JP2016133496A - 湿度計及び湿度の計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度にかかわらず湿度を計測可能な湿度計を提供する。【解決手段】耐熱性の窓１２１Ａ、１２１Ｂが設けられた耐熱性の検査管２１と、窓１２１Ａを介して、検査管２１内部に向けて、水で吸収される波長を少なくとも有する検査光を照射する検査光発光器１１と、窓１２１Ｂを介して、検査管２１内部を透過した検査光を受光する受光器１２と、受光器１２が受光した検査光の強度に基づき、検査管内部の湿度を特定する湿度特定部３０１と、を備える湿度計。【選択図】図１

Description

本発明は計測技術に係り、湿度計及び湿度の計測方法に関する。

湿度計としては、乾湿計、高分子容量式湿度計、及び近赤外線分光分析式湿度計等がある（例えば、特許文献１参照。）。乾湿計は、乾球温度計、及び湿球温度計を備える。湿球温度計において、湿球から水が蒸発するときに、気化熱によって湿球が冷却される。そのため、空気の乾燥の度合いに応じて、乾球温度計と、湿球温度計と、の間に温度差が生じる。したがって、乾球温度計と、湿球温度計と、の温度差から、湿度を求めることが可能である。

高分子容量式湿度計は、下側電極、下側電極上に配置された感湿性高分子、及び感湿性高分子上に配置された透湿性上側電極を備える。高分子容量式湿度計において、測定空気に含まれる水分が透湿性上側電極を透過して、感湿性高分子に吸着される。これにより変化する感湿性高分子の誘電率を、上下電極間の容量変化で測定することにより、湿度が測定される。

近赤外線分光分析式湿度計は、水蒸気量が既知の空気を収容している標準セルと、標準セル内に近赤外線を照射して吸光度を測定する測定部と、を備える。近赤外線分光分析式湿度計は、測定した標準セル内の吸光度を参照値として、検量線により、外気の湿度を求める。

特開平８−２５４５８０号公報

本発明者らは、従来の湿度計は、耐熱性がなく、また、水分により光学部品や電機部品が壊れやすいという問題があることを見出した。さらに、本発明者らは、従来、測定対象の空気をセルに引き込み、湿度を測定する湿度計があるが、測定対象の空気をセルに引き込むと温度が低下し、結露が発生して光学的な散乱が生じたり、相対湿度が変化したりしてしまうという問題があることを見出した。そこで、本発明は、温度にかかわらず湿度を計測可能な湿度計及び湿度の計測方法を提供することを目的の一つとする。

本発明の態様は、（ａ）耐熱性の窓が設けられた耐熱性の検査管と、（ｂ）窓を介して、検査管内部に向けて、水で吸収される波長を少なくとも有する検査光を照射する検査光発光器と、（ｃ）窓を介して、検査管内部を透過した検査光を受光する受光器と、（ｄ）受光器が受光した検査光の強度に基づき、検査管内部の湿度を特定する湿度特定部と、を備える、湿度計であることを要旨とする。

上記の湿度計が、検査管内部を透過した検査光の強度と、検査管内部の湿度と、の関係を保存する関係記憶装置を更に備えていてもよい。湿度特定部が、受光器が受光した検査光の強度の値と、関係と、に基づき、検査管内部の湿度の値を特定してもよい。関係が、検査管内部の相対湿度が１００％である場合の検査管内部の吸光度に基づいていてもよい。湿度特定部が、検査管内部を透過する前の検査光の強度の値と、受光器が受光した検査光の強度の値と、関係と、に基づき、検査管内部の湿度の値を特定してもよい。

上記の湿度計において、湿度が相対湿度で表されてもよいし、比湿で表されてもよいし、モル分率で表されてもよい。

上記の湿度計が、受光器が受光した検査光の強度に基づき、検査管内部の乾き度を特定する乾き度特定部を更に備えていてもよい。

上記の湿度計において、検査光発光器と、受光器と、が、光導波路を介して検査管の窓に接続されていてもよい。

上記の湿度計が、窓を介して、検査管内部に向けて、検査光と比較して水に吸収されにくい波長帯域の参照光を発する参照光発光器をさらに備え、受光器が、窓を介して、検査管内部を透過した検査光及び参照光を受光し、湿度特定部が、受光器が受光した参照光の強度に基づき、受光器が受光した検査光の強度を補正してもよい。

