JPS6184001A - 感湿素子およびその製造方法 - Google Patents
感湿素子およびその製造方法Info
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- JPS6184001A JPS6184001A JP59205539A JP20553984A JPS6184001A JP S6184001 A JPS6184001 A JP S6184001A JP 59205539 A JP59205539 A JP 59205539A JP 20553984 A JP20553984 A JP 20553984A JP S6184001 A JPS6184001 A JP S6184001A
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- sensitive
- electrode
- humidity
- ceramic
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、Ｚｒ０１系、Ｚ ｒ Ｏｘ ＋ Ｙｔ Ｏｓ
系及びＹ２Ｏ３系感湿素材を使用するセラミック感湿素
子に関するものであり、特には感湿部として上記感湿素
材にＬｉ、 ｃｏ、及びｖ、０．のうちの少くとも一方
を添加したことを特徴とする、軌抗値が低く、経時安定
性に優れそして湿度応答性も良好な感湿素子に関するも
のである。
系及びＹ２Ｏ３系感湿素材を使用するセラミック感湿素
子に関するものであり、特には感湿部として上記感湿素
材にＬｉ、 ｃｏ、及びｖ、０．のうちの少くとも一方
を添加したことを特徴とする、軌抗値が低く、経時安定
性に優れそして湿度応答性も良好な感湿素子に関するも
のである。
発明′の背景
近年、感湿素子が多くの分野で用いられるようになって
いる。家庭用品においては、電子レンジの食品調理制御
用、衣類乾燥機の乾燥度検出用、ルームエアコンの湿度
制御用、ＶＴＲのシリンダの結露検出用等に多く用いら
れ、また工業用途においては各種電子部品製造の際の湿
度管理用に広く用いられている。その他、農業用ハウス
空調用や自動車におけるリアウィンド・デ・フオツガの
結露防止用等に用いる試みが広く進んでいる。食品調理
、空調、乾燥等の各種自動化システムにおいて、温度管
理に加えて湿度管理が不可欠となっており、高い信頼性
の下で動作する感湿素子の開発が要望されている。
いる。家庭用品においては、電子レンジの食品調理制御
用、衣類乾燥機の乾燥度検出用、ルームエアコンの湿度
制御用、ＶＴＲのシリンダの結露検出用等に多く用いら
れ、また工業用途においては各種電子部品製造の際の湿
度管理用に広く用いられている。その他、農業用ハウス
空調用や自動車におけるリアウィンド・デ・フオツガの
結露防止用等に用いる試みが広く進んでいる。食品調理
、空調、乾燥等の各種自動化システムにおいて、温度管
理に加えて湿度管理が不可欠となっており、高い信頼性
の下で動作する感湿素子の開発が要望されている。
こうした要望に答えるものとして、電気抵抗式感湿素子
が実用化されている。これは、湿度の変化を電気抵抗の
変化として検知するものであり、使用される感湿素材と
しては塩化リチウムに代表さ゛れる電解質材料系、有機
高分子材料系、セラミック材料光等多種類のものが提唱
されている。電気抵抗式感湿素子としては、基本的に、
電気抵抗値が低いこと、抵抗−湿度特性の直線性が良い
こと、適正な動作範囲を持つこと、使用環境において劣
化しないこと等が要求され、これらを総合的に満すもの
として最近では化ラミック材料系感湿素材が脚光を浴び
ている。
が実用化されている。これは、湿度の変化を電気抵抗の
変化として検知するものであり、使用される感湿素材と
しては塩化リチウムに代表さ゛れる電解質材料系、有機
高分子材料系、セラミック材料光等多種類のものが提唱
されている。電気抵抗式感湿素子としては、基本的に、
電気抵抗値が低いこと、抵抗−湿度特性の直線性が良い
こと、適正な動作範囲を持つこと、使用環境において劣
