JPH0135298B2 - - Google Patents

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JPH0135298B2
JPH0135298B2 JP21222281A JP21222281A JPH0135298B2 JP H0135298 B2 JPH0135298 B2 JP H0135298B2 JP 21222281 A JP21222281 A JP 21222281A JP 21222281 A JP21222281 A JP 21222281A JP H0135298 B2 JPH0135298 B2 JP H0135298B2
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Japan
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sample
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sample container
heat
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JP21222281A
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JPS58109842A (ja
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Kazuo Makino
Michio Maruta
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Shimazu Seisakusho KK
Original Assignee
Shimazu Seisakusho KK
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G01N5/04Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by removing a component, e.g. by evaporation, and weighing the remainder
    • G01N5/045Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by removing a component, e.g. by evaporation, and weighing the remainder for determining moisture content

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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一定温度に加熱した試料に生ずる重
量変化と同時にその温度における試料の単位重量
当りの蒸発熱量を測定できる熱重量・蒸発熱量同
時測定装置に関するものである。
一定温度に加熱した試料のその温度における単
位重量当りの蒸発熱量を測定することは、化学プ
ラントの設計条件などの決定に必要なデータをえ
る手段として行われることが多いが、この測定に
当つては従来たとえば示差走査熱量計
(Differrential Scanning Calorimeter)と天び
んを併用して行う測定が行われている。
この測定は前記熱量計において周知のように試
料をいれた容器と、基準試料をいれた容器とを同
じ条件のもとで同時に一定速度で加熱し、両者の
温度差を検出し、この温度差をゼロに保つように
二つの容器に別々に設けられたヒータに供給する
電力をそれぞれ自動調節させ、二つの容器に加え
た電力の差、すなわち補償電力△wを時間tに対
して記録する。したがつて試料が一定温度に加熱
されたときに蒸発が始まつたとすると、試料から
蒸発潜熱が奪われることとなり、この蒸発が継続
している間、それに対応してえがかれる△w対t
曲線(DSCグラム)にベースラインに対しピー
クが現われる。ところで試料と周囲の間には熱交
換は存在するが、それは前記二つの容器において
は同じ大きさであると考えられるので、前記
DSCグラムのベースラインとの間の面積を計測
換算することによつて補償熱量、すなわち蒸発熱
量が求められる。一方この測定の前後における試
料の重量変化(この場合は減量分)を別途化学天
びんによつて計測する。この両者の測定値から試
料の一定加熱温度における単位重量当りの蒸発熱
量(mcal/mg)を求める方法である。
前記した測定方法は操作が繁雑で、設定加熱温
度を違えて測定を繰返えす必要がある場合には測
定に長時間を要するなどの欠点を有している。
この発明は前記した現状に鑑みてなされたもの
であつて、一定温度に加熱した試料のその温度に
おける単位重量当りの蒸発熱の測定における従来
の欠点を解消し、測定を容易かつ短時間で行いう
る熱重量分析装置を提供することを目的とするも
ので、外界と画され、かつ流量調整弁を備えた排
気口を有する試料室内に試料容器を収容し、前記
試料室を加熱炉中に配設して、前記試料容器を、
加熱炉外に設けた重量検出機構に連結部材を介し
て懸吊もしくは載架し、前記試料容器に反応ガス
またはキヤリヤガスをガス導入管を介して導入す
るようにするとともに、この容器内にヒータと試
料温度を検出する第1の温度センサを設け、さら
に前記試料室内でかつ前記試料容器の外側近傍に
雰囲気温度を検出する第2の温度センサを設けて
なり、第1の温度センサによる検出温度が第2の
温度センサによる検出温度より低くなる場合に
は、前記両検出温度差をゼロに保つように前記ヒ
