JPS614950A

JPS614950A - 水分を測定する機器及び方法

Info

Publication number: JPS614950A
Application number: JP59205452A
Authority: JP
Inventors: ジヨン　ピー　スカリ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-06-15
Filing date: 1984-09-29
Publication date: 1986-01-10
Also published as: CA1228399A; DE3484776D1; US4600879A; ATE64996T1; EP0164455A3; EP0164455A2; EP0164455B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、マイクロ波変換器を使用する水分測定機器（
ｗａｔｅｒ　　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ
ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　）に関し、特に成形品をつく
るのに使用すると外、プラスチックペレット中の水分を
測定するマイクロ波変換器を使用する水分測定機器に関
する。

マイクロ波は、穀類及び穀物の如き産物中の比較的高水
準の水分を測定するために使用されている。マイクロ波
の適用において、マイクロ波ビームは送信機と受信機と
の間にある産物の入ったシュートを横切って通過する。

水分の読み取り（ｗａｔｅｒ　　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　　
ｒｅａｃｌｉｎｇ）は高スピードで竹われ、あるいは例
えば農産物加工業者、乾燥する人などのために入口シュ
ートに保持されて、あるいは移動するバッチ上で行われ
る。このような配置で、１０から５０％の水準の水分が
、プラスマイナス数％あるいはそれ以上の許容誤差をも
って測定できる。一般に、これらのマイクロ波装置は、
Ｃ及びＸマイクロ波放射帯域の周波数を使用する。

マイクロ波水分測定装置の特殊な構成を示す各種の特許
が発行されている。該特許は、ばら荷の材料中の水分測
定と一関連して、十分役に立つことを発見した特殊の槽
遺の形態を含んでいる。

米国特許第４．１３１．８４５号は、水分含有材料を収
容するシュート構造を有する。シュートは一般に方形で
あり、シュートの対向した側面に互いに向い合って取り
付けた送信機と検波器を有する。マイクロ波は水分を検
出するのに使用され、ガンマ線は密度を検出するのに使
用される。そして該情報をもって、水分のパーセントが
計算される。該方法において、マイクロ波吸収材料は、
シュートの内面に壁に沿って供給される。方形及び円筒
形のシュートが平面図に示され、シューＦの形状は、直
すぐな側壁を有する非テーバ状である。

対比するに、米国特許＃ｓ３，８１８，３３３号は、シ
ュートの下方の狭い端部に位置したマイクロ波発信慨と
検波器を有するじょうご状構造を有する円錐台シュート
を示す。窓は、シュートの内面を横切って、表面波とし
て伝送されることからマイクロ波を妨げるように、発振
器の前に入れられる。それ故、特殊なシュート構造にお
いてマイクロ波発振器及び検波器の位置は、マイクロ波
水分測定の正確さにある種の影響を与える。特に、マイ
クロ波ビームがシュートを通って移動する産物に対し直
接垂直であるとき、及びその結果（マイクロ波発振器と
受信機アンテナあるいはホーンとの開）マイクロ波はホ
ーン間で反射して不正確な定常波の原因となる。特に、
産物を通過する一部のマイクロ波が受信機ホーンをねら
いそこなうように散乱し、同様に不正確な測定が得られ
る。

産物をシュート内に閉じ込めたとき、更に、シュートに
沿って軸方向に伝わるマイクロ波から付加的な誤差が発
生する。それ故、マイクロ波ビームと吸収材料の手段に
よる試験容器の分離に関して、試験試料の位置の重要性
についての認識は、限られた程度で考慮されているが、
しかし水分水準のわずかな変化の測定に必要な正確さを
提供するには十分なものではない。

水蒸気の存在によるマイクロ波エネルギーの損失現象は
、米国特許第４．１０３，２２４号に述べられている。

更に水蒸気の測定における空気圧及び温度の影響がその
中で考慮され、討論されている。特に空気及び／又はあ
る種のガスの温度がマイクロ被エネルギーの共振器のＱ
値即ちマイクロ波エネルギー損失を測定することによっ
て決定される。開示されている構造はハウジングで限定
された室の中央に発振器を置き、受信機はハウジングの
壁によって支持されている。それ故、発振器の周囲のガ
ス中の水分がマイクロ波エネルギー損失の検出によって
測定される。

該構造は、米国特許第２．６５９，８６０号及び米国特
許第３．４６０．０３０号に教える通常のものと異って
いる。これらのものは、概略を説明すると、発振器は、
受信機の検波器と向い合って位置しており、そしてそれ
らの間に処理材料の試料がある。

