特許 6649020 熱伝導率の測定方法および測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6649020

(24)【登録日】2020年1月20日

(45)【発行日】2020年2月19日

(54)【発明の名称】熱伝導率の測定方法および測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 25/18 20060101AFI20200210BHJP

【ＦＩ】

   G01N25/18 G

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-186288(P2015-186288)

(22)【出願日】2015年9月24日

(65)【公開番号】特開2017-62129(P2017-62129A)

(43)【公開日】2017年3月30日

【審査請求日】2018年8月21日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 集会での論文公開 公開日：２０１５年６月３日 集会名：プラスチック成形加工学会第２６回年次大会 開催場所：タワーホール船堀 住所 東京都江戸川区船堀４−１−１ 公開者：株式会社東洋精機製作所 公開された発明の内容：シリンダ内の溶融樹脂をピストンにより押圧しつつ、プローブによって熱伝導率を測定する発明を開示。 〔刊行物等〕 集会でのスライドによる公開 公開日：２０１５年６月３日 集会名：プラスチック成形加工学会第２６回年次大会 開催場所：タワーホール船堀 住所 東京都江戸川区船堀４−１−１ 公開者：株式会社東洋精機製作所 公開された発明の内容：シリンダ内の溶融樹脂をピストンにより押圧しつつ、プローブによって熱伝導率を測定する発明を開示。

(73)【特許権者】

【識別番号】000151852

【氏名又は名称】株式会社東洋精機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100080768

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 実

(72)【発明者】

【氏名】田中 桂司

(72)【発明者】

【氏名】室井 一男

【審査官】 野田 華代

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０５−０５９２８８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５８−１８１６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１３６４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−００５１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１６７６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４８６１１６７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２５／００−２５／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

密閉状態とされたシリンダ内を真空引きする第１ステップと、
前記第１ステップの後に、前記シリンダ内にペレット状の合成樹脂を供給する第２ステップと、
前記第２ステップの後、前記シリンダを加熱して、該シリンダ内にあるペレット状の合成樹脂を溶融樹脂とする第３ステップと、
前記第３ステップの後、前記シリンダ内に摺動自在に嵌合されたピストンによって前記溶融樹脂を押圧しつつ、該シリンダ内に挿入されたプローブによって熱伝導率を測定する第４ステップと、
を備えていることを特徴とする熱伝導率の測定方法。

【請求項2】

請求項１において、
前記第４ステップでは、溶融樹脂を高温状態から低温状態へと温度変化させて、溶融樹脂の異なる温度毎に熱伝導率の測定が行われる、ことを特徴とする熱伝導率の測定方法。

【請求項3】

請求項２において、
前記ピストンには、前記シリンダ内に配設された前記プローブの先端部が挿入される挿入凹部が形成されており、
前記第４ステップにおいて溶融樹脂の温度が高温状態から低温状態へと温度変化されるのに伴って、前記プローブの先端部がより深く前記挿入凹部に挿入される、
ことを特徴とする熱伝導率の測定方法。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
前記第４ステップにおいて、溶融樹脂とするための溶融温度以上となるように前記ピストンが加熱される、ことを特徴とする熱伝導率の測定方法。

【請求項5】

請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
前記シリンダのうち前記ピストンとは反対側端に開閉可能な挿通孔が形成されて、前記第１ステップでの真空引きが該挿通孔が閉じられた状態で行われ、
前記第３ステップの後で前記第４ステップの前に、前記プローブを、開いた状態の前記挿通孔を通して前記シリンダの軸線方向に伸びるようにして該シリンダ内に挿入する第５ステップをさらに備えている、
ことを特徴とする熱伝導率の測定方法。

【請求項6】

請求項５において、
前記第３ステップの後でかつ前記第５ステップの前に、前記挿通孔を開いた状態で、前記溶融樹脂を前記ピストンが所定位置になるまで押圧して、余剰の溶融樹脂を該挿通孔を通して排出する第６ステップをさらに備えている、ことを特徴とする熱伝導率の測定方法。

【請求項7】

請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、
ぺレット状の合成樹脂を前記シリンダ内に供給するための供給経路が前記ピストンの移動軌跡に臨むように形成されて、前記第１ステップでは、前記ピストンの位置を該供給経路をわずかに開く中間位置として、該供給経路を通してペレット状の合成樹脂がシリンダ内へ移動しないようにしつつ該シリンダ内の真空引きが行われ、
前記第２ステップでは、前記ピストンの位置を前記供給経路を大きく開く待避位置として、該供給経路から前記シリンダ内へペレット状の合成樹脂を供給し、
前記第４ステップでは、前記ピストンでもって前記供給経路を遮断した状態を維持しつつ、該ピストンにより溶融樹脂を押圧する、
ことを特徴とする熱伝導率の測定方法。

