JPH01321350A - 湿度検出器 - Google Patents
湿度検出器Info
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- JPH01321350A JPH01321350A JP15588388A JP15588388A JPH01321350A JP H01321350 A JPH01321350 A JP H01321350A JP 15588388 A JP15588388 A JP 15588388A JP 15588388 A JP15588388 A JP 15588388A JP H01321350 A JPH01321350 A JP H01321350A
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Links
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野コ
本発明は、相対湿度の変化によって、電気抵抗の変化す
る湿度センサを用いて、一定の湿度以下の状態、または
一定の湿度以上の状態を検出する湿度検出器に関する。
る湿度センサを用いて、一定の湿度以下の状態、または
一定の湿度以上の状態を検出する湿度検出器に関する。
［従来の技術］
従来、相対湿度の変化を、素子の電気的特性の変化とし
て検出する湿度センサには、電解質系、有機物系、金属
系、金属酸化物系があり、現在実用化されているものは
、吸湿性高分子樹脂中に導電性粉末を混合した結露セン
サ、導電性高分子膜による湿度センサ、ＺｎＣｒ２０４
−Ｌ１ＺｎＶＯ４系セラミック湿度センサ、Ｔｉ０２−
Ｖ２０５系セラミック湿度センサ等がある。吸湿性高分
子樹脂中に導電性粉末混合した結露センサは、高分子樹
脂が吸湿すると膨張し、導電性粉末の粒子間距駿が増加
し、抵抗値が増加するもので、一定の湿度になると急激
な抵抗増加を起こす性質を利用したものである。４電性
高分子膜およびセラミック系湿度センサは、水の吸着に
より素子の抵抗値が指数関数的に減少する性質を利用し
たものである。
て検出する湿度センサには、電解質系、有機物系、金属
系、金属酸化物系があり、現在実用化されているものは
、吸湿性高分子樹脂中に導電性粉末を混合した結露セン
サ、導電性高分子膜による湿度センサ、ＺｎＣｒ２０４
−Ｌ１ＺｎＶＯ４系セラミック湿度センサ、Ｔｉ０２−
Ｖ２０５系セラミック湿度センサ等がある。吸湿性高分
子樹脂中に導電性粉末混合した結露センサは、高分子樹
脂が吸湿すると膨張し、導電性粉末の粒子間距駿が増加
し、抵抗値が増加するもので、一定の湿度になると急激
な抵抗増加を起こす性質を利用したものである。４電性
高分子膜およびセラミック系湿度センサは、水の吸着に
より素子の抵抗値が指数関数的に減少する性質を利用し
たものである。
以上のような湿度センサを利用した検出回路の構成は各
拙者えられているが、一般に湿度センサに直流電流を流
すとその特性が変わるため、直流電流による電気分解を
避ける方法として、特公昭６３−８４２２の方法等が考
えられている。
拙者えられているが、一般に湿度センサに直流電流を流
すとその特性が変わるため、直流電流による電気分解を
避ける方法として、特公昭６３−８４２２の方法等が考
えられている。
［発明が解決しようとする課Ｍ］
しかし従来技術では、結露センサは広範囲の湿度測定が
できず、高分子膜湿度センサは６０°Ｃ以上での測定が
できない。また、高分子膜、セラミック系湿度センサ共
に低湿度域で精度が悪化するという欠点があった。尚、
セラミック系塩度センサの中には一定時間ごとに数１０
０°Ｃまで加熱する必要のあるものが使用されていたが
、これらのセンサは、可燃性蒸気、またはガスの存在す
る場所では使用できない。さらにいずれのセンサも、高
温多湿の環境で長時間使用すると劣化してしまう。
できず、高分子膜湿度センサは６０°Ｃ以上での測定が
できない。また、高分子膜、セラミック系湿度センサ共
に低湿度域で精度が悪化するという欠点があった。尚、
セラミック系塩度センサの中には一定時間ごとに数１０
０°Ｃまで加熱する必要のあるものが使用されていたが
