ミラー式露点計(技術説明)

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ミラー式露点計測定原理

弊社のミラー式(鏡面冷却式)露点計は、実験室での基準機としての役割を含む、高精度を必要とし厳格に管理された測定に使用されます。

鏡面冷却式露点計構造図

鏡面冷却式センサーは、この形式の中心的役割を果たします。精密に研磨されたミラーは、サンプルガス中の露点温度に到達するまで、ペルチェ(ペルティエ)式電熱ヒートポンプにより冷却されます。露点温度に達すると、ミラー表面上に水分の凝結が始まり、ペルティエの冷却が緩和されていきます。その後、ミラー表面は蒸発と凝結が同時に行われる均衡点の温度を維持するようコントロールされます。この状態では、ミラーの温度はサンプルガスの露点温度と一致しており、このミラーの温度をプラチナ抵抗温度計PT100により測定することにより、高精度な露点が測定できます。

前述のように、精密研磨した金属ミラーの温度を強力なペルチェ電子ヒートポンプを使用してコントロールを行いますが、一方、ミラー表面に水分が結露する状態であるかの判断は光学的に行われます。通常ミラー表面に何もない状態の時に光源から放たれる光は受光部へと正反射します。ですがミラー表面に水分が付着した場合には光の屈折率が変化するため受光部への光の正反射量が減少します。このように光学的に検知された水分の付着・結露時のミラーの温度を、ミラー内部にあるPT100温度計で測定を行い、露点として出力を行っているのです。

ミラーを冷却する一方で、ペルチェが熱を帯びますが、この熱を放熱する為に空冷用のファンが標準装備されており、安定した露点計測を可能にします。

SMART ICE

SMART DEW露点計の重要な特徴の一つがSMART-ICE機能です。気体中の水分分子は、温度が露点値よりも低い物質に対し結露し、水が付着します。しかしながら、霜点以下の温度においては気体中の水分分子は、昇華により氷として付着する場合があります。一般的にこの昇華現象は水の霜点である0℃ではなく、-20℃以下で発生する場合が多いものの、時に-40℃でも液体の水がミラーに付着する場合もあれば、氷が付着する場合もあります。問題点は水が付着しているのか、氷が付着しているのかを予測できない点にあります。これまでのミラー式露点計では、露点値0℃~-40℃において、水と氷の判別が付かず、測定誤差が生じていました。

SMART DEW露点計ではこの問題を解決しました。光源からミラーに照射され反射する光を検知すると共に、氷が付着した場合には氷により反射される光をもう一つの検知部で検知する事により、氷が付着しているのか、水なのかをはっきりと判断する事が出来ます。