JP2005345333A - 熱分析装置および熱分析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 試料容器を常に感熱板上の一定の位置に載せることができる熱分析装置および熱分析方法を提供する。
【解決手段】 試料容器２４を載置する感熱板１６と、試料容器２４を挿入可能であって且つ試料容器２４を位置決め可能な一対の穴４３を備えた治具４１とを有する熱分析装置である。この熱分析装置において、治具４１は、ガイド部材である円筒状の隔壁８により、感熱板１６に対する所定位置で着脱可能に支持される。一対の穴４３のそれぞれに、測定試料２２を収容した試料容器２４、および基準物質２３を収容した試料容器２４を挿入することによって、感熱板１６上の所定位置にそれらの試料容器２４を載置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、感熱板上に試料を載せた状態で当該試料の熱的な特性を測定する熱分析装置に関する。また、本発明は、その熱分析装置を用いて行う熱分析方法に関する。

熱分析装置に、ＤＴＡ（Differential Thermal Analysis：示差熱分析）装置や、ＤＳＣ（Differential Scanning Calorimeter：示差走査熱量測定）装置等があることは、従来から、良く知られている。ＤＴＡとは、測定試料および基準物質の温度を所定のプログラムに従って変化させながら、測定試料と基準物質との間に生じる温度差を温度または時間の関数として測定する測定方法である。また、ＤＳＣとは、測定試料および基準物質の温度を所定のプログラムに従って変化させながら、測定試料と基準物質に対するエネルギー入力の差を温度または時間の関数として測定する測定方法である。

ＤＳＣについては、測定方法の違いにより、熱補償型ＤＳＣと熱流束型ＤＳＣの２種類が知られている。熱補償型ＤＳＣは入力補償型ＤＳＣとも呼ばれることがある。また、熱流束型ＤＳＣは定量ＤＴＡとも呼ばれることがある。

熱補償型ＤＳＣでは、測定試料および基準物質の温度を所定のプログラムに従って変化させ、そのときに生じる測定試料と基準物質との間の温度差が０（ゼロ）になるように測定試料または基準物質に熱量すなわちエネルギーを供給し、そのエネルギーを温度または時間に対して測定する。一方、熱流束型ＤＳＣでは、測定試料および基準物質の表面温度を測定し、その表面温度の温度差に基づいて、測定試料と基準物質との間の熱流束の差を求める。

熱補償型ＤＳＣと熱流束型ＤＳＣとの間では、熱補償型ＤＳＣが直接に熱量を測定するのに対して、熱流束型ＤＳＣが測定試料と基準物質との間に生じる表面温度差に基づいて間接的に熱量を測定するという点において相違がある。また、一般的なＤＴＡと熱流束型ＤＳＣ（すなわち、定量ＤＴＡ）との間では、一般的なＤＴＡが熱電対等といった検温装置の測温点を試料等の内部へ挿入して試料等の内部温度を直接測定するのに対して、定量ＤＴＡが試料等の外部に測温点を置いて試料等の表面温度を測定するという点において相違がある。

上記のようなＤＳＣを行う装置として、例えば、試料室を形成すると共に加熱されて昇温する隔壁と、その試料室内に配置されていて隔壁から熱を受けて昇温する感熱板とを有した熱分析装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置において、測定試料および基準物質を収容した試料容器は、その感熱板の上に載せられて加熱される。そして、測定試料と基準物質との間に生じる温度差に基づいて測定試料の温度依存性を測定する。

特開平８−２４７９７７号公報（第４頁、図６）

広く一般的に行なわれているＤＳＣ等の測定においては、測定者が目視によってだいたい同じであろうと認識する感熱板上の所定位置に試料容器を置き、この試料容器に対して測定を行う。しかしながら、場合によっては、試料容器を感熱板上の所定位置に正確に置いた状態で測定を行いたい場合がある。例えば、比熱測定を行う場合や、同一種類の多数の物質について品質管理部門で品質チェックを行う場合等が、そのような場合として考えられる。

ここで、比熱測定とは次のような測定である。すなわち、まず、空の試料容器、比熱容量が既知である物質を入れた試料容器、そして比熱を測定したい試料を入れた試料容器といった３種類の試料容器を準備する。そして、それらの試料容器のそれぞれを個別にＤＳＣ装置等の感熱板上に置いて熱量の変化を測定する。つまり、３種類の試料容器に対して１回ずつ、合計で３回、測定を行う。そして、これら３回の測定によって得られた結果に基づいて試料の比熱を求める。このような比熱測定において再現性の高い結果を得るためには、上記の３種類の試料容器を個別に感熱板上に置く際に、それらの試料容器を感熱板上の同じ位置に正確に置く必要がある。

