JPH0285753A - 湿度センサ、その製造法及び雰囲気湿度測定法 - Google Patents
湿度センサ、その製造法及び雰囲気湿度測定法Info
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- JPH0285753A JPH0285753A JP23655388A JP23655388A JPH0285753A JP H0285753 A JPH0285753 A JP H0285753A JP 23655388 A JP23655388 A JP 23655388A JP 23655388 A JP23655388 A JP 23655388A JP H0285753 A JPH0285753 A JP H0285753A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (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〕
本発明は、雰囲気湿度を検出するためのンＷ度センサに
関する。
関する。
近時空調設備の普及に伴い、室内温度の調節のみならず
湿度の調節に対する要求も高度となってきている。さら
にまた、工場等における湿度管理などにおいても種々の
汚染物質の存在下での信頼度の高い湿度測定が要求され
るに到っている。
湿度の調節に対する要求も高度となってきている。さら
にまた、工場等における湿度管理などにおいても種々の
汚染物質の存在下での信頼度の高い湿度測定が要求され
るに到っている。
かかる目的に用いられる湿度センサとしては、電解質や
高分子材料などの吸湿性を利用して、これらの吸湿した
材料の電気抵抗や静電容量の変化を検出するものや、金
属やセラミックス材料などへの水分の吸着現象を利用し
て、これらの水分が吸着した材料の電気抵抗の変化を検
出するものが知られている。しかし、これらの従来の湿
度センサは、常温付近での水の物理的吸脱着に伴う材料
の特性変化が検出できるのみであり、また、種々の物質
の吸着による妨害を排除するために加熱クリーニングを
行なうなどの必要があった。
高分子材料などの吸湿性を利用して、これらの吸湿した
材料の電気抵抗や静電容量の変化を検出するものや、金
属やセラミックス材料などへの水分の吸着現象を利用し
て、これらの水分が吸着した材料の電気抵抗の変化を検
出するものが知られている。しかし、これらの従来の湿
度センサは、常温付近での水の物理的吸脱着に伴う材料
の特性変化が検出できるのみであり、また、種々の物質
の吸着による妨害を排除するために加熱クリーニングを
行なうなどの必要があった。
前述のような事情の下で、本発明は水分以外の物質の妨
害を受は難く、高温での長時間の連続測定ができて、高
い応答性と耐久性とを有する信頼性の高い湿度センサを
提供することを目的としたものである。
害を受は難く、高温での長時間の連続測定ができて、高
い応答性と耐久性とを有する信頼性の高い湿度センサを
提供することを目的としたものである。
本発明の湿度センサは、金属性抵抗導線を活性化ゼオラ
イト層で包囲してなる感湿抵抗素子を備えたものであり
、さらにはかかる感湿抵抗素子と組み合わせるべき補償
抵抗素子として、金属抵抗導線を不活性セラミックス層
で包囲してなるものを備えたものである。
イト層で包囲してなる感湿抵抗素子を備えたものであり
、さらにはかかる感湿抵抗素子と組み合わせるべき補償
抵抗素子として、金属抵抗導線を不活性セラミックス層
で包囲してなるものを備えたものである。
本発明の湿度センサにおいて用いられる活性化ゼオライ
トは、含水アルミノケイ酸塩を熱処理することによって
結晶水の一部または大部分を除去活性化したものであり
、その原料となるゼオライトは、かかる活性化処理によ
って安定でかつ優れた水吸着能を発現するものであれば
どのようなものでもよい。しかし工業的に性能の制御さ
れた湿度センサを量産しようとすれば、工業的に合成さ
れたゼオライトを用いるのが好ましく、中でも吸着剤と
して用いられる細孔径の小さいＡ型ゼオライトすなわち
アルミニウムとケイ素のモル比が１近傍のゼオライトな
どが好ましく使用できるが、必ずしもこれに限られるも
のではない。
トは、含水アルミノケイ酸塩を熱処理することによって
結晶水の一部または大部分を除去活性化したものであり
、その原料となるゼオライトは、かかる活性化処理によ
って安定でかつ優れた水吸着能を発現するものであれば
どのようなものでもよい。しかし工業的に性能の制御さ
れた湿度センサを量産しようとすれば、工業的に合成さ
れたゼオライトを用いるのが好ましく、中でも吸着剤と
して用いられる細孔径の小さいＡ型ゼオライトすなわち
アルミニウムとケイ素のモル比が１近傍のゼオライトな
どが好ましく使用できるが、必ずしもこれに限られるも
のではない。
かかるゼオライトは充分に粉砕して微粉末とし、これを
８００℃以下、望ましく４００〜７５０℃、さらに好ま
