JP6251266B2 - 高温環境用試験標本ホルダー - Google Patents

Description

以下の考察は、一般的な背景情報としてのみ提供され、請求する主題の範囲を決定する補助として用いられることは意図しない。

本発明は、環境チャンバにおいて用いられ得る試験標本ホルダーに関する。環境チャンバは、試験標本の環境を、周囲条件の環境とは異なるように変化させるように操作され得る。２０１２年８月８日出願の米国仮特許出願第６１／６８１、１２７号は、全体として本願に引用して援用される。

本明細書における概要および要約は、簡潔な形式において概念の選択を紹介するために提供され、以下の詳細な説明においてさらに記載される。本概要および要約は、請求する主題の重要な特徴または本質的な特徴を識別することを意図するものではなく、また、請求する主題の範囲を決定する補助として用いることを意図するものでもない。請求する主題は、背景技術に言及されるいかなるまたは全ての不利な点を解決する実施に限定されるものではない。

本開示の局面は、試験環境における高温に耐えることが可能な試験標本ホルダーを含む。該試験標本ホルダーは、試験標本に選択的に係合しかつそれを保持するように動作可能な標本係合部分を含む。該試験標本ホルダーは、該標本係合部分の周囲に配置された第１シールドを含み、該シールドと該標本係合部分との間に第１間隙が形成されることによって、該標本係合部分から熱を取り除く。

本開示の別の局面は、試験デバイスを含み、該試験デバイスは、ベースと、該ベースから延伸する左および右の支持体と、該左および右の支持体に装着されたクロスヘッドと、該ベースに装着されたアクチュエータとを有する。環境チャンバは、該ベースによって支持され、第１および第２開口部を有する。第１標本係合部分は、アクチュエータに結合し、該環境チャンバの該第１開口部内に位置するその部分を有するように構成される。第２標本係合部分は、該クロスヘッドに結合し、該環境チャンバの該第２開口部内に位置するその部分を有するように構成される。該試験デバイスは、該第１標本係合部分に近接した第１温度センサと、該第２係合部分に近接した第２温度センサと、標本が特定の位置において該第１および第２標本係合部分によって保持されるときに、該標本の温度を感知するように構成された、該環境チャンバ内の第３温度センサとを含む。コントローラは、該第１、第２および第３温度センサから信号を受信し、該第１および第２標本係合部分の温度を制御する信号を送信するように構成され、かつ該特定の位置における標本の温度を制御するように構成される。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
試験標本ホルダーであって、
試験標本に選択的に係合し、該試験標本を保持するように動作可能な標本係合部分と、
該標本係合部分の周囲に配置された第１シールドと
を備え、
該シールドと該標本係合部分との間に第１間隙が形成されることによって、該標本係合部分から熱を取り除く、試験標本ホルダー。
（項目２）
前記第１間隙は、入口ポートと排出ポートとを有する第１間隙通路を備え、ガスが該入口ポートを介して該第１間隙通路に強制的に入れられ、熱は前記標本係合部分から伝達された熱である、項目１に記載の試験標本ホルダー。
（項目３）
前記入口ポートは、前記第１間隙通路の下端に近接しており、前記排出ポートは、前記第１間隙通路の上端に近接している、項目２に記載の試験標本。
（項目４）
前記標本ホルダーに装着され、前記第１シールドの周囲に配置された第２シールドをさらに備え、該第２シールドは、該第１シールドに装着されることによって前記標本ホルダーから熱を取り除くように構成される第２間隙通路を規定する、項目１〜３のうちのいずれか一項に記載の試験標本。
（項目５）
前記第２間隙通路は、上端に近接した入口ポートと、下端に近接した排出ポートと備え、それによって、ガスが該第２間隔通路を流れるときに、前記標本係合部分から熱が取り除かれる、項目４に記載の試験標本。
（項目６）
前記第１間隙は、真空下の密封された空隙を備え、該真空下の密封された空隙は、前記標本係合部分への熱伝導を防止する、項目１に記載の試験標本。
（項目７）
前記第１シールドは、熱バリアコーティングまたは低放射率熱性コーティングを備える少なくとも１つの表面を含む、項目１〜６のうちのいずれか一項に記載の試験標本。
（項目８）
前記少なくとも１つの表面は、前記標本係合部分から間隔をあけた内向き表面を備えることによって間隙を形成する、項目７に記載の試験標本ホルダー。
（項目９）
前記第２シールドは、熱バリアコーティングまたは低放射率熱性コーティングを備える少なくとも１つの表面を含む、項目４に記載の試験標本ホルダー。
（項目１０）
前記第２シールド上の前記少なくとも１つの表面は、前記シールドの外向き表面から間隔をあけており、かつ該外向き表面を向いている内向き表面であり、熱バリアコーティングまたは低放射率熱性コーティングを備える、項目９に記載の試験標本ホルダー。
（項目１１）
試験デバイスであって、
ベースと、
該ベースから延伸する左および右の支持体と、
該左および右の支持体に装着されたクロスヘッドと、
該ベースに装着されたアクチュエータと、
該ベースによって支持され、第１および第２開口部を有する環境チャンバと、
第１標本係合部分であって、該アクチュエータに結合し、該環境チャンバの該第１開口部内に位置するその部分を有するように構成された、第１標本係合部分と、
第２標本係合部分であって、該クロスヘッドに結合し、該環境チャンバの該第２開口部内に位置するその部分を有するように構成された、第２標本係合部分と、
該第１標本係合部分に近接した第１温度センサと、
該第２係合部分に近接した第２温度センサと、
特定の位置における標本の温度を感知するように構成された、該環境チャンバ内の第３温度センサと、
該第１、第２および第３温度センサから信号を受信し、該第１および第２標本係合部分の温度を制御する信号を送信するように構成され、かつ該特定の位置における標本の温度を制御するように構成されたコントローラと
を備える、試験デバイス。
（項目１２）
前記第１標本係合部分に近接した前記環境チャンバ内に位置する第１加熱要素と、
前記第２標本係合部分に近接した前記環境チャンバ内に位置する第２加熱要素と、
前記環境チャンバ内に位置し、所望の位置における標本の温度を制御するように構成された第３加熱要素と
を更に備える、項目１１に記載の試験デバイス。
（項目１３）
前記コントローラは、前記第１、第２および第３温度センサからの信号から前記第１、第２および第３加熱要素を個別に制御し、それによって前記第１および第２加熱要素は、選択された温度に制御され、前記第３加熱要素は、選択された位置における標本の温度を制御するように構成される、項目１２に記載の試験デバイス。
（項目１４）
前記第１標本係合部分および第２標本係合部分の両方は、
試験標本に選択的に係合し、該試験標本を保持するように動作可能な標本係合部分と、
該標本係合部分の周囲に配置された第１シールドと
を備え、
該シールドと該標本係合部分との間に第１間隙が形成されることによって、該標本係合部分から熱を取り除く、項目１１〜１３のうちのいずれか一項に記載の試験デバイス。
（項目１５）
前記第１標本係合部分および第２標本係合部分の両方は、
入口ポートと排出ポートとを有する第１間隙通路を備える前記第１間隙を含み、ガスが該入口ポートを介して該第１間隙通路に強制的に入れられ、熱は前記標本ホルダーから伝達された熱である、項目１４に記載の試験デバイス。
（項目１６）
前記第１標本係合部分および第２標本係合部分の両方は、前記標本ホルダーに装着されて前記第１シールドの周囲に配置された第２シールドを更に備え、
該第２シールドは、該第１シールドに装着されることによって第２間隙通路を規定し、該第２間隙通路は、ガスを入口ポートから該第２間隙通路を介して出口ポートから排出するように流すことによって、前記標本ホルダーから熱を取り除くように構成される、項目１４に記載の試験デバイス。
（項目１７）
前記第１標本係合部分および第２標本係合部分の両方の前記第１間隙は、真空下の密封された空隙を備え、該真空下の密封された空隙は、前記標本係合部分への熱伝導を防止する、項目１４に記載の試験デバイス。
（項目１８）
前記第１標本係合部分および第２標本係合部分の両方の前記第１シールドは、熱バリアコーティングまたは低放射率熱性コーティングを備える少なくとも１つの表面を含む、項目１４に記載の試験デバイス。
（項目１９）
前記少なくとも１つの表面は、前記標本係合部分から間隔をあけた内向き表面を備えることによって間隙を形成する、項目１８に記載の試験デバイス。
（項目２０）
前記第１標本係合部分および第２標本係合部分の両方の前記第２シールドは、熱バリアコーティングまたは低放射率熱性コーティングを備える少なくとも１つの表面を含む、項目１６に記載の試験デバイス。

