JPH0368836A - 熱機械分析装置 - 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］ この発明は熱機械分析装置に関するもので、更に詳細に
は、試料に機械的力を加えつつ試料の種々の温度におけ
る熟的性質を分析する熱機械分析装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来のこの種の熱機械分析装置として、一般に、一端を
固定した試料の他端側に検出体の一端を結合又は接触さ
せ、この検出体の他端側から上記試料に引張り力又は押
圧力を加えつつ上記試料の種々の温度における上記検出
体の変位量を観測することにより上記試料の熱機械的性
質を分析するものが知られている゛（特公昭５３−２６
９８２号公報参照）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来のこの種の装置においては、測
定対象となる試料の両端に引張り力若しくは押圧力を加
えることができるものであることが前提となるため、温
度変化に応じて次第に軟化若しくは固化するような試料
についてその全過程についての熱機械分析に必要な情報
を得ることが事実上不可能であった。すなわち、上述の
ように、最後に完全に溶融して液状になるような試料、
あるいは、測定の初めにおいては液状をなすような試料
等については、上記前提が崩れてしまうがらである。

上記問題を解決する手段として、例えば繊維状担体に試
料を含浸させ、この繊維状担体に捩じり応力を加え、そ
のときに繊維状担体に生ずる捩じれ変形量を測定するな
どの装置も考えられる。

しかしながら、この種の装置においては、測定結果に繊
維状担体の熱機械的性質による影響が含まれることにな
るため、必ずしも試料の正確な熱機械的性質を測定する
ことができなかった。しかも、捩じり応力を印加し、捩
じれ変形量を求めるという原理を実際に適用する場合に
は、極めて複雑な構造・機構が必要となると共に、複雑
な測定手段も必要となる。すなわち、例えば上記繊維状
担体の下端に錘を吊るし、この繊維状担体上端部から捩
じり応力を加えたときに生ずる錘の捩じり減衰振動を各
温度で測定し、この測定結果を解析するなどの極めて煩
雑な測定及び解析が必要であった。

したがって、簡単なＷａ造・機構により温度変化に応じ
て完全に溶解若しくは固化するような試料についてその
全過程についても容易に測定できる熱機械分析装置の開
発が望まれている。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、この発明の熱機械分析装置
は、試料の温度を変化させつつ試料の熱機械的性質を分
析するものであって、少なくとも上記試料を挾持状に保
持する保持体と、この保持体にて保持される上記試料内
に挿入される測定部材と、上記測定部材を一定方向に往
復移動する検出棒とを具備し、上記検出棒に力検出手段
と変位検出手段とを連結すると共に、上記保持体の周囲
には温度制御手段を配設し、かつ、上記力検出手段及び
変位検出手段からの信号と温度制御手段への信号を比較
測定手段にて測定するものである。

この発明において、上記保持体は少なくとも試料を挾持
状に保持するものであれば任意のものでよく、例えば試
料が温度変化に応じて固体あるいは固溶体を維持するも
のである場合には適宜間隔をおいて対峙する一対の保持
板にて形成され、試料が液体あるいは温度変化に応じて
液状になる場合には容器にて形成される。

上記測定部材は上記保持体にて保持される試料内に押入
されて上記検出棒の往復移動により試料内を往復動する
ものであれば棒状のものであっても差支えないが、好ま
しくは試料との接触面積が可及的に広くなるような形態
、例えば板状、放射板状、筒状等のものにて形成する方
がよい。

上記検出棒は上記測定部材を一定方向に往復移動するも
のであれば、その往復駆動手段や往復案内手段等は任意
のものであっても差支えなく、例えば往復駆動手段を、
制御回路からのＯＮ、ＯＦＦ信号に基いて励磁、非励磁
する励磁コイルと磁石とから成る力発生手段にて形成す
ることができ、また、往復案内手段として、例えば相対
する２組のリンクを平行四辺形に形成する平行運動機構
を用いる他、検出棒を摺動可能に案内するガイド部材等
にて形成することができる。

上記力検出手段は上記測定部材及び検出棒に負荷される
圧力を検出するもので、例えばロードセル等の圧力測定
装置にて形成することができる。

また、」−記変位検出手段は」１記測定部材及び検出棒
の往復移動変位を検出するもので、例えば固定される差
動Ｉ・ランスと検出棒に固定される可動片材とで構成さ
れる。

加えて、上記比較測定手段は操作信号を上記力発生手段
と温度制御手段に伝達すると共に、上記力検出手段及び
変位検出手段からの信号を受信して、操作信号に基くデ
ータと受信の測定値とを比較演算する中央演算処理装置
（ＣＰＵ）を含む制御回路にて形成することができる。

