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CN105938115B - 湿度计及具备该湿度计的恒温恒湿槽 - Google Patents

湿度计及具备该湿度计的恒温恒湿槽 Download PDF

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CN105938115B
CN105938115B CN201610465077.5A CN201610465077A CN105938115B CN 105938115 B CN105938115 B CN 105938115B CN 201610465077 A CN201610465077 A CN 201610465077A CN 105938115 B CN105938115 B CN 105938115B
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Abstract

本发明提供的一种湿度计包括：传热部(12)，从测量空间(S1)向通过绝热部(100)而隔开的外部空间(S2)延伸；放热量控制部(20、120)，让热从传热部(12)向外部空间(S2)放出，以使放出到外部空间(S2)的热量(qc)为恒定；计算装置(32)，计算测量空间(S1)的湿度(U)。在通过放热量控制部(20、120)使得从传热部(12)向外部空间(S2)放出的热量为恒定的状态下，计算装置(32)利用基于传热部(12)中位于测量空间(S1)内的部位(12a)产生凝露时传热部(12)中的热收支的关系式，从传热部温度(te)和测量空间温度(t)来计算测量空间(S1)的湿度(U)。

Description

湿度计及具备该湿度计的恒温恒湿槽
本申请是申请日为2013年03月06日、发明名称为“湿度计及具备该湿度计的恒温恒湿槽”、申请号为“201380019922.0”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种湿度计及具备该湿度计的恒温恒湿槽。
背景技术
已知有一种湿度计，如专利文献1所示，该湿度计利用以跨越被绝热部隔开的测量空间和外部空间的方式而配置的热管等的传热部，能够测量测量空间内的湿度。
另外，作为上述湿度计改良后的湿度计，本申请人提出以下的湿度计(参照专利文献2)。
具体而言，专利文献2所公开的湿度计通过计算，从传热部在位于测量空间内的部位产生凝露的状态时被检出的传热部的温度、测量空间的温度及外部空间的温度，求出测量空间的湿度。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公报第4837777号
专利文献2：日本专利公开公报特开2012-083206号
专利文献2所公开的湿度计在求出测量空间的湿度的计算中使用外部空间的温度。因此，即使测量空间的湿度恒定，有时也会因为所检测的外部空间的温度变动，而导致由该湿度计求出的湿度(湿度值)变动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够精确地测量测量空间的湿度的湿度计及具备该湿度计的恒温恒湿槽。
本发明人，为了达到上述目的而注目于以下的见解。
此见解是有关在传热部的热收支。具体而言，该见解是有关在强制地让热从传热部放出以使放热量恒定的情况下，在传热部的位于测量空间内的部位产生凝露时的热收支。像这样产生凝露时，从测量空间进入传热部的显热和通过该凝露而向该传热部供应的潜热加在一起的热量等于从该传热部强制放出的热量的热收支可以成立，而与测量空间的湿度及外部空间的温度无关。
基于此见解，本发明人着眼于测量空间的水蒸气压并详细调查了该热收支，其结果，发现在传热部的温度及测量空间的温度与测量空间的水蒸气压之间，指定的关系式成立，而与外部空间的温度无关。在此，湿度(相对湿度)为水蒸气压相对于饱和水蒸气压的分压。因此，若求出测量空间的水蒸气压和温度，则能够从这些水蒸气压和温度容易求出测量空间的湿度(相对湿度)。
本发明通过着眼于上述各温度和测量空间的水蒸气压之间的关系式而做成。本发明的一方面所涉及的湿度计为测量测量空间的湿度的湿度计，包括：传热部，从所述测量空间向通过绝热部与该测量空间隔开的外部空间延伸；放热量控制部，让热从所述传热部向所述外部空间放出，以使放出到所述外部空间的热量为恒定；计算装置，计算所述测量空间的湿度。在通过所述放热量控制部使从所述传热部向所述外部空间放出的热量为恒定时，所述计算装置利用基于在所述传热部位于所述测量空间内的部位产生凝露时所述传热部中的热收支的关系式，从所述传热部的温度和所述测量空间的温度计算所述测量空间的湿度，所述关系式包括表示所述传热部温度、所述测量空间温度、潜热和显热的合计、所述测量空间的水蒸气压的关系的第一关系式，以及根据所述测量空间的水蒸气压和所述测量空间温度下的饱和水蒸气压计算所述测量空间的湿度的第二关系式，所述显热是从所述测量空间进入所述传热部的显热，所述潜热是因所述传热部中的凝露而提供给所述传热部的潜热，所述第一关系式根据表示所述显热和所述潜热的所述合计等于从所述传热部向外部空间放出的热量的基础式而得出。
另外，本发明的另一方面所涉及的恒温恒湿槽包括：围住指定的测量空间的绝热部；测量所述测量空间的湿度的湿度计；基于所述湿度计的测量结果调整所述测量空间内的温度及湿度的至少其中之一的温湿度调整部。