、これらのセンサは、可燃性蒸気、またはガスの存在す
る場所では使用できない。さらにいずれのセンサも、高
温多湿の環境で長時間使用すると劣化してしまう。
また、回路構成として特公昭６３− ’８４２２の方法
を用いても長期間の使用によって電気分解が進み、信頼
性が保てない。
を用いても長期間の使用によって電気分解が進み、信頼
性が保てない。
そこで本発明はこの様な問題点を解決するもので、その
目的とするところは、高温多湿な環境で長期の使用が可
能で、広範囲な湿度域で高精度な測定が可能な湿度検出
器を提供するところにある。
目的とするところは、高温多湿な環境で長期の使用が可
能で、広範囲な湿度域で高精度な測定が可能な湿度検出
器を提供するところにある。
［課題を解決するための手段］
本発明の湿度検出器は、ガラス中に導電性粒子を分散さ
せた多孔質膜のセンサを用いた湿度検出器において、 （ａ）絶縁性基板と、該絶縁性基板上に形成された一対
の電極と、該一対の電極間にまたがって前記絶縁性基板
上に形成された、炭素粒子を分散させた多孔質シリカ膜
（主感温膜）と、該主感湿膜上に形成されたシリカ膜か
ら成る湿度センサ。
せた多孔質膜のセンサを用いた湿度検出器において、 （ａ）絶縁性基板と、該絶縁性基板上に形成された一対
の電極と、該一対の電極間にまたがって前記絶縁性基板
上に形成された、炭素粒子を分散させた多孔質シリカ膜
（主感温膜）と、該主感湿膜上に形成されたシリカ膜か
ら成る湿度センサ。
（ｂ）該湿度センサと抵抗器を直列に接続した分圧回路
。
。
（ｃ）該分圧回路に一定周期の方形波を印加する発振回
路。
路。
（ｄ）該発振回路の周期毎に、前記湿度センサの接続方
向を切り換えるスイッチ回路。
向を切り換えるスイッチ回路。
（ｅ）前記分圧回路の出力電圧を、固定または可変の基
準電圧と比較するコンパレータ回路から構成されること
を特徴とする。
準電圧と比較するコンパレータ回路から構成されること
を特徴とする。
［作用コ
本発明の湿度検出器は、ガラス中に炭素粉末を分散させ
た多孔質膜を湿度センサとして測定環境中に設置し、抵
抗器と湿度センサによって構成された分圧回路に発振回
路出力を印加して、分圧回路出力電圧と基準電圧との大
小をコンパレータ回路で比較して湿度変化を検出する。
た多孔質膜を湿度センサとして測定環境中に設置し、抵
抗器と湿度センサによって構成された分圧回路に発振回
路出力を印加して、分圧回路出力電圧と基準電圧との大
小をコンパレータ回路で比較して湿度変化を検出する。
このとき、発振回路の周期毎に湿度センサに流れる電流
の方向を切り換えるので、湿度センサの直流劣化を起こ
さない。
の方向を切り換えるので、湿度センサの直流劣化を起こ
さない。
［実施例］
以下本発明について図面に基づいて詳細に説明する。
第１図は本発明の湿度検出器の回路図で、発振回路３は
、Ｒ１，ＣＩの時定数で決定される周期で発振する。発
振回路の出力ＡをＤ−ＦＦ （フリップフロップ）３の
ＣＫ（クロック）入力に接続して、Ｄ−ＦＦの出力Ｅで
２個のアナログスイッチ４を駆動し、湿度センサ１（以
下単にセンサとも記す）の接続方向を切り換えている。
、Ｒ１，ＣＩの時定数で決定される周期で発振する。発
振回路の出力ＡをＤ−ＦＦ （フリップフロップ）３の
ＣＫ（クロック）入力に接続して、Ｄ−ＦＦの出力Ｅで
２個のアナログスイッチ４を駆動し、湿度センサ１（以
下単にセンサとも記す）の接続方向を切り換えている。
センサの接続方向を切り換える理由は、センサに長時間
同じ方向の電流を流すとセンサが電気分解を起こし、感
湿特性が変化してしまうのでそれを避けるためである。
同じ方向の電流を流すとセンサが電気分解を起こし、感
湿特性が変化してしまうのでそれを避けるためである。
発振回路の出力はセンサと基準抵抗Ｒｒからなる分圧回
路に印加され、分圧回路出力電圧Ｂはコンパレータ５に
よって基準電圧Ｃと比較される。
路に印加され、分圧回路出力電圧Ｂはコンパレータ５に
よって基準電圧Ｃと比較される。
本実施例で用いたセンサは、第３図に示すような感湿特
性を有するもので、ここでは、湿度が高くなるとセンサ
の抵抗値が下がり、分圧回路出力電圧が基準電圧よりも
