JPH01158340A - 湿度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は湿度センサに関し、広範囲での温度域で利用
可能で、特にたとえば電子レンジ、オープンおよび食器
乾燥機などの機器に使用される湿度センサに関する。

（従来技術） 第５図はこの発明の背景となる従来の湿度センサの一例
を示す斜視図である。この湿度センサ１は、感湿抵抗体
２の両面に電極３が形成され、この電極３からリード端
子４が延びるようにして形成されている。したがって、
雰囲気の湿度に応じて感湿抵抗体２の抵抗値が変化し、
この感湿抵抗体２の抵抗値がリード端子４を通して測定
される。

さらに、感湿抵抗体２の周囲には、加熱することによっ
て感湿抵抗体２の表面の汚れを除去するためのヒータ５
が形成される。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の湿度センサでは、たとえば１００
℃以上の高温域において感湿特性が低下したり、また、
低下しなくてもその特性が要求を満足できなかった。そ
のため、湿度センサをたとえば電子レンジなどのように
高温域で絶対湿度を検知することが要求される機器に使
用したとき、その要求を満たすことができなかった。さ
らに、ヒータの輻射熱で加熱されるため熱効率が悪く、
感湿抵抗体を加熱して表面の汚れを完全に除去できない
ものである。さらにまた、ヒータが感湿抵抗体の周囲に
巻き回して配置されており、外部衝撃に対して変形した
り破損したりするなどの問題もみられる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、感湿抵抗体、ヒ
ータおよび測温体とが一体構造物となり、ヒータに加熱
された感湿抵抗体によって、高温雰囲気中においても正
確に絶対湿度を検知することができる湿度センサを提供
することである。

（問題点を解決するための手段） この発明は、高温状態で感湿機能を有する感湿抵抗体と
、感湿抵抗体の内部に形成され耐熱金属よりなるヒータ
と、感湿抵抗体の内部にヒータと間隔を隔てて形成され
る測温体とを含む湿度センサであって、感湿抵抗体は高
温雰囲気中での湿度を検知するようヒータによって一定
温度に保たれ、測温体は感湿抵抗体の温度を測定するよ
うに配置されている、湿度センサである。

（作用） 感湿抵抗体の温度がヒータによって、この湿度センサの
感湿特性の良好な温度に保たれる。感湿抵抗体の温度は
測温体によって測定される。

（発明の効果） この発明によれば、高温雰囲気中においても優れた感湿
特性を有する感湿抵抗体が形成される。

さらに、ヒータによって感湿抵抗体の温度を一定に保つ
ことにより、感湿特性の良好な温度範囲で湿度センサを
使用することができる。感湿抵抗体の温度は測温体によ
って測定されるため、適当な回路を用いて感湿抵抗体の
温度を正確に制御することができる。したがって、この
湿度センサを使用することにより、低温域から高温域に
至るまで、その雰囲気の湿度を正確に検知することがで
きる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例の一部を破断した状態を示
す斜視図であり、第２図は第１図の線■−■における断
面図である。この湿度センサ１０は感湿抵抗体１２を含
む。感湿抵抗体１２には、Ａ　Ｂ　ｒ−ＸＢ　’　、ｔ
Ｏｘ　　（ただし、０≦Ｘ≦０．３）の一般式で表され
る組成物が用いられる。ここで、ＡはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ
などの２価金属、ＢはＺｒ、Ｃｅなどの４価金属、Ｂ′
はＬａ、Ｎｄ、Ｙ。

Ｅｒ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｓｃ、Ｉｎなどの３価金属で
ある。この感湿抵抗体１２は高温雰囲気中で湿度を検知
し、雰囲気の湿度に応じてその抵抗値が変化する。

感湿抵抗体１２の内部には、ヒータ１４が形成される。

このヒータ１４は、感湿抵抗体１２を良好な感湿特性を
有する温度域に保つためのものである。

さらに、感湿抵抗体１２の内部には、ヒータ１４と間隔
を隔てて測温体１６が形成される。この測温体１６によ
って、感湿抵抗体１２の温度が測定される。したがって
、測温体１６で測定した温度に基づいてヒータ１４に流
れる電流を制御すれば、感湿抵抗体１２の温度を正確に
制御することができる。これらのヒータ１４および測温
体１６の材料としては、たとえばＭｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒ
ｈ、７’ａ、　ＮｉおよびＷの中から選ばれる少なくと
も１種類が用いられる。

