(57)【要約】      （修正有）【課題】耐圧試験を行う際、安定的な圧力制御を実現し、加圧対象物の大きさ（容量）に応じた高圧水の量を要さずに（小流量の高圧水で）耐圧試験を効率的に行うことのできる耐圧試験装置を提供する。【解決手段】耐圧試験装置１は、加圧対象物Ｗを載置する載置部と、載置部と連結し、載置部を傾斜可能な傾斜部３と、加圧対象物に高圧水を供給する高圧水供給部４と、加圧対象物に充填金属を充填する金属供給部５と、金属供給部から供給される充填金属を加圧対象物内で保持する充填部と、を有する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
加圧対象物を載置する載置部と、前記載置部と連結し、前記載置部を傾斜可能な傾斜部と、前記加圧対象物に高圧水を供給する高圧水供給部と、前記加圧対象物に充填金属を充填する金属供給部と、前記金属供給部から供給される前記充填金属を前記加圧対象物内で保持する充填部と、を有する耐圧試験装置。
【請求項２】
前記載置部は、前記加圧対象物を載置する載置テーブルと、前記載置テーブルを回転支持軸で支持する支持部と、を有する請求項１記載の耐圧試験装置。
【請求項３】
前記傾斜部は、前記回転支持軸と連結し、駆動源によって、前記載置部の角度を０〜９０°調整する、請求項２記載の耐圧試験装置。
【請求項４】
前記充填部の形状が柱状である、請求項１〜３のいずれか記載の耐圧試験装置。
【請求項５】
前記充填部の形状が筒状である、請求項１〜３のいずれか記載の耐圧試験装置。
【請求項６】
前記加圧対象物の開口部を封止する封止部と、を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の耐圧試験装置。
【請求項７】
前記充填金属は、球状であり、ステンレスまたはセラミックである、請求項１〜６のいずれかに記載の耐圧試験装置。
【請求項８】
前記高圧水の供給圧力や供給量を検知する高圧水供給用センサと、
前記加圧対象物の破壊の成否を検知する加圧対象物用センサと、を備え、
前記加圧対象物の少なくとも一部が破壊したときに、前記高圧水供給部における前記高圧水の供給を停止する、請求項１〜７のいずれかに記載の耐圧試験装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、耐圧試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加圧容器や水素容器等内に高圧水を充満させて昇圧することで、加圧容器や水素容器等（以下、加圧対象物）の有効性を検証する（耐圧試験する）ことが行われている。
【０００３】
耐圧試験を行うための装置としては、高圧ポンプから吐出される高圧水を加圧対象物に供給し、事前に定める値まで加圧対象物内の圧力を上昇させるものが用いられていた。
【０００４】
例えば、下記特許文献１に記載のタンクへの水充填方法には、タンクを回転させながら水を充填することで、遠心力と水と空気の比重差を利用して、タンク内に残留する空気をタンク中央側へ集めることができることが開示されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２１２０５８号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、高圧水を用いて耐圧試験を行う場合、加圧対象物の大きさ（容量）に応じた高圧水の量が必要であり、装置全体において供給された高圧水を回収または再利用するための対策を講じなければならなかった。
【０００７】
さらに、加圧対象物内における空気が残った状態で耐圧試験を行うと、加圧対象物内における空気が温度上昇し、加圧対象物の表面を損傷させてしまう、また、圧力制御に悪影響を与えてしまう、といった課題があった。
【０００８】
