JP7118470B2 - Contact/atmosphere mixing temperature change chamber and temperature control method - Google Patents

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Description

本発明は、精密機器および材料試験の技術分野、特に接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び温度制御方法に関する。温度変化条件下での材料の物理的および機械的特性を研究するために使用でき、温度場から材料特性への影響を明らかにするための機器サポートおよび技術的手段を提供する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to the technical field of precision instruments and material testing, and more particularly to a contact/atmosphere mixed temperature change chamber and temperature control method. It can be used to study the physical and mechanical properties of materials under varying temperature conditions, providing instrumental support and technical tools to reveal the effects of temperature fields on material properties.

材料は人類の文明の物質的基盤であり、すべての高度先端技術のサポートと先駆者でもある。深海、極地、宇宙への人々の探求が深まり続ける中、低温・連続温度変化環境下での材料試験の開発が特に急務であり、温度変化環境の負荷がさらに重要であるため、連続温度変化を実現できる信頼性の高い温度負荷装置を提供することが非常に重要である。 Materials are the physical foundation of human civilization, and the support and precursor of all high technology. As people's explorations into the deep sea, polar regions, and outer space continue to deepen, the development of material testing under low-temperature and continuous temperature change environments is particularly urgent, and the load of temperature change environments is more important. It is very important to provide a realizable and reliable temperature load device.

現在、マイクロ材料試験を背景として、温度負荷装置の開発と全体的な試験装置の開発は、設計原理と実現可能性の実証に関して相互に制限され、密接に関連していることがよくあり、マイクロ試験装置の開発であれ、その中の温度制御装置の開発であれ、現在開発中の段階にあり、具体的には：温度場の負荷を実現する方法は複数種あるが、問題も多く、たとえば、韓国の釜山国立大学でＤｏ Ｋｙｕｎ Ｋｉｍらが開発した低温引張試験装置は、試験対象物を冷媒に直接浸漬することで目標温度を迅速に達成できるが、温度変化範囲が小さすぎ、変位や負荷などの情報収集時の冷媒の影響で測定精度が高くないため、薄膜試験に必要な精度を満たすことができない。華北電力大学でＺｈａｎｇＧｕｉｆｅｎｇらが開発した低温電気特性試験装置は、コールドマス接触冷却方式を採用しており、温度調整範囲が小さく、真空環境の必要性が実験結果に影響を与える。 Currently, in the context of micro-materials testing, the development of temperature stress devices and the development of overall test devices are mutually restricted and often closely related in terms of design principles and feasibility demonstrations. Whether it is the development of the test device or the temperature control device within it, it is currently in the development stage. , The low-temperature tensile test apparatus developed by Do Kyun Kim et al. Because the measurement accuracy is not high due to the influence of the refrigerant at the time of information gathering, the accuracy required for thin film testing cannot be satisfied. The low-temperature electrical property test equipment developed by Zhang Guifeng et al. at North China Electric Power University adopts the cold mass contact cooling method, the temperature adjustment range is small, and the need for a vacuum environment affects the experimental results.

したがって、高い冷却能力と広い温度負荷範囲を備え、温度ドリフトを排除できる温度負荷装置を設計することは、材料科学、航空宇宙および超伝導アプリケーション等の分野で大きな開発の展望と応用価値を持つ。 Therefore, designing a temperature loading device with high cooling capacity, wide temperature loading range, and eliminating temperature drift has great development prospects and application value in fields such as material science, aerospace, and superconducting applications.

本発明は、接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び温度制御方法を提供することで、従来の温度負荷機器における小さな負荷範囲、不均一な負荷、温度ドリフトなどの問題を解決することを目的とする。本発明は、試験対象物および雰囲気温度の閉ループ制御を実現し、試験対象物および他の部品の温度の不一致によって引き起こされる不正確な測定パラメータの問題の低減または排除さえにすることができる。 The purpose of the present invention is to provide a contact-atmosphere mixed temperature change chamber and a temperature control method to solve the problems of small load range, uneven load, temperature drift, etc. in conventional temperature load equipment. The present invention provides closed-loop control of the test object and ambient temperature, and can reduce or even eliminate the problem of inaccurate measurement parameters caused by temperature discrepancies of the test object and other components.

本発明の上記目的は以下の技術的解決手段により実現される。 The above objects of the present invention are achieved by the following technical solutions.

接触・雰囲気混合温度変化チャンバーであって、上部冷却チャンバー１、下部冷却チャンバー２、ポイントチェンジプラットフォーム３、ベース４を含み、前記上部冷却チャンバー１ーと下部冷却チャンバー２との間には、上部チャンバーカバー１４と下部チャンバー２３の位置決め溝によって位置決めされ、かつ複数セットの接続押圧ロッド部品１２によってロックされる。試験対象物２６は真空吸着により下部冷却チャンバー２に固定され、下部冷却チャンバー２は下部チャンバー２３を介してベース４に固定され、ポイントチェンジプラットフォーム３は「Ｎ」字型接続プレート３３を介してベース４に固定される。これにより試験対象物２６と機能圧子１１への温度制御を実現する。 A contact and atmosphere mixing temperature change chamber, comprising an upper cooling chamber 1, a lower cooling chamber 2, a point change platform 3, and a base 4, between the upper cooling chamber 1 and the lower cooling chamber 2, an upper chamber Positioned by the positioning grooves of the cover 14 and the lower chamber 23 , and locked by a plurality of sets of connecting push rod parts 12 . The test object 26 is fixed to the lower cooling chamber 2 by vacuum adsorption, the lower cooling chamber 2 is fixed to the base 4 through the lower chamber 23, and the point change platform 3 is fixed to the base through the "N"-shaped connection plate 33. Fixed to 4. This realizes temperature control of the test object 26 and the functional indenter 11 .

前記上部冷却チャンバー１については、上部冷却ユニット１９は、上部冷却ユニット「Ｘ」字型のサポートプレート１１１を介して上部チャンバーカバー１４に固定され、交換可能な通気カバープレート１８は、ホールドダウンプレート１７によって上部冷却ユニット１９に固定され、熱電対Ａ１１４は、上部冷却ユニット１９の下部穴に固定され、温度センサＡ１１５は、上部冷却ユニット１９の「Ｕ」字状溝に固定され、上部チャンバーカバーシールプレート１１３は、上部チャンバーカバー１４の下面と接続されて、密閉構造を形成し、上部チャンバーカバー１４と上部チャンバーカバーシールプレート１１３によって形成された密閉構造の内側、および上部冷却ユニット１９の外側に断熱材が充填され、上部冷却ユニット１９の下の溝とシールプレートＡ１１２は、コールドマスランナーを形成し、上部チャンバーカバーの冷却媒体入口１１０と連通し、上部冷却ユニット１９および交換可能な通気カバープレート１８は、不活性ガス貯蔵チャンバーおよび環状通気溝を形成し、これらは、上部冷却ユニット「Ｘ」形状のサポートプレート１１１を介して上部チャンバーカバー１４に固定的に接続され、且つホールドダウンプレート１７を利用して断熱をシールする。 For said upper cooling chamber 1 , the upper cooling unit 19 is fixed to the upper chamber cover 14 via the upper cooling unit “X” shaped support plate 111 , and the replaceable vent cover plate 18 is the hold down plate 17 is fixed to the upper cooling unit 19 by, the thermocouple A114 is fixed to the lower hole of the upper cooling unit 19, the temperature sensor A115 is fixed to the "U"-shaped groove of the upper cooling unit 19, and the upper chamber cover seal plate 113 is connected with the lower surface of the upper chamber cover 14 to form a closed structure, and the inside of the closed structure formed by the upper chamber cover 14 and the upper chamber cover seal plate 113, and the outside of the upper cooling unit 19, a heat insulating material , the groove under the upper cooling unit 19 and the seal plate A112 form a cold mass runner and communicate with the cooling medium inlet 110 of the upper chamber cover, the upper cooling unit 19 and the replaceable vent cover plate 18 are , forming an inert gas storage chamber and an annular vent groove, which are fixedly connected to the upper chamber cover 14 via the upper cooling unit “X” shaped support plate 111 and utilize the hold down plate 17. to seal the insulation.

