JP2023138763A - 低温熱伝導率測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】液体窒素やヘリウムの消費を抑制してＧＨＰ法測定装置の冷却板を冷却できる低温熱伝導率測定装置を提供する。【解決手段】加熱板の両面側に一対の被測定物平板を配置し、一対の被測定物平板の更に両外側夫々に一対の冷却板を配置し、一対の被測定物平板夫々の表裏両面部の温度を測定して、与えた熱量と表裏両面部の計測温度差に基づいて被測定物平板の熱伝導率を算出するＧＨＰ法測定装置４を、断熱性気密容器５の内側に収容し、冷却板を０℃以下の低温に冷却する冷却手段を断熱性気密容器５内に設け、冷却手段を構成するのに、断熱性気密容器５の内側空間内でＧＨＰ法測定装置４の冷却板を熱伝導により冷却する冷凍機７を設けてある。【選択図】図１
Description
本発明は、加熱板の両面側に一対の被測定物平板を配置し、前記一対の被測定物平板の更に両外側夫々に一対の冷却板を配置し、前記一対の被測定物平板夫々の表裏両面部の温度を測定して、与えた熱量と前記表裏両面部の計測温度差に基づいて被測定物平板の熱伝導率を算出するＧＨＰ法測定装置を、断熱性気密容器の内側に収容し、前記冷却板を０℃以下の低温に冷却する冷却手段を前記断熱性気密容器内に設けてある低温熱伝導率測定装置に関する。
前記ＧＨＰ法測定装置はＪＩＳ Ａ １４１２－１の測定法で定められているもので、詳しくは、支持フレームに加熱板、一対の冷却板を夫々板厚方向に移動自在に上から吊り下げ支持し、加熱板と冷却板との間夫々に被測定物平板を挟み込み、加熱板を中心にして一対の被測定物平板及び一対の冷却板を、互いに近接移動させて接触させる押し付け装置を、板厚方向の両外側に一対設けて構成してある。
従来、前記低温熱伝導率測定装置では、前記冷却板を冷却する冷却手段として、例えば、液体窒素や液体ヘリウムを直接利用、あるいは気化させて断熱性気密容器内の雰囲気温度を低下させ、その雰囲気温度によって前記冷却板を冷却する装置に構成してあった（例えば、非特許文献１参照）。
建材試験情報１２ ‘８９「ＧＨＰ法による低音域における熱伝導率測定」
上述した従来の低温熱伝導率測定装置では、断熱性気密容器内の雰囲気温度を液体窒素を蒸発させた低温ガスでは、液体窒素の沸点以下の温度に低下させることは困難であり、例えば、－１８０℃以下の極低温域での伝導率測定は、困難であった。
そこで、図５に示すように、液体ヘリウム（ＬＨｅ）を気化させて真空断熱容器で形成された断熱性気密容器５内の雰囲気温度を、約－２６８℃以下の極低温領域まで低下させる装置が考えられているが、液体ヘリウムの気化によって断熱性気密容器５内の雰囲気温度を低下させるためには、液体ヘリウムを大量に消費しなければならず、しかも、液体ヘリウムは非常に気化しやすくその補給や保管のための手間が非常に多くかかり、その上多額の費用が掛かるという問題があった（尚、図面中５は断熱性気密容器、３１は液体ヘリウムの貯留容器、４はＧＨＰ法測定装置を収容する測定部、３３は断熱性気密容器の上部を開放してＧＨＰ法測定装置を取り出しできるようにするための断熱材を設けた開閉蓋部である）。
そこで、図５に示すように、液体ヘリウム（ＬＨｅ）を気化させて真空断熱容器で形成された断熱性気密容器５内の雰囲気温度を、約－２６８℃以下の極低温領域まで低下させる装置が考えられているが、液体ヘリウムの気化によって断熱性気密容器５内の雰囲気温度を低下させるためには、液体ヘリウムを大量に消費しなければならず、しかも、液体ヘリウムは非常に気化しやすくその補給や保管のための手間が非常に多くかかり、その上多額の費用が掛かるという問題があった（尚、図面中５は断熱性気密容器、３１は液体ヘリウムの貯留容器、４はＧＨＰ法測定装置を収容する測定部、３３は断熱性気密容器の上部を開放してＧＨＰ法測定装置を取り出しできるようにするための断熱材を設けた開閉蓋部である）。
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、液体窒素やヘリウムの消費を抑制してＧＨＰ法測定装置の冷却板を冷却できる低温熱伝導率測定装置を提供するところにある。
本発明の第１の特徴構成は、加熱板の両面側に一対の被測定物平板を配置し、前記一対の被測定物平板の更に両外側夫々に一対の冷却板を配置し、前記一対の被測定物平板夫々の表裏両面部の温度を測定して、与えた熱量と前記表裏両面部の計測温度差に基づいて被測定物平板の熱伝導率を算出するＧＨＰ法測定装置を、断熱性気密容器の内側に収容し、前記冷却板を０℃以下の低温に冷却する冷却手段を前記断熱性気密容器内に設けてある低温熱伝導率測定装置であって、前記冷却手段を構成するのに、前記断熱性気密容器の内側空間内で前記ＧＨＰ法測定装置の前記冷却板を冷却する機械式冷凍機を設け、前記機械式冷凍機の放冷部から熱伝導部材を介して前記冷却板に直接熱接触させたところにある。
本発明の第１の特徴構成によれば、前記冷却手段を構成するのに、前記断熱性気密容器の内側空間内で前記ＧＨＰ法測定装置の前記冷却板を冷却する機械式冷凍機を設け、前記機械式冷凍機の放冷部から熱伝導部材を介して前記冷却板に直接熱接触させてあることにより、液体窒素やヘリウムの消費を抑制して、ＧＨＰ測定装置の冷却板を簡単に冷却できる。
本発明の第２の特徴構成は、前記機械式冷凍機を前記冷却板の下方に配置すると共に、前記機械式冷凍機の放冷部と前記冷却板とを前記熱伝導部材として第１金属製熱伝導部材を介して直接熱接触可能に構成したところにある。
本発明の第２の特徴構成によれば、前記機械式冷凍機を前記冷却板の下方に配置することにより、冷却板を備えたＧＨＰ法測定装置の断熱性気密容器内への組み付けを容易に行え、また、前記機械式冷凍機の放冷部と前記冷却板とを第１金属製熱伝導部材によって直接熱接触させられ、そのために、機械式冷凍機の放冷部からの冷熱は、第１金属製熱伝導部材を介して冷却板に熱損失少なく効率よく伝熱される。
本発明の第３の特徴構成は、前記冷却板の上部と前記放冷部とを直接熱接触させる前記熱伝導部材として第１金属製補助熱伝導部材を設けたところにある。
本発明の第３の特徴構成によれば、冷却板の上部は下部からの熱伝導の遅れや伝熱途中での熱損失により冷却度が低下するのを、第１金属製補助熱伝導部材を介して放冷部からの冷熱を、冷却板の上部に直接伝熱させることができ、冷却板を上から下までより均一に冷却しやすくなる。
