JPH06265494A - 流体の最大密度温度の測定方法及び該測定方法を利用した発熱センサーの誤差の測定方法 - Google Patents
流体の最大密度温度の測定方法及び該測定方法を利用した発熱センサーの誤差の測定方法Info
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- JPH06265494A JPH06265494A JP5050905A JP5090593A JPH06265494A JP H06265494 A JPH06265494 A JP H06265494A JP 5050905 A JP5050905 A JP 5050905A JP 5090593 A JP5090593 A JP 5090593A JP H06265494 A JPH06265494 A JP H06265494A
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 流体の最大密度温度を測定する方法であり、
本測定方法を利用して流体の特性を知るとともに、使用
するセンサーの誤差などを計測する。 【構成】 加熱・冷却媒体中に配置した容器中に被測定
流体を入れ、それらの内の任意の容器に通電により発熱
し、かつ自らの温度を計測可能な発熱センサーを配設
し、他の容器もしくは加熱・冷却媒体中に被測定流体の
測温素子を配設して、該発熱センサーの発熱時において
発熱センサーと被測定流体の温度差が一定となるように
発熱センサーへの供給電流もしくは電圧を制御し、この
ときの電流もしくは電圧が最も小さくなったときの発熱
センサーの表面温度から流体の最大密度温度を導く測定
方法である。
本測定方法を利用して流体の特性を知るとともに、使用
するセンサーの誤差などを計測する。 【構成】 加熱・冷却媒体中に配置した容器中に被測定
流体を入れ、それらの内の任意の容器に通電により発熱
し、かつ自らの温度を計測可能な発熱センサーを配設
し、他の容器もしくは加熱・冷却媒体中に被測定流体の
測温素子を配設して、該発熱センサーの発熱時において
発熱センサーと被測定流体の温度差が一定となるように
発熱センサーへの供給電流もしくは電圧を制御し、この
ときの電流もしくは電圧が最も小さくなったときの発熱
センサーの表面温度から流体の最大密度温度を導く測定
方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流体の最大密度温度の
測定方法とその測定方法を利用した発熱センサーの誤差
の測定方法に関するものである。本発明でいう最大密度
温度とは、単位体積当たりの流体の質量、即ち、流体の
密度が最大になる温度を示すものである。
測定方法とその測定方法を利用した発熱センサーの誤差
の測定方法に関するものである。本発明でいう最大密度
温度とは、単位体積当たりの流体の質量、即ち、流体の
密度が最大になる温度を示すものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、水の密度は約４℃で最大にな
る。水の密度の温度特性をみると、４℃以下では熱膨張
係数が負の値を示し、４℃以上では正の値を示すことが
一般に知られている（『水・水溶液の構造と物性』荒川
泓 北海道大学図書刊行会．１９８９参照）。また、
『現代物性化学講座８・溶液の特性２』（藤代亮一他２
名、東京化学同人１９６８、２０３〜２０６頁によれ
ば、水の最大密度温度は溶質の溶解によって変化するこ
とも知られている。これらはＤｅｓｐｒｅｔｚの法則と
呼ばれている。従来、流体の最大密度温度を測定する方
法としては、体積膨張計（デラトメーター）を使用する
方法や、振動式密度計のように一定容量のセルに流体を
満たし、電磁方式などで振動させ、固有振動数から密度
を求める方法などが知られている。体積膨張の測定は体
積膨脹計で行うのが一般的である。体積膨脹計は数百ミ
リリットルの試料容器とそれに接続された毛細管とで構
成されている。
る。水の密度の温度特性をみると、４℃以下では熱膨張
係数が負の値を示し、４℃以上では正の値を示すことが
一般に知られている（『水・水溶液の構造と物性』荒川
泓 北海道大学図書刊行会．１９８９参照）。また、
『現代物性化学講座８・溶液の特性２』（藤代亮一他２
名、東京化学同人１９６８、２０３〜２０６頁によれ
ば、水の最大密度温度は溶質の溶解によって変化するこ
とも知られている。これらはＤｅｓｐｒｅｔｚの法則と
呼ばれている。従来、流体の最大密度温度を測定する方
法としては、体積膨張計（デラトメーター）を使用する
方法や、振動式密度計のように一定容量のセルに流体を
満たし、電磁方式などで振動させ、固有振動数から密度
を求める方法などが知られている。体積膨張の測定は体
積膨脹計で行うのが一般的である。体積膨脹計は数百ミ