化しないこと等が要求され、これらを総合的に満すもの
として最近では化ラミック材料系感湿素材が脚光を浴び
ている。
セラミック材料系感湿素材としては、これまで多数の提
唱があるが、重要な特性として、（イ）電気抵抗が小さ
い（電流が大きい程感度が良好となる）こと、 （ロ）抵抗−湿度特性の直線性が良好なこと、及び（ハ
）応答性がよ−こと が要求される。こうした特性を基本的に満足させるセラ
ミック感湿素材としては本発明者等は（１） ｙｔ
ｏｓ、 （２） Ｙｔ Ｏｓ ＋ Ｚ ｒ Ｏｘ （旧１１〜
９９．００．％）、（３） Ｙｔ Ｏ＠ ＋ （Ｃａ
Ｏ＋ Ｍ ｇ Ｏ＋ Ｂ ａ Ｏ＋ Ｔ ｉ０２ ＋
Ｔ ａ １０ｓ ＋Ｎｂ！’Ｏ，及びＶｔ Ｏｓ ）
の少くとも−７４（（ｌ、０１〜９ ９．０ ０％）、 （４） Ｚｒ０ｔ ＋（ＣａＯ，ＭｇＯ，Ｂａｄ、’
ｒｉｏ、ｓ ＴａｔＯｓ 。
唱があるが、重要な特性として、（イ）電気抵抗が小さ
い（電流が大きい程感度が良好となる）こと、 （ロ）抵抗−湿度特性の直線性が良好なこと、及び（ハ
）応答性がよ−こと が要求される。こうした特性を基本的に満足させるセラ
ミック感湿素材としては本発明者等は（１） ｙｔ
ｏｓ、 （２） Ｙｔ Ｏｓ ＋ Ｚ ｒ Ｏｘ （旧１１〜
９９．００．％）、（３） Ｙｔ Ｏ＠ ＋ （Ｃａ
Ｏ＋ Ｍ ｇ Ｏ＋ Ｂ ａ Ｏ＋ Ｔ ｉ０２ ＋
Ｔ ａ １０ｓ ＋Ｎｂ！’Ｏ，及びＶｔ Ｏｓ ）
の少くとも−７４（（ｌ、０１〜９ ９．０ ０％）、 （４） Ｚｒ０ｔ ＋（ＣａＯ，ＭｇＯ，Ｂａｄ、’
ｒｉｏ、ｓ ＴａｔＯｓ 。
Ｎｂ、 Ｏ，及びＶｔ Ｏｓ ）の少くとも一種（０，
０１〜９ ９． ＯＯ％） 等のＹ、０．系、Ｙｚ ０Ｂ ＋ Ｚ ｒ Ｏｓ系及び
Ｚｒ０１系セラミツクが良好であるとの結論を得ている
。とりわｋｊ Ｙｔ Ｏｓ ＋ Ｚ ｒ Ｏｔセラミッ
クは安定した好特性を示す。
０１〜９ ９． ＯＯ％） 等のＹ、０．系、Ｙｚ ０Ｂ ＋ Ｚ ｒ Ｏｓ系及び
Ｚｒ０１系セラミツクが良好であるとの結論を得ている
。とりわｋｊ Ｙｔ Ｏｓ ＋ Ｚ ｒ Ｏｔセラミッ
クは安定した好特性を示す。
感湿素子の形態としては、上記セラミックの焼結体の対
向する面に一対の電極を設けたノくルク形もとりうるが
、好ましい形態は、セラミック基板の少くとも一面に電
極層を形成しそしてその電極層上に上記セラミックをバ
インダーと混合した混合物を塗布しそして乾燥後焼結し
た感湿層を形成した薄膜形のものである。スクリーン印
刷により塗膜を形成することが好ましい。更に重要なこ
ととして、電極層における電極模様として、電極間の間
隔をα２（ｉｔｓ以下の々るだけ小さ々ものとして形成
すべきである。例えば、一対のくし形電極をくし歯を互
い違いに噛合せ、そのくし歯間隔を（１２０Ｂ以下とす
ることによって、好結果が得られる。
向する面に一対の電極を設けたノくルク形もとりうるが
、好ましい形態は、セラミック基板の少くとも一面に電
極層を形成しそしてその電極層上に上記セラミックをバ
インダーと混合した混合物を塗布しそして乾燥後焼結し
た感湿層を形成した薄膜形のものである。スクリーン印
刷により塗膜を形成することが好ましい。更に重要なこ
ととして、電極層における電極模様として、電極間の間
隔をα２（ｉｔｓ以下の々るだけ小さ々ものとして形成
すべきである。例えば、一対のくし形電極をくし歯を互
い違いに噛合せ、そのくし歯間隔を（１２０Ｂ以下とす
ることによって、好結果が得られる。
しかしながら、こうしたＹ、０．系、ｙ、 ｏ、 ＋Ｚ
ｒＯ２系及びＺｒ０１系セラミツク感湿素子もまだ尚性
能上改善すべき余地は多く、現在も試行が重ねられつつ
ある。改善点の一つ杖経時変化の防止であり、併せて抵
抗値を一層低減することも所望される。湿度応答時間も
更に一段と短縮することが望まれる。
ｒＯ２系及びＺｒ０１系セラミツク感湿素子もまだ尚性
能上改善すべき余地は多く、現在も試行が重ねられつつ
ある。改善点の一つ杖経時変化の防止であり、併せて抵
抗値を一層低減することも所望される。湿度応答時間も
