JPH0116380B2 - - Google Patents
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- JPH0116380B2 JPH0116380B2 JP55185124A JP18512480A JPH0116380B2 JP H0116380 B2 JPH0116380 B2 JP H0116380B2 JP 55185124 A JP55185124 A JP 55185124A JP 18512480 A JP18512480 A JP 18512480A JP H0116380 B2 JPH0116380 B2 JP H0116380B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/121—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、湿度測定時において、感湿素体の温
度も同時に測定できる構造の感湿素子に関する。
度も同時に測定できる構造の感湿素子に関する。
湿度を測定するために、MnWO4、MgCrO4と
TiO2などの金属酸化物の焼結体であつて、周辺
雰囲気の湿度変化に対応して自らの電気抵抗を変
化する性質を有する感湿素体に、その電気抵抗測
定用の電極を添着した構造の感湿素子が用いられ
ている。
TiO2などの金属酸化物の焼結体であつて、周辺
雰囲気の湿度変化に対応して自らの電気抵抗を変
化する性質を有する感湿素体に、その電気抵抗測
定用の電極を添着した構造の感湿素子が用いられ
ている。
この感湿素子は、ある温度におけるある湿度雰
囲気に置かれて用いられる。この時、上記の焼結
体（感湿素体という）の電気抵抗を測定し、その
値を、予め作成してあるその温度における既知湿
度と電気抵抗値との関係図から周辺雰囲気の湿度
を換算するものである。
囲気に置かれて用いられる。この時、上記の焼結
体（感湿素体という）の電気抵抗を測定し、その
値を、予め作成してあるその温度における既知湿
度と電気抵抗値との関係図から周辺雰囲気の湿度
を換算するものである。
このように、感湿素子においては、該感湿素体
の電気抵抗の変化が重要な意味を有するが、この
電気抵抗はその温度によつても変化する。すなわ
ち、感湿素体は温度依存性を有している。
の電気抵抗の変化が重要な意味を有するが、この
電気抵抗はその温度によつても変化する。すなわ
ち、感湿素体は温度依存性を有している。
そのため、ある温度及び湿度の雰囲気中に感湿
素子が置かれ、かつ感湿素子自体の温度が雰囲気
温度と異なる場合には、感湿素子の電気抵抗から
読み取られる湿度の値は、感湿素子自体の温度に
おける値であつて、雰囲気の湿度を正確に表示す
るものではない。
素子が置かれ、かつ感湿素子自体の温度が雰囲気
温度と異なる場合には、感湿素子の電気抵抗から
読み取られる湿度の値は、感湿素子自体の温度に
おける値であつて、雰囲気の湿度を正確に表示す
るものではない。
とりわけ、雰囲気が動いている場合（例えば、
大気流）には、感湿素子の表面から蒸発する水が
感湿素子から奪う蒸発熱は無視し得ず、その結
果、感湿素子自体の温度が雰囲気温度よりも低下
することがある。例えば、風速約10ｍ／secの時、
感湿素子の温度は周辺大気流の温度よりも約２℃
程低下し、それは、感湿素子からの読み取り湿度
の値と周辺気流の真の湿度の値との間で、相対湿
度にして２〜３％の誤差をうみ出すことにもな
る。
大気流）には、感湿素子の表面から蒸発する水が
感湿素子から奪う蒸発熱は無視し得ず、その結
果、感湿素子自体の温度が雰囲気温度よりも低下
することがある。例えば、風速約10ｍ／secの時、
感湿素子の温度は周辺大気流の温度よりも約２℃
程低下し、それは、感湿素子からの読み取り湿度
の値と周辺気流の真の湿度の値との間で、相対湿
度にして２〜３％の誤差をうみ出すことにもな
る。
このようなことから、感湿素子で湿度を測定す
る場合、正確な湿度を測定するためには、感湿素
子自体の温度を正確に知ることが必要である。
る場合、正確な湿度を測定するためには、感湿素
子自体の温度を正確に知ることが必要である。
このために、感湿素体の両面に電極を付設し、
該電極を介して1MHz以上の高周波電流を印加す
ることにより該感湿素体の誘電率を測定し、その
値から該感湿素体の温度を知るという方法が提案
