特開 2022-179228 材料試験システム、引張試験システム、および恒温槽

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022179228

(43)【公開日】2022-12-02

(54)【発明の名称】材料試験システム、引張試験システム、および恒温槽

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/18 20060101AFI20221125BHJP

   G01N 17/00 20060101ALI20221125BHJP

【ＦＩ】

G01N3/18

G01N17/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021086557

(22)【出願日】2021-05-21

(71)【出願人】

【識別番号】521222383

【氏名又は名称】株式会社テスポート

(74)【代理人】

【識別番号】100128886

【弁理士】

【氏名又は名称】横田 裕弘

(72)【発明者】

【氏名】袴田 貞幸

【テーマコード（参考）】

2G050

2G061

【Ｆターム（参考）】

2G050BA04

2G050BA10

2G050BA12

2G050CA02

2G050EA01

2G050EA05

2G050EB07

2G050EC01

2G050EC03

2G061AA01

2G061AA02

2G061AA07

2G061AB02

2G061AB05

2G061AC03

2G061AC04

2G061BA01

2G061BA17

2G061CA01

2G061CA09

2G061CA14

2G061CB01

2G061CB05

2G061DA06

2G061EB03

2G061EB05

2G061EB07

(57)【要約】

【課題】試験片に温度差が生じることを抑制可能な材料試験システムなどを提供する。
【解決手段】本発明の材料試験システムは、試験片における第１領域を支持する第１支持体と、試験片における第２領域を支持する第２支持体と、試験片を内部に収容する収容体とを備え、収容体は、試験片が収容される空間から取込口を介して気体を取り込み、試験片の第１領域に向けて温度が調整された気体を流す第１流路と、取込口を介して気体を取り込み、試験片の第２領域に向けて温度が調整された気体を流す第２流路とを有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

試験片における第１領域を支持する第１支持体と、
前記試験片における第２領域を支持する第２支持体と、
前記試験片を内部に収容する収容体と
を備え、
前記収容体は、
前記試験片が収容される空間から取込口を介して気体を取り込み、前記試験片の前記第１領域に向けて温度が調整された気体を流す第１流路と、
前記取込口を介して気体を取り込み、前記試験片の前記第２領域に向けて温度が調整された気体を流す第２流路と
を有する材料試験システム。

【請求項2】

前記第１流路に設けられ当該第１流路内の温度を調整する第１調整体と、
前記第２流路に設けられ当該第２流路内の温度を調整する第２調整体と、
前記第１調整体と前記第２調整体とを互いに異なる温度に設定可能な温度設定部と
を有する請求項１記載の材料試験システム。

【請求項3】

前記第１流路に設けられ当該第１流路内の気体を送る第１送風体と、
前記第２流路に設けられ当該第２流路内の気体を送る第２送風体と、
前記第１送風体と前記第２送風体とを互いに異なる風量に設定可能な風量設定部と
を有する請求項１または２記載の材料試験システム。

【請求項4】

前記取込口に設けられ当該取込口から取り込まれる気体を冷却する冷却体を有する請求項２または３記載の材料試験システム。

【請求項5】

前記第１流路において気体が前記試験片に向けて流出する第１流出領域に設けられ、当該第１流出領域における角度を変更することで流出する気体の向きを変化させる第１変更体と、
前記収容体の外部に設けられ前記第１変更体の角度を変化させるために操作される第１被操作部と、
前記第２流路において気体が前記試験片に向けて流出する第２流出領域に設けられ、当該第２流出領域における角度を変更することで流出する気体の向きを変化させる第２変更体と、
前記収容体の外部に設けられ前記第２変更体の角度を変化させるために操作される第２被操作部と
を有する請求項１乃至４のいずれか１項記載の材料試験システム。

【請求項6】

前記取込口は、上下方向において前記第１流出領域および前記第２流出領域の間に挟まれて設けられる請求項５記載の材料試験システム。

【請求項7】

前記第１支持体が固定される第１固定部と、
前記第１固定部の上側に設けられ前記第２支持体が固定される第２固定部と、
前記第１固定部における互いに離間した位置から起立して設けられ、前記第２固定部を支持する複数の柱体と、
前記収容体における互いに異なる向きの側面に設けられ当該収容体の内部を視認可能とする複数の窓体と
を有し、
前記複数の窓体の各々は、前記複数の柱体同士の間に配置される
請求項１乃至６のいずれか１項記載の材料試験システム。

【請求項8】

試験片における下側端部をつかむ下側つかみ部と、
前記試験片における上側端部をつかむ上側つかみ部と、
前記下側つかみ部に対する前記上側つかみ部の相対位置を変化させ前記試験片を引っ張る引張部と、
前記試験片を内部に収容する収容体と
を備え、
前記収容体は、
前記試験片が収容される空間から、当該試験片と対向して設けられる開口を介して気体を取り込む取込流路と、
前記取込流路から流入する気体が分岐して流れる第１分岐流路および第２分岐流路と、
前記第１分岐流路から気体を流入させ、当該第１分岐流路の下側および前記取込流路の下側を通過させて、前記開口の下側に位置する第１流出口から前記試験片に向けて流出させる第１流出路と、
前記第２分岐流路から気体を流入させ、当該第２分岐流路の上側および前記取込流路の上側を通過させて、前記開口の上側に位置する第２流出口から前記試験片に向けて流出させる第２流出路と、
前記取込流路に設けられ気体を冷却する冷却体と、
前記第１分岐流路に設けられ当該第１分岐流路内の気体を加熱する第１加熱部と、
前記第１分岐流路に設けられ当該第１分岐流路内の気体を送る第１送風部と、
前記第１分岐流路の前記第１流出口に設けられ複数の羽根の向きを変化させて通過する気体の向きを調整する第１調整部と、
前記第２分岐流路に設けられ当該第２分岐流路内の気体を加熱する第２加熱部と、
前記第２分岐流路に設けられ当該第２分岐流路内の気体を送る第２送風部と、
前記第２分岐流路の前記第２流出口に設けられ複数の羽根の向きを変化させて通過する気体の向きを調整する第２調整部と
を有する引張試験システム。