また、品質管理部門においてＤＳＣ等を用いて品質チェックを行う場合には、品質管理の信頼性を高めるために、多数の試料を感熱板上の同じ位置に正確に載せた上で測定を行うことが必要である。

しかしながら、従来の熱分析装置では、試料容器を感熱板上に載置する際に、載置する位置の確認を目視によって行っていたので、試料容器を載置する位置にずれが生じるおそれがあった。このような位置ずれが生じると、測定結果の再現性が悪化するおそれがあった。

本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、試料容器を常に感熱板上の一定の位置に載せることができる熱分析装置および熱分析方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る熱分析装置は、試料容器を載置する感熱板と、前記試料容器を挿入可能であって且つ試料容器を位置決め可能な穴を備えた治具と、該治具を前記感熱板に対する所定位置で着脱可能に支持するガイド部材とを有することを特徴とする。ここで、試料容器を挿入するための上記の穴は試料容器を出し入れ可能な大きさであって、しかも、熱分析測定の結果の再現性のバラツキが許容範囲に納まる程度に試料容器よりも大きい穴である。具体的には、試料容器の外周面よりも、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度大きい円形状の穴、正方形状の穴等とすることができる。

上記構成の熱分析装置によれば、試料容器を支持する治具は、ガイド部材によって熱分析装置の感熱板に対して所定の位置に支持される。この治具に設けた穴に試料容器を挿入すれば、試料容器は、熱分析装置の感熱板上における所定の位置に、正確に載置できる。その結果、熱分析装置を用いた測定において、測定結果の再現性を高く維持できる。

本発明に係る熱分析装置においては、前記感熱板が配設される試料室を形成する隔壁をさらに有し、前記ガイド部材はこの隔壁であることが望ましい。この熱分析装置において、試料室は、隔壁によって形成された空間であり、実際に測定が行なわれる場所である。熱分析装置では、試料室内に配設した感熱板上に試料を載置し、例えば電気炉等といったヒータによって隔壁を加熱する。こうすることにより、試料室内部の感熱板を通して試料に熱が伝達される。

感熱板への熱の伝達を良好にするため、隔壁は熱伝導性の高い材料、例えば銀等によって形成することが望ましい。このように、熱伝導性の高い材料で形成された隔壁は、熱を吸収し、さらに放散させるための要素であるヒートシンク、すなわち熱だめとして機能する。この隔壁をガイド部材として用いれば、新たにガイド部材を設置する必要がなくなるので熱分析装置の構造を簡単にできる。

本発明に係る熱分析装置において、前記治具は前記ガイド部材の内周面に嵌合する外周面を有することが望ましい。ここでいう嵌合とは、治具をガイド部材に挿入し、ガタツキが無い程度のはめあいの関係にある状態を言う。治具の外周面をガイド部材の内周面に嵌合させれば、治具を感熱板に対して所定の位置に、正確に支持できる。

本発明に係る熱分析装置において、前記感熱板はガスを通すためのガス穴をさらに有し、前記治具は前記ガス穴に対する位置を計測するための穴を有することが望ましい。熱分析装置を用いた測定においては、試料室内へ不活性ガスを導入して試料室内部をガス置換し、試料を不活性化する場合がある。このような場合において、感熱板にガス穴を設ければ、そのガス穴を通じて試料室内へガスを導入できる。

また、ガス穴に対する位置を計測するための位置計測用穴を治具に設ければ、感熱板上に試料容器を載置する場合に、治具の位置計測用穴と感熱板のガス穴との位置を合わせることにより、治具を感熱板に対して所定の位置に、より正確に置くことができる。従って、治具の穴に挿入した試料容器は、感熱板に対して所定の位置に、より正確に載置できる。

本発明に係る熱分析装置においては、前記感熱板の試料容器載置面の上方へ突出する均熱ブロックをさらに有し、前記治具は、前記感熱板から突出する部分の前記均熱ブロックに嵌合する段差部を有することが望ましい。この場合における治具と均熱ブロックとの嵌合は、ガタツキがあっても良い。治具の段差部が均熱ブロックに嵌合することにより、感熱板に対する治具のだいたいの位置を決めることができる。

