(57)【要約】【課題】  水蒸気圧一定や相対分圧一定などの条件下で、正確に湿度を制御可能な熱分析装置と、それと組み合わせて利用する水蒸気発生装置を提供する。【解決手段】  温度及び湿度が制御可能な熱分析装置は、設定された温度と湿度の水蒸気ガスを試料室内へ供給する水蒸気発生装置１００を備え、試料室２１０内又はそれに連通する恒温室内における温度と湿度を検出する温度センサー１３２と湿度センサー１３３からなる水蒸気センサーと、試料温度を検出する試料温度センサー２３２と、設定湿度入力手段１４０と、試料室内へ供給される水蒸気ガスの湿度を制御する制御手段１５０とを備え、入力された湿度値を、試料温度センサーにより検出された試料温度に対応した相対湿度値に変換し、変換された相対湿度値と水蒸気センサーにより検出された水蒸気ガスの温度と湿度とに基づいて試料室内へ供給される水蒸気ガスの相対湿度を制御する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部の温度及び湿度が制御可能な試料室を備えた熱分析装置であって：
前記試料室内に設けられ、測定する試料を加熱する手段と；
前記試料室内に設けられ、前記加熱手段により加熱された前記試料の物理又は化学的変化を検出するための手段と；
設定された温度と湿度の水蒸気ガスを前記試料室内へ供給する水蒸気発生装置と；
前記水蒸気発生装置から供給される水蒸気ガスの、前記試料室内、又は、前記試料室に連通する恒温室内における温度と湿度を検出する水蒸気センサーと；
前記試料室内における試料の温度を検出する試料温度センサーと；
前記試料室内の設定湿度を入力するための設定湿度入力手段と；そして、
前記試料室内へ供給される水蒸気ガスの湿度を制御する制御手段とを備えており、
前記制御手段は、前記設定湿度入力手段により入力された湿度値を、前記試料温度センサーにより検出された試料温度に対応した相対湿度値に変換する湿度変換手段と、前記変換手段により変換された相対湿度値と前記水蒸気センサーにより検出された水蒸気ガスの温度と湿度とに基づいて、前記試料室内へ供給される水蒸気ガスの相対湿度を制御することを特徴とする熱分析装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載した熱分析装置において、前記湿度変換手段に入力される湿度値が水蒸気圧値であることを特徴とする熱分析装置。
【請求項３】
前記請求項１に記載した熱分析装置において、前記湿度変換手段に入力される湿度値が相対湿度値であることを特徴とする熱分析装置。
【請求項４】
前記請求項１〜３の何れかに記載した熱分析装置において、前記水蒸気センサーは、前記試料室内、又は、前記試料室に連通する恒温室内において、着脱可能に取り付けられることを特徴とする熱分析装置。
【請求項５】
前記請求項１〜４の何れかに記載した熱分析装置において、前記水蒸気センサーは、水蒸気圧一定制御の場合には、前記試料室内の試料近傍に取り付けられ、相対湿度一定制御の場合には、前記試料室に連通する恒温室内に取り付けられることを特徴とする熱分析装置。
【請求項６】
前記請求項１〜５の何れかに記載した熱分析装置において使用され、設定された温度と湿度の水蒸気ガスを供給する水蒸気発生装置であって、前記試料室内、又は、前記試料室に連通する恒温室内において、着脱可能に取り付け可能であり、前記水蒸気発生装置から前記熱分析装置の試料室へ供給される水蒸気ガスの温度と湿度とを検出する水蒸気センサーを備えていることを特徴とする水蒸気発生装置。
【請求項７】
前記請求項６に記載した水蒸気発生装置において、設定される湿度が電気信号として入力可能な端子を備えていることを特徴とする水蒸気発生装置。
【請求項８】
内部の温度が制御可能な試料室を備えた熱分析装置であって：
前記試料室内に設けられ、測定する試料を加熱する手段と；
前記試料室内に設けられ、前記加熱手段により加熱された前記試料の物理又は化学的変化を検出するための手段と；
前記試料室内における試料の温度を検出する試料温度センサーと；そして、
前記各部の制御を行なう制御手段とを備えており、
前記制御手段は、前記設定湿度入力手段により入力された湿度値を、前記試料温度センサーにより検出された試料温度に対応した相対湿度値に変換する湿度変換手段を備えており、もって、前記変換手段により変換された相対湿度値と、前記請求項６又は７に記載した水蒸気発生装置の前記水蒸気センサーにより検出された水蒸気ガスの温度と湿度とに基づいて、前記試料室内へ供給される水蒸気ガスの相対湿度を制御することを特徴とする熱分析装置。
