所望温度における比熱を求めるための校正直線の取得方法、及び比熱測定装置。
【課題】 比熱測定の際に必要となる基準試料の数を低減することができ、かつ、任意の温度での正確な比熱を求めることが可能な比熱測定における校正直線の取得方法及び比熱測定装置を提供する。
【解決手段】 第１の温度における比熱が既知である第１の試料の熱時定数と密度、並びに、第１の温度における比熱が既知である第２の試料の熱時定数と密度を求める。そして、これらの値から、当該第１の温度における密度×比熱と熱時定数との関係を示す第１の校正直線Ｌ1を求め、当該第１の校正直線Ｌ1において、熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値を示す第１の切片値を演算する。次に、所望温度における比熱が既知である第３の試料の密度及び熱時定数と、前記第１の切片値とに基づいて、所望温度の校正直線Ｌ2を求める。なお、必要に応じて、上記第１の切片値に代えて、所定の温度補償を行った補正値を用いて、所望温度の校正直線Ｌ2を求めてもよい。
【解決手段】 第１の温度における比熱が既知である第１の試料の熱時定数と密度、並びに、第１の温度における比熱が既知である第２の試料の熱時定数と密度を求める。そして、これらの値から、当該第１の温度における密度×比熱と熱時定数との関係を示す第１の校正直線Ｌ1を求め、当該第１の校正直線Ｌ1において、熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値を示す第１の切片値を演算する。次に、所望温度における比熱が既知である第３の試料の密度及び熱時定数と、前記第１の切片値とに基づいて、所望温度の校正直線Ｌ2を求める。なお、必要に応じて、上記第１の切片値に代えて、所定の温度補償を行った補正値を用いて、所望温度の校正直線Ｌ2を求めてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望温度における比熱を求めるための校正直線の取得方法、及び比熱測定装置に関し、特に、所望温度において測定された試料の密度、及び試料の所望温度に至るまでの温度の時間的変化より得られる熱時定数に基づいて、前記所望温度における試料の比熱を求めるための校正直線の取得方法、及びこの方法を採用した比熱測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物質の比熱を測定することは、当該物質の熱特性を把握する上で非常に有益である。
【０００３】
公知のように、比熱は単位質量の物質の温度を単位温度だけ上昇させるのに要する熱量として定義される。しかし、物質に付与された熱量を正確に測定するには厳密な温度制御が必要であるため、測定に多大な時間を要する上、比熱を測定するための装置も非常に大掛かりで高価なものになっている。
【０００４】
そこで、本願出願人は、先に出願している特願２００４−１５１９７８号において、極めて簡便な構成で、かつ高精度に比熱の測定を行うことができる比熱測定方法、及び比熱測定装置を提案した。以下、その測定原理について図６、図７に基づいて簡単に説明する。
【０００５】
まず、図６に示すように、第１の温度ｔ1の所定体積の試料Ｓを、温度ｔ1と異なる温度ｔ0に制御された測定室１０に配置された測定セル１に導入し、このときの温度変化を温度測定手段２で測定する。
【０００６】
ここで、測定室１０の温度が温度制御手段４によって上記温度ｔ0に維持されることを条件とすると、試料は温度ｔ0を終点温度として、所定の時定数に依存して温度変化（上昇あるいは下降）を開始する。このときの時定数（以下、熱時定数という。）は、上記温度測定手段２より得られる温度変化量と経過時間とに基づいて演算手段３によって求めることができ、その値は試料の材質に依存する値となる。
【０００７】
また、上記熱時定数は、密度及び比熱と密接に関連しており、密度と比熱が既知の物質（気体と液体）について、横軸を密度×比熱（密度と比熱の積）、縦軸を温度上昇（下降）時の熱時定数としてグラフ化すると、図７に示すように直線性を示す。
【０００８】
つまり、図７に示す直線（以下、校正直線という。）が既知であれば、試料の熱時定数と密度の値を取得することで比熱を算出することができる。なお、前記試料の密度は、例えば、本願出願人が後掲の特許文献１に提案している振動密度計を使用することにより容易に取得することが可能である。また、前記試料の熱時定数は、当該振動式密度計において、例えば、温度ｔ1の試料を温度ｔ0の環境下に導入した際の振動周期の変化に基づいて求めることができる。
【特許文献１】特公平０７−１０４２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、特定の温度において、密度×比熱と熱時定数は、物質の種類に関わらず、同一の校正直線上に位置する。逆にいえば、上記校正直線は、比熱が既知で、かつ密度×比熱の値が異なる少なくとも２つの試料（以下、基準試料という。）の密度及び熱時定数を測定することによって求めることができる。
【００１０】
また、密度と比熱が温度に依存して変化するため、上記校正直線は温度依存性をもつ。したがって、上述の方法で比熱を求めるには、測定を行う温度に応じた校正直線を予め求めておく必要がある。すなわち、所望の温度における試料の比熱を測定するためには、当該所望温度における比熱が既知である少なくとも２つの基準試料が必要となる。
【００１１】
しかしながら、上述のように、比熱が既知である物質（特に、液体や気体）は限られており、所望温度における比熱が既知である複数の基準試料を準備することが困難である場合、当該温度における上述の方法による比熱測定はできないことになる。
【００１２】
本発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたのもであって、比熱測定の際に必要となる基準試料の数を低減することができ、かつ、任意の温度での正確な比熱を求めることが可能な比熱測定の校正直線の取得方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。すなわち、本発明は、所望温度において測定された試料の密度、及び試料の所望温度に至るまでの温度の時間的変化より得られる熱時定数に基づいて、前記所望温度における試料の比熱を求める際に使用される校正直線の取得方法であって、まず、前記所望温度と異なる第１の温度における比熱が既知である第１の試料の熱時定数と密度、並びに、第１の温度における比熱が既知である第２の試料の熱時定数と密度を求める。そして、これらの値から、当該第１の温度における密度×比熱（密度と比熱との積）と熱時定数との関係を示す第１の校正直線を求め、当該第１の校正直線において、熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値を示す第１の切片値を演算する。
【００１４】