リリットルの試料容器とそれに接続された毛細管とで構
成されている。
【０００３】そして、特開昭５７−１９６４４号の液体
比重計は、熱膨張による影響を構造的に調整して流体の
比重測定における温度誤差を補正する手段に関するもの
である。また、特開平３−６３５５７号の発明は体積膨
張率測定法により測定したガラス転移温度から紫外線硬
化樹脂の硬化度を求める測定法で、ガラス転移温度が体
積膨脹率の変化と相関関係にある性質を利用した測定法
である。なお、この出願ではデラトメータを利用して流
体の体積膨脹率を測定している。
比重計は、熱膨張による影響を構造的に調整して流体の
比重測定における温度誤差を補正する手段に関するもの
である。また、特開平３−６３５５７号の発明は体積膨
張率測定法により測定したガラス転移温度から紫外線硬
化樹脂の硬化度を求める測定法で、ガラス転移温度が体
積膨脹率の変化と相関関係にある性質を利用した測定法
である。なお、この出願ではデラトメータを利用して流
体の体積膨脹率を測定している。
【０００４】そして、発熱センサーの内部温度とセンサ
ーの表面温度の測定誤差を補正する提案として特開昭６
３−２１７２６１号がある。即ち、センサーシース内部
に発熱体を内蔵する発熱センサーの場合、発熱体の温度
と、流体と接触するセンサーシース表面の温度は等しく
ならない。その主な原因はセンサーシースの熱伝導率の
影響によるものであるが、両者の温度差は理論的にはセ
ンサーシース材料の熱伝導率とその構造から算出される
べきであるものの、正確に算出することはなかなか困難
である。そこで、この出願では物性既知の流体を用い
て、他の手段で求めたセンサー表面温度からその固有定
数を定める構成を採っている。
ーの表面温度の測定誤差を補正する提案として特開昭６
３−２１７２６１号がある。即ち、センサーシース内部
に発熱体を内蔵する発熱センサーの場合、発熱体の温度
と、流体と接触するセンサーシース表面の温度は等しく
ならない。その主な原因はセンサーシースの熱伝導率の
影響によるものであるが、両者の温度差は理論的にはセ
ンサーシース材料の熱伝導率とその構造から算出される
べきであるものの、正確に算出することはなかなか困難
である。そこで、この出願では物性既知の流体を用い
て、他の手段で求めたセンサー表面温度からその固有定
数を定める構成を採っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、体積膨張計に
よる測定方法によると、膨脹計を温度一定の水槽に浸漬
して定常になった後、毛細管の目盛りを読み取るという
操作を０.５℃毎に繰り返して行わなければならない。
目盛りの読み取りには人為的な判断を要するとともに、
測定操作が複雑でかつ時間のかかる測定方法である。ま
た、人為的判断が介在する測定方法で信頼性のある測定
値を得るためには、測定を何回も行って測定値の平均を
とらなければならず、時間と労力と費用を要する。そし
て、発熱センサーは表面温度と内部温度が異なり、この
誤差を補正する必要があるが、単にセンサー内部と表面
の温度誤差のみが判れば足りる場合は、それらを簡便に
求められる方法があれば便利である。 本発明は、人為
的判断の介在なしに短時間で流体の最大密度温度を正確
に測定できる測定方法を提供すると共に、該測定方法を
利用することによって、発熱センサーの誤差を簡便に求
められる方法を提供することを目的としている。
よる測定方法によると、膨脹計を温度一定の水槽に浸漬
して定常になった後、毛細管の目盛りを読み取るという
操作を０.５℃毎に繰り返して行わなければならない。
目盛りの読み取りには人為的な判断を要するとともに、
測定操作が複雑でかつ時間のかかる測定方法である。ま
た、人為的判断が介在する測定方法で信頼性のある測定
値を得るためには、測定を何回も行って測定値の平均を
とらなければならず、時間と労力と費用を要する。そし
て、発熱センサーは表面温度と内部温度が異なり、この
誤差を補正する必要があるが、単にセンサー内部と表面
の温度誤差のみが判れば足りる場合は、それらを簡便に
求められる方法があれば便利である。 本発明は、人為
的判断の介在なしに短時間で流体の最大密度温度を正確
に測定できる測定方法を提供すると共に、該測定方法を
利用することによって、発熱センサーの誤差を簡便に求
められる方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、加熱・冷却媒体
中に配置した容器中に被測定流体を入れ、それらの内の
任意の容器に通電により発熱し、かつ自らの温度を計測
可能な発熱センサーを配設し、他の容器もしくは加熱・
冷却媒体中に被測定流体の測温素子を配設して、該発熱
センサーの発熱時において発熱センサーと側温素子の温
度差が一定となるように発熱センサーへの供給電流もし
