JP2015132555A - 熱疲労試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より正確に熱疲労試験評価を行う。
【解決手段】熱疲労試験装置１０Ａは、軸線に沿って延びる筒状で、試験体１００ｓを軸線方向に摺動可能に収容し、試験体１００ｓによって内部が周方向に複数の流路１Ａ，１Ｂに区画されるケーシング２０と、試験体１００ｓに対して軸線方向への荷重を付与する荷重付与部１４と、ケーシング２０内の複数の流路１Ａ，１Ｂにそれぞれ異なる温度の流体を流通させる流体供給部３０と、流体供給部３０によりそれぞれの流路１Ａ，１Ｂに供給する前記流体の温度を制御する温度制御部４０と、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、高温環境下等で用いられる部材の熱疲労に対する評価を行う熱疲労試験装置に関する。

例えば、原子炉やタービン、ボイラ等の各種設備において、高温の流体が流れる配管は、配管内を流れる流体の温度の変動によって熱応力が生じる。この熱応力が繰り返し作用する熱疲労を受けた状態で引張応力等の平均応力が作用すると、配管が損傷につながることもある。そこで、高温で使用される配管等の部材においては、熱疲労試験等を行った上で、その材質や肉厚等を設定することにより、熱疲労に対する十分な強度を確保している。

特許文献１、２には、高温で使用される部材と同材料の試験片を用いて熱疲労試験を行う構成が開示されている。この構成は、試験片をホルダで保持し、試験片およびホルダの全体を加熱・冷却することによって試験片に熱応力を作用させ、試験片の評価を行う。

特許文献１、２に開示された構成では、試験片は均一に加熱・冷却される。しかし、配管においては、配管の内側と外側とで温度が大きく異なり、配管の肉厚方向に温度分布が生じる。このように肉厚方向に温度分布が生じる部材については、特許文献１、２に開示された構成では、精度の高い評価を行うのが困難である。

特許文献３には、供試体の表面側と裏面側にそれぞれ流体流路を形成し、表面側の流体流路と裏面側の流体流路とで、異なる温度の流体を供給する構成が開示されている。この構成によれば、供試体の表面側から裏面側に向けた肉厚方向に温度分布を生じさせることができる。この状態で供試体を熱疲労試験することで、配管等に用いる部材の精度の高い評価を行うことができる。

特許第３４２２５２４号公報 特開２００３−３５６４４号公報 特開昭６２−２５０３３０号公報

しかしながら、特許文献３に開示された構成では、供試体の表面側と裏面側に、コ字状断面の上面流路形成板、下面流路形成板を設けることで、流体流路を形成している。このように、供試体の一部に上面流路形成板、下面流路形成板が固定されるため、熱疲労試験中における供試体の状態変化に影響が及ぶ。

特に、供試体に熱応力を与えながら、引張試験等の強度試験を行う場合、供試体の一部に上面流路形成板、下面流路形成板が固定されていることの影響は無視できない。供試体単体の場合と、供試体の一部に上面流路形成板および下面流路形成板が固定されている場合とでは、供試体に付与した引張力等による平均応力の分布が異なるからである。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱疲労を受けた状態で平均応力が作用した材料に関する精度の高いデータを取得することのできる熱疲労試験装置を提供することを目的とする。

この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
この発明に係る熱疲労試験装置は、軸線に沿って延びる筒状で、試験体を前記軸線方向に摺動可能に収容し、前記試験体によって内部が周方向に複数の流路に区画されるケーシングと、前記試験体に対して前記軸線方向への荷重を付与する荷重付与部と、前記ケーシング内の複数の前記流路にそれぞれ異なる温度の流体を流通させる流体供給部と、前記流体供給部によりそれぞれの前記流路に供給する前記流体の温度を制御する温度制御部と、を備える。

