JPS62113055A - 湿度測定用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は湿度を測定する装置に係り、特に計測精度を低
下させることなく検出部たるセンサと装置本体との間の
リード線を長くすることが可能な湿度測定用装置に関す
る。

〔従来の技術〕

各種制御装置の高度化に対応して、その制御の基礎とな
る情報である物理量もより正確なものが要求されるよう
になっているが、その物理量の一つである湿度について
も当然のことながら正確な測定が要求されている。特に
装置の電子化に対応して、測定量は電気量に変換される
必要があり、このような要求を満たす湿度測定装置が要
求されている。しかしながら、湿度の検出に当たっては
装置のセンサ部を必ず測定を行うべき雰囲気下に配置す
る必要があり、水分や汚れが付着したり、熱の影響を受
ける等のため常時高精度の測定を行えるセンサを構成す
ることには多くの困難がある。

このため湿度測定の分野は高精度の装置の開発が望まれ
ているにもかかわらず、温度、重量等信の物理量測定の
分野と比較して解決すべき技術的課題が多いのが実情で
ある。以上のような事情の下において、高分子薄膜を用
いた電気容量式の湿度センサが提供され注目されている
。

この湿度センサの作動原理は次の点にある。即ち、アセ
テート・セルロースのような重合体を感湿材料として使
用すると、この重合体に吸着された水の分子の双極子モ
ーメントは重合体の誘電率を高めるので、このような特
性を有する重合体を誘電体として使用したコンデンサを
形成することができる。従ってこのコンデンサの容量の
変化を測定すれば重合体周囲の相対湿度を計測すること
ができるというのがその作動原理である。また第４図は
湿度センサの電気容量と湿度との関係を示すが、相対湿
度に対する電気容量の変化は良好な直線性を示し、この
形式のセンサが原理的には高い測定精度を有することが
分かる。

第２図及び第３図はこの以上の原理に基づいて構成され
たセンサである高分子薄膜を用いた電気容量式の湿度セ
ンサの構成を示す。第２図（Ａ）はセンサの平面図、同
（Ｂ）は側面図である。ガラス基盤１　（例えば約０．
２　ｔｍの厚さ）に対して金を蒸着することにより平面
櫛形の下部電極２を形成する。なお、この下部電極２の
膜厚は０．１〜１μｍである。１１．１２はこれら二つ
の下部電極の各々に対して接続したリード線である。次
に下部電極２を覆うように感湿材料たる高分子薄膜層３
を形成する。この高分子薄膜層３の形成は、アルコール
や二塩化エチレンなどの溶媒に対してアセテート・セル
ロースなどの感湿材料を溶解した溶液に対しこの基板を
浸漬させ引き上げることにより行う。これによりアモル
ファス状の高分子薄膜層３が下部電極２を覆うように形
成される。この場合、高分子薄膜の膜厚を薄くし過ぎる
と後述の上部電極が短絡してしまい、反対に厚過ぎると
応答性が低下する。４は上部電極であり、高分子薄膜層
３の上面に金を蒸着することにより形成する。

第３図は上述した湿度センサの電気的等価回路を示す。

この図から明らかなように、上記湿度センサは下部電極
２ａと２ｂとの間においてコンデンサＣ１と０２が直列
に接続された状態となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上に示した高分子薄膜を用いた電気容量式の湿度セン
サは高い測定精度を有しているものの、次に示す理由に
よりリード線を長くすることができず、装置の使用範囲
が限られていた。特に測定対象が高湿度の雰囲気である
場合には複雑な電気回路を内蔵した測定装置本体をこの
雰囲気下に配置すると故障の原因にもなるのでリード線
が短いことは重大な短所となる。

第５図及び第６図は従来型装置の回路構成を示す。同図
において、Ｉｌｌ、ＩＬ２は湿度センサ６と湿度検出用
電気回路７とを接続するリード線、Ｃは湿度検知容量を
、Ｃ１は湿度センサの容量である。第６図はこの構成に
おいて検出回路全体の容量を示す。なお、上述の符号Ｃ
，Ｃ，を除く第６図中の各符号は次の内容を意味する。

Ｃ２：ｊ！１−β２間の容量 Ｃ３：ｎ１対アース間の浮遊容量 Ｃ４：ｊ！ｚ対アース間の浮遊容量 Ｅ　：アース接地点 ここで浮遊容量とはリード線自体が持っている電気的容
量を意味する。

以上の構成において、装置の湿度検知容量Ｃは次の式で
表すことができる。

以上の式（１）から明らかなとおり、湿度センサの容量
Ｃ，はＣ２及び浮遊容量Ｃ３、Ｃ４の影響を受けること
がわかる。この浮遊容量はリード線の長さに対応して変
化するため１１．１２を長くする程その影響は大きくな
る。従って従来型の構成では測定精度を低下させないた
めには短いリード線を使用せざるを得なかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述の問題点に鑑み構成したものであり、２木
のリード線のうち一方のリード線を湿度検出用電気回路
に接続し、かつ他方のり一ト線はこの湿度検出用電気回
路をバイパスしてこの湿度検出用電気回路の出力側と接
続し、更に前記湿度検出用電気回路とは別に、浮遊容量
打ち消し用の回路を設け、この浮遊容量打ち消し用回路
と前記湿度検出用電気回路とを各々加算器に接続するよ
う構成したことを特徴とする装置である。

