(57)【要約】  試料容器１３ａ，１３ｂの自動交換を実行するサンプルチェンジャ４０を備える。撮像機器５０は、マウント金具５１により加熱炉２０の外枠３０に装着し、この撮像機器５０を用いて、加熱炉２０に形成した開口部２４をとおして試料を視覚的に観察できるようにした。撮像機器５０は、加熱炉２０と一緒に測定位置の周囲から移動する。そのため、測定位置の周囲が開放されて、サンプルチェンジャ４０による測定位置への試料容器１３ａ，１３ｂの配置や、測定位置からの試料容器１３ａ，１３ｂの取り出しを障害なく行うことが可能となる。
2017033526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を入れた試料容器をあらかじめ設定された測定位置に配置するとともに、測定済みの試料が入った試料容器を前記測定位置から取り出すための試料容器搬送機構と、
前記測定位置に配置された試料容器を包囲する透明な保護管と、
前記保護管の外周に配置され前記試料容器内の試料を加熱する加熱炉と、を備え、
前記加熱炉および保護管が、移動して前記測定位置に配置された試料容器を露出させる開閉自在な構造の熱分析装置において、
前記加熱炉は、前記測定位置に配置された試料容器内を観察するための開口部を有するとともに、前記開口部に対向して撮像機器を配置するための撮像機器装着手段を備え、前記撮像機器が前記加熱炉と一緒に前記測定位置の周囲から移動する構成とした熱分析装置。
【請求項２】
前記加熱炉は、周囲に外枠を有し、
前記撮像機器装着手段は、前記外枠に前記撮像機器を固定するマウント金具である請求項１の熱分析装置。
【請求項３】
前記加熱炉は、周囲に外枠を有し、
前記撮像機器装着手段は、前記撮像機器を取り付ける機器取付部と、この機器取付部を移動させて前記撮像機器の像取込み部を前記加熱炉の開口部と対向する位置へ配置させるための機器移動調整機構と、を含む請求項１の熱分析装置。
【請求項４】
前記撮像機器は、撮影した撮像データを無線伝送するための通信手段を内蔵する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱分析装置。
【請求項５】
前記撮像機器が撮影した撮像データを無線伝送するための通信手段を備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱分析装置。
【請求項６】
前記加熱炉の外枠の内側には、前記撮像機器と前記開口部との間に、複数枚の石英ガラスを間隙を設けて配置した請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱分析装置。
【請求項７】
さらに、前記石英ガラスの間隙に風を送るための送風ファンを備えた請求項６の熱分析装置。
【請求項８】
前記保護管が石英ガラスで製作された請求項１乃至７のいずれか一項に記載の熱分析装置において、
石英ガラスで製作した失透対策フィルターを、試料が配置される前記測定位置と前記保護管の内面との間に着脱自在に配置する構成を備えた熱分析装置。
【請求項９】
前記失透対策フィルターは、ばね性を有する支持片が基部から延出した保持具を用いて、前記支持片により前記保護管の内面に押し付けられた状態で保持される構成である請求項８の熱分析装置。
【請求項１０】
前記支持片は、前記失透対策フィルターを前記保護管の軸方向へずらして保持できる長さとばね力を有している請求項９の熱分析装置。
【請求項１１】
前記測定位置は、測定対象となる試料を入れた試料容器を配置するための第１の測定位置と、標準試料を入れた試料容器を配置するための第２の測定位置とを含み、
且つ、前記各測定位置は、前記加熱炉の中心軸に対して左右対称位置に設定された構成の請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の熱分析装置において、
前記加熱炉に設けた開口部は、外部から入射する光が前記第１の測定位置に配置した試料容器の全体に照射される領域に設けてある熱分析装置。
【請求項１２】
前記加熱炉に設けた開口部は、当該加熱炉の中心軸を含む仮想の鉛直面から当該中心軸周りに前記第２の測定位置側へ向かう開口角よりも、前記仮想の鉛直面から当該中心軸周りに前記第１の測定位置側へ向かう開口角を大きく設定した請求項１１の熱分析装置。
【請求項１３】
前記加熱炉の中心軸に対して前記第１の測定位置の中心が４ｍｍだけ横方向へシフトするとともに、前記第１の測定位置を中心とする前記撮像機器による試料の像取込角を左右２０．５゜とした構成の請求項１１または１２の熱分析装置において、
