JP2006068620A - 高圧発生装置 - Google Patents

高圧発生装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2006068620A
JP2006068620A JP2004254153A JP2004254153A JP2006068620A JP 2006068620 A JP2006068620 A JP 2006068620A JP 2004254153 A JP2004254153 A JP 2004254153A JP 2004254153 A JP2004254153 A JP 2004254153A JP 2006068620 A JP2006068620 A JP 2006068620A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
anvils
high pressure
generating space
pressure generator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004254153A
Other languages
English (en)
Inventor
Sunao Takeshita
直 竹下
Chieko Terakura
千恵子 寺倉
Hidenori Takagi
英典 高木
Yoshinori Tokura
好紀 十倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2004254153A priority Critical patent/JP2006068620A/ja
Priority to US11/212,567 priority patent/US7487710B2/en
Priority to GB0517632A priority patent/GB2417698B/en
Publication of JP2006068620A publication Critical patent/JP2006068620A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/04—Pressure vessels, e.g. autoclaves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/06—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G01N3/12—Pressure testing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

【課題】凹部の形状を改良することにより部品の損傷を大幅に改善するとともに、圧力発生空間の封止を行うために用いている、金属製薄板と絶縁体部材を、交互に多層化することにより、高い圧力を発生させることを可能にした高圧発生装置を提供すること。
【解決手段】対向された円柱状のアンビル２間に荷重をかけてアンビル２間に形成される圧力発生空間に高圧力を発生させる高圧発生装置において、アンビル２の頂部を略円錐台型に形成するとともに、頂部の中央に側面が斜面１１に形成された凹部１０を設けるとともに、圧力発生空間の中心部に配置された円筒状のカプセルの周りにドーナツ状の金属性薄板８及び絶縁性部材７を交互に積み重ねて配置したことを特徴とする高圧発生装置である。
【選択図】図２

