JPH08184575A - 湿度センサ - Google Patents
湿度センサInfo
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- JPH08184575A JPH08184575A JP33897494A JP33897494A JPH08184575A JP H08184575 A JPH08184575 A JP H08184575A JP 33897494 A JP33897494 A JP 33897494A JP 33897494 A JP33897494 A JP 33897494A JP H08184575 A JPH08184575 A JP H08184575A
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- JP
- Japan
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- temperature
- humidity
- sensitive resistor
- humidity sensor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 １個の感温抵抗体で湿度測定を可能としたも
のであり、測定雰囲気の温度変化による特性変化が小さ
く低コスト化できる熱伝導式の湿度センサを提供する。 【構成】感温抵抗体１と３つの固定抵抗体Ｒ1 ，Ｒ2 ，
Ｒ3 とでホイートストンブリッジ回路を構成し、かつ、
感温抵抗体１の熱放散が湿度により変化することを利用
して湿度を測定する。ジュール熱により自己発熱する発
熱体２により感温抵抗体１を加熱してこの感温抵抗体１
の温度を３００℃以上の一定温度に制御し、かつ、ホイ
ートストンブリッジ回路の出力電圧値を感温抵抗体１の
雰囲気温度による前記出力電圧値の変化分に基いて補正
する。
のであり、測定雰囲気の温度変化による特性変化が小さ
く低コスト化できる熱伝導式の湿度センサを提供する。 【構成】感温抵抗体１と３つの固定抵抗体Ｒ1 ，Ｒ2 ，
Ｒ3 とでホイートストンブリッジ回路を構成し、かつ、
感温抵抗体１の熱放散が湿度により変化することを利用
して湿度を測定する。ジュール熱により自己発熱する発
熱体２により感温抵抗体１を加熱してこの感温抵抗体１
の温度を３００℃以上の一定温度に制御し、かつ、ホイ
ートストンブリッジ回路の出力電圧値を感温抵抗体１の
雰囲気温度による前記出力電圧値の変化分に基いて補正
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空調器，除湿器，調理
器および栽培ハウス等の雰囲気の水蒸気量を検出する湿
度センサに関するものである。
器および栽培ハウス等の雰囲気の水蒸気量を検出する湿
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，加湿器，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。
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】従来の湿度センサは感湿材の水分吸収によ
る電気特性の変化を応用した電気抵抗式または静電容量
式や、空気中の水蒸気の有無による空気の熱伝導変化を
検出する熱伝導式等があるが、熱伝導式は水分の吸収が
無いため長期安定性に優れている。
る電気特性の変化を応用した電気抵抗式または静電容量
式や、空気中の水蒸気の有無による空気の熱伝導変化を
検出する熱伝導式等があるが、熱伝導式は水分の吸収が
無いため長期安定性に優れている。
【０００４】従来の湿度センサは、図１６に示すよう
に、感温抵抗体３１（抵抗値Ｒ4H）と感温抵抗体３２
（抵抗値Ｒ4T），固定抵抗体Ｒ41，Ｒ42，Ｒ43，Ｒ
4S（ただし、白金抵抗のように正特性の温度特性を持つ
感温抵抗体の場合はＲ3Sは必要無し）によりホイートス
トンブリッジ回路を構成して（ただし、Ｒ4TとＲ4Hの温
度−抵抗特性は等しく、Ｒ41とＲ42の抵抗値も等しくな
ければならない）前記感温抵抗体３１，３２の熱放散が
湿度により変化することを利用して湿度を測定する。
に、感温抵抗体３１（抵抗値Ｒ4H）と感温抵抗体３２
（抵抗値Ｒ4T），固定抵抗体Ｒ41，Ｒ42，Ｒ43，Ｒ
4S（ただし、白金抵抗のように正特性の温度特性を持つ
感温抵抗体の場合はＲ3Sは必要無し）によりホイートス
トンブリッジ回路を構成して（ただし、Ｒ4TとＲ4Hの温
度−抵抗特性は等しく、Ｒ41とＲ42の抵抗値も等しくな
ければならない）前記感温抵抗体３１，３２の熱放散が
湿度により変化することを利用して湿度を測定する。
