JPS5914182B2 - 熱試験装置 - Google Patents
熱試験装置Info
- Publication number
- JPS5914182B2 JPS5914182B2 JP13142578A JP13142578A JPS5914182B2 JP S5914182 B2 JPS5914182 B2 JP S5914182B2 JP 13142578 A JP13142578 A JP 13142578A JP 13142578 A JP13142578 A JP 13142578A JP S5914182 B2 JPS5914182 B2 JP S5914182B2
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- low
- cooling
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は物体や部品の熱特性を試験、研究する、“ため
の熱試験装置に関する。
の熱試験装置に関する。
航空機部品、宇宙機器部品、高速鉄道部品などにおいて
は、苛酷な熱サイクルテストを必要としている。
は、苛酷な熱サイクルテストを必要としている。
このためこの熱サイクルを行なう熱試験装置として、短
時間に−１００℃程度の低温から 、’１００℃程度の
高温に加熱でき、また逆に短時間に冷却でき、さらに熱
制御精度の高いものが要望されている。例えば従来の熱
試験装置として第４図に示すものがある。
時間に−１００℃程度の低温から 、’１００℃程度の
高温に加熱でき、また逆に短時間に冷却でき、さらに熱
制御精度の高いものが要望されている。例えば従来の熱
試験装置として第４図に示すものがある。
この装置は、断熱用真空槽３１内に冷熱媒体用配管３２
を配設した伝熱壁槽３３を設け、５ 伝熱壁槽３３内の
試験槽３４に被検査体３５を置き、真空ポンプ３５で真
空槽３１内を真空に保ち、配管３２を通る冷熱媒体によ
り温度調節して、試、験を行うものである。またこの装
置は、冷熱媒体を冷却系Ａ）加熱系Ｂ）補助冷却系Ｃか
ら一変温１０合調温槽３７に混合流入させて均熱として
からポンプ３８により配管３２に通じて被検査体３５の
温度調節を行なうようになつている。しカルこの装置は
、上述の如く被検査体３５に加わる温度の不均一を極力
排除するために、混合１５調温槽３Ｔにーーー旦冷熱媒
体を流入させて冷熱媒体を目的温度に調整した上で配管
３２に送つている。
を配設した伝熱壁槽３３を設け、５ 伝熱壁槽３３内の
試験槽３４に被検査体３５を置き、真空ポンプ３５で真
空槽３１内を真空に保ち、配管３２を通る冷熱媒体によ
り温度調節して、試、験を行うものである。またこの装
置は、冷熱媒体を冷却系Ａ）加熱系Ｂ）補助冷却系Ｃか
ら一変温１０合調温槽３７に混合流入させて均熱として
からポンプ３８により配管３２に通じて被検査体３５の
温度調節を行なうようになつている。しカルこの装置は
、上述の如く被検査体３５に加わる温度の不均一を極力
排除するために、混合１５調温槽３Ｔにーーー旦冷熱媒
体を流入させて冷熱媒体を目的温度に調整した上で配管
３２に送つている。
このため急速加熱及び急速冷却をする際の温度変化がに
ぶい不都合がある。またこの装置では冷却系Ａ）加熱系
Ｂ）補助冷却系Ｃとも、ヒータ３９、フ０ 冷却源４０
から一端冷熱媒体に熱交換する必要があるので、熱効率
が若干おとる上、これらの冷熱媒体の熱交換及び調温す
るための槽４１及び混合調温槽等を必要とし、装置が大
型化し、又、価格をおし上げる原因となる。また、この
装置では同’５−の媒体が加熱系の熱媒と冷却系の冷媒
として働らかなければならないが、冷却加熱系が閉ルー
プになつているので使用温度によつて媒体が状態変化（
例えば固体←→液体←→気体）を起こすと系内に異常な
圧力変化が生じて装置の破壊をひき起１０こしかねない
。特に第４図のように熱媒体として液体を用いる場合、
−５０〜＋１５０℃程度の温度範囲で同一の状態を保つ
熱媒体はほとんど皆無といえる。ましてや、−１００℃
程度から１００℃くらいまでの熱サイクル試験を行う事
はほとん１５ど不可能である。本発明は、上記事情に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、−１０
０℃から＋１００ウクー℃程度の熱サイクルを速い応答
で被検査体に与えることができ、しかも装置が簡単で、
冷媒の温度変化に伴なう状態変化の問題が起きない熱試
験装置を得んとするものである。