此外，本发明的又一方面所涉及的的湿度计为测量空间内的湿度的湿度计，包括：传热部，从配置于所述空间内的第1位置的第1端部延伸到配置于和所述第1位置隔开间隔的第2位置的第2端部，并且，能够将从所述空间进入所述第1端部的热输送到所述第2端部；放热量控制部，让热从所述传热部的所述第2端部向所述空间放出，以使放出到所述空间的热量为恒定；计算装置，计算所述空间的湿度。在通过所述放热量控制部使得从所述第2端部向所述空间放出的热量为恒定时，所述计算装置利用基于至少在所述第1端部产生凝露时所述传热部中的热收支的关系式，从所述传热部的温度和所述空间的温度计算所述空间的湿度，所述关系式包括表示所述传热部温度、所述空间温度、潜热和显热的合计、所述空间的水蒸气压的关系的第一关系式，以及根据所述空间的水蒸气压和所述空间温度下的饱和水蒸气压计算所述空间的湿度的第二关系式，所述显热是从所述空间进入所述传热部的显热，所述潜热是因所述传热部中的凝露而提供给所述传热部的潜热，所述第一关系式根据表示所述显热和所述潜热的所述合计等于从所述传热部向所述空间放出的热量的基础式而得出。
此外，本发明还提供一种湿度计，用于测量测量空间的湿度，其特征在于包括：传热部，从所述测量空间向通过绝热部与该测量空间隔开的外部空间延伸；放热量控制部，让热从所述传热部向所述外部空间放出，以使放出到所述外部空间的热量为恒定；计算装置，计算所述测量空间的湿度；其中，所述计算装置，在通过所述放热量控制部使得从所述传热部向所述外部空间放出的热量为恒定时，利用基于在所述传热部位于所述测量空间内的部位产生凝露时所述传热部中的热收支的关系式，即，基于从所述测量空间进入所述传热部的显热和通过所述凝露而向所述传热部供应的潜热加在一起的热量等于从所述传热部强制放出的热量的热收支的关系式，从所述传热部的温度和所述测量空间的温度计算所述测量空间的湿度。
此外，本发明还提供一种湿度计，用于测量空间内的湿度，其特征在于包括：传热部，从配置于所述空间内的第1位置的第1端部延伸到配置于和所述第1位置隔开间隔的第2位置的第2端部，并且，能够将从所述空间进入所述第1端部的热输送到所述第2端部；放热量控制部，让热从所述传热部的所述第2端部向所述空间放出，以使放出到所述空间的热量为恒定；计算装置，计算所述空间的湿度；其中，所述计算装置，在通过所述放热量控制部使得从所述第2端部向所述空间放出的热量为恒定时，利用基于至少在所述第1端部产生凝露时所述传热部中的热收支的关系式，即，基于从所述空间进入所述传热部的显热和通过所述凝露而向所述传热部供应的潜热加在一起的热量等于从所述传热部强制放出的热量的热收支的关系式，从所述传热部的温度和所述空间的温度计算所述空间的湿度。
附图说明
图1为本发明第1实施方式的湿度计的概略结构图。
图2为用以说明该湿度计的功能的框图。
图3为用以说明该湿度计的传热部中的热收支的概念图。
图4为本发明第2实施方式的湿度计的概略结构图。
图5为本发明第3实施方式的湿度计的概略结构图。
图6(A)为表示测量空间内为高温高湿状态(温度为85℃度，湿度为85％的状态)时，由干湿球湿度计和作为比较例的湿度计测量到的结果的一例的图。(B)为表示测量空间内为高温高湿状态(温度为85℃，湿度为85％的状态)时，由干湿球湿度计和第1实施方式的湿度计测量到的结果的一例的图。
图7(A)为表示在测量空间内为低温高湿状态(温度为35℃，湿度为85％的状态)时，由干湿球湿度计和作为比较例的湿度计测量到的结果的一例的图。(B)为表示测量空间内为低温高湿状态(温度为35°度，湿度为85％的状态)时，由干湿球湿度计和第1实施方式的湿度计测量到的结果的一例的图。
图8为表示本发明的其他实施方式的湿度计中的传热部温度传感器的概略结构的图。
具体实施方式
以下参照附图，说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
图1为概略地表示具有本发明第1实施方式的湿度计的恒温恒湿槽的结构的图。图2为用以说明图1所示的湿度计的功能的框图。图3为用以说明图1所示的湿度计的传热部中的热收支的概念图。首先，参照图1至图3，说明本发明第1实施方式的湿度计的结构。
本实施方式的湿度计是用以测量测量空间S1内的湿度(相对湿度)的装置，如图1及图2所示，其包括传热部12、传热部温度传感器(传热部温度检测部)14、测量空间温度传感器(测量空间温度检测部)16、具有帕尔帖模组(帕尔帖元件)22的放热量控制部20、湿度计主体30。
传热部12由热管构成，作为工作流体的水在减压状态下被装入该传热部12的内部，并且能使热管现象产生。在此所谓的热管现象意指，被装入的工作流体在指定的场所反复蒸发及冷凝，由此，热随着工作流体从工作流体蒸发的地方向冷凝的地方的流动而被传递的现象。
该传热部12从测量空间S1向该测量空间S1外侧的外部空间S2延伸。
在此，测量空间S1为例如由绝热壁100(绝热部)所围住的恒温恒湿槽101的内侧空间。另一方面，外部空间S2为该恒温恒湿槽101的外侧的空间。即，该恒温恒湿槽101具有湿度计10。
具体而言，恒温恒湿槽101包括围住测量空间S1的绝热壁(绝热部)100、湿度计10及温湿度调整部102，能够控制测量空间S1(详细而言，为测量空间S1内的空气)的温度和湿度。在构成该恒温恒湿槽101的顶壁部的绝热壁100上，形成从外部空间S2向测量空间S1凹陷的凹部100a。放热量控制部20的帕尔帖模组22嵌入该凹部100a中。在凹部100a的底部，设有将测量空间S1和外部空间S2连通的贯通孔100b。
