JPH05340911A - 熱伝導式絶対湿度センサ - Google Patents

熱伝導式絶対湿度センサ

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JPH05340911A
JPH05340911A JP27050992A JP27050992A JPH05340911A JP H05340911 A JPH05340911 A JP H05340911A JP 27050992 A JP27050992 A JP 27050992A JP 27050992 A JP27050992 A JP 27050992A JP H05340911 A JPH05340911 A JP H05340911A
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JP
Japan
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heat
sensitive resistance
absolute humidity
humidity sensor
resistance elements
Prior art date
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Pending
Application number
JP27050992A
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English (en)
Inventor
Mitsuyuki Takeda
光之 武田
Kikuo Tsuruga
紀久夫 敦賀
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 感熱抵抗素子の自己発熱効率がよく、消費電
力の低い熱伝導式絶対湿度センサを提供する。 【構成】 感熱抵抗素子1および2は、断熱材より成る
保持台8を介して、それぞれステム5に支持され、か
つ、ワイヤボンディングされたワイヤ3を介して、外部
装置と電気的接続するためのピン4に接続されたもので
ある。また、感熱抵抗素子1(2)は、セラミック基板
11(21)と、基板11(21)に形成され、白金か
ら成る感熱抵抗部12(22)とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、感熱抵抗素子を用い
て、空調器、除湿器、調理器、栽培ハウス等の雰囲気の
水蒸気量を検出する熱伝導式絶対湿度センサに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、空調器、除湿器、調理器、栽培ハ
ウス等での湿度(相対湿度、絶対湿度のどちらでも良
い)の検出制御の要求が高まっている。この要求に応え
るため種々の方式の湿度センサが提案されている。
【0003】図3(a)および(b)は、従来の熱伝導
式絶対湿度センサの構造を示す断面図およびその要部を
示す斜視図である。図3(a)および(b)において、
従来の熱伝導式絶対湿度センサは、感熱抵抗素子10お
よび20と、感熱抵抗素子10および20のワイヤ14
をそれぞれ支持するピン13と、ピン13を指示する支
持するステム5と、湿度を測定しようとする大気(測定
雰囲気)に連通する通気孔71が設けられ、感熱抵抗素
子10、ピン13およびステム5の一面側を覆うキャッ
プ7aと、感熱抵抗素子20、ピン13およびステム5
の一面側を覆うキャップ7bとを有する。キャップ7b
は、極低温(−40℃)にてステム5にかぶせられるこ
とにより、感熱抵抗素子20を乾燥空気(基準雰囲気)
中に封入するものである。このように、キャップ7aと
ステム5とで測定雰囲気を規定する第1の筐体部が、キ
ャップ7bとステム5とで基準雰囲気を規定する第2の
筐体部が形成されている。
【0004】図4は、この熱伝導式絶対湿度センサを含
む電気回路図である。図4において、感熱抵抗素子10
(Rht)と感熱抵抗素子20(Rt )、固定抵抗R1
2、R3 および保護抵抗Rs (ただし、白金抵抗のよ
うに正特性の温度特性を持つ感熱抵抗素子の場合は保護
抵抗Rs は必要無い。)により、ホイートストンブリッ
ジが構成される。ただし、RhtとRt 、および、R1
2 は、その温度−抵抗特性が等しくなければならな
い。感熱抵抗素子20は乾燥雰囲気中に封入されてお
り、感熱抵抗素子10は大気中にさらされている。い
ま、感熱抵抗素子10および20に、図示しない外部装
置から印加電圧Vinが印加されると、感熱抵抗素子10
および20は自己発熱をし、周囲温度よりも高くなる。
感熱抵抗素子10および20の温度は、感熱抵抗素子1
0および20に加わる電力と感熱抵抗素子10および2
0の熱放散により決定されるが、大気中に水蒸気が含ま
れていると、水蒸気が含まれていない場合に対して、水
蒸気の熱伝導が作用して熱放散が大きくなるため、感熱
