JPH0439903B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、水分透過性を有し、かつ溶質を透
過しない膜を使用して、水分を吸収ないし排出す
る溶質と外気中に含まれる湿気との平衡を取りつ
つ、溶質が増減するのを利用した湿度計ないし露
点計に関する。

〔従来の技術〕

従来知られている湿度計ないし露点計として
は、 毛髪湿度センサやバイメタル形湿度センサ等
の伸縮式湿度センサ 乾湿球湿度センサ 塩化リチウム露点センサ 電気抵抗式湿度センサ 等々がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような湿度計ないし露点計
においては、いずれも経時変化が大きく、風速等
の外部環境によつて測定精度に影響がでてしま
う。さらに上記のものにおいては、湿球から蒸
発する水分が被測気体の湿度を変えてしまうほど
狭い空間の湿度は測定できない。

この発明の湿度計ないし露点計は、従来例の上
記欠点を解消したもので、測定精度が高い上に経
時変化のほとんどない装置を提供しようとするも
のである。

また振動や衝撃に強く耐久性に富み、しかもコ
ンパクトで携帯に適した湿度計ないし露点計を提
供しようとするものである。

さらに、液体中の微粒子を濾過して溶質にほと
んど汚れを持ち込まないことが可能で、長期間に
わたつて使用することができる湿度計ないし露点
計を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は上記の問題点を解決するため種々
研究した結果、水分を吸収ないし排出する溶質
は、外気中に含まれる湿気との平衡を取りつつ増
減する。ところが、単にこのような溶質を乾湿球
湿度計と同様の管内に収納しても、外気中の湿度
変化に対する応答性が悪く、使用に耐え得る湿度
計ないし露点計は得られない。しかしながら、こ
のような溶質を水分透過性を有し、かつ溶質を透
過しない膜に収納したところ、応答性も良く、非
常に良好な湿度計ないし露点計が得られることが
判明した。

すなわち、この発明の湿度計ないし露点計は、
水分透過性を有し、かつ溶質を透過しない膜で、
少なくとも湿度計ないし露点計の本体の一部を構
成し、この本体内に水分を吸収しない排出する溶
質を収納して、外気中に含まれる湿気との平衡を
取りつつ溶質が増減するのを読み取るようにした
ことを特徴とするものである。

得られた湿度計ないし露点計は、少なくとも湿
度計ないし露点計の本体の一部を水分透過性を有
し、かつ溶質を透過しない膜で構成されている。
このようにすることによつて溶質内に外気中の水
分が速やかに吸収され、溶質中の水分が外気中に
速やかに排出されるようになつた。

本発明において水分透過性を有し、かつ溶質を
透過しない膜とは、1μｍ以下の穴径の連続した
細孔を持つ撥水性多孔質膜であつて良く、このよ
うな撥水性多孔質膜は水分を透過させることがで
きる。そして撥水性多孔質膜は、合成樹脂の薄膜
を延伸して多孔性を持たせたり、合成樹脂の繊維
を抄紙して繊維間に隙間を作つたり、カーボンや
合成樹脂の細粒を合成樹脂で結着する等して得る
ことができる。

また、水分透過性を有し、かつ溶質を透過しな
い膜は、ポリシロキサン系の樹脂で作成した膜で
あつても良い。このポリシロキサン系の樹脂膜
は、蒸気を分子間を摺り抜けるようにして通すこ
とができる。

さらに水分透過性を有し、かつ溶質を透過しな
い膜は、酢酸ビニール等の樹脂からなる半透膜で
あつても良い。この半透膜は、水分透過性を有
し、かつ溶質を透過しない性質を有するように、
適宜製造することができる。

この発明において使用する溶質としては、塩化
リチウムやポリエチレングリコール等であり、測
定する湿度範囲や上記の膜との関係において適宜
選択すれば良い。

本体内に収納した溶質の増減を読み取る機構と
しては、湿度計ないし露点計の本体に、内部の溶
質量を目視できる透明ないし半透明の目盛部を形
成すれば良い。この目盛部は、溶質を膜からなる
容器部分に収納し、その膜の上部に透明なガラス
管等からなる細管を取設することにより形成でき
る。

