JPH0772709B2 - 熱天秤装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は熱天秤装置に係り、特に、昇・降温の際におけ
る加熱炉内の対流や浮力の変化による誤差を生ずること
なく高感度で高精度の測定が可能なものに関する。

［従来の技術］ この種の熱天秤として例えば特公昭54−27158号公報及
び特公昭54−27159号公報に記載のものが知られてい
る。

特公昭54−27158号公報に記載のものは、主天秤の両腕
の先端に支点を設けて各支点にそれぞれ副天秤を懸架
し、各副天秤の一方の腕を主天秤の支点を通る垂直線の
近傍までそれぞれ延長させて各腕の先端に試料と標準試
料とを懸架することにより、上記試料及び標準試料を同
一の炉の中に配置したものである。

また、特公昭54−27159号公報に記載のものは、天秤の
腕と同一の長さの連結杆を上記腕と平行に配置して天秤
の支点を通る垂直線が該連結杆と交わる点に上記連結杆
を回動自在に結着すると共に垂直に配置した２本の支持
杆をそれぞれ天秤の腕の両端と連結杆の両端とに回動自
在に結着してリンク機構を形成し、上記支持杆を屈曲さ
せてそれらの先端に取り付けた試料及び標準試料を前記
垂直線の近傍に配置することにより、これ等を同一の炉
の中に収容したものである。

これ等従来の熱天秤装置はいずれも試料と標準試料とに
同一の力が加わった場合、これ等の力はそれぞれ天秤の
両方の腕の先端に作用してキャンセルされるから重量変
化としては現われない。したがって、例えば、試料と標
準試料とが収容されている加熱炉を昇・降温する過程に
おいて該加熱炉内の対流や試料等の浮力に変化が生じた
場合においても、これ等の変化によって前記試料と標準
試料とに作用する力はほぼ一定であるから、これ等力は
キャンセルされて重量変化としては現われない。一方、
試料もしくは標準試料のいずれか一方に重量変化が生じ
た場合には通常の天秤と同様にその重量変化を検出する
ことができるものである。これにより、天秤を極めて高
感度にしても対流や浮力の影響を受けることがないから
微少な重量変化を比較的高精度で測定することができ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、これ等従来の熱天秤装置は、試料と標準試料
とを同一炉内に収容するために、特公昭54−27158号公
報記載のものにあっては、主天秤の両腕に懸架された各
副天秤の一方の腕を主天秤の支点を通る垂直線の近傍ま
でそれぞれ延長させて各腕の先端に（特公昭54−27159
号のものにあっては、天秤の両腕に回動自在に結着した
支持杆をそれぞれ屈曲させて天秤の支点を通る垂直線の
近傍まで延長させてこれ等の先端に）試料と標準試料と
を懸架する構成となっている。すなわち、この構成によ
れば、前記副天秤の一方の腕の長さ、あるいは、前記支
持杆の屈曲して延長された腕の長さを必然的に主天秤、
あるいは、天秤の一方の腕の長さとほぼ同じ長さにしな
ければならない。このため、天秤を高感度にするために
天秤の腕の長さを長くするとその分副天秤の腕、あるい
は、支持杆の腕も長くなる。そうすると、特公昭54−27
158号公報記載のものは、副天秤の他方の腕に懸架する
重錘９をその分重くしてバランスを取らなければならな
いから、天秤系全体が重くなってそれによる感度低下を
きたし、前記主天秤の腕を長くしたことによる感度向上
の効果を大巾に相殺することになる。また、特公昭54−
27159号公報記載のものにあっては、前記天秤の腕を長
くした分支持杆の腕を長くしなければならず、その長く
したことによるモーメントの増大分だけ天秤にかかる加
重が増えて天秤系全体を重くすると共に、天秤がいずれ
かに振れようとする際に連結杆（３）によって支持杆
（５）に作用する垂直分も前記モーメントの増大分だけ
増大し、加えて、前記連結杆（３）の各支点に作用する
力も増大するから各支点の摩擦力も増大して、結局天秤
の腕を長くしたことによる感度向上の効果を大きく相殺
する。

