(57)【要約】【課題】露点温度を精度良く短時間で測定することができる鏡面冷却式露点計を提供する。【解決手段】被測定気体に鏡面２ａが晒される鏡２と、鏡面２ａの一端部Ａを冷却する第１の冷却器３と、この冷却器３とは異なる温度で鏡面２ａの他端部Ｂを冷却する第２の冷却器４と、鏡面２ａの一端部Ａから他端部Ｂまでの温度を測定するために鏡２に付された複数の温度センサ５１、５２、・・・５１１と、鏡面２ａの一端部Ａから他端部Ｂまで照射位置を走査させて光を照射する光走査部６と、鏡面２ａで反射した光の反射光を受光する受光部７と、受光部７の受光する光強度の変化、光走査部６の照射位置に基づいて、一端部から他端部Ｂまでの間の結露の開始位置を特定し、その結露の開始位置に近傍する温度センサ５から取得した温度を露点温度とする測定処理部とを備えるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定気体に鏡面が晒される鏡と、
該鏡面の一部を冷却する第１の冷却器と、
該第１の冷却器とは異なる温度で該鏡面の他の一部を冷却する第２の冷却器と、
該鏡面の該一部から該他の一部までの温度を測定するために該鏡に配された複数の温度センサと、
該鏡面の該一部から該他の一部まで照射位置を走査させて光を照射する光走査部と、
該鏡面で反射した該光の反射光を受光する受光部と、
該受光部の受光する光強度の変化、及び該光走査部の該照射位置に基づいて、該一部から該他の一部までの間の結露の開始位置を特定し、その結露の開始位置に近傍する該温度センサから取得した温度を露点温度とする測定処理部とを備えることを特徴とする鏡面冷却式露点計。
【請求項２】
前記測定処理部は、前記第１の冷却器及び／又は前記第２の冷却器の温度を制御可能であることを特徴とする請求項１に記載の鏡面冷却式露点計。
【請求項３】
前記測定処理部は、前記結露の開始位置が前記一部から前記他の一部までの間の所定位置になるように、前記第１の冷却器及び／又は前記第２の冷却器の温度を制御することを特徴とする請求項２に記載の鏡面冷却式露点計。
【請求項４】
前記所定位置は、前記一部と前記他の一部との中間部であることを特徴とする請求項３に記載の鏡面冷却式露点計。
【請求項５】
前記鏡面が平坦面で形成されており、前記光走査部及び前記受光部が前記一部から前記他の一部までの該鏡面に対向しない位置に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の鏡面冷却式露点計。
【請求項６】
前記鏡面が前記一部から前記他の一部までを円弧状に湾曲させた曲面で形成されており、前記光走査部及び前記受光部が、共に該鏡面に対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の鏡面冷却式露点計。
【請求項７】
前記鏡面の前記一部が前記鏡面の一端部であり、前記他の一部が該鏡面の他端部であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の鏡面冷却式露点計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定気体に晒した鏡面を結露（結霜）させ、その鏡面の温度から被測定気体の露点温度を検出する鏡面冷却式露点計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気体の露点温度を鏡面冷却式露点計（光学式露点計）で測定することが行われている。肉眼判定式の鏡面冷却式露点計では、鏡面の温度を徐々に下げていき、鏡面に露（霜）が付着し始める温度を測定し、続いて鏡面の温度を徐々に上昇させていき、鏡面から露が消失し始める温度を測定し、それら両温度の平均値を露点温度としている。自動制御式の鏡面冷却式露点計では、冷却した鏡面上の露の増減を鏡面からの反射光で検出し、鏡面の温度を自動で上下させて露の付着量が一定になるように温度制御して、付着量が一定になったときの温度を露点温度としている（ＪＩＳ  Ｚ８８０６：２００１）。特許文献１に、自動判定式の鏡面冷却式露点計の一例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９４７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の肉眼判定式の鏡面冷却式露点計や、特許文献１に記載されたような自動制御式の鏡面冷却式露点計では、鏡面の温度を上下させて測定を行うが、露（霜）の付着や蒸発に時間が掛かるため、急激に温度を変化させてしまうと露点温度を正確に測定することはできない。又、鏡面と温度センサとが熱平衡の状態にないと温度を正確に測定することができない。従って、露点温度を精度良く測定するために、鏡面の温度をゆっくりと時間をかけて上下させる必要があり、測定に長時間を要するという課題がある。
