JPH0447658Y2 - - Google Patents
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- JPH0447658Y2 JPH0447658Y2 JP1987014605U JP1460587U JPH0447658Y2 JP H0447658 Y2 JPH0447658 Y2 JP H0447658Y2 JP 1987014605 U JP1987014605 U JP 1987014605U JP 1460587 U JP1460587 U JP 1460587U JP H0447658 Y2 JPH0447658 Y2 JP H0447658Y2
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- humidity
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- humidity detection
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本考案は、加熱抵抗線コイルに金属酸化物を焼
結して感湿部を形成した湿度検出素子を用いた湿
度検出装置に関する。 （従来の技術） 空気の湿度を測定する方法として、例えば米国
特許第1855774号に示されているように空間に含
まれる水蒸気の量により、その空間の熱伝導率が
変わるという原理を利用しものが広く知られてい
る。 前記方法は多くの場合被測定雰囲気に配置され
る検出素子と、その素子と同じ温度−抵抗特性を
もち、既知の湿度空間に配置される参照素子をブ
リツジ回路に組み込んで、前記ブリツジ回路の不
平衡出力を測定するという構成により実現されて
いる。検出素子としてサーミスタや白金線等が利
用されている。 また湿度検出装置として実願昭61−13547号に
示されている加熱抵抗線コイルの両端を露出させ
て前記コイルに焼結させられた金属酸化物の感湿
部からなる素子がある。前記素子は感湿部を通電
により400℃程度まで加熱し被測定雰囲気に含ま
れる水分量を前記素子の抵抗変化により検出す
る。 （考案が解決しようとする問題点） 白金線を検出素子として用いる熱伝導形湿度検
出素子の出力はかなり小さく、しかも約200℃の
動作温度で熱放散が鋭敏になつておりわずかな機
械的振動や風の影響を受けやすい。白金コイルの
検出素子をより高い動作温度にすると感度を向上
することができるが出力がより不安定となる問題
点がある。 サーミスタ式熱伝導形湿度検出でサーミスタを
200℃以上にすると自己加熱により破壊するおそ
れがある。 加熱抵抗線コイルに金属酸化物を焼結させた検
出素子による出力は大きく安定性にもすぐれてい
るため、小型低兼な検出装置を構成することが容
易である。しかし、前記素子は燃焼ガスに対する
感度は低いがアルコールに対し感度が大きく、し
かも水蒸気と同じ抵抗値減少の方向に出力を示す
ため、アルコール蒸気の増加でも湿度増加と誤認
したり、水蒸気とアルコール蒸気の混在系で過大
な出力を示し、水蒸気とアルコールの弁別に問題
点がみられる。 （問題点を解決するための手段） 前記目的を達するために本考案による湿度検出
素子は水蒸気吸着により抵抗値が減少する金属酸
化物としてAl2O3にBi2O3，またはAl2O3，Bi2O3
の他にSnO2，ZnO，TiO2，MgOよりなる群の中
から少なくとも一種の金属酸化物を用いる。 前記金属酸化物を用いた湿度検出素子は、水分
子の吸着により感湿部の抵抗が下がり湿度検知が
可能な他、アルコールに対する抵抗値の変化が極
めて小さく、アルコール蒸気と水蒸気の混在する
雰囲気において水蒸気のみの検知をすることが可
能となる。 （実施例） 以下図面等を参照して本考案をさらに詳しく説
明する。 第１図は本考案による装置で使用する湿度検出
素子の実施例を示す図である。絶縁構造のステム
３には端子ピン４および５が植立されている。 直径が0.05mmの白金線をコイル径0.5mmで均一
なピツチで17回（コイル部の長さ2.5mm）巻いて
加熱抵抗線コイル１を形成する。 感湿部の材料として、金属酸化物粉末、Al2
