JP7349478B2

JP7349478B2 - 水蒸気透過度測定方法及び水蒸気透過度測定装置

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Publication number: JP7349478B2
Application number: JP2021134560A
Authority: JP
Inventors: 正博高原; 圭太小出
Original assignee: 株式会社東洋精機製作所
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2023-09-22
Anticipated expiration: 2041-08-20
Also published as: JP2023028697A

Description

本発明は、水蒸気透過度測定方法及びその水蒸気透過度測定方法を利用した水蒸気透過度測定装置に関する。

ガス透過度測定方法には、特許文献１に示すようなものが提案されている。特許文献１には、試料膜を基準としてその一方側に、測定ガスが供給された状態とされた一方側区画空間を確保する一方、試料膜の他方側に、一方側区画空間の圧力よりも相対的に低い圧力状態とされた他方側区画空間を確保し、その試料膜の一方側区画空間から他方側区画空間に透過した測定ガスの圧力を経時的に測定するものが示されている。これによれば、試料膜の他方側区画空間における時間経過に伴う圧力変化を求めることができ、その定常状態における勾配に基づきガス透過度を算出することができる。

このような差圧法を用いたガス透過度測定方法は、特許文献２に示すように、測定ガスが水蒸気である場合にも適用することができる。このため、試料膜の一方側区画空間から他方側区画空間に透過した水蒸気の圧力(水蒸気圧)を経時的に測定し、試料膜の他方側区画空間における時間経過に伴う水蒸気圧の変化を求めれば、試料膜に対する水蒸気の透過度を算出することができる。

特許３８４５０５５号公報特許５５５３２８７号公報

しかし、試料膜を透過した水蒸気の水蒸気圧の測定環境においては、その測定環境の温度に応じた飽和水蒸気圧が存在することになる一方で、時間の経過に伴い、透過水蒸気圧が徐々に高まることになり、測定環境では、飽和水蒸気圧と透過水蒸気圧との差圧（水蒸気透過の推進力）が減少し、時間の経過に伴う透過水蒸気圧上昇変化が形成する勾配は、徐々に緩くなる。特に水蒸気透過度が高い試料膜については、測定環境において、飽和水蒸気圧と透過水蒸気圧との差圧が比較的早いタイミングで低下し、時間の経過に伴う透過水蒸気圧変化が形成する勾配は早い時期から一定ではなくなる（勾配が飽和傾向に転じ始める（図５参照））。このため、水蒸気透過度測定において、定常状態における時間の経過に伴う透過水蒸気圧変化について、その勾配を特定することが容易でない。仮に、そのような勾配を用いた場合、そのものは、飽和水蒸気圧と透過水蒸気圧との差圧が経時変化する状況の下でのいずれかのものであり、そのような勾配に基づいて算出される水蒸気透過度の精度、信頼性は高いとは言えない。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、試料膜を透過する水蒸気の透過水蒸気圧の測定環境において、飽和水蒸気圧と透過水蒸気圧との差圧が時間の経過に伴い変化する場合であっても、それに基づいて水蒸気透過度の精度が低下することを抑制できる水蒸気透過度測定方法を提供することにある。第２の目的は、その水蒸気透過度測定方法に用いられる測定装置を提供することにある。

前記第１の目的を達成するために本発明にあっては、下記（１）～（３）とした構成とされている。

（１）試料膜を基準として該試料膜の一方側に、水蒸気が供給された状態とされた一方側区画空間を確保し、前記試料膜の他方側に、前記一方側区画空間の圧力よりも低い圧力状態とされた他方側区画空間を確保し、その上で、前記他方側区画空間の圧力を所定測定時間毎に測定し、その測定時点毎の測定圧力を用いることにより、水蒸気透過度の算出に用いる単位時間当たりの水蒸気の透過圧力の変化を求める水蒸気透過度測定方法において、
前記各測定時点の水蒸気の透過圧力として、該各測定時点の測定圧力に対する補正処理によって得られる補正圧力を用い、
前記補正圧力を得るための補正処理に当たり、前記測定時点毎に、測定圧力を測定する測定環境の測定環境温度を検出して、該測定環境温度に基づき該測定環境温度に応じた飽和水蒸気圧をそれぞれ導き出し、その上で、該測定時点毎に該飽和水蒸気圧と該測定圧力との差圧を算出して、測定開始時点の差圧を基準とした各測定時点の差圧変化の変化率を用いることにより、該各測定時点の測定圧力を該測定開始時点の差圧下に対応する値に補正し、
前記各測定時点の測定圧力を前記測定開始時点の差圧下に対応する値に補正するに当たっては、前記測定時点毎の補正圧力として、測定開始時点の測定圧力を補正圧力の初期値とし、以後、各測定時点の一つ前における測定時点の補正圧力にその各測定時点における補正量を加算したものを用い、
前記測定時点毎の補正量として、前記測定開始時点の差圧の前記各測定時点の差圧に対する割合を、該各測定時点の測定圧力と該各測定時点の一つ前における測定時点の測定圧力との差分に乗じたものを用いる構成とされている。

この構成によれば、各測定時点における単位時間当たりの測定圧力変化に関し、測定開始時点の差圧を基準とした各測定時点の差圧変化の変化率に相当する分が不足するとして、各測定時点の測定圧力を、測定開始時点の差圧下に対応する値に補正することから、各測定時点のその補正圧力が形成する単位時間当たりの補正圧力変化（勾配）は、試料膜に応じた勾配をもって一定となる傾向を強め、直線性を高めることになる。このため、単位時間当たりの補正圧力変化（勾配）の特定を容易且つ精度よく行うことができ、水蒸気透過度の精度の低下を抑制することができる。

また、この構成によれば、具体的な方法として、各測定時点の測定圧力を、測定開始時点の差圧下での値に対応させる（補正する）ことができ、この各測定時点の補正圧力をもって、その各補正圧力が形成する単位時間当たりの補正圧力変化（勾配）は、一定性を強め、直線性を高める。

（２）前記（１）の構成の下で、
前記測定時点毎における前記測定環境温度に応じた飽和水蒸気圧については、該測定環境温度を検出して、該測定環境温度に基づき所定の飽和水蒸気圧算出式から求める構成とされている。

この構成によれば、いかなる測定環境温度の飽和水蒸気圧も得ることができ、その飽和水蒸気圧を用いることにより補正処理を的確に行うことができる。

（３）前記（１）～（２）のいずれかの構成の下で、
前記一方側区画空間を、所定温度とされる温度管理領域内に置き、
前記測定環境を、前記温度管理領域の外にある室内環境に置く構成とされている。