【０００５】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、露点温度を精度良く短時間で測定することができる鏡面冷却式露点計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された鏡面冷却式露点計は、被測定気体に鏡面が晒される鏡と、該鏡面の一部を冷却する第１の冷却器と、該第１の冷却器とは異なる温度で該鏡面の他の一部を冷却する第２の冷却器と、該鏡面の該一部から該他の一部までの温度を測定するために該鏡に配された複数の温度センサと、該鏡面の該一部から該他の一部まで照射位置を走査させて光を照射する光走査部と、該鏡面で反射した該光の反射光を受光する受光部と、該受光部の受光する光強度の変化、及び該光走査部の該照射位置に基づいて、該一部から該他の一部までの間の結露の開始位置を特定し、その結露の開始位置に近傍する該温度センサから取得した温度を露点温度とする測定処理部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載された鏡面冷却式露点計は、請求項１に記載されたもので、前記測定処理部は、前記第１の冷却器及び／又は前記第２の冷却器の温度を制御可能であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載された鏡面冷却式露点計は、請求項２に記載されたもので、前記測定処理部は、前記結露の開始位置が前記一部から前記他の一部までの間の所定位置になるように、前記第１の冷却器及び／又は前記第２の冷却器の温度を制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載された鏡面冷却式露点計は、請求項３に記載されたもので、前記所定位置は、前記一部と前記他の一部との中間部であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載された鏡面冷却式露点計は、請求項１から４のいずれかに記載されたもので、前記鏡面が平坦面で形成されており、前記光走査部及び前記受光部が前記一部から前記他の一部までの該鏡面に対向しない位置に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載された鏡面冷却式露点計は、請求項１から４のいずれかに記載されたもので、前記鏡面が前記一部から前記他の一部までを円弧状に湾曲させた曲面で形成されており、前記光走査部及び前記受光部が、共に該鏡面に対向する位置に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載された鏡面冷却式露点計は、請求項１から６のいずれかに記載されたもので、前記鏡面の前記一部が前記鏡面の一端部であり、前記他の一部が該鏡面の他端部であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の鏡面冷却式露点計では、温度勾配を持たせた鏡面に光を走査して、その反射光の光強度の変化及び照射位置から、結露の開始位置を特定し、その位置の温度を露点温度として測定する。これにより、従来の鏡面冷却式露点計のように鏡面の温度を上下させて測定を行う必要がないので、露点温度を短時間で測定することができる。しかも、結露した鏡面の温度を測定するということ自体は、従来の鏡面冷却式露点計と変わっていないので、露点温度を正確に測定することができる。
【００１４】
測定処理部が、第１の冷却器及び／又は前記第２の冷却器の温度を制御可能とした場合、温度が固定ではなく可変できるため、例えば、測定条件に合わせて適宜数値設定して温度設定が可能になったり、所定温度に自動設定が可能になったりする。
【００１５】
測定処理部が、結露の開始位置が鏡面の一部から他の一部までの間の所定位置になるように、第１の冷却器及び／又は第２の冷却器の温度を制御する場合、所定位置を露点温度の変化に対応可能な位置としておくことで、結露の開始位置が鏡面の測定範囲外にならないため、測定途中に測定不能になることなく、露点温度の変化に追随して測定を継続することができる。
【００１６】
この所定位置が鏡面の一部と他の一部との中間部である場合、露点温度が上がっても下がっても鏡面の測定範囲に余裕があるので、露点温度の上下の変動に最も対応することができる。
