JP2988324B2 - 質量変化量測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測定試料に含まれる
水分をはじめとする揮発分の量ないしは率を測定すべ
く、被測定試料の加熱乾燥処理と、乾燥後の試料重量の
測定とを、所定のシーケンスのもとに自動的に行うこと
により、乾燥前後の試料重量の差または率を求める、い
わゆる質量変化量測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被測定試料を加熱乾燥させた後にその試
料の重量を測定し、試料の当初重量との差または率を算
出することによって、被測定試料に含まれている水分等
の揮発分の量または率を求めることは、例えば医薬品の
原材料や製品の品質管理、ラテックス、パウダ、ペレッ
ト等の樹脂製品等に使用される原材料の製造ラインにお
ける品質管理において多用されている。

【０００３】このような試料の質量変化量ないしは率を
自動的に測定する装置として、質量変化量測定装置ある
いは乾燥減量測定装置と称される装置が実用化されてい
る。この種の装置では、通常、すくなくとも被測定試料
の加熱乾燥処理と、加熱乾燥後の試料の重量測定を自動
的に行うべく、図５に縦断面図でその構成を例示するよ
うに、自動開閉扉５１ａを備えた加熱乾燥室５１と、そ
の自動開閉扉５１ａを介して加熱乾燥室５１に隣接配置
され、加熱乾燥後の試料を放冷するための放冷室５２、
放冷後の試料重量を測定するための電子天びん等の計量
器５３、および加熱乾燥室５１と放冷室５２間、およ
び、放冷室５２と計量器５３間で試料を移送する搬送装
置５４を備えている。

【０００４】ここで、試料Ｗは一般に容器Ｃ内に収容さ
れた状態で各部間を移送され、搬送装置５４は、例えば
エアによって開閉され、容器Ｃに収容された試料Ｗを把
持可能なチャック５４ａと、そのチャック５４ａを加熱
乾燥室５１、放冷室５２および計量器５３間で移動させ
る送りねじ機構等からなる水平移動機構５４ｂと、チャ
ック５４ａを上下動させるための同じく送りねじ機構等
からなる垂直移動機構５４ｃによって構成される。

【０００５】また、加熱乾燥室５１内および放冷室５２
内には、それぞれターンテーブル５１ｂおよび５２ａが
配置され、複数の試料をむらなく加熱乾燥ないしは放冷
できるように考慮されており、搬送機構５４は、制御装
置（図示せず）からの指令に基づき、各ターンテーブル
５１ｂ，５２ａの回動位置との関連において、あらかじ
め設定された時間および順序のもとに、加熱乾燥室５１
内のターンテーブル５１ｂ上の試料を個別に放冷室５２
内のターンテーブル５２ａ上に移送し、また、放冷室５
２内のターンテーブル５２ａ上の試料についても個別に
計量器５３上に移送する。更に、計量器５３により計量
を完了した試料については、これを容器Ｃごとすべり台
５５等を介して廃棄部５６内に投入する。なお、加熱乾
燥前の試料重量の測定と、その試料の加熱乾燥室５１内
への挿入を自動的に行うべく、当初重量測定用の計量器
と、その計量器と加熱乾燥室間での試料移送を司る搬送
機構を別途備えた装置もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の質量
変化量測定装置では、加熱乾燥室５１と放冷室５２並び
に計量器５３が横に並んで配置されているため、扉５１
ａを開放した際に加熱乾燥室５１内の熱が放冷室５２内
に侵入し、その一部が計量器５３の周囲に伝わる。図中
の白抜き矢印はこの熱の流れを示し、これによって対流
が生じる。このような対流が存在すると、計量器５３に
よる計量値が不安定となる。また、放冷室５２では試料
は計量器５３の秤量皿近傍の雰囲気と同程度の温度にま
で放冷されないと、容器Ｃ中の空気が温かいままとなっ
て浮力差による測定誤差が生じる。例えば容器Ｃが直径
５０ｍｍ×高さ２０ｍｍの場合、容器Ｃ内の気温と計量
器５３の近傍の雰囲気温度が１°Ｃだけ違うだけで、計
量値には０．１ｍｇの誤差が生じる。しかし、上記のよ
うな対流の存在下においては、放冷室５２と計量器５３
の近傍の雰囲気の温度差をなくすことは困難である。更
に、横方向に各室等が並んでいるため、設置スペースが
大きく、また、加熱乾燥室５１内に試料Ｗを人手によっ
て挿入する場合には、その作業性を向上させるために、
装置を架台５７上に載せて、加熱乾燥室５１を所定の高
さにする必要があり、その場合、設置場所の床面振動が
架台５７で拡大され、計量器５３に大きな振動が伝わっ
て計量値が変動するという問題が生じる。

