DE102006057945B4

DE102006057945B4 - Feuchtigkeitsgehaltssensor mit einem Einstellteil zum Einstellen einer maximalen Feuchtigkeitsmenge in einem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil

Info

Publication number: DE102006057945B4
Application number: DE102006057945.3A
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Itakura; Toshiki Isogai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2026-12-09
Also published as: JP4804308B2; FR2894676B1; US7481107B2; US20070131020A1; FR2894676A1; DE102006057945A1; JP2007183245A

Abstract

Feuchtigkeitsgehaltssensor, der aufweist:ein Substrat (11);ein Paar von Elektroden (15), die auf eine derartige Weise auf dem Substrat (11) angeordnet sind, dass die Elektroden (15) mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen voneinander getrennt sind;ein feuchtigkeitsgehaltsempfindliches Teil (17), das zwischen den Elektroden (15) angeordnet und derart ausgestaltet ist, dass Feuchtigkeit bis zu einer Maximalfeuchtigkeitsmenge absorbiert werden kann, wobei das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil (17) eine Kapazität aufweist, welche in Abhängigkeit eines Feuchtigkeitsgehalt veränderbar ist;ein Ausgabeelement (18), das mit den Elektroden (15) verbunden ist, um eine Kapazität des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teils (17) zu erfassen, und ein Signal ausgibt, das der Kapazität entspricht;ein Einstellteil zum Einstellen der Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil (17) auf eine untere oder obere Grenze als Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge, welche einer Messung des Feuchtigkeitsgehalts zu Grunde gelegt wird, wobeidas Einstellteil eine Erwärmungsvorrichtung (13) zum Verringern der Maximalfeuchtigkeitsmenge und/oder ein Feuchtigkeitszufuhrelement (21) zum Erhöhen der Maximalfeuchtigkeitsmenge beinhaltet, wobei die Erwärmungsvorrichtung (13) oder das Feuchtigkeitszufuhrelement (21) während einer vorbestimmten Zeitdauer vor der Messung des Feuchtigkeitsgehalts betrieben wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Feuchtigkeitsgehaltssensor mit einem Einstellteil zum Einstellen einer maximalen Feuchtigkeitsmenge in einem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil.
Ein Feuchtigkeitsgehaltssensor zum Erfassen eines Feuchtigkeitsgehalts in der Atmosphäre ist zum Beispiel in der JP H02-140654 A offenbart. Dieser Sensor beinhaltet einen feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film, der aus einem hochpolymeren Material besteht, das feuchtigkeitsabsorbierende Charakteristiken aufweist. Der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film weist mehrere feine Poren auf, deren Abmessungen ungefähr wenige Nanometer sind. Die Feuchtigkeit wird in den feinen Poren absorbiert und wird von den feinen Poren desorbiert. In Übereinstimmung mit einer Absorption und Desorption der Feuchtigkeit wird eine Dielektrizitätskonstante des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films geändert. Im Allgemeinen ist die Dielektrizitätskonstante der Feuchtigkeit größer als die des hochpolymeren Materials. Demgemäß wird, wenn der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film die Feuchtigkeit absorbiert, die Dielektrizitätskonstante des Films größer. Durch Erfassen einer Kapazität des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films wird der Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre erfasst.
Die 6A bis 6D zeigen Sensorcharakteristiken des Feuchtigkeitsgehaltssensors bezüglich einer maximalen Feuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film. Hierbei ist die maximale Feuchtigkeitsmenge derart definiert, dass der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film F imstande ist, die Feuchtigkeit zu absorbieren, die gleich oder kleiner als die maximale Feuchtigkeitsmenge ist.
Die 6A bis 6C zeigen Querschnittsansichten zum Erläutern einer Änderung einer maximalen Feuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film in Übereinstimmung mit einer Feuchtigkeitsgehaltsänderung. 6D zeigt Sensorcharakteristiken des Feuchtigkeitsgehaltssensors in jedem Feuchtigkeitsgehaltszustand. Hiebei betreffen die Sensorcharakteristiken eine Beziehung zwischen einer Sensorausgabe und einem relativen Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre. In diesem Sensor werden, wenn der Sensor hergestellt wird, die Sensorcharakteristiken auf einen Graph DB in 6B festgelegt. 6A zeigt den Sensor, wenn der Feuchtigkeitsgehalt verhältnismäßig niedrig ist, und 6C zeigt den Sensor, wenn der Feuchtigkeitsgehalt verhältnismäßig hoch ist. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt höher wird, schwillt der Film F an und ändert sich deshalb der Sensor von einem Zustand in 6B zu einem Zustand in 6C. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt niedriger wird, schrumpft der Film F und ändert sich deshalb der Sensor von einem Zustand in 6B zu einem Zustand in 6A.
Wenn der Sensor gerade hergestellt wird, ist der Durchmesser der feinen Pore P in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film als DB definiert und ist die maximale Feuchtigkeitsmenge in dem Film als VB definiert. Wenn der Sensor in einem Zustand eines verhältnismäßig hohen Feuchtigkeitsgehalts gehalten wird, schwillt der Film F in Übereinstimmung mit einer Absorption der Feuchtigkeit an. In diesem Fall ändert sich der Durchmesser der feinen Pore P von DB zu DC. Daher wird der Mittelwert einer Durchmesserverteilung der feinen Poren P größer. In diesem Fall erhöht sich die maximale Feuchtigkeitsmenge in dem Film F von VB zu VC. Daher wird die Feuchtigkeit in der Atmosphäre leicht in dem Film F absorbiert. Als Ergebnis wird auch dann, wenn die Feuchtigkeit die gleiche ist, die Kapazitätsänderung des Films F größer. Daher wird, wie es in 6D gezeigt ist, die Sensorausgabe größer, so dass sich die Sensorcharakteristiken von DB zu DC ändern. Genauer gesagt wird die Empfindlichkeit des Sensors bezüglich des Feuchtigkeitsgehalts größer.
In diesem Fall treten die folgenden Probleme auf. Zum Beispiel ist, wenn der Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre in 6D RH2 ist, die Sensorausgabe in einem Fall, in dem der Sensor die Sensorcharakteristiken DB aufweist, welche die Anfangssensorcharakteristiken sind, V2. Jedoch erhöht sich die maximale Feuchtigkeitsmenge in dem Film F, so dass sich die Sensorcharakteristiken des Sensors zu den Charakteristiken DC ändern. Daher ändert sich die Ausgabe des Sensors von V2 zu V3. In diesem Fall berechnet der Feuchtigkeitsgehaltssensor, da die Sensorcharakteristiken auf DB festgelegt sind, den Feuchtigkeitsgehalt als RH3, welches der Ausgabe V3 entspricht. Obgleich der tatsächliche Feuchtigkeitsgehalt RH2 ist, ist der erfasste Feuchtigkeitsgehalt RH3, welcher höher als der tatsächliche Feuchtigkeitsgehalt ist.