このように、ケーシングに試験体を収容した状態で、ケーシング内の複数の流路にそれぞれ異なる温度の流体を流通させることで、試験体に対し、その肉厚方向の温度分布を生じさせる。この状態で、荷重付与部により試験体に軸線方向の荷重を付与することで、熱疲労を受けた状態で平均応力が作用した材料に関する精度の高いデータを取得することができる。
このとき、試験体はケーシングに対して摺動可能であるので、ケーシングによって試験体に生じる影響を抑えることができる。

また、前記温度制御部は、前記ケーシング内の複数の前記流路の一つに供給する前記流体の温度を一定に維持し、前記ケーシング内の他の前記流路に供給する前記流体の温度を制御するようにしてもよい。

このように構成することで、例えば配管の内外で、配管内の流体の温度が時間の経過とともに変動する場合、配管外の雰囲気温度が時間の経過とともに変動する場合等を模して、荷重を付与した試験を行うことができる。

また、前記温度制御部は、高温側の前記流体の温度を一定に維持し、低温側の前記流体の温度を制御するようにしてもよい。

高温側の流体の温度を変動させるには、時間とエネルギを要する。これに対し、低温側の流体の温度を制御することで、高いレスポンスで流体の温度を容易に変動させることができる。

また、前記温度制御部は、前記流路における前記流体の流量を制御するようにしてもよい。

このように構成することで、流体の流量を変動させると、試験体との間で行う熱エネルギ交換量を調整することができ、実質的に流体の温度を制御することができる。

また、この発明に係る熱疲労試験装置は、前記ケーシング内の複数の前記流路の少なくとも一つは、前記軸線に沿って螺旋状に連続する複数の螺旋状流路を備えているようにしてもよい。

このように構成することで、複数の螺旋状流路で、互いに異なる温度の流体を供給すれば、試験体に対し、その肉厚方向の温度分布を生じさせながら軸線方向に沿って異なる温度分布を付与することができる。

この発明に係る熱疲労試験装置は、軸線に沿って延びる筒状試験体内に前記軸線方向に摺動可能に収容され、前記筒状試験体の内部を周方向に複数の流路に区画する仕切板と、前記筒状試験体に対して前記軸線方向への荷重を付与する荷重付与部と、前記筒状試験体内の複数の前記流路にそれぞれ異なる温度の流体を流通させる流体供給部と、を備えることを特徴とする。

このように構成することで、仕切板を挟んだ一方の側と他方の側とで、筒状試験体に対し、周方向の温度分布を付与することができる。これにより、周方向の温度分布を有する筒状試験体について、熱疲労を受けた状態で平均応力が作用した材料に関する精度の高いデータを取得することができる。
このとき、仕切板は、筒状試験体に対して摺動可能であるので、仕切板によって筒状試験体に生じる影響を抑えることができる。

この発明に係る熱疲労試験装置によれば、試験体がケーシング等の影響を受けないため、熱疲労を受けた状態で平均応力が作用した材料に関する精度の高いデータを取得することができる。

この発明の第一、第二実施形態に係る熱疲労試験装置の全体構成を示す図である。 第一実施形態に係る熱疲労試験装置において、試験体を保持するケーシングの構成を示す断面図である。 上記試験体を保持するケーシングの外観の一部を示す斜視図である。 第二実施形態に係る熱疲労試験装置において、試験体を保持するケーシングの構成を示す断面図である。 第一、第二実施形態に係る熱疲労試験装置のケーシングの第一変形例の構成を示す断面図である。 第一、第二実施形態に係る熱疲労試験装置のケーシングの第二変形例の構成を示す断面図である。 この発明の第三実施形態に係る熱疲労試験装置における筒状試験体と仕切板の構成を示す断面図である。 上記熱疲労試験装置の全体構成を示す図である。

