(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉内に装着され内部に試料を収容するカートリッジであって、
内部に試料格納室を有する中空筒形の試料カートリッジと、
冷却ガス入口ポートおよび冷却ガス出口ポートを有して前記試料カートリッジの一端部に装着されたヘッダと、
前記試料カートリッジの他端部に装着された封止キャップとを備え、
前記試料カートリッジは、前記ヘッダの冷却ガス入口ポートに連通し内部に冷却ガスを流通させる冷却ガス往通路と、前記ヘッダの冷却ガス出口ポートに連通し内部に前記冷却ガス往通路からの冷却ガスを流通させる冷却ガス復通路とを有することを特徴とする、急冷機構付きカートリッジ。
【請求項２】
前記冷却ガス往通路および冷却ガス復通路は、ともに、前記試料カートリッジの胴体壁部内に軸方向に延びる多数の小径の穴からなり、かつ、該試料カートリッジの他端部に装着された封止キャップは、前記各冷却ガス往通路のそれぞれを前記各冷却ガス復通路のそれぞれに連通させている継通路を有している請求項１記載の急冷機構付きカートリッジ。
【請求項３】
前記冷却ガス往通路は、前記試料カートリッジの胴体壁部内に軸方向に延びる多数の小径の穴からなり、かつ、前記冷却ガス復通路は前記試料カートリッジの中空内部である請求項１記載の急冷機構付きカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
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、とくに、急冷機構付きカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の試料カートリッジにおいては、急冷機構が設けられていないため、試料急冷のためには、電気炉内に加熱終了と同時にヘリウム等の不活性ガスを封入し、そのガスによる熱伝達および熱伝導を利用し、電気炉外壁に設けた水冷配管または水冷ジャケットに排熱している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したように、従来の技術においては、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、試料カートリッジより熱容量の大きい炉の冷却にそのガスが使われ、冷却速度が、せいぜい秒速１℃程度で、試料の必要とする急冷速度が得られないという問題点があった。また電気炉自身の熱衝撃が大きく、かつ、炉内の真空が切れて該炉の蓄熱が一気にカートリッジに伝わり、加熱終了時よりさらに試料温度が上昇する場合が発生するという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものである。すなわち、本発明は、大きな試料冷却速度が得られ、かつ、加熱炉自身の熱衝撃がないようにした急冷機構付きカートリッジを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、加熱炉内に装着され内部に試料を収容するカートリッジであって、内部に試料格納室を有する中空筒形の試料カートリッジと、冷却ガス入口ポートおよび冷却ガス出口ポートを有して前記試料カートリッジの一端部に装着されたヘッダと、前記試料カートリッジの他端部に装着された封止キャップとを備え、前記試料カートリッジは、前記ヘッダの冷却ガス入口ポートに連通し内部に冷却ガスを流通させる冷却ガス往通路と、前記ヘッダの冷却ガス出口ポートに連通し内部に前記冷却ガス往通路からの冷却ガスを流通させる冷却ガス復通路とを有するものとした。
【０００６】
【作用】
本発明によれば、内部に試料格納室を有する中空筒形の試料カートリッジと、冷却ガス入口ポートおよび冷却ガス出口ポートを有して前記試料カートリッジの一端部に装着されたヘッダと、前記試料カートリッジの他端部に装着された封止キャップとを備え、かつ、該試料カートリッジには、前記ヘッダの冷却ガス入口ポートに連通している冷却ガス往通路と、前記ヘッダの冷却ガス出口ポートに連通している冷却ガス復通路とを有するので、試料カートリッジ内の試料を該カートリッジとともに加熱炉で加熱し、その加熱終了と同時に、冷却ガスを前記ヘッダの入口ポートから該試料カートリッジの冷却ガス往通路に流し、さらに、冷却ガス復通路を経て前記出口ポート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、試料カートリッジ本体内に流して試料を冷却することができ、試料の急冷が可能となる。
【０００７】
【実施例】
図１は本発明の第１実施例を示した一部切欠断面側面図であり、図２は図１の切断線Ａ−Ａに沿う拡大断面正面図、図３は図１の切断線Ｂ−Ｂに沿う拡大断面正面図である。
図１において、１は試料カートリッジで、内部に試料格納室２を有する中空円筒形の熱良導体のものからなっている。３はヘッダで、前記試料カートリッジ１の一端部４に装着されていて、冷却ガス入口ポート５と冷却ガス出口ポート６を有している。７は封止キャップで、前記試料カートリッジ１の他端部８に装着されている。
