(57)【要約】【課題】鏡の温度を精度よくかつ応答性よく測定する。【解決手段】熱電冷却素子（ペルチェ素子）２の冷却面２−１に鏡１０を取り付ける。鏡１０は、例えばシリコンチップとし、その表面１０−１を鏡面とする。この鏡１０と熱電冷却素子２の冷却面２−１との間に、例えば白金による薄膜測温抵抗体（温度検出素子）１１を設ける。【選択図】  図１
2005283506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面が低温側、他方の面が高温側とされる熱電素子と、
前記熱電素子の低温側の面に取り付けられる被冷却部材と、
前記熱電素子の低温側の面と前記被冷却部材との間に設けられた温度検出素子と
を備えたことを特徴とする熱電装置。
【請求項２】
一方の面が低温側、他方の面が高温側とされる熱電素子と、
前記熱電素子の高温側の面に取り付けられる被加熱部材と、
前記熱電素子の高温側の面と前記被加熱部材との間に設けられた温度検出素子と
を備えたことを特徴とする熱電装置。
【請求項３】
一方の面が低温側、他方の面が高温側とされる熱電素子と、
前記熱電素子の低温側の面に取り付けられる被冷却部材と、
前記熱電素子の高温側の面に取り付けられる被加熱部材と、
前記熱電素子の低温側の面と前記被冷却部材との間に設けられた第１の温度検出素子と、
前記熱電素子の高温側の面と前記被加熱部材との間に設けられた第２の温度検出素子と
を備えたことを特徴とする熱電装置。
【請求項４】
鏡面が被測定気体に晒される鏡と、
前記鏡の鏡面とは反対側の面に低温側の面が取り付けられる熱電冷却素子と、
前記鏡の鏡面に対して光を照射する発光手段と、
前記発光手段から前記鏡面に対して照射された光の反射光を受光する受光手段と、
この受光手段が受光する反射光に基づいて前記熱電冷却素子によって冷却された前記鏡の鏡面上に生じる水分を検出する手段と、
前記熱電冷却素子の低温側の面と前記鏡との間に設けられた温度検出素子と
を備えたことを特徴とする水分検出装置。
【請求項５】
鏡面が被測定気体に晒される鏡と、
前記鏡の鏡面とは反対側の面に低温側の面が取り付けられる熱電冷却素子と、
前記熱電冷却素子の高温側の面に取り付けられる放熱部材と、
前記鏡の鏡面に対して光を照射する発光手段と、
前記発光手段から前記鏡面に対して照射された光の反射光を受光する受光手段と、
この受光手段が受光する反射光に基づいて前記熱電冷却素子によって冷却された前記鏡面上に生じる水分を検出する手段と、
前記熱電冷却素子の低温側の面と前記鏡との間に設けられた第１の温度検出素子と、
前記熱電冷却素子の高温側の面と前記放熱部材との間に設けられた第２の温度検出素子と
を備えたことを特徴とする水分検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一方の面が低温側、他方の面が高温側とされる熱電素子を用いて部材の冷却や加熱を行う熱電装置および鏡面上に生じる被測定気体に含まれる水分を検出する水分検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、湿度測定法として、被測定気体の温度を低下させ、その被測定気体に含まれる水蒸気の一部を結露させたときの温度を測定することにより露点を検出する露点検出法が知られている。例えば、非特許文献１には、寒剤、冷凍機、電子冷却器などを用いて鏡を冷却し、この冷却した鏡の鏡面上の反射光の強度の変化を検出し、この時の鏡面の温度を測定することによって、被測定気体中の水分の露点を検出する鏡面冷却式露点計について説明されている。
【０００３】
この鏡面冷却式露点計には、利用する反射光の種類によって、２つのタイプがある。１つは、正反射光を利用する正反射光検出方式（例えば、特許文献１参照）、もう１つは、散乱光を利用する散乱光検出方式（例えば、特許文献２参照）である。
【０００４】
〔正反射光検出方式〕
図９に正反射光検出方式を採用した従来の鏡面冷却式露点計の要部を示す。この鏡面冷却式露点計１０１は、被測定気体が流入されるチャンバ１と、このチャンバ１の内部に設けられた熱電冷却素子（ペルチェ素子）２を備えている。熱電冷却素子２の冷却面２−１には銅製ブロック３を介してボルト４が取り付けられており、熱電冷却素子２の加熱面２−２には放熱フィン５が取り付けられている。銅製ブロック３に取り付けられたボルト４の上面４−１は鏡面とされている。銅製ブロック３の側部には穴が明けられ、この穴に巻線式測温抵抗体（温度検出素子）６がシリコングリスを介して埋め込まれている（図１１参照）。また、チャンバ１の上部には、ボルト４の上面（鏡面）４−１に対して斜めに光を照射する発光素子７と、この発光素子７から鏡面４−１に対して照射された光の正反射光を受光する受光素子８とが設けられている。
