JPH0510910A - 湿度センサ - Google Patents
湿度センサInfo
- Publication number
- JPH0510910A JPH0510910A JP18821291A JP18821291A JPH0510910A JP H0510910 A JPH0510910 A JP H0510910A JP 18821291 A JP18821291 A JP 18821291A JP 18821291 A JP18821291 A JP 18821291A JP H0510910 A JPH0510910 A JP H0510910A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- humidity sensor
- humidity
- glass layer
- ceramic
- sensitive resistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 水蒸気以外のガスによる感度の劣化をなく
し、しかも機械的強度の大きい湿度センサを得る。 【構成】 セラミック感湿抵抗体１２の内部にヒータ１
４および検湿電極１６を形成する。セラミック感湿度抵
抗体１２の全面に、Ｓｉ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｃａ，Ｂ
ｉの酸化物のうち少なくとも２種類の成分系からなるガ
ラス層２０を形成する。ヒータ１４に電流を流してセラ
ミック感湿抵抗体１２を加熱し、ヒータ１４と検湿電極
１６との間のインピーダンス値を測定する。
し、しかも機械的強度の大きい湿度センサを得る。 【構成】 セラミック感湿抵抗体１２の内部にヒータ１
４および検湿電極１６を形成する。セラミック感湿度抵
抗体１２の全面に、Ｓｉ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｃａ，Ｂ
ｉの酸化物のうち少なくとも２種類の成分系からなるガ
ラス層２０を形成する。ヒータ１４に電流を流してセラ
ミック感湿抵抗体１２を加熱し、ヒータ１４と検湿電極
１６との間のインピーダンス値を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は湿度センサに関し、特
にたとえば、電子レンジやオーブンなどの機器に使用さ
れる湿度センサに関する。
にたとえば、電子レンジやオーブンなどの機器に使用さ
れる湿度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、湿度センサとしては、たとえば厚
膜型湿度センサや焼結型湿度センサなどの抵抗変化型湿
度センサが最もよく使用されている。厚膜型湿度センサ
は、表面に金属の電極が形成されたアルミナなどの絶縁
体基板の表面に感湿膜を形成したものである。この感湿
膜の材料としては、たとえばＦｅ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏ，Ａ
ｌＰＯ4 などの感湿材料が用いられている。また、焼結
型湿度センサは、焼結型の感湿性セラミック基板の上に
電極を形成したものである。この感湿セラミック基板の
材料としては、たとえばＭｇＣｒ2 Ｏ4 −ＴｉＯ2 ，Ｚ
ｎＯ，Ｌｉ2 Ｏ−Ｖ2 Ｏ5 などが用いられている。
膜型湿度センサや焼結型湿度センサなどの抵抗変化型湿
度センサが最もよく使用されている。厚膜型湿度センサ
は、表面に金属の電極が形成されたアルミナなどの絶縁
体基板の表面に感湿膜を形成したものである。この感湿
膜の材料としては、たとえばＦｅ2 Ｏ3 −Ｌｉ2 Ｏ，Ａ
ｌＰＯ4 などの感湿材料が用いられている。また、焼結
型湿度センサは、焼結型の感湿性セラミック基板の上に
電極を形成したものである。この感湿セラミック基板の
材料としては、たとえばＭｇＣｒ2 Ｏ4 −ＴｉＯ2 ，Ｚ
ｎＯ，Ｌｉ2 Ｏ−Ｖ2 Ｏ5 などが用いられている。
【０００３】これらの抵抗変化型湿度センサでは、感湿
材料が空気中の水分子と接触すると、それによって感湿
材料の抵抗値が変化するので、この抵抗値変化を測定す
ることによって湿度が検出される。
材料が空気中の水分子と接触すると、それによって感湿
材料の抵抗値が変化するので、この抵抗値変化を測定す
ることによって湿度が検出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の湿度センサでは、高温域において水蒸気以外
のガスにも感度を有する。そのため、水蒸気以外のガス
によってその抵抗値が変化し、正確な湿度を測定するこ
とができない。また、この種の湿度センサに用いられる
感湿材料には非常にポーラスなものが多く、機械的強度
が小さい。そのため、従来の湿度センサは、破損しやす
いものであった。
うな従来の湿度センサでは、高温域において水蒸気以外
のガスにも感度を有する。そのため、水蒸気以外のガス
