JP2522772Y2 - Container for sample melting experiment in space - Google Patents

Container for sample melting experiment in space

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JP2522772Y2
JP2522772Y2 JP10216891U JP10216891U JP2522772Y2 JP 2522772 Y2 JP2522772 Y2 JP 2522772Y2 JP 10216891 U JP10216891 U JP 10216891U JP 10216891 U JP10216891 U JP 10216891U JP 2522772 Y2 JP2522772 Y2 JP 2522772Y2
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sample
container
inert gas
chamber
gas
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堪丈 立山
勝典 中尾
秀雄 池田
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石川島播磨重工業株式会社
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  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本考案は、試料を宇宙空間におい
て溶融するための宇宙空間における試料溶融実験用の容
器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a container for a sample melting experiment in outer space for melting a sample in outer space.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の宇宙技術開発の進歩に伴って、宇
宙空間すなわち無重力状態にて試料を溶融させその凝固
時の結晶を観察する実験などが行われている。具体的に
は、密閉容器内に溶融すべき試料(例えばタングステン
等)を収容し、その密閉容器をロケット等によって宇宙
空間に打ち上げ、無重力状態にて容器を加熱して試料を
溶融し、その凝固時の結晶を観察する。
2. Description of the Related Art With the progress of space technology development in recent years, experiments for melting a sample in outer space, that is, in a zero-gravity state, and observing a crystal at the time of solidification thereof have been performed. Specifically, a sample to be melted (such as tungsten) is contained in an airtight container, and the airtight container is launched into outer space by a rocket or the like, and the container is heated in a zero-gravity state to melt the sample and solidify the sample. Observe the crystals at the time.

【0003】上記密閉容器内には複数のルツボが設けら
れており、各ルツボ内にそれぞれ別種の試料が収容され
ている。また、上記密閉容器内は真空引きされており、
試料を反応物質から絶縁している。
A plurality of crucibles are provided in the closed container, and each crucible contains a different kind of sample. In addition, the inside of the closed container is evacuated,
Sample is insulated from reactants.

【0004】[0004]

【考案が解決しようとする課題】しかし、このような容
器にあっては、上記密閉容器内の試料を溶融した際に、
試料に含まれていたガス成分が気化して蒸発ガスが発生
する虞れがあり、或いは溶融した試料と真空中に微小に
含まれる物質とが反応(主として酸化)して反応ガスが
発生する虞れがある。これらのガスが発生すると、無重
力状態で溶融した試料がそのガス圧でルツボから押し出
され、密閉容器内にて別種の試料同志が混合してしま
う。また、ルツボから押し出された試料が密閉容器の内
面と反応し、正確な実験結果が得られない等の問題が生
じる。
However, in such a container, when the sample in the closed container is melted,
The gas components contained in the sample may be vaporized to generate evaporative gas, or the molten sample may react (mainly oxidize) with a substance slightly contained in vacuum to generate a reactive gas. There is. When these gases are generated, the sample melted in a zero-gravity state is pushed out of the crucible by the gas pressure, and different kinds of samples are mixed in the closed container. In addition, the sample extruded from the crucible reacts with the inner surface of the closed container, causing a problem that an accurate experimental result cannot be obtained.

【0005】以上の事情を考慮して創案された本考案の
目的は、試料の溶融時に生じるガスの発生を抑え込むこ
とができる宇宙空間における試料溶融実験用の容器を提
供することにある。
An object of the present invention, which has been made in view of the above circumstances, is to provide a container for a sample melting experiment in outer space which can suppress generation of gas generated when the sample is melted.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本考案は、試料を無重力状態にて溶融するための容器
において、宇宙空間に打ち上げられる密閉容器内に、溶
融すべき試料を収容すると共に、該試料の溶融時に試料
から生じるガスの発生を抑制すべくそのガス圧より高圧
の不活性ガスを封入して構成されている。
In order to achieve the above object, the present invention provides a container for melting a sample in a zero-gravity state, wherein the sample to be melted is housed in a closed container which is launched into outer space. In addition, in order to suppress generation of gas generated from the sample when the sample is melted, an inert gas having a pressure higher than the gas pressure is sealed.