【０００５】前記感温抵抗体３１は外気中にさらされて
おり、前記感温抵抗体３２は乾燥雰囲気中に封入されて
いる。この時、感温抵抗体３１，３２に印加されている
電圧Ｖ4IN により、感温抵抗体３１，３２に電流が流れ
てジュール熱が発生し、周囲温度よりも高くなる。感温
抵抗体３１，３２の温度は、感温抵抗体３１，３２に加
わる電力と感温抵抗体３１，３２の熱放散により決定す
るが、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、感温抵抗体３１の温度が感温抵抗体
３２よりも低くなる。このため固定抵抗Ｒ43の両端に電
位差Ｖ4OUTが生じる。この現象を利用し大気中の絶対湿
度を検出することができる。
おり、前記感温抵抗体３２は乾燥雰囲気中に封入されて
いる。この時、感温抵抗体３１，３２に印加されている
電圧Ｖ4IN により、感温抵抗体３１，３２に電流が流れ
てジュール熱が発生し、周囲温度よりも高くなる。感温
抵抗体３１，３２の温度は、感温抵抗体３１，３２に加
わる電力と感温抵抗体３１，３２の熱放散により決定す
るが、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、感温抵抗体３１の温度が感温抵抗体
３２よりも低くなる。このため固定抵抗Ｒ43の両端に電
位差Ｖ4OUTが生じる。この現象を利用し大気中の絶対湿
度を検出することができる。
【０００６】従来の熱伝導式の湿度センサは、図１７お
よび図１８に示すような構成である。感温抵抗体３１，
３２は、アルミナ基板に形成された白金薄膜からなる。
感温抵抗体３１，３２は、白金薄膜以外でも温度変化に
より抵抗値が変化する材料で形成しても良い。
よび図１８に示すような構成である。感温抵抗体３１，
３２は、アルミナ基板に形成された白金薄膜からなる。
感温抵抗体３１，３２は、白金薄膜以外でも温度変化に
より抵抗値が変化する材料で形成しても良い。
【０００７】従来の熱伝導式の湿度センサを作成する場
合には、図１７および図１８に示すように、まず感温抵
抗体３１，３２をそれぞれ異なるステム３４に保持台３
１４を介して接着剤（使用温度により無機，有機接着剤
を使い分ける）による接着、あるいは溶接等によって固
定し、その後ワイヤボンディングにより端子接続をす
る。感温抵抗体３１を固定した該ステム３４に通気孔３
５を設けたキャップ３３ａを溶接でかぶせる。
合には、図１７および図１８に示すように、まず感温抵
抗体３１，３２をそれぞれ異なるステム３４に保持台３
１４を介して接着剤（使用温度により無機，有機接着剤
を使い分ける）による接着、あるいは溶接等によって固
定し、その後ワイヤボンディングにより端子接続をす
る。感温抵抗体３１を固定した該ステム３４に通気孔３
５を設けたキャップ３３ａを溶接でかぶせる。
【０００８】一方、感温抵抗体３２は、低温（−４０
℃）にてステム３４にキャップ３３ｂを溶接でかぶせる
ことにより乾燥空気中に封入する。その後、キャップ３
３ａ，３３ｂをキャップ固定板３６に圧入し、キャップ
固定板３６の外側に金属ケース３１１をかぶせて、金属
カバー３１０を取り付けることにより湿度センサが完成
する。
℃）にてステム３４にキャップ３３ｂを溶接でかぶせる
ことにより乾燥空気中に封入する。その後、キャップ３
３ａ，３３ｂをキャップ固定板３６に圧入し、キャップ
固定板３６の外側に金属ケース３１１をかぶせて、金属
カバー３１０を取り付けることにより湿度センサが完成
する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
湿度センサにおいては、２個の感温抵抗体を用いてお
り、２個の感温抵抗体の特性を揃えることが困難なため
温度変化による特性変化を小さくすることが難しく、か
つ、感温抵抗体の雰囲気の温度分布を一定にするための
構成も複雑で低コスト化も困難であるという問題があ
る。
湿度センサにおいては、２個の感温抵抗体を用いてお
り、２個の感温抵抗体の特性を揃えることが困難なため
温度変化による特性変化を小さくすることが難しく、か
つ、感温抵抗体の雰囲気の温度分布を一定にするための
構成も複雑で低コスト化も困難であるという問題があ
る。
【００１０】本発明の目的は、１個の感温抵抗体で湿度
測定を可能としたものであり、測定雰囲気の温度変化に
よる特性変化が小さく低コスト化できる熱伝導式の湿度
センサを提供することにある。
測定を可能としたものであり、測定雰囲気の温度変化に
よる特性変化が小さく低コスト化できる熱伝導式の湿度
センサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、感温抵抗体の熱放散が湿度により変化す
