JPS60501327A - humidity sensor - Google Patents
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- JPS60501327A JPS60501327A JP50187584A JP50187584A JPS60501327A JP S60501327 A JPS60501327 A JP S60501327A JP 50187584 A JP50187584 A JP 50187584A JP 50187584 A JP50187584 A JP 50187584A JP S60501327 A JPS60501327 A JP S60501327A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 湿yセ/ザ一 本発明は、請求の範囲第1項の的提部による電気的湿度測定装置用湿度センサー 知関する。[Detailed description of the invention] Humidity/The One The present invention provides a humidity sensor for an electrical humidity measuring device according to the subject matter of claim 1. To be knowledgeable.
かかる湿度センサーは、たとえばヨーロノノξ特許公開第0044806号から 公知である。そこには、電解質支持板と、くし歯状に互いにかみ合う、電解質層 によって互いに導電結合している2つの電極とを有する温度センサーが記載され ている。この電解質層は。Such a humidity sensor is known, for example, from Yoronono ξ Patent Publication No. 0044806. It is publicly known. There, there is an electrolyte support plate and an electrolyte layer that interlocks with each other in a comb-like pattern. A temperature sensor having two electrodes conductively coupled to each other is described by ing. This electrolyte layer.
ゼオライト粉末に七メ/1・5〜20重景%全混合し水を加えて泥状にし、次い で電解質支持板上に塗布してなる1つ電解質支持板は、多数の吸水性通路からな る多孔質構造を有する。Mix zeolite powder with Shichime/1.5~20%, add water to make a slurry, and then An electrolyte support plate is formed by coating an electrolyte support plate with a large number of water-absorbing passages. It has a porous structure.
対湿tr・コニ毛管凝縮が生起し、夕11定結果が不利な影響を受けるという欠 点を有する。さらに、使用される電解質層は、それが電解質支持板に艮く付着せ ず、時がたつにつれて剥離するという欠点を有する。付加的に1詳細な仰1定で 、記載の温度センサーの湿度抵抗特性曲線におけるヒステリ/スは相対湿度3係 より上であることが立証されたが、この場合には尚定温度で狙1定された。Humidity tr/coni capillary condensation occurs and results are adversely affected. Has a point. Additionally, the electrolyte layer used is such that it does not adhere to the electrolyte support plate. However, it has the disadvantage of peeling off over time. Additionally, with a detailed explanation The hysteresis in the humidity resistance characteristic curve of the temperature sensor described in However, in this case it was aimed at a fixed temperature.
従って、本発明の課題は、公知の温度センサ〜を、電解質層がすぐれた付着全廂 し、湿度抵抗特性曲線におけるヒステリ/スが相対湿度1%より下でありかつ測 定は空気が飽和になる寸で確実な結果を生じるようこの課題は、上述した種類の 温度センサーにおいて、請求の範囲第1項の特徴部に記載の特徴によって解決さ れる。It is therefore an object of the present invention to improve the known temperature sensor by providing an electrolyte layer with excellent adhesion throughout the entire area. The hysteresis/susceptibility in the humidity resistance characteristic curve is below 1% relative humidity and This task is carried out in a manner similar to that described above, in order to produce reliable results at the point at which the air becomes saturated. In a temperature sensor, the problem is solved by the features described in the characterizing part of claim 1. It will be done.
本発明はなかんずく、水蒸気透過性プラスチックにおける拡散が時間特注に対し て一定であるという大きい利点を有する。これから、時間特性は純指数関数的で あり、これはマイクロプロセッサにおける整合関数の処理によって測定過程の最 終値の迅速な計算かでさるといつ結論が生じる。さらに、水蒸気透過性プラスチ ックの使用によって温度センサーのヒステリノス特性が改良されるので、特定温 度において、相対湿度が1係より小さい測定値差が得られる。The present invention provides, among other things, that diffusion in water vapor permeable plastics is It has the great advantage of being constant. From now on, the time characteristic is purely exponential. This is achieved by processing the matching function in the microprocessor. A quick calculation of the closing price will determine when the conclusion arises. In addition, water vapor permeable plastic The hysterinous characteristics of the temperature sensor are improved by using A measurement difference of less than a factor of 1 relative humidity is obtained.