従って、被測定物平板の熱伝導率の測定精度を向上させることができる。
従って、被測定物平板の熱伝導率の測定精度を向上させることができる。
本発明の第４の特徴構成は、前記機械式冷凍機を前記冷却板の上方に配置して、前記機械式冷凍機の放冷部と前記冷却板の上端部とを熱接触させる前記熱伝導部材として第２金属製熱伝導部材を設けたところにある。
本発明の第４の特徴構成によれば、機械式冷凍機を前記冷却板の上方に配置して、前記機械式冷凍機の放冷部と前記冷却板の上端部とを熱接触させる前記熱伝導部材として第２金属製熱伝導部材を設けることにより、機械式冷凍機により冷却板の上部から第２金属製熱伝導部材を介して直接伝熱して冷却でき、冷却板を上部から下部にかけてより均一な温度に冷却して、熱伝導率の測定精度を向上させることができる。
本発明の第５の特徴構成は、前記冷却手段を構成するのに、前記断熱性気密容器の内側空間内で前記ＧＨＰ法測定装置を囲繞する金属製気密容器を設け、前記金属製気密容器を熱伝導により冷却する機械式冷凍機を設け、前記熱伝導部材として前記金属製気密容器と前記冷却板とを直接熱接触させる第１金属製熱伝導部材を設けたところにある。
本発明の第５の特徴構成によれば、断熱性気密容器の内側空間内で前記ＧＨＰ法測定装置を囲繞する金属製気密容器を設け、前記金属製気密容器を熱伝導により冷却する機械式冷凍機を設け、前記熱伝導部材として前記金属製気密容器と前記冷却板とを直接熱接触させる第１金属製熱伝導部材を設けることにより、冷却板は、第１金属製熱伝導部材によって直接冷却され、より低温に下げやすくできる。
その上、ＧＨＰ法測定装置を囲繞する金属製気密容器によって、例えば、断熱性気密容器と金属製気密容器との間の空間を真空にして外部からの熱の侵入を遮断しながら、金属製気密容器の内部空間に熱交換用冷媒ガスを充填すれば、その冷媒ガスを介してＧＨＰ法測定装置の冷却板を効率よく冷却できる。
さらに、金属製気密容器の内部空間を真空状態にしたり、任意の圧力でガス（窒素、酸素、ヘリウム、アルゴン、水素等）充填状態にして、各種雰囲気中における精度の高い熱伝導率の測定を可能とできる。
その上、ＧＨＰ法測定装置を囲繞する金属製気密容器によって、例えば、断熱性気密容器と金属製気密容器との間の空間を真空にして外部からの熱の侵入を遮断しながら、金属製気密容器の内部空間に熱交換用冷媒ガスを充填すれば、その冷媒ガスを介してＧＨＰ法測定装置の冷却板を効率よく冷却できる。
さらに、金属製気密容器の内部空間を真空状態にしたり、任意の圧力でガス（窒素、酸素、ヘリウム、アルゴン、水素等）充填状態にして、各種雰囲気中における精度の高い熱伝導率の測定を可能とできる。
本発明の第６の特徴構成は、前記機械式冷凍機の放冷部を前記金属製気密容器の下面に接当させて取り付け、前記金属製気密容器の底板と前記冷却板の上部とを直接熱接触させる第１金属製補助熱伝導部材を設けたところにある。
本発明の第６の特徴構成によれば、機械式冷凍機は金属製気密容器の下面を直接冷却すると同時に第１金属製熱伝導部材により冷却板が下部より冷却され、また、冷却板の上部は、第１金属製補助熱伝導部材を介して冷却され、結局、冷却板を上下略均一に冷却することができる。
本発明の第７の特徴構成は、前記機械式冷凍機の放冷部を前記金属製気密容器の天井板部に接当させて取り付けたところにある。
本発明の第７の特徴構成によれば、金属製気密容器は、その天井板部が優先的に冷却され、そのために、金属製気密容器の上部内部空間に、下部よりも温度の高い内部雰囲気ガスがたまった場合でも、その内部雰囲気ガスは優先的に冷却された金属製気密容器の上部壁で冷却され、冷却板をより均一に冷却できるようになり、その結果、低温熱伝導率測定装置の測定精度を上げることができる。
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１～図４に示すように、加熱板１の両面側に一対の被測定物平板２を配置し、一対の被測定物平板２の更に両外側夫々に一対の冷却板３を配置し、一対の被測定物平板２夫々の表裏両面部の温度を測定して、表裏両面部の計測温度差に基づいて被測定物平板２の熱伝導率を算出するＧＨＰ法測定装置４を、断熱性気密容器５の内側に収容し、冷却板３を０℃以下の低温に冷却する冷却手段を断熱性気密容器５内に設けてある。
図１～図４に示すように、加熱板１の両面側に一対の被測定物平板２を配置し、一対の被測定物平板２の更に両外側夫々に一対の冷却板３を配置し、一対の被測定物平板２夫々の表裏両面部の温度を測定して、表裏両面部の計測温度差に基づいて被測定物平板２の熱伝導率を算出するＧＨＰ法測定装置４を、断熱性気密容器５の内側に収容し、冷却板３を０℃以下の低温に冷却する冷却手段を断熱性気密容器５内に設けてある。
〔第１実施形態〕
前記冷却手段を構成するのに、断熱性気密容器５の内側空間内でＧＨＰ法測定装置４を囲繞する金属製気密容器６を設け、金属製気密容器６を熱伝導により冷却する冷凍機７を設け、金属製気密容器６と冷却板３とを直接熱接触させる第１金属製熱伝導部材８を設けてある。
前記冷却手段を構成するのに、断熱性気密容器５の内側空間内でＧＨＰ法測定装置４を囲繞する金属製気密容器６を設け、金属製気密容器６を熱伝導により冷却する冷凍機７を設け、金属製気密容器６と冷却板３とを直接熱接触させる第１金属製熱伝導部材８を設けてある。
前記冷凍機７による冷却は、液体空気の沸点以下の極低温と称される温度で、特に液体ヘリウム（約―２６８℃）以下の領域まで冷却できるように、例えば、ＧＭ冷凍機（Ｇｉｆｆｏｒｄ－ＭｃＭａｈｏｎサイクルを使った冷凍機）を使用する。
図１～図４に示すように、前記ＧＨＰ法測定装置４は、支持フレーム１５に加熱板１、一対の冷却板３を夫々板厚方向に移動自在に上から吊り下げ支持し、加熱板１と一対の冷却板３夫々の間に被測定物平板２を挟んで、加熱板１を中心にして一対の被測定物平板２及び一対の冷却板３を、互いに近接移動させて接触させる押し付け装置１６を、板厚方向の両外側に一対設けて構成してある。
