(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片を保持する保持部を備え前記試験片に対し力学負荷を作用させる負荷部材と、
前記試験片又は前記試験片と前記負荷部材の前記保持部側の一部とを収容し、ガスを外部へ排出するための排気口が形成された試験槽と、
前記負荷部材に保持された前記試験片を囲んで、温度調整された前記ガスの流れが生成されるように前記試験片と前記試験槽の内面との間に向いているノズルから前記試験槽内に前記ガスを吹付ける吹付部材と、
を有する材料試験装置。
【請求項２】
前記吹付部材が、前記負荷部材に保持された前記試験片と前記試験槽の内面との間に温度調整されたガスを導入する導入部材である請求項１に記載の材料試験装置。
【請求項３】
前記導入部材が、前記試験槽の内壁を貫通し、内部を前記ガスが流れると共に、前記ノズルが形成されたパイプ、を有する請求項２に記載の材料試験装置。
【請求項４】
前記試験槽内への前記ガスの吹付方向に対する前記排気口のガスの排出方向が９０度〜１８０度である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の材料試験装置。
【請求項５】
試験片を保持する保持部を備え前記試験片に対し力学負荷を作用させる負荷部材と、
前記試験片又は前記試験片と前記負荷部材の前記保持部側の一部とを収容し、ガスを外部へ排出するための排気口が形成された試験槽と、
前記負荷部材に保持された前記試験片を囲んで、温度調整された前記ガスの流れが生成されるように前記試験片と対向しているノズルから前記試験槽内に前記ガスを吹付ける吹付部材と、
を有する材料試験装置。
【請求項６】
前記ノズルが、前記負荷部材に保持された前記試験片の周囲に分散して複数配置されており、前記試験片に向けて温度調整された前記ガスを吹付ける請求項５に記載の材料試験装置。
【請求項７】
前記ノズルが、前記試験片を中心として対称に配置される請求項５又は請求項６に記載の材料試験装置。
【請求項８】
前記吹付部材が、前記試験槽の対向する内壁の一方を貫通して内壁の他方へ向かい内部を前記ガスが流れると共に前記ノズルが形成されているパイプ、を有する請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の材料試験装置。
【請求項９】
前記排気口のガスの排出方向が前記排気口に対し相対的に近くに位置する前記ノズルからの前記ガスの吹付方向に対し９０度以上１８０度未満である請求項５〜請求項８のいずれか１項に記載の材料試験装置。
【請求項１０】
前記排気口が、複数の前記ノズルからの隣合うガス流の成す角の二等分線の方向で前記試験槽に形成される請求項９に記載の材料試験装置。
【請求項１１】
前記ノズルが、前記パイプの長手方向に沿って複数形成されている請求項３又は請求項８に記載の材料試験装置。
【請求項１２】
前記負荷部材が、前記保持部において前記試験片を挟み込んで保持する一対の力学負荷軸であり、
前記パイプが前記力学負荷軸と平行に配置されている請求項３又は請求項８に記載の材料試験装置。
【請求項１３】
前記排気口が、前記吹付部材から前記試験槽内への前記ガスの導入方向で見て、前記吹付部材を囲んで前記試験槽に設けられている請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の材料試験装置。
【請求項１４】
前記排気口は、スリット状又は複数の微小孔の集合体である請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の材料試験装置。
【請求項１５】
前記負荷部材において前記試験槽の内部に位置する部分の外周部を覆い熱伝導率が前記負荷部材よりも高い被覆部材を有する請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の材料試験装置。
【請求項１６】
前記試験槽の内容積Ｖａと前記試験片の体積Ｖｔｐとの比（Ｖａ／Ｖｔｐ）が１０００以下である請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の材料試験装置。
【請求項１７】
前記吹付部材に送る前記ガスの温度及び風量の少なくとも一方を調整する調整器と、
前記試験片の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出された温度に基いて前記調整器を制御する制御装置と、
を有する請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の材料試験装置。
【請求項１８】
前記吹付部材から前記試験片の周囲を経て前記排気口に至る前記ガスの流れを前記試験片の周囲に沿うように案内する流路壁を有する請求項１〜請求項１７のいずれか１項に記載の材料試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、材料試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
恒温槽内でマガジンにストックした試験片をチャックに受渡し、チャックを介して試験片に試験荷重を加える材料試験装置がある。
【０００３】
また、試験片の周囲に高周波加熱用のコイルを設けて加熱する一方、試験片に対し冷風を吹き付ける噴射ノズルを配置した金属熱疲労試験機がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１１４７４０号公報
【特許文献２】特開２００８−０５８０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
恒温槽内で試験片に力学負荷を作用させて材料試験を行う材料試験装置では、試験片に作用させた熱（温熱及び冷熱）が、試験片に力学負荷を作用させる負荷部材（力学負荷軸）に逃げることがある。特に、冷熱を試験片に作用させたときの応答性は低く、試験片の冷熱が軸部材に逃げるため、軸部材を含めて冷熱を作用させる必要がある。すなわち、試験片だけでなく、軸部材も含めて恒温槽内に配置する必要があり、恒温槽の大型化を招く。
【０００６】
また、材料試験装置の恒温槽には、槽内の温度を調整するための加熱機器や冷却機器、空気を循環させるファン等の各種部材が恒温槽の内部に配置される。このため、恒温槽内、すなわち、恒温槽とこれらの各種部材とを合わせた熱容量が大きくなる。
【０００７】
したがって、恒温槽を用いた材料試験装置では、試験片の温度の均一化は図りやすいが、試験片の目標温度までの到達時間や、温度が安定化して試験が開始できるまでの時間が長くなることがある。
【０００８】
これに対し、試験片を高周波で加熱したりガスで冷却したりする構造では、試験片を短時間で加熱あるいは冷却することが容易である。しかし、試験片の一部に局所的に熱を作用させるため、試験片の温度の不均一が大きくなる。
【０００９】
このように、試験片の短時間による加熱及び冷却と、試験片の温度の均一化とを両立することは難しい。
【００１０】
本発明は上記事実を考慮し、試験片に力学負荷を作用させて試験を行うにあたり、短時間で試験片を加熱及び冷却でき、且つ試験片の温度の均一化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第一の態様では、試験片を保持する保持部を備え前記試験片に対し力学負荷を作用させる負荷部材と、前記試験片又は前記試験片と前記負荷部材の前記保持部側の一部とを収容し、ガスを外部へ排出するための排気口が形成された試験槽と、前記負荷部材に保持された前記試験片を囲んで、温度調整された前記ガスの流れが生成されるように前記試験片と前記試験槽の内面との間に向いているノズルから前記試験槽内に前記ガスを吹付ける吹付部材と、を有する。
【００１２】
この材料試験装置では、負荷部材の保持部で試験片を保持した状態で、温度調整されたガスを、試験片を囲むガスの流れが生成されるように、試験片と試験槽の内面との間に向いているノズルから試験槽内に吹き付ける。このガスは、試験片を加熱または冷却し、排気口から、試験槽の外部に排出される。そして、試験片に、負荷部材により力学負荷を作用させることで、試験片に対する試験を行うことが可能である。
【００１３】
試験槽には、試験片、又は試験片と負荷部材の保持部側の一部が収容され、負荷部材の全部は収容されない。負荷部材の全部が試験槽に収容される構造と比較して、試験槽を小型化できるので、試験片を短時間で加熱及び冷却できる。
【００１４】
吹付部材により、試験片を囲む温度調整されたガスの流れが生成されるので、このようなガスの流れが生成されない構成と比較して、試験片の温度の均一化を図ることができる。
【００１５】
なお、負荷部材において試験槽に収容される「保持部側の一部」には、実質的に試験槽の内部に存在する部分がなく、負荷部材の端面のみが試験槽内に露出している状態になっている場合も含む。
【００１６】
第二の態様では、第一の態様において、前記吹付部材が、前記負荷部材に保持された前記試験片と前記試験槽の内面との間に温度調整されたガスを導入する導入部材である。
【００１７】
吹付部材としての導入部材は、温度調整されたガスを、負荷部材に保持された試験片と試験槽の内面との間に導入するので、試験片を囲む温度調整されたガスの流れを効果的に生成できる。これにより、試験片の温度の均一化を図ることができる。
【００１８】
第三の態様では、第二の態様において、前記導入部材が、前記試験槽の内壁を貫通し、内部を前記ガスが流れると共に、前記ノズルが形成されたパイプ、を有する。
【００１９】
導入部材を、ノズルが形成されたパイプで構成できるので、吹付部材の構造が簡単である。
【００２０】
第一の態様では、試験片と試験槽の内面との間に向いているノズルから試験槽内にガスを吹付ける。
【００２１】
ノズルが、試験片と試験槽の内面との間に向いている簡単な構造で、ガスを、試験片と試験槽の内面との間に導入できる。
【００２２】
第四の態様では、第一〜第三のいずれか１つの態様において、前記試験槽内への前記ガスの吹付方向に対する前記排気口のガスの排出方向が９０度〜１８０度である。
【００２３】
ガスの排出方向が０度以上９０度未満の排気口を有する構造と比較して、試験槽内のガスが排気口から試験槽外に出づらくなるので、試験槽内でのガスの循環を促進でき、短時間で試験片の温度の均一化を図ることができる。
【００２４】
第五の態様では、試験片を保持する保持部を備え前記試験片に対し力学負荷を作用させる負荷部材と、前記試験片又は前記試験片と前記負荷部材の前記保持部側の一部とを収容し、ガスを外部へ排出するための排気口が形成された試験槽と、前記負荷部材に保持された前記試験片を囲んで、温度調整された前記ガスの流れが生成されるように前記試験片と対向しているノズルから前記試験槽内に前記ガスを吹付ける吹付部材と、を有する。