図１は、環境チャンバをともなう試験機械の斜視図である。 図２は、環境チャンバ内に位置する上部および下部試験標本ホルダーの断面図である。 図３は、試験標本ホルダーの断面図である。 図４は、環境チャンバ内の環境を制御するための流れ図である。 図５は、試験標本ホルダーの別の実施形態の断面図である。 図６は、追加的な遮蔽を有する試験標本ホルダーの斜視図である。 図７は、垂直中央平面に沿った図６の試験標本の断面斜視図である。 図８は、試験機械のための制御システムの概略図である。 図９は、コンピュータの概略流れ図である。

図１において概して１０として示される負荷フレームは、概略的に示され、また、１１として概略的に示される試験標本の負荷のために用いられる。標本１１は、環境チャンバ１２の内部に位置しており、１対の端壁１３とともに筐体を形成する（図２）。チャンバ１２は、別の筐体１７内に配置され得る。チャンバ１２は、あらゆる所望の方法によって負荷フレーム１０に対して支持され、その詳細は、本発明の開示に関係するものではない。例示されるように、負荷フレーム１０は、ベース１４、１対の直立柱１５、およびクロスヘッド１６を有する。クロスヘッド１６は、本開示の局面を有する試験標本ホルダー２０を支持する。同一でないにせよ、類似の試験標本ホルダー２１が、環境チャンバ１２の下端に例示される。例示の実施形態において、試験標本ホルダー２１は、ベース１４において位置するアクチュエータ（概略的に１９として示される）に結合され、負荷を加えるか、または変位を与える。そのようなアクチュエータは周知であり、その詳細は、本開示に関係するものではない。ロードセル１８は、加えられた荷重を計測するためにしばしば提供される。