抵抗素子10の温度は、感熱抵抗素子20よりも低くな
る。このため、固定抵抗R3 の両端に電位差が、即ち、
出力電圧Vout が湿度信号として検出される。このよう
に、感熱抵抗素子10および20の上昇温度差による抵
抗値差に基づいて大気中の絶対湿度を検出することがで
きる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに、熱伝導式絶対湿度センサは、感熱抵抗素子10お
よび20を所定の温度にまで自己発熱させる構成である
ため、効率的に自己発熱させて、センサの低消費電力化
を図ることが所望されている。
【0006】しかし、従来のセンサにおいては、感熱抵
抗素子10および20は、ステム5に支持されたピン1
3にワイヤ14を固着(半田付けあるいは溶接)するこ
とによって電気的接続に加えて、機械的支持がなされる
ため、ワイヤ14には、ある程度の強度が要求される。
例えば、その線径は0.1mm以下にはできなかった。ま
た、ワイヤ14は電気伝導性の点で、銅等の金属からで
きており、熱伝導率が空気や一般の断熱材に比べ3〜4
桁大きい(銅は390W/m・K、空気は0.026W
/m・K、気泡ガラスは0.073〜0.107W/m
・K)。
【0007】このように、従来の熱伝導式絶対湿度セン
サは、ワイヤ14が高熱伝導率の銅から成り、しかも、
比較的大きな線径であるため、ワイヤ14からの熱逃げ
が比較的大きく、自己発熱の効率が悪いという欠点があ
る。
【0008】本発明の課題は、熱伝導式絶対湿度センサ
において、感熱抵抗素子の自己発熱効率を向上させ、低
消費電力化をはかることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、湿度を
測定しようとする測定雰囲気を規定する第1の筐体内に
配された第1の感熱抵抗素子と、所定の湿度を有する基
準雰囲気を規定する第2の筐体内に配された第2の感熱
抵抗素子とを備え、該第1および第2の感熱抵抗素子は
実質的に同一の抵抗特性を有するものであって、前記第
1および第2の筐体外に配された外部装置から前記第1
および第2の感熱抵抗素子それぞれに等しい電流量の電
流を流し、該第1および第2の感熱抵抗素子を自己発熱
させ、該第1および第2の感熱抵抗素子の上昇温度差に
よる該第1および第2の感熱抵抗素子の抵抗値差に基づ
いて前記測定雰囲気の湿度を検出する熱伝導式絶対湿度
センサにおいて、前記第1および第2の感熱抵抗素子
は、断熱材より成る保持部材を介して、それぞれ前記第
1および第2の筐体に支持され、かつ、ワイヤボンディ
ングされたワイヤを介して、前記外部装置と電気的に接
続可能にされたものであることを特徴とする熱伝導式絶
対湿度センサが得られる。
【0010】本発明によればまた、前記第1および第2
の感熱抵抗素子は、セラミックから成る基板と、該基板
に形成され、金属およびセラミックのうち少なくとも一
方から成る感熱抵抗部とを有する前記熱伝導式絶対湿度
センサが得られる。
【0011】本発明によればさらに、前記保持部材は、
少なくとも1本の脚部が介在した形状であることを特徴
とする前記熱伝導式絶対湿度センサが得られる。
【0012】
【作用】本発明においては、外部装置接続用の端子への
ワイヤを、ワイヤボンディング用のワイヤを用いること
により線径を0.05mm以下にした。熱伝導率はワイヤ
の断面積の2乗に比例するため、ワイヤからの熱逃げを
効果的に抑制できた。
【0013】この際、ワイヤだけでは感熱抵抗素子を保
持できなくなるため、感熱抵抗素子とステムとの間に断
熱材から成る感熱抵抗素子保持台を介して固定する。こ
れにより感熱抵抗素子を効率的に所定温度に自己発熱さ
せるときの消費電力を小さくできる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例によ
る熱伝導式絶対湿度センサを説明する。
【0015】図1(a)および(b)は、本実施例によ
る熱伝導式絶対湿度センサを示す断面図およびその要部
を示す斜視図である。尚、図中、従来例と同一または同
様部には、図3と同一の符号を付している。図1におい
て、本熱伝導式絶対湿度センサは、測定雰囲気を規定す
る第1の筐体であるキャップ7aおよびステム5と、基
準雰囲気を規定する第2の筐体であるキャップ7bおよ
びステム5とを有する。キャップ7aには通気孔71が
形成され、キャップ7a内と大気とは連通している。他
方、キャップ7b内には、規準雰囲気として乾燥空気が
封入されている。また、キャップ7aおよび7b内に
は、それぞれ感熱抵抗素子1および2が、断熱材から成
る保持台8を介してステム5に取り付けられている。感
熱抵抗素子1(2)は、セラミック基板11(21)
と、セラミック基板11(21)上に形成され、白金か
ら成る感熱抵抗部12(22)とを有する。また、両ス
テム5にはピン4がそれぞれ2本嵌挿されていて、感熱
抵抗部12(22)の端部とワイヤ3により接続されて
いる。