この材料試験装置では、負荷部材の保持部で試験片を保持した状態で、温度調整されたガスを、試験片を囲むガスの流れが生成されるように、試験片と対向しているノズルから試験槽内に吹き付ける。このガスは、試験片を加熱または冷却し、排気口から、試験槽の外部に排出される。そして、試験片に、負荷部材により力学負荷を作用させることで、試験片に対する試験を行うことが可能である。
試験槽には、試験片、又は試験片と負荷部材の保持部側の一部が収容され、負荷部材の全部は収容されない。負荷部材の全部が試験槽に収容される構造と比較して、試験槽を小型化できるので、試験片を短時間で加熱及び冷却できる。
吹付部材により、試験片を囲む温度調整されたガスの流れが生成されるので、このようなガスの流れが生成されない構成と比較して、試験片の温度の均一化を図ることができる。
なお、負荷部材において試験槽に収容される「保持部側の一部」には、実質的に試験槽の内部に存在する部分がなく、負荷部材の端面のみが試験槽内に露出している状態になっている場合も含む。
第六の態様では、第一の態様において、前記ノズルが、前記負荷部材に保持された前記試験片の周囲に分散して複数配置されており、前記試験片に向けて温度調整された前記ガスを吹付ける。
【００２５】
吹付部材は、温度調整されたガスを、ノズルから試験片に向けて吹付けるので、試験片の温度を迅速に変化させることができる。
【００２６】
ノズルは複数であり、負荷部材に保持された試験片の周囲に分散して配置されている。これにより、１つのノズルから温調調整されたガスを試験片に向けて吹き付ける構成と比較して、試験片を囲む温度調整されたガスの流れを効果的に生成できる。これにより、ガスが吹付けられた試験片の温度の均一化を図ることができる。
【００２７】
第五の態様では、前記ノズルが前記試験片と対向している。
【００２８】
したがって、ノズルが試験片と対向していない構成と比較して、ガスを試験片に向けて直接的に吹付けることができ、試験片の温度をより迅速に変化させることができる。
【００２９】
第七の態様では、第五又は第六の態様において、前記ノズルが、前記試験片を中心として対称に配置される。
【００３０】
したがって、ノズルが、試験片を中心として非対称に分散配置された構成と比較して、ガスが吹付けられた試験片の温度の対称化を図ることが可能である。
【００３１】
第八の態様では、第五〜第七のいずれか１つの態様において、前記吹付部材が、前記試験槽の対向する内壁の一方を貫通して内壁の他方へ向かい内部を前記ガスが流れると共に前記ノズルが形成されているパイプ、を有する。
【００３２】
吹付部材を、ノズルが形成されたパイプで構成できるので、吹付部材の構造が簡単である。
【００３３】
第九の態様では、第五〜第八のいずれか１つの態様において、前記排気口のガスの排出方向が前記排気口に対し相対的に近くに位置する前記ノズルからの前記ガスの吹付方向に対し９０度以上１８０度未満である。
【００３４】
ガスの排出方向が０度以上９０度未満の排気口を有する構造と比較して、試験槽内のガスが排気口から試験槽外に出づらくなるので、試験槽内でのガスの循環を促進でき、短時間で試験片の温度の均一化を図ることができる。
【００３５】
第十の態様では、第九の態様において、前記排気口が、複数の前記ノズルからの隣合うガス流の成す角の二等分線の方向で前記試験槽に形成される。
【００３６】
したがって、試験片の周囲におけるガスの流れの対称性が向上し、試験片の表面に沿った、偏りの少ないガスの流れが生じやすくなる。これにより、より均一かつ迅速に試験片を加熱及び冷却できる。
【００３７】
第十一の態様では、第三又は第八の態様において、前記ノズルが、前記パイプの長手方向に沿って複数形成されている。
【００３８】
パイプの長手方向に沿って形成された複数のノズルからガスを吹き付けるので、ノズルがパイプに１つのみ形成された構造と比較して、試験片の温度ムラを少なくし、温度の均一化を図ることができる。
【００３９】
第十二の態様では、第三又は第八の態様において、前記負荷部材が、前記保持部において前記試験片を挟み込んで保持する一対の力学負荷軸であり、前記パイプが前記力学負荷軸と平行に配置されている。
【００４０】
力学負荷軸とパイプとが平行であるので、複数のノズルが、力学負荷軸に沿って位置する。力学負荷軸の軸方向に沿ってガスを吹付けるので、試験片の温度ムラを少なくし、試験片の温度の均一化を図ることができる。
【００４１】
第十三の態様では、第一〜第十二のいずれか１つの態様において、前記排気口が、前記吹付部材から前記試験槽内への前記ガスの導入方向で見て、前記吹付部材を囲んで前記試験槽に設けられている。
【００４２】
排気口が、ガスの導入方向で見て吹付部材を囲んでいるので、試験片に当たった後のガスを試験槽内に効果的に行き渡らせ、短時間で試験片の温度の均一化を図ることができる。
【００４３】
第十四の態様では、第一〜第十三のいずれか１つの態様において、前記排気口は、スリット状又は複数の微小孔の集合体である。
【００４４】
排気口の形状を、スリット状とすること、又は複数の微小孔の集合体とすることで、排気口内での気体の流れに作用する抵抗が大きくなる。これにより、試験槽の外部から内部へ不用意に気体が流入することを抑制できるので、温度調整された導入ガスを試験槽内で循環させ、短時間で試験片の温度の均一化を図ることができる。
【００４５】
第十五の態様では、第一〜第十四のいずれか１つの態様において、前記負荷部材において前記試験槽の内部に位置する部分の外周部を覆い熱伝導率が前記負荷部材よりも高い被覆部材を有する。
【００４６】
被覆部材により、負荷部材における試験槽内部に位置する部分の外周部を均熱化できるので、負荷部材の外周部の温度が均一化される。負荷部材の外周部の温度の均一化により、負荷部材が試験片に力学負荷を作用させたときの負荷部材の曲げ変形を抑制できる。さらに、負荷部材の曲げ変形を抑制することで、試験片の不用意な曲げ変形も抑制できる。
【００４７】
第十六の態様では、第一〜第十五のいずれか１つの態様において、前記試験槽の内容積Ｖａと前記試験片の体積Ｖｔｐとの比（Ｖａ／Ｖｔｐ）が１０００以下である。
【００４８】
試験槽の内容積と試験片の体積の比を１０００以下とすることで、試験片を加熱したときの昇温時間を確実に短くできると共に、試験片を冷却したときの降温時間を確実に短くできる。
【００４９】
なお、この比（Ｖａ／Ｖｔｐ）は、小さくなるほど、試験片の昇温時間と降温時間の双方を短くできるが、ＶａはＶｔｐより大きいので、下限値は１以上である。
【００５０】
第十七の態様では、第一〜第十六のいずれか１つの態様において、前記吹付部材に送る前記ガスの温度及び風量の少なくとも一方を調整する調整器と、前記試験片の温度を検出する温度センサと、前記温度センサで検出された温度に基いて前記調整器を制御する制御装置と、を有する。
【００５１】
温度センサで検出した試験片の温度に基いて、制御装置が、調整器を制御し、吹付部材に送るガスの温度及び風量の少なくとも一方を調整する。すなわち、ガスから試験片に作用させる熱量を調整するに際し、試験片の温度を直接検出するので、試験片以外の温度を検出する構成と比較して、短時間でかつ効率的に試験片を加熱及び冷却できる。
【００５２】
第十八の態様では、第一〜第十七のいずれか１つの態様において、前記吹付部材から前記試験片の周囲を経て前記排気口に至る前記ガスの流れを前記試験片の周囲に沿うように案内する流路壁を有する。
【００５３】
流路壁により、試験片の周囲に沿ってガスが流れるようになる。流路壁が無い構造と比較して、試験槽内において、ガスの流路が狭く限定されており、ガスの流路の体積が小さい。すなわち、試験片の周囲を流れるガスの流速が速くなり、実質的な流量が増加するので、より迅速に試験片を加熱及び冷却できる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明は上記構成としたので、試験片に力学負荷を作用させて試験を行うにあたり、短時間で試験片を加熱及び冷却でき、且つ試験片の温度の均一化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は第一実施形態の材料試験装置を示す斜視図である。
【図２】図２は第一実施形態の材料試験装置を示す図１の２−２線断面図である。
【図３】図３は第一実施形態の材料試験装置を示す図２の３−３線断面図である。
【図４】図４は第一実施形態の材料試験装置を示す図２の４−４線断面図である。
【図５】図５は第一実施形態の材料試験装置を示す図２の５−５線断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは第一実施形態の材料試験装置のパイプを示す正面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは第一実施形態の材料試験装置のパイプを示す図６ＡのＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】図７は第一実施形態の材料試験装置をパイプ及び力学負荷軸の近傍で部分的に拡大して示す断面図である。
【図８】図８は第一実施形態の材料試験装置を排気口の近傍で部分的に拡大して示す断面図である。
【図９】図９は第一実施形態の材料試験装置の槽内温度及び試験片温度の時間変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は第一比較例の材料試験装置の槽内温度及び試験片温度の時間変化を示すグラフである。
【図１１】図１１は第二比較例の材料試験装置を排気口の近傍で部分的に拡大して示す断面図である。
【図１２】図１２は第一実施形態の変形例の材料試験装置を排気口の近傍で部分的に拡大して示す断面図である。
【図１３】図１３は第二実施形態の材料試験装置を示す縦断面図である。
【図１４】図１４は第二実施形態の材料試験装置の槽内温度及び試験片温度の時間変化を示すグラフである。
【図１５】図１５は第三実施形態の材料試験装置を示す縦断面図である。
【図１６】図１６は第三実施形態の材料試験装置を示す図１５の１６−１６線断面図である。
【図１７】図１７は第三実施形態の材料試験装置を示す図１５の１７−１７線断面図である。
【図１８】図１８は第四実施形態の材料試験装置を示す縦断面図である。
【図１９】図１９は第五実施形態の材料試験装置を示す斜視図である。
【図２０】図２０は第五実施形態の材料試験装置を示す図１９の２０−２０線断面図である。
【図２１】図２１は第五実施形態の材料試験装置を示す図２０の２１−２１線断面図である。
【図２２】図２２は第五実施形態の材料試験装置を示す図２０の２２−２２線断面図である。
【図２３】図２３は第六実施形態の材料試験装置を示す斜視図である。
【図２４】図２４は第六実施形態の材料試験装置を示す図２３の２４−２４線断面図である。
