(57)【要約】【課題】本発明は、測定開始時のチャンバー内の雰囲気温度には影響を受けることなく、また、試料の色の違いによる誤差も生じることがなく、しかも、高精度に試料の水分測定を行うことができる加熱乾燥式赤外線水分計を提供する。【解決手段】本発明の加熱乾燥式赤外線水分計は、試料皿４上で加熱乾燥される試料の温度を温度検出手段により検出して水分測定を行う加熱乾燥式赤外線水分計において、前記温度検出手段は、断熱材で覆われ、試料皿４上の試料から一定の距離を隔てた斜め上方向に設置され、受光口に脱着可能な透明保護カバー２６を備えた放射温度計１０であり、前記試料皿４内部には、放射温度計１０の温度校正を行なうための加熱標準体１７が着脱可能に配置されていることを特徴とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱乾燥される試料の温度を温度検出手段により検出して水分測定を行う加熱乾燥式赤外線水分計において、
前記温度検出手段に赤外線検出を行う放射温度計を用いて構成したことを特徴とする加熱乾燥式赤外線水分計。
【請求項２】
前記放射温度計は、前記加熱乾燥式赤外線水分計の構成部分である試料皿上の試料から一定の距離を隔てた真上、斜め上、又は当該試料皿の真下、斜め下のいずれかの方向に設置されていることを特徴とする請求項１記載の加熱乾燥式赤外線水分計。
【請求項３】
前記放射温度計は、前記加熱乾燥式赤外線水分計の構成部分である試料皿の上部に設置された導光部材を経て導光される赤外光を受光可能な箇所に設置されていることを特徴とする請求項１記載の加熱乾燥式赤外線水分計。
【請求項４】
前記放射温度計は、断熱材で覆われていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の加熱乾燥式赤外線水分計。
【請求項５】
前記放射温度計の受光部には、脱着可能な透明保護カバーが備えられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の加熱乾燥式赤外線水分計。
【請求項６】
前記試料皿内部には、放射温度計の温度校正、すなわちキャリブレーションを行なうための加熱標準体が着脱可能に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の記載の加熱乾燥式赤外線水分計。
【請求項７】
試料皿上で加熱乾燥される試料の温度を温度検出手段により検出して水分測定を行う加熱乾燥式赤外線水分計において、
前記温度検出手段は、断熱材で覆われ、試料皿上の試料から一定の距離を隔てた真上、斜め上、又は試料皿の真下、斜め下のいずれかの方向に設置され、受光部に脱着可能な透明保護カバーを備えた放射温度計であり、
前記試料皿内部には、放射温度計の温度校正、すなわちキャリブレーションを行なうための加熱標準体が着脱可能に配置されていることを特徴とする加熱乾燥式赤外線水分計。
【請求項８】
試料皿上で加熱乾燥される試料の温度を温度検出手段により検出して水分測定を行う加熱乾燥式赤外線水分計において、
前記温度検出手段は、断熱材で覆われ、受光部に脱着可能な透明保護カバーを備え、試料皿の上部に設置された導光部材を経て導光される赤外光を受光可能な箇所に設置された放射温度計であり、
前記試料皿内部には、放射温度計の温度校正、すなわちキャリブレーションを行なうための加熱標準体が着脱可能に配置されていることを特徴とする加熱乾燥式赤外線水分計。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば穀類等の水分測定を行う加熱乾燥式赤外線水分計に関するものである。
【従来の技術】
従来の加熱乾燥式赤外線水分計の一例を図７を参照して説明する。
図７に示す従来の一例である加熱乾燥式赤外線水分計は、箱型状の筺体３８の内部に荷重計３５を配置し、この荷重計３５の計量柱３５ａの上端に受皿３４と、試料載置用の試料皿３１を設置している。
また、筺体３８の上部には計量柱３５ａを囲むように反射板３６、下部風防３２ｂが固定され、更に下部風防３２ｂの上部には開閉式の上部風防３２ａが試料皿３１を囲むように配置されている。
