JPH08193967A - 湿度センサ - Google Patents

湿度センサ

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Publication number
JPH08193967A
JPH08193967A JP437495A JP437495A JPH08193967A JP H08193967 A JPH08193967 A JP H08193967A JP 437495 A JP437495 A JP 437495A JP 437495 A JP437495 A JP 437495A JP H08193967 A JPH08193967 A JP H08193967A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
sensitive resistor
humidity
crosslinked structure
humidity sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP437495A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuyuki Takeda
光之 武田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小電力化を達成することができ、かつ、リア
ルタイムに湿度を検出することができる湿度センサを提
供する。 【構成】 測定雰囲気中に配置されジュール熱で自己発
熱する第1の感温抵抗体1と、乾燥雰囲気中に封入され
た第2の感温抵抗体2とを具備する。第1および第2の
感温抵抗体1,2の熱放散が湿度により変化することを
利用し、かつ、第1および第2の感温抵抗体1,2の電
圧降下を測定することにより湿度を測定する。基板5の
凹部上に架橋された電気絶縁薄膜からなる架橋構造体6
と、架橋構造体6の内部または上に固定された第1の感
温抵抗体1と、架橋構造体6を支持する支持脚部材7と
を有する。支持脚部材7は、架橋構造体6とほぼ同一の
平面上に位置し、架橋構造体6の少なくとも2以上の端
部に設けられている複数の脚部7aからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空調器,除湿器,調理
器または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。
【0003】従来の方式に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,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】従来の熱伝導式の湿度センサは、感温抵抗
体の熱拡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。この湿度センサは、図7に示すよ
うに、2つの感温抵抗体41,42を具備してなり、一
方の感温抵抗体41が測定雰囲気(外気)にさらされて
おり、かつ、他の感温抵抗体42が乾燥雰囲気中に封入
されている。これらの2つの感温抵抗体41,42の電
圧降下に関連する出力電圧を出力する電子回路(例えば
ホイートストンブリッジ回路)の出力値を測定すること
により湿度を検出する。
【0005】従来の湿度センサを作成する場合には、図
7および図8に示すように、まず、感温抵抗体41,4
2をそれぞれ異なるステム45に保持台を介して接着剤
(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41を
固定した該ステム45に通気孔を設けたキャップ46を
溶接でかぶせる。
【0006】一方、感温抵抗体42は、低温(−40
℃)にてステム45にキャップ47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4
6,47をキャップ固定板48に圧入し、キャップ固定
板48の外側に金属ケース49をかぶせた後に、金属カ
バー50を取り付けて完成する。
【0007】
【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、感温抵抗体の小型化に限界があ
るから、所定の温度まで感温抵抗体の温度を上昇させる
ためには400mW程度の電力が必要である。また、従
来の湿度センサにおいては、感温抵抗体の時定数を10
秒程度までにしかできないから、小電力化を図るために
湿度検出のあいだ一定の時間だけ感温抵抗体の温度をさ
げるような駆動方式をとった場合にリアルタイムに湿度
を検出することができなくなる。
【0008】本発明の目的は、小電力化を達成すること
ができ、かつ、リアルタイムに湿度を検出することがで
きる湿度センサを提供することにある。
【0009】
【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、測定雰囲気中に配置されジュール熱で自
己発熱する第1の感温抵抗体と、乾燥雰囲気中に封入さ
れた第2の感温抵抗体とを具備し、前記第1および第2
