JPH01180440A - 熱膨張係数測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は熱膨張係数測定装置に係わり、特に、不定形状
物や熱膨張時における変位量の大きな測定物に好適に用
いられる熱膨張係数測定装置に関するものである。

〔従来の技術］ 従来における熱膨張係数測定装置の一例として、例えば
、第２図に示すような構造のものが知られている。

この従来の熱膨張係数測定装置ｌは、固定部２と、この
固定部２との間で標準試料Ａおよび測定試料Ｗをそれぞ
れ保持する一対の可動部３（３１・３ｂ）と、両回動部
３（３ａ−３ｂ）間に配設されて、両者の相対的な移動
量を検出する差動トランス４と、前記各可動部３（３ａ
・３ｂ）に連設されて、これらの可動部３　（３！・３
ｂ）から前記各試料Ａ−Ｗへ与えられる保持力の調整を
なす保持力調整手段５（５！・５ｂ）と、前記各試料Ａ
−Ｗを加熱するヒータＨとを備え、前記各保持力調整手
段Ｓ！・５ｂは、支点５回りに回動自在に配設されたて
こ６（６１・６ｂ）と、このでこ６（６ａ・６ｂ）の一
端部に設けら・れたバランスウェイト７　（７！・７ｂ
）と、このバランスウェイト７（７ａ・７ｂ）の近傍に
設けられた微調整用のバランスウェイト８（８！・ｇｂ
）とからなり、このてこ６（６１・６ｂ）の他端部に前
記各可動部３（３１・３ｂ）が係合させられている。

そして、この熱膨張係数測定装置１は、固定部２と各可
動部３（３！・３ｂ）との間に、ぞれぞれ標準試料Ａお
よび測定試料Ｗを保持させるとともに、各バランスウェ
イト７（７！・７ｂ）　、８　（ｉａ−１ｂ）により、
可動部３（３！・３ｂ）から各試料Ａ−Ｗへ作用する保
持力がほぼ零となるように調整し、次いで、ヒータＨに
より各試料Ａ−Ｗを加熱し、この加熱によって生じる両
試料Ａ−Ｗ間の伸び量の差を、これらを保持する可動部
３（３！・３ｂ）間の相対移動量として前記差動トラン
ス４により電気的に検出し、このデータと標準試料Ａの
特性とにより、前記測定試料Ｗの熱膨張係数を算出する
ようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明において解決しようとする課題は以下のとおりで
ある。

すなわち、前述の熱膨張係数測定装置ｌにおいては、各
試料Ａ−Ｗに与える保持力の調整のために、てこ６とバ
ランスウェイト７・８からなる天秤構造としていること
から、特に、測定試料Ｗの変位量が大きい場合、てこ６
の回動量が大きくなって測定試料Ｗへ設定された保持力
が変化することになり、また、可動部３（３！・３ｂ）
が傾斜して保持力の作用線と測定試料Ｗの伸び方向とが
ずれてしまうことが想定される。

したがって、伸び量の大きな測定試料Ｗへの適用、ある
いは、軟化点以降の粘性領域における測定が制限される
。

さらに、固定部２と支点Ｓとの距離がほぼ一義的に設定
されており、かつ、前記保持力設定のためにてこ６を水
平状態としなければならないから、前記固定部２と可動
部３（３＆・３ｂ）との間の距離もおのずと規制される
。

この結果、測定し得る試料Ｗの形状も制限されてしまい
、長尺な試料への適用が困難となる。

特に、精度を要求される測定においては、前記諸条件の
変化を厳しく管理しなければならないから、標準試料Ａ
ならびに測定試料Ｗの形状を定形に合わせて作成しなけ
ればならず、測定に要する作業が煩雑化する。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前述した課題を有効に解消し得る熱膨張係数
測定装置を提供することを目的とし、この目的を達成す
るために、本発明では、特に、装置本体に固定された固
定部、および、この固定部との間で測定試料を保持し、
かつ、この測定試料の伸縮量に応じその伸縮方向に移動
させられる可動部とからなる試料保持手段と、前記可動
部に連設されてその移動量を検出する移動量検出手段と
、前記可動部から前記測定試料へ加えられる保持力を調
整する保持力調整手段とを備え、前記保持力調整手段は
、前記装置本体に固定された液槽と、この液槽内の液中
に没入されて、その浮力により前記可動部に測定試料を
押圧する方向の外力を発生させるフロートと、この浮力
を打ち消す方向への外力を生じさせるバランスウェイト
とからなることを特徴とする。

