JPS635882B2 - - Google Patents
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- JPS635882B2 JPS635882B2 JP58014902A JP1490283A JPS635882B2 JP S635882 B2 JPS635882 B2 JP S635882B2 JP 58014902 A JP58014902 A JP 58014902A JP 1490283 A JP1490283 A JP 1490283A JP S635882 B2 JPS635882 B2 JP S635882B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
本発明はACr2O4―TiO2（ただしＡはFe，Ni，
Co，MnおよびCuのうちから選ばれた少なくと
も１種）系磁器からなる湿度検出素子に関するも
のである。 一般に感湿抵抗体は湿度に敏感に感応し、湿度
によつてその抵抗値が変化する抵抗体であり、湿
度測定用の素子や湿度調節用のセンサとして使用
されている。周知のように、Fe2O3やAl2O3，
Cr2O3，Ni2O3などの金属酸化物は吸水性に優れ
ており、そのため、このような性質を利用して感
湿抵抗体素子が作製されている。 ところが、上記金属酸化物を使用した感湿抵抗
体素子は、全般的に抵抗が高く、水分の吸脱現象
によつて抵抗変化があつても、これを電気的に精
度よく検出することが困難なものである。したが
つて、この種の素子は、たとえば結露点の検出と
いつた高湿度領域での応用に限られている。 素子を測定の容易な抵抗値の素子とするため
に、これまで上記金属酸化物に、導電性の物質、
たとえばカーボンを添加混合することが試られて
いる。しかしながら、この方法では、抵抗の絶対
値は低くなるものの、湿度変化に対する抵抗変化
量がいちじるしく減少してしまい、実際にこれを
使用することはむずかしい。 さらにまた、感湿抵抗体素子の応用分野とし
て、最近、食品の加工、調理の分野が注目されて
いる。この分野においては雰囲気の温度上昇があ
り、それに伴つて相対湿度の低下が往々にして見
受けられ、低湿度領域での使用の可能なものが必
要とされている。かかる用途には、従来の金属酸
化物感湿抵抗体素子を使用することができなかつ
た。 本発明は、かかる問題点を解決することができ
たもので、これまでの材料とは異なる新しい金属
酸化物系磁器組成物を提供しようとするものであ
る。すなわち、本発明にかかる磁器組成物は、
ACr2O4成分（ただしＡはFe，Ni，Co，Mn，Cu
のうちから選ばれた少なくとも１種）１〜99モル
％と、TiO2成分99〜１モル％とを含むことを特
徴とする。上記組成比率の成分、またはそれを主
体とする成分の磁器に電極を付与すると、湿度に
応じて電極間の抵抗が決まる。その組成を選ぶこ
とにより、低湿度領域においても高い感度を示す
素子を得ることができる。 さらに詳細に述べるならば、本発明にかかる湿
度検出素子は、一種の半導体であり、その組成を
選定することによつてかなり低い抵抗の感温感湿
特性を示す湿度検出素子を作ることができる。し
かも、ACr2O4（ただしＡはFe，Ni，Co，Mn，
およびCuのうちから選ばれた少なくとも１種）
はスピネル型結晶構造の化合物であり、このスピ
ネル系とTiO2系の二相形の磁器であることも原
因して、その抵抗温度係数が小さく、特に温度補
償をする必要性もない。このため、比較例インピ
ーダンスの低い回路を用いて、容易に相対湿度０
〜100％の全湿度領域において検出でき、さらに
またその応答性も早いものである。 そして、本発明にかかる磁器組成物は、通常の
磁器製造技術で簡単に製造することができるもの
であり、現用の製造設備を用いて容易に量産する
ことができる。さらに、これはいわゆる金属酸化
物高温焼結体であり、長期間大気中に放置してお
いても、その表面状態が変化しない。従来使用さ
れていた金属酸化物は、その表面状態がきわめて
変化しやすいものであり、これに比較して本発明
にかかる磁器組成物に特性的に安定している。し
たがつて、長寿命であり、高温度下においても湿
度の測定をすることができる。 ACr2O4（ただしＡはFe，Ni，Co，Mnおよび
Cuのうちから選ばれた少なくとも１種）成分と、