このように、上記従来の熱天秤装置にあっては、いずれ
もその高感度化には一定の限界を有していたものであ
る。

本発明の目的は、このような従来の熱天秤装置の欠点を
除去し、さらに高感度・高精度化が可能な熱天秤装置を
提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明にかかる熱天秤装置は、２つの天秤を用いて各々
の腕を交差するように配置することにより、これ等の先
端に取り付けられた支持杆の水平方向の延長部を短く形
成できるようにして、さらに高感度・高精度化を実現可
能にしたもので、具体的には、第１の支点に支持された
第１の天秤及びこの第１の支点と一定の間隔をおいて設
けられた第２の支点に支持された第２の天秤のそれぞれ
の一方の腕を他方の天秤の支点側に向けて水平に延長し
て各先端部に垂直に配置された第１及び第２の支持杆を
回転自在に支持し、前記第１及び第２の支持杆の一端部
を前記第１及び第２の支点の中点を通る垂直線の近傍ま
でそれぞれ水平に延長して各々の先端に試料と標準試料
とを取り付けてこれ等を同一の炉の中に収容すると共
に、前記第１及び第２の支持杆の他端部に各々の一方の
端部が回転自在に支持され、かつ、各々の他方の端部
が、前記第１及び第２の支点を通る垂直線上にある固定
点に回転自在に支持されてほぼ水平に配置される連結部
材からなる規制手段であって前記支持杆を前記各天秤の
動作を妨げることなく常にほぼ垂直に保持する力を及ぼ
す規制手段を設け、さらに、前記各天秤の動作に影響を
与えずにこれ等各天秤の他方の腕の先端に加わる力が互
いに作用し合うようにこれ等各先端同士を連結する連結
手段を設けた構成を有する。

［作用］ 第１の天秤の一方の腕にかかる加重は、他方の腕を介
し、連結杆の作用によって第２の天秤の他方の腕に加え
られる。したがって、これ等各天秤の一方の腕に加える
加重を加減することによりこれ等第１及び第２の天秤の
バランスがとられる。この状態で、試料及び標準試料に
同一の力が加えられると、これ等の力は前記連結手段の
作用によって相殺されて天秤系には何等の変化も生じな
い。一方、試料もしくは標準試料のいずれか一方のみ
に、例えば、試料のみに力が加わったときにはその力に
応じて両者の天秤のバランスが崩れて各天秤に傾きが生
ずるからこれを重量変化として検出することができる。
このとき、前記規制手段の作用によって前記各支持杆は
垂直に保持されるから測定に支障をきたすことはない。
そして、前記第１及び第２の支持杆の水平延長部は該各
支持杆が支持される各天秤の一方の腕の長さの半分以下
であるから、従来の熱天秤装置に比較してさらに高感度
・高精度化が容易に実現できる。

［実施例］ 第１図は本発明の第１実施例の構成を示す図、第２図は
本発明の第２実施例の構成を示す図である。

第１図において、符号１は第１の支点であり、この第１
の支点１と一定の間隔をおいて第２の支点２が設けられ
ており、前記第１の支点には第１の天秤３が支持され、
前記第２の支点には第２の天秤４が支持されている。前
記第１の天秤３の一方の腕５ぱ前記第２の支点２の側に
向かって水平に延長され、また、前記第２の天秤４の一
方の腕６は前記第１の支点の側に向かって水平に延長さ
れている。これ等各腕５及び６の先端部にはそれぞれ支
点７及び８が設けられ、これ等各支点にはそれぞれ垂直
にのびる支持杆９及び10が回転自在に支持されている。
これ等支持杆９及び10の図中上端部は水平方向に前記第
１及び第２の支点１及び２の中点を通る垂直線の近傍ま
で延長され、その先端部にそれぞれ試料ホルダ11及び12
が取り付けられている。そしてこれ等試料ホルダ11及び
12の先端にはそれぞれ被測定試料13及び標準試料14を充
填する試料皿13a及び14aが取り付けられ、これ等が同一
の炉15の中に収容されている。

一方、前記各支持杆９及び10の図中下端部には規制手段
たるワイヤ16及び17の一端部がそれぞれ固定され、これ
等ワイヤ16及び17は水平に延長されて前記第１及び第２
の支点を通る垂直線にぶつかる点にそれぞれ設けられた
固定点18及び19に各々の他端部が固定されている。すな
わち、これ等各天秤、支持杆及びワイヤはいわゆるロバ
ーバル機構を構成しているもので、したがって、各天秤
が傾いても各支持杆９及び10は常にほぼ垂直に保持され
る。さらに、前記各天秤３及び４の他方の腕20及び21の
先端部は連結手段たるワイヤ22によって互いに結合され
ているものである。

上述の構成において、前記第１及び第２の天秤３及び４
はそれぞれの一方の腕５及び６の先端部に前記各支持杆
９及び10を介して試料13及び標準試料14の加重が加えら
れるが、これ等加重は前記各天秤の他方の腕20及び21の
先端どうしを結ぶワウヤ22によって互いに作用し、した
がって、これ等加重が等しいときは各天秤はバランス
し、これ等加重に差が生じたときに互いに逆方向に傾
く。しかも、前記各天秤の腕、各支持杆及び各ワイヤは
それぞれ各天秤系毎にいわゆるロバーバル機構を構成し
ているから各天秤系が傾いても各支持杆はほぼ垂直に保
持されて測定に支障をきたすことがないものである。

この熱天秤装置によって熱重量変化を測定するときは、
まず、第１の天秤３と第２の天秤４とがバランスするよ
うに調整し、次に前記試料皿13aに加熱によって重量変
化を生ずる被測定試料13を充填し、試料皿14aに加熱に
よって重量変化を生じない標準試料14を充填してこれ等
を加熱炉15によって加熱する。これにより、所定の温度
で被測定試料13に重量変化が生ずると各天秤が傾くから
これを図示しない周知の検出装置によって検出すること
により試料の重量変化を検出できるものである。

