JPS6032321B2

JPS6032321B2 - 湿度センサ

Info

Publication number: JPS6032321B2
Application number: JP55004359A
Authority: JP
Inventors: 登須藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-01-18
Filing date: 1980-01-18
Publication date: 1985-07-27
Also published as: JPS56101705A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は新規な感湿物質を用い、そのインピーダンス
（電気抵抗で表わした値、以下同じ）の対数が、環境の
相対湿度の変化に比例して変動する湿度センサに関する
ものである。

従来、湿度センサとして種々のものが考案されているが
、実用されているものは少く、植物のずし・などに塩化
リチウムを塗付した電気抵抗式のもの、シリコン半導体
を用いた電気抵抗式のもの、酸化アルミニウム薄膜によ
る電気容量またはインピーダンス式のものなど数種に過
ぎない。

また湿度に関係する測定器としては、塩化リチウム霧点
計、バイメタル型湿度計などがあるが、これらは、取扱
いがむずかしい、あるいは信頼性が悪いなどそれぞれ欠
点を持っており一般には、信頼度を要する場合には乾湿
球湿度計が、取扱いの簡便さの点から毛髪湿度計の使用
が、依然として主流となっている。しかも、これら湿度
測定器全般について見ても、他の物理量の測定器に比べ
て、取扱いが簡単で、精度が良く、長期間使用できるな
どの点で劣っており、これらの条件を充たす、新しいセ
ンサの開発が望まれている。

この発明は、上記の要望を充たすことを目的として開発
を進めたものであり、以下図面を参照しながら、この発
明の湿度センサの製造方法一例から説明する。

モリブデン酸アンモニウム１０碇郭（重量比以下同じ）
、シュウ酸７碇部を亜硫酸水（８％）４０坊都‘こ溶解
し、これに／アミノ、２ナフトール４スルホン酸６部を
加え、蓋をした耐酸容器に入れて温浴により加熱する。

還元反応終了後ろ過し、ろ液を温浴により更に加熱して
蒸発乾固する。この乾園物に、メチルアルコール２９０
部にシュウ酸４２部を溶かしたものを加え、溶解する成
分を完全に溶解し、生成する淡かつ色の溶液と燈色の不
溶解残査のうち、後者をろ過により分離除去する（以下
ここに生成したメチルアルコール溶液を原液という）。

この原液１０礎部‘こ、二酸化チタン微粉末１８部、黒
鉛微粉末７部を加え、羅拝しながら加温し、アルコール
分を蒸発して軟かし、ペースト状とする。

一方、第１図に示すように、電気絶縁板（この例では大
きさ約４×６仇）１の上に、〈し型に切つた薄い鋼板の
電極２枚を２，３のように張り付けて基板とし、この上
に前記のペースト状のものを第２図６に示すように薄く
塗付し、表面を平らにして乾燥し、上記湿度センサを得
る。このセンサは、製造後いまら〈の期間、比較的低い
インピーダンス値を示すが、その値は次第に上昇し、２
〜３週後は、一定温度、一定相対湿度（以下単に湿度と
いう）で一定の値を示すようになる。

こののち、温度を一定として湿度を変えると、センサの
インピーダンスの対数は湿度に比例して変動する。第４
図は、温度を２２．３ｏｏ前後にほぼ一定とし、湿度を
変化してインピーダンスを測定した結果を＊示す。

インピーダンスの測定は、約９ボルト、５０ヘルツの交
流を使用し、簡単なホィストンブリッジにより行った。
第４図の各黒Ｖ点は、測定値を示し、直線７はこれらの
測定値から計算した回帰線を示す。第１表は、上記の測
定結果を含め、温度１２．５℃付近、２２．ｙｏ付近、
２９．３００付近における湿度とインピーダンスの関係
を現わす回帰式の係数その他を示す。

回帰式は、インピーダンスをＲ（単位ＫＱ）、湿度をＸ
２（単位％ＲＨ）、ａ、ｃを定数とした場合、次の式で
現わされるものとする。ｌｏｇＲ＝ａ−ｃＸ２第１表３つの温度における湿度とインピーダンスの回
帰式の回帰係数、相関係数その他次に第１表に示した８
２コの測定値から、湿度をＸ，（単位℃）として、温度
、湿度とインピーダンスの関係を示す重回帰式を求める
と次のようになる。

