JPH053973Y2 - - Google Patents
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- JPH053973Y2 JPH053973Y2 JP1985069020U JP6902085U JPH053973Y2 JP H053973 Y2 JPH053973 Y2 JP H053973Y2 JP 1985069020 U JP1985069020 U JP 1985069020U JP 6902085 U JP6902085 U JP 6902085U JP H053973 Y2 JPH053973 Y2 JP H053973Y2
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Landscapes
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
- 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
【考案の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本考案は、金属酸化物焼結コイルの抵抗値が、
被測定雰囲気の湿度の増加に対応して減少するよ
うに測定回路を形成して、湿度を測定する湿度検
出装置に関する。
被測定雰囲気の湿度の増加に対応して減少するよ
うに測定回路を形成して、湿度を測定する湿度検
出装置に関する。
（従来の技術）
金属酸化物焼結体を用いて湿度を検出する素子
が知られている。
が知られている。
第５図は従来の金属酸化物焼結体を用いた湿度
検出器の構成例を示す平面図、側断面図および底
面図である。
検出器の構成例を示す平面図、側断面図および底
面図である。
アルミナ等の基板１９の一面に、マグネタイト
系、ニツケルフエライト系、酸化バナジウム系、
マグネシウム・スピネル系等の金属酸化物１８が
焼結されている。
系、ニツケルフエライト系、酸化バナジウム系、
マグネシウム・スピネル系等の金属酸化物１８が
焼結されている。
この金属酸化物１８の表面に金や白金等の腐蝕
し難い金属から成る電極２０が形成されている。
し難い金属から成る電極２０が形成されている。
前記のような湿度検出器における応答速度は、
吸着（湿度が上昇）の場合は、10秒程度までで比
較的速い。
吸着（湿度が上昇）の場合は、10秒程度までで比
較的速い。
水分の離脱（湿度が下降）の場合は、１分以
上、数時間に及ぶ。そのためにヒステリシスが大
きく、湿度変化の早い環境において、正確な検出
をすることは、不可能であつた。特に金属酸化物
１８の表面に汚れが付着した場合は、水分の完全
な離脱は不可能であり、再現性に乏しい。
上、数時間に及ぶ。そのためにヒステリシスが大
きく、湿度変化の早い環境において、正確な検出
をすることは、不可能であつた。特に金属酸化物
１８の表面に汚れが付着した場合は、水分の完全
な離脱は不可能であり、再現性に乏しい。
そのため水分の離脱を促すために、第５図ｂ，
ｃで示すように、基板１９の裏面にヒータ回路２
１を印刷し、必要時に通電加熱により、水分の離
脱を促進し、応答速度を短縮するという方法が行
われている。このようにヒータ回路２１を設ける
ことにより、応答速度も数十秒と短縮することが
できる。
ｃで示すように、基板１９の裏面にヒータ回路２
１を印刷し、必要時に通電加熱により、水分の離
脱を促進し、応答速度を短縮するという方法が行
われている。このようにヒータ回路２１を設ける
ことにより、応答速度も数十秒と短縮することが
できる。
また、金属酸化物表面の汚れについては、湿度
検出器の周囲にカンタル・ヒータを設ける構成が
提案され、実施されている。
検出器の周囲にカンタル・ヒータを設ける構成が
提案され、実施されている。
前記カンタル・ヒータを一定時間ごとに450℃
程度に加熱することにより、金属酸化物表面の汚
れを燃焼させて除去することができる。
程度に加熱することにより、金属酸化物表面の汚
れを燃焼させて除去することができる。
（考案が解決しようとする問題点）
民生機器の分野や工業プロセスの制御の分野で
小形で取り扱いが簡単で、精度の良い湿度検出装
置を使用したいという強い要請がある。
小形で取り扱いが簡単で、精度の良い湿度検出装
置を使用したいという強い要請がある。
前記従来の金属酸化物焼結体を用いた湿度検出
器は、加熱やクリーニングの構造が複雑である。
器は、加熱やクリーニングの構造が複雑である。
また応答速度にも問題がありヒステリシスも十
分に小さいとは言い難い。
分に小さいとは言い難い。
本考案の目的は、金属酸化物焼結体を用いた湿
度検出素子を用い、構造が簡単でクリーニングが