以下、この発明の実施形態に係る熱疲労試験装置を図面に基づき説明する。
（第一実施形態）
図１は、この実施形態の熱疲労試験装置の全体構成を示す図である。図２は、熱疲労試験装置において、試験体を保持するケーシングの構成を示す断面図である。図３は、試験体を保持するケーシングの外観の一部を示す斜視図である。
図１に示すように、この実施形態の熱疲労試験装置１０Ａは、試験体１００を軸線方向に摺動可能に収容するケーシング２０と、荷重付与部１４と、流体供給部３０と、温度制御部４０と、計測部１５と、制御装置１６と、を備える。

図２、図３に示すように、ケーシング２０は、軸線に沿って延びる筒状の筒状部２１と、筒状部２１の軸線方向両端部を塞ぐ端板２２，２２と、を備えている。ケーシング２０は、断面円形または断面矩形等とすることができる。
それぞれの端板２２には、試験体１００を挿入する開口部２３が形成されている。開口部２３の内周面には、試験体１００を軸線方向に摺動可能としつつ、開口部２３と試験体１００との隙間をシールするシール部材２４が設けられている。シール部材２４としては、ゴム系材料等からなる、いわゆるＯ−リングや、メタル系材料からなるパッキン等を用いることができる。

このシール部材２４を備えた開口部２３を通して、試験体１００をケーシング２０内に挿入すると、ケーシング２０内は、試験体１００によって内部が周方向に複数の流路に区画される。この実施形態では、試験体１００は板状であるため、ケーシング２０内は、周方向に２つの流路１Ａ，１Ｂに区画される。

試験体１００は、ケーシング２０に対し、その両端部１００ｓ、１００ｓを、両側の端板２２の開口部２３から外方に突出させた状態で収容される。
荷重付与部１４は、試験体１００に対して軸線方向への荷重を付与する。このため、荷重付与部１４は、試験体１００の両端部１００ｓ，１００ｓを、不図示のチャックやボルト等によって保持する。そして、荷重付与部１４は、試験体１００に対し、ネジ（ボールネジ）、油圧シリンダ、エアシリンダ等により、軸線方向への引張応力を付与する。これにより試験体１００には、軸線方向に平均応力が付与される。

流体供給部３０は、ケーシング２０内の複数の流路１Ａ，１Ｂに、それぞれ異なる温度の流体Ｌ１，Ｌ２を流通させる。
このため、図１に示すように、流体供給部３０は、ケーシング２０内の複数の流路１Ａ，１Ｂのそれぞれに設けられた循環管路３１Ａ，３１Ｂと、循環管路３１Ａ，３１Ｂに流体Ｌ１，Ｌ２を循環させるポンプ３２Ａ，３２Ｂと、を備えている。

図２に示すように、ケーシング２０の筒状部２１には、試験体１００の一方の側と、他方の側に、それぞれ循環管路３１Ａ，３１Ｂが接続される供給口２５Ａ，２５Ｂ、排出口２６Ａ，２６Ｂが設けられている。この実施形態において、流路１Ａと流路１Ｂとで、流体Ｌ１，Ｌ２の流通方向が反対向きとなるよう、試験体１００の一方の側の供給口２５Ａ，排出口２６Ａと、他方の側の供給口２５Ｂ，排出口２６Ｂは、互い違いに設けられている。

ポンプ３２Ａ，３２Ｂは、その作動のＯＮ／ＯＦＦ，および作動回転数が、制御装置１６により制御されるようになっている。これにより、ポンプ３２Ａ，３２Ｂから循環管路３１Ａ，３１Ｂを介して流路１Ａ，１Ｂに送り込む流体Ｌ１，Ｌ２の流量、流速を調整する。

温度制御部４０は、流体供給部３０によりそれぞれの流路１Ａ，１Ｂに供給する流体Ｌ１，Ｌ２の温度を制御する。
温度制御部４０は、ヒータ４１Ａ，４１Ｂと、温度センサ４２Ａ，４２Ｂと、高温側温度制御部４３Ａ、低温側温度制御部４３Ｂと、を備えている。

