JP7661029B2 - 湿度センサ - Google Patents

Description

この発明は、湿度センサ素子がセンサ室に格納された湿度センサに関する。

従来、湿度センサとして、塵又は埃等の物理的な飛来物の湿度センサ素子への付着を防ぐため、湿度センサ素子が設けられたセンサ室の開口部にフィルタが設けられたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開昭６３－１３２１５２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたような従来の湿度センサでは、センサ計測に有害となるガスの飛来の防止はできず、改善が求められている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、センサ計測に有害となるガスの湿度センサ素子への吸着を軽減可能な湿度センサを提供することを目的としている。

この発明に係る湿度センサは、湿度センサ素子と、開口部を有し、湿度センサ素子が格納されたセンサ室と、開口部を有し、センサ室に通じた体積調整室と、水分子より大きいガスの透過を軽減可能であり、センサ室が有する開口部を覆うフィルタと、ガスを遮蔽可能であり、体積調整室が有する開口部を覆い、当該体積調整室を介してセンサ室の内圧を外圧と一致させる体積調整部とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、上記のように構成したので、センサ計測に有害となるガスの湿度センサ素子への吸着を軽減可能となる。

実施の形態１に係る湿度センサの構成例を示す図である。 実施の形態１に係る湿度センサの動作例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る湿度センサの構成例を示す図である。
湿度センサは、図１に示すように、筐体１内に、センサ室１１及び体積調整室１２が設けられている。センサ室１１及び体積調整室１２は、通路１３により通じている。

センサ室１１は、内部に湿度センサ素子１１１を格納した空間である。湿度センサ素子１１１は、センサ室１１内の湿度を計測可能である。また、センサ室１１には、一面（図１では上面）に、開口部１１２が設けられている。

センサ室１１が有する開口部１１２は、積層フィルタ１１３により覆われている。図１に示す積層フィルタ１１３は、外周側が、センサ室１１の上面に貼付けられている。図１に示す積層フィルタ１１３は、フィルタ１１３１及びフィルタ（第２のフィルタ）１１３２から構成されている。

フィルタ１１３１は、水分子より大きいガスの透過を軽減可能とするフィルタである。フィルタ１１３１としては、例えば酸化グラフェン膜が挙げられる。このフィルタ１１３１により、水分子はセンサ室１１内に透過可能とされ、水分子より大きいガスはセンサ室１１内への透過が制限される。

フィルタ１１３２は、塵又は埃等の物理的な飛来物を遮蔽可能とするフィルタである。フィルタ１１３２は、フィルタ１１３１を覆い、大気側に晒されている。フィルタ１１３２は、塵又は埃等の物理的な飛来物を遮蔽可能なフィルタであればよい。フィルタ１１３２としては、例えば、焼結金属又は多孔質セラミックスから成るフィルタが挙げられる。

なお、センサ室１１が有する開口部１１２は、網の目状に構成されていてもよい。これにより、例えば、フィルタ１１３１及びフィルタ１１３２が薄い場合（自立不可である場合）でも、開口部１１２においてフィルタ１１３１及びフィルタ１１３２を支持可能となり、強度の向上が見込める。

なお図１に示す湿度センサでは、フィルタ１１３１にフィルタ１１３２が積層された場合を示した。しかしながら、フィルタ１１３２は湿度センサに必須の構成ではなく、フィルタ１１３２が湿度センサに設けられていなくてもよい。

体積調整室１２は、通路１３を介して、センサ室１１に通じた空間である。また、体積調整室１２には、一面（図１では上面）に、開口部１２１が設けられている。

体積調整室１２が有する開口部１２１は、体積調整部１２２により覆われている。図１に示す体積調整部１２２は、外周側が、体積調整室１２の上面に貼付けられている。体積調整部１２２は、ガスを遮蔽可能であり、また、体積調整室１２を介してセンサ室１１の内圧を外圧と一致（略一致の意味を含む）させるように調整する機能を有する。なお、例えば、センサ室１１内の温度変化が０～８０度程度であると想定した場合、センサ室１１の内圧変動は９０ｋＰａ～１２０ｋＰａ程度であり、体積調整部１２２は、この内圧変動を吸収可能とするように構成されている。