すべての特許は試験される試料に関して、発振器のアン
テナホーンと検波器の位置についての重要性を認識して
いるが、近い変更をして使用している。同様に、マイク
ロ波の適用及び測定のための回路が各特許には詳述され
ている。ソリッドステート及びマイクロプロセッサ−技
術に関する回路の最新情報が、米国特許第３．８１５．
０１９号で討論されており、該特許は２０〜２５ＧＨｚ
の間の周波数を有する信号を伝送するガンダイオードを
含み、伝送された信号はサーミスタ検波器（ｔｈｅｒｍ
ｉｓ、ｔｏｒ　ｃｌｅｔｅｃｔｃｒ）によって捕えられ
ることを含んでいる。

それ故、プラスチック成形ペレットの水分測定のために
、低水準の水分及び水分含有量の微小変化に感応しうる
特殊な機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を開発すること
が未解決の問題であった。更に、代表的な成形プラスチ
ック構成要素の製造に使用されるとき重合体ペレットの
規定量を表すのに十分な試料に対して、信頼できる変換
器を提供することが困難であった。このようなプラスチ
ックペレットが成形前に十分予備乾燥することができる
ように、このようなプラスチックペレットの水分水準を
正確に知ることは、特に重要である。大量かつ高価な成
形品の製造に使用される如く、特に高容積のプラスチッ
クペレットの製法と関連して、予備乾燥操作に必要な美
大なエネルギーは極端に高価である。あまりにも水分が
多く存在すると、水分が水蒸気となり、成形処理と干渉
するので、部品を正確に成形するのが困難である。その
結果、不完全に製造された部品は、再粉砕され、再び乾
燥されそして再成形されるが、再粉砕されたプラスチッ
ク材料は、最初の材料のように容易に成形されないので
、生産費が二重にかかり、全体の品質も低くなる。それ
故、基本的には材料が成形しやすいかどうかを正確に決
定するために、乾燥操作の前後に代表的な例の水分の百
分率を測定しうろことである。

それ故、本発明の目的は、マイクロ波変換器、その構造
的配置及び比較的低百分率の重合体の水分含有量の測定
に使用する方法を公表し、それによって重合体の水分水
準の微小変化を正確に明示することにある。

なお、更に、ここに公表される本発明の目的は、十分な
プラスチック試料から揮発性物質を分離するための加熱
された試料セルを有する装置を提示することであり、そ
れによってマイクロ波ビームへ揮発性物質を移動するよ
うに、公知の流量において乾燥ガスが使用され、この場
合、低水準の水分がマイクロ波エネルギーの損失を検出
することによって迅速かつ正確に測定される。

本発明の更にもう一つの特徴は、好ましい具体化を開示
することであり、即ちそれは、重合体ペレット中の低水
準の水分を正確にかつ繰り返し測定することを明示する
ことにある。

上述の引用された目的を成し遂げるために、マイクロ波
が十分な重合体試料から出る揮発性物質を通って伝えら
れる装置及びその使用方法を二重に教え、それによって
正確な水分測定を提供する。

また重合体材料中の低水準の水分を測定するのに使用す
る試験機器が開示され、そしてそれは、約８０グラムの
プラスチックペレットの十分な試料が、その中で加熱さ
れて、揮発性物質を追い出す加熱試験セルを含んでいる
。予定された圧力水準及び公知の流量においで、予め乾
燥されたガスを供給するポンプによって、水蒸気を含む
これらの揮発性物質は、特別に設計されたマイクロ披変
換器試験セルに移される。

乾燥ガスを移送し、揮発性物質を運搬する導管は、マイ
クロ波放射に透明である。そして該導管は、特に、変換
器試験用セルを横断するマイクロ波ビームを横切って一
直線になっており、水分吸収剤によって拘束された揮発
性物質及び水分にビームが接近するのを最大にする。該
セルは円筒形状で、該円筒の開口部にアンテナホーンが
位置している。ホーンは伸長した方形の開口がセルハウ
ジングを形成する比較的短い長さの小直径のプラスチッ
ク管の円筒の環状開口部を覆うように位置する。複数の
アンテナホーンは互いに向う側にあるが、互いに一直線
に整列している。そしてプラスチック管は、外部がマイ
クロ波吸収材料例えばエコソルブ７　オーＡ　（Ｅｃｃ
ｏｓｏｒｂ’　ｆｏａｍ）で囲まれている。導管は、発
振器のアンテナホーンの開口の軸に極めて接近してプラ
スチック管を横に貫通する。そしてそれは、発振器の発
信アンテナホーン（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ　ａｎｔｅ
ｎｎａ　　ｈｏｒｎ）の方形の開口の長側部を横に横切
っている。特に導管は、発振器送信機（ｏｓ　＋　］　
Ｉａｔｏｒｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）用の方形状マイク
ロ波アンテナホーンの長側部の中央を横断し、そして特
に、発振器送信機用アンテナホーンの方形開口に極めて
接近して位置する。発振器送信機に密接したこの横断中
心の位置は、変換器試験用セルのために、正確さ及び測
定の反復性を提供することが見出された。

