JPH068200U - 冷却器付加熱炉を備えた微小重力実験装置 - Google Patents
冷却器付加熱炉を備えた微小重力実験装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 試料を微小重力下に保持したまま、試料を加
熱炉から冷却器に極めて短時間に移動させることができ
る冷却器付加熱炉を備えた微小重力実験装置を提供す
る。 【構成】 無重力に近い微小重力状態で実験するための
微小重力実験装置であって、軸線方向に移動可能なカプ
セル１０を内側に有する架台１１と、架台内に一端が固
定され他端に試料を取付けるようになった軸線方向に延
びる支持棒１２と、カプセル内に固定され、支持棒の他
端を取り囲む加熱炉１４と、加熱炉に軸線方向に隣接し
てカプセル内に固定された冷却器１６とからなり、加熱
炉は、支持棒の他端を取り囲み軸方向に延びる複数のヒ
ートパイプ１８を備えている。
熱炉から冷却器に極めて短時間に移動させることができ
る冷却器付加熱炉を備えた微小重力実験装置を提供す
る。 【構成】 無重力に近い微小重力状態で実験するための
微小重力実験装置であって、軸線方向に移動可能なカプ
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定され他端に試料を取付けるようになった軸線方向に延
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てカプセル内に固定された冷却器１６とからなり、加熱
炉は、支持棒の他端を取り囲み軸方向に延びる複数のヒ
ートパイプ１８を備えている。
Description
【０００１】
本考案は、無重力実験装置に関し、更に詳しくは、高温の試料を急冷できる炉 を備えた微小重力実験装置に関する。
【０００２】
バイオテクノロジー、金属、エレクトロニクス、ファインセラミックスなどの 分野において無重力状態での実験が望まれている。 かかる完全な無重力に近い状態（以下微小重力状態という）を得る手段として は、宇宙空間を利用するもの、飛行機等の弾道飛行によるもの、落下塔を用いる もの等が現在知られている。特に落下型微小重力実験装置は、宇宙空間や弾道飛 行によるものと比較すると、気象等の外乱や運転テクニックによる影響が少なく より完全な無重力状態が容易に達成でき、かつ同一実験を繰り返し容易行うこと ができる特徴を有している。
【０００３】 図２は現在開発が進められている落下型微小重力実験装置の一例を示している 。この実験装置は、スラスタモジュール１、ペイロードモジュール２、及びバス モジュール３からなるカプセルを備え、このカプセルを地下に設けられた全長７ ００ｍ以上の垂直な竪穴内を落下させて、カプセル内に微小重力状態を実現する ようになっている。スラスタモジュール１は上向きのガスジェットノズル（図示 せず）を備え、下向きにカプセルを加速することにより短時間に微小重力状態に 到達させる。また、空気による抵抗をガスジェットの精密な制御で補償すること によりカプセル内により完全な無重力状態を実現することができる。ペイロード モジュール２には実験装置が内蔵され、微小重力状態で種々の実験ができるよう になっている。バスモジュール３には実験を支援するための種々の装置、例えば 電源、データ伝送装置等が内蔵される。
【０００４】 上述した落下型微小重力実験装置により１０-3Ｇ（マイクロＧ）を１０秒以上 の間、ペイロードモジュール内に実現することができる。
【０００５】
かかる微小重力下で新材料を開発する実験において、試料を微小重力下に保持 したまま、試料を加熱炉から冷却器に短時間で移動させることが必要になる。こ の場合に、微小重力実験では実験時間全体が短い（例えば１０秒以下）ため、ほ んの僅かの時間（例えば１秒以内）で試料を加熱炉から冷却炉に移動させる必要 がある。しかし、従来の電気炉を備えた実験装置では電気炉の端部が中心部に比 べて温度が低く、試料を均一に加熱するには加熱炉全長を相当長くする必要があ った。特に、加熱炉から試料を容易に取り出せるように加熱炉の端部を開放する 場合には、端部の冷却が著しく、加熱炉の全長を一層長くする必要があり、この ため試料を加熱炉から冷却器に移動させるのに比較的長い時間を要し全体の実験 に著しい制約を与えていた。