【請求項９】
前記請求項８に記載した熱分析装置において、前記請求項６又は７に記載した水蒸気発生装置の前記水蒸気センサーにより検出された水蒸気ガスの湿度を、電気信号として入力可能な端子を備えていることを特徴とする熱分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿度制御された水蒸気ガス（水蒸気を含んだ気体）を試料室内に導入しながら試料の物理的又は化学的な特性の変化を測定する熱分析装置に関し、更には、当該熱分析装置と組み合わせて利用可能な水蒸気発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度変化に対する試料の長さや重量の変化等、即ち、試料の物理的又は化学的な性質の変化を温度、時間の関数として測定する熱分析装置は、試料の物理的又は化学的な特性を調べるための有力な手段として、各種の分野において広く利用されている。
【０００３】
ところで、かかる熱分析によって計測される試料の性質は、当該試料周辺の雰囲気、特に、周囲の湿度によって大きく影響されることから、試料部の温度と共に、その湿度をも制御しながら試料の物性を計測することが可能な熱分析装置が強く要求されており、例えば、水蒸気発生アタッチメント等の形で製品化され、かつ、販売されている。かかる水蒸気を発生すると共に、露点制御法に基づいて発生する水蒸気の湿度を制御することにより、高湿度の水蒸気ガスをも発生することの出来る水蒸気発生装置が、例えば、以下に挙げる特許文献１により、既に、知られている。なお、この文献により知られる装置は、その構造から、例えば１００°Ｃ−９０ＲＨ％程度の非常に高湿度の水蒸気ガスをも発生することが可能であり、かつ、例えば、熱分析装置による熱機械分析中に試料の周囲に所定の湿度に制御された水蒸気ガスを流し込むものである。
【０００４】
しかしながら、かかる水蒸気発生アタッチメントを、単に、前記熱分析装置の分析室に取り付けた場合、その相対湿度を一定に保持しながらその温度をプログラムに従って変化（操作）し、あるいは、この温度と湿度を同時に走査する測定は不可能である。そこで、従来、例えば、以下の特許文献２及び３によれば、試料部の温度と湿度とを所望の時間関数に従って変化させながら、試料の物性変化を追跡測定が可能な、所謂、湿度制御式熱分析装置が提案されている。すなわち、積極的に湿度操作しつつ熱分析の測定を可能にするものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２５４４１６号公報
【特許文献２】特開平８−１４５９８１号公報
【特許文献３】特開２００２−１４８２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した従来技術になる湿度制御式熱分析装置では、しかしながら、試料室における温度をプログラムするための手段と、その湿度をプログラムするための手段とを備えており、一方、かかる装置を制御するために設けられた演算器により、飽和蒸気発生用温水室の温度を制御する。すなわち、装置内に設けられた飽和蒸気発生手段である飽和蒸気発生用温水室からの飽和蒸気を試料室内に導くと同時に、試料室内のプログラム温度に対応する飽和水蒸気圧を求め、これに相対湿度を乗じることによって上記飽和蒸気発生用温水室の温度を求めて制御する。そして、更には、試料の周辺では、流量計からのパージガスと合流し、水蒸気の濃度が所定の値に設定するものである。
【０００７】
そのため、上述した従来技術になる湿度制御式熱分析装置では、試料室内に導かれる気体は上記飽和蒸気発生用温水室からの飽和蒸気であり、試料室内において流量計からのパージガスと合流して所定の湿度が得られものであり、パージガスとの混合が十分でない場合や、飽和蒸気が試料室内に偏在するような場合には、必ずしも十分に試料室内の湿度制御を行なうことは出来なかった。すなわち、基本的に、試料室内に供給される水蒸気ガスの湿度自体を制御するのではなく、飽和蒸気を発生する水温を制御するだけのものであり、そのため、正確な湿度濃度を追従性よく制御することは難しかった。
【０００８】
加えて、上述した従来技術になる湿度制御式熱分析装置では、試料室内に導かれる飽和蒸気は、試料温度や試料室（恒温室）に直接関係しない温度の水蒸気ガスが導入される。これは、特に、特許文献２に記載されるように、温度プログラム関数発生器の温度出力Ｔｐと、湿度プログラム関数発生器が発生する水温制御器及び保温パイプ制御器の温度Ｔｗ、Ｔｈとが異なっていることによる。