また、本発明の態様は、（ａ）耐熱性の窓が設けられた耐熱性の検査管内部に向けて、窓を介して、水で吸収される波長を少なくとも有する検査光を照射することと、（ｂ）窓を介して、検査管内部を透過した検査管内部の検査光を受光することと、（ｃ）受光した検査光の強度に基づき、検査管内部の湿度を特定することと、を含む、湿度の計測方法であることを要旨とする。

上記の湿度の計測方法が、検査管内部を透過した検査光の強度と、検査管内部の湿度と、の関係を用意することをさらに含んでいてもよい。受光した検査光の強度の値と、関係と、に基づき、検査管内部の湿度の値を特定してもよい。関係が、検査管内部の相対湿度が１００％である場合の検査管内部の吸光度に基づいていてもよい。検査管内部を透過する前の検査光の強度の値と、受光した検査光の強度の値と、関係と、に基づき、検査管内部の湿度の値を特定してもよい。

上記の湿度の計測方法において、湿度が相対湿度で表されてもよいし、比湿で表されてもよいし、モル分率で表されてもよい。

上記の湿度の計測方法が、受光した検査光の強度に基づき、検査管内部の乾き度を特定することをさらに含んでいてもよい。

上記の湿度の計測方法において、検査光を発する検査光発光器と、検査光を受光する受光器と、が、光ファイバを介して検査管の窓に接続されていてもよい。

上記の湿度の計測方法が、窓を介して、検査管内部に向けて、検査光と比較して水に吸収されにくい波長帯域の参照光を発することをさらに含み、窓を介して、検査管内部を透過した検査光及び参照光を受光し、受光した参照光の強度に基づき、受光した検査光の強度を補正することをさらに含んでいてもよい。

本発明によれば、温度にかかわらず湿度を計測可能な湿度計及び湿度の計測方法を提供可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る湿度計の模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係る湿度計の模式図である。 本発明の第３の実施の形態に係る湿度計の模式図である。 本発明の第３の実施の形態に係る標準大気圧における水の状態変化を示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態に係る飽和蒸気と飽和液の吸光スペクトルを示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態に係る飽和蒸気と飽和液の吸光スペクトルと、乾き度の関係と、を示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態に係る飽和蒸気と飽和液の吸光スペクトルと、乾き度の関係と、を示すグラフである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る湿度計は、図１に示すように、耐熱性の窓１２１Ａ、１２１Ｂが設けられた耐熱性の検査管２１と、窓１２１Ａを介して、検査管２１内部に向けて、水で吸収される波長を少なくとも有する検査光を照射する検査光発光器１１と、窓１２１Ｂを介して、検査管２１内部を透過した検査光を受光する受光器１２と、受光器１２が受光した検査光の強度に基づき、検査管内部の湿度を特定する湿度特定部３０１と、を備える。ここで、耐熱性とは、例えば標準大気圧下において少なくとも１００℃の熱に耐えることをいう。

例えば、検査管２１内部には空気が流れる。検査管２１は、湿度測定対象の空気が流れる配管に接続され、配管内の空気の温度を検査管２１内で下げる必要はない。そのため、検査対象の空気は、温度を下げることなく、検査管２１内に導かれる。検査管２１に設けられた窓１２１Ａと、窓１２１Ｂと、は、対向している。窓１２１Ａ、１２１Ｂは、例えば耐熱ガラスからなる。窓１２１Ａ、１２１Ｂが設けられた耐熱性の検査管２１は、例えば、サイトグラスである。

検査光発光器１１としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が使用可能である。検査光が少なくとも有する水で吸収される波長とは、例えば１７００ｎｍから２２００ｎｍである。検査光は、例えば、波長領域８００ないし２５００ｎｍの近赤外光であってもよい。

検査光発光器１１には検査光を検査管２１の窓１２１Ａの外面に伝搬する光導波路３１が接続されている。検査光を発する光導波路３１の端部と、窓１２１Ａの外面の間に、コリメータレンズを配置してもよい。光導波路３１には、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ：Ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））からなるプラスチック光ファイバ、及び石英ガラスからなるガラス光ファイバ等が使用可能であるが、検査光発光器１１が発した検査光を伝搬可能であれば、これらに限定されない。