上述の第１実施例にあっては以下の利点がある。すなわ
ち、試料及び標準試料を加熱昇温する際に対流もしくは
浮力の変化によってこれ等に同一の力が加わって場合こ
れ等は互いにキャンセルされてこれが重量変化として検
出されることがない。したがって、対流や浮力の影響を
受けることなく微少な重量変化を極めて高精度で測定す
ることができる。

また、各天秤の腕は他方の天秤の支点に向かって延長さ
れており、互いに交差するように配置されていると共
に、各天秤の他方の腕は垂直方向に延長されているか
ら、前記従来の天秤のように両腕がともに水平方向に延
長されている場合に比較して天秤系全体の横幅をほぼ半
分にすることができ、装置全体を極めて小型に形成する
ことができる。

さらに、前記各支持杆９及び10の水平方向に延長された
部分の長さは、各天秤の一方の腕の長さの半分以下でよ
く、前記従来の天秤のように各腕の長さと同じ長さにし
なければならなかった場合に比較して半分以下となるか
ら、その分高感度にするこが可能である。

また、前記各支持杆９及び10の図中下端部を可とう性部
材であるワイヤ16及び17によって前記固定点18及び19に
繋ぎ、これによっていわゆるロバーバル機構を構成して
いるものであるから、可とう性部材を用いずに剛体の連
結杆と支点部材とを用いる場合に比較して各支点の位置
関係を正確に合わせる等の必要がないから組み付け調整
が容易であり、製造コストも廉価ですむ。

第２は、本発明の第２実施例を示すものであり、この実
施例では、前記第１実施例における規制手段及び連結手
段としてのワイヤ16,17,22のかわりに、それぞれ、剛体
の連結杆16a,17a,22aを用い、これ等をそれぞれ支点16
b,16c,17b,17c,22b,22cによって支持し、これによって
いわゆる下吊り型の熱天秤装置としたものである。この
第２実施例によっても前記第１実施例におけるワイヤ1
6,17,22を用いたことによる利点を除き、同一の作用及
び利点を得ることができるものである。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば、試料及び標準試
料を加熱昇温する際に対流もしくは浮力の変化によって
これ等に同一の力が加わった場合、これ等は各天秤の他
方の腕同士を結ぶ連結手段の作用によって互いにキャン
セルされてこれが重量変化として検出されることがない
から、対流や浮力の影響を受けることなく微少な重量変
化を極めて高精度で測定することができると共に、各天
秤の一方の腕は他方の天秤の支点に向かって延長されて
互いに交差するように配置されており、各天秤の他方の
腕は垂直方向に延長されているから、前記従来の天秤の
ように両腕がともに水平に互いに反対の方向に延長され
ている場合に比較して天秤系全体の横幅をほぼ半分にす
ることができ、高感度・高精度の装置を極めて小型にす
ることができるというすぐれた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成を示す図、第２図は
本発明の第２実施例の構成を示す図である。 １……第１の支点、２……第２の支点、３……第１の天
秤、４……第２の天秤、５……第１の天秤の一方の腕、
６……第２の天秤の一方の腕、９……第１の支持杆、10
……第２の支持杆、13……被測定試料、14……標準試
料、15……加熱炉、16,17,16a,17a……規制手段たるワ
イヤ及び連結杆、18,19……固定点、20,21……第１及び
第２の天秤の他方の腕、22,22a……連結手段たるワイヤ
及び連結杆。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の支点に支持された第１の天秤及びこ
   の第１の支点と一定の間隔をおいて設けられた第２の支
   点に支持された第２の天秤のそれぞれの一方の腕を他方
   の天秤の支点側に向けて水平に延長して各先端部に垂直
   に配置された第１及び第２の支持杆を回転自在に支持
   し、 前記第１及び第２の支持杆の一端部を前記第１及び第２
   の支点を通る垂直線の近傍までそれぞれ水平に延長して
   各々の先端に試料と標準試料とを取り付けてこれ等を同
   一の炉の中に収容すると共に、 前記第１及び第２の支持杆の他端部に各々の一方の端部
   が回転自在に支持され、かつ、各々の他方の端部が、前
   記第１及び第２の支点を通る垂直線上にある固定点に回
   転自在に支持されてほぼ水平に配置される連結部材から
   なる規制手段であって前記支持杆を前記各天秤の動作を
   妨げることなく常にほぼ垂直に保持する力を及ぼす規制
   手段を設け、 さらに、前記各天秤の動作を妨げることなくこれ等各天
   秤の他方の腕の先端に加わる力が互いに作用し合うよう
   にこれ等各先端どうしを連結する連結手段を設けたこと
   を特徴とする熱天秤装置。