JPH06118044A

JPH06118044A - 湿度センサ

Info

Publication number: JPH06118044A
Application number: JP29227692A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Nakada; 田利広中; Tatsuya Suzuki; 木達也鈴
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1992-10-05
Filing date: 1992-10-05
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2015-08-07
Also published as: JP3074968B2

Abstract

(57)【要約】【目的】感度および応答性が良好で、かつ小型化して
も一定温度に保つためのヒータの抵抗値を制御すること
ができる湿度センサを得る。【構成】感湿抵抗体１２の内部に、ヒータ１４と検湿
電極１６とを形成する。ヒータ１４と検湿電極１６と
は、互いに間隔を隔てて形成する。これらのヒータ１４
および検湿電極１６の表面には、その表面積に対して１
０〜６０％の貫通状の開空孔を形成する。開空孔の直径
および占有率は、材料となる金属ペーストに含まれる金
属粉末の粒径ａ（μｍ）と含有率ｂ（％）とで調整す
る。この場合、４０≦ａ≦２００かつｂ≧３０の関係を
満たす金属ペーストを焼成することによって、ヒータ１
４および検湿電極１６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は湿度センサに関し、特
にたとえば、電子レンジ，オーブンおよび乾燥器などの
機器に使用される湿度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４はこの発明の背景となる従来の湿度
センサの一例を示す分解斜視図である。湿度センサ１は
感湿抵抗体２を含み、この感湿抵抗体２の内部にヒータ
３が形成される。さらに、感湿抵抗体２内には、ヒータ
３と間隔を隔てて、検湿電極４が形成される。この湿度
センサ１は、たとえば感湿機能を有するセラミック材料
のシート上にヒータ３と検湿電極４の形状に金属ペース
トを塗布し、積層して焼成することにより作製される。

【０００３】この湿度センサ１では、ヒータ３に通電す
ることによって、感湿抵抗体２が良好な感湿特性を有す
る温度域に保たれる。さらに、ヒータ３と検湿電極４と
の間には交流電圧が印加され、この電圧変化を読み取る
ことによって、雰囲気の湿度変化に応じた感湿抵抗体２
の抵抗値変化が測定される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
湿度センサにおいては、ヒータや検湿電極に開空孔がほ
とんど形成されておらずち密に形成されているため、こ
れらのヒータや検湿電極と感湿抵抗体との接触面積が小
さいものとなる。そのため、感湿抵抗体の抵抗値を測定
する際の感度および応答性の向上には限界があった。ま
た、ヒータの抵抗値は、ヒータの形状を変更することに
よってコントロールしていたが、湿度センサの小型化に
伴う印刷技術の限界から、金属ペースト塗布膜の形状の
変更にも限界がある。そのため、ヒータの抵抗値をコン
トロールすることが困難であり、所望の発熱量を得るこ
とが難しい。

【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、感
度および応答性が良好で、かつ小型化してもヒータの抵
抗値を制御することができる湿度センサを提供すること
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、感湿抵抗体
と、感湿抵抗体の内部に形成され感湿抵抗体の温度を一
定に保つためのヒータと、感湿抵抗体の内部または表面
にヒータと間隔を隔てて形成される検湿電極とを含み、
検湿電極およびヒータには、その表面積に対して１０〜
６０％の貫通状の開空孔が形成された、湿度センサであ
る。この湿度センサの検湿電極およびヒータは、金属粉
末の粒径をａ（μｍ）、金属粉末の含有率をｂ（％）と
したとき、４０≦ａ×ｂ≦２００かつｂ≧３０の関係を
満たす金属ペーストを焼成することによって形成され
る。

【０００７】

【作用】ヒータと検湿電極に貫通状の開空孔を形成する
ことにより、ヒータおよび検湿電極と感湿抵抗体、雰囲
気との接触面積が大きくなる。また、ヒータに形成され
る貫通状の開空孔の量を調整することにより、ヒータの
断面積が変化し、その抵抗値が制御される。

【０００８】

【発明の効果】この発明によれば、ヒータおよび検湿電
極と感湿抵抗体、雰囲気との接触面積が大きくなるた
め、感湿抵抗体の抵抗値を測定する際の感度および応答
性を良好にすることができる。さらに、ヒータの抵抗値
を制御することができるため、湿度センサを小型化して
も、所望の発熱量を得ることができる。

