テストチャンバーおよびインキュベーターにおける湿度計測 よく

/アプリケーション・ノート
チャンバー
テストチャンバーおよびインキュベーターにおける湿度計測
よくある質問
テストチャンバーで高分子薄膜タイプ
の湿度センサを使用するメリットは
何ですか?
高分子薄膜センサを使用する最大のメリットは、
メンテナンスが容易で、幅広い温度範囲で動作
できることです。
の飽和水蒸気圧Pwsは、よく知られています。
水蒸気圧Pwは温度に依存せず、Pwがわかれ
ば、臨界温度までの温度範囲では、相対湿度
は求められます。
水の沸点を超える温度において、水蒸気圧が全
圧より高いということはありえないため、実際の
Vaisala HUMIC AP ®高分子センサは、-70~
相対湿度(%RH)の値には限界があります。つま
+180℃(-94~356°F)のテストチャンバーで使
り、水の沸点を超過する時の加圧されていない
用可能です。計測は、水の氷点や沸点に制限さ
状態における最大相対湿度は、グラフの通り、常
れません。
に100%RHを下回るということになります。
Vaisala HUMICAP®高分子薄膜センサの長期安定
例えば、摂氏120℃(華氏248 °F)における最大相
性は非常に優れており、推奨校正期間は年に1回
対湿度は51%RHです。これは、飽和水蒸気圧Pws
です。通常のセンサ寿命は10年以上です。他のセ
がおよそ1.987bar(28.8psia)であることから計算
ンサ技術と異なり、このセンサはガーゼ、給水シス
テム、水タンクはもちろんのこと、これらの構成材
に関連するメンテナンスも必要としません。
水の沸点を超過した場合、湿度はどの
ように計測されるのですか?
されます。1.01325bar(14.696psia)の標準大気圧
における最高Pwは、同じく1.01325barとなります。
これは、51% RHとなります。
加圧されていない状態では、露点温度など、その
他の湿度パラメータにも限界があります。最大露
テストチャンバーの内部には、どのよ
うに湿度センサを設置すればよいで
しょうか?
プローブ全体の温度がテストチャンバー内の空気
温度と平衡状態になるよう、プローブケーブルの
一部がチャンバー内に入るように湿度プローブを
チャンバー内に取り付けてください(写真)。プ
ローブをチャンバー内の壁面に取り付けた時に
プローブ先端部と末端部との間に温度差がある
と、それがセンサと実際の空気との温度差を引
き起こす恐れがあります。これが、不正確なRH
計測はもちろんのこと、結露のリスクさえ引き
起こします。例えば、40℃/95%RHのテストチャ
ンバーでは、プローブ温度が1℃低下するだけで
プローブに結露が生じます。テストチャンバー外
部の部屋からの熱伝導に起因するこのような温
度の効果は、容易に起こります。
点は沸点と同じですので、常に100℃(212 °F)
Vaisala HUMICAP® 高分子薄膜タイプ湿度センサ
となります。
は、水の沸点を超過する温度でもそれ以下の温度
Vaisala HUMICAP®センサは、温度180℃(356 °F)
と同様に存在する水蒸気に応答します。しかし、
を上限とする未加圧および加圧条件の両方におい
水の沸点を超える温度における相対湿度の最大
て湿度計測ができることが検証されています。
値には物理的限界があります。
ヴァイサラ湿度計算ソフトは、さまざまな条件に
相対湿度(RH)の定義は、
おけるすべての湿度パラメータを計算できる、使
RH=Pw/Pws*100%
いやすいソフトです。
となり、Pwは水蒸気圧、Pwsは飽和水蒸気圧を
www.vaisala.co.jp/humiditycalculator
意味します。臨界温度373.98°C/705.16°Fまで
高温における最大湿度 標準大気圧下における
推薦する
設置方法
推薦しない
設置方法
1.テスト室 2.温度プロープ 3.モジュール電子機器
写真:湿度プローブ用プローブクランプで、テストチャンバー
内への設置が容易かつ確実になります。
温度
(%RH)
プローブを設置する際は、湿度の現場校正を考
慮しなければなりません。 ヴァイサラ湿度校正
器HMK15などの飽和塩を用いた校正器を使用
する場合は、校正器にプローブが挿入できるよう
に、チャンバー内部に十分な長さのプローブケー
温度(°
C)
ブルが必要です。
密閉式チャンバーへのケーブルフィー
ドスルー送りはどうなりますか?
