JP5781952B2 - Sample holder and gas diffusion coefficient measuring device - Google Patents
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Description
この発明は、多孔体のガス拡散性測定装置に関し、特に試料を保持する試料ホルダに関する。 The present invention relates to a gas diffusivity measuring device for a porous body, and more particularly to a sample holder for holding a sample.
被測定物である多孔体をジェル状パッドで囲って固定する多孔体の酸素拡散係数測定装置が知られている(特許文献1)。 An oxygen diffusion coefficient measuring device for a porous body is known that surrounds and fixes a porous body, which is an object to be measured, with a gel pad (Patent Document 1).
従来の技術では、試料の寸法の調整や固定に時間がかかるという問題があった。 The conventional technique has a problem that it takes time to adjust and fix the dimensions of the sample.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、多孔体のガス拡散性を測定する場合において、簡便に試料を準備し、測定することを目的とする。 The present invention has been made to solve at least a part of the above-described problems, and an object of the present invention is to easily prepare and measure a sample when measuring the gas diffusibility of a porous body.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
ガス拡散係数計測装置用の試料ホルダであって、試料を切断するための閉じた刃を有し、前記刃の内側に中空部をする試料切断部と、前記刃と反対側において前記試料切断部を支持する支持部と、を備え、前記試料ホルダは、前記試料切断部の前記刃が被測定材料に押しつけてられたときに前記刃に沿って前記被測定材料から試料を切ると共に、切り取られた前記試料を前記中空部に保持する、試料ホルダ。
この適用例によれば、簡便に試料を準備し、測定することが可能となる。また、試料ホルダの内側の形状、寸法と、被測定物の形状、寸法とを同じにできるので、試料ホルダと被測定物の隙間を無くすことができる。
[Application Example 1]
A sample holder for a gas diffusion coefficient measuring device, having a closed blade for cutting a sample and having a hollow portion inside the blade, and the sample cutting portion on the opposite side of the blade A support portion that supports the sample holder, and the sample holder cuts the sample from the material to be measured along the blade when the blade of the sample cutting portion is pressed against the material to be measured. A sample holder for holding the sample in the hollow portion.
According to this application example, a sample can be easily prepared and measured. Further, since the shape and dimensions inside the sample holder and the shape and dimensions of the object to be measured can be made the same, the gap between the sample holder and the object to be measured can be eliminated.
[適用例2]
適用例1に記載の試料ホルダにおいて、前記試料ホルダは、前記試料の側面と、前記刃の内周面との摩擦力により、前記試料を保持する、試料ホルダ。
この適用例によれば、被測定物を保持するのに、他の部材が不要である。
[Application Example 2]
The sample holder according to Application Example 1, wherein the sample holder holds the sample by a frictional force between a side surface of the sample and an inner peripheral surface of the blade.
According to this application example, no other member is required to hold the object to be measured.
[適用例3]
適用例2に記載の試料ホルダにおいて、前記刃は、前記刃の内面が前記試料の表面に対して垂直であり、前記刃の外面が、前記内面から傾斜した傾斜面を有する、片刃である、試料ホルダ。
この適用例によれば、刃を薄くして切断性を高めると共に、刃の内側が被測定物に対して垂直であるので、被測定物が圧縮されたりしない。
[Application Example 3]
In the sample holder according to Application Example 2, the blade is a single blade in which the inner surface of the blade is perpendicular to the surface of the sample, and the outer surface of the blade has an inclined surface inclined from the inner surface. Sample holder.
According to this application example, the blade is thinned to improve cutting performance, and the inside of the blade is perpendicular to the object to be measured, so the object to be measured is not compressed.
[適用例4]
適用例2または3に記載の試料ホルダにおいて、前記試料切断部が前記支持部から突き出ている高さは、前記被測定材料の厚さよりも高い、試料ホルダ。
この適用例によれば、被測定物が、試料ホルダからはみ出ることはない。
[Application Example 4]
The sample holder according to Application Example 2 or 3, wherein the height at which the sample cutting portion protrudes from the support portion is higher than the thickness of the material to be measured.