くは電圧を制御し、このときの供給電流値もしくは電圧
値の変化を計測して、供給電流値もしくは電圧値が最も
小さくなったときの発熱センサーの表面温度から流体の
最大密度温度を求める測定方法を構成した。そして、最
大密度温度が既知の流体を被測定流体として用いて上記
測定を行い、該測定において供給電流値もしくは電圧値
が最も小さくなったときの発熱センサー温度と該流体に
ついて既知の最大密度温度を比較して発熱センサーの誤
差を求めるようにした。
中に配置した容器中に被測定流体を入れ、それらの内の
任意の容器に通電により発熱し、かつ自らの温度を計測
可能な発熱センサーを配設し、他の容器もしくは加熱・
冷却媒体中に被測定流体の測温素子を配設して、該発熱
センサーの発熱時において発熱センサーと側温素子の温
度差が一定となるように発熱センサーへの供給電流もし
くは電圧を制御し、このときの供給電流値もしくは電圧
値の変化を計測して、供給電流値もしくは電圧値が最も
小さくなったときの発熱センサーの表面温度から流体の
最大密度温度を求める測定方法を構成した。そして、最
大密度温度が既知の流体を被測定流体として用いて上記
測定を行い、該測定において供給電流値もしくは電圧値
が最も小さくなったときの発熱センサー温度と該流体に
ついて既知の最大密度温度を比較して発熱センサーの誤
差を求めるようにした。
【０００７】なお、供給電流を操作することによって発
熱センサーを単なる測温素子として使用することもで
き、従って、被測定流体の温度を測定するに際し、発熱
センサーを利用してもよい。また、加熱・冷却媒体に
は、水、プロピレングリコール希釈溶液、ブライン溶液
など種々の流体等を用いることができ、被測定流体と同
じものを用いることも可能である。加熱冷却によって構
造変化を起こさない流体を使用することが望ましい。さ
らに被測定流体を入れる容器は、同材質、同形状、同容
量のものを複数個利用することが望ましい。
熱センサーを単なる測温素子として使用することもで
き、従って、被測定流体の温度を測定するに際し、発熱
センサーを利用してもよい。また、加熱・冷却媒体に
は、水、プロピレングリコール希釈溶液、ブライン溶液
など種々の流体等を用いることができ、被測定流体と同
じものを用いることも可能である。加熱冷却によって構
造変化を起こさない流体を使用することが望ましい。さ
らに被測定流体を入れる容器は、同材質、同形状、同容
量のものを複数個利用することが望ましい。
【０００８】
【作用】加熱・冷却媒体中に配置した容器中に被測定流
体を入れ、それらの内の任意の容器に通電により発熱
し、かつ自らの温度を計測可能な発熱センサーを配設す
ると共に、該容器と別個に媒体中に配置した容器中、も
しくは加熱・冷却媒体中に被測定流体の測温素子を配設
する。そして、加熱冷却媒体の温度調整により被測定流
体を加熱もしくは冷却操作し、一方で、上記発熱センサ
ーに電流、もしくは電圧の供給により発熱せしめる。
体を入れ、それらの内の任意の容器に通電により発熱
し、かつ自らの温度を計測可能な発熱センサーを配設す
ると共に、該容器と別個に媒体中に配置した容器中、も
しくは加熱・冷却媒体中に被測定流体の測温素子を配設
する。そして、加熱冷却媒体の温度調整により被測定流
体を加熱もしくは冷却操作し、一方で、上記発熱センサ
ーに電流、もしくは電圧の供給により発熱せしめる。
【０００９】そして、この操作中において発熱センサー
と測温素子の温度を経時的に測定すると共に、両者の温
度差が一定に保持されるように発熱センサーへの供給電
流もしくは電圧を制御し、その電流値もしくは電圧値の
変化を経時的に計測する。このときの供給電流値もしく
は電圧値の変化は、温度の増加に対して流体の体積膨脹
率が正になっている温度域と、負になっている温度域の
境界を境にして、電流値もしくは電圧値の変化率の正負
が逆転することとなる。例えば、水の密度の温度依存性
は図１１のようになっている。水の密度は４℃（正確に
は３.９８℃）付近で最大となり、４℃を境にして、そ
れ以下では温度増加に対して体積膨脹率はマイナスとな
り、４℃以上で体積膨脹率はプラスになる。そして、上
記のように発熱センサーへの供給電流値もしくは電圧値
は以上のような密度が最大となる点の近傍で最小とな
り、この変化曲線の頂点（最下点）における流体の温度
は流体の最大密度温度を示すようになる。なお、このよ
うな電流もしくは電圧の変化が起きるのは、発熱センサ
ー周囲の流体の対流が以上のような密度の最大点におい
て正の体積膨脹率の域と負の体積膨脹率の域とで逆転す
るためであると推測される。つまり、電流もしくは電圧
の変化の頂点では発熱センサー周囲の流体の対流が、一
瞬停止するものと見られ、電流もしくは電圧の変化はこ
の最大密度温度付近において急激な変化を示すものであ
る。しかして、供給電流値もしくは電圧値が最も小さく
なったときの発熱センサーの表面温度から流体の最大密
