JP4117455B2 - Electronic weighing device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料に吸着した微量の気体重量を計量することができる電子秤量装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子秤の床下吊り下げフックに電磁石を吊るしさらに電磁石の直下に密封容器を配置しその中で試料をワイヤーで吊るした永久磁石を上記電磁石で吊り上げ空中で保持して試料の重量増減を測定するものがある。
【0003】
しかし、永久磁石の下に試料を吊り下げる方式では試料の加熱時に熱が対流により上方へ伝わり永久磁石が加熱されるため、特にネオジウム系の永久磁石では磁力の低減が著しく磁気による吊り下げ状態が不安定になりやすいといった問題があった。
【0004】
また、電磁石が電子秤に吊り下げられていること及び熱の対流の問題から永久磁石と試料との間隔を大きく取る必要があるため、装置の背丈が高くなるという問題もあった。
【0005】
また、試料が密閉容器の下部に位置しているため、試料の装着や取り外しがしにくいという問題もあった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであって、試料を加熱しながら重量測定する場合において熱対流による永久磁石の性能劣化を防ぐことができ、かつ、従来よりも小型化することができる電子秤量装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1発明に係る電子秤量装置は、電子秤、固定部材、密閉容器、磁気浮上体、発光部、受光部、および電流制御装置を備える。固定部材は、挿通孔、筒状永久磁石、および浮上位置制御用電磁石を有する。挿通孔は、鉛直方向に沿って延びる。筒状永久磁石は、軸方向磁化されており、軸が鉛直方向に沿うように挿通孔の上部に配置される。浮上位置制御用電磁石は、筒状永久磁石の鉛直下方に配置される。そして、この固定部材は、電子秤の上に設置される。密閉容器は、第1筒部、第2筒部、および上蓋部を有する。第1筒部は、挿通孔の壁、筒状永久磁石、および浮上位置制御用電磁石に接触しないように筒状永久磁石の孔を通って挿通孔に挿入されており、下端が閉塞されている。第2筒部は、第1筒部の上方に配置され、下端が第1筒部の上端に連結される。上蓋部は、第2筒部の上端を閉塞する。磁気浮上体は、棒状部材、試料容器、遮光部、上部永久磁石、および下部永久磁石を有する。試料容器は、棒状部材に固定される。遮光部は、棒状部材に固定される。上部永久磁石は、筒状永久磁石の磁化方向とは逆方向に磁化されており、棒状部材のうち試料容器の固定位置よりも下方の部分に固定される。下部永久磁石は、棒状部材のうち上部永久磁石の固定位置よりも下方の部分に固定される。そして、この下部永久磁石は、浮上位置制御用電磁石と引き合う。そして、この磁気浮上体は、試料容器および遮光部が第2筒部内に収容され上部永久磁石および下部永久磁石が第1筒部内に収容されるように密閉容器内に収容される。受光部は、遮光部を挟んで発光部と対向するように配置される。電流制御装置は、受光部が受ける光の量に基づいて浮上位置制御用電磁石に流す電流を制御する。
【0008】
この電子秤量装置では、筒状永久磁石と上部永久磁石との間に働く吸引力に対して浮上位置制御用電磁石と下部永久磁石との間に働く吸引力を制御することによって磁気浮上体を釣り合い浮上させることができる。このため、この電子秤量装置では、固定部材および磁気浮上体の重量をまとめて量ることができる。また、この電子秤量装置では、試料容器が磁気浮上体の上部に設けられる。このため、この電子秤量装置では、加熱時の対流による磁気浮上性能への影響を最小限にとどめることができる。また、この電子秤量装置では、吊り下げ用のワイヤーを使用する必要がない。このため、この電子秤量装置では、背丈が低い構造にすることができる。したがって、この電子秤量装置は、従来よりも小型化することができる。この結果、この電子秤量装置は、低価格に製作できる。また、この電子秤量装置では、筒状固定部材および磁気浮上体を軽くすれば、試料の重量増減を非常に高精度に計量できる。
【0009】
