JPH06242048A - 熱伝導式絶対湿度センサ - Google Patents
熱伝導式絶対湿度センサInfo
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- JPH06242048A JPH06242048A JP5487293A JP5487293A JPH06242048A JP H06242048 A JPH06242048 A JP H06242048A JP 5487293 A JP5487293 A JP 5487293A JP 5487293 A JP5487293 A JP 5487293A JP H06242048 A JPH06242048 A JP H06242048A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 一方が低湿度の基準雰囲気中に密封された感
熱抵抗素子と計測する雰囲気中に設置した感熱抵抗素子
に夫々同じ値の電流を流し、夫々の素子の抵抗値の差よ
り絶対湿度を計測する熱伝導式絶対湿度センサにおい
て、繰り返しの使用による感熱抵抗素子の値に劣化のお
それのない、又絶対値に対する誤差の少ない熱伝導式絶
対湿度センサとする。 【構成】 感湿感熱抵抗素子１、基準感熱抵抗素子２は
高稠密度のセラミック基板１１上に白金薄膜により形成
したもので、感湿感熱抵抗素子１、基準感熱抵抗素子２
をステンレスで作られた０．１ｍｍ以下の厚さの保持台
８で点又は線で感熱抵抗素子を支持し、感熱抵抗部１
２、２２とステム５を支持するピン４との間の接続は線
径が０．０５ｍｍ以下の金属の線３で接続する。
熱抵抗素子と計測する雰囲気中に設置した感熱抵抗素子
に夫々同じ値の電流を流し、夫々の素子の抵抗値の差よ
り絶対湿度を計測する熱伝導式絶対湿度センサにおい
て、繰り返しの使用による感熱抵抗素子の値に劣化のお
それのない、又絶対値に対する誤差の少ない熱伝導式絶
対湿度センサとする。 【構成】 感湿感熱抵抗素子１、基準感熱抵抗素子２は
高稠密度のセラミック基板１１上に白金薄膜により形成
したもので、感湿感熱抵抗素子１、基準感熱抵抗素子２
をステンレスで作られた０．１ｍｍ以下の厚さの保持台
８で点又は線で感熱抵抗素子を支持し、感熱抵抗部１
２、２２とステム５を支持するピン４との間の接続は線
径が０．０５ｍｍ以下の金属の線３で接続する。
Description
【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、栽培ハウス等において使
用する室温ないし２００℃の範囲における雰囲気の湿度
の検出をする熱伝導式絶対湿度センサに関するものであ
る。
て、空調器、除湿器、調理器、栽培ハウス等において使
用する室温ないし２００℃の範囲における雰囲気の湿度
の検出を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
ウス等での室内の湿度（絶対湿度、相対湿度のどちらで
も良い）を検出し湿度を制御する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。図３は、従来の熱伝導式絶対湿度センサの構
造を示し、図３の（ａ）はその断面図、および図３の
（ｂ）はその要部を示す斜視図である。図３の（ａ）お
よび図３の（ｂ）において、従来の熱伝導式絶対湿度セ
ンサは、磁器材のサーミスタからなる感熱抵抗素子１０
と、感熱抵抗素子１０に接続する細線１４をそれぞれ支
持するピン１３と、ピン１３を支持するステム５と、湿
度を測定する大気（測定雰囲気）に連通する通気孔７１
が設けられキャップ７ａに収められた第１の筐体と、感
熱抵抗素子２０、ピン１３およびステム５の一面側とキ
ャップ７ｂで大気が完全に封止された第２の筐体との組
み合わせよりなる。低熱膨張特性金属材のコバール等で
作られたキャップ７ｂは、低温（−４０℃）雰囲気中て
ステム５にかぶせることにり、感熱抵抗素子２０は室温
に於いては絶対湿度が１％以下の乾燥空気中に封入され
基準雰囲気となるものである。このように、大気に連通
する通気孔７１を有するキャップ７ａとステム５とで測
定雰囲気を測定する第１の筐体部と、キャップ７ｂとス
テム５とで基準雰囲気を測定する第２の筐体部が互いに
キャップを接合し形成されている。
ウス等での室内の湿度（絶対湿度、相対湿度のどちらで
も良い）を検出し湿度を制御する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。図３は、従来の熱伝導式絶対湿度センサの構
造を示し、図３の（ａ）はその断面図、および図３の
（ｂ）はその要部を示す斜視図である。図３の（ａ）お
よび図３の（ｂ）において、従来の熱伝導式絶対湿度セ
ンサは、磁器材のサーミスタからなる感熱抵抗素子１０
と、感熱抵抗素子１０に接続する細線１４をそれぞれ支
