JP3279050B2 - 熱分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱分析装置に関し、特
に熱分析装置の加熱炉の冷却構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９，図１０は本発明が適用される熱分
析装置の一例を示している。熱分析装置は、支柱１と、
支柱１に設けられた不図示のリニアモータ装置により上
下動可能に設けられた加熱炉２と、支柱１の上端部に設
けられたてんびん部３と、電源部４と、フロントコント
ロールパネル部５とを有しており、てんびん部３より吊
り下げられて加熱炉２内に位置する試料の温度に関する
質量変化などの熱分析を行う。支柱１の下部には台部６
があり、熱分析作業後の炉冷却時には、別置きの冷却ブ
ロア装置７を熱分析装置に近づけ、その冷却風吹き出し
ダクト１２を台部６に位置させ、冷却風が加熱炉２に下
方から吹きつけられるようにする。

【０００３】図１１に示されているように、加熱炉２
は、内部に試料ＴＰを吊り下げ配置されるセラミックス
製の炉心管８と、炉心管８に設けられた炉加熱用のヒー
タ９と、炉心管８を囲繞すべく配置されて炉心管８の周
りに断熱空間１０を形成するシールド筒体１１とを有す
る。炉冷却時には、冷却ブロア装置７の冷却風吹出ダク
ト１２からの冷却風を断熱空間１０の下端部に設けられ
た冷却風流入口１３より断熱空間１０内に供給して炉を
空冷する。

【０００４】断熱空間１０内には断熱性の向上のために
内部仕切筒体１４が設けられて断熱空間１０が内側空間
１０ａと外側空間１０ｂとの二重構造になっており、内
側空間１０ａと外側空間１０ｂとは上下両端部にて連通
孔１５、１６によって互いに連通し、またシールド筒体
１１の下端近傍に冷却風流出口１７が開口している。

【０００５】図１２は加熱炉２の他の従来例を示してい
る。この加熱炉２においては、シールド筒体１１と内部
仕切筒体１４の各々の中間部に冷却風流入口１８と１９
とが互いに整合して開口し、加熱炉２の側部に配置され
た冷却ファン２０の冷却風を冷却風流入口１８、１９よ
り断熱空間１０内に取り入れる。

【０００６】

【発明が解決しようする課題】図１１に示されている従
来例においては、炉冷却時に加熱炉２を降下したり、冷
却ブロア装置７のダクト１２を加熱炉２に接近させるよ
うにすれば、シールド筒体１１の流入口１３が冷却ブロ
ア装置７の冷却風吹出ダクト１２に接近し、冷却風吹出
ダクト１２からの冷却風が流入口１３を介して断熱空間
１０内に入る。しかし、シールド筒体１１の流入口１３
と冷却風吹出ダクト１２の間には開放空間Ａが存在する
ため、冷却風吹出ダクト１２からの冷却風の一部が流入
口１３より断熱空間１０内に入らずに外部へ漏れる横漏
れが生じ、送風損失がある。

【０００７】また断熱空間１０の内側空間１０ａと外側
空間１０ｂとは、連通孔１６の存在により、冷却風の流
れについて見れば、互いに並列の関係にあり、上端側は
連通孔１５により相互に連通しているものの、冷却風流
出口１７がシールド筒体１１の下端近傍にあることか
ら、内側空間１０ａと外側空間１０ｂとは共に袋小路
で、符号Ｂにより示されている領域は淀み領域になる。
このため優れた断熱性は得られても、熱交換効率の高い
空冷が行われない。

【０００８】これらのことから、従来の熱分析装置にお
いては、熱分析作業後の加熱炉２の冷却に時間がかか
り、次の熱分析作業を開始するまでの時間待ちが長いと
云う欠点がある。

【０００９】図１２に示されている従来例においては、
ヒータ９の熱が輻射せずに冷却風流入口１８、１９より
外気中に逸散し、また優れた断熱性が得られない。この
ためヒータ９の熱損失が大きく、加熱炉２の昇温に時間
がかかり、またヒータ９による炉内温度維持に多くの熱
量を要すると云う欠点がある。

