JPH0543060U - 露点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大がかりな冷却装置等の別体の冷却系を必要
とせずに熱の処理が行え、簡素な構成により装置全体の
小型化が図れる。 【構成】 サンプル空気としての気体が流通する通路は
筒状体のパイプ本体１で形成されている。パイプ本体１
の入口１ａ側には光ファイバ４を介して入反射される光
の反射光量に基づいて露点を検出するための結露鏡面６
が配設されている。結露鏡面６には鏡面温度を検出する
温度センサとしての測温抵抗体７が埋設されているとと
もに、結露鏡面６の下部には結露鏡面６の熱を吸収する
入口側熱電素子８が配設されている。入口側熱電素子８
はヒートパイプ１０を介して出口側熱電素子９と連結さ
れており、各熱電素子８，９は逆極性で接続されて電流
制御される。出口側熱電素子９には熱交換フィン１１が
配設されており、入口側熱電素子８が結露鏡面６より吸
収した熱はヒートパイプ１０を介して出口側熱電素子９
に伝導され、熱交換フィン１１より測定を終えた気体に
放出される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動計測が可能で精度の優れた湿度計として使用される露点計の検 出部を構成する露点検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図２は従来の露点計の検出部を構成する露点検出装置の一例を示している。 この露点検出装置は上ブロック２１と下ブロック２２が筐体の外形をなしてい る。上ブロック２１と下ブロック２２との間には、サンプル空気を導入して導出 する通路が長さ方向に貫通して形成されており、下ブロック２２の中央には結露 鏡面２３が設けられている。結露鏡面２３には鏡面温度を検出する測温抵抗体２ ４が埋設されている。また、結露鏡面２３の底部には吸熱して鏡面温度を低下さ せる熱電素子２５が配設されており、この熱電素子２５の下部には熱電素子２５ が汲み出した熱を外部に放出する放熱フィン２６が配設され、放熱フィン２６は 外部の冷却装置２７によって常時一定温度に冷却されている。さらに、上ブロッ ク２１に形成された凹部２８の両角部分の対向した位置には、発光面および受光 面が結露鏡面２３の同一箇所に向いた状態で発光素子２９と受光素子３０が配設 されており、発光素子２９からの光は結露鏡面２３で反射して受光素子３０によ り受光されるようになっている。

【０００３】 上述した構成の露点検出装置において、外部よりサンプル空気としての気体が 導入されると、結露鏡面２３が曇っていない状態では、発光素子２９からの光は 結露鏡面２３で反射して一定量の光が受光素子３０により受光される。そして、 熱電素子２５による鏡面温度の低下に伴って結露鏡面２３が曇り始めて露を結ぶ と、発光素子２９からの光は光量が減少して受光素子３０に受光され、このとき の温度が露点温度として一定に保たれ測温抵抗体２４により検出される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】 ところで、露点を検出するにあたっては、鏡面温度を低下させるために熱電素 子２５が汲み出した熱が測定に直接影響を与えないように処理を行う必要があっ たが、上述した従来の検出装置では、別途冷却装置２７を配設して検出装置全体 を一定温度に冷却していたので、構成部品が増加するとともに、装置全体が大型 化するという問題があった。

【０００５】 また、上述した検出装置により露点を検出するにあたっては、常温気体、高温 高湿気体、低温低湿気体等の様々な状態の気体をサンプル空気として導入し測定 を行っているが、各状態の気体をサンプル空気として測定を行う場合、何れにお いても以下に示すような問題点があった。

【０００６】 すなわち、サンプル空気として常温気体を導入して測定を行う場合には、途中 で空気が変化しないように検出装置に導入するためのパイプを接続する必要があ った。また、検出装置に対してサンプル空気を一定量ずつ導入するために別途流 量計に加えてポンプが必要であり、検出装置周辺の構成が増加し、全体として装 置が大型化するという問題があった。

【０００７】 また、サンプル空気として高温高湿気体を導入して測定を行う場合には、常温 気体と同様に空気を導入するためのパイプが必要であり、空気がパイプ内で結露 しないようにパイプ全体を加熱して一定の温度に保つためのヒータや恒温槽が必 要であった。また、空気を引くポンプや流量計を除湿して保護するために乾燥材 を設ける必要があり、常温気体と同様に検出装置周辺の構成が増加し、全体とし て装置が大型化するという問題があった。

