JPS60230034A - 極低温度破壊靭性試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、極低温度破壊靭性試験装置に係り、特に、極
低温皮下における試験と、極低温強磁稈下における試験
とを能率よく、かつ経済的に行なうことができるように
した極低温度破壊靭性試験装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

たとえば、絶対零痕に近い、いわゆる極低温度下で使用
される機器を設計する場合、その機器を構成する材料の
極低温度下における機械的性質、特に破壊に対する抵抗
値（破壊靭性値）を正確に把握しておくことは極めて重
要である。

このような、破壊靭性値の把握は、実際に極低温度下で
破壊試験を行なうことによって初めて可能である。しか
し、極低温度という特殊条件下であるため試験を行なう
ことが極めて困難である。

このため、このような試験を実施できる試験装置につい
ては、現在までその詳細がほとんど報告されていないの
が実状である。特に、極低温度下で使用される機器のな
かには、超電導マグネットで代表されるように、運転中
にその構成材料が強磁界にさらされるものがあり、この
ようなものについては極低温強磁界中で破壊靭性試験を
行なう必要があるが、このような試験を行なえる装置に
ついての報告は皆無である。

〔発明の目的〕

本発明は、このよな事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、極低温度下における破壊靭性試験
と極低温強磁界下における破壊靭性試験とを能率よく、
しかも経済的に行なうことができる極低温度破壊靭性試
験装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係る試験装置は、少なくとも下端部に試験片を
装着する装着機構を有するとともに上部に上記試験片に
対して機械的な歪みを加える荷重付与機構を有した破壊
靭性試験装置本体と、この本体の下方に配置された第１
の液体ヘリウム槽と、試験時に前記破壊靭性試験装置本
体を下降させて上記装置本体の下端側を前記第１の液体
ヘリウム槽内に瞼ツ１〜する上下動駆動機構と、前記第
１の液体ヘリウム槽を取囲むように選択的に配置される
とともに内部に上記第１の液体ヘリウム槽に嵌合する超
電導コイルを収容してなる第２の液体へリウム槽どを具
備してなることを特徴としている。

〔発明の効果〕

上記のように、試験片を装着する装＠機構が直接的に挿
入セットされる第１の液体ヘリウム槽と、この第１の液
体ヘリウム槽に嵌合づ−る超電Ｓ］コイル収容した第２
の液体ヘリウム槽とを分離した構成を採用している。こ
のため、単に極低温度中での破壊靭性試験のときには第
１の液体へリークム槽だけを使用して行なうことができ
、また極低温強磁界中での破壊靭性試験のときには第１
および第２の液体ヘリウム槽を使用して行なうことがで
きる。したがって、用途に応じて、第１、第２の液体ヘ
リウム槽を使い分けることができるので、　゛冷却の際
の無駄を省け、経済性を向上させることができるばかり
か作業性を向上させることができるので能率的な試験の
実現に寄与することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る４１ｇ低温度破壊靭
性試験装置を示すもので、この装置は大き（別けて、架
台１と、この架台１に支持されて上下方向に向けて設け
られた破壊靭性試験装置本体２と、この本体２と架台１
との間に設けられ上記本体２を選択的に昇降させる上下
動駆動機構３と、破壊靭性試験装置本体２の下方に開口
部を上方に向けて設けられた第１の液体ヘリウム槽４と
、この第１の液体ヘリウム槽４を取囲むように配置され
るとともに内部に上記第１の液体ヘリウム槽４に嵌合す
る超電導コイル５を収容してなる第２の液体ヘリウム槽
６とで構成されている。

前記破壊靭性試験装置本体２は次のように構成されてい
る。すなわち、水平方向に対向配置されたキャリッジ１
１ａ、１１ｂを中間連結体１２で連結するとともに上記
キャリッジ１１ａ、１１ｂに上方に向けてロッド１３ａ
、１３ｂを平行に突設している。そして、ロッド１３ａ
、１３ｂの上端部間を上部連結体１４で連結している。

上部連結体１４の上面には方向変換機とモータとを組合
わせた引張り力付与機構１５が取付けてあり、この引張
り力付与機Ｉｆｆ）１５の出力端は上部連結体１４を摺
動自在に貫通して下方に向けて突出している。上部連結
体１４の下面には断面口字状に形成されたガイドブロッ
ク１６が固定してあり、このガイドブロック１６で囲ま
れｌ〔範囲内で前記引張り力付与機構１５の出力端がロ
ードセル１７を介して上部支持板１８に連結されている
。上部支持板１８に、はロッド１９ａ、１９ｂの上端部
が固定されており、これらロッド１９ａ、１９ｂの下端
側はガイド１０ツク１６の、いわゆる底壁および前述し
た中間連結体１２を摺動自在に貫通して下部支持板２０
に連結されている。中間連結体１２の下面には上記下部
支持板２０を取囲むように断面口字状のガイドブロック
２１が固定されている。

