JPH095267A

JPH095267A - 湿度センサー

Info

Publication number: JPH095267A
Application number: JP17543095A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Ando; 雅史安藤; Masayuki Obara; 真之小原
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】付着した汚染物質を焼き切って除去するため
に加熱された湿度検出素子を再び湿度検出可能な温度に
なるまでの冷却時間を短縮する。【構成】ヒータ２０が取り付けられた湿度検出素子１
１は、台座６０上に立設された支持線５１、５２間に、
加熱線４１、４２を介して吊り下げられてなる。また、
信号線４３、４４は、支持線５３、５４に接続されてお
り、台座６０の上には、プロテクタ８０が被せられ、さ
らにプロテクタ８０の上には、気体中の汚染物質を濾過
するフィルタ９０が被せられてなる。上記構成により、
湿度検出素子１１は、その全面から放熱することができ
るため、冷却時間を短縮することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般家屋、ビル、倉
庫、工場、農業用ハウス、木材の乾燥用倉庫、バイオテ
クノロジーを用いた植物の栽培や細菌の培養が行われる
環境などの湿度の計測、または、湿度の制御に用いられ
る湿度センサーであって、センサーを加熱してセンサー
に付着した汚れを除去する機能を備えた湿度センサーと
して好適なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記湿度センサーとしては、湿度
により電気抵抗値が変化するセラミックス、樹脂などで
形成された抵抗体に電極が取り付けられた湿度検出素子
を用い、上記電極間に電圧を印加して上記抵抗体の電気
抵抗値を検出し、その検出された電気抵抗値に基づい
て、上記湿度検出素子が置かれた雰囲気の湿度を測定す
るものが知られている。

【０００３】その中でも、センサーに付着した汚れをセ
ンサーを加熱して除去する機能を備えたものとして、た
とえば、本出願人が先に提案した実公昭６２−４２３６
６号公報に記載のものや実公平６−８５４５号公報に記
載のものがある。前者のものは、耐熱金属による配線パ
ターンが埋設されたセラミックヒータ上に湿度検出素子
を設け、そのセラミックヒータにより湿度検出素子を加
熱して湿度検出素子上に付着した汚れを除去するもので
ある。

【０００４】また、後者のものは、図５に示すように、
アルミナセラミック製の台座６１の上面に接着剤６２で
固定された板状のセラミックヒータ２３の上部に湿度検
出素子１１を取り付けたものである。上記セラミックヒ
ータ２３には、上記湿度検出素子１１の電極間に電圧を
印加して上記湿度検出素子の電気抵抗値を検出するため
の信号線（図示省略）と、上記湿度検出素子１１を加熱
するための発熱線（図示省略）とが埋設されており、上
記検出線は、上記台座６１の下面から導出されたリード
線７１および７２に、上記発熱線は、リード線７３およ
び７４にそれぞれ電気的に接続されている。

【０００５】そして、上記リード線７１および７２は、
上記電気抵抗値を検出して湿度を測定する測定回路（図
示省略）に、上記リード線７３および７４は、ヒータ回
路（図示省略）にそれぞれ電気的に接続される。また、
上記台座６１には、上面が閉塞された円筒形状のプロテ
クタ８０が被せられており、さらに、そのプロテクタ８
０には、雰囲気中の汚染物質を通過させないフィルタ９
０が被せられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のものは、湿度検出素子の汚れを除去するために定期
的に上記湿度検出素子を高温（たとえば、６００°Ｃ前
後）に加熱するため、上記湿度検出素子が、再び湿度を
正確に検出することができる温度に低下するまでに相当
時間がかかる（たとえば、１２分前後）。したがって、
上記温度に低下するまでの間は、湿度を測定することが
できないという問題がある。

【０００７】特に、湿度を常時制御しなければならない
環境下で、上記湿度センサーを使用する場合は、湿度セ
ンサーの汚れを除去する度に湿度の制御が不能となる時
間が発生するため、湿度を均一に制御することができな
いという問題がある。なお、上記問題に対処するため
に、同種の湿度センサーを２本以上使用し、各湿度セン
サーの加熱する時間をずらしたものがあるが、センサー
が大型化するとともに、センサーの取付けスペースが大
きくなるし、コストがかかるという問題がある。