【０００８】 さらに、サンプル空気として低温低湿気体を導入して測定を行う場合には、常 温気体と同様に空気を導入するためのパイプが必要であり、空気の温度がパイプ 内で上昇しないように熱を汲み出してパイプ全体の温度を低下させるとともに、 熱が検出装置にまわり込まないように冷却装置を配設する必要があり、常温気体 と同様に検出装置周辺の構成が増加し、全体として装置が大型化するという問題 があった。

【０００９】 そこで、本考案は上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、大 がかりな冷却装置等の別体の冷却系を必要とせずに熱の処理が行え、簡素な構成 により装置全体の小型化が図れる露点検出装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案による露点検出装置は、サンプル空気として 流通される気体を介して結露鏡面に光を入射し、この入射した光の反射光量に基 づいて露点を検出する露点検出装置において、 前記気体を流通し、入口側に前記結露鏡面が配設された筒状体と、 該結露鏡面に埋設され、鏡面温度を検出する温度センサと、 前記結露鏡面に配設され、該結露鏡面の熱を吸収する入口側熱電素子と、 前記筒状体の出口側に配設され、前記入口側熱電素子が吸収して放出した熱を 吸収する出口側熱電素子と、 該出口側熱電素子に配設され、該出口側熱電素子が吸収して放出した熱を前記 結露鏡面を通過した気体に放出する放熱体とを備えたことを特徴としている。

【００１１】

【作用】

サンプル空気としての気体は筒状体を流通する。筒状体の入口側に配設された 結露鏡面の鏡面温度は測温抵抗体によって検出され、結露鏡面の熱は入口側熱電 素子によって吸収される。この入口側熱電素子が吸収して放出した熱は筒状体の 出口側に配設された出口側熱電素子によって吸収される。この出口側熱電素子が 吸収して放出した熱は放熱体により結露鏡面を通過して測定を終えた気体に放出 される。 そして、流通される気体を介して結露鏡面に光が入射され、入口側熱電素子に より結露鏡面の熱が吸収され、鏡面温度の低下に伴い結露鏡面が曇り始めて露を 結ぶと、入射された光の反射光量が減少し、このとき温度センサが検出した鏡面 温度が露点温度として測定される。

【００１２】

【実施例】

図１は本考案による露点検出装置を含む露点計の全体構成の一実施例を示すブ ロック図である。 この実施例による露点検出装置は、サンプル空気としての気体の通路を形成す る筒状体のパイプ本体１に各構成部品が配設され、このパイプ本体１は中継用パ イプ２を介して露点計本体３に結合されているとともに、光の送受および検出信 号の伝送を行うための光ファイバ４で接続されている。

【００１３】 気体が導入されるパイプ本体１の入口１ａ側には、導入する気体の温度を検出 する測温抵抗体５が埋設されており、この検出信号は光ファイバ４を介して露点 計本体３に入力している。 パイプ本体１の入口１ａ側寄りで、温度センサとしての測温抵抗体５の後部に は、パイプ本体１の底部より内部に臨むようにして結露鏡面６が配設されており 、入口１ａより導入された気体は結露鏡面６上を通過して流通するようになって いる。また、結露鏡面６には鏡面温度を検出する温度センサとしての測温抵抗体 ７が埋設されており、この検出信号は信号線を介して露点計本体に入力している 。さらに、この結露鏡面６の底部には吸熱して鏡面温度を低下させる入口側熱電 素子８が配設されている。

【００１４】 結露鏡面６の後部で、中継用パイプ２に気体が導出されるパイプ本体１の出口 １ｂ側には出口側熱電素子９が入口側熱電素子８と並列に配設されている。この 出口側熱電素子９は入口側熱電素子８とは逆極性で接続され、かつ、同一のパワ ーで電流制御されており、入口側熱電素子８とは熱伝導体をなすヒートパイプ１ ０を介して連結されている。そして、入口側熱電素子８が吸収した熱はヒートパ イプ１０に発熱され、出口側熱電素子９はヒートパイプ１０を介して伝導された 熱を吸収している。