上記上部風防３２ａの内部には赤外線ランプ３３、サーミスタを用いた温度センサ３７が配置されている。そして、赤外線ランプ３３により試料皿３１上の試料に赤外線を照射して加熱し、試料の含有水分を蒸発させ、試料の重量を荷重計３５により測定して、所定の演算を行い、試料の含有水分を分析するようになっている。
また、温度センサ３７により試料温度を検出し赤外線ランプ３３の点灯制御を行うようになっている。
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す従来の一例である加熱乾燥式赤外線水分計において、温度センサ３７により試料温度を検出する場合、本来は試料表面温度を検出することが理想であるが、実際には困難である。
前記温度センサ３７が検出する温度は、赤外線ランプの温度でもなく、試料表面温度でもない。すなわち、温度センサ３７は、赤外線ランプ３３から放射される赤外線を温度センサ３７自身が吸収するいわゆる輻射熱による温度と、上部風防３２ａが形成するチャンバー内の雰囲気温度とが複合された温度である。
この場合でも、温度センサ３７と試料表面温度の関係が常に一定であれば特に問題はない。すなわち、温度センサ３７を精度よく制御してやれば、試料表面温度も精度良く制御できることになる。しかし、実際には以下の理由により、この関係は一定にはなっていない。
（１）赤外線ランプ３３、温度センサ３７、試料表面のそれぞれの相互距離が必ずしも一定になっていないことにより、多重誤差の原因となっている。
例えば、赤外線ランプ３３と温度センサ３７が所定の距離より近づいている場合、温度センサ３７近辺では、赤外線エネルギー密度が所定値より高くなるため、温度センサ３７はすぐに設定温度に達成し、赤外線ランプ３３自身は所定値より小さい値で制御されることになり、試料表面温度は低温度で制御されることになる。
（２）測定開始時のチャンバー内の雰囲気温度による誤差も生じる。
すなわち、測定開始時のチャンバー内の雰囲気温度は、その日初めての測定時は室温近辺となるが、２回目、３回目となると前回の測定の影響により温まっている。しかも、毎回これは一定となるわけではない。この測定時点の温度の違いにより、誤差が発生する。
具体的には、図８に示すように、設定制御温度を１２０℃としたとき、初回スタート時の温度センサ温度：２５℃、２回目スタート時の温度センサ温度：７０℃となり、この結果、赤外線ランプ３３の加熱時間（フルパワー加熱時間）は初回スタート時ａ、２回目スタート時ｂのように異なり、試料皿３１上の試料の乾燥状態が異なってしまう。
（３）試料の色に違いによる誤差が生じる。
前記図７の従来例では、温度センサ３７の温度が一定になるように赤外線ランプ３３は制御されており、試料の色には考慮がされていなかった。しかし、実際には試料の色の違いにより赤外線の吸収率が異なっており、温度センサ３７が同じ温度で制御されていても、試料表面温度が異なることによる誤差が発生してしまう。
本発明は、上述した従来の実情に鑑み開発されたものであり、測定開始時のチャンバー内の雰囲気温度には影響を受けず、試料の色の違いによる誤差も生じることがなく、高精度に試料の水分測定を行うことができる加熱乾燥式赤外線水分計を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１記載の発明の加熱乾燥式赤外線水分計は、加熱乾燥される試料の温度を温度検出手段により検出して水分測定を行う加熱乾燥式赤外線水分計において、前記温度検出手段に赤外線検出を行う放射温度計を用いて構成したことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の加熱乾燥式赤外線水分計において、前記放射温度計は、前記加熱乾燥式赤外線水分計の構成部分である試料皿上の試料から一定の距離を隔てた真上、斜め上、又は当該試料皿の真下、斜め下のいずれかの方向に設置されていることを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