JPH0426898Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は恒湿槽における絶対湿度を制御する制
御器に係り、特に高温、高湿（例えば、雰囲気温
度が60℃以上で、設定湿度が絶対湿度140ｇ／m³
以上）の恒湿槽に対する絶対湿度制御器に関する
ものである。

ハンバーガー等のフアースト・フードの品質を
比較的短い一定時間保持するため、高温、高湿の
雰囲気中で処理する等の要求がある。

このような高温、高湿、特に雰囲気温度が60℃
以上で、絶対湿度140ｇ／m³以上の恒湿槽におい
て絶対湿度を正しく設定値に制御することができ
る絶対湿度制御器の実現に寄与するものである。

〔従来の技術〕

一般の生活環境湿度で使用される湿度センサと
しては、有機物系の高分子膜、金属酸化物系のセ
ラミツクス、電解質系の塩化リチウム等の材料の
吸湿による電気的特性の変化を利用した抵抗式湿
度センサや容量式湿度センサの他に、白金測温
体、熱電対、サーミスタ等の感熱素子を温度セン
サに使用した乾湿球式湿度センサ等がある。

抵抗式湿度センサや容量式湿度センサは、生活
環境温度の雰囲気では多く使用されているが、高
温高湿の雰囲気で使用する場合には、再現性、安
定性、応答性、互換性等の点から問題があり、殆
ど使用されていない。また乾湿球式湿度センサの
場合は高温高湿の場合にも使用されているが、湿
球部にガーゼと水を使用するため、ガーゼの汚れ
や湿球表面の水垢等によつて誤差を生じやすく、
その取り扱いには細心の注意を必要とし保守が面
倒である。

一方、サーミスタ等の感熱素子を使用した熱伝
導式絶対湿度センサは、雰囲気中の水蒸気の量に
よる気体の熱伝導率の変化を利用しているので、
高温、高湿の雰囲気中で使用しても極めて安定で
ある。

第２図は熱伝導式湿度センサによつて絶対湿度
（ｇ／m³）を検知する際の基本回路を示したもの
である。同図において、Th₁は管壁に通気孔を有
し底部にハーメチツクシールされたリード端子を
有する金属管中に湿度検知用のサーミスタを収容
した湿度検知素子、Th₂はTh₁と同一構造で内部
に同一特性のサーミスタを収容しているが管壁に
通気孔を有せず内部が絶乾状態にある温度補償素
子である。R₁は固定抵抗、R_Vは可変抵抗であつ
てこれらはサーミスタTh₁，Th₂とともに図示の
ようにブリツジ回路を構成している。可変抵抗
R_Vはブリツジ回路の零点調整用である。またR_S
はブリツジ回路と直流電源Ｅとの間に設けられる
電流制限用抵抗、V₁，V₂は出力端子である。

第３図は第２図に示された湿度センサによつて
雰囲気温度10℃、20℃、30℃、40℃において絶対
湿度を測定した場合のブリツジ出力電圧（mV）
−絶対湿度（ｇ／m³）特性曲線を例示したもので
ある。

いま一例として雰囲気温度60℃以上で絶対湿度
140ｇ／m³以上の場合には、絶対湿度を検知する
ブリツジの電気的出力特性は第４図に示されるよ
うに、絶対湿度140ｇ／m³の点に極大値を有する
放物線状となり、同一のブリツジ出力電圧に対し
140ｇ／m³以下の領域と、140ｇ／m³以上の領
域とに２つの絶対湿度値が存在することになる。
このため、従来の生活環境温度の恒湿槽に使用す
る湿度制御器ではこのような範囲を含む湿度制御
を行うことはできない。

いま雰囲気温度100℃の場合を例にとると、上
記のような絶対湿度センサの出力電圧（mV）は
絶対湿度140ｇ／m³の点に極大値を有し、この点
を過ぎると出力電圧は下降し、絶対湿度345ｇ／
m³以上では出力電圧は負の値をとるようになる。
この現象は考案者等によつて実験的に見出された
ものである。〔昭和55年４月３日、応用物理学会
（山梨大学）「湿度の測定」、昭和56年７月、第20
回SICE学術講演会（東北大学「湿度センサの出
力特性」〕 第５図は雰囲気温度100℃における絶対湿度
（ｇ／m³）に対するセンサ出力電圧の数値（mV）
を示す図であり、第６図は100℃における絶対湿
度（ｇ／m³）−絶対湿度センサ出力電圧（mV）
の特性曲線を示す図である。

