JP2007183126A - Method and device for evaluating thermal fatigue - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device optimum for evaluating thermal fatigue due to a thermal stress and creep deformation caused by an atmospheric temperature in a sample exposed thereto and a difference between thermal expansion coefficients in the sample. <P>SOLUTION: The device 1 has a temperature regulation part 3, and regulates the atmospheric temperature in the sample W exposed thereto and a temperature of the sample itself, i.e. testing environment temperatures, by feeding air temperature-regulated in the temperature regulation part 3 into a testing chamber 2. The device 1 sets a temperature change rate when changing the testing environment temperature between a low-temperature set temperature and a high-temperature set temperature, and changes the testing environment temperature as set. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、熱疲労評価方法、並びに、熱疲労評価装置に関するものであり、特に試料の熱膨張係数の差に起因する熱応力及びクリープ変形による熱疲労の評価に最適な熱疲労評価方法と、この試験方法を好適に実施可能な熱疲労評価装置の提供を目的とする。   The present invention relates to a thermal fatigue evaluation method and a thermal fatigue evaluation apparatus, and in particular, a thermal fatigue evaluation method optimal for evaluation of thermal fatigue due to thermal stress and creep deformation caused by a difference in thermal expansion coefficient between samples, and An object of the present invention is to provide a thermal fatigue evaluation apparatus that can suitably perform this test method.

近年、電子部品や電子機器の小型化・高機能化に伴い、その構成は複雑になっている。ここで、電子部品や電子機器は、複数の構成材を半田等のろう材や接着剤等の接合材料で接合した複合物であることが多い。そのため、機器の使用環境の変化や動作・停止の繰り返しにより温度ストレスが繰り返し作用すると、半田等の接合材料が線膨張係数の差による変位が繰り返されて変形や破断を起こす、いわゆるクリープ変形を起こす可能性がある。そのため、温度ストレスによる影響が懸念される機器類やこれに使用される部品の製造や開発をするために、温度ストレスに対する信頼性評価試験(冷熱サイクル試験)が実施されることが多い。   In recent years, with the downsizing and high functionality of electronic parts and electronic devices, the configuration has become complicated. Here, electronic components and electronic devices are often composites in which a plurality of constituent materials are joined with a joining material such as a brazing material such as solder or an adhesive. For this reason, when temperature stress is repeatedly applied due to changes in the use environment of the equipment or repeated operation / stopping, the joining material such as solder is repeatedly displaced due to the difference in linear expansion coefficient, causing deformation or fracture, so-called creep deformation occurs. there is a possibility. For this reason, a reliability evaluation test (cooling cycle test) against temperature stress is often performed in order to manufacture and develop equipment and components used for the influence of temperature stress.

従来より、温度ストレスに対する信頼性評価方法として、一般的に下記特許文献1に開示されているように試料に対して機械的ひずみを強制的に付与する方法や、下記特許文献2に開示されているように、高温雰囲気下や低温雰囲気下に試料をさらし、試料に熱的ひずみを付与する方法が提供されている。
特許第2679262号公報 特許第2835780号公報
Conventionally, as a method for evaluating reliability against temperature stress, a method for forcibly applying mechanical strain to a sample as disclosed in the following Patent Document 1 or disclosed in the following Patent Document 2 is disclosed. As described above, there is provided a method of exposing a sample to a high temperature atmosphere or a low temperature atmosphere to impart thermal strain to the sample.
Japanese Patent No. 2679262 Japanese Patent No. 2835780

上記特許文献1に開示されているような試験方法では、試料に対して一定のひずみを繰り返し与えることができる反面、この試験方法で試料に付与されるひずみは機械的ひずみであるため、熱的ひずみによる影響を再現することができないという問題があった。また、上記特許文献2に開示されているような冷熱サイクル試験方法を採用した場合は、試料がさらされる雰囲気を高温から低温、あるいは、低温から高温に変化させる際に、試料がさらされる雰囲気温度の変化の割合を調整することができず、上記した試料の熱膨張係数の差に起因する熱応力及びクリープ変形(以下、必要に応じてクリープ変形等と称す)による接合材料等の変形や破断の様子を忠実に再現することができないという問題があった。   In the test method disclosed in Patent Document 1 above, a constant strain can be repeatedly applied to the sample, but the strain applied to the sample by this test method is a mechanical strain. There was a problem that the effect of strain could not be reproduced. Further, when the cooling cycle test method disclosed in Patent Document 2 is adopted, the ambient temperature at which the sample is exposed when the atmosphere to which the sample is exposed is changed from high temperature to low temperature or from low temperature to high temperature. Deformation or fracture of the bonding material due to thermal stress and creep deformation (hereinafter referred to as creep deformation if necessary) due to the difference in the thermal expansion coefficient of the specimens cannot be adjusted. There was a problem that it was not possible to faithfully reproduce the situation.

また、試料がさらされる雰囲気温度の変化の割合が試験毎に不均一であると、ひずみ速度と試料の強度との相関関係が試験を実施するごとに異なることとなる。そのため、従来技術を採用して冷熱サイクル試験を実施する場合は、複数回にわたって試験を行っても各試験毎のデータの比較ができなかったり、比較結果の精度が悪くなるといった問題があった。   Further, if the rate of change in the ambient temperature to which the sample is exposed is non-uniform for each test, the correlation between the strain rate and the strength of the sample will be different each time the test is performed. Therefore, when the conventional technology is used to perform the thermal cycle test, there is a problem that even if the test is performed a plurality of times, the data for each test cannot be compared or the accuracy of the comparison result is deteriorated.

そこで、本発明は、熱膨張係数の差に起因する熱応力及びクリープ変形による熱疲労の評価に最適な熱疲労評価方法、並びに、熱疲労評価装置の提供を目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a thermal fatigue evaluation method and a thermal fatigue evaluation apparatus that are optimal for evaluation of thermal fatigue due to thermal stress and creep deformation caused by differences in thermal expansion coefficients.

そこで、上記した課題を解決すべく提供される請求項1に記載の発明は、電機部品や材料等の試料の熱膨張係数の差に起因する熱応力及びクリープ変形による熱疲労評価方法であって、試料がさらされる気体の温度を調整することにより、試料がさらされる雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度から室温より高温の設定温度まで、時間に対して所定の誤差範囲内で比例するように変化させる昇温動作と、試料がさらされる気体の温度を調整することにより、試料がさらされる雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度から室温より低温の設定温度まで、時間に対して所定の誤差範囲内で比例するように変化させる降温動作とを含む温度サイクル動作を所定の周期で実施することを特徴とする熱疲労評価方法である。   Accordingly, the invention according to claim 1 provided to solve the above-described problem is a method for evaluating thermal fatigue due to thermal stress and creep deformation caused by a difference in thermal expansion coefficient between samples of electrical parts or materials. By adjusting the temperature of the gas to which the sample is exposed, the ambient temperature to which the sample is exposed and / or the temperature of the sample from a set temperature lower than room temperature to a set temperature higher than room temperature is within a predetermined error range over time. The temperature of the gas exposed to the sample and the temperature of the gas to which the sample is exposed are adjusted to change the ambient temperature and / or the temperature of the sample from the set temperature higher than room temperature to a temperature lower than room temperature. Thermal fatigue evaluation characterized by performing a temperature cycle operation including a temperature lowering operation that changes in proportion to time within a predetermined error range up to a set temperature at a predetermined cycle It is the law.

本発明の熱疲労評価方法のように、昇温動作や降温動作において、試料がさらされる雰囲気温度及び/又は試料の温度を、時間に対して所定の誤差範囲内で比例するように変化させれば、試料がクリープ変形等を起こす状態を忠実に再現することができる。   As in the thermal fatigue evaluation method of the present invention, the temperature of the atmosphere to which the sample is exposed and / or the temperature of the sample can be changed so as to be proportional to the time within a predetermined error range in the temperature raising operation and the temperature lowering operation. For example, it is possible to faithfully reproduce the state in which the sample undergoes creep deformation or the like.

ここで、上記請求項1に記載の熱疲労評価方法において、温度サイクル動作は、昇温動作の後、試料がさらされる雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度に維持する高温維持動作と、降温動作の後、試料がさらされる雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度に維持する低温維持動作とを含むものであってもよい(請求項2)。   Here, in the thermal fatigue evaluation method according to claim 1, the temperature cycle operation is a high temperature that maintains the ambient temperature to which the sample is exposed and / or the temperature of the sample at a set temperature higher than room temperature after the temperature raising operation. It may include a maintenance operation and a low temperature maintenance operation for maintaining the ambient temperature to which the sample is exposed and / or the temperature of the sample at a set temperature lower than room temperature after the temperature lowering operation (claim 2).

すなわち、上記請求項1に記載の熱疲労評価方法は、昇温動作、高温維持動作、降温動作、低温維持動作の4つの動作を含む温度サイクル動作を所定の周期で繰り返して実施する構成としてもよい。さらに詳細には、本発明の熱疲労評価方法は、試料がさらされる雰囲気温度や試料の温度(以下、必要に応じて試験環境温度と称する)の昇温、高温維持、降温、低温維持を一連のサイクルとし、これを複数回繰り返す構成としてもよい。かかる構成によれば、試料がクリープ変形等を起こす状態をより一層忠実に再現することができる。   That is, the thermal fatigue evaluation method according to claim 1 may be configured to repeatedly perform a temperature cycle operation including four operations of a temperature rising operation, a high temperature maintaining operation, a temperature decreasing operation, and a low temperature maintaining operation at a predetermined cycle. Good. More specifically, the thermal fatigue evaluation method of the present invention includes a series of temperature rise, high temperature maintenance, temperature fall, and low temperature maintenance of the ambient temperature to which the sample is exposed and the temperature of the sample (hereinafter referred to as test environment temperature as necessary). The cycle may be repeated a plurality of times. According to such a configuration, it is possible to more faithfully reproduce the state in which the sample undergoes creep deformation or the like.

ここで、上記請求項1又は2に記載の熱疲労評価方法を実施する場合は、室温より低温の設定温度を−70℃〜0℃の範囲で設定し、室温より高温の設定温度を60℃〜180℃の範囲で設定し、昇温動作および降温動作の実施時に試料がさらされる雰囲気温度、あるいは、試料の温度を毎分1℃〜30℃の範囲で比例するように設定し、変化させることが望ましい(請求項3)。   Here, when the thermal fatigue evaluation method according to claim 1 or 2 is performed, a set temperature lower than room temperature is set in a range of -70 ° C to 0 ° C, and a set temperature higher than room temperature is set to 60 ° C. The temperature is set in a range of ˜180 ° C., and the ambient temperature to which the sample is exposed during the temperature raising operation and the temperature lowering operation or the temperature of the sample is set to be proportional in the range of 1 ° C. to 30 ° C. per minute and changed It is desirable (Claim 3).

かかる条件により温度サイクル試験を実施すれば、試料がクリープ変形等を起こす状態をより一層忠実に再現することができる。   If the temperature cycle test is performed under such conditions, the state in which the specimen undergoes creep deformation or the like can be reproduced more faithfully.

なお、上記請求項1又は2に記載の熱疲労評価方法を実施する場合において、昇温動作および降温動作の実施時に試料がさらされる雰囲気温度、あるいは、試料の温度を毎分5℃〜20℃の範囲で比例するように設定し、変化させれば、温度サイクル試験の精度を確保しつつ、温度サイクル試験に要する期間を最小限に抑制することができる。   In carrying out the thermal fatigue evaluation method according to claim 1 or 2, the ambient temperature to which the sample is exposed during the temperature raising operation and the temperature lowering operation, or the temperature of the sample is 5 ° C to 20 ° C per minute. If it is set so as to be proportional within the range, and it is changed, the period required for the temperature cycle test can be minimized while ensuring the accuracy of the temperature cycle test.

また、上記請求項1〜3のいずれかに記載の熱疲労評価方法を実施する場合、昇温動作および降温動作の実施時に試料がさらされる雰囲気温度及び/又は試料の温度の誤差範囲が+5℃〜−5℃であることが望ましい(請求項4)。   Further, when the thermal fatigue evaluation method according to any one of claims 1 to 3 is performed, the error range of the ambient temperature and / or the sample temperature to which the sample is exposed during the temperature raising operation and the temperature lowering operation is + 5 ° C. It is desirable that the temperature is -5C.

かかる条件下によれば、試料がクリープ変形等を起こす状態を忠実に再現でき、温度サイクル試験の試験精度を向上させることができる。   Under such conditions, it is possible to faithfully reproduce the state in which the sample undergoes creep deformation and the like, and it is possible to improve the test accuracy of the temperature cycle test.

ここで、本発明者らが種々の条件下で温度サイクル試験を実施したところ、昇温動作を実施する際の試験環境温度の変化の割合と、降温動作を実施する際の試験環境温度の変化の割合とが実質的に同一となるように調整すれば、試料のクリープ変形等の様子をより一層忠実に再現できることを見いだした。   Here, when the present inventors conducted a temperature cycle test under various conditions, the rate of change in the test environment temperature when performing the temperature rising operation and the change in the test environment temperature when performing the temperature lowering operation It was found that the creep deformation and other aspects of the sample can be reproduced more faithfully by adjusting the ratio of the sample to be substantially the same.

そこで、かかる知見に基づいて提供される請求項5に記載の発明は、昇温動作および降温動作の実施時において試料がさらされる雰囲気温度の温度変化の割合、あるいは、試料の温度変化の割合を、昇温動作を実施する際と降温動作を実施する際とで実質的に同一とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の熱疲労評価方法である。   Therefore, the invention according to claim 5 provided on the basis of such knowledge provides the ratio of the temperature change of the ambient temperature to which the sample is exposed during the temperature raising operation and the temperature lowering operation, or the ratio of the temperature change of the sample. The thermal fatigue evaluation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the temperature fatigue operation is substantially the same when the temperature raising operation is performed and when the temperature lowering operation is performed.

かかる条件下で温度サイクル試験を実施すれば、クリープ変形等の再現に適した状態で試料に温度ストレスを付与することができ、信頼性に優れた温度サイクル試験を実施することができる。   If the temperature cycle test is performed under such conditions, a temperature stress can be applied to the sample in a state suitable for reproduction of creep deformation and the like, and a temperature cycle test with excellent reliability can be performed.

請求項6に記載の発明は、試料を所定の試験室内に配置し、当該試験室内に温度調整された気体を供給することにより、試料がさらされる雰囲気温度及び/又は試料の温度が調整され、試料の近傍における風速が少なくとも2m/秒以上となるように調整されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の熱疲労評価方法である。   In the invention according to claim 6, the ambient temperature and / or the temperature of the sample to which the sample is exposed are adjusted by arranging the sample in a predetermined test chamber and supplying the temperature-controlled gas into the test chamber. The thermal fatigue evaluation method according to any one of claims 1 to 5, wherein the wind speed in the vicinity of the sample is adjusted to be at least 2 m / second or more.

従来の冷熱サイクル試験において試料が配置される試験室内に導入される気体の風速が1m/秒以下であるのに対して、本発明の熱疲労評価方法では、試料の近傍における風速が少なくとも2m/秒以上となるように気体が供給される。そのため、本発明の熱疲労評価方法によれば、試験中における試料の熱交換率を向上させ、試料がさらされる雰囲気温度や試料自体の温度をクリープ変形等の再現に適した範囲内で迅速かつ的確に変化させることができる。   In the conventional thermal cycle test, the wind speed of the gas introduced into the test chamber in which the sample is arranged is 1 m / second or less, whereas in the thermal fatigue evaluation method of the present invention, the wind speed in the vicinity of the sample is at least 2 m / second. Gas is supplied so that it may become 2 seconds or more. Therefore, according to the thermal fatigue evaluation method of the present invention, the heat exchange rate of the sample during the test is improved, and the ambient temperature to which the sample is exposed and the temperature of the sample itself are quickly and within a range suitable for reproduction of creep deformation and the like. It can be changed accurately.

また、本発明の熱疲労評価方法によれば、試料がさらされる雰囲気温度や試料自体の温度の変化の割合を精度良く調整できるため、ひずみ速度と試料の強度との相関関係を正確に把握することができる。また、本発明の熱疲労評価方法によって試験を実施すれば、試験結果を示すデータ同士を精度良く比較することができる。   In addition, according to the thermal fatigue evaluation method of the present invention, the rate of change in the ambient temperature to which the sample is exposed and the temperature of the sample itself can be adjusted with high accuracy, so the correlation between the strain rate and the strength of the sample can be accurately grasped. be able to. Moreover, if a test is implemented by the thermal fatigue evaluation method of this invention, the data which show a test result can be compared accurately.

ここで、上記各発明にかかる熱疲労評価方法は、次のような構成の熱疲労評価装置によって実施することができる。さらに詳細には、試料を収容可能な試験室と、当該試験室内に供給される気体の温度を調整する温調手段と、試験室に気体を供給可能な送風手段とを有し、温調手段において温度調整された気体を試験室に導入することにより、試料が収容されている試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度から室温より低温の設定温度、あるいは、室温より低温の設定温度から室温より高温の設定温度に切り替え可能な熱疲労評価装置であって、前記温調手段が、前記試験室内に供給される気体を冷却可能な冷却手段と、前記気体を加熱可能な加熱手段とを備えており、前記冷却手段が、冷媒が流れる冷媒流路と冷却器とを備え、当該冷却器により試験室に供給される気体を冷却可能な気体冷却用の冷却系統を備えたものであり、当該気体冷却用の冷却系統が、冷媒流路を流れる冷媒を前記冷却器を迂回をするように流すことが可能なバイパス流路を有し、当該バイパス流路側に迂回する冷媒の量を調整することにより冷却器に供給される冷媒の量を調整可能なものであり、目安として前記試験室を立方体に近いものと想定した場合に、この試験室の容量1リットルに対して、毎分0.2m3以上の気体が前記試験室に供給されることを特徴とする熱疲労評価装置によって上記した熱疲労評価方法を実施することができる。 Here, the thermal fatigue evaluation method according to each of the above inventions can be implemented by a thermal fatigue evaluation apparatus having the following configuration. More specifically, the temperature control means includes a test chamber capable of accommodating the sample, temperature control means for adjusting the temperature of the gas supplied into the test chamber, and air blowing means capable of supplying gas to the test chamber. By introducing the temperature-adjusted gas into the test chamber, the ambient temperature in the test chamber in which the sample is accommodated and / or the temperature of the sample is set from a set temperature higher than room temperature to a set temperature lower than room temperature, or room temperature. A thermal fatigue evaluation apparatus capable of switching from a lower set temperature to a set temperature higher than room temperature, wherein the temperature control means is a cooling means capable of cooling the gas supplied into the test chamber, and heating the gas A cooling system for gas cooling that includes a refrigerant flow path through which the refrigerant flows and a cooler, and that can cool the gas supplied to the test chamber by the cooler. It is equipped The cooling system for cooling the gas has a bypass channel that can flow the refrigerant flowing through the refrigerant channel so as to bypass the cooler, and adjusts the amount of the refrigerant that bypasses the bypass channel. Thus, the amount of refrigerant supplied to the cooler can be adjusted. As a guide, when the test chamber is assumed to be close to a cube, the volume of the test chamber is 1 liter per minute. The thermal fatigue evaluation method described above can be carried out by a thermal fatigue evaluation apparatus characterized in that a gas of 2 m 3 or more is supplied to the test chamber.

