(57)【要約】【課題】試料容器にシール性で問題を生じる窓を設けることなく、メニスカスの消滅と光散乱現象を定量的に正確に判断でき、光の外乱がない状態において臨界点を測定する。【解決手段】試料容器１内の第１端面１３に光ファイバーからなる発光器３を設け、試料容器１内の第１端面１３と対向する第２端面１４に、高さの異なる位置に図中第１受光器５と第２受光器７と第３受光器９を互いに間隔を有して配置する。そのうちの第２受光器７は容器室内の高さ方向中間位置に配置する。試料容器１内の試料の温度及び圧力を任意に変化させ、各受光器の位置にメニスカスが存在するときに受光器は発光器の光を検出せず、また臨界点の時試料が散乱状態となって発光器の光を検出しないことを利用し、また、臨界点の密度より小さいときメニスカスが下方に移動し、大きいときに上方に移動し、臨界点密度のとき容器の中間位置において移動しないことを利用して臨界点を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料容器内の第１側壁側に設けた発光器からの光を、試料容器内の前記第１側壁と対向する第２側壁側における試料容器室内の高さ方向中間位置に設けた受光器と、該受光器と高さ方向に離れた前記第２側壁側に設けた他の受光器とによって受光し、試料容器内の試料の温度と圧力を変化させて、前記両受光器の受光信号を検出することにより試料の臨界点を測定することを特徴とする臨界点測定方法。
【請求項２】
試料容器内の第２側壁における高さ方向中間位置に設けた、自らが発光した光が該第２側壁と対向する第１側壁で反射する光を受光する発受光器と、前記第２側壁において前記発受光器と高さ方向に離れた位置に設けた他の発受光器とを用い、試料容器内の試料の温度と圧力を変化させて、前記両発受光器の受光信号を検出することにより試料の臨界点を測定することを特徴とする臨界点測定方法。
【請求項３】
前記発光器及び受光器或いは発受光器は光ファイバーであることを特徴とする請求項１または２に記載の臨界点測定方法。
【請求項４】
前記両受光信号が共に所定値以下の受光量の時、試料が臨界点であるとすることを特徴とする請求項１または２に記載の臨界点測定方法。
【請求項５】
試料容器内の第１側壁側に発光器を配置し、
試料容器内の前記第１側壁と対向する第２側壁に、試料容器室内の高さ方向中間位置に設けた受光器と、該受光器と高さ方向に離れた前記第２側壁側に設けた他の受光器とを配置し、
前記試料容器内の試料の温度と圧力を変化させて、前記両受光器の受光信号を検出することにより試料の臨界点を測定することを特徴とする臨界点測定装置。
【請求項６】
試料容器内の第２側壁における高さ方向中間位置に設け、発光した光が該第２側壁と対向する第１側壁で反射する光を受光する発受光器と、
前記第２側壁において前記発受光器と高さ方向に離れた位置に設けた他の発受光器とを備え、
試料容器内の試料の温度と圧力を変化させて、前記両発受光器の受光信号を検出することにより試料の臨界点を測定することを特徴とする臨界点測定方法。
【請求項７】
前記発光器及び受光器または発受光器を前記第２側壁に直接設置したことを特徴とする請求項５または６に記載の臨界点測定装置。
【請求項８】
前記発光器及び受光器または発受光器は光ファイバーであることを特徴とする請求項５または６に記載の臨界点測定装置。
【請求項９】
前記両受光信号が共に所定値以下の受光量の時、試料が臨界点であることを検出する臨界点検出手段を備えたことを特徴とする請求項５または６に記載の臨界点測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は各種物質の臨界点を測定する臨界点測定方法、及びその方法を実施する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
臨界点は各種物質の状態曲面を表す代表的な状態量（臨界温度、臨界圧力）であるだけでなく、対応状態原理により、臨界点が既知であれば、他の様々な物性値を推算することができ、新規の物質を得た際には、物性値としてまず臨界点が測定される。また、臨界点を超えた物質の状態では超臨界流体と呼ばれ、高い拡散性と溶解性を示すので化学工業分野などで広く用いられつつあり、反応溶媒を探索する上でもその臨界点の情報は欠かせないものである。
【０００３】
このような各種物質の臨界点の測定には、物質が臨界点において気液境界面（メニスカス）が消滅し、光散乱現象を示すことから、物質を窓付きの圧力容器に入れた状態で温度と圧力を調節し、窓を介して物質内に光を通して、メニスカスの消滅と光散乱現象を目視あるいはカメラなどの受光器を用いて確認することで臨界点を決定する方法が広く用いられてきた。また、特殊な方法として、臨界点近傍で物性値が急激に変化することに伴う温度変化の挙動を利用し臨界点を測定する方法も提案されている。
【０００４】
なお、前記のような目視による臨界点測定装置および測定手法は下記非特許文献１に記載されており、受光器を用いた測定法は下記非特許文献２に記載され、また、スピノーダル温度による臨界点決定方法は下記特許文献１にそれぞれ記載されている。
【特許文献１】特公昭５７−４０４６０号公報
【非特許文献１】S. Okazaki et al., Procedures for determining the critical parameters of fluids, Rev. Sci. Instrum. 54, 21 (1983).