【０００７】本発明は以上のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的は、加熱乾燥室の熱や空気の対流が
放冷室や計量器に影響しにくく、かつ、架台等を用いる
ことなく良好な作業性を保つことができ、更には計量器
への振動も伝わりにくく、もって正確な質量変化量の測
定が可能であり、しかも設置スペースが小さくてすむ質
量変化量測定装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の質量変化量測定装置は、被測定試料を出し
入れするための自動開閉扉を備えた加熱乾燥室１と、加
熱乾燥後の試料を放冷するための放冷室２と、放冷後の
試料重量を測定するための計量器３と、加熱乾燥室１と
放冷室２間、および放冷室２と計量器３間で被測定試料
Ｗを移送する搬送機構４を備えた質量変化量測定装置に
おいて、放冷室２は加熱乾燥室１の下方に設けられ、か
つ、計量器３はその放冷室２の下方もしくは放冷室２と
同じ高さに設けられているとともに、加熱乾燥室１内お
よび放冷室２内に、それぞれ、複数個の試料を載せるこ
とができるターンテーブル１ｂ，２ｂが設けられ、それ
らターンテーブル１ｂ，２ｂが１つの軸７ａにより回転
可能に支持されていることによって特徴づけられる。

【０００９】

【作用】加熱乾燥室１の下方に放冷室２並びに計量器３
を設けた構造によると、加熱乾燥室１内からの熱は上方
に伝わる関係上、その熱が放冷室２および計量器３に伝
わる恐れが少なく、また、対流が生じたとしても計量器
３の設置位置においてはごく僅かであり、かつ、加熱乾
燥室１が放冷室２の上に位置することから、架台等を用
いることなく、加熱乾燥室１の高さを必然的に良好な作
業性が得られる程度に高くでき、架台を用いることによ
る計量器３への振動の拡大伝達も解消できる。また、加
熱乾燥室１，放冷室２および計量器３を横に並べた従来
の構造に比して、設置スペースが小さくなる。更に、タ
ーンテーブルは同一軸となり駆動機構も単純化され安価
にできる。

【００１０】なお、搬送装置４に試料Ｗを下からすくい
上げて搬送する構造を採用すると、試料Ｗないしは試料
容器Ｃを把持するためのチャックが不要となり、搬送装
置４の駆動機構は、水平方向駆動機構４ａと垂直方向駆
動機構４ｂのみでよく、従ってこの搬送装置４のその駆
動機構の全てを加熱乾燥室１外に配置することが可能と
なる。また、試料Ｗないしは容器Ｃを下からすくい上げ
ることでこれらを移送する搬送装置４の採用により、試
料容器Ｃの高さや形状等が変わっても特に搬送装置４を
変更する必要がなく、ガラス製の容器や蓋付きの容器で
も、チャックにより把持する方式に比して落下等の恐れ
が少なくなるので、この方式が望ましいが、従来からの
チャックで把持するものであってもよい。

【００１１】

【実施例】図１は本発明実施例の縦断面図である。

【００１２】加熱乾燥室１は例えば２００°Ｃ程度の恒
温状態に保たれ、その周囲は断熱材によって覆われてい
るとともに、その側壁部分に自動開閉扉１ａが設けられ
ている。この加熱乾燥室１の下方には、自動開閉扉１ａ
と同じ側の側面に開口部２ａを備えた放冷室２が配設さ
れており、更にこの放冷室２の下方には、被計量物を載
せるための試料皿３ａが上方に位置する、いわゆる上皿
式の電子天びん等の計量器３が配置されている。この計
量器３はベース１０上に載せられており、そのベース１
０上には、計量器３に隣接してすべり台５および廃棄部
６が配置されている。そして、そのベース１０の周囲に
は、上述の加熱乾燥室１、放冷室２、計量器、すべり台
５、廃棄部６、および後述する搬送装置４を含めた装置
全体を覆うケース１１が取り付けられている。

