JP2000314692A - 恒温槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 槽内を高温に加熱しても、その高温の空気が
槽の上方のロードセルを加熱して温度ドリフトを生じる
ことを抑制し、同時にヒートロスを少なくすることので
きる材料試験機用の高温槽を提供する。 【解決手段】 上側の槽壁に設けられて掴み具等の試験
治具を貫通させるための貫通孔１６ｃに近接して、パイ
プ１０１の一端開口部１０１ａを配置するとともに、そ
のパイプ１０１の他端開口部１０１ｂは槽内に開口さ
せ、吸い込みファン１０２の駆動により、貫通孔１６ｃ
から外部に流出した高温の空気をパイプ１０１を介して
槽内に戻すことで、高温空気の流出によるロードセルの
加熱を抑制すると同時に、ヒートロスを少なくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試験片を大気雰囲
気下で一定の温度に保った状態で材料試験を行う際に用
いられる恒温槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】試験片を一定の温度に加熱または冷却し
た状態で引張試験等の材料試験を行う必要のある場合、
一般に、試験片を恒温槽内に収容した状態で材料試験機
の負荷機構により負荷を与える。

【０００３】このような用途に適用される従来の恒温槽
の構成例を図２に示す。この例においては、移動用のキ
ャスタ１０ａと、固定設置用の脚部１０ｂを備えた架台
１０上に槽本体１１を搭載するとともに、その槽本体１
１内に加熱ヒータ１２と冷却器１３、および攪拌用のフ
ァン１４を収容し、槽本体１１内にはこれらと隔壁１５
で仕切られた試験空間１６が形成されている。隔壁１５
には複数の窓１５ａが形成されており、ファン１４の駆
動により加熱ヒータ１２で加熱され、あるいは冷却器１
３により冷却された空気が試験空間１６を含む槽内に均
一に行き渡って槽内の温度が均一化することが図られて
いる。なお、加熱ヒータ１２はコントローラ１７内の温
調回路により制御されるとともに、冷却器１３は、架台
１０内に設けられ、かつ、コントローラ１７の制御下に
ある冷凍機１８から冷媒が供給され、室温よりも高温の
雰囲気での試験に際しては加熱ヒータ１２が、室温より
も低温の雰囲気での試験に際しては冷凍機１８が、それ
ぞれ駆動制御されることによって、槽本体１１内の温度
が所要温度に制御される。

【０００４】試験空間１６は開閉扉１９を開放すること
により外部空間と連通するように構成されており、試験
片はこの開閉扉１９の開放により試験空間１６に対して
出し入れされるように構成されている。また、試験空間
１６の上下の槽壁１６ａ，１６ｂには、それぞれ貫通孔
１６ｃ，１６ｄが互いに対向して形成されており、試験
片の両端を把持する掴み具を始めとする試験治具はこの
貫通孔１６ｃ，１６ｄを介して試験空間１６の内外に伸
び、材料試験機の負荷機構に係合される。

【０００５】このような恒温槽を用いて、試験片の温度
を所要温度に保った状態で引張試験を行う場合の材料試
験機への試験片の装着状態を図３に例示する。なお、こ
の図３においては、槽本体１１は図２におけるＡ−Ａ断
面図で示している。槽本体１１の試験空間１６内に試験
片Ｗが挿入され、その上下両端部は材料試験機の上下の
掴み具２１ａ，２１ｂに把持される。各掴み具２１ａ，
２１ｂはそれぞれロッド２２ａ，２２ｂの先端部に取り
付けられており、その各ロッド２２ａ，２２ｂが試験空
間１６の上下の槽壁１６ａ，１６ｂに形成された貫通孔
１６ｃ，１６ｄを通って槽外に導出され、上側の掴み具
２１ａのロッド２２ａは上部ユニバーサルジョイント２
３を介してクロスヘッド２４に固着されたロードセル２
５に取り付けられる。一方、下側の掴み具２１ｂのロッ
ド２２ｂは、下部ユニバーサルジョイント２６を介して
テーブル２７に取り付けられる。

