JP4231009B2 - 水分検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、検出面上に生じる被測定気体に含まれる水分を検出する水分検出装置に関するものである。

従来より、湿度測定法として、被測定気体の温度を低下させ、その被測定気体に含まれる水蒸気の一部を結露させたときの温度を測定することにより露点を検出する露点検出法が知られている。例えば、非特許文献１には、寒剤、冷凍機、電子冷却器などを用いて鏡を冷却し、この冷却した鏡の鏡面上の反射光の強度の変化を検出し、この時の鏡面の温度を測定することによって、被測定気体中の水分の露点を検出する鏡面冷却式露点計について説明されている。

この鏡面冷却式露点計には、利用する反射光の種類によって、２つのタイプがある。１つは、正反射光を利用する正反射光検出方式（例えば、特許文献１参照）、もう１つは、散乱光を利用する散乱光検出方式（例えば、特許文献２参照）である。

〔正反射光検出方式〕
図９に正反射光検出方式を採用した従来の鏡面冷却式露点計の要部を示す。この鏡面冷却式露点計１０１は、被測定気体が流入されるチャンバ１と、このチャンバ１の内部に設けられた熱電冷却素子（ペルチェ素子）２を備えている。熱電冷却素子２の冷却面２−１には銅製ブロック３を介してボルト４が取り付けられており、熱電冷却素子２の加熱面２−２には放熱フィン５が取り付けられている。銅製ブロック３に取り付けられたボルト４の上面４−１は鏡面とされている。銅製ブロック３の側部には巻線式測温抵抗体（温度検出素子）６が埋め込まれている（図１１参照）。また、チャンバ１の上部には、ボルト４の上面（鏡面）４−１に対して斜めに光を照射する発光素子７と、この発光素子７から鏡面４−１に対して照射された光の正反射光を受光する受光素子８とが設けられている。熱電冷却素子２の周囲には断熱材９が設けられている。

この鏡面冷却式露点計１０１において、チャンバ１内の鏡面４−１は、チャンバ１内に流入される被測定気体に晒される。鏡面４−１に結露が生じていなければ、発光素子７から照射された光はそのほゞ全量が正反射し、受光素子８で受光される。したがって、鏡面４−１に結露が生じていない場合、受光素子８で受光される反射光の強度は大きい。

熱電冷却素子２への電流を増大し、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度を下げて行くと、被測定気体に含まれる水蒸気が鏡面４−１に結露し、その水の分子に発光素子７から照射した光の一部が吸収されたり、乱反射したりする。これにより、受光素子８で受光される反射光（正反射光）の強度が減少する。この鏡面４−１における正反射光の変化を検出することにより、鏡面４−１上の状態の変化、すなわち鏡面４−１上に水分（水滴）が付着したことを知ることができる。さらに、この時の鏡面４−１の温度を温度検出素子６で間接的に測定することにより、被測定気体中の水分の露点を知ることができる。

〔散乱光検出方式〕
図１０に散乱光検出方式を採用した従来の鏡面冷却式露点計の要部を示す。この鏡面冷却式露点計１０２は、正反射光検出方式を採用した鏡面冷却式露点計１０１とほゞ同構成であるが、受光素子８の取り付け位置が異なっている。この鏡面冷却式露点計１０２において、受光素子８は、発光素子７から鏡面４−１に対して照射された光の正反射光を受光する位置ではなく、散乱光を受光する位置に設けられている。

この鏡面冷却式露点計１０２において、鏡面４−１は、チャンバ１内に流入される被測定気体に晒される。鏡面４−１に結露が生じていなければ、発光素子７から照射された光はそのほゞ全量が正反射し、受光素子８での受光量は極微量である。したがって、鏡面４−１に結露が生じていない場合、受光素子８で受光される反射光の強度は小さい。