上記した構成の熱疲労評価装置では、気体冷却用の冷却系統を構成する冷媒流路に設けられたバイパス流路側に迂回する冷媒の量を調整することにより、冷却器に供給される冷媒の量を調整可能な構成とされている。そのため、上記した熱疲労評価装置では、気体冷却用の冷却系統においてバイパス流路側に迂回する冷媒の量を調整することにより冷却手段の冷却能力を正確に調整できる。従って、上記した熱疲労評価装置は、冷却能力を調整することにより、試験室や試料の温度を変化させる際に、その温度変化の割合を精度良く調整でき、試料がさらされる雰囲気温度をクリープ変形の再現に適した状態に調整できる。   In the thermal fatigue evaluation apparatus having the above-described configuration, the amount of refrigerant supplied to the cooler is adjusted by adjusting the amount of refrigerant that bypasses the bypass channel provided in the refrigerant channel constituting the cooling system for gas cooling. The configuration is adjustable. Therefore, in the thermal fatigue evaluation apparatus described above, the cooling capacity of the cooling means can be accurately adjusted by adjusting the amount of refrigerant that bypasses the bypass flow path side in the cooling system for gas cooling. Therefore, the thermal fatigue evaluation apparatus described above can adjust the rate of temperature change accurately when changing the temperature of the test chamber or sample by adjusting the cooling capacity, and creep deformation of the ambient temperature to which the sample is exposed. Can be adjusted to a state suitable for reproduction.

上記した構成の熱疲労評価装置では、送風手段により立方体に近い試験室の容量1リットルに対して、毎分0.2m3以上もの気体が供給される。そのため、上記した熱疲労評価装置では、試料がさらされる雰囲気温度や試料自体の温度をクリープ変形の再現に適した範囲内で迅速かつ的確に変化させることができる。従って、上記した熱疲労評価装置によれば、温度ストレスに対する温度サイクル試験(熱疲労評価試験)を迅速かつ精度良く実施することができる。 In the thermal fatigue evaluation apparatus having the above-described configuration, 0.2 m 3 or more of gas per minute is supplied to the 1 liter capacity of the test chamber close to a cube by the blowing means. Therefore, in the above-described thermal fatigue evaluation apparatus, the ambient temperature to which the sample is exposed and the temperature of the sample itself can be quickly and accurately changed within a range suitable for reproduction of creep deformation. Therefore, according to the thermal fatigue evaluation apparatus described above, a temperature cycle test (thermal fatigue evaluation test) against temperature stress can be performed quickly and accurately.

また、上記した熱疲労評価装置では、試料がさらされる雰囲気温度や試料自体の温度の変化の割合を精度良く調整できるため、ひずみ速度と試料の強度との相関関係を正確に把握することができる。また、上記した熱疲労評価装置によって試験を実施すれば、試験結果を示すデータ同士を精度良く比較することができる。   In addition, the above-described thermal fatigue evaluation device can accurately adjust the rate of change in the ambient temperature to which the sample is exposed and the temperature of the sample itself, so that the correlation between the strain rate and the strength of the sample can be accurately grasped. . Moreover, if a test is implemented by the above-described thermal fatigue evaluation apparatus, data indicating the test results can be compared with high accuracy.

請求項7に記載の発明は、試料を収容可能な試験室と、当該試験室内に供給される気体の温度を調整する温調手段と、試験室に気体を供給可能な送風手段とを有し、温調手段において温度調整された気体を試験室に導入することにより、試料が収容されている試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度から室温より低温の設定温度、あるいは、室温より低温の設定温度から室温より高温の設定温度に切り替え可能な熱疲労評価装置であって、試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を−70℃〜180℃の範囲内で調整可能であり、試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度から室温より高温の設定温度に切り替える昇温動作と、試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度に維持する高温維持動作と、試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度から室温より低温の設定温度に切り替える降温動作と、試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度に維持する低温維持動作とを含む温度サイクル動作を実施可能であり、試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度変化の割合を毎分1℃〜30℃の範囲で比例するように設定し、所定の誤差範囲内で変化させることが可能であり、高温維持動作および低温維持動作の実施時間を設定可能であり、温度サイクル動作の繰り返し回数を1回以上に設定可能であり、昇温動作および降温動作の実施時に試料がさらされる雰囲気温度、あるいは、試料の温度の変化の割合を毎分1℃〜30℃の範囲で設定可能であることを特徴とする熱疲労評価装置である。   The invention described in claim 7 has a test chamber capable of accommodating a sample, temperature control means for adjusting the temperature of the gas supplied into the test chamber, and air blowing means capable of supplying gas to the test chamber. , By introducing a gas whose temperature is adjusted in the temperature control means into the test chamber, the ambient temperature in the test chamber in which the sample is accommodated and / or the temperature of the sample is set from a set temperature higher than room temperature to a set temperature lower than room temperature. Or a thermal fatigue evaluation apparatus capable of switching from a set temperature lower than room temperature to a set temperature higher than room temperature, wherein the ambient temperature in the test chamber and / or the temperature of the sample is within a range of −70 ° C. to 180 ° C. It can be adjusted, and the temperature rise operation that switches the ambient temperature and / or sample temperature from the set temperature lower than room temperature to the set temperature higher than room temperature, and the ambient temperature and / or sample temperature in the test chamber A high temperature maintaining operation for maintaining a higher set temperature, a temperature lowering operation for switching the atmosphere temperature and / or the temperature of the sample from a set temperature higher than room temperature to a set temperature lower than room temperature, And / or a temperature cycle operation including a low temperature maintaining operation for maintaining the temperature of the sample at a set temperature lower than room temperature, and the ambient temperature in the test chamber and / or the rate of the temperature change of the sample can be changed from 1 ° C./min. It can be set to be proportional within a range of 30 ° C., and can be changed within a predetermined error range. The execution time of the high temperature maintenance operation and the low temperature maintenance operation can be set, and the number of repetitions of the temperature cycle operation is 1. It can be set more than once, and the ambient temperature to which the sample is exposed during the temperature raising operation and the temperature lowering operation, or the rate of change of the sample temperature in the range of 1 ° C to 30 ° C per minute A thermal fatigue evaluation unit which is a constant possible.

本発明の熱疲労評価装置では、高温維持動作や低温維持動作の実施時間や温度サイクル動作の繰り返し回数に加えて、昇温動作や降温動作の実施時に、試料がされられる雰囲気温度や試料の温度変化の割合をクリープ変形等の再現に適した範囲(毎分1℃〜30℃の範囲)で調整することができる。そのため、上記した構成によれば、試験室内の雰囲気温度や試料の温度変化を試料のクリープ変形等の様子を再現するのに的確な状態に調整可能な熱疲労評価装置を提供できる。   In the thermal fatigue evaluation apparatus of the present invention, in addition to the duration of the high temperature maintenance operation and the low temperature maintenance operation and the number of repetitions of the temperature cycle operation, the ambient temperature at which the sample is taken and the temperature of the sample during the temperature rise operation and the temperature fall operation The rate of change can be adjusted in a range suitable for reproduction of creep deformation or the like (range of 1 ° C. to 30 ° C. per minute). Therefore, according to the configuration described above, it is possible to provide a thermal fatigue evaluation apparatus capable of adjusting the atmospheric temperature in the test chamber and the temperature change of the sample to an accurate state to reproduce the state of creep deformation of the sample.

上記したように、本発明の熱疲労評価装置では、試料がさらされる雰囲気温度や試料自体の温度の変化の割合を調整できる。そのため、本発明の熱疲労評価装置によれば、試料のひずみ速度と試料の強度との相関関係を正確に把握することができる。さらに、本発明の熱疲労評価装置によれば、試験結果を示すデータ同士を精度良く比較することができる。   As described above, in the thermal fatigue evaluation apparatus of the present invention, the ambient temperature to which the sample is exposed and the rate of change in the temperature of the sample itself can be adjusted. Therefore, according to the thermal fatigue evaluation apparatus of the present invention, the correlation between the strain rate of the sample and the strength of the sample can be accurately grasped. Furthermore, according to the thermal fatigue evaluation apparatus of the present invention, data indicating test results can be compared with high accuracy.

請求項8に記載の発明は、温調手段として、前記試験室内に供給される気体を冷却可能な冷却手段と、前記気体を加熱可能な加熱手段とを備えたものが採用されており、前記冷却手段が、冷媒が流れる冷媒流路と冷却器とを備え、当該冷却器により試験室に供給される気体を冷却可能な気体冷却用の冷却系統を備えたものであり、当該気体冷却用の冷却系統が、冷媒流路を流れる冷媒を前記冷却器を迂回をするように流すことが可能なバイパス流路を有し、当該バイパス流路側に迂回する冷媒の量を調整することにより冷却器に供給される冷媒の量を調整可能なものであり、試験室内の雰囲気温度の変化及び/又は試料の温度変化に応じて前記気体冷却用の冷却系統においてバイパス流路側に迂回する冷媒の量を調整して冷却手段の冷却能力を調整しつつ、試験室内の雰囲気温度の設定値及び/又は試料の温度の設定値に対する過剰に冷却された分の熱量を補足するように加熱手段を作動させるものであることを特徴とする請求項7に記載の熱疲労評価装置である。   The invention according to claim 8 employs, as the temperature control means, a cooling means capable of cooling the gas supplied into the test chamber and a heating means capable of heating the gas. The cooling means includes a refrigerant flow path through which the refrigerant flows and a cooler, and includes a cooling system for gas cooling that can cool the gas supplied to the test chamber by the cooler. The cooling system has a bypass flow path that can flow the refrigerant flowing through the refrigerant flow path so as to bypass the cooler, and adjusts the amount of the refrigerant that bypasses the bypass flow path to the cooler. The amount of refrigerant supplied can be adjusted, and the amount of refrigerant bypassing to the bypass channel side in the cooling system for gas cooling is adjusted according to changes in the ambient temperature in the test chamber and / or changes in the temperature of the sample. Cooling capacity of the cooling means The heating means is operated so as to supplement an amount of heat excessively cooled with respect to a set value of the ambient temperature in the test chamber and / or a set value of the temperature of the sample while adjusting. 7. The thermal fatigue evaluation apparatus according to 7.

本発明の熱疲労評価装置では、冷却手段と加熱手段とが相補的に作動し、試験室内の雰囲気温度変化や試料の温度変化を的確に制御することができる。そのため、本発明の熱疲労評価装置によれば、試験室内の雰囲気温度や試料の温度変化を試料のクリープ変形等を再現するのに適した状態に調整することができる。   In the thermal fatigue evaluation apparatus of the present invention, the cooling means and the heating means operate in a complementary manner, and the atmospheric temperature change in the test chamber and the sample temperature change can be accurately controlled. Therefore, according to the thermal fatigue evaluation apparatus of the present invention, the atmospheric temperature in the test chamber and the temperature change of the sample can be adjusted to a state suitable for reproducing the creep deformation of the sample.

請求項9に記載の発明は、高温維持動作が、昇温動作によって室温より高温の設定温度に到達した時点から所定の遅延時間を経た後に開始され、低温維持動作が、降温動作によって室温より低温の設定温度に到達した時点から所定の遅延時間を経た後に開始されることを特徴とする請求項8に記載の熱疲労評価装置である。   According to the ninth aspect of the present invention, the high temperature maintaining operation is started after a predetermined delay time from when the set temperature higher than the room temperature is reached by the temperature raising operation, and the low temperature maintaining operation is performed at a temperature lower than the room temperature by the temperature lowering operation. 9. The thermal fatigue evaluation apparatus according to claim 8, wherein the thermal fatigue evaluation apparatus is started after a predetermined delay time has elapsed from the time when the set temperature is reached.

本発明の熱疲労評価装置では、試験室内の雰囲気温度や試料の温度が安定してから高温維持動作や低温維持動作が開始されるため、試料を高温の設定温度や低温の設定温度の環境下にさらす時間のばらつきを最小限に抑制し、試料のクリープ変形等の様子を精度よく再現することができる。   In the thermal fatigue evaluation apparatus of the present invention, since the high temperature maintenance operation and the low temperature maintenance operation are started after the atmosphere temperature in the test chamber and the temperature of the sample are stabilized, the sample is placed under the environment of the high temperature setting temperature or the low temperature setting temperature. It is possible to minimize variations in the exposure time and to accurately reproduce the creep deformation of the sample.

請求項10に記載の発明は、温調手段として、前記試験室内に供給される気体を冷却可能な冷却手段と、前記気体を加熱可能な加熱手段とを備えたものが採用されており、前記冷却手段が、冷媒が流れる冷媒流路と冷却器とを備え、当該冷却器により試験室に供給される気体を冷却可能な気体冷却用の冷却系統を備えたものであり、当該気体冷却用の冷却系統が、圧縮機と、冷媒流路を流れる冷媒を前記冷却器を迂回をするように流すことが可能な第1及び第2のバイパス流路と、前記冷媒流路に設けられ、冷却器に流入する冷媒の量を調整可能な流量可変膨張弁と、前記第1のバイパス流路を開閉可能な第1のバイパス弁と、前記第1のバイパス流路に設けられ、冷却系統を流れる冷媒の温度に応じて開閉あるいは開度が変化する温度式膨張弁と、前記第2のバイパス流路を開閉可能な第2のバイパス弁と、前記第2のバイパス流路に設けられ、冷却負荷の変動にあわせて容量を調整する容量膨張弁とを備えており、前記流量可変膨張弁を調整することにより、冷却器に供給される冷媒の量を調整可能であり、試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度から室温より高温の設定温度に切り替える昇温動作と、試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度に維持する高温維持動作と、試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度から室温より低温の設定温度に切り替える降温動作と、試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度に維持する低温維持動作とを含む温度サイクル動作を実施可能であり、昇温動作時に、第1,2のバイパス弁が開状態とされ、流量可変膨張弁の開度が10%以下に調整された状態で、加熱手段の出力が60〜100%の範囲内で調整され、高温維持動作時に、第1,2のバイパス弁が開状態とされ、流量可変膨張弁の開度が10%以下に調整された状態で、加熱手段の出力が30〜50%の範囲内で調整され、降温動作時に、第1,2のバイパス弁が閉状態とされ、流量可変膨張弁の開度が50〜100%の範囲内で調整されると共に、加熱手段の出力が0〜20%の範囲内で調整され、低温維持動作時に、第1のバイパス弁が閉状態とされ、第2のバイパス弁が開状態とされると共に、流量可変膨張弁の開度が30〜50%の範囲内で調整され、加熱手段の出力が20〜30%の範囲内で調整されることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の熱疲労評価装置である。   The invention according to claim 10 is provided with a cooling means capable of cooling the gas supplied into the test chamber and a heating means capable of heating the gas as temperature control means, The cooling means includes a refrigerant flow path through which the refrigerant flows and a cooler, and includes a cooling system for gas cooling that can cool the gas supplied to the test chamber by the cooler. A cooling system is provided in the refrigerant flow path, the first and second bypass flow paths capable of flowing the refrigerant flowing through the refrigerant flow path so as to bypass the cooler, and the cooler A variable flow rate expansion valve capable of adjusting the amount of refrigerant flowing into the first flow path, a first bypass valve capable of opening and closing the first bypass flow path, and a refrigerant that is provided in the first bypass flow path and flows through a cooling system Thermal expansion that opens and closes or changes in opening according to the temperature of A valve, a second bypass valve capable of opening and closing the second bypass flow path, and a capacity expansion valve provided in the second bypass flow path and adjusting a capacity in accordance with a change in cooling load. The amount of refrigerant supplied to the cooler can be adjusted by adjusting the variable flow rate expansion valve, and the ambient temperature and / or sample temperature in the test chamber can be adjusted from a set temperature lower than room temperature to higher than room temperature. Temperature increase operation to switch to the set temperature of the test chamber, high temperature maintenance operation to maintain the ambient temperature of the test chamber and / or the temperature of the sample at a set temperature higher than room temperature, and the ambient temperature of the test chamber and / or the temperature of the sample from the room temperature A temperature cycle including a temperature lowering operation for switching from a high temperature setting temperature to a temperature setting lower than room temperature, and a low temperature maintenance operation for maintaining the ambient temperature in the test room and / or the sample temperature at a temperature lower than room temperature. The operation can be performed, and during the temperature raising operation, the first and second bypass valves are opened, and the opening of the variable flow rate expansion valve is adjusted to 10% or less. The output of the heating means is adjusted with the first and second bypass valves opened during the high temperature maintenance operation and the opening of the variable flow rate expansion valve adjusted to 10% or less. The temperature is adjusted within a range of 30 to 50%. During the temperature lowering operation, the first and second bypass valves are closed, and the opening of the variable flow rate expansion valve is adjusted within a range of 50 to 100% and heating is performed. The output of the means is adjusted within the range of 0 to 20%, and during the low temperature maintenance operation, the first bypass valve is closed, the second bypass valve is opened, and the flow variable expansion valve is opened. The degree is adjusted within the range of 30-50%, and the output of the heating means is within the range of 20-30% The thermal fatigue evaluation device according to any one of claims 7 to 9, wherein the thermal fatigue evaluation device is adjusted within the range.

かかる構成によれば、一連の温度サイクルにおいて試験室内の雰囲気温度や試料の温度を的確かつ精度良く調整することができる。従って、本発明によれば、試験室内の雰囲気温や試料の温度を試料のクリープ変形等の様子を再現するのに適切な状態に調整でき、精度の高い熱疲労評価試験を実施することができる。   According to such a configuration, the atmosphere temperature in the test chamber and the temperature of the sample can be accurately and accurately adjusted in a series of temperature cycles. Therefore, according to the present invention, the atmosphere temperature in the test chamber and the temperature of the sample can be adjusted to an appropriate state to reproduce the state of creep deformation of the sample, and a highly accurate thermal fatigue evaluation test can be performed. .

請求項11に記載の発明は、試験室の雰囲気温度の設定値、あるいは、試料の温度の設定値の切り替え時における温度変化の割合を設定可能であり、当該温度変化の割合の設定値と、試験室の雰囲気温度の設定値及び/又は試料の温度の設定値とに基づいてバイパス流路側に迂回する冷媒の量が調整されることを特徴とする請求項7〜10のいずれかに記載の熱疲労評価装置である。   The invention according to claim 11 is capable of setting the set value of the test chamber atmosphere temperature, or the rate of temperature change at the time of switching the set value of the sample temperature, and the set value of the rate of temperature change, The amount of the refrigerant that bypasses to the bypass channel side is adjusted based on the set value of the ambient temperature of the test chamber and / or the set value of the temperature of the sample. It is a thermal fatigue evaluation device.

