(57)【要約】【課題】  炉体の温度を正確に管理することにより、被測定試料の測定を高精度に行うことができる示差走査熱量計を提供する。【解決手段】  被測定試料が載置される被測定試料載置部１１ａと、基準物質が載置される基準物質載置部１１ｂと、外周縁部１１ｃ、１１ｄとを有する金属製の載置板１１を有する感熱板１０と、載置板１１の外周縁部が接合される接合部２２が形成された金属製の炉体２０と、載置板１１に熱を伝導するために、炉体２０の外周に巻回されたヒータ３０と、被測定試料と基準物質との温度差を検知するとともに、検知した温度差を熱流差信号として出力する示差熱流検出器４０とを備える示差走査熱量計１であって、ヒータ３０と炉体２０との間には、炉体２０を形成する金属と同一の種類の金属６０が配置される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定試料が載置される被測定試料載置部と、基準物質が載置される基準物質載置部と、外周縁部とを有する金属製の載置板を有する感熱板と、
前記載置板の外周縁部が接合される接合部が形成された金属製の炉体と、
前記載置板に熱を伝導するために、前記炉体の外周に巻回されたヒータと、
前記被測定試料と基準物質との温度差を検知するとともに、検知した温度差を熱流差信号として出力する示差熱流検出器とを備える示差走査熱量計であって、
前記ヒータと炉体との間には、前記炉体を形成する金属と同一の種類の金属が配置されることを特徴とする示差走査熱量計。
【請求項２】
前記炉体を形成する金属は、銀であることを特徴とする請求項１に記載の示差走査熱量計。
【請求項３】
前記ヒータは、シーズヒータであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の示差走査熱量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定試料の物性が温度とともにどのように変化するかを測定する示差走査熱量計に関する。特に、温度を変化させたときに、被測定試料が基準物質に比べて余分に放出又は吸収する熱量を、被測定試料と基準物質との温度差（示差熱）に基づいて測定する示差走査熱量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
示差走査熱量計（以下、「ＤＳＣ」と呼ぶ）には、熱補償形ＤＳＣ（「入力補償形ＤＳＣ」と呼ぶこともある）と、熱流束形ＤＳＣ（「定量ＤＴＡ」と呼ぶこともある）とがある。熱流束形ＤＳＣは、銀製の炉体に、厚さ０．２ｍｍ程度のコンスタンタン製の感熱板を接合してあり、その感熱板の上面に基準物質（熱的に安定な物質、例えばアルミナ等）と被測定試料とを離して載せている。そして、炉体を加熱しながら、基準物質と被測定試料とに感熱板を介して一定の昇温速度で熱を伝導している。このとき、被測定試料と基準物質との温度差を検出することによって、炉体と被測定試料との間の熱の流れと、炉体と基準物質との間の熱の流れとの差（熱量）を求めている。これにより、被測定試料の融解や転移の際の熱量を求めている。
【０００３】
このような熱流束形ＤＳＣでは、炉体と感熱板との間で熱伝導による熱移動が生じるので、基準物質と被測定試料とに一定の昇温速度で熱を伝導するために、感熱板の外周縁部と炉体の接合部とを均一に密着させて接合することが重要になる。そこで、感熱板の外周縁部と炉体の接合部とをスポット溶接で接合したものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
図２は、従来のＤＳＣを示す概略図である。図２（ａ）は、ＤＳＣを示す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＢ−Ｂ線の断面図である。なお、図２（ａ）では、蓋２４の図示を省略している。
ＤＳＣ１０１は、コンスタンタン製の載置板１１を有する感熱板１０と、銀製の炉体２０と、炉体２０の外周に巻回されたシーズヒータ３０と、被測定試料Ｓと基準物質Ｂとの温度差を検知するとともに、検知した温度差を熱流差信号として出力する示差熱流検出器４０と、炉体２０の温度を検知するとともに、検知した温度を温度信号として出力する温調用熱電対５０と、制御部（図示せず）とを備える。
【０００４】
