(57)【要約】【課題】容易にドリフト量を計測可能な湿度検出装置を提供する。【解決手段】湿度検出素子１と、温度検出素子２と、湿度検出素子１が検出した相対湿度、及び温度検出素子２が検出した温度に基づき、絶対湿度の計測値を算出する絶対湿度算出部３０１と、湿度検出素子１が加熱される前の絶対湿度の計測値と、湿度検出素子１が加熱された後の絶対湿度の計測値の差をドリフト量として算出するドリフト量算出部３０２と、を備える、湿度検出装置。【選択図】図１
2015219067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿度検出素子と、
温度検出素子と、
前記湿度検出素子が検出した相対湿度、及び前記温度検出素子が検出した温度に基づき、絶対湿度の計測値を算出する絶対湿度算出部と、
前記湿度検出素子が加熱される前の絶対湿度の計測値と、前記湿度検出素子が加熱された後の絶対湿度の計測値の差をドリフト量として算出するドリフト量算出部と、
を備える、湿度検出装置。
【請求項２】
前記ドリフト量が所定の値を上回った場合、警報を発する警報発信部を更に備える、請求項１に記載の湿度検出装置。
【請求項３】
前記温度検出素子が電気抵抗体を備える、請求項１又は２に記載の湿度検出装置。
【請求項４】
前記電気抵抗体が白金抵抗体である、請求項３に記載の湿度検出装置。
【請求項５】
前記電気抵抗体が前記湿度検出素子を加熱する、請求項３又は４に記載の湿度検出装置。
【請求項６】
前記湿度センサ上に前記温度検出素子が配置されている、請求項３ないし５のいずれか１項に記載の湿度検出装置。
【請求項７】
前記湿度検出素子を加熱する加熱器を更に備える、請求項１又は２に記載の湿度検出装置。
【請求項８】
前記湿度検出素子が、容量式湿度検出素子である、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の湿度検出装置。
【請求項９】
前記湿度検出素子が結露を検出したときに前記温度検出素子が検出した温度を露点として特定する露点特定部を更に備える、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の湿度検出装置。
【請求項１０】
前記湿度検出素子を冷却する冷却器を更に備える、請求項９に記載の湿度検出装置。
【請求項１１】
湿度検出素子が検出した相対湿度、及び温度検出素子が検出した温度に基づき、前記湿度検出素子が加熱される前の絶対湿度の計測値を算出することと、
前記湿度検出素子を加熱することと、
加熱された後の前記湿度検出素子が検出した相対湿度、及び前記温度検出素子が検出した温度に基づき、前記湿度検出素子が加熱された後の絶対湿度の計測値を算出することと、
前記湿度検出素子が加熱される前の絶対湿度の計測値と、前記湿度検出素子が加熱された後の絶対湿度の計測値の差をドリフト量として算出することと、
を含む、湿度検出素子の検査方法。
【請求項１２】
前記湿度検出素子が検出した相対湿度、及び前記温度検出素子が検出した温度に基づき、前記湿度検出素子が加熱される前の絶対湿度の計測値を算出することの前に、前記湿度検出素子の雰囲気の絶対湿度を一定にすることを更に含む、請求項１１に記載の湿度検出素子の検査方法。
【請求項１３】
前記湿度検出素子が配置されている室内にヒト及び／又は動物がいないことを確認することを更に含む、請求項１２に記載の湿度検出素子の検査方法。
【請求項１４】
前記湿度検出素子が配置されている室内にヒト及び／又は動物がいない時間であることを確認することを更に含む、請求項１２に記載の湿度検出素子の検査方法。
【請求項１５】
前記ドリフト量が所定の値を上回った場合、警報を発することを更に含む、請求項１１ないし１４のいずれか１項に記載の湿度検出素子の検査方法。
【請求項１６】
前記温度検出素子が電気抵抗体を備える、請求項１１ないし１５のいずれか１項に記載の湿度検出素子の検査方法。
【請求項１７】
前記電気抵抗体が白金抵抗体である、請求項１６に記載の湿度検出素子の検査方法。
【請求項１８】
前記電気抵抗体が前記湿度検出素子を加熱する、請求項１６又は１７に記載の湿度検出素子の検査方法。
【請求項１９】
前記湿度センサ上に前記温度検出素子が配置されている、請求項１６ないし１８のいずれか１項に記載の湿度検出素子の検査方法。
【請求項２０】