前記加熱炉に設けた開口部は、当該加熱炉の中心軸を含む仮想の鉛直面から当該中心軸周りに前記第２の測定位置側へ向かって１６．９゜以上の開口角を有するとともに、前記仮想の鉛直面から当該中心軸周りに前記第１の測定位置側へ向かって４３．７゜以上の開口角を有する構成とした熱分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加熱炉および保護管が、移動して測定位置に配置された試料容器を露出させる開閉自在な構造を備えた熱分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱分析装置には、ＴＧ（Thermogravimetry：熱重量測定）装置、ＤＴＡ（Differential Thermal Analysis：示差熱分析）装置、ＤＳＣ（Differential Scanning Calorimetry：示差走査熱量測定）装置、他種々の形式のものがある。ＴＧ装置は、温度変化あるいは時間の経過に対して試料の重量変化を測定する装置である。ＤＴＡ装置は、熱的に安定な標準試料と測定対象となる試料とを同時に加熱して、試料が熱に反応した際に両者の間に現れた温度差を測定し、その温度差から試料に発生した熱変化を知る装置である。そして、これらＴＧ装置とＤＴＡ装置の機能を併せもつ熱分析装置が、ＴＧ−ＤＴＡ装置である。また、ＤＳＣ装置は、加熱、冷却又は一定温度下にある試料が、吸熱反応または発熱反応する時の熱量を測定する装置である。さらに、加熱による発生ガスを分析する装置として、ＴＧ−ＭＳ（Thermogravimetry & Mass spectrometry：熱重量測定＆ガス質量分析）装置、ＴＰＤ（Temperature Programmed Desorption：昇温脱離ガス分析）装置等がある。【０００３】
これらの熱分析装置は、試料を加熱するための加熱炉を備えている。また、測定位置へ配置する試料容器を自動的に交換する試料搬送機構を併設した熱分析装置がある（例えば、特許文献１参照）。この種の試料搬送機構を併設した熱分析装置にあっては、試料容器の交換に際し、加熱炉を移動して試料容器を露出させる構造を備えている（例えば、特許文献１の段落「００１７」「００１８」を参照）。
また、加熱炉内の試料の変化を観察するために、加熱炉に開口部を設けるとともに、撮像機器を併設した構成の熱分析装置がある（例えば、特許文献２の段落「００２８」を参照）。加熱炉内の試料は、開口部をとおして撮像機器によって観察される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４９５４５号公報
【特許文献２】特開２０１５−１０８５４０号公報
【特許文献３】特開２０１５−１８７５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した加熱炉内の試料の変化を観察できる構成の熱分析装置にあっては、試料容器を配置する測定位置の上方に撮像機器が設置されているため、加熱炉を移動して試料容器を露出させても、撮像機器が障害となって試料搬送機構による試料容器の自動交換ができない。このため、撮像機器と試料搬送機構の両方を備えた熱分析装置は、従来存在しなかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、撮像機器による試料の観察と、試料容器の自動交換の機能を併せもつ熱分析装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る熱分析装置は、試料を入れた試料容器をあらかじめ設定された測定位置に配置するとともに、測定済みの試料が入った試料容器を測定位置から取り出すための試料容器搬送機構と、測定位置に配置された試料容器を包囲する透明な保護管と、保護管の外周に配置され試料容器内の試料を加熱する加熱炉と、を備え、加熱炉および保護管が、移動して測定位置に配置された試料容器を露出させる開閉自在な構造の熱分析装置において、加熱炉は、測定位置に配置された試料容器内を観察するための開口部を有するとともに、開口部に対向して撮像機器を配置するための撮像機器装着手段を備え、撮像機器が加熱炉と一緒に測定位置の周囲から移動する構成とした。【０００７】
この熱分析装置によれば、撮像機器が加熱炉と一緒に測定位置の周囲から移動するので、測定位置の周囲が開放されて、試料容器搬送機構による測定位置への試料容器の配置や、測定位置からの試料容器の取り出しを障害なく行うことが可能となる。【０００８】
また、本発明に係る熱分析装置において、加熱炉は、周囲に外枠を有し、撮像機器装着手段は、外枠に撮像機器を固定するマウント金具で構成することができる。また、撮像機器装着手段は、撮像機器を取り付ける機器取付部と、この機器取付部を移動させて撮像機器の像取込み部を加熱炉の開口部と対向する位置へ配置させるための機器移動調整機構と、を含む構成とすることもできる。【０００９】
さらに、本発明に係る熱分析装置において、撮像機器は、撮影した撮像データを無線伝送するための通信手段を内蔵する構成とすることができる。また、撮像機器が通信手段を内蔵しない場合は、撮像機器が撮影した撮像データを無線伝送するための通信手段を熱分析装置が備えた構成とすることもできる。
この構成により、加熱炉を移動する際に障害となるおそれのある画像データ伝送用のケーブルが不要となる。【００１０】
また、本発明に係る熱分析装置において、加熱炉の外枠の内側には、撮像機器と開口部との間に、複数枚の石英ガラスを間隙を設けて配置した構成とすることができる。