熱電冷却素子２への電流を増大し、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度を下げて行くと、被測定気体に含まれる水蒸気が鏡面４−１に結露し、その水の分子に発光素子７から照射した光の一部が吸収されたり、乱反射したりする。これにより、受光素子８で受光される乱反射された光（散乱光）の強度が増大する。この鏡面４−１における散乱光の変化を検出することにより、鏡面４−１上の状態の変化、すなわち鏡面４−１上に水分（水滴）が付着したことを知ることができる。さらに、この時の鏡面４−１の温度を温度検出素子６で間接的に測定することにより、被測定気体中の水分の露点を知ることができる。

なお、上述した露点計においては、鏡面４−１に生じる結露（水分）を検出する例で説明したが、同様の構成によって鏡面４−１に生じる結霜（水分）を検出することも可能である。

特開昭６１−７５２３５号公報 特公平７−１０４３０４号公報 工業計測ハンドブック、昭和51.9.30、朝倉書店、Ｐ297。

しかしながら、上述した従来の鏡面冷却式露点計１０１や１０２では、外乱光による誤動作防止（遮光）のためにチャンバ１が設けられており、大型化が避けられなかった。また、チャンバ１内に被測定気体を引き込むための吸引ポンプや吸引用チューブ、排気用チューブ、流量計などを必要とし、部品点数が多く、組立性が悪いという問題があった。また、センサ部が大型化し、重くなり、持ち運びが不便であった。なお、露点計の筐体内部を遮光チャンバとして測定対象の気体を内部に導くようにすることも可能であるが、露点計自体が大型化する。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、部品点数が少なく、組立性が良く、小型で持ち運びが容易な水分検出装置を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、鏡面が被測定気体に晒される鏡と、鏡を冷却する冷却手段と、鏡面に対して所定の周期でパルス光を照射する発光手段と、発光手段から鏡面に対して照射されたパルス光の反射光を受光する受光手段と、受光手段が受光する反射光の１パルスの上限値と下限値との差に基づいて冷却手段によって冷却された鏡の鏡面上に生じる水分を検出する検出手段と、検出手段が検出する鏡面上の水分の状態に基づいて冷却手段による鏡の冷却量を制御する制御手段とを設け、鏡、冷却手段、発光手段および受光手段をセンサ体に収容し、検出手段および制御手段を筐体に収容し、センサ体を筐体に少なくとも鏡の鏡面を外気に晒した状態で装着したものである。

この発明によれば、発光手段から鏡の鏡面に対して所定の周期でパルス光が照射され、この照射されたパルス光の鏡面からの反射光（正反射光検出方式の場合は正反射光、散乱光検出方式の場合は散乱光）が受光手段で受光され、この受光手段が受光する反射光（反射パルス光）の１パルスの上限値と下限値との差に基づいて、冷却手段によって冷却された鏡の鏡面上に生じる水分（例えば、結露や結霜）が検出される。この場合、反射光の１パルスの上限値と下限値との差をとることにより、反射光に含まれる外乱光が除去される。これにより、遮光チャンバを用いることなく、反射光に含まれる外乱光を除去することができるようになる。

また、本発明では、鏡、冷却手段、発光手段および受光手段がを収容したセンサ体と、検出手段および制御手段を収容した筐体との２つの構成とし、センサ体を筐体に少なくとも鏡の鏡面を外気に晒した状態で装着しているので、このセンサ体が装着された筐体を被測定気体中（測定エリア）に置けば、鏡が被測定気体に晒されるものとなり、吸引用チューブや排気用チューブ、吸引ポンプなどを用いることなく、鏡の鏡面上に生じる水分を検出することが可能となる。なお、本発明において、「センサ体を筐体に少なくとも鏡の鏡面を外気に晒した状態で装着する」構成としては、通気孔を有するカバーで鏡の周囲を覆った構成もその定義に含まれるものとする。この場合、通気孔を介して鏡の鏡面が外気に晒される。

本発明において、センサ体は、筐体に固定的に装着してもよいが、筐体に着脱可能に装着すれば、測定エリア外に置いた筐体からセンサ体を取り出し、この取り出したセンサ体だけを測定エリア内に置いたりすることができる。これにより、測定エリアのスペースが狭いところでも、鏡の鏡面上に生じる水分を検出することが可能となる。

