JP6304432B2 - 高温材料試験機 - Google Patents

Description

この発明は、試験片に対して高温下で試験力を付与することにより材料試験を行う高温材料試験機に関する。

このような高温材料試験機は、例えば、耐火物等からなる試験片を、恒温槽内において高温状態に維持して、耐火物の実際の使用状態に近似した条件で特性を評価する場合等に使用される。そして、恒温槽内において試験片に付与された試験力は、ロッドを介してロードセルに伝達され、ロードセルにより測定される。

このような高温材料試験機においては、加熱された試験片からの熱がロッドを介してロードセルに付与された場合には、ロードセルによる試験力の測定精度が悪化する。このため、冷却水を循環させたウォータジャケットをロッドに付設し、このウォータジャケットによりロッドを冷却することで、ロードセルが加熱されることを防止するようにした材料試験機が提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、このような冷却構造をロッドに付加するためには、装置構成が複雑となる。また、比較的小さな試験力を試験片に付与する材料試験においては、ウォータジャケットや冷却水の重量が材料試験の結果に影響を与える場合もある。

このため、冷却ファンを使用してロッドを冷却することにより、ロードセルの加熱を防止する材料試験機も提案されている(特許文献２参照)。

特開昭６１−２０４１号公報 特開平８−２８５７５３号公報

特許文献２に記載されたように冷却ファンを使用してロッドを冷却する構成を採用した場合において、ファンからの冷却風が直接ロードセルに到達したときには、冷却風による温度変化によりロードセルの測定結果に誤差が生ずる。また、冷却風の影響によりロードセルに生ずる振動により、ロードセルの測定結果に誤差が生ずる場合もある。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、冷却風の影響でロードセルによる測定結果に誤差が生ずることを防止することが可能な高温材料試験機を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、試験片に対して高温下で試験力を付与することにより材料試験を行う高温材料試験機において、前記試験片を収納可能な恒温槽と、試験力を検出するためのロードセルと、前記恒温槽内において前記試験片に付与された試験力を、前記ロードセルに伝達するためのロッドと、前記ロッドに向けて冷却風を送風するためのファンと、前記ファンからの冷却風が前記ロードセルに到達することを防止するための風よけ部材と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記風よけ部材は、前記恒温槽と前記ロードセルとの間に配設され、前記ロッドが貫通可能な貫通孔が穿設された管状部材から構成され、前記ファンは、前記管状部材の内部領域に冷却風を送風する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記風よけ部材は、前記恒温槽と前記ロードセルとの間に配設され、前記ロッドが貫通可能な貫通孔が穿設された板状部材から構成され、前記ファンは、前記板状部材を境にして前記恒温槽側の領域に冷却風を送風する。

請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の発明において、前記ロッドに固定された状態で前記風よけ部材と前記ロードセルとの間の領域に配置された遮熱板をさらに備える。

請求項１から請求項３に記載の発明によれば、簡易な構成でありながら、冷却風の影響でロードセルによる測定結果に誤差が生ずることを防止することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、恒温槽からロードセルへの対流熱を遮断して、ロードセルが加熱されることを防止することが可能となる。

この発明に係る高温材料試験機の概要図である。 この発明の第１実施形態に係る風よけ部材２３をロッド２１とともに示す斜視図である。 この発明の第２実施形態に係る風よけ部材３３をロッド２１とともに示す斜視図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る高温材料試験機の概要図である。

この高温材料試験機は、試験片２５に対して高温下で力を付与することにより試験片２５の圧縮試験を行うためのものであり、試験片２５を収納して加熱するための恒温槽２４を備える。この恒温槽２４は、チャンバーの周囲に加熱部材が配設された構成を有する。

また、この高温材料試験機は、基台１１と、この基台１１上に立設された左右一対のねじ棹１２と、前記左右一対のねじ棹１２と螺合するナット部を備え、ねじ棹１２に対して昇降するクロスヘッド１５とを備える。クロスヘッド１５には、ロードセル１３が固定されており、このロードセル１３には、ロッド２１が配設されている。このロッド２１の下端部は、恒温槽２４内に進入しており、恒温槽２４内において試験台２６上に載置された試験片２５と当接している。このロッド２１は、後述する圧縮試験時において、恒温槽２４内において試験片２５に付与された試験力を、ロードセル１３に伝達するために使用される。

一対のねじ棹１２の下端部には、各々、同期ベルト１６と係合する同期プーリー１７が配設されている。また、この同期ベルト１６は、モータ１９の駆動により回転する同期プーリー１８とも係合している。このため、一対のねじ棹１２は、モータ１９の駆動により同期して回転する。そして、一対のねじ棹１２が同期して回転することにより、クロスヘッド１５は、一対のねじ棹１２の軸心方向に昇降する。

クロスヘッド１５が下降することにより試験片２５に負荷される試験力は、ロードセル１３により検出される。また、試験片２５の変位量は、クロスヘッドの移動量、又は図示しない変位計により検出される。ロードセル１３および変位計からの信号は図示しない制御回路に入力される。この制御回路は、ロードセル１３および変位計からの信号に基づいて、モータ１９の駆動制御信号を作成する。これにより、モータ１９の回転が制御され、圧縮試験等の各種材料試験が実行される。