【０００５】
この鏡面冷却式露点計１０１において、チャンバ１内の鏡面４−１は、チャンバ１内に流入される被測定気体に晒される。鏡面４−１に結露が生じていなければ、発光素子７から照射された光はそのほゞ全量が正反射し、受光素子８で受光される。したがって、鏡面４−１に結露が生じていない場合、受光素子８で受光される反射光の強度は大きい。
【０００６】
熱電冷却素子２への電流を増大し、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度を下げて行くと、被測定気体に含まれる水蒸気が鏡面４−１に結露し、その水の分子に発光素子７から照射した光の一部が吸収されたり、乱反射したりする。これにより、受光素子８で受光される反射光（正反射光）の強度が減少する。この鏡面４−１における正反射光の変化を検出することにより、鏡面４−１上の状態の変化、すなわち鏡面４−１上に水分（水滴）が付着したことを知ることができる。さらに、この時の鏡面４−１の温度を温度検出素子６で間接的に測定することにより、被測定気体中の水分の露点を知ることができる。
【０００７】
〔散乱光検出方式〕
図１０に散乱光検出方式を採用した従来の鏡面冷却式露点計の要部を示す。この鏡面冷却式露点計１０２は、正反射光検出方式を採用した鏡面冷却式露点計１０１とほゞ同構成であるが、受光素子８の取り付け位置が異なっている。この鏡面冷却式露点計１０２において、受光素子８は、発光素子７から鏡面４−１に対して照射された光の正反射光を受光する位置ではなく、散乱光を受光する位置に設けられている。
【０００８】
この鏡面冷却式露点計１０２において、鏡面４−１は、チャンバ１内に流入される被測定気体に晒される。鏡面４−１に結露が生じていなければ、発光素子７から照射された光はそのほゞ全量が正反射し、受光素子８での受光量は極微量である。したがって、鏡面４−１に結露が生じていない場合、受光素子８で受光される反射光の強度は小さい。
【０００９】
熱電冷却素子２への電流を増大し、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度を下げて行くと、被測定気体に含まれる水蒸気が鏡面４−１に結露し、その水の分子に発光素子７から照射した光の一部が吸収されたり、乱反射したりする。これにより、受光素子８で受光される乱反射された光（散乱光）の強度が増大する。この鏡面４−１における散乱光の変化を検出することにより、鏡面４−１上の状態の変化、すなわち鏡面４−１上に水分（水滴）が付着したことを知ることができる。さらに、この時の鏡面４−１の温度を温度検出素子６で間接的に測定することにより、被測定気体中の水分の露点を知ることができる。
【００１０】
なお、上述した露点計においては、鏡面４−１に生じる結露（水分）を検出する例で説明したが、同様の構成によって鏡面４−１に生じる結霜（水分）を検出することも可能である。
【００１１】
【特許文献１】特開昭６１−７５２３５号公報
【特許文献２】特公平７−１０４３０４号公報
【特許文献３】特開平９−３０７０３０号公報
【非特許文献１】工業計測ハンドブック、昭和51.9.30、朝倉書店、Ｐ297。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した従来の鏡面冷却式露点計１０１や１０２では、温度検出素子６を銅製ブロック３の側部に明けた穴にシリコングリスを介して埋め込んでいるため、組立性が悪かった。また、温度検出素子６がシリコングリスで覆われるため、このシリコングリスでの熱抵抗により、応答性が悪かった。また、鏡面４−１と熱電冷却素子２との間に銅製ブロック３が挟み込まれた形とされているので、温度勾配ができて測定精度が低下する可能性があり、また銅製ブロック３での熱容量が大きく、応答性が悪かった。また、銅製ブロック３を設けていたので、センサ部の外形サイズが大きくなってしまい、小型化が難しかった。
【００１３】