【００１３】加熱乾燥室１と放冷室２には、それぞれタ
ーンテーブル１ｂおよび２ｂが配設されており、これら
のターンテーブル１ｂ，２ｂは共通の回転軸７ａを有
し、１個のモータ７によって回転が与えられる。

【００１４】搬送装置４は、送りねじ機構を用いた垂直
駆動機構４１と、その垂直駆動機構４１によって垂直方
向に変位が与えられ、かつ、同じく送りねじ機構を用い
た水平駆動機構４２によって水平方向への変位が与えら
れる搬送具４３によって構成されている。垂直駆動機構
４１について詳細に説明すると、ベース１０上に垂直に
回動自在に支承され、モータを含む回転駆動機構４１ａ
によって回転が与えられる垂直ねじ軸４１ｂと、その垂
直ねじ軸４１ｂと螺合し、かつ、回り止め用のコラム４
１ｃによって回転が規制されたナット４１ｄによって構
成されている。水平駆動機構４２は、前記したように垂
直駆動機構４１と同様に公知の送りねじ機構を用いた機
構であり、その詳細については省略するが、要は水平ね
じ軸とその回転駆動機構、およびその水平ねじ軸の回転
により水平方向に変位するナット等によって構成され、
そのナットに搬送具４３が固定されているとともに、こ
の水平駆動機構４２の全体が垂直駆動機構４１のナット
４１ｄに支承されている。

【００１５】試料Ｗを収容する試料容器Ｃは、搬送装置
４の搬送具４３によって下からすくい上げられた状態
で、加熱乾燥室１内のターンテーブル１ｂ〜放冷室２内
のターンテーブル２ｂ〜計量器３の試料皿３ａ〜すべり
台５間を搬送される。この試料容器Ｃの搬送具４３によ
るすくい上げを可能とすべく、各ターンテーブル１ｂ，
２ｂおよび試料皿３ａ上には、それぞれ試料容器Ｃを載
せるための容器支え具Ｓが設けられている。

【００１６】図２は容器支え具Ｓと搬送具４３との関係
を示す要部斜視図である。容器支え具Ｓは、試料容器Ｃ
が載せられる水平の横板部Ｈと、その横板部Ｈをターン
テーブル１ｂ，２ｂもしくは試料皿３ａの上面に対して
一定の寸法だけ持ち上げた状態で支え、かつ、下辺が水
平に屈曲してターンテーブル１ｂ等に固着される縦板部
Ｖによって構成され、横板部Ｈには略十字状のくり抜き
Ｕが形成され、試料容器Ｃは、図中黒塗り部で示す横板
部Ｈのくり抜きＵの周辺においてその底面が支承され
る。搬送具４３は、くり抜き部Ｕを上下に貫通し得る略
十字形状をしており、その上面に試料容器Ｃの底面を載
せた状態ですくい上げるように構成されている。例えば
加熱乾燥室１内のターンテーブル１ｂ上の容器支え具Ｓ
上に載せられている試料容器Ｃを持ち上げるときには、
搬送具４３を図１において左動させて横板部Ｈとターン
テーブル１ｂとの間に形成された空隙内のくり抜きＵの
直下に位置決めした後に上昇させることで、くり抜きＵ
を介して試料容器Ｃをすくい上げる。この状態で試料容
器Ｃを放冷室２内のターンテーブル２ｂ上の容器支え具
Ｓ上に移送するときには、搬送具４３を図１において右
動〜下降させた後、ターンテーブル２ｂと容器支え具Ｓ
間の空隙に搬送具４３を挿入すべく左動させ、くり抜き
Ｕの直下で位置決めした後に下降させる。このような動
作により、試料容器Ｃを搬送具４３によってすくい上
げ、加熱乾燥室１内のターンテーブル１ｂ〜放冷室２内
のターンテーブル２ｂ〜計量器３の試料皿３ａ間で搬送
することが可能である。なお、すべり台５についても、
その斜面に各容器支え具Ｓと同様なくり抜きＵを形成し
ておけば、搬送具４３の同等の動作により試料容器Ｃを
廃棄部６に導くことができる。