ータに通電し、この通電時の補償電力と前記重量
検出機構からえられる試料重量の変化量とを同一
時間にそれぞれ測定しうるようにした熱重量・蒸
発熱量同時測定装置にかかるものである。
以下、この発明にかかる実施例装置について図
面を参照しながら詳細に説明する。第1図はこの
実施例装置の主要部を模式的に示した側断面図で
ある。
鉛直に配設した筒状の耐圧容器1は上部の試料
室2、下部の重量測定室3および重量測定室3に
接続する分岐室4によつて形成されており、試料
室2の外周には加熱炉(たとえば電気炉)5が設
けられている。試料室2の内部には試料を充てん
した試料容器6がその底部に連結された連結部材
(ガス導入管)7を介して重量測定室3の重量検
出機構、たとえばロードセル8に載架されること
によつて試料室2のほぼ中央部に位置するように
設けられている。ガス導入管7は試料容器6に充
てんされた試料の重量の変化を正確にロードセル
8に伝達できる剛性を有する連結部材の役をなす
とともに、試料に接触させる反応ガスもしくはキ
ヤリヤガスの導入路となるもので、たとえばステ
ンレススチールの細管が用いられており、試料室
2の下方に設けられた環状の案内板9にそれとの
摩擦を少くし、ガス導入管7による重量の伝達に
影響を与えないようにはめあわされている。ガス
導入管7には分岐部10が設けられ、この分岐部
10に分岐室4の内部にほぼ水平に配置されたた
とえばポリプロピレン材の細管からなる可撓性の
接続管11の一端が連結されている。そしてその
他端は所望のガス源(図示せず)と接続され流量
調整弁12を介して分岐室4に導入されたパイプ
に連結されている。この接続管11にはそれがガ
ス導入管7を介する重量の伝達に対して干渉を極
力少くし、ロードセル8の検出感度に影響を与え
ない程度に可撓性がもたせてある。試料室2には
流量調整弁13を備えた排気口14および圧力計
15が、分岐室4には開閉弁16を備えた排気口
17がそれぞれ設けられている。試料容器6に
は、その底部に連結されたガス導入管7が試料の
充てんレベルより上方に延長され、それに盲蓋を
施した外套管18が同軸に取付けられ、試料容器
6の底部近傍において開口するようにされ、ガス
導入管7とは試料充てんレベルより上方に位置す
る複数個の小孔19にて導通するようにされてい
る。また試料容器6内には、小形ヒータ20およ
び試料温度を検出する第1の温度センサ21が設
けられており、試料容器6の外側近傍には雰囲気
温度を検出する第2の温度センサ22が設けられ
ている。そしてこれらの温度センサ21,22に
はたとえばクロメル−アルメル熱電対が用いら
れ、第2図の電気炉およびヒータの温度制御回路
図にみられるように直流増幅器23に差動的に接
続されている。なお第2図の温度制御回路におい
て24は電力保償回路、25は記録計、26は温
度制御器、22′は電気炉5の温度制御のための
熱電対からなる温度センサである。
試料容器6に収容された試料によつて高温に加
熱して実験を行う場合には、試料室2から輻射熱
が第1の温度センサ21に影響することがあり、
また第1の温度センサ21と第2の温度センサ2
2との間で熱の授受が行われることも考慮し、正
確かつ高感度の測温をなすためにたとえば金、白
金などからなる上下端開放の薄肉のパイプが熱障
壁23として設けられている。
つぎにこの装置における測定についてキヤリヤ
ガスに窒素を用い、一定温度に加温した試料の単
位重量当りの蒸発熱量を測定する場合を例にとつ
て説明する。
まず流量調整弁13を閉じ、開閉弁16および
流量調整弁12を開いて、接続管11、ガス導入
管7を介して試料容器6に窒素をキヤリヤガスと
して送り込む。このガスは、小孔19、外套管1
8をとおつてその開口部から試料内へ流れ込み、
試料容器6の開口部から流出し、耐圧容器1内を
充たし、排気口17から排出される。この間に試
料容器6および耐圧容器1内の空気はキヤリヤガ
スによつて置換されるとともにこれら容器の洗浄
が行われる。つぎに開閉弁16を閉じ、流量調整
弁12,13を調節し、圧力計15により試料室
2の圧力が設定値に保持されていることを確認す
る。試料内を流通したキヤリヤガスは排気口14
から排出されるが、この状態で電気炉5に通電し
て試料を加熱する。
この加熱に際しては、温度制御器26に一定の
加熱速度および到達加熱温度〔温度センサ22′
による雰囲気温度〕を設定し、温度制御器26に
よつてプログラム制御を行わせながら、雰囲気温
度が設定温度を保つように電気炉5を動作させ
る。この電気炉5の加熱動作によつて試料室2の
雰囲気温度が次第に昇温させられ、それに伴つて
試料容器6内の試料が加熱され、その温度が上昇
する。この場合試料室2の雰囲気温度TAは熱電
対22によつて検出され、試料容器6内の試料の
温度TSは熱電対21によつて検出される。
試料にはキヤリヤガスが連続して流通するよう
にされているから、小形ヒータ20が作動してい
ない状態では雰囲気温度TAと試料温度TSの間に
は、両者の昇温過程では時間ずれにもとづく温度
差が生ずるが、雰囲気温度TAが前記した設定温
度に保持される安定状態では温度TAと温度TS
一致するようになる。この安定状態に到達する過
程では、熱電対21,22の検出温度差にもとづ
く出力が増幅器23を介して電力保償回路24に
入力され、小形ヒータ20に通電がなされること
によつて試料に熱量が付与され、前記温度差を少
くし、ゼロになるように作動することから、前記
した安定状態にかなり短時間にて到達する。
さて、この設定温度において試料の蒸発成分が
蒸発し始めたとすると、その蒸発ガスはキヤリヤ
ガスによつて容器6外へ運び去られる。蒸発が引
続いて行われる間試料から蒸発成分がこのように
して除去されることから、試料重量はそれだけ変