本発明によれば、発光手段から鏡の鏡面に対して所定の周期でパルス光を照射し、この照射したパルス光の鏡面からの反射光を受光手段で受光し、この受光手段が受光する反射光（反射パルス光）の１パルスの上限値と下限値との差に基づいて鏡面上に生じる水分を検出するようにしたので、遮光チャンバを用いることなく反射光に含まれる外乱光を除去することができるようになる。

また、鏡、冷却手段、発光手段および受光手段を収容したセンサ体と、検出手段および制御手段を収容した筐体との２つの構成とし、センサ体を筐体に少なくとも鏡の鏡面を外気に晒した状態で装着するようにしたので、センサ体を装着した筐体を被測定気体中（測定エリア）に置けば、鏡が被測定気体に晒されるものとなり、吸引用チューブや排気用チューブ、吸引ポンプなどを用いることなく、鏡の鏡面上に生じる水分を検出することが可能となり、部品点数の削減、組立性の向上を図ることができ、小型で持ち運びも容易となる。

また、本発明において、センサ体を筐体に着脱可能に装着すれば、測定エリア外に置いた筐体からセンサ体を取り出し、この取り出したセンサ体だけを測定エリア内に置いたりすることができ、測定エリアのスペースが狭いところでも、鏡の鏡面上に生じる水分を検出することが可能となり、露点検出などに際しての利便性が向上する。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１：鏡面冷却式露点計（散乱光検出方式）〕
図１はこの発明に係る水分検出装置の一実施の形態を示す鏡面冷却式露点計の概略構成図である。この鏡面冷却式露点計２０１はセンサ部２０１Ａとコントロール部２０１Ｂとを有している。

センサ部２０１Ａでは、熱電冷却素子（ペルチェ素子）２の冷却面２−１に鏡１０を取り付けている。鏡１０は、例えばシリコンチップとされ、その表面１０−１が鏡面とされている。また、鏡１０と熱電冷却素子２の冷却面２−１との接合面に、例えば白金による薄膜測温抵抗体（温度検出素子）１１を形成している。また、熱電冷却素子２の加熱面２−２に円柱状のヒートシンク１８を取り付け、このヒートシンク１８に沿ってその上端部をＪ字型に湾曲させたステンレス製のチューブ１７を設けている。

チューブ１７としては図２に示すような光ファイバを収容した種々のチューブＰを使用することができる。図２（ａ）では、チューブＰ中に、発光側の光ファイバＦ１と受光側の光ファイバＦ２とを並設している。チューブＰ中において、発光側の光ファイバＦ１と受光側の光ファイバＦ２の周囲は、ポッテイング剤で満たされている。図２（ｂ）では、チューブＰ中に、発光側（あるいは受光側）の光ファイバＦ１と受光側（あるいは発光側）の光ファイバＦ２１〜Ｆ２４を並行に設けている。図２（ｃ）では、チューブＰ中の左半分を発光側の光ファイバＦ１、右半分を受光側の光ファイバＦ２としている。図２（ｄ）では、チューブＰ中に、発光側の光ファイバＦ１と受光側の光ファイバＦ２とを混在させている。図２（ｅ）では、チューブＰ中の中心部を発光側（あるいは受光側）の光ファイバＦ１、光ファイバＦ１の周囲を受光側（あるいは発光側）の光ファイバＦ２としている。

図１に示した鏡面冷却式露点計２０１では、チューブ１７として図２（ａ）に示されたタイプのチューブＰを使用しており、その内部に発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２とを収容している。発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２のＪ字型に湾曲された先端部（発光部、受光部）は、鏡１０の鏡面１０−１に向けられ、この鏡面１０−１に対して所定の傾斜角で傾けられている。この結果、光ファイバ１７−１からの光の照射方向（光軸）と光ファイバ１７−２での光の受光方向（光軸）とが平行とされ、また隣接して同一の傾斜角とされる。