【００１７】
鏡面を平坦面で形成して、光走査部及び受光部を、鏡面の一部から他の一部までの鏡面に対向しない位置に配置する場合、鏡面に向かうように被測定気体を流すと、光走査部及び受光部が鏡面上の被測定気体の流れを乱さないため、露点温度を正確に測定することができる。
【００１８】
鏡面を、一部から他の一部までを円弧状に湾曲させた曲面で形成して、光走査部及び受光部を、共に鏡面に対向する位置に配置する場合、光走査部及び受光部が近くなるので、簡便な構造にすることができる。
【００１９】
鏡面の一部が鏡面の一端部であり、他の一部が鏡面の他端部である場合、鏡面全体を使って測定することができるので、測定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用する鏡面冷却式露点計の要部を示す側面図である。
【図２】本発明を適用する鏡面冷却式露点計の使用状態の鏡面を示す平面図である。
【図３】本発明を適用する鏡面冷却式露点計の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】本発明を適用する鏡面冷却式露点計の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明を適用する鏡面冷却式露点計の光検出強度と鏡面温度との関係を示すグラフである。
【図６】本発明を適用する他の鏡面冷却式露点計の要部を示す側面図である。
【図７】本発明を適用する鏡面冷却式露点計に使用する温度センサの平面図である。
【図８】図７の温度センサのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
図１に側面図で示す鏡面冷却式露点計１は、鏡２、第１の冷却器３、第２の冷却器４、複数の温度センサ５（一例として温度センサ５１、５２、・・・５１１）、光走査部６、及び受光部７を備え、被測定気体の露点温度を測定可能なものである。
【００２３】
鏡２は、被測定気体に鏡面２ａが晒されるように、例えば送風ファン（不図示）によって送風される気体流路内に配置されている。この鏡２は、板状の熱伝導性の良い金属鏡であり、一様な熱伝導率（熱抵抗）を有している。鏡２の表面（図の上方側）は、研磨又は鍍金によって、平坦面の鏡面２ａに形成されている。この鏡２は、図２の平面図に示すように、その一端部Ａ（本発明における「鏡面の一部」の一例）から他端部Ｂ（本発明における「鏡面の他の一部」の一例）まで所定長を有する細長い板状に形成されている。
【００２４】
図１に示す冷却器３は、鏡面２ａの一端部Ａを冷却するものであり、鏡面２ａの一端部Ａの裏面側に付されている。冷却器４は、冷却器３（一端部Ａ）とは異なる温度で鏡面２ａの他端部Ｂを冷却するものであり、鏡面２ａの他端部Ｂの裏面側に付されている。冷却器３，４は、一例として各々ペルチェ素子であり、後述する測定処理部８によって各々別個に電気的に温度制御される。
【００２５】
温度センサ５１、５２、・・・５１１（特に区別しないときには単に温度センサ５ともいう）は、鏡面２ａの一端部Ａから他端部Ｂまでの温度を検出するものであり、一端部Ａから他端部Ｂまで等間隔で鏡面２ａの裏面に付されている。各温度センサ５は、その温度検出部分が、鏡２の裏面のほぼ中央（短辺方向の中央）に位置するように付されていることが好ましい（図２参照）。温度センサ５は、例えば白金測温抵抗体、又は熱電対である。なお、温度センサ５の数は任意であり、一端部Ａから他端部Ｂまでの長さや、所望の測定分解能に合わせて適宜数を設定する。
【００２６】
光走査部６は、鏡面２ａの一端部Ａから他端部Ｂまで照射位置を走査させて光を照射するものであり、発光素子１１、及び走査機構１２を有している。光走査部６は、一例として、鏡面２ａに対向しない一端部Ａよりも外側の位置に配置されている。
【００２７】
発光素子１１は、可視光、赤外光、又は紫外光などの鏡面２ａで反射可能な光を発光するものであり、例えば、レーザーダイオード、又は発光ダイオードである。発光素子１１の光は、ビーム状であることが好ましい。発光素子１１の前方に光を集光するレンズを配してもよい。
【００２８】
走査機構１２は、発光素子１１の光を鏡面２ａに走査させるものである。走査機構１２は、一例として、同図に円弧状矢印で示すように、鏡面２ａに対する発光素子１１の位置や光軸の角度（入射角度）を変更可能に支持するもので、例えばサーボモータで駆動される２関節の支持機構（ロボットアーム）である。又は、走査機構１２は、一例として、プリズムや反射鏡などの光学素子を用いて、発光素子１２の光を反射、屈折により鏡面２ａに導いて、その光学素子の角度をサーボモータで変化させることで、鏡面２ａに対する光の照射位置や入射角度を変更させる機構であってもよい。このような走査機構１２として、公知の種々の機構を用いることができる。走査機構１２は、後述する測定処理部８によって鏡面２ａに対する光の照射位置や入射角度を制御される。