O3，Bi2O3，SnO2，ZnO，TiO2，MgOの内から
選んだ１種以上の金属酸化物を表−１に示す７種
の混合比で配合する。 それぞれを感湿部の材料として純水で溶き直接
前記白金コイル１に塗布し自然感想の後、配合比
により約900〜1000℃で仮焼し感湿部を形成する。 感湿部の外形は直径約1.2mm長さ約3.0mmの円筒
状である。絶縁構造のステム３には、端子ピン４
および５が植立されている。 前記感湿部の形成された白金コイル１の両端
を、端子４，５の上端に電気溶接等で固定する。 前記固定後、白金コイル１に通電して白金コイ
ル１の平均温度を1100℃に保ち、酸化物２をさら
に強固に焼結させる。 前記ステム３に孔のあいたキヤツプ６を封着し
８種類（No.１〜８）の湿度検出素子７を形成す
る。以上のようにして形成された感湿素子を第２
図に示すブリツジ回路を用いて評価する。 なおこのブリツジ回路は現実の湿度測定回路と
して利用することができるものであり、本考案に
よる湿度検出素子をこの回路に組み込んだものは
本考案による湿度検出装置の第１の実施例を形成
する。 この評価のために前記湿度検出素子７の金属酸
化物２を強固に焼結させるまでは、同様の工程で
素子を形成した同一種類の参照素子を同様に７種
類用意する。 そしてこの素子を露点が約−45℃の乾燥空気中
で素子を密封キヤツプで封止し参照素子８とす
る。2.0Vの電源１１に湿度検出素子７と参照素
子８を直列に接続し、さらにブリツジ辺を形成す
る、それぞれ略1kΩの抵抗値をもつ抵抗９と１０
の直列回路を接続する。抵抗９，１０は各々1kΩ
を中心に各素子の抵抗値に合わせ微調するもので
ある。 湿度検出素子と参照素子には約240mAの電流
が供給され、各素子は約400℃に加熱されている。 尚このとき、湿度検出素子７と参照素子８は均
熱板等により熱的に結合させて、同一温度になる
ように支持する。 前記第２図の測定回路において、各参照素子８
は露点約−45℃の乾燥空気中で封止されており、
飽和絶対湿度は約0.1ｇ／m3でこの値を標準状態
とし、湿度検出装置がこの状態にあるときにブリ
ツジが平衡（出力が０）となるようにブリツジの
抵抗辺を調整する。 このようにして調整し前記第２図に示す測定回
路で、表−１に示された各試料につき、エチルア
ルコール蒸気、プロパンガスに対する感度を測定
した結果を表−２に示す。エチルアルコール蒸
気、プロパンガスの濃度は反り1200ppm，
2000ppmとし、常温空気中で測定した出力電圧か
らの変化を測定した。 また外気温80℃絶対湿度を240ｇ／m3一定とし
動作温度を約400℃とした時の出力電圧を測定し
た結果も表−２に示す。 この結果明らかのように、No.１およびNo.２の比
較例ではエチルアルコールに対して＋側の大きな
出力を示すのに対し、本考案による実施例No.３〜
６では水蒸気に対し、同等あるいはそれ以上の出
力を示すにもかかわらず、エチルアルコール蒸気
の出力はごく僅かな出力となつていることがわか
る。 これはNo.１およびNo.２ではエチルアルコール分
子の感湿素子への吸着により電気伝導度の増加を
示すのに対しNo.３〜６ではアルコール分子の接触
燃焼が前記吸着による電気伝導度の増加と競合的
に生起し、両方の効果が相殺されるものと推定さ
れる。 なお本実施例ではプロパンガスに対しての感度
は極めて小さく実用的に有利である。 （考案の効果） 本考案による湿度検出装置は加熱抵抗線コイル
および前記コイルの両端を露出させて前記コイル
に焼結させられた金属酸化物の感湿部からなる湿
度検出素子と、前記コイルに通電して前記感湿部
の温度を被測定雰囲気の温度よりも上昇させる加
熱手段と、被測定雰囲気に含まれる湿度により減
少する前記コイルの両端間の抵抗変化を検出する
抵抗変化検出手段から構成されている。 前記金属酸化物としてAl2O3にBi2O3，または
Al2O3，Bi2O3にSnO2，ZnO，TiO2，MgOより
成る群の中から少なくとも一種の金属酸化物を混
合し加熱抵抗線コイルに焼結し例えば約400℃で
動作させると、湿度の変化に対して、白金式熱伝
導形湿度検出素子と同等またはそれ以上の出力が