検査光発光器１１が発した、水で吸収される波長を少なくとも有する検査光は、検査管２１の内部において、空気に含まれる水蒸気によって吸収される。したがって、空気の湿度が高いと空気による検査光の吸収の程度は高くなり、空気の湿度が低いと空気による検査光の吸収の程度は低くなる傾向にある。

検査管２１の窓１２１Ｂの外面には、検査管２１の内部を通過した検査光が進入する光導波路３２が接続されている。光導波路３２の端部は、光導波路３１の端部と対向している。窓１２１Ｂの外面と、光導波路３２の端部の間に、光導波路３２に検査光を入射させるレンズを配置してもよい。光導波路３２は、検査管２１の内部の空気を透過した検査光を、受光器１２に導く。受光器１２には、フォトダイオード等の光強度検出素子が使用可能である。

ここで、検査管２１内の空気の湿度は、検査管２１内の空気の吸光度と相関する。検査管２１内の空気の吸光度は、下記（１）式で与えられるように、検査管２１内の空気を透過する前の検査光の光強度Ｉ₀に対する、検査管２１内の空気を透過した後の検査光の光強度Ｉ₁の比の対数で与えられる。
A=-ln(I₁/I₀) (1)

例えば、湿度が１００％の検査管２１内の空気を透過した後の検査光の光強度がＩ₁_₁₀₀である場合、検査管２１内の空気の湿度ｙと受光器１２の受光強度ｘとの関係は、下記（２）式で与えられる。下記（２）式で与えられる関係は、空気の相対湿度が１００％である場合の空気の吸光度に基づいている。
y/100=｛-ln(x/I₀)｝/｛-ln(I₁_₁₀₀/I₀)｝ (2)

検査管２１内の空気を透過する前の検査光の光強度Ｉ₀の値、及び検査管２１内の相対湿度が１００％の空気を透過した後の検査光の光強度Ｉ₁_₁₀₀の値は、予め定数として取得することが可能である。したがって、湿度が未知の測定対象の空気を検査管２１内に流し、受光器１２で検査管２１内の空気を透過した後の検査光の光強度ｘの値を測定すれば、上記（２）式から測定対象の空気の相対湿度ｙの値を算出可能である。

受光器１２には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００が接続されている。ＣＰＵ３００には、関係記憶装置４００が接続されている。関係記憶装置４００は、例えば、上記（２）式のような、検査管２１内の空気を透過した検査光の光強度ｘと、検査管２１内の空気の湿度ｙと、の関係を保存する。なお、検査管２１内の吸光度は、検査管２１の直径にも依存する。そのため、湿度計測時の検査管２１の直径と、関係を取得した際の検査管２１の直径とは、同じであることが好ましい。

湿度特定部３０１は、ＣＰＵ３００に含まれている。例えば、湿度特定部３０１は、受光器１２が受光した検査光の光強度の値と、上記（２）式で与えられる関係と、に基づき、検査管２１内の空気の相対湿度の値を特定する。例えば、湿度特定部３０１は、受光器１２から、検査管２１内部の空気を透過した検査光の受光強度の測定値を受信する。また、湿度特定部３０１は、関係記憶装置４００から（２）式を読み出し、（２）式に含まれる空気を透過した後の検査光の光強度の変数ｘに、受光強度の測定値を代入して、検査管２１内部の空気の相対湿度を算出する。

ＣＰＵ３００には、さらに入力装置３２１、出力装置３２２、プログラム記憶装置３２３、及び一時記憶装置３２４が接続される。入力装置３２１としては、スイッチ及びキーボード等が使用可能である。関係記憶装置４００に保存される関係式は、例えば、入力装置３２１を用いて入力される。出力装置３２２としては、光インジケータ、デジタルインジケータ、及び液晶表示装置等が使用可能である。出力装置３２２は、例えば、湿度特定部３０１が特定した検査管２１内部の空気の相対湿度の値を出力する。プログラム記憶装置３２３は、ＣＰＵ３００に接続された装置間のデータ送受信等をＣＰＵ３００に実行させるためのプログラムを保存している。一時記憶装置３２４は、ＣＰＵ３００の演算過程でのデータを一時的に保存する。