されている。しかしながら、この方法は、極めて
繁雑な測定回路を必要とするのみならず、温度測
定の精度も充分ではないという欠点があつた。
該電極を介して1MHz以上の高周波電流を印加す
ることにより該感湿素体の誘電率を測定し、その
値から該感湿素体の温度を知るという方法が提案
されている。しかしながら、この方法は、極めて
繁雑な測定回路を必要とするのみならず、温度測
定の精度も充分ではないという欠点があつた。
本発明は、上記のような問題点を解消する感湿
素子の提供を目的とするものである。
素子の提供を目的とするものである。
本発明の感湿素子１は、基板２と；該基板２の
表面に形成され、両端のそれぞれに白金リード線
６，６′が付設された白金電極３と；該白金電極
３を埋設して該基板２上に形成される感湿素体４
と；該感湿素体４の表面に形成され、白金又は金
リード線７が付設された白金又は金からなる電極
５；との一体的積層体である感湿素子１であつ
て、白金リード線６，６′の一方と、白金又は金
リード線７とから、感湿素体の電気抵抗値を検出
して周辺雰囲気の湿度検知を行なう回路と；白金
リード線６と６′とから、白金電極３の電気抵抗
値を検出して感湿素体４の温度検知を行なう回路
とを有することを特徴とする。
表面に形成され、両端のそれぞれに白金リード線
６，６′が付設された白金電極３と；該白金電極
３を埋設して該基板２上に形成される感湿素体４
と；該感湿素体４の表面に形成され、白金又は金
リード線７が付設された白金又は金からなる電極
５；との一体的積層体である感湿素子１であつ
て、白金リード線６，６′の一方と、白金又は金
リード線７とから、感湿素体の電気抵抗値を検出
して周辺雰囲気の湿度検知を行なう回路と；白金
リード線６と６′とから、白金電極３の電気抵抗
値を検出して感湿素体４の温度検知を行なう回路
とを有することを特徴とする。
本発明の感湿素子は、白金電極が温度検出素
子、感湿素体が湿度検出素子を構成しており、感
湿素体の温度は密着する白金電極によつて測定す
ることができる。すなわち、基板上に形成された
適宜の長さの白金電極は、温度によつてその電気
抵抗が変化するので、この電気抵抗を測定するこ
とにより、逆にこの白金電極の温度を検出するこ
とができるからである。
子、感湿素体が湿度検出素子を構成しており、感
湿素体の温度は密着する白金電極によつて測定す
ることができる。すなわち、基板上に形成された
適宜の長さの白金電極は、温度によつてその電気
抵抗が変化するので、この電気抵抗を測定するこ
とにより、逆にこの白金電極の温度を検出するこ
とができるからである。
本発明の感湿素子を作成するに当つては、ま
ず、基板の上に白金電極が形成される。基板とし
ては、例えばアルミナ焼結板、ステアタイト焼結
板のような耐熱・絶縁性のセラミツク板をあげる
ことができるが、通常は耐熱性に優れるアルミナ
焼結板が好んで用いられる。
ず、基板の上に白金電極が形成される。基板とし
ては、例えばアルミナ焼結板、ステアタイト焼結
板のような耐熱・絶縁性のセラミツク板をあげる
ことができるが、通常は耐熱性に優れるアルミナ
焼結板が好んで用いられる。
この基板の上には、白金ペーストを、例えばス
クリーン印刷法、塗布法などの方法によつて所定
パターン（例えば、櫛型）に印刷又は塗布した
後、これを950〜1000℃の温度で焼付けて白金電
極を形成する。白金電極の厚みは、特別限定され
ることはないが、通常は２〜5μ程度にあること
が好ましい。白金電極の両端子には、白金線を白
金ペーストでそれぞれ焼付けて、該白金電極の電
気抵抗の電気信号を引き出すためのリード線が付
設される。
クリーン印刷法、塗布法などの方法によつて所定
パターン（例えば、櫛型）に印刷又は塗布した
後、これを950〜1000℃の温度で焼付けて白金電
極を形成する。白金電極の厚みは、特別限定され
ることはないが、通常は２〜5μ程度にあること
が好ましい。白金電極の両端子には、白金線を白
金ペーストでそれぞれ焼付けて、該白金電極の電
気抵抗の電気信号を引き出すためのリード線が付
設される。
次いで、基板上には上記白金電極を埋設して感
湿素体の層が形成される。この場合、感湿素体の
層は、半導体デバイスの製作技術で汎用される厚
膜法で形成されることが好ましい。すなわち、感
湿素体の原料粉末を適宜なバインダーと混練して
成る厚膜ペーストを、例えばスクリーン印刷法、
塗布法などの方法によつて基板の表面に塗布した