【請求項8】

熱伝導率の測定対象となる合成樹脂が充填されるシリンダと、
前記シリンダを加熱して、該シリンダ内の合成樹脂を溶融樹脂とするシリンダ用ヒーターと、
前記シリンダ内に、該シリンダの軸線方向に伸びるように挿入され、前記溶融樹脂の熱伝導率を測定するためのプローブと、
前記シリンダ内に摺動自在に嵌合され、前記溶融樹脂を押圧するためのピストンと、
前記ピストンの移動軌跡に臨む供給経路を有し、該シリンダ内に供給するためのペレット状の合成樹脂を貯溜する密閉状の樹脂供給部と、
前記樹脂供給部に接続された真空引き用のポンプと、
を有し、
前記ピストンは、その変位に応じて、前記供給経路を大きく開いて該樹脂供給部内のペレット状の合成樹脂を該シリンダ内へ供給可能とする待避位置と、該供給経路を閉じた状態で溶融樹脂を押圧可能とする押圧位置と、該待避位置と該押圧位置との間の位置で該供給経路をわずかに開いた状態として、ペレット状の合成樹脂が該樹脂供給部から該シリンダ内へ供給されることを阻止しつつ該樹脂供給部と該シリンダ内とを連通状態とする中間位置と、を選択的にとり得るようにされ、
前記ピストンを前記中間位置とした状態で前記ポンプを作動させることにより、前記樹脂供給部および前記供給経路を介して前記シリンダ内が真空引きされる、
ことを特徴とする熱伝導率の測定装置。

【請求項9】

請求項８において、
溶融樹脂とするための最低溶融温度以上の温度となるように前記ピストンを加熱するピストン用ヒーターをさらに有している、ことを特徴とする熱伝導率の測定装置。

【請求項10】

請求項８または請求項９において、
前記シリンダのうち前記ピストンとは反対側端に、開閉可能とされた挿通孔が形成されて、前記プローブは、開状態とされた前記挿通孔を通して前記シリンダ内に進退出可能とされている、ことを特徴とする熱伝導率の測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶融樹脂における熱伝導率の測定方法および測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

合成樹脂が溶融された溶融樹脂の状態において、その熱伝導率を測定することが望まれている。特許文献１には、試料に接触して通電により発熱する発熱体のの中に組み込まれた温度センサで測定される温度変化に基づいて、熱伝導率を算出するようにしたものが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６−１３００１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、最近では、溶融樹脂の熱伝導率を、種々の温度状態でもって測定することが強く要求されるようになっている。例えば、射出成形金型をシミュレーションによって設計する場合に、金型の冷却水通路の設計等において、溶融樹脂の種々の温度に応じた熱伝導率を知る必要がある。

【0005】

このため、容器内に充填された合成樹脂をヒーターで加熱して溶融樹脂とて、この容器内に配設されたプローブによって熱伝導率を測定することが考えられる。すなわち、プローブ内に組み込まれた発熱体によりプローブを発熱させつつ、プローブ内に組み込まれた温度センサにより測定される温度変化に基づいて、溶融樹脂の熱伝導率を測定することが考えられている（プローブから容器への熱の逃げ易さの度合いに基づく熱伝導率の算出）。

【0006】

一方、溶融樹脂の種々の温度に対応した熱伝導率を測定するために、溶融樹脂の温度を高温から低温へと徐々に移行させることも考えられている。この場合、溶融樹脂は温度低下と共にかなり収縮するため、溶融樹脂がプローブや容器内面に対して少なからず離間してしまい、熱伝導率を正確に測定することが事実上困難となる。

【0007】

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、溶融樹脂の収縮を考慮しつつ、その熱伝導率を精度よく測定できるようにした熱伝導率の測定方法および測定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するため、本発明における測定方法にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
密閉状態とされたシリンダ内を真空引きする第１ステップと、
前記第１ステップの後に、前記シリンダ内にペレット状の合成樹脂を供給する第２ステップと、
前記第２ステップの後、前記シリンダを加熱して、該シリンダ内にあるペレット状の合成樹脂を溶融樹脂とする第３ステップと、
前記第３ステップの後、前記シリンダ内に摺動自在に嵌合されたピストンによって前記溶融樹脂を押圧しつつ、該シリンダ内に挿入されたプローブによって熱伝導率を測定する第４ステップと、
を備えているようにしてある。

【0009】

上記解決手法によれば、シリンダ内の溶融樹脂の熱伝導率をプローブにより測定する際に、溶融樹脂はピストンにより押圧されてプローブ外周面やシリンダ内面に確実に密着されるので、熱伝導率を精度よく測定することができる。また、ペレット状の合成樹脂をシリンダ内に供給する前に、あらかじめシリンダ内を真空引きするので、溶融樹脂内に気泡が混在してしまう事態を防止して、熱伝導率をより精度よく測定することができる。ちなみに、シリンダ内にペレット状の合成樹脂を供給した状態でシリンダ内を真空引きしたときは、溶融樹脂内への気泡混入防止効果が低いものとなる。

