JPH03262948A - 液体試料の熱膨張測定装置 - 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、温度を変化させながら液体試料の膨張を測定
する液体試料の熱膨張測定装置に関する。

［従来の技術］ 物質すなわち試料の温度を変化させたとき、その試料の
大きさがどのように変化するかを測定する装置、すなわ
ち熱膨張測定装置は従来より良く知られている。

この熱膨張測定装置において、固体試料を測定対象とす
るものは、従来より数多く提案されている。しかしなが
ら、液体試゛料を測定対象とするものは、それほど多く
は提案されていない。

従来知られている液体試料の熱膨張測定装置として、水
銀を用いる□ものがある。この装置では、液体試料と共
に水銀を容器内に入れ、その水銀をキャピラリー管に連
通させておき、モしてヒータによって液体試料を加熱す
る。加熱された液体試料は熱膨張し、水銀をキャピラリ
ー管へ押し上げる。この押し上げられた水銀の高さを読
み取ることにより、液体試料の熱膨張量が測定される。

この装置においては、水銀が毒性を有しているので、測
定に際しての危険性が高いという問題点があった。特に
、液体試料を加熱するときには、それと同時に水銀も加
熱されて蒸気化し、外部へ放出されるので、危険性がよ
り一層高くなっていた。

上記の従来装置の他に、第５図に示す装置も既に提案さ
れている。この従来装置は、液体試料５１が収容された
容Ｉ＃５２と、その容ｒ＃５２の外側から液体試料５１
を加熱するヒータ５３と、液体試料５１の中に沈められ
る沈子５４と、その沈子５４の上端に接続された検出棒
５５と、そして検出棒５５の上下方向の変位を検出する
変位検出手段５６とから構成されている６ ヒータ５３によって液体試料５１が加熱されると、その
液体試料５１が熱膨張し、それと同時にその液体試料５
１の密度が変化する。液体試料５１の密度が変化すると
、その中に入っている沈子５４に作用する浮力が変化し
、その結果、その沈子５４が図の上方または下方へ移動
する。この移動は、検出棒５５を介して変位検出手段５
６へ伝えられ、この変位検出手段５６によって沈子５４
の変位が測定される。沈子５４の変位は、液体試料５１
の密度変化、従ってその体積変化に起因するものである
から、上記の沈子５４の変位測定によって、液体試料５
１の体積膨張が測定されたことになる。

しかしながら、この従来装置は、装置が大掛かりになっ
てコストが高くなること、液体試料５１の体積膨張を算
出するために変位検出手段５６によって行われる演算が
複雑になることなどといった問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、従来知られている液体試料の熱膨張測定
装置においては、危険性が高かったり。

装置が複雑でコストが高かったりするといった問題点が
あった。

本発明は、従来装置における上記の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、構造が簡単であり。

しかも危険性が全くない液体試料の熱膨張装置を提供す
ることを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を遠戚するため、本発明に係る液体試料の熱
膨張測定装置は、ヒータによって加熱される位置に配置
されていてその内部に液体試料が入れられる試料容器と
、その試料容器に入れられた液体試料を覆う試料カバー
と、そして変位検出手段とを有している。上記試料カバ
ーは、上記試料容器に対して相対移動可能となっていて
、その移動の大きさが上記変位検出手段によって検出さ
れるようになっている。

上記試料カバーには、その試料カバーを液体試料にかぶ
せたときにそれらの間に介在するガスを外部へ放出する
ためのガス抜き用穴が設けられていることが好ましい。

また、上記試料カバーのうち液体試料と接触する面には
、上記ガス抜き用穴に向かって傾斜する傾斜面が形成さ
れていることが好ましい。

［作用コ 請求項１の熱膨張測定装置においては、試料容器（２）
内の液体試料（１）が温度上昇によって膨張したときに
は、その膨張量に応じて試料カバー　（４，１４，２４
）が移動する。この移動が変位検出手段（６９作動トラ
ンス２６）によって検出され、これにより液体試料（１
）の熱膨張が測定される。

請求項２の熱膨張測定装置においては、熱膨張測定をす
るのに先立って、試料カバー（４など）と液体試料（１
）との間に存在するガス（気Ｗ！８）が、ガス抜き用穴
（９）を介して外部へ放出される。これにより、ガスの
膨張により測定結果が不正確になるのを特徴する 請求項３の熱膨張測定装置においては、試料カバー（４
など）に設けられている傾斜面（円錐面１０）によって
、ガスが確実にガス抜き用穴（９）へ導かれ、外部へ排
出される。