加熱器が前記湿度検出素子を加熱する、請求項１１ないし１５のいずれか１項に記載の湿度検出素子の検査方法。
【請求項２１】
前記湿度検出素子が、高分子容量式湿度検出素子である、請求項１１ないし２０のいずれか１項に記載の湿度検出素子の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は環境評価技術に関し、湿度検出装置、及び湿度検出素子の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
湿度を計測するための湿度センサに有機溶剤等の化学物質が滞留したり、潮解性物質が付着したりすると、湿度センサが計測する湿度の値が、本来の値よりも高めにドリフトすることがある。これに対し、湿度センサを加熱することにより、ドリフトを抑制することが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。具体的には、湿度センサを加熱することにより、湿度センサに滞留している有機溶剤等の化学物質を気化させて除去することができる。また、湿度センサに付着している潮解性物質が吸収している水分も気化させて除去することができる。
【０００３】
しかし、潮解性物質は加熱しても気化し難いため、除去することができない。そのため、湿度センサを加熱した後、一時的にはドリフトが回復されるが、時間の経過と共に潮解性物質が水分を吸収していくと、再びドリフトが大きくなっていく。また、湿度センサに付着する潮解性物質の量も時間の経過と共に増えていく傾向にあり、これによってもドリフト量が大きくなっていく。ドリフト量が許容範囲を超えた湿度センサは、使用することができない。そのため、湿度センサのドリフト量を定期的に検査し、ドリフト量が許容範囲を超えた場合は、湿度センサを交換する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８３２６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９８１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、容易にドリフト量を計測可能な湿度検出装置、及び湿度検出素子の検査方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様によれば、（ａ）湿度検出素子と、（ｂ）温度検出素子と、（ｃ）湿度検出素子が検出した相対湿度、及び温度検出素子が検出した温度に基づき、絶対湿度の計測値を算出する絶対湿度算出部と、（ｄ）湿度検出素子が加熱される前の絶対湿度の計測値と、湿度検出素子が加熱された後の絶対湿度の計測値の差をドリフト量として算出するドリフト量算出部と、を備える、湿度検出装置が提供される。
【０００７】
また、本発明の態様によれば、（ａ）湿度検出素子が検出した相対湿度、及び温度検出素子が検出した温度に基づき、湿度検出素子が加熱される前の絶対湿度の計測値を算出することと、（ｂ）湿度検出素子を加熱することと、（ｃ）加熱された後の湿度検出素子が検出した相対湿度、及び温度検出素子が検出した温度に基づき、湿度検出素子が加熱された後の絶対湿度の計測値を算出することと、（ｄ）湿度検出素子が加熱される前の絶対湿度の計測値と、湿度検出素子が加熱された後の絶対湿度の計測値の差をドリフト量として算出することと、を含む、湿度検出素子の検査方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、容易にドリフト量を計測可能な湿度検出装置、及び湿度検出素子の検査方法を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る湿度検出装置の模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る湿度検出素子の検査方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る絶対湿度の時間変化の例を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る湿度検出装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１１】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る湿度検出装置は、図１に示すように、湿度検出素子１と、温度検出素子２と、湿度検出素子１及び温度検出素子２に接続された中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００と、を備える。