〔考案が解決しようとする課題〕

本件考案の目的の１つは、従来、 雰囲気温度が特定温度以上で、絶対湿度が特定
湿度以上の場合には、絶対湿度を検知するブリツ
ジの電気的出力特性は特定の絶対湿度の点に極大
値を有する放物線状となり、同一の熱伝導式湿度
センサのブリツジ出力電圧に対して、上記極大値
以下の領域と、上記極大値以上の領域とに２
つの絶対湿度値が存在し、領域の湿度制御を行
うことができないという問題点があつたことを解
消することにあり、上記特定温度以上で設定絶対
湿度が上記領域内に存在することを要求される
ような恒湿槽において正しく絶対湿度の制御を行
うことができる絶対湿度制御器を提供することに
ある。

本考案の別の目的の１つは、上記恒湿槽におい
て湿度制御中に恒湿槽のドアを開いたときの湿度
低下による誤動作を防止する機能を具備した絶対
湿度制御器を提供することにある。

さらに本考案の別の目的の１つは、電源投入時
の不安定な感湿素子の電圧出力による誤動作を防
止する機能を具備した絶対湿度制御器を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案の絶対湿度制御器２は第１図の実施例に
示されるように、雰囲気に接触する感熱素子
（Th₁）と雰囲気に接触しない感熱素子（Th₂）
とを有し雰囲気の熱伝導率の変化によつて絶対湿
度を測定する感湿素子１を具えた恒湿槽１３の絶
対湿度制御器２において、比較制御回路７と、強
制加湿信号発生用回路１１，１２と、加湿器駆動
回路８と、加湿器３とを具えてなるものである。

比較制御回路７は、感湿素子１の出力が設定値
を超えたとき加湿信号を発生するものである。

強制加湿信号発生用回路１１，１２は、電源投
入によつて保持状態となつて強制加湿信号を発生
し加湿信号によつて保持状態を解除されるもので
ある。

加湿器駆動回路８は、加湿信号と強制加湿信号
との論理和の信号によつて加湿器駆動信号を発生
するものである。

加湿器３は、この加湿器駆動信号に応じて恒湿
槽１３内を加湿するものである。

また本考案の絶対湿度制御器２は、上記強制加
湿信号発生用回路１１，１２が恒湿槽１３のドア
を開いたとき上述の保持状態とされるものであ
る。

さらに本考案の絶対湿度制御器２は、上記強制
加湿信号発生回路１１，１２が電源投入時一定時
間前記上述の加湿信号による保持状態の解除を禁
止されるものである。

従つて、本考案の構成は下記に示す通りであ
る。即ち、本考案は、雰囲気に接触する感熱素子
（Th₁）と雰囲気に接触しない感熱素子（Th₂）
とを有し雰囲気の熱伝導率の変化によつて絶対湿
度を測定する感湿素子１を具えた恒湿槽１３の絶
対湿度制御器２において、 該感湿素子１の出力が設定値を超えたとき加湿
信号を発生する比較制御回路７と、 電源投入によつて保持状態となつて強制加湿信
号を発生し前記加湿信号によつて解除される強制
加湿信号発生回路１１，１２と、 前記加湿信号と強制加湿信号との論理和の信号
によつて加湿器駆動信号を発生する加湿器駆動回
路８と、 該加湿器駆動信号に応じて恒湿槽１３内を加湿
する加湿器３と を具え、 雰囲気温度が特定温度以上で絶対湿度が特定温
度以上の場合に、絶対湿度を検知する前記感湿素
子（１，Th₁，Th₂）を含むブリツジ（湿度信号
変換増幅回路５、第２図）の電気的出力特性が特
定の絶対湿度の点に極大値を有する放物線状（第
４図）となり、同一のブリツジ出力電圧に対し
て、上記極大値以下の領域と、上記極大値以上
の領域とに２つの絶対湿度値（Ａ，Ｂ、第４
図）を有し、かつ上記特定温度以上で設定絶対湿
度（Ｂ，Ｃ，Ｄ、第４図）が上記領域内に存在
する恒湿槽１３の絶対湿度の制御を行うことを特
徴とする絶対湿度制御器２としての構成を有する
ものであり、或いはまた、 前記強制加湿信号発生用回路１１，１２から恒
湿槽１３のドアを開いたとき前記保持状態とさ
れ、湿度制御中に恒湿槽１３のドアを開いたとき
の湿度低下による誤動作を防止することを特徴と
する絶対湿度制御器２としての構成を有するもの
であり、或いはまた、 前記強制加湿信号発生用回路１１，１２が電源
投入時一定時間前記加湿信号による解除を禁止さ
れ、電源投入時の不安定な感湿素子の電圧出力に
よる誤動作を防止することを特徴とする絶対湿度
制御器２としての構成を有するものである。

