JPH04323547A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、試料に機械的力を加え
ると共に雰囲気温度を変化させながら、種々の環境温度
下における試料の熱的性質を測定する熱機械分析装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】上記の熱機械分析装置として、従来、試
料に対する雰囲気温度を変化させるヒータと、試料に押
圧力又は引張力を加える検出棒と、コア及びそのコアを
取り囲むコイルによって構成される差動トランスとを有
するものが知られている（例えば、特開平１−２７４０
３３号公報に開示の熱機械分析装置）。この熱機械分析
装置においては、差動トランスを構成するコア又はコイ
ルの一方が検出棒に固定されていて、試料の熱膨張ある
いは熱収縮に応じて検出棒が位置変位するとそれに固定
されたコア又はコイルのいずれか一方が他方に対して相
対的に位置変位する。従って、試料の熱膨張量又は熱収
縮量が、コイルを流れる電流の変化として取り出される
。こうして、試料の熱膨張量等が測定される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の熱機械分析装置においては、コア又はコイルが検出
棒に位置不動に固定されていた。従って、検出棒それ自
体が傾いていたり、あるいは検出棒が傾動したりするよ
うな場合には、それに固定されたコア又はコイルの一方
が他方に対して傾いた状態で位置変位する。本来、差動
トランスにおいてはコアがコイルに対して相対的に直線
平行移動したときに正確な変位量が得られるものであり
、上記のようにコアが傾いた状態で位置変位する場合に
は、正確な位置変位が得られない。本発明は、従来の熱
機械分析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、検出棒その他差動トランスを支持する部材
が傾いている場合にも常に正確な位置変位測定をするこ
とができる熱機械分析装置を提供することを目的とする
。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る熱機械分析装置は、試料（１０，２５
）に対する雰囲気温度を変化させる調温手段（ヒータ１
３）と、試料に押圧力又は引張力を加える検出体（８）
と、コア（１５）及び該コアを取り囲むコイル（１６）
によって構成される差動トランス（１４）とを有してお
り、上記コア又はコイルのいずれか一方が上記検出体と
一体になって位置変位する熱機械分析装置であって、上
記コア又はコイルが、検出体に対して回転自在に連結さ
れていて、さらに自重によって空中に垂下していること
を特徴としている。

【０００５】

【作用】試料が熱膨張又は熱収縮すると、検出棒及びそ
れに連結されたコア又はコイルのいずれか一方が位置変
位する。コアがコイルに対して相対的に位置変位するこ
とにより、試料の熱膨張等の大きさがコイルを流れる電
流の変化として取り出される。コア又はコイルは、検出
棒に一体に固定されているのではなくて、回転自在に連
結されていて空中に垂下している。従って仮に、コア又
はコイルを支持している部材、例えば検出体が傾いてい
たり、あるいは傾動したりしても、コア又はコイルは常
に鉛直状態を保ちながら直線移動する。その結果、常に
正確な測定結果を得ることができる。

【０００６】

【実施例】図１は、本発明に係る熱機械分析装置の一実
施例を示している。この熱機械分析装置は、機枠１に固
定された支柱２と、支柱２の上端に設けられた支持ブロ
ック３に回転自在に支持された主ビーム４とを有してい
る。主ビーム４は、支持ブロック３の両側に延びており
、その一方の先端に検出側ブロック５が、そして他方の
先端にトランス側ブロック６がそれぞれ回転自在に取り
付けられている。

【０００７】検出側ブロック５の下面には、円柱状の取
付けチップ７が傾動可能に設けられており、その取付け
チップ７の下端に検出体としての検出棒８が固定状態で
連結されている。検出棒８の下方には試料支持台９が位
置固定状態で配置されており、その支持台９上に測定対
象である円柱状の試料１０が載置されている。検出棒８
の下端はこの試料１０の上端に接触している。主ビーム
４の右側先端には重錘皿１１が固定されており、その皿
上に重錘１２が載置されている。検出棒８は、重錘１２
の重量で試料１０を押し付けている。試料支持台９のま
わりにはヒータ１３が配設されており、このヒータ１３
の作用により試料１０の雰囲気温度が上昇、すなわち変
化する。

【０００８】主ビーム４の左側先端に回転自在に取り付
けられたトランス側ブロック６の下方には、差動トラン
ス１４が設けられている。この差動トランス１４は、ト
ランス側ブロック６の下面に固定されたコア１５と、そ
のコア１５を取り囲むコイル１６とによって構成されて
いる。コイル１６は、機枠１に固定されていて位置不動
に配置されている。またコア１５は、トランス側ブロッ
ク６の下面に固定されていて自重によって下方へ垂下し
て、いわゆる宙吊りの状態となっている。コア１５の下
端には重錘２２が固定されている。この重錘２２の働き
により、コア１５はより一層確実に常に鉛直方向に沿っ
て延びるように垂下する。コイル１６には、所定値の電
流が流されると共に、その電流値の変化を検出できる電
流検出器１８が電気的に接続されている。

【０００９】また、主ビーム４の回転支点である支持ブ
ロック３と検出側ブロック５との間であって、主ビーム
４の上下両側には、ワイヤ１９及び２０が張設されてい
る。各ワイヤ１９，２０の両端は支持ブロック３及び検
出側ブロック５に固着されている。

【００１０】本熱機械分析装置は、以上のように構成さ
れているので、ヒータ１３によって温度変化雰囲気下に
置かれ、さらに検出棒８によって荷重が加えられている
試料１０に寸法変化が発生すると、検出棒８が上下移動
し、それに応じて主ビーム４が支持ブロック３の回転支
点２１を中心として回転揺動する。支持ブロック３と検
出側ブロック５との間の上下両側にはワイヤ１９，２０
が張設されており、これらのワイヤ１９，２０、支持ブ
ロック３、そして検出側ブロック５によって、いわゆる
四節リンク機構が構成されている。従って上記のように
主ビーム１９が回転揺動する際、検出側ブロック５は常
に支持ブロック３に対して平行移動する。これにより、
検出棒８は常に鉛直方向に延びる状態で平行移動する。

