(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細孔内に第１の液体が付着した多孔体を、前記第１の液体の飽和濃度がＣＳである第２の液体に前記第１の液体を既知の濃度Ｄ１〜ｚで溶解させた基準溶液Ｅ１〜ｚに浸漬させて平衡状態とした際に、毛管相分離現象により前記基準溶液Ｅ１〜ｚに溶解せずに前記多孔体の細孔内に残留する前記第１の液体の残留量に基づいて前記多孔体の細孔の細孔径ｗ及びその分布を測定する細孔径分布測定方法であって、
前記多孔体と同一組成又は類似組成からなり、既知の細孔径Ｗ１〜ｙのそれぞれの寸法の細孔のみを有する標本多孔体Ｏ１〜ｙに対して前記第１の液体の吸着ポテンシャルΔΨ１〜ｙ（Ｗ１〜ｙ，ｘ）（式中、ｘは前記標本多孔体の細孔の中心を原点とした細孔径方向の位置を示す。）を前記標本多孔体Ｏ１〜ｙごとに求める吸着ポテンシャル作成工程と、
前記吸着ポテンシャルΔΨ１〜ｙ（Ｗ１〜ｙ，ｘ）を下記式１及び式２に代入してｘ０を消去するように式１及び式２を連立させて解き、前記標本多孔体Ｏ１〜ｙのそれぞれの細孔径Ｗ１〜ｙと標本平衡濃度比率（Ｃ１〜ｙ／ＣＳ）（式中、Ｃ１〜ｙは前記細孔径Ｗ１〜ｙのそれぞれの寸法のみを有する前記標本多孔体Ｏ１〜ｙにおける前記第２の液体中の前記第１の液体の平衡濃度を示す。）との関係を求める標本平衡濃度比率関係作成工程と、
前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚに前記多孔体を浸漬させて平衡状態とした際の前記基準溶液Ｅ１〜ｚ中の前記第１の液体の平衡濃度Ａ１〜ｚを前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚごとに測定して前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚごとの平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）を算出する平衡濃度比率算出工程と、
前記多孔体の乾燥重量と前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚそれぞれに対する平衡状態における前記多孔体の重量とに基づいて、又は前記基準溶液Ｅ１〜ｚの濃度Ｄ１〜ｚと、前記基準溶液Ｅ１〜ｚそれぞれの量と、前記平衡濃度Ａ１〜ｚとに基づいて、前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚそれぞれに対する平衡状態における前記多孔体の細孔内に残留する前記第１の液体の残留量を算出する残留量算出工程と、
前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚそれぞれに対する平衡状態における前記多孔体の細孔内に残留する前記第１の液体の残留量と前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚそれぞれに対する平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）とに基づいて前記多孔体の細孔の細孔径ｗ及び当該細孔径ｗの分布を評価する細孔評価工程と
を具備することを特徴とする細孔径分布測定方法。
【数１】
0004845004.tif 000018
【数２】
0004845004.tif 000019
【請求項２】
請求項１において、前記吸着ポテンシャル作成工程は、
前記標本多孔体Ｏ１〜ｙと同一又は類似組成からなる非多孔体に対する前記第１の液体の蒸気の吸着等温線と当該吸着等温線に対応する前記第１の液体の吸着膜の厚さｔとを測定する吸着等温線測定工程と、
前記吸着等温線上の前記第１の液体の蒸気圧Ｐ１〜ｚと当該蒸気圧Ｐ１〜ｚそれぞれに対応する前記第１の液体の吸着膜の厚さｔ１〜ｚとを下記式３に代入して前記非多孔体の表面上における第１の液体の吸着膜の厚さｔとΔφ（ｔ）との関係を算出するΔφ算出工程と、
前記第１の液体の吸着膜の厚さｔとΔφ（ｔ）との関係を用いて下記式４より前記吸着ポテンシャルΔΨ（Ｗ，ｘ）を算出するΔΨ算出工程とを具備することを特徴とする細孔径分布測定方法。
【数３】
0004845004.tif 000020
【数４】
0004845004.tif 000021
【請求項３】
請求項１又は２において、前記細孔評価工程は、前記平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）ごとの前記多孔体の細孔内に残留する前記第１の液体の残留量から前記平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）ごとの前記多孔体の細孔内に残留する前記第１の液体の体積を算出する体積算出工程と、
前記標本多孔体Ｏ１〜ｙの細孔径Ｗ１〜ｙと標本平衡濃度比率（Ｃ１〜ｙ／ＣＳ）との関係に基づいて前記平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）に対応してそれぞれ決定される前記多孔体の細孔の細孔径Ｂ１〜ｚを算出する細孔径算出工程と、
隣接する２つの前記平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）における前記多孔体の細孔内に残留する前記第１の液体の体積の差及び前記隣接する２つの平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）に対応してそれぞれ決定される前記多孔体の細孔の細孔径Ｂ１〜ｚから前記多孔体の細孔の細孔径ｗの分布を算出する細孔径分布算出工程とを具備することを特徴とする細孔径分布測定方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記多孔体の細孔の細孔径が１〜５０ｎｍの範囲にあることを特徴とする細孔径分布測定方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、細孔内に前記第１の液体が付着した前記多孔体を、前記第１の液体の飽和濃度がＣＳである第２の液体に前記第１の液体を既知の濃度Ｄ１〜ｚで溶解させた基準溶液Ｅ１〜ｚに浸漬させた際の平衡状態は、
カラムに前記多孔体を充てんし、
前記カラムに前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚのそれぞれを連続的に供給し、各基準溶液Ｅ１〜ｚの濃度Ｄ１〜ｚと前記基準溶液Ｅ１〜ｚに対応して前記カラムから排出される溶液Ｆ１〜ｚ中の前記第１の液体の濃度とが同一になった状態とすることを特徴とする細孔径分布測定方法。
【請求項６】
請求項５において、前記カラムから排出される溶液Ｆ１〜ｚは、前記濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚとして再度前記カラムに供給されることを特徴とする細孔径分布測定方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかにおいて、前記第２の液体は前記第１の液体より飽和蒸気圧が高いものであり、
前記残留量算出工程は、前記平衡状態に達した後、前記多孔体の細孔内に付着した前記第１の液体及び前記第２の液体のうち第２の液体のみを蒸発させた際の前記多孔体の重量を測定し、前記多孔体の重量から前記多孔体の乾燥重量を引くことにより、前記多孔体の細孔内に残留する第１の液体の残留量を算出することを特徴とする細孔径分布測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ、膜、中空糸、石炭などの多孔体が有する細孔の細孔径及びその分布を測定する測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸着剤やフィルタなどの多孔体を有効利用するためには、多孔体表面の細孔の細孔径やその分布に関する情報を得ることが必要となる。そのような情報を得る方法としては、窒素吸着法、水銀圧入法、バブルポイント法、ドライ−ウエットフロー法などが従来から広く用いられてきた。
【０００３】
しかしながら、窒素吸着法では、多孔体を乾燥させる必要があるので、乾燥させると収縮してしまうような物質からなる多孔体の細孔の細孔径分布を測定することができないという問題があった。また、水銀圧入法では、人体に有害な水銀を用いる必要があり、その管理及び廃棄処理に対するコストが高くなるという問題があった。
【０００４】
さらに、バブルポイント法やドライ−ウエットフロー法などでは、測定可能な細孔径の限界が５０ｎｍ程度であり、細孔径が５０ｎｍ以下の細孔の細孔径及びその分布を測定することができないという問題があった。
【０００５】
一方、上述した水銀圧入法の欠点を解消する方法が提案されているが（例えば特許文献１参照）、多孔体への表面処理を施す必要があり、細孔の細孔径及びその分布を測定する際の工程が煩雑になるという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開平２００５−６９９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑み、比較的簡易な工程で多孔体の細孔の細孔径の正確な分布を測定することができる測定方法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】
【０００８】
本発明者は、毛管相分離現象に関する研究を通じて、多孔体に吸着される液体の吸着ポテンシャルを考慮した毛管相分離に関する熱力学方程式を構築した。そして、その熱力学方程式を用いることにより、細孔内に第１の液体が付着した多孔体を、第１の液体の飽和濃度がＣＳである第２の液体に第１の液体を既知の濃度で溶解させた基準溶液に浸漬させて平衡状態とした際に、毛管相分離現象により第２の液体に溶解せずに多孔体の細孔内に残留する第１の液体の残留量に基づいて多孔体の細孔の細孔径及びその分布を測定できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、細孔内に第１の液体が付着した多孔体を、前記第１の液体の飽和濃度がＣＳである第２の液体に前記第１の液体を既知の濃度Ｄ１〜ｚで溶解させた基準溶液Ｅ１〜ｚに浸漬させて平衡状態とした際に、毛管相分離現象により前記基準溶液Ｅ１〜ｚに溶解せずに前記多孔体の細孔内に残留する前記第１の液体の残留量に基づいて前記多孔体の細孔の細孔径ｗ及びその分布を測定する細孔径分布測定方法であって、前記多孔体と同一組成又は類似組成からなり、既知の細孔径Ｗ１〜ｙのそれぞれの寸法の細孔のみを有する標本多孔体Ｏ１〜ｙに対して前記第１の液体の吸着ポテンシャルΔΨ１〜ｙ（Ｗ１〜ｙ，ｘ）（式中、ｘは前記標本多孔体の細孔の中心を原点とした細孔径方向の位置を示す。）を前記標本多孔体Ｏ１〜ｙごとに求める吸着ポテンシャル作成工程と、前記吸着ポテンシャルΔΨ１〜ｙ（Ｗ１〜ｙ，ｘ）を下記式１及び式２に代入してｘ０を消去するように式１及び式２を連立させて解き、前記標本多孔体Ｏ１〜ｙのそれぞれの細孔径Ｗ１〜ｙと標本平衡濃度比率（Ｃ１〜ｙ／ＣＳ）（式中、Ｃ１〜ｙは前記細孔径Ｗ１〜ｙのそれぞれの寸法のみを有する前記標本多孔体Ｏ１〜ｙにおける前記第２の液体中の前記第１の液体の平衡濃度を示す。）