ｌｏｇＲ＝３，０１７‐０．０２が，−０．０３が２こ
のときの相関係数は０．９８９、誤差の分散は０．００
８９となる。

また同じ測定値を用いて湿度Ｘ２を求める重回帰式を計
算すると、Ｘ２＝９２．９−０．６７×，一３０．２４
１ｏｇＲとなり、このときの相関係数は０．９８９誤差
の分散は８．３６となる。

上式を用いて、湿度とインピーダンス値から湿度を求め
ることができるが、その幾度は±ノ８．３６±土２．９
（％ＲＨ）となる。

以上の測定は、比較的簡単なホィートストンフリッジお
よび恒温垣湿槽を用いて行ったものであり、また槽内の
空気は、風による影響を避けるため、強制循環を行って
いない。

したがって、上記の誤差の中には、測定の装置自体に起
因するものも含まれており、これ等を改善すれば、精度
は箸るしく向上するものと考えられる。センサの外観は
、湿度３０％から９０％以上にわたってほぼ同じであり
、収縮によるきれつやはくり、あるいは吸湿による潮解
現象は全く生じない。

またセンサは製造後４カ月を経過したものも、その外観
、性能は製造後２〜３週後の状態とほとんど同じである
。また、ベアトランジスタやサーミスタを用いた比較的
簡単な電気回路により、インピーダンス値の対数変換や
温度補償が可能であることを確認しており、したがって
電流計などを用いて湿度値を直読することができる。

しかし、低温度に長時間置いたのち湿度を高くした場合
、インピーダンスはやや高めの値となり、また高温度に
長時間置いたのち湿度を下げるとインピーダンスはやや
低めの値を示す。

これらは、センサの感度にも関係する問題であり、感湿
物質の厚さを出来るだけ小さくする、電極の間隔を小さ
くする、あるいは、一定の速度でセンサ面へ送風する形
式にするなどによって改善できる。以上述べてきたよう
に、この発明のセンサは下記のような特長を持っており
、先に述べたように、新しい湿度センサとして要求され
る諸条件を充たす可能性をもっているセンサである。■
新規な感湿物質を使用した湿度センサである。

■ センサのインピーダンスの対数が相対湿度の変化に
比例して変動するという簡単な関係がある。

■ 構造が簡単であり、且毛髪や、ガーゼ、木ずし・な
どの天然物を使用していないので、同じ品質、性能のも
のの量産が可能である。

■ 性能は長期間安定であり、測定装置の改善により、
高い精度の湿度計を造り得る可能性がある。

■ 湿度の変化を電気量の変化として検出するので、電
気計器に組込むことが簡単であり、他の物理量例えば伸
びなどから電気的に変換する場合のような誤差を生じな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のセンサの基板の平面図で、１は電
気絶縁性の板、２，３は電極となる金属板、４，５は電
極のターミナル孔。第２図は、第１図のＡ−Ａ断面図で、１，２，３は第１
図に同じ。第３図は、センサの斜視図で、６は基板の上に塗付され
た感湿物質、１，２，３，４，５、は第１図に同じ。第
４図は、温度２２．３℃付近で測定した、湿度Ｘ２（％
ＲＨ）とセンサのインピーダンスＲ（ＫＯ）の対数をプ
ロットした図で、黒Ｖ点は測定値、直線７は測定値から
得た回帰線。弟１図髪と図髪３図髪チ図

Claims

【特許請求の範囲】

１シユウ酸、及びモリブデン酸アンモニウムを８％の
亜硫酸水に溶解し、１アミノ２ナフトール４スルホン酸
を加え、加熱還元後蒸発乾固して生成する固形物に、シ
ユウ酸を含むメチルアルコールを加え、溶解する成分の
みを抽出し、これに二酸化チタン粉末、黒鉛粉末を加え
て加温し、アルコール分を蒸発して軟かいペースト状と
し、これを電気絶縁性の板の上に、腐食されにくい金属
の薄板を２つの電極を形づくるように接着した基板の上
に、薄く塗付して乾燥し、電極間のインピーダンスの対
数が、環境の相対湿度の変化に比例して変動することを
利用して相対湿度を測定することを特徴とする湿度セン
サ。