【0010】

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項２〜請求項７に記載のとおりである。すなわち、
前記第４ステップでは、溶融樹脂を高温状態から低温状態へと温度変化させて、溶融樹脂の異なる温度毎に熱伝導率の測定が行われる、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、溶融樹脂の異なる温度における熱伝導率を精度よく測定することができる。特に、
溶融樹脂の温度を徐々に低下させるのに伴って溶融樹脂が収縮しても、ピストンによる押圧によって溶融樹脂のプローブ外周面およびシリンダ内面に対する密着性が確実に確保されるので、熱伝導率を常に精度よく測定することができる。

【0011】

前記ピストンには、前記シリンダ内に配設された前記プローブの先端部が挿入される挿入凹部が形成されており、
前記第４ステップにおいて溶融樹脂の温度が高温状態から低温状態へと温度変化されるのに伴って、前記プローブの先端部がより深く前記挿入凹部に挿入される、
用スリップ制御３対応）。この場合、プローブをシリンダ内に所望位置に正確に位置決めして、熱伝導率をより精度よく測定する上で好ましいものとなる。また、溶融樹脂の収縮に伴なってピストンが変位しても、挿入凹部内にプローブの先端部を確実に挿入させておくことができる。

【0012】

前記第４ステップにおいて、溶融樹脂とするための溶融温度以上となるように前記ピストンが加熱される、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、溶融樹脂のうちピストンに対する接触部位やその付近の固化を防止して、熱伝導率を精度よく測定する上で好ましいものとなる。また、プローブが樹脂の固化部分によって不用意にあたってプローブが損傷されてしまう事態を防止する上でも好ましいものとなる。

【0013】

前記シリンダのうち前記ピストンとは反対側端に開閉可能な挿通孔が形成されて、前記第１ステップでの真空引きが該挿通孔が閉じられた状態で行われ、
前記第３ステップの後で前記第４ステップの前に、前記プローブを、開いた状態の前記挿通孔を通して前記シリンダの軸線方向に伸びるようにして該シリンダ内に挿入する第５ステップをさらに備えている、
ようにしてある（請求項５対応）。この場合、必要のないときはプローブをシリンダの外部に退出させた状態として、シリンダ内にペレット状の合成樹脂を供給する際にこの合成樹脂がプローブにあたってプローブを損傷させてしまう事態を防止する等の上で好ましいものとなる。

【0014】

前記第３ステップの後でかつ前記第５ステップの前に、前記挿通孔を開いた状態で、前記溶融樹脂を前記ピストンが所定位置になるまで押圧して、余剰の溶融樹脂を該挿通孔を通して排出する第６ステップをさらに備えている、ようにしてある（請求項６対応）。この場合、熱伝導率が測定される際のシリンダ内の溶融樹脂量を所望の一定量（基準量）として、熱伝導率を精度よく測定する上でより好ましいものとなる。

【0015】

ぺレット状の合成樹脂を前記シリンダ内に供給するための供給経路が前記ピストンの移動軌跡に臨むように形成されて、前記第１ステップでは、前記ピストンの位置を該供給経路をわずかに開く中間位置として、該供給経路を通してペレット状の合成樹脂がシリンダ内へ移動しないようにしつつ該シリンダ内の真空引きが行われ、
前記第２ステップでは、前記ピストンの位置を前記供給経路を大きく開く待避位置として、該供給経路から前記シリンダ内へペレット状の合成樹脂を供給し、
前記第４ステップでは、前記ピストンでもって前記供給経路を遮断した状態を維持しつつ、該ピストンにより溶融樹脂を押圧する、
ようにしてある（請求項７対応）。この場合、ピストンを有効に利用して、真空引き用と、ペレット状の合成樹脂のシリンダ内への供給用として兼用させることができる。