不要であり、応答速度が速くヒステリシスの小さ
い、湿度検出装置を提供することにある。
度検出素子を用い、構造が簡単でクリーニングが
不要であり、応答速度が速くヒステリシスの小さ
い、湿度検出装置を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
前記目的を達成するために、本考案による湿度
検出装置は、 Cr2O345から55重量％に、TiO2，ZrO2，T2O3，
NiOよりなる群の中から一種の金属酸化物を混合
するか またはCr2O335から30重量％に、TiO2，ZrO2，
Y2O3，NiOよりなる群の中から２種の金属酸化
物をそれぞれ30から35重量％混合したもののいず
れかを、高温で酸化し難い金属線コイル表面に焼
結した金属酸化物焼結コイルを感湿部とする湿度
検出素子と、 前記湿度検出素子と温度係数の絶対値や熱放散
定数が一致または近似する抵抗素子である温度補
償素子と、 前記湿度検出素子と温度補償素子をそれぞれブ
リツジ辺とするブリツジ回路とからなり、 前記湿度検出素子と温度補償素子とがブリツジ
の電源により加熱されているときに被測定雰囲気
の湿度により前記湿度検出素子の抵抗値が降下さ
せられることにより前記ブリツジ出力の変化を検
出することにより湿度を検出するように構成され
ている。
検出装置は、 Cr2O345から55重量％に、TiO2，ZrO2，T2O3，
NiOよりなる群の中から一種の金属酸化物を混合
するか またはCr2O335から30重量％に、TiO2，ZrO2，
Y2O3，NiOよりなる群の中から２種の金属酸化
物をそれぞれ30から35重量％混合したもののいず
れかを、高温で酸化し難い金属線コイル表面に焼
結した金属酸化物焼結コイルを感湿部とする湿度
検出素子と、 前記湿度検出素子と温度係数の絶対値や熱放散
定数が一致または近似する抵抗素子である温度補
償素子と、 前記湿度検出素子と温度補償素子をそれぞれブ
リツジ辺とするブリツジ回路とからなり、 前記湿度検出素子と温度補償素子とがブリツジ
の電源により加熱されているときに被測定雰囲気
の湿度により前記湿度検出素子の抵抗値が降下さ
せられることにより前記ブリツジ出力の変化を検
出することにより湿度を検出するように構成され
ている。
なお、特開昭53−102798号ガス検知器の製造方
法の発明には、本考案に係る湿度検出素子と共通
する構造のガス検出器が示されている。この発明
に係るガス検出器は、検出素子に可燃性ガスが接
触すると、その触媒作用によりガスの燃焼が促進
され、前記素子の抵抗値が増大することを利用し
てガスを検出するものである。
法の発明には、本考案に係る湿度検出素子と共通
する構造のガス検出器が示されている。この発明
に係るガス検出器は、検出素子に可燃性ガスが接
触すると、その触媒作用によりガスの燃焼が促進
され、前記素子の抵抗値が増大することを利用し
てガスを検出するものである。
しかしながら、本考案による湿度検出装置は、
前述するようにコイルのブリツジの電源により加
熱される湿度検出素子の抵抗値が被測定雰囲気の
湿度により降下させられることを検出するもので
あるから、動作機構を全く異にするものである。
前述するようにコイルのブリツジの電源により加
熱される湿度検出素子の抵抗値が被測定雰囲気の
湿度により降下させられることを検出するもので
あるから、動作機構を全く異にするものである。
したがつて同様にブジツジを構成すると出力は
逆方向に現れる。
逆方向に現れる。
（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。
説明する。
第１図は、本考案による湿度検出装置に用いる
湿度検出素子の実施例を示す図である。
湿度検出素子の実施例を示す図である。
湿度検出素子７は絶縁物のステム３に植立され
た端子ピン４および５に両端が接続された金属線
コイル１に金属酸化物焼結体２を設けて構成され
ている。
た端子ピン４および５に両端が接続された金属線
コイル１に金属酸化物焼結体２を設けて構成され
ている。
前記金属酸化物焼結体２の表面が測定対象雰囲
気に触れるように孔のあいたキヤツプ６を被せて
ある。
気に触れるように孔のあいたキヤツプ６を被せて
ある。
金属線コイル１として白金線を用い、線径0.05
mm、コイル径0.5mm、巻数10回のものを使用した。
mm、コイル径0.5mm、巻数10回のものを使用した。
なおこの金属線として、白金同様に白金イリジ
ユーム等の高温で酸化し難い金属線を使用するこ
とができる。
ユーム等の高温で酸化し難い金属線を使用するこ
とができる。
金属酸化物焼結体２の素材として、次の〜
の各種配合を用意し、これらを純水で溶き、直接
前記白金コイル１に塗布し、自然乾燥の後、約
1000℃で仮焼して、５種類の感湿部を形成する。
