高濃度水蒸気の高効率利用のための水蒸気発生法と計測法に関する研究

本研究は，大気圧の過熱水蒸気，あるいは，高濃度で水蒸気が含まれている空気の利用技術向上を目的としており，高濃度で水蒸気が含まれている気体の水蒸気濃度（湿度）を測定する方法，並びに，その測定精度を検証するための技術開発を行うものである．湿度計の測定精度を検証には標準ガス（標準湿度）が必要である．そのために，まず過熱水蒸気混合法を用いて露点85 ℃～100 ℃の高露点域の湿度標準の発生装置の開発，並びに，波長可変半導体レーザ吸収分光法(TDLAS)を用いた湿度計測法の開発を試みた．前者の過熱水蒸気混合法により正確な湿度を発生させるための一番の課題は，水蒸気用の流量計の精度の確保である．本研究では秤量法を用いて流量校正を行うとともに，差圧式流量計を改良することによ流量測定値の不確かさの低減に成功した．つぎに，開発した流量計を用いた過熱水蒸気混合法により露点80℃～95 ℃の範囲で湿度を発生させ，SIトレーサビリティが確保された鏡面冷却式露点計を用いて発生露点のVaridationを行った結果，高い露点ほど不確かさが小さくなることを確認した．露点95 ℃～100 ℃の領域は，鏡面冷却式露点計の測定範囲を超えており，標準も提供されていない．そのため本研究で開発した水蒸気発生装置の性能の検証は，発生させた気体を冷却し水蒸気(水)と空気を分離して水蒸気量を秤量により求める方法でおこなった．その際，凝縮して分離後の空気についても湿度センサと流量計により含まれている水蒸気量と空気量を求め，測定値を補正するとともに不確かさ評価にも用いた．また，絶対圧計も導入した．その結果，95℃以上でも不確かさ評価の範囲内で露点が発生できていることを確認した．この方法は，連続的に湿度をモニタリングできる可能性があり，かつ安価な構成で製作できることから，高湿度域で有用な湿度測定方法となることを示した．

本研究は，大気圧の過熱水蒸気，あるいは，高濃度で水蒸気が含まれている空気の利用技術向上を目的としており，高濃度で水蒸気が含まれている気体の水蒸気濃度（湿度）を測定する方法，並びに，その測定精度を検証するための技術開発を行うものである．湿度計の測定精度を検証には標準ガス（標準湿度）が必要である．そのために，まず過熱水蒸気混合法を用いて露点85 ℃～100 ℃の高露点域の湿度標準の発生装置の開発，並びに，波長可変半導体レーザ吸収分光法(TDLAS)を用いた湿度計測法の開発を試みた．前者の過熱水蒸気混合法により正確な湿度を発生させるための一番の課題は，水蒸気用の流量計の精度の確保である．本研究では秤量法を用いて流量校正を行うとともに，差圧式流量計を改良することによ流量測定値の不確かさの低減に成功した．つぎに，開発した流量計を用いた過熱水蒸気混合法により露点80℃～95 ℃の範囲で湿度を発生させ，SIトレーサビリティが確保された鏡面冷却式露点計を用いて発生露点のVaridationを行った結果，高い露点ほど不確かさが小さくなることを確認した．露点95 ℃～100 ℃の領域は，鏡面冷却式露点計の測定範囲を超えており，標準も提供されていない．そのため本研究で開発した水蒸気発生装置の性能の検証は，発生させた気体を冷却し水蒸気(水)と空気を分離して水蒸気量を秤量により求める方法でおこなった．その際，凝縮して分離後の空気についても湿度センサと流量計により含まれている水蒸気量と空気量を求め，測定値を補正するとともに不確かさ評価にも用いた．また，絶対圧計も導入した．その結果，95℃以上でも不確かさ評価の範囲内で露点が発生できていることを確認した．この方法は，連続的に湿度をモニタリングできる可能性があり，かつ安価な構成で製作できることから，高湿度域で有用な湿度測定方法となることを示した．