JPH04132947A - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
- Publication number
- JPH04132947A JPH04132947A JP2255787A JP25578790A JPH04132947A JP H04132947 A JPH04132947 A JP H04132947A JP 2255787 A JP2255787 A JP 2255787A JP 25578790 A JP25578790 A JP 25578790A JP H04132947 A JPH04132947 A JP H04132947A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- moisture
- humidity
- resistance
- resistors
- sensitive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はビデオや車窓の結露検知あるいは空調機器や乾
燥器などの湿度検知に用いる湿度による電気抵抗変化を
利用した感湿素子に関する。
燥器などの湿度検知に用いる湿度による電気抵抗変化を
利用した感湿素子に関する。
従来の技術
近年、空調機器、特にカーエアコン、小型家電製品など
においても機器の自動制御化に伴い湿度センサが利用さ
れるようになってきている。これに伴い高精度、高信頼
性の直流駆動型感湿素子が求められている。
においても機器の自動制御化に伴い湿度センサが利用さ
れるようになってきている。これに伴い高精度、高信頼
性の直流駆動型感湿素子が求められている。
以下に従来の感湿素子について図面を参照しながら説明
する。
する。
従来の電気抵抗式感湿素子は原理的に分類すると金属酸
化物表面のプロトン電導の変化を利用したもの、高分子
電解質のイオン解離度の変化を利用したもの、セラミッ
ク半導体の高温における電子電導を利用したもの、吸湿
性高分子中に導電性粉末を分散させ、吸水性高分子の吸
湿による体積変化に基づく導電性粉末の接触状態の変化
による電子電導度の変化を利用したものなどがある。金
属酸化物表面のプロトン電導を利用したものは耐熱性が
高く、付着汚れに強く、また広い湿度範囲を検知できる
という利点がある。しかし、電導種がイオンであるため
印加電圧は交流に限られ、制御回路が複雑になりコスト
面で不利である。また、湿度変化による抵抗値変化のド
リフト現象を防ぐために、加熱クリーニングという面倒
なメンテナンスが必要となる。高分子電解質のイオン電
導を利用したものは、加熱クリーニングは必要ないが、
同じく電導種がイオンであるため印加電圧は交流に限定
される。セラミック半導体の電子電導を利用したものは
、−時的には直流の使用も可能であるが４００℃以上の
高温でなければ駆動しないため、高温における電極材料
の拡散を防ぐため実質的には交流を印加する必要がある
。
化物表面のプロトン電導の変化を利用したもの、高分子
電解質のイオン解離度の変化を利用したもの、セラミッ
ク半導体の高温における電子電導を利用したもの、吸湿
性高分子中に導電性粉末を分散させ、吸水性高分子の吸
湿による体積変化に基づく導電性粉末の接触状態の変化
による電子電導度の変化を利用したものなどがある。金
属酸化物表面のプロトン電導を利用したものは耐熱性が
高く、付着汚れに強く、また広い湿度範囲を検知できる
という利点がある。しかし、電導種がイオンであるため
印加電圧は交流に限られ、制御回路が複雑になりコスト
面で不利である。また、湿度変化による抵抗値変化のド
リフト現象を防ぐために、加熱クリーニングという面倒
なメンテナンスが必要となる。高分子電解質のイオン電
導を利用したものは、加熱クリーニングは必要ないが、