【０００９】
そして、このように、試料室内に導かれる飽和蒸気の温度と、試料温度や試料室の温度が異なってしまった場合には、試料温度や試料室温度が導入された水蒸気ガスによって影響を受けてしまうという問題点もあった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みて成されたものであり、具体的には、熱分析装置における試料室内のより正確な湿度制御を可能として、特に、試料室内の温度を変化させながらその内部の湿度を、水蒸気圧一定や相対湿度一定などの条件下において、正確に制御することを可能とするための熱分析装置、更には、当該熱分析装置と組み合わせて利用可能な水蒸気発生装置を提供することをその目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明によれば、かかる上記の目的を達成するため、まず、内部の温度及び湿度が制御可能な試料室を備えた熱分析装置であって：前記試料室内に設けられ、測定する試料を加熱する手段と；前記試料室内に設けられ、前記加熱手段により加熱された前記試料の物理又は化学的変化を検出するための手段と；設定された温度と湿度の水蒸気ガスを前記試料室内へ供給する水蒸気発生装置と；前記水蒸気発生装置から供給される水蒸気ガスの、前記試料室内、又は、前記試料室に連通する恒温室内における温度と湿度を検出する水蒸気センサーと；前記試料室内における試料の温度を検出する試料温度センサーと；前記試料室内の設定湿度を入力するための設定湿度入力手段と；そして、前記試料室内へ供給される水蒸気ガスの湿度を制御する制御手段とを備えており、前記制御手段は、前記設定湿度入力手段により入力された湿度値を、前記試料温度センサーにより検出された試料温度に対応した相対湿度値に変換する湿度変換手段と、前記変換手段により変換された相対湿度値と前記水蒸気センサーにより検出された水蒸気ガスの温度と湿度とに基づいて、前記試料室内へ供給される水蒸気ガスの相対湿度を制御する熱分析装置が提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、前記に記載した熱分析装置において、前記湿度変換手段に入力される湿度値が水蒸気圧値であり、又は、相対湿度値であり、又は、前記水蒸気センサーは、前記試料室内、又は、前記試料室に連通する恒温室内において、着脱可能に取り付けられる。更には、前記水蒸気センサーは、水蒸気圧一定制御の場合には、前記試料室内の試料近傍に取り付けられ、相対湿度一定制御の場合には、前記試料室に連通する恒温室内に取り付けられる。
【００１３】
更には、本発明によれば、設定された温度と湿度の水蒸気ガスを供給する水蒸気発生装置であって、前記試料室内、又は、前記試料室に連通する恒温室内において、着脱可能に取り付け可能であり、前記水蒸気発生装置から前記熱分析装置の試料室へ供給される水蒸気ガスの温度と湿度とを検出する水蒸気センサーを備えている水蒸気発生装置が提供される。そして、本発明によれば、前記に記載した水蒸気発生装置において、設定される湿度が電気信号として入力可能な端子を備えていることが好ましい。
【００１４】
加えて、本発明によれば、内部の温度が制御可能な試料室を備えた熱分析装置であって：前記試料室内に設けられ、測定する試料を加熱する手段と；前記試料室内に設けられ、前記加熱手段により加熱された前記試料の物理又は化学的変化を検出するための手段と；前記試料室内における試料の温度を検出する試料温度センサーと；そして、前記各部の制御を行なう制御手段とを備えており、前記制御手段は、前記設定湿度入力手段により入力された湿度値を、前記試料温度センサーにより検出された試料温度に対応した相対湿度値に変換する湿度変換手段を備えており、もって、前記変換手段により変換された相対湿度値と、前記請求項６又は７に記載した水蒸気発生装置の前記水蒸気センサーにより検出された水蒸気ガスの温度と湿度とに基づいて、前記試料室内へ供給される水蒸気ガスの相対湿度を制御する熱分析装置が提供される。なお、本発明によれば、前記に記載した熱分析装置において、前記に記載した水蒸気発生装置の前記水蒸気センサーにより検出された水蒸気ガスの湿度を、電気信号として入力可能な端子を備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