【００１０】本発明の目的は、断熱性を低下させること
なく加熱炉を効率よく空冷し、炉冷却時間の短縮と優れ
た炉昇温特性および炉内温度維持とを両立する熱分析装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による熱
分析装置は、内部に試料が装填される炉心管と、この炉
心管を囲繞すべく配置されて前記炉心管の周りに断熱空
間を形成し、少なくともその下端面には冷却風流入口が
設けられるとともに、流入した冷却風の出口をいずれか
の面に有し、さらに、前記冷却風入口を囲繞するシュラ
ウドが前記下端面に突設されているシールド筒体と、前
記シールド筒体の外に設けられ、冷却風を吹き出すダク
トを備え、冷却風を前記流入口から前記断熱空間内に供
給して前記炉心管を空冷する冷却ブロア装置とを備え、
冷却時に前記ダクトを前記シュラウドに接近させて両者
をオーバラップさせることにより、上記目的を達成す
る。請求項２の発明による熱分析装置は、内部に試料が
装填され、外周面にヒータが設けられる炉心管と、この
炉心管を囲繞すべく配置されて前記炉心管の周りに断熱
空間を形成し、冷却風流入口と冷却風流出口を有するシ
ールド筒体と、冷却風を前記流入口から前記断熱空間内
に供給して前記炉心管を空冷する冷却ブロア装置とを備
えた熱分析装置において、前記シールド筒体の冷却風流
入口と流出口は、前記流入口から前記断熱空間に供給さ
れた冷却風が前記炉心管の軸心に沿って形成されている
冷却風通路をその一端から他端まで流れるような位置に
形成されるとともに、前記炉心管の外周面に前記ヒータ
が設けられた箇所では、前記冷却風通路が狭められてい
ることにより、上記目的を達成する。

【００１２】

【作用】炉冷却時に加熱炉と冷却ブロア装置とを相対的
に接近させて冷却ブロア装置の冷却風吹出ダクトとシュ
ラウド部材をオーバラップさせる。これにより、冷却ブ
ロア装置からの冷却風のほぼ全量が流入口より断熱空間
内に入り、冷却風の横漏れが回避されて送風損失が低減
する。また、断熱空間に流入した冷却風は炉心管の軸心
に沿ってその一端から他端まで流れるから、冷却風は断
熱空間内を淀みなく流れる。しかも、冷却風の流速が速
まり、見かけ上の熱伝達係数が高くなる。したがって、
冷却効率のよい炉冷却が行われる。

【００１３】

【実施例】なお、以下の本発明の実施例において上述の
従来例と同一構成の部分は、上述の従来例に付した符号
と同一の符号を付してその説明を省略する。

【００１４】図１は本発明による熱分析装置の第一実施
例を示している。シールド筒体１１の下端部には、流入
口１３を取り囲む筒状のシュラウド部材２１が下方へ突
出して設けられている。このシュラウド部材２１は，図
示例では内部仕切筒体１４を下方へ延出することにより
構成されており、炉冷却時に後述するようにして冷却ブ
ロア装置７の冷却風吹出ダクト１２とオーバラップす
る。

【００１５】断熱空間１０の内側空間１０ａと外側空間
１０ｂとは、上端側の連通孔１５によってのみ相互に連
通し、内側空間１０ａのみが流入口１３と直接連通して
いる。これにより内側空間１０ａと外側空間１０ｂと
は、冷却風の流れで見て相互に直列に接続され、流入口
１３より冷却風流出口１７へ至る連続した単一の冷却風
通路をなす。

【００１６】このように構成された熱分析装置で試料の
熱的評価試験を行った後、炉を冷却する際には、図８に
示すように、ブロア装置７を熱分析装置に近づけてその
吹き出しダクト１２を加熱炉２の下面と対峙させた上
で、ブロア装置７を傾動させ、シュラウド部材２１を冷
却風吹出ダクト１２に挿入してオーバラップさせる。こ
れにより、冷却風吹出ダクト１２を介してブロア装置７
から吹き出される冷却風が横漏れを生じることなく、ほ
ぼ全量が流入口１３を介して断熱空間１０の内側空間１
０ａ内に入る。その結果、断熱空間１０内に供給される
冷却風の流量が増大する。

【００１７】内側空間１０ａ内に入った冷却風は，図中
矢印線により示されているように、内側空間１０ａ内を
下端より上端へ向けて流れ、連通孔１５を通って外側空
間１０ｂの上端に入り、そして外側空間１０ｂ内を上端
より下端へ向けて流れて冷却風流出口１７へ至り、大気
中に放出される。

【００１８】冷却風は流入口１３と冷却風流出口１７と
の間を淀むことなく流れ、優れた熱交換効率をもって炉
冷却が行われる。内側空間１０ａと外側空間１０ｂとの
直列接続により冷却風通路の断面積が従来に比べて小さ
くなる。また、最も高温になるヒータ外周部について
は、内部シールド筒１４の内周面１４ａとヒータ９の外
周面９ａとの間に形成される流路の断面積が他の部分に
比べてとくに狭められるので流速が上がり、冷却風の流
速が速まる。この結果、見かけ上の熱伝達係数が高くな
り、このことによっても冷却効率のよい炉冷却が行われ
る。