［実施例］ 第１図は、本発明に係る液体試料の熱膨張装置の一実施
例の概略を示している。同図において、台７の上に試料
容器２が固定して置かれており、その試料容器２の中に
液体試料１が入れられている。試料容器２は、例えば、
直径５閣、長さ１０−程度の円筒状の容器である。

液体試料１の上面には、試料カバー４が浮いた状態で載
せられている。この試料カバー４は、試料容器２の内周
面に気密にはめ込まれており、液体容器２内の液体試料
１が外部へ漏れ出ないようになっている。また、この試
料カバー４は、試料容器２の内周面にそって自由に上下
動できるようになっている。

試料カバー４の上面には、円柱状の棒材である検出棒５
が載せられており、その検出棒５の上端に、変位検出手
段６が設けられている。検出棒５は、単に試料カバー４
の上に載せられる状態であっても良く、また、試料カバ
ー４に接着されていても良い。変位検出手！！Ｘｔ６は
、検出棒５が矢印Ａ−Ａ−のように上下方向へ移動した
場合に、その移動量を検出するものであり、その具体的
な構成は、特別のものに限定されることはない。例えば
、コイルとコアによって構成される作動トランスを用い
てその移動量を検出することができる。

試料容器２のまわりには、ヒータ３が配設されており、
試料容器２内の液体試料ｌが、そのヒータ３によって加
熱される。液体試料１の昇温条件は、測定目的に応じて
予め決められている。

以下２本実施例に係る熱膨張測定装置の作用について説
明する。

ヒータ３は予め決められた所定のプログラムに従って発
熱し、これにより試料容器２内の液体試料１の温度が上
がってゆく。こうして昇温する液体試料１は、自らが有
する性質に応じて体積膨張し、試料カバー４を図の上方
へ押し上げる。このときの試料カバー４の移動量は、検
出棒５を介して変位検出手段６へ伝えられ、この変位検
出手段６によってその移動量、従って液体試料ｌの体積
膨張量が直接、測定される。

以上のように、本実施例に係る熱膨張装置によれば、水
銀などといった危険な材料を用いる必要がないので、安
全である。また、構造が簡単であり、しかも必要とする
液体試料の量も少なくて済む。

第２図は、試料カバーについての変形例を示している。

ここに示した試料カバー１４は、その中央にガス抜き用
穴９が設けられているところが先の試料カバー４と異な
っている。

上述したように試料カバー４（第１図）は、液体試料１
の上面に置かれて用いられるのであるが、液体試料１に
試料カバー４をかぶせる際には、その試料カバーと液体
試料１との間に、ガスが気泡８（第２図）として形成さ
れるおそれがある。この気泡８は、ヒータ３（第１図）
によって加熱されたときに、液体試料１よりも著しく大
きく膨張する。従って、この気泡８をそのままにしてお
いたのでは、液体試料１の熱膨張量を正確に測定するこ
とはできない。

これに対して、ｔｒ２図に示した試料カバー１４には、
その中央にガス抜き用の穴９が設けられているので、気
泡８はこの穴９を通って試料容器２の外部へ排出される
。これにより、液体試料１の熱膨張測定を正確に行うこ
とが可能となる。この場合、ガス抜き用穴９を開放した
ままにしておくと、ヒータ３（第１図）によって加熱さ
れて膨張する液体試料１が、試料カバー１４を押し上げ
るのではなくてそのガス抜き用穴９内を上昇するという
不都合な事態が生じることが考えられる。従って、熱膨
張測定を行うにあたっては、気泡８を外部へ抜き終えた
後に、そのガス抜き用穴９をカシメその他の方法によっ
て閉鎖して、液体試料ｌを外部から遮蔽することが好ま
しい。

第３図は、試料カバーについてのさらに別の変形例を示
している。ここに示した試料カバー２４には、その底面
に、ガス抜き用穴９に向かって傾斜する傾斜面、すなわ
ち円錐面１０が形成されている。試料カバー２４の下に
形成された気′ｌ＠８は、この円錐面１０に沿って確実
にガス抜き用穴〇へ導かれ、外部へ排出される。

第４図は、本発明に係る液体試料の熱膨張測定装置の他
の実施例を示している。この実施例は、いわゆる示差熱
膨張測定装置に本発明を適用した場合の実施例である。

この実施例においては、固定されたベース１■の上に、
円筒状の支持カバー１２が載置され、その支持カバー１
２の中に、その支持カバー１２の内部上面に接触するよ
うに標準試料１３およびスペーサ１５が配置されている
。標準試料１３としては、熱膨張量が予め正確にわかっ
ている材料、例えば石英ガラス、アルミナなどが用いら
れる。