かかる構成によれば、試料がさらされる試験室内の雰囲気温度や試料自体の温度をクリープ変形等の再現に適した状態に調整でき、温度サイクル試験を精度良く実施可能な熱疲労評価装置を提供できる。   According to such a configuration, it is possible to provide a thermal fatigue evaluation apparatus that can adjust the atmospheric temperature in the test chamber to which the sample is exposed and the temperature of the sample itself to a state suitable for reproduction of creep deformation and the like, and can perform the temperature cycle test with high accuracy. .

また、上記請求項7〜10に記載の熱疲労評価装置と同様に、次のような構成のものによっても熱疲労評価試験を好適に実施することができる。すなわち、本発明の熱疲労評価装置は、試料を収容可能な試験室と、当該試験室内に供給される気体の温度を調整する温調手段と、試験室に気体を供給可能な送風手段とを有し、温調手段において温度調整された気体を試験室に導入することにより、試料が収容されている試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度から室温より低温の設定温度、あるいは、室温より低温の設定温度から室温より高温の設定温度に切り替え可能な熱疲労評価装置であって、前記温調手段が、前記試験室内に供給される気体を冷却可能な冷却手段と、前記気体を加熱可能な加熱手段とを備えており、前記冷却手段が、冷媒が流れる冷媒流路と冷却器とを備え、当該冷却器により試験室に供給される気体を冷却可能な気体冷却用の冷却系統を備えたものであり、当該気体冷却用の冷却系統が、冷媒流路を流れる冷媒を前記冷却器を迂回をするように流すことが可能な一又は複数のバイパス流路を有し、当該バイパス流路側に迂回する冷媒の量を調整することにより冷却器に供給される冷媒の量を調整可能なものであり、試験室の雰囲気温度の設定値、あるいは、試料の温度の設定値の切り替え時における温度変化の割合を設定可能であり、当該温度変化の割合と、試験室の雰囲気温度及び/又は試料の温度とに基づいてバイパス流路側に迂回する冷媒の量が調整されることを特徴とするものであってもよい。   Moreover, similarly to the thermal fatigue evaluation apparatus according to the seventh to tenth aspects, the thermal fatigue evaluation test can be suitably performed even with the following configuration. That is, the thermal fatigue evaluation apparatus of the present invention comprises a test chamber capable of accommodating a sample, a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the gas supplied into the test chamber, and a blower means capable of supplying gas to the test chamber. And introducing the gas whose temperature is adjusted in the temperature control means into the test chamber, so that the ambient temperature in the test chamber in which the sample is accommodated and / or the temperature of the sample is lower than the set temperature higher than room temperature. A thermal fatigue evaluation apparatus capable of switching from a set temperature or a set temperature lower than room temperature to a set temperature higher than room temperature, wherein the temperature adjusting means can cool the gas supplied into the test chamber And a heating means capable of heating the gas, wherein the cooling means includes a refrigerant flow path through which the refrigerant flows and a cooler, and a gas capable of cooling the gas supplied to the test chamber by the cooler. Cooling for cooling The cooling system for cooling the gas has one or a plurality of bypass passages through which the refrigerant flowing through the refrigerant passages can flow so as to bypass the cooler, The amount of refrigerant supplied to the cooler can be adjusted by adjusting the amount of refrigerant bypassing to the bypass channel side, and switching between the set value of the test chamber ambient temperature or the sample temperature The ratio of the temperature change at the time can be set, and the amount of refrigerant bypassing to the bypass channel side is adjusted based on the ratio of the temperature change and the ambient temperature of the test chamber and / or the temperature of the sample. It may be.

かかる構成によれば、試験室に供給される気体の冷却用に設けられた冷却系統を構成する冷媒流路において、冷却器を迂回してバイパス流路側に流れる冷媒の量を調整することにより、試験室に導入される気体を精度良く冷却することができる。従って、熱疲労評価装置を上記したような構成とすれば、温度サイクル試験の実施中における試験室の雰囲気温度や試料の温度を安定化することができる。   According to such a configuration, in the refrigerant flow path constituting the cooling system provided for cooling the gas supplied to the test chamber, by adjusting the amount of the refrigerant that bypasses the cooler and flows to the bypass flow path side, The gas introduced into the test chamber can be accurately cooled. Therefore, if the thermal fatigue evaluation apparatus is configured as described above, the ambient temperature of the test chamber and the temperature of the sample during the temperature cycle test can be stabilized.

また、上記した構成の熱疲労評価装置では、試験室の雰囲気温度や試料自体の温度条件を切り替える際におけるこれらの温度の変化の割合を設定可能な構成とされており、設定された温度変化の割合と、実際の試験室の雰囲気温度や試料の温度とに基づいてバイパス流路側に迂回する冷媒の量が調整される構成とされている。そのため、上記した構成によれば、試料がさらされる雰囲気温度や試料自体の温度をクリープ変形等の再現に適した状態に調整でき、信頼性の高い温度サイクル試験を実施可能な熱疲労評価装置を提供できる。   Moreover, the thermal fatigue evaluation apparatus having the above-described configuration is configured to be able to set the rate of change of these temperatures when changing the ambient temperature of the test chamber or the temperature condition of the sample itself, Based on the ratio, the actual ambient temperature of the test chamber, and the temperature of the sample, the amount of refrigerant bypassing to the bypass channel side is adjusted. Therefore, according to the configuration described above, the thermal fatigue evaluation apparatus capable of adjusting the atmospheric temperature to which the sample is exposed and the temperature of the sample itself to a state suitable for reproduction of creep deformation and the like and capable of performing a reliable temperature cycle test. Can be provided.

また、上記したような構成を採用すれば、試料がさらされる雰囲気温度や試料自体の温度の変化の割合を精度良く調整できるため、ひずみ速度と試料の強度との相関関係を正確に把握することができる。また、上記した構成を採用すれば、試験結果を示すデータ同士を精度良く比較することができる。   In addition, if the configuration as described above is adopted, the rate of change in the ambient temperature to which the sample is exposed and the temperature of the sample itself can be accurately adjusted, so the correlation between strain rate and sample strength can be accurately grasped. Can do. Moreover, if the above-described configuration is adopted, data indicating test results can be compared with high accuracy.

ここで、上記請求項8〜11のいずれかに記載の熱疲労評価装置は、試料の近傍における風速が少なくとも2m/秒以上となるように気体を供給可能なものであってもよい(請求項12)。   Here, the thermal fatigue evaluation apparatus according to any of claims 8 to 11 may be capable of supplying gas so that the wind speed in the vicinity of the sample is at least 2 m / second or more. 12).

かかる構成によれば、試料がさらされる雰囲気温度や試料自体の温度をクリープ変形等の再現に適した範囲内で速く変化させることができ、温度ストレスに対する温度サイクル試験を迅速に行うことができる。   According to such a configuration, the ambient temperature to which the sample is exposed and the temperature of the sample itself can be quickly changed within a range suitable for reproduction of creep deformation and the like, and a temperature cycle test against temperature stress can be quickly performed.

ここで、上記請求項7〜12のいずれかに記載の熱疲労評価装置は、冷却手段が、第1の冷却系統と第2の冷却系統と含む複数の冷却系統を備えており、前記第1の冷却系統が、気体冷却用の冷却系統であり、冷媒が流れる冷媒流路と、試験室に供給される気体を冷却可能な冷却器と、冷媒流路を流れる冷媒を前記冷却器を迂回をするように流すことが可能なバイパス流路とを有し、当該バイパス流路側に迂回する冷媒の量を調整することにより冷却器に供給される冷媒の量を調整可能なものであり、前記第2の冷却系統が、第1の冷却系統を構成する冷媒流路との間で熱交換可能な冷媒系統を備えていることを特徴とするものであってもよい。   Here, in the thermal fatigue evaluation apparatus according to any one of claims 7 to 12, the cooling means includes a plurality of cooling systems including a first cooling system and a second cooling system, and the first The cooling system is a cooling system for gas cooling, a refrigerant flow path through which the refrigerant flows, a cooler capable of cooling the gas supplied to the test chamber, and the refrigerant flowing through the refrigerant flow path bypassing the cooler. A bypass channel that can be flowed in such a manner that the amount of refrigerant supplied to the cooler can be adjusted by adjusting the amount of refrigerant that bypasses the bypass channel. The two cooling systems may include a refrigerant system capable of exchanging heat with the refrigerant flow path constituting the first cooling system.

上記した構成において採用されている冷却手段は、複数の冷却系統を有し、気体冷却用の冷却器を含む第1の冷却系統の冷媒流路と、第2の冷却系統を構成する冷媒流路との間で熱交換可能な構成とされた、いわゆる多元冷却(冷凍)方式のものである。そのため、上記した構成を採用すれば、気体を極低温まで冷却することができる。   The cooling means employed in the configuration described above includes a plurality of cooling systems, a refrigerant flow path of the first cooling system including a gas cooling cooler, and a refrigerant flow path constituting the second cooling system. And a so-called multi-cooling (refrigeration) system that can exchange heat with each other. Therefore, if the above-described configuration is adopted, the gas can be cooled to an extremely low temperature.

ここで、上記請求項7〜12のいずれかに記載の熱疲労評価装置は、試験室の雰囲気温度の設定値、あるいは、試料の温度の設定値の切り替え時における温度変化の割合を毎分1℃〜30℃の範囲内で調整可能であってもよい。   Here, the thermal fatigue evaluation apparatus according to any one of claims 7 to 12 is configured such that the rate of change in temperature at the time of switching the set value of the ambient temperature of the test chamber or the set value of the temperature of the sample is 1 per minute. It may be adjustable within the range of from 30 ° C to 30 ° C.

かかる構成によれば、試料が配置される試験室内の雰囲気温度や試料自体の温度をクリープ変形等の再現に適した範囲内で速く変化させることができ、温度ストレスに対する温度サイクル試験を迅速に行うことができる。   According to such a configuration, the ambient temperature in the test chamber in which the sample is arranged and the temperature of the sample itself can be changed quickly within a range suitable for reproduction of creep deformation, etc., and the temperature cycle test against temperature stress is quickly performed. be able to.

ここで、本発明者らが上記した本発明の熱疲労評価装置を用いて温度サイクル試験を実施したところ、試料が収容されている試験室の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度から室温より高温の設定温度に切り替える昇温動作を実施する際の温度変化の割合と、試料が収容されている試験室の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度から室温より低温の設定温度に切り替える降温動作を実施する際の温度変化の割合とが実質的に同一となるように調整すれば、試料のクリープ変形等の様子を忠実に再現できることを見いだした。   Here, when the present inventors conducted a temperature cycle test using the thermal fatigue evaluation apparatus of the present invention described above, the ambient temperature of the test chamber in which the sample is accommodated and / or the temperature of the sample is lower than room temperature. The rate of temperature change when performing a temperature raising operation to switch from a set temperature to a set temperature higher than room temperature, and the ambient temperature and / or sample temperature of the test chamber in which the sample is stored from the set temperature higher than room temperature. It was found that the state of creep deformation and the like of the sample can be faithfully reproduced by adjusting so that the rate of temperature change during the temperature lowering operation for switching to a set temperature lower than room temperature is substantially the same.

そこで、かかる知見に基づいて提供される請求項13に記載の発明は、試料が収容されている試験室の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度から室温より高温の設定温度に切り替える昇温動作と、試料が収容されている試験室の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度に維持する高温維持動作と、試料が収容されている試験室の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度から室温より低温の設定温度に切り替える降温動作と、試料が収容されている試験室の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度に維持する低温維持動作とを順に実施する温度サイクル試験を実施可能であり、温度変化の割合が、昇温動作を実施する際と降温動作を実施する際とで実質的に同一であることを特徴とする請求項7〜12のいずれかに記載の熱疲労評価装置である。   Accordingly, the invention according to claim 13 provided on the basis of such knowledge is that the ambient temperature of the test chamber in which the sample is accommodated and / or the temperature of the sample is set from a set temperature lower than room temperature to a set temperature higher than room temperature. Temperature increase operation to switch to, atmosphere temperature of the test chamber in which the sample is accommodated and / or high temperature maintenance operation to maintain the temperature of the sample at a set temperature higher than room temperature, and atmosphere temperature of the test chamber in which the sample is accommodated And / or a temperature lowering operation for switching the temperature of the sample from a set temperature higher than room temperature to a set temperature lower than room temperature, and the ambient temperature of the test chamber in which the sample is accommodated and / or the temperature of the sample lower than the room temperature. It is possible to perform a temperature cycle test in which the low temperature maintenance operation is maintained in order, and the rate of temperature change is substantially the same when the temperature increase operation is performed and when the temperature decrease operation is performed. A thermal fatigue evaluation apparatus according to any one of claims 7 to 12, characterized in that.

かかる構成によれば、クリープ変形等の再現に適した状態で試料に温度ストレスを付与することができ、試料の温度サイクル試験を精度良く実施することができる。   According to this configuration, temperature stress can be applied to the sample in a state suitable for reproduction of creep deformation and the like, and the temperature cycle test of the sample can be performed with high accuracy.

請求項14に記載の発明は、昇温動作および降温動作の実施時における試験室の雰囲気温度、及び/又は、試料の温度の誤差を、試験室の雰囲気温度の設定値、及び/又は、試料の温度の設定値に対して+5℃〜−5℃の範囲内で調整可能であることを特徴とする請求項7〜13のいずれかに記載の熱疲労評価装置である。   According to the fourteenth aspect of the present invention, an error in the ambient temperature of the test chamber and / or the temperature of the sample at the time of performing the temperature raising operation and the temperature lowering operation, the set value of the test chamber ambient temperature, and / or the sample It is adjustable within the range of +5 degreeC--5 degreeC with respect to the set value of temperature of this, The thermal fatigue evaluation apparatus in any one of Claims 7-13 characterized by the above-mentioned.

本発明の熱疲労評価装置によれば、試験室の雰囲気温度や試料の温度を熱疲労評価に最適な誤差範囲に維持することができるため、試料がクリープ変形等を起こす状態を精度良く再現することができる。   According to the thermal fatigue evaluation apparatus of the present invention, it is possible to maintain the atmosphere temperature in the test chamber and the temperature of the sample within the optimum error range for the thermal fatigue evaluation, so that the state in which the sample undergoes creep deformation or the like can be accurately reproduced. be able to.

ここで、上記請求項7〜14のいずれかに記載の熱疲労評価装置は、昇温動作および降温動作の実施時における試験室の雰囲気温度、あるいは、試料の温度の変化の割合を毎分1℃〜30℃の範囲で設定可能であり、低温の設定温度を−70℃〜0℃の範囲で設定可能であり、高温の設定温度を60℃〜180℃の範囲で設定可能であることが望ましい。   Here, the thermal fatigue evaluation apparatus according to any one of claims 7 to 14 is configured such that the rate of change in the ambient temperature of the test chamber or the temperature of the sample when the temperature raising operation and the temperature lowering operation are performed is 1 per minute. It can be set in the range of -30 ° C, the low temperature can be set in the range of -70 ° C to 0 ° C, and the high temperature can be set in the range of 60 ° C to 180 ° C. desirable.

かかる構成によれば、クリープ変形等の再現に適した状態で試料に温度ストレスを付与することができ、試料の温度サイクル試験の精度をより一層向上させることができる。   According to this configuration, it is possible to apply temperature stress to the sample in a state suitable for reproducing creep deformation and the like, and it is possible to further improve the accuracy of the temperature cycle test of the sample.

また、上記請求項7〜14のいずれかに記載の熱疲労評価装置は、昇温動作および降温動作の実施時における試験室の雰囲気温度、あるいは、試料の温度の変化の割合を毎分5℃〜20℃の範囲で設定可能な構成とすることも可能である。かかる構成とした場合は、温度サイクル試験の精度をより一層向上させつつ、熱疲労評価試験に要する期間を最小限に抑制することができる。   The thermal fatigue evaluation apparatus according to any one of claims 7 to 14 is configured such that the rate of change in the ambient temperature of the test chamber or the temperature of the sample during the temperature raising operation and the temperature lowering operation is 5 ° C per minute. It can also be set as the structure which can be set in the range of -20 degreeC. With such a configuration, it is possible to minimize the period required for the thermal fatigue evaluation test while further improving the accuracy of the temperature cycle test.

ここで、上記請求項7〜14のいずれかに記載の熱疲労評価装置において、加熱手段および冷却手段に要求される加熱能力および冷却能力を演算して導出し、これに基づいて加熱手段および冷却手段の出力値を調整する構成とする場合は、加熱能力や冷却能力の演算をなるべく高頻度で行うことが望ましい。   Here, in the thermal fatigue evaluation apparatus according to any one of claims 7 to 14, the heating capacity and the cooling capacity required for the heating means and the cooling means are calculated and derived, and based on this, the heating means and the cooling capacity are calculated. When the configuration is such that the output value of the means is adjusted, it is desirable to calculate the heating capacity and the cooling capacity as frequently as possible.

そこで、かかる知見に基づいて提供される請求項15に記載の発明は、試験室の雰囲気温度、あるいは、試料の温度を検出し、当該温度に基づいて加熱手段および冷却手段に要求される加熱能力および冷却能力を演算して導出し、当該演算結果に基づいて加熱手段および冷却手段の出力値を調整するものであり、前記演算が1秒以下の周期で実施されることを特徴とする請求項7〜14のいずれかに記載の熱疲労評価装置である。   Therefore, the invention according to claim 15 provided on the basis of such knowledge detects the atmospheric temperature of the test chamber or the temperature of the sample, and the heating capacity required for the heating means and the cooling means based on the temperature. The cooling capacity is calculated and derived, and the output values of the heating means and the cooling means are adjusted based on the calculation results, and the calculation is performed in a cycle of 1 second or less. It is a thermal fatigue evaluation apparatus in any one of 7-14.

かかる構成によれば、加熱手段および冷却手段の出力値を緻密に調整することができ、試験室の雰囲気温度や試料の温度を精度良く調整できる。従って、本発明によれば、クリープ変形等の再現に適した状態で試料に温度ストレスを付与可能であり、試料の温度サイクル試験を高精度に実施可能な熱疲労評価装置を提供できる。   According to such a configuration, the output values of the heating unit and the cooling unit can be precisely adjusted, and the atmosphere temperature of the test chamber and the temperature of the sample can be adjusted with high accuracy. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a thermal fatigue evaluation apparatus that can apply temperature stress to a sample in a state suitable for reproduction of creep deformation and the like and can perform a temperature cycle test of the sample with high accuracy.

本発明によれば、試料がさらされる雰囲気温度や試料自体の温度をクリープ変形等の再現に適した状態に調整可能な熱疲労評価方法、並びに、熱疲労評価装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thermal fatigue evaluation method and thermal fatigue evaluation apparatus which can adjust the atmospheric temperature to which a sample is exposed, and the temperature of the sample itself to the state suitable for reproduction, such as creep deformation, can be provided.