以上に述べたように、本発明になる熱分析装置、更には、当該熱分析装置と組み合わせて利用可能な水蒸気発生装置によれば、水蒸気圧や相対湿度をも含めて、分析装置の試料室内に供給される水蒸気ガスの湿度濃度を、正確、かつ、追従性よく制御することが可能となることをから、熱分析装置を適応することが可能な用途を拡大することを可能にするという、優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながらその詳細を説明する。
【００１７】
まず、添付の図１は、上記本発明の一実施の形態になる、熱分析装置の一つである、例えば、熱重量測定を行なうための示差熱天秤装置２００の構成を示している。なお、この示差熱天秤装置２００は、その一部に水蒸気発生装置１００を備えている。なお、この水蒸気発生装置１００は、後にその詳細を説明するが、例えば、プログラムなどにより設定された相対湿度値（ＳＶ）と設定された温度に従って、所望の相対湿度と温度の水蒸気ガスを水蒸気搬送管１３０を通して示差熱天秤装置２００へ送り出すことが可能な装置である。
【００１８】
一方、図中に符号２００で示す示差熱天秤装置内に送り込まれた、上記水蒸気発生装置１００からの温度及び湿度（相対湿度値：ＳＶ）が制御された水蒸気ガスは、その試料（測定）室２１０内に配置された試料（サンプル）Ｓのまわりに送り込まれる。すなわち、こうして送り込まれた水蒸気ガスにより試料Ｓが所望の湿度で加湿される。なお、この水蒸気発生装置１００によれば、極めて高湿度、例えば１００゜Ｃ−９０ＲＨ％程度の水蒸気ガスをも含めて、広い範囲で湿度を制御しながら上記示差熱天秤装置２００へ送り出すことが出来ることから、示差熱天秤装置２００では、その試料室２１０内の温度と同時に湿度をも変化させながら所望の熱分析を行なうことが可能となる。
【００１９】
なお、図中における符号２２０、２３０は、上記示差熱天秤装置２００の天秤部とその内部に設けられた天秤であり、その試料ホルダー２３１上に置かれた試料（サンプル）Ｓの重量の変化を検出するものであり、その詳細構造は既に知られたものであることから、ここでは詳述しない。また、図中の符号２４０は、上記試料室２１０の周囲に設けられた恒温槽であり、例えば、その内部にヒータ等が設けられており、もって、上記試料室２１０内の試料Ｓを所望の温度に設定（制御）するものである。更に、図中の符号２５０は、上述した示差熱天秤装置２００内の各部の制御を行なうための制御部であり、例えば、ＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット）等から構成されている。そして、この示差熱天秤装置２００は、その試料室２１０の設定湿度を入力する設定湿度入力手段として、熱分析装置の試料温度の目標温度値に試料温度を設定する試料温度プログラムに連動した試料室湿度の目標値に設定湿度を設定するための湿度プログラムが用意されている。
【００２０】
一方、上記水蒸気発生装置１００側では、その本体１１０に、当該装置から送り出される水蒸気ガスの湿度設定を行ない（具体的には、セッティングバリュウ（設定値：ＳＶ）を設定する）、更には、その現在値の表示（具体的には、プレゼントバリュウ（現在値：ＰＶ）を出力する）を行なうため、例えば、設定ボタンや表示器から構成され、更には、これらを電気信号として外部から入出力するための端子を含んで、インターフェース部１４０が設けられている。また、符号１５０は、水蒸気発生装置１００側における各部の動作を制御するための制御部であり、例えば、ＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット）等から構成されている。
【００２１】
そして、本発明によれば、上述した示差熱天秤装置２００と、その上記試料室２１０内に水蒸気ガスを送り出す水蒸気発生装置１００との間には、図に符号３００で示すように、所謂、通信ケーブルを設け、もって、以下に詳述する制御を実現することにより、試料室内の温度を変化させると共にその内部の湿度を制御して、所望の湿度・温度条件下で、試料の熱分析を可能にする。
【００２２】