温湿度调整部102基于湿度计10的测量结果，调整测量空间S1内的温度(测量空间温度)t及湿度U的至少其中之一。
传热部12的其中一侧的端部12b插入贯通孔100b中。而且，传热部12与嵌入凹部100a的帕尔帖模组22以能热传导(热交换)的方式连接。传热部12的另一侧的端部侧的部位12a位(露出)于测量空间S1内。在下述中，将传热部12中的位于该测量空间S1内的部位称为内侧部位12a。该传热部12不仅以垂直立起的姿势配置，而且只要能产生热管现象，也可以配置为倾斜的姿势，或者，也可以配置为水平姿势。
另外，在本实施方式中，虽是使用热管作为传热部12，但并不并限于此。例如，传热部12也可以是实心的铜制棒体。即，传热部12只要是与热从测量空间S1进入传热部12时的热阻以及热通过放热量控制部20从传热部12放出到外部空间S2时的热阻相比，热沿着传热部12的表面或在传热部12的内部移动时的热阻非常小即可。
传热部温度传感器14为检测在求出相对湿度U的计算中所使用的传热部12的温度(传热部温度)te的传感器。本实施方式的传热部温度传感器14检测传热部12的外面(表面)的温度，并输出与该检测结果相对应的信号。具体而言，传热部温度传感器14被安装在位于测量空间S1内的内侧部位12a的端部附近的外面。另外，传热部温度传感器14也可以不被配置成与传热部12(内侧部位12a)的外面接触。即，传热部温度传感器14也可以非接触的方式测量传热部12的温度，也可在埋入传热部12内的状态下测量传热部12的温度。此外，在传热部12由热管构成的情况下，传热部温度传感器14也可以被配置成与热管的内面接触。
测量空间温度传感器16为检测在求出相对湿度U的计算中所使用的测量空间S1的温度(测量空间温度)t的传感器。该测量空间温度传感器16被配置在测量空间S1内，检测测量空间S1内的温度t，并输出与该检测结果相对应的信号。
放热量控制部20具有帕尔帖模组22以及对帕尔帖模组22供电的供电部24。该放热量控制部20控制从供电部24到帕尔帖模组22的电力供给量，以使放出到外部空间S2的热量为恒定。
帕尔帖模组(帕尔帖元件)22在被嵌入恒温恒湿槽101的凹部100a的状态下，与传热部12的另一侧的端部12b连接。具体而言，帕尔帖模组22具有吸热部位(冷却部位)22a及放热部位(加热部位)22b。吸热部位22a在被嵌入凹部100a的状态下，与传热部12的另一侧的端部12b能够热交换(可冷却)地连接。通过将帕尔帖模组22如此配置，传热部12中的内侧部位12a以外的部位被绝热壁(绝热部)100和帕尔帖模组22围住。这样，传热部12的一端部(另一侧的端部12b)不会露出在外部空间S2，从而成为热仅能从传热部12的一端部通过帕尔帖模组22向外部空间S2放出的配置(无法从传热部12向外部空间S2直接放热的状态)。因此，对从传热部12向外部空间S2放出的热量能够容易地进行控制。即，本实施方式的湿度计10，通过控制向帕尔帖模组22提供的电力，来控制从传热部12通过帕尔帖模组22向外部空间S2放出的热量。
在此帕尔帖模组22中，当从供电部24供电时，吸热部位22a从传热部12的另一侧的端部12b吸热(即，使另一侧的端部12b冷却)，并由放热部位22b该热向外部空间S2放出。此时，在传热部12中，工作流体在内侧部位12a内蒸发，并且，气体状的工作流体在另一侧的端部12b内冷凝，由此，从测量空间S1进入传热部12的内侧部位12a的热移动到另一侧的端部12b，并传热给帕尔帖模组22。
供电部24可以将恒定的电力供给帕尔帖模组22。本实施方式的供电部24被配置在湿度计主体30的内部，但并不限于此配置方式，也可以独立于湿度计主体30来设置。
通过该供电部24将恒定的电力供给帕尔帖模组22(例如，施加恒定的电压，或者供给恒定的电流)，使从传热部12通过帕尔帖模组22向外部空间S2放出的热量为恒定。
湿度计主体30计算测量空间S1内的湿度U，并显示(输出)该已计算出的湿度U。该湿度计主体30包括：计算相对湿度U的计算部(计算装置)32、将计算部32的计算结果输出至外部的输出部34、以及供电部24。各传感器14、16以能分离的方式连接于本实施方式的湿度计主体30。
计算部32接收来自各传感器14、16的信号并计算湿度U。具体而言，计算部32使用由传热部温度传感器14检测出的传热部温度te和由测量空间温度传感器16检测出的测量空间温度t，计算测量空间S1的相对湿度U。详细而言，在计算部32中预先储存了以下的式(1)(指定的关系式)和以下的式(2)，该计算部3利使用上述的式(1)和式(2)，从传热部温度te及测量空间温度t计算测量空间S1的相对湿度U。
(数1)
(数2)
在此，式(1)的A为系数，t为测量空间温度(测量空间S1内的空气的温度)，te为传热部温度(传热部12的表面温度)，ese为传热部温度te的饱和水蒸气压，p为测量空间S1的压力，δ为界面膜厚度，qc为从传热部12向外部空间S2的放热量。另外，式(2)的es为测量空间温度t的饱和水蒸气压。
具体而言，计算部32首先利用式(1)，从传热部温度te及测量空间温度t计算测量空间S1的水蒸气压(水蒸气分压)e。接着，计算部32利用式(2)，从该水蒸气压e和测量空间温度t的饱和水蒸气压es计算测量空间S1的相对湿度U。此时所使用的饱和水蒸气压es由计算部32从预先储存在计算部32的表格中所存储的数据中读取出来。在表格中存储有例如温度和各温度的饱和水蒸气压对应起来的数据。
