JPH1038470A - 試料急冷機構付カートリッジ - Google Patents
試料急冷機構付カートリッジInfo
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- JPH1038470A JPH1038470A JP19018396A JP19018396A JPH1038470A JP H1038470 A JPH1038470 A JP H1038470A JP 19018396 A JP19018396 A JP 19018396A JP 19018396 A JP19018396 A JP 19018396A JP H1038470 A JPH1038470 A JP H1038470A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 中空円筒形の試料カートリッジを急冷するこ
とができ、かつ試料カートリッジの軸方向の冷却速度を
より均一化でき、これにより、急冷時の軸方向温度分布
をより均一化できる均熱炉における試料急冷機構付カー
トリッジを提供する。 【解決手段】 内部に試料を封入した中空円筒形の試料
容器１２と、試料容器を間隔を隔てて囲み、試料容器と
の隙間Ｃに冷却ガス９が流れるようになった中空円筒状
の試料カートリッジ１４とからなる。試料カートリッジ
は、試料容器内の試料を均一に加熱する均熱炉内に挿入
されるようになっており、試料容器は、試料カートリッ
ジと同心に保持されている。また、試料カートリッジの
内面は、試料容器との隙間Ｃが上流側から下流側に漸減
するように構成され、この隙間は、熱伝達率αが下流ほ
ど大きくなるように定められている。
とができ、かつ試料カートリッジの軸方向の冷却速度を
より均一化でき、これにより、急冷時の軸方向温度分布
をより均一化できる均熱炉における試料急冷機構付カー
トリッジを提供する。 【解決手段】 内部に試料を封入した中空円筒形の試料
容器１２と、試料容器を間隔を隔てて囲み、試料容器と
の隙間Ｃに冷却ガス９が流れるようになった中空円筒状
の試料カートリッジ１４とからなる。試料カートリッジ
は、試料容器内の試料を均一に加熱する均熱炉内に挿入
されるようになっており、試料容器は、試料カートリッ
ジと同心に保持されている。また、試料カートリッジの
内面は、試料容器との隙間Ｃが上流側から下流側に漸減
するように構成され、この隙間は、熱伝達率αが下流ほ
ど大きくなるように定められている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、宇宙材料実験等に
おいて、電気炉等の加熱装置に装着された試料カートリ
ッジ内で加熱溶融した試料を急冷して凝固させるための
試料カートリッジに関するもので、特に、急冷機構付カ
ートリッジに関するものである。
おいて、電気炉等の加熱装置に装着された試料カートリ
ッジ内で加熱溶融した試料を急冷して凝固させるための
試料カートリッジに関するもので、特に、急冷機構付カ
ートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高温に加熱された試料を冷却する手段と
しては、加熱終了と同時に電気炉内にヘリウムなどの不
活性ガスを封入し、そのガスによる熱伝達を利用し、電
気炉の外壁に設けた水冷配管または水冷ジャケットによ
り排熱する手段がある。しかし、この場合、加熱終了直
後の高温の電気炉内に冷却ガスを封入するため、電気炉
自体がカートリッジよりもはるかに大きい熱容量を有す
るので、試料の冷却速度はせいぜい１℃／秒程度であ
り、必要な冷却速度が得られていなかった。そこで、加
熱終了後のカートリッジに冷却ガスを吹き流すようにし
た「急冷機構付きカートリッジ」が本発明と同一の出願
人から提案されている（特開平８−６８５９３号公
報）。
しては、加熱終了と同時に電気炉内にヘリウムなどの不
活性ガスを封入し、そのガスによる熱伝達を利用し、電
気炉の外壁に設けた水冷配管または水冷ジャケットによ
り排熱する手段がある。しかし、この場合、加熱終了直
後の高温の電気炉内に冷却ガスを封入するため、電気炉
自体がカートリッジよりもはるかに大きい熱容量を有す
るので、試料の冷却速度はせいぜい１℃／秒程度であ
り、必要な冷却速度が得られていなかった。そこで、加
熱終了後のカートリッジに冷却ガスを吹き流すようにし
た「急冷機構付きカートリッジ」が本発明と同一の出願
人から提案されている（特開平８−６８５９３号公
報）。
【０００３】図３は、特開平８−６８５９３号に提案し
た急冷機構付きカートリッジを示す図である。この図に
示す急冷機構付きカートリッジは、内部に試料格納室１
を有する中空筒形の試料カートリッジ２と、冷却ガス入
口ポート３および冷却ガス出口ポート４を有して試料カ
