低高温強度試験機
【課題】除霜による室内温度の上昇による試験資料への影響を無くすために 、試験室の扉の開閉による冷凍機の着霜を防止することが重要な課題である。
【解決手段】このためには冷凍機の蒸発部に乾燥空気を導入して、熱交換せしめた後、試験室外に排出し、扉を開いた時の湿り空気が蒸発器に着霜する前に室外に速やかに排出する。 また、低温領域での温度コントロールはヒータ加熱との組合せで行い、室温以上の温度設定時には冷凍機の運転を中止し、ヒータのみで昇温することで幅広い温度制御を可能となる。また、ヒータも乾燥空気の中で使用されるため損傷および感電の危険がなくなる。
【解決手段】このためには冷凍機の蒸発部に乾燥空気を導入して、熱交換せしめた後、試験室外に排出し、扉を開いた時の湿り空気が蒸発器に着霜する前に室外に速やかに排出する。 また、低温領域での温度コントロールはヒータ加熱との組合せで行い、室温以上の温度設定時には冷凍機の運転を中止し、ヒータのみで昇温することで幅広い温度制御を可能となる。また、ヒータも乾燥空気の中で使用されるため損傷および感電の危険がなくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
資料を恒温の環境条件下で、荷重を次第に増大させ破壊に至るまで試験する引張破壊試験装置、或いは所定の温度で一定荷重をかけ長時間引張試験を行いクリープ量を変位測定する引張クリープ試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、-20℃の低温での引張・圧縮破壊試験およびクリープ試験は完全に密封断熱された試験室の中で行われるのが一般的であるが、サンプルの取付け取外しの際に扉を開けて作業を行うため、試験室内部の湿度が制御できない。
そのために試験室内にある冷凍機の蒸発器或いは、付属機器等に霜が付着して温度が低温に維持できなく、また、資料そのものに着霜して、資料の正当な評価ができないという問題を生じる。
【０００３】
除霜するには、一般的な冷凍庫でも行われているホットガスバイパスという冷媒の循環経路を切り替え蒸発部を凝縮部としてその放熱分で除霜するか或いはヒータで加熱して除霜することとなるが、この除霜の間は試験室内温度が一時的に上昇し、クリープ試験のように長時間の試験では資料に重大な支障をきたすことになる。
また、低温領域での温度設定は圧縮機を駆動する電動モータをインバータ制御して行う方法が一般的である。しかしながら、このような試験機の場合の温度範囲は低温のみならず200℃程度の高温域での試験も必要とされる。通常のインバータ方式では室温（約３０℃）が高温の限度と考えてよい。
【特許文献１】特開2004-156933
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
除霜による室内温度の上昇による試験資料への影響を無くすために 、試験室の扉の開閉による冷凍機の着霜を防止することが重要な課題である。このためには冷凍機の蒸発部に乾燥空気を導入して、熱交換せしめた後、試験室外に排出し、扉を開いた時の湿り空気が蒸発器に着霜する前に室外に速やかに排出することが必要となる。
また、低温領域での温度コントロールはヒータ加熱との組合せで行い、室温以上の温度設定時には冷凍機の運転を中止し、ヒータのみで昇温することで幅広い温度制御が可能となる。また、ヒータも乾燥空気の中で使用されるため損傷および感電の危険がなくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
低温から高温までの環境下で引張・圧縮試験を行う強度試験装置において、周囲を断熱された試験機室内の分離部屋に冷凍装置の低温用蒸発器を配置し、該分離部屋にドライ圧縮機およびドライヤから構成される低湿空気供給装置で生成された空気を導入し、前記蒸発器と熱交換せしめた低温空気を資料が存在する試験室に吹き込み、低温で且つ、低湿を維持した後試験室出口から排出される冷凍回路を有する強度試験装置を提供する。
そして、試験機室内或いは試験機外壁に空気加熱用ヒータを配置し、加温することで試験機室の温度を低温から高温まで調節することが可能な構成とする。
【発明の効果】
【０００６】