【図２５】図２５は第六実施形態の材料試験装置を示す図２４の２５−２５線断面図である。
【図２６】図２６は第六実施形態の材料試験装置を示す図２４の２６−２６線断面図である。
【図２７】図２７は第六実施形態の材料試験装置を示す図２４の２７−２７線断面図である。
【図２８Ａ】図２８Ａは第六実施形態の材料試験装置のパイプを示す正面図である。
【図２８Ｂ】図２８Ｂは第六実施形態の材料試験装置のパイプを示す図６ＡのＢ−Ｂ線断面図である。
【図２９】図２９は第六実施形態の材料試験装置をパイプ及び試験片の近傍で部分的に拡大して示す断面図である。
【図３０】図３０は第六実施形態の材料試験装置を排気口の近傍で部分的に拡大して示す断面図である。
【図３１】図３１は第六実施形態の変形例の材料試験装置を排気口の近傍で部分的に拡大して示す断面図である。
【図３２】図３２は第七実施形態の材料試験装置を示す縦断面図である。
【図３３】図３３は第七実施形態の材料試験装置を示す図１０の１１−１１線断面図である。
【図３４】図３４は第八実施形態の材料試験装置をパイプ及び試験片の近傍で部分的に拡大して示す断面図である。
【図３５】図３５は第九実施形態の材料試験装置をパイプ及び試験片の近傍で部分的に拡大して示す断面図である。
【図３６】図３６は第十実施形態の材料試験装置をパイプ及び試験片の近傍で部分的に拡大して示す断面図である。
【図３７】図３７は第十一実施形態の材料試験装置を示す斜視図である。
【図３８】図３８は第十一実施形態の材料試験装置を示す図３７の３８−３８線断面図である。
【図３９】図３９は第十一実施形態の材料試験装置を示す図３８の３９−３９線断面図である。
【図４０】図４０は第十一実施形態の材料試験装置を示す図３８の４０−４０線断面図である。
【図４１】図４１は第十一実施形態の材料試験装置をパイプ及び力学負荷軸の近傍で部分的に拡大して示す断面図である。
【図４２】図４２は第十一実施形態の変形例の材料試験装置を示す水平方向の断面図である。
【図４３】図４３は第十二実施形態の変形例の材料試験装置を示す水平方向の断面図である。
【図４４】図４４は第十二実施形態の変形例の材料試験装置を示す水平方向の断面図である。
【図４５】図４５は第十三実施形態の材料試験装置をパイプ及び試験片の近傍で部分的に拡大して示す断面図である。
【図４６】図４６は試験片と槽内の体積比と、槽内の昇温時間と、の関係を示すグラフである。
【図４７】図４７は試験片と槽内の体積比と、槽内の降温時間と、の関係を示すグラフである。
【図４８】図４８は試験片と槽内における体積比と熱容量比との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
図１に示すように、第一実施形態の材料試験装置１２は、試験槽１４を有する。図１に示す例では、試験槽１４は直方体の箱状である。図面において、試験槽１４の上側を矢印Ｕで、奥側を矢印Ｄで、幅方向右側を矢印Ｒでそれぞれ示す。
【００５７】
図２〜図４に示すように、試験槽１４は、内側の金属ケース１９を有する。金属ケース１９の外側には断熱材１８が配置される。金属ケース１９を構成する金属としては、特に限定されない。金属ケース１９として、たとえばアルミニウム製の箔を用いれば、アルミニウムは熱伝導率が高いので、試験槽１４内の高い均熱性を軽量な構造で実現できる。また、アルミニウムは、酸化しにくいため、耐久性も高い。金属ケース１９を構成する金属として銅を（たとえば銅箔として）用いれば、銅は熱伝導率が高いので、試験槽１４内の高い均熱性を実現できる。金属ケース１９の厚みは、熱容量を小さくするために、２ｍｍ以下が好ましく、０．３ｍｍ以下がより好ましい。
【００５８】
図２に示すように、試験槽１４の上部１４Ｕ及び下部１４Ｓには、負荷部材２０が貫通している。負荷部材２０は、上下一対の力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂを有する。力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの対向部分には保持部２４が備えられている。この保持部２４に、試験片２６の上部および下部をそれぞれ保持できる。力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの熱容量は、試験片２６の熱容量より大きい。
【００５９】
本実施形態では、試験片２６の一例として、長手方向の中央において、断面で両側の外形線が平行に現れる中央部２６Ｃと、この中央部２６Ｃの長手方向両端において、中央部２６Ｃよりも太い被保持部２６Ｈとを有する。被保持部２６Ｈ及びその近傍部分において、試験片２６は保持部２４に保持される。なお、図２に示す例では、中央部２６Ｃの長手方向の中央がさらに細い形状であるが、中央部２６Ｃは長手方向に一定の幅（あるいは径）を有する形状でもよい。
【００６０】
さらに、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂには、アクチュエータ等の力学負荷機構（図示省略）が備えられている。そして、保持部２４の間で試験片２６を挟みこんで保持した状態で、この力学負荷機構により、力学負荷を試験片２６に作用せることができる。この力学負荷は、引張、圧縮（押込み）、回転、捻り等、特に限定されない。
【００６１】
図２及び図３から分かるように、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂは、保持部２４側の一部が試験槽１４の内部に収容されているが、他の部分（保持部２４の反対側の部分）は、試験槽１４の外部に位置している。
【００６２】
力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂには、力学負荷量検出器（図示省略）が取り付けられている。この力学負荷量検出器により、試験片２６の変形量や変位量を検出できる。力学負荷検出器の例としては、ロードセルや変位計等を挙げることができる。
【００６３】
試験槽１４内の対向する内壁の一方（図２及び図３に示す例では上部１４Ｕ）には、さらにパイプ２８が貫通している。パイプ２８の先端は、試験槽１４の対向する壁の他方（図２に示す例では下部１４Ｓ）に向けて延在されている。パイプ２８の先端（下端）は閉じられており、試験槽１４内の下部１４Ｓに固定されている。パイプ２８は、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂと平行である。
【００６４】
図１〜図３に示すように、パイプ２８において、試験槽１４の外部に位置する部分には、温調ガスヒータ３０が備えられている。この温調ガスヒータ３０は、矢印Ｆ１で示すように、外部から流入された空気（圧縮ガス）を所定の温度でパイプ２８内に送り込む部材である。以下、温度調整されたガスを「温調ガス」という。なお、パイプ２８内に送り込むガスの風量を必要に応じて調整する風量調整器を、たとえば温調ガスヒータ３０の上流側に設けてもよい。
【００６５】
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、パイプ２８には、長手方向に沿って一定間隔をあけて、複数のノズル３２が形成されている。パイプ２８内の温調ガスは、ノズル３２を通って試験槽１４内に導入される。ノズル３２が形成されたパイプ２８は、本発明の導入部材（吹付部材）の一例である。
【００６６】
図７に示すように、ノズル３２の向きは、試験片２６と、試験槽１４の内面との間に向かう向きである。換言すれば、矢印Ｆ２で示すように、パイプ２８内の温調ガスが、試験片２６と試験槽１４の内面との間に導入されるように、ノズル３２の向きが設定されている。
【００６７】
特に、本実施形態では、図３からわかるように、パイプ２８が試験槽１４の中央より後部１４Ｋ側に近い位置に配置されている。そして、温調ガスが排気口３４から出る方向（矢印Ｆ５方向）は、ノズル３２からのガス導入方向Ｆ２と直交している。
【００６８】
温調ガスの流速を均一化する観点から、たとえばノズル３２の内径が４ｍｍの場合であれば、ノズル３２の直径は２ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましい。
【００６９】
パイプ２８の内径はノズル３２の直径の２倍以上が好ましく、４倍以上がより好ましい。これは、パイプ内径／ノズル直径の比が大きいほど、ノズル３２のそれぞれから流出する温調ガスの流速の均一化を図ることができるからである。
【００７０】
試験片２６の周囲では、図４に矢印Ｆ３で示すように、試験片２６の近傍を回る温調ガスの流れが生じる。また、温調ガスの一部は、矢印Ｆ４で示すように試験片２６の近傍から離れ、試験槽１４の排気口３４を設けた位置に向かう。
【００７１】
図１、図３〜図５に示すように、試験槽１４には、複数の排気口３４が形成されている。本実施形態では、排気口３４のそれぞれはスリット状（細長い形状）である。図１及び図２から分かるように、排気口３４は、試験槽１４の上部１４Ｕ、下部１４Ｓ、前部１４Ｚ及び後部１４Ｋにおいて、左側部１４Ｈに近い位置（右側部１４Ｍからは遠い位置）に形成されている。
【００７２】
図３に示すように、排気口３４は、パイプ２８の排気口３４から試験槽１４への温調ガスの導入方向（図２の矢印Ｆ２方向）で見て、パイプ２８（導入部材）を囲んでいる。
【００７３】
複数の排気口３４は、試験槽１４内へ温調ガスが導入されると、すでに試験槽内に存在していたガスが排出されるのに十分な開口断面積を全体として有している。しかし、排気口３４のそれぞれはスリット状であり、たとえば開口断面が円形の排気口（断面積は同じ）と比較して幅狭であるため、気体が排出される際の抵抗は大きい。
【００７４】
図８に示すように、排気口３４が形成された位置Ｌ１における温調ガスの流れ方向を考える。温調ガスの導入方向（矢印Ｆ２方向）に対する、排気口３４の角度θ１（試験槽１４の内部から外部にガスが排出される方向、矢印Ｆ５方向）は、本実施形態では、９０度である。
【００７５】
図２に示すように、試験槽１４内には、この試験槽１４内の空気の温度（槽内温度）を検出する温度センサ３６が設けられる。温度センサ３６で検出された温度データは、制御装置３８に送られる、制御装置３８は、この温度データに基いて、温調ガスヒータ３０を制御する。
【００７６】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００７７】
材料試験装置１２を用いて、試験片２６の試験を行う場合、図２及び図３に示すように、試験槽１４内において、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの保持部２４により試験片２６を保持する。
【００７８】