Wenn der Sensor in einem Zustand einer verhältnismäßig niedrigen Feuchtigkeitsgehalt gehalten wird, wie es in 6A gezeigt ist, wird die Feuchtigkeit von dem Film F desorbiert. In diesem Fall ändert sich der Durchmesser der feinen Pore P von DB zu DA. Daher wird der Mittelwert einer Durchmesserverteilung der feinen Poren P kleiner. In diesem Fall verringert sich die maximale Feuchtigkeitsmenge in dem Film F von VB zu VA. Daher wird die Feuchtigkeit in der Atmosphäre nicht einfach in dem Film F absorbiert. Als Ergebnis wird auch dann, wenn der Feuchtigkeitsgehalt der gleiche ist, die Kapazitätsänderung des Films F kleiner. Daher wird, wie es in 6D gezeigt ist, die Sensorausgabe kleiner, so dass sich die Sensorcharakteristiken von DB zu DA ändern. Genauer gesagt wird die Empfindlichkeit des Sensors bezüglich des Feuchtigkeitsgehalts kleiner.
In diesem Fall treten die folgenden Probleme auf. Zum Beispiel ist, wenn der Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre in 6D RH2 ist, die Sensorausgabe in einem Fall, in dem der Sensor die Sensorcharakteristiken DB aufweist, welche die Anfangssensorcharakteristiken sind, VB. Jedoch erhöht sich die maximale Feuchtigkeitsmenge in dem Film F, so dass sich die Sensorcharakteristiken des Sensors zu den Charakteristiken DA ändern. Deshalb ändert sich die Ausgabe des Sensors von V2 zu V1. In diesem Fall berechnet der Feuchtigkeitsgehaltssensor den Feuchtigkeitsgehalt als RH1, welcher der Ausgabe V1 entspricht, da die Sensorcharakteristiken auf DB festgelegt sind. Obgleich der tatsächliche Feuchtigkeitsgehalt RH2 ist, ist der erfasste Feuchtigkeitsgehalt RH1, welcher niedriger als der tatsächliche Feuchtigkeitsgehalt ist.
Daher ändern sich die Sensorcharakteristiken in Übereinstimmung mit der Umgebung des Sensors, der vor einem Erfassen eines Feuchtigkeitsgehalts angeordnet ist. Demgemäß kann ein Erfassungsfehler beobachtet werden.
Relevanter Stand der Technik ergibt sich aus den Druckschriften US 5 296 819 , DE 197 29 697 C1 , DE 103 35 553 A1 und DE 102 13 805 A1 .
Im Hinblick auf das zuvor beschriebene Problem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Feuchtigkeitsgehaltssensor zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Feuchtigkeitsgehaltssensor auf: ein Substrat; ein Paar von Elektroden, die auf eine derartige Weise auf dem Substrat angeordnet sind, dass die Elektroden mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen voneinander beabstandet sind; ein feuchtigkeitsgehaltsempfindliches Teil, das zwischen den Elektroden angeordnet ist, wobei das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil eine Kapazität aufweist, welche in Übereinstimmung mit einem Feuchtigkeitsgehalt veränderbar ist; ein Ausgabeelement, das mit den Elektroden verbunden ist, um eine Kapazität des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teils zu erfassen, und ein Signal ausgibt, das der Kapazität entspricht; und ein Einstellteil zum Einstellen einer maximalen Feuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil auf eine Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge. Das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil ist imstande, eine Feuchtigkeit bis zu der Maximalfeuchtigkeitsmenge zu absorbieren. Das Einstellteil weist mindestens ein Element zum Verringern der Maximalfeuchtigkeitsmenge und ein Element zum Erhöhen der Maximalfeuchtigkeitsmenge auf.
In dem vorhergehenden Sensor kehren die Sensorcharakteristiken vor einem Erfassen der Feuchtigkeitsgehalt wiedergebbar zu den Standardcharakteristiken zurück, so dass die Erfassungsgenauigkeit des Sensors verbessert ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:

1 eine Draufsicht eines Feuchtigkeitsgehaltssensors;
2 eine entlang einer Linie II-II in 1 genommene Querschnittsansicht des Sensors;
3 einen Graph von Sensorcharakteristiken des Sensors in 1;
4 eine Querschnittsansicht eines anderen Feuchtigkeitsgehaltssensors;
5 einen Graph von Sensorcharakteristiken des Sensors in 4;
6A eine Querschnittsansicht eines Feuchtigkeitsgehaltssensors in einem Zustand eines niedrigen Feuchtigkeitsgehalts,
6B eine Querschnittsansicht des Sensor zu einer Herstellungszeit;
6C eine Querschnittsansicht des Sensors in einem Zustand eines hohen Feuchtigkeitsgehalts; und
6D einen Graph von Sensorcharakteristiken des Sensors in den 6A bis 6C im Stand der Technik.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Ein Feuchtigkeitsgehaltssensor 10 ist in den 1 bis 3 gezeigt. Der Sensor 10 beinhaltet einen ersten Isolationsfilm 12, eine Erwärmungsvorrichtung 13, einen zweiten Isolationsfilm 14, eine Erfassungselektrode 15, einen Schutzfilm 16 und einen feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film17, welche in dieser Reihenfolge auf ein Substrat 11 gestapelt sind.
Die Erwärmungsvorrichtung 13 ist über eine Erwärmungsvorrichtungs-Elektrodenanschlussfläche 13a elektrisch mit einer Erwärmungsvorrichtungs-Steuervorrichtung 19 verbunden. Die Erwärmungsvorrichtungs-Steuervorrichtung 19 ist elektrisch mit einem Starterrschalter 31 zum Beispiel eines Kraftfahrzeugs verbunden. Die Erfassungelektrode 15 ist über eine Elektrodenanschlussfläche 15b elektrisch mit einem Ausgabeelement 18 verbunden. Das Ausgabeelement 18 gibt ein Spannungssignal aus, das einer erfassten Kapazität des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films 17 entspricht.
Das Substrat 11 besteht aus einem Halbleitermaterial, wie zum Beispiel Silizium. Der erste Isolationsfilm 12 ist auf einer Seite des Substrats 11 ausgebildet. Der erste Isolationsfilm 12 besteht aus Siliziumoxid. Die Erwärmungsvorrichtung 13 ist auf dem ersten Isolationsfilm 12 ausgebildet. Die Erwärmungsvorrichtung 13 besteht zum Beispiel aus einem Polysilizium-Dünnfilm. Der erste Isolationsfilm 12 weist eine Mäanderform auf, die eine vorbestimmte Breite aufweist, auf. Die Breite des ersten Isolationsfilms 12 ist weitgehend die gleiche wie die eines Kammzahnabschnitts 15a der Erfassungselektrode 15. Der erste Isolationsfilm 12 ist unter dem Kammzahnabschnitt 15a der Erfassungelektrode 15 angeordnet.