コントロール部２０１Ｂには、露点温度表示部１２と、結露検知部１３と、ペルチェ出力制御部１４と、信号変換部１５とが設けられている。露点温度表示部１２には温度検出素子１１が検出する鏡１０の温度が表示される。結露検知部１３は、光ファイバ１７−１の先端部より鏡１０の鏡面１０−１に対して斜めに所定の周期でパルス光を照射させるとともに、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光（散乱光）の上限値と下限値との差を反射パルス光の強度として求め、この反射パルス光の強度に応じた信号Ｓ１をペルチェ出力制御部１４へ送る。ペルチェ出力制御部１４は、結露検知部１３からの信号Ｓ１を受けて、反射パルス光の強度と予め定められている閾値とを比較し、反射パルス光の強度が閾値に達していない場合には、熱電冷却素子２への電流を信号Ｓ１の値に応じて増大させる制御信号Ｓ２を、反射パルス光の強度が閾値を超えている場合には、熱電冷却素子２への電流を信号Ｓ１の値に応じて減少させる制御信号Ｓ２を信号変換部１５へ出力する。信号変換部１５は、ペルチェ出力制御部１４からの制御信号Ｓ２で指示される電流Ｓ３を熱電冷却素子２へ供給する。

この鏡面冷却式露点計２０１において、センサ部２０１Ａは被測定気体中に置かれる。また、結露検知部１３は、光ファイバ１７−１の先端部より、鏡１０の鏡面１０−１に対して斜めに所定の周期でパルス光を照射させる（図３（ａ）参照）。鏡面１０−１は被測定気体に晒されており、鏡面１０−１に結露が生じていなければ、光ファイバ１７−１の先端部から照射されたパルス光はそのほゞ全量が正反射し、光ファイバ１７−２を介して受光される鏡面１０−１からの反射パルス光（散乱光）の量は極微量である。したがって、鏡面１０−１に結露が生じていない場合、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度は小さい。

結露検知部１３では、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の上限値と下限値との差を反射パルス光の強度として求め、反射パルス光の強度に応じた信号Ｓ１をペルチェ出力制御部１４へ送る。この場合、反射パルス光の強度はほゞ零であり、閾値に達していないので、ペルチェ出力制御部１４は、熱電冷却素子２への電流を増大させる制御信号Ｓ２を信号変換部１５へ送る。これにより、信号変換部１５からの熱電冷却素子２への電流Ｓ３が増大し、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度が下げられて行く。

熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度、すなわち鏡１０の温度を下げて行くと、被測定気体に含まれる水蒸気が鏡１０の鏡面１０−１に結露し、その水の分子に光ファイバ１７−１の先端部から照射されたパルス光の一部が吸収されたり、乱反射したりする。これにより、光ファイバ１７−２を介して受光される鏡面１０−１からの反射パルス光（散乱光）の強度が増大する。

結露検知部１３は、受光される反射パルス光の１パルス毎に、その１パルスの上限値と下限値との差を求め、これを反射パルス光の強度とする。すなわち、図３（ｂ）に示すように、反射パルス光の１パルスの上限値Ｌｍａｘと下限値Ｌｍｉｎとの差ΔＬを求め、このΔＬを反射パルス光の強度とする。この結露検知部１３での処理により、反射パルス光に含まれる外乱光ΔＸが除去され、外乱光による誤動作が防止される。この結露検知部１３でのパルス光を用いた外乱光による誤動作防止の処理方式をパルス変調方式と呼ぶ。この処理によって、この鏡面冷却式露点計２０１では、センサ部２０１Ａからチャンバをなくすことができている。

ここで、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度が閾値を超えると、ペルチェ出力制御部１４は、熱電冷却素子２への電流を減少させる制御信号Ｓ２を信号変換部１５へ送る。これにより、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度の低下が抑えられ、結露の発生が抑制される。この結露の抑制により、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度が小さくなり、閾値を下回ると、ペルチェ出力制御部１４から熱電冷却素子２への電流を増大させる制御信号Ｓ２が信号変換部１５へ送られる。この動作の繰り返しによって、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度が閾値とほゞ等しくなるように、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度が調整される。この調整された温度、すなわち鏡面１０−１に生じた結露が平衡状態に達した温度（露点温度）が、露点温度として露点温度表示部１２に表示される。