【０００８】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、湿度検
出素子上に付着した汚れを除去するために湿度検出素子
を加熱してから、湿度検出素子が湿度を検出可能となる
温度まで低下する時間、つまり、湿度検出不能時間を短
縮することができる湿度センサーを提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、気体中の湿度に応じて
電気抵抗値または静電容量が変化する検出部材と、この
検出部材の表面および裏面のそれぞれに取り付けられ、
前記検出部材に電圧を印加して前記電気抵抗値または静
電容量を検出する複数の電極とからなる湿度検出部材
と、前記湿度検出部材に取付けられており、前記湿度検
出部材を加熱する加熱部材とを有する湿度検出素子を備
えており、前記各電極にそれぞれ接続されており、前記
各電極間に電圧を印加する信号線の両端部と、前記加熱
部材に接続された加熱線の両端部とが前記湿度検出素子
から導出されてなる湿度センサーにおいて、絶縁性材料
で形成された台座を有し、前記台座の上には、所定間隔
を隔てて相対向する一対の第１の支持部材が立設されて
おり、前記湿度検出素子が、前記信号線および加熱線の
いずれか一方の各端部が前記第１の支持部材にそれぞれ
接続されて、前記第１の支持部材間に吊り下げられてな
るという技術的手段を採用する。

【００１０】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の湿度センサーにおいて、前記台座の上には、所定間
隔を隔てて相対向する一対の第２の支持部材が立設され
ており、前記第１および第２の支持部材は、導電性材料
で形成されており、前記信号線および加熱線のいずれか
他方の各端部が前記第２の支持部材にそれぞれ接続され
ており、前記台座の下から、前記第１の支持部材にそれ
ぞれ電気的に接続された一対の第１のリード部材と、前
記第２の支持部材にそれぞれ電気的に接続された一対の
第２のリード部材とが導出されてなるという技術的手段
を採用する。

【００１１】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は２に記載の湿度センサーにおいて、前記台座の上に
は、前記湿度検出素子、第１および第２の支持部材を覆
う、金属製の筒状のカバーが被せられており、前記湿度
検出素子は、前記カバーの上端から、前記カバーの全長
の３０％ないし４０％の位置に吊り下げられてなるとい
う技術的手段を採用する。

【００１２】

【作用】請求項１ないし３に記載の発明によれば、上記
湿度検出素子が、台座の上に立設された一対の支持部材
間に吊り下げられていることから、上記湿度検出素子の
全面から放熱することができるため、上記加熱部材によ
り上記湿度検出部材を加熱してから、上記湿度検出素子
が、湿度検出可能な温度まで低下するのに要する冷却時
間を短縮することができる。

【００１３】特に、請求項２に記載の発明によれば、上
記湿度検出素子が、上記第１および第２の支持部材に接
続されているため、上記第１および第２の支持部材の長
さを調節することにより、上記湿度検出素子の吊り下げ
位置を変更することができる。また、請求項３に記載の
発明によれば、上記台座の上には、上記湿度検出素子、
第１および第２の支持部材を覆う金属製の筒状のカバー
が被せられており、上記湿度検出素子は、上記カバーの
上端から、上記カバーの全長の３０％ないし４０％の位
置に吊り下げられてなるため、後述する実験結果に示す
ように、上記冷却時間をより一段と短縮することができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例について図
を参照して説明する。図１は、本発明に係る湿度センサ
ーの構造図、図２は、その一部を断面図示した正面透視
図、図３は、湿度センサーに備えられた湿度検出素子の
説明図である。

【００１５】まず、上記湿度検出素子の構成を図３を参
照して説明する。図３において、上記湿度検出素子１１
は、湿度検出部材１２の裏面に湿度検出部材１２を加熱
する加熱部材としてのヒータ２０が固着されて構成され
ている。上記湿度検出部材１２は、雰囲気湿度に応じて
電気抵抗値が変化するセラミックスで形成された板状の
検出部材１３と、その検出部材１３の表裏面にそれぞれ
厚膜形成された電極３１（裏面に形成された電極３１は
図示省略）と、上記検出部材１３の側面に厚膜形成され
ており、電極３１と電気的に導通する電極３２とからな
る。なお、本実施例では、上記検出部材１３は、Ａｌ₂
Ｏ₃−ＳｎＯ₂−ＴｉＯ₂系セラミックスで２ｍｍ×２
ｍｍ、厚さ０．３ｍｍに形成されている。