度温度を求めることができる。
と測温素子の温度を経時的に測定すると共に、両者の温
度差が一定に保持されるように発熱センサーへの供給電
流もしくは電圧を制御し、その電流値もしくは電圧値の
変化を経時的に計測する。このときの供給電流値もしく
は電圧値の変化は、温度の増加に対して流体の体積膨脹
率が正になっている温度域と、負になっている温度域の
境界を境にして、電流値もしくは電圧値の変化率の正負
が逆転することとなる。例えば、水の密度の温度依存性
は図１１のようになっている。水の密度は４℃（正確に
は３.９８℃）付近で最大となり、４℃を境にして、そ
れ以下では温度増加に対して体積膨脹率はマイナスとな
り、４℃以上で体積膨脹率はプラスになる。そして、上
記のように発熱センサーへの供給電流値もしくは電圧値
は以上のような密度が最大となる点の近傍で最小とな
り、この変化曲線の頂点（最下点）における流体の温度
は流体の最大密度温度を示すようになる。なお、このよ
うな電流もしくは電圧の変化が起きるのは、発熱センサ
ー周囲の流体の対流が以上のような密度の最大点におい
て正の体積膨脹率の域と負の体積膨脹率の域とで逆転す
るためであると推測される。つまり、電流もしくは電圧
の変化の頂点では発熱センサー周囲の流体の対流が、一
瞬停止するものと見られ、電流もしくは電圧の変化はこ
の最大密度温度付近において急激な変化を示すものであ
る。しかして、供給電流値もしくは電圧値が最も小さく
なったときの発熱センサーの表面温度から流体の最大密
度温度を求めることができる。
【００１０】また、最大密度温度が既知の流体を被測定
流体として用いて以上の測定を実施することによって、
最大密度温度を求め、該温度と、その流体について既知
の最大密度温度を比較することによって発熱センサーの
誤差を求めることも可能である。
流体として用いて以上の測定を実施することによって、
最大密度温度を求め、該温度と、その流体について既知
の最大密度温度を比較することによって発熱センサーの
誤差を求めることも可能である。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明に使用する発熱センサー１の構造図である。絶縁物
質５で金属細線４を固定した発熱体６がセンサーシース
７の内部に絶縁物質８を用いて固定されている。発熱体
６には４端子計測用のリード線９…が接続してある。基
本的には特開昭６４−４４８３８号のセンサーと同様の
構成である。以上のようなセンサー１において、図２に
示すように、リード線９を電流源１０と電圧計１１に接
続し、これら電流源１０と電圧計１１を制御装置１２で
制御する構成になっている。以上のようなセンサー１に
おいて、リード線９より金属細線４に電流を供給して発
熱せしめ、電圧計１１で金属細線４で電圧値を計測し
て、その抵抗値より発熱センサー１の温度を計測する。
なお、この発熱センサー１のリード線９から発熱体６の
発熱が無視できる程度の微小量電流を供給すれば、その
時の電圧値から流体の温度を測定でき、単なる測温素子
としても用いることできる。
発明に使用する発熱センサー１の構造図である。絶縁物
質５で金属細線４を固定した発熱体６がセンサーシース
７の内部に絶縁物質８を用いて固定されている。発熱体
６には４端子計測用のリード線９…が接続してある。基
本的には特開昭６４−４４８３８号のセンサーと同様の
構成である。以上のようなセンサー１において、図２に
示すように、リード線９を電流源１０と電圧計１１に接
続し、これら電流源１０と電圧計１１を制御装置１２で
制御する構成になっている。以上のようなセンサー１に
おいて、リード線９より金属細線４に電流を供給して発
熱せしめ、電圧計１１で金属細線４で電圧値を計測し
て、その抵抗値より発熱センサー１の温度を計測する。
なお、この発熱センサー１のリード線９から発熱体６の
発熱が無視できる程度の微小量電流を供給すれば、その
時の電圧値から流体の温度を測定でき、単なる測温素子
としても用いることできる。
【００１２】以上のような発熱センサー１を、図３に示
すように加熱・冷却媒体２中に配置した容器３中に設
け、加熱・冷却媒体２の温度調整により容器３中の被測
定流体４を加熱、もしくは冷却しながら発熱センサー１
を発熱せしめ、該発熱センサーの温度と側温素子１５の
温度との差が一定となるように発熱センサー１への供給
電流を制御し、このときの供給電流値の変化を発熱セン
サーの表面温度との関係でグラフに表して、供給電流値
が最も小さくなったときの発熱センサーの表面温度を流
体の最大密度温度とするものである。また、図４のごと
く発熱センサー１の容器３とは別個に加熱・冷却媒体２
中に容器１６を配置し、この容器１６内に被測定流体４
を充填して測温素子１５でその温度を測定するようにし
てもよい。 また、容器３及び１６には加熱冷却操作さ
