JPS626517Y2

JPS626517Y2 -

Info

Publication number: JPS626517Y2
Application number: JP1983041200U
Authority: JP
Priority date: 1983-03-22
Filing date: 1983-03-22
Publication date: 1987-02-14
Also published as: JPS5934347U

Description

【考案の詳細な説明】本考案に鉄板等の試験材料につき、その両端を
力点として引張試験する場合に使用し、当該材料
を冷却条件下におくと共に、その冷却温度をテス
トすべき所定の温度条件下に保持させるための冷
却温度制御装置に関するものである。

従来このような冷却装置としては、第３図、第
４図に示す如く試験材料ａの表面ｂ、裏面ｃに所
望数の木製等による容器素材ｄを貼着して、液体
窒素等の液体冷媒ｅを収納すべき器体ｆを形成
し、この器体ｆに収納すべき液体冷媒ｅの量を作
業員が適宜に加減調整することにより、同材料ａ
の試験部分ｇが所定冷却温度となるように構成さ
れている。

しかしながら上記装置によるときは作業員の危
険な、しかも労働環境の悪い条件下における作業
が必要となるだけでなく、試験部分ｇを所定冷却
温度に保持するたねの作業操作には熟練を要求さ
れると共に、人為的に行なう制御であるため熟練
者によつても冷却温度の安定精度が充分なものと
ならず、しかも容器ｆ内に液体媒体ｅが収納され
たまま試験材料ａの両側に引張力が加えられて、
試験部分ｇが破断されるため、液体冷媒ｅの消費
量が無益に大となるだけでなく、作業に危険性を
伴うなどの難点があつた。

さらに上記よりも進歩した提案として、試験材
料の試験部分を断熱容器の断熱空間内に内装し、
該空間内へ吹きこんだ冷媒によりその試験部分を
冷却するようにしたもの、しかもこの際、断熱空
間内の温度センサにより冷却温度を制御するよう
にしたものであるが、この提案例では、冷却噴射
を試験材料の一端から一方的に行なつているだけ
であるためその一端から他端にわたつて温度勾配
が生じ、この結果、試験部分全体の温度均一化が
はかれず、それに温度センサが試験材料から遊難
していて同センサが冷媒噴射孔と直に対向してい
るため試験材料を測温するというよりも冷媒温度
を先に検知してしまうこととなり、この結果、材
料試験部分とかけ離れた温度制御をしてしまい、
しかも温度センサを利用しているとはいえ、これ
による制御が冷媒の流量制御であるため温度制御
時の応答性も悪いものとなつていた。

本考案はこのような欠陥を解消しようとするも
ので、第１図イに示す如く、試験材料Ａを合成樹
脂等により形成した断熱容器１に貫通内装して、
同材料Ａの引張試験などに際し外力を加えるべき
力点A′，A″を同容器１の左右により延出する。

ここで図示の断熱容器１としては半割器２，
２′に欠設した切込み３，３′により試験材料Ａを
挟持し、これにより断熱容器１により包囲された
断熱空間４に、試験材料Ａの試験部分Ｔを含む中
央箇所が収納される。

次に上記断熱空間４内にあつて、同図ロ，ハに
よつて明示されている如く、試験材料Ａの一面Ｂ
にあつて、試験部分Ｔの左右両側には同面Ｂに指
向させて夫々冷媒噴出ノズル５，５′，５″を設け
るため、同ノズル５，５′，５″が、上段から下段
に向けて夫々半割器２，２′に貫設してある。

されに上記各冷媒噴出ノズル５，５′，５″に
は、液体窒素などの液体冷媒を貯溜した冷媒容器
６から第１の熱交換機７、第２の熱交換機７′、
第３の熱交換機７″を介して連結される配管系が
設けられていると共に、前記冷媒噴出ノズル５，
５′，５″からの冷媒Ｃ，C′，C″が噴当する試験
材料Ａの噴当面Ｄ，D′，D″にあつて、丁度その
裏面には夫々第１の温度センサ８、第２の温度セ
ンサ８′、そして第３の温度センサ８″を、試験材
料Ａに対し感温可能なるよう配置する。