後、これを所定の温度で焼付ける。この時、上記
の白金電極は基板と感湿素体の境界に埋設され
る。
湿素体の層が形成される。この場合、感湿素体の
層は、半導体デバイスの製作技術で汎用される厚
膜法で形成されることが好ましい。すなわち、感
湿素体の原料粉末を適宜なバインダーと混練して
成る厚膜ペーストを、例えばスクリーン印刷法、
塗布法などの方法によつて基板の表面に塗布した
後、これを所定の温度で焼付ける。この時、上記
の白金電極は基板と感湿素体の境界に埋設され
る。
感湿素体としては、感湿特性を有するものであ
れば何を用いてもよい。また、その層の厚みは特
別限定されないが、通常は５〜10μｍ程度にある
ことが好ましい。
れば何を用いてもよい。また、その層の厚みは特
別限定されないが、通常は５〜10μｍ程度にある
ことが好ましい。
最後に、感湿素体の表面に金ペースト又は白金
ペーストを、前記と同様の方法で塗布し、所定の
温度で焼付けて金電極又は白金電極を形成した
後、金線又は白金線をそれぞれ焼付けて感湿素体
の電気抵抗の電気信号を引き出すためのリード線
を付設する。
ペーストを、前記と同様の方法で塗布し、所定の
温度で焼付けて金電極又は白金電極を形成した
後、金線又は白金線をそれぞれ焼付けて感湿素体
の電気抵抗の電気信号を引き出すためのリード線
を付設する。
したがつて、本発明の感湿素子においては、白
金電極と該白金電極の両端にそれぞれ付設された
白金リード線とが温度検知用の回路を構成し、巨
白金電極の電気抵抗値を測定することにより、白
金電極の温度すなわち該白金電極を埋設している
感湿素体の温度を検知できる。また、基板直上の
白金電極、該白金電極に付設された白金リード
線、感湿素体、該感湿素体の表面に形成された金
電極又は白金電極及び該電極に付設された金リー
ド線又は白金リード線とが湿度検知用の回路を構
成し、上記温度における感湿素体の電気抵抗を検
出できる。
金電極と該白金電極の両端にそれぞれ付設された
白金リード線とが温度検知用の回路を構成し、巨
白金電極の電気抵抗値を測定することにより、白
金電極の温度すなわち該白金電極を埋設している
感湿素体の温度を検知できる。また、基板直上の
白金電極、該白金電極に付設された白金リード
線、感湿素体、該感湿素体の表面に形成された金
電極又は白金電極及び該電極に付設された金リー
ド線又は白金リード線とが湿度検知用の回路を構
成し、上記温度における感湿素体の電気抵抗を検
出できる。
本発明の感湿素子で湿度は次のようにして測定
される。まず、基板の直上に形成された白金電極
の温度−抵抗特性、並びに感湿素体自体の各温度
における湿度−抵抗特性を予め作成しておく。そ
のうえで、感湿素子をある雰囲気中に置き、この
時の白金電極の電気抵抗を測定する。この測定値
と上記温度−抵抗特性とから該白金電極の温度、
すなわち、その上に積層する感湿素体の温度を知
る。感湿素体から測定された電気抵抗値は、上記
の温度における該感湿素体の湿度−抵抗特性と照
合されて、湿度が読み取られる。
される。まず、基板の直上に形成された白金電極
の温度−抵抗特性、並びに感湿素体自体の各温度
における湿度−抵抗特性を予め作成しておく。そ
のうえで、感湿素子をある雰囲気中に置き、この
時の白金電極の電気抵抗を測定する。この測定値
と上記温度−抵抗特性とから該白金電極の温度、
すなわち、その上に積層する感湿素体の温度を知
る。感湿素体から測定された電気抵抗値は、上記
の温度における該感湿素体の湿度−抵抗特性と照
合されて、湿度が読み取られる。
本発明の感湿素子は、以上のように構成される
ので、湿度を電気抵抗値に読み直す感湿素体自体
の温度を同時に測定することができるので、湿度
の測定精度を高めることができるとともに、全体
の形状を非常にコンパクトにすることができると
いう利点を有している。
ので、湿度を電気抵抗値に読み直す感湿素体自体
の温度を同時に測定することができるので、湿度
の測定精度を高めることができるとともに、全体
の形状を非常にコンパクトにすることができると
いう利点を有している。
以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例
(1) 感湿素体の調製
酸化亜鉛、酸化クロム、酸化チタンの粉末
を、それぞれモル比で50％、40％、10％秤量
し、これらを湿式ポツトミルで充分に混合し
た。次いで、この混合粉末を120℃で充分に乾