現時点において、本開示の局面は、負荷が加えられるときに特に有利であり、それは、そのような負荷が試験標本ホルダー２０、２１を介して加えられるからであるが、本開示の局面は、例示的な実施形態の負荷フレーム１０に限定されず、また、本開示の局面は、試験標本１１に負荷を加えることのみに限定されるものでもないことに留意すべきである。

環境チャンバは、試験標本１１の特性を示す測定値を得るために、試験標本１１を高温環境に曝すために共通して用いられる。試験標本ホルダー２０、２１の少なくとも一部もまた、試験標本と同一または類似の環境に曝されるため、試験標本ホルダー２０、２１は、高温環境に曝されたときに申し分ない性能を発揮しなくてはならない。負荷フレーム１０などの負荷フレームの場合、試験標本ホルダー２０、２１は、試験標本１１に負荷を伝えるか、または付与する。故に、ホルダー２０、２１も高温環境にて動作しているときには、それらは、これら負荷を付与しなくてはならない。一部の場合においては、ユーザーは、試験標本ホルダー２０および／または２１の動作温度を超える温度にて試験を実施することを望むこともあり、それらが作られる材料によって動作温度は規定される。

本開示の１つの局面は、試験標本ホルダー２０、２１を提供し、それらの試験標本ホルダーは、試験標本ホルダー２０、２１の一部が作られる材料を考慮すると、それらがない場合においては実用的ではないか、または可能でもない温度に試験標本１１、ならびに試験標本ホルダー２０および／または２１の少なくとも一部を曝すことが望まれるときに、試験標本１１を保持するために用いられ得る。

図３に例として例示される試験標本ホルダー２１を参照すると、該ホルダー２１は、選択的に試験標本１１に係合するように構成される標本係合部３０を含む。温度改変構造３２は、標本係合部３０に結合され、かつ／または、その一部を形成する。温度改変構造３２は、以下に記載の特徴の１つ以上を含み得る。

温度改変構造３２の１つの局面は、標本係合部３２の少なくとも一部の少なくとも近傍に配置される１つ以上のシールド３４を含み得る。例示の実施形態において、シールド３４は、標本係合部３２に結合される。シールド３４は、本明細書中の空隙または間隙３６を形成するために標本係合部３０の少なくとも近傍に配置され得、一例としては、標本係合部３０の周りの環状空隙は、シールド３４の内向き表面と標本係合部３０（本明細書中、延伸部７０）の外向き表面との間に形成される。

例示の実施形態において、シールド３４は標本係合部３０に固定されるように装着される。間隙通路３８は、間隙または空隙３６から流体が流れることを可能にするように提供され得る。例示の実施形態において、間隙通路３８は、シールド３４の材料を介して提供される１つ以上のポートを含む。複数の間隙通路３８が提供される場合には、通常は、そのような通路３８は、標本係合部３０の周りで角度間隔にてシールド３４に配置される。

例示の実施形態において、第２シールド３９が提供され、また、標本係合部３０の一部の近傍に少なくとも配置されており、本明細書中においては、例としてシールド３４に結合されることによって固定されるように装着される。好適には、第２間隙または空隙４０は、シールド３４の表面とシールド３９の表面との間に形成される。本明細書中、第２間隙または空隙４０もまた、標本係合部３０に関して環状である。第２間隙通路４２は、第２間隙または空隙４０から流体が流れるのを可能にする。本例において、第２間隙通路４２は、標本係合部３０の周りに連続的な環状の開口部を含み、その開口部は、第２シールド３９が試験標本１１の近傍の一端４３においてのみ第１シールド３４に結合されるという事実から形成されている。

図３において、開口した間隙通路４２の代替物が４２Ａとして例示される。空隙４２Ａは、端４９および５１を密封し、空隙４２から空気を除去する空間の真空を引くことによって作られる。真空下の空隙４２は、一切の、または実質的に一切の物質を含まず、故に熱の通過に対するバリアとなる。熱を簡単に伝達しない、アルゴンなどのガスを空隙に充填することも考えられる。密封された空隙４２Ａは、間隙通路３８および／または４２と連動して、または間隙通路３８および／または４２の代替物として用いられ得ることが考えられる。

例示の実施形態において、シールド３４は、試験標本１１および端４３から離れた端４４において標本係合部３０に係合するか、またはそれの近位にて密接に保持される。この構造物は、全てでなくとも殆どの流体を、間隙通路（単数または複数）３８を介して流すことを可能にするために提供される。

しかし、留意すべきは、本明細書中に例示される間隙通路３８に加えて、またはその代わりとして、間隙通路４２に類似の環状開口部がシールド３４と標本係合部３０との間に提供され得ることである。例えば、単一のシールド３４のみが用いられているときには、間隙通路４２に類似の態様でシールド３４と標本係合部３０との間に環状開口部を含む間隙通路が望まれ得る。