の加熱乾燥式赤外線水分計において、前記放射温度計は、前記加熱乾燥式赤外線水分計の構成部分である試料皿の上部に設置された導光部材を経て導光される赤外光を受光可能な箇所に設置されていることを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の加熱乾燥式赤外線水分計において、前記放射温度計は、断熱材で覆われていることを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の加熱乾燥式赤外線水分計において、前記放射温度計の受光部には、脱着可能な透明保護カバーが備えられていることを特徴とするものである。
請求項６記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の加熱乾燥式赤外線水分計において、前記試料皿内部には、放射温度計の温度校正、すなわちキャリブレーションを行なうための加熱標準体が着脱可能に配置されていることを特徴とするものである。
請求項１、２、４乃至６の発明によれば、温度検出手段に赤外線検出を行う放射温度計を用いて構成したことにより、測定開始時の試料が配置されるチャンバー内の雰囲気温度には影響を受けず、試料の色の違いによる誤差も生じることがなく、高精度に試料の水分測定を行うことが可能となる。
すなわち、試料表面から放射される赤外線を放射温度計で検出（平均検出波長６．４〜１４μｍ）し、信号処理して試料表面温度を求めるものであるから、前記従来例で述べたようなヒータ、温度センサ、試料表面のそれぞれの相互距離が変化しても誤差は発生しない利点がある。
また、試料の表面温度を放射温度計を用いて検出しているため、やはり前記従来例で述べたような測定開始時、２度目スタート時等のチャンバー内（上部風防内）の雰囲気温度の相違には影響を受けず、これによる誤差は発生しない。
更に、放射温度計は平均波長６．４〜１４μｍの赤外線を利用しているので、可視光領域の波長帯の光は検出することはなく、これにより試料の色の違いによる測定誤差は発生しない利点もある。
更にまた、前記放射温度計は、断熱材で覆われているので雰囲気温度の影響をより受けにくくすることができ、放射温度計の配置も自由度が高く、透明保護カバーを設けているので、当該透明保護カバーの取り替えを自在としながら試料からの蒸発物質等の放射温度計内への侵入を防止でき、温度校正を行なうための加熱標準体を備えているので温度校正も容易に実行可能となる。
請求項３記載の発明によれば、請求項１、４乃至６記載の各発明の作用効果を発揮しつつ、前記放射温度計の配置を低温環境とすることができ、雰囲気温度の影響をより一段と受けにくくすることができる。
請求項７記載の発明は、試料皿上で加熱乾燥される試料の温度を温度検出手段により検出して水分測定を行う加熱乾燥式赤外線水分計において、前記温度検出手段は、断熱材で覆われ、試料皿上の試料から一定の距離を隔てた真上、斜め上、又は試料皿の真下、斜め下のいずれかの方向に設置され、受光部に脱着可能な透明保護カバーを備えた放射温度計であり、前記試料皿内部には、放射温度計の温度校正、すなわちキャリブレーションを行なうための加熱標準体が着脱可能に配置されていることを特徴とするものである。
請求項７記載の発明によれば、全体として前記請求項１、２、４乃至６記載の各発明の作用効果を発揮させることができる加熱乾燥式赤外線水分計を提供できる。
請求項８記載の発明は、試料皿上で加熱乾燥される試料の温度を温度検出手段により検出して水分測定を行う加熱乾燥式赤外線水分計において、前記温度検出手段は、断熱材で覆われ、受光部に脱着可能な透明保護カバーを備え、試料皿の上部に設置された導光部材を経て導光される赤外光を受光可能な箇所に設置された放射温度計であり、前記試料皿内部には、放射温度計の温度校正、すなわちキャリブレーションを行なうための加熱標準体が着脱可能に配置されていることを特徴とするものである。