【0007】[0007]

【作用】上記構成によれば、密閉容器内に、溶融時に試
料から生じるガス圧より高圧の不活性ガスを封入してい
るので、この不活性ガスの圧力によって試料から生じる
ガスの発生が抑え込まれる。また、密閉容器内を不活性
ガス雰囲気にしているので試料の酸化が抑制される。
According to the above construction, an inert gas having a pressure higher than the gas pressure generated from the sample at the time of melting is sealed in the closed container, so that generation of gas generated from the sample is suppressed by the pressure of the inert gas. It is. In addition, since the inside of the closed vessel is in an inert gas atmosphere, oxidation of the sample is suppressed.

【0008】[0008]

【実施例】以下に本考案の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0009】図1に宇宙空間における試料溶融実験用の
容器1の側断面図を示す。図示するようにタンタル,モ
リブデン等からなる有底円筒状の外部ケース2の中に、
同様にタンタル等からなる有底円筒状の内部ケース3が
二重ケース状に設けられている。これら外部および内部
ケース2,3が、実用新案登録請求の範囲の密閉ケース
を構成する。上記内部ケース3の中には、アルミナ,ボ
ロンナイトライド等のセラミックスからなるルツボ4
と、後に不活性ガスが充填されるガス室5とが設けられ
る。
FIG. 1 is a side sectional view of a container 1 for a sample melting experiment in outer space. As shown in the figure, a cylindrical outer case 2 having a bottom made of tantalum, molybdenum, etc.
Similarly, a bottomed cylindrical inner case 3 made of tantalum or the like is provided in a double case shape. These outer and inner cases 2 and 3 constitute a closed case as claimed in the utility model registration claim. A crucible 4 made of ceramics such as alumina and boron nitride is contained in the inner case 3.
And a gas chamber 5 to be filled with an inert gas later.

【0010】上記ルツボ4は内部ケース3内に三個直列
に設けられている。これらルツボ4も有底円筒状に形成
されており、その開口部がそれぞれアルミナ等からなる
着脱自在な蓋材6で覆われる。これらのルツボ4内に
は、それぞれ異種の溶融すべき試料S(例えばタングス
テン系合金等)が収容されている。
The three crucibles 4 are provided in series in the inner case 3. These crucibles 4 are also formed in a cylindrical shape with a bottom, and their openings are respectively covered with detachable lid members 6 made of alumina or the like. Each of these crucibles 4 accommodates a different sample S to be melted (for example, a tungsten-based alloy).

【0011】上記内部ケース3の開口部および外部ケー
ス2の開口部には、それぞれケースと同じ材質(タンタ
ル,モリブデン等)の蓋材7,8が、溶接によって取り
付けられている。蓋材7には、内部ケース3の内部と外
部とを連通する直径0.5mm 程度の孔9が設けられてい
る。
To the opening of the inner case 3 and the opening of the outer case 2, lids 7, 8 made of the same material as the case (tantalum, molybdenum, etc.) are attached by welding. The cover member 7 is provided with a hole 9 having a diameter of about 0.5 mm for communicating the inside and the outside of the inner case 3.

【0012】この容器1は、内部ケース3内にルツボ4
を収容した後、内部ケース3の開口部に蓋材7をレーザ
ビーム溶接し、その後、この内部ケース3内部のガス室
5には、図2に示す不活性ガス封入装置10によって、
不活性ガスが封入される。それを外部ケース2内に収容
し、最後に外部ケース2の開口部に蓋材8を電子ビーム
溶接して製造される。
The container 1 includes a crucible 4 in an inner case 3.
After that, the lid 7 is laser-beam welded to the opening of the inner case 3, and then the inert gas filling device 10 shown in FIG.
An inert gas is filled. It is housed in the outer case 2, and finally, the lid 8 is manufactured by electron beam welding at the opening of the outer case 2.

