JPH0599875A - 熱伝導式絶対湿度センサー - Google Patents
熱伝導式絶対湿度センサーInfo
- Publication number
- JPH0599875A JPH0599875A JP28416491A JP28416491A JPH0599875A JP H0599875 A JPH0599875 A JP H0599875A JP 28416491 A JP28416491 A JP 28416491A JP 28416491 A JP28416491 A JP 28416491A JP H0599875 A JPH0599875 A JP H0599875A
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- Japan
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- heat
- humidity sensor
- resistance element
- sensitive
- sensitive resistance
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 乾燥空気による封止部分をなくし，容易に製
造ができ，且つ特性の再現性を向上させることができる
熱伝導式絶対湿度センサーを提供すること。 【構成】 湿度センサーは，第１及び第２の感熱抵抗素
子１，２を同一のステム５に固定し，直列に接続し，前
記第１及び第２の感熱抵抗素子１，２の対辺に直列に２
個接続された固定抵抗とでブリッジ回路を構成する。こ
の第１及び第２の感熱抵抗素子１，２の両端に電圧を印
加して自己発熱させる。このような構成の湿度センサー
において，第１の感熱抵抗素子１は，第２の感熱素子２
よりも大きな表面積を有する。そして，前記第１及び第
２の感熱素子１，２の間に生じた温度差に基づいて湿度
を検出する。
造ができ，且つ特性の再現性を向上させることができる
熱伝導式絶対湿度センサーを提供すること。 【構成】 湿度センサーは，第１及び第２の感熱抵抗素
子１，２を同一のステム５に固定し，直列に接続し，前
記第１及び第２の感熱抵抗素子１，２の対辺に直列に２
個接続された固定抵抗とでブリッジ回路を構成する。こ
の第１及び第２の感熱抵抗素子１，２の両端に電圧を印
加して自己発熱させる。このような構成の湿度センサー
において，第１の感熱抵抗素子１は，第２の感熱素子２
よりも大きな表面積を有する。そして，前記第１及び第
２の感熱素子１，２の間に生じた温度差に基づいて湿度
を検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，空調器，除湿器，調理
器，栽培ハウス等の雰囲気の水蒸気量を検出する熱放散
式絶対湿度センサーに関するものである。
器，栽培ハウス等の雰囲気の水蒸気量を検出する熱放散
式絶対湿度センサーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年，空調器，除湿器，調理器，栽培ハ
ウス等での湿度（相対湿度，絶対湿度のいずれも良い）
の検出制御の要求が高まっている。この要求に応えるた
め種々の方式の湿度センサーが提案されている。図３は
従来の熱伝導式絶対湿度センサーを示す図である。図３
に示すように，従来の熱伝導式絶対湿度センサーは，感
熱抵抗素子１，２をそれぞれ違うステム５に半田付ある
いは溶接等によって固定し，前記感熱抵抗素子１を固定
した該ステム５に通気孔６を設けたキャップ４をかぶせ
る。一方，前記感熱抵抗素子２は極低温（−４０℃）に
て，固定した該ステム５にキャップ４をかぶせることに
より前記感熱抵抗素子２を乾燥空気中に封入このキャッ
プ端面同士を固定して対向配置させる。前記感熱抵抗素
子１（抵抗値ＲHT）と前記感熱抵抗素子２（抵抗値
ＲT ），固定抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒｓ（ただし，白
金抵抗のように正特性の温度特性を持つ感熱抵抗素子の
場合はＲｓは必要無し）により図４に示すようなホイー
トストンブリッジを構成して使用する。ただしＲT とＲ
HTの温度−抵抗特性は等しく，Ｒ２とＲ３の抵抗値も等
しくなければならない。前記感熱抵抗素子２は乾燥雰囲
気中に封入されており前記感熱抵抗素子１は外気中にさ
らされている。この時，前記感熱抵抗素子１，２に印加
されている電圧により，前記感熱抵抗素子１，２は自己
発熱をし，周囲温度よりも高くなる。前記感熱抵抗素子
１，２の温度は，前記感熱抵抗素子１，２に加わる電力
と前記感熱抵抗素子１，２の熱放散により決定するが，
外気中に水蒸気が含まれていると水蒸気が含まれていな
い場合に対して水蒸気の熱伝導が作用して熱放散が大き
くなるため，前記感熱抵抗素子１の温度が前記感熱抵抗