以上説明した第１の実施の形態に係る湿度計によれば、例えば、湿り蒸気及び過熱蒸気を含むような、高温の空気の湿度を測定することが可能となる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る湿度計は、図２に示すように、窓１２１Ａを介して、検査管２１内部の空気に向けて、検査光と比較して水に吸収されにくい波長帯域の参照光を発する参照光発光器１１１をさらに備える。第２の実施の形態において、受光器１２は、窓１２１Ｂを介して、検査管２１内部の空気を透過した検査光及び参照光を受光する。また、湿度特定部３０１は、受光器１２が受光した参照光の強度に基づき、受光器１２が受光した検査光の強度を補正する。

水に吸収されにくい波長帯域とは、例えば１３００ｎｍ未満である。参照光発光器１１１には、発光ダイオード等が使用可能である。

検査光発光器１１には検査光を伝搬する光導波路３０が接続されており、参照光発光器１１１には参照光を伝搬する光導波路１３０が接続されている。光導波路３０と光導波路１３０には、合波器１４が接続されている。合波器１４には、合波器１４で合波された検査光と参照光を、検査管２１の窓１２１Ａの外面に伝搬する光導波路３１が接続されている。

検査光及び参照光の一部は、検査管２１内部において、反射、散乱、及び屈折等されうる。反射、散乱、及び屈折、並びに窓１２１Ａ、１２１Ｂの汚れ等による検査光の損失は、参照光の損失と略同一である。

第２の実施の形態において、光導波路３２は、検査管２１内部の空気及び窓１２１Ｂを透過した検査光及び参照光を、受光器１２に導く。また、第２の実施の形態において、湿度特定部３０１は、例えば下記（３）式に従って、上記（１）式で与えられる検査光に対する空気の吸光度Ａから、参照光に対する空気の吸光度を引き、検査管２１の内部における反射、散乱、及び屈折等、並びに窓１２１Ａ、１２１Ｂの汚れ等による検査光の損失を補正した補正された吸光度Ａ_Cを算出する。
A_C=A-(-ln(I_ref1/I_ref0)) (3)
Ｉ_ref0は窓１２１Ａ及び空気を透過する前の参照光の光強度を表し、Ｉ_ref1は空気及び窓１２１Ａ、１２１Ｂを透過した後の参照光の光強度を表す。窓１２１Ａ及び空気を透過する前の参照光の光強度は、予め測定した値を定数として用いてもよい。

第２の実施の形態において、湿度特定部３０１は、例えば上記（２）式の右辺の分母に、空気の相対湿度が１００％のときの補正された吸光度を代入し、右辺の分子に、検査管２１内の測定対象の空気の補正された吸光度を代入して、測定対象の空気の相対湿度を算出する。

第２の実施の形態に係る湿度計のその他の構成要素は、第１の実施の形態に係る湿度計と同様である。第２の実施の形態に係る湿度計によれば、検査管２１内の空気の湿度をより正確に特定することが可能となる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る湿度計は、図３に示すように、受光器１２が受光した検査光の強度に基づき、検査管２１内部の乾き度を特定する乾き度特定部３０２をさらに備える。

検査管２１には、例えば湿り蒸気（飽和蒸気と、飽和液と、が合わさったもの）が通過しうる。図４に示すように、標準大気圧下においては、水は沸点（１００℃）に達した後、液滴としての水と、蒸気と、が混合し、共存態にある湿り蒸気となる。圧力が一定の場合、湿り蒸気は加熱及び冷却により潜熱が変化するため、飽和温度は一定となる。ここで、下記（４）式で与えられるように、湿り蒸気全量に対する、飽和蒸気の質量比を、「乾き度」という。したがって、飽和蒸気の乾き度は１となり、飽和液の乾き度は０となる。
z=m_vapor/(m_vapor+m_water) (4)
ｚは乾き度、ｍ_vaporは飽和蒸気の質量、ｍ_waterは飽和液の質量を表す。

なお、乾き度が１のとき、湿り蒸気の相対湿度は１００％となる。乾き度が１未満のとき、湿り蒸気の相対湿度は１００％より大となる。過熱蒸気の状態においては、湿り蒸気の相対湿度は１００％未満となる。