環状開口部４２などの通路の使用はこの構造については特に有利であり、それに接続される空隙から、試験標本１１から離れる方向に流体を流させる。理解すべきは、シールド３４および／または３９の端または該端の近傍に位置する環状開口部４２が、連続的な環状開口部に限定されないということであり、むしろ、試験標本１１から離れた端４４におけるシールドの１つ以上の部分が、直接または別のシールドを介して標本係合部３０に結合されている場合には、１つ以上のポート開口部であり得る。

この点において留意すべきは、標本係合部３０は、環境チャンバ１２内に配置されているが、その一部または試験標本ホルダー２１の別の部分は、図２および３に例示されるように、環境チャンバ１２の壁１３に提供される開口部５０を介して延伸することである。特に有利な実施形態において、１つ以上の間隙通路３８、４２（１つより多くのシールドが提供されている場合）は、開口部５０に向けて流体を流すように、または開口部５０を介して流体を流すように配置される。例示の実施形態において、チャンバ１２の壁１３は、シールド３９の周囲に配置されることによって、間隙通路４２からの流体の流れが、試験標本１１が位置するチャンバ１２の内部から外に行く。

本発明の別の局面は、流体を間隙または空隙３６および／または４０から対応する間隙通路を介して外へ流すことを含み、該間隙通路において、流体は試験標本ホルダー２１の周囲の環境に追い出される。特に有利な実施形態において、流体は、標本係合部３０またはそれに接続される試験標本ホルダー２１の一部に提供される内部通路７４を介して、間隙（単数または複数）または空隙（単数または複数）３６および／または４０に提供される。

試験標本ホルダー２１は、延伸部７０を含み、該延伸部７０は、通常はチャンバ１２の外側に位置する試験標本ホルダー２１のベース部７２から延伸している。延伸部７０は、ベース７２上の試験標本係合部３０を支持する。図２に例示されるように、延伸部７０は、チャンバ１２に提供される開口部５０を介して延伸し得る。空隙３６は、延伸部７０の内部通路７４に流体的に結合している。

内部通路７４もまた開口部５０を介して延伸し、流体供給源７８に流体的に結合している。流体供給源７８は、圧力容器、ポンプ、送風機などを含む、いくつもの形状を取り得る。例示の実施形態において、内部通路７４は、ベース７２における通路８０に流体的に結合しており、該ベース７２においては、入口ポートが８２に提供されている。

本開示の局面が含むことは、延伸部７０の内部通路を介して流れる流体および／または間隙（単数または複数）３６、４０を介して流れる流体、および／または他の通路を流れる流体を用いて標本係合部３０および／または延伸部７０を冷却するかその温度を下げることであり、そのような措置によって、標本係合部３０および／または延伸部７０が構成される材料に鑑みてその措置なしには構成要素が動作し得ない温度を上回る温度に熱せられた環境チャンバ１２において、標本係合部３０および／または延伸部７０が使用され得る。

図２を参照すると、通常の試験標本の試験には、所望の温度に一部分（例えば中央部８１）を熱することを含む。多くの試験において、温度を管理するために温度ゲージ９１が提供される。所望の温度を達成することに加えて、多くの場合において、試験中の試験標本の部分８１の軸の長さ（ホルダー２０とホルダー２１との間）において温度が一定であることも必要である。言い換えると、試験中における部分８１に亘って、ある温度勾配が得られることがしばしば望まれ、典型的には非常に小さな勾配である。

環境チャンバ１２内の温度を管理するために、環境チャンバ１２は、通常、軸射熱エネルギーを放射する複数の加熱要素を含む。環境チャンバ１２の１つの形状において、３つの加熱要素８３Ａ、８３Ｂおよび８３Ｃ（概略的に例示）が提供され、そこでは、中央加熱要素８３Ｂは、試験標本１１、特に試験中の部分８１に隣接して配置され、その一方で、端加熱要素８３Ａおよび８３Ｃは、試験標本ホルダー２０、２１の端に近接する環境チャンバ１２の端部分における熱に寄与するように配置される。

図２および３を参照すると、本明細書において記載の１つ以上の温度改変構造３２を用い、そして特に間隙（単数または複数）３６、４０を介する供給源７８からの流体の流れを用いることによって、動作（本明細書中においては所望の負荷を移動または付与すること）のための標本係合部３０および／または延伸部７０、またはチャンバ１２におけるホルダー２１の他の構成要素の温度を維持し得、一方で、試験標本１１の部分８１が、標本係合部３０などの温度を上回る温度に（所望の温度勾配を維持しつつ）熱せられることが発見された。

例えば、部分８１を１２００℃に熱することができ、一方で間隙（単数または複数）３６、４０および接続される通路に流体を流すことによって、標本係合部３０、延伸部７０、などは１０００℃を超えないことが発見された。典型的には、流体はガスであり、例えば、限定されることなく空気、不活性ガスなどである。標本係合部３０、延伸部７０などに提供される冷却の度合いまたは程度は、流体の種類、ホルダー２１の中へ流れる流体の温度、および流体が提供される速度を変えることによって変化し得る。望む場合には、流体は、液体として供給源７８からも提供され得、そこでエネルギーが吸収されガス状への変化が起こり、ここでガスは通路（単数または複数）３８、４２から放たれる。

