(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化冷媒を冷媒加熱ヒータで加熱気化させて低温ガスを発生させ、この低温ガスで試料を冷却するとともに、試料加熱ヒータを用いて試料温度をフィードバック制御する試料温度制御方法において、次の（イ）〜（ハ）の予備段階を経てから、（ニ）と（ホ）の制御段階を実施することを特徴とする試料温度制御方法。
（イ）前記試料加熱ヒータで試料を加熱することなく、前記冷媒加熱ヒータに一定の電力を供給して前記低温ガスで試料を冷却し、そのときの経過時間と試料温度との関係を示す曲線（以下、定電力冷却曲線という。）を測定する段階。
（ロ）前記一定の電力の値を変更して、複数の前記定電力冷却曲線を得る段階。
（ハ）複数の前記定電力冷却曲線において、電力と試料温度とその温度変化速度との対応関係を求める段階。
（ニ）実測した試料温度と実測した温度変化速度とをもとにして、上記対応関係に基づいて、必要な冷媒加熱ヒータ電力を時々刻々求め、この必要電力を冷媒加熱ヒータに供給する段階。
（ホ）前記冷媒加熱ヒータに前記必要電力が供給されている状態で、試料温度が所定の温度プログラムに従うように前記試料加熱ヒータに電力を供給して試料温度をフィードバック制御する段階。
【請求項２】
前記（ニ）の段階において、前記必要電力を、前記対応関係に基づいて定まる電力よりも一定割合または一定値だけ大きくすることを特徴とする請求項１記載の試料温度制御方法。
【請求項３】
前記（ニ）と（ホ）の段階からなる制御段階を開始する前に、前記冷媒加熱ヒータに所定時間だけ一定の初期電力を供給することによって前記低温ガスが発生している状態を作り出すとともに、初期の試料温度よりも高い温度を目標温度として設定することにより前記試料加熱ヒータに電力を供給してフィードバック制御を機能させておくことを特徴とする請求項１記載の試料温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱分析装置の試料のように所定の温度プログラムに従って試料を昇温したり降温したりする場合の試料温度制御方法に関し、特に冷媒を気化した低温ガスで試料を冷却する場合の試料温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
試料を室温より低い温度に冷却する方法として、液体窒素を気化した低温ガスで試料を冷却する方法がある。この場合に、液体窒素容器内に設けたヒータを加熱することにより気化量を調節して低温ガスの流量を調節し、もって試料冷却能力を調節することが可能である。図８はこのような「試料冷却方法における温度変化曲線」（以下、冷却曲線という。）を示す。例えば５０℃から試料を冷却する場合に、液体窒素加熱ヒータに大きな電力Ｗ３を供給すると試料温度は急激に下がり、それより小さい電力Ｗ２を供給すると試料温度はゆるやかに下がり、もっと小さい電力Ｗ１にすると試料温度はもっとゆるやかになる。
【０００３】
熱分析装置において試料を冷却する場合には、温度プログラム曲線１０のように降温速度を一定にして冷却するのが普通であるが、液体窒素からの低温ガスによる冷却では、このような精密な制御は不可能である。したがって、低温ガスによる冷却に加えて、試料加熱ヒータによるフィードバック制御を併用している。
【０００４】
ところで、低温ガスと試料加熱ヒータとを併用して、温度プログラム曲線１０に沿って試料温度を制御する場合には、液体窒素加熱ヒータへの供給電力をある程度大きくすることによって試料冷却能力を十分確保しなければならない。この点を以下に説明する。図８において、５０℃から−１００℃まで試料を冷却する場合に、液体窒素加熱ヒータの電力をＷ１にすると冷却能力不足となる。電力をＷ２にすると、最初は、温度プログラム曲線１０の傾きよりも、電力Ｗ２による冷却曲線の傾きの方が大きくて、十分な冷却能力を有する。しかし、温度が下がるにつれて電力Ｗ２による冷却曲線の傾きが小さくなっていって、Ｔｃ付近まで試料温度が下がると、電力Ｗ２による冷却曲線の傾きが温度プログラム曲線１０の傾きに等しくなる。そして、Ｔｃよりも試料温度が低くなると冷却能力不足になる。電力をＷ３にすれば、−１００℃に至るまで、電力Ｗ３による冷却曲線の傾きが温度プログラム曲線１０の傾きよりも大きくなって、十分な試料冷却能力を備えることになる。この場合には、試料加熱ヒータの併用により温度プログラム曲線１０に沿った温度制御が可能になる。