によってその抵抗値が変化し、正確な湿度を測定するこ
とができない。また、この種の湿度センサに用いられる
感湿材料には非常にポーラスなものが多く、機械的強度
が小さい。そのため、従来の湿度センサは、破損しやす
いものであった。
【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、精
度よく湿度を検出することができ、しかも機械的強度の
大きい湿度センサを提供することである。
度よく湿度を検出することができ、しかも機械的強度の
大きい湿度センサを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、セラミック
感湿抵抗体と、セラミック感湿抵抗体の一部または全面
を覆うガラス層とを含み、ガラス層はＳｉ，Ａｌ，Ｐ
ｂ，Ｂ，Ｚｎ，Ｃａ，Ｂｉの酸化物のうち少なくとも２
種類からなる、湿度センサである。
感湿抵抗体と、セラミック感湿抵抗体の一部または全面
を覆うガラス層とを含み、ガラス層はＳｉ，Ａｌ，Ｐ
ｂ，Ｂ，Ｚｎ，Ｃａ，Ｂｉの酸化物のうち少なくとも２
種類からなる、湿度センサである。
【０００７】
【作用】ガラス層が水蒸気以外のガスを遮断する。ま
た、ガラス層がセラミック感湿抵抗体を補強する。
た、ガラス層がセラミック感湿抵抗体を補強する。
【０００８】
【発明の効果】この発明によれば、水蒸気以外のガスに
よって、感湿材料の抵抗値が変化しないので、湿度検出
の精度をよくすることができる。また、ガラス層によっ
てセラミック感湿抵抗体が補強され、湿度センサの機械
的強度が大きくなるので、湿度センサが破損しにくくな
る。
よって、感湿材料の抵抗値が変化しないので、湿度検出
の精度をよくすることができる。また、ガラス層によっ
てセラミック感湿抵抗体が補強され、湿度センサの機械
的強度が大きくなるので、湿度センサが破損しにくくな
る。
【０００９】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。
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。
【００１０】
【実施例】図１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、図２は図１の線ＩＩ−ＩＩに
おける断面図である。この湿度センサ１０はセラミック
感湿抵抗体１２を含む。セラミック感湿抵抗体１２の材
料としては、たとえば次の化学式で示される材料が用い
られる。セラミック感湿抵抗体１２は、雰囲気の湿度に
応じてその抵抗値が変化する。
状態を示す斜視図であり、図２は図１の線ＩＩ−ＩＩに
おける断面図である。この湿度センサ１０はセラミック
感湿抵抗体１２を含む。セラミック感湿抵抗体１２の材
料としては、たとえば次の化学式で示される材料が用い
られる。セラミック感湿抵抗体１２は、雰囲気の湿度に
応じてその抵抗値が変化する。
【００１１】
【化１】
【００１２】セラミック感湿抵抗体１２の内部には、蛇
行する形状のヒータ１４が形成される。このヒータ１４
は、感湿抵抗体１２を良好な温度域に保つためのもので
ある。さらに、セラミック感湿抵抗体１２の内部には、
ヒータ１４と間隔を隔てて検湿電極１６が形成される。
この検湿電極１６とヒータ１４との間に一定電圧が印加
される。そして、検湿電極１６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。
行する形状のヒータ１４が形成される。このヒータ１４
は、感湿抵抗体１２を良好な温度域に保つためのもので
ある。さらに、セラミック感湿抵抗体１２の内部には、
ヒータ１４と間隔を隔てて検湿電極１６が形成される。
この検湿電極１６とヒータ１４との間に一定電圧が印加
される。そして、検湿電極１６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。
【００１３】ヒータ１４の両端部分からセラミック感湿
抵抗体１２の一方主面に向かって、孔１８ａおよび１８
ｂが形成される。さらに、検湿電極１６からセラミック
感湿抵抗体１２の他方主面に向かって、孔１８ｃが形成
される。これらの孔１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、ヒータ
１４および検湿電極１６にリード線を取り付けるための
ものである。さらに、セラミック感湿抵抗体１２の全面
には、ガラス層２０が形成される。ガラス層２０は、Ｓ
ｉ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｂ，Ｚｎ，Ｃａ，Ｂｉの酸化物のうち
の少なくとも２種類から形成される。
抵抗体１２の一方主面に向かって、孔１８ａおよび１８
ｂが形成される。さらに、検湿電極１６からセラミック
感湿抵抗体１２の他方主面に向かって、孔１８ｃが形成