得られ、またアルコール蒸気に対し出力の影響が
小さい。 金属酸化物を加熱抵抗線コイルに高温で強固に
焼結しているので、400℃程度の温度で動作させ
ても機械的振動や風の影響によるゼロバランスや
出力電圧の安定性が極めて優れている。 湿度検出素子の動作温度を約400℃程度の高温
にすることにより、水蒸気の吸脱着が容易で応答
速度が速くヒステリシスを非常に小さくすること
ができる。 動作温度を約400℃以上にすることができるか
ら汚れは常に燃焼してしまうので、特別なクリー
ニングは必要でなく再現性のよい検出を行なうこ
とができる。
結して感湿部を形成した湿度検出素子を用いた湿
度検出装置に関する。 （従来の技術） 空気の湿度を測定する方法として、例えば米国
特許第1855774号に示されているように空間に含
まれる水蒸気の量により、その空間の熱伝導率が
変わるという原理を利用しものが広く知られてい
る。 前記方法は多くの場合被測定雰囲気に配置され
る検出素子と、その素子と同じ温度−抵抗特性を
もち、既知の湿度空間に配置される参照素子をブ
リツジ回路に組み込んで、前記ブリツジ回路の不
平衡出力を測定するという構成により実現されて
いる。検出素子としてサーミスタや白金線等が利
用されている。 また湿度検出装置として実願昭61−13547号に
示されている加熱抵抗線コイルの両端を露出させ
て前記コイルに焼結させられた金属酸化物の感湿
部からなる素子がある。前記素子は感湿部を通電
により400℃程度まで加熱し被測定雰囲気に含ま
れる水分量を前記素子の抵抗変化により検出す
る。 （考案が解決しようとする問題点） 白金線を検出素子として用いる熱伝導形湿度検
出素子の出力はかなり小さく、しかも約200℃の
動作温度で熱放散が鋭敏になつておりわずかな機
械的振動や風の影響を受けやすい。白金コイルの
検出素子をより高い動作温度にすると感度を向上
することができるが出力がより不安定となる問題
点がある。 サーミスタ式熱伝導形湿度検出でサーミスタを
200℃以上にすると自己加熱により破壊するおそ
れがある。 加熱抵抗線コイルに金属酸化物を焼結させた検
出素子による出力は大きく安定性にもすぐれてい
るため、小型低兼な検出装置を構成することが容
易である。しかし、前記素子は燃焼ガスに対する
感度は低いがアルコールに対し感度が大きく、し
かも水蒸気と同じ抵抗値減少の方向に出力を示す
ため、アルコール蒸気の増加でも湿度増加と誤認
したり、水蒸気とアルコール蒸気の混在系で過大
な出力を示し、水蒸気とアルコールの弁別に問題
点がみられる。 （問題点を解決するための手段） 前記目的を達するために本考案による湿度検出
素子は水蒸気吸着により抵抗値が減少する金属酸
化物としてAl2O3にBi2O3，またはAl2O3，Bi2O3
の他にSnO2，ZnO，TiO2，MgOよりなる群の中
から少なくとも一種の金属酸化物を用いる。 前記金属酸化物を用いた湿度検出素子は、水分
子の吸着により感湿部の抵抗が下がり湿度検知が
可能な他、アルコールに対する抵抗値の変化が極
めて小さく、アルコール蒸気と水蒸気の混在する
雰囲気において水蒸気のみの検知をすることが可
能となる。 （実施例） 以下図面等を参照して本考案をさらに詳しく説
明する。 第１図は本考案による装置で使用する湿度検出
素子の実施例を示す図である。絶縁構造のステム
３には端子ピン４および５が植立されている。 直径が0.05mmの白金線をコイル径0.5mmで均一
なピツチで17回（コイル部の長さ2.5mm）巻いて
加熱抵抗線コイル１を形成する。 感湿部の材料として、金属酸化物粉末、Al2
O3，Bi2O3，SnO2，ZnO，TiO2，MgOの内から
選んだ１種以上の金属酸化物を表−１に示す７種
の混合比で配合する。 それぞれを感湿部の材料として純水で溶き直接
前記白金コイル１に塗布し自然感想の後、配合比
により約900〜1000℃で仮焼し感湿部を形成する。 感湿部の外形は直径約1.2mm長さ約3.0mmの円筒
状である。絶縁構造のステム３には、端子ピン４
および５が植立されている。 前記感湿部の形成された白金コイル１の両端
を、端子４，５の上端に電気溶接等で固定する。 前記固定後、白金コイル１に通電して白金コイ
