JP2771696B2 - マイクロカロリーメーターの改良 - Google Patents

マイクロカロリーメーターの改良

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマイクロカロリーメーターの改良に関する。
より特定すれば、新規の温度センサ配置を有し、改良さ
れた安定性と効果的な感度を提供するカロリーメーター
に関する。
いろいろな設計のマイクロカロリーメーターが公知で
あり、商業的に得ることが可能である。液体マイクロカ
ロリーメーターはイギリス特許CB 1 366 886および合衆
国特許3 467 501に記載されており、これらの教えは以
下で参照文献として合体される。このような計測器の特
定の用途は、混合、希釈、浸透等の科学者および技術者
にとってまた工業的なプロセスおよび生産品質にとって
重要な情報源である、確実な吸着熱および／あるいは離
脱熱によって引き起こされる吸着のメカニズムの研究用
である。
上述のイギリス特許に述べられているマイクロカロリ
ーメーターにおいて、マイクロカロリーメーターセル中
に置かれるサンプルベッドにおける温度変化はサンプル
ベッドに直接接触するガラスカプセルで含まれた２つの
サーミスタとセル中を通る反応物質によって検出され
る。これらのサーミスタはマイクロカロリーメーターの
周囲の物質ブロックに配置された２つの独立した基準サ
ーミスタによって残りの２本のアームが形成されるホイ
ートストーンブリッジの２本のアームを形成する。サン
プルベッドにおける温度の変動によるブリッジの出力の
どのような不平衡であっても、計測され評価できる電気
的信号を発生する。
上述した配置は数年の間非常に成功していたが、我々
は今特に以下に説明するようなマイクロカロリーメータ
ーによって研究される非常に小さな熱効果の測定に進歩
したそして効果的な感度を有する温度センサの配置を発
見した。従って本発明はサンプルセルとセル中のサンプ
ルを固定する手段とを有するマイクロカロリーメーター
であって、セルが絶縁されたフッ素化ポリマーであり、
そしてセルはサンプルが位置されるべき容積を定義する
内壁を有することを特徴とし、さらに温度検出手段がセ
ルを形成するポリマー中に配置されたことをも特徴とす
る。セル中のサンプルは粉末あるいは細粒の形で直接置
かれるかもしれないし、あるいは事前に充填されたカー
トリッジもしくはセル中に置かれた適当なサンプルホル
ダーに入れられるかもしれない。液体は適切にセル中に
直接おかれたサンプルから、あるいはカートリッジを介
して濾過される。
特に好ましいフッ素化ポリマー物質は各種の商業的形
態で得ることのできるPTFEであり、商品名“Kel−F"お
よび“Vespel"として販売されている物質もまた適当で
ある。低熱伝導性の非多孔性セラミックあるいはガラス
も適当である。
温度検出手段としてはサーミスタを使用することが好
ましく、特にホイートストーンブリッジ回路において１
対のサーミスタを使用することが望ましい。基準温度セ
ンサ、好ましくは基準サーミスタはセルを形成するポリ
マー中にセルの内壁から温度検出手段の内壁以上に離れ
た距離に設置されることが望ましい。例えばPTFEで形成
されたセルにおいて、セルの内径は３から10ミリメート
ルであり、温度検出手段は内壁から200から300マイクロ
メータ（um）、望ましくは200から250マイクロメータ
（um）に設置され、基準センサは内壁から1800から3000
マイクロメータ（um）、望ましくは2500から3000マイク
ロメータ（um）に設置される。効果的な断熱材である物
質中に設置された温度検出手段が、特に基準温度センサ
を使用した好ましい実施例において使用されることは驚
くべきことである。サーミスタに代えて他の温度検出手
段を使用できることは容易に確認できることである。
好ましい実施例において、マイクロカロリーメーター
はオプションとして較正ユニットを含んでいる。このユ
ニットは既知の電気エネルギ量によってセル内部に熱を
伝えることのできる電気抵抗ヒータエレメントを有し、
マイクロカロリーメーターは広く知られた原理に基づい
て較正されるであろう。しかしながらこの新しい較正ユ
ニットは以前に提案されたユニットと異なり、強い溶解
性と腐食性を有する溶液を使用した場合であっても、操
作中その場所に留めておくことができる。これは較正を
サンプルおよび液体が熱の影響を受ける期間でないけれ
ども、実際のサンプルが存在する間に実行することがで
きることを意味する。この新しい較正ユニットは一般的
にマイクロカロリーメーターに密閉して取付け可能なオ
プション的な取り外しのできるユニットとして説明さ
れ、セルの内部から隔離されているが熱的に絶縁されて
いない電気的加熱エレメントを有している。加熱エレメ
ントはユニットの筐体中に設置され、薄い壁によってセ
ルの内部から隔離されていることが望ましい。ユニット
はセルそれ自体に使用されるフッ素化ポリマーで製造さ
れることが望ましい。較正ユニットのより好ましい実施
例においては、ユニットはサンプルの喪失を防止するフ
ィルタを有する出力チューブを装備することが望まし
く、加熱ユニットがセル中に突き出されることが望まし
い。
発明は以下添付図を参照して説明されるが、図１はマ
イクロカロリーメーターの断面図であり、図２は図１の
マイクロカロリーメーターに適した較正ユニットの断面
図である。
図１を参照すると、マイクロカロリーメーターはPTFE
で製造され内径６ミリメートルのセルブロック２の円柱
状の壁１で定義される。ステンレス鋼、あるいはより一
層の不活性が必要であればPTFEで製造された内部チュー
ブ３はセルの一方の端に設置される。他の一方の端には
出力チューブ４がＯリングでシールされて設置される。
入力および出力チューブはセル中の固体サンプルが喪
失することを防止するためにフィルタディスク５を有し
ている。入力チューブはまたサンプルあるいは反応物質
のセルからの予期しない喪失を防止するためにシール
（図示せず）を含んでいる。もちろん、ユーザが望めば
入力チューブを出力チューブとして、あるいはその逆に
使用することも可能である。
PTFEセルブロック中に注意深くあけられた孔６の終端
に１対の測定サーミスタ７が設置されている。サーミス
タは内部壁１から200から250マイクロメータ（um）のと
ころに設置されることが望ましい。望ましくは内部壁か
ら2500から3000マイクロメータ（um）の距離に同様にあ
けられた孔９の中に基準サーミスタ８が設置される。
測定サーミスタ７は他の２本のアームが基準サーミス
タ８で構成されるホイートストーンブリッジ回路の２本
のアームを構成する。測定サーミスタがセル中に設置さ
れる公知のマイクロカロリーメーターとの比較試験にお
いて、本発明の配置がより大きい安定性と正確度を提供
する。サーミスタ寿命が増加する、およびサーミスタに
含まれる予期しない反応の影響を除去できるといった他
の利点が本発明から発生することが期待される。この新
しい配置の他の利点は、特にサンプルが細い繊維、箔
片、固められた有孔物質、フェルトあるいはスポンジで
ある場合に適切であるカートリッジ中へのサンプルの挿
入の可能性にある。
図２を参照すると、較正ユニットは図１のセル中の出
力チューブ４に代えて製作され、ボディ部10から構成さ
れる。ボディ部はPTFEのブロックから作られ、サンプル
および液体に対して不活性であり、ボディ部と一体の突
起12の孔中に設置された加熱コイルを効果的に保護しシ
ールする。Ｏリングシール13はセルの基礎に対するシー
ルを行うために環状の凹みに設置される。出力チューブ
14は操作中のサンプルの喪失を防止するためのフィルタ
15を有する。別のチューブ（図示せず）がセルから液体
を取り出すために、出力チューブの端に取付けられる。
加熱コイル11は中央の孔を通ってコイルとリモートコン
トロールユニット（図示せず）を接続するワイヤ（図示
せず）に接続されている。突起12の薄い壁は、薄さは突
起形成の可能性および最大透磁率の問題に依存するけれ
ども50から250マイクロメータ（um）の厚さが適当であ
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−158546（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−43838（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 25/00 G01K 17/00 ＪＩＣＳＴ