Der zweite Isolationsfilm 14 ist durch zum Beispiel ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet, um die Erwärmungsvorrichtung 13 und den ersten Isolationsfilm 12 zu bedecken. Der zweite Isolationsfilm 14 besteht aus Siliziumoxid. Hierbei ist die Dicke des zweiten Isolationsfilms 14 über der Erwärmungsvorrichtung 13 und dem zweiten Isolationsfilm 14 homogen. Demgemäß ist eine Konkavität 14a zwischen benachbarten Reihen der Erwärmungsvorrichtung 13 ausgebildet.
Die Erfassungselektrode 15 beinhaltet ein Paar von Kammzahnabschnitten 15a, welche einander gegenüberliegen und auf dem zweiten Isolationsfilm 14 angeordnet sind. Die Erfassungselektrode 15 ist derart ausgebildet, dass ein Aluminiumfilm unter Verwendung zum Beispiel eines Zerstäubungsverfahrens auf dem zweiten Isolationsfilm 14 abgeschieden ist. Dann wird der Aluminiumfilm derart gemustert, dass er ein Kammzahnmuster auf der Erwärmungsvorrichtung 13 aufweist, so dass die Erfassungselektrode 15 fertiggestellt ist. Die Kammzahnabschnitte 15a sind verschachtelt. Genauer gesagt ist einer der Kammzahnabschnitte 15a zwischen dem anderen der Kammzahnabschnitte 15a angeordnet. Die Erfassungselektrode 15 kann aus einem Metallmaterial eines niedrigen Widerstands, wie zum Beispiel Kupfer, Gold und Platin, bestehen.
Der Schutzfilm 16 ist auf dem zweiten Isolationsfilm 14 ausgebildet, um die Erfassungselektrode 15 zu bedecken, so dass der Schutzfilm 16 die Erfassungselektrode 15 vor einer Feuchtigkeitserosion schützt. Der Schutzfilm 16 besteht aus einem Siliziumnitridfilm, welcher durch zum Beispiel ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet ist. Die Dicke des Schutzfilms 16 ist homogen, um den zweiten Isolationsfilm 14 zu bedecken. Daher ist eine Konkavität 16a zwischen den Kammzahnabschnitten 15a ausgebildet.
Der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 ist auf dem Schutzfilm 16 ausgebildet. Die Kapazität des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films 17 ist in Übereinstimmung mit dem Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre veränderbar. Der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 bedeckt die Erfassungselektrode 15 und einen Zwischenraum zwischen den Kammzahnabschnitten 15a der Erfassungselektrode 15. Der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 ist derart ausgebildet, dass ein Polyimidharzfilm unter Verwendung eines Spin-Coating-Verfahrens, eines Druckverfahrens oder dergleichen auf den Schutzfilm 16 aufgetragen ist. Dann wird der Polyimidharzfilm auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, so dass der Polyimidharzfilm gehärtet wird. Daher weist der Polyimdiharzfilm eine Dicke von ungefähr einigen Mikrometern auf. Der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 weist mehrere feine Poren auf, die eine Abmessung von einigen Nanometern aufweisen. Die feine Pore ist imstande die Feuchtigkeit in der Atmosphäre zu absorbieren und die Feuchtigkeit in der Pore zu der Atmosphäre zu desorbieren, so dass die Dielektrizitätskonstante des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films 17 geändert wird. Die Dielektrizitätskonstante der Feuchtigkeit ist größer als die des Polyimidharzfilms. Demgemäß wird die Dielektrizitätskonstante des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films 17 in Übereinstimmung mit der Feuchtigkeit, die in den feinen Poren absorbiert wird, größer, wenn der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 die Feuchtigkeit in Übereinstimmung mit der Feuchtigkeit in der Atmosphäre absorbiert. Daher wird die Kapazität eines Kodensators geändert, der durch die Erfassungeelektrode 15 und den feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 zwischen den Kammzahnabschnitten 15a vorgesehen ist. Die Kapazität wird durch das Ausgabeelement 18 gemessen und ein Spannungsignal, das der Kapazität entspricht, wird aus dem Ausgabeelement 18 ausgegeben. Auf der Grundlage des Spannungssignals und der Sensorcharakteristiken des Sensors 10 wird der Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre erfasst.
Da die Erfassungselektrode 15 den Kammzahnabschnitt aufweist, wird eine gesamte Bedeckungsfläche der Kammzahnabschnitte 15a groß, obgleich eine ebene Fläche der Erfassungselektrode 15 klein ist. Daher wird die Kapazitätsänderung des Kondensators in Übereinstimmung mit der Feuchtigkeitsgehaltsänderung in der Atmosphäre groß, so dass die Empfindlichkeit des Sensors 10 verbessert ist.
Weiterhin ist die Konkavität 16a auf dem Schutzfilm 16 ausgebildet, so dass sich die Höhe des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films 17 erhöht, der zwischen den Kammzahnabschnitten 15a angeordnet ist. Demgemäß wird die Empfindlichkeit des Sensors 10 verglichen mit einem Fall verbessert, in dem die Erwärmungsvorrichtung 13 nicht unter den Kammzahnabschnitten angeordnet ist, und weist der Sensor 10 keine Konkavität 16a zwischen den Kammzahnabschnitten 15a auf.
3 zeigt eine Änderung der Sensorcharakteristiken des Sensors 10 bezüglich der maximalen Feuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17. Hierbei ist die Maximalfeuchtigkeitsmenge derart definiert, dass der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 imstande ist, die Feuchtigkeit zu absorbieren, die gleich oder kleiner als die Maximalfeuchtigkeitsmenge ist. In 3 stellt zum Beispiel eine Kurve M die Sensorcharakteristiken dar, wenn der Sensor 10 gerade hergestellt wird, das heißt die Kurve M zeigt die Anfangssensorcharakteristiken zu einer Herstellungszeit. Hierbei sind die Sensorcharakteristiken eine Beziehung zwischen der Feuchtigkeitsgehaltsänderung, das heißt der relativen Feuchtigkeitsgehaltsänderung, und der Ausgabe des Sensors 10.
Wenn der Sensor 10 in einer bestimmten Umgebung, die einen bestimmten Feuchtigkeitsgehalt aufweist, welcher sich von dem Anfangsumgebungsfeuchtigkeitsgehalt unterscheidet, versetzt wird, ändern sich diese Sensorcharakteristiken von den Anfangscharakteristiken M zu anderen Charakteristiken. Daher wird die Maximalfeuchtigkeitsmenge von der Anfangsmaximalmenge zu einer bestimmten Maximalmenge geändert, das heißt der Mittelwert des Durchmessers der feinen Poren in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 wird von dem Anfangsdurchmesser zu einem bestimmten Durchmesser geändert. Demgemäß gibt in einem herkömmlichen Sensor der Sensor das Signal, das dem Feuchtigkeitsgehalt entspricht, auf der Grundlage der geänderten Charakteristiken aus, und wird der Feuchtigkeitsgehalt unter Verwendung des Signals und der Anfangscharakteristiken M erfasst, so dass der Erfassungsfehler des Feuchtigkeitsgehalts beobachtet werden kann. Im Hinblick auf diese Schwierigkeit werden, bevor der Sensor den Feuchtigkeitsgehalt erfasst, die geänderten Charakteristiken des Sensors 10 zu den Anfangscharakteristiken M zurückgeführt. Um dieses Zurückführen zu realisieren, ist es erforderlich, die Anfangscharakteristiken M auf einfach wiederholbare Sensorcharakteristiken festzulegen.