【０００５】
したがって、液体窒素加熱ヒータに供給する電力は十分大きなものにする必要がある。しかし、この電力をあまり大きくすると、温度プログラム曲線１０に沿ってフィードバック制御するために試料加熱ヒータに供給する電力の方も大きくしなければならず、液体窒素加熱ヒータと試料加熱ヒータに供給する電力がどちらも大きくなって、電力が無駄になる。さらに、液体窒素の消費量も無駄になる。
【０００６】
そこで、液体窒素加熱ヒータの電力を適切な値にする方法として、特開平２−１０５０４６号公報（以下、従来技術文献という。）に開示された温度制御方法が知られている。この従来技術文献では、液体窒素を気化した低温ガスと試料加熱ヒータとを併用して試料を冷却する方法において、液体窒素加熱ヒータに供給する電力を決定するために予備実験を利用している。すなわち、液体窒素加熱ヒータに一定電力を供給して所定時間後の試料到達温度を測定し、電力と試料到達温度との関係を複数の電力についてあらかじめ実験的に求めている。このような予備実験をしておけば、室温より低い目標温度を温度プログラム信号として設定する場合に、この目標温度に対応する供給電力を上記予備実験結果から求めることができ、この電力を液体窒素加熱ヒータに供給すればよい。そうすれば、所定時間後に試料温度は目標温度まで下がることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術文献の試料温度制御方法は、室温より低い目標温度が決まると、これに対応する液体窒素加熱ヒータの供給電力が一つだけ定まり、この供給電力で液体窒素加熱ヒータを加熱して低温ガスを試料室に導入している。しかし、この方法は、次のような欠点がある。
【０００８】
図９は従来技術文献に開示されている試料温度制御方法の一例を図示したものである。予備実験において、液体窒素加熱ヒータの供給電力を１００Ｗにして、試料を室温（例えば２０℃）から冷却すると、３０分後に試料温度が−９０℃になる。そのときの冷却曲線１２は図示のようになる。そして、電力の値を変えて同様な実験を実施し、電力と到達試料温度との関係を求める。この予備実験では試料加熱ヒータは用いない。次に、実際の熱分析測定において、室温より低い一定値（例えば−９０℃）を温度プログラム信号Ｔｐとして設定すると、この目標値（−９０℃）に対応する電力（１００Ｗ）を液体窒素加熱ヒータに供給すれば、３０分後に目標の試料温度まで冷却される、と従来技術文献では説明されている。
【０００９】
しかしながら、熱分析測定で一般に使われる温度プログラムでは、試料温度を等速昇温または降温させている。例えば室温（２０℃）から−９０℃までを３０分間で冷却するには、毎分約３．７℃だけ温度が下がるような一定の降温速度の温度プログラム曲線１４に沿って冷却するのが普通である。この定速降温の温度プログラム曲線１４に沿って試料を冷却するには、試料を低温ガスで冷却すると共に、試料加熱ヒータで試料を加熱して、試料温度が温度プログラム曲線１４に一致するように試料加熱ヒータの電力をフィードバック制御する必要がある。ところが、従来技術文献に従って液体窒素加熱ヒータに１００Ｗの電力を供給すると、冷却途中で冷却能力不足に陥る。例えば試料温度が−７０℃の場合を考えると、液体窒素加熱ヒータに１００Ｗを供給したときの冷却曲線１２上のＡ点での傾き（すなわち降温速度）の絶対値は、温度プログラム曲線１４の降温速度の絶対値よりも小さくなる。したがって、温度プログラム曲線１４上のＢ点の位置から液体窒素加熱ヒータ電力が１００Ｗのままで試料を冷却しても、そこからの冷却曲線１６は温度プログラム曲線１４から離れることになり、冷却能力不足となる。
【００１０】
結局、従来技術文献に開示されているような方法、すなわち、液体窒素加熱ヒータの電力と所定時間後の到達試料温度との関係に基づいて一つの電力を決定する方法では、等速降温プログラムに沿った試料温度制御は不可能であることが分かる。
【００１１】