さらに、耐圧試験は、加圧対象物に対して複数回繰り返し実施することによって、耐久性を図るものであり、耐圧試験中に、加圧対象物を破壊してしまうこともあり、そうした場合、周辺機器も破損してしまう可能性もあるため、安全性を向上させることに対するニーズが存在していた。さらに、高圧水を利用しているため、加圧対象物を破壊した場合に、周辺機器に大量に飛散してしまうと、表面に錆が発生するため、事後的な対処が必要であり、一層、安全対策が要求される。
【０００９】
本考案は、耐圧試験を行う際、安定的な圧力制御を実現し、加圧対象物の大きさ（容量）に応じた高圧水の量を要さずに（小流量の高圧水で）耐圧試験を効率的に行うことのできる耐圧試験装置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】
【００１０】
本考案の耐圧試験装置は、加圧対象物を載置する載置部と、載置部と連結し、載置部を傾斜可能な傾斜部と、加圧対象物に高圧水を供給する高圧水供給部と、加圧対象物に充填金属を充填する金属供給部と、金属供給部から供給される充填金属を加圧対象物内で保持する充填部と、を有する。
【考案の効果】
【００１１】
本考案によれば、耐圧試験を行う際、安定的な圧力制御を実現し、加圧対象物の大きさ（容量）に応じた高圧水の量を要さずに（小流量の高圧水で）耐圧試験を効率的に行う耐圧試験装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本考案に係る実施形態の耐圧試験装置を示す斜視図
【図２】本考案に係る実施形態の耐圧試験装置（載置時）を示す断面図
【図３】本考案に係る実施形態の耐圧試験装置（傾斜時）を示す断面図
【図４】（ａ）本考案に係る実施形態の金属供給部の詳細を示す斜視図、（ｂ）本考案に係る実施形態の高圧水供給部の詳細を示す構成図
【図５】本考案に係る実施形態の載置部の詳細を示す上面図
【図６】本考案に係る実施形態の充填部の詳細を示す断面図
【図７】本考案に係る実施形態における（a）充填部の第１の変形例、（ｂ）充填部の第２の変形例を示す斜視図および断面図
【考案を実施するための最良の形態】
【００１３】
本考案の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（耐圧試験装置の構成）
本実施形態の耐圧試験装置１は、図１〜図３に示すように、加圧対象物Ｗである水素容器等を量産する前に耐圧試験を行うための装置である。加圧対象物Ｗの内圧を２０〜１００ＭＰａの範囲で耐圧試験を行うことによって、容器にかかる負荷の状態を判断し、水素容器等の性能を確認する。耐圧試験装置１は、載置部２と、傾斜部３と、高圧水供給部４と、金属供給部５と、充填部６と、を有する。
【００１５】
載置部２は、加圧対象物Ｗを載置する。載置部２は、加圧対象物Ｗを載置する載置テーブル２ａと、載置テーブル２ａを回転支持軸２ｃで支持する支持部２ｂと、を有する。
載置テーブル２ａは、加圧対象物Ｗを載置するためのフラットな台である。支持部２ｂは、載置テーブル２ａを支持する支持部（支柱）であり、載置テーブル２ａと支持部２ｂを貫通する挿通穴に、回転支持軸２ｃが配置される。支持部２ｂは、図２および図３に示すように、載置テーブル２ａの両端で対になっている（２か所で支持）。なお、装置全体がコンパクトな構成になるように、支持部２ｂを傾斜部３および金属供給部５の内部に組み入れた構造としているが、各要素の配置を考慮して、それぞれ独立させた配置でもよい。
また、載置テーブル２ａと支持部２ｂを貫通する穴の内面と、回転支持軸２ｃが各穴の内面で接触する箇所に、凹凸や溝部を形成し、係合する構成とすることで安定性を向上できる。
【００１６】
さらに、載置テーブル２ａの上部に、載置調整台２ｅを配置することによって、加圧対象物Ｗをより強固に（確実に）固定できる。載置調整台２ｅは、載置テーブル２ａに固定される固定台２ｅ１と、加圧対象物Ｗと接触する傾斜台２ｅ２と、によって構成することで、円筒状の加圧対象物Ｗ等を挟むことができ、さらに、固定シールや固定ベルト等と組み合わせることもできる。
