JPH06207784A - 試料浮揚加熱装置 - Google Patents
試料浮揚加熱装置Info
- Publication number
- JPH06207784A JPH06207784A JP1819093A JP1819093A JPH06207784A JP H06207784 A JPH06207784 A JP H06207784A JP 1819093 A JP1819093 A JP 1819093A JP 1819093 A JP1819093 A JP 1819093A JP H06207784 A JPH06207784 A JP H06207784A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder
- container
- vessel
- pipe
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 無重力状態で試料の円筒空間内における位置
決めを確実で容易に行なえるようにする。 【構成】 円筒状ガラスの容器１と、容器１の円筒の外
側から円筒中心軸線に向けられた熱源３と、容器１の円
筒中心軸線の一端から円筒内部に向けられた音波発振器
４と、容器１の他端に設けた反射板６と、容器１内にお
いて円筒中心軸線を中心として円筒中心軸線と平行に設
けた複数の格子電極１２と、先端に試料１１を付け容器
１の円筒中心軸線の他端から円筒中心軸線に沿って容器
１の内部に挿入するパイプ７と、パイプ７に接続された
荷電電源８と、パイプ７の内部を吸引する吸引ポンプ１
０とを備え、試料１１の容器１径方向の位置決めは格子
電極１２からの静電気力によって行ない、試料１１の容
器１中心軸線方向の位置決めは音波発振器４による定在
波で行なう。
決めを確実で容易に行なえるようにする。 【構成】 円筒状ガラスの容器１と、容器１の円筒の外
側から円筒中心軸線に向けられた熱源３と、容器１の円
筒中心軸線の一端から円筒内部に向けられた音波発振器
４と、容器１の他端に設けた反射板６と、容器１内にお
いて円筒中心軸線を中心として円筒中心軸線と平行に設
けた複数の格子電極１２と、先端に試料１１を付け容器
１の円筒中心軸線の他端から円筒中心軸線に沿って容器
１の内部に挿入するパイプ７と、パイプ７に接続された
荷電電源８と、パイプ７の内部を吸引する吸引ポンプ１
０とを備え、試料１１の容器１径方向の位置決めは格子
電極１２からの静電気力によって行ない、試料１１の容
器１中心軸線方向の位置決めは音波発振器４による定在
波で行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微小重力環境で材料実
験用の試料を、浮かした状態で加熱するようにした試料
浮揚加熱装置に関するものである。
験用の試料を、浮かした状態で加熱するようにした試料
浮揚加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】宇宙空間の無重力状態では、比重の異な
った異種材料の溶融でも浮力差がないために対流が起こ
らず、固体材料中に結晶成長時の構造的な差異を作らな
い。また、沈澱による分離も起こらないため、均一な物
質を作ることができ、さらに、比重差の大きな金属の合
金も製造できるなどの利点がある。
った異種材料の溶融でも浮力差がないために対流が起こ
らず、固体材料中に結晶成長時の構造的な差異を作らな
い。また、沈澱による分離も起こらないため、均一な物
質を作ることができ、さらに、比重差の大きな金属の合
金も製造できるなどの利点がある。
【０００３】無重力状態での材料製造は、このように素
晴らしい特性をもっているが、試料の溶融時に不純物が
混入する可能性がある。そこで不純物の混入を避けるた
め、炉壁と無接触で試料を保持することが必要となる。
このような要求から、音波や電磁場を利用して試料を浮
揚させた状態を保持し、加熱する装置が開発されてい
る。
晴らしい特性をもっているが、試料の溶融時に不純物が
混入する可能性がある。そこで不純物の混入を避けるた
め、炉壁と無接触で試料を保持することが必要となる。
このような要求から、音波や電磁場を利用して試料を浮
揚させた状態を保持し、加熱する装置が開発されてい
る。
【０００４】電磁場を利用した装置は電気伝導性の試料
を浮揚するには適しているが、非伝導性の試料には使用
することができない。
を浮揚するには適しているが、非伝導性の試料には使用
することができない。
【０００５】一方、音波による試料の浮揚は、伝導性、
非伝導性に関係なく試料を浮揚できるが、宇宙空間は高
真空のため音波の伝播が行なわれないので、溶融材料に
悪影響を与えない不活性ガスを満たすことにより、試料
を浮揚させた状態に保持することができる。
非伝導性に関係なく試料を浮揚できるが、宇宙空間は高