式(1)是基于处在以下状态时的传热部12的热收支的式，所述状态是强制地让热从传热部12向外部空间S2放出以使放出到外部空间S2的热量qc为恒定的状态，且内侧部位12a产生凝露的状态。该式(1)以如下所述的方式求出。
如果强制地让热从传热部12向外部空间S2放出以使放出到外部空间S2的热量qc为恒定，则热通过传热部12内的工作流体从测量空间S1侧向外部空间S2侧(另一侧的端部12b)传递。由此，传热部温度te达到测量空间S1的露点以下，在传热部12的内侧部位12a产生凝露。如果设此时的因凝露而从测量空间S1提供给传热部12的潜热为qCon，从测量空间S1进入传热部12的显热为qHeat，则潜热qCon和显热qHeat分别由下述的式(3-1)及式(3-2)表示。
(数3)
在式(3-1)及式(3-2)中，Hv为水的潜热，D为水蒸气扩散系数，P0为大气压，R为气体常数，λ为空气的热传导率。
在此，假设当强制地让热从传热部12向外部空间S2放出以使放出到外部空间S2的热量qc为恒定时，在传热部12的内侧部位12a产生凝露。此时，以下的热收支成立，而与测量空间S1的相对湿度U及外部空间S2的温度无关。该热收支为，从测量空间S1进入传热部12的显热qHeat和因该凝露而供给传热部12的潜热qCon加起来的热量，等于强制地从传热部12向外部空间S2放出的热量qc。
因此，在qCon、qHeat、qc之间，由以下的式(4)所表示的关系成立(参见图3)。
(数4)
qc＝qCon+qHeat …(4)
接着，通过将上述的式(3-1)及式(3-2)代入式(4)中进行整理，由此用于求出测量空间S1内的空气的水蒸气压e的关系式(5)成立。
(数5)
通过将上述式(5)中的第2项的由虚线围起来的式子和第3项的由虚线围起来的式子，分别置换为系数A，可以得到上述的式(1)。
输出部34接收计算部32的计算结果，并输出测量空间S1的相对湿度U。本实施方式的输出部34可以显示计算结果。另外，输出部34并不限于显示计算结果的结构。例如，输出部也可以输出用于让液晶显示器等的外部的显示装置等显示所述计算结果的信号。此外，输出部也可以通过印字等进行输出。
在如上述结构的湿度计10中，以下述的方式测量测量空间S1的相对湿度U。
首先，如果湿度计主体30启动，则供电部24将恒定的电力提供给帕尔帖模组22。在本实施方式中，供电部24将恒定的电流提供给帕尔帖模组22。由此，能够使从传热部12通过帕尔帖模组22向外部空间S2放出的放热量qc为恒定。其结果，传热部12的内侧部位12a的温度下降，测量空间S1变成露点温度以下。由此，内侧部位12a凝露。如果此状态持续指定的时间，则传热部12的温度成为平衡状态而稳定下来。
接着，计算部32接收表示传热部温度传感器14的检测结果的信号(即，表示传热部温度te的信号)、以及表示测量空间温度传感器16的检测结果的信号(即，表示测量空间温度t的信号)。接着，计算部32将来自各传感器14、16的各信号所表示的温度分别代入式(1)进行计算。由此计算出测量空间S1的水蒸气压e。
例如，在图3所示的例子中，示出了传热部温度te为79.6℃、测量空间温度t为85.0℃、从传热部12通过帕尔帖模组22向外部空间S2放出的热量(放热量)为20336W/m2的情况。此时，计算部32通过将这些值代入式(1)，求出水蒸气压e。接着，计算部32在计算测量空间S1的水蒸气压e时，将该水蒸气压e(在图3所示的例子中，e＝49.1)和测量空间温度传感器16检测出的测量空间温度t的饱和水蒸气压es分别代入式(2)，计算相对湿度U。
(数6)
由此求出的测量空间S1的相对湿度U(在所述例子中为85％)通过计算部32被输出到输出部34。输出部34显示(输出)由计算部32计算出的测量空间S1的相对湿度U。
根据上述的湿度计10，通过强制地让热从传热部12向外部空间S2放出以使放出的热量(从传热部12向外部空间S2的放热量)qc为恒定，从而使位于传热部12的测量空间S1的部位12a凝露。而且，利用式(1)导出测量空间S1的湿度U。因此，能够精确地求出测量空间S1的湿度U，而不受外部空间S2的温度的影响。
具体而言，通过不将外部空间S2的温度作为参数的式(1)及式(2)来求出湿度U。由此，在计算湿度U时能够抑制外部空间S2的温度的影响。而且，由于强制地让热从传热部12向外部空间S2放出以使放出到外部空间S2的热量qc为恒定(指定的值)，因此，传热部12的温度不受外部空间S2的温度及其变动的影响而得以稳定。因此，对于湿度计10，虽然在式(1)中向外部空间S2放热的传热部12的温度(传热部温度)被用作为参数，但也能够不受该外部空间S2的温度及其变动的影响而能够精确地求出测量空间S1的湿度。
另外，由于该湿度计10不像传统的干湿球湿度计那样必须要有吸条(wick)，因此，能够减轻与每当变旧而吸水力变差时就要替换吸条这种维护有关的作业负担。因此，在本实施方式的湿度计10中，能够减轻与维护有关的作业负担，同时能够使构造简化。
另外，在本实施方式的湿度计10中，由传热部温度传感器14检测传热部12的外面(表面)温度，因此，与在传热部12的内部检测传热部12的温度的情况相比，能够简化传热部12的结构及传热部温度传感器14的结构。
另外，在第1实施方式的湿度计10中，传热部温度传感器14检测内侧部位12a(在本实施方式中为测量空间S1侧的端部附近)的外面(表面)温度。但是，由传热部温度传感器14检测传热部温度te的位置，并不限于此位置。例如，传热部温度传感器14也可以被配置成检测在绝热壁100中的传热部12的表面温度。由于传热部12的外面(表面)温度容易受到风等的外部扰乱的影响，所以传热部温度传感器14可以配置在不容易受到风的影响的绝热壁100中。在此情况下，通过使用由传热部温度传感器14测量到的温度来计算湿度U，从而进一步抑制求出的湿度U中因外部扰乱而产生的误差。