〔作用〕

本考案の絶対湿度制御器２は、電流を流して加
熱状態にした感熱素子（Th₁，Th₂）を絶対湿度
検知用ブリツジ回路（５、第２図）の構成要素と
して、雰囲気中の水蒸気の量によつて定まる気体
の熱伝導率の変化を利用してブリツジ回路出力電
圧によつて絶対湿度を測定し、絶対湿度を希望す
る値に保持する出力レベル保持回路１１と強制加
湿回路１２とで構成される強制加湿信号発生回路
１１，１２によつて加湿器３を制御して加湿を行
うことによつて、高温、高湿の恒湿槽１３におけ
る湿度制御の目的を達成するようにしている。

〔実施例〕

第１図は本考案の一実施例の構成を示すブロツ
ク図であつて、感熱素子としてサーミスタを使用
した場合を例示している。

第１図において１は感湿素子であつて、恒湿槽
１３の内部に設置されている。２は本考案の絶対
湿度制御器である。３は加湿器であつて恒湿槽内
に設けられている。４はドアリセツトスイツチで
ある。

感湿素子１は、第２図に示されたようなサーミ
スタTh₁（湿度検知素子）とサーミスタTh₂（温度
補償素子）とを基板に取り付けて一体化した構造
を有している。

絶対湿度制御器２において、湿度信号変換増幅
回路５には第２図に示されたブリツジ回路を構成
する固定抵抗R₁と零点調整用の可変抵抗R_Vが実
装されている。このような湿度センサ部で発生し
た絶対湿度に対応する電気信号は増幅されたのち
出力される。

湿度設定部６は例えば可変抵抗からなる設定器
を有し、設定すべき湿度に対応する電気信号を発
生する。

比較制御回路７は、湿度信号変換増幅回路５の
湿度測定値の電気信号と湿度設定部６の湿度設定
値の電気信号とを比較して、測定値と設定値との
大小に応じてオンまたはオフとなる信号を出力す
る。

加湿器駆動回路８は入力にオア回路を有し、比
較制御回路７からのオンの信号と制御加湿回路１
２からのオンの信号とに応じて加湿制御信号を加
湿器３へ出力する。

加湿器３においては、加湿制御信号に応じて内
部の電源回路が動作して加湿装置を駆動して恒湿
槽内を加湿する。

電源回路９は制御器２の各部に所要の電源を供
給する。

タイマ回路１０は電源投入時電源回路９からの
信号に応じて一定時間（例えば数sec）オンにな
る信号を発生する。

出力レベル保持回路１１はタイマ回路１０の信
号またはドアリセツトスイツチ４の信号によつて
セツトし、比較制御回路７からオンの信号によつ
てリセツトする。

強制加湿回路１２は出力レベル保持回路１１の
セツト出力信号によつてオンとなる信号を発生す
る。

ドアリセツトスイツチ４は恒湿槽１３のドアに
連動し、ドアを開いたときオンとなる。

本考案の絶対湿度制御器２は、第４図に示され
た出力特性における領域すなわち例えば絶対湿
度140ｇ／m³以上の範囲において制御動作を行う
ものである。以下本考案の絶対湿度制御器２の動
作を説明する。

