CN115201259A - 热分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热分析装置，在该热分析装置中，保护风扇不受加热炉的辐射热的影响，并且抑制热分析的精度的下降。闸门配置在管道内，用于开闭管道内的通路。闸门包含第1挡板和第2挡板。第1挡板包含第1旋转轴和第1板部。第1板部从第1旋转轴向下方延伸。第1挡板被支承为能够绕第1旋转轴旋转。第2挡板包含第2旋转轴、第2板部以及下端。第2旋转轴配置在比第1旋转轴靠上方且靠冷却风扇侧的位置。第2板部从第2旋转轴向下方延伸。第2板部的下端从加热炉侧重叠于第1挡板。第2挡板被支承为能够绕第2旋转轴旋转。

Description

热分析装置

技术领域

本发明涉及一种热分析装置。

背景技术

在热分析中存在差示热分析、热重量测定、热机械分析、差示扫描热量分析等各种方法。例如，差示热分析是以下这种方法：一边使试样和基准物质的温度按照预定的测定程序变化，一边测定试样与基准物质的温度差来作为温度的函数。差示热分析将转移、熔融、反应等伴有吸热放热的现象作为测定的对象。此外，热重量测定是测定以固定的速率对试样进行加热或冷却时或者将试样保持为一定温度时的试样的重量的变化的方法。热重量测定例如将蒸发、分解、氧化、还原、吸附等伴有相对于温度的重量变化的化学或物理变化作为测定的对象。

在热分析装置中存在具备冷却系统的情况。例如，专利文献1的热分析装置包括风扇和闸门。风扇产生用于对散热片进行空冷的冷却风。闸门包含多个挡板。多个挡板在上下方向上排列配置。多个挡板包含旋转轴，被支承为能够绕旋转轴旋转。

在上述的热分析装置中，在风扇工作时，在冷却风的风压的作用下多个挡板旋转而打开。由此，来自风扇的冷却风经由挡板之间的间隙而到达散热片。在风扇停止时，多个挡板在自重的作用下关闭。由此将散热片和风扇之间阻断。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3267220号公报

发明内容

发明要解决的问题

在热分析装置中存在利用上述那样的冷却系统对升温到高温的加热炉进行冷却的情况。在加热炉的升温过程中，通过使风扇停止而使闸门关闭。由此，保护风扇不受加热炉的热辐射的影响。在升温结束之后，通过使风扇工作而使闸门打开。由此，使冷却风到达加热炉而迅速地对加热炉进行冷却。

上述的挡板以能够在风压的作用下旋转的方式被悬吊。因此，在加热炉成为高温时，有时会在空气的对流的作用下使挡板摆动。在该情况下，会在挡板之间产生间隙，存在因来自加热炉的辐射热到达风扇而引起风扇损伤的可能性。此外，存在因挡板摆动而引起加热炉内的温度分布紊乱，导致热分析的精度下降的可能性。本发明的目的在于，在热分析装置中保护风扇不受加热炉的辐射热的影响，并且抑制热分析的精度的下降。

用于解决问题的方案

本发明的第1方式的热分析装置包括加热炉、冷却风扇、管道以及闸门。加热炉包含加热部，用于对试样进行加热。冷却风扇用于向加热炉输送冷却风。管道配置在冷却风扇和加热炉之间，包含供冷却风通过的通路。闸门配置在管道内，用于开闭通路。闸门包含第1挡板和第2挡板。第1挡板包含第1旋转轴和第1板部。第1板部从第1旋转轴向下方延伸。第1挡板被支承为能够绕第1旋转轴旋转。第2挡板包含第2旋转轴、第2板部以及下端。第2旋转轴配置在比第1旋转轴靠上方且靠冷却风扇侧的位置。第2板部从第2旋转轴向下方延伸。下端从加热炉侧重叠于第1挡板。第2挡板被支承为能够绕第2旋转轴旋转。