(第2实施方式)
参照图4说明本发明的第2实施方式。在第2实施方式中，对与上述第1实施方式相同的结构使用相同的符号，并且省略其说明，仅针对不同的结构进行说明。
在第2实施方式的湿度计10A中，传热部12的配置和放热量控制部120的结构与第1实施方式的湿度计10不同。
传热部12以贯通绝热壁100的方式而配置。即，传热部12跨越测量空间S1内及该测量空间S1外侧的外部空间S2而配置。因此，传热部12的一端部位于测量空间S1内，传热部12的另一端部位于外部空间S2内。以下，将传热部12中位于外部空间S2内的部位称之为外侧部位12c。
放热量控制部120包括空气供给部122、温度调整部124及引导部126。
空气供给部122形成朝向传热部12的外侧部位(向外部空间S2侧突出的部位)12c的空气(外部气体)流。在本实施方式中，空气供给部122为送风扇。该空气供给部122向外侧部位12c以恒定的风量送风。本实施方式的空气供给部122沿从外侧部位12c的突出方向前端朝向绝热壁100(外侧部位12c的基端)侧的方向送风。
温度调整部124具有空气冷却部124a和控制部124b。
空气冷却部124a配置于空气供给部122和外侧部位12c之间，调整从空气供给部122流向外侧部位12c的空气的温度。该空气冷却部124a具有检测从空气供给部122供给的空气的温度的温度传感器(省略图示)。
控制部124b基于由空气冷却部124a的温度传感器(图略)检测出的温度(从空气供给部122供给的空气的温度)，控制空气冷却部124a的冷却能力。通过调整空气冷却部124a的冷却能力，使供给外侧部位12c的空气的温度维持在恒定。
根据上述的湿度计10A，也能强制地让热从传热部12向外部空间S2放出以使放出到外部空间S2的热量qc为恒定。由此，在传热部12中位于测量空间内的部位12a凝露，然后再用式(1)及式(2)导出测量空间S1的湿度。因此，能够不受外部空间S2的温度的影响而精确地求出测量空间S1的湿度U。
引导部126将通过空气冷却部124a温度被调整后的空气向外侧部位12c引导。通过该引导部126引导温度调整后的空气，能够防止外部气体混入温度调整后的空气流中。由此，恒定温度(指定的温度)的空气以恒定的风量到达外侧部位12c。而且，接收来自外侧部位12c的热的空气从引导部126的绝热壁100侧的端部开口被放出到外部空间S2。
另外，关于其他的结构、作用及效果，虽省略其说明，但与上述第1实施方式相同。
(第3实施方式)
参照图5说明本发明的第3实施方式。在第3实施方式中，对与上述第1及第2实施方式相同的结构使用相同的符号，并且省略其说明，仅针对不同的结构进行说明。
在第3实施方式的湿度计10B中，与第1及第2实施方式的湿度计10、10A不同，湿度计10B的全部构成能够配置在一个空间(测量空间)S1内。即，根据第3实施方式的湿度计10B，即使不将传热部12B的热放出到与测量湿度的空间(测量空间)S1相隔的空间(第1及第2实施方式中的外部空间)，也能够测量测量空间S1的湿度。换言之，根据第3实施方式的湿度计10B，能够一边将传热部12的热放出到测量空间S1，一边测量测量空间S1的湿度。
传热部12B具有从第1端部120a延伸到第2端部120b的形状，能够将从测量空间S1进入第1端部120a的热传递到第2端部120b。和第1实施方式一样，在第3实施方式中的传热部12B是热管。第3实施方式的传热部12B比第1及第2实施方式的传热部12短。这是因为后述的理由。因为传热部12B的温度和测量空间S1的温度差小，所以在第3实施方式中，通过放热量控制部20B(详细而言为帕尔帖模组22)的从传热部12B的第2端部120b向测量空间S1的放热可能量减小。因此，在传热部12B中，来自测量空间S1的热(显热)进入的部位(在图5中比绝热部件110位于下端侧的部位)的表面积变小，由此，即使来自第2端部120b的放热量小，该部位也容易凝露。因此，第3实施方式的传热部12B短于第1及第2实施方式的传热部12。由此，使得湿度计10B的测量范围变广。
另外，传热部12B以垂直立起的姿势配置。这是因为，在如本实施方式那样传热部12B由热管构成的情况下，通过将热管配置成立起的姿势，能够使热管的热阻变小，由此，能够增加来自第2端部120b的放热量。其结果，如本实施方式那样，即使帕尔帖模组22的放热可能量小，第1端部120a侧的部位也容易凝露。
放热量控制部20B除了帕尔帖模组22及供电部24之外，还具有绝热部件110。
绝热部件110以围住传热部12B的第2端部120b的方式而配置。该绝热部件110使在传热部12B中容易产生热管现象。另外，所谓的热管现象意指，如上所述，被装入的工作流体在指定的场所反复蒸发及冷凝，由此，热随着工作流体从工作流体蒸发的地方向冷凝的地方流动而被传递的现象。另外，为了使传热部12B中的热传递容易进行，优选设置绝热部件110，但其并非必须。
测量空间温度传感器16被配置在测量空间S1内不受来自放热量控制部20B(帕尔帖模组22的放热部位22b)的放热的影响的位置。
在具有以上说明的结构的湿度计10B中，强制地让热从传热部12B的第2端部120b向测量空间S1放出，以使放出的热量(从传热部12B向测量空间S1的放热量)为恒定。由此，至少传热部12B的第1端部120a凝露。然后，用式(1)和式(2)计算湿度U，由此，即使测量空间温度t变动，也能够精确地求出各温度t的空间的湿度U。
