JPH079414B2 - 静電容量型湿度センサ - Google Patents
静電容量型湿度センサInfo
- Publication number
- JPH079414B2 JPH079414B2 JP1315087A JP1315087A JPH079414B2 JP H079414 B2 JPH079414 B2 JP H079414B2 JP 1315087 A JP1315087 A JP 1315087A JP 1315087 A JP1315087 A JP 1315087A JP H079414 B2 JPH079414 B2 JP H079414B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate
- humidity sensor
- insulating support
- capacitance type
- electrode plate
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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。
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、感湿部がセラミック材料からなり電気抵
抗または容量の変化によって相対湿度を検出するセラミ
ック湿度センサと、感湿部がフィ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って相対湿度を検出
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
造となっている。
抗または容量の変化によって相対湿度を検出するセラミ
ック湿度センサと、感湿部がフィ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って相対湿度を検出
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
造となっている。
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、これ以上ではジュ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、実際の温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
いなかった。
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、これ以上ではジュ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、実際の温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
いなかった。
（発明が解決しようとする問題点） 以上のようにセラミッ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、また印加可能電圧も数Ｖ以下であるため使用す
るにあたっては十分注意しなければならなかった。
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、また印加可能電圧も数Ｖ以下であるため使用す
るにあたっては十分注意しなければならなかった。
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っ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 において、 εが大きくなってＳが大きくなればＣが大きくなる点に
着目してなされたもので、印加電圧範囲が広く、また誤
っ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。
に空隙があることによっ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 において、 εが大きくなってＳが大きくなればＣが大きくなる点に
着目してなされたもので、印加電圧範囲が広く、また誤
っ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、中空部を設けた多孔
質セラミック素体と、前記中空部内に嵌入固着した電極
板とからなる板状体一対を面対向し対向面間に空隙部を
設け、かつこの空隙部と外気とを通気する状態で絶縁支
持体を介して前記板状体一対間を一体化したことを特徴
とするものである。
質セラミック素体と、前記中空部内に嵌入固着した電極
板とからなる板状体一対を面対向し対向面間に空隙部を
設け、かつこの空隙部と外気とを通気する状態で絶縁支
持体を介して前記板状体一対間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隙部があり、かつ空隙部
に板状体を構成する電極板と平面的に固着した多孔質セ
ラミック素体を配設した構造であり、湿度が高くなった
場合電極板間には水分子が多く存在するようになり、電
極間の静電容量を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、かつセラミック素
体の電気抵抗は小さくなるから実質的に電極面積が大き
くなっ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。よって湿度変化に対して容量が
大きく変化する。また板状体間が空隙部によって絶縁さ
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。
の板状体間に外気と通気した空隙部があり、かつ空隙部
に板状体を構成する電極板と平面的に固着した多孔質セ
ラミック素体を配設した構造であり、湿度が高くなった
場合電極板間には水分子が多く存在するようになり、電
極間の静電容量を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、かつセラミック素
体の電気抵抗は小さくなるから実質的に電極面積が大き
くなっ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。よって湿度変化に対して容量が
大きく変化する。また板状体間が空隙部によって絶縁さ
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環状に加圧成
形，高温焼結して得た中空部１を設けた環状の多孔質セ
ラミック素体２の前記中空部１内に、第３図に示すよう
に好ましくは耐錆性を考慮し、例えば金，白金，銀，ニ
ッケル金属板または金，白金，銀，ニッケルなどをメッ
キした金属板からなり、前記中空部１と合致した形状か
らなる電極板３を嵌入し、この電極板３と前記セラミッ
ク素体２を固着し第４図に示すような板状体４を得る。
なお、固着手段としては前記セラミック素体２と電極板
３の接触部分に例えばAuペーストを塗布し700〜900℃の
温度で焼付けを行うようにする。
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環状に加圧成
形，高温焼結して得た中空部１を設けた環状の多孔質セ