次に、本発明に係る熱分析方法は、試料を収容した試料容器を感熱板上に置いた状態で測定を行う熱分析方法において、前記試料容器を挿入可能であって且つ試料容器を位置決め可能な穴を備えた治具を感熱板に対する所定位置に置き、前記試料容器を前記穴を通して前記感熱板上に置き、該試料容器を前記感熱板上に置いたまま前記治具を前記感熱板から取り除くことを特徴とする。この熱分析方法によれば、試料容器は、治具を用いて感熱板上の所定位置に正確に載置されるので、熱分析装置を用いた測定において、測定結果の再現性を高く維持できる。

本発明に係る熱分析装置によれば、感熱板に試料容器を載置する際、ガイド部材を用いて治具を感熱板に対する所定位置に支持し、その治具に設けた穴に試料容器を挿入するようにした。これにより、試料容器は、熱分析装置の感熱板に対して所定の位置に、正確に載置できる。その結果、測定結果の再現性を高く維持できる。

以下、本発明に係る熱分析装置および熱分析方法を、熱流束型ＤＳＣ装置およびそれを用いた熱分析方法に適用した場合を例に挙げて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されるものでないことは、もちろんである。

図１は、本発明に係る熱分析装置の一実施形態の主要部を示している。図２は、その熱分析装置の一実施形態の一部であるＤＳＣ装置を示している。また、図３は、その熱分析装置の一実施形態の他の一部である治具を示している。図２において、ＤＳＣ装置４０は、筐体テーブル１の上面に固定されたベースブロック２と、ベースブロック２の上に固定された測定部ユニット３と、測定部ユニット３の全体を覆う断熱ケース４とを有している。断熱ケース４は概ね円筒状に形成されていて、外側枠５と内側枠６との間に綿状の断熱材１０を満遍なく充填することによって形成されている。断熱ケース４は、ベースブロック２の上面に着脱可能に載せられる。

測定部ユニット３は、図１に示すように、外周にヒータ線７が巻き回された円筒状の隔壁８と、隔壁８の外周を覆う円筒状のカバー９とを有している。隔壁８とカバー９とは、それらの上端部において溶接などによって固定されて互いに一体になっている。隔壁８の内部には円柱状の空間である試料室Ｒが形成されていて、隔壁８の底壁８ａがその試料室Ｒの底部となっている。隔壁８は熱伝導性の高い材料、例えば銀等によって形成され、試料室Ｒ内の温度を安定に保持するためのヒートシンクとしての働きを有する。また、カバー９も同様に熱伝導性の高い材料によって形成される。

試料室Ｒの底面、すなわち隔壁８の底壁８ａの上面には、隔壁８の側壁に接触または近接するように台１５が配置される。この台１５は、図３に示すように、試料室Ｒの内径寸法と略等しい直径を有する円形状のブロックとして形成され、その中心部には碍子管およびガス管を挿入するための長穴１１が開けられ、さらに外周縁側の適所には止めネジ１３を挿入するための４個の貫通穴１４が開けられる。

そして、この台１５の上には感熱板１６が載せられる。感熱板１６の略中央には上方へ起立する試料載置部１６ａが形成されている。感熱板１６の上には２つの均熱ブロック１７が試料載置部１６ａを挟んで互いに対向した位置に載せられる。そして、それらの均熱ブロック１７、感熱板１６および台１５は、止めネジ１３によって隔壁８の底壁８ａに締め付け固着されている（図１参照）。均熱ブロック１７は、熱伝導率の高い材料、例えば銀等によって形成され、円弧状の側面を有する部分円盤形状に形成されている。また、均熱ブロック１７には、止めネジ１３を挿入するための貫通穴２０が開けられる。均熱ブロック１７の円弧状側面の円弧形状は、試料室Ｒの内周側面の円弧面に合致するようになっている。

感熱板１６は、熱伝導率の高い材料、例えば白金、白金ロジウム合金等、もしくは起電力の高い材料、例えばコンスタンタン等によって形成され、図３に示すように、概ね円形状に形成されている。この感熱板１６の外径直径は、試料室Ｒの内径と略等しく設定される。感熱板１６は、折り曲げ加工を受けることにより、固定部１６ｂおよび固定部１６ｂの上方へ突出する上記の試料載置部１６ａを有するように構成される。

なお、試料載置部１６ａと固定部１６ｂの折り曲げ形状は、折り曲げ加工に限られず切削加工その他の任意の加工によっても形成できる。感熱板１６の各固定部１６ｂには止めネジ１３を挿入するための貫通穴１８が開けられる。また、試料載置部１６ａには、測定試料および基準物質を載置するための領域ＦａおよびＦｂが設けられる。さらに、両領域の間には、試料室Ｒ内に充填するガスを通すための２個のガス穴１９ａおよび１９ｂが開けられる。