In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Anfangscharakteristiken des Sensors 10 genau festgelegt werden, nachdem der Senor hergestellt worden ist, die Anfangsmaximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 auf eine untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge oder auf einen Wert in der Nähe der unteren Grenze festgelegt. Als Nächstes wird die Ausgabe des Sensors 10 zusammen mit einer Änderung des Feuchtigkeitsgehalts erfasst. Daher werden die Standardsensorcharakteristiken L in 3 auf der Grundlage der Beziehung zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt und der Ausgabe erzielt und in dem Ausgabeelement 18 gespeichert. Hierbei wird, wenn der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 in dem Zustand eines niedrigen Feuchtigkeitsgehalts gehalten wird, der Mittelwert der feinen Poren in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film kleiner, so dass die Feuchtigkeitsmenge in den feinen Poren verringert wird. Daher wird die Ausgabe des Sensors 10 ebenso verringert und wird die Empfindlichkeit bezüglich des Feuchtigkeitsgehalts verringert. Daher werden die Sensorcharakteristiken von den Anfangscharakteristiken M zu den Standardcharakteristiken L geändert.
Zum Beispiel wird der Sensor 10 in einem vorbestimmten Zustand für eine vorbestimmte Zeit unter Verwendung einer Konstanttemperatur oder dergleichen gehalten. Hierbei ist der Zustand zum Beispiel derart, dass die Temperatur 85°C ist, der Feuchtigkeitsgehalt gleich oder kleiner als 10 %RH ist und die vorbestimmte Zeit zum Beispiel 200 Stunden ist. In diesem Fall wird die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 die untere Grenze oder ungefähr die untere Grenze. Dieser Zustand ist als der Standardzustand definiert. Dann werden die Standardsensorcharakteristiken L auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt und der Ausgabe des Sensors 10 gemessen und festgelegt. Wenn die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 die untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge ist, wird der Mittelwert des Durchmessers der feinen Poren 17 in dem Film minimiert, so dass die Standardcharakteristiken L die untere Grenze einer Empfindlichkeit bezüglich des Feuchtigkeitsgehalts zeigen.
Daher werden die Standardcharakteristiken L auf die untere Grenze einer Maximalfeuchtigkeitsmenge festgelegt. In diesem Fall wird, wenn der Sensor den Feuchtigkeitsgehalt erfasst, die Feuchtigkeit vor dem Erfassen des Feuchtigkeitsgehalts so weit wie möglich beseitigt. Die Sensorcharakteristiken werden die Standardcharakteristiken L. Danach wird der Feuchtigkeitsgehalt durch den Sensor 10 mit den Standardsensorcharakteristiken L erfasst. In diesem Fall wird der Feuchtigkeitsgehalt genau und mit einer hohen Wiedergabefähigkeit erfasst.
Hierbei kann der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 durch die Erwärmungsvorrichtung 13 erwärmt werden, unmittelbar nachdem der Sensor 10 hergestellt worden ist, so dass die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film die untere Grenze wird, das heißt die Sensorcharakteristiken werden die Standardcharakteristiken L. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, dass der Sensor in dem vorbestimmten Zustand unter Verwendung der Konstanttemperatur gehalten wird. Genauer gesagt werden die Standardcharakteristiken L ohne Verwendung der Konstanttemperaturkammer oder dergleichen festgelegt.
Bevor der Sensor 10 den Feuchtigkeitsgehalt erfasst, werden die Sensorcharakteristiken zu den Standardcharakteristiken L zurückgeführt. Zum Beispiel wird in einem Fall, in dem der Sensor 10 in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 auf ungefähr 100°C für 30 Minuten durch Erregen der Erwärmungsvorrichtung 13 über die Erwärmungsvorrichtungs-Steuervorrichtung 19 erwärmt, wenn ein Fahrer den Startschalter 31, wie zum Beispiel einen Zündschalter einschaltet. Daher wird die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film zu der unteren Grenze oder ungefähr der unteren Grenze zurückgeführt, das heißt die Sensorcharakteristiken werden zu den Standardcharatekteristiken L zurückgeführt.
Daher werden unmittelbar, nachdem der Startschalter 31 eingeschaltet worden ist, die Sensorcharakteristiken innerhalb einer kurzen Zeit zu den Standardcharakteristiken L geändert. Daher erfasst der Sensor 10 auf der Grundlage der Standardcharakteristiken L, welche anfänglich festgelegt sind, den Feuchtigkeitsgehalt.
Demgemäß werden auch dann, wenn der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 einleitend die Feuchtigkeit absorbiert, die Sensorcharakteristiken zu den Standardcharakteristiken L zurückgeführt. Daher sind die Sensorcharakteristiken stark wiedergebbar, so dass der Sensor 10 den Feuchtigkeitsgehalt mit einer hohen Genauigkeit erfasst. Genauer gesagt wird der Einfluss einer Abweichung der Sensorcharakteristiken von den Anfangscharakteristiken M beseitigt.
In einem Fall, in dem der Fahrer das Fahrzeug in häufigen Intervallen fährt, kann der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 durch Erregen der Erwärmungsvorrichtung erwärmt werden, so dass die Sensorcharakteristiken auf die Standardcharakteristiken L festgelegt werden, wenn der Startschalter 31 des Fahrzeugs ausgeschaltet wird. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, den Sensor 10 zum unmittelbaren Erfassen des Feuchtigkeitsgehalts vorzubereiten. Demgemäß kann der Erwärmungszustand gelockert werden. Zum Beispiel ist der Erwärmungszustand derart, dass die Erwärmungstemperatur 65°C ist und die Erwärmungszeit ungefähr 5 Minuten ist.
Alternativ kann der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 zu einem anderen bestimmten Zeitpunkt als einem Einschaltvorgang und einem Ausschaltvorgang des Fahrzeugs erwärmt werden. Zum Beispiel wird die Erwärmungsvorrichtung auch dann, wenn der Startschalter 31 eingeschaltet wird, nicht erregt, wenn ein Intervall zwischen dem letzten Ausschaltvorgang und dem nachfolgenden Einschaltvorgang innerhalb von 6 Stunden ist.
Alternativ kann der Fahrer oder ein Insasse des Fahrzeugs einen Schalter für die Erwärmungsvorrichtung 13 betätigen. In diesem Fall schaltet zum Beispiel der Fahrer die Erwärmungsvorrichtung 13 ein, bevor das Fahrzeug läuft, so dass der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 erwärmt wird.