高くなりコンパレータ出力ＤがＨレベルになる。尚、基
準電圧の設定は、ＶＲによって可変としであるが、固定
抵抗を用いて一定値とすることも可能である。また、セ
ンサとアナログスイッチ部を、基準抵抗と入れ換える等
の回路変更によって、湿度が基準電圧設定よりも低くな
った状態を検出することも可能である。
性を有するもので、ここでは、湿度が高くなるとセンサ
の抵抗値が下がり、分圧回路出力電圧が基準電圧よりも
高くなりコンパレータ出力ＤがＨレベルになる。尚、基
準電圧の設定は、ＶＲによって可変としであるが、固定
抵抗を用いて一定値とすることも可能である。また、セ
ンサとアナログスイッチ部を、基準抵抗と入れ換える等
の回路変更によって、湿度が基準電圧設定よりも低くな
った状態を検出することも可能である。
コンパレータ出力りは、そのまま外部出力とすることも
可能であり、本実施例のように、発振回路６、トランジ
スタ７、スピーカ８を用いて発振音出力とすることも可
能である。本実施例では、湿度が設定よりも高くなると
コンパレータの出力が周期的に０Ｎ−ＯＦＦを繰り返す
ので発振回路６が周期的に０Ｎ−ＯＦＦを繰り返し、ス
ピーカーから断続音が出力される。断続音以外に、コン
パレータ出力でＬＥＤを点滅させるなどの方法も考えら
れる。本実施例では、発振回路のＮＡＮＤ、スイッチ回
路のＤ−ＦＦ、アナログスイッチ、コンパレータのいず
れもＣ−ＭＯＳ−ＩＣを使用しているので、消費電力が
きわめて低く電池の消耗が少ないので長期に渡っての使
用が可能である。
可能であり、本実施例のように、発振回路６、トランジ
スタ７、スピーカ８を用いて発振音出力とすることも可
能である。本実施例では、湿度が設定よりも高くなると
コンパレータの出力が周期的に０Ｎ−ＯＦＦを繰り返す
ので発振回路６が周期的に０Ｎ−ＯＦＦを繰り返し、ス
ピーカーから断続音が出力される。断続音以外に、コン
パレータ出力でＬＥＤを点滅させるなどの方法も考えら
れる。本実施例では、発振回路のＮＡＮＤ、スイッチ回
路のＤ−ＦＦ、アナログスイッチ、コンパレータのいず
れもＣ−ＭＯＳ−ＩＣを使用しているので、消費電力が
きわめて低く電池の消耗が少ないので長期に渡っての使
用が可能である。
本実施例では、電池電圧は３■である。
尚、当然のことであるが、本実施例に示した回路図は、
本発明を実施するための一例であり、詳細な回路構成を
制限するものではない。
本発明を実施するための一例であり、詳細な回路構成を
制限するものではない。
つぎに本発明で用いる湿度センサの製法について説明す
る。
る。
テトラエトキシシラン（Ｓ ｉ（ＯＣ２Ｈ５）４） ５
０ｍ１にエタノール５０ｍ１．０．０．２Ｎ塩酸４ｍｌ
を加え、１時間攪拌した後、ポリエチレングリコール１
０ｍ１、微粉末シリカ１５ｇを加え、３０分間攪拌し、
さらに活性炭６ｇ、カーボンブラック６ｇを加え、３０
分攪拌した溶液を用意する。
０ｍ１にエタノール５０ｍ１．０．０．２Ｎ塩酸４ｍｌ
を加え、１時間攪拌した後、ポリエチレングリコール１
０ｍ１、微粉末シリカ１５ｇを加え、３０分間攪拌し、
さらに活性炭６ｇ、カーボンブラック６ｇを加え、３０
分攪拌した溶液を用意する。
予めアルミナ基板上にＡｇ−Ｐｄ櫛形電極を形成したセ
ンサ基板を、先の溶液中にディッピングして１００℃で
１０分間乾燥し、４００°Ｃで３０分間焼結して主感湿
膜を形成した。この主感湿膜の炭素粒子の含有量は、３
０重１％である。
ンサ基板を、先の溶液中にディッピングして１００℃で
１０分間乾燥し、４００°Ｃで３０分間焼結して主感湿
膜を形成した。この主感湿膜の炭素粒子の含有量は、３
０重１％である。
つぎに、テトラエトキシシラン５０ｍ１にエタノール５
０ｍ１．０．０２Ｎ塩酸１６ｍ１、微粉末シリカ１５ｇ
を加え、１時間攪拌した溶液を、先述の主感湿膜上にコ
ーティングし、１００°Ｃで１０分間乾燥し、４００°
Ｃで３０分間焼結し、シリカ膜を形成した。以上のよう
にして得られた湿度センサの構造図を第２図に示す。同
図において、２１は基板、２２は電極、２３は主感湿膜
、２４はシリカ膜である。第３図は、本湿度センサの感
温特性図である。本実施例に示した湿度センサは、経時