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】サンプルセルと前記サンプルセル中にサン
    プルを固定する手段とを有するマイクロカロリーメータ
    ーであって、前記サンプルセルは絶縁されたフッ素化ポ
    リマーであって、前記サンプルセルがサンプルが設置さ
    れる容積を定義する内壁を有することを特徴とし、さら
    に前記サンプルセルを形成するポリマー中に温度検出手
    段が設置されることをも特徴とするマイクロカロリーメ
    ーター。
  2. 【請求項２】前記温度検出手段が前記内壁から200から3
    00マイクロメートル（um）の距離に設置されたことを特
    徴とする請求項１に記載されたマイクロカロリーメータ
    ー。
  3. 【請求項３】前記内壁から1800から3000マイクロメート
    ル（um）の距離に設置された１つまたはそれ以上の基準
    温度検出手段を有することを特徴とする請求項２に記載
    されたマイクロカロリーメーター。
  4. 【請求項４】密閉して取りつけることができ電気的加熱
    エレメントを有する取り外しの可能な較正ユニットを有
    することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載
    されたマイクロカロリーメーター。
  5. 【請求項５】前記加熱エレメントが前記較正ユニットの
    筐体中に設置され前記サンプルセルの内部とは薄い壁に
    よって隔離されたことを特徴とする請求項４に記載され
    たマイクロカロリーメーター。
  6. 【請求項６】前記加熱エレメントが前記サンプルセル中
    に差し込まれたことを特徴とする請求項５に記載された
    マイクロカロリーメーター。
  7. 【請求項７】前記較正ユニットが前記サンプルセルへ液
    体を供給するあるいは前記サンプルセルから液体を取り
    除く手段を有することを特徴とする請求項４、５および
    ６のいずれかに記載されたマイクロカロリーメーター。
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GB8903454.0 1989-02-15
GB898912508A GB8912508D0 (en) 1989-05-31 1989-05-31 Improvements in microcalorimeters
GB8912508.2 1989-05-31
PCT/GB1990/000189 WO1990009581A1 (en) 1989-02-15 1990-02-07 Improvements in microcalorimeters

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JPH04503252A JPH04503252A (ja) 1992-06-11
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EP (1) EP0458826B1 (ja)
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