本発明の他の重要な利点は、たとえば酸性ガス、アンモニアまたは多価アルコー ルのような化学的汚染物による影響は湿度センサーの機能をもはや妨害しないと いつことである。本発明による湿度センサーは耐摩耗性の硬い表面を有する感湿 層を有するのて、硬度の大きい物品、たとえば乾燥工程からの堆積物の水分活性 の測定はもはや問題ではない。従って、湿分阻止−次フィルタは完全に省略する ことができ、これは湿度センサーの非常に小さい応答時間を有する工/ジニアリ /グプロセスにおける直接測定を可能にする。本発明のも91つの利点は、下記 の記載から明らかである。Another important advantage of the invention is that for example acid gases, ammonia or polyalcohols The effects of chemical contaminants such as It happened when. The humidity sensor according to the invention is a humidity sensor with a wear-resistant hard surface. High hardness articles with layers, e.g. water activity of deposits from drying process Measuring is no longer a problem. Therefore, moisture blocking-order filters can be omitted completely. This is an engineering/engineering solution that has a very small response time of the humidity sensor. /enables direct measurement in the engineering process. Some of the advantages of the present invention are as follows: It is clear from the description.
本発明を、図面に示した実施例につき詳述する。但し、第1図は一湿度センザー の横断面図を示し、第2図は第1図における矢印【の方向に見た図を示し、 第3図は第1図における矢印■の方向知見た図を示し、 第4図はゼオライトまたはぺ/夕/ルの微結晶とプラスチックからなる感湿層を 有する湿度センサーの測定線図を示し、 第5図はゼオライト微結晶、黒鉛およびプラスチックからなる感湿層を有する湿 度センサーの測定線図を示し。The invention will be explained in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, Figure 1 shows one humidity sensor. FIG. 2 shows a cross-sectional view of FIG. Figure 3 shows the direction of the arrow ■ in Figure 1, Figure 4 shows a moisture-sensitive layer made of zeolite or P/E/L microcrystals and plastic. shows a measurement diagram of a humidity sensor having Figure 5 shows a moisture sensitive layer consisting of zeolite microcrystals, graphite and plastic. Shows the measurement diagram of the degree sensor.
第6図は温度センサーを保持するだめの円筒体を示す。FIG. 6 shows the cylindrical body holding the temperature sensor.
第1図には、絶縁基板2からなる湿気セ/サ−1が示されている。基板2の上側 には、結晶性電解固形物の感湿層5で被覆された電極3が設けられている。基板 2の下側KVi、温度センサー6が設けられている。FIG. 1 shows a moisture sensor/sensor 1 comprising an insulating substrate 2. As shown in FIG. Upper side of board 2 is provided with an electrode 3 coated with a moisture sensitive layer 5 of crystalline electrolytic solid. substrate A lower KVi of 2 and a temperature sensor 6 are provided.
同様に、電気接点ピン4,7および8が設けられている。Similarly, electrical contact pins 4, 7 and 8 are provided.
第2図は、第1図の湿気センサー1の平面図を示す。FIG. 2 shows a top view of the humidity sensor 1 of FIG.
同じエレメントには同じ符号が使用された。この図面から認められるように、電 極3ばそれぞれ、ウェブによって互いに結合されかつ互いに均一な間隙を有する 同心の部分円からなる。電極3(この場合には2つ)ば、双方の電極3の部分円 が互いに嵌合しかつ電極3の間の直接的電気接点を形成しないように配置されて いる。基板2の縁部で電極3のまわりKはなお、電気的遮蔽のための同心の環状 電工9が設けられている。The same symbols were used for the same elements. As seen from this drawing, electric The three poles are each connected to each other by a web and have uniform spacing from each other. Consists of concentric partial circles. For electrodes 3 (in this case two), the partial circles of both electrodes 3 are arranged so that they fit together and do not form a direct electrical contact between the electrodes 3. There is. Around the electrode 3 at the edge of the substrate 2 there is also a concentric ring K for electrical shielding. An electrician 9 is provided.