ー２０℃〜２００℃の間の広い温度域での引張試験が行え、試験機の扉の開閉による湿度の影響を受けずに精度の高い引張試験が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
低温（約−20℃）から高温（約200℃）の温度域での引張試験が行える試験装置を含む温度制御システムの実施例に関して以下説明する。
【実施例１】
【０００８】
図1に本発明の実施例1を示す。まず、引張試験機１の構成を説明する。加圧機2は圧縮荷重をかけるようにｙ軸方向にねじが形成されたロッド3を有しており、該ロッドにはｙ軸距離を調整可能な調整ねじ4がねじ勘合されている。該ロッドの下端部はロードセル5のセンシング部分と常に接触するように手動で調整ねじ4で調整される構成となっている。該ロードセル5は変位計測手段6と試験機室18に延長する荷重伝達部材7と同軸上に固定されている。
前記変位計測手段6には変位センサ11が荷重伝達部材7に平行に摺動可能に取り付けられ、変位計測のステップでは前記荷重伝達部材7にしっかりと固定される構成となっている。また、前記変位計測手段6と筐体17上部間に弾性手段8が配置され、前記、荷重系の自重が不本意に資料13に作用しないように常に上方向へ押し上げている。更に、試料の一端を取り付けるためのチャッキング１０が前記荷重伝達部材7の下端に設けられており、前記資料13の他端を取り付けるチャッキング手段9はヒンジ12で筐体１７に固定される構成となっている。したがって、荷重伝達部材7に圧縮荷重がかかると資料13は上下に引張られることとなる。そして、資料13の荷重による変位は変位センサ11により正確に計測される。
該変位センサー11はセンシング先端が前記筐体17の上部に接しているため、該筐体17の上部が熱歪などで変形してもヒンジ12でとめられたチャッキング9部分と前記センシングが同期するため変位センサー11は熱歪の影響を受けない構成となっている。
前記筐体１７は内周囲を断熱材19で囲われており、内部に試験室18および分離部屋27が形成されている。該試験室18は空気の導入口29と低温空気噴出し口28および空気排出口30を有している。
冷凍回路は一般的な構成で圧縮機２２、凝縮器２２、膨張便２１および蒸発器２３で構成されており、該蒸発器23は前記分離部屋27内に配置されている。一方、低湿空気供給装置はドライ圧縮機24、ドライヤ25およびバルブ26で構成され、低湿の乾燥空気は前記試験室18の導入口29から分離部屋27に至り、ここで前記蒸発器から低温を吸熱し、空気噴出し口28から前記試験室18の資料13周りを低温雰囲気とした後、出口30より排出される。
また、ヒータ16が試験室18の壁に配置されており、高温を得るためと低温の温度制御のために使用される。更に、低温運転時に試験室18の出口30から排出された空気は充分な冷気を有しており、そのまま大気に放出せず、前記ドライ圧縮機24の吸い込み側に戻して、省エネさすことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
最近の燃料電池に使用される高分子材料は湿度により強度が変化することと、寒冷地における低温での強度試験が必要であり、低温度域で評価できる試験機の用途がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】低温から高温まで環境下で使用する引張試験装置の温度制御システムの１実施例を示した図である。
【符号の説明】
【００１１】
１引張試験機、17筐体、18試験室、19断熱材、27分離部屋、蒸発器23、ドライ圧縮機24、ドライヤ25、バルブ25
【技術分野】
【０００１】
資料を恒温の環境条件下で、荷重を次第に増大させ破壊に至るまで試験する引張破壊試験装置、或いは所定の温度で一定荷重をかけ長時間引張試験を行いクリープ量を変位測定する引張クリープ試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、-20℃の低温での引張・圧縮破壊試験およびクリープ試験は完全に密封断熱された試験室の中で行われるのが一般的であるが、サンプルの取付け取外しの際に扉を開けて作業を行うため、試験室内部の湿度が制御できない。
そのために試験室内にある冷凍機の蒸発器或いは、付属機器等に霜が付着して温度が低温に維持できなく、また、資料そのものに着霜して、資料の正当な評価ができないという問題を生じる。