また読み取り機構は、湿度計ないし露点計の本
体に一対の電極部を取付けて、電極部間の電気抵
抗等を検知し、検知された電気抵抗等から湿度を
算出するものであつても良い。検知された電気抵
抗等から湿度を算出する計測部には、デジタル表
示等の測定結果の表示機構を付設しておくことが
望ましい。上記一対の電極部は、水分透過性を有
し、かつ溶質を透過しない膜に電気伝導性を持た
せることにより、容易に形成することができる。

さらに読み取り機構は、湿度計ないし露点計の
本体に、本体内の圧力を検知する圧力センサ部を
形成し、検知された圧力から湿度を算出するもの
であつても良い。

読み取り機構はまた、湿度計ないし露点計の本
体に形成した、本体内の溶質の増減を検知する光
センサ部と、光センサ部に電気的に接続されて検
知された溶質の位置から湿度を算出する計測部
と、測定結果の表示機構とで構成することができ
る。

読み取り機構はさらに、湿度計ないし露点計の
本体に形成した、本体内の溶質の重量の増減を検
知する重量検知部と、重量検知部に電気的に接続
されて検知された溶質の重量から湿度を算出する
計測部と、測定結果の表示機構とで構成すること
もできる。

〔作用〕

この発明は湿度計ないし露点計は以上のように
構成したので、少なくとも湿度計ないし露点計の
本体の一部を、水分透過性を有し、かつ溶質を透
過しないで膜構成するだけで、この膜を通して水
分を効率的に移動させることができる。

なお本発明の湿度計ないし露点計は、溶質の温
度に対応する膨張係数を考慮して目盛を作つてお
けば、複雑な表にしたがつて湿度を算出したり、
温度補正をする必要がない。

〔実施例〕

以下この発明の湿度計ないし露点計の実施例
を、図面に基づいて説明する。

第１図は基本的な構成を示すもので、湿度計な
いし露点計の本体２１は、水分透過性を有し、か
つ溶質を透過しない膜１を使用して溶質２を収納
できる容器３で構成されている。そして上記膜１
は透明もしくは半透明であり、容器３の外側から
溶質２の液面を見ることができる。

水分透過性を有し、かつ上記溶質２を透過しな
い膜１は、1μｍ以下の穴径、好ましくは0.1μｍ以
下の穴径の連続した孔を無数に有している、撥水
性多孔質膜であることができる。なお、肉厚が溶
質２の増減によつて容器３の初期の形状を保てな
いような場合には、この容器３に多孔質の保持枠
を積層しておくことが必要である。

４は容器３の表面に付設され、透明なガラス等
で構成する目盛部である。

この発明の湿度計ないし露点計を構成する、水
分透過性を有し、かつ溶質を透過しない膜１とし
ては、溶融シリカ、溶融アルミナ、タルク、ボロ
ンナイトライドなどからなる撥水性のセラミツク
材、カーボンブラツクその他のものの圧縮体ある
いは焼結体や、これらをフツ素樹脂、例えばポリ
テトラフルオロエチレンその他の樹脂結着材を用
いて結合させた樹脂膜あるいは複合材料膜、ない
しはこれらの構造物などによつて作成される。主
に使用される材料としてはポリテトラフルオロエ
チレンや溶融シリカ、カーボンブラツクなどが望
ましいものであるが、これに限られるものではな
く、1μｍ以下の連続する気孔な機構を有するも
のであれば、適宜良好に使用することができる。

上記において、連続する孔の穴径が10μｍを越
えると蒸気だけでなく、溶質をも透過してしまう
ので好ましくない。また、各膜の気孔率は、約40
％〜90％の範囲内であることが望ましい。各膜の
気孔率が40％未満のときは蒸気の透過速度が低
く、各膜の気孔率が90％以上のときは膜の耐圧強
度が不十分となつてしまうので好ましくない。

このような湿度計ないし露点計は、撥水性多孔
質膜からなる膜１部分において気・液界面を形成
し、水分を蒸発ないし凝結させて分離もしくは溶
解するとともに、水分を膜１の表面から排出した
り吸収したりする。上記膜１を使用して応答速度
を向上させるには、溶質２の単位体積当たりの表
面積を増やせば良い。例えば、溶質２を収容して
いる膜１の隔壁の間隔を狭めて、溶質２の厚みを
薄くしたり、膜１自体の肉厚を薄くしたりすれば
良い。

