JPS631237Y2 - - Google Patents

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JPS631237Y2
JPS631237Y2 JP8427580U JP8427580U JPS631237Y2 JP S631237 Y2 JPS631237 Y2 JP S631237Y2 JP 8427580 U JP8427580 U JP 8427580U JP 8427580 U JP8427580 U JP 8427580U JP S631237 Y2 JPS631237 Y2 JP S631237Y2
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circuit
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heat
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fixed resistor
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
本考案は混合比(Kg/Kg)を直接表示する湿度
計に関する。 空調機、乾燥機等機械工学の分野では従来から
湿度を表示するのに混合比(Kg/Kg)が主として
使用されているが、この混合比(Kg/Kg)を直接
指示するような湿度計は未だ存在していない。機
械工学の分野ではこの混合比(Kg/Kg)を絶対湿
度と呼んでいる。しかし、物理学で呼んでいる絶
対湿度とは空気中1m3中に含まれる水蒸気量のこ
とであり(g/m3)を単位として測定される量で
ある。 この絶対湿度(g/m3)を直接指示できる計器
は考案者等によつて開発されている。(特開昭56
−648号公報、実開昭55−181537号公報) 本考案は絶対湿度(g/m3)と混合比(Kg/
Kg)の間の一定の数式的関係に着目して、電気回
路により、混合比(Kg/Kg)を直示できる計器を
供給することを目的としている。 以下、具体的な実施例について述べる。 第1図は本考案実施例のブロツク図である。同
図に於いて、1は湿度検出回路、2,9は直流増
巾回路、5はサーミスタ回路、6は温度補償回
路、10は指示計器である。本考案の基本となる
湿度検出回路1の詳細は第6図にようになつてい
る。同図に於いてR7,R8は感熱素子、R9,R10
固定抵抗で、それぞれ直列に接続された両端が直
流電源に接続されてブリツジ回路が構成され、
R7,R8の感熱素子、R9,R10の固定抵抗のそれぞ
れの中点がブリツジ回路の出力となつて外気の絶
対湿度に対応した不平衡電圧を検出するようにな
つている。また、R6は感熱素子R7,R8に対する
電流制限用ならびに調整用で、R11はブリツジ出
力電圧の調整用である。 感熱素子R7,R8は実施例の場合では、ハーメ
チツク端子にとりつけた金属ケースのなかに保持
され、R7の金属ケースは外気に接触するための
通気孔を有し、R8については通気孔がなく乾き
空気が封入密閉された絶乾状態となつている。こ
の2ケの感熱素子は直流電源よりの電流によつて
自己加熱され、ヂユール熱によつて雰囲気温度よ
り充分高く保たれる。この感熱素子はさらに風や
塵埃の影響を受けないように、表面に微細な通気
孔を有する筒状の機械的フイルターの中に一体と
なつて保持されており、これが、第6図11の感
湿部である。 このようにして絶対湿度を検出する場合の初期
調整としては、まず最初に、感湿部11を乾き空
気中においてから電流を流して自己加熱状態と
し、抵抗R9またはR10を調整してブリツジのバラ
ンスをとり、出力端子12,13の電圧をゼロに
する。つぎに、感湿部を湿り空気に触れさせる
と、感熱素子R8が絶乾状態中にあるのに対し、
感熱素子R7は湿り空気に触れるため、乾き空気
と湿り空気の僅かな熱伝導率の差によりR7とR8
の間の冷却度に差が生じ電気抵抗に差がでてくる
のでブリツジのバランスがくずれ、端子12,1
3に電圧が発生する。R7,R8の感熱素子にサー
ミスタを使用した場合には、R8よりR7の方が冷
却して抵抗が高くなるので端子12がプラスとな
る電圧が発生する。この場合の湿り空気の絶対湿
度(g/m3)に対する出力電圧の特性は第2図の
ようになる。この図でみるように同じ絶対湿度
(g/m3)に対し出力電圧(mV)は外気温度に
よつて変動している。すなわち、温度が低くなる
ほど出力電圧は高くなつている。これは温度の上
下により外気が膨張収縮するためである。 このように絶対湿度は検出されるが、感熱素子
R7,R8は白金抵抗素子を使用した場合でも目的
は達せられる。この場合の端子12,13の出力