ることを利用して湿度を測定する湿度センサにおいて、
ジュール熱により自己発熱する発熱体により前記感温抵
抗体を加熱してこの感温抵抗体の温度を３００℃以上の
一定温度に制御し、かつ、この一定温度における前記感
温抵抗体の電圧降下に関する出力電圧を出力する電子回
路の出力電圧値を前記感温抵抗体の雰囲気温度による前
記電子回路の出力電圧値の変化分に基いて補正すること
を特徴とする。
決するために、感温抵抗体の熱放散が湿度により変化す
ることを利用して湿度を測定する湿度センサにおいて、
ジュール熱により自己発熱する発熱体により前記感温抵
抗体を加熱してこの感温抵抗体の温度を３００℃以上の
一定温度に制御し、かつ、この一定温度における前記感
温抵抗体の電圧降下に関する出力電圧を出力する電子回
路の出力電圧値を前記感温抵抗体の雰囲気温度による前
記電子回路の出力電圧値の変化分に基いて補正すること
を特徴とする。
【００１２】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基いて詳細に
説明する。
説明する。
【００１３】図１は、本発明の１実施例を示す回路図で
ある。図１に示すように、本発明の湿度センサは、発熱
体２も兼ねている感温抵抗体１（抵抗値Ｒ）と、３つの
固定抵抗体Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 （ここで、Ｒ2 ＝Ｒ3 であ
る）とでホイートストンブリッジ回路を構成し、かつ、
前記感温抵抗体１の熱放散が湿度により変化することを
利用して湿度を測定するものである。前記ホイートスト
ンブリッジ回路の入力端子には、電源装置３が接続され
ている。前記ホイートストンブリッジ回路の出力端子に
は、補正装置４が接続されている。この補正装置４に
は、測定雰囲気の温度を検出する温度検出器５が接続さ
れている。この温度検出器５は、測定雰囲気の温度の情
報を補正装置４に与えるものである。
ある。図１に示すように、本発明の湿度センサは、発熱
体２も兼ねている感温抵抗体１（抵抗値Ｒ）と、３つの
固定抵抗体Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 （ここで、Ｒ2 ＝Ｒ3 であ
る）とでホイートストンブリッジ回路を構成し、かつ、
前記感温抵抗体１の熱放散が湿度により変化することを
利用して湿度を測定するものである。前記ホイートスト
ンブリッジ回路の入力端子には、電源装置３が接続され
ている。前記ホイートストンブリッジ回路の出力端子に
は、補正装置４が接続されている。この補正装置４に
は、測定雰囲気の温度を検出する温度検出器５が接続さ
れている。この温度検出器５は、測定雰囲気の温度の情
報を補正装置４に与えるものである。
【００１４】前記電源装置３は、ジュール熱により自己
発熱する発熱体２を兼ねている前記感温抵抗体１に直流
電圧を印加して電流と流して感温抵抗体１を加熱してこ
の感温抵抗体１の温度を３００℃以上の一定温度に制御
する。前記補正装置４は、前記ホイートストンブリッジ
回路の出力電圧値Ｖ0 を前記感温抵抗体１の周囲雰囲気
温度による前記出力電圧値Ｖ0 の変化分に基いて補正し
て出力電圧値Ｖ1 を出力する。
発熱する発熱体２を兼ねている前記感温抵抗体１に直流
電圧を印加して電流と流して感温抵抗体１を加熱してこ
の感温抵抗体１の温度を３００℃以上の一定温度に制御
する。前記補正装置４は、前記ホイートストンブリッジ
回路の出力電圧値Ｖ0 を前記感温抵抗体１の周囲雰囲気
温度による前記出力電圧値Ｖ0 の変化分に基いて補正し
て出力電圧値Ｖ1 を出力する。
【００１５】まず、本発明の理論的根拠を詳細に説明す
る。
る。
【００１６】前記感温抵抗素子１と湿度感応部の温度は
近似的に同じ温度として感温抵抗素子１の上昇温度ΔＴ
は定常状態において、次の数１で表される。
近似的に同じ温度として感温抵抗素子１の上昇温度ΔＴ
は定常状態において、次の数１で表される。
【００１７】
【数１】 また、ΔＴは感温抵抗体１の温度をＴとし、雰囲気温度
をＴ0 とすると、次の数２で表わされる。
をＴ0 とすると、次の数２で表わされる。
【００１８】
【数２】 前記数１および数２から次の数３が成り立つ。
【００１９】
【数３】 ところで、α・Ｓは次の数４で表わされる。
【００２０】
【数４】
【００２１】１００℃〜１５０℃においては熱伝導率λ
は０〜３００ｇ／ｍ3 の湿度範囲では水蒸気の量にほと
んど依存しないことが、純粋空気に水蒸気が混在した系
の熱伝導率λのこの湿度範囲における水蒸気濃度依存性
の理論式からも明らかにされている。つまり、温度１０
０℃〜１５０℃におけるＶ0 の値は湿度によらない。こ