の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、かつ、前記第1および第2の感温抵抗体の電圧降下
を測定することにより湿度を測定する湿度センサにおい
て、凹部を有する基板の前記凹部上に架橋された電気絶
縁薄膜からなる架橋構造体と、この架橋構造体の内部ま
たは上に固定された前記第1の感温抵抗体と、前記架橋
構造体を支持する支持脚部材とを有し、かつ、前記支持
脚部材は、前記架橋構造体とほぼ同一の平面上に位置
し、この架橋構造体の少なくとも2以上の端部に設けら
れている複数の脚部からなることを特徴とする。
【0010】また、本発明は、測定雰囲気中に配置され
た第1の感温抵抗体と、ジュール熱で自己発熱して前記
第1の感温抵抗体を加熱する発熱体と、乾燥雰囲気中に
封入された第2の感温抵抗体とを具備し、前記第1およ
び第2の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、かつ、前記第1および第2の感温抵抗体の電
圧降下を測定することにより湿度を測定する湿度センサ
において、凹部を有する基板の前記凹部上に架橋された
電気絶縁薄膜からなる架橋構造体と、この架橋構造体の
内部または上に固定された前記第1の感温抵抗体と、前
記架橋構造体の内部または上に前記第1の感温抵抗体の
近傍に固定された前記発熱体と、前記架橋構造体を支持
する支持脚部材とを有し、かつ、前記支持脚部材は、前
記架橋構造体とほぼ同一の平面上に位置し、この架橋構
造体の少なくとも2以上の端部に設けられている複数の
脚部からなることを特徴とする。
【0011】
【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。
【0012】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、第1
感温抵抗体1(抵抗値R1 )および第2の感温抵抗体2
(抵抗値R2 )と、2つの固定抵抗R3 ,R4 とでホイ
ートスブリッジ回路を構成し、かつ、前記第1の感温抵
抗体1の熱拡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。
【0013】前記第の1感温抵抗体1は、測定雰囲気中
に配置され測定時に前記電源装置3により電流が供給さ
れてジュール熱で自己発熱して所定温度になり、この所
定温度で湿度を測定するものである。前記第2の感温抵
抗体2は、乾燥雰囲気中に封入されている。この湿度セ
ンサは、前記第1および第2の感温抵抗体1,2の熱放
散が湿度により変化することを利用し、かつ、前記第1
および第2の感温抵抗体1,2の電圧降下を測定するこ
とにより湿度を測定する。すなわち、前記第2の感温抵
抗体2の抵抗値R2 を基準として、前記第1の感温抵抗
体1の所定温度における抵抗値R1 の変化に対応する前
記ホイートスブリッジ回路の出力電圧Vo の変化により
湿度が検出される。
【0014】図2に示すように、凹部4を有する基板5
の前記凹部4上に電気絶縁薄膜からなる架橋構造体6が
架橋されている。この架橋構造体6の内部または上に
は、前記第1の感温抵抗体1が固着されている。前記架
橋構造体6は、前記基板5に設けられた支持脚部材7に
より支持されている。この支持脚部材7は、前記架橋構
造体6とほぼ同一の平面上に位置し、この架橋構造体6
の少なくとも2以上の端部に設けられている複数の脚部
7aからなる。
【0015】次に、本発明の湿度センサの要部の作製方
法を説明する。
【0016】シリコンからなる基板5に例えばスパッ
タ法によりSiO2 膜8を3μm厚に形成する。
【0017】SiO2 膜8の上に感温抵抗体1または
2の薄膜状の白金パターンをフォトリソ技術を用いて形
成する。
【0018】感温抵抗体1,2の周辺のSiO2 膜8
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1,2がSiO2 膜8の架橋構造体6上に位置するよ
うに形成する。このとき、支持脚部材7は、前記架橋構
造体6とほぼ同一の平面上に位置し、この架橋構造体6
の少なくとも2以上の端部に設けられている複数の脚部
7aからなるように形成する。このように形成すると、
架橋構造体6からの熱の逃げを極力少なくでき熱効率が
高くなる。また、エッチング除去後のSiO2膜8の角
部は曲線状に形成すると、強度が高まる。
【0019】ダイシングソー等によりカッティングさ
れて得られた2個のセンサチップをそれぞれれ異なるス
テム9に接着剤(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。
【0020】前記第1の感温抵抗体1とする感温抵抗
体を固定したステム9に通気孔を設けたキャップ10を
溶接でかぶせる。
【0021】一方、前記第2の感温抵抗体2とする感
温抵抗体は、低温(−40℃)にてステム9にキャップ
11を溶接でかぶせることにより乾燥空気中に封入す
る。
【0022】その後、キャップ10,11をキャップ
固定板12に圧入し、キャップ固定板12の外側に金属
ケース13をかぶせた後に、金属カバー14を取り付け
る。
