JPH04113255A - ヤング率及び内部摩擦測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、特公平１−３７６８７号公報、特開昭６３
１９５５号公報に示された共振法による固体試料のヤン
グ率及び内部摩擦測定方法に使用する測定装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来、低温下でのヤング率及び内部摩擦測定では、第３
図に示すように、一端に蓋１０付きの試料人口１１が設
けられ、他端に音響測定部１２が設けられ、内部に測定
機構１３が設けられた試料挿入管９をマホービン２４内
に挿設し、この試料挿入管９の中間部をマホービン２４
内の寒剤（液体窒素又は液体ヘリウム等）に浸漬し、測
定機構１３に試料を挿入配置して密閉した状態で試料挿
入管９の内部を寒剤により直接冷却するか、或いは第４
図に示すように、試料挿入管９の中間部に突設した複数
枚の伝熱板２５をマホービン２４内の寒剤に浸漬し、試
料挿入管９の内部を熱伝導により間接的に冷却すると共
に、試料挿入管９の中間部に設けたヒータ２６により温
度制御していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

前者の測定装置では、試料挿入管９内の測定雰囲気温度
はマホービン２４内の寒剤により直接冷却されて寒剤液
化温度と略等しい一定温度となるから、試料挿入管９内
の測定雰囲気温度を低温から常温までの任意の温度に冷
却することは困難であるという不都合があった。

後者の測定装置では、試料挿入管９内の測定雰囲気温度
は伝熱板２５の熱伝導により間接的に冷却されると共に
、ヒータ２６により適宜加熱されるから、−見、試料挿
入管９内の測定雰囲気温度を低温から常温までの任意の
温度に冷却することができるようであるが、実際には、
寒剤の量によって熱伝導に大小があるため寒剤量を一定
に保持する必要があり、そのための補給量の維持設定は
難しい。またその補給も随時必要となり、昼夜連続の長
時間測定や、常温から低温までの任意の温度に保持する
場合の操作使用は難しいという不都合があった。まして
、低温から高温まで測定する測定装置としては未だに実
用域に達していないのが現状であった。

〔発明の目的〕

この発明は前記課題を解決するためになしたもので、試
料挿入管内の測定雰囲気温度を任意の温度に容易かつ確
実に冷却保持できるようにすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るヤング率及び内部摩擦測定装置は、第１
図及び第２図に示す如く、真空容器１内に冷凍機２と試
料挿入管９を挿設し、この試料挿入管９の外部に均熱ブ
ロック１４を設けて前記冷凍機２の冷却ブロック７と熱
伝達可能に結合すると共に、前記均熱ブロック１４に温
度制御用ヒータ２２を設けたことを特徴としており、か
がる構成によって前記目的を達成するものである。

［実　施　例〕 以下、この発明の一実施例を第１図に沿って説明する。

図中１は真空容器で、この真空容器１には図示しないが
仕切弁を介して配管により真空ポンプが接続されている
。

２はギフオード・マクマホン（Ｇ−Ｍ）サイクル等のヘ
リウム冷凍機で、ヘリウムガスが冷凍機本体３からガス
配管４を経て圧縮機５に吸引され、このヘリウムガスは
圧縮機５により昇圧された後、ガス配管６を経て冷凍機
本体３に入り、そこで断熱膨張（低圧化）を行って冷却
ブロック７を冷却し、しかる後、再びガス配管４を経て
圧縮機５に戻るようになっている。

二の冷凍機２は冷凍機本体３の冷却ブロック７側が内部
に位置し、かつ圧縮機５側が外部に位置するように真空
容器１内に挿設されている。

８は熱交換器で、冷凍機２の冷却ブロック７に設けられ
ている。

９は試料挿入管で、両端部を除いて断熱真空層に囲まれ
るように真空容器１内に挿設されている。

この試料挿入管９の一端には蓋１０で開閉可能な試料人
口１１が設けられ、他端には音響測定部１２が設けられ
、内部には測定機構１３が設けられている。また、試料
挿入管９のほぼ中間部には銅等の熱良導材料よりなるバ
ンド状の均熱ブロック１４が設けられている。

１５は熱交換器で、試料挿入管９に設けた均熱ブロック
１４に設けられている。

１６は往き側ガス配管、１７は戻り側ガス配管で、往き
側ガス配管１６により冷凍機３の高圧側ガス配管６に切
換弁１８（冷却用）を介し熱交換器８が接続され、この
熱交換器８に熱交換器１５が接続されている。また戻り
側ガス配管エフにより冷凍機３の低圧側ガス配管４に熱
交換器１５が接続されている。

１９は予冷用熱交換器で、前記熱交換器８の入口側に往
き側ガス配管１６と戻り側ガス配管１７に組み込んで設
けられている。

２０は熱交換器８．１９をバイパスするバイパス配管で
、このバイパス配管２０によって切換弁２１（常温用）
を介し熱交換器８の出口側と冷凍機３の高圧側ガス配管
６とが接続されている。