なお、特許文献３には、発熱する電子機器（例えば、ＣＰＵなど）を熱電冷却素子を利用して冷却する冷却装置が記載されている。この冷却装置では、熱電冷却素子の冷却面にＣＰＵを取り付け、熱電冷却素子の半導体素子や冷却側導体の温度を測定するようにしている。すなわち、図１２に示すように、熱電冷却素子２の冷却面２−１にＣＰＵ（被冷却部材）４０を取り付け、熱電冷却素子２の柱（半導体素子）２ａや冷却面（冷却側導体）２−１の底面２ｂに温度検出素子６０を取り付け、ＣＰＵ４０の温度を間接的に測定するようにしている。この特許文献３に示された構成から、図１３に示すように鏡９を熱電冷却素子２の冷却面２−１に取り付け、温度検出素子６０によって熱電冷却素子２の柱２ａや冷却面２−１の底面２ｂの温度を測定することが考えられる。しかしながら、このような構成では、鏡９と熱電冷却素子２の冷却面２−１との間の接合部および冷却面２−１自身に熱抵抗が生じるため、精度よくかつ応答性よく鏡９の温度を検出しているとは言えない。
【００１４】
また、上述においては、鏡面冷却式露点計を例にとって説明したが、図１２に示した従来の冷却装置でも同様であり、ＣＰＵ４０の温度を精度よく検出しているとは言えない。また、図１４に示すように、熱電冷却熱素子２の加熱面２−２に部材３０を取り付け、この部材３０を加熱することもある。この場合、熱電冷却素子２は熱電加熱素子となり、冷却装置ではなく加熱装置となるが、この場合も温度検出素子６０によって熱電加熱素子２の柱２ａや加熱面２−２の底面２ｃの温度を測定したのでは、部材（被加熱部材）３０の温度を精度よくかつ応答性よく検出しているとは言えない。以下、熱電冷却素子２は、その使用形態により熱電加熱素子とも呼び、熱電冷却素子と熱電加熱素子の総称を熱電素子と呼ぶ。
【００１５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、被冷却部材や被加熱部材の温度を精度よくかつ応答性よく測定することができる熱電装置および水分検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような目的を達成するために、第１発明（請求項１に係る発明）は、熱電装置に係わり、  一方の面が低温側、他方の面が高温側とされる熱電素子と、熱電素子の低温側の面に取り付けられる被冷却部材と、熱電素子の低温側の面と被冷却部材との間に設けられた温度検出素子と備えたものである。この発明によれば、熱電素子の低温側の面と被冷却部材との間に設けられた温度検出素子によって、被冷却部材の温度が測定される。
【００１７】
第２発明（請求項２に係る発明）は、熱電装置に係わり、一方の面が低温側、他方の面が高温側とされる熱電素子と、熱電素子の高温側の面に取り付けられる被加熱部材と、熱電素子の高温側の面と被加熱部材との間に設けられた温度検出素子とを備えたものである。この発明によれば、熱電素子の高温側の面と被加熱部材との間に設けられた温度検出素子によって、被加熱部材の温度が測定される。
【００１８】
第３発明（請求項３に係る発明）は、熱電装置に係わり、一方の面が低温側、他方の面が高温側とされる熱電素子と、熱電素子の低温側の面に取り付けられる被冷却部材と、熱電素子の高温側の面に取り付けられる被加熱部材と、熱電素子の低温側の面と被冷却部材との間に設けられた第１の温度検出素子と、熱電素子の高温側の面と被加熱部材との間に設けられた第２の温度検出素子とを備えたものである。この発明によれば、熱電素子の低温側の面と被冷却部材との間に設けられた第１の温度検出素子によって被冷却部材の温度が測定され、熱電素子の高温側の面と被加熱部材との間に設けられた第２の温度検出素子によって被加熱部材の温度が測定される。
【００１９】
第４発明（請求項４に係る発明）は、水分検出装置に係わり、鏡面が被測定気体に晒される鏡と、鏡の鏡面とは反対側の面に低温側の面が取り付けられる熱電冷却素子と、鏡の鏡面に対して光を照射する発光手段と、発光手段から鏡面に対して照射された光の反射光を受光する受光手段と、この受光手段が受光する反射光に基づいて熱電冷却素子によって冷却された鏡の鏡面上に生じる水分を検出する手段と、熱電冷却素子の低温側の面と鏡との間に設けられた温度検出素子とを備えたものである。