本发明的第2方式的热分析装置包含加热炉、冷却风扇、管道以及闸门。加热炉包含加热部，用于对试样进行加热。冷却风扇用于向加热炉输送冷却风。管道配置在冷却风扇和加热炉之间，包含供冷却风通过的通路。闸门配置在管道内，用于开闭通路。闸门包含第1挡板、第2挡板以及配重。第1挡板包含第1旋转轴和第1板部。第1板部从第1旋转轴向下方延伸。第1挡板被支承为能够绕第1旋转轴旋转。第2挡板包含第2旋转轴、第2板部以及下端。第2旋转轴配置在比第1旋转轴靠上方的位置。第2板部从第2旋转轴向下方延伸。下端从加热炉侧重叠于第1板部。第2挡板被支承为能够绕第2旋转轴旋转。配重连接于第2挡板。配重配置为使第2挡板的重心位于比第2挡板的上下方向的中心靠下方的位置。

发明的效果

在第1方式的热分析装置中，第2旋转轴自第1旋转轴向冷却风扇侧偏移地配置。此外，第2挡板的下端从加热炉侧重叠于第1挡板。由此，即使产生来自加热炉侧的空气的对流，第2挡板也会在自重的作用下不容易移动。由此，保护风扇不受加热炉的辐射热的影响。此外，抑制了加热炉内的温度分布的紊乱，抑制了热分析的精度的下降。

在第2方式的热分析装置中，第2挡板的下端从加热炉侧重叠于第1挡板。此外，利用配重使第2挡板的重心位于比第2挡板的中心靠下方的位置。由此，即使产生来自加热炉侧的空气的对流，第2挡板也会在自重的作用下不容易移动。由此，保护风扇不受加热炉的辐射热的影响。此外，抑制了加热炉内的温度分布的紊乱，抑制了热分析的精度的下降。

附图说明

图1是第1实施方式的热分析装置的侧视图。

图2是表示第1实施方式的热分析装置的内部的结构的图。

图3是表示第1实施方式的热分析装置的控制系统的框图。

图4是表示第1实施方式的热分析装置的内部的结构的图。

图5是表示第2实施方式的热分析装置的闸门的图。

图6是表示第2实施方式的热分析装置的闸门的图。

附图标记说明

12、加热炉；15、加热部；17、温度传感器；20、控制器；21、冷却风扇；23、管道；24、闸门；26、辐射屏蔽件；31、第1挡板；32、第2挡板；41、第1旋转轴；42、第1板部；44、第2旋转轴；45、第2板部；46、下端。

具体实施方式

[第1实施方式]

以下，参照附图说明本发明的一个实施方式。图1是第1实施方式的热分析装置1的侧视图。本实施方式的热分析装置1是差示热热重量同时测定装置。热分析装置1包括外壳10、载置台11、加热炉12以及冷却装置13。载置台11、加热炉12及冷却装置13配置在外壳10内。载置台11配置在加热炉12内。载置台11供试样和基准物质放置。加热炉12用于对试样和基准物质进行加热。冷却装置13用于对加热炉12进行冷却。

图2是表示热分析装置1的内部的结构的图。如图2所示，加热炉12包含炉心管14和加热部15。炉心管14例如是陶瓷等具有耐热性的材料制成的。在炉心管14内配置有上述的载置台11。加热部15配置在炉心管14的周围，用于对炉心管14进行加热。加热部15例如是电热线，卷绕于炉心管14。

冷却装置13包含冷却风扇21、风扇马达22、管道23以及闸门24。冷却风扇21连接于风扇马达22。冷却风扇21通过旋转而向加热炉12输送冷却风。风扇马达22是电动马达，用于使冷却风扇21旋转。管道23配置在冷却风扇21和加热炉12之间。管道23包含供冷却风通过的通路25。

在管道23和加热炉12之间配置有辐射屏蔽件26和隔热罩27。辐射屏蔽件26覆盖炉心管14。在辐射屏蔽件26设有通气孔28。隔热罩27覆盖辐射屏蔽件26。辐射屏蔽件26在加热时反射来自加热炉12的辐射热。辐射屏蔽件26例如是镍、铝或者铁等易于反射辐射热的材料制成的。隔热罩27减轻热向外部的发散。

