JPH08240552A - 湿度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 湿度センサを熱的に安定させ、測定精度を向
上する。 【構成】 ガラスケース４内に開口を通して感熱素子１
を挿し込み、そのリード線３ａ，３ｂをガラスケース４
の外部に引き出した状態でガラスケース４の開口を熔封
する。感熱素子１を封入したガラスケース４，４の対の
一方を感湿器５、他方を温度補償器６とし、感湿器５の
ガラスケース４に小孔７を開口し、両器５，６を組合
せ、各々のガラスケース４より引き出されたリード線３
ａ，３ｂと、外部配線ケーブル１０の芯線１０ａ，１０
ｂとをそれぞれ接続し、その結線部分を端子板１１中に
埋設する。端子板１１は、合成樹脂などの熱伝導率の小
さい材料からなる成形体である。端子板１１は、リード
線と外部配線ケーブルとの接続部分を電気的に絶縁し、
リード線を通して感熱素子１に加えられる外来の熱影響
を阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーミスタなどの感熱
素子の対を用いて温湿度，ガス濃度などを測定する湿度
センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】サーミスタ等の感熱素子をセンサ素子に
用いた湿度センサは、電子レンジ内の湿度を測定する湿
度センサとして多用されている。この湿度センサは、感
熱素子を外気雰囲気中と、外気からしゃ断された密閉雰
囲気中とでそれぞれ自己発熱させ、両感熱素子の抵抗値
の変化を検知して大気雰囲気中の水蒸気量（絶対湿度）
を測定するものである。

【０００３】感熱素子を用いた湿度センサは、従来より
種々の構造のものが提案されているが、要するに、２つ
のケース内にそれぞれ感熱素子を組み込み、一方のケー
スに小孔をあけて外気と連通させ、他方のケースを密閉
し、前者を感湿器、後者を温度補償器として組合される
ものである。

【０００４】図５に湿度センサの一例を示す。この例で
は、図６のようにステム２１に取付けられた感熱素子２
２を金属キャップ２３で覆い、キャップ２３の一部に孔
２４をあけてこれを感湿器２５とし、別にキャップ２３
に孔のないものを用いた温度補償器２６を準備し、この
感湿器２５と、温度補償器２６とを金属ケース２７に内
装するというものである。この例によれば、金属ケース
２７は、図５のように一端にフランジ２８が設けられ他
端に孔２９を有する金属板に覆われた筒状をなし、この
金属ケース２７内に、均熱金属板３０を一端に固定した
金属筒３１を圧入し、これに前記感湿器２５及び温度補
償器２６を固定し、さらに金属ケース２７の上面を覆っ
て金属カバー３２をフランジ２８に固定することによっ
て組立てられる（実公平４−３５８０６号参照）。

【０００５】湿度センサの従来の構造は、必ずしも図５
のように感湿器と温度補償器とを別個に製作し、これを
金属ケース内に組込む例に限られるものではないが、従
来の殆どのセンサは、感熱素子を覆うキャップ，ケース
その他の部品を含めセンサの構成部材には金属部品が用
いられ、ハーメチックシールをもってステムと金属キャ
ップを溶接して封止する構造となっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、金属ケース
の場合には、電気的なシールド効果が期待できるが、熱
伝導性に優れているために周囲の熱的影響を受けやすい
という欠点がある。

【０００７】もっとも、湿度センサは、周囲の熱的影響
を阻止するために均熱構造が用いられている。しかし、
電子レンジ内の熱風が直接湿度センサに当るような条件
の下で周囲雰囲気が熱的に急激に変化した場合には、湿
度センサのケースの金属表面に均熱構造を施されていて
も、熱的バランスが崩れて正確な出力が得られない。

【０００８】さらに、電子レンジ壁面からの熱的影響や
レンジ自体の熱源から感熱素子のリード線を通して熱干
渉を生じるなど、感熱素子が取付けられているケースの
温度の急激な変化に対しても金属ケースが用いられたと
きにはどうしても熱的なバランスが崩れ、不安定となり
測定精度の信頼性に問題が生ずる。

【０００９】本発明の目的は、熱的に安定で測定精度の
高い湿度センサを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による湿度センサにおいては、感湿器と、温
度補償器と、端子板とを有する湿度センサであって、感
湿器と温度補償器とは、対をなすガラスケース内にそれ
ぞれ感熱素子を収容したものであり、対のガラスケース
の一方は気密に封止され、他方は外気と連通する小孔を
有するものであり、感湿器は、外気と通ずるガラスケー
ス内に感熱素子を収容したものであり、該感熱素子のリ
ード線は、ガラスケースの外部に引き出され、温度補償
器は、気密に封止されたガラスケース内に感熱素子を収
容したものであり、該感熱素子のリード線は、ガラスケ
ースの外部に引き出され、各感熱素子のリード線は、ガ
ラスケースの外部で外部配線ケーブルの芯線と結線さ
れ、端子板は、熱伝導率の低い材料からなり、各感熱素
子のリード線と外部配線ケーブルの芯線との結線部分を
それぞれの結線ごとに隔離して埋設するものである。