ＣＰＵ３００は、湿度検出素子１が検出した相対湿度、及び温度検出素子２が検出した温度に基づき、絶対湿度の計測値を算出する絶対湿度算出部３０１と、湿度検出素子１が加熱される前の絶対湿度の計測値と、湿度検出素子１が加熱された後の絶対湿度の計測値の差をドリフト量として算出するドリフト量算出部３０２と、を備える。
【００１２】
湿度検出素子１は、例えば、上部電極と、下部電極と、上部電極及び下部電極の間に挟まれた感湿膜と、を備える容量式湿度検出素子である。感湿層は、例えば、高分子化合物、セラミック、又は酸化アルミニウム等からなるが、これらに限定されない。高分子化合物としては、セルロース・アセテート等のセルロース・エステル化合物、ポリビニル・アルコール、ポリアクリル・アミド、及びポリビニル・ピロリドン等が使用可能である。感湿層は、雰囲気の湿度が高くなると、雰囲気の水分を吸収し、雰囲気の湿度が低くなると、吸収した水分を外部に放出する傾向がある。また、感湿層が含有する水分量の変化に応じて、上部電極と下部電極との間の静電容量が変化する。したがって、湿度検出素子１の静電容量は、雰囲気の湿度に依存する。そのため、湿度検出素子１の静電容量に基づいて、雰囲気の湿度を検出することが可能である。湿度検出素子１は、湿度に応じた静電容量値を湿度検出信号として出力する。
【００１３】
湿度検出素子１には、湿度信号変換回路２０１が接続されている。湿度信号変換回路２０１は、湿度検出素子１が出力した湿度検出信号を電圧信号に変換し、電圧信号を出力する。
【００１４】
温度検出素子２は、例えば、湿度検出素子１上に、接着剤等を介して配置されている。温度検出素子２は、例えば、白金、タングステン、又は白金イリジウム等の抵抗温度係数の大きな金属からなる測温電気抵抗体を備える。電気抵抗体は、雰囲気の温度が高くなると電気抵抗が高くなり、雰囲気温度が低くなると電気抵抗が低くなる傾向がある。したがって、温度検出素子２の電気抵抗は、雰囲気の温度に依存する。そのため、温度検出素子２の電気抵抗に基づいて、雰囲気の温度を検出することが可能である。温度検出素子２は、温度に応じた電気抵抗値を温度検出信号として出力する。
【００１５】
温度検出素子２は、湿度検出素子１を加熱する加熱器としても機能する。温度検出時よりも強い電流を温度検出素子２に供給して駆動することにより、温度検出素子２が発熱する。
【００１６】
温度検出素子２には、温度信号変換回路２０２が接続されている。温度信号変換回路２０２は、温度検出素子２が出力した温度検出信号を電圧信号に変換し、電圧信号を出力する。また、温度検出素子２には、駆動回路２０３が接続されている。駆動回路２０３は、温度検出素子２に電流を供給する。ＣＰＵ３００は、駆動回路２０３を制御して、温度検出素子２を加熱する駆動制御部３０６をさらに含む。
【００１７】
湿度信号変換回路２０１及び温度信号変換回路２０２にはＡ／Ｄ変換器２０４が接続されている。Ａ／Ｄ変換器２０４は、湿度信号変換回路２０１が出力した電圧信号をデジタル信号に変換し、湿度検出素子１の静電容量値として出力する。また、Ａ／Ｄ変換器２０４は、温度信号変換回路２０２が出力した電圧信号をデジタル信号に変換し、温度検出素子２の電気抵抗値として出力する。
【００１８】
ＣＰＵ３００の絶対湿度算出部３０１は、Ａ／Ｄ変換器２０４が出力した湿度検出素子１の静電容量値に基づき、雰囲気の相対湿度の計測値を算出する。また、絶対湿度算出部３０１は、Ａ／Ｄ変換器２０４が出力した温度検出素子２の電気抵抗値に基づき、雰囲気の温度の計測値を算出する。さらに絶対湿度算出部３０１は、算出した雰囲気の相対湿度の計測値と、雰囲気の温度の計測値と、に基づいて、雰囲気の絶対湿度の計測値を算出する。例えば、絶対湿度算出部３０１は、算出した相対湿度に応じた、湿り空気線図を用意する。湿り空気線図は、温度と、絶対湿度と、の関係を示している。絶対湿度算出部３０１は、算出した雰囲気の温度と、用意した湿り空気線図と、に基づいて、雰囲気の絶対湿度の計測値を算出する。
【００１９】