コンスタンタン製の載置板１１は、厚さ０．２ｍｍ程度の板状体であり、平面視すると２つの円（例えば、直径１２ｍｍ）が隣接したような形状となっている。そして、一の円の円形中央部が、被測定試料Ｓが収納された試料ホルダが載置される被測定試料載置部１１ａとなるとともに、二の円の円形中央部が、基準物質Ｂが収納された基準物質ホルダが載置される基準物質載置部１１ｂとなる。そして、被測定試料載置部１１ａの外周に外周縁部１１ｃが形成されるとともに、基準物質載置部１１ｂの外周に外周縁部１１ｄが形成されている。
【０００５】
さらに、被測定試料載置部１１ａと外周縁部１１ｃとの間には、複数の円弧状の第一溝１１ｅがエッチング加工法で形成されている。これにより、シーズヒータ３０の熱が、外周縁部１１ｄから被測定試料載置部１１ａと伝導していくための熱流路が、第一溝１１ｅを避けるため長くなっている。
また、基準物質載置部１１ｂと外周縁部１１ｄとの間には、複数の円弧状の第一溝１１ｇがエッチング加工法で形成されている。これにより、シーズヒータ３０の熱が、外周縁部１１ｄから基準物質載置部１１ｂと伝導していくための熱流路が、第一溝１１ｇを避けるため長くなっている。
【０００６】
被測定試料載置部１１ａの下面には、厚さ０．２ｍｍ程度の円板状体（例えば、直径７ｍｍ）であるクロメル板１２ａが、例えば、スポット溶接等により固定されている。さらに、クロメル板１２ａの下面の中央部には、クロメル／アルメル製の熱電対１３ａがレーザ溶接されている。
一方、基準物質載置面１１ｂの下面には、厚さ０．２ｍｍ程度の円板状体（例えば、直径７ｍｍ）であるクロメル板１２ｂが、例えば、スポット溶接等により固定されている。さらに、クロメル板１２ｂの下面の中央部には、クロメル／アルメル製の熱電対１３ｂがレーザ溶接されている。すなわち、載置板１１とクロメル板１２ａとクロメル板１２ｂとで感熱板１０が構成されている。
【０００７】
なお、詳細は後述するが、熱電対１３ａは、炉体２０に形成された貫通孔２１ａを通って炉体２０の外部に引き出されるとともに、熱電対１３ｂは、炉体２０に形成された貫通孔２１ｂを通って炉体２０の外部に引き出されることになる。これにより、クロメル板１２ａ及びクロメル板１２ｂは、検知した被測定試料Ｓと基準物質Ｂとの温度差を、熱電対１３ａ及び熱電対１３ｂを介して熱流差信号として炉体２０の外部に出力している。すなわち、載置板１１とクロメル板１２ａとクロメル板１２ｂと熱電対１３ａと熱電対１３ｂとで示差熱流検出器４０が構成されている。
【０００８】
銀製の炉体２０は、例えば、内径３０ｍｍ、外径３５ｍｍ、高さ２０ｍｍの円筒状を有し、内壁面の下部で内側に突き出すように、平面視で円環形状の接合部２２が形成されており、さらに円筒状の下部には水平の四角形の底面２３が形成されている。円筒状の上部には、着脱自在な円形状の蓋２４によって内部を封止できるようになっている。底面２３には、熱電対１３ａを通すための貫通孔２１ａと、熱電対１３ｂを通すための貫通孔２１ｂとが形成されている。
そして、接合部２２の上面には、上述したように載置板１１１の下面の外周縁部がスポット溶接により接合されて、熱電対１３ａが貫通孔２１ａを通過し、熱電対１３ｂが貫通孔２１ｂを通過するように感熱板１０が配置されている。
【０００９】
シーズヒータ３０は、金属シース（例えば、ステンレスやＮＣＦ６００等）の中に発熱体（例えば、ニクロム線）を保持し、その隙間に無機絶縁物（例えば、酸化マグネシウム等）の粉末を充填したものである。そして、シーズヒータ３０は、直径６ｍｍ〜３０ｍｍの円管状をしており、炉体２０の外周面に、炉体２０の中心軸を中心軸として巻回されている。さらに、制御部に接続されており、制御部からの出力指示に基づいて、加熱するようになっている。これにより、シーズヒータ３０の熱が、炉体２０、感熱板１０、被測定試料Ｓ或いは基準物質Ｂと伝導していくようになっている。
【００１０】
温調用熱電対５０は、クロメル／アルメル製の熱電対であり、炉体２０に取り付けられている。そして、温調用熱電対５０は、炉体２０の温度を温度信号に変換して制御部に出力するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−８３７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、示差走査熱量計１０１は、シーズヒータ３０の熱が、炉体２０、感熱板１０、被測定試料Ｓ或いは基準物質Ｂと伝導していくことになるが、円管状のシーズヒータ３０は、炉体２０の外周面に巻回されている。つまり、シーズヒータ３０と炉体２０との間には、空気が存在している。よって、シーズヒータ３０の熱が、空気を介して炉体２０に伝導するため時間がかかり、制御部で炉体２０の温度を管理することが困難であった。その結果、被測定試料Ｓの分析を正確に行えないことがあった。
