(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加圧体の上に直接に載置される気体による加圧手段を有する加圧容器部と、
前記加圧容器部を囲むように配備される吸引手段を有する装置抑え構造部と、
前記加圧手段を有する前記加圧容器部と前記吸引手段を有する前記装置抑え構造部と外気部との各境界が被測定平板部に接するシール部と
を具備することを特徴とする部分加圧装置。
【請求項２】
前記部分加圧装置を抑える方向に加圧重錘手段が搭載されることが可能な領域を前記装置抑え構造部に具備することを特徴とする請求項１に記載の部分加圧装置。
【請求項３】
前記吸引手段を有する前記装置抑え構造部が前記被測定平板部に接する領域の面積は、前記加圧手段を有する前記加圧容器部が前記被測定平板部に接する領域の面積より大きな面積を有することを特徴とする請求項１または２に記載の部分加圧装置。
【請求項４】
前記シール部は、異なる弾性係数を有するゴムおよび／または合成樹脂からなる複数のシール材で積層されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部分加圧装置。
【請求項５】
前記シール部は、圧力が高い側に位置する厚さを大きく、圧力が低い側に位置する厚さを小さくした勾配を有したシール材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の部分加圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はたとえば部分加圧装置に係り、特に反力点を持てない底面部における金属などの部分的な表面における部分加圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
密閉性を求められる構築物、機械等の非試験体において少なくとも部分的に耐圧性能を精査することで当該非試験体の性能を保証する必要がある場合がある。このときには少なくとも性能を測定したい部分に対して加圧することで加圧媒体のリーク等がないかを測定するのが好適である。
【０００３】
たとえば、特許文献１は、フランジ部材と連結軸とで固定する押さえ板を当該フランジ部材に対向配置し、連結軸に外装する円筒材にＯリングを介在させて摺動可能に外嵌挿したパッキンを周設したピストン部材とで構成されるように被試験空間を形成することで、取り扱い並びに装着が簡単で、任意の所要区間を密閉して同部内を加圧可能であり、高圧力であっても漏洩が発生しないとする技術思想を開示している。特許文献１は反力がとれていることが前提となっている。
【０００４】
ところが、被試験空間、被試験体の設置環境、設置場所等の状況によっては加圧する際の反力がとれない場合も存在する。たとえば特許文献２は、下部ヘッダ間を逆Ｕ字状をした垂直屈曲管で連結して成る垂直屈曲管式熱交換器内に、給水ポンプを用いて水を流し、垂直屈曲管式熱交換器内に一通り水が流されたら、一旦、給水ポンプによる水の供給を停止して、垂直屈曲管式熱交換器内を圧縮機で加圧し、再び給水ポンプを用いて加圧状態で垂直屈曲管式熱交換器内へ水を供給させるようにするすることで小容量のポンプでも垂直屈曲管の上部屈曲部にまで完全に水を満たし得るようにするとする技術思想を開示する。特許文献２の場合には反力機構を特に設けなくてもよい。水を満たすという思想から、比較的巨大な構築物、建築物の場合、莫大な水量が必要となってしまうことになる。
【０００５】
特に、密閉性が要求される比較的巨大な構築物、建築物等の場合であって、反力をとれない構造のものが存在する。このときには、特許文献２のように、資源の莫大な消費を伴わずに耐圧性能を精査する機構はこれまでに存在しなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１４００３５号公報
【特許文献２】特開平１０−１６０３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特に反力点を持てない底面部における部分的な溶接部を有する比較的巨大構築物における溶接欠陥等の検出に対して加圧法を用いるには、加圧させようとする部位に当該加圧による発生する力に対抗するために反力点を設け、加圧装置を固定するか、発生する力相当の重量を載荷して装置を加圧面に押し付けて加圧することになると考えられる。
【０００８】
