(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子秤と、
鉛直方向に沿って延びる挿通孔と、軸方向磁化されており軸が鉛直方向に沿うように前記挿通孔の上部に配置される筒状永久磁石と、前記筒状永久磁石の鉛直下方に配置される浮上位置制御用電磁石とを有し、前記電子秤の上に設置される固定部材と、
前記挿通孔の壁、前記筒状永久磁石、および前記浮上位置制御用電磁石に接触しないように前記筒状永久磁石の孔を通って前記挿通孔に挿入され下端が閉塞された第１筒部と、前記第１筒部の上方に配置され下端が前記第１筒部の上端に連結される第２筒部と、前記第２筒部の上端を閉塞する上蓋部とを有する密閉容器と、
棒状部材と、前記棒状部材に固定される試料容器と、前記棒状部材に固定される遮光部と、前記筒状永久磁石の磁化方向とは逆方向に磁化されており前記棒状部材のうち前記試料容器の固定位置よりも下方の部分に固定される上部永久磁石と、前記棒状部材のうち前記上部永久磁石の固定位置よりも下方の部分に固定され前記浮上位置制御用電磁石と引き合う下部永久磁石とを有し、前記試料容器および前記遮光部が前記第２筒部内に収容され前記上部永久磁石および前記下部永久磁石が前記第１筒部内に収容されるように前記密閉容器内に収容される磁気浮上体と、
発光部と、
前記遮光部を挟んで前記発光部と対向するように配置される受光部と、
前記受光部が受ける光の量に基づいて前記浮上位置制御用電磁石に流す電流を制御する電流制御装置と、
を備える、電子秤量装置。
【請求項２】
前記試料容器に接触しないように前記試料容器を囲う加熱冷却器をさらに備える、請求項１に記載の電子秤量装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料に吸着した微量の気体重量を計量することができる電子秤量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子秤の床下吊り下げフックに電磁石を吊るしさらに電磁石の直下に密封容器を配置しその中で試料をワイヤーで吊るした永久磁石を上記電磁石で吊り上げ空中で保持して試料の重量増減を測定するものがある。
【０００３】
しかし、永久磁石の下に試料を吊り下げる方式では試料の加熱時に熱が対流により上方へ伝わり永久磁石が加熱されるため、特にネオジウム系の永久磁石では磁力の低減が著しく磁気による吊り下げ状態が不安定になりやすいといった問題があった。
【０００４】
また、電磁石が電子秤に吊り下げられていること及び熱の対流の問題から永久磁石と試料との間隔を大きく取る必要があるため、装置の背丈が高くなるという問題もあった。
【０００５】
また、試料が密閉容器の下部に位置しているため、試料の装着や取り外しがしにくいという問題もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであって、試料を加熱しながら重量測定する場合において熱対流による永久磁石の性能劣化を防ぐことができ、かつ、従来よりも小型化することができる電子秤量装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電子秤量装置は、電子秤、固定部材、密閉容器、磁気浮上体、発光部、受光部、および電流制御装置を備える。固定部材は、挿通孔、筒状永久磁石、および浮上位置制御用電磁石を有する。挿通孔は、鉛直方向に沿って延びる。筒状永久磁石は、軸方向磁化されており、軸が鉛直方向に沿うように挿通孔の上部に配置される。浮上位置制御用電磁石は、筒状永久磁石の鉛直下方に配置される。そして、この固定部材は、電子秤の上に設置される。密閉容器は、第１筒部、第２筒部、および上蓋部を有する。第１筒部は、挿通孔の壁、筒状永久磁石、および浮上位置制御用電磁石に接触しないように筒状永久磁石の孔を通って挿通孔に挿入されており、下端が閉塞されている。第２筒部は、第１筒部の上方に配置され、下端が第１筒部の上端に連結される。上蓋部は、第２筒部の上端を閉塞する。磁気浮上体は、棒状部材、試料容器、遮光部、上部永久磁石、および下部永久磁石を有する。試料容器は、棒状部材に固定される。遮光部は、棒状部材に固定される。上部永久磁石は、筒状永久磁石の磁化方向とは逆方向に磁化されており、棒状部材のうち試料容器の固定位置よりも下方の部分に固定される。下部永久磁石は、棒状部材のうち上部永久磁石の固定位置よりも下方の部分に固定される。そして、この下部永久磁石は、浮上位置制御用電磁石と引き合う。そして、この磁気浮上体は、試料容器および遮光部が第２筒部内に収容され上部永久磁石および下部永久磁石が第１筒部内に収容されるように密閉容器内に収容される。受光部は、遮光部を挟んで発光部と対向するように配置される。電流制御装置は、受光部が受ける光の量に基づいて浮上位置制御用電磁石に流す電流を制御する。
