JPH04118547A - 湿度センサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、湿度センサに係り、特に結露の影響を防ぎ、
高精度の温度検出を行うようにした湿度センサに関する
。

（従来の技術） 近年、氷温高湿度環境とよばれる一５〜ｏ”　ｃ。

８０〜１００％での食品保存技術が注目されている。

食品保存環境としては、温度と湿度が大きな役割を果た
すため、温度と湿度とを高精度に検出し、その検出値に
応した制御を行う必要がある一般に室温状態における、
氷温保存庫における湿度の検出は、高分子膜あるいはセ
ラミックなどからなる感温膜に水分子が吸着することに
よる電気抵抗あるいは容量変化を検出する湿度センサが
用いられている。

しかしながら、このよ−うなセンサは氷温環境で使用し
た場合、保存庫のドアの開閉時における外気導入時に結
露し、その後数十分は湿度計測が不可能であった。さら
にこのような結露サイクルの繰り返しによりセンサの特
性が劣化するという問題があった。このため氷温保存庫
には温度センサか設置されておらず庫内の湿度検出は不
可能な状態であった。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の湿度センサを、氷温高湿度環境に用い
ると結露により正確な湿度検出を行うことができず、ま
た、正確な湿度検出をしようとすると、ドアの開閉によ
る外気の導入に起因する結露が消失するまで待たねばな
らないと言う問題があった。

本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、結露の影響
を受けることなく、氷温高湿度環境で湿度検出を高精度
に連続して行うことのできる湿度センサを提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） そこで本発明では、湿度検出手段の周辺のみを局所的に
加熱する加熱手段を配設し、所定温度以上に加熱しなが
ら測定すべき環境の湿度を検出すると共に、この湿度検
出手段の周辺温度と、環境温度とを測定しこれらの値と
前記検出湿度とから湿度を検出するようにしている。

（作用） 上記構成によれば、湿度検出手段の周辺のみを局所的に
所定温度以上に加熱した状態で湿度検出を行うようにし
ているため、外気か入ってきた場合にも、即時に結露の
ない状態で湿度をＭ１定することが可能となる。

また、結露のない状態で湿度を測定しているため、セン
サ自体の劣化を防止することができる。

また、常に連続して湿度のＭ１定を行うことができる。

この加熱手段の加熱温度は、外気などにふれた場合にも
結露を生しない程度の温度とするのか望ましい。例えば
、食品貯蔵庫の場合には室温程度に加熱する加熱手段を
用いれば良い。

（実施例） 以下本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説
明する。

第１図（ａ）および第１図（ｂ）は本発明の第１の実施
例の湿度センサを示す図である。

この湿度センサは、氷温保存庫内の湿度検出のために設
置されるもので、熱的に絶縁性の高い厚さ１　ｍｍＭ横
各１０Ｉｌｆｆｉの石英からなる基板１と、この上に配
設された膜厚１μｍの窒化チタン（ＴｉＮ）薄膜からな
るヒータ２と、この上層に並設された第１の温度センサ
３および湿度センサ４と、これらのセンサとやや離間し
て石英基板１上に配設された第２の温度センサ５とから
構成されている。

この湿度センサ４は、窒化チタン（ＴｉＮ）！膜からな
るヒータ２上に絶縁膜としての窒化アルミニウム（Ａｊ
！Ｎ）６を介して、クロム薄膜で構成された櫛状の電極
４１と、この上層を覆うように形成されたポリイミド膜
からなる感湿膜４２とから構成されており、湿度による
感湿膜４２の容量変化を電極４１から取り出すようにし
たものである。

また、第１の温度センサ３は、窒化チタン（ＴｉＮ）薄
膜からなるヒータ２上に絶縁膜としての窒化アルミニウ
ム（Ａｊ！Ｎ）６を介して、アルミニウム薄膜で構成さ
れた電極３１と、これらに両端か接続されたプラチナ（
Ｐｔ）パターンからなるミアンダ状の抵抗パターン３２
とからなり、温度変化に基づく抵抗値の変化から温度を
検出するものである。

さらにまた、第２の温度センサ５は、基板１の上に直接
形成された、アルミニウム薄膜で構成された電極５１と
、これらに両端か接続されたプラチナ（ｐＨパターンか
らなるミアンダ状の抵抗パターン５２とからなり、前記
第１の温度センサ３と同様、温度変化に基づく抵抗値の
変化から温度を検出するものである。