前記下部冷却チャンバー２については、下部冷却ユニット２４には沈殿槽があり、断熱フレーム２７の両側には腰型の溝が付いたルビジウム鉄ホウ素永久磁石２９が固定される。下部冷却ユニットの「Ｘ」字型のサポートプレート２１４は、４セットの皿ばね２８と結合し、試験対象物２６の表面剛性を確保し、かつ下部チャンバー２３に固定的に接続される。試験対象物２６は負圧吸着溝基板２５により固定され、負圧吸着溝基板２５は下部冷却ユニット２４に固定接続され、負圧吸着口２２と連通し、温度センサＢ２１５は、負圧吸着溝基板２５の中央の穴に固定される。下部冷却ユニット２４の下の溝とシールプレートＢ２１１は、コールドマスランナーを形成し、下部チャンバーカバーの冷却媒体入口２１と連通する。下部チャンバーシールプレート２１３は、下部チャンバー２３の上面と接続されて、密閉構造を形成し、下部チャンバー２３と下部チャンバーシールプレート２１３によって形成された密閉構造の内側、および下部冷却ユニット２４の外側に断熱材が充填されている。 As for the lower cooling chamber 2, the lower cooling unit 24 has a sedimentation tank, and both sides of the insulating frame 27 are fixed with waist grooved rubidium iron boron permanent magnets 29; The “X”-shaped support plate 214 of the lower cooling unit is combined with four sets of disc springs 28 to ensure surface rigidity of the test object 26 and is fixedly connected to the lower chamber 23 . The test object 26 is fixed by the negative pressure adsorption groove substrate 25, the negative pressure adsorption groove substrate 25 is fixedly connected to the lower cooling unit 24 and communicated with the negative pressure adsorption port 22, and the temperature sensor B215 is connected to the negative pressure adsorption groove substrate. It is fixed in the central hole of 25. The bottom groove of the lower cooling unit 24 and the sealing plate B211 form a cold mass runner and communicate with the cooling medium inlet 21 of the lower chamber cover. The lower chamber seal plate 213 is connected with the upper surface of the lower chamber 23 to form a closed structure, and insulates the inside of the closed structure formed by the lower chamber 23 and the lower chamber seal plate 213 and the outside of the lower cooling unit 24. filled with material.

前記ポイントチェンジプラットフォーム３については、二次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム３２は、「Ｎ」字型の接続プレート３３を介してベース４に固定的に取り付けられ、取り付けプレート３１は、２次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム３２に固定され、試験対象物２６と断熱フレーム２７の間に隙間嵌め、断熱フレームスリーブ２１２は下部チャンバー２３の内面に固定され、断熱フレーム２７は、下部チャンバー２３、下部冷却ユニット２４、および断熱フレームスリーブ２１２を通過して、その一端が、試験対象物２６と隙間嵌め、他端がチャンバーの外に伸びて取り付けプレート３１と固定的に接続されている。 For said point change platform 3, the two-dimensional stick-slip piezoelectric point-change platform 32 is fixedly attached to the base 4 via an "N" shaped connecting plate 33, and the mounting plate 31 is a two-dimensional stick-slip piezoelectric It is fixed to the point change platform 32 and is clearance fit between the test object 26 and the insulation frame 27, the insulation frame sleeve 212 is fixed to the inner surface of the lower chamber 23, the insulation frame 27 is connected to the lower chamber 23, the lower cooling unit 24, and the insulating frame sleeve 212 , one end of which is a clearance fit with the test object 26 and the other end extends out of the chamber and is fixedly connected to the mounting plate 31 .

本発明は、接触・雰囲気混合温度変化チャンバーの温度制御方法を提供することをもう一つの目的とする。この方法では、目標温度Ｔ0を設定すると、上下のチャンバーがコールドマスの循環を開始し、温度センサＡ１１５と温度センサＢ２１５を使用して、それぞれ不活性ガスの温度と試験対象物２６の温度Ｔを収集し、ＰＩＤアルゴリズムによって熱電対の電流

Figure 0007118470000001
をリアルタイムで制御し、試験対象物２６と不活性ガスの温度制御式は
Figure 0007118470000002
 であり、
式中：Ｋp、Ｋi、Ｋdはアルゴリズムの比例係数、積分係数、微分係数であり、Ｌ1は負圧吸着溝基板２５の特性長であり、
Figure 0007118470000003
 は負圧吸着溝基板２５の熱伝導率であり、
Figure 0007118470000004
 は温度摂動量である。 Another object of the present invention is to provide a temperature control method for a contact/atmosphere mixed temperature change chamber. In this method, once a target temperature T 0 is set, the upper and lower chambers begin to circulate the cold mass, and temperature sensors A 115 and B 215 are used to determine the temperature of the inert gas and the temperature T of the test object 26, respectively. is collected and the PID algorithm determines the thermocouple current
Figure 0007118470000001
 is controlled in real time, and the temperature control formula for the test object 26 and the inert gas is
Figure 0007118470000002
 and
where: K p , K i , K d are the proportional coefficient, integral coefficient, and differential coefficient of the algorithm; L 1 is the characteristic length of the negative pressure adsorption groove substrate 25;
Figure 0007118470000003
 is the thermal conductivity of the negative pressure adsorption groove substrate 25,
Figure 0007118470000004
 is the amount of temperature perturbation.