〔作用〕

本発明は以上のように湿度検出用電気回路とは別に浮遊
容量打ち消し用の回路を設け、加算器においてこの浮遊
容量打ち消し用の回路から出力さりた打ち消し容量によ
りリード線固有の容量を打ち消し、以て浮遊容量の影響
を受けることなく精度の高い湿度測定を行うようにして
いる。

〔実施例〕

以下本発明の〜実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。

第１図において、従来型装置を説明する際に用いた符号
と同一の符号は同一の部分を表す。即ち、６ば湿度セン
サ、１１．１２はこの湿度センサ６に設けた一対の下部
電極の各々に接続したリード線、Ｃは湿度検知容量、Ｃ
，は湿度センサ６の容量、Ｃ２はβ１〜β２間の容量、
Ｃ３はｆｆ、対アース間の浮遊容量、Ｅはアース接地点
を示す。

次に符号１０は湿度測定装置本体を示し、同装置内には
湿度検出用電気回路１１、浮遊容量打ち消し用の回路１
２及び加算器１３の３つの回路が構成しである。このう
ち）品度検出用電気回路１１は二本のリード線のうちの
一方のり−ドｖＡＩＩ！　ｌ　　と接続し、その出力端
は加算器１３と接続している。

同様にして浮遊容量打ち消し用の回路１２も加算器１３
に接続しており、さらに加算器１３の出力端の一方は湿
度測定装置本体１０をバイパスした他のリード線１２と
接続している。

この構成のうち、浮遊容量打ち消し用回路１２はＡ！、
−７８２間の容Ｉｔ　Ｃ２及びｎ、対アース間の浮遊容
量Ｃ３の容量を打ち消すためダミーの容量ＣＺ、　Ｃ３
を出力し、これらの信号を加算器１３において加算する
構成となっている。このため湿度検知容量Ｃは次式で表
すことができる。

ｃ＝　Ｃ（Ｃ，＋Ｃ２）＋Ｃ３１］　−（Ｃ２＋Ｃ３）
−Ｃ１・・・　（１） つまり、弐（１）から明らかなとおり、浮遊容量打ち消
し用回路１２からダミー出力を出力することにより湿度
検知容量Ｃと湿度センサ固有の容量である容量Ｃ１が完
全に一致することになり、リード線の浮遊容量の影響を
回避することが可能となる。このためリード線を延長し
ても問題はない。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように、湿度検出用電気回路、浮遊容量
打ち消し用の回路及び加算器の３つの回路を構成し、浮
遊容量打ち消し用の回路価ら出力される信号によりリー
ド線の有する固有の浮遊容量を打ち消し、これによりリ
ード線の長さに関係なく常時高精度の湿度測定を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す湿度測定装置の回路図、
第２図（Ａ）は湿度センサの平面図、同（Ｂ）は同（Ａ
）の側面図、第３図は第２図に示すセンサの電気的等価
回路図、第４図は第３図に示した湿度測定センサにおけ
る、電気容量と湿度との関係を示す線図、第５図、第６
図は従来型湿度測定装置の回路図である。 ６・・・湿度センサ　　１０・・・湿度測定装置本体　
　１１・・・湿度検出用電気回路１２・・・浮遊容量打
ち消し用回路 １３・・・加算器　　Ｃ・・・湿度検知容量ＣＩ　・・
・湿度センサ容量

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸着した水の分子の双曲子モーメントにより誘電
   率が高まる性質を有する重合体を感湿材料とした湿度測
   定センサと、このセンサからの信号を入力する湿度測定
   装置本体とを２本のリード線により接続するよう構成し
   た装置において、湿度測定装置本体内に湿度検出用電気
   回路、浮遊容量打ち消し用回路及び加算器の３つの回路
   を構成し、このうち浮遊容量打ち消し用回路は加算器に
   接続し、湿度検出用電気回路は前記２本のリード線のう
   ち一方と接続すると共に同様に加算器に接続するよう構
   成し、浮遊容量打ち消し用回路から出力される信号によ
   りリード線の固有の浮遊容量を打ち消し、湿度センサの
   容量と湿度測定装置自体の検知容量とを等しくするよう
   構成したことを特徴とする湿度測定用装置。
2. （２）二本のリード線のうち湿度検出用電気回路と接続
   したリード線ｌ＿１とアース間の浮遊容量をＣ＿３、こ
   のリード線ｌ＿１と湿度検出用電気回路との接続を行っ
   ていないリード線ｌ＿２との間の浮遊容量をＣ＿２とす
   る場合、浮遊容量打ち消し用回路はダミー出力−Ｃ＿３
   と−Ｃ＿２を出力するよう構成したことを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載の湿度測定用装置。