ラミック素体２の前記中空部１内に、第３図に示すよう
に好ましくは耐錆性を考慮し、例えば金，白金，銀，ニ
ッケル金属板または金，白金，銀，ニッケルなどをメッ
キした金属板からなり、前記中空部１と合致した形状か
らなる電極板３を嵌入し、この電極板３と前記セラミッ
ク素体２を固着し第４図に示すような板状体４を得る。
なお、固着手段としては前記セラミック素体２と電極板
３の接触部分に例えばAuペーストを塗布し700〜900℃の
温度で焼付けを行うようにする。
つぎに、例えば前記電極板３部周囲４カ所に第５図に示
すようにガラス，セラミッ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
ティングした絶縁支持体５を例えばシリコーン接着剤を
介して接着する。しかして、第１図に示すように環状の
多孔質セラミック素体６と電極板７を固着し、前記板状
体４と同一構成からなる板状体８の前記電極板７部を前
記絶縁支持体５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、前記板状体４と板状
体８間に空隙部９を設けた状態で、この空隙部９が外気
と通気した構造としてなるものである。
すようにガラス，セラミッ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
ティングした絶縁支持体５を例えばシリコーン接着剤を
介して接着する。しかして、第１図に示すように環状の
多孔質セラミック素体６と電極板７を固着し、前記板状
体４と同一構成からなる板状体８の前記電極板７部を前
記絶縁支持体５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、前記板状体４と板状
体８間に空隙部９を設けた状態で、この空隙部９が外気
と通気した構造としてなるものである。
第１図中10は前記電極板３および電極板７の外側に取着
したリード端子である。
したリード端子である。
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、板状体４と板状体８間に外気と通気した空隙部９が
存在し、かつ多孔質セラミック素体２が板状体４を構成
する電極板３と、多孔質セラミック素体６が板状体８を
構成する電極板７とそれぞれ平面的に固着された構造で
あるため湿度が高くなった場合、空隙部９に存在する水
分子量が多くなり、電極板３と電極板７間の誘電率が増
加するとともに、さらに多孔質セラミック素体2,6に多
くの水分子が吸着されることによって多孔質セラミック
素体2,6の電気抵抗が小さくなる、つまり実質的に電極
板３と電極板７面積（前述の関係式のＳ）が大きくなる
のと同様の作用によって電極板３と電極板７間の静電容
量が大きくなる。すなわち誘電率εの変化と電極面積Ｓ
の変化という両者の相乗作用によっ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４と板状体８間は空隙部９で絶
縁されており、かつ板状体４と板状体８間に介在する絶
縁支持体５はシリコーンコーティ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、よって電極板３と電極板７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ュール熱の発生は無視できる程度の
微少であって、熱破壊の危険性はない。さらに誤って直
流電圧が長時間印加されたとしてもセラミック素体2,6
は外気と通気した空隙部９を設けた状態で配設している
ため前記セラミック素体2,6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い程度であり劣化す
ることはない。
ば、板状体４と板状体８間に外気と通気した空隙部９が
存在し、かつ多孔質セラミック素体２が板状体４を構成
する電極板３と、多孔質セラミック素体６が板状体８を
構成する電極板７とそれぞれ平面的に固着された構造で
あるため湿度が高くなった場合、空隙部９に存在する水
分子量が多くなり、電極板３と電極板７間の誘電率が増
加するとともに、さらに多孔質セラミック素体2,6に多
くの水分子が吸着されることによって多孔質セラミック
素体2,6の電気抵抗が小さくなる、つまり実質的に電極
板３と電極板７面積（前述の関係式のＳ）が大きくなる
のと同様の作用によって電極板３と電極板７間の静電容
量が大きくなる。すなわち誘電率εの変化と電極面積Ｓ
の変化という両者の相乗作用によっ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４と板状体８間は空隙部９で絶
縁されており、かつ板状体４と板状体８間に介在する絶
縁支持体５はシリコーンコーティ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、よって電極板３と電極板７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ュール熱の発生は無視できる程度の
微少であって、熱破壊の危険性はない。さらに誤って直
流電圧が長時間印加されたとしてもセラミック素体2,6
は外気と通気した空隙部９を設けた状態で配設している
ため前記セラミック素体2,6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い程度であり劣化す
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と多孔質セラミック素体を用いず電極間
に単に空隙部だけを設けた参考例Ｂとの相対湿度−静電
容量の関係を調べた結果第９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板は実施例Ａおよび参考例Ｂとも
金からなる金属板で静電容量は1KHzで測定した。
に係る実施例Ａと多孔質セラミック素体を用いず電極間
に単に空隙部だけを設けた参考例Ｂとの相対湿度−静電
容量の関係を調べた結果第９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板は実施例Ａおよび参考例Ｂとも
金からなる金属板で静電容量は1KHzで測定した。
なお、上記実施例では板状体4,8形状として中空部１形
状を円形とし、多孔質セラミック素体2,6を環状とし、
かつ電極板3,7形状を円板状としたものを例示して説明
したが、第６図に示すように中空部11形状を角形とし多
孔質セラミック素体12を角状とし、かつ電極板13形状を
角板状としたものまたは種々の形状の組合せとしてもよ
い。
状を円形とし、多孔質セラミック素体2,6を環状とし、
かつ電極板3,7形状を円板状としたものを例示して説明
したが、第６図に示すように中空部11形状を角形とし多
孔質セラミック素体12を角状とし、かつ電極板13形状を
角板状としたものまたは種々の形状の組合せとしてもよ
い。
また、上記実施例では絶縁支持体５を電極板３と電極板
７間に介したものを例示して説明したが、セラミック素
体２とセラミック素体６間に介してもかまわない。
７間に介したものを例示して説明したが、セラミック素
体２とセラミック素体６間に介してもかまわない。