のため、感温抵抗体１の温度Ｔは１５０℃以上が必要で
ある。
は０〜３００ｇ／ｍ3 の湿度範囲では水蒸気の量にほと
んど依存しないことが、純粋空気に水蒸気が混在した系
の熱伝導率λのこの湿度範囲における水蒸気濃度依存性
の理論式からも明らかにされている。つまり、温度１０
０℃〜１５０℃におけるＶ0 の値は湿度によらない。こ
のため、感温抵抗体１の温度Ｔは１５０℃以上が必要で
ある。
【００２２】次に、Ｖ0 をＶ1 に補正する第１の補正方
法を述べる。
法を述べる。
【００２３】Ｓの値はサンプルによってバラツキがある
ため、例えば、湿度感応部の面積や形状による定数が
Ｓ′であるサンプルの場合、前記ホイートストンブリッ
ジ回路の出力電圧値をＶ0 ´として、次の数５のａの値
を予め測定する。
ため、例えば、湿度感応部の面積や形状による定数が
Ｓ′であるサンプルの場合、前記ホイートストンブリッ
ジ回路の出力電圧値をＶ0 ´として、次の数５のａの値
を予め測定する。
【００２４】
【数５】
【００２５】次に、このａにＶ0 ´を乗ずればサンプル
間のバラツキはなくなる。具体的には、基準温度，基準
湿度にて基準電圧Ｖ0 を定めておけば、サンプル毎に基
準温度，基準湿度にてＶ0 ′を測定することでａの値は
求められる。
間のバラツキはなくなる。具体的には、基準温度，基準
湿度にて基準電圧Ｖ0 を定めておけば、サンプル毎に基
準温度，基準湿度にてＶ0 ′を測定することでａの値は
求められる。
【００２６】一方、Ｓ，Ｔ，Ｒは定数であるので、数３
および数５より、次の数６が成り立つ。
および数５より、次の数６が成り立つ。
【００２７】
【数６】 いま、Ｖ0 とＴ0 の関数ｆ1 を次の数７のように表わ
す。
す。
【００２８】
【数７】 このｆ1 は、次の数８のように表わすことができる。
【００２９】
【数８】 数８においてΔＴ0 の変動によらずΔｆ1 を一定とする
ためには次の数９のようにｋ1 の値を設定すれば良い。
ためには次の数９のようにｋ1 の値を設定すれば良い。
【００３０】
【数９】 この場合に、前記Δｆ1 は次の数１０で表わされる。
【００３１】
【数１０】 Ｔ0 ，αの変化が小さいときΔｆ1 はΔα（湿度の関
数）のみによる値となる。
数）のみによる値となる。
【００３２】次に第２の補正方法を述べる。
【００３３】第１の補正方法と同様にして、今ｆ2 を次
の数１１のように定義する。
の数１１のように定義する。
【００３４】
【数１１】 ｋ2 ＝Ｒ・α・Ｓである場合には、Δｆ2 は次の数１２
で表わされる。
で表わされる。
【００３５】
【数１２】 Ｔ0 ，αの変化が小さいときΔｆ2 はΔα（湿度の関
数）のみによる値となる。
数）のみによる値となる。
【００３６】前記補正装置４は、前記第１の補正方法ま
たは前記第２の補正方法により前記Ｖ0 をＶ1 に補正す
る。
たは前記第２の補正方法により前記Ｖ0 をＶ1 に補正す
る。
【００３７】次に、本発明の具体的実施例を説明する。
【００３８】前記感温抵抗体１等は、次のように形成さ
れる。但し、本実施例は、感温抵抗体１と発熱体２を同
一の素子とした場合について述べる。
れる。但し、本実施例は、感温抵抗体１と発熱体２を同
一の素子とした場合について述べる。
【００３９】シリコン基板６に例えばスパッタ法でＳ
ｉＯ2 膜７を３μｍ厚に形成する。
ｉＯ2 膜７を３μｍ厚に形成する。
【００４０】ＳｉＯ2 膜７の上に薄膜状の白金パター
ンをスパッタ法で形成した後にフォトリソ技術で用いて
感温抵抗体１と温度検出用抵抗体８とを形成する。この
温度検出用抵抗体８は、前記温度検出器５を構成してい
る。
ンをスパッタ法で形成した後にフォトリソ技術で用いて
感温抵抗体１と温度検出用抵抗体８とを形成する。この
温度検出用抵抗体８は、前記温度検出器５を構成してい
る。
【００４１】感温抵抗体１の周辺のＳｉＯ2 膜７をフ
ォトリソ技術を用いてエッチング除去し、感温抵抗体１
がＳｉＯ2 膜７の橋架構造体上に位置するように形成す
る。この感温抵抗体１とこれを支持している部材は、湿
度感応部９を構成している。
ォトリソ技術を用いてエッチング除去し、感温抵抗体１
がＳｉＯ2 膜７の橋架構造体上に位置するように形成す
る。この感温抵抗体１とこれを支持している部材は、湿
度感応部９を構成している。
【００４２】ダイシングソー等によりカッティングさ
れて得られた湿度センサチップ１０を図３に示すよう
に、ケース１１に組み込んだ後に接続端子をワイヤボン
ディング等により接続して完成する。前記感温抵抗体１
は、非常に小型に構成でき時定数を数ｍｓにできる。
れて得られた湿度センサチップ１０を図３に示すよう
に、ケース１１に組み込んだ後に接続端子をワイヤボン
ディング等により接続して完成する。前記感温抵抗体１
