JPS5941281B2 - 感湿素子用セラミツク - Google Patents

感湿素子用セラミツク

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JPS5941281B2
JPS5941281B2 JP54120844A JP12084479A JPS5941281B2 JP S5941281 B2 JPS5941281 B2 JP S5941281B2 JP 54120844 A JP54120844 A JP 54120844A JP 12084479 A JP12084479 A JP 12084479A JP S5941281 B2 JPS5941281 B2 JP S5941281B2
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JP
Japan
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humidity
moisture
ceramic
moisture sensing
electrical resistance
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JP54120844A
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JPS5646502A (en
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正 岩井
久幸 水野
洋 三浦
正男 三浦
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00Compounds of rare earth metals
    • C01F17/30Compounds containing rare earth metals and at least one element other than a rare earth metal, oxygen or hydrogen, e.g. La4S3Br6
    • C01F17/32Compounds containing rare earth metals and at least one element other than a rare earth metal, oxygen or hydrogen, e.g. La4S3Br6 oxide or hydroxide being the only anion, e.g. NaCeO2 or MgxCayEuO
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00Compounds of rare earth metals
    • C01F17/30Compounds containing rare earth metals and at least one element other than a rare earth metal, oxygen or hydrogen, e.g. La4S3Br6
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    • C01F17/34Aluminates, e.g. YAlO3 or Y3-xGdxAl5O12

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Non-Adjustable Resistors (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、湿度変化に対応して電気抵抗値を変化する感
湿素子用セラミックに関するものである。
近年になつて湿度制御を必要とする分野は、気象上のみ
ならず、家庭用電器製品(空調、電子レンジ)、自動車
(デフオツガー)、医療(保育器)、農林(ハウス空調
)など広範囲に亘つており、感湿素子の必要性は益々高
まつている。そして、湿度の変化を電気抵抗値の変化と
して検知・測定するための感湿素子として、例えば下記
のものが知られている。
(1)マグネタイトコロイド系 この感湿素子はマグネタイトコロイドの粒子同士が引き
合うので、素子基盤上に塗布しただけでも機械的に安定
であり、かつ低湿から高湿まで全域の湿度測定ができる
が、大気中の酸素で次第に酸化を受け性能が低下する。
〔電気学会誌口 188(1966)〕(2)M203
系(M■Cr、Fe3Al)この感湿素子は化学的に安
定であるが、相対湿度50%RH以下では、電気抵抗値
が1010オーム以上と急激に上昇し測定できない。
したがつて、使用範囲は50〜100%RHに限られる
。〔応用物理35533(1966)〕これを改良した
例もあるが〔特公昭50−23758号、特開昭51−
93397号、特開昭52−50594号、特開昭52
一140892号〕、ヒステリシスが大きくなつたり、
300Vも印加しなければならなかつたり、低湿側で感
度が低下し、相対湿度一電気抵抗値の直線性がなくなつ
たりする。
(3)MgCr204−TiO2系この種の感湿素子も
いくつか提案され〔特開昭52−149387号、特開
昭52一140893号、特開昭52−140895号
、特開昭53−25896号〕、現在電子レンジなどで
すでに実用化されているものもあるが、素子構成成分と
してクロムを使つている。
またこの素子は、空気中の水分(特に高湿度)で次第に
性能が低下する。このため、これをもとに戻すために定
期的に加熱クリーニング処理を行なわなければならない
。以上、従来公知の感湿素子にはそれぞれ問題点がある
本発明は、これらの諸問題点を一挙に解決し、精度が高
く、長期寿命安定性を有する新規な感湿素子用セラミツ
クを提供することを目的とするものである。
すなわち、本発明はペロブスカイト型の結晶構造をもつ
、一般式ABO3で示される酸化物のAまたはBの一部
をそれらより低い原子価のカチオンA7またはB/で置
換してなる一般式A1−XA7xBO3−αまたはAB
l−XBIxO3−α(ただしαは電気的中性を保つた
めの酸素空格子数)に相当する CaTll−XAlX
O3−α6ただしx−0.1〜0.5)またはLal−
XCaXAlO3一α(ただしx=0.1〜0.3)よ
りなることを特徴とする感湿素子用セラミツクを要旨と
するものである。
上記においてA,Bに該当するカチオンは合計6価にな
るカチオンの組合せで、Ca2+とTi4+,La3+
とAl3+よりなる組合せが本発明の場合最も適当であ
ることが判つた。
そしてA/,B/に該当するものとしてはTi4+に対
するAIl3+,La2+に対するCa2+が最も良い
ことが判つた。
また、Xの値はTi4+に対するAl3+の場合は0.