の各種配合を用意し、これらを純水で溶き、直接
前記白金コイル１に塗布し、自然乾燥の後、約
1000℃で仮焼して、５種類の感湿部を形成する。
Cr2O3：TiO2＝１：１（重量比）
Cr2O3：ZrO2＝１：１
Cr2O3：Y2O3＝１：１
Cr2O3：NiO＝１：１
Cr2O3：TiO2：ZrO2＝１：１：１
この感湿部をステム３の取り付け端子４，５の
上端に電気熔接等で取り付けた後、白金コイル１
に通電して白金コイル１の平均温度を1250℃に保
ち、金属酸化物２を強固に焼結させる。
上端に電気熔接等で取り付けた後、白金コイル１
に通電して白金コイル１の平均温度を1250℃に保
ち、金属酸化物２を強固に焼結させる。
ついで前記ステム３に孔のあいたキヤツプ６を
封着し、湿度検出素子７を形成する。
封着し、湿度検出素子７を形成する。
このようにして形成された湿度検出素子７を第
２図のブリツジ回路に組み込み湿度検出装置を形
成する。
２図のブリツジ回路に組み込み湿度検出装置を形
成する。
温度補償素子８は、湿度検出素子７と、温度係
数や熱放散定数が一致していることが好ましい。
数や熱放散定数が一致していることが好ましい。
そのためこの実施例では、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同様の工
程で素子を構成し、露点約−70℃の乾燥空気中で
素子を密封キヤツプで封着する。
の金属酸化物２を強固に焼結させるまで同様の工
程で素子を構成し、露点約−70℃の乾燥空気中で
素子を密封キヤツプで封着する。
前記素子は湿度検出素子７と同様に５種類用意
し、それぞれ対応する温度補償素子８と湿度検出
素子７をブリツジの要素としてブリツジ回路を形
成する。
し、それぞれ対応する温度補償素子８と湿度検出
素子７をブリツジの要素としてブリツジ回路を形
成する。
抵抗９，１０はブリツジ回路の辺を構成する抵
抗、１１は電源、１２，１３はブリツジの出力端
子である。
抗、１１は電源、１２，１３はブリツジの出力端
子である。
この実施例において電源１１は4.7Vでありブ
リツジ回路には、約240mAの電流が供給され、
湿度検出素子７および温度補償素子８の白金コイ
ル１は約400℃に加熱されている。
リツジ回路には、約240mAの電流が供給され、
湿度検出素子７および温度補償素子８の白金コイ
ル１は約400℃に加熱されている。
このとき湿度検出素子７と温度補償素子８は均
熱板等により熱的にリンクされるよう配置されて
いる。抵抗９，１０は各々1kΩである。
熱板等により熱的にリンクされるよう配置されて
いる。抵抗９，１０は各々1kΩである。
このような湿度検出装置において、前記の材
料を用いた湿度検出素子７と温度補償素子８を用
いた、ブリツジ回路の出力を第４図に示す。
料を用いた湿度検出素子７と温度補償素子８を用
いた、ブリツジ回路の出力を第４図に示す。
第４図中、曲線Ａ，Ｂ，Ｃは温度が各々20℃、
80℃、100℃のときの特性である。第４図から、
湿度検出素子７の抵抗値は湿度の増加に対してが
減少していることがわかる。
80℃、100℃のときの特性である。第４図から、
湿度検出素子７の抵抗値は湿度の増加に対してが
減少していることがわかる。
そして動作温度が約400℃という高温において
も金属酸化物焼結体の水蒸気吸着による電気伝導
度の増大が顕著である。
も金属酸化物焼結体の水蒸気吸着による電気伝導
度の増大が顕著である。
空気より熱伝導率の悪い水蒸気が、湿度検出素
子７を保温し抵抗値を増大させようとする作用よ
り勝つている。
子７を保温し抵抗値を増大させようとする作用よ
り勝つている。
前記各試料により構成したブリツジの温度80
℃、絶対湿度240g／m3一定としたときのブリツ
ジ出力は次のとおりである。
℃、絶対湿度240g／m3一定としたときのブリツ
ジ出力は次のとおりである。
40.0mV（第４図の曲線Ｂの一点に対応）
38.5mV、 47.5mV、 31.0mV、
43.0mV 第２図において最初に抵抗９，１０を各々1kΩ
にしてゼロ・バランスをとつた後、温度変化によ
るゼロ・バランスのドリフトは±1mV程度であ
り、温度補償の効果は顕著であるとともに、ブリ
ツジ出力の温度依存性も極めて少ないことがわか
る。
38.5mV、 47.5mV、 31.0mV、
43.0mV 第２図において最初に抵抗９，１０を各々1kΩ
にしてゼロ・バランスをとつた後、温度変化によ
るゼロ・バランスのドリフトは±1mV程度であ
り、温度補償の効果は顕著であるとともに、ブリ
ツジ出力の温度依存性も極めて少ないことがわか
る。
応答速度を各試料について測定した結果、水蒸
気の吸着時は７〜11秒、離脱時は９〜15秒と速
く、吸脱着の時間差も少ない。