持するピン１３と、ピン１３を支持するステム５と、湿
度を測定する大気（測定雰囲気）に連通する通気孔７１
が設けられキャップ７ａに収められた第１の筐体と、感
熱抵抗素子２０、ピン１３およびステム５の一面側とキ
ャップ７ｂで大気が完全に封止された第２の筐体との組
み合わせよりなる。低熱膨張特性金属材のコバール等で
作られたキャップ７ｂは、低温（−４０℃）雰囲気中て
ステム５にかぶせることにり、感熱抵抗素子２０は室温
に於いては絶対湿度が１％以下の乾燥空気中に封入され
基準雰囲気となるものである。このように、大気に連通
する通気孔７１を有するキャップ７ａとステム５とで測
定雰囲気を測定する第１の筐体部と、キャップ７ｂとス
テム５とで基準雰囲気を測定する第２の筐体部が互いに
キャップを接合し形成されている。
【０００３】図４は、この熱伝導式絶対湿度センサを形
成するための電気回路図である。図４において、大気中
の温度を検出する感熱抵抗素子１０（以下ＲHTと称す）
と基準雰囲気の湿度となる感熱抵抗素子２０（以下ＲT
と称す）、及び金属皮膜抵抗の固定抵抗Ｒ1、Ｒ2、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
必要ない）により、ホイートストンブリッジを構成す
る。ただし、感熱抵抗素子ＲHTとＲT、および固定抵抗
Ｒ1とＲ2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（ＲT）は乾燥雰囲気中に封入
されており、感熱抵抗素子１０（ＲHT）は大気中にさら
されている。いま、感熱抵抗素子１０（ＲHT）および感
熱抵抗素子２０（ＲT）に、図示しない外部装置から印
加電圧ＶINが印可されると、感熱抵抗素子１０および感
熱抵抗素子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および感熱抵抗素子２０の温度は
感熱抵抗素子１０および２０に加わる電力と感熱抵抗素
子１０および感熱抵抗素子２０の熱放散により決定され
るため、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比して、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（ＲHT）
の温度は、感熱抵抗素子２０（ＲT）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（ＲHT）および感熱抵抗素子２０
（ＲT）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。
成するための電気回路図である。図４において、大気中
の温度を検出する感熱抵抗素子１０（以下ＲHTと称す）
と基準雰囲気の湿度となる感熱抵抗素子２０（以下ＲT
と称す）、及び金属皮膜抵抗の固定抵抗Ｒ1、Ｒ2、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
必要ない）により、ホイートストンブリッジを構成す
る。ただし、感熱抵抗素子ＲHTとＲT、および固定抵抗
Ｒ1とＲ2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（ＲT）は乾燥雰囲気中に封入
されており、感熱抵抗素子１０（ＲHT）は大気中にさら
されている。いま、感熱抵抗素子１０（ＲHT）および感
熱抵抗素子２０（ＲT）に、図示しない外部装置から印
加電圧ＶINが印可されると、感熱抵抗素子１０および感
熱抵抗素子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および感熱抵抗素子２０の温度は
感熱抵抗素子１０および２０に加わる電力と感熱抵抗素
子１０および感熱抵抗素子２０の熱放散により決定され
るため、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比して、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（ＲHT）
の温度は、感熱抵抗素子２０（ＲT）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（ＲHT）および感熱抵抗素子２０
（ＲT）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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】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（ＲHT）および感
熱抵抗素子（ＲT）に電流を流して、測定する大気雰囲
気の温度以上の所定の温度にまで自己発熱させる構成で
