JP6078365B2 - 鏡面冷却式露点計 - Google Patents

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。

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。

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

〔正反射光検出方式〕
図１７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。

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。

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。

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。

〔散乱光検出方式〕
図１８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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開昭６１−７５２３５号公報 特公平０７−１０４３０４号公報 特開２００２−１８９００７号公報 特開平０５−９９８４６号公報

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。

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。

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。また、露点温度計測制御とクリーニング制御で共通の制御回路を利用し、制御装置の構成を簡単化す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。

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と鏡面温度制御の目標値として定められている第１の制御目標値とを比較し、受光手段が受光する反射光の光量が第１の制御目標値となるように熱電冷却素子へ供給する電流を制御することにより、鏡面の状態を結露もしくは結霜の増減がなくなる平衡状態とし、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、鏡面に結露もしくは結霜が生じていない状態において受光手段が受光するであろう反射光の光量に対応する値よりも加熱側に定められる鏡面温度制御の目標値を第２の制御目標値とし、第１の制御目標値を第２の制御目標値に切り換えて、受光手段が受光する反射光の光量がその切り換えた第２の制御目標値になるように熱電冷却素子へ供給する電流を制御することにより、鏡面の温度を上昇させて鏡面に付着しているであろう、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、鏡面を汚す凝縮物質を蒸発又は昇華させて除去するクリーニング制御手段とを備えることを特徴とする。

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と鏡面温度制御の目標値として定められている第１の制御目標値（ＳＰ１）とを比較し、受光手段が受光する反射光の光量が第１の制御目標値（ＳＰ１）となるように熱電冷却素子へ供給する電流を制御することにより、鏡面の状態を結露もしくは結霜の増減がなくなる平衡状態とし、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）。

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。
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。
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。

また、制御手段は、鏡面に結露もしくは結霜が生じていない状態において受光手段が受光するであろう反射光の光量に対応する値よりも加熱側に定められる鏡面温度制御の目標値を第２の制御目標値（ＳＰ２）とし、第１の制御目標値（ＳＰ１）を第２の制御目標値（ＳＰ２）に切り換えて、受光手段が受光する反射光の光量がその切り換えた第２の制御目標値（ＳＰ２）になるように熱電冷却素子へ供給する電流を制御することにより、鏡面の温度を上昇させて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。

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。

また、本発明において、鏡面からの光の検出方式は、散乱光を利用する散乱光検出方式であっても、正反射光を利用する正反射光検出方式であってもよい。本発明において、散乱光検出方式を採用する場合には、鏡面に結露もしくは結霜が生じていない状態において受光手段が受光するであろう散乱光の光量に対応する値（ＭＩＮ）よりも低い値として定められる鏡面温度制御の目標値を第２の制御目標値（ＳＰ２）とし、正反射光検出方式を採用する場合には、鏡面に結露もしくは結霜が生じていない状態において受光手段が受光するであろう散乱光の光量に対応する値（ＭＡＸ）よりも高い値として定められる鏡面温度制御の目標値を第２の制御目標値（ＳＰ２）とする。

本発明において、クリーニング制御を行う場合、鏡面温度制御の目標値を第１の制御目標値（ＳＰ１）から第２の制御目標値（ＳＰ２）に切り換えるのみでよい。すなわち、本発明では、露点温度計測制御の制御目標値である第１の制御目標値（ＳＰ１）を第２の制御目標値（ＳＰ２）に切り換えるのみで、露点温度計測制御からクリーニング制御に移行させることができる。これにより、露点温度計測制御とクリーニング制御で共通の制御回路を利用することができ、すなわち露点温度計測制御の制御回路を凝縮物質を除去するクリーニング制御の制御回路として流用することができ、制御装置の構成を簡単化することができるようになる。

