(57)【要約】【課題】  圧縮された気体、超臨界流体並びに液体の密度の不均一性を、定量的、且つ簡便に計測する装置を提供する。【解決手段】  一定温度に加熱された耐圧性の光学セル中にある圧縮した気体に、周期的な微小圧力変動加えながら可視光線または紫外線を照射し，この時誘発される光散乱現象の量を圧力変動振幅に対応した吸光度変化として計測し、その振幅の大きさから密度揺らぎ現象を定量的に評価することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定温度に加熱された耐圧性の光学セル中にある圧縮した気体に、周期的な微小圧力変動加えながら可視光線または紫外線を照射し，この時誘発される光散乱現象の量を密度揺らぎ現象として定量的に計測することを特徴とする。
【請求項２】
耐圧性のセル中に存在する圧縮した気体に、ピストンの往復運動によって誘発される１〜１２０秒の範囲の周期、好ましくは、３０秒周期で、０．００１〜０．０１ＭＰの範囲の圧力、好ましくは、０．００１〜０．００５ＭＰａの振幅で変動する微小圧力を加えることを特徴とする。
【請求項３】
耐圧性のセル中に存在する圧縮した気体に、１〜１２０秒の範囲の周期、好ましくは、３０秒周期で一定の熱量を供給する事によって誘起される膨張現象と自然冷却による収縮現象に基づいた  ０．００１〜０．０１ＭＰの範囲の圧力、好ましくは、０．００１〜０．００５ＭＰａの振幅で変動する微小圧力を加えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、気体、超臨界流体並びに液体の密度の不均一性を、透過する光の散乱現象によって定量的、且つ簡便に測定する装置に関する。
【発明の開示】
【従来技術の問題点】
【０００２】  圧縮気体、特に、超臨界状態にある物質の密度不均一性は、密度ゆらぎと定義され、その強さを定量的に評価することは、非常に難しいとされている。近年、誘電率測定による方法（非特許文献１）が報告されたが、厳密な温度と圧力の制御機能を持つ大容量の耐圧電極セルの製作が必要不可欠になることや測定データの精度及び再現性について種々問題があった。
【非特許文献１】  Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．，２８６，４２１（２００３）
【問題を解決するための手法】
【０００３】  本発明は、上記問題を解決するため、次のように構成されている。
先ず、圧縮した気体が誘起する密度の不均一性、即ち、透過光の散乱によって観測される陽炎現象を、分光高度計用いて直接、透過する光の量の変化で評価する事を可能にした。従って、得られる情報は、物理的に従来の誘電率を利用する方法と同意義なものであるが、市販されている耐圧性セルと分光高度計を使用出来るために安価で簡便な測定が可能になる。
【０００５】  この発明の原理は、気体、超臨界流体並びに液体の状態にある圧縮気体にたいして周期的な微小圧力変動を与え、その時に誘発される密度のゆらぎ現象を透過光の散乱量によって検知するものである。従って、常温、常圧下における気体や液体の場合には、殆ど微小圧力変動の影響は受けないが、気体と液体との中間密度領域にある超臨界流体では、特に、その臨界点付近においては、著しい分子同士の会合現象が誘発されるため、陽炎のような密度ゆらぎが起こるので、透過光の量は、密度ゆらぎの程度に対応しながら微小圧力変動の周期で変化することになる。
【０００６】  この発明における測定セル部は、第１図に示すように、圧縮気体を保持した耐圧セルａの温度を一定に保つために二重の隔壁構造にあっており、温度測定物質自身の温度変動は０．００１℃にしてある。一方、測定セル内への圧縮気体送入ライン上には、ピストン型の圧力変動器ｂが装着されており、セル内に測定資料に対して周期的な圧力変動を付加できるシステムにしてある。
【０００７】  また、この発明では、第２図に示すような測定セル部によっても、同様の効果を得ることが出来る。即ち、圧縮気体を保持した測定セルａは、外気とセル自身の間に一定の温度差を設定しておき、測定条件の温度を保つために、常時、一定周期で、一定の熱量を供給する温度制御方式を採用してある。そのために、測定セル内にある圧縮気体には、加熱膨張と冷却収縮が周期的に起こり、同じ周期で微小圧力変動を付与することが可能になる。
【発明の効果】