【００１１】また端子板は、合成樹脂成形体であり、感
熱素子の各リード線と結線した外部配線ケーブルの一部
を含めて前記結線部分を埋設し、各々のリード線間を電
気的に絶縁するものである。

【００１２】また端子板は、リード線を保型して感湿器
および温度補償器を上方の定位置に保持するものであ
る。

【００１３】また外部カバーを有し、外部カバーは、外
部に通ずる通気孔を一面に開口した中空の筒体であり、
感湿器および温度補償器を覆って端子板に結合されたも
のである。

【００１４】

【作用】素子をガラスの中空室内に封入する技術は、マ
イクロランプの製造技術に用いられており、また、ガラ
ス管を加工して素子を封入する技術は、リードスイッチ
などに用いられている。本発明は、従来公知のガラス加
工技術を用いてガラスケース内にセンサ素子としてサー
ミスタ等の感熱素子を封入する。本発明において、ガラ
スとは、ガラスのほか、同効のアルミナなどのセラミッ
クスを含むものである。ガラスケースに使用するガラス
の種類としては、珪酸鉛ガラスや硼珪酸ガラスなどの電
子部品に一般に用いられるものをはじめ、赤外線吸収ガ
ラス等のアルカリバリウム系ガラスをも用いることがで
きる。また、結晶構造的には結晶化ガラスであっても、
非結晶ガラスであっても特に問題は生じない。

【００１５】感湿器は、小孔を有するガラスケースに感
熱素子を内装したものであり、温度補償器は、気密のガ
ラスケース内に感熱素子を内装したものである。ガラス
ケースには、ガラス管を用いると好都合である。ガラス
管内に感熱素子を挿し込み、そのリード線をガラス管外
に引き出し、ガラス管の両端を封止することによって簡
単に得られる。

【００１６】感熱素子には、チップ型，ビード型，ディ
スク型のいずれも使用できる。リード線が素子の両端か
ら逆方向に引き出されているもの（アキシアル型）は、
対のリード線をガラス管の両端から引き出して各々の開
口端を封止し、また、素子の両面から同方向に引き出さ
れた対のリード線を有するもの（ラジアル型）は、両リ
ード線間を引き離してガラス管の一方の開口端より引き
出し、両開口端を封止すればよい。

【００１７】感熱素子のリード線には、通常ジュメット
線や、白金線や鉄／クロム線が用いられることもある
が、コパール線のような酸化しにくい材質のものが好ま
しい。従来のガラス被覆型のサーミスタに見らるよう
に、リード線に用いられる金属線はいずれも融解したガ
ラスの固化によって安定に封止できる。感湿器のガラス
ケースには任意に小孔を開口する。

【００１８】ガラスは、熱伝導性が金属に劣るため、周
囲雰囲気の熱的な急激な変化に対し、金属ケースに較べ
て影響は少ないが、その熱伝導特性を超える熱干渉を受
けるような条件の下で使用に備えて均熱体を設けておく
ことが望ましい。均熱体は、熱伝導性に優れたテープあ
るいは成形体であり、感湿器及び湿度補償器の両ガラス
ケースに跨って取付ける。

【００１９】感湿器及び湿度補償器に用いられた各感熱
素子のリード線は、外部配線ケーブルの芯線に結線さ
れ、両線の接続部分を埋め込む端子板は、熱伝導率が低
いためにリード線を通して感熱素子に外部の熱的な影響
が加えられず、また、熱干渉の影響を受けることがな
い。

【００２０】端子板には、合成樹脂のほか、例えばアル
ミナのような無機材料を使用できる。また、端子板と同
質の材料で外部カバーを作り、この外部カバー内に感湿
器と湿度補償器とを収納することにより、周囲の雰囲気
からの熱的干渉をさらに有効に阻止できる。

【００２１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図によって説明す
る。図１は、感熱素子１にビード型のサーミスタを用い
た例である。感熱素子１は、端子線２として対の白金線
を有し、この白金線が感熱素子１の両端から互いに逆方
向に引き出されている。対の白金線にそれぞれリード線
３ａ，３ｂとしてジュメット線を結線し、一方のリード
線３ａを折返して両リード線３ａ，３ｂを同方向に平行
に配列している。この感熱素子１の対をそれぞれ一端が
開口されたガラスケース４の中空室内に、その開口を通
して挿し込み、開口を熔封し、ガラスケース４の外部に
引き出されたリード線３ａ，３ｂをガラスの熔封部分に
固定してガラスケース４の中空室内に感熱素子１を保持
させる。