この構成により、加熱炉に設けた開口部から漏れ出てくる熱気を、石英ガラスとその間隙に形成した空気層とで遮断することができる。
さらに、これら石英ガラスの間隙に風を送るための送風ファンを備えることで、間隙に滞留する熱気を帯びた空気を排気して、いっそう効率的に放熱することが可能となり、撮像機器を加熱炉からの熱気から保護することができる。【００１１】
さて、保護管を石英ガラスで製作すると、その内面に失透を生じることがある。
失透とは、石英ガラスで形成された保護管に、結晶粒の集合体が現れて、それら結晶粒の境界で光の散乱が生じ、保護管の表面が不透明になってしまう現象をいう。この失透は、加熱によりガス化した試料に含まれるアルカリ金属（ナトリウムなど）や水分などの不純物が、石英ガラスのガラス網目を切断し、結合の再配列を促進し、クリストバライトの結晶に変わることに起因して発生すると考えられている。石英ガラスでは、一般に高温に加熱されるほど失透が促進される。【００１２】
保護管の表面に失透が生じると、その内部に配置された試料の温度変化に伴う状態変化を、外部から観察できなくなる。すなわち、撮像機器による試料の観察ができなくなってしまう。また、いったん失透が生じて不透明になった石英ガラスは、もとの透明な状態に戻すことができない。しかし、石英ガラス製の保護管は高価格であり、頻繁に交換するのではユーザにとって経済的な負担が大きい。【００１３】
そこで、本発明に係る熱分析装置は、石英ガラスで製作した失透対策フィルターを、試料が配置される測定位置と保護管の内面との間に着脱自在に配置する構成を備えることもできる。
かかる構成を備えることで、加熱によりガス化した試料に含まれる不純物の保護管への付着を、失透対策フィルターにより防止することができる。【００１４】
ここで、失透対策フィルターは、ばね性を有する支持片が基部から延出した保持具を用いて、支持片により保護管の内面に押し付けられた状態で保持される構成とすることができる。
また、支持片は、失透対策フィルターを保護管の軸方向へずらして保持できる長さとばね力を有した構成とすることができる。【００１５】
失透対策フィルターにより保護管への失透の発生を防止することで、ユーザの経済的な負担が軽減される。【００１６】
なお、特開２０１５−１８７５９７号公報（特許文献３）には、ファーナスチューブ（保護管）を回転して加熱炉に装着し直すことで、失透が生じた部分を試料の対向位置から離し、複数回使用できるようにした構成が開示されている。【００１７】
また、本発明に係る熱分析装置において、測定位置は、測定対象となる試料を入れた試料容器を配置するための第１の測定位置と、標準試料を入れた試料容器を配置するための第２の測定位置とを含み、且つ、各測定位置は、加熱炉の中心軸に対して左右対称位置に設定された構成とする場合、加熱炉に設けた開口部は、外部から入射する光が第１の測定位置に配置した試料容器の全体に照射される領域に設けた構成とすることが好ましい。
例えば、加熱炉に設けた開口部は、当該加熱炉の中心軸を含む仮想の鉛直面から当該中心軸周りに第２の測定位置側へ向かう開口角よりも、仮想の鉛直面から当該中心軸周りに第１の測定位置側へ向かう開口角を大きく設定することで、第１の測定位置に配置した試料容器の全体に外部から入射する光を照射することが可能となる。
この構成により、開口部の縁部によって外部からの光が遮られて、第１の測定位置に配置した試料容器内の試料に影ができる現象を防止することができる。【００１８】
具体的には、加熱炉の中心軸に対して第１の測定位置の中心が４ｍｍだけ横方向へシフトするとともに、第１の測定位置を中心とする撮像機器による試料の像取込角を左右２０．５゜とした構成の熱分析装置において、加熱炉に設けた開口部は、当該加熱炉の中心軸を含む仮想の鉛直面から当該中心軸周りに第２の測定位置側へ向かって１６．９゜以上の開口角を有するとともに、仮想の鉛直面から当該中心軸周りに第１の測定位置側へ向かって４３．７゜以上の開口角を有する構成とすることが好ましい。
本発明者らの実験結果から、このように開口部の開口角を設定することで、第１の測定位置に配置した試料容器内の試料に影ができる現象を防止することができた。【００１９】
以上説明したとおり、本発明に係る熱分析装置は、撮像機器により試料を観察できる機能と、試料容器の自動交換の機能の両方を備えている。そして、撮像機器が加熱炉と一緒に測定位置の周囲から移動するので、測定位置の周囲が開放されて、試料容器搬送機構による測定位置への試料容器の配置や、測定位置からの試料容器の取り出しを障害なく行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る熱分析装置の全体構造を、加熱炉が閉じた状態で示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る熱分析装置の全体構造を、加熱炉が開いた状態で示す斜視図である。
【図３】図３も、本発明の実施形態に係る熱分析装置の全体構造を、加熱炉が開いた状態で示す斜視図である。
