(57)【要約】【課題】  比較的に厚いサファイア窓においても割れの生じない高温・高耐圧用窓の構造を提供する。【解決手段】  高温・高圧容器の内部空間を観測するための窓の構造であって、該窓は所定の厚さを有し周縁部にテーパが形成された透明部材からなり、前記容器に前記窓を固定するに際しては前記窓の大径部を容器の内側、小径部を容器の外側に配置した。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温・高圧容器の内部空間を観測するための窓の構造であって、該窓は所定の厚さを有し周縁部にテーパが形成された透明部材からなり、前記容器に前記窓を固定するに際しては前記窓の大径部を容器の内側、小径部を容器の外側に配置したことを特徴とする高温・高圧用容器の窓の構造。
【請求項２】
前記容器は金属、透明部材はサファイアであって前記窓のテーパ部がロー付けにより固定されていることを特徴とする請求項１記載の高温・高圧用容器の窓の構造。
【請求項３】
前記窓の周囲に小径側から大径側に向かって所定の深さの溝を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高温・高圧用容器の窓の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温・高圧用容器の窓の構造に関し、例えばプラスチック樹脂等の物質の成分を分析するために用いる高温・高圧用容器の窓の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック樹脂等の物質の成分を分析する際、光ファイバで容器に接続された分光器及び検出器を用いてその物質の成分を分析する。
【０００３】
このような分析に用いられる容器として、例えば、容器内に設けられた貫通孔に分析対象物を送入し、貫通孔内に反応ガスを流入させるとともに分析対象物を加熱及び加圧し、容器に取付けられたプローブから貫通孔内の物質に対して近赤外線を出射させ、近赤外線に含まれる所定の波長を吸収させるものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
また、高圧容器内に収めた高圧ガス雰囲気中の被処理物に、光エネルギーを導入集光するもので、高圧容器の構成部材に、高圧容器の外部からの光を高圧容器内に導入する光導入部材を気密状態で取付け、該光導入部材からの出射光線を、出射面の法線方向に出射させ、そののち高圧媒質との界面において屈折作用を伴わずに集光する内部光学系を備えるものがある（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１０９０７号公報
【特許文献２】特公平７−８７８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
分析対象物の成分分析を行うに際しては分析対象物を連続的に測定するとともに、リアルタイムにその変化を視認することが望まれている。しかしながら、従来の分析システムにおいては、近赤外線の吸収された所定の波長を分光器で分析することにより分析対象物の成分分析を行うため、近赤外線が所定の波長を容器で吸収される過程において分析対象物の成分変化をリアルタイムに視認することができない。
【０００７】
図５（ａ,ｂ）はこのような分析装置の従来例を示す構成図であり、図５（ａ）は分析装置の全体構成図、図（ｂ）は容器のＡ−Ａ断面構成図である。これらの図において、２０は円柱状の容器であり、軸心に貫通孔２１（図ｂ参照）が形成されている。容器２０の一方の端面には上蓋２２が、他端には下蓋４５が配置されており、それぞれねじ２７により固定される。
【０００８】
上蓋２２の中心には温度センサ（図示省略）が挿入されている。４１はＴ継手で貫通孔２１内に外部からガスを導入することが可能となっている。
容器の両側からは一対のプローブ５４，５５が接続されている。窓蓋５８はネジにより気密に固定されておりメンテナンス時に取外されてプローブ先端の汚れを洗浄可能となっている。
【０００９】
上述の構成において、例えばプラスチック樹脂の物性を測定する場合は、粉体や粒状等に形成した所定の量の樹脂を貫通孔２１の中に入れて所定の温度に加熱してＴ継手を介して例えばＮ２やＣＯ２ガス等を流して樹脂から発生するガスと反応させる。
このような装置において前述したように容器内の反応状態を視認する場合は窓蓋５８としてサファイアや石英などの透明部材を使用する。
【００１０】
このような構成の容器の窓蓋としては一般にコバールなど鉄・ニッケル系合金の恒弾性部材が用いられている。コバールは硬質ガラスとほぼ同等の熱膨張係数を有している。
図６（ａ，ｂ，ｃ）はコバール（封着金属）２に円状の孔２ａを形成し、この孔よりも大きな直径に形成された窓としてのサファイア１をロー３によりロー付けして固定する場合を示すものである。図（ａ）はコバール（封着金属）２に形成された孔２ａにサファイア１を取付けた状態を示す断面斜視図、図（ｂ）はロー付けにより窓１に矢印Ａ方向から一方の面のみに圧縮力が発生している状態を示しており、図（ｃ）はロー付けした窓１に圧力Ｂが印加されたときに窓１の縁部に上向きの力が発生している状態を示している。
【００１１】
このような状態では圧力が加わる矢印ＡやＣの部分ではサファイアの厚さが薄い場合は封着可能であるがサファイアは圧縮力に対しては強いが引張り力に弱く、厚さが厚い場合はひび割れが生じると言う問題があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、比較的に厚いサファイア窓においても割れの生じない高温・高耐圧用窓の構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