電圧は極性が逆になる。 以上のような絶対湿度の検出結果から本考案の
目的である混合比(Kg/Kg)を直接指示できるよ
うな値に変換する方法を次に述べる。 絶対湿度をD(g/m3)とすると物理学の法則
から次式が与えられる。 D=0.622×1293/1+0.00366t×e/Po(g/m3
…(1) ここに t;気温(℃) e;湿り空気中の水蒸気の蒸気圧(mmHg) Po;大気圧(mmHg)一般には760(mmHg)を
標準とする。 また、機械工学等で使用される湿度の単位、混合
比r(Kg/Kg)は r=0.622×e/Po-e(Kg/Kg) …(2) で与えられるから湿り空気中の水蒸気圧e(mm
Hg)とブリツジ出力電圧(mV)の関係がわか
ると(2)式から混合比r(Kg/Kg)を計算すること
ができる。 (1)式を水蒸気圧e(mmHg)について解くと e=D・Po(1+0.00366t)/0.622×1293(mmHg)
…(3) となる。既に絶対湿度D(g/m3)とブリツジ出
力電圧(mV)との関係が第2図のように与えら
れているから、大気圧Poを一定と仮定すれば、
(3)式により、各温度に対する水蒸気圧e(mmHg)
とブリツジ出力電圧(mV)との関係を計算する
ことができる。この水蒸気圧e(mmHg)と第1図
1の湿度検出回路の出力電圧(mV)との関係を
図示したのが第3図である。 上述したように混合比r(Kg/Kg)は(2)式によ
り上記水蒸気圧e(mmHg)の値から計算できるが
この値は同じ水蒸気圧e(mmHg)に対し温度によ
つて指示が異なるので、温度が変つても同一指示
になるよう第1図6のような回路で温度補償を行
つている。本実施例では第1図のように湿度検出
回路1に直流増巾回路2を接続し、その出力側に
接続された温度補償回路6によりその出力電圧が
温度に対し平坦化された後、つぎの直流増巾回路
9に接続されている。この温度補償回路は第1図
に示すように、固定抵抗R1,R2とサーミスタTH
を含むサーミスタ回路5と固定抵抗R3で構成さ
れている。すなわち、温度によつて分圧比の異な
る分圧回路により温度補償が行われている。 温度補償された水蒸気圧e(mmHg)の値は第1
図の端子7,8で測定され第4図のようになる。 混合比r(Kg/Kg)は(2)式のように水蒸気圧e
(mmHg)と大気圧Po(mmHg)の函数であるが、
上述したように水蒸気圧e(mmHg)の値が温度に
対してほぼ一定となり、また大気圧Poを760(mm
Hg)と仮定すると、混合比r(Kg/Kg)と水蒸気
圧e(mmHg)の値の間には常に1対1の対応が成
立することになるから、第4図に示す水蒸気圧e
(mmHg)と第1図の端子7,8の出力電圧
(mV)との関係はそのまま第5図のように混合
比r(Kg/Kg)と出力電圧(mV)の関係に読み
直すことができる。したがつて指示計器10に混
合比r(Kg/Kg)の目盛が可能となる。 以下具体的な設計例を示す。 いま、第6図の感湿部11の感熱素子R7,R8
にサーミスタを使用し、雰囲気温度を10℃〜40℃
とした場合を実施例とする。第1図の湿度検出回
路を使用して考案者等の測定した絶対湿度D
(g/m3)に対する出力電圧(mV)と、(3)式を
使用して計算した水蒸気圧e(mmHg)の関係を第
1表に示す。この場合の出力電圧(mV)は第1
図の1の湿度検出回路の出力電圧である。この第
1表を図示したのが第2図、第3図である。 つぎに、第1表および第3図の水蒸気圧e(mm
Hg)出力電圧(mV)の関係から、同一の水蒸
気圧e(mmHg)に対する各温度に於ける出力電圧
(mV)の比を40℃の場合を1として計算すると
およそつぎのようになる。 E10:E20:E30:E40 =1.1874:1.1226:1.0596:1.000 ここでE10,E20,E30およびE40はそれぞれ10
℃,20℃,30℃および40℃に於ける出力電圧
(mV)である。この出力電圧(mV)を温度に無
関係な水蒸気圧e(mmHg)出力電圧(mV)特性
にするための温度補償回路(第1図の6)は次の
ように設計される。 温度補償回路(第1図6)はサーミスタ回路
(第1図の5)と抵抗R3との分圧回路で構成され
ているから、サーミスタ回路の合成抵抗をXとす
ると分圧比、すなわち、入力電圧(第1図の端子
3,4の電圧)に対する出力電圧(第1図の端子
7,8の電圧)の比はR3/X+R3となる。サー
ミスタ回路のなかにはサーミスタTHを含むので、
合成抵抗Xの温度係数はサーミスタと同様負とな
る。この分圧回路の入力電圧は第3図のように温
度が上昇するほど低くなるので、温度補償回路の
分圧比の特性が入力電圧の温度に対する特性と逆
になるようサーミスタTH,R1,R2の値を選定す
れば温度補償が可能であることがわかる。 いま、40℃に於ける温度補償回路の分圧比を