【００１６】上記ヒータ２０は、加熱板２１と２２とを
積層して形成されており、その内部には発熱線（図示省
略）がパターン形成されている。上記加熱板２１の表面
には、上記湿度検出部材１２を加熱板２１の表面に固着
したときに、上記湿度検出部材１２の裏面に形成された
電極３１と電気的に導通する電極３３が厚膜形成されて
いる。また、加熱板２１の一側面には、上記湿度検出部
材１２を加熱板２１の表面に固着したときに、上記湿度
検出部材１２の一側面に形成された電極３２と電気的に
導通する電極３４が厚膜形成されている。なお、本実施
例では、上記ヒータ２０は、アルミナセラミック製で２
ｍｍ×２ｍｍ、厚さ０．６ｍｍに形成されており、上記
電極３１ないし３４は、ＲｕＯ₂（酸化ルテニウム）を
ペースト印刷して形成されている。また、上記発熱線は
純白金で形成されている。

【００１７】上記加熱板２１と２２との接合面からは、
加熱板２１の表面に形成された電極３３とろう付けされ
て電気的に導通する信号線４３と、加熱板２１の一側面
に形成された電極３４とろう付けされて電気的に導通す
る信号線４４とが導出されている。さらに、上記ヒータ
２０内にパターン形成された加熱線４２、４２が導出さ
れている。なお、本実施例では、上記信号線４３および
４４、ならびに上記加熱線４１および４２は０．１ｍｍ
φの白金ロジウム合金で形成されている。上述のように
構成された上記湿度検出素子１１は、上記湿度検出部材
１２の裏面に電極３１を、上記加熱板２１の表面に電極
３３をそれぞれペースト印刷するときに、両電極同士を
接合することにより固着される。

【００１８】次に、上記構成の湿度検出素子１１の取付
け構造を図１および図２を参照して説明する。湿度セン
サー１０を構成する円板状の台座６０の上面には、断面
長方形状の線状の支持線５１ないし５４が直径方向に並
んで立設されている。外側に立設された第１の支持部材
としての支持線５１、５２は、それら支持線５１と５２
との間に立設された第２の支持部材としての支持線５
３、５４よりも長く形成されている。

【００１９】上記湿度検出素子１１から導出された信号
線４３、４４がそれぞれ上記支持線５３、５４に接続さ
れており、加熱線４１、４２がそれぞれ上記支持線５
１、５２に接続されている。つまり、図１に示すよう
に、温度検出素子１１は、上記支持線５１と５２との間
に上記加熱線４１、４２により吊り下げられた形となっ
ている。また、上記加熱線４１、４２は、長さに余裕を
持たせてそれぞれ上記支持線５１、５２に接続されてい
るため、湿度センサー１０が外部から衝撃を受けても、
上記湿度検出素子１１が上記支持線５１、５２間で揺れ
ることにより、上記衝撃を吸収することができるように
なっている。さらに、上記台座６０の下面からは、上記
支持線５１ないし５４とそれぞれ電気的に接続されたリ
ード線７１ないし７４が導出されている。

【００２０】なお、本実施例では、上記台座はナイロン
系の合成樹脂で、９ｍｍφで厚さ２ｍｍに形成されてい
る。また、上記支持線５１ないし５４は、鋼板で形成さ
れており、支持線５１および５２の全長は１５ｍｍであ
り、支持線５３および５４の全長は１０ｍｍである。さ
らに、上記リード線７１ないし７４は、被覆銅線で形成
されている。