そこで、本発明は、炉体の温度を正確に管理することにより、被測定試料の測定を高精度に行うことができる示差走査熱量計を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するためになされた本発明の示差走査熱量計は、被測定試料が載置される被測定試料載置部と、基準物質が載置される基準物質載置部と、外周縁部とを有する金属製の載置板を有する感熱板と、前記載置板の外周縁部が接合される接合部が形成された金属製の炉体と、前記載置板に熱を伝導するために、前記炉体の外周に巻回されたヒータと、前記被測定試料と基準物質との温度差を検知するとともに、検知した温度差を熱流差信号として出力する示差熱流検出器とを備える示差走査熱量計であって、前記ヒータと炉体との間には、前記炉体を形成する金属と同一の種類の金属が配置されるようにしている。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明の示差走査熱量計によれば、ヒータと炉体との間には、炉体を形成する金属と同一の種類の金属が配置されているため、炉体の温度を正確に管理することができ、被測定試料の測定を高精度に行うことができる。
【００１５】
（その他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明の示差走査熱量計においては、前記炉体を形成する金属は、銀であるようにしてもよい。
本発明の示差走査熱量計によれば、炉体は銀であるため、酸化による劣化を防止することができる。
さらに、本発明の示差走査熱量計においては、前記ヒータは、シーズヒータであるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るＤＳＣの概略図である。
【図２】従来のＤＳＣの概略図である。
【図３】ＤＳＣにおける応答時間について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００１８】
図１は、本発明に係るＤＳＣを示す概略図である。図１（ａ）は、ＤＳＣを示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。なお、図１（ａ）では、蓋２４の図示を省略している。また、上述したＤＳＣ１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
ＤＳＣ１は、銀製の載置板１１を有する感熱板１０と、銀製の炉体２０と、炉体２０の外周に巻回されたシーズヒータ３０と、被測定試料Ｓと基準物質Ｂとの温度差を検知するとともに、検知した温度差を熱流差信号として出力する示差熱流検出器４０と、炉体２０の温度を検知するとともに、検知した温度を温度信号として出力する温調用熱電対５０と、制御部（図示せず）とを備える。
【００１９】
シーズヒータ３０と炉体２０との間の空間には、炉体２０を形成する金属と同一の種類の金属６０が配置されている。つまり、シーズヒータ３０と炉体２０との間の空間には、空気が存在しない。
ここで、シーズヒータ３０と銀製の炉体２０との間に、炉体２０を形成する金属と同一の種類の金属６０である銀を配置する製造方法の一例について説明する。
このような製造方法は、銀製の炉体２０と銀粘土とを準備する準備工程（Ａ）と、炉体２０の外周面に銀粘土を塗布した後、炉体２０の外周面にシーズヒータ３０を巻き付ける巻付工程（Ｂ）と、銀粘土を焼き付ける焼付工程（Ｃ）とを含む。
【００２０】
（Ａ）準備工程
銀製の炉体２０と銀粘土とを準備する。
銀粘土は、銀粒子と水と結合材と含む。なお、銀粘土を用いて粘土の状態で造形をした後に、乾燥させることで水分を蒸発させ、高温で焼くことで結合材が焼失することで、最終的に純度約９９．９重量％以上の銀だけが残ることになる。
【００２１】
（Ｂ）巻付工程
炉体２０の外周に銀粘土を厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍで塗布した後、炉体２０の外周面にシーズヒータ３０を巻き付ける。このとき、シーズヒータ３０と炉体２０との間に、空間が形成されないように銀粘土を配置する。