【００２９】
受光部７は、鏡面２ａで反射した光走査部６（発光素子１１）からの光の反射光を受光するものであり、受光素子１４、及び移動機構１５を有している。受光部７は、一例として、鏡面２ａに対向しない他端部Ｂよりも外側の位置に配置されている。
【００３０】
受光素子１４は、発光素子１１の発光する光を受光したときに、その光強度を電気信号に変換して出力する光電変換素子であり、例えば、フォトトランジスタ、フォトダイオード、又はＣＣＤセンサである。受光素子１４の前方に、光を集光させるレンズを配してもよい。
【００３１】
移動機構１５は、鏡面２ａからの発光素子１１の光の反射光が、受光素子１４に入射されるように、受光素子１４を移動させるものである。移動機構１５は、一例として、同図に円弧状矢印で示すように、受光素子１４の位置や光軸の角度を変更可能に支持するもので、例えばサーボモータで駆動される２関節のロボットアームである。移動機構１５は、後述する測定処理部８によって受光素子１４の位置や受光角度を制御される。受光素子１４の位置及び角度は、発光素子１１の位置及び照射角度から鏡面２ａへの光の照射位置及び入射角が解るので、入射角と等しい反射角で光が全反射することから、理論的に算出できる。
【００３２】
なお、受光素子１４が、反射光を受光可能であれば、移動機構１５は、受光素子１４を単に上下方向（図１の上下方向）、又は左右方向（図１の左右方向）に移動させる機構としてもよいし、位置を固定して受光素子１４の角度を変える機構としてもよい。又、受光素子１４が、移動せず角度を変えずに反射光を受光可能であれば、移動機構１５を用いずに、受光素子１４を特定の位置に固定してもよい。要は、受光素子１４が反射光を受光できればよく、受光素子１４の受光可能な受光範囲や受光可能な光の角度、走査時の反射光の位置や方向などから、受光素子１４の位置を適宜設定する。又、移動機構１５は、プリズムや反射鏡などの光学素子を用いて、その光学素子の角度をサーボモータで変化させることで、鏡面２ａからの反射光を反射、屈折により受光素子１４に導く機構であってもよい。
【００３３】
図３に鏡面冷却式露点計１の電気的構成を示すブロック図を示す。
【００３４】
鏡面冷却式露点計１は、測定処理部８に、前述した冷却器３、冷却器４、温度センサ５１、５２、・・・５１１、光走査部６の発光素子１１及び走査機構１２、並びに、受光部７の受光素子１４及び移動機構１５が接続されている。又、測定処理部８には、液晶ディスプレイパネルなどの表示部９、及び測定者が操作や設定をするための操作部１０が接続されている。
【００３５】
測定処理部８は、受光部７の受光する光強度の変化、及び光走査部６の照射位置に基づいて、鏡面２ａの一端部Ａから他端部Ｂまでの間の結露の開始位置を特定し、その結露の開始位置に近傍する温度センサ５から取得した温度を露点温度とするものである。
【００３６】
具体的には、測定処理部８は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、第１の冷却器駆動回路２４、第２の冷却器駆動回路２５、Ａ／Ｄ変換器２６、走査機構駆動回路２７、発光回路２８、受光回路２９、Ａ／Ｄ変換器３０、及び移動機構駆動回路３１や不図示の入出力インタフェース回路などを備えている。
【００３７】
ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に予め記憶された動作用プログラムに従って動作するもので、鏡面冷却式露点計１の各部の動作の制御や、各部から入力される信号（データ）の処理を行う。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１の作業領域、測定した露点温度の記憶部、及び、操作部から設定入力された数値等の記憶部として使用される。
【００３８】
冷却器駆動回路２４は、ＣＰＵ２１の制御に基づく電流で冷却器３を駆動する。冷却器駆動回路２５は、ＣＰＵ２１の制御に基づく電流で冷却機４を駆動する。Ａ／Ｄ変換器２６は、温度センサ５１、５２、・・・５１１がアナログ信号で出力する温度情報をデジタル変換してＣＰＵ２１に出力する。なお、Ａ／Ｄ変換器２６として、温度センサ５の数に対応させた１１回路のものを用いてもよく、各温度センサ５への接続を切換え制御して１回路のものを用いてもよい。