更に一段と短縮することが望まれる。
こうした総合的特性に優れたＹｔ Ｏｓ系、Ｙ、０゜−
）−ＺｒＯｓ系及びＺｒＯ，系セラミツ、り感湿素子を
得るため、これまで、感湿部への添加剤の添加、焼成方
法、表面後処理方法等を含めて多くの検討が為されてき
た。ある特定種の感湿素材に好適な添加剤、焼成方法及
び表面後処理方法が別の種類の感湿素材に適合するとの
保証はなく、その選定は仲々困難である。
）−ＺｒＯｓ系及びＺｒＯ，系セラミツ、り感湿素子を
得るため、これまで、感湿部への添加剤の添加、焼成方
法、表面後処理方法等を含めて多くの検討が為されてき
た。ある特定種の感湿素材に好適な添加剤、焼成方法及
び表面後処理方法が別の種類の感湿素材に適合するとの
保証はなく、その選定は仲々困難である。
発明の概要
本発明者は、ＺｒＯ，系、Ｚ ｒ Ｏｘ ＋ Ｙｔ Ｏ
ｓ系、Ｙｔ Ｏｓ系セラミック感湿素子において、感湿
部にＬｉ２Ｃｏ、及びｖ、０．のうちの少くとも一種を
含めるととくより低抵抗性、経時変化安定性及び湿度応
答性に著しい改善が為しうろことを知見した。これら添
加剤は、低温焼成を可能ならしめると共に、非常に安定
した感湿部を形成する。更に、ＫＯＥ或いはＮａｇ ０
０３表面処理と併用すると一段と性能が向上することも
判明した。
ｓ系、Ｙｔ Ｏｓ系セラミック感湿素子において、感湿
部にＬｉ２Ｃｏ、及びｖ、０．のうちの少くとも一種を
含めるととくより低抵抗性、経時変化安定性及び湿度応
答性に著しい改善が為しうろことを知見した。これら添
加剤は、低温焼成を可能ならしめると共に、非常に安定
した感湿部を形成する。更に、ＫＯＥ或いはＮａｇ ０
０３表面処理と併用すると一段と性能が向上することも
判明した。
斯くして、本発明は、ＺｒＯ，系、ＺｒＯ２＋Ｙ１０ｓ
系及びＹ２Ｏ３系感湿素材を主体とする感湿部にＬｉ、
Ｃｏ、及びＶｔ Ｏｓのうちの少くとも一方を添加した
ことを特徴とする感湿素子を提供する。更には、本発明
は、ＺｒＯ，系、Ｚ ｒ Ｏｔ ＋ Ｙ、 Ｏｓ系及び
Ｙ、 ０．系感湿素材を主体とする感湿部にＬｉ、ＣＯ
３及びＶｔ Ｏｓのうちの少くとも一方を冷加しそして
ＫＯＨ或いはＮａｔＣＯｓによる表面処理を施したこと
を特徴とする感湿素子をも提供する。
系及びＹ２Ｏ３系感湿素材を主体とする感湿部にＬｉ、
Ｃｏ、及びＶｔ Ｏｓのうちの少くとも一方を添加した
ことを特徴とする感湿素子を提供する。更には、本発明
は、ＺｒＯ，系、Ｚ ｒ Ｏｔ ＋ Ｙ、 Ｏｓ系及び
Ｙ、 ０．系感湿素材を主体とする感湿部にＬｉ、ＣＯ
３及びＶｔ Ｏｓのうちの少くとも一方を冷加しそして
ＫＯＨ或いはＮａｔＣＯｓによる表面処理を施したこと
を特徴とする感湿素子をも提供する。
本発明において使用されろ感湿素子は、セラミック焼結
体の対面する面に一対の電極を形成した所謂バルク形に
おいても実現しりるが、好ましくは基板上に感湿膜を形
成する薄膜型として作製される。第１図は、薄膜型感湿
素子の一例を示す。
体の対面する面に一対の電極を形成した所謂バルク形に
おいても実現しりるが、好ましくは基板上に感湿膜を形
成する薄膜型として作製される。第１図は、薄膜型感湿
素子の一例を示す。
基板１の一面或いは両面に電極層３が形成され、そして
その上に感湿層５が形成される（感湿層は一部省略）。
その上に感湿層５が形成される（感湿層は一部省略）。
基板としては、Ａｕｔｏｓ、５ｉ０２、ＺｒＯ，等のセ
ラミックが使用される。基板上への電極層の形成は、例
えばアンダー電極としてのニッケル等を蒸着し、ついで
その上に防錆用のアッパー電極として金、白金等を蒸着
し、フォトエツチング技術により所望の電極模様を賦形
することができるし、またルテニウムペーストによるス
クリーン印刷法によりルテニウム電極を形成することも
できる。近時、電子回路用プリント回路板製造の為の微
細加工技術が多数実用化されており、それらを応用して
微細な電極模様を形成することができる。例えば、スパ
ッタ法も有用な手段である。電極模様としては、第１図
に示すように一対のくし形電極なくし歯を互い違いに噛