【００１５】 出口側熱電素子９の上部で、パイプ本体１と接触する位置には放熱体としての 熱交換フィン１１が配設されている。この熱交換フィン１１は出口側熱電素子９ が吸熱してヒートパイプ１０より放出した熱をパイプ本体１に放出し、露点検出 を終えた測定後の気体に再入して導入時の気体の温度に熱交換している。 結露鏡面６と熱交換フィン１１との間のパイプ本体１上には例えばカセット状 の乾燥材１２が着脱可能に取り付けられており、導入された気体が特に高湿度の 場合に除湿して効果を発している。 結露鏡面６と対向するパイプ本体１の上部には分光手段としてのプリズム１３ が配設されており、露点計本体３から光ファイバ４を介して入射される光を露点 鏡面６に入射するとともに、この入射された光により露点鏡面６から反射された 光を光ファイバ４ａを介して露点計本体３に出射している。 パイプ本体１を中心として上述した各構成部品は断熱カバー１４で被覆されて いる。

【００１６】 次に、露点計本体３は発光素子１５、セクタ１６、受光素子１７、演算処理部 １８、流量計１９、ポンプ２０を備えて構成されている。 発光素子（光源）１５は一定波長の光を出射しており、この光はハーフミラー ２１で反射し光ファイバ４よりプリズムを介して結露鏡面６に入射される。 セクタ１６はハーフミラー２１を透過した結露鏡面６からの反射光を波長に応 じて受光素子１７側に透過するフィルタ２２がモータ２３で回転駆動される回転 板２４に取り付けられている。さらに説明すると、フィルタ２２は水と氷の判別 が行えるように、水を吸収する波長の光のみを透過するフィルタ２２ａ、氷を吸 収する波長の光のみを透過するフィルタ２２ｂ、非吸収体である参照波長の光を 透過して結露鏡面６や発光素子１５のオフセットの判別に使用されるフィルタ２ ２ｃで構成されている。 受光素子１７はセクタ１６のフィルタ２２を透過した光を受光して演算処理部 １８に入力している。

【００１７】 演算処理部１８は判別部１８ａ、露点温度演算部１８ｂ、熱電素子制御部１８ ｃ、相対温度演算部１８ｄ、流量制御部１８ｅ、出力表示部１８ｆを備えて構成 されており、判別部１８ａはセクタ１６からの各フィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ ｃを透過した光に基づいて水と氷の判別を行っている。 露点温度演算部１８ｂは受光素子１７が受光した光量と測温抵抗体５からの検 出信号に基づいて露点温度を演算している。 熱電素子制御部１８ｃは受光素子１７が検出した光量に基づいて結露鏡面６の 鏡面温度が徐々に低下するように各熱電素子８，９を電流制御している。また、 この熱電素子制御部１８ｃは露点温度演算部１８ｂが演算した露点温度で鏡面温 度６が保持されるように各熱電素子８，９の電流制御を行っている。 相対温度演算部１８ｄは二つの測温抵抗体５，７から入力される導入気体の温 度と露点温度に基づいて各々の温度における飽和水蒸気圧を予め記憶されたデー タテーブルから検索して相対温度の演算を行っている。 なお、演算された露点温度および相対湿度、さらに露点温度時の露量は出力表 示部１８ｆに表示され、目視により外部より確認できるようになっている。 流量制御部１８ｅには流量計１９が計測した各パイプ１，２を流通する気体の 流量を示す信号が入力しており、この信号に基づいてポンプ２０が気体を一定の 流量で引くように制御している。

【００１８】 次に、上記のように構成された露点検出装置の動作について説明する。 パイプ本体１の入口１ａより気体が導入されると、まず、この導入される気体 の温度は測温抵抗体５によって検出され、この検出信号は相対湿度演算部１８ｄ に入力される。この際、導入された気体は中継用パイプ２を介して露点計本体３ 内のポンプ２０によって引かれる。また、パイプ２０内を流通する気体の流量は 流量計１９によって計測され、流量制御部１８ｅは気体を一定流量で引くように 流量計１９の計測値に基づいてポンプ２０を制御する。

【００１９】 一方、発光素子１５から出射された光は、ハーフミラー２１で反射してプリズ ム１３を透過して結露鏡面６に入射される。結露鏡面６に入射された光は結露鏡 面６で反射され、再度プリズム１３を介してハーフミラー２１を透過し、セクタ １６のフィルタ２２を通過して受光素子１７に検出される。受光素子１７による 検出信号は判別部１８ａ、露点温度演算部１８ｂ、熱電素子制御部１８ｃに入力 される。そして、判別部１８ａは受光素子１７からの検出信号におけるセクタ１ ６の各フィルタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを透過した光に基づいて水と氷の判別を 行う。