この発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、液化冷媒を気化した低温ガスで試料を冷却して試料温度を制御する方法において、液化冷媒を気化させるヒータの電力を最適化して、電力消費と冷媒消費量とを最小にする試料温度制御方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、液化冷媒を気化した低温ガスで試料を冷却する際の降温速度は、冷媒加熱ヒータの電力に依存するだけでなくて、その時点の試料温度にも依存する、という観点から、試料の冷却中に、そのときの試料温度に応じて冷媒加熱ヒータの電力を随時変更することによって、冷媒加熱ヒータの電力の最適化を図ることを見出したものである。この発明では、冷媒加熱ヒータの電力と、試料温度と、その温度変化速度の三者の対応関係をあらかじめ予備段階で求めておいて、これに基づいて、時々刻々の最適な冷媒加熱ヒータの電力を求めている。しかも、冷媒加熱ヒータの電力を求めるにあたっては、温度プログラムの情報を使うことなく、実測した試料温度と実測した温度変化速度のデータだけをもとにして前記対応関係に基づいて冷媒加熱ヒータ電力を時々刻々求めることができるようになっている。すなわち、この発明は、液化冷媒を冷媒加熱ヒータで加熱気化させて低温ガスを発生させ、この低温ガスで試料を冷却するとともに、試料加熱ヒータを用いて試料温度をフィードバック制御する試料温度制御方法において、次の（イ）〜（ハ）の予備段階を経てから、（ニ）と（ホ）の制御段階を実施することを特徴としている。（イ）前記試料加熱ヒータで試料を加熱することなく、前記冷媒加熱ヒータに一定の電力を供給して前記低温ガスで試料を冷却し、そのときの経過時間と試料温度との関係を示す曲線（以下、定電力冷却曲線という。）を測定する段階。（ロ）前記一定の電力の値を変更して、複数の前記定電力冷却曲線を得る段階。（ハ）複数の前記定電力冷却曲線において、電力と試料温度とその温度での温度変化速度との対応関係を求める段階。（ニ）実測した試料温度と実測した温度変化速度とをもとにして、上記対応関係に基づいて、必要な冷媒加熱ヒータ電力を時々刻々求め、この必要電力を冷媒加熱ヒータに供給する段階。（ホ）前記冷媒加熱ヒータに前記必要電力が供給されている状態で、試料温度が所定の温度プログラムに従うように前記試料加熱ヒータに電力を供給して試料温度をフィードバック制御する段階。
【００１３】
本発明によれば、温度プログラムに従うように試料温度をフィードバック制御する最中に、そのときの試料温度と温度変化速度の実測値に応じて最適な電力が冷媒加熱ヒータに供給されるので、冷媒加熱ヒータの電力が必要かつ十分なものとなる。これにより、冷媒加熱ヒータと試料加熱ヒータの供給電力が必要最小限で済む。また、液化冷媒の消費量も最小限で済む。
【００１４】
ところで、実際の温度制御では、定電力冷却曲線における電力と試料温度と温度変化速度との対応関係から定まる理想的な電力をそのまま冷媒加熱ヒータに供給すると、試料加熱ヒータによるフィードバック制御が機能しないおそれがある。すなわち、理想的な電力では、試料加熱ヒータを使うことなしに試料温度がちょうど温度プログラム曲線に沿って変化するわけであるから、実際の試料温度が温度プログラム曲線よりもわずかに高くなったときには、試料加熱ヒータによるフィードバック制御が効かなくなる。したがって、理想的な電力よりも一定割合（例えば、５〜２０％程度）あるいは一定値（例えば２０Ｗ）だけ大きな電力を冷媒加熱ヒータに供給すれば、低温ガスによる降温速度は温度プログラム曲線の降温速度よりも常にわずかに大きくなり、試料加熱ヒータに常に少しの電力を供給した状態でフィードバック制御が有効に機能することになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の試料温度制御方法を適用する熱分析装置の一例の構成図である。この熱分析装置は示差走査熱量計の例であり、円筒状の試料室２０の内部に円筒状の炉体２２が配置されている。試料室２０の内部空間は円筒状の隔壁２４で区切られていて、この隔壁２４と試料室２０の内壁面との間の環状空間２６内に低温ガスが導入されるようになっている。隔壁２４の高さ方向中央部の内壁面には炉体２２の外周面が密着している。炉体２２の内壁に固定された均熱板の上にはサンプル容器とリファレンス容器とが載っている。炉体２２には試料加熱ヒータ２８が埋め込まれている。試料温度は熱電対３０で測定される。熱電対３０の出力側は試料温度制御装置３２と液体窒素加熱電源３９とに接続されている。試料温度制御装置３２から試料加熱電源２９には加熱指令信号が出力され、これに基づいて試料加熱電源２９から試料加熱ヒータ２８に電力が供給される。