ートリッジ２の一端部に装着されたヘッダ５と、試料カ
ートリッジ２の他端部に装着された封止キャップ６とを
備え、かつ、試料カートリッジ２には、ヘッダ５の冷却
ガス入口ポート３に連通している冷却ガス往通路７と、
ヘッダ５の冷却ガス出口ポート４に連通している冷却ガ
ス復通路８と、を有するものである。この構成により、
試料カートリッジ２内の試料を試料カートリッジ２とと
もに加熱炉で加熱し、その加熱終了と同時に、冷却ガス
をヘッダ５の冷却ガス入口ポート３から試料カートリッ
ジ２の冷却ガス往通路４に流し、さらに、冷却ガス復通
路８を経て冷却ガス出口ポート４から排出させることが
できる。すなわち、冷却ガスを加熱炉に封入することな
く、試料カートリッジ２本体内に流して冷却することが
でき、試料の急冷をすることができる。
た急冷機構付きカートリッジを示す図である。この図に
示す急冷機構付きカートリッジは、内部に試料格納室１
を有する中空筒形の試料カートリッジ２と、冷却ガス入
口ポート３および冷却ガス出口ポート４を有して試料カ
ートリッジ２の一端部に装着されたヘッダ５と、試料カ
ートリッジ２の他端部に装着された封止キャップ６とを
備え、かつ、試料カートリッジ２には、ヘッダ５の冷却
ガス入口ポート３に連通している冷却ガス往通路７と、
ヘッダ５の冷却ガス出口ポート４に連通している冷却ガ
ス復通路８と、を有するものである。この構成により、
試料カートリッジ２内の試料を試料カートリッジ２とと
もに加熱炉で加熱し、その加熱終了と同時に、冷却ガス
をヘッダ５の冷却ガス入口ポート３から試料カートリッ
ジ２の冷却ガス往通路４に流し、さらに、冷却ガス復通
路８を経て冷却ガス出口ポート４から排出させることが
できる。すなわち、冷却ガスを加熱炉に封入することな
く、試料カートリッジ２本体内に流して冷却することが
でき、試料の急冷をすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した急冷
機構付カートリッジでは、試料カートリッジの急冷自体
はできるものの、試料軸方向の冷却速度差が大きく、そ
のため、急冷時の軸方向に大きな温度差が生じてしまう
問題点があった。すなわち、上述した急冷機構付カート
リッジでは、試料カートリッジを囲む隙間に冷却ガスを
流して急冷するが、この隙間が試料軸方向に一定である
ため、上流側の冷却が強くなり、温度均一性が悪化する
問題点があった。
機構付カートリッジでは、試料カートリッジの急冷自体
はできるものの、試料軸方向の冷却速度差が大きく、そ
のため、急冷時の軸方向に大きな温度差が生じてしまう
問題点があった。すなわち、上述した急冷機構付カート
リッジでは、試料カートリッジを囲む隙間に冷却ガスを
流して急冷するが、この隙間が試料軸方向に一定である
ため、上流側の冷却が強くなり、温度均一性が悪化する
問題点があった。
【０００５】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、中空
円筒形の試料カートリッジを急冷することができ、かつ
試料カートリッジの軸方向の冷却速度をより均一化で
き、これにより、急冷時の軸方向温度分布をより均一化
できる均熱炉における試料急冷機構付カートリッジを提
供することにある。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、中空
円筒形の試料カートリッジを急冷することができ、かつ
試料カートリッジの軸方向の冷却速度をより均一化で
き、これにより、急冷時の軸方向温度分布をより均一化
できる均熱炉における試料急冷機構付カートリッジを提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、内部に
試料を封入した中空円筒形の試料容器と、該試料容器を
間隔を隔てて囲み、試料容器との隙間に冷却ガスが流れ
るようになった中空円筒状の試料カートリッジと、から
なり、前記試料カートリッジは、試料容器内の試料を均
一に加熱する均熱炉内に挿入されるようになっており、
前記試料容器は、試料カートリッジと同心に保持されて
おり、試料カートリッジの内面は、試料容器との隙間が
上流側から下流側に漸減するように構成されている、こ
とを特徴とする試料急冷機構付カートリッジが提供され
る。
試料を封入した中空円筒形の試料容器と、該試料容器を
間隔を隔てて囲み、試料容器との隙間に冷却ガスが流れ
るようになった中空円筒状の試料カートリッジと、から
なり、前記試料カートリッジは、試料容器内の試料を均
一に加熱する均熱炉内に挿入されるようになっており、
前記試料容器は、試料カートリッジと同心に保持されて
おり、試料カートリッジの内面は、試料容器との隙間が
上流側から下流側に漸減するように構成されている、こ
とを特徴とする試料急冷機構付カートリッジが提供され