さらに、感湿抵抗体１２の内部には、ヒータ１４および
測温体１６と間隔を隔てて検温電極１８が形成される。

この検温電極１８とヒータ１４の間に一定電圧が印加さ
れる。そして、検温電極１８とヒータ１４の間の電圧変
化をよみとることによって、雰囲気の湿度変化に応じた
抵抗値変化が測定される。

ヒータ１４の両端部分から感湿抵抗体１２の一方主面に
向かって孔２０ａおよび２０ｂが形成される。さらに、
検温電極１８から感湿抵抗体１２の一方主面に向かって
孔２０ｃが形成される。また、測温体１６の両端部分か
ら感湿抵抗体１２の他方主面に向かって孔２０ｄおよび
２０ｅが形成される。これらの孔２０ａ、２０ｂ、２０
ｃ、２０ｄおよび２０ｅは、ヒータ１４．測温体１６お
よび検温電極１８にリード線を取り付けるためのもので
ある。

なお、上述の実施例では、検温電極Ｉ８とヒータ１４の
間に一定電圧を印加したが、これはヒータ１４を１対の
検温電極の片方として使用したものである。したがって
、ヒータ１４を感湿抵抗体１２を加熱するという本来の
目的にのみ使用し、検温電極１８と対になるもう１つの
検温電極を形成してもよいことは言うまでもない。

実験例 まず、原料としてＣａＣ０，、ＳｒＣＯ３，Ｂａｃｏ、
、、Ｃｅ０＝　、Ｚｒ０ｚ　、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｄｔ　Ｏ
ｓ　、Ｙ２０３およびＮｂ２　ｏｓを用意した。

これらの原料を、表に示す組成になるように秤量した。

つぎに、これらの秤量物をボールミルで湿式混合した。

つぎに、湿式混合した原料を脱水乾燥し、１１００℃〜
１２５０℃で２時間仮焼した。

そして、この仮焼物を粉砕し、これに酢酸ビニル系樹脂
を１０重量％加えて混合し感湿材料を得た。

この感湿材料を厚さ５０μｍのシート状に形成し、第３
図に示すようなセラミックグリーンシートを形成した。

第１のセラミックグリーンシート３０には、その一方主
面から他方主面に向かって貫通する２つの孔３０ａおよ
び３０ｂが形成される。第１のセラミックグリーンシー
ト３０上には、第２のセラミックグリーンシート３２が
積層される。この第２のセラミックグリーンシート３２
には、第１のセラミックグリーンシート３０の孔３０ａ
および３０ｂに対応する位置に孔３２ａおよび３２ｂが
形成される。そして、第２のセラミックグリーンシート
３２の一方主面上には、白金を主成分としたペーストを
用いて孔３２ａから３２ｂに向かって測温体１６用のパ
ターン３４が印刷される。

第２のセラミックグリーンシート３２上には、第３のセ
ラミックグリーンシート３６が積層される。セラミック
グリーンシート３６は５０μｍの厚みのものを４枚重ね
たものである。さらに、第３のセラミックグリーンシー
ト３６上には、第４のセラミックグリーンシート３８が
積層される。

第４のセラミックグリーンシート３８の一方主面上には
、白金を主成分としたペーストを用いて蛇行するように
ヒータ１４用のパターン４０が印刷される。

第４のセラミックグリーンシート３８上には、第５のセ
ラミックグリーンシート４２が積層される。第５のセラ
ミックグリーンシート４２には、第４のセラミックグリ
ーンシート３８のパターン４０の両端に対応する部分に
その一方主面から他方主面に向かって貫通する孔４２ａ
および４２ｂが形成される。

さらに、第５のセラミックグリーンシート４２上には、
第６のセラミックグリーンシート４４が積層される。こ
の第６のセラミックグリーンシート４４の一方主面上に
は、検温電極１８用のパターン４６が印刷される。また
、第６のセラミックグリーンシート４４には、第５のセ
ラミックグリーンシート４２の孔４２ａ、４２ｂに対応
する位置に孔４４ａ、４４ｂが形成される。

第６のセラミックグリーンシート４４上には、第７のセ
ラミックグリーンシート４８が積層される。第７のセラ
ミックグリーンシート４８には、第６のセラミックグリ
ーンシート４４の孔４４ａ、４４ｂに対応する位置に孔
４８ａ、４８ｂが形成される。また、第７のセラミック
グリーンシート４８には、第６のセラミックグリーンシ
ート４４の検温電極１８用のパターン４６に対応する位
置に孔４８ｃが形成される。