次に、所望温度における比熱が既知である第３の試料の熱時定数と密度と、前記第１の切片値とに基づいて、前記所望温度における密度×比熱と熱時定数との関係を示す所望温度の校正直線を取得している。
【００１５】
上記手順において、上記第１の切片値に代えて、当該第１の切片値に所定の温度補償を行うことにより求めた前記所望温度に対応する当該第１の切片値の補正値を用いて、前記所望温度の校正直線を求めてもよい。
【００１６】
このようにすれば、試料が充填される測定セルの熱容量の温度依存性（測定セルの材質や構造に起因する）の影響を除去した状態で試料の比熱測定を行うことができる。
【００１７】
なお、前記所定の温度補償は、例えば、試料の熱時定数を取得する際に内部に前記試料が充填される測定セルの材質の温度依存性に基づいて行えばよい。また、前記所定の温度補償は、上記第１の切片値と、以下で言及する第２の切片値とに基づいて行うこともできる。なお、第２の切片値は、第１の温度とは異なる第２の温度における比熱が既知である第４の試料の熱時定数と密度、並びに、前記第２の温度における比熱が既知である第５の試料の熱時定数と密度に基づいて求められる密度×比熱と熱時定数との関係を示す第２の校正直線において、熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値である。
【００１８】
以上のように、予め当該測定セル（測定系）に対する上記第１の校正直線を取得しておくことで、所望温度における比熱が既知の１つの基準試料が用意できれば、所望温度での校正直線を取得することができ、比熱測定を行うことが可能となる。
【００１９】
また、他の観点では、本発明は、上述の校正直線の取得方法を採用する比熱測定装置を提供することができる。
【００２０】
すなわち、本発明に係る比熱測定装置は、試料が充填される測定セルと、前記測定セルが内部に配置されるとともに、内部を所定の温度に制御可能な測定室と、前記試料の温度の時間的変化を測定する温度測定手段と、前記試料の所望温度に至るまでの温度の時間的変化に基づいて、前記試料の熱時定数を算出する熱時定数演算手段とを備える。
【００２１】
また、第１の温度において比熱がそれぞれ既知である第１の試料及び第２の試料に対して前記熱時定数演算手段が求めた前記第１の温度における熱時定数、並びに、前記各試料の前記第１の温度における密度及び比熱が記憶される第１の記憶手段と、第１の温度とは異なる所望の温度において比熱が既知である第３の試料に対して前記熱時定数演算手段が求めた前記所望温度における熱時定数、並びに、前記第３の試料の前記所望温度における密度及び比熱が記憶される第２の記憶手段とを備える。
【００２２】
さらに、前記第１の記憶手段に記憶された情報により定まる、前記第１の温度における密度×比熱（密度と比熱との積）と熱時定数との関係を示す第１の校正直線において熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値を示す第１の切片値を算出するとともに、当該第１の切片値と前記第２の記憶手段に記憶された情報とに基づいて、前記所望温度での密度×比熱と熱時定数との関係を示す所望温度の校正直線を算出する校正直線演算手段を備える。
【００２３】
そして、前記所望温度の校正直線に基づいて、比熱演算手段が、前記所望温度における試料の比熱を算出する。
【００２４】
なお、前記校正直線演算手段が、前記第１の切片値に所定の温度補償を行うことで前記所望温度に対応する前記第１の切片値の補正値を求める温度補償手段を備え、前記第１の切片値に代えて、当該補正値に基づいて前記所望温度の校正直線を求める構成であってもよい。
【００２５】
また、上記構成において、前記測定セルは、所定体積の試料が充填される振動式密度計の細管で構成することができ、当該細管の振動周期を検出する前記振動式密度計の周期検出手段を前記温度測定手段とすることができる。
【００２６】
この場合、前記密度は、前記振動周期に基づいて前記振動式密度計の密度演算手段によって算出されるとともに、前記熱時定数演算手段が、前記振動周期の時間的変化に基づいて前記熱時定数を算出する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、所望の温度における比熱が既知の１つの基準試料により、短時間で正確に当該所望温度における比熱測定に使用する校正直線を得ることができる。
【００２８】
すなわち、比熱測定の際に必要となる基準試料の数を低減することができ、かつ、任意の温度での正確な比熱を求めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る校正直線の取得方法を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る校正直線の取得方法を説明するための説明図である。
【００３０】
上述したように、温度を同一にした条件下では、物質の密度×比熱の値と、温度上昇（または、下降）時の熱時定数とは直線性を示す（図７）。すなわち、当該温度（第１の温度）における比熱が既知であり、かつ密度×比熱の値が異なる少なくとも２つの基準試料（第１及び第２の試料）の密度、及び熱時定数を測定すれば、図１（ａ）に示す、点Ｐ1と点Ｐ2が定まる。これにより、当該第１の温度における校正直線Ｌ1の式を求めることができる。
【００３１】
ここで、熱時定数をτ、密度をｄ、比熱をＣPとして、上記校正直線Ｌ1を式で表すと数１になる。なお、数１においてＡ、Ｂはそれぞれ定数である。
【００３２】
【数１】
【００３３】
例えば、第１の温度が３００Ｋである場合、水とトルエンの比熱Ｃpと密度ｄと熱時定数τは表１のようになる。これらの値に基づいて上記数１中のＡとＢの値を算出すると、上記数１の式は数２に示す式となる。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【数２】
【００３６】
さて、本発明に係る校正直線の取得方法では、このようにして求めた校正直線Ｌ1において、熱時定数τがゼロとなる点Ｐ0を利用している。すなわち、図１（ａ）に示すように、点Ｐ0と、試料の比熱を求めたい温度（以下、所望温度という。）での比熱が既知である１つの基準試料（第３の試料）の密度と熱時定数とを測定することで定まる点Ｐ3とに基づいて、所望温度における校正直線Ｌ2を求めるのである。
【００３７】
ここで、校正直線Ｌ1において、熱時定数τがゼロとなる点Ｐ0について説明する。
【００３８】
図１（ａ）に示すように、点Ｐ0は密度×比熱の値が負である領域に属している。密度×比熱は、試料の密度と試料の比熱との積であり、試料の単位体積あたりの熱容量Ｃ1を示す物理量である。つまり、この値が負であるということは、試料が関与しない熱容量、すなわち、試料以外の測定系の熱容量Ｃ2を示していると推定される。この推定は、熱時定数τがゼロの物理的意味、つまり「温度変化に対して遅延なく追従する」からも妥当と判断できる。なお、試料以外の測定系とは、熱時定数τを測定する際に試料が充填される測定セル等であり、試料の温度が上昇（または、下降）するときの熱伝導に関与する部分を指す。したがって、点Ｐ0は測定系に固有の点であるといえる。もちろん、測定系が物質で構成されている以上、温度依存性を有するため、点Ｐ0は温度に依存してその位置が変わることになる。
