JPS61281957A - 絶対湿度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、絶対湿度計に関し、例えば乾燥機内の雰囲気
や燃焼炉排ガス等の高温多湿の気体、その他あらゆる種
類の気体の絶対湿度を測定するために使用するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来の電対湿度計としては、露点を測って湿度を求める
方式のもの、超音波の伝搬速度を測定することによって
湿度を求める方式のもの、多孔質セラミックスの水分吸
着による抵抗または誘電率の変化から湿度を求める方式
のもの等がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これら従来の絶対湿度計は、露点の変化、超音波の伝搬
速度の変化、抵抗や誘電率の変化等を測定することによ
って、気体中に含まれる水分量を間接的に求めているの
で、誤差が生ずることとなリ、その誤差の程度が湿度の
高低によって変化するという欠点があった。また、特に
高温多湿の気体を測定すると、それがセンサに悪影響を
及ぼし、精度が悪くなったり、計器の劣化を早めるとい
う欠点もあった。

したがって本発明の目的は、気体中に含まれる水分の量
を直接測定することにより、高温多湿の気体やその他あ
らゆる種類の気体の絶対湿度を高精度で測定でき、しか
も長期の使用によっても性能が劣化しない耐久性を有す
る絶対湿度計を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

以下、この発明の構成を第１図に基づいて説明する。

第１図において、（４）は測定対象となる気体を測定室
（１）内へ導き入れる給入装置、（５）は測定室（１）
内へ給入された気体を冷却してその気体中に含まれる水
蒸気を凝縮させる凝縮器、そして（９）はこの凝縮によ
って得られた水の量を測定する水分量測定装置である。

測定室（１）には、その室内の温度及び圧力を測定する
温度計０η及び圧力計０秒が備えられている。Ｑｌｌは
記憶装置であり、温度と飽和水蒸気圧の関係等の物性デ
ータが記憶されている。また、＠は処理装置であり、こ
の装置は水分量測定装置（９）、温度計αη及び圧力計
囲によって測定された測定値を入力し、測定室（１）内
の温度、圧力、及び前記記憶装置（社）に格納されてい
る物性データを用いて飽和水蒸気の量を算出し、さらに
その量と前記水分量測定装置（９）から入力した水の量
とを用いて絶対湿度を算出するものである。このように
して得られた値は適当な表示手段（２４１によって表示
される。

〔作用〕

本発明の絶対湿度計においては、まず、測定対象となる
気体を測定室へ給入し、冷却することによってその中に
含まれる水蒸気を凝縮させ、この凝縮によって得られた
水の量を測定する。この状態では、冷却された気体中の
水蒸気は飽和しでいるので、その気体の冷却温度及び圧
力を測定し、その温度、圧力、及び温度と飽和水蒸気圧
との関係を用いてその温度での飽和水蒸気圧が求められ
、さらにその飽和水蒸気の量が求められる。したがって
、測定対象となる気体に含まれる水分量は、凝縮によっ
て得られた水の量と飽和しでいる水蒸気の量との和とな
り、その値と測定室内へ給入された気体の量とから絶対
湿度が求められる。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。

（１）は測定室であり、その上部には給入管（２）、側
方下部には排出管（３）が設けられている。（４）は測
定対象となる気体を給入管（２）を通して測定室（１）
へ導き入れる給入装置であり、この実施例では気体定量
ポンプが用いられでいる。（５）は測定室（１）へ給入
された気体を冷却してその気体に含まれている水蒸気を
凝縮させる凝縮器であり、冷却フィン（６）と冷凍機（
７）とで構成されている。冷却フィン（６）は、アルミ
製ラジェターのコア内部を冷却水が循環し測定室（１）
に給入した気体を冷却させるものであり、冷凍ｍ（７１
は冷却水を冷却するために使われている。

