.４，
８，または12を、第５図中曲線A2は試料No.5.9，
10，または13、第６図中曲線A3は試料No.19，
23，または28を、第６図中曲線A4は試料No.20，
24，25または29を、第７図中曲線A5は試料No.31
または32を、第７図中曲線A6は試料No.33または
36をそれぞれ示す。 上記の結果から明らかな如く、本発明に係わる
実施例においては、1000時間で高に２％以下の抵
抗値変化しか示さず、安定性に優れたものである
ことが確認された。なお表示中において試料No.
16，37は高い温度を有しているが経時特性が悪
く、また試料No.２，26は抵抗値が高すぎて実用困
難なものを示す。 さらに実施例としての試料No.９及び比較例とし
ての試料No.45について25℃で30％R.H，〜90％R.
H.の湿度サイクルを1000回繰り返した結果、実
施例においては高々２〜５％程度の抵抗変化しか
なく、比較例においては５〜８％程度であつた。 この結果本発明に係る感湿素子は実用範囲の抵
抗値域において高感度を有し、かつ高湿度及び常
湿範囲での経時特性に優れ、さらに湿度サイクル
に対しても安定した特性を有する事が確認され
た。この様に安定した感湿特性を有するために連
続的に正確な湿度検出が可能となり、実用上利用
価値の大きなものといえる。
第１図及び第２図は本発明に係る感湿素子の構
造例を示す斜視図及び断面図、第３図、第５図、
第６図および第７図は本発明に係る感湿素子の特
性例を示す曲線図、第４図および第８図は比較例
の特性例を示す曲線図。
造例を示す斜視図及び断面図、第３図、第５図、
第６図および第７図は本発明に係る感湿素子の特
性例を示す曲線図、第４図および第８図は比較例
の特性例を示す曲線図。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ZnO 98.5〜78モル％ LiZnVO40.5〜10モル％ MeO 1.0〜12モル％ （MeO＝MgO，BaOから選ばれた少くとも１
種）を含有する焼結体からなる事を特徴とした感
湿素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7905679A JPS564203A (en) | 1979-06-25 | 1979-06-25 | Humidity sensitive element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7905679A JPS564203A (en) | 1979-06-25 | 1979-06-25 | Humidity sensitive element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS564203A JPS564203A (en) | 1981-01-17 |
| JPS6161242B2 true JPS6161242B2 (ja) | 1986-12-24 |
Family
ID=13679229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7905679A Granted JPS564203A (en) | 1979-06-25 | 1979-06-25 | Humidity sensitive element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS564203A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104744039B (zh) * | 2015-03-06 | 2017-01-11 | 三峡大学 | 低损耗温度稳定型超低介电常数微波介电陶瓷LiZnV5O14 |
-
1979
- 1979-06-25 JP JP7905679A patent/JPS564203A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS564203A (en) | 1981-01-17 |
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