【００３９】
そこで、本発明に係る校正直線の取得方法では、以下に示す手順で所望温度における校正直線Ｌ2を求めている。すなわち、図１（ａ）に示すように、校正直線Ｌ1において、熱時定数τがゼロとなる点Ｐ0の密度×比熱の値（第１の切片値）を求める。そして、当該第１の切片値に対して、必要に応じて所定の温度補償（後述する）を行って所望温度に対応する点Ｐ0’の密度×比熱の値を定め、当該点Ｐ0’と上述の点Ｐ3とで定まる所定温度での校正直線Ｌ2を得る。なお、熱容量Ｃ2の温度依存性が小さい場合には、図１（ｂ）に示すように、点Ｐ0と点Ｐ0’を同一点と看做すことも可能である。
【００４０】
図２は、数２に示す式から求められる切片値である−１．４１と、表２に示す２８０Ｋ、２９０Ｋ、３１０Ｋ、３２０Ｋの各温度における水の比熱、及び当該各温度で測定された密度ｄ及び熱時定数τにより定まる点Ｐ3を用いて各温度における校正直線Ｌ2を求めた結果を示す図である。なお、この例では、点Ｐ0に対する温度補償は行っていない。
【００４１】
また、図２には、表３に示す各温度におけるトルエンの比熱（文献値）、及び測定により得た密度ｄと熱時定数τとに基づいた点をプロットするとともに、表３には、測定により得た密度ｄと熱時定数τとに基づいて、図２に示す各温度における校正直線から求めた比熱を示している。
【００４２】
図２、表３から、本発明により得られた校正直線Ｌ2により求めた比熱と、文献上の比熱がよく一致することが確認できる。
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
ところで、点Ｐ0に対する所定の温度補償としては、例えば、試料の熱時定数τを測定する際に、内部に試料が充填される測定セルの材質の温度依存性に基づいて行うことができる。例えば、図４に示すような、測定セルの材質として使用される物質の密度×比熱（文献値）の温度依存性に基づいて、点Ｐ0’の位置を補間により求めることが可能である。なお、表４中のほうけい酸ガラスは、図２の例において使用した測定セルの材料である。
【００４６】
【表４】
【００４７】
また、点Ｐ0に対する他の温度補償としては、例えば、上記第１の切片値とは異なる温度（第２の温度）において、当該温度での比熱が既知の２つの基準試料（第４及び第５の試料）を用いて求めた校正直線（第２の校正直線）において、熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値を示す第２の切片値を求め、当該第２の切片値と上記第１の切片値とに基づいて、所望温度における切片値の補正値を補間により求めてもよい。
【００４８】
なお、温度補償は必ずしも行う必要はなく、測定系の構成や必要とされる比熱の測定精度に応じて、適宜実行すればよい。
【００４９】
以上説明したように、点Ｐ0は測定系に固有な点であるため１度求めるだけでよい。したがって、本発明によれば、所望温度において比熱の測定を行う際に、当該所望温度での比熱が既知である１つの基準試料の密度ｄと熱時定数τを測定するだけで、所望温度における校正直線Ｌ2を得ることが可能になる。すなわち、比熱測定の際に必要となる基準試料の数を低減することができ、かつ、任意の温度での正確な比熱を求めることが可能となる。
【００５０】
なお、上記密度ｄ及び熱時定数τを求める方法は特に限定されるものではなく、公知のいかなる方法により求めてもよい。ただし、熱時定数τを求める際の測定セルは、全ての測定において、同一のものを使用する必要がある。
【００５１】
以下、これらの値の測定に好適な振動式密度計について簡単に説明する。図３、図４は、振動式密度計を示す図であり、上述の各測定値も本装置により取得している。
【００５２】
振動式密度計は、図３に示すように、測定室１０に、測定セルを構成するＵ字状の細管１を配置し、当該Ｕ字状の細管１に液体、あるいは気体の試料を所定体積導入できるようになっている。
【００５３】
また、図４に示すように、パルス発生回路１３から駆動コイル３１にパルス状の駆動電流Ｓ2が流されると、細管１の先端に取り付けられた磁性体５を介して細管１に外力が与えられ細管１が振動を開始する。この振動を受けて検出コイル２１に発生する正弦波Ｓ2を周期検出手段１５で処理して上記細管１の振動周期を求め、この結果に基づいて密度演算手段１６で試料の密度を求めるようになっている。なお、上記駆動電流Ｓ1は、検出された正弦波Ｓ2との同期をとりながら所定時間間隔で与えられるようになっている。
【００５４】
密度ｄは測定室１０を所定の温度ｔ0に保った状態で細管１（もちろん、試料温度も温度ｔ0に保たれている）に上記した駆動力を駆動手段３（駆動コイル３１＋磁性体５）によって与えて、そのときの固有振動周期Ｔxから数３に示す式で求めることができる。
【００５５】
【数３】
【００５６】
ここで試料は、その試料の保存に必要な温度ｔ1に保たれおり、細管１に導入される前には、その温度ｔ1は、上記測定室の温度ｔ0とは異なっているのが通常である。そこで上記温度ｔ1の試料を別の温度ｔ0に保たれた測定室１０に導入すると、温度ｔ1から温度ｔ0に熱時定数τに従って温度変化することになる。このとき、上記振動周期も、温度の変化とともに変化することになるが、この振動周期の変化も当然のことながら上記所定の熱時定数τに依存することになる。
【００５７】
したがって、温度ｔ1から温度ｔ0への温度変化を規定する熱時定数τは、上記細管１の振動周期の変化を測定することによって求めることができることになる。なお、熱時定数τは、数４に示す式で定義され、細管１の振動周期も数４にしたがって変動する。
【００５８】
【数４】
【００５９】
また、温度ｔ0での上記振動周期は、温度ｔ0においてのみ求まるものではなく、温度ｔ1の試料が細管１に導入されてからの振動周期の変化（温度変化）を測定すると、最終温度ｔ0でなくても計算によって求めることができる。この計算方法は上述の特許文献１に詳しく記載されている。
【００６０】
ところで、上記で説明した振動式密度計を利用することで、上述の校正直線の取得方法を採用した比熱測定装置を構成することができる。
【００６１】
すなわち、図５に示すように、この比熱測定装置は、上記細管１を測定セルとして使用するとともに、周期検出手段１５が検出した振動周期の時間的変化に基づいて、数４に従って、熱時定数τを算出する熱時定数演算手段１７を備える。また、本装置が備える密度演算手段１６は、周期検出手段１５が検出した振動周期に基づいて数３に示す式に従って、細管１に充填された試料の密度を算出する。
【００６２】
さらに、本装置には記憶手段１８（第１の記憶手段、兼第２の記憶手段）が設けられており、本装置で予め測定された、上記第１の温度における比熱が既知である２つの基準試料（第１及び第２の試料）の熱時定数と密度とが、各試料の比熱とともに記憶されている。
