JPH01221640A - 固体試料用水分測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、固体試料用水分測定装置に関する。

さろに詳しくは、種々の固体試料中の微量水分を簡便に
測定できる水分測定装置に関する。

（ロ）従来の技術 従来から、粉末状、フレーク状等で代表される固体試料
中の含有水分】測定に、加熱による重量変化を測定する
いわゆる重量法、水分による赤外線やマイクロ波の吸収
を測定する電磁波吸収法、水分による電気伝導度を測定
する電気伝導度法、カールフィッシャー法、ガスクロマ
トグラフ法等の種々の方法が適用されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかし、上記各測定法のうち、重量法、電磁波測定法及
び電気伝導度法を利用した水分測定法では、干渉成分が
多々存在すると共に、いずれも検出器、すなわち天秤、
吸光度計、電気伝導度計等の感度が低いため、固体試料
中の微量水分の測定に応用することは困難であった。

一方、カールフィッシャー法及びガスクロマトグラフ法
を用いた水分測定法によれば、固定試料中の微量水分を
測定可能であるが、前者は滴定を利用した方法ゆえ操作
が煩雑で測定に時間を要すると共に滴定試薬や電解電極
の取り換えがしばしば必要であってコスト面で不利であ
った。また後者は、基本的に固体試料全体を分離分野し
てその中の水分ピークに基づいて測定を行う方法であり
、単なる水分量測定に応用することは実用上到底煩られ
しさに耐えず、また測定時間も長いという不都合があっ
た。

この発明は、かかる状況下なされたものであり、ことに
、固体中の微量水分を簡便かつ信頼性良く測定できる装
置を提供しようとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段 この発明は、上記課題を解決するために、気体中の水分
測定に用いられろ水分センサを検出器として用い、この
水分センサ内蔵のセルに不活性ガスのキャリアガス流路
を接続すると共に、この流路途中に、固体試料を入れ換
え可能に収容できかつ該固体試料の加熱用手段を付設し
た固体試料導入部を介設して、固体試料中の水分を水分
センサで測定できろよう構成したものである。

この発明で用いる水分センサとしては、圧電式、抵抗式
、静電容量式等の種々のガス用水分センサが適用できる
が、微量測定省ためには、水晶発振子を用いてこの表面
に高分子電解質膜被覆電極を形成した圧電式水分センサ
を用いるのが適している。

キャリアガスとして用いろ不活性ガスとしては、窒素や
アルゴン、ヘリウム等の希ガス類が適しているうこれら
のキャリアガスは、充分に乾燥したしのを用いるのが測
定精度の点で望ましく、例えば、キャリアガス流路の上
流に除湿器を設けろのも一つの好ましい態様である。

この発明に用いる固体試料用の容器は、任意の固体試料
を出し入れできるようにその一部が分割可能なものが適
しており、その具体例は後述の実施例に示される。また
加熱手段は、上記容器内に収容した固体試料を効率良く
加熱できるものが適しており、抵抗加熱器、電磁波（赤
外線、マイクロ波等）加熱器などが用いられ、通常、上
記容器の構成部材内あるいは外周に設けられる。この際
の加熱温度は、固体試料の成分を分解させずかつその含
有水分を効率良く気化できる温度とされ、対象となる試
料によっても異なるが、通常、８０〜３５０℃とするの
が適している。

なお、この発明の測定装置において、キャリアガス流路
φ水分測定セルには、水分センサの較正用の水分標準ガ
ス発生手段が接続されていてもよい。また、水分センサ
からの出力から固体試料中の水分量を換算するための演
算部や定量精度をより向上させる比較用水分センサが接
続されていてもよい。

（ホ）作用 加熱手段は、容器内に収容された固体試料中の含有水分
を容器内空隙へ気化放出するよう作用し、キャリアガス
は、放出された水分（水蒸気）を水分測定セルに連続的
に供給しうるよう作用する。

（へ）実施例 第１図に示すＩＡは、この発明の一実施例の固体試料用
水分測定装置を示すものである。図ｊこ示すごとく、水
分測定装置ＩＡは、水晶発振子の両面に金蒸着電極を形
成し、さらにその上に第四級アンモニウム塩を極性基と
して含有するプラズマ重合ポリスチレン膜を感湿膜とし
て被覆してなる圧電式水分センサ２を内蔵する水分測定
セル３に、アルゴンガスボンベ５からキャリアガス流路
４（ステンレス細管ＩＡ）を接続してなる。そしてこの
キャリアガス流路４の上流には、アルゴンガス中の水分
を除くための除湿器８（モレキュラーシーブ４Ａを充填
）が介設されており、さらにその下流にテープヒータ７
で外周がカバーされた固体試料用の容器６が介設されて
なる。なお、図中ｌＯは、水分センサ２と同じセンサ９
を乾燥窒素ガス中に封入してなる比較用セルであり、こ
のセンサ９の発振周波数出力（９ＭＨｚ）を基準として
、水分測定時のセンサ２の周波数変化の出力信号が差動
アンプ１１から周波数カウンタＩ２へ送られ、この周波
数に基づいて表示部１３で、対応する水分量あるいは周
波数が表示される。また、図中、１４はガス排気路、１
５はキャリアガスの流量計を示す。