【００１７】
また、図５に示すように、加圧対象物Ｗの載置を調整するための載置調整台２ｅを、少なくとも２か所を１セットとし、加圧対象物Ｗの長さに応じたセット数配置することもできる。１セットで配置される複数の載置調整台２ｅは、載置調整台２ｅ同士の間に、間隔調整部２ｆを配置することで、左右方向に固定位置を変更できるため、加圧対象物Ｗの大きさが異なる場合であっても、固定位置や固定状態を調整できる。
【００１８】
傾斜部３は、載置部２と連結し、載置部２を傾斜させる。傾斜部３は、回転支持軸２ｃと連結し、載置部２の角度を０〜９０°調整できる。傾斜部３は、油圧ポンプ３ａと、油圧室３ｂと、ピストン３ｃと、を有する。
油圧ポンプ３ａの駆動に伴い、油圧室３ｂ内に油が供給され、ピストン３ｃが下方に押し下げられる。ピストン３ｃの先端部３ｄと回転支持軸２ｃの先端部２ｄには、凹凸や溝等が形成されており、ピストン先端部３ｄと回転支持軸回転支持軸が係合し、ピストン３ｃの下方に押し下げられる量に応じて、回転支持軸２ｃが回転し、載置部２の角度が調整される。
【００１９】
また、ピストン３ｃの先端部３ｄと回転支持軸２ｃの先端部２ｄの凹凸や溝等の係合によって、回転支持軸２ｃを回転させる構造を例示したが、変形例として、ピストン３ｃの先端部３ｄに回転軸３ｅ（不図示）を備え、回転軸３ｅ（不図示）と回転支持軸２ｃを同一部材３ｆ（不図示）で固定しておくことで、ピストン３ｃが下方に押し下げられた際に、同一部材３ｆ（不図示）が傾斜するとともに、回転支持軸２ｃが回転する構造でもよい。
【００２０】
載置部２を９０°傾斜させることで、加圧対象物Ｗ内に供給される高圧水や充填部６内の充填金属Ｓの位置を重力で下方に移動させ、加圧対象物Ｗ内における空気を上方に押し上げることによって、加圧対象物Ｗ内の空気を外部に吸引しやすい環境にできる。追加の構成として、吸引装置を用いて当該空気を外部に強制的に吸引・排出する構成でもよい。
【００２１】
図２に示すように、加圧対象物Ｗを載置部２に載置した状態から、傾斜部３を駆動させることによって、図３に示すように、加圧対象物Ｗの位置を変更した後、高圧水供給部４からの高圧水の供給や、金属供給部５からの充填金属Ｓの供給を行う。
【００２２】
高圧水供給部４は、加圧対象物Ｗに高圧水を供給する。高圧水供給部４は、高圧水供給部用ケーシング４ｄ内に高圧水ポンプ４ａを備えており、２０〜１００ＭＰａまで加圧した高圧水を、高圧水供給ホースＬ１で連結される高圧水供給ノズル４ｃを介し、加圧対象物Ｗ内に供給する。高圧水ポンプ４ａとしては、プランジャ―ポンプ等が好ましいが、それに限定されるものではない。高圧水供給ノズル４ｃとしては、高圧水の供給や停止を手動または自動で切り換えることができる。なお、高圧水供給部用ケーシング４ｄ内に高圧水供給部４の各要素が内設されていることによって、耐圧試験時の操作性を向上することができる。（例えば、高圧水供給ホースＬ１が高圧水供給部用ケーシング４ｄ内から出し入れ可能なように配置されていることによって、クリーンな作業環境が維持されやすくなる。）
【００２３】
例えば、高圧水ポンプ４ａは、増圧機にサーボポンプを用いて油などを供給することで、増圧機内に配置されるピストンを往復移動させ、別の箇所（吐出箇所）で給液ポンプから供給される水を加圧し、高圧水を吐出する形式が望ましい。さらに、サーボポンプとして、正転と逆転を切り換えることのできる形式を採用することによって、回路をシンプルなものにするとともに、増圧機を駆動する油の量を必要最低限にすることができるため、作業環境の改善や作業者の作業効率を向上できる。
【００２４】