る。
【０００７】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
試料カートリッジは、試料容器との隙間が、その隙間を
流れる冷却ガスの温度と流速から定まる熱伝達率αが下
流ほど大きくなるように定められている。また、前記試
料カートリッジは、中空管と該中空管内に固定されるス
リーブ管とからなり、該スリーブ管は下流側が細いテー
パ管に形成されている。
試料カートリッジは、試料容器との隙間が、その隙間を
流れる冷却ガスの温度と流速から定まる熱伝達率αが下
流ほど大きくなるように定められている。また、前記試
料カートリッジは、中空管と該中空管内に固定されるス
リーブ管とからなり、該スリーブ管は下流側が細いテー
パ管に形成されている。
【０００８】上記本発明の構成によれば、試料カートリ
ッジの内面は、試料容器との隙間が上流側から下流側に
漸減するように構成されているので、下流側ほど流速が
大きくなり、例えば熱伝達率αを下流ほど大きくなるよ
うに定めることにより、棒状試料軸に沿って流れる冷却
ガスの速度を軸方向に強制的に分布させることができ、
試料表面での冷却性能を軸方向で均一に近づけることが
できる。従って、棒状試料の冷却時に、急冷と共により
良い温度の均一性を確保することができる。
ッジの内面は、試料容器との隙間が上流側から下流側に
漸減するように構成されているので、下流側ほど流速が
大きくなり、例えば熱伝達率αを下流ほど大きくなるよ
うに定めることにより、棒状試料軸に沿って流れる冷却
ガスの速度を軸方向に強制的に分布させることができ、
試料表面での冷却性能を軸方向で均一に近づけることが
できる。従って、棒状試料の冷却時に、急冷と共により
良い温度の均一性を確保することができる。
【０００９】また、前記試料カートリッジを、中空管と
該中空管内に固定されるスリーブ管とから構成し、該ス
リーブ管を下流側が細いテーパ管に形成することによ
り、試料下流部の冷却性能が向上し、試料温度のより均
一化が図れる。
該中空管内に固定されるスリーブ管とから構成し、該ス
リーブ管を下流側が細いテーパ管に形成することによ
り、試料下流部の冷却性能が向上し、試料温度のより均
一化が図れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本発
明による試料急冷機構付カートリッジの構成図である。
この図において、本発明の試料急冷機構付カートリッジ
１０は、内部に試料を封入した中空円筒形の試料容器１
２と、試料容器１２を間隔Ｃを隔てて囲む中空円筒状の
試料カートリッジ１４と、からなる。
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本発
明による試料急冷機構付カートリッジの構成図である。
この図において、本発明の試料急冷機構付カートリッジ
１０は、内部に試料を封入した中空円筒形の試料容器１
２と、試料容器１２を間隔Ｃを隔てて囲む中空円筒状の
試料カートリッジ１４と、からなる。
【００１１】試料カートリッジ１４は、試料容器１２と
の隙間Ｃに冷却ガス９が流れるようになっている。ま
た、試料カートリッジ１４は、試料容器１２内の試料を
均一に加熱する均熱炉（図示せず）の中に挿入されるよ
うになっている。
の隙間Ｃに冷却ガス９が流れるようになっている。ま
た、試料カートリッジ１４は、試料容器１２内の試料を
均一に加熱する均熱炉（図示せず）の中に挿入されるよ
うになっている。
【００１２】図１において、試料容器１２は、試料カー
トリッジ１４と同心に支持部材１３により保持されてい
る。支持部材１３には周方向に複数の貫通部が設けら
れ、この貫通部を通して冷却ガス９が自由に通過できる
ようになっている。また、この例において、試料カート
リッジ１４は、中空管１４ａとこの中空管１４ａ内に取
り付けられたスリーブ管１４ｂとからなり、スリーブ管
１４ｂは、下流側が細いテーパ管に形成され、試料カー
トリッジ１４の内面が、試料容器１２との隙間Ｃが上流
側から下流側に漸減するように構成されている。
トリッジ１４と同心に支持部材１３により保持されてい
る。支持部材１３には周方向に複数の貫通部が設けら
れ、この貫通部を通して冷却ガス９が自由に通過できる
ようになっている。また、この例において、試料カート
リッジ１４は、中空管１４ａとこの中空管１４ａ内に取
り付けられたスリーブ管１４ｂとからなり、スリーブ管
１４ｂは、下流側が細いテーパ管に形成され、試料カー
トリッジ１４の内面が、試料容器１２との隙間Ｃが上流
側から下流側に漸減するように構成されている。
【００１３】図２は、カートリッジ内の温度分布と流速
分布を示す模式図であり、（Ａ）は温度分布、（Ｂ）は
流速分布を示している。図２（Ａ）に示すように、試料
