JPH07270394A - 微小重力下における生成実験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遠心力を用いて気泡を移動させる形式であり
ながら、機構や装置をできるだけ簡便にし得、材料にと
っては弊害となる気泡を試料容器の端に移動させて集合
し得る微小重力下における生成実験装置を提供する。 【構成】 両回転駆動装置11，20により試料容器８と一
端の壁13とを、中心軸心23の回りに各別に回転させる。
回転の最初を、回転駆動装置11，20ともに同じ回転数で
行い、試料６中の気泡24を遠心力で中心軸心23の部分に
移動させ集合させる。第一回転駆動装置11を停止させ、
試料容器８の回転を停止させる。一端の壁13が回転を継
続することで、試料容器８内の中心軸心23の部分では一
端の壁13に向かう流れが生じ、気泡24を、中心軸心23に
沿って一端の壁13に向かって移動させ集合させる。第二
回転駆動装置20を停止させ、試料６の凝固や実験を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば宇宙のような
微小重力下において、新材料を生成したり、あるいは実
験したりする時に使用される微小重力下における生成実
験装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】宇宙環境のような微小重力下では、浮
力、沈降などの効果が小さいため、大きく密度の異なる
二相の混合物を、分散した安定な状態で存在させ得る。
この状態は、微小重力環境下での新材料の生成に大きな
可能性を与えるものであるが、反面、材料内に予め混入
していた気泡、あるいは実験中に発生した気泡が、分離
せずに液中にとどまり、結晶中に取り込まれるなど、材
料の品質から見ると欠陥となるものである。

【０００３】従来、たとえば溶融材料中に発生した気泡
を移動させる構成の一つとして、材料容器を回転させ、
この回転により発生する遠心力によって、気泡を回転中
心方向に移動させる手段が提供されている。

【０００４】すなわち第一の手段として、図５に示すよ
うに、実験する試料（溶融材料）30を入れた試料容器
（カートリッジ）31を装置本体（炉）32内で回転自在に
構成するとともに、試料容器31を回転させるためのモー
タ33を設けている。34はヒータ、35は真空引き口を示
す。この第一の手段によると、モータ33により試料容器
31を、その中心軸心36を回転軸心として回転させ、回転
により発生する遠心力によって、気泡37を中心軸心36の
部分に集めて凝固している。

【０００５】また第二の手段として、図６に示すよう
に、実験する試料40を入れた試料容器41を装置本体42内
に配設するとともに、複数の装置本体42を、試料容器41
の中心軸心43に対して垂直な回転軸44に取り付けた回転
テーブル45上に配設し、そして回転軸44を介して回転テ
ーブル45を回転させるためのモータ46を設けている。47
はヒータを示す。この第二の手段によると、モータ46に
より試料容器41群を、中心軸心43に対して垂直な回転軸
44を回転軸心として回転させ、回転により発生する遠心
力によって、気泡48を試料容器48の内側端に移動かつ集
合させて凝固している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図５で示
す第一の手段では、機構的には簡易であるが、生成され
た材料を見ると中心軸心36の部分に気泡37があり、検査
時の試験片は気泡37を避けて製作しなければならないこ
とから、その大きさなどが限られて、不便である。これ
に対して図６で示す第二の手段は、気泡48を試料容器41
の内部端に集合して凝固し得、大きな試験片を製作でき
て好都合であるが、装置全体が大きくなり、たとえば宇
宙実験装置のように、実験空間が限られており、できる
だけコンパクト性が重視される場合には不都合である。
また装置が回転部を持つことから、ヒータ47などの電気
配線に関しても複雑になる。

【０００７】本発明は、遠心力を用いて気泡を移動させ
る形式でありながら、機構や装置をできるだけ簡便にし
得るとともに、材料にとっては弊害となる気泡を試料容
器の端に移動させて集合し得る微小重力下における生成
実験装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明の微小重力下における生成実験装置は、微小重力下
での材料実験装置において、実験する試料を入れた試料
容器を装置本体内で回転自在に構成するとともに、試料
容器を回転するための第一回転駆動装置を設け、前記試
料容器は、その一端の壁を独立して回転自在に構成する
とともに、一端の壁を回転するための第二回転駆動装置
を設けている。

【０００９】

【作用】かかる本発明の構成によると、第一回転駆動装
置により試料容器を、第二回転駆動装置により一端の壁
を、試料容器の中心軸心を回転軸心としてそれぞれ回転
させる。その際に回転の最初を、両回転駆動装置ともに
同じ回転数で行うことで、試料中の気泡を、回転により
発生する遠心力によって中心軸心の方向に移動させ、こ
の中心軸心の部分に集合させ得る。

【００１０】そして所定の時間が経過後に第一回転駆動
装置を停止させ、試料容器の回転を停止させたとき、一
端の壁は回転を継続しているため、試料容器内では、中
心軸心の部分では一端の壁に向かいかつ試料容器の内周
面では一端の壁から離れるような流れが生じることにな
り、以て気泡を、中心軸心に沿って一端の壁に向かって
移動させ、一端の壁の中心に集合させ得る。そして所定
時間の経過後、第二回転駆動装置を停止させることで、
試料の凝固、あるいは実験を行える。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図１〜図４に基づ
いて説明する。図１、図２において、装置本体（炉）１
は定置（固定）形式であって、その内部にはヒータ２が
配設され、また底壁部の適所には真空引き口３が形成さ
れるとともに、一方の側壁部の中央部には貫通孔４が形
成されている。