この発明によれば、発光手段から鏡の鏡面に対して光が照射され、この照射された光の鏡面からの反射光（正反射光検出方式の場合は正反射光、散乱光検出方式の場合は散乱光）が受光手段で受光され、この受光手段が受光する反射光に基づいて、熱電冷却素子によって冷却された鏡の鏡面上に生じる水分（例えば、結露や結霜）が検出される。また、熱電冷却素子の低温側の面と鏡との間に設けられた温度検出素子によって、鏡の温度が測定される。
【００２０】
第５発明（請求項５に係る発明）は、鏡面が被測定気体に晒される鏡と、鏡の鏡面とは反対側の面に低温側の面が取り付けられる熱電冷却素子と、熱電冷却素子の高温側の面に取り受けられる放熱部材と、鏡の鏡面に対して光を照射する発光手段と、発光手段から鏡面に対して照射された光の反射光を受光する受光手段と、この受光手段が受光する反射光に基づいて熱電冷却素子によって冷却された鏡面上に生じる水分を検出する手段と、熱電冷却素子の低温側の面と鏡との間に設けられた第１の温度検出素子と、熱電冷却素子の高温側の面と放熱部材との間に設けられた第２の温度検出素子とを備えたものである。
この発明によれば、発光手段から鏡の鏡面に対して光が照射され、この照射された光の鏡面からの反射光（正反射光検出方式の場合は正反射光、散乱光検出方式の場合は散乱光）が受光手段で受光され、この受光手段が受光する反射光に基づいて、熱電冷却素子によって冷却された鏡の鏡面上に生じる水分（例えば、結露や結霜）が検出される。この検出動作中、熱電冷却素子の高温側に生じる熱は、放熱部材を介して放熱される。また、熱電冷却素子の低温側の面と鏡との間に設けられた第１の温度検出素子によって鏡の温度が測定され、熱電冷却素子の高温側の面と放熱部材との間に設けられた第２の温度検出素子によって放熱部材の温度が測定される。
【００２１】
なお、本発明においては、温度検出素子は、例えば白金などによる薄膜測温抵抗体とする。この温度検出素子は、薄膜の層として熱電素子の低温側の面と被冷却部材との間や高温側の面と被加熱部材との間の全面に設けられていてもよく、帯状のパターンなどとされていてもよい。また、製造過程において、どちらの面に形成するかは自由である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の熱電装置によれば、熱電素子の低温側の面と被冷却部材との間や熱電素子の高温側の面と被加熱部材との間に温度検出素子を設けるようにしたので、熱抵抗が少なくなり、精度よくかつ応答性よく被冷却部材や被加熱部材の温度を測定することができるようになる。
また、本発明の水分検出装置によれば、熱電冷却素子の低温側の面と鏡との間に温度検出素子を設けるようにしたので、熱抵抗が少なくなり、精度よくかつ応答性よく鏡の温度を測定することができるようになる。また、熱電冷却素子の高温側の面と放熱部材との間に温度検出素子をさらに設ければ、放熱部材の温度を精度よくかつ応答性よく測定し、放熱部材の温度がある温度に達したら熱電冷却素子への電流を遮断するなどして、鏡の冷却効率を上げることも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１：鏡面冷却式露点計（散乱光検出方式）〕
図１はこの発明に係る水分検出装置の一実施の形態を示す鏡面冷却式露点計の概略構成図である。この鏡面冷却式露点計２０１はセンサ部２０１Ａとコントロール部２０１Ｂとを有している。
【００２４】
センサ部２０１Ａでは、熱電冷却素子（ペルチェ素子）２の冷却面２−１に鏡１０を取り付けている。鏡１０は、例えばシリコンチップとされ、その表面１０−１が鏡面とされている。また、鏡１０と熱電冷却素子２の冷却面２−１との間に、例えば白金による薄膜測温抵抗体（温度検出素子）１１を形成している。この実施の形態では、熱電冷却素子２の冷却面２−１の全面に半導体製造技術を用いて薄膜測温抵抗体の層を形成し、この薄膜抵抗体の層を形成した熱電冷却素子２の冷却面２−１に鏡１０を取り付けている。なお、鏡１０の裏面に半導体製造技術を用いて薄膜測温抵抗体の層を形成し、この薄膜抵抗体の層を形成した鏡１０を熱電冷却素子２の冷却面２−１に取り付けるようにしてもよい。
【００２５】
