JP3647022B2 - Rotation amount detection device for thermobalance device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱重量測定(TG)、示差熱分析(DTA)、示差走査熱量測定(DSC)等の熱分析に用いられる熱天秤装置において、試料の重量変化に伴う試料ホルダの回動支点を中心とした回動量を検出するための回動量検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
物質の熱分析には、例えば、熱重量測定(TG),示差熱分析(DTA)がある。ここで、熱重量測定(以下、「TG」という)では、物質を加熱、冷却又は一定の温度に保持しながら、その物質の重量変化を温度(又は時間)に対して測定する。また、示差熱分析(以下、「DTA」という)では、試料及び基準物質を炉内に対称的に配置して加熱し、そのときの両者の温度差を時間(又は温度)に対して測定する。
【0003】
これらTG,DTA等の熱分析に使用されている従来の熱天秤装置を図5に示す。同図に示す熱天秤装置は、縦型差動式熱天秤装置と称するもので、サンプル側ビーム1及びリファレンス側ビーム2と称する一対の支持杆を有し、これらビームの先端にそれぞれ試料ホルダ3,4が保持されている。
リファレンス側ビーム2に保持した試料ホルダ4には、その先端に配置した試料容器6内に、熱的に安定した物質が基準物質として収納され、一方、サンプル側ビーム1に保持した試料ホルダ3には、その先端に配置した試料容器5内に、測定対象となる試料が収納される。
【0004】
各ビーム1,2は、副支点7,8及び連結杆9,10を介して駆動コイル11に連結されるとともに、回動支点となるトーションバンド12によって回動自在に支持されている。トーションバンド12は細長い金属線からなり、一定のテンションを付与することで直線を保持している。また、各ビーム1,2は、基端を引張りワイヤ13によって結合されており、加熱炉14内の環境変化に対して、各副支点7,8を中心に連動して回動するようになっている。
【0005】
さて、試料容器6,5に収納した基準物質及び試料を、加熱炉14内で同一の条件のもとに加熱していくと、試料の重量が物性変化に応じて変化していく。一方、基準物質は熱的に安定しているため、物性変化による重量の変化はほとんどない。そして、各ビーム1,2に保持された試料ホルダ3,4は、加熱による試料の重量変化に伴い、トーションバンド12を中心として一体的に回動する。なお、各試料ホルダ3,4は、加熱炉14内の環境に起因しても回動するが、この回動は上述したとおり副支点7,8を中心とした回動に吸収される。
【0006】
試料の重量変化に伴う各試料ホルダ3,4のトーションバンド12を中心とした回動量は、回動量検出装置15によって検出され、その検出値に基づいてTG測定制御回路16から駆動コイル11に駆動信号を出力し、各試料ホルダ3,4をもとの位置に戻す。そして、このとき必要とされた駆動コイル11の電流値に基づいて、試料の重量変化を検出することによりTGが実現する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の熱天秤装置では、試料の重量変化に伴う各試料ホルダ3,4の回動量を検出するための回動量検出装置15が、互いに対向する光源17及び光センサ18と、駆動コイル11に固定され試料ホルダ3,4とともに回動する遮蔽板19とで構成されていた。遮蔽板19は、光源17から光センサ18に照射される光線の一部を遮蔽しており、回動位置に応じてその遮蔽量を変化させる。
【0008】
遮蔽板19の回動に伴う光線遮蔽量の変化は、光センサ18(具体的には、太陽電池)の出力変化となって取り出されるが、一般に、熱天秤装置における試料の重量変化に伴う各試料ホルダ3,4の回動量はごく微小なものであるため、光線の遮蔽位置が回動支点(トーションバンド12)に近いと回動に伴う光線遮蔽量の変化も小さく、したがって光センサ18からの出力の変化も微小なものとなり、充分な分解能を得ることができない。
【0009】
そこで、従来は遮蔽板19を長尺に形成して光線の遮蔽位置を回動支点から離間させることで、微小な回動に対して光線遮蔽量の変化を増幅させていたが、装置の寸法的制約から遮蔽板19を長尺にできる範囲にも限度があり、分解能の更なる向上が望まれていた。また、遮蔽板19を長尺にした場合、遮蔽板19の温度変化による膨張や収縮が光線遮蔽量の変化に含まれてしまい、試料ホルダ3,4の回動量を高精度に検出できなくなるおそれがあった。
【0010】
