JPS63290942A - 熱天秤装置 - Google Patents

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】 ［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か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５／ｌ−２７１５８
号公報及び特公昭５４−２７１．５９号公報に記載のも
のが知られている。

特公昭５４−２７１．５８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か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、例えは、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同一であるから、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か生じ
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、天秤を高感度に
しても対流や浮力の影響を受けることか少ないから微少
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コ ところか、これ等従来の熱天秤装置にあっても、試料及
び標準試料が収容される加熱炉内の熱的条件は、炉毎に
、あるいは、同一の炉であっても昇温速度その他の条件
によって微妙に変化するので、これによって加熱炉内の
対流や浮力の状態も微妙に変化し、したがって、これ等
対流や浮力の試料及び標準試料に及ぼず影響が常に完全
に同一になることはむしろ極めて希なことであって、こ
れによる誤差を完全には避は得ないものであった。この
ようなことから、上述の従来の熱天秤装置によってさら
に高感度・高精度の測定を行う場合には、例えば、加熱
炉内の試料と標準試料との位置関係を試行錯誤的に調整
するなど、極めて繁雑かつ不確実な方法が試みられてい
たが、極めて不満足な結果しか得ることができなかった
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・高精度の測定を可能にする熱天
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、試料及び標準試料か各々
取り付けられて天秤の各腕に支持された支持杆を垂直に
保持するためのいわゆるロバ−パルｍ構を有する熱天秤
装置であって、このロバ−パル機構のいわゆるステーの
外部固定点の位置を調整できるようにして、さらに高感
度・高精度の測定か行えるようにしたものであって、具
体的には、試料と標準試料との重量差を検出する天秤機
構の各力点に回転自在に支持されて垂直に配置された２
つの支持杆の一端部を互いに水平方向に延長し、各先端
部に試料及び標準試料を取り付けてこれ等を同一の炉の
中に収容するとともに、前記各支持杆の他端部か、該他
端部を通る水平線と前記天秤機構の支点を通る垂直線と
の交点に対し、前記天秤Ｒ構の動作を妨げることなく一
定の距離を保持するように、前記各支持杆の他端部と前
記交点に設けられた結合手段とを連結する連結手段を設
けた熱天秤装置において、前記結合手段の固定位置を上
下に移動して調整できるようにした構成を有する。

［作用］ 上述の構成において、試料及び標準試料か同一の重さで
あるときは、これ等加重は天秤機構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。この状態で、
試料に重量変化が生じたときは天秤機構のバランスが崩
れて天秤に傾きが生ずるからこれを検出することができ
る。このとき、前記第１の連結手段の作用によって各支
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。址な、対流もしくは浮力の影響によって試料と標
準試料とに加わる力に差が生じて見掛けの重量変化か生
じたときは、前記交点に設けられた結合手段の固定位置
を前記見掛は重量変化に対応して上下に移動させる。こ
れにより、各天秤は一旦一方に傾くか、各天秤に加える
加重を加減してこれ等を並行に保つ。そうすると、名菓
１の連結手段は、水平線に対し、所定の角度を有する状
態に維持される。したかって、天秤系に傾きか生じたと
きに、その傾きに抗して前記各支持杆に働く前記第１の
連結手段の垂直分力が、前記結合手段の固定位置を調整
する前に比較して変化する。そして、この変化の量は、
前記固定位置の移動量に対応しているから、予め知るこ
とができる。よって、前記対流や浮力による見掛は重量
変化に応じて前記固定位置を加減して調整することによ
り、この見掛は重量変化をほぼ零にすることか可能であ
る。