According to this application example, the object to be measured does not protrude from the sample holder.
[適用例5]
適用例1に記載の試料ホルダにおいて、前記刃の内面に、前記試料を保持するための突起を有する、試料ホルダ。
この適用例によれば、被測定物を確実に保持できる。
[Application Example 5]
The sample holder according to Application Example 1, wherein the inner surface of the blade has a protrusion for holding the sample.
According to this application example, the object to be measured can be reliably held.
[適用例6]
適用例1に記載の試料ホルダにおいて、前記刃は、前記刃の内面が前記刃の先端から奥に行くほど前記中空部の断面が大きくなる逆テーパー形状に形成された逆テーパー部と、前記逆テーパー部の奥に設けられた窪みと、を有する、試料ホルダ。
この適用例によれば、窪みに被測定物を保持できる。
[Application Example 6]
In the sample holder according to Application Example 1, the blade includes a reverse taper portion formed in a reverse taper shape in which a cross section of the hollow portion increases as an inner surface of the blade goes from the tip of the blade toward the back, and the reverse A sample holder having a recess provided in the back of the tapered portion.
According to this application example, the object to be measured can be held in the recess.
[適用例7]
ガス拡散係数計測装置であって、ガスセンサと、前記ガスセンサと連通する開口部を有するホルダ保持部と、前記ホルダ保持部の前記開口部を覆うように配置される請求項1〜6のいずれか一項に記載の試料ホルダと、を備え、前記試料ホルダは、前記中空部に保持された試料及び前記開口部を介してのみ前記試料ホルダの外部のガスが前記ガスセンサに到達可能な状態に配置されている、ガス拡散係数計測装置。
この適用例によれば、試料ホルダと被測定物の隙間がないので、誤差の少ない測定を行うことが出来る。
[Application Example 7]
It is a gas diffusion coefficient measuring apparatus, Comprising: The holder holding part which has an opening part connected with a gas sensor, and the said gas sensor, It arrange | positions so that the said opening part of the said holder holding part may be covered. The sample holder is disposed in a state in which gas outside the sample holder can reach the gas sensor only through the sample held in the hollow portion and the opening. Gas diffusion coefficient measuring device.
According to this application example, since there is no gap between the sample holder and the object to be measured, measurement with little error can be performed.
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、試料ホルダの他、ガス拡散係数計測装置、試料の作成方法等の形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various forms. For example, in addition to the sample holder, the present invention can be realized in the form of a gas diffusion coefficient measuring device, a sample preparation method, and the like.