闸门24配置在管道23内。闸门24用于开闭管道23内的通路25。闸门24包含多个挡板31～33。多个挡板31～33是金属制，具有薄板状的形状。多个挡板31～33在上下方向上排列配置。多个挡板31～33以能够旋转的方式被悬吊。详细而言，多个挡板31～33包含第1挡板31、第2挡板32以及第3挡板33。

第1挡板31在多个挡板31～33中配置于最下方。第1挡板31包含第1旋转轴41和第1板部42。利用管道23将第1旋转轴41支承为能够旋转。第1挡板31能够绕第1旋转轴41旋转。第1板部42从第1旋转轴41向下方延伸。第1挡板31具有比从管道23的底面29到第1旋转轴41的高度大的长度。第1挡板31的下端43与管道23的底面29接触。第1挡板31朝向下方并且朝向加热炉12侧倾斜。

第2挡板32配置在第1挡板31的上方。第2挡板32包含第2旋转轴44和第2板部45。利用管道23将第2旋转轴44支承为能够旋转。第2挡板32能够绕第2旋转轴44旋转。第2旋转轴44配置在比第1旋转轴41靠上方且靠冷却风扇21侧的位置。

第2板部45从第2旋转轴44向下方延伸。第2挡板32具有比第1旋转轴41与第2旋转轴44之间的距离大的长度。第2挡板32的下端46从加热炉12侧重叠于第1挡板31。第2挡板32的下端46与第1挡板31接触。第2挡板32朝向下方并且朝向加热炉12侧倾斜。

第3挡板33配置在第2挡板32的上方。第3挡板33在多个挡板31～33中配置在最上方。第3挡板33包含第3旋转轴47和第3板部48。利用管道23将第3旋转轴47支承为能够旋转。第3挡板33能够绕第3旋转轴47旋转。第3旋转轴47配置在比第2旋转轴44靠上方且靠冷却风扇21侧的位置。

第3板部48从第3旋转轴47向下方延伸。第3挡板33具有比第2旋转轴44与第3旋转轴47之间的距离大的长度。第3挡板33的下端49从加热炉12侧重叠于第2挡板32。第3挡板33的下端49与第2挡板32接触。第3挡板33朝向下方并且朝向加热炉12侧倾斜。

图3是表示热分析装置1的控制系统的框图。如图3所示，热分析装置1包括加热装置16、温度传感器17、重量传感器18、输入装置19及控制器20。加热装置16包含用于向上述的加热部15供给电力的驱动电路。温度传感器17用于检测试样和基准物质的温度。温度传感器17例如是热电偶，配置于上述的载置台11。温度传感器17输出表示试样与基准物质的温度差的差示热信号。温度传感器17能够检测例如0.1℃以下的温度差。温度传感器17能够检测例如到0.01℃为止的温度差。

重量传感器18用于测定试样和基准物质的重量。重量传感器18例如是热天平式的传感器。重量传感器18输出表示试样和基准物质的重量的信号。输入装置19能够由热分析装置1的使用者进行操作。输入装置19例如包含硬按键。或者，输入装置19也可以包含触摸屏。

控制器20包含具有处理器和存储器的计算机。控制器20通过控制加热装置16来控制由加热部15实现的加热炉12的升温。控制器20通过控制冷却装置13而对加热炉12进行冷却。控制器20通过控制风扇马达22而使冷却风扇21工作。控制器20存储由使用者输入的测定程序。

接着，说明由热分析装置1进行的测定的动作。使用者将试样和基准物质配置于加热炉12内的载置台11。使用者使用输入装置19设定测定程序，指示测定开始。控制器20在接收到测定开始的指示时按照测定程序开始加热炉12的升温。在本实施方式的热分析装置1中，控制器20能够使加热炉12升温至辐射热成为主导的温度以上的温度。辐射热成为主导的温度是例如600℃以上的温度。例如，控制器20能够将加热炉12的温度从室温控制至约1500℃的温度。

在测定程序的执行过程中，在加热炉12内使试样和基准物质升温。在该期间里，温度传感器17连续或者断续地反复测定试样和基准物质的温度，向控制器20发送其温度的测定值。重量传感器18连续或者断续地反复测定试样和基准物质的重量，向控制器20发送其重量的测定值。控制器20记录温度的测定值和重量的测定值。