これらのセラミックグリーンシート３０．３２．３６，
３８．４２．４４および４８を２　ｔｏｎ／ｃａｂ２の
圧力で１分間圧着し、０．５ｍｍの厚さになるように成
形して成形物を得た。この成形物を１３００℃で焼成し
、湿度センサ１０を得た。したがって、この湿度センサ
１０の内部には、焼成されることによってヒータ１４．
測温体１６および検温電極１８が形成されている。

この湿度センサ１０の孔２０ａ〜２０ｅを通してヒータ
１４．測温体１６および検温電極１８に白金を主成分と
したペーストを用いてリード線を接続し、１１００℃で
焼成した。そして、第４図に示す回路で湿度を測定した
。

湿度センサ１０のヒータ１４には、ソリソドステートリ
レー５０によって電力が供給される。このソリッドステ
ートリレー５０は、測温体１６で。

検知した感湿抵抗体１２の温度に応じて制御される。す
なわち、整流回路５２の出力が抵抗５４゜５６および測
温体１６で分圧され、この測温体１６の抵抗値変化によ
る電圧の変化がソリッドステートリレー５０に入力され
る。したがって、感湿抵抗体１２の温度が低下するとヒ
ータ１４に電流が流れ、感湿抵抗体１２の温度が上昇す
るとヒータ１４に流れる電流が遮断される。このように
して、ヒータ１４の温度が一定に保たれ、それによって
感湿抵抗体１２の温度が一定に保たれる。この実験例で
は、感湿抵抗体１２の温度を４５０℃に保って湿度を測
定した。

さらに、検温電極１８とヒータ１４の間に一定値の交流
電圧が印加される。そして、電圧計５８によって検温電
極１８とヒータ１４の間の電圧の変化をよみとることに
よって、雰囲気の湿度に応じた抵抗値の変化を測定した
。

この実験例では、湿度センサｌＯを用いて、Ｈ＋＝１０
’ｐｐｍ（重量比）の水蒸気を含む雰囲気中におけるＲ
ＨＩおよびＨｚ　＝１０’ｐｐｍ　　（重量比）の水蒸
気を含む雰囲気中における抵抗値ＲＨ２を測定した。そ
して、次式から検温感度Ｓを算出した。

Ｒ□Ｉ　”　ＲＨ□（Ｈｔ／Ｈｚ）−’そして、この測
定結果を表に示した。

表かられかるように、この湿度センサ１０は大きな値の
検温感度Ｓを有する。

この湿度センサ１０では、その温度が一定に保たれるた
め、常に感湿特性の優れた温度範囲で湿度を測定するこ
とができる。そのため、雰囲気の温度の変化にかかわら
ず正確に湿度を測定することができる。

さらに、湿度センサ１０が高温に保たれるため、湿度を
測定すると同時に湿度センサ１０の表面の汚れを除去す
ることができる。

また、ヒータ１４は湿度センサ１０の内部に形成される
ため熱効率がよく、従来の湿度センサの汚れを除去する
ためのヒータに比べて熱効率がよい。さらに、ヒータ１
４が湿度センサｌＯの内部に一体的に形成されているた
め、従来の湿度センサのようにヒータ１４に外力が加わ
ることがなく、その機械的強度が大きい。

この湿度センサｌＯでは、グリーンシート上に電極パタ
ーンを印刷して同時に焼成するために小型化することが
でき、かつその制作工程が簡単で製造コストを小さくす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の一部分を破断した状態を
示す分解斜視図である。 第２図は第１図に示す湿度センサの線ｎ−ｎにおける断
面図である。 第３図は第１図実施例の湿度センサを製造する工程を説
明するための斜視図である。 第４図は第１図に示す湿度センサを用いて湿度を測定す
るときの回路図である。 第５図はこの発明の背景となる従来の湿度センサを示す
斜視図である。 図において、１０は湿度センサ、１２は感湿抵抗体、１
４はヒータ、１６は測温体、１８は検温電極を示す。 特許出願人　株式会社　村田製作所 代理人　弁理士　岡　１）　全　啓 表 第２図 ２０ｄ　　　　　　１６　　　２（Ｊｅ第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 高温状態で感湿機能を有する感湿抵抗体と、前記感湿抵
   抗体の内部に形成され耐熱金属よりなるヒータと、前記
   感湿抵抗体の内部に前記ヒータと間隔を隔てて形成され
   る測温体とを含む湿度センサであって、 前記感湿抵抗体は高温雰囲気中での湿度を検知するよう
   前記ヒータによって一定温度に保たれ、前記測温体は前
   記感湿抵抗体の温度を測定するように配置されている、
   湿度センサ。