JP5890246B2 - Mirror surface dew point meter - Google Patents

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JP5890246B2 JP2012108924A JP2012108924A JP5890246B2 JP 5890246 B2 JP5890246 B2 JP 5890246B2 JP 2012108924 A JP2012108924 A JP 2012108924A JP 2012108924 A JP2012108924 A JP 2012108924A JP 5890246 B2 JP5890246 B2 JP 5890246B2
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Description

この発明は、一方の面が低温側、他方の面が高温側とされる熱電冷却素子を用いて冷却される鏡面の上に生じる結露や結霜から露点温度を計測する鏡面冷却式露点計に関するものである。   The present invention relates to a mirror-cooled dew point meter that measures dew point temperature from dew condensation or frost generated on a mirror surface cooled using a thermoelectric cooling element in which one surface is a low temperature side and the other surface is a high temperature side. Is.

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、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、反射光の強度が平衡状態になった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が用いられている。   Conventionally, as a humidity measurement method, a dew point detection method is known in which a dew point is detected by measuring the temperature when the temperature of a gas to be measured is reduced and a part of water vapor contained in the gas to be measured is condensed. ing. For example, a mirror is cooled by using a cryogen, a refrigerator, an electronic cooler, etc., the change in the intensity of reflected light on the mirror surface of the cooled mirror is detected, and the mirror surface when the intensity of the reflected light is in an equilibrium state A mirror-cooled dew point meter that detects the dew point of moisture in the gas to be measured by measuring the temperature is used.

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。   There are two types of mirror-cooled dew point meters depending on the type of reflected light used. One is a specularly reflected light detection method that uses specularly reflected light (see, for example, Patent Document 1), and the other is a scattered light detection method that uses scattered light (see, for example, Patent Document 2).

〔正反射光検出方式〕
図14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におけるセンサ部の構成を示す。このセンサ部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の底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には鏡3が取り付けられており、熱電冷却素子2の加熱面2−2にはヒートパイプ4を介して放熱部材5が取り付けられている。すなわち、ヒートパイプ4の一端4−1が熱電冷却素子2の加熱面2−2に取り付けられており、熱電冷却素子2から離されたヒートパイプ4の他端4−2に放熱部材5が取り付けられている。
[Specular reflection detection method]
FIG. 14 shows a configuration of a sensor unit in a conventional mirror-cooled dew point meter that employs a regular reflection light detection method. The sensor unit 101 includes a chamber 1 into which a gas to be measured flows and a thermoelectric cooling element (Peltier element) 2 provided at the bottom of the chamber 1. A mirror 3 is attached to the cooling surface 2-1 of the thermoelectric cooling element 2, and a heat radiating member 5 is attached to the heating surface 2-2 of the thermoelectric cooling element 2 via a heat pipe 4. That is, one end 4-1 of the heat pipe 4 is attached to the heating surface 2-2 of the thermoelectric cooling element 2, and the heat radiating member 5 is attached to the other end 4-2 of the heat pipe 4 separated from the thermoelectric cooling element 2. It has been.

また、熱電冷却素子2とヒートパイプ4の一端4−1にはその周囲を覆うように断熱部材6が設けられており、鏡3の上面(鏡面)3−1には温度検出素子7が取り付けられている。また、チャンバ1の上部に、鏡3の鏡面3−1に対して斜めに光を照射する発光素子8と、この発光素子8から鏡面3−1に対して照射された光の正反射光を受光する受光素子9とが設けられている。また、熱電冷却素子2へのリード線10が断熱部材6を貫通して設けられている。   Further, a heat insulating member 6 is provided at one end 4-1 of the thermoelectric cooling element 2 and the heat pipe 4 so as to cover the periphery thereof, and a temperature detecting element 7 is attached to the upper surface (mirror surface) 3-1 of the mirror 3. It has been. In addition, a light emitting element 8 that irradiates light obliquely onto the mirror surface 3-1 of the mirror 3 and a regular reflection light of the light emitted from the light emitting element 8 to the mirror surface 3-1 are provided on the upper portion of the chamber 1. A light receiving element 9 for receiving light is provided. Further, a lead wire 10 to the thermoelectric cooling element 2 is provided through the heat insulating member 6.

このセンサ部101において、チャンバ1内には、不図示の主配管から分岐された分岐管路を介して、被測定気体が流入される。これにより、チャンバ1内の鏡面3−1が、被測定気体に晒される。鏡面3−1に結露が生じていなければ、発光素子8から照射された光はそのほゞ全量が正反射し、受光素子9で受光される。したがって、鏡面3−1に結露が生じていない場合、受光素子9で受光される反射光の強度は大きい。   In the sensor unit 101, a gas to be measured flows into the chamber 1 through a branch pipe branched from a main pipe (not shown). Thereby, the mirror surface 3-1 in the chamber 1 is exposed to the gas to be measured. If condensation does not occur on the mirror surface 3-1, almost all of the light emitted from the light emitting element 8 is regularly reflected and received by the light receiving element 9. Therefore, when there is no condensation on the mirror surface 3-1, the intensity of the reflected light received by the light receiving element 9 is high.

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3−1に結露し、その水の分子に発光素子8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9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3−1における正反射光の変化を検出することにより、鏡面3−1上の状態の変化、すなわち鏡面3−1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3−1の温度を温度検出素子7で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。   When the current to the thermoelectric cooling element 2 is increased and the temperature of the cooling surface 2-1 of the thermoelectric cooling element 2 is lowered, water vapor contained in the measured gas is condensed on the mirror surface 3-1, and the water molecules Part of the light emitted from the light emitting element 8 is absorbed or irregularly reflected. Thereby, the intensity of the reflected light (regularly reflected light) received by the light receiving element 9 is reduced. By detecting the change in the specularly reflected light on the mirror surface 3-1, it is possible to know the change in the state on the mirror surface 3-1, that is, that moisture (water droplets) has adhered to the mirror surface 3-1. Further, by measuring the temperature of the mirror surface 3-1 at this time with the temperature detecting element 7, the dew point of the moisture in the gas to be measured can be known.

〔散乱光検出方式〕
図15に散乱光検出方式を採用した従来の鏡面冷却式露点計におけるセンサ部の構成を示す。このセンサ部102は、正反射光検出方式を採用したセンサ部101とほゞ同構成であるが、受光素子9の取り付け位置が異なっている。このセンサ部102において、受光素子9は、発光素子8から鏡面3−1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。
(Scattered light detection method)
FIG. 15 shows the configuration of a sensor unit in a conventional mirror-cooled dew point meter that employs a scattered light detection method. The sensor unit 102 has substantially the same configuration as the sensor unit 101 adopting the regular reflection light detection method, but the mounting position of the light receiving element 9 is different. In the sensor unit 102, the light receiving element 9 is provided at a position for receiving scattered light, not at a position for receiving regular reflection light of light emitted from the light emitting element 8 to the mirror surface 3-1.

このセンサ部102において、チャンバ1内には、不図示の主配管から分岐された分岐管路を介して、被測定気体が流入される。これにより、チャンバ1内の鏡面3−1が、被測定気体に晒される。鏡面3−1に結露が生じていなければ、発光素子8から照射された光はそのほゞ全量が正反射し、受光素子9での受光量は極微量である。したがって、鏡面3−1に結露が生じていない場合、受光素子9で受光される反射光の強度は小さい。   In the sensor unit 102, a gas to be measured flows into the chamber 1 via a branch pipe branched from a main pipe (not shown). Thereby, the mirror surface 3-1 in the chamber 1 is exposed to the gas to be measured. If there is no condensation on the mirror surface 3-1, almost all of the light emitted from the light emitting element 8 is regularly reflected, and the amount of light received by the light receiving element 9 is extremely small. Therefore, when no condensation occurs on the mirror surface 3-1, the intensity of the reflected light received by the light receiving element 9 is small.

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3−1に結露し、その水の分子に発光素子8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9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3−1における散乱光の変化を検出することにより、鏡面3−1上の状態の変化、すなわち鏡面3−1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3−1の温度を温度検出素子7で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。   When the current to the thermoelectric cooling element 2 is increased and the temperature of the cooling surface 2-1 of the thermoelectric cooling element 2 is lowered, water vapor contained in the measured gas is condensed on the mirror surface 3-1, and the water molecules Part of the light emitted from the light emitting element 8 is absorbed or irregularly reflected. Thereby, the intensity | strength of the irregularly reflected light (scattered light) received by the light receiving element 9 increases. By detecting the change in the scattered light on the mirror surface 3-1, it is possible to know the change in the state on the mirror surface 3-1, that is, that moisture (water droplets) has adhered to the mirror surface 3-1. Further, by measuring the temperature of the mirror surface 3-1 at this time with the temperature detecting element 7, the dew point of the moisture in the gas to be measured can be known.

なお、上述した露点計においては、鏡面3−1に生じる結露(露点)を検出する例で説明したが、同様の構成によって鏡面3−1に生じる結霜(霜点)を検出することも可能である。本明細書では、霜点も含めた温度を露点温度として定義する。   In addition, in the dew point meter mentioned above, although demonstrated in the example which detects the dew condensation (dew point) which arises on the mirror surface 3-1, it is also possible to detect the dew condensation (frost point) which arises on the mirror surface 3-1 by the same structure. It is. In this specification, the temperature including the frost point is defined as the dew point temperature.

このような鏡面冷却式露点計では、被測定気体に低温で凝縮する物質(例えば、有機溶剤)が混入している場合がある。すなわち、通常は気体で被測定気体に含まれ、露点温度よりも高い低温で固体になる物質が含まれている場合がある。このような物質が露点温度計測のための冷却に伴って凝縮して鏡面に付着すると、この鏡面上に付着した凝縮物質により反射光や散乱光に対して悪影響を及ぼし、正確な露点温度の計測が行えなくなる。例えば、連続露点計測中に凝縮物質が付着して鏡面が汚れると、計測が不安定になったり、汚れにより結露の検出が異常になり、結露し過ぎていると判断し、露点温度が上昇することがある。   In such a mirror-cooled dew point meter, a substance (for example, an organic solvent) that condenses at a low temperature may be mixed in the gas to be measured. That is, there is a case where a substance that is usually a gas and is contained in the gas to be measured and becomes a solid at a low temperature higher than the dew point temperature may be included. If such a substance condenses and adheres to the mirror surface as it cools down to measure the dew point temperature, the condensed material adhering to the mirror surface adversely affects the reflected or scattered light, and the dew point temperature is accurately measured. Cannot be performed. For example, if condensate adheres during continuous dew point measurement and the mirror surface becomes dirty, the measurement becomes unstable, or the detection of dew condensation becomes abnormal due to contamination, and it is determined that dew condensation is excessive and the dew point temperature rises. Sometimes.

そこで、従来は、鏡面の汚れを防ぐために、定期的に露点温度計測を中断して、人手により綿棒などで鏡面を清掃するようにしたり、特許文献3に示されているように、被測定気体に含まれる凝縮物質を鏡面に導かれる前に除去装置によって除去するようにしたり、特許文献4に示されるように、CO2ガスを吹きかけて凝縮物質を鏡面上から吹き飛ばすようにしている。   Therefore, conventionally, in order to prevent contamination of the mirror surface, the dew point temperature measurement is periodically interrupted and the mirror surface is manually cleaned with a cotton swab or the like, as shown in Patent Document 3, The condensate contained in is removed by a removing device before being guided to the mirror surface, or as disclosed in Patent Document 4, CO2 gas is blown to blow away the condensate from the mirror surface.

特開昭61−75235号公報JP-A-61-75235 特公平07−104304号公報Japanese Patent Publication No. 07-104304 特開2002−189007号公報JP 2002-189007 A 特開平05−99846号公報JP 05-99846 A

しかしながら、人手により鏡面を清掃する方法では、清掃作業が面倒であり、清掃作業のために比較的長時間、露点温度計測を中断しなければならない。   However, in the method of manually cleaning the mirror surface, the cleaning operation is troublesome, and the dew point temperature measurement must be interrupted for a relatively long time for the cleaning operation.

また、被測定気体が鏡面に導かれる前に凝縮物質を除去する方法では、事前に凝縮物質が特定されていて、それを化学反応などによって除去するための除去装置が必要となる。
また、CO2ガスを吹きかけて凝縮物質を鏡面上から吹き飛ばす方法では、CO2ガスを吹きかける装置が必要となる。
Further, in the method of removing the condensed substance before the measurement gas is guided to the mirror surface, the condensed substance is specified in advance, and a removing device for removing it by a chemical reaction or the like is required.
Further, in the method in which the condensed material is blown off from the mirror surface by blowing CO2 gas, an apparatus for blowing CO2 gas is required.

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、人手による鏡面の清掃を不要とし、凝縮物質を除去する装置を別途設ける必要がなく、露点温度計測の中断を短時間で済ませることが可能な鏡面冷却式露点計を提供することにある。   The present invention has been made to solve such a problem. The purpose of the present invention is to eliminate the need for manual mirror surface cleaning, and to eliminate the need for a separate apparatus for removing condensed substances, and to measure the dew point temperature. It is an object of the present invention to provide a mirror-cooled dew point meter that can complete the interruption in a short time.

このような目的を達成するために本発明は、被測定気体に晒される鏡面と、この鏡面を冷却する熱電冷却素子と、鏡面の温度を検出する温度センサと、鏡面に対して光を照射する投光手段と、投光手段から鏡面に対して照射された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光量に基づいて熱電冷却素子へ供給する電流を制御する制御手段とを備え、制御手段は、受光手段が受光する反射光の光量に基づいて熱電冷却素子へ供給する電流を鏡面に生じる結露もしくは結霜の増減がなくなる平衡状態になるように制御し、その平衡状態において温度センサが検出する鏡面の温度を露点温度として計測する露点温度計測制御手段と、露点温度計測制御手段による熱電冷却素子への供給電流の制御の中断後、受光手段が受光する反射光の光量に基づいて、鏡面の状態の正常/異常を判断する鏡面状態判断手段と、鏡面に付着しているであろう凝縮物質を蒸発又は昇華させて除去させるべく、鏡面の温度を上昇させるように熱電冷却素子へ供給する電流を制御するクリーニング制御手段とを備え、凝縮物質は、通常は気体で被測定気体に含まれ、露点温度よりも高い低温で固体となり、鏡面を汚す汚染物質であることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention irradiates light to a mirror surface exposed to a gas to be measured, a thermoelectric cooling element that cools the mirror surface, a temperature sensor that detects the temperature of the mirror surface, and the mirror surface. A light projecting means, a light receiving means for receiving reflected light of the light emitted from the light projecting means to the mirror surface, and a control for controlling the current supplied to the thermoelectric cooling element based on the amount of reflected light received by the light receiving means. And the control means controls the current supplied to the thermoelectric cooling element based on the amount of reflected light received by the light receiving means so that there is no increase or decrease in condensation or frost on the mirror surface, The dew point temperature measurement control means for measuring the mirror surface temperature detected by the temperature sensor in the equilibrium state as the dew point temperature, and the light receiving means receives the light after the dew point temperature measurement control means interrupts the control of the current supplied to the thermoelectric cooling element. Based on the amount of Shako, the mirror surface state determining means for determining a normal / abnormal of the mirror surface state, in order to remove by evaporation or sublimation of the condensed matter that would be attached to the mirror, to increase the temperature of the mirror surface The condensate is usually a gas that is contained in the gas to be measured, becomes a solid at a temperature lower than the dew point temperature, and contaminates the mirror surface. characterized in that there.