在测定程序的执行过程中，控制器20使冷却风扇21停止。因此，如图2所示，多个挡板31～33在自重的作用下保持为互相叠摞的状态。因而，闸门24关闭管道23内的通路25。由此，能保护冷却风扇21不受加热炉12的热辐射的影响。

在按照测定程序进行的温度和重量的测定结束时，控制器20使冷却风扇21工作，从而使加热炉12的温度下降至室温附近。此时，如图4所示，多个挡板31～33在来自冷却风扇21的冷却风A1的风压的作用下从冷却风扇21侧朝向加热炉12侧被推压。因此，多个挡板31～33绕旋转轴41、44、47旋转，在多个挡板31～33之间产生间隙。因而，闸门24打开管道23内的通路25。由此，通过使冷却风A1到达加热炉12而对加热炉12进行冷却。

在以上说明的本实施方式的热分析装置1中，第2旋转轴44自第1旋转轴41向冷却风扇21侧偏移地配置。第3旋转轴47自第2旋转轴44向冷却风扇21侧偏移地配置。此外，第2挡板32的下端46从加热炉12侧重叠于第1挡板31。第3挡板33的下端49从加热炉12侧重叠于第2挡板32。由此，如图2所示，即使产生来自加热炉12侧的空气的对流A2，多个挡板31～33也会在自重的作用下不容易移动。由此，保护风扇不受加热炉12的辐射热的影响。此外，抑制了加热炉12内的温度分布的紊乱，抑制了热分析的精度的下降。

[第2实施方式]

接着，说明本发明的第2实施方式的热分析装置。图5和图6是表示第2实施方式的热分析装置的闸门24的图。图5表示关闭通路25的闸门24。图6表示打开通路25的闸门24。如图5和图6所示，在第2实施方式的热分析装置中，闸门24包含多个配重51～53。多个配重51～53分别连接于多个挡板31～33。多个配重51～53配置为使多个挡板31～33各自的重心位于比各挡板31～33的上下方向的中心C1、C2、C3靠下方的位置。例如，多个配重51～53分别连接于多个挡板31～33的下端43、46、49。

详细而言，多个配重51～53包含第1配重51、第2配重52以及第3配重53。第1配重51连接于第1挡板31。第1配重51配置为使第1挡板31的重心位于比第1挡板31的上下方向的中心C1靠下方的位置。第2配重52连接于第2挡板32。第2配重52配置为使第2挡板32的重心位于比第2挡板32的上下方向的中心C2靠下方的位置。第3配重53连接于第3挡板33。第3配重53配置为使第3挡板33的重心位于比第3挡板33的上下方向的中心C3靠下方的位置。

另外，在第2实施方式的热分析装置中，第2旋转轴44配置在第1旋转轴41的正上方。第3旋转轴47配置在第2旋转轴44的正上方。但是，第2旋转轴44也可以与第1实施方式同样自第1旋转轴41向冷却风扇21侧偏移地配置。第3旋转轴47也可以与第1实施方式同样自第2旋转轴44向冷却风扇21侧偏移地配置。第2实施方式的热分析装置的其他的结构与第1实施方式的热分析装置1相同。

在以上说明的第2实施方式的热分析装置中，第2挡板32的下端46从加热炉12侧重叠于第1挡板31。第3挡板33的下端49从加热炉12侧重叠于第2挡板32。此外，利用多个配重51～53使多个挡板31～33的重心位于比各挡板的中心C1、C2、C3靠下方的位置。由此，即使产生来自加热炉12侧的空气的对流，多个挡板31～33也会在自重的作用下不容易移动。由此，保护风扇不受加热炉12的辐射热的影响。此外，抑制了加热炉12内的温度分布的紊乱，抑制了热分析的精度的下降。