気の吸着時は７〜11秒、離脱時は９〜15秒と速
く、吸脱着の時間差も少ない。
前記温度補償素子８は金属酸化物を焼結してい
ない白金線やニツケル線から成る単なる抵抗測温
体でも実現可能である。このとき、湿度検出素子
７と、温度係数や熱放散定数を一致させる必要が
ある。
ない白金線やニツケル線から成る単なる抵抗測温
体でも実現可能である。このとき、湿度検出素子
７と、温度係数や熱放散定数を一致させる必要が
ある。
さらに、前記温度補償素子８はサーミスタのよ
うな負の温度係数をもつた抵抗測温体でも実現可
能である。第３図は、JIS−Ｃ−1611に示される
合成抵抗式サーミスタ測温体の一例を示す。図に
おいて、１４はサーミスタ、１５，１６，１７は
抵抗である。
うな負の温度係数をもつた抵抗測温体でも実現可
能である。第３図は、JIS−Ｃ−1611に示される
合成抵抗式サーミスタ測温体の一例を示す。図に
おいて、１４はサーミスタ、１５，１６，１７は
抵抗である。
第３図に示す回路で任意のサーミスタは所定の
温度範囲で白金測温体と、温度係数の絶対値が等
しい測温体を得ることができる。
温度範囲で白金測温体と、温度係数の絶対値が等
しい測温体を得ることができる。
但し符号は負であるから前記合成抵抗式サーミ
スタ測温体を第２図のブリツジ回路の抵抗１０の
位置に接続し、温度補償素子８の位置には抵抗を
接続すればその作用は全く同じである。
スタ測温体を第２図のブリツジ回路の抵抗１０の
位置に接続し、温度補償素子８の位置には抵抗を
接続すればその作用は全く同じである。
（考案の効果）
以上説明したように本考案によれば、Cr2O3に
TiO2，ZrO2，Y2O3，NiOよりなる群の中から少
なくとも一種の金属酸化物を混合し、高温で酸化
し難い金属線コイルを焼結し、孔のあいたケース
に封入し湿度検出素子とし、温度補償素子ととも
にブリツジに組み込み、通電によりコイルを例え
ば、約400℃で動作させるので以下の効果が得ら
れる。
TiO2，ZrO2，Y2O3，NiOよりなる群の中から少
なくとも一種の金属酸化物を混合し、高温で酸化
し難い金属線コイルを焼結し、孔のあいたケース
に封入し湿度検出素子とし、温度補償素子ととも
にブリツジに組み込み、通電によりコイルを例え
ば、約400℃で動作させるので以下の効果が得ら
れる。
(1) 水分の吸脱着が容易で応答速度が速い。
(2) 動作温度が高く汚れは常に燃焼してしまうの
で、特別なクリーニングの必要はなく、再現性
のよい検出を行うことができる。
で、特別なクリーニングの必要はなく、再現性
のよい検出を行うことができる。
(3) 絶対湿度に対するブリツジ出力の温度依存性
が極めて少ない。
が極めて少ない。
(4) 構造が簡単であり小形化、低廉化が可能であ
る。
る。
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装置の実施例を示
す回路図である。第３図は、温度補償素子として
使用される合成抵抗式サーミスタ測温体の構成を
示す回路図である。第４図は、本考案による実施
例装置の出力特性を示すグラフである。第５図
は、従来の湿度検出素子の構成例を示す平面図、
断面図および底面図である。 １……金属線コイル、２……金属酸化物焼結
体、３……ステム、４，５……端子、６……孔の
あいたキヤツプ、７……湿度検出素子、８……温
度補償素子、９，１０……抵抗、１１……電源、
１２，１３……出力端子、１４……サーミスタ、
１５，１６，１７……抵抗。
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装置の実施例を示
す回路図である。第３図は、温度補償素子として
使用される合成抵抗式サーミスタ測温体の構成を
示す回路図である。第４図は、本考案による実施
例装置の出力特性を示すグラフである。第５図
は、従来の湿度検出素子の構成例を示す平面図、
断面図および底面図である。 １……金属線コイル、２……金属酸化物焼結
体、３……ステム、４，５……端子、６……孔の
あいたキヤツプ、７……湿度検出素子、８……温
度補償素子、９，１０……抵抗、１１……電源、
１２，１３……出力端子、１４……サーミスタ、
１５，１６，１７……抵抗。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 (1) Cr2O345から55重量％に、TiO2，ZrO2，Y2
O3，NiOよりなる群の中から一種の金属酸化
物を混合するか またはCr2O335から30重量％に、TiO2，
ZrO2，Y2O3，NiOよりなる群の中から２種の
金属酸化物をそれぞれ30から35重量％混合した
もののいずれかを、高温で酸化し難い金属線コ
イル表面に焼結した金属酸化物焼結コイルを感