この発明において、制御手段は、受光手段が受光する反射光の光量に基づいて熱電冷却素子へ供給する電流を鏡面に生じる結露もしくは結霜の増減がなくなる平衡状態になるように制御し、その平衡状態において温度センサが検出する鏡面の温度を露点温度として計測する(露点温度計測制御)。   In this invention, the control means controls the current supplied to the thermoelectric cooling element based on the amount of reflected light received by the light receiving means so as to be in an equilibrium state where there is no increase or decrease in condensation or frost generated on the mirror surface. The temperature of the mirror surface detected by the temperature sensor in the state is measured as the dew point temperature (dew point temperature measurement control).

また、制御手段は、平衡状態になるような熱電冷却素子への供給電流の制御の中断後、受光手段が受光する反射光の光量に基づいて、鏡面の状態の正常/異常を判断する。   Further, the control means determines whether the mirror surface is normal or abnormal based on the amount of reflected light received by the light receiving means after interruption of the control of the current supplied to the thermoelectric cooling element so as to be in an equilibrium state.

例えば、一例として、中断から所定時間経過した後の反射光の光量に基づき、その反射光の光量が予め定められている受光量基準範囲から外れている場合に、鏡面の状態が異常であると判断する。   For example, as an example, based on the amount of reflected light after a lapse of a predetermined time from the interruption, the mirror surface state is abnormal when the amount of reflected light is out of a predetermined light receiving amount reference range to decide.

例えば、別の例として、中断後、鏡面の温度に変化が生じなくなったと判断したときや反射光の光量に変化が生じなくなったと判断したとときの反射光の光量に基づき、その反射光の光量が予め定められている受光量基準範囲から外れている場合に、鏡面の状態が異常であると判断する。   For example, as another example, the amount of reflected light is determined based on the amount of reflected light when it is determined that the temperature of the mirror surface no longer changes after the interruption or when it is determined that the amount of reflected light no longer changes. Is outside the predetermined light receiving amount reference range, it is determined that the mirror surface state is abnormal.

また、制御手段は、鏡面に付着しているであろう凝縮物質を蒸発又は昇華させて除去させるべく、鏡面の温度を上昇させるように熱電冷却素子へ供給する電流を制御する(クリーニング制御)。例えば、鏡面の状態が異常であると判断された場合、自動的にクリーニング制御を行わせるようにしたり、操作者の指示に応じてクリーニング制御を行わせたりする。鏡面上の凝縮物質は、ダストなどの汚れとは異なり、長時間放置しておくと自然と蒸発又は昇華し、除去されることが観測されている。本発明では、この知見に基づき、鏡面の温度を上昇させることによって、凝縮物質の除去スピードを速くする。 Further, the control means controls the current supplied to the thermoelectric cooling element so as to raise the temperature of the mirror surface in order to evaporate or sublimate and remove the condensate that will adhere to the mirror surface (cleaning control). For example, when it is determined that the state of the mirror surface is abnormal, the cleaning control is automatically performed, or the cleaning control is performed according to an instruction from the operator. Condensed material on the mirror surface has been observed to evaporate or sublime naturally and be removed when left for a long time, unlike dirt such as dust. In the present invention, based on this finding, the temperature of the mirror surface is increased to increase the removal speed of the condensed material.

本発明において、平衡状態になるような熱電冷却素子への供給電流の制御の中断は、例えば露点計測がOFFとされる場合の中断であってもよく、手動操作によって任意のタイミングで行われる中断であってもよく、コンピュータの処理動作として定期的に行われる中断であってもよい。   In the present invention, the interruption of the control of the supply current to the thermoelectric cooling element so as to be in an equilibrium state may be, for example, an interruption when the dew point measurement is turned off, and the interruption performed at an arbitrary timing by manual operation It may be interrupted periodically as a processing operation of the computer.

また、本発明において、鏡面の状態が異常であると判断された場合の鏡面の温度の上昇は、徐々に温度を上昇させて行くようにしてもよく、適切な温度(例えば、100℃)を定めて、その温度に一気に上昇させるようにしてもよい。凝縮物質の種類が分かっている場合には、適切な温度を前もって定めてその温度に一気に上昇させることにより、短時間(瞬時)に凝縮物質を蒸発又は昇華させ、除去することが可能である。凝縮物質の種類が分かっていない場合には、鏡面の温度を徐々に上昇させて行くことによって、その温度の上昇過程の途中で凝縮物質を蒸発又は昇華させ、除去することが可能である。   Further, in the present invention, when the mirror surface state is determined to be abnormal, the mirror surface temperature may be gradually increased, and an appropriate temperature (for example, 100 ° C.) may be set. It may be determined and raised to the temperature at once. When the kind of the condensed substance is known, it is possible to evaporate or sublimate the condensed substance in a short time (instantaneous) and remove it by setting an appropriate temperature in advance and raising the temperature to the temperature at once. If the type of condensed material is not known, it is possible to remove the condensed material by evaporating or sublimating it in the course of increasing the temperature by gradually raising the mirror surface temperature.

また、本発明において、鏡面の温度を上昇させるような熱電冷却素子への供給電流の制御(クリーニング制御)中、鏡面の状態が正常に戻った場合、平衡状態になるような熱電冷却素子への供給電流の制御(露点温度計測制御)に復帰させるようにしてもよい。   Further, in the present invention, during the control (cleaning control) of the supply current to the thermoelectric cooling element that raises the temperature of the mirror surface, when the mirror surface state returns to normal, the thermoelectric cooling element is brought into an equilibrium state. You may make it return to control (dew point temperature measurement control) of supply current.

本発明によれば、受光手段が受光する反射光の光量に基づいて鏡面の状態の正常/異常を判断するとともに、鏡面に付着しているであろう凝縮物質を蒸発又は昇華させて除去させるべく、鏡面の温度を上昇させるように熱電冷却素子へ供給する電流を制御(クリーニング制御)するようにしたので、鏡面の状態が異常であると判断された場合、操作者の指示に応じてクリーニング制御を行わせたり、自動的にクリーニング制御を行わせるようにしたりして、鏡面に付着しているであろう凝縮物質を速いスピードで蒸発又は昇華させて除去し、人手による鏡面の清掃を不要とすることが可能となる。また、凝縮物質を除去する装置を別途設ける必要がなく、露点温度計測の中断を短時間で済ませることが可能となる。 According to the present invention, normality / abnormality of the state of the mirror surface is determined based on the amount of reflected light received by the light receiving means, and condensed substances that may have adhered to the mirror surface are removed by evaporation or sublimation. Since the current supplied to the thermoelectric cooling element is controlled (cleaning control) so as to raise the temperature of the mirror surface, if the mirror surface state is determined to be abnormal, cleaning control is performed according to the operator's instructions Or condensing substances that would have adhered to the mirror surface by evaporating or sublimating at a high speed to eliminate the need for manual cleaning of the mirror surface. It becomes possible to do. In addition, it is not necessary to separately provide a device for removing condensed substances, and it is possible to stop the dew point temperature measurement in a short time.

本発明に係る鏡面冷却式露点計の一実施の形態の概略構成図である。It is a schematic block diagram of one embodiment of a mirror-cooled dew point meter according to the present invention. この鏡面冷却式露点計におけるサブコントローラ側での動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement by the side of the sub controller in this mirror surface cooling-type dew point meter. この鏡面冷却式露点計における鏡面に対して照射されるパルス光および鏡面から受光される反射パルス光を示す図である。It is a figure which shows the pulsed light irradiated with respect to the mirror surface in this mirror surface cooling-type dew point meter, and the reflected pulsed light received from a mirror surface. この鏡面冷却式露点計におけるサブクーラおよび第1の熱電冷却素子の冷却曲線(特性I,II)を示す図である。It is a figure which shows the cooling curve (characteristics I and II) of a subcooler and a 1st thermoelectric cooling element in this mirror surface cooling-type dew point meter. この鏡面冷却式露点計におけるメインコントローラ側でのサブクーラ起動時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of the subcooler starting by the main controller side in this mirror surface cooling-type dew point meter. この鏡面冷却式露点計におけるメインコントローラ側での定期的に行われる異常監視の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the abnormality monitoring performed regularly by the main controller side in this specular cooling type dew point meter. この鏡面冷却式露点計におけるメインコントローラ側での露点計測ON/OFFスイッチOFF時の鏡面の状態の正常/異常の判断動作および自動的なクリーニング制御への移行動作を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing normal / abnormal judgment operation of the state of the mirror surface when the dew point measurement ON / OFF switch is OFF on the main controller side in this mirror surface cooling type dew point meter and a transition operation to automatic cleaning control. この鏡面冷却式露点計に鏡面状態の確認スイッチを設けるようにした場合のメインコントローラ側での鏡面の状態の正常/異常の判断動作および自動的なクリーニング制御への移行動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing normal / abnormal judgment of the state of the mirror surface on the main controller side and an operation for shifting to automatic cleaning control when the mirror surface state dew point meter is provided with a mirror surface state confirmation switch. この鏡面冷却式露点計に鏡面状態の確認スイッチを設けるようにした場合のメインコントローラ側での鏡面の状態の正常/異常の判断動作および自動的なクリーニング制御への移行動作の変形例を示すフローチャートである。Flowchart showing a modification of the normal / abnormal judgment of the mirror state on the main controller side and the transition operation to automatic cleaning control when the mirror surface dew point meter is provided with a mirror state confirmation switch It is. この鏡面冷却式露点計において鏡面状態の正常/異常の判断を定期的に行うようにした場合のメインコントローラ側での動作を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing an operation on the main controller side when the mirror surface state is normally / abnormally determined in this mirror-cooled dew point meter. この鏡面冷却式露点計において鏡面状態の正常/異常の判断を鏡面温度の変化が生じなくなったことを確認して行うようにした場合のメインコントローラ側での動作を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing an operation on the main controller side in the case of determining whether the specular state is normal or abnormal in the specular cooling type dew point meter after confirming that the change in specular temperature no longer occurs. この鏡面冷却式露点計において鏡面状態の正常/異常の判断を反射光の光量の変化が生じなくなったことを確認して行うようにした場合のメインコントローラ側での動作を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing an operation on the main controller side when it is determined that the change in the amount of reflected light is no longer made in this specular cooling type dew point meter when determining whether the specular state is normal or abnormal. この鏡面冷却式露点計のメインコントローラ側での鏡面の状態の正常/異常の判断動作および操作者の指示に応ずるクリーニング制御への移行動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the determination operation | movement of normal / abnormality of the state of a mirror surface in the main controller side of this specular cooling type dew point meter, and the transfer operation | movement to the cleaning control according to an operator's instruction | indication. 正反射光検出方式を採用した従来の鏡面冷却式露点計におけるセンサ部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the sensor part in the conventional mirror surface cooling-type dew point meter which employ | adopted the regular reflection light detection system. 散乱光検出方式を採用した従来の鏡面冷却式露点計におけるセンサ部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the sensor part in the conventional mirror surface cooling-type dew point meter which employ | adopted the scattered light detection system.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1はこの発明に係る鏡面冷却式露点計の一実施の形態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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of one embodiment of a mirror-cooled dew point meter according to the present invention. The mirror-cooled dew point meter 201 has a sensor unit 201A and a control unit 201B.

〔センサ部〕
センサ部201Aにおいて、11は鏡であり、その表面11−1が鏡面とされている。鏡11は、例えばシリコンチップとされており、鏡11の裏面11−2側に第1の熱電冷却素子(ペルチェ素子)2の冷却面2−1が取り付けられている。また、鏡11と第1の熱電冷却素子2の冷却面2−1との間には、例えば白金による第1の温度センサ12が設けられている。第1の温度センサ12は鏡11の裏面11−2の温度を鏡面温度tPpvとして検出する。
(Sensor part)
In the sensor unit 201A, reference numeral 11 denotes a mirror, and the surface 11-1 is a mirror surface. The mirror 11 is, for example, a silicon chip, and the cooling surface 2-1 of the first thermoelectric cooling element (Peltier element) 2 is attached to the back surface 11-2 side of the mirror 11. In addition, a first temperature sensor 12 made of platinum, for example, is provided between the mirror 11 and the cooling surface 2-1 of the first thermoelectric cooling element 2. The first temperature sensor 12 detects the temperature of the back surface 11-2 of the mirror 11 as the mirror surface temperature tPpv.

また、第1の熱電冷却素子2は、その加熱面2−2を底面として、センサボディ13の先端部13aの傾斜面13bに取り付けられている。傾斜面13bはセンサボディ13の中心軸に対して30゜〜45゜の傾斜角とされている。したがって、第1の熱電冷却素子2の冷却面2−1に第1の温度センサ12を挟んで取り付けられた鏡11の鏡面11−1もセンサボディ13の中心軸に対して30゜〜45゜の角度で傾けられている。   The first thermoelectric cooling element 2 is attached to the inclined surface 13b of the tip end portion 13a of the sensor body 13 with the heating surface 2-2 as the bottom surface. The inclined surface 13 b has an inclination angle of 30 ° to 45 ° with respect to the central axis of the sensor body 13. Therefore, the mirror surface 11-1 of the mirror 11 attached to the cooling surface 2-1 of the first thermoelectric cooling element 2 with the first temperature sensor 12 interposed therebetween is also 30 ° to 45 ° with respect to the central axis of the sensor body 13. Is tilted at an angle of

センサボディ13の先端部13aにつながる後端部13cは円柱状とされている。この後端部13cには、その先端面を鏡面11−1に対向させて、投受光一体型の光ファイバ14が保持されている。投受光一体型の光ファイバ14の投光軸および受光軸はセンサボディ13の中心軸と平行とされている。なお、この例では、後端部13cから鏡面11−1に向かって突き出ている投受光一体型の光ファイバ14の光ファイバ14−1,14−2のうち、14−1を投光側の光ファイバ、14−2を受光側の光ファイバとしている。   A rear end portion 13c connected to the front end portion 13a of the sensor body 13 has a cylindrical shape. The rear end portion 13c holds a light projecting / receiving integrated optical fiber 14 with its front end face facing the mirror surface 11-1. The light projecting axis and the light receiving axis of the light projecting / receiving integrated optical fiber 14 are parallel to the central axis of the sensor body 13. In this example, among the optical fibers 14-1 and 14-2 of the light projecting / receiving integrated optical fiber 14 protruding from the rear end portion 13c toward the mirror surface 11-1, 14-1 is disposed on the light projecting side. The optical fiber 14-2 is an optical fiber on the light receiving side.