また、本発明において、クリーニング制御を行う場合、温度センサが検出する鏡面の温度を監視し、鏡面の温度が所定温度を越えないように、熱電冷却素子へ供給する電流を規制するようにしたり、鏡面の温度が第１の所定温度と第１の所定温度よりも低い第２の所定温度との間となるように、熱電冷却素子へ供給する電流を規制するようにしたりしてもよい。本発明において、熱電冷却素子に加熱方向への電流（逆電流）を流すと、鏡面が加熱されて鏡面温度が上昇するが、鏡面温度が上昇し過ぎると、鏡面と熱電冷却素子との間の接合部が剥がれたりするなど、損傷する可能性がある。このため、鏡面温度に上限値を設けて、この上限値を越えないように熱電冷却素子への電流を規制することで、あるいは所定温度範囲内に収まるように熱電冷却素子への電流を規制することにより、鏡面冷却式露点計が壊れることを防止することが可能となる。

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、第２の制御目標値（ＳＰ２）を第１の制御目標値（ＳＰ１）に切り換えて、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（露点温度計測制御）に復帰させるようにしてもよい。

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）することにより、鏡面に付着しているであろう凝縮物質を除去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。

また、本発明によれば、鏡面に結露もしくは結霜が生じていない状態において受光手段が受光するであろう反射光の光量に対応する値よりも加熱側に定められる鏡面温度制御の目標値を第２の制御目標値とし、露点温度計測制御を行う場合には第１の制御目標値（露点温度計測制御の目標値）を使用して鏡面温度制御を行い、クリーニング制御を行う場合には、第１の制御目標値（露点温度計測制御時の目標値）を第２の制御目標値（クリーニング制御時の目標値）に切り換えて鏡面温度制御を行わせるようにしたので、露点温度計測制御とクリーニング制御で共通の制御回路を利用することができ、制御装置の構成を簡単化することができるようになる。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 鏡面の温度が所定の温度範囲に入るように第１の熱電冷却素子への供給電流を規制するようにした場合のフローチャートである。 散乱光検出方式を採用した場合の露点温度計測制御からクリーニング制御への移行時の動作（鏡面温度制御の目標値の変更、受光量の変化、鏡面温度の変化）を説明する図である。 正反射光検出方式を採用した場合の露点温度計測制御からクリーニング制御への移行時の動作（鏡面温度制御の目標値の変更、受光量の変化、鏡面温度の変化）を説明する図である。 正反射光検出方式を採用した従来の鏡面冷却式露点計におけるセンサ部の構成を示す図である。 散乱光検出方式を採用した従来の鏡面冷却式露点計におけるセンサ部の構成を示す図である。

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。

〔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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔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。

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。

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。

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。

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。

〔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。

〔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。

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。

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。

〔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。

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。

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）。

〔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。

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。

すなわち、この鏡面冷却式露点計２０１では、光の検出方式として散乱光検出方式が採用されており、鏡面１１−１に結露が生じていない状態において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。本実施の形態では、この時の反射光の強度（受光量）をＭＩＮとする。

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。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（受光量）はほゞ零（ＭＩＮ）であり、鏡面温度制御の目標値として予め定められている第１の制御目標値（露点温度計測制御時の目標値）ＳＰ１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（図１５（ｂ）に示すｔ０〜ｔ１点参照）。

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、その水滴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（図１５（ａ）に示すｔ０〜ｔ１点参照）。

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第１の制御目標値ＳＰ１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、第１の制御目標値ＳＰ１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。

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第１の制御目標値ＳＰ１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（図１５に示すｔ１〜ｔ２点参照）。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。

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。

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。

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。

〔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。

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。

〔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）。

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）。

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）。

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）。

〔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。

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。

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。

〔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。

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。

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）。

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。

〔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。

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。

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。

〔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。

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。

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。

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。

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。

なお、サブコントローラ２５において、第２のＡ／Ｄ変換器２５−３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。

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。

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。

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。

〔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。

〔(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。

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）。

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。

〔（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）。

〔（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）。

〔(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）。

〔(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。

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）。

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。

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）。

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）。

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）。

〔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。

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）。

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。

〔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、図１５に示すｔ２点参照）。

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）。

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（図１５（ａ）に示す汚れなし判断正常範囲α）に入っているか否かをチェックする（ステップ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）。

〔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、それまで鏡面温度制御の目標値として定められていた第１の制御目標値（露点温度計測制御時の目標値）ＳＰ１を第２の制御目標値（クリーニング制御時の目標値）ＳＰ２に切り換えて、この切り換えた第２の制御目標値ＳＰ２に受光量Ｒｐｖを合わせ込ような鏡面温度制御を開始する（ステップＳ４０７、図１５に示すｔ３点参照）。

