もいすちゅ〜の水分講座

露点とは?

ある気体の温度が変化した場合に、
結露を起こす温度のことです。
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例えば、お客様の目の前の空気を冷やした時、10℃で結露が起きたとします。その場合、「露点温度10℃の空気」という言い方をします。

写真の様な場合、10℃以下のビールをグラスに注いだため、グラス表面が10℃以下に冷やされ、結露がおきるわけです。
空調や、気象観測の分野ではこの程度ですが、工業や半導体等の分野では「露点温度-80℃の窒素、もしくはエアー」等の場合もあります。その場合、-80℃まで温度を下げた場合に結露が起きる、そのぐらい水分量の少ない窒素、もしくはエアーである、ということになります。
また、逆に水分が多い場合、「露点温度+90℃」といった場合もあり、燃料電池や、環境試験、恒温槽等で用いられます。
同じ気体中の水分量を表す単位としては相対湿度(天気予報などで用いられる単位です)を目にすることが多いと思いますが、「相対」と言うだけあって、温度に影響を受ける、「割合」を表す単位です。対して露点は温度に影響を受けない、「絶対水分量」を表す単位です。

露点測定のためには、最適な機器、サンプリングが必要です。どんな気体を測りたいのか、不純物の有無、露点の範囲、必要な精度等を御伺いしたうえで、静電容量式露点計や、鏡面冷却式露点計、五酸化リン式露点計等最適なご提案をさせていただきます。

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代表的な露点計の原理

静電容量式露点計

多孔質な絶縁体部分に水分分子が入ることにより上部の多孔質な導電層と下部の導電層との間の電気容量が変化します。この電気容量(静電容量)を水分量として検出を行いセンサー内部でのデジタル処理を通してリニアな出力として出しています。
センサーのセラミック絶縁層は0.5ミクロン以下、上部の多孔質な導電層は0.1ミクロンの薄さであり、水蒸気量の僅かな変化に対してもすばやい応答を行います。この様な薄さでありながら、センサーは強靭であり耐久性に優れております。
最下層であるセラミック基部に上部層はスパッタリング処理されますので、各層の均一性を維持できるため、安定的な測定をお約束します。

イメージ:静電容量式露点計
鏡面冷却式(ミラー式)露点計

ミラー式の測定原理は次のようなものです。
まずペルチェ素子によって正確に温度制御され た鏡面に光を照射し、その反射光の強さを受光部にて測定します。鏡面は清浄で結露がなければ、光を最大限に反射します。この鏡面に結露が生じると光は分散されるので、反射光は 減少します。
ペルチェ素子が更に鏡面温度を冷却すると、結露する量は増えていき反射光も 減少していきますが、ある温度に達すると周囲のガス内に含まれる水分量と平衡に達して、 結露の量が変化しなくなります。
この状態での鏡面温度を計測することで、露点・SF6 純度を測定することができます。鏡面が水の状態で結露している時は露点、氷の状態で結露している時は霜点になります。

イメージ:鏡面冷却式(ミラー式)露点計
五酸化リン式露点計

TMAシリーズ水分分析計は、五酸化リン式(電解式)水分分析の原理を利用しております。

  1. (1)リン酸は電気分解によって、
    五酸化リン・水素および酸素を発生する。
    2P2O5→6H2O+4H3PO4
  2. (2)五酸化リンは水を吸収する。
    4H3PO4→2P2O5+6H2+3O2

センサーはガラスでできており、その周囲に白金電極(オプションでロジウム)がらせん状に巻かれています。電極の間に塗布された酸素を発生します。
生成した五酸化リンが吸収する水の量と、生成した水素と酸素の量はつりあうため、ファラデーの法則(電気分解された物質の量は、流れた電気量に比例する)を基に、水分量を計測します。

イメージ:五酸化リン式露点計

設置方法

  • サンプルガスに流れがある場合(正圧時)

    露点計の保護および正確な測定のために、フィルター及び流量調整機能を備えたサンプリングラインを準備します。露点温度が室温より高くなる可能性がある場合、配管ラインの保温・温調、及びセンサー測定後の流量計の前にドレインタンク等を設置する必要があります。

    イメージ:サンプリング例(露天室温以下)
  • サンプルガスに流れがある場合(正圧時)

    露点計の保護および正確な測定のために、フィルター及び流量調整機能を備えたサンプリングラインを準備します。露点温度が室温より高くなる可能性がある場合、配管ラインの保温・温調、及びセンサー測定後の流量計の前にドレインタンク等を設置する必要があります。