機能圧子１１は強制対流熱交換方式を採用することに対して、機能圧子１１を不活性ガスで吹き付けて目標温度まで冷却し、不活性ガスの流量を設定するための計算方法は

Figure 0007118470000005
であり、
式中：Ｒｅはレイノルズ数、Ｎｕはヌセルト数、Ｐｒはプラントル数、Ｃとｎは経験係数、λは流体の熱伝導率、Ｒは機能圧子１１の特性サイズ、ｈは熱交換係数、Ａは、上部冷却ユニット（１９）と交換可能な通気カバープレート（１８）によって形成される環状通気溝の面積、
Figure 0007118470000006
 は冷却の変化量、
Figure 0007118470000007
 は圧子温度と設定値の差である。Ｒｅ、Ｎｕ、Ｒｅ、Ｎｕ、Ｐｒはすべて表を調べて得られ、かつ流量に関係しているので、上記の計算で適切な流量値が得られる。 The functional indenter 11 adopts a forced convection heat exchange method, and the calculation method for blowing inert gas to cool the functional indenter 11 to the target temperature and setting the flow rate of the inert gas is
Figure 0007118470000005
 and
where: Re is the Reynolds number, Nu is the Nusselt number, Pr is the Prandtl number, C and n are empirical coefficients, λ is the thermal conductivity of the fluid, R is the characteristic size of the functional indenter 11, h is the heat exchange coefficient, A is , the area of the annular ventilation groove formed by the upper cooling unit (19) and the replaceable ventilation cover plate (18);
Figure 0007118470000006
 is the change in cooling,
Figure 0007118470000007
 is the difference between the indenter temperature and the set value. Since Re, Nu, Re, Nu, and Pr are all tabular and related to flow rate, the above calculations yield appropriate flow rate values.

本発明の有益な効果は以下のとおりである。 Beneficial effects of the present invention are as follows.

１、本発明は、接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び方法を提供し、接触冷却と雰囲気冷却の並行方式により、温度変化の効率と温度制御性が向上する。外部雰囲気チャンバーと組み合わせて空気を遮断することで、非真空の局所低温環境を効果的に実現し、負圧環境から試験への影響を軽減できる。
２、本発明は、モジュラー設計を採用し、チャンバーを上部および下部に分割する。下部チャンバーは試験対象物を直接冷却し、上部チャンバーは低温の不活性ガスによる吹き付けで試験対象物と他の部品との温度差を解消する。閉ループ温度制御戦略と組み合わせることで、試験対象物への正確な温度制御と温度ドリフトの解消を達成することができる。 1. The present invention provides a contact-atmosphere mixed temperature change chamber and method, which improves the efficiency of temperature change and temperature controllability through the parallel mode of contact cooling and atmosphere cooling. By blocking the air in combination with the external atmospheric chamber, a non-vacuum local low-temperature environment can be effectively realized, reducing the impact of the negative pressure environment on the test.
2. The present invention adopts modular design and divides the chamber into upper and lower parts. The lower chamber cools the test object directly, and the upper chamber blows cold inert gas to eliminate temperature differences between the test object and other parts. Combined with a closed-loop temperature control strategy, precise temperature control and elimination of temperature drift to the test object can be achieved.

本明細書に記載の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために使用され、本出願の一部を構成する。本発明の例示的な実施例およびその説明は、本発明を説明するために使用され、本発明の不適切な制限を構成するものではない。 The drawings described herein are used to provide a further understanding of the invention and form a part of this application. The illustrative embodiments of the invention and their descriptions are used to explain the invention and do not constitute undue limitations of the invention.

図１は、本発明の全体的な不等角投影模式図である。FIG. 1 is an overall axonometric schematic diagram of the present invention. 図２は、本発明の低温チャンバー装置の正面図である。FIG. 2 is a front view of the cold chamber apparatus of the present invention. 図３は、本発明の低温チャンバー装置の側面図である。FIG. 3 is a side view of the cold chamber apparatus of the present invention. 図４は本発明の下部冷却チャンバー平面図である。FIG. 4 is a plan view of the lower cooling chamber of the present invention. 図５は本発明の下部冷却チャンバー底面図である。FIG. 5 is a bottom view of the lower cooling chamber of the present invention. 図６は本発明の上部冷却チャンバー平面図である。FIG. 6 is a plan view of the upper cooling chamber of the present invention. 図７は本発明の上部冷却チャンバー底面図である。FIG. 7 is a bottom view of the upper cooling chamber of the present invention.

本発明の詳細な内容および発明を実施するための形態は、図面を参照しながら以下でさらに説明される。 The details and modes of carrying out the invention are further described below with reference to the drawings.

図１から図７を参照すると、本発明の接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び温度制御方法は、主に、上部冷却チャンバー、下部冷却チャンバー、ポイントチェンジプラットフォーム、ベースを含む。コールドマスは上下のチャンバーを循環して流れ、チャンバー壁を冷却してから、それに接触する試験対象物及び不活性ガスを冷却させ、不活性ガスは試験対象物と直接接触する部品を吹き付けて冷却させる。上部と下部チャンバーの壁の熱電対がチャンバーの壁を加熱して、温度センサを使用して温度情報を収集し、ＰＩＤアルゴリズムを使用して試験対象物と不活性ガスの温度の閉ループ制御を実現できる。チャンバー外のポンプ及び変位プラットフォームを利用して、試験対象物の固定及び位置変化を実現できる。チャンバー全体のサイズが小さいため、真空・雰囲気チャンバーに入れて凝縮性ガスを排除することができる。チャンバーの中央にネオジム磁石を設置し、上下のチャンバーに中央の穴を残しているため、試験対象物の物性試験、機械的性能試験、およびその場観察を容易にする。これにより、温度変化環境での材料の性能試験のための機器サポートと技術的手段が提供される。 1 to 7, the contact-atmosphere mixed temperature change chamber and temperature control method of the present invention mainly include an upper cooling chamber, a lower cooling chamber, a point change platform and a base. The cold mass flows circulating through the upper and lower chambers, cooling the chamber walls and then the test object and the inert gas in contact with it, the inert gas blowing and cooling the parts in direct contact with the test object. Let Thermocouples in the walls of the upper and lower chambers heat the walls of the chambers, temperature sensors are used to collect temperature information, and PID algorithms are used to provide closed-loop control of the temperature of the test object and inert gas can. A pump and displacement platform outside the chamber can be used to achieve fixation and position change of the test object. Due to the small size of the overall chamber, it can be placed in a vacuum-atmosphere chamber to exclude condensable gases. A neodymium magnet is installed in the center of the chamber, leaving a central hole in the upper and lower chambers to facilitate physical property testing, mechanical performance testing, and in-situ observation of the test object. It provides instrumental support and technical means for performance testing of materials in a temperature changing environment.