【０００８】
その他、９は冷却ガス供給ライン、１０は冷却ガス排出ライン、１１と１２は止弁、１３と１４はフレキシブルホース、１５と１６はクイック継手、１７は試料、１８は前記試料カートリッジ１の中空円筒の中心軸である。
そして、該試料カートリッジ１には、前記ヘッダ３の冷却ガス入口ポート５に連通している冷却ガス往通路１９と、前記ヘッダ３の冷却ガス出口ポート６に連通している冷却ガス復通路２０とを有している。
【０００９】
すなわち、該試料カートリッジ１の冷却ガス往通路１９および冷却ガス復通路２０は、図２に拡大して示すように、ともに、該試料カートリッジ１の中空円筒の肉厚の中（胴体壁部内）に中心軸１８と平行に多数設けられた小径の穴からなり、かつ、該試料カートリッジ１の他端部８に装着された封止キャップ７には、図３に拡大して示すように、前記各冷却ガス往通路１９のそれぞれを前記各冷却ガス復通路２０のそれぞれに連通させている継通路２１を有している。
【００１０】
さらに、説明すると、図示されていないが、前記ヘッダ３には、冷却ガス入口ポート５からの冷却ガスが試料カートリッジ１の各冷却ガス往通路１９，１９，１９，・・・へ分配されて供給されるようにした分配通路を有し、また該試料カートリッジ１の各冷却ガス復通路２０，２０，２０，・・・からの冷却ガスは合流して冷却ガス出口ポート６に至るようにした合流通路を有している。
【００１１】
図１に示すように構成された急冷機構付きカートリッジにおいては、試料カートリッジ１内の鉛、すず、テルルなどの試料１７の加熱終了直後、ヘッダ３の冷却ガス入口ポート５からヘリウムなどの冷却用ガスを試料カートリッジ１の冷却ガス往通路１９，１９，１９，・・・に流すと、封止キャップ７の所で継通路２１，２１，２１，・・・を経て冷却ガス復通路２０，２０，２０，・・・に流れ、冷却ガス出口ポート６に至り、冷却ガス排出ライン１０から排出される。
【００１２】
これにより、試料１７はその冷却用ガスで、たとえば、秒速１３〜１５℃の冷却速度で冷却される。
【００１３】
図４は本発明の第２実施例を示した一部切欠断面側面図である。図４において、符号１から１８までは図１と同じである。そして、この第２実施例では、冷却ガス往通路１９が試料カートリッジ１の中空円筒の肉厚の中（胴体壁部内）に中心軸１８と平行に全周に多数配列され、かつ、該試料カートリッジ１の中空内部である試料格納室２が冷却ガス復通路２０となっている。
【００１４】
したがって、キャップ７は冷却ガス往通路１９からの冷却用ガスを試料格納室２内に追い込むような構造のものであり、また該試料格納室２は冷却ガス出口ポート６へ連通させた構造になっている。
【００１５】
この第２実施例では、試料格納室２が冷却ガス復通路２０であるため、冷却用ガスが試料１７に接触するので、冷却速度が大きくなる。しかし、冷却用ガスが試料１７の中を通ることができない場合、あるいは化学反応を起す場合は適当でない。
なお本発明は宇宙または地上のいずれでも、使用することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内部に試料格納室を有する中空筒形の試料カートリッジと、冷却ガス入口ポートおよび冷却ガス出口ポートを有して前記試料カートリッジの一端部に装着されたヘッダと、前記試料カートリッジの他端部に装着された封止キャップとを備え、かつ、該試料カートリッジには、前記ヘッダの冷却ガス入口ポートに連通している冷却ガス往通路と、前記ヘッダの冷却ガス出口ポートに連通している冷却ガス復通路とを有するので、試料カートリッジ内の試料を該カートリッジとともに加熱炉で加熱し、その加熱終了と同時に、冷却ガスを前記ヘッダの入口ポートから該試料カートリッジの冷却ガス往通路に流し、さらに、冷却ガス復通路を経て前記出口ポート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必要がなくなって、加熱炉自身の熱衝撃がなく、試料カートリッジ本体内に流して試料を冷却することができ、試料の急冷が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示した一部切欠断面側面図である。
【図２】図１の切断線Ａ−Ａに沿う拡大断面正面図である。
【図３】図１の切断線Ｂ−Ｂに沿う拡大断面正面図である。
【図４】本発明の第２実施例を示した一部切欠断面側面図である。
【符号の説明】
１  試料カートリッジ
２  試料格納室
３  ヘッダ
４  一端部
５  冷却ガス入口ポート
６  冷却ガス出口ポート
７  封止キャップ
８  他端部
１７  試料
１８  中心軸
１９  冷却ガス往通路
２０  冷却ガス復通路
２１  継通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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