そして、温調ガスを温調ガスヒータ３０により生成し、矢印Ｆ２で示すように、パイプ２８内から試験槽１４内に導入する。温調ガスの一部は、たとえば、矢印Ｆ３で示すように試験片２６の周囲（近傍）を流れる。そして、試験片２６が所定の温度（目標温度Ｔ０）となる。この状態で、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂにより、試験片２６に力学負荷を作用させる。試験槽１４内のガスは、排気口３４から排出される。
【００７９】
本実施形態では、図２及び図３から分かるように、試験槽１４内において、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂ（負荷部材２０）の保持部２４側の一部が試験槽１４の内部に収容されているが、他の部分（保持部２４の反対側の部分）は、試験槽１４の外部に位置している。力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの全体を試験槽内に収容する構造と比較して、試験槽１４が小さい。このため、短時間で効率的に、試験片２６を加熱あるいは冷却できる。
【００８０】
第一施形態では、図２に示すように、温度センサ３６で検出された槽内温度に基いて、制御装置３８が、温調ガスヒータ３０を制御する。
【００８１】
ここで、図９には、第一実施形態の材料試験装置１２における、槽内温度と試験片２６の温度の時間変化が示されている。また、図１０には、第一比較例の材料試験装置における。試験槽内の温度と試験片の温度の時間変化が示されている。第一比較例の材料試験装置は、恒温槽内に負荷部材（第一実施形態の力学負荷軸に相当）の全体が収容された構造であり、さらに、恒温槽内には、内部の温度を調整するための加熱機器、冷却機器、及び、空気を循環させるファンが設けられている。第一比較例の材料試験装置の恒温槽と比較して、第一実施形態の材料試験装置１２の試験槽１４は小型であり、熱容量も小さい。
【００８２】
図９と図１０の比較から分かるように、第一比較例の材料試験装置では、槽内温度の上昇が遅いため、槽内温度が目標温度Ｔ０に達するのに、長い時間を要している。試験片の温度の変化は、槽内温度の温度変化よりも遅れるため、試験片が目標温度Ｔ０に達するには、さらに長い時間を要している。
【００８３】
これに対し、第一実施形態の材料試験装置１２では、第一比較例の材料試験装置よりも槽内温度の応答性が良いため、早く目標温度Ｔ０に到達している。また、第一実施形態の材料試験装置１２では、槽内温度の温度変化が早い分、試験片２６の温度変化も早いため、第一比較例の材料試験装置よりも短時間で、目標温度Ｔ０に到達している。特に、材料試験装置１２においては、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの熱容量は、試験片２６の熱容量より大きいが、このような材料試験装置１２においても、試験片２６の温度を迅速に目標温度に到達させることができる。
【００８４】
しかも、本実施形態の材料試験装置１２では、試験槽１４の内部に温調ガスを導入する構造であり、試験槽１４内に加熱機器や冷却機器を配置する必要がない。すなわち、本実施形態の材料試験装置１２では、試験槽１４内に加熱機器や冷却機器を配置した構造と比較して試験槽１４の内部の熱容量が小さいので、試験片２６を迅速に加熱あるいは冷却できる。
【００８５】
このように、本実施形態の材料試験装置１２では、試験槽１４自体が小型化されること、及び試験槽１４内の熱容量が小さいこと、の相乗的な作用により、試験片２６の迅速な加熱あるいは冷却が可能である。
【００８６】
加えて、本実施形態の材料試験装置１２では、試験槽１４の外部から温調ガスを導入し、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂと比較して熱容量が小さい試験片２６に集中して熱を作用させる。すなわち、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの全体まで含めて加熱あるいは冷却する（目標温度にする）必要がない。このように、試験片２６を集中して加熱あるいは冷却するので、試験片２６を迅速に加熱あるいは冷却できる。
【００８７】
本実施形態では、図７から分かるように、パイプ２８のノズル３２の向きは、試験片２６と、試験槽１４の内面との間に向かう向きである。これにより、パイプ２８内の温調ガスが、図４に矢印Ｆ２及びＦ３で示すように試験片２６と試験槽１４の内面との間に導入され、試験片２６を囲む温調ガスの流れが生成される。したがって、試験片を高周波で局所的に加熱する構造と比較して、試験片２６の温度ムラを少なくし、温度の均一化を図ることができる。
【００８８】
なお、このように、温調ガスを試験片２６と試験槽１４の内面との間に導入する構造は、上記した導入部材、すなわち、パイプ２８と、このパイプ２８に形成されたノズル３２を有する構造に限定されない。たとえば、試験槽１４の槽壁を複数のチューブが貫通し、チューブのそれぞれの先端のノズルが、試験片２６と試験槽１４の内面との間に向かう構造でもよい。
【００８９】
上記した第一実施形態のように、パイプ２８にノズル３２を形成した構造では、ノズル３２をパイプ２８に形成する簡単な構造で、導入部材を構成できる。
【００９０】
そして、パイプ２８に形成したノズル３２を、試験片２６と試験槽１４の内面との間に向かうようにする簡単な構造で、温調ガスを、試験片２６と試験槽１４の内面との間に導入できる。
【００９１】
なお、１本のパイプ２８につき１つのノズル３２を形成しても、温調ガスを、試験片２６と試験槽１４の内面との間に導入することは可能である。上記した第一実施形態のように、複数のノズル３２が形成された構造では、複数のノズル３２から温調ガスを試験槽１４内に導入するので、試験槽１４内の温度ムラを抑制する効果が高く、試験片２６の温度の均一化を図ることができる。
【００９２】
パイプ２８は力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂ（試験片２６）と平行であるので、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの軸方向に沿って温調ガスを試験槽１４内に導入できる。これにより、試験槽１４内の温度ムラを少なくして、試験片２６の広い範囲で温度の均一化を図ることができる。
【００９３】
第一実施形態の材料試験装置１２では、排気口３４が、パイプ２８の排気口３４からの温調ガスの導入方向（矢印Ｆ２方向）で見て、図３に示すようにパイプ２８（導入部材）を囲んでいる。したがって、ノズル３２から試験槽１４内に導入され、排気口３４に向かう温調ガスが特定の方向に流れることを抑制でき、試験槽１４内に温調ガスを効果的に行き渡らせることができる。そしてこれにより、槽内温度の均一化を図り、さらには、試験片２６の温度の均一化を図ることができる。
【００９４】
排気口３４は、第一実施形態ではスリット状、すなわち細長い形状であり、このような形状の排気口３４が、試験槽１４を取り囲むように、上部１４Ｕ、下部１４Ｓ、前部１４Ｚ及び後部１４Ｋに形成されている。したがって、試験槽１４の内側から外側へ排出されるガスの偏りを少なくし、試験槽１４の全体で排出量の均一化を図ることができる。これにより、試験槽１４内で試験片２６の周囲を温調ガスが均一可されて循環した後、試験槽１４の外部に排出される。
【００９５】
また、排気口３４はスリット状であることから、ガスが排気口３４を流れる際の抵抗は、たとえば断面が円形の開口と比較して大きい。
【００９６】
ガスの流れの抵抗が小さい排気口が形成されていると、試験槽１４の外部の空気が、排気口３４を通じて試験槽１４の内部に流入するおそれがある。また、ノズル３２から導入された温調ガスの多くが、試験片２６の周囲を循環する前に排気口から排出されてしまう事態が想定される。
【００９７】
これに対し、第一実施形態では、試験槽１４の外部から内部への空気の流入が抑制される。さらに、排気口３４を通じて試験槽１４に外部へ温調ガスが流出する際に抵抗となり、温調ガスが排気口３４内に温調ガスが入りづらくなる。これにより、試験槽１４内で温調ガスが循環しやすい構造を実現している。このように、試験槽１４内で温調ガスの循環を促進することで、試験片２６の温度の均一化を図ることができる。
【００９８】
なお、排気口３４の全体では、試験槽１４内への温調ガスの導入時に、試験槽内に存在していたガスが排出されるのに十分な開口断面積を有している。したがって、ノズル３２からの温調ガスの導入に大きな抵抗が生じることはなく、試験槽１４内のガスは速やかに排気口３４から試験槽１４の外部へ排出される。
【００９９】
なお、このように、試験槽１４からのガスの排出に所定の抵抗を生じさせて温調ガスの循環を促進することができれば、排気口３４の形状は上記したスリット状に限定されない。たとえば、排気口が、それぞれは微小な開口断面積を有する孔（微小孔）の集合体であっても、試験槽１４からのガスの排出に、これら微小孔によって所定の抵抗を生じさせることが可能である。
【０１００】
図８に示すように、第一実施形態では、温調ガスの導入方向（矢印Ｆ２方向）に対し、排気口３４の角度θ１（ガスの排出方向、矢印Ｆ５方向）は９０度である。ここで、図１１には、第二比較例として、この角度θ１が鋭角の構造が示されている。第二比較例では、排気口３４内でのガスの流れ方向（矢印Ｆ５方向）が、温調ガスの流れ方向（矢印Ｆ２方向）に沿っている。すなわち、ノズル３２から噴出された温調ガスが、排気口３４内に直接的に入りやすい。
【０１０１】
これに対し、排気口３４の角度θ１を９０度にすれば、第二比較例の構造よりも、ノズル３２から噴出された温調ガスが直接的には排気口３４内に入りづらいので、試験槽１４内での温調ガスの循環を促進でき、試験片２６の温度の均一化を図ることができる。
【０１０２】
なお、第一実施形態の材料試験装置１２において、このようにノズル３２から噴出された温調ガスを直接的に排気口３４内に入ることを抑制するには、図１２に示すように、排気口３４の角度θ１が鈍角の構造であってもよい。すなわち、排気口３４の角度θ１は、９０度以上１８０度以下の範囲であればよい。たとえば、試験槽１４の左側部１４Ｈにおいて、壁面の法線方向に排気口を形成すれば、この排気口の角度θ１は１８０度である。
【０１０３】
次に、第二実施形態について説明する。第二実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１０４】
図１３に示すように、第二実施形態の材料試験装置４２では、試験槽１４内で、第一実施形態の温度センサ３６に代えて、試験片２６の温度を直接検出する温度センサ４６が設けられる。温度センサ４６で検出された温度データは、制御装置３８に送られる。制御装置３８は、この温度データに基いて、温調ガスヒータ３０を制御する。