Description

本発明は、高圧力を発生する高圧発生装置に係わり、特に、高圧力を発生させた状態において、内部に電極等を導入し、圧力発生空間に入れた試料の各種物理量や、内部の温度測定、加熱等が可能な高圧発生装置に関する。
図５は、高圧発生装置として最も一般的なピストンシリンダー型高圧発生装置の構成を示す図であり、図５（ａ）はその正面断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａから見た断面図である。
この高圧発生装置は、円筒形のシリンダー１０１にピストン１０２を挿入し、左右からピストン１０２に荷重をかけて高圧空間１０３に高圧力を発生させるものである。この高圧発生装置を構成する部材には堅い材料を用いることにより、大よそ最大3万気圧程度の圧力を発生させることが可能である。しかし、最大発生圧力がシリンダー１０１及びピストン１０２の機械的強度を超えることが難しいため、それよりも高い圧力を発生させることはできなかった。これを克服するために下記の非特許文献１に示すような高圧発生装置が考案された。この装置は小型でありながら最大発生圧力が６万気圧程度の高圧を発生することが可能な画期的な装置である。
Figure 2006068620
上記非特許文献１における高圧発生装置においては、対向する２つの略円錐台状の部品を用い、その間に挟み込む圧力発生部品をピストンシリンダー型装置のように素材の弾性領域で使用するのではなく、塑性領域で使用することにより、圧力の発生限界及び加えた荷重に対する圧力の発生効率を飛躍的に高め、装置を非常に小型にすることに成功したものである。この部品の頂上部には側面が垂直である円筒状の凹部を設けることにより、圧力発生空間の大きさを飛躍的に大きくすることができ、同時に、内部に液体を封入することを可能にし、発生する圧力を等方的なものにすることを可能にしたものである。
しかし、この高圧発生装置は、応力集中による部品の破損が起きるため、６万気圧程度の最大発生圧力にとどまっていた。
本発明の目的は、上記非特許文献１に開示された高圧発生装置の基本構造を保ちつつ、凹部の形状を改良することにより部品の損傷を大幅に改善するとともに、圧力発生空間の封止を行うために用いている、前記圧力発生空間の中心部に円筒状のカプセルを配置し、該カプセルの周りにドーナツ状の金属性薄板及び絶縁性部材を交互に積み重ねて、多層化することにより、より大きな圧力空間を形成し、該空間においてより高い圧力を発生させることを可能にした高圧発生装置を提供することにある。
本発明は、上記の問題を解決するために、下記の手段を採用した。
第１の手段は、対向配置された円柱状のアンビル間に荷重をかけて該アンビル間に形成される圧力発生空間に高圧力を発生させる高圧発生装置において、前記アンビルの頂部を略円錐台型に形成するとともに、該頂部の中央に側面が斜面に形成された凹部を設けたことを特徴とする高圧発生装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記圧力発生空間の中心部に円筒状のカプセルを配置し、該カプセルの周りにドーナツ状の金属性薄板及び絶縁製部材を交互に積み重ねて配置したことを特徴とする高圧発生装置である。
請求項１に記載の発明によれば、アンビルの頂部中央に設けた凹部の形状を、従来の円筒状の側面が垂直なものから斜面を有する形状に改良することにより、圧力発生時のアンビルへの応力の集中を緩和し、アンビルの破損を防止して、アンビルにより大きな荷重を加えることが可能となった。
請求項２に記載の発明によれば、カプセルの周りにドーナツ状の金属性薄板及び絶縁性部材を交互に多段に構成するガスケット構造を採用することにより、圧力発生空間の縦方向の変形可能量が大きくすることができ、より大きな比率で圧力発生空間を圧縮できることが可能となった。
本発明の一実施形態を図１乃至図４を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係る高圧発生装置の全体構成を示す図であり、図２は、図１に示すアンビル２間に形成された圧力空間の拡大図、図３は図２に示す金属性ガスケット８の圧力方向から見た平面図である。
これらの図において、１は当該高圧発生装置を構成するセル本体、２は互いに対向配置された円柱状の頂部が略円錐台形に形成されたアンビル、３はアンビル受け、４，４’はクランプナット、５は加圧体、６は筒状体、７はドーナツ状に形成された高硬度の絶縁性ガスケット、８はドーナツ状に形成された高硬度の金属性ガスケット、９はアンビル２間に形成される圧力空間に形成され、この中に試料及び圧力を試料に伝え、静水圧性を保持するための液体圧力媒体が封入されるカプセル、１０はアンビル２の略円錐台形の頂部に環状に形成された凹部、１１は凹部１０の側面に環状に形成された斜面である。
図２に示すように、カプセル９の周りは、絶縁性ガスケット７と金属性ガスケット８からなる部材によって圧力の漏洩を防いでいる。絶縁性ガスケット７の中央はカプセル９を設置するために穴が開いているドーナツ状の部材である。金属性ガスケット８は、図３（ａ）に示すように、絶縁性ガスケット７と同様にドーナツ状の部材で形成される薄板、又は図３（ｂ）に示すように、複数枚に分割された扇形状の部材で形成される薄板である。これらの絶縁性ガスケット７及び金属性ガスケット８を図２に示すように垂直方向に沿って交互に複数段に組み合わされ、中央にカプセル９が入る空間を形成している。本実施形態では絶縁性ガスケット７が３段、金属性ガスケット８が２段に構成された例を示している。
次に、図１に示す高圧発生装置の動作について説明する。まず、図２に示すような圧力発生部を構成し、下部を動かないように固定して、加圧体５の上部から垂直方向に荷重を加える。荷重が加えられることによってアンビル受け３を介してアンビル２の上の部分が垂直に押される。アンビル２同士は筒状体６によってお互い真直ぐに向き合い、中心部に設置された圧力発生部分を押していく。荷重を掛けることにより、絶縁性ガスケット７が変形され、アンビル２間の距離が縮まる。しかし、金属性ガスケット８と絶縁性ガスケット７間の摩擦力が働くので、圧力発生空間の水平方向の変形が阻止され、圧力発生空間がほぼ垂直方向にのみ縮み、カプセル９内に大きな圧力が発生する。
なお、金属性ガスケット８は、カプセル９内に電気的な配線を設置するためにも使われ、内部に入れた 試料の電気的測定や加熱のための電力供給等に使用される。
また、圧力発生空間に掛けられた荷重は、円筒状で両端部内側にネジ加工されたセル本体１とクランプナット４，４’とのネジ組み合わせにより保持され、荷重を加えて圧力が発生した後は、クランプナット４，４’を締めることにより掛けた荷重が保持され、発生した圧力をそのまま保持することができる。
このように、本実施形態の発明によれば、基本的に似た構造を有する非特許文献１に示す装置の場合は、発生する圧力は、６万気圧程度が上限であったが、アンビル２の頂部中央に設けた凹部１０の形状を、従来の円筒状の側面が垂直なものから斜面１１を有する形状に改良することにより、圧力発生時のアンビル２への応力の集中が緩和され、破損を防止することができ、より大きな荷重をアンビル２に加えることが可能となった。
また、絶縁性ガスケット７及び金属性ガスケット８から形成される多段のガスケット構造を採用することにより、圧力発生空間の縦方向の変形可能量を大きくとることができ、より大きな比率で圧力発生空間を圧縮できるようになった。
図４は、本実施形態の発明に係る高圧発生装置の実験結果を示すグラフである。
同図において、横軸は加圧体５からアンビル２に掛けられる荷重を示し、縦軸はカプセル９内に発生した発生圧力を示す。
同図に示すように、従来技術に係る非特許文献１に示す高圧発生装置よりも大幅に性能を向上させることができ、室温において、最大発生圧力が概算で１０万気圧を超える高圧が得られた。
本発明に係る高圧発生装置の全体構成を示す図である。 図１に示すアンビル２間に形成される圧力空間の拡大図である。 図２に示す金属製ガスケット８の圧力方向から見た平面図である。 本発明に係る高圧発生装置の実験結果を示すグラフである。 高圧発生装置として最も一般的なピストンシリンダー型発生装置の構成を示す図である。
符号の説明
１ セル本体
２ アンビル
３ アンビル受け
４，４’ クランプナット
５ 加圧体
６ 筒状体
７ 絶縁性ガスケット
８ 金属性ガスケット
９ カプセル
１０ 凹部
１１ 斜面