は、非常に小型に構成でき時定数を数ｍｓにできる。
【００４３】前記感温抵抗体１の温度は、図１に示す前
記電源装置３により所定の直流電圧を前記ホイートスト
ンブリッジ回路の与えて感温抵抗体１に所定の電流を流
してジュール熱を発生することにより一定値にすること
ができる。前記感温抵抗体１の抵抗−温度特性は、図４
に示すように１対１に対応するので、抵抗値を一定に保
つことは、温度を一定に保つことになる。
記電源装置３により所定の直流電圧を前記ホイートスト
ンブリッジ回路の与えて感温抵抗体１に所定の電流を流
してジュール熱を発生することにより一定値にすること
ができる。前記感温抵抗体１の抵抗−温度特性は、図４
に示すように１対１に対応するので、抵抗値を一定に保
つことは、温度を一定に保つことになる。
【００４４】前記感温抵抗体１の温度Ｔを一定に保った
時の前記ホイートストンブリッジ回路端の出力電圧Ｖ0
の湿度特性を図５および図６に示す。図５は、前記感温
抵抗体１の温度を４５０℃とし、雰囲気の温度を２０
℃，３０℃，４０℃，５０℃とした場合の出力電圧Ｖ0
−湿度特性を示す。図６は、前記感温抵抗体１の温度を
１１０℃とし、雰囲気の温度を２０℃，３０℃，４０
℃，５０℃とした場合の出力電圧Ｖ0 −湿度特性を示
す。
時の前記ホイートストンブリッジ回路端の出力電圧Ｖ0
の湿度特性を図５および図６に示す。図５は、前記感温
抵抗体１の温度を４５０℃とし、雰囲気の温度を２０
℃，３０℃，４０℃，５０℃とした場合の出力電圧Ｖ0
−湿度特性を示す。図６は、前記感温抵抗体１の温度を
１１０℃とし、雰囲気の温度を２０℃，３０℃，４０
℃，５０℃とした場合の出力電圧Ｖ0 −湿度特性を示
す。
【００４５】感度−感温抵抗体の温度特性の実験結果を
図７に示す。但し、感度＝（出力電圧Ｖ0 の変化）／
（湿度）とした。このため、感温抵抗体１の温度Ｔは１
５０℃以上が必要である。前記出力電圧Ｖ0 の湿度特性
は感温抵抗体１の温度に依存し、感温抵抗体１の温度が
高いほど感度が大きくなる。
図７に示す。但し、感度＝（出力電圧Ｖ0 の変化）／
（湿度）とした。このため、感温抵抗体１の温度Ｔは１
５０℃以上が必要である。前記出力電圧Ｖ0 の湿度特性
は感温抵抗体１の温度に依存し、感温抵抗体１の温度が
高いほど感度が大きくなる。
【００４６】また、感温抵抗体１の温度が１００℃〜１
５０℃の時湿度変化に伴う出力電圧の変化はほぼ０とな
る。つまり、感温抵抗体１の温度が１００℃〜１５０℃
のときの出力電圧は湿度によらず、雰囲気の温度やセン
サの湿度感応部９に依存する。このことは、純粋空気に
水蒸気が混在した系の熱伝導率のこの湿度範囲における
水蒸気濃度依存性の理論式からも明らかにされている。
５０℃の時湿度変化に伴う出力電圧の変化はほぼ０とな
る。つまり、感温抵抗体１の温度が１００℃〜１５０℃
のときの出力電圧は湿度によらず、雰囲気の温度やセン
サの湿度感応部９に依存する。このことは、純粋空気に
水蒸気が混在した系の熱伝導率のこの湿度範囲における
水蒸気濃度依存性の理論式からも明らかにされている。
【００４７】湿度が一定である時の雰囲気の温度Ｔ0 に
よる出力電圧Ｖ0 は雰囲気の温度Ｔ0 に対してほぼリニ
アーに変化し、出力電圧変化率は感温抵抗体１の温度Ｔ
に依存する。出力電圧変化率（ΔＶ／ΔＴ）は、次の数
１３で表わされる。
よる出力電圧Ｖ0 は雰囲気の温度Ｔ0 に対してほぼリニ
アーに変化し、出力電圧変化率は感温抵抗体１の温度Ｔ
に依存する。出力電圧変化率（ΔＶ／ΔＴ）は、次の数
１３で表わされる。
【００４８】
【数１３】
【００４９】但し、βの値が不明なため感温抵抗体１温
度１００℃のときの変化率を１とする。このとき測定値
と計算値を図８に示す。感温抵抗体１の温度を一定とし
た測定値（定温駆動測定値）は図８の曲線Ａで表され、
感温抵抗体１の温度を一定とした計算値（定温駆動計算
値）は図８の曲線Ｂで表される。図８より定温駆動測定
値と定温駆動計算値の傾向がほぼ一致することが分か
る。
度１００℃のときの変化率を１とする。このとき測定値
と計算値を図８に示す。感温抵抗体１の温度を一定とし
た測定値（定温駆動測定値）は図８の曲線Ａで表され、
感温抵抗体１の温度を一定とした計算値（定温駆動計算
値）は図８の曲線Ｂで表される。図８より定温駆動測定
値と定温駆動計算値の傾向がほぼ一致することが分か
る。
【００５０】出力電圧変化率は感温抵抗体１の温度が３
００℃以上である場合にほぼ一定になるので、感温抵抗
体１の温度を３００℃以上に保持することが望ましい。
また、有機物等のバーニングの面からも、感温抵抗体１
の温度を３００℃以上に保持することが望ましい。
００℃以上である場合にほぼ一定になるので、感温抵抗