この実施の形態において、第２の制御目標値ＳＰ２は、鏡面１１−１に結露が生じていない状態における反射光の受光量をＭＩＮとし、このＭＩＮよりも低い値として定められている。すなわち、ＭＩＮを基点として考えた場合、第１の制御目標値ＳＰ１を冷却側、第２の制御目標値ＳＰ２を加熱側に定めている。

これにより、第１の熱電冷却素子２に加熱方向への電流（逆電流）が流れ、第１の熱電冷却素子２の冷却面２−１が加熱面となり、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の温度が上昇して行く。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）が開始される。

メインコントローラ２４のＣＰＵ２４−１は、この鏡面１１−１の温度の上昇中、鏡面１１−１からの反射光の受光量Ｒｐｖを求め（ステップＳ４０９）、この求めた受光量Ｒｐｖが受光量基準範囲に入っているか否かをチェックする（ステップＳ４１０）。

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Ｓ４１０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）。

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Ｓ４１０のＮＯ）、ＣＰＵ２４−１は、鏡面１１−１の状態が正常に戻っていないと判断し、鏡面１１−１の温度の上昇を続ける。

第１の熱電冷却素子２に逆電流を流すと、鏡面１１−１が加熱されて鏡面温度が上昇するが、鏡面温度が上昇し過ぎると、鏡面と第１の熱電冷却素子２との間の接合部が剥がれたりするなど、損傷する可能性がある。

このため、ＣＰＵ２４−１は、鏡面温度ＴＰｐｖが上限値として定められらた所定温度Ｔｈ１以上となると（ステップＳ４０８のＹＥＳ）、第１の熱電冷却素子２への供給電流の値を現在値で規制する（ステップＳ４１１）。これにより、鏡面温度が上限値Ｔｈ１に維持される。

そして、この鏡面温度を上限値Ｔｈ１に維持させた状態で、鏡面１１−１からの反射光の受光量Ｒｐｖを求め（ステップＳ４１２）、この反射光の受光量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Ｓ４１３）、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Ｓ４１３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Ｓ４１３のＮＯ）、ステップＳ４１２，Ｓ４１３による受光量Ｒｐｖのチェックを続ける。

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させることも可能である。こような場合、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。

また、本実施の形態によれば、鏡面温度制御の目標値である第１の制御目標値ＳＰ１を第２の制御目標値ＳＰ２に切り換えるのみで、露点温度計測制御からクリーニング制御に切り換えることができるので、露点温度計測制御とクリーニング制御で共通の制御回路を利用することができ、制御装置の構成を簡単化することができるようになる。これにより、小型化、低コスト化、部品点数の削減、配線の削減などが実現できる。

なお、ステップＳ４１２，４１３の繰り返し処理中、所定時間が経過すると（ステップＳ４１４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Ｓ４１５）。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。

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。

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）。

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）。

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）。

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、第１の制御目標値（露点温度計測制御時の目標値）ＳＰ１を第２の制御目標値（クリーニング制御時の目標値）ＳＰ２に切り換え、この切り換えた第２の制御目標値に受光量Ｒｐｖを合わせ込むような鏡面温度制御を開始する（ステップＳ５０７）。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）を開始する。すなわち、図７に示したステップＳ４０７〜Ｓ４１４に対応するステップＳ５０７〜Ｓ５１４の処理動作を行う。

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Ｓ５１０，５１３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。

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Ｓ５１４のＹＥＳ）、ＣＰＵ２４−１は、警報を発するとともに（ステップＳ５１５）、露点計測を停止する（ステップＳ５１６）。

なお、図９に示すように、ステップＳ５１５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。

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。

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〜Ｓ５１６対応するステップＳ６０１〜Ｓ６１５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Ｓ６１４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。

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。

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。

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。

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。

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〜Ｓ４０５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）。

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の処理へ移行し、ステップＳ４０８〜Ｓ４１５に対応するステップＳ７１０〜Ｓ７１７の処理を行う。