この構成によれば、一方側区画空間に存在する水蒸気の温度を所定温度の状態とし、透過させる水蒸気を一定条件にした上で、各種試料膜に対して透過度測定（試験）を行うことができる。また、測定環境については、温度管理領域外にあることから、全体として、恒温槽等による温度管理の領域を極力少なくすることができる。しかも、測定環境の圧力を測定する圧力センサを室内温度で用いることになることから、その圧力センサとして、特別な温度環境下で使用する圧力センサを準備する必要がなくなり、室内温度で用いる汎用圧力センサを用いることができる。その一方で、測定環境が温度管理領域外に置かれることから、測定環境の温度が変化し、それに伴い、飽和水蒸気圧がその温度に応じた飽和水蒸気圧に変動し、その変動によって飽和水蒸気圧と測定圧力との差圧が変化するおそれがある。しかし、その飽和水蒸気圧変動に基づく差圧変化についても、測定開始時点の差圧を基準とした差圧変化の変化率として捉えることができ、経時的に測定圧力が上昇する場合だけでなく、飽和水蒸気圧の変動が生じる場合においても、各測定時点において、測定開始時点差圧を維持した状態の下で水蒸気透過度測定を行う場合に相当する補正圧力を得ることができる。このため、測定環境が温度管理の領域内になくても、時間経過に伴う水蒸気の透過圧力変化（勾配）について、時間の経過にかかわらず各種試料膜毎に一定となる傾向を強めさせ、直線性を高めさせることができる。これにより、この場合においても、前述の（１）～（２）同様、水蒸気透過度の精度の低下を抑制することができる。

前記第２の目的を達成するために、（４）～（７）の構成とされている。

（４）試料膜を挟持するための一対のセルが備えられ、該一対のセルのうちの一方のセルと前記試料膜との間に、水蒸気が供給された状態とされる一方側区画空間が形成され、前記一対のセルのうちの他方のセルと前記試料膜との間に、圧力が前記一方側区画空間の圧力よりも低下された他方側区画空間が形成され、前記他方側区画空間に対して該他方側区画空間の圧力を所定測定時間毎に測定する圧力センサが関連付けられている水蒸気透過度測定装置において、
前記圧力センサが測定する測定環境の温度を、該圧力センサの測定時点毎に測定する温度センサと、
前記圧力センサが測定した各測定時点の測定圧力を、水蒸気透過度の算出に用いるべく、補正量を用いて補正圧力にそれぞれ補正する補正圧力演算部と、
前記補正圧力演算部において用いる補正量を演算する補正量演算部と、
が備えられ、
前記補正圧力演算部は、各測定時点の測定圧力を補正圧力に補正するに当たり、測定開始時点の測定圧力を補正圧力の初期値とし、以後、各測定時点の補正圧力を、各測定時点の一つ前における測定時点の補正圧力にその各測定時点における補正量を加算することにより求めるように設定され、
前記補正量演算部は、前記温度センサからの各温度情報に基づき前記測定環境における各測定時点の飽和水蒸気圧をそれぞれ導出し、その各導出情報と前記圧力センサからの各測定圧力情報とに基づき、各測定時点について、飽和水蒸気圧と測定圧力との差圧をそれぞれ演算し、その各差圧演算情報に基づき、測定開始時点差圧の各測定時点差圧に対する割合をそれぞれ演算し、各測定時点における測定圧力と該各測定時点の一つ前における測定時点の測定圧力との差分をそれぞれ演算し、前記各割合情報と前記各差分情報とに基づき、前記各割合と前記各差分とを乗じた値を、各測定時点の補正量とするように設定されている構成とされている。

この構成によれば、前述の（１）の測定方法に使用する具体的装置を提供できる。

（５）前記（４）の構成の下で、
前記補正圧力演算部が演算した各測定時点の補正圧力を用いて、時間の経過に伴う補正圧力の変化がなす勾配を求める勾配演算部と、
前記勾配演算部が求めた勾配を用いて、所定の水蒸気透過度算出式から水蒸気透過度を演算する水蒸気透過度演算部と、
が備えられている構成とされている。

この構成によれば、前述の（４）の装置において求められる補正圧力が、各測定時点における測定環境の飽和水蒸気圧と測定圧力との差圧変化が考慮されたものであり、その時間経過に伴う補正圧力の変化が直線性を強めた勾配を示すことになることから、勾配演算部は、その勾配を的確に算出し、水蒸気透過度演算部は、その勾配を利用して、水蒸気透過度を算出する。このため、当該装置として、水蒸気透過度の精度が低下することを抑制できるものを具体的に得ることができる。

（６）前記（４）又は（５）の構成の下で、
前記他方側区画空間が、通路を通じて前記圧力センサの測定環境に連なり、
前記測定環境が、温度管理領域外の室内環境に置かれている構成とされている。

この構成によれば、通路を用いることにより他方側区画空間における水蒸気の透過圧力を温度管理の領域外において的確に測定できる一方、各測定時点における測定環境温度に応じた飽和水蒸気圧と測定圧力との差圧変化に基づく影響について、各測定時点における測定圧力を補正圧力に補正することにより解消することができる。このため、水蒸気透過度の精度の低下を抑制しつつ、恒温槽等による温度管理領域を限られたものにすることができる。しかも、測定環境の圧力を測定する圧力センサを室内温度で用いることになることから、その圧力センサとして、特別な温度環境下で使用する圧力センサを準備する必要がなくなり、室内温度で用いる汎用圧力センサを用いることができる。

（７）前記（４）～（６）のいずれかの構成の下で、
前記一方のセルに、前記一方側区画空間と大気とを連通させる連通孔が形成され、
前記一方側区画空間が、前記測定環境の温度よりも高い所定温度の下で温度管理の領域内に置かれ、
前記一方側区画空間に供給された状態の水蒸気が、キャリアガス中において所定湿度の下で存在されている構成とされている。

この構成によれば、一方側区画空間の水蒸気を、大気圧の下で所定温度、所定水蒸気圧状態（所定湿度状態）とし、その水蒸気を、共通透過水蒸気として、各種試料膜の透過度測定に用いることができ、各種試料膜の透過度を共通の水蒸気の下で比較することができる。しかもこの場合、一方側区画空間が温度管理の領域内に置かれることから、温度管理の領域を限られたものにすることができる。

本発明によれば、試料膜を透過する水蒸気の透過水蒸気圧の測定環境において、飽和水蒸気圧と透過水蒸気圧との差圧が時間の経過に伴い変化する場合であっても、それに基づいて水蒸気透過度の精度が低下することを抑制できる水蒸気透過度測定方法及び水蒸気透過度測定装置を提供できる。