【非特許文献２】坂部貴志、第27回日本熱物性シンポジウム講演論文集、京都、2006.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のように、窓付きの試料容器を用いて、その試料容器外から目視でメニスカスの消滅と光散乱現象を確認することによって臨界点を求める場合、測定者による判断の違いが影響するため、臨界点の決定には充分な検討を要し、多大な労力と時間を費やしている。
【０００６】
さらに、臨界点は高圧力下における測定となるため、窓付きの試料容器を用いる上で、ガラス製の窓と金属類の圧力容器本体との確実なシールが困難であり、構造的な限界から稼動する温度と圧力範囲が狭いのが現状である。また、試料容器のほか各種関連機器を収容する、温度を制御する必要のある恒温槽にも容器の内部を目視するための窓を設ける必要があり、装置全体が大型となる。
【０００７】
また、カメラなどの受光器による測定では、輝度値などによる定量的な判断が可能となるが、実験室の照明などによって輝度値に与える外乱が多く、信頼性のある測定方法として確立されていない。
【０００８】
したがって本発明は、試料容器にシール性で問題を生じる窓を設けることなく、メニスカスの消滅と光散乱現象を定量的に正確に判断でき、光の外乱がない状態において測定可能とし、広い温度と圧力範囲で稼動することができる臨界点測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る臨界点測定方法は前記課題を解決するため、試料容器内の第１側壁側に設けた発光器からの光を、試料容器内の前記第１側壁と対向する第２側壁側における試料容器室内の高さ方向中間位置に設けた受光器と、該受光器と高さ方向に離れた前記第２側壁側に設けた他の受光器とによって受光し、試料容器内の試料の温度と圧力を変化させて、前記両受光器の受光信号を検出することにより試料の臨界点を測定することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る他の臨界点測定方法は、試料容器内の第２側壁における高さ方向中間位置に設けた、自らが発光した光が該第２側壁と対向する第１側壁で反射する光を受光する発受光器と、前記第２側壁において前記発受光器と高さ方向に離れた位置に設けた他の発受光器とを用い、試料容器内の試料の温度と圧力を変化させて、前記両発受光器の受光信号を検出することにより試料の臨界点を測定することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る他の臨界点測定方法は、前記臨界点測定方法において、前記発光器及び受光器或いは発受光器は光ファイバーであることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る他の臨界点測定方法は、前記臨界点測定方法において、前記両受光信号が共に所定値以下の受光量の時、試料が臨界点であるとすることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る臨界点測定装置は、前記課題を解決するため、試料容器内の第１側壁側に発光器を配置し、試料容器内の前記第１側壁と対向する第２側壁に、試料容器室内の高さ方向中間位置に設けた受光器と、該受光器と高さ方向に離れた前記第２側壁側に設けた他の受光器とを配置し、前記試料容器内の試料の温度と圧力を変化させて、前記両受光器の受光信号を検出することにより試料の臨界点を測定することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る他の臨界点測定装置は、試料容器内の第２側壁における高さ方向中間位置に設け、発光した光が該第２側壁と対向する第１側壁で反射する光を受光する発受光器と、
