JP4662199B2 - 湿度検出装置 - Google Patents
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Description
被検出雰囲気内に晒される複数の発熱抵抗体(211、221、330)を備えている。
被検出雰囲気内の環境温度を検出する温度検出手段(390)と、
定温度制御手段による通電制御状態にて生ずる上記2つの発熱抵抗体の各端子電圧の比を電圧比として算出する電圧比算出手段(430)と、
この電圧比算出手段による算出電圧比と温度検出手段による検出環境温度との間の所定の関係に基づき被検出雰囲気内の湿度を決定する湿度決定手段(431)とを備えることを特徴とする。
複数の凹部(311)を間隔をおいて裏面側から形成してなる半導体基板(310)と、この半導体基板の表面に形成される絶縁層(320)と、この絶縁層の表面に上記各凹部に対応して形成される複数の発熱抵抗体(211、221、330)と、これら発熱抵抗体を覆うように上記絶縁層の表面に形成される保護層(350、360)とを有し、被検出雰囲気内に晒される検出素子(300)を備えている。
被検出雰囲気内の環境温度を検出する温度検出手段(390)と、
定温度制御手段による通電制御状態にて生ずる上記2つの発熱抵抗体の各端子電圧の比を電圧比として算出する電圧比算出手段(430)と、
この電圧比算出手段による算出電圧比と温度検出手段による検出環境温度との間の所定の関係に基づき被検出雰囲気内の湿度を決定する湿度決定手段(431)とを備えることを特徴とする。
当該薄膜抵抗体はその抵抗値の変化に基づき被検出雰囲気内の環境温度を検出する薄膜抵抗体であることを特徴とする。
(第1実施形態)
図1及び図2は、本発明に係る湿度検出装置の第1実施形態を示しており、この湿度検出装置は、例えば、水素ガスを含む被検出雰囲気内の湿度を検出するのに用いられる。
(第2実施形態)
図9及び図10は、本発明に係る湿度検出装置の第2実施形態を示している。この第2実施形態では、上記第1実施形態において、マイクロコンピュータ270が、図9から分かるように、定温度制御回路230に代えて、この定温度制御回路230の出力制御電圧をブリッジ回路210に直接出力するとともに、定温度制御回路240に代えて、この定温度制御回路240の出力制御電圧をブリッジ回路220に直接出力するようにした構成となっている。これに伴い、本第2実施形態では、両定温度制御回路230、240が廃止されている。
(1)発熱抵抗体211の温度は、上記一定温度(200(℃))に限ることなく、100(℃)〜250(℃)の範囲以内の一定温度であればよく、また、発熱抵抗体221の温度は、上記一定温度(300(℃))に限ることなく、300(℃)〜500(℃)の範囲以内の一定温度であればよい。
(2)上記被検出雰囲気内の環境温度が所定の温度未満か否かであるかによって、両発熱抵抗体211、221の各一定温度を変更するようにしてもよい。例えば、上記所定の温度、即ち、環境温度が50(℃)未満である場合には、上記被検出雰囲気内の飽和水蒸気量が少ないために絶対湿度が低い。従って、電圧比の湿度に対する感度を良好にするには、発熱抵抗体211の一定温度を100(℃)とするとともに発熱抵抗体221の一定温度を400(℃)とするとよい。
(3)上記各実施形態における発熱抵抗体の数は2つに限ることなく、3つ以上であってもよい。
(4)測温抵抗体390は、薄膜抵抗体に限ることなく、サーミスタ等の温度検出可能な各種の抵抗体であってもよい。
(5)測温抵抗体390に代えて、検出素子300とは別体の測温抵抗体その他の温度センサを採用してもよい。この場合、当該温度センサは、検出素子300を配置した被検出雰囲気内に配置することが望ましい。