さらに、上記実施例では絶縁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７図に示すように周囲に複数の貫通孔14を設
けたリング状の絶縁支持体15を用いても貫通孔14を介し
て空隙部と外気とが通気するため同効である。
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７図に示すように周囲に複数の貫通孔14を設
けたリング状の絶縁支持体15を用いても貫通孔14を介し
て空隙部と外気とが通気するため同効である。
加えて、上記実施例では中空部1,11および電極板3,7,13
の断面形状として垂直状のものを例示して説明したが、
第８図に示すように中空部16および電極板17の断面形状
としてテーパ18を設けたものを用いれば多孔質セラミッ
ク素体19と電極板17の一体化上より好都合である。
の断面形状として垂直状のものを例示して説明したが、
第８図に示すように中空部16および電極板17の断面形状
としてテーパ18を設けたものを用いれば多孔質セラミッ
ク素体19と電極板17の一体化上より好都合である。
［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。
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。
第１図〜第５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図は多孔質セラ
ミック素体を示す断面図、第３図は電極板を示す平面
図、第４図は製造途中の平面図、第５図は第１図および
第４図を構成する絶縁支持体を示す拡大斜視図、第６図
は本発明の他の実施例に係る板状体を示す平面図、第７
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８図は他の実施例に係る板状体を示す展開断面
図、第９図は相対湿度−静電容量特性曲線図である。 1,11,16……中空部 2,6,12,19……多孔質セラミック素体 3,7,13,17……電極板 4,8……板状体 5,15……絶縁支持体 ９……空隙部 14……貫通孔 18……テーパ
容量型湿度センサを示す正断面図、第２図は多孔質セラ
ミック素体を示す断面図、第３図は電極板を示す平面
図、第４図は製造途中の平面図、第５図は第１図および
第４図を構成する絶縁支持体を示す拡大斜視図、第６図
は本発明の他の実施例に係る板状体を示す平面図、第７
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８図は他の実施例に係る板状体を示す展開断面
図、第９図は相対湿度−静電容量特性曲線図である。 1,11,16……中空部 2,6,12,19……多孔質セラミック素体 3,7,13,17……電極板 4,8……板状体 5,15……絶縁支持体 ９……空隙部 14……貫通孔 18……テーパ
Claims (3)
- 【請求項１】絶縁支持体を介し一対を面対向して一体化
した中空部を設けた多孔質セラミック素体と前記中空部
内に嵌入固着した電極板とからなる板状体と、この板状
体の対向面間に設けた空隙部とからなり、この空隙部と
外気とを通気してなる構成としたことを特徴とする静電
容量型湿度センサ。 - 【請求項２】絶縁支持体が柱状で、面対向する一対の板
状体の周囲に複数個で構成した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。 - 【請求項３】絶縁支持体が周囲に貫通孔を設けたリング
状の絶縁支持体で構成した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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1315087A JPH079414B2 (ja) | 1987-01-21 | 1987-01-21 | 静電容量型湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1315087A JPH079414B2 (ja) | 1987-01-21 | 1987-01-21 | 静電容量型湿度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63180846A JPS63180846A (ja) | 1988-07-25 |
| JPH079414B2 true JPH079414B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=11825136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1315087A Expired - Lifetime JPH079414B2 (ja) | 1987-01-21 | 1987-01-21 | 静電容量型湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079414B2 (ja) |
-
1987
- 1987-01-21 JP JP1315087A patent/JPH079414B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63180846A (ja) | 1988-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0365643A (ja) | 静電容量型湿度センサー | |
| US6229318B1 (en) | Electrical resistance type humidity sensor | |
| EP0259494A4 (en) | Weight-detecting device. | |
| JPH079415B2 (ja) | 静電容量型湿度センサ | |
| JPH076937B2 (ja) | 静電容量型湿度センサ | |
| JPH0318735A (ja) | 圧力・温度センサ素子 | |
| JPH0471463B2 (ja) | ||
| JPS63180846A (ja) | 静電容量型湿度センサ | |
| JPH0720080A (ja) | 湿度センサ | |
| JPH0441944B2 (ja) | ||
| JPS6118850A (ja) | 湿度・結露検出素子 | |
| JPH0635156Y2 (ja) | 圧力センサ | |
| JPS6140339B2 (ja) | ||
| JPH0234605Y2 (ja) | ||
| JPS6149621B2 (ja) | ||
| JPS6123791Y2 (ja) | ||
| JPS5841477Y2 (ja) | 感湿素子 | |
| JP2959122B2 (ja) | 感湿素子 | |
| CN121164377A (zh) | 一种基于驻极体的无源空气湿度检测装置 | |
| JPS6144261B2 (ja) | ||
| CN113433184A (zh) | 一种圆形水分检测电极及其应用 | |
| JPS6210683Y2 (ja) | ||
| JP3074901B2 (ja) | 湿度センサ | |
| JPS6348082Y2 (ja) | ||
| JPS58166248A (ja) | 感温感湿素子 |