【００６３】
さて、本装置において所望温度における試料の比熱測定を行う場合、まず、当該試料の測定に先立って、当該所望温度における比熱が既知である１つ基準試料（第３の試料）の測定を行い、当該基準試料の熱時定数、密度、及び比熱を記憶手段１８に記憶する。
【００６４】
次に、校正直線演算手段１９が、記憶手段１８に記憶された第１の温度における各基準試料の熱時定数、密度、及び比熱に基づいて、上記第１の校正直線Ｌ1の第１の切片値を算出する。また、校正直線演算手段１９は、当該第１の切片値と記憶手段１８に記憶された所望温度における基準試料の熱時定数、密度、及び比熱に基づいて、所望温度の校正直線Ｌ2を算出する。
【００６５】
そして、所望温度において試料の熱時定数と密度が測定されると、比熱演算手段２０が、これらの測定値と、所望温度の校正直線Ｌ2に基づいて、当該試料の比熱を算出する。
【００６６】
この構成によれば、上述のように、比熱測定の際に必要となる基準試料の数を低減することができ、かつ、任意の温度での正確な比熱を求めることができる。
【００６７】
なお、この比熱測定装置において、上述の温度補正を行う場合には、校正直線演算手段１９が、上記第１の切片値に所定の温度補償を行って上記第１の切片値の補正値を求める温度補償手段１９１を備える構成とし、当該温度補償手段１９１が求めた第１の切片値の補正値に基づいて校正直線演算手段１９が、所望温度の校正直線Ｌ2を求める構成にすればよい。
【００６８】
また、上記細管１（測定セル）は、図３に示すように、内部を所定の温度に制御可能な測定室１０の内部に配置されており、上述の各温度のデータは、当該測定室１０の温度を制御する温度制御手段４から取得することができることは言うまでもない。加えて、上述の密度演算手段１６、熱時定数演算手段１７、及び校正直線演算手段１９は、マイクロプロセッサ等のハードウエアや、当該ハードウエア上で実行されるプログラム等により構成することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、比熱測定の際に必要となる基準試料の数を低減することができ、かつ、任意の温度での正確な比熱を求めることが可能となるという効果を有し、比熱測定に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の原理を説明する説明図。
【図２】本発明により取得した校正直線を示す図。
【図３】振動式密度計の概念図。
【図４】振動式密度計の回路部分を示すブロック図。
【図５】比熱測定装置の回路部分を示すブロック図。
【図６】熱時定数を説明する説明図。
【図７】密度×比熱と熱時定数の関係を示す図。
【符号の説明】
【００７１】
１ 測定セル（細管）
２ 温度測定手段
３ 演算手段
１５ 振動周期検出手段（温度測定手段）
１６ 密度演算手段
１７ 熱時定数演算手段
１８ 記憶手段（第１、及び第２の記憶手段）
１９ 校正直線演算手段
２０ 比熱演算手段
Ｌ1 第１の温度における校正直線
Ｌ2 所望温度における校正直線
Ｐ0 第１の切片
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望温度における比熱を求めるための校正直線の取得方法、及び比熱測定装置に関し、特に、所望温度において測定された試料の密度、及び試料の所望温度に至るまでの温度の時間的変化より得られる熱時定数に基づいて、前記所望温度における試料の比熱を求めるための校正直線の取得方法、及びこの方法を採用した比熱測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物質の比熱を測定することは、当該物質の熱特性を把握する上で非常に有益である。
【０００３】
公知のように、比熱は単位質量の物質の温度を単位温度だけ上昇させるのに要する熱量として定義される。しかし、物質に付与された熱量を正確に測定するには厳密な温度制御が必要であるため、測定に多大な時間を要する上、比熱を測定するための装置も非常に大掛かりで高価なものになっている。
【０００４】
そこで、本願出願人は、先に出願している特願２００４−１５１９７８号において、極めて簡便な構成で、かつ高精度に比熱の測定を行うことができる比熱測定方法、及び比熱測定装置を提案した。以下、その測定原理について図６、図７に基づいて簡単に説明する。
【０００５】
まず、図６に示すように、第１の温度ｔ1の所定体積の試料Ｓを、温度ｔ1と異なる温度ｔ0に制御された測定室１０に配置された測定セル１に導入し、このときの温度変化を温度測定手段２で測定する。
【０００６】
ここで、測定室１０の温度が温度制御手段４によって上記温度ｔ0に維持されることを条件とすると、試料は温度ｔ0を終点温度として、所定の時定数に依存して温度変化（上昇あるいは下降）を開始する。このときの時定数（以下、熱時定数という。）は、上記温度測定手段２より得られる温度変化量と経過時間とに基づいて演算手段３によって求めることができ、その値は試料の材質に依存する値となる。
【０００７】
また、上記熱時定数は、密度及び比熱と密接に関連しており、密度と比熱が既知の物質（気体と液体）について、横軸を密度×比熱（密度と比熱の積）、縦軸を温度上昇（下降）時の熱時定数としてグラフ化すると、図７に示すように直線性を示す。
【０００８】
つまり、図７に示す直線（以下、校正直線という。）が既知であれば、試料の熱時定数と密度の値を取得することで比熱を算出することができる。なお、前記試料の密度は、例えば、本願出願人が後掲の特許文献１に提案している振動密度計を使用することにより容易に取得することが可能である。また、前記試料の熱時定数は、当該振動式密度計において、例えば、温度ｔ1の試料を温度ｔ0の環境下に導入した際の振動周期の変化に基づいて求めることができる。
【特許文献１】特公平０７−１０４２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、特定の温度において、密度×比熱と熱時定数は、物質の種類に関わらず、同一の校正直線上に位置する。逆にいえば、上記校正直線は、比熱が既知で、かつ密度×比熱の値が異なる少なくとも２つの試料（以下、基準試料という。）の密度及び熱時定数を測定することによって求めることができる。
【００１０】
また、密度と比熱が温度に依存して変化するため、上記校正直線は温度依存性をもつ。したがって、上述の方法で比熱を求めるには、測定を行う温度に応じた校正直線を予め求めておく必要がある。すなわち、所望の温度における試料の比熱を測定するためには、当該所望温度における比熱が既知である少なくとも２つの基準試料が必要となる。
【００１１】
しかしながら、上述のように、比熱が既知である物質（特に、液体や気体）は限られており、所望温度における比熱が既知である複数の基準試料を準備することが困難である場合、当該温度における上述の方法による比熱測定はできないことになる。
【００１２】