変換器試験用セルは、マイクロ波送信機がアンテナホー
ンにマイクロ波受信検波器と向い合って一直線に整列し
ているようなガン発振器を含む。

送信機と受信機との間のマイクロ波エネルギー伝送損失
が、ガス試料からの水分の測定量である。

特に、一定電圧の電力供給がガン発振器に使用され、受
信検波器の出力は、送られるマイクロ波エネルギー以下
であり、試験試料からの水分の結果として変化する。変
換器試験用セルは、例えばエコゾル１フ才一ムの如きマ
イクロ波吸収材料で囲み、散乱又は反射したマイクロ波
エネルギーが受信機によって検出されることを防止して
いる。即ち、伝送されるいくらかのマイクロ波は試料ガ
ス中の水分と反応し、他のものは、エコソルプ７オ゛−
ムによって吸収及び散乱され、残留マイクロ波はその後
検出される。それ故、散乱及び反射したマイクロ波は検
波器による測定に利用されえない。

正確な測定には、水蒸気／揮発性ガス試料を通過しそし
て送られるマイクロ波だけ（７オーム゛あるいは水の存
在によって吸収されない）が検出されることが必要であ
る。蒸気／揮発性物質に利用されない伝送されたマイク
ロ波は、検波器受信槻に到達する以外に可能性はない。

水分と反応するマイクロ波は、水の分子によってマイク
ロ波エネルギーが吸収されることに基づいている。完全
に知られていない、あるいは理解されていないが、水分
吸収剤け、ガス試料からの水分及びマイクロ波吸収によ
って測定される分子状の揮発性物質を拘束する。重合体
試料において測定できない理由は、その中にある水が結
合された水素であり、回転エネルギー損失えるため、マ
イクロ波エネルギーを吸収することができないからであ
る。重合体の表面水は、全水分の僅かな部分のみを表す
ものである。

精密なそして、繰り返すことができる読み取り（ｒｅａ
ｄｉｎｇ）を得るために、導管は、特に送信機と検波器
（ｄｅｔｅｃｔｏｒ）の間に配置されるべきである。さ
らに、揮発性ガス蒸気のガスの試料の常駐時間を保証し
、マイクロ波ビームの中に水分の吸収及びその場所（１
ｏｃａｔ　ｉ　ｏｎを可能にし、水分測冥値を監視する
ために、水分吸収材料（ｍｏｉｓｔｕｒｅ　　ａｂｓｏ
ｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ）は、軸上で導管に差し込
まれていなければならない。マイクロ波エネルギーのビ
ームに関し、水分吸収材料の特別な軸上の位置（導管中
の）は測定機器に対し、他の変数の導入を避けるように
、一定に保たれる６いったん釉上の挿入位置が決定され
たなら、修正することは必要でない。それ故に、この機
器は、その水分吸収材料の特有の配置によって、他の類
似の機器と単に機械的・に同期することができる。

第１図は、本発明で開示された？１ウジングの外側、特
にマイクロ波測定慨器の制御パネルを示す斜視図である
。

第２図は、重要な構成要素の局部を示す、第１図の機器
の開いた背面の立面図である。

第３図は、その後のマイクロ波水分測定に使用するため
に重合体試験試料から揮発性物質を追い出すのに使用す
る加熱試験セルの断面の側面図である。

第４図は、発振器と検波器との開のマイクロ波ビームが
、試験試料から出た揮発性物質中の水蒸気によるマイク
ロ波のエネルギー損失を測定するために使用されるマイ
クロ披変換器試験セルの断面の側面図である。

第５図は、本発明の機器のマイクロ波変換器において、
発振器に適用され、検波器で受信するエネルギーの差を
選択的に比較するために、使用される回路のブロック図
である。

第１図は、マイクロ波エネルギーによって重合体試料中
の水分を測定するための機器１０を示し、そして該機器
は、一般に、立方体状ハウジング１１と正面パネル１２
を含んでいる。該正面バネル１２は、装置１０のための
操縦部材及びデジタル読み出しメータ１５を支持してい
る。特に好ましい実施態様においては、流量計１３は、
正面パネル１２に取り付けられ、それを通して入口と出
口を接続する。（詳細は＠２図を見よ。）流量計１３は
マイクロメータ調整１４を有し、これは例えば３０献／
分の如く、好ましい水準に流量を合わせるのに使用する
。乾燥空気又はガスである材料の流れは、以下に説明さ
れるように、マイクロ波変換器試験セルに揮発性物質を
運搬するのに使用される。