Alternativ kann die Erwärmungsvorrichtung 13 immer erregt werden, so dass der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 erwärmt wird. Lediglich dann, wenn der Feuchtigkeitsgehalt von dem Sensor erfasst wird, stoppt die Erwärmungsvorrichtung 13, den feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 zu erwärmen. Dann wird der Feuchtigkeitsgehalt erfasst.
Alternativ kann der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 erwärmt werden, während das Fahrzeug fährt. In diesem Fall wird die Ausgabe des Feuchtigkeitsgehaltssensors 10 nicht für ein anderes System, wie zum Beispiel ein Klimaanlagensystem, verwendet. Zum Beispiel kann der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 erwärmt werden, während das Fahrzeug fährt, wenn die Temperatur eines Fahrgastraums von einem Innenluftsensor um 40°C erfasst wird, wenn ein Sonnenstrahlensensor eine Höhe einer Sonnenstrahlung erfasst, die gleich oder größer als eine vorbestimmte Höhe ist, oder wenn eine ECU bestimmt, dass es keine Notwendigkeit gibt, die Ausgabe des Feuchtigkeitsgehaltssensors 10 in einem anderen System in einem Fall zu verwenden, in dem eine Information über ein Wetter und/oder eine Jahreszeit durch ein GPS-Informationssystem oder andere Kommunikationssysteme erzielt wird. In diesem Fall erwärmt die Erwärmungsvorrichtung 13 nicht den feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17, bis der Sensor den Feuchtigkeitsgehalt erfasst. Genauer gesagt wird, unmittelbar bevor der Sensor den Feuchtigkeitsgehalt erfasst, der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 erwärmt. Daher wird die Empfindlichkeit des Sensors 10 verbessert.
Alternativ kann die Erwärmungsvorrichtung 13 auf der Grundlage der Temperatur in dem Fahrgastraum des Fahrzeugs oder der Temperatur, die von einem Fahrgastraum-Lufttemperatursensor erfasst wird, betrieben werden.
Zum Beispiel ist im Winter die Temperatur des Fahrgastraums zum Beispiel gleich oder niedriger als 10°C. Bei einer derart niedrigen Temperatur und einem niedrigen Feuchtigkeitsgehaltszustand werden die Sensorcharakteristiken im Wesentlichen nicht geändert. Daher gibt es keine Notwendigkeit, die Erwärmungsvorrichtung 13 zu betreiben. Weiterhin ist zum Beispiel im Sommer die Temperatur des Fahrgastraums gleich oder größer als 40°C. In diesem Fall arbeitet ein Klimaanlagensystem immer, so dass es keine Notwendigkeit gibt, die Ausgabe des Feuchtigkeitsgehaltssensors 10 zum Steuern des Klimaanlagensystems zu verwenden. Daher wird die Erwärmungsvorrichtung 13 derart betätigt, dass die Sensorcharakteristiken zurückgeführt werden.
Daher wird die Erwärmungsvorrichtung 13 auf der Grundlage der Temperatur des Fahrgastraums betrieben und/oder stoppt, den feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 zu erwärmen. Daher wird, da die Erwärmungsvorrichtung 13 lediglich in einem Fall einer Notwendigkeit betrieben wird, eine Energieaufnahme der Erwärmungsvorrichtung 13 verringert. Hierbei sind die vorhergehenden Temperaturzustände nicht auf 10°C und 40°C beschränkt.
Das Substrat 11 kann aus einem Isolationssubstrat, wie zum Beispiel einem Glassubstrat und einem Harzsubstrat, bestehen. Wenn die Erfassungselektrode 15 durch die Umgebung nicht erodiert oder verschlechtert wird, muss der Sensor 10 den Schutzfilm 16 nicht aufweisen. Weiterhin muss die Erfassungselektrode 15 das Kammzahnmuster nicht aufweisen. Alternativ kann die Erfassungselektrode einen derartigen Aufbau aufweisen, dass ein Paar von Plattenelektroden einander gegenüberliegt. Die Erwärmungsvorrichtung 13 muss nicht auf dem ersten Isolationsfilm ausgebildet sein. Alternativ kann ein Isolationsfilm auf einer Rückseite des Substrats 11 ausgebildet sein und ist die Erwärmungsvorrichtung 13 auf der Rückseite des Substrats über dem Isolationsfilm ausgebildet. Weiterhin kann die Erwärmungsvorrichtung 13 auf dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 ausgebildet sein. Der Sensor 10 kann einen anderen Aufbau aufweisen, solange der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 zwischen den Kammzahnabschnitten 15a ausgebildet ist.
In dem vorhergehenden Sensor 10 wird die Feuchtigkeit, die in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 absorbiert wird, unter Verwendung der Erwärmungsvorrichtung 13 zerstäubt, so dass die maximale Feuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 auf die untere Grenze oder ungefähr die untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge festgelegt ist, welche anfänglich als die Standardcharakteristiken festgelegt ist.
Demgemäß weist der Sensor, bevor der Feuchtigkeitsgehalt erfasst wird, die Standardcharakteristiken L mit einer hohen Wiedergebbarkeit auf. Daher wird der Einfluss einer Abweichung der Sensorcharakteristiken von den Anfangscharakteristiken M beseitigt. Weiterhin wird die Erfassungsgenauigkeit des Feuchtigkeitsgehalts verbessert.
Die Sensorcharakteristiken werden auf die Standardcharakteristiken L zurückgesetzt, wenn der Startschalter 31 des Fahrzeugs eingeschaltet wird. Daher werden, bevor der Feuchtigkeitsgehalt in dem Fahrgastraum erfasst wird, die Sensorcharakteristiken mit einer hohen Wiedergebbarkeit auf die Standardcharakteristiken L zurückgesetzt. Daher wird der Einfluss einer Abweichung der Sensorcharakteristiken von den Anfangscharakteristiken M beseitigt. Weiterhin wird die Erfassungsgenauigkeit des Feuchtigkeitsgehalts verbessert. Demgemäß werden die Feuchtigkeitsgehaltsdaten zum Steuern von verschiedenen Systemen des Fahrzeugs und zum Steuern von verschiedenen Zuständen, wie zum Beispiel eines Feuchtigkeitsgehalts in dem Fahrzeug, genauer erfasst, so dass der Fahrer und der Insasse des Fahrzeugs das Fahrzeug komfortabel fahren können.
Da der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 14 aus einem Polyimidharz besteht, kann die Erwärmungsvorrichtung 13 den feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 bis zu einer verhältnismäßig hohen Temperatur erwärmen. Dies ist so, da das Polyimidharzmaterial einen hohen Temperaturwiderstand aufweist. Daher kann die Feuchtigkeit in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeit zerstäubt werden.
