JP2823936B2 - 露点検出装置 - Google Patents

露点検出装置

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、相対湿度の変化に対応して電気抵抗値また
は電気容量が変化するセラミック湿度センサまたは高分
子湿度センサ等を利用して露点温度の検出を行う露点検
出装置に関する。
[従来の技術] 従来より、露点検出装置としては、金属管をグラスウ
ールで覆い、その上に導電性コイルを巻き、塩化リチウ
ムの水溶液を塗布した構造をした感湿部を持つ塩化リチ
ウム露点センサが存在する。
この塩化リチウム露点センサは、導電性コイルに電流
を流すと、この導電性コイルが発熱することにより塩化
リチウムを塗布した物体の温度が上昇する。すると、塩
化リチウムの水蒸気圧が周囲の気体の水蒸気圧と等しく
なるまで温度が上昇する。この温度から露点温度を求め
るものである。
[発明が解決しようとする課題] ところが、塩化リチウム露点センサの感湿部は、グラ
スウールに塗布した塩化リチウムが劣化し易いので、3
月に一度くらい塩化リチウムを取替えなければならな
い。なお、感湿部が腐食性のガスなどに触れると、さら
に早く塩化リチウムが劣化してしまう。このため、高価
で保守に人手が必要になるという課題があった。
また、塩化リチウム露点センサが結露した場合には、
塩化リチウムが溶出することにより露点センサとして性
能を発揮することができず、精度良く露点温度を測定で
きないという課題があった。
このような塩化リチウム露点センサを用いないで露点
温度を検出するものとして、電気抵抗式湿度センサ、温
度センサおよびマイクロコンピュータを用いた構造が考
えられる。ところが、この構造においては、湿度センサ
および温度センサからの出力をA/D変換器でディジタル
化してマイクロコンピュータに送り、マイクロコンピュ
ータで演算を行い、その結果をD/A変換器でアナログ化
して露点温度を得るものであるが、複雑な構造となると
ともに非常に高価なものとなる。
本発明は、簡易な構造で、しかも安価で保守に人手が
いらず、制度良く露点温度を測定できる露点検出装置の
提供を目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明の露点検出装置は、 雰囲気中の相対湿度の変化に対応して電気抵抗値また
は電気容量が曲線状に変化する湿度センサを有し、前記
雰囲気中の相対湿度を検出する湿度検出手段と、 前記雰囲気中の温度を検出する温度検出手段と、 この温度検出手段の検出温度のときの前記湿度検出手
段の検出相対湿度に関する第1湿度出力を、予め設定さ
れた設定雰囲気温度のときの相対湿度に関する第2湿度
出力に補正する第1補正手段と、 前記設定雰囲気温度のときの前記検出相対湿度の変化
に対応して曲線状に変化する前記第2湿度出力を、直線
状に変化する第3湿度出力に変換する第1近似手段と、 前記第3湿度出力の変化に対応して曲線状に変化す
る、前記設定雰囲気温度のときの露点温度を、直線状に
変化する第1露点出力に変換する第2近似手段と、 前記第1露点出力を、前記温度検出手段の検出温度の
ときの露点温度に関する第2露点出力に補正する第2補
正手段と を備えた技術手段を採用した。
[作用] 温度検出手段により雰囲気中の温度を検出する。そし
て、雰囲気中の相対湿度の変化に対応して電気抵抗値ま
たは電気容量が曲線状に変化する湿度センサを有する湿
度検出手段から検出温度に温度依存した検出相対湿度に
関する第1湿度出力が出る。
この第1湿度出力は、第1補正手段によって予め設定
された設定雰囲気温度のときの相対湿度に関する第2湿
度出力に補正される。このため、第2湿度出力は、検出
相対湿度から検出温度による温度依存分が打ち消され、
雰囲気中の温度の変化に拘らずある相対湿度に対して常
に一定の出力となる。なお、第2湿度出力は、湿度検出
手段の検出相対湿度が変化すると曲線状に変化する出力
である。