あり、例えば大気中の雰囲気が２００℃にもなると密閉
された第２の筐体部の内部温度も４００℃程に上昇し、
又実際使用される場合は昇温と降温が繰り返されたと
き、特性が劣化する（水蒸気の有無による前記第１及び
第２の筐体部の温度変化が一様なために、水蒸気の有無
による感熱抵抗素子（ＲHT）と感熱抵抗素子（ＲT）の
温度差が小さくなる為）。このため感熱抵抗素子
（ＲHT）および感熱抵抗素子（ＲT）のみを効率的に自
己発熱させてセンサの低消費電力化を図ることも検討さ
れている。
導式絶対湿度センサは、感熱抵抗素子（ＲHT）および感
熱抵抗素子（ＲT）に電流を流して、測定する大気雰囲
気の温度以上の所定の温度にまで自己発熱させる構成で
あり、例えば大気中の雰囲気が２００℃にもなると密閉
された第２の筐体部の内部温度も４００℃程に上昇し、
又実際使用される場合は昇温と降温が繰り返されたと
き、特性が劣化する（水蒸気の有無による前記第１及び
第２の筐体部の温度変化が一様なために、水蒸気の有無
による感熱抵抗素子（ＲHT）と感熱抵抗素子（ＲT）の
温度差が小さくなる為）。このため感熱抵抗素子
（ＲHT）および感熱抵抗素子（ＲT）のみを効率的に自
己発熱させてセンサの低消費電力化を図ることも検討さ
れている。
【０００５】しかし、従来の湿度センサにおいては感熱
抵抗素子（ＲHT）および感熱抵抗素子（ＲT）は、ステ
ムに支持されたピンと線で固着（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、線には、ある程度の強度が要求され
る。例えば、その線径は、従来は０．２ｍｍないし０．
１ｍｍの線径のものが使われ、従来の感熱抵抗素子にサ
ーミスタを用いたものでは０．１ｍｍ以下にはできなか
った。さらに感熱抵抗素子（ＲHT）および感熱抵抗素子
（ＲT）の直接発熱する部分（今後、発熱部と記す）に
線が接続されているため、感熱抵抗素子を機械的に支持
する線径の太い線からの熱の逃げが比較的大きい。この
ため、前記第１および第２の筐体部の温度が昇温時と降
温時の変化が大きく繰り返し使用時に特性を劣化させ、
一方、同時に自己発熱の効率が悪いという欠点がある。
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、昇温と降温とを
繰り返しても特性の劣化のない感湿特性の改善と低消費
電力化を図った熱伝導式絶対湿度センサを得るにある。
抵抗素子（ＲHT）および感熱抵抗素子（ＲT）は、ステ
ムに支持されたピンと線で固着（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、線には、ある程度の強度が要求され
る。例えば、その線径は、従来は０．２ｍｍないし０．
１ｍｍの線径のものが使われ、従来の感熱抵抗素子にサ
ーミスタを用いたものでは０．１ｍｍ以下にはできなか
った。さらに感熱抵抗素子（ＲHT）および感熱抵抗素子
（ＲT）の直接発熱する部分（今後、発熱部と記す）に
線が接続されているため、感熱抵抗素子を機械的に支持
する線径の太い線からの熱の逃げが比較的大きい。この
ため、前記第１および第２の筐体部の温度が昇温時と降
温時の変化が大きく繰り返し使用時に特性を劣化させ、
一方、同時に自己発熱の効率が悪いという欠点がある。
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、昇温と降温とを
繰り返しても特性の劣化のない感湿特性の改善と低消費
電力化を図った熱伝導式絶対湿度センサを得るにある。
【０００６】
【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
配置された感湿感熱抵抗素子と、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基準感熱抵
抗素子とを備え、該感湿感熱抵抗素子および基準感熱抵
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、前記感湿感熱抵抗素子及び基準感熱抵抗素子の筐体
外に配置された外部装置から、感湿感熱抵抗素子および
基準感熱抵抗素子それぞれに等しい電流を流し、該感湿
感熱抵抗素子および基準感熱抵抗素子を自己発熱させ、
該感湿感熱抵抗素子および基準感熱抵抗素子の温度上昇
の差による該感湿感熱抵抗素子および基準感熱抵抗素子
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、前記感湿感熱抵抗
素子および基準感熱抵抗素子を、ばね性を有する保持部
材により点あるいは線状に押さえて固定し、該保持部材
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、かつセラミック基板上に配線された両端電極面にワ