また、外的な振動や衝撃の影響、あるいは疲労などによりトーションバンド12に撓みが生じた場合、その撓みに伴い遮蔽板19が変位するため、光センサ18の出力が変動し、試料の重量変化として誤検出してしまうおそれもあった。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、熱天秤装置において試料の重量変化に伴う試料ホルダの回動支点を中心とした回動量を検出するための回動量検出装置であって、光源及びこの光源と対向して配置された光センサと、該光センサの受光面又はその前面に配置したスリット手段と、光源とスリット手段の中間位置に配置され試料ホルダとともに回動する光遮蔽手段とを含み、スリット手段が、複数の平行に配列した受光側スリットを有し、且つ光遮蔽手段が、複数の平行に配列した発光側スリットを有することを特徴とする。
【0012】
このような構成とすれば、複数の受光側スリットと発光側スリットの相互作用によって、光遮蔽手段のわずかな回動に対して光線の遮蔽量を大きく変化させることができ、高い分解能をもって試料の重量変化に伴う試料ホルダの回動支点を中心とした回動量を検出することができる。したがって、光遮蔽手段による光線の遮蔽位置を回動支点から大きく離間させる必要がなく、外的な影響を受けにくい高精度な検出が可能となる。
【0013】
ここで、受光側スリットは、発光側スリットよりも幅狭に形成することが好ましい。また、光遮蔽手段を回動支点を挟んで少なくとも一対備えるとともに、これら各光遮蔽手段に対応して、光源、光センサ、及びスリット手段を備えた構成とすれば、各光センサにおける受光量の変化割合によって、試料ホルダの両方向の回動に対してその回動量を検出することが可能となる。
【0014】
さらに、光遮蔽手段を回動支点を中心とする水平対称位置に一対備えるとともに、各光遮蔽手段に対応して設けた光センサからの出力の相対差をもって、試料の重量変化に伴う試料ホルダの回動支点を中心とした回動量を検出すように構成すれば、回動支点に撓みなどの変位が生じた場合にも、その撓みによる各光遮蔽手段の変位はそれぞれ均等であるため、光センサからの出力の相対差は変化せず、したがって、回動支点の変位による影響を受けることなく、試料ホルダの回動量を高精度に検出することが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を縦型差動式熱天秤装置に適用した実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は縦型差動式熱天秤装置に本発明の回動量検出装置を適用した実施形態を示す構成図である。なお、適用対象とした縦型差動式熱天秤装置の全体構造は、図5に基づき既述したとおりである。
【0016】
本実施形態に係る回動量検出装置は、光源30、光センサ31、スリット板32(スリット手段)、及び光遮蔽板33(光遮蔽手段)を有しており、回動支点としてのトーションバンド12を中心とする左右対称位置にそれぞれ設けてある。本実施形態では、光源30に赤外ランプを用いるとともに光センサ31に太陽電池を用いており、図2に示すように、これら光源30と光センサ31の受光面31aとを対向して配置し、光源30から出射された光線(赤外光)を光センサ31で受光する。
【0017】
スリット板32には、水平方向に延びる狭小幅の受光側スリット34が、上下方向に複数本並べて形成してある。このスリット板32は、光センサ31の受光面31aに貼り付けてあり、光センサ31には受光側スリット34を透過してきた光線のみが入射するようになっている。なお、スリット板32は、光源30と光センサ31の中間位置に光センサ31から離間して配置することもできる。また、光センサ31の受光面31aにコーティング等により直接受光側スリット34を形成してもよい。
【0018】
光遮蔽板33は、支持アーム36を介して駆動コイル11に固定してあり、回動支点としてのトーションバンド12を中心に試料ホルダ3,4とともに回動する。既述したとおり、この光遮蔽板33は回動支点となるトーションバンド12を中心とする左右対称位置にそれぞれ設けてある。そして、これら各光遮蔽板33に対応して、それぞれ光源30、光センサ31、及びスリット板32が配設されている(図1参照)。光遮蔽板33は、図2に示すように、光源30と光センサ31の中間位置でかつスリット板32よりも光源30側に配置される。この光遮蔽板33にも、水平方向に延びる狭小幅の発光側スリット35が、上下方向に複数本並べて形成してある。これら発光側スリット35の形成間隔は、受光側スリット34の形成間隔に合わせてある。
【0019】
図3はスリット板に形成した受光側スリットと光遮蔽板に形成した発光側スリットの相対位置関係を示す正面図である。受光側スリット34の幅dは、発光側スリット35の幅eよりも狭く形成してある。そして、各スリット34,35は、光源30側から見て互いに端縁(図では上端縁)が一致する位置を基準位置として、測定開始前に調整しておくことが好ましい。このような基準位置では、光源30側から見て受光側スリット34の全体が開口しており、したがって、光源30からの光線は、発光側スリット35を通過し、さらに受光側スリット34の全体を透して光センサ31の受光面31aに入射する。
