JPH0745007Y2 - 融液採取容器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、凝固時に体積膨張する物質の融液をくみあ
げ、あるいはすくいあげて成分分析等に供する試料を採
取する容器に関するものである。

［従来の技術］ 金属材料、半金属材料に含まれる微量成分は製品の機械
的性質、電気的性質、および化学的性質等に大きな影響
を与える。前記した材料の製造工程においては、その溶
解過程で融液の取扱いが非常に重要である。例えば、液
体中の成分とは異なり互いに混じり合わず悪影響を及ぼ
す物質の低減、液体に溶解する成分の制御等である。製
造される製品の品質管理のために、融液の分析が不可欠
である。

従来、試験管型の形態で側面に融液の導入孔を有した不
透明石英ガラス等に融液をくみあげる方式の容器、ひし
ゃく型の形態で金属製あるいは不透明石英ガラスの容器
等に融液をくみとる方式の容器等を用いて融液が採取さ
れる。

ところで、液体から固体に変化する際に体積膨張する物
質が存在する。これらの物質の例としては、シリコン、
ゲルマニウム、ビスマス等が挙げられる。これらの融液
を取り扱う場合に、前述した試験管型の容器あるいはひ
しゃく型の容器などを用いると以下に述べるような問題
が生じる。すなわち、くみあげた、あるいはすいあげた
融液が凝固して固体に変化する際の膨張により、該物質
の固体中に割れ、内部応力等の欠陥が発生し、健全な試
料が採取できない。あるいは、融液の採取容器を構成す
る物質自身が割れ、採取した試料を回収することができ
ない。

［考案が解決しようとする課題］ 従って、本考案はこのような問題点を解決し、凝固時に
体積膨張する融液の健全な試料を採取する容器を提供す
るものである。

［問題を解決するための手段］ 本考案の融液採取容器は、凝固する際に体積膨張する物
質の融液を採取する融液採取容器であって、外殻容器と
内殻容器とからなる二重容器構造を有し、凝固時の体積
膨張に見合った間隙を前記外殻容器と前記内殻容器との
間に設けると共に、前記内殻容器の壁面をその内部に採
取した前記物質の凝固時の体積膨張によって破損する厚
さとしたことを特徴とするものである。このような構成
を有する本考案の融液採取容器を用いて融液試料の採取
を行なった場合、内殻容器は採取した試料の凝固時の膨
張において破損することとなる。内殻容器の壁面の厚さ
は、試料の凝固時の体積変化によって比較的容易に破損
できるものとされ、これによって試料の体積変化量を吸
収できるため試料内には割れあるいは内部応力等の欠陥
の発生はない。そして内殻容器破損後の採取試料および
内殻容器の破片は、外殻容器が保持することができる。

すなわち、本考案の融液採取容器は、凝固時に膨張する
シリコン、ゲルマニウム、ビスマス等の融液を採取する
際に、内殻容器を破損しやすいものとして試料の体積変
化量を吸収し、割れあるいは内部応力等の欠陥の発生の
ない健全な試料を形成し、この健全な試料を外殻容器に
より保持することによって回収できるものである。

さらに、このような構成を有する本考案の融液採取容器
において、内殻容器は、採取された融液試料が凝固する
際に、融液試料の体積膨張によって比較的容易に破損し
（しかしながら融液試料がある程度の形状を保持するま
では破損しない）、融液試料に割れあるいは内部応力等
の欠陥を発生させる恐れの少ない厚さを有するものとさ
れる。その具体的な値は、該内殻容器を構成する材質、
採取しようとする融液の種類等によっても左右される
が、例えば内殻容器を石英ガラスにより構成した場合、
通常0.4〜2.9mm程度、より好ましくは成形性も考慮に入
れて0.6〜2.0mm程度とされる。一方、外殻容器の厚み
は、内殻容器破損後において融液試料および内殻容器の
破片を保持できるものとするために、内殻容器と外殻容
器とを同じ材質にて構成した場合には、通常、内殻容器
よりも厚いものとされるが、さらに融液採取時における
熱衝撃によって破損を生じにくいような厚みとされるこ
とが望ましく、該内殻容器を構成する材質、採取しよう
とする融液の種類等によっても左右されるが、例えば外
殻容器を石英ガラスにより構成した場合、通常3mm以下
の厚さとされる。

また、本考案の融液採取容器を構成する材質としては、
石英ガラス、シリカ質のセラミックス、アルミナ質のセ
ラミックス等が用いられるが好ましくは石英ガラスであ
る。さらに、本考案の融液採取容器において、内殻容器
と外殻容器とを別部材で構成することも可能である。

［実施例］ 以下に本考案の実施例によって具体的に説明する。

透明および不透明の石英ガラスを用い、種々の融液採取
容器を作成した。

第１図は、本考案の融液採取容器１の一実施例の構造を
示すものである。この第１図に示す実施例の融液採取容
器はほぼ試験管型の形状を有するものであって、下端部
および上端部の閉塞された円筒状の内殻容器２と、この
内殻容器２の外周を囲繞する下端部が閉塞されかつ上端
部が解放された円筒状の外殻容器３とを有した二重構造
容器を成形し、その後内殻容器２の側面上部に融液採取
用の穴を開け、この穴を外殻容器３の側面上部に設けら
れた穴に、両端の解放された小径の管体で連結して融液
導入路４を形成してなるものである。前記内殻容器２の
内部空間は前記管体により形成される融液導入路４によ
って外部空間と連通しており、この融液導入路４を通じ
て内殻容器２内に融液試料が採取される。ここに示した
例では、内殻容器２の厚みは0.6mm、外殻容器３の厚み
は1.3mm、内殻容器２の内径は約20mm、外殻容器３の外
径は約35mm、全体の長さは約120mmである。外殻容器の
底から約60mmの位置に直径約8mmの内殻容器２内部に通
ずる融液導入路４がある。この二重容器を融液採取用の
ロッドに取付け、融液の液面以下90mm程度に沈めた後、
引き上げれば概寸φ20×50mmの分析用試料が採取でき
る。