另外，关于其他的结构、作用及效果，虽省略其说明，但与上述第1及第2实施方式相同。
[实施例]
以下示出利用第1实施方式的湿度计以及作为比较例的湿度计对测量空间的湿度进行了测量的测量结果。作为比较例的湿度计的传热部从测量空间伸到外部空间而配置。在比较例的湿度计中，通过计算从在传热部中位于测量空间内的部位产生凝露时所检测出的传热部的温度、测量空间的温度及外部空间的温度求出测量空间的湿度。在比较例中也是用热管作为传热部。
图6(A)示出测量空间内为高温高湿状态(温度为85℃，湿度为85％的状态)时，由干湿球湿度计(虚线)测量到的结果以及由作为上述比较例的湿度计(实线)测量到的结果。图6(B)示出测量空间内为高温高湿状态(温度为85℃，湿度为85％的状态)时，由干湿球湿度计(虚线)测量到的结果以及由第1实施方式的湿度计(实线)测量到的结果的一例。图7(A)示出测量空间内为低温高湿状态(温度为35℃，湿度为85％的状态)时，由干湿球湿度计(虚线)测量到的结果以及由作为比较例的湿度计(实线)测量到的结果。图7(B)示出测量空间内为低温高湿状态(温度为35℃，湿度为85％的状态)时，由干湿球湿度计(虚线)测量到的结果以及由第1实施方式的湿度计(实线)测量到的结果。
从图6(A)和图6(B)的比较，以及图7(A)和图7(B)的比较，可以确认：在第1实施方式的湿度计中，与作为比较例的湿度计相比，能够得到测量结果的值的浮动(在图示中的上下浮动)较少的稳定的值(测量值)。即，可以确认：与作为在用于求出湿度的计算中使用外气温度的比较例的湿度计比较，在第1实施方式的湿度计中，能够更精确地测量测量空间的湿度。
此外，从图6(B)及图7(B)中的实线所示的波形和虚线所示波形的比较，能够确认：在第1实施方式的湿度计中，和干湿球湿度计同样，能够高精度地测量测量空间的湿度。
另外，本发明的湿度计并不限定于上述第1至第3实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内，当然可以加上各种的变更。
放热量控制部的具体结构并不限定于上述各实施方式。例如，在第1(或第3)实施方式的放热量控制部20中，通过帕尔帖模组22使得从传热部12向外部空间S2(或测量空间S1)的放热量维持在恒定，此外，在第2实施方式的放热量控制部中，通过将已被调整温度的空气送风，使得从传热部12向外部空间S2的放热量维持在恒定。但是，并不限定于此。放热量控制部也可以例如，利用帕尔帖模组22以外的冷却装置或已被调整温度的水(流体)，让热从传热部12向外部空间S2放出以使放热量为恒定。
此外，在第1实施方式的湿度计10中，传热部12的一端部12b被绝热壁100和帕尔帖模组22围住，因此，传热部12的一端部12b不会露出在外部空间S2。但是，并不限定于此结构。例如，如果是能够使从传热部12中露出在外部空间S2的部位向外部空间S2放出的热量和通过帕尔帖模组22从传热部12向外部空间S2放出的热量加在一起的热量保持恒定的结构，则传热部12的一部分也可以露出在外部空间S2。或者，在从露出在外部空间S2的部位向外部空间S2放出的热量能被控制在误差的范围内的结构情况下，传热部12的一部分也可以露出在外部空间S2。
第1至第3实施方式的计算部32事先储存式(1)及式(2)，并利用这些数式计算湿度，但并不限定于此结构。例如，从式(1)及式(2)分别求出各测量空间温度t、各传热部温度te的相对湿度U，事先作出将测量空间温度t和各传热部温度te及湿度U彼此对应起来的表格，并将该表格事先储存在计算部32。在此情况下，计算部32利用此表格来求出湿度U。
上述第1至第3实施方式的湿度计10、10A、10B仅导出测量空间S1的相对湿度U，但并不限定于此结构。湿度计除了求出相对湿度U之外，还可以从求出的相对湿度U及检测出的测量空间温度t来求出测量空间S1的露点。
上述第1至第3实施方式的湿度计10、10A、10B具有传热部温度传感器14和测量空间温度传感器16，但并不限定于此结构。湿度计的计算部也可以使用从其他的设备输入的传热部温度te及测量空间温度t来计算湿度U。
在上述第3实施方式的湿度计10B中，利用帕尔帖模组22，从传热部12B的第2端部120b以恒定的放热量将热放出到测量空间S1。但是，并不限定于此结构。例如，也可以利用第2实施方式的湿度计10A的空气供给部122、温度调整部124及引导部126，让热从传热部12B的第2端部120b放出。在此情况下，配置或设计空气供给部、温度调整部及引导部，使空气供给部提供的空气流不会吹到传热部12B中的湿度的测量部位(即，在传热部12B中测量空间S1的热进入该传热部12B的部位)。
上述第1至第3实施方式的传热部12、12A都是笔直地延伸，但中间也可以弯曲或弯折。
在上述第1至第3实施方式的湿度计中，采用由安装在传热部的外面(表面)的传热部温度传感器14检测出的外面(表面)的温度作为传热部12的温度Te。但并不限定于此。例如，传热部温度传感器14也可以检测传热部12的内部温度。具体而言，在传热部12由热管构成的情况下，如图8所示，传热部12为具有内管12i和围在其外侧的外管12o的二重管构造。工作流体被装入传热部12中，使在内管12i和外管12o之间的空间产生热管现象。传热部温度传感器14的温度检测部件(在图8中为铠装热电偶(sheath thermalcouple))4a被插入内管12i中。通过此种构成，能够检测出传热部12的内部温度(内管12i的管壁的温度)。另外，在图8中，示出传热部12如同第2实施方式那样贯穿绝热壁100的结构。但是，传热部温度传感器14检测传热部12的内部温度的结构也可以是如同第1实施方式及第3实施方式那样，传热部12的一端部12被配置在绝热壁内的结构。
