JPS6136619B2 - - Google Patents
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- JPS6136619B2 JPS6136619B2 JP55107412A JP10741280A JPS6136619B2 JP S6136619 B2 JPS6136619 B2 JP S6136619B2 JP 55107412 A JP55107412 A JP 55107412A JP 10741280 A JP10741280 A JP 10741280A JP S6136619 B2 JPS6136619 B2 JP S6136619B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/121—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、金属酸化物半導体を感湿素子として
使用した湿度測定装置に関し、特に感湿素子の加
熱クリーニングに特徴を有する湿度測定装置に関
するものである。
使用した湿度測定装置に関し、特に感湿素子の加
熱クリーニングに特徴を有する湿度測定装置に関
するものである。
この種測定に使用される感湿素子は、金属酸化
物を主たる材料として焼結形成されており、その
電気的特性は吸湿するに従い抵抗値が低下する性
質を有する。
物を主たる材料として焼結形成されており、その
電気的特性は吸湿するに従い抵抗値が低下する性
質を有する。
第２図は斯かる感湿素子の代表的な湿度−抵抗
特性を例示した図であつて、該図からもわかるよ
うに相対湿度が高くなるに従つて、例えば60〜70
％以上となると、その抵抗値の変化が極めて緩漫
となるものであつて、抵抗値の変化に基づいて湿
度を表示するようにしたこの種装置としては高湿
度時の測定精度が低下すると言う欠点があると共
に、長時間高湿度雰囲気中に置くと、作動・休止
を問わず感湿素子が水分を吸収し、或いは又気中
の不純物例えば油煙等が付着し、測定精度に低下
を来たすものであつて、一般には測定に先立ち感
湿素子を高温例えば300〜400℃程度で加熱し、素
子を乾燥させると共に、付着物を焼却するもので
あつて、通常斯かる操作をクリーニングと称して
いるものである。
特性を例示した図であつて、該図からもわかるよ
うに相対湿度が高くなるに従つて、例えば60〜70
％以上となると、その抵抗値の変化が極めて緩漫
となるものであつて、抵抗値の変化に基づいて湿
度を表示するようにしたこの種装置としては高湿
度時の測定精度が低下すると言う欠点があると共
に、長時間高湿度雰囲気中に置くと、作動・休止
を問わず感湿素子が水分を吸収し、或いは又気中
の不純物例えば油煙等が付着し、測定精度に低下
を来たすものであつて、一般には測定に先立ち感
湿素子を高温例えば300〜400℃程度で加熱し、素
子を乾燥させると共に、付着物を焼却するもので
あつて、通常斯かる操作をクリーニングと称して
いるものである。
本発明は前記した高湿度測定時の欠点を改善す
ると共に、新規な手段によつて感湿素子を所定の
温度に保ち、その作動点を移動せしめて高湿度雰
囲気中に於いてもその抵抗値変化の大なる範囲に
て作動させるようにし、高湿度領域での測定精度
の向上を許ると共に、クリーニング時の温度が所
定値以上とならないよう、その温度を自動的に制
御して感湿素子の過熱に起因する熱破壊を防止し
ようとするものである。
ると共に、新規な手段によつて感湿素子を所定の
温度に保ち、その作動点を移動せしめて高湿度雰
囲気中に於いてもその抵抗値変化の大なる範囲に
て作動させるようにし、高湿度領域での測定精度
の向上を許ると共に、クリーニング時の温度が所
定値以上とならないよう、その温度を自動的に制
御して感湿素子の過熱に起因する熱破壊を防止し
ようとするものである。
以下本発明の実施例を図面に従つて説明する。
第１図は実施例に於いて使用される感湿素子の概
略図を例示したものであつて、１は抵抗線を示
し、例えば白金等の抵抗温度係数の大きな金属を
用い、その線径は例えば20〜50μｍφ程度のもの
である。２は前記抵抗線１を被覆する耐熱絶縁材
である。４は前記抵抗線１及びその被覆２を芯と
してその上に焼結形成された金属酸化物の多孔質
感湿体であつて、例えばその両端には端子３ａ及
び３ｂが埋設される。１ａ及び１ｂは前記抵抗線
１の端子を示す。
第１図は実施例に於いて使用される感湿素子の概
略図を例示したものであつて、１は抵抗線を示