湿部とする湿度検出素子と、 前記湿度検出素子と温度係数の絶対値や熱放
散定数が一致または近似する抵抗素子である温
度補償素子と、 前記湿度検出素子と温度補償素子をそれぞれ
ブリツジ辺とするブリツジ回路とからなり、 前記湿度検出素子と温度補償素子とがブリツ
ジの電源により加熱されているときに被測定雰
囲気の湿度により前記湿度検出素子の抵抗値が
降下させられることにより前記ブリツジ出力の
変化を検出することにより湿度を検出するよう
に構成した湿度検出装置。 (2) 前記温度補償素子は、湿度検出素子と同一の
金属酸化物焼結コイルを乾燥空気を入れて密封
し、被測定雰囲気の温度に前記湿度検出素子と
同じ影響を受けるようにした実用新案登録請求
の範囲第１項記載の湿度検出装置。 (3) 前記温度補償素子は、湿度検出素子と絶対値
が同一の温度係数である抵抗測温体である実用
新案登録請求の範囲第１項記載の湿度検出装
置。 (4) 前記高温で酸化し難い金属線コイルは、白金
または白金イリジユーム合金である実用新案登
録請求の範囲第１項記載の湿度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985069020U JPH053973Y2 (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985069020U JPH053973Y2 (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61184957U JPS61184957U (ja) | 1986-11-18 |
| JPH053973Y2 true JPH053973Y2 (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=30604303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985069020U Expired - Lifetime JPH053973Y2 (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH053973Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4793181A (en) * | 1987-06-02 | 1988-12-27 | Djorup Robert Sonny | Constant temperature sorption hygrometer |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5178393A (ja) * | 1974-12-28 | 1976-07-07 | New Cosmos Electric Co | Netsusengatagasukenshutsuhohooyobisonosochi |
| JPS53102798A (en) * | 1977-02-21 | 1978-09-07 | Shibaura Denshi Seisakushiyo K | Manufacture of gas sensor |
| JPS5439197A (en) * | 1977-09-02 | 1979-03-26 | Shibaura Denshi Seisakushiyo K | Method of making gas detector |
-
1985
- 1985-05-10 JP JP1985069020U patent/JPH053973Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5178393A (ja) * | 1974-12-28 | 1976-07-07 | New Cosmos Electric Co | Netsusengatagasukenshutsuhohooyobisonosochi |
| JPS53102798A (en) * | 1977-02-21 | 1978-09-07 | Shibaura Denshi Seisakushiyo K | Manufacture of gas sensor |
| JPS5439197A (en) * | 1977-09-02 | 1979-03-26 | Shibaura Denshi Seisakushiyo K | Method of making gas detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61184957U (ja) | 1986-11-18 |
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