JP2019132445A - Humidity generation device - Google Patents

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Abstract

To provide a humidity generation device capable of maintaining reliability for a relatively long period while generating target humidity with relatively high accuracy in a relatively wide temperature zone.SOLUTION: A humidity generation device 100 includes: a water removal section 3; a steam flow rate measurement section 5; a first flow rate measurement section 23; a first output switching section 31; and a calibration unit U2 for calibrating the steam flow rate measurement section 5. The water removal section 3 heats saturated wet steam, generates superheated steam, and removes moisture containing in the saturated wet steam. The steam flow rate measurement section 5 measures flow rate of the superheated steam. The first flow rate measurement section 23 measures flow rate of first air. The first output switching section 31 outputs only the superheated steam passing the steam flow rate measurement section 5 or mixes the superheated steam passing the steam flow rate measurement section 5 and the first air passing the first flow rate measurement section 23, and outputs mixed air that the superheated steam and the first air are mixed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、湿度発生装置に関する。   The present invention relates to a humidity generator.

特許文献1に記載された湿度発生装置は分流法を採用している。すなわち、湿度発生装置では、乾燥空気が2つの流路に分けられる。一方の乾燥空気は、所定温度に制御された水を収容した飽和槽に導かれる。その結果、乾燥空気は、水中でバブリングされ、あるいは、水表面と接触され、飽和空気となって目標湿度発生槽へ導かれる。加えて、他方の乾燥空気は、直接、目標湿度発生槽へ導かれる。その結果、乾燥空気と飽和空気とが混合されて目標湿度発生槽内へ導入されることで、目標湿度を実現できる。   The humidity generator described in Patent Document 1 employs a shunt method. That is, in the humidity generator, dry air is divided into two flow paths. One dry air is led to a saturation tank containing water controlled to a predetermined temperature. As a result, the dry air is bubbled in water or brought into contact with the water surface to become saturated air and led to the target humidity generation tank. In addition, the other dry air is directly led to the target humidity generation tank. As a result, dry air and saturated air are mixed and introduced into the target humidity generation tank, so that the target humidity can be realized.

目標湿度発生槽で実現される相対湿度Hは、H=100γ・Pt/(Ps−(1−γ)es)で表される。「γ」は分流比、「Pt」は目標湿度発生槽の気体の全圧、「Ps」は飽和槽の気体の全圧、「es」は飽和槽の気体における飽和水蒸気圧を示す。分流比γは、乾燥空気の分流後の各流量を流量計で測定して得た値の比で求められる。   The relative humidity H realized in the target humidity generation tank is represented by H = 100γ · Pt / (Ps− (1−γ) es). “Γ” indicates a diversion ratio, “Pt” indicates the total pressure of the gas in the target humidity generation tank, “Ps” indicates the total pressure of the gas in the saturation tank, and “es” indicates the saturated water vapor pressure in the gas in the saturation tank. The diversion ratio γ is obtained by a ratio of values obtained by measuring each flow rate after the diversion of the dry air with a flow meter.

特開平5−71776号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-71776

しかしながら、特許文献1に記載された湿度発生装置では、飽和槽を使用している。従って、空気を含まない過熱水蒸気に近い状態の高湿度気体を得るためには、飽和槽での供給熱量が大きくなったり、飽和槽の結露防止用の温度管理のために装置全体が大型化したり、飽和槽からの気泡の量が増加すると流量が不安定になったりする可能性がある。その結果、湿度発生装置は、高い露点温度(例えば、大気圧において露点温度95℃以上100℃以下)において高い精度の目標湿度を発生する装置として必ずしも適していない。すなわち、比較的広い温度帯において比較的高い精度で目標湿度を発生することが困難な可能性がある。比較的広い温度帯は、例えば、大気圧において露点温度25℃(室温相当)以上露点温度100℃以下の温度帯である。   However, the humidity generator described in Patent Document 1 uses a saturation tank. Therefore, in order to obtain a high-humidity gas in a state close to superheated steam that does not contain air, the amount of heat supplied to the saturation tank increases, or the entire apparatus increases in size for temperature control for preventing condensation in the saturation tank. If the amount of bubbles from the saturation tank increases, the flow rate may become unstable. As a result, the humidity generator is not necessarily suitable as a device that generates highly accurate target humidity at a high dew point temperature (for example, a dew point temperature of 95 ° C. or higher and 100 ° C. or lower at atmospheric pressure). That is, it may be difficult to generate the target humidity with relatively high accuracy in a relatively wide temperature range. The relatively wide temperature zone is, for example, a temperature zone having a dew point temperature of 25 ° C. (equivalent to room temperature) or higher and a dew point temperature of 100 ° C. or lower at atmospheric pressure.

加えて、比較的高い温度において比較的高い湿度を発生すると、比較的長期間の使用により、湿度発生装置の精度が低下する可能性がある。すなわち、湿度発生装置の信頼性を比較的長期間にわたって維持できない可能性がある。   In addition, when a relatively high humidity is generated at a relatively high temperature, there is a possibility that the accuracy of the humidity generator is lowered due to a relatively long period of use. That is, there is a possibility that the reliability of the humidity generator cannot be maintained for a relatively long period of time.

本発明の目的は、比較的広い温度帯において比較的高い精度で目標湿度を発生しつつ、比較的長期間にわたって信頼性を維持できる湿度発生装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a humidity generator that can maintain the reliability for a relatively long period of time while generating the target humidity with a relatively high accuracy in a relatively wide temperature range.

本発明の一局面によれば、湿度発生装置は、水除去部と、蒸気流量測定部と、第1流量測定部と、第1出力切替部と、蒸気流量測定部を校正するための校正部とを備える。水除去部は、飽和湿り蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成し、飽和湿り蒸気に含まれる水分を除去する。蒸気流量測定部は、過熱水蒸気の流量を測定する。第1流量測定部は、第1空気の流量を測定する。第1出力切替部は、前記蒸気流量測定部を通過した前記過熱水蒸気だけを出力するか、又は、前記蒸気流量測定部を通過した前記過熱水蒸気と、前記第1流量測定部を通過した前記第1空気とを混合して、前記過熱水蒸気と前記第1空気とが混合した混合空気を出力する。前記校正部は、凝縮部と、測定部とを含む。凝縮部は、前記第1出力切替部の出力した前記過熱水蒸気を凝縮させて、前記過熱水蒸気を水に戻す。測定部は、前記過熱水蒸気の凝縮によって得られた前記水の重量又は体積を測定する。   According to one aspect of the present invention, the humidity generator includes a water removing unit, a steam flow rate measuring unit, a first flow rate measuring unit, a first output switching unit, and a calibration unit for calibrating the steam flow rate measuring unit. With. The water removal unit heats the saturated wet steam to generate superheated steam, and removes water contained in the saturated wet steam. The steam flow rate measuring unit measures the flow rate of superheated steam. The first flow rate measuring unit measures the flow rate of the first air. The first output switching unit outputs only the superheated steam that has passed through the steam flow rate measurement unit, or the superheated steam that has passed through the steam flow rate measurement unit and the first flow rate measurement unit that has passed through the first flow rate measurement unit. 1 air is mixed, and mixed air in which the superheated steam and the first air are mixed is output. The calibration unit includes a condensing unit and a measuring unit. The condensing unit condenses the superheated steam output from the first output switching unit, and returns the superheated steam to water. The measurement unit measures the weight or volume of the water obtained by condensation of the superheated steam.

本発明の湿度発生装置は、第1温度制御部をさらに備えることが好ましい。第1温度制御部は、前記第1流量測定部を通過した前記第1空気を加熱することが好ましい。前記第1出力切替部は、前記蒸気流量測定部を通過した前記過熱水蒸気だけを出力するか、又は、前記蒸気流量測定部を通過した前記過熱水蒸気と、加熱された前記第1空気とを混合して、前記混合空気を出力することが好ましい。   It is preferable that the humidity generator of the present invention further includes a first temperature control unit. The first temperature control unit preferably heats the first air that has passed through the first flow rate measurement unit. The first output switching unit outputs only the superheated steam that has passed through the steam flow rate measuring unit, or mixes the superheated steam that has passed through the steam flow rate measuring unit and the heated first air. And it is preferable to output the said mixed air.

本発明の湿度発生装置において、前記凝縮部は、前記第1出力切替部の出力した前記混合空気に含まれる水蒸気を凝縮させて、前記水蒸気を水に戻すことが好ましい。前記校正部は、気水分離部と、第2流量測定部とをさらに含むことが好ましい。気水分離部は、前記混合空気に含まれる水分を前記混合空気から分離することが好ましい。第2流量測定部は、前記水蒸気の凝縮後かつ前記水分の分離後の前記混合空気である第2空気の流量を測定することが好ましい。前記測定部は、前記水蒸気の凝縮によって得られた前記水と前記混合空気から分離された前記水分との重量又は体積を測定することが好ましい。   In the humidity generator according to the aspect of the invention, it is preferable that the condensing unit condenses water vapor contained in the mixed air output from the first output switching unit to return the water vapor to water. It is preferable that the calibration unit further includes a steam / water separation unit and a second flow rate measurement unit. The steam-water separation unit preferably separates moisture contained in the mixed air from the mixed air. The second flow rate measuring unit preferably measures the flow rate of the second air that is the mixed air after the condensation of the water vapor and after the separation of the water. It is preferable that the measurement unit measures the weight or volume of the water obtained by condensation of the water vapor and the water separated from the mixed air.

本発明の湿度発生装置において、前記凝縮部は、前記第1出力切替部の出力した前記混合空気に含まれる水蒸気を凝縮させて、前記水蒸気を水に戻すことが好ましい。前記校正部は、気水分離部と、第2温度制御部と、湿度測定部と、温度測定部と、第2流量測定部とをさらに含むことが好ましい。気水分離部は、前記混合空気に含まれる水分を前記混合空気から分離することが好ましい。第2温度制御部は、前記水蒸気の凝縮後かつ前記水分の分離後の前記混合空気である第2空気を加熱することが好ましい。湿度測定部は、加熱された前記第2空気の湿度を測定することが好ましい。温度測定部は、加熱された前記第2空気の温度を測定することが好ましい。第2流量測定部は、加熱された前記第2空気の流量を測定することが好ましい。前記測定部は、前記水蒸気の凝縮によって得られた前記水と前記混合空気から分離された前記水分との重量又は体積を測定することが好ましい。   In the humidity generator according to the aspect of the invention, it is preferable that the condensing unit condenses water vapor contained in the mixed air output from the first output switching unit to return the water vapor to water. It is preferable that the calibration unit further includes an air / water separation unit, a second temperature control unit, a humidity measurement unit, a temperature measurement unit, and a second flow rate measurement unit. The steam-water separation unit preferably separates moisture contained in the mixed air from the mixed air. The second temperature controller preferably heats the second air, which is the mixed air after the condensation of the water vapor and after the separation of the water. The humidity measuring unit preferably measures the humidity of the heated second air. The temperature measuring unit preferably measures the temperature of the heated second air. The second flow rate measuring unit preferably measures the flow rate of the heated second air. It is preferable that the measurement unit measures the weight or volume of the water obtained by condensation of the water vapor and the water separated from the mixed air.

本発明の湿度発生装置は、流量測定部をさらに備えることが好ましい。流量測定部は、前記第1出力切替部の出力した前記過熱水蒸気又は前記混合空気の流量を測定することが好ましい。   The humidity generator of the present invention preferably further includes a flow rate measuring unit. The flow rate measuring unit preferably measures the flow rate of the superheated steam or the mixed air output from the first output switching unit.

本発明の湿度発生装置において、前記水除去部は、気水分離部と、加熱部とを含むことが好ましい。気水分離部は、前記飽和湿り蒸気に含まれる水分を前記飽和湿り蒸気から分離することが好ましい。加熱部は、前記水分の分離後の前記飽和湿り蒸気を加熱して、前記過熱水蒸気を生成することが好ましい。   In the humidity generator of the present invention, it is preferable that the water removal unit includes a steam / water separation unit and a heating unit. The steam-water separator preferably separates moisture contained in the saturated wet steam from the saturated wet steam. The heating unit preferably heats the saturated wet steam after the separation of the water to generate the superheated steam.

本発明の湿度発生装置は、チャンバーと、第2出力切替部とをさらに備えることが好ましい。第2出力切替部は、前記第1出力切替部の出力した気体を、前記チャンバーに向けて出力するか、又は、前記校正部に向けて出力することが好ましい。前記第1出力切替部の出力した前記気体は、前記過熱水蒸気又は前記混合空気であることが好ましい。前記チャンバーは、前記第1出力切替部及び前記第2出力切替部の出力した前記気体を収容することが好ましい。   The humidity generator of the present invention preferably further includes a chamber and a second output switching unit. The second output switching unit preferably outputs the gas output from the first output switching unit toward the chamber or outputs toward the calibration unit. The gas output from the first output switching unit is preferably the superheated steam or the mixed air. Preferably, the chamber contains the gas output from the first output switching unit and the second output switching unit.

本発明によれば、比較的広い温度帯において比較的高い精度で目標湿度を発生しつつ、比較的長期間にわたって信頼性を維持できる湿度発生装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a humidity generator that can maintain the reliability for a relatively long period of time while generating the target humidity with a relatively high accuracy in a relatively wide temperature range.

本発明の実施形態1に係る湿度発生システムを示す図である。It is a figure which shows the humidity generation system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施形態1に係る湿度発生システムで発生し得る過熱水蒸気及び高温高湿度の湿潤空気の利用チャートを示す図である。It is a figure which shows the utilization chart of the humid air which can generate | occur | produce with the humidity generation system which concerns on Embodiment 1, and the humid air of high temperature high humidity. 実施形態1に係る湿度発生システムの校正ユニットを示す図である。It is a figure which shows the calibration unit of the humidity generation system which concerns on Embodiment 1. FIG. 本発明の実施形態2に係る湿度発生システムの校正ユニットを示す図である。It is a figure which shows the calibration unit of the humidity generation system which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3に係る湿度発生システムの校正ユニットを示す図である。It is a figure which shows the calibration unit of the humidity generation system which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4に係る湿度発生システムを示す図である。It is a figure which shows the humidity generation system which concerns on Embodiment 4 of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is not repeated.