ＣＰＵ３００のドリフト量算出部３０２は、湿度検出素子１が加熱される前の絶対湿度の計測値と、湿度検出素子１が加熱された後の絶対湿度の計測値の差をドリフト量として算出する。ＣＰＵ３００は、警報発信部３０３をさらに含む。警報発信部３０３は、ドリフト量と、許容可能なドリフト量の所定の上限値と、を比較する。ドリフト量が所定の上限値を上回っている場合は、警報発信部３０３は、警報を発する等して、湿度検出素子１の異常を出力する。警報発信部３０３は、ディスプレイや照明器具等を用いて警報を表示してもよいし、コンピュータネットワークを介して警報信号を送信してもよい。
【００２０】
ＣＰＵ３００には、データ記憶装置３５１、計測値記憶装置３５２、及びドリフト量記憶装置３５３が接続されている。データ記憶装置３５１は、例えば、絶対湿度算出部３０１が用いる湿り空気線図、許容可能なドリフト量の所定の上限値等を保存している。計測値記憶装置３５２は、絶対湿度算出部３０１が算出した絶対湿度の計測値を保存する。ドリフト量記憶装置３５３は、ドリフト量算出部３０２が算出したドリフト量を保存する。
【００２１】
第１の実施の形態に係る湿度検出装置は、人及び動物センサ１０、人及び動物モニタ３０４、並びに空調機制御部３０５をさらに備えていてもよい。人及び動物センサ１０は、湿度検出素子１が配置された室内等に、人及び動物が存在するか否かを検出する。ＣＰＵ３００の人及び動物モニタ３０４は、人及び動物センサ１０の検出結果をモニタする。空調機制御部３０５は、ドリフト量を計測する前に、空気調和機による、湿度検出素子１が配置された室内の空間の空気への加湿及び除湿を停止させ、さらに外部から室内への空気の流入を停止させる。
【００２２】
次に、図２に示すフローチャート、及び図３に示す絶対湿度のグラフを参照して、第１の実施の形態に係る湿度検出素子の検査方法について説明する。
【００２３】
ステップＳ１０１で、図１に示す湿度検出素子１が配置されている室内等の空間の絶対湿度が一定となるよう、環境設定をする。例えば、人や動物の体からの発汗は絶対湿度を上昇させるため、人及び動物モニタ３０４は、人及び動物センサ１０を介して、室内に人及び／又は動物がいないことを確認する。あるいは、人及び動物モニタ３０４、並びに人及び動物センサ１０を用いずに、タイマ等により、室内に人及び／又は動物がいない時間であることを確認してもよい。また、空調機制御部３０５は、空気調和機による室内の空間の空気への加湿及び除湿を停止させ、さらに外部から室内への空気の流入を停止させる。
【００２４】
ステップＳ１０２で、加熱される前の湿度検出素子１が検出した相対湿度と、温度検出素子２が検出した温度と、に基づき、絶対湿度算出部３０１が、湿度検出素子１が配置されている空間の絶対湿度の計測値を算出する。例えば、絶対湿度算出部３０１は、湿度検出素子１が検出した相対湿度に応じた湿り空気線図をデータ記憶装置３５１から読み出す。湿り空気線図は、相対湿度毎の、温度と、絶対湿度と、の関係を示している。絶対湿度算出部３０１は、温度検出素子２が検出した温度と、湿度検出素子１が検出した相対湿度に応じた湿り空気線図と、に基づいて、雰囲気の絶対湿度の計測値を算出する。絶対湿度算出部３０１は、湿度検出素子１が加熱される前の絶対湿度の計測値を、計測値記憶装置３５２に保存する。
【００２５】
ステップＳ１０３で、駆動制御部３０６は、駆動回路２０３を制御して、温度検出素子２を加熱する。これにより、温度検出素子２に接している湿度検出素子１が加熱され、湿度検出素子１に滞留している有機溶剤等の化学物質が気化したり、湿度検出素子１に付着している潮解性物質が吸収している水分が気化したりする。所定の時間経過後、駆動制御部３０６は、駆動回路２０３を制御して、温度検出素子２の加熱を停止する。その後、湿度検出素子１の温度が、雰囲気温度とほぼ同じに下がるまで待機する。例えば、加熱を停止した後、約１時間待機する。温度検出素子２を用いて、湿度検出素子１の温度が、雰囲気温度とほぼ同じになったか否かを確認してもよい。
【００２６】
ステップＳ１０４で、加熱された後の湿度検出素子１が検出した相対湿度と、温度検出素子２が検出した温度と、に基づき、絶対湿度算出部３０１が、湿度検出素子１が配置されている空間の絶対湿度の計測値を算出する。絶対湿度算出部３０１は、湿度検出素子１が加熱された後の絶対湿度の計測値を、計測値記憶装置３５２に保存する。ステップＳ１０５で、ドリフト量算出部３０２は、計測値記憶装置３５２から、湿度検出素子１が加熱される前の絶対湿度の計測値と、湿度検出素子１が加熱された後の絶対湿度の計測値と、を読み出す。次に、ドリフト量算出部３０２は、湿度検出素子１が加熱される前の絶対湿度の計測値と、湿度検出素子１が加熱された後の絶対湿度の計測値と、の差を、ドリフト量として算出する。ドリフト量算出部３０２は、算出したドリフト量を、ドリフト量記憶装置３５３に保存する。
