JP4631686B2

JP4631686B2 - 電子天びん

Info

Publication number: JP4631686B2
Application number: JP2005355345A
Authority: JP
Inventors: 哲朗楠本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2025-12-08
Also published as: JP2007155679A

Description

本発明は、電子天びんに関し、特に固体または液体試料の比重を測定する電子天びんに関する。

従来、試料の比重測定方法として一般に液浸法がよく用いられている。この液浸法は例えば固体試料の場合、液体中に存在する試料が試料と同じ体積の液体の重量に等しい浮力を受けることを利用したもので空気中で計量した試料を液体中に吊るして計量し、これらの計量結果と液体の比重から試料の比重を求めるもので、固体試料の比重ρは次式（１）から求められる。
ρ＝ρ_wＷ_a／（Ｗ_a−Ｗ₁）・・・（１）
上式において、Ｗ_aは空気中で計量した試料の重量、Ｗ₁は液体中で計量した試料の重量、ρ_wは使用した液体の比重を表している。
また、液体試料の比重ρ₁は次式（２）から求められる。
ρ₁＝（Ｍ_a−Ｍ₁）／Ｖ・・・（２）
上式において、Ｍ_aは空気中で測定した沈錘の重量、Ｍ₁は液体中で測定した沈錘の重量、Ｖは使用した沈錘の体積を表している。

図４は液浸法により試料Ｓの比重を測定する電子天びんの概略構成を示す正面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。この電子天びんは、天びん本体１Ａと、比重既知の液体を収容した水槽２と、この水槽２を上下方向に駆動する駆動部３と、水槽２を載せる受け台４と、前記天びん本体１Ａと駆動部３を所定位置に固設する架台５から構成されている。また、液体試料の比重を測定する場合は、前記試料Ｓが沈錘となり、水槽２には被測定液体が収容される。前記天びん本体１Ａは、前記駆動部３を制御し固体の試料Ｓの比重測定を行う機能を備えており、図４及び図５に示すフローチャート図を参照してその手順を以下に説明する。

先ず試料Ｓを天びん本体１Ａから下ろしたリードに吊るした後（Ｓ１）、操作ボタン１６を押して比重測定をスタートさせる（Ｓ２）。最初空気中の試料Ｓの重量を計量しこの計量値を記憶する（Ｓ３）。次に水槽２を駆動部３により上昇させて試料Ｓを液中に入れた後（Ｓ４）、液中の試料Ｓの重量を計量しこの計量値を記憶する(Ｓ５)。そして前記（１）式により比重計算を行い表示部１７に試料Ｓの比重値を表示するとともに、プリンタ（図示省略）に出力信号を送出して試料Ｓの比重値ρを始め空気中の重量計量値Ｗ_a、液中の重量計量値Ｗ₁および使用液体の比重値ρ_w等をプリントした後（Ｓ６）、水槽２を下降させ試料Ｓを液中から取り出す（Ｓ７）。

特開平１０−７３５２５号公報特開平１０−２７４６１５号公報

従来の電子天びんでは、試料の空気中および液中での重量の計量値に関係なく表示部１７の桁数と同じ桁数で比重値を表示しており、温度誤差などの誤差要因は別として意味の無い桁数までが表示されており、どこまでが計算上有効なデータなのかわからないという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、比重値がその有効桁数の範囲内で表示される電子天びんを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の電子天びんは、液浸法による比重測定を行う手段と、比重測定を行う固体試料の空気中及び液中の重量計量値およびその液体比重値から算出される固体試料の比重値あるいは、沈錘の空気中及び液中の重量計量値、及び沈錘体積から算出される液体試料の比重値の有効桁数を判定する有効桁数判定手段を備え、その有効桁数に対応した試料の比重値を表示するものである。
前記有効桁数判定手段は固体試料の場合、空気中の重量計量値の桁数もしくは空気中の重量計量値から液中の重量計量値を引き算した値の桁数のいずれか少ない方の桁数を比重値の有効桁数と判定し、液体試料の場合、沈錘の空気中の重量計量から液中の重量計量値を引き算した値の桁数を比重値の有効桁数と判定するものである。

本発明の電子天びんは、自動的に計算された有効桁数で比重値が表示またはプリントされるので、比重値を測定する場合に温度などの他の誤差要因は別にして、電子天びんの分解能と試料の質量・比重からどの桁までが計算上有効なデータなのか、すなわち、比重測定の計算上の精度がどこまであるのかを明確に知ることができる。

本発明が提供する最良の形態の電子天びんは、液浸法による比重測定を行うものであって、固体試料の空気中の重量計量値の桁数もしくは空気中の重量計量値から液中の重量計量値を引き算した値の桁数のいずれか少ない方の桁数を有効桁数と判定し、その有効桁数に対応した比重を表示するもので、固体試料の場合、空気中の重量計量値の桁数もしくは空気中の重量計量値から液中の重量計量値を引き算した値の桁数のいずれか少ない方の桁数を比重値の有効桁数と判定し、液体試料の場合、沈錘の空気中の重量計量から液中の重量計量値を引き算した値の桁数を比重値の有効桁数と判定するものである。

以下、本発明の実施例による電子天びんを図面を参照しながら説明する。図１は本電子天びんの機構構成を示す正面図（Ａ）とその上面図（Ｂ）である。本電子天びんは図４に示した電子天びんと同様に架台５の上部に天びん本体１、下部に水槽２を載置した受け台４を上下方向に移動させる駆動部３を固設し、前記天びん本体１の上面部には、比重測定をスタートさせる操作ボタン１６、空気中および液中の試料の重量計量値（以後、計量値と称す）Ｗ_a、Ｗ₁および試料Ｓの比重ρを表示する表示器１７ａ、１７ｂ、１７ｃからなる表示部１７、測定結果をプリントするプリンタ１８などが配設されている。