このような1μｍないし0.1μｍ以下の微細な気孔
を有する樹脂膜あるいは複合材料膜の製造に際し
ては、ポリテトラフルオロエチレンのデイスパー
ジヨンまたはフアインパウダーとカーボンブラツ
クなどの微粒子とをソルベントナフサを使用して
混合し、金型やカレンダーロールを用いて１mm程
度の薄膜に成形した後熱処理したり、フアインパ
ウダーをホツトプレスしたり、また冷間プレス後
に熱処理することによつて容易に製造することが
できる。熱処理の湿度は300〜400℃、好ましくは
約300℃程度である。

また、市販のポリテトラフルオロエチレンを２
軸延伸して気孔を形成した樹脂膜〔商品名 ゴア
テツクス (株)日本ゴアテツクス製〕や、ポリテト
ラフルオロエチレンからなる繊維を抄紙して得た
微細な隙間を有する合成紙〔商品名 ポリフロン
ペーパー ダイキン工業(株)製〕を使用することも
できる。

第２図は改良した構成を示すもので、本体内に
収納した溶質の増減を読み取る構成として、湿度
計ないし露点計の本体を、容器３と、その上部に
取設した透明なガラス管等からなる細管５とで構
成したものである。溶質２は細管５からなる目盛
部内を昇降し、外部から容易に読み取ることがで
きる。

第３図は読み取り機構の他の例を示すもので、
この例における読み取り機構は、湿度計ないし露
点計の本体２１に一対の電極部６を取付けて、電
極部６間の電気抵抗等を検知し、検知された電気
抵抗等から湿度を算出するものである。検知され
た電気抵抗等から湿度を算出する計測部には、デ
ジタル表示等の測定結果の表示機構を付設してお
くことが望ましい。上記一対の電極部６は、水分
透過性を有し、かつ溶質を透過しない膜１に電気
伝導性を持たせることにより、容易に形成するこ
とができる。この場合、膜１の製造に際して電気
伝導性に優れたカーボンブラツクなどを所定量だ
け含有させておけば良いのである。

第４図は読み取り機構の別の例を示すもので、
この例では読み取り機構は、湿度計ないし露点計
の本体２１端部の開口部７に、本体内の圧力を検
知する圧力センサからなる蓋８を形成し、検知さ
れた圧力から湿度を算出するものである。この蓋
８を構成する圧力センサとしては、例えば、半導
体短結晶のピエゾ抵抗効果を利用したものが好適
に使用できる。

第５図はこの発明の湿度計ないし露点計のさら
に別の実施例を示すものである。

すなわち、この例では、読み取り機構が、湿度
計ないし露点計の本体２１に、本体２１内の溶質
２の増減を検知する光センサ部９を設けたもので
ある。そして、この光センサ部９に電気的に接続
されて検知された溶質２の位置から湿度を算出す
る計測部と、測定結果の表示機構とを本体２１に
付設している。この光センサとしては、従来公知
の各種フオトダイオード等が使用できる。この場
合には溶質２を光を吸収しやすいように、適宜着
色しておくことが望ましい。

第６図はこの発明の湿度計ないし露点計のさら
に別の実施例を示すもので、読み取り機構が、湿
度計ないし露点計の本体２１に、本体２１内に溶
質２の重量の増減を検知する重量検知部１１を有
している。そして本体２１に、重量検知部１１に
電気的に接続されて検知された溶質の重量から湿
度を算出する計測部と、測定結果の表示機構とを
付設している。

重量検知部１１は、外箱１２の蓋１３にコイル
バネ１４の一端を固定し、このコイルバネ１４の
先端に溶質２を収納した容器３を吊り下げたもの
である。そしてこの容器３は、水分透過性を有
し、かつ溶質も透過しない膜１で構成してある。

実験例 １ 第１図に示すような湿度性ないし露点計の本体
２１を、水分透過性を有し、かつ溶質を透過しな
い膜１を使用して、溶質２を収納できる容器状に
構成した。そして上記膜１は半透明であり、容器
３の外側から溶質２の液面を見ることができる。

上記の水分透過性を有し、かつ溶質２を透過し
ない膜１は、ポリシロキサンで作成した薄膜であ
る。この膜１からなる容器３は、外径が１mmφ、
内径が0.5mmφであり、膜１はこの膜厚では透明
である。