体１の温度を３００℃以上に保持することが望ましい。
また、有機物等のバーニングの面からも、感温抵抗体１
の温度を３００℃以上に保持することが望ましい。
【００５１】以上の理由により、定温度駆動により、あ
らかじめ測定雰囲気の温度変化による出力電圧Ｖ0 の変
化が予測できるため、雰囲気の温度Ｔ0 の情報により出
力電圧Ｖ0 の補正が可能となる。
らかじめ測定雰囲気の温度変化による出力電圧Ｖ0 の変
化が予測できるため、雰囲気の温度Ｔ0 の情報により出
力電圧Ｖ0 の補正が可能となる。
【００５２】前記補正装置４による補正は、回路でアナ
ログ的に実施してもよく、マイクロコンピュータで数値
計算して実施してもよい。前記補正装置４による補正後
の出力電圧−湿度特性を図９に示す。図９から、前記補
正装置４による補正後の出力電圧Ｖ1 は、湿度を比例し
ていることが分かる。
ログ的に実施してもよく、マイクロコンピュータで数値
計算して実施してもよい。前記補正装置４による補正後
の出力電圧−湿度特性を図９に示す。図９から、前記補
正装置４による補正後の出力電圧Ｖ1 は、湿度を比例し
ていることが分かる。
【００５３】次に、前記湿度センサチップ１０の他の実
施例を図１０乃至図１５に基いて説明する。
施例を図１０乃至図１５に基いて説明する。
【００５４】図１０および図１１に示す湿度センサチッ
プ１０は、ＳｉＯ2 膜７の上に薄膜の発熱体２を形成
し、このＳｉＯ2 膜７および発熱体２の上に薄膜の感温
抵抗体１を形成してなるものであり、その他の構成が図
２の実施例を同じである。すなわち、図１０および図１
１に示す湿度センサチップ１０は、別々の薄膜の発熱体
２と薄膜の感温抵抗体１とが一体的に形成されている。
プ１０は、ＳｉＯ2 膜７の上に薄膜の発熱体２を形成
し、このＳｉＯ2 膜７および発熱体２の上に薄膜の感温
抵抗体１を形成してなるものであり、その他の構成が図
２の実施例を同じである。すなわち、図１０および図１
１に示す湿度センサチップ１０は、別々の薄膜の発熱体
２と薄膜の感温抵抗体１とが一体的に形成されている。
【００５５】図１２および図１３に示す湿度センサチッ
プ１０は、湿度感応部９がカンチレバー状に形成されて
いる。図１４および図１５に示す湿度センサチップ１０
は、湿度感応部９がダイアフラム状に形成されている。
プ１０は、湿度感応部９がカンチレバー状に形成されて
いる。図１４および図１５に示す湿度センサチップ１０
は、湿度感応部９がダイアフラム状に形成されている。
【００５６】本発明による湿度センサチップ１０は、非
常に熱容量が小さくでき時定数を数ｍｓ程度にできるた
め、１秒間に５０ｍｓ程度のパルス駆動にすることによ
り、低電力化できる。
常に熱容量が小さくでき時定数を数ｍｓ程度にできるた
め、１秒間に５０ｍｓ程度のパルス駆動にすることによ
り、低電力化できる。
【００５７】また、本発明は、感温抵抗体１と温度検出
用抵抗体８を、前述のように、同一のシリコン基板上に
形成することにより、小型化，低コスト化を実現した。
用抵抗体８を、前述のように、同一のシリコン基板上に
形成することにより、小型化，低コスト化を実現した。
【００５８】なお、本発明は、前記ホイートストンブリ
ッジ回路に限定されるものでなく、前記感温抵抗体１の
電圧降下に関する出力電圧を出力する電子回路に適用す
ることができる。
ッジ回路に限定されるものでなく、前記感温抵抗体１の
電圧降下に関する出力電圧を出力する電子回路に適用す
ることができる。
【００５９】
【発明の効果】本発明は、１個の感温抵抗体で湿度測定
を可能としたものであり、測定雰囲気温度の変化による
特性変化が小さく低コスト化できる。
を可能としたものであり、測定雰囲気温度の変化による
特性変化が小さく低コスト化できる。
【図１】本発明の１実施例を示す回路図である。
【図２】本発明の１実施例の湿度センサチップを示す斜
視図である。
視図である。
【図３】本発明の１実施例の湿度センサチップおよびケ
ースを示す斜視図である。
ースを示す斜視図である。
【図４】本発明の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の動作を説明するための図である。
【図６】本発明の動作を説明するための図である。
【図７】本発明の動作を説明するための図である。
【図８】本発明の動作を説明するための図である。
【図９】本発明の動作を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施例における湿度センサチップの
他のを示す斜視図である。
他のを示す斜視図である。
【図１１】図１０の湿度センサチップを示す断面図であ
る。
る。
【図１２】本発明の実施例における湿度センサチップの