【図４】図４Ａは、天秤ユニットの先端部に形成された試料容器保持部の構成を示す斜視図である。図４Ｂは、各試料容器が配置される第１および第２の測定位置を示す横断面図である。
【図５】図５は、加熱炉の内部構造を示す切欠き斜視図である。なお、同図では、断面部分に付すべきハッチングを省略してある。
【図６】図６は、加熱炉に形成した開口部を上方から眺めた平面図である。
【図７】図７は、加熱炉の外枠とその周辺に設けた断熱および放熱構造を模式的に示す横断面図である。
【図８】図８は、加熱炉に形成した開口部の従来構造を示す横断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る熱分析装置において、加熱炉に形成した開口部の構造を示す横断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態に係る熱分析装置の制御・処理系統を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、熱分析測定に関する測定結果の表示部への表示例を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の他の実施形態に係る熱分析装置を説明するための切欠き斜視図である。なお、同図では、断面部分に付すべきハッチングを省略してある。
【図１３】図１３は、失透対策フィルターとその周辺構造を示す分解斜視図である。
【図１４】図１４は、失透対策フィルターの変形例を示す分解斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明のさらに他の実施形態に係る熱分析装置の全体構造を示す斜視図である。
【図１６】図１６は、本発明のまたさらに他の実施形態に係る熱分析装置の全体構造を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、加熱炉に形成した開口部の変形例を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０：装置本体、１１ａ，１１ｂ天秤ユニット、１２ａ，１２ｂ：試料容器保持部、１３ａ，１３ｂ：試料容器、１４：第１の測定位置、１５：第２の測定位置、１６：案内レール、１７：送風ファン、
２０：加熱炉、Ｏ：中心軸、Ｖ：仮想の鉛直面、２１：ヒータ、２１ａ：ボビン、２１ｂ：ヒータ線、２２：保護管、２３：断熱筒、２４：開口部、
３０：外枠、３１：スライダ、３０ａ：切欠口、３０ｂ：スリット、３２：石英ガラス、Ｄ：間隙、
４０：サンプルチェンジャ、４１：把持部材、
５０：撮像機器、５１：マウント金具、５２：送信機、
６０：中央処理部、６１：加熱炉開閉駆動回路、６２：サンプルチェンジャ駆動回路、６３：加熱炉温度制御回路、６４：ＴＧデータ処理部、６５：ＤＴＡデータ処理部、６６：通信部、６７：撮像データ処理部、６８：表示部、
７０：失透対策フィルター、７１：組込み部品、７２：締結具、７３：保持具、７４：締結具、７５：被締結部、
１０１：ＴＧデータ、１０２：ＤＴＡデータ、１０３：画像データ、
２００：スマートフォン、２０１：把持部、２０２：ＸＹＺステージ、２０３：基盤、
３００：スマートフォン、３０１：把持部、３０２：多関節アーム
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、ＴＧ−ＤＴＡ装置に本発明を適用した場合を例示して説明する。
図１〜図３に示すように、本実施形態に係る熱分析装置（ＴＧ−ＤＴＡ装置）は、装置本体１０と、加熱炉２０と、サンプルチェンジャ４０（試料容器搬送機構）とを備えている。【００２３】
装置本体１０には、ＴＧおよびＤＴＡの熱分析測定を実施するための構成として、図４Ａに示すような棒状をした一対の天秤ユニット１１ａ，１１ｂが設けられている。これら各天秤ユニット１１ａ，１１ｂは、基端部分が装置本体１０に内蔵され、中間部から先端部にかけては装置本体１０の外部に露出して配置されている。各天秤ユニット１１ａ，１１ｂの先端部には、試料容器保持部１２ａ，１２ｂが形成してある。
一方の天秤ユニット１１ａの先端部に形成された試料容器保持部１２ａには、測定対象となる試料を入れた試料容器１３ａが配置される。この試料容器保持部１２ａは、熱分析測定の実施に際して試料を配置すべき第１の測定位置１４に位置決めされている。また、他方の天秤ユニット１１ｂの先端部に形成された試料容器保持部１２ｂには、標準試料を入れた試料容器１３ｂが配置される。この試料容器保持部１２ｂは、熱分析測定の実施に際して標準試料を配置すべき第２の測定位置１５に位置決めされている。ここで、第１の測定位置１４と第２の測定位置１５は、図４Ｂに示すように、加熱炉２０の中心軸Ｏと同じ高さ位置で、当該中心軸Ｏに対して左右対称の位置に設定してある。これにより、加熱炉２０からの輻射熱により、第１の測定位置１４に配置された試料と、第２の測定位置１５に配置された標準試料とが均等に加熱される。【００２４】