同じく電導種がイオンであるため印加電圧は交流に限定
される。セラミック半導体の電子電導を利用したものは
、−時的には直流の使用も可能であるが４００℃以上の
高温でなければ駆動しないため、高温における電極材料
の拡散を防ぐため実質的には交流を印加する必要がある
。
第４図に従来用いられている炭素粉末を吸湿性高分子に
分散させた湿度センサの構成を示す。アルミナ基板２１
上に櫛形電極２２を形成し、炭素粉末を分散させた吸湿
性高分子からなる感湿材２３を塗布してあり、抵抗値を
取り出すための端子２４が設けられている。
分散させた湿度センサの構成を示す。アルミナ基板２１
上に櫛形電極２２を形成し、炭素粉末を分散させた吸湿
性高分子からなる感湿材２３を塗布してあり、抵抗値を
取り出すための端子２４が設けられている。
以上のように構成された感湿素子について、以下その動
作を説明する。
作を説明する。
まず、雰囲気の湿度の変化によって吸湿性高分子に膨潤
、収縮の体積変化が発生する。このとき吸湿性高分子内
部の炭素粒子の接触状態が変動する。そしてこの接触状
態の変動を抵抗値の変化として検出し、電極を介してリ
ードから湿度検知回路に信号を伝達する。この種の感湿
素子は電導種が電子であるため、直流が使用できるとい
う利点がある。第５図にこの感湿素子の湿度に対する抵
抗値変化を示す。
、収縮の体積変化が発生する。このとき吸湿性高分子内
部の炭素粒子の接触状態が変動する。そしてこの接触状
態の変動を抵抗値の変化として検出し、電極を介してリ
ードから湿度検知回路に信号を伝達する。この種の感湿
素子は電導種が電子であるため、直流が使用できるとい
う利点がある。第５図にこの感湿素子の湿度に対する抵
抗値変化を示す。
発明が解決しようとする課題
このような従来の構成の感湿素子では、湿度変化による
電気抵抗変化が第５図に示すように特定の湿度以上で急
激に大きくなり、ついには抵抗値が無限大に増加するた
め、広い湿度範囲にわたって精度よく測定することがで
きないという問題があった。
電気抵抗変化が第５図に示すように特定の湿度以上で急
激に大きくなり、ついには抵抗値が無限大に増加するた
め、広い湿度範囲にわたって精度よく測定することがで
きないという問題があった。
本発明はこのような課題を解決するもので、広い湿度範
囲にわたって精度よく湿度測定が可能な、直流印加方式
の感湿素子を提供することを目的とするものである。
囲にわたって精度よく湿度測定が可能な、直流印加方式
の感湿素子を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段
この課題を解決するために本発明は、異なる電気抵抗を
有する複数の抵抗体と、湿度により抵抗が変化し、その
感湿特性が異なる複数の感湿材とをそれぞれ電気的に並
列に連結して複数の感湿抵抗体を形成し、前記複数の感
湿抵抗体を直列に連結して、前記複数の感湿抵抗体の直
列合成抵抗の湿度による変化により湿度を検出するよう
にしたものである。
有する複数の抵抗体と、湿度により抵抗が変化し、その
感湿特性が異なる複数の感湿材とをそれぞれ電気的に並
列に連結して複数の感湿抵抗体を形成し、前記複数の感
湿抵抗体を直列に連結して、前記複数の感湿抵抗体の直
列合成抵抗の湿度による変化により湿度を検出するよう
にしたものである。
また、感温材として吸水性高分子中に電導性粉体を分散
した混合物を用いるものである。
した混合物を用いるものである。
作用
この構成により、特定の湿度領域で電気抵抗が変化する
感湿抵抗体を複数直列に連結してあり、それぞれの感湿
抵抗体がそれぞれの湿度領域を検出し、その合成抵抗に
より湿度を検出するので、複数の感湿抵抗体の感湿領域
全体にわたって連続的に精度よく湿度を測定することが
できる。
感湿抵抗体を複数直列に連結してあり、それぞれの感湿