との関係を求める標本平衡濃度比率関係作成工程と、前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚに前記多孔体を浸漬させて平衡状態とした際の前記基準溶液Ｅ１〜ｚ中の前記第１の液体の平衡濃度Ａ１〜ｚを前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚごとに測定して前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚごとの平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）を算出する平衡濃度比率算出工程と、前記多孔体の乾燥重量と前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚそれぞれに対する平衡状態における前記多孔体の重量とに基づいて、又は前記基準溶液Ｅ１〜ｚの濃度Ｄ１〜ｚと、前記基準溶液Ｅ１〜ｚそれぞれの量と、前記平衡濃度Ａ１〜ｚとに基づいて、前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚそれぞれに対する平衡状態における前記多孔体の細孔内に残留する前記第１の液体の残留量を算出する残留量算出工程と、前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚそれぞれに対する平衡状態における前記多孔体の細孔内に残留する前記第１の液体の残留量と前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚそれぞれに対する平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）とに基づいて前記多孔体の細孔の細孔径ｗ及び当該細孔径ｗの分布を評価する細孔評価工程とを具備することを特徴とする細孔径分布測定方法にある。
【００１０】
【数１】
0004845004.tif 000002
【００１１】
【数２】
0004845004.tif 000003
【００１２】
かかる第１の態様では、さまざまな形状及び組成からなる多孔体の細孔の分布を正確かつ容易に測定することができる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記吸着ポテンシャル作成工程は、前記標本多孔体Ｏ１〜ｙと同一又は類似組成からなる非多孔体に対する前記第１の液体の蒸気の吸着等温線と当該吸着等温線に対応する前記第１の液体の吸着膜の厚さｔとを測定する吸着等温線測定工程と、前記吸着等温線上の前記第１の液体の蒸気圧Ｐ１〜ｚと当該蒸気圧Ｐ１〜ｚそれぞれに対応する前記第１の液体の吸着膜の厚さｔ１〜ｚとを下記式３に代入して前記非多孔体の表面上における第１の液体の吸着膜の厚さｔとΔφ（ｔ）との関係を算出するΔφ算出工程と、前記第１の液体の吸着膜の厚さｔとΔφ（ｔ）との関係を用いて下記式４より前記吸着ポテンシャルΔΨ（Ｗ，ｘ）を算出するΔΨ算出工程とを具備することを特徴とする細孔径分布測定方法にある。
【００１４】
【数３】
0004845004.tif 000004
【００１５】
【数４】
0004845004.tif 000005
【００１６】
かかる第２の態様では、既知の細孔径Ｗ１〜ｙのそれぞれの寸法の細孔のみを有する標本多孔体Ｏ１〜ｙに対して第１の液体の吸着ポテンシャルΔΨ１−ｙ（Ｗ１−ｙ，ｘ）を容易に求めることができる。
【００１７】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、請求項１又は２において、前記細孔評価工程は、前記平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）ごとの前記多孔体の細孔内に残留する前記第１の液体の残留量から前記平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）ごとの前記多孔体の細孔内に残留する前記第１の液体の体積を算出する体積算出工程と、前記標本多孔体Ｏ１〜ｙの細孔径Ｗ１〜ｙと標本平衡濃度比率（Ｃ１〜ｙ／ＣＳ）との関係に基づいて前記平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）に対応してそれぞれ決定される前記多孔体の細孔の細孔径Ｂ１〜ｚを算出する細孔径算出工程と、隣接する２つの前記平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）における前記多孔体の細孔内に残留する前記第１の液体の体積の差及び前記隣接する２つの平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）に対応してそれぞれ決定される前記多孔体の細孔の細孔径Ｂ１〜ｚから前記多孔体の細孔の細孔径ｗの分布を算出する細孔径分布算出工程とを具備することを特徴とする細孔径分布測定方法にある。
【００１８】
かかる第３の態様では、さまざまな形状及び組成からなる多孔体の細孔の分布をより容易に測定することができる。
【００１９】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記多孔体の細孔の細孔径が１〜５０ｎｍの範囲にあることを特徴とする細孔径分布測定方法にある。
【００２０】
かかる第４の態様では、さまざまな形状及び組成からなる多孔体の細孔の分布をより正確に測定することができる。
【００２１】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、細孔内に前記第１の液体が付着した前記多孔体を、前記第１の液体の飽和濃度がＣＳである第２の液体に前記第１の液体を既知の濃度Ｄ１〜ｚで溶解させた基準溶液Ｅ１〜ｚに浸漬させた際の平衡状態は、カラムに前記多孔体を充てんし、前記カラムに前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚのそれぞれを連続的に供給し、各基準溶液Ｅ１〜ｚの濃度Ｄ１〜ｚと前記基準溶液Ｅ１〜ｚに対応して前記カラムから排出される溶液Ｆ１〜ｚ中の前記第１の液体の濃度とが同一になった状態とすることを特徴とする細孔径分布測定方法にある。
【００２２】
かかる第５の態様では、容易にかつ短時間で、細孔内に第１の液体が付着した多孔体を基準溶液に浸漬させた際の平衡状態を形成させることができる。
【００２３】
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記カラムから排出される溶液Ｆ１〜ｚは、前記濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚとして再度前記カラムに供給されることを特徴とする細孔径分布測定方法にある。
【００２４】
かかる第６の態様では、細孔内に第１の液体が付着した多孔体を基準溶液に浸漬させた際の平衡状態をより容易に形成させることができる。
【００２５】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記第２の液体は前記第１の液体より飽和蒸気圧が高いものであり、前記残留量算出工程は、前記平衡状態に達した後、前記多孔体の細孔内に付着した前記第１の液体及び前記第２の液体のうち第２の液体のみを蒸発させた際の前記多孔体の重量を測定し、前記多孔体の重量から前記多孔体の乾燥重量を引くことにより、前記多孔体の細孔内に残留する第１の液体の残留量を算出することを特徴とする細孔径分布測定方法にある。
【００２６】
かかる第７の態様では、前記既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚそれぞれに対する平衡状態における前記多孔体の重量を容易に測定することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る細孔径分布測定方法によると、比較的簡易な工程で、さまざまな形状及び組成からなる多孔体の細孔の分布を正確に測定することができるので、より容易かつ正確に多孔体の特性を解析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態で用いる説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。
【００２９】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る細孔を有する多孔体を示す概略図である。また、図２は、本実施形態で用いる多孔体の細孔内に第１の液体が付着した状態を示す概略図である。さらに、図３は、本実施形態において、細孔内に第１の液体が付着した多孔体を既知の濃度の基準溶液で満たされた槽に浸漬させた状態を示す概略図である。そして、図４は本実施形態に係る細孔径分布測定方法のシーケンスを示す図である。
【００３０】
本実施形態で用いる細孔径分布測定方法は、図１〜３に示すように、細孔１１内に第１の液体２０が付着した多孔体１０を、第１の液体２０の飽和濃度がＣＳである第２の液体に第１の液体２０を既知の濃度Ｄで溶解させた基準溶液３０に浸漬させて平衡状態とした際に、毛管相分離現象により基準溶液３０に溶解せずに多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量に基づいて多孔体１０の細孔１１の細孔径ｗ及びその分布を測定する方法である。なお、本実施形態で用いる細孔径分布測定方法は、以下に説明するすべての工程において同一又は略同一温度で行なわれるものとする。
【００３１】
本実施形態で用いる多孔体１０は、細孔１１を有するものであれば特に限定されないが、細孔径が１〜５０ｎｍの範囲にある細孔１１を有するものが好ましく、２〜５０ｎｍの範囲にあるものがより好ましい。具体的には、例えば多孔体１０として石炭などが挙げられる。なお、細孔１１は多孔体１０を貫通していてもよい。
【００３２】
また、本実施形態に用いる第１の液体２０及び第２の液体は、相互溶解度に上限があるものであれば特に限定されない。具体的には、例えば第１の液体２０として水などが、また、水に対する第２の液体としてジメチルエーテル（ＤＭＥ：ＣＨ３ＯＣＨ３）などが挙げられる。
【００３３】
さらに、本実施形態に用いる基準溶液３０とは、第１の液体２０がまったく溶解していない純粋な第２の液体から、第２の液体中の第１の液体２０の濃度が飽和濃度ＣＳとなるまでの範囲にあるいずれかの溶液、すなわち第２の液体中の第１の液体２０の濃度が０％〜飽和濃度ＣＳとなるまでの範囲にあるいずれかの溶液をいう。なお、図１〜３では基準溶液に「３０」の符号を付して説明したが、以下では溶解する第１の液体２０の濃度が異なる基準溶液Ｅ１〜ｚ対しても同じ符号「３０」を付すこととする。
【００３４】