前述のように熱伝導式絶対湿度センサは第４図
に示されたような絶対湿度に対する出力特性を持
つているが、センサから得られる信号は出力電圧
のみであるから、例えば出力電圧e₁のとき絶対湿
度がＡｇ／m³であるか、Ｂｇ／m³であるかを判別
することはできない。

いま第４図の特性において制御すべき湿度設定
点に対応する出力電圧をe₁としてとき、の領域
に限定して湿度の制御を行うためには、湿度セン
サからの出力が設定点e₁より小さいときすなわち
湿度がＢｇ／m³より高いとき加湿器をオフにする
制御を行うことが必要である。

しかしながら最初電源投入時においては恒湿槽
１３内の湿度が低く、絶対湿度が領域のＡｇ／
m³以下であつて湿度センサ出力は設定値e₁より小
さい。比較制御回路７は測定値が設定値より小さ
いときは加湿器３をオフにする信号を発生するの
で、加湿器３は動作せず、従つて恒湿槽１３内の
湿度がＢｇ／m³に達するようにすることはできな
い。

そこで電源投入時タイマ回路１０からの信号に
よつて出力レベル保持回路１１をセツトし、その
セツト出力信号によつて強制加湿回路１２の出力
をオンにする。これによつて加湿器駆動回路８は
加湿制御信号を出力し、加湿器３が動作して加湿
が行われる。

加湿が進んで恒湿槽１３内の湿度が上昇してＡ
ｇ／m³を超えセンサ出力がe₁より大きくなると、
比較制御回路７はオンの信号を発生する。これに
よつて加湿器駆動回路８はオンの信号を出し続け
るとともに、出力レベル保持回路１１はリセツト
され、強制加湿回路１２の出力はオフとなつて、
加湿器駆動回路８は比較制御回路７からの信号の
みによつて動作する。

加湿器３は加湿動作を続け湿度はさらに上昇し
ての領域からの領域に入り、湿度の増加に従
つてセンサ出力が低下するようになる。さらに加
湿を続けてＢｇ／m³を超えるとセンサ出力は設定
値e₁より小さくなつて、比較制御回路７の出力信
号はオフとなり、従つて加湿器３は停止して湿度
上昇が止る。

この状態で次第に湿度が低下してＢｇ／m³より
小さくなるとセンサ出力が設定値e₁より大きくな
り、比較制御回路７が再びオンの出力信号を発生
して加湿が行われる。

このような動作を繰り返すオンオフ制御によつ
て、恒湿槽１３内の湿度は設定電圧e₁に対応する
Ｂｇ／m³に保たれる。

また、湿度の設定点が領域だが345ｇ／m³に
非常に近いＣ点（湿度センサの出力電圧e₂）、あ
るいは345ｇ／m³より湿度が高いＤ点（湿度セン
サの出力電圧が負の符号をもつe₃）である場合を
想定してその制御動作を説明する。

この場合は室温雰囲気で湿度センサの出力電圧
が設定電圧e₂（またはe₃）より高いので、最初か
ら強制加湿回路が解除された状態すなわち領域
における制御動作をすることになり、湿度センサ
の出力電圧が設定電圧より高ければ加湿を続ける
ことになり、それによつて恒湿槽１３内は最初か
ら加湿されて次第に湿度が高くなり、領域から
領域へと湿度が高くなる。加湿が進んで湿度セ
ンサの出力電圧が設定電圧e₂（またはe₃）に等し
くなると加湿がオフとなり、設定値Ｃｇ／m³（ま
たはＤｇ／m³）の点で制御動作をして湿度を設定
値に保つことになる。その他の点については、既
に説明したＢｇ／m³の点を設定点とする場合と同
様である。

なお恒湿槽１３のドアを開けたような場合は、
恒湿槽１３内の湿度は急激に低下する。いま湿度
がＡｇ／m³より低くなつたとすると、センサ出力
がe₁より小さくなるため比較制御回路７の出力信
号はオフとなるので、加湿器３を動作させること
はできず湿度は低下する一方となる。このような
事態を回避するためには、強制加湿回路１２を再
起動する必要がある。そこで恒湿槽１３のドアに
連動するドアリセツトスイツチ４によつて開扉時
出力レベル保持回路１１をセツトして強制加湿回
路１２からオンの出力信号を発生させる。これに
よつて加湿器駆動回路８は加湿器３を動作状態に
し、再びＢｇ／m³までの強制加湿が行われる。