抵抗体がそれぞれの湿度領域を検出し、その合成抵抗に
より湿度を検出するので、複数の感湿抵抗体の感湿領域
全体にわたって連続的に精度よく湿度を測定することが
できる。
また、それぞれの感湿抵抗体の感湿特性を選ぶことによ
り、感湿素子の感湿特性を任意に変えることができ、必
要な測定領域の感度を高めることもできる。
り、感湿素子の感湿特性を任意に変えることができ、必
要な測定領域の感度を高めることもできる。
さらに、感湿抵抗体は電子電導性の抵抗体とカーボン粉
体と吸湿性高分子とで構成されていて、電子電導性であ
るため、直流電流による湿度検知が可能で、測定回路の
部品点数とコストを大幅に削減できることとなる。
体と吸湿性高分子とで構成されていて、電子電導性であ
るため、直流電流による湿度検知が可能で、測定回路の
部品点数とコストを大幅に削減できることとなる。
実施例
以下に、本発明の感湿素子を図面を参照しながら説明す
る。
る。
第１図に本発明の一実施例の感湿素子の構成を示す。ア
ルミナ基板１上に固有の抵抗値を有する複数抵抗体のう
ちの１つの抵抗体２を形成し、その抵抗体２は、５００
Ωの抵抗値を有する。同じく８００Ωの抵抗値を有する
抵抗体３．１１００Ωの抵抗体４．１４００Ωの抵抗体
５．１７００Ωの抵抗体６．２０００Ωの抵抗体７がそ
れぞれ設けられている。これらの抵抗体は、ＲｕＯ２ペ
ーストを矩形状にスクリーン印刷し、高温で焼き付けた
ものである。抵抗体の形状は矩形状に限らず、正弦状、
あるいは櫛形対向電極の間に特定の抵抗値を有する材料
を設けるような構造でも構わない。なお抵抗体は表面で
後述の感湿材と電気的に接続される必要があるため、表
面が絶縁状態であってはならない。感湿材８，９．１０
，１１゜１２は、それぞれ抵抗体２，３，４，５，６．
７の上に形成され、それぞれ感湿特性が異なるよう、炭
素粉末を吸湿性高分子中に分散させたものである。感湿
材の感湿特性は炭素端末と吸湿性高分子の混合比率で決
定され、炭素粉末の混合比率が少ないほど低い湿度で急
激な抵抗増加を示す。
ルミナ基板１上に固有の抵抗値を有する複数抵抗体のう
ちの１つの抵抗体２を形成し、その抵抗体２は、５００
Ωの抵抗値を有する。同じく８００Ωの抵抗値を有する
抵抗体３．１１００Ωの抵抗体４．１４００Ωの抵抗体
５．１７００Ωの抵抗体６．２０００Ωの抵抗体７がそ
れぞれ設けられている。これらの抵抗体は、ＲｕＯ２ペ
ーストを矩形状にスクリーン印刷し、高温で焼き付けた
ものである。抵抗体の形状は矩形状に限らず、正弦状、
あるいは櫛形対向電極の間に特定の抵抗値を有する材料
を設けるような構造でも構わない。なお抵抗体は表面で
後述の感湿材と電気的に接続される必要があるため、表
面が絶縁状態であってはならない。感湿材８，９．１０
，１１゜１２は、それぞれ抵抗体２，３，４，５，６．
７の上に形成され、それぞれ感湿特性が異なるよう、炭
素粉末を吸湿性高分子中に分散させたものである。感湿
材の感湿特性は炭素端末と吸湿性高分子の混合比率で決
定され、炭素粉末の混合比率が少ないほど低い湿度で急
激な抵抗増加を示す。
例えば、感湿材８においては吸湿性高分子に対する炭素
粉末の重量比率は１０％、同じく９は２０％、１０は４
０％、１１は６０％、１２は８０％、１３は９０％であ
る。各抵抗体を電気的に直列に接続する導電パターン２
５とこれら電気的に直列に接続された感湿抵抗体の合成
抵抗を取り出すための端子１４とで感湿素子が構成され
ている。
粉末の重量比率は１０％、同じく９は２０％、１０は４
０％、１１は６０％、１２は８０％、１３は９０％であ
る。各抵抗体を電気的に直列に接続する導電パターン２
５とこれら電気的に直列に接続された感湿抵抗体の合成
抵抗を取り出すための端子１４とで感湿素子が構成され
ている。
以上のように構成された本実施例の感湿素子について、
以下にその動作を説明する。