実施形態に係る水蒸気透過度測定装置を示す斜視図。実施形態に係る水蒸気透過度測定装置の構造を簡略的に示す説明図。実施形態に係る上流側セルと下流側セルの下での水蒸気透過度の測定を簡略的に説明する説明図。実施形態に係る演算処理装置における演算制御部の機能構造を概念的に示す図。測定環境の飽和水蒸気圧と測定圧力との差圧が一定の場合における測定圧力（Ｐ）の経時変化（補正後状況）と、測定環境の飽和水蒸気圧と測定圧力との間に差圧変化が生じる場合における測定圧力（Ｐ）の経時変化（補正前状況）とを比較説明する説明図。測定環境の飽和水蒸気圧と測定圧力との差圧が一定の場合における単位時間当たりの測定圧力変化（ｄP/ｄｔ）の経時変化（補正後状況）と、測定環境の飽和水蒸気圧と測定圧力との間に差圧変化が生じる場合における単位時間当たりの測定圧力変化（ｄP/ｄｔ）の経時変化（補正前状況）とを比較説明する説明図。測定環境の飽和水蒸気圧と測定圧力との間に差圧変化が生じる状況下で水蒸気透過度測定が行われる場合（補正前）の測定圧力の経時変化と、測定環境の飽和水蒸気圧と測定圧力との差圧が一定とした状況下で水蒸気透過度測定が行われるとした場合（補正後）の測定圧力（補正圧力）の経時変化との関係を説明する説明図。図７の拡大説明図。実施形態に係る演算処理装置の処理内容を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を説明するに当たり、水蒸気透過度測定方法の説明に先立ち、その方法が使用される水蒸気透過度測定装置について説明する。

図１において、符号１は、水蒸気透過度測定方法が使用される水蒸気透過度測定装置を示す。この水蒸気透過度測定装置１は、試料膜５を挟持するための一方のセルとしての上流側セル（上側セル）２と、他方のセルとしての下流側セル（下側セル）３とを備え、その上流側セル２と下流側セル３とは、上流側セル２に対して下流側セル３を下側にして基板Ｂ（図２参照）上に配置されている。上流側セル２は、下流側セル３に対して起倒伏可能に支持されており、下流側セル３に対して上流側セル２が倒伏したきには、下流側セル３の支持面３ａと上流側セル２の押圧面２ａとが合わさり、その上流側セル２と下流側セル３とによりチャンバー４が形成される。

前記水蒸気透過度測定装置１は、簡略的には、図２、図３をもって示すことができる。前記下流側セル３の支持面３ａは、水蒸気透過度を測定すべき試料膜５を載置すべき面とされており、その下流側セル３の支持面３ａに試料膜５が載置された状態で、上流側セル２が下流側セル３に対して倒伏されたときには、下流側セル３と上流側セル２とは試料膜５を挟持することになる(図２、図３に示す状態)。この上流側セル２の押圧面２ａ及び下流側セル３の支持面３ａには、凹所６，７が形成されており、上流側セル２と下流側セル３とが試料膜５を挟持しているときには、凹所６は、その開口が試料膜５により塞がれることにより一方側区画空間（以下、凹所６と同符号を用いる）を形成し、凹所７は、その開口が試料膜５により塞がれることにより他方側区画空間（以下、凹所７と同符号を用いる）を形成する。この上流側セル２の凹所６周壁にはシールリング８が設けられ、下流側セル３の凹所７内には濾紙９が収納されている。これにより、上流側セル２が下流側セル３に対して倒伏されたときには、上流側セル２におけるシールリング８が、濾紙９が凹所７内に収納された支持面３ａ上に配置された試料膜５をその下流側セル３の支持面３ａに押し付けることになり、下流側セル３の支持面３ａと上流側セル２の押圧面２ａとの間において、シールリング８の径方向内方側は、径方向外方側に対して気密性が確保されることになる。尚、図１においては、符号１０は、面積が小さい試料膜５を測定すべく、前記シールリング８よりも小さい径のシールリングを取付けるために、上流側セル２の押圧面２ａに形成される環状溝である。符号５３は、上流側セル２が下流側セル３に対して倒伏されたとき、上流側セル２が下流側セル３に対して押し付けられた状態を保持するための保持具である。

前記上流側セル２の一方側区画空間６には、図２、図３に示すように、ガス供給路１２と大気連通孔１３とが開口されている。ガス供給路１２は、外部から測定ガスとしての水蒸気を含むガス（加湿ガス）を上流側セル２の一方側区画空間６に供給する役割を有しおり、そのガス供給路１２は、上流側セル２内部においては、その内部に形成される加工孔１４(簡略的に図示)をもって構成されている。これにより、一方側区画空間６に存在することになる水蒸気は、試料膜５に対する透過度測定に供される。大気連通孔１３は、上流側セル２の一方側区画空間６と大気とを連通させる役割を有しており、水蒸気を含むガスが上流側セル２の一方側区画空間６に供給される状態になっていても、大気連通孔１３が余剰な水蒸気を含むガスを排出することになり、上流側セル２の一方側区画空間６には、大気圧の下で水蒸気を含むガスが満たされる。また、この大気連通孔１３には、湿度センサ５０が臨んでおり、その湿度センサ５０により大気圧下での一方側区画空間６内の相対湿度が検出される。

前記下流側セル３の他方側区画空間７には、図２、図３に示すように、通路１５が、その一端をもって開口されている。通路１５は、水蒸気透過度の測定を行うに当たり、下流側セル３の他方側区画空間７内を所定減圧状態（所定真空状態）とするために真空引きする真空引き用通路としての役割を有すると共に、水蒸気透過度の測定中に、下流側セル３における他方側区画空間７の圧力を導くための圧力導出通路としての役割を有している。このため、通路１５の他端側は、図２，図３に示すように、下流側セル３、基板Ｂを経て、その基板Ｂの下方側に伸び、その通路１５には、セルバルブ１６、真空ポンプ１７が介装された排出通路６１が接続されている。また、通路１５の他端には、他方側区画空間７へ透過した水蒸気を受け入れるガスタンク６２が接続され、その通路１５には、ガスタンク６２の上流側において、他方側区画空間７の圧力を透過水蒸気圧として測定するための圧力センサ（低圧側圧力センサ）１８と、その圧力センサ１８の測定環境の温度（通路１５内温度、ガスタンク６２内温度）を測定する温度センサ６３とが関連付けられている。この場合、通路１５内及びガスタンク６２内の圧力は、実質的に他方側区画空間７の圧力と同一圧を示すことになり、圧力センサ１８の測定圧力は、他方側区画空間７の圧力を示すことになる。この水蒸気の透過度測定方法は、試験方法として確立されたものである（JIS K7129-5:2016 ISO 15106-5:2015参照）。また、下流側セル３には、その下流側セル３の温度Tを測定するための温度センサ６５が設けられている（図３参照）。この温度センサ６５が測定する測定温度Tは、上記水蒸気の透過度測定方法（JIS K7129-5:2016 ISO 15106-5:2015参照）の下で用いられる後述の（数１）式において使用される。

