(57)【要約】      （修正有）【課題】カールフィッシャー試薬が劣化しているか否かの判定に生じるバラつきを抑制できる水分測定装置を提供する。【解決手段】カールフィッシャー法を用いる水分測定装置１０は、カールフィッシャー試薬４１を収容している電解槽４２と、ＲＧＢセンサ４６と、制御装置１００と、を備えている。そして、制御装置１００は、ＲＧＢセンサ４６が出力する検出信号に基づいて、カールフィッシャー試薬４１が劣化しているか否かを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カールフィッシャー法を用いる水分測定装置において、
カールフィッシャー試薬を収容している容器と、
前記カールフィッシャー試薬の色情報を生成するカラーセンサと、
前記カラーセンサが生成した色情報に基づいて、前記カールフィッシャー試薬が劣化しているか否かを判定する判定部と、を備えた水分測定装置。
【請求項２】
前記判定部の判定結果が肯定の場合に、前記カールフィッシャー試薬を交換する交換部を備えた請求項１に記載の水分測定装置。
【請求項３】
前記カールフィッシャー試薬を再生する再生部を備え、
前記再生部は、前記判定部の判定結果が肯定の場合に作動する請求項１又は請求項２に記載の水分測定装置。
【請求項４】
前記カラーセンサは、ＲＧＢの波長帯ごとの色情報を生成するＲＧＢセンサであり、
前記判定部は、前記ＲＧＢセンサが生成した色情報から特定可能なＲＧＢの成分比に基づいて、前記カールフィッシャー試薬が劣化しているか否かを判定する請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の水分測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カールフィッシャー法を用いる水分測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、試料の水分を測定する方法として、カールフィッシャー法が知られている（例えば、特許文献１）。カールフィッシャー法は、カールフィッシャー試薬を例えば電量滴定することによって、試料の水分量を測定する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したカールフィッシャー法では、カールフィッシャー試薬が劣化すると、測定の精度が低下する。このため、カールフィッシャー法において、より正確に水分量を測定するためには、カールフィッシャー試薬の劣化を適切に判定して交換する必要がある。
【０００５】
しかしながら、カールフィッシャー試薬が劣化しているか否かの判定は、カールフィッシャー試薬の色彩の変化を、作業者が目視で観察することにより行われている。したがって、作業者毎に、又は同一の作業者であっても判定を行う毎に、劣化しているか否かの判定がバラつくなど、適切に判定できない虞があった。
【０００６】
この発明は、上述のような従来技術に鑑みてなされたものである。この発明の目的は、カールフィッシャー試薬が劣化しているか否かの判定に生じるバラつきを抑制できる水分測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する水分測定装置は、カールフィッシャー法を用いる水分測定装置において、カールフィッシャー試薬を収容している容器と、前記カールフィッシャー試薬の色情報を生成するカラーセンサと、前記カラーセンサが生成した色情報に基づいて、前記カールフィッシャー試薬が劣化しているか否かを判定する判定部と、を備えたことを要旨とする。
【０００８】
これによれば、カラーセンサが生成した色情報に基づいて、カールフィッシャー試薬が劣化しているか否かの判定が行われる。このため、カールフィッシャー試薬が劣化しているか否かの判定に生じるバラつきが抑制される。
【０００９】
上記水分測定装置について、前記判定部の判定結果が肯定の場合に、前記カールフィッシャー試薬を交換する交換部を備えたことが好ましい。これによれば、カールフィッシャー試薬が劣化しているにも関わらず、水分の測定に使用され続けてしまうことが抑制される。
【００１０】
上記水分測定装置について、前記カールフィッシャー試薬を再生する再生部を備え、前記再生部は、前記判定部の判定結果が肯定の場合に作動することが好ましい。これによれば、カールフィッシャー試薬が劣化していると判定された場合に、カールフィッシャー試薬を再生できる。したがって、カールフィッシャー試薬を測定に適した状態に維持し易くできるようになる。