【００１１】主ビーム４が上記のように回転揺動すると
、主ビーム４の左端に回転自在に取り付けられたトラン
ス側ブロック６が上下方向へ往復移動する。トランス側
ブロック６が移動するとそれに固定されたコア１５が同
様に移動する。このとき、コイル１６に対するコア１５
の相対位置が変化することになり、コイル１６に流れる
電流に変化が生じ、その変化が電流検出器１８によって
検出される。こうして、主ビーム４の回転揺動量、すな
わち試料１０の寸法変化量がコイル１６を流れる電流の
変化量として取り出される。

【００１２】コア１５が固定されたトランス側ブロック
６は主ビーム４に回転自在に取り付けられている。従っ
て、コア１５は主ビーム４、すなわち検出棒８に対して
回転自在に連結され、さらに自重によって空中に垂下し
ている状態、いわゆる宙吊りの状態にある。それ故、上
記のように主ビーム４の回転揺動に応じてコア１５が位
置変位するとき、コア１５は常に鉛直方向に延びる状態
で平行移動する。その結果、コア１５はコイル１６に対
して常に平行を保った状態で平行移動することになり、
きわめて精度の高い測定結果を得ることが可能となる。

【００１３】図２は、本発明に係る熱機械分析装置の他
の実施例を示している。図１に示した実施例は、いわゆ
る単一天秤を用いた熱機械分析装置に本発明を適用した
ものである。これに対して図２に示す実施例は、いわゆ
る差動天秤を用いた熱機械分析装置に本発明を適用した
場合の実施例である。この差動天秤式の熱機械分析装置
は、２本の主ビーム２４ａ及び２４ｂを有しており、一
方の主ビーム２４ａの検出棒８に測定対象である試料１
０が、そして他方の主ビーム２４ｂの検出棒８に、熱的
に安定である基準試料２５、例えばＳｉＯ２（石英）、
ＡＬ２Ｏ３（アルミナ）が接触している。また、主ビー
ム２４ａの左端には差動トランス１４のコア１５が回転
自在、すなわち宙吊り状態で取り付けられ、一方、主ビ
ーム２４ｂの左端には差動トランス１４のコイル１６が
回転自在、すなわち宙吊り状態で取り付けられている。

【００１４】この実施例においては、熱的に安定な基準
試料２５と測定試料１０との間に寸法差が生じたときに
、その寸法差が、差動トランス１４においてコア１５と
コイル１６との間の相対的な位置変位となって現れ、コ
イル１６を流れる電流の変化量として測定される。

【００１５】この実施例において、検出棒８及び主ビー
ム２４ａ，２４ｂが位置変位する際、コア１５及びコイ
ル１６の両方が常に鉛直状態を保持した状態で平行移動
する。コア１５とコイル１６とが相対的に傾くことがな
いので、きわめて正確な測定を行なうことができる。

【００１６】以上、好ましい実施例をあげて本発明を説
明したが、本発明はその実施例に限定されるものではな
い。例えば、図１の実施例では主ビーム４にコア１５を
宙吊りに連結したが、これに替えてコイル１６を主ビー
ム４に宙吊りに連結し、コア１５を機枠１に固定するこ
ともできる。上記実施例では、主ビーム４，２４ａ，２
４ｂを介して検出棒８にコア１５等を回転自在に垂下さ
せたが、特開平１−２７４０３３号公報に開示された形
式の熱機械分析装置に本発明を適用する場合には、検出
棒８に直接にコア１５又はコイル１６が宙吊りされる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、差動トランスを構成す
るコア及びコイルが相対的に傾くことなく、常に互に平
行な状態を保持した状態で位置変位する。それ故、位置
変位の測定、従って試料に関する寸法変化の測定をきわ
めて精度よく行なうことが可能となった。請求項２記載
の熱機械分析装置によれば、差動トランスと調温手段と
の間の間隔が大きく離れるので、調温手段からの熱によ
って差動トランスが損傷するという問題が解消される。 請求項３記載の熱機械分析装置によれば、検出棒の位置
変位に応じてコアとコイルとが相対的に位置変位する間
、コアとコイルとをより確実に互に平行に保持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を単一天秤方式の熱機械分析装置に適用
した場合の一実施例を示す斜視図である。

【図２】本発明を差動天秤方式の熱機械分析装置に適用
した場合の一実施例を示す斜視図である。

【符号の説明】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　試料に対する雰囲気温度を変化させる
   調温手段と、試料に押圧力又は引張力を加える検出体と
   、コア及び該コアを取り囲むコイルによって構成される
   差動トランスとを有しており、上記コア又はコイルのい
   ずれか一方が上記検出体と一体になって位置変位する熱
   機械分析装置において、上記コア又はコイルは、検出体
   に対して回転自在に連結され、自重によって空中に垂下
   していることを特徴とする熱機械分析装置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の熱機械分析装置であっ
   て、支点に回転自在に支持された主ビームを有しており
   、上記検出体はその主ビームに回転自在に支持され、さ
   らに上記差動トランスは上記主ビームの支点に関して上
   記調温手段の反対側に配置されていることを特徴とする
   熱機械分析装置。
3. 【請求項３】　　検出体に対して回転自在に連結された
   コア又はコイルに重錘が連結されることを特徴とする請
   求項１又は２記載の熱機械分析装置。