ぶい不都合がある。またこの装置では冷却系Ａ）加熱系
Ｂ）補助冷却系Ｃとも、ヒータ３９、フ０ 冷却源４０
から一端冷熱媒体に熱交換する必要があるので、熱効率
が若干おとる上、これらの冷熱媒体の熱交換及び調温す
るための槽４１及び混合調温槽等を必要とし、装置が大
型化し、又、価格をおし上げる原因となる。また、この
装置では同’５−の媒体が加熱系の熱媒と冷却系の冷媒
として働らかなければならないが、冷却加熱系が閉ルー
プになつているので使用温度によつて媒体が状態変化（
例えば固体←→液体←→気体）を起こすと系内に異常な
圧力変化が生じて装置の破壊をひき起１０こしかねない
。特に第４図のように熱媒体として液体を用いる場合、
−５０〜＋１５０℃程度の温度範囲で同一の状態を保つ
熱媒体はほとんど皆無といえる。ましてや、−１００℃
程度から１００℃くらいまでの熱サイクル試験を行う事
はほとん１５ど不可能である。本発明は、上記事情に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、−１０
０℃から＋１００ウクー℃程度の熱サイクルを速い応答
で被検査体に与えることができ、しかも装置が簡単で、
冷媒の温度変化に伴なう状態変化の問題が起きない熱試
験装置を得んとするものである。
すなわち本発明に係る熱試験装置は、試験槽内に設けた
熱良導性の板状伝熱体と、該伝熱体に接触して配設され
少なくとも低温液化ガス流通用配管、低温ガス流通用配
管及び加熱手段を備えた冷却体及び加熱体と、同冷却体
及び加熱体を制御する制御器とを具備し、上記伝熱体に
接触した被検査物体の温度゛を上記冷却体及び加熱体に
より制御することを特徴とする。
熱良導性の板状伝熱体と、該伝熱体に接触して配設され
少なくとも低温液化ガス流通用配管、低温ガス流通用配
管及び加熱手段を備えた冷却体及び加熱体と、同冷却体
及び加熱体を制御する制御器とを具備し、上記伝熱体に
接触した被検査物体の温度゛を上記冷却体及び加熱体に
より制御することを特徴とする。
そしてこのような構成によれば、低温液化ガス流通用配
管、低温ガス流通用配管及び加熱手段を通る冷媒及び熱
媒により直接伝熱体の温度制御を行なうので、伝熱体と
冷媒及び熱媒との温度差が大きく、温度変化指示に対す
る応答を速くすることができ、とくに低温液化ガスを用
いているので冷却速度が大きく、急冷することができる
。
管、低温ガス流通用配管及び加熱手段を通る冷媒及び熱
媒により直接伝熱体の温度制御を行なうので、伝熱体と
冷媒及び熱媒との温度差が大きく、温度変化指示に対す
る応答を速くすることができ、とくに低温液化ガスを用
いているので冷却速度が大きく、急冷することができる
。
また冷媒及び熱媒により直接伝熱体の温度制御をおこな
うので、混合調温槽等が不要であり、装置の簡略化、コ
ストの低下を図ることができる。更に冷媒の温度を変化
させて調温する方法ではないので、冷媒が状態変化する
といつた問題が起きず、系内異常圧力による機器の破壊
を防ぐことができる。以下本発明の実施例を図面を参照
して説明する。第１図は熱試験装置の系統線図で、この
装置は試１験槽１内に板状伝熱体２を設け、この伝熱体
２の下面に加熱手段３、低温液化ガス流通用配管４、低
温ガス流通用配管５を配設している。上記試験槽１には
真空ポンプ６が取付けられ、槽内を真空状態にできるよ
うになつている。また上記伝熱体２は銅、アルミニウム
、又はこれらの合金など熱良導性の材料で板状に形成さ
れ、その上面に被検査物体７を載置するものである。さ
らに上記加熱手段３及び配管４，５は第２図に示すよう
に、それぞれ伝熱体２の下面に接して配設され、伝熱体
２と均一に加熱できるようになつている。加熱手段３は
加熱ヒータであり、配管４には液化窒素が、又配管５に
は窒素ガスがそれぞれ流通して伝熱体２を冷却するもの
である。上記加熱ヒータである加熱手段３は槽外に設け
たリード線８に接続され、このリード線８には加熱ヒー
タの制御器である電流調節器９が取付けられている。上
記液化窒素の配管４は、槽外の管１０を介して液化窒素
タンク１１に接続され、また該管１０には液化窒素の流
通を制御する制御器として遠隔操作弁１２が取付けられ
ている。上記低温窒素ガスの配管５は、槽外の管１３を
介して低温窒素ガスタンク１４に接続されこの低温窒素
ガスタンク１４内には液化窒素タンク１１から蒸発した
低温窒素ガスが貯蔵されている。また該管１３には低温
窒素ガスの流量を調節する制御器としてガスポンプ１５
が取付けられている。さらに前記伝熱体２には熱伝対等