ル１の平均温度を1100℃に保ち、酸化物２をさら
に強固に焼結させる。 前記ステム３に孔のあいたキヤツプ６を封着し
８種類（No.１〜８）の湿度検出素子７を形成す
る。以上のようにして形成された感湿素子を第２
図に示すブリツジ回路を用いて評価する。 なおこのブリツジ回路は現実の湿度測定回路と
して利用することができるものであり、本考案に
よる湿度検出素子をこの回路に組み込んだものは
本考案による湿度検出装置の第１の実施例を形成
する。 この評価のために前記湿度検出素子７の金属酸
化物２を強固に焼結させるまでは、同様の工程で
素子を形成した同一種類の参照素子を同様に７種
類用意する。 そしてこの素子を露点が約−45℃の乾燥空気中
で素子を密封キヤツプで封止し参照素子８とす
る。2.0Vの電源１１に湿度検出素子７と参照素
子８を直列に接続し、さらにブリツジ辺を形成す
る、それぞれ略1kΩの抵抗値をもつ抵抗９と１０
の直列回路を接続する。抵抗９，１０は各々1kΩ
を中心に各素子の抵抗値に合わせ微調するもので
ある。 湿度検出素子と参照素子には約240mAの電流
が供給され、各素子は約400℃に加熱されている。 尚このとき、湿度検出素子７と参照素子８は均
熱板等により熱的に結合させて、同一温度になる
ように支持する。 前記第２図の測定回路において、各参照素子８
は露点約−45℃の乾燥空気中で封止されており、
飽和絶対湿度は約0.1ｇ／m3でこの値を標準状態
とし、湿度検出装置がこの状態にあるときにブリ
ツジが平衡（出力が０）となるようにブリツジの
抵抗辺を調整する。 このようにして調整し前記第２図に示す測定回
路で、表−１に示された各試料につき、エチルア
ルコール蒸気、プロパンガスに対する感度を測定
した結果を表−２に示す。エチルアルコール蒸
気、プロパンガスの濃度は反り1200ppm，
2000ppmとし、常温空気中で測定した出力電圧か
らの変化を測定した。 また外気温80℃絶対湿度を240ｇ／m3一定とし
動作温度を約400℃とした時の出力電圧を測定し
た結果も表−２に示す。 この結果明らかのように、No.１およびNo.２の比
較例ではエチルアルコールに対して＋側の大きな
出力を示すのに対し、本考案による実施例No.３〜
６では水蒸気に対し、同等あるいはそれ以上の出
力を示すにもかかわらず、エチルアルコール蒸気
の出力はごく僅かな出力となつていることがわか
る。 これはNo.１およびNo.２ではエチルアルコール分
子の感湿素子への吸着により電気伝導度の増加を
示すのに対しNo.３〜６ではアルコール分子の接触
燃焼が前記吸着による電気伝導度の増加と競合的
に生起し、両方の効果が相殺されるものと推定さ
れる。 なお本実施例ではプロパンガスに対しての感度
は極めて小さく実用的に有利である。 （考案の効果） 本考案による湿度検出装置は加熱抵抗線コイル
および前記コイルの両端を露出させて前記コイル
に焼結させられた金属酸化物の感湿部からなる湿
度検出素子と、前記コイルに通電して前記感湿部
の温度を被測定雰囲気の温度よりも上昇させる加
熱手段と、被測定雰囲気に含まれる湿度により減
少する前記コイルの両端間の抵抗変化を検出する
抵抗変化検出手段から構成されている。 前記金属酸化物としてAl2O3にBi2O3，または
Al2O3，Bi2O3にSnO2，ZnO，TiO2，MgOより
成る群の中から少なくとも一種の金属酸化物を混
合し加熱抵抗線コイルに焼結し例えば約400℃で
動作させると、湿度の変化に対して、白金式熱伝
導形湿度検出素子と同等またはそれ以上の出力が
得られ、またアルコール蒸気に対し出力の影響が
小さい。 金属酸化物を加熱抵抗線コイルに高温で強固に
焼結しているので、400℃程度の温度で動作させ
ても機械的振動や風の影響によるゼロバランスや
出力電圧の安定性が極めて優れている。 湿度検出素子の動作温度を約400℃程度の高温
にすることにより、水蒸気の吸脱着が容易で応答
速度が速くヒステリシスを非常に小さくすること
ができる。 動作温度を約400℃以上にすることができるか
ら汚れは常に燃焼してしまうので、特別なクリー
ニングは必要でなく再現性のよい検出を行なうこ
とができる。
【表】
【表】