［実施例］ 第１図は本発明の１実施例の全体構成を示す図、第２図
は第１図における部分拡大図である。

第１図において、第１の固定支点１に支持された第１の
天秤２の一方の長い腕３の先端、すなわち、一方の力点
には第１の移動支点４が設けられ、この第１の移動支点
４には垂直に配置された第１の支持杆５が回転自在に支
持されている。この第１の支持杆５は前記第１の移動支
点４から上下にのびる腕６及び７からなっており、前記
腕６の」二端部は屈曲されて前記第１の天秤２の腕３と
並行に前記第１の固定支点１の側に延長され、その先端
部に第１の試料ホルタ８か固定されている。この試料ホ
ルタ８は、その下端部が前記試料ボルタに固定されたア
ルミナ等の耐熱材料で形成された細長い棒体９と、この
棒体の上端部に固定された第１の試料皿１０とから構成
されているもので、この試料皿１０は加熱炉１１内に配
置されているものである。一方、前記第１の支持杆５の
下側の腕７の下端部には第１の連結手段たるワイヤ１２
の一端が固定され、該ワイヤ１２は前記第１の天秤２の
腕３と並行に延長されて前記第１の固定支点１を通る垂
直線上にある固定部１３にその他端が固定されている。

また、前記第１の天秤２の他方の腕１４は前記一方の腕
３に比較して短く形成され、その先端部、すなわち、他
方の力点にはワイヤ１５の一端が固定され、該ワイヤ１
５は垂直下に延長されて第２の天秤１６の一方の長い腕
１７における他方の力点を構成するｐ点にその他端か固
定されている。

この第２の天秤１６はその腕１７における前記ワイヤ１
５の他端が固定された点ｐから前記第１の天秤の他方の
短い腕１４の長さたけ図中右方に位置する部位を第２の
固定支点１８によって支持されている。また、前記第２
の天秤１６の腕１７の長さ、すなわち、前記第２の固定
支点１８から図中左端部に至る長さが前記第１の天秤２
の長い腕３の長さと同じに形成されている。すなわち、
今前記第１の天秤２の一方の腕３の長さをａとし、他方
の腕１４の長さをｂとすると、前記第２の天秤の一方の
腕１７の長さ、すなわち、前記第２の固定支点１８から
図中左端部に至る長さがａであり、第２の固定支点１８
からｐ点に至る長さがｂとなっている。

前記第２の天秤１６の腕１７の図中左端部には、第２の
移動支点１つが設けられており、この第２の移動支点１
９には垂直に配置された第２の支持杆２０か回転自在に
支持されている。この第２の支持杆２０の上端部は前記
第１の支持杆５の」二側の腕６と対称的に図中左方に屈
曲して前記第１の天秤２の腕３と並行に延長され、その
先端部に第２の試料ホルタ２１が固定されていると共に
、該第２の支持杆２０の上部には第１の連結手段たるワ
イヤ２２の一端が固定され、このワイヤ２２の他端は前
記第２の天秤１６の腕１７と並行に延長されて第２の固
定支点１８を通る垂直線と交わる交点に設けられた結合
手段２３に固定されている。

この結合手段は、第２図に示されるように、外部に固定
されたカイト部材２３ａの消２３ｂに上下に移動自在に
取り付けられており、該カイト部材の突出部２３ｃにに
回転自在に嵌合されな螺杆２３ｄに螺合されているもの
で、この螺杆２３ｄの先端に固定されたつまみ２３ｅを
回転することに−１０−、、− よって前記結合手段を上下に移動できるように構成され
ているものである。なお、前記結合手段には指標２３ｆ
が、また、前記ガイド部材２３ａには目盛り２３ｇが、
それぞれ打たれており、前記結合手段の移動量が定量的
に分かるようになっている。