【００２１】上記台座６０の周囲に形成されたつば部６
３には、上記湿度検出素子１１を保護するための上面が
閉塞された円筒形状のプロテクタ８０が着脱自在にはめ
込まれている。また、上記プロテクタ８０の周面には、
複数の通気孔８１が穿設されている。さらに、上記プロ
テクタ８０の周面には、雰囲気中に含まれている塵や埃
などの汚染物質を上記プロテクタ８０の内部へ通過させ
ない通気性のフィルタ９０が覆い被せられている。な
お、本実施例では、上記プロテクタ８０は、ステンレス
製で、１０ｍｍφ、全長２０ｍｍ、肉厚０．３ｍｍに形
成されている。また、上記フィルタ９０は、四フッ化エ
チレン製で、肉厚０．８ｍｍに形成されている。

【００２２】上記リード線７３および７４は、上記湿度
検出部材１２の電気抵抗値を検出するための検出回路
（図示省略）に接続され、上記リード線７１および７２
は、上記ヒータ２０に電流を流して加熱するためのヒー
タ回路（図示省略）に接続される。そして、定期的に上
記ヒータ回路を作動させて上記ヒータ２０を加熱するこ
とにより、上記湿度検出部材１２を加熱し、上記湿度検
出部材１２の上に付着した汚染物質を焼き切って除去す
る。

【００２３】上述のように、本実施例の湿度センサー１
０は、上記湿度検出素子１１から導出された加熱線４１
および４２、ならびに信号線４３および４４を上記支持
線５１ないし５４にそれぞれ接続することにより、上記
湿度検出素子１１を上記支持線５１と５２との間に吊り
下げて上記台座６１上の空中に浮かせた構造になってい
る。また、上記湿度検出素子１１は、上記支持線５１な
いし５４に点接触で取り付けられている。

【００２４】そして、上記構造とすることにより、上記
湿度検出素子１１と、それを支持する部材との接触面積
が、図５に示す従来のものよりも小さくなるし、上記湿
度検出素子１１の全面に気体が接触するため、放熱効果
を高めることができる。特に、上記ヒータ２０の体積を
図５に示す従来のセラミックヒータ２３よりも、かなり
小さくすることができることから、上記湿度検出素子１
１の熱容量を小さくすることができるため、放熱効果を
より一層高めることができるし、また、加熱時間を短縮
することもできる。さらに、上記支持線５１ないし５４
は、鋼板製で熱伝導率が低いため、加熱効率および放熱
効果をより一層高めることができる。したがって、上記
ヒータ２０により上記湿度検出素子１１を加熱してか
ら、上記湿度検出素子１１が再び湿度検出可能な温度に
低下するまでに要する冷却時間を短縮することができ
る。

【００２５】ここで、本発明者らが上記冷却時間につい
て測定した実験結果を図４を参照して説明する。図４
は、本実施例の湿度センサー１０と図５に示す従来のも
のとが、加熱されてから湿度検出可能な抵抗値になるま
での時間を測定したグラフである。本実験は、上記各湿
度センサーを２０°Ｃ、６０％ＲＨ（相対湿度）の恒温
恒湿槽内に３０分間収容した後に各ヒータを６００°Ｃ
まで加熱し、その加熱状態を上記湿度検出素子に付着し
た汚れが十分に除去されるまで維持して行った。そし
て、加熱を中止し、上記各湿度検出素子の抵抗値の変化
を測定した。図４に示すように、上記実施例の湿度セン
サーの方が、従来のものよりも、湿度測定が可能となる
抵抗値に達するまでの時間が短いことが分かる。

【００２６】次に、本発明者らは、上記湿度検出素子１
１を上記プロテクタ８０内のどの位置に置くと、最も冷
却時間を短縮することができるかについて実験を行っ
た。その実験結果をまとめたものを図６の表１に示す。
本実験は、上記プロテクタ８０の全長をＬとし、そのプ
ロテクタ８０内に取り付けられる上記湿度検出素子１１
の上記プロテクタ８０の上端からの距離を変えて上記冷
却時間を測定して行った。また、上記プロテクタ８０の
全長を変えた場合の冷却時間についても測定を行った。
図６の表１に示すように、上記湿度検出素子１１を上記
プロテクタ８０の上端から０．３Ｌ（全長の３０％）な
いし０．４Ｌ（全長の４０％）の距離に吊り下げると、
最も冷却時間が短いことが分かる。

