(57)【要約】【課題】乾燥気体の単位時間当りの導入量、調湿器の湿潤気体出口部における湿潤気体の圧力および温度の変動に対しても、湿潤気体の相対湿度を一定に制御することが可能な、気体の調湿方法および気体調湿装置を提供する。【解決手段】乾燥気体入口部８と湿潤気体出口部９と水の噴霧手段７とを有する調湿器３の乾燥気体入口部８から導入した乾燥気体および上記噴霧手段７により霧状にされた水を上記調湿器３内で混合して上記気体を所望の水分量に調湿する調湿方法であって、上記の乾燥気体の導入量、調湿器３の湿潤気体出口部９における湿潤気体の圧力および調湿器３の湿潤気体出口部９における湿潤気体の温度の値から選ばれる１つ以上の変動値に基づいて噴霧すべき水量を算出し、この算出された水分量に一致するように水の噴霧量を調節する。【選択図】　　　　図１
2004044867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥気体入口部、湿潤気体出口部、および水噴霧手段を有する調湿器において、前記乾燥気体入口部から導入した乾燥気体と前記水噴霧手段により霧状にされた水とを前記調湿器内で混合して前記気体を所望の水分量に調湿する気体調湿方法であって、
前記乾燥気体の前記調湿器内への導入量、前記調湿器の湿潤気体出口部における湿潤気体の圧力、および、前記調湿器の前記湿潤気体出口部における湿潤気体の温度の値から選ばれる１つ以上の値の変動値に基づいて、前記調湿器内へ噴霧すべき水量を算出し、該算出水量と等しくなるように前記水噴霧手段を制御して、前記調湿器内への水噴霧量を調節することを特徴とする、気体調湿方法。
【請求項２】
前記湿潤気体出口部における前記湿潤気体の温度の変動が、５℃〜５０℃の範囲である、請求項１に記載の気体調湿方法。
【請求項３】
前記湿潤気体出口部における前記湿潤気体の圧力の変動が、大気圧〜５００ｋＰａの範囲である、請求項１または２に記載の気体調湿方法。
【請求項４】
前記乾燥気体の導入量値の変動が、標準状態で毎時１０ｍ３〜１００ｍ３の範囲である、請求項１〜３のいずれかに記載の気体調湿方法。
【請求項５】
前記湿潤気体出口部における湿潤気体の水分量が、相対湿度で２０〜９０％の範囲となるように、前記水噴霧手段が制御される、請求項１〜４のいずれかに記載の気体調湿方法。
【請求項６】
乾燥気体入口部、湿潤気体出口部、および、水噴霧手段を有する調湿器と、前記乾燥気体入口部から導入した乾燥気体と前記水噴霧手段により霧状にされた水とを前記調湿器内で混合して前記気体を所望の水分量に調湿する気体調湿装置であって、
前記乾燥気体の前記調湿器内への流量を計測する流量計測手段と、
前記調湿器の湿潤気体出口部における湿潤気体の圧力を計測する圧力計測手段と、
前記調湿器の前記湿潤気体出口部における湿潤気体の温度を計測する温度計測手段と、
前記流量計測手段、前記圧力計測手段、および前記温度計測手段から得られる値の１つ以上の値の変動値に基づいて、前記調湿器内へ噴霧すべき水量を算出し、算出水量と等しくなるように前記水噴霧手段を制御して、前記調湿器内への水噴霧量を調節する演算手段と、
を備える気体調湿装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、気体の調湿方法に関し、より詳しくは、乾燥気体の単位時間当りの導入量、調湿器の湿潤気体出口部における湿潤気体の圧力、および前記出口部における湿潤気体の温度の変動に対しても、湿潤気体の相対湿度を一定に制御することが可能な気体の調湿方法、ならびに気体調湿装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から一般に用いられている気体の調湿方法としては、一旦水飽和気体を作り、この水飽和気体と乾燥気体とを混合し、所望の調湿気体を得る方法がある。また、この気体の調湿方法の改良として、導入される一定量の乾燥気体とスチームとを混合容器内において混合させて混合気体を作り、この混合気体の温度と相対湿度とを調整するために、混合容器内の温度と導入スチーム量とを制御して、所望の調湿気体を得る方法が提案されている（特開平０７−３１８１２０号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平０７−３１８１２０号公報記載の調湿方法では、調湿気体が混合容器を出てから所定の水分付与装置に導入された場合、調湿気体の圧力、温度および流量のいずれか１つ以上が何らかの原因によって変動した場合には、調湿気体の湿度が変化してしまう。その結果、上記水分付与装置内の被調湿物を所望の湿度に調整することが困難となる。
【０００４】