【００３９】
走査機構駆動回路２７は、ＣＰＵ２１の制御に基づき走査機構１２の例えば電動サーボモータ（不図示）を駆動する。発光回路２８は、ＣＰＵ２１の制御に基づき発光素子１１を点灯／消灯させると共に、点灯時には所定電流を供給し、発光素子１１を所定の明るさで点灯させる。受光回路２９は、受光素子１４を駆動して、受光素子１４の受光した光強度に対応する光強度情報（光強度信号）を出力する。Ａ／Ｄ変換器３０は、受光回路２９がアナログ信号で出力する光強度情報をデジタル変換してＣＰＵ２１に出力する。移動機構駆動回路３１は、ＣＰＵ２１の制御に基づき走査機構１２の例えば電動サーボモータ（不図示）を駆動する。
【００４０】
次に、鏡面冷却式露点計１の動作について図１〜４を参照して説明する。
【００４１】
図４のフローチャートに示すように、測定を開始すると、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１１で、第１冷却器駆動部２４及び第２冷却器駆動部２５を制御して、冷却器３と冷却器４とを異なる温度で冷却させる。ここでは、冷却器３よりも冷却器４の温度を低くする例について説明する。ＣＰＵ２１は、一端部Ａに付された温度センサ５１の温度を検出し、一端部Ａが規定の所定温度Ｔａになるように冷却器３（冷却器駆動部２４）をフィードバック制御する。又、ＣＰＵ２１は、他端部Ｂに付された温度センサ５１１の温度を検出し、他端部Ｂが規定の所定温度Ｔｂになるように冷却器４（冷却器駆動部２５）をフィードバック制御する。
【００４２】
この冷却器３（一端部Ａ）の温度Ｔａ、及び冷却器４（他端部Ｂ）の温度Ｔｂは、例えば測定者が測定開始前に操作部１０を操作して手動で予め数値設定しておく。このように数値設定により温度Ｔａ，Ｔｂを変更できるようにすると、測定条件に合わせた測定が可能になるため好ましい。又は、例えば装置に測定精度は高くないが簡便で安価な湿度センサ（不図示）を配しておいて、この湿度センサで測定した湿度から大まかな露点温度を算出し、その温度に所定上限幅（例えば５度）を加算した温度を温度Ｔａとし、所定加減幅（例えば５度）を除算した温度を温度Ｔｂとして自動設定してもよい。
【００４３】
この冷却器３，４の冷却により、鏡面２ａの一端部Ａから他端部Ｂまで温度勾配が生じる。又、図１に示すように被測定気体が流れて鏡面２ａに当たる。このため、図２に点描で示すように、露点温度以下の鏡面２ａの領域に結露（結霜）が生じる。ここでは、一例として、鏡面２ａのうちの温度センサ５６〜５１１の付された領域が結露している場合を図示している。
【００４４】
ＣＰＵ２１は、ステップＳ１２で、発光回路２８を制御して発光素子１１を点灯させてから、走査駆動回路２７を制御して、走査機構１２に一端部Ａから他端部Ｂまで、発光素子１１の光を照射させる。又、ＣＰＵ２１は、これに連動させて移動機構駆動回路３１を制御して、移動機構１５に、鏡面２ａで光が全反射した場合に反射光を受光する位置及び角度に受光素子１４を移動させる。このとき、ＣＰＵ２１は、発光素子１１及び受光素子１４の各々の位置や角度、照射位置等を、ＲＯＭ２２に予め記憶された算定式で演算して制御する。このため、ＣＰＵ２１は、光走査部６に走査させている光の照射位置の特定が可能である。
【００４５】
図５に、鏡面２ａ（図２参照）の一端部Ａから他端部Ｂまでに光を走査させたときに、受光素子１４が受光する光強度（反射光量）、つまり受光素子１４が出力する光検出強度を実線で示す。光の照射位置が、鏡面２ａの結露していない領域（図２の温度センサ５１〜５５の付された領域）の場合には、鏡面２ａで光が全反射するので、受光素子１４の受光する光強度はほぼ一定値の大きな値になる。一方、光の照射位置が、鏡面２ａの結露している領域（図２の温度センサ５６〜５１１の付された領域）の場合には、光が露で乱反射（散乱）するので、光強度は小さな値になる。結露していない領域から結露している領域になる結露が生じ始める結露の開始位置（図２の温度センサ５６付近）では、同図に示すように、光強度は急激に低下する。
【００４６】
ＣＰＵ２１は、走査機構１２及び移動機構１５を制御しつつ、受光素子１４から出力される光強度情報を監視して、大きな値の光強度が予め設定された所定閾値よりも低下して小さな値に変化したときに、所定閾値になったときの光の照射位置（結露の開始位置）を特定する（図４のステップＳ１２）。所定閾値は、全反射したときの光強度よりも小さな値であり、例えば、全反射したときの光強度（例えば図５の温度センサ５１における光強度）と、充分に結露したときの光強度（例えば図５の温度センサ５１１における光強度）との間の適当な値（例えば中間値）である。