試験片２５は、恒温槽２４内において、例えば、摂氏２５０度以上の温度に加熱される。これにより、加熱された試験片２５からの熱がロッド２１を介してロードセル１３に付与された場合には、ロードセル１３による試験力の測定精度が悪化する。このため、この発明に係る高温材料試験機においては、ロッド２１に向けて冷却風を送風するためのファン２２と、このファン２２からの冷却風がロードセル１３に到達することを防止するための風よけ部材２３と、恒温槽２４からロードセル１３への対流熱を遮断して、ロードセル１３が加熱されることを防止するための遮熱板１４とを備える。

遮熱板１４は、ロッド２１との間の隙間をなくすため、風よけ部材２３とロードセル１３との間の領域において、ロッド２１に接続・固定されている。このため、遮熱板１４は、ロッド２１とともに昇降する。

図２は、この発明の第１実施形態に係る風よけ部材２３をロッド２１とともに示す斜視図である。

この風よけ部材２３は、図１に示すように、恒温槽２４とロードセル１３との間に配設されている。この風よけ部材２３は、図２に示すように、パイプ形状を有する管状部材から構成されている。そして、この風よけ部材２３には、ロッド２１が貫通可能な貫通孔２９が穿設されている。図１に示すファン２２は、この管状部材からなる風よけ部材２３の内部領域に冷却風を送風する。

このような構成を有する高温材料試験機においては、ファン２２から送風され、風よけ部材２３の内部領域を通過する冷却風により、ロッド２１が冷却される。このため、加熱された試験片２５からの熱がロッド２１を介してロードセル１３に悪影響を及ぼすことを防止することが可能となる。このとき、ファン２２からの冷却風は、風よけ部材２３の内部領域を通過することから、この冷却風が直接ロードセル１３に到達して、冷却風による温度変化等によりロードセル１３の測定結果に誤差が生ずるという現象を、効果的に防止することが可能となる。

また、この高温材料試験機においては、ロッド２１に付設された遮熱板１４により、恒温槽２４からロードセル１３への対流熱を遮断して、ロードセル１３が加熱されることを防止することが可能となる。なお、風よけ部材２３の作用によりロッド２１を十分に冷却でき、また、風よけ部材２３の作用により恒温槽２４からロードセル１３への対流熱を遮断しうる場合においては、遮熱板１４を省略してもよい。

次に、風よけ部材の他の実施形態について説明する。図３は、この発明の第２実施形態に係る風よけ部材３３をロッド２１とともに示す斜視図である。

この風よけ部材３３は、上述した風よけ部材２３に代えて、恒温槽２４とロードセル１３との間に配設されている。この風よけ部材３３は、板状部材から構成されている。そして、この風よけ部材３３には、ロッド２１が貫通可能な貫通孔３９が穿設されている。図１に示すファン２２は、この板状部材からなる風よけ部材３３を境にして恒温槽２４側の領域に冷却風を送風する。したがって、風よけ部材３３を境にしてロードセル１３側の領域には冷却風が流れることはない。

この実施形態に係る風よけ部材３３を採用した高温材料試験機においても、ファン２２から送風され、風よけ部材３３の下方の領域を通過する冷却風により、ロッド２１が冷却される。このため、加熱された試験片２５からの熱がロッド２１を介してロードセル１３に悪影響を及ぼすことを防止することが可能となる。このとき、ファン２２からの冷却風は、風よけ部材３３の下方の領域を通過することから、この冷却風が直接ロードセル１３に到達して、冷却風による温度変化等によりロードセル１３の測定結果に誤差が生ずるという現象を、効果的に防止することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、試験片２５に対して圧縮力を付与して圧縮試験を行う高温材料試験機にこの発明を適用した場合について説明したが、試験片２５に対して引張力を付与して引張試験を行う高温材料試験機にこの発明を適用してもよい。この場合においては、恒温槽２４内に、引張試験を行うための試験片の両端部を把持するための上つかみ具および下つかみ具が配設される。

１２ ねじ棹
１３ ロードセル
１４ 遮熱板
１５ クロスヘッド
２１ ロッド
２２ ファン
２３ 風よけ部材
２４ 恒温槽
２５ 試験片
２９ 貫通孔
３３ 風よけ部材
３９ 貫通孔

Claims (4)

1. 試験片に対して高温下で試験力を付与することにより材料試験を行う高温材料試験機において、
   前記試験片を収納可能な恒温槽と、
   試験力を検出するためのロードセルと、
   前記恒温槽内において前記試験片に付与された試験力を、前記ロードセルに伝達するためのロッドと、
   前記ロッドに向けて冷却風を送風するためのファンと、
   前記ファンからの冷却風が前記ロードセルに到達することを防止するための風よけ部材と、
   を備えたことを特徴とする高温材料試験機。
2. 請求項１に記載の高温材料試験機において、
   前記風よけ部材は、前記恒温槽と前記ロードセルとの間に配設され、前記ロッドが貫通可能な貫通孔が穿設された管状部材から構成され、
   前記ファンは、前記管状部材の内部領域に冷却風を送風する高温材料試験機。
3. 請求項１に記載の高温材料試験機において、
   前記風よけ部材は、前記恒温槽と前記ロードセルとの間に配設され、前記ロッドが貫通可能な貫通孔が穿設された板状部材から構成され、
   前記ファンは、前記板状部材を境にして前記恒温槽側の領域に冷却風を送風する高温材料試験機。
4. 請求項２または請求項３に記載の高温材料試験機において、
   前記ロッドに固定された状態で前記風よけ部材と前記ロードセルとの間の領域に配置された遮熱板をさらに備える高温材料試験機。
   

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