タイマ回路１０は電源投入時オンになつて出力
レベル保持回路１１をセツトするものであるが、
湿度センサからは電源投入時動作安定までの短時
間、過渡的に大きな出力が湿度に無関係に出力さ
れるので、タイマ回路１０からこの期間（数sec）
オンになる出力信号を発生して、出力レベル保持
回路１１がセンサ出力によつてリセツトされるの
を防止するようにしている。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案の絶対湿度制御器に
よれば、熱伝導式湿度センサを用いて恒湿槽内の
領域の絶対湿度を容易に制御することができ
る。

恒湿槽のドア開けによつて生じる誤動作および
電源投入時の過渡的な大出力による誤動作を防止
することができる。

従つて従来の乾湿球式湿度センサを使用して湿
度制御を行う場合のような信頼性の低下、保守、
取り扱いの不便等のトラブルから開放されて、高
温、高湿下における絶対湿度の制御を簡便にかつ
安定に行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例としての絶対湿度制
御器の構成を示すブロツク図、第２図は熱伝導式
湿度センサによつて絶対湿度を検知する際の基本
回路を示す図、第３図は第２図に示された湿度セ
ンサによる絶対湿度測定時のブリツジ出力電圧
（mV）−絶対湿度（ｇ／m³）特性曲線を例示する
図、第４図は絶対湿度センサの出力特性を示す
図、第５図は雰囲気温度100℃における絶対湿度
（ｇ／m³）に対するセンサ出力電圧（mV）の数
値を示す図、第６図は雰囲気温度100℃における
絶対湿度（ｇ／m³）−センサ出力電圧（mV）の
特性曲線を示す図である。 １……感湿素子、２……絶対湿度制御器、３…
…加湿器、４……ドアリセツトスイツチ、５……
湿度信号変換増幅回路、６……湿度設定部、７…
…比較制御回路、８……加湿器駆動回路、９……
電源回路、１０……タイマ回路、１１……出力レ
ベル保持回路、１２……強制加湿回路、１３……
恒湿槽、Th₁……湿度検知素子、Th₂……温度補
償素子、R₁……固定抵抗、R_S……電流制御用抵
抗、R_V……可変抵抗、Ｅ……直流電源。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 雰囲気に接触する感熱素子と雰囲気に接触し
   ない感熱素子とを有し雰囲気の熱伝導率の変化
   によつて絶対湿度を測定する感湿素子を具えた
   恒湿槽の絶対湿度制御器において、 該感湿素子の出力が設定値を超えたとき加湿
   信号を発生する比較制御回路と、 電源投入によつて保持状態となつて強制加湿
   信号を発生し前記加湿信号によつて解除される
   強制加湿信号発生用回路と、 前記加湿信号と強制加湿信号との論理和の信
   号によつて加湿器駆動信号を発生する加湿器駆
   動回路と、 該加湿器駆動信号に応じて恒湿槽内を加湿す
   る加湿器と を具え、 雰囲気温度が特定温度以上で、絶対湿度が特
   定温度以上の場合に、絶対湿度を検知する前記
   感湿素子を含むブリツジの電気的出力特性が特
   定の絶対湿度の点に極大値を有する放物線状と
   なり、同一のブリツジ出力電圧に対して、上記
   極大値以下の領域と、上記極大値以上の領
   域とに２つの絶対湿度値を有し、かつ上記特定
   温度以上で設定絶対湿度が上記領域内に存在
   する恒湿槽の絶対湿度の制御を行うことを特徴
   とする絶対湿度制御器。 (2) 前記強制加湿信号発生用回路が恒湿槽のドア
   を開いたとき前記保持状態とされ、湿度制御中
   に恒湿槽のドアを開いたときの湿度低下による
   誤動作を防止することを特徴とする請求項第１
   項記載の絶対湿度制御器。 (3) 前記強制加湿信号発生用回路が電源投入時一
   定時間前記加湿信号による解除を禁止され、電
   源投入時の不安定な感湿素子の電圧出力による
   誤動作を防止することを特徴とする請求項第１
   項記載の絶対湿度制御器。