【請求項9】

試験片、当該試験片における第１領域を支持する第１支持体、および当該試験片における第２領域を支持する第２支持体が配置される試験室と、
前記試験室に向けて開口する取込口を介して気体を取り込み、前記試験片の前記第１領域に向けて温度が調整された気体を流す第１流路と、
前記取込口を介して気体を取り込み、前記試験片の前記第２領域に向けて温度が調整された気体を流す第２流路と
を有する恒温槽。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、材料試験システム、引張試験システム、および恒温槽に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、恒温槽が開示されている。この恒温槽には、主室と副室が設けられている。主室には、試験治具または試験片を貫通させるための第１貫通孔が設けられるとともに、前面に第１扉が配設され、内部に試験空間が形成される。そして、第１扉の上側の領域には、副室が配設される。副室には、試験片を貫通させるための第２貫通孔が設けられるとともに、前面に第２扉が配設され、内部に試験空間が形成される。副室の第２扉とは逆側の背面は主室の試験空間に向けて開放されており、副室の試験空間と主室の試験空間とは連通している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－２０７４７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、例えば、恒温槽内に試験片を配置して引張試験などを行う場合において、試験片に温度差が生じることがある。
そこで、本発明では、試験片に温度差が生じることを抑制可能な材料試験システムなどを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

かかる目的のもと、本明細書に開示される技術は、試験片における第１領域を支持する第１支持体と、前記試験片における第２領域を支持する第２支持体と、前記試験片を内部に収容する収容体とを備え、前記収容体は、前記試験片が収容される空間から取込口を介して気体を取り込み、前記試験片の前記第１領域に向けて温度が調整された気体を流す第１流路と、前記取込口を介して気体を取り込み、前記試験片の前記第２領域に向けて温度が調整された気体を流す第２流路とを有する材料試験システムである。
ここで、前記第１流路に設けられ当該第１流路内の温度を調整する第１調整体と、前記第２流路に設けられ当該第２流路内の温度を調整する第２調整体と、前記第１調整体と前記第２調整体とを互いに異なる温度に設定可能な温度設定部とを有するとよい。
また、前記第１流路に設けられ当該第１流路内の気体を送る第１送風体と、前記第２流路に設けられ当該第２流路内の気体を送る第２送風体と、前記第１送風体と前記第２送風体とを互いに異なる風量に設定可能な風量設定部とを有するとよい。
また、前記取込口に設けられ当該取込口から取り込まれる気体を冷却する冷却体を有するとよい。
また、前記第１流路において気体が前記試験片に向けて流出する第１流出領域に設けられ、当該第１流出領域における角度を変更することで流出する気体の向きを変化させる第１変更体と、前記収容体の外部に設けられ前記第１変更体の角度を変化させるために操作される第１被操作部と、前記第２流路において気体が前記試験片に向けて流出する第２流出領域に設けられ、当該第２流出領域における角度を変更することで流出する気体の向きを変化させる第２変更体と、前記収容体の外部に設けられ前記第２変更体の角度を変化させるために操作される第２被操作部とを有するとよい。
また、前記取込口は、上下方向において前記第１流出領域および前記第２流出領域の間に挟まれて設けられるとよい。
また、前記取込口は、前記第１支持体が固定される第１固定部と、前記第１固定部の上側に設けられ前記第２支持体が固定される第２固定部と、前記第１固定部における互いに離間した位置から起立して設けられ、前記第２固定部を支持する複数の柱体と、前記収容体における互いに異なる向きの側面に設けられ当該収容体の内部を視認可能とする複数の窓体とを有し、前記複数の窓体の各々は、前記複数の柱体同士の間に配置されるとよい。

