TWI620931B - Photographing device for thermal analysis device, and thermal analysis device therewith - Google Patents

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Abstract

提供一種熱分析裝置用拍攝裝置及具備其之 熱分析裝置,在對熱分析裝置內部的被加熱的試料經觀察窗進行拍攝時,能拍攝鮮明的圖像,並且抑制熱對拍攝機構造成的損傷。
是從設在熱分析裝置主體部(150)上的 觀察窗(W)對內部的被加熱的試料(S)進行拍攝的熱分析裝置用拍攝裝置(200),具備:拍攝機構(230),其具備透鏡框體(232)和主體部(234);保持部(210),係保持拍攝機構;以及冷卻風扇(220),係配置在保持部的內部;拍攝機構被保持部保持,使得透鏡框體直接朝向觀察窗,主體部比透鏡框體更位於觀察窗的相反側;保持部具有形成有吸氣部(212)和排氣部(216)的冷卻風通路(Pas),在該冷卻風通路內配置有透鏡框體的至少一部分和冷卻風扇,透鏡框體被從冷卻風扇送出的冷卻風(Air)空冷。

Description

熱分析裝置用拍攝裝置、及具備其之熱分析裝置
本發明有關從設在熱分析裝置上的觀察窗對熱分析裝置的內部的被加熱的試料進行拍攝的熱分析裝置用拍攝裝置及具備其之熱分析裝置。
以往,作為評價試料的溫度特性的方法,採用了下述所謂熱分析的方法:將試料加熱,測量伴隨著溫度變化發生的試料的物理變化。熱分析由JIS K 0129:2005“熱分析通則”定義,測量對測量物件(試料)的溫度進行程式控制時的試料的物理性質的方法全部為熱分析。通常使用的熱分析有(1)檢測溫度(溫度差)的差熱分析法(DTA)、(2)檢測熱流差的差示掃描量熱法(DSC)、(3)檢測質量(重量變化)的熱重分析(TG)、(4)檢測力學特性的熱機械分析(TMA)以及(5)動態黏彈性測定(DMA)這5種方法。
順便一說,有想要觀察熱分析過程中的試料的要求,因此,已知有設有觀察窗的熱分析裝置。並且,作為從觀察窗對熱分析裝置內部的被加熱的試料進行拍攝 的技術,開發了與觀察窗對置地設置望遠鏡、將始自該望遠鏡的光軸彎曲90度而連接在CCD攝影機上的熱分析裝置(專利文獻1)。在專利文獻1記載的技術中,由於在從高溫的觀察窗的垂直方向偏離的位置配置有CCD攝影機,所以能夠抑制CCD攝影機受熱損傷的情況。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平2-102440號公報(圖1)
但是,如果如專利文獻1記載的技術那樣,在作為被攝體的觀察窗(的內部的試料)與攝影機之間配置望遠鏡或反射鏡等光學系統而使得觀察窗的熱不直接施加在攝影機的透鏡上,則試料與透鏡的距離會變長。如圖2所示,一般,試料S與透鏡L的距離由工件距離(動作距離)WD規定,WD由視野V的大小、透鏡的焦點距離F及CCD尺寸(CCD上的像的大小)I決定。因此,為了在觀察窗與攝影機之間配置光學系統從而WD變大的狀態下確保試料S的觀察像的解析度,需要使視野V為一定。在此情況下,焦點距離F變長,景深變淺,所以相對於試料S的凹凸,觀察圖像的精細度下降。此外,還有由 於WD變大而使得光學系統的結構進一步有變大或變複雜等弊病。
此外,在觀察窗上部配置攝影機的情況下,如果在它們之間為了熱遮蔽而配置透明的材料(例如,石英玻璃、耐熱玻璃、藍寶石玻璃等玻璃),則與同樣由透明材料形成的爐管加起來為多層,有觀察圖像模糊的問題。