ヒータ４１Ａ，４１Ｂは、循環管路３１Ａ，３１Ｂに設けられ、流路１Ａ，１Ｂに供給する流体Ｌ１，Ｌ２を加熱する。

温度センサ４２Ａ，４２Ｂは、ヒータ４１Ａ，４１Ｂにより加熱された循環管路３１Ａ，３１Ｂ内の流体Ｌ１，Ｌ２の温度を検出する。温度センサ４２Ａ，４２Ｂは、検出した流体Ｌ１，Ｌ２の温度のデータ（信号）を制御装置１６に出力する。

高温側温度制御部４３Ａ、低温側温度制御部４３Ｂは、制御装置１６に、機能的な構成として備えられている。
高温側温度制御部４３Ａ、低温側温度制御部４３Ｂは、ヒータ４１Ａ，４１Ｂの作動を制御する。高温側温度制御部４３Ａ、低温側温度制御部４３Ｂは、温度センサ４２Ａ，４２Ｂにより検出された、循環管路３１Ａ，３１Ｂ内の流体Ｌ１，Ｌ２の温度に応じ、ヒータ４１Ａ，４１Ｂの作動をフィードバック制御する。

また、高温側温度制御部４３Ａ、低温側温度制御部４３Ｂは、ポンプ３２Ａ，３２Ｂの作動を制御する。これにより、高温側温度制御部４３Ａ、低温側温度制御部４３Ｂは、流路１Ａ，１Ｂに供給する流体Ｌ１，Ｌ２の流量を調整できるようになっている。
これにより、高温側温度制御部４３Ａ、低温側温度制御部４３Ｂは、流路１Ａ，１Ｂに供給する流体Ｌ１，Ｌ２の温度を、予め設定した温度条件に合わせて調整する。具体的には、低温側温度制御部４３Ｂでは、温度条件を高温側温度制御部４３Ａで設定した温度に対して低く設定する。

計測部１５は、試験中における試験体１００の、流路１Ａ側の表面温度、流路１Ｂ側の表面温度、ひずみ等の変位等の各種データを検出する。計測部１５は、検出したデータ（信号）を制御装置１６に出力する。

次に、上記のような構成の熱疲労試験装置１０Ａにおける熱疲労試験方法について説明する。
まず、試験体１００を、ケーシング２０にセットする。これには、試験体１００を、シール部材２４を備えた開口部２３を通してケーシング２０内に挿入する。試験体１００は、ケーシング２０に対し、その両端部１００ｓ、１００ｓを、両側の端板２２の開口部２３から外方に突出させる。この状態で、試験体１００により、ケーシング２０内は、周方向に２つの流路１Ａ，１Ｂに区画される。

そして、流体供給部３０によりポンプ３２Ａ，３２Ｂを作動させ、ケーシング２０内の複数の流路１Ａ，１Ｂに流体Ｌ１，Ｌ２を流通させる。このとき、温度制御部４０により、流体Ｌ１，Ｌ２の温度を予め設定した温度条件に合わせるべく制御し、流路１Ａ，１Ｂにそれぞれ異なる温度の流体Ｌ１，Ｌ２を流通させる。これにより、試験体１００に対し、その肉厚方向の温度分布を生じさせる。
流路１Ａ，１Ｂにそれぞれ異なる温度の流体Ｌ１，Ｌ２を流通させるには、ヒータ４１Ａ，４１Ｂによる流体Ｌ１，Ｌ２の加熱による温度調整、または、ポンプ３２Ａ，３２Ｂによる流体Ｌ１，Ｌ２の流量や流速を調整することによる温度調整を実施する。

この実施形態では、温度制御部４０は、ケーシング２０内の一方の流路１Ａに供給する流体Ｌ１の温度を、他方の流路１Ｂに供給する流体Ｌ２の温度よりも高温となるようにする。そして、温度制御部４０は、ケーシング２０内の一方の流路１Ａに供給する高温側の流体Ｌ１の温度を一定に維持し、ケーシング２０内の他方の流路１Ｂに供給する低温側の流体Ｌ２の温度を変動させる。これにより、試験体１００の肉厚方向に温度分布が生じ、試験体１００に変動する熱応力が生じる。
また、温度制御部４０は、ケーシング２０内の一方の流路１Ａにおける流体Ｌ１の流速が、ケーシング２０内の他方の流路１Ｂにおける流体Ｌ２の流速より低くなるようにする。