そして上記の各第１、第２、第３の温度センサ
８，８′，８″は夫々第１、第２、第３の温度調節
器９，９′，９″に接続され、同器９，９′，９″の
出力によつて前記第１、第２、第３熱交換機７，
７′，７″の電気ヒータ等による熱源１０，１
０′，１０″の温度を制御するようになつている。

ここで図示の第１、第２、第３熱交換機７，
７′，７″には、第２図に示す通り器体１１の流入
口１２より冷媒容器６からバルブ１３を介して液
体冷媒が供給され、同体１１の流出口１４が配管
１５により冷媒噴出ノズル５，５′に連結されて
おり、器体１１の中央に貫設した熱源１０，１
０′，１０″と器体１１の内壁間には焼結金属や金
属線条などにより形成した熱交換部材１６が充填
され、流入口１２から流入した液体冷媒が当該交
換部材１６に形成された間隙通路１６′を通過す
ることによつて、熱源１０，１０′，１０″により
加温されるよう構成されている。

従つて今第１図の装置を稼動させれば、試験材
料Ａは試験部分Ｔの両側において、冷媒媒噴出ノ
ズル５，５′，５″からの冷媒Ｃ，C′，C″により
冷却されるから、試験材料Ａの力点Ａ，A″側よ
り熱伝導が試験部分Ｔに与える温度影響を遮断で
き、しかも試験部分Ｔは噴出冷媒が閉塞される断
熱区間４内にあり、さらに、噴当面Ｄ，D′，
D″における温度は、その裏面に設けた第１、第
２、第３の温度センサ８，８′，８″により各別に
検知されて、第１、第２、第３の温度調節器９，
９′，９″を介して第１、第２、第３熱交換機７，
７′，７″における熱源１０，１０′，１０″への電
流等を制御するから、噴当面Ｄ，D′，D″の温度
を常に所定の温度となるよう自動調整することが
できることとなり、この結果試験部分Ｔを引張試
験等で要求される所望温度に制御できることとな
る。

ここで上記の場合の具体例を示せば試験材料と
して長さ900mm、巾500mm、厚さ22mmの鉄板を用
い、冷媒容器には1.0Kg／cm²のLN₂、容器、熱交
換器の熱源には500WX×２の電気ヒータ、試験
部分の寸法は巾500mm、厚さ210mmで実験したとこ
ろ、温度安定精度は±２℃以下で、冷却速度は20
℃から−100℃に安定させるまでに45分を要し
た。そしてこのときの温度勾配は±３℃以下であ
つた。

もちろんこのような試験材料を常温から冷却し
ようとする当初は、液体窒素を熱交換器で加温す
ることなく液体冷媒のまま冷媒噴出ノズル５，
５′，５″から噴出させるようにして速やかに所望
温度に向け急冷するのがよく、その後は熱交換器
による加温により同ノズル５，５′，５″からは液
体冷媒そのものでなく、ガス化された冷媒が噴出
されることになる。

図中試験材料Ａの中央上位に欠設されているの
は、予め施された切込Ｅであり、引張試験に際し
て、断熱容器１の上壁から切断刃Ｆを打ち下すよ
うにして、切込Ｅからの破断状況をテストするの
であるが、このような場合には同資料Ａの上部か
ら下部に向つて次第に高温となるよう所定の温度
勾配を付与する必要がある。

そこでこのような場合は冷媒噴出ノズル５，
５′，５″により高低差を設定して冷却を噴出する
ようにし、一方各側の温度センサ８，８′，８″…
…、により上記５，５′，５″に対応した同材料Ａ
の裏側における温度を知り、上記温度センサ８，
８′，８″……に接続した温度調節器９，９′，
９″により前同様にして熱交換機７，７′，７″の
熱源１０，１０′，１０″を各別に制御することに
なる。