以下に、本実施形態で用いる細孔径分布測定方法を具体的に説明する。本実施形態で用いる細孔径分布測定方法は、図４に示すような工程からなっている。具体的には、本実施形態で用いる細孔径分布測定方法は、図５に示す多孔体１０の細孔１１内の座標において、多孔体１０と同一組成又は類似組成からなり、既知の細孔径Ｗ１〜ｙのそれぞれの寸法の細孔のみを有する標本多孔体Ｏ１〜ｙに対して第１の液体２０の吸着ポテンシャルΔΨ１〜ｙ（Ｗ１〜ｙ，ｘ）（式中、ｘは標本多孔体の細孔の中心を原点とした細孔径方向の位置を示す。）を標本多孔体Ｏ１〜ｙごとに求める吸着ポテンシャル作成工程（Ｓ１）と、吸着ポテンシャルΔΨ１〜ｙ（Ｗ１〜ｙ，ｘ）を下記の式１及び式２に代入してｘ０を消去するように式１及び式２を連立させて解き、標本多孔体Ｏ１〜ｙのそれぞれの細孔径Ｗ１〜ｙと標本平衡濃度比率（Ｃ１〜ｙ／ＣＳ）との関係を求める標本平衡濃度比率関係作成工程（Ｓ２）と、第２の液体に第１の液体２０を既知の濃度Ｄ１〜ｚで溶解させた基準溶液Ｅ１〜ｚ３０に多孔体１０を浸漬させて平衡状態とした際の基準溶液Ｅ１〜ｚ３０中の第１の液体２０の平衡濃度Ａ１〜ｚを既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０ごとに測定して既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０ごとの平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）を算出する平衡濃度比率算出工程（Ｓ３）と、多孔体１０の乾燥重量と既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０それぞれに対する平衡状態における多孔体１０の重量とに基づいて、又は基準溶液Ｅ１〜ｚ３０の濃度Ｄ１〜ｚと、基準溶液Ｅ１〜ｚ３０それぞれの量と、平衡濃度Ａ１〜ｚとに基づいて、既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０それぞれに対する平衡状態における多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量を算出する残留量算出工程（Ｓ４）と、既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０それぞれに対する平衡状態における多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量と既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０それぞれに対する平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）とに基づいて多孔体１０の細孔１１の細孔径ｗ及び細孔径ｗの分布を評価する細孔評価工程（Ｓ５）とを具備している。
【００３５】
【数５】
0004845004.tif 000006
【００３６】
【数６】
0004845004.tif 000007
【００３７】
この方法を用いることにより、さまざまな形状及び組成からなる多孔体の細孔の細孔径及びその分布を正確かつ容易に測定することができる。以下、各工程についてより具体的に説明する。
【００３８】
吸着ポテンシャル作成工程（Ｓ１）は、図５に示す座標において、多孔体１０と同一組成又は類似組成からなり、既知の細孔径Ｗ１〜ｙのそれぞれの寸法の細孔のみを有する標本多孔体Ｏ１〜ｙに対して第１の液体２０の吸着ポテンシャルΔΨ１〜ｙ（Ｗ１〜ｙ，ｘ）（式中、ｘは標本多孔体の細孔の中心を原点とした細孔径方向の位置を示す。）を標本多孔体Ｏ１〜ｙごとに求めることができるものであれば特に限定されない。しかしながら、吸着ポテンシャル作成工程（Ｓ１）としては、以下に説明する吸着等温線を利用した吸着ポテンシャル作成工程が好ましい。ここで、標本多孔体Ｏ１〜ｙは、多孔体１０と同一組成又は類似組成からなり、既知の細孔径Ｗ１〜ｙのそれぞれの寸法の細孔のみを有するものであれば特に限定されないが、多孔体１０と形状及び組成が同一であるものが好ましいのはいうまでもない。なお、多孔体１０の類似組成からなる標本多孔体Ｏ１〜ｙとは、多孔体１０の吸着ポテンシャルを求める際に利用することができるような、多孔体１０の吸着ポテンシャルと同様の吸着ポテンシャルを有するものをいう。以下に、好ましい吸着ポテンシャル作成工程（Ｓ１）として、吸着等温線を利用した吸着ポテンシャル作成工程について具体的に説明する。
【００３９】
吸着等温線を利用した吸着ポテンシャル作成工程は、具体的には図６に示すように、標本多孔体Ｏ１〜ｙと同一又は類似組成からなる非多孔体への第１の液体２０の蒸気の吸着等温線とその吸着等温線に対応する第１の液体２０の吸着膜の厚さｔ１〜ｚとを測定する吸着等温線測定工程（Ｓ１−１）と、吸着等温線上の第１の液体２０の蒸気圧Ｐ１〜ｚと蒸気圧Ｐ１〜ｚそれぞれに対応する第１の液体２０の吸着膜の厚さｔ１〜ｚとを下記の式３に代入して非多孔体の表面上における第１の液体２０の吸着膜の厚さｔとΔφ（ｔ）との関係を算出するΔφ算出工程（Ｓ１−２）と、第１の液体２０の吸着膜の厚さｔとΔφ（ｔ）との関係を用いて下記の式４より吸着ポテンシャルΔΨ（Ｗ，ｘ）を算出するΔΨ算出工程（Ｓ１−３）とからなっている。
【００４０】
【数７】
0004845004.tif 000008
【００４１】
【数８】
0004845004.tif 000009
【００４２】
ここで、非多孔体は標本多孔体Ｏ１〜ｙと同一又は類似組成からなるもの、すなわち多孔体１０と同一又は類似組成からなるものであり、細孔を有さないものであれば特に限定されない。しかしながら、非多孔体としては多孔体１０と形状及び組成が同一であるものが好ましいのはいうまでもない。なお、標本多孔体Ｏ１〜ｙの類似組成からなる非多孔体、すなわち多孔体１０と類似組成からなる非多孔体とは、多孔体１０の吸着ポテンシャルを求める際に利用することができるような、多孔体１０の吸着ポテンシャルと同様の吸着ポテンシャルを有するものをいう。
【００４３】
この方法によると、既知の細孔径Ｗ１〜ｙのそれぞれの寸法の細孔のみを有する標本多孔体Ｏ１〜ｙに対して第１の液体２０の吸着ポテンシャルΔΨ１−ｙ（Ｗ１−ｙ，ｘ）を容易に求めることができる。以下、吸着等温線を利用した吸着ポテンシャル作成工程の各工程について、より具体的に説明する。
【００４４】
吸着等温線測定工程（Ｓ１−１）は、標本多孔体Ｏ１〜ｙと同一又は類似組成からなる非多孔体への第１の液体２０の蒸気の吸着等温線とその吸着等温線に対応する第１の液体２０の吸着膜の厚さｔ１〜ｚとを測定することができるものであれば特に限定されない。例えば、「吸着の科学」（近藤精一、石川達雄、安部郁夫共著、丸善株式会社  平成３年７月３０日発行）の１４６〜１６６ページに記載されている測定方法及び測定装置を用いて、吸着等温線とその吸着等温線に対応する第１の液体２０の吸着膜の厚さｔ１〜ｚとを測定することができる。
【００４５】
Δφ算出工程（Ｓ１−２）は、吸着等温線測定工程（Ｓ１−１）により得られた吸着等温線上の第１の液体２０の蒸気圧Ｐ１〜ｚとその蒸気圧Ｐ１〜ｚそれぞれに対応する第１の液体２０の吸着膜の厚さｔ１〜ｚとをそれぞれ式３に代入して、非多孔体の表面上における第１の液体２０の吸着膜の厚さｔとΔφ（ｔ）との関係を算出することができるものであれば特に限定されない。例えば、式３を用いてΔφ（ｘ）を算出する方法は、「Ｈ．Ｋａｎｄａ，ｅｔ．ａｌ，Ｌａｎｇｍｕｉｒ，Ｖｏｌ１６，ｐ６６２２−６６２７（２０００）」などに記載されている。
【００４６】
ΔΨ算出工程（Ｓ１−３）は、Δφ算出工程（Ｓ１−２）により得られた第１の液体２０の吸着膜の厚さｔとΔφ（ｔ）との関係を用いて式４より吸着ポテンシャルΔΨ（Ｗ，ｘ）を算出することができるものであれば特に限定されない。例えば、まず細孔径Ｗを設定する。すると、標本多孔体Ｏ１〜ｙと同一又は類似組成からなる非多孔体への第１の液体２０の蒸気の吸着等温線に対応する第１の液体２０の吸着膜の厚さｔと、図５に示すような細孔内の位置ｘにおけるＷ／２−ｘが、共に固体もしくは細孔壁からの距離となるので、あるｔに対するΔφ（ｔ）の値を、ｔと同じ値のＷ／２−ｘにおけるΔφ（Ｗ／２−ｘ）に対して適用可能となる。したがって、Δφ算出工程（Ｓ１−２）により得られた第１の液体２０の吸着膜の厚さｔとΔφ（ｔ）との関係を式４に代入することにより、細孔径Ｗに対する吸着ポテンシャルΔΨ（Ｗ，ｘ）を算出することができる。ここで、多孔体の細孔内に付着した第１の液体２０は、図５に示すように、２つの細孔壁１５ａ、１５ｂに挟まれているので、２つの細孔壁１５ａ、１５ｂからの相互作用を考慮するために式４を用いて吸着ポテンシャルΔΨ１〜ｙ（Ｗ１〜ｙ，ｘ）を算出している。
【００４７】
この方法を用いると、既知の細孔径Ｗ１〜ｙのそれぞれの寸法の細孔のみを有する標本多孔体Ｏ１〜ｙに対して第１の液体２０の吸着ポテンシャルΔΨ１〜ｙ（Ｗ１〜ｙ，ｘ）を容易に求めることができる。
【００４８】
以上説明したようにして、既知の細孔径Ｗ１〜ｙのそれぞれの寸法の細孔のみを有する標本多孔体Ｏ１〜ｙに対して第１の液体２０の吸着ポテンシャルΔΨ１〜ｙ（Ｗ１〜ｙ，ｘ）を容易に求めることができる。
【００４９】
次に、標本平衡濃度比率関係作成工程（Ｓ２）について具体的に説明する。標本平衡濃度比率関係作成工程（Ｓ２）は、吸着ポテンシャル作成工程（Ｓ１）により得られた吸着ポテンシャルΔΨ１〜ｙ（Ｗ１〜ｙ，ｘ）を式１及び式２に代入してｘ０を消去するように式１及び式２を連立させて解き、標本多孔体Ｏ１〜ｙのそれぞれの細孔径Ｗ１〜ｙと標本平衡濃度比率（Ｃ１〜ｙ／ＣＳ）との関係を求めることができるものであれば特に限定されない。ここで、式１及び式２はｘ０に対して非線形連立方程式となっている。そこで、例えば各細孔径Ｗ１〜ｙとそれに対応する吸着ポテンシャルΔΨ１〜ｙ（Ｗ１〜ｙ，ｘ）とをそれぞれ式１及び式２に代入し、ｘ０を消去するように数値計算を用いて式１及び式２からなる連立方程式を解くことにより、細孔径Ｗ１〜ｙと標本平衡濃度比率（Ｃ１〜ｙ／ＣＳ）との関係を求めることができる。なお、ｘ０は細孔径Ｗの半分から多孔体の細孔の表面に膜状に付着した第１の液体２０の厚みｔを引いた値であり、図５に示す座標においては、ｘ０＝Ｗ／２−ｔとなる。
【００５０】
このように求められた細孔径Ｗ１〜ｙと標本平衡濃度比率（Ｃ１〜ｙ／ＣＳ）との関係を利用すれば、以下のような仮定をすることができる。例えば、ある基準溶液３０に細孔１１内に第１の液体２０が付着した多孔体１０を浸漬し、ある平衡濃度比率を満たすような平衡状態になった場合を考える。まず、上述した細孔径Ｗ１〜ｙと標本平衡濃度比率（Ｃ１〜ｙ／ＣＳ）との関係に基づいて、その平衡濃度比率に対応して決定される細孔径を求める。そして、その平衡濃度比率に対応して決定される細孔径よりも細孔径が小さい細孔１１では、第１の液体２０がその基準溶液３０に溶解しないので、その細孔１１内がすべて第１の液体２０で満たされていると仮定することができる。一方、その平衡濃度比率に対応して決定される細孔径よりも細孔径が同じ又は大きい細孔１１では、第１の液体２０がその基準溶液３０に溶解するので、その細孔１１内が第１の液体２０で満たされていない、すなわちその細孔１１は第１の液体２０で覆われている表面以外はその基準溶液３０で満たされていると仮定することができる。
【００５１】