加熱炉２０は、図５に示すように、円筒形状のボビン２１ａにヒータ線２１ｂを巻回した構成のヒータ２１を内蔵している。このヒータ２１は、ヒータ線２１ｂに電流を流した際に発熱し、その輻射熱をもってボビン２１ａの中空部内に配置された試料と標準試料とを加熱する。ボビン２１ａの中空部内には、さらに石英ガラス等の耐熱性のある透明材料によって形成された保護管２２が設けてあり、試料と標準試料はこの保護管２２の内側（中空部内）に配置される。
ヒータ２１の外周には断熱筒２３が同軸状に配設され、この断熱筒２３によってヒータ２１からの熱が外部へ漏れることを防止している。さらに断熱筒２３の外周には外枠３０が設けてあり、ヒータ２１、保護管２２および断熱筒２３はこの外枠３０に支持されている。【００２５】
上述した構成の加熱炉２０は、装置本体１０に搭載されている。ここで、装置本体１０には前後方向に案内レール１６が設けてあり、また加熱炉２０の外枠３０の底部にはスライダ３１が設けてある。そして、スライダ３１が案内レール１６の上を前後方向に移動自在となっている。スライダ３１は、図示しない駆動モータからの駆動力を受けて前後方向に移動する。このような移動機構をもって、加熱炉２０は装置本体１０に対して前後方向に移動し、第１および第２の測定位置１４，１５の周囲に加熱炉２０を配置したり、また加熱炉２０からこれら各測定位置１４，１５を露出させたりする。なお、本明細書においては、第１および第２の測定位置１４，１５の周囲に加熱炉２０を配置された状態を、加熱炉２０が閉じた状態といい、加熱炉２０から各測定位置１４，１５が露出した状態を、加熱炉２０が開いた状態という。【００２６】
サンプルチェンジャ４０は、図２および図３に示すように、加熱炉２０が開いた状態で作動する。サンプルチェンジャ４０には、あらかじめ設定された経路を移動する把持部材４１が組み込まれており、この把持部材４１が各測定位置１４，１５の上方位置に移動するとともに、当該位置から昇降して、試料の入った試料容器１３ａを第１の測定位置１４へ自動的に配置する。同様に、標準試料の入った試料容器１３ｂを第２の測定位置１５へ自動的に配置する。また、測定後には、各測定位置１４，１５から各試料容器１３ａ，１３ｂを取り出す。
サンプルチェンジャ４０としては、公知の各種構造のものを適用することができる。例えば、既述した特許文献１に開示されたような構造のものを適用することも可能である。【００２７】
本実施形態に係る熱分析装置は、上述した基本的な構造に加え、第１の測定位置１４に配置された試料容器１３ａ内の試料を対象として、温度変化に伴う形態の変化を視覚的に観察するための構成が付加されている。
すなわち、加熱炉２０には、図５および図６に示すように、ヒータ２１および断熱筒２３を貫いて開口部２４が設けてあり、この開口部２４をとおして第１の測定位置１４に配置された試料容器１３ａ内の試料を観察できるようになっている。【００２８】
さらに、加熱炉２０の外枠３０には、開口部２４と対向する位置に撮像機器５０を配置するための切欠口３０ａが形成してある（図６参照）。この切欠口３０ａには、図１および図７に示すように、マウント金具５１（撮像機器装着手段）を介して撮像機器５０が取り付け固定される。撮像機器５０としては、マイクロスコープと称する拡大画像を撮像できるカメラや、市販のデジタルカメラ、ビデオカメラに加え、カメラ機能を備えたスマートフォンと称する多機能携帯電話機器も適用することができる。なお、スマートフォンを加熱炉２０の外枠３０に装着するための好適な手段については、他の実施形態として後に詳述する。【００２９】
このように本実施形態に係る熱分析装置は、撮像機器５０を加熱炉２０に装着することで、加熱炉２０と一緒に撮像機器５０が移動する。したがって、試料交換に際して加熱炉２０を前方へ移動させたとき、撮像機器５０も一緒に各測定位置１４，１５の周囲（特に、本実施形態では上方位置）から移動するので、図２および図３に示すように、加熱炉２０が開いた状態において、各測定位置１４，１５の周囲が開放されて、サンプルチェンジャ４０による測定位置への試料容器１３ａ，１３ｂの配置や、測定位置からの試料容器１３ａ，１３ｂの取り出しを障害なく行うことが可能となる。【００３０】
また、外枠３０の内側には、図７に示すように、外枠３０に取り付けた撮像機器５０と断熱筒２３に開けた開口部２４との間に、複数枚（図では２枚）の石英ガラス３２を間隙Ｄを設けて配置することで、断熱構造を形成してある。すなわち、断熱筒２３に設けた開口部２４から漏れ出てくる熱気を、石英ガラス３２とその間隙Ｄに形成した空気層とで遮断することができる。
また、外枠３０の側壁には複数のスリット３０ｂが形成してある。さらに、加熱炉２０が閉じた状態においてこのスリット３０ｂの側方（石英ガラス３２の側方でもある）となる装置本体１０の部位には、送風ファン１７が設けてある。この送風ファン１７の駆動によって、石英ガラス３２の間隙Ｄに風が送られ、間隙Ｄに滞留する熱気を帯びた空気を排気することができる。この構造により、いっそう効率的に放熱することが可能となり、撮像機器５０を加熱炉２０からの熱気から保護することができる。【００３１】