【0006】

他の観点から捉えると、本明細書に開示される技術は、試験片における下側端部をつかむ下側つかみ部と、前記試験片における上側端部をつかむ上側つかみ部と、前記下側つかみ部に対する前記上側つかみ部の相対位置を変化させ前記試験片を引っ張る引張部と、前記試験片を内部に収容する収容体とを備え、前記収容体は、前記試験片が収容される空間から、当該試験片と対向して設けられる開口を介して気体を取り込む取込流路と、前記取込流路から流入する気体が分岐して流れる第１分岐流路および第２分岐流路と、前記第１分岐流路から気体を流入させ、当該第１分岐流路の下側および前記取込流路の下側を通過させて、前記開口の下側に位置する第１流出口から前記試験片に向けて流出させる第１流出路と、前記第２分岐流路から気体を流入させ、当該第２分岐流路の上側および前記取込流路の上側を通過させて、前記開口の上側に位置する第２流出口から前記試験片に向けて流出させる第２流出路と、前記取込流路に設けられ気体を冷却する冷却体と、前記第１分岐流路に設けられ当該第１分岐流路内の気体を加熱する第１加熱部と、前記第１分岐流路に設けられ当該第１分岐流路内の気体を送る第１送風部と、前記第１分岐流路の前記第１流出口に設けられ複数の羽根の向きを変化させて通過する気体の向きを調整する第１調整部と、前記第２分岐流路に設けられ当該第２分岐流路内の気体を加熱する第２加熱部と、前記第２分岐流路に設けられ当該第２分岐流路内の気体を送る第２送風部と、前記第２分岐流路の前記第２流出口に設けられ複数の羽根の向きを変化させて通過する気体の向きを調整する第２調整部とを有する引張試験システムである。
さらに他の観点から捉えると、本明細書に開示される技術は、試験片、当該試験片における第１領域を支持する第１支持体、および当該試験片における第２領域を支持する第２支持体が配置される試験室と、前記試験室に向けて開口する取込口を介して気体を取り込み、前記試験片の前記第１領域に向けて温度が調整された気体を流す第１流路と、前記取込口を介して気体を取り込み、前記試験片の前記第２領域に向けて温度が調整された気体を流す第２流路とを有する恒温槽である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、試験片に温度差が生じることを抑制可能な材料試験システムなどを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施の形態が適用される引張試験システムの全体構成例を示した図である。

【図2】引張試験装置の概略説明図である。

【図3】恒温槽の正面図である。

【図4】図３のＩＶ－ＩＶにおける恒温槽の断面図である。

【図5】恒温槽内における気体の流れを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
＜引張試験システム１＞
図１は、本実施の形態が適用される引張試験システム１の全体構成例を示した図である。
引張試験システム１は、引張試験装置３と、恒温槽５と、冷凍装置９とを有する。

【0010】

引張試験装置３は、試験対象品である試験片１０に対して引張力を付与する。図示の例の引張試験装置３は、試験片１０の上下方向の上側および下側をつかみ、上下方向に沿う向きで試験片１０に引張力を付与するよう構成されている。詳細は後述するが、引張試験装置３は概ね枠体として構成される。

【0011】

恒温槽５は、試験片１０を内部に収容し、試験片１０が配置される空間の温度を制御する。恒温槽５は、試験片１０が配置される空間を、例えばマイナス１８０℃～６００℃など予め定めた範囲内の温度に制御することができる。図示の例の恒温槽５は、略直方体状である。この恒温槽５は、概ね枠体である引張試験装置３内に挿入して配置される。

【0012】

冷凍装置９は、冷却機能を有する。冷凍装置９は、冷凍機筐体あるいは冷凍機式冷却装置の一例である。具体的には、冷凍装置９は、恒温槽５に冷却媒体を供給し、恒温槽５内における低温（例えば室温以下）試験を実現する。図示の例の冷凍装置９は、概ね直方体状であり、恒温槽５の下方で恒温槽５を支持する。冷凍装置９は、不図示のレールなどを介して恒温槽５と接続されている。このことにより、恒温槽５は、冷凍装置９上でスライド可能である（矢印Ｄ１参照）。

【0013】

なお、冷凍装置９の冷却機能を実現する手段としては、例えば一元冷凍機、二元冷凍機、液体二酸化炭素（ＬＣＯ２）、液体窒素（ＬＮ２）、およびこれらの組合わせなどが用いられる。また、冷凍装置９により冷凍機冷却を行う場合、冷凍装置９は常時オンの状態である１系統で制御される。また、冷凍装置９によりガス冷却を行う場合、冷凍装置９に設けられガスを噴出する下側ノズル１１１および上側ノズル１１５（後述）は、オン／オフを切り替える２系統で制御される。

【0014】

ここで、試験片１０の材質や形状などは、引張試験装置３によってつかむことが可能であれば特に限定されない。試験片１０は、例えば金属、樹脂、繊維、炭素繊維強化炭素複合材料を含む複合材料など、特定することなく用いることができる。

【0015】

また、以下の説明においては、図１における上下方向を単に上下方向といい、図１における下側を単に下側といい、図１における上側を単に上側ということがある。また、上下方向と交差する方向であり、恒温槽５のスライド方向に沿う方向を単に奥行方向といい、スライド方向に沿う向きで図１における紙面手前側を単に手前側といい、スライド方向に沿う向きで図１における紙面奥側を単に奥側ということがある。また、上下方向および奥行方向と交差する方向を単に幅方向といい、幅方向に沿う向きで図１における紙面手前側を単に一方側といい、幅方向に沿う向きで図１における紙面奥側を単に他方側ということがある。

【0016】

＜引張試験装置３＞
図２は、引張試験装置３の概略説明図である。具体的には、図２（ａ）は引張試験装置３の斜視図であり、図２（ｂ）は引張試験装置３の正面図である。
次に、図２を参照しながら、引張試験装置３について説明をする。

【0017】

図２（ａ）に示すように、引張試験装置３は、床面ＦＬなどに配置される板状部材である下側ベース（試験機ベース）３１と、下側ベース３１の４隅に起立して設けられる第１支持体（支柱）３５と、下側ベース３１の外周で第１支持体３５の各々に沿って設けられる第２支持体３７と、下側ベース３１の上側に配置され第１支持体３５および第２支持体（支柱）３７に支持される板状部材である上側ベース（試験機クロスヘッド）３３とを有する。また、引張試験装置３は、上側ベース３３に設けられた引張駆動装置（負荷機構）３６と、引張駆動装置３６に接続されるケーブル（不図示）などを支持するケーブル支持体３７と、ケーブル（不図示）を介して引張駆動装置３６などと接続され引張駆動装置３６を制御する引張制御部（不図示）と、引張駆動装置３６から駆動力を受けて試験片１０（図２（ｂ）参照）に引張力を付与する負荷機構４０とを有する。