図１から図７を参照すると、本発明の接触・雰囲気混合温度変化チャンバーは、従来の温度変化技術における不均一な温度負荷や温度ドリフトなどの欠点を解決できる。本発明は、モジュラー設計を採用し、冷却チャンバーを上部および下部に分割させ、ポイントチェンジモジュールと組み合わせることで、試験対象物の均一な温度負荷を実現し、試験対象物の局所性能を試験することができる。これにより、材料特性試験と機械的性能試験の技術サポートが提供される。本発明の接触・雰囲気混合温度変化チャンバーは、主に上部冷却チャンバー１、下部冷却チャンバー２、ポイントチェンジプラットフォーム３、ベース４を含む。上部冷却チャンバー１および下部冷却チャンバー２は、上部チャンバーカバー１４及び下部チャンバー２３により提供された位置決め溝によって位置が決めされる。複数セットの接続押圧ロッド部品１２は、一部の接合面からの冷却ガス雰囲気のオーバーフローを低減するためにロックされる。試験対象物２６は真空吸着により下部冷却チャンバー２に固定され、下部冷却チャンバー２は下部チャンバー２３を介してベース４に固定され、ポイントチェンジプラットフォーム３は「Ｎ」字型接続プレート３３を介してベース４に固定されて、それぞれPID制御戦略を使用してガス流量を変更する方法で、試験対象物２６および機能圧子１１への温度制御を実現する。 Referring to FIGS. 1 to 7, the contact-atmosphere mixed temperature change chamber of the present invention can solve the drawbacks of the conventional temperature change technology, such as uneven temperature load and temperature drift. The present invention adopts a modular design, divides the cooling chamber into upper and lower parts, and combines with the point change module to achieve uniform temperature loading of the test object and test the local performance of the test object. can be done. It provides technical support for material property testing and mechanical performance testing. The contact and atmosphere mixing temperature change chamber of the present invention mainly includes an upper cooling chamber 1 , a lower cooling chamber 2 , a point change platform 3 and a base 4 . Upper cooling chamber 1 and lower cooling chamber 2 are positioned by locating grooves provided by upper chamber cover 14 and lower chamber 23 . Multiple sets of connecting push rod components 12 are locked to reduce overflow of the cooling gas atmosphere from some mating surfaces. The test object 26 is fixed to the lower cooling chamber 2 by vacuum adsorption, the lower cooling chamber 2 is fixed to the base 4 through the lower chamber 23, and the point change platform 3 is fixed to the base through the "N"-shaped connection plate 33. 4 to achieve temperature control to the test object 26 and the functional indenter 11 by way of varying gas flow rates using PID control strategies, respectively.

前記上部冷却チャンバー１については、上部冷却ユニット１９は、上部冷却ユニット「Ｘ」字型のサポートプレート１１１を介して上部チャンバーカバー１４に固定され、交換可能な通気カバープレート１８は、ホールドダウンプレート１７によって上部冷却ユニット１９に固定され、熱電対Ａ１１４は、上部冷却ユニット１９の下部穴の中に固定され、温度センサＡ１１５は、上部冷却ユニット１９の「Ｕ」字状溝に固定され、上部チャンバーカバーシールプレート１１３は、上部チャンバーカバー１４の下面と接続されて、密閉構造を形成し、上部チャンバーカバー１４と上部チャンバーカバーシールプレート１１３により形成された密閉構造の内側、および上部冷却ユニット１９の外側に断熱材が充填され、チャンバーの内側と外側の間の熱交換を遮断できる。上部冷却ユニット１９の下の溝とシールプレートＡ１１２は、コールドマスランナーを形成し、上部チャンバーカバーの冷却媒体入口１１０と連通し、上部冷却ユニット１９および交換可能な通気カバープレート１８は、不活性ガス貯蔵チャンバーおよび環状通気溝を形成し、これらは、上部冷却ユニット「Ｘ」形状のサポートプレート１１１を介して上部チャンバーカバー１４に固定的に接続され、且つホールドダウンプレート１７を利用して断熱をシールする。ここで、不活性ガスは、雰囲気ポンプ入口１５を通って環状貯蔵チャンバーに導入されて十分に冷却・加熱され、次に環状通気溝を通って均一にオーバーフローして、試験対象物２６と接触している他の非冷却部品を冷却し、上部チャンバーカバーの温度制御リード１３により熱電対１１４の加熱力を変更し、不活性ガスの連続温度変化負荷を実現する。前記上部冷却ユニット「Ｘ」字型支持板１１１の材料は、低い熱収縮率、低い熱伝導率の材料である必要があり、上部冷却ユニット１９の材料は、高い熱伝導率の材料である必要がある。 For said upper cooling chamber 1 , the upper cooling unit 19 is fixed to the upper chamber cover 14 via the upper cooling unit “X” shaped support plate 111 , and the replaceable vent cover plate 18 is the hold down plate 17 is fixed to the upper cooling unit 19 by , the thermocouple A114 is fixed in the lower hole of the upper cooling unit 19, the temperature sensor A115 is fixed in the "U"-shaped groove of the upper cooling unit 19, and the upper chamber cover The seal plate 113 is connected with the lower surface of the upper chamber cover 14 to form a closed structure, inside the closed structure formed by the upper chamber cover 14 and the upper chamber cover seal plate 113, and outside the upper cooling unit 19. It is filled with heat insulating material to block heat exchange between the inside and outside of the chamber. The lower groove and seal plate A112 of the upper cooling unit 19 form a cold mass runner and communicate with the cooling medium inlet 110 of the upper chamber cover, the upper cooling unit 19 and the replaceable vent cover plate 18 are inert gas forming a storage chamber and an annular vent groove, which are fixedly connected to the upper chamber cover 14 via the upper cooling unit 'X' shaped support plate 111 and utilize the hold down plate 17 to seal the insulation do. Here, the inert gas is introduced through the atmosphere pump inlet 15 into the annular storage chamber, sufficiently cooled and heated, and then uniformly overflows through the annular vent groove to contact the test object 26. The other non-cooled parts are cooled, and the heating power of the thermocouple 114 is changed by the temperature control lead 13 of the upper chamber cover to realize a continuous temperature change load of inert gas. The material of the upper cooling unit 'X'-shaped support plate 111 should be a material with low thermal shrinkage and low thermal conductivity, and the material of the upper cooling unit 19 should be a material with high thermal conductivity. There is

好ましくは、不活性ガスは、上部冷却ユニット１９と交換可能な通気カバープレート１８によって形成された不活性ガス貯蔵チャンバー及び環状通気溝に、雰囲気ポンプ入口１５により導入され、十分に冷却・加熱された後に環状通気溝により均一にオーバーフローする。試験対象物と直接接触する他の部品を吹き付けて強制対流熱交換を行うことができる。 Preferably, the inert gas is introduced by the atmosphere pump inlet 15 into the inert gas storage chamber and annular vent groove formed by the upper cooling unit 19 and the replaceable vent cover plate 18 and sufficiently cooled and heated. Afterwards, it overflows evenly through the annular vent groove. Forced convection heat exchange can be achieved by blowing other parts in direct contact with the test object.