支持フレーム１５の接地部１５Ａは、１０ミリ厚の銅製の第１底板１７に取り付けてあり（図４（ｂ）、図２）、その第１底板１７に対して銅製の３ミリ厚のアンカー板（第１金属製熱伝導部材８）を立設取り付けするように設け（図４（ｃ））、アンカー板には、冷却板３との連結部１９（ボルト挿通孔）を上部に設けると共に、下端部８Ａに第１底板１７と連結可能なボルト挿通用の長孔２０が冷却板３の移動方向に沿って設けてあり、その長孔２０に対応してボルト挿通孔２１が、第１底板１７に複数設けてある（図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
支持フレーム１５の接地部１５Ａは、１０ミリ厚の銅製の第１底板１７に取り付けてあり（図４（ｂ）、図２）、その第１底板１７に対して銅製の３ミリ厚のアンカー板（第１金属製熱伝導部材８）を立設取り付けするように設け（図４（ｃ））、アンカー板には、冷却板３との連結部１９（ボルト挿通孔）を上部に設けると共に、下端部８Ａに第１底板１７と連結可能なボルト挿通用の長孔２０が冷却板３の移動方向に沿って設けてあり、その長孔２０に対応してボルト挿通孔２１が、第１底板１７に複数設けてある（図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
図１に示すように、第１底板１７を容器底板２４にボルトにより固定し、容器底板２４に対して、その上面部には、ＧＨＰ法測定装置４を囲繞する第１カバー部２２を取り付けて、容器底板２４と第１カバー部２２とで内部を気密にできる前記金属製気密容器６を構成してある。
容器底板２４の下面部には、ＧＭ冷凍機をその２段冷却部２３Ａ（第２の放冷部２３で２段膨張室が内部に設けてある）が接当する状態に取り付けてある。
従って、ＧＭ冷凍機からの冷熱は、冷凍機７の放冷部２３から金属製気密容器６及び第１金属製熱伝導部材８を介して、冷却板３に直接伝熱される。
容器底板２４の下面部には、ＧＭ冷凍機をその２段冷却部２３Ａ（第２の放冷部２３で２段膨張室が内部に設けてある）が接当する状態に取り付けてある。
従って、ＧＭ冷凍機からの冷熱は、冷凍機７の放冷部２３から金属製気密容器６及び第１金属製熱伝導部材８を介して、冷却板３に直接伝熱される。
図１に示すように、金属製気密容器６を更に囲繞する輻射シールド容器２５を設け、その輻射シールド容器２５下部の第２底板２６には、ＧＭ冷凍機の１段冷却部２３Ｂ（第１の放冷部２３で１段膨張室が内部に設けてある）が接触する状態に貫通させて連結してある。
従って、輻射シールド容器２５も１段冷却部２３Ｂから熱伝導により冷却される。
前記金属製気密容器６及び、輻射シールド容器２５の外側は、輻射断熱のための、例えば、ポリイミドフィルムにアルミを蒸着したシートを積層したスーパーインシュレーションと呼ばれるシールド層部材２７で、それらの全周を覆ってある。
従って、輻射シールド容器２５も１段冷却部２３Ｂから熱伝導により冷却される。
前記金属製気密容器６及び、輻射シールド容器２５の外側は、輻射断熱のための、例えば、ポリイミドフィルムにアルミを蒸着したシートを積層したスーパーインシュレーションと呼ばれるシールド層部材２７で、それらの全周を覆ってある。
前記金属製気密容器６、輻射シールド容器２５を更に囲繞するアルミ製の外槽気密容器２８を設けてある。
輻射シールド容器２５、及び、外槽気密容器２８によって、ＧＨＰ法測定装置４を内側に収容する断熱性気密容器５を構成してある。
尚、外槽気密容器２８の内部の第１空間Ｓ１及び輻射シールド容器２５の内部の第２空間Ｓ２は、熱伝導率測定時には真空ポンプで減圧して真空断熱状態にすることで、外部からの熱の導入が極力抑えられ、且つ、冷凍能力を上げられる。
輻射シールド容器２５、及び、外槽気密容器２８によって、ＧＨＰ法測定装置４を内側に収容する断熱性気密容器５を構成してある。
尚、外槽気密容器２８の内部の第１空間Ｓ１及び輻射シールド容器２５の内部の第２空間Ｓ２は、熱伝導率測定時には真空ポンプで減圧して真空断熱状態にすることで、外部からの熱の導入が極力抑えられ、且つ、冷凍能力を上げられる。
前記金属製気密容器６は、その内部空間を真空状態にしたり、又は、特定のガスを充填してその充填ガスを介して冷却板３を冷却する冷媒冷却装置としたり、充填ガス雰囲気における熱伝導率の測定もできる。
尚、金属製気密容器６の内部空間に、熱交換作用を有する特定のガスを充填した場合は、放冷部２３からの冷熱が、その充填ガスの凝固点以上の温度であれば、その充填ガスが熱交換ガスとして働いて、冷却板３に冷熱が伝わり、より冷却効率が上がる効果がある。
尚、金属製気密容器６の内部空間に、熱交換作用を有する特定のガスを充填した場合は、放冷部２３からの冷熱が、その充填ガスの凝固点以上の温度であれば、その充填ガスが熱交換ガスとして働いて、冷却板３に冷熱が伝わり、より冷却効率が上がる効果がある。
また、前記断熱性気密容器５は、前述の実施形態においては、外槽気密容器２８の内部及び輻射シールド容器２５の内部空間を減圧して真空断熱状態にしてあるが、ＧＨＰ法測定装置による熱伝導率を測定するについて、外槽気密容器２８の結露、氷結が問題にならない低温域において測定する場合は、常圧で断熱材を内装した断熱容器であってもよい。
ただし、冷凍機７の放冷部２３の冷却能力を上げる必要のある場合、冷凍機７の周囲は、真空断熱などにより断熱能力を高く上げる必要がある。
ただし、冷凍機７の放冷部２３の冷却能力を上げる必要のある場合、冷凍機７の周囲は、真空断熱などにより断熱能力を高く上げる必要がある。
〔第２実施形態〕
前記冷却手段として、冷凍機７により冷却板３を冷却するのに、金属製気密容器６の第１底板１７と冷却板３とを熱伝導可能に連結する第１金属製熱伝導部材８を設ける以外に、図６に示すように、第１底板１７と冷却板３の上部とを直接熱接触させる８本の銅製のワイヤー（例えば、径１ミリの銅線が２０本束ねてある）から成る第１金属製補助熱伝導部材２９を設けてある。これにより、冷却板３の上部も効率よく冷却され、極低温領域での熱伝導率の測定が可能になる。
前記冷却手段として、冷凍機７により冷却板３を冷却するのに、金属製気密容器６の第１底板１７と冷却板３とを熱伝導可能に連結する第１金属製熱伝導部材８を設ける以外に、図６に示すように、第１底板１７と冷却板３の上部とを直接熱接触させる８本の銅製のワイヤー（例えば、径１ミリの銅線が２０本束ねてある）から成る第１金属製補助熱伝導部材２９を設けてある。これにより、冷却板３の上部も効率よく冷却され、極低温領域での熱伝導率の測定が可能になる。