合せた形態のものが好ましい。くし歯間の間隔は小さい
程抵抗値を下げるので感湿素子の高感度化を計ることが
できる。０．０５〜０．２０ ｍｘのくし歯間隔を使用
して好結果を得た。
ラミックが使用される。基板上への電極層の形成は、例
えばアンダー電極としてのニッケル等を蒸着し、ついで
その上に防錆用のアッパー電極として金、白金等を蒸着
し、フォトエツチング技術により所望の電極模様を賦形
することができるし、またルテニウムペーストによるス
クリーン印刷法によりルテニウム電極を形成することも
できる。近時、電子回路用プリント回路板製造の為の微
細加工技術が多数実用化されており、それらを応用して
微細な電極模様を形成することができる。例えば、スパ
ッタ法も有用な手段である。電極模様としては、第１図
に示すように一対のくし形電極なくし歯を互い違いに噛
合せた形態のものが好ましい。くし歯間の間隔は小さい
程抵抗値を下げるので感湿素子の高感度化を計ることが
できる。０．０５〜０．２０ ｍｘのくし歯間隔を使用
して好結果を得た。
更に、最近、本件出願人によって中性電極を使用する電
極層が提唱された。これは第２図に示すように、くし歯
電極対の各々の間に中性電極４を配列するものである。
極層が提唱された。これは第２図に示すように、くし歯
電極対の各々の間に中性電極４を配列するものである。
中性電極は電極を構成する導電材料と同一か或いは水素
よりイオン化傾向の小さい金属及び又は金属化合物から
形成される。
よりイオン化傾向の小さい金属及び又は金属化合物から
形成される。
中性電極は、電極と呼称されるが通電機能は果さず、感
湿特性を有利に導くイオンが本来の電極に向は偏析移動
する傾向を抑制する働きをなす。即ち、感湿層には、そ
のマ）ＩＪラックス中の水の吸着によって感湿特性を有
利に導くイオンが最初は均一に分布している。しっ）し
、金属相互のイオン化傾向の差によって感湿特性を有利
に導くイオンが経時的に電極層の各電極側に向って移動
する。
湿特性を有利に導くイオンが本来の電極に向は偏析移動
する傾向を抑制する働きをなす。即ち、感湿層には、そ
のマ）ＩＪラックス中の水の吸着によって感湿特性を有
利に導くイオンが最初は均一に分布している。しっ）し
、金属相互のイオン化傾向の差によって感湿特性を有利
に導くイオンが経時的に電極層の各電極側に向って移動
する。
感湿特性を有利に導くイオンとは、使用したセラミック
材料、バインダー、及び浸漬処理等の表面処理や予備添
加処理が為された場合には処理剤や予備添加剤から焼結
体マ） ＩＪラックス導入されたＬｉ、Ｎａ、Ｃａ、に
等のイオンである。感湿層中のこれらイオンが例えばく
し形電極の場合くし歯電柩に向は移動し、くし歯間でこ
れらイオンの均一分布が損われる。中性電極の存在によ
り、上述したイオンは中性電極の周囲にも移動するから
、例えイオン移動が起っても、全体として、轟初のイオ
ン均一分散状態は左程には損われ々い。斯様Ｋ、中性電
極は、上述したようなイオンの電１極へ向けての偏析移
動を防止し、それにより感湿素子の特性の経時変化を抑
えるのに有用である。中性電極は、図示のように、直線
状のものに限らず、点列状その他任意の形状のものとし
て形成しつる。
材料、バインダー、及び浸漬処理等の表面処理や予備添
加処理が為された場合には処理剤や予備添加剤から焼結
体マ） ＩＪラックス導入されたＬｉ、Ｎａ、Ｃａ、に
等のイオンである。感湿層中のこれらイオンが例えばく
し形電極の場合くし歯電柩に向は移動し、くし歯間でこ
れらイオンの均一分布が損われる。中性電極の存在によ
り、上述したイオンは中性電極の周囲にも移動するから
、例えイオン移動が起っても、全体として、轟初のイオ
ン均一分散状態は左程には損われ々い。斯様Ｋ、中性電
極は、上述したようなイオンの電１極へ向けての偏析移
動を防止し、それにより感湿素子の特性の経時変化を抑
えるのに有用である。中性電極は、図示のように、直線
状のものに限らず、点列状その他任意の形状のものとし
て形成しつる。
！極層をスクリーン印刷することにより、中性電極を同
