JPS5925361B2

JPS5925361B2 - センサおよび温度・湿度検出装置

Info

Publication number: JPS5925361B2
Application number: JP54134559A
Authority: JP
Inventors: 二郎寺田; 恒治新田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-10-17
Filing date: 1979-10-17
Publication date: 1984-06-16
Also published as: JPS5658202A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、空調機、乾燥機あるいは、食品調理器などに
おいて湿度（水分）検出ならびに、温度検出を行なうの
に用いるセンサおよび温度・湿度検出装置に関する。

一般に、湿度検出には、感湿抵抗体素子などが使用され
、温度検出には、熱電対やサーミスタなどが使用される
。

感湿抵抗体素子は、湿度に敏感に感応してその抵抗値が
変化するようになつている。そして周知のように感湿抵
抗体は、吸湿性に優れるＦｅ２０３、Ａｌ２０３六どの
金属酸化物からつくられている。一方、前記のような機
器において・湿度のみあるいは、温度のみ検出を行なえ
ば足りる場合は少なく、ほとんどの場合、双方を検出す
る必要がある。たとえば空調関係にあつては、快適温度
と健康湿度とを同時に制御する必要がある。このため従
来は、温度・湿度検出に、温度検出素子と湿度検出素子
とを使用し、それぞれの回路を別個独立に構成して二系
統の回路を構成していた。したがつて回路構成が複雑と
なり、ひいてはコストアップを余儀なくなされていた。
本発明は一つの素子で温度と湿度の双方を検出できるよ
うにすることにより従来における上述のような欠点を除
こうとするもので、以下にその説明をする。

本発明によるセンサは、主成分として〔０３ａ１−ｘＳ
ｒｘ）ＴｉＯ＿３〕（ｘ■０〜１）を４５〜９９．９９
モル％および廟ｃｒ２ｏ４を０．０１〜５５モル％含む
磁器組成物を用いたことを特徴とする。

上記センサは水分吸着性にすぐれていて低周波領域で湿
度に対し高い依存性を有するインピーダンスを示し、一
方高周波領域では温度に対し高い依存性を有するインピ
ーダンスを示す。

しかもインピーダンスの温度或いは湿度に対する依存性
は他方のパラメータに影響されることがほとんどない。
したがつて上記センサを用いれば単素子で温度と湿度の
双方を互いに独立して検出することができる。なお従来
は複合化されたものは別として単素子そのもので上述の
ように温度と湿度の双方を検出できるものはなかつた。
また、本発明による温度一湿度検出装置は前記の如きセ
ンサを用いて構成するものでこれにより回路構成を簡単
にすることができる。

以下に図面を用い本発明の実施例を具体的に説明する。

まずセンサの出発原料としてＢａｃＯ３を０．５モル，
ＳｒｃＯ３を０．５モル，ＴｉＯ２を１モルを湿式混合
し、これを乾燥して原料粉末とした。

次にこの原料粉末を成形圧力７５０Ｋｆ／Ｃｄで成形し
て温度１２００℃で２時間仮焼を行ない、その後粉砕し
て粉末とした。一方ＭｇＯｌモル，Ｃｒ２Ｏ３ｌモルを
上記同様に湿式混合し、これを乾燥して粉末とする。そ
してこの粉末原料を成形圧力７５０Ｋ９／Ｃｄで成形し
て温度９００℃で２時間仮焼を行ない、その後粉砕して
粉末とした。上記２種類の粉末を、ＢａＯ．５ＳｒＯ．
５ＴｌＯ３が３０〜１００モル％の範囲でまたＭｇｃｒ
２Ｏ４が０〜７０モル％の範囲でそれぞれ含まれるよう
にして湿式混合後、７５０ｋｇ／Ｃｒｌｉの圧力で成形
〔寸法４ｍ×４Ｗ１ｆ１ｘ０．２５ｗｎ〕を行い１２５
０で２時間焼成して磁器焼成体を得た。次に、第１図に
示すように、上述のようにして得られた焼成体１の両面
にＲＵＯ２系の電極２，２を取り付け、センサとして完
成した。