しくは６００〜７００℃で３０分〜２時間熱処理して活
性化する。かかる熱処理条件は感湿抵抗素子の耐久性と
感度とのバランスを保つうえで重要であって、熱処理温
度が高すぎるときは感度が低下し、また熱処理温度が低
すぎるときは耐久性が不充分なものとなり易い。
８００℃以下、望ましく４００〜７５０℃、さらに好ま
しくは６００〜７００℃で３０分〜２時間熱処理して活
性化する。かかる熱処理条件は感湿抵抗素子の耐久性と
感度とのバランスを保つうえで重要であって、熱処理温
度が高すぎるときは感度が低下し、また熱処理温度が低
すぎるときは耐久性が不充分なものとなり易い。
このようにして得られた活性化ゼオライトは、更に充分
に粉砕し、たとえば粘土や水酸化アルミニウムなどの結
合剤を粉砕混合したのち、水や有機溶剤などを用いてペ
ースト状の塗料とするが、この際、ゼオライトの活性を
害しない限り増粘剤などの添加をしてもよい。
に粉砕し、たとえば粘土や水酸化アルミニウムなどの結
合剤を粉砕混合したのち、水や有機溶剤などを用いてペ
ースト状の塗料とするが、この際、ゼオライトの活性を
害しない限り増粘剤などの添加をしてもよい。
本発明の湿度センサを作成するに用いる金属性抵抗導線
は、耐蝕耐酸化性があり、安定した電気抵抗の温度係数
を有するものであればよく、たとえば白金線などが好ま
しく用いられる。このような抵抗導線は、たとえば不活
性の絶縁支持体の上に直接的あるいは間接的に支持され
たコイル状などの形態で用いることができる。
は、耐蝕耐酸化性があり、安定した電気抵抗の温度係数
を有するものであればよく、たとえば白金線などが好ま
しく用いられる。このような抵抗導線は、たとえば不活
性の絶縁支持体の上に直接的あるいは間接的に支持され
たコイル状などの形態で用いることができる。
本発明における感湿抵抗素子は、前記のような金属性抵
抗導線の表面上に、前記のような活性化ゼオライトを含
む塗料を薄く均一な厚さとなるように塗布し乾燥させた
のちに、前記のゼオライトの活性化処理温度を超えない
条件で熱処理して定着させることによって得られる。
抗導線の表面上に、前記のような活性化ゼオライトを含
む塗料を薄く均一な厚さとなるように塗布し乾燥させた
のちに、前記のゼオライトの活性化処理温度を超えない
条件で熱処理して定着させることによって得られる。
一方、本発明における補償抵抗素子は、前述の感湿抵抗
素子において使用した活性化ゼオライトの代りに不活性
セラミックスを使用して同様な方法によって作成するこ
とができる。ここで使用される不活性セラミックスは、
水分を吸着する性質において前記の活性化ゼオライトに
顕著に劣るものであればよく、その他の物理的性質では
ゼオライトと著しい差を有しないなのであることが望ま
しい。このような観点から、好ましい不活性セラミック
スとしては、ゼオライトを８００℃を超える温度で熱処
理して不活性化したもの、とくに前記の感湿抵抗素子を
作成するのに用いたゼオライトと同じものを８００℃を
超える温度、たとえば８５０℃以上の温度で熱処理して
結晶構造を変化させたものであってよい。このように熱
処理温度のみが異る不活性ゼオライトを使用して補償抵
抗素子を作成するときには、前述の感湿抵抗素子の作成
の場合と全（同じ手順を採用すると共に、形状や寸法に
ついても同様なものとすることが更に好ましい。
素子において使用した活性化ゼオライトの代りに不活性
セラミックスを使用して同様な方法によって作成するこ
とができる。ここで使用される不活性セラミックスは、
水分を吸着する性質において前記の活性化ゼオライトに
顕著に劣るものであればよく、その他の物理的性質では
ゼオライトと著しい差を有しないなのであることが望ま
しい。このような観点から、好ましい不活性セラミック
スとしては、ゼオライトを８００℃を超える温度で熱処
理して不活性化したもの、とくに前記の感湿抵抗素子を
作成するのに用いたゼオライトと同じものを８００℃を
超える温度、たとえば８５０℃以上の温度で熱処理して
結晶構造を変化させたものであってよい。このように熱
処理温度のみが異る不活性ゼオライトを使用して補償抵
抗素子を作成するときには、前述の感湿抵抗素子の作成
の場合と全（同じ手順を採用すると共に、形状や寸法に
ついても同様なものとすることが更に好ましい。
以上述べたようにして作成された感湿抵抗素子と補償抵
抗素子とは、たとえば直列に接続するなどしてブリッジ
を構成するように組み合わせ、金属抵抗電線に通電して
該電線の温度が３００〜５５０℃の範囲内にあるように
調整する。
抗素子とは、たとえば直列に接続するなどしてブリッジ
を構成するように組み合わせ、金属抵抗電線に通電して
該電線の温度が３００〜５５０℃の範囲内にあるように
調整する。
このように感湿抵抗素子と補償抵抗素子とを組合わせた
湿度センサに湿度測定対象雰囲気を接触させると、感湿
抵抗素子と補償抵抗素子との間に電気抵抗値の差が生じ
、これを電圧変化として検知することができる。かかる
電圧変化すなわち出力電圧は、雰囲気中の水蒸気含有量