【０００８】  本発明によれば、気体、超臨界流体並びに液体の状態にある物質の温度と圧力条件下で誘発される密度の不均一性が定量的、且つ、簡便に測定できる方法が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  本発明は、気体、超臨界流体並びに液体の密度の不均一性を、透過する光の散乱現象によって定量的、且つ簡便に測定する装置に関する。【０００８】  本発明では、気体、超臨界流体並びに液体の密度の不均一性を、透過する光の散乱現象によって定量的、且つ簡便に測定するための工夫として、一定の温度に制御されている測定セル中の試料に対し、０．００１〜０．０１ＭＰの範囲の圧力、好ましくは、０．００１〜０．００５ＭＰａの周期的な圧力変動を付加する。【０００８】    本発明では、１〜６０秒の範囲内、好ましくは、３０秒間隔で周期的な微小圧力変動を発生させる必要があるが、その方法として、ピストンを３０秒周期で往復運動させ、その体積変化に基づいた機械的方法と、セル自体の温度を制御するために周期的に供給する一定の熱量により誘起される膨張と自然冷却による収縮を利用する方法のいずれかの方法を用いることが出来る。【０００８】  本発明では、測定セル中に透過させる光は、可視光線及び紫外線いずれの波長のものでも良いが、測定試料が持つ吸収帯は使用できない。【０００８】  密度の不均一性の度合は、分光光度計による吸光度の微小圧力変動に対応した振幅の幅によって測定される。
【実施例】
【０００８】  以下実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、下記実施例に制限されるものではない。
【実施例１】  二酸化炭素を３２．５℃に加熱してある光学セル中に７．００ＭＰａの圧力で充填し、ゆっくりと８．２０ＭＰａまで昇圧してゆく。この間、往復３０秒の周期でのピストン運動による体積変化で誘起される０．０１ＭＰａから０．０７ＭＰａの範囲の圧力変動をセル内の二酸化炭素に加えながら５００ｎｍの可視光線を透過させ、分光光度計によって吸光度の時間的変化を測定した結果、第３図のようなスペクトルデータを得た。最大振幅を与える圧力条件が７．４５ＭＰａと同定された。すなわち、この温度条件下での二酸化炭素の密度揺らぎは、７．４５ＭＰａの圧力で最大になる
【実施例２】
【００１１】  光学セル中の二酸化炭素に対して、３０秒を周期とする温度制御用の電熱ヒーターのオン・オフ操作で微小な圧力変動を加えることを除いては、実施例１と同様にして計測を行った結果、最大振幅を与える圧力が、７．５０ＭＰａであると同定された。
【実施例３】  エタンを３６．５℃に加熱してある光学セル中に４．５０ＭＰａの圧力で充填し、ゆっくりと７．００ＭＰａまで昇圧してゆく。この間、３０秒を周期とする温度制御用の電熱ヒーターのオン・オフ操作で誘起される微小な圧力変動をセル内の二酸化炭素に加えながら３５０ｎｍの紫外線を透過させ、分光光度計によって吸光度の時間的変化を測定した結果、最大振幅を与える圧力条件が５．２０ＭＰａと同定された。すなわち、この温度条件下でのエタンの密度揺らぎは、５．２０ＭＰａの圧力で最大になる
【実施例４】  亜酸化窒素を４０．５℃に加熱してある光学セル中に７．００ＭＰａの圧力で充填し、ゆっくりと９．００ＭＰａまで昇圧してゆく。この間、３０秒を周期とする温度制御用の電熱ヒーターのオン・オフ操作で誘起される微小な圧力変動をセル内の二酸化炭素に加えながら５００ｎｍの可視光線を透過させ、分光光度計によって吸光度の時間的変化を測定した結果、最大振幅を与える圧力条件が７．８５ＭＰａと同定された。すなわち、この温度条件下でのエタンの密度揺らぎは、７．８５ＭＰａの圧力で最大になる
【実施例５】  エチレンオキシドを１０％含有した二酸化炭素を３７．５℃に加熱してある光学セル中に７．００ＭＰａの圧力で充填し、ゆっくりと９．００ＭＰａまで昇圧してゆく。この間、３０秒を周期とする温度制御用の電熱ヒーターのオン・オフ操作で誘起される微小な圧力変動をセル内の二酸化炭素に加えながら５００ｎｍの可視光線を透過させ、分光光度計によって吸光度の時間的変化を測定した結果、最大振幅を与える圧力条件が７．７７ＭＰａと同定された。すなわち、この温度条件下におけるエチレンオキシドと二酸化炭素との混合物の密度揺らぎは、７．７７ＭＰａの圧力で最大になる
【発明の効果】
以上のように、本発明は、加圧された気体、超臨界流体および液体中の密度の不均一性を、直接、光散乱現象に基づいて計測する方法であり、誘電率を利用する従来の方法に比べて、装置の簡略性、操作性において優れている。特に、超臨界流体を利用する工業技術開発にとって必要不可欠である複数の化合物を含有する圧縮気体の密度揺らぎが最大になる条件の同定が容易に行えることから、今後、超臨界流体有効利用技術開発の基盤技術として貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】  本発明の装置によって実施された二酸化炭素の密度揺らぎの計測例である。
【内容の説明】
光学セルの設定温度は、３２．５℃で、３０秒を周期とする電熱ヒーターのオン・オフ操作条件下、二酸化炭素の圧力を７．００ＭＰａから７．８３ＭＰａまで連続的に昇圧した場合の、縦軸を吸光度で表した時間的変化を記録してある。
【図１】
2007003501.tif 000003