スペーサ１５は、試料容器２の中に納められた液体試料
１の上に位置している試料カバー４の上に載置されてお
り、第１図おける検出棒５と全く同じ構造のものが用い
られている。ここでスペーサ１５を「検出棒」と呼んで
いないのは、このスペーサエ５は、直接、変位検出手段
に接続されるのではなくて、試料カバー４と支持カバー
１２との間隔を保持するために用いられているからであ
る。

試料容器２の底面には第１検出棒１６が接続されており
、一方、標準試料１３の底面には第２検出棒１７が接続
されている。ベース１１の下方には、変位検出手段とし
ての作動トランス２６が設けられている。この作動トラ
ンス２６は、磁性材料から戒るコア１８と、そのコア１
８を取り巻くコイル１９とを有しており、コア１８がコ
イル１９に対して相対的に移動するときにそのコイル１
９に発生する誘導電流に基づいて、コア１８の変位を検
出するものである。この実施例では、試料容器２から垂
下する第１検出棒１６がコイル１９に接続され、一方、
標準試料１３から垂下する第２検出棒１７がコア１８に
接続されている。

支持カバー１２のまわりには、ヒータ３が配設されてい
る。

この実施例は以上のように構成されているので、ヒータ
３の発熱によって液体試料１および標準試料１３の両方
の温度が上昇する。温度上昇によってこれらの前試料が
膨張し、その膨張量に応じて第１検出棒１６および第２
検出棒１７が図の上下方向に移動し、その結果、コイル
１９とコア１８が相対的に変位し、その変位量が電気信
号として取り出される。

第１図のように、液体試料１に接続されている検出棒５
から直接、液体試料１の膨張変位を検出するようにした
のでは、その検出結果に検出棒５の膨張量も入ってしま
い、正確な測定結果が得られない。これに対して、１１
！４図に示した実施例によれば、標準試料１３の熱膨張
量が既知であるので、検出棒１６，１７および支持カバ
ー１２の熱膨張にかかわらず、液体試料１の熱膨張量だ
けを常に正確に検出することができる。

以上、いくつかの実施例をあげて本発明を説明したが、
本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。

例えば、変位検出手段としては１作動トランス２６（１
！４図）に限らず、他の任意の装置を採用することがで
きる。

試料容器および試料カバーの大きさ、形状も図面に示し
たものに限らず、他の任意の形状などとすることができ
る。

第２図および第３図においては、ガス抜き用穴９を試料
カバー１４あるいは２４の中央に設けたが、他の任意の
位置にその穴９を設けることも可能である。

［発明の効果］ 請求項１の発明によれば、水銀などの危険性のある材料
を用いることなしに熱膨張測定ができるので、安全であ
る。また、大掛かりで複雑な設備が不要であるので、コ
ストが安い。

請求項２の発明によれば、正確な熱膨張測定の妨げにな
ると考えられるガスを排除できるので、より一層正確な
測定を行うことが可能となる。

請求項３の発明によれば、請求項２の発明におけるガス
の排除がより一層確実になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱膨張測定装置の−実施例の側断
面図、第２図および第３図は上記の熱膨張測定装置に用
いられる試料カバーの変形例を示す側断面図、第４図は
本発明の別の実施例の側断面図、第５図は従来の熱膨張
測定装置の一例を示す側断面図である。 １・・・液体試料、　　２・・・試料容器、　　３・・
・ヒータ４．１４，２４・・・試料カバー　　６・−・
変位検出手段、　　８・・・気泡、　　９・・・ガス抜
き用穴、　　１０・・・円錐面、　　１８・・・コア、
　　１９・・・コイル、　　２６・・・作動トランス 寸 綜 味

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）温度を変えながら液体試料の膨張を測定する液体
   試料の熱膨張測定装置であって、 ヒータによって加熱される位置に配置されていてその内
   部に液体試料が入れられる試料容器と、 試料容器内に入れられた液体試料を覆い、その試料容器
   に対して相対移動可能な試料カバーと、 試料カバーと試料容器との間の相対変位の大きさを検出
   する変位検出手段と を有することを特徴とする液体試料の熱膨張測定装置。
2. （２）上記試料カバーに、その試料カバーと液体試料の
   間に存在するガスを外部へ放出するためのガス抜き用穴
   が設けられており、そのガス抜き用穴は、上記のガスが
   抜きとられた後に、封止されることを特徴とする請求項
   １記載の液体試料の熱膨張測定装置。
3. （３）上記試料カバーのうち液体試料と接触する面に、
   上記ガス抜き用穴に向かつて傾斜する傾斜面が形成され
   ていることを特徴とする請求項２記載の液体試料の熱膨
   張測定装置。