また、高圧水供給部４の運用方法として、加圧対象物Ｗに高圧水を供給する段階と、高圧水の供給後に加圧対象物Ｗの耐圧試験を行う段階で、設定を変えることができる。
具体的には、加圧対象物Ｗに高圧水を供給する段階においては、加圧対象物Ｗ内の空間内に高圧水を満たす処理を実施する。また、高圧水の供給後に加圧対象物Ｗの耐圧試験を行う段階においては、加圧対象物Ｗ内に高圧水が満たされた状態で、加圧対象物Ｗ内の圧力を変化させることで、耐圧試験を実施する。
【００２５】
また、高圧水供給部４において、図４（ｂ）に示すように、脱気部４ｂを配置することもできる。これは、加圧対象物Ｗ内に空気が残ったまま耐圧試験を行った場合、空気がエネルギーを持ち、加圧対象物Ｗの損傷や破損を引き起こしてしまう可能性があるため、高圧水を生成する際に、予め高圧水から空気を抜く作業を行っておくことで、事後的に脱気処理を行う作業の手間を軽減できる。
【００２６】
金属供給部５は、加圧対象物Ｗに充填金属Ｓを充填する。金属供給部５は、金属供給部用ケーシング５ｅ内にタンク５ａと、真空ポンプ５ｂと、分離フィルタ５ｃと、を有する。図４（ａ）に示すように、タンク５ａに収容される充填金属Ｓを、真空ポンプ５ｂで圧送し、分離フィルタ５ｃで粒度を均一にして、充填金属供給ホースＬ２で連結される金属供給ノズル５ｄを介し、加圧対象物Ｗ内の充填部６に供給する。
加圧対象物Ｗ内に充填金属Ｓを充填することによって、加圧対象物Ｗ内を加圧する際の処理時間の短縮、供給する高圧水の減量、さらに、加圧対象物Ｗ内に残存する空気量の減少などの効果を得ることができる。なお、金属供給部用ケーシング５ｅ内に金属供給部５の各要素が内設されていることによって、耐圧試験時の操作性を向上することができる。（例えば、充填金属供給ホースＬ２が金属供給部用ケーシング５ｅ内から出し入れ可能なように配置されていることによって、クリーンな作業環境が維持されやすくなる。）
【００２７】
タンク５ａは、充填金属Ｓを収容できる容器であればよい。分離フィルタ５ｃは、充填金属Ｓのサイズを均一にすることで、耐圧試験に対する誤差を小さくできる。真空ポンプ５ｂは、市販の真空ポンプを用いることができる。充填金属Ｓは、球状であり、ステンレスまたはセラミックである。
【００２８】
充填部６は、図６に示すように、金属供給部５から供給される充填金属Ｓを加圧対象物Ｗ内で保持する。充填部６は、加圧対象物Ｗ内において、充填金属Ｓを充填できる袋状の容器であり、金属製やゴム製等、適宜選択できる。
加圧対象物Ｗ内に充填部６が配置され、充填部６内に充填金属Ｓが供給された状態にするが、加圧対象物Ｗの内部容積に応じて、充填金属Ｓを定めることが望ましい。つまり、加圧対象物Ｗ内をすべて充填金属Ｓにしてしまうと（高圧水の供給領域をなくしてしまうと）、耐圧試験を適切に実施することができない。また、加圧対象物Ｗ内で高圧水の量が多すぎると、高圧水の使用量を制限することにはならない。そのため、充填金属Ｓは、加圧対象物Ｗの内部容積の１／３〜１／２とすることによって、高圧水の使用量を制限しながら、適切な耐圧試験を実施することができる。
【００２９】
また、加圧対象物Ｗの内表面に均一に耐圧試験を実施するためには、充填部６の配置も重要である。図７（ａ）に示すように、加圧対象物Ｗの内表面に高圧水を均一に接触させる（充填金属Ｓが充填された充填部６が加圧対象物Ｗの内表面に接触しない）場合、充填部６の形状を柱状（円柱状、多角柱状等）にすることで、柱状の充填部６の周囲に高圧水が供給され、高圧水が加圧対象物Ｗと充填部６の両内表面を押圧することで、耐圧試験を実施できる。
【００３０】
また、図７（ｂ）に示すように、加圧対象物Ｗの内表面に充填金属Ｓが充填された充填部６を均一に接触させる（高圧水が加圧対象物Ｗの内表面に接触しない）場合、充填部６の形状を筒状（円筒状、多角筒状等）にすることで、筒状の充填部６の内周部に高圧水が供給され、高圧水が充填部６の内表面を押圧することで、充填部６が加圧対象物Ｗの内表面を押圧することで、耐圧試験を実施できる。