第2発明に係る電子秤量装置は、第1発明に係る電子秤量装置であって、加熱冷却器をさらに備える。加熱冷却器は、試料容器に接触しないように試料容器を囲う。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図2を参照して本発明の実施の形態に係る電子秤量天秤を説明する。
【0011】
<電子秤量天秤の構成>
本発明の実施の形態に係る電子秤量天秤は、図1に示されるように、主に、電子秤16、筒状固定部材、非磁性圧力容器11、および磁気浮上体から構成される。
【0012】
筒状固定部材は、主に、外筒33、上側筒状永久磁石31、および浮上位置制御用電磁石30から構成されている。上側筒状永久磁石31は、外筒33の内側最上部に配置されている。浮上位置制御用電磁石30は、外筒33の内側最下部に配置されている。そして、この筒状固定部材は、電子秤16の上に設置されている。
【0013】
非磁性圧力容器11は、主に細筒部と太筒部とから構成される密閉容器である。細筒部は、外筒33、上側筒状永久磁石31、および浮上位置制御用電磁石30に接触しないように上側筒状永久磁石31の孔を通って筒状固定部材に挿入されている。なお、ここで、細筒部は、下端が塞がれている。太筒部は、細筒部の上方に設けられており、下端が細筒部の上端に連結されている。そして、この太筒部の側壁には、発光部と受光部とが対向するように設けられている。なお、この太筒部の上端は、蓋10によって塞がれている。つまり、この非磁性圧力容器11は上側が解放できる構造になっている。このため、この電子秤量装置では、磁気浮上体を引き抜くことができる。このため、この電子秤量天秤では試料の装着や試料容器(後述)の清掃が簡単にできる。したがって、この電子秤量天秤は、非常に使いやすいものになる。また、この非磁性圧力容器11は、フレーム15によって支持されている。
【0014】
磁気浮上体は、主に、中空軸22、試料容器21、ドグ23、上部永久磁石24、および下部永久磁石25から構成される。試料容器21は、試料20を収容する器であって、中空軸22の上端に固定されている。なお、本実施の形態では、この試料容器21は、加熱冷却器12に囲まれている。ドグは23は、中空軸22のうち試料容器21の固定位置よりも下方の部分の外周部に固定される。上部永久磁石24は、中空軸22のうちドグ23の固定位置よりも下方の部分の内部に固定される。下部永久磁石25は、中空軸22の最下部の内部に固定される。そして、この磁気浮上体は、試料容器21およびドグ23が太筒部に収容され上部永久磁石24および下部永久磁石25が細筒部に収容されるように非磁性圧力容器11内に収容される。
【0015】
<磁気浮上体の浮上原理>
図1において発光部13から出る光をドグ23が遮ることにより受光部14で検出される光の量が変わる。受光部14で検出される光の量と磁気浮上体のZ軸(図2参照)方向位置の関係を予め実測しておくことで磁気浮上体のZ軸方向位置を常時検出することができる。
【0016】
図2は上側筒状永久磁石31と上部永久磁石24間のZ軸方向に働く推力の大きさを示している。ここで、上側筒状永久磁石31と上部永久磁石24の磁化の向きは逆方向とする。
【0017】
図2で上側筒状永久磁石31を固定して考えると上部永久磁石24と上側筒状永久磁石31のZ軸方向中心位置が一致している時はZ軸上向推力とZ軸下向推力は0であるが上部永久磁石24が少しでもZ軸下向に移動すると上部永久磁石24にはZ軸上向推力が発生する。上部永久磁石24がZ軸下方向に移動した時Z軸上向き推力が単調減少する範囲では上部永久磁石24がZ軸中心位置から半径方向に変位すると上側筒状永久磁石31との間に働く磁気力でZ軸の中心位置に押し戻される。つまり半径方向には安定である。
【0018】
図1において半径方向に安定でかつ磁気浮上体の重さとZ軸上向き推力が釣り合う位置よりさらにもう少し上の位置に磁気浮上体を置くと磁気浮上体にはZ軸上向に力が働く。
【0019】
この時の位置を保つよう浮上位置制御用電磁石30に流す電流を制御する。
【0020】
上部永久磁石24と上側筒状永久磁石31の間に働くZ軸上向推力より磁気浮上体の重さと下部永久磁石25と浮上位置制御用電磁石30の間に働く磁気的吸引力の方が大きくて磁気浮上体が更に下方向に引き下げられると受光部14で検出される光の量が増加し浮上位置制御用電磁石30に流す電流を減少させる。これにより磁気浮上体はZ軸上向きに引き上げられる。すると受光部14で検出される光の量が減少し浮上位置制御用電磁石30に流す電流を増加させる。このようにして磁気浮上体は非磁性圧力容器11に接触しないよう所定の位置に浮上保持される。