【００２７】なお、上記実施例では、気体中の湿度に応
じて電気抵抗値が変化する検出部材１３を用いた場合に
ついて説明したが、検出部材１３として、気体中の湿度
に応じて静電容量が変化するものを用いることもでき
る。また、上記信号線４３および４４は、支持線５３お
よび５４に接続されており、上記加熱線４１および４２
は、支持線５１および５２に接続された構造となってい
るが、上記信号線４３および４４が、支持線５１および
５２に接続されており、上記加熱線４１および４２が、
支持線５３および５４に接続された構造とすることもで
きる。さらに、上記支持線５１ないし５４、台座６０の
形状は、上記の形状に限定されるものではない。

【００２８】

【効果】以上記述したように本発明の湿度センサーによ
れば、湿度検出素子が台座上に立設された支持部材間に
吊り下げられているため、湿度検出素子上に付着した汚
れを除去するために、湿度検出素子を加熱部材により加
熱しても、昇温時間が短縮され、さらに、湿度検出素子
の全面から放熱することができるため、湿度検出素子が
再び湿度検出可能な温度まで低下するまでの測定不能時
間を短縮することができる。特に、湿度センサーを湿度
制御を常時行っている環境下で使用した場合には、上記
制御が不能となる時間を短縮することができるため、制
御不能により上記環境に与える影響を少なくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る湿度センサーの構造図で
ある。

【図２】本発明の実施例に係る湿度センサーのプロテク
タおよびフィルターを断面図示した正面透視図である。

【図３】本発明の実施例に係る湿度センサーに備えられ
た湿度検出素子の構造図である。

【図４】本発明の実施例に係る湿度センサーと従来の湿
度センサーとが、加熱されてから測定可能になるまでの
抵抗値と計測時間との関係を示す特性図である。

【図５】従来の湿度センサーの構造図である。

【図６】湿度検出素子のプロテクタに対する取付け位置
の相違による、湿度検出素子の冷却時間の変化を示す表
である。

【符号の説明】

１０湿度センサー１１湿度検出素子１２湿度検出部材１３検出部材２０ヒータ３１〜３４電極４１、４２加熱線４３、４４信号線５１〜５４支持線６０、６１台座７１〜７４リード線８０プロテクタ９０フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気体中の湿度に応じて電気抵抗値または
静電容量が変化する検出部材と、この検出部材の表面お
よび裏面のそれぞれに取り付けられ、前記検出部材に電
圧を印加して前記電気抵抗値または静電容量を検出する
複数の電極とからなる湿度検出部材と、前記湿度検出部材に取付けられており、前記湿度検出部
材を加熱する加熱部材とを有する湿度検出素子を備えて
おり、前記各電極にそれぞれ接続されており、前記各電極間に
電圧を印加する信号線の両端部と、前記加熱部材に接続
された加熱線の両端部とが前記湿度検出素子から導出さ
れてなる湿度センサーにおいて、絶縁性材料で形成された台座を有し、前記台座の上には、所定間隔を隔てて相対向する一対の
第１の支持部材が立設されており、前記湿度検出素子が、前記信号線および加熱線のいずれ
か一方の各端部が前記第１の支持部材にそれぞれ接続さ
れて、前記第１の支持部材間に吊り下げられてなること
を特徴とする湿度センサー。
【請求項２】前記台座の上には、所定間隔を隔てて相
対向する一対の第２の支持部材が立設されており、前記第１および第２の支持部材は、導電性材料で形成さ
れており、前記信号線および加熱線のいずれか他方の各端部が前記
第２の支持部材にそれぞれ接続されており、前記台座の下から、前記第１の支持部材にそれぞれ電気
的に接続された一対の第１のリード部材と、前記第２の
支持部材にそれぞれ電気的に接続された一対の第２のリ
ード部材とが導出されてなることを特徴とする請求項１
に記載の湿度センサー。
【請求項３】前記台座の上には、前記湿度検出素子、
第１および第２の支持部材を覆う、金属製の筒状のカバ
ーが被せられており、前記湿度検出素子は、前記カバーの上端から、前記カバ
ーの全長の３０％ないし４０％の位置に吊り下げられて
なることを特徴とする請求項１または２に記載の湿度セ
ンサー。