(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感応部と、感応部を内包し、開口部を有するきょう体とを有する検知素子において、開口部の一部または全部を覆う形に吸湿材を設け、相対湿度変化に対する吸湿特性を優れさせきょう体内の湿度変化を防止し前記感応部の誤動作を防止するように前記吸湿材を測定雰囲気よりも高い温度に加熱する吸湿材加熱手段を前記吸湿材に設置し、前記吸湿材を加熱することにより、相対湿度変化に対する吸湿特性が優れている雰囲気の相対湿度範囲で前記吸湿材を使用することを特徴とする検知素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、施設園芸、環境衛生、防災用、工業用、ビル用、住宅用などのガス濃度を計測し制御する場所に使用される加熱駆動型の検知素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、その検知素子について、加熱駆動型のガスセンサを例にとって、図９を参照しながら説明する。
【０００３】
図に示すようにガス感応部１０１は片面下部に加熱部１０２を備えた基板１０３の片面上部に位置し、電極１０４ａ、１０４ｂからの出力取り出し用リード線１０５ａ、１０５ｂおよび、前記加熱部１０２から取り出したリード線１０６ａ、１０６ｂにそれぞれ接続したリードピン１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄを介して下部の台座１０８に固定されている。そして、きょう体１０９は、内包するガス感応部１０１、加熱部１０２、電極１０４ａ、１０４ｂ、リード線１０５ａ、１０５ｂ、１０６ａ、１０６ｂを機械的損傷から保護するとともに測定雰囲気と接触を良くするため開口部１１０が設けられており、台座１０８に固定されている。
【０００４】
上記構成においてガス感応部１０１を加熱部１０２により測定温度に加熱するとともに、電極１０４ａ、１０４ｂ間に一定電圧を印加し、きょう体１０９の開口部１１０を通じてガス感応部１０１が測定雰囲気と接触すると、その際の検知対象ガスの濃度に応じてガス感応部の抵抗値が変化し測定雰囲気中の検知対象ガスの濃度を測定することができるものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の検知素子は、ガス感応部が湿度に対して感度を持つため、測定雰囲気の湿度によって誤動作するという課題があり、この誤動作を防止することが要求されている。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、測定雰囲気の湿度が変化した場合においてもきょう体内部の湿度変化を防止し湿度による誤動作を防止することができ、また、雰囲気の湿度に応じて可逆的に吸放湿する材料を使用することにより、急激な湿度変化の影響を防止することができ、また吸湿手段を吸湿材加熱手段により、測定雰囲気の湿度変化範囲全域で吸湿能力が得られる温度に加熱することにより、測定雰囲気の湿度が如何なる場合においても湿度による誤動作を防止でき、またガス感応部を加熱する加熱部の熱を利用し、測定雰囲気の湿度変化範囲全域で吸湿能力が得られる温度に加熱することにより、低消費電力で湿度による誤動作を防止でき、吸湿手段を再生することにより、長期的な湿度変化による誤動作を防止することのできる検知素子を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の検知素子は上記目的を達成するために、感応部と、感応部を内包し、開口部を有するきょう体とを有する検知素子において、開口部の一部または全部を覆う形に吸湿材を設け、相対湿度変化に対する吸湿特性を優れさせきょう体内の湿度変化を防止し前記感応部の誤動作を防止するように前記吸湿材を測定雰囲気よりも高い温度に加熱する吸湿材加熱手段を前記吸湿材に設置し、前記吸湿材を加熱することにより、相対湿度変化に対する吸湿特性が優れている雰囲気の相対湿度範囲で前記吸湿材を使用する構成としたものである。
【０００８】