し、例えば白金等の抵抗温度係数の大きな金属を
用い、その線径は例えば20〜50μｍφ程度のもの
である。２は前記抵抗線１を被覆する耐熱絶縁材
である。４は前記抵抗線１及びその被覆２を芯と
してその上に焼結形成された金属酸化物の多孔質
感湿体であつて、例えばその両端には端子３ａ及
び３ｂが埋設される。１ａ及び１ｂは前記抵抗線
１の端子を示す。
尚、感湿体４は抵抗線１と熱結合され、後述す
る所定の温度を保つものとする。
る所定の温度を保つものとする。
斯かる構成になる感湿素子は、感湿体４が吸湿
することによつて、その端子３ａ，３ｂ間の抵抗
値が低下するものである。
することによつて、その端子３ａ，３ｂ間の抵抗
値が低下するものである。
第３図は実施例の具体的回路を例示したもの
で、前記詳述した感湿素子は点線で面したる部分
４′であつて、前記抵抗線１は抵抗Ｒ１にて、又
感湿体４は抵抗ｒなる記号にてそれぞれ置き替え
られ図示されている。
で、前記詳述した感湿素子は点線で面したる部分
４′であつて、前記抵抗線１は抵抗Ｒ１にて、又
感湿体４は抵抗ｒなる記号にてそれぞれ置き替え
られ図示されている。
そして抵抗Ｒ３に並列にクリーニング回路８が
接続される。クリーニング回路８はクリーニング
用抵抗Ｒ５とスイツチ９の直列回路から構成され
ている。スイツチ９はクリーニング時に手動で閉
成されるスイツチ、又は所定時間毎に自動的に閉
成されるタイマスイツチであつて湿度の測定時に
はスイツチ９が開放されている。
接続される。クリーニング回路８はクリーニング
用抵抗Ｒ５とスイツチ９の直列回路から構成され
ている。スイツチ９はクリーニング時に手動で閉
成されるスイツチ、又は所定時間毎に自動的に閉
成されるタイマスイツチであつて湿度の測定時に
はスイツチ９が開放されている。
斯くして前記抵抗Ｒ１及び固定抵抗Ｒ２，Ｒ
３，Ｒ４によつてブリツジ回路が構成され、(a)点
及び(b)点の電位変化は増巾回路５に入力され、そ
の出力からはブリツジ回路が平衡を保つよう、該
ブリツジ回路に電流Ｉが帰還される。
３，Ｒ４によつてブリツジ回路が構成され、(a)点
及び(b)点の電位変化は増巾回路５に入力され、そ
の出力からはブリツジ回路が平衡を保つよう、該
ブリツジ回路に電流Ｉが帰還される。
一方湿度によつて変化する抵抗ｒはその両端子
が抵抗値検出回路６に接続され、その値を指示計
７によつて湿度表示するよう構成されている。而
して前記ブリツジを構成する各辺の抵抗の値は、
Ｒ２＝224Ω、Ｒ３＝200Ω、Ｒ４＝20Ω程度であ
つて、Ｒ１の値は後記する(2)式より2.4Ωとな
る。尚、抵抗Ｒ１の抵抗温度係数αは0.004程度
である。
が抵抗値検出回路６に接続され、その値を指示計
７によつて湿度表示するよう構成されている。而
して前記ブリツジを構成する各辺の抵抗の値は、
Ｒ２＝224Ω、Ｒ３＝200Ω、Ｒ４＝20Ω程度であ
つて、Ｒ１の値は後記する(2)式より2.4Ωとな
る。尚、抵抗Ｒ１の抵抗温度係数αは0.004程度
である。
斯くの如き構成に於いて、０℃に於ける抵抗Ｒ
１の抵抗値をＲ０、その抵抗温度係数をα、その
温度をＴとすれば R1＝R0（１＋αＴ） (1) が成り立つ。
１の抵抗値をＲ０、その抵抗温度係数をα、その
温度をＴとすれば R1＝R0（１＋αＴ） (1) が成り立つ。
又、抵抗Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４で構成される
ブリツジの平衡条件は R1・R3＝R2・R4 (2) いま抵抗Ｒ１が加熱されておらず、その抵抗値
が低く R1・R3＜R2・R4 (3) なる場合、第３図の(a)点の電位が(b)点より低
くなる。
ブリツジの平衡条件は R1・R3＝R2・R4 (2) いま抵抗Ｒ１が加熱されておらず、その抵抗値
が低く R1・R3＜R2・R4 (3) なる場合、第３図の(a)点の電位が(b)点より低
くなる。
(a)点には増巾器５の反転入力端子、(b)点には非
反転入力端子がそれぞれ接続されているから、(a)
点の電位が低くなると増巾器５の出力電流Ｉが増
加し、抵抗Ｒ１が加熱されることになる。
反転入力端子がそれぞれ接続されているから、(a)
点の電位が低くなると増巾器５の出力電流Ｉが増
加し、抵抗Ｒ１が加熱されることになる。
逆に抵抗Ｒ１が加熱され過ぎると
R1・R3＞R2・R4 (4)
となり、斯かる場合(a)点の電位は(b)点より高くな
り、電流Ｉが減少する。
り、電流Ｉが減少する。
斯かる作動によつてブリツジの平衡条件、(2)式