図８および図９は、加熱炉２０に設けた開口部２４の詳細構造を説明するための図である。
既述したとおり、第１の測定位置１４と第２の測定位置１５は、加熱炉２０の中心軸Ｏと同じ高さ位置で、当該中心軸Ｏに対して左右対称の位置に設定してある。このため、図８に示すように、加熱炉２０の中心軸Ｏを含む仮想の鉛直面Ｖを基準として、左右対称に開口部２４を設けた場合、この開口部２４と対向する位置には撮像機器５０が配置されるため、当該撮像機器５０の周囲から開口部２４をとおして斜めに侵入してくる光線の照射領域が、第１の測定位置１４に配置した試料容器１３ａから一部外れてしまうことがある。つまり、外部から入射する光線が、開口部２４の縁部によって遮られ、第１の測定位置１４に配置した試料容器１３ａ内の試料に影ができることがある。この第１の測定位置１４に配置した試料容器１３ａ内の試料は、撮像機器５０による観察対象であるため、当該試料に影ができた場合、明瞭な試料の画像や映像を得ることができない。【００３２】
そこで、図９に示すように、中心軸Ｏに対して第１の測定位置１４の中心が横方向へシフトしている距離に応じて、加熱炉２０に設けた開口部２４は、当該加熱炉２０の中心軸Ｏを含む仮想の鉛直面Ｖから当該中心軸Ｏ周りに第２の測定位置１５側へ向かう開口角よりも、仮想の鉛直面Ｖから当該中心軸Ｏ周りに第１の測定位置１４側へ向かう開口角を大きく設定して形成した。これにより、外部から入射する光線が、開口部２４の縁部によって遮られることなく、第１の測定位置１４に配置した試料容器１３ａの全体に照射されるようになる。【００３３】
具体的には、中心軸Ｏに対して第１の測定位置１４の中心がシフト量ｅ＝４ｍｍだけ横方向へシフトしている場合において、加熱炉２０に設けた開口部２４を、当該加熱炉２０の中心軸Ｏを含む仮想の鉛直面Ｖから当該中心軸Ｏ周りに第２の測定位置１５側へ向かって１６．９゜以上の開口角（第１の開口角θ１）を有するとともに、仮想の鉛直面Ｖから当該中心軸Ｏ周りに第１の測定位置１４側へ向かって４３．７゜以上の開口角（第２の開口角θ２）を有する構成とすることで、外部から入射する光線が、開口部２４の縁部によって遮られることなく、第１の測定位置１４に配置した試料容器１３ａの全体に照射される状態が実現できた。【００３４】
なお、撮像機器５０の第１の測定位置１４を中心とする試料の像取込角は、左右２０．５゜であった。具体的には、撮像機器５０は、カメラレンズ（像取込み部）の中心軸を第１の測定位置１４の中心に合わせ、当該中心Ｏ１を含む仮想の鉛直面Ｖ１から当該中心Ｏ１の周りに第２の測定位置１５側へ向かう像取込角が２０．５゜（第１の像取込角θ３）、仮想の鉛直面Ｖ１から当該中心Ｏ１の周りに第１の測定位置１４側へ向かう像取込角も２０．５゜（第２の像取込角θ４）という仕様であった。【００３５】
ここで、各開口角を大きくとれば外部からの光線を多く加熱炉２０内に取り込むことができる反面、外部から低温の空気が流れ込んで加熱炉２０内の均熱性が損なわれてしまうおそれが増す。よって、第１の開口角θ１は１６．９゜に近く、第２の開口角θ２は４３．７゜に近い角度に設定することが、加熱炉２０の均熱性を保持する観点からは好ましい。【００３６】
一方、試料観察の多様性をいっそう高めるために、第２の開口角θ２をさらに拡げ、第１の測定位置１４に配置した試料を開口部２４をとおして目視観察できるように形成することもできる。【００３７】
なお、第１の測定位置１４と第２の測定位置１５の加熱状態に差が生じる場合は、ＤＴＡの測定結果に傾きとして現れるため、当該傾きをソフト的に補正することで、均熱性が保持された測定結果と同等のデータを得ることができる。またこの他にも、試料と標準試料との間の温度差を測定する回路の補正用抵抗値を調整することで加熱状態の差を修正したり、各測定位置１４，１５に対しヒータ２１を左右いずれかの方向へ僅かに移動させて均熱性を確保する機械的調整機構を設けるなど、均熱性を担保するための種々の手法が既に知られているので、必要に応じてそれらの手法を適用することが好ましい。【００３８】
図１０は、上述した本実施形態に係る熱分析装置の制御・処理系統を示すブロック図である。
熱分析装置の制御・処理系統は、中央処理部（ＣＰＵ）６０、加熱炉開閉駆動回路６１、サンプルチェンジャ駆動回路６２、加熱炉温度制御回路６３、ＴＧデータ処理部６４、ＤＴＡデータ処理部６５、通信部６６、撮像データ処理部６７および表示部６８などの各部要素を含んでいる。具体的には、これらの各部要素は、パーソナルコンピュータとその周辺機器で構成され、パーソナルコンピュータにあらかじめ保存された制御・処理プログラムに従って、中央処理部６０が指令信号を出力して、各部要素が作業を実行する。【００３９】
熱分析測定に際しては、まず加熱炉開閉駆動回路６１からの駆動信号によって、熱分析装置の装置本体１０に設けた駆動モータ（図示せず）が作動して、加熱炉２０を前方へ移動させて加熱炉２０が開いた状態を形成する。