本発明によれば、吸湿材の吸湿能力が測定雰囲気の湿度変化範囲で最適となる温度に吸湿材を加熱するため、雰囲気の湿度によらずにきょう体内の湿度変化を防止することができるため、湿度変化による誤動作を防止することができる検知素子が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、感応部と、感応部を内包し、開口部を有するきょう体とを有する検知素子において、開口部の一部または全部を覆う形に吸湿材を設け、相対湿度変化に対する吸湿特性を優れさせきょう体内の湿度変化を防止し前記感応部の誤動作を防止するように前記吸湿材を測定雰囲気よりも高い温度に加熱する吸湿材加熱手段を前記吸湿材に設置し、前記吸湿材を加熱することにより、相対湿度変化に対する吸湿特性が優れている雰囲気の相対湿度範囲で前記吸湿材を使用したものであり、吸湿手段の動作温度を測定雰囲気の湿度変化範囲で吸湿能力が得られる温度に加熱するという作用を有する。
【００１０】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
【実施例】
（参考例１）
従来例と同一の部分は同一番号を付し説明を省略する。
【００１２】
図１に示すようにきょう体１０９の内部に吸湿手段１が固定手段２によって固定されている。吸湿手段１は、ゼオライトやシリカゲルなどの吸湿材料からなり粉体や粒を固定し、開口部１１０からきょう体１０９内部に雰囲気の空気が充分通じる構成となっている。
【００１３】
上記構成において、開口部１１０から流入した空気は、吸湿手段１を通りきょう体１０９内部に流入しその流入した空気のガス濃度をガス感応部１０１は検知する。その際、測定雰囲気の湿分は吸湿手段１により吸湿されきょう体１０９内部には侵入しない。そのため、きょう体１０９内部の湿度は常に低湿に保たれ、雰囲気の湿度が変化した場合でもきょう体１０９内部の湿度変化は起こらないのでガス感応部１０１の水分による誤動作を防止することができる。
【００１４】
なお、吸湿手段１は、ゼオライト、シリカゲルなどとしたが、雰囲気中の湿度を吸湿する材料であれば同じ効果を得ることができる。また、形態は、粉体、粒としたが、きょう体内部に固定でき、空気の流通がある形態であればどのような形態でもよく、成形体や紙や布に封じたものであってもよい。
【００１５】
（参考例２）
従来例と同一の部分には同一番号を付し説明を省略する。
【００１６】
図２において吸湿手段としてシリカゲル粒３は１００メッシュの金属メッシュ板４と固定手段２によってきょう体１０９内部の開口部１１０との間に固定されている。
【００１７】
上記構成において、除湿手段であるシリカゲル粒３は図３に示す吸湿特性を持つ。すなわち、雰囲気の相対湿度が低湿から高湿に変化した場合、湿分を吸湿する。また、高湿から低湿に変化した場合は、吸湿していた湿分を放湿する。そのため、きょう体１０９内部の湿度は雰囲気の湿度変化によらず一定に保たれガス感応部１０１の誤動作を防止することができる。
【００１８】
なお、吸湿手段としてシリカゲル粒としたが、雰囲気の相対湿度変化に対し可逆的に吸放湿を行う材料であれば何でもよい。また、形態を粒としたがきょう体内部に固定でき、空気の流通がある形態であればどのような形態でもよく、成形体や紙や布に封じたものであってもよい。
【００１９】
（実施例１）
従来例と同一の部分には同一番号を付し説明を省略する。
【００２０】
図４において、吸湿手段１の吸湿材であるシリカゲルを加熱する加熱手段としてヒータ５が吸湿手段１に設置されている。ヒータ５は電源４から電力の供給を受けている。
【００２１】
上記構成において、除湿手段であるシリカゲル粒３は加熱手段であるヒータ５によって加熱され、測定雰囲気よりも高い温度となっている。シリカゲル粒３の吸湿特性を図５に示している。シリカゲル粒３の吸湿特性は高湿になるほど相対湿度変化に対する吸湿特性が悪くなる。そのため、雰囲気の湿度が２０％〜８０％の範囲で変化する場合、高湿側で吸湿能力が不足する。そこで、ヒータ５によってシリカゲル粒３を加熱することにより、例えば図５のように３０℃にすると２０℃で２０％〜８０％の湿度範囲が３０℃では約１０％〜４５％の範囲となり、シリカゲル粒３の相対湿度変化に対する吸湿特性が優れている範囲で使用することができる。そのため、きょう体１０９内部の湿度を雰囲気の湿度変化によらず一定に保つことができガス感応部１０１の誤動作を防止することができる。