の温度検出素子１６が取付けられ、この検出素子１６の
温度信号は、信号切替器１７、温度調節器１８、信号反
転器１９により、プログラム設定器２０で設定された所
定の温度カーブとなるように信号調整され、この調整さ
れた信号にもとずいて前記遠隔操作弁１２、電流調節器
９及びガスポンプ１５に取付けた回転数制御器２１をそ
れぞれ制御するようになつている。
うので、混合調温槽等が不要であり、装置の簡略化、コ
ストの低下を図ることができる。更に冷媒の温度を変化
させて調温する方法ではないので、冷媒が状態変化する
といつた問題が起きず、系内異常圧力による機器の破壊
を防ぐことができる。以下本発明の実施例を図面を参照
して説明する。第１図は熱試験装置の系統線図で、この
装置は試１験槽１内に板状伝熱体２を設け、この伝熱体
２の下面に加熱手段３、低温液化ガス流通用配管４、低
温ガス流通用配管５を配設している。上記試験槽１には
真空ポンプ６が取付けられ、槽内を真空状態にできるよ
うになつている。また上記伝熱体２は銅、アルミニウム
、又はこれらの合金など熱良導性の材料で板状に形成さ
れ、その上面に被検査物体７を載置するものである。さ
らに上記加熱手段３及び配管４，５は第２図に示すよう
に、それぞれ伝熱体２の下面に接して配設され、伝熱体
２と均一に加熱できるようになつている。加熱手段３は
加熱ヒータであり、配管４には液化窒素が、又配管５に
は窒素ガスがそれぞれ流通して伝熱体２を冷却するもの
である。上記加熱ヒータである加熱手段３は槽外に設け
たリード線８に接続され、このリード線８には加熱ヒー
タの制御器である電流調節器９が取付けられている。上
記液化窒素の配管４は、槽外の管１０を介して液化窒素
タンク１１に接続され、また該管１０には液化窒素の流
通を制御する制御器として遠隔操作弁１２が取付けられ
ている。上記低温窒素ガスの配管５は、槽外の管１３を
介して低温窒素ガスタンク１４に接続されこの低温窒素
ガスタンク１４内には液化窒素タンク１１から蒸発した
低温窒素ガスが貯蔵されている。また該管１３には低温
窒素ガスの流量を調節する制御器としてガスポンプ１５
が取付けられている。さらに前記伝熱体２には熱伝対等
の温度検出素子１６が取付けられ、この検出素子１６の
温度信号は、信号切替器１７、温度調節器１８、信号反
転器１９により、プログラム設定器２０で設定された所
定の温度カーブとなるように信号調整され、この調整さ
れた信号にもとずいて前記遠隔操作弁１２、電流調節器
９及びガスポンプ１５に取付けた回転数制御器２１をそ
れぞれ制御するようになつている。
次に上記構造の熱試験装置の作用を説明する。
一般に人工衛星等の宇宙機器部品の熱サイクルテストを
行う熱試験装置において、伝熱体２は第３図に示すよう
に時間的にサイクリツクに変化させる場合が多く、しか
も定温時にはかなりきびしい温度分布条件（例えば±２
℃以下）が要求されることが多い。定温に保つためには
加熱源と冷却源を設けてそれぞれ制御すればよいが、温
度分布条件があるためにとくに微少な制御が要求される
。またサイクルテストでは減温、昇温を短時間で行なわ
なければならない場合がある。この熱試験装置において
、例えば第３図に示すように伝熱体２の温度を−１００
℃の低温と、＋１００℃の高温とにサイクリツクに変化
させる場合、まず低温（−１０００Ｃ）に保持させるに
は（Ａの範囲）冷却のおだやかな低温窒素ガスをガスポ
ンプ１５の制御により一定流量配管５に流し、加熱ヒー
タ（加熱手段３）に流れる電流を電流調節器９で制御し
ておこなう。
行う熱試験装置において、伝熱体２は第３図に示すよう
に時間的にサイクリツクに変化させる場合が多く、しか
も定温時にはかなりきびしい温度分布条件（例えば±２
℃以下）が要求されることが多い。定温に保つためには
加熱源と冷却源を設けてそれぞれ制御すればよいが、温
度分布条件があるためにとくに微少な制御が要求される
。またサイクルテストでは減温、昇温を短時間で行なわ
なければならない場合がある。この熱試験装置において
、例えば第３図に示すように伝熱体２の温度を−１００
℃の低温と、＋１００℃の高温とにサイクリツクに変化
させる場合、まず低温（−１０００Ｃ）に保持させるに
は（Ａの範囲）冷却のおだやかな低温窒素ガスをガスポ
ンプ１５の制御により一定流量配管５に流し、加熱ヒー
タ（加熱手段３）に流れる電流を電流調節器９で制御し
ておこなう。
この場合冷却性能の大きな液化窒素は遠隔操作弁１２を
閉じて配管４に流通させない。次いで＋１００℃の昇温
には（Ｂの範囲）ガスポンプ１５を止めて低温窒素ガス