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种变更。

热分析装置并不限于差示热热重量同时测定装置。热分析装置例如也可以是热重量测定装置、热机械分析装置或者差示扫描热量分析装置等其他的装置。闸门的挡板的数量并不限于3个。挡板的数量也可以比3个少，或者也可以比3个多。利用热分析装置能够升温的温度的上限值并不限于上述的实施方式的值，也可以变更。利用热分析装置能够检测的温度差的下限值并不限于上述的实施方式的值，也可以变更。

[方式]

本领域技术人员能理解上述的多个例示的实施方式是以下的方式的具体例。

(第1方式)热分析装置包括加热炉、冷却风扇、管道以及闸门。加热炉包含加热部，用于对试样进行加热。冷却风扇用于向加热炉输送冷却风。管道配置在冷却风扇和加热炉之间，包含供冷却风通过的通路。闸门配置在管道内，用于开闭通路。闸门包含第1挡板和第2挡板。第1挡板包含第1旋转轴和第1板部。第1板部从第1旋转轴向下方延伸。第1挡板被支承为能够绕第1旋转轴旋转。第2挡板包含第2旋转轴、第2板部以及下端。第2旋转轴配置在比第1旋转轴靠上方且靠冷却风扇侧的位置。第2板部从第2旋转轴向下方延伸。下端从加热炉侧重叠于第1挡板。第2挡板被支承为能够绕第2旋转轴旋转。

在第1方式的热分析装置中，第2旋转轴自第1旋转轴向冷却风扇侧偏移地配置。此外，第2挡板的下端从加热炉侧重叠于第1挡板。由此，即使产生来自加热炉侧的空气的对流，第2挡板也会在自重的作用下不容易移动。由此，保护风扇不受加热炉的辐射热的影响。此外，抑制了加热炉内的温度分布的紊乱，抑制了热分析的精度的下降。

(第2方式)在第1方式的热分析装置中，也可以还包括配置在管道和加热炉之间的辐射屏蔽件。在该情况下，即使加热炉升温至辐射热成为主导的温度以上的温度，也能抑制辐射热向外部泄漏。此外，在加热炉升温至这样的高温时，对流对挡板产生的影响较大。因此，本方式的热分析装置变得更有效。

(第3方式)在第1或第2方式的热分析装置中，也可以还包括用于控制加热部的控制器。也可以是，控制器能够使加热炉升温至辐射热成为主导的温度以上的温度。在加热炉升温至这样的高温时，对流对挡板产生的影响较大。因此，本方式的热分析装置变得更有效。

(第4方式)在第1～第3方式中的任一个方式的热分析装置中，也可以还包括温度传感器，该温度传感器输出表示试样与基准物质的温度差的差示热信号。也可以是，温度传感器能够检测0.1℃以下的温度差。在像这样检测微小的差示热信号的情况下，热分析的精度容易受到挡板的摆动的影响。因此，本方式的热分析装置变得更有效。

(第5方式)热分析装置包括加热炉、冷却风扇、管道以及闸门。加热炉包含加热部，用于对试样进行加热。冷却风扇用于向加热炉输送冷却风。管道配置在冷却风扇和加热炉之间，包含供冷却风通过的通路。闸门配置在管道内，用于开闭通路。闸门包含第1挡板、第2挡板以及配重。第1挡板包含第1旋转轴和第1板部。第1板部从第1旋转轴向下方延伸。第1挡板被支承为能够绕第1旋转轴旋转。第2挡板包含第2旋转轴、第2板部以及下端。第2旋转轴配置在比第1旋转轴靠上方的位置。第2板部从第2旋转轴向下方延伸。下端从加热炉侧重叠于第1挡板。第2挡板被支承为能够绕第2旋转轴旋转。配重连接于第2挡板。配重配置为使第2挡板的重心位于比第2挡板的上下方向的中心靠下方的位置。

在第2方式的热分析装置中，第2挡板的下端从加热炉侧重叠于第1挡板。此外，利用配重使第2挡板的重心位于比第2挡板的中心靠下方的位置。由此，即使产生来自加热炉侧的空气的对流，第2挡板也会在自重的作用下不容易移动。由此，保护风扇不受加热炉的辐射热的影响。此外，抑制了加热炉内的温度分布的紊乱，抑制了热分析的精度的下降。