以下にその動作を説明する。
まず、低湿状態においては吸湿性高分子は収縮状態にあ
るため、内部の炭素粒子間は良電導性状態になる。この
とき抵抗体の矩形面をリークする形で並列抵抗を形成し
て感湿抵抗体の抵抗値は決定されるため、電導性は感湿
材の抵抗値に依存する。つぎに、次第に湿度が上昇する
と炭素粒子の距離が離れていくため感湿材の抵抗値は増
大する、すなわち感湿抵抗体の抵抗値も増大し、感湿材
の抵抗値が無限大まで上昇すると感湿抵抗体の抵抗値は
抵抗体の抵抗値に帰属する。第２図に各感湿抵抗体の湿
度変化に対する抵抗値変化を示す。抵抗体２上に感湿材
８を形成した感湿抵抗体１５、同じく１６が３の抵抗体
に９の感湿材を、１７が４の抵抗体に１０の感湿材を、
１８が５の抵抗体に１１の感湿材を、１９が６の抵抗体
に１２の感湿材を、２０が７の抵抗体に１３の感湿材を
形成した感湿抵抗体の湿度変化に対する抵抗値変化であ
る。これらはいずれも特定の湿度以上で急激に抵抗値が
上昇するが、特定の抵抗値を有する抵抗体が電気的に並
列に接続されているために特定の抵抗値以上には感湿抵
抗体の抵抗は上がらない。本実施例の感湿素子は、これ
ら感湿抵抗体を直列に接続しているため、感湿素子の全
抵抗は各感湿抵抗体の抵抗値の和になる。第３図に各感
湿抵抗体の抵抗値の和となる端子１４間の湿度に対する
抵抗値変化を示す。端子１４間の測定において湿度変化
に伴い抵抗値は緩やかに変化し、いずれの湿度域でも湿
度に対して感度を有しているため、広い範囲の湿度検知
が可能になることがわかる。
るため、内部の炭素粒子間は良電導性状態になる。この
とき抵抗体の矩形面をリークする形で並列抵抗を形成し
て感湿抵抗体の抵抗値は決定されるため、電導性は感湿
材の抵抗値に依存する。つぎに、次第に湿度が上昇する
と炭素粒子の距離が離れていくため感湿材の抵抗値は増
大する、すなわち感湿抵抗体の抵抗値も増大し、感湿材
の抵抗値が無限大まで上昇すると感湿抵抗体の抵抗値は
抵抗体の抵抗値に帰属する。第２図に各感湿抵抗体の湿
度変化に対する抵抗値変化を示す。抵抗体２上に感湿材
８を形成した感湿抵抗体１５、同じく１６が３の抵抗体
に９の感湿材を、１７が４の抵抗体に１０の感湿材を、
１８が５の抵抗体に１１の感湿材を、１９が６の抵抗体
に１２の感湿材を、２０が７の抵抗体に１３の感湿材を
形成した感湿抵抗体の湿度変化に対する抵抗値変化であ
る。これらはいずれも特定の湿度以上で急激に抵抗値が
上昇するが、特定の抵抗値を有する抵抗体が電気的に並
列に接続されているために特定の抵抗値以上には感湿抵
抗体の抵抗は上がらない。本実施例の感湿素子は、これ
ら感湿抵抗体を直列に接続しているため、感湿素子の全
抵抗は各感湿抵抗体の抵抗値の和になる。第３図に各感
湿抵抗体の抵抗値の和となる端子１４間の湿度に対する
抵抗値変化を示す。端子１４間の測定において湿度変化
に伴い抵抗値は緩やかに変化し、いずれの湿度域でも湿
度に対して感度を有しているため、広い範囲の湿度検知
が可能になることがわかる。
発明の効果
以上の実施例の説明からも明らかなように、本発明によ
る感湿素子は、それぞれ固有の抵抗値を有する抵抗体と
、それに電気的並列に形成されたそれぞれ湿度に対する
抵抗値変化が異なる感湿材からなる複数の感湿抵抗体を
直列に接続し、これらの合成抵抗を湿度信号として検出
するという構成により高湿度領域での抵抗値変化を緩や
かにし、広い湿度範囲で湿度検知が可能になるという効
果が得られる。また導電性粉体を吸湿性高分子中に分散
した感湿材を用いることで直流の印加も可能となり、広
い範囲の湿度を検知する制御回路の部品点数とコストを
大幅に削減できるという効果が得られる。
る感湿素子は、それぞれ固有の抵抗値を有する抵抗体と
、それに電気的並列に形成されたそれぞれ湿度に対する
抵抗値変化が異なる感湿材からなる複数の感湿抵抗体を