【００４７】
続いて、図４に示すように、ＣＰＵ２１は、特定した結露の開始位置に最も近い温度センサ５６の温度を取得して（ステップＳ１３）、その温度を露点温度として表示部９に表示させる（ステップＳ１４）。このように、鏡面冷却式露点計１では、露点温度を測定するために従来の装置のように鏡面２ａの温度を上下させる必要がないので、測定を短時間で行うことができる。
【００４８】
図５に破線で、鏡面２ａの一端部Ａから他端部Ｂまでの温度を示す。一端部Ａの温度が一番高く、他端部Ｂの温度が一番低い。気体が液体に結露（凝縮）する際には、凝縮熱が放出されるため、結露の開始位置付近（図５の遷移部分）では、同図に示すように温度がほぼ一定となる。このように、露点温度となっている位置が一点ではなく幅を有しているので、この幅内の温度センサ５６で測定を行うことで、特定した照射位置と温度センサ５６の位置とが多少ずれていても、露点温度を正確に測定することができる。
【００４９】
なお、ステップＳ１２〜Ｓ１３を複数回行って、取得した温度の平均値を露点温度としてもよい。複数回行っても光の走査に時間は掛からないので、短時間で測定を行うことができる。
【００５０】
次に、ＣＰＵ２１は、特定した結露の開始位置が、一端部Ａと他端部Ｂとの中間部（本発明における所定位置の一例）にあるか判別する（ステップＳ１５）。例えば、ＣＰＵ２１は、一端部Ａから他端部Ｂまでを奇数個に等分（例えば５等分）した区画のうちの真ん中の区画内（中間部）に結露の開始位置があるか否か判別する。結露の開始位置が中間部にあるときはステップＳ１２に戻る。図２の例では、結露の開始位置が中間部にあるのでステップＳ１２に戻る。
【００５１】
結露の開始位置が、例えば温度センサ５２に近傍の場合や温度センサ５１０に近傍の場合のように、中間部にないときは、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１６に進み、中間部に結露の開始位置が位置するように、冷却器３及び／又は冷却器４の温度を制御する。測定された露点温度をＴｄ、冷却器３の温度をＴａ、冷却器４の温度をＴｂとすると、
Ｔｄ＝（Ｔａ−Ｔｂ）／２              ・・・（１）
の関係のときに、結露の開始位置が鏡面２ａの中間部になる。例えば、ＣＰＵ２１は、冷却器３の温度Ｔａは変化させずに、冷却器４の温度Ｔｂを変化させて（１）式を満たすように制御してもよいし、逆に、冷却器４の温度Ｔｂは変化させずに、冷却器３の温度Ｔａを変化させて（１）式を満たすように制御してもよい。又は、ＣＰＵ２１は、冷却器３，４の両方の温度を変化させて（１）式を満たすようにしてもよい。ＣＰＵ２１が、冷却器３，４の両方の温度を変化させる制御を行う場合、温度Ｔａと温度Ｔｂとの温度差が常に一定の温度差となるように制御してもよいし、温度差を小さく（又は大きく）するように制御してもよい。なお、被測定気体の温度よりも温度Ｔａが高温にならないようにする。ＣＰＵ２１は、各温度センサ５から温度を取得して、鏡面２ａが目的の温度になってからステップＳ１２に戻る。
【００５２】
このように制御することで、結露の開始位置が鏡面２ａの中間部に位置するので、測定中の被測定気体の露点温度が変動したときに、結露の開始位置が一端部Ａ側に移動しても、結露の開始位置が他端部Ｂ側に移動しても、鏡面２ａの範囲外にならないので、露点温度の変動に追随して測定することができる。
【００５３】
なお、露点温度が時間の経過とともに下がる被測定気体を測定する場合には、結露の開始位置が時間の経過とともに他端部Ｂ側に移動していくので、ＣＰＵ２１は、結露の開始位置が、例えば温度センサ５３に近傍の位置のような、一端部Ａ側に近い位置（本発明における所定位置の他の一例）になるようにステップＳ１５，Ｓ１６で制御するようにしてもよい。逆に、露点温度が時間の経過とともに上昇する被測定気体を測定する場合には、結露の開始位置が時間の経過とともに一端部Ａ側に移動していくので、ＣＰＵ２１は、結露の開始位置が、例えば温度センサ５９に近傍の位置のような、他端部Ｂ側に近い位置（本発明における所定位置のさらに他の一例）となるようにステップＳ１５，Ｓ１６で制御するようにしてもよい。なお、結露の開始位置を、所定位置に制御する必要性がない場合には、図４のフローチャート中に破線で示したように、ステップＳ１３（Ｓ１４）からステップＳ１２に戻るように制御してもよい。
【００５４】
次に、本発明を適用する他の鏡面冷却式露点計５１について、図６の側面図を参照して説明する。なお、既に説明した構成と同様の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５５】