続いて、本発明の一実施形態にかかる熱疲労評価装置、および、熱疲労評価方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1において、1は本実施形態の熱疲労評価装置である。熱疲労評価装置1は、試験対象である試料Wを収容する試験室2と、試験室2内に送り込まれる空気の温度を調整するための温調部3(温調手段)と、温調部3の動作を制御する制御手段10とを有する。   Then, the thermal fatigue evaluation apparatus and thermal fatigue evaluation method concerning one Embodiment of this invention are demonstrated in detail, referring drawings. In FIG. 1, 1 is a thermal fatigue evaluation apparatus of this embodiment. The thermal fatigue evaluation apparatus 1 includes a test chamber 2 that accommodates a sample W to be tested, a temperature control unit 3 (temperature control means) for adjusting the temperature of air fed into the test chamber 2, and a temperature control unit And control means 10 for controlling the operation of No. 3.

試験室2は、熱疲労評価試験を行う試料Wを収容可能な空間を有する。さらに具体的には、試験室2は、150リットルの容量を有する。試験室2の内部には、雰囲気温度センサ25および試料温度センサ26が設けられている。雰囲気温度センサ25は、試験室2内の雰囲気温度を検知可能なものである。また、試料温度センサ26は、試験室2内に配置された試料Wに取り付けることにより、試料Wの温度を検知可能な構成とされている。   The test chamber 2 has a space that can accommodate the sample W for performing the thermal fatigue evaluation test. More specifically, the test chamber 2 has a capacity of 150 liters. An atmosphere temperature sensor 25 and a sample temperature sensor 26 are provided inside the test chamber 2. The ambient temperature sensor 25 can detect the ambient temperature in the test chamber 2. The sample temperature sensor 26 is configured to be able to detect the temperature of the sample W by being attached to the sample W arranged in the test chamber 2.

温調部3は、冷却部5(冷却手段)、加熱部6(加熱手段)および送風部7(送風手段)を有する。熱疲労評価装置1は、設定手段20を介して設定された試験条件に応じて温調部3を構成する冷却部5や加熱部6、送風部7の動作を制御して試験室2内に加熱あるいは冷却された空気を送り込み、試験室2内の雰囲気温度あるいは試験室2内に設置された試料Wの温度を高温状態あるいは低温状態に調整する構成とされている。   The temperature adjustment unit 3 includes a cooling unit 5 (cooling unit), a heating unit 6 (heating unit), and a blower unit 7 (blower unit). The thermal fatigue evaluation device 1 controls the operations of the cooling unit 5, the heating unit 6, and the air blowing unit 7 that constitute the temperature control unit 3 according to the test conditions set via the setting unit 20, and enters the test chamber 2. Heated or cooled air is sent in to adjust the atmospheric temperature in the test chamber 2 or the temperature of the sample W installed in the test chamber 2 to a high temperature state or a low temperature state.

冷却部5は、図2に示すように、いわゆる多元冷却(冷凍)方式(本実施形態では二元冷却方式)の冷却回路30を採用した構成とされている。冷却部5は、低温側冷却系統31と、高温側冷却系統32とを組み合わせて構成されており、両者がカスケードコンデンサ35を介して熱的に接続された構成とされている。   As shown in FIG. 2, the cooling unit 5 is configured to employ a cooling circuit 30 of a so-called multi-source cooling (refrigeration) system (in this embodiment, a dual cooling system). The cooling unit 5 is configured by combining a low temperature side cooling system 31 and a high temperature side cooling system 32, and both are thermally connected via a cascade capacitor 35.

低温側冷却系統31は、冷媒が循環可能な低温側冷媒流路37を有し、この中途にカスケードコンデンサ35と低温側冷却器36とが設けられた構成とされている。また、高温側冷却系統32は、冷媒が循環可能な高温側冷媒流路65を有し、この中途にカスケードコンデンサ35と高温側凝縮器38とが配された構成とされている。すなわち、冷却部5において、カスケードコンデンサ35には、低温側冷媒流路37と高温側冷媒流路65とが接続された構成とされている。従って、カスケードコンデンサ35は、低温側冷却系統31の凝縮器として機能すると共に、高温側冷却系統32の冷却器として機能し、低温側冷却系統31と高温側冷却系統32とを熱的に接続している。換言すれば、冷却回路30は、カスケードコンデンサ35において、低温側冷却系統31と高温側冷却系統32との間における熱交換が可能な構成とされている。   The low temperature side cooling system 31 has a low temperature side refrigerant flow path 37 through which the refrigerant can circulate, and a cascade capacitor 35 and a low temperature side cooler 36 are provided in the middle. The high temperature side cooling system 32 has a high temperature side refrigerant flow path 65 through which the refrigerant can circulate, and a cascade capacitor 35 and a high temperature side condenser 38 are arranged in the middle. That is, in the cooling unit 5, the cascade condenser 35 is configured such that the low temperature side refrigerant flow path 37 and the high temperature side refrigerant flow path 65 are connected. Accordingly, the cascade capacitor 35 functions as a condenser of the low temperature side cooling system 31 and also functions as a cooler of the high temperature side cooling system 32, and thermally connects the low temperature side cooling system 31 and the high temperature side cooling system 32. ing. In other words, the cooling circuit 30 is configured such that heat can be exchanged between the low temperature side cooling system 31 and the high temperature side cooling system 32 in the cascade condenser 35.

低温側冷却系統31を構成する低温側冷媒流路37の中途には、低温側圧縮機41やオイルセパレータ42、アキュームレータ43、熱交換器45、膨張弁46(流量可変膨張弁)、電磁弁47が設けられた構成とされている。低温側冷却系統31は、膨張弁46および電磁弁47を開状態とした状態で低温側圧縮機41を作動させることにより、図2に矢印Aで示すように低温側冷却器36を通過するように冷媒を循環させることができる。   In the middle of the low temperature side refrigerant flow path 37 constituting the low temperature side cooling system 31, a low temperature side compressor 41, an oil separator 42, an accumulator 43, a heat exchanger 45, an expansion valve 46 (variable flow rate expansion valve), an electromagnetic valve 47. It is set as the structure provided. The low temperature side cooling system 31 operates through the low temperature side cooler 36 as shown by an arrow A in FIG. 2 by operating the low temperature side compressor 41 with the expansion valve 46 and the electromagnetic valve 47 open. It is possible to circulate the refrigerant.

膨張弁46は、いわゆる電子式の膨張弁であり、制御手段10から発信される制御信号に基づいて開閉可能な構成とされている。膨張弁46(以下、必要に応じて電子膨張弁46と称す)は、低温側冷却器36に対して冷媒の流れ方向上流側であって、カスケードコンデンサ35よりも冷媒の流れ方向下流側に配置されている。また、電磁弁47についても、制御手段10から発信される制御信号に基づいて開閉可能な構成とされている。電磁弁47は、電子膨張弁46に対して冷媒の流れ方向上流側であって、カスケードコンデンサ35よりも冷媒の流れ方向下流側に配置されている。   The expansion valve 46 is a so-called electronic expansion valve, and can be opened and closed based on a control signal transmitted from the control means 10. The expansion valve 46 (hereinafter referred to as an electronic expansion valve 46 if necessary) is disposed upstream of the low-temperature side cooler 36 in the refrigerant flow direction and downstream of the cascade condenser 35 in the refrigerant flow direction. Has been. Further, the solenoid valve 47 is also configured to be opened and closed based on a control signal transmitted from the control means 10. The electromagnetic valve 47 is arranged upstream of the electronic expansion valve 46 in the refrigerant flow direction and downstream of the cascade condenser 35 in the refrigerant flow direction.

低温側冷媒流路37の中途には、3つのバイパス流路50,51,52が設けられている。バイパス流路50,51,52は、いずれも低温側冷却器36を迂回するように設けられている。バイパス流路50は、冷却器36に対して低温側冷媒流路37を流れる冷媒の流れ方向下流側の位置と、電磁弁47およびカスケードコンデンサ35の間の位置とをバイパスする流路である。すなわち、バイパス流路50は、図2に矢印Bで示すように、低温側冷却器36を迂回するように冷媒を流し、カスケードコンデンサ35に戻す流路である。   Three bypass flow paths 50, 51, 52 are provided in the middle of the low temperature side refrigerant flow path 37. The bypass flow paths 50, 51, 52 are all provided to bypass the low temperature side cooler 36. The bypass flow path 50 is a flow path that bypasses a position on the downstream side in the flow direction of the refrigerant flowing through the low-temperature side refrigerant flow path 37 with respect to the cooler 36 and a position between the electromagnetic valve 47 and the cascade capacitor 35. That is, the bypass flow path 50 is a flow path that flows the refrigerant so as to bypass the low-temperature side cooler 36 and returns it to the cascade condenser 35 as indicated by an arrow B in FIG.

バイパス流路50(以下、必要に応じて第1バイパス流路50と称す)の中途には、膨張弁55と電磁弁56(第1のバイパス弁)とが設けられている。膨張弁55は、いわゆる温度式の膨張弁であり、冷媒の温度に応じて開閉可能な構成とされている。すなわち、膨張弁55は、低温側冷却器36よりも下流側を流れる冷媒の温度が入力され自動的に開閉するものであり、低温側圧縮機41に流れる冷媒の温度を下げるべく、低温側冷却器36よりも下流側を流れる冷媒の温度が高い場合に開き、低い場合に閉じる構成とされている。また、電磁弁56は、制御手段10から発信される制御信号に基づいて開閉可能な構成とされている。   An expansion valve 55 and an electromagnetic valve 56 (first bypass valve) are provided in the middle of the bypass passage 50 (hereinafter referred to as the first bypass passage 50 as necessary). The expansion valve 55 is a so-called temperature type expansion valve, and can be opened and closed according to the temperature of the refrigerant. That is, the expansion valve 55 automatically opens and closes when the temperature of the refrigerant flowing downstream from the low temperature side cooler 36 is input, and the low temperature side cooling is performed in order to lower the temperature of the refrigerant flowing through the low temperature side compressor 41. It is configured such that it opens when the temperature of the refrigerant flowing downstream from the container 36 is high and closes when the temperature is low. Further, the electromagnetic valve 56 is configured to be openable and closable based on a control signal transmitted from the control means 10.

バイパス流路51(以下、必要に応じて第2バイパス流路51と称す)は、低温側圧縮機41の出力調整用に設けられたものであり、低温側冷却器36に対して低温側冷媒流路37を流れる冷媒の流れ方向下流側の位置と、カスケードコンデンサ35および熱交換器45の間の位置とをバイパスする流路である。すなわち、第2バイパス流路51は、図2に矢印Cで示すように、低温側冷却器36およびカスケードコンデンサ35を迂回するように冷媒を流し、熱交換器45に供給する流路である。   The bypass passage 51 (hereinafter referred to as the second bypass passage 51 as needed) is provided for adjusting the output of the low-temperature side compressor 41, and is a low-temperature side refrigerant with respect to the low-temperature side cooler 36. This is a flow path that bypasses the position on the downstream side in the flow direction of the refrigerant flowing through the flow path 37 and the position between the cascade condenser 35 and the heat exchanger 45. That is, the second bypass flow path 51 is a flow path for supplying the heat exchanger 45 with the refrigerant flowing so as to bypass the low temperature side cooler 36 and the cascade condenser 35 as indicated by an arrow C in FIG.

第2バイパス流路51の中途には、膨張弁57と電磁弁58(第2のバイパス弁)とが設けられている。膨張弁57は、いわゆる容量膨張弁であり、負荷変動に合わせて低温側圧縮機41の容量を制御するために設けられている。また、電磁弁58は、容量膨張弁57に対して冷媒の流れ方向上流側に配されており、制御手段10から発信される制御信号に基づいて開閉可能な構成とされている。   An expansion valve 57 and an electromagnetic valve 58 (second bypass valve) are provided in the middle of the second bypass flow path 51. The expansion valve 57 is a so-called capacity expansion valve, and is provided to control the capacity of the low temperature side compressor 41 in accordance with load fluctuations. The electromagnetic valve 58 is arranged upstream of the capacity expansion valve 57 in the refrigerant flow direction, and can be opened and closed based on a control signal transmitted from the control means 10.

バイパス流路52(以下、必要に応じて第3バイパス流路52と称す)は、低温側冷却系統31の保安用に設けられたものであり、上記した第2バイパス流路51と同様に低温側冷却器36に対して低温側冷媒流路37を流れる冷媒の流れ方向下流側の位置と、カスケードコンデンサ35および熱交換器45の間の位置とをバイパスする流路である。第3バイパス流路52の中途には電磁弁60が設けられており、必要に応じて制御手段10から発信される制御信号に基づいて開閉可能な構成とされている。   The bypass flow path 52 (hereinafter referred to as the third bypass flow path 52 as required) is provided for the security of the low temperature side cooling system 31, and has the same low temperature as the second bypass flow path 51 described above. This is a flow path that bypasses a position on the downstream side in the flow direction of the refrigerant flowing through the low temperature side refrigerant flow path 37 with respect to the side cooler 36 and a position between the cascade condenser 35 and the heat exchanger 45. An electromagnetic valve 60 is provided in the middle of the third bypass flow path 52 and can be opened and closed based on a control signal transmitted from the control means 10 as necessary.

高温側冷却系統32は、高温側凝縮器38と、これを介して冷媒が循環可能な高温側冷媒流路65とを有し、高温側冷媒流路65の中途にカスケードコンデンサ35が設けられた構成を有する。高温側冷却系統32において、カスケードコンデンサ35は、冷却器として機能し、低温側冷却系統31と高温側冷却系統32とを熱的に接続している。   The high temperature side cooling system 32 includes a high temperature side condenser 38 and a high temperature side refrigerant flow path 65 through which the refrigerant can circulate, and a cascade capacitor 35 is provided in the middle of the high temperature side refrigerant flow path 65. It has a configuration. In the high temperature side cooling system 32, the cascade capacitor 35 functions as a cooler and thermally connects the low temperature side cooling system 31 and the high temperature side cooling system 32.

高温側冷媒流路65の中途には、高温側圧縮機66やアキュームレータ68、膨張弁70、電磁弁71が設けられている。高温側圧縮機66やアキュームレータ68は、カスケードコンデンサ35よりも冷媒の流れ方向下流側であって、高温側凝縮器38よりも上流側の位置に配置されている。また、膨張弁70および電磁弁71については、カスケードコンデンサ35よりも冷媒の流れ方向上流側であって、高温側凝縮器38よりも下流側の位置に配置されている。膨張弁70は、カスケードコンデンサ35よりも下流側を流れる冷媒の温度が入力され自動的に開閉する構成とされている。   In the middle of the high temperature side refrigerant flow path 65, a high temperature side compressor 66, an accumulator 68, an expansion valve 70, and an electromagnetic valve 71 are provided. The high temperature side compressor 66 and the accumulator 68 are disposed downstream of the cascade condenser 35 in the refrigerant flow direction and upstream of the high temperature side condenser 38. Further, the expansion valve 70 and the electromagnetic valve 71 are arranged at a position upstream of the cascade condenser 35 in the refrigerant flow direction and downstream of the high temperature side condenser 38. The expansion valve 70 is configured to automatically open and close when the temperature of the refrigerant flowing downstream from the cascade condenser 35 is input.

冷却部5は、上記したような冷却回路30を備えた構成とされている。冷却回路30は、低温側冷却系統31の低温側圧縮機41および高温側冷却系統32の高温側圧縮機66を作動させて低温側冷媒流路37および高温側冷媒流路65に冷媒を循環させ、カスケードコンデンサ35において両流路37,65間で熱交換を行わせることにより、低温側冷却器36で空気を−70℃〜−40℃程度の極低温まで冷却可能な状態とすることができる。   The cooling unit 5 is configured to include the cooling circuit 30 as described above. The cooling circuit 30 operates the low temperature side compressor 41 of the low temperature side cooling system 31 and the high temperature side compressor 66 of the high temperature side cooling system 32 to circulate the refrigerant through the low temperature side refrigerant flow path 37 and the high temperature side refrigerant flow path 65. In addition, by causing heat exchange between the flow paths 37 and 65 in the cascade condenser 35, the low temperature side cooler 36 can cool the air to an extremely low temperature of about -70 ° C to -40 ° C. .

加熱部6は、従来公知のヒータによって構成されている。加熱部6は、制御手段10からの制御信号に基づき、出力を適宜調整可能な構成とされている。   The heating unit 6 is configured by a conventionally known heater. The heating unit 6 is configured such that the output can be appropriately adjusted based on a control signal from the control means 10.

送風部7は、従来公知の送風機を備えた構成とされている。熱疲労評価装置1は、送風部7を作動させることにより、冷却部5や加熱部6において温度調整された空気を試験室2に送り込むことができる。熱疲労評価装置1では、試験室2内における試料Wの熱交換率を向上させるべく、立方体に近い試験室2の容量に対して大量の風を導入する構成とされている。さらに詳細には、熱疲労評価装置1では、送風部7を作動させることにより、試料Wの近傍における風速が少なくとも2m/秒以上となるような構成とされている。   The ventilation part 7 is set as the structure provided with the conventionally well-known air blower. The thermal fatigue evaluation apparatus 1 can send the air whose temperature has been adjusted in the cooling unit 5 or the heating unit 6 into the test chamber 2 by operating the air blowing unit 7. The thermal fatigue evaluation apparatus 1 is configured to introduce a large amount of wind to the capacity of the test chamber 2 close to a cube in order to improve the heat exchange rate of the sample W in the test chamber 2. More specifically, the thermal fatigue evaluation apparatus 1 is configured such that the wind speed in the vicinity of the sample W is at least 2 m / second or more by operating the air blowing unit 7.

また、熱疲労評価装置1では、送風部7を作動させることにより、試験室2の容量1リットルに対して、毎分0.2m3以上の空気が導入可能な構成とされている。すなわち、熱疲労評価装置1は、試験室2が150リットルの容量を有するため、毎分30m3以上の空気を導入可能な構成とされている。本実施形態の熱疲労評価装置1では、温度サイクル試験の実施時に、毎分40m3(試験室2の容量1リットルに対して毎分約0.27m3)の空気が温度調整された状態で試験室2に導入される構成とされている。 Further, the thermal fatigue evaluation apparatus 1, by operating the blower 7 with respect to 1 liter of the test chamber 2, there is a possible introduction min 0.2 m 3 or more air configuration. That is, the thermal fatigue evaluation apparatus 1 is configured to be able to introduce air of 30 m 3 or more per minute because the test chamber 2 has a capacity of 150 liters. In thermal fatigue evaluation apparatus 1 of the present embodiment, when the implementation of the temperature cycle test, in a state where the air per minute 40 m 3 (per minute 0.27 m 3 relative to 1-liter test chamber 2) is temperature adjusted It is configured to be introduced into the test chamber 2.