真空のため音波の伝播が行なわれないので、溶融材料に
悪影響を与えない不活性ガスを満たすことにより、試料
を浮揚させた状態に保持することができる。
【０００６】音波による試料の浮揚は、進行波と反射波
が同一位相で重なり、振幅が時間的に変化しない定在波
が一定空間内にあると、振幅の大きな腹や振幅のない節
はずっとそのままの状態で存在し、この定在波が決まっ
た音圧の分布を作り、その腹や節は力学的に安定な場所
となり、この場所が試料を浮揚させておくことが可能と
するものである。
が同一位相で重なり、振幅が時間的に変化しない定在波
が一定空間内にあると、振幅の大きな腹や振幅のない節
はずっとそのままの状態で存在し、この定在波が決まっ
た音圧の分布を作り、その腹や節は力学的に安定な場所
となり、この場所が試料を浮揚させておくことが可能と
するものである。
【０００７】このような宇宙空間の無重力状態での材料
製造の実験は、スペースシャトル等の宇宙飛行体の中
で、円筒状のガラス容器に試料を入れ、電磁場もしくは
音波によって試料を浮揚させ、円筒状のガラス容器の外
部から熱を加えて実験している。
製造の実験は、スペースシャトル等の宇宙飛行体の中
で、円筒状のガラス容器に試料を入れ、電磁場もしくは
音波によって試料を浮揚させ、円筒状のガラス容器の外
部から熱を加えて実験している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】円筒空間内に定在波を
形成させることで、試料を円筒空間内に浮揚させること
は可能であるが、円筒空間の径方向の位置決めも行なう
定在波モードは非常に複雑で、温度変化により崩れやす
い欠点がある。
形成させることで、試料を円筒空間内に浮揚させること
は可能であるが、円筒空間の径方向の位置決めも行なう
定在波モードは非常に複雑で、温度変化により崩れやす
い欠点がある。
【０００９】本発明はこのような従来の欠点を除去し、
試料の円筒空間内における位置決めを確実で容易に行な
えるようにした試料浮揚加熱装置を提供することを目的
とするものである。
試料の円筒空間内における位置決めを確実で容易に行な
えるようにした試料浮揚加熱装置を提供することを目的
とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の試料浮揚加熱装
置は、円筒状ガラスの容器と、前記容器の円筒の外側か
ら円筒中心軸線に向けられた熱源と、前記容器の円筒中
心軸線の一端から円筒内部に向けられた音波発振器と、
容器の他端に設けた反射板と、前記容器内において円筒
中心軸線を中心として円筒中心軸線と平行に設けた複数
の格子電極と、先端に試料を付け前記容器の円筒中心軸
線の他端から円筒中心軸線に沿って前記容器の内部に挿
入するパイプと、前記パイプに接続された荷電電源と、
前記パイプの内部を吸引する吸引ポンプとを備えたこと
を特徴とするものである。
置は、円筒状ガラスの容器と、前記容器の円筒の外側か
ら円筒中心軸線に向けられた熱源と、前記容器の円筒中
心軸線の一端から円筒内部に向けられた音波発振器と、
容器の他端に設けた反射板と、前記容器内において円筒
中心軸線を中心として円筒中心軸線と平行に設けた複数
の格子電極と、先端に試料を付け前記容器の円筒中心軸
線の他端から円筒中心軸線に沿って前記容器の内部に挿
入するパイプと、前記パイプに接続された荷電電源と、
前記パイプの内部を吸引する吸引ポンプとを備えたこと
を特徴とするものである。
【００１１】
【作用】円筒状ガラスの容器の中心軸線方向の試料の位
置決めは音波の定在波によって行われ、荷電された試料
の容器の径方向の試料の位置決めは、静電気力によって
行なわれ、音波と静電気力の長所が発揮される。
置決めは音波の定在波によって行われ、荷電された試料
の容器の径方向の試料の位置決めは、静電気力によって
行なわれ、音波と静電気力の長所が発揮される。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。
る。
【００１３】図１は本発明の一実施例の縦断面図であっ
て、石英ガラス等で作った円筒状の容器１の外側には、
ランプ２を備えた熱源３が取り付けてあって、容器１の
中心軸線に向けて熱線を出して加熱するようになってい
る。
て、石英ガラス等で作った円筒状の容器１の外側には、
ランプ２を備えた熱源３が取り付けてあって、容器１の
中心軸線に向けて熱線を出して加熱するようになってい
る。
【００１４】容器１の円筒の中心軸線の一端（図１の上
端）には、スピーカ、トランスデューサ等の音波発振器
４が取り付けてあって容器１の内部へ向けて音波を発す
ることができるようになっており、容器１の円筒の中心
軸線の他端（図１の下端）には、中心に孔５を穿設した
円板状の反射板６が取り付けられている。
端）には、スピーカ、トランスデューサ等の音波発振器