〔第３実施形態〕
第１実施形態及び第２実施形態のように、冷凍機７の放冷部２３を、金属製気密容器６の下面に接当させて取り付ける以外に、図７に示すように、金属製気密容器６の天井板部１８に接当させて取り付けてあってもよい。尚、ＧＨＰ法測定装置４は、金属製気密容器６の底板に載置固定されている。
第１実施形態及び第２実施形態のように、冷凍機７の放冷部２３を、金属製気密容器６の下面に接当させて取り付ける以外に、図７に示すように、金属製気密容器６の天井板部１８に接当させて取り付けてあってもよい。尚、ＧＨＰ法測定装置４は、金属製気密容器６の底板に載置固定されている。
〔第４実施形態〕
図８に示すように、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２を、真空断熱空間にして断熱性気密容器５の内側に、ＧＨＰ法測定装置４を囲繞する金属製気密容器６を設けて、冷凍機７の放冷部２３からの冷熱を直接冷却板３に熱伝導するように、冷凍機７を冷却板３の上方に配置して、冷凍機７の放冷部２３と冷却板３の上端部とを直接熱接触する第２金属製熱伝導部材３５を設けてあってもよい。
図８に示すように、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２を、真空断熱空間にして断熱性気密容器５の内側に、ＧＨＰ法測定装置４を囲繞する金属製気密容器６を設けて、冷凍機７の放冷部２３からの冷熱を直接冷却板３に熱伝導するように、冷凍機７を冷却板３の上方に配置して、冷凍機７の放冷部２３と冷却板３の上端部とを直接熱接触する第２金属製熱伝導部材３５を設けてあってもよい。
〔第５実施形態〕
図９に示すように、ＧＨＰ法測定装置４を囲繞する図１に示すような金属製気密容器６を設けずに、冷凍機７の放冷部２３からの冷熱を直接冷却板３に熱伝導するように、例えば、前述の銅製のアンカー板のような第１金属製熱伝導部材８を、放冷部２３と連結した第１底板１７（ＧＨＰ法測定装置４の支持フレーム１５の接地部１５Ａを取り付ける）と冷却板３の下部とに亘って連結してもよい。
尚、ＧＨＰ法測定装置４は、真空層を設けた断熱性気密容器５の内側に収容されている。
図９に示すように、ＧＨＰ法測定装置４を囲繞する図１に示すような金属製気密容器６を設けずに、冷凍機７の放冷部２３からの冷熱を直接冷却板３に熱伝導するように、例えば、前述の銅製のアンカー板のような第１金属製熱伝導部材８を、放冷部２３と連結した第１底板１７（ＧＨＰ法測定装置４の支持フレーム１５の接地部１５Ａを取り付ける）と冷却板３の下部とに亘って連結してもよい。
尚、ＧＨＰ法測定装置４は、真空層を設けた断熱性気密容器５の内側に収容されている。
また、図９と同様に、金属製気密容器６を設けない装置で、第１金属製熱伝導部材以外に、前記銅製のワイヤーと同等の第１金属製補助熱伝導部材２９を、第１底板１７と冷却板３の上部とに亘って連結してあってもよい。
〔その他の実施形態〕
以下にその他の実施の形態を説明する。
なお、以下の他の実施形態において、上記実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
〈１〉 ＧＨＰ法測定装置４を囲繞する金属製気密容器６は、冷凍機７により直接冷却されるように構成されているが、冷却板３に対する冷却は、金属製熱伝導部材を設けずに、金属製気密容器６に充填する熱交換作用を有するガスにより冷却する（間接冷却）ものでもよい。
〈２〉 前記ＧＭ冷凍機に代えて、他の機械式冷凍機（例えばパルスチューブ冷凍機等）が使用できる。
〈３〉 第１金属製熱伝導部材８、第１金属製補助熱伝導部材２９は、熱伝導の良いものであれば銅以外の例えば、アルミニウム等の他の金属から成るものでもよく、それらの形態も板状やワイヤー以外の形状でもよい。
〈４〉 断熱性気密容器５の内側で、図１０に示すように、ＧＨＰ法測定装置４に冷凍機７を取り付け、且つ、冷凍機７の放冷部２３から、第２金属製熱伝導部材３５を介して直接冷却板３に冷熱を熱伝導するようにして、断熱性気密容器５の内部空間に従来のように液体窒素や液体ヘリウムを気化させる貯留容器３１を設けて、雰囲気温度を低下させるようにして、冷凍機７との併用する装置であってもよく、この場合、従来装置よりも、液体窒素やヘリウムの使用量を減量できる利点が期待でき、また、併用により運用できる時間が延び、寒剤継ぎ足しの手間が少なくなる等の利点も期待できる。
〈５〉 図１１に示すように、外槽気密容器２８と金属製気密容器６の間の第１空間Ｓ１を、真空断熱空間に形成した断熱性気密容器５の内側にＧＨＰ法測定装置４を設けてあってもよい。尚、この場合、冷凍機は、単段の冷凍機を設ければよい。また、２段のＧＭ冷凍機で図１における容器２５がないパターンでもよい。
以下にその他の実施の形態を説明する。
なお、以下の他の実施形態において、上記実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
〈１〉 ＧＨＰ法測定装置４を囲繞する金属製気密容器６は、冷凍機７により直接冷却されるように構成されているが、冷却板３に対する冷却は、金属製熱伝導部材を設けずに、金属製気密容器６に充填する熱交換作用を有するガスにより冷却する（間接冷却）ものでもよい。
〈２〉 前記ＧＭ冷凍機に代えて、他の機械式冷凍機（例えばパルスチューブ冷凍機等）が使用できる。
〈３〉 第１金属製熱伝導部材８、第１金属製補助熱伝導部材２９は、熱伝導の良いものであれば銅以外の例えば、アルミニウム等の他の金属から成るものでもよく、それらの形態も板状やワイヤー以外の形状でもよい。
〈４〉 断熱性気密容器５の内側で、図１０に示すように、ＧＨＰ法測定装置４に冷凍機７を取り付け、且つ、冷凍機７の放冷部２３から、第２金属製熱伝導部材３５を介して直接冷却板３に冷熱を熱伝導するようにして、断熱性気密容器５の内部空間に従来のように液体窒素や液体ヘリウムを気化させる貯留容器３１を設けて、雰囲気温度を低下させるようにして、冷凍機７との併用する装置であってもよく、この場合、従来装置よりも、液体窒素やヘリウムの使用量を減量できる利点が期待でき、また、併用により運用できる時間が延び、寒剤継ぎ足しの手間が少なくなる等の利点も期待できる。