【０００９】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１０】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の一部を破断した
状態を示す斜視図であり、図２は図１の線ＩＩ−ＩＩに
おける断面図である。湿度センサ１０は感湿抵抗体１２
を含む。この感湿抵抗体１２は高温雰囲気中で湿度を検
知し、雰囲気の湿度に応じてその抵抗値が変化する。感
湿抵抗体１２の内部には、ヒータ１４が形成される。こ
のヒータ１４は、感湿抵抗体１２を良好な感湿特性を有
する温度域に保つためのものである。さらに、感湿抵抗
体１２の内部には、ヒータ１４と間隔を隔てて検湿電極
１６が形成される。なお、この検湿電極１６は、感湿抵
抗体１２の表面に形成されてもよい。

【００１１】これらのヒータ１４および検湿電極１６に
は、その表面積に対して１０〜６０％の貫通状の開空孔
が形成される。この貫通状の開空孔は、ヒータ１４およ
び検湿電極１６中の開空孔を通して感湿抵抗体が電極表
面に露出された状態になったものである。したがって、
ヒータ１４および検湿電極１６の表面には、凹凸が形成
される。これらのヒータ１４および検湿電極１６は、金
属粉末を含む金属ペーストをセラミックグリーンシート
上に塗布し、焼成することによって形成される。この金
属粉末の平均粒径と含有率とを調整することによって、
開空孔の直径および占有率が調整される。この場合、金
属粉末の平均粒径をａ（μｍ），金属ペースト中の金属
粉末の含有率をｂ（％）としたとき、４０≦ａ×ｂ≦２
００かつｂ≧３０の範囲内の金属ペーストが用いられ
る。これらの検湿電極１６とヒータ１４の間に交流電圧
が印加される。そして、検湿電極１６とヒータ１４の間
の電圧変化を読み取ることによって、雰囲気の湿度変化
に応じた感湿抵抗体１２の抵抗値変化が測定される。

【００１２】ヒータ１４の両端部分から感湿抵抗体１２
の一方主面に向かって孔１８ａおよび１８ｂが形成され
る。さらに、検湿電極１６から感湿抵抗体１２の他方主
面に向かって孔１８ｃが形成される。これらの孔１８
ａ，１８ｂ，１８ｃは、ヒータ１４および検湿電極１６
にリード線を取り付けるためのものである。

【００１３】なお、上述の実施例では、検湿電極１６と
ヒータ１４との間に交流電圧を印加したが、これはヒー
タ１４を１対の検湿電極の片方として使用したものであ
る。したがって、ヒータ１４を感湿抵抗体１２を加熱す
るという本来の目的にのみ使用し、検湿電極１６と対に
なるもう１つの検湿電極を形成してもよいことは言うま
でもない。

【００１４】実験例まず、原料としてＢａＣＯ₃，ＣｅＯ₂，Ｎｄ₂Ｏ₃を
準備し、これらの原料をＢａＣｅ_0.90Ｎｄ_0.10Ｏ_3-dと
なるように秤量した。つぎに、これらの秤量物をボール
ミルで混合，粉砕したのち、脱水，乾燥して、１１００
℃で２時間仮焼した。そして、この仮焼物を粉砕し、溶
剤，バインダおよび可塑剤を加えて、シート状に成形
し、セラミックグリーンシートを形成した。

【００１５】つぎに、図３に示すように、第１のセラミ
ックグリーンシート２０には、その一方主面から他方主
面に向かって貫通する２つの孔２０ａおよび２０ｂが形
成される。この第１のセラミックグリーンシート２０上
には、第２のセラミックグリーンシート２２が積層され
る。この第２のセラミックグリーンシート２２には、第
１のセラミックグリーンシート２０の孔２０ａ，２０ｂ
に対応する位置に孔２２ａおよび２２ｂが形成される。
そして、第２のセラミックグリーンシート２２の一方主
面上には、表に示す平均粒径ａ（μｍ）を有する白金を
含有率ｂ（％）含むペーストを用いて、孔２２ａから２
２ｂに向かって蛇行するようにヒータ１４用のパターン
２４が印刷される。このヒータ１４用のパターン２４の
幅は１００μｍであり、長さは１．０ｃｍである。