【0013】図2中、11は真空チャンバであり、この
チャンバ11内が真空ポンプ12によって真空排気され
るようになっている。チャンバ11とポンプ12とを結
ぶ排気ライン13には、逆止弁としての真空弁14が介
設されている。また、この真空弁14とチャンバ11と
の間の排気ライン13には、不活性ガス供給ライン15
が接続されており、不活性ガスボンベ16から不活性ガ
スが供給されるようになっている。
In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a vacuum chamber, and the inside of the chamber 11 is evacuated by a vacuum pump 12. A vacuum valve 14 as a check valve is interposed in an exhaust line 13 connecting the chamber 11 and the pump 12. An exhaust gas line 13 between the vacuum valve 14 and the chamber 11 has an inert gas supply line 15.
Are connected, and an inert gas is supplied from the inert gas cylinder 16.

【0014】他方、真空チャンバ11内には、円筒状の
冷却ブロック17が設けられており、その内部に図1に
示す内部ケース3が孔9を上にして設置される。この冷
却ブロック17は、必要により内部に冷却パイプを備え
ており内部ケース3を外面から冷却するものである。ま
た、真空チャンバ11の上方には、内部ケース3の孔部
9を溶接して閉じるためのレーザビーム溶接機(図示せ
ず)が設けられており、チャンバ11の上面に取り付け
られたレンズ18を介してレーザビームLが内部ケース
3の孔部9に照射されるようになっている。
On the other hand, a cylindrical cooling block 17 is provided in the vacuum chamber 11, and an inner case 3 shown in FIG. The cooling block 17 is provided with a cooling pipe inside if necessary, and cools the inner case 3 from the outer surface. Above the vacuum chamber 11, a laser beam welding machine (not shown) for welding and closing the hole 9 of the inner case 3 is provided, and a lens 18 attached to the upper surface of the chamber 11 is provided. The laser beam L is applied to the hole 9 of the inner case 3 through the hole.

【0015】以上の構成からなる不活性ガス封入装置1
0の使用方法を述べる。先ず、真空チャンバ11の冷却
ブロック17内に、図1に示す内部ケース3を孔9を上
にして設置する。そして、真空ポンプ12を作動させ、
チャンバ11内を真空排気する。チャンバ11内が所定
の真空度に達したら、不活性ガスボンベ16から不活性
ガス供給ライン15を介して不活性ガス(アルゴン,窒
素またはクリプトン等)をチャンバ11内に供給する。
そして、再び真空ポンプ12によってチャンバ内を真空
排気し、チャンバ内11が所定の真空度に達したら、再
び不活性ガスボンベ16から不活性ガスをチャンバ内に
供給する。
Inert gas filling apparatus 1 having the above configuration
How to use 0 will be described. First, inside the cooling block 17 of the vacuum chamber 11, the inner case 3 shown in FIG. Then, the vacuum pump 12 is operated,
The inside of the chamber 11 is evacuated. When the inside of the chamber 11 reaches a predetermined degree of vacuum, an inert gas (argon, nitrogen, krypton, or the like) is supplied into the chamber 11 from the inert gas cylinder 16 via the inert gas supply line 15.
Then, the inside of the chamber is evacuated again by the vacuum pump 12, and when the inside of the chamber 11 reaches a predetermined degree of vacuum, an inert gas is supplied from the inert gas cylinder 16 into the chamber again.

【0016】この作業を繰り返し行いチャンバ11内の
空気分圧を徐々に低下させる。そして最後に真空引きし
た後チャンバ11内に不活性ガスを充填させる。これに
より、チャンバ11内は略100 %不活性ガスとなる。こ
のとき、チャンバ11内に設置された内部ケース3内
も、孔9を通じて略100 %の不活性ガスが充満すること
になる。
By repeating this operation, the partial pressure of air in the chamber 11 is gradually reduced. Finally, after the chamber is evacuated, the chamber 11 is filled with an inert gas. As a result, the interior of the chamber 11 becomes almost 100% inert gas. At this time, the inside of the inner case 3 installed in the chamber 11 is also filled with approximately 100% of the inert gas through the hole 9.

