(57)【要約】      （修正有）【課題】湿度により容量値が変化する静電容量式湿度素子の素子交換時における互換性をコネクタ接続型あるいはケーブル接続型の双方において実現した湿度計を提供する。【解決手段】湿度により容量値が変化する静電容量式湿度素子を搭載する感湿部と静電容量を湿度に変換する変換回路部とがコネクタにより接続され、前記湿度素子部の交換が可能な湿度計において、前記感湿部には前記湿度素子の特性である、静電容量から湿度への変換に必要な前記湿度素子の特性データを記憶する記憶素子を搭載し、前記特性データを用いて変換演算を行うこと特徴とする湿度計とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿度により容量値が変化する静電容量式湿度素子を搭載する感湿部と静電容量を湿度に変換する変換回路部とがコネクタにより接続され、前記湿度素子部の交換が可能な湿度計において、前記感湿部には前記湿度素子の特性である、静電容量から湿度への変換に必要な前記湿度素子の特性データを記憶する記憶素子を搭載し、前記特性データを用いて変換演算を行うことを特徴とする湿度計。
【請求項２】
湿度により容量値が変化する静電容量式湿度素子を搭載する感湿部と静電容量を湿度に変換する変換回路部とがケーブルにより接続され、前記感湿部の交換が可能な湿度計において、前記ケーブルは前記変換回路に接続するコネクタ部を有し、前記感湿部あるいは前記コネクタ部の何れかに前記湿度素子の特性である、静電容量から湿度への変換に必要な前記湿度素子の特性データを記憶する記憶素子を搭載し、前記特性データを用いて変換演算を行うことを特徴とする湿度計。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の湿度計において、記憶素子には複数種類の変換演算を記憶し、少なくとも１種類の変換演算は共通変換演算とした湿度計。
【請求項４】
請求項1又は請求項２記載の湿度計において、前記記憶素子が１Wire（登録商標）Busインターフェースを採用した湿度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気容量の変化から湿度を測定する静電容量式湿度素子を搭載した湿度計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、静電容量式湿度素子は、気体中の相対湿度によって吸着水分量が変化する高分子膜を感湿材料として使用し、電気容量値を計測し、計測された電気容量値を相対湿度に変換するものである。
【０００３】
この種の静電容量式湿度素子の高温高湿環境下においても、ドリフト劣化が抑制される湿度検出センサが特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の湿度検出センサは、センサ本体の高分子膜の熱膨張時における自由度を確保して応力蓄積を緩和させてドリフト劣化を抑制するものである。
【０００４】
しかしながら、この種の静電容量式湿度素子では感湿材料である高分子膜は当然ながら測定環境に曝されるので、測定環境中に含まれるアンモニア、有機溶剤、ＳＯｘ、ＮＯｘ等の有害物質による劣化が避けられない。
【０００５】
静電容量式湿度素子の劣化への対応として、感湿部と静電容量を湿度に変換する変換回路部をコネクタにより接続して湿度素子部を着脱可能にした湿度計が提案されている。感湿部に互換性を持たせるために、所定湿度での電気容量値を一定値に合わせこむ方法や、電気容量値に対応した抵抗を接続して所定温度での電気容量値と抵抗値の積を一定値とする提案がなされている。
【特許文献１】特開２００２‐３２８１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、以上の方法では電気容量値を合わせこんだ所定湿度での互換性は確保されるが、湿度素子の感度のばらつきを補償することができず、電気容量値、感度特性、損失等が一定の湿度素子を製造することが必要となり、工数がかかり、製造コストが高くなるという問題点があった。
【０００７】
また、湿度素子に感度向上や低コスト化等の改良が施され、その感度特性が変化した場合、変換回路の変換特性を感度特性に合わせて変化させる必要があった。
【０００８】
この発明の目的は、以上の点に鑑み、湿度により容量値が変化する静電容量式湿度素子の素子交換時における互換性をコネクタ接続型あるいはケーブル接続型の双方において実現することである。また、ケーブル接続型の湿度計において、１００℃を超える高温雰囲気での湿度測定を可能にする。
【０００９】