また、（８）は冷却水を循環させるためのポンプである
。（９）は凝縮によって得られた水の量を測定する水分
量測定装置であり、この装置は、ドレンポットα〔の底
部に自動弁＜１１１が設けられかつドレンポットα〔の
内部の上下に一対のレベルスイッチ（１３（１３１が配
設されており、ドレンポットαα内部に水分が蓄えられ
その水面が上部のレベルスイッチ（２）に達スれば自動
弁αＤが開いで蓄えられていた水分が排出口α４から流
出し、その水面が下部のレベルスイッチα急に達すると
自動弁ａＤが閉じて再びドレンボッ）（ＩＩ内へ水分が
蓄えられるようになる。このようにして、一定時間内に
上下のレベルスイッチ０２）　（１３が作動した回数を
計数することにより、その時間内に凝縮した水の体積、
すなわち質量が算出される。叩は気体中のごみや塵を取
り除くためのフィルタ、０ｅは結露防止用の保温ヒータ
である。

また、０ηは測定室（１）内の温度を測定するための温
度計、Ｑ８１は測定室（１）内の圧力を測定するための
圧力計、α印は測定室（１）内に給入されて冷却された
気体の流量を測定するための流量計であり、これらの計
器（１７）ｔ１８）　０１の測定値はいずれも電気信号
として出力される。

■は制御部であり、記憶装置（社）、処理装置器、入出
力インターフェース＠、及び表示手段Ｕから構成されて
いる。温度計αη、圧力針止、流量計ｆｉｌ、レベルス
イッチ＠αＪ１及び自動弁αυは入出力インターフェー
ス器を介して処理装置■に接続されでおり、各計器ｔｍ
　（ＩＥＩ　Ｇ！！１の測定値及びレベルスイッチ（１
２１ａ渇のオン、オフが処理装置器に入力され、また自
動弁０υには処理装置＠からその開閉操作を指示する信
号が送られる。また、記憶装置の）には、温度と飽和水
蒸気圧の関係、温度と飽和水蒸気密度の関係等の物性デ
ータが記憶されている。

処理装置＠は主としてマイクロコンピュータからなり、
レベルスイッチ（２）（１３１からの信号をもとに自動
弁αＤを開閉させるとともに、一定時間内にレベルスイ
ッチ（１２が作動した回数をカウントし、その時間内に
凝縮した水の量を求める。また、入力された温度、圧力
、流量、及び記憶装置１２Ｄに記憶された物性データを
用いて、冷却された測定室（１）内の気体の飽和水蒸気
量を算出し、その値と凝縮によって得られた水の量とか
ら絶対湿度を計算する。そしてその直は表示手段Ｃａに
表示される、次に、絶対湿度の算出方法を具体的に説明
する。

絶対湿度を単位体積の湿潤空気中の水蒸気と乾燥空気の
質量比として定義し、ｌ　ｋＨの乾燥空気と共存する水
蒸気の質量をダラム単位で表わすと次式のようになる。

本発明においでは、■式の分子は、凝縮によって得られ
た水の質量Ｗｃ　ｏｎ　（ｇ　）と飽和水蒸気の質量Ｗ
ｖａｐ　（ｇ）との和である。

まず、凝縮によって得られた水の質量Ｗｃ　ｏｎは、ド
レンポットａＯ内の上下のレベルスイッチ（Ｌ１５Ｇ３
間に蓄えられる水の質量をＷ＋（ｇ）、一定時間ｔ（ｍ
ｉｎ）内ニ上部のレベルスイッチ０３が作動する回数を
Ｎとすると、 ｗｃｏｎ　＝　ｗ、・Ｎ　　　（ｇ）　　・・・・・・
・・・・・・・・・　　■となる。

次に測定室（１）内の飽和水蒸気の質量ＷｖａＰは、測
定室（１）に給入された空気の時間【内における平均流
量をＶ（、／／ｍｉｎ　）、測定室（１）内の冷却温度
Ｔにおける飽和水蒸気圧をＰ、　（ｍｍＨｇ　）　、飽
和水蒸気密度ヲｐ＋　（ｋｇ／ｉ　）　、測定室（１）
内の圧力をＰ　（ｍｍＨｇ　）とすると、 となる。この場合、飽和水蒸気圧Ｐ＋及び飽和水蒸気密
度ρ、は、測定室（１）内の温度下から、記憶装置Ｃ２
１１に記憶されている温度と飽和水蒸気圧及び飽和水蒸
気密度の関係を用いて求めることができる。