前記第２側壁において前記発受光器と高さ方向に離れた位置に設けた他の発受光器とを備え、試料容器内の試料の温度と圧力を変化させて、前記両発受光器の受光信号を検出することにより試料の臨界点を測定することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る他の臨界点測定装置は、前記臨界点測定装置において、前記発光器及び受光器または発受光器を前記第２側壁に直接設置したことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る他の臨界点測定装置は、前記臨界点測定装置において、前記発光器及び受光器または発受光器は光ファイバーであることを特徴とする請求項５または６に記載の臨界点測定装置。
【００１７】
本発明に係る他の臨界点測定装置は、前記臨界点測定装置において、前記両受光信号が共に所定値以下の受光量の時、試料が臨界点であることを検出する臨界点検出手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る臨界点測定方法及び測定装置においては、上記のように臨界点測定装置の試料容器内に発光器と受光器とを備えたことによって、従来の試料容器外から窓を介して内部を観察するものと比較して、メニスカスの消滅と光散乱現象を定量的に判断でき、臨界点の迅速な測定が可能となると共に、窓を設ける必要がないので試料容器の密封性が十分確保され、従来より容器内部を高圧にすることができ、広範囲の試料の臨界点を正確に測定することができるようになる。
【００１９】
また、発光器と受光器を試料容器に直接設置したものにおいては、メニスカスの消滅と光散乱現象を光の外乱がない状態において臨界点の測定が可能となり、再現性のある高精度な結果が得られる。また、発光器と受光器に光ファイバーを用いたものにおいては、広い温度圧力範囲において臨界点の測定が可能となるとともに、発光器及び受光器の設置が容易となる。さらに、窓部を設ける必要が無くなったことによって、装置の小型化が可能となる。更に、光ファイバーの先端は小さな点であるので、受光器の位置にメニスカスが存在するか否かを明確に検出可能となる。また特に試料容器室内高さ方向中心位置にメニスカスが存在することを正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、試料容器に窓を設けることなく、また光の外乱がない状態において臨界点を測定可能とし、また試料の臨界点を測定するに際して、メニスカスの消滅と光散乱現象を定量的に正確に判断でき、広い温度と圧力範囲で稼動することができるようにするという目的を、試料容器内の第１側壁側に設けた発光器からの光を、試料容器内の前記第１側壁と対向する第２側壁側における試料容器室内の高さ方向中間位置に設けた受光器と、該受光器と高さ方向に離れた前記第２側壁側に設けた他の受光器とによって受光し、試料容器内の試料の温度と圧力を変化させて、前記両受光器の受光信号を検出することにより試料の臨界点を測定することにより、また、試料容器内の第２側壁における高さ方向中間位置に設けた、自らが発光した光が該第２側壁と対向する第１側壁で反射する光を受光する発受光器と、前記第２側壁において前記発受光器と高さ方向に離れた位置に設けた他の発受光器とを用い、試料容器内の試料の温度と圧力を変化させて、前記両発受光器の受光信号を検出することにより試料の臨界点を測定することによって実現した。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の臨界点測定装置の試料容器を説明するための装置概要を示す断面図であり、（ａ）は発光器と受光器とを使用した例の縦断面図、（ｂ）は発光器と受光器とを一体化した受発光器を使用した例の断面図、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）のＡ−Ａ部分横断面図である。同図（ａ）に示す例による臨界点測定装置の試料容器１は、水平に置かれた耐圧性のある円筒容器に第１光ファイバー２で導かれた１つの発光器３と、第２光ファイバー４で導かれている第１受光器５、第３光ファイバー６で導かれている第２受光器７、第４光ファイバー８で導かれている第３受光器９を備える。
【００２２】
