JPS6133566Y2 - - Google Patents

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JPS6133566Y2
JPS6133566Y2 JP11267581U JP11267581U JPS6133566Y2 JP S6133566 Y2 JPS6133566 Y2 JP S6133566Y2 JP 11267581 U JP11267581 U JP 11267581U JP 11267581 U JP11267581 U JP 11267581U JP S6133566 Y2 JPS6133566 Y2 JP S6133566Y2
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JP
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heater
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temperature
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JP11267581U
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JPS5817546U (ja
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
この考案は、物質中の表面附近に含まれる水分
や揮発性有機物を検出する素子に関するものであ
る。なお、ここにいう揮発性とは、室温における
性質のみでなく、加熱された場合における性質を
も含むものである。 気体中の水蒸気分圧や有機物蒸気濃度の検出素
子として、SnO2,Fe2O3,Cr2O3,MgCr2O4等の
金属酸化物半導体を用いうることは広く知られて
いる。また絶対湿度の検出素子としては、耐熱導
電性合成樹脂の抵抗値が湿度により変化すること
を用いたものも知られている。 可燃性ガスの検出素子としては、触媒表面での
接触燃焼によつて発生する熱量を測温抵抗体で検
出する接触燃焼式ガス検出素子や、可燃性ガスの
吸着による金属酸化物半導体の熱伝導度の変化を
利用する熱伝導度形ガス検出素子も知られてい
る。 これらの検出素子を用いて、物質中の表面附近
に含まれる水分や揮発性有機物を検出する場合、
検出素子は直接被検物質表面の含水量や揮発性有
機物含有量を測定するものでなく、雰囲気中の水
蒸気等の量を検出するものであるために以下の問
題が生じる。 雰囲気中の水蒸気分圧や有機物蒸気の濃度
は、気温や気流によつて変化するため検出精度
が低い。 周囲の相対湿度や、バツクグラウンド中の可
燃性ガスにより検出誤差が生じる。 物質の含水量が相対湿度と平衡している場合
や、高沸点の有機物の場合には検出ができな
い。 この考案は、素子本体のみでなく被検物質をも
加熱するようにして、検出すべき有機物や水分を
蒸発させるようにし、周囲の気温、気流、相対湿
度やバツクグラウンド中の可燃性ガスの影響を受
けることなく物質の表面状態を検出する素子を目
的とする。またこの考案は、素子本体を加熱する
ヒータと被検物質を加熱するヒータを分離し、そ
れぞれ最適温度に加熱することを目的とする。 この考案の構成は、気体成分により抵抗値が変
化する素子本体を第1のヒータにより加熱し、被
検物質の表面を第2のヒータにより加熱するとと
もに、素子本体と2つのヒータを素子カバー内に
収容するようにした表面状態検出素子からなるも
のである。 ここに素子本体には、金属酸化物半導体の抵抗
値の変化を利用した素子のほかに、耐熱導電性合
成樹脂、接触燃焼式ガス検出素子や金属酸化物半
導体の熱伝導度の変化を利用したガス検出素子等
を用いることができる。また第1のヒータを、素
子本体と直接接触して設ける場合には、白金線コ
イル等を素子本体への悪影響のない物質をヒータ
として用いる。なお、接触燃焼式や熱伝導形のガ
ス検出素子を用いる場合には、素子本体に取りつ
けた測温抵抗体を第1のヒータとして兼用する。 以下に、抵抗値の変化を利用した場合の本考案
の実施例について説明する。なお、他の素子本体
を用いる場合もほぼ同様にして実施することがで
きる。 第1図は、本考案の検出素子の第1の実施例を
示すもので、図において1は素子本体で、SnO2
を主成分とする金属酸化物半導体を、一対の電極
を設けた円筒状の基体の表面に塗布したものであ
る。2はカンタル線からなる第1のヒータで、素
子本体1の基体に挿通してある。3は第2のヒー
タで、ニクロム線の表面を無機絶縁性接着剤でコ
ーテイングしたもののコイルからなつており、被
検物質を加熱する。第2のヒータ3の両端はピン
4,4′に接続されており、ピン4にはリード線
を介して負特性サーミスタ5の一端が接続されて
おり、その他端はリード線を介してピン6に接続
される。サーミスタ5は、被検物質の加熱温度を
検出して、第2のヒータ3を制御する。 7は素子のカバーで、素子本体1、第1のヒー
タ2、第2のヒータ3およびサーミスタ5を収容
し、外部からの気流の影響を遮断しつつ、被検物
質から発生した蒸気を素子本体1へ導くためのも
のである。素子のカバー7の底面には防爆用金網
8からなる通気孔が設けられ、素子のカバー7の
頂面には、他の図示しない防爆用金網からなる通
気孔が設けられている。素子のカバー7の底面に
は、テフロンの半球状突起からなる位置制御手段
9が設けられ、被検物質の加熱温度を制御すると
ともに、素子の底面と被検物質のすきまからの通
気性を制御する。このすきまは例えば0.3mm程度
とする。 第2図は、本考案の素子の他の実施例を示すも
ので、負特性サーミスタ5を設けていないもの
で、第2のヒータ3を、素子本体をも加熱する位
置に設け、全体としての消費電力の軽減を図つて
いる。 第3図は、本考案の素子の他の実施例を示すも
ので、第2のヒータ3として、正特性サーミスタ
を設け、被検物質の加熱温度を安定させるように
している。 次に、本考案の素子の使用方法について説明す
る。第4図は、本考案の素子に用いる検出回路の
1例を示すもので、図において、11は素子本
体、12は第1のヒータ、13は第2のヒータを
示す。14,16は抵抗で、負特性サーミスタ1
5とともに、素子本体11に接続されて、検出用
抵抗となる。17は回路の電源を、18は増幅器
を、19はブザー、メータ等の報知手段である。 第5図は、他の検出回路を示すもので、負特性