前記上流側セル２及び前記下流側セル３には、図２に示すように、それらを常に一定温度にすべく、一定温度の循環水（温度調整媒体）が満たされた温度調整循環通路(循環路)２０が組み込まれている。温度調整循環通路２０は、下流側セル３内部に形成される内部循環空間２１と、下流側セル３内部に形成される内部循環空間２２と、それらを、循環路として連通させる接続管(可撓性接続ホース)２３，２４とにより構成されている。その接続管２３，２４のうちの一つである接続管２３(図１参照)には、図示を略す循環ポンプ、循環水の温度を一定にするための温度調整装置が介装されており、その循環ポンプにより、循環水は、図２の矢印に示すように、接続管２３（循環ポンプ）、内部循環空間２２、接続管２４、内部循環空間２１、接続管２３を順次、循環することになる。これにより、基板B上の上流側セル２及び下流側セル３は、管理温度範囲（例えば２０℃～８５℃の範囲）内で温度管理される温度管理領域内に置かれ、その管理温度範囲のうちの所定温度（例えば４０℃）に設定されることになる。これに対して、基板Bの下方側に配置される通路１５部分、ガスタンク６２等は、温度管理されずに室内環境に配置されており、それらの内部圧力を測定する圧力センサ１８も室内環境にある。このため、本実施形態においては、圧力センサ１８の測定環境は、室内温度の影響を受けることになる。

前記ガス供給路１２は、図２に示すように、図示を略すガス源（空気源）と前記上流側セル２における加工孔１４（一方側区画空間６）とを、前記下流側セル３内、前記接続管２４内を経由させた状態で連ならせている。

より具体的には、ガス供給路１２は、図１に示すように、図示を略すガス源から下流側セル３までは接続管３１もって構成されている。その接続管３１は、下流側セル３に接続されており、この接続管３１には、図示を略すガス源から所定の乾き度のガスが供給され、そのガスの流量は、接続管３１に介装された流量調整弁３３により調整できることになっている。この場合、ガス源から供給されるガスとしては、空気、酸素、窒素等、種々のものを用いることができ、これらは、水蒸気に対するキャリアガスとなる。本実施形態においては、キャリアガスとして空気が用いられている。

前記ガス供給路１２は、下流側セル３内では、図２に示すように、ガス供給路１２を拡張することにより、水Ｗを溜める水槽３４を形成している。この水槽３４は、外部から水の補給を可能とすべく、下流側セル３の上面から外部に開口するように形成され、その水槽３４の開口は蓋体３５により覆われている。この下流側セル３内部には、前記接続管３１に連なる加工孔３６(簡略的に図示)が形成されており、その加工孔３６は、水槽３４内に、その水槽３４内の水面Ｗｓよりも高い位置において開口されて、図示を略すガス源からの空気は水槽３４の水面Ｗａ上に供給されることになっている。また、下流側セル３内部には、加工孔３８(簡略的に図示)が形成されており、その加工孔３８の一端開口は、水槽３４内に、その水槽３４内の水面Ｗｓよりも高い位置において開口されている。これにより、図示を略すガス源から供給される空気は、水槽３３の水面上を通過することにより加湿され、それが、加工孔３８に供給される。このとき、空気は所定の乾き度とされていることから、流量調整弁３３の調整により空気の流量を調整するだけで、空気の相対湿度を調整することができ、湿度センサ５０の検出結果を参照しつつ流量調整弁３３を調整（手動又は自動）することにより、一方側区画空間６に供給される加湿空気中に含まれる水蒸気の状態（湿度）を所定状態とすることができる。

前記ガス供給路１２は、下流側セル３から上流側セル２までにおいては、図２に示すように、接続管４１もって構成されている。その接続管４１の一端側が下流側セル３の加工孔３８に連なっている一方、その接続管４１の一端部よりも他端側は、前記接続管２４内に環状空間４２が形成されるようにした状態で収納されている。これにより、下流側セル３における内部循環空間２２における所定温度の循環水は、接続管２４内の環状空間４２を下流側セル３から上流側セル２に流れ、上流側セル２及び下流側セル３を一定温度にするだけでなく、接続管４１内を流れる加湿空気の湿度状態が外部温度の影響を受けて変化することを抑制する。

上記接続管４１の他端部は、図２に示すように、前記接続管２４よりも延出されて、上流側セル２の前記加工孔１４に連なっている。これにより、前記加湿空気は、その加工孔１４から上流側セル２における一方側区画空間６に供給され、その一方側区画空間６においては、大気圧下、水蒸気が所定状態（所定温度（例えば４０℃）、所定相対湿度（例えば９０RH％））で存在することになる。

前記水蒸気透過度測定装置１は、図３に示すように、試料膜５に対する水蒸気透過度WVTRを算出するべく、演算処理装置５１を備えている。このため、演算処理装置５１には、前記圧力センサ１８からの他方側区画空間７についての圧力情報、温度センサ６３からの圧力センサ１８の測定環境温度情報、温度センサ６５からの下流側セル３の温度情報が入力される。この演算処理装置５１には、コンピュータとしての機能を確保すべく、記憶部５１Ａと、演算制御部５１Ｂと、ディスプレイ等の表示部５１Ｃとが備えられている。記憶部５１Ａは、ＲＯＭ(Read Only Memory)やＲＡＭ(Random Access Memory)等の記憶素子をもって構成され、その記憶部５１Ａには、水蒸気透過度WVTRを求める必要な情報として、下記（数１）式、（数２）式、（数３）式（Wagnerの式）、その（数１）～(数３)式において用いられる定数、固定値等が格納されている。

（数１）
WVTR＝(Ｖc/A)×（M／(Ｒ×T)）×（ｄＰp／ｄｔ）
ここで、WVTR：水蒸気透過度［g／（ｍ²・24h）］
Ｖc：下流側セル３のセル容積［ｍ³］
Ａ：試験膜５の透過面積（ｍ²）
M：水の分子量（18.016［g/mol］）
Ｒ：気体定数(8.3145［J/(k・ｍｏｌ）］
Ｔ：温度センサ６５が測定する下流側セル３の測定温度［Ｋ］
Pp：圧力センサ１８が測定する測定圧力Pｔの補正圧力（圧力）［Ｐａ］
dPp/dt：単位時間当たりの補正圧力変化（勾配）［Pa/24h］

（数２）
Pｐn＝Ｐｐn-1＋１／（１－α）×（Ｐｔn－Ｐｔn-1）
＝Ｐｐn-1＋（Ｐｄｏ／Ｐｄ）×（Ｐｔn－Ｐｔn-1）
ここで、ｎ（測定順序）＝０（測定開始），１，２，３・・・・Ｎ（測定終了）
Ｐｐ：圧力センサ１８が測定する測定圧力Pｔの補正圧力（圧力）［Ｐａ］
Ｐｔ：圧力センサ１８が測定する測定時点の測定圧力［Ｐａ］
Ｐｈ：測定圧力Ｐｔの測定時点における測定環境温度に応じた飽和水蒸気圧［Ｐａ］
Ｐｔｏ：圧力センサ１８が測定する測定開始時点の測定圧力［Ｐａ］
Ｐｈｏ：測定圧力Ｐｔの測定開始時点における測定環境温度に応じた飽和水蒸気圧［Ｐａ］
Ｐｄ：測定時点における測定環境温度に応じた飽和水蒸気圧Pｈと測定圧力Ｐｔとの差圧（Ｐｄ＝Ｐｈ－Ｐｔ）
Ｐｄｏ：測定開始時点における測定環境温度に応じた飽和水蒸気圧Pｈoと測定開始時点の測定圧力Ｐｔｏとの差圧（Ｐｄｏ＝Ｐｈｏ－Ｐｔｏ）
α：差圧変化率（α＝（Ｐｄｏ－Ｐｄ）／Ｐｄｏ）