次に、添付の図２には、上記図１に示した水蒸気発生装置１００と示差熱天秤装置２００とにおける湿度制御を実行する部分について概略的に示す。この図においても、上記図１と同じ構成要素は同一の符号を付して示している。なお、この図にも明らかなように、上記試料室２１０内の温度及び湿度、又は、上記試料室２１０に連通する恒温室内の温度及び湿度を検出するための温度センサー１３２と湿度センサー１３３とが（総称して、「水蒸気センサー」とも言う。）設けられている。なお、これらの温度センサー１３２と湿度センサー１３３とは、図に実線及び破線で示すように、上記試料室２１０内の試料Ｓの近傍に、又は、水蒸気搬送管１３０の先端部が接続される部分（試料室に連通する恒温室内）に、自在に、その位置を移動して配置することが出来るようになっている。
【００２３】
そして、これら温度センサー１３２と湿度センサー１３３により、上記水蒸気発生装置１００から水蒸気搬送管１３０を介して上記示差熱天秤装置２００の試料室２１０へ送り出される水蒸気ガスの温度と湿度とが検出され、それらの検出出力は、本体部１１０に入力、より具体的には、その内部に設けられたＣＰＵ１５０（上記図を参照）へ入力されている。また、上記示差熱天秤装置２００では、その天秤２３０の先端（上記試料室２１０内）に取り付けられた試料ホルダー２３１には、例えば、熱電対のような温度検出手段２３２が設けられており、これにより試料ホルダー内に載置された試料Ｓの温度を正確に検出している。加えて、この温度検出手段２３２からの検出温度は、上記示差熱天秤装置２００側のＣＰＵ２５０へ入力されており、図中の符号２６０は、上記天秤の上に置かれた試料の重量の変化を検出する検出器を示している。
【００２４】
次に、上述のような構成の熱分析装置の動作、特に、その水蒸気制御における各部の動作について、添付の図３〜図６を参照しながら、以下に詳細を説明する。
【００２５】
なお、図３は、特に、水蒸気圧一定による熱分析測定を行なう場合の、特に、熱分析装置（即ち、上記図１の示差熱天秤装置２００）側で実行されるフローを示しており、一方、図４は、この時に、上記水蒸気発生装置１００側で実行されるフローを示している。なお、この時、装置の操作者は、温度を変化させるパターンと共に、一定に制御したい水蒸気圧を、例えば、予め装置の入力装置を利用して入力するものとする。入力装置は設定湿度入力手段を有しており、内蔵する湿度プログラムを選択したり、新たな湿度プログラムを入力する機能を有している。
【００２６】
また、この時、上記温度センサー１３２と湿度センサー１３３とを含む水蒸気センサーは、上記試料室２１０内の測定試料Ｓの近傍に配置される（上記図２の実線を参照）。すなわち、この水蒸気圧一定による熱分析測定を行なう場合には、試料と上記水蒸気センサーとを同じ温度環境下に置く。
【００２７】
まず、図３からも明らかなように、熱分析装置側では、例えば、所定の時間間隔で実行される処理の開始によって、まず、上記天秤先端部に取り付けられた試料ホルダーの熱電対によって検出された試料温度を入力する（ステップＳ３１）。次に、一定にしたい水蒸気圧から、上記のステップで得た現在の試料温度を基にして、相対湿度の値に変換する（ステップＳ３２）。なお、この変換関係は、既に知られものであり、例えば、所定の演算処理を行ない、又は、ＣＰＵのメモリ内に格納した所定のテーブル等を利用することにより、容易に実現することが出来る。そして、その後、上記で算出した相対湿度を、水蒸気発生装置１００へ、その設定値（ＳＶ値）として、上記通信ケーブル３００を介して送信し（ステップＳ３４）、その処理を終える。
【００２８】
一方、図４にも示すように、水蒸気発生装置１００側では（具体的には、図１に示したＣＰＵ１５０）、上記熱分析装置の試料室２１０内へ送り出す水蒸気ガスの温度と湿度とを検出する水蒸気センサーを構成するセンサー１３２、１３３からの検出信号を受けており、図の処理が開始する。まず、その測定された湿度の値を入力し（ステップＳ４１）、更に、その温度を入力する（ステップＳ４２）。そして、これら入力した値を利用して、測定された湿度を相対湿度データに変換する（ステップＳ４３）。
【００２９】
その後、更に、上記で説明した熱分析装置側で算出されて送信された相対湿度値（設定値：ＳＶ）を入力する（ステップＳ４４）。そして、この送信された相対湿度値（設定値：ＳＶ）を、上記ステップＳ４３で変換した相対湿度データである現在値（ＰＶ）と比較し、差があるか否かを判定する（ステップＳ４５）。その結果、これらの間に差がない（「Ｎｏ」）と判定された場合には、処理のそのまま終了し、一方、これらの間に差がある（「Ｙｅｓ」）と判定された場合には、その差異がなくなり一致する方向に蒸気発生装置１００を調整、即ち、送り出される水蒸気ガスの水蒸気の量を制御して（ステップＳ４６）、処理を終了する。なお、ここでも、上記の変換関係は、既に知られものであり、例えば、所定の演算処理を行ない、又は、ＣＰＵのメモリ内に格納した所定のテーブル等を利用することにより、容易に実現することが出来る。