【0020】
いま、試料ホルダ3,4とともに光遮蔽板33が、トーションバンド12を中心として図3の時計方向(矢印a方向)に回動すると、受光側スリット34を透過する光線の一部が、光遮蔽板33によって遮蔽されて光センサ31へ入射する光線の光量が減少する。この減光量は、一本の受光側スリット34についてはわずかであっても、複数本の受光側スリット34について同様に光線の透過光量が減少するため、それらの減光量を加算すると大きなものとなる。したがって、光遮蔽板33がわずかに回動しただけでも、複数本の受光側スリット34に対する透過光量の減少が加算される結果、光センサ31の受光面31aへの入射光量が大きく減少し、これに伴い光センサ31から出力される検出信号(電圧)が大きく変化する。
【0021】
以上のことから、本実施形態では、複数の受光側スリット34と発光側スリット35の相互作用によって、光遮蔽板33のわずかな回動に対して光線の遮蔽量を大きく変化させることができ、高い分解能をもって試料の重量変化に伴う試料ホルダ3,4のトーションバンド12を中心とした回動量を検出することができる。
【0022】
さらに、トーションバンド12からの距離を長くして光遮蔽板33の回動範囲を増幅させる必要もないため、支持アーム36を短くすることができ、ゆえに支持アーム36の温度変化による膨張・収縮や撓みがほとんどなく、これらに起因した検出精度の低下を防止することができる。
【0023】
なお、受光側スリット34は、光遮蔽板33が最も回動したときにも、発光側スリット35を透して任意の面積が開口していることが好ましい。すなわち、光遮蔽板33の回動途中に、光源30側から見て受光側スリット34の全体が遮蔽されると、光センサ31の受光面31aに入射する光量がゼロとなり、それ以降、更に光遮蔽板33が回動しても光センサ31からの出力は変化せず、試料ホルダ3,4の回動量が検出不能となるからである。受光側スリット34の幅dと発光側スリット35の幅eは、このような点を考慮して設定することが好ましい。
【0024】
また、図3に示す基準位置から試料ホルダ3,4が反時計方向(矢印b方向)に回動した場合には、光源30側から見て受光側スリット34の下端縁と発光側スリット35の下端縁との間に距離があるため、受光側スリット34の開口面積が変わらず、したがって受光側スリット34を透して光センサ31の受光面31aに入射する光線の量が変化しない。しかし、回動支点となるトーションバンド12を中心として左右対称位置に設けたスリット板32の受光側スリット34は、光遮蔽板33の反時計方向(矢印b方向)の回動に対応して遮蔽されていくので、試料ホルダ3,4の回動量を光センサ31の出力から検出することができる。このように本実施形態では、試料ホルダ3,4がいずれの方向に回動してもその回動量を検出することができる。
【0025】
しかも、回動支点となるトーションバンド12を中心として左右対称に設けた光センサ31からの出力の相対差をもって、試料ホルダ3,4の回動量を検出するようにすれば、トーションバンド12に撓みが生じてもその撓みによる各光遮蔽板33の変位はそれぞれ均等であるため、基準位置における光センサ31からの出力の相対差は変化しない。したがって、トーションバンド12の撓みによる影響を受けることなく、試料ホルダ3,4の回動量を高精度に検出することが可能である。
【0026】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、縦型差動式熱天秤装置に限らず、単一ビーム式の熱天秤装置や横型差動式熱天秤装置など、各種の熱天秤装置にすることができることは勿論である。
【0027】
また、図4に示すように、副支点を省略し、且つトーションバンド代えて軸受20に支持された棒状の支軸21を回動支点として試料ホルダ3,4が回動する構成の縦型差動式熱天秤装置に対して本発明の回動量検出装置を適用する場合には、支軸21に支持アーム36を介して光遮蔽板33を装着すればよい。この場合にも、光遮蔽板33は回動支点となる支軸21を中心とする左右対称位置にそれぞれ設け、これら各光遮蔽板33に対応して、それぞれ光源30、光センサ31、及びスリット板32を配設することが好ましい。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の受光側スリットと発光側スリットの相互作用によって、光遮蔽手段のわずかな回動に対して光線の遮蔽量を大きく変化させることができ、高い分解能をもって試料ホルダの回動支点を中心とする回動量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】縦型差動式熱天秤装置に本発明の回動量検出装置を適用した実施形態を示す構成図である。
