JPH04323546A - 熱機械分析装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、試料に機械的力を加え
ると共に雰囲気温度を変化させながら、種々の環境温度
下における試料の熱的性質を測定する熱機械分析装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に上記形式の熱機械分析装置におい
ては、試料に検出体を接触させ、その検出体を介して試
料に押圧力又は引張力を加え、さらに試料に発生した寸
法変化をその検出体の位置変位として取り出している。 この場合、試料の寸法変化を正確に取り出すためには、
位置変位する検出体が傾動してはならず、正確に平行移
動しなければならない。

【０００３】従来、検出体を平行移動させるための方法
として、例えば特開平１−２７４０３３号公報に開示さ
れたようなロバーバル機構が提案されている。このロバ
ーバル機構は、２本のビームと４個の回転支点から成る
四節リンク機構を検出体に付設し、この四節リンク機構
によって検出体を常に平行移動させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、四節リ
ンク機構を用いた従来の熱機械分析装置においては、回
転支点が４カ所設定されるため摩擦抵抗が大きくなって
検出体の動作が鈍くなり、いわゆる動作感度が悪くなる
という問題があった。また、高精度の精密加工を必要と
する回転支点を４カ所も設けなければならないので、コ
ストが高くなるという問題があった。さらに、四節リン
ク機構を構成するために２本の板材ビームを使用してい
たので、より一層コストが高くなるという問題もあった
。

【０００５】本発明は、従来の熱機械分析装置における
上記の問題点に鑑みてなされたものであって、動作感度
が良く、コストの安い熱機械分析装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る熱機械分析装置は、試料（１０，２５
）に押圧力又は引張力を加えると共に試料の寸法変化に
伴って位置変位する検出体（検出棒８）を備えた熱機械
分析装置であって、固定配置されたビーム支持体（支柱
２）と、ビーム支持体に回転自在に支持されると共に上
記検出体が回転自在に連結される主ビーム（４）と、主
ビームの両側位置であってビーム支持体と検出体との間
に張設された少なくとも２本のワイヤ（１９，２０）と
を有することを特徴としている。

【０００７】

【作用】主ビームを境としてその両側に設けられたワイ
ヤ、ビーム支持体及び検出体とによって四節リンク機構
が構成される。この四節リンク機構の働きにより、検出
体は常に一定の状態、例えば鉛直下方を向く状態で平行
移動する。ワイヤとビーム支持体との連結及びワイヤと
検出体との連結は、単にワイヤをそれらに固定あるいは
回動可能に接続するだけであり、従来のように４個の回
転支点、例えば軸受を設ける必要がない。回転支点を設
ける必要があるのは、主ビームとビーム支持体との間及
び主ビームと検出体の間の２カ所だけである。このよう
に回転支点の数が減ったことにより、検出体の平行移動
時の摩擦抵抗が低減されて検出体の動作感度が向上した
。すなわち、検出体は試料の微妙な寸法変化に追従して
敏感に作動する。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明に係る熱機械分析装置の一実
施例を示している。この熱機械分析装置は、機枠１に固
定された支柱２と、支柱２の上端に設けられた支持ブロ
ック３に回転自在に支持された主ビーム４とを有してい
る。主ビーム４は、支持ブロック３の両側に延びており
、その一方の先端に検出側ブロック５が、そして他方の
先端にトランス側ブロック６がそれぞれ回転自在に取り
付けられている。

【０００９】検出側ブロック５の下面には、円柱状の取
付けチップ７が傾動可能に設けられており、その取付け
チップ７の下端に検出体としての検出棒８が固定状態で
連結されている。検出棒８の下方には試料支持台９が位
置固定状態で配置されており、その支持台９上に測定対
象である円柱状の試料１０が載置されている。検出棒８
の下端はこの試料１０の上端に接触している。主ビーム
４の右側先端には重錘皿１１が固定されており、その皿
上に重錘１２が載置されている。検出棒８は、重錘１２
の重量で試料１０を押し付けている。試料支持台９のま
わりにはヒータ１３が配設されており、このヒータ１３
の作用により試料１０の雰囲気温度が上昇、すなわち変
化する。

【００１０】主ビーム４の左側先端に回転自在に取り付
けられたトランス側ブロック６の下方には、差動トラン
ス１４が設けられている。この差動トランス１４は、ト
ランス側ブロック６の下面に固定されたコア１５と、そ
のコア１５を取り囲むコイル１６とによって構成されて
いる。コイル１６は、機枠１に固定されていて位置不動
に配置されている。またコア１５は、トランス側ブロッ
ク６の下面に固定されていて自重によって下方へ垂下し
て、いわゆる宙吊りの状態となっている。コア１５の下
端には重錘２２が固定されている。この重錘２２の働き
により、コア１５はより一層確実に常に鉛直方向に沿っ
て延びるように垂下する。コイル１６には、所定値の電
流が流されると共に、その電流値の変化を検出できる電
流検出器１８が電気的に接続されている。

【００１１】また、主ビーム４の回転支点である支持ブ
ロック３と検出側ブロック５との間であって、主ビーム
４の上下両側には、白金合金、タングステン等によって
形成されたワイヤ１９及び２０が張設されている。各ワ
イヤ１９，２０の両端は支持ブロック３及び検出側ブロ
ック５に固着または回転自在に連結されている。

【００１２】本熱機械分析装置は、以上のように構成さ
れているので、ヒータ１３によって温度変化雰囲気下に
置かれ、さらに検出棒８によって荷重が加えられている
試料１０に寸法変化が発生すると、検出棒８が上下移動
し、それに応じて主ビーム４が支持ブロック３の回転支
点２１を中心として回転揺動する。