流量計１３に近接して、デジタル読み出しメータ１５が
あり、これは試料の水分量を表示するのに使用する。試
料は、予め秤量されて、密度がわかっており、同じ材料
のすべての試料は同量の約８０ｇを有するので、メータ
１５の読みは試験試料に関して、パーセントの水分水準
を表示する。

メータ１５の真下に、二つのｉｆ！＋ｉつまみがあり、
一つのつまみは１７で示されており、試験を開始する前
に機器を零の目盛に合わせるためのものである。他のつ
まみ１８は、試験中機器の感度水準を確立することにあ
る。正面パネル１２は、試験を開始するのに使用される
スタートボタン１９及び試験が終了した後、試験タイマ
ーをリセットするのに使用するリセットボタン１９＆を
有する。

今、第２図によると、機器１０の基本的構成要素がハウ
ジング１１の開かれた背面を通して示され、流量計１３
の先端から入口２０があり、そして、流量計め底部から
出口２１がある。出口２１は、％インチの直径を有する
テフロン管２２と接続しており、そしてこれは、マイク
ロ波エネルギーによって測定されるガスを輸送するため
に、機器を通して使用される。テフロン管はマイクロ波
エネルギーに対して透明である。正面パネル１２は、ね
じ２３によって、ハウジング１１に固着される。ハウジ
ング１１に対して批判的ではないが、使用者の安全のた
めに提供される各種の側面があり、構造的要素として作
用するものである。底２５、ヒンジを有する背面パネル
２４及び頂部パネル２６がある。これらの構成要素は、
機器１０をつくる構成物を支持するために使用される。

頂部２６は、操作者が加熱セルを手を伸ばして取り及び
開けるための環状孔２７を含む、それによって重合体材
料のペレットを試験するために加熱セル中に配Ｍ’ｂせ
ることかできる。

第２図において、小さな空気ポンプ２８が示されている
。これは養魚用水槽へ空気を供給するために使用される
型式のものである。該ポンプは、空気をポンプで注入す
るためにベローズ又はダイヤプラムを振！Ｍさせる電磁
石モータを有する。空気ポンプ２８は、乾燥器２９へ周
囲の空気を供給する。この乾燥器２９は、中空のアクリ
ル樹脂管を有しており、これは材料が飽和されたとき、
全長に渡って青色から赤色に変化するトリライトＣＤｒ
　＋　ｅｒ　＋　ｔｅ）乾燥剤の状態を視覚で観察する
ことができる。ポンプ２８からの空気は、乾燥器２つの
頂部に入り、それから、そこを通って低部の出口へ通じ
る。そこで流量計１３の入口２０と接続する。予め乾燥
された空気は、流量計１３を通過し、出口２１を出て、
そこから加熱試験セル３０に入る。管２２は、接続する
ために、機器を貫通して使用され、乾燥調整された空気
を装置１０のある場所から他の場所へ送る。

今、第３図によると、加熱試験セル３ｏが断面図で示さ
れている。特に円筒形状体３１があり、これは、加熱セ
ル３０の主要な物理的かつ構造的要素である。本体３１
は、外側の周囲について、表面凹部（ｓｕｒｆａｃｅ　
　ｒｅｃｅｓｓ）３２を有する中空金属管である。該凹
所３２は加熱ジする６００Ｗ、１２０Ｖのヒーターであ
り、前記本体３１の凹所３２にしっがりと外接するよう
に設計されている。該ヒータージャケット３３は、。

電気的接続３４．３５を有し、これは第２図に最もよく
示されている調整用サーモスタット３６に接続されてい
る。調整用サーモスタット３６は、所望の温度に正確に
調節することができる。調整用サーモスタット３６は、
加熱セル３０内の要求された特定の温度にする調整手段
を有する。

第２図及びｆｔ５３図において、加熱セル３０の上部人
口３７は、管２２を経て流量計１３から出口２１に接続
され、流れの調整された乾燥空気を加熱セル３０の内部
室３８に通す。それから空気は、縦に降下して室３８を
辿って室の底部にある出口３９へ送られる。室３８は、
加熱重合体ペレットが入るように設計されており、それ
によって、そこから揮発性物質を蒸発（ｄｒ’ｉｖｉｎ
ｇ）する。

そのため揮発性物質は乾燥空気によって運ばれる。

更に、特に構造に関して、中空アルミニウム管である本
体３１は、上ｎｌｉ閉鎖部材４０及び低端閉鎖部材４１
を有する。低端閉鎖部材４１は、円筒形の板であり、孔
は、それを通して出口通路３９を可能にし、それを通し
て延びて管２２と接続するように設けられる。同様に、
上端閉鎖部材４０は２個の部品から成り、ナツト４２は
、本体３１の上端に取り付けられ、室３８に対して、ね
じすじをつけた開口を設置して、キャップ（ｃａｐ）４
３を受は入れるようにする。該キャップはナツト４２に
受は入れられるために、一連の雄のねじやまを有する。