【0018】

ここで第１支持体３５および第２支持体３７は、略円柱状部材であり、各々４本ずつ設けられている。下側ベース３１の４隅の各々には、１本の第１支持体３５および１本の第２支持体３７の組が設けられている。付言すると、この１本の第１支持体３５および１本の第２支持体３７の組は、奥行き方向および幅方向において互いに離間した位置に設けられている。

【0019】

さて、図２（ｂ）に示すように、負荷機構４０は、下側ベース３１の上側に設けられる下側固定部４１と、下側固定部４１に接続され試験片１０をつかむ下側つかみ部（下側つかみ具）４３と、上側ベース３３の下側に設けられる上側固定部４５と、上側固定部４５に接続され試験片１０をつかむ上側つかみ部（上側つかみ具）４７とを備える。なお、これら各部の中心軸は、互いに一致するように配置される。

【0020】

ここで、下側つかみ部４３の下側端部４３１は、下側固定部４１と接続される。下側つかみ部４３の上側端部４３３は、恒温槽５の内部に配置され、試験片１０の下側端部１０１をつかむ。また、上側つかみ部４７の下側端部４７１は、恒温槽５の内部に配置され、試験片１０の上側端部１０３をつかむ。上側つかみ部４７の上側端部４７３は、上側固定部４５と接続される。

【0021】

上側固定部４５は、引張駆動装置３６に接続され、引張駆動装置３６の駆動力を受けて上下方向に移動する。この移動にともない、下側つかみ部４３と上側つかみ部４７とにつかまれた試験片１０に対して引張荷重が与えられる。すなわち、下側つかみ部４３と上側つかみ部４７との相対位置が変化することで、試験片１０に引張荷重が与えられる。

【0022】

なお、引張試験を行うときには、試験片１０に作用する試験力は不図示のロードセルなどにより検出され、引張制御部（不図示）に入力される。また、そのときの上側固定部４５の移動量（ストローク）は、引張制御部（不図示）に入力され、試験片１０の伸びに換算される。

【0023】

＜恒温槽５の構造＞
図３は、恒温槽５の正面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶにおける恒温槽５の断面図である。
次に、図３および図４を参照しながら、恒温槽５の概略構成について説明をする。

【0024】

図３および図４に示すように、恒温槽５は、奥行方向手前側が開放された筐体５１と、筐体５１の奥行方向手前側に開閉可能に設けられた扉部５３とを有する。また、恒温槽５は、内部を視認可能とする第１窓５５と、第２窓５７と、第３窓５９とを有する。また、恒温槽５は、恒温槽５の内部と外部を連続させる下側貫通穴６５と上側貫通穴６７とを有する。また、恒温槽５は、恒温槽５の内部空間を仕切る下側隔壁７１と上側隔壁７３と、中央隔壁７５とを有する。この恒温槽５内部は、大きく言えば試験室Ｒ１と温度調整室Ｒ３とに隔離されている。また、恒温槽５内部は、暖気あるいは冷気の吸気口である冷却空間開口（暖房空間開口）８４と温冷風吹出し口である冷却空間開口８４および上側還流開口８８との間を温冷風が循環している。

【0025】

また、恒温槽５は、筐体５１の内部に設けられ、角度が調整可能な複数の羽状部材を有する下側ルーバ９１および上側ルーバ９３と、筐体５１の外部に設けられ、下側ルーバ９１および上側ルーバ９３各々の角度を調整するための被操作部である下側ハンドル９２および上側ハンドル９４と、下側ルーバ９１および下側ハンドル９２を接続する下側操作シャフト１０２と、上側ルーバ９３および上側ハンドル９４を接続する上側操作シャフト１０４とを有する。また、恒温槽５は、恒温槽５内にガス（気体）を供給する機能を有する。具体的には、恒温槽５は、液化ガス（ＬＮ２、ＬＣＯ２）導入用の下側ノズル１１１、下側電磁バルブ１１３、上側ノズル１１５および上側電磁バルブ１１７を有する。

【0026】

また、恒温槽５は、恒温槽５の内部空間を冷却するエバポレータ８１と、恒温槽５の内部空間を加熱する下側ヒータ８３および上側ヒータ８５と、恒温槽５の内部において回転し送風を行う下側ファン８７および上側ファン８９とを有する。また、恒温槽５は、駆動源である下側モータ９５および上側モータ９７と、下側ファン８７および上側ファン８９に駆動力を伝達する下側シャフト９６および上側シャフト９８と、温度制御用のセンサーである下側熱電対１２１および上側熱電対１２３と、恒温槽５の各構成部材を制御する温度制御部９０とを有する。

【0027】

ここで、第１窓５５、第２窓５７、および第３窓５９の各々は、恒温槽５における互いに異なる複数の面に設けられている。具体的には、第１窓５５は、扉部５３の板面中央部に形成されている。また、第２窓５７は、筐体５１における幅方向一方側の面である一方面５６に形成されている。また、第３窓５９は、筐体５１における幅方向他方側の面である他方面５８に形成されている。これらの第１窓５５、第２窓５７、および第３窓５９は、恒温槽５内部に配置される試験片１０と対向する位置に設けられる。また、第２窓５７および第３窓５９は、試験片１０を挟んで互いに対向する位置に設けられる。