〈５〉 図１１に示すように、外槽気密容器２８と金属製気密容器６の間の第１空間Ｓ１を、真空断熱空間に形成した断熱性気密容器５の内側にＧＨＰ法測定装置４を設けてあってもよい。尚、この場合、冷凍機は、単段の冷凍機を設ければよい。また、２段のＧＭ冷凍機で図１における容器２５がないパターンでもよい。
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
１ 加熱板
２ 被測定物平板
３ 冷却板
４ ＧＨＰ法測定装置
５ 断熱性気密容器
６ 金属製気密容器
７ 機械式冷凍機
８ 第１金属製熱伝導部材
２３ 放冷部
２９ 第１金属製補助熱伝導部材
３５ 第２金属製熱伝導部材
２ 被測定物平板
３ 冷却板
４ ＧＨＰ法測定装置
５ 断熱性気密容器
６ 金属製気密容器
７ 機械式冷凍機
８ 第１金属製熱伝導部材
２３ 放冷部
２９ 第１金属製補助熱伝導部材
３５ 第２金属製熱伝導部材
本発明は、加熱板の両面側に一対の被測定物平板を配置し、前記一対の被測定物平板の更に両外側夫々に一対の冷却板を配置し、前記一対の被測定物平板夫々の表裏両面部の温度を測定して、与えた熱量と前記表裏両面部の計測温度差に基づいて被測定物平板の熱伝導率を算出するＧＨＰ法測定装置を、断熱性気密容器の内側に収容し、前記冷却板を０℃以下の低温に冷却する冷却手段を前記断熱性気密容器内に設けてある低温熱伝導率測定装置に関する。
前記ＧＨＰ法測定装置はＪＩＳ Ａ １４１２－１の測定法で定められているもので、詳しくは、支持フレームに加熱板、一対の冷却板を夫々板厚方向に移動自在に上から吊り下げ支持し、加熱板と冷却板との間夫々に被測定物平板を挟み込み、加熱板を中心にして一対の被測定物平板及び一対の冷却板を、互いに近接移動させて接触させる押し付け装置を、板厚方向の両外側に一対設けて構成してある。
従来、前記低温熱伝導率測定装置では、前記冷却板を冷却する冷却手段として、例えば、液体窒素や液体ヘリウムを直接利用、あるいは気化させて断熱性気密容器内の雰囲気温度を低下させ、その雰囲気温度によって前記冷却板を冷却する装置に構成してあった（例えば、非特許文献１参照）。
建材試験情報１２ ‘８９「ＧＨＰ法による低音域における熱伝導率測定」
上述した従来の低温熱伝導率測定装置では、断熱性気密容器内の雰囲気温度を液体窒素を蒸発させた低温ガスでは、液体窒素の沸点以下の温度に低下させることは困難であり、例えば、－１８０℃以下の極低温域での伝導率測定は、困難であった。
そこで、図５に示すように、液体ヘリウム（ＬＨｅ）を気化させて真空断熱容器で形成された断熱性気密容器５内の雰囲気温度を、約－２６８℃以下の極低温領域まで低下させる装置が考えられているが、液体ヘリウムの気化によって断熱性気密容器５内の雰囲気温度を低下させるためには、液体ヘリウムを大量に消費しなければならず、しかも、液体ヘリウムは非常に気化しやすくその補給や保管のための手間が非常に多くかかり、その上多額の費用が掛かるという問題があった（尚、図面中５は断熱性気密容器、３１は液体ヘリウムの貯留容器、４はＧＨＰ法測定装置を収容する測定部、３３は断熱性気密容器の上部を開放してＧＨＰ法測定装置を取り出しできるようにするための断熱材を設けた開閉蓋部である）。
そこで、図５に示すように、液体ヘリウム（ＬＨｅ）を気化させて真空断熱容器で形成された断熱性気密容器５内の雰囲気温度を、約－２６８℃以下の極低温領域まで低下させる装置が考えられているが、液体ヘリウムの気化によって断熱性気密容器５内の雰囲気温度を低下させるためには、液体ヘリウムを大量に消費しなければならず、しかも、液体ヘリウムは非常に気化しやすくその補給や保管のための手間が非常に多くかかり、その上多額の費用が掛かるという問題があった（尚、図面中５は断熱性気密容器、３１は液体ヘリウムの貯留容器、４はＧＨＰ法測定装置を収容する測定部、３３は断熱性気密容器の上部を開放してＧＨＰ法測定装置を取り出しできるようにするための断熱材を設けた開閉蓋部である）。
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、液体窒素やヘリウムの消費を抑制してＧＨＰ法測定装置の冷却板を冷却できる低温熱伝導率測定装置を提供するところにある。
本発明の第１の特徴構成は、加熱板の両面側に一対の被測定物平板を配置し、前記一対の被測定物平板の更に両外側夫々に一対の冷却板を配置し、前記一対の被測定物平板夫々の表裏両面部の温度を測定して、与えた熱量と前記表裏両面部の計測温度差に基づいて被測定物平板の熱伝導率を算出するＧＨＰ法測定装置を、断熱性気密容器の内側に収容し、前記冷却板を０℃以下の低温に冷却する冷却手段を前記断熱性気密容器内に設けてある低温熱伝導率測定装置であって、前記冷却手段を構成するのに、前記断熱性気密容器の内側空間内で前記ＧＨＰ法測定装置の前記冷却板を冷却する放冷部を備えた機械式冷凍機を設け、前記機械式冷凍機の前記放冷部から金属製熱伝導部材を介して前記冷却板に直接熱接触させ、前記断熱性気密容器の内側空間内に、前記ＧＨＰ法測定装置を囲繞する金属製気密容器を設け、前記金属製気密容器の内部空間を真空状態にしたり、特定のガスを充填して、その充填ガスを介して充填ガス雰囲気における熱伝導率の測定可能に形成させたところにある。
本発明の第１の特徴構成によれば、液体窒素やヘリウムの消費を抑制して、ＧＨＰ測定装置の冷却板を簡単に冷却できる。金属製気密容器６の内部空間に、熱交換作用を有する特定のガスを充填した場合は、放冷部２３からの冷熱が、その充填ガスの凝固点以上の温度であれば、その充填ガスが熱交換ガスとして働いて、冷却板３に冷熱が伝わり、より冷却効率が上がる効果がある。
本発明の第２の特徴構成は、前記断熱性気密容器の内部を真空断熱状態に減圧可能な真空ポンプを設けたところにある。
本発明の第２の特徴構成によれば、熱伝導率測定時には真空ポンプで減圧して真空断熱状態にすることで、外部からの熱の導入が極力抑えられ、且つ、冷凍能力を上げられる。
本発明の第３の特徴構成は、前記断熱性気密容器は、前記金属製気密容器を更に囲繞する輻射シールド容器と、前記輻射シールド容器を更に囲繞する外槽気密容器とから構成したところにある。
本発明の第４の特徴構成は、前記輻射シールド容器の外側は、スーパーインシュレーションのシールド層部材で全周を覆われているところにある。