【００１６】
一方、液体窒素容器３４の内部には液体窒素３６が収容されている。また、この液体窒素容器３４の内部には液体窒素加熱ヒータ３８が配置されている。この液体窒素加熱ヒータ３８に液体窒素加熱電源３９から電力が供給されると、ヒータ３８が加熱されて液体窒素３６の気化が促進され、低温ガスの発生量が増加する。液体窒素容器３４の上方には低温ガス配管４０が接続されていて、この低温ガス配管４０は試料室２０の環状空間２６につながっている。低温ガス配管４０から試料室２０の環状空間２６に入った低温ガスは、環状空間２６を満たして隔壁２４及び炉体２２を冷却し、出口４２から出て行く。
【００１７】
試料温度制御装置３２の働きを説明すると、この試料温度制御装置３２は、所望の温度プログラムを設定する機能と、熱電対３０の出力に基づいて試料温度を測定してこの試料温度が温度プログラムに追従するように試料加熱電源２９に加熱指令を出力する機能とを備えている。温度プログラムに追従するためのフィードバック制御としては公知のＰＩＤ制御を利用している。
【００１８】
次に、液体窒素加熱電源３９の働きを説明すると、この液体窒素加熱電源３９は、液体窒素加熱ヒータ３８の電力と試料温度とその温度変化速度との三者の対応関係を記憶する機能と、熱電対３０の出力に基づいて試料温度と温度変化速度（試料温度を時間微分すればよい）とを測定する機能と、実測した試料温度と温度変化速度とをもとにして上述の対応関係に基づいて液体窒素加熱ヒータの最適電力を求める機能とを備えている。
【００１９】
なお、図１の実施形態では、一つの熱電対３０の出力を試料温度制御装置３２と液体窒素加熱電源３９とに接続しているが、試料温度制御装置３２用の第１の熱電対と液体窒素加熱電源３９用の第２の熱電対とを別個に試料室２０の内部に配置してもよい。
【００２０】
図２は、液体窒素加熱ヒータに一定の電力を供給したときの試料冷却曲線（以下、定電力冷却曲線という。）を模式的に示すグラフである。横軸が時間、縦軸が試料温度である。この定電力冷却曲線を測定するには試料加熱ヒータは使わない。このグラフでは液体窒素加熱ヒータに３種類の電力Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を供給している。電力の大小関係はＷ１＜Ｗ２＜Ｗ３である。試料の初期温度を室温よりも高い温度ＴＨとした場合に、この状態から大きな電力Ｗ３を液体窒素加熱ヒータに供給して試料を冷却すると、試料温度は実線で示すように低下し、飽和温度ＴＳに徐々に近づいていく。各試料温度で定電力冷却曲線の傾きを測定すれば、それがその試料温度での降温速度となる。例えば、電力Ｗ３の冷却曲線において、試料温度Ｔ１のときに定電力冷却曲線の傾き（負の値となり、降温速度となる。）はＶ１となる。このようにして、「電力Ｗ３、試料温度Ｔ１、降温速度Ｖ１」の対応関係が得られる。そして、試料温度が低くなるほど定電力冷却曲線の傾きの絶対値は小さくなっていく。
【００２１】
次に、同じ初期温度ＴＨから、Ｗ３よりも小さな電力Ｗ２で冷却すると、定電力冷却曲線は破線で示すようになり、降温速度の絶対値はＷ３の場合よりも小さくなる。飽和温度も高くなる。もっと小さな電力Ｗ１にすると降温速度の絶対値がさらに小さくなリ、飽和温度もさらに高くなる。
【００２２】
次に、試料の初期温度を室温よりもかなり低い温度ＴＬ（厳密には、液体窒素加熱ヒータの電力に対応した飽和温度ＴＳよりも低い温度）にして、低温ガスで試料を冷却すると、今度は、試料温度は飽和温度ＴＳに近づくように上昇する。大きな電力Ｗ３の場合は、飽和温度ＴＳは比較的低く、低温の初期温度ＴＬからの定電力冷却曲線は実線に示すように昇温速度は小さくなる。例えば、試料温度Ｔ２のときには定電力冷却曲線の傾き（正の値となり、昇温速度となる。）はＶ２となる。そして、試料温度が上昇するにつれて定電力冷却曲線の傾きの絶対値は小さくなっていく。Ｗ３よりも小さい電力Ｗ２にすると、飽和温度は大きくなり、初期温度ＴＬからの定電力冷却曲線は破線に示すようになり、昇温速度は大きくなる。もっと小さい電力Ｗ１にすると、昇温速度はさらに大きくなる。なお、低い初期温度ＴＬからの定電力冷却曲線は、上述のように、試料を低温ガスで冷却しているにもかかわらず周囲温度が初期温度ＴＬよりも高いがゆえに試料温度が上昇していくことになる。このように試料温度が上昇する曲線であっても、低温ガスで試料を冷却しているときの温度曲線の意味で、定電力「冷却」曲線と呼ぶことにする。
