JPH0471463B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 対向電極間に流入する空気の相対湿度の変化を
電極間容量の変化として検出する静電容量型湿度
センサに関する。

（従来の技術） 湿度センサは、感湿部がセラミツク材料からな
り電気抵抗または容量の変化によつて相対湿度を
検出するセラミツク湿度センサと、感湿部がフイ
ルムなどの高分子からなり容量または電気抵抗の
変化によつて相対湿度を検出する高分子タイプの
湿度センサの２種に大別すされる。

しかして上記各湿度センサは、いずれも一対の
電極間はそれぞれの感湿部となる感湿材料で連続
的に接続された構造となつている。

しかしながら、上記構成になる各湿度センサ
は、イオン伝導性のため直流電圧を連続して印加
することができない。また湿度を検出する際の印
加電圧は通常数Ｖ以下で、これ以上ではジユール
熱が発生し感湿部の温度が上昇するため湿度セン
サの感湿部に吸着した水分が発散し、実際の湿度
に対する抵抗よりも大きな値の抵抗値が検出さ
れ、正確な湿度測定ができなくなる。さらに大き
な過電圧が印加されると熱破壊してしまうなど
種々の欠点を有すると同時に、高分子タイプの湿
度センサは、例えば浴室の換気または木材乾燥な
どの用途で高温高湿の環境に放置されると感湿部
となる高分子材料が劣化し、また例えば85℃以上
の高温に弱いため産業用には適していなかつた。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のようにセラミツク湿度センサおよび高分
子タイプの湿度センサは、連続で直流電圧を印加
すると劣化してしまい、また印加可能電圧を数Ｖ
以下であるため使用するにあたつては十分注意し
なければならなかつた。

本発明は、湿度センサを構成する２つの対向し
た電極間に空隙があることによつて該電極間に生
ずる静電容量をＣ、電極間距離をｄ、対向電極面
積をＳ、空気の誘電率をεとした場合、この間に
成立つよく知られている関係式 Ｃ＝εＳ／ｄにおいて、 εが大きくなつてｄが小さくなればＣが大きくな
る点に注目してなされたもので、印加電圧範囲が
広く、また誤つて直流電圧が長時間印加されても
劣化することのない新規な構成からなる静電容量
型湿度センサを提供することを目的とするもので
ある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の静電容量型湿度センサは、多孔質セラミ
ツク素体の一方面に電極を形成した一対の板状体
の前記セラミツク素体面を面対向し、該面対向間
に外気と通気した空〓部を設けて前記セラミツク
素体面と当接して絶縁支持体を配設し、該絶縁支
持体と前記セラミツク素体面の当接部とを接着
し、前記一対の板状体を一体化したことを特徴と
するものである。

（作 用） 以上の構成になる静電容量型湿度センサによれ
ば、一対の板状体間に外気と通気した空〓部があ
り、かつ空〓部に板状体を構成する電極を固着し
た多孔質セラミツク素体を配設した構造であり、
湿度が高くなつた場合電極間には水分子が多く存
在するようになり、電極間の静電容量が大きくす
る作用をする。すなわち、水分子の量が多くなれ
ば誘電率が増加し、かつセラミツク素体の電気抵
抗は小さくなるから実質的に電極間距離が小さく
なつたと同様な作用となり、前述の関係式におけ
る静電容量Ｃが大きくなる。よつて湿度変化に対
して容量が大きく変化する。また電極間が空〓部
によつて絶縁されているため過電圧ならびに直流
電圧の印加が可能である。

（実施例） 以下、本発明の詳細につき図面を参照して説明
する。すなわち第２図に示すように、例えば酸化
亜鉛、酸化クロムを主成分とし添加物として炭酸
リチウムまたは酸化バナジウムなどを添加した金
属酸化物粉体を加圧成形、高温焼結してなる板状
の多孔質セラミツク素体１の一表面に金、白金、
銀、ニツケルなどの金属ペーストを印刷−焼成し
電極２を形成した板状体３を得る。つぎに前記板
状体３の多孔質セラミツク素体１面、例えば４カ
所に第３図に示すようにガラス、セラミツクまた
は合成樹脂などの絶縁物からなり、表面を例えば
溌水性のシリコーン材料でコーテイングした絶縁
支持体４を例えば溌水性のシリコーン接着剤を介
して接着する。しかして、第１図に示すように多
孔質セラミツク素体５の一表面に電極６を形成し
た前記板状体３と同一構成からなる板状体７のセ
ラミツク素体５面を前記絶縁支持体４の他端面に
のせ前記同様溌水性のシリコーン接着剤を介して
接着一体化し、前記セラミツク素体１とセラミツ
ク素体５の対面間に空隙部８を設けた状態で、該
空隙部８が外気と通気した構成としてなるもので
ある。第１図中９は前記電極２および電極６それ
ぞれに取着した電極引出線である。