の流通を止め、加熱ヒータ（加熱手段３）による加熱を
おこなう。
閉じて配管４に流通させない。次いで＋１００℃の昇温
には（Ｂの範囲）ガスポンプ１５を止めて低温窒素ガス
の流通を止め、加熱ヒータ（加熱手段３）による加熱を
おこなう。
次に、加熱ヒータの電流を制御して１００℃に保持する
（Ｃの範囲）。１００′Ｃの減温には（Ｄの範囲）遠隔
操作弁１２を用いて液化窒素を配管４に流入させ、また
低温窒素ガスもガスポンプ１５を作動して配管５に流入
させて伝熱体２を急冷させる。
（Ｃの範囲）。１００′Ｃの減温には（Ｄの範囲）遠隔
操作弁１２を用いて液化窒素を配管４に流入させ、また
低温窒素ガスもガスポンプ１５を作動して配管５に流入
させて伝熱体２を急冷させる。
この場合低温窒素ガスの流量は経時的に増加するように
する。次いで液化窒素の流入を止め、低温窒素ガスの流
量を一定量とし、加熱ヒータの電流制御で−１００℃に
保持する（Ａの範囲）。このように上記実施例によれば
、伝熱体２の温度をサイクリツクに変化させて、この上
に載置した被検査物体７の熱サイクルテストを行うこと
ができる。
する。次いで液化窒素の流入を止め、低温窒素ガスの流
量を一定量とし、加熱ヒータの電流制御で−１００℃に
保持する（Ａの範囲）。このように上記実施例によれば
、伝熱体２の温度をサイクリツクに変化させて、この上
に載置した被検査物体７の熱サイクルテストを行うこと
ができる。
この場合冷熱媒体として加熱ヒータ、液化窒素、低温窒
素ガスを用いているので、上記実施例では−１００℃〜
＋１０『Ｃまでの範囲で昇温、減温したが、−１８００
Ｃ〜＋２００℃程度までサイクリツクに変化させること
ができる。また低温保持には冷却性能の低い低温窒素ガ
スと加熱ヒータとで制御するので微調整を容易におこな
うことができる。また、減温には冷却性能の高い液化窒
素を用い、昇温は加熱ヒータで行なうので減温、昇温を
急速に行なうことができる。この熱試験装置によれば、
混合調温槽を介さず冷媒及び熱媒により直接伝熱体の温
度制御をおこなうので、伝熱体と冷媒及び熱媒との温度
差が大きく、温度変化指示に対する応答が速い。
素ガスを用いているので、上記実施例では−１００℃〜
＋１０『Ｃまでの範囲で昇温、減温したが、−１８００
Ｃ〜＋２００℃程度までサイクリツクに変化させること
ができる。また低温保持には冷却性能の低い低温窒素ガ
スと加熱ヒータとで制御するので微調整を容易におこな
うことができる。また、減温には冷却性能の高い液化窒
素を用い、昇温は加熱ヒータで行なうので減温、昇温を
急速に行なうことができる。この熱試験装置によれば、
混合調温槽を介さず冷媒及び熱媒により直接伝熱体の温
度制御をおこなうので、伝熱体と冷媒及び熱媒との温度
差が大きく、温度変化指示に対する応答が速い。
更に混合調温槽等が不要であり、装置の簡略化、コスト
の低下が可能である。
の低下が可能である。
また冷媒のもつ温度をそのまま生かして伝熱体に温度変
化を与え、従来のように冷媒の温度を変化させて調温す
る手段をとらない。
化を与え、従来のように冷媒の温度を変化させて調温す
る手段をとらない。
このため冷媒の温度変化に伴なう状態変化の問題が起き
ず、系内異常圧力による機器の破壊を防ぐことができる
。従つて理論的には、液化ガスの選択によつて−２７０
℃（例えば液体ヘリウム）から数百度までの熱サイクル
が可能である。なお伝熱体に接する冷却体と加熱体との
間隔をせま．．・くし、伝熱体の板厚を厚くすれば温度
をより均一化することができる。
ず、系内異常圧力による機器の破壊を防ぐことができる
。従つて理論的には、液化ガスの選択によつて−２７０
℃（例えば液体ヘリウム）から数百度までの熱サイクル
が可能である。なお伝熱体に接する冷却体と加熱体との
間隔をせま．．・くし、伝熱体の板厚を厚くすれば温度
をより均一化することができる。
なお上記実施例では、液化窒素を用いたが、これに限ら
ず液体空気でもよい。
ず液体空気でもよい。
また熱サイクルテストの温度によつてはアルコール類の
使用も可能であり、冷熱媒体に用いる物質は特に限定さ
れるものではない。以上説明したように本発明によれば
、条件の厳しい熱サイクルテストを行なうことができ、
物体、部品とくに宇宙機器部品の熱制御シミユレーシヨ
ンを行なう場合にきわめて有効である。
使用も可能であり、冷熱媒体に用いる物質は特に限定さ
れるものではない。以上説明したように本発明によれば
、条件の厳しい熱サイクルテストを行なうことができ、
物体、部品とくに宇宙機器部品の熱制御シミユレーシヨ