この鏡面冷却式露点計５１では、同図に示すように鏡５２の鏡面５２ａが一端部Ａから他端部Ｂまで円弧状に湾曲した曲面で形成されている。又、この鏡面冷却式露点計５１では、本発明における光走査部及び受光部を兼ねる光走査受光部５３が鏡面５２に対向する位置に配置されている。光走査受光部５３の発光素子１１及び受光素子１４は、共に鏡面５２ａの円弧状の中心点付近の位置に配置されることが好ましい。
【００５６】
具体的には、鏡５２は、金属板を、ほぼ一定の曲率で半筒状（一部の筒状）に曲げて、つまり側面がほぼ真円の円弧状に湾曲するように曲げて形成されたものである。鏡５２の円弧状に窪んだ内壁（図の上側の壁）が、研磨又は鍍金されて鏡面５２ａになっている。鏡面５２ａの一端部Ａの裏面には冷却器３が付され、他端部Ｂの裏面には冷却器４が付されている。又、鏡面５２ａの裏面には、温度センサ５１、５２、・・・５１１が、一端部Ａから他端部Ｂまで等間隔で付されている。
【００５７】
光走査受光部５３は、発光素子１１、受光素子１４、及び走査機構５５を有している。発光素子１１及び受光素子１４は、互いに近接すると共に、互いに鏡面５２ａ上の照射位置を向くように、鏡面５２ａの円弧の中心点Ｐの付近に、配置されている。発光素子１１及び受光素子１４が同じ照射位置を向くように、例えば両光軸が、中心点Ｐから鏡面５２ａの照射位置へ引いた半径線にほぼ平行で近接又は重なるようにする。又は、発光素子１１及び受光素子１４の両光軸に角度を付ける場合、照射位置で両光軸が交わって、照射位置に引いた光の法線が中心点Ｐを通るようにする。
【００５８】
この発光素子１１及び受光素子１４は、走査機構５５によって、中心点Ｐを通る軸５８を中心軸として往復回動可能になっている。発光素子１１及び受光素子１４は、中心点Ｐよりも鏡面５２ａ側を移動する。
【００５９】
この鏡面冷却式露点計５１では、発光素子１１及び受光素子１４が、共に軸５８を中心軸として往復回動することで、同図に示すように、発光素子１１が鏡面５２ａの一端部Ａから他端部Ｂまで照射位置を走査して光を照射しつつ、その反射光を受光素子１４が受光する。なお、発光素子１１の光を走査したときに、反射光はほぼ中心点Ｐに向かって反射するため、この反射光が受光素子１４に入射可能であれば、受光素子１４を中心点Ｐの近くに固定してもよい。又、発光素子１１及び受光素子１４が中心点Ｐ付近にあると、発光素子１１（受光素子１４）を回動させるときの移動距離が少なくなるので好ましいが、移動距離は大きくなるが鏡面５２ａに近い位置を往復回動させてもよい。又、発光素子１１の反射光を受光素子１４が受光なように、鏡面５２ａに対向する位置（鏡面５２ａに映る位置）に光走査受光部５３を配してもよい。
【００６０】
露点温度の測定については、鏡面冷却式露点計１と同様に、冷却器３，４で異なる温度に冷却して鏡面５２ａに温度勾配を生じさせ、同図に矢印で示すように被測定気体を流して鏡面５２ａを被測定気体に晒して結露させ、受光素子１４の受光する光強度が低下した照射位置の鏡面５２ａの温度を温度センサ５から取得することで測定する。
【００６１】
この鏡面冷却式露点計５１では、光走査部６（発光素子１１）及び受光部７（受光素子１４）が共に近くに配置できるので、装置を簡便な構造にすることができる。特に、走査機構５５は、軸５８を中心に往復回動する１軸の運動機構であり、しかも発光素子１１及び受光素子１４を共に移動させることができるので構造が簡便である。
【００６２】
なお、鏡面冷却式露点計１（５１）のように、冷却器３を鏡２（５２）の一端部Ａに付し、冷却器４を他端部Ｂに付したほうが、鏡面２全体を使って測定できるので測定精度が高くなり好ましいが、冷却器３を鏡２の一部に付し、冷却器４を鏡２の他の一部に付すと、少なくともその間に温度勾配が生じるので同様に測定が可能である。
【００６３】
又、冷却器３よりも冷却器４の温度を低くした例について説明したが、逆に冷却器４よりも冷却器３の温度を低くしてもよい。又、図１、６に示すように被測定気体を鏡面２ａ（５２ａ）に向かう（概ね垂直方向に向かう）ように流すことが好ましいが、鏡面２ａの面と平行に流したり、半筒状の鏡面５２ａの軸方向（筒の方向）に流したりしてもよい。
【００６４】
又、図７に平面図、図８にブロック図で示す温度検出デバイス６０を、鏡面冷却式露点計１に好適に使用することができる。
【００６５】