【０１０５】
このように、第二実施形態では、温度センサ３６により、試験片２６の温度を直接検出し、この検出結果に基いて、制御装置３８が温調ガスヒータ３０を制御する構成である。
【０１０６】
図１４には、第二実施形態における槽内温度と試験片２６の温度の時間変化が示されている。上記したように、本実施形態では試験槽１４の容積が小さいので、槽内温度の応答性が早く、迅速に（短時間で）槽内温度を変化させることができる。
【０１０７】
特に、槽内温度の応答性が低い場合は、槽内温度の過度の上昇(いわゆる「オーバーシュート」）を回避するために、試験片の温度が所定の目標温度Ｔ０に達する前段階で槽内温度の上昇を緩やかにすることがある。これに対し、第二実施形態では、槽内温度を一時的に目標温度Ｔ０よりも高くした後、速やかに低下させることで、試験片２６の温度変化の度合い（グラフ上での曲線の傾き）を目標温度Ｔ０付近まで維持する。これにより、試験片２６の温度をさらに短時間で、目標温度Ｔ０に到達させることができる。
【０１０８】
次に、第三実施形態について説明する。第三実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１０９】
図１５〜図１７に示すように、第三実施形態の材料試験装置５２では、被覆部材の一例としての熱伝導体５４を有する。熱伝導体５４は、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂよりも熱伝導率が高い（たとえば１００Ｗ／ｍ・ｋ以上）の材料で形成されており、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの外周部分を覆っている。
【０１１０】
第三実施形態では、このように力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの外周部分を熱伝導体５４で覆っており、試験槽１４内の温調ガスの熱が熱伝導体５４に作用すると、熱伝導体５４のより、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの外周部分に伝熱される。この熱伝導体５４は、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂよりも熱伝導率が高いので、熱伝導体５４で力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの外周部分を覆わない構造と比較して、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの外周部分の温度の均一化を図ることができる。これにより、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂで力学負荷を試験片２６に作用させたときの力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの曲げ変形を抑制することができるので、試験片２６に対する材料試験の信頼性や精度が高くなる。
【０１１１】
次に、第四実施形態について説明する。第四実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１１２】
図１８に示すように、第四実施形態の材料試験装置６２では、試験槽６４が上部６４Ｕ、下部６４Ｓ、左側部６４Ｈ、右側部６４Ｍ、前部（図示省略）及び後部（図示省略）を有する。そして、第一実施形態の材料試験装置１２と比較して、試験槽６４の上部６４Ｕの下面が、力学負荷軸２２Ａの保持部２４の近傍に位置し、試験槽６４の下部６４Ｓの上面が、力学負荷軸２２Ｂの保持部２４の近傍に位置している。したがって、第四実施形態の材料試験装置６２では、第一実施形態の材料試験装置１２の試験槽１４と比較して、試験槽６４の上下寸法が短く、小型化されている。試験槽６４の内容積が小さいので、試験槽６４の内部を所望の温度にするための時間が短くて済む。
【０１１３】
そして、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの保持部２４側のごく一部が試験槽６４内に収容されているが、他の大部分（保持部２４の反対側の部分）は、試験槽６４の外部に位置している。したがって、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの多くを試験槽内に収容する構造と比較して、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂに移動する熱量が少ないので、より短時間で効率的に試験片２６を加熱あるいは冷却できる。
【０１１４】
なお、第四実施形態において、図１８に示す例では、第一実施形態と同様に、温度センサ３６で槽内温度を検出する構成を挙げているが、第二実施形態や第三実施形態のように、試験片２６の温度を検出してもよい。
【０１１５】
第四実施形態において、上部６４Ｕ及び下部６４Ｓの間隔をさらに短くし、実質的に保持部２４の一部又は全部が試験槽６４の外部に位置する構造としてもよい。
【０１１６】
次に、第五実施形態について説明する。第五実施形態において、第一実施形態〜第四実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１１７】
図１９に示すように、第五実施形態の材料試験装置７２では、試験槽６４を有する。試験槽７４は、第四実施形態と同様に、第一実施形態の試験槽１４よりも上下寸法が短い形状であり、小型化されている。
【０１１８】
図２０〜図２２に示すように、第五実施形態に係る試験槽６４の内部には、流路壁７６が設けられている。流路壁７６は、ノズル３２（吹付部材）から試験片２６の周囲を経て排気口３４に至る温調ガスの流路が、試験槽６４の容積より小さくなるように設けられている。
【０１１９】
具体的には、金属ケース１９における右側部分（右側部６４Ｍに近い部分）が、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂ及び試験片２６の近傍で力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂ及び試験片２６に対向する対向壁７６Ａを形成している。そして、前部分及び後部分（前部６４Ｚ及び後部６４Ｋに近い部分）が、対向壁７６Ａから傾斜する傾斜壁７６Ｂ、７６Ｃを構成している。
【０１２０】
図２１及び図２２に示すように、後側の傾斜壁７６Ｃは、前側の傾斜壁７６Ｃよりもパイプ２８に近い。換言すれば、傾斜壁７６Ｃは、ノズル３２から噴出した温調ガスの流れ方向（矢印Ｆ６方向）の上流側にある。そして、傾斜壁７６Ｃは、後部６４Ｋに近い位置では、温調ガスの実質的な流路幅を試験片２６に接近するに従って漸減させている。
【０１２１】
これに対し、前側の傾斜壁７６Ｂは、後側の傾斜壁７６Ｃよりもノズル３２から遠く、ノズル３２から噴出した温調ガスの流れ方向（矢印Ｆ６方向）の下流側にある。そして、傾斜壁７６Ｂは、前部６４Ｚに近い位置では、試験片２６の近傍から排気口３４に向かう温調ガスの流れ方向で、温調ガスの実質的な流路幅を排気口３４に向かって漸増させている。
【０１２２】
対向壁７６Ａは、ノズル３２から噴出した温調ガスの流れ方向の中流位置にある。対向壁７６Ａの位置では、温調ガスの流路幅が、傾斜壁７６Ｂ、７６Ｃの位置よりも狭い部分を構成している。
【０１２３】
第五実施形態において、流路壁７６は、このように対向壁７６Ａと傾斜壁７６Ｂ、７４Ｃとを有しており、この流路壁７６は、金属ケース１９の一部により構成される（金属ケース１９が流路壁７６の一部を兼ねている）。
【０１２４】
第五実施形態の材料試験装置７２では、このような流路壁７６を有しているので、ノズル３２から試験片２６の周囲を経て排気口３４に至る温調ガスの流れ（矢印Ｆ６で示す）が、試験片２６の周囲に沿うように案内される。
【０１２５】
図２０〜図２１においては、流路壁７６が形成されていない場合の、試験槽６４の内面位置を二点鎖線７９で示している。この二点鎖線７９で示す範囲の体積（容積）と比較して、第五実施形態の材料試験装置７２では、実質的な温調ガスの流路の体積（容積）が小さい。
【０１２６】
このように、第五実施形態の材料試験装置７２では、試験槽６４内の実質的な容積を小さくしていると言える。これにより、試験片２６の周囲を流れる温調ガスの流速が速くなり、単位時間当たりの流量が増加する。このため、より迅速に試験片２６を加熱及び冷却できる。
【０１２７】
また、第五実施形態の材料試験装置７２では、試験片２６を加熱及び冷却する効率が高い。このため、流路壁７６を有さない構造材料試験装置と同じ加熱・冷却速度を得るための温調ガスの流量を減らすことも可能である。
【０１２８】
次に、第六実施形態について説明する。第六実施形態において、第一実施形態〜第五実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１２９】
図２３〜図２５に示すように、第六実施形態の材料試験装置１１２の試験槽１１４は、第四実施形態及び第五実施形態の試験槽６４と同様に、第一実施形態の材料試験装置１２の試験槽１４と比較して、試験槽１１４の上下寸法が短く、小型化されている。試験槽１１４の内容積が小さいので、試験槽１１４の内部を所望の温度にするための時間が短くて済む。
【０１３０】
第六実施形態の試験槽１１４では、パイプ２８は複数本（図２３及び図２４に示す例では２本）である。そして、温調ガスヒータ３０には、温調ガスが流れ出る合流管３１が接続されており、合流管３１から、２本のパイプ２８が分岐する。すなわち、２本のパイプ２８で温調ガスヒータ３０が共用されている。
【０１３１】
図２８Ａ及び図２８Ｂに示すように、第六実施形態のパイプ２８においても、長手方向に沿って一定間隔をあけて、複数のノズル３２が形成されている。パイプ２８内の温調ガスは、ノズル３２を通って試験槽１１４内に導入される。ノズル３２が形成されたパイプ２８は、本発明の吹付部材の一例である。
【０１３２】
図２６及び図２９に示すように、第六実施形態において、ノズル３２の向きは、試験片２６と対向する向きである。換言すれば、矢印Ｆ２で示すように、パイプ２８内の温調ガスがノズル３２から吹出されると、試験片２６に吹付けられるように、ノズル３２の向きが設定されている。特に第六実施形態では、試験片２６の中心ＣＴの位置に温調ガスが向かうように、ノズル３２が試験片２６と対向している。ノズル３２から吹出される温調ガスの中心線（流れ中心線ＦＣ−１）は、試験片２６の中心ＣＴに向かう。したがって、試験片２６が存在しない場合を想定すると、中心ＣＴの位置が、２つの温調ガスの衝突点である。
【０１３３】
図２４、図２６及び図２９に示すように、第六実施形態では、２本のパイプ２８は、試験片２６を中心として対称の位置である。換言すれば、２本のパイプ２８は、試験片２６の周囲において、中心角θ２を１８０度として分散配置されている。