イヤボンディングした細線を介して、前記外部装置と電
気的に接続したものであることを特徴とする熱伝導式絶
対湿度センサである。
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
配置された感湿感熱抵抗素子と、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基準感熱抵
抗素子とを備え、該感湿感熱抵抗素子および基準感熱抵
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、前記感湿感熱抵抗素子及び基準感熱抵抗素子の筐体
外に配置された外部装置から、感湿感熱抵抗素子および
基準感熱抵抗素子それぞれに等しい電流を流し、該感湿
感熱抵抗素子および基準感熱抵抗素子を自己発熱させ、
該感湿感熱抵抗素子および基準感熱抵抗素子の温度上昇
の差による該感湿感熱抵抗素子および基準感熱抵抗素子
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、前記感湿感熱抵抗
素子および基準感熱抵抗素子を、ばね性を有する保持部
材により点あるいは線状に押さえて固定し、該保持部材
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、かつセラミック基板上に配線された両端電極面にワ
イヤボンディングした細線を介して、前記外部装置と電
気的に接続したものであることを特徴とする熱伝導式絶
対湿度センサである。
【０００７】即ち本発明は、夫々同一の抵抗特性を有す
る計測する湿度の測定雰囲気を規定する第１の筐体内に
配置された感湿感熱抵抗素子と、絶対湿度が１％以下に
ある基準雰囲気を規定する第２の筐体内に配された基準
感熱抵抗素子とを備え、前記感湿感熱抵抗素子および基
準感熱抵抗素子の筐体外に配された外部装置から前記感
湿感熱抵抗素子および基準感熱抵抗素子にそれぞれ等し
い電流を流して感湿感熱抵抗素子および基準感熱抵抗素
子を自己発熱させ、感湿感熱抵抗素子および基準感熱抵
抗素子の上昇温度の差による感湿感熱抵抗素子および基
準感熱抵抗素子の抵抗値の差により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、前記感
湿感熱抵抗素子および基準感熱抵抗素子は、表面平滑な
稠密度のセラミック基板上に形成した感熱抵抗部からな
り、前記夫々の感熱抵抗素子はばね性を有する保持部材
により点又は線状に押さえられてステム上に固定され、
前記夫々の感熱抵抗素子の感熱抵抗部の両端は径が５０
μｍ以下の細線により夫々ピンに接続されて、感湿感熱
抵抗素子と基準感熱抵抗素子は夫々保持部材を介してそ
れぞれ第１および第２の筐体に支持され外部装置に接続
するよう形成されてなることを特徴とする熱伝導式絶対
湿度センサである。
る計測する湿度の測定雰囲気を規定する第１の筐体内に
配置された感湿感熱抵抗素子と、絶対湿度が１％以下に
ある基準雰囲気を規定する第２の筐体内に配された基準
感熱抵抗素子とを備え、前記感湿感熱抵抗素子および基
準感熱抵抗素子の筐体外に配された外部装置から前記感
湿感熱抵抗素子および基準感熱抵抗素子にそれぞれ等し
い電流を流して感湿感熱抵抗素子および基準感熱抵抗素
子を自己発熱させ、感湿感熱抵抗素子および基準感熱抵
抗素子の上昇温度の差による感湿感熱抵抗素子および基
準感熱抵抗素子の抵抗値の差により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、前記感
湿感熱抵抗素子および基準感熱抵抗素子は、表面平滑な
稠密度のセラミック基板上に形成した感熱抵抗部からな
り、前記夫々の感熱抵抗素子はばね性を有する保持部材
により点又は線状に押さえられてステム上に固定され、
前記夫々の感熱抵抗素子の感熱抵抗部の両端は径が５０
μｍ以下の細線により夫々ピンに接続されて、感湿感熱
抵抗素子と基準感熱抵抗素子は夫々保持部材を介してそ
れぞれ第１および第２の筐体に支持され外部装置に接続
するよう形成されてなることを特徴とする熱伝導式絶対
湿度センサである。
【０００８】
【作用】本発明においては、外部装置へ接続するための
端子へ引き出す線を、ワイヤボンディングに用いる線径
の細い線を用いることにより、発熱部から離れた場所に
線接続することを可能にし、線径も０．０５ｍｍ以下に
することが出来た。熱の逃げは線接続部分の温度と線の
断面積の２乗に比例するため、線からの熱逃げを効率的
に抑制できた。この際、線だけでは感熱抵抗素子を保持
できないため、感熱抵抗素子とステムとの間に、ステム
上に感熱抵抗素子を支持する保持台を設けて固定する。
感熱抵抗素子を保持台で保持する時は、保持台を通して
熱逃げが発生しないように、感熱抵抗素子を支持する部
分は点接触、又は線接触により固定し、感熱抵抗素子を