他のを示す斜視図である。
他のを示す斜視図である。
【図１３】図１２の湿度センサチップを示す断面図であ
る。
る。
【図１４】本発明の実施例における湿度センサチップの
他のを示す斜視図である。
他のを示す斜視図である。
【図１５】図１４の湿度センサチップを示す断面図であ
る。
る。
【図１６】従来の湿度センサを示す回路図である。
【図１７】従来の湿度センサを示す分解斜視図である。
【図１８】従来の湿度センサの要部を示す斜視図であ
る。
る。
１ 感温抵抗体 ２ 発熱体 ３ 電源装置 ４ 補正装置 ５ 温度検出器 ６ シリコン基板 ７ ＳｉＯ2 膜 ８ 温度検出用抵抗体 ９ 湿度感応部 １０ 湿度センサチップ Ｒ 抵抗値 Ｒ1 固定抵抗体 Ｒ2 固定抵抗体 Ｒ3 固定抵抗 Ｖ0 ，Ｖ1 出力電圧 ３１，３２ 感温抵抗体 ３３ａ，３３ｂ キャップ ３４ ステム ３５ 通気孔 ３６ キャップ固定板 ３１０ 金属カバー ３１１ 金属ケース Ｒ4H 抵抗値 Ｒ4T 抵抗値 Ｒ41 固定抵抗体 Ｒ42 固定抵抗体 Ｖ4IN 印加電圧 Ｒ43 固定抵抗体 Ｒ4S 固定抵抗体 Ｖ4OUT 出力電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 宏行 宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号 株式会社トーキン内 (72)発明者 木村 光照 宮城県宮城郡七ヶ浜町汐見台三丁目二番地 ノ五六
Claims (3)
- 【請求項１】 感温抵抗体の熱放散が湿度により変化す
ることを利用して湿度を測定する湿度センサにおいて、
ジュール熱により自己発熱する発熱体により前記感温抵
抗体を加熱してこの感温抵抗体の温度を３００℃以上の
一定温度に制御し、かつ、この一定温度における前記感
温抵抗体の電圧降下に関する出力電圧を出力する電子回
路の出力電圧値を前記感温抵抗体の雰囲気温度による前
記電子回路の出力電圧値の変化分に基いて補正すること
を特徴とする湿度センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の湿度センサにおいて、
前記感温抵抗体と前記発熱体とは、薄膜からなり、か
つ、一体的に形成されていることを特徴とする湿度セン
サ。 - 【請求項３】 請求項１に記載の湿度センサにおいて、
前記感温抵抗体と前記発熱体とは、薄膜からなる同一の
素子で形成されていることを特徴とする湿度センサ。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33897494A JPH08184575A (ja) | 1994-12-29 | 1994-12-29 | 湿度センサ |
| CN95191843A CN1099590C (zh) | 1994-12-29 | 1995-12-27 | 湿度传感器 |
| KR1019960704759A KR100230079B1 (ko) | 1994-12-29 | 1995-12-27 | 습도 센서 |
| CA002184055A CA2184055C (en) | 1994-12-29 | 1995-12-27 | Humidity sensor |
| EP95942287A EP0749013B1 (en) | 1994-12-29 | 1995-12-27 | Humidity sensor |
| US08/702,602 US5837884A (en) | 1994-12-29 | 1995-12-27 | Humidity sensor using temperature sensing resistor controlled to be at constant temperature of more than 150° C. |
| DE69516274T DE69516274T2 (de) | 1994-12-29 | 1995-12-27 | Feuchtigkeitssensor |
| PCT/JP1995/002727 WO1996021146A1 (fr) | 1994-12-29 | 1995-12-27 | Detecteur d'humidite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33897494A JPH08184575A (ja) | 1994-12-29 | 1994-12-29 | 湿度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08184575A true JPH08184575A (ja) | 1996-07-16 |
Family