【０００６】ここで、上下の掴み具２１ａ，２１ｂが取
り付けられて槽壁１６ａ，１６ｂの貫通孔１６ｃ，１６
ｄを貫通するロッド２２ａ，２２ｂは、槽壁１６ａ，１
６ｂに対して接触すると正確な試験を行うことができな
いため、貫通孔１６ｃ，１６ｄを非接触のもとに貫通す
る。そして、槽内の加熱もしくは冷却された空気が槽外
に逃げることを極力防止するために、試験の種類ないし
は条件に応じて取り替えられるロッド２２ａ，２２ｂの
径に応じて、ロッド２２ａ，２２ｂと貫通孔１６ｃ，１
６ｄとの間の隙間を可及的に小さくするためのロッドア
ダプタ１６ｅ，１６ｆがそれぞれ貫通孔１６ｃ，１６ｄ
に装着される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上の従来
の恒温槽においては、高温での試験に際して、試験空間
１６内の加熱された空気が、上側の貫通孔１６ｃに装着
されたロッドアダプタ１６ｅとロッド２２ａの間の隙間
を通過して上方に流出する。この高温の空気はロッド２
２ａの上方に設けられたロードセル２５を加熱し温度ド
リフトを生じさせる。これを防止するために、従来、ロ
ードセル２５の下方に円板状の遮熱板３を取り付けるな
どの対策が採られているが、このような対策では、上記
の隙間から上昇した高温の空気が遮熱板３を回り込んで
ロードセル２５に達することがあり、温度ドリフトを生
じさせることを完全に防止することはできない。また、
このような高温の空気が槽外に流出することによるヒー
トロスの問題もある。

【０００８】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、槽内を高温に加熱しても、その高温の空気がロ
ードセルを加熱して温度ドリフトを生じさせたり、ある
いはヒートロスを少なくすることのできる恒温槽の提供
を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の恒温槽は、試験片を内部に収容して所要温
度の大気雰囲気下で材料試験を行うべく、少なくとも加
熱手段およびその制御手段を有するとともに、試験片を
材料試験機に係合させるための試験治具を貫通させるた
めの貫通孔が上下の槽壁にそれぞれ形成された恒温槽に
おいて、一端が上側の槽壁に形成された貫通孔に近接し
て開口し、他端が槽壁を貫通して槽内に開口するパイプ
と、そのパイプの上記一端側の開口部から気体を吸引し
て槽内に導く吸い込みファンを備えていることによって
特徴づけられる。

【００１０】本発明は、槽内の加熱時に、上側の槽壁に
形成されて試験治具を貫通させるための貫通孔から外部
に流出した高温の空気を、強制的に槽内に戻すことによ
って所期の目的を達成しようとするものである。

【００１１】すなわち、一端側の開口部を上側の槽壁に
形成された貫通孔に近接させるとともに、他端側を他端
側を槽壁を介して槽内で開口させたパイプを設け、吸い
込みファンにより一端側の開口部から気体を吸引して他
端側の開口部から吐き出すように構成すると、槽内を高
温に加熱した際、上側の槽壁の貫通孔から外部に流出し
た高温の空気はパイプを介して槽内に戻されるため、槽
内で加熱された空気がその貫通孔から上昇してロードセ
ルを加熱することを防止することができると同時に、ヒ
ートロスを少なくすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
好適な実施の形態について述べる。図１は本発明の実施
の形態の全体構成図であり、槽本体１２については模式
的な縦断面図で示している。

【００１３】この実施の形態の基本的な構成は図２に示
したものと同等であり、移動用のキャスタ１０ａおよび
固定設置用の脚部１０ｂを備えた架台１０上に槽本体１
１が搭載され、その槽本体１１内には加熱ヒータ１２と
冷却器１３、および攪拌用のファン１４が収容されてい
るとともに、槽本体１１内には、これらと複数の窓１５
ａを有する隔壁１５で仕切られた試験空間１６が形成さ
れ、攪拌用のファン１４により槽内の空気を攪拌するこ
とによって、試験空間１６を含む槽内の温度が均一化さ
れるようになっている。また、加熱ヒータ１２はコント
ローラ１７内の温調回路により制御され、冷却器１３に
は架台１０内に配置され、コントローラ１７の制御下に
ある冷凍機１８から供給される冷媒が供給され、高温雰
囲気での試験に際しては加熱ヒータ１２が、室温よりも
低温の雰囲気での試験に際しては冷凍機１８が駆動制御
されることにより、試験空間１６を含む槽本体１１内の
温度が所要温度に制御される。更に、試験空間１６には
開閉扉１９が設けられ、この開閉扉１９を介して試験空
間１６に対する試験片の出し入れが行われる点において
も、図２の装置と同じである。