この鏡面冷却式露点計２０１では、発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２の取り付け部が１箇所にまとめられており、検出部２０１Ａの小型化に貢献している。また、発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２とがチューブ１７に収容されているので、発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２との間での位置決めは必要なく、組立時の作業性がよくなる。

また、この鏡面冷却式露点計２０１では、センサ部２０１Ａからチャンバをなくし、吸引ポンプや吸引用チューブ、排気用チューブ、流量計など省略することができているので、部品点数が削減され、センサ部２０１Ａのさらなる小型化が図られ、組立性が向上し、コストもダウンする。また、吸引ポンプや吸引用チューブ、排気用チューブ、流量計などを装着しなくてもよいので、測定エリア（被測定気体中）への設置も容易となる。また、センサ部２０１Ａには吸引ポンプや吸引用チューブ、排気用チューブ、流量計などの装着が伴わず、センサ部２０１Ａとコントロール部２０１Ｂとの２つの構成となるので、持ち運びが容易となる。

図４にこの鏡面冷却式露点計２０１の具体的な構成例を示す。この例では、コントロール部２０１Ｂをコントロールボックス（筐体）２１に収容し、センサ部２０１Ａをセンサ体２２に収容している。また、センサ体２２をコントロールボックス２１に着脱可能に装着している。コントロールボックス２１において、コントロール部２０１Ｂへの電源は電池とされており、センサ体２２とコントロールボックス２１とは図５に示すようにケーブル２３で接続されている。

ケーブル２３内には、センサ部２０１Ａとコントロール部２０１Ｂとを結ぶ光信号ラインや電気信号ラインが通っている。ケーブル２２は、測定エリア外に置いたコントロールボックス２１からセンサ体２２を取り出して、センサ体２２だけを測定エリア内に置くことができるように、その長さを十分に長いものとしている。

また、センサ体２２はセンサ部２０１Ａを覆うカバー２２Ａと２２Ｂとを備え、カバー２２Ａ，２２Ｂには通気孔Ｈ１，Ｈ２が多数設けられており、カバー２２Ａの内部に鏡１０が位置している。センサ体２２をコントロールボックス２１に装着した状態では、カバー２２Ｂにより覆われた部分がコントロールボックス２１の凹部２１Ａに落とし込まれ、カバー２２Ａにより覆われた部分（センサ体２２の頭部）がコントロールボックス２１の上面より突出する。カバー２２Ａには多数の通気孔Ｈ１が設けられているので、センサ本体２２のコントロールボックス２１への装着状態（図４）やセンサ本体２２をコントロールボックス２１から取り出した状態（図５）において、カバー２２Ａの内部に位置する鏡１０の鏡面１０−１は通気孔Ｈ１を介して外気に晒された状態となる。

なお、この例では、コントロール部２０１Ｂへの電源を電池としたが、ＡＣアダプタにより商用のＡＣ電源を直流に変換して用いてもよい。また、コントロールボックス２１には、その前面に露点温度表示部１２として液晶表示部ＤＰが設けられている。また、液晶表示部ＤＰの下部には、電源スイッチＳＷ１、露点／気温などの表示切替スイッチＳＷ２、鏡面１０−１の温度を強制的に上昇（Heat）させたり下降（Cool）させたりするHeat／CoolスイッチＳＷ３、液晶表示部ＤＰのバックライトをオン／オフするバックライトスイッチＳＷ４などが設けられている。また、コントロールボックス２１には、放熱用のスリットＳＬが多数設けられている。

この鏡面冷却式露点計２０１では、センサ体２２をコントロールボックス２１に装着した状態で測定エリアに置いたり、測定エリア外に置いたコントロールボックス２１からセンサ体２２を取り出して、センサ体２２だけを測定エリア内に置いたりすることができる。この場合、鏡１０の鏡面１０−１がカバー２２Ａの通気孔Ｈ１を通して被測定気体に晒されるものとなり、上述した動作原理によって被測定気体の露点温度が検出され、液晶表示部ＤＰに表示されるようになる。