高温・高圧容器の内部空間を観測するための窓の構造であって、該窓は所定の厚さを有し周縁部にテーパが形成された透明部材からなり、前記容器に前記窓を固定するに際しては前記窓の大径部を容器の内側、小径部を容器の外側に配置したことを特徴とする。
【００１３】
請求項２においては請求項１記載の高温・高圧用容器の窓の構造において、
前記容器は金属、透明部材はサファイアであって前記窓のテーパ部がロー付けにより固定されていることを特徴とする。
請求項３においては請求項１又は２に記載の高温・高圧用容器の窓の構造において、
前記窓の周囲に小径側から大径側に向かって所定の深さの溝を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば次のような効果がある。請求項１，２に記載の高温・高圧用容器によれば、
周縁部にテーパが形成された窓として機能する所定の厚さを有するサファイアからなり、容器に窓をロー付けにより固定するに際しては、窓の大径部を容器の内側、小径部を容器の外側に配置したので、窓の縁部に均等に応力が印加され割れの発生を防止することができる。
請求項３に記載の高温・高圧用容器によれば、
窓の周囲に小径側から大径側に向かって所定の深さの溝を設けたので、窓の縁部に印加される応力を吸収可能となり割れの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る高温・高圧用容器用窓の要部を示す構成図である。
図１（ａ，ｂ）において、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ断面図である。これらの図において、１は窓となる透明部材からなるサファイア、２は封着金属からなるコバールである。
この例ではコバールの板圧ｃは例えば１０．５ｍｍ程度、縦横（ａ，ｂ）の寸法はＡ＝６０，Ｂ＝５０ｍｍ程度である。
【００１６】
この封着金属２の中央部には大径部ｅ＝３０ｍｍ、小径部ｆ＝２５ｍｍ程度のテ−パ孔が形成されている。６は小径孔側から大経孔側に向かって形成された直径ｇ＝４０ｍｍ、幅１ｍｍ、深さｄ＝６ｍｍ程度の溝である。
【００１７】
透明部材からなるサファイア１は封着金属２に形成されたテーパ孔４に挿入されるもので、大径部ｅが３０ｍｍ、小径部ｆが２５ｍｍ程度、厚さ１０ｍｍ程度に形成されている。５は封着金属を図５に示すような高圧・高温容器に取り付けるための取付け孔である。７は窓１の周囲に形成されたロー溜りで、このロー溜りに粉又はリボン状のロー材を配置して７００〜９００℃程度に加熱して高温にすることにより円周部にローをしみ込ませて接合する。
なお、封着金属が常温に戻る際にサファイアの縁部には圧縮応力が働くがこの力は縁部に均等に加わるため割れの発生を防止することができる。
【００１８】
このサファイアを接合した封着金属は例えば図５に示した容器２０の窓蓋５８の部分に取付け孔５を介して窓の大径部を容器の内側、小径部を容器の外側に位置させてねじにより固定する。
そして容器は数百度の高温に加熱され数十Ｍｐａ程度の内圧になるが、窓の大径部が容器の内側、小径部が容器の外側に位置しているため十分に強度が保たれる。また、封着金属が内圧を受けて歪が生じた場合は、その歪は溝６の部分で吸収されサファイア１に発生する応力を少なくすることができる。
【００１９】
図２（ａ,ｂ）は他の応用例を示すもので、（ａ）は反応セル（高圧容器等）の断面図、（ｂ）は封着金属（蓋）の断面図である。封着金属（コバール）２ａの中央部にはサファイアからなる透明部材１が図１と同様に形成され、その縁部がロー付けされている。封着金属は反応セルの蓋としてねじにより固定されている。
【００２０】
図（ｂ）はこのような反応セルの内部で反応が起こり高圧が加わった場合の圧力の分布を示すもので、矢印Ａ（内部）方向から封着金属２に圧力が印加された場合、その圧力はサファイア１の縁部（Ｂ）方向に均等に加わり割れの発生を防止することができる。
【００２１】
図３、図４は更に他の応用例を示すもので、図３はプローブ（またはフローセルなど）１０の部品として用いた場合を示し、このような場合は観測対象との間を隔てる壁１１に設けたねじ孔にプローブ１０の先端をねじ込むことにより比較的簡単に内部観察を行うことができる。
【００２２】
図４は近赤外分光分析計のプローブに応用したもので、流路１２の両端にサファイア１の窓を設け、この窓にそれぞれ光ファイバ１３の先端を接続した場合を示している。このような構成によれば流路内を流れる流体の成分を分析可能である。
【００２３】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。例えば、透明部材としてのサファイアは石英などであってもよく、また、図示した応用例に限らず各種の高温・高圧容器の窓に適用可能である。更に図１に示した各部の寸法に限るものではない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の高温・高圧容器用窓の一実施例を示す要部構成図である。
【図２】他の応用例を示す断面図である。
【図３】他の応用例を示す断面図である。
【図４】他の応用例を示す断面図である。
【図５】従来の高温・高圧用窓の構造を示す説明図である。
【図６】従来の高温・高圧用窓の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  窓（サファイア）
２  封着金属（コバール）
３  ロー
４  テーパ孔
５  取付け孔
６  溝
７  ロー溜り
１０  プローブ
１１  流路
１２  光ファイバ
２０  容器
２１  貫通孔
２２  上蓋
４５  下蓋
５４  第１プローブ
５５  第２プローブ
５８  窓蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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