【図2】本発明の実施形態に係る回動量検出装置を示す斜視図である。
【図3】スリット板に形成した受光側スリットと光遮蔽板に形成した発光側スリットの相対位置関係を示す正面図である。
【図4】本発明の応用例を示す構成図である。
【図5】従来の縦型差動式熱天秤装置を示す構成図である。
【符号の説明】
1:サンプル側ビーム
2:リファレンス側ビーム
3、4:試料ホルダ
5,6:試料容器
7,8:副支点
11:駆動コイル
12:トーションバンド(回動支点)
14:加熱炉
15:回動量検出装置
16:TG測定制御回路
17:光源
18:光センサ
19:遮蔽板
30:光源
31:光センサ
31a:受光面
32:スリット板
33:光遮蔽板
34:受光側スリット
35:発光側スリット
36:支持アーム
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermobalance device used for thermal analysis such as thermogravimetry (TG), differential thermal analysis (DTA), differential scanning calorimetry (DSC), and the like. The present invention relates to a rotation amount detection device for detecting a rotation amount around the center.
[0002]
[Prior art]
Examples of thermal analysis of substances include thermogravimetry (TG) and differential thermal analysis (DTA). Here, in thermogravimetry (hereinafter referred to as “TG”), a weight change of a substance is measured with respect to temperature (or time) while the substance is heated, cooled, or held at a constant temperature. In differential thermal analysis (hereinafter referred to as “DTA”), a sample and a reference material are heated symmetrically in a furnace, and the temperature difference between the two is measured with respect to time (or temperature). .
[0003]
A conventional thermobalance device used for thermal analysis of these TG, DTA, etc. is shown in FIG. The thermobalance device shown in FIG. 1 is called a vertical differential thermobalance device, and has a pair of support rods called a sample side beam 1 and a reference side beam 2, and a sample holder 3 at the tip of these beams. , 4 are held.
In the sample holder 4 held by the reference side beam 2, a thermally stable substance is stored as a reference substance in a sample container 6 disposed at the tip thereof, while the sample holder 3 held by the sample side beam 1 is stored in the sample holder 3. The sample to be measured is stored in the sample container 5 arranged at the tip thereof.