【００２３】
図３は、図２の定電力冷却曲線において、試料温度とそのときの温度変化速度との関係を、液体窒素加熱ヒータの供給電力をパラメータとして、模式的に示したグラフである。このグラフを得るには、例えば図２の電力Ｗ３の定電力冷却曲線で説明すると、温度Ｔ１のときに温度変化速度Ｖ１が得られ、これを図３の座標軸上にプロットし、また、温度Ｔ２のときには温度変化速度Ｖ２が得られ、これを同様にプロットし、というように、適当な試料温度間隔で温度変化速度の値をプロットして、これらを結べばよい。なお、温度変化速度が負のときは降温速度になり、正のときは昇温速度になる。電力Ｗ２、Ｗ１についても同様にして試料温度・温度変化速度の対応関係のグラフが得られる。このグラフから分かるように、低温ガスで試料を冷却するときに、試料の温度変化速度は、液体窒素加熱ヒータの供給電力と試料温度の両者に依存する。なお、図３のグラフは、各電力についてそれぞれ直線となるように描かれているが、原理的に直線になる訳ではない。実験的に、ほぼ直線で近似できただけのことである。この試料温度・温度変化速度の対応関係のグラフは曲線になっても構わない。
【００２４】
図４は、試料温度と温度変化速度の対応関係の実測例のグラフである。横軸が定電力冷却曲線上の試料温度であり、縦軸がその試料温度のときの温度変化速度である。パラメータとして液体窒素加熱ヒータの供給電力をとってある。実験で用いた電力は、０Ｗ、２０Ｗ、８０Ｗ、１８０Ｗ、３２０Ｗ、５００Ｗの６種類である。このグラフから分かるように、試料温度を例えば毎分５℃ずつ低下させるには（すなわち温度変化速度を毎分−５℃にするには）、試料温度が０℃付近では液体窒素加熱ヒータの電力を２０Ｗと８０Ｗの間にし、−５０℃付近では８０Ｗと１８０Ｗの間に、−１００℃付近では１８０Ｗと３２０Ｗの間にする必要がある。そして、ちょうど毎分−５℃の降温速度となるような理想的な電力を求めるには、各電力のグラフをもとにしてこれを補間演算すればよい。
【００２５】
図５は熱分析装置における試料の温度プログラム曲線の一例を示したものである。この例では、最初に、「初期温度（例えば２０℃）から１℃だけ試料を昇温してこれを保持する」という始動段階を実施し、それから、毎分−５℃の一定の降温速度で試料を−１００℃まで冷却している。その後、毎分＋５℃の一定の昇温速度で１００℃まで加熱している。
【００２６】
まず、始動段階を説明する。図６は始動段階の試料温度変化を拡大して示したグラフである。試料の初期温度は２０℃と仮定する。始動段階をスタートすると、自動的に、液体窒素加熱ヒータに２０Ｗの電力が１分３０秒だけ供給される。これにより、試料室への低温ガスの導入が開始する。同時に、初期温度よりも１℃だけ高い温度（２１℃）を目標値として、毎分＋５℃の昇温速度で試料温度のフィードバック制御がスタートする。これにより、試料加熱ヒータへの電力供給が開始して、フィードバック制御が機能した状態になる。始動段階がスタートして十数秒後には試料温度が目標温度に到達してその温度に保持された状態になる。１分３０秒後には液体窒素加熱ヒータへの２０Ｗの電力供給は終了し、その後は、そのときの試料温度と温度変化速度とをもとにして液体窒素加熱ヒータの電力が求められる。この始動段階が予定時間（例えば１０分間）だけ続いてから、本来の温度プログラム５０（毎分−５℃の降温速度で冷却）がスタートする。
【００２７】
試料を室温付近から−１００℃まで毎分−５℃の一定の降温速度で冷却する段階では、液体窒素加熱ヒータの電力は図７のグラフに示すように変化する。このグラフにおいて、階段状のグラフは、図４に示す６種類の電力のいずれかを選択して試料を冷却する場合の例である。すなわち、各試料温度において、そのときの実測降温速度（ほぼ毎分−５℃に一致する。）が得られるような最低電力を上述の６種類の電力の中から選択したものである。例えば、試料温度が−４０℃付近までは８０Ｗの電力を液体窒素加熱ヒータに供給し、−８０℃付近までは１８０Ｗの電力を供給し、といった具合である。一方、曲線４４は、実測降温速度（ほぼ毎分−５℃）が得られるような理想的な電力を補間演算によって求めたグラフである。この曲線４４に基づいて、試料温度に応じて液体窒素加熱ヒータ電力を変更していくと、試料温度が下がるにつれて電力が連続的に増加していくことになり、試料温度はほぼ目標の降温速度で低下していくことになる。温度プログラムの降温速度を、上述の毎分−５℃から別の値に変更すれば、図７の電力曲線も、このような別の降温速度に対応したグラフとなる。