【０００３】
除霜するには、一般的な冷凍庫でも行われているホットガスバイパスという冷媒の循環経路を切り替え蒸発部を凝縮部としてその放熱分で除霜するか或いはヒータで加熱して除霜することとなるが、この除霜の間は試験室内温度が一時的に上昇し、クリープ試験のように長時間の試験では資料に重大な支障をきたすことになる。
また、低温領域での温度設定は圧縮機を駆動する電動モータをインバータ制御して行う方法が一般的である。しかしながら、このような試験機の場合の温度範囲は低温のみならず200℃程度の高温域での試験も必要とされる。通常のインバータ方式では室温（約３０℃）が高温の限度と考えてよい。
【特許文献１】特開2004-156933
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
除霜による室内温度の上昇による試験資料への影響を無くすために 、試験室の扉の開閉による冷凍機の着霜を防止することが重要な課題である。このためには冷凍機の蒸発部に乾燥空気を導入して、熱交換せしめた後、試験室外に排出し、扉を開いた時の湿り空気が蒸発器に着霜する前に室外に速やかに排出することが必要となる。
また、低温領域での温度コントロールはヒータ加熱との組合せで行い、室温以上の温度設定時には冷凍機の運転を中止し、ヒータのみで昇温することで幅広い温度制御が可能となる。また、ヒータも乾燥空気の中で使用されるため損傷および感電の危険がなくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
低温から高温までの環境下で引張・圧縮試験を行う強度試験装置において、周囲を断熱された試験機室内の分離部屋に冷凍装置の低温用蒸発器を配置し、該分離部屋にドライ圧縮機およびドライヤから構成される低湿空気供給装置で生成された空気を導入し、前記蒸発器と熱交換せしめた低温空気を資料が存在する試験室に吹き込み、低温で且つ、低湿を維持した後試験室出口から排出される冷凍回路を有する強度試験装置を提供する。
そして、試験機室内或いは試験機外壁に空気加熱用ヒータを配置し、加温することで試験機室の温度を低温から高温まで調節することが可能な構成とする。
【発明の効果】
【０００６】
ー２０℃〜２００℃の間の広い温度域での引張試験が行え、試験機の扉の開閉による湿度の影響を受けずに精度の高い引張試験が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
低温（約−20℃）から高温（約200℃）の温度域での引張試験が行える試験装置を含む温度制御システムの実施例に関して以下説明する。
【実施例１】
【０００８】
図1に本発明の実施例1を示す。まず、引張試験機１の構成を説明する。加圧機2は圧縮荷重をかけるようにｙ軸方向にねじが形成されたロッド3を有しており、該ロッドにはｙ軸距離を調整可能な調整ねじ4がねじ勘合されている。該ロッドの下端部はロードセル5のセンシング部分と常に接触するように手動で調整ねじ4で調整される構成となっている。該ロードセル5は変位計測手段6と試験機室18に延長する荷重伝達部材7と同軸上に固定されている。
前記変位計測手段6には変位センサ11が荷重伝達部材7に平行に摺動可能に取り付けられ、変位計測のステップでは前記荷重伝達部材7にしっかりと固定される構成となっている。また、前記変位計測手段6と筐体17上部間に弾性手段8が配置され、前記、荷重系の自重が不本意に資料13に作用しないように常に上方向へ押し上げている。更に、試料の一端を取り付けるためのチャッキング１０が前記荷重伝達部材7の下端に設けられており、前記資料13の他端を取り付けるチャッキング手段9はヒンジ12で筐体１７に固定される構成となっている。したがって、荷重伝達部材7に圧縮荷重がかかると資料13は上下に引張られることとなる。そして、資料13の荷重による変位は変位センサ11により正確に計測される。
該変位センサー11はセンシング先端が前記筐体17の上部に接しているため、該筐体17の上部が熱歪などで変形してもヒンジ12でとめられたチャッキング9部分と前記センシングが同期するため変位センサー11は熱歪の影響を受けない構成となっている。