容器１２の上流側から下流側に流れるにつれて、冷却ガ
ス９の温度は、試料容器１２の冷却と共に上昇する。こ
の温度上昇の度合は、冷却ガス９の流量と初期温度によ
りある程度調節することができる。一方、図２（Ｂ）に
示すように、冷却ガス９の流速も、試料容器１２の上流
側から下流側に流れるにつれて増加する。上述したよう
に、試料容器１２との隙間Ｃが上流側から下流側に漸減
するように構成されているので、この速度増加の度合
は、従来の場合に比較して急激に増大する。
分布を示す模式図であり、（Ａ）は温度分布、（Ｂ）は
流速分布を示している。図２（Ａ）に示すように、試料
容器１２の上流側から下流側に流れるにつれて、冷却ガ
ス９の温度は、試料容器１２の冷却と共に上昇する。こ
の温度上昇の度合は、冷却ガス９の流量と初期温度によ
りある程度調節することができる。一方、図２（Ｂ）に
示すように、冷却ガス９の流速も、試料容器１２の上流
側から下流側に流れるにつれて増加する。上述したよう
に、試料容器１２との隙間Ｃが上流側から下流側に漸減
するように構成されているので、この速度増加の度合
は、従来の場合に比較して急激に増大する。
【００１４】本発明によれば、試料カートリッジ１４
（すなわち、スリーブ管１４ｂ）は、試料容器１２との
隙間Ｃが、その隙間Ｃを流れる冷却ガスの温度ｔと流速
ｖから定まる熱伝達率αが下流ほど大きくなるように定
められている。この構成は、冷却ガス９の流量と初期温
度により冷却ガス９の温度ｔを調節し、かつ試料カート
リッジ１４の内面形状を変化させて流速ｖを調節するこ
とにより、実施することができる。
（すなわち、スリーブ管１４ｂ）は、試料容器１２との
隙間Ｃが、その隙間Ｃを流れる冷却ガスの温度ｔと流速
ｖから定まる熱伝達率αが下流ほど大きくなるように定
められている。この構成は、冷却ガス９の流量と初期温
度により冷却ガス９の温度ｔを調節し、かつ試料カート
リッジ１４の内面形状を変化させて流速ｖを調節するこ
とにより、実施することができる。
【００１５】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【００１６】
【発明の効果】上述した構成により、試料カートリッジ
１４の内面が、試料容器１２との隙間Ｃが上流側から下
流側に漸減するように構成されているので、下流側ほど
流速が大きくなり、例えば熱伝達率αを下流ほど大きく
なるように定めることにより、棒状試料軸に沿って流れ
る冷却ガス９の速度を軸方向に強制的に分布させること
ができ、試料表面での冷却性能を軸方向で均一に近づけ
ることができ、棒状試料の冷却時に、急冷と共により良
い温度の均一性を確保することができる。
１４の内面が、試料容器１２との隙間Ｃが上流側から下
流側に漸減するように構成されているので、下流側ほど
流速が大きくなり、例えば熱伝達率αを下流ほど大きく
なるように定めることにより、棒状試料軸に沿って流れ
る冷却ガス９の速度を軸方向に強制的に分布させること
ができ、試料表面での冷却性能を軸方向で均一に近づけ
ることができ、棒状試料の冷却時に、急冷と共により良
い温度の均一性を確保することができる。
【００１７】従って、本発明の試料急冷機構付カートリ
ッジは、中空円筒形の試料カートリッジを急冷すること
ができ、かつ試料カートリッジの軸方向の冷却速度をよ
り均一化でき、これにより、急冷時の軸方向温度分布を
より均一化できる、等の優れた効果を有する。
ッジは、中空円筒形の試料カートリッジを急冷すること
ができ、かつ試料カートリッジの軸方向の冷却速度をよ
り均一化でき、これにより、急冷時の軸方向温度分布を
より均一化できる、等の優れた効果を有する。
【図１】本発明による試料急冷機構付カートリッジの構
成図である。
成図である。
【図２】カートリッジ内の温度分布と流速分布を示す図
である。
である。
【図３】従来の急冷機構付カートリッジの構成図であ
る。
る。
１ 試料格納室 ２ 試料カートリッジ ３ 冷却ガス入口ポート ４ 冷却ガス出口ポート ５ ヘッダ ６ 封止キャップ ７ 冷却ガス往通路 ８ 冷却ガス復通路 ９ 冷却ガス １０ 試料急冷機構付カートリッジ １２ 試料容器 １３ 支持部材 １４ 試料カートリッジ １４ａ 中空管 １４ｂ スリーブ管
Claims (3)
- 【請求項１】 内部に試料を封入した中空円筒形の試料
容器と、該試料容器を間隔を隔てて囲み、試料容器との
隙間に冷却ガスが流れるようになった中空円筒状の試料
カートリッジと、からなり、 前記試料カートリッジは、試料容器内の試料を均一に加
熱する均熱炉内に挿入されるようになっており、前記試
料容器は、試料カートリッジと同心に保持され、試料カ
ートリッジの内面は、試料容器との隙間が上流側から下
流側に漸減するように構成されている、ことを特徴とす