図２において、隔壁８の上端には銀製の蓋２１が着脱可能に載せられ、これにより試料室Ｒが外部から気密に遮蔽されている。図４は蓋２１を外した状態での試料室Ｒの内部を示している。図４に示すように、測定試料２２および基準物質２３は試料容器２４に収容された状態で感熱板１６の試料載置部１６ａの上に載せられる。

図２に戻って、隔壁８の底壁８ａの中心部には碍子管２５が設けられ、その碍子管２５の中に熱電対束２６が挿入されている。熱電対束２６は、図５に示すように４本の熱電対線によって構成され、一対の熱電対の測温点Ｓ１およびＳ２は、それぞれ、測定試料２２および基準試料２３に対応する位置の感熱板１６の下面に、例えばスポット溶接によって固着されている。これらの熱電対束２６は、温度差測定回路２９に導かれる。この温度差測定回路２９の出力は熱量演算回路３０に導かれ、さらにその熱量演算回路３０の出力結果はＣＲＴ等といった映像表示装置３１に映像表示されたり、プリンタ３２によってハードコピーされる。

図２に戻って、隔壁８の右側面には別の碍子管２７が設けられ、その碍子管２７の中に一対の熱電対線２８が挿入されている。この熱電対線２８の測温点Ｓ３は、図５に示すように隔壁８、特にその底壁８ａの適所に設定される。この熱電対線２８の出力端子側は温度測定回路３３へ導かれ、この温度測定回路３３の出力はヒータ温度制御回路３４へ送られる。ヒータ温度制御回路３４の出力信号は、給電回路３７への給電電流量をその送られた信号に基づいて制御する。給電回路３７からの給電線３５は、図２に示すように、隔壁８の左側面に設けたチューブ３６を通ってヒータ線７に接続される。

熱電対碍子管２５の右側には、ガス管３８が配設される。このガス管３８の上端は隔壁８の底壁８ａに嵌合し、その下端はベースブロック２の右側面に設けたガス導入端子３９に接続される。

図３に示した治具４１については、図６（ａ）にその平面図、図６（ｂ）にその断面図が示されている。図６（ａ）は図３の矢印Ｂに従った平面図である。また、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線に従った断面図である。

これらの図に示すように、治具４１は、概ね円筒形状に形成され、フランジ４１ａ、嵌合部４１ｂ、および段差部４１ｃを有する。フランジ４１ａおよび嵌合部４１ｂの外周は円形状である。また、治具４１の上端には、上方へ向けて開く開口Ｑが設けられる。図６（ｂ）に示すように、治具４１の内部は空間である。また、段差部４１ｃの底壁の厚さＴ０は試料容器２４（図３参照）の高さＬｈよりも小さくなっている。また、図１において、嵌合部４１ｂの外径φ０は、隔壁８の内径φ１よりもわずかに小さく形成され、これにより、嵌合部４１ｂは隔壁８の内周面に緩く嵌合する。

ここでいう「緩く嵌合」とは、人がフランジ４１ａを摘んで治具４１を試料室Ｒの直近上方まで持ち運び、その位置から手を離して治具４１を落下させたとき、治具４１が自重で隔壁８の底部へ向けて落下する程度に寸法差が大きい状態であり、しかし、嵌合部４１ｂが隔壁８の内部に収まったとき、治具４１と隔壁８との間に大きなガタツキが生じない程度に寸法差が小さい状態である。

図３に示すように、治具４１の下部に設けた段差部４１ｃの外形形状は、嵌合部４１ｂの直径を中心とする略長方形状であり、その両端の外形形状は図６（ａ）に示すように嵌合部４１と略同じ曲率の曲面となっている。この段差部４１ｃの幅方向の長さＬ０は、図１において互いに対向する均熱ブロック１７，１７の間の間隔Ｄ０よりも少し小さく設定されている。