これを供試試料として、湿度特性，温度特性及び周波数
一電気インピーダンス特性をそれぞれ調べた。これらの
結果を第２図，第３図及び第４図に示す。まず各種組成
の代表として、ＢａＯ．５ｓｒＯ．５ＴｉＯ３が９９モ
ル％，Ｍｇｃｒ２Ｏ４が１モル％含まれる場合について
説明する。第２図に測定周波数１０Ｈｚにおける場合を
例にとつて示すように、低周波領域では相対湿度変化に
よりインピーダンスが変化し、一方温度が例えば２０℃
から８０℃にと変化してもインピーダンスはほとんど変
化しない。

一方、第３図に測定周波数３００ＫＨｚにおける場合を
例にとつて示すように、高周波領域では、温度変化によ
りインピーダンスが変化し、相対湿度ＲＨが例えば２０
％から８０％にと変化してもインピーダンスはほとんど
変らない。

また第４図に周波数変化に対するインピーダンスの変化
を示したが、これからも低周波領域では湿度変化により
インピーダンスが変化するのに対し、高周波領域ではほ
とんど変化しないことがわかる。

第２図〜第４図に示した結果かられかるように、前記セ
ンサを用いると、一つの素子で湿度検出及び温度検出の
双方を互いに独立して行なうことができる。

次に（Ｂａ卜ＸＳｒｘ）ＴｉＯ３成分におけるｘの値を
Ｏ〜１の範囲内で種々変化させｘ＝０，０．３，０．５
，０．７，１．０のときの温度一インピーダンス特性、
及び湿度一インピーダンス特性を調べた。

その結果を第５図，第６図に示す。第５図によれば、温
度０℃以上においてｘ＝０．５以上であれば温度対イン
ピーダンスの関係が対数目盛にしてほぼ直線的なものと
なつている。又ｘ＝０．５以下では温度０℃以上におい
て屈折点が現われる。この屈折点は（Ｂａｌ．．ｘＳｒ
ｘ）ＴｉＯ３のキユリ一点にあたる。従つて温度検出の
温度検知範囲は、このキュリ一点以上の温度である。な
おＸを前記各値として温度変化に対するインピーダンス
変化も併せて調べたが、その結果は第３図と同様の傾向
を示し、これからも高周波領域ではインピーダンスは湿
度にはほとんど影響されないことが判つた。第６図によ
れば、ｘ＝０〜１と変化させたことによる特性変化は、
ほとんど認められず、又、インピーダンスは温度にほと
んど影響されないことが判つた。第６図は１０Ｈｚで測
定した結果を示す。次にＢａＯ．５ＳｒＯ５ＴｉＯ３ど
ＮＧｒ２Ｏ４との成分比を種々変えたものについて調べ
た結果を次の表に示す。表には各組成のものについて求
めた湿度感度および温度感度を示した。ここで上記それ
ぞれの感度を定義する。湿度感度は相対湿度１００％に
おけるインピーダンスＺ（１００（ｆｌ）ＲＨ）に対す
る相対湿度１０％におけるインピーダンスＺ（１０％Ｒ
Ｈ）の比、すなわちＺ（１０％ＲＨ）／Ｚ（１００％Ｒ
Ｈ）をいう。一方温度感度は０℃におけるインピーダン
スＺ（０℃）ＦｌＣ対する１００℃におけるインピーダ
ンスＺ（１００℃）の比、すなわちＺ（１００℃）／Ｚ
（０℃）をいう。表かられかるようにＭｇｃｒ２Ｏ４が
０．０１〜５５モル％含まれるものは湿度感度，温度感
度とも他の組成のものよりすぐれる。

