(57)【要約】【課題】試験体の耐圧試験を実施する場合において、液体の圧力を安定して負荷させることが可能な圧力調整装置およびこれを備える耐圧試験装置を提供することを目的とする。【解決手段】液体が充満している試験体２内に液体を注入しながら耐圧試験が実施される試験体２に連通するシリンダ６と、シリンダ６内に移動可能に配置されたピストン７と、ピストン７に、試験体２側に向かって荷重を負荷する荷重負荷手段８と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2011112513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が充満している試験体内に液体を注入しながら耐圧試験が実施される該試験体に連通するシリンダと、
該シリンダ内に移動可能に配置されるピストンと、
該ピストンに、前記試験体側に向かって荷重を負荷する荷重負荷手段と、を有する圧力調整装置。
【請求項２】
前記荷重負荷手段は、錘体である請求項１に記載の圧力調整装置。
【請求項３】
前記荷重負荷手段は、前記試験体側に向かって前記ピストンに荷重を負荷する油圧ジャッキと、該油圧ジャッキが前記ピストンに負荷する荷重を検知する負荷荷重検知手段と、該負荷荷重検知手段によって検知された荷重信号によって前記油圧ジャッキが負荷する荷重を制御する油圧ジャッキ制御装置と、を備える請求項１に記載の圧力調整装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧力調整装置と、
液体を注入しながら耐圧試験が実施される試験体と、
該試験体内に液体を注入するポンプと、
前記試験体と前記ポンプとの間に設けられる調整弁と、
前記試験体内の液体の圧力を検知する試験体用圧力検知手段と、
該試験体用圧力検知手段によって検知された圧力信号によって前記調整弁の開度を調整する弁開度制御手段と、を備える耐圧試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力調整装置およびこれを備える耐圧試験装置に関し、特に液体を用いて試験体の耐圧試験を行う際に使用するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、試験体の耐圧試験は、圧力センサと圧力調整弁とを用いて圧力を調整しながら水を試験体内に注入し、試験体を満水にした後に注水を停止して実施される。
特許文献１には、試験体およびシリンダ内を満水にした後に注水を停止し、シリンダ内に設けられているピストンの上方に重錐を搭載して圧力の調整を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６９２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、試験体内に注入される水が高圧の場合には、特許文献１に記載の発明は、弾性変形する試験体の耐圧試験の際、試験体が注入される水の圧力によって弾性変形して容積が変化し、試験体内に注入された水に圧力変動が生じて試験体内の圧力調整が困難になるという問題があった。
また、伸びの小さな材料で製造される試験体の場合には、誤操作により若干の過大圧力負荷に対して試験体が破裂する恐れがある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、液体の圧力を安定して負荷させることが可能な圧力調整装置およびこれを備え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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の圧力調整装置およびこれを備える耐圧試験装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る圧力調整装置は、液体が充満している試験体内に液体を注入しながら耐圧試験が実施される該試験体に連通するシリンダと、該シリンダ内に移動可能に配置されるピストンと、該ピストンに、前記試験体側に向かって荷重を負荷する荷重負荷手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
