JP2013125002A - 恒温試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 超低温から超高温までの厳しい温度下で恒温を保って各種の耐久試験ができるうにする。
【解決手段】 被試験体を恒温で種々の耐久試験を行う恒温試験装置であり、恒温器の内部に低温から高温までの任意の温度に保持でき、かつ、被試験体を収容できる恒温室を設けるとともに、恒温器の側面に駆動装置を付設し、駆動装置の出力軸（駆動軸）を恒温器から恒温室に突入させ、恒温室の内部で駆動軸で変換装置を介して被試験体の試験の目的に沿う動きをする作動子を動かす。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車を始めとして数々の装置・機械の部品を所定の温度の下で種々の耐久試験を行うための恒温試験装置に関するものである。

これらの部品はマイナス４０℃程度の極寒から１２０℃程度の灼熱下で使用されることがあり、これに伴って想定される温度の下で種々の耐久試験を行う必要がある。しかし、一々そういった温度の現場までは持って行けない。従来は、こういった特殊温度下で試験を行う装置も存在していたが、半導体等が正常に作動するか否かといった電気的な試験をするものが多かった。

ただ、わずかに、回転、摩擦、曲げ、捩じりといった機械的な試験を行うものも存在しているが、超低温なら当該温度に設定して試験を行い（特許文献１）、超高温も当該温度に設定して試験を行うものであった（特許文献２）。しかし、このような超低温から超高温（以下、簡単のために単に低温、高温という）の温度下で試験をするとなると、その附属設備も当然その温度になり、作動不良を起こしたりする。このため、常温下で低温から高温までの任意に設定した温度で、しかも、設定した温度を保ちつつ（恒温）試験をするものは存在していなかった。そこで、これらの試験が常温下でできる装置の実現が望まれていた。

特開平０９−１３８１９０号公報 特開２０１１−１１２５４４号公報

本発明は、恒温器の内部に設けられる低温から高温までの任意の温度で恒温に保てる恒温室に試験のための駆動軸を突入するだけで、所望の温度で、しかも、恒温を保ちつつ所定の試験ができるようにしたものである。

以上の課題の下、本発明は、請求項１に記載した、被試験体を恒温で種々の耐久試験を行う恒温試験装置であり、恒温器の内部に低温から高温までの任意の温度に保持でき、かつ、被試験体を収容できる恒温室を設けるとともに、恒温器の側面に駆動装置を付設し、駆動装置の出力軸（駆動軸）を恒温器から恒温室に突入させ、恒温室の内部で駆動軸で変換装置を介して被試験体の試験の目的に沿う動きをする作動子を動かすことを特徴とする恒温試験装置を提供したものである。

また、本発明は、以上の恒温試験装置において、請求項２に記載した、作動子が軸芯廻りの回転をするものであり、収容室内の変換装置を廃した手段、請求項３に記載した、耐久試験が被試験体の回転、摩擦、引張り、曲げ、捩じりである手段を提供する。

請求項１の発明によると、一般に市販されている恒温器をそのまま利用できるとともに、これに設けられた低温から高温までの任意の温度に設定できる恒温室に駆動軸や変換装置を収容するだけで当該温度による試験が常温下でできる。つまり、通常の恒温器の恒温室に駆動源を設けることができるのである。請求項２の手段によれば、恒温室内では変換装置が不要になり、工作が簡単になるし、恒温室を広く使える。試験のうち、機械的なものは請求項３のようなものが考えられる。

恒温試験装置の正面図である。 恒温試験装置の縦断断面図である。 恒温試験装置の平面断面図である。 恒温試験装置の要部の正面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る恒温試験装置の正面図、図２は縦断面図であるが、この試験装置は、大型の冷蔵庫程度のボックスからなる恒温器１を主体とするものである。恒温器１は、内部に低温から高温までの任意の温度に設定し、かつ、その温度を恒温に保てる隔絶された恒温室２を有する。このような恒温器１は完成品のパッケージ商品として市販されているから（例えば、エスペック株式会社のＰＵシリーズ）、それを使用すればよい。

通常、恒温器１は加熱機能と冷却（冷凍）機能を併せ持つが、恒温室２にはニクロム線等の加熱素子と冷却用の熱交換器である冷却素子のみを導き、本体部である加熱・冷却機１ａは恒温室２の外部で恒温器１の内部に設置してある。恒温器１を常温で作動させる必要があるからである。

本発明では、恒温器１の側面に取付台３を設けてモータや変速装置からなる駆動装置４を設置し、駆動装置４の出力軸（駆動軸）５を恒温器１と恒温室２の壁体に貫通孔６を形成して恒温室２に突入させる。なお、駆動軸５が恒温室２の壁体を通過する貫通孔６には熱シール性軸受７を設けておくが、恒温器１を通過する部分は余裕のある孔にしておけばよい。恒温器１の内部が恒温室２の影響等で低温や高温になったときに外部へ又は外部から空気が出入りし、加温、冷却ができるからである。このように、駆動装置４を恒温器１の外部に設置するのは、市販されている恒温器１をそのまま使用できるようにするためである。

恒温室２の内部には被試験体８を収容し、この被試験体８に所定の試験を施すのであるが、試験をするためには何らかの可動部分を要するから、これを作動子９で行う。このため、作動子９は種々の動作をすることになるが、これを一方向回転する駆動軸５の回転を作動子９の所定の動作に変換装置１０で変換する。本例では、被試験体８をシートとし、これをＵ字形に垂らして一方を固定し、他方を上下に動かしてその折り曲げの耐久試験をするものを示している。