【0023】前記第1および第2の感温抵抗体1,2
は、非常に小型に構成できるから、感温抵抗体1,2の
温度を所定の温度まで上昇させるための電力は数十mW
にでき、かつ、時定数も数msにできる。このため、前
記第1および第2の感温抵抗体1,2は、1秒間に数十
ms程度の時間帯だけ湿度検出することが可能となり、
実質的に数mWの低電力化が達成でき電池駆動も可能と
なる。
【0024】前記架橋構造体6および前記支持脚部材7
は、図5(A)〜(G)に示すように種々の形状に形成
することができる。
【0025】次に、本発明の第2の実施例を説明する。
【0026】この第2の実施例は、図6に示すように、
測定雰囲気中に配置された第1の感温抵抗体1と、ジュ
ール熱で自己発熱して前記第1の感温抵抗体1を加熱す
る発熱体15と、乾燥雰囲気中に封入された第2の感温
抵抗体2とを具備している。
【0027】前記発熱体15は、前記基板5のSiO2
膜8の上に形成されている。前記発熱体15およびSi
2 膜8には、さらにSiO2 膜16が形成されてい
る。このSiO2 膜16の上に前記第1の感温抵抗体1
が固着されている。このように前記発熱体15は、前記
第1の感温抵抗体1に近傍に配置されていて、測定時に
電流を供給されてジュール熱により自己発熱して前記第
1の感温抵抗体1を加熱して所定の温度にするものであ
る。第2の実施例は、これらの構成以外の構成が前記第
1の実施例を同じである。
【0028】本発明は、前記ホイートストンブリッジに
限定されるものでなく、前記第1および第2の感温抵抗
体1,2の電圧降下を測定することできる電子回路にも
適用することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、小電力化を達成するこ
とができ、かつ、リアルタイムに湿度を検出することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。
【図2】図1の第1の実施例の要部を示す斜視図であ
る。
【図3】図1の第1の実施例の要部を示す斜視図であ
る。
【図4】図1の第1の実施例の要部を示す分解斜視図で
ある。
【図5】図1の第1の実施例における架橋構造体および
支持脚部材の形状を説明するための図である。
【図6】本発明の第2の実施例の要部を示す斜視図であ
る。
【図7】従来の湿度センサを示す分解斜視図である。
【図8】図7の湿度センサの要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 第1の感温抵抗体 2 第2の感温抵抗体 3 電源装置 4 凹部 5 基板 6 架橋構造体 7 支持脚部材 7a 脚部 8 Si O2 膜 9 ステム 10,11 キャップ 12 キャップ固定板 13 金属ケース 14 金属カバー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定雰囲気中に配置されジュール熱で自
    己発熱する第1の感温抵抗体と、乾燥雰囲気中に封入さ
    れた第2の感温抵抗体とを具備し、前記第1および第2
    の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、かつ、前記第1および第2の感温抵抗体の電圧降下
    を測定することにより湿度を測定する湿度センサにおい
    て、凹部を有する基板の前記凹部上に架橋された電気絶
    縁薄膜からなる架橋構造体と、この架橋構造体の内部ま
    たは上に固定された前記第1の感温抵抗体と、前記架橋
    構造体を支持する支持脚部材とを有し、かつ、前記支持
    脚部材は、前記架橋構造体とほぼ同一の平面上に位置
    し、この架橋構造体の少なくとも2以上の端部に設けら
    れている複数の脚部からなることを特徴とする湿度セン
    サ。
  2. 【請求項2】 測定雰囲気中に配置された第1の感温抵
    抗体と、ジュール熱で自己発熱して前記第1の感温抵抗
    体を加熱する発熱体と、乾燥雰囲気中に封入された第2
    の感温抵抗体とを具備し、前記第1および第2の感温抵
    抗体の熱放散が湿度により変化することを利用し、か
    つ、前記第1および第2の感温抵抗体の電圧降下を測定
    することにより湿度を測定する湿度センサにおいて、凹
    部を有する基板の前記凹部上に架橋された電気絶縁薄膜
    からなる架橋構造体と、この架橋構造体の内部または上
    に固定された前記第1の感温抵抗体と、前記架橋構造体
    の内部または上に前記第1の感温抵抗体の近傍に固定さ
    れた前記発熱体と、前記架橋構造体を支持する支持脚部
    材とを有し、かつ、前記支持脚部材は、前記架橋構造体
    とほぼ同一の平面上に位置し、この架橋構造体の少なく
    とも2以上の端部に設けられている複数の脚部からなる
    ことを特徴とする湿度センサ。
JP437495A 1995-01-13 1995-01-13 湿度センサ Pending JPH08193967A (ja)

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020828