なお、上述した実施の形態では、光の検出方式として散乱光検出方式を採用するようにしたが、正反射光検出方式を採用するようにしてもよい。正反射光検出方式を採用した場合の図１５に対応する図を図１６に示す。

正反射光検出方式を採用した場合、散乱光検出方式を採用した場合とは逆に、鏡面１１−１に結露が生じていない状態において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は大きくなる。すなわち、鏡面１１−１に結露が生じていない状態において、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は大きく、この時の反射光の強度（受光量）をＭＡＸとする。そして、第１の制御目標値（露点温度計測制御時の目標値）ＳＰ１をＭＡＸよりも低い値として定め、第２の制御目標値（クリーニング制御時の目標値）ＳＰ２をＭＡＸよりも高い値として定める。すなわち、ＭＡＸを基点として考えた場合、第１の制御目標値ＳＰ１を冷却側、第２の制御目標値ＳＰ２を加熱側に定める。

これにより、鏡面温度制御の目標値を第２の制御目標値ＳＰ２に切り換えた場合（図１６に示すｔ３点）、散乱光検出方式を採用した場合と同様にして、第１の熱電冷却素子２に加熱方向への電流（逆電流）が流れ、第１の熱電冷却素子２の冷却面２−１が加熱面となり、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の温度が上昇して行く。これにより、散乱光検出方式を採用した場合と同様にして、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）が開始される。

また、上述した実施の形態では、クリーニング制御を開始した後、鏡面温度ＴＰｐｖが上限値として定められらた所定温度Ｔｈ１以上となった場合に、この所定温度Ｔｈ１を越えないように第１の熱電冷却素子２への供給電流を規制するようにしたが、上限値Ｔｈ１と下限値Ｔｈ２とを定め、この上限値Ｔｈ１と下限値Ｔｈ２とで定められる温度範囲に鏡面温度ＴＰｐｖが入るように、第１の熱電冷却素子２への供給電流を規制するようにしてもよい。

図１４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は図７に示したステップＳ４０７以降の処理動作を抜粋したものである。
ＣＰＵ２４−１は、第１の制御目標値ＳＰ１を第２の制御目標値ＳＰ２に切り換えてクリーニング制御を開始する（ステップＳ４０７）。
このクリーニング制御による鏡面１１−１の温度の上昇中、鏡面１１−１からの反射光の受光量Ｒｐｖを求め（ステップＳ４０９）、この求めた受光量Ｒｐｖが受光量基準範囲に入っているか否かをチェックする（ステップＳ４１０）。

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Ｓ４１０のＹＥＳ）、ＣＰＵ２４−１は、鏡面１１−１の状態が正常に戻ったと判断する。

これに対し、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Ｓ４１０のＮＯ）、ＣＰＵ２４−１は、鏡面１１−１の状態が正常に戻っていないと判断し、鏡面１１−１の温度の上昇を続ける。

ＣＰＵ２４−１は、鏡面温度ＴＰｐｖが上限値として定められらた所定温度Ｔｈ１以上となると（ステップＳ４０８のＹＥＳ）、第１の熱電冷却素子２への電流の供給を中断する（ステップＳ４１１）。この第１の熱電冷却素子２への供給電流の遮断中、鏡面１１−１からの反射光の受光量Ｒｐｖを求め（ステップＳ４１３）、この求めた受光量Ｒｐｖが受光量基準範囲に入っているか否かをチェックする（ステップＳ４１４）。

この受光量Ｒｐｖのチェック中、鏡面温度ＴＰｐｖが下限値として定められた所定温度Ｔｈ２を下回ると（ステップＳ４１２のＹＥＳ）、ＣＰＵ２４−１は、第１の熱電冷却素子２への電流の供給を再開する（ステップＳ４１５）。以下、ステップＳ４１６で所定時間が経過するまで、ステップＳ４０８〜Ｓ４１５の処理動作を繰り返す。ステップＳ４１６で所定時間が経過すると、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Ｓ４１７）。

また、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。

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。

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。

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。

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。

また、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ４０９，Ｓ４１０は省略するようにしてもよい。図８〜図１４のフローチャートにおいても同様である。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

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。

Claims (11)