上記容器６及びヒータ７の詳細な構造を第３図に示した
。このように容器６は、上部開口のガラス製筒状体に、
キャリアガス導入管６２及びガス排出管６３を挿入固定
し、シリコンゴム栓６１で上部を閉鎖してなる。粉末試
料６４等の固体試料はこの筒状体の底部に収容され、シ
リコンゴム栓６１を取り外すことにより、上部開口を介
して池の試料と入れ換え可能である。また、ガス排出管
６３の先端は底部付近道連して粉末試料６４からの気化
水分を円滑に排出できろよう構成されているが、キャリ
アガス導入管６２の先端は、導入されろキャリアガスに
よって粉末試料６４が飛散しないように筒状体の上部に
位置設定されている。

また、テープヒータ７はこの筒状体の外側周全体を覆う
ように付設されている。

なお、上記容器６及びヒータ７からなる試料導入部は例
えば第４図に示すごときヒーターが一体化された容器で
あってもよい。ここで第４図の容器は、螺着一体化でき
ろ分割可能な基台２５及び蓋体２６からなり、内部に粉
末試料６４の収納皿３０を載置固定できろ空隙を有して
なる。そして基台２５にはキャリアガス導入管２７が、
蓋体２６にはガス排出管２８が接続されてガス流路に介
設され、基台２５には、加熱ヒータ２９が埋設されてな
る。　上記第１図の水分測定装置１において、試料６４
を収容し、キャリアガスを流通さ仕ｆ二状態で、ヒータ
７で試料６４を加熱することにより、試料中の水分が気
化放出され、この水分がガス排出管６３及びキャリアガ
ス流路４を通じてセル３へ移送される。この際、水分セ
ンサ２の出力（周波数）は、比較用のセンサ９に比して
水分吸着分だけ異なる。従ってこの周波数差（周波数ピ
ーク）に基づいて、キャリアガス中の水分量が検知でき
、予め、固体標準試料中の含有水分量とこのキャリアガ
ス中の水分量とを較正しておくことにより、容器６内の
試料６４中の含有水分量が定量できることとなる。

なお、上記装置を用い、下記条件： 固体試料・・・・・・粒径的０．５ｍｇの石英チップ（
約５ｙ）キャリアガス（アルゴン）流量・・・・・・約
２００ｍ１２／分容器内加熱温度・・・・・・約２００
℃水分測定セル内温度・・・・・・約６０℃で既知量の
水分を含む各種の石英チップ中の水分量を周波数ピーク
の面積（各々６回の平均）測定した結果を第５図に示し
た。このように、水分量と出力との間に良好な直線性が
得られ、高精度でかつ微量の水分測定が行えることが判
る。

なお、第２図に水分センサ較正用の標準水分ガス発生流
路を流路切換弁１６を介して接続した水分測定装置ＩＢ
の例を示した。図中、１７はアルゴンガスボンベ、１８
は六方バルブ、１９はパーミェーションチューブ及び水
貯留槽を内蔵した標準水分発生器、２０は標準水分ガス
流路、２１はバイパス流路、２２はガス計量管、２３は
排気路、２４は標準水分ガス導入路を各々示すものであ
る。

この流路においては、切換弁１６及び六方バルブ１８の
切換により、標準水分発生器１９を通じて標準水分ガス
を水分測定セル３内へ導入でき、水分センサ自体の較正
を効率良く行うことができる。

ただし、より簡便に水分センサの較正を行うためには、
容ｉ！３６とセル３との間にシリンジで所定量の水分を
注入できるセプタム式水分導入部を設けてもよい。

（ト）発明の効果 この発明の固体試料用水分測定装置によれば、固体中の
水分を簡便にかつ信頼性良く測定できる。

さらに、高感度な気体用の水分センナを用いているため
、その検出限界も広く（通常、２０１）ｌ）ｂから％オ
ーダ迄）、従来法（検出限界３０００ｐｐｍ程度）に比
して著しく微量の水分量測定を可能とするもめである。

従って、この発明の水分測定装置は、種々の固体試料中
の水分測定に有用であり、より具体的には、無機・有機
の工業用粉末製品、食品、医薬品等の品質管理、研究等
に極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、各々この発明の固体試料用水分測
定装置の実施例を示す構成説明図、第３図及び第４図は
同じくその要部及びその変形例を示す構成説明図、第５
図はこの発明の実施例で得られた測定結果を示すグラフ
図である。 ＩＡ、ＩＢ・・・・・・固体試料用水分測定装置、２．
９・・・・・・圧電式水分センナ、３・・・・・・水分
測定セル、 ４・・・・・・キャリアガス流路、 ５・・・・・・アルゴンガスボンベ・ ６・・・・・・容器、　　　　　　　７・・・・・・テ
ープヒータ、８・・・・・・除湿器、　　　　　　１０
・・・・・・比較用セル、１１・・・・・・差動アンプ
、 １２・・・・・・周波数カウンタ、１３・・・・・・表
示部、１４・・・・・・ガス排気路、　　　１５・・・
・・・流量計、２５・・・・・・基台、　　　　　　２
６・・・・・・蓋体、２７．６２・・・・・・キャリア
ガス導入管、２８．６３・・・・・・ガス排出管、 ２９・・・・・・加熱ヒータ、　　３０・・・・・・収
納皿、６１・・・・・・シリコンゴム栓、６４・・・・
・・粉末試料。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、水分センサが内蔵された水分測定セルに、不活性ガ
   スを供給するキャリアガス流路を接続し、このキャリア
   ガス流路途中に、固体試料を入れ換え可能に収容できる
   容器を介設しかつこの容器に加熱手段を付設してなるこ
   とを特徴とする固体試料用水分測定装置。