図1は、ガス拡散係数計測装置で用いる試料を作成する試料作成装置を示す説明図である。試料作成装置10は、基台100と、テーブル105と、支柱110と、ハンドル120と、フレーム130と、押下部140と、打ち抜き台150と、を備える。基台100の上に支柱110が立っている。支柱110の途中には、テーブル105が取り付けられている。なお、試料作成装置10は、基台100からのテーブル105の高さを変えることが出来る高さ調整機構112を備えている。高さ調整機構112は、ラック114と、ピニオンギア116と、調整つまみ118と、を備える。ラック114は、支柱110に設けられている。ピニオンギア116は、ラック114に咬み合うとともに、テーブル105及び調整つまみ118に取り付けられている。調整つまみ118を回転させると、ピニオンギア116も回転し、ピニオンギア116は、ラック114上を上下に移動、すなわち、テーブル105が上下する。支柱110の上部に設けられたフレーム130は、支柱110からテーブル105の中央に向かって水平な姿勢で固定されている。フレーム130は、テーブル105のほぼ中央にあたる位置に、開口部135を有している。また、支柱110の上部には、ハンドル120がピン160によりピン160周りに回動可能に留められている。ハンドル120は、ハンドル120の方向に沿った細長い開口部125を有しており、この開口部125に押下部140がピン170により取り付けられている。なお、ピン170は、開口部125の中を移動可能である。押下部140は、フレーム130の開口部135を貫通している。押下部140の下端には、水平な板状体145が設けられている。この板状体145の下にはネジ穴147が形成されており、試料ホルダ20が着脱可能に取り付けられる。打ち抜き台150は、中央部に開口部155を有しており、テーブル105の上に配置される。打ち抜き台150の上に試料30が配置される。
FIG. 1 is an explanatory view showing a sample preparation device for preparing a sample used in a gas diffusion coefficient measurement device. The
図2は、試料ホルダの構成を示す説明図である。試料ホルダ20は、平板状の支持部200と、支持部200から突き出た円周状の刃部210とを有している。支持部200は、取付け穴205を備えており、試料ホルダ20は、この取付け穴205を貫通したネジ180により、試料作成装置10の押下部140の下端にある板状体145のネジ穴147に取り付けられている(図1)。なお、取付け穴205は、試料ホルダ20を後述するガス拡散係数計測装置に取り付けるためにも用いられる。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the sample holder. The
図3は、試料ホルダの刃部近傍を拡大して示す説明図である。刃部210は、内側が支持部200の表面に対して垂直な内周面215を有し、外側は内周面215から傾斜した斜面216を有する、片刃である。また、刃部210は、その全集にわたって刃が設けられた「閉じた刃」である。内周面215に傾斜があると、切断された試料は、表面と裏面で大きさが異なる円錐台形状となり、小さい方の底面で試料が圧縮される虞があるが、内周面215が垂直である刃部210であれば、表面と裏面で大きさが同じ大きさとなるため、試料が圧縮される虞がない。また、刃部210の高さは、試料30の厚さよりも大きい。刃部210の高さが試料30の厚さよりも大きければ、試料30が試料ホルダ20からはみ出ることがない。したがって、試料30の厚さに応じて、刃部210の高さが異なる試料ホルダ20を用いることが好ましい。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an enlarged view of the vicinity of the blade portion of the sample holder. The
図4は、試料ホルダ及び試料の設置を示す説明図である。まず、押下部140の下部145に試料ホルダ20がネジ180により取り付けられる。このとき、刃部210の先端と、打ち抜き台150と、の間隔は、試料30の厚さよりも広くなっている。なお、刃部210の先端と、打ち抜き台150と、の間隔が試料30の厚さよりも狭い場合には、高さ調整機構112を用いて、テーブル105の高さを下げることにより、刃部210の先端と、打ち抜き台150と、の間隔を広げることが可能である。試料ホルダ20が設置された後、開口部155が刃部210の真下の位置に来るように、打ち抜き台150が配置され、打ち抜き台150の上に試料30が設置される。
FIG. 4 is an explanatory view showing the installation of the sample holder and the sample. First, the
図5は、試料の切断を示す説明図である。図1のハンドル120が下げられると、開口部125も下がるので、ピン170を下げ、押下部140も下げられる。その結果、試料ホルダ20が下がる。試料ホルダ20の刃部210が試料30に接触すると、試料30を切断し始める。刃部210が打ち抜き台150に達すると、刃部210の内部の試料30は、刃部210の外部から切り離される。
FIG. 5 is an explanatory view showing the cutting of the sample. When the
図6は、試料ホルダを試料作成装置から取り外した状態を示す説明図である。試料ホルダ20は、刃部210の先端部に切り離された試料30を保持している。試料30の外形寸法は、刃部210の内周面215の内径寸法と同じである。試料30の側面と、刃部210の内周面215との摩擦力により、試料30は、刃部210の先端部に保持される。
FIG. 6 is an explanatory view showing a state in which the sample holder is detached from the sample preparation device. The
図7は、ガス拡散係数計測装置の一例を示す説明図である。ガス拡散係数計測装置40は、ケース400と、ケース400の内部に配置されたガスセンサ410とを備える。ケース400のうち一方の面402は、ガスセンサ410に通じる開口部405を備えている。なお、この面402は、試料ホルダ20をネジ420で取り付けられるように平坦となっている。なお、面402と試料ホルダ20との間には、Oリング430が配置され、試料30以外を通るガスの流れが抑制される。ガスセンサ410は、例えば、試料30の酸素透過性を測定する場合には、酸素センサが用いられる。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a gas diffusion coefficient measuring apparatus. The gas diffusion