Claims (2)

  1. 対向配置された円柱状のアンビル間に荷重をかけて該アンビル間に形成される圧力発生空間に高圧力を発生させる高圧発生装置において、前記アンビルの頂部を略円錐台型に形成するとともに、該頂部の中央に側面が斜面に形成された凹部を設けたことを特徴とする高圧発生装置。
  2. 前記圧力発生空間の中心部に円筒状のカプセルを配置し、該カプセルの周りにドーナツ状の金属性薄板及び絶縁性部材を交互に積み重ねて配置したことを特徴とする請求項１に記載の高圧発生装置。







JP2004254153A 2004-09-01 2004-09-01 高圧発生装置 Pending JP2006068620A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004254153A JP2006068620A (ja) 2004-09-01 2004-09-01 高圧発生装置
US11/212,567 US7487710B2 (en) 2004-09-01 2005-08-29 High-pressure generation apparatus
GB0517632A GB2417698B (en) 2004-09-01 2005-08-30 High pressure generation apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004254153A JP2006068620A (ja) 2004-09-01 2004-09-01 高圧発生装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006068620A true JP2006068620A (ja) 2006-03-16

Family

ID=35198583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004254153A Pending JP2006068620A (ja) 2004-09-01 2004-09-01 高圧発生装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7487710B2 (ja)
JP (1) JP2006068620A (ja)
GB (1) GB2417698B (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006068620A (ja) * 2004-09-01 2006-03-16 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 高圧発生装置
FR2895038B1 (fr) * 2005-12-21 2012-04-20 Univ Paris Curie Systeme hydraulique.
CN107728085B (zh) * 2017-10-20 2024-05-03 金华职业技术学院 一种用于材料磁性测量系统中的样品腔
CN107894455B (zh) * 2017-10-20 2023-09-26 金华职业技术学院 一种高压低温条件下的多层薄膜电磁特性的测量方法
CN107870106A (zh) * 2017-10-20 2018-04-03 金华职业技术学院 一种在低温高压条件下合成气体聚合物并原位测试的方法
CN110433733B (zh) * 2019-08-28 2023-05-16 郑州中南杰特超硬材料有限公司 一种用于纳米多晶金刚石合成的自动保护系统
CN110926959B (zh) * 2019-12-04 2022-04-05 四川大学 一种用于原位中子衍射的高温高压加载装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2941243A (en) * 1955-02-14 1960-06-21 Gen Electric High temperature high pressure apparatus
US2941244A (en) * 1955-09-30 1960-06-21 Gen Electric High temperature high pressure apparatus
US3790322A (en) * 1972-07-14 1974-02-05 N Sirota Device for establishing high pressure and temperature
JPS507173A (ja) * 1973-05-23 1975-01-24
JPS62132536A (ja) * 1985-12-04 1987-06-15 Sumitomo Electric Ind Ltd 超高圧発生装置
JPH08229383A (ja) * 1995-03-01 1996-09-10 Sumitomo Heavy Ind Ltd 超高圧発生装置
US20060045779A1 (en) * 2004-09-01 2006-03-02 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology High-pressure generation apparatus

