JPH0363494A - 高温加熱装置 - 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、鉄鋼、セラミックス、プラスチックス、ガラ
ス等といった試料を高温に加熱する高温加熱装置に関す
る。特に、その高温加熱された試料をＸ線等といった放
射線を用いて物性観察する場合に用いられる高温加熱装
置に関する。

［従来の技術］ 上記の高温加熱装置は、試料を高温に加熱するためのも
のである。一般にこの種の加熱装置は、試料を取り囲む
ようにして配設された発熱体を有していて、その発熱体
によって試料を加熱する。

この加熱装置を用いて、高温加熱された試料をＸ線解析
する場合には、加熱装置の外側にこの加熱装置を中間に
置いてＸｌｌ照射装置及びＸ＆１受光装置を￥いに対向
して配置する。Ｘ線照射装置から照射され、そして試料
を透過したＸ線を、Ｘ線受光装置によって受光すること
により、その試料の物性を観察する。

上記のような高温加熱装置として、従来、ＪＣｒにクロ
ム）、Ｔａ（タンタル）等の金属を使った金属ヒータを
発熱体として用いたものが知られている。しかしながら
、この金属ヒータは、Ｘ線を吸収したり、反射したり、
回折させたり、あるいは散乱させたりしてしまうので、
Ｘ線照射装置から出たＸ線をＸ線受光装置によって十分
に受光することができず、よって正確な物性観察ができ
ないという欠点があった。

上記の従来装置以外に、ランプ光源を用いたものもある
、この従来装置では、集光ミラー、反射ミラーを用いる
か、これらは一般にＡｕ（金）やＮ、Ｃｒ等の金属によ
って形成されている。これらの金属もやはりＸ線を吸収
してしまうので、前述した従来装置と同様に、やはり正
確な物性ＩＩＩ察ができない。

［解決すべき課題］ 本発明は、試料を透過するＸ線に悪影響を与えることな
く、これにより、Ｘ線による高精度の物性観察を可能と
する高温加熱装置を提供することを課題とする。

［課題の解決手段］ 上記の課題を解決するための手段、すなわち本発明は、
ａ察される試料を囲んで配置される発熱体と、その発熱
体を囲んで配置される遮熱体とを有しており、それらの
発熱体及び遮熱体が炭素繊維強化炭素複合材料によって
形成されていることを特徴とする高温加熱装置である。

上記の構成において、炭素繊維強化炭素複合材料とは、
従来より、Ｃａｒｂｏｎ　（：ａｒｂｏｎｆｉｂｅｒＣ
ｏｍｐｏｓｉｔｅ　（Ｃバ材料）と呼ばれているもので
あり、炭素材に炭素繊維を強化材として加えた複合材料
のことである。このＣ／Ｃ材料は通電されることによっ
て発熱する性質を持っており１本発明では、これを発熱
体として用いている。

発熱体及び遮熱体の形状は任意である０円筒状、角筒状
その他の任意の形状にすることができる。

［作用］ 炭素繊維強化炭素複合材料（Ｃ／Ｃ材料）によって形成
されている発熱体に通電が行なわれると、その発熱体が
発熱する。その熱により、発熱体によって囲まれている
試料が加熱される。

発熱体のまわりに配置されている遮熱体は１発熱体から
出た熱がさらに外部へ放出されるのを防止して、試料の
加熱効率を高める働きをする。

Ｃ／Ｃ材料は、Ｘ線等の放射線に悪影響を与えずにそれ
を透過させるという性質を有している。しかも、炭素繊
維が機械的強度を補強するので、　Ｃ／Ｃ＃料の密度を
広範囲に設定でき、放射線の性質に適したＣ／Ｃ材を製
造することができる。従って、高温加熱された試料に向
けて照射され、そしてその試料を透過する放射線は、そ
の試料のまわりに置かれている上記の発熱体及び遮熱体
を通過するときでも、それらによって吸収されたり、反
射したり、回折したり、あるいは散乱したりすることが
ない。

なお、放射線としてはＸ線以外に、いわゆる放射光、レ
ーザ光等が考えられる。

［実施例〕 第１図は、Ｘ線を用いて試料の物性観察を行なう場合に
１本発明に係る高温加熱装置を利用したときの実施例を
示している。

同図において１例えばステンレス製のベースプレートｌ
が複数の支柱２によって支えられている。このベースプ
レートｌは、第２図に破線で示すように、はぼ円形形状
であって、その外周側部に９０′″の間隔で４個の突部
３が形成されている。それらの突部の少なくとも１個（
実施例では互いに対向する位置に一個づつ１合計２個）
には、第１図にも示すようにガイドブール４が固定され
ている。

第１図において、ベースプレートｌのほぼ中央に、熱電
対を内蔵した検温装置５が固定して取り付けられている
。検温装置５の上端には、試料台６が固定して取り付け
られており、その試料台の上に試料７１例えば鉄鋼、セ
ラミックス、プラスチックス、ガラスが載置されている
。

