【手続補正書】
【提出日】平成21年1月28日(2009.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を吸着することによって物理量が変化する感湿部材と、その物理量の変化を検出するための検出部材とを有する湿度センサ素子と、前記検出部材の出力信号を処理する処理回路とを備え、雰囲気の湿度変化を前記物理量の変化として検出する湿度センサであって、前記感湿部材は、水分を吸着するための多数の細孔を有する無機材料から形成されており、
前記感湿部材は、水分を吸着することによってその誘電率が変化する感湿膜であり、前記検出部材は、前記感湿膜の容量値の変化を検出するための一対の電極であり、当該湿度センサは、前記感湿膜の誘電率の変化に基づいて相対湿度を検出する容量式の湿度センサであって、
前記細孔の直径は、雰囲気に含まれる水分子が急激に細孔の内部に浸入する現象である毛管凝集現象が所定相対湿度において生じる直径に設定され、
前記所定相対湿度よりも高い相対湿度の雰囲気における、湿度変化に対する容量値の変化率は、前記所定相対湿度よりも低い相対湿度の雰囲気における、湿度変化に対する容量値の変化率よりも大きいことを特徴とする湿度センサ。
【請求項２】
前記細孔の直径のばらつきは、前記設定された直径を含む所定分布幅内に収まるように設定され、
前記湿度変化に対する容量値の変化率は、前記所定分布幅の大きさが小さいほど大きくなることを特徴とする請求項１に記載の湿度センサ。
【請求項３】
前記細孔の直径は、「１０〜５０ｎｍ」に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の湿度センサ。
【請求項４】
前記細孔の直径の分布が、直径を中心として±１ｎｍ以内に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の湿度センサ。
【請求項５】
前記細孔の直径は、「１０〜１１ｎｍ」に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の湿度センサ。
【請求項６】
前記細孔の直径は、「１〜２ｎｍ」に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の湿度センサ。
【請求項７】
前記一対の電極は、前記感湿膜に覆われているとともに、櫛歯形状に形成されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の湿度センサ。
【請求項８】
前記一対の電極は、前記感湿膜を上下から挟むように配置されるとともに、平板形状に形成されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の湿度センサ。
【請求項９】
一対の電極を有するとともに相対湿度によってその容量値が変化しない第２容量素子をさらに備え、
前記処理回路は、この第２容量素子の一対の電極と前記湿度センサ素子を構成する一対の電極との容量差を電圧に変換するＣＶ変換回路を含み、
前記ＣＶ変換回路の出力電圧値であるＣＶ変換値に基づいて雰囲気の相対湿度を検出することを特徴とする請求項２〜８のいずれか一項に記載の湿度センサ。
【請求項１０】
水分を吸着することによってその誘電率が変化する高分子有機物からなる感湿膜と、該感湿膜に覆われた一対の電極とを有する第３容量素子をさらに備え、
前記処理回路は、この第３容量素子の一対の電極と前記湿度センサ素子を構成する一対の電極との容量差を電圧に変換するＣＶ変換回路を含み、
前記ＣＶ変換回路の出力電圧値であるＣＶ変換値に基づいて雰囲気の相対湿度を検出することを特徴とする請求項２〜８のいずれか一項に記載の湿度センサ。
【請求項１１】
前記処理回路は、所定増幅率にて前記ＣＶ変換値を増幅する増幅器を含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の湿度センサ。
【請求項１２】
前記処理回路は、所定相対湿度よりも高い相対湿度を検出するための第１増幅率にて前記ＣＶ変換値を増幅する第１増幅器と、前記所定相対湿度よりも低い相対湿度を検出するための第２増幅率にて前記ＣＶ変換値を増幅する第２増幅器とを含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の湿度センサ。
【請求項１３】
前記処理回路は、所定相対湿度よりも高い相対湿度を検出するための第１増幅率にて前記ＣＶ変換値を増幅する第１増幅器と、前記所定相対湿度よりも低い相対湿度を検出するための第２増幅率にて前記ＣＶ変換値を増幅する第２増幅器と、前記第１及び第２増幅器を前記ＣＶ変換値に基づいて切り替える切替回路とを含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の湿度センサ。
【請求項１４】
前記感湿部材を振動可能に支持する支持部材をさらに備え、
前記感湿部材は、吸着した水分の重さに応じた共振周波数で振動するものであり、
前記検出部材は、前記感湿部材の振幅に応じた大きさの電気信号を出力するものであり、
当該湿度センサは、前記感湿部材の共振周波数の変化に基づいて相対湿度を検出する振動式の湿度センサであることを特徴とする請求項１に記載の湿度センサ。
【請求項１５】
前記感湿部材は、前記支持部材に１箇所のみで支持されていることを特徴とする請求項１４に記載の湿度センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
こうした請求項１に記載の構成では、前記感湿部材は、水分を吸着することによってその誘電率が変化する感湿膜とし、前記検出部材は、前記感湿膜の容量値の変化を検出するための一対の電極とし、当該湿度センサは、前記感湿膜の誘電率の変化に基づいて相対湿度を検出する容量式の湿度センサとすることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
その点、請求項１に記載の発明のように、前記細孔の直径は、雰囲気に含まれる水分子が急激に細孔の内部に浸入する現象である毛管凝集現象が所定相対湿度において生じる直径に設定されていることとした。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
その点、上記請求項１に記載の構成において、例えば請求項２に記載の発明のように、前記細孔の直径のばらつきは、前記設定された直径を含む所定分布幅内に収まるように設定されることとすれば、上記毛管凝集現象を所望の相対湿度で生じさせることができることはもとより、上記毛管凝集現象を所望の相対湿度で終了させることができるようにもなる。すなわち、所定分布幅の大きさを設定することで、湿度変化に対する容量値の変化率を設定することができるようになる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
その点、上記請求項２に記載の構成において、例えば請求項３に記載の発明のように、前記細孔の直径を「１０〜５０ｎｍ」に設定すれば、相対湿度がおよそ「９５％」よりも高い雰囲気における検出精度を、相対湿度がおよそ「９５％」よりも低い雰囲気における検出精度よりも高めることができるようになる。特に、上記請求項３に記載の構成において、例えば請求項４に記載の発明のように、前記細孔の直径の分布を、直径を中心として±１ｎｍ以内に設定することが望ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
また、図４に曲線ｃとして二点鎖線にて示すように、感湿膜６０を形成する無機材料の細孔径を例えば「１〜２ｎｍ」という、ごく狭い範囲内に収めると、感湿膜６０に吸着される水分と相対湿度との間には、図５（ｃ）のような関係が生じる。すなわち、図５（ｃ）に示されるように、雰囲気の相対湿度がおよそ「０〜１０％」であるとき、感湿膜６０に吸着される水分量は増加し、雰囲気の相対湿度がおよそ「１０〜１００％」であるとき、感湿膜６０に吸着される水分量は略一定となる。すなわち、無機材料の細孔径が例えば「１〜２ｎｍ」という範囲に収まると、雰囲気の相対湿度がおよそ「０％」であるときにすでに毛管凝集現象が生じているとともに、雰囲気の相対湿度がおよそ「１０％」であるときに大部分の細孔内部に水分が浸入し飽和している。