TiO2成分との組成比において前者が１モル％よ
り少なく、後者が99モル％より多いと、湿度変化
に対する抵抗変化がほとんどなくなる。さらに前
者が99モル％より多くなり、後者が１モル％より
少なくなると、TiO2成分の添加効果が顕著でな
くなり、低湿度領域での高い感度を得ることがで
きなくなる。 以下本発明にかかる磁器組成物の具体例につい
て、NiCr2O4―TiO2系を代表させて説明する。
まず99.99％以上のNiO，Cr2O3，およびTiO2を
準備し、これを下表の組成比になるように配合し
て、メノウボール入りボツトミルで湿式混合し
た。
Co，MnおよびCuのうちから選ばれた少なくと
も１種）系磁器からなる湿度検出素子に関するも
のである。 一般に感湿抵抗体は湿度に敏感に感応し、湿度
によつてその抵抗値が変化する抵抗体であり、湿
度測定用の素子や湿度調節用のセンサとして使用
されている。周知のように、Fe2O3やAl2O3，
Cr2O3，Ni2O3などの金属酸化物は吸水性に優れ
ており、そのため、このような性質を利用して感
湿抵抗体素子が作製されている。 ところが、上記金属酸化物を使用した感湿抵抗
体素子は、全般的に抵抗が高く、水分の吸脱現象
によつて抵抗変化があつても、これを電気的に精
度よく検出することが困難なものである。したが
つて、この種の素子は、たとえば結露点の検出と
いつた高湿度領域での応用に限られている。 素子を測定の容易な抵抗値の素子とするため
に、これまで上記金属酸化物に、導電性の物質、
たとえばカーボンを添加混合することが試られて
いる。しかしながら、この方法では、抵抗の絶対
値は低くなるものの、湿度変化に対する抵抗変化
量がいちじるしく減少してしまい、実際にこれを
使用することはむずかしい。 さらにまた、感湿抵抗体素子の応用分野とし
て、最近、食品の加工、調理の分野が注目されて
いる。この分野においては雰囲気の温度上昇があ
り、それに伴つて相対湿度の低下が往々にして見
受けられ、低湿度領域での使用の可能なものが必
要とされている。かかる用途には、従来の金属酸
化物感湿抵抗体素子を使用することができなかつ
た。 本発明は、かかる問題点を解決することができ
たもので、これまでの材料とは異なる新しい金属
酸化物系磁器組成物を提供しようとするものであ
る。すなわち、本発明にかかる磁器組成物は、
ACr2O4成分（ただしＡはFe，Ni，Co，Mn，Cu
のうちから選ばれた少なくとも１種）１〜99モル
％と、TiO2成分99〜１モル％とを含むことを特
徴とする。上記組成比率の成分、またはそれを主
体とする成分の磁器に電極を付与すると、湿度に
応じて電極間の抵抗が決まる。その組成を選ぶこ
とにより、低湿度領域においても高い感度を示す
素子を得ることができる。 さらに詳細に述べるならば、本発明にかかる湿
度検出素子は、一種の半導体であり、その組成を
選定することによつてかなり低い抵抗の感温感湿
特性を示す湿度検出素子を作ることができる。し
かも、ACr2O4（ただしＡはFe，Ni，Co，Mn，
およびCuのうちから選ばれた少なくとも１種）
はスピネル型結晶構造の化合物であり、このスピ
ネル系とTiO2系の二相形の磁器であることも原
因して、その抵抗温度係数が小さく、特に温度補
償をする必要性もない。このため、比較例インピ
ーダンスの低い回路を用いて、容易に相対湿度０
〜100％の全湿度領域において検出でき、さらに
またその応答性も早いものである。 そして、本発明にかかる磁器組成物は、通常の
磁器製造技術で簡単に製造することができるもの
であり、現用の製造設備を用いて容易に量産する
ことができる。さらに、これはいわゆる金属酸化
物高温焼結体であり、長期間大気中に放置してお
いても、その表面状態が変化しない。従来使用さ
れていた金属酸化物は、その表面状態がきわめて
変化しやすいものであり、これに比較して本発明
にかかる磁器組成物に特性的に安定している。し
たがつて、長寿命であり、高温度下においても湿
度の測定をすることができる。 ACr2O4（ただしＡはFe，Ni，Co，Mnおよび
Cuのうちから選ばれた少なくとも１種）成分と、
TiO2成分との組成比において前者が１モル％よ
り少なく、後者が99モル％より多いと、湿度変化
に対する抵抗変化がほとんどなくなる。さらに前
者が99モル％より多くなり、後者が１モル％より
少なくなると、TiO2成分の添加効果が顕著でな