【０００８】
この電子秤量装置では、筒状永久磁石と上部永久磁石との間に働く吸引力に対して浮上位置制御用電磁石と下部永久磁石との間に働く吸引力を制御することによって磁気浮上体を釣り合い浮上させることができる。このため、この電子秤量装置では、固定部材および磁気浮上体の重量をまとめて量ることができる。また、この電子秤量装置では、試料容器が磁気浮上体の上部に設けられる。このため、この電子秤量装置では、加熱時の対流による磁気浮上性能への影響を最小限にとどめることができる。また、この電子秤量装置では、吊り下げ用のワイヤーを使用する必要がない。このため、この電子秤量装置では、背丈が低い構造にすることができる。したがって、この電子秤量装置は、従来よりも小型化することができる。この結果、この電子秤量装置は、低価格に製作できる。また、この電子秤量装置では、筒状固定部材および磁気浮上体を軽くすれば、試料の重量増減を非常に高精度に計量できる。
【０００９】
第２発明に係る電子秤量装置は、第１発明に係る電子秤量装置であって、加熱冷却器をさらに備える。加熱冷却器は、試料容器に接触しないように試料容器を囲う。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図２を参照して本発明の実施の形態に係る電子秤量天秤を説明する。
【００１１】
＜電子秤量天秤の構成＞
本発明の実施の形態に係る電子秤量天秤は、図１に示されるように、主に、電子秤１６、筒状固定部材、非磁性圧力容器１１、および磁気浮上体から構成される。
【００１２】
筒状固定部材は、主に、外筒３３、上側筒状永久磁石３１、および浮上位置制御用電磁石３０から構成されている。上側筒状永久磁石３１は、外筒３３の内側最上部に配置されている。浮上位置制御用電磁石３０は、外筒３３の内側最下部に配置されている。そして、この筒状固定部材は、電子秤１６の上に設置されている。
【００１３】
非磁性圧力容器１１は、主に細筒部と太筒部とから構成される密閉容器である。細筒部は、外筒３３、上側筒状永久磁石３１、および浮上位置制御用電磁石３０に接触しないように上側筒状永久磁石３１の孔を通って筒状固定部材に挿入されている。なお、ここで、細筒部は、下端が塞がれている。太筒部は、細筒部の上方に設けられており、下端が細筒部の上端に連結されている。そして、この太筒部の側壁には、発光部と受光部とが対向するように設けられている。なお、この太筒部の上端は、蓋１０によって塞がれている。つまり、この非磁性圧力容器１１は上側が解放できる構造になっている。このため、この電子秤量装置では、磁気浮上体を引き抜くことができる。このため、この電子秤量天秤では試料の装着や試料容器（後述）の清掃が簡単にできる。したがって、この電子秤量天秤は、非常に使いやすいものになる。また、この非磁性圧力容器１１は、フレーム１５によって支持されている。
【００１４】
磁気浮上体は、主に、中空軸２２、試料容器２１、ドグ２３、上部永久磁石２４、および下部永久磁石２５から構成される。試料容器２１は、試料２０を収容する器であって、中空軸２２の上端に固定されている。なお、本実施の形態では、この試料容器２１は、加熱冷却器１２に囲まれている。ドグは２３は、中空軸２２のうち試料容器２１の固定位置よりも下方の部分の外周部に固定される。上部永久磁石２４は、中空軸２２のうちドグ２３の固定位置よりも下方の部分の内部に固定される。下部永久磁石２５は、中空軸２２の最下部の内部に固定される。そして、この磁気浮上体は、試料容器２１およびドグ２３が太筒部に収容され上部永久磁石２４および下部永久磁石２５が細筒部に収容されるように非磁性圧力容器１１内に収容される。