ここで、飽和蒸気の質量は、飽和蒸気の吸光度に比例する。また、飽和液の質量は、飽和液の吸光度に比例する。そのため、上記（４）式から下記（５）式が導かれる。
z=m_vapor/(m_vapor+m_water)
=a_vapor/(a_vapor+k×a_water) (5)
ａ_vaporは飽和蒸気の吸光度、ａ_waterは飽和液の吸光度、ｋは下記（６）式で与えられるモル吸光係数比を表す。
k=e_vapor/e_water (6)
ｅ_vaporは飽和蒸気の吸光係数、ｅ_waterは飽和液の吸光係数を表す。

湿り蒸気の吸光度Ａ_sは、下記（７）式で与えられるように、飽和蒸気の吸光度と、飽和液の吸光度と、の和で与えられる。
A_s=a_vapor+a_water (7)
また、湿り蒸気の吸光度は、下記（８）式で与えられるように、湿り蒸気を透過する前の光の光強度に対する、湿り蒸気を透過した後の光の光強度の比の対数で与えられる。
A_s=-ln(I_steam1/I_steam0) (8)
Ｉ_steam0は湿り蒸気を透過する前の光の光強度、Ｉ_steam1は湿り蒸気を透過した後の光の光強度を表す。

図５に示すように、飽和蒸気と飽和液の吸収スペクトルは異なり、乾き度が変化すると、飽和液の吸収スペクトルが変化する。例えば、乾き度が０から１に向かって変化するにつれて湿り蒸気における飽和液の含有量は減少するので、図６に示すように、飽和液の吸収スペクトルのピーク波長における湿り蒸気の吸光度Ａ_sも減少する。飽和液の吸収スペクトルのピークにおける波長は、１８８０ｎｍ付近である。なお、湿り蒸気においては、飽和蒸気の体積が飽和液の体積より非常に大きいため、圧力が一定であれば、飽和蒸気の吸光度は一定とみなすことができる。

湿り蒸気の乾き度は、上記（５）式、（７）式及び（８）式から導かれる下記（９）式でも与えられる。
z=1/(1-k+(k/a_vapor)×A_S) (9)
モル吸光係数比ｋは定数である。上述したように、飽和蒸気の吸光度ａ_vaporは一定圧力下では一定とみなせるため、飽和蒸気の吸光度ａ_vaporは湿り蒸気の圧力から導くことができる。そのため、湿り蒸気の吸光度Ａ_Sを測定することにより、（９）式から湿り蒸気の乾き度ｚを算出することが可能である。

第３の実施の形態において、図３に示す検査光発光器１１は、飽和溶液によって吸収される波長帯域を含む検査光を発する。検査光は、例えば、波長領域８００ないし２５００ｎｍの近赤外光である。図７に示すように、検査光は、飽和液の吸収スペクトルのピーク波長を中心波長としてもよい。当該波長領域において、飽和蒸気と飽和液の吸収スペクトルは重なりあっている。

第３の実施の形態において、図３に示す参照光発光器１１１は、図７に示すように、乾き度の全範囲において、湿り蒸気に吸収されにくい波長帯域の参照光を発する。湿り蒸気に吸収されにくい波長帯域とは、例えば１３００ｎｍ未満である。

図３に示す検査光発光器１１が発した検査光は、検査管２１の内部において、湿り蒸気に含まれる飽和液によって吸収される。上述したように、湿り蒸気に含まれる飽和液は、乾き度が０から１に近づくにつれて減少する。したがって、検査管２１内部の湿り蒸気の乾き度が０から１に近づくにつれて、湿り蒸気の吸光度は低下する傾向にある。

第３の実施の形態に係る湿度計は、検査管２１内の湿り蒸気の圧力を測定する圧力センサ１３をさらに備えていてもよい。圧力センサ１３は、ＣＰＵ３００に接続されている。ただし、圧力の情報は、検査管２１の上流や下流から得てもよい。

第３の実施の形態において、関係記憶装置４００は、例えば、上記（９）式のような、湿り蒸気の吸光度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係式をさらに保存する。

第３の実施の形態において、ＣＰＵ３００に含まれる湿度特定部３０１は、第１又は第２の実施の形態と同様に、検査管２１内部の湿度を特定する。

ＣＰＵ３００に含まれる乾き度特定部３０２は、受光器１２から、検査管２１の内部の湿り蒸気を透過した検査光及び参照光の受光強度の測定値を受信する。また、乾き度特定部３０２は、圧力センサ１３から、検査管２１内の湿り蒸気の圧力の測定値を受信する。