（数３）
Ｐｈ(th) = Pc・exp[ (A・x + B・x^1.5 + C・x³ + D・x⁶) / (1 － x) ]
ここで、Ｐｈ(t)は、温度thの下での飽和水蒸気圧（hPa）
Pc：臨界圧（221200 [hPa]）
Tc：臨界温度（ 647.3 [K]）
x = 1 － (th + 273.15) / Tc
A = －7.76451
B = 1.45838
C = －2.7758
D = －1.23303

また、必要なプログラムとしては、補正量演算（飽和水蒸気圧演算（Ｐｈ(t)）、差圧演算（Ｐｄ＝Ｐｈ－Ｐｔ、Ｐｄｏ＝Ｐｈｏ－Ｐｔｏ）、割合演算（Ｐｄｏ／Ｐｄ）、差分演算（Ｐｔn－Ｐｔn-1）、補正量算出（Ｐｄｏ／Ｐｄ）×（Ｐｔn－Ｐｔn-1））、補正圧力演算（Ｐｐn＝Ｐｐn-1＋（Ｐｄｏ／Ｐｄ）×（Ｐｔn－Ｐｔn-1））、勾配演算（単位時間当たりの補正圧力変化演算：ｄＰｐ／ｄｔ）、水蒸気透過度（WVTＲ）演算等に関するものが記憶部５１Ａに格納されている。

演算制御部５１Ｂは、ＣＰＵ(Central Processing Unit)をもって構成されており、演算制御部５１Ｂは、記憶部５１Ａから読み出されたプログラムに基づき、図４に示すように、補正量演算部６１と、補正圧力演算部６２と、勾配演算部６３と、水蒸気透過度演算部６４等として機能し、補正量演算部６１は、さらには、飽和水蒸気圧導出部としての飽和水蒸気圧演算部６１Ｓ、差圧演算部６１Ａ、割合演算部６１Ｂ、差分演算部６１Ｃ、補正量算出部６１Ｄとしての役割を果たす。

演算処理装置５１は、水蒸気透過度WVＴＲの精度を高めるため、下流側セル３における他方側区画空間７の測定圧力Ｐｔの補正処理を行った上で、水蒸気透過度WVＴＲを算出する。この演算処理装置５１の処理には、実施形態に係る水蒸気透過度測定方法が反映されており、その演算処理装置５１の処理について、これまでの一般的な水蒸気透過度測定方法を説明しつつ、実施形態に係る水蒸気透過度測定方法と共に、具体的に説明する。

差圧法に基づく水蒸気透過度WVＴＲの算出には、一般的な規格計算式として、下記(数４)式が用いられる（JIS K7129-5:2016 ISO 15106-5:2015参照）。その(数４)式を用いるに当たっては、他方側区画空間７の測定圧力Ｐｔの経時変化を水蒸気圧の経時変化として測定し（水蒸気透過曲線の作成）、それらが形成する直線部分の傾き(勾配)を求め、それを(数４)式のｄＰ／ｄｔに代入することとされる。これにより、水蒸気透過度WVＴＲが導き出される。

（数４）
WVTR＝(Ｖc/A)×（M／(Ｒ×T)）×（ｄＰ／ｄｔ）
ここで、WVTR：水蒸気透過度［g／（ｍ²・24h）］
Ｖc：下流側セル３のセル容積［ｍ³］
Ａ：試験膜の透過面積（ｍ²）
M：水の分子量（18.016［g/mol］）
Ｒ：気体定数(8.3145［J/(k・ｍｏｌ）］
Ｔ：温度センサ６５が測定する下流側セル３の測定温度［Ｋ］
ｄＰ／ｄｔ：単位時間当たりの測定圧力変化（勾配）［Pa/24h］

しかし、他方側区画空間７の測定圧力Ｐｔの経時変化を測定（水蒸気透過曲線の作成）した場合、時間の経過に伴い、測定圧力Ｐｔが上昇する結果、その測定環境温度に応じた飽和水蒸気圧Ｐｈと測定圧力Ｐｔとの差圧Ｐｄ＝Ｐｈ－Ｐｔが減少する（水蒸気の透過推力の低下）。このため、測定圧力Ｐｔは、時間の経過に伴い、図５（補正前状況参照）に示すように、個々の状況に応じて徐々に飽和値に近づき、また、単位時間当たりの測定圧力変化ｄＰ／ｄｔ（勾配）の経時的な変化は、図６（補正前状況参照）に示すように、単調に減少する傾向となる。この結果、測定開始時点における測定環境温度に応じた飽和水蒸気圧Ｐｈｏと測定圧力Ｐｔｏとの差圧Ｐｄｏ＝Ｐｈｏ－Ｐｔｏが同一であることを基本条件とすると、水蒸気透過度WVTR測定において、経時的に差圧減少が生じる場合のｄＰ／ｄｔ（勾配）は、差圧Ｐｄが一定値である場合のｄＰ／ｄｔ（勾配）よりも小さい傾向を示し、さらには直線性も低下することとなり、その特定は容易でなくなる。仮にその特定を行ったとしても、その特定により得られるｄＰ／ｄｔ(勾配)は、精度が高いものとは言えない。

また、本実施形態に示すように（図２参照）、上流側セル２及び下流側セル３が、前述の温度調整循環通路２０に基づき温度管理下にある一方で、他方側区画空間７の圧力を測定する圧力センサ１８の測定環境は、汎用圧力センサの利用、恒温槽の大型化回避等を考慮し、温度管理下にはない室内環境に置かれている。このため、水蒸気透過測定が数日に亘って行われると、その間に室内温度が何回も大きく変わり（例えば０℃～５０℃）、それに伴い、飽和水蒸気圧も大きく変動する（６１１Ｐａ～１２３５３Ｐａ）。この結果、室内の温度変化も、飽和水蒸気圧の変動を通じて差圧Ｐｄ＝Ｐｈ－Ｐｔに変動を与えることになり（図７、図８参照）、測定圧力の経時変化が示す勾配（単位時間当たりの測定圧力変化ｄＰ／ｄｔ（勾配））は、その飽和水蒸気圧の変動に応じた影響をも受けることにもなる。このため、このことも、そのｄＰ／ｄｔ(勾配)の特定の容易性、その特定により得られるｄＰ／ｄｔ(勾配)の精度を低める。尚、図５～図８では、理解を容易にするため誇張表示がなされている。

この場合、水蒸気の透過推力（飽和水蒸気圧と透過水蒸気圧との差分）に関係する一方の要素である飽和水蒸気圧については、他方側区画空間７に連なるガスタンク６２の測定環境の温度（圧力センサ１８の測定環境の温度、温度センサ６３の測定温度でもある）に応じたものに支配されると考えられる。このため、その測定環境温度に応じた飽和水蒸気圧まで透過水蒸気圧が上昇し、その測定環境温度に応じた飽和水蒸気圧と透過水蒸気圧との差分が小さくなるに従って透過推力が低下する。そして、透過水蒸気圧が増大して、その飽和水蒸気圧と透過水蒸気圧との差分がなくなったときには、水蒸気は試料膜５を透過できなくなることになる。