【０００６】 本考案はかかる問題を解決するために創案されたものであり、試料を微小重力 下に保持したまま、試料を加熱炉から冷却器に短時間で移動させることができ、 溶融状態から試験片が凝固するまで、微小重力状態に保持することができる冷却 器付加熱炉を備えた微小重力実験装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本考案によれば、無重力に近い微小重力状態で実験するための微小重力実験装 置であって、カプセルを内側に有する架台と、前記架台に一端が固定され他端が 前記カプセル内に位置し、該他端に試料を取付けるようになった軸線方向に延び る支持棒と、前記カプセル内に固定され、前記支持棒の他端を取り囲む加熱炉と 、前記加熱炉に軸線方向に隣接して前記カプセル内に固定された冷却器とからな り、前記加熱炉は、前記支持棒の他端を取り囲み軸方向に延びる複数のヒートパ イプを備えている、ことを特徴とする冷却器付加熱炉が提供される。
【０００８】 本考案の好ましい実施例によれば、前記加熱炉と前記冷却器は軸線方向に貫通 する開口部をそれぞれ有し、前記開口部は互いに軸線方向に整合している。また 、前記ヒートパイプは液体ナトリウムを媒体とする、ことが好ましい。
【０００９】
上記、本考案の構成によれば、無重力に近い微小重力状態において、試料が支 持棒の他端に固定され、加熱炉によって加熱される。この加熱炉は軸線方向に延 びる複数のヒートパイプを備えているため、内部の温度が端部まで均一であり、 加熱炉の全長が従来に比較して短い。また、冷却時には試料を支持棒を介して架 台に固定したまま、カプセルを軸線方向に移動させると、加熱炉と冷却器とが軸 線方向に移動し、加熱炉が試料の位置から外れ、冷却器が試料を取り囲むように なる。この操作は、単にカプセルを軸線方向にわずかの距離移動させるだけで完 了するため、試料を微小重力下に保持したまま、試料を加熱炉から冷却器に短時 間で移動させることができる。
【００１０】 前記加熱炉と前記冷却器は軸線方向に貫通する開口部をそれぞれ有し、前記開 口部は互いに軸線方向に整合していれば、上記操作は、極めて簡単である。また 、ヒートパイプが液体ナトリウムを媒体とすれば、１０００°Ｃ以上、好ましく は１２５０°Ｃ程度の高温の炉に適用することができる。
【００１１】
以下、本考案の好ましい実施例を図面を参照して説明する。 図１は本考案による微小重力実験装置のペイロードモジュールを示す部分構成 図である。この図において、微小重力実験装置のペイロードモジュールは、カプ セルすなわち内カプセル１０を内蔵する架台すなわち外カプセル１１と、軸線方 向に延びる支持棒１２とを備えている。支持棒１２は、前記外カプセル１１内に 一端１２ａが固定され他端１２ｂが前記内カプセル１０内に位置しており、この 他端１２ｂに試料５を取付けるようになっている。微小重力実験装置のペイロー ドモジュールは、更に、前記内カプセル１０内に固定され前記支持棒１２の他端 １２ｂを取り囲む加熱炉１４と、前記加熱炉１４に軸線方向に隣接して前記内カ プセル１０内に固定された冷却器１６とを備えている。
【００１２】 外カプセル１１はペイロードモジュールの本体を構成する密閉容器であり、前 述のスラスタモジュール１とバスモジュール３をそれぞれ上下に取付けることが できる。内カプセル１０も密閉容器であり、内カプセル１０と外カプセル１１と の間が真空に保持されている。また、内カプセル１０の内部は、実験に適した状 態、例えば真空、還元雰囲気、或いは酸化雰囲気に保持される。
【００１３】 更に、内カプセル１０は周知の手段、例えばレール２４とリニアガイド２６に より軸線方向に自由に移動できるようになっており、図示しない駆動装置により 軸線方向に移動させることができる。
【００１４】 支持棒１２の一端１２ａが、図示の例では外カプセル１１の上端に固定されて いるが、これとは逆に下端に固定されてもよい。また、支持棒１２は、一本に限 られず、複数の支持棒１２を互いに間隔を隔てて配置しても良い。支持棒１２は 内カプセル１０の一部を貫通しており、この貫通部は図示しない周知の手段、例 えばＯリングにより気密にシールされている。試料５の支持棒１２の他端１２ｂ への取付けは、任意の方法、例えばピン、ネジ、嵌合い、溶接等による。試料５ は直接支持棒１２に取付けても良く、あるいは適当な容器、例えばセラミック製 の耐熱容器に収納してこの容器を支持棒１２に取付けても良い。
【００１５】 加熱炉１４と冷却器１６は軸線方向に貫通する開口部１４ａ、１６ａを有し、 この開口部１４ａ、１６ａは互いに軸線方向に整合している。また加熱炉１４は 内カプセル１０の内面に固定されている。これにより、内カプセル１０を軸線方 向にわずかの距離移動させるだけで試料５を加熱炉１４から冷却器１６に短時間 で移動させることができる。