機械的に支持だけに足りる接触面積を小さくした構造の
保持台とし、感熱抵抗素子の熱が筐体へ逃げないように
した。これ等の条件とすることにより感熱抵抗素子を効
率的に所定温度に保持して自己発熱でき、感湿特性の改
善と低消費電力化を達成した。
端子へ引き出す線を、ワイヤボンディングに用いる線径
の細い線を用いることにより、発熱部から離れた場所に
線接続することを可能にし、線径も０．０５ｍｍ以下に
することが出来た。熱の逃げは線接続部分の温度と線の
断面積の２乗に比例するため、線からの熱逃げを効率的
に抑制できた。この際、線だけでは感熱抵抗素子を保持
できないため、感熱抵抗素子とステムとの間に、ステム
上に感熱抵抗素子を支持する保持台を設けて固定する。
感熱抵抗素子を保持台で保持する時は、保持台を通して
熱逃げが発生しないように、感熱抵抗素子を支持する部
分は点接触、又は線接触により固定し、感熱抵抗素子を
機械的に支持だけに足りる接触面積を小さくした構造の
保持台とし、感熱抵抗素子の熱が筐体へ逃げないように
した。これ等の条件とすることにより感熱抵抗素子を効
率的に所定温度に保持して自己発熱でき、感湿特性の改
善と低消費電力化を達成した。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明による熱伝導式
絶対湿度センサの一実施例を説明する。図１は、本実施
例による熱伝導式絶対湿度センサを示し、図１の（ａ）
は断面図および図１の（ｂ）はその要部を示す外観斜視
図である。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７
ａ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、基準
雰囲気として−４０℃に於て封止した湿度１％以下の乾
燥空気が封入されている。また、キャップ７ａおよびキ
ャップ７ｂ内には、それぞれ感湿感熱抵抗素子１
（ＲHT）および基準感熱抵抗素子（ＲT）２が、保持台
８上に支持されステム５に取り付けられている。図１の
（ｂ）に示すように感湿感熱抵抗素子（ＲHT）（以下感
湿素子と称す）１基準感熱抵抗素子（ＲT）（以下、基
準素子と称す）２は、表面に孔のない調密なセラミック
ス又は溶融アルミナ等のチップのセラミック基板１１、
セラミック基板２１上に形成され、膜厚が０．２μｍな
いし０．６μｍの白金から成る感熱素子１の感熱抵抗部
１２、基準素子２の感熱抵抗部２２とを形成する。感湿
素子１において感熱抵抗部１２、基準素子２において感
熱抵抗部２２が発熱部となる。実施例において、セラミ
ック基板１１は寸法が１．２５ｍｍ×２ｍｍで厚さが
０．２ｍｍないし〜０．６ｍｍの溶融アルミナ基板を使
用し、上面に白金膜により電極６間に蛇行する感熱抵抗
部１２、２２が形成されている。感熱抵抗部１２の抵抗
値は４０Ωに作られている。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、２
２の電極６と径が３０μｍの金線又はアルミニウム線の
線３により接続されている。
絶対湿度センサの一実施例を説明する。図１は、本実施
例による熱伝導式絶対湿度センサを示し、図１の（ａ）
は断面図および図１の（ｂ）はその要部を示す外観斜視
図である。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７
ａ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、基準
雰囲気として−４０℃に於て封止した湿度１％以下の乾
燥空気が封入されている。また、キャップ７ａおよびキ
ャップ７ｂ内には、それぞれ感湿感熱抵抗素子１
（ＲHT）および基準感熱抵抗素子（ＲT）２が、保持台
８上に支持されステム５に取り付けられている。図１の
（ｂ）に示すように感湿感熱抵抗素子（ＲHT）（以下感
湿素子と称す）１基準感熱抵抗素子（ＲT）（以下、基
準素子と称す）２は、表面に孔のない調密なセラミック
ス又は溶融アルミナ等のチップのセラミック基板１１、
セラミック基板２１上に形成され、膜厚が０．２μｍな
いし０．６μｍの白金から成る感熱素子１の感熱抵抗部
１２、基準素子２の感熱抵抗部２２とを形成する。感湿
素子１において感熱抵抗部１２、基準素子２において感
熱抵抗部２２が発熱部となる。実施例において、セラミ
ック基板１１は寸法が１．２５ｍｍ×２ｍｍで厚さが
０．２ｍｍないし〜０．６ｍｍの溶融アルミナ基板を使
用し、上面に白金膜により電極６間に蛇行する感熱抵抗
部１２、２２が形成されている。感熱抵抗部１２の抵抗
値は４０Ωに作られている。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、２
２の電極６と径が３０μｍの金線又はアルミニウム線の
線３により接続されている。