【００１１】
上記水分測定装置について、前記カラーセンサは、ＲＧＢの波長帯ごとの色情報を生成するＲＧＢセンサであり、前記判定部は、前記ＲＧＢセンサが生成した色情報から特定可能なＲＧＢの成分比に基づいて、前記カールフィッシャー試薬が劣化しているか否かを判定することが好ましい。
【００１２】
これによれば、水分測定装置が設置されている場所の明るさや、カールフィッシャー試薬とカラーセンサとの距離によって判定部の判定結果に生じるバラつきが抑制される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、カールフィッシャー試薬が劣化しているか否かの判定に生じるバラつきを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】水分測定装置の模式図。
【図２】別の実施形態の水分測定装置の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、水分測定装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の水分測定装置１０は、日本工業規格（ＪＩＳ  Ｋ  ０１１３：２００５）に規定されたカールフィッシャー法により、例えば試料１３の水分を測定するための装置である。
【００１６】
ここで、試料１３は、例えばリチウムイオン二次電池に用いられるシート状の電極である。この電極は、シート状の金属箔と、金属箔の一部又は全部を覆っている活物質層と、を備えている。活物質層は、活物質、バインダ、及び導電助剤などを含有している。電極のうち、主に活物質層は、例えば原料由来の水分や、環境由来の水分を含んでいる場合がある。
【００１７】
水分測定装置１０は、試料１３に含まれている水分を気化させる気化部２０を備えている。気化部２０は、試料１３を収容する加熱管２１を備えている。加熱管２１は、第１端部と、該第１端部とは反対の第２端部と、を備えた、略円筒状の部材である。加熱管２１は、第１端部に、開口部２３を備えている。水分測定装置１０は、開口部２３を介して、加熱管２１への試料１３の収容、及び加熱管２１からの試料１３の取り出しが可能に構成されている。
【００１８】
また、気化部２０は、加熱管２１の内部における加熱位置２１ａに配置されている試料１３を加熱する加熱装置２２を備えている。加熱装置２２は、例えば電熱線や、赤外線ランプである。気化部２０は、開口部２３を封止する蓋２４を備えている。蓋２４は、加熱管２１から任意に取り外し可能に構成されている。
【００１９】
水分測定装置１０は、供給管２６と、供給管２６を介して搬送ガスを加熱管２１の内部へ供給するガス供給装置２７と、を備えている。搬送ガスは、気化した水分の搬送媒体となる気体であって、例えば乾燥した不活性ガスである。供給管２６は、加熱管２１の第１端部とガス供給装置２７とに接続されている。
【００２０】
水分測定装置１０は、誘導管２８を備えている。誘導管２８は、その基端部が加熱管２１の第２端部と接続されている。誘導管２８は、試料１３から気化された水分を含む搬送ガスを、次に説明する電解槽４２へ誘導する通路である。
【００２１】
水分測定装置１０は、カールフィッシャー試薬４１と、カールフィッシャー試薬４１を収容している容器としての電解槽４２と、を備えている。電解槽４２は、内部が外部（大気）と遮断された密閉容器である。電解槽４２は、例えばガラスなど、カールフィッシャー試薬４１を透過した透過光及びカールフィッシャー試薬４１からの反射光を透過する透明な材料製である。
【００２２】
本実施形態において、カールフィッシャー試薬４１は、日本工業規格（ＪＩＳ  Ｋ  ０１１３：２００５）に規定されているように、ヨウ素、二酸化硫黄、塩基類（例えばピリジンやイミダゾールなど）、及びアルコール類（例えばメタノールなど）などを含有している試薬である。
【００２３】
上述した誘導管２８の先端部は、電解槽４２の内部において、カールフィッシャー試薬４１の液面下に没入されている。搬送ガスに含まれている水分は、搬送ガスがカールフィッシャー試薬４１にバブリングされることで、カールフィッシャー試薬４１に抽出される。即ち、搬送ガスに含まれている水分は、搬送ガスがカールフィッシャー試薬４１を気泡となって通過するときに、搬送ガスとカールフィッシャー試薬４１とが接触することで、カールフィッシャー試薬４１に抽出される。