しかしながら、上記の方法では、加圧装置を固定するために反力点を設けなければならず、加圧装置を押し付けるために膨大な重量を載荷させなければならない。本願発明はこうした従来の問題点を解決することを企図したもので、加圧装置を固定するための反力点を不要とし、載荷する重量も軽減できる部分加圧装置を提供することを目的とする。より具体的には、特に反力点を持てない平面部分を持つ金属などの表面における部分的な溶接部の欠陥を検知する装置において、最大圧力差１気圧（＝１０１３ｈＰ≒０．１ＭＰ）を超え、官能試験でない数値による判定を可能とすることで、より正確な判定を可能とする部分加圧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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一実施態様に係る部分加圧装置は、被加圧体の上に直接に載置される加圧手段を有する加圧容器部と、加圧重錘手段及び／もしくは吸引手段を有する減圧部による装置抑え構造部と、上記加圧手段を有した上記容器部と上記吸引手段を有した減圧部と外気部との各境界部が被測定平板部に接する箇所に相互の圧差を維持するためのシール手段を有することで、上記吸引手段による負圧が、上記加圧手段による加圧力が被測定部から離れる方向へ掛る力を低減させる効果が得られ、更に上記加圧重錘手段を用いることで上記吸引手段による吸引効果を高めることを可能としている。
【００１０】
この場合に、上記吸引手段を有する上記減圧部が被測定物となる平坦な表面部に接する領域の面積は、上記加圧手段を有する加圧容器部が被測定物となる平坦な表面部に接する領域の面積より大きな面積を有することで、前項に記載した上記吸引手段による負圧が、被測定部から離れる方向へ掛る力を効果的に相殺することを可能とするのでもよい。
【００１１】
また上記の場合に、上記容器部と上記減圧部と外気部との各境界部において、相互の圧差を維持するために上記被測定平板部と接する箇所に固定されるシール手段は、異なる弾性係数を有するゴムや合成樹脂などからなる複数のシール材で積層されていることによって、シール形状を維持すると同時に、相互の上記圧差による変位、変形が接触面に有する凹凸部に効果的に真の接触を確保し、シール効果を確実にするようにすることもできる。
【００１２】
一方、上記の場合、上記容器部と上記減圧部と外気部との各境界部において、相互の圧差を維持するために上記被測定平板部と接する箇所に固定されるシール手段は、圧力が高い側に位置する厚さを大きく、圧力が低い側に位置する厚さを小さくした勾配を有した略テーパー状のシール材であることによって、相互の上記圧差による変位、変形はくさび効果により一層確実なシール効果を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る部分加圧装置の基本構造断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る部分加圧装置の基本構造図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る部分加圧装置における加圧領域及び減圧領域を示す構成図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係る部分加圧装置における加圧領域及び減圧領域を示すその他の構成例である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態に係る部分加圧装置における加圧領域及び減圧領域を示すその他の構成例である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係る部分加圧装置における被測定部の一例を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に係る部分加圧装置における被測定部のその他の例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る部分加圧装置のシール部の高さ方向の位置関係を示す図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係る部分加圧装置におけるシール部Ｉの構成を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係る部分加圧装置におけるシール部Ｉのその他の例を示す図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態に係る部分加圧装置におけるシール部Ｉのその他の例を示す図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態に係る部分加圧装置におけるシール部ＩＩの構成を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態に係る部分加圧装置におけるシール部ＩＩのその他の例を示す図である。