[0004]
The beams 1 and 2 are connected to the drive coil 11 via the auxiliary fulcrums 7 and 8 and the connecting rods 9 and 10 and are rotatably supported by a torsion band 12 serving as a rotation fulcrum. The torsion band 12 is made of a long and thin metal wire, and maintains a straight line by applying a certain tension. Further, the bases of the beams 1 and 2 are coupled to each other by a pulling wire 13, so that the beams 1 and 2 rotate around the auxiliary fulcrums 7 and 8 with respect to environmental changes in the heating furnace 14. ing.
[0005]
Now, when the reference substance and the sample stored in the sample containers 6 and 5 are heated in the heating furnace 14 under the same conditions, the weight of the sample changes according to the change in physical properties. On the other hand, since the reference substance is thermally stable, there is almost no change in weight due to changes in physical properties. The sample holders 3 and 4 held by the beams 1 and 2 rotate integrally around the torsion band 12 as the weight of the sample changes due to heating. The sample holders 3 and 4 are also rotated due to the environment in the heating furnace 14, but this rotation is absorbed by the rotation around the sub-fulcrums 7 and 8 as described above.
[0006]
A rotation amount around the torsion band 12 of each of the sample holders 3 and 4 due to a change in the weight of the sample is detected by a rotation amount detection device 15 and driven from the TG measurement control circuit 16 to the drive coil 11 based on the detected value. A signal is output, and the sample holders 3 and 4 are returned to their original positions. And TG is implement | achieved by detecting the weight change of a sample based on the electric current value of the drive coil 11 required at this time.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional thermobalance device described above, the rotation amount detection device 15 for detecting the rotation amount of each sample holder 3, 4 according to the change in the weight of the sample includes the light source 17 and the optical sensor 18 facing each other, and the drive coil 11. And a shielding plate 19 that rotates together with the sample holders 3 and 4. The shielding plate 19 shields a part of the light beam applied to the optical sensor 18 from the light source 17 and changes the shielding amount according to the rotation position.
[0008]
The change in the light shielding amount accompanying the rotation of the shielding plate 19 is taken out as a change in the output of the optical sensor 18 (specifically, a solar cell). Generally, each change associated with a change in the weight of the sample in the thermobalance device is taken out. Since the rotation amount of the sample holders 3 and 4 is very small, when the light shielding position is close to the rotation fulcrum (torsion band 12), the change in the light shielding amount accompanying the rotation is small. The change in the output becomes small, and sufficient resolution cannot be obtained.
[0009]
Therefore, conventionally, the shielding plate 19 is formed long and the light shielding position is separated from the rotation fulcrum to amplify the change in the light shielding amount with respect to the minute rotation. There is a limit to the range in which the shielding plate 19 can be made long due to the technical restrictions, and further improvement in resolution has been desired. Further, when the shielding plate 19 is long, expansion and contraction due to a temperature change of the shielding plate 19 are included in the change of the light shielding amount, and the rotation amount of the sample holders 3 and 4 may not be detected with high accuracy. was there.
[0010]
Further, when the torsion band 12 is bent due to the influence of external vibration or impact, fatigue, or the like, the shielding plate 19 is displaced along with the bending, so that the output of the optical sensor 18 fluctuates and the weight of the sample changes. There was also a risk of false detection.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a rotation amount detection device for detecting a rotation amount around a rotation fulcrum of a sample holder accompanying a change in the weight of a sample in a thermobalance device, And an optical sensor disposed opposite to the light source, a slit means disposed on the light receiving surface of the optical sensor or on the front surface thereof, and a light shielding means which is disposed at an intermediate position between the light source and the slit means and rotates together with the sample holder. The slit means has a plurality of light receiving side slits arranged in parallel, and the light shielding means has a plurality of light emitting side slits arranged in parallel.
[0012]
With such a configuration, the amount of light shielding can be greatly changed with a slight rotation of the light shielding means by the interaction of the plurality of light receiving side slits and the light emitting side slits, and the sample has a high resolution. The amount of rotation about the rotation fulcrum of the sample holder accompanying the change in weight can be detected. Therefore, it is not necessary to largely separate the light shielding position by the light shielding means from the rotation fulcrum, and it is possible to perform highly accurate detection that is not easily affected by external influences.