時に簡便に形成することができる。
時に簡便に形成することができる。
こうして電極層を形成した後、本発明の対象とするＺｒ
Ｏ２系、Ｙ、０．系、Ｙ、Ｏ，＋ＺｒＯ２系感湿素材と
バインダーとの混合物から成る感湿層がその上に形成さ
れる。
Ｏ２系、Ｙ、０．系、Ｙ、Ｏ，＋ＺｒＯ２系感湿素材と
バインダーとの混合物から成る感湿層がその上に形成さ
れる。
感湿素材としては、
（１） Ｙｔ ｏ、単独。
（２） ＹｔＯｓ＋Ｚｒ０ｔ（０，０１〜９９．００
％）。
％）。
（３） ＹｔＯ３＋ （Ｃ＆ＯＩ ＭｇＯ＊ Ｂ ａ
ｏ＊ Ｔ １０２ ＋ Ｔ ａｔ Ｏｓ ＋Ｎｂ、 Ｏ
，及びＶ、Ｏ，）ノ少くとモーｆｉ（０，０１〜９ρ０
０チ） （イ） Ｚｒ０ｖ ＋（ＣａＯ，ＭｇＯ＋
Ｂａｄ、 Ｔｉ１ｔ ＋ ＴａｔＯｓ＋Ｎｂ、
Ｏ，及びＶ、 Ｏ８） ノ少くと４一種（ｎ、ｏ１〜９
７００％） 等が好適に使用しうる。
ｏ＊ Ｔ １０２ ＋ Ｔ ａｔ Ｏｓ ＋Ｎｂ、 Ｏ
，及びＶ、Ｏ，）ノ少くとモーｆｉ（０，０１〜９ρ０
０チ） （イ） Ｚｒ０ｖ ＋（ＣａＯ，ＭｇＯ＋
Ｂａｄ、 Ｔｉ１ｔ ＋ ＴａｔＯｓ＋Ｎｂ、
Ｏ，及びＶ、 Ｏ８） ノ少くと４一種（ｎ、ｏ１〜９
７００％） 等が好適に使用しうる。
本発明に従えば、バインダーは、Ｌｉ、ＣＯ３及びＶ２
Ｏ３のうちの少く共一種として構成される。
Ｏ３のうちの少く共一種として構成される。
両者の併用が好ましい。Ｌｔ、ｃｏ３は１〜１０モＡ／
チそしてＶ、 Ｏ，は１０モルチ以下使用され、両者の
合計が１〜１０モルチの範四とするのがよい。
チそしてＶ、 Ｏ，は１０モルチ以下使用され、両者の
合計が１〜１０モルチの範四とするのがよい。
別法として、従来から用いられているバインダー、中で
も無鉛ホウケイ酸ガラスＫＬｉ、ＣＯ，及びＶ、０．を
添加混合してもよい。無鉛ホウケイ酸として使用に好ま
しい組成のものは、酸化ナトリウムの含有量が１０〜１
５重量％、酸化カリウムの含有量が２〜５重量％、酸化
カルシウムの含有量が５〜１０重量％、酸化マグネシウ
ムの含有量が（Ｌ５〜３重量％、酸化アルミニウムの含
有量が５〜１０重ｉ％、二酸化ケイ素の含有量が３０〜
４５重量％、および酸化ホウ素の含有量が２０〜５０重
量％である。このバインダーは、一般の無鉛ホウケイ酸
ガラスに比ベアルカリ金属およびアルカリ土類金属の酸
化物の含有量が多く、低融点であるため好ましい。
も無鉛ホウケイ酸ガラスＫＬｉ、ＣＯ，及びＶ、０．を
添加混合してもよい。無鉛ホウケイ酸として使用に好ま
しい組成のものは、酸化ナトリウムの含有量が１０〜１
５重量％、酸化カリウムの含有量が２〜５重量％、酸化
カルシウムの含有量が５〜１０重量％、酸化マグネシウ
ムの含有量が（Ｌ５〜３重量％、酸化アルミニウムの含
有量が５〜１０重ｉ％、二酸化ケイ素の含有量が３０〜
４５重量％、および酸化ホウ素の含有量が２０〜５０重
量％である。このバインダーは、一般の無鉛ホウケイ酸
ガラスに比ベアルカリ金属およびアルカリ土類金属の酸
化物の含有量が多く、低融点であるため好ましい。
一般には、上記セラミックとバインダーとの混合物を粉
砕及び混錬後、樹脂塗料で粘度調整して感湿ペーストを
調製するが、Ｌ Ａ２ ＣＯ３＋ Ｖｌ Ｏ。
砕及び混錬後、樹脂塗料で粘度調整して感湿ペーストを
調製するが、Ｌ Ａ２ ＣＯ３＋ Ｖｌ Ｏ。
のみをバインダーとして使用する場合次のようにして感
湿ペーストを調製するのが好結果につながることが判明
した。
湿ペーストを調製するのが好結果につながることが判明
した。
（１） セラミック（Ｚｒ０１１ Ｙｚ Ｏｓ ）と
Ｌｉ１ＣＯ。
Ｌｉ１ＣＯ。
とを有機バインダ添加の下で攪拌する。
（ｎ） 有機バインダ蒸発除去後、８００℃前後の温
度で一次焼成を行う。
度で一次焼成を行う。
ＧｉＤ 焼成物を有機バインダー添加下で破砕する。
（ψ 有機バインダー蒸発除去後、Ｖ、 Ｏ５及び樹脂
塗料を添加する。
塗料を添加する。
Ｍ 混錬及び粘度調整して感湿ペーストを形成する。
こ５して感湿ペーストが調製し終ると、感湿層の膜厚が
