JPH0635964U - 熱伝導式絶対湿度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステムおよびキャップの温度分布を均一に
し、温度ドリフト、サンプル間バラツキ、風を当てた時
の特性変動を改善する。 【構成】 通気孔３６を有する第１のキャップ３８Ａ内
に収容される第１の感熱抵抗素子３２Ａと、乾絶状態を
保持する第２のキャップ３８Ｂ内に収容される第２の感
熱抵抗素子３２Ｂとを有し、前記第１及び第２の感熱抵
抗素子３２に電圧を印加することにより、それぞれ自己
発生する熱量の差を感知して湿度を検出する熱伝導式絶
対湿度センサ３０において、前記第１及び第２の感熱抵
抗素子３２及び第１及び第２のキャップ３８を１のステ
ム３４に固定してなることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、空調器、除湿器、調理器、栽培ハウス等の内部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。

【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 のいづれをも含む）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１０を示すもので、 そのうち（ａ）は熱伝導式絶対湿度センサ１０を示す斜視図、（ｂ）は熱伝導式 絶対湿度センサ１０を示す分解斜視図である。熱伝導式絶対湿度センサ１０は一 対の感熱抵抗素子１２Ａ，１２Ｂを有し、これらの感熱抵抗素子１２Ａ，１２Ｂ はそれぞれ異なるステム１４Ａ，１４Ｂに半田付け、あるいは溶接等によって固 定される。一方の感熱抵抗素子１２Ａを固定したステム１４Ａには、通気孔１６ を有するキャップ１８Ａが被せられ、このキャップ１８Ａは溶接によりステム１ ４Ａに固定される。他方の感熱抵抗素子１２Ｂは、極低温（約−４０℃）にて、 ステム１４Ｂにキャップ１８Ｂを被せて溶接により固定することにより、乾燥空 気中に封入される。その後、キャップ１８Ａ，１８Ｂがキャップ固定板２０に形 成された固定孔２０ａ，２０ｂに挿入されて固定される。さらに、その上下から 金属ケース２２および金属カバー２４が被せられて、これらの金属ケース２２お よび金属カバー２４が相互に固定されて、感熱抵抗素子１２Ａ，１２Ｂがその内 部に収容される。固定は金属ケース２２の周囲に形成された複数のタブ２２ａを 金属カバー２４側へ折り曲げることにより行われる。金属ケース２２には、周囲 の空気を内部に導入するための複数の大気導入孔２２ｂが設けられている。感熱 抵抗素子１２Ａ，１２Ｂには配線２６が接続されている。この配線２６を逃げる ため、金属カバー２４には凹部２４ａが設けられる。

【０００４】 この熱伝導式絶対湿度センサ１０は、前記感熱抵抗素子１２Ａ（抵抗値ＲHT) と感熱抵抗素子１２Ｂ（抵抗値ＲT)および固定抵抗Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3,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ＲS は必要なし 。）により、図２に示すようなホイートストンブリッジを構成して使用する。た だしＲT とＲHTの温度−抵抗特性は等しく、Ｒ1 とＲ2 の抵抗値も等しくなけれ ばならない。感熱抵抗素子１２Ｂは乾燥雰囲気中に封入されており、感熱抵抗素 子１２Ａは外気中にさらされている。このとき、感熱抵抗素子１２Ａ，１２Ｂに 印加されている電圧により、感熱抵抗素子１２Ａ，１２Ｂは自己発熱をし、周囲 温度よりも高くなる。感熱抵抗素子１２Ａ，１２Ｂの温度は、感熱抵抗素子１２ Ａ，１２Ｂに加わる電力と感熱抵抗素子１２Ａ，１２Ｂの熱放散により決定され る。外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、一方の感熱抵抗素子１２Ａの 温度が他方の感熱抵抗素子１２Ｂよりも低くなる。このため、固定抵抗Ｒ3 の両 端に電位差ＶOUT が生じる。この現象を利用して大気中の絶対湿度を検出するこ とができる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記熱伝導式絶対湿度センサにおいて、２個のステム１４Ａ，１４Ｂおよびキ ャップ１８Ａ，１８Ｂの温度分布が均一であることは非常に重要である。なぜな らば、温度分布が均一でなく、異なっている場合、湿度がゼロの場合でもキャッ プ１８Ａ，１８Ｂ内部の感熱抵抗素子１２Ａ，１２Ｂの間に温度差が生じるため 、以下に示す現象が引き起こされるからである。