さらに、湿度素子は改良が重ねられており、改良によって湿度素子の特性が変化した場合に、改良前に製造された変換回路では改良後の湿度素子に対応できない問題点を解決し、改良後の湿度素子が改良前に製造された変換回路に接続された場合においても互換性が維持される湿度計を提供する。かつ良好な精度で実現するとともに、長期間の製品寿命を持たせることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を達成するため、本発明の請求項１記載の発明は、湿度により容量値が変化する静電容量式湿度素子を搭載する感湿部と静電容量を湿度に変換する変換回路部とがコネクタにより接続され、前記湿度素子部の交換が可能な湿度計において、前記感湿部には前記湿度素子の特性である、静電容量から湿度への変換に必要な前記湿度素子の特性データを記憶する記憶素子を搭載し、前記特性データを用いて変換演算を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、湿度により容量値が変化する静電容量式湿度素子を搭載する感湿部と静電容量を湿度に変換する変換回路部とがケーブルにより接続され、前記感湿部の交換が可能な湿度計において、前記ケーブルは前記変換回路に接続するコネクタ部を有し、前記感湿部あるいは前記コネクタ部の何れかに前記湿度素子の特性である、静電容量から湿度への変換に必要な前記湿度素子の特性データを記憶する記憶素子を搭載し、前記特性データを用いて変換演算を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項2記載の湿度計において、記憶素子には複数種類の変換演算を記憶し、少なくとも1種類の変換演算は全ての変換回路で対応可能な共通変換演算を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項1又は請求項2記載の湿度計において、記憶素子が１Wire（登録商標）Busインターフェースを採用し、前記コネクタのピンを低減した湿度計である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明は、湿度により容量値が変化する静電容量式湿度素子を搭載する感湿部と静電容量を湿度に変換する変換回路部とがコネクタにより接続され、前記湿度素子部の交換が可能な湿度計において、前記感湿部には前記湿度素子の特性である、静電容量から湿度への変換に必要な前記湿度素子の特性データを記憶する記憶素子を搭載し、前記特性データを用いて変換演算を行うこと特徴とする湿度計である。このことにより、湿度により容量値が変化する静電容量式湿度素子の素子交換時における互換性をコネクタ接続型あるいはケーブル接続型の双方において実現することである。また、ケーブル接続型の湿度計において、１００℃を超える高温雰囲気での湿度測定を可能となる。
【００１５】
また、記憶素子には複数種類の変換演算を記憶し、少なくとも1種類の変換演算は全ての変換回路で対応可能な共通変換演算を有することで、改良によって湿度素子の特性が変化した場合に、改良前に製造された変換回路では改良後の湿度素子に対応可能となる。
【００１６】
さらに、記憶素子が１Wire（登録商標）Busインターフェースを採用し、コネクタのピン数を抑制した湿度計となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１（ａ）、（ｂ）は、この発明の第１の実施形態を示す概略構成説明図である。図１において、１は湿度計であり、感湿部２と変換回路部３からなる。図２は感湿部２の構成説明図であり、湿度素子２１と記憶素子２２がコネクタ部２４に複数のピン２４１によって接続され、コネクタ部２４の裏面に貫通するピン２４１によって変換回路部３に接続される。
【００１８】
本実施形態では、湿度計１の変換回路部３と湿度素子２１を含む感湿部２とがコネクタ２４により着脱できる構造とし、感湿部２には記憶素子２２を搭載している。記憶素子２２には、例えば、湿度素子２１の基準となる湿度での容量データ（例として０％ＲＨにおける容量値）、リニアライズテーブル（例えば、図５に示す１０％ＲＨごとの０％ＲＨとの容量値比）や温度ドリフト補償定数等の電気容量から湿度に変換する演算において必要となる特性データを入力されている。
【００１９】
変換回路部３に感湿部２を接続した際、変換回路部３にてこの記憶素子２２に入力されたデータを読み出し、読み出したデータを用いて湿度への変換演算を行うことで湿度素子の互換性を実現している。ここで、もちろん変換回路部３内の変換回路は全数において、同様の変換特性を有するように製作される。このようにすることで、湿度素子製造時の容量値、感度、損失、温度ドリフト等の固有の特性を持つ全ての湿度素子に互換性を持たせることができる。
【００２０】
図３は本発明の第２の実施形態を示す概略構成説明図である。図３において、１は湿度計であり、感湿部２と変換回路部３からなる。感湿素子２１はケーブル２３を介して、コネクタ部２４で変換回路部３に接続される。図４はコネクタ部の拡大構成説明図である。記憶素子２２は感湿部２あるいはコネクタ部２４の何れかに配置可能であるが、この例ではコネクタ部２４に記憶素子２２が配置されている。湿度素子２１からのケーブル２３と記憶素子２２がコネクタ２４部に複数のピン２４２によって接続され、コネクタ部２４の裏面に貫通するピン２４２によって変換回路部３に接続される。コネクタ内部に記憶素子を搭載することで、小型かつデザインに優れた湿度計となる。