(実施形態1)
図1〜図3を参照して、本発明の実施形態1に係る湿度発生システム500を説明する。図1は、実施形態1に係る湿度発生システム500を示す図である。
(Embodiment 1)
With reference to FIGS. 1-3, the humidity generation system 500 which concerns on Embodiment 1 of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a diagram illustrating a humidity generation system 500 according to the first embodiment.

図1に示すように、湿度発生システム500は、湿度発生装置100と、ボイラー200と、空気供給装置300とを備える。ボイラー200は、水を加熱して飽和湿り蒸気を生成し、飽和湿り蒸気を湿度発生装置100に供給する。飽和湿り蒸気とは、水分(例えば、微小な水滴)を含む飽和蒸気のことである。飽和蒸気とは、沸点温度(例えば、大気圧において100℃)の水蒸気のことである。沸点温度は水の沸点温度を示す。沸点温度は気圧に応じて変化する。なお、水分を含まない飽和蒸気は、飽和乾き蒸気である。   As shown in FIG. 1, the humidity generation system 500 includes a humidity generation device 100, a boiler 200, and an air supply device 300. The boiler 200 generates saturated wet steam by heating water, and supplies the saturated wet steam to the humidity generator 100. Saturated wet steam is saturated steam containing moisture (for example, minute water droplets). Saturated steam is water vapor having a boiling point temperature (for example, 100 ° C. at atmospheric pressure). The boiling point temperature indicates the boiling point temperature of water. The boiling point temperature varies depending on the atmospheric pressure. The saturated steam that does not contain moisture is saturated dry steam.

空気供給装置300は、湿度発生システム500の設置された室内の空気を湿度発生装置100に供給する。空気供給装置300は、例えば、コンプレッサーである。湿度発生装置100は、飽和湿り蒸気から生成した過熱水蒸気と空気とを混合して、目標湿度を有する混合空気を発生する。   The air supply device 300 supplies air in the room where the humidity generation system 500 is installed to the humidity generation device 100. The air supply device 300 is, for example, a compressor. The humidity generator 100 mixes superheated steam generated from saturated wet steam and air to generate mixed air having target humidity.

本明細書では、特に明示しない限り、混合空気は湿潤空気である。湿潤空気とは、空気と水蒸気とが混合した気体のことである。そして、水蒸気の割合に関係なく、空気と水蒸気とが混合した気体は、湿潤空気である。従って、水蒸気を含む空気に限らず、空気を含む水蒸気もまた、湿潤空気である。また、目標湿度を有する混合空気を発生することは、目標湿度を発生することに相当する。「目標湿度」は、例えば、露点温度、絶対湿度、相対湿度、又は水蒸気モル分率によって表される。   In this specification, unless otherwise specified, the mixed air is humid air. Humid air is a gas in which air and water vapor are mixed. And the gas which air and water vapor mixed irrespective of the ratio of water vapor is moist air. Therefore, not only air containing water vapor but also water vapor containing air is moist air. Moreover, generating the mixed air having the target humidity is equivalent to generating the target humidity. “Target humidity” is represented by, for example, dew point temperature, absolute humidity, relative humidity, or water vapor mole fraction.

なお、空気供給装置300が供給する空気は、湿潤空気又は乾き空気である。そこで、空気供給装置300が供給する空気を「第1空気AR1」と記載し、湿度発生装置100の発生する混合空気である湿潤空気と区別する。なお、乾き空気とは、水蒸気を含まない空気のことである。   Note that the air supplied by the air supply device 300 is wet air or dry air. Therefore, the air supplied by the air supply device 300 is described as “first air AR1” and is distinguished from the humid air that is the mixed air generated by the humidity generator 100. Dry air is air that does not contain water vapor.

湿度発生装置100は、湿度発生ユニットU1と、校正ユニットU2と、制御ユニットU3とを備える。湿度発生ユニットU1は、過熱水蒸気と第1空気AR1とを混合した混合空気、又は、過熱水蒸気を発生する。過熱水蒸気とは、水の沸点温度よりも高い温度の水蒸気のことである。過熱水蒸気は空気を含まない。   The humidity generator 100 includes a humidity generation unit U1, a calibration unit U2, and a control unit U3. The humidity generation unit U1 generates mixed air obtained by mixing superheated steam and the first air AR1, or superheated steam. Superheated steam is steam at a temperature higher than the boiling point of water. Superheated steam does not contain air.

湿度発生ユニットU1は、蒸気流量調節部F1と、蒸気処理部1と、空気流量調節部F2と、空気処理部21と、第1出力切替部31と、第2出力切替部41と、温度調節部51と、チャンバー53と、圧力測定部55と、温度測定部57と、圧力調節部59と、ファン61とを含む。   The humidity generation unit U1 includes a steam flow rate adjusting unit F1, a steam processing unit 1, an air flow rate adjusting unit F2, an air processing unit 21, a first output switching unit 31, a second output switching unit 41, and a temperature control. A unit 51, a chamber 53, a pressure measurement unit 55, a temperature measurement unit 57, a pressure adjustment unit 59, and a fan 61 are included.

蒸気流量調節部F1は、ボイラー200の供給した飽和湿り蒸気の流量を調節して、蒸気処理部1に供給する。蒸気流量調節部F1はバルブVB1を含む。蒸気流量調節部F1は、バルブVB1を開く程度又は閉じる程度によって、飽和湿り蒸気の流量を調節する。   The steam flow rate adjusting unit F1 adjusts the flow rate of the saturated wet steam supplied from the boiler 200 and supplies it to the steam processing unit 1. The steam flow rate adjusting unit F1 includes a valve VB1. The steam flow rate adjusting unit F1 adjusts the flow rate of the saturated wet steam according to the degree to which the valve VB1 is opened or closed.

蒸気処理部1は、蒸気流量調節部F1を介してボイラー200の供給した飽和湿り蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成し、飽和湿り蒸気に含まれる水分(例えば、微小な水滴)を除去するとともに、過熱水蒸気の流量を測定する。本明細書において、「水分」は、液体である水を示す。   The steam processing unit 1 heats the saturated wet steam supplied from the boiler 200 via the steam flow rate adjusting unit F1 to generate superheated steam, and removes moisture (for example, minute water droplets) contained in the saturated wet steam. Measure the flow rate of superheated steam. In the present specification, “moisture” refers to water that is a liquid.

具体的には、蒸気処理部1は、水除去部3と、蒸気流量測定部5とを含む。蒸気流量測定部5は、水除去部3の下流側に配置される。水除去部3は、ボイラー200の供給した飽和湿り蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成し、飽和湿り蒸気に含まれる水分を除去する。水除去部3は、気水分離部7と、加熱部9とを含む。   Specifically, the steam processing unit 1 includes a water removing unit 3 and a steam flow rate measuring unit 5. The steam flow rate measuring unit 5 is disposed on the downstream side of the water removing unit 3. The water removing unit 3 heats the saturated wet steam supplied from the boiler 200 to generate superheated steam, and removes water contained in the saturated wet steam. The water removal unit 3 includes a steam / water separation unit 7 and a heating unit 9.

気水分離部7は、飽和湿り蒸気に含まれる水分を飽和湿り蒸気から分離する。例えば、気水分離部7は、遠心力又は重力を利用して、飽和湿り蒸気から水分を分離する。加熱部9は、気水分離部7による水分の分離後の飽和湿り蒸気を水の沸点温度よりも高い温度(例えば、大気圧において150℃)に加熱して、過熱水蒸気を生成する。従って、飽和湿り蒸気から、気水分離部7によって分離できなかった水分が蒸発する。加熱部9は、例えば、ヒーターである。   The steam / water separator 7 separates moisture contained in the saturated wet steam from the saturated wet steam. For example, the steam separator 7 separates moisture from saturated wet steam using centrifugal force or gravity. The heating unit 9 heats the saturated wet steam after the moisture separation by the steam separator 7 to a temperature higher than the boiling point temperature of water (for example, 150 ° C. at atmospheric pressure) to generate superheated steam. Therefore, the moisture that could not be separated by the steam / water separator 7 evaporates from the saturated wet steam. The heating unit 9 is, for example, a heater.

実施形態1によれば、水除去部3が気水分離部7だけを有する場合又は水除去部3が加熱部9だけを有する場合と比較して、短時間で飽和湿り蒸気に含まれる水分を除去できる。また、加熱部9による加熱の前に気水分離を行うため、加熱部9に供給する電力を小さくできるとともに、加熱部9の容量(例えば、ヒーター容量)を小さくできる。   According to the first embodiment, when the water removing unit 3 has only the steam-water separating unit 7 or when the water removing unit 3 has only the heating unit 9, the moisture contained in the saturated wet steam is reduced in a short time. Can be removed. Further, since the steam and water are separated before the heating by the heating unit 9, the power supplied to the heating unit 9 can be reduced and the capacity of the heating unit 9 (for example, the heater capacity) can be reduced.

また、加熱部9が飽和湿り蒸気を水の沸点温度よりも高い温度に加熱するため、飽和湿り蒸気は過熱水蒸気になる。従って、実施形態1によれば、加熱部9によって容易に過熱水蒸気を生成できる。   Moreover, since the heating unit 9 heats the saturated wet steam to a temperature higher than the boiling point temperature of water, the saturated wet steam becomes superheated steam. Therefore, according to Embodiment 1, superheated steam can be easily generated by the heating unit 9.

なお、バルブVB1に代えて、又は、バルブVB1に加えて、気水分離部7と加熱部9との間にバルブを配置してもよい。そして、バルブを開く程度又は閉じる程度によって、飽和湿り蒸気の流量を調節する。   Instead of the valve VB1 or in addition to the valve VB1, a valve may be disposed between the steam / water separation unit 7 and the heating unit 9. Then, the flow rate of the saturated wet steam is adjusted according to the degree of opening or closing of the valve.

蒸気流量測定部5は、加熱部9によって生成された過熱水蒸気の流量を測定する。過熱水蒸気は水分を含まないため、蒸気流量測定部5は高精度で流量を測定できる。蒸気流量測定部5は、例えば、体積流量又は質量流量を測定する流量計である。本明細書において、「流量」は、単位時間当たりに移動する物質の量を示す。「物質の量」は、例えば、物質の体積、質量、又はモル量である。「体積流量」は、単位時間当たりに移動する物質の体積を示す。「質量流量」は、単位時間当たりに移動する物質の質量を示す。「モル流量」は、単位時間当たりに移動する物質のモル量を示す。   The steam flow rate measuring unit 5 measures the flow rate of superheated steam generated by the heating unit 9. Since the superheated steam does not contain moisture, the steam flow rate measuring unit 5 can measure the flow rate with high accuracy. The steam flow rate measuring unit 5 is, for example, a flow meter that measures a volume flow rate or a mass flow rate. In this specification, “flow rate” indicates the amount of a substance that moves per unit time. “Amount of substance” is, for example, the volume, mass, or molar quantity of a substance. “Volume flow rate” indicates the volume of a substance that moves per unit time. “Mass flow rate” indicates the mass of a substance that moves per unit time. “Molar flow rate” indicates the molar amount of a substance that moves per unit time.

実施形態1では、蒸気流量測定部5はオリフィス流量計である。従って、蒸気流量測定部5は、比較的小流量の過熱水蒸気の流量を測定できる。具体的には、蒸気流量測定部5は、差圧式流量計であり、オリフィス(不図示)と、圧力測定部11と、温度測定部13と、差圧測定部15とを含む。圧力測定部11は、過熱水蒸気の1次側圧力P1を測定する。圧力測定部11は、例えば、圧力計である。温度測定部13は、オリフィス上流側に取り付けられて、過熱水蒸気の温度T1を測定する。温度測定部13は、例えば、温度センサー(例えば、熱電対)である。差圧測定部15は、オリフィスの絞り部前後の過熱水蒸気の差圧を測定する。差圧測定部15は、例えば、圧力センサーである。   In the first embodiment, the steam flow rate measuring unit 5 is an orifice flow meter. Therefore, the steam flow rate measuring unit 5 can measure the flow rate of the superheated steam having a relatively small flow rate. Specifically, the steam flow rate measurement unit 5 is a differential pressure type flow meter, and includes an orifice (not shown), a pressure measurement unit 11, a temperature measurement unit 13, and a differential pressure measurement unit 15. The pressure measuring unit 11 measures the primary pressure P1 of superheated steam. The pressure measuring unit 11 is, for example, a pressure gauge. The temperature measurement unit 13 is attached to the upstream side of the orifice and measures the temperature T1 of the superheated steam. The temperature measurement unit 13 is, for example, a temperature sensor (for example, a thermocouple). The differential pressure measurement unit 15 measures the differential pressure of superheated steam before and after the throttle portion of the orifice. The differential pressure measurement unit 15 is, for example, a pressure sensor.

圧力測定部11の測定した1次側圧力P1の値、温度測定部13の測定した温度T1の値、及び差圧測定部15の測定した差圧ΔPの値は、制御ユニットU3に出力される。制御ユニットU3は、1次側圧力P1、温度T1、及び差圧ΔPを使用して、式(1)に基づいて、過熱水蒸気のモル流量nsteam(mol/s)を算出する。 The value of the primary pressure P1 measured by the pressure measuring unit 11, the value of the temperature T1 measured by the temperature measuring unit 13, and the value of the differential pressure ΔP measured by the differential pressure measuring unit 15 are output to the control unit U3. . The control unit U3 calculates the molar flow rate n steam (mol / s) of the superheated steam based on the formula (1) using the primary side pressure P1, the temperature T1, and the differential pressure ΔP.