0.3とし、R3の値を1KΩとして温度補償に必要な
各温度に於けるサーミスタ回路の合成抵抗Xtを
計算すると X10=2.958KΩ, X20=2.742KΩ X30=2.532KΩ, X40=2.333KΩ となる。 この値を満足するようなTH,R1,R2の決定は、
サーミスタを使用した温度測定回路に使用される
サーミスタ温度センサを互換調整用として設計す
る場合の手法と同じであるが計算の途中経過は頬
雑となるので結果の1例を次に示す。 すなわち、上記のようにR3=1KΩとするとサ
ーミスタに、各温度に於ける抵抗値が TH10=4.1869KΩ TH20=2.7940KΩ TH30=1.9072KΩ HH40=1.3293KΩ のものを使用し、R1.R2に R1=2.2398KΩ R2=1.4988KΩ の抵抗値のものを選定したときの合成抵抗Xtは X10=2.958KΩ, X20=2.742KΩ X30=2.529KΩ, X40=2.338KΩ となり温度補償が可能であることがわかる。 また、別の特性の異なるサーミスタを使用した
場合では 各温度における抵抗値が TH10=4.5648KΩ, TH20=3.0462KΩ TH30=2.0794KΩ, TH40=1.4493KΩ のものを使用し、抵抗R1,R2に R1=2.2478KΩ, R2=1.4519KΩ の値のものを選定したときの合成抵抗Xtは X10=2.958KΩ, X20=2.745KΩ X30=2.532KΩ, X40=2.333KΩ となりこの場合も温度補償が可能である。 前述のように、水蒸気圧e(mmHg)が温度に関
係なく決まれば、(2)式から明らかなように、大気
圧Poを定数とした場合の混合比r(Kg/Kg)が単
一に決まり、水蒸気e(mmHg)と混合比r(Kg/
Kg)との関係は第2表のように1対1の対応があ
るので、第5図のような混合比r(Kg/Kg)出力
電圧(mV)の関係が得られる。 したがつて、直流増巾回路9の出力側に10の
ような指示計器を接続し、混合比r(Kg/Kg)の
目盛を表示すれば混合比湿度計を実現することが
できる。
【表】
【表】
【表】 【図面の簡単な説明】
第1図は本考案実施例のブロツク図である。 同図に於いて符号はそれぞれ以下のものを表し
ている。 E……直流電源、1……絶対湿度検出回路、
2,9……直流増巾回路、5……サーミスタ回
路、6……温度補償回路、10……指示計器、
R1,R2,R3,R4,R5……固定抵抗器、Rv……
可変抵抗器、TH……サーミスタ。 第2図〜第5図は混合比湿度計に関する諸特性
を示す図面である。第6図は絶対湿度検出回路の
回路図である。 同図に於いて符号はそれぞれ以下のものを示し
ている。 R6,R7,R10,R11……固定抵抗器、R7,R8
…感熱素子、11……感湿部。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 気体の熱伝導率の差を利用して空気中に含まれ
    る水蒸気量を直接測定できる絶対湿度検出回路、
    すなわち、外気と接触し得るように保持された感
    熱素子と、該感熱素子と同一構造でほぼ同一の抵
    抗温度特性を有し、かつ、絶乾状態に保持された
    温度補償用素子と、2個の固定抵抗とをブリツジ
    接続し、該感熱素子および該温度補償用素子を外
    気温度以上に加熱するよう電流を流して外気の絶
    対湿度に対応した不平衡電圧を検出するブリツジ
    回路と、 上記ブリツジ回路の出力側に接続された直流増
    巾回路と、 上記直流増巾回路中に挿入された固定抵抗3
    ケ、サーミスタ1ケで構成された温度補償回路、
    すなわち、サーミスタと第1の固定抵抗との並列
    接続回路とこれと直列に接続された第2の固定抵
    抗とで構成されたサーミスタ回路と、さらに該サ
    ーミスタ回路に直列に接続された第3の固定抵抗
    で構成された2端子回路網の両端を入力側とし、
    第3の固定抵抗の両端を出力側とする温度補償回
    路と、 上記直流増巾回路の出力側に接続され、該出力
    電圧を混合比(Kg/Kg)で直接表示できる指示計
    器とで構成されることを特徴とする混合比湿度
    計。
JP8427580U 1980-06-18 1980-06-18 Expired JPS631237Y2 (ja)

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JPS5714853U JPS5714853U (ja) 1982-01-26
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