[0013]
Here, the light receiving side slit is preferably formed narrower than the light emitting side slit. Further, if at least one pair of light shielding means is provided with the rotation fulcrum interposed therebetween, and a light source, a light sensor, and a slit means are provided corresponding to each light shielding means, the amount of light received by each light sensor is reduced. Depending on the rate of change, it is possible to detect the amount of rotation of the sample holder with respect to rotation in both directions.
[0014]
Furthermore, a pair of light shielding means is provided at a horizontally symmetrical position about the rotation fulcrum, and a relative difference in the output from the optical sensor provided corresponding to each light shielding means, the sample holder of the sample holder accompanying a change in the weight of the sample. If it is configured to detect the amount of rotation about the rotation fulcrum, even if a displacement such as bending occurs at the rotation fulcrum, the displacement of each light shielding means due to the bending is equal to each other. The relative difference in the output from the sensor does not change, and therefore the rotation amount of the sample holder can be detected with high accuracy without being affected by the displacement of the rotation fulcrum.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments in which the present invention is applied to a vertical differential thermobalance apparatus will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment in which a rotation amount detection device of the present invention is applied to a vertical differential thermobalance device. In addition, the whole structure of the vertical differential thermobalance apparatus to be applied is as described above with reference to FIG.
[0016]
The rotation amount detection device according to the present embodiment includes a light source 30, an optical sensor 31, a slit plate 32 (slit means), and a light shielding plate 33 (light shielding means), and the torsion band 12 as a rotation fulcrum. Are provided at symmetrical positions around the center. In the present embodiment, an infrared lamp is used for the light source 30 and a solar cell is used for the optical sensor 31. As shown in FIG. 2, the light source 30 and the light receiving surface 31a of the optical sensor 31 are arranged to face each other. A light beam (infrared light) emitted from the light source 30 is received by the optical sensor 31.
[0017]
The slit plate 32 is formed with a plurality of narrow light receiving side slits 34 extending in the horizontal direction and arranged in the vertical direction. The slit plate 32 is affixed to the light receiving surface 31 a of the optical sensor 31, and only the light beam that has passed through the light receiving side slit 34 enters the optical sensor 31. Note that the slit plate 32 can also be disposed at a position intermediate between the light source 30 and the optical sensor 31 and separated from the optical sensor 31. Further, the light receiving side slit 34 may be formed directly on the light receiving surface 31a of the optical sensor 31 by coating or the like.
[0018]
The light shielding plate 33 is fixed to the drive coil 11 via the support arm 36 and rotates together with the sample holders 3 and 4 around the torsion band 12 as a rotation fulcrum. As described above, the light shielding plates 33 are provided at symmetrical positions around the torsion band 12 serving as a pivot point. A light source 30, an optical sensor 31, and a slit plate 32 are provided corresponding to each of the light shielding plates 33 (see FIG. 1). As shown in FIG. 2, the light shielding plate 33 is disposed at an intermediate position between the light source 30 and the optical sensor 31 and closer to the light source 30 than the slit plate 32. The light shielding plate 33 is also formed with a plurality of narrow light emitting side slits 35 extending in the horizontal direction and arranged in the vertical direction. The formation intervals of these light emitting side slits 35 are matched with the formation intervals of the light receiving side slits 34.
[0019]
FIG. 3 is a front view showing the relative positional relationship between the light receiving side slit formed in the slit plate and the light emitting side slit formed in the light shielding plate. The width d of the light receiving side slit 34 is formed narrower than the width e of the light emitting side slit 35. The slits 34 and 35 are preferably adjusted before the start of measurement, with the position where the edges (upper edge in the figure) coincide with each other as viewed from the light source 30 side as the reference position. At such a reference position, the entire light receiving side slit 34 is opened as viewed from the light source 30 side. Therefore, the light from the light source 30 passes through the light emitting side slit 35 and further passes through the entire light receiving side slit 34. The light passes through and enters the light receiving surface 31 a of the optical sensor 31.