本発明の第５の特徴構成は、前記機械式冷凍機は、ＧＭ冷凍機またはパルスチューブ冷凍機からなるものである。
本発明の第６の特徴構成は、前記断熱性気密容器の内部空間に、液体窒素または液体ヘリウムを気化させる貯留容器を設けて、雰囲気温度を低下させるように構成してある。
本発明の第６の特徴構成によれば、従来装置よりも、液体窒素やヘリウムの使用量を減量できる利点が期待でき、また、併用により運用できる時間が延び、寒剤継ぎ足しの手間が少なくなる等の利点も期待できる。
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１～図４に示すように、加熱板１の両面側に一対の被測定物平板２を配置し、一対の被測定物平板２の更に両外側夫々に一対の冷却板３を配置し、一対の被測定物平板２夫々の表裏両面部の温度を測定して、表裏両面部の計測温度差に基づいて被測定物平板２の熱伝導率を算出するＧＨＰ法測定装置４を、断熱性気密容器５の内側に収容し、冷却板３を０℃以下の低温に冷却する冷却手段を断熱性気密容器５内に設けてある。
図１～図４に示すように、加熱板１の両面側に一対の被測定物平板２を配置し、一対の被測定物平板２の更に両外側夫々に一対の冷却板３を配置し、一対の被測定物平板２夫々の表裏両面部の温度を測定して、表裏両面部の計測温度差に基づいて被測定物平板２の熱伝導率を算出するＧＨＰ法測定装置４を、断熱性気密容器５の内側に収容し、冷却板３を０℃以下の低温に冷却する冷却手段を断熱性気密容器５内に設けてある。
〔第１実施形態〕
前記冷却手段を構成するのに、断熱性気密容器５の内側空間内でＧＨＰ法測定装置４を囲繞する金属製気密容器６を設け、金属製気密容器６を熱伝導により冷却する冷凍機７を設け、金属製気密容器６と冷却板３とを直接熱接触させる第１金属製熱伝導部材８を設けてある。
前記冷却手段を構成するのに、断熱性気密容器５の内側空間内でＧＨＰ法測定装置４を囲繞する金属製気密容器６を設け、金属製気密容器６を熱伝導により冷却する冷凍機７を設け、金属製気密容器６と冷却板３とを直接熱接触させる第１金属製熱伝導部材８を設けてある。
前記冷凍機７による冷却は、液体空気の沸点以下の極低温と称される温度で、特に液体ヘリウム（約―２６８℃）以下の領域まで冷却できるように、例えば、ＧＭ冷凍機（Ｇｉｆｆｏｒｄ－ＭｃＭａｈｏｎサイクルを使った冷凍機）を使用する。
図１～図４に示すように、前記ＧＨＰ法測定装置４は、支持フレーム１５に加熱板１、一対の冷却板３を夫々板厚方向に移動自在に上から吊り下げ支持し、加熱板１と一対の冷却板３夫々の間に被測定物平板２を挟んで、加熱板１を中心にして一対の被測定物平板２及び一対の冷却板３を、互いに近接移動させて接触させる押し付け装置１６を、板厚方向の両外側に一対設けて構成してある。
支持フレーム１５の接地部１５Ａは、１０ミリ厚の銅製の第１底板１７に取り付けてあり（図４（ｂ）、図２）、その第１底板１７に対して銅製の３ミリ厚のアンカー板（第１金属製熱伝導部材８）を立設取り付けするように設け（図４（ｃ））、アンカー板には、冷却板３との連結部１９（ボルト挿通孔）を上部に設けると共に、下端部８Ａに第１底板１７と連結可能なボルト挿通用の長孔２０が冷却板３の移動方向に沿って設けてあり、その長孔２０に対応してボルト挿通孔２１が、第１底板１７に複数設けてある（図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
支持フレーム１５の接地部１５Ａは、１０ミリ厚の銅製の第１底板１７に取り付けてあり（図４（ｂ）、図２）、その第１底板１７に対して銅製の３ミリ厚のアンカー板（第１金属製熱伝導部材８）を立設取り付けするように設け（図４（ｃ））、アンカー板には、冷却板３との連結部１９（ボルト挿通孔）を上部に設けると共に、下端部８Ａに第１底板１７と連結可能なボルト挿通用の長孔２０が冷却板３の移動方向に沿って設けてあり、その長孔２０に対応してボルト挿通孔２１が、第１底板１７に複数設けてある（図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
図１に示すように、第１底板１７を容器底板２４にボルトにより固定し、容器底板２４に対して、その上面部には、ＧＨＰ法測定装置４を囲繞する第１カバー部２２を取り付けて、容器底板２４と第１カバー部２２とで内部を気密にできる前記金属製気密容器６を構成してある。
容器底板２４の下面部には、ＧＭ冷凍機をその２段冷却部２３Ａ（第２の放冷部２３で２段膨張室が内部に設けてある）が接当する状態に取り付けてある。
従って、ＧＭ冷凍機からの冷熱は、冷凍機７の放冷部２３から金属製気密容器６及び第１金属製熱伝導部材８を介して、冷却板３に直接伝熱される。
容器底板２４の下面部には、ＧＭ冷凍機をその２段冷却部２３Ａ（第２の放冷部２３で２段膨張室が内部に設けてある）が接当する状態に取り付けてある。
従って、ＧＭ冷凍機からの冷熱は、冷凍機７の放冷部２３から金属製気密容器６及び第１金属製熱伝導部材８を介して、冷却板３に直接伝熱される。
図１に示すように、金属製気密容器６を更に囲繞する輻射シールド容器２５を設け、その輻射シールド容器２５下部の第２底板２６には、ＧＭ冷凍機の１段冷却部２３Ｂ（第１の放冷部２３で１段膨張室が内部に設けてある）が接触する状態に貫通させて連結してある。
従って、輻射シールド容器２５も１段冷却部２３Ｂから熱伝導により冷却される。
前記金属製気密容器６及び、輻射シールド容器２５の外側は、輻射断熱のための、例えば、ポリイミドフィルムにアルミを蒸着したシートを積層したスーパーインシュレーションと呼ばれるシールド層部材２７で、それらの全周を覆ってある。
従って、輻射シールド容器２５も１段冷却部２３Ｂから熱伝導により冷却される。
前記金属製気密容器６及び、輻射シールド容器２５の外側は、輻射断熱のための、例えば、ポリイミドフィルムにアルミを蒸着したシートを積層したスーパーインシュレーションと呼ばれるシールド層部材２７で、それらの全周を覆ってある。
前記金属製気密容器６、輻射シールド容器２５を更に囲繞するアルミ製の外槽気密容器２８を設けてある。
輻射シールド容器２５、及び、外槽気密容器２８によって、ＧＨＰ法測定装置４を内側に収容する断熱性気密容器５を構成してある。