試料７のまわりには、炭素ｍ＃１強化炭素複合材ＶＪ４
（以下、　ｃｉｃ材という）によって形成されている発
熱体８が配設されている。この発熱体８は、第１図では
説明のためにその中央部を切断して示しであるが、実際
には第３図及び第４図に示すように、　Ｃ／Ｃ材にスリ
ットを切り込み、矩形波状の側面を有する筒状に形成し
である。この発熱体８を形成する１本のＣ／Ｃ材の末端
は、それぞれ端子９ａ及び９ｂを構成してる。

Ｃ／Ｃ材は、全てが炭素なので、これを用いて作られた
発熱体８は、炭素材料の利点である軽量性、耐熱性及び
熱・電気の伝達性が十分に活かされている、その上、炭
素ｆｆ１ｔで強化したことによって、弾性と機械的強度
が向上し、特に、高温において、鋼に比べてもはるかに
強い性質を有してる。従って、　Ｃ／Ｃ材によって形成
した発熱体８も、これらの優れた性質を全て有すること
になり、発熱体そのものをきわめて薄く（例えば、１０
厚）形成できる。また、発熱体８を薄くすることによっ
て重量もきわめて軽く（例えば、５０ｇ）なる。

第１［］に戻って、ベースプレートｌの中央から外れた
位置に電極ｌＯが固定されている。この電極ｌＯに発熱
体８−の一方の端子９ａ（第３図）が接合される。接合
の方法は任意であり、例えばネジ穴１１（第３図）を使
ってネジ止めすることができる。他方の端子９ｂも、勿
論、電極に接合されるのであるが、図では、省略しであ
る０以上の説明で理解される通り、発熱体８は電極１０
のみによってベースプレート１上に支持されている。

第１図において、ベースプレート１の中央から外れた所
に支柱１２が固定されており、その支柱１２の上端に遮
熱基板１３が固定されている。支柱１２は図では便宜上
、１本のみを示しであるが、実際は遮熱基板１３を確実
に支持するために複数本設けられてる。

遮熱基板１３には、Ｍ熱板１４が嵌め込まれている。遮
熱板１４は、第５図及び第６図に示すように３（ｌｌの
筒状部材（下端が開放で上端は閉じられている）１５ａ
、１５ｂ、１５ｃを重ね合せることによって形成されて
いる。これらの筒状部材１５ａ−ＩＦ５ｂは、発熱体８
と同様に、Ｃ／Ｃ材によって形成されている。この遮熱
板１４は１発熱体８を覆っており、発熱体８から放出さ
れた熱を反射して発熱体８にもどし、しかも、熱が更に
外部へ放出されるのを防止して、熱効率を高める働きを
する。

遮熱基板１３には、上記の遮熱板１４以外に、その遮熱
板１４を覆うように断熱ケース１６が取り付けられてい
る。この断熱ケース１６によって、より一層の熱効率の
向上を図っている。

第１図において、ベースプレート１の上方であって、断
熱ケース１６の外側に、アルミ等の金属で作られた内部
シェル１７が配置されている。

この内部シェル１７は内部を真空にするためのものであ
る。ベースプレート１の右部には排気ダクト１８が取り
付けられており、このダクトには真空ポンプ（図示せず
）が連結されている。内部シェル１７をベースプレート
ｌの上に載せた状態で、上記の真空ポンプを作動させる
と、内部シェル１７内の空気が吸引されてその内部が真
空となる。このように試料７のまわりを真空にするのは
、新素材開発等に際しては、真空雰囲気下での物性解析
が要求されることがあるからである。

内部シェル１７とベースプレートｌとの連結面は１図示
の通り１図の下方へ向って広がってゆく状態の傾斜面Ａ
となっている。排気ダクト１８を介して空気が抜かれて
ゆくと、大気圧によって内部シェル１７がベースプレー
ト１に押し付けられる。この時１両部材の連結面が傾斜
面Ａとなっているため１両部材の連結は空気が抜かれる
に従ってより一層密となる。よって、内部を確実に真空
に雑持することが可能となる。この場合、より一層の真
空度を確保するために、ベースプレートｌの傾斜面に予
めＯリング１９を取り付けておくこともできる。

なお、傾斜面Ａは図示のような直線状の傾斜面でも良く
、あるいは円弧状に湾曲した傾斜面でも良い。

第１図において、内部シェル１７の外側に円筒状の外側
ケース２０が配設されている。この外側ケース２０は、
ベースプレートｌのさらに下方まで伸びていて、その底
面部分に送風ファン２１を備えている。送風ファン２１
が作動すると、内部シェル１７と外側ケース２０との間
の隙間に空気が流れ、内側シェル１７及び外側ケース２
０の両者が冷却される。これにより、作業者が火傷をす
るという危険性が回避される。