また、センサ部２０１Ａでは、熱電冷却素子２の加熱面２−２に円柱状のヒートシンク１８を取り付け、このヒートシンク１８に沿ってその上端部をＪ字型に湾曲させたステンレス製のチューブ（又はケーブル）１７を設けている。チューブ１７としては図２に示すような光ファイバを収容した種々のチューブ１６を使用することができる。図２（ａ）では、チューブ１６中に、発光側の光ファイバ１６−１と受光側の光ファイバ１６−２とを同軸に設けている。図２（ｂ）では、チューブ１６中に、発光側（あるいは受光側）の光ファイバ１６−１と受光側（あるいは発光側）の光ファイバ１６−２１〜１６−２４を同軸に設けている。図２（ｃ）では、チューブ１６中の左半分を発光側の光ファイバ１６ａ、右半分を受光側の光ファイバ１６ｂとしている。図２（ｄ）では、チューブ１６中に、発光側の光ファイバ１６ｃと受光側の光ファイバ１６ｄとを混在させている。図２（ｅ）では、チューブ１６中の中心部を発光側（あるいは受光側）の光ファイバ１６ｅ、光ファイバ１６ｅの周囲を受光側（あるいは発光側）の光ファイバ１６ｆとしている。
【００２６】
図１に示した鏡面冷却式露点計２０１では、チューブ１７として図２（ａ）に示されたタイプのチューブ１６を使用しており、その内部に発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２とを有している。発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２のＪ字型に湾曲された先端部（発光部、受光部）は、鏡１０の鏡面１０−１に向けられ、この鏡面１０−１に対して所定の傾斜角で傾けられている。この結果、光ファイバ１７−１からの光の照射方向（光軸）と光ファイバ１７−２での光の受光方向（光軸）とが平行とされ、また隣接して同一の傾斜角とされる。
【００２７】
コントロール部２０１Ｂには、露点温度表示部１２と、結露検知部１３と、ペルチェ出力制御部１４と、信号変換部１５とが設けられている。露点温度表示部１２には温度検出素子１１が検出する鏡１０の温度が表示される。結露検知部１３は、光ファイバ１７−１の先端部より鏡１０の鏡面１０−１に対して斜めに所定の周期でパルス光を照射させるとともに、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光（散乱光）の上限値と下限値との差を反射パルス光の強度として求め、反射パルス光の強度に応じた信号Ｓ１をペルチェ出力制御部１４へ送る。ペルチェ出力制御部１４は、結露検知部１３からの信号Ｓ１を受けて、反射パルス光の強度と予め定められている閾値とを比較し、反射パルス光の強度が閾値に達していない場合には、熱電冷却素子２への電流を信号Ｓ１の値に応じて増大させる制御信号Ｓ２を、反射パルス光の強度が閾値を超えている場合には、熱電冷却素子２への電流を信号Ｓ１の値に応じて減少させる制御信号Ｓ２を信号変換部１５へ出力する。信号変換部１５は、ペルチェ出力制御部１４からの制御信号Ｓ２で指示される電流Ｓ３を熱電冷却素子２へ供給する。
【００２８】
この鏡面冷却式露点計２０１において、センサ部２０１Ａは被測定気体中に置かれる。また、結露検知部１３は、光ファイバ１７−１の先端部より、鏡１０の鏡面１０−１に対して斜めに所定の周期でパルス光を照射させる（図３（ａ）参照）。鏡面１０−１は被測定気体に晒されており、鏡面１０−１に結露が生じていなければ、光ファイバ１７−１の先端部から照射されたパルス光はそのほゞ全量が正反射し、光ファイバ１７−２を介して受光される鏡面１０−１からの反射パルス光（散乱光）の量は極微量である。したがって、鏡面１０−１に結露が生じていない場合、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度は小さい。
【００２９】
結露検知部１３では、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の上限値と下限値との差を反射パルス光の強度として求め、反射パルス光の強度に応じた信号Ｓ１をペルチェ出力制御部１４へ送る。この場合、反射パルス光の強度はほゞ零であり、閾値に達していないので、ペルチェ出力制御部１４は、熱電冷却素子２への電流を増大させる制御信号Ｓ２を信号変換部１５へ送る。これにより、信号変換部１５からの熱電冷却素子２への電流Ｓ３が増大し、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度が下げられて行く。
【００３０】
熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度、すなわち鏡１０の温度を下げて行くと、被測定気体に含まれる水蒸気が鏡１０の鏡面１０−１に結露し、その水の分子に光ファイバ１７−１の先端部から照射されたパルス光の一部が吸収されたり、乱反射したりする。これにより、光ファイバ１７−２を介して受光される鏡面１０−１からの反射パルス光（散乱光）の強度が増大する。
【００３１】
結露検知部１３は、受光される反射パルス光の１パルス毎に、その１パルスの上限値と下限値との差を求め、これを反射パルス光の強度とする。すなわち、図３（ｂ）に示すように、反射パルス光の１パルスの上限値Ｌｍａｘと下限値Ｌｍｉｎとの差ΔＬを求め、このΔＬを反射パルス光の強度とする。この結露検知部１３での処理により、反射パルス光に含まれる外乱光ΔＸが除去され、外乱光による誤動作が防止される。この結露検知部１３でのパルス光を用いた外乱光による誤動作防止の処理方式をパルス変調方式と呼ぶ。この処理によって、この鏡面冷却式露点計２０１では、センサ部２０１Ａからチャンバをなくすことができている。
【００３２】
ここで、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度が閾値を超えると、ペルチェ出力制御部１４は、熱電冷却素子２への電流を減少させる制御信号Ｓ２を信号変換部１５へ送る。これにより、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度の低下が抑えられ、結露の発生が抑制される。この結露の抑制により、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度が小さくなり、閾値を下回ると、ペルチェ出力制御部１４から熱電冷却素子２への電流を増大させる制御信号Ｓ２が信号変換部１５へ送られる。この動作の繰り返しによって、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度が閾値とほゞ等しくなるように、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度が調整される。この調整された温度、すなわち鏡面１０−１に生じた結露が平衡状態に達した温度（露点温度）が、露点温度として露点温度表示部１２に表示される。
【００３３】
この鏡面冷却式露点計２０１では、熱電冷却素子２の冷却面２−１と鏡１０との間に温度検出素子１１を設けているので、熱抵抗が少なく、精度よくかつ応答性よく鏡１０の温度を測定することができる。これにより、露点温度の測定精度が高まり、応答性も向上する。
【００３４】
また、この鏡面冷却式露点計２０１では、従来の構成で必要としていた銅製ブロック３（図１１）が不要であり、銅製ブロック３への温度検出素子６の取り付けの必要もなく、熱電冷却素子２と鏡１０とを一体形状として小型にすることができる。また、組立性の向上が実現でき、部品点数の削減、コストの低減も可能になる。
【００３５】
さらに、この鏡面冷却式露点計２０１では、発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２の取り付け部が１箇所にまとめられており、検出部２０１Ａの小型化に貢献している。また、発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２とがチューブ１７に収容されているので、発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２との間での位置決めは必要なく、組立時の作業性がよくなる。
【００３６】
また、この鏡面冷却式露点計２０１では、センサ部２０１Ａからチャンバをなくし、チャンバ内に被測定気体を引き込むための吸引ポンプや吸引用チューブ、排気用チューブ、流量計など省略することができているので、部品点数が削減され、センサ部２０１Ａのさらなる小型化が図られ、組立性が向上し、コストもダウンする。また、吸引ポンプや吸引用チューブ、排気用チューブ、流量計などを装着しなくてもよいので、測定雰囲気中への設置も容易となる。また、センサ部２０１Ａには吸引ポンプや吸引用チューブ、排気用チューブ、流量計などの装着が伴わず、センサ部２０１Ａとコントロール部２０１Ｂとの２つの構成となるので、持ち運びが容易となる。
【００３７】