（Ｃ）焼付工程
銀粘土を乾燥させた後、高温（例えば、６５０℃〜７５０℃）で焼き付ける。その結果、シーズヒータ３０と炉体２０との間に、銀が配置されたものが得られる。
【００２２】
以上のように、ＤＳＣ１によれば、シーズヒータ３０と炉体２０との間には、炉体２０を形成する金属と同一の種類の金属６０である銀が配置されているため、炉体２０の温度を正確に管理することにより、被測定試料Ｓの測定を高精度に行うことができる。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらによりなんら制限されるものではない。
【００２４】
＜実施例１＞  銀粘土
（Ａ）準備工程
内径３０ｍｍ、外径３５ｍｍ、高さ２０ｍｍの銀製の円筒状を有する炉体２０を準備するとともに、銀粒子と水と結合材と含む銀粘土（相田化学工業株式会社製、商品名「アートクレイシルバー６５０」）を準備した。
（Ｂ）巻付工程
炉体２０の外周面に銀粘土を厚さ５ｍｍで塗布した後、炉体２０の外周面に、直径１ｍｍの円管状のシーズヒータ３０を巻き付けた。
（Ｃ）焼付工程
銀粘土を乾燥させた後、７００℃で焼き付けることにより、実施例１に係るＤＳＣを得た。
【００２５】
＜比較例１＞  グラファイトシート
（Ａ）準備工程
内径３０ｍｍ、外径３５ｍｍ、高さ２０ｍｍの銀製の円筒状を有する炉体２０を準備するとともに、厚さ０．４ｍｍのグラファイトシートを準備した。
（Ｂ）巻付工程
炉体２０の外周面にグラファイトシートを巻き付けた後、炉体２０の外周面に、直径１ｍｍの円管状のシーズヒータ３０を巻き付けることにより、比較例１に係るＤＳＣを得た。
【００２６】
＜比較例２＞  窒化ホウ素（ＢＮ）粉末
実施例１における銀粘土の代わりに、窒化ホウ素（ＢＮ）粉末を使用したこと以外は実施例１と同様にして、比較例２に係るＤＳＣを得た。
【００２７】
＜比較例３＞  金属パテ（ＳＵＳ配合）
実施例１における銀粘土の代わりに、金属パテを使用したこと以外は実施例１と同様にして、比較例３に係るＤＳＣを得た。
【００２８】
＜比較例４＞  伝熱セメント
実施例１における銀粘土の代わりに、伝熱セメントを使用したこと以外は実施例１と同様にして、比較例４に係るＤＳＣを得た。
【００２９】
＜評価＞応答時間の測定
実施例１及び比較例１〜４に係るＤＳＣにおいて、シーズヒータ３０を１０℃／ｍｉｎで昇温して、１５０℃になった時点でＯＦＦとするように制御した。そして、シーズヒータ３０をＯＦＦにしてから温調用熱電対５０が１５０℃になるまでの時間を応答時間として、それぞれの応答時間を測定した。その結果を表１に示す。なお、図３は、ＤＳＣにおける応答時間について説明するための図である。
【００３０】
＜評価＞耐久性
実施例１及び比較例１〜４に係るＤＳＣにおいて、シーズヒータ３０を１０℃／ｍｉｎで昇温して、７００℃になった時点でＯＦＦとするように制御することを５０回繰り返した。そして、それぞれの外観において、「酸化しているか否か」と、「剥離しているか否か」とを観察した。その結果を表１に示す。なお、問題がなければ「○」とし、問題があれば「×」とした。
【００３１】
【表１】
2012078146.tif 000003
【００３２】
表１に示すように、実施例１に係るＤＳＣの応答時間は、一番短かった。さらに、実施例１に係るＤＳＣは、酸化も剥離もしなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、被測定試料の物性が温度とともにどのように変化するかを測定する示差走査熱量計に利用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１：  示差走査熱量計
１０：  感熱板
１１：  載置板
１１ａ：  被測定試料載置部
１１ｂ：  基準物質載置部
１１ｃ、１１ｄ：  外周縁部
２０：  炉体
２２：  接合部
３０：  シーズヒータ
４０：  示差熱流検出器
６０：  金属
【図１】
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【図２】
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【図３】
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