(实施方式的概要)
在此，对上述的实施方式概要说明。
(1)上述实施方式的湿度计是测量测量空间的湿度计，包括：传热部，从所述测量空间向通过绝热部与该测量空间隔开的外部空间延伸；放热量控制部，让热从所述传热部向所述外部空间放出，以使放出到所述外部空间的热量为恒定；计算装置，计算所述测量空间的湿度。在通过所述放热量控制部使得从所述传热部向所述外部空间放出的热量为恒定时，所述计算装置利用基于在所述传热部位于所述测量空间内的部位产生凝露时所述传热部中的热收支的关系式，从所述传热部的温度和所述测量空间的温度计算所述测量空间的湿度。
根据上述湿度计，强制地将热从传热部向外部空间放出，以使从传热部放出的热量(从传热部向外部空间的放热量)为恒定。而且，在传热部位于所述测量空间内的部位产生凝露的情况下，用上述关系式导出测量空间的湿度。因此，能够不受外部空间的温度的影响而精确地求出测量空间的湿度。
具体而言，由于通过不将外部空间的温度用作为参数的上述关系式来求出湿度，因此能够减少外部空间的温度的影响。而且，因为强制地将热从传热部向外部空间放出以使放热量为指定的值，因此，传热部的温度不受外部空间的温度及其变动的影响而得以稳定。由此，尽管在上述关系式中向外部空间放热的传热部的温度被作为参数来使用，还是能够不受所述外部空间的温度及其变动的影响而精确地求出测量空间的湿度。
(2)上述湿度计，可以包括检测所述传热部的温度的传热部温度检测部。在此情况下，所述计算装置使用由所述传热部温度检测部检测出的温度作为所述传热部的所述温度。另外，上述湿度计可以包括检测所述测量空间的温度的测量空间温度检测部。在此情况下，所述计算装置使用由所述测量空间温度检测部检测出的温度作为所述测量空间的所述温度。
在如上述的结构那样，湿度计包括传热部温度检测部及/或测量空间温度检测部的情况下，不用从所述湿度计以外的设备等取得传热部温度及/或测量空间温度，便能够测量测量空间的湿度。
(3)在上述湿度计中，例如，具体而言，所述放热量控制部可以具有帕尔帖元件(Peltier Device)以及对所述帕尔帖元件供电的供电部。在此情况下，所述帕尔帖元件以能够冷却所述传热部的方式而配置，所述供电部能够将恒定的电力供给所述帕尔帖元件。
根据上述的结构，能够将从传热部向外部空间放出的热量控制为恒定。在此情况下，所述帕尔帖元件能以和所述绝热部一起围住所述传热部中的位于所述测量空间内的部位以外的部位的方式而配置。在此情况下，通过简单的结构，就能够容易地实现使从传热部向外部空间放出的热量为恒定的控制。
(4)所述传热部可以从所述绝热部向外部空间侧突出，所述放热量控制部可以具有形成朝向所述传热部中向外部空间侧突出的部位的空气流的空气供给部、以及使所述空气供给部供给所述突出的部位的空气的温度为恒定的温度调整部。
根据上述的结构，也能够将从传热部向外部空间放出的热量控制为恒定。
(5)上述实施方式涉及通过着眼于上述的各温度和测量空间的水蒸气压之间的关系式而做成的恒温恒湿槽，包括：围住指定的测量空间的绝热部；测量所述测量空间的湿度的上述湿度计；以及基于所述湿度计的测量结果，调整所述测量空间内的温度及湿度的至少其中之一的温湿度调整部。
根据上述的结构，由于不受绝热部外侧的空间(外部空间)的温度的影响而能够精确地求出测量空间的湿度，因此能够正确地调整测量空间内的温度及湿度。
(6)上述的第3实施方式是着眼于上述的各温度和测量空间的水蒸气压之间的关系式而做成的用于测量空间内的湿度的湿度计，包括：传热部，从配置于所述空间内的第1位置的第1端部延伸到配置于和所述第1位置隔开间隔的第2位置的第2端部，并且，能够将从所述空间进入所述第1端部的热输送到所述第2端部；放热量控制部，让热从所述传热部的所述第2端部向所述空间放出，以使放出到所述空间的热量为恒定；计算装置，计算所述测量空间的湿度。在通过所述放热量控制部使得从所述第2端部向所述空间放出的热量为恒定时，所述计算装置利用基于至少在所述第1端部产生凝露时所述传热部中的热收支的关系式，从所述传热部的温度和所述空间的温度计算所述空间的湿度。
根据此湿度计，由于强制地让热从传热部的第2端部向空间放出，以使放出的热量(从传热部向空间的放热量)为恒定，因此，至少在传热部的第1端部产生了凝露时，利用上述关系式来计算湿度，由此，即使空间的温度变动，也能够精确地求出在各温度下的空间的湿度。
如上所述，根据上述的实施方式，能够不受外部空间的温度的影响而精确地测量通过绝热部与所述外部空间隔开的测量空间的湿度。
产业上的利用可能性
本发明可利用于测量空间内的湿度的湿度计。
符号说明
10、10A、10B 湿度计
12、12B 传热部
12a 内侧部位(位于测量空间内的部位)
14 传热部温度传感器(传热部温度检测部)
16 测量空间温度传感器(测量空间温度检测部)
20、20B、120 放热量控制部
22 帕尔帖模组(帕尔帖元件)
24 供电部
32 计算部(计算装置)
100 绝热壁(绝热部)
122 空气供给部
124 温度调整部
e 测量空间的水蒸气压
es 测量空间的饱和水蒸气压
ese 传热部温度的饱和水蒸气压
qc 放热量
qCon 因凝露而供给传热部12的潜热
