露点計の原理

1. コールドミラー露点計

水分含有量の異なるガスは、異なる温度で表面に現れます。光電検出技術は、露層を検知し、露が露出した際の温度を測定することで、露点を直接表示します。ミラー冷却方式には、半導体冷却、液体窒素冷却、高圧空気冷却などがあります。コールドミラー式露点湿度計は、直接測定方式を採用しています。露点検出精度、ミラー冷却の高効率化、そして露点温度の正確な測定を保証することを前提として、標準的な露点湿度計として使用できます。

2. 電気センサー露点計

親水性材料または疎水性材料を媒体として静電容量または抵抗を形成し、含水ガスを通過させた後、含水ガスの誘電率または導電率がそれに応じて変化し、その時の静電容量値または抵抗値を測定することから、その時のガスの水分含有量を知ることができます。このような露点単位系に基づいて設計されたセンサーは、電気センサー式露点計を構成します。

3.電気式露点計

絶対水分含有量単位システムに基づく電気化学的微量水分計は、五酸化リンなどの物質を吸着した後に極性分子に分解し、電極に電荷が蓄積される特性を利用して設計されました。現在、世界最高精度は±1.0℃（露点温度）に達し、一般精度は±3℃に達します。この方法は高純度ガスを必要とし、腐食性ガスの測定も可能です。ドイツで1社が既にこの方法を採用していますが、国内での適用は限られています。

4.水晶振動式露点計

水晶振動子の湿潤後の振動周波数を変更することで、振動式露点計を設計できます。これは比較的新しい技術であり、まだ未成熟な段階にあります。海外にも類似製品がありますが、精度が低く、コストが高いという欠点があります。例えば、長愛株式会社のCI-PC36、GEN-25などが挙げられます。

5.赤外線露点

赤外線露点計は、ガス中の水分が赤外線スペクトルに吸収される仕組みで設計されています。現状では、赤外線検出器のピーク検出率が微小水分吸収レベルに達しないこと、またガス中の他の成分が赤外線スペクトルの吸収に干渉することなどから、低露点の測定は困難です。しかしながら、これは環境ガス中の水分含有量を非接触でオンラインモニタリングする上で非常に重要な新しい技術です。

6. 半導体センサー露点計

各水分子は固有の振動周波数を持ち、半導体格子の空隙に入ると、電荷励起を受けた格子と共鳴を起こします。この共鳴周波数は水のモル数に比例します。水分子の共鳴により、半導体接合部から自由電子が放出され、格子の導電性が向上し、インピーダンスが低下します。この特性を利用して設計された半導体露点計は、-100℃露点における水分含有量を測定することができます。

技術進歩の総合評価

現代の科学技術の発展に伴い、光電技術、新素材技術、赤外線技術、マイクロ波技術、マイクロエレクトロニクス技術、光ファイバー技術、音波技術、さらにはナノテクノロジーがガス中の水分測定に応用され、古くからある水分測定の分野に新たな息吹をもたらしました。

ガス中の微量水分の測定は困難な技術です。現在に至るまで、様々な作業条件下での微量水分測定の問題を解決できる、成熟した完璧な技術的手段は世界に存在しません。現代技術の応用後も、特定の環境下において、特定の技術的手段を用いることで、ある程度（範囲や精度を含む）の微量水分測定の問題を解決できるとしか言えません。そのため、微量水分測定技術の発展展望は非常に広く、専門技術者には依然として長い道のりが残されています。