【0028】

第１窓５５、第２窓５７、および第３窓５９の材料は特に限定されないが、例えば石英ガラスなど透光性のある材料で構成される。ここで、本実施の形態においては、恒温槽５の外部から、第１窓５５、第２窓５７、および第３窓５９を介して、試験片１０の状態が目視可能である。また、恒温槽５外部から、第１窓５５、第２窓５７、および第３窓５９を介して、例えば放射温度計などによる試験片１０の温度測定や、非接触変位計などによる試験時の試験片１０の変位測定などが可能になる。ここで、試験片１０の変位測定としては、試験軸方向の変位、幅方向の変位、試験片１９の厚さ方向の変位のうちの一部または全部を測定することができる。

【0029】

下側貫通穴６５は、筐体５１における上下方向下側の下面６４を貫通して設けられられる。上側貫通穴６７は、筐体５１における上下方向上側の上面６６を貫通して設けられる。また、下側貫通穴６５および上側貫通穴６７の仮想中心軸は、互いに一致するように配置される。そして、下側貫通穴６５および上側貫通穴６７の各々には、下側つかみ部４３および上側つかみ部４７が配置される（後述する図５参照）。

【0030】

さて、図４に示すように、恒温槽５の筐体５１の内部は、奥行方向における手前側から奥側に向かう向きに並ぶ試験室Ｒ１、温度調整室Ｒ３、および補助室Ｒ５に区分けされる。なお、試験室Ｒ１は、試験片１０が配置される空間である。温度調整室Ｒ３は、試験室Ｒ１と連続する空間であり、試験室Ｒ１との間で気体を循環させる。補助室Ｒ５は、主隔壁６１によって温度調整室Ｒ３と区切られた空間である。補助室Ｒ５は、電装品を収納する電装室として捉えることができる。

【0031】

ここで、温度調整室Ｒ３の内部は、下側隔壁７１、上側隔壁７３、および中央隔壁７５によって、冷却空間Ｒ３１、下側加熱空間Ｒ３３、下側還流空間Ｒ３５、上側加熱空間Ｒ３７、および上側還流空間Ｒ３９に区分けされている。

【0032】

具体的に説明をすると、まず、下側隔壁７１は、板状部材であり、温度調整室Ｒ３内における上下方向下側において、板面が上下方向と交差する向きに設けられる。この下側隔壁７１は、温度調整室Ｒ３における上下方向下側の空間を区画する。上側隔壁７３は、板状部材であり、温度調整室Ｒ３内における上下方向上側において、板面が上下方向と交差する向きに設けられる。この上側隔壁７３は、温度調整室Ｒ３における上下方向上側の空間を区画する。中央隔壁７５は、板状部材であり、温度調整室Ｒ３内における上下方向中央部かつ奥行方向奥側で、板面が上下方向と交差する向きに設けられる。この中央隔壁７５は、温度調整室Ｒ３における奥行方向奥側で温度調整室Ｒ３における上下方向を区画する。

【0033】

そして、冷却空間Ｒ３１は、上下方向において下側隔壁７１および上側隔壁７３で挟まれた空間であり、かつ中央隔壁７５の手前側端部７５１よりも奥行方向手前側の空間である。下側加熱空間Ｒ３３は、冷却空間Ｒ３１よりも奥行方向奥側でかつ上下方向において下側隔壁７１および中央隔壁７５の間の空間である。下側還流空間Ｒ３５は、下側隔壁７１より上下方向下側の空間である。この下側還流空間Ｒ３５は、奥行方向奥側で下側加熱空間Ｒ３３と連続する。上側加熱空間Ｒ３７は、冷却空間Ｒ３１よりも奥行方向奥側でかつ上下方向において下側隔壁７１および中央隔壁７５の間の空間である。上側還流空間Ｒ３９は、上側隔壁７３より上下方向上側の空間である。この上側還流空間Ｒ３９は、奥行方向奥側で上側加熱空間Ｒ３７と連続する。

【0034】

ここで、冷却空間Ｒ３１における奥行方向手前側、すなわち冷却空間Ｒ３１における試験室Ｒ１に向けた開口を冷却空間開口８４とする。また、下側還流空間Ｒ３５における奥行方向手前側、すなわち下側還流空間Ｒ３５における試験室Ｒ１に向けた開口を下側還流開口８６とする。また、上側還流空間Ｒ３９における奥行方向手前側、すなわち上側還流空間Ｒ３９における試験室Ｒ１に向けた開口を上側還流開口８８とする。

【0035】

また、冷却空間Ｒ３１には、エバポレータ８１が設けられる。下側加熱空間Ｒ３３には、下側ヒータ８３および下側ファン８７が設けられる。上側加熱空間Ｒ３７には、上側ヒータ８５および上側ファン８９が設けられる。なお、ここではエバポレータ８１を例示するが、冷却空間Ｒ３１内の冷却が可能であれば特に限定されない。さらに説明をすると、例えば二元冷凍機式、一元冷凍機式、ＬＮ２式、ＬＣＯ２式、二元冷凍機およびＬＮ２の併用式、二元冷凍機およびＬＣＯ２の併用式、一元冷凍機およびＬＮ２の併用式、一元冷凍機およびＬＣＯ２の併用式などがある。また、冷却をしない（室温以上）の態様においては、エバポレータ８１を設けなくともよい。付言すると、冷却をしない場合でも試験片１０の試験部に温度差は生じ得るが、本発明により温度分布を均一に近づけることができる。