［作用］ 上記の構成において、保持体にて保持される試料内に挿
入される測定部材を検出棒を介して一定方向に往復移動
すると共に、試料に温度変化を与えると、試料の温度変
化に応じて試料の機械的性質が変化し、この試料の機械
的性質の変化に対応して測定部材及び検出棒の力変位及
び変位量が変化する。そして、上記力変位及び変位量の
検出値と温度変化とが比較演算されて、試料の熱機械的
性質を分析することができる。

［実施例コ 以下にこの発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する
。

第１図はこの発明の熱機械分析装置の第一実施例の概略
椙成図、第２図は第１図のＩ［−ｎ断面図が示されてい
る。

この発明の熱機械分析装置は、測定対象物である試料Ａ
を保持する保持体１と、この保持体１にて保持される試
料Ａ内に挿入される測定部材３と、測定部材３を一定方
向く図において垂直方向〉に往復移動する検出棒５とを
具備し、検出棒５には力検出手段４と変位検出手段１６
が連結され、保持体１の周囲には温度制御手段１８が配
設され、かつ、力検出手段４及び変位検出手段１６から
の信号と温度制御手段１８への信号が比較測定手段であ
る制御回ｌｌ１１１９にて比較演算処理されるようにな
っている。

上記保持体１は、第３図に示すように、断面ハツト状の
固定基板１ａの対向する両側にねじ１ｂをもって固定さ
れる一対のステンレス製の保持板ｌｃ、ｌｃにて形成さ
れており、これら保持板１ｃ、ｌｃ間に熱硬化性あるい
は熱溶融性の試料Ａ（例えば方向性のある粘性を有する
パン生地等）を挾持状に保持し得るようになっている。

また、この保持体上は固定部Ｅｌに固定された断面略半
円形状の半円葭型の支持管２の底部２ａに載置されると
共に、支持管２の下方がら底部２ａを貫通して保持体１
の固定基板１ａにねじ結合する取付ねじ２２にて固定さ
れている。

上記測定部材３は上記保持板１ｃより小寸法のステンレ
ス製板状基部３ａと、この板状基部３ａの上端側に突出
する取付片３ｂとで構成され、そして、取付片３ｂが固
定ねじ３ｃをもって上記検出棒５の下端部に装着された
取付部材５ｂに吊り下げられた状態に固定されている。

上記検出棒５はステンレス製の丸棒にて形成されており
、この検出棒５の上端部はロードセル等でＩ成される力
検出手段４の下端部に固定され、この力検出手段４の上
端部には連結杆５ａが固定されると共に、この連結杆５
ａの上端部には固定部Ｅｌに固定されているコイル６ａ
内に配設された棒状磁石６ｂが固定されている。この場
合、上記コイル６ａと棒状磁石６ｂとによって上記測定
部材３を保持体１内に向って進退移動する力発生手段７
が構成されている。

また、上記連結杆５ａは平行運動機構８に連結されて垂
直方向に確実に移動し得るようになっている。この場合
、平行運動機構８は、固定部Ｅ３に固定された支持部材
１０に支点１１を中心として回転自在に支持されると共
に、一端部が支点９により連結杆５ａに枢着される主ビ
ーム１２と、この主ビーム１２と平行に配設されて、そ
の両端がそれぞれ上記支持部材１０及び連結杆５ａに支
点１４．１５をもって枢着される副ビーム１３とで構成
されている。なおこの場合、上記主ビーム１２の他端部
には錘１２ａが取り付けられると共に、錘１２ａが取り
付けられている端部には固定部Ｅ５に固定されたダンパ
１７の可動部１７ａが取り付けられている。

一方、上記検出棒５には、固定部Ｂ４に固定されている
差動トランス１６ａの可動片材１６ｂが固定されている
。この場合、差動トランス１６ａと可動片材１６ｂとで
変位検出手段１６が構成されている。

また、上記支持管２の保持体１を載置した部位の外周に
は加熱及び冷却手段等を含む温度制御手段１８が配置さ
れている。

そして、上記温度制御手段１８並びに変位検出手段１６
の差動トランス１６ａ、力検出手段４及び力発生手段７
を構成するコイル６ａはそれぞれＣＰＵを内蔵する比較
測定手段を構成する制御回路■９に電気的に接続されて
おり、また、この制御回路１９には操作手段２０及び表
示手段２１が電気的に接続されている。この場合、上記
制御回路１９は操作手段２０から入力された各種の指令
、例えば、上記温度制御手段１８をいかなる温度カーブ
で制御するか、あるいは、上記測定部材３にどのような
力を加えるかなどの指令を、上記力検出手段４の検出値
を取り入れながら上記コイル６ａに流す電流及び上記温
度制御手段１８に流す電流を加減するなどして実行する
と共に、この検出手段４の検出値、あるいは、上記変位
検出手段１６で検出される変位量その他の観測結果を上
記表示手段２１に送出して表示を行なわせるものである
。