これらの光ファイバーはいずれも、コンプレッションフィッティングにより強固に固定され、且つ強固な耐圧シールとされている。また、同図（ａ）に示す例においては、試料容器１の側板１０に外部から試料流体を圧力調節しながら供給し、また測定終了後の流体を廃棄する流体給廃管１１を、耐圧シール１２によって強固にシールしつつ固定している。
【００２３】
図１（ａ）の例においては、前記のように発光器３と受光器５、７、９を設けたものであるが、そのほか同図（ｂ）に示すように、現在広く用いられている例えば光ファイバーの端部から光を導入し、他端部側で発光させ、その他端部側で反射光等を受光し、同じ光ファイバーでこの光を導入して端部側で検出する、発光と受光とを一体化した発受光器を用いることもできる。このような発受光器を用いた場合も、前記の例と同様に作動するので、その詳細な説明は省略する。以降には、これらの代表例として、図１（ａ）の例に基づいて説明する。
【００２４】
前記第１光ファイバー２は側板１０の中心に配置し、それにより発光器３は円筒状の試料容器１内の第１側端面１３の中心に位置している。この第１側端面１３に対向する試料容器１の第２側端面１４において、図１（ｂ）に示すように第２側端面１４の中心を通る垂直線上に、互いに間隔を離して上方から第１受光器５、その下方の第２側端面１４の中心位置に第２受光器７、その下方に第３受光器９を同様に配置している。それにより、第１光ファイバー２で導かれたレーザー光は発光器３から試料容器１内に図示するように放射し、その光をこれと対向する前記第１〜第３受光器で受光可能としている。
【００２５】
試料容器１内に供給する流体は、後述するように任意の圧力及び温度で供給可能としており、それにより試料容器１の試料容器室１５内部は、その流体の性状及び流体の圧力及び温度によって、試料容器室１５内部がほぼ全て液相となる態様が存在し、また図１に示すように試料容器室１５内の一部に液相１６、またその上方に気相１７が存在し、その界面がメニスカスＭとなる態様が存在し、更に他の態様としてこの試料容器室１５内部が全て気相となる状態とが存在することとなる。これらの各種態様によって、後述するように発光器３からの発光が一定であっても、特にメニスカスの位置により、また内部が臨界状態になっているときに受光の態様が大きく異なる。本発明は、このようなメニスカスの位置の変化を観測し、臨界状態になっていることを確実に検出するものである。
【００２６】
図１に示す試料容器１への試料流体供給及び廃棄、並びに光ファイバーへの光の導入及び光ファイバーで受光した光信号の処理、更にはそれらの信号による臨界点測定は、例えば図２に示す臨界点測定システム２１によって行うことができる。即ち、図２に示す臨界点測定システム２１においては、ＣＰＵ、プログラムを記録したＲＯＭ、演算等に用いるＲＡＭを備えた測定システム制御装置２２を備え、これに接続した各機能部をプログラムにしたがって総合的に制御可能としている。
【００２７】
レーザ発光装置２３は前記図１の第１光ファイバー２にレーザ光を導入するものであり、例えば利用者が適宜信号を入力する指示信号入力部３４からの信号によって、第１光ファイバー２により試料容器１内部を連続的に照射する。第２〜第４光ファイバー４、６、８はレーザ受光処理装置２５に導かれ、試料容器１内の第１〜第３受光器５、７、９からの光を導入し、受光状態を検出するための処理を行う。
【００２８】
試料充填廃棄処理装置２５では、試料容器１内に試料流体を充填し、また臨界点測定後の流体を廃棄する処理を行うものであり、特に試料容器１内を指定された圧力に維持するための制御も行う。そのときの圧力制御は、レーザ受光処理装置２５で受光した受光態様によって、内部の圧力を臨界点の状態にするための作動も行う。そのため温度を任意に変化することができる恒温槽２８内に試料容器１のほか、試料容器に供給する流体が大きく温度変化しないように配管系等も恒温槽２８内に配置している。したがって図２の例においては、配管系統２９に主制御バルブ３０のほか、圧力計３１、体積可変容器３２を備え、これらも恒温槽２８内に収納している。