燥した後、空気中で1200℃、２時間加熱処理し
て焼結体とし、該焼結体をライカイ機で充分に
粉砕して粒径0.5〜3.0μｍの感湿素体の微粉と
した。
を、それぞれモル比で50％、40％、10％秤量
し、これらを湿式ポツトミルで充分に混合し
た。次いで、この混合粉末を120℃で充分に乾
燥した後、空気中で1200℃、２時間加熱処理し
て焼結体とし、該焼結体をライカイ機で充分に
粉砕して粒径0.5〜3.0μｍの感湿素体の微粉と
した。
(2) 感湿素子の作成
第１図及び第２図に示した実施例により説明
する。
する。
まず、(1)で調製された感湿素体の微粉に、該
微粉に対して５重量％のホウケイ酸ガラスの粉
末（約1.0μｍの粒径）を加えて充分に混合した
後、該混合粉末に溶剤としてテレピネオールを
適量添加してペースト状になるまで充分混練
し、感湿素体用厚膜ペーストを調製した。
微粉に対して５重量％のホウケイ酸ガラスの粉
末（約1.0μｍの粒径）を加えて充分に混合した
後、該混合粉末に溶剤としてテレピネオールを
適量添加してペースト状になるまで充分混練
し、感湿素体用厚膜ペーストを調製した。
そのうえで、縦５mm、横４mm、厚み0.5mmの
アルミナ焼結板を基板２として用意した。この
基板２の上に白金ペースト（エレクトロ・サイ
エンス・ラボラトリ製）を櫛型にスクリーン印
刷し、これを1000℃で焼付けた。得られた白金
電極３の両端には、白金線を白金ペーストで添
着した後、再び1000℃で焼付けて１対の白金リ
ード線６，６′を付設した。
アルミナ焼結板を基板２として用意した。この
基板２の上に白金ペースト（エレクトロ・サイ
エンス・ラボラトリ製）を櫛型にスクリーン印
刷し、これを1000℃で焼付けた。得られた白金
電極３の両端には、白金線を白金ペーストで添
着した後、再び1000℃で焼付けて１対の白金リ
ード線６，６′を付設した。
次いで、前記の感湿素体用厚膜ペーストを縦
4.5mm、横3.5mmの広さに亘つてスクリーン印刷
し、これを800℃で焼付けた。得られた感湿素
体４の層の厚みは約10μｍであつた。
4.5mm、横3.5mmの広さに亘つてスクリーン印刷
し、これを800℃で焼付けた。得られた感湿素
体４の層の厚みは約10μｍであつた。
次いで、この上に、金ペースト（エレクト
ロ・サイエンス・ラボラトリ製）を縦4.5mm、
横3.5mmの広さに亘つてスクリーン印刷して750
℃で焼付けた。得られた金電極５に金線７を熱
圧着して本発明の感湿素子１を作成した。
ロ・サイエンス・ラボラトリ製）を縦4.5mm、
横3.5mmの広さに亘つてスクリーン印刷して750
℃で焼付けた。得られた金電極５に金線７を熱
圧着して本発明の感湿素子１を作成した。
(3) 感湿特性の測定
感湿特性の測定に先立つて、まず白金電極の
温度−抵抗特性を求めた。
温度−抵抗特性を求めた。
白金電極の両端子に付設された１対の白金リ
ード線を抵抗測定回路に接続し、素子全体を温
度の異なる雰囲気中に一定時間放置し、熱的平
衡に達した時点で該白金電極の電気抵抗を測定
して温度−抵抗特性を求めた。その結果を第１
図に示した。なお、この時、雰囲気の温度はク
ロメル・アルメル熱電対で直接測定した。
ード線を抵抗測定回路に接続し、素子全体を温
度の異なる雰囲気中に一定時間放置し、熱的平
衡に達した時点で該白金電極の電気抵抗を測定
して温度−抵抗特性を求めた。その結果を第１
図に示した。なお、この時、雰囲気の温度はク
ロメル・アルメル熱電対で直接測定した。
次いで、金電極に付設された金リード線と前
記白金リード線の１本とを感湿素体抵抗測定回
路に接続し、全体を0.5ｍ／secの25℃気流中に
置いた。この時、気流の温度はクロメル・アル
メル熱電対で直接測定した。
記白金リード線の１本とを感湿素体抵抗測定回
路に接続し、全体を0.5ｍ／secの25℃気流中に
置いた。この時、気流の温度はクロメル・アル
メル熱電対で直接測定した。
しかしながら、白金電極の電気抵抗は48Ωで
あつた。これは、前記の白金電極の温度−抵抗
特性（第１図）からすると24.5℃に相当するも
のであつた。
あつた。これは、前記の白金電極の温度−抵抗
特性（第１図）からすると24.5℃に相当するも
のであつた。
気流の温度を25℃に保つて、相対湿度を変化
させた。この時、相対湿度はアスマン湿度計で
直接測定した。感湿素体の電気抵抗を測定して
第２図に示した湿度−抵抗特性（感湿特性）が