請求項８記載の発明によれば、前記請求項３記載の発明と同様な作用効果を発揮させることができる加熱乾燥式赤外線水分計を提供できる。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態の加熱乾燥式赤外線水分計を示すものであり、箱型状の筺体１の内部に試料の重量を測定する荷重計２を配置し、この荷重計２の計量柱２ａの上端に受皿３、例えば穀類等の試料載置用の試料皿４を設置している。
また、筺体１の上部には、計量柱２ａの上端の受皿３、試料皿４を囲むように下部風防５が固定されている。
下部風防５の上部には、開閉式で下端が開口した円形筒状の上部風防６が配置されている。この上部風防６の内部には、試料加熱用の一対のヒータ７が試料皿４の上面に対して平行配置に取り付けられている。
また、前記上部風防６の隅部には試料皿４の斜め上方となる配置で詳細は後述する温度検出手段である赤外線（平均波長６．４〜１４μｍ）検出機能を有する放射温度計１０が配置されている。
図１中、８は筺体１の上部に配置される蓋体、９は各種操作を行う操作盤である。
実施の形態の加熱乾燥式赤外線水分計は、前記一対のヒータ７により試料を加熱して含有水分を蒸発させ、荷重計２により検出する試料の重量変化値を増幅回路１１、Ａ／Ｄ変換器１２を経てデータ処理部１３に送り、データ処理部１３にて予め求めた試料の加熱前の重量値を用いた所定の演算を行って含有水分値を求め、求めた含有水分値を液晶ディスプレイのような表示部１４に表示するように構成している。
また、前記放射温度計１０の検出温度、データ処理部１３の演算結果は制御部１５に送られ、制御部１５はこれらを基に前記一対のヒータ７の加熱制御を行うようになっている。
前記増幅回路１１、Ａ／Ｄ変換器１２、データ処理部１３、表示部１４、制御部１５は、実際には筺体１に搭載されている（表示部１４は操作盤９に設けられている）。
図２は前記上部風防６のみを透視図的に示す平面図であり、この上部風防６は図１では示していないが、開閉操作用の支持アーム１６を備えている。
前記試料皿４上には、詳細は後述する温度校正用の加熱標準体１７を配置している。
次に、図３、図４を参照して放射温度計１０について詳述する。
この放射温度計１０は、直方体箱型状の本体２１と、本体２１の一端から突出させた装着筒部２２とを一体構成し、装着筒部２２を前記上部風防６の隅部に傾斜配置に設けた装着孔６ａに装着することで、図示する実施の形態では、放射温度計１０を試料皿４の例えば斜め上方配置としている。
なお、放射温度計１０の配置としては、試料皿４の斜め上方配置とする他、試料から一定距離を保った状態で、例えば、試料皿４の真上、真下、斜め下の配置とすることもできる。但し、放射温度計１０を試料皿４の真下の位置、斜め下の位置に配置する場合は、試料の表面温度を直接測定するのではなく、試料皿４を介しての温度検出となるため、試料皿４自身の熱容量を小さくし、試料皿４による影響を少なくすることが望ましい。試料皿４の熱容量を小さくするには、試料皿４を例えばアルミ箔のような薄くて熱応答性の良い材料を用いて形成することがあげられる。
前記装着筒部２２の突出端側には、受光口２３が設けられ、その内方には検出部２４が配置されている。また、本体２１の内部には前記検出部２４を動作させ、温度ドリフトを補正するための電子回路を搭載した温度計回路基板２５が固定されている。
また、前記装着筒部２２は断熱性に優れた断熱材を用いて形成され、更に、受光口２３の外側の装着筒部２２の端面には、キャップ２７とともに脱着可能な試料から蒸発する物質等の侵入防止用の透明保護カバー２６を備えている。当該透明保護カバー２６の取り替えは自在である。
図５は加熱標準体１７の構成を示す図であり、図示する実施の形態の加熱標準体１７は、アルミニユウム製で白色又は黒色が着色され、且つ、酸化アルマイトの表面処理が施された円板１８に基準温度計（熱電対）１９を埋め込むことにより構成している。
加熱標準体１７を使用した温度校正は、例えば、試料皿４上に加熱標準体１７を置き、前記操作盤９にて温度校正モードを自動校正モードに設定し、加熱標準体１７の温度（基準温度）と、放射温度計１０の検出温度が一致するように合わせ込むものである。温度校正点としては、例えば摂氏８０度，１００度，１２０度，１５０度等の各温度で行う。