【０１３４】
このように、パイプ２８を、試験片２６を中心として対称に配置したことで、パイプ２８に形成された複数のノズル３２も、試験片２６を中心として対称に位置している。換言すれば、複数のノズル３２は、パイプ２８ごとに、試験片２６の周囲において中心角１８０度で分散配置されている。
【０１３５】
また、第六実施形態では、図２４及び図２６に示すように、パイプ２８が試験槽１１４の奥行方向では中央で、且つ左右方向では、右側部１１４Ｍ又は左側部１１４Ｈに近い位置に配置されている。
【０１３６】
第六実施形態において、温調ガスの流速を均一化する観点から、たとえばパイプ２８の内径が４ｍｍの場合であれば、ノズル３２の直径は２ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましい。
【０１３７】
第六実施形態において、パイプ２８の内径はノズル３２の直径の２倍以上が好ましく、４倍以上がより好ましい。これは、パイプ内径／ノズル直径の比が大きいほど、ノズル３２のそれぞれから流出する温調ガスの流速の均一化を図ることができるからである。
【０１３８】
第六実施形態では、上記したように、ノズル３２から吹出される温調ガスの流れの中心線（流れ中心線ＦＣ−１）は、試験片２６の中心ＣＴに向かう。これにより、試験片２６の中心ＣＴに向かって温調ガスが当たるので、試験片２６の周囲では、試験片２６の近傍を温ガスが流れる。そして、温調ガスは、矢印Ｆ４で示すように試験片２６の近傍から離れ、試験槽１４の内面に向かう。試験片２６の周囲に分散して複数本（２本）のパイプ２８が位置し、これらのパイプ２８にノズル３２が形成されているので、ノズル３２も試験片２６の周囲に分散して配置されている。このように、複数のノズル３２が試験片２６の周囲に分散して配置されることで、試験片２６を囲んで、温調ガスの流れが生じる構造が実現されている。
【０１３９】
図２３、図２５〜図２７に示すように、第六実施形態では、排気口３４は、試験槽１１４の上部１１４Ｕ、下部１１４Ｓ、前部１１４Ｚ及び後部１１４Ｋにおいて、左側部１１４Ｈに近い位置及び右側部１１４Ｍに近い位置に形成されている。
【０１４０】
図２５に示すように、排気口３４は、パイプ２８の排気口３４から試験槽１１４への温調ガスの導入方向（図２の矢印Ｆ２方向）で見て、パイプ２８（吹付部材）を囲んでいる。
【０１４１】
複数の排気口３４は、第一実施形態と同様に、試験槽１１４内へ温調ガスが導入されると、すでに試験槽１１４内に存在していたガスが排出されるのに十分な開口断面積を全体として有している。しかし、排気口３４のそれぞれはスリット状であり、たとえば同一の開口断面で、開口断面形状が円形の排気口と比較して幅狭であるため、気体が排出される際の抵抗は大きい。
【０１４２】
図３０に示すように、試験槽１１４を水平方向の断面で見た場合、排気口３４のそれぞれに対し、複数のノズル３２のいずれか一方が、排気口３４の近傍に位置する。たとえば、図４において左側に現れる排気口３４Ｈに対しては、ノズル３２Ｈが相対的に近くに位置しており、右側に現れる排気口３４Ｍに対しては、ノズル３２Ｍが相対的に近くに位置している。
【０１４３】
ここで、排気口３４と、その近傍のノズル３２（たとえば図３０では排気口３４Ｈとノズル３２Ｈを示している）とを考える。ノズル３２からの温調ガスの吹付方向（矢印Ｆ２方向）に対し、排気口３４の角度θ１（試験槽１１４の内部から外部にガスが排出される方向、矢印Ｆ５方向）は、本実施形態では９０度である。
【０１４４】
なお、試験槽１１４の上部１１４Ｕ及び下部１１４Ｓにも排気口３４が形成される。たとえば、上部１１４Ｕの排気口３４については、相対的に近くにあるパイプ２８において最も上にあるノズル３２が「近傍」に位置するノズルであると言える。同様に、下部１１４Ｓの排気口３４については、相対的に近くにあるパイプ２８において最も下にあるノズルが「近傍」に位置するノズルであると言える。
【０１４５】
図２４に示すように、試験槽１１４内には、試験片２６の温度を検出する温度センサ３６が設けられる。温度センサ３６で検出された温度データは、制御装置３８に送られる、制御装置３８は、この温度データに基いて、温調ガスヒータ３０を制御する。
【０１４６】
このような構成とされた第六実施形態の材料試験装置１１２においても、試験片２６の試験を行う場合、図２４に示すように、試験槽１１４内において、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの保持部２４により試験片２６を保持する。
【０１４７】
そして、温調ガスヒータ３０により温調ガスを生成し、矢印Ｆ２で示すように、パイプ２８内から試験槽１１４内に導入する。
【０１４８】
第六実施形態では、パイプ２８のノズル３２が試験片２６と対向しており、ノズル３２からの温調ガスが、試験片２６に直接的に吹付けられる。このため、温調ガスが、試験片２６に直接的に吹付けられない構造と比較して、試験片２６の温度を迅速に変化させることができる。温調ガスは、試験片２６に吹付けられた後、試験片２６を囲む流れが生じる。なお、試験片２６を保持部２４に保持していない状態では、ノズル３２からの温調ガスが、試験片２６の中心ＣＴの位置で衝突するため、中心ＣＴは温調ガスの衝突点でもある。
【０１４９】
その後、試験槽１１４内のガスは、排気口３４から排出される。
【０１５０】
第六実施形態においても、試験槽１１４内で、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂ（負荷部材２０）の保持部２４側の一部が試験槽１１４の内部に収容されているが、他の部分（保持部２４の反対側の部分）は試験槽１１４の外部に位置している。力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの全体を試験槽内に収容する構造と比較して、試験槽１１４が小さい。このため、短時間で効率的に、試験片２６を加熱あるいは冷却できる。
【０１５１】
第六施形態では、図２に示すように、温度センサ３６で検出された試験片２６の温度に基いて、制御装置３８が、温調ガスヒータ３０を制御する。
【０１５２】
第六実施形態の材料試験装置１１２では、試験槽１１４の内部に温調ガスを導入する構造であり、試験槽１１４内に加熱機器や冷却機器を配置する必要がない。すなわち、第六実施形態の材料試験装置１１２では、試験槽１１４内に加熱機器や冷却機器を配置した構造と比較して試験槽１１４の内部の熱容量が小さいので、試験片２６を迅速に加熱あるいは冷却できる。
【０１５３】
このように、第六実施形態の材料試験装置１１２では、試験片２６に直接的に温調ガスを吹き付けるだけでなく、試験槽１１４自体の小型化や、試験槽１１４内の熱容量が小さいこと、の相乗的な作用により、試験片２６の迅速な加熱あるいは冷却が可能である。
【０１５４】
加えて、第六実施形態の材料試験装置１１２では、試験槽１１４の外部から温調ガスを導入し、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂと比較して熱容量が小さい試験片２６に集中して熱を作用させる。すなわち、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂまで含めて加熱あるいは冷却する（目標温度にする）必要がない。このように、試験片２６を集中して加熱あるいは冷却するので、試験片２６を迅速に加熱あるいは冷却できる。
【０１５５】
第六実施形態では、図２４及び図２６に示すように、複数本（２本）のパイプ２８を有している。図２９にも示すように、これら２本のパイプ２８は、試験片２６を中心として対称の位置で分散配置されている。ここで、たとえば、パイプが試験片２６に対し狭い範囲に偏在して配置される構成を想定する。たとえば、１本のパイプのみが配置された構成や、複数のパイプが狭い範囲に集中して配置された構成等である。このようにパイプが偏在している構成では、水平方向の断面で見てノズルの位置も偏在するため、温調ガスが試験片に当たったときに、試験片の温度分布の対称性が低くなり、試験片に温度のムラが生じやすいという課題がある。このようにノズルの位置が偏在した例と比較して、第六実施形態の材料試験装置１１２では、温調ガスが当たったときの試験片２６の温度分布の均一化及び対称化を図ることができる。たとえば、第六実施形態では、図２９の断面における試験片２６の温度分布は、図２９において左右対称に近い分布となる。
【０１５６】
そして、試験片２６の温度分布の対称化を図ることで、試験片２６の熱膨張差に起因する曲げ歪が生じにくくなるため、材料試験の信頼性を高めることができる。
【０１５７】
なお、このように、温調ガスを試験片２６に直接的に吹付ける構造は、上記したパイプ２８と、このパイプ２８に形成されたノズル３２を有する構造に限定されない。たとえば、試験槽１１４の槽壁を複数のチューブが貫通し、チューブのそれぞれの先端のノズルが、試験片２６と対向する構造でもよい。上記した第六実施形態のように、パイプ２８にノズル３２を形成した構造では、ノズル３２をパイプ２８に形成する簡単且つ熱容量が小さい構造で、吹付部材を構成できる。
【０１５８】
そして、パイプ２８に形成したノズル３２を、試験片２６に対向させる簡単な構造で、温調ガスを、試験片２６に効率的に吹き付けることができる。
【０１５９】
なお、１本のパイプ２８あたり１つのノズル３２を形成しても、試験片２６の周囲に複数本のパイプ２８を散配置すれば、温調ガスを試験片２６に対し直接的に吹付けることは可能である。上記した第六実施形態のように、１本のパイプ２８に複数のノズル３２が形成された構造では、試験槽１１４の上下方向で複数のノズル３２から温調ガスを試験槽１１４内に導入する構造が実現される。このため、試験槽１１４内の温度ムラを抑制する効果が高く、試験片２６の温度の均一化を図ることができる。
【０１６０】
パイプ２８は力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂ（試験片２６）と平行であるので、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの軸方向に沿って温調ガスを試験片２６に吹付けることができる。これにより、試験片２６に対してもその軸方向に沿って温調ガスを吹き付けるので、試験片２６の軸方向での温度ムラを少なくして、試験片２６の広い範囲で温度の均一化を図ることができる。
【０１６１】
第六実施形態の材料試験装置１１２では、排気口３４が、パイプ２８の排気口３４からの温調ガスの導入方向（矢印Ｆ２方向）で見て、図２５に示すようにパイプ２８（吹付部材）を囲んでいる。したがって、ノズル３２から試験槽１１４内に導入され、排気口３４に向かう温調ガスが特定の方向に流れることを抑制でき、試験槽１１４内に温調ガスを効果的に行き渡らせることができる。そしてこれにより、槽内温度の均一化を図り、さらには、試験片２６の温度の均一化を図ることができる。
