JPS6054259B2 - 感湿セラミツク - Google Patents

感湿セラミツク

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JPS6054259B2
JPS6054259B2 JP55182381A JP18238180A JPS6054259B2 JP S6054259 B2 JPS6054259 B2 JP S6054259B2 JP 55182381 A JP55182381 A JP 55182381A JP 18238180 A JP18238180 A JP 18238180A JP S6054259 B2 JPS6054259 B2 JP S6054259B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は組成比を選択することによつて抵抗変化比の
設計が行え、感湿時の抵抗が低抵抗となる感湿セラミッ
クに関するものである。
温度の変化を電気信号の変化として取り出すタイプの湿
度センサとしては、従来は塩化リチウムを用いたもので
ある。
一方では、ＴｉＯ。−ｓｎｏ２系、ＴｉＯ２−Ｖ２Ｏ５
系、ＭｇＣｒ２Ｏ４系、ＺｎＯ−Ｌｉ２０一Ｖ２Ｏ■、
系などのようにセラミックよりなるものが用いられてい
る。
これらセラミック製の湿度センサは、塩化リチウムを用
いた湿度センサにくらべ、特性の安定性を改善すること
ができ、高価で加熱しても湿度センサ本体の変質がない
ため、感湿特性に劣化が見られるような状態になると、
間欠的に加熱して感湿機能を回復させる方式がとられて
いる。
しカルながら、熱処理によつて感湿機能を回復しないこ
とには感湿特性の経時変化は大きくなるばかりであり、
湿度センサそのものだけで使用ができず、湿度センサを
加熱するヒータとの組み合わせが必要となる。
このことから従来のものでは消費電力が大きいという欠
点も見られる。したがつて、この発明は感湿特性の経時
変化の小さい感湿セラミックを提供するものである。
また、この発明は組成比を選択することによつて抵抗比
の設計が行え、感湿時における抵抗が低抵抗となる感湿
セラミックを提供するものである。すなわち、この発明
を要約すると、一般式Ａｌ一ｘＡ’ｘＢＯ、３−δで表
わされるペロブスカイト構造を有する半導体複合酸化物
と、一般式ΛＭｏ、で表わされる複合酸化物との焼結体
よりなる感湿セラミックである。
ペロブスカイト構造を有する半導体複合酸化物は一般式
Ａ、−ｘＡ’ｘＢ０３−δとして表わしたものであるが
、ここで、Ａは原子番号５７〜７１の希土類元素、イッ
トリウム、およびハフニウムのうち少なくとも１種から
選ばれたものである。
Ａ″はアルカリ土類金属のうち少なくとも１種から選ば
れたものである。Ｂは原子番号２３〜３０の遷移金属の
うち少なくとも１種から選ばれたものである。上述の一
般式におけるＡ，Ａ″は共存状態をとりうるが、一方の
みを存在させることも許される。したがつて、ｘは０〜
１の範囲で任意の値をとりうる。また、一般式Ａ１−Ｘ
Ａ′ＸＢＯ３−δにおいて、酸素欠陥を示すことにより
半導体化状態となり、その非化学量論的パラメータとし
てδを用いて表わされる。この酸素欠陥状態は焼成段階
において、還元性または酸化性雰囲気で焼成することに
よつて実現できる。次に、一般式ＡＭＯ３で表わされる
複合酸化物において、Ａはアルカリ土類金属、Ｆｅ，Ｚ
ｎ，Ｃｄ，Ｆｅ，ＣＯ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｐｂのうち少なく
とも１種から選ばれるものである。
ＭはＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｓｎのうち少なくとも１種から
選ばれるものである。一般式Ａ１−ＸＮＸＢＯ３−δで