所以,本發明是為了解決上述課題而為之,其目的在於提供一種熱分析裝置用拍攝裝置及具備其之熱分析裝置,在透過觀察窗對熱分析裝置內部之被加熱的試料進行拍攝時,不會加大試料和透鏡間的工件距離,可以拍攝鮮明的圖像,並且抑制熱對拍攝機構造成的損傷。
為了達成上述目的,本發明之熱分析裝置用拍攝裝置,係從設置在熱分析裝置主體部上的觀察窗對該熱分析裝置主體部內部的被加熱的試料進行拍攝;其特徵在於,具備:拍攝機構,其具備透鏡框體和主體部;保持部,係保持前述拍攝機構;以及冷卻風扇,係配置在前述保持部的內部;前述拍攝機構被前述保持部保持,使得前述透鏡框體直接朝向前述觀察窗,前述主體部比前述透鏡框體更位於前述觀察窗的相反側;前述保持部具有形成有吸氣部和排氣部的冷卻風通路,前述透鏡框體的至少一部分和前述冷卻風扇配置在該冷卻風通路內,前述透鏡框體被從前述冷 卻風扇送出的冷卻風空冷。
根據該熱分析裝置用拍攝裝置,透鏡框體直接朝向觀察窗,所以在透鏡框體與試料之間不用介隔著望遠鏡或稜鏡那樣的光學系統,不使工件距離變大,而且不使光學系統成為大型或複雜的結構,便能夠得到試料的鮮明的圖像。
經由向冷卻風通路內送出冷卻風的方式,將至少一部分配置在冷卻風通路內的透鏡框體通過冷卻風空冷。因此,在將透鏡框體以直接朝向觀察窗的方式設置的情況下,能夠抑制高溫的觀察窗的熱向透鏡框體傳遞,抑制拍攝機構的由熱造成的損傷。
亦可設計成:前述排氣部將前述透鏡框體的周向外側包圍,朝向前述透鏡框體的軸向前端側並且朝向前述觀察窗開口,前述冷卻風被從前述排氣部向前述透鏡框體的軸向前端側排出。
根據該熱分析裝置用拍攝裝置,冷卻風沿著透鏡框體流動的緣故,所以即使透鏡框體的前端側從排氣部突出,也能夠將透鏡框體更可靠地冷卻,並且由於冷卻風以使高溫的觀察窗的熱從透鏡框體遠離的方向流動,所以冷卻效果進一步提高。
亦可設計成:前述冷卻風通路的截面積係從前述吸氣部朝向前述排氣部減小,並且,前述透鏡框體配置在與距前述吸氣部的距離相比距前述排氣部更近的一側。
根據該熱分析裝置用拍攝裝置,在排氣部附近,冷卻風通路的流速變快。並且,由於透鏡框體配置在與距吸氣部的距離相比距排氣部更近的一側,所以在透鏡框體中流動的冷卻風通路的流速變快,冷卻效果進一步提高。
另外,「透鏡框體配置在與距吸氣部的距離相比距排氣部更近的一側」是指,透鏡框體與排氣部的最短距離比透鏡框體與吸氣部的最短距離短。
本發明之熱分析裝置,具備:如前述之熱分析裝置用拍攝裝置;以及熱分析裝置主體部,係具有觀察窗,能夠從該觀察窗對自身的內部的被加熱的試料進行拍攝。
根據本發明,在透過觀察窗對熱分析裝置內部之被加熱的試料進行拍攝時,不會加大試料和透鏡的工件距離,可以拍攝到鮮明的圖像,並且能夠抑制熱對拍攝機構造成的損傷。
150‧‧‧熱分析裝置主體部
200、200x‧‧‧熱分析裝置用拍攝裝置
210‧‧‧保持部
212‧‧‧吸氣部
216、216x‧‧‧排氣部
220‧‧‧冷卻風扇
230‧‧‧拍攝機構
232‧‧‧透鏡框體
234‧‧‧主體部
300‧‧‧熱分析裝置
W‧‧‧觀察窗
S‧‧‧試料
Air‧‧‧冷卻風
Pas‧‧‧冷卻風通路
[圖1]為表示有關本發明的第1實施方式的熱分析裝置用拍攝裝置的概略構成之立體圖。
[圖2]為表示具備熱分析裝置用拍攝裝置和熱分析裝置主體部的熱分析裝置的結構之圖。
[圖3]為表示熱分析裝置的熱分析裝置部的結構之立體圖。
[圖4]為表示有關本發明的第2實施方式的熱分析裝置用拍攝裝置的概略構成之立體圖。
以下,關於本發明之實施形態,參閱圖面來說明之。
圖1為表示本發明的第1實施方式的熱分析裝置用拍攝裝置200的概略構成之立體圖。熱分析裝置用拍攝裝置200具備:拍攝機構230,其具備透鏡框體232和主體部234;保持部210,係保持拍攝機構230;以及冷卻風扇220,係配置在保持部210的內部。另外,在圖1中,省略後述的照明構件240、支架260等(參閱圖2)的圖示。