Da der Kammzahnabschnitt 15a verschachtelt ist, wird die gesamte Bedeckungsfläche der Kammzahnabschnitte 15a maximiert. Weiterhin ist die Konkavität 16a zwischen den Kammzahnabschnitten 15a ausgebildet, so dass das Volumen des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films 17, der zwischen den Kammzahnabschnitten 15a angeordnet ist, größer wird. Daher wird die Kapazitätsänderung in Übereinstimmung mit einer Feuchtigkeitsgehaltsänderung maximiert, so dass die Empfindlichkeit des Sensors 10 verbessert wird.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt einen Feuchtigkeitsgehaltssensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 5 zeigt eine Änderung der Sensorcharakteristiken des Sensors 10 bezüglich der Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17.
Der Sensor 10 beinhaltet ein Feuchtigkeitszufuhrelement 21 zum Zuführen der Feuchtigkeit zu dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17. Das Feuchtigkeitszufuhrelement 21 führt dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 unter Verwendung eines Emissionsgases, welches zu einem Motorraum zurückgeführt wird, eine hohe Temperatur und eine Atmosphäre eines hohen Feuchtigkeitsgehalts zu.
In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Anfangscharakteristiken des Sensors 10 festgelegt werden, unmittelbar nachdem der Sensor hergestellt worden ist, die Anfangsmaximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 auf eine obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge oder auf einen Wert in der Nähe der oberen Grenze festgelegt. Als Nächstes wird die Ausgabe des Sensors 10 zusammen mit einer Änderung des Feuchtigkeitsgehalts erfasst. Daher werden die Standardsensorcharakteristiken H in 5 auf der Grundlage der Beziehung zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt und der Ausgabe erzielt und in dem Ausgabeelement 18 gespeichert. Hierbei wird, wenn der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 in dem Zustand eines hohen Feuchtigkeitsgehalts gehalten wird, der Mittelwert der feinen Poren in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 größer, so dass die Feuchtigkeitsmenge in den feinen Poren erhöht wird. Daher wird ebenso die Ausgabe des Sensors 10 erhöht und wird die Empfindlichkeit bezüglich des Feuchtigkeitsgehalts erhöht. Daher werden die Sensorcharakteristiken von den Anfangscharakteristiken M zu den Standardcharakteristiken H geändert.
Zum Beispiel wird der Sensor 10 in einem vorbestimmten Zustand für eine vorbestimmte Zeit unter Verwendung einer Konstanttemperatur oder dergleichen gehalten. Hierbei ist der Zustand zum Beispiel derart, dass die Temperatur 85°C ist, der Feuchtigkeitsgehalt gleich 90%RH ist und die vorbestimmte Zeit zum Beispiel 200 Stunden ist. In diesem Fall wird die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 die obere Grenze oder ungefähr die obere Grenze. Dieser Zustand ist als der Standardzustand definiert. Dann werden die Standardsensorcharakteristiken auf der Grundlage des Feuchtigkeitsgehalts und der Ausgabe des Sensors 10 gemessen und festgelegt. Wenn die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 die obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge ist, wird der Mittelwert eines Durchmessers der feinen Poren in dem Film 17 maximiert, so dass die Standardcharakteristiken H die obere Grenze einer Empfindlichkeit bezüglich des Feuchtigkeitsgehalts zeigen.
Daher werden die Standardcharakteristiken H auf die obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge festgelegt. In diesem Fall wird, wenn der Sensor den Feuchtigkeitsgehalt erfasst, die Feuchtigkeit so weit wie möglich beseitigt, bevor der Feuchtigkeitsgehalt erfasst wird. Die Sensorcharakteristiken werden die Standardcharakteristiken H. Danach wird der Feuchtigkeitsgehalt mit den Standardsensorcharakteristiken H von dem Sensor 10 erfasst. In diesem Fall wird der Feuchtigkeitsgehalt genau und mit einer hohen Wiedergebbarkeit erfasst.
Hierbei kann die Feuchtigkeit unter Verwendung des Feuchtigkeitszufuhrelements 21 unmittelbar, nachdem der Sensor 10 hergestellt worden ist, zu dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 hinzugefügt werden, so dass die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 die obere Grenze wird, das heißt, die Sensorcharakteristiken werden die Standardcharakteristiken H.
Bevor der Sensor 10 den Feuchtigkeitsgehalt erfasst, werden die Sensorcharakteristiken zu den Standardcharakteristiken H zurückgeführt. Zum Beispiel wird in einem Fall, in dem der Sensor 10 in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, die Feuchtigkeit in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 unter Verwendung des Feuchtigkeitszufuhrelements 21 hinzugefügt, wenn ein Fahrer den Startschalter 31, wie zum Beispiel einen Zündschalter, einschaltet. Daher wird die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 zu der oberen Grenze oder ungefähr der oberen Grenze zurückgeführt, das heißt, die Sensorcharakteristiken werden zu den Standardcharakteristiken H zurückgeführt.
Daher werden, unmittelbar nachdem der Startschalter 31 eingeschaltet worden ist, die Sensorcharakteristiken innerhalb einer kurzen Zeit zu den Standardcharakteristiken H geändert. Daher erfasst der Sensor 10 auf der Grundlage der Standardcharakteristiken H, welche anfänglich festgelegt worden sind, den Feuchtigkeitsgehalt.
Demgemäß werden auch dann, wenn der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 einleitend die Feuchtigkeit absorbiert, die Sensorcharakteristiken zu den Standardcharakteristiken H zurückgeführt. Daher sind die Sensorcharakteristiken höchst wiedergebbar, so dass der Sensor 10 den Feuchtigkeitsgehalt mit einer hohen Genauigkeit erfasst. Genauer gesagt wird der Einfluss einer Abweichung der Sensorcharakteristiken von den Anfangscharakteristiken M beseitigt.
Weiterhin kann, wenn die Feuchtigkeit in der Atmosphäre hoch ist, die Feuchtigkeit kondensiert werden, so dass ein Wassertropfen auf dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 ausgebildet wird. In diesem Fall stoppt das Feuchtigkeitszufuhrelement 21 dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 die Feuchtigkeit zuzuführen, und erwärmt die Erwärmungsvorrichtung 13 den feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17, so dass der Wassertropfen von dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 beseitigt wird. Daher werden die Sensorcharakteristiken zu den Standardcharakteristiken H zurückgeführt, so dass der Sensor 10 den Feuchtigkeitsgehalt genauer erfassen kann.
Die Feuchtigkeit kann dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 zu einem anderen bestimmten Zeitpunkt als einem Ausschaltvorgang und einem Einschaltvorgang hinzugefügt werden. Zum Beispiel wird, wenn ein Intervall zwischen dem letzten Ausschaltvorgang und dem nachfolgenden Einschaltvorgang innerhalb 6 Stunden ist, die Feuchtigkeit auch dann, wenn der Startschalter 31 eingeschaltet wird, nicht dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 hinzugefügt.
