JPH03154856A - 熱膨張測定装置 - 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］ 本発明は精度の高い熱膨張測定装置に関する。 〔従来の技術及びその問題点１ 近年１種々の材料の開発が進んでいるが、品質管理上、
特に最近の電子材料などの新材料では熱膨張率を高精度
に調整する必要があり、そのために精密な測定が要求さ
れている。 熱膨張測定装置には各種の測定方法によるものがあるが
、第３図に一例を示すような検出棒としての押し棒を用
いる装置が最もポピユラーで広く利用されている。 第３図において、試料（１）は検出管（４）の上部と、
検出管（４）　とはｆ同じ長さの押し棒（５）との間に
挟持され、熱電対（３）で温度を測定しながら加熱路（
２）中で加熱される。試料ｍが加熱されると、その昇温
した温度差に相当する試料（１）の長さ変化（線膨張量
）が押し棒（５）を介して下部の検出器（ｌＯ）のコア
（８）に伝えられ、コア（８）の移動に応じて差動トラ
ンス（７）によって検出される。 検出ｆｉ（４）と押し棒（５）とは加熱の影響を極力少
なくするために熱膨張率の低い、しかも同一の材質で形
成される。一般には透明石英（熱膨張係数５．７　ｘ　
ｌｔ＋−’）で製作される。 検出管（４）は熱伝導性の良い留め具（１１）を介して
基準プレート（６）に固定されている。一方、押し棒（
５）は、それに接続しているコア（８）がスプリング（
９）で支持されているので、空中に浮いている状態で試
料（１）に当接して検出管（４）の上部との間に試、料
（１）を挟んで保持するようになっている。しかし、ス
プリング（９）は、試料（１）が加熱、膨張して押し棒
（５）を下方に押すという作用に影響を与えない程度の
強さである。 以上のようにこの熱膨張測定装置においては検出器（１
０）で試料（１）の線膨張量を検出するのに機械的抵−
抗がないため、検出管（４）　と押し捧（５）　とに対
する熱の影響が同量であればそれらが相殺されて、試料
（１）の線膨張量のみが測定されるという理想的なもの
である。 このように再現性良く、高精度で線膨張量を測定するた
めには、検出管（４）と押し棒（５）　とに対する熱の
影響を極力小さく、かつ同量にすることが必要である。 しかし、検出管（４）については、それが固定されてい
る基準プレート（６）を冷却しく図示せず）、それに熱
的に接触させることによって検出管（４）をも冷却して
熱的に安定させることが可能であるが、他方の押し棒（
５）を冷却することは容易ではない、この場合は両者は
熱的には同等でなくなる。 押し捧（５）が冷却されないと、加熱炉内の熱が押し棒
（５）を伝わることによって検出器（ｌＯ）のコア（８
）をも加熱し、押し捧（５）の膨張だけでなく、コア（
８）自体の熱膨張も測定値に加算されることになる。試
料（１）が１２００℃に加熱される時にはコア（８）の
温度が１００℃も上昇する場合がある。一方、コア（８
）を支持しているスプリング（９）は金属であるが細長
くて伝熱量が少なく、熱的にはほとんど接触していない
と言える。従ってコア（８）からの放熱は空気を伝わっ
ていく分だけである、力Ｓ、これは時定数が大きく時間
がかかるため、短時間の間にはコア（８）からの放熱は
少ない。このようにコア（８）に熱が伝わるとそこから
逃げる所がないため温度は上昇するのである。 このための解決策として、次のような手段がとられてい
る。 １、検出管（４）及び押し棒（５）を長（することによ
って、試料加熱部からの熱の影響を少なくし、かつ、温
度勾配を同一にする。 しかし、この場合は装置全体が大型になり、又、熱によ
る変化が長時間に亘るので、安定性に欠けるという問題
がある。 ２、押し棒を標準試料用のと２対並べ、示差法で測定す
ることによって熱的影響を相殺する。 しかし、この場合は装置が複雑化するという問題がある
。 以上のいづれの方法においても押し棒（５）は冷却され
ないので、これらの系の熱放散は測定条件（測定雰囲気
による伝熱放散、加熱速度による時間の影響）により異
なり、再現性が悪く、従って微小測定については精度が
低いという開運があった。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は以上のような問題に鑑みてなされ、精度が高く
、再現性の良い熱膨張測定装置を提供することを目的と
している。

【問題点を解決するための手段】

上記目的は、加熱される試料の線膨張量を、前記試料に
当接する検出棒を介して検出器に伝えることによって前
記線膨張量を測定する熱膨張測定装置において、前記検
出棒に冷却手段を設けたことを特徴とする熱膨張測定装
置、によって達成される。 Ｅ作　　　用Ｊ 以上のように構成される熱膨張測定装置においては検出