得られた。以上のことから、この感湿特性は感
湿素体の温度が24.5℃のものであり、25℃のも
のではない。
させた。この時、相対湿度はアスマン湿度計で
直接測定した。感湿素体の電気抵抗を測定して
第２図に示した湿度−抵抗特性（感湿特性）が
得られた。以上のことから、この感湿特性は感
湿素体の温度が24.5℃のものであり、25℃のも
のではない。
第１図は、本発明の感湿素子の一実施例を示す
平面図であり、第２図は本発明の感湿素子の一実
施例を示す側面図である。第３図は、本発明の感
湿素子の白金電極の温度−抵抗特性、第４図は、
感湿素体の温度24.5℃における感湿特性を示すも
のである。
平面図であり、第２図は本発明の感湿素子の一実
施例を示す側面図である。第３図は、本発明の感
湿素子の白金電極の温度−抵抗特性、第４図は、
感湿素体の温度24.5℃における感湿特性を示すも
のである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板２と；該基板２の表面に形成され、両端
のそれぞれに白金リード線６，６′が付設された
白金電極３と；該白金電極３を埋設して該基板２
上に形成される感湿素体４と；該感湿素体４の表
面に形成され、白金又は金リード線７が付設され
た白金又は金からなる電極５；との一体的積層体
である感湿素子１であつて、 白金リード線６，６′の一方と、白金又は金リ
ード線７とから、感湿素体の電気抵抗値を検出し
て周辺雰囲気の湿度検知を行なう回路と；白金リ
ード線６と６′とから、白金電極３の電気抵抗値
を検出して感湿素体４の温度検知を行なう回路と
を有することを特徴とする感湿素子１。 ２ 該白金電極３の厚みが２〜5μｍである特許
請求の範囲第１項記載の感湿素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55185124A JPS57110948A (en) | 1980-12-27 | 1980-12-27 | Moisture sensing element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55185124A JPS57110948A (en) | 1980-12-27 | 1980-12-27 | Moisture sensing element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57110948A JPS57110948A (en) | 1982-07-10 |
| JPH0116380B2 true JPH0116380B2 (ja) | 1989-03-24 |
Family
ID=16165281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55185124A Granted JPS57110948A (en) | 1980-12-27 | 1980-12-27 | Moisture sensing element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57110948A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3409401A1 (de) * | 1984-03-14 | 1985-09-19 | Winfried Dr.-Ing. 7500 Karlsruhe Lück | Wasserdampfdruckkompensierende feuchtemesseinrichtung |
| DE102005053120A1 (de) | 2005-11-08 | 2007-05-10 | Robert Bosch Gmbh | Sensorelement für Gassensoren und Verfahren zum Betrieb desselben |
-
1980
- 1980-12-27 JP JP55185124A patent/JPS57110948A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57110948A (en) | 1982-07-10 |
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