［作用〕 本発明の熱膨張測定装置は、測定試料に与える保持力の
調整を、７０−トの浮力によって発生させられる上向き
の外力と、可動部の重量、測定試料の重量、および、調
整可能なバランスウェイトの重量からなる下向きの外力
とのバランスによって行うとともに、これらの外力をほ
ぼ一直線上に沿わせ、これによって、測定試料に与える
保持力の大きさおよび方向を、可動部の移動位置に拘わ
りなく一定に保持するものであり、かつ、前記可動部の
移動可能な範囲を拡大するものである。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図に基づき説明する。

第１図中、符号１０は本実施例に係わる熱膨張係数測定
装置１０を示し、装置本体Ｂに固定された固定部１１．
および、この固定部ｌ！との間で測定試料Ｗを保持し、
かつ、この測定試料Ｗの伸縮量に応じその伸縮方向に移
動させられる可動部■２とからなる試料保持手段１３と
、前記可動部１２に連設されてその移動量を検出する移
動量検出子段目と、前記可動部＋２から前記測定試料Ｗ
へ加えられる保持力を調整する保持力調整手段Ｉｓとを
備え、前記保持力調整手段１５は、前記装置本体Ｂに固
定された液槽１６と、この液槽１６内の液中に没入され
て、その浮力により前記可動部１２に測定試料Ｗを押圧
する方向の外力を発生させるフロート１７と、この浮力
を打ち消す方向への外力を生じさせるバランスウェイト
１８とからなる基本構成となっている。

次いでこれらの詳細について説明すれば、前記固定部！
１は、装置本体Ｂに垂直方向に沿って固定された案内管
１９と、この案内管１９の上方（図中の上方）に所定間
隔をおいて固定され、前記測定試料Ｗの一端部（上端部
）を保持する支持板２０とによって構成されており、前
記案内管ｌＩ内に、可動部１２を構成し、前記測定試料
Ｗの他端部（下端部）を保持する支持棒２１が上下動自
在に嵌装されている。

そして、この支持棒２１の下端部には、支持棒２１の直
下に空間部を形成する枠体２２が一体に取り付けられて
いる。

前記移動量検出子段目は、本実施例においては差動トラ
ンス２３が用いられており、この差動トランス２３のコ
ア２３ａが前記支持棒２！に取り付けられた枠体２２の
下端部に固定されて、可動部１２とともに上下動可能と
なされ、また、差動トランス２３のフィールド’１３ｂ
が装置本体Ｂへ固定されている。

したがって、固定部１１と可動部１２とに相対的な移動
が生じた場合、その移動により前記コア″Ｈａとフィー
ルド２３ｂとの相対移動が同時に行われるようになって
いる。

前記保持力調整手段ＩＳを構成する液槽１６は、前記枠
体２２によって形成された空間部内に配設されて、前記
支持棒２！の直下に、枠体２２との間に適宜間隔を形成
した状態で配設され、その上方が開口されているととも
に、内部に純水あるいはシリコンオイル等の液体りが貯
留されている。

前記フロート＋７は、前記枠体２２に、前記支持棒２１
と同軸となるように、かつ、枠体２２の内部へ向かって
一体に突設された連結棒２４に取り付けられており、前
述したように、前記液体り中に没入された状態において
生じる浮力により、前記支持棒２１をその長さ方向に沿
って上方へ押し上げるようになっている。

そして、このフロート１７は、前記支持棒Ｈ，枠体２２
、コア２３ａ１および、前記支持棒！ｌに保持される測
定試料Ｗの全重量を押し上げ得る浮力を生じさせるよう
な形状に設定されている。

前記バランスウェイ）１Ｂは、前記枠体２２の上部に前
記支持棒２１を取り囲むようにして取り付けられるもの
で、前記測定試料Ｗの重量、形状、あるいは、材質等に
対応して選択使用され、測定試料Ｗを固定部１１と可動
部Ｎとの間にセットした状態において、測定試料Ｗに対
して負荷が１１．５−１．５ｇとなるような値に設定さ
れる。

このように構成された本実施例の熱膨張係数測定装置１
０によって熱膨張係数を測定する際の手順について説明
すれば以下のとおりである。

まず、枠体２２の上部にバランスウェイト１８を載せて
、支持棒２１．枠体２２、および差動トランスコア２３
ａ等の重量とによりフロート！７によって発生させられ
ている浮力とバランスさせ、これによって試料保持手段
１３の保持力を零とする。