【００３０】
更に、添付の図５は、特に、相対湿度一定による熱分析測定を行なう場合の、熱分析特に、熱分析装置側で実行されるフローを、一方、図６は、この時の、上記水蒸気発生装置１００側で実行されるフローを示している。なお、この時にも、装置の操作者は、温度を変化させるパターンと共に、一定に制御したい相対湿度を、やはり、予め装置の入力装置を利用して入力するものとする。入力装置は水蒸気一定制御で説明したと同じ機能を有している。
【００３１】
なお、この時、上記温度センサー１３２と湿度センサー１３３とを含む水蒸気センサーは、上記とは異なり、測定試料Ｓの近傍ではなく、上記試料室と連通する恒温室内に配置される（上記図２に破線で示すように、例えば、水蒸気搬送管１３０の先端部が接続される試料室の部分）。すなわち、この相対湿度一定による熱分析測定を行なう場合には、試料温度の制御用ヒータの影響を受けない位置に置くこととなる。
【００３２】
すなわち、この相対湿度一定制御においては、図５に示すように、熱分析装置側では、例えば、所定の時間間隔で実行される処理の開始によって、上記と同様に、まず、上記天秤先端部に取り付けられた試料ホルダーの熱電対によって検出された試料温度を入力する（ステップＳ５１）。次に、上記熱電対によって検出された試料温度での飽和時における蒸気圧値を計算して求める（ステップＳ５２）。続いて、一定にしたい相対湿度から、必要な蒸気圧値（ａ）を計算する（ステップＳ５３）。その後、水蒸気圧値（ａ）と水蒸気発生装置で計算された水蒸気圧値（ｂ）（ステップＳ６４）を用いて、上記水蒸気発生装置１００に対して設定すべき相対湿度を、下記の式によって求める（ステップＳ５５）。
ａ／ｂ×１００＝相対湿度（％）
【００３３】
その後、この算出した相対湿度を、上記水蒸気発生装置１００へ、その設定値（ＳＶ値）として、上記通信ケーブル３００を介して送信し（ステップＳ５６）、その処理を終える。
【００３４】
一方、水蒸気発生装置１００側では、この相対湿度一定制御においては、図６にも明らかなように、処理が開始すると、まず、その測定された湿度の値を入力し（ステップＳ６１）、更に、センサー部からの温度を入力する（ステップＳ６２）。そして、これら入力した値から、相対湿度データに変換する（ステップＳ６３）。更に、センサー部の温度に相当する飽和時の蒸気圧値（ｂ）を計算し、その値を熱分析装置側へ出力する（ステップＳ６４）。
【００３５】
その後、更に、上記で説明した熱分析装置側で算出されて送信された相対湿度値（設定値：ＳＶ）を入力する（ステップＳ６５）。そして、この送信された相対湿度値（設定値：ＳＶ）を、上記ステップＳ６３で変換した相対湿度データである現在値（ＰＶ）と比較し、差があるか否かを判定する（ステップＳ６６）。その結果、これらの間に差がない（「Ｎｏ」）と判定された場合には、処理のそのまま終了し、一方、これらの間に差がある（「Ｙｅｓ」）と判定された場合には、その差異がなくなり一致する方向に蒸気発生装置１００を調整、即ち、送り出される水蒸気ガスの水蒸気の量を制御して（ステップＳ６７）、その処理を終了する。
【００３６】
すなわち、以上の動作の説明からも明らかなように、本発明になる熱分析装置によれば、水蒸気発生装置１００を熱分析装置と組み合わせることにより、試料室内の温度を変化させながら、かつ、その内部の湿度を、水蒸気圧一定又は相対湿度一定に、正確にかつ追従性よく制御することを可能となり、もって、試料の物性変化を追跡測定が可能な湿度制御式の熱分析装置が簡易に得られる。また、上記に述べた動作は、既存の水蒸気発生装置や熱分析装置に対しても適用することが出来、例えば、ハウスウェアのようなソフトウェアとして供給することによっても容易に組み込むことが可能であり、上記本発明の機能を実現することが出来る。なお、本発明の湿度一定制御は、熱分析測定中、常に一定の湿度値に保持されるだけではなく、湿度プログラムによって一定に保持すべき期間中に一定に保持する湿度制御である。
【００３７】
次に、上記にその機能を述べた水蒸気発生装置１００の内部構成の詳細について、以下に、添付の図７を参照して説明する。
【００３８】
まず、この水蒸気発生装置１は、ヒータ３を備えたボイラ４と、ボイラ４から延びる排気管５に接続された水蒸気冷却管６と、冷却媒体としてのシリコンオイル７を貯留したオイルバス８とを有している。ボイラ４には排気管５以外に、給水管１０、ガス供給管１１及び圧抜き用バルブ１２が接続されており、そしてその内部には水９が貯留されている。給水管１０は水蒸気発生装置１のケーシングから外部へ露出する給水口２５に接続されている。
【００３９】
水蒸気冷却管６は、例えば、螺旋状に巻かれて図の上下方向へ延びる細い内径のガラス内管１３と、その内管１３を液密に包囲する金属製の外管１４とによって構成される、いわゆるリービッヒ管が用いられている。ボイラ４の排気管５は内管１３に接続されている。外管１４の上部には給油ポート１５が設けられ、またその下部には排油ポート１６が設けられている。オイルバス８の内部には、シリコンオイル７の中に沈んで配置されたポンプ１７、シリコンオイル７を加熱するヒータ１８、シリコンオイル７の温度を検出する熱電対１９、そしてシリコンオイル７を冷却する冷却管２０が配設されている。ポンプ１７は給油管２１によって冷却外管１４の給油ポート１５に接続され、冷却外管１４の排油ポート１６から延びる排油管２２はオイルバス８に接続されている。冷却管２０の内部には冷却水が流れるようになっていて、そのための給水口２３及び排水口２４は水蒸気発生装置１のケーシングから外部へ露出している。
【００４０】
水蒸気冷却管６の内管１３から延びる排気管２６は、水蒸気センサー２７を通ってケーシングに設けた水蒸気出力ポート２８に接続されている。水蒸気出力ポート２８には、熱機械分析装置２の内部へ通じる水蒸気搬送管２９が接続されている。
【００４１】
水蒸気発生装置１のケーシングに設けられたガス取入口３０に接続されたガス管３１は３つに分岐して、それぞれが開閉バルブ３２，３３，３４を通して、第１フローメータ３５、第２フローメータ３６及び第３フローメータ３７へ連通する。各フローメータ３５，３６，３７は、水蒸気発生装置１のケーシングから外部へ露出するツマミ（図示せず）を回すことによってそこを通過するガスの流量を調節できるようになっている。
【００４２】
第１フローメータ３５から延びるガス搬送管３８は３方バルブ３９によって、水蒸気冷却管６の排気管２６の途中に接続されている。第２フローメータ３６から延びるガス搬送管４０はボイラ４の内部へ導入されている。第３フローメータ３７から延びるガス搬送管４１は、水蒸気発生装置１のケーシングに設けたガス出力ポート４２に接続され、そのガス出力ポート４２から延びるガス搬送管４３は熱機械分析装置２の内部へ導入されている。
【００４３】
以下、上記の構成より成る水蒸気発生装置についてその動作を説明する。
ボイラ４の内部に給水口２５及び給水管１０を通して水が供給される。供給された水９は、ヒータ３によって加熱されて１００゜Ｃ以上に加熱されて沸騰する。このとき、圧抜き用バルブ１２は閉じられている。水が沸騰する一方で、ガス取入口３０から取り入れられた乾燥ガス、例えば窒素（Ｎ）ガスが第２フローメータ３６を通してボイラ４の内部へ導入される。
【００４４】
他方、オイルバス８の内部に貯留されたシリコンオイル７は、冷却管２０を流れる冷却水によって冷却されながら、ヒータ１８によって希望の高度温、通常はボイラ４の内部温度よりも低い温度に加熱される。シリコンオイル７を冷却管２０によって冷却するのは、ヒータ１８によるシリコンオイル７の昇温制御及び降温制御を応答性良く行うためである。例えば、冷却管２０を用いることなくヒータ１８によってシリコンオイル７を希望温度まで急速に昇温又は降温すると、シリコンオイル７は希望温度を大きく通り過ぎた後にハンチングしながら長時間後にその希望温度に安定する。これに対し、冷却管２０によってオイル７を冷却すれば、オイル７が希望温度に安定するまでの時間を短くできる。所定温度に加熱されたオイル７は、ポンプ１７によって水蒸気冷却管６の内部、特に外管１４と内管１３との間に供給され、内管１３に沿って流れた後、排油管２２を通してオイルバス８内へ回収される。
【００４５】
ボイラ４内で発生した水蒸気及びその内部へ導入された乾燥ガスは、水蒸気ガスとなって排気管５を通して冷却管６の内管１３へ送られる。この水蒸気ガスは内管１３の中を図の上方へ向かって流れる間に、冷却管６の内部を流下するシリコンオイルによって冷却される。この冷却により、内管１３内を流れる水蒸気ガスの一部はシリコンオイルの温度において結露し、結露しなかったものがガス状態のまま排気管２６へ流れ出る。
【００４６】
排気管２６を流れる水蒸気ガスは、３方バルブ３９において、第１フローメータ３５によって流量調節されてガス搬送管３８を通して送られた乾燥ガスと混合され、さらに混合室２７において温度及び湿度（相対湿度ＲＨ）を希望の値に調整され、その後、水蒸気搬送管２９を通して図示しない熱機械分析装置内の試料のまわりに送り込まれる。こうして送り込まれた水蒸気により試料が希望の湿度で加湿される。本装置によれば、きわめて高湿度、例えば１００゜Ｃ−９０ＲＨ％程度の水蒸気ガスを熱分析装置へ送り込むことができる。
【００４７】
水蒸気ガスの湿度を上げたい場合は、ヒータ１８によってオイルバス８内のシリコンオイル７の温度を上げる。一方、水蒸気ガスの湿度を下げたい場合は、シリコンオイル７の温度を下げることによって冷却管６で結露する水蒸気の量を多くする。
【００４８】
なお、ボイラ４の排気管５、水蒸気冷却管６の排気管２６、ガス搬送管３８、水蒸気センサー２７及び水蒸気搬送管２９は、加熱用部材４４によって覆われている。この加熱用部材４４は、図示しないヒータからの熱によって加熱され、排気管５及び６等をオイルバス８内のオイルの温度よりも高温に加熱する。この加熱により、それらの管の内部を流れる水蒸気ガスが結露するのを防止する。
【００４９】
第３フローメータ３７によって流量調節され、ガス搬送管４１及び４３を通して図示しない熱分析装置の内部へ送り込まれたガスは、いわゆるカーテンガスとして作用する。このカーテンガスというのは、熱分析装置内の試料のまわりに送り込まれた上記の水蒸気や、熱分析中に試料から発生するガス等が熱分析装置の天秤機構部分その他の機構部分に流れ込むのを防止するために、予め熱分析装置の内部に定められた流路に沿って流されるガスである。なお、上記の構成においては、例えば、上記実施例ではボイラから出る水蒸気ガスを冷却して結露させる水蒸気冷却手段を、内管１３及び外管１４によって構成された水蒸気冷却管６と、冷却媒体としてのシリコンオイル７を貯留したオイルバス８と、シリコンオイルを冷却管６へ供給するポンプ１７と、そしてシリコンオイル７の温度を調節するヒータ１８とによって構成した。しかしながら、水蒸気ガスを冷却できる構成でありさえすれば、他の任意の構成を採用できる。
【００５０】
なお、上記本発明の一実施の形態では、水蒸気発生装置を備えた熱分析装置についてその一例を示したが、これに代えて、例えば、アタッチメント方式の水蒸気発生装置を採用し、これを既存の熱分析装置に接続しても実現可能である。また、上記の実施の形態では、熱分析装置の一例として、その代表的な一例である、示差熱天秤装置と組み合わせた構成についてのみ示したが、本発明は、これのみの限定されることなく、これを、例えば、高感度示差熱量計（ＤＳＣ）や熱機械分析装置（ＴＭＡ）等にも広く適用可能であることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】上記本発明の一実施の形態になる水蒸気発生装置を熱分析装置と組み合わせた構成を示すブロック図である。
【図２】上記図１に示した水蒸気発生装置と、これと組み合わせた水蒸気発生装置である示差熱天秤装置における湿度制御実行部分について概略的に示すブロック図である。
【図３】上記本発明になる熱分析装置側における、水蒸気圧一定時における動作を説明するためのフローチャート図である。
【図４】上記本発明になる蒸気発生装置側における、水蒸気圧一定時における動作を説明するためのフローチャート図である。
【図５】上記本発明になる熱分析装置側における、相対湿度一定時における動作を説明するためのフローチャート図である。
【図６】上記本発明になる蒸気発生装置側における、相対湿度一定時における動作を説明するためのフローチャート図である。
【図７】上記水蒸気発生装置の内部構成の一例を示す配管系統図である。
【符号の説明】
【００５２】
Ｓ  試料（サンプル）
１００  水蒸気発生装置
１１０  水蒸気発生装置の本体
１３０  水蒸気搬送管
１３２  温度センサー
１３３  湿度センサー
１４０  インターフェース部
１５０  ＣＰＵ（水蒸気発生装置側）
２００  示差熱天秤装置（熱分析装置）
２１０  試料室
２２０  天秤部
２３０  天秤
２３２  試料温度検出手段（熱電対）
２５０  ＣＰＵ（熱分析装置側）
【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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