が自動的に満足され、Ｒ１の抵抗値が一定となる
その結果、(1)式によつて示される如く、抵抗Ｒ１
の温度が一定となるものである。尚、R0＝20Ω
とする。
が自動的に満足され、Ｒ１の抵抗値が一定となる
その結果、(1)式によつて示される如く、抵抗Ｒ１
の温度が一定となるものである。尚、R0＝20Ω
とする。
而してブリツジの各辺の抵抗値が前記した値で
あるとすると、この時の抵抗Ｒ１の温度は(1)式よ
り30℃となる。
あるとすると、この時の抵抗Ｒ１の温度は(1)式よ
り30℃となる。
すなわち、実施例では抵抗Ｒ１と感湿素子４′
が熱結合されているから、該素子４′の温度は常
に30℃に保たれるものである。
が熱結合されているから、該素子４′の温度は常
に30℃に保たれるものである。
次に湿度に関して説明すると、水の飽和蒸気圧
は雰囲気温度20℃に於いて17.53mmHgであり、こ
れが30℃になると31.83mmHgとなる。
は雰囲気温度20℃に於いて17.53mmHgであり、こ
れが30℃になると31.83mmHgとなる。
相対湿度は気体中の水蒸気圧と、その気体と同
じ温度の飽和水蒸気圧との比を百分率で表わした
量である。従つて実施例の場合、雰囲気温度20℃
で相対湿度が100％であるとしても、感湿素子
４′の温度が前記の如く30℃に保たれているた
め、該素子自体は等価的に １７．５３／３１．８３×100＝55.0738……(5
) すなわち、約55％の湿度雰囲気中にあることに
相当する。
じ温度の飽和水蒸気圧との比を百分率で表わした
量である。従つて実施例の場合、雰囲気温度20℃
で相対湿度が100％であるとしても、感湿素子
４′の温度が前記の如く30℃に保たれているた
め、該素子自体は等価的に １７．５３／３１．８３×100＝55.0738……(5
) すなわち、約55％の湿度雰囲気中にあることに
相当する。
これを第２図に示した抵抗値と相対湿度との関
係に於いて見ると、測定時の相対湿度が例えば
100％であつたとしても、その抵抗値は相対湿度
が約55％に相当する時の値を示すものである。
係に於いて見ると、測定時の相対湿度が例えば
100％であつたとしても、その抵抗値は相対湿度
が約55％に相当する時の値を示すものである。
以上の説明からも明らかなように本発明に於い
ては、測定時の湿度が例えば80〜100％の高い範
囲にある場合に於いても、等価的には40〜55％の
範囲にある時に相当する抵抗値変化を示し、第２
図に示す抵抗値の変化曲線から明らかなように、
検出感度が増大するものであつて、特に高湿度時
の測定精度を向上せしめ得るものである。
ては、測定時の湿度が例えば80〜100％の高い範
囲にある場合に於いても、等価的には40〜55％の
範囲にある時に相当する抵抗値変化を示し、第２
図に示す抵抗値の変化曲線から明らかなように、
検出感度が増大するものであつて、特に高湿度時
の測定精度を向上せしめ得るものである。
次に感湿素子４′のクリーニングに付いて述べ
ると、第３図に示したスイツチ９を適時手動或い
は予め設定された時間ごとに自動的に作動するタ
イマー等による自動的作動によつて閉成すると、
固定抵抗Ｒ５がブリツジの一辺を構成する抵抗Ｒ
３に並列に続がり、従つて該辺の抵抗値は低下を
示す。
ると、第３図に示したスイツチ９を適時手動或い
は予め設定された時間ごとに自動的に作動するタ
イマー等による自動的作動によつて閉成すると、
固定抵抗Ｒ５がブリツジの一辺を構成する抵抗Ｒ
３に並列に続がり、従つて該辺の抵抗値は低下を
示す。
抵抗Ｒ５の値を例えば207.4Ωに設定すればそ
の合成値は約101.8Ωとなり、ブリツジは前記測
定時の平衡状態とは別の状態にて平衡するもので
あつて、斯かる作動は改めて述べるまでもなく前
(2)式から理解出来るであろう。
の合成値は約101.8Ωとなり、ブリツジは前記測
定時の平衡状態とは別の状態にて平衡するもので
あつて、斯かる作動は改めて述べるまでもなく前
(2)式から理解出来るであろう。
而してこの平衡状態によつて抵抗Ｒ１の温度は
上昇を示し、例えば300℃程度となる。更にブリ
ツジは該温度を保つよう作動するから、抵抗Ｒ１
と熱的に一体な感湿体のクリーニング温度は自動
的に定温度化され、設定値を超えることなく、そ
の表面の不純物を焼却し、又乾燥させるものであ
る。
上昇を示し、例えば300℃程度となる。更にブリ
ツジは該温度を保つよう作動するから、抵抗Ｒ１
と熱的に一体な感湿体のクリーニング温度は自動
的に定温度化され、設定値を超えることなく、そ