均熱ブロック１７，１７は、それらをねじ１３によって感熱板１６上に固定したとき、それらの上面が感熱板１６の試料載置部１６ａの上方へ突出する程度の高さを有する。つまり、均熱ブロック１７，１７と試料載置部１６ａとの間には、凹部が形成される。治具４１の嵌合部４１ｂを隔壁８の内周面に嵌合させながら、治具４１を隔壁８にはめ込んだとき、治具４１の段差部４１ｃは、均熱ブロック１７，１７と試料載置部１６ａとが形成する凹部の中にその全体が入り込むようになっている。この場合の段差部４１ｃと凹部との関係は、治具４１の嵌合部４１ｂと隔壁８の内周面との間の嵌合のようなガタツキのない嵌め合い状態ではない。従って、隔壁８の内周面に嵌合した状態の治具４１は、段差部４１ｃの外周面が均熱ブロック１７，１７にぶつかってその回転移動が規制される角度範囲内で、隔壁８の中で回転移動が可能である。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、段差部４１ｃの底壁には段差部４１ｃの長手方向の両端部のそれぞれに円形状の穴４３が設けられる。これらの穴４３は、図１において治具４１を隔壁８にはめ込んだときに、それらの穴４３の中心が図３の感熱板１６の試料載置部１６ａ上の試料載置領域Ｆａ，Ｆｂの中心に一致できるようなところに形成されている。また、これらの穴４３の直径は、試料容器２４を挿入可能であって且つ試料容器２４を位置決め可能な寸法、具体的には、試料容器２４の外周面よりも０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度大きい寸法に設定されている。

また、図６（ａ）に示すように、上記の一対の穴４３の間には、２個の位置計測用の穴４２が設けられる。これらの穴４２は、図１において治具４１を隔壁８にはめ込んだときに、それらの穴４２の中心が図３の感熱板１６の試料載置部１６ａ上のガス穴１９ａ，１９ｂの中心に一致できるようなところに形成されている。

以上から明らかなように、治具４１の段差部４１ｃの底壁に形成した穴４３と位置計測用穴４２との位置関係は、感熱板１６の試料載置部１６ａにおける試料載置領域Ｆａ，Ｆｂとガス穴１９ａ，１９ｂとの位置関係と同じである。なお、位置計測用穴４２は、ガス穴１９ａ，１９ｂに対する位置を確認するための穴であるので、ガス穴１９ａ，１９ｂよりも著しく小さく形成するとその目的を達成できない場合が考えられる。位置計測用穴４２の大きさは、好ましくは、ガス穴１９ａ，１９ｂと略同じ大きさか、それらよりも少し大きく設定する。

以下、上記構成より成る熱分析装置についてその動作を説明する。まず、図２において、断熱ケース４を取外しさらに蓋２１を取り外して、試料室Ｒ内の感熱板１６の上、特に試料載置部１６ａの上に試料容器２４に収容された測定試料２２および基準物質２３を載置する。その後、蓋２１を隔壁８の上に被せ、さらに断熱ケース４を測定部ユニット３の上に被せる。

その後、ヒータ線７が所定のプログラムに従って給電されて発熱し、その熱が隔壁８に伝わって昇温する。隔壁８が昇温することにより、特にその底壁８ａから台１５を通して感熱板１６へ熱が伝達されてその感熱板１６が昇温する。そして、その感熱板１６の熱が試料容器２４を通して測定試料２２および基準物質２３へ伝えられる。これにより、測定試料２２および基準物質２３の温度が所定プログラムに従って昇温または降温する。

基準物質２３は熱的に安定な材料によって形成されており、温度が変化しても融解、蒸発などの物性変化は生じない。これに対して、測定試料２２が自らの特性に従って温度変化に対応して物性変化を生じると、測定試料２２と基準物質２３との間に温度差が生じる。

図５において、測定試料２２および基準物質２３の温度、特に表面温度は、熱電対２６によって検出されて温度信号として温度差測定回路２９へ送られる。温度差測定回路２９は、送られた温度信号に基づいて測定試料２２と基準物質２３との間の温度差ΔＴを算出し、その算出結果を熱量演算回路３０へ送る。熱量演算回路３０は、温度差ΔＴに基づいて測定試料２２に流れ込む熱流速、従って、熱量を演算する。演算された熱量は測定時間または試料室Ｒ内の温度の関数として映像表示装置３１に映像表示されたり、あるいはプリンタ３２によって出力される。この表示に基づいて、測定試料２２の温度依存性を知ることができる。

ところで、上記のような熱分析装置を用いて測定を行う場合には、図３に示すように、試料容器２４を試料載置部１６ａ上における領域ＦａおよびＦｂ内に、正確に置いた状態で測定を行うことを必要とする場合がある。例えば、比熱測定を行う場合がそれにあたる。

ここで、比熱測定とは次のような測定である。すなわち、まず、図５に示すように、空の試料容器２４ａ、比熱容量が既知である物質２２ｂを入れた試料容器２４ｂ、そして比熱を測定したい試料２２ｃを入れた試料容器２４ｃといった３種類の試料容器を準備する。そして、それらの試料容器２４ａ、２４ｂ、２４ｃのそれぞれを個別に感熱板１６上に置いて熱量の変化を測定する。つまり、３種類の試料容器２４ａ、２４ｂ、２４ｃに対して１回ずつ、合計で３回、測定を行う。そして、これら３回の測定によって得られた結果に基づいて測定試料２２ｃの比熱を求める。