また、この例においては溶質２は、LiCl−水系
を使用した。

４は容器３の表面に付設され、透明なガラス等
で構成する目盛部で、この例では12〜90％の範囲
で、湿度が正確に測定できた。

実験例 ２ 第３図に示すような湿度計ないし露点計の本体
２１を、水分透過性を有し、かつ溶質を透過しな
い膜１を使用して溶質２を収納できる容器状に構
成した。

上記の水分透過性を有し、かつ溶質を透過しな
い膜１は、1μｍ以下の穴径、好ましく0.1μｍ以下
の穴径の連続した孔を無数に有している、撥水性
多孔質膜である。

この例において湿度計ないし露点計を構成す
る、水分透過性を有し、かつ溶質を透過しない膜
１は、ポリテトラフルオロエチレンのデイスパー
ジヨンまたはフアインパウダーとカーボンブラツ
クなどの微粒子とをソルベントナフサを使用して
混合し、カレンダーロールを用いて１mm程度の薄
膜に成形した後熱処理したものである。熱処理の
温度は300℃〜400℃、好ましく約380℃程度であ
つた。

得られた撥水性多孔質膜は、0.05μｍ以下の連
続する微細な気孔を有するものであり、水分だけ
透過し、溶質２は透過しない性質を有するもので
あつた。膜１の気孔率は約70％であり、測定のた
めに充分な耐圧強度を有していた。

そして、本体２１に一対の電極部６を取付け
て、電極部６間の電気抵抗等を検知し、検知され
た電気抵抗等から湿度を算出した。なお、検知さ
れた電気抵抗等から湿度を算出する計測部には、
デジタル表示等の測定結果の表示機構を付設して
ある。上記一対の電極部６は、水分透過性を有
し、かつ溶質を透過しない膜１に、電気伝導性に
優れたカーボンブラツクを70重量％含有させて電
気伝導性を持たせておいた。

また、この例において溶質２は、LiCl−水系を
使用した。

なお、この例では11〜90％の範囲で、湿度が正
確に測定できた。

実験例 ３ 第４図に示すような湿度計ないし露点計の大体
２１を、実験例１に用いたと同様の、水分透過性
を有し、かつ溶質を透過しない膜１を使用して溶
質２を収納できる容器状に構成した。そして、本
体２１端部の開口部７に、本体内の圧力を検知す
る圧力センサからなる蓋８を取り付けた。この蓋
８を構成する圧力センサは、半導体単結晶のピエ
ゾ抵抗効果を利用したものであり、溶質２内に水
分が吸収されて溶質２の体積が増加したり、溶質
２内から水分が排出されて溶質２の体積が減少し
たりすることにより、溶質２の圧がこの圧力セン
サにより限定される。

上記膜１は実験例２に用いたものと同様であ
り、この膜１からなる容器３は多孔質の保持枠を
外側に積層して、耐圧を高めておくことが必要で
ある。

また、この例において溶質２は、LiCl−水系を
利用した。

なお、この例では12〜90％の範囲で、湿度が正
確に測定できた。

実験例 ４ 第５図に示すような湿度計ないし露点計の本体
２１を、水分透過性を有し、かつ溶質を透過しな
い膜１を使用して溶質２を収納できる容器状に構
成した。そして本体２１の側壁に、本体２１内の
溶質２の増減を検知する光センサ部９を設けてあ
る。この光センサ部９には、光センサ部９に電気
的に接続されて検知された溶質２の位置から湿度
を算出する計測部と、測定結果の表示機構とを本
体２１に付設している。この例の光センサは、従
来公知のフオトダイオードであつた。また溶質２
を光を吸収しやすいように、黒色に着色しておい
た。

また、この例において溶質２は、ポリエチレン
グリコール−水系を使用した。使用したポリエチ
レグリコールは＃400であつた。

なお、この例では１％の部分で、露点が正確に
測定できた。

実験例 ５ 第６図に示すように湿度計ないし露点計の本体
２１を、水分透過性を有し、かつ溶質を透過しな
い膜１を使用して溶質２を収納できる容器状に構
成した。そして本体２１は、本体２１内の溶質２
の重量の増減を検知する重量検知部１１を設けて
ある。そして本体２１には、重量検知部１１に電
気的に接続されて検知された溶質の重量から湿度
を算出する計測部と、測定結果の表示機構とを付
設している。