Figure 2019132445
…(1)
Figure 2019132445
... (1)

式(1)において、「C」は流量計数、「ε」は過熱水蒸気の膨張補正係数、「A」は絞り部の断面積(m2)、「ΔP」は絞り部前後の差圧(Pa)、「ρsteam」は絞り部上流側測定断面における過熱水蒸気の密度(kg/m3)、「MH2O」は水のモル質量(kg/mol)を示す。ここで、流量係数Cはレイノルズ数がある値以上の範囲では一定である。加えて、膨張補正係数εはΔP/P1の1次式で表され、実験によって求められる。そこで、実施形態1では、流量係数Cと膨張補正係数εとの積を流出係数Ksteamとして、実験によって求めている。密度ρsteamは、温度T1と1次側圧力P1とに基づいて算出される。 In Expression (1), “C” is a flow rate count, “ε” is an expansion correction coefficient of superheated steam, “A” is a cross-sectional area (m 2 ) of the throttle portion, and “ΔP” is a differential pressure (Pa ), “Ρ steam ” indicates the density (kg / m 3 ) of superheated steam in the measurement section upstream of the throttle, and “M H2O ” indicates the molar mass of water (kg / mol). Here, the flow coefficient C is constant in a range where the Reynolds number is a certain value or more. In addition, the expansion correction coefficient ε is expressed by a linear expression of ΔP / P1, and is obtained by experiments. Therefore, in the first embodiment, the product of the flow coefficient C and the expansion correction coefficient ε is obtained as an outflow coefficient K steam by experiments. The density ρ steam is calculated based on the temperature T1 and the primary pressure P1.

空気流量調節部F2は、空気供給装置300の供給した空気である第1空気AR1の流量を調節して、空気処理部21に供給する。空気流量調節部F2はバルブVB2を含む。空気流量調節部F2は、バルブVB2を開く程度又は閉じる程度によって、第1空気AR1の流量を調節する。   The air flow rate adjustment unit F <b> 2 adjusts the flow rate of the first air AR <b> 1 that is the air supplied by the air supply device 300, and supplies it to the air processing unit 21. The air flow rate adjusting unit F2 includes a valve VB2. The air flow rate adjusting unit F2 adjusts the flow rate of the first air AR1 according to the degree to which the valve VB2 is opened or closed.

空気処理部21は、空気流量調節部F2を介して空気供給装置300の供給した第1空気AR1の流量を測定するとともに、流量の測定された第1空気AR1を加熱する。   The air processing unit 21 measures the flow rate of the first air AR1 supplied from the air supply device 300 via the air flow rate adjusting unit F2, and heats the first air AR1 whose flow rate is measured.

具体的には、空気処理部21は、第1流量測定部23と、第1温度制御部25とを含む。第1流量測定部23は、第1温度制御部25の上流側に配置される。第1流量測定部23は、第1空気AR1の流量を測定する。第1流量測定部23は、第1空気AR1の流量の値を制御ユニットU3に出力する。第1流量測定部23は、例えば、体積流量又は質量流量を測定する流量計である。第1流量測定部23は、第1空気AR1の温度を測定する温度センサーのような温度測定部(不図示)と、第1空気AR1の圧力を測定する圧力センサーのような圧力測定部(不図示)とを含む。第1温度制御部25は、第1流量測定部23を通過した第1空気AR1を加熱する。第1温度制御部25は、例えば、ヒーターである。   Specifically, the air treatment unit 21 includes a first flow rate measurement unit 23 and a first temperature control unit 25. The first flow rate measurement unit 23 is disposed on the upstream side of the first temperature control unit 25. The first flow rate measurement unit 23 measures the flow rate of the first air AR1. The first flow rate measurement unit 23 outputs the value of the flow rate of the first air AR1 to the control unit U3. The first flow rate measurement unit 23 is, for example, a flow meter that measures a volume flow rate or a mass flow rate. The first flow rate measuring unit 23 includes a temperature measuring unit (not shown) such as a temperature sensor that measures the temperature of the first air AR1, and a pressure measuring unit (not shown) such as a pressure sensor that measures the pressure of the first air AR1. And the like. The first temperature control unit 25 heats the first air AR1 that has passed through the first flow rate measurement unit 23. The first temperature control unit 25 is, for example, a heater.

具体的には、第1温度制御部25は、第1空気AR1を水の沸点温度よりも高い温度(例えば、200℃)に加熱する。従って、実施形態1によれば、蒸気処理部1が生成した過熱水蒸気と第1空気AR1とを混合する際に、過熱水蒸気に含まれる水蒸気が第1空気AR1によって水に戻ることを抑制できる。さらに、第1空気AR1の流量を測定した後に第1空気AR1を加熱するため、第1流量測定部23は、室温の第1空気AR1の流量を測定する。その結果、高温の第1空気AR1を測定する場合と比較して、第1流量測定部23の耐久性を向上できるし、安価な第1流量測定部23を使用できる。   Specifically, the first temperature control unit 25 heats the first air AR1 to a temperature (for example, 200 ° C.) higher than the boiling point temperature of water. Therefore, according to the first embodiment, when the superheated steam generated by the steam processing unit 1 and the first air AR1 are mixed, it is possible to suppress the steam contained in the superheated steam from returning to water by the first air AR1. Further, in order to heat the first air AR1 after measuring the flow rate of the first air AR1, the first flow rate measurement unit 23 measures the flow rate of the first air AR1 at room temperature. As a result, the durability of the first flow rate measurement unit 23 can be improved and the inexpensive first flow rate measurement unit 23 can be used as compared with the case of measuring the high temperature first air AR1.

なお、空気処理部21は、蒸気処理部1の生成した過熱水蒸気が所定条件を満足する場合は、第1温度制御部25を有していなくてもよい。所定条件は、過熱水蒸気と第1空気AR1とが混合された後に、結露が発生しないような温度及び流量を過熱水蒸気が有することである。   In addition, the air processing part 21 does not need to have the 1st temperature control part 25, when the superheated steam which the steam processing part 1 produced | generated satisfies predetermined conditions. The predetermined condition is that the superheated steam has a temperature and a flow rate at which condensation does not occur after the superheated steam and the first air AR1 are mixed.

第1出力切替部31は、蒸気流量測定部5を通過した過熱水蒸気だけを出力するか、又は、蒸気流量測定部5を通過した過熱水蒸気と、第1流量測定部23を通過した第1空気AR1とを混合して、過熱水蒸気と第1空気AR1とが混合した混合空気を出力する。従って、湿度発生装置100の使用目的に合わせて、過熱水蒸気又は混合空気をチャンバー53に供給できる。   The first output switching unit 31 outputs only the superheated steam that has passed through the steam flow rate measuring unit 5, or the superheated steam that has passed through the steam flow rate measuring unit 5 and the first air that has passed through the first flow rate measuring unit 23. AR1 is mixed and mixed air in which superheated steam and first air AR1 are mixed is output. Therefore, superheated steam or mixed air can be supplied to the chamber 53 in accordance with the intended use of the humidity generator 100.

具体的には、第1出力切替部31は、蒸気流量測定部5を通過した過熱水蒸気だけを出力するか、又は、蒸気流量測定部5を通過した過熱水蒸気と、第1温度制御部25によって加熱された第1空気AR1とを混合して、過熱水蒸気と第1空気AR1とが混合した混合空気を出力する。   Specifically, the first output switching unit 31 outputs only the superheated steam that has passed through the steam flow rate measuring unit 5, or the superheated steam that has passed through the steam flow rate measuring unit 5 and the first temperature control unit 25. The heated first air AR1 is mixed to output mixed air in which superheated steam and first air AR1 are mixed.

第2出力切替部41は、第1出力切替部31の出力した気体を、チャンバー53に向けて出力するか、又は、校正ユニットU2に向けて出力する。第1出力切替部31の出力した気体は、過熱水蒸気又は混合空気である。   The second output switching unit 41 outputs the gas output from the first output switching unit 31 toward the chamber 53 or outputs toward the calibration unit U2. The gas output from the first output switching unit 31 is superheated steam or mixed air.

従って、実施形態1によれば、第2出力切替部41が第1出力切替部31の出力した気体をチャンバー53に向けて出力する場合は、湿度発生装置100の使用目的に合わせて、過熱水蒸気又は混合空気をチャンバー53に供給できる。一方、第2出力切替部41が第1出力切替部31の出力した過熱水蒸気を校正ユニットU2に向けて出力する場合は、蒸気流量測定部5を校正できる。   Therefore, according to the first embodiment, when the second output switching unit 41 outputs the gas output from the first output switching unit 31 toward the chamber 53, superheated steam is used in accordance with the purpose of use of the humidity generator 100. Alternatively, mixed air can be supplied to the chamber 53. On the other hand, when the second output switching unit 41 outputs the superheated steam output from the first output switching unit 31 toward the calibration unit U2, the steam flow rate measuring unit 5 can be calibrated.

具体的には、湿度発生ユニットU1は、配管PP1と、配管PP2と、配管PP3とをさらに含む。配管PP1は、蒸気流量測定部5から校正ユニットU2まで延びる。配管PP2は、第1温度制御部25から配管PP1まで延びており、配管PP1に接続される。配管PP3は、配管PP1に接続され、配管PP1からチャンバー53まで延びている。第1出力切替部31はバルブ33を含む。バルブ33は配管PP2に設けられる。第2出力切替部41はバルブ43とバルブ45とを含む。バルブ43は配管PP3に設けられ、バルブ45は配管PP1に設けられる。   Specifically, the humidity generation unit U1 further includes a pipe PP1, a pipe PP2, and a pipe PP3. The pipe PP1 extends from the steam flow rate measuring unit 5 to the calibration unit U2. The pipe PP2 extends from the first temperature control unit 25 to the pipe PP1, and is connected to the pipe PP1. The pipe PP3 is connected to the pipe PP1 and extends from the pipe PP1 to the chamber 53. The first output switching unit 31 includes a valve 33. The valve 33 is provided in the pipe PP2. The second output switching unit 41 includes a valve 43 and a valve 45. The valve 43 is provided in the pipe PP3, and the valve 45 is provided in the pipe PP1.

バルブ33が閉じられると、蒸気流量測定部5を通過した過熱水蒸気だけが配管PP1に供給される。一方、バルブ33が開かれると、蒸気流量測定部5を通過した過熱水蒸気と第1温度制御部25によって加熱された第1空気AR1とが混合され、混合空気が配管PP1に供給される。   When the valve 33 is closed, only the superheated steam that has passed through the steam flow rate measuring unit 5 is supplied to the pipe PP1. On the other hand, when the valve 33 is opened, the superheated steam that has passed through the steam flow rate measuring unit 5 and the first air AR1 heated by the first temperature control unit 25 are mixed, and the mixed air is supplied to the pipe PP1.

過熱水蒸気だけが配管PP1に供給されているときに、バルブ43が開けられ、かつ、バルブ45が閉じられていると、過熱水蒸気だけが、配管PP3に供給されて、チャンバー53に供給される。一方、混合空気が配管PP1に供給されているときに、バルブ43が開けられ、かつ、バルブ45が閉じられていると、混合空気が、配管PP3に供給されて、チャンバー53に供給される。   When only the superheated steam is supplied to the pipe PP1 and the valve 43 is opened and the valve 45 is closed, only the superheated steam is supplied to the pipe PP3 and supplied to the chamber 53. On the other hand, when the mixed air is supplied to the pipe PP1 and the valve 43 is opened and the valve 45 is closed, the mixed air is supplied to the pipe PP3 and supplied to the chamber 53.

過熱水蒸気だけが配管PP1に供給されているときに、バルブ43が閉じられ、かつ、バルブ45が開けられると、過熱水蒸気だけが、配管PP1を通って、校正ユニットU2に供給される。   When only the superheated steam is supplied to the pipe PP1, when the valve 43 is closed and the valve 45 is opened, only the superheated steam is supplied to the calibration unit U2 through the pipe PP1.

温度調節部51は、第1出力切替部31及び第2出力切替部41の出力した過熱水蒸気又は混合空気を加熱して、過熱水蒸気又は混合空気をチャンバー53に供給する。つまり、温度調節部51は、チャンバー53に収容される過熱水蒸気又は混合空気の温度を調節する。温度調節部51は、チャンバー53の外部に配置されていてもよいし、チャンバー53の内部に配置されていてもよい。温度調節部51は、例えば、ヒーターである。   The temperature adjustment unit 51 heats the superheated steam or mixed air output from the first output switching unit 31 and the second output switching unit 41 and supplies the superheated steam or mixed air to the chamber 53. That is, the temperature adjustment unit 51 adjusts the temperature of superheated steam or mixed air accommodated in the chamber 53. The temperature adjustment unit 51 may be disposed outside the chamber 53 or may be disposed inside the chamber 53. The temperature adjustment unit 51 is, for example, a heater.

例えば、温度調節部51は、過熱水蒸気又は混合空気を更に加熱して、更に加熱された過熱水蒸気又は混合空気をチャンバー53に供給する。従って、実施形態1によれば、温度調節部51によって容易に高温の過熱水蒸気又は高温の混合空気を生成できる。   For example, the temperature control unit 51 further heats the superheated steam or mixed air, and supplies the heated superheated steam or mixed air to the chamber 53. Therefore, according to the first embodiment, the temperature adjusting unit 51 can easily generate high-temperature superheated steam or high-temperature mixed air.

チャンバー53は、第1出力切替部31及び第2出力切替部41の出力した気体を収容する。具体的には、チャンバー53は、第1出力切替部31及び第2出力切替部41の出力した過熱水蒸気又は混合空気を収容する。チャンバー53は、例えば、試験槽である。チャンバー53内で、例えば、湿度計のキャリブレーション、又は、様々な試験(例えば、材料の試験)が行われる。   The chamber 53 stores the gas output from the first output switching unit 31 and the second output switching unit 41. Specifically, the chamber 53 accommodates superheated steam or mixed air output from the first output switching unit 31 and the second output switching unit 41. The chamber 53 is, for example, a test tank. In the chamber 53, for example, calibration of a hygrometer or various tests (for example, material tests) are performed.

圧力調節部59は、チャンバー53に収容された過熱水蒸気又は混合空気の圧力を調節する。圧力調節部59は、例えば、バルブを含み、バルブを開く程度又は閉じる程度によって、チャンバー53に収容された過熱水蒸気又は混合空気の圧力を調節する。   The pressure adjustment unit 59 adjusts the pressure of superheated steam or mixed air accommodated in the chamber 53. The pressure adjustment unit 59 includes, for example, a valve, and adjusts the pressure of superheated steam or mixed air accommodated in the chamber 53 according to the degree to which the valve is opened or closed.