【図８Ａ】本発明の一実施形態に係る部分加圧装置の複合シール部の断面の例である。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態に係る部分加圧装置のくさび形シール部の断面の例である。
【図９】本発明の別の実施形態に係る部分加圧装置の構造例である。
【図１０】従来の真空試験のイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施形態に係る部分加圧装置の基本構造断面図を示しているが、金属などのたとえば平坦な表面における部分的な溶接部を囲むように圧力容器部１がシール部を介して気密が保持される。加圧部から送られる圧縮空気などで内圧Ｐの状態に維持される時間内に溶接部欠陥によるリークがあれば所定圧が減じることで、溶接欠陥を確認する方法である。なお、金属の表面は必ずしも平坦でなくてもよい（以下同じ）。
【００１５】
図２は本発明の一実施形態に係る部分加圧装置の基本構造を示し、金属などのたとえば平坦な表面における部分的な溶接部を囲むように圧力容器部１がシール部Ｉ３１を介して気密が保持され、更にその外周部に減圧室が構成され、その上部には重錘が設置される。加圧部から送られる圧縮空気などで内圧Ｐの状態に維持されると同時に、減圧室の内圧が減圧されることで周囲のシール部Ｉ３１及びシール部ＩＩ３２によって吸引効果を得ることで、圧力容器部１の圧力Ｐによって被測定面から押し離される力を低減もしくは相殺する効果を得られる。更に、装置上部に設置される重錘が上記吸引効果と同方向の力を加えることになるので上記効果を更に上げることを可能としている。因みに、圧力容器部１の加圧力が上記被測定面に加わる領域の面積をＡＰとし、上記減圧室の減圧力が上記被測定面に加わる領域の面積をＡＶとすると、上記の効果はその面積の比に依存することになる。
【００１６】
図３Ａは本発明の一実施形態に係る部分加圧装置における加圧領域及び減圧領域の一例を示す図で、長さＭ１×Ｍ２の略矩形もしくは正方形状の測定領域に相当する加圧領域の面積をＡＰとし、上記減圧室の減圧力が上記被測定面に加わる領域の面積をＡＶで示している。ここに、ＡＶ＞ＡＰとすることが効果を大きくすることに繋がる。
【００１７】
図３Ｂは上記図の略矩形もしくは正方形の形状を直径Ｄ１の略円形もしくは楕円形構造とした場合の例を示す図で、上記同様に、加圧領域の面積をＡＰと、減圧領域の面積をＡＶで示している。
【００１８】
図３Ｃは上記図の略矩形構造において、上記減圧領域を複数の領域に分割した例を示している。例えば４分割の場合に、ＡＶ＝ＡＶ１＋ＡＶ２＋ＡＶ３＋ＡＶ４とすれば、ＡＶ＞ＡＰの条件は上記と同じである。
【００１９】
図３Ａ乃至図３Ｃにおける加圧領域の面積ＡＰ及び減圧領域の面積ＡＶに関し、上記圧力容器部の内圧を仮にＰ＝０．１６メガパスカルとした場合、上記被測定面積に相当する領域ＡＰに掛る力が装置を浮き上がらせる力ＦＡ＝０．１６×ＡＰ（ｋｇｆ）となる。一方、減圧部がほぼ真空状態に減圧（ＶＰ≒０．１ＭＰａ）されたとすると、その力ＦＶ＝０．１×ＡＰ（ｋｇｆ）となる。即ち、ここでの圧力の比はＦＡ：ＦＶ＝１．６：１となる。ここに、真空領域を加圧される被測定面積の１．６倍に相当する面積とするならば力のバランスがとれることを意味する。更に、測定の際に、真空側の面積を大きくするか、測定装置を抑える方向に働く重錘を設けることで更に安定した測定が可能となる。
【００２０】
図４Ａは本発明の一実施形態に係る部分加圧装置における被測定部の一例を示すイメージ図で、例えば金属平面板の略円形貫通孔部に溶接略円板を裏当て金を用いて溶接した状態を示している。ここに、図３Ａおよび図３Ｂで記載した減圧領域の内形部が略円板の周囲を溶接した後の溶接部最大径Ｄ２より大きな構造としている。
【００２１】
図４Ｂは本発明の一実施形態に係る部分加圧装置における被測定部のその他の例を示すイメージ図で、例えば金属平面板の比較的小さな貫通孔部に貫通部材を溶接固定した状態を示している。ここに、図３Ａおよび図３Ｂで記載した減圧領域の内形部は貫通部材を溶接した後の溶接部最大寸法Ｄ３より大きな構造としている。
【００２２】