液体が充満している試験体内にさらに液体を注入していくと、試験体内の圧力が上昇し、試験体に連通しているシリンダ内の圧力も上昇する。シリンダ内の圧力が荷重負荷手段によってピストンに負荷されている荷重による圧力よりも大きくなると、シリンダ内の圧力と荷重負荷手段による荷重による圧力とが釣り合う位置までシリンダ内をピストンが移動して均衡する。
【０００８】
試験体内に注入される液体が高圧（例えば１００kg/cm2）であるために試験体が弾性変形して容積が変化し試験体内の液体に圧力変動が生じた場合には、ピストンがシリンダ内を移動することによって、シリンダ内の液体が試験体に供給されるとともに、試験体内の液体の圧力が調整される。したがって、ピストンに所望の圧力を達成可能な荷重を荷重負荷手段によって負荷しておくことにより、圧力変動が生じた場合であっても耐圧試験を安定して行うことができる。
【０００９】
また、試験体内に所望の圧力以上の圧力の液体が注入された場合には、ピストンに所望の圧力を達成可能な荷重を荷重負荷手段によって負荷しておくことにより、シリンダ内の圧力と、荷重負荷手段によって負荷される圧力とが釣り合う位置までシリンダ内をピストンが移動して均衡する。そのため、試験体内の圧力を所望の圧力にすることができる。したがって、試験体が過大な圧力によって破裂することを防止して耐圧試験を安全に実施することができる。
なお、所望の圧力とは、耐圧試験実施のために試験体内の液体に負荷されるべき規定圧力をいう。
【００１０】
本発明に係る圧力調整装置によれば、前記荷重負荷手段は、錘体であることを特徴とする。
【００１１】
シリンダには、錘体の重量による荷重が負荷される。そのため、試験体内の液体に圧力を負荷する複雑な構造を設ける必要がない。したがって、簡易に耐圧試験を実施することができる。
【００１２】
本発明に係る圧力調整装置によれば、前記荷重負荷手段は、前記試験体側に向かって前記ピストンに荷重を負荷する油圧ジャッキと、該油圧ジャッキが前記ピストンに負荷する荷重を検知する負荷荷重検知手段と、該負荷荷重検知手段によって検知される負荷信号によって前記油圧ジャッキが負荷する荷重を制御する油圧ジャッキ制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
油圧ジャッキがピストンに負荷する荷重は、負荷荷重検知手段によって検知される。負荷荷重検知手段によって、シリンダ内の液体の圧力が所望の圧力になるように油圧ジャッキ制御装置によって油圧ジャッキがピストンに負荷する荷重を制御することとした。そのため、錘体によって液体に荷重を負荷する場合に比べて、試験体内の液体に負荷する荷重の調整が容易となる。したがって、耐圧試験を簡便に実施することができる。
【００１４】
本発明に係る耐圧試験装置によれば、上記のいずれかに記載の圧力調整装置と、液体を注入しながら耐圧試験が実施される試験体と、該試験体内に液体を注入するポンプと、前記試験体と前記ポンプとの間に設けられる調整弁と、前記試験体内の液体の圧力を検知する試験体用圧力検知手段と、該試験体用圧力検知手段によって検知された圧力信号によって前記調整弁の開度を調整する弁開度制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
試験体内には、試験体用圧力検知手段によって試験体内の液体の圧力を検知して弁開度制御手段によって調整弁の開度を調整しながら、所望の圧力の液体がポンプから注入される。注入される液体の圧力が高圧の場合（例えば１００kg/cm2）には、試験体が液体の圧力によって弾性変形して容積が変化する。容積が変化するため、試験体内の液体の圧力に変動を生じる。そのため、圧力調整装置を設けて試験体内の液体の圧力変動を調整することにした。これにより、試験体の容積が変化した場合であっても、シリンダ内の圧力と、荷重負荷手段による圧力とが釣り合う位置までシリンダ内をピストンが移動して均衡することができる。したがって、試験体内の液体の圧力を所望の圧力に調整して安定した圧力によって耐圧試験が可能となる。
【００１６】