れる流体４の温度勾配が乱れないように、栓１７をする
とよい。
すように加熱・冷却媒体２中に配置した容器３中に設
け、加熱・冷却媒体２の温度調整により容器３中の被測
定流体４を加熱、もしくは冷却しながら発熱センサー１
を発熱せしめ、該発熱センサーの温度と側温素子１５の
温度との差が一定となるように発熱センサー１への供給
電流を制御し、このときの供給電流値の変化を発熱セン
サーの表面温度との関係でグラフに表して、供給電流値
が最も小さくなったときの発熱センサーの表面温度を流
体の最大密度温度とするものである。また、図４のごと
く発熱センサー１の容器３とは別個に加熱・冷却媒体２
中に容器１６を配置し、この容器１６内に被測定流体４
を充填して測温素子１５でその温度を測定するようにし
てもよい。 また、容器３及び１６には加熱冷却操作さ
れる流体４の温度勾配が乱れないように、栓１７をする
とよい。
【００１３】以下に、本発明者らが行った実験例を説明
する。 （実験１）被測定流体として、超純水と水道水を用い
て、本発明の方法により発熱センサーと側温素子の温度
差を１０℃に設定して供給電流値の変化を計測したとこ
ろ図５の結果が得られた。図中、縦軸は発熱センサーへ
の供給電流値を示し、横軸は側温素子の温度を示してい
る。側温素子の温度は、超純水および水道水ともシング
ルボトルでは２.５８℃のときが最も小さく、ダブルボ
トルでは図６のごとくなり、２.９５℃のときが最も小
さかった。この時計測されている発熱センサー温度は、
センサー内部の発熱体の温度であるため、最大密度温度
を求めるためには表面温度に換算しなければならない。
そこで、特開昭６３−２１７２６１号の方法を使用して
発熱センサー温度からその表面温度を換算したところ、
図８（表１）に示すように、表面温度はダブルボトル方
式で測定したもので４．０９℃となることが分かった。
する。 （実験１）被測定流体として、超純水と水道水を用い
て、本発明の方法により発熱センサーと側温素子の温度
差を１０℃に設定して供給電流値の変化を計測したとこ
ろ図５の結果が得られた。図中、縦軸は発熱センサーへ
の供給電流値を示し、横軸は側温素子の温度を示してい
る。側温素子の温度は、超純水および水道水ともシング
ルボトルでは２.５８℃のときが最も小さく、ダブルボ
トルでは図６のごとくなり、２.９５℃のときが最も小
さかった。この時計測されている発熱センサー温度は、
センサー内部の発熱体の温度であるため、最大密度温度
を求めるためには表面温度に換算しなければならない。
そこで、特開昭６３−２１７２６１号の方法を使用して
発熱センサー温度からその表面温度を換算したところ、
図８（表１）に示すように、表面温度はダブルボトル方
式で測定したもので４．０９℃となることが分かった。
【００１４】また、被測定流体として重水を用いて、同
様の方法で測定したところ、図７の結果が得られ、図８
（表１）に示すように、側温素子の温度が１０.２１℃
の時に最大密度を示す変化を示しその時の発熱センサー
温度から算出される発熱センサー表面温度は１１.３４
℃となり、重水の最大密度温度を示す文献値とほぼ一致
した。以上から、本発明方法によって、流体の最大密度
温度を測定できることが理解できる。
様の方法で測定したところ、図７の結果が得られ、図８
（表１）に示すように、側温素子の温度が１０.２１℃
の時に最大密度を示す変化を示しその時の発熱センサー
温度から算出される発熱センサー表面温度は１１.３４
℃となり、重水の最大密度温度を示す文献値とほぼ一致
した。以上から、本発明方法によって、流体の最大密度
温度を測定できることが理解できる。
【００１５】以上のように、最大密度温度が既知の水を
標準流体として、本発明方法により最大密度温度を測定
すれば、両者を比較することによって発熱センサーの表
面温度の誤差を簡単に計測できるようになる。 例え
ば、水道水を例とすれば、センサー表面温度が４.０９
℃と換算されたときに文献値は３.９８℃になってお
り、両者から、測定に使用した発熱センサーの誤差は＋
０.１１℃であることが分かった。 また、同様に重水
の測定に使用したセンサーの誤差は＋０.１１℃である
ことが分かった。なお、重水の文献値はＴＨＥ ＭＥＲ
ＣＫ ＩＮＤＥＸ （Ｔｅｎｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ）．
１９８３ Ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ（ｐ．２９
０９）によると１１．２３℃である。以上のように、物
性が既知の流体を用いて発熱センサーの誤差を測定して
おけば、そのセンサーを使用して他の流体の最大密度温
度測定や、標準温度計として利用することが可能であ
る。なお、このような誤差は発熱センサーの構造に起因