化し、その変化量はガス導入管7を介してロード
セル8に伝達され、それから出力される信号によ
つて記録計25に時間tとともに記録される。
(第2図にはこの回路は省略されている。)一方、
蒸発が行われている間は、試料から蒸発の潜熱が
取り去られることから、試料温度TSは雰囲気温
度TAより当然低くなり、両者に温度差が生ずる。
したがつて前記した動作が再び行われ、両者の温
度差をゼロにするように小形ヒータ20に通電が
なされ、蒸発が継続している間、それに対応して
小形ヒータ20に供給された電力△wが時々刻々
記録計25に記録され、前記したDSCグラムに
相当する△w対t曲線がえられる。したがつてこ
の△w対t曲線とベースラインとで囲まれた面積
を計測換算することによつて小形ヒータ20によ
る補償熱量、すなわちこの試料の設定温度におけ
る蒸発熱量が求められる。試料の重量変化は前記
したとおり時間tとともに記録されているから、
この時間軸と蒸発熱量を求めた△w対t曲線の時
間軸を共通にしておけば、蒸発にもとづく試料の
減量分と、その蒸発に要した熱量すなわち蒸発熱
量とを正確に測定し、この両測定値から試料の設
定加熱温度における単位重量当りの蒸発熱量(m
cal/mg)を求めることができる。
試料容器6は耐圧容器1の一部をなす試料室2
に収められているので、流量調整弁12,13の
開度を調節することによつてキヤリヤガス源のも
つ圧力の範囲内において試料を加圧することがで
きる。したがつて前記した試料の単位重量当りの
蒸発熱の測定を圧力および温度の両者をパラメー
タとして行うこともできる。
また小形ヒータ20およびその制御回路を作動
させないようにしておけば、この装置は熱重量分
析装置として使用することができる。
以上の説明によつて明らかなようにこの発明に
かかる熱重量・蒸発熱量同時測定装置において
は、従来のたとえば示差走査熱量計と天びんを併
用して、試料の蒸発熱量と、それに対応する蒸発
重量を別々に測定して一定温度における試料の単
位重量当りの蒸発熱量を求める方法に比して、蒸
発熱量と蒸発重量を同時に測定できるようにされ
ていることから、測定操作が簡単で、測定に要す
る時間を短縮することができる。このことは試料
の設定加熱温度を違えて測定を繰返えす必要のあ
る場合にとくに効果が大きい。また試料容器を耐
圧容器に収め、試料を加圧しながら加熱するよう
にこの装置を構成することができるので、このよ
うに構成したこの装置においては圧力ならびに温
度をパラメータとした試料の単位重量当りの蒸発
熱量を容易に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明にかかる実施例装置の主要部
を模式的に示した側断面図、第2図はこの装置の
温度制御回路図の1例である。 1……耐圧容器、2……試料室、3……重量測
定室、5……加熱炉(電気炉)、6……試料容器、
7……連結部材(ガス導入管)、8……重量測定
機構(ロードセル)、20……ヒータ、21……
第1の温度センサ(熱電対)、22……第2の温
度センサ(熱電対)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 外界と画され、かつ流量調整弁を備えた排気
    口を有する試料室内に試料容器を収容し、前記試
    料室を加熱炉中に配設して、前記試料容器を、加
    熱炉外に設けた重量検出機構に連結部材を介して
    懸吊もしくは載架し、前記試料容器に反応ガスま
    たはキヤリヤガスをガス導入管を介して導入する
    ようにするとともに、この容器内にヒータと試料
    温度を検出する第1の温度センサとを設け、さら
    に前記試料室内でかつ前記試料容器の外側近傍に
    雰囲気温度を検出する第2の温度センサを設けて
    なり、第1の温度センサによる検出温度が第2の
    温度センサによる検出温度より低くなる場合に
    は、前記両検出温度差をゼロに保つように前記ヒ
    ータに通電し、この通電時の補償電力と前記重量
    検出機構からえられる試料重量の変化量とを同一
    時間にそれぞれ測定しうるようにした熱重量・蒸
    発熱量同時測定装置。 2 試料容器を収容する試料室を耐圧容器とした
    特許請求の範囲第1項記載の熱重量・蒸発熱量同
    時測定装置。
JP21222281A 1981-12-24 1981-12-24 熱重量・蒸発熱量同時測定装置 Granted JPS58109842A (ja)

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JP21222281A JPS58109842A (ja) 1981-12-24 1981-12-24 熱重量・蒸発熱量同時測定装置

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JP21222281A JPS58109842A (ja) 1981-12-24 1981-12-24 熱重量・蒸発熱量同時測定装置

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Publication Number Publication Date
JPS58109842A JPS58109842A (ja) 1983-06-30
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Families Citing this family (6)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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