図８を参照すると、概略的に例示されるコントローラ９５が、通常提供される。コントローラ９５は、試験の間に試験標本１１を示すデータを受信し得る。負荷フレーム１０を用いて、そのようなインプットデータは、ロードセル１８から試験標本１１に適用される負荷２００の計測、および／または伸縮計（図示せず）からの負荷がかかった試験標本１１の伸長または圧縮を示す変位の測定を含み得る。しかし、これらは単なる例であり、本発明の一部を形成し得る場合もありしない場合もある。

前述の通り、コントローラ９５はまた、温度ゲージ９１からの第１温度インプット２０２を受信し得る。望む場合には、ホルダー２０、２１の各々はまた、それぞれ温度ゲージ９８Ａ、９８Ｂを含み得、該ゲージの各々は、それぞれに温度インプット２０４、２０６を、対応するホルダー２０、２１の温度を示し、かつ一実施形態においては各々の標本係合部３０の温度を示すコントローラ９５に提供する。そのような温度ゲージは周知である。

コントローラ９５は、前述のパラメータ（例えば、流体の温度、流速、圧力など）のいずれかを調節するために供給源７８に制御信号２０８を提供するように構成され得る。一実施形態において、ユーザーは、コントローラ９５のユーザーインターフェースを操作することによって、例えば２１０、２１２および２１４のそれぞれにおける標本１１またはホルダー２０、２１の温度などの受信した温度インプットのいずれか１つ以上に基づいて、これらパラメータのうちの１つ以上を手動で調節し得る。さらなる実施形態において、コントローラ９５は、例えばホルダー２０、２１の温度など、受信した温度入力のうちのいずれか１つ以上に基づいたパラメータ基づいて、それら前述のパラメータのうちの１つ以上を自動的に調節し得る。コントローラ９５はまた、信号２００に応答してアクチュエータへ信号２１６を送信するように構成され得る。

図４は、ホルダー２０、２１の各々の所望の温度を維持するための、供給源７８の自動調節のための例示的方法２００を例示する。ステップ２０２において、試験部分８１に対する所望の温度は、例えば適切なユーザーインターフェースを介してコントローラ９５に入力される。ステップ２０４において、コントローラ９５は、所望の温度を得るためにヒーター８３Ａ、８３Ｂおよび８３Ｃを操作し得る。方法２００を通して、コントローラ９５は、前述の温度ゲージ９１、９８Ａ、および９８Ｂから温度信号を受信する。コントローラ９５は、次いでステップ２０６に留まり、そこでは、必要な場合にはヒーター８３Ａ、８３Ｂおよび８３Ｃが操作され部分８１の所望の温度を維持する。さらに重要なことは、コントローラ９５は、ホルダー２０、２１および特には間隙（単数または複数）３６、４０に提供される流体のパラメータを調節するが、それは各ホルダー２０、２１の作動範囲内の所望の温度においてホルダー２０、２１の温度を維持するためであり、それは部分８１の温度よりも低い。ホルダー２０、２１に提供される流体のパラメータを制御することによって、ホルダー２０、２１の温度は正確に調節され得る。

一実施形態において、コントローラ９５は、ホルダー２０、２１の作動するべき温度よりも低い所望の温度を得るために供給源７８を制御するだけではないということに留意することが重要である。むしろ、コントローラ９５は、所望の作動範囲内におけるホルダー２０、２１の温度を得るために供給源７８ならびに／またはヒーター８３Ａ、８３Ｂおよび８３Ｃを制御するが、試験標本１１の部分８１に亘る望ましくない温度勾配を起こすような標本係合部３０の冷却は行わない。

図３を参照すると、必要はないが、試験標本ホルダー２１は、試験標本１１を選択的に把持および解放するための可動アセンブリを含む。例示的な実施形態に示されるように、ベース７２は、アクチュエータ（例えば、手動式、液圧作動式または空気圧式など）を含み、該アクチュエータは、アクチュエータ端キャップ１０１を上に保持する外円筒ボディ部１００を有し、ピストン１０３および延長ロッド部分１０４が搭載される内部チャンバ１０２を形成する。ピストン１０３は、円筒ボディ１００のベースにおける開放部を介して外に延伸する第２ロッド部分１０５を有する（分離部となり得るか、ピストン１０３と統合されて単一の統一ボディを形成し得る）。ロッド部分１０５は、負荷フレーム１０のベース１４に搭載されるアクチュエータ１９のロッドに、ネジ接続などの適切な接続を介して接続される。

一般に、流体通路８０は、ベース７２におけるポート８２から通路７４に提供されることによって、空隙または間隙３６と流体的に結合される。例示の実施形態において、延伸部７０における内部通路７４は、内部ボア１１０と、内部ボア１１０と間隙または空隙３６とを流体的に結合する側面通路１１２とを含む。ロッド１０４はまた、内部ボア１１０をポート８２に流体的に結合する内部通路１１６を含む。

これは単なる一実施形態であり、標本ホルダー２１がアクチュエータ構成要素を含むときは、特定の構造が有利であることを理解すべきである。特に、円筒ボディ１００は、ピストン１０３に関連して動作し、標本係合部３０に試験標本１１との係合または解放を行わせる。延伸部７０は、単一の統一ボディとして円筒ボディ１００と固定されるように結合するか、一体形成され、それ故に延伸部７０は、ロッド１０４に関連して円筒ボディ１００と移動する。