される。これらの孔１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、ヒータ
１４および検湿電極１６にリード線を取り付けるための
ものである。さらに、セラミック感湿抵抗体１２の全面
には、ガラス層２０が形成される。ガラス層２０は、Ｓ
ｉ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｂ，Ｚｎ，Ｃａ，Ｂｉの酸化物のうち
の少なくとも２種類から形成される。
【００１４】この湿度センサ１０を作製するために、出
発原料としてＢａＣＯ3 ，ＣｅＯ2 ，Ｎｄ2 Ｏ3 を準備
した。これらの原料を所定の組成に調合したのち、セラ
ミックグリーンシートを形成した。このセラミックグリ
ーンシート上に、ヒータおよび検湿電極の形状に導電ペ
ーストを印刷した。これらのセラミックグリーンシート
を積層して、成形体を形成した。この成形体を１３８０
℃で２時間焼成し、ヒータ１４および検湿電極１６を有
するセラミック感湿抵抗体１２を形成した。このセラミ
ック感湿抵抗体１２の孔１８ａ，１８ｂ，１８ｃの外側
端面に直径０．１ｍｍのＰｔ線をＰｔペーストを用い
て、１２００℃で３０分間焼き付けることにより接続し
た。このようにして、得られた感湿素子の全面にＰｂＯ
−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 の成分系からなるガラスを８０
０℃で焼き付け、ガラス層２０を形成した。
発原料としてＢａＣＯ3 ，ＣｅＯ2 ，Ｎｄ2 Ｏ3 を準備
した。これらの原料を所定の組成に調合したのち、セラ
ミックグリーンシートを形成した。このセラミックグリ
ーンシート上に、ヒータおよび検湿電極の形状に導電ペ
ーストを印刷した。これらのセラミックグリーンシート
を積層して、成形体を形成した。この成形体を１３８０
℃で２時間焼成し、ヒータ１４および検湿電極１６を有
するセラミック感湿抵抗体１２を形成した。このセラミ
ック感湿抵抗体１２の孔１８ａ，１８ｂ，１８ｃの外側
端面に直径０．１ｍｍのＰｔ線をＰｔペーストを用い
て、１２００℃で３０分間焼き付けることにより接続し
た。このようにして、得られた感湿素子の全面にＰｂＯ
−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 の成分系からなるガラスを８０
０℃で焼き付け、ガラス層２０を形成した。
【００１５】ここで、ガラス層を形成した湿度センサ
と、ガラス層を形成していない湿度センサとの特性の違
いを調べるために、次のような測定を行った。まず、ガ
ラス層を形成した湿度センサについて、温度３０℃，湿
度１５％ＲＨでのインピーダンス値ＺG15 、および温度
３０℃，湿度８５％ＲＨでのインピーダンス値ＺG85 を
測定した。また、ガラス層を形成していない湿度センサ
についても、同様に、温度３０℃，湿度１５％ＲＨでの
インピーダンス値Ｚ15、および温度３０℃，湿度８５％
ＲＨでのインピーダンス値Ｚ85を測定した。なお、イン
ピーダンス値の測定は、ヒータ１４に電流を流して加熱
し、セラミック感湿抵抗体１２の温度を４５０℃に保っ
て行った。
と、ガラス層を形成していない湿度センサとの特性の違
いを調べるために、次のような測定を行った。まず、ガ
ラス層を形成した湿度センサについて、温度３０℃，湿
度１５％ＲＨでのインピーダンス値ＺG15 、および温度
３０℃，湿度８５％ＲＨでのインピーダンス値ＺG85 を
測定した。また、ガラス層を形成していない湿度センサ
についても、同様に、温度３０℃，湿度１５％ＲＨでの
インピーダンス値Ｚ15、および温度３０℃，湿度８５％
ＲＨでのインピーダンス値Ｚ85を測定した。なお、イン
ピーダンス値の測定は、ヒータ１４に電流を流して加熱
し、セラミック感湿抵抗体１２の温度を４５０℃に保っ
て行った。
【００１６】表１に、これらの測定値と感度および応答
時間を示した。ここで、感度とは、各々のインピーダン
ス値の対数値の差ｌｏｇＺG15 −ｌｏｇＺG85 およびｌ
ｏｇＺ15−ｌｏｇＺ85である。また、応答時間とは、湿
度を１５％ＲＨから８５％ＲＨに変化させたときのイン
ピーダンス値変化において、変化率９０％となるまでに
要する時間である。さらに、この測定の結果を図３に示
した。図３では、湿度１５％ＲＨから８５％ＲＨに変化
させて、その雰囲気を３００秒間保ち、そののち再び湿
度１５％ＲＨの雰囲気をつくったときの、湿度センサの
インピーダンス値の変化を示した。図３において、実線
はガラス層を形成した湿度センサのインピーダンス値変
化を示し、点線はガラス層を形成していない湿度センサ
のインピーダンス値変化を示している。これらの表１お
よび図３から、ガラス層を形成した湿度センサとガラス
層を形成していない湿度センサとの間で、感湿特性の変
化がないことが確認された。
時間を示した。ここで、感度とは、各々のインピーダン
ス値の対数値の差ｌｏｇＺG15 −ｌｏｇＺG85 およびｌ