【0036】

また、下側還流開口８６には、下側ルーバ９１が設けられる。上側還流開口８８には、上側ルーバ９３が設けられる。なお、下側ハンドル９２および上側ハンドル９４をユーザが回転させることにより、下側ルーバ９１および上側ルーバ９３の角度が変化し、下側ルーバ９１および上側ルーバ９３を通過する気体の向きが切り替わる（図中矢印Ｄ５、Ｄ７参照）。

【0037】

さて、補助室Ｒ５には、下側モータ９５および上側モータ９７が設けられており、主隔壁６１を貫通して下側シャフト９６および上側シャフト９８が設けられている。下側モータ９５および上側モータ９７の各々が駆動すると、下側シャフト９６および上側シャフト９８を介して駆動力が伝達され、下側ファン８７および上側ファン８９が回転する。このことにより、温度調整室Ｒ３内において気体が強制的に流れる。ここで、下側モータ９５および上側モータ９７を制御することにより風量調整も可能である。具体的には、下側モータ９５および上側モータ９７の回転数を制御することによって、風量が調整される。

【0038】

ここで、本実施の形態における温度調整室Ｒ３においては、気体の流路が複数形成される。すなわち、試験室Ｒ１から、冷却空間Ｒ３１、下側加熱空間Ｒ３３、および下側還流空間Ｒ３５を経て、再び試験室Ｒ１に流入することが可能な下側流路と、試験室Ｒ１から、冷却空間Ｒ３１、上側加熱空間Ｒ３７、および上側還流空間Ｒ３９を経て、再び試験室Ｒ１に流入することが可能な上側流路とが形成される。詳細は後述するが、この複数の流路を流れる気体により、試験片１０の温度が制御される。

【0039】

＜恒温槽５の動作＞
図５は、恒温槽５内における気体の流れを説明する図である。
次に図５を参照しながら、恒温槽５の動作および恒温槽５内における気体の流れを説明する。

【0040】

図５に示すように、恒温槽５内に設けられた試験片１０は、下側つかみ部４３と上側つかみ部４７によって上下方向の両側がつかまれている。そのため、例えば試験片１０および下側つかみ部４３の間、あるいは試験片１０および上側つかみ部４７の間で熱が伝達されることにともない、試験片１０の温度が試験条件における設定温度からずれることがある。また、恒温槽５内の対流の影響などにより、恒温槽５の内部空間において温度分布が生じることにもない、試験片１０にも温度分布（温度差）が生じることがある。

【0041】

そこで、本実施の形態においては、試験片１０、下側つかみ部４３、および上側つかみ部４７に向けて温度が調整された気体を流す。このことにより、試験片１０における温度分布を均一化（均等化）し得る。すなわち、本実施の形態においては、試験片１０における温度勾配を、気体の流れにより低減する。さらに説明をすると、上下で二分割された風の吹出し温度、風量、風向きを組合わせ、夫々を独立して制御することで、試験片１０における温度分布を均一に近づけ、あるいは、あえて温度勾配つけることが任意に実施できる。

【0042】

恒温槽５の動作を具体的に説明する。まず前提として、温度制御部９０によって制御されてエバポレータ８１が駆動することにより、冷却空間Ｒ３１内の気体が冷却される。また、温度制御部９０によって制御されて下側ヒータ８３および上側ヒータ８５が駆動することにより、下側加熱空間Ｒ３３および上側加熱空間Ｒ３７内の気体が加熱される。

【0043】

そして、温度制御部９０によって制御されて下側モータ９５および上側モータ９７が駆動することにともない、下側ファン８７および上側ファン８９が回転する。このことにより、試験室Ｒ１から温度調整室Ｒ３に気体が流入する。その後、この温度調整室Ｒ３に流入した気体は、下側流路および上側流路に分岐しながら温度調整室Ｒ３内を流れた後、試験室Ｒ１へ再び流入する。このとき、試験室Ｒ１から温度調整室Ｒ３に空気を吸い込む部分は１か所（冷却空間開口８４、図中矢印Ｄ１１参照）であり、試験室Ｒ１から試験室Ｒ１に空気を送り込む部分は２か所（下側還流開口８６および上側還流開口８８、図中矢印Ｄ４７および矢印Ｄ６７参照）である。すなわち、本実施の形態においては、共通の吸い込み口から吸い込まれた気体を、温度調整しながら分岐させた上で、試験片１０、下側ルーバ９１および上側ルーバ９３に向けて流出させる。なお、冷却空間開口８４は、暖気あるいは冷気の吸気開口部として捉えることができる。下側還流開口８６は、下側温風あるいは冷風の排出開口部として捉えることができる。上側還流開口８８は、上側温風あるいは冷風の排出開口部として捉えることができる。

【0044】

ここで、下側流路について具体的に説明をする。まず、冷却空間Ｒ３１で冷却された気体は、下側加熱空間Ｒ３３へと流入し（矢印Ｄ４１参照）、下側ヒータ８３によって加熱される。そして、加熱された気体は、下側加熱空間Ｒ３３から下側還流空間Ｒ３５へと流入する（矢印Ｄ４３参照）。なお、下側還流空間Ｒ３５へと流入した気体は、下側湾曲面７７によって向きを変更された後、下側還流空間Ｒ３５内を奥行方向手前側へと流れ（矢印Ｄ４５参照）、下側ルーバ９１を経て試験室Ｒ１へ流入する（矢印Ｄ４７参照）。このとき気体は、下側つかみ部４３、試験片１０の下側端部１０１およびこれらの周辺に向かう。言い替えると、気体は試験片１０における下側つかみ部４３によってつかまれる（把持される）領域に向かう。