以上のように構成してなる静電容量型湿度セン
サによれば、電極２と電極６間に外気と通気した
空隙部８が存在し、かつ前記電極２と電極６それ
ぞれと固着された多孔質セラミツク素体１，５が
配設された構造であるため、湿度が高くなつた場
合空隙部８に存在する水分子量が多くなり電極２
と電極６間の誘電率が増加し、さらに多孔質セラ
ミツク素体１，５に多くの水分子が吸着されるこ
とによつて電気抵抗が小さくなる、つまり実質的
に電極２と電極６間距離（前述の関係式のｄ）が
小さくなるのと同様の作用によつて電極２と電極
６間の静電容量が大きくなる。すなわち誘電率ε
の変化と電極間距離ｄの変化という両者の相乗作
用によつて湿度変化に対して静電容量Ｃが大きく
変化する特徴を有する。これは湿度変化に対する
容量の変化が大きいことを意味し、わずかな湿度
変化でも容易に検出することが可能であるという
ことである。また板状体３と板状体７は空隙部８
で絶縁されており、かつ板状体３と板状体７間に
介在する絶縁支持体４はシリコーンコーテイング
した絶縁物からなり、接着剤もシリコーン接着剤
を用いているため水分をはじく役目となり、よつ
て電極２と電極６間の絶縁が十分に保たれ湿度測
定精度を損ねることはなく、かつ過電圧印加によ
るジユール熱の発生は無視できる程度の微少であ
つて、熱破壊の危険性はない。さらに誤つて直流
電圧が長時間印加されたとしてもセラミツク素体
１，５は外気と通気した空隙部８を設けた状態で
配設しているため、前記セラミツク素体１，５中
でのイオンの移動は従来構造のものと比較して無
視してもより程度であり劣化することはない。

つぎに本発明の実施例について述べる。すなわ
ち本発明に係る実施例Ａと多孔質セラミツク素体
を用いず前記電極２，６を構成する金属と同種の
金属板からなる電極間に単に空隙部だけを設けた
参考例Ｂとの相対湿度−静電容量特性の関係を調
べた結果第５図に示すようになり、参考例Ｂと比
較して実施例Ａのものは同一相対湿度に対して容
量が大きく直線性良好にして大きな感度が得られ
た。試料として用いた電極は実施例Ａおよび参考
例Ｂとも金からなるもので静電容量は1KHzで測
定した。

なお、上記実施例では絶縁支持体構成として個
別に形成した柱状のものを複数介在するものを例
示して説明したが、第４図に示すように板状体に
合致したリング状とし周囲に複数の貫通孔１０を
設けたリング状の絶縁支持体１１を用いても貫通
孔１０を介して空隙部と外気とが通気するため同
効である。さらに上記実施例では角形形状のもの
を例示して説明したが、円形をはじめ他の形状に
適用できることは言うまでもない。

［発明の効果］ 本発明によれば、相対湿度の高さに応じ電極間
の誘電率が大きくなり、また等価的に電極面積が
大きくなり、結果として静電容量が大きく大きな
感度を有し、かつ過電圧印加または直流電圧が印
加されても劣化ならびに破壊のない静電容量型湿
度センサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例に係り第１
図は静電容量型湿度センサを示す正断面図、第２
図は製造途中の斜視図、第３図は第１図および第
２図を構成する絶縁支持体を示す拡大斜視図、第
４図は本発明の他の実施例に係る絶縁支持体を示
す斜視図、第５図は相対湿度−静電容量特性曲線
図である。 １，５……多孔質セラミツク素体、２，６……
電極、３，７……板状体、４，１１……絶縁支持
体、８……空隙部、１０……貫通孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多孔質セラミツク素体の一方面に電極を形成
   した一対の板状体と、前記セラミツク素体面を面
   対向し、この面対間に外気と通気した空〓部を設
   けて前記セラミツク素体面と当接して配設した絶
   縁支持体とを具備し、この絶縁支持体と前記セラ
   ミツク素体面の当接部とを接着して前記一対の板
   状体を一体化したことを特徴とする静電容量型湿
   度センサ。 ２ 絶縁支持体が複数の柱状からなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の静電容量型湿
   度センサ。 ３ 絶縁支持体が周囲に貫通孔を設けたリング状
   からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の静電容量型湿度センサ。