(57)【要約】【課題】試料受けの液体中への出し入れに伴い付着する気泡および水滴による測定誤差の影響を低減した比重測定キットおよび比重測定装置を提供する。【解決手段】空気中での重量を測定する固体試料Ｓを載置する空中皿１２ａを上位にし、水槽１１内の比重既知の液体Ｌ中での重量を測定する固体試料Ｓを載置する液中皿１２ｂを下位にしてワイヤ１２ｃ、１２ｄで接続した試料受け１２において、前記ワイヤ１２ｃ、１２ｄおよび液中皿１２ｂの表面に酸化チタンコーティングを施し光触媒機能を付加する。測定時、ワイヤ１２ｃ、１２ｄおよび液中皿１２ｂに紫外線を照射して使用する。これにより試料受け１２に超親水性が付加され、気泡や水滴の付着が軽減される。【選択図】                  図１
2008180533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体試料を空気中で載置する空中皿を上位に水槽内の比重既知の液体中で載置する液中皿を下位にしてワイヤで接続した試料受けと、前記空中皿を取外し自在に載着する上位部位と電子天びんの荷重検出軸に載着する下位部位を有する皿受けフレームを備えた比重測定キットにおいて、液体中に浸漬させる前記ワイヤおよび液中皿は、その表面に超親水性のコーティングが施されていることを特徴とする比重測定キット。
【請求項２】
固体試料を空気中で載置する空中皿を上位に、水槽内の比重既知の液体中で載置する液中皿を下位にしてワイヤで接続した試料受けと、前記空中皿を取外し自在に載着する上位部位と電子天びんの荷重検出軸に載着する下位部位を有する皿受けフレームを備えるとともに、液体中に浸漬させる前記ワイヤおよび液中皿は、その表面に超親水性のコーティングが施されている比重測定キットと、風袋重量、固体試料の空気中重量、液体中重量を選択して測定する測定選択手段と、各測定値を記憶する記憶手段と、各測定値から固体試料の比重値を算出表示する算出表示手段とからなることを特徴とする比重測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中における重量と比重既知の液体中の重量を測定して、固体試料の比重を測定する比重測定キットおよび比重測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルキメデスの原理を利用して固体試料の比重を求める場合、従来、図５に示すような比重測定装置４が用いられている。この比重測定装置４は、空気中での重量を測定するために固体試料Ｓを載置する空中皿４１と液体中での重量を測定する液中皿４２とをワイヤ４３で結合した試料受け４４と、この試料受け４４を支持する皿受けフレーム４５と、比重既知の液体Ｌを収容した水槽４６と、この水槽４６を載せる水槽受台４７を備え、前記皿受けフレーム４５を電子天びん４８に載置して、試料受け４４に載置した固体試料Ｓの空気中および液体中での重量を測定するようにしたものである。
【０００３】
前記空中皿４１に固体試料Ｓを載せた場合の空気中での固体試料Ｓの重量Ｗａと液中皿４２に固体試料Ｓを載せ代えた場合の液体Ｌ中での固体試料Ｓの重量Ｗｌを電子天びん４８で測定し、液体Ｌの比重ρｌを入力することにより、固体試料Ｓの空気中での比重ρを、（１）式によって算出して表示している（特許文献１参照）。
ρ＝Ｗａρｌ／（Ｗａ−Ｗｌ）              （１）
【０００４】
上記の比重測定装置４で固体試料Ｓの比重を高精度で測定する必要がある場合、通常電子天びん４８として分析用の電子天びん等の高精度電子天びんが用いられている。このような高精度電子天びんを使用して比重測定を行う場合、固体試料Ｓを空中皿４１から液中皿４２に移し替えるために試料受け４４を上下に移動させる際、液中皿４２やワイヤ４３に気泡や水滴が付着して測定精度を低下させる。例えば１ｍｍ３の気泡が１個付着している場合、液体Ｌ中での浮力は約１ｍｇ大きく測定されるので、電子天びん４８では下２桁の測定誤差が生じ、有効数字も減少する。
【０００５】
前記液中皿４２への気泡の付着を低減するため図６の液中皿４２の平面図に示すように円周上に多数の長孔４２ａを貫通させて気泡を生じにくくしたり、液体Ｌ中に浸漬する液中皿４２およびワイヤ４３など液体Ｌ中に浸漬する部分を洗浄して油分などの汚れを取り除いたり、あるいは液体Ｌ中に界面活性剤を投入して親水性を高めて濡れ性を良くし水滴の付着を無くしたり、前記ワイヤ４３をできるだけ細くして浮力の影響を受けなくするような方法が採られている。しかし、ワイヤ４３をあまり細くすると試料受け４４の形状の保持が難しくなり、測定のしやすさと耐荷重の面から直径０．５ｍｍより細くすることは難しく、通常直径０．５ｍｍ程度のＳＵＳ３０４製ワイヤが使用されている。