変化にきわめて強く、一般的な環境条件（６０°Ｃ，９
０％Ｒｈ程度）では、はとんど特性が劣化しないことを
確認している。長期間の使用によって汚れた場合は、若
干の特性劣化が認められるが、きれいな水で煮沸洗浄、
またはアセトン中で超音波洗浄することによって特性が
回復することも確認している。
０ｍ１．０．０２Ｎ塩酸１６ｍ１、微粉末シリカ１５ｇ
を加え、１時間攪拌した溶液を、先述の主感湿膜上にコ
ーティングし、１００°Ｃで１０分間乾燥し、４００°
Ｃで３０分間焼結し、シリカ膜を形成した。以上のよう
にして得られた湿度センサの構造図を第２図に示す。同
図において、２１は基板、２２は電極、２３は主感湿膜
、２４はシリカ膜である。第３図は、本湿度センサの感
温特性図である。本実施例に示した湿度センサは、経時
変化にきわめて強く、一般的な環境条件（６０°Ｃ，９
０％Ｒｈ程度）では、はとんど特性が劣化しないことを
確認している。長期間の使用によって汚れた場合は、若
干の特性劣化が認められるが、きれいな水で煮沸洗浄、
またはアセトン中で超音波洗浄することによって特性が
回復することも確認している。
尚、本実施例に示した湿度センサの製法は、実験確認済
みの例を記したもので、材料の定量、焼結時間、電極バ
タン、製膜方法等を厳密に制限するものではない。絶縁
性基板としては、゛アルミナに限らず、５００°Ｃ程度
の湿度に耐え得るもので、十分に抵抗の大きな材料であ
れば使用できる。
みの例を記したもので、材料の定量、焼結時間、電極バ
タン、製膜方法等を厳密に制限するものではない。絶縁
性基板としては、゛アルミナに限らず、５００°Ｃ程度
の湿度に耐え得るもので、十分に抵抗の大きな材料であ
れば使用できる。
本発明の湿度検出器は、たとえば、室内空調、ビニール
ハウスの環境モニタ、等の様々な用途に使用することが
考えられる。
ハウスの環境モニタ、等の様々な用途に使用することが
考えられる。
［発明の効果コ
以上述べたように本発明の湿度検出器は、感湿素子とし
て用いる湿度センサが、絶縁性基板と、該絶縁性基板上
に形成された一対の電極と、該一対の電極間にまたがっ
て前記絶縁性基板上に形成された、炭素粒子を分散させ
た多孔質シリカ膜（主感湿膜）と、該主感湿膜上に形成
されたシリカ膜から成るので、高温高温な環境で長時間
使用を続けても安定した特性を示し、炭素粒子（実施例
ではカーボンブラックと活性炭）の含有量により湿度セ
ンサの感湿特性を広範囲に変化させることが出来るので
、従来検出が困難であった低湿度域での検出を高精度に
行うことが可能である。また、本発明で用いている湿度
センサは、湿度特性がきわめて良好で、特別に湿度補償
回路を設けなくても十分使用可能である。このため、回
路構成が非常にシンプルで故障しにくく、動作がきわめ
て安定しているので、高い信頼性を要求される用途に使
用できる。しかも本発明の湿度検出器は、湿度センサが
、化学的、物理的に安定なため、湿度センサが汚れたり
異物が付着しても、洗浄することによって特性が回復す
るので、長期間にわたって使用できる。尚、本発明の湿
度検出器の湿度センサは、材料費がきわめて安価で、安
価な製法が適用できるので、従来の湿度センサを用いた
場合に比べて低価格な湿度検出器が実現できる。回路構
成が単純なことも低価格な湿度検出器を実現するために
大きく寄与している。
て用いる湿度センサが、絶縁性基板と、該絶縁性基板上
に形成された一対の電極と、該一対の電極間にまたがっ
て前記絶縁性基板上に形成された、炭素粒子を分散させ
た多孔質シリカ膜（主感湿膜）と、該主感湿膜上に形成
されたシリカ膜から成るので、高温高温な環境で長時間
使用を続けても安定した特性を示し、炭素粒子（実施例
ではカーボンブラックと活性炭）の含有量により湿度セ
ンサの感湿特性を広範囲に変化させることが出来るので
、従来検出が困難であった低湿度域での検出を高精度に
行うことが可能である。また、本発明で用いている湿度
センサは、湿度特性がきわめて良好で、特別に湿度補償
回路を設けなくても十分使用可能である。このため、回
路構成が非常にシンプルで故障しにくく、動作がきわめ