【００１０】次に、本センサをさらに詳細に説明する。 表面を平滑にした溶融アルミナからなるセラミック基
板１１上に、スパッタ法又は蒸着法等により厚さが０．
２μｍないし０．６μｍの白金からなる感熱抵抗部１
２、２２を形成し、抵抗が４０Ωの感湿素子１、基準素
子２とする。尚、夫々の両感熱抵抗素子は同一の抵抗特
性である。 感湿素子１、基準素子２を、厚さが２０μｍないし１
００μｍのステンレスから成る保持台８を介してステム
５上に固定する。感湿素子１、基準素子２を保持台上に
固定するには、感熱抵抗素子からの伝熱を避けるため感
湿素子１、基準素子２と保持台８の接触状態を、点ある
いは線で保持する必要のため、図１の（ｂ）に示す実施
例の形状の他保持台８の形状を図２に示すような形状と
した。図２において、図２の（ａ）は保持台８１の両端
をコ字形に成形してコの字の両端を内側方向へ突起１３
を作り、突起１３によりセラミック基板１１を上下方向
より点で支持するものであり、図２の（ｂ）はセラミッ
ク基板１１を対向２点で、図２の（ｃ）はセラミック基
板１１を４隅で支持する。この時感湿素子１、基準素子
２と保持台８、８１、８２、８３の固定は点あるいは線
状のかしめでおこない、保持台８、８１、８２、８３と
ステム５の固定は溶接あるいは接着剤（例えば、無機系
接着剤またはポリイミド系等の高温用有機接着剤）でお
こなった。 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、細線３（線径は０．０３ｍｍ）を用いワ
イヤボンディングにより接続する。 一方、ステム５に通気孔７１のあるキャップ７ａ
を、他方のステム５に低温（−４０℃）の雰囲気中でに
てキャップ７ｂにより完全に覆蓋する。
板１１上に、スパッタ法又は蒸着法等により厚さが０．
２μｍないし０．６μｍの白金からなる感熱抵抗部１
２、２２を形成し、抵抗が４０Ωの感湿素子１、基準素
子２とする。尚、夫々の両感熱抵抗素子は同一の抵抗特
性である。 感湿素子１、基準素子２を、厚さが２０μｍないし１
００μｍのステンレスから成る保持台８を介してステム
５上に固定する。感湿素子１、基準素子２を保持台上に
固定するには、感熱抵抗素子からの伝熱を避けるため感
湿素子１、基準素子２と保持台８の接触状態を、点ある
いは線で保持する必要のため、図１の（ｂ）に示す実施
例の形状の他保持台８の形状を図２に示すような形状と
した。図２において、図２の（ａ）は保持台８１の両端
をコ字形に成形してコの字の両端を内側方向へ突起１３
を作り、突起１３によりセラミック基板１１を上下方向
より点で支持するものであり、図２の（ｂ）はセラミッ
ク基板１１を対向２点で、図２の（ｃ）はセラミック基
板１１を４隅で支持する。この時感湿素子１、基準素子
２と保持台８、８１、８２、８３の固定は点あるいは線
状のかしめでおこない、保持台８、８１、８２、８３と
ステム５の固定は溶接あるいは接着剤（例えば、無機系
接着剤またはポリイミド系等の高温用有機接着剤）でお
こなった。 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、細線３（線径は０．０３ｍｍ）を用いワ
イヤボンディングにより接続する。 一方、ステム５に通気孔７１のあるキャップ７ａ
を、他方のステム５に低温（−４０℃）の雰囲気中でに
てキャップ７ｂにより完全に覆蓋する。
【００１１】以上のようにして、熱伝導式絶対湿度セン
サを形成した。得られた感湿素子１、基準素子２を、図
３に示す電気回路のＲHTには被測定感熱抵抗素子の感湿
素子を、ＲTには基準となる感熱抵抗素子の基準素子を
接続することにより、従来例と同様に湿度検出が行え
る。尚、本実施例において、感熱抵抗部の材質は白金だ
けでなく、温度により抵抗が変化するその他の金属およ
びセラミック等の材料を用いることができる。薄膜の形
成法には、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良い。また基板にはセラミ
ック基板を用いたがガラス基板でも良く、保持台８には
ステンレスを用いたが、ポリイミド等の高温用有機材料
等、高温用材質であれば不都合はない。
サを形成した。得られた感湿素子１、基準素子２を、図
３に示す電気回路のＲHTには被測定感熱抵抗素子の感湿
素子を、ＲTには基準となる感熱抵抗素子の基準素子を
接続することにより、従来例と同様に湿度検出が行え
る。尚、本実施例において、感熱抵抗部の材質は白金だ
けでなく、温度により抵抗が変化するその他の金属およ
びセラミック等の材料を用いることができる。薄膜の形
成法には、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良い。また基板にはセラミ
ック基板を用いたがガラス基板でも良く、保持台８には
ステンレスを用いたが、ポリイミド等の高温用有機材料