くなり、低湿度領域での高い感度を得ることがで
きなくなる。 以下本発明にかかる磁器組成物の具体例につい
て、NiCr2O4―TiO2系を代表させて説明する。
まず99.99％以上のNiO，Cr2O3，およびTiO2を
準備し、これを下表の組成比になるように配合し
て、メノウボール入りボツトミルで湿式混合し
た。
【表】
混合物を乾燥させてから、３％ポリビニルアル
コール水溶液を、混合粉末100ｇに対して10c.c.の
割合で加え、乳鉢で混合して造粒した。そして
750Kg／cm2の圧力で10mm×5.5mm×0.25mmの角板状
に成型した。この成型体を空気中において1300℃
の温度で２時間保持して焼成した。このようにし
て得られた磁器にRuO2を含むペーストをスクリ
ーンメツシユ法で櫛型状に印刷して、さらに800
℃の温度で焼成し、１対の電極を形成した。第１
図にその構成を示す。第１図ａは側面図、第１図
ｂは斜視図である。第１図において試料面１，２
に櫛形状電極３と側面に導通電極（RUO2系）を
設けた。導通電極は、一面に焼付けた櫛形状電極
と、他面に焼付けた櫛形状電極を並列になるよう
に導通するための電極である。４は電極端子取出
用リード線である。 次に、このようにして得た試料１〜６の相対湿
度―抵抗特性を測定雰囲気の相対湿度を変化させ
て各試料の電極間の抵抗を測定することによつて
調べた。その結果を第２図に示す。図に付した符
号は、試料番号に対応させている。 図から明らかなように、NiCr2O4に対する
TiO2の量が多くなるに従つて、全般的に抵抗が
低下し、かつ低湿度領域の感度が高くなる。そし
てTiO2の量が増すと、相対湿度―抵抗特性が直
線的になる。それをすぎると湿度変化に対して感
度はほとんど得られなくなる。すなわち、試料２
のようにNiCrO4成分が99％でTiO2成分が１モル
％のとき、その低湿度領域での感度が高い。とこ
ろが、Tio2成分が１モル％より少ないと、ほぼ
試料１と同じ特性になることが認められた。
TiO2成分が１モル％以上になると磁器が二相形
となつていることが明らかに認められた。TiO2
成分が99モル％より多くなると、試料６から明ら
かなようにNiCr2O4による効果が得られず、実用
的でない。 以上、NiCr2O4―TiO2系について説明したが、
他の系についてもほとんど同じ相対湿度―抵抗特
性が認められた。 以上のように本発明にかかる湿度検出素子は、
ACr2O4成分（ただしＡはFe，Ni，Co，Mn，お
よびCuのうちから選ばれた少なくとも１種）１
〜99モル％とTiO2成分99〜１モル％とからなる
磁器の感湿特性を利用するものである。この素子
は、０〜100％の相対湿度領域において高い感度
を示し、その組成比を選ぶことにより希望する特
性のものが得られる。この磁器は1300℃という高
温度にも耐えることができるので、この素子は高
温度下で使用することがき、高温高湿度下での使
用によつても特性劣化のきわめて少ないものであ
る。このため食品の加工、調理の分野などでの湿
度センサとしてあるいは空気調整システムなどに
有用なものである。 なお本発明において他の成分をさらに導入して
特性などの改善をはかることも可能である。たと
えば、SiO2，Al2O3，V2O3，Bi2O3などを鉱化剤
として添加して焼結性を改善することができる。
コール水溶液を、混合粉末100ｇに対して10c.c.の
割合で加え、乳鉢で混合して造粒した。そして
750Kg／cm2の圧力で10mm×5.5mm×0.25mmの角板状
に成型した。この成型体を空気中において1300℃
の温度で２時間保持して焼成した。このようにし
て得られた磁器にRuO2を含むペーストをスクリ
ーンメツシユ法で櫛型状に印刷して、さらに800
℃の温度で焼成し、１対の電極を形成した。第１
図にその構成を示す。第１図ａは側面図、第１図
ｂは斜視図である。第１図において試料面１，２
に櫛形状電極３と側面に導通電極（RUO2系）を
設けた。導通電極は、一面に焼付けた櫛形状電極
と、他面に焼付けた櫛形状電極を並列になるよう
に導通するための電極である。４は電極端子取出
用リード線である。 次に、このようにして得た試料１〜６の相対湿
度―抵抗特性を測定雰囲気の相対湿度を変化させ
て各試料の電極間の抵抗を測定することによつて
調べた。その結果を第２図に示す。図に付した符