ガイラドブロック２１の、いわゆる下面には下方に平行
に延びるロッド２２ａ、２２ｂの上端部が固定されてお
り、これらロッド２２ａと２２ｂとの間には、これらの
ロッドと平行に下方に延びるとともに上端部がガイドブ
ロック２１の底壁を摺動自在に貞通して前記下部支持板
２０に連結されたロッド２３が配置されている。そして
、ロッド２２ａ、２２ｂの下端部は試験片装着ｍ　ｌＦ
ｔ　２４の一方の引張り力供給端に連結されており、ま
た、ロッド２３の下端部は上記試験片装着機構２４の他
方の引張り力供給端に連結されている。また、ロッド２
２ａ、２２ｂ、２３の外周でガイドブロック２１のやや
下方位置には後述する第１の液体ヘリウム槽４の上部開
口を気密に閉塞するための蓋板２５が水平に配置されて
いる。この蓋板２５にはロッド２２ａ、２２ｂ、２３を
摺動自在に０通させる孔がそれぞれ設けてあり、これら
孔の縁テ 部どロッド２２ａ、２２ｂ、２３の外周面との間はそれ
ぞれベローズ２６によって気密性が保たれている。なお
、上記蓋板２５には、後述する第１の液体ヘリウムＩＷ
Ｊ内へ液体ヘリウムを導入するための図示しない導入機
構および前記試験片に取付けられたセンサの出力を外部
に導くための図示しない機構が設けられている。

しかして、前記上下動駆動４１構３は、架台１上に前述
したキャリッジ１１ａ、１１ｂを上下方向に案内する案
内柱３１ａ、３１ｂ（ただし３１ｂは図示せず。）を立
設するとともに上記案内柱の上端間を連絡する連絡柱３
２に昇降駆動源３３を固定し、この駆動源３３で破壊靭
性試験装置本体２に昇降力を付与するように構成されて
いる。

しかして、前記第１の液体ヘリウム槽４は、非磁性材、
たとえば繊維強化プラスチックで二重構造に形成された
もので、下方が小径で上方がやや大径の段付き筒状に形
成されている。この第１の液体ヘリウム槽４の上部開口
縁には外方に張出すフランジ４１が設けてあり、このフ
ランジ４１が前記架台１に吊下げ支持された環状板４２
に掛止され、この状態で上記フランジ４１が上記環状板
４２に対して気密にネジ止めされ、これによって第１の
液体ヘリウム槽４の位置保持がなされている。そして、
第１の液体ヘリウム槽４の上部開口は、前述した蓋板２
５によって気密に蓋されるようになっている。

一方、前記第２の液体ヘリウム槽６は、二重構造に形成
されたもので、内部に前述した超電導コイル５を収容す
るとともに前記環状板４２の下面でその上部開口を気密
に閉塞させるためのフランジ５１と図示しない液体ヘリ
ウム導入機構およびコイル付勢用リード機構とを備えた
ものとなっている。

なお、図中５２は第２の液体ヘリウム槽６の運搬の容易
化を図るために設けられた車輪を示し、また、５３は架
台１上での作業の安全を図るために設けられた手掠りを
示している。

このにうな構成であると、単に極低温痕下で破壊靭性試
験を行なうときには、第２の液体ヘリウムＩｗ６を必要
としない。従って、この場合には、第２の液体ヘリウム
槽６を取除くか、あるいは第２の液体ヘリウム槽６内へ
の液体ヘリウムＸのど）人を行なわず、第１の液体ヘリ
ウムｍ　４内だけに液体ヘリウムＹを導入するようにす
る。すなわち、このときの作業手順は次のようになる。