【００２８】
曲線４６は、理想の電力曲線４４よりも１０％大きい電力曲線である。実際の試料温度制御ではこの補正電力曲線４６を用いるのが好ましい。試料を一定の降温速度で冷却するには試料加熱ヒータを併用して試料温度をフィードバック制御する必要があるが、このフィードバック制御を可能にするには、理想的な電力曲線４４よりもある程度大きな冷却能力にする必要があるからである。この補正電力は、理想電力の一定割合だけ大きな電力にする代わりに、理想電力に一定値（例えば２０Ｗ）だけ加算した電力としてもよい。
【００２９】
好ましい実施形態では、試料温度と温度変化速度と理想電力との対応関係を、図４のグラフをもとにして補間演算であらかじめ細かく求めておき、さらにこの理想電力を所定割合（例えば１０％）だけ増加した補正電力を算出して、これを液体窒素加熱電源に記憶している。したがって、試料温度とその温度変化速度とを実測すれば、それに対応した補正電力が定まり、この補正電力を液体窒素加熱ヒータに供給している。
【００３０】
次に、試料を昇温する場合を説明する。低温から室温付近までの昇温段階であって、かつ、ゆるやかな昇温速度であれば、昇温段階であっても、図４のグラフから分かるように、液体窒素加熱ヒータに供給する必要がある。これに対して、もし、図４の「０Ｗ」の温度変化速度のグラフよりも大きな昇温速度を必要とする場合には、低温ガスを使わずに、試料加熱ヒータだけを用いて試料を昇温すればよい。図５の温度プログラムでは、−１００℃から＋１００℃まで毎分＋５℃の一定の昇温速度で加熱しているので、図４によれば、液体窒素加熱ヒータへの電力供給は必要ない。
【００３１】
この発明は上述の実施形態に限定されず、次のような変更が可能である。（１）図１では示差走査熱量計の例を示したが、本発明はこれ以外の熱分析装置における試料温度制御方法にも適用できるし、熱分析以外の試料の温度制御にも適用できる。（２）液化冷媒としては液体窒素が最適であるが、これ以外の液化冷媒を用いても構わない。
【００３２】
【発明の効果】
この発明の試料温度制御方法は、実測した試料温度と実測した温度変化速度とをもとにして冷媒加熱ヒータに供給する電力を時々刻々変更していくので、冷媒加熱ヒータの電力が必要かつ十分なものとなリ、冷媒加熱ヒータと試料加熱ヒータの供給電力が必要最小限で済む。また、液化冷媒の消費量も最小限で済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の試料温度制御方法を適用する熱分析装置の一例の構成図である。
【図２】液体窒素加熱ヒータに一定の電力を供給したときの定電力冷却曲線を示すグラフである。
【図３】図２の定電力冷却曲線における試料温度と温度変化速度との対応関係を示したグラフである。
【図４】試料温度と温度変化速度との対応関係の実測例のグラフである。
【図５】試料の温度プログラム曲線の一例を示すグラフである。
【図６】始動段階の試料温度変化を拡大して示すグラフである。
【図７】試料温度に応じた液体窒素加熱ヒータ電力のグラフである。
【図８】定電力冷却曲線と温度プログラム曲線とを示すグラフである。
【図９】従来技術文献に開示されている試料温度制御方法の一例を図示したグラフである。
【符号の説明】
２０  試料室
２２  炉体
２４  隔壁
２６  環状空間
２８  試料加熱ヒータ
２９  試料加熱電源
３０  熱電対
３２  試料温度制御装置
３４  液体窒素容器
３６  液体窒素
３８  液体窒素加熱ヒータ
３９  液体窒素加熱電源
４０  低温ガス配管
４２  出口
【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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