この第2湿度出力は、第1近似手段によって第3湿度
出力に変換される。なお、第3湿度出力は、第2湿度出
力の変化(曲線状出力)に近似した直線状に変化する出
力(直線状出力)である。
この第3湿度出力に対応した露点温度は、相対湿度と
露点温度との関係より、第2近似手段によって第1露点
出力に変換される。なお、このときの露点温度は、設定
雰囲気温度のときの検出相対湿度に対応した設定雰囲気
温度のときの露点温度に関する出力であり、検出相対湿
度の変化に対応して曲線状に変化する出力である。ま
た、第1露点出力は、第3湿度出力の変化(直線状出
力)を相対湿度と露点温度との関係より第2近似手段で
設定雰囲気温度のときの露点温度に変換したことから露
点温度に対し直線状に変化する出力(直線状出力)であ
る。
この第1露点出力は、第2補正手段によって温度検出
手段の検出温度のときの露点温度に関する第2露点出力
に補正される。このため、第2露点出力は、検出温度に
温度依存したものとなり、雰囲気中の温度の変化に対応
した露点温度の出力となる。
よって、雰囲気中の相対湿度および温度から正確な露
点温度が求められる。
[発明の効果] 露点温度の検出に、相対湿度の変化に対応して電気抵
抗値または電気容量が変化する湿度センサを利用するこ
とにより塩化リチウム露点センサを用いた従来装置と比
較して耐久性を向上できる。湿度センサが結露しても性
能が低下することはないので、長期間精度良く露点温度
を測定できる。このため、温度検出手段の保守管理が非
常に簡易なものとなり、安価で保守に人手がいらない露
点検出装置を提供できる。
また、マイクロコンピュータを用いた装置と比較して
構造が簡易で安価なものとなる。
[実施例] 本発明の露点検出装置を図に示す実施例に基づき説明
する。
(実施例の構成) 第1図ないし第9図は本発明の実施例で、第1図は空
気調和装置の露点温度制御用の露点検出装置を示す図で
ある。
この露点検出装置1は、湿度検出回路2、温度検出回
路3、第1補正回路4、第1近似回路5、第2近似回路
6および第2補正回路7を備える。
湿度検出回路2は、本発明の湿度検出手段であって、
セラミック湿度センサ21、交流電源22、抵抗体23および
増幅器24を有する。
セラミック湿度センサ21は、ナシコン系(Na1+xZr2
SixP3-xO12)を原料とした多孔質セラミックからなる感
湿体を備え、雰囲気中の相対湿度を検出するものであ
る。このセラミック湿度センサ21は、相対湿度が増加す
るにしたがって電気抵抗値が対数的に減少するものであ
る(第2図のグラフ参照)。
交流電源22は、セラミック湿度センサ21に交流電流を
供給するものである。抵抗体23は、セラミック湿度セン
サ21の出力側に接続され、例えば電気抵抗値が40kΩと
されている。増幅器24は、セラミック湿度センサ21と抵
抗体23との分圧出力を増幅した検出相対湿度に関する第
1湿度出力を第1近似回路5に送るものである。この第
1湿度出力は、セラミック湿度センサ21の電気抵抗値が
減少するにしたがって増加する、すなわち、相対湿度が
増加するにしたがって増加する出力電圧である。また、
第1湿度出力は、相対湿度だけでなく雰囲気温度に温度
依存したものである(例えば第3図のグラフのA参
照)。
温度検出回路3は、本発明の温度検出手段であって、
白金薄膜抵抗体からなる温度センサを有し、検出温度に
対応して温度センサの電気抵抗値が変化することによっ
て出力電圧が変化する。この温度検出回路3は、雰囲気
中の温度を検出して、その検出温度に関する温度出力を
第1補正回路4および第2補正回路7に送る。
第1補正回路4は、本発明の第1補正手段であって、
湿度検出回路3から出力された検出相対湿度に関する第
1湿度出力と温度検出回路3から出力された検出温度に
関する温度出力とを入力する。そして、第1補正回路4
は、温度依存した第1湿度出力を温度依存を取り除いた
第2湿度出力に補正して第1近似回路5に送る。この第
2湿度出力は、予め設定された設定雰囲気温度(例えば