なお、本実施形態で用いる標本平衡濃度比率関係作成工程（Ｓ２）で用いられる式１及び式２は以下のようにして導出される。
【００５２】
まず、図５に示す座標において、毛管相分離現象を表す式として多孔体の吸着のしやすさを考慮した下記の式５を基本方程式として用いる。なお、以下では、説明を単純化するために、第１の液体２０と基準溶液３０との間の毛管相分離現象ではなく、第１の液体と第２の液体との間の毛管相分離現象について説明する。
【００５３】
【数９】
0004845004.tif 000010
【００５４】
この式５のρ（ｘ）に、曲率半径の定義式である下記の式６を代入することにより、下記に示す式７が得られる。
【００５５】
【数１０】
0004845004.tif 000011
【００５６】
【数１１】
0004845004.tif 000012
【００５７】
ここで、第１の液体２０と基準溶液Ｅ１〜ｚ３０との界面は、図５より下記の境界条件を満たすので、
ｘ＝ｘ０の時  θ＝０
ｘ＝０の時  θ＝π／２
この境界条件を式７に代入し、ｘについて０≦ｘ≦ｘ０の範囲で積分することによって、式１が得られることになる。
【００５８】
また、図５よりｘ＝ｘ０の時にρ（ｘ）＝∞となるので、この境界条件を式５に代入することによって、式２が得られることになる。以上説明したようにして、本実施形態で用いる標本平衡濃度比率関係作成工程（Ｓ２）で用いられる式１及び式２が導出される。
【００５９】
次に、平衡濃度比率算出工程（Ｓ３）について具体的に説明する。平衡濃度比率算出工程（Ｓ３）は、図３に示すように、第２の液体に第１の液体２０を既知の濃度Ｄ１〜ｚで溶解させた基準溶液Ｅ１〜ｚ３０に多孔体１０を浸漬させて平衡状態とした際の基準溶液Ｅ１〜ｚ３０中の第１の液体２０の平衡濃度Ａ１〜ｚを既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０ごとに測定して既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０ごとの平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）を算出することができるものであれば特に限定されない。すなわち、基準溶液Ｅ１〜ｚ３０中の第１の液体２０の平衡濃度Ａ１〜ｚを測定する方法は特に限定されないし、平衡濃度Ａ１〜ｚから平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）を算出する方法も特に限定されない。なお、本実施形態で用いられる既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０は、多孔体１０に対してどのような順序で用いられてもよいが、基準溶液Ｅ１〜ｚ３０中の第１の液体２０の濃度が低いものから高いものへと徐々に濃度が高くなるような順序、又は基準溶液Ｅ１〜ｚ３０中の第１の液体２０の濃度が高いものから低いものへと徐々に濃度が低くなるような順序で用いられる方が好ましい。このような順序で既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０が用いられると、より容易に平衡濃度Ａ１〜ｚを測定することができる。
【００６０】
次に、残留量算出工程（Ｓ４）について具体的に説明する。残留量算出工程（Ｓ４）は、多孔体１０の乾燥重量と既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０それぞれに対する平衡状態における多孔体１０の重量とに基づいて、又は基準溶液Ｅ１〜ｚ３０の濃度Ｄ１〜ｚと、基準溶液Ｅ１〜ｚ３０それぞれの量と、平衡濃度Ａ１〜ｚとに基づいて、既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０それぞれに対する平衡状態における多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量を算出することができるのであれば特に限定されない。例えば、以下に説明するようにして、多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量を算出することができる。なお、多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量とは、多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の重量であってもよいし、多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積であってもよい。
【００６１】
まず、第２の液体として第１の液体２０よりも飽和蒸気圧が高いものを用いて、細孔１１内に第１の液体２０が付着した多孔体１０を、既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０で満たされた槽５０に浸漬させて平衡状態とする。そして、その槽５０から多孔体１０を取り出して乾燥させると、第１の液体２０よりも第２の液体の方が飽和蒸気圧が高いので、第２の液体は第１の液体２０よりも先に蒸発する。そして第２の液体が完全に蒸発した後、多孔体１０の重量を測定し、その重量から多孔体１０の乾燥重量を引くことにより、既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０それぞれに対する平衡状態における多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量を容易に算出することができる。ここで、第２の液体としては、第１の液体２０よりも飽和蒸気圧が高いものであれば特に限定されない。しかしながら、第２の液体としては常温常圧で気体となる物質が好ましい。このような物質を第２の液体として用いると、既知の濃度Ｄ１〜ｚで第１の液体２０が溶解する基準溶液Ｅ１〜ｚ３０で満たされた槽５０から多孔体１０を取り出して、そのまま放置するだけで基準溶液Ｅ１〜ｚ３０中の第２の液体は容易に蒸発するので、平衡状態における多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量をより容易に算出することができる。
【００６２】
また、多孔体１０の乾燥重量を測定する方法も特に限定されない。例えば、多孔体１０に第１の液体２０を付着させる前に乾燥重量を測定してもよいし、平衡濃度比率算出工程（Ｓ３）が終了した後に、多孔体１０の乾燥重量を測定してもよい。なお、多孔体１０の乾燥重量とは、多孔体１０の表面及び細孔１１内に、第１の液体２０及び第２の液体が存在しない場合の多孔体１０の重量をいう。
【００６３】
次に、細孔評価工程（Ｓ５）について具体的に説明する。細孔評価工程（Ｓ５）は、既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０それぞれに対する平衡状態における多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量と既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０それぞれに対する平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）とに基づいて多孔体１０の細孔１１の細孔径ｗ及び細孔径ｗの分布を評価することができるものであれば特に限定されない。しかしながら、細孔評価工程（Ｓ５）としては、以下に説明する多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量の変化量を用いた細孔評価工程が好ましい。以下、多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量の変化量を用いた細孔評価工程について、具体的に説明する。
【００６４】
多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量の変化量を用いた細孔評価工程は、図７に示すように、平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）ごとの多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量から平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）ごとの多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積を算出する体積算出工程（Ｓ５−１）と、標本多孔体Ｏ１〜ｙの細孔径Ｗ１〜ｙと標本平衡濃度比率（Ｃ１〜ｙ／ＣＳ）との関係に基づいて平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）に対応してそれぞれ決定される多孔体１０の細孔１１の細孔径Ｂを算出する細孔径算出工程（Ｓ５−２）と、隣接する２つの平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）における多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積の差及びその隣接する２つの平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）に対応してそれぞれ決定される多孔体１０の細孔１１の細孔径Ｂ１〜ｚから多孔体１０の細孔１１の細孔径ｗの分布を算出する細孔径分布算出工程（Ｓ５−３）とからなっている。以下、各工程について、さらに具体的に説明する。
【００６５】
まず、体積算出工程（Ｓ５−１）について具体的に説明する。体積算出工程（Ｓ５−１）は、多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量から多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積を算出することができるものであれば特に限定されない。例えば、残留量算出工程（Ｓ４）により求めた多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の重量を第１の液体２０の密度で除することにより多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積を算出することができる。
【００６６】
次に、細孔径算出工程（Ｓ５−２）について具体的に説明する。細孔径算出工程（Ｓ５−２）は、標本多孔体Ｏ１〜ｙの細孔径Ｗ１〜ｙと標本平衡濃度比率（Ｃ１〜ｙ／ＣＳ）との関係に基づいて平衡濃度比率（Ａ１〜ｚ／ＣＳ）に対応してそれぞれ決定される多孔体１０の細孔１１の細孔径Ｂ１〜ｙを算出することができるものであれば特に限定されない。例えば、横軸に標本多孔体の細孔の細孔径を、縦軸に標本平衡濃度比率をとって、標本多孔体の細孔の細孔径Ｗ１〜ｙとその標本多孔体Ｏ１〜ｙに対する標本平衡濃度比率（Ｃ１〜ｙ／ＣＳ）との関係を示す複数の点をプロットし、それらの点をすべて通るような近似曲線を作成する。すると、その近似曲線に基づいて平衡濃度比率（Ａ１〜ｙ／ＣＳ）のそれぞれに対応する多孔体１０の細孔１１の細孔径Ｂ１〜ｙをそれぞれ算出することができる。