すなわち湿度の増加に対応して増大するが、雰囲気の温
度の変化や各種の気体の蒸気の存在には殆ど影響を受け
ない。そしてまた、雰囲気の湿度の変化には迅速に追随
して高い応答性を示し、長期間の連続測定を行なっても
劣化が起らない。
湿度センサに湿度測定対象雰囲気を接触させると、感湿
抵抗素子と補償抵抗素子との間に電気抵抗値の差が生じ
、これを電圧変化として検知することができる。かかる
電圧変化すなわち出力電圧は、雰囲気中の水蒸気含有量
すなわち湿度の増加に対応して増大するが、雰囲気の温
度の変化や各種の気体の蒸気の存在には殆ど影響を受け
ない。そしてまた、雰囲気の湿度の変化には迅速に追随
して高い応答性を示し、長期間の連続測定を行なっても
劣化が起らない。
Ａ型ゼオライト（モレキュラーシーブ５Ａ）を振動ミル
により微粉砕したのち電気炉中に入れ、６５０℃で１時
間熱処理して活性化した。これに水酸化アルミニウムを
１０重量％となるよう添加し、振動ミルにより更に充分
に粉砕混合したのち水とグリセリンを加えてペースト状
の塗料Ａを作成した。
により微粉砕したのち電気炉中に入れ、６５０℃で１時
間熱処理して活性化した。これに水酸化アルミニウムを
１０重量％となるよう添加し、振動ミルにより更に充分
に粉砕混合したのち水とグリセリンを加えてペースト状
の塗料Ａを作成した。
また、前記と同じゼオライトを８５０°Ｃで１時間熱処
理して結晶構造を破壊した不活性化ゼオライトを得、前
記と同様の配合及び手順によって塗料Ｂを作成した。
理して結晶構造を破壊した不活性化ゼオライトを得、前
記と同様の配合及び手順によって塗料Ｂを作成した。
一方、耐熱性材料の台座を貫通して５層１間隔で植立し
たコンスタンタン製ピン２本に、径３０μｍ長さ５０１
■の白金線のコイルの両末端をスポット溶接により固着
し、このコイル部分に前記の塗料Ａまたは塗料Ｂを塗付
して乾燥したのちそれぞれを電極間に電圧を印加するこ
とによりコイルを発熱させて６５０°Ｃで２時間加熱処
理した。こうして得た素子（第１図）には椀状にプレス
成形したステンレス金網のカバーを被着し′てかしめ固
定した。
たコンスタンタン製ピン２本に、径３０μｍ長さ５０１
■の白金線のコイルの両末端をスポット溶接により固着
し、このコイル部分に前記の塗料Ａまたは塗料Ｂを塗付
して乾燥したのちそれぞれを電極間に電圧を印加するこ
とによりコイルを発熱させて６５０°Ｃで２時間加熱処
理した。こうして得た素子（第１図）には椀状にプレス
成形したステンレス金網のカバーを被着し′てかしめ固
定した。
このようにして作成した感湿抵抗素子Ａと補償抵抗素子
Ｂとを第２図のように基板上に隣接して取り付けたもの
を測定槽Ｃ内に入れてブリッジ回路を組み、電源Ｅより
電流を供給して定常状態に到達させたのちに測定槽Ｃ内
に供給する空気中の水分含量を変化させて出力■を測定
した。このとき雰囲気の温度を４０℃としたが、白金線
の電気抵抗値から算出した白金線の温度はおよそ４２０
℃であった。このようにして得られた湿度センサの感湿
特性を第３図に示す。この結果を見ると、本発明の湿度
センサは絶対湿度に対しては＼比例的な出力を示すこと
がわかる。
Ｂとを第２図のように基板上に隣接して取り付けたもの
を測定槽Ｃ内に入れてブリッジ回路を組み、電源Ｅより
電流を供給して定常状態に到達させたのちに測定槽Ｃ内
に供給する空気中の水分含量を変化させて出力■を測定
した。このとき雰囲気の温度を４０℃としたが、白金線
の電気抵抗値から算出した白金線の温度はおよそ４２０
℃であった。このようにして得られた湿度センサの感湿
特性を第３図に示す。この結果を見ると、本発明の湿度
センサは絶対湿度に対しては＼比例的な出力を示すこと
がわかる。
また、同様にして水分含量を一定に保ったまま雰囲気温
度を変化させた場合の出力変化を測定した。その結果を
第４図に示すが、この結果から本発明の湿度センサの出
力は絶対湿度によって決まることがわかる。
度を変化させた場合の出力変化を測定した。その結果を
第４図に示すが、この結果から本発明の湿度センサの出
力は絶対湿度によって決まることがわかる。
更に、温度と湿度を一定に保ったまま雰囲気中に水素又
はエタノールの蒸気を共存させたときの出力を測定した
結果を第５図に示す。この結果をみると、このようなガ
スの存在は本発明の湿度センサによる測定に何等の妨害
をも与えないことがわかる。なお、共存ガスの濃度が著
しく高いときは、僅かに出力の減少する傾向が認められ
たが、共存ガスが雰囲気より消失すると出力は速やかに
元へ戻ることが確かめられている。
はエタノールの蒸気を共存させたときの出力を測定した
結果を第５図に示す。この結果をみると、このようなガ
スの存在は本発明の湿度センサによる測定に何等の妨害
をも与えないことがわかる。なお、共存ガスの濃度が著
しく高いときは、僅かに出力の減少する傾向が認められ
たが、共存ガスが雰囲気より消失すると出力は速やかに
元へ戻ることが確かめられている。