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB830209A (en) * 1955-02-14 1960-03-09 Gen Electric Improvements in high pressure apparatus
AT305208B (de) * 1970-05-12 1973-02-12 Uk Ni Kt I Sint Sverkhtverdykh Anordnung zur Höchstdruck-Hochtemperatur-Erzeugung
US4021171A (en) * 1970-05-12 1977-05-03 Shulzhenko Alexandr Alexandrov High-pressure and high-temperature device
US3695797A (en) * 1970-08-26 1972-10-03 Uk Ni Konshuktorsko T I Sint S Method and device for providing high pressure and high temperature
US3732043A (en) * 1971-04-22 1973-05-08 V Bakul High-pressure and high-temperature device
US4196181A (en) * 1973-03-20 1980-04-01 Preobrazhensky Alexandr Y Microcrystalline monolithic carbon material
SE382159B (sv) * 1974-06-06 1976-01-19 Scandiamant Ab Hogtrycksapparat
DE2702082C3 (de) * 1976-01-30 1982-02-25 Institut fizičeskoj chimii Akademii Nauk SSSR, Moskva Polykristallines überhartes Material aus kubischem Bornitrid und Verfahren zu seiner Herstellung
JPS5573338A (en) * 1978-11-30 1980-06-03 Nippon Oil & Fats Co Ltd Super high pressure apparatus
US4970396A (en) * 1989-12-26 1990-11-13 National Research Council Of Canada/Conseil National De Recherches Du Canada Infrared spectra recording, high pressure sample holder
US5295402A (en) * 1991-10-15 1994-03-22 General Electric Company Method for achieving high pressure using isotopically-pure diamond anvils
JPH10101434A (ja) 1996-10-02 1998-04-21 Denki Kagaku Kogyo Kk 多結晶型立方晶窒化ホウ素の製造方法及び高温高圧発生装置
AU5369301A (en) * 2000-04-21 2001-11-07 Carnegie Inst Of Washington High pressure anvil and optical window

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2941243A (en) * 1955-02-14 1960-06-21 Gen Electric High temperature high pressure apparatus
US2941244A (en) * 1955-09-30 1960-06-21 Gen Electric High temperature high pressure apparatus
US3790322A (en) * 1972-07-14 1974-02-05 N Sirota Device for establishing high pressure and temperature
JPS507173A (ja) * 1973-05-23 1975-01-24
JPS62132536A (ja) * 1985-12-04 1987-06-15 Sumitomo Electric Ind Ltd 超高圧発生装置
JPH08229383A (ja) * 1995-03-01 1996-09-10 Sumitomo Heavy Ind Ltd 超高圧発生装置
US20060045779A1 (en) * 2004-09-01 2006-03-02 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology High-pressure generation apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
GB2417698A (en) 2006-03-08
GB0517632D0 (en) 2005-10-05
US7487710B2 (en) 2009-02-10
GB2417698B (en) 2010-06-23
US20060045779A1 (en) 2006-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210194037A1 (en) Clamping device for an electrochemical cell stack
Tröls et al. Stretch dependence of the electrical breakdown strength and dielectric constant of dielectric elastomers
US11195784B2 (en) Semiconductor device sub-assembly
JP2008535175A (ja) 密閉型バッテリー用ケーシング
JP2015520480A (ja) リチウムイオンバッテリモジュールを製造する方法および相応のリチウムイオンバッテリモジュール
US10943849B2 (en) Microfluidic array
JP5615379B2 (ja) エネルギー変換器、特に燃料電池スタックまたは電解槽
JP2006068620A (ja) 高圧発生装置
JP2002302785A (ja) 固体高分子水電解セル構造体
US2554499A (en) High-pressure apparatus
CN109103485B (zh) 燃料电池堆的制造方法和制造装置
JP2007166819A (ja) 電力変換装置
JP2008030097A (ja) 高加圧拡散接合装置
CN111323317B (zh) 一种基于压电双叠堆共振驱动的高频疲劳试验装置及方法
US6663995B2 (en) End plates for a fuel cell stack structure
US9299909B2 (en) Piezoelectric multilayer component and method for producing the same
US5793148A (en) Arrangement in a drive unit for an ultrasound sealing unit
DE102011077061A1 (de) Energiewandlungseinheit zur elektrochemischen Energiewandlung und Verfahren unter deren Verwendung
JP6927025B2 (ja) 燃料電池用セパレータの製造装置及び燃料電池用セパレータの製造方法
JP6153556B2 (ja) 電気化学電池スタック
US20160298617A1 (en) Microfluidic device
JP2007115604A (ja) 積層構造体
Tsutsui et al. Mechanical energy dissipation in a multifunctional battery system
US20200088257A1 (en) Pressing structure and pressing unit
US20050258713A1 (en) Piezoactuator and method for production of the piezoactuator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061013

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101012

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20101129

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110531

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110831

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20110907

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20110930

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120802