【００１５】
＜磁気浮上体の浮上原理＞
図１において発光部１３から出る光をドグ２３が遮ることにより受光部１４で検出される光の量が変わる。受光部１４で検出される光の量と磁気浮上体のＺ軸（図２参照）方向位置の関係を予め実測しておくことで磁気浮上体のＺ軸方向位置を常時検出することができる。
【００１６】
図２は上側筒状永久磁石３１と上部永久磁石２４間のＺ軸方向に働く推力の大きさを示している。ここで、上側筒状永久磁石３１と上部永久磁石２４の磁化の向きは逆方向とする。
【００１７】
図２で上側筒状永久磁石３１を固定して考えると上部永久磁石２４と上側筒状永久磁石３１のＺ軸方向中心位置が一致している時はＺ軸上向推力とＺ軸下向推力は０であるが上部永久磁石２４が少しでもＺ軸下向に移動すると上部永久磁石２４にはＺ軸上向推力が発生する。上部永久磁石２４がＺ軸下方向に移動した時Ｚ軸上向き推力が単調減少する範囲では上部永久磁石２４がＺ軸中心位置から半径方向に変位すると上側筒状永久磁石３１との間に働く磁気力でＺ軸の中心位置に押し戻される。つまり半径方向には安定である。
【００１８】
図１において半径方向に安定でかつ磁気浮上体の重さとＺ軸上向き推力が釣り合う位置よりさらにもう少し上の位置に磁気浮上体を置くと磁気浮上体にはＺ軸上向に力が働く。
【００１９】
この時の位置を保つよう浮上位置制御用電磁石３０に流す電流を制御する。
【００２０】
上部永久磁石２４と上側筒状永久磁石３１の間に働くＺ軸上向推力より磁気浮上体の重さと下部永久磁石２５と浮上位置制御用電磁石３０の間に働く磁気的吸引力の方が大きくて磁気浮上体が更に下方向に引き下げられると受光部１４で検出される光の量が増加し浮上位置制御用電磁石３０に流す電流を減少させる。これにより磁気浮上体はＺ軸上向きに引き上げられる。すると受光部１４で検出される光の量が減少し浮上位置制御用電磁石３０に流す電流を増加させる。このようにして磁気浮上体は非磁性圧力容器１１に接触しないよう所定の位置に浮上保持される。
【００２１】
このようにして磁気浮上体を非磁性圧力容器１１に接触しないよう浮上保持させると磁気浮上体と筒状固定部材の重さを電子秤１６で量ることができる。つまり試料２０の吸着物質重量を量ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係る電子秤量装置では、筒状永久磁石と上部永久磁石との間に働く吸引力に対して浮上位置制御用電磁石と下部永久磁石との間に働く吸引力を制御することによって磁気浮上体を釣り合い浮上させることができる。このため、この電子秤量装置では、固定部材および磁気浮上体の重量をまとめて量ることができる。また、この電子秤量装置では、試料容器が磁気浮上体の上部に設けられる。このため、この電子秤量装置では、加熱時の対流による磁気浮上性能への影響を最小限にとどめることができる。また、この電子秤量装置では、吊り下げ用のワイヤーを使用する必要がない。このため、この電子秤量装置では、背丈が低い構造にすることができる。したがって、この電子秤量装置は、従来よりも小型化することができる。この結果、この電子秤量装置は、低価格に製作できる。また、この電子秤量装置では、筒状固定部材および磁気浮上体を軽くすれば、試料の重量増減が非常に高精度に計量できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電子秤量装置の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】本発明にかかる永久磁石間軸方向推力を表す縦断面図。
【符号の説明】
１０      蓋
１１      非磁性圧力容器
１２      加熱冷却器
１３      発光部
１４      受光部
１５      フレーム
１６      電子秤
２０      試料
２１      試料容器
２２      中空軸
２３      ドグ
２４      上部永久磁石
２５      下部永久磁石
３０      浮上位置制御用電磁石
３１      上側筒状永久磁石
３３      外筒
【図１】
0004117455.tif 000002
【図２】
0004117455.tif 000003