て安定しているので、高い信頼性を要求される用途に使
用できる。しかも本発明の湿度検出器は、湿度センサが
、化学的、物理的に安定なため、湿度センサが汚れたり
異物が付着しても、洗浄することによって特性が回復す
るので、長期間にわたって使用できる。尚、本発明の湿
度検出器の湿度センサは、材料費がきわめて安価で、安
価な製法が適用できるので、従来の湿度センサを用いた
場合に比べて低価格な湿度検出器が実現できる。回路構
成が単純なことも低価格な湿度検出器を実現するために
大きく寄与している。
第１図は、本発明の湿度検出器の回路図。
第２図は、湿度センサの構造図
第３図は、湿度センサの感湿特性図。
以上
出願人 セイコーエプソン株式会社
代理人 弁理士 鈴木 喜三部 他１名第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ガラス中に導電性粒子を分散させた多孔質膜のセンサを
用いた湿度検出器において、 （ａ）絶縁性基板と、該絶縁性基板上に形成された一対
の電極と、該一対の電極間にまたがって前記絶縁性基板
上に形成された、炭素粒子を分散させた多孔質シリカ膜
（以下、主感湿膜）と、該主感湿膜上に形成されたシリ
カ膜から成る湿度センサ。 （ｂ）該湿度センサと抵抗器を直列に接続した分圧回路
。 （ｃ）該分圧回路に一定周期の方形波を印加する発振回
路。 （ｄ）該発振回路の周期毎に、前記湿度センサの接続方
向を切り換えるスイッチ回路。 （ｅ）前記分圧回路の出力電圧を、固定または可変の基
準電圧と比較するコンパレータ回路から構成されること
を特徴とする湿度検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15588388A JPH01321350A (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 湿度検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15588388A JPH01321350A (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 湿度検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01321350A true JPH01321350A (ja) | 1989-12-27 |
Family
ID=15615589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15588388A Pending JPH01321350A (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 湿度検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01321350A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998003858A1 (en) * | 1996-07-19 | 1998-01-29 | Honeywell Inc. | Humidity sensing circuit |
| CN100454010C (zh) * | 2007-02-13 | 2009-01-21 | 窦祥增 | 一种粮油水分测试仪 |
-
1988
- 1988-06-23 JP JP15588388A patent/JPH01321350A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998003858A1 (en) * | 1996-07-19 | 1998-01-29 | Honeywell Inc. | Humidity sensing circuit |
| CN100454010C (zh) * | 2007-02-13 | 2009-01-21 | 窦祥增 | 一种粮油水分测试仪 |
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