【００１３】支持ブロック３と検出側ブロック５との間
の上下両側にはワイヤ１９，２０が張設されており、こ
れらのワイヤ１９，２０、支持ブロック３、そして検出
側ブロック５によって、いわゆる四節リンク機構が構成
されている。従って上記のように主ビーム１９が回転揺
動する際、検出側ブロック５及びそれと一体な検出棒８
は常に支持ブロック３、従って支柱２に対して平行移動
する。これにより、検出棒８は常に鉛直方向に延びる状
態で平行移動する。

【００１４】主ビーム４が上記のように回転揺動すると
、主ビーム４の左端に回転自在に取り付けられたトラン
ス側ブロック６が上下方向へ往復移動する。トランス側
ブロック６が移動するとそれに固定されたコア１５が同
様に移動する。このとき、コイル１６に対するコア１５
の相対位置が変化することになり、コイル１６に流れる
電流に変化が生じ、その変化が電流検出器１８によって
検出される。こうして、主ビーム４の回転揺動量、すな
わち試料１０の寸法変化量がコイル１６を流れる電流の
変化量として取り出される。

【００１５】コア１５が固定されたトランス側ブロック
６は主ビーム４に回転自在に取り付けられている。従っ
て、コア１５は主ビーム４、すなわち検出棒８に対して
回転自在に連結され、さらに自重によって空中に垂下し
ている状態、いわゆる宙吊りの状態にある。それ故、上
記のように主ビーム４の回転揺動に応じてコア１５が位
置変位するとき、コア１５は常に鉛直方向に延びる状態
で平行移動する。その結果、コア１５はコイル１６に対
して常に平行を保った状態で平行移動することになり、
きわめて精度の高い測定結果を得ることが可能となる。

【００１６】図２は、本発明に係る熱機械分析装置の他
の実施例を示している。図１に示した実施例は、いわゆ
る単一天秤を用いた熱機械分析装置に本発明を適用した
ものである。これに対して図２に示す実施例は、いわゆ
る差動天秤を用いた熱機械分析装置に本発明を適用した
場合の実施例である。この差動天秤式の熱機械分析装置
は、２本の主ビーム２４ａ及び２４ｂを有しており、一
方の主ビーム２４ａの検出棒８に測定対象である試料１
０が、そして他方の主ビーム２４ｂの検出棒８に、熱的
に安定である基準試料２５、例えばＳｉＯ２（石英）、
ＡＬ２Ｏ３（アルミナ）が接触している。また、主ビー
ム２４ａの左端には差動トランス１４のコア１５が回転
自在、すなわち宙吊り状態で取り付けられ、一方、主ビ
ーム２４ｂの左端には差動トランス１４のコイル１６が
回転自在、すなわち宙吊り状態で取り付けられている。

【００１７】この実施例においては、熱的に安定な基準
試料２５と測定試料１０との間に寸法差が生じたときに
、その寸法差が、差動トランス１４においてコア１５と
コイル１６との間の相対的な位置変位となって現れ、コ
イル１６を流れる電流の変化量として測定される。

【００１８】この実施例においても、支持ブロック３，
３すなわち支柱２，２と、検出側ブロック５，５すなわ
ち検出棒８，８との間であって、主ビーム２４ａ及び２
４ｂの上下両側に張設された、それぞれ２本のワイヤ１
９及び２０の働きにより、検出側ブロック５，５及びそ
れと一体な検出棒８，８が常に鉛直方向に延びる状態に
保持されながら平行移動する。

【００１９】以上、好ましい実施例をあげて本発明を説
明したが、本発明はその実施例に限定されるものではな
い。例えば、上記実施例では、支持ブロック３を介して
主ビーム４を支柱２に回転自在に取り付けたが、主ビー
ム４を直接、支柱２に回転自在に取り付けることもでき
る。また、上記実施例では、検出側ブロック５を介して
検出棒８を主ビーム４に回転自在に接続したが、検出棒
８を直接、主ビーム４に回転自在に接続してもよい。

【００２０】

【発明の効果】従来の熱機械分析装置に用いられていた
ロバーバル機構においては、回転支点が４個存在してい
た。これに対し、本発明によれば、回転支点の数が２個
に低減されている。従って、摩擦抵抗が低減されて検出
棒が敏感に作動でき、測定感度が向上した。

【００２１】通常、回転支点を設けるにあたっては、高
精度を要求する精密加工が必要となる。従って、従来の
ように４個の回転支点を設ける場合には、加工コストが
非常に高くなるという問題があった。しかしながら回転
支点の数が２個に低減された本発明によれば、加工コス
トを安くできる。

【００２２】従来のロバーバル機構においては、四節リ
ンク機構を形成するにあたって、少なくとも２個の剛性
材より成るビームが必要であった。これに対し本発明で
は、必要となる剛性材ビームは主ビームの１本だけであ
り、それ故、材料コストが安く済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を単一天秤方式の熱機械分析装置に適用
した場合の一実施例を示す斜視図である。

【図２】本発明を差動天秤方式の熱機械分析装置に適用
した場合の一実施例を示す斜視図である。

【符号の説明】

２　　支柱　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　３　　支持ブロック４　　主ビーム　　　　　　　
　　　　　　　　　　　５　　検出側ブロック８　　検
出棒　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０　
　試料１３　　ヒータ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１４　　差動トランス１９，２０　　ワイヤ　　
　　　　　　　　　　２４ａ，２４ｂ　　主ビーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　試料に押圧力又は引張力を加えると共
   に試料の寸法変化に伴って位置変位する検出体を備えた
   熱機械分析装置において、固定配置されたビーム支持体
   と、ビーム支持体に回転自在に支持されると共に上記検
   出体が回転自在に連結される主ビームと、ビーム支持体
   と検出体との間であって主ビームの両側位置に張設され
   た少なくとも２本のワイヤとを有することを特徴とする
   熱機械分析装置。