【００１６】第２のセラミックグリーンシート２２上に
は、第３のセラミックグリーンシート２６が積層され
る。さらに、第３のセラミックグリーンシート２６上に
は、第４のセラミックグリーンシート２８が積層され
る。この第４のセラミックグリーンシート２８上には、
検湿電極１６用のパターン３０が印刷される。さらに、
第４のセラミックグリーンシート２８上には、第５のセ
ラミックグリーンシート３２が積層される。第５のセラ
ミックグリーンシート３２には、第４のセラミックグリ
ーンシート２８の検湿電極１６用のパターン３０に対応
する位置に孔３２ａが形成される。

【００１７】これらのセラミックグリーンシート２０，
２２，２６，２８および３２を１．５ｔｏｎ／ｃｍ²の
圧力で１分間圧着し、成形物を得た。この成形物を１３
５０℃で２時間焼成し、さらに孔２０ａ，２０ｂ，３２
ａに白金を主成分としたペーストを用いてリード線を接
続し、１２００℃で焼き付け、湿度センサを得た。

【００１８】このようにして得られた湿度センサのヒー
タに適当な電力を供給して、感湿抵抗体を良好な感湿特
性を有する温度域に保ち、インピーダンス値を測定し
た。この場合、Ｈ₁＝１０⁴ｐｐｍ（重量比）の水蒸気
を含む雰囲気中におけるインピーダンス値Ｚ₁およびＨ
₂＝１０⁵ｐｐｍ（重量比）の水蒸気を含む雰囲気中に
おけるインピーダンス値Ｚ₂を測定した。そして、次式
から検湿感度ｓを算出した。Ｚ₁＝Ｚ₂（Ｈ₁／Ｈ₂）^-s

【００１９】また、応答時間として、水蒸気の含有率を
１０⁴ｐｐｍから１０⁵ｐｐｍに変化させてから５分間
に変化するインピーダンス量の９０％まで変化するのに
要する時間を算出した。さらに、ヒータの抵抗値につい
ても、測定を行った。また、ヒータおよび検湿電極の表
面積に対する貫通状の開空孔の占有率を測定した。そし
て、これらの結果を表１に示した。なお、表１におい
て、空欄の部分は、ヒータが不導通のため、測定不能で
あったことを示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１の試料番号１，３のように４０＞ａ×
ｂであるか、試料番号７，１２のようにｂ＜３０の場
合、ヒータおよび検湿電極の表面の開空孔の占有率が６
０％を超え、導通がとれない状態となる。また、試料番
号１１，１５，１６のように、ａ×ｂ＞２００では、ヒ
ータおよび検湿電極表面の開空孔の占有率が１０％未満
と少なくなり、感湿特性が従来のものと変わらない。

【００２２】それに対して、この発明の範囲内の湿度セ
ンサでは、感度がよく、応答時間が短く、しかもヒータ
の抵抗値が大きい湿度センサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の一部分を破断した状態を
示す分解斜視図である。

【図２】図１に示す湿度センサの線ＩＩ−ＩＩにおける
断面図である。

【図３】図１に示す湿度センサを製造する工程を説明す
るための斜視図である。

【図４】この発明の背景となる従来の湿度センサの一部
分を破断した状態を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１０湿度センサ１２感湿抵抗体１４ヒータ１６検湿電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感湿抵抗体、前記感湿抵抗体の内部に形成され前記感湿抵抗体の温度
を一定に保つためのヒータ、および前記感湿抵抗体の内
部または表面に前記ヒータと間隔を隔てて形成される検
湿電極を含み、前記検湿電極および前記ヒータには、その表面積に対し
て１０〜６０％の貫通状の開空孔が形成された、湿度セ
ンサ。
【請求項２】前記検湿電極および前記ヒータは、金属
粉末の粒径をａ（μｍ）、前記金属粉末の含有率をｂ
（％）としたとき、４０≦ａ×ｂ≦２００かつｂ≧３０
の関係を満たす金属ペーストを焼成することによって形
成された、請求項１の湿度センサ。