qHeat 从测量空间S1进入传热部12的显热
S1 测量空间
S2 外部空间
t 测量空间温度
te 传热部温度
U 相对湿度(湿度)

Claims (10)

1.一种湿度计，用于测量测量空间的湿度，其特征在于包括：
传热部，从所述测量空间向通过绝热部与该测量空间隔开的外部空间延伸；
放热量控制部，让热从所述传热部向所述外部空间放出，以使放出到所述外部空间的热量为恒定；
计算装置，计算所述测量空间的湿度；其中，
所述计算装置，在通过所述放热量控制部使得从所述传热部向所述外部空间放出的热量为恒定时，利用基于在所述传热部位于所述测量空间内的部位产生凝露时所述传热部中的热收支的关系式，从所述传热部的温度和所述测量空间的温度计算所述测量空间的湿度，
所述关系式包括表示所述传热部的温度、所述测量空间的温度、潜热和显热的合计、所述测量空间的水蒸气压的关系的第一关系式，以及根据所述测量空间的水蒸气压和所述测量空间的温度下的饱和水蒸气压计算所述测量空间的湿度的第二关系式，
所述显热是从所述测量空间进入所述传热部的显热，
所述潜热是因所述传热部中的凝露而提供给所述传热部的潜热，
所述第一关系式根据表示所述显热和所述潜热的所述合计等于从所述传热部向外部空间放出的热量的基础式而得出。
2.根据权利要求1所述的湿度计，其特征在于包括：
传热部温度检测部，检测所述传热部的温度，其中，
所述计算装置使用由所述传热部温度检测部检测出的温度作为所述传热部的所述温度。
3.根据权利要求1所述的湿度计，其特征在于包括：
测量空间温度检测部，检测所述测量空间的温度，其中，
所述计算装置使用由所述测量空间温度检测部检测出的温度作为所述测量空间的所述温度。
4.根据权利要求1所述的湿度计，其特征在于，
所述放热量控制部具有帕尔帖元件以及对所述帕尔帖元件供电的供电部，
所述帕尔帖元件以能够冷却所述传热部的方式而配置，
所述供电部能够将恒定的电力供给所述帕尔帖元件。
5.根据权利要求4所述的湿度计，其特征在于，所述帕尔帖元件以和所述绝热部一起围住所述传热部中的位于所述测量空间内的部位以外的部位的方式而配置。
6.根据权利要求1所述的湿度计，其特征在于，
所述传热部从所述绝热部向外部空间侧突出，
所述放热量控制部具有形成朝向所述传热部中向外部空间侧突出的部位的空气流的空气供给部、以及使所述空气供给部供给所述突出的部位的空气的温度为恒定的温度调整部。
7.一种恒温恒湿槽，其特征在于包括：
绝热部，围住指定的测量空间；
如权利要求1至6中任一项所述的湿度计，测量所述测量空间的湿度；
温湿度调整部，基于所述湿度计的测量结果，调整所述测量空间内的温度及湿度的至少其中之一。
8.一种湿度计，用于测量空间内的湿度，其特征在于包括：
传热部，从配置于所述空间内的第1位置的第1端部延伸到配置于和所述第1位置隔开间隔的第2位置的第2端部，并且，能够将从所述空间进入所述第1端部的热输送到所述第2端部；
放热量控制部，让热从所述传热部的所述第2端部向所述空间放出，以使放出到所述空间的热量为恒定；
计算装置，计算所述空间的湿度；其中，
所述计算装置，在通过所述放热量控制部使得从所述第2端部向所述空间放出的热量为恒定时，利用基于至少在所述第1端部产生凝露时所述传热部中的热收支的关系式，从所述传热部的温度和所述空间的温度计算所述空间的湿度，
所述关系式包括表示所述传热部的温度、所述空间的温度、潜热和显热的合计、所述空间的水蒸气压的关系的第一关系式，以及根据所述空间的水蒸气压和所述空间的温度下的饱和水蒸气压计算所述空间的湿度的第二关系式，
所述显热是从所述空间进入所述传热部的显热，
所述潜热是因所述传热部中的凝露而提供给所述传热部的潜热，
所述第一关系式根据表示所述显热和所述潜热的所述合计等于从所述传热部向所述空间放出的热量的基础式而得出。
9.一种湿度计，用于测量测量空间的湿度，其特征在于包括：
传热部，从所述测量空间向通过绝热部与该测量空间隔开的外部空间延伸；
放热量控制部，让热从所述传热部向所述外部空间放出，以使放出到所述外部空间的热量为恒定；
计算装置，计算所述测量空间的湿度；其中，
所述计算装置，在通过所述放热量控制部使得从所述传热部向所述外部空间放出的热量为恒定时，利用基于在所述传热部位于所述测量空间内的部位产生凝露时所述传热部中的热收支的关系式，即，基于从所述测量空间进入所述传热部的显热和通过所述凝露而向所述传热部供应的潜热加在一起的热量等于从所述传热部强制放出的热量的热收支的关系式，从所述传热部的温度和所述测量空间的温度计算所述测量空间的湿度。
10.一种湿度计，用于测量空间内的湿度，其特征在于包括：
传热部，从配置于所述空间内的第1位置的第1端部延伸到配置于和所述第1位置隔开间隔的第2位置的第2端部，并且，能够将从所述空间进入所述第1端部的热输送到所述第2端部；
放热量控制部，让热从所述传热部的所述第2端部向所述空间放出，以使放出到所述空间的热量为恒定；
计算装置，计算所述空间的湿度；其中，
所述计算装置，在通过所述放热量控制部使得从所述第2端部向所述空间放出的热量为恒定时，利用基于至少在所述第1端部产生凝露时所述传热部中的热收支的关系式，即，基于从所述空间进入所述传热部的显热和通过所述凝露而向所述传热部供应的潜热加在一起的热量等于从所述传热部强制放出的热量的热收支的关系式，从所述传热部的温度和所述空间的温度计算所述空间的湿度。
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