したがって、本例の変換装置１０は回転運動を直線運動に変換するものになるが、本例では、スコッチ・ヨーク機構を取り入れている。図４はその正面図であるが、恒温室２の中に変換装置１０を設置し、突入された駆動軸５で円板１１を回転させ、円板１１の偏心した個所にローラ１２を取り付け、ローラ１２を平板状の作動子９の横長の長孔１３に挿入している。これにより、駆動軸５を回転すれば、ローラ１２が回転して長孔１３中を移動し、これに伴って作動子９を上下に作動させる。

この場合、作動子９の上下をガイドするガイド１４が必要であるから、恒温室２の中に支柱１５を立て、これにガイド１４を固定している。作動子９の前面には被試験体８を取り付ける取付体１６を取り付け、これに被試験体８の他端を止め付けている。支柱１５の対向面にも支柱１７を立て、その前面に被試験体８を固定する取付体１８を取り付け、これに被試験体８の一端を固定している。

以上により、駆動装置４を駆動すれば駆動軸５が回転し、作動子９を上下に動かして被試験体８の折り曲げの耐久試験ができる。このとき、恒温器１の内部に設けられた加熱・冷却機１ａを作動させてその加熱素子や冷却素子を恒温室２に導き、内部を所定の温度に設定しておくのである。なお、このときの折り曲げの回数はカウントできるようになっている。ところで、駆動軸５を回転させれば、当然に恒温室２の熱シール性軸受７と摩擦するから、駆動軸５の上方にファン１９を取り付け、高温のときの冷却、低温のときの結露を防止している。

被試験体８の試験には様々なものがあり、作動子９の動作もこれに伴って種々のものがある。具体的には、ａ．連続一方向回転、ｂ．連続一方向間欠回転、ｃ．揺動（正逆回転）、ｄ．往復動といったものがある。これらは駆動軸５そのもの又は変換装置１０で実現できるから、どのような作動子９の動作に対しても、核となる恒温室２に駆動軸５が突入する部分の熱シール性軸受７の構造は同一のもので足りる。さらに、駆動装置４も試験によって大きさや形状が変わってくるが、これは恒温器１の外部に取付台３を設けて付設するのであるから、恒温器１自体は通常のものでよい。以下、これについて具体的に説明する。

ａ. 連続一方向回転
シール材や軸受材の摩耗試験、回転体の荷重試験のようなものが考えられる。この場合は、所望の回転数に設定した駆動軸５を作動子９とすればよいから、変速装置等の変換装置１０は恒温室２の外部に設置すればよい。

ｂ連続一方向間欠回転
試験の対象は上記と同じであるが、回転を間欠的に行う必要のものが考えられる。この場合も作動子９は駆動軸５を利用できるから、変換装置１０である周知のゼネバ機構や欠歯歯車機構等は恒温室２の外部に設置できる。

ｃ．揺動
この場合の揺動とは、恒温室２内で駆動軸５を駆動源として作動子９を揺動運動（振り子運動）をさせることで、シートやワイヤといった面状体や線状体からなる被試験体８の曲げや捩じりといったものである。この場合の機構としては、上記のスコッチ・ヨーク機構にラック＆ピニオンを付与した機構、クランク・ロッド機構、クランク・レバー機構、カム・レバー機構といったものがある。

ｄ．往復動
恒温室２内で作動子９を上下や前後に往復動させることで、試験としてはもっとも多い動きで、摺動させての摩耗試験を始め数多くのものがある。上記したシートをＵ字形にして折り返して試験するものも作動子９の動きはこれに含まれる。また、スイッチボタンの入切操作のようなものもある。この場合の機構としては、スコッチ・ヨーク機構やクランク・ロッド機構、カム・レバー機構のようなものがある。この他、作動子９の曲線運動や直線運動も不可能ではない。

以上のｃやｄでは、駆動軸５から作動子９に所定の動作をさせる変換装置１０は恒温室２の内部に収容することになる。したがって、これらの温度に耐えられる素材や潤滑油を使用することになる。ただし、作動子９が軸芯廻りの回転でよい連続回転、間欠回転、正逆回転するものについては、駆動軸５そのものが利用できるため、変換装置１０を恒温室２の外部に設けることができるのは上記したとおりである。

以上の説明は恒温器として加熱と冷却の両方を行える市販品のパッケージ商品を使用することを前提としているが、もちろん、加熱器と冷凍機とを別々に用いてもよい。この場合でも、本体部はボックスの内部ではあるが、恒温室の外部に設置し、恒温室にはその発熱素子と冷却素子のみを導くようにして加熱器や冷凍機を常温で作動できるようにして恒温室内をできるだけ広く使えるようにしておく。

１ 恒温器
１ａ 加熱・冷却装置
２ 恒温室
３ 取付台
４ 駆動装置
５ 駆動軸
６ 貫通孔
７ 熱シール
８ 被試験体
９ 作動子
１０ 変換装置
１１ 円板
１２ ローラ
１３ 長孔
１４ ガイド
１５ 支柱
１６ 取付体
１７ 支柱
１８ 取付体
１９ ファン

Claims (3)

1. 被試験体を恒温で種々の耐久試験を行う恒温試験装置であり、恒温器の内部に低温から高温までの任意の温度に保持でき、かつ、被試験体を収容できる恒温室を設けるとともに、恒温器の側面に駆動装置を付設し、駆動装置の出力軸（駆動軸）を恒温器から恒温室に突入させ、恒温室の内部で駆動軸から変換装置を介して被試験体の試験の目的に沿う動きをする作動子を動かすことを特徴とする恒温試験装置。
2. 作動子が軸芯廻りの回転をするものであり、恒温室内の変換装置を廃した請求項１の恒温試験装置。
3. 耐久試験が被試験体の回転、摩擦、引張り、曲げ、捩じりである請求項１の恒温試験装置。