さらに、■式の分母の乾燥空気の質４１　Ａｄｒｙ（ｋ
ｇ）は、冷却された空気の質量からそれに含まれる飽和
水蒸気の質量を差引くと求められ、温度下、圧力Ｐでの
空気密度をρ。（ｋｇ／ｙ＋？）とすると、したがって
、絶対湿度Ｈは０〜０式から次式により求められる。

Ｈ＝　（Ｗｃｏｎ　＋　Ｗｖａｐ　）　／　Ａｄｒｙ・
・・・・・■ 例えば、上下のレベルスイッチ（１２１（１３間に蓄え
られる水の量を２ｃｄ、すなわちＷ、　＝　２（ｇ）と
し、【＝　１０　（ｍｉｎ　）で測定を行ない、測定値
が、第１表のようになると、その環境での冷却空気の物
性は第２表のように求められる。

第　　　１　　　表 第　　　２　　　表 第１表及び第２表の値を単位系を換算して■式に代入す
ると、Ｈ＝　４７．７　（ｇ／ｋｇ’　）　　となる。

上記の例は、繊維加工用の乾燥機の排気ダクト中の空気
（乾球温度８０℃、湿球温度４４．５℃）の絶対湿度を
本実施例の絶対湿度計によって測定した場合で、湿り空
気線図より求めた絶対湿度４７、９　（ｇ／ｋｇ’）　
　とほぼ同一の値が得られた。

本実施例においでは、１分ごとに、過去１０分間の測定
値から絶対湿度を算出してデジタル表示し、すなわち、
１分ごとに値が更新されるようになっている。もちろん
、測定時間ｔは任意に設定することができる。

なお、水分量測定装置（９）は上記のような構成には限
られず、凝縮によって得られた水の体積または質量を測
定できるものであればよい。また、測定気体の流量が給
入装置（４）によって正確に一定に保たれるならば流量
計０！Ｊは必ずしも必要ではない。

さらに、本実施例においては測定すべき気体を測定室（
１）に一定流量で給入しながら連続測定するようになっ
ているが、気体を所定量ずつ測定室（１）内に給入し、
密閉した状態で冷却して測定するように構成することも
できる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の絶対湿度計は、測定対象
となる気体を冷却してそれに含まれる水蒸気を凝縮させ
、その凝縮によって得られた水の量を直接測定するとと
もに、冷却によって飽和している水蒸気の量を求めるこ
とによって絶対湿度を求めるものである。したがって、
凝縮によって得られた水の量の直接測定は、湿度を露点
、超音波の伝搬速度、抵抗、誘電率等の変化から求める
間接測定に比較してはるかに精度が良く、また、水蒸気
の量も水蒸気が飽和しているために温度と圧力さえ測定
すれば正確に求まり、このことによって絶対湿度が高精
度で測定される。

また、測定が常に低温で行なわれ、かつ凝縮によって得
られた水分自体を測定するので、高温多湿の気体であっ
ても精度よく測定でき、長期の使用によっても性能が劣
化することもなく、したがって高精度、高耐久性の絶対
湿度計として適用範囲も非常に広い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための図、第２図は本
発明の一実施例を示す図である。 符号の説明

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、測定対象となる気体を測定室（１）内へ導き入れる
   給入装置（４）と、測定室（１）内へ給入された気体中
   の水蒸気を凝縮させる凝縮器（５）と、この凝縮によつ
   て得られた水の量を測定する水分量測定装置（９）と、
   測定室（１）内の温度を測定する温度計（１７）と、測
   定室（１）内の圧力を測定する圧力計（１８）と、温度
   と飽和水蒸気圧の関係等の物性データを記憶させた記憶
   装置（２１）と、前記温度計（１７）及び圧力計（１８
   ）から温度及び圧力を入力し、それらの値及び前記記憶
   装置（２１）に格納された物性データを用いて測定室（
   １）内の飽和水蒸気の量を求め、その量と前記水分量測
   定装置（９）から入力した水分量とを用いて絶対湿度を
   算出する処理装置（２２）とから構成されていることを
   特徴とする絶対湿度計。