本発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたのもであって、比熱測定の際に必要となる基準試料の数を低減することができ、かつ、任意の温度での正確な比熱を求めることが可能な比熱測定の校正直線の取得方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。すなわち、本発明は、所望温度において測定された試料の密度、及び試料の所望温度に至るまでの温度の時間的変化より得られる熱時定数に基づいて、前記所望温度における試料の比熱を求める際に使用される校正直線の取得方法であって、まず、前記所望温度と異なる第１の温度における比熱が既知である第１の試料の熱時定数と密度、並びに、第１の温度における比熱が既知である第２の試料の熱時定数と密度を求める。そして、これらの値から、当該第１の温度における密度×比熱（密度と比熱との積）と熱時定数との関係を示す第１の校正直線を求め、当該第１の校正直線において、熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値を示す第１の切片値を演算する。
【００１４】
次に、所望温度における比熱が既知である第３の試料の熱時定数と密度と、前記第１の切片値とに基づいて、前記所望温度における密度×比熱と熱時定数との関係を示す所望温度の校正直線を取得している。
【００１５】
上記手順において、上記第１の切片値に代えて、当該第１の切片値に所定の温度補償を行うことにより求めた前記所望温度に対応する当該第１の切片値の補正値を用いて、前記所望温度の校正直線を求めてもよい。
【００１６】
このようにすれば、試料が充填される測定セルの熱容量の温度依存性（測定セルの材質や構造に起因する）の影響を除去した状態で試料の比熱測定を行うことができる。
【００１７】
なお、前記所定の温度補償は、例えば、試料の熱時定数を取得する際に内部に前記試料が充填される測定セルの材質の温度依存性に基づいて行えばよい。また、前記所定の温度補償は、上記第１の切片値と、以下で言及する第２の切片値とに基づいて行うこともできる。なお、第２の切片値は、第１の温度とは異なる第２の温度における比熱が既知である第４の試料の熱時定数と密度、並びに、前記第２の温度における比熱が既知である第５の試料の熱時定数と密度に基づいて求められる密度×比熱と熱時定数との関係を示す第２の校正直線において、熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値である。
【００１８】
以上のように、予め当該測定セル（測定系）に対する上記第１の校正直線を取得しておくことで、所望温度における比熱が既知の１つの基準試料が用意できれば、所望温度での校正直線を取得することができ、比熱測定を行うことが可能となる。
【００１９】
また、他の観点では、本発明は、上述の校正直線の取得方法を採用する比熱測定装置を提供することができる。
【００２０】
すなわち、本発明に係る比熱測定装置は、試料が充填される測定セルと、前記測定セルが内部に配置されるとともに、内部を所定の温度に制御可能な測定室と、前記試料の温度の時間的変化を測定する温度測定手段と、前記試料の所望温度に至るまでの温度の時間的変化に基づいて、前記試料の熱時定数を算出する熱時定数演算手段とを備える。
【００２１】
また、第１の温度において比熱がそれぞれ既知である第１の試料及び第２の試料に対して前記熱時定数演算手段が求めた前記第１の温度における熱時定数、並びに、前記各試料の前記第１の温度における密度及び比熱が記憶される第１の記憶手段と、第１の温度とは異なる所望の温度において比熱が既知である第３の試料に対して前記熱時定数演算手段が求めた前記所望温度における熱時定数、並びに、前記第３の試料の前記所望温度における密度及び比熱が記憶される第２の記憶手段とを備える。
【００２２】
さらに、前記第１の記憶手段に記憶された情報により定まる、前記第１の温度における密度×比熱（密度と比熱との積）と熱時定数との関係を示す第１の校正直線において熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値を示す第１の切片値を算出するとともに、当該第１の切片値と前記第２の記憶手段に記憶された情報とに基づいて、前記所望温度での密度×比熱と熱時定数との関係を示す所望温度の校正直線を算出する校正直線演算手段を備える。
【００２３】
そして、前記所望温度の校正直線に基づいて、比熱演算手段が、前記所望温度における試料の比熱を算出する。
【００２４】
なお、前記校正直線演算手段が、前記第１の切片値に所定の温度補償を行うことで前記所望温度に対応する前記第１の切片値の補正値を求める温度補償手段を備え、前記第１の切片値に代えて、当該補正値に基づいて前記所望温度の校正直線を求める構成であってもよい。
【００２５】
また、上記構成において、前記測定セルは、所定体積の試料が充填される振動式密度計の細管で構成することができ、当該細管の振動周期を検出する前記振動式密度計の周期検出手段を前記温度測定手段とすることができる。
【００２６】
この場合、前記密度は、前記振動周期に基づいて前記振動式密度計の密度演算手段によって算出されるとともに、前記熱時定数演算手段が、前記振動周期の時間的変化に基づいて前記熱時定数を算出する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、所望の温度における比熱が既知の１つの基準試料により、短時間で正確に当該所望温度における比熱測定に使用する校正直線を得ることができる。
【００２８】
すなわち、比熱測定の際に必要となる基準試料の数を低減することができ、かつ、任意の温度での正確な比熱を求めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る校正直線の取得方法を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る校正直線の取得方法を説明するための説明図である。
【００３０】
上述したように、温度を同一にした条件下では、物質の密度×比熱の値と、温度上昇（または、下降）時の熱時定数とは直線性を示す（図７）。すなわち、当該温度（第１の温度）における比熱が既知であり、かつ密度×比熱の値が異なる少なくとも２つの基準試料（第１及び第２の試料）の密度、及び熱時定数を測定すれば、図１（ａ）に示す、点Ｐ1と点Ｐ2が定まる。これにより、当該第１の温度における校正直線Ｌ1の式を求めることができる。
【００３１】
ここで、熱時定数をτ、密度をｄ、比熱をＣPとして、上記校正直線Ｌ1を式で表すと数１になる。なお、数１においてＡ、Ｂはそれぞれ定数である。
【００３２】
【数１】
【００３３】
例えば、第１の温度が３００Ｋである場合、水とトルエンの比熱Ｃpと密度ｄと熱時定数τは表１のようになる。これらの値に基づいて上記数１中のＡとＢの値を算出すると、上記数１の式は数２に示す式となる。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【数２】