ナツト４２は止めねじ４４によって本体３１上に保持さ
れる。同様に、低端閉鎖部材４１は、フイリスターヘッ
ドねじ（ｆｔ１ｉｓｔｅｒｈｅａｃｌ　　ｓｃｒｅｗｓ
）４５（１つだけが示されている。）によって本体３１
に保持される。

本体に低端閉鎖部材４１を密閉するために、低端閉鎖部
材４１の引込んだ上部層４７の、周囲に適合し、試料室
３８の内部と密着させるＯ　−１７ング４６があり、底
部閉鎖部を確実に密閉する。絶縁つまみ４３ａがキャッ
プ４３に取り付けられており、つまみ４３ａを回転させ
ることによって、ナツト４２からキャップ４３をはずし
、加熱セル３０と室３８の上端を解放することができる
。本体３１に対して、キャップ４３を確実に密閉するた
めに、本体３１の上端面３１ａを切削した凹んだ溝４８
があり、溝４８は、キャップ４３の底部側に接触する位
置にＯ−リング４９を支持する。

ハウジング１１、特にその底部２５に加熱セル３０の取
り付けを可能にし、更に熱から保護するために絶縁取付
構造５０がある（第３図参照。）。

取付構造５０は、絶縁体５１と絶縁体５１の反対側の一
対のねじ切り開口５２及び５３とから成る。

これらの開口は、それぞれ低端閉鎖部材４１及びハウジ
ング底部２５へと外方へ延びている支持用上部植込みボ
ルト５４及び支持用下部植込みボルト５５を受容しうる
。特に、低端閉鎖部材４１は、中央に配置されたねじ切
り開口５６を有し、これは、ねじやよと係合する上部植
込みボルト５４を受容する。同様に、ハウジング底部２
５は、孔２５ａを有し、ワッシャー５９と協同する一対
の薄ナツト５７及び５８によって、下部植込みボルト５
５をハウジング１１の底部２５に垂直に固定する。

重合体試料、約８０ｇのペレットがキャップ４３をはず
すことによって加熱セル３０の試料室３８内に置かれる
ことは、明らかなことである。

重合体ペレットはその中に置かれ、キャップ４３で密閉
し、サーモスタット３６で調節される加熱ジャケット３
：→によって加熱されると、水蒸気を含有している揮発
性物質は、室３８中のペレットから蒸発する。所定流量
の予め乾燥された〃スを入口通路３７に導入し、出口通
路３９の前にある加熱された重合体試料を通過し、第２
図及び第４図に最もよく示されている如く、更に延長管
２２によって変換器試験セル６０へ運ばれる。

変換器試験セル６０は、一般に中空及び円筒状の底面を
有する円錐台アンテナホーン（ｆｒｕｓｔｏ−ｃｏｎｉ
ｃａｌ　　ａｎｔｅｎｎａｅ　　ｈｏｒｎｓ）を対向し
た直線関係において、支持するために使用される。

特に、発振器ホーン６３及び検波器ホーン６２があり、
各々は、同−及び平行である。しかし、これらは、管６
１の一番端を横切り、直線上に対向して配列された平行
関係において、それらの開口端と互いに面している。ホ
ーンの開口端は管６１との接触点において、接着剤で固
着される。

ホーンの狭部または閉鎖部は、検波器６４または発振器
６５（第４図を見よ。）を支持し、そして取り付けるこ
とができる。特に、発振器６５は、Ｋバンドコマーシャ
ルガン発振器（Ｋ　　Ｂａｎｄｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ　
　Ｇｕｎｎ　　０ｓｃｉｌｌａｔｏ’ｒ）であり、それ
は、２４ＧＨｚの範囲の信号を発信する。該型式の発振
器６５は、通常ドツプラーレーダーシステム（Ｄｏｐｐ
ｌｅｒ　Ｒａ、−ｄａ、ｒＳｙｓｔｅｍｓ）、ポリスス
ピードレーダ’−（ＰｏｌｉｃｅＳｐｅｅｃ（Ｒａｄａ
ｒ）、マイクロウエーブビームインターラプトカウンタ
ーズ（ＭｉｃｒｏｗａｖｅＢｅａｍＩｎｔｅｒｒｕｐｔ
　　Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）、トラフィックフン）　＊−ル
（Ｔｒａｆｆ＋ＣＣｏｎｔｒｏｌ　）及びマイクロウェ
ーブバリアーズ（Ｍ　ｉ　ｃ　ｒ　ｏ　ｗ　ａ　ｖ　ｅ
Ｂａｒｒｉｅｒｓ）［周辺保護］と接続して使用される
。これらの発振器６５は、この機器１０において、検波
器として使用され、特にセンサーは、ウエーブガイドホ
ルグー（ｗａｖｅ　　にｕｉｄｅｈｏｌｄｅｒ）とオー
デオ周波数ＩＰ’ｓで約２４ＧＨｚにおいて、商業用途
に設計されたショットキーディテクターダイオード（５
ｃｈｏｔｔｋｙＤｅｔｅｃｔｏｒ　Ｄｉｏｄｅ）とから
成る。その結果、管６１に取り付けられるように、発振
器ホーン６３と検波器ホーン６２とをそれぞれ取り付け
る管６１を貫通して横孔６６があり、該横孔６６は、揮
発性物質及びガスを運ぶ先に延びる管２２を受容する開
口を具備している。孔６６の位置は、直線状に配置され
たアンテナホーンのより長い寸法の方に横断している。