圧力測定部55は、チャンバー53内の過熱水蒸気又は混合空気の圧力を測定して、圧力の値を制御ユニットU3に出力する。圧力測定部55は、例えば、圧力計である。温度測定部57は、チャンバー53内の過熱水蒸気又は混合空気の温度を測定して、温度の値を制御ユニットU3に出力する。温度測定部57は、例えば、温度センサーである。ファン61は、過熱水蒸気又は混合空気を吸引して排出する。   The pressure measurement unit 55 measures the pressure of superheated steam or mixed air in the chamber 53 and outputs the pressure value to the control unit U3. The pressure measurement unit 55 is, for example, a pressure gauge. The temperature measuring unit 57 measures the temperature of superheated steam or mixed air in the chamber 53 and outputs the temperature value to the control unit U3. The temperature measurement unit 57 is, for example, a temperature sensor. The fan 61 sucks and discharges superheated steam or mixed air.

制御ユニットU3は、蒸気流量測定部5の測定した過熱水蒸気の流量(以下、「流量FA」と記載する。)と、第1流量測定部23の測定した第1空気AR1の流量(以下、「流量FB」と記載する。)とに基づいて、チャンバー53に供給される混合空気の湿度を算出する。   The control unit U3 has a flow rate of superheated steam measured by the steam flow rate measurement unit 5 (hereinafter referred to as “flow rate FA”) and a flow rate of the first air AR1 measured by the first flow rate measurement unit 23 (hereinafter referred to as “flow rate FA”). The humidity of the mixed air supplied to the chamber 53 is calculated based on “the flow rate FB”.

実施形態1では、制御ユニットU3は、チャンバー53に供給される混合空気の湿度を表す水蒸気モル分率xgen(mol/mol)を、式(2)に基づいて算出する。 In the first embodiment, the control unit U3 calculates a water vapor mole fraction x gen (mol / mol) representing the humidity of the mixed air supplied to the chamber 53 based on the formula (2).

Figure 2019132445
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式(2)において、「nair」は第1空気AR1のモル流量(mol/s)、「nsteam」は過熱水蒸気のモル流量(mol/s)、「xair」は第1空気AR1の水蒸気モル分率(mol/mol)を示す。第1空気AR1のモル流量nairは、第1流量測定部23によって測定された第1空気AR1の体積流量又は質量流量に基づいて算出される。過熱水蒸気のモル流量nsteamは、蒸気流量測定部5の測定結果に基づいて式(1)に従って算出される。第1空気AR1の水蒸気モル分率xairは、制御ユニットU3によって第1空気AR1の湿度に基づいて算出される。第1空気AR1の湿度は湿度計(不図示)により測定される。 In Equation (2), “n air ” is the molar flow rate (mol / s) of the first air AR1, “n steam ” is the molar flow rate (mol / s) of superheated steam, and “x air ” is the first air AR1. The water vapor mole fraction (mol / mol) is shown. The molar flow rate n air of the first air AR1 is calculated based on the volume flow rate or mass flow rate of the first air AR1 measured by the first flow rate measurement unit 23. The molar flow rate n steam of the superheated steam is calculated according to the formula (1) based on the measurement result of the steam flow rate measuring unit 5. The water vapor molar fraction x air of the first air AR1 is calculated by the control unit U3 based on the humidity of the first air AR1. The humidity of the first air AR1 is measured by a hygrometer (not shown).

実施形態1によれば、湿度発生装置100は、水蒸気モル分率xgenを有する混合空気をチャンバー53に供給できる。つまり、湿度発生装置100は、水蒸気モル分率xgenで表される目標湿度をチャンバー53内で発生できる。 According to the first embodiment, the humidity generator 100 can supply the chamber 53 with mixed air having a water vapor molar fraction x gen . That is, the humidity generator 100 can generate the target humidity represented by the water vapor mole fraction x gen in the chamber 53.

制御ユニットU3は、湿度発生ユニットU1及び校正ユニットU2を制御する。具体的には、制御ユニットU3は、蒸気流量調節部F1、水除去部3、蒸気流量測定部5、空気流量調節部F2、第1流量測定部23、第1温度制御部25、第1出力切替部31、第2出力切替部41、温度調節部51、圧力調節部59、及びファン61を制御する。   The control unit U3 controls the humidity generation unit U1 and the calibration unit U2. Specifically, the control unit U3 includes a steam flow rate adjustment unit F1, a water removal unit 3, a steam flow rate measurement unit 5, an air flow rate adjustment unit F2, a first flow rate measurement unit 23, a first temperature control unit 25, and a first output. The switching unit 31, the second output switching unit 41, the temperature adjustment unit 51, the pressure adjustment unit 59, and the fan 61 are controlled.

制御ユニットU3は、コンピューターであり、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサーと、記憶装置とを含む。記憶装置は、データ及びコンピュータープログラムを記憶する。記憶装置は、半導体メモリーのような主記憶装置と、半導体メモリー及び/又はハードディスクドライブのような補助記憶装置とを含む。制御ユニットU3のプロセッサーは、制御ユニットU3の記憶装置が記憶しているコンピュータープログラムを実行して、湿度発生ユニットU1及び校正ユニットU2を制御する。   The control unit U3 is a computer, and includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a storage device. The storage device stores data and a computer program. The storage device includes a main storage device such as a semiconductor memory and an auxiliary storage device such as a semiconductor memory and / or a hard disk drive. The processor of the control unit U3 executes a computer program stored in the storage device of the control unit U3 to control the humidity generation unit U1 and the calibration unit U2.

以上、図1を参照して説明したように、実施形態1によれば、湿度発生装置100は、分流法で使用される飽和槽を有することなく、混合空気又は過熱水蒸気を発生している。従って、飽和槽への供給熱量の増大、飽和槽の結露防止用の温度管理のための装置の大型化、及び、飽和槽からの気泡の量の増加に起因する流量の不安定という問題が発生しない。その結果、比較的広い温度帯において比較的高い精度で目標湿度を発生できる。例えば、露点温度25℃(室温相当)以上露点温度95℃以下の温度帯だけでなく、特に高温域側の温度帯、つまり、大気圧において露点温度95℃以上露点温度100℃以下の温度帯においても、比較的高い精度で目標湿度を発生できる。例えば、大気圧よりも高い圧力の環境下では、露点温度100℃よりも高い露点温度の温度帯において、比較的高い精度で目標湿度を発生できる。   As described above with reference to FIG. 1, according to the first embodiment, the humidity generator 100 generates mixed air or superheated steam without having a saturation tank used in the diversion method. Therefore, there are problems such as an increase in the amount of heat supplied to the saturation tank, an increase in the size of the temperature management device for preventing condensation in the saturation tank, and an unstable flow rate due to an increase in the amount of bubbles from the saturation tank. do not do. As a result, the target humidity can be generated with relatively high accuracy in a relatively wide temperature range. For example, not only in a temperature range where the dew point temperature is 25 ° C. (equivalent to room temperature) or more and 95 ° C. or less, but particularly in the temperature range on the high temperature side, that is, in the temperature range where the dew point temperature is 95 ° C. or more and dew point temperature is 100 ° C. or less However, the target humidity can be generated with relatively high accuracy. For example, in an environment having a pressure higher than atmospheric pressure, the target humidity can be generated with relatively high accuracy in a temperature range of a dew point temperature higher than 100 ° C.

また、実施形態1によれば、湿度発生装置100は飽和槽を有していないため、湿度発生装置100を小型化できる。   Moreover, according to Embodiment 1, since the humidity generator 100 does not have a saturation tank, the humidity generator 100 can be reduced in size.

さらに、実施形態1によれば、蒸気流量調節部F1によって過熱水蒸気の流量を調節するとともに、空気流量調節部F2によって第1空気AR1の流量を調節することによって、チャンバー53に供給する混合空気の湿度を容易に調節できる。つまり、目標湿度を容易に設定できる。   Further, according to the first embodiment, the flow rate of the superheated steam is adjusted by the steam flow rate adjusting unit F1, and the flow rate of the first air AR1 is adjusted by the air flow rate adjusting unit F2, so that the mixed air supplied to the chamber 53 is adjusted. Humidity can be adjusted easily. That is, the target humidity can be set easily.

さらに、実施形態1によれば、温度調節部51及び/又は圧力調節部59によって、チャンバー53内の温度及び/又は圧力を調節することで、任意の相対湿度及び/又は露点温度を有する混合空気を生成できる。   Further, according to the first embodiment, the temperature adjustment unit 51 and / or the pressure adjustment unit 59 adjusts the temperature and / or pressure in the chamber 53, so that the mixed air has an arbitrary relative humidity and / or dew point temperature. Can be generated.

さらに、実施形態1によれば、温度調節部51及び/又は圧力調節部59によって、チャンバー53内の温度及び/又は圧力を調節することで、所望の温度及び所望の圧力を有する過熱水蒸気を生成できる。   Furthermore, according to the first embodiment, the temperature adjusting unit 51 and / or the pressure adjusting unit 59 adjust the temperature and / or pressure in the chamber 53 to generate superheated steam having a desired temperature and a desired pressure. it can.

さらに、実施形態1によれば、比較的高い精度で目標湿度を発生できるため、湿度発生装置100は湿度標準を発生するために好適である。湿度標準とは、湿度測定装置の測定値を確認するための標準となる湿度のことである。従来、湿度調整(水蒸気流量の調整)は経験的な操作で行われていたところ、湿度発生装置100によって湿度標準を整備することで、湿度測定装置の精度(不確かさ)が明確化され得る。加えて、工学的な観点から水の沸点温度以上での湿度の意味が整理され、過熱水蒸気及び高温高湿度の湿潤空気の利用チャート(後述する図2)上で、過熱水蒸気及び湿潤空気の状態を数値化することが可能となる。その結果、種々の利用分野において従来まで経験的に使われてきた、広範囲な温度域及び湿度域の気体の利用技術がさらに高度化されることが期待できる。「種々の利用分野」は、例えば、湿度及び水蒸気の流量に関する計測工学、熱工学、装置工学、及び化学工学の分野、並びに、食品工学、農業工学、材料工学、及び乾燥工学の分野である。さらに、湿度発生装置100は、各種加工装置の省エネルギー化(例えば、水蒸気使用量の低減又は熱回収)に寄与し得る。   Furthermore, according to the first embodiment, since the target humidity can be generated with relatively high accuracy, the humidity generator 100 is suitable for generating the humidity standard. The humidity standard is a humidity that serves as a standard for confirming the measurement value of the humidity measuring device. Conventionally, humidity adjustment (adjustment of water vapor flow rate) has been performed by empirical operation. However, by preparing a humidity standard using the humidity generator 100, the accuracy (uncertainty) of the humidity measuring device can be clarified. In addition, the meaning of humidity above the boiling point of water is arranged from an engineering point of view, and the state of superheated steam and humid air on the utilization chart of superheated steam and high-temperature and high-humidity humid air (Fig. 2 described later) Can be quantified. As a result, it can be expected that the technology for utilizing gases in a wide temperature range and humidity range, which has been used empirically in various fields of use, is further advanced. “Various fields of application” are, for example, the fields of measurement engineering, thermal engineering, equipment engineering, and chemical engineering related to humidity and water vapor flow, and the fields of food engineering, agricultural engineering, material engineering, and drying engineering. Furthermore, the humidity generator 100 can contribute to energy saving (for example, reduction of the amount of steam used or heat recovery) of various processing apparatuses.

次に、図2を参照して、過熱水蒸気及び高温高湿度の湿潤空気を説明する。図2は、過熱水蒸気及び高温高湿度の湿潤空気の利用チャートを示す図である。図2において、横軸は0℃から250℃までの温度Tを示し、縦軸は水蒸気分圧Ps(kPa)を示す。   Next, with reference to FIG. 2, superheated steam and high-temperature and high-humidity humid air will be described. FIG. 2 is a diagram showing a utilization chart of superheated steam and high-temperature and high-humidity humid air. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the temperature T from 0 ° C. to 250 ° C., and the vertical axis indicates the water vapor partial pressure Ps (kPa).

図2に示すように、利用チャートには、100℃以上の水蒸気のみの状態(大気圧=水蒸気分圧)、つまり、過熱水蒸気の状態が示されている。大気圧の過熱水蒸気(利用チャートの上端)では、露点温度は100℃である。利用チャートは、空気調和の分野で一般的に使用される空気線図に基づいて作成されている。破線で示される枠Gは、一般的な空気線図で示されている領域を示す。利用チャートにおいて、例えば、点Aの湿潤空気の露点温度は温度Cであり、点Aの湿潤空気の湿球温度は温度Bである。また、利用チャートには、気体の称呼例を記載している。破線の枠で囲まれた称呼は俗称を示す。   As shown in FIG. 2, the utilization chart shows a state of only steam at 100 ° C. or higher (atmospheric pressure = steam partial pressure), that is, a state of superheated steam. For atmospheric superheated steam (top of usage chart), the dew point temperature is 100 ° C. The usage chart is created based on an air diagram generally used in the field of air conditioning. A frame G indicated by a broken line indicates a region indicated by a general air diagram. In the usage chart, for example, the dew point temperature of the humid air at point A is temperature C, and the wet bulb temperature of the humid air at point A is temperature B. The usage chart includes examples of gas names. Names surrounded by broken lines indicate common names.

利用チャートでは、高温になるほど実在可能な湿度(水蒸気分圧)領域が大きく広がっている。湿度発生装置100は、利用チャートに示す広い温度帯において、過熱水蒸気及び湿潤空気を発生できる。   In the usage chart, the realizable humidity (water vapor partial pressure) region is greatly expanded as the temperature increases. The humidity generator 100 can generate superheated steam and wet air in a wide temperature range shown in the usage chart.