次に、この湿度センサを用いた湿度の測定について説明
する。

湿度センサ４、第１の温度センサ３および第２の温度セ
ンサ５の出力をそれぞれＭｊ定する。

これらの各測定値をそれぞれａ（％Ｒ，Ｈ，）。

ｂ（℃）（室温程度）　、　　ｃ　（”Ｃ）とする。

そしてまず、第２図に示すように各温度における飽和水
蒸気量曲線を求めておく。ここで縦軸は飽和水蒸気量（
ｇ／１ｌ１３）、横軸は温度（”Ｃ）とした。温度す、
ｃのときの飽和水蒸気量をそれぞれＢ、Ｃとすると、第
１の温度センサおよび湿度センサの置かれているヒータ
２上の水蒸気量Ｘ（ｇ／ｍ’）は、次式（１）で求めら
れる。

χ　（ｇ／　　ｍ３　）　　＝ａＸＢ　・・　・・　（
１）この後、庫内温度すなわち第２の温度センサの出力
Ｃにおける飽和水蒸気量Ｃとの比を求めることにより湿
度ｙ（％Ｒ，Ｈ，）を求めることができる。

ｙ　（％Ｒ，Ｈ，）−ｘ／ＣＸ１００ −　ａ　ｘ　Ｂ　／　ＣＸ　１００−−　（２）このよ
うにして極めて容易かつ高精度に氷温下での湿度を求め
ることかできる。

また、結露かないため、ドアの開閉を行った場合でも直
くに、連続して測定を実行することかできる上、センサ
の劣化を防止することができる。

また、ヒータを配設しない従来方式の湿度センサを用い
た場合、ドアを開閉したのち５０分程度経過しないと結
露が消えないため、結露による湿度上昇により精度良く
を湿度測定を行うことができなかったか、本発明によれ
ば、ドアの開閉直後にも精度良く湿度検出を行うことが
でき、常に高精度の検出を行う事が可能となる。

さらにまた、上記構成によれば、全て薄膜技術で形成す
ることができるため、大幅な小形化をはかることかでき
る。また、前記実施例では示していないか、演算回路等
の周辺回路をも集積化するようにすれば、さらなる小形
化をはかることかできる。

なお、湿度センサとしては容量変化型センサを用いたか
、抵抗変化型センサを用いても良く、また高温領域で使
用する場合にはＡＪｚＯｉ系のセラミックスを用いるよ
うにしてもよい。そしてまたこれらの感湿抵抗膜の材質
あるいは絶縁性薄膜の材質等については適宜変更可能で
ある。

また前記実施例では、すべてのセンサを薄膜で形成し、
モノリンツクに形成したか、適宜チップ化し、ハイブリ
ッドに形成するようにしてもよい。

実施例２ 次に本発明の第２の実施例として、各センサをチップ状
に形成した例について説明する。

この湿度センサは、第３図に示すように、熱的に絶縁性
の高い厚さ１．ｍｍ縦横各１０１１Ｉ＋！の石英からな
る基板１１と、この上に配設されたヒータ１２と、この
上層に並設された第１の温度センサ１３および湿度セン
サ１４と、これらのセンサとやや離間して石英基板１１
上に配設された第２の温度センサ１５とから構成されて
いる。

これらの各センサはチップ状をなしており、それぞれ熱
伝導性の良好な接着剤を用いて固着されている。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、湿度検出手
段の周辺を所定温度以上に加熱した状態で湿度検出を行
うようにしているため、常に結露のない状態で湿度を測
定することができ、常に高精度の湿度検出が可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の湿度センサを示す図、
第２図は同湿度センサでの測定のために用いられる飽和
水蒸気量曲線を示す図、第３図は本発明の第２の実施例
の湿度センサを示す図である。 １・・基板、２　ヒータ、３・・・第１の温度センサ、
４・湿度センサ、５・・第２の温度センサ、６・・・絶
縁膜、１１・・基板、１２・・ヒータ、１３・・・第１
の温度センサ、１４・湿度センサ、１５・・第２の温度
センサ、３１・・・電極、３２・・・抵抗パターン、４
１　・電極、４２・・感湿膜、５１・・・電極、５２・
・抵抗パターン。 第 図 第２図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 測定すべき環境の一部に設置され、湿度を検出する湿度
   検出手段と、 前記湿度検出手段の周辺を局所的に所定温度以上に加熱
   する加熱手段と、 前記湿度検出手段の周辺温度を検出する第１の温度検出
   手段と、 湿度を測定すべき環境の温度を検出する第２の温度検出
   手段とを具備し、 前記湿度検出手段の出力を、前記第１の温度検出手段の
   出力と、前記第２の温度検出手段の出力とに基づいて換
   算し、測定すべき環境の湿度を得るようにしたことを特
   徴とする湿度センサ。