好ましくは、上部冷却ユニット１９は、上部冷却ユニット「Ｘ」字型のサポートプレート１１１を介して上部チャンバーカバー１４に固定され、前記上部冷却ユニット「Ｘ」字型支持板１１１材料は、低い熱収縮率、低い熱伝導率の材料であると選択される。上部チャンバーカバー１４と上部チャンバーカバーシールプレート１１３によって形成された密閉構造の内側、および上部冷却ユニット１９の外側に断熱材が充填され、チャンバー内の熱漏れを効果的に防止し、冷却効率を向上させることができる。 Preferably, the upper cooling unit 19 is fixed to the upper chamber cover 14 via an upper cooling unit 'X'-shaped support plate 111, and said upper cooling unit 'X'-shaped support plate 111 material has low thermal shrinkage. material is selected to be of low thermal conductivity. The inside of the closed structure formed by the upper chamber cover 14 and the upper chamber cover seal plate 113 and the outside of the upper cooling unit 19 are filled with heat insulating material to effectively prevent heat leakage in the chamber and improve cooling efficiency. can be made

前記下部冷却チャンバー２については、下部冷却ユニット２４には沈殿槽が切削され、断熱フレーム２７の両側において、面内交換点空間を確保することに基づいて、腰型の溝を備えたルビジウム－鉄－ホウ素永久磁石２９が２つの六角穴付きねじによって固定されている。そして、取り付けネジに対して磁石の位置を動かすことにより、マイクロゾーン力学試験領域での磁場分布を変化させる。温度変化負荷環境における下部冷却ユニット２４は、温度変形によって試験対象物２６の垂直位置を変化させないように確保するために、下部冷却ユニット「Ｘ」字型支持プレート２１４は、４組の皿ばね２８と組み合わせることにより、試験対象物２６の表面剛性を保証し、且つそれを下部チャンバー２３と固定接続する。試験対象物２６は負圧吸着溝基板２５により固定され、ここで、負圧吸着溝基板２５は、細目ねじを介して下部冷却ユニット２４の貫通穴にあるねじ込み銅スリーブに固定的に接続されながら、それらの間の負圧吸着口２２と連通し、温度センサＢ２１５は、負圧吸着溝基板２５の中央の穴の中に固定される。下部冷却ユニット２４の下の溝とシールプレートＢ２１１は、コールドマスランナーを形成し、下部チャンバーカバーの冷却媒体入口２１と連通する。下部チャンバーシールプレート２１３は、下部チャンバー２３の上面と接続されて、密閉構造を形成し、下部チャンバー２３と下部チャンバーシールプレート２１３によって形成された密閉構造の内側、および下部冷却ユニット２４の外側に、断熱材が充填されている。下部チャンバー温度制御リード１６によって熱電対Ｂ２１０の加熱力を変更して、異なる次元の試験サンプル２６の連続温度変化負荷を実現する。前記下部冷却ユニット「Ｘ」字型のサポートプレート２１４および皿ばね２８の材料は、熱収縮率が低く、熱伝導率が低い材料である必要があり、下部冷却ユニット２４の材料は、熱導電率が高い材料である必要がある。 For the lower cooling chamber 2, the lower cooling unit 24 is cut with a sedimentation tank, and on both sides of the insulation frame 27, rubidium-iron with waist-shaped grooves on the basis of ensuring in-plane exchange point space. - A boron permanent magnet 29 is fixed by two hexagon socket screws. Then, by moving the position of the magnet relative to the mounting screw, the magnetic field distribution in the microzone mechanical test area is changed. In order to ensure that the lower cooling unit 24 in a temperature changing load environment does not change the vertical position of the test object 26 due to temperature deformation, the lower cooling unit "X"-shaped support plate 214 is equipped with four sets of disc springs 28. ensures the surface stiffness of the test object 26 and fixedly connects it with the lower chamber 23 . The test object 26 is fixed by the negative pressure adsorption groove substrate 25, where the negative pressure adsorption groove substrate 25 is fixedly connected to the threaded copper sleeve in the through hole of the lower cooling unit 24 via fine threads. , and the negative pressure adsorption port 22 therebetween, and the temperature sensor B215 is fixed in the central hole of the negative pressure adsorption groove substrate 25 . The bottom groove of the lower cooling unit 24 and the sealing plate B211 form a cold mass runner and communicate with the cooling medium inlet 21 of the lower chamber cover. The lower chamber seal plate 213 is connected with the upper surface of the lower chamber 23 to form a closed structure, inside the closed structure formed by the lower chamber 23 and the lower chamber seal plate 213, and outside the lower cooling unit 24, Filled with insulation. The heating power of thermocouple B210 is varied by the lower chamber temperature control lead 16 to achieve continuous temperature varying loading of test samples 26 of different dimensions. The material of the lower cooling unit 'X' shaped support plate 214 and disc spring 28 should be a material with low thermal shrinkage and low thermal conductivity, and the material of the lower cooling unit 24 should have a thermal conductivity of must be a material with a high

好ましくは、下部冷却ユニットの「Ｘ」字型サポートプレート２１４と４組の皿ばね２８の組み合わせによって下部冷却ユニット２４と下部チャンバー２３に固定的に接続する。下部冷却ユニットの「Ｘ」字型サポートプレート２１４と下部冷却ユニット２４との接続位置は、試験対象物２６の位置と、上下方向において同じである。温度変化により下部冷却ユニット２４のサイズが変化しても、試験対象物２６の垂直位置は影響を受けず、試験対象物の表面剛性が確保される。 Preferably, the lower cooling unit 24 and the lower chamber 23 are fixedly connected by a combination of the lower cooling unit's “X”-shaped support plate 214 and four sets of disc springs 28 . The connection position between the lower cooling unit's "X"-shaped support plate 214 and the lower cooling unit 24 is the same as the position of the test object 26 in the vertical direction. Even if the size of the lower cooling unit 24 changes due to temperature changes, the vertical position of the test object 26 is not affected, ensuring the surface stiffness of the test object.

好ましくは、下部冷却ユニット２４には沈殿槽が切削され、断熱フレーム２７の両側において、平面内ポイントチェンジ空間を確保することに基づいて、２つの六角穴付きねじによって腰型の溝を備えたルビジウム－鉄－ホウ素永久磁石２９を固定し、そして、取り付けネジに対して磁石の位置を動かすことにより、マイクロゾーン力学試験領域での磁場分布を変化させる。このようにして、材料試験用の磁場環境を提供できる。 Preferably, the lower cooling unit 24 is machined with settling tanks, on both sides of the insulation frame 27, on the basis of ensuring an in-plane point-change space, with two hexagon socket screws, rubidium with a waist-shaped groove. - Fixing the iron-boron permanent magnet 29 and changing the magnetic field distribution in the microzone mechanics test area by moving the position of the magnet with respect to the mounting screw. In this way, a magnetic environment can be provided for material testing.

好ましくは、試験対象物２６は負圧吸着溝基板２５により固定され、ここで、負圧吸着溝基板２５は、細目ねじを介して下部冷却ユニット２４の貫通穴にあるねじ込み銅スリーブに固定接続されており、それらの間の負圧吸着口２２と連通している。実験中にエアポンプによって引き起こされた負圧によって試験対象物２６を負圧吸着溝基板２５に固定する。 Preferably, the test object 26 is fixed by the negative pressure adsorption groove substrate 25, where the negative pressure adsorption groove substrate 25 is fixedly connected to the threaded copper sleeve in the through hole of the lower cooling unit 24 via fine threads. and communicates with the negative pressure suction port 22 therebetween. The test object 26 is fixed on the negative pressure adsorption groove substrate 25 by the negative pressure caused by the air pump during the experiment.