通常、熱分析装置を用いて測定を行う場合、測定者は、試料容器２４を載置する位置を目視によって判断していた。つまり、試料載置部１６ａ上の領域ＦａおよびＦｂを目視によって判断していた。この場合、試料容器２４を載置する位置が試料容器２４を取り替えるごとに変化してしまうおそれがあった。通常行われる測定においては、目視で判断することによって発生する試料容器２４の載置位置の変化は問題にならない範囲である。しかしながら、比熱測定においては、試料容器２４を載置する位置によって測定結果が左右されるので、測定結果に再現性を要する。そのため、目視による判断では正確な測定ができないおそれがあった。図３の治具４１を用いる本実施形態の熱分析装置によれば、再現性の高い熱分析測定が可能となったので、上記のような比熱測定を行う場合に非常に有利である。

以下に、本実施形態の熱分析装置を用いて比熱測定を行う場合の一実施形態を説明する。図７は熱分析装置を用いた比熱測定の測定方法を工程順に示している。また、図８は、図７の工程のうち基準物質および試料を載置する工程を詳しく示している。この比熱測定においては、第１回ＤＳＣ工程Ｐ２、第２回ＤＳＣ工程Ｐ５、および第３回ＤＳＣ工程Ｐ８の合計３回のＤＳＣ工程を実行する。

まず、工程Ｐ１において、図５の空の試料容器２４ａについて試料載置工程を実行する。具体的には、図８の工程Ｐ１１において、図２に示す断熱ケース４を取外し、さらに蓋２１を取り外して測定部ユニット３の試料室Ｒを開放する。

次に、工程Ｐ１２において、図１の治具４１を試料室Ｒに設置する。詳しくは、開放された試料室Ｒに治具４１を挿入する。このとき、隔壁８の内周面と治具４１の嵌合部４１ｂの外周面とが嵌合する。また同時に、治具４１の段差部４１ｃの両側面Ｇ０と２個の均熱ブロック１７の試料載置部１６ａ側に面した側面Ｇ１とがそれぞれ対面する。この状態から、さらに、治具４１に設けた２個の位置計測用穴４２と感熱板１６に設けたガス穴１９ａおよび１９ｂとが所定の位置関係に一致するように、治具４１を回してその位置を調節する。この調節により、図３において、治具４１の穴４３，４３と感熱板１６の試料載置領域Ｆａ，Ｆｂとの位置関係が一定の位置関係にセットされる。

次に、図８の工程Ｐ１３において、図５の基準物質２３を入れた試料容器２４ｄおよび空の試料容器２４ａを試料載置部１６ａ上に載置する。詳しくは、図３において、治具４１に設けた２個の穴４３のうちの一方に、基準物質２３を収容した試料容器２４ｄを挿入して載置領域Ｆａ，Ｆｂの一方に置く。さらに、空の試料容器２４ａを他方の穴４３へ挿入して載置領域Ｆａ，Ｆｂの他方に置く。穴４３は試料容器２４ａ，２４ｄがガタツキなく嵌合する大きさなので、これらの穴４３を通して感熱板１６の試料載置部１６ａ上に置かれた試料容器２４ａ，２４ｄは、常に、載置領域Ｆａ，Ｆｂ内の所定位置に正確に置かれる。

次に、図８の工程Ｐ１４において、感熱板１６上に試料容器２４ａおよび試料容器２４ｄを置いたまま治具４１を試料室Ｒから取り外す。すると、図４に示すように、感熱板１６の試料載置部１６ａ上にガス穴１９ａおよび１９ｂを挟んで対向した位置に、基準物質２３を収容した試料容器２４ｄと、空の試料容器２４ａが残る。さらに、図８の工程Ｐ１５において、図２のように蓋２１を試料室Ｒに被せて試料室Ｒを密閉し、さらに断熱ケース４を測定部ユニット３に被せて試料を載置する作業を終了する。

次に、図７の工程Ｐ２において、上述の熱分析装置の動作による第１回のＤＳＣを実行し、空の試料容器２４ａに関する熱量の測定を行う。この第１回のＤＳＣ終了後、工程Ｐ３において、図２に示す断熱ケース４を取外し、さらに蓋２１を取り外して試料室Ｒを開放する。そして、感熱板１６上から空の試料容器２４ａを取外し、空の試料容器２４ａに対する測定を終了する。