20℃)のときの相対湿度に関する出力電圧である(第4
図のグラフのB、C参照)。
第1近似回路5は、本発明の第1近似手段であって、
対数増幅器などから構成されている。この第1近似回路
5は、第2湿度出力(曲線状出力)を相対湿度に対して
直線状に近似し、これを第3湿度出力(直線状出力)と
して第2近似回路6に送る。この第3湿度出力は、雰囲
気温度に温度依存しない相対湿度に関する出力電圧であ
る(第5図のグラフ参照)。
第2近似回路6は、本発明の第2近似手段であって、
折れ線近似回路などから構成されている。この第2近似
回路6は、相対湿度と露点温度との関係(第6図のグラ
フのD参照)より、設定雰囲気温度(例えば20℃)のと
きの相対湿度の増加に対応して曲線状に増加する露点温
度(例えば第7図のグラフのE参照)を、直線状の第1
露点出力(直線状出力)に変換して第2補正回路7に送
る。この第1露点出力は、設定雰囲気温度のときの相対
湿度に対応した露点温度に関する出力である。したがっ
て、第1露点出力は、設定雰囲気温度のときの露点温度
に関する出力電圧である(第8図のグラフ参照)。
第2補正回路7は、本発明の第2補正手段であって、
温度検出回路3から出力された検出温度(例えば10℃)
に関する温度出力と第2近似回路6から出力された設定
雰囲気温度(例えば20℃)のときの露点温度に関する第
1露点出力を入力する。この第2補正回路7は、第1露
点出力を第2露点出力に温度補正して表示回路(図示せ
ず)または空気調和装置(図示せず)等に送る。この第
2露点出力は、検出温度に温度依存する露点温度(例え
ば第6図のグラフのF参照)に関する出力電圧であり、
露点温度に対し直線状の出力である(例えば第9図のグ
ラフ参照)。
(実施例の作用) 本実施例の露点検出装置1の作動を第1図ないし第9
図に基づき説明する。
交流電源22からセラミック湿度センサ21に交流電流が
供給されると、セラミック湿度センサ21の電気抵抗値が
検出相対湿度(例えば雰囲気温度10℃、相対湿度50%R
H)に対応した値となる(第2図のグラフ参照)。そし
て、セラミック湿度センサ21の電気抵抗値と抵抗体23の
電気抵抗値との分圧出力が増幅器24で増幅された後に、
検出相対湿度に関する第1湿度出力(第3図のグラフの
A参照)が第1補正回路4に送られる。このとき、温度
検出回路3から検出温度(例えば10℃)に関する温度出
力も第1補正回路4に送られる。
第1湿度出力と温度出力とを入力した第1補正回路4
は、第1湿度出力から雰囲気温度の温度依存を取り除く
ために、第4図のグラフに示すように、第1湿度出力
(B)を設定雰囲気温度(例えば20℃)のときの相対湿
度に関する第2湿度出力(C)に変換して第1近似回路
5に送る。
第2湿度出力を入力した第1近似回路5は、検出温度
の温度依存を取り除かれた第2湿度出力を、第5図に示
すように、この第2湿度出力に近似した直線状の第3湿
度出力に変換する。このため、第3湿度出力は、湿度検
出回路2の第1湿度出力(相対湿度)が増加するにした
がって直線状に増加する出力となる。よって、湿度検出
回路2から送られてきた第1湿度出力が検出相対湿度
(例えば50%RH)である場合には、第5図のグラフに示
すように、第1近似回路5から出力電圧aV(例えばフル
スケールの1/2:0.5V)の第3湿度出力が得られることと
なる。
第3湿度出力を入力した第2近似回路6は、設定雰囲
気温度(例えば20℃)のときの相対湿度の変化に対応し
て曲線状に変化する露点温度(第7図のグラフのE参
照)を作ることにより、その露点温度に対し直線状の第
1露点出力(第8図のグラフ参照)に変換する。このた
め、第1露点出力は、第1近似回路5の出力(設定雰囲
気温度のときの相対湿度)が増加するにしたがって直線
状に増加する出力が得られる。よって、第1近似回路5
から送られてきた出力が出力電圧A(例えば相対湿度50
%RH)である場合には、第6図のグラフに示すように、
第2近似回路6から出力電圧(例えば本来は露点温度0.