【0045】

次に、上側流路について説明をする。まず、冷却空間Ｒ３１で冷却された気体は、上側加熱空間Ｒ３７へと流入し（矢印Ｄ６１参照）、上側ヒータ８５によって加熱される。そして、加熱された気体は、上側加熱空間Ｒ３７から上側還流空間Ｒ３９へと流入する（矢印Ｄ６３参照）。なお、上側還流空間Ｒ３９へと流入した気体は、上側湾曲面７９によって向きを変更された後、上側還流空間Ｒ３９内を奥行方向手前側へと流れ（矢印Ｄ６５参照）、上側ルーバ９３を経て試験室Ｒ１へ流入する（矢印Ｄ６７参照）。このとき気体は、上側つかみ部４７、試験片１０の下側端部１０３およびこれらの周辺に向かう。言い替えると、気体は試験片１０における上側つかみ部４７によってつかまれる領域に向かう。

【0046】

ここで、下側流路および上側流路の各々において、下側ヒータ８３および上側ヒータ８５が設けられる。下側ヒータ８３および上側ヒータ８５の設定温度などを制御することで、試験片１０に向けて送り込まれる気体の温度が調整可能となる。また、下側流路および上側流路において、各々独立した駆動源である下側モータ９５および上側モータ９７と接続された下側ファン８７および上側ファン８９が設けられる。下側ファン８７および上側ファン８９の回転数、すなわち下側モータ９５および上側モータ９７の回転数などを制御することで、試験片１０に向けて送り込まれる気体の量および速度（風量および風速）を制御できる。また、下側流路および上側流路の各々において、下側ルーバ９１および上側ルーバ９３が設けられる。下側ルーバ９１および上側ルーバ９３の向きを変更することで、試験片１０に向かう気体の量が切り替わる。

【0047】

例えば、引張試験を行っている際に、上記のように放射温度計などによって試験片１０の温度を測定すると、試験室Ｒ１の内部において、試験片１０の上下方向上側の温度が下側の温度と比べて高温となることがある。このような場合においては、下側ヒータ８３、上側ヒータ８５、下側モータ９５、および上側モータ９７の少なくとも一つにフィードバックをかける。具体的には、下側ヒータ８３を上側ヒータ８５よりも高温の設定とすることや、下側モータ９５を上側モータ９７よりも回転数を大きくする設定とする。このことにより、試験片１０の下側および下側つかみ部４３の温度を上昇させ、試験片１０における温度分布を抑制できる。

【0048】

上記のように、本実施の形態においては、空気（温風／冷風）の流れを、恒温槽５内上下を二分割して循環させる。さらに、上下で二分割された風、すなわち上下２系統の風について、風温、風量、風向を各々コントロールすることで、試験片１０（試験体）の温度分布が調節可能となる。さらに説明をすると、本実施の形態においては、２系統に噴出する温風および冷風の吹き出し角度を夫々独立して制御することで、試験片１０（試験体）の温度分布が調節可能となる。

【0049】

また、図示の例においては、恒温槽５の外部に設けられた下側ハンドル９２および上側ハンドル９４によって、下側ルーバ９１および上側ルーバ９３の向きが変更可能である。このことにより、扉部５３を解放せずに風向きが変更可能となる。

【0050】

また、図示の例においては、第１支持体３５同士の間に第１窓５５、第２窓５７および第３窓５９が配置される。同様に、第２支持体３７同士の間に第１窓５５、第２窓５７および第３窓５９が配置される。このことにより、第１支持体３５および第２支持体３７に視界が妨げられることが抑制され、第１窓５５、第２窓５７および第３窓５９を介して恒温槽５内部を視認可能となる。

【0051】

＜変形例＞
上記の説明においては、２つの流路を上下に並べて設けることを説明したが、２つの流路を左右方向に並べて設けてもよい。また、上記の説明においては、２つの流路に分岐させることを説明したが、複数の流路に分岐させるものであれば、３つ以上でもよい。なお、例えば２、４、６のように、分岐する流路の数を偶数とすることで、下側つかみ部４３および上側つかみ部４７の各々に向かう流路の数を互いに一致させることができる。

【0052】

また、上記の説明においては、下側ヒータ８３および下側ファン８７を下側加熱空間Ｒ３３に設けることを説明したが、下側還流空間Ｒ３５に設けてもよい。また、上記の説明においては、上側ヒータ８５および上側ファン８９を上側加熱空間Ｒ３７に設けることを説明したが、上側還流空間Ｒ３９に設けてもよい。また、下側流路および上側流路で共通する部分である冷却空間Ｒ３１に、ヒータおよびファンの一方または両方を設ける構成であってもよい。さらに説明をすると、冷却空間Ｒ３１において気体の温度調節を行う構成や、冷却空間Ｒ３１において送風を行う構成であってもよい。また、上記の説明においては、冷却空間Ｒ３１に設けられるエバポレータ８１に加えて、あるいは冷却空間Ｒ３１に設けられるエバポレータ８１に替えて、下側流路および上側流路で共通する部分に、エバポレータを設けてもよい。また、下側加熱空間Ｒ３３は、下側加熱冷却空間として捉えることができる。また、上側加熱空間Ｒ３７は、上側加熱冷却空間として捉えることができる。