次に、測定槽の雰囲気の絶対湿度を６．９ ｇ ／ ｒ
ｒ＋から２０．７ ｇ ／ ｇに増加したとき、および
その逆に減少させたときの応答特性を調べたところ、第
６図のような結果を得た。この結果から、本発明の？ｘ
度センサは湿度の変化に迅速に応答し、かつ再現性の優
れた安定な出力特性を有していることがわかる。
ｒ＋から２０．７ ｇ ／ ｇに増加したとき、および
その逆に減少させたときの応答特性を調べたところ、第
６図のような結果を得た。この結果から、本発明の？ｘ
度センサは湿度の変化に迅速に応答し、かつ再現性の優
れた安定な出力特性を有していることがわかる。
以上の説明したように、本発明の湿度センサは金属性抵
抗導線を活性化ゼオライト層で包囲してなる感湿抵抗素
子を備えたものであって、雰囲気温度の変動や共存気体
の影響を殆んど受けずに雰囲気中の水分含量すなわち絶
対湿度に対応して再現性のよい測定値を与えるものであ
り、しかもクリーニング再生を行なうことなく長時間連
続して安定な測定を実施することができ、劣化を起さな
い特長がある。
抗導線を活性化ゼオライト層で包囲してなる感湿抵抗素
子を備えたものであって、雰囲気温度の変動や共存気体
の影響を殆んど受けずに雰囲気中の水分含量すなわち絶
対湿度に対応して再現性のよい測定値を与えるものであ
り、しかもクリーニング再生を行なうことなく長時間連
続して安定な測定を実施することができ、劣化を起さな
い特長がある。
第１図は、本発明の湿度センサに用いられる感湿抵抗素
子の実施例の外観図であり、 第２図は、本発明の湿度センサを用いた湿度測定用の回
路図である。 第３図は、本発明の湿度センサの実施例の感湿特性のグ
ラフ、 第４図は、同じく出力に対する雰囲気温度の影響を示す
グラフ、 第５図は、同じ（出力に対する雰囲気中に共存する他種
気体の影響を示すグラフ、 第６図は、同じく雰囲気の湿度の変化に対する出力の応
答特性を示すグラフである。 Ａ・・・感湿抵抗素子、Ｂ・・・補償抵抗素子、Ｃ・・
・測定槽、Ｅ・・・電源、■・・・出力。 特許出願人 矢崎総業株式会社 第１ 図 第２図 叫 第３図 ・［ 第４図 〜−１）ｊ ！：１． ΔＣ２Ｈ５０Ｈ
−・［ 第５図
子の実施例の外観図であり、 第２図は、本発明の湿度センサを用いた湿度測定用の回
路図である。 第３図は、本発明の湿度センサの実施例の感湿特性のグ
ラフ、 第４図は、同じく出力に対する雰囲気温度の影響を示す
グラフ、 第５図は、同じ（出力に対する雰囲気中に共存する他種
気体の影響を示すグラフ、 第６図は、同じく雰囲気の湿度の変化に対する出力の応
答特性を示すグラフである。 Ａ・・・感湿抵抗素子、Ｂ・・・補償抵抗素子、Ｃ・・
・測定槽、Ｅ・・・電源、■・・・出力。 特許出願人 矢崎総業株式会社 第１ 図 第２図 叫 第３図 ・［ 第４図 〜−１）ｊ ！：１． ΔＣ２Ｈ５０Ｈ
−・［ 第５図
Claims (7)
- （１） 金属性抵抗導線を活性化ゼオライト層で包囲し
てなる感湿抵抗素子を備えたことを特徴とする湿度セン
サ。 - （２） 金属性抵抗導線を活性化ゼオライト層で包囲し
てなる感湿抵抗素子と金属性抵抗導線を不活性セラミッ
クス層で包囲してなる補償抵抗素子とを備えたことを特
徴とする湿度センサ。 - （３） 活性化ゼオライトがＡ型ゼオライトからなる請
求項（１）または（２）記載の湿度センサ。 - （４） 活性化ゼオライトが８００℃以下の温度で活性
化処理されたものである請求項（１）ないし（３）記載
の湿度センサ。 - （５） 不活性セラミックスが８００℃を超える温度で
不活性化処理されたゼオライトである請求項（２）記載
の湿度センサ。 - （６） ８００℃以下の温度で加熱処理された活性化ゼ
オライトの粉末と無機質バインダとを含む塗料を金属性
抵抗導線上に塗布したのち８００℃以下の温度で加熱処
理して得た感湿抵抗素子と、８００℃を超える温度で感
熱処理された不活性化ゼオライトの粉末と無機質バイン
ダとを含む塗料を金属性抵抗導線上に塗布したのち加熱
処理して得た補償抵抗素子とを少くとも直列に結合する
ことを特徴とする湿度センサの製造法。 - （７） 金属性抵抗導線を活性化ゼオライト層で包囲し
てなる感湿抵抗素子と金属性抵抗素子を不活性セラミッ
クス層で包囲してなる補償抵抗素子とを結合してなる湿
度センサに対して、該金属性抵抗導線の温度が３００〜
５５０℃の範囲内にあるように維持すると同時に湿度測
定対象雰囲気を接触させ、該感湿抵抗素子と該補償抵抗
素子との電気抵抗の差を出力電圧として検知することを