５〜２００μｍ、好ましくは４０〜１２０μｍ前後とな
るようスクリーン印刷により感湿層が塗布形成される。
５〜２００μｍ、好ましくは４０〜１２０μｍ前後とな
るようスクリーン印刷により感湿層が塗布形成される。
膜厚の厚い程、最終製品の電気抵抗は低下する。
その後、１３０〜１９０℃の温度で１１．２〜２時間予
備乾燥後、従来より低目の温度で焼成処理が行われる。
備乾燥後、従来より低目の温度で焼成処理が行われる。
ＬＬ、ＣＯ，及びＶ、 Ｏ，は融点が低いので、それら
をバインダーとして使用することは或いはバインダー中
にそれらを存在せしめることは、低温焼成を可能ならし
める。焼成処理はセラミック粒子を焼結して、感湿膜の
骨格構造を形成すると共に、構造強度を付与するもので
ある。従来、所定の構造強度を得るには最小限９００℃
の焼成温度が必要と考えられていたが、かえってこうし
た高温焼成は作製感湿素子の特性、特に抵抗特性を悪化
することが判明した。本発明においては、５００〜８７
０℃の温度、好ましくは５５０〜７００℃の温度におい
て焼成が行われる。焼成保持時間は５分〜１時間、代表
的には数十分でよい。
をバインダーとして使用することは或いはバインダー中
にそれらを存在せしめることは、低温焼成を可能ならし
める。焼成処理はセラミック粒子を焼結して、感湿膜の
骨格構造を形成すると共に、構造強度を付与するもので
ある。従来、所定の構造強度を得るには最小限９００℃
の焼成温度が必要と考えられていたが、かえってこうし
た高温焼成は作製感湿素子の特性、特に抵抗特性を悪化
することが判明した。本発明においては、５００〜８７
０℃の温度、好ましくは５５０〜７００℃の温度におい
て焼成が行われる。焼成保持時間は５分〜１時間、代表
的には数十分でよい。
感湿素子を一層高安定性のものとするため焼結後の感湿
素子にエージング処理を施し、続いて熱処理することが
提案されており、ここでもその使用を阻むものでない。
素子にエージング処理を施し、続いて熱処理することが
提案されており、ここでもその使用を阻むものでない。
斯うして、低抵抗を有しそして高感度で安定性のある感
湿素子が生成されるが、好ましくはこの後表面処理を実
施することによって安定化及び低抵抗化を更に向上させ
ることができる。表面処理法として様々の提唱があるが
、本発明において好適なものはＫＯＨ或いはＮａｔＣＯ
３含有液への浸漬処理である。
湿素子が生成されるが、好ましくはこの後表面処理を実
施することによって安定化及び低抵抗化を更に向上させ
ることができる。表面処理法として様々の提唱があるが
、本発明において好適なものはＫＯＨ或いはＮａｔＣＯ
３含有液への浸漬処理である。
ＫＯＨ含有液への浸漬処理は、上記生成感湿素子を１〜
１２０分といった適宜の時間液中に浸漬することによっ
てもたらされる。ＫＯＨ＠度は１０〜３０重ｆチが適切
である。１０％より少ないと含浸に長時間を要し、逆に
５０％を越えると表面改質度が大きくなりヒステリシス
が大きくなる等の有害な結果が発生する。
１２０分といった適宜の時間液中に浸漬することによっ
てもたらされる。ＫＯＨ＠度は１０〜３０重ｆチが適切
である。１０％より少ないと含浸に長時間を要し、逆に
５０％を越えると表面改質度が大きくなりヒステリシス
が大きくなる等の有害な結果が発生する。
浸漬処理後、素子は好ましくは６００〜８７０℃の温度
で焼成される。焼成は結露に際してのＫＯＨ表面処理剤
の垂れを防ぎ、安定した改質表面を生成するのに必要で
ある。焼成温度範囲として６００〜８７０℃が好ましい
のは、前述した通り、電気抵抗の上昇を防止するためで
ある。
で焼成される。焼成は結露に際してのＫＯＨ表面処理剤
の垂れを防ぎ、安定した改質表面を生成するのに必要で
ある。焼成温度範囲として６００〜８７０℃が好ましい
のは、前述した通り、電気抵抗の上昇を防止するためで
ある。
Ｎａ、 Ｃｏ、処理の場合も上記と実質同態様で実施で
きる。
きる。
実施例慣
１８框長さＸ１ｍ巾のＡ１．Ｏ，基板上にスクリーン印
刷により第１図に示すようなくし形ルテニウム電柩を形