そして、荷重付与部１４は、制御装置１６に設定された試験条件に基づいて、試験体１００に軸線方向の荷重を付与して引っ張る。このとき、試験体１００は、ケーシング２０に対して軸線方向に沿って摺動可能に保持されている。これにより、試験体１００に軸線方向の荷重が付与されて試験体１００が軸線方向に変形しても、ケーシング２０により試験体１００の変形が阻害される等の影響を受けないようになっている。

このようにして、温度制御部４０により、試験体１００に熱応力が生じた状態で、試験体１００に軸線方向の荷重を付与して試験体１００に平均応力を作用させる。計測部１５は、平均応力を作用させたままの状態で、試験体１００に熱応力が変化したときの、流路１Ａ側の表面温度、流路１Ｂ側の表面温度、ひずみ等の変位等の各種データを検出する。
制御装置１６は、計測部１５から出力された検出結果データに基づき、試験体１００の熱疲労を受けた状態で平均応力が作用した試験体１００を評価する。

したがって、上述した第一実施形態の熱疲労試験装置１０Ａによれば、ケーシング２０に試験体１００を収容した状態で、ケーシング２０内の複数の流路１Ａ，１Ｂにそれぞれ異なる温度の流体Ｌ１，Ｌ２を流通させることで、試験体１００に対し、その肉厚方向の温度分布を生じさせる。この状態で、荷重付与部１４により試験体１００に軸線方向の荷重を付与することで、熱疲労を受けた状態で平均応力が作用した試験体１００に関する精度の高いデータを取得することができる。
このとき、試験体１００はケーシング２０に対して摺動可能であるので、ケーシング２０によって試験体１００に生じる影響を抑えることができる。したがって、試験体１００に平均応力を均一に作用させ、荷重を付与した熱疲労試験を高精度に行うことが可能となる。

また、熱疲労試験装置１０Ａにおいて、温度制御部４０は、ケーシング２０内の流路１Ａに供給する流体Ｌ１の温度を一定に維持し、ケーシング２０内の他の流路１Ｂに供給する流体Ｌ２の温度を変動させるようにした。このように構成することで、例えば配管の内外で、配管内の流体Ｌ１，Ｌ２の温度が時間の経過とともに変動する場合、配管外の雰囲気温度が時間の経過とともに変動する場合等を模して、荷重を付与した熱疲労試験を行うことができる。

さらに、温度制御部４０は、高温側の流体Ｌ１の温度を一定に維持し、低温側の流体Ｌ２の温度を制御するようにした。高温側の流体Ｌ１の温度を変動させるには、時間とエネルギを要する。これに対し、低温側の流体Ｌ２の温度を制御することで、高いレスポンスで流体Ｌ２の温度を容易に変動させることができる。

加えて、温度制御部４０は、流路１Ａ，１Ｂにおける流体Ｌ１，Ｌ２の流量を制御するようにした。流体Ｌ１，Ｌ２の流量を変動させると、試験体１００との間で行う熱エネルギ交換量を調整することができる。このようにして、流体Ｌ１，Ｌ２の流量制御によっても、実質的に流体Ｌ１，Ｌ２の温度を制御することができる。

（第二実施形態）
次に、この発明にかかる熱疲労試験装置の第二実施形態について説明する。以下に説明する第二実施形態においては、第一実施形態と流路１Ｂの構成のみが異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。