【００６７】
さらに、細孔径分布算出工程（Ｓ５−３）について具体的に説明する。細孔径分布算出工程（Ｓ５−３）は、隣接する２つの平衡濃度比率（Ａ１〜ｙ／ＣＳ）における多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積の差及びその隣接する２つの平衡濃度比率（Ａ１〜ｙ／ＣＳ）に対応してそれぞれ決定される多孔体１０の細孔の細孔径Ｂ１〜ｙから、多孔体１０の細孔の細孔径ｗの分布を算出することができるものであれば特に限定されない。例えば、以下に説明するようにして多孔体１０の細孔１１の細孔径ｗの分布を算出することができる。
【００６８】
まず、平衡濃度比率（Ａｎ／ＣＳ）における多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０について考える。この平衡濃度比率（Ａｎ／ＣＳ）に対応して、細孔径算出工程（Ｓ５−２）により決定される多孔体１０の細孔１１の細孔径はＢｎである。すると、この平衡濃度比率（Ａｎ／ＣＳ）となる平衡状態では、上述したように、細孔径がＢｎよりも小さい細孔は、その細孔内がすべて第１の液体２０で満たされていると仮定することができる。一方、細孔径がＢｎよりも細孔径が同じ又は大きい細孔は、第１の液体２０で覆われている細孔の表面以外はその際に用いられた基準溶液で満たされていると仮定することができる。そして、この平衡濃度比率（Ａｎ／ＣＳ）における多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積Ｖｎは、体積算出工程（Ｓ５−１）により算出することができる。
【００６９】
次に、平衡濃度比率（Ａｎ−１／ＣＳ）（Ａｎ＞Ａｎ−１とする。）における多孔体１０の細孔１１の細孔径Ｂｎ−１について考えると、同様にして細孔径がＢｎ−１（Ｂｎ＞Ｂｎ−１とする。）よりも小さい細孔では、その細孔１１内がすべて第１の液体２０で満たされていると仮定することができ、細孔径がＢｎ−１よりも細孔径が同じ又は大きい細孔１１では、その細孔１１は第１の液体２０で覆われている表面以外は第２の液体で満たされていると仮定することができる。また、同様にして、この平衡濃度比率（Ａｎ−１／ＣＳ）における多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積Ｖｎ−１は、体積算出工程（Ｓ５−１）により算出することができる。
【００７０】
以上を考慮して、隣接する平衡濃度比率（Ａｎ／ＣＳ、Ａｎ−１／ＣＳ）における多孔体１０の細孔１１の細孔径Ｂｎ、Ｂｎ−１と、その隣接する平衡濃度比率（Ａｎ／ＣＳ、Ａｎ−１／ＣＳ）における多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積の差（Ｖｎ−Ｖｎ−１）とについて考えると、多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積の差（Ｖｎ−Ｖｎ−１）は、細孔径がＢｎ−１とＢｎとの間の範囲にある細孔１１内に付着していた第１の液体２０の体積の変化量により生じたものと考えられる。すなわち、平衡濃度比率（Ａｎ／ＣＳ）における平衡状態では、細孔径がＢｎ未満の細孔１１はすべて第１の液体２０で満たされていたが、平衡濃度比率（Ａｎ−１／ＣＳ）における平衡状態では、細孔径がＢｎ−１未満の細孔１１のみが第１の液体２０で満たされることになる。したがって、細孔径がＢｎ−１とＢｎとの間の範囲にある細孔１１内に付着していた第１の液体２０は、その細孔１１内の表面に均一に付着している部分を除いて、その細孔１１内から取り除かれることになるので、多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積の差（Ｖｎ−Ｖｎ−１）は、細孔径がＢｎ−１とＢｎとの間の範囲にある細孔１１内に付着していた第１の液体２０の体積の変化量により生じたものと考えられる。すると、この多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積の差（Ｖｎ−Ｖｎ−１）と細孔径Ｂｎ−１、Ｂｎとの関係から下記の式８及び式９を導出することができる。ここで、（Ｖｎ−Ｖｎ−１）は０に近くなるほど好ましく、（Ｖｎ−Ｖｎ−１）が十分に小さければ、式８と式９とはほぼ同じ細孔径分布の評価結果を与えることになる。
【００７１】
【数１２】
0004845004.tif 000013
【００７２】
【数１３】
0004845004.tif 000014
【００７３】
この式８又は式９に、隣接する２つの平衡濃度比率（Ａｎ／ＣＳ、Ａｎ−１／ＣＳ）における多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積（Ｖｎ、Ｖｎ−１）と、それらの平衡濃度比率（Ａｎ／ＣＳ、Ａｎ−１／ＣＳ）に対応する多孔体１０の細孔１１の細孔径（Ｂｎ、Ｂｎ−１）と、それらの平衡濃度比率（Ａｎ／ＣＳ、Ａｎ−１／ＣＳ）に対応する多孔体１０の細孔１１の表面に膜状に付着した第１の液体２０の厚み（ｔｎ、ｔｎ−１）とを代入することにより、Ｓｎを算出することができる。そして、すべての隣接する２つの平衡濃度比率（Ａ１〜ｙ／ＣＳ）に対して同様な操作を行なうことにより、すべての細孔径Ｂ１〜ｙとそれぞれの細孔径Ｂ１〜ｙに対応する表面積Ｓ１〜ｙの関係、すなわち多孔体１０の細孔１１の細孔径分布を測定することができる。ここで、上述した（Ｖｎ、Ｖｎ−１）は体積算出工程（Ｓ５−１）により得ることができ、上述した（Ｂｎ、Ｂｎ−１）は細孔径算出工程（Ｓ５−２）により得ることができる。また、上述した（ｔｎ、ｔｎ−１）は、式２の標本平衡濃度比率（Ｃ１〜ｙ／ＣＳ）に代えて平衡濃度比率（Ａ１〜ｙ／ＣＳ）を代入し、標本平衡濃度比率関係作成工程（Ｓ２）により得られた標本多孔体Ｏ１〜ｙの細孔径Ｗ１〜ｙと標本平衡濃度比率（Ｃ１〜ｙ／ＣＳ）との関係を満たすように式２を解くことより得られる。
【００７４】
なお、上述した細孔径評価工程（Ｓ５）では、体積算出工程（Ｓ５−１）、細孔径算出工程（Ｓ５−２）、細孔径分布算出工程（Ｓ５−３）の順序で各工程を行なうようにしたが、細孔径分布を測定することができるのであれば、各工程を行なう順序は特に限定されない。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態で用いる細孔径分布測定方法によると、さまざまな形状及び組成からなる多孔体の細孔の細孔径及びその分布を正確かつ容易に測定することができる。なお、本実施形態で用いる細孔径分布測定方法では、上述したように吸着ポテンシャル作成工程（Ｓ１）、標本平衡濃度比率関係作成工程（Ｓ２）、平衡濃度比率算出工程（Ｓ３）、残留量算出工程（Ｓ４）、細孔評価工程（Ｓ５）の順序で各工程を行なうようにしたが、細孔径分布を測定することができるのであれば、各工程を行なう順序は特に限定されない。
【００７６】
ここで、本実施形態で用いる細孔径分布測定方法では、例えば細孔内に第１の液体２０が付着した多孔体１０を既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０に浸漬させて平衡状態とする必要がある。しかしながら、この場合、多孔体１０の細孔１１の細孔径の分布状況、第１の液体２０と第２の液体との組み合わせ、基準溶液Ｅ１〜ｚ３０の濃度Ｄ１〜ｚなどに依存するが、このような平衡状態となるまでに、およそ数週間の時間が必要となる。したがって、本実施形態で用いる細孔分布測定方法を行う場合には、以下に説明するような流通方式によって、細孔１１内に第１の液体２０が付着した多孔体１０を、既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０に浸漬させた際の平衡状態を達成させた方が好ましい。かかる流通方式を用いると、容易にかつ短時間でその平衡状態を達成させることができる。以下に、その平衡状態に達成する流通方式の一例を説明する。
【００７７】
細孔内に第１の液体が付着した多孔体を、既知の濃度の基準溶液に浸漬させた際の平衡状態を達成させる流通方式は、カラムに多孔体を充てんし、カラムに既知の濃度の基準溶液のそれぞれを連続的に供給し、各基準溶液の濃度とその基準溶液に対応してカラムから排出される溶液中の第１の液体の濃度とが同一になった状態とするというものである。以下に、この流通方式を用いた平衡状態形成装置の一例を具体的に説明する。なお、基準溶液の濃度とその基準溶液に対応してカラムから排出される溶液中の第１の液体の濃度とが同一とは、完全に同一である必要は無く、ほぼ同一の濃度であるとみなせるものをも含むものである。
【００７８】
図８は、本実施形態で用いる平衡状態形成装置の一例の概略図である。本実施形態で用いる平衡状態形成装置１００は、図８に示すように、細孔内に第１の液体が付着した多孔体１０Ａと、第１の液体の飽和濃度がＣＳである第２の液体にその第１の液体をそれぞれ異なる既知の濃度で溶解させた複数の基準溶液との間の平衡状態をそれぞれ形成するためのものである。具体的には、本実施形態で用いる平衡状態形成装置１００は、多孔体１０Ａを充てんしたカラム１１０と、カラム１１０に接続されて、異なる既知の濃度の基準溶液１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄをそれぞれ貯蔵する複数の基準溶液タンク１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄと、カラム１１０と基準溶液タンク１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄとの間に設けられ、各基準溶液タンク１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄから選択的に各濃度の基準溶液１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄをカラム１１０に供給する供給手段１３０と、カラム１１０から排出される溶液中の第１の液体の濃度を測定する濃度測定手段１４０と、カラム１１０に供給される基準溶液の既知の濃度とカラム１１０から排出される溶液の濃度とを比較して平衡状態か否かを判定する平衡状態判定手段１５０とを具備している。なお、本実施形態では、濃度測定手段１４０の下流側にカラム１１０から排出された溶液を溜めるための貯留槽１６０が設けられている。以下に、各構成要素について、より具体的に説明する。
【００７９】
カラム１１０は、多孔体１０Ａを充てんでき、かつ基準溶液１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄを通すことができるものであれば特に限定されない。
【００８０】
基準溶液タンク１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄは、カラム１１０に接続されて各濃度の基準溶液１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄをそれぞれ貯蔵することができるものであれば特に限定されない。