前記筐体１７は内周囲を断熱材19で囲われており、内部に試験室18および分離部屋27が形成されている。該試験室18は空気の導入口29と低温空気噴出し口28および空気排出口30を有している。
冷凍回路は一般的な構成で圧縮機２２、凝縮器２２、膨張便２１および蒸発器２３で構成されており、該蒸発器23は前記分離部屋27内に配置されている。一方、低湿空気供給装置はドライ圧縮機24、ドライヤ25およびバルブ26で構成され、低湿の乾燥空気は前記試験室18の導入口29から分離部屋27に至り、ここで前記蒸発器から低温を吸熱し、空気噴出し口28から前記試験室18の資料13周りを低温雰囲気とした後、出口30より排出される。
また、ヒータ16が試験室18の壁に配置されており、高温を得るためと低温の温度制御のために使用される。更に、低温運転時に試験室18の出口30から排出された空気は充分な冷気を有しており、そのまま大気に放出せず、前記ドライ圧縮機24の吸い込み側に戻して、省エネさすことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
最近の燃料電池に使用される高分子材料は湿度により強度が変化することと、寒冷地における低温での強度試験が必要であり、低温度域で評価できる試験機の用途がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】低温から高温まで環境下で使用する引張試験装置の温度制御システムの１実施例を示した図である。
【符号の説明】
【００１１】
１引張試験機、17筐体、18試験室、19断熱材、27分離部屋、蒸発器23、ドライ圧縮機24、ドライヤ25、バルブ25
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温から高温まで環境下で引張・圧縮試験を行う強度試験装置において、周囲を断熱された試験機室内の分離部屋に冷凍装置の低温用蒸発器を配置し、該分離部屋にドライ圧縮機およびドライヤから構成される低湿空気供給装置で生成された空気を導入し、前記蒸発器と熱交換せしめた低温空気を資料が存在する試験室に吹き込み、低温を維持した後試験室出口から排出される冷凍回路を有する強度試験装置。
【請求項２】
請求項1の強度試験装置において、試験機室内或いは試験機外壁に空気加熱用ヒータを配置し、加温することで試験機室の温度を低温から高温まで調節することが可能な強度試験装置。
【請求項３】
請求項1の強度試験装置において、試験機室から排出された低温の空気に限り回収し、再びドライ圧縮機の吸い込み側に戻す省エネ回路を有する強度試験装置。
【請求項１】
低温から高温まで環境下で引張・圧縮試験を行う強度試験装置において、周囲を断熱された試験機室内の分離部屋に冷凍装置の低温用蒸発器を配置し、該分離部屋にドライ圧縮機およびドライヤから構成される低湿空気供給装置で生成された空気を導入し、前記蒸発器と熱交換せしめた低温空気を資料が存在する試験室に吹き込み、低温を維持した後試験室出口から排出される冷凍回路を有する強度試験装置。
【請求項２】
請求項1の強度試験装置において、試験機室内或いは試験機外壁に空気加熱用ヒータを配置し、加温することで試験機室の温度を低温から高温まで調節することが可能な強度試験装置。
【請求項３】
請求項1の強度試験装置において、試験機室から排出された低温の空気に限り回収し、再びドライ圧縮機の吸い込み側に戻す省エネ回路を有する強度試験装置。
【図１】
【公開番号】特開２００６−７８３９７（Ｐ２００６−７８３９７Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６４０７９（Ｐ２００４−２６４０７９）
【出願日】平成１６年９月１０日（２００４．９．１０）
【出願人】（３０１０１０８９２）百瀬機械設計株式会社 (16)
【出願人】（０００２４１４８５）豊田通商株式会社 (73)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１０日（２００４．９．１０）
【出願人】（３０１０１０８９２）百瀬機械設計株式会社 (16)
【出願人】（０００２４１４８５）豊田通商株式会社 (73)
【Ｆターム（参考）】
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