更に、アンテナホーン６３は、発振器６５に対して軸線
に沿って密接している。特に、管６１において、アンテ
ナホーン長管２２の位置は、１．８１”Ｘ　！ｙ　Ｓ　
’（ｎ　”；、’＝′で横断している。

オームタイプＬＳ−３０（Ｅｃｃｏｓｏｒｂｆｏａｍ　
　ｔｙｐｅ　　ＬＳ−３０）である。該材料は、発泡体
であり、散乱及び反射したマイクロ波を吸収するように
なっている。そして該マイクロ波は、発振器６５から発
信し、ホーン６３を通り、テフロン重合体でつくられ、
マイクロ波エネルギーに対して透明である横管２２を通
過する。

アンテナホーン６２及びそれに取り付けられた検波器６
４は、材料６７又は〃入試料中の水蒸気によって吸収さ
れないマイクロ波エネルギーを受信する。発振器６５の
レスポンスは、機器１０を操作している闇、周囲温度の
変化のため、一定しない傾向がある。それ故、Ｕ形状の
抵抗要素６８の形式の加熱器が、発振器６５の周囲の温
度を上昇させるように発振器６５の周囲に付加されて、
その操作を安定にする。

これは、水分含有量の微小変化を測定する感度及び能力
の点でこの型式の機器と関連して、特に重要である。操
作において、発振器６５は、線６９を通じて発振器６５
にエネルギーを与えるために、例えば５ｖの直流電流の
如き電力を供給する。検波器６４は接続部７０を有し、
この接続部は、発振器６５及び検波器６４の間の電送に
おいで、エネルギー損失量の数値を求めるために使用さ
れる回路に接続する。エネルギー損失は、セル６０にお
いて、横管２２を通過した揮発性物質の試料中の水分の
関数である。

変換器セル６０内にある横管２２において、外気０流入
を防ぎ・揮発性物質率び水蒸気０流れを抑制するために
、変換器セル６０内に存在するように、骸骨２２の中へ
軸方向に挿入した水分吸収材７１がある。水分吸収材７
１は、ポリエステルフィルム外被を有するセルロースア
セテート繊維製品であり、該フィルター要素は、直径８
．　Ｏｔｘ±０．２５ｍ及び長さ８９．’５ｍ　±０．
６ｎである。

１単位当たりの平均重量は約１．０１．である。

これらの水分吸収材７１は、重合体試料から放出された
水分の測定に関連して、使用する前に均一に乾燥するた
めに予備処理される。予備処理は、１２ψ６オーブン中
で加熱することから成る。水分吸収材７１を変換器セル
６０中の横管２２の中へ軸方向に挿入する距離を決定す
ることによって、装置１０は目盛がつけられる。該距離
は、吸収材発泡体６７とマイクロ波成分即ち６２．６３
．６４及び６５である変換器セル６０の関数である。一
度該距離を測定し、装置１０に記録すれば、すべて後続
する水分吸収材は、同じ軸上の位置に挿入することがで
きる。このように、−貫した試験を行うことができる。

第５図に、回路のブロック図が示されている。

発振器６５及びその上部周囲のヒーター要素６８が示さ
れ、＃！６９を通じて電力を一給する。発振器６５は、
該発振器６５の信号の強さに比例した直流電圧を形成し
て検波器６４の出力を表す信号を発信する。そして、該
検波器６４の出力は、ガスの試料中の水分によるエネル
ギー損失量にのみ従う。ガスの試料中に水分がなければ
、マイクロ波吸収材６７による変換器セル６０における
マイクロ波エネルギーの標準損失が測定され、水分のパ
ーセントの読みが得られる。適宜の接続によって、前置
増幅器７２へ線７０を経て伝達される検波器６４からの
信号はわずかである。そして、前置増幅器７２は測定水
準に合わせて、ゲインを約１０倍に増幅することを含む
。信号は線状ではないので、前置増幅器７２からログ増
幅器（ｌｏｇａｍｐｌｉｆ　１ｅｒ）７３に通す。ログ
増幅器７３は前置増幅された信号を受ける。（これは、
揮発性ガス試料からの水蒸気により吸収されるエネルギ
ーの測定値である。）そして該信号を対数関数から線型
関数に変換する。ログ増幅器７３からの出力は、信号を
零位点に移す校正装置である零位調節器７４へ線を通じ
て伝送する。零位調節器７４は、正面パネル１２上のつ
まみ１７によってｉｐＩ整され、（第１図を見よ。）水
分吸収材７１の吸収密度における変化と、電気的成分の
ドリフトを説明する。同様に、零位調節器７４がら浮け
た信号を操作するゲイン調節器７５を具備しており、ハ
ウジング１１の正面パネル１２上のつまみ１８によって
、再度機器１０の感度を調整する。