【００３６】
さて、本発明に係る校正直線の取得方法では、このようにして求めた校正直線Ｌ1において、熱時定数τがゼロとなる点Ｐ0を利用している。すなわち、図１（ａ）に示すように、点Ｐ0と、試料の比熱を求めたい温度（以下、所望温度という。）での比熱が既知である１つの基準試料（第３の試料）の密度と熱時定数とを測定することで定まる点Ｐ3とに基づいて、所望温度における校正直線Ｌ2を求めるのである。
【００３７】
ここで、校正直線Ｌ1において、熱時定数τがゼロとなる点Ｐ0について説明する。
【００３８】
図１（ａ）に示すように、点Ｐ0は密度×比熱の値が負である領域に属している。密度×比熱は、試料の密度と試料の比熱との積であり、試料の単位体積あたりの熱容量Ｃ1を示す物理量である。つまり、この値が負であるということは、試料が関与しない熱容量、すなわち、試料以外の測定系の熱容量Ｃ2を示していると推定される。この推定は、熱時定数τがゼロの物理的意味、つまり「温度変化に対して遅延なく追従する」からも妥当と判断できる。なお、試料以外の測定系とは、熱時定数τを測定する際に試料が充填される測定セル等であり、試料の温度が上昇（または、下降）するときの熱伝導に関与する部分を指す。したがって、点Ｐ0は測定系に固有の点であるといえる。もちろん、測定系が物質で構成されている以上、温度依存性を有するため、点Ｐ0は温度に依存してその位置が変わることになる。
【００３９】
そこで、本発明に係る校正直線の取得方法では、以下に示す手順で所望温度における校正直線Ｌ2を求めている。すなわち、図１（ａ）に示すように、校正直線Ｌ1において、熱時定数τがゼロとなる点Ｐ0の密度×比熱の値（第１の切片値）を求める。そして、当該第１の切片値に対して、必要に応じて所定の温度補償（後述する）を行って所望温度に対応する点Ｐ0’の密度×比熱の値を定め、当該点Ｐ0’と上述の点Ｐ3とで定まる所定温度での校正直線Ｌ2を得る。なお、熱容量Ｃ2の温度依存性が小さい場合には、図１（ｂ）に示すように、点Ｐ0と点Ｐ0’を同一点と看做すことも可能である。
【００４０】
図２は、数２に示す式から求められる切片値である−１．４１と、表２に示す２８０Ｋ、２９０Ｋ、３１０Ｋ、３２０Ｋの各温度における水の比熱、及び当該各温度で測定された密度ｄ及び熱時定数τにより定まる点Ｐ3を用いて各温度における校正直線Ｌ2を求めた結果を示す図である。なお、この例では、点Ｐ0に対する温度補償は行っていない。
【００４１】
また、図２には、表３に示す各温度におけるトルエンの比熱（文献値）、及び測定により得た密度ｄと熱時定数τとに基づいた点をプロットするとともに、表３には、測定により得た密度ｄと熱時定数τとに基づいて、図２に示す各温度における校正直線から求めた比熱を示している。
【００４２】
図２、表３から、本発明により得られた校正直線Ｌ2により求めた比熱と、文献上の比熱がよく一致することが確認できる。
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
ところで、点Ｐ0に対する所定の温度補償としては、例えば、試料の熱時定数τを測定する際に、内部に試料が充填される測定セルの材質の温度依存性に基づいて行うことができる。例えば、図４に示すような、測定セルの材質として使用される物質の密度×比熱（文献値）の温度依存性に基づいて、点Ｐ0’の位置を補間により求めることが可能である。なお、表４中のほうけい酸ガラスは、図２の例において使用した測定セルの材料である。
【００４６】
【表４】
【００４７】
また、点Ｐ0に対する他の温度補償としては、例えば、上記第１の切片値とは異なる温度（第２の温度）において、当該温度での比熱が既知の２つの基準試料（第４及び第５の試料）を用いて求めた校正直線（第２の校正直線）において、熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値を示す第２の切片値を求め、当該第２の切片値と上記第１の切片値とに基づいて、所望温度における切片値の補正値を補間により求めてもよい。
【００４８】
なお、温度補償は必ずしも行う必要はなく、測定系の構成や必要とされる比熱の測定精度に応じて、適宜実行すればよい。
【００４９】
以上説明したように、点Ｐ0は測定系に固有な点であるため１度求めるだけでよい。したがって、本発明によれば、所望温度において比熱の測定を行う際に、当該所望温度での比熱が既知である１つの基準試料の密度ｄと熱時定数τを測定するだけで、所望温度における校正直線Ｌ2を得ることが可能になる。すなわち、比熱測定の際に必要となる基準試料の数を低減することができ、かつ、任意の温度での正確な比熱を求めることが可能となる。
【００５０】
なお、上記密度ｄ及び熱時定数τを求める方法は特に限定されるものではなく、公知のいかなる方法により求めてもよい。ただし、熱時定数τを求める際の測定セルは、全ての測定において、同一のものを使用する必要がある。
【００５１】
以下、これらの値の測定に好適な振動式密度計について簡単に説明する。図３、図４は、振動式密度計を示す図であり、上述の各測定値も本装置により取得している。
【００５２】
振動式密度計は、図３に示すように、測定室１０に、測定セルを構成するＵ字状の細管１を配置し、当該Ｕ字状の細管１に液体、あるいは気体の試料を所定体積導入できるようになっている。
【００５３】
また、図４に示すように、パルス発生回路１３から駆動コイル３１にパルス状の駆動電流Ｓ2が流されると、細管１の先端に取り付けられた磁性体５を介して細管１に外力が与えられ細管１が振動を開始する。この振動を受けて検出コイル２１に発生する正弦波Ｓ2を周期検出手段１５で処理して上記細管１の振動周期を求め、この結果に基づいて密度演算手段１６で試料の密度を求めるようになっている。なお、上記駆動電流Ｓ1は、検出された正弦波Ｓ2との同期をとりながら所定時間間隔で与えられるようになっている。
【００５４】
密度ｄは測定室１０を所定の温度ｔ0に保った状態で細管１（もちろん、試料温度も温度ｔ0に保たれている）に上記した駆動力を駆動手段３（駆動コイル３１＋磁性体５）によって与えて、そのときの固有振動周期Ｔxから数３に示す式で求めることができる。
【００５５】
【数３】
【００５６】
ここで試料は、その試料の保存に必要な温度ｔ1に保たれおり、細管１に導入される前には、その温度ｔ1は、上記測定室の温度ｔ0とは異なっているのが通常である。そこで上記温度ｔ1の試料を別の温度ｔ0に保たれた測定室１０に導入すると、温度ｔ1から温度ｔ0に熱時定数τに従って温度変化することになる。このとき、上記振動周期も、温度の変化とともに変化することになるが、この振動周期の変化も当然のことながら上記所定の熱時定数τに依存することになる。
【００５７】
したがって、温度ｔ1から温度ｔ0への温度変化を規定する熱時定数τは、上記細管１の振動周期の変化を測定することによって求めることができることになる。なお、熱時定数τは、数４に示す式で定義され、細管１の振動周期も数４にしたがって変動する。