【００８１】
供給手段１３０は、各基準溶液タンク１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄから選択的に各濃度の基準溶液１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄをカラム１１０に供給することができるものであれば特に限定されない。本実施形態では、供給手段１３０は、選択的に各濃度の基準溶液１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄをカラム１１０に供給するためのバルブ１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃ、１３１Ｄと、基準溶液１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄをカラム１１０に供給するためのポンプ１３２と、各基準溶液タンク１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄとカラム１１０とを接続する供給管１３３とからなっている。
【００８２】
供給管１３３の一端はカラム１１０に接続され、他端部は４つに分岐して供給管１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄとなっており、供給管１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄの他端は各基準溶液タンク１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄにそれぞれ接続されている。
【００８３】
バルブ１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃ、１３１Ｄは、供給管１３３が分岐した供給管１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄにそれぞれ介設されており、何れか１つを開放することによって選択的に基準溶液１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄのうちの１つをカラム１１０に供給できるようになっている。なお、本実施形態では、４つのバルブ１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃ、１３１Ｄを用いたが、４つの基準溶液１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄから何れかの基準溶液のみを供給できるようなバルブを分岐部に設けてもよい。
【００８４】
ポンプ１３２は、供給管１３３の分岐していない部分に設けられており、１つのポンプ１３２で各基準溶液タンク１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄに貯蔵されたそれぞれの基準溶液１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄをカラム１１０に供給できるようになっている。なお、供給管１３３、ポンプ１３２及びバルブ１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃ、１３１Ｄはそれぞれ特に限定されない。
【００８５】
濃度測定手段１４０は、カラム１１０から排出される溶液中の第１の液体の濃度を測定することができるものであれば特に限定されない。本実施形態では、濃度測定手段１４０は排出管１４１を介してカラム１１０と接続されている。ここで、第１の液体が水で、第２の液体がジメチルエーテル（ＤＭＥ：ＣＨ３ＯＣＨ３）である場合には、それぞれの沸点が著しく異なることから容易に分離することができるので、その性質を利用してカラム１１０から排出される溶液中の水の濃度を容易に測定することができる。
【００８６】
平衡状態判定手段１５０は、カラム１１０に供給される基準溶液の既知の濃度とカラム１１０から排出される溶液の濃度とを比較して平衡状態か否かを判定することができるものであれば特に限定されない。例えば、図８に示すように、濃度測定手段１４０に接続されるパーソナルコンピュータなどが挙げられる。このパーソナルコンピュータには予め基準溶液１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄの既知の濃度が格納されており、このパーソナルコンピュータに格納された基準溶液１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄのそれぞれの濃度と濃度測定手段１４０により測定された溶液の濃度とを比較することによって、平衡状態に達しているか否かを判定することができる。すなわち、基準溶液１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄのそれぞれの濃度と濃度測定手段１４０により測定された溶液の濃度とを比較し、それらの濃度が同一又はほぼ同一となった場合には平衡状態に達していると判定し、それ以外の場合には平衡状態に達していないと判定することができる。
【００８７】
貯留槽１６０は、カラム１１０から排出された溶液を溜めることができるものであれば特に限定されない。
【００８８】
次に、本実施形態で用いる平衡状態形成装置１００の動作について説明する。まず、図９に示すように、選択的に各濃度の基準溶液１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄをカラム１１０に供給するために、バルブ１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃ、１３１Ｄの何れか１つが開けられる（ＳＡ１）。すると、ポンプ１３２により、基準溶液タンク１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄの何れかから既知の濃度の基準溶液がカラム１１０に供給されることになる（ＳＡ２）。
【００８９】
そして、カラム１１０に供給された基準溶液は、カラム１１０に充てんされた多孔体１０Ａと接触する。すると、その基準溶液は、その基準溶液中の第１の液体の濃度に応じて基準溶液中の第１の液体の濃度が変化し、含まれる第１の液体の濃度が異なった溶液となってカラム１１０から排出される（ＳＡ３）。すなわち、既知の濃度の基準溶液がカラム１１０に供給されると、多孔体１０Ａの細孔内に付着した第１の液体の量が、その既知の濃度における平衡状態での多孔体１０Ａの細孔内に付着した第１の液体の量よりも多い場合には、多孔体１０Ａの細孔内に付着していた第１の液体が基準溶液中に溶解することになり、基準溶液中の第１の液体の濃度が高くなる。一方、多孔体１０Ａの細孔内に付着した第１の液体の量が、その基準溶液の既知の濃度における平衡状態での多孔体１０Ａの細孔内に付着した第１の液体の量よりも少ない場合には、基準溶液中に溶解していた第１の液体が多孔体１０Ａの細孔内に付着することになり、基準溶液中の第１の液体の濃度が低くなる。このようにして、基準溶液中の第１の液体の濃度が変化し、カラム１１０に供給された基準溶液は含まれる第１の液体の濃度が異なった溶液となってカラム１１０から排出される。
【００９０】
カラム１１０から排出された溶液は、排出管１４１を通って濃度測定手段１４０に流れ込み、濃度測定手段１４０により濃度が測定されることになる（ＳＡ４）。
【００９１】
次に、濃度測定手段１４０により測定された溶液の濃度は、カラム１１０に供給される基準溶液の既知の濃度と比較され（ＳＡ５）、測定された溶液の濃度がカラム１１０に供給された基準溶液の濃度と同一又はほぼ同一になるまで、その基準溶液は連続的にカラム１１０に供給される。このように、基準溶液が連続的にカラム１１０に供給されると、多孔体１０Ａの細孔内に付着した第１の液体が基準溶液に溶解し、あるいは基準溶液中の第１の液体が多孔体１０Ａの細孔内にさらに付着することになるので、多孔体１０Ａの細孔内に付着した第１の液体の量が、次第にその基準溶液の既知の濃度における平衡状態での多孔体１０Ａの細孔内に付着した第１の液体の量に近づくようになる。
【００９２】
そして、カラム１１０から排出された溶液の濃度が、基準溶液タンクから連続的に供給された基準溶液の濃度と同一又はほぼ同一となった場合には、細孔内に第１の液体が付着した多孔体をその基準溶液に浸漬させた場合における平衡状態とみなすことができる。ここで、細孔内に第１の液体が付着した多孔体１０Ａをその基準溶液に浸漬させた場合における平衡状態と、上述した本実施形態で用いる平衡状態形成装置においてカラム１１０から排出された溶液の濃度が基準溶液タンクから連続的に供給された基準溶液の濃度と同一又はほぼ同一となった状態とは、厳密には異なる。しかしながら、多孔体１０Ａの細孔内に付着する第１の液体の量は、基準溶液の量に対して非常に少量である。したがって、多孔体１０Ａの細孔内に付着する第１の液体が基準溶液に溶解し、あるいは基準溶液中の第１の液体が多孔体１０Ａの細孔内にさらに付着したとしても、その基準溶液中の第１の液体の濃度変化は極めて小さいものとなる。このことから、細孔内に第１の液体が付着した多孔体１０Ａをその基準溶液に浸漬させた場合における平衡状態と、上述した本実施形態で用いる平衡状態形成装置１００においてカラム１１０から排出された溶液の濃度が基準溶液タンクから連続的に供給された基準溶液の濃度と同一又はほぼ同一となった状態とを、同一であるとみなすことができる。そして、このような操作を基準溶液ごとに行なうことによって、各基準溶液に応じた平衡状態を達成することができる。
【００９３】
このように、本実施形態で用いる平衡状態形成装置１００では、上述したようにして平衡状態になったとみなしているので、平衡状態とするために必要となる時間を短縮することができる。
【００９４】
以上、説明したように本実施形態で用いる平衡状態形成装置１００によると、容易にかつ短時間で、細孔内に第１の液体が付着した多孔体１０Ａをその基準溶液に浸漬させた場合における平衡状態を達成させることができる。
【００９５】
なお、本実施形態で用いる平衡状態形成装置１００では、上述したようにして平衡状態を達成させたが、カラムから排出された溶液を基準溶液として再度カラムに供給し、その基準溶液中の第１の液体の濃度とその基準溶液に対応してカラムから排出される溶液中の第１の液体の濃度とが、同一又はほぼ同一となった状態を平衡状態とみなすようにしてもよい。このようにしても上述した平衡状態形成装置１００と同様の効果が得られる。
【００９６】
具体的には、上述した平衡状態形成装置１００とは一部異なり、例えば図１０に示すように、カラム１１０から排出された溶液を、基準溶液タンク１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄを経由して再度カラム１１０に供給するための循環手段２７０が設けられた平衡状態形成装置２００が挙げられる。以下、図１０に示す平衡状態形成装置２００の構成要素について具体的に説明する。