【0017】また、最後にチャンバ11内に充填される
不活性ガスの圧力は、試料Sの溶融実験時に試料Sから
生じるガスの圧力より高圧に設定されている。例えば、
試料Sを溶融実験時の設定温度(千数百度)で溶融させ
たときに試料Sから生じるガス圧が1500Torrだとする
と、上記チャンバ11内に充填される不活性ガスの圧力
はその不活性ガスが設定温度にまで熱せられたとき1500
Torr以上になるように設定される。これから逆算すれ
ば、この例にあっては最後にチャンバ11内に充填され
る不活性ガスの圧力は、常温では150 torr程度となる。
つまり、内部ケース3内のガス室5には、不活性ガスが
約150 torrの圧力で充填される。
The pressure of the inert gas finally filled in the chamber 11 is set to be higher than the pressure of the gas generated from the sample S during the melting experiment of the sample S. For example,
Assuming that the gas pressure generated from the sample S when the sample S is melted at the temperature set in the melting experiment (several thousands of degrees) is 1500 Torr, the pressure of the inert gas filled in the chamber 11 is set by the inert gas. 1500 when heated to temperature
Set to be above Torr. From this calculation, in this example, the pressure of the inert gas finally filled in the chamber 11 is about 150 torr at room temperature.
That is, the gas chamber 5 in the inner case 3 is filled with an inert gas at a pressure of about 150 torr.

【0018】その後、真空チャンバ11の上面に設けら
れたレーザビーム溶接機からレンズ18を介して内部ケ
ース3の孔部9に向けてレーザビームLを照射し、孔部
9を溶接して閉じる。これにより、内部ケース3内のガ
ス室5に150 torr(常温)の不活性ガスが閉じ込められ
る。ここで、レーザビームLの照射によって内部ケース
3が加熱され内部ケース3内部の試料Sが溶融してしま
い正確な実験結果が得られないという虞れがあるが、本
実施例にあってはレーザビームLの照射時に内部ケース
3を冷却ブロック17によって冷却することにより試料
Sの溶融を防止している。
After that, a laser beam L is irradiated from a laser beam welding machine provided on the upper surface of the vacuum chamber 11 through the lens 18 toward the hole 9 of the inner case 3, and the hole 9 is welded and closed. Thus, the inert gas at 150 torr (normal temperature) is confined in the gas chamber 5 in the inner case 3. Here, there is a possibility that the inner case 3 is heated by the irradiation of the laser beam L and the sample S inside the inner case 3 is melted, so that accurate experimental results cannot be obtained. The sample S is prevented from melting by cooling the inner case 3 by the cooling block 17 at the time of irradiation with the beam L.

【0019】また、孔部9を溶接するためにレーザビー
ム溶接を用いているのは次の理由による。つまり、この
とき真空チャンバ11内は150 torrの不活性ガスが充満
しているので、真空が使用必要条件となる電子ビーム溶
接は用いることができず、従って真空を必要としないレ
ーザビーム溶接を用いている。
The reason for using laser beam welding to weld the hole 9 is as follows. That is, at this time, since the inside of the vacuum chamber 11 is filled with 150 torr of inert gas, electron beam welding in which vacuum is a necessary condition cannot be used, and therefore, laser beam welding which does not require vacuum is used. ing.

【0020】このように、内部に不活性ガスが充填され
た内部ケース3は、その後、図1に示すように外部ケー
ス2内に収容され、外部ケース2の開口部に蓋材8が電
子bーム溶接されて容器1として完成する。
The inner case 3 filled with the inert gas as described above is then housed in the outer case 2 as shown in FIG. Then, the container 1 is completed.