続いて、図７の工程Ｐ４において、図５に示す比熱容量が既知である物質２２ｂを入れた試料容器２４ｂを試料載置部１６ａに載置する。この試料載置工程Ｐ４は、上記の空の試料容器２４ａに関する載置工程Ｐ１と同じ手順で行う。ただし、工程Ｐ４においては既に基準物質２３を収容した試料容器２４ｄは所定位置に置かれているので、治具４１は図３の穴４３，４３の一方を試料容器２４ｄに嵌め込みながら、図１の隔壁８に挿入される。

次に、工程Ｐ５において第２回のＤＳＣを実行する。上記第１回のＤＳＣでは、空の試料容器２４ａに関して測定を行った。第２回のＤＳＣでは、試料容器２４ｂの中に比熱容量が既知である物質２２ｂを収容してその物質２２ｂに関して測定を行う。つまり、熱電対２６によって検出される温度は、比熱容量が既知である物質２２ｂおよび基準物質２３の温度であり、これらの物質について第１回のＤＳＣと同じ動作が実行される。そして、図７の工程Ｐ６において断熱ケース４および蓋２１を取り外して試料室Ｒを開放し、感熱板１６上から試料容器２４ｂを取り外して測定を終了する。

次に、工程Ｐ７において、工程Ｐ１および工程Ｐ４と同様にして、比熱を測定したい試料２２ｃを入れた試料容器２４ｃを試料載置部１６ａに載置する。そして、工程Ｐ８において、第３回のＤＳＣを実行する。第３回のＤＳＣでは、試料容器２４ｃの中に比熱を測定したい試料２２ｃを収容してその試料２２ｃに関して測定を行う。つまり、熱電対２６によって検出される温度は、比熱を測定したい試料２２ｃおよび基準物質２３の温度であり、これらの物質について第１回のＤＳＣおよび第２回のＤＳＣと同じ動作が実行される。その後、上記３回の測定結果に基づいて測定試料２２ｃの比熱を求めて終了する。

本実施形態においては、図１において、治具４１を試料室Ｒに設置する場合に、治具４１の嵌合部４１ｂの外周面と試料室Ｒの内周面、すなわち隔壁８の内周面とが嵌合するので、隔壁８は治具４１を試料室Ｒに設置する際のガイド部材として働く。これにより、治具４１は感熱板１６に対して所定の位置に、正確に設置できる。また、隔壁８をガイド部材として用いたので、新たにガイド部材を設置する必要がなく、測定部ユニット３の構造を簡単にできる。

また、本実施形態においては、試料室Ｒ内において、感熱板１６の試料載置部１６から上方に突出した均熱ブロック１７に治具４１の段差部４１ａが嵌合する。このとき、治具４１の段差部４１ｃの側面Ｇ０と均熱ブロック１７の試料載置部１６ａ側の面Ｇ１とは、それぞれ対向するが当接しなくても良い。つまり、ここでの嵌合には、ガタツキがあっても良い。段差部４１ａと均熱ブロック１７とが嵌合することにより、感熱板１６に対する治具４１の大体の位置を決めることができる。

また、本実施形態においては、段差部４１ａの底面には２個の穴４３と、２個の位置計測用穴４２を設けた。前述のように、これらの穴４３および位置計測用穴４２の位置は、試料載置部１６ａにおける試料載置領域ＦａおよびＦｂ（図３参照）、ならびにガス穴１９ａおよび１９ｂの位置と同じ関係にある。つまり、ガス穴１９ａおよび１９ｂに２個の位置計測用穴４２の位置が合うように、治具４１を試料室Ｒに設置すれば、２個の穴４３はそれぞれ載置領域ＦａおよびＦｂの上に位置する。従って、図５の測定試料２２ｃを収容した試料容器２４ｃおよび基準物質２３を収容した試料容器２４ｄを、図３の穴４３，４３のそれぞれに挿入すれば、感熱板１６に対する所定の位置、すなわち試料載置領域ＦａおよびＦｂ上に正確に載置できる。その結果、熱分析装置を用いた測定において、測定結果の再現性を高く維持できる。

（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。

例えば、以上に説明した実施形態では、熱流束型ＤＳＣ装置を例示した。しかしながら、本発明は感熱板の上に試料を載せて測定を行う他の熱分析装置、例えば、ＤＴＡ装置にも適用できる。

また、上記の実施形態では、ＤＳＣ装置を用いて比熱測定を行う場合を例示した。しかしながら、本発明は、試料容器を感熱板上の所定位置に正確に置いた状態で測定を行う必要がある他の測定にも適用できる。例えば、同一種類の多数の物質について品質管理部門で品質チェックを行う場合等にも適用できる。もちろん、測定対象の物質が１種類であるような一般的なＤＳＣに対して、治具４１を用いた試料容器の載置方法を実施しても良い。