制御手段10は、図1に示すように入力部80と制御部81、データ蓄積部82、演算部83および出力部85を有し、それぞれが電気的に接続された状態とされている。入力部80は、試験室2内に設けられた雰囲気温度センサ25および試料温度センサ26の検知信号を入力可能な構成とされている。また、入力部80には、別途設けられた設定手段20を介して入力された熱疲労評価試験の試験条件等のデータが入力される。さらに具体的には、熱疲労評価装置1は、制御手段10を介して熱疲労評価試験の試験温度、すなわち高温側および低温側の試験温度や、当該試験温度で保持する保持時間、試験環境の切り替え時における温度変化率(温度勾配の絶対値)、試験時間(あるいは試験サイクル数)に関する条件や、雰囲気温度センサ25および試料温度センサ26のどちらの検知信号に基づいて熱疲労評価装置1の動作を制御するか等、熱疲労評価試験に必要な試験条件を設定することができる。入力部80に入力された試験条件等のデータは、データ蓄積部82に記憶される。   As shown in FIG. 1, the control means 10 has an input unit 80, a control unit 81, a data storage unit 82, a calculation unit 83, and an output unit 85, which are in an electrically connected state. The input unit 80 is configured to be able to input detection signals from the ambient temperature sensor 25 and the sample temperature sensor 26 provided in the test chamber 2. In addition, data such as test conditions of the thermal fatigue evaluation test input via the setting means 20 provided separately is input to the input unit 80. More specifically, the thermal fatigue evaluation apparatus 1 uses the control means 10 to determine the test temperature of the thermal fatigue evaluation test, that is, the test temperature on the high temperature side and the low temperature side, the holding time held at the test temperature, and the test environment. The operation of the thermal fatigue evaluation apparatus 1 based on conditions regarding the temperature change rate (absolute value of the temperature gradient) at the time of switching, the test time (or the number of test cycles), and the detection signal of either the ambient temperature sensor 25 or the sample temperature sensor 26 It is possible to set the test conditions necessary for the thermal fatigue evaluation test, such as controlling Data such as test conditions input to the input unit 80 is stored in the data storage unit 82.

データ蓄積部82に記憶されている試験条件等のデータや、入力部80を介して入力される試験室2内の温度や試料Wの温度等は、演算部83において演算処理され、制御部81に入力される。制御部81は、演算部83から入力された演算結果や、試験室2内の温度や試料Wの温度等に基づいて冷却部5や加熱部6、送風部7の制御方法やパラメータを決定する。出力部85は、制御部81において決定された制御方法やパラメータに従って制御信号を冷却部5や加熱部6、送風部7に送信し、これらの動作を試験室2内の温度や試料Wの温度が制御手段10を介して設定された通りに調整可能なように制御する。   Data such as test conditions stored in the data storage unit 82, the temperature in the test chamber 2 and the temperature of the sample W input via the input unit 80 are processed in the calculation unit 83, and the control unit 81 Is input. The control unit 81 determines control methods and parameters for the cooling unit 5, the heating unit 6, and the air blowing unit 7 based on the calculation result input from the calculation unit 83, the temperature in the test chamber 2, the temperature of the sample W, and the like. . The output unit 85 transmits a control signal to the cooling unit 5, the heating unit 6, and the blower unit 7 in accordance with the control method and parameters determined by the control unit 81, and these operations are performed within the test chamber 2 and the temperature of the sample W. Is controlled to be adjustable as set via the control means 10.

さらに詳細に説明すると、熱疲労評価装置1は、設定手段20を介して設定された試験条件に応じて温調部3において加熱あるいは冷却された空気を試験室2内に送り込み、図4(a)に示すように試験室2内の雰囲気温度や試験室2内に配された試料Wの温度を高温および低温の設定温度(以下、必要に応じて高温設定温度Shおよび低温設定温度Scと称する)に順次切り替えて急激に変化させる温度サイクルを繰り返し実施し、試料Wに熱的ストレスを与えることが可能な構成とされている。   More specifically, the thermal fatigue evaluation apparatus 1 sends the air heated or cooled in the temperature adjusting unit 3 into the test chamber 2 in accordance with the test conditions set via the setting means 20, as shown in FIG. ), The ambient temperature in the test chamber 2 and the temperature of the sample W arranged in the test chamber 2 are referred to as a high temperature and a low temperature setting temperature (hereinafter referred to as a high temperature setting temperature Sh and a low temperature setting temperature Sc as necessary). ), The temperature cycle that is changed abruptly and repeatedly is repeated, and the sample W can be subjected to thermal stress.

熱疲労評価装置1は、雰囲気温度センサ25によって検知される試験室2内の温度に基づいて温調部3の動作を制御する雰囲気温度制御モードと、試料Wに取り付けられた試料温度センサ26の検知温度に基づいて温調部3の動作を制御する試料温度制御モードのいずれかを選択して熱疲労評価試験を実施することができる。また、熱疲労評価装置1は、設定手段20を介して高温設定温度Shや低温設定温度Scに加えて、保持時間T、試験環境の切り替え時における温度変化率U(温度勾配の絶対値)、サイクル数Nおよび動作モードを設定することができる。   The thermal fatigue evaluation apparatus 1 includes an ambient temperature control mode for controlling the operation of the temperature adjustment unit 3 based on the temperature in the test chamber 2 detected by the ambient temperature sensor 25, and a sample temperature sensor 26 attached to the sample W. The thermal fatigue evaluation test can be carried out by selecting any one of the sample temperature control modes for controlling the operation of the temperature adjustment unit 3 based on the detected temperature. In addition to the high temperature set temperature Sh and the low temperature set temperature Sc via the setting means 20, the thermal fatigue evaluation apparatus 1 holds the holding time T, the temperature change rate U (absolute value of the temperature gradient) when switching the test environment, The number of cycles N and the operation mode can be set.

ここで、本実施形態の熱疲労評価装置1では、高温設定温度Shを60℃〜180℃の範囲内で設定可能とされている。また、低温設定温度Scについては、−70℃〜0℃の範囲で設定可能とされている。   Here, in the thermal fatigue evaluation apparatus 1 of the present embodiment, the high temperature set temperature Sh can be set within a range of 60 ° C to 180 ° C. In addition, the low temperature setting temperature Sc can be set in the range of -70 ° C to 0 ° C.

保持時間Tは、温度サイクルにおいて高温設定温度Shや低温設定温度Scで試験室2の雰囲気温度や試料Wの温度を保持し、この環境下に試料Wをさらす時間を指す。本実施形態の熱疲労評価装置1において、保持時間Tは、試験室2の雰囲気温度や試料Wの温度(以下、必要に応じて試験環境温度Pと称す)を高温設定温度Shで保持する場合と、試験環境温度Pを低温設定温度Scで保持する場合とで同一の値に設定される。   The holding time T indicates the time during which the temperature of the test chamber 2 and the temperature of the sample W are held at the high temperature set temperature Sh and the low temperature set temperature Sc in the temperature cycle, and the sample W is exposed to this environment. In the thermal fatigue evaluation apparatus 1 of the present embodiment, the holding time T is the case where the atmosphere temperature of the test chamber 2 or the temperature of the sample W (hereinafter referred to as the test environment temperature P if necessary) is held at the high temperature setting temperature Sh. And the same value when the test environment temperature P is held at the low temperature setting temperature Sc.

また、温度変化率Uは、試験環境温度Pを高温設定温度Shから低温設定温度Scへ降温させる際、あるいは、低温設定温度Scから高温設定温度Shへと昇温させる際の温度勾配の絶対値を指す。熱疲労評価装置1において、温度変化率Uは、降温時と昇温時とで同一とされている。また、本実施形態の熱疲労評価装置1では、温度変化率Uを毎分1℃〜30℃の範囲内で設定可能とされている。   The temperature change rate U is the absolute value of the temperature gradient when the test environment temperature P is lowered from the high temperature setting temperature Sh to the low temperature setting temperature Sc or when the temperature is raised from the low temperature setting temperature Sc to the high temperature setting temperature Sh. Point to. In the thermal fatigue evaluation apparatus 1, the temperature change rate U is the same when the temperature is lowered and when the temperature is raised. Moreover, in the thermal fatigue evaluation apparatus 1 of this embodiment, the temperature change rate U can be set within a range of 1 ° C. to 30 ° C. per minute.

サイクル数Nは、熱疲労評価試験において実施される温度サイクルの実施回数である。さらに詳細には、熱疲労評価装置1では、図4(a)に示すように、試験環境温度Pを高温設定温度Shまで昇温する昇温動作、試験環境温度Pを高温設定温度Shで保持時間Tにわたって維持する高温維持動作、試験環境温度Pを低温設定温度Scまで低下させる降温動作、試験環境温度Pを低温設定温度Scに維持する低温維持動作からなる4つの動作を順次実施する温度サイクルを繰り返し実施する構成とされている。そこで、熱疲労評価装置1は、前記した温度サイクルの実施回数をサイクル数Nとして設定可能な構成とされている。   The cycle number N is the number of executions of the temperature cycle performed in the thermal fatigue evaluation test. More specifically, in the thermal fatigue evaluation apparatus 1, as shown in FIG. 4A, a temperature raising operation for raising the test environment temperature P to the high temperature set temperature Sh, and the test environment temperature P is held at the high temperature set temperature Sh. A temperature cycle for sequentially performing four operations including a high temperature maintaining operation that is maintained over time T, a temperature lowering operation that reduces the test environment temperature P to the low temperature setting temperature Sc, and a low temperature maintenance operation that maintains the test environment temperature P at the low temperature setting temperature Sc. It is set as the structure which repeatedly implements. Therefore, the thermal fatigue evaluation apparatus 1 is configured such that the number of executions of the temperature cycle described above can be set as the cycle number N.

熱疲労評価装置1は、動作モードとして、上記した雰囲気温度制御モードと試料温度制御モードのいずれかを選択することができる。熱疲労評価装置1において、試験方法として雰囲気温度制御モードが選択された場合は、雰囲気温度センサ25の検知信号(検知温度)に基づいて温調部3の動作が制御され、試料温度制御モードが選択された場合は、試料Wに取り付けられた試料温度センサ26の検知信号に基づいて温調部3の動作が制御される。   The thermal fatigue evaluation apparatus 1 can select one of the above-described ambient temperature control mode and sample temperature control mode as the operation mode. In the thermal fatigue evaluation apparatus 1, when the ambient temperature control mode is selected as the test method, the operation of the temperature adjustment unit 3 is controlled based on the detection signal (detected temperature) of the ambient temperature sensor 25, and the sample temperature control mode is set. When selected, the operation of the temperature adjustment unit 3 is controlled based on the detection signal of the sample temperature sensor 26 attached to the sample W.

続いて、本実施形態の熱疲労評価装置1の動作について図4のタイミングチャートや図3のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。熱疲労評価装置1は、図4に示すように、上記した昇温動作、高温維持動作、降温動作および低温維持動作からなる4段階の動作を1サイクルとする温度サイクルを所定のサイクル数Nだけ繰り返す。   Next, the operation of the thermal fatigue evaluation apparatus 1 of the present embodiment will be described in detail with reference to the timing chart of FIG. 4 and the flowchart of FIG. As shown in FIG. 4, the thermal fatigue evaluation apparatus 1 has a predetermined number of cycles N of a temperature cycle in which the four-stage operation including the temperature raising operation, the high temperature maintaining operation, the temperature lowering operation, and the low temperature maintaining operation is one cycle. repeat.

各部の動作についてさらに詳細に説明すると、上記したように、送風部7は、熱疲労評価試験の実施中は常時、毎分40m3(試験室2の容量1リットルに対して毎分約0.27m3)の空気が温度調整された状態で試験室2に導入される構成とされている。一方、冷却部5や加熱部6は、図3に示すように、熱疲労評価試験の実施段階や、予め設定された高温設定温度Sh、低温設定温度Sc、温度変化率U等の条件に基づいて出力が調整される。すなわち、熱疲労評価装置1は、図4や表1に示すように冷却部5や加熱部6の出力を調整して温度サイクルをサイクル数Nにわたって繰り返し実施する構成とされている。 The operation of each part will be described in more detail. As described above, the air blowing part 7 is always 40 m 3 per minute during the thermal fatigue evaluation test (about 0. air 27m 3) is configured to be introduced into the test chamber 2 in a state of being temperature adjusted. On the other hand, as shown in FIG. 3, the cooling unit 5 and the heating unit 6 are based on the implementation stage of the thermal fatigue evaluation test and preset conditions such as the high temperature set temperature Sh, the low temperature set temperature Sc, and the temperature change rate U. Output is adjusted. That is, as shown in FIG. 4 and Table 1, the thermal fatigue evaluation apparatus 1 is configured to repeatedly perform the temperature cycle over the number of cycles N by adjusting the outputs of the cooling unit 5 and the heating unit 6.

さらに具体的には、温度サイクルが昇温動作の段階にある場合、すなわち試験環境温度Pを高温設定温度Shに向けて昇温させていく過程では、冷却部5の出力が最小限に抑制されると共に、加熱部6の出力が加熱能力の60%〜100%の範囲内で調整される。すなわち、昇温動作の実施中は、表1に示すように低温側冷媒流路37および第1,2バイパス流路50,51に設けられた電磁弁47,56,58がそれぞれ開状態とされる。また、昇温動作の実施中は、低温側冷却器36の上流側に設けられた電子膨張弁46の開度が10%程度に絞られる。これにより、低温側冷媒流路37を流れる冷媒の大部分が低温側冷却器36を迂回することになり、低温側冷却器36の冷却能力が最小限に抑制される。その一方で、昇温動作の実施中は、試験環境温度Pが、先に設定された温度変化率Uで時間の経過に対して所定の誤差範囲(本実施形態では±3.0℃の範囲内)で比例的に変化(昇温)するように加熱部6の加熱能力が調整される。   More specifically, when the temperature cycle is in the stage of the temperature raising operation, that is, in the process of raising the test environment temperature P toward the high temperature setting temperature Sh, the output of the cooling unit 5 is suppressed to the minimum. In addition, the output of the heating unit 6 is adjusted within a range of 60% to 100% of the heating capacity. That is, during the temperature raising operation, as shown in Table 1, the electromagnetic valves 47, 56, and 58 provided in the low temperature side refrigerant flow path 37 and the first and second bypass flow paths 50 and 51 are opened. The During the temperature raising operation, the opening degree of the electronic expansion valve 46 provided on the upstream side of the low temperature side cooler 36 is reduced to about 10%. Accordingly, most of the refrigerant flowing through the low temperature side refrigerant flow path 37 bypasses the low temperature side cooler 36, and the cooling capacity of the low temperature side cooler 36 is suppressed to the minimum. On the other hand, during the temperature raising operation, the test environment temperature P is within a predetermined error range (± 3.0 ° C. in this embodiment) with respect to the passage of time at the previously set temperature change rate U. The heating capacity of the heating unit 6 is adjusted so as to change proportionally (increase in temperature).

上記したようにして試験環境温度Pが予め設定された高温設定温度Shに到達すると、温度サイクルが高温維持動作の実施段階に移行する。高温維持動作の実施中、すなわち試験環境温度Pが高温設定温度Shに到達してから所定の保持時間Tが経過するまでは、試験環境温度Pを高温設定温度Shに維持すべく、冷却部5の冷却能力が引き続き抑制されると共に、雰囲気温度センサ25や試料温度センサ26の検知温度に基づいて加熱部6の出力が調整される。すなわち、高温維持動作の実施中は、表1に示すように電磁弁47,56,58がそれぞれ開状態とされ、電子膨張弁46の開度が10%程度に絞られる。一方、加熱部6の出力は、試験環境温度Pを高温設定温度Shで維持させるべく、30〜50%の間で調整される。   When the test environment temperature P reaches the preset high temperature set temperature Sh as described above, the temperature cycle shifts to the implementation stage of the high temperature maintenance operation. During the high temperature maintenance operation, that is, until the predetermined holding time T elapses after the test environment temperature P reaches the high temperature set temperature Sh, the cooling unit 5 is used to maintain the test environment temperature P at the high temperature set temperature Sh. The cooling capacity of the heating unit 6 is adjusted based on the detected temperatures of the ambient temperature sensor 25 and the sample temperature sensor 26. That is, during the high temperature maintenance operation, the electromagnetic valves 47, 56, and 58 are opened as shown in Table 1, and the opening degree of the electronic expansion valve 46 is reduced to about 10%. On the other hand, the output of the heating unit 6 is adjusted between 30% and 50% in order to maintain the test environment temperature P at the high temperature setting temperature Sh.

高温維持動作の実施開始から所定の保持時間Tが経過すると、温度サイクルは、降温動作の実施段階に移行する。さらに具体的に説明すると、図4や表1に示すように、降温動作が実施される場合は、制御手段10から冷却部5および加熱部6に制御信号が発信され、それぞれの出力が調整される。すなわち、降温動作が実施される場合は、制御手段10から冷却部5に制御信号が発信され、第2バイパス流路51に設けられた電磁弁58が閉状態とされる。また、第1バイパス流路50に設けられた電磁弁56は、降温動作の開始後しばらくの間、すなわち試験環境温度Pの降温が開始された直後であり、さほど大きな冷却能力が必要とされない間は開状態に維持されるが、その後試験環境温度Pがある程度低下し、大きな冷却能力が必要とされる段階になると閉状態とされる。電磁弁56,58が閉状態とされると、その分だけ低温側冷却系統31を循環している冷媒が多く低温側冷却器36に供給されることとなり、冷却部5の冷却能力が向上する。   When a predetermined holding time T elapses from the start of the high temperature maintenance operation, the temperature cycle shifts to the temperature lowering operation execution stage. More specifically, as shown in FIG. 4 and Table 1, when the temperature lowering operation is performed, a control signal is transmitted from the control means 10 to the cooling unit 5 and the heating unit 6, and the respective outputs are adjusted. The That is, when the temperature lowering operation is performed, a control signal is transmitted from the control means 10 to the cooling unit 5, and the electromagnetic valve 58 provided in the second bypass flow path 51 is closed. Further, the electromagnetic valve 56 provided in the first bypass flow path 50 is for a while after the start of the temperature lowering operation, that is, immediately after the start of the temperature decrease of the test environment temperature P, while not requiring a large cooling capacity. Is maintained in the open state, but is then closed when the test environment temperature P decreases to some extent and a large cooling capacity is required. When the solenoid valves 56 and 58 are closed, a large amount of refrigerant circulating through the low temperature side cooling system 31 is supplied to the low temperature side cooler 36, and the cooling capacity of the cooling unit 5 is improved. .

また、降温動作の実施中は、先に設定された温度変化率Uで試験環境温度Pを低下させるのに必要とされる冷却部5の出力(冷却能力)が制御手段10の演算部83において導出され、これに合わせて制御部81が低温側冷媒流路37の中途に設けられた電子膨張弁46の開度を判断する。そして、この判断に基づいて出力部85から冷却部5に向けて制御信号が発信され、電子膨張弁46の開度が調整される。この時、電子膨張弁46の開度は、50%〜100%の間で推移する。   Further, during the temperature lowering operation, the output (cooling capacity) of the cooling unit 5 required for lowering the test environment temperature P at the previously set temperature change rate U is output from the calculation unit 83 of the control means 10. In accordance with this, the controller 81 determines the opening degree of the electronic expansion valve 46 provided in the middle of the low temperature side refrigerant flow path 37. Based on this determination, a control signal is transmitted from the output unit 85 to the cooling unit 5, and the opening degree of the electronic expansion valve 46 is adjusted. At this time, the opening degree of the electronic expansion valve 46 changes between 50% and 100%.