体積調整部１２２としては、金属製のダイアフラム又は金属製のベローズが挙げられる。なお、体積調整部１２２として金属製のベローズを用いる場合、体積調整部１２２の稼働範囲が大きくなる（内容積の設計自由度が上がる）という利点がある。また、体積調整部１２２として金属製のダイアフラムを用いる場合、体積調整部１２２の製作が容易となるという利点がある。一方、体積調整部１２２として金属製のダイアフラムを用いる場合、体積調整部１２２の稼働範囲が金属製のベローズに比べて小さくなる（ダイアフラムの稼働範囲内に内部ガスの変動量を抑える必要がある）。図１では、体積調整部１２２が金属製のダイアフラムから成る場合を示している。

次に、図１に示す実施の形態１に係る湿度センサによる効果について説明する。
ここで、センサ計測に有害となるガスの湿度センサ素子１１１への吸着を軽減するために、水分子より大きいガスをセンサ室１１内に通さないフィルタを設置することが考えられる。しかしながら、水分子より大きいガスをセンサ室１１内に通さないように構成した場合、センサ室１１の内圧が温度変化等により変動することになり、その内圧変動がセンサ計測誤差を生じさせる要因になり得る。

そこで、実施の形態１に係る湿度センサでは、センサ室１１の内圧と外圧を均一にするため、ガスの透過を生じない体積調整部１２２が体積調整室１２に設けられている。これにより、実施の形態１に係る湿度センサでは、センサ室１１の内圧が温度変化等により変動しても、体積調整部１２２によりセンサ室１１の内圧が外圧と一致するように調整される。例えば図２に示すように、センサ室１１の内圧が基準値より上がった場合には体積調整部１２２（金属製のダイアフラム）が膨らむ方向に変形し（図２に示す符号２０１参照）、センサ室１１の内圧が基準値より下がった場合には体積調整部１２２（金属製のダイアフラム）がしぼむ方向に変形する（図２に示す符号２０２参照）。その結果、実施の形態１に係る湿度センサでは、温度変化等によるセンサ計測誤差を抑制可能となる。

また、センサ室１１が有する開口部１１２には、水分子より大きいガスの透過を軽減可能なフィルタ１１３１が設けられている。これにより、水分子のセンサ室１１への出入口を確保しつつ、水分子より大きいガスのセンサ室１１への流入を抑制可能となる。このフィルタ１１３１としては、特に酸化グラフェン膜を利用することが有効である。
また、フィルタ１１３１上に、塵又は埃等の物理的な飛来物を遮蔽可能なフィルタ１１３２が積層されることで、当該物理的な飛来物のセンサ室１１への流入を回避可能となる。

以上のように、この実施の形態１によれば、湿度センサは、湿度センサ素子１１１と、開口部１１２を有し、湿度センサ素子１１１が格納されたセンサ室１１と、開口部１１２を有し、センサ室１１に通じた体積調整室１２と、水分子より大きいガスの透過を軽減可能であり、センサ室１１が有する開口部１１２を覆うフィルタ１１３１と、体積調整室１２が有する開口部１１２を覆い、当該体積調整室１２を介してセンサ室１１の内圧を外圧と一致させる体積調整部１２２とを備えた。これにより、実施の形態１に係る湿度センサは、センサ計測に有害となるガスの湿度センサ素子１１１への吸着を軽減可能となる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 筐体
１１ センサ室
１２ 体積調整室
１３ 通路
１１１ 湿度センサ素子
１１２ 開口部
１１３ 積層フィルタ
１２１ 開口部
１２２ 体積調整部
１１３１ フィルタ
１１３２ フィルタ（第２のフィルタ）

Claims (5)

1. 湿度センサ素子と、
   開口部を有し、前記湿度センサ素子が格納されたセンサ室と、
   開口部を有し、前記センサ室に通じた体積調整室と、
   水分子より大きいガスの透過を軽減可能であり、前記センサ室が有する開口部を覆うフィルタと、
   ガスを遮蔽可能であり、前記体積調整室が有する開口部を覆い、当該体積調整室を介して前記センサ室の内圧を外圧と一致させる体積調整部と
   を備えた湿度センサ。
2. 物理的な飛来物を遮蔽可能であり、前記フィルタに積層された第２のフィルタを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の湿度センサ。
3. 前記フィルタは、酸化グラフェン膜から成る
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の湿度センサ。
4. 前記体積調整部は、金属製のダイアフラムから成る
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れか１項記載の湿度センサ。
5. 前記体積調整部は、金属製のベローズから成る
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れか１項記載の湿度センサ。

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