前記ポイントチェンジプラットフォーム３については、二次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム３２は、「Ｎ」字型の接続プレート３３を介してベース４に固定的に取り付けられ、取り付けプレート３１は、２次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム３２に固定され、異なる次元の試験対象物２６（バルク材料、ベース材料上に成長・コーティングされた二次元フィルム材料などを含む）は、ポイントチェンジ用の断熱フレーム２７と隙間嵌め、断熱フレームスリーブ２１２は下部チャンバー２３の内面に固定され、断熱フレーム２７は、下部チャンバー２３、下部冷却ユニット２４、および断熱フレームスリーブ２１２を通過して、その一端が、試験対象物２６と隙間嵌め、他端がチャンバーの外に伸びて取り付けプレート３１と固定的に接続されている。 For said point change platform 3, the two-dimensional stick-slip piezoelectric point-change platform 32 is fixedly attached to the base 4 via an "N" shaped connecting plate 33, and the mounting plate 31 is a two-dimensional stick-slip piezoelectric A test object 26 of different dimensions (including bulk materials, two-dimensional film materials grown and coated on a base material, etc.) is fixed to a point-change platform 32 and is fitted with an insulation frame 27 for point-change, clearance fit, and insulation. The frame sleeve 212 is fixed to the inner surface of the lower chamber 23, and the insulation frame 27 passes through the lower chamber 23, the lower cooling unit 24, and the insulation frame sleeve 212, one end of which has a clearance fit with the test object 26, and the other. An end extends out of the chamber and is fixedly connected to the mounting plate 31 .

以下では、接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び押込み試験を背景とした試験対象物と圧子への温度制御方法について詳しく説明する。 In the following, the temperature control method for the test object and the indenter in the background of the contact/atmosphere mixed temperature change chamber and the indentation test will be described in detail.

本発明の特許に関する接触・雰囲気混合温度変化負荷方法に対して、従来の混合ガス方式では、ノズルの凍結や目詰まりなどの問題を防ぐようにガスの遮蔽が必要であることを回避するために、そのうち、試験サンプル２６は、下部冷却ユニット２４と接触して冷却される原理、機能圧子１１は、乾燥窒素を使用した密閉空間での内循環雰囲気冷却方式を採用し、円形通気溝が円筒断面を掃引する強制対流熱交換原理である。目標温度Ｔ0を設定すると、上下のチャンバーがコールドマスの循環を開始し、温度センサＡ１１５と温度センサＢ２１５を使用して、それぞれ不活性ガスの温度と試験対象物２６温度Ｔを収集し、ＰＩＤアルゴリズムによって熱電対の電流Ｉ（ｔ）をリアルタイムで制御し、試験対象物２６と不活性ガスの温度制御式は

Figure 0007118470000008
であり、
式中：Ｋp、Ｋi、ＫdはＰＩＤアルゴリズムの比例係数、積分係数、微分係数であり、Ｌ1は負圧吸着溝基板２５の特性長であり、
Figure 0007118470000009
 は負圧吸着溝基板２５の熱伝導率であり、
Figure 0007118470000010
 は温度摂動量である。 For the contact/atmosphere mixed temperature change load method related to the patent of the present invention, in order to avoid that the conventional mixed gas method requires gas shielding to prevent problems such as freezing and clogging of the nozzle Among them, the test sample 26 is cooled by contact with the lower cooling unit 24, the functional indenter 11 adopts the inner circulation atmosphere cooling system in a closed space using dry nitrogen, and the circular ventilation groove has a cylindrical cross section. is the forced convection heat exchange principle that sweeps the After setting the target temperature T 0 , the upper and lower chambers start circulating the cold mass, and the temperature sensor A 115 and temperature sensor B 215 are used to collect the temperature of the inert gas and the test object 26 temperature T, respectively, and the PID The algorithm controls the thermocouple current I(t) in real time, and the temperature control equation for the test object 26 and the inert gas is
Figure 0007118470000008
 and
where: K p , K i , K d are the proportional coefficient, integral coefficient, and differential coefficient of the PID algorithm; L 1 is the characteristic length of the negative pressure adsorption groove substrate 25;
Figure 0007118470000009
 is the thermal conductivity of the negative pressure adsorption groove substrate 25,
Figure 0007118470000010
 is the amount of temperature perturbation.

機能圧子１１が強制対流熱交換方式を採用することに対して、機能圧子１１を不活性ガスで吹き付けて目標温度まで冷却し、不活性ガスの流量を設定するための計算方法は

Figure 0007118470000011
であり、
式中：Ｒｅはレイノルズ数、Ｎｕはヌセルト数、Ｐｒはプラントル数、Ｃとｎは経験係数、λは流体の熱伝導率、Ｒは機能圧子１１の特性サイズ、ｈは熱交換係数、Ａは、上部冷却ユニット（１９）と交換可能な通気カバープレート（１８）によって形成される環状通気溝の面積、Δｑは冷却の変化量、ΔＴ（ｔ）は圧子温度と設定値の差である。Ｒｅ、Ｎｕ、Ｒｅ、Ｎｕ、Ｐｒはすべて表を調べて得られ、かつ流量に関係しているので、上記の計算で適切な流量値が得られる。表を調べて得られる経験因子Ｃ、ｎ、乃至λの範囲に違いがあり、間接的に冷却能力に影響を与える可能性があるが、正確かつ定量的に計算できないため、直交実験校正は、流量と実測温度の間のマッピング関係を直接決定するためによく使用される。 Since the functional indenter 11 adopts a forced convection heat exchange method, the calculation method for blowing the functional indenter 11 with inert gas to cool it to the target temperature and setting the flow rate of the inert gas is
Figure 0007118470000011
 and
where: Re is the Reynolds number, Nu is the Nusselt number, Pr is the Prandtl number, C and n are empirical coefficients, λ is the thermal conductivity of the fluid, R is the characteristic size of the functional indenter 11, h is the heat exchange coefficient, A is , the area of the annular vent groove formed by the upper cooling unit (19) and the replaceable vent cover plate (18), Δq is the change in cooling, and ΔT(t) is the difference between the indenter temperature and the set point. Since Re, Nu, Re, Nu, and Pr are all tabular and related to flow rate, the above calculations yield appropriate flow rate values. There is a difference in the range of empirical factors C, n, and λ obtained by examining the table, which may indirectly affect the cooling capacity, but cannot be calculated accurately and quantitatively. It is often used to directly determine the mapping relationship between flow rate and measured temperature.

上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明を限定することを意図するものではない。当業者にとって、本発明は、様々な修正および変更を有することができる。本発明に加えられたいかなる修正、同等の交換、改良などは、いずれも本発明の保護範囲に含まれるものとする。 The above are only preferred embodiments of the present invention and are not intended to limit the present invention. For those skilled in the art, the present invention can have various modifications and changes. Any modifications, equivalent replacements, improvements, etc. made to the present invention shall all fall within the protection scope of the present invention.