これより固定部目と可動−１２との間に標準試料Ａを装
着したのちに、前記バランスウェイト１８の重量を漸次
増やすことにより、この標準試料Ａに、前述したような
０．Ｓ〜１．５ｇの負荷を与える。

この状態においてヒータＨを駆動して標準試料Ａを所定
の温度まで加熱する。

このような操作により、標準試料Ａの熱膨張に伴って支
持棒Ｈ，枠体２２、フロート１７が押し下げられるとと
もに、コア２３ａも同様に押し下げられてフィールド２
３ｂに対して相対移動させられる。

そして、このコア！３ａとフィールド２３ｂとの相対移
動がなされると、この移動量が、前記加熱温度下におけ
る標準試料Ａの熱膨張量として電気的に検出される。

さらに、このような操作を加熱温度を順次変化させなが
ら行うことにより、標準試料Ａに対する温度と熱膨張量
との関係が得られ、これをもとにして、熱膨張係数測定
装置１０の機械特性が得られる。

ここで、この測定結果を基準データとして演算手段に記
憶させておく。

次に、固定部１１と可動部１２との間に、標準試料Ａに
代えて測定試料Ｗを同様の手順でセットして加熱を行い
、温度と熱膨張量との関係を測定する。

そして、この測定結果に対し、標準試料Ａに対する測定
操作から得られた熱膨張係数測定装置１０の機械特性に
基づく補正を加味した演算により、測定試料Ｗの熱膨張
係数が算出される。

このような熱膨張係数の測定に際し、試料Ａ　（Ｗ）の
伸縮方向、試料Ａ　（Ｗ）に与えられる保持力の作用方
向とがほぼ一直線となることから、可動部１ｚの移動量
ならびに移動位置に拘わりなく、試料Ａ　（Ｗ）に、一
定した保持力が一定した方向から与えられる。

したがって、可動部１２の移動量が大きく取れることと
なり、長尺物等、不定形な試料であっても有効な測定が
可能となる。

また、測定試料Ｗ自体の特性や軟化点を過ぎた粘性流動
域に至った場合等、大きな変位量が生じる場合において
も、可動部１２の許容移動量が大きいこと、ならびに、
セツティング時の諸条件が前述したように可動部１２の
移動位置に拘わりなくほぼ一定に保持されるから、広い
変位量の範囲での測定が可能となる。

さらに、不定形の試料でよいから試料の加工等が不要と
なり、測定操作が簡便なものとなる。

なお、前記実施例において示した各構成部材の諸層状や
寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可
能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、試料に対する保
持力の調整手段として、装置本体に固定された液槽と、
この液槽内の液中に没入されて、その浮力により前記可
動部に測定試料を押圧する方向の外力を発生させるフロ
ートと、この浮力を打ち消す方向への外力を生じさせる
バランスウェイトとによって構成したから、次のような
優れた効果を奏する。

可動部の移動位置に拘わらず、試料へ与える保持力の大
きさや作用方向等の諸条件を一定に保持することができ
、この結果、可動部の移動可能な範囲を拡大して、変位
量の大きな試料、あるいは、軟化点を過ぎた粘性流動域
等の測定を可能にする。

セツティング時における固定１部と可動部との間隔を大
きく取ることができ、これによって、不定形な試料ある
いは長尺な試料に対する測定を可能とするとともに、試
料への加工を減少させて、測定操作を簡便なものとする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２図は従来
の一橋造例を示す概略図である。 １０・・・熱膨張係数測定装置、１１・・・固定部、１
２・・・可動部、　　　　　　１３・・・試料保持手段
、口・・・移動量検出手段、　　１５・・・保持力調整
手段、１６・・・液槽、１７・・・フロート、１８・・
・バランスウェイト、　Ａ・・・標準試料、Ｂ・・・装
置本体、　　　　　Ｗ・・・測定試料。 出　願　人　アルプス電気株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 装置本体に固定された固定部、および、この固定部との
   間で測定試料を保持し、かつ、この測定試料の伸縮量に
   応じその伸縮方向に移動させられる可動部とからなる試
   料保持手段と、前記可動部に連設されてその移動量を検
   出する移動量検出手段と、前記可動部から前記測定試料
   へ加えられる保持力を調整する保持力調整手段とを備え
   、前記保持力調整手段は、前記装置本体に固定された液
   槽と、この液槽内の液中に没入されて、その浮力により
   前記可動部に測定試料を押圧する方向の外力を発生させ
   るフロートと、この浮力を打ち消す方向への外力を生じ
   させるバランスウェイトとからなることを特徴とする熱
   膨張係数測定装置。