【００１９】断熱空間１０は互いに異なった位置にある
流入口１３と冷却風流出口１７によってのみ外部に開口
しているから、優れた断熱性と保温性とが確保され、ヒ
ータ９の熱損失が小さく、加熱炉２の昇温が短時間に行
われ、また炉内温度維持に多くの熱量を要することがな
い。

【００２０】図２は本発明による熱分析装置の第二実施
例を示している。この実施例においては、内部仕切筒体
１４が省略されて断熱空間１０が一重になっており、冷
却風流出口１７は断熱空間１０の上端部に設けられてい
る。この実施例においても、炉冷却時に上述と同様にし
て、シュラウド部材２１を冷却ブロア装置７の冷却風吹
出ダクト１２とオーバラップさせ、これにより、冷却風
吹出ダクト１２からの冷却風が横漏れを生じることなく
流入口１３より断熱空間１０内に入る。断熱空間１０内
に入った冷却風は，図中矢印線により示されているよう
に、内側空間１０ａ内を下端より上端へ向けて流れ、冷
却風流出口１７より大気中へ流出する。冷却風は流入口
１３と冷却風流出口１７との間を淀むことなく炉心管８
の周りを軸方向に一端側から他端側に流れ、優れた熱交
換効率をもって炉冷却が行われる。

【００２１】図３は本発明による熱分析装置の第三実施
例を示している。この実施例においては、冷却風流出口
１７は断熱空間１０の上端部に設けられ、内側空間１０
ａのみが流入口１３と冷却風流出口１７との間に連続し
て延在する単一冷却風通路をなしており、外側空間１０
ｂは実質的に断熱空間としてのみ作用する。この実施例
では、炉加熱時には優れた断熱性と保温性が得られ、炉
冷却時には冷却ブロア装置７の冷却風吹出ダクト１２か
らの冷却風は上述の第二実施例における場合とほぼ同等
に流れ、優れた空冷効果が得られる。

【００２２】図４は本発明による熱分析装置の第四実施
例を示している。この実施例は図１０に示されている加
熱炉構造のものに、シュラウド部材２１を設けたもので
ある。この実施例では、上述と同様の操作によってシュ
ラウド部材２１を冷却ブロア装置７の冷却風吹出ダクト
１２とオーバラップさせることにより、冷却風吹出ダク
ト１２からの冷却風が横漏れすることがなく、断熱空間
１０内に供給される冷却風の流量が増大し、加熱炉２の
空冷が良好に行われる。

【００２３】図５は本発明による熱分析装置の第五実施
例を示している。この実施例は図１に示されている第一
実施例において、シュラウド部材２１を省略したもので
ある。この実施例では、内側空間１０ａ内に入った冷却
風は、第一実施例における場合と同様に、途中で淀むこ
となく冷却風流出口１７へ流れ、優れた熱交換効率をも
って炉冷却が行われる。またこの場合も内側空間１０ａ
と外側空間１０ｂとの直列接続による冷却風通路の通路
断面積は並列接続の場合に比して小さくなり、このこと
によりその冷却風通路を流れる冷却風の流速が速まり、
このことによっても冷却効率のよい炉冷却が行われる。

【００２４】図６は従来の加熱炉構造の炉冷却特性を，
図７は図１の加熱炉構造の炉冷却特性を各々示してい
る。図６，図７からわかるように、従来機の場合には炉
内温度を１０００℃から４０℃にまで低下させるのに２
３分間必要であったのが、本発明によるものでは、同一
条件で、炉内温度を１０００℃から４０℃にまで低下さ
せるのに１５分で済み、従来機に比して３５％程度、冷
却時間を短縮することが可能になる。