２２は温度制御用のヒータで、試料挿入管９に設けた均
熱ブロック１４に設けられている。

尚、この実施例では、系内に封入した冷媒の圧縮後の膨
張により低温化したガスを利用するため冷凍機２のガス
配管４．６にガス配管１６．１７を接続し、この循環配
管を介して圧縮機５により熱交換器８．１５間を結合し
た例について説明したが、ガス配管４．６から独立した
閉ループの循環配管を設け、この循環配管を介して循環
ポンプにより熱交換器８．１５間を結合しても良いこと
は言うまでもない。この場合、ヘリウムガス以外の媒体
、例えば窒素ガス等を使用しても良い。

以上の構成において、冷凍機本体３及び圧縮機５の作動
中、切換弁２１を閉し、切換弁１８を開いた状態では、
ガスはガス配管６から往き側ガス配管１６に分流して熱
交換器１９．８．１５と順次流れ、戻り側ガス配管１７
を経てガス配管４に戻る。往き側ガス配管１６内のガス
は、まず熱交換器１９で戻り側ガス配管１７内のガスと
の熱交換により予冷された後、熱交換器８で冷却ブロッ
ク７との熱交換により冷却されて最低温度に達する。

試料挿入管９に設けた均熱ブロック１４は熱交換器１５
で前記往き側ガス配管１６内のガスとの熱交換により冷
却されると共に、ヒータ２２により加熱可能となってい
る。このため、ヒータ２２による加熱温度の調節によっ
て均熱ブロック１４を最低温度から常温までの任意温度
に調節することができる。

また、冷凍機本体３及び圧縮機５を停止し、均熱ブロッ
ク１４をヒータ２２により加熱すると、ヒータ２２によ
る加熱温度の調節によって均熱ブロック１４を常温から
最高温度までの任意温度に調節することができる。

このように、均熱ブロック１４の温度調節によって試料
挿入管９内の雰囲気温度を最低温度から最高温度まで連
続的に変化させ、或いは任意の温度に保持設定する。

上記の操作後、冷凍機本体３を停止すると共に、切換弁
１８を閉じ、切換弁２１を開くと、ガス配管６内の常温
のガスは冷凍機本体３内へ流れずに往き側ガス配管１６
に入り、バイパス配管２０により熱交換器８．１９をバ
イパスして流れた後、戻り側ガス配管１７を経てガス配
管４に戻る。このため、上記操作で高（低）温度まで加
熱（冷却）された均熱ブロック１４は熱交換器１５で往
き側ガス配管１６内の常温ガスとの熱交換により急速に
冷却（昇温）される。この象、速冷却（昇温）システム
は、再現性の確認或いは別試料への交換を迅速に行う場
合に使用される。

次に、この発明の他実施例を第２図に沿って説明する。

尚、前記実施例と同一の部分には同一の符号を付して、
異なる部分についてのみ説明する。

２３は伝熱金網で、この伝熱金網２３により冷凍機２の
冷却ブロック７が試料挿入管９に設けた均熱ブロック１
４に結合されている。

以上の構成において、冷凍機本体３及び圧縮機５の作動
中（冷凍機２の運転中）、試料挿入管９に設けた均熱ブ
ロック１４は伝熱金網２３による熱伝導で冷凍機２の冷
却ブロック７により冷却されると共に、ヒータ２２によ
り加熱可能となっている。このため、ヒータ２２による
加熱温度の調節によって均熱ブロック１４を最低温度か
ら常温までの任意温度に調節することができる。

〔発明の効果〕

以上の通り、この発明は、周囲からの真空断熱状態下で
試料挿入管を冷凍機により冷却できると共に、ヒータに
より加熱可能となっており、ヒータによる加熱温度の調
節によって試料挿入管内の雰囲気温度を最低温度から常
温まで連続的に変化させ、或いは任意の温度に保持設定
することができる。また、周囲からの真空断熱状態を破
壊することなく、かつ、冷凍機を停止することなく試料
の交換が行える。従って、試料のヤング率及び内部摩擦
測定が容易となると共に、省力化、操作性の向上が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明の異なる２つの実施例を示す
概念図、第３図、第４図は共に従来例を示す概念図であ
る。 １・・・・・・真空容器、２・・・・・・ヘリウム冷凍
機、３・・・・・・冷凍機本体、４．６・・・・・・ガ
ス配管、５・・・・・・圧縮機、７・・・・・・冷却ブ
ロック、訃・・・・・熱交換器、９・・・・・・試料挿
入管、１０・・・・・・蓋、１２・・・・・・音響測定
部、１３・・・・・・測定機構、１４・・・・・・均熱
ブロック、１５・・・・・・熱交換器、１６．１７・・
・・・・ガス配管、１８・・・・・・切換弁、１９・・
・・・・予冷用熱交換器、２０・・・・・・バイパス配
管、２１・・・・・・切換弁、２２・・・・・・温度制
御用ヒータ、２３・・・・・・伝熱金網。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、真空容器内に冷凍機と試料挿入管を挿設し、こ
   の試料挿入管の外部に均熱ブロックを設けて前記冷凍機
   の冷却ブロックと熱伝達可能に結合すると共に、前記均
   熱ブロックに温度制御用ヒータを設けたことを特徴とす
   るヤング率及び内部摩擦測定装置。