図５はシール部の高さ方向の位置関係を示す概略断面図であり、圧力容器部１及び減圧室２間に位置するシール部の固定領域の高さ方向の寸法をｈ１とし、減圧室２と本装置の外部に相当する大気間とに位置するシール部の固定領域の高さ方向の寸法をｈ２とし、減圧室２外周部には、シールの圧縮期待量に相当する高さを見込んだ突き当て部２４を設けている。ｈ１およびｈ２の高さは、シールの圧縮変形代を見込んで突き当て部２４が被測定側の金属平面板４に当接するものであることが好ましい。因みに、突き当て部２４の位置はこの位置に限らず、本装置を金属平面板４に押し付ける際にシール部の不均一圧縮を発生させるような傾斜を生じない範囲での余裕を見込むことは許容範囲である。
【００２３】
図６Ａは本発明の一実施形態に係る部分加圧装置におけるシール部Ｉ３１の構成を示す図で、圧力容器部１の底面部には、例えば接着剤を介して例えば硬度の高いシール部材３１ｃと例えば硬度の低いシール部材３１ｄとを複数層に組み合わせた複合シール部３１ａと、複合シール部３１ａに突き当たる金属平面板４側にも硬度の高いシール部材３１ｃもしくは硬度の低いシール部材３１ｄ（図示しない）を構成して、その両者を押し付ける状態で固定することで、圧力容器部１の内圧がシール部Ｉ３１から漏洩することは遮断される。ここに圧力容器部１の底面部に固着される複合シール部３１ａの厚さＨ１と、金属平面板４に固着されたシール部材３１ｃの厚さＨ２との和(Ｈ１＋Ｈ２)は、圧力容器部１の底面部に設けられた上記寸法ｈ１よりシールの圧縮変形代を見込んだ厚さ分だけ大きい値となる。
【００２４】
図６Ｂは本発明の一実施形態に係る部分加圧装置におけるシール部Ｉ３１の構成を示す他の構造例で、図６Ａにおける圧力容器部１の底面部が複合シール部３１ａを固着させるために金属平面板４に並行し面積を大にした面を有するフランジ部１４を有した構造の例である。ここに、複合シール部３１ａの厚さＨ１と、金属平面板４に固着されたシール部材３１ｃの厚さＨ２との和(Ｈ１＋Ｈ２)は、圧力容器部１の底面部に設けられた寸法ｈ１よりシールの圧縮変形代を見込んだ厚さ分だけ大きい値となる。
【００２５】
図６Ｃは本発明の一実施形態に係る部分加圧装置におけるシール部Ｉ３１の構成を示す他の構造例で、図６Ａにおける圧力容器部１の底面部が、圧力容器部１の内側に向かって大きく傾斜する勾配面を有し、当該勾配面を固着層３１ａとしてくさび形シール部３１ｅを構成する。ここに、くさび形シール部３１ｅの断面は、圧力容器部１の底面部に対応する面にほぼ同じ傾斜を有する勾配を持ち、金属平面板４側の面は平面形状をしている。本構造によって、圧力容器１の内圧が大きくなった場合にその圧によるくさび効果でくさび形シール部３１ｅのシールすべき面がより強固に密着することで確実なシール効果が得られる。
【００２６】
図７Ａは本発明の一実施形態に係る部分加圧装置におけるシール部ＩＩ３２の構成を示す図で、減圧室２の外周部に位置する底面部は、本装置全体を被測定部となる金属平面板４に当接する突き当て部２４を有し、且つ、例えば接着剤を介して例えば硬度の高いシール部材３２ｃと例えば硬度の低いシール部材３２ｄとを複数層に組み合わせた複合シール部３２ａが構成され、複合シール部３２ａに突き当たる金属平面板４にも硬度の高いシール部材３２ｃを構成して、その両者を押し付ける状態で固定することで、減圧室２にその外周の大気がシール部ＩＩ３２から漏洩することは遮断される。ここで減圧室周囲部３２ｅの底面部に固着される複合シール部３２ａの厚さＨ１と、金属平面板４に固着されたシール部材３２ｃの厚さＨ２との和(Ｈ１＋Ｈ２)は、加圧容器１の底面部に設けられた上記寸法ｈ１よりシールの圧縮変形代を見込んだ厚さ分だけ大きい値となる。
【００２７】
図７Ｂは本発明の一実施形態に係る部分加圧装置におけるシール部ＩＩ３２のその他の例を示す図で、図７Ａにおける減圧室２の外周部に位置する底面部が、減圧室２の外側に向かって大きく傾斜する勾配面を有し、勾配面を固着層３２ａとしてくさび形シール部３２ｆを構成する。ここに、上記くさび形シール部３２ｆの断面は、減圧室２の底面部に対応する面にほぼ同じ傾斜を有する勾配を持ち、金属平面板４側の面は平面形状をしている。本構造によって、減圧室２が減圧されている状態において、くさび形シール部３２ｆが吸引される方向に作用することでくさび効果が働き、くさび形シール部３２ｆのシールすべき面がより強固に密着することで確実なシール効果が得られる。
【００２８】
図８Ａは本発明の別の一実施形態に係る部分加圧装置における矩形状の複合シール部３１ａの断面の例であり、断面構造は矩形状に限らずその他の構造においても同等の形状である。