なお、図１に示した鏡面冷却式露点計２０１では、センサ部２０１Ａにおいて発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２とを収容したチューブ１７を用いたが、図４に示すセンサ部２０１Ａ’のように、発光側の光ファイバ１７−１に代えて発光ダイオード１９を、受光側の光ファイバ１７−２に代えてフォトカプラ２０を設けるようにしてもよい。
【００３８】
〔実施の形態２：鏡面冷却式露点計（正反射光検出方式）〕
図５はこの発明に係る水分検出装置の他の実施の形態を示す鏡面冷却式露点計の概略構成図である。この鏡面冷却式露点計２０２では、発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２とを同軸ではなく、鏡１０を挾んでその左右に対称に設けている。発光側の光ファイバ１７−１と受光側の光ファイバ１７−２のＪ字型に湾曲された先端部は、鏡１０の鏡面１０−１に向けられ、この鏡面１０−１に対して左右対称に所定の傾斜角で傾けられている。
【００３９】
この鏡面冷却式露点計２０２において、センサ部２０２Ａは被測定気体中に置かれる。また、結露検知部１３は、光ファイバ１７−１の先端部より、鏡１０の鏡面１０−１に対して斜めに所定の周期でパルス光を照射させる。鏡面１０−１は被測定気体に晒されており、鏡面１０−１に結露が生じていなければ、光ファイバ１７−１の先端部から照射されたパルス光はそのほゞ全量が正反射し、光ファイバ１７−２を介して受光される。したがって、鏡面１０−１に結露が生じていない場合、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度は大きい。
【００４０】
結露検知部１３では、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の上限値と下限値との差を反射パルス光の強度として求め、反射パルス光の強度に応じた信号Ｓ１をペルチェ出力制御部１４へ送る。この場合、反射パルス光の強度は大きく、閾値を超えているので、ペルチェ出力制御部１４は、熱電冷却素子２への電流を増大させる制御信号Ｓ２を信号変換部１５へ送る。これにより、信号変換部１５からの熱電冷却素子２への電流Ｓ３が増大し、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度が下げられて行く。
【００４１】
熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度、すなわち鏡１０の温度を下げて行くと、被測定気体に含まれる水蒸気が鏡１０の鏡面１０−１に結露し、その水の分子に光ファイバ１７−１の先端部から照射されたパルス光の一部が吸収されたり、乱反射したりする。これにより、光ファイバ１７−２を介して受光される鏡面１０−１からの反射パルス光（正反射光）の強度が減少する。
【００４２】
ここで、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度が閾値を下回ると、ペルチェ出力制御部１４は、熱電冷却素子２への電流を減少させる制御信号Ｓ２を信号変換部１５へ送る。これにより、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度の低下が抑えられ、結露の発生が抑制される。この結露の抑制によって、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度が大きくなり、閾値を上回ると、ペルチェ出力制御部１４から熱電冷却素子２への電流を増大させる制御信号Ｓ２が信号変換部１５へ送られる。この動作の繰り返しによって、光ファイバ１７−２を介して受光される反射パルス光の強度が閾値とほゞ等しくなるように、熱電冷却素子２の冷却面２−１の温度が調整される。この調整された温度、すなわち鏡面１０−１に生じた結露が平衡状態に達した温度（露点温度）が、露点温度として露点温度表示部１２に表示される。
【００４３】
この鏡面冷却式露点計２０２においても、熱電冷却素子２の冷却面２−１と鏡１０との間に温度検出素子１１を設けているので、熱抵抗が少なく、精度よくかつ応答性よく鏡１０の温度を測定することができ、露点温度の測定精度および応答性を向上させることができる。
【００４４】