サーミスタ21により、被検物質の温度を検出
し、トランジスタ22により第2のヒータ13を
制御するようにした他は、第4図の検出回路とか
わらない。 素子に通電して、被検物質に接触させると、被
検物質は加熱され、検出すべき成分が気化し、防
爆用金網8を介して、素子本体1へ対流や拡散に
より移動する。この場合に、本考案では素子本体
1を加熱する第1のヒータ2と被検物質を加熱す
る第2のヒータ3を別個に設けているので、それ
ぞれを最適温度に加熱することができる。従つ
て、熱容量の大きな石灰石やパルプ等の被検物質
中の水分を検出する場合、あるいはフタル酸ジメ
チル等の高沸点の物質を検出する場合も素子本体
1を過熱することなく、適正に被検物質を加熱す
ることができる。なお、周囲の温度が変動し、被
検物質の加熱温度を一定に保てない場合には、サ
ーミスタ5により、ヒータ3を制御する、あるい
は他のサーミスタで周囲の温度を検出して、素子
本体1からの出力を制御するようにすればよい。 被検物質から発生した蒸気は、防爆用の金網8
を介して素子本体1に接触し検出される。この場
合に、蒸気の流れは素子カバー7により制御され
ているので、気流の影響がない。 以下に本考案の効果の確認のため行つた試験例
について説明する。なお各試験例において、素子
本体には、SnO2を用いたものを用い、検出回路
には第5図のものを用いた。いずれの場合も素子
本体の加熱温度は、大気中で含水量を測定する場
合180℃揮発性有機物を検出する場合470℃とし
た。 第6図は、中白糖の含水量と素子本体の電気伝
導度の関係を示すもので、横軸は含水量を重量%
濃度で、縦軸は電気伝導度をμ単位で示したも
のである。図から、中白糖中の含水量を精度よく
検出しうることがわかる。 本考案による、衣類、砂糖、セメント原料、紙
の含水量の検出結果を第1表に示す。表におい
て、Tは試料の表面加熱温度を℃単位で、R0
素子の大気中での抵抗値を、Rは試料と接触中の
抵抗値をそれぞれ示す。 試料1〜4は、衣料用の電気乾燥器への本考案
の適用の可能性を示すためのもので、試料とし
て、水洗後に脱水した木綿布を、50℃の乾燥器中
で各時間乾燥したものを用いた。試料5〜8、お
よび9〜12は、粉末の乾燥度の検出に、本考案を
用いたもので、試料5〜8は中白糖を、試料9〜
12は、セメントの原料である石灰石の微粉末を用
いたものである。試料13〜16は製紙等へ、本考案
を適用しうることを示すもので、各含水量の新聞
紙を用いて検出を行つた。
【表】
【表】 本考案を種々の揮発性有機の検出に適応した場
合の結果を第2表に示す。表において、T1は試
料と接触している時の湿子本体の温度を、T2
は、試料の表面加熱温度を、R0は大気中での素
子本体の抵抗値を、Rは試料と接触中のガス素子
本体の抵抗値をそれぞれ示している。
【表】
【表】 第7図に、周囲温度の影響へのサーミスタによ
る補償の結果を示す。試料には1重量%のパイン
油を含有する銅鉱石を用い、第5図の回路を用い
た場合の結果を実線で、サーミスタによる温度補
償を全くおこなわない場合の結果を破線で示す。
この温度範囲ではサーミスタによる簡単な補償で
検出精度を向上しうることがわかる。 以上に説明したように、この考案では、被検物
質を第2のヒータによつて加熱させ、検出すべき
成分を気化させるため、周囲の気流や気温の影響
をほとんど受けずに物質の表面状態を検出でき
る。 また、素子本体の加熱と被検物質の加熱を別個
に行うため、熱容量の大きな物質を試料とする場
合や、検出すべき有機物の沸点が高い場合にも、
大量の蒸気を得ることができ、正確な検出ができ
る。 なお第2のヒータへの印加電圧を時間とともに
増大させるようにすれば、昇温脱離法的検出を行
うことができる。すなわち、被検物の表面加熱温
度を時間とともに高めてゆくと、被検物質中の揮
発性化合物は、その沸点の順に分離して気化す
る。これを素子本体により検出すれば、多数の揮
発性化合物が被検物質中に含まれる場合でも、各
化合物を分離して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は、この考案の素子の実施
例の一部切り欠き側面図で、第4図および第5図
はこの考案の素子を利用した検出回路の1例を示
すものである。第6図は、この考案の素子を用い
て、中白糖の含水量を検出した結果を、第7図は
この考案の素子の周囲温度への依存性をそれぞれ
示すものである。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. その一面に通気孔を設けた素子カバーの内部
    に、気体部分により抵抗値が変化する素子本体
    と、素子本体を加熱する第1のヒータとを設ける
    とともに、前記素子カバー内の通気孔付近に被検
    物質の表面を加熱するための第2のヒータを設け
    たことを特徴とする表面状態検出素子。
JP11267581U 1981-07-28 1981-07-28 表面状態検出素子 Granted JPS5817546U (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11267581U JPS5817546U (ja) 1981-07-28 1981-07-28 表面状態検出素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11267581U JPS5817546U (ja) 1981-07-28 1981-07-28 表面状態検出素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5817546U JPS5817546U (ja) 1983-02-03
JPS6133566Y2 true JPS6133566Y2 (ja) 1986-10-01

Family

ID=29906996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11267581U Granted JPS5817546U (ja) 1981-07-28 1981-07-28 表面状態検出素子

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JPS5817546U (ja) 1983-02-03

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