- 発行日 2023年12月19日
- 最終変更日 2023年12月26日
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湿度計とは？
湿度計の使い方、読み方、および校正方法についてのガイドです。
Reviewed by Karl Ralph, Technical Support Engineer (October 2022)
湿度計は、大気中の水分量を測定する便利な器具で、通常、相対湿度として表示されます。相対湿度の知識は、快適で安全な居住環境を維持するために重要です。湿度に敏感な物品や状況では、湿度のコントロールが不可欠です。このガイドでは、湿度計の基本となる概要、読み方、そして効果的な校正方法について解説します。湿度レベルの把握は、環境管理や対策のために役立ちます。
湿度計は何を測定するのか？
湿度計を使えば、大気や環境中の水分含有量を測定することができます。使用される測定スケールは相対湿度に基づいており、環境内の大気がどれだけ水分で飽和しているかを示します。 湿度計と呼ばれることもありますが、湿度計と湿度計には違いがあります。湿度計は一般的に、フローリングやレンガの含水率を測定するために使用されます。湿度計は空気中の水分を測定するために使用されます。
湿度計の用途
多くの工業プロセスは湿度レベルの影響を受けます。湿度計や湿度センサーは、湿度の過不足によって機能が損なわれる可能性のある医療用途でよく使用されます。これには、保育器、滅菌器、呼吸器などが含まれます。また、各種医薬品の調製時の湿度モニターや、化学ガスの精製時の湿度管理にも使用されます。また、紙や繊維製品の製造、食品加工、フィルムの乾燥工程における湿度管理にも使用されています。農業分野でも、繊細な作物の結露防止から土壌中の水分量のモニタリングまで、多くの用途があります。空気中の水分制御は半導体の製造に不可欠であり、湿度計はウェハー加工で重要な役割を果たしています。国内では、これらのセンサーは建物内の大気湿度制御に広く使用されています。
湿度計の仕組み
湿度計には多くの種類があり、その仕組みも異なります。湿度計の主な目的は、環境中の相対湿度を示すことです。相対湿度（RH）は、大気中に存在する水の量をパーセンテージで表します。相対湿度が100％の場合、大気が保持できる飽和水分の最大レベルに達しています。一般的な快適な室温では、相対湿度は30～50％が推奨されています。
最近の電子式デジタル湿度計は、主に半導体センサーを使用しています。これらのセンサーは、大気から水分を吸収する際の電気抵抗、電気容量、質量の変化を測定します。センサーが検出する水分量に応じて、抵抗値や静電容量が比例して変化します。一部の装置は、結露が発生する正確な温度（露点）を測定するための電子機器を使用しています。
デジタル湿度計は、これらの変化をデジタル表示して相対湿度の値を提供します。また、ワイヤレス湿度計もあり、リモートセンサーまたはセンサーが湿度値をベースユニット受信機にワイヤレスで通信する仕組みです。
一方で、温湿度計の中には、蒸発冷却の原理を利用した古い技術も存在します。しかし、デジタル湿度計はガラスバルブや温湿度計よりも便利で信頼性が高い相対湿度測定方法とされています。
温湿度計とは？
これらの計器は一般的にガラス球湿度計やサイクロメーターと呼ばれています。これらは基本的に2つのガラス球温度計を並べて取り付けたものであり、片方のガラス球は常に水に浸された繊維素材に包まれています。このデバイスは、熱が濡れている物体からはるかに効率的に伝わるという原理を利用しており、これは一般的に蒸発冷却効果として知られています。
具体的には、乾球温度計に表示される温度は、乾球が水に浸っている場合の温度よりも高くなります。大気が湿ったり乾燥したりすると、2つの温度計の差温はそれに応じて変化します。この温度差の値は、相対湿度の値を示す印刷された表やグラフから調べることができます。