【００２１】
本実施形態の湿度計では、湿度素子２１と変換回路３を接続するケーブル２３の浮遊容量の影響を低減するため、第1の実施形態の記憶素子に入力する湿度素子製造時の容量値、感度、損失、温度ドリフト等に加えてケーブルの浮遊容量もケーブルを含む湿度素子部の個別特性として入力されて、湿度変換演算を行うことで、湿度素子にケーブルを含めた互換性が維持される。
【００２２】
さらに、変換回路３と湿度素子２１がケーブル２３で接続され、湿度素子近傍には変換回路を有さない構成の本実施形態においては、湿度素子２１、ケーブル２３やその他の感湿部を構成する材料の耐熱温度まで高温雰囲気の測定が可能である。この場合、測定環境の上限温度は測定環境に曝される部材のうち、最も耐熱温度、動作温度の低い部材に制限される。最も耐熱温度の低い記憶素子２２を高温環境に曝されないコネクタ部２４に配置することで、耐熱温度を向上し、１００℃を超える１８０℃の高温雰囲気での測定が可能となる。ここで、ケーブル２３、湿度素子２１をマウントする部材は、測定温度範囲で耐熱性を有するものを選択する。
【００２３】
静電容量式湿度素子はＪＩＳ等の規格においてその容量特性に関する詳細な記述はなされていない。よって各社がそれぞれに改良を重ねている。改良により、湿度素子の特性が変化した場合、改良前に製作された変換回路に改良後の感湿素子が接続される場合、記憶素子に入力するパラメータを変更することにより、変換回路特性を変更することなく互換性を有する湿度変換演算が可能である。
【００２４】
この場合、容量から湿度への変換に用いる感湿素子の特性は、基本的かつ一般的なものとしておくことが要求される。それは、改良により感湿素子の特性は変化した場合、改良前の感湿素子特性と改良後の特性とが同一の近似式で表されない可能性があるためである。ここで、基本的かつ一般的な感湿素子の特性をあらわす方法としては、例えば基準となる湿度での容量データから１０％ＲＨ毎の折れ線で感湿素子の特性を近似する場合、１０％ＲＨ毎の折れ線にてリニアライズ演算することにより、容量値から湿度への変換がなされる。
【００２５】
しかし、より変換精度の高い変換演算方法が見出された場合、新しい変換演算による変換パラメータを記憶素子に入力する必要がある。この場合、過去に製造された変換回路では、変換演算が変換回路側に定義されていないので変換不能となる可能性が生ずる。
【００２６】
第１及び第２の実施形態の記憶素子２２には、容量から湿度への変換に必要なデータに加え、複数の変換演算の種類をメモリし、そのうち一種類以上の変換演算は全ての変換回路で対応可能としている。
上述した改良湿度素子に対応するため、記憶素子２２に最も基本的かつ一般的な変換方法における特性データと新しい変換演算に対応した特性データ、及び変換演算種類を入力しておき、変換回路から入力されたデータを読み出した際、読み出された変換演算種類の変換演算が定義された変換回路ではその変換演算により湿度変換を行い、変換演算種類の変換演算が定義されていない変換回路では、基本的かつ一般的な変換演算で湿度変換を行う。これにより、変換回路の製造時期に関係なく感湿素子の互換性は確保され、製造時期の新しい変換回路では最新の変換演算を用いることが可能であり、感湿素子の改良時にも変換回路の特性変更が不要である。
【００２７】
コネクタには記憶素子２２を動作するための信号線、電源線等が必要となる。一般的なシリアルインターフェイスを有するＥＥＰ ＲＯＭを記憶素子として採用した場合、電源＋、電源−、ＳＤＡ、ＳＣＬ、ＷＣの５ピンが必要となる。一方で、コネクタのピン数を少なくすることが、安価に製品を提供するためには必要である。記憶素子２２として１ＷｉｒｅＢｕｓインターフェイスを有するものを搭載することにより、ピン数の低減が可能である。１Ｗｉｒｅ（登録商標）Ｂｕｓインターフェイスでは、Ｄａｔａ、Ｇｒｏｕｎｄの２本の信号において駆動が可能であり、最大２ピンのコネクタピン数の増加で対応可能である。また、Ｇｒｏｕｎｄはその他の信号でコネクタ接続が必要な場合が多く、その場合には共通化することによりＤａｔａの１ピンのみのコネクタピン数の増加で済む。
【００２８】
以上、本発明における最良に形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す構成説明図である。
【図２】この発明の第１の実施形態の感湿部の構成説明図である。
【図３】この発明の第２の実施形態を示す構成説明図である。
【図４】この発明の第２の実施形態のコネクタ部の構成説明図である。
【図５】湿度素子のリニアライズテーブルの一例
【符号の説明】
【００３０】
１ 湿度計
２ 感湿部
３ 変換回路部
２１  湿度素子
２２  記憶素子
２３  ケーブル
２４  コネクタ部
２４１、２４２  ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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