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静電容量式水分(露点)測定の測定原理

露点計の測定原理とは  -  静電容量式 露点測定

そもそも「露点」とは?

「露点」(ろてん/dewpoint)とは、何でしょうか?
露点は、「湿度」の表し方の一つです。日常生活で触れることのない単語ではないでしょうか?

湿度とは、大気中の水分量(水蒸気量)を表したものです。
「湿度(水分)」は、気象変化、生活環境(空調)、食品といった日常生活範囲だけではなく、鋼鉄や石油化学、電力、紙パルプ、自動車、航空、文化財保護など様々な工業など諸産業にも影響を与えています。
産業に求められる品質が高くなるにつれ、正確な水分管理(測定)や微量水分域での測定が求められるようになりました。

露点とは



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静電容量式水分(露点)測定テクノロジー
静電容量式を使用した水分(露点)測定は、多くのアプリケーションで選ばれています。

何故、静電容量式の露点計は、原理に近い鏡面冷却式や高価な電解(五酸化リン)方式、水晶発振式の水分計より広く選ばれているのでしょうか?

センサーエレメント部に静電容量回路を使用することから静電容量式露点計と呼ばれます。
センサーエレメント部に使用される素材は、金属酸化物(酸化アルミ-Al2O)タイプと高分子膜タイプの2種類が一般的です。
露点測定範囲が -120℃dp~+60℃dp と広く、オンライン型からポータブル型と機種選択の幅が広く、他の測定形式に比べ比較的安価であり、簡単に取り付けることが出来るため、最も多くのアプリケーションで導入されている露点計です。

センサーエレメント部に金属酸化物(酸化アルミ)を使用している製品は、その酸化アルミの特性上から鏡面冷却式や水晶発振式に比べて短期間での校正作業が求められます。
センサーエレメント部に高分子膜を使用している製品は、金属酸化物エレメントタイプに比べ経年変化が穏やかなのが特長ですが、一般的に低露点域といわれる-70℃dp以下での測定には不向きです。

ED TX センサーエレメント画像


静電容量式水分(露点)測定テクノロジー

ミッシェル社の全ての静電容量式シリーズ製品には、先進セラミック水分センサーが使用されています。

静電容量式テクノロジー

原理はセラミック基板上の導電性レイヤーに挟まれるサンドウィッチ構造で、多孔性レイヤーに吸収された水分の検出をします。
この活性レイヤーは1μと超薄膜構造で、被計測ガス中の水分計測を再現性良く、精密に行うために制作された最上部の数 Åの多孔レイヤーをしてガス中の水分が伝達されます。 電導性レイヤーにおける水分の吸着/脱離に素早く反応し回路上のインピーダンス変化より正確な水分濃度を検知します。

簡単にまとめると、酸化アルミ-Al2Oは、水分を選択的に吸着する特性をもっています。その特性を利用して、静電容量式回路で水分が付着することで変化するインピーダンスを読取、値を露点として取得しています。

静電容量式テクノロジー



静電容量式水分(露点)測定テクノロジーの長所と短所
長所 短所
連続測定
簡単な取付け
低コスト
経年変化特性
1年毎の校正が必要
低露点域での安定に時間がかかる

校正周期について
露点計はメンテナンスフリーの測定器ではありません。 測定値に高い信頼性を維持するためには、定期的に校正をすることを推奨します。 基本的には、使用の有無に限らず1年毎の校正を推奨しています。 有毒ガス、特定のガス種、過酷な環境下で使用している場合は、より短い周期での校正をご提案しています。