重量検知部１１は、外箱１２の蓋１３にコイル
バネ１４の一端を固定し、このコイルバネ１４の
先端に溶質２を収納した容器３を吊り下げたもの
である。そしてこの容器３は、水分透過性を有
し、かつ溶質を透過しない膜１で構成してある。

また、この例において溶質２は、ポリエチレン
グリコール−水系を使用した。使用したポリエチ
レングリコールは＃400であつた。

なお、この例では０〜90％の範囲で、湿度が正
確に測定できた。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はこの発明の湿度計ないし
露点計の一実施例を示す断面図である。 １……膜、２……溶質、３……容器、４……目
盛部、５……細管、６……電極部、７……本体開
口部、８……蓋、９……光センサ部、１１……重
量検知部、１２……外箱、１３……蓋、１４……
コイルバネ、２１……本体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水分透過性を有し、かつ溶質を透過しない膜
   で、少なくとも湿度計ないし露点計の本体の一部
   を構成し、この本体内に水分を吸収ないし排出す
   る溶質を収納して、外気中に含まれる湿気との平
   衡を取りつつ溶質が増減するのを読み取るように
   したことを特徴とする湿度計ないし露点計。 ２ 水分透過性を有し、かつ溶質を透過しない膜
   が、材質を撥水性カーボンブラツクを含有するポ
   リテトラフロロエチレン、延伸により多孔質とし
   たポリテトラフロロエチレン、ポリテトラフロロ
   エチレン繊維を抄紙したもの、多孔質としたフツ
   素樹脂やポリエチレン、ないしポリプロピレン等
   からなる群から選ばれた、撥水性多孔質膜からな
   る特許請求の範囲第１項記載の温度計ないし露点
   計。 ３ 水分透過性を有し、かつ溶質を透過しない膜
   が、ポリシロキサン系の樹脂膜である特許請求の
   範囲第１項記載の温度計ないし露点計。 ４ 水分透過性を有し、かつ溶質を透過しない膜
   が、ポリ酢酸ビニール、ポリスルホン樹脂等の半
   透膜の薄膜を表面に有してなる特許請求の範囲第
   １項記載の湿度計ないし露点計。 ５ 溶質が、塩化リチウム等の塩や、リン酸等の
   酸、苛性カリ等のアルカリからなる特許請求の範
   囲第１項記載の湿度計ないし露点計。 ６ 溶質が、ポリエチレングリコール、グリセリ
   ン等の吸湿性有機物からなる特許請求の範囲第１
   項記載の湿度計ないし露点計。 ７ 読み取り機構が、湿度計ないし露点計の本体
   に形成した、内部を目視できる透明ないし半透明
   の目盛部からなる特許請求の範囲第１項記載の湿
   度計ないし露点計。 ８ 読み取り機構が、湿度計ないし露点計の本体
   に形成した、一対の電極部と、電極部間に電気的
   に接続されてその間の電気抵抗等を検知し、検知
   された電気抵抗等から湿度を算出する計測部と、
   測定結果の表示機構とからなる特許請求の範囲第
   １項記載の温度計ないし露点計。 ９ 一対の電極部が、水分透過性を有し、かつ溶
   質を透過しない膜に電気伝導性を持たせて形成さ
   れてなる特許請求の範囲第８項記載の湿度計ない
   し露点計。 １０ 読み取り機構が、湿度計ないし露点計の本
   体に形成した、本体内の圧力を検知する圧力セン
   サ部と、圧力センサ部に電気的に接続されて検知
   された圧力から湿度を算出する計測部と、測定結
   果の表示機構とからなる特許請求の範囲第１項記
   載の湿度計ないし露点計。 １１ 読み取り機構が、湿度計ないし露点計の本
   体に形成した、本体内の溶質の増減を検知する光
   センサ部と、光センサ部に電気的に接続されて検
   知された溶質の位置から湿度を算出する計測部
   と、測定結果の表示機構とからなる特許請求の範
   囲第１項記載の湿度計ないし露点計。 １２ 読み取り機構が、湿度計ないし露点計の本
   体に形成した、本体内の溶質の重量の増減を検知
   する重量検知部と、重量検知部に電気的に接続さ
   れて検知された溶質の重量から湿度を算出する計
   測部と、測定結果の表示機構とからなる特許請求
   の範囲第１項記載の湿度計ないし露点計。