Alternativ kann der Fahrer oder ein Insasse des Fahrzeugs einen Schalter für das Luftzufuhrelement 21 betätigen. In diesem Fall schaltet zum Beispiel der Fahrer das Luftzufuhrelement 21 ein, so dass die Feuchtigkeit dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 hinzugefügt wird.
In dem vorhergehenden Sensor 10 wird die Feuchtigkeit dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 unter Verwendung des Feuchtigkeitszufuhrelements 21 hinzugefügt, so das die Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 auf die obere Grenze oder ungefähr die obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge festgelegt wird, welche anfänglich als die Standardcharakteristiken festgelegt ist. Demgemäß weist der Sensor vor einem Erfassen der Feuchtigkeit die Standardcharakteristiken H mit einer hohen Wiedergebbarkeit auf. Daher wird der Einfluss einer Abweichung der Sensorcharakteristiken von den Anfangscharakteristiken M beseitigt. Weiterhin wird die Erfassungsgenauigkeit des Feuchtigkeitsgehalts verbessert.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung von Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung.
Die Erfassungselektrode 15 kann eine Erwärmungsvorrichtung vorsehen. In diesem Fall wird die Erfassungselektrode 15 nicht nur für die Elektrode, sondern ebenso für die Erwärmungsvorrichtung verwendet. Demgemäß gibt es keine Notwendigkeit, die Erwärmungsvorrichtung 13 in dem zweiten Isolationsfilm 14 auszubilden. Daher werden Herstellungskosten und ein Herstellungsverfahren verringert und vereinfacht.
Alternativ kann der Sensor 10 ein Luftgebläse, wie zum Beispiel einen Trockner zum Blasen von warmem Wind zu dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17, beinhalten. Das Luftgebläse ist in der Nähe des Sensors 10 angeordnet, so dass die Feuchtigkeit in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 beseitigt wird. Daher wird die maximale Feuchtigkeitsmenge zu der Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge zurückgeführt. In diesem Fall gibt es keine Notwendigkeit, die Erwärmungsvorrichtung 13 in dem Sensor 10 auszubilden. Die Feuchtigkeit in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 wird unter Verwendung einer einfachen Einrichtung, wie zum Beispiel einem Luftgebläse, von dem Film 17 beseitigt.
Der Sensor 10 kann ein Magnetron zum Erzeugen einer Hochfrequenzwelle aufweisen, die eine Frequenz von zum Beispiel 2,4 GHz aufweist. Das Magnetron ist in der Nähe des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Films 17 angeordnet, so dass die Feuchtigkeit in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 durch Bringen des Films 17 in Resonanz mit dem Magnetron verringert wird. Daher werden die Sensorcharakteristiken zu den Standardsensorcharakteristiken L, die die untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge aufweisen, oder zu einem Wert in der Nähe der unteren Grenze zurückgeführt. In diesem Fall wird die Feuchtigkeit in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film 17 für eine verhältnismäßig kurze Zeit verglichen mit einem Fall beseitigt, in dem die Feuchtigkeit von der Erwärmungsvorrichtung 13 beseitigt wird.
Der Sensor 10 kann die Erwärmungsvorrichtung 13 und das Feuchtigkeitszufuhrelement 21 beinhalten. In diesem Fall werden die Standardsensorcharakteristiken L, H einleitend erzielt und kann der Bediener, wie zum Beispiel der Fahrer und/oder der Insasse des Fahrzeugs, die Sensorcharakteristiken als die obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge H oder die untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge L auswählen.
Wenn die Standardsensorcharakteristiken auf die untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge L festgelegt werden, ist die Abweichung der Sensorcharakteristiken in einem Fall klein, in dem der Sensor 10 in einem trockenen Zustand verwendet wird. Wenn die Standardsensorcharakteristiken auf die obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge H festgelegt werden, ist die Abweichung der Sensorcharakteristiken in einem Fall klein, in dem der Sensor 10 in einem feuchten Zustand verwendet wird.
Daher bestimmt der Bediener des Fahrzeugs den Umgebungszustand des Sensors 10 und wählt der Bediener dann die untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge L und die Erwärmungsvorrichtung 13 aus, wenn der Sensor 10 in einem trockenen Zustand verwendet wird. Weiterhin wählt der Bediener die obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge H und das Feuchtigkeitszufuhrelement 21 aus, wenn der Sensor 10 in einem feuchten Zustand verwendet wird.
In dem vorhergehenden Fall gibt es keine Notwendigkeit, die Sensorcharakteristiken einleitend festzulegen, so dass der Sensor 10 eine hohe Systemallgemeinheit aufweist.
Hierbei kann eine Auswahlvorrichtung zum Auswählen der Sensorcharakteristiken in dem Sensor 10 angeordnet sein. Genauer gesagt wählt der Sensor, wenn der Bediener eine Anweisung zum Auswählen der unteren Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge L eingibt, automatisch die Erwärmungsvorrichtung 13 aus. Wenn der Bediener eine Anweisung zum Auswählen der oberen Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge H eingibt, wählt der Sensor automatisch das Feuchtigkeitszufuhrelement 21 aus.
Die Erwärmungsvorrichtung 13 und das Feuchtigkeitszufuhrelement 21 sehen eine Rückführeinrichtung vor und der feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Film 17 sieht ein feuchtigkeitsgehaltsempfindliches Teil vor. Genauer gesagt sieht die Erwärmungsvorrichtung 13 eine Erwärmungseinrichtung vor und sieht das Feuchtigkeitszufuhrelement 21 eine Feuchtigkeitszufuhreinrichtung vor.
Die vorhergehende Offenbarung weist die folgenden Aspekte auf.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Feuchtigkeitsgehaltssensor auf: ein Substrat; ein Paar von Elektroden, die auf dem Substrat auf eine derartige Weise angeordnet sind, dass die Elektroden mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen voneinander getrennt sind; ein feuchtigkeitsgehaltsempfindliches Teil, das zwischen den Elektroden angeordnet ist, wobei das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil eine Kapazität aufweist, welche in Übereinstimmung mit dem Feuchtigkeitsgehalt veränderbar ist; ein Ausgabeelement, das mit den Elektroden verbunden ist, um eine Kapazität des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teils zu erfassen, und ein Signal ausgibt, das der Kapazität entspricht; und ein Einstellteil zum Einstellen einer Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil auf eine Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge. Das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil ist imstande, eine Feuchtigkeit bis zu der Maximalfeuchtigkeitsmenge zu absorbieren. Das Einstellteil beinhaltet mindestens ein Element zum Verringern der Maximalfeuchtigkeitsmenge und ein Element zum Erhöhen der Maximalfeuchtigkeitsmenge .
In dem vorhergehenden Sensor kehren die Sensorcharakteristiken, bevor der Feuchtigkeitsgehalt erfasst wird, wiedergebbar zu den Standardcharakteristiken zurück, so dass eine Erfassungsgenauigkeit des Sensors verbessert wird.