また、前記第２の試料ホルダ２１は前記第１の試料ボル
タ８と同様に棒体２４と、この′ＪｐＪ体２４の、Ｌ端
部に固定された第２の試料皿２５とからなっており、こ
の試料皿２５は前記加熱炉１１内に前記第１の試料皿１
０と対称的に配置されて収容されている。なお前記第２
の天秤１６は、前記第２の固定支点１８の図中右方に向
かって前記第１の天秤２の他方の腕１４の長さと同じ長
さだけ延長された他方の腕２６を有しており、前記第１
及び第２の天秤系の質量の均衡が図られている。そして
、前記第１の天秤２の前記固定支点１の部位には該第１
の天秤の傾きを検出するための検出杆２７か固定され、
この検出杆２７の変位を検出する変位検出器２８か設け
られているとともに、前記第２の天秤１６の腕１７のｐ
点には磁石２つか固定され、制御コイル３０に嵌合され
ている。すなわち、これ等変位検出器２８及び制御コイ
ル３０は、図示しない外部の制御回路に接続されており
、前記変位検出器２８の変位か常にゼロになるような力
が前記磁石２つに働くように前記制御：１イル３０に補
償電流を流し、この補償電流を重量変化として検出する
ように構成されているものである。

上述の構成において、第１の天秤２は長い腕３と短い腕
１４のそれぞれの先端にある一方の力点にかかる加重か
所定の比になったときにバランスし、第２の天秤１６は
、他方の力点である前記移動支点１つにかかる加重とｐ
点に作用する力とが所定の比率になったときバランスす
る。そして、第２の天秤１６のｐ点に作用する力は前記
第１の天秤２の短い腕Ｊ４の先端にかかる加重そのもの
である。かつ、各天秤の作用力点と支点との距離の関係
は第１図に示される関係にあるがら、第１の天秤２と第
２の天秤１６とはほぼ同一の感度を有する。したかって
、前記試料ボルタ８及び２１に同一の力が加わったとき
は、これ等の力はワイヤ１５の作用によって相殺されて
いずれの天秤系にも何等の変化も起こさせない。一方、
前記試料ホルタ８と２１とに異なる力が加わった場合に
はこれ等力の差分か重量変化として検出される。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−パ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。さらに、第２
図に示されるように、結合手段を図中点線のように調整
して移動し、その移動によって傾いた天秤系のバランス
をとると、前記ワイヤ２２は図中符号２２ａで示される
位置に移動し、前記調整前のワイヤと所定の角度αをな
すようになる。これにより、例えば、重量変化が生じて
支持杆２０が下方に移動しようとした場合、それに抗し
て働く垂直分力が調整前におけるワイヤ２２の場合より
も大きくなるから、この分力の増大分によって対流や浮
力による見掛け重量変化を相殺することかできる。すな
わち、この対流や浮力による見掛は重量変化は、一般に
、加熱炉を昇・降温するにしたかって試料か見掛上増量
又は減量し、その量かほぼ一定の割合で増量側又は減量
側のいずれか一方に増えていく現象であることが経験的
に知られている。一方、試料の見掛は重量変化に応じて
支持杆の先端に加わる加重が増減すると、該支持杆にが
がるモーメントがそれに対応して増減し、前記連結手段
にがかる張力が増減するから、これによって、支持杆に
作用する垂直分力が増減して前記見掛は重量変化を相殺
するものである。

この熱天秤装置によって熱重量変化を測定するときは、
ます、第１の天秤２と第２の天秤１６とかバランスする
ように調整し、次に前記試料皿１０に加熱によって重量
変化を生ずる被測定紙′４！４Ｓを充填し、試料皿２５
に加熱によって重量変化を生じない標準試料Ｒを充填し
てこれ等を加熱炉１１によって加熱する。これにより、
所定の温度で被測定試料Ｓに重量変化が生ずるとこれを
検出ず−１４＝ ることかできる。かつ、対流や浮力の影響で見掛は重量
変化を生じたときは、その見掛は重量変化の向きや大き
さに応じて前記結合手段２３を調整することによってこ
れを相殺することかできる。

上述の実施例にあっては以下の利点がある。すなわち、
試料及び標準試料に対する対流や浮力の影響か同一であ
るときは、これ等は相殺されるから、これ等の影響によ
る誤差を生ずることなく微少な重量変化を高精度で測定
することかできると共に、試料及び標準試料に対する対
流の影響か同一でない場合においても、前記結合手段の
固定位置を調整することによりこれによる見掛は重量変
化を相殺して高精度の測定ができる。