する固有の物性値の違いや、加熱冷却媒体の冷却速度の
影響によって生じるもので、発熱センサーや加熱冷却速
度を変更するとその誤差値も代わるものである。この誤
差を知っておけば電流や電圧の変化が流体の最大密度を
示した時の発熱センサー温度から表面温度を算出し、さ
らにその誤差を調整して正確な最大密度温度を得ること
が出来る。この時、側温素子の温度から最大密度温度を
導かないのは、電流もしくは電圧の変化が発熱センサー
の温度変化に起因しているためである。図中、横軸に側
温素子の温度を示しているが、各温度における発熱セン
サーの温度はこれより１０℃高いことになる。また表１
ではシングルボトル測定値とダブルボトル測定値が異な
り、発熱センサー表面温度に差があるが、測定値が先に
記載のごとく加熱冷却速度に依存しているために生じた
もので、シングルボトル測定において冷却速度を限りな
くφに近づけて測定を行えばダブルボトル測定と同じ値
が得られるものと予測される。
標準流体として、本発明方法により最大密度温度を測定
すれば、両者を比較することによって発熱センサーの表
面温度の誤差を簡単に計測できるようになる。 例え
ば、水道水を例とすれば、センサー表面温度が４.０９
℃と換算されたときに文献値は３.９８℃になってお
り、両者から、測定に使用した発熱センサーの誤差は＋
０.１１℃であることが分かった。 また、同様に重水
の測定に使用したセンサーの誤差は＋０.１１℃である
ことが分かった。なお、重水の文献値はＴＨＥ ＭＥＲ
ＣＫ ＩＮＤＥＸ （Ｔｅｎｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ）．
１９８３ Ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ（ｐ．２９
０９）によると１１．２３℃である。以上のように、物
性が既知の流体を用いて発熱センサーの誤差を測定して
おけば、そのセンサーを使用して他の流体の最大密度温
度測定や、標準温度計として利用することが可能であ
る。なお、このような誤差は発熱センサーの構造に起因
する固有の物性値の違いや、加熱冷却媒体の冷却速度の
影響によって生じるもので、発熱センサーや加熱冷却速
度を変更するとその誤差値も代わるものである。この誤
差を知っておけば電流や電圧の変化が流体の最大密度を
示した時の発熱センサー温度から表面温度を算出し、さ
らにその誤差を調整して正確な最大密度温度を得ること
が出来る。この時、側温素子の温度から最大密度温度を
導かないのは、電流もしくは電圧の変化が発熱センサー
の温度変化に起因しているためである。図中、横軸に側
温素子の温度を示しているが、各温度における発熱セン
サーの温度はこれより１０℃高いことになる。また表１
ではシングルボトル測定値とダブルボトル測定値が異な
り、発熱センサー表面温度に差があるが、測定値が先に
記載のごとく加熱冷却速度に依存しているために生じた
もので、シングルボトル測定において冷却速度を限りな
くφに近づけて測定を行えばダブルボトル測定と同じ値
が得られるものと予測される。
【００１６】（実験２）濃度の異なる希薄塩溶液につい
て最大密度温度を調べたところ、図９（表２）の結果と
なり、濃度によって最大密度温度が変化することが分か
った。希薄塩溶液（ＮａＣｌ、ＫＣｌ）では濃度が上が
ると最大密度温度が低温にシフトすることが分かった。
シフト量はＤｅｓｐｒｅｚの比例定数ｋDを用いた計算
値とほぼ一致した。この結果は、溶液の最大密度温度を
計測することによって、逆にその溶液の濃度を知ること
ができることを示唆している。本実験ではＮａＣｌ溶液
とＫＣｌ溶液について実験したが、他にも、イオンと水
の相互作用や、高分子と水の相互作用を知るような測定
に利用できるものと予測される。
て最大密度温度を調べたところ、図９（表２）の結果と
なり、濃度によって最大密度温度が変化することが分か
った。希薄塩溶液（ＮａＣｌ、ＫＣｌ）では濃度が上が
ると最大密度温度が低温にシフトすることが分かった。
シフト量はＤｅｓｐｒｅｚの比例定数ｋDを用いた計算
値とほぼ一致した。この結果は、溶液の最大密度温度を
計測することによって、逆にその溶液の濃度を知ること
ができることを示唆している。本実験ではＮａＣｌ溶液
とＫＣｌ溶液について実験したが、他にも、イオンと水
の相互作用や、高分子と水の相互作用を知るような測定
に利用できるものと予測される。
【００１７】（実験３）過酸化水素溶液の濃度を種々に
変化させ、各濃度における最大密度温度を本発明方法に
よって測定した。その結果、図１０（表３）の結果が得
られた。また、過酸化水素の各濃度における最大密度温
度Ｔｈと純水の最大密度温度Ｔｗ（＝３.０１℃）の差
ｄＴ（＝Ｔｗ−Ｔｈ）は、過酸化水素溶液の濃度に対し
て図１１に示すように変化している結果が得られた。。