本考案は以下説明したように、だ断熱容器１に
は、力点A′，A″が同容器１より延出するよう試
験材料を貫通内装すると共に、同材料Ａの試験部
分Ｔは断熱容器１によつて囲繞される断熱空間４
に内装し、該断熱容器１には、熱交換機７，
７′，７″……を介して冷媒容器６，６′に接続さ
れた各別冷媒噴出ノズル５，５′，５″……を上下
左右配置にて複数個貫設すると共に、当該各噴出
ノズル５，５′，５″……は、上記断熱空間４内に
ある試験材料Ａの一面にあつて試験部分外の箇所
に指向させると共に、これら各噴当箇の裏面であ
る他面には、夫々第１、第２、第３の温度センサ
８，８′，８″を上記試験材料Ａに感温設置し、第
１、第２、第３の温度センサ８，８′，８″……が
接続される第１、第２、第３の温度調節器９，
９′，９″……の出力によつて第１、第２、第３の
熱交換機７，７′，７″……の熱源１０，１０′，
１０″……温度を制御する構成となつている。

したがつて本考案の場合、図示した従来例と比
べ、冷媒消費率の低減、冷却効率の向上、作業時
の危険防止などがはかれるのはもちろん、断熱容
器を用いる従来例と比較してつぎのような利点を
そなえている。

つまり本考案での冷媒の噴当は試験材料の一面
にあつて、上下左右配置の各噴出ノズル５，
５′，５″……により行なわれるので、その試験部
分は速やかに均一冷却されることとなり、しかも
これに対応する裏側に配した各温度センサーによ
り温度が検知されるから、試験部分に対する所望
の温度設定が、高精度に実現できることとなる。

さらに本考案では試験部分に直接冷媒を噴当さ
せるものではないため、試験部分の噴当箇所のみ
が低温となり、その周囲との温度差が大となると
いつた温度勾配の問題も解消され、広巾引張試験
など試験部分が広い場合でも、冷媒噴出ノズル
５，５′，５″……の数を適宜増やすことにより、
試験部分全体の均一温化がはかれる。

また、上記の各温度センサは噴当面裏側におい
て測温しているだけでなく、これに基づき各別に
設けた夫々の温度制御系を作動させて熱源温度を
的確にコントロールし、所定温度の冷媒を噴当さ
せるものであるから、冷媒の量的制御によるもの
と比べ、制御の応答性もよく制御性もよい。

また、冷媒噴出ノズル５，５′，５″……を温度
調節器に予め温度勾配を設定することにより、試
験材料Ａの試験部分Ｔに所定の温度勾配を付与す
ることも容易に行ない得ることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図のイは本考案に係る試験材料の冷却温度
制御装置の断熱容器に試験材料を挟持したものの
斜視図、同図のロは同装置の一実施例を示す縦断
側面説明図、同図のハは同要部の縦断正面説明
図、第２図は同要部の一部を切欠した配管説明
図、第３図は従来の温度制御装置を取着した試験
材料の正面図、第４図は第３図の−線縦断側
面図である。１……断熱容器、４……断熱空間、５，５′，
５″……冷媒噴出ノズル、６……冷媒容器、７，
７′，７″……第１、第２、第３の熱交換機、８，
８′，８″……第１、第２、第３の温度センサ、
９，９′，９″……第１、第２、第３の温度調節
器、１０，１０′，１０″……熱源、Ａ……試験材
料、A′，A″……力点、Ｔ……試験部分。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

断熱容器には、力点が同容器より延出するよう
に試験材料を貫通内装すると共に、同材料の試験
部分は断熱容器によつて囲繞される断熱空間に内
装し、該断熱容器には、第１、第２、第３……の
熱交換器を介して冷媒容器に接続された各別冷媒
噴出ノズルを上下左右配置にて複数個貫設すると
共に、当該各噴出ノズルは、上記断熱空間内にあ
る試験材料の一面にあつて試験部分外の箇所に指
向させると共に、これら各噴当箇所の裏面である
他面には、夫々第１、第２、第３……の温度セン
サを上記試験材料に感温設置し、第１、第２、第
３……の温度センサが接続される第１、第２、第
３……の温度調節器の出力によつて前記第１、第
２、第３……の熱交換器の熱源温度を制御するよ
うにしてなる試験材料の冷却温度制御装置。