【０１６２】
排気口３４は、第六実施形態ではスリット状、すなわち細長い形状であり、このような形状の排気口３４が、試験槽１１４を取り囲むように、上部１１４Ｕ、下部１１４Ｓ、前部１１４Ｚ及び後部１１４Ｋに形成されている。したがって、試験槽１１４の内側から外側へ排出されるガスの偏りを少なくし、試験槽１１４の全体で排出量の均一化を図ることができる。これにより、試験槽１１４内で試験片２６の周囲を温調ガスが均一されて循環した後、試験槽１１４の外部に排出される。
【０１６３】
また、排気口３４はスリット状であることから、ガスが排気口３４を流れる際の抵抗は、同一の断面積でたとえば断面が円形の排気口と比較して大きい。
【０１６４】
ここで、ガスの流れの抵抗が小さい排気口が形成されている構成を想定すると、試験槽１１４の外部の空気が、排気口３４を通じて試験槽１１４の内部に流入するおそれがある。また、ノズル３２から導入された温調ガスの多くが、試験片２６の周囲を循環する前に排気口から排出されてしまう事態が想定される。
【０１６５】
これに対し、第六実施形態では、試験槽１１４の外部から内部への空気の流入が抑制される。さらに、排気口３４を通じて試験槽１１４に外部へ温調ガスが流出する際に抵抗となり、温調ガスが排気口３４内に入りづらくなる。これにより、試験槽１１４内で温調ガスが循環しやすい構造を実現している。このように、試験槽１１４内で温調ガスの循環を促進することで、試験片２６の温度の均一化を図ることができる。
【０１６６】
複数の排気口３４の全体では、試験槽１１４内への温調ガスの導入時に、試験槽１１４内に存在していたガスが排出されるのに十分な開口断面積を有している。したがって、ノズル３２からの温調ガスの導入に大きな抵抗が生じることはなく、試験槽１１４内のガスは速やかに排気口３４から試験槽１４の外部へ排出される。
【０１６７】
第六実施形態では、このように、試験槽１１４からのガスの排出に所定の抵抗を生じさせて温調ガスの循環を促進するので、試験槽１１４としては、小型化を図ることができる。試験槽１１４を小型化することで、試験槽１１４の熱容量が小さくなるので、さらに効率的に、試験片２６を加熱あるいは冷却できる。
【０１６８】
なお、試験槽１１４からのガスの排出に所定の抵抗を生じさせて温調ガスの循環を促進することができれば、排気口３４の形状は上記したスリット状に限定されない。たとえば、排気口が、それぞれは微小な開口断面積を有する孔（微小孔）の集合体であっても、試験槽１１４からのガスの排出に、これら微小孔によって所定の抵抗を生じさせることが可能である。
【０１６９】
図３０に示すように、第六実施形態では、排気口３４の角度θ１、すなわち、排気口３４（試験槽１４の内部）から外部にガスが排出される方向（矢印Ｆ５方向）は、近傍のノズル３２からのガスの吹付方向（矢印Ｆ２方向）に対し９０度である。
【０１７０】
このため、排気口３４が形成された位置Ｌ１において、矢印Ｆ３方向に流れる温調ガスが、排気口３４からスムーズに試験槽１４の外部に排出される。この矢印Ｆ３で示す方向の温調ガスは、排気口３４の近傍のノズル３２から吹出されて試験槽１１４内を循環し排気口３４の位置で矢印Ｆ３方向に流れる温調ガスである。
【０１７１】
このように、排気口３４の角度θ１を９０度にすれば、試験槽１１４内での温調ガスの循環を促進しつつ、スムーズにこの温調が図を排気口３４から試験槽１１４の外部に排出でき、試験片２６の温度の均一化を図ることができる。
【０１７２】
なお、このように、試験槽１１４内を流れる温調ガスの循環を促進しつつ排気口３４からスムーズに排出させるには、図３１に示すように、排気口３４の角度θ１が鈍角の構造であってもよい。すなわち、排気口３４の角度θ１は、９０度以上１８０度未満の範囲であればよい。
【０１７３】
次に、第七実施形態について説明する。第七実施形態において、第一〜第六実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１７４】
図３２及び図３３に示すように、第七実施形態の材料試験装置１５２では、被覆部材の一例としての熱伝導体１５４を有する。熱伝導体１５４は、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂよりも熱伝導率が高い（たとえば１００Ｗ／ｍ・ｋ以上）の材料で形成されており、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの外周部分を覆っている。
【０１７５】
第七実施形態では、このように力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの外周部分を熱伝導体１５４で覆っており、試験槽１１４内の温調ガスの熱が熱伝導体１５４に作用すると、熱伝導体１５４より、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの外周部分に伝熱される。この熱伝導体１５４は、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂよりも熱伝導率が高いので、熱伝導体１５４で力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの外周部分を覆わない構造と比較して、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの外周部分の温度の均一化を図ることができる。これにより、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂで力学負荷を試験片２６に作用させたときの力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの曲げ変形を抑制することができるので、試験片２６に対する材料試験の信頼性や精度が高くなる。
【０１７６】
上記第六及び第七実施形態では、複数（２本）のパイプ２８が試験片２６を中心として点対称の位置（中心角θ２＝１８０度）に配置され、ノズル３２が試験片２６に対応している例を挙げたが、パイプ２８の配置やノズル３２の向きは、これに限定されない。以下の第八〜第十の各実施形態において、上記とは異なるパイプ２８の配置やノズル３２の向きの例を示す。各実施形態において、材料試験装置の全体的構成は、第六実施形態又は第七実施形態と同様の構成を採り得るので、詳細な説明を省略する。
【０１７７】
図３４に示す第八実施形態では、２本のパイプ２８のノズル３２が試験片２６と対向しているが、パイプ２８は、試験片２６を中心として非対称であり、ノズル３２も非対称である。具体的には、図３４における一方の中心角θ３は１８０度より小さく、他方の中心角θ３’（θ３’＝３６０度−θ３）は１８０度より大きい。この構造であっても、ノズル３２から噴出される温調ガスは、試験片２６がない想定における衝突点ＣＴで衝突すると言える。
【０１７８】
このように、複数のノズル３２が、試験片２６を中心として厳密に対称でない配置であっても、複数のノズル３２を試験片２６の周囲に分散して配置すれば、複数のノズル３２が偏在する構成と比較して、試験片２６の温度の対称化を図ることができる。
【０１７９】
図３５に示す第九実施形態では、２本のパイプ２８のノズル３２が試験片２６に対し対称の位置にあるが、ノズル３２は試験片２６の中心とは対向していない。換言すれば、ノズル３２から吹出される温調ガスの中心線（流れ中心線ＦＣ−１）は、試験片２６を横切るが、試験片２６の中心ＣＴとは交わらない。
【０１８０】
このように、ノズル３２が試験片２６の中心に対し厳密には対向していなくても、ノズル３２から吹出された温調ガスは広がりつつ流れるので、試験片２６に達する。そして、複数のノズル３２は、試験片２６の周囲に分散して配置されているので、複数のノズル３２が偏在する構成と比較して、試験片２６の温度の対称化を図ることができる。
【０１８１】
さらに、ノズル３２から吹出される温調ガスの中心線（流れ中心線ＦＣ−１）が、試験片２６を横切らない構造であっても、上記したように、ノズル３２から吹出された温調ガスは広がりつつ流れることを利用し、試験片２６に温調ガスを吹き付けることが可能な構成を実現可能である。
【０１８２】
図３６に示す第十実施形態では、パイプ２８が３本である。それぞれのパイプ２８にノズル３２が形成されているので、図３６に示す断面において、ノズル３２は、試験片２６に対し中心角θ４＝１２０度で３つ現れる。この構造であっても、ノズル３２から噴出される温調ガスは、試験片２６がない想定における衝突点ＣＴで衝突すると言える。
【０１８３】
このように、パイプ２８が３本以上であり、試験片２６の軸方向と直交する断面でノズル３２が３つ以上現れる構造でも、ノズル３２を試験片２６の周囲に分散配置すれば、複数のノズル３２が偏在する構造と比較し、試験片２６の温度の対称化を図ることができる。
【０１８４】
試験片２６の軸方向と直交する断面で現れるノズル３２の数をｎとすると、ノズル３２を試験片２６に対し対称（周方向で等間隔）に配置した場合、中心角は（３６０度／ｎ）である。ノズル３２が厳密には対称でない構成であっても、中心角が（３６０度／ｎ）±２度程度の範囲となるようにノズル３２を位置させれば、試験片２６の温度の対称化を図る点で効果的である。
【０１８５】
次に、第十一実施形態について説明する。第十一実施形態において、第一実施形態〜第十実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１８６】
図３７〜図４０に示すように、第十一実施形態の材料試験装置２１２では、排気口３４が、試験槽１１４の前部１１４Ｚ及び後部１１４Ｋに形成されているが、右側部１１４Ｍ及び左側部１１４Ｈには形成されていない。
【０１８７】
図４１にも詳細に示すように、前部１１４Ｚ及び後部１１４Ｋにおける排気口３４の位置は、２つのノズル３２Ｍ、３２Ｈからそれぞれ噴出された温調ガスの２つの流れ（流れ中心線ＦＣ−１）の成す角θ２の二等分線ＨＬ−１の方向に形成されている。換言すれば、対向する２つの温調ガスが生じている場合の排気口３４の位置は、２つの温調ガスの実質的な衝突点ＣＴを通り、２つの温調ガスの流れ（流れ中心線ＦＣ−１）と直交する方向である。図４１に示す例ではθ２＝１８０度なので、排気口３４は、中心ＣＴを通り、流れ中心線ＦＣ−１と直交する線上に形成されている。
【０１８８】
第十一実施形態の材料試験装置２１２では、排気口３４をこのような位置に形成したので、ノズル３２から噴出された温調ガスが、試験片２６の周囲を流れる際の対称性が向上する。そして、試験片２６の表面に沿ったスムーズな温調ガスの流れが生じやすくなる。このため、より均一かつ迅速に試験片２６を加熱および冷却することが可能である。