第１図は本考案による湿度検出装置で使用する
湿度検出素子の実施例を示す断面図である。第２
図は本考案による湿度検出素子および熱線式熱伝
導形湿度検出素子の湿度測定の実施例を示す回路
図である。 １……加熱抵抗線コイル、２……金属酸化物焼
結体、３……ステム、４，５……端子、６……開
孔キヤツプ、７……湿度検出素子、８……参照素
子、９，１０……抵抗、１１……電源、１２，１
３……出力端子。
湿度検出素子の実施例を示す断面図である。第２
図は本考案による湿度検出素子および熱線式熱伝
導形湿度検出素子の湿度測定の実施例を示す回路
図である。 １……加熱抵抗線コイル、２……金属酸化物焼
結体、３……ステム、４，５……端子、６……開
孔キヤツプ、７……湿度検出素子、８……参照素
子、９，１０……抵抗、１１……電源、１２，１
３……出力端子。
Claims (1)
- 加熱抵抗線コイルに金属酸化物を焼結して感湿
部を形成した湿度検出装置において、金属酸化物
はAl2O3にBi2O3，またはAl2O3，Bi2O3の他に
SnO2，ZnO，TiO2，MgOよりなる群の中から少
なくとも１種の金属酸化物を混合した湿度検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987014605U JPH0447658Y2 (ja) | 1987-02-03 | 1987-02-03 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987014605U JPH0447658Y2 (ja) | 1987-02-03 | 1987-02-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63122259U JPS63122259U (ja) | 1988-08-09 |
| JPH0447658Y2 true JPH0447658Y2 (ja) | 1992-11-10 |
Family
ID=30804748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987014605U Expired JPH0447658Y2 (ja) | 1987-02-03 | 1987-02-03 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0447658Y2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54139598A (en) * | 1978-04-20 | 1979-10-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Conbustible gas detector |
| JPS5651656A (en) * | 1979-10-04 | 1981-05-09 | Nemoto Tokushu Kagaku Kk | Detecting element for combustible gas |
-
1987
- 1987-02-03 JP JP1987014605U patent/JPH0447658Y2/ja not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54139598A (en) * | 1978-04-20 | 1979-10-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Conbustible gas detector |
| JPS5651656A (en) * | 1979-10-04 | 1981-05-09 | Nemoto Tokushu Kagaku Kk | Detecting element for combustible gas |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63122259U (ja) | 1988-08-09 |
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