【特許文献１】特開２００５−２７４３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の比重測定装置４は上記のように構成されているが、前記液中皿４２やワイヤ４３の洗浄だけでは、液体Ｌに対して十分な濡れ性（親水性）が確保できず、気泡や水滴の付着を十分減らすことができないという問題がある。また、濡れ性を向上するための界面活性剤（例えば洗剤のようなもの）の必要量は、ワイヤ４３や液中皿４２の表面状態により異なるのでユーザが適量を決めることは面倒で難しく、適量を判断するためには、界面活性剤の量を少しずつ増やしていきながら測定結果を検討する必要があるという問題がある。あまり多量に界面活性剤を入れると泡立して測定精度に悪影響を与える。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、液中皿および吊下用のワイヤへの気泡や水滴の付着を排除して、高精度で比重測定が可能な比重測定キットおよび比重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】
【０００７】
本発明の比重測定キットは、固体試料を空気中で載置する空中皿を上位に、水槽内の比重既知の液体中で載置する液中皿を下位にしてワイヤで接続した試料受けと、前記空中皿を取外し自在に載着する上位部位と電子天びんの荷重検出軸に載着する下部部位を有する皿受けフレームを備えた比重測定キットにおいて、液体中に浸漬させる前記ワイヤおよび液中皿は、その表面に超親水性のコーティングが施されているものである。
また、本発明の比重測定装置は、固体試料を空気中で載置する空中皿を上位に、水槽内の比重既知の液体中で載置する液中皿を下位にしてワイヤで接続した試料受けと、前記空中皿を取外し自在に載着する上位部位と電子天びんの荷重検出軸に載着する下部部位を有する皿受けフレームを備えるとともに、液体中に浸漬させる前記ワイヤおよび液中皿は、その表面に超親水性のコーティングが施されている比重測定キットと、風袋重量、固体試料の空気中重量、液体中重量を選択して測定する測定選択手段と、各測定値を記憶する記憶手段と、各測定値から固体試料の比重値を算出表示する算出表示手段とからなるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による比重測定キットおよび比重測定装置は、表面に酸化チタンをコーティングした液中皿とこれを空中皿から吊り下げるワイヤを用いてこれに蛍光を照射することによりその表面が超親水性になるため、気泡や水滴の付着が無く安定した測定ができ、測定精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の比重測定キットの実施例を図面を参照しながら説明する。図１は比重測定キットを構成する構成部材を組み立てた状態を示す斜視図である。本比重測定キット１は比重既知の液体（通常水を使用する）Ｌを収容する水槽１１と、図２（Ａ）に示すような液体Ｌに沈む固体試料を測定する場合に用いる試料受け１２または図２（Ｂ）に示すような液体Ｌに浮く固体試料を測定する場合に用いる試料受け１３と、前記試料受け１２または１３を取外し自在に係着する皿受けフレーム１４と、前記水槽１１を支持する水槽受台１５と、液体Ｌの温度を測定する温度計１６と、この温度計１６を水槽１１内に固着するホルダー１７から構成されている。
【００１０】
前記試料受け１２は固体試料Ｓを載置して空気中でその重量を測定する空中皿１２ａと、円周方向に沿って打ち抜かれた複数の長孔を有して下方に湾曲し、固体試料Ｓを載置し液体Ｌ中でその重量を測定する液中皿１２ｂと、この液中皿１２ｂを空中皿１２ａから吊り下げるために空中皿１２ａの裏面中心部に固定するとともに下部を開いて液中皿１２ｂに固定している２本のワイヤ１２ｃ、１２ｄと、この上側部分を通して密着させるための筒体１２ｅから構成されている。また、前記試料受け１３は前記試料受け１２の液中皿１２ｂの代わりに上方に湾曲した液中皿１３ａを取り付けたものである。前記ワイヤ１２ｃ、１２ｄは、直径０．５ｍｍ程度のＳＵＳ３０４ワイヤを使用し、空中皿１２ａ、液中皿１２ｂ、１３ａにはＳＵＳ３０４が用いられ、これらの表面にはアナターゼ型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン、ルチル型酸化チタンなどの酸化チタン（ＴｉＯ２）類や酸化錫や酸化亜鉛などの超親水性物質含有処理液がコーティングされている。
【００１１】
前記ワイヤ１２ｃ、１２ｄおよび液中皿１２ｂ、１３ａは、その表面にブラックライトや蛍光ランプ（図示省略）などからの４００ｎｍ以下の紫外光線を照射することにより、光触媒作用が機能してその表面が超親水性となり液体Ｌとの濡れが良好化し、固体試料Ｓを空気中から液体Ｌ中へ移し替える際の上下移動に伴い発生していた気泡や水滴の付着が排除される。
【００１２】
前記比重測定キット１を図１に示すような分析用の電子天びん２と組み合わせて比重測定装置を構成し、液体Ｌに沈む固体試料Ｓの比重測定を行う場合の操作手順を以下に説明する。
（１）図３(Ａ)に示すように電子天びん２から測定皿２１、皿受け２２、対流防止リング２３を取り除く。