【0016】次に、本センサを、その製造方法に即し
て、さらに詳細に説明する。
【0017】セラミック基板11(21)上に、スパ
ッタ法等により白金から成る感熱抵抗部12(22)を
形成し、感熱抵抗素子1(2)とする。尚、両感熱抵抗
素子は同一の抵抗特性とする。
【0018】感熱抵抗素子1および2それぞれを、断
熱材(例えば、気泡ガラス、フェライト等のセラミク
ス、気泡コンクリートまたは発泡性プラスチック等)か
ら成る保持台8を介して、接着剤(例えば、ガラス、無
機性接着材または比較的高温にて使用可能なポリイミド
系の接着剤等)を用いて、異なるステム5上に固定す
る。
【0019】感熱抵抗部12(22)の端部と、ステ
ム5に嵌挿されたピン4とを、ワイヤ3(線径は0.0
5mm以下)をワイヤボンディングにより接続する。
【0020】一方のステム5にキャップ7aを、他方
のステム5に極低温(−40℃)にてキャップ7bを覆
蓋する。
【0021】尚、保持台8の形状は、少なくとも1本の
脚部が介在した形状、即ち、感熱抵抗素子1(または
2)とステム5との間に空間部の形成される形状として
もよい。これにより、保持台を介した放熱路の断面積を
小さくすることができ、感熱抵抗素子をさらに効率よく
自己発熱させることができる。図2(a)〜(e)はそ
れぞれ、少なくとも1本の脚部が介在した形状の保持台
81〜85を示す斜視図である。図2(a)〜(e)に
おいて、保持台81〜85はそれぞれ、脚部811,8
21,831,841,851を有している。保持台8
1〜85を、図1(a)および(b)に示した熱伝導式
絶対湿度センサの保持台8にかえて用いれば、感熱抵抗
素子1(または2)とステム5との間に空間部が形成さ
れ、保持台を経由する放熱を抑えることが可能である。
【0022】以上のようにして、熱伝導式絶対湿度セン
サが製造された。得られた熱伝導式絶対湿度センサは、
図4に示す電気回路に組み込むことで、従来例と同様に
湿度検出が行える。即ち、感熱抵抗素子2は乾燥雰囲気
中に封入されており、感熱抵抗素子1は大気中にさらさ
れている。いま、感熱抵抗素子1および2に、図示しな
い外部装置から印加電圧Vinが印加されると、感熱抵抗
素子1および2は自己発熱をし、周囲温度よりも高くな
る。感熱抵抗素子1および2の温度は、感熱抵抗素子1
および2に加わる電力と感熱抵抗素子1および2の熱放
散により決定されるが、大気中に水蒸気が含まれている
と、水蒸気が含まれていない場合に対して、水蒸気の熱
伝導が作用して熱放散が大きくなるため、感熱抵抗素子
1の温度は、感熱抵抗素子2よりも低くなる。このた
め、固定抵抗R3 の両端に電位差が、即ち、出力電圧V
out が湿度信号として検出される。このように、感熱抵
抗素子1および2の上昇温度差による抵抗値差に基づい
て大気中の絶対湿度を検出することができる。
【0023】尚、本実施例において、感熱抵抗部の材質
は白金だけではなく、温度によって抵抗が変化するその
他の金属及びセラミック等の材料を用いることができ
る。また、形成法は、スパッタ法以外の蒸着法や印刷焼
結による薄膜及び厚膜形成法を用いてもよい。
【0024】
【発明の効果】本発明による熱伝導式絶対温度センサ
は、第1および第2の感熱抵抗素子が、断熱材より成る
保持部材を介して筐体に支持され、かつ、ワイヤボンデ
ィングされたワイヤを介して、外部装置と電気的に接続
可能にされたものであるため、感熱抵抗素子を効率よく
自己発熱させることができ、センサとしての低消費電力
化が実現できる。
【0025】また、第1および第2の感熱抵抗素子を、
セラミックから成る基板と、この基板に形成され、金属
およびセラミックのうち少なくとも一方から成る感熱抵
抗部とで構成すれば、センサの信頼性の向上およびワイ
ヤボンディングの作業性の向上が期待できる。
【0026】さらに、保持部材を少なくとも1本の脚部
が介在した形状とすれば、保持部材を伝導して筐体から
放熱することを防止でき、感熱抵抗素子をさらに効率よ
く自己発熱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による熱伝導式絶対湿度セン
サの、(a)は断面図、(b)はその要部の斜視図であ
る。
【図2】(a)〜(e)は、図1に示す熱伝導式絶対湿
度センサの保持台の変形例を示す斜視図である。
【図3】従来例による熱伝導式絶対湿度センサの、
(a)は断面図、(b)はその要部の斜視図である。
【図4】本発明および従来例による熱伝導式絶対湿度セ
ンサが用いられる電気回路図である。
【符号の説明】
1、2、10、20 感熱抵抗素子 3、14 ワイヤ 4、13 ピン 5 ステム 7a、7b キャップ 8 保持台 11、21 セラミック基板 12、22 感熱抵抗部 71 通気孔 81〜85 保持台 811、821、831、841、851 脚部 Vin 印加電圧 Vout 出力電圧 Rht、Rt 感熱抵抗 R1 、R2 、R3 固定抵抗 Rs 保護抵抗