[0020]
Now, together with the sample holders 3 and 4, when the light shielding plate 33 rotates about the torsion band 12 in the clockwise direction in FIG. 3 (arrow a direction), a part of the light beam transmitted through the light receiving side slit 34 is light shielded. The amount of light rays that are blocked by the plate 33 and incident on the optical sensor 31 decreases. Even if the light reduction amount is small for one light receiving side slit 34, the amount of light transmitted through the light receiving side slits 34 is similarly reduced. . Therefore, even if the light shielding plate 33 is slightly rotated, a decrease in the amount of light transmitted to the plurality of light receiving side slits 34 is added. As a result, the amount of light incident on the light receiving surface 31a of the optical sensor 31 is greatly reduced. Accordingly, the detection signal (voltage) output from the optical sensor 31 changes greatly.
[0021]
From the above, in this embodiment, the amount of light shielding can be greatly changed with respect to slight rotation of the light shielding plate 33 by the interaction of the plurality of light receiving side slits 34 and the light emitting side slits 35. The amount of rotation about the torsion band 12 of the sample holders 3 and 4 accompanying the change in the weight of the sample can be detected with high resolution.
[0022]
Furthermore, since it is not necessary to increase the rotation range of the light shielding plate 33 by increasing the distance from the torsion band 12, the support arm 36 can be shortened. There is almost no bending, and a reduction in detection accuracy due to these can be prevented.
[0023]
The light receiving side slit 34 preferably has an arbitrary area opened through the light emitting side slit 35 even when the light shielding plate 33 is most rotated. That is, when the entire light receiving side slit 34 is shielded when viewed from the light source 30 side during the rotation of the light shielding plate 33, the amount of light incident on the light receiving surface 31a of the optical sensor 31 becomes zero. This is because the output from the optical sensor 31 does not change even when the shielding plate 33 rotates, and the amount of rotation of the sample holders 3 and 4 cannot be detected. The width d of the light receiving side slit 34 and the width e of the light emitting side slit 35 are preferably set in consideration of such points.
[0024]
Further, when the sample holders 3 and 4 are rotated counterclockwise (arrow b direction) from the reference position shown in FIG. 3, the lower end edge of the light receiving side slit 34 and the light emitting side slit 35 are viewed from the light source 30 side. Since there is a distance from the lower edge, the opening area of the light receiving side slit 34 does not change, and therefore the amount of light incident on the light receiving surface 31a of the optical sensor 31 through the light receiving side slit 34 does not change. However, the light-receiving side slit 34 of the slit plate 32 provided at a symmetrical position about the torsion band 12 serving as a pivotal fulcrum is shielded in response to the counterclockwise (arrow b direction) rotation of the light shielding plate 33. Thus, the amount of rotation of the sample holders 3 and 4 can be detected from the output of the optical sensor 31. Thus, in this embodiment, even if the sample holders 3 and 4 are rotated in any direction, the rotation amount can be detected.
[0025]
In addition, if the amount of rotation of the sample holders 3 and 4 is detected based on the relative difference between the outputs from the optical sensors 31 provided symmetrically about the torsion band 12 serving as a rotation fulcrum, the sample holders 3 and 4 are bent. Even if this occurs, the displacement of each light shielding plate 33 due to the bending is equal, so the relative difference in output from the optical sensor 31 at the reference position does not change. Therefore, the amount of rotation of the sample holders 3 and 4 can be detected with high accuracy without being affected by the bending of the torsion band 12.
[0026]
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above.
For example, not only the vertical differential thermobalance device but also various thermobalance devices such as a single beam thermobalance device and a horizontal differential thermobalance device can be used.