したがって、本発明の目的は、乾燥気体の単位時間当りの導入量、調湿器の湿潤気体出口部における湿潤気体の圧力および温度の変動に対しても、湿潤気体の相対湿度を一定に制御することが可能な、気体の調湿方法および気体調湿装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、乾燥気体入口部と湿潤気体出口部と水の噴霧手段とを有する調湿器の乾燥気体入口部から導入した乾燥気体および上記噴霧手段により霧状にされた水を上記調湿器内で混合して上記気体を所望の水分量に調湿する調湿方法であって、上記の乾燥気体の導入量、調湿器の湿潤気体出口部における湿潤気体の圧力および調湿器の湿潤気体出口部における湿潤気体の温度の値から選ばれる１つ以上の変動値に基づいて噴霧すべき水量を算出し、この算出された水分量に一致するように水の噴霧量を調節すると、上記課題が解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の気体調湿方法は、乾燥気体の調湿器内への導入量、調湿器の湿潤気体出口部における湿潤気体の圧力、および、調湿器の湿潤気体出口部における湿潤気体の温度の値から選ばれる１つ以上の値の変動値に基づいて、調湿器内へ噴霧すべき水量を算出し、該算出水量と等しくなるように水噴霧手段を制御して、調湿器内への水噴霧量を調節することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の気体調湿装置は、乾燥気体入口部、湿潤気体出口部、および、水噴霧手段を有する調湿器と、前記乾燥気体入口部から導入した乾燥気体と上記水噴霧手段により霧状にされた水とを上記調湿器内で混合して上記気体を所望の水分量に調湿する気体調湿装置であって、乾燥気体の調湿器内への流量を計測する流量計測手段と、調湿器の湿潤気体出口部における湿潤気体の圧力を計測する圧力計測手段と、調湿器の前記湿潤気体出口部における湿潤気体の温度を計測する温度計測手段と、流量計測手段、圧力計測手段温度計測手段、および温度計測手段から得られる値の１つ以上の値の変動値に基づいて、調湿器内へ噴霧すべき水量を算出し、算出水量と等しくなるように水噴霧手段を制御して、調湿器内への水噴霧量を調節する演算手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、乾燥気体入口部と湿潤気体出口部と水の噴霧手段とを有する調湿器の乾燥気体入口部から導入した乾燥気体および上記噴霧手段により霧状にされた水を上記調湿器内で混合して上記気体を所望の水分量に調湿する方法であるが、上記噴霧手段としては、たとえばノズルなどが挙げられる。また、上記噴霧手段は調湿器の上部に取付けられていることが好ましい。
【００１０】
調湿器内で調湿される気体としては、たとえば、空気、窒素、ヘリウム等の乾燥気体が挙げられる。乾燥気体は、たとえば、コンプレッサなどの機器により上記入口部へ導入してもよく、また、加圧ボンベなどの中の気体を降圧した状態で乾燥気体入口部へ導入してもよい。また、本発明の方法で用いられる調湿器は、乾燥気体入口部と湿潤気体出口部と水の噴霧手段とを有するものであればよく、たとえばタンクなどであっても構わない。
【００１１】
以下、図１を参照して、本発明を実施するための調湿装置１００の構造について説明する。この調湿装置１００は、乾燥気体入口部８、湿潤気体出口部９および水噴霧手段としての水噴霧用ノズル７を備えた気化・混合槽としての調湿器３を備える。調湿器３の乾燥気体入口部８には、調湿器３に導入する乾燥気体の流量を計測する流量計測手段としての流量計２、および、乾燥気体の流量を制御する流量コントロールバルブ１３を備えた乾燥気体用配管１５が接続されている。
【００１２】
また、調湿器３の湿潤気体出口部９には、温度計測手段としての温度計４、圧力計測手段としての圧力計５およびバルブ１１を備えた湿潤気体用配管１６が接続されている。さらに、調湿器３の水噴霧用ノズル７には、水量コントロールバルブ１０および水流量計１を含む水量コントローラ１４を備えた水用配管１７が接続されている。さらに、調湿器３には調湿器３内における湿潤気体の温度をコントロールするための温度コントローラ１２が設けられている。
【００１３】
また、上記調湿装置１００には、乾燥気体の流量計２により検出された導入気体量、圧力計５により検出された湿潤気体の圧力、および、温度計４により検出された湿潤気体の温度の各情報を収集し、噴霧すべき水量を演算して、この演算値を水量コントローラ１４に指示信号を出力する演算手段としての水量演算器６を有している。
【００１４】
次に、上記構成からなる調湿装置１００を用いて、所望の湿潤気体を得るための、乾燥気体の調湿器３内への導入量、調湿器３の湿潤気体出口部９における湿潤気体の圧力、および、調湿器３の湿潤気体出口部９における湿潤気体の温度から、噴霧すべき水量を算出する手順を示す。
【００１５】
ここで、各変数を以下のように定める。
調湿ガスの絶対湿度：Ｈ［ｋｇ−Ｈ２Ｏ／ｋｇ−乾燥ガス］