拍攝機構230係詳述如後,但是為如下述般保持在保持部210上:透鏡框體232直接朝向熱分析裝置主體部的觀察窗,主體部234比透鏡框體232更位於觀察窗的相反側。拍攝機構230係例如利用CCD攝影機、數位視訊攝影機等所構成,能夠對熱分析裝置主體部內部的被加熱的試料進行拍攝。另外,透鏡框體232內置有1片以上的透鏡,主體部234具有CCD元件等影像處理元件及各種控制部。
沿著圖1的左右方向,保持部210的左側部 210a形成指定高度之略箱型狀,與中央部210c相連。中央部210c形成朝右側斜向豎起的梯形的箱,與比左側部210a高的指定高度的大致箱型的右側部210b相連成一體。此外,保持部210的下表面(左側部210a、右側部210b、中央部210c各自的下表面的全部)開口,這些下表面中,比後述的冷卻風扇220靠圖1左側的部分形成排氣部216。保持部210例如可以透過將鋼板壓製加工等而形成。
另一方面,在右側部210b的內部空間配置有冷卻風扇220,冷卻風扇220的吸氣面220a以從圖1的左側朝向右側下降的方式取向。此外,在右側部210b的、比冷卻風扇220的吸氣面220a靠右側的兩個側面上,開有多個狹縫而形成吸氣部212(在圖1中僅顯示了其中一個側面的吸氣部212)。這樣,吸氣部212與排氣部216之間的保持部210的內部空間形成冷卻風通路Pas,從冷卻風扇220送出的冷卻風Air沿著冷卻風通路Pas穿過。
在保持部210的左側部210a的上表面上形成有比透鏡框體232稍稍大徑的圓形的開口部214,能夠經由開口部214將圓筒狀的透鏡框體232插入到左側部210a的內部的冷卻風通路Pas內。此外,在左側部210a的上表面的、位於開口部214的外周側的位置上,配置有環狀的磁鐵218,當將拍攝機構230的透鏡框體232插入到開口部214內時,比透鏡框體232擴徑的主體部234的下表面抵接在磁鐵218上,能夠通過磁鐵218將主體部 234固定到左側部210a的上表面上。另外,主體部234具有由鋼板等對磁鐵吸附的強磁性材料形成的框體。
如以上這樣,拍攝機構230被保持部210固定(保持),透鏡框體232的前端側與排氣部216相比突出到下表面側。另外,拍攝機構230的固定方法並不限定於磁鐵。
接著,參閱圖2,對具備熱分析裝置用拍攝裝置200和熱分析裝置主體部150的熱分析裝置300的構成進行說明。
首先,熱分析裝置用拍攝裝置200除了上述保持部210以外,還具有照明構件240及支架260。照明構件240呈將與排氣部216相比突出到下表面側的透鏡框體232的外周包圍的環狀,藉由從保持部210的側面向下方延伸的多個安裝撐桿250安裝在保持部210的下方。照明構件240例如是LED燈。
支架260具有:上下延伸的支柱261、安裝在保持部210的右側部210b上的安裝構件262、和載置在接地面上的基部264。安裝構件262能夠自如地固定在支柱261的既定的位置上,以調整安裝構件262的固定位置的方式,能夠調整熱分析裝置主體部150上的拍攝機構230的高度方向的位置。
另一方面,熱分析裝置主體部150是包括進行熱分析的熱分析裝置部100的實際的測量裝置,具有觀察窗W,能夠從該觀察窗W對熱分析裝置部100的內部 的被加熱的試料S進行拍攝。
如圖3所示,熱分析裝置部100構成熱重分析(TG)裝置,具有筒狀且透明的爐管9、將爐管9從外側包圍的筒狀的加熱爐3、和配置在爐管9的內部的一對試料保持器41、42。並且,觀察窗W在加熱爐3的上表面上開口,從觀察窗W的上方對設置在透明的爐管9內的試料保持器41、42上的試料S1、S2(在圖2中,都用“S”表示)進行拍攝。