続いて、サンプルチェンジャ駆動回路６２からの駆動信号によって、サンプルチェンジャ４０が作動して、第１の測定位置１４に位置決めされた試料容器保持部１２ａに、測定対象となる試料が入った試料容器１３ａを自動的に配置する。同様に、サンプルチェンジャ４０が作動して、第２の測定位置１５に位置決めされた試料容器保持部１２ｂに、標準試料が入った試料容器１３ｂを自動的に配置する。【００４０】
このとき、加熱炉２０が開いた状態では、撮像機器５０も各測定位置１４，１５の周囲（特に、本実施形態では上方位置）から移動しているので、各測定位置１４，１５の周囲が開放されて、サンプルチェンジャ４０による測定位置への各試料容器１３ａ，１３ｂの配置を障害なく行うことができる（図２および図３参照）。【００４１】
各試料容器１３ａ，１３ｂを各測定位置１４，１５へ配置した後、加熱炉開閉駆動回路６１からの駆動信号によって、熱分析装置の装置本体１０に設けた駆動モータ（図示せず）が作動して、加熱炉２０を後方へ移動させて加熱炉２０が閉じた状態を形成する。【００４２】
次に、加熱炉温度制御回路６３からの制御信号によって、加熱炉２０のヒータ線２１ｂに電流が流され、あらかじめ設定された昇温プログラムにしたがって、試料と標準試料とを加熱していく。
同時に、熱分析装置から出力されるＴＧ（熱重量測定）に関するデータ（ＴＧデータ）は、ＴＧデータ処理部６４に送られて、同処理部６４でデータ処理され、ＴＧに関する測定結果が表示部６８に出力されて画面に表示される。
また、熱分析装置から出力されるＤＴＡ（示差熱分析）に関するデータ（ＤＴＡデータ）は、ＤＴＡデータ処理部６５に送られて、同処理部６５でデータ処理され、ＤＴＡに関する測定結果が表示部６８に出力されて画面に表示される。【００４３】
さらに、本実施形態の熱分析装置には撮像機器５０が設置されており、撮像機器５０が撮影した試料の撮像データが、撮像データ処理部６７に送られてくる。ここで、熱分析装置には撮像機器５０が撮影した撮像データを無線伝送するための送信機５２（通信手段）が併設してある。送信機５２としては、例えば、無線ＬＡＮ、ブルートゥース（登録商標）、赤外線通信などの通信規格に適合して通信機器を適用することができる。
このように撮像機器５０が撮影した撮像データを無線伝送することで、加熱炉２０を移動する際に障害となるおそれのある画像データ伝送用のケーブルが不要となる。【００４４】
撮像機器５０から無線伝送されてきた撮像データは、通信部６６で受信して、撮像データ処理部６７に送られて同処理部でデータ処理され、試料の画像データが表示部６８に出力されて画面に表示される。【００４５】
図１１は、熱分析測定に関する測定結果の表示部６８への表示例を示す図である。
同図に示すように、本実施形態に係る熱分析装置は、ＴＧデータ１０１とＤＴＡデータ１０２に加え、温度変化に伴う適宜のタイミングで取得した試料の画像データ１０３が貼り付けられた内容の測定結果が、表示部６８に表示される。このためユーザは、画像データ１０３を参照して試料の状態変化を視覚的に観察することができる。【００４６】
〔他の実施形態−１〕
図１２〜図１４は、本発明の他の実施形態を示している。
本実施形態に係る熱分析装置は、試料が配置される第１の測定位置１４と保護管２２の内面との間に、失透対策フィルター７０を配置することで、加熱によりガス化した試料に含まれる不純物の保護管２２への付着を防止し、保護管２２に失透が生じないようにしてある。【００４７】
失透対策フィルター７０は、耐熱性を有する透明な石英ガラスの板材で構成してある。図１２および図１３に示す失透対策フィルター７０は、保護管２２の内面形状に合わせた曲率の湾曲形状に形成してあり、保護管の内面に接触して配置可能となっている。この失透対策フィルター７０は、保護管２２よりも寸法が小さく、保護管に比べて高い加工精度も要求されないので、安価に製作することができる。【００４８】
図１３に示すように、保護管２２の基端部は環状の組込み部品７１に嵌め込んである。そして、この組込み部品７１を加熱炉２０にねじ等の締結具７２を用いて装着することで、保護管２２が加熱炉２０の内部に組み込まれる。【００４９】
組込み部品７１には、締結具７４（例えば、ねじ）を用いて保持具７３を装着するための被締結部７５（例えば、ねじ穴）が形成してある。
保持具７３は、失透対策フィルター７０を保護管２２の内部で保持するための部品である。保持具７３は、基部７３ａから延出する支持片７３ｂがばね性を有しており、基部７３ａが組込み部品７１に装着されて、支持片７３ｂが保護管２２の内部へ挿入される。この保持具７３は、保護管２２の内部で、支持片７３ｂにより失透対策フィルター７０を押圧する。この押圧作用をもって、失透対策フィルター７０は保護管２２の内面に押し付けられた状態で保持される。【００５０】
組込み部品７１における被締結部７５は、そこに装着した保持具７３が、第１の測定位置１４と保護管２２との間へ失透対策フィルター７０を保持できるように、第１の測定位置１４との位置関係を考慮して形成してある。【００５１】