次に、図1及び図3を参照して、校正ユニットU2を説明する。校正ユニットU2は、「校正部」の一例に相当する。図1に示すように、校正ユニットU2は、蒸気流量測定部5を校正するためのユニットである。   Next, the calibration unit U2 will be described with reference to FIGS. The calibration unit U2 corresponds to an example of a “calibration unit”. As shown in FIG. 1, the calibration unit U <b> 2 is a unit for calibrating the steam flow rate measuring unit 5.

図3は、校正ユニットU2を示す図である。図3に示すように、校正ユニットU2は、凝縮部71と、測定部73とを含む。校正ユニットU2は、温度測定部77を含んでいてもよい。   FIG. 3 is a diagram showing the calibration unit U2. As shown in FIG. 3, the calibration unit U <b> 2 includes a condensing unit 71 and a measuring unit 73. The calibration unit U2 may include a temperature measurement unit 77.

凝縮部71は、湿度発生ユニットU1(具体的には第1出力切替部31及び第2出力切替部41)の出力した過熱水蒸気を凝縮させて、過熱水蒸気を水に戻す。つまり、バルブ33及びバルブ43が閉じられ、バルブ45が開かれているときに、凝縮部71は、過熱水蒸気を凝縮させて、過熱水蒸気を水に戻す。   The condensing unit 71 condenses the superheated steam output from the humidity generation unit U1 (specifically, the first output switching unit 31 and the second output switching unit 41) and returns the superheated steam to water. That is, when the valve 33 and the valve 43 are closed and the valve 45 is opened, the condensing unit 71 condenses the superheated steam and returns the superheated steam to water.

具体的には、凝縮部71は、冷却水の通る冷却管75を有する熱交換器を含む。そして、凝縮部71は、冷却管75によって過熱水蒸気を冷却し、過熱水蒸気を水に戻す。温度測定部77は、冷却管75の表面の温度を測定して、温度の値を制御ユニットU3に出力する。温度測定部77は、例えば、温度センサーである。   Specifically, the condensing unit 71 includes a heat exchanger having a cooling pipe 75 through which cooling water passes. And the condensation part 71 cools superheated steam with the cooling pipe 75, and returns superheated steam to water. The temperature measuring unit 77 measures the temperature of the surface of the cooling pipe 75 and outputs the temperature value to the control unit U3. The temperature measuring unit 77 is, for example, a temperature sensor.

測定部73は、過熱水蒸気の凝縮によって得られた水の重量を測定する。具体的には、測定部73は、収容部81と、重量測定部83とを含む。収容部81は、過熱水蒸気の凝縮によって得られた水を収容する。収容部81は、例えば、容器である。重量測定部83は、収容部81に収容された水の重量を測定する。重量測定部83は、例えば、電子天秤である。重量測定部83は、水の重量の値を所定時間間隔で制御ユニットU3に出力する。   The measuring unit 73 measures the weight of water obtained by condensation of superheated steam. Specifically, the measurement unit 73 includes a storage unit 81 and a weight measurement unit 83. The accommodating part 81 accommodates the water obtained by condensation of superheated steam. The accommodating part 81 is a container, for example. The weight measuring unit 83 measures the weight of water stored in the storage unit 81. The weight measuring unit 83 is, for example, an electronic balance. The weight measuring unit 83 outputs the value of the weight of water to the control unit U3 at predetermined time intervals.

制御ユニットU3は、所定時間間隔で出力される水の重量の値を記憶する。そして、制御ユニットU3は、記憶した水の重量の値に基づいて、単位時間当たりの水の重量の変化量を算出する。単位時間あたりの水の重量の変化量は、過熱水蒸気の質量流量M1を示す。   The control unit U3 stores the value of the weight of water output at predetermined time intervals. And control unit U3 calculates the variation | change_quantity of the weight of the water per unit time based on the value of the stored weight of the water. The amount of change in the weight of water per unit time indicates the mass flow rate M1 of superheated steam.

そして、制御ユニットU3は、過熱水蒸気の質量流量M1に基づいて、蒸気流量測定部5を校正する。従って、実施形態1によれば、比較的高い温度において比較的高い目標湿度を発生する場合でも、蒸気流量測定部5の精度が、比較的長期間の使用によって低下することを抑制できる。つまり、比較的長期間にわたって湿度発生装置100(湿度発生ユニットU1)の信頼性を維持できる。   Then, the control unit U3 calibrates the steam flow rate measuring unit 5 based on the mass flow rate M1 of superheated steam. Therefore, according to the first embodiment, even when a relatively high target humidity is generated at a relatively high temperature, it is possible to suppress the accuracy of the steam flow rate measuring unit 5 from being lowered due to a relatively long period of use. That is, the reliability of the humidity generator 100 (humidity generation unit U1) can be maintained over a relatively long period.

特に、高温の過熱水蒸気の流量を測定する蒸気流量測定部5の精度は、第1空気AR1の流量を測定する第1流量測定部23と比較して、長期間の使用によって低下し易い。従って、蒸気流量測定部5を校正することは、湿度発生装置100の信頼性を維持するために特に有効である。   In particular, the accuracy of the steam flow rate measurement unit 5 that measures the flow rate of the high-temperature superheated steam is likely to be lowered by long-term use, as compared with the first flow rate measurement unit 23 that measures the flow rate of the first air AR1. Therefore, calibrating the steam flow rate measuring unit 5 is particularly effective for maintaining the reliability of the humidity generator 100.

具体的には、制御ユニットU3は、過熱水蒸気の質量流量M1と式(1)とに基づいて、蒸気流量測定部5を校正する。   Specifically, the control unit U3 calibrates the steam flow rate measuring unit 5 based on the mass flow rate M1 of superheated steam and the equation (1).

すなわち、制御ユニットU3は、過熱水蒸気の質量流量M1を過熱水蒸気のモル流量に変換する。過熱水蒸気のモル流量は、式(1)のモル流量nsteamに相当する。そして、制御ユニットU3は、式(1)に基づいて、モル流量nsteamと断面積Aと差圧ΔPと密度ρsteamとモル質量MH2Oとに基づいて、流出係数Ksteamを算出する。 That is, the control unit U3 converts the mass flow rate M1 of superheated steam into a molar flow rate of superheated steam. The molar flow rate of superheated steam corresponds to the molar flow rate n steam of the formula (1). Then, the control unit U3 calculates the outflow coefficient K steam based on the molar flow rate n steam , the cross-sectional area A, the differential pressure ΔP, the density ρ steam, and the molar mass M H2O based on the equation (1).

制御ユニットU3は、温度T1を一定にしてΔP/P1を所定間隔で変化させたときのΔP/P1の異なる値ごとに、流出係数Ksteamを算出する。そして、制御ユニットU3は、流出係数KsteamをΔP/P1の1次関数として表す。例えば、Ksteam=−Q1×(ΔP/P1)+Q2、である。「Q1」及び「Q2」は定数である。 The control unit U3 calculates the outflow coefficient K steam for each different value of ΔP / P1 when ΔP / P1 is changed at a predetermined interval with the temperature T1 kept constant. The control unit U3 represents the outflow coefficient K steam as a linear function of ΔP / P1. For example, K steam = −Q1 × (ΔP / P1) + Q2. “Q1” and “Q2” are constants.

実施形態1によれば、過熱水蒸気の質量流量M1に基づいて流出係数Ksteamを決定することで、蒸気流量測定部5を精度良く校正できる。 According to the first embodiment, the steam flow rate measuring unit 5 can be calibrated with high accuracy by determining the outflow coefficient K steam based on the mass flow rate M1 of superheated steam.

(実施形態2)
図1及び図4を参照して、本発明の実施形態2に係る湿度発生システム500を説明する。実施形態2に係る湿度発生システム500が、蒸気流量測定部5の校正に加えて湿度の校正のための校正ユニットU2Aを備えている点で、実施形態2は実施形態1と主に異なる。以下、実施形態2が実施形態1と異なる点を主に説明する。
(Embodiment 2)
With reference to FIG.1 and FIG.4, the humidity generation system 500 which concerns on Embodiment 2 of this invention is demonstrated. The second embodiment is mainly different from the first embodiment in that the humidity generation system 500 according to the second embodiment includes a calibration unit U2A for calibration of humidity in addition to the calibration of the steam flow rate measuring unit 5. Hereinafter, the points of the second embodiment different from the first embodiment will be mainly described.

図4は、実施形態2に係る湿度発生システム500の湿度発生装置100を示す図である。図4に示すように、実施形態2に係る湿度発生装置100は、実施形態1に係る校正ユニットU2に代えて、校正ユニットU2Aを備える。校正ユニットU2Aは、「校正部」の一例に相当する。校正ユニットU2Aは、蒸気流量測定部5を校正するためのユニットである。   FIG. 4 is a diagram illustrating the humidity generator 100 of the humidity generation system 500 according to the second embodiment. As shown in FIG. 4, the humidity generator 100 according to the second embodiment includes a calibration unit U2A instead of the calibration unit U2 according to the first embodiment. The calibration unit U2A corresponds to an example of a “calibration unit”. The calibration unit U2A is a unit for calibrating the steam flow rate measuring unit 5.

校正ユニットU2Aは、実施形態1に係る校正ユニットU2の構成に加えて、抽出部85と、第2流量測定部87と、ファン89とをさらに含む。凝縮部71は、実施形態1に係る凝縮部71の構成に加えて、気水分離部79をさらに含む。   The calibration unit U2A further includes an extraction unit 85, a second flow rate measurement unit 87, and a fan 89 in addition to the configuration of the calibration unit U2 according to the first embodiment. The condensing unit 71 further includes a steam / water separating unit 79 in addition to the configuration of the condensing unit 71 according to the first embodiment.

蒸気流量測定部5を校正する際の凝縮部71、測定部73、及び制御ユニットU3の動作は、実施形態1と同様である。   The operations of the condensing unit 71, the measuring unit 73, and the control unit U3 when calibrating the steam flow rate measuring unit 5 are the same as those in the first embodiment.

湿度を校正する際は、校正ユニットU2Aは、次のように動作する。すなわち、図1及び図4に示すように、凝縮部71は、湿度発生ユニットU1(具体的には第1出力切替部31及び第2出力切替部41)の出力した混合空気に含まれる水蒸気を凝縮させて、水蒸気を水に戻す。つまり、バルブ33が開かれ、バルブ43が閉じられ、バルブ45が開かれているときに、凝縮部71は、混合空気に含まれる水蒸気を凝縮させて、水蒸気を水に戻す。   When the humidity is calibrated, the calibration unit U2A operates as follows. That is, as shown in FIGS. 1 and 4, the condensing unit 71 generates water vapor contained in the mixed air output from the humidity generation unit U <b> 1 (specifically, the first output switching unit 31 and the second output switching unit 41). Condensate and return water vapor to water. That is, when the valve 33 is opened, the valve 43 is closed, and the valve 45 is opened, the condensing unit 71 condenses the water vapor contained in the mixed air and returns the water vapor to the water.

気水分離部79は、混合空気に含まれる水分を混合空気から分離する。例えば、気水分離部79は、遠心力又は重力を利用して、混合空気から水分を分離する。   The steam-water separation unit 79 separates moisture contained in the mixed air from the mixed air. For example, the air / water separator 79 separates moisture from the mixed air using centrifugal force or gravity.

測定部73は、水蒸気の凝縮によって得られた水の重量と、混合空気から分離された水分の重量とを測定する。   The measuring unit 73 measures the weight of water obtained by condensation of water vapor and the weight of water separated from the mixed air.

具体的には、測定部73の収容部81は、水蒸気の凝縮によって得られた水と混合空気から分離された水分とを収容する。重量測定部83は、収容部81に収容された水及び水分の重量を測定する。以下、収容部81に収容された水及び水分を「水W」と記載する。重量測定部83は、水Wの重量の値を所定時間間隔で制御ユニットU3に出力する。   Specifically, the storage unit 81 of the measurement unit 73 stores water obtained by condensation of water vapor and moisture separated from the mixed air. The weight measuring unit 83 measures the weight of water and moisture stored in the storage unit 81. Hereinafter, water and moisture stored in the storage unit 81 are referred to as “water W”. The weight measuring unit 83 outputs the value of the weight of the water W to the control unit U3 at predetermined time intervals.

制御ユニットU3は、所定時間間隔で出力される水Wの重量の値を記憶する。そして、制御ユニットU3は、記憶した水Wの重量の値に基づいて、単位時間当たりの水Wの重量の変化量を算出する。単位時間あたりの水Wの重量の変化量は、混合空気に含まれる水蒸気の質量流量(以下、「質量流量FL1」と記載する。)を示す。   The control unit U3 stores the value of the weight of the water W output at predetermined time intervals. Then, the control unit U3 calculates the amount of change in the weight of the water W per unit time based on the stored value of the weight of the water W. The amount of change in the weight of water W per unit time indicates the mass flow rate of water vapor (hereinafter referred to as “mass flow rate FL1”) contained in the mixed air.

抽出部85は、第2空気(以下、「第2空気AR2」と記載する。)を凝縮部71から抽出する。第2空気AR2は、水蒸気の凝縮後かつ水分の分離後の混合空気である。具体的には、抽出部85は、バルブ91を含み、バルブ91を開くことによって、第2空気AR2を凝縮部71から抽出する。温度測定部77は、冷却管75の表面の温度を測定して、温度の値を制御ユニットU3に出力する。なお、冷却管75の表面の温度は、第2空気AR2の温度と略等しいと考えることもできる。従って、制御ユニットU3は、冷却管75の表面の温度を、第2空気AR2の温度として処理する。   The extraction unit 85 extracts the second air (hereinafter referred to as “second air AR2”) from the condensing unit 71. The second air AR2 is mixed air after condensation of water vapor and separation of moisture. Specifically, the extraction unit 85 includes a valve 91, and extracts the second air AR2 from the condensing unit 71 by opening the valve 91. The temperature measuring unit 77 measures the temperature of the surface of the cooling pipe 75 and outputs the temperature value to the control unit U3. It can be considered that the temperature of the surface of the cooling pipe 75 is substantially equal to the temperature of the second air AR2. Therefore, the control unit U3 processes the temperature of the surface of the cooling pipe 75 as the temperature of the second air AR2.