【００５８】
【数４】
【００５９】
また、温度ｔ0での上記振動周期は、温度ｔ0においてのみ求まるものではなく、温度ｔ1の試料が細管１に導入されてからの振動周期の変化（温度変化）を測定すると、最終温度ｔ0でなくても計算によって求めることができる。この計算方法は上述の特許文献１に詳しく記載されている。
【００６０】
ところで、上記で説明した振動式密度計を利用することで、上述の校正直線の取得方法を採用した比熱測定装置を構成することができる。
【００６１】
すなわち、図５に示すように、この比熱測定装置は、上記細管１を測定セルとして使用するとともに、周期検出手段１５が検出した振動周期の時間的変化に基づいて、数４に従って、熱時定数τを算出する熱時定数演算手段１７を備える。また、本装置が備える密度演算手段１６は、周期検出手段１５が検出した振動周期に基づいて数３に示す式に従って、細管１に充填された試料の密度を算出する。
【００６２】
さらに、本装置には記憶手段１８（第１の記憶手段、兼第２の記憶手段）が設けられており、本装置で予め測定された、上記第１の温度における比熱が既知である２つの基準試料（第１及び第２の試料）の熱時定数と密度とが、各試料の比熱とともに記憶されている。
【００６３】
さて、本装置において所望温度における試料の比熱測定を行う場合、まず、当該試料の測定に先立って、当該所望温度における比熱が既知である１つ基準試料（第３の試料）の測定を行い、当該基準試料の熱時定数、密度、及び比熱を記憶手段１８に記憶する。
【００６４】
次に、校正直線演算手段１９が、記憶手段１８に記憶された第１の温度における各基準試料の熱時定数、密度、及び比熱に基づいて、上記第１の校正直線Ｌ1の第１の切片値を算出する。また、校正直線演算手段１９は、当該第１の切片値と記憶手段１８に記憶された所望温度における基準試料の熱時定数、密度、及び比熱に基づいて、所望温度の校正直線Ｌ2を算出する。
【００６５】
そして、所望温度において試料の熱時定数と密度が測定されると、比熱演算手段２０が、これらの測定値と、所望温度の校正直線Ｌ2に基づいて、当該試料の比熱を算出する。
【００６６】
この構成によれば、上述のように、比熱測定の際に必要となる基準試料の数を低減することができ、かつ、任意の温度での正確な比熱を求めることができる。
【００６７】
なお、この比熱測定装置において、上述の温度補正を行う場合には、校正直線演算手段１９が、上記第１の切片値に所定の温度補償を行って上記第１の切片値の補正値を求める温度補償手段１９１を備える構成とし、当該温度補償手段１９１が求めた第１の切片値の補正値に基づいて校正直線演算手段１９が、所望温度の校正直線Ｌ2を求める構成にすればよい。
【００６８】
また、上記細管１（測定セル）は、図３に示すように、内部を所定の温度に制御可能な測定室１０の内部に配置されており、上述の各温度のデータは、当該測定室１０の温度を制御する温度制御手段４から取得することができることは言うまでもない。加えて、上述の密度演算手段１６、熱時定数演算手段１７、及び校正直線演算手段１９は、マイクロプロセッサ等のハードウエアや、当該ハードウエア上で実行されるプログラム等により構成することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、比熱測定の際に必要となる基準試料の数を低減することができ、かつ、任意の温度での正確な比熱を求めることが可能となるという効果を有し、比熱測定に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の原理を説明する説明図。
【図２】本発明により取得した校正直線を示す図。
【図３】振動式密度計の概念図。
【図４】振動式密度計の回路部分を示すブロック図。
【図５】比熱測定装置の回路部分を示すブロック図。
【図６】熱時定数を説明する説明図。
【図７】密度×比熱と熱時定数の関係を示す図。
【符号の説明】
【００７１】
１ 測定セル（細管）
２ 温度測定手段
３ 演算手段
１５ 振動周期検出手段（温度測定手段）
１６ 密度演算手段
１７ 熱時定数演算手段
１８ 記憶手段（第１、及び第２の記憶手段）
１９ 校正直線演算手段
２０ 比熱演算手段
Ｌ1 第１の温度における校正直線
Ｌ2 所望温度における校正直線
Ｐ0 第１の切片
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望温度において測定された試料の密度、及び試料の所望温度に至るまでの温度の時間的変化より得られる熱時定数に基づいて、前記所望温度における試料の比熱を求める際に使用される校正直線の取得方法であって、
前記所望温度と異なる第１の温度における比熱が既知である第１の試料の熱時定数と密度、並びに、第１の温度における比熱が既知である第２の試料の熱時定数と密度に基づいて、前記第１の温度における密度×比熱（密度と比熱との積）と熱時定数との関係を示す第１の校正直線を求めるステップと、
前記第１の校正直線において、熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値を示す第１の切片値を演算するステップと、
前記所望温度における比熱が既知である第３の試料の熱時定数と密度と、前記第１の切片値とに基づいて、前記所望温度における密度×比熱と熱時定数との関係を示す所望温度の校正直線を求めるステップと、
を有することを特徴とする所望温度における比熱を求めるための校正直線の取得方法。
【請求項２】
前記第１の切片値に代えて、当該第１の切片値に所定の温度補償を行うことにより求めた前記所望温度に対応する前記第１の切片値の補正値を用いて、前記所望温度の校正直線を求める請求項１に記載の所望温度における比熱を求めるための校正直線の取得方法。
【請求項３】
前記所定の温度補償が、試料の熱時定数を取得する際に内部に前記試料が充填される測定セルの材質の温度依存性に基づいて行われる請求項２に記載の所望温度における比熱を求めるための校正直線の取得方法。
【請求項４】
前記所定の温度補償が、第２の温度における比熱が既知である第４の試料の熱時定数と密度、並びに、第２の温度における比熱が既知である第５の試料の熱時定数と密度に基づいて求められる密度×比熱と熱時定数との関係を示す第２の校正直線において、熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値を示す第２の切片値と、前記第１の切片値とに基づいて行われる請求項２に記載の所望温度における比熱を求めるための校正直線の取得方法。
【請求項５】
試料が充填される測定セルと、
前記測定セルが内部に配置されるとともに、内部を所定の温度に制御可能な測定室と、
前記試料の温度の時間的変化を測定する温度測定手段と、
前記試料の所望温度に至るまでの温度の時間的変化に基づいて、前記試料の熱時定数を算出する熱時定数演算手段と、