試料30の酸素透過性を測定する場合には、例えば、窒素雰囲気中でガス拡散係数計測装置40に、試料30が保持された試料ホルダ20が取り付けられる。その後、ガス拡散係数計測装置40は、空気雰囲気中あるいは、酸素雰囲気中に移動される。酸素は、酸素分圧の違いにより、試料ホルダ20中の試料30を通って、開口部405内部に拡散する。ガスセンサ410は、この酸素分圧を測定する。
When measuring the oxygen permeability of the
図8は、比較例の試料保持部の構成を示す説明図である。比較例の試料ホルダは、円柱形の試料530の外縁に配置される円筒形の弾性体540と、試料530及び弾性体540の円柱の両底面の配置される2枚の押さえ板550、560を備える。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of a sample holder of a comparative example. The sample holder of the comparative example includes a cylindrical
図9は、ガス拡散抵抗の測定結果を示す説明図である。本実施例の試料ホルダ20を用いた場合、バラツキは、5.5%以内に収まっているが、比較例の試料ホルダ500を用いた場合、バラツキは最大17%となっており、本実施例の試料ホルダ20を用いた方が、バラツキが少ない。本実施例では、試料ホルダ20の刃部210で試料30を切り取るとともに保持するので試料ホルダ20の内周面215と、試料30との間に隙間などが生じにくいが、比較例では、試料530を切り取ったのちに弾性体540、押さえ板550、560を配置するので、試料530と弾性体540、押さえ板550、560との間に隙間が生じたり、押さえ板550、560により圧縮されたりするので、測定結果にバラツキが大きくなると考えられる。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing measurement results of gas diffusion resistance. When the
以上、本実施例によれば、試料30を簡便に準備することができる。また、酸素(ガス)がガスセンサ410に通ずる経路は、試料ホルダ20中の試料30を通る経路のみなので、隙間がなくバラツキが少ないので、試料30のガス透過性を精度よく測定することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
図10は、試料ホルダの変形例を示す説明図である。この試料ホルダ20aは、刃部210の内周面215の先端部に複数の突起220を備えている。図11は、試料ホルダ20aに試料30を保持させた状態を示す説明図である。この変形例によれば、試料30に突起220が食い込むため、本実施例に比べて、試料30が強く試料ホルダ20aに保持される。したがって、試料30を、刃部210の先端部に保持し、試料30が、刃部210の奥、すなわち、支持部200に移動することを抑制する。
FIG. 10 is an explanatory view showing a modification of the sample holder. The
図12は、試料ホルダの別の変形例を示す説明図である。この試料ホルダ20bでは、刃部210の先端部の内周面に窪み部225(段差部)が形成されている。また、窪み部225よりも刃の先端側には、逆テーパー形状に形成された斜面226が設けられている。そのため、刃部210の先端は、本実施例よりも鋭くなっている。図13は、変形例の試料ホルダに試料を保持させた状態を示す説明図である。この変形例によれば、窪み部225に試料を保持することができる。すなわち、試料30を、刃部210の先端部に保持し、試料30が、刃部210の奥、すなわち、支持部200に移動することを抑制する。なお、刃部210の先端(図12では下端)から窪み部225の上端までの高さは、試料30の厚み以上とすることが好ましい。
FIG. 12 is an explanatory view showing another modification of the sample holder. In the
図14は、試料ホルダの別の変形例を示す説明図である。この試料ホルダ20cでは、刃部210の外周側の全周にわたって第2の刃部230を備えている。この変形例によれば、第1の刃部210の外側に第2の刃部230を備えているので、第1の刃部210で試料を完全に切断することができなくても、第2の刃部230で切断することが出来る。
FIG. 14 is an explanatory view showing another modification of the sample holder. In the
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。 The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
10…試料作成装置
20…試料ホルダ
30…試料
40…ガス拡散係数計測装置
100…基台
105…テーブル
110…支柱
112…高さ調整機構
114…ラック
116…ピニオンギア
118…調整つまみ
120…ハンドル
125…開口部
130…フレーム
135…開口部
140…押下部
145…板状体
150…台
155…開口部
160…ピン
170…ピン
180…ネジ
200…支持部
205…ネジ穴
210…刃部
215…内周面
216…斜面
220…突起
230…第2の刃部
400…ケース
402…面
405…開口部
410…ガスセンサ
420…ネジ
430…Oリング
DESCRIPTION OF
Claims (7)
試料を切断するための閉じた刃を有し、前記刃の内側に中空部をする試料切断部と、
前記刃と反対側において前記試料切断部を支持する支持部と、
を備え、