このため、本実施形態においては、演算処理装置５１は、時間経過に伴って変化する測定圧力Ｐｔを補正することにより補正圧力Ｐｐをそれぞれ求め（水蒸気透過直線の作成）、その直線部分の傾き(勾配)から、ｄＰｐ／ｄｔを得ることとしている。

具体的には、演算処理装置５１は、上記測定圧力Ｐｔを補正するに当たって、他方側区画空間７における測定圧力上昇の勾配値（傾き値）が差圧Ｐｄに比例（水蒸気透過度が測定環境温度の飽和水蒸気圧と測定水蒸気圧との差圧に比例）することに着目し、補正後の他方側区画空間７における圧力の上昇勾配値を、他方側区画空間７における実際の測定圧力Ｐｔの上昇勾配値に差圧変化の変化率α分（減少率分）の補正（加算）を行ったものとしている（ｄＰｐ／ｄｔ＝ｄＰｔ／ｄｔ＋α×ｄＰp／ｄｔ）。すなわち、図７に示すように、他方側区画空間７における測定圧力Ｐｔの経時変化に対して、補正圧力Ｐｐの経時変化が存在するとすれば、他方側区画空間７における測定圧力Ｐｔの圧力勾配ｄＰｔ／ｄｔが、補正圧力Ｐｐの圧力勾配ｄＰｐ／ｄｔよりもその差圧変化の変化率α分（α×ｄＰp／ｄｔ）だけ小さくなると考えられることから、ｄＰｐ／ｄｔ＝ｄＰｔ／ｄｔ＋α×ｄＰｐ／ｄｔの関係が成り立つ。これを整理すれば、下記（数５）式となる。

（数５）
ｄＰｐ／ｄｔ＝（１／（１－α））×ｄＰｔ／ｄｔ

他方、補正圧力Ｐｐについては、ｎ回目の測定時点とｎ－１回目の測定時点とでは、微分量を使って下記（数６）をもって示すことができる。
（数６）
Ｐｐn＝Ｐｐn-1＋（ｄＰｐ／ｄｔ）×ｄｔ

この（数６）式に（数５）式を代入すれば、前述の（数２）式の関係を得る。

（数２）
Ｐｐn＝Ｐｐn-1＋（ｄＰｐ／ｄｔ）×ｄｔ
＝Ｐｐn-1＋（１／（１－α））×（ｄＰｔ／ｄｔ）×ｄｔ
＝Ｐｐn-1＋（１／（１－α））×（Ｐｔn－Ｐｔn-1）
＝Ｐｐn-1＋（Ｐｄｏ／Ｐｄ）×（Ｐｔn－Ｐｔn-1）

上記（数２）式から、測定時点ｔnにおける他方側区画空間７の測定圧力Ｐｔに対する補正圧力Ｐｐnは、１つ前の測定時点ｔn-1における補正圧力Ｐｐn-1に補正量を加算したものとなり、その補正量としては、測定時点ｔnの測定圧力Ｐｔnと測定時点ｔn-1の測定圧力Ｐｔn-1との差分Ｐｔn－Ｐｔn-1に、測定開始時点と各測定時点との割合Ｐｄｏ／Ｐｄを乗じたもの（Ｐｄｏ／Ｐｄ）×（Ｐｔn－Ｐｔn-1）となる。この場合、Ｐｄとしては、ｔn時とｔn-1時との平均値を利用することができる。すなわち、ｔn時のＰｄをＰｄnとすれば、Ｐｄn＝［（Ｐｈn－Ｐｔn）＋（Ｐｈn-1－Ｐｔn-1）］／２である。

以上の内容から、演算処理装置５１は、温度センサ６３からの測定環境温度情報及び圧力センサ１８からの圧力情報（水蒸気圧情報）が入力されると、補正量演算部６１が、その各要素６１Ｓ，６１Ａ～６１Ｄ(図４参照)により上記内容の処理を行うことにより補正量を導き出す。すなわち、飽和水蒸気圧演算部６１Ｓが、各測定時点において、そのときの測定環境の温度に基づき（数３）式から飽和水蒸気圧を演算し、差圧演算部６１Ａが、測定開始時点及び各測定時点について、差圧Ｐｄｏ＝Ｐｈｏ－Ｐｔｏ、Ｐｄ＝Ｐｈ－Ｐｔをそれぞれ演算し、割合演算部６１Ｂは、各測定時点において、差圧演算部６１Ａからの情報に基づき、各測定時点における割合Ｐｄｏ／Ｐｄを演算する。差分演算部６１Ｃは、各測定時点において、その各測定時点のＰｔnとその各測定時点の一つ前における測定時点のＰｔn-1との差分Ｐｔn－Ｐｔn-1を演算し、補正量算出部６１Ｄは、各測定時点の割合Ｐｄｏ／Ｐｄと各測定時点の差分Ｐｔn－Ｐｔn-1とを乗算し、その値（Ｐｄｏ／Ｐｄ）×（Ｐｔn－Ｐｔn-1）を、補正量として算出する。また、補正圧力演算部６２は、各測定時点の測定圧力Ｐｔnの補正圧力Ｐｐnとして、各測定時点の一つ前における測定時点の補正圧力Ｐｐn-1にその測定時点における補正量（Ｐｄｏ／Ｐｄ）×（Ｐｔn－Ｐｔn-1）を加算するものを演算する。具体的には、ｔ0のときには補正圧力Ｐｐ0＝Ｐｔ0（初期値）、ｔ1のときには補正圧力Ｐｐ1＝Ｐｔ0＋（Ｐｄ０／Ｐｄ）×（Ｐｔ1－Ｐｔ0）、ｔ2のときには補正圧力Ｐｐ2＝Ｐｐ1＋（Ｐｄ０／Ｐｄ）×（Ｐｔ２－Ｐｔ１）等となる。

次いで、演算処理装置５１は、その勾配演算部６３が、補正圧力演算部６２が演算した各測定時点の補正圧力Ｐｐを用いて単位時間当たりの補正圧力変化（勾配ｄＰｐ／ｄｔ）を演算し、水蒸気透過度演算部６４は、代入値（温度センサ６５が測定した測定温度を含む）と共に、その勾配演算部６３が演算した単位時間当たりの補正圧力変化ｄＰｐ／ｄｔを、前述の（数１）式に代入し、試料膜５に対する水蒸気透過度MVＴＲを演算する。