棒としての押し棒をも冷却するので、冷却される検出管
と熱的に等価になり、又、検出器に対する熱の影響も少
な（なるので、精度や再現性が良（なる。 〔実、施　例１ 次に実施例について第１図及び第２図の図面を参照して
説明する。第１図及び第２図ともに、第３図の従来例と
共通の部分には同一の符号を付した。第１図は第１実施
例を示す。検出棒としての押し棒（５）の下端に熱伝導
性の良い金属から成る冷却板（１２）を接触させ、冷却
板（１２）は同様に熱伝導性の良い台座（１３）を介し
て基準プレート（６）に接続される。基準プレート【６
）は水冷されているので、押し棒（５）の熱は冷却板（
１２）、台座（１３）を伝わって基準プレート〔６）か
ら放出される。その他は第３図と同じである。 この場合、コア（８）と差動トランス（７）の組合せか
ら成る検出器（ｌＯ）の特徴である機械的抵抗がないと
いう点を阻害しないようにしなければならない。 この実施例においては、上記の点を阻害しないように冷
却板（１２）のバネ効果を上げようとしてこの冷却板（
１２）を薄く、かつ長くすると、冷却効果が悪くなるの
で、その兼合いが難しい。又、上方の加熱炉（２）から
くる矢印ａで示すような副射熱や対流による熱もあるの
で、冷却効果はあまり高くはない。 次に第２実施例を第２図に示す。これは第１実施例の難
点を解決するものである。熱伝導性の良い材料から成る
オイルポット（１５）を押し棒（５）下端の周囲に設け
、留め具（１１）を介して基準プレート（６）に固定し
て熱的に接触させる。オイルポット（１５）の内部には
伝熱油としてのシリコーングリース（１４）が収納され
ている。 押し棒（５）の熱はシリコーングリース（１４）、オイ
ルポット（１５）、留め具（１１）を伝わって、水冷さ
れている基準プレート（６）から放出される。加熱炉（
２）からの副射熱等も同じルートで基準プレート（６）
から放出されるが、第１実施例に比べて熱容量が大きい
ので、あまり問題にならない。 シリコーングリース（１４）は押し棒（５）とオイルポ
ット（１５）との接触面をなめらかにし、押し棒（５）
の上下動の機械的抵抗をはｆ零とする。 本実施例ではシリコーングリース（１４）と押し棒（５
）と、の接触面を多くしても抵抗は増えないし、又、冷
却能力は押し棒（５）の単位体積に対する伝熱油の容積
によるので、オイルポット（１５）の高さを太き（した
り、直径を太き（したりして伝熱油の量を増やすことに
よってその冷却能力を上げることができる。 又、冷却能力は伝熱油の熱伝導率にも依るので、熱伝導
率の大きい伝熱油を選ぶと良い。 本実施例ではシリコーングリース（１４）を使用して、
コア（８）の熱膨張量を従来装置の約轟に抑えることが
できた。又、再現性も極めて高く、試料（１）を１２０
０℃に加熱した時に、１ミクロンの誤差範囲内で再現で
きた。 以上、本発明の各実施例について説明したが、勿論、本
発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思
想に基いて種々の変形が可能である。 例えば、各実施例の熱膨張測定装置は真空系で用いるこ
ともできる。この場合は加熱炉（２）からの熱が対流に
よって冷却板（１２）、あるいはオイルポット（１５）
やシリコーングリース（１４）に伝えられることがない
のでより効果的である。 〔発明の効果］ 本発明は以上のような構成であるので以下のような効果
を有する。 すなわち、検出管と押し棒とを冷却して両者に対する熱
の影響を同量にすることによって相殺し、又、検出器に
対する熱の影響も少なくするので、高い精度で、再現性
良く微小の熱膨張を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる第１実施例の概略断面図１．第
２図は第２実施例の概略断面図及び第３図は従来例の概
略断面図である。 なお図において。 ５）・・・・・・・・・・・・・押　し　棒７）・・・
・・・・・・・・・・差動トランス８）　　・　・・　
・・・・・・・・　・・　　コ　　　　　　　　　　　
ア１２）・・・・・・・・・・・・冷　却　板１４）　
　・・・・・・・・・・・・シリコーングリース代　　
　理　　　人 飯　　阪　　　泰　　雄 第１Ｗｉ ７・・・・・・・・差動トランス ８・・・・・・・・・コ　ア １２°°°°°°°゛冷却板 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加熱される試料の線膨張量を、前記試料に当接する検出
   棒を介して検出器に伝えることによって前記線膨張量を
   測定する熱膨張測定装置において、前記検出棒に冷却手
   段を設けたことを特徴とする熱膨張測定装置。