【００１４】さて、この実施の形態においては、試験空
間１６の上側の槽壁１６ａおよび下側の槽壁１６ｂに
は、図２の装置と同様に試験治具を貫通させるための貫
通孔１６ｃおよび１６ｄが形成されており、このうち、
上側の槽壁１６ａの貫通孔１６ｃに近接して、リターン
パイプ１０１の一端が開口している。このリターンパイ
プ１０１は、槽本体１１の上方を水平に伸びた後に下方
に屈曲して槽本体１１の側壁１１ａ内に入り、再度水平
に伸びて他端が槽内に開口している。また、側壁１１ａ
にはその槽内側に吸い込みファン１０２が設けられてお
り、この吸い込みファン１０２の駆動により、リターン
パイプ１０１はその一端開口部１０１ａから空気を吸引
して他端開口部１０１ｂに吐出するように構成されてい
る。吸い込みファン１０２は、加熱ヒータ１２を駆動し
て槽内を加熱する際に駆動される。この吸い込みファン
１０２の駆動は、加熱ヒータ１２を駆動した際にそれと
連動してコントローラ１７から自動的に供給される駆動
制御信号によって駆動させてもよいし、あるいは操作ス
イッチ等を操作することによって人為的な選択のもとに
駆動させてもよい。

【００１５】以上の本発明の実施の形態は、図２に例示
したものと同様に、図３に例示した状態で使用される。
試験空間１６内を加熱して試験を行う際には、試験空間
１９６の上側の槽壁１６ａの貫通孔１６ｃのロッドアダ
プタ１６ｅと、ロッド２２ａとの間の隙間から加熱され
た空気が槽外に流出するが、吸い込みファン１０２を駆
動することにより、その加熱された空気の大部分は、貫
通孔１６ｃに近接して一端開口部１０１ａが配置された
リターンパイプ１０１内に吸い込まれ、その他端開口部
１０１ｂを介して槽内へと戻される。従って、加熱され
た空気が恒温槽の上方に移動してロードセルを加熱する
ことが抑制されると同時に、ヒートロスを少なくするこ
とができる。

【００１６】なお、以上の実施の形態では、加熱ヒータ
１２と冷却器１３を備えて、室温よりも高温に加熱した
雰囲気下での試験と、室温より低温に冷却した雰囲気下
での試験の双方が可能な装置に対して本発明を適用した
が、本発明は、冷却手段を持たずに加熱手段のみを有す
る恒温槽（加熱炉）にも等しく適用し得ることは勿論で
ある。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、恒温槽
の上側の槽壁に設けられて試験治具を非接触のもとに貫
通させるための貫通孔に近接して、一端が開口し、か
つ、他端が槽内に開口するパイプを設けるとともに、そ
のパイプに一端側の開口部から空気を吸引して他端側の
開口部から吐出させるための吸い込みファンを設け、こ
の吸い込みファンの駆動により、上側の槽壁に形成され
た貫通孔から槽外に放出される加熱空気をパイプの一端
開口部から吸引されて槽内に戻されるため、従来のよう
にその加熱空気がロードセルを加熱して温度ドリフトを
生じさせることを抑制することができると同時に、加熱
空気を槽内に戻すことによるヒートロスの抑制を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の全体構成図で、槽本体１
１については模式的な断面図で示す図である。

【図２】材料試験機に用いられる従来の高温槽の構成例
を示す全体構成図である。

【図３】図２の恒温槽を用いて試験片に引張試験を行う
際の材料試験機に対する取付け状態を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 架台 １１ 槽本体 １２ 加熱ヒータ １３ 冷却器 １４ 攪拌用ファン １５ 隔壁 １５ａ 窓 １６ 試験空間 １６ｃ，１６ｄ 貫通孔 １７ コントローラ １８ 冷凍機 １９ 開閉扉 １０１ リターンパイプ １０１ａ 一端開口部 １０１ｂ 他端開口部 １０２ 吸い込みファン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験片を内部に収容して所要温度の大気
   雰囲気下で材料試験を行うべく、少なくとも加熱手段お
   よびその制御手段を有するとともに、試験片を材料試験
   機に係合させるための試験治具を貫通させるための貫通
   孔が上下の槽壁にそれぞれ形成された恒温槽において、 一端が上側の槽壁に形成された貫通孔に近接して開口
   し、他端が槽壁を貫通して槽内に開口するパイプと、そ
   のパイプの上記一端側の開口部から気体を吸引して槽内
   に導く吸い込みファンを備えていることを特徴とする恒
   温槽。