【００２４】
水分測定装置１０は、カールフィッシャー試薬４１を電気分解するための電気分解用電極４４を備えている。電気分解用電極４４の先端部は、カールフィッシャー試薬４１の液面下に没入されている。水分測定装置１０は、カールフィッシャー試薬４１の電位を測定するための電位測定用電極４５を備えている。電位測定用電極４５の先端部は、カールフィッシャー試薬４１の液面下に没入されている。電位測定用電極４５は、カールフィッシャー試薬４１の電位に応じた検出信号を出力する。
【００２５】
水分測定装置１０は、カラーセンサとしてのＲＧＢセンサ４６を備えている。ＲＧＢセンサ４６は、カールフィッシャー試薬４１の色、即ち赤色（Ｒｅｄ）の波長帯における光量、緑色（Ｇｒｅｅｎ）の波長帯における光量、及び青色（Ｂｌｕｅ）の波長帯における光量を各別に検出する。ＲＧＢセンサ４６は、各色の波長帯における光量（光の強度）に応じた検出信号を出力する。
【００２６】
本実施形態において、各色の波長帯における光量に応じた検出信号は、ＲＧＢの波長帯ごとの色情報に相当する。即ち、ＲＧＢセンサ４６は、カールフィッシャー試薬４１の色情報を生成する。ＲＧＢセンサ４６は、電解槽４２の壁を介して、カールフィッシャー試薬４１を透過した透過光及びカールフィッシャー試薬４１からの反射光を受光できる位置に配設されている。
【００２７】
水分測定装置１０は、カールフィッシャー試薬４１を交換する交換部５０を備えている。交換部５０は、交換用のカールフィッシャー試薬４１を貯留する交換用試薬槽５１を備えている。交換用試薬槽５１は、内部が外気（大気）と遮断されている密閉容器である。
【００２８】
交換部５０は、流入管５２と、この流入管５２を介して交換用試薬槽５１から電解槽４２へカールフィッシャー試薬４１を流入させる流入ポンプ５３と、を備えている。流入管５２は、交換用試薬槽５１と、電解槽４２と、を接続している。
【００２９】
交換部５０は、排出管５４と、この排出管５４を介して電解槽４２から外部へカールフィッシャー試薬４１を排出する排出ポンプ５５と、を備えている。排出管５４は、吸液口５４ａを備えている。排出管５４は、吸液口５４ａが電解槽４２の底に近接した状態で固定されている。
【００３０】
また、水分測定装置１０は、制御装置１００を備えている。制御装置１００は、図示しないマイクロプロセッサなどの演算部を備えており、水分測定装置１０の動作に関する処理を行う。制御装置１００は、加熱装置２２、ガス供給装置２７、電気分解用電極４４、流入ポンプ５３、及び排出ポンプ５５と接続されており、それぞれの動作を制御可能に構成されている。また、制御装置１００は、電位測定用電極４５及びＲＧＢセンサ４６と接続されており、それぞれが出力する検出信号を入力可能に構成されている。
【００３１】
次に、水分測定装置１０を用いた水分の測定方法と、制御装置１００の制御と、について、その作用とともに説明する。本実施形態の水分の測定方法は、次のような気化工程、測定工程、劣化判定工程、及び交換工程を備えている。
【００３２】
気化工程は次のような工程である。なお気化工程は、抽出工程でもある。
制御装置１００は、加熱装置２２を制御して、加熱管２１の加熱位置２１ａに配置されている試料１３を加熱する。制御装置１００は、ガス供給装置２７を制御して、加熱管２１の内部に搬送ガスを供給する。加熱によって試料１３から気化された水分は、搬送ガスとともに電解槽４２へ移動され、カールフィッシャー試薬４１にバブリングされる。これにより、試料１３に含まれていた水分は、搬送ガスを介してカールフィッシャー試薬４１に抽出される。
【００３３】
測定工程は、次のような工程である。
制御装置１００は、気化工程が終わると、カールフィッシャー試薬４１の水分量を測定する。本実施形態の水分測定装置１０では、電量滴定法が用いられる。
【００３４】
制御装置１００は、電気分解用電極４４を制御して、カールフィッシャー試薬４１を電気分解する。制御装置１００は、電位測定用電極４５から入力した検出信号に基づいて、電量滴定の終点に到達したか否かを判定する。そして、制御装置１００は、電量滴定の終点に到達するまでに要した電気量に基づいて、カールフィッシャー試薬４１の水分量を演算する。
【００３５】
劣化判定工程は、次のような工程である。