静電容量式水分(露点)測定テクノロジーの測定原理まとめ

ED Online

  • 多孔質の水分感応部(吸着部)を持つセンサタイプ
  • この感応部は酸化アルミニウム、または他の金属酸化物を使用しているケースが大半(一部高分子膜、樹脂材を使用)
  • ガス中の水分量の変化に伴い、この水分感応部にて水分の吸着または放出(脱離)が起こり平衡に達する時がそのガス中の露点又は水分量(水蒸気分圧に対応)となる
  • 水分の変化は感応部に施された電気回路上の静電容量・電気抵抗値(インピーダンス) 変化として測定される
  • 当該センサの示す静電容量・電気抵抗は水分発生器により規定された基準露点に対して、標準器と比較校正された目盛り付けにより決定される(校正)


ミッシェル・インスツルメンツ社の静電容量式露点計について

ミッシェル社の静電容量式露点計は、微量水分(極低露点)レベルから周囲の空気条件までの範囲で信頼性の高い水分分析をおこなう事ができる、堅牢な工業向けの露点トランスミッターです。 危険区域(可燃性ガスまたは爆発性ガス)アプリケーションおよび一部の腐食性ガスを含むガスでの使用も可能です。
ミッシェル社の静電容量式露点計は、高度な金属酸化物(酸化アルミ)水分センサー技術を使用しています。

静電容量式露点計 Easidewシリーズのポイント
低価格
使いやすさを第一に設計され、操作を可能な限り単純化したミッシェル社のEasidew(イージーデュ)シリーズは、市場でもっとも経済的な水分測定(露点計)の一つです。
ポータブル性
軽量かつ小型なEasidewシリーズは、現場でのスポット検査に使用されるポータブル機器にも使用されています。

適応性
セラミック水分センサーは、非常に丈夫で、急激な圧力変化と高圧(45MPa)環境にも対応します。

汎用性
Easidewシリーズは、設置、導入、操作が簡単で、スポット測定またはオンライン測定に対応した3種類の製品群から測定環境に適した機器を選択します。

温度補正機能
露点受感部直近に温度センサーを設置し、ガス温度変化による露点変動を内部プログラムにより補正します。

安全性
プレミアム・インピーダンス・センサーは、本質安全防爆仕様の機器にも使用されています。


静電容量式 露点計のご紹介

Easidew Online

静電容量式露点トランスミッター
Easidew Transmitter 

設置と保守が簡単なため、幅広い水分量(または露点)測定アプリケーションで使用できます。
測定範囲:-100~+20℃dp
信号出力:4-20mA

Easidew Online

静電容量式オンライン露点計
Easidew Online 

設置と保守が簡単なため、幅広い水分量(または露点)測定アプリケーションで使用できます。
測定範囲:-100~+20℃dp
信号出力:4-20mA,RS232

Easidew Pro IS

本質安全防爆対応 
Easidew Pro IS 

気体や液体プロセスなど多様な用途で正確に露点または水分含有量の測定に最適です。
測定範囲:-100~+20℃dp
信号出力:4-20mA

Easidew Pro XP

国内耐圧防爆対応
Easidew Pro XP 

気体や液体プロセスなど多様な用途で正確に露点または水分含有量を測定の測定に最適です。
測定範囲:-100~+20℃dp
信号出力:4-20mA

Easidew Online

静電容量式 ポータブル露点計
Easidew Portable 

現場でのメンテナンス、スポットチェックやオンライン測定に最適なポータブル型の露点計です。
測定範囲:-100~+20℃dp
信号出力:4-20mA

MDM300

アドバンスト・ポータブル露点計
MDM300 

ポータブル露点計で作業現場における水分含有量を高速に、精度、再現性良く計測できます。
測定範囲:-80~+20℃dp

Pura Transmitter

超微量水分トランスミッター
Pura Transmitter 

超高純度ガスの微量水分測定向けに設計された耐久性に優れた微量水分トランスミッターです。
測定範囲:-120~-40℃dp
信号出力:4-20mA

SF82 Transmitter

静電容量式オンライン露点計
SF82 Transmitter 

高分子膜水分センサー技術を使用した応答速度、信頼性に優れた高露点トランスミッターです。
測定範囲:-60~+60℃dp
信号出力:4-20mA