次に、上記のように構成されるこの発明の熱機会分析装
置により、試料Ａであるパン生地の温度変化による熱機
械的性質を測定する場合について説明する。

まず、試料Ａを測定部材３の板状基部３ａの両面に張り
付けると共に、２枚の保持板１ｃ、ｌｃ間に挾持し、ね
じ１ｂをもって保持板１ｃ、ｌｃを固定基板１ａに固定
する。次に、保持体ｌを支持管２の底部２ａに載置して
下方から取付けねじ２２により支持管２に固定すると共
に、固定ねじ３ｃにより測定部材３を検出棒５に固定す
る。

そして、上記操作手段２０から所定の指令を制御回路１
９に入力することにより、制御回路１９からの信号が温
度制御手段１８及び力発生手段７に伝達され、温度制御
手段１８により上記試料Ａの温度が所望の条件に従って
変化されつつ、力発生手段７により測定部材３に所望の
押圧力及び弓張り力が加えられて、検出棒５に負荷され
る力が力検出手段４により測定されると共に、検出棒５
の変位量が変位検出手段ｉ６により測定される。

測定された検出値は制御回路１つに送られ、この制御回
路１９のＣＰＵによって上記温度制御手段′１．８と力
発生手段７に伝達されたデータと測定された検出値とが
比較演算処理されて各温度における試料の熱機械的性質
が解析され、その値を表示手段２１にて表示することが
できる。

なお、上記実施例では試料がパン生地のような固体、固
溶体の場合について説明したが、必ずしも試料は固体や
固溶体である必要はなく、液体あるいは温度変化に応じ
て液状になる試料、例えば、バター、チーズ等について
も同様に測定することができ、この場合には、第４図に
示すように、上記保持体ｌを測定部材３を挿入し得る容
器にて形成すればよい。このように保持体１を容器にて
形成することにより試料が固体、液体のいずれであって
も使用することができる。

また、上記測定部材３は必ずしも板状のものである必要
はなく、例えば第５図に示すように、２枚の保持板３ａ
、３ａを十字状に組付けた放射板状にて形成することも
でき、その他、試料Ａとの接触面積を広くできるような
筒状のような形態等任意のものであってもよい。

なお、第４図及び第５図において、その他の部分は一ヒ
記第−実施例と同じであるので、同一部分には同一符号
を付してその説明は省略する。

［発明の効果］ 以上に説明したように、この発明の熱機械分析装置によ
れば、少なくとも試料を挾持状に保持する保持体と、こ
の保持体にて保持される試料内に挿入される測定部材と
、測定部材を一定方向に往復移動する検出棒とを具備し
、検出棒に力検出手段と変位検出手段とを連結すると共
に、保持体の周囲には温度制御手段を配設し、かつ、力
検出手段及び変位検出手段からの信号と温度制御手段へ
の信号を比較測定手段にて測定するため、簡単な′！ｆ
４遣・機ｍによって温度変化に応じて完全に溶融若しく
は固化するような試料についてもその全過程の熱機械分
析を容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第（図はこの発明の熱機械分析装置の一実施例の概略構
成図、第２図は第１図の■−■断面図、第３図は一実施
例にお□ける保持体と測定部材を示す斜視図、第４図は
この発明における保持体の別の実施例を示す斜視図、第
５図はこの発明における保持体のさらに別の実施例を示
す斜視図である。 符号説明 Ａ・・・試料、１・・・保持体、２・・・支持管、３・
・・測定部材、４・・・力検出手段、５・・・検出棒、
７・・・力発生手段、１６・・・変位検出手段、１８・
・・温度制御手段、１９・・・制御回路（比較測定手段
〉。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 試料の温度を変化させつつ試料の熱機械的性質を分析す
   るものにおいて、少なくとも上記試料を挾持状に保持す
   る保持体と、この保持体にて保持される上記試料内に挿
   入される測定部材と、上記測定部材を一定方向に往復移
   動する検出棒とを具備し、上記検出棒に力検出手段と変
   位検出手段とを連結すると共に、上記保持体の周囲には
   温度制御手段を配置し、かつ、上記力検出手段及び変位
   検出手段からの信号と温度制御手段への信号を比較測定
   手段にて測定することを特徴とする熱機械分析装置。