【００９７】
循環手段２７０は、カラム１１０から排出された溶液を基準溶液タンクに供給するための循環管２７１と、カラム１１０から排出された溶液をどの基準溶液タンクに供給するかを制御する制御バルブ２７２Ａ、２７２Ｂ、２７２Ｃ、２７２Ｄとからなっている。
【００９８】
循環管２７１は、一端が濃度測定手段１４０の下流側の排出管１４１に接続されると共に他端が４つに分岐して循環管２７１ａ、２７１ｂ、２７１ｃ、２７１ｄとなり、それぞれが基準溶液タンク１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄに接続されている。そして、カラム１１０から排出された溶液を基準溶液タンク１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄのそれぞれに供給するか否かを制御する循環バルブ２７２Ａ、２７２Ｂ、２７２Ｃ、２７２Ｄが循環管２７１ａ、２７１ｂ、２７１ｃ、２７１ｄのそれぞれに介設されている。なお、この平衡状態形成装置２００には、カラム１１０から排出された溶液を循環させる際に貯留槽２６０にその溶液が流れないように貯留槽バルブ２６１が設けられている。なお、その他の構成要素は上述した平衡状態形成装置１００と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９９】
そして、上述した平衡状態形成装置１００と同様に基準溶液タンクからカラム１１０に基準溶液を供給する際に、供給された基準溶液に対応する基準溶液の循環バルブを開けると共に貯留槽バルブ２６１を閉じることにより、カラム１１０から排出された溶液を循環させることができる。
【０１００】
このような操作を基準溶液ごとに行なうことによって、上述した平衡状態形成装置１００と同様に、各基準溶液に応じた平衡状態を達成することができる。なお、カラム１１０から排出される溶液が平衡状態に達した場合には、開いているバルブ及び循環バルブを閉めると共に貯留槽バルブ２６１を開けることにより、平衡状態に達した溶液を貯留槽２６０に排出することができる。
【０１０１】
また、図１１に示す平衡状態形成装置３００によっても、細孔内に第１の液体が付着した多孔体１０Ａと、第１の液体の飽和濃度がＣＳである第２の液体にその第１の液体をそれぞれ異なる既知の濃度で溶解させた複数の基準溶液との間の平衡状態をそれぞれ達成することができる。
【０１０２】
図１１に示す平衡状態形成装置３００は、具体的には、多孔体１０Ａを充てんしたカラム１１０と、カラム１１０に接続されて第１の液体及び第２の液体をそれぞれ貯蔵する貯蔵タンク３２０Ａ、３２０Ｂと、貯蔵タンク３２０Ａ、３２０Ｂとの間に設けられて各貯蔵タンク３２０Ａ、３２０Ｂに貯蔵された第１の液体と第２の液体とを所望の比率で混合してカラム１１０に供給する供給手段３３０と、カラム１１０に接続された排出管１４１を通ってカラム１１０から排出される溶液中の第１の液体の濃度を測定する濃度測定手段１４０と、カラム１１０に供給される混合溶液中の第１の液体の濃度とカラム１１０から排出される溶液中の第１の液体の濃度とを比較して平衡状態か否かを判定する平衡状態判定手段１５０と、供給手段３３０と排出管１４１とを接続してカラム１１０から排出される溶液を再度カラム１１０に供給するための循環手段３７０とを具備している。なお、この平衡状態形成装置３００には、上述した平衡状態形成装置１００と同様に、濃度測定手段１４０の下流側にカラム１１０から排出された溶液を溜めるための貯留槽３６０が設けられており、さらにカラム１１０から排出された溶液を循環させる際に貯留槽３６０にその溶液が流れないようにするための貯留槽バルブ３６１が排出管１４１の下流側に設けられている。以下に、各構成要素について、より具体的に説明する。
【０１０３】
貯蔵タンク３２０Ａ、３２０Ｂは、第１の液体又は第２の液体を貯蔵することができるものであれば特に限定されない。しかしながら、一方に第１の液体を貯蔵する際には、他方に第２の液体を貯蔵するようにしなければならないのはいうまでもない。
【０１０４】
供給手段３３０は、貯蔵タンク３２０Ａ、３２０Ｂとの間に設けられて各貯蔵タンク３２０Ａ、３２０Ｂに貯蔵された第１の液体と第２の液体とを所望の比率で混合してカラム１１０に供給することができるものであれば特に限定されない。本実施形態では、供給手段３３０は、貯蔵タンク３２０Ａ、３２０Ｂに貯蔵された第１の液体と第２の液体とを所望の比率で混合して混合液とするためのバルブ３３１Ａ、３３１Ｂと、その混合液をカラム１１０に供給するためのポンプ１３２と、貯蔵タンク３２０Ａ、３２０Ｂとカラム１１０とを接続する供給管１３３とからなっている。
【０１０５】
供給管１３３の一端はカラム１１０に接続され、他端部は２つに分岐して供給管３３３ａ、３３３ｂとなっており、供給管３３３ａ、３３３ｂの他端は各貯蔵タンク３２０Ａ、３２０Ｂにそれぞれ接続されている。
【０１０６】
バルブ３３１Ａ、３３１Ｂは、供給管１３３が分岐した供給管３３３ａ、３３３ｂにそれぞれ介設されており、それぞれのバルブ３３１Ａ、３３１Ｂを調節することによって、貯蔵タンク３２０Ａ、３２０Ｂに貯蔵された第１の液体３２１Ａと第２の液体３２１Ｂとが所望の比率で混合された混合液をカラム１１０に供給できるようになっている。なお、本実施形態で用いる平衡状態形成装置３００では、２つのバルブ３３１Ａ、３３１Ｂを用いたが、貯蔵タンク３２０Ａ、３２０Ｂに貯蔵された第１の液体３２１Ａと第２の液体３２１Ｂとを所望の比率で供給できるようなバルブを分岐部に設けてもよい。
【０１０７】
ポンプ１３２は、供給管１３３の分岐していない部分に設けられており、１つのポンプ１３２で所望の比率で混合した混合液をカラム１１０に供給できるようになっている。なお、供給管１３３、ポンプ１３２及びバルブ３３１Ａ、３３１Ｂはそれぞれ特に限定されない。
【０１０８】
循環手段３７０は、供給手段３３０と排出管１４１とを接続してカラム１１０から排出される溶液を再度カラム１１０に供給することができるものであれば特に限定されない。本実施形態で用いる平衡状態形成装置３００では、循環手段３７０は、カラム１１０を基点としてポンプ１３２の上流側の供給管１３３と、濃度測定手段１４０の下流側の排出管１４１とを接続する循環管３７１と、循環管３７１に設けられて循環管３７１を流れる液体を制御する循環バルブ３７２とからなっている。なお、その他の構成要素は上述した平衡状態形成装置１００と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０９】
次に、本実施形態で用いる平衡状態形成装置３００の動作について説明する。まず、図１２に示すように、第１の液体と第２の液体とを所望の比率で混合した混合液をカラム１１０に供給するために、バルブ３３１Ａ、３３１Ｂがその所定の比率に対応して開けられる（ＳＣ１）。例えば、第１の液体を含まない純粋な第２の液体のみをカラム１１０に供給する場合には、バルブ３３１Ａは開けられず、バルブ３３１Ｂのみが開けられる。また、第１の液体と第２の液体との比率が１：１００の混合液をカラム１１０に供給する場合には、その比率の混合液となるようにバルブ３３１Ａとバルブ３３１Ｂとが開けられる。すると、所望の比率で混合された混合液がカラム１１０に供給される（ＳＣ２）。
【０１１０】
そして、カラム１１０に供給された混合液は、カラム１１０に充てんされた多孔体１０Ａと接触する。すると、その混合液は、その混合液中の第１の液体の濃度に応じて混合液中の第１の液体の濃度が変化し、含まれる第１の液体の濃度が異なった溶液となってカラム１１０から排出される（ＳＣ３）。すなわち、混合液がカラム１１０に供給されると、多孔体１０Ａの細孔内に付着した第１の液体の量が、その混合液中の第１の液体の濃度における平衡状態での多孔体１０Ａの細孔内に付着した第１の液体の量よりも多い場合には、多孔体１０Ａの細孔内に付着していた第１の液体が混合液中に溶解することになり、その混合液中の第１の液体の濃度が高くなる。一方、多孔体１０Ａの細孔内に付着した第１の液体の量が、その混合液中の第１の液体の濃度おける平衡状態での多孔体１０Ａの細孔内に付着した第１の液体の量よりも少ない場合には、その混合液中に溶解していた第１の液体が多孔体１０Ａの細孔内に付着することになり、その混合液中の第１の液体の濃度が低くなる。このようにして、混合液中の第１の液体の濃度が変化し、カラム１１０に供給された混合液は含まれる第１の液体の濃度が異なった溶液となってカラム１１０から排出される。
【０１１１】
カラム１１０から排出された溶液は、排出管１４１を通って濃度測定手段１４０に流れ込み、濃度測定手段１４０によりその溶液中の第１の液体の濃度が測定されることになる（ＳＣ４）。
【０１１２】
次に、濃度測定手段１４０により測定された溶液中の第１の液体の濃度は、以前同様に測定された溶液中の第１の液体の濃度と比較される（ＳＣ５）。そして、濃度測定手段１４０により測定された溶液中の第１の液体の濃度が以前に測定された溶液中の第１の液体の濃度と同一又はほぼ同一になるまで、濃度測定手段１４０を通過した溶液は循環管３７１を通って再度カラム１１０に供給される。このように、同一の溶液が連続的にカラム１１０に供給されると、多孔体１０Ａの細孔内に付着した第１の液体がその溶液に溶解し、あるいはその溶液中の第１の液体が多孔体１０Ａの細孔内にさらに付着することになるので、多孔体１０Ａの細孔内に付着した第１の液体の量が、次第にその溶液中の第１の液体の濃度における平衡状態での多孔体１０Ａの細孔内に付着した第１の液体の量に近づき、いずれ平衡状態となる。そして、このような操作を、第１の液体と第２の液体とを所望の比率で混合した混合液ごとに行なうことによって、各混合液に応じた平衡状態を達成することができる。なお、カラム１１０から排出される溶液が平衡状態に達した場合には、開いているバルブ及び循環バルブを閉めると共に貯留槽バルブ３６１を開けることにより、平衡状態に達した溶液を貯留槽３６０に排出することができる。
【０１１３】
以上説明したように、平衡状態形成装置３００を用いても上述した平衡状態形成装置１００と同様の効果を得ることができる。
【０１１４】
（実施形態２）
実施形態１では、残留量算出工程（Ｓ４）において、多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量として、多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の重量を算出し、その値を用いて最終的に多孔体１０の細孔１１の細孔径ｗの分布を算出したが、本実施形態では、以下で説明するように、残留量算出工程（Ｓ４）において、多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の残留量として、多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積を算出し、その値を用いて最終的に多孔体１０の細孔１１の細孔径ｗの分布を算出する。
【０１１５】