１ 上部冷却チャンバー
２ 下部冷却チャンバー
３ ポイントチェンジプラットフォーム
４ ベース
１１ 機能圧子
１２ 接続押圧ロッドアセンブリ
１３ 上部チャンバーカバー温度制御リード
１４ 上部チャンバーカバー
１５ 雰囲気ポンプ入口
１６ 下部チャンバー温度制御リード
１７ ホールドダウンプレート
１８ 交換可能な通気カバープレート
１９ 上部冷却ユニット
２１ 下部チャンバー冷却媒体入口
２２ 負圧吸着口
２３ 下部チャンバー
２４ 下部冷却ユニット
２５ 負圧吸着溝基板
２６ 試験対象物
２７ 断熱フレーム
２８、皿ばね
２９ ルビジウム鉄ホウ素永久磁石
３１ 取り付けプレート
３２ ２次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム
３３ 「Ｎ」字型の接続プレート
１１０ 上部チャンバーカバー冷却媒体入口
１１１ 上部冷却ユニット「Ｘ」字型のサポートプレート
１１２ シールプレートＡ
１１３ 上部チャンバーカバーシールプレート
１１４ 熱電対Ａ
１１５ 温度センサＡ
２１０ 熱電対Ｂ
２１１ シールプレートＢ
２１２ 断熱フレームスリーブ
２１３ 下部チャンバーシールプレート
２１４ 下部冷却ユニット「Ｘ」字型のサポートプレート
２１５ 温度センサＢ 1 upper cooling chamber 2 lower cooling chamber 3 point change platform 4 base 11 functional indenter 12 connecting push rod assembly 13 upper chamber cover temperature control lead 14 upper chamber cover 15 atmosphere pump inlet 16 lower chamber temperature control lead 17 hold down plate 18 replaceable ventilation cover plate 19 upper cooling unit 21 lower chamber cooling medium inlet 22 negative pressure adsorption port 23 lower chamber 24 lower cooling unit 25 negative pressure adsorption groove substrate 26 test object 27 heat insulating frame 28, disk spring 29 rubidium iron boron permanent magnet 31 Mounting plate 32 2D stick-slip piezoelectric point change platform 33 'N' shaped connection plate 110 Upper chamber cover coolant inlet 111 Upper cooling unit 'X' shaped support plate 112 Seal plate A
113 upper chamber cover seal plate 114 thermocouple A
115 temperature sensor A
210 Thermocouple B
211 seal plate B
212 Insulation frame sleeve 213 Lower chamber seal plate 214 Lower cooling unit “X” support plate 215 Temperature sensor B

Claims (4)