【００３１】
また、加圧対象物Ｗの開口部Ｗａを封止する封止部７を配置することによって、加圧対象物Ｗ内における圧力降下を防ぐことができる。封止部７は、加圧対象物Ｗの開口部Ｗａにねじ込む形態の締結具や金属製のカバー等である。
【００３２】
また、図１に示すように、耐圧試験装置１を制御するための制御装置８を配置する。制御装置８は、取得部８ａと、演算部８ｂと、記憶部８ｃと、フィードバック部８ｄと、を有する。
【００３３】
取得部８ａは、図４に示すように、センサ９（高圧水供給用センサ９ａ、金属供給用センサ９ｂ、加圧対象物用センサ９ｃ）から取得する高圧水の供給圧力や供給量、充填金属Ｓの供給量、加圧対象物用の状態（破壊の有無等）、等の情報を取得する。
演算部８ｂは、取得部８ａで取得した情報に基づいて、作動状況が適切であるか否かを算出し、耐圧試験装置１の各要素にフィードバックする。
記憶部８ｃは、取得部８ａで取得する情報、演算部８ｂで算出した情報、耐圧試験を行うための基礎情報等を記憶および蓄積するメモリである。
フィードバック部８ｄは、演算部８ｂの演算結果に基づいて、高圧水や充填金属Ｓの供給を継続または停止することや、高圧水ポンプ４ａの高圧水の圧力や供給量、真空ポンプ５ｂの充填金属Ｓの供給量等を事前に定める値となるように、制御する。
【００３４】
高圧水供給用センサ９ａは、高圧水の供給圧力や供給量を検知する。例えば、高圧水供給用センサ９ａとしては、圧力センサや流量センサ等を利用できる。図４に示すように、本実施例においては、加圧対象物Ｗ供給時の高圧水を検知することを目的として、高圧水供給用センサ９ａを高圧水供給ノズル４ｃに配置しているが、高圧水ポンプ４ａに配置することによって、高圧水の発生段階の状況を用いることもできる。その他、脱気部４ｂの脱気量を検知するための流量センサを更に配置することもできる。
【００３５】
金属供給用センサ９ｂは、充填金属Ｓの供給量を検知する。例えば、金属供給用センサ９ｂとしては、流量センサ等を利用できる。図４に示すように、本実施例においては、加圧対象物Ｗ供給時の充填金属Ｓの供給量を検知することを目的として、金属供給用センサ９ａを金属供給ノズル５ｄに配置しているが、真空ポンプ５ｂに配置することによって、充填金属Ｓの供給段階の状況を用いることもできる。その他、真空ポンプ５ｂの稼働圧力、充填金属Ｓの供給量、分離フィルタ５ｃによる分離サイズや量等を検知する圧力センサ、流量センサ等を利用できる。
【００３６】
加圧対象物用センサ９ｃは、加圧対象物用の状態（破壊の有無等）を検知する。例えば、圧力検知センサ、流量検知センサ、振動センサ等を利用できる。
図６に示すように、本実施例においては、加圧対象物Ｗの少なくとも一部が破壊しているか否か検知することを目的として、加圧対象物用センサ９ｃを加圧対象物Ｗの側面に配置している。加圧対象物用センサ９ｃによって、加圧対象物Ｗの破壊の成否を検知したときに（加圧対象物Ｗの少なくとも一部が破壊したときに）、高圧水供給部４における高圧水の供給を停止することによって、余分な高圧水の供給を回避するとともに、周辺機器への高圧水の飛散を最小化させることができる。
【００３７】
加圧対象物Ｗの少なくとも一部が破壊した状態とは、加圧対象物Ｗの内圧または外圧によって変形または破壊する限度を超過した状態をいう。耐圧試験装置の場合、加圧対象物Ｗの少なくとも一部が破壊すると、供給圧力が上昇しない、または低下する状態となる。  耐圧試験の目標とする加圧対象物Ｗの内圧または外圧の値に到達し、耐圧試験を実施している最中に、加圧対象物用センサ９ｃで検知する加圧対象物Ｗの内圧または外圧の値が、上昇しない、または低下した場合に高圧水供給部４における高圧水の供給を停止する。
【００３８】