乾き度特定部３０２は、受光器１２が受光した検査光の強度Ｉ_steam1に基づき、例えば上記（８）式に従って、検査管２１内の湿り蒸気の吸光度Ａ_Sを特定する。なお、湿り蒸気を透過する前の検査光の光強度Ｉ_steam0は、予め測定した値を定数として用いてもよい。

さらに、乾き度特定部３０２は、例えば下記（１０）式に従って、検査光の吸光度から参照光の吸光度を引き、検査管２１内部における反射、散乱、及び屈折等、並びに窓１２１Ａ、１２１Ｂの汚れ等による検査光の損失を補正した補正された吸光度Ａ_SCを算出する。
A_SC=A_S-(-ln(I_ref1/I_ref0) (10)
Ｉ_ref0は湿り蒸気を透過する前の参照光の光強度を表し、Ｉ_ref1は湿り蒸気を透過した後の参照光の光強度を表す。湿り蒸気を透過する前の参照光の光強度は、予め測定した値を定数として用いてもよい。

また、乾き度特定部３０２は、圧力センサ１３から受信した検査管２１内の湿り蒸気の圧力の測定値に基づき、圧力に依存する飽和蒸気の吸光度ａ_vaporを算出する。さらに、乾き度特定部３０２は、例えば上記（９）式に、検査管２１の内部における湿り蒸気の補正された吸光度Ａ_SCの値と、飽和蒸気の吸光度ａ_vaporの値と、を代入し、検査管２１内の湿り蒸気の乾き度ｚを算出する。ただし、圧力が一定であれば、飽和蒸気の吸光度ａ_vaporは一定であるとみなせるため、検査管２１内の圧力が一定であれば、飽和蒸気の吸光度ａ_vaporに定数を用いてもよい。この場合、第３の実施の形態に係る湿度計は、圧力センサ１３を備えていなくてもよい。

第３の実施の形態において、出力装置３２２は、乾き度特定部３０２が特定した検査管２１内部の湿り蒸気の乾き度の値をさらに出力する。

第３の実施の形態に係る湿度計のその他の構成要素は、第２の実施の形態に係る湿度計と同様である。以上説明した第３の実施の形態に係る湿度計によれば、検査管２１内部の湿度のみならず、乾き度の測定も可能となる。

（その他の実施の形態）
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、湿度計が計測する湿度は比湿で表されてもよいし、モル分率で表されてもよい。また、受光器による受光強度と、湿度と、の関係は、従来の湿度計測方法で空気の湿度を計測し、あわせて空気を透過した検査光の強度を測定することによって、予め取得してもよい。従来、種々の湿度計測方法があるが、関係を取得する際には、それらのいずれかを単独で用いても、組み合わせて用いてもよい。なお、受光器による受光強度と、湿度と、の関係は、表として保存されてもよい。

さらに、第３の実施の形態において、受光器による受光強度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係は、ボイラ等で湿り蒸気を加熱しながら、従来の乾き度測定方法で湿り蒸気の乾き度を測定し、あわせて湿り蒸気を透過した検査光の強度を測定することによって、予め取得してもよい。従来、種々の乾き度測定方法があるが、関係を取得する際には、それらのいずれかを単独で用いても、組み合わせて用いてもよい。なお、受光器による受光強度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係は、表として保存されてもよい。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。

本発明の実施の形態に係る湿度計は、以下に限定されないが、高温環境下における湿度計測、庫内に蒸気を供給する機能を有する調理用オーブンや加熱設備における湿度計測、乾燥炉内の湿度計測、減圧弁による潜熱増加効果の可視化、最適ボイラ効率を得るための乾き度計測、水蒸気タービンの湿り損失計測、熱効果器の最適乾き度制御、製麺蒸し工程等の食品製造工程の制御、及び化学工程の制御等に利用可能である。

１１ 検査光発光器
１２ 受光器
１３ 圧力センサ
１４ 合波器
２１ 検査管
３０、３１、３２、１３０ 光導波路
１１１ 参照光発光器
１２１Ａ、１２１Ｂ 窓
３００ 中央演算処理装置
３０１ 湿度特定部
３０２ 乾き度特定部
３２１ 入力装置
３２２ 出力装置
３２３ プログラム記憶装置
３２４ 一時記憶装置
４００ 関係記憶装置

Claims (22)