図４は、上記熱疲労試験装置の第二実施形態における構成を示す模式図である。
図４に示すように、この実施形態における熱疲労試験装置１０Ｂは、ケーシング２０内が、試験体１００によって周方向に複数の流路に区画される。この実施形態では、試験体１００により、ケーシング２０内は、周方向に２つの流路１Ａ，１Ｃに区画される。
流路１Ｃは、軸線に沿って螺旋状に連続する２つの螺旋状流路５０Ａ，５０Ｂから形成されている。
螺旋状流路５０Ａ，５０Ｂのそれぞれは、軸線方向に間隔をあけた複数個所で、周方向の一部が試験体１００に接触している。また、螺旋状流路５０Ａにおける試験体１００に対する接触位置Ｐ１と、螺旋状流路５０Ｂにおける試験体１００に対する接触位置Ｐ２は、軸線方向に交互に位置するよう、螺旋状流路５０Ａ，５０Ｂが設けられている。

螺旋状流路５０Ａ，５０Ｂには、図１に示した流体供給部３０の循環管路３１Ｂ、ポンプ３２Ｂと、温度制御部４０のヒータ４１Ｂ、温度センサ４２Ｂ、低温側温度制御部４３Ｂと、がそれぞれ独立して設けられている。
これにより、複数の螺旋状流路５０Ａ，５０Ｂには、互いに異なる温度の流体Ｌ２ａ，Ｌ２ｂを供給できるようになっている。すると、試験体１００に対し、その肉厚方向の温度分布を生じさせながら軸線方向に沿った温度分布を付与することができる。

したがって、上述した第二実施形態の熱疲労試験装置１０Ｂによれば、試験体１００に対し、軸線方向に沿った温度分布を付与した状態で、荷重付与部１４により試験体１００に軸線方向の荷重を付与して、熱疲労を受けた状態で平均応力が作用した試験体１００に関する精度の高いデータを取得することができる。
このとき、上記第一実施形態と同様、試験体１００はケーシング２０に対して摺動可能であるので、ケーシング２０が試験体１００に生じる熱応力に影響を及ぼすのを抑えることができる。したがって、試験体１００の熱疲労試験を、高精度に行うことが可能となる。

（第一、第二実施形態の変形例）
上記第一、第二実施形態では、ケーシング２０の軸線方向の両端部の端板２２，２２に開口部２３を形成し、試験体１００を開口部２３に挿入することによって、試験体１００を軸線方向に摺動可能に保持するようにしたが、これに限らない。
図５は、第一、第二実施形態に係る熱疲労試験装置のケーシングの第一変形例の構成を示す断面図である。

図５に示すように、ケーシング２０を、断面半円状のケーシング部材２７，２７から形成してもよい。この構成においては、これらケーシング部材２７，２７を、試験体１００の両面に沿わせて設ける。そして各ケーシング部材２７と試験体１００との間に、試験体１００を軸線方向に摺動可能としつつ、ケーシング部材２７と試験体１００との隙間をシールするシール部材２８を設ける。

このような構成においても、試験体１００はケーシング２０に対して摺動可能であるので、ケーシング２０によって試験体１００に生じる影響を抑えることができる。したがって、荷重を付与した試験体１００の熱疲労試験を、高精度に行うことが可能となる。

ここで、第一、第二実施形態では、試験体１００を平板状としたが、これに限るものではない。
図６は、第一、第二実施形態に係る熱疲労試験装置のケーシングの第二変形例の構成を示す断面図である。
この図６に示すように、試験体１００は、例えば湾曲していてもよい。この場合、ケーシング２０も、試験体１００の形状に応じて湾曲させた形状とする。

これ以外にも、熱疲労試験の対象となる試験体の形状に合わせて、ケーシングを形成すれば良い。

（第三実施形態）
次に、この発明にかかる熱疲労試験装置の第三実施形態について説明する。以下に説明する第三実施形態においては、第一実施形態と試験体の構成が異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図７は、この発明の第三実施形態に係る熱疲労試験装置における筒状試験体と仕切板の構成を示す断面図である。図８は、上記熱疲労試験装置の全体構成を示す図である。
図７、図８に示すように、熱疲労試験装置１０Ｃは、軸線に沿って延びる筒状の筒状試験体１０５を試験対象とするものである。