まず、ベローズ２６に無理が加わらないように蓋板２５
とガイドブロック２１とを図示しない連結具で連結した
状態で上下動駆動機構３を動作させて破壊靭性試験装置
本体２を上方に移動させ、試験片装着機構２４が完全に
外部に露出する位置まで上昇させる。この状態で試験片
装着機構２４に試験片およびセンサ類を装着する。次に
、再び上下動駆動機構３を動作させて破壊靭性試験装置
本体２を下降させる。そして、試験片装着機構２４を第
１の液体ヘリウム槽４内に徐々に侵入させ、丁度図に示
すように蓋板２５が第１の液体ヘリウム槽４の上部開口
を閉塞した位置まで降下した時点で上下動駆動機構３の
動作を停止させる。次に、連結具を外し、蓋板２５をフ
ランジ４１に気密に固定し、続いて第１の液体ヘリウム
槽４内に液体ヘリウムＹを導入する。そして、試験片が
液体ヘリウム温度まで冷却された時点で引張り力付与機
構１５を動作させることによって極低温度下に於ける破
壊靭性試験を実施する。

一方、極低温強磁界下においで破壊靭性試験を行なうと
きには次のようにＪ゛る。すなわち、この場合には、先
ず試験片装着機構２４に試験片を装着し、この状態で藺
に示すように第１の液体ヘリウム４！ｙ４内に試験片装
着園構２４を侵入させ、蓋板２５で上部開口部を気密に
閉塞する。次に、フランジ４１と環状板４２との接続関
係を解除し、この状態で上下動駆動機構３を動作さばて
破壊靭性試験装置本体２と第１の液体ヘリウム槽４とを
一体に上界させる。このとき、ベローズ２６を保護する
ための前述した連結具を勿論使用する。次に、第２の液
体ヘリウム槽６を図に示すようにセットし、この状態で
フランジ５１と環状板４２とを気密に接続し、第２の液
体ヘリウム槽６の上部１　開口を閉塞する。続いて、上
下動駆動機構３を動１　作させて破１ｉ靭性試験装＠木
休２と第１の液体ヘリウム槽４とを下降させ、第１の液
体ヘリウム槽４を図に示すように第２の液体ヘリウム槽
６内にセットし、フランジ４１と環状板４２とを気密に
接続する。次に、第１および第２の液体へリークム槽４
．６内にそれぞれ液体ヘリウムＹ、７を収容するととも
に超電導コイル５に永久電流が流れる状態にし、試験を
実施する。勿論、第２の液体ヘリウム槽６が取外して無
いときには極低温度下の試験の場合と略同様な手順とな
る。

このように、極低温度Ｆにおける破壊靭性試験と極低温
強磁界下における破壊靭性試験とを実施するに際して、
液体ヘリウム槽を使い分けるようにしている。したがっ
て、作業性を向上させることができるばかりか冷却に必
要な液体ヘリウムのｍも最少量で済み、無駄を省くこと
ができるので、結局、前述した効果が得られることにな
る。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。すなわち、実施例では、第１の液体ヘリウム槽の下
部の径を小さく、上部の径を大きく！ している。これは、限られた超電導コイルの内径に嵌合
し得るように下部の径を小さくするとともに液体ヘリウ
ムのリバーブの役目を持たせるために上部の径を大きく
したものであるが、上部、下部共に同一径に設定しても
よい。ま１こ、試験Ｐｖ装着機構に装着されている試験
片を急激に温度上昇させ得る電気ヒータ等をｂハノるよ
うにしてもよＩ／Ｘ０また、この試験装置は、極低温度
下や１勤低温弓多磁界下にお【プる磁気的、電気的、熱
的物性測定にも応用できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例に係る極低温度破壊靭性試験装置
を一部切欠して示す側面図である。 １・・・架台、２・・・破壊靭性試験装置本体、３・・
・上下動部ｉｌ１機構、４・・・第１の液体ヘリウム槽
、５・・・超電導コイル、６・・・第２の液体ヘリウム
槽、１５・・・引張り力付与機構、２４・・・試験片装
着１１格、Ｙ、×・・・液体へりｔクム。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　少なくとも下端部に試験片を装着する装着機構
   を有するとともに上部に上記試験片に対して機械的な歪
   みを加える荷重付与１１構を右した破壊靭性試験装置本
   体と、この本体の下方に配置された第１の液体ヘリウム
   槽と、試験時に前記破壊靭性試験装置本体を下降させて
   １起装置本体のＦ端側を前記第１の液体ヘリウム槽内に
   セットする上下動駆動機構と、前記第１の液体ヘリウム
   槽を取囲むように選択的に配置されるとともに内部に上
   記第１の液体ヘリウム槽に嵌合する超電導コイルを収容
   してなる第２の液体ヘリウム槽とを具備してなることを
   特徴とする極低温度破壊靭性試験装置。 （ａ　前記第１の液体ヘリウム椿は、繊維強化プラスチ
   ツク材で形成されてなることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の極低温度破壊靭性試験装置。