４が取り付けてあって容器１の内部へ向けて音波を発す
ることができるようになっており、容器１の円筒の中心
軸線の他端（図１の下端）には、中心に孔５を穿設した
円板状の反射板６が取り付けられている。
【００１５】７は金属製のパイプであって、高圧の荷電
電源８が接続されており、下端には絶縁パイプ９が同一
軸線になるように固着されている。絶縁パイプ９の下端
には吸引ポンプ１０が接続してあって、絶縁パイプ９及
びパイプ７の内部を吸引するようになっている。パイプ
７は先端に加熱する試料１１を付け、反射板６の孔５か
ら容器１の中心軸線に沿って容器１の内部へ挿入するも
のである。
電源８が接続されており、下端には絶縁パイプ９が同一
軸線になるように固着されている。絶縁パイプ９の下端
には吸引ポンプ１０が接続してあって、絶縁パイプ９及
びパイプ７の内部を吸引するようになっている。パイプ
７は先端に加熱する試料１１を付け、反射板６の孔５か
ら容器１の中心軸線に沿って容器１の内部へ挿入するも
のである。
【００１６】図２は容器１の一部を切り欠いて示した斜
視図、図３は図２の横断面図であって、これらの図に示
すように容器１の内部には、容器１の中心軸線を中心と
して対称に、四重極の格子電極１２が容器１の中心軸線
と平行に設けてあって、格子電極１２は結線１３により
交流電源１４に接続されている。
視図、図３は図２の横断面図であって、これらの図に示
すように容器１の内部には、容器１の中心軸線を中心と
して対称に、四重極の格子電極１２が容器１の中心軸線
と平行に設けてあって、格子電極１２は結線１３により
交流電源１４に接続されている。
【００１７】次に、上述した装置の作用を説明する。
【００１８】この装置を使用するのは、スペースシャト
ル等の宇宙飛行体の宇宙空間の無重力状態の場所であっ
て、図１に示す金属製のパイプ７が容器１の外にある時
にパイプ７の先端に加熱しようとする試料１１を付け、
吸引ポンプ１０で絶縁パイプ９及びパイプ７の内部を吸
引して試料１１がパイプ７の先端から離れないように保
持し、荷電電源８によって試料１１に荷電させる。この
荷電は、接触方式、コロナ荷電のいずれでも可能であ
る。
ル等の宇宙飛行体の宇宙空間の無重力状態の場所であっ
て、図１に示す金属製のパイプ７が容器１の外にある時
にパイプ７の先端に加熱しようとする試料１１を付け、
吸引ポンプ１０で絶縁パイプ９及びパイプ７の内部を吸
引して試料１１がパイプ７の先端から離れないように保
持し、荷電電源８によって試料１１に荷電させる。この
荷電は、接触方式、コロナ荷電のいずれでも可能であ
る。
【００１９】次に、パイプ７を反射板６の孔５から容器
１の中心軸線に沿って容器１の内部へ挿入し、パイプ７
の先端に付けてある試料１１が、円筒状の容器１の中心
軸線上で軸方向のほぼ中心の位置に達するようにする。
そして図２、図３の交流電源１４から格子電極１２に電
圧を加え、音波発振器４から容器１内に音波を発する。
１の中心軸線に沿って容器１の内部へ挿入し、パイプ７
の先端に付けてある試料１１が、円筒状の容器１の中心
軸線上で軸方向のほぼ中心の位置に達するようにする。
そして図２、図３の交流電源１４から格子電極１２に電
圧を加え、音波発振器４から容器１内に音波を発する。
【００２０】図５は音波発振器４から容器１内に発せら
れた音波による音圧の安定領域を示すグラフであり、縦
軸が容器１の中心軸線に沿った位置であって、破線で示
すような音圧モード１５となり、進行波と反射波が同一
位相で重なって振幅が時間的に変化しない定在波が、力
学的に安定な安定領域１６を作ることになる。この安定
領域１６は、図４の容器１の縦断面図に示すように、容
器１の中心軸線のほぼ中心付近になる。安定領域１６を
保持するために音圧センサ１７で反射板６面上の音圧を
検出し、音圧計１８で電気信号に変換し、信号処理装置
１９で最適周波数、電力を計算し、信号発生器２０にフ
ィードバックし、２１で増幅して音波発振器４の発生音
波を制御する。
れた音波による音圧の安定領域を示すグラフであり、縦
軸が容器１の中心軸線に沿った位置であって、破線で示
すような音圧モード１５となり、進行波と反射波が同一
位相で重なって振幅が時間的に変化しない定在波が、力
学的に安定な安定領域１６を作ることになる。この安定
領域１６は、図４の容器１の縦断面図に示すように、容
器１の中心軸線のほぼ中心付近になる。安定領域１６を
保持するために音圧センサ１７で反射板６面上の音圧を
検出し、音圧計１８で電気信号に変換し、信号処理装置
１９で最適周波数、電力を計算し、信号発生器２０にフ
ィードバックし、２１で増幅して音波発振器４の発生音
波を制御する。
【００２１】パイプ７の先端に付けてある試料１１を安
定領域１６に位置させて図１の吸引ポンプ１０の運転を
停止し、パイプ７を反射板６の孔５から容器１の外に引