1. 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と鏡面温度制御の目標値として定められている第１の制御目標値とを比較し、前記受光手段が受光する反射光の光量が前記第１の制御目標値とな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により、前記鏡面の状態を結露もしくは結霜の増減がなくなる平衡状態とし、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、
   前記鏡面に結露もしくは結霜が生じていない状態において前記受光手段が受光するであろう反射光の光量に対応する値よりも加熱側に定められる鏡面温度制御の目標値を第２の制御目標値とし、前記第１の制御目標値を前記第２の制御目標値に切り換えて、前記受光手段が受光する反射光の光量がその切り換えた第２の制御目標値にな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により、前記鏡面の温度を上昇させて前記鏡面に付着しているであろう、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、前記鏡面を汚す凝縮物質を蒸発又は昇華させて除去するクリーニング制御手段と
   を備えることを特徴とする鏡面冷却式露点計。
2. 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散乱光を受光する受光手段と、
   前記受光手段が受光する散乱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散乱光の光量と鏡面温度制御の目標値として定められている第１の制御目標値とを比較し、前記受光手段が受光する散乱光の光量が前記第１の制御目標値とな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により、前記鏡面の状態を結露もしくは結霜の増減がなくなる平衡状態とし、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散乱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、
   前記鏡面に結露もしくは結霜が生じていない状態において前記受光手段が受光するであろう散乱光の光量に対応する値よりも低い値として定められる鏡面温度制御の目標値を第２の制御目標値とし、前記第１の制御目標値を前記第２の制御目標値に切り換えて、前記受光手段が受光する散乱光の光量がその切り換えた第２の制御目標値にな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により、前記鏡面の温度を上昇させて前記鏡面に付着しているであろう、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、前記鏡面を汚す凝縮物質を蒸発又は昇華させて除去するクリーニング制御手段と
   を備えることを特徴とする鏡面冷却式露点計。
3. 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正反射光を受光する受光手段と、
   前記受光手段が受光する正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正反射光の光量と鏡面温度制御の目標値として定められている第１の制御目標値とを比較し、前記受光手段が受光する正反射光の光量が前記第１の制御目標値とな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により、前記鏡面の状態を結露もしくは結霜の増減がなくなる平衡状態とし、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正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、
   前記鏡面に結露もしくは結霜が生じていない状態において前記受光手段が受光するであろう正反射光の光量に対応する値よりも高い値として定められる鏡面温度制御の目標値を第２の制御目標値とし、前記第１の制御目標値を前記第２の制御目標値に切り換えて、前記受光手段が受光する正反射光の光量がその切り換えた第２の制御目標値にな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により、前記鏡面の温度を上昇させて前記鏡面に付着しているであろう、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、前記鏡面を汚す凝縮物質を蒸発又は昇華させて除去するクリーニング制御手段と
   を備えることを特徴とする鏡面冷却式露点計。
4. 請求項１〜３の何れか１項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、
   前記温度センサが検出する鏡面の温度を監視し、この鏡面の温度が所定温度を越えないように、前記熱電冷却素子へ供給する電流を規制する
   ことを特徴とする鏡面冷却式露点計。
5. 請求項１〜３の何れか１項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、
   前記温度センサが検出する鏡面の温度を監視し、この鏡面の温度が第１の所定温度と第１の所定温度よりも低い第２の所定温度との間となるように、前記熱電冷却素子へ供給する電流を規制する
   ことを特徴とする鏡面冷却式露点計。
6. 請求項１〜３の何れか１項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に、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、前記第２の制御目標値を前記第１の制御目標値に切り換えて、前記露点温度計測制御手段により前記熱電冷却素子への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。
7. 請求項１〜３の何れか１項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、前記第１の制御目標値を前記第２の制御目標値に切り換えて前記熱電冷却素子へ供給する電流を制御することにより、前記鏡面の温度を上昇させ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する
   ことを特徴とする鏡面冷却式露点計。
8. 請求項１〜３の何れか１項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、前記第１の制御目標値を前記第２の制御目標値に切り換えて前記熱電冷却素子へ供給する電流を制御することにより、前記鏡面の温度を上昇させ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する
   ことを特徴とする鏡面冷却式露点計。
9. 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。
10. 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。
11. 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。

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