電極3用の接触ピ/4、環状電極9用の接触ピン7および温度センサー6用の接 触ピ/8がそれぞれろう接されている。Contact pin/4 for electrode 3, contact pin 7 for annular electrode 9 and contact pin for temperature sensor 6. The contact pins/8 are each soldered.
第3図は、湿気センサー1の裏面を示す。第1図におけると同じエレメントには 同じ符号が使用された。FIG. 3 shows the back side of the humidity sensor 1. The same elements as in Fig. The same code was used.
基板2のこの側ては、環状雷、極9(第2図)と十分に接触している補助的/− ルド電極9′が設けられている。On this side of the substrate 2 there is an annular lightning, an auxiliary /- in full contact with the pole 9 (FIG. 2). A field electrode 9' is provided.
シールド電極9′には温度センサー6がろう接または接着されているので、基板 2とのすぐれた熱接触が与えられている。しかし、温度セ/サ−は前面て、湿度 センサーと一体桔造シ、二設けられていてもよく、基板2の裏側には、ケーブル 接続部を十分に省略するために一次増幅器が設けられていてもよい。Since the temperature sensor 6 is soldered or glued to the shield electrode 9', Excellent thermal contact with 2 is provided. However, the temperature sensor/sensor is located at the front, and the humidity There may also be two built-in blocks with the sensor, and a cable is installed on the back side of the board 2. A primary amplifier may also be provided in order to substantially eliminate connections.
基板2は、たとえばケイ素、カラス、ガラスエポキシもしくは、アルミニウムー またはカラスセラミックのような公知の電気絶縁材からなる、電極3は、金層で メッキにより被覆されている銅帯状片からなる。電解固形物の感湿層5は5.ゼ オライトlたはペノタ/ルのようなアルミノケイ酸塩およびセルロース誘導体、 酢酸セルロース捷たは酢酪酸セルロースのような水蒸気透、過性プラスチックよ りなる。とくに、電解固形物としては、ホー/キサイト構造を有するゼオライト が5 使用さ・れる。それぞれの場合K、IJチウムイオンヲ有する結晶性の電解固形 物が有利である。プラスチックは微結晶の陰イオン格子の空所および溝を充填す るので、毛管凝縮が阻止される。これによって、感湿層5のインピーダンスはた とえば相対湿度5係より上の高い環境湿度においても常に上昇し、測定すべき湿 度に対する尺度を形成する、つまり飽和に到るまでの全湿分量の黒鉛を混和すれ ば、線形の特性曲線が得られる。The substrate 2 is made of, for example, silicon, glass, glass epoxy or aluminum. Alternatively, the electrode 3 may be made of a known electrically insulating material such as glass ceramic. Consists of a copper strip coated with plating. The moisture sensitive layer 5 of the electrolytic solid material is 5. Ze aluminosilicates and cellulose derivatives, such as olite or penotal; Water vapor permeable and permeable plastics such as cellulose acetate or cellulose acetate butyrate. Rinaru. In particular, zeolites with a pho/xite structure are used as electrolytic solids. is 5 used. In each case, a crystalline electrolytic solid with K, IJ tium ions Things are advantageous. The plastic fills the voids and grooves of the microcrystalline anion lattice. capillary condensation is prevented. This changes the impedance of the moisture sensitive layer 5. For example, even in high environmental humidity above relative humidity 5th factor, the humidity to be measured always increases. The total moisture content of graphite must be mixed in to form a scale for the degree of For example, a linear characteristic curve is obtained.