【００２９】
また、前記主制御バルブ３０の開閉作動、圧力計３１の信号入力、体積可変容器３２の体積を制御するアクチュエータ３３の制御等は、それぞれ試料充填廃棄処理装置２６で行い、その試料充填廃棄処理装置２６を前記レーザ受光処理装置２５で得られた受光信号の状態によって、測定システム制御装置２２が制御する。そのとき、温度制御装置２４では、恒温槽２８に設けた温度調節部３５によって任意の温度にすることができるようにし、その際には恒温槽２８内の温度計３６によってその温度を監視する。
【００３０】
図１に示すような試料容器１を用い、図２に示すようなシステムによって作動する臨界点測定システムにおいては、図３に示す温度−密度線図におけるメニスカスと光散乱現象の模式図に示す原理によって、臨界点を求めることができる。即ち図３には試料容器１内の試料流体における温度−密度線図における、密度ρ２で温度Ｔ３がこの流体の臨界点であるとき、それよりも密度の小さなρ１と、それよりも密度の大きなρ３において、温度をＴ１、Ｔ２、Ｔ３と変化させたときの、試料容器内の液相、気相、その界面のメニスカスの位相変化を模式的に示したものである。
【００３１】
例えば密度ρ３で温度Ｔ１のＴ１ρ３の状態の試料容器１の拡大図を同図（ｂ）に示しており、この図は図１（ｂ）と同様の状態のものを示している。図３（ｂ）においては試料容器１の内部において液相が半分以上を占めており、それによりメニスカスは中心に設けた第２受光器７よりも上方で、第１受光器５よりも下方に位置している状態を示している。図３（ａ）の他の状態も同様の趣旨で示している。
【００３２】
図３に示すように、Ｔ３ρ２で臨界点が存在するこの流体において、それよりも密度が小さいρ１においては、図３（ａ）に示すように、温度が高くなるほど液相の液位が低下し、したがってメニスカスが低下する傾向を示す。それに対してその密度ρ２よりも密度が大きいρ３においては、温度が高くなるほど液相の液位が高くなり、したがってメニスカスが上昇する。それに対して、図示するように温度Ｔ３で臨界点に達する密度ρ２の時には、液位は変化せず、したがってメニスカスの位置は中心位置に均衡して変化しない。また、臨界点の温度Ｔ３においてはその臨界点の作用によって大きな光散乱を生じる。
【００３３】
このような現象が存在することに基づき、従来は試料容器に設けた窓から内部の状態を観察し、適宜温度及び圧力を調節しながら臨界点を探していたものであるが、本発明においては前記のような光ファイバーを用いた装置、及び複数の受光器の配置と、受光信号の処理によって、窓等を設けることなく、測定者の個体差等によらず、確実に臨界点を探すことができるようにしたものである。
【００３４】
即ち、本発明では試料容器内に直接設置した発光器と受光器により、外乱のない安定したメニスカスの移動と光散乱現象を検知し、臨界点を決定するものである。ここでそれぞれ発光器をＯＦＦにした状態をベースラインとして０Ｖの信号出力となるようにし、試料を入れない状態で発光器をＯＮにした状態で５Ｖの信号出力となるように設定されている。したがって、気相や液相においては５Ｖに、メニスカスの通過によって０Ｖに、臨界点では３つの出力が同時に０Ｖを示すことになる。このような出力設定は、図２のレーザ受光処理装置２５で行うことができる。
【００３５】
このような原理に基づき、例えば図４に示すような、臨界密度ρ２より密度が小さいρ１の場合において、最初例えば温度Ｔａのように温度が充分低いことにより試料容器室内の第１受光器５よりも液位としてのメニスカスＭが高い状態では、上部の第１受光器５及び中央の第２受光器７及び下部の第３受光器９が全て液相内にあり、したがって全ての受光器が発光器からの光を受光する。そのため温度Ｔａにおいては全て５Ｖを示すこととなる。
【００３６】
その後同じ密度の状態で温度を上昇させ温度Ｔｂにすると、前記のようにこの時の密度が臨界密度ρ２よりも小さいため、メニスカスは温度上昇と共に低下する特性を有し、それによりメニスカスＭが上部の第１受光器５の位置に低下する。そのとき第１受光器５はメニスカスＭによって発光器３からの光を受光せず、出力は図示するように０Ｖとなる。このとき他の受光器は全て液相中に存在するため、特に変化せず、出力は５Ｖを維持することとなる。