第２図は、本考案の融液採取容器の別の実施例の構造を
示すものであり、この第２図に示す実施例の融液採取容
器１は、内殻容器２として上端部が解放され下端部は閉
塞された円筒状の内殻容器２を有する以外は、第１図に
示した実施例の融液採取容器とほぼ同様の構造を有する
ものである。このように二重容器構造を有する本考案の
融液採取容器１において、内殻容器２は上端部が解放さ
れた形状を有するものであってもあるいは閉塞された形
状のものであってもよい。

さらに、第３図は、本考案のさらに別の実施例の構造を
示すものである。この第３図に示す実施例の融液採取容
器１はほぼひしゃく型の形状を有するものであって、上
端部が解放され下端部が閉塞され、かつその底面部およ
び側壁部が二重構造となされたほぼ円筒型の短寸の容器
を成形し、融液採取用のロッド６に取付けられる構造と
したものである。しかしてこの融液採取容器１におい
て、二重構造体のうちの内方の壁面が内殻容器２を、外
方の壁面が外殻容器３を構成し、解放された上端部が融
液導入口５となる。またここに示した例では、内殻容器
２（内方壁面）の厚みは1.3mm、外殻容器３（外方壁
面）の厚みは2.5mm、内殻容器２の内径は約15mm、外殻
容器３の外径は約30mm、全体の長さは約50mmである。こ
の融液採取容器１の上面の融液導入口５を融液の液面下
に沈め、速やかに引き上げれば、概寸φ15×50mmの分析
用試料が採取できる。

次に、このように作製した融液採取容器により実際に融
液試料を採取することにより行なった試験の結果につい
て述べる。

本考案例１では、第１図に示すごとく２重容器構造の試
験管型の融液採取容器（内殻容器厚さ0.6mm、外殻容器
厚さ1.3mm）とし、1080℃に保持したゲルマニウム融液
を採取した。本考案例２では上記本考案例１と同じ構成
の融液採取容器を用いて、1480℃に保持したシリコン融
液を採取した。いずれも、本考案の範囲内にあり、健全
な試料を採取することができた。比較例１は、本考案例
１あるいは２の融液採取容器の内殻容器と同じ内寸およ
び厚さを有する一重の採取容器とした。これを用いて、
1080℃に保持したゲルマニウム融液を採取したが、従来
技術の問題点のところで記述したように、容器が凝固時
の膨張で破壊され、試料が落下した。また比較例２は本
考案例１あるいは本考案例２と同様の容器サイズとした
が、内殻容器の厚さを1.3mm、外殻容器の厚さを1.0mmと
し、1480℃に保持したシリコン融液を採取した。この比
較例２においては二重容器構造であっても容器を構成す
る厚みの組合せが不適当であるため、採取した試料が落
下し試料が採取できなかった。

本考案例３は、第３図に示すごとく二重容器構造のひし
ゃく型融液採取容器（内殻容器厚さ1.3mm、外殻容器厚
さ2.5mm）としたものであり、1480℃に保持したシリコ
ン融液を採取したところ、やはり健全なサンプルを採取
することが可能であった。

一方、比較例３は、本考案例３と同様の容器サイズとし
たが、内殻容器の厚さを2.3mm、外殻容器の厚さを3.5mm
として、融液の採取を行なったものである。比較例３で
は比較例２と同様に、二重容器構造であっても容器を構
成する厚みの組合せが不適当であるため、採取した試料
が落下し試料が採取できなかった。

なお第１表には、これらの試験結果をまとめたものを示
す。

［考案の効果］ このように本発明の試料採取容器を用いれば、凝固時に
体積膨張する物質の融液から健全試料を採取でき、成分
分析が可能なことから、製造中に成分調製を行なうこと
によって成分はずれによる歩留り低下を防止することが
可能となる。また機械的性質、化学的性質、電気的性質
等が均一な製品および半製品の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜３図は、それぞれ本発明による試料採取容器の
実施例の形状を模式的に示す一部切欠き斜視図である。 １……試料採取容器、２……内殻容器、３……外殻容
器、４……融液導入路、５……融液導入口、６……融液
採取用ロッド。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】凝固する際に体積膨張する物質の融液を採
   取する融液採取容器であって、外殻容器と内殻容器とか
   らなる二重容器構造を有し、凝固時の体積膨張に見合っ
   た間隙を前記外殻容器と前記内殻容器との間に設けると
   共に、前記内殻容器の壁面をその内部に採取した前記物
   質の凝固時の体積膨張によって破損する厚さとしたこと
   を特徴とする融液採取容器。
2. 【請求項２】前記外殻容器の壁面の厚みが3mm以下でか
   つ内殻容器の壁面の厚みよりも厚いことを特徴とする請
   求項１に記載の融液採取容器。