制御装置１００は、ＲＧＢセンサ４６から入力した検出信号に基づいて、カールフィッシャー試薬４１が劣化しているか否かの劣化判定を行う。制御装置１００は、入力した検出信号から特定可能な赤色の波長帯における光量、緑色の波長帯における光量、及び青色の波長帯における光量に基づいて、各色の成分比（比率）を演算する。即ち、制御装置１００は、ＲＧＢセンサ４６の検出結果に基づいて、明るさを除いたカールフィッシャー試薬４１の色度を演算する。
【００３６】
そして例えば、制御装置１００は、演算した各色の成分比が予め定めた成分比の範囲内である場合、劣化判定を否定判定する一方で、予め定めた成分比の範囲外である場合、劣化判定を肯定判定する。このため、劣化判定は、水分測定装置１０が設置されている場所の明るさや、カールフィッシャー試薬４１とＲＧＢセンサ４６との距離の影響を受け難くなる。
【００３７】
本実施形態において、劣化判定を行う制御装置１００は、ＲＧＢセンサ４６が出力する検出信号に基づいて、カールフィッシャー試薬４１が劣化しているか否かを判定する判定部に相当する。劣化判定工程は、例えば気化工程及び測定工程が終わった後に行ってもよく、気化工程や測定工程と並行して行ってもよい。
【００３８】
交換工程は、次のような工程である。
制御装置１００は、上述した劣化判定の判定結果が肯定の場合に、カールフィッシャー試薬４１を交換するように、流入ポンプ５３及び排出ポンプ５５を制御する。即ち、制御装置１００は、排出ポンプ５５を制御して、電解槽４２からカールフィッシャー試薬４１を外部に排出（廃棄）する。
【００３９】
次に、制御装置１００は、流入ポンプ５３を制御して、交換用試薬槽５１に貯留されているカールフィッシャー試薬４１を、電解槽４２へ流入させる。これにより、電解槽４２内のカールフィッシャー試薬４１は、交換用試薬槽５１に貯留されているカールフィッシャー試薬４１と交換される。
【００４０】
本実施形態において、交換部５０は、制御装置１００による劣化判定の判定結果が肯定の場合に、カールフィッシャー試薬４１を交換する。また、上述したように、電解槽４２及び交換用試薬槽５１は、外気（大気）と遮断されている。このため、交換工程において、カールフィッシャー試薬４１の交換は、外気（大気）と遮断された環境下で行える。
【００４１】
上述した実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）ＲＧＢセンサ４６が出力する検出信号に基づいて、カールフィッシャー試薬４１が劣化しているか否かの判定が行われる。このため、カールフィッシャー試薬４１が劣化しているか否かの判定に生じるバラつきが抑制される。
【００４２】
（２）カールフィッシャー試薬４１が劣化していると判定された場合、カールフィッシャー試薬４１が交換される。これによれば、カールフィッシャー試薬４１が劣化しているにも関わらず、水分量の測定に使用され続けてしまうことが抑制される。
【００４３】
（３）制御装置１００は、各色の成分比（明るさを除いた色度）に基づいてカールフィッシャー試薬４１が劣化しているか否かを判定する。このため、水分測定装置１０が設置されている場所の明るさや、カールフィッシャー試薬４１とＲＧＢセンサ４６との距離によって、判定部の判定結果に生じるバラつきが抑制される。
【００４４】
（４）交換部５０は、外気（大気）と遮断された環境下でカールフィッシャー試薬４１を交換する。これによれば、カールフィッシャー試薬４１を交換する際に、外気に含まれる水分によるカールフィッシャー試薬４１の劣化が抑制される。
【００４５】
なお、上述した実施形態は、次のような別の実施形態に具体化してもよい。
○  図２に示すように、水分測定装置１０は、交換部５０に代えて、カールフィッシャー試薬４１を再生する再生部６０を備えていてもよい。再生部６０は、交換用試薬槽５１に代えて、カールフィッシャー試薬４１を内部で再生する再生機構６１を備えている点で、交換部５０と異なっている。また、排出管５４のうち、吸液口５４ａとは反対の端部は、再生機構６１に接続されている。即ち、本実施形態では、電解槽４２、排出管５４、再生機構６１、及び流入管５２によって、カールフィッシャー試薬４１を循環させる閉回路が構成されている。なお、再生部６０における他の構成は、上述した交換部５０と同様である。
【００４６】