【００１２】実験する試料（溶融材料）６を入れた試料
容器（カートリッジ）８の大部分は、前記貫通孔４を通
して装置本体１内に位置され、そして一体化したフラン
ジ部９と一方側壁部の間に回転シール10を介在させるな
どすることで、装置本体１の内外で回転自在に構成され
る。そして試料容器８を回転させるための第一モータ
（第一回転駆動装置の一例）11が設けられ、この第一モ
ータ11は、試料容器８の突出部分に無端伝動装置12を介
して連動される。

【００１３】前記試料容器８内には、その一端の壁13が
独立して回転自在に配設されている。すなわち一端の壁
13の外周には、試料容器８の内周面に摺接する回転シー
ル14が設けられ、また中心部分は、試料６と濡れ性の悪
い膜材料15で形成されている。前記試料容器８内で突出
部側には伝達軸16が配設され、この伝達軸16は軸受け部
17などを介して、試料容器８とは別個に回転自在に構成
される。そして伝達軸16の内端は、膜材料15を避けた連
結部材18を介して一端の壁13に連結され、また突出した
外端は、カップリング19を介して第二モータ（第二回転
駆動装置の一例）20に連結されている。

【００１４】なお連結部材18には連通孔21が形成され、
また連結部材18の近くで試料容器８には、装置本体１内
との連通孔22が形成されている。上記した本発明の実施
例によると、第一モータ11により試料容器８を、その中
心軸心23を回転軸心として回転させるとともに、第二モ
ータ20により一端の壁13を、前記中心軸心23を回転軸心
として回転させる。その際に回転の最初は、図４に示す
ように、両モータ11，20ともに同じ回転数で行われる。
すると、試料６中の気泡24は、回転により発生する遠心
力によって中心軸心23の方向に移動し、この中心軸心23
の部分に集合される（図１参照）。そして所定の時間が
経過後に第一モータ11を停止させ、試料容器８の回転を
停止させる。

【００１５】このとき、一端の壁13は回転が継続されて
いるため、試料容器８内では図３で示すように、中心軸
心23の部分では一端の壁13に向かいかつ試料容器８の内
周面では一端の壁13から離れるような流れが生じ、以て
気泡24は、中心軸心23に沿って一端の壁13に向かって移
動し、図２で示すように一端の壁13の中心に集合され
る。そして所定時間の経過後、第二モータ20を停止さ
せ、試料６の凝固、あるいは実験を行なう。

【００１６】前述した気泡24の移動時に、真空引き口３
を通しての真空引き力が、連通孔22，21を通して連結部
材18内に作用しており、これにより膜材料15の逆側が減
圧されることになって、気泡24は膜材料15を透過され、
以て系外に排除し得る。

【００１７】上記実施例で示すように、一端の壁13の中
心部分を膜材料15で形成したときには、一端の壁13へ集
合させた気泡24を系外へ排出することができるが、本発
明においては、膜材料15を形成せず、内部端に集合して
凝固させる実施例であってもよい。

【００１８】

【発明の効果】上記構成の本発明によると、試料容器を
回転する第一回転駆動装置と一端の壁を回転する第二回
転駆動装置を設け、第二回転駆動装置の回転停止を送ら
せることによって、欠陥となる試料中の気泡を一端の壁
へと移動して集合することができ、内部に気泡のない大
きな試料を生成することができる。また、第二回転駆動
装置の追加と試料容器を改造するだけで、既製の装置に
も適用が可能となり、さらに装置全体をコンパクトにで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、微小重力下における
生成実験装置の一部切り欠き側面図である。

【図２】同微小重力下における生成実験装置の一端の壁
部分の縦断側面図である。

【図３】同微小重力下における生成実験装置の試料容器
内の流れを示す縦断側面図である。

【図４】同回転部分の作動を示すタイムチャート図であ
る。

【図５】従来例を示し、微小重力下における生成実験装
置の一部切り欠き側面図である。

【図６】別の従来例を示し、微小重力下における生成実
験装置の一部切り欠き側面図である。

【符号の説明】

１ 装置本体 ６ 試料 ８ 試料容器 11 第一モータ（第一回転駆動装置） 12 無端伝動装置 13 一端の壁 15 膜材料 16 伝達軸 20 第二モータ（第二回転駆動装置） 23 中心軸心 24 気泡

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微小重力下での材料実験装置において、
   実験する試料を入れた試料容器を装置本体内で回転自在
   に構成するとともに、試料容器を回転するための第一回
   転駆動装置を設け、前記試料容器は、その一端の壁を独
   立して回転自在に構成するとともに、一端の壁を回転す
   るための第二回転駆動装置を設けたことを特徴とする微
   小重力下における生成実験装置。