【００１７】以上の実施例における注目点は、加熱乾燥
室１の下方に放冷室２が置かれ、更にその下に計量器３
が置かれているというレイアウトの点であり、これによ
り、加熱乾燥室１内の熱は放冷室２および計量器３にま
で伝達されにくく、また、その熱による対流も計量器３
の周辺にまでは至りにくく、その結果として、放冷室２
内で試料Ｗを十分に放冷することが可能となると同時
に、計量器３による計量結果にも対流による変動が生じ
ないという利点が生じる。また、このレイアウトによ
り、加熱乾燥室１の位置が必然的に高くなるため、作業
性を向上させるべく装置を架台等の上に載せる必要がな
くなり、計量器３に床面の振動が拡大されて伝わるとい
った不具合が解消され、常に正確な計量結果を得ること
が可能となる。更に、このレイアウトによって、図５に
示した各部を横に並べる従来のレイアウトに比して装置
の占有面積が縮小されるという利点もある。更にまた、
このレイアウトの採用によって、加熱乾燥室１と放冷室
２の各ターンテーブル１ｂと２ｂを共通の回転軸７ａ上
に固定し、一つのモータ７を用いて両者を回転させるこ
とができるという利点もある。

【００１８】次に、搬送装置４に、搬送具４３により試
料容器Ｃを下からすくい上げる方式を採用すれば、加熱
乾燥室１〜放冷室３〜計量器３〜廃棄部６間の搬送がで
きる点であり、これにより、試料容器Ｃの形状や高さが
変化しても、搬送具４３を含めて搬送装置４を殆ど変更
する必要がなく、また、図６に示したような蓋Ｃ′を持
つ試料容器Ｃでも、搬送途中で分離するような不具合は
発生しにくく、更に、チャックを使用しない関係上、駆
動部を加熱乾燥室１内に挿入する必要がなく、耐高温性
の駆動部を一切使用する必要がなくなる。つまり、試料
容器Ｃを搬送具４３ですくい上げて搬送する構成と、加
熱乾燥室１の下方に放冷室２および計量器３を設けた構
成の組み合わせにより、搬送装置４の垂直移動機構４１
による搬送具４３の上下動を、試料容器Ｃの各部間の移
送動作と、試料容器Ｃの載せ下ろし動作の双方に兼用さ
せることができ、チャックを用いて試料容器を把持する
従来の方式に比して、駆動機構を１つ削減することも可
能となるので、本発明を最も有効に活かすことができ
る。

【００１９】なお、容器支え具Ｓの構造は、図２に例示
したもののほか、例えば図３（Ａ）に示すように、ター
ンテーブル１ｂをはじめとして当該容器支え具Ｓを配置
すべき面上に、複数個のコマ状支え具Ｓ１〜Ｓ４を固着
し、その各コマ状支え具Ｓ１〜Ｓ４の図中黒塗り部で示
した部分で試料容器Ｃを支承してもく、この場合、図２
に示したものと同等の搬送具４３を使用することができ
る。また、図３（Ｂ）に示すように、容器支え具Ｓを設
けず、ターンテーブル１ｂをはじめとする試料容器Ｃを
載せるべき部材の容器搭載位置に、例えば座ぐりＰを形
成するとともに、その座ぐりＰを部分的に切欠いてター
ンテーブル１ｂ等の終縁にまで達するような切欠Ｕ′を
形成してもよい。この場合、搬送具４３は同図に示すよ
うに、切欠Ｕ′を上下に通過できるような形状とすれば
よい。更に、これとは逆に、図３（Ｃ）示すように、タ
ーンテーブル１ｂ等の試料容器を載せるべき部材に、そ
の終縁から外方に突出する突起Ｄを設け、その突起Ｄの
上面に試料容器Ｃを載せるようにし、かつ、この突起Ｄ
の幅寸法を、試料容器Ｃを搭載したときに容器Ｃの両側
が突起Ｄの両側縁からはみ出す程度にしておいてもよ
い。そしてこの場合、搬送具４３は、同図に示すよう
に、突起Ｄが嵌まり込む程度の間隔の２本の指４３ａ，
４３ｂを有するフォーク状のもとすればよい。