【０００６】 （ａ）温度ドリフト（温度分布不均一によって感熱抵抗素子１２Ａ，１２Ｂ間 の温度差が変化する。） （ｂ）サンプル間バラツキ（測定対象としてのサンプルによって感熱抵抗素子 １２Ａ，１２Ｂ間の温度差が異なる。） （ｃ）風を当てた時の特性変動（風を当てると全体の温度が下がるため周囲温 度が下がった場合と同じ変化をする。この変化は温度ドリフトが大きい程大きい 。） しかしながら、従来の熱伝導式絶対湿度センサにおいては、２個のステム１４ Ａ，１４Ｂおよびキャップ１８Ａ，１８Ｂの接触の状態、キャップ固定板２０と 金属ケース２２の接触の状態および金属ケース２２と金属カバー２４の接触の状 態により、ステム１４Ａ，１４Ｂおよびキャップ１８Ａ，１８Ｂの温度が大きく 影響を受け、温度分布の均一化を図ることが困難であった。

【０００７】 本考案の課題は、上記欠点に鑑み、ステムおよびキャップの温度分布を均一に し、温度ドリフト、サンプル間バラツキ、および風を当てた時の特性変動を改善 した熱伝導式絶対湿度センサを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、本考案によれば、通気孔（３６）を有する第１の キャップ（３８Ａ）内に収容される第１の感熱抵抗素子（３２Ａ）と、乾絶状態 を保持する第２のキャップ（３８Ｂ）内に収容される第２の感熱抵抗素子（３２ Ｂ）とを有し、前記第１及び第２の感熱抵抗素子（３２）に電圧を印加すること により、それぞれ自己発生する熱量の差を感知して湿度を検出する熱伝導式絶対 湿度センサ（３０）において、前記第１及び第２の感熱抵抗素子（３２）及び第 １及び第２のキャップを（３８）１のステム（３４）に固定してなることを特徴 とする熱伝導式絶対湿度センサを提供することができる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案に係る熱伝導式絶対湿度センサの一実施例について添付図面を参 照して説明する。

【００１０】 図１（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は熱伝導式絶対湿度センサ３０を示し、この うち（ａ）は熱伝導式絶対湿度センサ３０の斜視図、（ｂ）は熱伝導式絶対湿度 センサ３０の分解斜視図、（ｃ）は（ｂ）に示す熱伝導式式絶対湿度センサ３０ のステム３４を裏面から見たもので、ステム３４に取り付けられた第１の感熱抵 抗素子たる３２Ａ及び第２の感熱抵抗素子たる３２Ｂを示す斜視図である。

【００１１】 熱伝導式絶対湿度センサ３０は第１の感熱抵抗素子３２Ａと第２の感熱抵抗素 子３２Ｂを有する。これらの感熱抵抗素子３２Ａ，３２Ｂは一枚のステム３４に 半田付け、あるいは溶接によって固定される。ステム３４は好ましくは熱伝導性 の良い材質からなり、一体に構成される。上記感熱抵抗素子３２Ａ，３２Ｂのう ち、第１のの感熱抵抗素子３２Ａは通気孔３６を有する第１のキャップたるキャ ップ３８Ａが被せられて、そのキャップ３８Ａがステム３４に溶接などにより固 定される。第２の感熱抵抗素子３２Ｂは、極低温（−４０℃）にて第２のキャッ プたるキャップ３８Ｂが被せられて、そのキャップ３８Ｂがステム３４に溶接な どにより固定されることにより乾燥空気中に封入される。ステム４のキャップ３ ８Ａ，３８Ｂ側には、金属パッケージ４０が被せられ、この金属パッケージ４０ のフランジ部４０ｂが溶接等によりステム３４に固定される。金属パッケージ４ ０は複数の大気導入孔４０ｂを備えている。感熱抵抗素子３２Ａ，３２Ｂの端子 部４２、４４はステム３４より外方へ突出しており、これらの端子部４２、４４ に配線４６が電気的に接続される。

【００１２】 前記感熱抵抗素子３２Ａ（抵抗値ＲHT）と前記感熱抵抗素子３２Ｂ（抵抗値Ｒ T)および固定抵抗Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3,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ＲS は必要なし）により図２に示すようなホイート ストンブリッジを構成して使用する。