【0053】

また、上記の説明においては、下側ルーバ９１および上側ルーバ９３の向きを変更するとで、気体の向きを切り替えることを説明したが、下側ルーバ９１および上側ルーバ９３によって、気体の流出を抑制してもよい。すなわち、下側ルーバ９１および上側ルーバ９３の向きを変更することで、下側還流開口８６および上側還流開口８８の少なくとも一方から気体が流出することを制限してもよい。また、図示の例とは異なり、下側ルーバ９１および上側ルーバ９３を設けない構成であってもよい。

【0054】

また、上記の説明においては、試験片１０などの温度を不図示の放射温度計を用いることを説明したが、熱電対などを試験片１０設けるなど、周知の技術により試験片１０の温度を測定してもよい。

【0055】

また、上記の説明においては、下側ハンドル９２および上側ハンドル９４によって手動で下側ルーバ９１および上側ルーバ９３の向きを変更することを説明したがこれに限定されない。例えば、モータと、このモータのオン／オフを切り替えるスイッチを設けてもよい。そして、スイッチを操作することにともない駆動するモータから駆動力を受けて下側ルーバ９１および上側ルーバ９３の向きを制御してもよい。

【0056】

また、上記の説明においては、引張試験装置３によって試験片１０の引張試験を行うことを説明したが、これに限定されない。引張試験装置３は、万能試験機、あるいは４本支柱型万能材料試験機の一例である。ここで、万能試験機としては、試験片１０の片側をベース側に延長ロッドを介して固定し、もう一方の片側をクロスヘッド側に延長ロッドを介して移動させて負荷を与え、試験片を保持する治具によって万能試材料試験を行う。さらに説明をすると、引張試験装置３は、試験片１０を複数箇所で支持しながら試験片１０の試験を行うものであれば、曲げ試験、圧縮強度試験、疲労試験、固さ試験、クリープ試験など他の試験においても用いることができる。すなわち、恒温槽５は、各種材料試験を実施するための試験環境を作成するための装置として捉えることができる。また、恒温槽５は、材料試験機用試験片温度分布調整機能付恒温槽として捉えることができる。また、恒温槽５は、低温から高温の温度域での各種試験について、その試験片の温度分布を調整し、試験片温度を均一化、或いは、温度勾配をつけることを可能とする。

【0057】

また、上記の説明においては、第１支持体３５および第２支持体３７が、それぞれ４本設けられること、すなわち４本支柱型であることを説明したが、２本支柱型など、他の構成であってもよい。
また、上記の説明においては、説明の都合上、温度制御部９０を恒温槽５内部に設けることを説明したが、温度制御部９０は恒温槽５の外部に設けられてもよいし、恒温槽５とは別体として設けられてもよい。

【0058】

なお、上記では種々の実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態や変形例同士を組み合わせて構成してももちろんよい。
また、本開示は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。

【0059】

引張試験システム１は、材料試験システムの一例である。恒温槽５は、収容体の一例である。下側端部１０１は、第１領域の一例である。上側端部１０３は、第２領域の一例である。下側つかみ部４３は、第１支持体の一例である。上側つかみ部４７は、第２支持体の一例である。冷却空間開口８４は、取込口および開口の一例である。冷却空間Ｒ３１、下側加熱空間Ｒ３３、および下側還流空間Ｒ３５は、第１流路の一例である。冷却空間Ｒ３１、上側加熱空間Ｒ３７、上側還流空間Ｒ３９は、第２流路の一例である。下側ヒータ８３は、第１調整体および第１加熱部の一例である。上側ヒータ８５は、第２調整体および第２加熱部の一例である。温度制御部９０は、温度設定部および風量設定部の一例である。下側ファン８７は、第１送風体および第１送風部の一例である。上側ファン８９は、第２送風体および第２送風部の一例である。エバポレータ８１は、冷却体の一例である。下側還流開口８６は、第１流出領域および第１流出口の一例である。上側還流開口８８は、第２流出領域および第２流出口の一例である。下側ルーバ９１は、第１変更体および第１調整部の一例である。上側ルーバ９３は、第２変更体および第２調整部の一例である。下側ハンドル９２は、第１被操作部の一例である。上側ハンドル９４は、第２被操作部の一例である。下側ベース３１は、第１固定部の一例である。上側ベース３３は、第２固定部の一例である。第１支持体３５は、柱体の一例である。第２窓５７は、窓体の一例である。引張駆動装置３６は、引張部の一例である。冷却空間Ｒ３１は、取込流路の一例である。下側加熱空間Ｒ３３は、第１分岐流路の一例である。上側加熱空間Ｒ３７は、第２分岐流路の一例である。下側還流空間Ｒ３５は、第１流出路の一例である。上側還流空間Ｒ３９は、第２流出路の一例である。

【符号の説明】

【0060】

１…引張試験システム、５…恒温槽、１０…試験片、４３…下側つかみ部、４７…上側つかみ部、８４…冷却空間開口、Ｒ１…試験室、Ｒ３…温度調整室、Ｒ３１…冷却空間、Ｒ３３…下側加熱空間、Ｒ３５…下側還流空間、Ｒ３７…上側加熱空間、Ｒ３９…上側還流空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】