第2流量測定部87は、第2空気AR2の流量(以下、「流量FL2」と記載する。)を測定する。第2流量測定部87は、第2空気AR2の流量FL2の値を制御ユニットU3に出力する。第2流量測定部87は、例えば、体積流量又は質量流量を測定する流量計である。ファン89は、第2空気AR2を吸引して排出する。   The second flow rate measurement unit 87 measures the flow rate of the second air AR2 (hereinafter referred to as “flow rate FL2”). The second flow rate measuring unit 87 outputs the value of the flow rate FL2 of the second air AR2 to the control unit U3. The second flow rate measuring unit 87 is, for example, a flow meter that measures a volume flow rate or a mass flow rate. The fan 89 sucks and discharges the second air AR2.

制御ユニットU3は、混合空気に含まれる水蒸気の質量流量FL1と第2空気AR2の流量FL2とに基づいて、凝縮部71に供給された混合空気の湿度HM1を算出する。   The control unit U3 calculates the humidity HM1 of the mixed air supplied to the condensing unit 71 based on the mass flow rate FL1 of water vapor contained in the mixed air and the flow rate FL2 of the second air AR2.

実施形態2では、制御ユニットU3は、混合空気の湿度HM1を表す水蒸気モル分率ygen(mol/mol)を式(3)に基づいて算出する。 In the second embodiment, the control unit U3 calculates a water vapor mole fraction y gen (mol / mol) representing the humidity HM1 of the mixed air based on the formula (3).

Figure 2019132445
…(3)
Figure 2019132445
... (3)

式(3)において、「FL1」は、混合空気に含まれる水蒸気の質量流量を示す。「FL2」は、第2空気AR2の質量流量を示す。「MWH2O」は水の分子量(=18)を示す。「MWair」は空気の分子量(=28)を示す。「xFL2」は、第2空気AR2の水蒸気モル分率(mol/mol)を示す。実施形態2では、「xFL2」は、第2空気AR2が飽和空気であると仮定して、第2空気AR2の温度から推算される。 In the formula (3), “FL1” indicates the mass flow rate of water vapor contained in the mixed air. “FL2” indicates the mass flow rate of the second air AR2. “MW H2O ” indicates the molecular weight of water (= 18). “MW air ” indicates the molecular weight of air (= 28). “X FL2 ” indicates the water vapor mole fraction (mol / mol) of the second air AR2. In the second embodiment, “x FL2 ” is estimated from the temperature of the second air AR2 on the assumption that the second air AR2 is saturated air.

一方、制御ユニットU3は、蒸気流量測定部5の測定した過熱水蒸気の流量FAと第1流量測定部23の測定した第1空気AR1の流量FBとに基づいて、チャンバー53に供給する混合空気の湿度HM2を算出する。実施形態2では、実施形態1と同様にして、制御ユニットU3は、チャンバー53に供給する混合空気の湿度HM2を表す水蒸気モル分率xgenを、式(2)に基づいて算出する。 On the other hand, the control unit U3 uses the flow rate FA of the superheated steam measured by the steam flow rate measurement unit 5 and the flow rate FB of the first air AR1 measured by the first flow rate measurement unit 23 to supply the mixed air supplied to the chamber 53. The humidity HM2 is calculated. In the second embodiment, similarly to the first embodiment, the control unit U3 calculates a water vapor mole fraction x gen representing the humidity HM2 of the mixed air supplied to the chamber 53 based on the equation (2).

制御ユニットU3は、湿度HM2を湿度HM1によって校正する。従って、実施形態2によれば、湿度HM2の校正を実行しない場合と比較して、チャンバー53内において高い精度で目標湿度を発生できる。その他、実施形態2では、実施形態1と同様の効果を有する。   The control unit U3 calibrates the humidity HM2 with the humidity HM1. Therefore, according to the second embodiment, the target humidity can be generated with higher accuracy in the chamber 53 than in the case where the calibration of the humidity HM2 is not executed. In addition, the second embodiment has the same effects as the first embodiment.

(実施形態3)
図1及び図5を参照して、本発明の実施形態3に係る湿度発生システム500を説明する。実施形態3に係る湿度発生システム500が、校正ユニットU2Bにおいて第2空気AR2を加熱する点で、実施形態3は実施形態2と主に異なる。以下、実施形態3が実施形態2と異なる点を主に説明する。
(Embodiment 3)
With reference to FIG.1 and FIG.5, the humidity generation system 500 which concerns on Embodiment 3 of this invention is demonstrated. The third embodiment is mainly different from the second embodiment in that the humidity generation system 500 according to the third embodiment heats the second air AR2 in the calibration unit U2B. Hereinafter, the points of the third embodiment different from the second embodiment will be mainly described.

図5は、実施形態3に係る湿度発生システム500の湿度発生装置100を示す図である。図5に示すように、実施形態3に係る湿度発生装置100は、実施形態2に係る校正ユニットU2Aに代えて、校正ユニットU2Bを備える。校正ユニットU2Bは、「校正部」の一例に相当する。   FIG. 5 is a diagram illustrating the humidity generation device 100 of the humidity generation system 500 according to the third embodiment. As shown in FIG. 5, the humidity generator 100 according to the third embodiment includes a calibration unit U2B instead of the calibration unit U2A according to the second embodiment. The calibration unit U2B corresponds to an example of a “calibration unit”.

校正ユニットU2Bは、実施形態2に係る校正ユニットU2Aの構成に加えて、第2温度制御部93と、湿度測定部95と、温度測定部97とをさらに含む。第2温度制御部93は第2空気AR2を加熱する。具体的には、第2温度制御部93は、第2空気AR2を、第2空気AR2の湿度が所定値になる温度まで加熱する。第2空気AR2を加熱する際に、第2空気AR2に含まれている気水分離部79によって分離できなかった水分が蒸発する。第2温度制御部93は、例えば、ヒーターである。   The calibration unit U2B further includes a second temperature control unit 93, a humidity measurement unit 95, and a temperature measurement unit 97 in addition to the configuration of the calibration unit U2A according to the second embodiment. The second temperature control unit 93 heats the second air AR2. Specifically, the second temperature control unit 93 heats the second air AR2 to a temperature at which the humidity of the second air AR2 becomes a predetermined value. When the second air AR2 is heated, moisture that cannot be separated by the steam-water separation unit 79 included in the second air AR2 evaporates. The second temperature control unit 93 is a heater, for example.

例えば、第2温度制御部93は、第2空気AR2を、第2空気AR2の相対湿度が所定値になる温度まで加熱する。例えば、「所定値」は、20%以上80%以下の値であり、「所定値になる温度」は、25℃以上65℃以下の温度である。   For example, the second temperature control unit 93 heats the second air AR2 to a temperature at which the relative humidity of the second air AR2 becomes a predetermined value. For example, the “predetermined value” is a value between 20% and 80%, and the “temperature at which the predetermined value is reached” is a temperature between 25 ° C. and 65 ° C.

湿度測定部95は、第2温度制御部93によって加熱された第2空気AR2の湿度を測定する。実施形態3では、湿度測定部95は第2空気AR2の相対湿度を測定する。湿度測定部95は、第2空気AR2の湿度の値を制御ユニットU3に出力する。湿度測定部95は、例えば、湿度センサーである。   The humidity measuring unit 95 measures the humidity of the second air AR <b> 2 heated by the second temperature control unit 93. In the third embodiment, the humidity measuring unit 95 measures the relative humidity of the second air AR2. The humidity measuring unit 95 outputs the humidity value of the second air AR2 to the control unit U3. The humidity measuring unit 95 is, for example, a humidity sensor.

温度測定部97は、第2温度制御部93によって加熱された第2空気AR2の温度を測定する。温度測定部97は、第2空気AR2の温度の値を制御ユニットU3に出力する。温度測定部97は、例えば、温度センサーである。なお、第2空気AR2の湿度と温度との測定の順番は、特に限定されない。   The temperature measurement unit 97 measures the temperature of the second air AR <b> 2 heated by the second temperature control unit 93. The temperature measuring unit 97 outputs the temperature value of the second air AR2 to the control unit U3. The temperature measuring unit 97 is, for example, a temperature sensor. Note that the order of measurement of the humidity and temperature of the second air AR2 is not particularly limited.

第2流量測定部87は、第2温度制御部93によって加熱された第2空気AR2の流量(以下、「流量FL3」と記載する。)を測定する。第2流量測定部87は、第2空気AR2の流量FL3の値を制御ユニットU3に出力する。第2流量測定部87は、例えば、体積流量又は質量流量を測定する流量計である。ファン89は、第2空気AR2を吸引して排出する。   The second flow rate measuring unit 87 measures the flow rate of the second air AR2 heated by the second temperature control unit 93 (hereinafter referred to as “flow rate FL3”). The second flow rate measuring unit 87 outputs the value of the flow rate FL3 of the second air AR2 to the control unit U3. The second flow rate measuring unit 87 is, for example, a flow meter that measures a volume flow rate or a mass flow rate. The fan 89 sucks and discharges the second air AR2.

制御ユニットU3は、第2空気AR2の温度と湿度とに基づいて、第2空気AR2の水蒸気分圧を算出する。そして、制御ユニットU3は、第2空気AR2の水蒸気分圧と温度と圧力(例えば、大気圧)と第2空気AR2の流量FL3とに基づいて、第2空気AR2に含まれる水蒸気の流量(以下、「流量FL4」と記載する。)を算出する。また、制御ユニットU3は、流量FL3から流量FL4を減算して、水蒸気を除いた第2空気AR2の流量(以下、「流量FL5」と記載する。)を算出する。   The control unit U3 calculates the water vapor partial pressure of the second air AR2 based on the temperature and humidity of the second air AR2. Then, the control unit U3 determines the flow rate of water vapor (hereinafter referred to as “water vapor”) contained in the second air AR2 based on the partial pressure of water vapor, the temperature, the pressure (for example, atmospheric pressure), and the flow rate FL3 of the second air AR2. , “Flow rate FL4”). Further, the control unit U3 subtracts the flow rate FL4 from the flow rate FL3 to calculate the flow rate of the second air AR2 excluding water vapor (hereinafter referred to as “flow rate FL5”).

そして、制御ユニットU3は、第2空気AR2に含まれる水蒸気の流量FL4と、混合空気に含まれる水蒸気の質量流量FL1とに基づいて、凝縮部71に供給された混合空気に含まれる水蒸気の合計流量FLSを算出する。さらに、制御ユニットU3は、混合空気に含まれる水蒸気の合計流量FLSと、水蒸気を除いた第2空気AR2の流量FL5とに基づいて、凝縮部71に供給された混合空気の湿度HM3を算出する。   And control unit U3 is the sum total of the water vapor | steam contained in the mixed air supplied to the condensation part 71 based on the flow volume FL4 of the water vapor | steam contained in 2nd air AR2, and the mass flow rate FL1 of the water vapor | steam contained in mixed air. The flow rate FLS is calculated. Further, the control unit U3 calculates the humidity HM3 of the mixed air supplied to the condensing unit 71 based on the total flow rate FLS of the water vapor contained in the mixed air and the flow rate FL5 of the second air AR2 excluding the water vapor. .

実施形態3では、制御ユニットU3は、混合空気の湿度HM3を表す水蒸気モル分率ygen(mol/mol)を式(4)に基づいて算出する。 In the third embodiment, the control unit U3 calculates a water vapor mole fraction y gen (mol / mol) representing the humidity HM3 of the mixed air based on the equation (4).

Figure 2019132445
…(4)
Figure 2019132445
... (4)

式(4)において、「FLS」は、混合空気に含まれる水蒸気の合計流量を示し、質量流量によって表される。「FL5」は、水蒸気を除いた第2空気AR2の質量流量を示す。「MWH2O」は水の分子量(=18)を示す。「MWair」は空気の分子量(=28)を示す。「xFL5」は、水蒸気を除いた第2空気AR2の水蒸気モル分率(mol/mol)を示す。実施形態3では、「xFL5」は、第2空気AR2の温度と湿度と圧力とに基づいて算出される。具体的には、「xFL5」は、温度測定部97の測定した第2空気AR2の温度と、湿度測定部95の測定した第2空気AR2の湿度と、第2空気AR2の圧力(例えば、大気圧)とに基づいて算出される。 In Expression (4), “FLS” indicates the total flow rate of water vapor contained in the mixed air, and is represented by the mass flow rate. “FL5” indicates the mass flow rate of the second air AR2 excluding water vapor. “MW H2O ” indicates the molecular weight of water (= 18). “MW air ” indicates the molecular weight of air (= 28). “X FL5 ” indicates the water vapor mole fraction (mol / mol) of the second air AR2 excluding water vapor. In the third embodiment, “x FL5 ” is calculated based on the temperature, humidity, and pressure of the second air AR2. Specifically, “x FL5 ” indicates the temperature of the second air AR2 measured by the temperature measuring unit 97, the humidity of the second air AR2 measured by the humidity measuring unit 95, and the pressure of the second air AR2 (for example, (Atmospheric pressure).

一方、図1及び図5に示すように、制御ユニットU3は、蒸気流量測定部5の測定した過熱水蒸気の流量FAと第1流量測定部23の測定した第1空気AR1の流量FBとに基づいて、チャンバー53に供給する混合空気の湿度HM2を算出する。実施形態3では、実施形態2と同様にして、制御ユニットU3は、チャンバー53に供給する混合空気の湿度HM2を表す水蒸気モル分率xgenを、式(2)に基づいて算出する。 On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 5, the control unit U3 is based on the flow rate FA of the superheated steam measured by the steam flow rate measurement unit 5 and the flow rate FB of the first air AR1 measured by the first flow rate measurement unit 23. Then, the humidity HM2 of the mixed air supplied to the chamber 53 is calculated. In the third embodiment, similarly to the second embodiment, the control unit U3 calculates a water vapor mole fraction x gen representing the humidity HM2 of the mixed air supplied to the chamber 53 based on the formula (2).