1〜0.5、La3+に対するCa2+の場合は0.1
〜0.3が適当であるが、Xの値がこれらの範囲よりも
大きくなると、セラミツクがペロブスカイト型結晶構造
の単一相にならないし、またこれらの範囲より小さいと
、相対湿度一電気抵抗値に直線性がなくなり、ヒステリ
シスが大きくなる。本発明において、上記の特殊なペロ
ブスカイト型結晶構造をもつ多孔性の電気絶縁ないし半
導体性セラミツクが感湿素子として極めて優れた性能を
示すものであることの理由は末だ十分に解明されていな
いが、多くの実験の結果その感湿素子としての特性が解
明されたものである。
本発明のセラミツクは、構成元素からなる酸化物や塩、
例えば炭酸塩、硝酸塩などを均一に混練したのち焼成す
ることによつて容易に合成することができる。
つぎに実施例並びに比較例を挙げて本発明をさらに具体
的に説明する。
実施例 1 上記のものを混合して、これに硝酸20m1を加え、泥
状にして充分混合する。
これを乾燥後750℃で10時間焼成し、硝酸根を除去
して混合酸化物を得た。これを粉砕し、さらに1150
℃で10時間焼成したのち、再び粉砕し5t/CTil
の圧力で径10mm1厚さ2關の円板状に加圧成形し、
1300℃で10時間焼成して焼結体を得た。このもの
はX線回折の結果から、本発明のセラミツクであるCa
TlO.7AlO.3O3−αであつた。この円板状焼
結体に第1図に示すように、Agペーストを焼きつける
ことで1対の電極1,「を電極間距離lが2m7!Lで
あるようにとりつけ、同時に白金リード線2,2/も接
続した。以上のようにして作製した感湿素子を予じめ準
備した調湿ピン(各種塩類の飽和水溶液にて調?中で、
その感湿性能テストした。
電気抵抗値の測定は、AClOV(60Hz)を素子に
印加し、回路の電流を観測することで行なつた。結果は
第2図のIに示すとおりであつた。すなわち10%RH
〜95%RHの全域にわたり、相対湿度一電気抵抗値が
直線性を示し、かつ降湿、昇湿のくり返しによるヒステ
リシスも殆んどなかつた。10%RHから95%RHま
での各一定湿度下における電気抵抗値の経時変化は25
00時間以上たつても殆んど変化せず、長期間安定して
感湿することを示した。
また瞬時に湿度変化を与えたときの応答時間は10%R
Hから55%RHのときで20秒以内、95%RHから
55%RHのときで30秒以内であつた。実施例 2 上記のものを実施例1と同様に処理して、本発明の焼結
体CaTlO.5AIO.5O3−αよりなる感湿素子
を作り、その感湿性能をテストした。
結果は第2図に示すとおりであつた。すなわち、全域で
直線性を示し、ヒステリシスもなかつた。また2500
時間以上安定して作動し、応答時間も10%RHから5
5%RHのときで30秒以内、95%RHから55%R
Hのときで30秒以内であつた。実施例 3 上記のものを実施例1と同様に処理して、本発明の焼結
体CaTlO.9AlO.lO3−aよりなる感湿素子
を作り、その感湿性能をテストした。
結果は第2図のとおりであつた。すなわち、相対湿度一
電気抵抗値は低湿〜高湿間全域でほぼ直線性を示し、ヒ
ステリシスも殆んどなかつた。また、2500時間以上
安定して作動し、瞬時に湿度変化を与えたときの応答時
間は、10%RHから55%RHのときで30秒以内、
95%RHから55%RHのときで40秒以内であつた
。比較例 1 上記のものを実施例1と同様に処理して、焼結体CaT
iO3よりなる感湿素子を作り、その感湿性能をテスト
した。
結果は第3図に示すように75%RH付近から急に抵抗
が低下し、ヒステリシスが現われた。実施例 4 上記のものを実施例1と同様に処理して、本発明の焼結
体LaO.7CaO.3AlO3−αよりなる感湿素子