【0021】
このようにして磁気浮上体を非磁性圧力容器11に接触しないよう浮上保持させると磁気浮上体と筒状固定部材の重さを電子秤16で量ることができる。つまり試料20の吸着物質重量を量ることができる。
【0022】
【発明の効果】
本発明に係る電子秤量装置では、筒状永久磁石と上部永久磁石との間に働く吸引力に対して浮上位置制御用電磁石と下部永久磁石との間に働く吸引力を制御することによって磁気浮上体を釣り合い浮上させることができる。このため、この電子秤量装置では、固定部材および磁気浮上体の重量をまとめて量ることができる。また、この電子秤量装置では、試料容器が磁気浮上体の上部に設けられる。このため、この電子秤量装置では、加熱時の対流による磁気浮上性能への影響を最小限にとどめることができる。また、この電子秤量装置では、吊り下げ用のワイヤーを使用する必要がない。このため、この電子秤量装置では、背丈が低い構造にすることができる。したがって、この電子秤量装置は、従来よりも小型化することができる。この結果、この電子秤量装置は、低価格に製作できる。また、この電子秤量装置では、筒状固定部材および磁気浮上体を軽くすれば、試料の重量増減が非常に高精度に計量できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる電子秤量装置の実施の形態を示す縦断面図。
【図2】本発明にかかる永久磁石間軸方向推力を表す縦断面図。
【符号の説明】
10 蓋
11 非磁性圧力容器
12 加熱冷却器
13 発光部
14 受光部
15 フレーム
16 電子秤
20 試料
21 試料容器
22 中空軸
23 ドグ
24 上部永久磁石
25 下部永久磁石
30 浮上位置制御用電磁石
31 上側筒状永久磁石
33 外筒[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic weighing device capable of weighing a minute amount of gas adsorbed on a sample.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electromagnet is hung on the underfloor hanging hook of an electronic balance, and a sealed container is placed directly under the electromagnet, and a permanent magnet, in which the sample is hung with a wire, is lifted by the electromagnet and held in the air to measure the weight increase / decrease of the sample. There is something to do.
[0003]
However, in the method in which the sample is suspended under the permanent magnet, heat is transferred upward by convection when the sample is heated, so that the permanent magnet is heated. There was a problem that it was likely to become unstable.
[0004]
In addition, since the electromagnet is suspended from the electronic balance and the problem of heat convection, it is necessary to increase the distance between the permanent magnet and the sample, resulting in an increase in the height of the apparatus.