このように構成した場合には、上述した実施形態における交換工程に代えて、再生工程を備えているとよい。再生工程は、次のような工程である。制御装置１００は、劣化判定の判定結果が肯定の場合に、流入ポンプ５３及び排出ポンプ５５を制御して、カールフィッシャー試薬４１を循環させる。これにより、劣化したカールフィッシャー試薬４１は、再生機構６１によって再生されるとともに、再び電解槽４２に供給される。これによれば、カールフィッシャー試薬４１が劣化していると判定された場合に、カールフィッシャー試薬４１を再生できる。したがって、カールフィッシャー試薬４１を測定に適した状態に維持し易くできる。
【００４７】
○  カールフィッシャー試薬４１は、日本工業規格（ＪＩＳ  Ｋ  ０１１３：２００５）に規定された試薬とは異なる組成の試薬であってもよい。即ち、カールフィッシャー試薬４１は、電量滴定法などにより水分を測定可能であればよく、その組成を適宜変更してもよい。
【００４８】
○  ＲＧＢセンサ４６は、電解槽４２の内部に配設されていてもよい。即ち、ＲＧＢセンサ４６は、カールフィッシャー試薬４１を透過した透過光及びカールフィッシャー試薬４１からの反射光を直接に受光できる位置に配設されていてもよい。
【００４９】
○  制御装置１００は、カールフィッシャー試薬４１の色度（色の成分比）を演算することなく、カールフィッシャー試薬４１が劣化しているか否かを判定してもよい。例えば、制御装置１００は、単にＲＧＢセンサ４６から入力した検出信号（色情報）の強さに基づいて、劣化しているか否かを判定してもよい。
【００５０】
○  ＲＧＢセンサ４６は、カールフィッシャー試薬４１を透過する透過光及びカールフィッシャー試薬４１からの反射光のうち少なくとも一方を受光して検出信号を出力するセンサであってもよい。ＲＧＢセンサ４６は、反射光を入力する場合、投光器を備えていてもよい。
【００５１】
○  水分測定装置１０は、カールフィッシャー試薬４１の色情報を生成できるカラーセンサであれば、どのようなセンサを備えていてもよい。例えば、水分測定装置１０は、カラーセンサとして、カールフィッシャー試薬４１の吸光度を測定する吸光度計を備えていてもよい。
【００５２】
○  交換部５０は、カールフィッシャー試薬４１を電解槽４２とともに一括して交換するように構成されていてもよい。
○  水分測定装置１０は、交換部５０を備えていなくてもよい。この場合、制御装置１００は、劣化判定の判定結果が肯定の場合に、例えば報知ブザーや報知ランプを制御して、予め定めた報知を行ってもよい。これによれば、水分測定装置１０の使用者に対して、カールフィッシャー試薬４１の交換を促すことができる。したがって、劣化しているにも関わらず、カールフィッシャー試薬４１が水分量の測定に使用され続けてしまうことが抑制される。報知ブザーや報知ランプは、報知部に相当する。
【００５３】
○  水分測定装置１０は、試料１３に含まれている水分を抽出するための溶媒を収容している抽出槽と、溶媒を抽出槽から電解槽４２に移送する移送部と、を備えていてもよい。この構成によれば、試料１３に含まれている水分を抽出した溶媒を電解槽４２に移送することで、水分を溶媒からカールフィッシャー試薬４１に抽出することができる。また例えば、試料１３を電解槽４２のカールフィッシャー試薬４１に直接投入することにより、試料１３に含まれている水分をカールフィッシャー試薬４１に抽出してもよい。このようにして水分を抽出する場合、水分測定装置１０は、気化部２０、供給管２６、ガス供給装置２７、及び誘導管２８を備えていなくてもよい。
【００５４】
○  水分測定装置１０は、複数の制御装置を備えていてもよい。例えば、水分測定装置１０は、電解槽４２、電気分解用電極４４、及び電位測定用電極４５を制御する制御装置と、加熱装置２２、及びガス供給装置２７を制御する制御装置と、を別々に備えていてもよい。
【００５５】
次の技術的思想は、上述した実施形態から把握できる。
（イ）前記判定部の判定結果が肯定の場合に、予め定めた報知を行う報知部を備えたことが好ましい。
【００５６】
（ロ）前記交換部は、大気と遮断された環境下で前記カールフィッシャー試薬を交換するように構成されていることが好ましい。
【符号の説明】
【００５７】
１０…水分測定装置、１３…試料、２０…気化部、２１…加熱管、２２…加熱装置、４１…カールフィッシャー試薬、４２…電解槽（容器）、４６…ＲＧＢセンサ（カラーセンサ）、５０…交換部、６０…再生部、１００…制御装置（判定部）。
【図１】
2017040478.tif 000003
【図２】
2017040478.tif 000004