黒鉛の割合は、親水性黒鉛表面における水の凝縮の阻止によって電解固形物・黒 鉛の全系中の毛管凝縮が省略される程度に高く選択される。黒鉛の混和は、主と して湿度・インピーダンス特性曲線におけるヒステリメスを減少する。記載した 感湿層5は、1μmより下の均一な大きさの電解固形物の粒子を用いて非常に薄 く製造することができる。層5は非常て可撓性でかつ強い機械的外力に耐えるこ とができ、プラスチックの選択によっては150℃までまたはむしろ200℃ま での測定に使用することができる。さらに、該層は耐摩耗性であり、基板2に対 し極めて良好に付着する。層5がイオン捷たは極性分子によって不活性にされて いる場合には、微結晶はたんに加熱することにより容易に再生することができる ーさらに、真空曝露後は何の可逆的変化も確認されなかった。The proportion of graphite increases electrolytic solids and black particles by preventing water condensation on the hydrophilic graphite surface. It is chosen so high that capillary condensation in the entire system of lead is omitted. The mixture of graphite is mainly to reduce hysteresis in the humidity-impedance characteristic curve. Described The moisture sensitive layer 5 is made very thin using electrolytic solid particles of uniform size below 1 μm. It can be manufactured easily. Layer 5 is highly flexible and capable of withstanding strong external mechanical forces. and, depending on the choice of plastic, up to 150°C or even 200°C. It can be used for measurements. Furthermore, the layer is wear-resistant and is compatible with the substrate 2. It adheres very well. Layer 5 is rendered inactive by ions or polar molecules. If present, the microcrystals can be easily regenerated by simply heating them. -Furthermore, no reversible changes were observed after vacuum exposure.
れた測定線図が示されている。この場合、横座標は環境の相対湿度ψ(%rF) を表わし、縦座標は湿度センサーのイノビーダンス値lを対数目盛て表わす。特 性曲線は、対数増幅器の出方信号に一致し、線形の特性曲線を生じる。特性曲線 Nは、ゼオライトとプラスチックからなる感湿層5を有する湿度セッサーを用い て測定され、特性曲線Bはぺ/夕/ルとプラスチックからなる層で測定されたも のである。A measured diagram is shown. In this case, the abscissa is the relative humidity of the environment ψ (%rF) , and the ordinate represents the innovation value l of the humidity sensor on a logarithmic scale. Special The characteristic curve corresponds to the output signal of the logarithmic amplifier, resulting in a linear characteristic curve. Characteristic curve N uses a humidity sensor having a moisture sensitive layer 5 made of zeolite and plastic. Characteristic curve B is the one measured on a layer made of plastic. It is.
第5図は、ゼオライト質微結晶、黒鉛およびプラスチックからなる感湿層5を有 する湿度センサーの測定線図を示す、この場合、インピーダンスは等分目盛でプ ロットされている。FIG. 5 shows a moisture-sensitive layer 5 made of zeolitic microcrystals, graphite, and plastic. shows the measurement diagram of a humidity sensor, in which the impedance is plotted on an equal scale. Lots are available.
第6図ては、湿度センサー1の製造に使用される円筒病体10の断面図が示され ている。このため、接触ピン4,7および8は、プラスチック円板12に嵌め込 まれたブシュ11中に差込まれている。ブ/ユ11は、測定エレク[・ロニクス に通じるケーブル13と接続されている。測定エレクトロニクスは十分に図示さ れていないが、主として出方信号に対する温度の影響をなくすために、対数増幅 器と補償回路がらな、る。これは、上述した湿度セッサーの温度ドリフI・が、 多数の慣用の湿度センサーとは異なり、温度によってのみ依、存し、環境温1i Kよっては依存しないことによって可能となる。円筒体10’には、壁または他 の懸架体に第4図 1・ 兎6図 国際調査報告FIG. 6 shows a cross-sectional view of the cylindrical body 10 used for manufacturing the humidity sensor 1. ing. For this purpose, the contact pins 4, 7 and 8 are fitted into the plastic disc 12. The bushing 11 is inserted into the bush 11. B/U 11 is a measurement electronics [ronics] It is connected to a cable 13 leading to. Measurement electronics are fully illustrated logarithmic amplification, primarily to eliminate the effect of temperature on the output signal. The equipment and compensation circuit are included. This means that the temperature drift I of the humidity sensor mentioned above is Unlike many conventional humidity sensors, it only depends on the temperature and the ambient temperature 1i This is possible by not depending on K. The cylinder 10' has walls or other Figure 4 on the suspension body of 1・ Rabbit 6 international search report
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