センサボディ13の後端部13cの後部には冷却ブロック15が接合されている。また、冷却ブロック15の後部には、冷却板16が接合されている。センサボディ13、冷却ブロック15、冷却板16はいずれも熱伝導性の部材とされており、このセンサボディ13と冷却ブロック15と冷却板16とによって熱伝導体17が構成されている。   A cooling block 15 is joined to the rear portion of the rear end portion 13 c of the sensor body 13. A cooling plate 16 is joined to the rear part of the cooling block 15. The sensor body 13, the cooling block 15, and the cooling plate 16 are all heat conductive members, and the sensor body 13, the cooling block 15, and the cooling plate 16 constitute a heat conductor 17.

冷却板15の後部には第2の熱電冷却素子(ペルチェ素子)18が設けられている。第2の熱電冷却素子18は、その冷却面18−1を冷却板16側として、熱伝導体17に取り付けられている。すなわち、熱伝導体17の一端に第1の熱電冷却素子2の加熱面2−2が取り付けられ、熱伝導体17の他端に第2の熱電冷却素子18の冷却面18−1が取り付けられている。本実施の形態において、第2の熱電冷却素子18の冷却能力は、そのサイズを比較しても分かるように、第1の熱電冷却素子2の冷却能力よりも遙かに大きいものとされている。   A second thermoelectric cooling element (Peltier element) 18 is provided at the rear of the cooling plate 15. The second thermoelectric cooling element 18 is attached to the heat conductor 17 with the cooling surface 18-1 as the cooling plate 16 side. That is, the heating surface 2-2 of the first thermoelectric cooling element 2 is attached to one end of the heat conductor 17, and the cooling surface 18-1 of the second thermoelectric cooling element 18 is attached to the other end of the heat conductor 17. ing. In the present embodiment, the cooling capacity of the second thermoelectric cooling element 18 is much larger than the cooling capacity of the first thermoelectric cooling element 2 as can be seen from the comparison of the sizes. .

第2の熱電冷却素子18の加熱面18−2にはヒートシンク19が放熱体として接合されている。ヒートシンク19には多数の放熱フィン19aが形成されている。このヒートシンク19も熱伝導体17と同様、熱伝導性の部材とされている。また、ヒートシンク19の後方には冷却ファン20が設けられており、冷却板16には第2の温度センサ21が設けられている。第2の温度センサ21は、第2の熱電冷却素子18の冷却面18−1の温度をサブクーラ温度tSpvとして検出する。   A heat sink 19 is joined to the heating surface 18-2 of the second thermoelectric cooling element 18 as a radiator. The heat sink 19 has a large number of radiating fins 19a. The heat sink 19 is also a heat conductive member like the heat conductor 17. A cooling fan 20 is provided behind the heat sink 19, and a second temperature sensor 21 is provided on the cooling plate 16. The second temperature sensor 21 detects the temperature of the cooling surface 18-1 of the second thermoelectric cooling element 18 as the subcooler temperature tSpv.

本実施の形態では、冷却板16と第2の熱電冷却素子18とヒートシンク19と冷却ファン20とを合わせた構成を補助冷却器(サブクーラ)と呼ぶが、補助冷却器(サブクーラ)の主要構成は第2の熱電冷却素子18であり、第2の熱電冷却素子18単体を補助冷却器(サブクーラ)と呼んでもよい。ここでは、冷却板16と第2の熱電冷却素子18とヒートシンク19と冷却ファン20とを合わせた構成をサブクーラSCとする。   In the present embodiment, a configuration in which the cooling plate 16, the second thermoelectric cooling element 18, the heat sink 19 and the cooling fan 20 are combined is referred to as an auxiliary cooler (subcooler), but the main configuration of the auxiliary cooler (subcooler) is The second thermoelectric cooling element 18, and the second thermoelectric cooling element 18 alone may be called an auxiliary cooler (subcooler). Here, a configuration in which the cooling plate 16, the second thermoelectric cooling element 18, the heat sink 19, and the cooling fan 20 are combined is referred to as a subcooler SC.

また、本実施の形態において、第1の熱電冷却素子2や鏡11,第1の温度センサ12,投光側の光ファイバ14−1,受光側の光ファイバ14−2などを含む検出部DTは、被測定気体が引き込まれるサンプリングチャンバ31内に断熱材32を通して設けられている。   Further, in the present embodiment, the detection unit DT including the first thermoelectric cooling element 2, the mirror 11, the first temperature sensor 12, the light projecting side optical fiber 14-1, the light receiving side optical fiber 14-2, and the like. Is provided through the heat insulating material 32 in the sampling chamber 31 into which the gas to be measured is drawn.

また、センサ部201Aには、光電変換器22が設けられている。光電変換器22は、コントロール部201Bからの電気信号を光信号に変換して投光側の光ファイバ14−1へ与えたり、受光側の光ファイバ14−2からの光信号を電気信号に変換してコントロール部201Bへ与えたりする。光電変換器22とコントロール部201Bとの接続関係については後述する。また、センサ部201Aに対しては、冷却ファン20が吸い込む外気の温度をtoutとして検出する外気温度センサ23が設けられている。外気温度センサ23が検出する外気温度toutはコントロール部201Bへ送られる。   Further, the photoelectric converter 22 is provided in the sensor unit 201A. The photoelectric converter 22 converts the electrical signal from the control unit 201B into an optical signal and supplies it to the light-projecting optical fiber 14-1, or converts the optical signal from the light-receiving optical fiber 14-2 into an electrical signal. To the control unit 201B. The connection relationship between the photoelectric converter 22 and the control unit 201B will be described later. The sensor unit 201A is provided with an outside air temperature sensor 23 that detects the temperature of outside air sucked by the cooling fan 20 as tout. The outside air temperature tout detected by the outside air temperature sensor 23 is sent to the control unit 201B.

〔コントロール部〕
コントロール部201Bには、メインコントローラ24と、サブコントローラ25と、電源26と、電源スイッチ27と、露点計測ON/OFFスイッチ28と、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29と、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30とが設けられている。
[Control part]
The control unit 201B includes a main controller 24, a sub controller 25, a power source 26, a power switch 27, a dew point measurement ON / OFF switch 28, a sub cooler control ON / OFF switch 29, and a sub cooler low temperature / high temperature / interlocking switch. A selector switch 30 is provided.

メインコントローラ24は、CPU24−1と、第1のA/D変換器24−2と、第2のA/D変換器24−3と、表示部24−4と、RAM24−5と、ROM24−6とを備えている。CPU24−1は、外部からの各種入力情報を得て、RAM24−5にアクセスしながら、ROM24−6に格納されたプログラムに従って動作する。ROM24−6には、本実施の形態特有のプログラムとして、露点計測表示プログラムが格納されている。   The main controller 24 includes a CPU 24-1, a first A / D converter 24-2, a second A / D converter 24-3, a display unit 24-4, a RAM 24-5, and a ROM 24- 6 is provided. The CPU 24-1 operates according to a program stored in the ROM 24-6 while obtaining various input information from the outside and accessing the RAM 24-5. The ROM 24-6 stores a dew point measurement display program as a program unique to the present embodiment.

なお、メインコントローラ24において、第1のA/D変換器24−2は、光電変換器22からの電気信号に変換された受光側の光ファイバ14−2からの光信号(信号S4)をデジタル信号に変換してCPU24−1へ与える。また、第2のA/D変換器24−3は、第1の温度センサ12からの鏡面温度tPpv(信号S2)をデジタル信号に変換して表示部24−4およびCPU24−1へ与える。表示部24−4は第1の温度センサ12からのデジタル信号に変換された鏡面温度tPpvを表示する。   In the main controller 24, the first A / D converter 24-2 digitally converts the optical signal (signal S4) from the light receiving side optical fiber 14-2 converted into the electrical signal from the photoelectric converter 22. It converts into a signal and gives to CPU24-1. Further, the second A / D converter 24-3 converts the mirror surface temperature tPpv (signal S2) from the first temperature sensor 12 into a digital signal and supplies the digital signal to the display unit 24-4 and the CPU 24-1. The display unit 24-4 displays the mirror surface temperature tPpv converted into a digital signal from the first temperature sensor 12.

サブコントローラ25は、CPU25−1と、第1のA/D変換器25−2と、第2のA/D変換器25−3と、RAM25−4と、ROM25−5とを備えている。CPU25−1は、外部からの各種入力情報を得て、RAM25−4にアクセスしながら、ROM25−5に格納されたプログラムに従って動作する。ROM25−5には、本実施の形態特有のプログラムとして、サブクーラ制御プログラムが格納されている。   The sub-controller 25 includes a CPU 25-1, a first A / D converter 25-2, a second A / D converter 25-3, a RAM 25-4, and a ROM 25-5. The CPU 25-1 obtains various input information from the outside, and operates according to the program stored in the ROM 25-5 while accessing the RAM 25-4. The ROM 25-5 stores a subcooler control program as a program unique to the present embodiment.

なお、サブコントローラ25において、第1のA/D変換器25−2は、第2の温度センサ21からのサブクーラ温度tSpv(信号S6)をデジタル信号に変換してCPU25−1へ与える。また、第2のA/D変換器25−3は、外気温度センサ23からの外気温度tout(信号S8)をデジタル信号に変換してCPU25−1へ与える。また、CPU25−1には、メインコントローラ24における第2のA/D変換器24−3を介して、第1の温度センサ12からの鏡面温度tPpvが与えられる。   In the sub-controller 25, the first A / D converter 25-2 converts the sub-cooler temperature tSpv (signal S6) from the second temperature sensor 21 into a digital signal and supplies it to the CPU 25-1. Further, the second A / D converter 25-3 converts the outside air temperature tout (signal S8) from the outside air temperature sensor 23 into a digital signal and gives it to the CPU 25-1. Further, the mirror temperature tPpv from the first temperature sensor 12 is given to the CPU 25-1 via the second A / D converter 24-3 in the main controller 24.

〔サブクーラ低温/高温/連動の切替設定〕
本実施の形態では、サブクーラSCに対して、「低温(例えば、−5℃固定)」で動作させるのか、「高温(例えば、25℃固定)」で動作させるのか、「連動(鏡面温度+α)」で動作させるのかについて、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を用いてその動作モードを選択的に設定することが可能である。
[Sub-cooler low temperature / high temperature / linked switching setting]
In the present embodiment, whether the subcooler SC is operated at “low temperature (for example, fixed at −5 ° C.)” or “high temperature (for example, fixed at 25 ° C.)” or “interlocked (mirror surface temperature + α)”. It is possible to selectively set the operation mode by using the subcooler low temperature / high temperature / interlocking selector switch 30.

〔動作モードを「低温」としての露点計測〕
今、サンプリングチャンバ31に被測定気体を流入させている状態において、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を「低温」に設定して、露点計測を開始するものとする。なお、この場合、電源スイッチ27は既にONとされており、メインコントローラ24およびサブコントローラ25には電源が供給された状態にあるものとする。
[Dew point measurement with the operation mode set to "low temperature"]
Now, in a state where the gas to be measured is flowing into the sampling chamber 31, the subcooler low temperature / high temperature / interlocking selector switch 30 is set to “low temperature”, and dew point measurement is started. In this case, it is assumed that the power switch 27 has already been turned on and the main controller 24 and the sub-controller 25 are in a state of being supplied with power.

露点計測を開始させる場合、露点計測ON/OFFスイッチ28とサブクーラ制御ON/OFFスイッチ29とを共にONとする。なお、先に、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29をONとし、ある程度時間が経った後に露点計測ON/OFFスイッチ28をONとするようにしてもよいが、ここでは露点計測ON/OFFスイッチ28とサブクーラ制御ON/OFFスイッチ29とを同時にONとするものとする。   When dew point measurement is started, both the dew point measurement ON / OFF switch 28 and the subcooler control ON / OFF switch 29 are turned ON. The subcooler control ON / OFF switch 29 may be turned on first, and the dew point measurement ON / OFF switch 28 may be turned on after a certain period of time. It is assumed that the subcooler control ON / OFF switch 29 is turned ON simultaneously.

メインコントローラ24のCPU24−1は、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされると、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30の現在の設定状態と合わせて、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされた旨をサブコントローラ25のCPU25−1に知らせる。   When the sub-cooler control ON / OFF switch 29 is turned on, the CPU 24-1 of the main controller 24 sets the sub-cooler control ON / OFF switch 29 in accordance with the current setting state of the sub-cooler low temperature / high temperature / interlocking selector switch 30. The CPU 25-1 of the sub-controller 25 is informed that it has been turned ON.

〔サブコントローラ側での動作〕
サブコントローラ25のCPU25−1は、メインコントローラ24からサブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされた旨の知らせを受けると(図2:ステップS101のYES)、冷却ファン20の運転を開始する(ステップS102、信号S5)。なお、電源スイッチ27がONとされたときに冷却ファン20の運転を開始するように構成してもよい。
[Operation on the sub-controller side]
When the CPU 25-1 of the sub-controller 25 receives notification from the main controller 24 that the sub-cooler control ON / OFF switch 29 has been turned ON (FIG. 2: YES in step S101), it starts the operation of the cooling fan 20 ( Step S102, signal S5). The operation of the cooling fan 20 may be started when the power switch 27 is turned on.

また、サブコントローラ25のCPU25−1は、メインコントローラ24から知らされるサブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30の現在の設定状態をチェックする(ステップS103)。この場合、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30の設定状態は「低温」とされているので、ステップS106を経てステップS107へ進み、サブクーラの設定目標温度Tspを低温(例えば、−5℃)とする。   Further, the CPU 25-1 of the sub-controller 25 checks the current setting state of the sub-cooler low temperature / high temperature / interlocking switch selector switch 30 notified from the main controller 24 (step S103). In this case, since the setting state of the subcooler low temperature / high temperature / interlocking selector switch 30 is “low temperature”, the process proceeds to step S107 through step S106, and the set target temperature Tsp of the subcooler is set to a low temperature (for example, −5 ° C.). And

そして、第2の温度センサ21からのサブクーラ温度tSpvを取り込み(ステップS112、信号S6)、サブクーラ温度tSpvと設定目標温度Tspとが一致するように、第2の熱電冷却素子18へ供給する電流をON/OFF制御する(ステップS113、信号S7)。   Then, the subcooler temperature tSpv from the second temperature sensor 21 is taken in (step S112, signal S6), and the current supplied to the second thermoelectric cooling element 18 is set so that the subcooler temperature tSpv and the set target temperature Tsp match. ON / OFF control is performed (step S113, signal S7).