尚、外槽気密容器２８の内部の第１空間Ｓ１及び輻射シールド容器２５の内部の第２空間Ｓ２は、熱伝導率測定時には真空ポンプで減圧して真空断熱状態にすることで、外部からの熱の導入が極力抑えられ、且つ、冷凍能力を上げられる。
輻射シールド容器２５、及び、外槽気密容器２８によって、ＧＨＰ法測定装置４を内側に収容する断熱性気密容器５を構成してある。
尚、外槽気密容器２８の内部の第１空間Ｓ１及び輻射シールド容器２５の内部の第２空間Ｓ２は、熱伝導率測定時には真空ポンプで減圧して真空断熱状態にすることで、外部からの熱の導入が極力抑えられ、且つ、冷凍能力を上げられる。
前記金属製気密容器６は、その内部空間を真空状態にしたり、又は、特定のガスを充填してその充填ガスを介して冷却板３を冷却する冷媒冷却装置としたり、充填ガス雰囲気における熱伝導率の測定もできる。
尚、金属製気密容器６の内部空間に、熱交換作用を有する特定のガスを充填した場合は、放冷部２３からの冷熱が、その充填ガスの凝固点以上の温度であれば、その充填ガスが熱交換ガスとして働いて、冷却板３に冷熱が伝わり、より冷却効率が上がる効果がある。
尚、金属製気密容器６の内部空間に、熱交換作用を有する特定のガスを充填した場合は、放冷部２３からの冷熱が、その充填ガスの凝固点以上の温度であれば、その充填ガスが熱交換ガスとして働いて、冷却板３に冷熱が伝わり、より冷却効率が上がる効果がある。
また、前記断熱性気密容器５は、前述の実施形態においては、外槽気密容器２８の内部及び輻射シールド容器２５の内部空間を減圧して真空断熱状態にしてあるが、ＧＨＰ法測定装置による熱伝導率を測定するについて、外槽気密容器２８の結露、氷結が問題にならない低温域において測定する場合は、常圧で断熱材を内装した断熱容器であってもよい。
ただし、冷凍機７の放冷部２３の冷却能力を上げる必要のある場合、冷凍機７の周囲は、真空断熱などにより断熱能力を高く上げる必要がある。
ただし、冷凍機７の放冷部２３の冷却能力を上げる必要のある場合、冷凍機７の周囲は、真空断熱などにより断熱能力を高く上げる必要がある。
〔第２実施形態〕
前記冷却手段として、冷凍機７により冷却板３を冷却するのに、金属製気密容器６の第１底板１７と冷却板３とを熱伝導可能に連結する第１金属製熱伝導部材８を設ける以外に、図６に示すように、第１底板１７と冷却板３の上部とを直接熱接触させる８本の銅製のワイヤー（例えば、径１ミリの銅線が２０本束ねてある）から成る第１金属製補助熱伝導部材２９を設けてある。
これにより、冷却板３の上部も効率よく冷却され、極低温領域での熱伝導率の測定が可能になる。
前記冷却手段として、冷凍機７により冷却板３を冷却するのに、金属製気密容器６の第１底板１７と冷却板３とを熱伝導可能に連結する第１金属製熱伝導部材８を設ける以外に、図６に示すように、第１底板１７と冷却板３の上部とを直接熱接触させる８本の銅製のワイヤー（例えば、径１ミリの銅線が２０本束ねてある）から成る第１金属製補助熱伝導部材２９を設けてある。
これにより、冷却板３の上部も効率よく冷却され、極低温領域での熱伝導率の測定が可能になる。
〔第３実施形態〕
第１実施形態及び第２実施形態のように、冷凍機７の放冷部２３を、金属製気密容器６の下面に接当させて取り付ける以外に、図７に示すように、金属製気密容器６の天井板部１８に接当させて取り付けてあってもよい。
尚、ＧＨＰ法測定装置４は、金属製気密容器６の底板に載置固定されている。
第１実施形態及び第２実施形態のように、冷凍機７の放冷部２３を、金属製気密容器６の下面に接当させて取り付ける以外に、図７に示すように、金属製気密容器６の天井板部１８に接当させて取り付けてあってもよい。
尚、ＧＨＰ法測定装置４は、金属製気密容器６の底板に載置固定されている。
〔第４実施形態〕
図８に示すように、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２を、真空断熱空間にして断熱性気密容器５の内側に、ＧＨＰ法測定装置４を囲繞する金属製気密容器６を設けて、冷凍機７の放冷部２３からの冷熱を直接冷却板３に熱伝導するように、冷凍機７を冷却板３の上方に配置して、冷凍機７の放冷部２３と冷却板３の上端部とを直接熱接触する第２金属製熱伝導部材３５を設けてあってもよい。
図８に示すように、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２を、真空断熱空間にして断熱性気密容器５の内側に、ＧＨＰ法測定装置４を囲繞する金属製気密容器６を設けて、冷凍機７の放冷部２３からの冷熱を直接冷却板３に熱伝導するように、冷凍機７を冷却板３の上方に配置して、冷凍機７の放冷部２３と冷却板３の上端部とを直接熱接触する第２金属製熱伝導部材３５を設けてあってもよい。
〔第５実施形態〕
図９に示すように、ＧＨＰ法測定装置４を囲繞する図１に示すような金属製気密容器６を設けずに、冷凍機７の放冷部２３からの冷熱を直接冷却板３に熱伝導するように、例えば、前述の銅製のアンカー板のような第１金属製熱伝導部材８を、放冷部２３と連結した第１底板１７（ＧＨＰ法測定装置４の支持フレーム１５の接地部１５Ａを取り付ける）と冷却板３の下部とに亘って連結してもよい。
尚、ＧＨＰ法測定装置４は、真空層を設けた断熱性気密容器５の内側に収容されている。
図９に示すように、ＧＨＰ法測定装置４を囲繞する図１に示すような金属製気密容器６を設けずに、冷凍機７の放冷部２３からの冷熱を直接冷却板３に熱伝導するように、例えば、前述の銅製のアンカー板のような第１金属製熱伝導部材８を、放冷部２３と連結した第１底板１７（ＧＨＰ法測定装置４の支持フレーム１５の接地部１５Ａを取り付ける）と冷却板３の下部とに亘って連結してもよい。
尚、ＧＨＰ法測定装置４は、真空層を設けた断熱性気密容器５の内側に収容されている。
また、図９と同様に、金属製気密容器６を設けない装置で、第１金属製熱伝導部材以外に、前記銅製のワイヤーと同等の第１金属製補助熱伝導部材２９を、第１底板１７と冷却板３の上部とに亘って連結してあってもよい。
〔その他の実施形態〕
以下にその他の実施の形態を説明する。
なお、以下の他の実施形態において、上記実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
