JPH0742491U - 熱分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料に電圧を印加した状態での熱的変化を測
定し、試料の電圧対変形量、温度特性、等の諸特性を測
定し温度プログラムと電圧の関係を即時に調査すること
の出来る熱分析装置を提供する。 【構成】 永久磁石１と相互作用するよう配置されたフ
ォ−スコイル２と周囲に差動トランス４を配置したコア
５とをシャフト３で連結し、該コアに検出棒６を周囲に
加熱炉を設置した試料支持管７内に設置された試料Ｍに
接触させてなる熱分析装置において、試料Ｍに電圧を印
加する電圧発生器１４と、前記フォ−スコイル２の発生
荷重値と差動トランス４を介して測定される試料長の変
位量と前記電圧発生器１４の印加電圧値と加熱炉１１の
温度とを入力処理するデ−タ処理装置と、を設けたこと
を特徴とする熱分析装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、試料を加熱しその長さや熱膨張係数等の変化を測定するための熱 分析装置、特に電圧を印加した場合の試料の熱的変化を測定するための熱分析装 置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の熱機械分析装置或いは熱膨張測定装置では、試料に比較的微小な荷重を 負荷した状態で加熱して試料の温度変化に対する長さの変化或いは熱膨張係数の 変化を測定する。即ち、従来の熱機械分析装置等は、周囲に加熱炉を配置した支 持管内に試料を設置し、該試料に熱膨張係数を殆ど無視出来る検出棒の一方を当 接させるとともに他方を長さ検出用のコアに接続し、フォ−スコイルで該コアを 介して試料に荷重を負荷するように構成されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

近年、材料に電圧を印加した状態で温度を変化させた場合の長さの熱的変化を 測定する必要性が生じている。例えばマイクロマシン等においては駆動源として 電圧を印加した時長さの変化する圧電セラミックスを利用することが考えられ、 このような場合、圧電セラミックスの電圧を印加した状態での熱的変化を測定す る必要がある。 従来の熱分析装置では圧電セラミックス材料等印加電圧に対する材料長の変化 を測定するための電圧発生器等は装備していない。更に、従来の熱機械分析装置 や熱膨張係数測定装置では別個の電圧発生器を試料に接続し、しかも熱分析装置 の温度プログラムと電圧の関係を即時に出力することが出来ないという問題があ る。この考案はかかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とする所は、 試料に電圧を印加した状態での熱的変化を測定し、試料の電圧対変形量、温度特 性、等の諸特性を測定し温度プログラムと電圧の関係を即時に調査することの出 来る熱分析装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

即ち、この考案は上記する課題を解決するために、永久磁石と相互作用するよ う配置されフォ−スコイルに周囲に差動トランスを配置したコアを中間部に接続 した検出棒の一方を連結し、該検出棒の他方の端部を試料支持管内に設置された 試料に接触させ、前記試料支持管の周囲には加熱炉を設置してなる熱分析装置に おいて、前記試料に電圧を印加する電圧発生器と、前記フォ−スコイルの発生荷 重値と差動トランスを介して測定される試料の変移量と前記電圧発生器の印加電 圧値と加熱炉の温度とを入力処理するデ−タ処理装置と、を設けたことを特徴と する。

【０００５】

【作用】

熱分析装置を上記手段とすると、温度プログラムと独立に一定電圧或いは直線 的に増減するように印加電圧をプログラムすることが出来る。また、このプログ ラムでは複数ステップが可能で、そのプログラムのスタ−ト及びストップは温度 プログラムと同期させることが可能である。この場合、電圧、温度、試料長等そ れぞれの測定値は別のデ−タ処理装置で同時に処理することが出来る。

【０００６】

【実施例】

以下、この考案の具体的実施例について図面を参照して説明する。 図１はこの考案の熱分析装置の全体構成図である。 ２はフォ−スコイルであって永久磁石１と相互作用するように配置される。該 フォ−スコイル２にはシャフト３の一端部が連結され、他端部には試料長変化を 測定する差動トランス４のコア５が連結される。更に、該コア５には他端部を試 料支持管７内に設置された試料Ｍに接触させた検出棒６の一端部が連結される。 即ち、前記フォ−スコイル２は永久磁石１との相互作用によりコア５を介して 試料Ｍに荷重を負荷するが、該試料Ｍに負荷する荷重は荷重制御部８で制御され る。９は前記フォ−スコイル２やコア５及び検出棒６等の荷重をキャンセルする ためのスプリングである。

【０００７】 前記コア５の周囲には差動トランス４が配置され、該コア５の相対的変移量に より試料の長さ変化を増幅して変位測定部１０で測定する。 前記試料支持管７の周囲には加熱炉１１が設置してあり、試料Ｍを加熱するが 、該試料Ｍの加熱温度は熱電対１２により温度測定部１３で測定しながら加熱す る。