素子２よりも低くなる。このため固定抵抗Ｒ３の両端に
電位差ＶOUT が生じる。この現象を利用し大気中の絶対
湿度を検出することができる。
ウス等での湿度（相対湿度，絶対湿度のいずれも良い）
の検出制御の要求が高まっている。この要求に応えるた
め種々の方式の湿度センサーが提案されている。図３は
従来の熱伝導式絶対湿度センサーを示す図である。図３
に示すように，従来の熱伝導式絶対湿度センサーは，感
熱抵抗素子１，２をそれぞれ違うステム５に半田付ある
いは溶接等によって固定し，前記感熱抵抗素子１を固定
した該ステム５に通気孔６を設けたキャップ４をかぶせ
る。一方，前記感熱抵抗素子２は極低温（−４０℃）に
て，固定した該ステム５にキャップ４をかぶせることに
より前記感熱抵抗素子２を乾燥空気中に封入このキャッ
プ端面同士を固定して対向配置させる。前記感熱抵抗素
子１（抵抗値ＲHT）と前記感熱抵抗素子２（抵抗値
ＲT ），固定抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒｓ（ただし，白
金抵抗のように正特性の温度特性を持つ感熱抵抗素子の
場合はＲｓは必要無し）により図４に示すようなホイー
トストンブリッジを構成して使用する。ただしＲT とＲ
HTの温度−抵抗特性は等しく，Ｒ２とＲ３の抵抗値も等
しくなければならない。前記感熱抵抗素子２は乾燥雰囲
気中に封入されており前記感熱抵抗素子１は外気中にさ
らされている。この時，前記感熱抵抗素子１，２に印加
されている電圧により，前記感熱抵抗素子１，２は自己
発熱をし，周囲温度よりも高くなる。前記感熱抵抗素子
１，２の温度は，前記感熱抵抗素子１，２に加わる電力
と前記感熱抵抗素子１，２の熱放散により決定するが，
外気中に水蒸気が含まれていると水蒸気が含まれていな
い場合に対して水蒸気の熱伝導が作用して熱放散が大き
くなるため，前記感熱抵抗素子１の温度が前記感熱抵抗
素子２よりも低くなる。このため固定抵抗Ｒ３の両端に
電位差ＶOUT が生じる。この現象を利用し大気中の絶対
湿度を検出することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
湿度センサーにおいて，前記感熱抵抗素子２を乾燥空気
中に封入するためには極低温（−４０℃）封入しなけれ
ばならず，工業的に非常に不利であり，また，前記感熱
抵抗素子１，２は高温（１５０℃以上）に熱するため封
入空気が膨脹し，封止が破れ，空気が漏れる場合があ
り，特性の再現性が得られないことがあった。
湿度センサーにおいて，前記感熱抵抗素子２を乾燥空気
中に封入するためには極低温（−４０℃）封入しなけれ
ばならず，工業的に非常に不利であり，また，前記感熱
抵抗素子１，２は高温（１５０℃以上）に熱するため封
入空気が膨脹し，封止が破れ，空気が漏れる場合があ
り，特性の再現性が得られないことがあった。
【０００４】そこで，本発明の技術的課題は，乾燥空気
による封止部分をなくし，容易に製造ができかつ特性の
再現性を向上させることができる熱伝導式絶対湿度セン
サーを提供することにある。
による封止部分をなくし，容易に製造ができかつ特性の
再現性を向上させることができる熱伝導式絶対湿度セン
サーを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば，第１及
び第２の感熱抵抗素子を同一のステムに固定し，直列に
接続し，前記第１及び第２の感熱抵抗素子の対辺に直列
に２個接続された固定抵抗とでブリッジ回路を構成する
とともに，測定雰囲気中で前記第１及び第２の感熱抵抗
素子の両端に電圧を印加して自己発熱させる湿度センサ
ーであって，前記第１の感熱抵抗素子は，前記第２の感
熱抵抗素子よりも大きな表面積を有し，前記第１及び第
２の感熱素子間に生じた温度差の測定により前記測定雰
囲気の湿度を検出することを特徴とする熱伝導式絶対湿
度センサーが得られる。
び第２の感熱抵抗素子を同一のステムに固定し，直列に
接続し，前記第１及び第２の感熱抵抗素子の対辺に直列
に２個接続された固定抵抗とでブリッジ回路を構成する
とともに，測定雰囲気中で前記第１及び第２の感熱抵抗
素子の両端に電圧を印加して自己発熱させる湿度センサ
ーであって，前記第１の感熱抵抗素子は，前記第２の感
熱抵抗素子よりも大きな表面積を有し，前記第１及び第
２の感熱素子間に生じた温度差の測定により前記測定雰
囲気の湿度を検出することを特徴とする熱伝導式絶対湿
度センサーが得られる。
【０００６】
【作用】本発明においては，感熱抵抗素子１の表面積よ
りも感熱抵抗素子２の表面積を大きくすることにより，
前記感熱抵抗素子１の熱放散係数よりも前記感熱抵抗素
子２の熱放散係数を大きくし，前記感熱抵抗素子１，２
の電圧を印加した時の自己発熱による温度が前記感熱抵
抗素子１の方が前記感熱抵抗素子２よりも高くなるよう
に設定する。この時，水蒸気による温度降下に差が生じ