【００３７】
その後温度を更に上昇してＴｃにすると、第１受光器は気相に入り、光を受光して出力は５Ｖとなる。このとき他の受光器は未だ液相中にあり、光を受光して５Ｖを維持している。更に温度を上昇してＴｄにすると、メニスカスＭは中央の第２受光器の位置となり、第２受光器の信号はメニスカスによって受光できず、０Ｖの出力となる。このとき、上部の第１受光器５は気相中にあり、また下部の第３受光器９は液相中にあるため、それぞれ光を受光し５Ｖの出力となる。
【００３８】
更に温度を上昇してＴｅにすると、第１受光器５及び第２受光器７は気相中にあり、第３受光器は液相中にあるので、それぞれ光を受光して５Ｖとなっている。その後温度を上昇してＴｆにすると、メニスカスＭが下部の第３受光器９の位置となり、第３受光器９の出力は０Ｖとなる。このとき第１受光器５及び第２受光器７は共に気相中にあり、共に光を受光するため５Ｖを出力する。更に温度を上昇してＴｇとすると、メニスカスは更に低下するため下部の第３受光器９も気相中となり、全ての受光器が気相中に存在するため、各受光器は光を受光し、５Ｖを出力する。
【００３９】
上記のような経過から明らかなように、メニスカスが上から下に移動することによって、順に第１受光器５、第２受光器７、第３受光器９と出力が０Ｖになることにより、この出力変化を検出すると、現在の試料容器内の試料は、臨界点の密度ρ２より小さいことがわかる。前記の例では最初メニスカスＭが第１受光器５よりも高い位置に存在する温度Ｔａ時からの状態を説明したが、例えば温度Ｔｂから、或いはＴｃから温度を上昇させても、中央の第２受光器７でメニスカスを検出した後下部の第３受光器９でメニスカスを検出する時、現在の密度は臨界点となる密度ρ２よりも小さい状態であることを検出することができる。
【００４０】
また、前記の例において温度Ｔａから、或いは温度Ｔｂから温度を上昇させていく時、上部の第１受光器５でメニスカスを検出した後、中央の第２受光器７でメニスカスを検出した時、この時点で現在の試料の密度は臨界点の密度ρ２よりも小さいことがわかる。
【００４１】
一方、例えば図５に示すような、臨界密度ρ２より大きい密度ρ３の場合においては、最初例えば温度Ｔａのように温度が充分低いことにより、試料容器室内下部の第３受光器９よりも液位が低く、メニスカスが第３受光器９の下方に位置する時には、第１受光器５、第２受光器７、第３受光器９が全て気相に存在し、発光器からの光を受けるため出力は５Ｖとなる。その後温度を上昇すると、メニスカスは前記図４とは逆に次第に上昇し、前記と同様の原理によって、温度ＴｂでメニスカスＭが下部の第３受光器９に位置して、第３受光器９の出力電圧のみが０Ｖとなる。その後温度がＴｃに上昇すると、メニスカスは第２受光器７と第３受光器９の間に位置し、前記と同様の理由により全ての受光器は受光し、それにより全ての受光器からの出力は５Ｖとなる。また、温度Ｔｄに上昇すると、中央の第２受光器７がメニスカスＭを検出すると、この第２受光器７のみの電圧が０Ｖとなる。更に温度Ｔｆで上部の第１受光器５がメニスカスＭを検出し、第１受光器５のみの出力電圧が０Ｖとなる。
【００４２】
上記のような経過から明らかなように、メニスカスが下から上に移動することによって、順に第３受光器９、第２受光器７、第１受光器５と出力が０Ｖになることにより、この出力変化を検出すると、現在の試料容器内の試料は、臨界点の密度ρ２より大きいことがわかる。前記の例では最初メニスカスＭが第３受光器９よりも低い位置に存在する温度Ｔａ時からの状態を説明したが、例えば温度Ｔｂから、或いはＴｃから温度を上昇させても、中央の第２受光器７でメニスカスを検出した後上部の第１受光器５でメニスカスを検出する時、現在の状態は臨界点となる密度ρ２よりも大きい状態であることを検出することができる。
【００４３】