例示の実施形態において、標本係合部３０は、試験標本１１に係合するように選択的に圧縮され得る試験標本レシーバー１０１を含む。延伸部７０は、試験標本レシーバー１０５に係合する、内方に延伸する環状フランジ１０７を含む。延伸部７０の変位（図３において下向き）が試験標本レシーバー１０５を圧縮することによってホルダー２０とホルダー２１との間の試験標本１１において張力を付与することなく試験標本１１を把持するように、試験標本レシーバー１０５および環状フランジ１０７が構成される。試験標本レシーバー１０５は、他の構成も取り得ることが理解されるべきである。

類似または同一の部分が同一の参照番号で示される図３および５を参照すると、試験標本レシーバー１０１’は、試験標本１１に向かって、およびそこから離れるように横方向に移動することによって試験標本１１に選択的に係合するウェッジ１０９を含む。また、試験標本レシーバー１０１’の動作は、ロッド１０４に関連した円筒ボディ１００および延伸部７０の動きとともに発生する。試験標本レシーバーの他の形状は、米国特許第５，０９５，７５７号明細書に、他の変位ウェッジおよび締め付けコレットとして例示される。試験標本レシーバーのこれらおよび他の形状は、本明細書中に記載および／または例示される本発明の局面とともに用いられ得る。

留意すべきは、１２０として概略的に示されるベース冷却通路を介して試験標本ホルダー２１のベース７２へと冷却が提供されることが一般的であるということであり、該ベース冷却通路は、順に入口および出口ポート（図示せず）に流体的に結合している。特に有利な実施形態において、空隙または間隙３６に供給される流体およびそれらに接続している様々な通路は、冷却通路１２０とは別個であり、かつ冷却通路１２０とは分離している。

本開示の別の局面、特に温度改変構造３２は、環境チャンバ１２において熱に曝されるホルダー２０、２１の外面のうちの１つ以上を含み、それらには、試験標本レシーバー１０１、延伸部７０、シールド３４、３９、および／または標本係合部３０の一部を形成する他の構成要素を含み、該標本係合部３０は、熱吸収あるいは伝導、対流および／または放射を介する熱伝達を抑制する材料を含む。材料は、全構成要素、またはベース材料（金属または非金属）を覆う１つ以上の層を含み得る。限定されはしないがセラミックなどの断熱材は、環境チャンバ１２から標本係合部３０への、熱の伝導または吸収を抑制する。例として、いかなる表面（例えば、シールド３４および３９の外側に面する表面１３２および／または内側に面する表面１３４、試験標本レシーバー１０５および／または延伸部７０の外表面）または全体としての構成要素は、標本係合部３０への熱の伝達を防ぐために役立つ断熱材を含み得る。

シールド３４および３９上に提供されるか、またはそれらの選択された表面を形成する、金属のめっき、または金属粒子を有するコーティングなどであるがそれらに限定されることはない低放射率熱性材料もまた、標本係合部３０への熱伝導を抑制するということも発見された。例えば、シールド３４および／または３９の内側に面する表面１３４は、低放射率熱性コーティングとともに提供され得、その措置によって軸射熱エネルギーがそこから放射されることを最小限にする。断熱材および低放射率熱性材料の両方が、同一の構成要素上で組み合わせられ得ることも留意されるべきである。

図６および７は、本開示の局面を有する別のホルダー１８０を例示する。上述のものと類似または同一の機能を有するこれら構成要素は、同様の参照番号を用いて識別されている。本実施形態において、シールド３９は、標本レシーバー１０５の全てではないとしてもその多くを覆う、トッププレート部分３９Ａおよび３９Ｂを更に含む。プレート部分３９Ａおよび３９Ｂは、直立のフランジ部分１８４のアパーチャに挿入されるピン１８２を用いて、シールド３９に固定されており、フランジ部分１８４は、プレート部分３８Ａおよび３８Ｂにおけるアパーチャ１８６を介して延伸している。

追加のピン１９２が、シールド３９の端４４に近接して提供される。シールド３９が延伸部７０を越えて配置されるときには、アパーチャ１８８がロッド１０４上の環状フランジ１９０の各々の側に配置される。ピン１９２（例えば、セラミック製）は、アパーチャ１８８に挿入されており、環状フランジ１９０との接触によってシールド３９の軸方向運動を抑制する。環状フランジ１９０の存在に鑑みて、通路４２は、通気出口１９４を含む。

留意すべきは、コントローラ９５は、図８において概略的にのみ例示されており、そこで該構成要素の機能性は、１つ以上のコンピューティングデバイス上に実装され得る。例えば、一実施形態において、コントローラ９５は、ユーザー操作ターミナル、システムコントローラおよびサーボコントローラを含み得る。サーボコントローラは、システムコントローラから提供されるコマンドに基づいて、アクチュエータ１９を作動させる制御信号を提供する。システムコントローラは、通常、サーボコントローラへの入力として提供されるドライブへの応答におけるフィードバックとして、実応答を受信する。ユーザー操作ターミナルは、システムコントローラへ全般的なコマンド信号を提供する。