テストチャンバー内のセンサ精度を維
持するにはどうすればよいでしょう?
のですが、テスト環境にパーティクルまたは水溶
ヴァイサラのテストチャンバー内計測用湿度プ
テストチャンバーでは、さまざまな素材がテスト
ります。設計とプローブ設置を慎重に行うことに
ローブは、非常に気密性の高く作られています。
および熟成されます。素材の中には、湿度センサ
より、結露を回避するのが最善なのです。最も要
プローブケーブルフィードスルー周辺のシール
の精度に影響を及ぼす恐れのある化学物質を放
求の厳しい高性能チャンバーでは、結露防止に加
も、気密性が高くなければなりません。ヴァイ
出するものがあります。ヴァイサラは、一般的な
温プローブを使用できます。
サラは、この目的にさまざまな付属品を提供し
HUMICAP®の性能では不十分な条件向けに、周
ています。シリコン素材の使用は一つの選択肢
期的に湿度センサを加熱して化学汚染を除去す
ですが、この素材を使用すると取り外しや再設
る、センサパージ機能つきの機器をご用意してい
2線式接続と3線式接続の違いは何
ですか?
置が難しくなるだけでなく、素材が硬化する間に
ます。センサパージ搭載の機器では、不適当なシー
計測機器には、2線式と3線式の両方が使用され
ガスとなって放出される化学物質が原因で計測
リング材またはその他の素材のガス放出を原因と
ています。2線式による設置方法は、供給電源や
ドリフトを引き起こす場合もあります。
するドリフトは、ほとんど問題になりません。
出力信号をすべて2本の線だけで接続する方法で
センサパージが搭載されていない機器は、チャン
シーリング材は湿度センサに影響し
ませんか?
す。これは、
「ループパワー」接続としても知られて
バーを一時間160℃に手動加熱すれば回復でき
います。 線内の電流(4..20 mA)は、ダイレクトに
ます。センサから典型的な汚染のほとんどは、通
湿度値を示します。2線式接続は設置方法が単純
密封時にチャンバー壁やケーブルフィードスルーに
常これで十分除去できます。
で、かつ電気的干渉への耐性があります。
使用されるシール材の中には、湿度ドリフト、応答
性の素材があると、ドリフトが増加する恐れがあ
3線式による設置方法の場合、供給電源は出力
こすものがあります。これが発生しやすいのは、シ
結露は湿度センサにどんな影響を及
ぼすのですか?
ーリング材が硬化する間に化学物質が蒸発する場
湿度センサで水が結露すると出力が100%まで
プを提供します。また、3線式機器では、カレント
合です。例えば、一般家庭用品質のシリコンシーラ
進むのが普通で、液体の水がセンサからすべて
ループ特有の電流制限のためループパワー式機
ントは、硬化中に酢酸またはメタノールを放出し
蒸発するまでその付近を出力しつづけます。度重
器では利用できない付加的な機能(センサパー
ますので避けなければなりません。幸い、この効
なる結露による長期ドリフトは取るに足らないも
ジやプローブ加熱など)も利用可能です。
時間の増加、湿度変換器のヒステリシスを引き起
信号から分離されます。この接続タイプは、電圧
出力または0-20mA出力で、より幅広い信号タイ
果は一時的なもので、これらのガスの放出が終わ
れば、徐々に消滅します。元のセンサ特性への復
元が速いのは、高温下です。
湿度変換器は、これらの素材が硬化した後で設
置することをお奨めします。もしそれが現実的で
なければ、出荷時にヴァイサラの湿度プローブに
装着されている黄色の保護キャップを、シーリン
グ材が硬化する間のセンサの保護に使用しても
よいでしょう。
著しい乾燥条件で使用されるチャンバー内では、
湿気を吸収し、水分のバッファーとして機能する
制御機器エレクトロニクス(2.)からの湿度モジュール(1.)への2線式接続(A)および3線式接続(B)
シーリング材もあることに注意しましょう。 こ
れらの素材は、比較的少量でもチャンバーの乾
燥を遅らせる恐れがあります。
詳細は以下よりお問い合わせください。
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[email protected]
Ref.B210927JA-A ©Vaisala2010
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