直列に接続し、これらの合成抵抗を湿度信号として検出
するという構成により高湿度領域での抵抗値変化を緩や
かにし、広い湿度範囲で湿度検知が可能になるという効
果が得られる。また導電性粉体を吸湿性高分子中に分散
した感湿材を用いることで直流の印加も可能となり、広
い範囲の湿度を検知する制御回路の部品点数とコストを
大幅に削減できるという効果が得られる。
第１図は本発明の一実施例の感湿素子の斜視図、第２図
は同複数の感湿抵抗体の湿度による抵抗変化を示す特性
図、第３図は同感湿素子の湿度による抵抗変化を示す特
性図、第４図は従来の感湿素子の斜視図、第５図は同感
湿素子の湿度と抵抗値の関係を示す特性図である。 １・・・・・・アルミナ基板、２，３，４，５，６．７
・・・・・・抵抗体、８，９，１０，１１．１２．１３
・・・・・・感湿材、１４・・・・・・端子、１５，１
６，１７゜１８．１９．２０・・・・・・感湿抵抗体、
２５・・・・・・導電パターン。 代理人の氏名 弁理士小蝦治明 ほか２名？／Ｌミア与
ｊ及 １イ Ｈ 第 因 相 灯 ５昆 Ｓ、 （ン・ン 第 ― 硝 灯 ５兄 夷 （ソー） 第 図
は同複数の感湿抵抗体の湿度による抵抗変化を示す特性
図、第３図は同感湿素子の湿度による抵抗変化を示す特
性図、第４図は従来の感湿素子の斜視図、第５図は同感
湿素子の湿度と抵抗値の関係を示す特性図である。 １・・・・・・アルミナ基板、２，３，４，５，６．７
・・・・・・抵抗体、８，９，１０，１１．１２．１３
・・・・・・感湿材、１４・・・・・・端子、１５，１
６，１７゜１８．１９．２０・・・・・・感湿抵抗体、
２５・・・・・・導電パターン。 代理人の氏名 弁理士小蝦治明 ほか２名？／Ｌミア与
ｊ及 １イ Ｈ 第 因 相 灯 ５昆 Ｓ、 （ン・ン 第 ― 硝 灯 ５兄 夷 （ソー） 第 図
Claims (2)
- （１）異なる電気抵抗を有する複数の抵抗体と、湿度に
より抵抗が変化し、その感湿特性が異なる複数の感湿材
とをそれぞれ電気的に並列に連結して複数の感湿抵抗体
を形成し、前記複数の感湿抵抗体を直列に連結して、前
記複数の感湿抵抗体の直列合成抵抗の湿度による変化に
より湿度を検出する感湿素子。 - （２）感湿材として吸水性高分子中に電導性粉体を分散
した混合物を用いる請求項１記載の感湿素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2255787A JP2946708B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2255787A JP2946708B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04132947A true JPH04132947A (ja) | 1992-05-07 |
| JP2946708B2 JP2946708B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=17283628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2255787A Expired - Fee Related JP2946708B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2946708B2 (ja) |
-
1990
- 1990-09-25 JP JP2255787A patent/JP2946708B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2946708B2 (ja) | 1999-09-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |