(57)【要約】  【課題】二成分系有機溶媒の沸点或いは共沸点の気液平衡温度を高精度に測定することにより該溶媒濃度を高精度に測定できる装置を実現する。  【解決手段】二成分系有機溶媒の沸点或いは共沸点による気液平衡温度を高精度に測定するため、発泡金属板（３）により煙のような微小球の発泡を多数連続的に発生させ、コトレルポンプを効率よく連続的に稼動させて、受け皿（７）やスパイラル溝棒（８）などを設け、更に温度プロ−ブ（９）でわずかな温度リップルを除去することにより気液平衡温度を高精度に測定できる。  【選択図】  図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二成分系有機溶媒を溜めた円筒形状の外槽（１）の下底面に加熱用ヒ−タ−（２）を備えた溶媒を沸騰発泡させる発泡金属板（３）と、発泡気泡を捕捉するスカ−ト（４）と、発泡気泡と液面との圧力差で捕捉した気泡をパイプ（５）を通じて上部へ噴出させる気泡駆動コトレルポンプ機構と、噴出液が上部に飛散することを抑える上傘（６）と、上傘（６）から落下する溶媒を受ける受け皿（７）と、受け皿（７）の下部口から流下する溶媒をゆっくり落下させるスパイラル形状のスパイラル溝棒（８）と、落下した溶媒を一時溜めて且つ測温する構造の温度プロ−ブ（９）及び上蓋（１０）の上部の穴より沸騰上昇した蒸気を凝縮器（１１）で凝縮し外槽（１）内に還流させる機構を備えた構造で、二成分系有機溶媒の沸点或いは共沸点の気液平衡温度を高精度に計測することにより該溶媒の濃度を高精度に測定する装置。
【請求項２】
請求項１に記載の沸騰気泡を、微小球で且つ効率良く多数発生させるために幅の狭い鋭角の深い溝を同心円上に多数刻み込んだ沸騰発泡用の発泡金属板（３）の構造。
【請求項３】
請求項１に記載のスパイラル溝棒（８）に沿って流下してくる気液平衡した沸点或いは共沸点の溶媒を少量液溜めして、温度リップルを除去し、その溶媒の温度を安定させて高精度に検出する温度プロ−ブ（９）の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二成分系有機溶媒の沸点或いは共沸点の気液平衡温度を高精度に測定することにより溶媒濃度を高精度測定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に二成分系の有機溶媒は、その沸点或いは共沸点温度により、濃度が異なることに着目した。
【０００３】
従って二成分系の有機溶媒の沸点或いは共沸点温度を測定することにより、その溶媒の濃度を知ることができる。
【０００４】
しかし二成分系の有機溶媒の沸騰状態において蒸気相は沸騰泡破裂や液面の上下振動により槽内蒸気相の圧力が振動し、温度安定度はせいぜい±０．０５Ｋ程度である。
【０００５】
又液相の温度は沸騰による発泡や液深さ方向の過熱対流の影響で±０．１〜±０．０５Ｋの安定性を得るのがせいぜいである。
【０００６】
これらを改善するために工夫された沸点測定装置としてはコトレルポンプと称する沸騰気泡駆動によるポンプ機構を導入し、溶媒を上昇させ、滴下する過程で、周囲の蒸気相と気液温度平衡させる構造の熱容量的に小型化が計られたものがあり、かなり改善されたが、温度測定精度は±０．０２Ｋであり、これは研究実験用のものであり、工業用に実用化されたものは存在していない。
【０００７】
そこで溶媒の沸点或いは共沸点の気液平衡温度を安定性、再現性に優れ、且つ正確に計測できるように開発したのが本発明の趣旨である。
【０００８】
【特許文献１】特に見あたらない。
【非特許文献１】［参考文献］化学事典：発行（株）東京化学同人。１２２９ペ−ジ「沸点測定装置」、「沸騰」。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は請求項１に記載した構造において槽底部裏面にヒ−タ（２）を備えた発泡金属板（３）により沸騰加熱された二成分系溶媒がコトレルポンプと称する気泡を捕捉するスカ−ト（４）とパイプ（５）により上方へ噴出し、飛散を防ぐ上傘（６）に当たり、受け皿（７）内に落下し、やや滞留して、受け皿（７）の下部口からスパイラル溝棒（８）に沿ってゆっくり滴下し、温度プロ−ブ（９）に達する動作構造としている。
【００１０】
本発明の目的は溶媒が滴下する過程で周囲飽和蒸気と充分に気液温度平衡し、又沸騰による液面の上下振動による温度変化を極力軽減して、従来の１／１０以下の０．００２Ｋ以下の精度で沸点の気液平衡温度を測定できる装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
沸点並びに共沸点温度を高精度に測定する構造は堅牢で外気温の影響を受け難い、断熱性が良く、熱容量の小さい、且つ耐熱性及び対薬品性の優れた有機高分子材料を使用し、更に溶媒が加熱沸騰し、槽内蒸気相の蒸気密度が完全に飽和し安定状態に至るまでの時間を短縮し、温度分布差を小さくするために構造寸法を極力小型化している。
【００１２】
請求項１の構造において気泡駆動コトレルポンプにより上方に噴出した溶媒が受け皿（７）、スパイラル溝棒（８）を経て温度プロ−ブ（９）へ達する間に、周囲飽和蒸気と溶媒が完全に気液平衡して温度指示のドリフトやリップルが生じないようにコトレルポンプのパイプ（５）上部より噴出する溶媒をできるだけ少量で且つ、断続的な噴射間隔を圧縮して連続的な流れとし、温度プロ−ブ（９）は蒸気温を測定しないよう流下溶媒に常に接触しているようにコトレルポンプの吐出流量をヒ−タ−電力により調整している。
【００１３】
コトレルポンプと称する機構は発泡金属板（３）と気泡を捕捉するスカ−ト（４）及び二本のパイプ（５）から成り、沸騰により発生した気泡はスカ−ト（４）内に捕捉蓄積され、液面との液圧の差により、パイプ（５）下部の溶媒をスカ−ト（４）内の気泡で上部へ押し上げる動作のポンプである。
【００１４】
このポンプを効率よく安定して、連続的に動作させるために、発泡金属板（３）を用いて煙りのように微小球の発泡を多数連続的に発生させて、請求項２にあるような狭くて鋭角の深い溝を同心円上に多数刻み込むことにより、従来にない円滑で連続的流れのコトレルポンプ動作が実現できた。
【００１５】
この発泡金属板（３）を用いた事により、不規則な突沸による液面の上下振動に帰因する蒸気相の温度変動が除去され、溶媒が発泡気泡により過熱されることも減少し、ポンプ駆動効率が向上し、温度プロ−ブ（９）へ連続的に滴下することができ温度ドリフト及びリップルは大幅に改善した。
【００１６】
請求項３の記載と図３にあるように、温度プロ−ブ（９）の熱容量を多少大きくとり、温度リップルを積分的に平滑して温度検出し、微小な温度リップルを除去する構造とした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係わる沸点の気液平衡温度の測定装置を双子型で使用して、一方に既知濃度の溶媒を他方に未知の濃度の溶媒を注入して大気圧の影響を相殺し、長時間の濃度測定を行い［図４］のテストチャ−トを得る事ができ、温度測定の精度±０．０００５Ｋまで確認できた。
【００１８】
従って各種有機溶媒の濃度を測定分析する従来の、ガスクロマトグラフ、密度法、赤外線吸収法、膜イオン電極法、酸化法、蒸気圧浸透法などの測定手法と比べてかなり広範囲な濃度で、高精度な実用機が実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
水とエタノ−ルの二成分系溶媒のエタノ−ルの共沸点曲線上の温度をサ−ミスタ測温抵抗体で高精度に測定して濃度を求める本装置の発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２０】
図５において、外槽受け（１２）の中間溝に発泡金属板（３）を落し込み、Oリング（１３）とOリング抑え（１４）の上から外槽（１）を外槽受け（１２）にねじ込む防水構造となっている。
【００２１】
発泡金属板（３）の裏面にはバネ材のヒ−タ抑え（１５）によりヒ−タ（２）を圧接触している。
【００２２】
ヒ−タ抑え（１５）は外槽受け（１２）にビス（２２）で固定している。
【００２３】
上蓋（１０）はOリング（１３）とOリング抑え（１６）を挟んで外槽（１）にねじ込み、気密構造としている。
【００２４】
上蓋（１０）に、空冷の凝縮器（１１）と槽内の蒸気上昇口及び還流液落下口を兼ねた還流パイプ（１７）を接続したジョイント（１８）をねじ込んでいる。
【００２５】
スパイラル溝棒（８）にはサ−ミスタ（１９）を封入した温度プロ−ブ（９）を下部よりねじ込み、サ−ミスタ（１９）の導線２本をスパイラル溝棒内の中空から外部へ引き出し、スパイラル溝棒（８）の上部に、受け皿（７）と受け皿（７）の上部に上傘（６）をねじ込んでいる。
【００２６】
コトレルポンプの気泡を捕捉するスカ−ト（４）には２本のパイプ（５）をねじ込み、パイプ（５）の上部は受け皿（７）に貫通して金属ピン（２０）で固定している。
【００２７】
温度プロ−ブ（９）、スカ−ト（４）、パイプ（５）、受け皿（７）及び上傘（６）を取り付けたスパイラル溝棒（８）は上蓋（１０）にねじ込み、ナット（２１）で締め付けている。
【００２８】
この装置の外槽受け（１２）、外槽（１）、上蓋（１０）は断熱性の高いエンジニアリングプラスチックを使用し、槽内の溶媒循環機構の、スカ−ト（４）、パイプ（５）、受け皿（７）、上傘（６）、スパイラル溝棒（８）は加工性の良いエンジニアリングプラスチックで、熱容量が小さく熱伝導率のよいポリイミド系の樹脂を使用しており、製作工程上容易に組み立てる事ができた。
【００２９】
本発明の装置を利用して各種の有機溶媒の濃度を測定する際の、気圧変動による沸点影響誤差を相殺するために、本装置を双子型で２個用い、一方に既知濃度の溶媒を投入し、他方に未知の溶媒を投入してその差を測定したり、気圧センサを使用して、測定系の電子回路で気圧関数補正を行っている。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明装置は沸点及び共沸点温度測定による溶媒濃度の測定だけでなく、沸点上昇法による溶質の濃度や数平均分子量測定にも利用できる。
【００３１】
産業上の利用分野としての主なるものはイ）酒類を主体に食品分野、ロ）半導体及び電子部品製造工程の諸溶媒の溶質の精密濃度測定、ハ）燃料電池用メタノ−ル濃度測定・制御、ニ）工業排水の微量有機溶媒の長期監視装置、などに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】二成分系有機溶媒の沸点並びに共沸点の気液平衡温度を高精度に測定することにより溶媒濃度を高精度に測定するための装置の説明・断面図
【図２】発泡金属板の説明・加工図
【図３】サ−ミスタプロ−ブ形状説明・断面図
【図４】実施例の温度リップル及びドリフトのテストチャ−ト
【図５】「発明を実施するための最良の形態」の詳細説明・断面図
【符号の説明】
【００３３】
１  外槽
２  ヒ−ター
３  発泡金属板
４  スカ−ト
５  パイプ
６  上傘
７  受け皿
８  スパイラル溝棒
９  温度プロ−ブ
１０  上蓋
１１  凝縮器
１２  外槽受け
１３  Oリング
１４  Oリング抑え
１５  ヒ−タ抑え
１６  Oリング抑え
１７  還流パイプ
１８  ジョイント
１９  サ−ミスタ
２０  金属ピン
２１  ナット
２２  ビス
【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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