ゲイン調節器７５からの出力は、メータ１５に表示され
るように接続される。そしてこれは、特別の応用におい
ては、デジタル読み出しである。

操作中、機器１０がメーク１５において連続的に読み取
りをｍ統している開、殆どの水分が揮発性物質から吸収
されたとき、装置１０がｔＩＰ一点に到達するという要
求の結果、読み取りの変化が困難となる。水分のパーセ
ントの最終的読み取りは、自動的に行われる。その理由
は、未熟な操作者にとって、本来の読み取りを行うとき
に、確実に行うことが困難であるからである。このよう
な問題を解決するために、コントロールロジック７６お
よび付随タイ′マー７７があり、これらは試験の開始時
には、メータ表示を接続せずに使用し、このような時間
が経過するまで表示を停止する。それによって、〃入試
料中の水分の正確な測定を得ることができる。

試験に使用される重合体材料の種類によると、この時間
範囲は、多くの試験が約１５分がかるために２〜１．５
分変えることができる。コントロールロジック及びその
タイマー７７は、開始及び再配置だけである。そして、
それは一度、機器１０が約Ｂｏｇの重合体ペレットを詰
め込まれて、ユニットを零位に合わせれば、使用するこ
とができる。正面パネル１２上のスタートボタン１つは
、試験用重合体から蒸発する揮発性物質を分析する時間
を開始する。試験の終わりに、最終の読みが行われたの
ち、再び正面パネル１２上のリセットボタン１９ａが、
押され再度操作を開始するために、フントロールロジッ
ク７６とタイマー７７をリセットする。

操作方法は、機器の目盛りを調整するために、零位に合
わせ、それから加熱セル３０中の試料の重合体を挿入し
、密閉する。そしてスタートボタン１９を押してタイマ
ー表示を開始する。該スタートボタンは、重合外の試料
から揮発性物質を追い出すようにユニットを操作する。

そして揮発性物質を変換器試験セル６０に送る。タイマ
ーが止ると、最初メータはメータ１５上に残留し変化し
ない固定値を示す。好ましい配置は、通常約１５分の時
間が経過したのち起こる。再び操作を開始するために、
リセットボタン１９ａを押し、機器１０はもう一度使用
される。前述の回路はすべて簡潔にプリント回路板７８
に配置されている。

（第２図を見よ。　）

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明で開示されたハウジングの外側、特に
マイクロ波測定機器の制御パネルを示す第２図は、重要
な構成要素の局部を示す、第１図の機器の開いた背面の
立面図である。第３図は、その後のマイクロ波水分測定に使用するため
に重合体試験試料から揮発性物質を追い出すのに使用す
る加熱試験セルの断面の側面図である。第４図は、発振器と検波器との間のマイクロ波ビームが
、試験試料から出た揮発性物質中の水蒸気によるマイク
ロ波のエネルギー損失を測定するために使用されるマイ
クロ波変換器試験セルの断面の側面図である。第５図は、本発明の機器のマイクロ波変換器において、
発振器に適用され、検波器で受信するエネルギーの差を
選択的に比較するために、使用される回路のブロック図
である。符号の説明１０は水分測定機器、１２は正面パネル、１３は流量計
、コ４はマイクロメータ調整、１５はデジタル読み出し
メータ、１７．１８はつまみ、１９はスタートボタン、
２０は入口、２１は出口、２２はテフロン管、２４は背
面パネル、２７は環状孔、２８は空気ポンプ、２９は乾
燥器、３ｏは加熱試験セル、３３はヒータ、３７は上部
入口、３９は出口、４３はキャップ、４３ａはつまみ、
６０は変換器セル、６２は検波器ホーン、６３は発振器
ホーン、６４は検波器、６５は発振器。代　　　理　　　人