〈１〉 ＧＨＰ法測定装置４を囲繞する金属製気密容器６は、冷凍機７により直接冷却されるように構成されているが、冷却板３に対する冷却は、金属製熱伝導部材を設けずに、金属製気密容器６に充填する熱交換作用を有するガスにより冷却する（間接冷却）ものでもよい。
〈２〉 前記ＧＭ冷凍機に代えて、他の機械式冷凍機（例えばパルスチューブ冷凍機等）が使用できる。
〈３〉 第１金属製熱伝導部材８、第１金属製補助熱伝導部材２９は、熱伝導の良いものであれば銅以外の例えば、アルミニウム等の他の金属から成るものでもよく、それらの形態も板状やワイヤー以外の形状でもよい。
〈４〉 断熱性気密容器５の内側で、図１０に示すように、ＧＨＰ法測定装置４に冷凍機７を取り付け、且つ、冷凍機７の放冷部２３から、第２金属製熱伝導部材３５を介して直接冷却板３に冷熱を熱伝導するようにして、断熱性気密容器５の内部空間に従来のように液体窒素や液体ヘリウムを気化させる貯留容器３１を設けて、雰囲気温度を低下させるようにして、冷凍機７との併用する装置であってもよく、この場合、従来装置よりも、液体窒素やヘリウムの使用量を減量できる利点が期待でき、また、併用により運用できる時間が延び、寒剤継ぎ足しの手間が少なくなる等の利点も期待できる。
〈５〉 図１１に示すように、外槽気密容器２８と金属製気密容器６の間の第１空間Ｓ１を、真空断熱空間に形成した断熱性気密容器５の内側にＧＨＰ法測定装置４を設けてあってもよい。尚、この場合、冷凍機は、単段の冷凍機を設ければよい。また、２段のＧＭ冷凍機で図１における容器２５がないパターンでもよい。
以下にその他の実施の形態を説明する。
なお、以下の他の実施形態において、上記実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
〈１〉 ＧＨＰ法測定装置４を囲繞する金属製気密容器６は、冷凍機７により直接冷却されるように構成されているが、冷却板３に対する冷却は、金属製熱伝導部材を設けずに、金属製気密容器６に充填する熱交換作用を有するガスにより冷却する（間接冷却）ものでもよい。
〈２〉 前記ＧＭ冷凍機に代えて、他の機械式冷凍機（例えばパルスチューブ冷凍機等）が使用できる。
〈３〉 第１金属製熱伝導部材８、第１金属製補助熱伝導部材２９は、熱伝導の良いものであれば銅以外の例えば、アルミニウム等の他の金属から成るものでもよく、それらの形態も板状やワイヤー以外の形状でもよい。
〈４〉 断熱性気密容器５の内側で、図１０に示すように、ＧＨＰ法測定装置４に冷凍機７を取り付け、且つ、冷凍機７の放冷部２３から、第２金属製熱伝導部材３５を介して直接冷却板３に冷熱を熱伝導するようにして、断熱性気密容器５の内部空間に従来のように液体窒素や液体ヘリウムを気化させる貯留容器３１を設けて、雰囲気温度を低下させるようにして、冷凍機７との併用する装置であってもよく、この場合、従来装置よりも、液体窒素やヘリウムの使用量を減量できる利点が期待でき、また、併用により運用できる時間が延び、寒剤継ぎ足しの手間が少なくなる等の利点も期待できる。
〈５〉 図１１に示すように、外槽気密容器２８と金属製気密容器６の間の第１空間Ｓ１を、真空断熱空間に形成した断熱性気密容器５の内側にＧＨＰ法測定装置４を設けてあってもよい。尚、この場合、冷凍機は、単段の冷凍機を設ければよい。また、２段のＧＭ冷凍機で図１における容器２５がないパターンでもよい。
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
１ 加熱板
２ 被測定物平板
３ 冷却板
４ ＧＨＰ法測定装置
５ 断熱性気密容器
６ 金属製気密容器
７ 機械式冷凍機
８ 第１金属製熱伝導部材
２３ 放冷部
２９ 第１金属製補助熱伝導部材
３５ 第２金属製熱伝導部材
２ 被測定物平板
３ 冷却板
４ ＧＨＰ法測定装置
５ 断熱性気密容器
６ 金属製気密容器
７ 機械式冷凍機
８ 第１金属製熱伝導部材
２３ 放冷部
２９ 第１金属製補助熱伝導部材
３５ 第２金属製熱伝導部材
Claims (7)
- 加熱板の両面側に一対の被測定物平板を配置し、
前記一対の被測定物平板の更に両外側夫々に一対の冷却板を配置し、
前記一対の被測定物平板夫々の表裏両面部の温度を測定して、与えた熱量と前記表裏両面部の計測温度差に基づいて被測定物平板の熱伝導率を算出するＧＨＰ法測定装置を、断熱性気密容器の内側に収容し、前記冷却板を０℃以下の低温に冷却する冷却手段を前記断熱性気密容器内に設けてある低温熱伝導率測定装置であって、
前記冷却手段を構成するのに、前記断熱性気密容器の内側空間内で前記ＧＨＰ法測定装置の前記冷却板を冷却する機械式冷凍機を設け、前記機械式冷凍機の放冷部から熱伝導部材を介して前記冷却板に直接熱接触させてある低温熱伝導率測定装置。 - 前記機械式冷凍機を前記冷却板の下方に配置すると共に、前記機械式冷凍機の放冷部と前記冷却板とを前記熱伝導部材として第１金属製熱伝導部材を介して直接熱接触可能に構成してある請求項１に記載の低温熱伝導率測定装置。
- 前記冷却板の上部と前記放冷部とを直接熱接触させる前記熱伝導部材として第１金属製補助熱伝導部材を設けてある請求項２に記載の低温熱伝導率測定装置。
- 前記機械式冷凍機を前記冷却板の上方に配置して、前記機械式冷凍機の放冷部と前記冷却板の上端部とを熱接触させる前記熱伝導部材として第２金属製熱伝導部材を設けてある請求項１に記載の低温熱伝導率測定装置。
- 前記冷却手段を構成するのに、前記断熱性気密容器の内側空間内で前記ＧＨＰ法測定装置を囲繞する金属製気密容器を設け、
前記金属製気密容器を熱伝導により冷却する機械式冷凍機を設け、
前記熱伝導部材として前記金属製気密容器と前記冷却板とを直接熱接触させる第１金属製熱伝導部材を設けてある請求項１に記載の低温熱伝導率測定装置。 - 前記機械式冷凍機の放冷部を前記金属製気密容器の下面に接当させて取り付け、前記金属製気密容器の底板と前記冷却板の上部とを直接熱接触させる第１金属製補助熱伝導部材を設けてある請求項５に記載の低温熱伝導率測定装置。
- 前記機械式冷凍機の放冷部を前記金属製気密容器の天井板部に接当させて取り付けてある請求項５に記載の低温熱伝導率測定装置。
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