【０１８９】
なお、第十一実施形態において、「直交」とは、厳密に流れ中心線ＦＣ−１に対し直交する場合に限らず、実質的に、試験片２６の周囲を温調ガスが流れる際の対称性を向上させる範囲であればよい。
【０１９０】
また、図４２に示す第十一実施形態の変形例の材料試験装置２２２のように、たとえば、排気口３４が複数（図４１の例では二股状）に分岐された分岐排気口３４Ｄで構成されていても、分岐された複数の排気口を全体として見たときに、中心線ＦＣ−１に対し直交していればよい。
【０１９１】
次に、第十二実施形態について説明する。第十二実施形態において、第一実施形態〜第十一実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１９２】
また、第十二実施形態の材料試験装置２４２の全体的構成は、以下に説明する点を除き、第十一実施形態の材料試験装置２１２と実質的に同様の構成を採りうるので、図示を省略する。
【０１９３】
特に、図４３及び図４４に示すように、第十二実施形態の材料試験装置２４２では、試験槽２１４に形成された排気口３４の位置は、第十一実施形態の材料試験装置２１２と同様である。
【０１９４】
また、第十二実施形態の材料試験装置２４２では、試験槽１１４の内部に、流路壁２７４が設けられている。
【０１９５】
流路壁２７４は、第五実施形態と同様に、ノズル３２（吹付部材）から試験片２６の周囲を経て排気口３４に至る温調ガスの流路が、試験槽１１４の容積より小さくなるように設けられている。
【０１９６】
具体的には、金属ケース１９における前側部分（全部１１４Ｚに近い部分）及び後側部分（後部１１４Ｋに近い部分）が、パイプ２８の近傍から力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂ及び試験片２６の近傍に延在する平行壁２７４Ａを形成している。そして、この平行壁２７４Ａの端部（力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂ及び試験片２６に近い部分）からは、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂ及び試験片２６を円弧状に取り囲む円弧壁２７４Ｂが形成されている。なお、第十二実施形態における排気口３４は、この円弧壁２７４Ｂから試験槽６４の外面まで形成されているので、実質的に、第十一実施形態の排気口３４（図４０参照）と比較して、排気口３４が試験槽６４の内側に長くなっている形状であると言える。
【０１９７】
第十二実施形態において、流路壁２７４は、平行壁２７４Ａと円弧壁２７４Ｂとを有しており、この流路壁２７４は、金属ケース１９の一部により構成される（金属ケース１９が流路壁２７４の一部を兼ねている）。
【０１９８】
第十二実施形態の材料試験装置２４２では、このような流路壁２７４を有しているので、ノズル３２から試験片２６の周囲を経て排気口３４に至る温調ガスの流れ（矢印Ｆ７で示す）が、試験片２６の周囲に沿うように案内される。
【０１９９】
図４３及び図４４には、流路壁２７４が形成されていない場合の試験槽１１４の内面位置を二点鎖線２７９で示している。この二点鎖線２７９で示す範囲の体積（容積）と比較して、第十二実施形態の材料試験装置２４２では、実質的な温調ガスの流路の体積（容積）が小さい。
【０２００】
このように、第十二実施形態の材料試験装置２４２では、試験槽１１４内の実質的な容積を小さくすることで、試験片２６の周囲を流れる温調ガスの流速が速くなり、単位時間当たりの流量が増加する。このため、より迅速に試験片２６を加熱及び冷却できる。
【０２０１】
また、第十二実施形態の材料試験装置２４２では、試験片２６を加熱及び冷却する効率が高い。このため、流路壁２７４を有さない構造材料試験装置と同じ加熱・冷却速度を得るための温調ガスの流量を減らすことも可能である。
【０２０２】
なお、たとえば、パイプ２８が３本配置され、水平方向の断面でノズル３２が３箇所に現れる例に、第十一実施形態及び第十二実施形態と同様に排気口の位置を設定した構造を適用することも可能である。すなわち、図４５に示す第十三実施形態のように、温調ガスの３つの流れ（流れ中心線ＦＣ−１）の成す角（図４５に示す例ではθ４＝１２０度）の二等分線ＨＬ−１の方向に沿って排気口３４を形成すればよい。
【０２０３】
上記第六〜第十実施形態では、ノズル３２から吹出された温調ガスが、試験片２６の長手方向（力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの軸方向）に対し直交方向で試験片２６に当たる例を挙げたが、試験片２６に当たる温調ガスの方向はこれに限定されない。たとえば、試験片２６に対し、斜め上方あるいは斜め下方から温調ガスが当たる構成でもよい。
【実施例】
【０２０４】
以下に、本発明を、比較例と比較しつつ、実施例により、さらに詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例の具体的構造に限定されるものではない。
【０２０５】
表１及び表２には、実施例１〜５及び比較例における、試験片及び試験槽（比較例の場合は恒温槽、以下、これらを総称するときは単に「槽」ということがある）の各種パラメータと、試験片の昇温時間、降温時間における判定が示されている。実施例１〜５は、第一実施形態の材料試験装置１２を用いた例である。比較例は、表２から分かるように、槽内に、試験片２６を加熱するためのヒータ及び冷却するためのファンを配置した構造であり、第一実施形態に係るパイプ２８や排気口３４は形成されていない。なお、実施例４では、試験槽１４内に力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂが入り込まず、力学負荷軸２２Ａ，２２Ｂの端面のみが試験槽１４内に露出する程度に、試験槽１４が小型化されている。したがって、表２に示すように、実施例４における力学負荷軸の熱容量はゼロである。
【０２０６】
【表１】
0006465052.tif 000002
【表２】
0006465052.tif 000003
表１において、昇温時間は、２５℃から２００℃まで槽内温度が上昇するのに要する時間である。昇温時間の測定にあたっては、実施例１〜５では、温調ガスの熱量を最大にし、比較例では、ヒータの能力を最大にした。
【０２０７】
図４６には、試験片２６の体積Ｖａと槽の内容積Ｖｔｐの比（体積比）と、槽内の昇温時間との関係が示されている。表１及び図４６から、槽内の昇温時間は、実施例１〜５において、比較例よりも、十分に短いことが分かる。特に、たとえば、試験片２６に対しスムーズに試験を行う観点から、１分以下が好ましく、さらに時間が短くなるほど、より好ましい。そして、体積比が１０００以下では、体積比の増大に伴う昇温時間の増加の程度が緩やか（曲線が水平に近い）が、体積比が１０００を超える辺りから、体積比の増加に伴い昇温時間の増加が急（曲線が立ち上がっている）である。
【０２０８】
降温時間は、２００℃から５０℃まで槽内温度が降下するのに要する時間である。降温時間の測定にあたっては、実施例１〜５では、温調ガスを加熱するヒータの出力をゼロにし、比較例では、ヒータの出力をゼロにした。
【０２０９】
図４７には、試験片２６の体積Ｖａと槽の内容積Ｖｔｐの比（体積比）と、槽内の降温時間との関係が示されている。表１及び図４７から、槽内の降温時間は、実施例１〜５において、比較例よりも、十分に短いことが分かる。特に、たとえば、試験片２６を降温して次の試験片２６に交換する時間を短縮する観点から、１０分以下が好ましく、５分以下であればより好ましく、３分以下であればさらに好ましい。
【０２１０】
表１では、上記の観点から、昇温時間及び降温時間に関し、各実施例及び比較例を判定した。判定「Ｅ」は、昇温時間及び降温時間共に長く、改善の余地があることを示す。これに対し、判定「Ｄ」は、判定「Ｅ」よりも昇温時間及び降温時間が共に短く、実際に材料試験装置としての適用に問題がないことを示す。そして、判定「Ｃ」、「Ｂ」、「Ａ」へと順に、昇温時間及び降温時間が共に短くなり、材料試験装置として好ましい結果が得られることを示す。
【０２１１】
このように、試験片２６の昇温時間及び降温時間をいずれも短くする観点から、体積比については、１０００以下（表１の実施例５、判定Ｃ）が好ましく、６００以下（表１の実施例１及び実施例２、判定Ｂ）がより好ましく、３００以下（表１の実施例３及び実施例４、判定Ａ）がさらに好ましい。ただし、体積比が実施例５のように大きくても、本発明の構成を採ることで、材料試験装置として実用可能な昇温時間及び降温時間を得られる。これに対し、比較例（表１の判定Ｅ）では、体積比は実施例５と同じであるが、槽内にヒータ及びファンを有する構造であり、昇温時間及び降温時間が共に長い。
【０２１２】
表２には、試験片２６の熱容量Ｃａと槽内部の全体での熱容量Ｃｔｐの比（熱容量比）との関係が示されている。図４８には、上記した体積比と、この熱容量比との関係が示されている。
【０２１３】
この図４８から、体積比が１０００以下になると熱容量比の低下が顕著（２５０以下）になることがわかる。さらに、体積比が６００以下、３００以下になると、熱容量比の低下が顕著になる（１５０以下、７５以下）。これは、体積比が小さくなると、力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの熱容量も小さくなり、この力学負荷軸２２Ａ、２２Ｂの熱容量低下の影響が大きく作用するためであると考えられる。これに伴い、体積比が小さくなるにつれて、昇温時間及び降温時間の短縮が顕著になる効果が得られる。
【符号の説明】
【０２１４】
１２  材料試験装置
１４  試験槽
２０  負荷部材
２２Ａ、２２Ｂ    力学負荷軸
２４  保持部
２６  試験片
２８  パイプ
３０  温調ガスヒータ
３２  ノズル
３４  排気口
３６  温度センサ
３８  制御装置
４２  材料試験装置
４６  温度センサ
５２  材料試験装置
５４  熱伝導体（被覆部材）
６２  材料試験装置
６４  試験槽
７２  材料試験装置
７４  試験槽
７６  流路壁
１１２      材料試験装置
１１４      試験槽
１５２      材料試験装置
１５４      熱伝導体
２１２      材料試験装置
２１４      試験槽
２２２      材料試験装置
２４２      材料試験装置
２７４      流路壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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