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湿度センサの重要性

Justin Walsh
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Justin Walsh

Business Development Engineer

Vaisala

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湿度センサは、環境モニタリング用途で最も一般的に使用される計測機器の1つです。その理由は、湿度は安全で快適、かつエネルギー効率の高い環境を構築しようとするときに、適切な実施が求められる重要な計測項目の1つだからです。たとえば、湿度センサは、HVAC、生物医学、食品加工、製薬、気象、マイクロエレクトロニクス、農業、インフラヘルスモニタリングなどの業界で最も頻繁に使用されています。最新の湿度センサの開発を簡単に見てみましょう。計測機器がいかに重要であるかとその理由、さらにヴァイサラのHUMICAP® ソリューションがどのように役に立つのかに注目します。 

最新の湿度センサ - ヴァイサラによる進化

湿度は、空気中の水蒸気の量と定義されます。最も一般的に使用される用語は「相対湿度」(RH)です。これは、相対湿度の値が温度に関連しているためです。相対湿度計測の歴史を通して、このタスクには多くのアプローチがありました。初期の湿度計は、水蒸気を吸収するさまざまな素材の物理的変化を計測していました。例としては、動物の毛や紙のコイルなどです。しかし、これらの計測方法は不正確であることが判明し、計測範囲が制限され、メンテナンスが必要になりました。 

その後、相対湿度を計算する他の方法が開発されました。スリング乾湿計やチルドミラー湿度計などは、現在でも使用されています。これらの方法では、蒸発と結露を利用して間接的に湿度レベルを計測および計算しますが、必ずしも理想的とは限りません。気象および研究用途で、さらに正確でフルレンジの相対湿度計測に対する需要が高まるにつれ、より正確でメンテナンスの少ないソリューションが必要になりました。  

トランジスタの発明後、最初の電気式湿度センサが開発されました。このセンサは、素材が水蒸気を吸収し、それに応じて抵抗が変化する電気抵抗の計測に基づいていましたが、安定性の低さ、精度の制限、湿度レベルの低下への対応の難しさ(ヒステリシスとも呼ばれる)などの欠点もありました。

これらの欠点に対処し、気象観測技術の信頼性を高めるため、ヴァイサラは、1973年に世界初の高分子薄膜による静電容量式湿度センサを開発しました。

湿度センサの仕組み

最新の静電容量式湿度センサは、空気中の水蒸気と反応する高分子と、高分子の両側に1つずつある2つの電極で構成されています。空気中の湿度が変化すると、高分子が水蒸気を吸収または発散し、センサの静電容量が変化します。静電容量の変化は2つの電極で計測され、計測値を解釈し送信する機器に伝達されます。このタイプのセンサは、長期にわたって確実に動作することが証明されています。

HUMICAP® センサによる湿度のモニタリング

HUMICAPとして知られるヴァイサラの湿度センサは、高い安定性と素早い応答性で、相対湿度範囲全体を計測することができました。この技術により、気象観測気球は急速に変化する大気条件に対応できるようになり、世界の天気に対する洞察が深まり、気象予測を行う能力が向上しました。 

長年にわたり、ヴァイサラ HUMICAP 湿度センサは、工業、ライフサイエンス、およびその他の用途で、さらに多くの利用法が見い出されています。最新の湿度計は、高品質の温度センサと組み合わせて、露点、エンタルピー、絶対湿度、百万分率(ppm)などの湿度に基づく有用な変数を計算できます。

また、ヴァイサラ HUMICAP 湿度センサは、変換器や計測器と組み合わせることで、重要な意思決定を行うために計測データを必要とする人やシステムに計測データを送ることができます。ハンディタイプの湿度計から工業用途のプローブや変換器まで、状態やプロセスを改善するために正確な湿度計測が使用されていない環境はほとんどありません。 

最新の高分子による静電容量式湿度センサは、世界中のモニタリング機器の標準になり、ヴァイサラ HUMICAP センサはこの技術のパフォーマンスに関する基準を打ち立てました。市場では多くの模造品や改造品も見られますが、HUMICAP技術は進化と改善を続けることで、最高品質の計測データを提供します。 
 

さまざまなタイプの湿度計測機器

HUMICAP技術は、さまざまな計測機器に採用されています。その起源は気象観測気球での使用ですが、今日最も一般的なものは、HVAC用途向け屋内センサです。このセンサは、壁、配管、冷蔵庫に取り付けることができます。屋外センサも、気象ステーションや航空機で着氷状態の検出に使用されるため、非常に一般的です。 

特殊センサも進化して、オーブン、環境テストチャンバー、高圧パイプラインなどの非常に厳しい環境下で機能するようになりました。オイル内の溶解水を計測するためにさまざまな湿度センサが採用されており、エネルギーインフラの保護にも役立っています。 

さらに、空気圧用途およびブリージングエア用途の低湿度用露点計測機器の開発も可能になりました。ヴァイサラ DRYCAP®センサは、HUMICAP技術に基づいており、超乾燥用途での計測を実現しています。

結局のところ、湿度が計測されなかったり、考慮されないような領域はほとんどありません。ヴァイサラ HUMICAP 湿度センサ技術は、プロセス改善と情報に基づいた意思決定のために、高品質で信頼性の高い正確な情報を提供しています。

詳細については、ヴァイサラの湿度に関するeガイド(英語のみ)をダウンロードするか、または当社までお問い合わせください

Justin Walsh

Justin Walsh

Business Development Engineer

Vaisala

Justin has been working with electro-chemical and industrial measurement technologies since 2003, ensuring product quality, measurement accuracy and environmental safety. His experience includes application support for leading sensor companies, environmental consulting, emergency planning and response with the US EPA, and a degree in Environmental Engineering.