ｏｇＺ15−ｌｏｇＺ85である。また、応答時間とは、湿
度を１５％ＲＨから８５％ＲＨに変化させたときのイン
ピーダンス値変化において、変化率９０％となるまでに
要する時間である。さらに、この測定の結果を図３に示
した。図３では、湿度１５％ＲＨから８５％ＲＨに変化
させて、その雰囲気を３００秒間保ち、そののち再び湿
度１５％ＲＨの雰囲気をつくったときの、湿度センサの
インピーダンス値の変化を示した。図３において、実線
はガラス層を形成した湿度センサのインピーダンス値変
化を示し、点線はガラス層を形成していない湿度センサ
のインピーダンス値変化を示している。これらの表１お
よび図３から、ガラス層を形成した湿度センサとガラス
層を形成していない湿度センサとの間で、感湿特性の変
化がないことが確認された。
【００１７】
【表１】
【００１８】さらに、水蒸気以外のガスの影響を調べる
ために、ＣＯ2 ガスを用いて湿度と湿度センサのインピ
ーダンス値との関係を調べた。まず、ガラス層を形成し
た湿度センサを用いて、温度３０℃，湿度１５％ＲＨで
のインピーダンス値Ｚ1 を測定し、さらに２０容量％の
ＣＯ2 を送り込み、温度３０℃，湿度１５％ＲＨでのイ
ンピーダンス値Ｚ2 を測定した。一方、ガラス層を形成
していない湿度センサについても、温度３０℃，湿度１
５％ＲＨでのインピーダンス値Ｚ3 を測定し、さらに２
０容量％のＣＯ2 を送り込み、温度３０℃，湿度１５％
ＲＨでのインピーダンス値Ｚ4 を測定した。なお、湿度
センサのインピーダンス値の測定は、感湿抵抗体１２の
温度を４５０℃に保って行った。そして、その結果を表
２に示した。また、ＣＯ2 ガスを導入した後の各湿度セ
ンサのインピーダンス値の変化を図４に示した。これら
の表２および図４から、ガラス層を形成していない湿度
センサはＣＯ2 ガスの影響を受けるが、ガラス層を形成
した湿度センサでは、感度および応答性を損なうことな
くＣＯ2 ガスの影響を除去できることがわかった。
ために、ＣＯ2 ガスを用いて湿度と湿度センサのインピ
ーダンス値との関係を調べた。まず、ガラス層を形成し
た湿度センサを用いて、温度３０℃，湿度１５％ＲＨで
のインピーダンス値Ｚ1 を測定し、さらに２０容量％の
ＣＯ2 を送り込み、温度３０℃，湿度１５％ＲＨでのイ
ンピーダンス値Ｚ2 を測定した。一方、ガラス層を形成
していない湿度センサについても、温度３０℃，湿度１
５％ＲＨでのインピーダンス値Ｚ3 を測定し、さらに２
０容量％のＣＯ2 を送り込み、温度３０℃，湿度１５％
ＲＨでのインピーダンス値Ｚ4 を測定した。なお、湿度
センサのインピーダンス値の測定は、感湿抵抗体１２の
温度を４５０℃に保って行った。そして、その結果を表
２に示した。また、ＣＯ2 ガスを導入した後の各湿度セ
ンサのインピーダンス値の変化を図４に示した。これら
の表２および図４から、ガラス層を形成していない湿度
センサはＣＯ2 ガスの影響を受けるが、ガラス層を形成
した湿度センサでは、感度および応答性を損なうことな
くＣＯ2 ガスの影響を除去できることがわかった。
【００１９】
【表２】
【００２０】さらに、ガラス層を形成することにより、
セラミック感湿抵抗体が補強され、湿度センサの機械的
強度が向上した。また、ガラス層を形成することによ
り、リード線の剥離強度が高まった。
セラミック感湿抵抗体が補強され、湿度センサの機械的
強度が向上した。また、ガラス層を形成することによ
り、リード線の剥離強度が高まった。
【図１】この発明の一実施例の一部を破断した状態を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩにおける断面図である。
【図３】湿度を変化させたときの湿度センサのインピー
ダンス値変化を示すグラフである。
ダンス値変化を示すグラフである。
【図４】ＣＯ2 ガスを導入した後の湿度センサのインピ
ーダンス値変化を示すグラフである。
ーダンス値変化を示すグラフである。
１０ セラミック湿度センサ １２ 感湿抵抗体 １４ ヒータ １６ 検湿電極 ２０ ガラス層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 セラミック感湿抵抗体と、前記セラミッ
ク感湿抵抗体の一部または全面を覆うガラス層とを含
み、 前記ガラス層はＳｉ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｂ，Ｚｎ，Ｃａ，Ｂ