(第6方式)在第5方式的热分析装置中，也可以还包括配置在管道和加热炉之间的辐射屏蔽件。在该情况下，即使加热炉升温至辐射热成为主导的温度以上的温度，也能抑制辐射热向外部泄漏。此外，在加热炉升温至这样的高温时，对流对挡板产生的影响较大。因此，本方式的热分析装置变得更有效。

(第7方式)在第5或第6方式的热分析装置中，也可以还包括用于控制加热部的控制器。也可以是，控制器能够使加热炉升温至辐射热成为主导的温度以上的温度。在加热炉升温至这样的高温时，对流对挡板产生的影响较大。因此，本方式的热分析装置变得更有效。

(第8方式)在第5～第7方式中的任一个方式的热分析装置中，也可以还包括温度传感器，该温度传感器输出表示试样与基准物质的温度差的差示热信号。也可以是，温度传感器能够检测0.1℃以下的温度差。在像这样检测微小的差示热信号的情况下，热分析的精度容易受到挡板的摆动的影响。因此，本方式的热分析装置变得更有效。

Claims (8)

1.一种热分析装置，其中，

该热分析装置包括：

加热炉，其包含加热部，用于对试样进行加热；

冷却风扇，其用于向所述加热炉输送冷却风；

管道，其配置在所述冷却风扇和所述加热炉之间，包含供所述冷却风通过的通路；以及

闸门，其配置在所述管道内，用于开闭所述通路，

所述闸门包含：

第1挡板，其包含第1旋转轴和从所述第1旋转轴向下方延伸的第1板部，该第1挡板被支承为能够绕所述第1旋转轴旋转；以及

第2挡板，其包含配置在比所述第1旋转轴靠上方且靠所述冷却风扇侧的位置的第2旋转轴、从所述第2旋转轴向下方延伸的第2板部以及从所述加热炉侧重叠于所述第1挡板的下端，该第2挡板被支承为能够绕所述第2旋转轴旋转。

2.根据权利要求1所述的热分析装置，其中，

该热分析装置还包括配置在所述管道和所述加热炉之间的辐射屏蔽件。

3.根据权利要求1所述的热分析装置，其中，

该热分析装置还包括用于控制所述加热部的控制器，

所述控制器能够使所述加热炉升温至辐射热成为主导的温度以上的温度。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的热分析装置，其中，

该热分析装置还包括温度传感器，该温度传感器输出表示所述试样与基准物质的温度差的差示热信号，

所述温度传感器能够检测0.1℃以下的温度差。

5.一种热分析装置，其中，

该热分析装置包括：

加热炉，其包含加热部，用于对试样进行加热；

冷却风扇，其用于向所述加热炉输送冷却风；

管道，其配置在所述冷却风扇和所述加热炉之间，包含供所述冷却风通过的通路；以及

闸门，其配置在所述管道内，用于开闭所述通路，

所述闸门包含：

第1挡板，其包含第1旋转轴和从所述第1旋转轴向下方延伸的第1板部，该第1挡板被支承为能够绕所述第1旋转轴旋转；

第2挡板，其包含配置在比所述第1旋转轴靠上方的位置的第2旋转轴、从所述第2旋转轴向下方延伸的第2板部以及从所述通路的所述加热炉侧重叠于所述第1挡板的下端，该第2挡板被支承为能够绕所述第2旋转轴旋转；以及

配重，其连接于所述第2挡板，该配重配置为使所述第2挡板的重心位于比所述第2挡板的上下方向的中心靠下方的位置。

6.根据权利要求5所述的热分析装置，其中，

该热分析装置还包括配置在所述管道和所述加热炉之间的辐射屏蔽件。

7.根据权利要求5所述的热分析装置，其中，

该热分析装置还包括用于控制所述加热部的控制器，

所述控制器能够使所述加热炉升温至辐射热成为主导的温度以上的温度。

8.根据权利要求5～7中任一项所述的热分析装置，其中，

该热分析装置还包括温度传感器，该温度传感器输出表示所述试样与基准物质的温度差的差示热信号，

所述温度传感器能够检测0.1℃以下的温度差。

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