また、前記の例において温度Ｔａから、或いは温度Ｔｂから温度を上昇させていく時、下部の第３受光器９でメニスカスを検出した後、中央の第２受光器５でメニスカスを検出した時、この時点で現在の試料の密度は臨界点の密度ρ２よりも大きいことがわかる。
【００４４】
更に、例えば図６に示すような試料容器内の試料密度が臨界密度ρ２の場合には、図２で説明したように、メニスカスＭは温度変化にかかわらず容器中央に位置し、したがって中央の第２受光器は温度変化に関わらず、常にメニスカスを検出するため出力は０Ｖとなっている。また、第１受光器及び第２受光器はメニスカスを検出することがないので本来常に光を受光することとなるが、図３の温度Ｔ３に相当する図６のＴｆにおいて臨界点となり、光を散乱するので両受光器とも光を受光できず、このとき０Ｖを出力する。同様に前記のように常にメニスカスＭを検出して受光できない中央の第２受光器７は、このときは他の受光器と同様に試料容器室内の臨界による散乱によって受光できず、０Ｖを維持する。
【００４５】
上記のように温度が変化しても中央の第２受光器７が光を受光できない時は臨界点の密度であることがわかり、この状態で温度を変化させて、第１及び第３受光器が共に受光しない時、その温度が臨界点の温度Ｔ３であることがわかるため、ここで試料容器室内に導入した試料の臨界点における密度及び温度を測定することができる。
【００４６】
前記のような操作は、図３において、不明である臨界点の密度ρ２の両側で密度を変化させながら前記のような受光器の検知を行い、メニスカスの移動の状態を検出することにより臨界密度から離れている方向と程度がわかり、次第に密度ρ２に近づけ、密度ρ２となった時に温度を変化させて全ての受光器の出力が０Ｖになる温度を測定することによって臨界点を測定することができる。
【００４７】
前記実施例においては、発光器及び受光器として光ファイバーを用いた例を示したが、これは本発明において特に顕著な効果を奏する例を示したものであり、それ以外に発光器及び受光器を試料容器室内に設けた発光器支持部材で支持し、受光器支持部材に各受光器を支持した状態で、それらの発光器及び受光器を前記実施例と同様の位置関係で試料容器内に配置し、受光器の信号を外部に信号線によって導くことにより、前記実施例と同様の作用を行わせることができる。
【００４８】
また、その際発光器は特別の発光器支持部材で支持することなく、第１端面１３に直接固定しても良く、受光器についても特別の受光器支持部材で支持することなく、第２端面１４に直接固定しても良い。
【００４９】
更に、前記実施例においては受光器を３個用いた例を示したが、試料容器内の受光器を配置する第１側壁側と対向する第２側壁側に、少なくとも試料容器室内の高さ方向中間位置に設けた受光器と、その受光器と高さ方向に離れた第２側壁側に設けた他の受光器とを配置して、両受光器の受光信号を検出することによっても本発明を実施することができることは前記の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】臨界点測定装置の試料容器の断面図である。
【図２】臨界点測定システムの全体図である。
【図３】温度−密度線図におけるメニスカスと光散乱現象の模式図である。
【図４】臨界密度より密度が小さい場合の受光器の検知例である。
【図５】臨界密度より密度が大きい場合の受光器の検知例である。
【図６】臨界密度の場合の受光器の検知例である。
【符号の説明】
【００５１】
１  試料容器
２  第１光ファイバー
３  発光器
４  第２光ファイバー
５  第１受光器
６  第３光ファイバー
７  第２受光器
８  第４光ファイバー
９  第３受光器
１０  側板
１１  流体給廃管
１２  耐圧シール
１３  第１側面
１４  第２側面
１５  試料容器室
１６  液相
１７  気相
１８  第１発受光器
１９  第２発受光器
２０  第３発受光器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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