また、上記の実施形態では、図３の感熱板１６上に測定試料を載置するための治具４１の穴４３を、試料容器２４の外径よりもわずかに大きな円形状の穴とした。しかしながら、穴４３の形状は、試料容器２４を出し入れ可能な大きさであって、しかも、熱分析装置を用いた測定結果の再現性のバラツキが許容範囲に収まる程度に試料容器２４よりも大きいものであれば、円形状でなくても良い。例えば、正方形状の穴とすることもできる。

また、上記の実施形態において、図３の感熱板１６上に測定試料を載置するための治具４１の穴４３は、治具４１の段差部４１ｃの底壁に２個設けた。しかしながら、穴４３は１個だけ設ける場合もある。この場合、穴４３は、段差部４１ｃの底壁における長手方向の端部に限られず、試料を載置する位置に合わせて適所に設けられる。

本発明は、感熱板の上に試料を載せて測定を行う熱分析装置、例えばＤＳＣ装置において、試料を収容した試料容器を常に感熱板上の一定の位置に載せる必要がある場合に好適に用いられる。

本発明に係る熱分析装置の主要部を示す断面図である。 本発明に係る熱分析装置の一実施形態の一部であるＤＳＣ装置を示す断面図である。 本発明に係る熱分析装置の一実施形態の他の一部である治具を示す斜視図である。 図２の熱分析装置の要部、特に測定部ユニットを示す平面図である。 図２の熱分析装置の電気制御系をブロック的に示す図である。 図３の治具を示す図であり、（ａ）はその平面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に従った断面図を示している。 本発明に係る熱分析方法の一実施形態を示す工程図である。 図７の主要工程の内容の一例を示す工程図である。

符号の説明

１．筐体テーブル、 ２．ベースブロック、 ３．測定部ユニット、
４．断熱ケース、 ７．ヒータ線、 ８．隔壁（ガイド部材）、 ８ａ．隔壁の底壁
１３．止めねじ、 １５．台、 １６．感熱板、 １６ａ．試料載置部、
１６ｂ．固定部、 １７．均熱ブロック、 １８．貫通穴、 １９ａ，１９ｂ．ガス穴、 ２０．貫通穴、 ２１．蓋、 ２２．測定試料、 ２３．基準物質、 ２４．試料容器、 ２５．碍子管、 ２６．熱電対束、 ２８．熱電対線、 ３１．映像表示装置、
３５．給電線、 ３７．給電回路、 ３８、ガス管、 ３９．ガス導入端子、
４０．ＤＳＣ装置（熱分析装置）、４１．治具（熱分析装置）、 ４１ａ．フランジ、 ４１ｂ．嵌合部、 ４１ｃ．段差部、 ４２．位置計測用穴、 ４３．穴、
Ｒ．試料室、 Ｇ０．段差部の側面、 Ｇ１．均熱ブロックの側面

Claims (6)

1. 試料容器を載置する感熱板と、
   前記試料容器を挿入可能であって且つ前記試料容器を位置決め可能な穴を備えた治具と、
   該治具を前記感熱板に対する所定位置で着脱可能に支持するガイド部材と
   を有することを特徴とする熱分析装置。
2. 請求項１記載の熱分析装置において、前記感熱板が配設される試料室を形成する隔壁をさらに有し、前記ガイド部材はこの隔壁であることを特徴とする熱分析装置。
3. 請求項１または請求項２記載の熱分析装置において、前記治具は前記ガイド部材の内周面に嵌合する外周面を有することを特徴とする熱分析装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の熱分析装置において、前記感熱板はガスを通すためのガス穴をさらに有し、前記治具は前記ガス穴に対する位置を計測するための位置計測用穴を有することを特徴とする熱分析装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の熱分析装置において、前記感熱板の試料容器載置面の上方へ突出する均熱ブロックをさらに有し、前記治具は、前記感熱板から突出する部分の前記均熱ブロックに嵌合する段差部を有することを特徴とする熱分析装置。
6. 試料を収容した試料容器を感熱板上に置いた状態で測定を行う熱分析方法において、
   前記試料容器を挿入可能であって且つ前記試料容器を位置決め可能な穴を備えた治具を感熱板に対する所定位置に置き、
   前記試料容器を前記穴を通して前記感熱板上に置き、
   前記試料容器を前記感熱板上に置いたまま前記治具を前記感熱板から取り除く
   ことを特徴とする熱分析方法。
   
   

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