【００１６】 加熱炉１４は、支持棒１２の他端１２ｂを取り囲み、軸方向に延びる複数のヒ ートパイプ１８と、ヒートパイプ１８を加熱するためのヒータ２０と、試料５及 びヒータ２０の放熱を防止するための断熱材２２とを備えている。ヒートパイプ １８は試料５を均一に加熱できるように試料５の周りに密接して設けられている 。このヒートパイプ１８は加熱炉１４による加熱温度に合わせて適当な媒体のも のを用いことができるが、特に金属を溶解するような高温炉には液体ナトリウム を媒体としタンタルでパイプおよびウイックを形成したものがよい。かかるヒー トパイプでは、１０００°Ｃ以上、好ましくは１２５０°Ｃ程度の加熱を行うこ とができる。ヒートパイプは全長にわたりほぼ一定の温度となる特性を有してお り、このため、加熱炉１４の端部も中心部分とほぼ同一の温度に保持することが できる。
【００１７】 ヒータ２０は、電気抵抗体、或いは誘導加熱用のコイルであるのがよいが、こ れに限られるものではない。また、ヒートパイプの均一温度特性により、ヒータ ２０はヒートパイプ１８よりも短くても良い。
【００１８】 冷却器１６は中空円筒形であり、内部に沸点の低い液体、例えば水が封入され ている。この構成により内部の液体の蒸発により冷却器１６を低温に保ち、試料 を効果的に冷却することができる。更に、冷却器１６にはその開口部１６ａに冷 却用ガスを流す冷却ガスライン（図示せず）が設けられ、冷却速度を高めるよう になっている。なお特に、試料５が小型の場合には、冷却器１６は中実の金属円 筒形、例えば純銅製のパイプであっても良い。
【００１９】 上記、本考案の構成によれば、無重力に近い微小重力状態において、試料５が 支持棒１２の他端１２ｂに固定され、加熱炉１４によって加熱される。この加熱 炉１４は軸線方向に延びる複数のヒートパイプ１８を備えているため、内部の温 度が端部まで均一であり、加熱炉の全長が従来に比較して短くなる。例えば、従 来の加熱炉では長さ５０ｍｍの試験片を加熱するのに約３００ｍｍの電気炉を必 要としたのに対して、本考案によれば炉全長を半分以下に短くできる。
【００２０】 使用において、アルミニウム又はアルミニウム−銅等の合金からなる試験片を 溶融温度付近まで昇温した状態で落下塔を用いて装置全体を落下させる。微小重 力状態に達した後、１〜２秒間溶融状態を保持し、次いで内カプセルを移動させ て急冷する。すなわち、冷却時には試料５を支持棒１２を介して外カプセル１１ に固定したまま、内カプセル１０を軸線方向に移動させると、加熱炉１４と冷却 器１６とが軸線方向に移動し、加熱炉１４が試料の位置から外れ、冷却器１６が 試料を取り囲むようになる。この操作は、単に内カプセル１０を軸線方向にわず かの距離移動させるだけで完了するため、試料５を微小重力下に保持したまま、 試料を加熱炉から冷却器に短時間、すなわち１秒以内で移動させることができる 。次いで、微小重力状態に保持したまま、７秒前後冷却させ、試験片を凝固させ る。
【００２１】 前記加熱炉と前記冷却器は軸線方向に貫通する開口部をそれぞれ有し、前記開 口部は互いに軸線方向に整合しているので、上記操作は、極めて簡単である。ま た、ヒートパイプが液体ナトリウムを媒体とするので、１０００°Ｃ以上、好ま しくは１２５０°Ｃ程度の高温の炉に適用することができる。
【００２２】
従って上述した本考案によれば、試料を微小重力下に保持したまま、試料を加 熱炉から冷却器に短時間で移動させることができ、溶融状態から試験片が凝固す るまで、微小重力状態に保持することができる冷却器付加熱炉を備えた微小重力 実験装置を提供することができる。
【図１】本考案による微小重力実験装置を示す部分構成
図である。
図である。
【図２】微小重力実験装置の全体構成図である。
１ スラスタモジュール ２ ペイロードモジュール ３ バスモジュール ５ 試料 １０ 内カプセル １１ 外カプセル（架台） １２ 支持棒 １４ 加熱炉 １６ 冷却器 １８ ヒートパイプ ２０ ヒータ ２２ 断熱材 ２４ レール ２６ リニアガイド
Claims (3)
- 【請求項１】 無重力に近い微小重力状態で実験するた
めの微小重力実験装置であって、 カプセルを内側に有する架台と、 前記架台に一端が固定され他端が前記カプセル内に位置
し、該他端に試料を取付けるようになった軸線方向に延