[0005]
In addition, since the sample is located in the lower part of the sealed container, there is a problem that it is difficult to mount and remove the sample.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems of the prior art, and can prevent performance deterioration of a permanent magnet due to thermal convection when measuring a weight while heating a sample, and more than conventional. An object of the present invention is to provide an electronic weighing device that can be miniaturized.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An electronic weighing device according to a first invention includes an electronic balance, a fixing member, a sealed container, a magnetic levitation body, a light emitting unit, a light receiving unit, and a current control device. The fixing member has an insertion hole, a cylindrical permanent magnet, and a floating position control electromagnet. The insertion hole extends along the vertical direction. The cylindrical permanent magnet is magnetized in the axial direction, and is disposed in the upper part of the insertion hole so that the axis is along the vertical direction. The flying position control electromagnet is disposed vertically below the cylindrical permanent magnet. And this fixing member is installed on an electronic balance. The sealed container has a first cylinder part , a second cylinder part, and an upper lid part. The first cylindrical portion is inserted into the insertion hole through the hole of the cylindrical permanent magnet so as not to contact the wall of the insertion hole, the cylindrical permanent magnet, and the flying position control electromagnet, and the lower end is closed. . The second tube portion is disposed above the first tube portion, and the lower end is connected to the upper end of the first tube portion. An upper cover part obstruct | occludes the upper end of a 2nd cylinder part. The magnetic levitation body has a rod-shaped member, a sample container, a light shielding portion, an upper permanent magnet, and a lower permanent magnet. The sample container is fixed to the rod-shaped member. The light shielding portion is fixed to the rod-shaped member. The upper permanent magnet is magnetized in a direction opposite to the magnetization direction of the cylindrical permanent magnet, and is fixed to a portion of the rod-like member below the fixing position of the sample container. The lower permanent magnet is fixed to a portion of the rod-like member below the fixing position of the upper permanent magnet. The lower permanent magnet attracts the flying position control electromagnet. The magnetic levitation body is housed in a sealed container so that the sample container and the light-shielding portion are housed in the second tube portion, and the upper permanent magnet and the lower permanent magnet are housed in the first tube portion. The light receiving part is arranged to face the light emitting part with the light shielding part interposed therebetween. The current control device controls the current that flows through the flying position control electromagnet based on the amount of light received by the light receiving unit.
[0008]
In this electronic weighing device, the magnetic levitation body is balanced by controlling the attractive force acting between the floating position control electromagnet and the lower permanent magnet with respect to the attractive force acting between the cylindrical permanent magnet and the upper permanent magnet. Can surface. For this reason, in this electronic weighing device, the weight of the fixing member and the magnetic levitation body can be collectively measured. In this electronic weighing device, the sample container is provided on the top of the magnetic levitation body. For this reason, in this electronic weighing device, the influence on the magnetic levitation performance due to convection during heating can be minimized. Moreover, in this electronic weighing apparatus, it is not necessary to use the wire for suspension. For this reason, in this electronic weighing apparatus, it can be set as a structure with low height. Therefore, this electronic weighing device can be made smaller than before. As a result, this electronic weighing device can be manufactured at low cost. Further, in this electronic weighing apparatus, if the cylindrical fixing member and the magnetic levitation body are lightened, the weight increase / decrease of the sample can be measured with very high accuracy.
[0009]
The electronic weighing device according to the second invention is the electronic weighing device according to the first invention, further comprising a heating / cooling device. The heating / cooling device surrounds the sample container so as not to contact the sample container.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an electronic weighing balance according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0011]
<Configuration of electronic weighing balance>
As shown in FIG. 1, the electronic weighing balance according to the embodiment of the present invention mainly includes an
[0012]
The cylindrical fixing member mainly includes an
[0013]
The nonmagnetic pressure vessel 11 is a sealed vessel mainly composed of a thin tube portion and a thick tube portion. The narrow cylinder portion is inserted into the cylindrical fixing member through the hole of the upper cylindrical
[0014]
The magnetic levitation body mainly includes a hollow shaft 22, a sample container 21, a
[0015]
<Levitating principle of magnetic levitation body>
In FIG. 1, the amount of light detected by the
[0016]
FIG. 2 shows the magnitude of thrust acting in the Z-axis direction between the upper cylindrical
[0017]
When the upper cylindrical
[0018]
In FIG. 1, when the magnetic levitation body is placed at a position slightly higher than the position where the weight of the magnetic levitation body and the thrust of the magnetic levitation balance with the Z-axis upward thrust are balanced in the radial direction, a force acts on the magnetic levitation body upward in the Z-axis.