る試料急冷機構付カートリッジ。 - 【請求項２】 前記試料カートリッジは、試料容器との
隙間が、その隙間を流れる冷却ガスの温度と流速から定
まる熱伝達率αが下流ほど大きくなるように定められて
いる、ことを特徴とする請求項１に記載の試料急冷機構
付カートリッジ。 - 【請求項３】 前記試料カートリッジは、中空管と該中
空管内に固定されるスリーブ管とからなり、該スリーブ
管は下流側が細いテーパ管に形成されている、ことを特
徴とする請求項１に記載の試料急冷機構付カートリッ
ジ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19018396A JP3719619B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 試料急冷機構付カートリッジ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19018396A JP3719619B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 試料急冷機構付カートリッジ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1038470A true JPH1038470A (ja) | 1998-02-13 |
| JP3719619B2 JP3719619B2 (ja) | 2005-11-24 |
Family
ID=16253837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19018396A Expired - Lifetime JP3719619B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 試料急冷機構付カートリッジ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3719619B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012067233A1 (ja) * | 2010-11-18 | 2012-05-24 | 国立大学法人東北大学 | 燃焼実験装置 |
| US9523668B2 (en) | 2010-01-19 | 2016-12-20 | Tohoku University | Fuel property determination method and fuel property determination device |
-
1996
- 1996-07-19 JP JP19018396A patent/JP3719619B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9523668B2 (en) | 2010-01-19 | 2016-12-20 | Tohoku University | Fuel property determination method and fuel property determination device |
| WO2012067233A1 (ja) * | 2010-11-18 | 2012-05-24 | 国立大学法人東北大学 | 燃焼実験装置 |
| JP2012108036A (ja) * | 2010-11-18 | 2012-06-07 | Tohoku Univ | 燃焼実験装置 |
| US9562868B2 (en) | 2010-11-18 | 2017-02-07 | Tohoku University | Combustion experimental apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3719619B2 (ja) | 2005-11-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050511 |
|
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
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|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
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|
| S533 | Written request for registration of change of name |
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