成した。各電極くし歯間隔はα２０ｍｘとし、１２１ｍ
の長さにわたって印刷した。
刷により第１図に示すようなくし形ルテニウム電柩を形
成した。各電極くし歯間隔はα２０ｍｘとし、１２１ｍ
の長さにわたって印刷した。
Ｚｒ０ｔ：Ｙ、Ｏ，＝ｓ ｏ ： ５０重量比の混合セ
ｙミックにＬｉ２ Ｃｏ、 １５モル係を添加し、そ
して酢酸エチル添加の下で攪拌した。酢酸エチルを蒸発
させた後８００℃において１時間−次焼成を行った。酢
酸エチル添加の下で破砕を行い、酢酸エチルを蒸発させ
、その後ｖ、ｏ、ｏ、ｓモルとブチルカルピトール及び
エポキシ系樹脂塗料を添加し、混合後粘度調節して感湿
ペーストを調製した。
ｙミックにＬｉ２ Ｃｏ、 １５モル係を添加し、そ
して酢酸エチル添加の下で攪拌した。酢酸エチルを蒸発
させた後８００℃において１時間−次焼成を行った。酢
酸エチル添加の下で破砕を行い、酢酸エチルを蒸発させ
、その後ｖ、ｏ、ｏ、ｓモルとブチルカルピトール及び
エポキシ系樹脂塗料を添加し、混合後粘度調節して感湿
ペーストを調製した。
感湿ペーストを前記電極上に感湿層の厚みが４０μｍと
なるようスクリーン印刷により塗布し、１７０℃の温度
で１時間乾燥した。その後、６００℃において１５分低
温燐成した。
なるようスクリーン印刷により塗布し、１７０℃の温度
で１時間乾燥した。その後、６００℃において１５分低
温燐成した。
続いて、２０チＫＯＨ水溶液に５分間浸漬しそして後ａ
ＯＯ℃で２０分間焼成処理することＫより後処理を実施
した。
ＯＯ℃で２０分間焼成処理することＫより後処理を実施
した。
こうして得られた感湿素子の湿度−抵抗特性、湿度応答
性（９０％応答、５５ ’％ＲＨ−４５５％ＲＨ及び８
５チＲＨ→５５チＲＨ）及び経時安定性（８０℃及び様
々の湿度の下で放置）について調べた。結果を第３．４
及び５図にそれぞれ示す。
性（９０％応答、５５ ’％ＲＨ−４５５％ＲＨ及び８
５チＲＨ→５５チＲＨ）及び経時安定性（８０℃及び様
々の湿度の下で放置）について調べた。結果を第３．４
及び５図にそれぞれ示す。
第３図のグ２７から非常に抵抗値が低く直線性も従来通
り維持されていることがわかる。第４図から、きわめて
応答特性が良い（１０秒）ことがわかる。第５図は経時
安定性も良好であることを示す。本発明により総合的に
非常に優れた感湿素子が得られることがわかる。
り維持されていることがわかる。第４図から、きわめて
応答特性が良い（１０秒）ことがわかる。第５図は経時
安定性も良好であることを示す。本発明により総合的に
非常に優れた感湿素子が得られることがわかる。
実施例２
第２図に示したような中性電極を有する電極層上に実施
例１と同様にして感湿層を塗布して感湿素子を形成した
。第３図に示すごとく、抵抗値は多少低いだけであって
また応答性は第４図に示すように良好である。第５図と
同様の経時安定性を測定した。結果を第６図に示す。非
常に良好な経時安定性が得られている。
例１と同様にして感湿層を塗布して感湿素子を形成した
。第３図に示すごとく、抵抗値は多少低いだけであって
また応答性は第４図に示すように良好である。第５図と
同様の経時安定性を測定した。結果を第６図に示す。非
常に良好な経時安定性が得られている。
尚、上記試験例において、抵抗値は測定周波数１０００
Ｈｚそして測定電圧１ｖとして測定した。
Ｈｚそして測定電圧１ｖとして測定した。
発明の効果
本発明は、抵抗値が非常に低く、経時安定性に優れしか
もきわめて応答特性が良い感湿素子を提供するものであ
り、現在市販若しくは提唱されている様々の感湿素子に
比較して総合的にもつとも優れたものである。
もきわめて応答特性が良い感湿素子を提供するものであ
り、現在市販若しくは提唱されている様々の感湿素子に
比較して総合的にもつとも優れたものである。
第１図は塗ｉ凰感湿素子の一例の斜視図、第２図は中性
電極を使用する電極模様の平面図、第３図は実施例１及
び実施例２の感湿素子の湿度−抵抗特性を表すグラフ、
第４図は同じく湿度応答性を示すグラフ、第５図は実施