這裡,將測量試料(試料)S1、參照試料S2分別收容在一對試料容器51、52中,將各試料容器51、52分別載置在一對試料保持器41、42上。進而,試料保持器41、42分別連接在相互水準地延伸的天平臂43、44上。此外,在試料保持器41、42的正下方設置有熱電耦,能夠測量試料溫度。
參照試料S2是與測量試料對應的基準物質(reference)。在本發明中,對測量試料S1、參照試料S2的哪個拍攝都可以,測量試料S1、參照試料S2都相當於申請專利範圍的「試料」。
此外,爐管9由石英玻璃、藍寶石玻璃或YAG(釔鋁石榴石)陶瓷等透明材料形成。
爐管9朝向前端部9a縮徑為錐狀,前端部9a形成為細長的毛細管狀,在其前端開口有排氣部9b。並且,在爐管9中適當從後端側導入沖洗氣體,將該沖洗氣體及由加熱產生的試料的分解生成物等經由排氣部9b向外部排 出。
此外,2個支柱18分別從加熱爐3的軸向兩端附近的下端向下方延伸,各支柱18連接在支承台20的上表面上。此外,在爐管9的後端部9d的外側固定著凸緣部7,從凸緣部7的下端向下方延伸有1個支柱16。支柱16連接在支承台20的上表面上。
另一方面,在爐管9的軸向O的後端部9d連接著測量室30,在測量室30內,配置有測量天平臂43、44前端的各試料S1、S2的重量的重量檢測器32。此外,在測量室30的前端部安裝著管狀的波紋管34,波紋管34的前端側形成凸緣部36。
並且,支承台20及測量室30載置在基台10的上表面上。進而,在沿著基台10的軸向O形成的槽中配置有致動器22,支承台20透過致動器22能夠沿著上述槽在軸向O上進退。這樣,支承台20朝向測量室30後退,凸緣部36氣密地連接在凸緣部7上,測量室30與爐管9的內部連通,各天平臂43、44的後端經由爐管9延伸到測量室30內部。
此時,觀察窗W位於試料容器51、52(試料保持器41、42)的正上方,進行熱分析的測量。另外,在熱分析裝置主體部150的框體的上表面的包括觀察窗W的部分形成有開口OP,經由開口OP拍攝熱分析測量中的試料S。
另外,在安設或更換試料S1、S2時,按照爐管9使 支承台20向前端側前進,使各試料保持器41、42露出到比爐管9及加熱爐3更靠後端側。
接著,對本發明的實施方式的熱分析裝置用拍攝裝置200的作用進行說明。
如圖2所示,將熱分析裝置用拍攝裝置200的透鏡框體232配置到觀察窗W的正上方,將透鏡框體232設置為直接朝向觀察窗W。此時,在透鏡框體232的透鏡L與試料S之間沒有夾著望遠鏡或稜鏡那樣的光學系統,所以不使WD變大,而且,不使光學系統成為大型或複雜的結構,便能得到試料S的鮮明的圖像。
此外,經由從熱分析裝置用拍攝裝置200的冷卻風扇210沿著冷卻風通路Pas將冷卻風Air送出的方式,至少一部分配置在冷卻風通路Pas內的透鏡框體232被冷卻風Air空冷。因此,在將透鏡框體232以直接朝向觀察窗W的方式設置的情況下,能夠抑制高溫的觀察窗W的熱傳遞給透鏡框體232,抑制拍攝機構230因熱造成的損傷。
特別是,在本實施方式中,透鏡框體232的前端側與排氣部216相比突出到下表面側。並且,排氣部216包圍著透鏡框體232的周向外側,朝向透鏡框體232的軸向前端側,並且朝向觀察窗W開口。
因此,如圖2所示,冷卻風W被從排氣部216向透鏡框體232的軸向前端側排出,此時,由於冷卻風W沿著透鏡框體232流動,所以即使透鏡框體232的前端側從排氣部216突出,也能夠將透鏡框體232更可靠地冷卻, 並且由於冷卻風W向使高溫的觀察窗W的熱從透鏡框體232遠離的方向流動,所以冷卻效果進一步提高。
此外,在該實施方式中,保持部210的左側部210a高度最低,從中央部210c朝向右側部210b高度變高。並且,排氣部216形成在左側部210a,吸氣部212形成在右側部210b。