具体的には、残留量算出工程（Ｓ４）において、例えば既知の濃度Ｄｎの基準溶液Ｅｎ３０に多孔体１０を浸漬させて平衡状態とした際の基準溶液Ｅｎ３０中の第１の液体２０の平衡濃度Ａｎと既知の濃度Ｄｎとの差に基準溶液Ｅｎ３０の量を乗ずることにより、多孔体１０の細孔１１内から溶解した第１の液体２０のモル数又は多孔体１０の細孔１１内に新たに付着した第１の液体２０のモル数を算出することができることから、以下に示すようにして、多孔体１０を既知の濃度Ｄ１〜ｙの基準溶液Ｅ１〜ｙ３０に浸漬させて平衡状態とした際に、多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積をそれぞれ算出することができる。なお、以下では基準溶液Ｅ１、Ｅ２・・・Ｅｙの順で基準溶液Ｅ１〜ｙ３０中の第１の液体２０の濃度が高くなるものとする。
【０１１６】
まず、細孔１１内に第１の液体２０が付着していない多孔体１０を既知の濃度Ｄ１の基準溶液Ｅ１に浸漬させて平衡状態とした際の基準溶液Ｅ１中の第１の液体の平衡濃度Ａ１を求める。すると、既知の濃度Ｄ１の基準溶液Ｅ１に浸漬させて平衡状態とした際の多孔体１０の細孔１１内に新たに付着した第１の液体２０のモル数は、上述したように、基準溶液Ｅ１中の第１の液体２０の平衡濃度Ａ１と既知の濃度Ｄ１との差に基準溶液Ｅ１の量を乗ずることにより得られる。そして、そのモル数から多孔体１０を基準溶液Ｅ１に浸漬させて平衡状態とした際の多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積を算出することができる。
【０１１７】
次に、その多孔体１０をそのまま既知の濃度Ｄ２の基準溶液Ｅ２に浸漬させて平衡状態とした際の基準溶液Ｅ２中の第１の液体２０の平衡濃度Ａ２を求める。すると、平衡濃度Ａ１において多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０のモル数と、平衡濃度Ａ２において多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０のモル数との差は、上述したように、基準溶液Ｅ２中の第１の液体２０の平衡濃度Ａ２と既知の濃度Ｄ２との差に基準溶液Ｅ２の量を乗ずることにより得られる。したがって、平衡濃度Ａ２において多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０のモル数は、先に求めた平衡濃度Ａ１において多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体のモル数に、基準溶液Ｅ２中の第１の液体２０の平衡濃度Ａ２と既知の濃度Ｄ２との差に基準溶液Ｅ２の量を乗ずることにより求めたモル数を加算したものとなる。そして、加算して求められたモル数から多孔体１０を基準溶液Ｅ２に浸漬させて平衡状態とした際の多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積を算出することができる。
【０１１８】
そして、このような操作を各基準溶液Ｅ１〜ｙについて行うことによって、既知の濃度Ｄ１〜ｚの基準溶液Ｅ１〜ｚ３０それぞれに対する平衡状態における多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積を算出することができる。
【０１１９】
次に、得られた体積を体積算出工程（Ｓ５−１）より得られたものとして、実施形態１と同一の操作を行なうことにより、多孔体１０の細孔１１の細孔径ｗの分布を算出する。
【０１２０】
本実施形態によると、実施形態１と比較してより容易に多孔体１０の細孔１１の細孔径ｗの分布を算出することができる。なお、多孔体１０を基準溶液Ｅ２に浸漬させて平衡状態とした際の多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積を算出するのではなく、平衡濃度Ａ１において多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０のモル数と、平衡濃度Ａ２において多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０のモル数との差、すなわち基準溶液Ｅ２中の第１の液体２０の平衡濃度Ａ２と既知の濃度Ｄ２との差に基準溶液Ｅ２の量を乗じたものから、多孔体１０の細孔１１内に残留する第１の液体２０の体積の差（Ｖ２−Ｖ１）を算出し、上述の式８に代入することにより、最終的に多孔体１０の細孔１１の細孔径ｗの分布を算出するようにしてもよい。
【０１２１】
＜実施例＞
多孔体として石炭を、第１の液体として水を、第２の液体として液化ジメチルエーテル（液化ＤＭＥ）を用い、実施形態１に係る細孔径分布測定方法により、石炭細孔外の液化ＤＭＥ中の水分濃度比率Ｃ１〜ｙ／ＣＳと石炭細孔径Ｗ１〜ｙとの関係を求めた。
【０１２２】
＜比較例１＞
実施例と同様に、多孔体として石炭を、第１の液体として水を、第２の液体として液化ジメチルエーテル（液化ＤＭＥ）を用い、分子動力学シミュレーションにより、石炭細孔外の液化ＤＭＥ中の水分濃度比率Ｃ１〜ｙ／ＣＳと石炭細孔径Ｗ１〜ｙとの関係を求めた。
【０１２３】
このシミュレーションに用いたセルを図１３に示す。図１３に示すように、セル５００の中央部分には石炭の細孔壁５１０ａ、５１０Ａ（炭素原子に見立てた粒子が敷き詰められたもの）が配置されている。そして、石炭の細孔壁５１０ａ、５１０Ａに挟まれた領域に水５２０（水分子に見立てた粒子が敷き詰められたもの）が配置され、石炭の細孔壁５１０ａ、５１０Ａ及び水５２０の上方及び下方にＤＭＥ５３０ａ、５３０ｂ（ＤＭＥ分子に見立てた粒子が敷き詰められたもの）が配置されている。なお、このシミュレーションでは、ポテンシャルとして下記の式１０に示されるＬｅｎｎａｒｄ−Ｊｏｎｅｓ（１２−６）型ポテンシャルを用い、この式のパラメータとしては下記の表１に示す値を用いた。
【０１２４】
【数１４】
0004845004.tif 000015
【０１２５】
【表１】
0004845004.tif 000016
【０１２６】
そして、設定温度を８５Ｋとし、その設定温度におけるＭａｘｗｅｌｌ−Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ分布を満たすように分子の運動速度を調節して、図９に示した状態から平衡状態になるまで（１０ｎｓ経過するまで）の間シミュレーションを行った。そして、そのシミュレーション後、石炭細孔外のＤＭＥ中に溶解した水の濃度を測定した。なお、本比較例で使用した水分子及び細孔外のＤＭＥ分子の数は、毛管相分離現象が起こるように試行法により決定した。
【０１２７】
本比較例では、細孔径Ｗを１．６０ｎｍ、２．２８ｎｍ、２．９６ｎｍとし、その際の細孔の長さを細孔径Ｗの７倍としてシミュレーションを行い、石炭細孔外の液化ＤＭＥ中の水分濃度比率Ｃ１〜ｙ／ＣＳと石炭細孔径Ｗ１〜ｙとの関係を求めた。
【０１２８】
＜比較例２＞
多孔体として石炭を、第１の液体として水を、第２の液体として液化ジメチルエーテル（液化ＤＭＥ）を用い、「Ｍ．Ｍｉｙａｈａｒａ，Ｋ．Ｓｕｚｕｋｉ  ａｎｄ  Ｍ．Ｏｋａｚａｋｉ，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｊｐｎ，３０，６８３（１９９７）」に記載された、細孔径と毛管相分離が生じる有機溶剤中の水分濃度との関係を示す下記の式１１に、実施例を実施する工程で得られたνＷ、γ、Ｗ１〜ｙ、ｘを代入して石炭細孔外の液化ＤＭＥ中の水分濃度比率Ｃ１〜ｙ／ＣＳと石炭細孔径Ｗ１〜ｙとの関係を求めた。
【０１２９】
【数１５】
0004845004.tif 000017
【０１３０】
（計算結果）
実施例並びに比較例１及び比較例２における石炭細孔外の液化ＤＭＥ中の水分濃度比率Ｃ１〜ｙ／ＣＳと石炭細孔径Ｗとの関係を図１４に示す。ここで、図１４中の実線は実施例により得られた計算結果を示し、白丸は比較例１により得られた計算結果を示し、破線は比較例２により得られた計算結果を示す。
【０１３１】
図１４より、実施例と比較例１との計算結果はほぼ完全に一致することが分かった。すなわち、実施形態１に係る細孔径分布測定方法を用いると、石炭内で脱水が起こる際の液化ＤＭＥ中の水分濃度及び石炭の吸湿性から、石炭内で脱水が起こる際の液化ＤＭＥ中の水分濃度を測定することができるので、それを用いて石炭の細孔径分布を測定できることが分かった。
【０１３２】
一方、比較例２の計算結果は、実施例及び比較例１の計算結果と異なり、比較例２の方法を用いると、石炭内で脱水が起こる際の液化ＤＭＥ中の水分濃度を比較的高く評価してしまうことから、それを用いて石炭の細孔径分布を測定すると、石炭の細孔径を比較的小さく評価した細孔径分布が得られることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】実施形態１に係る多孔体の概略図である。
【図２】実施形態１に係る多孔体の細孔内に第１の液体が付着した状態を示す概略図である。
【図３】実施形態１において、細孔内に第１の液体が付着した多孔体を第２の液体で満たされた槽に浸漬させた状態を示す概略図である。
【図４】実施形態１に係る細孔径の分布測定方法のシーケンスを示す図である。
【図５】実施形態１に係る多孔体細孔内における第１の液体と第２の液体との接触状態のモデルを示す図である。
【図６】実施形態１に係る吸着等温線を利用した吸着ポテンシャル作成工程のシーケンスを示す図である。
【図７】実施形態１に係る多孔体の細孔内に残留する第１の液体の残留量の変化量を用いた細孔評価工程のシーケンスを示す図である。
【図８】実施形態１で用いる平衡状態形成装置の一例の概略図である。
【図９】実施形態１で用いる平衡状態形成装置の一例の動作シーケンスを示す図である。
【図１０】実施形態１で用いる平衡状態形成装置の他の例を示す概略図である。
【図１１】実施形態１で用いる平衡状態形成装置の他の例を示す概略図である。
【図１２】実施形態１で用いる平衡状態形成装置の他の例の動作シーケンスを示す図である。
【図１３】比較例１で用いたセルの概略図である。
【図１４】石炭細孔外の液化ＤＭＥ中の水分濃度Ｃ／ＣＳと石炭細孔径Ｗとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１３４】
１０、１０Ａ  多孔体
１１  細孔
１５ａ、１５ｂ  細孔壁
２０、３２１Ａ  第１の液体
３０、１２１Ａ〜１２１Ｄ  基準溶液
５０  槽
１００、２００、３００  平衡状態形成装置
１１０  カラム
１２０Ａ〜１２０Ｄ  基準溶液タンク
１３０  供給手段
１３１Ａ〜１３１Ｄ、３３１Ａ、３３１Ｂ  バルブ
１３２  ポンプ
１３３、１３３ａ〜１３３ｄ、３３３ａ、３３３ｂ  供給管
１４０  濃度測定手段
１４１  排出管
１５０  平衡状態判定手段
１６０、２６０、３６０  貯留槽
２７０、３７０  循環手段
２７１、２７１ａ〜２７１ｄ、３７１  循環管
２７２Ａ〜２７２Ｄ  制御バルブ
３２０Ａ、３２０Ｂ  貯蔵タンク
３２１Ｂ  第２の液体
３７２  循環バルブ
【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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