【0021】以上のようにして製造された試料溶融実験
用の容器1は、ロケットによって宇宙空間に打ち上げら
れ、加熱することにより無重力状態にて試料Sが溶融さ
れる。この試料溶融時に、加熱により容器1内のガス室
5に充填された不活性ガス(アルゴン)が膨脹し、その
ガス圧が溶融時に試料Sから生じるガス圧(1500Torr)
より高圧となるので、この不活性ガスの圧力によって溶
融時に試料Sから生じるガスの発生が抑え込まれる。つ
まり上記容器1によれば、加熱しても試料Sからはガス
が発生しない。
The container 1 for a sample melting experiment manufactured as described above is launched into space by a rocket, and the sample S is melted in a weightless state by heating. At the time of melting the sample, the inert gas (argon) filled in the gas chamber 5 in the container 1 expands due to heating, and the gas pressure generated from the sample S at the time of melting (1500 Torr)
Since the pressure becomes higher, the generation of gas generated from the sample S during melting is suppressed by the pressure of the inert gas. That is, according to the container 1, no gas is generated from the sample S even when heated.

【0022】この結果、従来問題となっていた試料Sか
ら生じたガスの圧力により無重力状態で溶融した試料S
がルツボ4と蓋材6との間を通って押し出され、容器1
内にて別種の試料S同志が混合してしまうことが未然に
防止される。また、ルツボ4から押し出された試料Sが
密閉容器1の内面と反応し、正確な実験結果が得られな
いという問題も解決する。また、実質的に試料Sが接す
る内部ケース3内に不活性ガス(アルゴン)が充填され
ていることから、試料Sの酸化が防止される。
As a result, the sample S melted in a zero gravity state by the pressure of the gas generated from the sample S, which has been a problem in the past.
Is extruded through the space between the crucible 4 and the lid member 6, and the container 1
Mixing of different kinds of samples S within each other is prevented beforehand. In addition, the problem that the sample S extruded from the crucible 4 reacts with the inner surface of the closed container 1 and an accurate experimental result cannot be obtained is also solved. Further, since the inert gas (argon) is substantially filled in the inner case 3 in contact with the sample S, the oxidation of the sample S is prevented.

【0023】[0023]

【考案の効果】以上説明したように本考案に係る「宇宙
空間における試料溶融実験用の容器」によれば、試料の
溶融時に生じるガスの発生を抑え込むことができるとい
う優れた効果を発揮できる。
As described above, according to the "vessel for sample melting experiment in outer space" according to the present invention, an excellent effect of suppressing generation of gas generated when the sample is melted can be exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本考案の一実施例を示す宇宙空間における試料
溶融実験用の容器を説明するための側断面図である。
FIG. 1 is a side cross-sectional view illustrating a container for a sample melting experiment in outer space showing one embodiment of the present invention.

【図2】上記容器内に不活性ガスを充填するための装置
の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view of an apparatus for filling the container with an inert gas.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 容器 2,3 密閉容器としての外部ケース,内部ケース 5 ガス室 S 試料 16 不活性ガスボンベ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container 2, 3 Outer case, inner case as a closed container 5 Gas chamber S sample 16 Inert gas cylinder

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 試料を無重力状態にて溶融するための容
器において、宇宙空間に打ち上げられる密閉容器内に、
溶融すべき試料を収容すると共に、該試料の溶融時に試
料から生じるガスの発生を抑制すべくそのガス圧より高
圧の不活性ガスを封入したことを特徴とする宇宙空間に
おける試料溶融実験用の容器。
1. A container for melting a sample in a zero-gravity state, wherein the container is enclosed in a closed container launched into outer space.
A container for a sample melting experiment in outer space, in which a sample to be melted is housed, and an inert gas having a pressure higher than the gas pressure is sealed to suppress generation of gas generated from the sample when the sample is melted. .
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