き抜くと、荷電された試料１１は格子電極１２による静
電気力による静電場によって容器１内の径方向中心に、
且つ音波発振器４からの音波による定在波で容器１内の
上下方向中間部に浮揚した状態を保持する。
定領域１６に位置させて図１の吸引ポンプ１０の運転を
停止し、パイプ７を反射板６の孔５から容器１の外に引
き抜くと、荷電された試料１１は格子電極１２による静
電気力による静電場によって容器１内の径方向中心に、
且つ音波発振器４からの音波による定在波で容器１内の
上下方向中間部に浮揚した状態を保持する。
【００２２】この状態で図１のランプ２から石英ガラス
の容器１を通して赤外線あるいはレーザ光線を照射する
と、試料１１は浮揚状態で不純物が混入することなく加
熱される。
の容器１を通して赤外線あるいはレーザ光線を照射する
と、試料１１は浮揚状態で不純物が混入することなく加
熱される。
【００２３】
【発明の効果】本発明は、容器内において円筒中心軸線
を中心として円筒中心軸線と平行に設けた複数の格子電
極からの静電気力を荷電された試料に与えることによ
り、円筒状ガラスの容器の径方向の位置決めを安定して
行なうことができ、円筒状ガラスの容器の中心軸線方向
の試料の位置決めは音波発振器による定在波で安定して
行なうことができる効果がある。
を中心として円筒中心軸線と平行に設けた複数の格子電
極からの静電気力を荷電された試料に与えることによ
り、円筒状ガラスの容器の径方向の位置決めを安定して
行なうことができ、円筒状ガラスの容器の中心軸線方向
の試料の位置決めは音波発振器による定在波で安定して
行なうことができる効果がある。
【図１】本発明の一実施例の縦断面図である。
【図２】容器の一部を切り欠いて示した斜視図である。
【図３】図２の横断面図である。
【図４】容器の縦断面図である。
【図５】音圧の安定領域を示すグラフである。
１ 容器 ３ 熱源 ４ 音波発振器 ６ 反射板 ７ パイプ ８ 荷電電源 １０ 吸引ポンプ １１ 試料 １２ 格子電極 １７ 音圧センサ １８ 音圧計 １９ 信号処理装置 ２０ 信号発生器
Claims (1)
- 【請求項１】 円筒状ガラスの容器と、前記容器の円筒
の外側から円筒中心軸線に向けられた熱源と、前記容器
の円筒中心軸線の一端から円筒内部に向けられた音波発
振器と、容器の他端に設けた反射板と、前記容器内にお
いて円筒中心軸線を中心として円筒中心軸線と平行に設
けた複数の格子電極と、先端に試料を付け前記容器の円
筒中心軸線の他端から円筒中心軸線に沿って前記容器の
内部に挿入するパイプと、前記パイプに接続された荷電
電源と、前記パイプの内部を吸引する吸引ポンプとを備
えたことを特徴とする試料浮揚加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1819093A JPH06207784A (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 試料浮揚加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1819093A JPH06207784A (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 試料浮揚加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06207784A true JPH06207784A (ja) | 1994-07-26 |
Family
ID=11964705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1819093A Pending JPH06207784A (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 試料浮揚加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06207784A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013162187A1 (ko) * | 2012-04-24 | 2013-10-31 | 한국표준과학연구원 | 부양 장치 및 부양 방법 |
-
1993
- 1993-01-08 JP JP1819093A patent/JPH06207784A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013162187A1 (ko) * | 2012-04-24 | 2013-10-31 | 한국표준과학연구원 | 부양 장치 및 부양 방법 |
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