特に、この鏡面冷却式露点計２０１では、測定エリア外に置いたコントロールボックス２１からセンサ体２２を取り出して、センサ体２２だけを測定エリア内に置くことができるので、測定エリアのスペースが狭いところでも、被測定気体の露点温度を検出することが可能となり、利便性が向上する。また、センサ体２１とコントロールボックス２１との２つの構成であり、センサ体２１をコントロールボックス２１に装着して一体とすることができるので、持ち運びがさらに容易となる。

なお、センサ体２２に周囲温度計や圧力計などを搭載し、図６に示すようにコントロールボックス２１にパーソナルコンピュータ（パソコン）２４を接続可能とすれば、相対湿度や絶対水分量、飽和水蒸気圧などの各種演算結果をパソコン２４の画面上に表示させるようにすることもできる。

また、図１に示した鏡面冷却式露点計２０１では、センサ部２０１Ａにおいて発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２とを収容したチューブ１７を用いたが、図７に示すセンサ部２０１Ａ’のように、発光側の光ファイバ１７−１に代えて発光ダイオード１９を、受光側の光ファイバ１７−２に代えてフォトカプラ２０を設けるようにしてもよい。

〔実施の形態２：鏡面冷却式露点計（正反射光検出方式）〕
図８はこの発明に係る水分検出装置の他の実施の形態を示す鏡面冷却式露点計の概略構成図である。この鏡面冷却式露点計２０２では、発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２とを同方向ではなく、鏡１０を挾んでその左右に対称に設けている。発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２のＪ字型に湾曲された先端部は、鏡１０の鏡面１０−１に向けられ、この鏡面１０−１に対して左右対称に所定の傾斜角で傾けられている。

この鏡面冷却式露点計２０２において、センサ部２０２Ａは被測定気体中に置かれる。また、結露検知部１３は、光ファイバ１７−１の先端部より、鏡１０の鏡面１０−１に対して斜めに所定の周期でパルス光を照射させる。鏡面１０−１は被測定気体に晒されており、鏡面１０−１に結露が生じていなければ、光ファイバ１７−１の先端部から照射されたパルス光はそのほゞ全量が正反射し、光ファイバ１７−２を介して受光される。したがって、鏡面１０−１に結露が生じていない場合、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度は大きい。

結露検知部１３では、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の上限値と下限値との差を反射パルス光の強度として求め、この反射パルス光の強度に応じた信号Ｓ１をペルチェ出力制御部１４へ送る。この場合、反射パルス光の強度は大きく、閾値を超えているので、ペルチェ出力制御部１４は、熱電冷却素子２への電流を増大させる制御信号Ｓ２を信号変換部１５へ送る。これにより、信号変換部１５からの熱電冷却素子２への電流Ｓ３が増大し、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度が下げられて行く。

熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度、すなわち鏡１０の温度を下げて行くと、被測定気体に含まれる水蒸気が鏡１０の鏡面１０−１に結露し、その水の分子に光ファイバ１７−１の先端部から照射されたパルス光の一部が吸収されたり、乱反射したりする。これにより、光ファイバ１７−２を介して受光される鏡面１０−１からの反射パルス光（正反射光）の強度が減少する。

ここで、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度が閾値を下回ると、ペルチェ出力制御部１４は、熱電冷却素子２への電流を減少させる制御信号Ｓ２を信号変換部１５へ送る。これにより、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度の低下が抑えられ、結露の発生が抑制される。この結露の抑制によって、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度が大きくなり、閾値を上回ると、ペルチェ出力制御部１４から熱電冷却素子２への電流を増大させる制御信号Ｓ２が信号変換部１５へ送られる。この動作の繰り返しによって、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度が閾値とほゞ等しくなるように、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度が調整される。この調整された温度、すなわち鏡面１０−１に生じた結露が平衡状態に達した温度（露点温度）が、露点温度として露点温度表示部１２に表示される。