この結果から、過酸化水素濃度を最大密度温度から測定
できることが分かった。従って、本発明方法により食品
や飲料容器の殺菌剤として使用されている過酸化水素溶
液の濃度管理を行うことが可能である。特に、過酸化水
素は濃度によって殺菌効果が変化するので、殺菌剤とし
て用いる場合は適当な濃度に調整する必要がある。一般
に過酸化水素の濃度測定は困難であるとされているが、
本発明方法を利用すれば、インラインで濃度測定が可能
となり、濃度管理が簡単になると共に、過酸化水素の節
約や、殺菌不良の防止に効果を奏することができる。な
お、実験２及３の測定は、冷却速度やセンサー構造に起
因する測定誤差を解決する手段のひとつとして、測定法
を同一にした基準となる純水の測定値と被測定流体の測
定値の差を求めた相対的測定を行ったものである。
変化させ、各濃度における最大密度温度を本発明方法に
よって測定した。その結果、図１０（表３）の結果が得
られた。また、過酸化水素の各濃度における最大密度温
度Ｔｈと純水の最大密度温度Ｔｗ（＝３.０１℃）の差
ｄＴ（＝Ｔｗ−Ｔｈ）は、過酸化水素溶液の濃度に対し
て図１１に示すように変化している結果が得られた。。
この結果から、過酸化水素濃度を最大密度温度から測定
できることが分かった。従って、本発明方法により食品
や飲料容器の殺菌剤として使用されている過酸化水素溶
液の濃度管理を行うことが可能である。特に、過酸化水
素は濃度によって殺菌効果が変化するので、殺菌剤とし
て用いる場合は適当な濃度に調整する必要がある。一般
に過酸化水素の濃度測定は困難であるとされているが、
本発明方法を利用すれば、インラインで濃度測定が可能
となり、濃度管理が簡単になると共に、過酸化水素の節
約や、殺菌不良の防止に効果を奏することができる。な
お、実験２及３の測定は、冷却速度やセンサー構造に起
因する測定誤差を解決する手段のひとつとして、測定法
を同一にした基準となる純水の測定値と被測定流体の測
定値の差を求めた相対的測定を行ったものである。
【００１８】又図示はしないが、アルコール温度計など
の一般的な温度計を加熱・冷却媒体中にさらに別途配置
した容器中に設けて、本発明方法を実施し、一般的な温
度計で測定される流体の最大密度温度からその較正値を
知ることも可能である。
の一般的な温度計を加熱・冷却媒体中にさらに別途配置
した容器中に設けて、本発明方法を実施し、一般的な温
度計で測定される流体の最大密度温度からその較正値を
知ることも可能である。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏するこ
とができる。 １．流体の最大密度温度を人為的判断なしで測定でき、
測定時間を大幅に短縮できるとともに信頼性の高い測定
を行うことが可能となる。 ２．簡単かつ短時間で流体の最大密度温度を測定できる
ので、例えば食品や飲料容器の殺菌工程などの各種産業
分野において、インライン測定が可能になる。 ３．発熱センサー誤差の簡便な測定方法としても利用で
き、発熱センサーの利用範囲を拡大することができる。 ４．標準温度計として利用することも可能であり、流体
の最大密度温度で比較するので、安定した利用が可能で
ある。また、標準温度計の誤差を確認することもでき
る。 ５．各種溶液の最大密度温度を調べることによりその濃
度を知ることができ、反応法や乾燥法に比べて、迅速な
測定ができ、また、測定試料が無駄にならないという特
徴がある。
とができる。 １．流体の最大密度温度を人為的判断なしで測定でき、
測定時間を大幅に短縮できるとともに信頼性の高い測定
を行うことが可能となる。 ２．簡単かつ短時間で流体の最大密度温度を測定できる
ので、例えば食品や飲料容器の殺菌工程などの各種産業
分野において、インライン測定が可能になる。 ３．発熱センサー誤差の簡便な測定方法としても利用で
き、発熱センサーの利用範囲を拡大することができる。 ４．標準温度計として利用することも可能であり、流体
の最大密度温度で比較するので、安定した利用が可能で
ある。また、標準温度計の誤差を確認することもでき
る。 ５．各種溶液の最大密度温度を調べることによりその濃
度を知ることができ、反応法や乾燥法に比べて、迅速な
測定ができ、また、測定試料が無駄にならないという特
徴がある。
【図１】発熱センサーの構造図
【図２】発熱センサーの配線図
【図３】本発明方法を実施するための測定装置の構成図
【図４】本発明方法を実施するための測定装置の構成図
【図５】超純水と水道水についての実験結果を示すグラ
フ（シングルボトル方式で測定した）
フ（シングルボトル方式で測定した）
【図６】超純水についての実験結果を示すグラフ（ダブ
ルボトル方式で測定した）
ルボトル方式で測定した）
【図７】重水についての実験結果を示すグラフ
【図８】実験１の測定結果を示す表１
【図９】実験２の測定結果を示す表２