また、加圧対象物用センサ９ｃに限らず、耐圧試験装置において、圧力と流量の著しい変化は、耐圧試験の正確な実施はもちろん、安全性を確保するためにも重要な指標である。そのため、センサ９（高圧水供給用センサ９ａ、金属供給用センサ９ｂ、加圧対象物用センサ９ｃ）の値が、上昇しない、または低下した場合に、どのようなリスク可能性があるか制御装置８の機能に組み込んでおくことによって、安全性の確保に寄与できる。
【００３９】
その他、傾斜部３における油圧ポンプ３ａの稼働圧力や角度調整、ＯＮ／ＯＦＦの切り換え等を情報として活用することで、より有効な耐圧試験を実施できる。
【００４０】
次に、本実施形態の耐圧試験方法について説明する。
【００４１】
まず、準備段階として、加圧対象物Ｗを載置部２に載置する。具体的には、加圧対象物Ｗを載置テーブル２ａに配置し、載置調整台２ｅの位置を調整したうえで、１つまたは複数の固定具（固定シール、固定ベルト等）を用いて固定する。
【００４２】
次に、油圧ポンプ３ａの駆動に伴い、油圧室３ｂ内に油を供給し、ピストン先端部３ｄと回転支持軸回転支持軸が係合し、ピストン３ｃの下方に押し下げることで、回転支持軸２ｃが回転し、載置部２の角度を９０°傾斜させ、加圧対象物Ｗを地表に対して水平な状態にする。
【００４３】
第１の高圧水供給段階として、高圧水ポンプ４ａを起動することで高圧水を生成し、高圧水供給部４の配管を介して、加圧対象物Ｗ内に高圧水を供給する。この際、予め脱気部４ｂで脱気した状態で高圧水を生成することによって、事後的な脱気処理を減らすこともできる。
【００４４】
充填金属Ｓの充填段階として、金属供給部５から加圧対象物Ｗ内に配置する充填部６内に充填金属Ｓを供給する。具体的には、タンク５ａに収容される充填金属Ｓを、分離フィルタ５ｃで最適なサイズに分離し、真空ポンプ５ｂで加圧対象物Ｗに供給する。
【００４５】
耐圧試験段階として、高圧水供給部４から、加圧対象物Ｗ内に再度高圧水を供給することで、内部の高圧水の圧力が徐々に上昇し、耐圧試験で求める基準の圧力２０〜１００ＭＰａの範囲で、耐圧試験の圧力の条件を満たしたうえで、所定時間待機する。
この耐圧試験段階において、高圧水供給部４で耐圧試験を行うだけでなく、安全性を考慮して、別の部屋等に高圧水供給部と同様の装置を用意して、耐圧試験を行うこともできる。
【００４６】
以上、本考案は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本考案はその趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４７】
１      耐圧試験装置
２      載置部
２ａ    載置テーブル
２ｂ    支持部
２ｃ    回転支持軸
２ｄ    回転支持軸先端部
２ｅ    載置調整台
２ｆ    間隔調整部
３      傾斜部
３ａ    油圧ポンプ
３ｂ    油圧室
３ｃ    ピストン
３ｄ    ピストン先端部
４      高圧水供給部
４ａ    高圧水ポンプ
４ｂ    脱気部
４ｃ    高圧水供給ノズル
５      金属供給部
５ａ    タンク
５ｂ    真空ポンプ
５ｃ    分離フィルタ
５ｄ    金属供給ノズル
６      充填部
７      封止部
８      制御装置
９      センサ
９ａ    高圧水供給用センサ
９ｂ    金属供給用センサ
９ｃ    加圧対象物用センサ
Ｗ      加圧対象物
Ｓ      充填金属
Ｌ１    高圧水供給ホース
Ｌ２    充填金属供給ホース
【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】
0003233568.tif 000007
【図６】
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【図７】
0003233568.tif 000009