〔メインコントローラ側での動作〕
一方、メインコントローラ24のCPU24−1は、露点計測ON/OFFスイッチ28がONとされると、光電変換器22へ信号S3を送り、投光側の光ファイバ14−1の先端面より、鏡面11−1に対して所定の周期で光を照射させる(図3(a)参照)。なお、電源スイッチ27がONされると投光側の光ファイバ14−1の先端面より光を照射させるように光電変換器22を構成してもよい。
[Operation on the main controller side]
On the other hand, when the dew point measurement ON / OFF switch 28 is turned on, the CPU 24-1 of the main controller 24 sends a signal S3 to the photoelectric converter 22, and the mirror surface from the front end surface of the optical fiber 14-1 on the light projecting side. 11-1 is irradiated with light at a predetermined cycle (see FIG. 3A). Note that the photoelectric converter 22 may be configured to irradiate light from the distal end surface of the light-projecting optical fiber 14-1 when the power switch 27 is turned on.

鏡面11−1は被測定気体に晒されており、鏡面11−1に結露が生じていなければ、投光側の光ファイバ14−1の先端から照射された光はそのほゞ全量が正反射し、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される鏡面11−1からの反射光(散乱光)の量は極微量である。したがって、鏡面11−1に結露が生じていない場合、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される反射光の強度は小さい。受光側の光ファイバ14−2を介して受光される反射光は、光電変換器22によって電気信号に変換され、メインコントローラ24の第1のA/D変換器24−2へ送られ、デジタル信号に変換されてCPU24−1に取り込まれる。   If the mirror surface 11-1 is exposed to the gas to be measured and no condensation occurs on the mirror surface 11-1, almost all of the light emitted from the tip of the optical fiber 14-1 on the light projecting side is specularly reflected. However, the amount of reflected light (scattered light) from the mirror surface 11-1 received through the optical fiber 14-2 on the light receiving side is extremely small. Therefore, when no condensation occurs on the mirror surface 11-1, the intensity of the reflected light received through the light receiving side optical fiber 14-2 is small. The reflected light received through the optical fiber 14-2 on the light receiving side is converted into an electric signal by the photoelectric converter 22 and sent to the first A / D converter 24-2 of the main controller 24, where it is a digital signal. Is converted into and taken into the CPU 24-1.

CPU24−1は、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される反射光の上限値と下限値との差を反射光の強度として求める。この場合、反射光の強度はほゞ零であり、予め定められている閾値(結露判定用の設定値)に達していないので、CPU24−1は、第1の熱電冷却素子2への電流を増大させる(信号S1)。これにより、第1の熱電冷却素子2の冷却面2−1の温度が下げられて行く。   The CPU 24-1 obtains the difference between the upper limit value and the lower limit value of the reflected light received through the light receiving side optical fiber 14-2 as the intensity of the reflected light. In this case, since the intensity of the reflected light is almost zero and has not reached a predetermined threshold value (setting value for dew condensation determination), the CPU 24-1 generates a current to the first thermoelectric cooling element 2. Increase (signal S1). Thereby, the temperature of the cooling surface 2-1 of the first thermoelectric cooling element 2 is lowered.

第1の熱電冷却素子2の冷却面2−1の温度、すなわち鏡面11−1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11−1に結露し、その水の分子に投光側の光ファイバ14−1の先端から照射され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、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される鏡面11−1からの反射光(散乱光)の強度が増大する。   When the temperature of the cooling surface 2-1 of the first thermoelectric cooling element 2 is lowered, that is, the temperature of the mirror surface 11-1, the water vapor contained in the gas to be measured is condensed on the mirror surface 11-1, and the water molecules Part of the light emitted from the tip of the optical fiber 14-1 on the light projecting side is absorbed or irregularly reflected. Thereby, the intensity | strength of the reflected light (scattered light) from the mirror surface 11-1 light-received via the optical fiber 14-2 by the light-receiving side increases.

ここで、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される反射光の強度が閾値を超えると、CPU24−1は、第1の熱電冷却素子2への電流を減少させる。これにより、第1の熱電冷却素子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、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される反射光の強度が小さくなり、閾値を下回ると、CPU24−1は、第1の熱電冷却素子2への電流を増大させる。   Here, when the intensity of the reflected light received through the optical fiber 14-2 on the light receiving side exceeds the threshold value, the CPU 24-1 reduces the current to the first thermoelectric cooling element 2. Thereby, the fall of the temperature of the cooling surface 2-1 of the 1st thermoelectric cooling element 2 is suppressed, and generation | occurrence | production of dew condensation is suppressed. By suppressing this dew condensation, the intensity of the reflected light received through the optical fiber 14-2 on the light receiving side becomes small, and when it falls below the threshold, the CPU 24-1 increases the current to the first thermoelectric cooling element 2. Let

この動作の繰り返しによって、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される反射光の強度が閾値とほゞ等しくなるように、第1の熱電冷却素子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11−1に生じた結露が平衡状態に達した温度(露点温度)が、露点温度として表示部24−4に表示される。   By repeating this operation, the temperature of the cooling surface 2-1 of the first thermoelectric cooling element 2 is adjusted so that the intensity of the reflected light received through the optical fiber 14-2 on the light receiving side is approximately equal to the threshold value. Adjusted. The adjusted temperature, that is, the temperature at which the dew condensation that has occurred on the mirror surface 11-1 has reached an equilibrium state (dew point temperature) is displayed on the display unit 24-4 as the dew point temperature.

この露点の検出動作において、第1の熱電冷却素子2の加熱面2−2は熱伝導体17を介して、第2の熱電冷却素子18を含むサブクーラSCによって冷却される。図4に特性IとしてサブクーラSCの冷却曲線を示し、特性IIとして第1の熱電冷却素子2の冷却曲線を示す。また、参考として、サブクーラSCを用いず、鏡面冷却用の熱電冷却素子を大型の多段ペルチェとした場合の冷却曲線を特性IIIとして示す。   In this dew point detection operation, the heating surface 2-2 of the first thermoelectric cooling element 2 is cooled by the subcooler SC including the second thermoelectric cooling element 18 via the heat conductor 17. FIG. 4 shows a cooling curve of the subcooler SC as a characteristic I, and a cooling curve of the first thermoelectric cooling element 2 as a characteristic II. For reference, a cooling curve is shown as characteristic III when the subcooler SC is not used and the thermoelectric cooling element for mirror surface cooling is a large multistage Peltier.

特性IIと特性IIIとを比較して分かるように、鏡面冷却用の熱電冷却素子を大型の多段ペルチェとした場合には、鏡面周りの熱容量が大きくなるので、応答性が悪化する。これに対して、サブクーラSCを用いた場合には、鏡面周りの熱容量を小さなままとすることができるので、応答性が悪化することがない。   As can be seen by comparing the characteristic II and the characteristic III, when the thermoelectric cooling element for mirror surface cooling is a large multi-stage Peltier, the heat capacity around the mirror surface increases, and the responsiveness deteriorates. On the other hand, when the subcooler SC is used, the heat capacity around the mirror surface can be kept small, so that the responsiveness does not deteriorate.

このようにして、本実施の形態では、サブクーラSCを用いることによって、第1の熱電冷却素子2として冷却能力が比較的小さい小型の素子(冷却スピードの速いペルチェ)を用いることができている。このため、応答性が犠牲になることがなく、鏡面周りのサイズの大型化も避けられる。また、サブクーラSCにペルチェ式の冷却器を採用していることから、冷媒式の冷却器や配管が不要であり、装置が複雑化せず、小型となる。また、冷媒漏れの心配もない。   In this way, in the present embodiment, by using the subcooler SC, a small element (Peltier with a high cooling speed) having a relatively small cooling capacity can be used as the first thermoelectric cooling element 2. For this reason, responsiveness is not sacrificed, and enlargement of the size around the mirror surface can be avoided. In addition, since a Peltier-type cooler is used for the subcooler SC, a refrigerant-type cooler and piping are not required, the apparatus is not complicated, and the size is reduced. Moreover, there is no fear of refrigerant leakage.

〔動作モードを「連動」としての露点計測〕
次に、サンプリングチャンバ31に被測定気体を流入させている状態において、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を「連動」に設定して、露点計測を開始する場合について説明する。この場合も、露点計測ON/OFFスイッチ28とサブクーラ制御ON/OFFスイッチ29とを同時にONとするものとする。
[Dew point measurement with the operation mode set to "Linked"]
Next, the case where the subcooler low temperature / high temperature / interlocking switch selector switch 30 is set to “interlocking” and the dew point measurement is started in a state where the measurement gas is flowing into the sampling chamber 31 will be described. Also in this case, the dew point measurement ON / OFF switch 28 and the subcooler control ON / OFF switch 29 are simultaneously turned ON.

メインコントローラ24のCPU24−1は、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされると、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30の現在の設定状態と合わせて、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされた旨をサブコントローラ25のCPU25−1に知らせる。   When the sub-cooler control ON / OFF switch 29 is turned on, the CPU 24-1 of the main controller 24 sets the sub-cooler control ON / OFF switch 29 in accordance with the current setting state of the sub-cooler low temperature / high temperature / interlocking selector switch 30. The CPU 25-1 of the sub-controller 25 is informed that it has been turned ON.

〔サブコントローラ側での動作〕
サブコントローラ25のCPU25−1は、メインコントローラ24からサブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされた旨の知らせを受けると(図2:ステップS101のYES)、冷却ファン20の運転を開始する(ステップS102)。
[Operation on the sub-controller side]
When the CPU 25-1 of the sub-controller 25 receives notification from the main controller 24 that the sub-cooler control ON / OFF switch 29 has been turned ON (FIG. 2: YES in step S101), it starts the operation of the cooling fan 20 ( Step S102).

また、サブコントローラ25のCPU25−1は、メインコントローラ24から知らされるサブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30の現在の設定状態をチェックする(ステップS103)。この場合、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30の設定状態は「連動」とされているので、第1の温度センサ12からの鏡面温度tPpvを取得し(ステップS104)、サブクーラの設定目標温度Tspを鏡面温度tPpv+αとする(ステップS105)。   Further, the CPU 25-1 of the sub-controller 25 checks the current setting state of the sub-cooler low temperature / high temperature / interlocking switch selector switch 30 notified from the main controller 24 (step S103). In this case, since the setting state of the sub-cooler low temperature / high temperature / interlocking selector switch 30 is “interlocking”, the mirror surface temperature tPpv from the first temperature sensor 12 is acquired (step S104), and the sub-cooler setting target temperature is obtained. Tsp is set to a mirror surface temperature tPpv + α (step S105).

そして、外気温度センサ23からの外気温度toutを取り込み(ステップS109)、ステップS105で定めた設定目標温度Tspと外気温度toutとを比較する(ステップS110)。ここで、設定目標温度Tspが外気温度tout以下であれば(ステップS110のYES)、第2の温度センサ21からのサブクーラ温度tSpvを取り込み(ステップS112)、サブクーラ温度tSpvと設定目標温度Tspとが一致するように、第2の熱電冷却素子18へ供給する電流をON/OFF制御する(ステップS113)。   Then, the outside air temperature tout from the outside air temperature sensor 23 is taken in (step S109), and the set target temperature Tsp determined in step S105 is compared with the outside air temperature tout (step S110). If the set target temperature Tsp is equal to or lower than the outside air temperature tout (YES in step S110), the subcooler temperature tSpv from the second temperature sensor 21 is taken in (step S112), and the subcooler temperature tSpv and the set target temperature Tsp are The current supplied to the second thermoelectric cooling element 18 is ON / OFF controlled so as to match (step S113).

これに対し、設定目標温度Tspが外気温度toutよりも高い場合には(ステップS110のNO)、設定目標温度Tspを外気温度toutとし(ステップS111)、すなわち設定目標温度Tspの上限値を外気温度toutで規制し、サブクーラ温度tSpvと設定目標温度Tspとが一致するように、第2の熱電冷却素子18へ供給する電流をON/OFF制御する(ステップS112、S113)。   On the other hand, when the set target temperature Tsp is higher than the outside air temperature tout (NO in step S110), the set target temperature Tsp is set as the outside air temperature tout (step S111), that is, the upper limit value of the set target temperature Tsp is set as the outside air temperature. The current supplied to the second thermoelectric cooling element 18 is ON / OFF controlled so that the subcooler temperature tSpv and the set target temperature Tsp coincide with each other (steps S112 and S113).

〔メインコントローラ側での動作〕
メインコントローラ24側での動作は、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を「低温」に設定した場合と同じであるので、ここでの説明は省略する。
[Operation on the main controller side]
The operation on the main controller 24 side is the same as the case where the subcooler low temperature / high temperature / interlocking selector switch 30 is set to “low temperature”, and the description thereof is omitted here.

サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を「低温」に設定した場合、すなわちサブクーラの設定目標温度Tspを低温(例えば、−5℃)に固定するものとした場合、その固定された設定目標温度Tspよりも高い露点は測定することができない。また、測定範囲の上限付近の露点を測定する際でも、設定目標温度Tspが固定であるので、多くのエネルギーを消費してしまう。   When the subcooler low temperature / high temperature / interlocking selector switch 30 is set to “low temperature”, that is, when the set target temperature Tsp of the subcooler is fixed at a low temperature (for example, −5 ° C.), the fixed set target temperature A dew point higher than Tsp cannot be measured. Even when the dew point near the upper limit of the measurement range is measured, a large amount of energy is consumed because the set target temperature Tsp is fixed.

これに対して、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を「連動」に設定すると、すなわちサブクーラの設定目標温度Tspを鏡面温度tPpv+αとすると、鏡面温度tPpvが上昇すると設定目標温度Tspも上昇することになるので、周囲温度と同じ温度まで露点計測を行うことが可能となる。また、設定目標温度Tspは、常に鏡面温度tPpv+αで変動しているため、消費されるエネルギーも必要最小限となる。   On the other hand, when the subcooler low temperature / high temperature / linkage selector switch 30 is set to “linkage”, that is, when the set target temperature Tsp of the subcooler is set to the mirror surface temperature tPpv + α, the set target temperature Tsp increases as the mirror surface temperature tPpv increases. Therefore, the dew point can be measured up to the same temperature as the ambient temperature. Further, since the set target temperature Tsp always fluctuates at the mirror surface temperature tPpv + α, the consumed energy becomes the minimum necessary.

〔鏡面のメンテナンス(1)〕
例えば、動作モードを「低温」としての露点計測中、鏡面11−1のメンテナンスを行いたいものとする。この場合、露点計測ON/OFFスイッチ28をOFFとし、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を「高温」に設定する。
[Mirror surface maintenance (1)]
For example, it is assumed that maintenance of the mirror surface 11-1 is desired during dew point measurement with the operation mode set to "low temperature". In this case, the dew point measurement ON / OFF switch 28 is turned OFF, and the subcooler low temperature / high temperature / interlocking selector switch 30 is set to “high temperature”.

すると、メインコントローラ24のCPU24−1は、第1の熱電冷却素子2による鏡面11−1の冷却動作を中断すると共に、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30が「高温」に設定された旨をサブコントローラ25のCPU25−1に知らせる。   Then, the CPU 24-1 of the main controller 24 interrupts the cooling operation of the mirror surface 11-1 by the first thermoelectric cooling element 2, and the subcooler low temperature / high temperature / interlocking selector switch 30 is set to “high temperature”. Is notified to the CPU 25-1 of the sub-controller 25.