なお、上述した実施の形態１や２では、熱電冷却素子２の冷却面２−１と鏡１０との間に温度検出素子１１を設けて鏡１０の温度を検出するのみとしたが、図６や図７に示すように、熱電冷却素子２の加熱面２−２とヒートシンク１８との間に温度検出素子２１を設ければ、ヒートシンク１８の温度を精度よくかつ応答性よく測定し、ヒートシンク１８の温度がある温度に達したら熱電冷却素子２への電流を遮断したり制限するなどして、鏡１０の冷却効率を上げるようにすることも可能である。
【００４５】
また、上述した実施の形態１や２では、鏡面１０−１に生じる結露（水分）を検出するものとしたが、同様の構成によって鏡面１０−１に生じる結霜（水分）を検出することも可能である。
また、上述した実施の形態１や２では、鏡１０を冷却する冷却手段として熱電冷却素子（ペルチェ素子）２を用いたが、ヘリウム冷凍機などを用いてもよい。
【００４６】
また、上述においては、鏡面冷却式露点計を例にとって説明したが、図１２に示した冷却装置でも同様にして、熱電冷却素子２の冷却面２−１とＣＰＵ４０との間に温度検出素子１１（図８（ａ）参照）を設けるようにしてもよい。また、図１４に示した加熱装置でも同様にして、熱電加熱素子２の加熱面２−２と被加熱部材３０との間に温度検出素子２１（図８（ｂ））を設けるようにしてもよい。また、図８（ｃ）に示すように、熱電冷却素子２の冷却面２−１とＣＰＵ４０との間に温度検出素子１１を設けるとともに、熱電加熱素子２の加熱面２−２と被加熱部材（放熱部材）３０との間に温度検出素子２１を設けるようにしてもよい。
【００４７】
また、温度検出素子１１や２１は、必ずしも熱電冷却素子２の冷却面２−１と鏡１０との間や熱電冷却素子２の加熱面１−２とヒートシンク１８との間の全面に設けなくてもよく、帯状のパターンなどとしてもよい。
また、図１１に示した構成において、温度検出素子６をなくし、その代わりに熱電冷却素子２の冷却面２−１と銅製ブロック３との間に温度検出素子１１を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る水分検出装置の一実施の形態を示す鏡面冷却式露点計の概略構成図（実施の形態１）である。
【図２】発光側の光ファイバと受光側の光ファイバとを１つのチューブに同軸に設ける構成を例示する図である。
【図３】鏡面に対して照射されるパルス光および鏡面から受光される反射パルス光を示す図である。
【図４】実施の形態１の鏡面冷却式露点計のセンサ部の変形例を示す図である。
【図５】本発明に係る水分検出装置の他の実施の形態を示す鏡面冷却式露点計の概略構成図（実施の形態２）である。
【図６】熱電冷却素子の加熱面とヒートシンクとの間にも温度検出素子を設けた実施の形態１の鏡面冷却式露点計のセンサ部の変形例を示す図である。
【図７】熱電冷却素子の加熱面とヒートシンクとの間にも温度検出素子を設けた実施の形態２の鏡面冷却式露点計のセンサ部の変形例を示す図である。
【図８】冷却装置や加熱装置への本発明の適用例を示す図である。
【図９】正反射光検出方式を採用した従来の鏡面冷却式露点計の要部を示す図である。
【図１０】散乱光検出方式を採用した従来の鏡面冷却式露点計の要部を示す図である。
【図１１】従来の鏡面冷却式露点計における鏡や温度検出素子の取り付け構造を示す斜視図である。
【図１２】熱電冷却素子の冷却面にＣＰＵを取り付けた従来の冷却装置における温度測定構造を示す図である。
【図１３】この冷却装置の構成から考えられる鏡面冷却式露点計における鏡面の温度の測定構造を示す図である。
【図１４】熱電冷却素子の加熱面に被加熱部材を取り付けた従来の加熱装置における温度測定構造を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
２…熱電冷却素子（ペルチェ素子）、２−１…冷却面、２−２…加熱面、１０…鏡、１０−１…鏡面、１１，２１…温度検出素子（薄膜測温抵抗体）、１２…露点温度表示部、１３…結露検知部、１４…ペルチェ出力制御部、１５…信号変換部、１７…チューブ、１７−１…発光側の光ファイバ、１７−２…受光側の光ファイバ、１８…ヒートシンク、１９…発光ダイオード、２０…フォトカプラ、３０…被加熱部材（放熱部材）、４０…ＣＰＵ、２０１，２０２…鏡面冷却式露点計、２０１Ａ，２０２Ａ，２０２Ａ’…センサ部、２０１Ｂ，２０２Ｂ…コントロール部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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