1. 耐熱性の窓が設けられた耐熱性の検査管と、
   前記窓を介して、前記検査管内部に向けて、水で吸収される波長を少なくとも有する検査光を照射する検査光発光器と、
   前記窓を介して、前記検査管内部を透過した前記検査光を受光する受光器と、
   前記受光器が受光した前記検査光の強度に基づき、前記検査管内部の湿度を特定する湿度特定部と、
   を備える、湿度計。
2. 前記検査管内部を透過した検査光の強度と、前記検査管内部の湿度と、の関係を保存する関係記憶装置を更に備える、請求項１に記載の湿度計。
3. 前記湿度特定部が、前記受光器が受光した検査光の強度の値と、前記関係と、に基づき、前記検査管内部の湿度の値を特定する、請求項２に記載の湿度計。
4. 前記湿度が相対湿度で表される、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の湿度計。
5. 前記湿度が比湿で表される、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の湿度計。
6. 前記湿度がモル分率で表される、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の湿度計。
7. 前記関係が、前記検査管内部の相対湿度が１００％である場合の前記検査管内部の吸光度に基づく、請求項２に記載の湿度計。
8. 前記湿度特定部が、前記検査管内部を透過する前の前記検査光の強度の値と、前記受光器が受光した検査光の強度の値と、前記関係と、に基づき、前記検査管内部の湿度の値を特定する、請求項７に記載の湿度計。
9. 前記受光器が受光した前記検査光の強度に基づき、前記検査管内部の乾き度を特定する乾き度特定部を更に備える、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の湿度計。
10. 前記検査光発光器と、前記受光器と、が、光導波路を介して前記検査管の窓に接続されている、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の湿度計。
11. 前記窓を介して、前記検査管内部に向けて、前記検査光と比較して水に吸収されにくい波長帯域の参照光を発する参照光発光器を更に備え、
    前記受光器が、前記窓を介して、前記検査管内部を透過した前記検査光及び前記参照光を受光し、
    前記湿度特定部が、前記受光器が受光した前記参照光の強度に基づき、前記受光器が受光した前記検査光の強度を補正する、
    請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の湿度計。
12. 耐熱性の窓が設けられた耐熱性の検査管内部に向けて、前記窓を介して、水で吸収される波長を少なくとも有する検査光を照射することと、
    前記窓を介して、前記検査管内部を透過した前記検査光を受光することと、
    前記受光した検査光の強度に基づき、前記検査管内部の湿度を特定することと、
    を含む、湿度の計測方法。
13. 前記検査管内部を透過した検査光の強度と、前記検査管内部の湿度と、の関係を用意することを更に含む、請求項１２に記載の湿度の計測方法。
14. 前記受光した検査光の強度の値と、前記関係と、に基づき、前記検査管内部の湿度の値を特定する、請求項１３に記載の湿度の計測方法。
15. 前記湿度が相対湿度で表される、請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の湿度の計測方法。
16. 前記湿度が比湿で表される、請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の湿度の計測方法。
17. 前記湿度がモル分率で表される、請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の湿度の計測方法。
18. 前記関係が、前記検査管内部の相対湿度が１００％である場合の前記検査管内部の吸光度に基づく、請求項１３に記載の湿度の計測方法。
19. 前記検査管内部を透過する前の前記検査光の強度の値と、前記受光した検査光の強度の値と、前記関係と、に基づき、前記検査管内部の湿度の値を特定する、請求項１８に記載の湿度の計測方法。
20. 前記受光した前記検査光の強度に基づき、前記検査管内部の乾き度を特定することを更に含む、請求項１２ないし１９のいずれか１項に記載の湿度の計測方法。
21. 前記検査光を発する検査光発光器と、前記検査光を受光する受光器と、が、光導波路を介して前記検査管の窓に接続されている、請求項１２ないし２０のいずれか１項に記載の湿度の計測方法。
22. 前記窓を介して、前記検査管内部に向けて、前記検査光と比較して水に吸収されにくい波長帯域の参照光を発することを更に含み、
    前記窓を介して、前記検査管内部を透過した前記検査光及び前記参照光を受光し、
    前記受光した前記参照光の強度に基づき、前記受光した前記検査光の強度を補正することを更に含む、
    請求項１２ないし２１のいずれか１項に記載の湿度の計測方法。