表わされるペロブスカイト構造を有する半導体複合酸化
物と、一般式ＡＭＯ３で表わされる複合酸化物との混合
比は、目的とする初期抵抗値および結露時の抵抗値を得
るために、任意の範囲で選択することができる。しかし
ながら、ペロブスカイト構造を有する半導体複合酸化物
を存在させないで、ＡＭＯ３で表わされる複合酸化物の
みで構成すると、感湿セラミックそのものの抵抗が大き
くなり、実用的でなくなるからである。また、ペロブス
カイト構造を有する半導体複合酸化物のみを用い、ＡＭ
Ｏ３で表わ−される複合酸化物を共存させないと、相対
湿度変化に対して感湿セラミックの抵抗変化率が小さく
なり、感湿センサとしての機能が果せなくなるからであ
る。この発明にかかる感湿セラミックは通常のセラ．ミ
ツクの焼成法によつて作成される。
その作成法としてはたとえば次のような方法による。ま
ず、酸化物、炭酸物などからなる原料を所定比に秤量し
、適宜バインダーを加えて混合し、これを成形する。次
いで成形体を８００〜１４００℃の温度で焼成する。得
られたセラミック焼結体に電極を形成することによつて
湿度センサを構成することができる。焼結体の形状とし
ては、板状、棒状、ペレット状、筒状などがあり、また
感湿時におけるセラミックの抵抗変化を検出する電極は
要はセラミックの抵抗変化を引き出せるものてあればよ
く、たとえば平板状対向電極、くし歯状対向電極、多孔
Ｊ質電極などがある。得られたセラミック焼結体につい
て、その空孔率は２０〜５０％にあることが良好な湿度
感度特性を得る上で好ましい。
なお、以上の説明において、ペロブスカイト構造を有す
る半導体複合酸化物における酸素の非化学量δは特に明
記せずに０３として表わした。
以下、この発明を実施例に従つて詳細に説明する。実施
例１ 原料として、Ｌａ２Ｏ３，ＳｒＣＯ３，ＣＯＯ３，Ｔｉ
Ｏ２を用意し、ＬａＯ．８ｓｒＯ．２ｃＯＯ３，ＳｒＴ
ｉＯ３の各粉末が得られるように各々混合した。
混合原料を１１００℃で仮焼して、それぞれＬｌＯ．８
ＳｒＯ．２ＣＯＯ３，ＳｒＴｉＯ３の各仮焼粉末を得て
これを粉砕した。次いで、各仮焼粉末を第１表に示す比
率て混合した。
混合原料にバインダを１鍾量％含有させ、大きさが１０
順φ、厚み０．６顛の円板状に成形した。引き続き成形
体を空気中１２５０′Ｃで焼成して感湿セラミックであ
るセラミック焼結体を得た。このセラミック焼結体の対
向主表面に第１表の各種多孔質電極を形成し、さらにこ
の電極にリード線を取り付けた。電極を形成するには各
導電ペーストを対向主表面に印刷、塗布し、空気中て焼
き付け処理したものてある。このように構成された湿度
センサについて、各相対湿度における抵抗変化を測定し
、その結果を第１図に示した。
実施例２ 騙．δＲＯ．２ｃＯＯ３，ｃａｚの３，ＭｇＴｉ０３の
各粉末を第２表に示す比率で混合し、以下実施例１と同
様に処理してセラミック焼結体を得た。
このセラミック焼結体の対向主表面に金ペーストを印刷
付与し、空気中で焼き付けて多孔質電極を形成した。さ
らに電極にリード線を取り付けた。得られた湿度センサ
について、各相対湿度における抵抗変化を測定し、その
結果を第２図に示した。
実施例３ Ｌ１０．８Ｓｒ０．２Ｃ００３，ＢａＴｊ０３，ＣａＳ
ｎ０３の各粉末が得られるように原料を混合した。
混合原料を１１００℃で仮焼し、仮焼物を粉砕した。次
いて、各仮焼粉末を第３表に示す比率になる、ように混
合した。
混合原料にバインダを１唾量％含有させ、大きさが１０
？φ、厚み０．５ＴＩｒ！ｎの円板状に成形した。引き
続き成形体を空気中１３００℃で焼成してセラミック焼
結体を得た。このセラミック焼結体の対向主表面に金ペ
ーストを印刷付与し、空気中で焼き付けて多孔質電極を
形成した。さらに電極にリード線を取り付けた。得られ
た湿度センサーについて、各相対湿度における抵抗変化