また、保持具７３の支持片７３ｂは、失透対策フィルター７０を保護管２２の軸方向へ適宜ずらして保持できるように、支持片７３ｂの長さとばね力を調整してある。すなわち、失透対策フィルター７０の失透により不透明になった部位を、第１の測定位置１４と対向する位置からずらして配置することで、失透対策フィルター７０の複数箇所を失透対策に利用でき、ユーザの経済的な負担をいっそう軽減することが可能となる。さらに、失透対策フィルター７０は、前端と後端を逆転させて保護管２２の内部へ配置してもよく、これによりさらに多くの部位を失透対策に利用することができる。【００５２】
熱分析測定に際しては、あらかじめ予備測定を実施することが好ましい。予備測定では、失透対策フィルター７０に生じた失透の状態から、失透が促進される温度を見極める。そして、当該温度を超えない範囲で熱分析測定を実施することで、失透対策フィルター７０の交換頻度や、第１の測定位置１４と対向する部位を移動調整する頻度を減らすことが可能となる。これにより、複数の試料に対して自動交換による効率的な熱分析を行うことができる。しかも、失透対策フィルター７０により保護管２２への失透の発生を防止することで、ユーザの経済的な負担が軽減される。【００５３】
図１４に示す失透対策フィルター７０は、平板状の石英ガラスによって製作してある。このように平板状とすることで、失透対策フィルター７０の製作コストをさらに低減することができ、ユーザの経済的な負担をなおいっそう軽減することが可能となる。
平板状の失透対策フィルター７０は、保持具７３により、両側縁７０ａ、７０ｂを保護管２２の内面に押し当てて保持することができる。【００５４】
なお、上述した説明では、試料が配置される第１の測定位置１４と保護管２２の内面との間に、失透対策フィルター７０を配置可能な構成としたが、標準試料が配置される第２の測定位置１５と保護管２２の内面との間にまで、失透対策フィルター７０の配置領域を拡げればさらに好ましい。【００５５】
〔他の実施形態−２〕
図１５および図１６は、本発明のぞれぞれ別の実施形態を示している。なお、これら各図では、サンプルチェンジャを省略してあるが、実際は先の実施形態と同様にサンプルチェンジャ４０が設置される。【００５６】
図１５に示す熱分析装置は、カメラ機能を備えたスマートフォン２００を撮像機器として利用し、把持部２０１（機器取付部）でスマートフォン２００を把持するとともに、この把持部２０１を前後方向（Ｘ方向）、左右方向（Ｙ方向）、上下方向（Ｚ方向）に移動調整できるＸＹＺステージ２０２（機器移動調整機構）で支持する構造の撮像機器装着手段を備えている。ＸＹＺステージ２０２を搭載する基盤２０３は、加熱炉２０の外枠３０に固定されている。
ＸＹＺステージ２０２に沿って把持部２０１を移動調整することで、スマートフォン２００のカメラレンズ（像取込み部）を加熱炉２０の開口部２４と対向する位置へ容易に配置させることができる。【００５７】
また、図１６に示す熱分析装置は、カメラ機能を備えたスマートフォン３００を撮像機器として利用し、把持部３０１（機器取付部）でスマートフォン３００を把持するとともに、この把持部３０１を任意の方向へ屈曲自在な多関節アーム３０２（機器移動調整機構）で支持する構造の撮像機器装着手段を備えている。多関節アーム３０２の基部は、加熱炉２０の外枠３０に固定されている。
多関節アーム３０２を自由に屈曲させることで把持部３０１を移動調整して、スマートフォン３００のカメラレンズ（像取込み部）を加熱炉２０の開口部２４と対向する位置へ容易に配置させることができる。【００５８】
スマートフォン２００，３００には、例えば、無線ＬＡＮ、ブルートゥース（登録商標）、赤外線通信などの通信規格に従って、カメラで撮影した撮像データを無線伝送するための通信回路（通信手段）があらかじめ内蔵されているため、先の実施形態のように送信機５２を別途併設する必要がない。
なお、スマートフォンの他にも、無線ＬＡＮ通信機能付きのデジタルカメラやビデオカメラを撮像機器５０として利用した場合にも、先の実施形態のように送信機５２を別途併設する必要がなくなる。これらデジタルカメラやビデオカメラも、図１５や図１６に示した撮像機器装着手段によって加熱炉２０の外枠３０に装着することができる。【００５９】
〔変形例・応用例〕
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施や応用実施が可能であることは勿論である。
例えば、加熱炉２０に設けた開口部２４は、図１７に示すように、加熱炉２０の中心軸Ｏを含む仮想の鉛直面Ｖと平行に切り欠いて形成することもできる。同図に示した開口部２４も、加熱炉２０の中心軸Ｏを含む仮想の鉛直面Ｖから当該中心軸Ｏ周りに第２の測定位置１５側へ向かう第１の開口角θ１よりも、仮想の鉛直面Ｖから当該中心軸Ｏ周りに第１の測定位置１４側へ向かう第２の開口角θ２を大きく設定してある。
また、本発明は、ＴＧ−ＤＴＡ装置以外の熱分析装置にも適用することができる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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