サブコントローラ25のCPU25−1は、メインコントローラ24からサブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30が「高温」に設定された旨の知らせを受けると、サブクーラの設定目標温度Tspを高温(例えば、25℃)とする(図2:ステップS106,S108)。   When the CPU 25-1 of the sub-controller 25 receives notification from the main controller 24 that the sub-cooler low temperature / high temperature / interlocking selector switch 30 has been set to “high temperature”, the sub-cooler set target temperature Tsp is set to a high temperature (for example, 25 ° C) (FIG. 2: Steps S106 and S108).

そして、第2の温度センサ21からのサブクーラ温度tSpvを取り込み(ステップS112)、サブクーラ温度tSpvと設定目標温度Tspとが一致するように、第2の熱電冷却素子18へ供給する電流をON/OFF制御する(ステップS113)。この場合、設定目標温度Tspがサブクーラ温度tSpvよりも高いので、第2の熱電冷却素子18へは逆電流がかけられる。これにより、サブクーラSCが加熱器として利用され、鏡面周りが短時間で常温に戻される。   Then, the subcooler temperature tSpv from the second temperature sensor 21 is taken in (step S112), and the current supplied to the second thermoelectric cooling element 18 is turned ON / OFF so that the subcooler temperature tSpv and the set target temperature Tsp match. Control (step S113). In this case, since the set target temperature Tsp is higher than the subcooler temperature tSpv, a reverse current is applied to the second thermoelectric cooling element 18. Thereby, subcooler SC is utilized as a heater and the mirror surface is returned to room temperature in a short time.

〔鏡面のメンテナンス(2)〕
例えば、動作モードを「連動」としての露点計測中、鏡面11−1のメンテナンスを行いたいものとする。この場合、動作モードを「低温」としての露点計測中と同様にして、露点計測ON/OFFスイッチ28をOFFとし、サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ30を「高温」に設定するようにしてもよいが、露点計測ON/OFFスイッチ28をOFFとするだけとしてもよい。
[Mirror surface maintenance (2)]
For example, it is assumed that maintenance of the mirror surface 11-1 is to be performed during the dew point measurement with the operation mode “interlocking”. In this case, the dew point measurement ON / OFF switch 28 is turned OFF and the subcooler low temperature / high temperature / interlocking selector switch 30 is set to “high temperature” in the same manner as during dew point measurement with the operation mode set to “low temperature”. However, the dew point measurement ON / OFF switch 28 may be simply turned OFF.

露点計測ON/OFFスイッチ28がOFFにされると、メインコントローラ24のCPU24−1は、第1の熱電冷却素子2による鏡面11−1の冷却動作を中断する。この場合、サブコントローラ25のCPU25−1は、サブクーラの設定目標温度Tspを鏡面温度tPpv+αとする制御を続ける。これにより、鏡面11−1の冷却動作の中断による温度の上昇に伴って、サブクーラの設定目標温度Tspも上昇して行く。   When the dew point measurement ON / OFF switch 28 is turned OFF, the CPU 24-1 of the main controller 24 interrupts the cooling operation of the mirror surface 11-1 by the first thermoelectric cooling element 2. In this case, the CPU 25-1 of the sub-controller 25 continues control to set the sub-cooler target temperature Tsp to the mirror surface temperature tPpv + α. Thereby, the set target temperature Tsp of the subcooler also increases as the temperature increases due to the interruption of the cooling operation of the mirror surface 11-1.

このようにして、動作モードを「連動」としての露点計測中でれば、露点計測ON/OFFスイッチ28をOFFとするのみで、サブクーラの設定目標温度Tspを高温に切り替えることなく、自動的に鏡面周りを常温に戻すようにすることができる。   In this way, if dew point measurement is being performed with the operation mode set to “interlocking”, the decool point measurement ON / OFF switch 28 is simply turned OFF, and the set target temperature Tsp of the subcooler is automatically switched without switching to a high temperature. The mirror surface can be returned to room temperature.

〔メインコントローラおよびサブコントローラの性能〕
本実施の形態において、鏡面11−1上での結露の生成スピードは非常に速く、また鏡面温度tPpvや鏡面からの反射光の光量は高精度に測定する必要がある。その一方で、サブクーラSCの制御は、熱容量が大きいため制御スピードが遅く、また、サブクーラ温度tSpvの検出はあまり精度を必要としない。
[Performance of main controller and sub controller]
In the present embodiment, the generation speed of condensation on the mirror surface 11-1 is very fast, and the mirror surface temperature tPpv and the amount of reflected light from the mirror surface must be measured with high accuracy. On the other hand, the control of the subcooler SC is slow because the heat capacity is large, and the detection of the subcooler temperature tSpv does not require much accuracy.

そこで、本実施の形態では、メインコントローラ24は、高速制御と高精度測定が必要であるので、高性能・高価格コントローラを用い、サブコントローラ25は、制御性能・計測精度はあまり必要としないので、低性能・低価格のコントローラを用いるようにして、メインコントローラ24とサブコントローラ25のコストと性能をバランスさせ、製品コストを安くしている。   Therefore, in the present embodiment, since the main controller 24 requires high-speed control and high-precision measurement, a high-performance and high-price controller is used, and the sub-controller 25 does not require much control performance and measurement accuracy. By using a low-performance / low-cost controller, the cost and performance of the main controller 24 and the sub-controller 25 are balanced to reduce the product cost.

この点について、さらに具体的に述べる。メインコントローラ24は、受光側の光ファイバ14−2が受光する反射光の光量をA/D変換し、そのA/D変換値に基づいて第1の熱電冷却素子2へ供給する電流を所定の制御周期で制御する。また、第1の温度センサ12が検出する鏡面温度tPpvをA/D変換し、その刻々の鏡面温度tPpvを表示する。そして、鏡面11−1に生じた結露が平衡状態に達した時の温度を露点温度として表示する。一方、サブコントローラ25は、第2の温度センサ21が検出するサブクーラ温度tSpvをA/D変換し、そのA/D変換値に基づいて第2の熱電冷却素子18へ供給する電流を所定の制御周期で制御する。   This point will be described more specifically. The main controller 24 A / D converts the amount of reflected light received by the optical fiber 14-2 on the light receiving side, and supplies a predetermined current to the first thermoelectric cooling element 2 based on the A / D conversion value. Control with the control cycle. Further, the mirror surface temperature tPpv detected by the first temperature sensor 12 is A / D converted, and the mirror surface temperature tPpv at every moment is displayed. And the temperature when the dew condensation produced on the mirror surface 11-1 reaches the equilibrium state is displayed as the dew point temperature. On the other hand, the sub-controller 25 performs A / D conversion on the sub-cooler temperature tSpv detected by the second temperature sensor 21, and performs a predetermined control on the current supplied to the second thermoelectric cooling element 18 based on the A / D conversion value. Control by cycle.

メインコントローラ24において、受光側の光ファイバ14−2が受光する反射光の光量のA/D変換は第1のA/D変換器24−2で行われ、そのA/D変換値に基づく第1の熱電冷却素子2への供給電流の所定の制御周期での制御はCPU24−1で行われる。また、第1の温度センサ12が検出する鏡面温度tPpvのA/D変換は第2のA/D変換器24−3で行われる。一方、サブコントローラ25において、第2の温度センサ21が検出するサブクーラ温度tSpvのA/D変換は第1のA/D変換器25−2で行われ、そのA/D変換値に基づく第2の熱電冷却素子18への供給電流の所定の制御周期での制御はCPU25−1で行われる。   In the main controller 24, A / D conversion of the amount of reflected light received by the light receiving side optical fiber 14-2 is performed by the first A / D converter 24-2, and the first A / D conversion value is used. The CPU 24-1 controls the supply current to one thermoelectric cooling element 2 in a predetermined control cycle. The A / D conversion of the mirror surface temperature tPpv detected by the first temperature sensor 12 is performed by the second A / D converter 24-3. On the other hand, in the sub-controller 25, the A / D conversion of the sub-cooler temperature tSpv detected by the second temperature sensor 21 is performed by the first A / D converter 25-2, and the second based on the A / D conversion value. The CPU 25-1 controls the current supplied to the thermoelectric cooling element 18 at a predetermined control cycle.

ここで、メインコントローラ24とサブコントローラ25のコストと性能をバランスさせるために、メインコントローラ24における第1のA/D変換器24−2や第2のA/D変換器24−3のA/D変換の精度は、サブコントローラ25における第1のA/D変換器25−2のA/D変換の精度よりも高くされている。また、メインコントローラ24における第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御周期は、サブコントローラ25における第2の熱電冷却素子18への供給電流の制御周期よりも短周期とされている。   Here, in order to balance the cost and performance of the main controller 24 and the sub-controller 25, the A / D of the first A / D converter 24-2 and the second A / D converter 24-3 in the main controller 24 is used. The accuracy of D conversion is higher than the accuracy of A / D conversion of the first A / D converter 25-2 in the sub-controller 25. Further, the control cycle of the supply current to the first thermoelectric cooling element 2 in the main controller 24 is shorter than the control cycle of the supply current to the second thermoelectric cooling element 18 in the sub-controller 25.

なお、サブコントローラ25において、第2のA/D変換器24−3のA/D変換の精度は、第1のA/D変換器25−2と同程度とされている。この例では、説明上、第1のA/D変換器25−2と第2のA/D変換器25−3とを別々に設けるものとしたが、第1のA/D変換器25−2と第2のA/D変換器25−3とを1つとし、その1つのA/D変換器を時分割で用いるようにしてもよい。   In the sub-controller 25, the accuracy of the A / D conversion of the second A / D converter 24-3 is approximately the same as that of the first A / D converter 25-2. In this example, for the sake of explanation, the first A / D converter 25-2 and the second A / D converter 25-3 are provided separately, but the first A / D converter 25- 2 and the second A / D converter 25-3, and one A / D converter may be used in a time-sharing manner.

また、本実施の形態では、メインコントローラ24に第2のA/D変換器24−3および表示部24−4を設けているが、第2のA/D変換器24−3および表示部24−4はメインコントローラ24から切り離して設けられる場合もある。また、鏡面温度tPpvを上位の装置へ送り、その上位の装置の表示部で表示させるというようなことも考えられる。   Further, in the present embodiment, the second A / D converter 24-3 and the display unit 24-4 are provided in the main controller 24, but the second A / D converter 24-3 and the display unit 24 are provided. -4 may be provided separately from the main controller 24. It is also conceivable that the mirror surface temperature tPpv is sent to the host device and displayed on the display unit of the host device.

また、本実施の形態において、メインコントローラ24からの第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御周期はサブコントローラ25からの第2の熱電冷却素子18への供給電流の制御周期よりも短周期とされているが、メインコントローラ24からの第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を比例制御、サブコントローラ25からの第2の熱電冷却素子18への供給電流の制御をON/OFF制御とするようにしてもよい。   In the present embodiment, the control cycle of the supply current from the main controller 24 to the first thermoelectric cooling element 2 is shorter than the control cycle of the supply current from the sub-controller 25 to the second thermoelectric cooling element 18. The control of the supply current from the main controller 24 to the first thermoelectric cooling element 2 is proportionally controlled, and the control of the supply current from the sub controller 25 to the second thermoelectric cooling element 18 is ON / You may make it be OFF control.

すなわち、結露を平衡状態に制御するメインコントローラ24は、高速で緻密な制御を必要とするので比例制御を採用し、サブクーラの温度を制御するサブコントローラ25は、比較的アバウトな制御でよいので、制御性能が高くなく低価格で実現可能なON/OFF制御を採用するというように、その制御方式を異ならせるようにしてもよい。勿論、メインコントローラ24/サブコントローラ25ともに、その供給電流の制御を比例制御で行うようにしてもよい。   That is, the main controller 24 that controls condensation in an equilibrium state requires high-speed and precise control, and therefore employs proportional control, and the sub-controller 25 that controls the temperature of the sub-cooler may be relatively about control. The control method may be different, such as adopting ON / OFF control that is not high in control performance and can be realized at a low price. Of course, both the main controller 24 / sub-controller 25 may control the supply current by proportional control.

〔メインコントローラを経由してのサブコントローラの起動/停止〕
次に、メインコントローラ24を経由してのサブコントローラ25の起動/停止時のメインコントローラ24での動作について説明する。
[Start / stop of the sub-controller via the main controller]
Next, the operation of the main controller 24 when starting / stopping the sub controller 25 via the main controller 24 will be described.

〔(1)光電変換器の入出力チェック〕
メインコントローラ24のCPU24−1は、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされると(図5:ステップS201のYES)、光電変換器22の入出力チェックを行う(ステップS202)。すなわち、光電変換器22からの入力として光電変換器22からの信号S4のレベルをチェックし、光電変換器22への出力としてCPU24−1からの光電変換器22への信号S3のレベルをチェックする。
[(1) Input / output check of photoelectric converter]
When the sub cooler control ON / OFF switch 29 is turned on (FIG. 5: YES in step S201), the CPU 24-1 of the main controller 24 performs input / output check of the photoelectric converter 22 (step S202). That is, the level of the signal S4 from the photoelectric converter 22 is checked as an input from the photoelectric converter 22, and the level of the signal S3 from the CPU 24-1 to the photoelectric converter 22 is checked as an output to the photoelectric converter 22. .

ここで、光電変換器22からの信号S4のレベルが正常範囲になかったり、光電変換器22への信号S3のレベルが正常範囲になかったり、信号S4(S3)のレベルに対する信号S3(S4)のレベルが予測される範囲から外れているような場合、異常と判断する(ステップS203のYES)。   Here, the level of the signal S4 from the photoelectric converter 22 is not in the normal range, the level of the signal S3 to the photoelectric converter 22 is not in the normal range, or the signal S3 (S4) with respect to the level of the signal S4 (S3). If the level is outside the predicted range, it is determined that there is an abnormality (YES in step S203).

なお、この例では、光電変換器22の入出力チェックを行うようにしたが、光電変換器22の入力チェックのみを行うようにしてもよく、光電変換器22の出力チェックのみを行うようにしてもよい。   In this example, the input / output check of the photoelectric converter 22 is performed. However, only the input check of the photoelectric converter 22 may be performed, or only the output check of the photoelectric converter 22 may be performed. Also good.

〔(2)制御出力のチェック〕
光電変換器22の入出力が正常であれば(ステップS203のNO)、CPU24−1は、制御出力をチェックする(ステップS204)。すなわち、メインコントローラ24からの制御出力として、第1の熱電冷却素子2への信号S1のレベルをチェックする。ここで、第1の熱電冷却素子2への信号S1のレベルが正常範囲になかった場合、異常と判断する(ステップS205のYES)。
[(2) Checking control output]
If the input / output of the photoelectric converter 22 is normal (NO in step S203), the CPU 24-1 checks the control output (step S204). That is, as the control output from the main controller 24, the level of the signal S1 to the first thermoelectric cooling element 2 is checked. Here, if the level of the signal S1 to the first thermoelectric cooling element 2 is not within the normal range, it is determined that there is an abnormality (YES in step S205).