前記試料ホルダは、前記試料切断部の前記刃が被測定材料に押しつけてられたときに前記刃に沿って前記被測定材料から試料を切ると共に、切り取られた前記試料を前記中空部に保持する、試料ホルダ。 A sample holder for a gas diffusion coefficient measuring device,
A sample cutting part having a closed blade for cutting the sample and having a hollow part inside the blade;
A support part for supporting the sample cutting part on the opposite side of the blade;
With
The sample holder cuts the sample from the material to be measured along the blade when the blade of the sample cutting portion is pressed against the material to be measured, and holds the cut sample in the hollow portion. , Sample holder.
前記試料ホルダは、前記試料の側面と、前記刃の内周面との摩擦力により、前記試料を保持する、試料ホルダ。 The sample holder according to claim 1,
The sample holder is a sample holder that holds the sample by a frictional force between a side surface of the sample and an inner peripheral surface of the blade.
前記刃は、前記刃の内面が前記試料の表面に対して垂直であり、前記刃の外面が、前記内面から傾斜した傾斜面を有する、片刃である、試料ホルダ。 The sample holder according to claim 2,
The sample holder is a sample holder in which the inner surface of the blade is perpendicular to the surface of the sample, and the outer surface of the blade has an inclined surface inclined from the inner surface.
前記試料切断部が前記支持部から突き出ている高さは、前記被測定材料の厚さよりも高い、試料ホルダ。 The sample holder according to claim 2 or 3,
A height at which the sample cutting part protrudes from the support part is a sample holder higher than a thickness of the material to be measured.
前記刃の内面に、前記試料を保持するための突起を有する、試料ホルダ。 The sample holder according to claim 1,
A sample holder having a projection for holding the sample on an inner surface of the blade.
前記刃は、前記刃の内面が前記刃の先端から奥に行くほど前記中空部の断面が大きくなる逆テーパー形状に形成された逆テーパー部と、前記逆テーパー部の奥に設けられた窪みと、を有する、試料ホルダ。 The sample holder according to claim 1,
The blade has a reverse taper portion formed in a reverse taper shape in which the cross section of the hollow portion increases as the inner surface of the blade goes from the tip of the blade to the back, and a recess provided in the back of the reverse taper portion A sample holder.
ガスセンサと、
前記ガスセンサと連通する開口部を有するホルダ保持部と、
前記ホルダ保持部の前記開口部を覆うように配置される請求項1〜6のいずれか一項に記載の試料ホルダと、
を備え、
前記試料ホルダは、前記中空部に保持された試料及び前記開口部を介してのみ前記試料ホルダの外部のガスが前記ガスセンサに到達可能な状態に配置されている、ガス拡散係数計測装置。 A gas diffusion coefficient measuring device,
A gas sensor;
A holder holding portion having an opening communicating with the gas sensor;
The sample holder according to any one of claims 1 to 6, which is arranged so as to cover the opening of the holder holding part,
With
The gas diffusion coefficient measuring device, wherein the sample holder is arranged in a state in which a gas outside the sample holder can reach the gas sensor only through the sample held in the hollow portion and the opening.
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