湿度と流量の制御について

質問

今、卒研で湿度と流量を同時に制御する実験系が必要になっています。

　流量は流量計などを揃えればなんとかなると思うのですが、湿度を、それも相対湿度50%以上の領域で変化させる手段を思いつけなくて困っています。

　実験系は、窒素ボンベをエアー源にしているのですが、最終的にはノズルか何かで噴出させるものになります。

よろしくお願いします。

回答No.2

38endoh · ベストアンサー

ボンベの乾燥窒素と，水（または温水）のバブラーを経由させた高湿度の窒素とを，任意の比率で混合すれば良いのではないでしょうか？　両者の混合比率によって，湿度が自由に設定可能です。両者を均一に混合するには，ノズル部分を細くして乱流を作ってあげればＯＫです。ノズル部分に湿度センサーを設置し，混合比率を決める弁のフィートバック制御が出来れば完璧ですね。

ところで，その無数に発生した微小な水滴の核が，その後どう使われるのかを聞いても宜しいでしょうか？　興味があります。

お礼

有難うございます。それはつまり分流法のことですね。水のバブラーを経由させるというのはつまり一度水にくぐらせるということでいいのでしょうか。

　ベンゼンのような水に溶けない溶媒にこれまた同様のポリマーなんかを溶かすんです。高湿度の気体をこの溶液に吹き付けると、表面にマイクロもしくはサブマイクロオーダーの水滴のアレイが発生します。詳しいことは省略しますが、溶媒が蒸発しても水滴は残っているので、それが鋳型になってハニカム構造が出来るというものなんです。これは論文の追実験ですが、液滴が移動しない程度に流量を調整する必要があるので上手くいくか自身はありません。

補足

一度湿度を調整した気流を流量計に通しても、湿度に影響は無いんでしょうか。どんな流量計を使用するかにもよるかとは思いますが。
というのは、分流法を採用した場合は乾・湿流を混合した後で流量を計測する必要があると思うのです。一方の流れを混合部のバルブで止めてもう一方の流量を調整するという形にすれば全ての流量計測が流量計一つで事足りますし。
あと、ボンベはやはり二本用意したほうが無難でしょうか。

回答No.6

noname#21649

＞残念ながらこの手法を利用することは適いません。
コンウェイユニットの理論だけ使うのです。

コンウェイユニットに使う(飽和)水溶液を洗浄ビンに入れてバブリングするなり.ポンプがあれば.濡れ壁塔を作っても良いし.平衡蒸気圧を示す表だけ使って.コンウェイユニットは使わないです。滞留時間を実質無限大に出きるのであれば.硫酸デシゲーターの代わりに.コンウェイユニット用ぬれた塩をいれて.ふきつけてやれば.簡単に平衡蒸気圧がえられます。

＞卒研で
化学工学は学んでいるでしょうから.きえき交換線図は描けますね。
実験室程度ならば.下手な高温こうしつそうよりも.精度が高く.小回りが効きます。

お礼

湿度を確保する手法もこれだけあるのですね。
自分の知識の無さと発想の乏しさを痛感します。

回答No.5

noname#21649

＞ンウェイユニットというのはつ
水分活性測定装置です。
内部が分かれているシャーレで.内側に試料を.外側に各種塩をいれて.塩に少し水をたらして飽和水蒸気を作ります。２５度C２４時間後.試料を取り出して.重さの変化を測定し.水蒸気圧と質量変化の回帰線から平衡となるすいじょうきあつを求め.これを水分活性とします。

お礼

なるほど。
ただ、今回の装置では気体を通過させて、その気体に湿度を持たせるという目的がありますので、残念ながらこの手法を利用することは適いません。
とはいえ、貴重なご意見有難うございました。

回答No.4

noname#21649

＞れについても勉強してみようと思います。
缶詰協会でコンウェイユニットの使い方を見つけて下さい。
私は.パンフレットを使いつづけていました。ただ.ご希望の湿度の内容があるかどうかは覚えていません。

お礼

有難うございます。缶詰協会のHPに行ってみたのですが、ちょっと見つかりそうにありません。
コンウェイユニットというのはつまりどういうものなんでしょうか。検索をかけてみたのですが、そのもの自体には辿り着かなかったものですから。

回答No.3

c80s3xxx

飽和塩溶液を通過させるのが簡単でしょう．洗気ビンの要領で．平衡に達するような工夫は必要ですが．
温度にもよりますが，たとえば塩化ナトリウムの飽和溶液ならRH75%になります(湿度定点という)．
その他，何を使えばどういう湿度になるかは文献がいくらでもあるので探してください．
ただ，塩類によってはその塩の成分が揮発してくることもあるので，その辺を考慮に入れること．たとえば酢酸カリウムではRH22%が得られますが，このときわずかながら酢酸も揮発してきます．

お礼

有難うございます。
湿度計の校正に塩化ナトリウムの飽和溶液が用いられることは知っていましたが、確かにこれで湿度を調整することも出来ますよね。これについても勉強してみようと思います。

補足

飽和塩溶液を通過させるというのは、溶液に流れを一度くぐらせるということなんでしょうか。
調べてみたところ、こういったものを使用して湿度を調整できるのはあくまで平衡空間で、シャーレの中に塩とその飽和溶液を入れて密閉することでその塩固有の平衡相対湿度に調整するといったものでした。
今回の装置の場合、ボンベから導かれた窒素で系が常に新しい状態に入れ替わるので、せっかく平衡状態にして湿度を調整しても意味がなくなってしまうのではないでしょうか。
違ってたらすいません。

回答No.1

fortranxp

恒温恒湿槽の応用で考えると
１．湿度センサーをつける。
２．湿度が不足→加湿する。(蒸気発生)
３．湿度が過多→冷却する。(除湿)
が基本ですが。通常の状態でない！！！
窒素雰囲気での湿度とはH2o蒸気があっても影響は無いのですか？

お礼

有難うございます。やっぱり通常じゃないんですね。
　ノズルから噴出する気体をガラス基盤上の液滴に吹き付け、有機溶媒の蒸発による液滴表面の冷却によって水分が凝縮され、極微小な水滴の核が無数に発生するという実験なんですが、気流中にH2O蒸気がある場合にどうなるかは分かりません。
　上記のメカニズムにおいて水蒸気が存在した場合、それがどの程度の大きさなのか、液滴表面に付着してしまうのかという問題は確かにあります。もし数十マイクロを超えてかつ付着するようだと非常によろしくありません。
　考えの一つに、水面を通過させることで水の蒸発を促し、通過する距離を変えることで段階的にでも変化させられないかというものがありますがこれについてはどうでしょうか。
　また、お金を十万円以上かけるのがまず無理な状態だということもご考慮いただけたらと思います。

補足

湿度の計測についてなのですが、気流を水中にくぐらせ、その回数などを変えれば段階的にでも湿度を調整できないかと考えていた時期もありました。
　それで、湿度センサに１ｃｍほどまで近づけて値が安定するまで計測したところ、85%まで上昇しました。
　これは正しい値なんでしょうか。本当は60%程度なのに長い間吹き付けることで値が上昇するなんてことにはならないんでしょうか。