等、高温用材質であれば不都合はない。
【００１２】なお本発明による熱伝導式絶対湿度センサ
の絶対湿度の誤差は２０℃において、±２％、又室温２
０℃から１００℃に温度を急激に上昇した時の追従する
時間を時定数で表示した時、ほぼ１．５秒である。又消
費電力は従来の１／２であり、高温経時変化の値に於
て、サーミスタを使用した従来の熱伝導式絶対湿度セン
サでは８０℃で１０００時間保持した後の絶対湿度の変
化が８％変化したのに対し、本発明の熱伝導式絶対湿度
センサでは特性値の変化は測定誤差範囲内であった。
の絶対湿度の誤差は２０℃において、±２％、又室温２
０℃から１００℃に温度を急激に上昇した時の追従する
時間を時定数で表示した時、ほぼ１．５秒である。又消
費電力は従来の１／２であり、高温経時変化の値に於
て、サーミスタを使用した従来の熱伝導式絶対湿度セン
サでは８０℃で１０００時間保持した後の絶対湿度の変
化が８％変化したのに対し、本発明の熱伝導式絶対湿度
センサでは特性値の変化は測定誤差範囲内であった。
【００１３】
【発明の効果】本発明による熱伝導式絶対湿度センサ
は、湿度を検出する第１感熱抵抗素子の感湿素子、およ
び密閉された第２の感熱抵抗素子の基準素子は平滑に仕
上げた溶融アルミナ上に白金薄膜を形成して作られたも
のであり、感熱抵抗素子は断熱構造のため感熱抵抗素子
との接触面積を小さくした保持部材を介して筐体に支持
されており、かつ、感熱抵抗素子の電極とピンとの間は
細線のワイヤでワイヤボンディングされ接続して外部装
置と電気的に接続可能にされたものであるため、室温な
いし２００度における絶対湿度を正確に測定するための
感熱抵抗素子を効率的に所定温度に自己発熱でき、繰り
返しの昇温、降温が加えられても特性の劣化を生ずるこ
とのない特性の改善と低消費電力化した熱伝導式絶対湿
度センサが実現された。
は、湿度を検出する第１感熱抵抗素子の感湿素子、およ
び密閉された第２の感熱抵抗素子の基準素子は平滑に仕
上げた溶融アルミナ上に白金薄膜を形成して作られたも
のであり、感熱抵抗素子は断熱構造のため感熱抵抗素子
との接触面積を小さくした保持部材を介して筐体に支持
されており、かつ、感熱抵抗素子の電極とピンとの間は
細線のワイヤでワイヤボンディングされ接続して外部装
置と電気的に接続可能にされたものであるため、室温な
いし２００度における絶対湿度を正確に測定するための
感熱抵抗素子を効率的に所定温度に自己発熱でき、繰り
返しの昇温、降温が加えられても特性の劣化を生ずるこ
とのない特性の改善と低消費電力化した熱伝導式絶対湿
度センサが実現された。
【図１】本発明による熱伝導式絶対湿度センサの一実施
例を示し、図１の（ａ）は断面図、図１の（ｂ）はその
要部を示す外観斜視図。
例を示し、図１の（ａ）は断面図、図１の（ｂ）はその
要部を示す外観斜視図。
【図２】感熱抵抗素子を保持する各種保持台を示す外観
斜視図で、図２の（ａ）は感熱抵抗素子を保持台に形成
した突起により支持する外観斜視図、図２の（ｂ）は感
熱抵抗素子の対角線の２隅で保持する保持台を示す外観
斜視図、図２の（ｃ）は感熱抵抗素子の４隅で保持する
保持台を示す外観斜視図。
斜視図で、図２の（ａ）は感熱抵抗素子を保持台に形成
した突起により支持する外観斜視図、図２の（ｂ）は感
熱抵抗素子の対角線の２隅で保持する保持台を示す外観
斜視図、図２の（ｃ）は感熱抵抗素子の４隅で保持する
保持台を示す外観斜視図。
【図３】従来例による熱伝導式絶対湿度センサを示す図
で、図３の（ａ）は断面図、図３の（ｂ）はその要部の
外観斜視図。
で、図３の（ａ）は断面図、図３の（ｂ）はその要部の
外観斜視図。
【図４】本発明および従来例による熱伝導式絶対湿度セ
ンサが用いる検出回路図。
ンサが用いる検出回路図。
１ 感湿感熱抵抗素子 ２ 基準感熱抵抗素子 ３ 線 ４、１３ ピン ５ ステム ６ 電極 ７ａ、７ｂ キャップ ８ 保持台 ８ａ 保持部材 １０、２０ 感熱抵抗素子 １１、２１ セラミック基板 １２、２２ 感熱抵抗部 １４ 細線 ７１ 通気孔 ８１、８２、８３ 保持台 ＶIN 印加電圧 ＶOUT 出力電圧 ＲT 基準感熱抵抗素子 ＲHT 感湿感熱抵抗素子 Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3 固定抵抗 Ｒs 保護抵抗
Claims (1)
- 【請求項１】 夫々同一の抵抗特性を有する計測する湿
度の測定雰囲気を規定する第１の筐体内に配置された感
湿感熱抵抗素子と、絶対湿度が１％以下にある基準雰囲
気を規定する第２の筐体内に配された基準感熱抵抗素子
とを備え、前記感湿感熱抵抗素子および基準感熱抵抗素
子の筐体外に配された外部装置から前記感湿感熱抵抗素
子および基準感熱抵抗素子にそれぞれ等しい電流を流し
て感湿感熱抵抗素子および基準感熱抵抗素子を自己発熱