熱疲労試験装置１０Ｃは、筒状試験体１０５内に軸線方向に摺動可能に収容される仕切板６０を備えている。筒状試験体１０５は、その内周面に、仕切板６０の幅方向の両端部が挿入される支持溝６１，６１が形成されている。支持溝６１、６１は、仕切板６０の両端部を挿入した状態で、仕切板６０がその板厚方向に一定寸法の範囲で移動可能とされている。

仕切板６０は、筒状試験体１０５の内部を周方向に複数（この実施形態では２つ）の流路１Ｃ，１Ｄに区画する。仕切板６０は、筒状試験体１０５の支持溝６１，６１に接する端部に、それぞれシール部材６２が設けられている。
シール部材６２は、仕切板６０をその板厚方向に摺動可能としつつ、支持溝６１，６１と仕切板６０との隙間をシールする。

流体供給部３０は、筒状試験体１０５内の複数の流路１Ｃ，１Ｄにそれぞれ異なる温度の流体Ｌ１，Ｌ２を流通させる。

第三実施形態の熱疲労試験装置１０Ｃでは、第一実施形態と同様に、温度制御部４０で流路１Ｃ，１Ｄに流通する流体Ｌ１及びＬ２の温度を調整した状態で、制御装置１６に設定された試験条件に基づいて、荷重付与部１４によって筒状試験体１０５に軸線方向の荷重を付与して引っ張る。

このように構成することで、支持溝６１の部分で、仕切板６０を挟んだ仕切板６０の板厚方向の一方の側と他方の側とで、筒状試験体１０５に対し、周方向の温度分布を付与することができる。具体的には、支持溝６１，６１の仕切板６０の幅方向の面は、支持溝６１，６１に対して仕切板６０がその板厚方向に摺動するごとに、異なる温度の流体Ｌ１，Ｌ２にそれぞれ触れることになる。そのため、筒状試験体１０５の支持溝６１，６１の仕切板６０の幅方向の面に対して周方向の温度分布を生じさせる。試験体１００に対し、その肉厚方向の温度分布を生じさせる。この状態で、荷重付与部１４により筒状試験体１０５に軸線方向の荷重を付与することで、熱疲労を受けた状態で平均応力が作用した筒状試験体１０５に関する精度の高いデータを取得することができる。
このとき、仕切板６０は、筒状試験体１０５に対して摺動可能であるので、仕切板６０によって筒状試験体１０５に生じる影響を抑えることができる。

（その他の変形例）
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

例えば、温度制御部４０は、流路１Ａに供給する流体Ｌ１の温度を一定に維持し、流路１Ｂに供給する流体Ｌ２の温度を制御するようにしたがこれに限らない。流路１Ａに供給する流体Ｌ１と、流路１Ｂに供給する流体Ｌ２とを、それぞれ温度制御するようにしてもよい。

また、温度制御部４０は、高温側の流体Ｌ１の温度を一定に維持し、低温側の流体Ｌ２の温度を制御するようにしたがこれに限らない。低温側の流体Ｌ２の温度を一定に維持し、高温側の流体Ｌ１の温度を制御するようにしてもよい。高温側の流体Ｌ１、低温側の流体Ｌ２の双方の温度を制御してもよい。

さらに、温度制御部４０により試験体１００に対して付与する温度変動プロファイルは、いかなるものとしてもよい。

また、熱疲労試験装置１０Ａ、１０Ｂ，１０Ｃは、本実施形態のように温度制御部４０のヒータ４１Ａ，４１Ｂと、流体供給部３０のポンプ３２Ａ，３２Ｂとをともに備えている構成に限定されるものではない。例えば、温度制御部４０のヒータ４１Ａ，４１Ｂ及び流体供給部３０のポンプ３２Ａ，３２Ｂのいずれか一方のみを有する構成でもよい。即ち、熱疲労試験装置１０Ａ、１０Ｂ，１０Ｃは、流体Ｌ１，Ｌ２の温度を調整する構成を有していればよい。