    イメージ:サンプリング例(露天室温以下)
  • サンプルガスに流れがある場合(正圧時)

    露点計の保護および正確な測定のために、フィルター及び流量調整機能を備えたサンプリングラインを準備します。露点温度が室温より高くなる可能性がある場合、配管ラインの保温・温調、及びセンサー測定後の流量計の前にドレインタンク等を設置する必要があります。

    イメージ:サンプリング例(露天室温以下)
  • サンプルガスに流れがある場合(正圧時)

    露点計の保護および正確な測定のために、フィルター及び流量調整機能を備えたサンプリングラインを準備します。露点温度が室温より高くなる可能性がある場合、配管ラインの保温・温調、及びセンサー測定後の流量計の前にドレインタンク等を設置する必要があります。

    イメージ:サンプリング例(露天室温以下)
  • サンプルガスに流れがある場合(正圧時)

    露点計の保護および正確な測定のために、フィルター及び流量調整機能を備えたサンプリングラインを準備します。露点温度が室温より高くなる可能性がある場合、配管ラインの保温・温調、及びセンサー測定後の流量計の前にドレインタンク等を設置する必要があります。

    イメージ:サンプリング例(露天室温以下)
スタータキット

弊社では、露点の確実な測定を行っていただくためにスターターキットを準備しています。フィルターやニードルバルブ、流量計などがセットになっており、低価格かつ確実な測定に最適です。

イメージ:スタータキット

よくあるご質問

ゴミ、粉塵が多い環境で
露点・水分測定は可能ですか?
粉塵が多い環境下では、測定ライン中にフィルターを設置し露点計を保護することを推奨しております。水分検知部が汚れる事は露点計の劣化につながり、数値の誤差や故障の原因になります。弊社では0.01ミクロンから捕集できるフィルターを用意しておりますので、露点計と組み合わせてご提案させていただきます。
化学物質存在下、腐食性のガスの
露点・水分測定できますか?
弊社の露点計はさまざまな分野で採用されており、化学物質の種類に応じて、最適機種をご紹介させていただいております。
高湿度・化学汚染環境下での測定に適した露点計や、腐食性ガス中の水分計測に適した露点計をご用意しております。 詳細はお問合せください。
露点測定時の
サンプリング配管について
低露点を測定する場合はテフロンチューブまたはSUS配管を推奨します。
高露点の場合は、結露が露点測定に影響しますので、結露しないよう配管をヒーティングするなど温度調整が必要です。
シリコンや塩ビ製のチューブは水分を吸着・透過させてしまうので、推奨しておりません。
測定環境の圧力で
露点は変化しますか?
ドライヤー等の仕様書を見ると、「圧力下露点」「大気圧露点」という表記が見られます。文字通り前者は圧力のある配管に露点計を設置し、後者は圧力を落とした後、露点計を設置し計測を行います。
圧力を落とすと露点はマイナス方向に変化し、圧力を上げるとプラス方向に変化します。圧力露点を知りたい場合には直接露点計を挿入することもありますが、大気圧に落としたうえで圧力計の数値から容易に換算が可能です。
昼と夜、または夏と冬で
測定値が変化するのですが?
露点計も温度影響を受け、指示値が変化しますが、それよりも影響が大きい事が多いのが、設備内部、内面に付着したの水分の吸脱着によるものです。
意外に設備の内面には多くの水分が付着しており、その水分が温度変化により吸脱着するため測定ガスの露点に影響を与えるのです。単に配管の漏れなどが原因の場合、侵入する水分の濃度(例えば大気の湿度)が天候により違うため露点計の計測値に差が出ます。
露点計を直接配管に
接続できますか?
露点計を直接配管に接続していただくことも可能です。
圧縮空気を測定する場合はラインを分岐していただき、弊社で推奨しているスタータキットなどを取り付けていただければ取り外し・メンテナンスが容易に行えます。
イメージ:もいすちゅ~
テクネ計測イメージキャラクター もいすちゅ~の由来

もいすちゅーは2016年10月、株式会社テクネ計測のイメージキャラクターとして適切な水分計測をサポートするために誕生しました。
とっても視力が良くて、小さな体で水分をちゅーっと見つめています。でもじっとしていることが好きなのでさわってもあまり動きません。
これからもお客様の水分計測をサポートしていきます。