本実施の形態の加熱乾燥式赤外線水分計において、特に放射温度計１０の動作について着目すると、試料表面から放射される赤外線を放射温度計１０の検出部２４で検出（平均検出波長６．４〜１４μｍ）し、信号処理して試料表面温度を求めるものであるから、前記従来例で述べたようなヒータ、温度センサ、試料表面のそれぞれの相互距離が変化しても誤差は発生しない利点がある。
また、試料の表面温度を放射温度計１０を用いて検出しているため、やはり前記従来例で述べたような測定開始時、２度目スタート時等のチャンバー内（上部風防６内）の雰囲気温度の相違には影響を受けず、これによる誤差は発生しない。
更に、放射温度計１０は平均波長６．４〜１４μｍの赤外線を利用しているので、可視光領域の波長帯の光は検出することはなく、これにより試料の色の違いによる測定誤差は発生しない利点もある。
次に、図６を参照して本実施の形態の加熱乾燥式赤外線水分計の変形例の要部を説明する。
図６の変形例においては、図１に示す放射温度計１０の配置に替えて、放射温度計１０を上部風防６の外部の低温環境となる領域に配置したことが特徴である。
すなわち、上部風防６の上辺中央部に透明ガラス２８を取り付け、その上部に導光部材であるミラー２９を４５度の傾斜配置に固定して、試料からの赤外線の光路を４５度屈曲させ、ミラー２９に放射温度計１０の受光口２３を対峙させる状態で、この放射温度計１０を上部風防６の近傍に固定配置している。この変形例の他の構成は図１に示す加熱乾燥式赤外線水分計と同様である。
この変形例の加熱乾燥式赤外線水分計によれば、既述した作用効果を発揮することに加え、放射温度計１０を低温環境となる領域に配置しているので、上部風防６内の雰囲気温度の影響をより一層少なくすること可能となる。導光部材としてはミラー２９の替わりに、光ファイバーを使用することも可能である。
【発明の効果】
本発明によれば、測定開始時のチャンバー内の雰囲気温度には影響を受けずに、試料の色の違いによる誤差も生じることがなく、高精度に試料の水分測定を行うことができる加熱乾燥式赤外線水分計を提供することができる。
また、雰囲気温度の影響をより受けにくくすることができ、放射温度計の配置も自由度が高く、放射温度計の前記透明保護カバーの取り替えを自在としながら試料からの蒸発物質等の放射温度計内への侵入を防止でき、温度校正も容易な加熱乾燥式赤外線水分計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の加熱乾燥式赤外線水分計の全体構成を示す概略図である。
【図２】本実施の形態の加熱乾燥式赤外線水分計の上部風防のみの概略平面図である。
【図３】本実施の形態の放射温度計の平面図である。
【図４】本実施の形態の放射温度計の断面図である。
【図５】本実施の形態の加熱標準体の構成を示す説明図である。
【図６】本実施の形態の加熱乾燥式赤外線水分計の変形例の要部を示す概略断面図である。
【図７】従来の加熱乾燥式赤外線水分計の概略構成図である。
【図８】従来の加熱乾燥式赤外線水分計における初回スタート時、２回目スタート時の赤外線ランプの加熱時間を示す説明図である。
【符号の説明】
１    筺体
２    荷重計
２ａ  計量柱
３    受皿
４    試料皿
５    下部風防
６    上部風防
６ａ  装着孔
７    ヒータ
９    操作盤
１０    放射温度計
１１    増幅回路
１２    Ａ／Ｄ変換器
１３    データ処理部
１４    表示部
１５    制御部
１６    支持アーム
１７    加熱標準体
１８    円板
２１    本体
２２    装着筒部
２３    受光口
２４    検出部
２５    温度計回路基板
２６    透明保護カバー
２７    キャップ
２８    透明ガラス
２９    ミラー
【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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