また、高温の流体Ｌ１を流通させる流路１Ａや１Ｃでは、本実施形態のように流体Ｌ１を流通させ続けることでは限定されるものではない。例えば、ポンプ３２Ａを有しておらず、流路１Ａにおける高温の流体Ｌ１は、流通せずにケーシング２０内の流路１Ａに溜められているだけでもよい。このようにことで、簡易な構成で荷重を負荷した状態で熱疲労試験を実施することができ、熱疲労を受けた状態で平均応力が作用した材料に関する精度の高いデータを取得することができる。

さらに、第一実施形態から第三実施形態、及び第一変形例や第二変形例は、記載した構成に限定されるものではなく、異なる実施形態の構成を組み合わせてもよい。例えば、第三実施形態に、第二実施形態の螺旋状流路５０Ａ、５０Ｂを設けてもよく、第二変形例のように湾曲させた形状としてもよい。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 流路
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 熱疲労試験装置
１４ 荷重付与部
１５ 計測部
１６ 制御装置
２０ ケーシング
２１ 筒状部
２２ 端板
２３ 開口部
２４ シール部材
２５Ａ，２５Ｂ 供給口
２６Ａ，２６Ｂ 排出口
２７ ケーシング部材
２８ シール部材
３０ 流体供給部
３１Ａ，３１Ｂ 循環管路
３２Ａ，３２Ｂ ポンプ
４０ 温度制御部
４１Ａ，４１Ｂ ヒータ
４２Ａ，４２Ｂ 温度センサ
４３Ａ 高温側温度制御部
４３Ｂ 低温側温度制御部
５０Ａ，５０Ｂ 螺旋状流路
６０ 仕切板
６１ 支持溝
６２ シール部材
１００ 試験体
１００ｓ 両端部
１０５ 筒状試験体
Ｌ１，Ｌ２ 流体
Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ 流体
Ｐ１、Ｐ２ 接触位置

Claims (6)

1. 軸線に沿って延びる筒状で、試験体を前記軸線方向に摺動可能に収容し、前記試験体によって内部が周方向に複数の流路に区画されるケーシングと、
   前記試験体に対して前記軸線方向への荷重を付与する荷重付与部と、
   前記ケーシング内の複数の前記流路にそれぞれ異なる温度の流体を流通させる流体供給部と、
   前記流体供給部によりそれぞれの前記流路に供給する前記流体の温度を制御する温度制御部と、
   を備える熱疲労試験装置。
2. 前記温度制御部は、前記ケーシング内の複数の前記流路の一つに供給する前記流体の温度を一定に維持し、
   前記ケーシング内の他の前記流路に供給する前記流体の温度を変動させる請求項１に記載の熱疲労試験装置。
3. 前記温度制御部は、高温側の前記流体の温度を一定に維持し、低温側の前記流体の温度を変動させる請求項２に記載の熱疲労試験装置。
4. 前記温度制御部は、前記流路における前記流体の流量を制御する請求項１から３のいずれか一項に記載の熱疲労試験装置。
5. 前記ケーシング内の複数の前記流路の少なくとも一つは、前記軸線に沿って螺旋状に連続する複数の螺旋状流路を備えている請求項１から４のいずれか一項に記載の熱疲労試験装置。
6. 軸線に沿って延びる筒状試験体内に前記軸線方向に摺動可能に収容され、前記筒状試験体の内部を周方向に複数の流路に区画する仕切板と、
   前記筒状試験体に対して前記軸線方向への荷重を付与する荷重付与部と、
   前記筒状試験体内の複数の前記流路にそれぞれ異なる温度の流体を流通させる流体供給部と、
   を備える熱疲労試験装置。

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