ンを行なう場合にきわめて有効である。
第１図は本発明の一実施例を示す熱試験装置の系統線図
、第２図は同装置の要部拡大図、第３図は同装置を用い
た熱サイクルテストにおける各冷熱媒体の制御方法を示
した図、第４図は従来の熱試験装置の一例を示す系統線
図である。 １・・・・・・試験槽、２・・・・・・板状伝熱体、３
・・・・・・加熱手段、４・・・・・・低温液化ガス流
通用配管、５・・・・・・低温ガス流通用配管、７・・
・・・・被検査物体、９・・・・・・電流調節器、１１
・・・・・・液化窒素タンク、１２・・・・・・遠隔操
作弁、１４・・・・・・低温窒素ガスタンク、１６・・
・゜゜゜温度検出素子、２０・・・・・・プログラム設
定器。
、第２図は同装置の要部拡大図、第３図は同装置を用い
た熱サイクルテストにおける各冷熱媒体の制御方法を示
した図、第４図は従来の熱試験装置の一例を示す系統線
図である。 １・・・・・・試験槽、２・・・・・・板状伝熱体、３
・・・・・・加熱手段、４・・・・・・低温液化ガス流
通用配管、５・・・・・・低温ガス流通用配管、７・・
・・・・被検査物体、９・・・・・・電流調節器、１１
・・・・・・液化窒素タンク、１２・・・・・・遠隔操
作弁、１４・・・・・・低温窒素ガスタンク、１６・・
・゜゜゜温度検出素子、２０・・・・・・プログラム設
定器。
Claims (1)
- １ 試験槽内に設けた熱良導性の板状伝熱体と、該伝熱
体に接触して配設され少なくとも低温液化ガス流通用配
管、低温ガス流通用配管及び加熱手段を備えた冷却体及
び加熱体と、同冷却体及び加熱体を制御する制御器とを
具備し、上記伝熱体に接触した被検査物体の温度を上記
冷却体及び加熱体により制御するようにした熱試験装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13142578A JPS5914182B2 (ja) | 1978-10-25 | 1978-10-25 | 熱試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13142578A JPS5914182B2 (ja) | 1978-10-25 | 1978-10-25 | 熱試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5558437A JPS5558437A (en) | 1980-05-01 |
| JPS5914182B2 true JPS5914182B2 (ja) | 1984-04-03 |
Family
ID=15057654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13142578A Expired JPS5914182B2 (ja) | 1978-10-25 | 1978-10-25 | 熱試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5914182B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6298079U (ja) * | 1985-12-07 | 1987-06-22 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS604847A (ja) * | 1983-06-22 | 1985-01-11 | Nippon Maikuronikusu:Kk | 低温用測定載置台 |
| JPS60107743U (ja) * | 1983-12-19 | 1985-07-22 | 日産工機株式会社 | 冷却試験装置 |
| JPH0610300Y2 (ja) * | 1987-11-11 | 1994-03-16 | 理学電機株式会社 | 熱分析用電気炉 |
-
1978
- 1978-10-25 JP JP13142578A patent/JPS5914182B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6298079U (ja) * | 1985-12-07 | 1987-06-22 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5558437A (en) | 1980-05-01 |
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