【0016】

前記目的を達成するため、本発明における測定装置にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項８に記載のように、
熱伝導率の測定対象となる合成樹脂が充填されるシリンダと、
前記シリンダを加熱して、該シリンダ内の合成樹脂を溶融樹脂とするシリンダ用ヒーターと、
前記シリンダ内に、該シリンダの軸線方向に伸びるように挿入され、前記溶融樹脂の熱伝導率を測定するためのプローブと、
前記シリンダ内に摺動自在に嵌合され、前記溶融樹脂を押圧するためのピストンと、
前記ピストンの移動軌跡に臨む供給経路を有し、該シリンダ内に供給するためのペレット状の合成樹脂を貯溜する密閉状の樹脂供給部と、
前記樹脂供給部に接続された真空引き用のポンプと、
を有し、
前記ピストンは、その変位に応じて、前記供給経路を大きく開いて該樹脂供給部内のペレット状の合成樹脂を該シリンダ内へ供給可能とする待避位置と、該供給経路を閉じた状態で溶融樹脂を押圧可能とする押圧位置と、該待避位置と該押圧位置との間の位置で該供給経路をわずかに開いた状態として、ペレット状の合成樹脂が該樹脂供給部から該シリンダ内へ供給されることを阻止しつつ該樹脂供給部と該シリンダ内とを連通状態とする中間位置と、を選択的にとり得るようにされ、
前記ピストンを前記中間位置とした状態で前記ポンプを作動させることにより、前記樹脂供給部および前記供給経路を介して前記シリンダ内が真空引きされる、
ようにしてある．上記解決手法によれば、請求項７に対応した測定方法を実行するための測定装置が提供される。

【0017】

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項９以下に記載のとおりである。すなわち、
溶融樹脂とするための最低溶融温度以上の温度となるように前記ピストンを加熱するピストン用ヒーターをさらに有している、ようにしてある（請求項９対応）。この場合、請求項４に対応した測定方法を実行するための測定装置が提供される。

【0018】

前記シリンダのうち前記ピストンとは反対側端に、開閉可能とされた挿通孔が形成されて、前記プローブは、開状態とされた前記挿通孔を通して前記シリンダ内に進退出可能とされている、ようにしてある（請求項１０対応）。この場合、請求項５に対応した測定装置が提供される。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、溶融樹脂の収縮を考慮しつつ、その熱伝導率を精度よく測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明による測定装置の一実施形態を示す側面図。

【図2】図１の左側面図。

【図3】ピストンが待避位置にあるときの状態を示す要部断面図。

【図4】ピストンが中間位置にあるときの状態を示す要部断面図。

【図5】ピストンが押圧位置にあるときの状態を示す要部断面斜視図。

【図6】シリンダに対するプローブの挿入位置付近の詳細を示す要部断面図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１、図２において、１は、机上に載置可能なベースフレームである。このベースフレーム１には、横方向（水平方向）に伸びる取付ピン２を利用して、ケース３が揺動可能に保持されている。このケース２は、後述するサブフレームを覆うもので、サブフレームに対してねじ等により着脱自在に固定されている。すなわち、サブフレームが、ベースフレーム１に対して横方向軸線を中心に揺動可能に保持されたものとなっている。

【0022】

図３において、１０は、前述したサブフレームである。このサブフレーム１０には、断熱材１１を利用して、シリンダ２０が固定、保持されている。シリンダ２０の外周には、例えばアルミニウム合金等の熱伝導性の良好な部材からなる熱伝導部材２１を介して、シリンダ用ヒーター２２が配設されている。

【0023】

シリンダ２０の上端部には、樹脂供給アダプタとなるガイド筒３０が気密に接続されている。このガイド筒３０内には、ピストン３１が摺動自在に嵌合されている。ピストン３１は、シリンダ２０内をも摺動自在とされている。すなわち、ピストン３１は、シリンダ２０とガイド筒３０とに跨がって摺動自在とされて、実質的にシリンダ２０の一部を構成している。

【0024】

ピストン３１の下面つまりシリンダ２０内に臨む面には、後述するプローブの先端部が挿入される挿入凹部３１ａが形成されている。この挿入凹部３１ａの下端部（開口端部）は、下方に向かうにつれて徐々に拡径するラッパ状とされて、プローブの先端部がスムーズに挿入されるようになっている。このような挿入凹部３１ａは、シリンダ２０と同心状となるように形成されている。

【0025】

ピストン３１内には、電気式のピストン用ヒーター３７が配設されている。このピストン用ヒータ３７は、特にシリンダ２０直近部分を合成樹脂の最低溶融温度以上の温度に加熱するためのものである（実施形態では、例えば１６５℃の一定温度）。なお、ピストンヒーター３７は、その先端部（シリンダ２０側端部）に、温度センサ（図示略）を有しているが、このような温度センサ付のピストン用ヒーター３７は市販品を用いてある。

【0026】

ピストン３１は、アクチュエータ３８によって駆動変位される。アクチュエータとしては電気式、油圧式、空圧式等適宜の形式のものを用いることができるが、ピストン３１の位置制御を行えるようになっている。このアクチュエータ３８は、シリンダ２０とは反対側端においてピストン３１に連結されて、サブフレーム１０に取付けられている。

【0027】

ガイド筒３０には、ピストン３１の移動軌跡内に開口するようにして、供給経路３２が形成されている。この供給経路３２には、ペレット状の合成樹脂の供給部となる貯溜タンク３３が接続されている。この貯溜タンク３３および供給経路３２は、下向きに傾斜されている。