そして、制御ユニットU3は、湿度HM2を湿度HM3によって校正する。従って、実施形態3によれば、湿度HM2の校正を実行しない場合と比較して、チャンバー53内において高い精度で目標湿度を発生できる。その他、実施形態3では、実施形態2と同様の効果を有する。   Then, the control unit U3 calibrates the humidity HM2 with the humidity HM3. Therefore, according to the third embodiment, the target humidity can be generated with higher accuracy in the chamber 53 than in the case where the calibration of the humidity HM2 is not executed. In addition, the third embodiment has the same effects as the second embodiment.

特に、第2空気AR2の湿度を測定して、第2空気AR2に含まれる水蒸気の流量を算出しているため、実施形態2と比較して、凝縮部71に供給される混合空気の湿度HM3をさらに精度良く算出できる。その結果、さらに精度良く湿度HM2を校正できる。また、第2空気AR2に含まれる水分を蒸発させた後に、第2空気AR2の流量を測定している。従って、水分がゼロか、又は、水分をほとんど含まない第2空気AR2の流量FL3を測定できる。その結果、水分を蒸発させない場合と比較して、混合空気の湿度HM3をさらに精度良く算出できる。   In particular, since the humidity of the second air AR2 is measured and the flow rate of the water vapor contained in the second air AR2 is calculated, the humidity HM3 of the mixed air supplied to the condensing unit 71 is compared with the second embodiment. Can be calculated with higher accuracy. As a result, the humidity HM2 can be calibrated with higher accuracy. Further, after the moisture contained in the second air AR2 is evaporated, the flow rate of the second air AR2 is measured. Therefore, it is possible to measure the flow rate FL3 of the second air AR2 that has zero or little moisture. As a result, the humidity HM3 of the mixed air can be calculated more accurately than in the case where moisture is not evaporated.

(実施形態4)
図6を参照して、本発明の実施形態4に係る湿度発生システム500を説明する。実施形態4に係る湿度発生システム500が、第1流量測定部23及び第1温度制御部25に加えて加熱部63及び流量測定部65を備える点で、実施形態4は実施形態1と異なる。以下、実施形態4が実施形態1と異なる点を主に説明する。
(Embodiment 4)
With reference to FIG. 6, the humidity generation system 500 which concerns on Embodiment 4 of this invention is demonstrated. The fourth embodiment differs from the first embodiment in that a humidity generation system 500 according to the fourth embodiment includes a heating unit 63 and a flow rate measuring unit 65 in addition to the first flow rate measuring unit 23 and the first temperature control unit 25. Hereinafter, the points of the fourth embodiment different from the first embodiment will be mainly described.

図6は、実施形態4に係る湿度発生システム500を示す図である。図6に示すように、湿度発生システム500の湿度発生装置100は、実施形態1に係る湿度発生ユニットU1に代えて、湿度発生ユニットU1Aを備える。湿度発生ユニットU1Aは、実施形態1に係る湿度発生ユニットU1の構成に加えて、加熱部63と、流量測定部65とをさらに含む。   FIG. 6 is a diagram illustrating a humidity generation system 500 according to the fourth embodiment. As illustrated in FIG. 6, the humidity generation device 100 of the humidity generation system 500 includes a humidity generation unit U1A instead of the humidity generation unit U1 according to the first embodiment. The humidity generation unit U1A further includes a heating unit 63 and a flow rate measurement unit 65 in addition to the configuration of the humidity generation unit U1 according to the first embodiment.

加熱部63及び流量測定部65は、第2出力切替部41と温度調節部51との間に配置される。加熱部63は、流量測定部65の上流側に配置される。加熱部63は、第1出力切替部31及び第2出力切替部41の出力した過熱水蒸気又は混合空気を加熱する。流量測定部65は、加熱部63によって加熱された過熱水蒸気又は混合空気の流量を測定する。流量測定部65は、過熱水蒸気又は混合空気の流量の値を制御ユニットU3に出力する。流量測定部65は、例えば、体積流量又は質量流量を測定する流量計である。流量測定部65によって流量の測定された過熱水蒸気又は混合空気は、チャンバー53に向けて出力される。   The heating unit 63 and the flow rate measuring unit 65 are disposed between the second output switching unit 41 and the temperature adjusting unit 51. The heating unit 63 is disposed on the upstream side of the flow rate measuring unit 65. The heating unit 63 heats the superheated steam or mixed air output from the first output switching unit 31 and the second output switching unit 41. The flow rate measuring unit 65 measures the flow rate of superheated steam or mixed air heated by the heating unit 63. The flow rate measuring unit 65 outputs the value of the flow rate of superheated steam or mixed air to the control unit U3. The flow rate measuring unit 65 is, for example, a flow meter that measures a volume flow rate or a mass flow rate. The superheated steam or mixed air whose flow rate is measured by the flow rate measuring unit 65 is output toward the chamber 53.

制御ユニットU3は、流量測定部65の測定した混合空気の流量(以下、「流量FC」と記載する。)と第1流量測定部23の測定した第1空気AR1の流量FBとに基づいて、チャンバー53に供給する混合空気の湿度HM4を算出する。   The control unit U3 is based on the flow rate of the mixed air measured by the flow rate measuring unit 65 (hereinafter referred to as “flow rate FC”) and the flow rate FB of the first air AR1 measured by the first flow rate measuring unit 23. The humidity HM4 of the mixed air supplied to the chamber 53 is calculated.

実施形態4では、制御ユニットU3は、混合空気の湿度HM4を表す水蒸気モル分率xgen(mol/mol)を式(5)に基づいて算出する。 In the fourth embodiment, the control unit U3 calculates the water vapor mole fraction x gen (mol / mol) representing the humidity HM4 of the mixed air based on the formula (5).

Figure 2019132445
…(5)
Figure 2019132445
... (5)

式(5)において、「nFC」は、混合空気のモル流量(mol/s)を示す。「nFC」は、流量測定部65によって測定された混合空気の体積流量又は質量流量に基づいて算出される。「xair」は、第1空気AR1の水蒸気モル分率(mol/mol)を示す。「xair」は、制御ユニットU3によって第1空気AR1の湿度に基づいて算出される。第1空気AR1の湿度は湿度計(不図示)により測定される。「nair」は、第1空気AR1のモル流量(mol/s)を示す。「nair」は、第1流量測定部23によって測定された第1空気AR1の体積流量又は質量流量に基づいて算出される。 In the formula (5), “n FC ” indicates the molar flow rate (mol / s) of the mixed air. “N FC ” is calculated based on the volume flow rate or mass flow rate of the mixed air measured by the flow rate measuring unit 65. “X air ” indicates the water vapor mole fraction (mol / mol) of the first air AR1. “X air ” is calculated by the control unit U3 based on the humidity of the first air AR1. The humidity of the first air AR1 is measured by a hygrometer (not shown). “N air ” indicates the molar flow rate (mol / s) of the first air AR1. “N air ” is calculated based on the volume flow rate or mass flow rate of the first air AR 1 measured by the first flow rate measurement unit 23.

又は、制御ユニットU3は、実施形態1と同様にして、蒸気流量測定部5の測定した過熱水蒸気の流量FAと第1流量測定部23の測定した第1空気AR1の流量FBとに基づいて、チャンバー53に供給する混合空気の湿度HM2を算出する。   Or, similarly to the first embodiment, the control unit U3, based on the flow rate FA of the superheated steam measured by the steam flow rate measurement unit 5 and the flow rate FB of the first air AR1 measured by the first flow rate measurement unit 23, The humidity HM2 of the mixed air supplied to the chamber 53 is calculated.

以上、図6を参照して説明したように、実施形態4によれば、ユーザーは、チャンバー53に供給する混合空気の湿度を、流量測定部65の測定した流量FCに基づいて算出するか、又は、蒸気流量測定部5の測定した流量FAに基づいて算出するかを選択できる。従って、流量測定部65及び蒸気流量測定部5の特性並びに流量の大小に応じて、過熱水蒸気の流量又は混合空気の流量を適切に測定できる。   As described above with reference to FIG. 6, according to the fourth embodiment, the user calculates the humidity of the mixed air supplied to the chamber 53 based on the flow rate FC measured by the flow rate measurement unit 65, or Alternatively, it is possible to select whether to calculate based on the flow rate FA measured by the steam flow rate measuring unit 5. Therefore, the flow rate of the superheated steam or the flow rate of the mixed air can be appropriately measured according to the characteristics of the flow rate measuring unit 65 and the steam flow rate measuring unit 5 and the magnitude of the flow rate.

例えば、流量測定部65と蒸気流量測定部5とで、流量の測定レンジを異ならせることで、過熱水蒸気の流量に応じて、精度良く過熱水蒸気の流量又は混合空気の流量を測定できる。例えば、蒸気流量測定部5の測定レンジが、流量測定部65の測定レンジよりも小さい。つまり、蒸気流量測定部5が比較的小流量の測定レンジを有し、流量測定部65が蒸気流量測定部5よりも大流量の測定レンジを有する。この場合、過熱水蒸気の流量が比較的小さい場合は、制御ユニットU3は、蒸気流量測定部5の測定結果に基づいて、混合空気の湿度HM2を算出する。一方、過熱水蒸気の流量が比較的大きい場合は、制御ユニットU3は、流量測定部65の測定結果に基づいて、混合空気の湿度HM4を算出する。   For example, by changing the flow rate measurement range between the flow rate measuring unit 65 and the steam flow rate measuring unit 5, the flow rate of the superheated steam or the flow rate of the mixed air can be accurately measured according to the flow rate of the superheated steam. For example, the measurement range of the steam flow rate measurement unit 5 is smaller than the measurement range of the flow rate measurement unit 65. That is, the steam flow rate measurement unit 5 has a measurement range with a relatively small flow rate, and the flow rate measurement unit 65 has a measurement range with a larger flow rate than the steam flow rate measurement unit 5. In this case, when the flow rate of the superheated steam is relatively small, the control unit U3 calculates the humidity HM2 of the mixed air based on the measurement result of the steam flow rate measuring unit 5. On the other hand, when the flow rate of the superheated steam is relatively large, the control unit U3 calculates the humidity HM4 of the mixed air based on the measurement result of the flow rate measuring unit 65.

その他、実施形態4では、実施形態1と同様の効果を有する。また、図4及び図5を参照して説明した実施形態2及び実施形態3において、湿度発生装置100は、湿度発生ユニットU1に代えて、実施形態4に係る湿度発生ユニットU1Aを備えてもよい。この場合は、湿度HM4が、湿度HM1又は湿度HM3によって校正される。   In addition, the fourth embodiment has the same effects as the first embodiment. In the second and third embodiments described with reference to FIGS. 4 and 5, the humidity generation device 100 may include the humidity generation unit U1A according to the fourth embodiment instead of the humidity generation unit U1. . In this case, the humidity HM4 is calibrated by the humidity HM1 or the humidity HM3.

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態及び実施例について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態及び実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である(例えば、下記に示す(1)〜(6))。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。   The embodiments and examples of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and can be carried out in various modes without departing from the gist thereof (for example, (1) to (6 shown below) )). In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined. In order to facilitate understanding, the drawings schematically show each component as a main component, and the thickness, length, number, interval, etc. of each component shown in the drawings are actual for convenience of drawing. May be different. In addition, the material, shape, dimensions, and the like of each component shown in the above embodiment are merely examples, and are not particularly limited, and various changes can be made without departing from the effects of the present invention. is there.

(1)図3〜図6を参照して説明した実施形態1〜実施形態4において、蒸気流量測定部5を校正する際に、測定部73は、過熱水蒸気の凝縮によって得られた水の体積を測定してもよい。この場合、例えば、測定部73は、ストップウォッチのような時間測定部84を含む。また、収容部81は、例えば、メスシリンダーである。そして、作業者は、ストップウォッチで測定された一定時間ごとに、メスシリンダーに収容された水の体積をメスシリンダーの目盛から読み取り、水の体積の値を制御ユニットU3に入力する。   (1) In the first to fourth embodiments described with reference to FIGS. 3 to 6, when calibrating the steam flow rate measuring unit 5, the measuring unit 73 is a volume of water obtained by condensation of superheated steam. May be measured. In this case, for example, the measurement unit 73 includes a time measurement unit 84 such as a stopwatch. Moreover, the accommodating part 81 is a graduated cylinder, for example. And an operator reads the volume of the water accommodated in the measuring cylinder from the scale of the measuring cylinder for every fixed time measured with the stopwatch, and inputs the value of the volume of water into the control unit U3.

制御ユニットU3は、一定時間ごとに入力される水の体積の値を記憶する。そして、制御ユニットU3は、記憶した水の体積の値に基づいて、単位時間当たりの水の体積の変化量を算出する。単位時間あたりの水の体積の変化量は、凝縮部71に供給された過熱水蒸気の体積流量を示す。そして、制御ユニットU3は、過熱水蒸気の体積流量に基づいて、蒸気流量測定部5を校正する。   The control unit U3 stores the value of the volume of water input at regular intervals. And control unit U3 calculates the variation | change_quantity of the volume of water per unit time based on the value of the volume of water memorize | stored. The amount of change in the volume of water per unit time indicates the volume flow rate of the superheated steam supplied to the condensing unit 71. Then, the control unit U3 calibrates the steam flow rate measuring unit 5 based on the volume flow rate of superheated steam.

(2)図4及び図5を参照して説明した実施形態2及び実施形態3において、湿度を校正する際に、測定部73は、水蒸気の凝縮によって得られた水と混合空気から分離された水分との体積を測定してもよい。この場合、例えば、測定部73は、ストップウォッチのような時間測定部84を含む。また、収容部81は、例えば、メスシリンダーである。そして、作業者は、ストップウォッチで測定された一定時間ごとに、メスシリンダーに収容された水及び水分(以下、「水W」と記載する。)の体積をメスシリンダーの目盛から読み取り、水Wの体積の値を制御ユニットU3に入力する。   (2) In the second and third embodiments described with reference to FIGS. 4 and 5, when the humidity is calibrated, the measuring unit 73 is separated from the water and the mixed air obtained by condensation of water vapor. The volume with moisture may be measured. In this case, for example, the measurement unit 73 includes a time measurement unit 84 such as a stopwatch. Moreover, the accommodating part 81 is a graduated cylinder, for example. Then, the operator reads the volume of water and moisture contained in the graduated cylinder (hereinafter referred to as “water W”) from the scale of the graduated cylinder at regular intervals measured by the stopwatch, and the water W Is input to the control unit U3.