両図に示す温度検出デバイス６０は、イメージセンサに用いられるＣＣＤ（Charge Coupled Device）を用いたものであり、多数の温度センサ５１、５２、・・・５ｎが発生した電荷を読み出し可能なものである。言い換えると、温度検出デバイス６０は、デジタルカメラなどに用いられているＣＣＤイメージセンサの受光素子を温度検出素子（温度センサ５）に置き換えたものである。
【００６６】
図７に示すように、温度センサ５１、５２、・・・５ｎは、シリコン半導体基板の表面に、一列に配列させて形成されている。温度センサ５は、一例として半導体式の温度センサであり、温度に対応した電荷を発生するものである。温度センサ５として、ＣＣＤの暗電流が温度に依存することを利用してもよい。温度検出デバイス６０は、鏡２（図１参照）の裏面に各温度センサ５が密着するように配置されて用いられる。
【００６７】
図８に示すように、温度検出デバイス６０は、温度センサ５１、５２、・・・５ｎに読出しゲート６１が接続され、読出しゲート６１に転送レジスタ６２が接続されている。転送レジスタ６２の出力には、電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部６３が接続されている。また、転送レジスタ６２にはタイミング発生回路６４が接続されている。これらの読出しゲート６１、転送レジスタ６２、電荷電圧変換部６３、およびタイミング発生回路６４は公知のＣＣＤと同様の構成であり、シリコン半導体基板に形成されている。電荷電圧変換部６３（温度検出デバイス６０）の出力は、測定処理部８（図３参照）のＡ／Ｄ変換器２６に接続されている。
【００６８】
この温度検出デバイス６０は、次のように動作する。
【００６９】
測定処理部８のＣＰＵ２１（図３参照）が温度検出デバイス６０から温度を読み込むときには、ＣＰＵ２１は、読出しゲート６１にハイレベルの読出し信号φ１を出力する。これにより、読出しゲート６１が開き、各温度センサ５に発生した電荷が転送レジスタに入力する。ＣＰＵ２１がクロック信号φ２をタイミング発生回路６４に出力すると、このクロック信号φ２に対応させて、転送レジスタ６２が電荷を順次転送して電荷電圧変換部６３に出力する。電荷電圧変換部６３は、順次入力される電荷を電圧に変換して、Ａ／Ｄ変換器２６に出力する。ＣＰＵ２１は、クロック信号φ２に対応させた変換信号φ３をＡ／Ｄ変換器２６に出力して、電荷電圧変換部６３から順次出力される検出温度電圧を各々デジタル信号に変換させる。ＣＰＵ２１は、Ａ／Ｄ変換器２６から変換信号φ３のタイミングで順次出力される電圧により、温度センサ５１、５２、・・・５ｎの温度を検出する。
【００７０】
このようなＣＣＤによる温度検出デバイス６０は半導体プロセスで製造することができるため、微小サイズの多数の温度センサ５を温度検出デバイス６０に形成することができる。したがって、鏡面２ａの温度分布を精密に測定することができ、露点温度を正確に測定することができる。また、半導体プロセスで大量に製造できるので、単価が安価になる。さらに、ＣＣＤの電荷転送速度は高速であるので、多数の温度センサ５の温度を短時間に測定することができる。
【００７１】
なお、温度センサ５を二次元的に配置して、鏡面２ａの温度分布を２次元的に測定してもよい。また、温度検出デバイス６０に、ＣＭＯＳイメージセンサと同様の電荷検出（出力）構造を採用してもよい。この場合も温度検出デバイス６０を半導体プロセスで製造することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１は鏡面冷却式露点計、２は鏡、２ａは鏡面、３は第１の冷却器、４は第２の冷却器、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、５１０、５１１は温度センサ、６は光走査部、７は受光部、８は測定処理部、９は表示部、１０は操作部、１１は発光素子、１２は走査機構、１４は受光素子、１５は移動機構、２１はＣＰＵ、２２はＲＯＭ、２３はＲＡＭ、２４は第１の冷却器駆動回路、２５は第２の冷却器駆動回路、２６はＡ／Ｄ変換器、２７は走査機構駆動回路、２８は発光回路、２９は受光回路、３０はＡ／Ｄ変換器、３１は移動機構駆動回路、５１は鏡面冷却式露点計、５２は鏡、５２ａは鏡面、５３は光走査受光部、５５は走査機構、５８は軸、６０は温度検出デバイス、６１は読出しゲート、６２は転送レジスタ、６３は電荷電圧変換部、６４はタイミング発生器、Ａは一端部、Ｂは他端部、Ｐは中心点、φ１は読出し信号、φ２はクロック信号、φ３は変換信号である。
【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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