の表面の不純物を焼却し、又乾燥させるものであ
る。
尚、前記スイツチ９を開放すれば、ブリツジは
元の測定時の平衡状態に復するものである。
元の測定時の平衡状態に復するものである。
本発明は以上に述べた如く、感湿素子が常に所
定温度に加熱（実施例では例えば30℃程度）され
ているため、該素子自体の水分の吸収が従来のも
のと比較して格段に少なく、従つて高湿度測定時
に頻繁に行なわなければならなかつた感湿素子の
乾燥操作が少なくてすみ、長時間にわたる連続測
定に際しても極めて安定に、且つ精度高く使用出
来ると共に、感湿素子のクリーニング時に於いて
も、ブリツジの平衡作動によつて前記感湿素子の
クリーニング温度を定温度化出来、この点何んら
の過熱防止手段を必要とすることなく感湿素子の
熱破壊を防止出来るもので、更に前記クリーニン
グは、適時手動によつて或いはタイマー等によつ
て予め設定した時間ごとに自動的に行われるもの
であつて、極めて有効な発明である。
定温度に加熱（実施例では例えば30℃程度）され
ているため、該素子自体の水分の吸収が従来のも
のと比較して格段に少なく、従つて高湿度測定時
に頻繁に行なわなければならなかつた感湿素子の
乾燥操作が少なくてすみ、長時間にわたる連続測
定に際しても極めて安定に、且つ精度高く使用出
来ると共に、感湿素子のクリーニング時に於いて
も、ブリツジの平衡作動によつて前記感湿素子の
クリーニング温度を定温度化出来、この点何んら
の過熱防止手段を必要とすることなく感湿素子の
熱破壊を防止出来るもので、更に前記クリーニン
グは、適時手動によつて或いはタイマー等によつ
て予め設定した時間ごとに自動的に行われるもの
であつて、極めて有効な発明である。
第１図は本発明の一実施例による湿度測定装置
に用いる感湿素子の一例を示す一部切欠断面図、
第２図はその感湿素子の湿度に対する抵抗値の変
化を示すグラフ、第３図は本発明の一実施例によ
る湿度測定装置の構成を示す回路図である。 １……抵抗線、１ａ，１ｂ……端子、２……耐
熱絶縁材、３ａ，３ｂ……端子、４……多孔質感
湿体、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，ｒ……抵抗、Ｒ
５……クリーニング用抵抗、４′……感湿素子、
５……増巾器、６……抵抗検出回路、７……指示
計、８……クリーニング回路、９……スイツチ。
に用いる感湿素子の一例を示す一部切欠断面図、
第２図はその感湿素子の湿度に対する抵抗値の変
化を示すグラフ、第３図は本発明の一実施例によ
る湿度測定装置の構成を示す回路図である。 １……抵抗線、１ａ，１ｂ……端子、２……耐
熱絶縁材、３ａ，３ｂ……端子、４……多孔質感
湿体、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，ｒ……抵抗、Ｒ
５……クリーニング用抵抗、４′……感湿素子、
５……増巾器、６……抵抗検出回路、７……指示
計、８……クリーニング回路、９……スイツチ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 温度に応じた抵抗値を有する被覆された抵抗
線を感湿体で包み込んで熱結合し、該感湿体の両
端に端を設けて構成された感湿素子と、 前記感湿素子内の抵抗線を一辺に有するブリツ
ジ回路と、 前記ブリツジ回路の一対の端子が入力端に接続
され前記ブリツジ回路に帰還電流を供給すること
によりブリツジを平衡に保つ帰還増幅器と、 前記ブリツジの平衡により所定温度に保たれた
前記感湿素子の感湿体の抵抗値の変化により湿度
を検出する湿度検出回路と、 クリーニング用抵抗及びスイツチ手段を有しク
リーニング時に前記ブリツジ回路を構成する抵抗
に該スイツチ手段を介して接続され前記ブリツジ
回路の平衡条件を異ならせて前記感湿素子の温度
を上昇させるクリーニング回路と、を具備するこ
とを特徴とする湿度測定装置。 ２ 前記感湿素子は、被覆された抵抗線を芯とし
てその周囲に多孔質感湿体を焼結して形成したも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の湿度測定装置。 ３ 前記感湿素子の抵抗線は、温度抵抗係数の大
きい金属線であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の湿度測定装置。 ４ 前記クリーニング回路のスイツチ手段は手動
スイツチであり、クリーニング時に前記ブリツジ
回路のインピーダンス素子に該クリーニング用抵