【００２０】また、搬送具４３によって試料容器Ｃを下
からすくい上げて搬送することで、試料容器Ｃの形状や
高さが多少変わっても搬送具４３を変更する必要がない
ものの、極端に直径の小さい容器を用いる場合等におい
ては、容器支え具Ｓのくり抜きＵの寸法等の変更を必要
とする場合もある。このような場合、図４に示すよう
に、試料容器Ｃを容器台Ｔ上に載せ、この台Ｔごと試料
容器Ｃを搬送するように構成すれば、上記のような場合
でも全く寸法変更等の必要をなくすることができる。こ
のような容器台Ｔの使用を可能とするのは、搬送装置４
が搬送具４３によって試料容器Ｃを下からすくい上げて
搬送する構成を採用したが故であることに留意すべきで
ある。

【００２１】更に、以上の実施例では、計量器３を放冷
室２の下方に設けた例を示したが、計量器３を放冷室２
と同じ高さ、具体的には実質的に放冷室２内に配置して
も、加熱乾燥室１からの熱は計量器３の周囲には及びに
くく、上記の実施例と同等の効果を奏することができ
る。この場合、図１において計量器３を配置している部
屋が不要となる。

【００２２】なお、以上の実施例では、搬送装置４の垂
直方向移動機構４１および水平方向機構４２に送りねじ
機構を用いたが、本発明はこれに限定されることなく、
例えばベルトドライブ機構やエアドライブ機構等の、公
知の直線運動機構を採用し得ることは勿論である。

【００２３】また、水平移動機構４２に変えて、搬送具
４３を鉛直軸の回りを回動させる、いわゆるスイング機
構を採用してもよいことは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱乾燥室の下方に放冷室を配置するとともに、その放
冷室の下方もしくは同じ高さに計量器を設けた構成を採
用しているため、加熱乾燥室内の熱が放冷室および計量
器の周囲に伝わりにくく、また、その熱による対流の影
響も受けにくくなり、試料を十分に放冷して浮力の影響
を避けることができると同時に、空気流による計量値の
変動も生じにくく、常に正確な質量を測定することが可
能となる。また、このような各部を縦に並べたレイアウ
トの採用により、加熱乾燥室の高さが必然的に高くな
り、従来の横に並べるレイアウトのように、加熱乾燥室
への試料の挿入作業の作業性を向上させるべく装置を架
台上に載せるといった対策が不要となり、床面からの振
動が拡大されて計量器に伝達され、計量値を不安定なも
のにするという不具合も生じないとともに、装置の占有
面積が小さくなる。また、ターンテーブルの駆動機構が
簡単となり、安価に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の縦断面図

【図２】その容器支え具Ｓと搬送具４３の関係を示す要
部拡大斜視図

【図３】本発明の他の実施例容器支え具Ｓの斜視図
（Ａ）と、本発明の更に他の実施例の容器の支え部分と
搬送具４３との関係を示す要部斜視図（Ｂ）、および本
発明の更にまた他の実施例の容器の支え部分と搬送具４
３との関係を示す要部斜視図（Ｃ）

【図４】本発明実施例において使用可能な試料容器Ｃと
容器台Ｔを示す縦断面図

【図５】従来の質量変化量測定装置の構成例を示す縦断
面図

【図６】質量変化量測定装置で使用される可能性のある
蓋付きの試料容器の説明図

【符号の説明】

１ 加熱乾燥室 １ａ 自動開閉扉 １ｂ ターンテーブル ２ 放冷室 ２ｂ ターンテーブル ３ 計量器 ４ 搬送装置 ４１ 垂直移動機構 ４２ 水平移動機構 ４３ 搬送具 Ｃ 試料容器 Ｓ 容器支え具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−160263（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−288887（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 5/00 - 5/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定試料を出し入れするための自動開
   閉扉を備えた加熱乾燥室と、加熱乾燥後の試料を放冷す
   るための放冷室と、放冷後の試料重量を測定するための
   計量器と、上記加熱乾燥室と放冷室間、および放冷室と
   計量器間で被測定試料を移送する搬送装置を備えた質量
   変化量測定装置において、上記放冷室は加熱乾燥室の下
   方に設けられ、かつ、上記計量器はその放冷室の下方も
   しくは放冷室と同じ高さに設けられているとともに、加
   熱乾燥室内および放冷室内に、それぞれ、複数個の試料
   を載せることができるターンテーブルが設けられ、それ
   らターンテーブルが１つの軸により回転可能に支持され
   ていることを特徴とする質量変化量測定装置。