調湿ガスの相対湿度：φ［−］
水・気体調湿器内圧力：ｐ０［ｋＰａ］
ある温度での水の飽和蒸気圧：ｐ［ｋＰａ］
水の分子量：１８．０２［ｇ／ｍｏｌ］
乾燥ガスの分子量：ＭＧ［ｇ／ｍｏｌ］
まず、調湿気体の絶対湿度Ｈは、下記式により求まる。なお、水の飽和蒸気圧ｐ［ｋＰａ］は温度によって変化するパラメータである。
【００１６】
【数１】
2004044867.tif 000003
【００１７】
ここで、乾燥ガス流量をＦＧ［Ｎｍ３／Ｈ］とすると、単位時間当りに導入される乾燥ガスの重量ＷＧは、乾燥ガスが理想気体の状態方程式に従うとして、下記式により求められる。
【００１８】
【数２】
2004044867.tif 000004
【００１９】
よって、噴霧すべき水量ＦＷは、下記式により求められる。
【００２０】
【数３】
2004044867.tif 000005
【００２１】
したがって、「調湿器内圧力」、「温度」、および、「導入される乾燥ガス流量」がわかれば、調湿気体を所望の相対湿度φにするために必要な噴霧水量を得ることが可能となる。
【００２２】
なお、上記数式１については、基礎化学工学（亀井三郎著、明文書房）第２３７頁に詳しく説明されている。
【００２３】
（実施例）
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下に示す実施例に限定して解釈されるものではない。
【００２４】
（実施例１：所望の相対湿度が４５％）
実施例１は、乾燥窒素と水とを用いて、図１に示す調湿装置１００により、調湿気体の相対湿度が４５％になるように調湿したときの、湿潤窒素の実測値を示すものである。乾燥窒素の流量は毎時約４５Ｎｍ３〜６０Ｎｍ３の範囲、調湿器３の湿潤気体出口部９における気体圧力は１５０ｋＰａ〜２５０ｋＰａの範囲、調湿器３の湿潤気体出口部９における気体温度は約２０℃であったが、得られた湿潤窒素の相対湿度は、図２に示すように、約４５．５％〜４９．５％の範囲に入っており、高精度で調湿されていることがわかる。
【００２５】
このときの、乾燥窒素圧力は２７１．３ｋＰａ、水量は２．５ｇ／分〜５．８ｇ／分であった。
【００２６】
（実施例２：所望の相対湿度が７０％）
実施例２は、乾燥窒素と水とを用いて、図１に示す調湿装置１００により、調湿気体の相対湿度が７０％になるように調湿したときの、湿潤窒素の実測値を示すものである。乾燥窒素の流量は毎時約７２Ｎｍ３、調湿器３の湿潤気体出口部９における気体圧力は１３２ｋＰａ〜１３３ｋＰａの範囲、調湿器３の湿潤気体出口部９における温度は約２１℃〜２６℃の範囲であったが、得られた湿潤窒素の相対湿度は、図３に示すように、約６５％〜７３％の範囲に入っており、高精度で調湿されていることがわかる。
【００２７】
このときの、乾燥窒素圧力は２７１．３ｋＰａ、水量は１３．１ｇ／分〜１６．９ｇ／分であった。
【００２８】
なお、上記実施例１および２においては、調湿気体の相対湿度が５０％および７０％となるように制御する場合について説明したが、湿潤気体出口部９における湿潤気体の温度の変動が５℃〜５０℃の範囲、湿潤気体出口部９における湿潤気体の圧力の変動が大気圧〜５００ｋＰａの範囲、乾燥気体の導入量値の変動が、標準状態で毎時１０ｍ３〜１００ｍ３の範囲である場合において、湿潤気体出口部９における湿潤気体の水分量が、相対湿度で２０〜９０％の範囲となるように、水流量コントローラ１４による流量コントロールバルブ１０が制御されることを可能としている。
【００２９】
以上、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３０】
【発明の効果】
以上、本発明に基づいた気体の調湿方法によれば、乾燥気体の単位時間当りの導入量や、調湿器の湿潤気体出口部における湿潤気体の圧力、温度が変動しても、湿潤気体の相対湿度が高精度で制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における調湿装置１００の概略構成図である。
【図２】実施例１における「乾燥窒素流量」、「湿潤窒素圧力」、「湿潤窒素温度」、および、「相対湿度実測値」の関係を表に示した図である。
【図３】実施例２における「乾燥窒素流量」、「湿潤窒素圧力」、「湿潤窒素温度」、および、「相対湿度実測値」の関係を表に示した図である。
【符号の説明】
１　水流量計、２　流量計、３　調湿器、４　温度計、５　圧力計、６　水量演算器、７　噴霧ノズル、８　乾燥気体入口部、９　湿潤気体出口部、１０，１３　流量コントロールバルブ、１１　バルブ、１２　温度コントローラ、１４　水流量コントローラ、１００　調湿装置。
【図１】
2004044867.tif 000006
【図２】
2004044867.tif 000007
【図３】
2004044867.tif 000008