このとき、単位時間当たりの補正圧力変化（勾配ｄＰｐ／ｄｔ）を演算するに当たり、補正圧力演算部６２が演算した補正圧力Ｐｐが用いられ、そのＰｐを求めることが、差圧減少に伴う他方側区画空間７の測定圧力（水蒸気圧）勾配（ｄＰｔ／ｄｔ）の減少を解消することにあることから、その勾配減少分として、測定開始時差圧Ｐｄｏを基準とした差圧変化率（α＝（Ｐｄｏ－Ｐｄ）／Ｐｄｏ）を、測定開始時差圧が維持される場合の傾きｄＰｐ／ｄｔに乗じたものが認識され、それが、前述の通り、(数５)式を導くために利用されている。このため、測定環境温度に対応した飽和水蒸気圧と測定圧力との差圧変化として、他方側区画空間７の測定圧力上昇に基づく場合、測定環境における温度変化に伴う飽和水蒸気圧変動に基づく場合のいずれの差圧変化が生じても（図７、図８参照）、それらのいずれについても、測定開始時点の差圧Ｐｄｏを基準とした差圧変化の変化率として捉えることができ、測定開始時点差圧Ｐｄｏを維持した状態の下で水蒸気透過度測定を行う場合に相当する補正圧力Ｐｐを得ることができる。この結果、測定開始時点差圧Ｐｄｏの下での試料膜５に応じた勾配ｄＰｐ／ｄｔは、時間の経過にかかわらず一定であることを強め、高い直線性を示すことになり、勾配演算部６３は、（数１）式で用いるｄＰｐ／ｄｔとして的確なものを容易且つ精度良く導き出すことになる。

このような水蒸気透過度測定装置１は、次のような順序に従って測定を行って水蒸気透過度ＭＶＴＲを導き出す。先ず、図３に示すように、上流側セル２と下流側セル３とにより試料膜５を挟持した上で、下流側セル３における他方側区画空間７が、真空ポンプ１７により大気圧よりも低い所定の減圧状態（所定の真空状態）とされる。次いで、空気源から所定の乾き度の空気の供給が開始され、その空気の流量を流量調整弁３３をもって調整することにより、水槽３４上で空気の湿度が調整される。このとき、この加湿された空気は連続的に上流側セル２における一方側区画空間６に供給されるが、その供給された分だけの空気が大気連通孔１３から排出されることになり、一方側区画空間６内には、大気圧の下で、流量調整弁３３により調整された湿度状態の空気（所定の水蒸気）が存在することとなる。

下流側セル３における他方側区画空間７の減圧状態が所定の状態となり、流量調整弁３３によって一方側区画空間６での空気の湿度が所望の相対湿度となると（水蒸気の所定状態化）、セルバルブ１６が閉じられると共に真空ポンプ１７が停止される（試料膜５に対する水蒸気透過度の測定準備完了）。

試料膜５に対する水蒸気透過度の測定準備が完了すると、その試料膜５に対する水蒸気透過度の測定、演算を開始すべく、演算処理装置５１は、図９に示すフローチャートに従って処理を行う。尚、Ｒはステップを示す。

先ず、Ｒ１において、前述の（数１）～（数３）式、その他演算式、定数、測定順序ｎ＝０（測定初回）、測定順序ｎ＝Ｎ（測定終了）等の各種情報が読み込まれる。次に、Ｒ２において、測定順序ｎがｎ＝０（初回（測定開始時点））か否かが判別される。Ｒ２がＹＥＳのときには、直ちに圧力センサ１８により測定環境の圧力が水蒸気圧として測定されると共に温度センサ６３により測定環境温度が測定され（Ｒ３，Ｒ４）、それらは記憶される（Ｒ５）。そして、次のＲ６において、測定順序ｎが測定終了順序Ｎ以上になったか否かが判別される。最初の処理においては、Ｒ６がＮＯになることから、処理は、Ｒ７に進んで、そこで測定順序ｎに１を加算したものが測定順序ｎとされた後、前記Ｒ２に戻される。以後の処理においては、Ｒ２がNOと判断されてＲ８に進み、そのＲ８において、次の測定までの所定時間（各測定時点間の時間）が経過したか否かが判別され、そのＲ８がＹＥＳのときには、前記Ｒ３に進み、次の測定時点の圧力を測定する。

前記Ｒ６がＹＥＳと判断されたときには、Ｒ９において、測定順序が終了順序を終えたとして、その旨の警告が行われ、それに基づき、測定終了準備が自動又は手動により行われることになる。測定終了準備としては、ガス源からの空気の供給停止、セルバルブ１６を開いて真空ポンプ１７によりガスタンク６２内の水蒸気等を排気し、その排気を待って真空ポンプ１７を停止すること等が行われる。この測定終了準備が完了（例えば、一連の測定終了準備が行われ、そのうち、真空ポンプ１７の作動後、所定時間経過）したか否かがＲ１０において判別され、Ｒ１０がＹＥＳのときには、真空ポンプ１７を停止させた上で、Ｒ１１以降の演算処理が行われる。

Ｒ１１以降の演算処理については、前述した如く、Ｒ１１において、補正量演算部６１の各要素６１Ｓ，６１Ａ～６１Ｄが、測定開始時点を含む各測定時点の測定圧力、測定環境温度を利用して補正量を導き、Ｒ１２において、補正圧力演算部６２が測定圧力Ｐｔの補正圧力Pｐを（数２）式から求める。

次のＲ１３においては、勾配演算部６３が、Ｒ１２における各測定時点の補正圧力Ｐｐに基づきそれらが形成する勾配ｄＰ／ｄｔを求め、Ｒ１４において、水蒸気透過度演算部６４が、Ｒ１３で求めた勾配ｄＰp／ｄｔ、各種読み込み値（代入値）を（数１）式に代入して、水蒸気透過度ＭＶＴＲを演算する。

したがって、演算処理装置５１は、単位時間当たりの透過水蒸気圧変化（勾配：ｄＰ／ｄｔ）を求めるに際して、各測定時点の透過水蒸気圧として、各測定時点の測定圧力Ｐｔを補正処理した補正圧力Ｐｐを用い、その補正圧力Ｐｐを求めるために、測定開始時の差圧Ｐｄｏを基準とした各測定時における差圧変化Ｐｄｏ－Ｐｄの変化率（Ｐｄｏ－Ｐｄ）／Ｐｄｏを用いることにより、各測定時点の測定圧力Ｐｔを、測定開始時の差圧Ｐｄｏ下に相当する値Ｐｐに補正する。これにより、前述したように、（数１）式において、単位時間当たりの透過水蒸気圧変化として、特定が容易で精度が高い単位時間当たりの補正圧力変化ｄＰｐ／ｄｔを用いることができ、水蒸気透過度MVＴＲの精度が低下することを抑制できることになる。

以上実施形態について説明したが本発明にあっては次の態様を包含する。
（１）温度に応じた飽和水蒸気圧を記憶部５１Ａに記憶しておき、飽和水蒸気圧が必要なときには、温度センサ６３が測定した測定環境温度に応じた飽和水蒸気圧を記憶部５１Ａから読み出すこと。
（２）拡張空間である水槽３４を上流側セル２の内部に内蔵すること。
（３）セルバルブ１６開閉動、真空ポンプ１７の作動、非作動を自動化すること。
（４）一方側区画空間に圧力センサを関連付けて、大気圧補正を行うこと。
（５）基板Bの下方側に配置される通路１５部分、ガスタンク６２等についても、温度管理を行うこと。