因此,冷卻風通路Pas從吸氣部212朝向排氣部216變窄,即冷卻風通路Pas的截面積減小,所以在排氣部216附近,冷卻風通路Pas的流速變快。並且,由於透鏡框體232配置在與距吸氣部212的距離相比距排氣部216更近的一側,所以在透鏡框體232中流動的冷卻風通路Pas的流速變快,冷卻效果進一步提高。
另外,「透鏡框體232配置在與距吸氣部212的距離相比距排氣部216更近的一側」是指,透鏡框體232與排氣部216的最短距離比透鏡框體232與吸氣部212的最短距離短。
接著,參閱圖4,對本發明第2實施方式的熱分析裝置用拍攝裝置進行說明。圖4為表示第2實施方式的熱分析裝置用拍攝裝置200x的概略構成之立體圖。
熱分析裝置用拍攝裝置200x在保持部210的下表面上具有底板,但左側部210a的下表面開口而形成有排氣部(排氣口)216x,這一點與第1實施方式不同。熱分析裝置用拍攝裝置200x當然也可以起到與第1實施方式的熱分析裝置用拍攝裝置200同樣的作用效果。
本發明當然並不限定於上述實施方式,而是延及包含在本發明的思想和範圍中的各種各樣的變形及均等物。
例如,熱分析裝置主體部除了上述熱重分析(TG)裝置以外,還能夠用於由JIS K 0129:2005“熱分析通則”定義的、對測量物件(試料)的溫度進行程式控制時測量試料物理性質的所有熱分析。具體而言,可以舉出(1)檢測溫度(溫度差)的差熱分析(DTA)、(2)檢測熱流差的示差掃描量熱(DSC)、(3)檢測質量(重量變化)的熱重分析(TG)等。此外,熱分析裝置主體部並不限定於上述具備爐管的類型。此外,開口部的形狀、大小、位置等也並不限定於上述例子。
此外,保持部的形狀、冷卻風扇的個數、排氣部及冷卻風通路的形狀及個數也並不限定於上述例子。
此外,照明構件240也可以固定在直接設於支架260上的臂(未圖示)上。
此外,只要透鏡框體的一部分配置在冷卻風通路中就可以,但也可以將透鏡框體的整體配置在冷卻風通路中。此外,在上述實施方式中,拍攝機構的主體部配置在保持部的上方,沒有配置在冷卻風通路內,但也可以將主體部的至少一部分配置在冷卻風通路內。另外,由於拍攝機構的主體部與透鏡框體相比位於觀察窗的相反側,所以即使主體部不配置在冷卻風通路內,主體部也不會比透鏡框體更被加熱。

Claims (4)

  1. 一種熱分析裝置用拍攝裝置,係從設置在熱分析裝置主體部上的觀察窗對該熱分析裝置主體部內部的被加熱的試料進行拍攝;其特徵在於,具備:拍攝機構,其具備透鏡框體和主體部;保持部,係保持前述拍攝機構;以及冷卻風扇,係配置在前述保持部的內部;前述拍攝機構被前述保持部保持,使得前述透鏡框體直接朝向前述觀察窗,前述主體部比前述透鏡框體更位於前述觀察窗的相反側;前述保持部具有形成有吸氣部和排氣部的冷卻風通路,前述透鏡框體的至少一部分和前述冷卻風扇配置在該冷卻風通路內,前述透鏡框體被從前述冷卻風扇送出的冷卻風空冷。
  2. 如請求項1之熱分析裝置用拍攝裝置,其中,前述排氣部將前述透鏡框體的周向外側包圍,朝向前述透鏡框體的軸向前端側並且朝向前述觀察窗開口,前述冷卻風被從前述排氣部向前述透鏡框體的軸向前端側排出。
  3. 如請求項1或2之熱分析裝置用拍攝裝置,其中,前述冷卻風通路的截面積係從前述吸氣部朝向前述排氣部減小,並且,前述透鏡框體配置在與距前述吸氣部的 距離相比距前述排氣部更近的一側。
  4. 一種熱分析裝置,具備:如請求項1~3中任一項之熱分析裝置用拍攝裝置;以及熱分析裝置主體部,係具有觀察窗,能夠從該觀察窗對自身的內部的被加熱的試料進行拍攝。
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