るため，この温度降下の差によって絶対湿度を検出でき
る。
りも感熱抵抗素子２の表面積を大きくすることにより，
前記感熱抵抗素子１の熱放散係数よりも前記感熱抵抗素
子２の熱放散係数を大きくし，前記感熱抵抗素子１，２
の電圧を印加した時の自己発熱による温度が前記感熱抵
抗素子１の方が前記感熱抵抗素子２よりも高くなるよう
に設定する。この時，水蒸気による温度降下に差が生じ
るため，この温度降下の差によって絶対湿度を検出でき
る。
【０００７】
【実施例】以下，本発明の実施例を図１を用いて説明す
る。図１は本発明の実施例に係る熱伝導式絶対湿度セン
サーを示す図である。図１において，図３に示す従来と
同じ名称の部位は同一の符号を用いている。感熱抵抗素
子１と前記感熱抵抗素子１よりも表面積の大きい感熱抵
抗素子２を半田付け又は溶接により，同一のステム５に
固定し，前記感熱抵抗素子１（抵抗値ＲHT）と前記感熱
抵抗素子２（抵抗値ＲT ），固定抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３，Ｒｓ（ただし，白金抵抗のように正特性の温度特性
を持つ感熱抵抗素子の場合はＲｓは必要無し）により，
従来例と同様に図３に示すようなホイートストンブリッ
ジを構成した。Ｒ１，Ｒ２はＲHT，ＲT に比べ大きい値
の抵抗を用いるため，計算上無視すると，次の数１乃至
４式が成立する。
る。図１は本発明の実施例に係る熱伝導式絶対湿度セン
サーを示す図である。図１において，図３に示す従来と
同じ名称の部位は同一の符号を用いている。感熱抵抗素
子１と前記感熱抵抗素子１よりも表面積の大きい感熱抵
抗素子２を半田付け又は溶接により，同一のステム５に
固定し，前記感熱抵抗素子１（抵抗値ＲHT）と前記感熱
抵抗素子２（抵抗値ＲT ），固定抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３，Ｒｓ（ただし，白金抵抗のように正特性の温度特性
を持つ感熱抵抗素子の場合はＲｓは必要無し）により，
従来例と同様に図３に示すようなホイートストンブリッ
ジを構成した。Ｒ１，Ｒ２はＲHT，ＲT に比べ大きい値
の抵抗を用いるため，計算上無視すると，次の数１乃至
４式が成立する。
【０００８】
【数１】
【０００９】
【数２】
【００１０】
【数３】
【００１１】
【数４】
【００１２】ここで，ＷHTは感熱抵抗素子１の消費電
力，ＷT は感熱抵抗素子２の消費電力，ＣHTは感熱抵抗
素子１の熱放散係数，ＣT は感熱抵抗素子２の熱放散係
数，ΔＴHTは感熱抵抗素子１の温度上昇量，ＴT は感熱
抵抗素子２の温度上昇量，Ｖは感熱抵抗素子１，２の両
端に印加されている電圧である。ここでＷHT＝ＷT とな
るように前記感熱抵抗素子１，２の抵抗値を設定すると
（前記感熱抵抗素子が熱せられている状態でＲHT＝
ＲT ），数３式，数４式から，次の数５式が導かれる。
力，ＷT は感熱抵抗素子２の消費電力，ＣHTは感熱抵抗
素子１の熱放散係数，ＣT は感熱抵抗素子２の熱放散係
数，ΔＴHTは感熱抵抗素子１の温度上昇量，ＴT は感熱
抵抗素子２の温度上昇量，Ｖは感熱抵抗素子１，２の両
端に印加されている電圧である。ここでＷHT＝ＷT とな
るように前記感熱抵抗素子１，２の抵抗値を設定すると
（前記感熱抵抗素子が熱せられている状態でＲHT＝
ＲT ），数３式，数４式から，次の数５式が導かれる。
【００１３】
【数５】
【００１４】ここで，ＣT ／ＣHTは，前記感熱抵抗素子
１，２の面積比と同じ値で大気中の水蒸気量には依存し
ないため，ＣT ／ＣHTは一定である。また，水蒸気によ
り，ΔＴT が次の数６式で表わされるようにΔＴT ′に
変化したとき，
１，２の面積比と同じ値で大気中の水蒸気量には依存し
ないため，ＣT ／ＣHTは一定である。また，水蒸気によ
り，ΔＴT が次の数６式で表わされるようにΔＴT ′に
変化したとき，
【００１５】
【数６】
【００１６】ΔＴHTは次の数７式で表わされるようにΔ
ＴHT′となる。
ＴHT′となる。
【００１７】
【数７】
【００１８】よって，前記感熱抵抗素子１，２の温度
差，ΔＴT ′−ΔＴHT′は次の数８式で表わされる。
差，ΔＴT ′−ΔＴHT′は次の数８式で表わされる。
【００１９】
【数８】
【００２０】このため，乾燥空気中と湿り空気中では，
前記感熱抵抗素子１，２の温度差の変化分がΔＴX （１
−ＣT ／ＣHT）だけ生じ，この差が抵抗Ｒ３間の電圧差
として表される。次に，感熱抵抗素子として白金抵抗を
用いた場合について説明する。この場合，白金抵抗の抵
抗値は次の数９式で表される。
前記感熱抵抗素子１，２の温度差の変化分がΔＴX （１
−ＣT ／ＣHT）だけ生じ，この差が抵抗Ｒ３間の電圧差
として表される。次に，感熱抵抗素子として白金抵抗を
用いた場合について説明する。この場合，白金抵抗の抵
抗値は次の数９式で表される。
【００２１】