【００２０】 次に、結露鏡面６に光が入射されている状態で、導入された気体が結露鏡面６ 上を通過すると、このときの鏡面温度は測温抵抗体７によって検出され、この検 出信号は露点温度演算部１８ｂおよび相対温度演算部１８ｄに入力される。 そして、受光素子１７が検出した光量に基づき熱電素子制御部１８ｃが各熱電 素子８，９を電流制御して鏡面温度を徐々に低下させ、結露鏡面６が曇り始めて 露を結ぶと、入射された光に対する反射光の光量は減少して受光素子１７に検出 される。この検出信号が露点温度演算部１８ｂに入力されると、露点温度演算部 １８ｂはこのときの測温抵抗体７の検出温度を露点温度として演算し、この露点 温度は出力表示部１８ｆに表示される。また、露点温度が測定されると、熱電素 子制御部はこの露点温度で鏡面温度６が保持されるように各熱電素子８，９の電 流制御を行う。さらに、相対温度演算部１８ｄは各測温抵抗体８，９からの温度 における飽和水蒸気圧を予め記憶されたデータテーブルから検索して相対温度の 演算を行う。

【００２１】 従って、上述した実施例では、気体が流通する通路を筒状体のパイプ本体１で 構成したので、他の構成部品、例えば流量計１９、ポンプ２０等との接続を簡単 に行えるとともに、装置自身を小型に構成することができる。 また、パイプ本体１の入口１ａ側と出口１ｂ側に逆極性で電流制御される熱電 素子８，９をヒートパイプ１０で連結して配設し、気体の測定が行われる結露鏡 面６より吸収した熱を熱交換フィン１１を介して測定後の気体に熱交換して再入 し、パイプ本体１の入口１ａ側と出口１ｂ側での気体の温度を略同一にできるの で、従来のような大がかりな冷却装置等の冷却系が不要となり、装置を小型化し て簡素な構成により熱処理を行うことができる。

【００２２】 さらに、結露鏡面６に対して光の投受光を行う発光素子１５および受光素子１ ７は露点計本体３に設け、パイプ本体１側には分光手段としてのプリズム１３を 配設し、各素子１５，１７とプリズム１３との間の光の伝達手段には光ファイバ ４が用いられているので、パイプ本体１の周囲の配設される構成部品を必要最小 限に抑えて装置の小型化を図ることができる。 また、各構成部品を含めてパイプ本体１は断熱カバー１４で被覆されているの で、外部からの熱の影響を防止することができる。

【００２３】 ところで、上述した実施例では、入口側熱電素子８と出口側熱電素子９との間 に熱を伝導するヒートパイプ１０が接続された構成について説明したが、両方の 熱電素子８，９が極めて近接して配設されている場合にはヒートパイプ１０を除 去することができ、パイプ本体１の長さを短くしてさらに装置全体の小型化を図 ることができる。

【００２４】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の露点検出装置によれば、従来のような大がかり な冷却装置等の別体の冷却系を必要とせず、気体の入口側と出口側に配設された 二つの熱電素子の作用により、熱を外部に放出せず吸収した熱を測定後の気体に 再入して効率的に処理することができる。また、筒状体に各構成部品が配設され た簡素な構成なので、装置全体の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による露点検出装置を含む露点計の全体
構成を示すブロック図

【図２】従来の露点計の検出部を構成する露点検出装置
の一例を示す図

【符号の説明】

１…パイプ本体（筒状体）、６…結露鏡面、７…測温抵
抗体（温度センサ）、８…入口側熱電素子、９…出口側
熱電素子、１１…熱交換フィン（放熱体）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 サンプル空気として流通される気体を介
   して結露鏡面に光を入射し、この入射された光の反射光
   量に基づいて露点を検出する露点検出装置において、 前記気体を流通し、入口側に前記結露鏡面が配設された
   筒状体と、 該結露鏡面に埋設され、鏡面温度を検出する温度センサ
   と、 前記結露鏡面に配設され、該結露鏡面の熱を吸収する入
   口側熱電素子と、 前記筒状体の出口側に配設され、前記入口側熱電素子が
   吸収して放出した熱を吸収する出口側熱電素子と、 該出口側熱電素子に配設され、該出口側熱電素子が吸収
   して放出した熱を前記結露鏡面を通過した気体に放出す
   る放熱体とを備えたことを特徴とする露点検出装置。