させ、感湿感熱抵抗素子および基準感熱抵抗素子の上昇
温度の差による感湿感熱抵抗素子および基準の感熱抵抗
素子の抵抗値の差により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、前記感湿感熱抵抗素子
および基準感熱抵抗素子は表面平滑な高い稠密度を有す
るセラミック基板上に形成した感熱抵抗部からなり、前
記２種の感熱抵抗素子はばね性を有する保持部材により
点又は線状に押さえられてステム上に固定され、前記夫
々の感熱抵抗素子の感熱抵抗部の両端は径が５０μｍ以
下の細線により夫々ピンに接続されて、感湿感熱抵抗素
子と基準感熱抵抗素子は夫々保持部材を介してそれぞれ
第１および第２の筐体に支持され外部装置に接続するよ
う形成されてなることを特徴とする熱伝導式絶対湿度セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5487293A JPH06242048A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 熱伝導式絶対湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5487293A JPH06242048A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 熱伝導式絶対湿度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06242048A true JPH06242048A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12982687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5487293A Pending JPH06242048A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 熱伝導式絶対湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06242048A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0749013A1 (en) * | 1994-12-29 | 1996-12-18 | Tokin Corporation | Humidity sensor |
| KR100396656B1 (ko) * | 2000-04-14 | 2003-09-02 | 엘지전자 주식회사 | 마이크로 절대 습도 센서 제조 방법 |
| US7114848B2 (en) | 2003-07-10 | 2006-10-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Environment sensor |
| JP5524234B2 (ja) * | 2009-11-06 | 2014-06-18 | 株式会社日立製作所 | ガスセンサ |
-
1993
- 1993-02-19 JP JP5487293A patent/JPH06242048A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0749013A1 (en) * | 1994-12-29 | 1996-12-18 | Tokin Corporation | Humidity sensor |
| EP0749013B1 (en) * | 1994-12-29 | 2000-04-12 | Tokin Corporation | Humidity sensor |
| KR100396656B1 (ko) * | 2000-04-14 | 2003-09-02 | 엘지전자 주식회사 | 마이크로 절대 습도 센서 제조 방법 |
| US7114848B2 (en) | 2003-07-10 | 2006-10-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Environment sensor |
| CN100351614C (zh) * | 2003-07-10 | 2007-11-28 | 佳能株式会社 | 环境传感器 |
| JP5524234B2 (ja) * | 2009-11-06 | 2014-06-18 | 株式会社日立製作所 | ガスセンサ |
| US9228973B2 (en) | 2009-11-06 | 2016-01-05 | Hitachi, Ltd. | Gas sensor |
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