この鏡面冷却式露点計２０２においても、パルス変調方式によって結露検知部１３において外乱光による誤動作が防止されるので、センサ部２０２Ａからチャンバをなくすことができている。
また、この鏡面冷却式露点計２０２においても、実施の形態１の鏡面冷却式露点計２０１と同様、図４や図５に示されるように、センサ体２２をコントロールボックス２１に着脱可能に装着する構成とすることは言うまでもない。

なお、上述した実施の形態１や２では、鏡面１０−１に生じる結露（水分）を検出するものとしたが、同様の構成によって鏡面１０−１に生じる結霜（水分）を検出することも可能である。
また、上述した実施の形態１や２では、鏡１０を冷却する冷却手段として熱電冷却素子（ペルチェ素子）２を用いたが、ヘリウム冷凍機などを用いてもよい。
また、センサ体２２は必ずしもコントロールボックス２１に着脱可能に装着しなくてもよく、コントロールボックス２１に固定的に装着するようにしてもよい。

本発明に係る水分検出装置の一実施の形態（実施の形態１）を示す鏡面冷却式露点計の概略構成図である。 発光側の光ファイバと受光側の光ファイバとを１つのチューブ中に並行して設ける構成を例示する図である。 検出面裏面に対して照射されるパルス光および検出面裏面から受光される反射パルス光を示す図である。 この鏡面冷却式露点計の具体的な構成例を示す外観斜視図である。 コントロールボックスからセンサ体を取り出し状態を示す図である。 コントロールボックスにパソコンを接続した状態を示す図である。 実施の形態１の鏡面冷却式露点計のセンサ部の変形例を示す図である。 本発明に係る水分検出装置の他の実施の形態（実施の形態２）を示す鏡面冷却式露点計の概略構成図である。 正反射光検出方式を採用した従来の鏡面冷却式露点計の要部を示す図である。 散乱光検出方式を採用した従来の鏡面冷却式露点計の要部を示す図である。 従来の鏡面冷却式露点計における鏡や温度検出素子の取り付け構造を示す斜視図である。

符号の説明

２…熱電冷却素子（ペルチェ素子）、２−１…冷却面、２−２…加熱面、１０…鏡、１０−１…鏡面、１１…温度検出素子（薄膜測温抵抗体）、１２…露点温度表示部、１３…結露検知部、１４…ペルチェ出力制御部、１５…信号変換部、１７…チューブ、１７−１…発光側の光ファイバ、１７−２…受光側の光ファイバ、１８…ヒートシンク、２１…コントロールボックス、２１Ａ…凹部、２２…センサ体、２２Ａ，２２Ｂ…カバー、Ｈ１，Ｈ２…通気孔、２３…ケーブル、ＤＰ…液晶表示部、２０１…鏡面冷却式露点計、２０１Ａ…センサ部、２０１Ｂ…コントロール部。

Claims (2)

1. 鏡面が被測定気体に晒される鏡と、
   前記鏡を冷却する冷却手段と、
   前記鏡面に対して所定の周期でパルス光を照射する発光手段と、
   前記発光手段から前記鏡面に対して照射されたパルス光の反射光を受光する受光手段と、
   前記受光手段が受光する反射光の１パルスの上限値と下限値との差に基づいて前記冷却手段によって冷却された前記鏡の鏡面上に生じる水分を検出する検出手段と、
   前記検出手段が検出する前記鏡面上の水分の状態に基づいて前記冷却手段による前記鏡の冷却量を制御する制御手段とを備えた水分検出装置であって、
   前記鏡、前記冷却手段、前記発光手段および前記受光手段を収容したセンサ体と、
   前記検出手段および前記制御手段を収容した筐体とを備え、
   前記センサ体は前記筐体に少なくとも前記鏡の鏡面を外気に晒した状態で装着されている
   ことを特徴とする水分検出装置。
2. 請求項１に記載された水分検出装置において、
   前記センサ体は、前記筐体に着脱可能に装着されていることを特徴とする水分検出装置。
   

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