露点計
露点計は、気体中に含まれる水蒸気量を「露点温度」で評価する計測器である。露点温度は気体を冷却したときに水蒸気が飽和し、凝結が始まる温度を指し、湿度や水分管理の基礎指標として用いられる。相対湿度（RH）や水分濃度（ppmv、mg/m³）との相互換算が可能で、乾燥工程や圧縮空気、各種プロセスガスの品質管理に不可欠である。代表的な方式は鏡面冷却式（チルドミラー）、高分子静電容量式、酸化アルミニウム式などで、計測レンジ、応答性、設置環境に応じて選定する。
原理と露点の定義
露点は、一定圧力下で気体を冷却していき、飽和水蒸気圧に達して凝結が生じる転移点の温度である。露点計はこの現象を直接（凝結の観察）あるいは間接（水分量に比例する電気量の検出）でとらえ、温度指標に換算する。露点から相対湿度や絶対湿度へは、温度・圧力と蒸気圧の関係式（例えば拡張アンティワン式やマグヌス式）を用いて換算する。
主なセンサ方式
露点計の方式は応用ごとに長所が異なる。以下に代表的な方式を示す。
鏡面冷却式（チルドミラー）
鏡面を冷却し、凝結の生成・消失を光学的に検出して露点を直接指示する基準器的方式である。高精度（±0.1〜0.2℃dp級）かつ長期安定だが、機構が複雑で清浄なガス試料や定期的な鏡面クリーニングを要する。校正標準として採用され、他方式のトレーサビリティ確保に用いられる。
高分子静電容量式
高分子膜に吸脱着する水分で静電容量が変化し、その変化量から露点相当湿度を算出する。小型・低消費電力・応答性に優れ、湿度計としても広く普及する。低露点域ではドリフトやヒステリシスに注意が必要で、定期的な校正が望ましい。
酸化アルミニウム式
多孔質Al₂O₃膜の誘電特性変化を検出する方式で、−100℃dp級の低露点まで対応できる。乾燥空気や窒素、天然ガスなどのプロセス用途で多用される。圧力依存性や汚染の影響を受けやすいため、前処理とフィルタ保守が重要である。
その他の方式
抵抗式、熱伝導式、QCM（石英振動子）などがある。目的レンジ、ガス種、設置制約に応じて方式を使い分ける。
指標・単位と換算
- 露点温度：℃dp（dew point）。基準温度での相対湿度連携が容易。
- 体積濃度：ppmv。燃料ガスやドライルーム管理で有効。
- 質量濃度：mg/m³。温度・圧力の補正が必要。
- 相対湿度：%RH。一般空調や放射温度評価と併用される。
換算では温度・圧力の同時補正が要点である。等圧・等温の仮定を誤ると大きな誤差を招くため、プロセス条件を計測点で取得する。
校正とトレーサビリティ
鏡面冷却式を基準として、塩類飽和溶液や湿度発生器による校正を行う。計測レンジごとに複数点校正を施し、直線性・ヒステリシス・繰返し性を評価する。作業現場ではトランスファ標準器を用いて高分子式・酸化アルミ式を巡回校正し、校正周期は使用環境に合わせて設定する。
応用分野
- 圧縮空気・ドライエア：工具寿命や品質に直結、低露点監視が必須。
- プロセスガス：石化・半導体での水分混入監視。前処理でフィルターを併用。
- 乾燥工程：塗装、樹脂乾燥、リチウム電池ドライルームなど。
- HVAC：ビル空調で相対湿度計と併用し結露リスクを低減。
- 計測器の相互比較：熱流計や位相計など他計測と組み合わせ、環境影響を補正。
設置・配管とサンプリング
代表性の高いサンプルを確保するため、等速吸引やデッドボリューム低減、拡散遅れの回避が重要である。配管はステンレスを基本とし、吸着・放出の少ない材料を選ぶ。低露点域ではパージと十分なフラッシング時間を確保し、圧力校正済みの流量計で一定流量を維持する。
測定不確かさと誤差要因
- 温度・圧力の未補正：換算誤差を増大させる。
- 汚染・油分・粒子：鏡面汚れやセンサドリフトの原因。
- 応答遅れ：配管長・吸着による時定数の増大。
- 交差感度：溶剤蒸気などによる誘電特性変化。
測定不確かさは、機差・再現性・環境変動・補正不確かさを合成して見積もる。記録には不確かさと信頼水準を付す。
選定のポイント
- レンジ：必要露点（例：−80〜＋20℃dp）と分解能。
- 環境：温度、圧力、ガス種、汚染の有無。
- 応答性：工程制御に必要な時定数。
- 保守性：鏡面の清掃容易性、プローブ交換、フィルタ入手性。
- 校正：現場校正の可否、標準器との整合。
- 関連計測：熱電対温度計、白金測温抵抗体温度計、内部抵抗計などと併用する場合のI/Oや記録方式。
安全・規格・設計上の留意
可燃性ガスや高圧系では防爆構造や耐圧防爆の適合を確認する。品質管理の観点ではJISやISOに準拠した校正体系、記録、トレーサビリティの整備が欠かせない。計測システム全体としては、記録計・データロガー・電力品質アナライザ等の周辺計測と同期を取り、プロセス変動との相関を把握することが望ましい。最後に、現場導入時は設置前の試験運転、ゼロ点確認、リークチェックを徹底し、長期安定性を担保する。