【００２２】ガラスケース４に感熱素子１を封入したも
のは、一方が感湿器５、他方が温度補償器６である。感
湿器５のガラスケース４には、その一部に小孔７を開口
して外気に連通させる。絶対湿度センサ８は、感湿器５
と、温度補償器６との組合せである。感湿器５と、温度
補償器６との両者に跨って両ガラスケース４，４の周囲
に均熱体９を取付ける。

【００２３】均熱体９には、熱伝導性に優れたテープあ
るいは成形体を用いることができる。均熱体９がテープ
であるときには、両ガラスケース４，４の周囲にテープ
を巻付けるだけでよい。均熱体９に成形体を用いるとき
には、図示は略すが、一定形態の成形体にガラスケース
の収納溝を設けてその溝内に感湿器と、温度補償器とを
格納すればよい。ただし、感湿器５のガラスケース４に
開口した小孔７は、大気中に開放されていなければなら
ない。

【００２４】図１の実施例では、互いに逆方向に延びる
端子線２，２を両端に有する感熱素子１を用いた例を示
しているが、ラジアル型のサーミスタのように素子の両
面電極に同方向に延びる端子線の対を有する感熱素子を
用いるときでもその封止要領は全く同じである。

【００２５】ガラスケース４の外部に引き出されたリー
ド線３ａ，３ｂは、外部配線ケーブル１０の芯線１０
ａ，１０ｂにそれぞれの感熱素子１，１毎に溶接，半田
付け，端子かしめなどを用いて接続し、芯線１０ａ，１
０ｂと、リード線３ａ，３ｂとの結線部分は、端子板１
１中に埋設する。端子板１１は、熱伝導率の小さい材
料、例えばＰＢＴ，ＰＰＳなどの樹脂を加工した定型の
成型体であり、端子板１１の成形時には、前記両線の結
線部分と外部配線ケーブル１０の被覆の一部を含めて成
形体中に埋設し、リード線３ａ，３ｂの一部を成形体の
上面に露出させ、各リード線３ａ，３ｂを端子板１１の
成形体上に保型して感湿器５および温度補償器６を端子
板１１上方の定位置に保持させる。各リード線の露出部
分はできるだけ短いほうが望ましい。リード線の露出部
分を短くすることによって、リード線を通して感熱素子
へ加えられる熱影響を防止できる。

【００２６】これによってリード線３ａ，３ｂと芯線１
０ａ，１０ｂとの各結線部分は、成形体中で互いに隔離
され、電気的に絶縁される。さらに、必要により感湿器
５および温度補償器６を覆って外部カバー１２を取付け
てもよい。外部カバー１２は、端子板１１と同じ熱伝導
率の小さい合成樹脂体からなり、上面に通気孔１３を有
し、下縁が開放された中空円筒体であり、感湿器５およ
び温度補償器６を覆って下縁を端子板１１に結合するこ
とによって、感湿器５および温度補償器６を周囲雰囲気
から隔離するが、外部カバー１２内は、通気孔１３のみ
によって外気に連通しているため、周囲雰囲気の急激な
変化に対する熱的安定性は向上する。もっとも、外部カ
バー１２は、感湿器５および温度補償器６に直接接触す
るものではないから、両器に対する直接的な熱的影響は
少なく、したがって、その材質は金属のような熱伝導性
材料であっても構わない。

【００２７】図２は、ガラスケースに両端が開放された
ガラス管１４を用いる例である。ガラス管１４内に互い
に逆方向に延びる端子線を両端に有する感熱素子１を挿
し込み、その端子線又は端子線に接続されたリード線３
ａ，３ｂをガラス管１４の両端から引き出し、ガラス管
１４の両端を熔封し、ガラスの熔封部分で端子線又はリ
ード線を支えてガラス管１４の中空室内に感熱素子１を
保持させる。図３において両端が封止されたガラス管１
４は、ガラスケースであり、ガラス管１４に小孔１５を
開口したものが感湿器５となり、両端が封止されたもの
は温度補償器６である。両器のガラス管１４，１４の周
囲には、必要により均熱体９としてテープを巻付けて絶
対湿度センサ８を完成する。なお、この例では、均熱体
９を通して一方のガラスケース４に小孔１５を開口して
いる。