上述のコントローラ９５、ユーザー操作ターミナル、サーボコントローラまたはシステムコントローラは、各々が少なくとも部分的に、デジタルおよび／またはアナログコンピュータ上に実装され得る。図８および関連の記述は、一般的なコンピューティングデバイスを含む適切なコンピューティング環境の簡潔かつ一般的な説明を提供する。必要はないが、コンピュータ３０２によって実行されるプログラムモジュールなどのコンピュータ実行可能なインストラクションの一般的なコンテキストにおいて、一般的なコンピューティングデバイスについて少なくとも部分的に説明する。

一般的に、プログラムモジュールは、ルーチンプログラム、オブジェクト、コンポーネント、データストラクチャ等を含み、それらは、特定のタスクを実行するか、または特定の抽象データ型を実施する。当業者は、コンピュータ可読媒体に記憶可能なコンピュータ実施可能インストラクションに対する以下の記載および／またはブロック図を実施し得る。さらに、当業者は、本開示がマルチプロセッサシステム、ネットワーク化されたパーソナルコンピュータ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む、他のコンピュータシステム構成を用いて実施され得ることを認識する。本開示の局面は、タスクが通信ネットワークを介してリンクされるリモート処理デバイスによって実行される、分散コンピューティング環境においても実施され得る。分散コンピュータ環境において、プログラムモジュールは、ローカルおよびリモートの両方の記憶保存デバイスに位置し得る。

図９に例示されるコンピュータ３０２は、中央処理装置（ＣＰＵ）３２７、メモリ３３３およびシステムバス３３５を有する従来型のコンピュータを含み、該システムバスは、メモリ３３３をＣＰＵ３２７へなど、様々なシステム構成要素を結合する。システムバス３３５は、様々なバスアーキテクチャのいずれかを用いる、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バスおよびローカルバスを含む、何種類かのバスストラクチャーのうちのいずれかであり得る。メモリ３３３は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。スタートアップ時などにコンピュータ３０２内の要素間での情報伝達を助ける基本ルーチンを含む基本入出力（ＢＩＯＳ）は、ＲＯＭに記憶されている。ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、光ディスクドライブなどの記憶デバイス３３７は、システムバス３３５に結合されており、プログラムおよびデータの記憶に用いられる。当業者が認識すべきは、磁気カセット、フラッシュメモリカード、デジタルビデオディスク、ランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリなどのコンピュータによってアクセス可能な他の種類のコンピュータ可読媒体もまた、記憶デバイスとして用いられ得ることである。通例、プログラムは、付随するデータの有無に関係なく、記憶デバイス３３７のうちの少なくとも１つからメモリ３３３へとロードされる。

キーボード３４１、ポインティングデバイス（マウス）３４３などの入力デバイスは、ユーザーがコマンドをコンピュータ３０２に提供することを可能にする。モニタ３４５または他の種類の出力デバイスは、適切なインターフェースを介して更にシステムバス３３５に接続されており、ユーザーにフィードバックを提供する。モニタ３４５がタッチスクリーンの場合には、ポインティングデバイス３４３は、そのタッチスクリーンに組み込まれ得る。

コントローラ９５、サーボコントローラまたはシステムコントローラの各々におけるインターフェース３４９は、通信を可能にする。インターフェース３４９はまた、上述のように信号を送信したり、信号を受信したりするために用いられる回路に相当する。通例、そのような回路は、当該技術分野で周知のデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）およびアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含む。コントローラ９５は、周知の通り、デジタル監視の有無に関係なくアナログコントローラをも含み得る。

本発明は好適な実施形態を参照して説明されてきたが、当業者は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、形状および詳細において変更がなされ得ることを理解するべきである。

Claims (19)