最新のデジタル湿度計は湿度だけでなく温度も同時に測定できるため、これらは温湿度計とも呼ばれています。ただし、これらは伝統的なガラス球式温湿度計とは異なるため、注意が必要です。
湿度計の読み方
最新の電子湿度計は、デジタル表示器から直接相対湿度の値を読み取ることができます。例えば、ThermoPro湿度計のようには、湿度だけでなく温度も表示します。更に、湿度と温度の最小値と最大値を保存できる湿度計もあります。このタイプの湿度計は、湿度と温度の値が重要で、一定のレベルに維持する必要がある環境をモニターするのに非常に便利です。
また、湿度だけでなく温度の値も読み取れるデジタル湿度計は、デジタル温湿度計として知られています。デジタル温湿度計の詳しい使い方については、通常、製品ページに記載されている取扱説明書をご参照ください。
湿度計の校正方法
湿度計の校正には、湿度計校正装置が使用されることがあります。これらの装置は湿度計カプセルと組み合わせて利用されます。湿度計カプセルは湿度計センサーに取り付けられた校正装置に既知の設定湿度を放出します。その後、湿度計の読み取り値がカプセルの値と一致するように調整し、校正が行われます。湿度計の精度をテストする最も確実な方法の1つです。1つの正確に校正された装置があれば、他の湿度計を校正する手順が確立されます。2つ目の装置を最初に校正した装置に対して校正するだけで、正確な湿度計のセットアップが可能です。
湿度計の歴史
湿度センサーの歴史は古く、おそらく最初のものは1450年にドイツの哲学者で天文学者のが作成した毛髪湿度計です。その後、1480年にはレオナルド・ダ・ヴィンチがデザインした湿度計が登場しました。科学と技術に熱心なトスカーナ大公フェルディナンド・デ・メディチ2世は、1657年に最初の結露湿度計を製作しました。1853年には、フランスの物理学者オーガスト・ブラベが湿球温度計と乾球温度計をアームに取り付けた「旋回式湿度計」を発明し、湿度センサーの一翼を担いました。湿球温度計と乾球温度計を組み合わせ、乾球温度計は回転させることができるアームに取り付けられていました。湿度は、2つの温度計の異なる測定値に基づく計算式によって求められました。
フィンランドのヴァイサラ社は、1973年に「ヒューミキャップ」湿度センサーを開発し、特許を取得しました。これは、水蒸気に反応するポリマーの薄膜を使用し、大気中の水分の変動に応じて電気容量が変化する仕組みでした。その後の技術進歩により、さまざまな形状の湿度センサーが開発されました。例えば：
- 飽和塩化リチウムセンサー：塩が湿度を感知する媒体として機能します。
- 五酸化リン電解センサー：乾燥剤である五酸化リンが電圧印加時の電解プロセスを水蒸気量の測定値に変換します。
- 色変化センサー：塩化コバルトなどの材料が大気中の水分量に応じて色を変化させます。
- 分光センサー：大気中の水滴の赤外線吸収率に依存します。
- 断熱膨張センサー：膨張中に空気が冷えて霧が発生したときに露点を検出します。
- 音響センサー：湿度変化の反映として、空気中の音の伝わり方の変化を検出します。
湿度計なしで湿度を確認するには？
相対湿度の簡易なテストは、氷水が入った透明なグラスを使用して行うことができます。これは正確な測定方法ではありませんが、相対湿度のおおよその水準を把握するのに役立ちます。まず、氷水で満たされたグラスを一定の時間放置します。その後、グラスの外側にどれだけ結露が形成されているかを調べます。結露が多い場合、相対湿度が高いことを示し、結露が少ない場合は相対湿度が低いことを示します。この原理は、大気中の湿度が冷たい表面のガラスに結露することに基づいています。大気中の水分が多いほど、ガラスに結露する水分も増えます。ただし、この方法は相対湿度の正確な測定値を提供するものではなく、大まかな目安として利用されます。より精密な湿度測定が必要な場合は、湿度計を使用することが理想的です。