[0027]
Further, as shown in FIG. 4, the vertical type difference is such that the sample holders 3 and 4 are rotated with the sub-fulcrum being omitted and the rod-shaped support shaft 21 supported by the bearing 20 instead of the torsion band being used as the rotation fulcrum. When the rotation amount detection device of the present invention is applied to the dynamic thermobalance device, the light shielding plate 33 may be attached to the support shaft 21 via the support arm 36. Also in this case, the light shielding plate 33 is provided at a bilaterally symmetrical position around the support shaft 21 serving as a rotation fulcrum, and the light source 30, the optical sensor 31, and the slit correspond to each of the light shielding plates 33. A plate 32 is preferably provided.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the amount of light shielding can be greatly changed with respect to slight rotation of the light shielding means by the interaction of the plurality of light receiving side slits and the light emitting side slits. The amount of rotation around the rotation fulcrum of the sample holder can be detected with resolution.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment in which a rotation amount detection device of the present invention is applied to a vertical differential thermobalance device.
FIG. 2 is a perspective view showing a rotation amount detection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front view showing a relative positional relationship between a light receiving side slit formed in the slit plate and a light emitting side slit formed in the light shielding plate.
FIG. 4 is a configuration diagram showing an application example of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional vertical differential thermal balance apparatus.
[Explanation of symbols]
1: Sample side beam 2: Reference side beam 3, 4: Sample holder 5, 6: Sample container 7, 8: Sub fulcrum 11: Drive coil 12: Torsion band (rotation fulcrum)
14: heating furnace 15: rotation amount detection device 16: TG measurement control circuit 17: light source 18: light sensor 19: shielding plate 30: light source 31: light sensor 31a: light receiving surface 32: slit plate 33: light shielding plate 34: light reception Side slit 35: Light emission side slit 36: Support arm

Claims (4)

熱天秤装置において試料の重量変化に伴う試料ホルダの回動支点を中心とした回動量を検出するための回動量検出装置であって、
光源及びこの光源と対向して配置された光センサと、該光センサの受光面又はその前面に配置したスリット手段と、前記光源とスリット手段の中間位置に配置され前記試料ホルダとともに回動する光遮蔽手段とを含み、
前記スリット手段は、複数の平行に配列した受光側スリットを有し、
前記光遮蔽手段は、複数の平行に配列した発光側スリットを有することを特徴とする回動量検出装置。
A rotation amount detection device for detecting a rotation amount around a rotation fulcrum of the sample holder accompanying a change in the weight of the sample in the thermobalance device,
A light source and a photosensor arranged opposite to the light source, slit means arranged on the light receiving surface of the photosensor or in front of the light sensor, and light rotating with the sample holder arranged at an intermediate position between the light source and the slit means Shielding means,
The slit means has a plurality of light receiving side slits arranged in parallel,
The light shielding means includes a plurality of light emitting side slits arranged in parallel, and a rotation amount detecting device.
請求項1に記載した熱天秤装置の回動量検出装置において、
前記受光側スリットは、前記発光側スリットよりも幅狭に形成してあることを特徴とする回動量検出装置。
In the rotation amount detection device of the thermobalance device according to claim 1,
The rotation amount detecting device, wherein the light receiving side slit is formed narrower than the light emitting side slit.
請求項1又は2に記載した熱天秤装置の回動量検出装置において、
前記光遮蔽手段を回動支点を挟んで少なくとも一対備えるとともに、
これら各光遮蔽手段に対応して、前記光源、光センサ、及びスリット手段を備えたことを特徴とする回動量検出装置。
In the rotation amount detection device of the thermobalance device according to claim 1 or 2,
While providing at least one pair of the light shielding means with a rotation fulcrum in between,
A rotation amount detection device comprising the light source, the optical sensor, and the slit means corresponding to each of the light shielding means.
請求項3に記載した熱天秤装置の回動量検出装置において、
前記光遮蔽手段を回動支点を中心とする水平対称位置に一対備えるとともに、
各光遮蔽手段に対応して設けた光センサからの出力の相対差をもって、試料の重量変化に伴う試料ホルダの回動支点を中心とした回動量を検出することを特徴とする回動量検出装置。
In the rotation amount detection device of the thermobalance device according to claim 3,
A pair of the light shielding means is provided at a horizontally symmetrical position around the rotation fulcrum,
With a relative difference between the output from the optical sensor provided in correspondence with the light shielding means, the rotation amount detecting unit and detects the amount of rotation around the pivot point of the sample holder with the weight change of the sample .
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