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 湿度を測定しようとする測定雰囲気を規
    定する第1の筐体内に配された第1の感熱抵抗素子と、
    所定の湿度を有する基準雰囲気を規定する第2の筐体内
    に配された第2の感熱抵抗素子とを備え、該第1および
    第2の感熱抵抗素子は実質的に同一の抵抗特性を有する
    ものであって、前記第1および第2の筐体外に配された
    外部装置から前記第1および第2の感熱抵抗素子それぞ
    れに等しい電流量の電流を流し、該第1および第2の感
    熱抵抗素子を自己発熱させ、該第1および第2の感熱抵
    抗素子の上昇温度差による該第1および第2の感熱抵抗
    素子の抵抗値差に基づいて前記測定雰囲気の湿度を検出
    する熱伝導式絶対湿度センサにおいて、前記第1および
    第2の感熱抵抗素子は、断熱材より成る保持部材を介し
    て、それぞれ前記第1および第2の筐体に支持され、か
    つ、ワイヤボンディングされたワイヤを介して、前記外
    部装置と電気的に接続可能にされたものであることを特
    徴とする熱伝導式絶対湿度センサ。
  2. 【請求項2】 前記第1および第2の感熱抵抗素子は、
    セラミックから成る基板と、該基板に形成され、金属お
    よびセラミックのうち少なくとも一方から成る感熱抵抗
    部とを有する請求項1記載の熱伝導式絶対湿度センサ。
  3. 【請求項3】 前記保持部材は、少なくとも1本の脚部
    が介在した形状であることを特徴とする請求項1または
    2記載の熱伝導式絶対湿度センサ。
JP27050992A 1992-04-06 1992-10-08 熱伝導式絶対湿度センサ Pending JPH05340911A (ja)

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JP27050992A JPH05340911A (ja) 1992-04-06 1992-10-08 熱伝導式絶対湿度センサ

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JP4-83892 1992-04-06
JP8389292 1992-04-06
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008039431A (ja) * 2006-08-01 2008-02-21 Denso Corp 湿度検出装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04120450A (ja) * 1990-09-10 1992-04-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 結露検知装置

Patent Citations (1)

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JPH04120450A (ja) * 1990-09-10 1992-04-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 結露検知装置

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Legal Events

Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19960723