抗を接続するものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の湿度測定装置。 ５ 前記クリーニング回路のスイツチ手段は所定
時間毎に開閉されるタイマスイツチであり、クリ
ーニング時に前記ブリツジ回路のインピーダンス
素子に該クリーニング用抵抗を接続するものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
湿度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10741280A JPS5730937A (en) | 1980-08-04 | 1980-08-04 | Humidity measuring method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10741280A JPS5730937A (en) | 1980-08-04 | 1980-08-04 | Humidity measuring method |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17333281A Division JPS57110951A (en) | 1981-10-28 | 1981-10-28 | Humidity measuring method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5730937A JPS5730937A (en) | 1982-02-19 |
| JPS6136619B2 true JPS6136619B2 (ja) | 1986-08-19 |
Family
ID=14458487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10741280A Granted JPS5730937A (en) | 1980-08-04 | 1980-08-04 | Humidity measuring method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5730937A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57110951A (en) * | 1981-10-28 | 1982-07-10 | Hajime Kano | Humidity measuring method |
| JPS61134572U (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-22 | ||
| US4793181A (en) * | 1987-06-02 | 1988-12-27 | Djorup Robert Sonny | Constant temperature sorption hygrometer |
| US5753803A (en) * | 1996-11-21 | 1998-05-19 | International Business Machines Corporation | Apparatus and methods for maintaining a substantially constant temperature in a thermal proximity sensor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54157677A (en) * | 1978-05-31 | 1979-12-12 | Mitsubishi Electric Corp | Humidity sensor |
-
1980
- 1980-08-04 JP JP10741280A patent/JPS5730937A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54157677A (en) * | 1978-05-31 | 1979-12-12 | Mitsubishi Electric Corp | Humidity sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5730937A (en) | 1982-02-19 |
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