【００２２】
なお、ヒータは、吸湿手段である吸湿材を加熱できるものであればニクロム線、シート状のヒータなど何でもよい。また、ヒータの設置場所は吸湿材内部でも周囲でもよくその効果に差異はない。また、加熱温度については雰囲気の温度より高温になりかつ吸湿材の吸湿能力を維持できる温度、一般的には１００℃以下であればその効果に差異はない。
【００２３】
（参考例３）
従来例と同一の部分には同一番号を付し説明を省略する。
【００２４】
図６においてガス感応部１０１は加熱部１０２により約３００℃に加熱されている。加熱部の容量は約２５０ｍＷである。また、ガス感応部１０１とシリカゲル粒３の下面の距離は約３ｍｍ程度であり、シリカゲル粒３の量は約１ｇである。
【００２５】
上記構成において、シリカゲル粒３は、ガス感応部１０１の加熱部１０２の輻射熱により加熱される。図７に雰囲気温度に対するシリカゲル粒の温度を示している。図７に示すようにシリカゲル粒３は雰囲気温度が約２５℃の場合、約３０℃〜７０℃に加熱される。そのため、雰囲気の相対湿度が２０％〜１００％まで変化した場合においても、シリカゲル粒３の吸湿特性の優れた領域で使用することができ、きょう体１０９内部の湿度を一定に保つことができる、ガス感応部１０１の誤動作を防止することができる。
【００２６】
（参考例４）
従来例と同一の部分には同一番号を付し説明を省略する。
【００２７】
図８において、再生手段として、ヒータ５は電源６から電力の供給を受け吸湿手段１を吸湿能力を再生する温度に加熱する。電源６はタイマー７の信号を受け一定時間間隔で定期的にヒータ５に電力を供給する。
【００２８】
上記構成において、吸湿手段１は雰囲気の湿分を吸湿しきょう体１０９内部を低湿に保持するが、吸湿量が飽和すると湿分の吸湿能力が無くなり、きょう体１０９内部の湿度を低湿に保たなくなる。しかし、吸湿手段１を加熱することにより吸湿した湿分を放出し再び吸湿能力を再生する。吸湿手段１が再生する温度は材料によって異なるが、シリカゲルの場合１００℃〜１５０℃の範囲が適切である。また、タイマー７の時間間隔は、使用するシリカゲル量によって異なるが、約１ｇのシリカゲルを吸湿手段１とする場合、６時間〜１２時間が望ましい。以上のように、吸湿手段１を再生することにより長期にわたりきょう体１０９内部の湿度を低湿に保つことができ、ガス感応部１０１の誤動作を防止することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、吸湿材を吸湿材加熱手段により相対湿度変化に対する吸湿特性を優れさせきょう体内の湿度変化を防止し前記感応部の誤動作を防止するように測定雰囲気よりも高い温度に加熱することにより、相対湿度変化に対する吸湿特性が優れている雰囲気の相対湿度範囲で前記吸湿材を使用することにより、使用する雰囲気の湿度範囲で最適な吸湿能力を得ることができるため雰囲気の湿度変化に対し、より少量の吸湿材できょう体内部の湿度を一定に保つことができ、感応部の湿度による誤動作を防止することができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例１による検知素子の構成を示す断面図
【図２】  同参考例２による検知素子の構成を示す断面図
【図３】  同吸湿手段の吸湿特性を示すグラフ
【図４】  本発明の実施例１による検知素子の構成を示す断面図
【図５】  同吸湿材の吸湿特性を示すグラフ
【図６】  同参考例３による検知素子の構成を示す断面図
【図７】  同吸湿材の温度を示すグラフ
【図８】  同参考例４による検知素子の構成を示す断面図
【図９】  従来の検知素子の構成を示す断面図
【符号の説明】
１ 吸湿手段
３ シリカゲル粒
５ ヒータ
６ 電源
７ タイマー
１０１ ガス感応部
１０２ 加熱部
１０９ きょう体
１１０ 開口部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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