本発明は、測定環境における温度に対応する飽和水蒸気圧Ｐｈと測定圧力Ｐｔとの差圧Ｐｄが時間の経過に伴い変化する場合であっても、水蒸気透過度MVＴＲの精度が低下することを抑制することに利用できる。

１水蒸気透過度測定装置
２上流側セル（一方のセル）
３下流側セル（他方のセル）
５試料膜
６一方側区画空間
７他方側区画空間
１３大気連通孔
１５通路
１８圧力センサ
６１補正量演算部
６２補正圧力演算部
６３勾配演算部
６４水蒸気透過度演算部
６３温度センサ
Ｐｐ補正圧力（初期値Ｐｐ0＝Ｐｔ0）
Ｐｈ各測定時点における測定圧力の測定環境温度に対応する飽和水蒸気圧
Ｐｔ各測定時点における測定圧力（他方側区画空間の圧力）
Ｐｄｏ測定開始時点の差圧（Ｐｄ0＝Ｐｈ0－Ｐｔ0）
Ｐｄ測定時点の差圧（Ｐｄ＝Ｐｈ－Ｐｔ）
（Ｐｄｏ－Ｐｄ）／Ｐｄｏ測定開始時点の差圧を基準とした各測定時点の差圧変化の変化率
Ｐｄｏ／Ｐｄ測定開始時点の差圧と各測定時点の差圧との比
Ｐｔn－Ｐｔn-1 各測定時点における測定圧力と該各測定時点の一つ前における測定時点の測定圧力との差分

Claims

試料膜を基準として該試料膜の一方側に、水蒸気が供給された状態とされた一方側区画空間を確保し、前記試料膜の他方側に、前記一方側区画空間の圧力よりも低い圧力状態とされた他方側区画空間を確保し、その上で、前記他方側区画空間の圧力を所定測定時間毎に測定し、その測定時点毎の測定圧力を用いることにより、水蒸気透過度の算出に用いる単位時間当たりの水蒸気の透過圧力の変化を求める水蒸気透過度測定方法において、
前記各測定時点の水蒸気の透過圧力として、該各測定時点の測定圧力に対する補正処理によって得られる補正圧力を用い、
前記補正圧力を得るための補正処理に当たり、前記測定時点毎に、測定圧力を測定する測定環境の測定環境温度を検出して、該測定環境温度に基づき該測定環境温度に応じた飽和水蒸気圧をそれぞれ導き出し、その上で、該測定時点毎に該飽和水蒸気圧と該測定圧力との差圧を算出して、測定開始時点の差圧を基準とした各測定時点の差圧変化の変化率を用いることにより、該各測定時点の測定圧力を該測定開始時点の差圧下に対応する値に補正し、
前記各測定時点の測定圧力を前記測定開始時点の差圧下に対応する値に補正するに当たっては、前記測定時点毎の補正圧力として、測定開始時点の測定圧力を補正圧力の初期値とし、以後、各測定時点の一つ前における測定時点の補正圧力にその各測定時点における補正量を加算したものを用い、
前記測定時点毎の補正量として、前記測定開始時点の差圧の前記各測定時点の差圧に対する割合を、該各測定時点の測定圧力と該各測定時点の一つ前における測定時点の測定圧力との差分に乗じたものを用いる、
ことを特徴とする水蒸気透過度測定方法。
請求項１において、
前記測定時点毎における前記測定環境温度に応じた飽和水蒸気圧については、該測定環境温度を検出して、該測定環境温度に基づき所定の飽和水蒸気圧算出式から求める、
ことを特徴とする水蒸気透過度測定方法。
請求項１～２のいずれか１項において、
前記一方側区画空間を、所定温度とされる温度管理領域内に置き、
前記測定環境を、前記温度管理領域の外にある室内環境に置く、
ことを特徴とする水素透過度測定方法。
試料膜を挟持するための一対のセルが備えられ、該一対のセルのうちの一方のセルと前記試料膜との間に、水蒸気が供給された状態とされる一方側区画空間が形成され、前記一対のセルのうちの他方のセルと前記試料膜との間に、圧力が前記一方側区画空間の圧力よりも低下された他方側区画空間が形成され、前記他方側区画空間に対して該他方側区画空間の圧力を所定測定時間毎に測定する圧力センサが関連付けられている水蒸気透過度測定装置において、
前記圧力センサが測定する測定環境の温度を、該圧力センサの測定時点毎に測定する温度センサと、
前記圧力センサが測定した各測定時点の測定圧力を、水蒸気透過度の算出に用いるべく、補正量を用いて補正圧力にそれぞれ補正する補正圧力演算部と、
前記補正圧力演算部において用いる補正量を演算する補正量演算部と、
が備えられ、
前記補正圧力演算部は、各測定時点の測定圧力を補正圧力に補正するに当たり、測定開始時点の測定圧力を補正圧力の初期値とし、以後、各測定時点の補正圧力を、各測定時点の一つ前における測定時点の補正圧力にその各測定時点における補正量を加算することにより求めるように設定され、
前記補正量演算部は、前記温度センサからの各温度情報に基づき前記測定環境における各測定時点の飽和水蒸気圧をそれぞれ導出し、その各導出情報と前記圧力センサからの各測定圧力情報とに基づき、各測定時点について、飽和水蒸気圧と測定圧力との差圧をそれぞれ演算し、その各差圧演算情報に基づき、測定開始時点差圧の各測定時点差圧に対する割合をそれぞれ演算し、各測定時点における測定圧力と該各測定時点の一つ前における測定時点の測定圧力との差分をそれぞれ演算し、前記各割合情報と前記各差分情報とに基づき、前記各割合と前記各差分とを乗じた値を、各測定時点の補正量とするように設定されている、
ことを特徴とする水蒸気透過度測定装置。
請求項４において、
前記補正圧力演算部が演算した各測定時点の補正圧力を用いて、時間の経過に伴う補正圧力の変化がなす勾配を求める勾配演算部と、
前記勾配演算部が求めた勾配を用いて、所定の水蒸気透過度算出式から水蒸気透過度を演算する水蒸気透過度演算部と、
が備えられている、
ことを特徴とする水蒸気透過度測定装置。
請求項４又は５において、
前記他方側区画空間が、通路を通じて前記圧力センサの測定環境に連なり、
前記測定環境が、温度管理領域外の室内環境に置かれている、
ことを特徴とする水蒸気透過度測定装置。
請求項４～６のいずれか１項において、
前記一方のセルに、前記一方側区画空間と大気とを連通させる連通孔が形成され、
前記一方側区画空間が、前記測定環境の温度よりも高い所定温度の下で温度管理の領域内に置かれ、
前記一方側区画空間に供給された状態の水蒸気が、キャリアガス中において所定湿度の下で存在されている、
ことを特徴とする水蒸気透過度測定装置。