制御ユニットU3は、一定時間ごとに入力される水Wの体積の値を記憶する。そして、制御ユニットU3は、記憶した水の体積の値に基づいて、単位時間当たりの水の体積の変化量を算出する。単位時間あたりの水の体積の変化量は、凝縮部71に供給された混合空気に含まれる水蒸気の体積流量を示す。   The control unit U3 stores the value of the volume of the water W that is input at regular intervals. And control unit U3 calculates the variation | change_quantity of the volume of water per unit time based on the value of the volume of water memorize | stored. The amount of change in the volume of water per unit time indicates the volumetric flow rate of water vapor contained in the mixed air supplied to the condensing unit 71.

そして、実施形態2においては、制御ユニットU3は、混合空気に含まれる水蒸気の体積流量と第2空気AR2の流量FL2とに基づいて、凝縮部71に供給された混合空気の湿度を算出する。また、実施形態3においては、制御ユニットU3は、第2空気AR2に含まれる水蒸気の流量FL4と、混合空気に含まれる水蒸気の体積流量とに基づいて、凝縮部71に供給された混合空気に含まれる水蒸気の合計流量を算出する。そして、制御ユニットU3は、混合空気に含まれる水蒸気の合計流量と、水蒸気を除いた第2空気AR2の流量FL5とに基づいて、凝縮部71に供給された混合空気の湿度を算出する。   In the second embodiment, the control unit U3 calculates the humidity of the mixed air supplied to the condensing unit 71 based on the volume flow rate of water vapor contained in the mixed air and the flow rate FL2 of the second air AR2. Further, in the third embodiment, the control unit U3 converts the mixed air supplied to the condensing unit 71 based on the flow rate FL4 of water vapor contained in the second air AR2 and the volume flow rate of water vapor contained in the mixed air. The total flow rate of the contained water vapor is calculated. Then, the control unit U3 calculates the humidity of the mixed air supplied to the condensing unit 71 based on the total flow rate of the water vapor contained in the mixed air and the flow rate FL5 of the second air AR2 excluding the water vapor.

(3)図3〜図6を参照して説明した実施形態1〜実施形態4において、測定部73は、ストップウォッチのような時間測定部84を含んでいてもよい。この場合、作業者が、ストップウォッチで測定された一定時間ごとに、重量測定部83の表示する水の重量の値を制御ユニットU3に入力する。制御ユニットU3は、一定時間ごとに入力される水の重量の値を記憶する。そして、制御ユニットU3は、記憶した水の重量の値に基づいて、単位時間当たりの水の重量の変化量を算出する。   (3) In the first to fourth embodiments described with reference to FIGS. 3 to 6, the measurement unit 73 may include a time measurement unit 84 such as a stopwatch. In this case, the operator inputs the value of the weight of water displayed by the weight measuring unit 83 into the control unit U3 at regular intervals measured by the stopwatch. The control unit U3 stores the value of the weight of water input at regular intervals. And control unit U3 calculates the variation | change_quantity of the weight of the water per unit time based on the value of the stored weight of the water.

(4)図1〜図6を参照して説明した実施形態1〜実施形態4において、校正ユニットU2、校正ユニットU2A、又は、校正ユニットU2Bを、チャンバー53の下流に配置してもよい。そして、チャンバー53から、過熱水蒸気又は混合空気を、校正ユニットU2、校正ユニットU2A、又は、校正ユニットU2Bに供給してもよい。例えば、校正ユニットU2、校正ユニットU2A、又は、校正ユニットU2Bを、ファン61の下流に配置する。そして、ファン61が、チャンバー53に収容された過熱水蒸気又は混合空気を、校正ユニットU2、校正ユニットU2A、又は、校正ユニットU2Bに供給する。   (4) In the first to fourth embodiments described with reference to FIGS. 1 to 6, the calibration unit U <b> 2, the calibration unit U <b> 2 </ b> A, or the calibration unit U <b> 2 </ b> B may be disposed downstream of the chamber 53. Then, superheated steam or mixed air may be supplied from the chamber 53 to the calibration unit U2, the calibration unit U2A, or the calibration unit U2B. For example, the calibration unit U2, the calibration unit U2A, or the calibration unit U2B is disposed downstream of the fan 61. Then, the fan 61 supplies the superheated steam or mixed air accommodated in the chamber 53 to the calibration unit U2, the calibration unit U2A, or the calibration unit U2B.

(5)図1〜図6を参照して説明した実施形態1〜実施形態4において、第1温度制御部25は、第1空気AR1を冷却してもよい。この場合、第1温度制御部25は冷却装置である。第1出力切替部31は、冷却された第1空気AR1と過熱水蒸気とを混合することで、飽和湿り蒸気又は水滴入り空気を出力できる。水滴入り空気は、例えば、微小な水滴のような霧を含む空気(霧入り空気)である。また、温度調節部51は、過熱水蒸気又は混合空気を冷却して、飽和湿り蒸気又は水滴入り空気をチャンバー53に供給してもよい。この場合、温度調節部51は冷却装置である。   (5) In the first to fourth embodiments described with reference to FIGS. 1 to 6, the first temperature control unit 25 may cool the first air AR <b> 1. In this case, the first temperature control unit 25 is a cooling device. The first output switching unit 31 can output saturated wet steam or air with water droplets by mixing the cooled first air AR1 and superheated steam. The water-containing air is, for example, air including mist such as minute water droplets (fog-containing air). Further, the temperature adjustment unit 51 may cool the superheated steam or mixed air and supply saturated wet steam or air with water droplets to the chamber 53. In this case, the temperature adjustment unit 51 is a cooling device.

(6)図1及び図6を参照して説明した実施形態1〜実施形態4において、空気供給装置300は、湿度発生システム500の設置された室内の空気を除湿し、除湿した空気を第1空気AR1として湿度発生装置100に供給してもよい。その結果、湿度発生装置100が発生可能な目標湿度の最低値を下げることができる。この場合、空気供給装置300は除湿装置を含む。   (6) In the first to fourth embodiments described with reference to FIG. 1 and FIG. 6, the air supply device 300 dehumidifies the air in the room where the humidity generation system 500 is installed, and first removes the dehumidified air. The air AR1 may be supplied to the humidity generator 100. As a result, the minimum target humidity that can be generated by the humidity generator 100 can be lowered. In this case, the air supply device 300 includes a dehumidifying device.

本発明は、湿度発生装置に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。   The present invention relates to a humidity generator and has industrial applicability.

3 水除去部
5 蒸気流量測定部
7 気水分離部
9 加熱部
23 第1流量測定部
25 第1温度制御部
31 第1出力切替部
41 第2出力切替部
53 チャンバー
65 流量測定部
71 凝縮部
73 測定部
79 気水分離部
87 第2流量測定部
93 第2温度制御部
95 湿度測定部
97 温度測定部
100 湿度発生装置
500 湿度発生システム
U1、U1A 湿度発生ユニット
U2、U2A、U2B 校正ユニット(校正部)
U3 制御ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Water removal part 5 Steam flow measurement part 7 Air-water separation part 9 Heating part 23 1st flow measurement part 25 1st temperature control part 31 1st output switching part 41 2nd output switching part 53 Chamber 65 Flow measurement part 71 Condensing part 73 Measurement unit 79 Air / water separation unit 87 Second flow rate measurement unit 93 Second temperature control unit 95 Humidity measurement unit 97 Temperature measurement unit 100 Humidity generator 500 Humidity generation system U1, U1A Humidity generation unit U2, U2A, U2B Calibration unit ( Calibration section)
U3 control unit

Claims (7)

飽和湿り蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成し、前記飽和湿り蒸気に含まれる水分を除去する水除去部と、
前記過熱水蒸気の流量を測定する蒸気流量測定部と、
第1空気の流量を測定する第1流量測定部と、
前記蒸気流量測定部を通過した前記過熱水蒸気だけを出力するか、又は、前記蒸気流量測定部を通過した前記過熱水蒸気と、前記第1流量測定部を通過した前記第1空気とを混合して、前記過熱水蒸気と前記第1空気とが混合した混合空気を出力する第1出力切替部と、
前記蒸気流量測定部を校正するための校正部と
を備え、
前記校正部は、
前記第1出力切替部の出力した前記過熱水蒸気を凝縮させて、前記過熱水蒸気を水に戻す凝縮部と、
前記過熱水蒸気の凝縮によって得られた前記水の重量又は体積を測定する測定部と
を含む、湿度発生装置。
A water removal unit for heating the saturated wet steam to generate superheated steam, and removing water contained in the saturated wet steam;
A steam flow rate measuring unit for measuring the flow rate of the superheated steam;
A first flow rate measuring unit for measuring a flow rate of the first air;
Only the superheated steam that has passed through the steam flow rate measuring unit is output, or the superheated steam that has passed through the steam flow rate measuring unit and the first air that has passed through the first flow rate measuring unit are mixed. A first output switching unit that outputs mixed air in which the superheated steam and the first air are mixed;
A calibration unit for calibrating the steam flow rate measurement unit,
The calibration unit is
A condensing unit for condensing the superheated steam output from the first output switching unit and returning the superheated steam to water;
And a measuring unit that measures the weight or volume of the water obtained by condensation of the superheated steam.
前記第1流量測定部を通過した前記第1空気を加熱する第1温度制御部をさらに備え、
前記第1出力切替部は、前記蒸気流量測定部を通過した前記過熱水蒸気だけを出力するか、又は、前記蒸気流量測定部を通過した前記過熱水蒸気と、加熱された前記第1空気とを混合して、前記混合空気を出力する、請求項1に記載の湿度発生装置。
A first temperature control unit for heating the first air that has passed through the first flow rate measurement unit;
The first output switching unit outputs only the superheated steam that has passed through the steam flow rate measuring unit, or mixes the superheated steam that has passed through the steam flow rate measuring unit and the heated first air. The humidity generator according to claim 1, wherein the mixed air is output.
前記凝縮部は、前記第1出力切替部の出力した前記混合空気に含まれる水蒸気を凝縮させて、前記水蒸気を水に戻し、
前記校正部は、
前記混合空気に含まれる水分を前記混合空気から分離する気水分離部と、
前記水蒸気の凝縮後かつ前記水分の分離後の前記混合空気である第2空気の流量を測定する第2流量測定部と
をさらに含み、
前記測定部は、前記水蒸気の凝縮によって得られた前記水と前記混合空気から分離された前記水分との重量又は体積を測定する、請求項1又は請求項2に記載の湿度発生装置。
The condensing unit condenses water vapor contained in the mixed air output from the first output switching unit, and returns the water vapor to water,
The calibration unit is
An air-water separator that separates moisture contained in the mixed air from the mixed air;
A second flow rate measuring unit that measures a flow rate of the second air that is the mixed air after the condensation of the water vapor and after the separation of the moisture,
The humidity generator according to claim 1 or 2, wherein the measurement unit measures the weight or volume of the water obtained by condensation of the water vapor and the water separated from the mixed air.
前記凝縮部は、前記第1出力切替部の出力した前記混合空気に含まれる水蒸気を凝縮させて、前記水蒸気を水に戻し、
前記校正部は、
前記混合空気に含まれる水分を前記混合空気から分離する気水分離部と、
前記水蒸気の凝縮後かつ前記水分の分離後の前記混合空気である第2空気を加熱する第2温度制御部と、
加熱された前記第2空気の湿度を測定する湿度測定部と、
加熱された前記第2空気の温度を測定する温度測定部と、
加熱された前記第2空気の流量を測定する第2流量測定部と
をさらに含み、
前記測定部は、前記水蒸気の凝縮によって得られた前記水と前記混合空気から分離された前記水分との重量又は体積を測定する、請求項1又は請求項2に記載の湿度発生装置。
The condensing unit condenses water vapor contained in the mixed air output from the first output switching unit, and returns the water vapor to water,
The calibration unit is
An air-water separator that separates moisture contained in the mixed air from the mixed air;
A second temperature controller for heating the second air, which is the mixed air after the condensation of the water vapor and after the separation of the water;
A humidity measuring unit for measuring the humidity of the heated second air;
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the heated second air;
A second flow rate measuring unit for measuring a flow rate of the heated second air,
The humidity generator according to claim 1 or 2, wherein the measurement unit measures the weight or volume of the water obtained by condensation of the water vapor and the water separated from the mixed air.
前記第1出力切替部の出力した前記過熱水蒸気又は前記混合空気の流量を測定する流量測定部をさらに備える、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の湿度発生装置。   The humidity generator according to any one of claims 1 to 4, further comprising a flow rate measuring unit that measures a flow rate of the superheated steam or the mixed air output from the first output switching unit. 前記水除去部は、
前記飽和湿り蒸気に含まれる水分を前記飽和湿り蒸気から分離する気水分離部と、
前記水分の分離後の前記飽和湿り蒸気を加熱して、前記過熱水蒸気を生成する加熱部と
を含む、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の湿度発生装置。
The water removing unit is
A steam-water separator for separating moisture contained in the saturated wet steam from the saturated wet steam;
The humidity generator according to claim 1, further comprising: a heating unit that heats the saturated wet steam after the separation of the water to generate the superheated steam.
チャンバーと、
前記第1出力切替部の出力した気体を、前記チャンバーに向けて出力するか、又は、前記校正部に向けて出力する第2出力切替部と
をさらに備え、
前記第1出力切替部の出力した前記気体は、前記過熱水蒸気又は前記混合空気であり、
前記チャンバーは、前記第1出力切替部及び前記第2出力切替部の出力した前記気体を収容する、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の湿度発生装置。
A chamber;
A gas output from the first output switching unit is output to the chamber, or a second output switching unit is output to the calibration unit;
The gas output from the first output switching unit is the superheated steam or the mixed air,
The humidity generator according to any one of claims 1 to 6, wherein the chamber stores the gas output from the first output switching unit and the second output switching unit.
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