【数９】
【００２２】ここでＲは白金抵抗の抵抗値，Ｒ0 は基準
温度での抵抗値，ΔＴは基準温度からの温度差，αは温
度係数である。よって，乾燥空気では，ＲHT，ＲT は次
の数１０式，数１１式で表される。
温度での抵抗値，ΔＴは基準温度からの温度差，αは温
度係数である。よって，乾燥空気では，ＲHT，ＲT は次
の数１０式，数１１式で表される。
【００２３】
【数１０】
【００２４】
【数１１】
【００２５】ここで，ＲH ＝ＲT ，Ｒ１＝Ｒ２と，設定
すれば，Ｒ３の両端の電圧ＶOUT は０Ｖとなる。湿り空
気においても同様にして，数７式と数１０式から，次の
数１２式が，また，数６式と数１１式から次の数１３式
が導かれる。
すれば，Ｒ３の両端の電圧ＶOUT は０Ｖとなる。湿り空
気においても同様にして，数７式と数１０式から，次の
数１２式が，また，数６式と数１１式から次の数１３式
が導かれる。
【００２６】
【数１２】
【００２７】
【数１３】
【００２８】よって，ＲHT＝ＲT であるから，次の数１
４式が導かれる。
４式が導かれる。
【００２９】
【数１４】
【００３０】本発明の実施例では，特性の確認のための
に以下の数１５式の条件にて実験をおこなった。
に以下の数１５式の条件にて実験をおこなった。
【００３１】
【数１５】
【００３２】この条件で，４０℃における絶対湿度−出
力電圧ＶOUT の特性を図３に示す。
力電圧ＶOUT の特性を図３に示す。
【００３２】
【発明の効果】以上，説明したように，本発明により乾
燥空気による封止部分をなくし，工業的に有益でかつ特
性の再現性が向上した熱伝導式絶対湿度センサーを提供
することができる。
燥空気による封止部分をなくし，工業的に有益でかつ特
性の再現性が向上した熱伝導式絶対湿度センサーを提供
することができる。
【図１】本発明の実施例に係る熱伝導式絶対湿度センサ
ーの概略図である。
ーの概略図である。
【図２】本発明の実施例に係る熱伝導式絶対湿度センサ
ーの絶対温度出力電圧特性を示す図である。
ーの絶対温度出力電圧特性を示す図である。
【図３】従来の熱伝導式絶対湿度センサーの概略図であ
る。
る。
【図４】熱伝導式絶対湿度センサーの一般的使用回路図
を示す。
を示す。
１ 感熱抵抗素子１ ２ 感熱抵抗素子２ ３ ピン ４ キャップ ５ ステム ６ 通気孔 ＶIN 印加電圧 ＶOUT 出力電圧 ＲHT 感熱抵抗素子１抵抗 ＲT 感熱抵抗素子２抵抗 Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 固定抵抗 Ｒｓ 保護抵抗
Claims (1)
- 【請求項１】 第１及び第２の感熱抵抗素子を同一のス
テムに固定し，直列に接続し，前記第１及び第２の感熱
抵抗素子の対辺に直列に２個接続された固定抵抗とでブ
リッジ回路を構成するとともに，測定雰囲気中で前記第
１及び第２の感熱抵抗素子の両端に電圧を印加して自己
発熱させる湿度センサーであって，前記第１の感熱抵抗
素子は，前記第２の感熱抵抗素子よりも大きな表面積を
有し，前記第１及び第２の感熱素子間に生じた温度差の
測定により前記測定雰囲気の湿度を検出することを特徴
とする熱伝導式絶対湿度センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28416491A JPH0599875A (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 熱伝導式絶対湿度センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28416491A JPH0599875A (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 熱伝導式絶対湿度センサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0599875A true JPH0599875A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17675015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28416491A Withdrawn JPH0599875A (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 熱伝導式絶対湿度センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0599875A (ja) |
-
1991
- 1991-10-04 JP JP28416491A patent/JPH0599875A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990107 |