を作り、その感湿性能をテストした。
結果は第4図1に示すとおりであつた。すなわち、10
%RH〜95%RH全域にわたり、相対湿度一電気抵抗
値は直線性を示し、かつヒステリシスも殆んどなかつた
。10%RH〜95%RH間の各一定湿度雰囲気下での
電気抵抗値の経時変化は2500時間以上にわたり殆ん
ど変化せず、長期間安定して感湿することを示した。
また、瞬時に湿度変化を与えたときの応答時間は10%
RHから55%RHのときで30秒以内、95%RHか
ら55%RHのときで40秒以内であつた。上記のもの
を実施例1と同様に処理して、本発明の焼結体LaO.
8CaO.2AlO3−αよりなる感湿素子を作り、そ
の感湿性能をテストした。結果は第4図…に示すとおり
であつた。すなわち、10%RH〜95%RH全域にわ
たり、相対湿度電気抵抗値は直線性を示し、ヒステリシ
スも殆んどなかつた。また、2500時間以上安定して
感湿し、ヒステリシスも殆んどなかつた。瞬時に湿度変
化を与えたときの応答時間は10%RHから55%RH
、95%RHから55%RHとも30秒以内であつた。
実施例 6 一(.−0 上記のものを実施例1と同様に処理して、本発明の焼結
体LaO.,CaO.lMO3−αよりなる感湿素子を
作り、その感湿性能をテストした。
結果は第4図のとおりであつた。すなわち、相対湿度一
電気抵抗値は、低湿一高湿間全域でほぼ直線性を示し、
ヒステリシスも殆んどなかつた。また、2500時間以
上安定して作動し、瞬時に湿度変化を与えたときの応答
時間は、10%RHから55%RHのときで50秒以内
、95%RHから55%RHのときで60秒以内であつ
た。比較例 2 上記のものを実施例1と同様に処理して、焼結体LaA
lO3よりなる感湿素子をつくり、その感湿性能をテス
トした。
結果は第5図に示すとおりで、相対湿度一電気抵抗値は
直線性がなく、またヒステリシスも大きく、瞬時に湿度
変化を与えたときの応答時間は5分以上であつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明セラミツクを用いてつくつた感湿素子の
一例を示す斜視図、第2図ないし第5図は感湿性能のテ
スト結果を示すグラフで、第2図および第4図は本発明
実施例の場合、第3図および第5図は比較例の場合であ
る。 17・・・・・・電極、 2,21・・・・・・白金リード線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ペロブスカイト型の結晶構造をもつ、一般式ABO
    _3で示される酸化物のAまたはBの一部をそれらより
    低い原子価のカチオンA′またはB′で置換してなる一
    般式A_1−xA′xBO_3−αまたはAB_1−x
    B′xO_3−α(ただしαは電気的中性を保つための
    酸素空格子数)に相当するCaTi_1−xAlxO_
    3−α(ただしx=0.1〜0.5)またはLa_1−
    xCaxAlO_3−α(ただしx=0.1〜0.3)
    よりなることを特徴とする感湿素子用セラミック。
JP54120844A 1979-09-21 1979-09-21 感湿素子用セラミツク Expired JPS5941281B2 (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6231432Y2 (ja) * 1984-08-06 1987-08-12
JPH044233B2 (ja) * 1988-09-19 1992-01-27

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