Alternativ kann die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge eine untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge oder ungefähr eine untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge sein. Weiterhin kann das Einstellteil eine Erwärmungsvorrichtung zum Erwärmen des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teils sein, so dass die Maximalfeuchtigkeitsmenge auf die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge festgelegt wird. In diesem Fall wird durch Steuern eines Erwärmungszustands, wie zum Beispiel einer Erwärmungszeit, die untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge gesteuert. Zum Beispiel ist die Erwärmungszeit zum Erreichen der unteren Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge einleitend bestimmt. Dann erwärmt die Erwärmungsvorrichtung den feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film für eine bestimmte Zeit, die gleich oder größer als die einleitend bestimmte Erwärmungszeit ist. Daher wird die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge sicher die untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge.
Alternativ kann die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge eine obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge oder ungefähr eine obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge sein. Weiterhin kann das Einstellteil ein Feuchtigkeitszufuhrelement zum Zuführen der Feuchtigkeit zu dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil sein, so dass die Maximalfeuchtigkeitsmenge auf die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge festgelegt wird. In diesem Fall wird durch Steuern eines Feuchtigkeitszufuhrzustands, wie zum Beispiel einer Zufuhrzeit, die obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge gesteuert. Zum Beispiel wird die Zufuhrzeit zum Erreichen der oberen Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge einleitend bestimmt. Dann führt das Feuchtigkeitszufuhrelement die Feuchtigkeit dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film für eine vorbestimmte Zeit zu, die gleich oder größer als die einleitend bestimmte Zufuhrzeit ist. Daher wird die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge sicher die obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge.
Alternativ kann jede Elektrode einen Kammzahnabschnitt aufweisen, so dass die Kammzahnabschnitte der Elektroden zueinander verschachtelt sind. Weiterhin kann das Einstellteil eine Erwärmungsvorrichtung zum Erwärmen des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teils sein, so dass die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge auf eine untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge oder ungefähr eine untere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge festgelegt ist, und weist die Erwärmungsvorrichtung eine Mäanderform auf, so dass der Kammzahnabschnitt von jeder Elektrode die Mäanderform der Erwärmungsvorrichtung überlappt. Weiterhin können die Erwärmungsvorrichtung, die Elektrode und das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil in dieser Reihenfolge auf das Substrat gestapelt sein.
Weiterhin kann das Einstellteil ein Feuchtigkeitszufuhrelement zum Zuführen der Feuchtigkeit zu dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil sein, so dass die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge auf eine obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge oder ungefähr eine obere Grenze der Maximalfeuchtigkeitsmenge festgelegt ist, und ist das Einstellteil über dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Film angeordnet. Weiterhin kann der Sensor weiter aufweisen: eine Erwärmungsvorrichtung zum Erwärmen des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teils. Die Erwärmungsvorrichtung weist eine Mäanderform auf, so dass der Kammzahnabschnitt von jeder Elektrode die Mäanderform der Erwärmungsvorrichtung überlappt, und die Erwärmungsvorrichtung, die Elektrode und das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil sind in dieser Reihenfolge auf das Substrat gestapelt.
Ein zuvor beschriebener erfindungsgemäßer Feuchtigkeitsgehaltssensor weist auf: ein Substrat; ein Paar von Elektroden auf dem Substrat; ein feuchtigkeitsgehaltsempfindliches Teil zwischen den Elektroden, das eine Kapazität aufweist, die in Übereinstimmung mit einem Feuchtigkeitsgehalt veränderbar ist; ein Ausgabeelement, das mit den Elektroden verbunden ist, um eine Kapazität des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teils zu erfassen, und ein Signal ausgibt, das der Kapazität entspricht; und ein Einstellteil zum Einstellen einer Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil auf eine Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge. Das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil ist imstande, eine Feuchtigkeit bis zu der Maximalfeuchtigkeitsmenge zu absorbieren. Das Einstellteil beinhaltet mindestens ein Element zum Verringern der Maximalfeuchtigkeitsmenge und ein Element zum Erhöhen der Maximalfeuchtigkeitsmenge.

Claims

Feuchtigkeitsgehaltssensor, der aufweist: ein Substrat (11); ein Paar von Elektroden (15), die auf eine derartige Weise auf dem Substrat (11) angeordnet sind, dass die Elektroden (15) mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen voneinander getrennt sind; ein feuchtigkeitsgehaltsempfindliches Teil (17), das zwischen den Elektroden (15) angeordnet und derart ausgestaltet ist, dass Feuchtigkeit bis zu einer Maximalfeuchtigkeitsmenge absorbiert werden kann, wobei das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil (17) eine Kapazität aufweist, welche in Abhängigkeit eines Feuchtigkeitsgehalt veränderbar ist; ein Ausgabeelement (18), das mit den Elektroden (15) verbunden ist, um eine Kapazität des feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teils (17) zu erfassen, und ein Signal ausgibt, das der Kapazität entspricht; ein Einstellteil zum Einstellen der Maximalfeuchtigkeitsmenge in dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil (17) auf eine untere oder obere Grenze als Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge, welche einer Messung des Feuchtigkeitsgehalts zu Grunde gelegt wird, wobei das Einstellteil eine Erwärmungsvorrichtung (13) zum Verringern der Maximalfeuchtigkeitsmenge und/oder ein Feuchtigkeitszufuhrelement (21) zum Erhöhen der Maximalfeuchtigkeitsmenge beinhaltet, wobei die Erwärmungsvorrichtung (13) oder das Feuchtigkeitszufuhrelement (21) während einer vorbestimmten Zeitdauer vor der Messung des Feuchtigkeitsgehalts betrieben wird.
Sensor nach Anspruch 1, wobei der Sensor in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, und das Einstellteil die Maximalfeuchtigkeitsmenge auf die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge einstellt, wenn ein Startschalter des Fahrzeugs eingeschaltet ist.
Sensor nach Anspruch 1, wobei der Sensor in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, und das Einstellteil die Maximalfeuchtigkeitsmenge auf die Standardmaximalfeuchtigkeitsmenge einstellt, wenn ein Startschalter des Fahrzeugs ausgeschaltet ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil (17) aus Polyimid besteht.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jede Elektrode (15) einen Kammzahnabschnitt (15a) derart aufweist, dass die Kammzahnabschnitte (15a) der Elektroden (15) ineinander verschachtelt sind.
Sensor nach Anspruch 5, wobei der Kammzahnabschnitt (15a) jeder Elektrode (15) eine Mäanderform der Erwärmungsvorrichtung (13) überlappt.
Sensor nach Anspruch 6, wobei die Erwärmungsvorrichtung (13), die Elektrode (15) und das feuchtigkeitsgehaltsempfindliche Teil (17) in dieser Reihenfolge auf das Substrat (11) gestapelt sind.
Sensor nach Anspruch 5, wobei das Einstellteil über dem feuchtigkeitsgehaltsempfindlichen Teil (17) angeordnet ist.