【００２９】
図８Ｂは本発明のまた別の一実施形態に係る部分加圧装置における矩形状のくさび形シール部３２ｆの断面の例であり、断面構造は矩形状に限らずその他の構造においても同等の形状である。
【００３０】
図９は本発明のさらに別の実施形態に係る部分加圧装置の構造例であり、図３Ａ及び図３Ｂで示した構造の他に、圧力容器部を略半球形状にした例である。本試験における内圧Ｐを大きくする場合に、耐圧構造部の肉厚を薄くし、全体をより軽くする必要がある場合は、加圧部を略球状にすることで軽量化効果を得ることができる。
【００３１】
図１０は従来の真空試験のイメージ図で、本案とは逆に測定領域における圧を減圧するもので、圧力容器の浮きは無く安定するが、リークがある場合の内外圧力差は最大でも１気圧（≒０．１ＭＰ）である。
【００３２】
以上説明したように、本発明によれば、被加圧体の上に直接に載置される加圧手段を有する加圧容器部と、加圧重錘手段及びもしくは吸引手段を有する減圧部による装置抑え構造部と、上記加圧手段を有した上記容器部と上記吸引手段を有した減圧部と外気部との各境界部が被測定平板部に接する箇所に相互の圧差を維持するためのシール手段とを備え、更に重錘を利用することで、効果的で且つ１気圧以上の圧差を容易に得ることが可能となる。
【００３３】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更して実施することも可能であり、これらは全て本技術思想の一部である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
上記のような特徴、利点を備える本発明は、たとえばＬＮＧタンク、ＬＮＧタンカー（ＬＮＧ運搬船）、原子力発電所施設、航空機、船舶等溶接個所の気密性を要請される構築物、構造物であって、反力点を持てない平面部分を持つあらゆる構築物、構造物に対して利用可能性を有している。
【符号の説明】
【００３５】
１  圧力容器
１１  加圧部
１２  圧力計
１３  加圧測定領域
２  減圧室
２１  減圧部
２２  真空計
２３  減圧領域
２４  突き当て部
３  シール部
３１  シール部Ｉ
３１ａ  複合シール部
３１ｂ  固着部
３１ｃ  例えば硬いシール部材
３１ｄ  例えば柔らかいシール部材
３１ｅ  くさび型シール部
３２  シール部ＩＩ
３２ａ  複合シール部
３２ｂ  固着部
３２ｃ  例えば硬いシール部材
３２ｄ  例えば柔らかいシール部材
３２ｅ  減圧室周囲部
３２ｆ  くさび型シール部
４  金属平面版
５  重錘
６  溶接部
６１  溶接円板
６２  裏当て金
６３  貫通部材
７  安全弁
Ａ  面積
ＡＰ  加圧領域の面積
ＡＶ  減圧領域の面積
Ｄ１  円形の加圧領域の直径
Ｄ２、Ｄ３  円板の溶接部最大径および、貫通部材の溶接部最大寸法
Ｈ１  複合シール部の厚さ
Ｈ２  金属平面板に取付けるシール部材の厚さ
ｈ１  シール部Ｉが当接する間隙寸法
ｈ２  シール部ＩＩが当接する間隙寸法
Ｌ  漏れ（リーク）部
Ｍ１、Ｍ２  矩形の加圧領域の縦横の長さ
Ｐ  圧力
Ｗ  装置を押し付ける力
【要約】
【課題】特に反力点を持てない平面部分を持つ金属などの表面における部分的な溶接部の欠陥を検知する装置において、最大圧力差１気圧（＝１０１３ｈＰ≒０．１ＭＰ）を超え、官能試験でない数値による判定を可能とする部分加圧装置を提供すること。
【解決方法】被加圧体の上に直接に載置される加圧手段を有する加圧容器部と、加圧重錘手段及びもしくは吸引手段を有する減圧部による装置抑え構造部と、上記加圧手段を有した上記容器部と上記吸引手段を有した減圧部と外気部との各境界部が被測定平板部に接する箇所に相互の圧差を維持するためのシール手段とを備える。加圧部の周囲に減圧部とシール部を設け、更に重錘を利用することで効果的で且つ１気圧以上の圧差を容易に得ることを可能としている。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
0006054568.tif 000011
【図６Ｃ】
0006054568.tif 000012
【図７Ａ】
0006054568.tif 000013
【図７Ｂ】
0006054568.tif 000014
【図８Ａ】
0006054568.tif 000015
【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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