ｉの酸化物のうち少なくとも２種類からなる、湿度セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18821291A JPH0510910A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18821291A JPH0510910A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 湿度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0510910A true JPH0510910A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=16219734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18821291A Pending JPH0510910A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0510910A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005017285A (ja) * | 2003-05-30 | 2005-01-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 湿度センサ及び湿度センサの使用方法 |
| US7210333B2 (en) * | 2003-05-30 | 2007-05-01 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Humidity sensor and method of using the humidity sensor |
| US8739623B2 (en) | 2012-03-09 | 2014-06-03 | The University Of Kentucky Research Foundation | Moisture sensors on conductive substrates |
-
1991
- 1991-07-01 JP JP18821291A patent/JPH0510910A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005017285A (ja) * | 2003-05-30 | 2005-01-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 湿度センサ及び湿度センサの使用方法 |
| US7210333B2 (en) * | 2003-05-30 | 2007-05-01 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Humidity sensor and method of using the humidity sensor |
| US8739623B2 (en) | 2012-03-09 | 2014-06-03 | The University Of Kentucky Research Foundation | Moisture sensors on conductive substrates |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4307373A (en) | Solid state sensor element | |
| JPH07190863A (ja) | 温度センサ | |
| JP2002116172A (ja) | 湿度センサ | |
| JPH0517650Y2 (ja) | ||
| JPS5873852A (ja) | 結露センサ | |
| JPH0510910A (ja) | 湿度センサ | |
| JP3529500B2 (ja) | 感湿素子及びその製造方法 | |
| EP0086415B1 (en) | Humidity sensitive device | |
| JPH08166295A (ja) | 温度センサ | |
| JPH01158340A (ja) | 湿度センサ | |
| JP3074968B2 (ja) | 湿度センサ | |
| JPS5826641B2 (ja) | 温度・湿度検出素子 | |
| JPH07107523B2 (ja) | ガス検出器の製造方法 | |
| JP3494348B2 (ja) | 感湿抵抗材料及びそれを用いた湿度センサ | |
| JPH03103760A (ja) | ガス検知器 | |
| JPH0447658Y2 (ja) | ||
| JPH07176407A (ja) | プルアップ抵抗内蔵型サーミスタ | |
| JP2946708B2 (ja) | 感湿素子 | |
| JPH0552795A (ja) | 感湿素子 | |
| JPH0754311B2 (ja) | ガス検出器 | |
| JPS61112953A (ja) | 外部雰囲気検知装置 | |
| JPH0245806Y2 (ja) | ||
| JPH035902Y2 (ja) | ||
| JPS58166248A (ja) | 感温感湿素子 | |
| JPH04194659A (ja) | 湿度センサー |