〔(3)温度センサ入力のチェック〕
メインコントローラ24からの制御出力が正常であれば(ステップS205のNO)、CPU24−1は、温度センサ入力をチェックする(ステップS206)。すなわち、温度センサ入力として、第1の温度センサ12からの信号S2のレベルをチェックする。ここで、第1の温度センサ12からの信号S2のレベルが正常範囲になかった場合、異常と判断する(ステップS207のYES)。
[(3) Temperature sensor input check]
If the control output from the main controller 24 is normal (NO in step S205), the CPU 24-1 checks the temperature sensor input (step S206). That is, the level of the signal S2 from the first temperature sensor 12 is checked as a temperature sensor input. Here, when the level of the signal S2 from the first temperature sensor 12 is not in the normal range, it is determined that there is an abnormality (YES in step S207).

〔(4)メインコントローラの自己チェック〕
温度センサ入力が正常であれば(ステップS207のNO)、CPU24−1は、メインコントローラ24の自己チェックを行う(ステップS208)。すなわち、メインコントローラ24について、予め定められた各種パラメータのチェックなどを行う。ここで、1つでも問題があれば、異常と判断する(ステップS209のYES)。
[(4) Main controller self-check]
If the temperature sensor input is normal (NO in step S207), the CPU 24-1 performs a self-check of the main controller 24 (step S208). That is, for the main controller 24, various predetermined parameters are checked. Here, if there is even one problem, it is determined that there is an abnormality (YES in step S209).

〔(5)サブコントローラと冷却ファンとの間の結線の有無のチェック〕
メインコントローラの自己チェックが正常であれば(ステップS209のNO)、CPU24−1は、サブコントローラと冷却ファンとの間の結線の有無のチェックを行う(ステップS210)。すなわち、サブコントローラ25から冷却ファン20への信号S5のラインについて、実際に結線されているか否かをチェックする。
[(5) Check for connection between sub-controller and cooling fan]
If the self-check of the main controller is normal (NO in step S209), the CPU 24-1 checks whether or not there is a connection between the sub controller and the cooling fan (step S210). That is, it is checked whether or not the signal S5 line from the sub-controller 25 to the cooling fan 20 is actually connected.

本実施の形態では、設計上、サブコントローラ25から冷却ファン20への信号S5のラインが信号S1〜S4とともに中継ケーブルJ1に収容されており、信号S6,S7のラインは中継ケーブルJ2に収容されている。このために、中継ケーブルJ1をセンサ部201に接続せずに、サブコントローラ25を起動すると、第2の熱電冷却素子18の冷却動作は始まるが、冷却ファン20が回転しないという問題が生じる。そこで、サブコントローラ25から冷却ファン20への信号S5のラインについて、実際に結線されているか否かをチェックし、結線されていない場合に異常と判断する(ステップS211のYES)。   In the present embodiment, by design, the signal S5 line from the sub-controller 25 to the cooling fan 20 is accommodated in the relay cable J1 together with the signals S1 to S4, and the signal S6 and S7 lines are accommodated in the relay cable J2. ing. For this reason, if the sub-controller 25 is started without connecting the relay cable J1 to the sensor unit 201, the cooling operation of the second thermoelectric cooling element 18 starts, but the cooling fan 20 does not rotate. Therefore, it is checked whether or not the signal S5 line from the sub-controller 25 to the cooling fan 20 is actually connected, and if it is not connected, it is determined that there is an abnormality (YES in step S211).

なお、サブコントローラ25から冷却ファン20への信号S5のラインの結線の有無のチェックは、中継ケーブルJ1をセンサ部201Aに接続した時、例えば信号S3のラインとの間でショートされるピンP1からの戻り信号S9を結線チェック信号として、CPU24−1内で判断するようにする。   It should be noted that the presence or absence of signal S5 line connection from the sub-controller 25 to the cooling fan 20 is checked from, for example, the pin P1 that is short-circuited with the signal S3 line when the relay cable J1 is connected to the sensor unit 201A. The return signal S9 is determined as a connection check signal in the CPU 24-1.

サブコントローラと冷却ファンとの間の結線の有無のチェックが正常であれば(ステップS211のNO)、CPU24−1は、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がONとされた旨の知らせをサブコントローラ25のCPU25−1へ送り、サブコントローラ25を起動させる(ステップS212)。   If the check of the connection between the sub-controller and the cooling fan is normal (NO in step S211), the CPU 24-1 notifies the sub-controller 25 that the sub-cooler control ON / OFF switch 29 is turned on. To the CPU 25-1 to activate the sub-controller 25 (step S212).

CPU24−1は、ステップS203,S205,S207,S209,S211の何れか1つでも異常と判断されると、サブコントローラ25の起動は行わずに(ステップS213)、すなわちサブコントローラ25の起動を阻止し、表示部24−4においてアラーム表示する(ステップS214)。   If the CPU 24-1 determines that any one of steps S203, S205, S207, S209, and S211 is abnormal, the sub controller 25 is not started (step S213), that is, the sub controller 25 is prevented from starting. Then, an alarm is displayed on the display unit 24-4 (step S214).

また、CPU24−1は、サブコントローラ25の動作中、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がOFFとされると(ステップS215のYES)、サブクーラ制御ON/OFFスイッチ29がOFFとされた旨の知らせを無条件でサブコントローラ25のCPU25−1へ送り、サブコントローラ25を停止させる(ステップS216)。   Further, when the sub-cooler control ON / OFF switch 29 is turned off during the operation of the sub-controller 25 (YES in step S215), the CPU 24-1 notifies that the sub-cooler control ON / OFF switch 29 is turned off. It is unconditionally sent to the CPU 25-1 of the sub-controller 25, and the sub-controller 25 is stopped (step S216).

〔異常監視〕
メインコントローラ24のCPU24−1は、サブコントローラ25の動作中も異常監視として、上述した「(1)光電変換器の入出力チェック」、「(2)制御出力のチェック」、「(3)温度センサ入力のチェック」、(4)メインコントローラの自己チェック」、「(5)サブコントローラと冷却ファンとの間の結線の有無のチェック」を定期的に繰り返す。図6にこの場合のフローチャートを示す。このフローチャートの処理は割り込み処理によって繰り返し行われる。
[Abnormality monitoring]
The CPU 24-1 of the main controller 24 performs the above-described “(1) photoelectric converter input / output check”, “(2) control output check”, “(3) temperature” as an abnormality monitor during the operation of the sub-controller 25. The “sensor input check”, “(4) self-check of main controller”, and “(5) check for connection between sub-controller and cooling fan” are repeated periodically. FIG. 6 shows a flowchart in this case. The processing of this flowchart is repeatedly performed by interruption processing.

この異常監視において、CPU24−1は、1つでも異常と判断されると、すなわちステップS302,S304,S306,S308,S310の何れか1つでも異常と判断されると、サブコントローラ25の動作を停止させて(ステップS311)、表示部24−4においてアラーム表示を行う(ステップS312)。   In this abnormality monitoring, if any one of the CPUs 24-1 is determined to be abnormal, that is, if any one of steps S302, S304, S306, S308, and S310 is determined to be abnormal, the operation of the sub-controller 25 is changed. After stopping (step S311), an alarm is displayed on the display unit 24-4 (step S312).

なお、図5や図6に示したフローチャートでは、「(1)光電変換器の入出力チェック」、「(2)制御出力のチェック」、「(3)温度センサ入力のチェック」、(4)メインコントローラの自己チェック」、「(5)サブコントローラと冷却ファンとの間の結線の有無のチェック」を順にチェックして行くようにしたが、そのチェックして行く順番は自由であり、またこれら異常のチェック項目の何れか1つを行うようにしてもよい。また、異常のチェック項目は、これらに限られるものでもない。また、異常が回復した場合、それまで停止させていたサブコントローラ25の動作を自動的に復旧させるようにしてもよい。   In the flowcharts shown in FIGS. 5 and 6, “(1) photoelectric converter input / output check”, “(2) control output check”, “(3) temperature sensor input check”, (4) "Main controller self-check" and "(5) Check for connection between sub-controller and cooling fan" are checked in order, but the order of checking is free. Any one of the abnormality check items may be performed. Also, the abnormality check items are not limited to these. Further, when the abnormality is recovered, the operation of the sub-controller 25 that has been stopped may be automatically restored.

〔受光量基準範囲を用いての鏡面の状態の正常/異常判断〕
メインコントローラ24のCPU24−1は、露点計測ON/OFFスイッチ28がOFFとされると(図7:ステップS401のYES)、鏡面11−1に生じる結露の増減がなくなる平衡状態になるような第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御(露点温度計測制御)を中断し、露点計測を停止する(ステップS402)。
[Normal / abnormal judgment of mirror surface status using the received light intensity reference range]
When the dew point measurement ON / OFF switch 28 is turned off (FIG. 7: YES in step S401), the CPU 24-1 of the main controller 24 is in a balanced state where there is no increase or decrease in dew condensation occurring on the mirror surface 11-1. Control of the current supplied to the thermoelectric cooling element 2 (dew point temperature measurement control) is interrupted, and dew point measurement is stopped (step S402).

そして、所定時間の経過を待って(ステップS403のYES)、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される鏡面11−1からの反射光の光量(受光量)Rpvを求める(ステップS404)。そして、この求めた受光量Rpvが予め定められている受光量基準範囲に入っているか否かをチェックする(ステップS405)。   Then, after the elapse of a predetermined time (YES in step S403), a light amount (light reception amount) Rpv of the reflected light from the mirror surface 11-1 received through the light receiving side optical fiber 14-2 is obtained (step S404). ). Then, it is checked whether or not the calculated received light amount Rpv is within a predetermined received light amount reference range (step S405).

すなわち、CPU24−1は、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御の中断後(ステップS402)、所定時間の経過を待つことによって(ステップS403)、鏡面11−1に結露が生じていない状態を作り出し、この時の鏡面11−1からの反射光の受光量Rpvを求め(ステップS404)、この求めた受光量Rpvが予め定められている受光量基準範囲に入っているか否かをチェックする(ステップS405)。   That is, after interrupting the control of the current supplied to the first thermoelectric cooling element 2 (step S402), the CPU 24-1 waits for the elapse of a predetermined time (step S403), thereby causing condensation on the mirror surface 11-1. A light reception amount Rpv of the reflected light from the mirror surface 11-1 at this time is obtained (step S404), and whether or not the obtained light reception amount Rpv is within a predetermined light reception amount reference range is determined. A check is made (step S405).

ここで、受光量Rpvが受光量基準範囲に入っていれば(ステップS405のYES)、CPU24−1は、鏡面11−1の状態が正常であると判断し、その旨を表示する(ステップS406)。   If the received light amount Rpv is within the received light amount reference range (YES in step S405), the CPU 24-1 determines that the state of the mirror surface 11-1 is normal and displays that effect (step S406). ).

〔クリーニング制御への移行〕
これに対して、受光量Rpvが受光量基準範囲から外れていれば(ステップS405のNO)、CPU24−1は、鏡面11−1の状態が異常であると判断し、鏡面11−1に付着しているであろう凝縮物質を除去させるべく、鏡面11−1の温度を上昇させるように第1の熱電冷却素子2へ供給する電流を制御する(ステップS407)。すなわち、鏡面11−1の温度を上昇させるような第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御(クリーニング制御)に自動的に移行する。この例では、第1の熱電冷却素子2へ供給する電流を予め定められた所定の電流値まで増大し、鏡面11−1の温度を上昇させる。
[Transition to cleaning control]
On the other hand, if the received light amount Rpv is out of the received light amount reference range (NO in step S405), the CPU 24-1 determines that the state of the mirror surface 11-1 is abnormal and adheres to the mirror surface 11-1. In order to remove the condensate that may be present, the current supplied to the first thermoelectric cooling element 2 is controlled so as to raise the temperature of the mirror surface 11-1 (step S407). That is, the process automatically shifts to the control (cleaning control) of the supply current to the first thermoelectric cooling element 2 that raises the temperature of the mirror surface 11-1. In this example, the current supplied to the first thermoelectric cooling element 2 is increased to a predetermined current value, and the temperature of the mirror surface 11-1 is increased.

そして、所定時間の経過を待って(ステップS408のYES)、N(初期値0)をN=N+1とし(ステップS409)、N>Nmaxではないことを確認のうえ(ステップS410のNO)、ステップS404の処理へ戻る。すなわち、所定時間の経過を待つことにより、鏡面11−1の温度をステップS407でアップした電流値に対応する値まで上昇させるものとし、その上昇させた温度で再度、鏡面11−1からの反射光の受光量Rpvを求める。   Then, after elapse of a predetermined time (YES in step S408), N (initial value 0) is set to N = N + 1 (step S409), and it is confirmed that N> Nmax is not satisfied (NO in step S410). The process returns to S404. That is, by waiting for the elapse of a predetermined time, the temperature of the mirror surface 11-1 is increased to a value corresponding to the current value increased in step S407, and the reflection from the mirror surface 11-1 is performed again at the increased temperature. The amount of received light Rpv is obtained.

この場合、鏡面11−1に付着していた汚れが凝縮物質であって、その凝縮物質が鏡面11−1の温度上昇によって蒸発又は昇華して除去されれば、鏡面11−1からの反射光の受光量Rpvは受光量基準範囲に入るものとなり(ステップS405のYES)、CPU24−1は、鏡面11−1の状態が正常に戻ったと判断し、その旨を表示する(ステップS406)。   In this case, if the dirt adhering to the mirror surface 11-1 is a condensed material, and the condensed material is removed by evaporation or sublimation due to the temperature rise of the mirror surface 11-1, the reflected light from the mirror surface 11-1. The received light amount Rpv falls within the received light amount reference range (YES in step S405), and the CPU 24-1 determines that the state of the mirror surface 11-1 has returned to normal, and displays that effect (step S406).

これに対して、鏡面11−1からの反射光の受光量Rpvが受光量基準範囲から外れていれば(ステップS405のNO)、CPU24−1は、鏡面11−1の状態が正常に戻らなかったと判断し、第1の熱電冷却素子2へ供給する電流を所定量アップし(ステップS407)、鏡面11−1の温度をさらに上昇させる。   On the other hand, if the received light amount Rpv of the reflected light from the mirror surface 11-1 is out of the received light amount reference range (NO in step S405), the CPU 24-1 does not return the state of the mirror surface 11-1 to normal. The current supplied to the first thermoelectric cooling element 2 is increased by a predetermined amount (step S407), and the temperature of the mirror surface 11-1 is further increased.

そして、所定時間の経過を待って(ステップS408のYES)、N=N+1とし(ステップS409)、N>Nmaxではないことを確認のうえ(ステップS410のNO)、ステップS404の処理へ戻り、その上昇させた温度で再度、鏡面11−1からの反射光の受光量Rpvを求める。   Then, after a predetermined time has elapsed (YES in step S408), N = N + 1 is set (step S409). After confirming that N> Nmax is not satisfied (NO in step S410), the process returns to step S404. The received light amount Rpv of the reflected light from the mirror surface 11-1 is obtained again at the raised temperature.