さらに、制御手段10は、降温動作の実施中においても、加熱部6に制御信号を発信し、必要に応じて加熱能力を発揮させる。さらに具体的には、本実施形態では、降温動作の実施中に、加熱部6の出力が0%〜20%の間で調整される。これにより、冷却部5の制御誤差等の要因により冷却部5の冷却能力が過剰に発揮されるなどして試験環境温度Pの低下の程度が先に設定された温度変化率Uから乖離し、急激に低下するのが防止される。さらに具体的には、降温動作中は、試験環境温度Pが、先に設定された温度変化率Uで時間の経過に対して所定の誤差範囲(本実施形態では±3.0℃の範囲内)で比例的に変化(降温)する。   Furthermore, the control means 10 transmits a control signal to the heating unit 6 even when the temperature lowering operation is being performed, and exhibits the heating capability as necessary. More specifically, in this embodiment, the output of the heating unit 6 is adjusted between 0% and 20% during the temperature lowering operation. As a result, the degree of decrease in the test environment temperature P deviates from the previously set temperature change rate U because the cooling capacity of the cooling unit 5 is excessively exhibited due to factors such as a control error of the cooling unit 5, A sudden drop is prevented. More specifically, during the temperature lowering operation, the test environment temperature P is within a predetermined error range (within the range of ± 3.0 ° C. in the present embodiment) with respect to the passage of time at the previously set temperature change rate U. ) To change proportionally (decrease in temperature).

降温動作を実施することにより試験環境温度Pが低温設定温度Scに到達すると、温度サイクルは低温維持動作の実施段階に移行する。低温維持動作が開始されると、試験環境温度Pが保持時間Tにわたって低温設定温度Scに保持される。さらに具体的に説明すると、図4や表1に示すように、低温維持動作中は、電磁弁47が開状態に、第1バイパス流路50の電磁弁56が閉状態に維持されるが、第2バイパス流路51の電磁弁58は開状態とされる。これにより、低温側冷媒流路37を循環し、低温側冷却器36に流入する冷媒の量が降温動作の実施中よりも減少する。また、低温維持動作の実施中は、試験環境温度Pを低温設定温度Scで安定させるのに必要な冷却部5の出力(冷却能力)が制御手段10の演算部83において導出され、これに応じて電子膨張弁46の開度が調整される。本実施形態の熱疲労評価装置1において、低温維持動作の実施中は、電子膨張弁46の開度が30%〜50%の間で調整される。   When the test environment temperature P reaches the low temperature setting temperature Sc by performing the temperature lowering operation, the temperature cycle shifts to the execution stage of the low temperature maintenance operation. When the low temperature maintaining operation is started, the test environment temperature P is held at the low temperature setting temperature Sc over the holding time T. More specifically, as shown in FIG. 4 and Table 1, the electromagnetic valve 47 is maintained in the open state and the electromagnetic valve 56 of the first bypass channel 50 is maintained in the closed state during the low temperature maintenance operation. The electromagnetic valve 58 of the second bypass channel 51 is opened. As a result, the amount of the refrigerant circulating in the low temperature side refrigerant flow path 37 and flowing into the low temperature side cooler 36 is reduced as compared with that during the temperature lowering operation. Further, during the low temperature maintenance operation, the output (cooling capacity) of the cooling unit 5 necessary for stabilizing the test environment temperature P at the low temperature set temperature Sc is derived in the calculation unit 83 of the control means 10, and according to this Thus, the opening degree of the electronic expansion valve 46 is adjusted. In the thermal fatigue evaluation apparatus 1 of the present embodiment, the opening degree of the electronic expansion valve 46 is adjusted between 30% and 50% during the low temperature maintenance operation.

制御手段10は、低温維持動作においても加熱部6に制御信号を発信して加熱能力を発揮させ、冷却部5の制御誤差等による試験環境温度Pの変動を最小限に抑制する。さらに具体的には、本実施形態では、低温維持動作の実施中における加熱部6の出力が20%〜30%の間で調整される。   The control means 10 transmits a control signal to the heating unit 6 even in the low temperature maintenance operation so as to exert the heating capability, and suppresses the fluctuation of the test environment temperature P due to the control error of the cooling unit 5 to the minimum. More specifically, in this embodiment, the output of the heating unit 6 during the low temperature maintenance operation is adjusted between 20% and 30%.

熱疲労評価装置1は、図3に示す制御フローに則って試験環境温度Pの調整を行い、上記した温度サイクルをサイクル数Nだけ繰り返す。さらに具体的に説明すると、熱疲労評価装置1により信頼性評価試験(温度サイクル試験)を実施する場合は、先ずステップ1において設定手段20を介して試験条件が設定される。すなわち、ステップ1では、制御手段10を介して上記した高温設定温度Shや低温設定温度Sc、保持時間T、温度変化率U、サイクル数Nおよび動作モードに関する情報が入力部80に入力され、データ蓄積部82に記憶(設定)される。   The thermal fatigue evaluation apparatus 1 adjusts the test environment temperature P in accordance with the control flow shown in FIG. More specifically, when a reliability evaluation test (temperature cycle test) is performed by the thermal fatigue evaluation apparatus 1, first, in step 1, test conditions are set via the setting means 20. That is, in step 1, information on the high temperature set temperature Sh and the low temperature set temperature Sc, the holding time T, the temperature change rate U, the cycle number N, and the operation mode is input to the input unit 80 via the control unit 10 and the data It is stored (set) in the storage unit 82.

ステップ1において試験条件が設定されると、制御フローがステップ2に移行し、熱疲労評価試験が開始される。すなわち、制御フローがステップ2に移行して熱疲労評価試験が開始されると、制御フローがステップ3に移行し、ステップ1において設定された動作モードに応じて、雰囲気温度センサ25あるいは試料温度センサ26によって検知された試験環境温度Pに関する検知信号が制御手段10の入力部80に入力される。その後、ステップ4で試験環境温度Pに関する検知信号が演算部83に入力され、冷却部5や加熱部6に要求される出力値が演算により導出される。その後、制御フローはステップ5に進められる。   When the test conditions are set in step 1, the control flow moves to step 2 and the thermal fatigue evaluation test is started. That is, when the control flow shifts to step 2 and the thermal fatigue evaluation test is started, the control flow shifts to step 3, and the ambient temperature sensor 25 or the sample temperature sensor is selected according to the operation mode set in step 1. A detection signal related to the test environment temperature P detected by the control unit 26 is input to the input unit 80 of the control means 10. Thereafter, in step 4, a detection signal related to the test environment temperature P is input to the calculation unit 83, and output values required for the cooling unit 5 and the heating unit 6 are derived by calculation. Thereafter, the control flow proceeds to step 5.

制御フローがステップ5に移行すると、制御手段10は、温度サイクル動作の実施状況に応じて、演算部83で演算された結果に基づいて冷却部5や加熱部6の出力調整を行う。すなわち、ステップ5において、制御手段10は、試験環境温度Pの調整に必要な冷却能力を発揮させるべく、冷却部5を構成する膨張弁46の開度や膨張弁55,57の開閉、電磁弁47,56,58,60の開閉を制御する。また、制御手段10は、試験環境温度Pの調整に必要な加熱能力を発揮させるべく、加熱部6の出力を調整する。   When the control flow shifts to step 5, the control means 10 adjusts the output of the cooling unit 5 and the heating unit 6 based on the result calculated by the calculation unit 83 according to the implementation status of the temperature cycle operation. That is, in step 5, the control means 10 opens the expansion valve 46 constituting the cooling unit 5, opens and closes the expansion valves 55 and 57, and opens the electromagnetic valve so as to exhibit the cooling capacity necessary for adjusting the test environment temperature P. The opening / closing of 47, 56, 58, 60 is controlled. Further, the control means 10 adjusts the output of the heating unit 6 so as to exhibit the heating ability necessary for adjusting the test environment temperature P.

ステップ5において冷却部5や加熱部6の出力が調整されると、制御フローがステップ6に移行し、試験終了のタイミングに達しているか否かが確認される。すなわち、制御フローのステップ6では、上記した温度サイクルがステップ1において設定されたサイクル数Nだけ完了したか否かが確認される。ステップ6において熱疲労評価装置1が試験終了のタイミングに達していないと判断された場合は、制御フローがステップ3に戻され、熱疲労評価試験が引き続き実施される。一方、ステップ6において、既に温度サイクルがサイクル数N分だけ実施されていると判断された場合は、図3に示す一連の制御フローが完了し、熱疲労評価試験が完了する。   When the outputs of the cooling unit 5 and the heating unit 6 are adjusted in step 5, the control flow moves to step 6 and it is confirmed whether or not the test end timing has been reached. That is, in step 6 of the control flow, it is confirmed whether or not the above-described temperature cycle has been completed by the number N of cycles set in step 1. If it is determined in step 6 that the thermal fatigue evaluation apparatus 1 has not reached the test end timing, the control flow is returned to step 3 and the thermal fatigue evaluation test is continued. On the other hand, if it is determined in step 6 that the temperature cycle has already been performed for the number N of cycles, the series of control flow shown in FIG. 3 is completed, and the thermal fatigue evaluation test is completed.

上記したように、昇温動作や降温動作において、試験環境温度Pを時間に対して所定の誤差範囲内(±3℃)で比例するように変化させて温度サイクル試験を実施すれば、試料Wがクリープ変形等を起こす状態を忠実に再現することができる。   As described above, when the temperature cycle test is performed by changing the test environment temperature P so as to be proportional to the time within a predetermined error range (± 3 ° C.) in the temperature raising operation and the temperature lowering operation, the sample W Can faithfully reproduce the state in which creep deformation occurs.

上記したように、本実施形態の熱疲労評価装置1では、冷却部5として多元冷凍方式の冷却回路30を備えた構成とされている。そして、冷却回路30を構成する気体冷却用の低温側冷却系統31にバイパス流路50〜52が設けられており、電磁弁56,58,60を開くことにより低温側冷却器36を迂回するように冷媒を流すことが可能な構成とされている。また、低温側冷却系統31は、低温側冷媒流路37の中途に設けられた電子膨張弁46の開度を調整することにより、低温側冷却器36に流入する冷媒の量を調整し、気体の冷却能力を調整できる構成とされている。そのため、熱疲労評価装置1では、冷却部5や加熱部6の出力調整を行うことにより試験環境温度Pを精度良く調整することができる。また特に、熱疲労評価装置1によれば、温度サイクルの昇温動作時や降温動作時における試験環境温度Pの変化の割合についても、予め設定された温度変化率Uに則って精度よく調整できる。従って、熱疲労評価装置1によれば、試料Wのクリープ変形等を精度良く再現することができる。   As described above, the thermal fatigue evaluation apparatus 1 of the present embodiment is configured to include the multi-component refrigeration cooling circuit 30 as the cooling unit 5. And the bypass flow paths 50-52 are provided in the low temperature side cooling system 31 for gas cooling which comprises the cooling circuit 30, and it bypasses the low temperature side cooler 36 by opening the solenoid valves 56, 58, 60. The refrigerant can be allowed to flow through. Further, the low temperature side cooling system 31 adjusts the amount of refrigerant flowing into the low temperature side cooler 36 by adjusting the opening degree of the electronic expansion valve 46 provided in the middle of the low temperature side refrigerant flow path 37, and gas The cooling capacity can be adjusted. Therefore, in the thermal fatigue evaluation apparatus 1, the test environment temperature P can be accurately adjusted by adjusting the output of the cooling unit 5 and the heating unit 6. In particular, according to the thermal fatigue evaluation apparatus 1, the rate of change in the test environment temperature P during the temperature rising / falling operation of the temperature cycle can be accurately adjusted according to the preset temperature change rate U. . Therefore, according to the thermal fatigue evaluation apparatus 1, the creep deformation and the like of the sample W can be accurately reproduced.

また、本実施形態の熱疲労評価装置1では、送風部7を構成する送風機を作動させることにより、試料Wの近傍において少なくとも風速2m/秒以上の空気を温度調整した状態で供給可能な構成とされており、温度サイクル試験の実施時に、毎分40m3(試験室2の容量1リットルに対して毎分約0.27m3)もの空気が温調部3において温度調整された状態で試験室2内に送り込まれる。さらに、熱疲労評価装置1は、温度サイクル試験中に実施される昇温動作や降温動作において、試験環境温度Pを所定の温度変化率Uで、時間に対して比例的に昇温あるいは降温させることが可能な構成とされている。そのため、熱疲労評価装置1では、予め設定された温度変化率Uに則って試験環境温度Pをスムーズに変化させることができ、試料Wのクリープ変形等を再現するのに適した状態とすることができる。従って、熱疲労評価装置1によれば、試料Wの温度ストレスに対する温度サイクル試験(熱疲労評価試験)を迅速かつ精度良く実施することができる。 Moreover, in the thermal fatigue evaluation apparatus 1 of this embodiment, by operating the air blower which comprises the ventilation part 7, the structure which can supply in the state which adjusted the temperature of the wind speed of 2 m / sec or more in the vicinity of the sample W at least in the vicinity. are, during the implementation of the temperature cycle test, min 40 m 3 test chamber in a state of (per minute 0.27 m 3 relative to 1-liter test chamber 2) as air is temperature control in temperature control unit 3 2 is sent in. Furthermore, the thermal fatigue evaluation apparatus 1 raises or lowers the test environment temperature P at a predetermined temperature change rate U in proportion to time in a temperature raising operation and a temperature lowering operation performed during the temperature cycle test. It is possible to be configured. Therefore, in the thermal fatigue evaluation apparatus 1, the test environment temperature P can be smoothly changed in accordance with a preset temperature change rate U, and a state suitable for reproducing the creep deformation or the like of the sample W is obtained. Can do. Therefore, according to the thermal fatigue evaluation apparatus 1, the temperature cycle test (thermal fatigue evaluation test) against the temperature stress of the sample W can be performed quickly and accurately.

本実施形態の熱疲労評価装置1は、試験室2に温度調整された空気を導入することにより試験環境温度Pを調整するものであるため、複数の試料Wの温度サイクル試験を一度に実施することができる。   Since the thermal fatigue evaluation apparatus 1 of this embodiment adjusts the test environment temperature P by introducing the temperature-adjusted air into the test chamber 2, the temperature cycle test of a plurality of samples W is performed at a time. be able to.

上記実施形態では、温度サイクル試験の実施中に、試験室2のほぼ全体にわたって風速2m/秒以上の空気を温度調整して試験室2内に導入可能な構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、試料のごく近傍のみ2m/秒以上の空気を供給可能な構成であったり、この範囲を上回る量の空気を試験室2内に導入可能な構成であってもよい。   In the above embodiment, the configuration in which the temperature of air at a wind speed of 2 m / second or more can be adjusted and introduced into the test chamber 2 over almost the entire test chamber 2 during the temperature cycle test is illustrated. However, the configuration may be such that air of 2 m / second or more can be supplied only in the vicinity of the sample, or a configuration in which an amount of air exceeding this range can be introduced into the test chamber 2. .

また、熱疲労評価装置1によって温度サイクル試験を実施すれば、試験環境温度Pの変化の割合(温度変化率U)を精度良く調整でき、ひずみ速度と試料Wの強度との相関関係について正確に把握することができる。そのため、熱疲労評価装置1によって温度サイクル試験を実施すれば、試験の再現性が高く、別々に実施された試験の結果を示すデータ同士を精度良く比較することができる。   Further, if a temperature cycle test is performed by the thermal fatigue evaluation apparatus 1, the rate of change in the test environment temperature P (temperature change rate U) can be adjusted with high accuracy, and the correlation between the strain rate and the strength of the sample W can be accurately determined. I can grasp it. Therefore, if a temperature cycle test is performed by the thermal fatigue evaluation apparatus 1, the reproducibility of the test is high, and data indicating the results of tests performed separately can be compared with each other with high accuracy.

上記した熱疲労評価装置1は、試験環境温度Pを高温設定温度Shから低温設定温度Sc、あるいは、低温設定温度Scから高温設定温度Shに切り替える際、すなわち昇温動作時あるいは降温動作時における温度変化率Uを設定可能であり、この温度変化率U通りに試験環境温度Pを変化させることができる。そのため、熱疲労評価装置1によれば、試験環境温度Pをクリープ変形等の再現に適した状態に調整でき、試料Wの温度サイクル試験を精度良く実施できる。   The above-described thermal fatigue evaluation apparatus 1 is used to switch the test environment temperature P from the high temperature set temperature Sh to the low temperature set temperature Sc, or from the low temperature set temperature Sc to the high temperature set temperature Sh, that is, the temperature during the temperature raising operation or the temperature lowering operation. A change rate U can be set, and the test environment temperature P can be changed according to the temperature change rate U. Therefore, according to the thermal fatigue evaluation apparatus 1, the test environment temperature P can be adjusted to a state suitable for reproduction such as creep deformation, and the temperature cycle test of the sample W can be performed with high accuracy.

また、本実施形態の熱疲労評価装置1では、昇温動作時と降温動作時とで温度変化率Uが同一とされている。そのため、熱疲労評価装置1によれば、クリープ変形等の再現に適した状態で試料Wに温度ストレスを付与することができ、信頼性の高い温度サイクル試験を実施することができる。   Moreover, in the thermal fatigue evaluation apparatus 1 of this embodiment, the temperature change rate U is made the same at the temperature raising operation and the temperature lowering operation. Therefore, according to the thermal fatigue evaluation apparatus 1, temperature stress can be applied to the sample W in a state suitable for reproduction of creep deformation and the like, and a highly reliable temperature cycle test can be performed.

上記実施形態では、昇温動作時と降温動作時とで温度変化率Uを同一とする構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば試料Wのクリープ変形等を再現する上で影響のない程度の範囲内で昇温動作時と降温動作時とで温度変化率Uが異なる構成としてもよい。また、熱疲労評価装置1は、昇温動作時の温度変化率Uと降温動作時の温度変化率Uとを別々に設定可能な構成とし、必要に応じて異なる値に設定可能な構成としてもよい。   In the above embodiment, the configuration in which the temperature change rate U is the same during the temperature raising operation and during the temperature lowering operation is exemplified, but the present invention is not limited to this, and for example, reproduces the creep deformation of the sample W, etc. The temperature change rate U may be different between the temperature raising operation and the temperature lowering operation within a range that does not affect the temperature. The thermal fatigue evaluation apparatus 1 may be configured such that the temperature change rate U during the temperature raising operation and the temperature change rate U during the temperature lowering operation can be set separately, and can be set to different values as necessary. Good.

上記したように、熱疲労評価装置1では、試験環境温度Pを予め設定された試験条件通りに調整すべく、制御手段10において冷却部5および加熱部6に要求される冷却能力や加熱能力を演算して導出し、この結果に基づいて冷却部5や加熱部6の出力を調整する構成とされている。ここで、本実施形態の熱疲労評価装置1では、制御手段10による冷却部5の冷却能力や加熱部6の加熱能力についての演算処理が、1秒以下のごく短い周期で実施されている。そのため、熱疲労評価装置1は、冷却部5や加熱部6の出力調整を緻密に調整することができ、試験環境温度Pを精度良く調整できる。   As described above, in the thermal fatigue evaluation apparatus 1, the cooling capacity and the heating capacity required for the cooling unit 5 and the heating unit 6 in the control means 10 are adjusted in order to adjust the test environment temperature P according to the preset test conditions. It calculates and derives, and it is set as the structure which adjusts the output of the cooling part 5 or the heating part 6 based on this result. Here, in the thermal fatigue evaluation apparatus 1 of this embodiment, the arithmetic processing about the cooling capacity of the cooling unit 5 and the heating capacity of the heating unit 6 by the control means 10 is performed at a very short cycle of 1 second or less. Therefore, the thermal fatigue evaluation apparatus 1 can finely adjust the output adjustment of the cooling unit 5 and the heating unit 6 and can accurately adjust the test environment temperature P.