例１の感湿素子の経時安定性を示すグラフ、そして第６
図は実施例２の感湿素子の経時安定性を示すグラフであ
る。 １ ： 基板 ５ ： を極 ４ ： 中性電極 ５ ： 感湿層 第１図 第２図 ３ １目ｉＥｉ度 Ｃ％） １１間 （４）ン）
電極を使用する電極模様の平面図、第３図は実施例１及
び実施例２の感湿素子の湿度−抵抗特性を表すグラフ、
第４図は同じく湿度応答性を示すグラフ、第５図は実施
例１の感湿素子の経時安定性を示すグラフ、そして第６
図は実施例２の感湿素子の経時安定性を示すグラフであ
る。 １ ： 基板 ５ ： を極 ４ ： 中性電極 ５ ： 感湿層 第１図 第２図 ３ １目ｉＥｉ度 Ｃ％） １１間 （４）ン）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ＺｒＯ＿２系、ＺｒＯ＿２＋Ｙ＿２Ｏ＿３系及びＹ
＿２Ｏ＿３系感湿素材を主体とする感湿部にＬｉ＿２Ｃ
Ｏ＿３及びＶ＿２Ｏ＿３のうちの少くとも一方を添加し
たことを特徴とする感湿素子。 ２）ＺｒＯ＿２系、ＺｒＯ＿２＋Ｙ＿２Ｏ＿３系及びＹ
＿２Ｏ＿３系感湿素材を主体とする感湿部にＬｉ＿２Ｃ
Ｏ＿３及びＶ＿２Ｏ＿３のうちの少くとも一方を添加し
そしてＫＯＨ或いはＮａ＿２ＣＯ＿３による表面処理を
施したことを特徴とする感湿素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59205539A JPS6184001A (ja) | 1984-10-02 | 1984-10-02 | 感湿素子およびその製造方法 |
| US06/755,641 US4656455A (en) | 1984-07-20 | 1985-07-16 | Humidity-sensing element |
| GB08518338A GB2163970B (en) | 1984-07-20 | 1985-07-19 | Method of manufacturing a humidity-sensing element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59205539A JPS6184001A (ja) | 1984-10-02 | 1984-10-02 | 感湿素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6184001A true JPS6184001A (ja) | 1986-04-28 |
| JPH0337841B2 JPH0337841B2 (ja) | 1991-06-06 |
Family
ID=16508564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59205539A Granted JPS6184001A (ja) | 1984-07-20 | 1984-10-02 | 感湿素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6184001A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58190001A (ja) * | 1982-04-30 | 1983-11-05 | 日本カーバイド工業株式会社 | 湿度測定素子 |
-
1984
- 1984-10-02 JP JP59205539A patent/JPS6184001A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58190001A (ja) * | 1982-04-30 | 1983-11-05 | 日本カーバイド工業株式会社 | 湿度測定素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0337841B2 (ja) | 1991-06-06 |
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