【００２８】本実施例において、感湿器５及び温度補償
器６の各ガラスケースより外部へ引き出されたリード線
３ａ，３ｂは、直角に折曲され、その端部は、端子板１
１の成形体内で外部配線ケーブル１０の芯線１０ａ，１
０ｂに結線され、端子板１１は、前実施例と同様に外部
配線ケーブル１０の一部を埋め込み、各リード線３ａ，
３ｂを保型して上方の定位置に感湿器５及び温度補償器
６を定位置に支えている。

【００２９】以上、図３の実施例では、素子の両端子線
又はリード線をガラス管の長手方向両端より引き出した
例を説明したが、ガラス管の一方の封止部分から２本の
リード線を引き出すものであってもよい。

【００３０】以上、実施例においては、２つのガラスケ
ースを組合せる例を説明しているが、要はケース間で感
湿器の感熱素子と、温度補償器の感熱素子との間を隔離
することであるから、図４のように一つのケース４を仕
切板１６で２室に仕切り、各室内にそれぞれ感熱素子
１，１を内装しても効果は同じである。一つのケースの
使用により加工，組立の手数はより簡略化される。以
上、図３，図４の実施例においても必要により外部カバ
ーにて感湿器および温度補償器を覆ってもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、感湿器お
よび温度補償器を構成する感熱素子の封入にガラスケー
スを用い、また、ガラスケースより引き出された感熱素
子のリード線と、外部配線ケーブルの芯線との結線部分
を熱伝導率の小さい材料の成形体からなる端子板中に埋
め込んだため、周囲雰囲気の熱的な急激な変化や、リー
ド線を通して感熱素子に加えられる熱干渉を有効に阻止
して測定精度の安定性を図ることができる。特にケース
に用いるガラスは、熱伝導率が低いため、感湿器と温度
補償器間の熱的干渉が少なく、周囲温度変化に対するバ
ランスが保たれ、熱的に同じ条件に維持できる。また、
リード線と芯線との結線部分を端子板中に埋設すること
によって、その接続部を確実に絶縁し、リード線を保型
して感湿器，温度補償器を定位置に支えることができ、
機械的強度，引張り強度が高まり、リード線のねじれ、
転回などによる断線事故を防止し、そのうえ、マイクロ
波侵入防止を図ることができる。さらに本発明によると
きには、端子板に外部カバーを組合せて感湿器，温度補
償器を覆うことにより、各感熱素子は、周囲雰囲気より
二重に隔離して外的熱干渉を有効に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】本発明の他の実施例の組立要領を示す図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例を示す図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例を示す図である。

【図５】絶対湿度センサの従来例を示す図である。

【図６】従来の絶対湿度センサに用いられた感湿器を示
す図である。

【符号の説明】

１ 感熱素子 ２ 端子線 ３ａ，３ｂ リード線 ４ ガラスケース ５ 感湿器 ６ 温度補償器 ７ 小孔 ８ 絶対湿度センサ ９ 均熱体 １０ 外部配線ケーブル １０ａ，１０ｂ 芯線 １１ 端子板 １２ 外部カバー １３ 通気孔 １４ ガラス管 １５ 小孔 １６ 仕切板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感湿器と、温度補償器と、端子板とを有
   する湿度センサであって、 感湿器と温度補償器とは、対をなすガラスケース内にそ
   れぞれ感熱素子を収容したものであり、 対のガラスケースの一方は気密に封止され、他方は外気
   と連通する小孔を有するものであり、 感湿器は、外気と通ずるガラスケース内に感熱素子を収
   容したものであり、該感熱素子のリード線は、ガラスケ
   ースの外部に引き出され、 温度補償器は、気密に封止されたガラスケース内に感熱
   素子を収容したものであり、該感熱素子のリード線は、
   ガラスケースの外部に引き出され、 各感熱素子のリード線は、ガラスケースの外部で外部配
   線ケーブルの芯線と結線され、 端子板は、熱伝導率の低い材料からなり、各感熱素子の
   リード線と外部配線ケーブルの芯線との結線部分をそれ
   ぞれの結線ごとに隔離して埋設するものであることを特
   徴とする湿度センサ。
2. 【請求項２】 端子板は、合成樹脂成形体であり、感熱
   素子の各リード線と結線した外部配線ケーブルの一部を
   含めて前記結線部分を埋設し、各々のリード線間を電気
   的に絶縁するものであることを特徴とする請求項１に記
   載の湿度センサ。
3. 【請求項３】 端子板は、リード線を保型して感湿器お
   よび温度補償器を上方の定位置に保持するものであるこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の湿度センサ。
4. 【請求項４】 外部カバーを有し、外部カバーは、外部
   に通ずる通気孔を一面に開口した中空の筒体であり、感
   湿器および温度補償器を覆って端子板に結合されたもの
   であることを特徴とする請求項１に記載の湿度センサ。