号は、試料番号に対応させている。 図から明らかなように、NiCr2O4に対する
TiO2の量が多くなるに従つて、全般的に抵抗が
低下し、かつ低湿度領域の感度が高くなる。そし
てTiO2の量が増すと、相対湿度―抵抗特性が直
線的になる。それをすぎると湿度変化に対して感
度はほとんど得られなくなる。すなわち、試料２
のようにNiCrO4成分が99％でTiO2成分が１モル
％のとき、その低湿度領域での感度が高い。とこ
ろが、Tio2成分が１モル％より少ないと、ほぼ
試料１と同じ特性になることが認められた。
TiO2成分が１モル％以上になると磁器が二相形
となつていることが明らかに認められた。TiO2
成分が99モル％より多くなると、試料６から明ら
かなようにNiCr2O4による効果が得られず、実用
的でない。 以上、NiCr2O4―TiO2系について説明したが、
他の系についてもほとんど同じ相対湿度―抵抗特
性が認められた。 以上のように本発明にかかる湿度検出素子は、
ACr2O4成分（ただしＡはFe，Ni，Co，Mn，お
よびCuのうちから選ばれた少なくとも１種）１
〜99モル％とTiO2成分99〜１モル％とからなる
磁器の感湿特性を利用するものである。この素子
は、０〜100％の相対湿度領域において高い感度
を示し、その組成比を選ぶことにより希望する特
性のものが得られる。この磁器は1300℃という高
温度にも耐えることができるので、この素子は高
温度下で使用することがき、高温高湿度下での使
用によつても特性劣化のきわめて少ないものであ
る。このため食品の加工、調理の分野などでの湿
度センサとしてあるいは空気調整システムなどに
有用なものである。 なお本発明において他の成分をさらに導入して
特性などの改善をはかることも可能である。たと
えば、SiO2，Al2O3，V2O3，Bi2O3などを鉱化剤
として添加して焼結性を改善することができる。
第１図ａ，ｂはそれぞれ本発明の一実施例の湿
度検出素子の側面図、斜視図、第２図はその相対
湿度―抵抗特性曲線図である。 １，２……試料面、３……櫛形状電極、４……
リード線。
度検出素子の側面図、斜視図、第２図はその相対
湿度―抵抗特性曲線図である。 １，２……試料面、３……櫛形状電極、４……
リード線。
Claims (1)
- １ ACr2O4成分（ただしＡはFe，Ni，Co，Mn
およびCuのうちから選ばれた少なくとも１種）
１〜99モル％と、TiO2成分99〜１モル％を含む
焼結体からなる湿度検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58014902A JPS58130501A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 湿度検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58014902A JPS58130501A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 湿度検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58130501A JPS58130501A (ja) | 1983-08-04 |
| JPS635882B2 true JPS635882B2 (ja) | 1988-02-05 |
Family
ID=11873917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58014902A Granted JPS58130501A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 湿度検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58130501A (ja) |
-
1983
- 1983-01-31 JP JP58014902A patent/JPS58130501A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58130501A (ja) | 1983-08-04 |
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