【図１０】実験３の測定結果を示す表３
【図１１】過酸化水素の各濃度における最大密度温度と
純水の最大密度温度の差の変化を示すグラフ
純水の最大密度温度の差の変化を示すグラフ
【図１２】水の密度の温度依存性を表すグラフ
１ 発熱センサー ２ 加熱・冷却媒体 ３ 容器 ４ 被測定流体 １５ 測温素子 １６ 容器
Claims (3)
- 【請求項１】 加熱・冷却媒体中に複数個配置した容器
中に被測定流体を入れ、それらの内の任意の容器に通電
により発熱し、かつ自らの温度を計測可能な発熱センサ
ーを配設し、他の容器に被測定流体の測温素子を配設し
て、該発熱センサーの発熱時において発熱センサーと側
温素子の温度差が一定となるように発熱センサーへの供
給電流もしくは電圧を制御し、このときの供給電流値も
しくは電圧値の変化を計測して、供給電流値もしくは電
圧値が最も小さくなったときの発熱センサーの表面温度
から求める流体の最大密度温度の測定方法。 - 【請求項２】 加熱・冷却媒体中に配置した容器中に被
測定流体を入れ、該容器に通電により発熱し、かつ自ら
の温度を計測可能な発熱センサーを配設し、加熱・冷却
媒体中に被測定流体の測温素子を配設して、該発熱セン
サーの発熱時において発熱センサーと側温素子の温度差
が一定となるように発熱センサーへの供給電流もしくは
電圧を制御し、このときの供給電流値もしくは電圧値の
変化を計測して供給電流値もしくは電圧値が最も小さく
なったときの発熱センサーの表面温度から求める流体の
最大密度温度の測定方法。 - 【請求項３】 最大密度温度が既知の流体を被測定流体
として用いて上記測定を行い、該測定において供給電流
値もしくは電圧値が最も小さくなったときの発熱センサ
ー温度と該流体について既知の最大密度温度を比較して
発熱センサーの誤差を求めることを特徴とする請求項１
または２の測定方法を利用した発熱センサーの誤差の測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5050905A JPH06265494A (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 流体の最大密度温度の測定方法及び該測定方法を利用した発熱センサーの誤差の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5050905A JPH06265494A (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 流体の最大密度温度の測定方法及び該測定方法を利用した発熱センサーの誤差の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265494A true JPH06265494A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12871781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5050905A Withdrawn JPH06265494A (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 流体の最大密度温度の測定方法及び該測定方法を利用した発熱センサーの誤差の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06265494A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018518658A (ja) * | 2015-04-10 | 2018-07-12 | コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク・エ・オ・エネルジ・アルテルナテイブ | 原子炉における核加熱を測定するためのサンプルホルダ、および少なくとも１つのそのようなサンプルホルダを含む熱量測定セル |
-
1993
- 1993-03-11 JP JP5050905A patent/JPH06265494A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018518658A (ja) * | 2015-04-10 | 2018-07-12 | コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク・エ・オ・エネルジ・アルテルナテイブ | 原子炉における核加熱を測定するためのサンプルホルダ、および少なくとも１つのそのようなサンプルホルダを含む熱量測定セル |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000530 |