以下同様にして、鏡面11−1からの反射光の受光量Rpvが受光量基準範囲に入っているか否かをチェックし(ステップS405)、受光量基準範囲に入っていれば鏡面11−1の状態が正常に戻ったと判断して(ステップS405のYES)、その旨を表示し(ステップS406)、受光量基準範囲から外れていれば鏡面11−1の状態が正常に戻らなかったと判断して(ステップS405のNO)、第1の熱電冷却素子2へ供給する電流を所定量アップし(ステップS407)、鏡面11−1の温度をさらに上昇させる、という処理動作を繰り返す。   Similarly, it is checked whether or not the received light amount Rpv of the reflected light from the mirror surface 11-1 is within the received light amount reference range (step S405). It is determined that the state has returned to normal (YES in step S405), and a message to that effect is displayed (step S406). If the received light amount is outside the reference range, it is determined that the state of the mirror surface 11-1 has not returned to normal. (NO in step S405), the current supplied to the first thermoelectric cooling element 2 is increased by a predetermined amount (step S407), and the processing operation of further increasing the temperature of the mirror surface 11-1 is repeated.

このようにして、本実施の形態では、鏡面11−1に凝縮物質が付着していた場合、その凝縮物質が鏡面11−1の温度上昇によって速いスピードで蒸発又は昇華するものとなり、人手による鏡面の清掃が不要となり、凝縮物質を除去する装置を別途設ける必要もなくなる。また、本実施の形態では、鏡面11−1に付着していた汚れが凝縮物質であった場合、その凝縮物質の種類が分からなくても、鏡面11−1の温度の上昇過程の途中でその凝縮物質が蒸発又は昇華するものとなる。したがって、事前に凝縮物質を特定しなくても、鏡面11−1の状態を正常な状態に戻すことが可能となる。   Thus, in this Embodiment, when the condensed substance has adhered to the mirror surface 11-1, the condensed substance will be evaporated or sublimated at a high speed by the temperature rise of the mirror surface 11-1, and the mirror surface manually This eliminates the need for a separate cleaning device, and eliminates the need for a separate apparatus for removing condensed substances. Moreover, in this Embodiment, when the stain | pollution | contamination adhering to the mirror surface 11-1 is a condensed substance, even if it does not understand the kind of the condensed substance, it is in the middle of the process of the temperature rise of the mirror surface 11-1. The condensed material will evaporate or sublime. Therefore, it is possible to return the state of the mirror surface 11-1 to a normal state without specifying the condensed substance in advance.

なお、ステップS407〜S410の繰り返し処理中、N>Nmaxとなると(ステップS410のYES)、CPU24−1は、鏡面11−1の汚れが温度上昇では回復することができない異常であると判断し、警報を発する(ステップS411)。例えば、鏡面11−1にゴミが付着していたり、検出系の劣化などが生じていた場合、鏡面11−1の温度上昇では回復することができないので、警報が発せられる。   When N> Nmax is satisfied during the repeated processing of steps S407 to S410 (YES in step S410), the CPU 24-1 determines that the contamination of the mirror surface 11-1 is an abnormality that cannot be recovered by a temperature rise, An alarm is issued (step S411). For example, when dust adheres to the mirror surface 11-1 or the detection system is deteriorated, the temperature cannot be recovered by the temperature rise of the mirror surface 11-1, so that an alarm is issued.

上述した例では、露点計測ON/OFFスイッチ28がOFFとされた場合について説明したが、鏡面状態の確認スイッチを独立して設け、この鏡面状態の確認スイッチがONとされた場合に、鏡面の状態の正常/異常の判断が行われるようにしてもよい。   In the example described above, the case where the dew point measurement ON / OFF switch 28 is turned off has been described. However, when the mirror surface state confirmation switch is provided independently and the mirror surface state confirmation switch is turned on, the mirror surface state is switched on. Whether the state is normal or abnormal may be determined.

図8に鏡面状態の確認スイッチを設けるようにした場合のフローチャートを示す。鏡面状態の確認スイッチ(図示せず)がONとされると(ステップS501のYES)、メインコントローラ24のCPU24−1は、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御(露点温度計測制御)を中断し、露点計測を休止する(ステップS502)。   FIG. 8 shows a flowchart in the case where a mirror state confirmation switch is provided. When a mirror surface state confirmation switch (not shown) is turned on (YES in step S501), the CPU 24-1 of the main controller 24 controls the supply current to the first thermoelectric cooling element 2 (dew point temperature measurement control). ) And the dew point measurement is suspended (step S502).

そして、所定時間の経過を待って(ステップS503のYES)、受光側の光ファイバ14−2を介して受光される鏡面11−1からの反射光の光量(受光量)Rpvを求める(ステップS504)。そして、この求めた受光量Rpvが予め定められている受光量基準範囲に入っているか否かをチェックする(ステップS505)。   Then, after the elapse of a predetermined time (YES in step S503), the light amount (light reception amount) Rpv of the reflected light from the mirror surface 11-1 received through the light receiving side optical fiber 14-2 is obtained (step S504). ). Then, it is checked whether or not the calculated received light amount Rpv is within a predetermined received light amount reference range (step S505).

ここで、受光量Rpvが受光量基準範囲に入っていれば(ステップS505のYES)、CPU24−1は、鏡面11−1の状態が正常であると判断し、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御の中断を解除し、露点計測を再開する(ステップS506)。   Here, if the received light amount Rpv is within the received light amount reference range (YES in step S505), the CPU 24-1 determines that the state of the mirror surface 11-1 is normal, and proceeds to the first thermoelectric cooling element 2. The interruption of the supply current control is canceled and the dew point measurement is restarted (step S506).

これに対して、受光量Rpvが受光量基準範囲から外れていれば(ステップS505のNO)、CPU24−1は、鏡面11−1の状態が異常であると判断し、鏡面11−1の温度を上昇させるような第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御(クリーニング制御)に自動的に移行する(ステップS507)。すなわち、図7に示したステップS407〜S410に対応するステップS507〜S510の処理動作を行う。   On the other hand, if the received light amount Rpv is out of the received light amount reference range (NO in step S505), the CPU 24-1 determines that the state of the mirror surface 11-1 is abnormal, and the temperature of the mirror surface 11-1. Is automatically shifted to the control (cleaning control) of the current supplied to the first thermoelectric cooling element 2 that raises the temperature (step S507). That is, the processing operations of steps S507 to S510 corresponding to steps S407 to S410 shown in FIG. 7 are performed.

そして、この処理動作において、鏡面11−1の状態が正常に戻ったと判断されれば(ステップS505のYES)、露点計測が再開される(ステップS506)。この場合、露点温度計測の中断は短時間で済ませられるものとなる。   In this processing operation, if it is determined that the state of the mirror surface 11-1 has returned to normal (YES in step S505), dew point measurement is resumed (step S506). In this case, the dew point temperature measurement can be interrupted in a short time.

この処理動作において、鏡面11−1の状態を正常に戻すことができないと判断された場合(ステップS510のYES)、CPU24−1は、警報を発するとともに(ステップS511)、露点計測を停止する(ステップS512)。   In this processing operation, if it is determined that the state of the mirror surface 11-1 cannot be returned to normal (YES in step S510), the CPU 24-1 issues an alarm (step S511) and stops dew point measurement (step S511). Step S512).

なお、図9に示すように、ステップS511で警報を発した後、露点計測を再開させるようにしてもよい(ステップS506)。この場合、露点計測を停止させるか否かは、ユーザの判断に任せる。   In addition, as shown in FIG. 9, after issuing an alarm in step S511, you may make it restart dew point measurement (step S506). In this case, it is left to the user to decide whether or not to stop the dew point measurement.

また、この鏡面状態の確認中、サブクーラSCの運転を停止するようにしてもよいが、この例ではチェック時間を最短にするために、鏡面状態の確認中はサブクーラSCの運転を継続するものとする。   Further, during the confirmation of the mirror surface state, the operation of the subcooler SC may be stopped. In this example, in order to minimize the check time, the operation of the subcooler SC is continued during the confirmation of the mirror surface state. To do.

また、図10に示すように、メインコントローラ24のCPU24−1の定期的な割り込み処理動作として、図8に示したステップS502〜S512対応するステップS601〜S611の処理動作を行わせるようにしてもよい。この場合も、ステップS610において警報を発した後、同図に点線で示したようにステップS605へ進み、露点計測を再開させるようにしてもよい。   Also, as shown in FIG. 10, the processing operations of steps S601 to S611 corresponding to steps S502 to S512 shown in FIG. 8 may be performed as periodic interrupt processing operations of the CPU 24-1 of the main controller 24. Good. Also in this case, after issuing an alarm in step S610, the process may proceed to step S605 as indicated by the dotted line in the figure to restart the dew point measurement.

また、図7〜図10に示したフローチャートでは、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を中断した後、所定時間経過後の鏡面11−1からの反射光の受光量Rpvを求めるようにしたが、第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御を中断した後、第1の温度センサ12からの鏡面温度tPpvの変化をチェックし、鏡面温度tPpvの変化が生じなくなった時の鏡面11−1からの反射光の受光量Rpvを求めるようにしてもよい。   Further, in the flowcharts shown in FIGS. 7 to 10, after the control of the current supplied to the first thermoelectric cooling element 2 is interrupted, the received light amount Rpv of the reflected light from the mirror surface 11-1 after a predetermined time has elapsed is obtained. However, after the control of the current supplied to the first thermoelectric cooling element 2 is interrupted, the change in the mirror surface temperature tPpv from the first temperature sensor 12 is checked, and the change in the mirror surface temperature tPpv no longer occurs The amount of received light Rpv of the reflected light from the mirror surface 11-1 may be obtained.

図11にこの場合のフローチャートを例示する。このフローチャートは図10に対応するフローチャートであり、ステップS602−1において鏡面温度tPpvの変化をチェックし、ステップS602−2において鏡面温度tPpvの変化が生じなくなった時点を判断する。なお、鏡面温度tPpvの変化が生じなくなった時点は、鏡面温度tPpvの変化する割合が所定値を下回ったタイミングとして判断する。   FIG. 11 illustrates a flowchart in this case. This flowchart is a flowchart corresponding to FIG. 10. In step S602-1, the change in the mirror surface temperature tPpv is checked, and in step S 602-2, it is determined when the mirror surface temperature tPpv no longer changes. It should be noted that the point in time at which the change in the mirror surface temperature tPpv no longer occurs is determined as the timing when the rate of change in the mirror surface temperature tPpv falls below a predetermined value.

また、図12に示すように、ステップS602−1において鏡面温度tPpvの変化をチェックする代わりに、鏡面11−1からの反射光の受光量Rpvをチェックし、ステップS602−2においてその受光量Rpvの変化が生じなくなった時点を判断するようにしてもよい。なお、受光量pvの変化が生じなくなった時点は、受光量Rpvの変化する割合が所定値を下回ったタイミングとして判断する。   As shown in FIG. 12, instead of checking the change in the mirror surface temperature tPpv in step S602-1, the received light amount Rpv of the reflected light from the mirror surface 11-1 is checked, and in step S602-2, the received light amount Rpv. It is also possible to determine the point in time when no change occurs. Note that when the change in the amount of received light pv no longer occurs, it is determined as the timing when the rate of change in the amount of received light Rpv falls below a predetermined value.

また、上述した実施の形態では、鏡面11−1の状態が異常であると判断された場合、自動的にクリーニング制御を行わせるようにしたが、操作者の指示に応じてクリーニング制御を行われるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, when it is determined that the state of the mirror surface 11-1 is abnormal, the cleaning control is automatically performed. However, the cleaning control is performed according to an instruction from the operator. You may do it.

例えば、図7に対応するフローチャートを図13に示すように、ステップS401〜S406に対応するステップS701〜S705の処理動作によって受光量Rpvが受光量基準範囲に入っているか否かをチェックし、受光量Rpvが受光量基準範囲から外れていれば(ステップS705のNO)、異常である旨を表示するようにし(ステップS707)、操作者からの指示を待つ(ステップS708)。   For example, as shown in the flowchart of FIG. 13 corresponding to FIG. 7, it is checked whether or not the received light amount Rpv is within the received light amount reference range by the processing operations of steps S701 to S705 corresponding to steps S401 to S406. If the amount Rpv is out of the received light amount reference range (NO in step S705), an error is displayed (step S707), and an instruction from the operator is waited (step S708).

ここで、手動スイッチをオンとするなどして(ステップS708のYES)、操作者から自動クリーニングの開始が指示されれば、ステップS407に対応するステップS709の処理へ移行する。すなわち、鏡面11−1の温度を上昇させるような第1の熱電冷却素子2への供給電流の制御(クリーニング制御)に移行する。   If the operator instructs the start of automatic cleaning by turning on the manual switch (YES in step S708), the process proceeds to step S709 corresponding to step S407. That is, the control shifts to control (cleaning control) of the current supplied to the first thermoelectric cooling element 2 that raises the temperature of the mirror surface 11-1.

そして、所定時間の経過を待って(ステップS710のYES)、N(初期値0)をN=N+1とし(ステップS711)、N>Nmaxではないことを確認のうえ(ステップS712のNO)、再度、鏡面11−1からの反射光の受光量Rpvを求め(ステップS713)、反射光の受光量Rpvが受光量基準範囲に入れば(ステップS714のYES)、鏡面11−1の状態が正常に戻ったと判断し、その旨を表示する(ステップS706)。   Then, after a predetermined time has elapsed (YES in step S710), N (initial value 0) is set to N = N + 1 (step S711), and it is confirmed that N> Nmax is not satisfied (NO in step S712), and then again. Then, the received light amount Rpv of the reflected light from the mirror surface 11-1 is obtained (step S713), and if the received light amount Rpv of the reflected light is within the received light amount reference range (YES in step S714), the state of the mirror surface 11-1 is normal. It is determined that it has returned, and a message to that effect is displayed (step S706).

これに対し、反射光の受光量Rpvが受光量基準範囲に入らなければ(ステップS714のNO)、ステップS709へ戻り、第1の熱電冷却素子2へ供給する電流を所定量アップし、鏡面11−1の温度をさらに上昇させて、同様動作を繰り返す。この繰り返し処理中、N>Nmaxとなれば(ステップS712のYES)、警報を発する(ステップS715)。   On the other hand, if the received light amount Rpv of the reflected light does not fall within the received light amount reference range (NO in step S714), the process returns to step S709, the current supplied to the first thermoelectric cooling element 2 is increased by a predetermined amount, and the mirror surface 11 The operation is repeated by further increasing the temperature of -1. If N> Nmax is satisfied during this repeated processing (YES in step S712), an alarm is issued (step S715).