1. 試験標本ホルダーであって、
   試験標本に選択的に係合し、該試験標本を保持するように動作可能な標本係合部分と、
   該標本係合部分に固定されるように装着され、該標本係合部分の周囲に配置された第１シールドであって、該第１シールドの内向き表面と該標本係合部分の外向き表面との間に第１環状間隙が形成されることによって、流体を該第１環状間隙から外部環境に排出することによって該標本係合部分から熱を取り除く、第１シールドと
   を備える、試験標本ホルダー。
2. 前記第１環状間隙は、入口ポートと排出ポートとを有する第１間隙通路を備え、ガスが該入口ポートを介して該第１間隙通路に強制的に入れられ、熱は前記標本係合部分から伝達された熱である、請求項１に記載の試験標本ホルダー。
3. 前記入口ポートは、前記第１間隙通路の下端に近接しており、前記排出ポートは、該第１間隙通路の上端に近接している、請求項２に記載の試験標本ホルダー。
4. 前記標本ホルダーに装着され、前記第１シールドの周囲に配置された第２シールドをさらに備え、該第２シールドは、該第１シールドに装着されることによって前記標本ホルダーから熱を取り除くように構成される第２間隙通路を規定する、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の試験標本ホルダー。
5. 前記第２間隙通路は、上端に近接した入口ポートと、下端に近接した排出ポートと備え、それによって、ガスが該第２間隔通路を流れるときに、前記標本係合部分から熱が取り除かれる、請求項４に記載の試験標本ホルダー。
6. 前記第１環状間隙は、真空下の密封された空隙を備え、該真空下の密封された空隙は、前記標本係合部分への熱伝導を防止する、請求項１に記載の試験標本ホルダー。
7. 前記第１シールドは、熱バリアコーティングまたは低放射率熱性コーティングを備える少なくとも１つの表面を含む、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の試験標本ホルダー。
8. 前記少なくとも１つの表面は、前記第１環状間隙を形成するように前記標本係合部分から間隔をあけた前記内向き表面である、請求項７に記載の試験標本ホルダー。
9. 前記第２シールドは、熱バリアコーティングまたは低放射率熱性コーティングを備える少なくとも１つの表面を含む、請求項４に記載の試験標本ホルダー。
10. 前記第２シールド上の前記少なくとも１つの表面は、前記第１シールドの外向き表面から間隔をあけており、かつ該外向き表面を向いている内向き表面であり、熱バリアコーティングまたは低放射率熱性コーティングを備える、請求項９に記載の試験標本ホルダー。
11. 試験デバイスであって、
    ベースと、
    該ベースから延伸する左および右の支持体と、
    該左および右の支持体に装着されたクロスヘッドと、
    該ベースに装着されたアクチュエータと、
    該ベースによって支持され、第１および第２開口部を有する環境チャンバと、
    第１標本係合部分であって、該アクチュエータに結合し、該環境チャンバの該第１開口部内に位置するその部分を有するように構成された、第１標本係合部分と、
    第２標本係合部分であって、該クロスヘッドに結合し、該環境チャンバの該第２開口部内に位置するその部分を有するように構成された、第２標本係合部分と、
    該第１標本係合部分に近接した第１温度センサと、
    該第２係合部分に近接した第２温度センサと、
    特定の位置における標本の温度を感知するように構成された、該環境チャンバ内の第３温度センサと、
    該第１、第２および第３温度センサから信号を受信し、該第１および第２標本係合部分の温度を制御する信号を送信するように構成され、かつ該特定の位置における標本の温度を制御するように構成されたコントローラと
    を備え、
    該第１標本係合部分および第２標本係合部分の両方は、
    試験標本に選択的に係合し、該試験標本を保持するように動作可能な標本係合部分と、
    該標本係合部分に固定されるように装着され、該標本係合部分の周囲に配置された第１シールドであって、該第１シールドの内向き表面と該標本係合部分の外向き表面との間に第１環状間隙が形成されることによって、流体を該第１環状間隙から外部環境に排出することによって該標本係合部分から熱を取り除く、第１シールドと
    を備える、試験デバイス。
12. 前記第１標本係合部分に近接した前記環境チャンバ内に位置する第１加熱要素と、
    前記第２標本係合部分に近接した該環境チャンバ内に位置する第２加熱要素と、
    該環境チャンバ内に位置し、所望の位置における標本の温度を制御するように構成された第３加熱要素と
    を更に備える、請求項１１に記載の試験デバイス。
13. 前記コントローラは、前記第１、第２および第３温度センサからの信号から前記第１、第２および第３加熱要素を個別に制御し、それによって該第１および第２加熱要素は、選択された温度に制御され、該第３加熱要素は、選択された位置における標本の温度を制御するように構成される、請求項１２に記載の試験デバイス。
14. 前記第１標本係合部分および第２標本係合部分の両方は、
    入口ポートと排出ポートとを有する第１間隙通路を備える前記第１環状間隙を含み、ガスが該入口ポートを介して該第１間隙通路に強制的に入れられ、熱は前記標本ホルダーから伝達された熱である、請求項１１に記載の試験デバイス。
15. 前記第１標本係合部分および第２標本係合部分の両方は、前記標本ホルダーに装着されて前記第１シールドの周囲に配置された第２シールドを更に備え、
    該第２シールドは、該第１シールドに装着されることによって第２間隙通路を規定し、該第２間隙通路は、ガスを入口ポートから該第２間隙通路を介して出口ポートから排出するように流すことによって、前記標本ホルダーから熱を取り除くように構成される、請求項１１に記載の試験デバイス。
16. 前記第１標本係合部分および第２標本係合部分の両方の前記第１環状間隙は、真空下の密封された空隙を備え、該真空下の密封された空隙は、前記標本係合部分への熱伝導を防止する、請求項１１に記載の試験デバイス。
17. 前記第１標本係合部分および第２標本係合部分の両方の前記第１シールドは、熱バリアコーティングまたは低放射率熱性コーティングを備える少なくとも１つの表面を含む、請求項１１に記載の試験デバイス。
18. 前記少なくとも１つの表面は、前記第１環状間隙を形成するように前記標本係合部分から間隔をあけた前記内向き表面である、請求項１７に記載の試験デバイス。
19. 前記第１標本係合部分および第２標本係合部分の両方の前記第２シールドは、熱バリアコーティングまたは低放射率熱性コーティングを備える少なくとも１つの表面を含む、請求項１５に記載の試験デバイス。