上部冷却チャンバー（１）、下部冷却チャンバー（２）、ポイントチェンジプラットフォーム（３）、ベース（４）を含み、前記上部冷却チャンバー（１）および下部冷却チャンバー（２）は、上部チャンバーカバー（１４）および下部チャンバー（２３）によって提供された位置決め溝によって位置決めされ、かつ複数セットの接続押圧ロッド部品（１２）によってロックされ、試験対象物（２６）は真空吸着により下部冷却チャンバー（２）に固定され、下部冷却チャンバー（２）は下部チャンバー（２３）を介してベース（４）に固定され、前記ポイントチェンジプラットフォーム（３）については、二次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム（３２）は、接続プレート（３３）を介してベース（４）に固定的に取り付けられ、取り付けプレート（３１）は、２次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム（３２）に固定され、試験対象物（２６）は断熱フレーム（２７）に隙間嵌め、断熱フレームスリーブ（２１２）は下部チャンバー（２３）の内面に固定され、断熱フレーム（２７）は、下部冷却チャンバー（２）の下部チャンバー（２３）、下部冷却ユニット（２４）、および断熱フレームスリーブ（２１２）を通過して、その一端が、試験対象物（２６）と隙間嵌め、他端がチャンバーの外に伸びて取り付けプレート（３１）と固定的に接続され、前記上部冷却チャンバー（１）については、上部冷却ユニット（１９）および交換可能な通気カバープレート（１８）は、不活性ガス貯蔵チャンバーおよび環状通気溝を形成し、不活性ガスは、前記不活性ガス貯蔵チャンバーに導入されて十分に冷却・加熱され、次に前記環状通気溝を通って均一にオーバーフローして、試験対象物（２６）と接触している機能圧子（１１）を吹き付けて強制対流熱交換を行うことにより、試験対象物（２６）と機能圧子（１１）への温度制御を実現することを特徴とする接触・雰囲気混合温度変化チャンバー。 comprising an upper cooling chamber (1), a lower cooling chamber (2), a point change platform (3), a base (4), wherein said upper cooling chamber (1) and lower cooling chamber (2) are covered by an upper chamber cover (14) and positioned by the positioning groove provided by the lower chamber (23) and locked by a plurality of sets of connecting push rod parts (12), the test object (26) is fixed to the lower cooling chamber (2) by vacuum adsorption , the lower cooling chamber (2) is fixed to the base (4) through the lower chamber (23), and for said point change platform (3), the two-dimensional stick-slip piezoelectric point change platform (32) is connected to the connecting plate ( 33), the mounting plate (31) is fixed to the two-dimensional stick-slip piezoelectric point-change platform (32), and the test object (26) is mounted on an insulating frame (27). The insulation frame sleeve (212) is fixed to the inner surface of the lower chamber (23) and the insulation frame (27) is fitted to the lower chamber (23) of the lower cooling chamber (2), the lower cooling unit (24), and the Passing through the insulating frame sleeve (212), one end of which is clearance fit with the test object (26) and the other end extends out of the chamber and is fixedly connected with the mounting plate (31), said upper cooling chamber. For (1), the upper cooling unit (19) and replaceable vent cover plate (18) form an inert gas storage chamber and an annular vent groove, and inert gas is introduced into said inert gas storage chamber. is sufficiently cooled and heated, and then uniformly overflows through said annular ventilation groove to blow the functional indenter (11) in contact with the test object (26) to perform forced convection heat exchange. A contact/atmosphere mixed temperature change chamber characterized by realizing temperature control of a test object (26) and a functional indenter (11) by: 前記上部冷却チャンバー（１）については、上部冷却ユニット（１９）は、上部冷却ユニット「Ｘ」字型のサポートプレート（１１１）を介して上部チャンバーカバー（１４）に固定され、交換可能な通気カバープレート（１８）は、ホールドダウンプレート（１７）によって上部冷却ユニット（１９）に固定され、熱電対Ａ（１１４）は、上部冷却ユニット（１９）の下部穴に固定され、温度センサＡ（１１５）は、上部冷却ユニット（１９）の「Ｕ」字状溝に固定され、上部チャンバーカバーシールプレート（１１３）は、上部チャンバーカバー（１４）の下面と接続されて、密閉構造を形成し、上部チャンバーカバー（１４）と上部チャンバーカバーシールプレート（１１３）により形成された密閉構造の内側、および上部冷却ユニット（１９）の外側に断熱材が充填され、上部冷却ユニット（１９）の下の溝とシールプレートＡ（１１２）は、コールドマスランナーを形成し、上部チャンバーカバーの冷却媒体入口（１１０）と連通し、上部冷却ユニット「Ｘ」形状のサポートプレート（１１１）を介して上部チャンバーカバー（１４）に固定的に接続され、且つホールドダウンプレート（１７）を利用して断熱させ、シールすることを特徴とする請求項１に記載の接触・雰囲気混合温度変化チャンバー。 As for said upper cooling chamber (1), the upper cooling unit (19) is fixed to the upper chamber cover (14) through the upper cooling unit 'X' shaped support plate (111), replaceable ventilation cover Plate (18) is fixed to upper cooling unit (19) by hold down plate (17), thermocouple A (114) is fixed in the lower hole of upper cooling unit (19) and temperature sensor A (115) is fixed in the "U"-shaped groove of the upper cooling unit (19), the upper chamber cover sealing plate (113) is connected with the lower surface of the upper chamber cover (14) to form a closed structure, and the upper chamber The inside of the closed structure formed by the cover (14) and the upper chamber cover seal plate (113) and the outside of the upper cooling unit (19) are filled with insulation to seal with the groove under the upper cooling unit (19). Plate A (112) forms a cold mass runner and communicates with the cooling medium inlet (110) of the upper chamber cover and through the upper cooling unit 'X' shaped support plate (111) to the upper chamber cover (14). ) and is insulated and sealed by means of a hold-down plate (17). 前記下部冷却チャンバー（２）については、下部冷却ユニット（２４）には沈殿槽があり、断熱フレーム（２７）の両側には腰型の溝が付いたルビジウム鉄ホウ素永久磁石（２９）が固定され、下部冷却ユニットの「Ｘ」字型のサポートプレート（２１４）は、４セットの皿ばね（２８）と結合し、試験対象物（２６）の表面剛性を確保し、かつ下部チャンバー（２３）に固定的に接続され、試験対象物（２６）は負圧吸着溝基板（２５）により固定され、負圧吸着溝基板（２５）は下部冷却ユニット（２４）に固定接続され、負圧吸着口（２２）と連通し、温度センサＢ（２１５）は、負圧吸着溝基板（２５）の中央の穴に固定され、下部冷却ユニット（２４）の下の溝とシールプレートＢ（２１１）は、コールドマスランナーを形成し、下部チャンバーカバーの冷却媒体入口（２１）と連通し、下部チャンバーシールプレート（２１３）は、下部チャンバー（２３）の上面と接続されて、密閉構造を形成し、下部チャンバー（２３）と下部チャンバーシールプレート（２１３）により形成された密閉構造の内側、および下部冷却ユニット（２４）の外側に断熱材が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の接触・雰囲気混合温度変化チャンバー。 As for the lower cooling chamber (2), the lower cooling unit (24) has a sedimentation tank, and both sides of the insulation frame (27) are fixed with waist grooved rubidium iron boron permanent magnets (29). , the 'X'-shaped support plate (214) of the lower cooling unit is combined with four sets of disc springs (28) to ensure the surface rigidity of the test object (26) and the lower chamber (23) fixedly connected, the test object (26) is fixed by the negative pressure adsorption groove substrate (25), the negative pressure adsorption groove substrate (25) is fixedly connected to the lower cooling unit (24), the negative pressure adsorption port ( 22), the temperature sensor B (215) is fixed in the central hole of the negative pressure adsorption groove substrate (25), the groove under the lower cooling unit (24) and the seal plate B (211) are connected to the cold Forming a mass runner, communicating with the cooling medium inlet (21) of the lower chamber cover, the lower chamber sealing plate (213) is connected with the upper surface of the lower chamber (23) to form a closed structure, and the lower chamber ( 23) and the lower chamber seal plate (213), and the outer side of the lower cooling unit (24) are filled with insulating material. Mixing temperature change chamber. 目標温度Ｔ０を設定すると、上下のチャンバーがコールドマスの循環を開始し、温度センサＡ（１１５）と温度センサＢ（２１５）を使用して、それぞれ不活性ガスの温度と試験対象物（２６）温度Ｔを収集し、熱電対の電流Ｉ（ｔ）はＰＩＤアルゴリズムによってリアルタイムで制御され、試験対象物（２６）と不活性ガスの温度制御式は
Figure 0007118470000012
 であり、
式中：Ｋp、Ｋi、ＫdはＰＩＤアルゴリズムの比例係数、積分係数、微分係数であり、Ｌ1は負圧吸着溝基板（２５）の特性長であり、
Figure 0007118470000013
 は負圧吸着溝基板（２５）の熱伝導率であり、
Figure 0007118470000014
 は温度摂動量であり、
機能圧子（１１）は強制対流熱交換方式を採用することに対して、機能圧子（１１）を不活性ガスで吹き付けて目標温度まで冷却し、不活性ガスの流量を設定するための計算方法は
Figure 0007118470000015
 であり、
式中：Ｒｅはレイノルズ数、Ｎｕはヌセルト数、Ｐｒはプラントル数、Ｃとｎは経験係数、λは流体の熱伝導率、Ｒは機能圧子（１１）の特性サイズ、ｈは熱伝達係数、Ａは、上部冷却ユニット（１９）と交換可能な通気カバープレート（１８）によって形成される環状通気溝の面積、Δｑは冷却の変化量、ΔＴ（ｔ）は圧子温度と設定値の差であり、Ｒｅ、Ｎｕ、Ｒｅ、Ｎｕ、Ｐｒはすべて表を調べて得られ、かつ流量に関係しているので、上記の計算で適切な流量値が得られることを特徴とする請求項１～３のいずれの一項に記載の接触・雰囲気混合温度変化チャンバーの温度制御方法。 Once the target temperature T0 is set, the upper and lower chambers begin to circulate the cold mass, using temperature sensor A (115) and temperature sensor B (215) to determine the temperature of the inert gas and the test object (26), respectively. The temperature T is collected and the thermocouple current I(t) is controlled in real time by a PID algorithm, the temperature control equation for the test object (26) and the inert gas is
Figure 0007118470000012
 and
where K p , K i , K d are proportional coefficients, integral coefficients and differential coefficients of the PID algorithm; L 1 is the characteristic length of the negative pressure adsorption groove substrate (25);
Figure 0007118470000013
 is the thermal conductivity of the negative pressure adsorption groove substrate (25),
Figure 0007118470000014
 is the amount of temperature perturbation,
The functional indenter (11) adopts the forced convection heat exchange method.
Figure 0007118470000015
 and
where Re is the Reynolds number, Nu is the Nusselt number, Pr is the Prandtl number, C and n are the empirical coefficients, λ is the thermal conductivity of the fluid, R is the characteristic size of the functional indenter (11), h is the heat transfer coefficient, A is the area of the annular vent groove formed by the upper cooling unit (19) and the replaceable vent cover plate (18), Δq is the change in cooling, and ΔT(t) is the difference between the indenter temperature and the set value. , Re, Nu, Re, Nu, Pr are all tabularly obtained and related to the flow rate , so that the above calculation yields the appropriate flow rate value. The temperature control method for the contact/atmosphere mixing temperature change chamber according to any one of the items.
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