なお、上記実施形態では、制御手段10による冷却部5や加熱部6の出力についての演算処理を1秒以下の周期で実施する構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これよりも長い周期で前記したような演算処理を実施する構成としてもよい。   In the above-described embodiment, the configuration in which the arithmetic processing for the outputs of the cooling unit 5 and the heating unit 6 by the control unit 10 is performed at a cycle of 1 second or less, but the present invention is not limited to this. The above-described arithmetic processing may be performed with a longer cycle.

上記実施形態では、高温維持動作時の保持時間Tと、低温維持動作時の保持時間Tとが同一の値に設定される構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、それぞれ別々の値に設定可能な構成としてもよい。   In the above embodiment, the configuration in which the holding time T during the high temperature maintaining operation and the holding time T during the low temperature maintaining operation are set to the same value is exemplified, but the present invention is not limited to this. It is good also as a structure which can set to each different value.

また、上記実施形態では、温度サイクル試験において、試験環境温度Pを高温設定温度Shあるいは低温設定温度Scで保持する高温維持動作や低温維持動作を実施する構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、高温維持動作や低温維持動作を省略、すなわち保持時間Tをゼロとしてもよい。   In the above embodiment, in the temperature cycle test, the configuration for performing the high temperature maintenance operation and the low temperature maintenance operation for holding the test environment temperature P at the high temperature setting temperature Sh or the low temperature setting temperature Sc is exemplified. The present invention is not limited, and the high temperature maintenance operation and the low temperature maintenance operation may be omitted, that is, the holding time T may be zero.

上記実施形態では、温度サイクルが図4のように昇温動作から始まる構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば温度サイクルが降温動作から始まる一連の動作(降温動作→低温維持動作→昇温動作→高温維持動作)によって構成されていてもよい。   In the above embodiment, the configuration in which the temperature cycle starts from the temperature rising operation as shown in FIG. 4 is exemplified, but the present invention is not limited to this, and for example, a series of operations (temperature lowering operation) in which the temperature cycle starts from the temperature lowering operation. → low temperature maintenance operation → temperature rise operation → high temperature maintenance operation).

上記実施形態では、雰囲気温度センサ25によって検知される試験室2内の雰囲気温度、あるいは、試料温度センサ26によって検知される試料W自体の温度を試験環境温度Pとみなして冷却部5や加熱部6の動作を制御する構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば雰囲気温度センサ25および試料温度センサ26の双方の検知温度を所定の演算式に代入して得られる値を試験環境温度Pとしたり、条件に応じて雰囲気温度センサ25および試料温度センサ26のいずれか一方の検知温度を試験環境温度Pとして採用する構成としてもよい。   In the above embodiment, the cooling unit 5 and the heating unit are regarded as the test environment temperature P, which is the ambient temperature in the test chamber 2 detected by the ambient temperature sensor 25 or the temperature of the sample W itself detected by the sample temperature sensor 26. However, the present invention is not limited to this, and can be obtained by substituting the detected temperatures of both the ambient temperature sensor 25 and the sample temperature sensor 26 into a predetermined arithmetic expression, for example. A value may be used as the test environment temperature P, or a detection temperature of one of the ambient temperature sensor 25 and the sample temperature sensor 26 may be adopted as the test environment temperature P depending on conditions.

熱疲労評価装置1は、温調部3において温度が調整された空気を試験室2に供給する構成を例示したが、空気に代わって他の気体を温度調整して試験室2に供給する構成としてもよい。   Although the thermal fatigue evaluation apparatus 1 illustrated the structure which supplies the air in which the temperature was adjusted in the temperature control part 3 to the test room 2, the structure which adjusts the temperature of other gas instead of air and supplies it to the test room 2 It is good.

上記実施形態では、冷却回路30に設けられた電子膨張弁46や電磁弁47,56,58,60を調整して低温側冷却器36に流入する冷媒の量を調整して低温側冷却器36の冷却能力を調節する構成であったが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに具体的には、熱疲労評価装置1は、例えば低温側圧縮機41の出力を調整したり、低温側圧縮機41を低温側冷却系統31に複数設け、その作動台数を調整して冷却能力を調整してもよい。   In the above embodiment, the low temperature side cooler 36 is adjusted by adjusting the electronic expansion valve 46 and the electromagnetic valves 47, 56, 58, 60 provided in the cooling circuit 30 to adjust the amount of refrigerant flowing into the low temperature side cooler 36. However, the present invention is not limited to this. More specifically, the thermal fatigue evaluation apparatus 1 adjusts the output of, for example, the low temperature side compressor 41, or provides a plurality of low temperature side compressors 41 in the low temperature side cooling system 31, and adjusts the number of operating units for cooling capacity. May be adjusted.

また、上記実施形態では、冷却部5が単一の冷却回路30によって構成されたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば冷却回路30に相当するものを複数設け、空気の冷却に必要とされる冷却能力に応じて作動する冷却回路30の数を調整する構成としてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the cooling part 5 was comprised by the single cooling circuit 30, this invention is not limited to this, For example, multiple things equivalent to the cooling circuit 30 are provided. The number of cooling circuits 30 that operate according to the cooling capacity required for cooling the air may be adjusted.

上記した冷却部5は、冷却回路30を低温側冷却系統31および高温側冷却系統32をカスケードコンデンサ35を介して熱的に接続した構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばカスケードコンデンサ35等を用いてさらに多段階に冷却系統を熱的に接続した構成としたり、低温側冷却系統31をカスケードコンデンサ35を用いて高温側冷却系統32に熱的に接続する代わりに、カスケードコンデンサ35に相当する位置に凝縮器を配置した、単一の冷却系統のみからなる構成としてもよい。   The above-described cooling unit 5 has a configuration in which the cooling circuit 30 is thermally connected to the low temperature side cooling system 31 and the high temperature side cooling system 32 via the cascade capacitor 35, but the present invention is not limited to this. For example, instead of using a cascade condenser 35 or the like, the cooling system is further thermally connected in multiple stages, or the low temperature side cooling system 31 is thermally connected to the high temperature side cooling system 32 using the cascade condenser 35. In addition, the condenser may be arranged at a position corresponding to the cascade condenser 35, and only a single cooling system may be used.

上記実施形態では、一連の温度サイクル動作において、昇温動作が完了したタイミングから高温維持動作に移行したり、降温動作が完了したタイミングから低温維持動作に移行する例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば昇温動作や降温動作が完了したタイミングから所定の遅延時間を経た後に高温維持動作や低温維持動作に移行する構成としてもよい。かかる構成によれば、高温維持動作や低温維持動作の実施時に試料が高温設定温度Shや低温設定温度Scの環境下にさらされる時間を確実に保持時間T以上とすることができ、熱疲労評価試験の精度をより一層向上させることができる。   In the above-described embodiment, in the series of temperature cycle operations, an example is shown in which the transition from the timing at which the temperature raising operation is completed to the high temperature maintenance operation or the transition from the timing at which the temperature lowering operation is completed to the low temperature maintenance operation is given. However, the present invention is not limited to this. For example, a configuration may be adopted in which a high-temperature maintenance operation or a low-temperature maintenance operation is performed after a predetermined delay time has elapsed since the completion of the temperature raising operation or the temperature lowering operation. According to such a configuration, the time during which the sample is exposed to the environment of the high temperature set temperature Sh or the low temperature set temperature Sc during the high temperature maintenance operation or the low temperature maintenance operation can be surely set to the holding time T or more, and thermal fatigue evaluation The accuracy of the test can be further improved.

上記した熱疲労評価装置1は、温度変化率Uを毎分1℃〜30℃の範囲内で設定可能とされているが、熱疲労評価方法を実施する場合において、温度変化率Uを毎分5℃〜20℃の範囲で比例するように設定し、変化させれば、温度サイクル試験の精度を確保しつつ、温度サイクル試験に要する期間を最小限に抑制することができる。   The thermal fatigue evaluation apparatus 1 described above is capable of setting the temperature change rate U within a range of 1 ° C. to 30 ° C. per minute. However, when the thermal fatigue evaluation method is carried out, the temperature change rate U is set per minute. If it is set to be proportional in the range of 5 ° C. to 20 ° C. and changed, the period required for the temperature cycle test can be minimized while ensuring the accuracy of the temperature cycle test.

上記した熱疲労評価装置1は、温度変化率Uを毎分1℃〜30℃の範囲内で設定可能とされているが、温度変化率Uを毎分5℃〜20℃の範囲で比例するように設定し、変化させることが可能な構成であってもよい。かかる構成によっても、上記実施形態の熱疲労評価装置1と同等の精度で温度サイクル試験を実施可能であると共に、温度サイクル試験に要する期間を最小限に抑制することができる。   The thermal fatigue evaluation apparatus 1 described above can set the temperature change rate U within a range of 1 ° C. to 30 ° C. per minute, but is proportional to the temperature change rate U within a range of 5 ° C. to 20 ° C. per minute. A configuration that can be set and changed is also possible. Even with this configuration, the temperature cycle test can be performed with the same accuracy as the thermal fatigue evaluation apparatus 1 of the above embodiment, and the period required for the temperature cycle test can be minimized.

続いて、上記した熱疲労評価装置1によって温度サイクル試験を実施した場合、および、従来技術の冷熱サイクル試験装置によって冷熱サイクル試験を実施した場合における試料Wの温度変化の様子を比較した試験結果について説明する。   Then, about the test result which compared the state of the temperature change of the sample W when a temperature cycle test was implemented with the above-mentioned thermal fatigue evaluation apparatus 1 and when a thermal cycle test was implemented with the conventional thermal cycle test apparatus. explain.

図5は、それぞれ熱疲労評価装置1および従来技術の冷熱サイクル試験装置を下記の試験条件で作動させた場合における試料Wの温度変化を示すグラフである。なお、従来技術の冷熱サイクル試験装置は、温度変化率Uを設定できない。
試験条件 低温設定温度Sc = −40℃
高温設定温度Sh = 125℃
温度変化率U = 10℃/分
FIG. 5 is a graph showing the temperature change of the sample W when the thermal fatigue evaluation device 1 and the conventional thermal cycle testing device are operated under the following test conditions, respectively. Note that the temperature change rate U cannot be set in the conventional thermal cycle testing apparatus.
Test conditions Low temperature setting temperature Sc = −40 ° C.
High temperature set temperature Sh = 125 ° C
Temperature change rate U = 10 ° C / min

熱疲労評価装置1により温度サイクル試験を実施した場合は、図5に示すように、昇温動作および降温動作の際の温度変化(温度勾配)を略均一とすることができた。また、熱疲労評価装置1により温度サイクル試験を実施した場合は、試料Wの温度(試験環境温度P)の誤差が±2℃の範囲内にあり、極めて安定していた。   When the temperature cycle test was performed by the thermal fatigue evaluation apparatus 1, the temperature change (temperature gradient) during the temperature raising operation and the temperature lowering operation could be made substantially uniform as shown in FIG. Further, when the temperature cycle test was performed by the thermal fatigue evaluation apparatus 1, the temperature error of the sample W (test environment temperature P) was within a range of ± 2 ° C. and was extremely stable.

一方、従来技術の冷熱サイクル試験装置により冷熱サイクル試験を実施した場合は、図5に示すように、昇温動作および降温動作の際の温度変化が不均一であった。また、従来技術の冷熱サイクル装置により試験を実施した場合は、試料Wの温度(試験環境温度P)が急激に変化したり、変化がゆるやかになるなどして不安定であった。   On the other hand, when the thermal cycle test was performed using the conventional thermal cycle test apparatus, the temperature change during the temperature raising operation and the temperature lowering operation was not uniform as shown in FIG. In addition, when the test was carried out using the conventional thermal cycle apparatus, the temperature of the sample W (test environment temperature P) was abruptly changed or the change was gradual, and thus it was unstable.

続いて、上記した熱疲労評価装置1によって温度サイクル試験を実施した場合において、昇温動作における温度変化率U(以下、昇温変化率U1と称す)と、降温動作における温度変化率U(以下、降温変化率U2と称す)とを同一とした場合の試験結果について説明する。   Subsequently, when the temperature cycle test is performed by the thermal fatigue evaluation apparatus 1 described above, the temperature change rate U in the temperature raising operation (hereinafter referred to as the temperature rise rate U1) and the temperature change rate U in the temperature lowering operation (hereinafter referred to as the temperature change rate U). The test results when the temperature change rate U2) is the same will be described.

本実施例では、図6に示すようにプリント基板90上に銅製の電気回路パターン91をろう付けし、さらにこの電気回路パターン91上に電子部品92を半田93でろう付けしたものを試料Wとし、下記の試験条件で温度サイクル試験を実施した。本実施例の温度サイクル試験で採用した試料Wを構成するプリント基板90の熱膨張率は、60〜80[ppm/℃]であり、電気回路パターン91の熱膨張率は、17[ppm/℃]である。また、電子部品92の熱膨張率は、8[ppm/℃]であり、半田93の熱膨張率は25[ppm/℃]である。
試験条件 高温設定温度Sh = +125℃
低温設定温度Sc = −40℃
昇温変化率U1 = 16℃/分
降温変化率U2 = 16℃/分
保持時間T = 20分
サイクル数N = 3000
In this embodiment, as shown in FIG. 6, a copper electric circuit pattern 91 is brazed on a printed circuit board 90, and an electronic component 92 is brazed with solder 93 on the electric circuit pattern 91 as a sample W. The temperature cycle test was conducted under the following test conditions. The thermal expansion coefficient of the printed circuit board 90 constituting the sample W employed in the temperature cycle test of the present embodiment is 60 to 80 [ppm / ° C.], and the thermal expansion coefficient of the electric circuit pattern 91 is 17 [ppm / ° C. ]. The thermal expansion coefficient of the electronic component 92 is 8 [ppm / ° C.], and the thermal expansion coefficient of the solder 93 is 25 [ppm / ° C.].
Test conditions High temperature set temperature Sh = + 125 ° C
Low temperature setting temperature Sc = −40 ° C.
Rate of temperature change U1 = 16 ° C / min
Rate of temperature change U2 = 16 ° C / min
Retention time T = 20 minutes
Number of cycles N = 3000

上記条件で温度サイクル試験を実施することにより半田93が破断した部分を拡大した電子顕微鏡写真(図7(a)参照)と、実際に試料Wを使用することにより半田93が破断した部分を拡大した電子顕微鏡写真(図7(b)参照)とを比べると、両者がほぼ同一の劣化状態であることが判明した。従って、熱疲労評価装置1により温度サイクル試験を実施すれば、試料Wを構成する半田93が実際に変形したり破断する様子を忠実に再現できることが判明した。   An electron micrograph (see FIG. 7A) in which the portion where the solder 93 is broken by performing the temperature cycle test under the above conditions and the portion where the solder 93 is broken by actually using the sample W are enlarged. Comparing with the electron micrograph (see FIG. 7B), it was found that both were in the same deterioration state. Accordingly, it has been found that if the temperature cycle test is performed by the thermal fatigue evaluation apparatus 1, it is possible to faithfully reproduce the state in which the solder 93 constituting the sample W is actually deformed or broken.

本発明の一実施形態にかかる熱疲労評価装置の構成を模式的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows typically the structure of the thermal fatigue evaluation apparatus concerning one Embodiment of this invention. 図1に示す熱疲労評価装置において採用されている冷却系統の作動原理図である。It is an operation principle figure of the cooling system employ | adopted in the thermal fatigue evaluation apparatus shown in FIG. 図1に示す熱疲労評価装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the thermal fatigue evaluation apparatus shown in FIG. 図1に示す熱疲労評価装置の動作状態を示すタイミングチャートであり、(a)は試験環境温度の推移を示すタイミングチャートであり、(b)は冷却部の出力の推移を示すタイミングチャート、(c)は電子膨張弁の開度の推移を示すタイミングチャート、(d)は加熱部の出力の推移を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation state of the thermal fatigue evaluation apparatus shown in FIG. 1, (a) is a timing chart which shows transition of test environment temperature, (b) is a timing chart which shows transition of the output of a cooling part, ( c) is a timing chart showing the transition of the opening degree of the electronic expansion valve, and (d) is a timing chart showing the transition of the output of the heating unit. 図1に示す熱疲労評価装置による温度サイクル試験および従来技術の冷熱サイクル試験装置による冷熱サイクル試験を実施した際の試験環境温度の推移を示すグラフである。It is a graph which shows transition of the test environment temperature at the time of implementing the temperature cycle test by the thermal fatigue evaluation apparatus shown in FIG. 1, and the thermal cycle test by the conventional thermal cycle test apparatus. 本発明の実施例で採用した試料の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the sample employ | adopted in the Example of this invention. (a)は温度サイクル試験を実施することにより半田が破断した部分を拡大した電子顕微鏡写真であり、(b)は実際に試料を使用することにより半田が破断した部分を拡大した電子顕微鏡写真である。(A) is the electron micrograph which expanded the part which the solder fracture | ruptured by implementing a temperature cycle test, (b) is the electron micrograph which expanded the part which the solder fracture | ruptured by actually using a sample. is there.