【0028】

ピストン３１が大きく上方に変位された図３に示す待避位置においては、供給経路３２は大きな開口面積でもって開口されて、貯溜タンク３３内に貯溜されているペレット状の合成樹脂が、供給経路３２を介してシリンダ２０内に供給されるようになっている。

【0029】

図５に示すように、ピストン３１が大きく下方へ変位してその先端面がシリンダ２０内に位置された押圧位置となる状態では、供給経路３２がピストン３１により閉じられる。また、ピストン３１が、上記押圧位置と待避位置との間の中間位置となる図４に示す状態では、供給経路３２がわずかに開かれて、貯溜タンク３３内のペレット状の合成樹脂が供給経路３２を介してガイド筒３０内（つまりシリンダ２０内）に供給されることが規制（阻止）される。

【0030】

貯溜タンク３３は、ゴム製の蓋部材３４によって気密に施蓋されるようになっている。この蓋部材３４には、貯溜タンク３３内と連通される経路３４ａが形成され、この経路３４ａに対して可撓性を有する接続パイプ３５が接続されている。ペレット状の合成樹脂は、蓋部材３４を取り除いた状態で、貯溜タンク３３内に供給される。また、上記接続パイプ３４に接続される真空引き用のポンプ３６を作動させることによって、貯溜タンク３３内が真空引きされる。ピストン３１を図４に示す前述の中間位置とすることにより、ペレット状の合成樹脂がシリンダ２０内に供給されるのを規制しつつ、シリンダ２０内を真空引きすることが可能となっている。なお、ポンプ３６は、ケース３の外部に位置されている。また、ケース３のうち貯溜タンク３３を覆う部分は、部分的に開閉可能な蓋部材３ａとされて、貯溜タンク３３内にペレット状の合成樹脂を供給する場合には、蓋部材３ａが開かれた状態で行われる。

【0031】

シリンダ２０の下端部（下方開口部）は、栓部材４０によって気密に施蓋されている。この栓部材４０は例えば螺合によってシリンダ２０に対して着脱自在に取付けられている。栓部材４０には、後述するプローブを抜き差しするための挿通孔４１が形成されている。この挿通孔４１は、その下端部が下方に向かうにつれて徐々に拡径するラッパ状とされて、後述するプローブがスムーズに挿通孔４１に挿通されるようになっている。

【0032】

上記挿通孔４１は、内側栓部材４２によって気密に施蓋されるようになっている。すなわち、栓部材４０の径方向内方側に形成された凹部内に、内側栓部材４２が螺合されて、この内側栓部材４２を栓部材４０に取付けた状態では、挿通孔４１が気密に塞がれるようになっている。なお、図３〜図６において、符号αで示すのはシール部材である。

【0033】

次に、プローブの保持に関連した部分の構成について説明する。まず、図２に示すように、サブフレーム１０には、ケース３の外部に伸びる複数本のガイドロッド５０が一体化されている。このガイドロッド５０は、シリンダ２０の軸線方向に伸びている。このガイドロッド５０の先端部同士は、連結部材５１によって連結され、この連結部材５１には、ケース３（サブフレーム１０）をベースフレーム１に対して揺動操作するための操作部材５２が取付けられている。この操作部材５２を手指で把持して揺動操作することにより、ケース３が図１実線で示す傾斜状態と、図１一点鎖線で示す直立状態とを選択的にとりえるようにされている。この直立状態では、シリンダ２０が、図３、図４、図６に示す上下方向に伸びる状態とされる。なお、ベースフレーム１とケース３との間には、例えばクリック機構からなる係止機構（図示略）が構成されて、外力が作用しない限り、上記傾斜状態または直立状態を維持するようになっているが、この係止機構としては、係止ピンを用いる等、適宜のものを採択できる。

【0034】

上記ガイドロッド５０には、保持部材６０が摺動自在に保持されている。保持部材６０には、ピン状とされた左右一対の操作部６１が突設されて、この操作部６１を操作することにより、保持部材６０がガイドロッド５０に対して摺動変位される。保持部材６０には、係止板６２がスライド可能に保持されて、保持部材６０を所定位置までケース３（栓部材４０）に接近させた位置では、係止板６２の端部がガイドロッド５０に形成された位置決め凹部（図示略）に係止されて、この位置に保持される。係止板６２に形成された操作部６２ａを持ち上げ操作することにより上記係止が解除されて、保持部材６０をケース３（栓部材４０）から離間する方向へ変位させることが可能となる。なお、保持部材６０を所定位置で係止する機構は、係止ピンを利用する等、適宜の形式のものを採択できる。