【００２７】
ステップＳ１０６で、警報発信部３０３は、ドリフト量記憶装置３５３からドリフト量を読み出す。また、警報発信部３０３は、データ記憶装置３５１から、許容可能なドリフト量の所定の上限値を読み出す。さらに、警報発信部３０３は、ドリフト量と、所定の上限値と、を比較する。ドリフト量が所定の上限値を上回っている場合は、警報発信部３０３は、警報を発する等して、湿度検出素子１の異常を出力する。
【００２８】
従来、加熱前の湿度センサで計測した相対湿度と、加熱後の湿度センサで計測した相対湿度と、の差に基づき、ドリフト量を算出する方法が提案されている。しかし、相対湿度は変化しやすいため、ドリフト量を計測するための湿度センサの他に、相対湿度の変化をモニタするための湿度センサが別途必要となる。また、相対湿度を一定に保つことを試みても、相対湿度を一定に保つには、温度を一定に保つ必要があるが、室内環境においても温度を一定に保つのは困難である。
【００２９】
これに対し、絶対湿度は、例えば空気１ｍ3中の水分の質量（ｋｇ）で与えられる。絶対湿度は、空気圧の影響を受けるものの、気象による空気圧変動程度では、絶対値の計測値はほとんど変化しない。また、絶対湿度は、温度の影響を受けない。したがって、室内等において、水分の出入りを妨げれば、絶対湿度を一定に保つのは容易である。第１の実施の形態に係る湿度検出装置は、一定に保つことが容易な絶対湿度を、湿度検出素子１の加熱前後において測定することによって、湿度検出素子を別途設けることなく、ドリフト量を検査することが可能である。
【００３０】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る湿度検出装置は、図４に示すように、湿度検出素子１を冷却する冷却器１１をさらに備える。冷却器１１としては、例えばペルティエ素子が使用可能である。ＣＰＵ３００は、冷却器１１を制御する冷却制御部３０７を含む。さらに、ＣＰＵ３００は、冷却制御部３０７が冷却器１１を制御して湿度検出素子１の温度を徐々に下げ、湿度検出素子１が結露を検出したときに温度検出素子２が検出した温度を露点として特定する露点特定部３０８をさらに含む。第２の実施の形態に係る湿度検出装置のその他の構成要素は、第１の実施の形態と同様である。第２の実施の形態に係る湿度検出装置においても、湿度検出素子１のドリフト量を検査可能であるため、露点を正確に計測していることを確認することが可能である。
【００３１】
（その他の実施の形態）
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、第１の実施の形態では、温度検出素子２が湿度検出素子１の加熱器としても機能する例を説明したが、温度検出素子２とは別個に、湿度検出素子１の加熱器を用意してもよい。また、絶対湿度算出部３０１が絶対湿度を算出する方法は、上記の方法に限られない。例えば、ゴフ-グラッチェ（Ｇｏｆｆ−Ｇｒａｔｃｈ）の式、及びアントン（Ａｎｔｏｎ）の式等を用いて、絶対湿度を算出してもよい。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。
【符号の説明】
【００３２】
１     湿度検出素子
２     温度検出素子
１０   人及び動物センサ
１１   冷却器
２０１ 湿度信号変換回路
２０２ 温度信号変換回路
２０３ 駆動回路
２０４ Ａ／Ｄ変換器
３０１ 絶対湿度算出部
３０２ ドリフト量算出部
３０３ 警報発信部
３０４ 人及び動物モニタ
３０５ 空調機制御部
３０６ 駆動制御部
３０７ 冷却制御部
３０８ 露点特定部
３５１ データ記憶装置
３５２ 計測値記憶装置
３５３ ドリフト量記憶装置
【図１】
2015219067.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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