また、この実施例においては、各天秤２及び１６の一方
の加重が加えられる短い腕の長さｂを一定にすることに
より支持杆７及び２０の水平方向の長さＣを一定にし、
他方の加重が加えられる長い腕の長さａを十分に長くす
ることにより、前記従来の熱天秤装置のように天秤の腕
を長くした分支持杆の水平方向の長さが長くなり、天秤
系全体の重量が増して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等の制限を受けることがないか
ら、さらに高感度な天秤にすることかできるが、これに
より従来の天秤よりもさらに高感度な測定を行おうとし
た場合に、従来の熱天秤では問題にならなかった対流や
浮力の影響が問題となる。したがって、このような場合
にも前記結合手段２３の固定位置を調整することにより
その対流や浮力による影響を除去できるから、従来実現
できなかったような高感度・高精度の測定を可能にする
。

なお、前記実施例では、天秤機構として２つの天秤を用
いた例を示したが、本発明は、例えば、前記従来例のよ
うに、１つの天秤を用い、この天秤にロバ−パル機構を
用いて構成した熱天秤装置にも適用できる。

また、結合手段を移動するための機構は前記実施例に限
られることはなく、結合手段の固定位置を移動して調整
できる機構であれば他のものであってもよいことは勿論
である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は、試料と標準試料との重
量差を検出する天秤機構の各力点に回転自在に支持され
て垂直に配置された２つの支持杆の一端部を互いに水平
方向に延長し、各先端部に試料及び標準試料を取り付け
てこれ等を同一の炉の中に収容するとともに、前記各支
持杆の他端部か、該他端部を通る水平線と前記天秤機構
の支点を通る垂直線との交点に対し、前記天秤機構の動
作を妨げることなく一定の距離を保持するように、前記
各支持杆の他端部と前記交点に設けられた結合手段とを
連結する連結手段を設けた熱天秤装置において、前記結
合手段の固定位置を上下に移動して調整できるようにし
た構成を有し、この構成により、試料と標準試料とに対
する対流や浮力の影響が異なる場合においてもそれによ
る誤差を生ずることなく極めて高感度・高精度の測定を
可能にす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１実施例の全体構成を示ず図、−１７
〜 第２図は第１図における部分拡大図である。 Ｓ・・・試料、Ｒ・・・標準試料、２．１６・・・天秤
機構を構成する第１の天秤及び第２の天秤、４．１９・
・・天秤機構の力点を構成する第１の移動支点及び第２
の移動支点、７，２０・・・支持杆、１１・・・炉、２
２・・・連結手段を構成するワイヤ、２３・・・結合手
段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）試料と標準試料との重量差を検出する天秤機構の
   各力点に回転自在に支持されて垂直に配置された２つの
   支持杆の一端部を互いに水平方向に延長し、各先端部に
   試料及び標準試料を取り付けてこれ等を同一の炉の中に
   収容するとともに、前記各支持杆の他端部が、該他端部
   を通る水平線と前記天秤機構の支点を通る垂直線との交
   点に対し、前記天秤機構の動作を妨げることなく一定の
   距離を保持するように、前記各支持杆の他端部と前記交
   点に設けられた結合手段とを連結する連結手段を設けた
   熱天秤装置において、前記結合手段の固定位置を上下に
   移動して調整できるようにしたことを特徴とする熱天秤
   装置。
2. （２）前記天秤機構は、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の天秤を有し、これ等各
   天秤の腕の一方の加重が加えられる一方の力点に前記各
   支持杆を回転自在に支持すると共に、前記第１及び第２
   の各天秤の動作を妨げることなくこれ等各天秤の腕の他
   方の加重が加えられる他方の力点に加わる力が互いに作
   用し合うようにこれ等各力点同士を連結する第２の連結
   手段を設けたものであることを特徴とする熱天秤装置。