【0035】

図６に示すように、保持部材６０には、ホルダ６３が固定されている。このホルダ６３の上端部中央には、シリンダ２０と同心状とされた係合凹部６３ａを有する。この係合凹部６３ａは、半円弧状（半割状）とされて、後述するようにプローブ用ホルダを径方向から着脱自在かつ軸方向に摺動自在に嵌合保持するようにされている。

【0036】

また、保持部材６０には、シリンダ２０と同心状に、押圧部材６５が螺合されている。押圧部材６５は、その先端部が係合部６５ａとされて、前記ホルダ６３の係合凹部６３ａに下方から臨むように位置されている。また、押圧部材６５の下面側には、回転工具が回転不能に係合される工具係合部６５ｂが形成されている。

【0037】

次に、プローブについて説明する。まず、プローブ７０は、先端部が閉じられた中空状の細長い棒状とされている（例えば外径１ｍｍ程度で、長さが５０ｍｍ程度）。このプローブ７０内には、そのほぼ全長に渡って電気式の発熱体（図示略）が配設されると共に、その軸方向略中間位置に温度センサ（図示略）が配設されている。プローブ７０の基端部は、ホルダ７２に一体化されている。プローブ７０内の発熱体や温度センサへ接続されている配線（図示略）は、ホルダ７２内を通して外部へ引き出される。

【0038】

ホルダ７２は、断面外周形状が円形とされて、前記ホルダ６３に形成された半割状の係合凹部６３ａに対して、径方向から着脱自在かつ軸方向に摺動自在とされる。また、ホルダ７２の下端面には、前記押圧部材６５における係合部６５ａにがたつきなく嵌合される係合凹部７２ａが形成されている。また、ホルダ７２の外周には、下方に向け開口されたキャップ状の取付リング７３が摺動自在に嵌合されている。この取付リング７３は、ホルダ６３の上端部にがたつきなく嵌合可能とされている。

【0039】

上記ホルダ７２の先端部（上端部）は、前記栓部材４０に対して気密に接続可能とされている。すなわち、栓部材４０から内側栓部材４２を取外した状態で、この内側栓部材４２が位置下部分にホルダ７２の先端部が気密に嵌合可能とされている。勿論、ホルダ７２の先端部が栓部材４０の嵌合される状態では、プローブ７０が、栓部材４０に形成された挿通孔４１を通してシリンダ２０内に伸びるようにされる。

【0040】

プローブ７０の保持部材６０に対する取付けは、次のような手順で行われる。まず、ホルダ７２を、保持部材６０に一体とされたホルダ６３の係合凹部６３ａに対して径方向外方側から接近させて係合させ、その後、ホルダ７２を下方へ変位させて、その係合凹部７２ａを押圧部材６５の係合部６５ａに嵌合させる。この嵌合後に、ホルダ７２の外周に嵌合させた取付リング７３をホルダ６３の先端部外周に嵌合させる。これにより、ホルダ７２つまりプローブ７０が、ホルダ６３を介して保持部材６０に対して取付けられた状態とされる。押圧部材６５を回転操作することにより、ホルダ７２つまりプローブ７０を図３、図４、図５中上方へ向けて押圧することが可能とされている。なお、取付リング７３は、ホルダ７２に一体化しておくこともできる。

【0041】

以上のように構成された熱伝導率測定装置の作用について説明する。まず、準備段階として、ケース３つまりサブフレーム１０を、図１、図２に示す傾斜状態とし、保持部材６０を、ケース３から十分に離間した待避状態とする。また、栓部材４０に形成されている挿通孔４１ａを、内側栓部材４２によって気密に閉塞した状態とする。

【0042】

この一方において、ピストン３１によって供給経路３２を閉塞または中間位置とした状態で、蓋部材３４を取外して貯溜タンク３３内にペレット状の合成樹脂を充填した後、蓋部材３４によって貯溜タンク３３を気密に施蓋する。

【0043】

上記準備段階が終了した状態で、ピストン３１を図４に示す中間位置とする。この状態では、貯溜タンク３３内とシリンダ２０内とが連通される一方、貯溜タンク３３内のペレット状の合成樹脂がシリンダ２０内へ供給されないものである。この状態で、ポンプ３６を作動させることにより、シリンダ２０内が、貯溜タンク３３を介して真空引きされる。

【0044】

シリンダ２０内が所定の真空度にまで真空引きされた状態で、ピストン３１が図３に示す待避位置され、これにより貯溜タンク３３内のペレット状の合成樹脂がシリンダ２０内に供給される。この後、ピストン３１は、供給経路３２を完全に閉塞する位置にまで変位されて、ペレット状の合成樹脂を押圧する状態とされる。