（２）図３（Ｂ）に示すように電子天びん２の皿受け軸２４に比重測定キット１の皿受けフレーム１４を載置する。
（３）図３（Ｃ）に示すように水槽受台１５を皿受けフレーム１４に接触しないように配設する。
（４）水槽受台１５の上に液体Ｌを入れた水槽１１を載せる。
（５）皿受けフレーム１４に空中皿１２ａを係着させる。このとき、前記ワイヤ１２ｃ、１２ｄの途中までが水槽１１の液体Ｌ中に沈む。試料受け１２のワイヤ１２ｃ、１２ｄから下部をバックライトまたは蛍光ランプで紫外光を照射する。
（６）この状態で風袋重量Ｗ０と固体試料Ｓを空中皿１２ａに載置した時の重量Ｗａを測定する。
（７）皿受けフレーム１４から空中皿１２ａを外して持ち上げ、液中皿１２ｂを液体Ｌから引き上げ、固体試料Ｓを液中皿１２ｂに載置した後、空中皿１２ａを再度皿受けフレーム１４に係着し、固体試料Ｓを液体Ｌ中に沈める。
（８）固体試料Ｓの液中重量Ｗｌを測定する。
これより固体試料Ｓの比重ρは次式（２）より求められる。
ρ＝（Ｗａ−Ｗ０）ρｌ／（Ｗａ−Ｗｌ）            （２）
ここで、ρｌは、液体Ｌの比重値で、温度計１６で測定された温度により補正される値を使用する。
【００１３】
図４は本発明の比重測定装置に使用される電子天びん３の概略構成を示すブロック図である。荷重検出部３１は、例えば電磁力平衡方型の電子天びん機構を主体とするもので、前記皿受けフレーム１４を載置する皿受け台３１ａ上の荷重に対応した電気信号を出力する。その出力はＡ−Ｄ変換器３２によってディジタル化された後、所定の微小時間間隔で制御部３３に採りこまれる。
【００１４】
制御部３３はマイクロコンピュータを主体として構成されており、ＣＰＵ３４、前記（１）式の演算や入力平均化などの処理を行うプログラムが書き込まれたＲＯＭ３５、ディジタル変換された荷重データが書き込まれるＲＡＭ３６、および外部機器との接続のための入出力インターフェース３７等を備えている。この制御部３３には、上述のＡ−Ｄ変換器３２のほか、固体試料の比重値を表示するための表示器３８と、固体試料の空気中重量、液体中重量、風袋重量の測定項目を選択指令する選択スイッチ３９Ａ、各測定値の測定記憶を指令する測定記憶スイッチ３９Ｂおよびこれらの測定値から比重値を算出して表示することを指令する表示スイッチ３９Ｃが設けられた入力部３９が接続されている。
【００１５】
本比重測定装置は、前記比重測定キット１を使用して比重測定を行う手順と同様の手順で比重測定を行うが、前記電子天びん３を備えているので風袋重量、固体試料の空気中重量および液体中重量測定時に、前記選択スイッチ３９Ａをその測定項目に合わせその都度測定記憶スイッチ３９Ｂを押し、液中重量を測定後表示スイッチ３９Ｃを押すことにより、比重値が表示器３８に表示される。
本発明の比重測定キット１および比重測定装置の構成は上記実施例に限定されるものでなく、例えば液中皿１２ｂ、１３ａを２本のワイヤ１２ｃ、１２ｄで吊り下げているが１本または３本以上のワイヤで吊り下げるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明は、空気中における重量と比重既知の液体中の重量を測定して、固体試料の比重を測定する比重測定キットおよび比重測定装置に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明実施例の比重測定キット１の組立状態を示す斜視図である。
【図２】実施例に係わる試料受け１２の側面図（Ａ）と試料受け１３の側面図（Ｂ）である。
【図３】比重測定キット１の電子天びん２への据付工程図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）である。
【図４】本発明実施例の比重測定装置の電子天びん３の概略構成を示すブロック図である。
【図５】従来の比重測定装置の一部断面で示す側面図である。
【図６】液中皿の平面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  比重測定キット
２、３、４８  電子天びん
４  比重測定装置
１１、４６  水槽
１２、１３、４４  試料受け
１２ａ、４１  空中皿
１２ｂ、１３ａ、４２  液中皿
１２ｃ、１２ｄ、４３  ワイヤ
１２ｅ  筒体
１４、４５  皿受けフレーム
１５、４７  水槽受台
１６  温度計
１７  ホルダー
２１  測定皿
２２  皿受け
２３  対流防止リング
２４  皿受け軸
３１  荷重検出部
３１ａ  皿受け台
３２  Ａ−Ｄ変換器
３３  制御部
３４  ＣＰＵ
３５  ＲＯＭ
３６  ＲＡＭ
３７  入出力インターフェース
３８  表示器
３９  入力部
３９Ａ  選択スイッチ
３９Ｂ  測定記憶スイッチ
３９Ｃ  表示スイッチ
４２ａ  長孔
Ｌ  液体
Ｓ  固体試料
【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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