Claims

【特許請求の範囲】

（１）予め設定した圧力で、予定した乾燥状態を有し、
導管で運搬され供給されるガス源と前記供給導管に接続
され、その後蒸発手段から揮発性物質及びガスを輸送す
るための遠い方の導管が配置された重合体試料から揮発
性物質を蒸発させる手段と、非金属性囲いがあり、互い
に一列整列しまた向いに位置したマイクロ波発振器及び
検波器を有し、そして前記発振器と前記検波器の間のマ
イクロ波ビームに関連して予め定められた位置及び、そ
の間を通る前記遠い方の導管を有するマイクロ波変換器
セルと、散乱及び反射したマイクロ波が前記検波器まで
通過するのを防ぐために前記変換器セルを取り囲んでい
るマイクロ波吸収材料と、前記マイクロ波ビーム内の前
記揮発性物質及びガスの圧力及び流れを調節するために
、前記遠い方の導管内に及び導管に沿って軸方向に調整
しうるように位置した水分吸収剤と前記水分吸収剤中の
水分の結果として前記検波器の出力を記録するように、
前記発振器と検波器とを接続した電気回路とを含むこと
を特徴とする、試料からの水分によって吸収されたマイ
クロ波エネルギーがマイクロ波エネルギーの検出によっ
て検査される水分測定機器。
（２）前記遠い方の導管の予め定められた位置が前記マ
イクロ波発振器の近傍にあり、前記発振器と検波器が互
いに一列に整列し合いそして互いに示し合うが、しかし
平行関係で離れている前記非金属性囲いに取り着けたア
ンテナホーンを装備していることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の水分測定機器。
（３）前記アンテナホーンは断面において方形であり、
そして形状においてフラスト−コニカル（円錐台）であ
り、そして前記遠い方の導管は、前記発振器アンテナホ
ーンの開口端部の近傍にあって、そして開口端部を横切
っていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
水分測定機器。
（４）前記発振器が、オペレーショナルドリフトを避け
るために、加熱要素によって予定した操作温度に保持す
ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の水分測
定機器。
（５）非金属管は、散乱波、定常波及び反射したマイク
ロ波エネルギーが前記発振器と検波器との間に通るのを
防ぐためにマイクロ波吸収材料によって囲まれており、
これらの間にマイクロ波エネルギーを運搬するための構
造通路が存在しないような中空の非金属性の断面環状の
管である前記囲いによって、前記発振器アンテナホーン
と検波器アンテナホーンが分離されていることを特徴と
する特許請求の範囲第４項記載の水分測定機器。
（６）前記一方の導管及び前記遠い方の導管は、マイク
ロ波エネルギーに実質的に透過性である重合体材料から
なることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の水分
測定機器。
（７）前記水分吸収剤はポリエステルフィルム外被を有
するセルロースアセテート繊維製品であることを特徴と
する特許請求の範囲第６項記載の水分測定装置。
（８）次のステップすなわち、密閉された試験用セル中
でそれらを加熱することによって重合体試料から揮発性
物質を生成させること；公知の圧力及び流量で流れる予
め乾燥したガスによって重合体試料から揮発性物質を運
搬すること；マイクロ波変換器試験用セルに揮発性物質
を送ること；発信したマイクロ波エネルギー内に揮発性
物質の滞留時間を調節するために、揮発性物質の流出通
路を制限することにより、マイクロ波変換器試験用セル
のビーム中の予め設定した場所に、揮発性物質を拘束す
ること；伸長した側面の横にある発振器の方形の開口部
近くに拘束した水分が存在するとき、変換器試験用セル
において発振器と検波器との間を通過するマイクロ波エ
ネルギー損失を測定すること；発振器と検波器との間の
マイクロ波エネルギーの漂遊伝送を調節するために、変
換器試験用セルをマイクロ波吸収材料で囲むこと；及び
揮発性物質中の水分によるエネルギー損失の測定として
大部分の水分が重合体試料から得られると、直ちに検波
器から出力を記録することを特徴とするマイクロ波測定
技術を使用することによって重合体成形ペレットの試料
を有する密閉した容器から揮発性ガス状試料中の水分量
を測定する方法。
（９）次のステップすなわち、マイクロ波エネルギーに
対して透明な導管中に揮発させたガスを吸収すること；
マイクロ波ビーム中に導管を位置させること；及び揮発
させたガス中の水分によるマイクロ波エネルギー損失の
測定としてマイクロ波エネルギー検波器から出力を記録
することを特徴とする重合体試料から揮発させたガスの
水分量を測定する方法。
（１０）検波器からの出力を記録する前記ステップは、
透明導管中にある水分の結果、囲い内のマイクロ波エネ
ルギーの損失の検出に散乱、反射及び漂流エネルギーが
干渉することを防ぐために、マイクロ波吸収材料で、検
波器と発振器との間の限定された空間を囲むことによっ
て得られることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載
の水分量を測定する方法。