特徴とする雰囲気湿度測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63236553A JPH0695083B2 (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 湿度センサ、その製造法及び雰囲気湿度測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63236553A JPH0695083B2 (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 湿度センサ、その製造法及び雰囲気湿度測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0285753A true JPH0285753A (ja) | 1990-03-27 |
| JPH0695083B2 JPH0695083B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=17002356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63236553A Expired - Lifetime JPH0695083B2 (ja) | 1988-09-22 | 1988-09-22 | 湿度センサ、その製造法及び雰囲気湿度測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0695083B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112017000920T5 (de) | 2016-02-22 | 2018-11-29 | Semitec Corporation | Gassensor, gasdetektionsvorrichtung, gasdetektionsverfahren und mit gasdetektionsvorrichtung versehene vorrichtung |
| DE112018004097T5 (de) | 2017-08-09 | 2020-05-20 | Semitec Corporation | Gassensor, Gaserkennungsvorrichtung, Gaserkennungsverfahren, und Vorrichtung bereitgestellt mit Gassensor oder Gaserkennungsvorrichtung |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62124551A (ja) * | 1985-09-03 | 1987-06-05 | イ−ストマン コダツク カンパニ− | ハロゲン化銀写真乳剤 |
| JPS6292462U (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-12 |
-
1988
- 1988-09-22 JP JP63236553A patent/JPH0695083B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62124551A (ja) * | 1985-09-03 | 1987-06-05 | イ−ストマン コダツク カンパニ− | ハロゲン化銀写真乳剤 |
| JPS6292462U (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-12 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US11397160B2 (en) | 2016-02-22 | 2022-07-26 | Semitec Corporation | Gas sensor, gas detection device, gas detection method and device provided with gas detection device |
| DE112018004097T5 (de) | 2017-08-09 | 2020-05-20 | Semitec Corporation | Gassensor, Gaserkennungsvorrichtung, Gaserkennungsverfahren, und Vorrichtung bereitgestellt mit Gassensor oder Gaserkennungsvorrichtung |
| US11531013B2 (en) | 2017-08-09 | 2022-12-20 | Semitec Corporation | Gas sensor, gas detection device, gas detection method, and device provided with gas sensor or gas detection device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0695083B2 (ja) | 1994-11-24 |
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