【００２５】なお、上述の実施例では、炉冷却時のシュ
ラウド部材２１と冷却ブロア装置７の冷却風吹出ダクト
１２とのオーバラップは冷却ブロア装置７を図８のよう
に傾けることにより行うようにしたが、加熱炉２を降下
させてオーバーラップさせるようにしてもよい。また、
ブロア装置７の本体部分から突出するダクト１２を本体
部分に対して回動する機構を設ければ、図８のように本
体部分を傾けずにすみ、操作性が向上する。回動機構と
しては、ダクト１２と本体部分とを金属製あるいはゴム
製の蛇腹管で接続し、任意の角度に固定できるものが採
用できる。さらに、ダクト１２を本体部分に対して回動
してボルト，ナットなどで固定する機構やその他の機構
でもよい。さらに、試料を炉心管に設置する際に加熱炉
を降下させる必要があるが、冷却ブロア装置７の存在に
より炉心管の降下量が不足して試料の出し入れが難しい
場合には、炉心管を冷却する時だけ冷却ブロア装置７の
ファンダクト１２を台部６の上方に配置すればよい。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る熱分析装置によれば、炉冷却時には冷却ブロア装置の
冷却風吹出ダクトとシュラウド部材がオーバラップし、
冷却風吹出ダクトからの冷却風の実質的に全てが流入口
より断熱空間内に入り、冷却風の横漏れが回避されて断
熱空間に供給される冷却風の風量が増大するから、冷却
ブロア装置の風量を増大することなく加熱炉の冷却時間
が短縮される。また炉心管の軸心に沿ってその一端側か
ら他端側まで冷却風が流れるようにしたから、冷却風が
淀むことなく断熱空間を流れ、断熱性を低下させること
なく優れた熱交換効率のもとに炉冷却が行われ、また冷
却風通路の通路断面積が従来に比した小さくなり、冷却
風通路を流れる冷却風の流速が速まり、見かけ上の熱伝
達係数が高くなることにより冷却効率のよい炉冷却が行
われる。これらのことにより炉冷却時間の短縮と優れた
炉昇温特性および炉内温度維持とが両立する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による熱分析装置の第一実施例をその要
部について示す断面図。

【図２】本発明による熱分析装置の第二実施例をその要
部について示す断面図。

【図３】本発明による熱分析装置の第三実施例をその要
部について示す断面図。

【図４】本発明による熱分析装置の第四実施例をその要
部について示す断面図。

【図５】本発明による熱分析装置の第五実施例をその要
部について示す断面図。

【図６】従来型の熱分析装置の炉冷却特性を示すグラ
フ。

【図７】本発明による熱分析装置の炉冷却特性を示すグ
ラフ。

【図８】ファンダクトをシェラウドにオーバラップさせ
る操作を説明する図。

【図９】本発明が適用される熱分析装置の一例を示す側
面図。

【図１０】図９の熱分析装置の正面図。

【図１１】従来型の熱分析装置の加熱炉構造の一例を示
す断面図。

【図１２】従来型の熱分析装置の加熱炉構造の他の例を
示す断面図。

【符号の説明】

２ 加熱炉 ３ てんびん部 ７ 冷却ブロア装置 ８ 炉心管 ９ ヒータ １０ 断熱空間 １１ シールド筒体 １２ 冷却風吹出ダクト １３ 冷却風流入口 １７ 冷却風流出口 ２１ シュラウド部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 5/04 G01N 25/00 G01N 25/20 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に試料が装填される炉心管と、 この炉心管を囲繞すべく配置されて前記炉心管の周りに
   断熱空間を形成し、少なくともその下端面には冷却風流
   入口が設けられるとともに、流入した冷却風の出口をい
   ずれかの面に有し、さらに、前記冷却風入口を囲繞する
   シュラウドが前記下端面に突設されているシールド筒体
   と、 前記シールド筒体の外に別体として設けられ、冷却風を
   吹き出すダクトを備え、冷却風を前記流入口から前記断
   熱空間内に供給して前記炉心管を空冷する冷却ブロア装
   置とを備え、 冷却時に前記ダクトを前記シュラウドに接近させて両者
   をオーバラップさせることを特徴とする熱分析装置。
2. 【請求項２】内部に試料が装填され、外周面にヒータが
   設けられる炉心管と、 この炉心管を囲繞すべく配置されて前記炉心管の周りに
   断熱空間を形成し、冷却風流入口と冷却風流出口を有す
   るシールド筒体と、 冷却風を前記流入口から前記断熱空間内に供給して前記
   炉心管を空冷する冷却ブロア装置とを備えた熱分析装置
   において、 前記シールド筒体の冷却風流入口と流出口は、前記流入
   口から前記断熱空間に供給された冷却風が前記炉心管の
   軸心に沿って形成されている冷却風通路をその一端から
   他端まで流れるような位置に形成されるとともに、 前記炉心管の外周面に前記ヒータが設けられた箇所で
   は、前記冷却風通路が狭められていることを特徴とする
   熱分析装置。