【００１３】 一方の感熱抵抗素子３２Ｂは乾燥雰囲気中に封入されており、他方の感熱抵抗 素子３２Ａは外気中にさらされている。このとき、感熱抵抗素子３２Ａ，３２Ｂ に印加されている電圧により、感熱抵抗素子３２Ａ，３２Ｂは自己発熱をし、周 囲温度よりも高くなる。感熱抵抗素子３２Ａ，３２Ｂの温度は、前記感熱抵抗素 子３２Ａ，３２Ｂに加わる電力と感熱抵抗素子３２Ａ，３２Ｂの熱放散により決 定される。外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、第１の感熱抵抗素子３ ２Ａの温度が第２の感熱抵抗素子３２Ｂよりも低くなる。このため固定抵抗Ｒ3 の両端に電位差ＶOUT が生じる。この現象を利用して大気中の絶対湿度を検出す ることができる。

【００１４】 上記実施例においては、一体に構成されたステム３４に一対の感熱抵抗素子３ ２Ａ，３２Ｂおよびキャップ３８Ａ，３８Ｂが固定されている。また、ステム３ ４と感熱抵抗素子３２Ａ，３２Ｂとの固定は、半田付けまたは溶接により行われ ている。さらに、ステム３４とキャップ３８Ａ，３８Ｂおよび金属パッケージ４ ０との固定は、溶接により行われている。そのため、一体のステム３４を介して 熱が速やかに伝達されるとともに、半田付け箇所および溶接箇所を介して熱が速 やかに伝達される。したがって、一対のステム３４および一対のキャップ３８Ａ ，３８Ｂ間の温度の均一化を図ることができる。その結果、温度ドリフト、サン プル間のバラツキ、および風を当てたときの特性変動を改善することができる。

【００１５】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案は一体に形成されたステムに感熱抵抗素子および キャップが固定されたから、ステムおよびキャップの温度分布を均一にすること ができ、その結果、温度ドリフト、サンプル間バラツキ、風を当てた時の特性変 動を改善することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る熱伝導式絶対湿度センサの一実施
例を示す図であり、（ａ）は熱伝導式絶対湿度センサの
斜視図、（ｂ）は熱伝導式絶対湿度センサの分解斜視
図、（ｃ）はステムに固定された一対の感熱抵抗素子を
示す斜視図である。

【図２】本考案または従来の熱伝導式絶対湿度センサホ
イートストンブリッジ回路を示す回路図である。

【図３】従来の熱伝導式絶対湿度センサを示す図であ
り、（ａ）は熱伝導式絶対湿度センサの斜視図、（ｂ）
は熱伝導式絶対湿度センサの分解斜視図である。

【符号の説明】

３０ 熱伝導式絶対湿度センサ ３２Ａ，３２Ｂ 感熱抵抗素子 ３４ ステム ３８Ａ，３８Ｂ キャップ ４０ 金属パッケージ ４６ 配線

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 通気孔を有する第１のキャップ内に収容
   される第１の感熱抵抗素子と、乾絶状態を保持する第２
   のキャップ内に収容される第２の感熱抵抗素子とを有
   し、前記第１及び第２の感熱抵抗素子に電圧を印加する
   ことにより、それぞれ自己発生する熱量の差を感知して
   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及び第２の感熱抵抗素子及び第１及び第２のキャッ
   プを１のステムに固定してな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】 同一の特性を有する一対の感熱抵抗素子
   をステムに固定し、一方の感熱抵抗素子を大気にさらし
   た状態でキャップ内に収容するとともに、他方の感熱抵
   抗素子を乾絶状態で他のキャップ内に収容し、前記一対
   の感熱抵抗素子と複数の固定抵抗によりブリッジ回路を
   組み、前記一対の感熱抵抗素子に電圧を印加することに
   より、これらの感熱抵抗素子を自己発熱させ、前記大気
   にさらした感熱抵抗素子の抵抗値が周囲の湿度の変化に
   より変化して前記ブリッジ回路のバランスが崩れること
   を利用して湿度を検出する熱伝導式絶対湿度センサにお
   いて、前記一対の感熱抵抗素子および前記一対のキャッ
   プを１のステムに固定してなることを特徴とする熱伝導
   式絶対湿度センサ。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の熱伝導式絶
   対湿度センサにおいて、前記感熱抵抗素子は前記１のス
   テムに半田付けまたは溶接により固定されるとともに、
   前記キャップは前記１のステムに溶接により固定されて
   なることを特徴とする熱伝導式絶対湿度センサ。