なお実施例では、ベースプレート１の下部に水冷バイブ
２２を設けておき、このバイブ２２の中に水を流すこと
によって、特に高温になり易い電極１０の付近を効果的
に冷却するようにしている、又、内部シェル１７の外周
には、第２図に示すように、多数のフィン２３が形成さ
れている。

これにより、ファン２１による送風を受ける面積を大き
くして冷却効率を高めている。

第１図において、外側ケース２０の上部の左右両側には
、それぞれＸ線照射装置２４及びＸ線受光装置２５が配
設されている。Ｘ線照射装Ｒ２４から照射されたＸ線は
、試料７を透過した後にＸ線受光装置に受光される。Ｘ
線の吸収１反射１回折及び散乱を防止するため、外側ケ
ース２０．内部シェル１７及び断熱ケース１６のうちの
Ｘ線光路上に相当する部分に窓Ｂが設けられている。遮
熱板１４及び発熱体８にはそのような窓が設けられてい
ないが、これは、これらの各部材を形成してる材料であ
るＣ／Ｃ材が、Ｘ線の透過に悪影響をケえない性質を持
っているからである。

本実施例の構成は以上の通りである。以下に、その構成
の作用を説明する。

電極１０に１例えば２００Ｗの電力が通電されると１発
熱体８が約９００℃で発熱する。この発熱により、試料
７が加熱される、この時の温度は検温装置５によって検
知される。

試料７め加熱と同時に、排気ダクト１８を介しての排気
が行なわれ、内部シェル１７の内部、すなわち試料７の
まわりが真空状態に置かれる。

以上の状態で、Ｘ線照射装置２４及びＸ線受光装置２５
により、試料７のＸ線解析が実行される。

第２図及び第１図に関連して説明したように、ベースプ
レートｌには２木のガイドボール４が立てられてる。こ
のボールは、内部シェル１７とほぼ同じ長さである。一
方、同じく第２図に関連して説明したように、内部シェ
ル１７の外周には多数のフィン２３が形成されており、
このことは取りも直さず２個のフィンの間に１個の溝が
形成されているということである。

内部シェル１７をベースプレートｌ上に組み付ける際に
は、ガイドボール４をフィン２３間の溝に挿入し、その
ガイドボール４に沿って内部シェル１７をベースプレー
ト１まで移動させれば良い、これにより、内部シェル１
７を断熱ケース１６等といった内容物にぶつけることな
く正確にベースプレートｌへ装着できる。

なお、ガイドボール４の数は２個に限定されるのもでは
ない。

第１図において、ベースプレートｌの右端部にピン２６
が上下動可能に設けられてる。内部シェル１７か大気圧
によってベースプレートｌへ押し付けられることは既述
の通りであるが、Ｘ線解析作業を終えて内部シェル１７
をベースプレートｌから取り外すとき、何等の措置も講
じておかないと、内部シェル１７の取外しがむずかしく
なる。

本実施例では、そのような場合には、ビン２６を上方へ
押し上げて、内部シェル１７をベースプレート１から強
制的に引き離す。

なお、上記実施例の説明では、内部シェル１７の内部を
真空に排気するとして例示したが、これに限られず、窒
素ガス、アルゴンガスなどの各種のガス雰囲気にするこ
とも可能である。

また、内部シェル１７は金属で作られると例示したが、
ガラス状炭素、ガラス質あるいは樹脂質等で形成するこ
ともできる。

さらに、遮熱板１４の外側に断熱ケース１６、内部シェ
ル１７および外側ケース２０を設けるとしたが１本発明
はこれに限られず、例えば、専用容器の内部に、発熱体
と遮熱体を組込むようにするなどの各種の改変が可能で
ある。

［発明の効果］ 本発明によれば、試料（７）を取り囲む発熱体（８）及
び遮熱体（１４）をいずれも炭素ｔａｒａ強化炭素複合
材料（Ｃ／Ｃ材）によって形成しである。

Ｃ／Ｃ材はＸ線等の放射線を吸収１反射９回折、そして
散乱させることがないので、放射線を確実に試料（７）
へ導くことができ、更にその試料を透過した放射線を確
実に受光装置まで導くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高温加熱装置の一例の側断面、第
２図は第１図の矢視■に従った上記装置の上面図、第３
図は発熱体の一例の側面図、第４図は第３図の矢視■に
従った平面図　、第５図は遮熱板の一例の一部破断平面
図、第６図はその遮熱板の一部破断側面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射線を用いて観察される試料を高温に加熱するための
   高温加熱装置であって、その試料を囲んで配置される発
   熱体と、その発熱体を囲んで配置される遮熱体とを有し
   ており、発熱体及び遮熱体が炭素繊維強化炭素複合材料
   によって形成されていることを特徴とする高温加熱装置
   。