1℃であるが9.3℃を示す)bVの第1露点出力が得られる
こととなる。
つづいて、温度検出回路3の温度出力と第2近似回路
6の第1露点出力とを入力した第2補正回路7は、未だ
第1露点出力が検出温度に温度依存しないものであるた
め、第1露点出力を温度出力に応じて検出温度に温度依
存した第2露点出力を作る。すなわち、第6図のグラフ
のFに示すように、温度検出回路3により雰囲気温度10
℃が検出されている場合には、露点温度として0.1℃が
得られ、第2露点出力は第9図のグラフに示すように、
cVの露点出力となる。
(実施例の効果) 以上の実施例により、セラミック湿度センサ21および
温度検出回路3を利用して露点温度を検出することがで
きるので、塩化リチウム露点センサを用いた従来装置と
比較して耐久性を向上できる。しかも、セラミック湿度
センサ21が結露しても検出性能が低下することはないの
で、長期間精度良く露点温度の測定を行うことができ
る。このため、セラミック湿度センサ21の保守管理が非
常に簡易な露点検出装置1を提供できる。
また、マイクロコンピュータ、A/D変換器およびD/A変
換器等の高価な部品を用いないで、簡易な回路構成で露
点温度を検出できるので、マイクロコンピュータを用い
た露点検出装置と比較して構造が簡易で安価なものとな
る。
(変形例) 本実施例では、湿度センサとして相対湿度の変化に対
応して電気抵抗値が変化するセラミック湿度センサを用
いたが、湿度センサとして相対湿度の変化に対応して電
気抵抗値あるいは電気容量(静電容量)が変化する高分
子湿度センサを用いても良い。なお、電気容量が変化す
る高分子(例えばメタクリル酸メチルなど)湿度センサ
は、第10図のグラフに示すように、相対湿度が増加する
にしたがって電気容量が増加するものである。この湿度
センサをセラミック湿度センサ21と交換して第1図の湿
度検出回路2に組み込んだ場合には、電気容量の変化を
電気的に増幅して第1補正回路4に送ることによって実
施例と同一の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第9図は本発明の実施例を示す。第1図は
露点検出装置を示す概略図、第2図は雰囲気温度に対応
して変化するセラミック湿度センサの電気抵抗値と相対
湿度との関係を表すグラフ、第3図は雰囲気温度に対応
して変化する湿度検出回路の出力電圧と相対湿度との関
係を表すグラフ、第4図は相対湿度と第2湿度出力電圧
との関係を表すグラフである。第5図は相対湿度と第3
湿度出力電圧との関係を表すグラフ、第6図は雰囲気温
度に対応して変化する露点温度と相対湿度との関係を表
すグラフ、第7図は相対湿度と露点温度との関係を表す
グラフ、第8図は露点温度と第1露点出力電圧との関係
を表すグラフ、第9図は露点温度と第2露点出力電圧と
の関係を表すグラフである。 第10図は本発明の変形例で、雰囲気温度に対応して変化
する高分子湿度センサの電気容量と相対湿度との関係を
表すグラフである。 図中 1……露点検出装置 2……湿度検出回路(湿度検出手段) 3……温度検出回路(温度検出手段) 4……第1補正回路(第1補正手段) 5……第1近似回路(第1近似手段) 6……第2近似回路(第2近似手段) 7……第2補正回路(第2補正手段) 21……セラミック湿度センサ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G01W 1/11 G01W 1/11 H (56)参考文献 特開 昭59−183357(JP,A) 特開 昭55−142431(JP,A) 特開 昭53−149091(JP,A) 特開 昭61−159145(JP,A) 特開 昭58−179344(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 27/00 - 27/24 G01N 25/00 - 25/72 G01W 1/00 - 1/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)雰囲気中の相対湿度の変化に対応し
    て電気抵抗値または電気容量が曲線状に変化する湿度セ
    ンサを有し、前記雰囲気中の相対湿度を検出する湿度検
    出手段と、 (b)前記雰囲気中の温度を検出する温度検出手段と、 (c)この温度検出手段の検出温度のときの前記湿度検
    出手段の検出相対湿度に関する第1湿度出力を、 予め設定された設定雰囲気温度のときの相対湿度に関す
    る第2湿度出力に補正する第1補正手段と、 (d)前記設定雰囲気温度のときの前記検出相対湿度の
    変化に対応して曲線状に変化する前記第2湿度出力を、
    直線状に変化する第3湿度出力に変換する第1近似手段
    と、 (e)前記第3湿度出力の変化に対応して曲線状に変化
    する、前記設定雰囲気温度のときの露点温度を、 直線状に変化する第1露点出力に変換する第2近似手段
    と、 (f)前記第1露点出力を、前記温度検出手段の検出温
    度のときの露点温度に関する第2露点出力に補正する第
    2補正手段と を備えた露点検出装置。
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