を測定し、その結果を第３図に示した。
実施例４ 素原料を混合し、第４表に示す比率の仮焼物が得られる
ように混合物を１１００℃で仮焼した。
次いて仮焼物を粉砕して、各仮焼粉末を第４表に示す比
率になるように混合した。混合原料にバインダをｌ瞳量
％含有させ、大きさが１『φ、厚み０．５７ｆａの円板
状に成形した。引き続き成形体を空気中１２５０℃で焼
成してセラミック焼結体を得た。このセラミック焼結体
の対向主表面に金ペーストを印刷付与し、空気中で焼き
付けて多孔質電極を形成した。さらに電極にリード線を
取り付けた。得られた湿度センサについて、各相対湿度
における抵抗変化を測定し、その結果を第４図に示した
。
実施例５ 素原料を混合し、第５表に示す比率の仮焼物が得られる
ように混合物を１１００℃で仮焼した。
次いで仮焼物を粉砕して、各仮焼粉末を第５表に示す比
率になるように混合した。混合原料にバインダ１喧量％
含有させ、大きさが１ｉφ、厚み０．５ＷＲの円板状に
成形した。引き続き成形体を空気中１２５（代）で仮焼
してセラミック焼結体を得た。このセラミック焼結体の
対向主表面に金ペーストを印刷付与し、空気中て焼き付
けて多孔質電極を形成した。さらに電極にリード線を取
り付けた。得られた湿度センサについて、４０％，６０
％，８０τ％の各相対湿度における抵抗変化を測定し、
その結果を第５表に併せて示した。以上の実施例から明
らかなようにこの発明によれば、感湿セラミックを構成
するプロブスカイト構造を有する半導体複合酸化物と一
般式Ａｒ！ＩＯ３で表わされる複合酸化物の材料成分お
よび組成比を選択することによつて、相対湿度に対する
抵抗変化比を変えることができ、異なつた感湿特性を有
する湿度センサを構成するための惑湿セラミックとして
有用なものである。
また、この発明にかかる感湿セラミックは湿度環境での
履歴を繰り返えしても経時変化が小さい。したがつて、
この感湿セラミックに検出電極を形成するだけで湿度セ
ンサを構成でき、この湿度センサだけで実用化が図かれ
るという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第４図はこの発明にかかる感湿セラミックを用
いた湿度センサの相対湿度一抵抗値の関係を示す図であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式Ａ＿１＿−＿ｘＡ′＿ｘＢＯ＿３−δで表わ
    されるペロブスカイト構造を有する半導体複合酸化物と
    、一般式ＡＭＯ＿３で表わされる複合酸化物との焼結体
    よりなる感湿セラミック。 ただし、 一般式Ａ＿１＿−＿ｘＡ′＿ｘＢＯ＿３−δにおいて、
    Ａは原子番号５７〜７１の希土類元素、イットリウムお
    よびハフニウムのうち少なくとも１種、Ａ′はＭｇ、Ｃ
    ａ、ＳｒおよびＢａのうち少なくとも１種、Ｂは原子番
    号２３〜３０の遷移金属のうち少なくとも１種、ｘは０
    ≦ｘ≦１、 δは非化学量論的パラメータ。 一般式ＡＭＯ＿３において、 ＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃｏ
    、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｐｂのうち少なくとも１種、ＭはＴｉ、
    Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎのうち少なくとも１種。
JP55182381A 1980-12-22 1980-12-22 感湿セラミツク Expired JPS6054259B2 (ja)

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