びる支持棒と、 前記カプセル内に固定され、前記支持棒の他端を取り囲
む加熱炉と、 前記加熱炉に軸線方向に隣接して前記カプセル内に固定
された冷却器とからなり、 前記加熱炉は、前記支持棒の他端を取り囲み軸方向に延
びる複数のヒートパイプを備えている、ことを特徴とす
る冷却器付加熱炉を備えた微小重力実験装置。 - 【請求項２】 前記加熱炉と前記冷却器は軸線方向に貫
通する開口部をそれぞれ有し、前記開口部は互いに軸線
方向に整合している、ことを特徴とする請求項１に記載
の冷却器付加熱炉を備えた微小重力実験装置。 - 【請求項３】 前記ヒートパイプは液体ナトリウムを媒
体とする、ことを特徴とする請求項１に記載の冷却器付
加熱炉を備えた微小重力実験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1992048372U JP2595469Y2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 冷却器付加熱炉を備えた微小重力実験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1992048372U JP2595469Y2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 冷却器付加熱炉を備えた微小重力実験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH068200U true JPH068200U (ja) | 1994-02-01 |
| JP2595469Y2 JP2595469Y2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=12801507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1992048372U Expired - Fee Related JP2595469Y2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 冷却器付加熱炉を備えた微小重力実験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2595469Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113607391A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-11-05 | 陕西智星空间科技有限公司 | 模拟立方星失重弹射的测试装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57138967U (ja) * | 1981-02-18 | 1982-08-31 | ||
| JPS5935773A (ja) * | 1982-08-21 | 1984-02-27 | 石川島播磨重工業株式会社 | 材料実験用連続型加熱炉 |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP1992048372U patent/JP2595469Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57138967U (ja) * | 1981-02-18 | 1982-08-31 | ||
| JPS5935773A (ja) * | 1982-08-21 | 1984-02-27 | 石川島播磨重工業株式会社 | 材料実験用連続型加熱炉 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113607391A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-11-05 | 陕西智星空间科技有限公司 | 模拟立方星失重弹射的测试装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2595469Y2 (ja) | 1999-05-31 |
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Legal Events
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