ID=18323089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33897494A Pending JPH08184575A (ja) | 1994-12-29 | 1994-12-29 | 湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08184575A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1019823A (ja) * | 1996-06-28 | 1998-01-23 | Mitsuteru Kimura | 熱型湿度センサの温度制御回路 |
| JP2004511798A (ja) * | 2000-10-18 | 2004-04-15 | シトリニック ゲス フュール エレクトロテクニッシュ オウスルゥスタング エム ベー ハー ウント コー カー ゲー | 空気湿度センサ及び空気温度センサを備えるセンサユニット |
| JP2006250736A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Mitsuteru Kimura | 加熱ダイオード温度測定装置とこれを用いた赤外線温度測定装置および流量測定装置ならびに流量センシング部の製作方法 |
| JP2010266265A (ja) * | 2009-05-13 | 2010-11-25 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 可燃性ガス検出装置 |
| JP2014062889A (ja) * | 2013-06-24 | 2014-04-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 被水検出装置および被水検出方法 |
| JP2015227822A (ja) * | 2014-06-02 | 2015-12-17 | Tdk株式会社 | 熱伝導式ガスセンサ |
| JP2016050823A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | Tdk株式会社 | ガス検知装置 |
| US20220178862A1 (en) * | 2020-12-09 | 2022-06-09 | Vaisala Oyj | Fast humidity sensor and a method for calibrating the fast humidity sensor |
-
1994
- 1994-12-29 JP JP33897494A patent/JPH08184575A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1019823A (ja) * | 1996-06-28 | 1998-01-23 | Mitsuteru Kimura | 熱型湿度センサの温度制御回路 |
| JP2004511798A (ja) * | 2000-10-18 | 2004-04-15 | シトリニック ゲス フュール エレクトロテクニッシュ オウスルゥスタング エム ベー ハー ウント コー カー ゲー | 空気湿度センサ及び空気温度センサを備えるセンサユニット |
| JP2006250736A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Mitsuteru Kimura | 加熱ダイオード温度測定装置とこれを用いた赤外線温度測定装置および流量測定装置ならびに流量センシング部の製作方法 |
| JP2010266265A (ja) * | 2009-05-13 | 2010-11-25 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 可燃性ガス検出装置 |
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| JP2016050823A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | Tdk株式会社 | ガス検知装置 |
| US20220178862A1 (en) * | 2020-12-09 | 2022-06-09 | Vaisala Oyj | Fast humidity sensor and a method for calibrating the fast humidity sensor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020807 |