【0045】

この後、シリンダ用ヒーター２２によって、シリンダ２０内のペレット状の合成樹脂を溶融させて、溶融樹脂とする。溶融樹脂の溶融温度は、例えば２００℃とされるが、その温度は、例えばシリンダ２０の内部に配設された温度センサ（図示略）によって計測される。このシリンダ２０の加熱に同期して、ピストン用ヒーター３７によってピストン３１も加熱される。ピストン３１が加熱されることにより、シリンダ２０内で溶融した樹脂が、ピストン３１に対して固化（冷却による固化）してしまう事態が確実に防止される（ピストン３１あるいはその付近でも、溶融樹脂の状態が確実に確保される）。なお、図５、図６において、溶融樹脂の存在する部分を、ドットを付して示してある。

【0046】

溶融樹脂となった状態で、栓部材４０から内側栓部材４２が取外されると共に、ピストン３１が溶融樹脂を押圧するように下方に向けて変位される。ピストン３１により押圧された溶融樹脂の一部は、開かれた挿通孔４１を通して少しづつ外部に排出される。ピストン３１が所定の下方位置となった状態（シリンダ２０内の溶融樹脂量が所定の基準量となった状態）で、ピストン３１のそれ以上の下方動が規制されてその位置で停止される。なお、挿通穴４１の周縁部に付着している溶融樹脂は、へら等の適宜の手工具を利用して除去される。

【0047】

この後、ホルダ６３等を利用して、プローブ７０を図６に示すように保持部材６０に保持させる。この状態では、プローブ７０の先端部は、挿通孔４１を閉塞している内側栓部材４２には達しない状態とされる。

【0048】

ピストン３１が上記所定の下方位置で停止された状態で、プローブ７０が、挿通孔４１を通してシリンダ２０内に挿入される。プローブ７０のシリンダ２０内への挿入は、ガイド機構を構成するガイドロッド５０を利用してシリンダ軸線方向に円滑に案内されることになる。このとき、ケース３を傾斜状態としておくことにより、図２に示すように、側方から挿通孔４１が目視可能な状態でプローブ７０を挿通孔４１に差し込むことができ、プローブ７０を挿通孔４１の周囲部分にあやまって当接させてしまう事態（折損させてしまう事態）を防止する上で好ましいものとなる。

【0049】

プローブ７０がシリンダ２０内に十分深く挿入された状態が、図５、図６に示される。このとき、プローブ７０の先端部が、ピストン３１に形成された挿入凹部３１ａに挿入された状態とされる。プローブ７０は、その基端部側および先端部側が保持されることにより、シリンダ２０内ではその全長に渡ってシリンダ２０の軸心と一致する位置に保持（維持）される。挿入凹部３１ａ内にプローブ７０の先端部が挿入された状態では、ホルダ７２の先端部によって挿通孔４１がシールされて、挿通孔４１を通しての溶融樹脂の外部への漏れが防止される（ホルダ７２が、取外された内側栓部材４２の機能を発揮）。ホルダ７２による挿通孔４１のシールを確実に行うため、押圧部材６５によって、ホルダ７２がシリンダ２０に接近する方向に押圧される。この後は、ケース３が図１一点鎖線で示す直立状態とされる。

【0050】

この後、プローブ７０内の発熱体に通電してプローブ７０を加熱する。プローブ７０の加熱温度は、溶融樹脂の温度に対して所定温度だけ高くなるようにされるが、実施形態では上記発熱体に対する供給電力（ワット数）でもって発熱体の加熱を管理するようになっている。具体的には、例えば３０秒で５℃程度昇温されるような加熱温度となるような供給電力としてある。プローブ７０を加熱した際、プローブ７０内の温度センサにより計測される温度変化（時間と温度とをパラメータとする熱勾配）をみることにより、現在の溶融樹脂の温度におけるその熱伝導率が算出される。

【0051】

ここで、上記熱勾配を利用した熱伝導率の算出は、つまるところ、加熱されたプローブ７０の長手方向略中間部（プローブ７０内の温度センサ位置）からシリンダ２０に向けての熱の逃げ度合いに応じたもので、シリンダ径方向での熱伝導率の測定となる。したがって、プローブ７０内の温度センサの位置から軸方向に大きく離れた位置からの熱の逃げによるノイズ除去のために、プローブ７０の長さは極力長くすることが好ましいものとなる。

【0052】

溶融樹脂とする前に、シリンダ２０内をあらかじめ真空引きしてあるため、溶融樹脂の状態では、その内部に気泡が混在することもなく、熱伝導率をより精度よく測定することができる。なお、ペレット状の合成樹脂をシリンダ２０内に供給した後に、シリンダ２０内を真空引きすることも考えられるが、この場合は、シリンダ２０内をあらかじめ真空引きした後にシリンダ２０内にペレット状の合成樹脂を供給する場合に比して、溶融樹脂に混在される気泡の含有度合いが多くなってしまうので、シリンダ２０内をあらかじめ真空引きする手順の方が好ましいものとなる。