第１の温度において比熱がそれぞれ既知である第１の試料及び第２の試料に対して前記熱時定数演算手段が求めた前記第１の温度における熱時定数、並びに、前記各試料の前記第１の温度における密度及び比熱が記憶される第１の記憶手段と、
前記第１の温度とは異なる所望の温度において比熱が既知である第３の試料に対して前記熱時定数演算手段が求めた前記所望温度における熱時定数、並びに、前記第３の試料の前記所望温度における密度及び比熱が記憶される第２の記憶手段と、
前記第１の記憶手段に記憶された情報により定まる、前記第１の温度における密度×比熱（密度と比熱との積）と熱時定数との関係を示す第１の校正直線において熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値を示す第１の切片値を算出するとともに、当該第１の切片値と前記第２の記憶手段に記憶された情報とに基づいて、前記所望温度での密度×比熱と熱時定数との関係を示す所望温度の校正直線を算出する校正直線演算手段と、
前記所望温度の校正直線に基づいて、前記所望温度における試料の比熱を算出する比熱演算手段と、
を備えたことを特徴とする比熱測定装置。
【請求項６】
前記校正直線演算手段が、前記第１の切片値に所定の温度補償を行うことで前記所望温度に対応する前記第１の切片値の補正値を求める温度補償手段を備えるとともに、前記第１の切片値に代えて、当該補正値に基づいて前記所望温度の校正直線を求める請求項５に記載の比熱測定装置。
【請求項７】
前記測定セルが、所定体積の試料が充填される、振動式密度計の細管であり、
前記温度測定手段が、前記細管の振動周期を検出する、前記振動式密度計の周期検出手段であり、
前記密度が、前記振動周期に基づいて前記振動式密度計の密度演算手段により算出されるとともに、前記熱時定数演算手段が、前記振動周期の時間的変化に基づいて前記熱時定数を算出する請求項５または６に記載の比熱測定装置。
【請求項１】
所望温度において測定された試料の密度、及び試料の所望温度に至るまでの温度の時間的変化より得られる熱時定数に基づいて、前記所望温度における試料の比熱を求める際に使用される校正直線の取得方法であって、
前記所望温度と異なる第１の温度における比熱が既知である第１の試料の熱時定数と密度、並びに、第１の温度における比熱が既知である第２の試料の熱時定数と密度に基づいて、前記第１の温度における密度×比熱（密度と比熱との積）と熱時定数との関係を示す第１の校正直線を求めるステップと、
前記第１の校正直線において、熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値を示す第１の切片値を演算するステップと、
前記所望温度における比熱が既知である第３の試料の熱時定数と密度と、前記第１の切片値とに基づいて、前記所望温度における密度×比熱と熱時定数との関係を示す所望温度の校正直線を求めるステップと、
を有することを特徴とする所望温度における比熱を求めるための校正直線の取得方法。
【請求項２】
前記第１の切片値に代えて、当該第１の切片値に所定の温度補償を行うことにより求めた前記所望温度に対応する前記第１の切片値の補正値を用いて、前記所望温度の校正直線を求める請求項１に記載の所望温度における比熱を求めるための校正直線の取得方法。
【請求項３】
前記所定の温度補償が、試料の熱時定数を取得する際に内部に前記試料が充填される測定セルの材質の温度依存性に基づいて行われる請求項２に記載の所望温度における比熱を求めるための校正直線の取得方法。
【請求項４】
前記所定の温度補償が、第２の温度における比熱が既知である第４の試料の熱時定数と密度、並びに、第２の温度における比熱が既知である第５の試料の熱時定数と密度に基づいて求められる密度×比熱と熱時定数との関係を示す第２の校正直線において、熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値を示す第２の切片値と、前記第１の切片値とに基づいて行われる請求項２に記載の所望温度における比熱を求めるための校正直線の取得方法。
【請求項５】
試料が充填される測定セルと、
前記測定セルが内部に配置されるとともに、内部を所定の温度に制御可能な測定室と、
前記試料の温度の時間的変化を測定する温度測定手段と、
前記試料の所望温度に至るまでの温度の時間的変化に基づいて、前記試料の熱時定数を算出する熱時定数演算手段と、
第１の温度において比熱がそれぞれ既知である第１の試料及び第２の試料に対して前記熱時定数演算手段が求めた前記第１の温度における熱時定数、並びに、前記各試料の前記第１の温度における密度及び比熱が記憶される第１の記憶手段と、
前記第１の温度とは異なる所望の温度において比熱が既知である第３の試料に対して前記熱時定数演算手段が求めた前記所望温度における熱時定数、並びに、前記第３の試料の前記所望温度における密度及び比熱が記憶される第２の記憶手段と、
前記第１の記憶手段に記憶された情報により定まる、前記第１の温度における密度×比熱（密度と比熱との積）と熱時定数との関係を示す第１の校正直線において熱時定数をゼロとしたときの密度×比熱の値を示す第１の切片値を算出するとともに、当該第１の切片値と前記第２の記憶手段に記憶された情報とに基づいて、前記所望温度での密度×比熱と熱時定数との関係を示す所望温度の校正直線を算出する校正直線演算手段と、
前記所望温度の校正直線に基づいて、前記所望温度における試料の比熱を算出する比熱演算手段と、
を備えたことを特徴とする比熱測定装置。
【請求項６】
前記校正直線演算手段が、前記第１の切片値に所定の温度補償を行うことで前記所望温度に対応する前記第１の切片値の補正値を求める温度補償手段を備えるとともに、前記第１の切片値に代えて、当該補正値に基づいて前記所望温度の校正直線を求める請求項５に記載の比熱測定装置。
【請求項７】
前記測定セルが、所定体積の試料が充填される、振動式密度計の細管であり、
前記温度測定手段が、前記細管の振動周期を検出する、前記振動式密度計の周期検出手段であり、
前記密度が、前記振動周期に基づいて前記振動式密度計の密度演算手段により算出されるとともに、前記熱時定数演算手段が、前記振動周期の時間的変化に基づいて前記熱時定数を算出する請求項５または６に記載の比熱測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１１８８９４（Ｐ２００６−１１８８９４Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０４８７４（Ｐ２００４−３０４８７４）
【出願日】平成１６年１０月１９日（２００４．１０．１９）
【出願人】（０００１６１９３２）京都電子工業株式会社 (29)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１９日（２００４．１０．１９）
【出願人】（０００１６１９３２）京都電子工業株式会社 (29)
【Ｆターム（参考）】
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