温湿度変換器 – 室内環境から工業プロセスまで対応

高湿度領域での湿度測定は、最も困難な測定タスクのひとつです。特別なソリューションを適用しなければ、不安定な測定値、信号応答の遅れ、時にはセンサの腐食さえも珍しくありません。

結露の可能性がある高湿度プロセス向けに、テストーは特殊な加熱式温湿度プローブtesto 6614を開発しました。testo 6614は、湿度センサの裏面を加熱することで、フィルタ内部にプロセス条件より5ケルビン高いミクロ領域を作り出しています。ミクロ領域の相対湿度はプロセスの湿度より著しく低いため、センサの応答速度が大幅に改善され、結露や腐食の可能性も減少します。

加熱式湿度センサとあわせて、testo 6614には温度プローブも追加されています。このプローブは実際のプロセス温度を測定し、これを基に正しいプロセス湿度が変換器のマイクロプロセッサーで計算され、表示されます。

低湿度域の湿度測定も非常に困難な測定タスクです。ここで「通常の」低湿度用プローブを使用すると、測定が難しい低湿度領域では、測定値が急勾配となります。

テストーはこうした測定の不確実性を修正する自動調整機能を内蔵したtesto 6615を開発しました。これにより、-60 ℃tdまでの極めて精度の高い湿度測定を行うことができます。

testo 6615プローブの湿度センサ背面に密着して取り付けられている温度センサは、 自動調整用のヒーターの役目も兼ねています。プローブは、自動調整時、非加熱状態と加熱状態で温度と湿度を測定します。その2組の測定値から偏差を求めて、 プローブ内の偏差を周期的に自動で修正します。

腐食性の強い媒体が存在する環境での湿度測定は、センサの耐用年数が短いことがよくあります。テストーは、この問題に対する信頼性の高いソリューションとして、自己診断機能と早期警告機能を搭載したtesto 6617を開発しました。

例えば、物理的な損傷、腐食性ガスによる損傷、溶剤によるポリマー層の剥離や露出など、自己診断機能により限度値到達が検出されると、「センサ損傷事前警告」が出ます。これにより、測定が誤作動したり中断したりする前に、測定プローブを交換することができ、システムの最適な稼働率が保証されます。

テストーの湿度センサは、20年以上前から使用され、継続的に改良されてきました。中でも当初から、測定の精度と長期安定性という2つの精度パラメータに焦点が当てられてきました。2つのコンデンサ電極の間で、感湿性ポリマーが誘電層として機能しています。

湿度センサの特長は、それぞれの層が完璧に設計されていることです。特に上部電極は、ポリマー誘電層に導かれる水蒸気を完全に透過させますが、同時にセンサを保護するために、凝縮水や油、汚れを通さず、滑らかで撥水性がなければなりません。このような、一見すると矛盾するような2つのタスクを担っているのです。

長年の研究開発の結果、テストーの湿度センサではこれらの要素を最適に組み合わせて搭載しました。この構造設計とテストーの製造、校正における高い安定性により、Testo温湿度変換器の測定の精度は±2 %RH（オプションで±1 %RH）まで保証することが可能になりました。

さらに、湿度センサは長期安定性に優れています。これは、テストーの複数の湿度センサを国際的な校正機関（PTB：ドイツ国立理工学研究所、NIST：米国国立標準技術研究所など）が試験したテストでも実証されており、再校正がなくとも、±1 %RHの制限を超えることはありませんでした。

湿度測定の精度が高ければ高いほど、空調システムの運転コストを低減することができます。国際規格（ASHRAE Fundamentals、DIN 1946など）によると、空調システムは30～65 %RHの空気湿度レベルを保つことが要求されています。これより湿度が高い場合は除湿することで、低い場合は加湿することで目標範囲に収める必要があります。

湿度測定に±2 %RH（長期ドリフトを含む測定の精度）の湿度変換器を使用した場合、一般的な±6 %RH（長期ドリフトを含む測定の精度）の湿度変換器を使用した場合と比較して、運用コストが明らかに低くなることが分かっています。

この運用コスト低減の効果は、クリーンルームなど達成すべき%RHの目標範囲がより狭く定義されている用途で、より顕著に表れます。