【0053】

シリンダ２０を自然冷却して、若干温度低下させ（例えば１０℃低温化）、この状態で、プローブ７０を利用してこのときの溶融温度での熱伝導率が算出される。このようにして、例えば２００℃から、１９０℃、１８０℃・・・・というように、溶融樹脂の温度に応じた熱伝導率が順次取得される。

【0054】

溶融樹脂の温度を低下させると、溶融樹脂が収縮することになる。このため、熱伝導率の計測中は、常にピストン３１によって溶融樹脂を所定圧力でもって押圧し続ける。これにより、溶融樹脂が、プローブ７０（外周面およびシリンダ２０内面に確実に密着されて（離間するのが防止されて）、熱伝導率を精度よく計測することができる。ピストン３１は、ピストン用ヒーター３７によって溶融温度以上に加熱しているため、溶融樹脂を押圧した際に、ピストン３１に溶融樹脂が固化してしまう事態が防止される。また、溶融樹脂をピストン３１で押圧していく際に、プローブ７０の先端部は、挿入凹部３１ａ内への挿入深さが徐々に深くなっていくが、この挿入凹部３１ａ内に進入した合成樹脂は、ピストン３１が加熱されていることから確実に溶融樹脂の状態とされているので、挿入凹部３１ａ内にプローブ７０の先端部をスムーズに挿入させることができる。ちなみに、挿入凹部３１ａ内で溶融樹脂が固化すると、プローブ７０の折損という事態を生じてしまうことになる。

【0055】

異なる溶融温度毎の熱伝導率の測定が終了したときは、まず、プローブ７０がシリンダ２０内から引き抜かれる。また、栓部材４０がシリンダ２０から取外されて、シリンダ２０の下端開口部位を通して、溶融樹脂がシリンダ２０の外部に排出される。この際、ピストン３１およびガイド筒３０を取り外した状態で、別途設けた排出用ピストン（図示略）を利用して、溶融樹脂を強制的にシリンダ２０の外部へ排出させるようにしてある（ガーゼ等の布を排出用ピストンでシリンダ２０内に押し込みつつ溶融樹脂を排出させて、シリンダ２０内を完全に清掃）。

【0056】

シリンダ２０内から溶融樹脂を排出した後は、次の合成樹脂の熱伝導率測定に備えて、栓部材４０がシリンダ２０に取付けられると共に、内側栓部材４２が栓部材４０に取付けられる。

【0057】

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。ピストン用ヒーター３７は必ずしも必要としないものであり、特に、プローブ７０の先端部をピストン３１（の挿入凹部３１ａ）で保持しない場合には設けないようにすることができる。貯溜タンク３３からシリンダ２０内へのペレット状の合成樹脂の供給、供給停止、供給停止しつつ真空引きするためのわずかな連通隙間の確保は、ピストン３１の変位を利用することなく、別途設けた開閉弁を用いて行うこともできる。シリンダ２０とガイド筒３０とは、分割構成とすることなく１つのシリンダでもって構成してもよい。所望温度の溶融樹脂となるまで真空引きをさらに継続して行い、所望温度の溶融樹脂となった状態でピストン３１による溶融樹脂の押圧を行うようにしてもよい。貯溜タンク３３内を真空引きすることなく、シリンダ２０内のみを真空引きするようにしてもよい。本発明での測定対象となる合成樹脂としては、純粋に合成樹脂のみならず、例えばアルミナ繊維や各種の微細な金属類あるいは非金属類等を含有する異種物含有の合成樹脂であってもよいものである。プローブ７０は、常時シリンダ２０内に配設した状態としてもよいが、プローブ７０の保護のためには、合成樹脂のシリンダ２０内への供給時等、少なからず外力が作用する場合にはシリンダ２０内から退出した状態としておくのが好ましいものである。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明は、溶融樹脂の熱伝導率を精度よく測定することができる。

【符号の説明】

【0059】

１：ベースフレーム
２：取付ピン（揺動中心）
３：ケース
１０：サブフレーム
２０：シリンダ
２１：熱伝達部材
２２：シリンダ用ヒーター
３０：ガイド筒
３１：ピストン
３１ａ：挿入凹部
３２：供給経路
３３：貯溜タンク
３４：蓋部材
３６：ポンプ（真空引き用）
３７：ピストン用ヒーター
３８：アクチュエータ
４０：栓部材
４１：挿通孔
４２：内側栓部材
５０：ガイドロッド
６０：保持部材
６３：ホルダ（プローブ取付用）
６５：押圧部材
７０：プローブ
７２：ホルダ（プローブと一体）
７３：取付リング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】