[0019]
The current flowing through the flying
[0020]
The weight of the magnetic levitation body and the magnetic attractive force acting between the lower
[0021]
When the magnetic levitation body is levitated and held so as not to contact the nonmagnetic pressure vessel 11 in this way, the weight of the magnetic levitation body and the cylindrical fixing member can be measured by the
[0022]
【The invention's effect】
In the electronic weighing device according to the present invention, the magnetic levitation is controlled by controlling the attractive force acting between the floating position control electromagnet and the lower permanent magnet with respect to the attractive force acting between the cylindrical permanent magnet and the upper permanent magnet. You can balance and float your body. For this reason, in this electronic weighing device, the weight of the fixing member and the magnetic levitation body can be collectively measured. In this electronic weighing device, the sample container is provided on the top of the magnetic levitation body. For this reason, in this electronic weighing device, the influence on the magnetic levitation performance due to convection during heating can be minimized. Moreover, in this electronic weighing apparatus, it is not necessary to use the wire for suspension. For this reason, in this electronic weighing apparatus, it can be set as a structure with low height. Therefore, this electronic weighing device can be made smaller than before. As a result, this electronic weighing device can be manufactured at low cost. Moreover, in this electronic weighing apparatus, if the cylindrical fixing member and the magnetic levitation body are lightened, the weight increase / decrease of the sample can be measured with very high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an electronic weighing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing axial thrust between permanent magnets according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cover 11
Claims (2)
鉛直方向に沿って延びる挿通孔と、軸方向磁化されており軸が鉛直方向に沿うように前記挿通孔の上部に配置される筒状永久磁石と、前記筒状永久磁石の鉛直下方に配置される浮上位置制御用電磁石とを有し、前記電子秤の上に設置される固定部材と、
前記挿通孔の壁、前記筒状永久磁石、および前記浮上位置制御用電磁石に接触しないように前記筒状永久磁石の孔を通って前記挿通孔に挿入され下端が閉塞された第1筒部と、前記第1筒部の上方に配置され下端が前記第1筒部の上端に連結される第2筒部と、前記第2筒部の上端を閉塞する上蓋部とを有する密閉容器と、
棒状部材と、前記棒状部材に固定される試料容器と、前記棒状部材に固定される遮光部と、前記筒状永久磁石の磁化方向とは逆方向に磁化されており前記棒状部材のうち前記試料容器の固定位置よりも下方の部分に固定される上部永久磁石と、前記棒状部材のうち前記上部永久磁石の固定位置よりも下方の部分に固定され前記浮上位置制御用電磁石と引き合う下部永久磁石とを有し、前記試料容器および前記遮光部が前記第2筒部内に収容され前記上部永久磁石および前記下部永久磁石が前記第1筒部内に収容されるように前記密閉容器内に収容される磁気浮上体と、
発光部と、
前記遮光部を挟んで前記発光部と対向するように配置される受光部と、
前記受光部が受ける光の量に基づいて前記浮上位置制御用電磁石に流す電流を制御する電流制御装置と、
を備える、電子秤量装置。An electronic scale,
An insertion hole extending along the vertical direction, a cylindrical permanent magnet that is magnetized in the axial direction and disposed at the upper portion of the insertion hole so that the axis is along the vertical direction, and a vertical lower side of the cylindrical permanent magnet A floating position control electromagnet, and a fixing member installed on the electronic balance;
A first cylindrical portion that is inserted into the insertion hole through the hole of the cylindrical permanent magnet and closed at the lower end so as not to contact the wall of the insertion hole, the cylindrical permanent magnet, and the electromagnet for floating position control; a closed container having an upper cover portion for closing the second tubular portion lower end disposed above said first tubular portion is coupled to the upper end of the first cylindrical portion, the upper end of the second cylindrical portion,
The rod-shaped member, the sample container fixed to the rod-shaped member, the light shielding portion fixed to the rod-shaped member, and the sample of the rod-shaped member are magnetized in a direction opposite to the magnetization direction of the cylindrical permanent magnet. An upper permanent magnet fixed to a portion below the fixing position of the container, and a lower permanent magnet fixed to a portion of the rod-like member below the fixing position of the upper permanent magnet and attracted to the floating position control electromagnet And the sample container and the light shielding part are accommodated in the second cylinder part, and the upper permanent magnet and the lower permanent magnet are accommodated in the first cylinder part. A levitating body,
A light emitting unit;
A light receiving portion arranged to face the light emitting portion across the light shielding portion;
A current control device for controlling a current flowing through the flying position control electromagnet based on an amount of light received by the light receiving unit;
An electronic weighing device.
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