【０００８】 また、試料支持管７に設置された試料Ｍには電圧発生器１４により電圧が印加 されるようリ−ド線１５、１６が接続されている。

【０００９】 前記フォ−スコイル２で負荷する荷重値と、差動トランス４の変位量と、電圧 発生器１４により印加される電圧値と、試料Ｍを加熱する加熱温度等はパ−ソナ ルコンピュ−タよりなるデ−タ処理装置（演算処理装置、図示せず）へ入力され 、デ−タ処理されてＣＲＴディスプレイに表示され或いはプリンタでプリントア ウトされる。

【００１０】 上記構成からなるこの熱分析装置を使用して、試料の一定電圧下での温度変化 に対する長さ変化及び一定温度下での電圧変化に対する長さ変化を測定する場合 の動作について図１を参照して説明する。 試料長が温度或いは印加電圧に従って変化すると、その変位量に追随して検出 棒６が上下に移動する。 検出棒６の移動による変位量はコア５の周囲の変移センサである差動トランス ４で検出されるが、該差動トランス４の出力電圧は、変位測定部１０で処理さ れた後、図示されていないデ−タ処理装置（演算処理装置）へ入力される。 フォ−スコイル２に流す電流値により永久磁石１の電磁力による荷重が検出棒 ６を介して試料Ｍに負荷される。 電圧発生器１４の出力は、試料Ｍの入力端子に接続され、その電圧値も変位や 荷重と同様にデ−タ処理装置へ入力される。 試料Ｍ及び試料支持管７は加熱炉１１のほぼ中央に設置され、該加熱炉１１の 温度は熱電対１２により測温される。 加熱炉１１に流す電流及び電圧発生器１４の電圧は、予め設定された温度プロ グラム及び電圧プログラムに従って制御される。

【００１１】 図２及び図３はこの考案の熱分析装置により測定したダイアグラムの典型例で ある。図２は、一定電圧のもとで圧電セラミックス試料を加熱したときの試料の 長さの変化を示し、図３はこの考案の熱分析装置により一定温度のもとで電圧を 変化させた場合の試料長の変化を示す。

【００１２】 上記した構成の熱分析装置に電圧発生器１４を装備すると、温度プログラムと 独立に一定電圧或いは直線的に増減するように印加電圧をプログラムすることが 出来る。また、このプログラムでは複数ステップが可能で、そのプログラムのス タ−ト及びストップは温度プログラムと同期させることが可能である。この場合 、電圧、温度、試料長等それぞれの測定値は別のデ−タ処理装置で同時に処理す ることが出来る。

【００１３】

【考案の効果】

この考案の熱分析装置は以上詳述したような構成としたので、電圧をパラメ− タとする試料の温度変化に対する長さ変化、或いは温度をパラメ−タとする試料 への印加電圧の変化に対する長さ変化を測定することが出来る。特に、圧電セラ ミックスは近年マイクロマシンの心臓部に利用可能な材料して注目されているが 、その電圧対変形量、温度特性、荷重負荷対温度等の諸性能はマイクロマシン設 計の際極めて重要な特性であるが、本願考案の熱分析装置によりそれらのデ−タ をμｍのオ−ダ−で迅速且つ簡単に調査することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の熱分析装置の全体構成図である。

【図２】この考案の熱分析装置を用いて一定電圧のもと
で圧電セラミックス試料を加熱したときの試料の長さの
変化を示す図である。

【図３】この考案の熱分析装置により一定温度のもとで
電圧を変化させた場合の試料長の変化を示す図である。

【符号の説明】

１ 永久磁石 ２ フォ−スコイ
ル ３ シャフト ４ 差動トランス ５ コア ６ 検出棒 ７ 試料支持管 ８ 荷重制御部 １０ 変位測定部 １１ 加熱炉 １２ 熱電対 １３ 温度測定部 １４ 電圧発生器 Ｍ 試料

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石と相互作用するよう配置された
   フォ−スコイルと周囲に差動トランスを配置したコアと
   をシャフトで連結し、該コアに検出棒の一端を連結する
   と共に他端部を試料支持管内に設置された試料に接触さ
   せ、前記試料支持管の周囲には加熱炉を設置してなる熱
   分析装置において、 前記試料に電圧を印加する電圧発生器と、前記フォ−ス
   コイルの発生荷重値と差動トランスを介して測定される
   試料長の変位量と前記電圧発生器の印加電圧値と加熱炉
   の温度とを入力処理するデ−タ処理装置と、を設けたこ
   とを特徴とする熱分析装置。