符号の説明Explanation of symbols

1 熱疲労評価装置
2 試験室
3 温調部(温調手段)
5 冷却部(冷却手段)
6 加熱部(加熱手段)
7 送風部(送風手段)
10 制御手段
25 雰囲気温度センサ
26 試料温度センサ
30 冷却系統
31 低温側冷却系統
32 高温側冷却系統
35 カスケードコンデンサ
36 低温側冷却器
37 低温側冷媒流路
41 低温側圧縮機
46 膨張弁(流量可変膨張弁、電子膨張弁)
47,60 電磁弁
56 電磁弁(第1のバイパス弁)
58 電磁弁(第2のバイパス弁)
50,51,52 バイパス流路
65 高温側冷媒流路
83 演算部
W 試料
Sh 高温設定温度
Sc 低温設定温度
U 温度変化率
P 試験環境温度
1 Thermal fatigue evaluation device 2 Test room 3 Temperature control section (temperature control means)
5 Cooling part (cooling means)
6 Heating part (heating means)
7 Blower (blower means)
10 Control means 25 Atmospheric temperature sensor 26 Sample temperature sensor 30 Cooling system 31 Low temperature side cooling system 32 High temperature side cooling system 35 Cascade condenser 36 Low temperature side cooler 37 Low temperature side refrigerant flow path 41 Low temperature side compressor 46 Expansion valve (flow rate variable expansion) Valve, electronic expansion valve)
47, 60 Solenoid valve 56 Solenoid valve (first bypass valve)
58 Solenoid valve (second bypass valve)
50, 51, 52 Bypass flow path 65 High temperature side refrigerant flow path 83 Calculation unit W Sample Sh High temperature set temperature Sc Low temperature set temperature U Temperature change rate P Test environment temperature

Claims (15)

電機部品や材料等の試料の熱膨張係数の差に起因する熱応力及びクリープ変形による熱疲労評価方法であって、
試料がさらされる気体の温度を調整することにより、試料がさらされる雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度から室温より高温の設定温度まで、時間に対して所定の誤差範囲内で比例するように変化させる昇温動作と、
試料がさらされる気体の温度を調整することにより、試料がさらされる雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度から室温より低温の設定温度まで、時間に対して所定の誤差範囲内で比例するように変化させる降温動作とを含む温度サイクル動作を所定の周期で実施することを特徴とする熱疲労評価方法。
It is a thermal fatigue evaluation method due to thermal stress and creep deformation caused by the difference in thermal expansion coefficient of samples such as electric parts and materials,
By adjusting the temperature of the gas to which the sample is exposed, the ambient temperature to which the sample is exposed and / or the temperature of the sample is within a predetermined error range over time from a set temperature lower than room temperature to a set temperature higher than room temperature. Temperature rising operation that changes in proportion to
By adjusting the temperature of the gas to which the sample is exposed, the ambient temperature to which the sample is exposed and / or the temperature of the sample is within a predetermined error range over time from a set temperature higher than room temperature to a set temperature lower than room temperature. A thermal fatigue evaluation method characterized by performing a temperature cycle operation including a temperature lowering operation that is changed in proportion to a predetermined cycle.
温度サイクル動作が、昇温動作の後、試料がさらされる雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度に維持する高温維持動作と、
降温動作の後、試料がさらされる雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度に維持する低温維持動作とを含むことを特徴とする請求項1に記載の熱疲労評価方法。
A high temperature maintaining operation in which the temperature cycle operation maintains the ambient temperature to which the sample is exposed and / or the temperature of the sample at a set temperature higher than room temperature after the temperature rising operation;
The thermal fatigue evaluation method according to claim 1, further comprising: a low temperature maintaining operation for maintaining an ambient temperature to which the sample is exposed and / or a temperature of the sample at a set temperature lower than room temperature after the temperature lowering operation.
室温より低温の設定温度を−70℃〜0℃の範囲で設定し、
室温より高温の設定温度を60℃〜180℃の範囲で設定し、
昇温動作および降温動作の実施時に試料がさらされる雰囲気温度、あるいは、試料の温度を毎分1℃〜30℃の範囲で比例するように設定し、変化させることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱疲労評価方法。
Set the set temperature lower than room temperature in the range of -70 ° C to 0 ° C,
Set the set temperature higher than room temperature in the range of 60 ℃ ~ 180 ℃,
2. The ambient temperature to which the sample is exposed during the temperature raising operation and the temperature lowering operation, or the temperature of the sample is set to be proportional in the range of 1 ° C. to 30 ° C. per minute and changed. 2. The thermal fatigue evaluation method according to 2.
昇温動作および降温動作の実施時に試料がさらされる雰囲気温度及び/又は試料の温度の誤差範囲が+5℃〜−5℃であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の熱疲労評価方法。   The temperature according to any one of claims 1 to 3, wherein an error range of the atmospheric temperature and / or the temperature of the sample to which the sample is exposed during the temperature raising operation and the temperature lowering operation is + 5 ° C to -5 ° C. Fatigue evaluation method. 昇温動作および降温動作の実施時に試料がさらされる雰囲気温度の温度変化の割合、あるいは、試料の温度変化の割合を、昇温動作を実施する際と降温動作を実施する際とで実質的に同一とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の熱疲労評価方法。   The ratio of the temperature change of the ambient temperature to which the sample is exposed during the temperature raising operation and the temperature lowering operation, or the ratio of the temperature change of the sample is substantially different between the temperature raising operation and the temperature lowering operation. The thermal fatigue evaluation method according to claim 1, wherein the thermal fatigue evaluation method is the same. 試料を所定の試験室内に配置し、当該試験室内に温度調整された気体を供給することにより、試料がさらされる雰囲気温度及び/又は試料の温度が調整され、
試料の近傍における風速が少なくとも2m/秒以上となるように調整されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の熱疲労評価方法。
By arranging the sample in a predetermined test chamber and supplying a temperature-controlled gas into the test chamber, the ambient temperature and / or the sample temperature to which the sample is exposed are adjusted,
The thermal fatigue evaluation method according to claim 1, wherein the wind speed in the vicinity of the sample is adjusted to be at least 2 m / second or more.
試料を収容可能な試験室と、当該試験室内に供給される気体の温度を調整する温調手段と、試験室に気体を供給可能な送風手段とを有し、
温調手段において温度調整された気体を試験室に導入することにより、試料が収容されている試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度から室温より低温の設定温度、あるいは、室温より低温の設定温度から室温より高温の設定温度に切り替え可能な熱疲労評価装置であって、
試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を−70℃〜180℃の範囲内で調整可能であり、
試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度から室温より高温の設定温度に切り替える昇温動作と、
試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度に維持する高温維持動作と、
試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度から室温より低温の設定温度に切り替える降温動作と、
試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度に維持する低温維持動作とを含む温度サイクル動作を実施可能であり、
試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度変化の割合を毎分1℃〜30℃の範囲で比例するように設定し、所定の誤差範囲内で変化させることが可能であり、
高温維持動作および低温維持動作の実施時間を設定可能であり、
温度サイクル動作の繰り返し回数を1回以上に設定可能であり、
昇温動作および降温動作の実施時に試料がさらされる雰囲気温度、あるいは、試料の温度の変化の割合を毎分1℃〜30℃の範囲で設定可能であることを特徴とする熱疲労評価装置。
A test chamber capable of accommodating a sample, temperature adjusting means for adjusting the temperature of the gas supplied into the test chamber, and air blowing means capable of supplying gas to the test chamber,
By introducing a gas whose temperature has been adjusted in the temperature control means into the test chamber, the ambient temperature in the test chamber in which the sample is accommodated and / or the temperature of the sample from a set temperature higher than room temperature to a set temperature lower than room temperature, Alternatively, a thermal fatigue evaluation device capable of switching from a set temperature lower than room temperature to a set temperature higher than room temperature,
The atmosphere temperature in the test chamber and / or the temperature of the sample can be adjusted within the range of -70 ° C to 180 ° C,
A temperature raising operation for switching the ambient temperature in the test chamber and / or the temperature of the sample from a set temperature lower than room temperature to a set temperature higher than room temperature,
A high temperature maintaining operation for maintaining the ambient temperature in the test chamber and / or the temperature of the sample at a set temperature higher than room temperature;
A temperature lowering operation for switching the ambient temperature in the test chamber and / or the temperature of the sample from a set temperature higher than room temperature to a set temperature lower than room temperature;
It is possible to perform a temperature cycle operation including a low-temperature maintenance operation that maintains the ambient temperature in the test chamber and / or the temperature of the sample at a set temperature lower than room temperature,
The ambient temperature in the test chamber and / or the rate of temperature change of the sample can be set to be proportional within the range of 1 ° C to 30 ° C per minute, and can be changed within a predetermined error range.
The execution time of the high temperature maintenance operation and the low temperature maintenance operation can be set,
The number of repetitions of temperature cycle operation can be set to 1 or more,
A thermal fatigue evaluation apparatus characterized in that the ambient temperature to which the sample is exposed during the temperature raising operation and the temperature lowering operation or the rate of change in the temperature of the sample can be set within a range of 1 ° C to 30 ° C per minute.
温調手段として、前記試験室内に供給される気体を冷却可能な冷却手段と、前記気体を加熱可能な加熱手段とを備えたものが採用されており、
前記冷却手段が、冷媒が流れる冷媒流路と冷却器とを備え、当該冷却器により試験室に供給される気体を冷却可能な気体冷却用の冷却系統を備えたものであり、
当該気体冷却用の冷却系統が、冷媒流路を流れる冷媒を前記冷却器を迂回をするように流すことが可能なバイパス流路を有し、当該バイパス流路側に迂回する冷媒の量を調整することにより冷却器に供給される冷媒の量を調整可能なものであり、
試験室内の雰囲気温度の変化及び/又は試料の温度変化に応じて前記気体冷却用の冷却系統においてバイパス流路側に迂回する冷媒の量を調整して冷却手段の冷却能力を調整しつつ、試験室内の雰囲気温度の設定値及び/又は試料の温度の設定値に対する過剰に冷却された分の熱量を補足するように加熱手段を作動させるものであることを特徴とする請求項7に記載の熱疲労評価装置。
As the temperature control means, a cooling means capable of cooling the gas supplied into the test chamber and a heating means capable of heating the gas are employed,
The cooling means includes a refrigerant flow path through which a refrigerant flows and a cooler, and includes a cooling system for gas cooling that can cool the gas supplied to the test chamber by the cooler.
The cooling system for cooling the gas has a bypass channel that can flow the refrigerant flowing through the refrigerant channel so as to bypass the cooler, and adjusts the amount of the refrigerant that bypasses the bypass channel. The amount of refrigerant supplied to the cooler can be adjusted by
While adjusting the cooling capacity of the cooling means by adjusting the amount of refrigerant bypassing to the bypass flow path side in the cooling system for gas cooling according to the change in the ambient temperature in the test chamber and / or the temperature change of the sample, The thermal fatigue according to claim 7, wherein the heating means is operated so as to supplement the amount of heat excessively cooled with respect to the set value of the ambient temperature and / or the set value of the temperature of the sample. Evaluation device.
高温維持動作が、昇温動作によって室温より高温の設定温度に到達した時点から所定の遅延時間を経た後に開始され、
低温維持動作が、降温動作によって室温より低温の設定温度に到達した時点から所定の遅延時間を経た後に開始されることを特徴とする請求項8に記載の熱疲労評価装置。
The high temperature maintenance operation is started after a predetermined delay time from the time when the set temperature higher than room temperature is reached by the temperature raising operation,
9. The thermal fatigue evaluation apparatus according to claim 8, wherein the low temperature maintaining operation is started after a predetermined delay time from the time when the set temperature lower than room temperature is reached by the temperature lowering operation.
温調手段として、前記試験室内に供給される気体を冷却可能な冷却手段と、前記気体を加熱可能な加熱手段とを備えたものが採用されており、
前記冷却手段が、冷媒が流れる冷媒流路と冷却器とを備え、当該冷却器により試験室に供給される気体を冷却可能な気体冷却用の冷却系統を備えたものであり、
当該気体冷却用の冷却系統が、圧縮機と、冷媒流路を流れる冷媒を前記冷却器を迂回をするように流すことが可能な第1及び第2のバイパス流路と、前記冷媒流路に設けられ、冷却器に流入する冷媒の量を調整可能な流量可変膨張弁と、前記第1のバイパス流路を開閉可能な第1のバイパス弁と、前記第1のバイパス流路に設けられ、冷却系統を流れる冷媒の温度に応じて開閉あるいは開度が変化する温度式膨張弁と、前記第2のバイパス流路を開閉可能な第2のバイパス弁と、前記第2のバイパス流路に設けられ、冷却負荷の変動にあわせて容量を調整する容量膨張弁とを備えており、
前記流量可変膨張弁を調整することにより、冷却器に供給される冷媒の量を調整可能であり、
試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度から室温より高温の設定温度に切り替える昇温動作と、
試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度に維持する高温維持動作と、
試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度から室温より低温の設定温度に切り替える降温動作と、
試験室内の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度に維持する低温維持動作とを含む温度サイクル動作を実施可能であり、
昇温動作時に、第1,2のバイパス弁が開状態とされ、流量可変膨張弁の開度が10%以下に調整された状態で、加熱手段の出力が60〜100%の範囲内で調整され、
高温維持動作時に、第1,2のバイパス弁が開状態とされ、流量可変膨張弁の開度が10%以下に調整された状態で、加熱手段の出力が30〜50%の範囲内で調整され、
降温動作時に、第1,2のバイパス弁が閉状態とされ、流量可変膨張弁の開度が50〜100%の範囲内で調整されると共に、加熱手段の出力が0〜20%の範囲内で調整され、
低温維持動作時に、第1のバイパス弁が閉状態とされ、第2のバイパス弁が開状態とされると共に、流量可変膨張弁の開度が30〜50%の範囲内で調整され、加熱手段の出力が20〜30%の範囲内で調整されることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の熱疲労評価装置。
As the temperature control means, a cooling means capable of cooling the gas supplied into the test chamber and a heating means capable of heating the gas are employed,
The cooling means includes a refrigerant flow path through which a refrigerant flows and a cooler, and includes a cooling system for gas cooling that can cool the gas supplied to the test chamber by the cooler.
The cooling system for cooling the gas includes a compressor, first and second bypass channels that can flow the refrigerant flowing through the refrigerant channel so as to bypass the cooler, and the refrigerant channel. Provided, a variable flow rate expansion valve capable of adjusting the amount of refrigerant flowing into the cooler, a first bypass valve capable of opening and closing the first bypass flow path, and provided in the first bypass flow path, A temperature-type expansion valve that opens and closes or changes in opening according to the temperature of the refrigerant flowing in the cooling system, a second bypass valve that can open and close the second bypass flow path, and a second bypass flow path And a capacity expansion valve that adjusts the capacity according to the fluctuation of the cooling load,
By adjusting the variable flow rate expansion valve, the amount of refrigerant supplied to the cooler can be adjusted,
A temperature raising operation for switching the ambient temperature in the test chamber and / or the temperature of the sample from a set temperature lower than room temperature to a set temperature higher than room temperature,
A high temperature maintaining operation for maintaining the ambient temperature in the test chamber and / or the temperature of the sample at a set temperature higher than room temperature;
A temperature lowering operation for switching the ambient temperature in the test chamber and / or the temperature of the sample from a set temperature higher than room temperature to a set temperature lower than room temperature;
It is possible to perform a temperature cycle operation including a low-temperature maintenance operation that maintains the ambient temperature in the test chamber and / or the temperature of the sample at a set temperature lower than room temperature,
During the temperature raising operation, the first and second bypass valves are opened, the opening of the variable flow rate expansion valve is adjusted to 10% or less, and the output of the heating means is adjusted within the range of 60 to 100%. And
During the high temperature maintenance operation, the output of the heating means is adjusted within a range of 30 to 50% while the first and second bypass valves are opened and the opening of the variable flow rate expansion valve is adjusted to 10% or less. And
During the temperature lowering operation, the first and second bypass valves are closed, the opening of the variable flow rate expansion valve is adjusted within the range of 50 to 100%, and the output of the heating means is within the range of 0 to 20%. Adjusted with
During the operation for maintaining the low temperature, the first bypass valve is closed, the second bypass valve is opened, and the opening of the variable flow rate expansion valve is adjusted within a range of 30 to 50%. The thermal fatigue evaluation apparatus according to any one of claims 7 to 9, wherein the output of is adjusted within a range of 20 to 30%.
試験室の雰囲気温度の設定値、あるいは、試料の温度の設定値の切り替え時における温度変化の割合を設定可能であり、
当該温度変化の割合の設定値と、試験室の雰囲気温度の設定値及び/又は試料の温度の設定値とに基づいてバイパス流路側に迂回する冷媒の量が調整されることを特徴とする請求項7〜10のいずれかに記載の熱疲労評価装置。
It is possible to set the ratio of temperature change when switching the setting value of the ambient temperature of the test room or the setting value of the sample temperature.
The amount of refrigerant bypassing to the bypass channel side is adjusted based on a set value of the temperature change ratio, a set value of the ambient temperature of the test chamber, and / or a set value of the temperature of the sample. Item 11. The thermal fatigue evaluation apparatus according to any one of Items 7 to 10.
試料の近傍における風速が少なくとも2m/秒以上となるように気体を供給可能であることを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載の熱疲労評価装置。   The thermal fatigue evaluation apparatus according to any one of claims 8 to 11, wherein the gas can be supplied so that the wind speed in the vicinity of the sample is at least 2 m / second or more. 試料が収容されている試験室の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度から室温より高温の設定温度に切り替える昇温動作と、
試料が収容されている試験室の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度に維持する高温維持動作と、
試料が収容されている試験室の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より高温の設定温度から室温より低温の設定温度に切り替える降温動作と、
試料が収容されている試験室の雰囲気温度及び/又は試料の温度を室温より低温の設定温度に維持する低温維持動作とを順に実施する温度サイクル試験を実施可能であり、
温度変化の割合が、昇温動作を実施する際と降温動作を実施する際とで実質的に同一であることを特徴とする請求項7〜12のいずれかに記載の熱疲労評価装置。
A temperature raising operation for switching the ambient temperature of the test chamber in which the sample is accommodated and / or the temperature of the sample from a set temperature lower than room temperature to a set temperature higher than room temperature,
A high temperature maintaining operation for maintaining the ambient temperature of the test chamber in which the sample is accommodated and / or the temperature of the sample at a set temperature higher than room temperature;
A temperature lowering operation for switching the ambient temperature of the test chamber in which the sample is accommodated and / or the temperature of the sample from a set temperature higher than room temperature to a set temperature lower than room temperature;
It is possible to perform a temperature cycle test in which the ambient temperature of the test chamber in which the sample is accommodated and / or the low-temperature maintenance operation for maintaining the temperature of the sample at a set temperature lower than room temperature is sequentially performed,
The thermal fatigue evaluation apparatus according to any one of claims 7 to 12, wherein a rate of temperature change is substantially the same when the temperature raising operation is performed and when the temperature lowering operation is performed.
昇温動作および降温動作の実施時における試験室の雰囲気温度、及び/又は、試料の温度の誤差を、試験室の雰囲気温度の設定値、及び/又は、試料の温度の設定値に対して+5℃〜−5℃の範囲内で調整可能であることを特徴とする請求項7〜13のいずれかに記載の熱疲労評価装置。   An error in the ambient temperature of the test chamber and / or the sample temperature at the time of the temperature raising operation and the temperature lowering operation is +5 with respect to the set value of the test chamber ambient temperature and / or the set temperature of the sample. The thermal fatigue evaluation apparatus according to any one of claims 7 to 13, wherein the thermal fatigue evaluation apparatus can be adjusted within a range of ° C to -5 ° C. 試験室の雰囲気温度、あるいは、試料の温度を検出し、当該温度に基づいて加熱手段および冷却手段に要求される加熱能力および冷却能力を演算して導出し、当該演算結果に基づいて加熱手段および冷却手段の出力値を調整するものであり、
前記演算が1秒以下の周期で実施されることを特徴とする請求項7〜14のいずれかに記載の熱疲労評価装置。
Detect the ambient temperature of the test chamber or the temperature of the sample, calculate and derive the heating capacity and cooling capacity required for the heating means and cooling means based on the temperature, and based on the calculation results, It adjusts the output value of the cooling means,
The thermal fatigue evaluation apparatus according to claim 7, wherein the calculation is performed at a cycle of 1 second or less.
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