なお、上述した実施の形態では、鏡面11−1に生じる結露(露点)を検出するようにしているが、同様の構成によって鏡面11−1に生じる結霜(霜点)を検出することもできる。すなわち、鏡面11−1に生じる結霜の増減がなくなる平衡状態になるように第1の熱電冷却素子2への供給電流を制御することによって、鏡面11−1に生じる結霜(霜点)を検出することも可能である。   In the above-described embodiment, the condensation (dew point) generated on the mirror surface 11-1 is detected. However, the frost (frost point) generated on the mirror surface 11-1 can be detected by the same configuration. . That is, the frost (frost point) generated on the mirror surface 11-1 is controlled by controlling the supply current to the first thermoelectric cooling element 2 so as to achieve an equilibrium state in which the increase or decrease of the frost generated on the mirror surface 11-1 is eliminated. It is also possible to detect.

また、上述した実施の形態では、露点計測ON/OFFスイッチ28とサブクーラ制御ON/OFFスイッチ29とを別個に設けるようにしたが、露点計測ON/OFFスイッチ28とサブクーラ制御ON/OFFスイッチ29とを1つのスイッチで構成するようにしてもよい。この場合、露点計測のONとサブクーラの制御のONが同時に行われ、露点計測のOFFとサブクーラの制御のOFFが同時に行われるものとなる。   In the above-described embodiment, the dew point measurement ON / OFF switch 28 and the subcooler control ON / OFF switch 29 are provided separately, but the dew point measurement ON / OFF switch 28 and the subcooler control ON / OFF switch 29 are provided. May be configured by one switch. In this case, dew point measurement is turned on and subcooler control is turned on simultaneously, and dew point measurement is turned off and subcooler control is turned off simultaneously.

また、上述した実施の形態では、第1の熱電冷却素子2を1段のペルチェとしているが、2段のペルチェとするなどしてもよい。すなわち、鏡面回りのサイズや応答性に余裕があれば、多段のペルチェとサブクーラとを組み合わせた構成としても構わない。   In the above-described embodiment, the first thermoelectric cooling element 2 is a single-stage Peltier, but it may be a two-stage Peltier. That is, as long as the size around the mirror surface and responsiveness are sufficient, a configuration in which a multistage Peltier and a subcooler are combined may be used.

また、上述した実施の形態では、第2の熱電冷却素子18を設けるようにしたが、第2の熱電冷却素子18は必ずしも設けなくてもよく、第1の熱電冷却素子2のみを設けた構成であっても構わない。   In the embodiment described above, the second thermoelectric cooling element 18 is provided. However, the second thermoelectric cooling element 18 is not necessarily provided, and only the first thermoelectric cooling element 2 is provided. It does not matter.

また、上述した実施の形態では、例えば図7におけるステップS407〜S410の処理で示されるように、鏡面11−1の温度を徐々に上昇させるようにしたが、適切な温度(例えば、100℃)を定めて、その温度に一気に上昇させるようにしてもよい。この場合、例えば、所定時間が経過しても鏡面11−1正常な状態に戻らなければ、警報を発するようにする。   In the embodiment described above, the temperature of the mirror surface 11-1 is gradually increased as shown in the processing of steps S407 to S410 in FIG. 7, for example, but an appropriate temperature (for example, 100 ° C.). And the temperature may be raised at a stroke. In this case, for example, if the mirror surface 11-1 does not return to a normal state even after a predetermined time has elapsed, an alarm is issued.

また、上述した実施の形態では、サンプリングチャンバ31内に検出部DTを位置させるようにしたが、サンプリングチャンバ31を設けずに、被測定気体が流れる雰囲気中に検出部DTを晒すようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the detection unit DT is positioned in the sampling chamber 31. However, the detection unit DT is exposed to the atmosphere in which the gas to be measured flows without providing the sampling chamber 31. Good.

本発明の鏡面冷却式露点計は、熱電冷却素子(ペルチェ素子)を用いた鏡面冷却式露点計として、鏡の鏡面上に生じる結露や結霜から露点温度を検出する露点計として利用することが可能である。   The specular cooling dew point meter of the present invention can be used as a dew point meter that detects dew point temperature from dew condensation or frost generated on the mirror surface of a mirror as a specular cooling dew point meter using a thermoelectric cooling element (Peltier element). Is possible.

201…鏡面冷却式露点計、201A…センサ部、201B…コントロール部、2…第1の熱電冷却素子(ペルチェ素子)、2−1…冷却面、2−2…加熱面、11…鏡、11−1…表面(鏡面)、11−2…裏面、12…第1の温度センサ、13…センサボディ、13a…先端部、13b…傾斜面、13c…後端部、14…投受光一体型の光ファイバ、14−1…投光側の光ファイバ、14−2…受光側の光ファイバ、15…冷却ブロック、16…冷却板、17…熱伝導体、18…第2の熱電冷却素子(ペルチェ素子)、18−1…冷却面、18−2…加熱面、19…ヒートシンク、19a…放熱フィン、20…冷却ファン、21…第2の温度センサ、22…光電変換器、23…外気温度センサ、DT…検出部、SC…サブクーラ、24…メインコントローラ、24−1…CPU、24−2…第1のA/D変換器、24−3…第2のA/D変換器、24−4…表示部、24−5…RAM、24−6…ROM、25…サブコントローラ、25−1…CPU、25−2…第1のA/D変換器、25−3…第2のA/D変換器、25−4…RAM、25−5…ROM、26…電源、27…電源スイッチ、28…露点計測ON/OFFスイッチ、29…サブクーラ制御ON/OFFスイッチ、30…サブクーラ低温/高温/連動切替セレクタスイッチ、31…サンプリングチャンバ、32…断熱材、J1,J2…中継ケーブル、P1…ピン。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 201 ... Mirror surface cooling type dew point meter, 201A ... Sensor part, 201B ... Control part, 2 ... 1st thermoelectric cooling element (Peltier element), 2-1 ... Cooling surface, 2-2 ... Heating surface, 11 ... Mirror, 11 DESCRIPTION OF SYMBOLS -1 ... Front surface (mirror surface), 11-2 ... Back surface, 12 ... 1st temperature sensor, 13 ... Sensor body, 13a ... Front-end | tip part, 13b ... Inclined surface, 13c ... Rear end part, 14 ... Light emitting / receiving integrated type Optical fiber, 14-1 ... Optical fiber on the light-projecting side, 14-2 ... Optical fiber on the light-receiving side, 15 ... Cooling block, 16 ... Cooling plate, 17 ... Thermal conductor, 18 ... Second thermoelectric cooling element (Peltier Element), 18-1 ... cooling surface, 18-2 ... heating surface, 19 ... heat sink, 19a ... radiation fin, 20 ... cooling fan, 21 ... second temperature sensor, 22 ... photoelectric converter, 23 ... outside temperature sensor DT ... detection unit SC ... subcooler 24 ... In-controller, 24-1 ... CPU, 24-2 ... first A / D converter, 24-3 ... second A / D converter, 24-4 ... display unit, 24-5 ... RAM, 24- 6 ... ROM, 25 ... sub-controller, 25-1 ... CPU, 25-2 ... first A / D converter, 25-3 ... second A / D converter, 25-4 ... RAM, 25-5 ... ROM, 26 ... power supply, 27 ... power switch, 28 ... dew point measurement ON / OFF switch, 29 ... subcooler control ON / OFF switch, 30 ... subcooler low temperature / high temperature / interlocking selector switch, 31 ... sampling chamber, 32 ... insulation Material, J1, J2 ... Relay cable, P1 ... Pin.

Claims (7)

被測定気体に晒される鏡面と、
この鏡面を冷却する熱電冷却素子と、
前記鏡面の温度を検出する温度センサと、
前記鏡面に対して光を照射する投光手段と、
前記投光手段から前記鏡面に対して照射された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光量に基づいて前記熱電冷却素子へ供給する電流を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記受光手段が受光する反射光の光量に基づいて前記熱電冷却素子へ供給する電流を前記鏡面に生じる結露もしくは結霜の増減がなくなる平衡状態になるように制御し、その平衡状態において前記温度センサが検出する前記鏡面の温度を露点温度として計測する露点温度計測制御手段と、
前記露点温度計測制御手段による前記熱電冷却素子への供給電流の制御の中断後、前記受光手段が受光する反射光の光量に基づいて、前記鏡面の状態の正常/異常を判断する鏡面状態判断手段と、
前記鏡面に付着しているであろう凝縮物質を蒸発又は昇華させて除去させるべく、前記鏡面の温度を上昇させるように前記熱電冷却素子へ供給する電流を制御するクリーニング制御手段とを備え、
前記凝縮物質は、
通常は気体で前記被測定気体に含まれ、前記露点温度よりも高い低温で固体となり、前記鏡面を汚す汚染物質である
ことを特徴とする鏡面冷却式露点計。
A mirror surface exposed to the gas to be measured;
A thermoelectric cooling element for cooling the mirror surface;
A temperature sensor for detecting the temperature of the mirror surface;
A light projecting means for irradiating the mirror surface with light;
A light receiving means for receiving a reflected light of the light emitted from the light projecting means to the mirror surface;
Control means for controlling the current supplied to the thermoelectric cooling element based on the amount of reflected light received by the light receiving means,
The control means includes
Based on the amount of reflected light received by the light receiving means, the current supplied to the thermoelectric cooling element is controlled to be in an equilibrium state where there is no increase or decrease in condensation or frost generated on the mirror surface, and in the equilibrium state, the temperature sensor Dew point temperature measurement control means for measuring, as a dew point temperature, the temperature of the mirror surface detected by
Mirror surface state determining means for determining normality / abnormality of the state of the mirror surface based on the amount of reflected light received by the light receiving means after interruption of control of the current supplied to the thermoelectric cooling element by the dew point temperature measurement control means When,
Cleaning control means for controlling the current supplied to the thermoelectric cooling element so as to raise the temperature of the mirror surface in order to evaporate or sublimate and remove the condensate that may adhere to the mirror surface ;
The condensate is
A mirror-cooled dew point meter, which is normally a gas and is contained in the gas to be measured, becomes a solid at a temperature lower than the dew point temperature, and pollutes the mirror surface.
請求項1に記載された鏡面冷却式露点計において、
前記クリーニング制御手段は、
操作者からの指示に応じて、前記鏡面に付着しているであろう凝縮物質を蒸発又は昇華させて除去させるべく、前記鏡面の温度を上昇させるように前記熱電冷却素子へ供給する電流を制御する
ことを特徴とする鏡面冷却式露点計。
In the mirror-cooled dew point meter according to claim 1,
The cleaning control means includes
In accordance with an instruction from the operator, the current supplied to the thermoelectric cooling element is controlled so as to raise the temperature of the mirror surface in order to evaporate or sublimate and remove the condensed material that may have adhered to the mirror surface. A mirror-cooled dew point meter.
請求項1に記載された鏡面冷却式露点計において、
前記クリーニング制御手段は、
前記鏡面状態判断手段によって前記鏡面の状態が異常であると判断された場合、前記鏡面に付着しているであろう凝縮物質を蒸発又は昇華させて除去させるべく、前記鏡面の温度を上昇させるように前記熱電冷却素子へ供給する電流を制御する
ことを特徴とする鏡面冷却式露点計。
In the mirror-cooled dew point meter according to claim 1,
The cleaning control means includes
When the specular state determination means determines that the specular state is abnormal, the specular surface temperature is increased so as to evaporate or sublimate and remove the condensate that may have adhered to the specular surface. The specular cooling type dew point meter is characterized in that the current supplied to the thermoelectric cooling element is controlled.
請求項1に記載された鏡面冷却式露点計において、
前記制御手段は、
前記クリーニング制御手段による前記熱電冷却素子への供給電流の制御中、前記鏡面状態判断手段によって前記鏡面の状態が正常であると判断された場合、前記露点温度計測制御手段による前記熱電冷却素子への供給電流の制御に復帰させる露点温度計測制御復帰手段
を備えることを特徴とする鏡面冷却式露点計。
In the mirror-cooled dew point meter according to claim 1,
The control means includes
During the control of the supply current to the thermoelectric cooling element by the cleaning control means, when the mirror state determination means determines that the mirror surface state is normal, the dew point temperature measurement control means supplies the thermoelectric cooling element to the thermoelectric cooling element. A mirror-cooled dew point meter comprising dew point temperature measurement control return means for returning to supply current control.
請求項1に記載された鏡面冷却式露点計において、
前記鏡面状態判断手段は、
前記露点温度計測制御手段による前記熱電冷却素子への供給電流の制御の中断後、その中断から所定時間経過した後の前記受光手段が受光する反射光の光量に基づき、この反射光の光量が予め定められている受光量基準範囲から外れている場合に、前記鏡面の状態が異常であると判断する
ことを特徴とする鏡面冷却式露点計。
In the mirror-cooled dew point meter according to claim 1,
The mirror surface state judging means is
After interruption of the control of the current supplied to the thermoelectric cooling element by the dew point temperature measurement control means, based on the amount of reflected light received by the light receiving means after a predetermined time has elapsed since the interruption, the amount of reflected light is determined in advance. A specular cooling type dew point meter, characterized in that when the light receiving amount is out of a predetermined reference range of received light quantity, the state of the specular surface is determined to be abnormal.
請求項1に記載された鏡面冷却式露点計において、
前記鏡面状態判断手段は、
前記露点温度計測制御手段による前記熱電冷却素子への供給電流の制御の中断後、前記鏡面の温度に変化が生じなくなったと判断したときの前記受光手段が受光する反射光の光量に基づき、この反射光の光量が予め定められている受光量基準範囲から外れている場合に、前記鏡面の状態が異常であると判断する
ことを特徴とする鏡面冷却式露点計。
In the mirror-cooled dew point meter according to claim 1,
The mirror surface state judging means is
After the control of the supply current to the thermoelectric cooling element by the dew point temperature measurement control means is interrupted, this reflection is based on the amount of reflected light received by the light receiving means when it is determined that the temperature of the mirror surface has changed. A mirror-cooled dew point meter, wherein the mirror surface state is determined to be abnormal when the amount of light deviates from a predetermined received light amount reference range.
請求項1に記載された鏡面冷却式露点計において、
前記鏡面状態判断手段は、
前記露点温度計測制御手段による前記熱電冷却素子への供給電流の制御の中断後、前記受光手段が受光する反射光の光量に変化が生じなくなったと判断したときの前記受光手段が受光する反射光の光量に基づき、この反射光の光量が予め定められている受光量基準範囲から外れている場合に、前記鏡面の状態が異常であると判断する
ことを特徴とする鏡面冷却式露点計。
In the mirror-cooled dew point meter according to claim 1,
The mirror surface state judging means is
After interruption of the control of the current supplied to the thermoelectric cooling element by the dew point temperature measurement control means, the reflected light received by the light receiving means when it is determined that there is no change in the amount of reflected light received by the light receiving means. The specular cooling type dew point meter, wherein, based on the amount of light, when the amount of the reflected light is out of a predetermined light receiving amount reference range, it is determined that the state of the mirror surface is abnormal.
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