図２に前記天びん本体１の比重測定制御システムの構成をブロック図で示す。本天びん本体１は、試料Ｓの重量を検出する荷重センサ１１からの検出信号を増幅器１２で増幅した後、Ａ／Ｄ変換器１３でディジタル信号に変換する。このディジタル信号は入出力インターフェース１４を介して操作ボタン１６から入力された入力信号とともにＣＰＵ１５ａ、記憶装置ＲＯＭ１５ｂおよびＲＡＭ１５ｃからなる演算処理装置１５で演算処理され、その演算処理結果は前記入出力インターフェース１４を介して表示部１７および駆動部３に出力される。

前記ＲＯＭ１５ｂには、前記（１）式により演算された比重値ρの有効桁数を判定する有効桁数判定手段がプログラムとして書き込まれている。この有効桁数判定手段は、（１）式の分子の空気中の計量値Ｗ_aおよび分母の空気中の計量値と液中の計量値との差（Ｗ_a−Ｗ₁）の有効数字の桁数を求め、その桁数が異なる場合はその小さい方の桁数、また桁数が同じ場合はその桁数を比重値ρの有効桁数と判定するものである。この場合、液体比重よりも試料Ｓの比重が大きいときは計量値の差（Ｗ_a−Ｗ₁）の有効桁数は計量値Ｗ_aの有効桁数以下となり、液体比重よりも試料Ｓの比重が小さいときは計量値Ｗ_aの有効桁数は計量値の差（Ｗ_a−Ｗ₁）の有効桁数以下となる。

例えば、計量値Ｗ_aが１０６．２３ｇ、計量値Ｗ₁が８７．６６ｇの場合には、計量値差（Ｗ_a−Ｗ₁）は１８．５７ｇ、その有効桁数は４桁となり、試料Ｓの比重値ρは有効桁数４桁で５．７２０として表示される。

上記有効桁数判定手段を用いて試料Ｓの比重値ρを測定する手順を図１、図２及び図３のフローチャート図を参照しながら説明する。先ず試料Ｓを天びん本体１に吊るした後（Ｓ１）、操作ボタン１６を押して比重測定をスタートさせると（Ｓ２）、先ず空気中での試料Ｓの重量を計量し、その計量値Ｗ_aとその桁数、すなわち有効桁数がＲＡＭ１５ｃに記憶されるとともに計量値Ｗ_aが表示器１７ａに表示される（Ｓ３）。次に水槽２を駆動部３により上昇させ（Ｓ４）、液中での試料Ｓの重量を計量し、その計量値Ｗ₁とその有効桁数がＲＡＭ１５ｃに記憶されるとともに計量値Ｗ₁が表示器１７ｂに表示される(Ｓ５)。そして前記（１）式により比重ρの計算を行い、この値がＲＡＭ１５ｃに記憶される（Ｓ６）。次に計量値差（Ｗ_a−Ｗ₁）を算出し、その桁数と計量値Ｗ_aとの桁数を比較し、異なる場合は小さい方の桁数、等しい場合はその桁数を比重値ρの有効桁数と判定する（Ｓ７）。そして、有効桁数での比重値ρを表示器１７ｃに表示するとともに、プリンタ１８に重量Ｗ_a、Ｗ₁、有効桁数での比重値ρをプリントし(Ｓ８)、水槽２を下降させて試料Ｓを液中から取り出す（Ｓ９）。

また、液体試料の比重を求める場合には、沈錘の空気中で測定した重量Ｍ_aと液体試料中での測定した重量Ｍ₁との差の桁数を液体比重ρ₁の有効桁数と判定し表示するものである。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、天びん本体１の表示部１７の表示器として表示器１７ｃだけにして、自動または操作ボタンによる手動操作により計量値Ｗ_a、Ｗ₁、比重値ρを順次切り替えて表示させるようにしてもよい。

本発明は固体試料の比重を測定する電子天びんに用いられる。

本発明の電子天びんの構成を示す正面図（Ａ）と上面図（Ｂ）である。天びん本体の測定制御系の構成を示すブロック図である。本発明の電子天びんによる比重測定の手順を示すフローチャート図である。従来の比重測定用電子天びんの構成例を示す正面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。従来の電子天びんによる比重測定の手順を示すフローチャート図である。

符号の説明

１天びん本体
１Ａ天びん本体
２水槽
３駆動部
４受け台
５架台
１１荷重センサ
１２増幅器
１３Ａ／Ｄ変換器
１４入出力インターフェース
１５演算処理装置
１５ａＣＰＵ
１５ｂＲＯＭ
１５ｃＲＡＭ
１６操作ボタン
１７表示部
１７ａ表示器
１７ｂ表示器
１７ｃ表示器
１８プリンタ
Ｓ試料

Claims

液浸法による比重測定を行う手段を有する電子天びんにおいて、比重測定を行う固体試料の空気中及び液中の重量計量値およびその液体比重値から算出される固体試料の比重値あるいは、沈錘の空気中及び液中の重量計量値、及び沈錘体積から算出される液体試料の比重値の有効桁数を判定する有効桁数判定手段を備え、前記有効桁数判定手段は、固体試料の空気中の重量計量値の桁数もしくは空気中の重量計量値から液中の重量計量値を引き算した値の桁数のいずれか少ない方の桁数を比重値の有効桁数と判定し、沈錘の空気中の重量計量から液中の重量計量値を引き算した値の桁数を比重値の有効桁数と判定するものであって、その有効桁数に対応した試料の比重値を表示することを特徴とする電子天びん。