上記表にはＢａｌ−ＸＳｒｘＴｉＯ３（ｘ＝０〜１）に
おけるｘが０．５の場合について示したが、ｘが０．５
以外の場合もほと同様な結果が得られた。

なお上記センサを用い−５０〜３００℃の範囲の温度と
１〜１００％の範囲の相対湿度を検出することが可能で
あつた。

以上のように本発明によるセンサは温度と湿度の双方を
互いに独立して検出することができる。

なお上記センサに用いる組成物にベロブスカイトタイプ
，タングステンブロンズタイプ，パイロクロアタイプ，
さらにはその他タイブの金属酸化物を加えることにより
温度および湿度の検出感度を上げることも可能である。
次に第７図は本発明による温度・湿度検出装置の回路構
成の一例を示し、前記の本発明によるセンサ３に低周波
電源４および高周波電源５が切換可能に接続されまたイ
ンピーダンス測定手段６が接続されている。

電源４，５を切換えて低周波および高周波のそれぞれに
おけるインピーダンスを測定することにより湿度および
温度の双方を検出することができるようになつている。
なおセンサに加える低周波，高周波の周波数は素子の特
性に応じて適宜に定めるとよい。第８図は本発明による
温度・湿度検出装置の回路構成の他の一例を示し、前記
の本発明によるセンサ７に例えば方形波のように低周波
成分と高周波成分を有する電流を流すための電源８が接
続されているとともにセンサ８の上記低周波成分に対応
したインピーダンスを取出して測定する低周波インピー
ダンス測定手段９と同じくセンサ８の上記高周波成分に
対応したインピーダンスを取出して測定する高周波イン
ピーダンス測定手段１０が接続されていて、前述同様、
センサ８の低周波および高周波のそれぞれにおけるイン
ピーダンスを測定することにより湿度および温度を検出
することができるようになつている。

本発明によれば、以上のように単一素子で温度と湿度の
双方を検出することができるので回路構成が簡単になり
、実用上の価値が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるセンサの一例を示す斜視図、第２
図，第３図，第４図，第５図および第６はそれぞれ上記
素子のインピーダンス特性を示す図、第ｒ図は本発明に
よる温度・湿度検出装置の一例における回路構成を示す
図、第８図は本発明による第２番目の温度・湿度検出装
置の他の一例における回路構成を示す図である。１・・・・・・焼成体、２・・・・・・電極、３，１・
・・・・・センサ、４・・・・・・低周波電源、５・・
・・・・高周波電源、６，９，１０・・・・・・インピ
ーダンス測定手段。

Claims

【特許請求の範囲】１主成分として、〔（Ｂａ＿１＿−＿ｘＳｒ＿ｘ）Ｔ
ｉＯ＿３〕（ｘ＝０〜１）を４５〜９９．９９モル％お
よびＭｇＣｒ＿２Ｏ＿４を０．０１〜５５モル％含む磁
器組成物を用いたことを特徴とするセンサ。２主成分として、〔（Ｂａ＿１＿−＿ｘＳｒ＿ｘ）Ｔ
ｉＯ＿３〕（ｘ＝０〜１）を４５〜９９．９９モル％お
よびＭｇＣｒ＿２Ｏ＿４を０．０１〜５５モル％含む磁
器組成物が用いられたセンサと、互いに異なる周波数を
有する少なくとも２つの信号を上記センサに切替えて供
給する手段と上記センサのインピーダンスを検出する手
段とを有する温度・湿度検出装置。３主成分として、〔（Ｂａ＿１＿−＿ｘＳｒ）ＴｉＯ
＿３〕（ｘ＝０〜１）を４５〜９９．９９モル％および
ＭｇＣｒ＿２Ｏ＿４を０．０１〜５５モル％含む磁器組
成物が用いられたセンサと、少なくとも２つの周波数成
分を有する信号を上記センサに供給する手段と上記セン
サのそれぞれ上記周波数におけるインピーダンスを互い
に分離して検出する手段を有することを特徴とする温度
・湿度検出装置。