(6)発熱抵抗体211、221(300)は、上記実施形態とは異なり、当該発熱抵抗体の温度の上昇(或いは低下)に応じて減少(或いは増大)するように抵抗値を変化させる発熱抵抗体であってもよい。この場合、上記実施形態にて述べた電圧比Rvは、両発熱抵抗体211、221のうち抵抗値の大きい方を基準に算出するようにする。
(7)図6のステップ410における判定基準である所定の待ち時間は、0.5(秒)に限ることなく、適宜変更してもよく、要するに、両発熱抵抗体211、221をその定温度制御により上記各対応の一定温度にし得る時間であればよい。
(8)両発熱抵抗体211、221の各温度抵抗係数は、測温抵抗体390の温度抵抗係数とは、必ずしも同一でなくてもよい。
(9)発熱抵抗体330及び配線膜340の形成材料としては、高温において化学的耐久性が高く、かつ温度抵抗係数が大きいことが望ましい。
(10)水素ガスに限らず、都市ガス等の可燃性ガスを含む被検出雰囲気内の相対湿度の検出に本発明を適用してもよい。
280…直流電源、250、260…演算増幅回路、270…マイクロコンピュータ、
300…検出素子、310…半導体基板、311…凹部、320…絶縁層、
350…内側保護層、360…外側保護層、390…測温抵抗体。
Claims (5)
- 環境温度が変動する被検出雰囲気内に晒される複数の発熱抵抗体を備えてなる湿度検出装置において、
前記複数の発熱抵抗体のうち2つの発熱抵抗体の各抵抗値を互いに異なる各一定温度に対応する各値にそれぞれ維持するように当該2つの発熱抵抗体を通電制御する定温度制御手段と、
前記被検出雰囲気内の環境温度を検出する温度検出手段と、
前記定温度制御手段による通電制御状態にて生ずる前記2つの発熱抵抗体の各端子電圧の比を電圧比として算出する電圧比算出手段と、
前記電圧比算出手段による算出電圧比と前記温度検出手段による検出環境温度との間の所定の関係に基づき前記被検出雰囲気内の湿度を決定する湿度決定手段とを備えることを特徴とする湿度検出装置。 - 複数の凹部を間隔をおいて裏面側から形成してなる半導体基板と、この半導体基板の表面に形成される絶縁層と、この絶縁層の表面に前記各凹部に対応して形成される複数の発熱抵抗体と、これら発熱抵抗体を覆うように前記絶縁層の表面に形成される保護層とを有し、環境温度が変動する被検出雰囲気内に晒される検出素子を備えてなる湿度検出装置において、
前記複数の発熱抵抗体のうち2つの発熱抵抗体の各抵抗値を互いに異なる各一定温度に対応する各値にそれぞれ維持するように当該2つの発熱抵抗体を通電制御する定温度制御手段と、
前記被検出雰囲気内の環境温度を検出する温度検出手段と、
前記定温度制御手段による通電制御状態にて生ずる前記2つの発熱抵抗体の各端子電圧の比を電圧比として算出する電圧比算出手段と、
前記電圧比算出手段による算出電圧比と前記温度検出手段による検出環境温度との間の所定の関係に基づき前記被検出雰囲気内の湿度を決定する湿度決定手段とを備えることを特徴とする湿度検出装置。 - 前記湿度決定手段は、前記検出雰囲気内の湿度が前記検出環境温度の上昇及び前記算出電圧比の増大(或いは前記検出環境温度の低下及び前記算出電圧比の減少)に応じて増大(或いは減少)するという関係を前記所定の関係として、前記湿度の決定を行うことを特徴とする請求項1或いは2に記載の湿度検出装置。
- 前記温度検出手段は、前記半導体基板の表面上に形成される薄膜抵抗体であって、
当該薄膜抵抗体はその抵抗値の変化に基づき前記被検出雰囲気内の環境温度を検出する薄膜抵抗体であることを特徴とする請求項2に記載の湿度検出装置。 - 前記互いに異なる各一定温度のうち、一方の一定温度は、100(℃)以上250(℃)以下の範囲内の温度であり、他方の一定温度は、300(℃)以上500(℃)以下の範囲内の温度であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の湿度検出装置。
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