また、伸びが小さな材料によって試験体が製造されている場合には、試験体内に液体を注入中に調整弁の開度調整に不具合が生じる等して試験体内の液体の圧力が所望の圧力以上になった際には、試験体が破裂することが懸念される。そこで、試験体内の液体の圧力を調整する圧力調整装置を設けることにした。そのため、試験体内の液体が所望の圧力以上になった場合であっても、シリンダ内の圧力と荷重負荷手段による荷重による圧力とが釣り合う位置までシリンダ内をピストンが移動して均衡する。したがって、試験体内の液体を所望の圧力に調整して耐圧試験を安全に実施することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、試験体内に注入される液体が高圧であるために試験体が弾性変形して容積が変化し試験体内の液体に圧力変動が生じた場合には、ピストンがシリンダ内を移動することによって、シリンダ内の液体が試験体に供給されるとともに試験体内の液体の圧力が調整される。したがって、ピストンに所望の圧力を達成可能な荷重を荷重負荷手段によって負荷しておくことにより、圧力変動が生じた場合であっても耐圧試験を安定して行うことができる。
【００１８】
また、試験体内に所望の圧力以上の圧力の液体が注入された場合には、ピストンに所望の圧力を達成可能な荷重を荷重負荷手段によって負荷しておくことにより、シリンダ内の圧力と、荷重負荷手段による圧力とが釣り合う位置までシリンダ内をピストンが移動して均衡する。そのため、試験体内の圧力を所望の圧力にすることができる。したがって、試験体が過大な圧力によって破裂することを防止して耐圧試験を安全に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力調整装置を備える耐圧試験装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る圧力調整装置を備える耐圧試験装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１には、本実施形態に係る圧力調整装置を備える耐圧試験装置の概略構成図が示されている。
耐圧試験装置１は、試験体２と、試験体２に連通している圧力調整装置３と、試験体２に水（液体）を注入する水圧ポンプ（ポンプ）４と、と有している。
【００２１】
試験体２は、内部に注入される水を規定圧力にして耐圧試験が行われる容器である。試験体２には、試験体２内に注入された水の圧力を検知する圧力センサ（試験体用圧力検知手段）５が設けられている。
【００２２】
水圧ポンプ４は、水を昇圧して、試験体２内に水を供給するものである。水圧ポンプ４は、試験体２に配管２０によって接続されている。配管２０上には、水圧ポンプ４によって供給される水の圧力を調整する圧力調整弁（調整弁）６が設けられている。
【００２３】
圧力調整装置３は、シリンダ６と、シリンダ６内に移動可能に配置されたピストン７と、ピストン７に荷重を負荷する錘体（荷重負荷手段）８とを備えている。
【００２４】
シリンダ６は、試験体２の変形に伴う試験体２の体積変化に相当する容積を有するものとする。シリンダ６は、配管２１によって試験体２と連通している。シリンダ６が試験体２と連通しているため、シリンダ６には水が導かれる。
【００２５】
シリンダ６の内部には、ピストン７が設けられている。ピストン７は、シリンダ６の内壁を上下に摺動することが可能となっている。シリンダ６内を移動するピストン７による容積変化によってシリンダ６内を一定圧に維持することができる。ピストン７の上方には、錘体８が搭載されており、ピストン７の摺動と共にシリンダ６の内部を上下方向に移動可能となっている。
【００２６】
次に、本実施形態の耐圧試験装置１を用いた試験体２の耐圧試験方法について説明する。
水圧ポンプ４を作動させて、配管２０を介して試験体２内に水を注入する。試験体２内に水を注入する際には、配管２０上に設けられている圧力調整弁６によって、注入する水の圧力が耐圧試験の規定圧力でもある所望の圧力、例えば８０kg/cm2になるように調整する。
【００２７】
水の注入中は、試験体２に設けられている圧力センサ５によって試験体２内の圧力が検知される。圧力センサ５が検知した圧力信号は、モニター９に送信される。モニター９には、圧力センサ５から送信された試験体２内の水の圧力が表示される。モニター９に表示されている試験体２内の水圧を監視しながら、試験体２内には、水圧ポンプ４によって水が注入される。
【００２８】
試験体２内に水が注入されると、配管２１からシリンダ６内に水が導かれる。シリンダ６内には、錘体８がピストン７の上方に搭載されている。ここで、錘体８は、その重量とピストン７の重量との和をピストン７の断面積で割った圧力（以下「調整圧力」という。）が耐圧試験の規定圧力になる重量とされる。シリンダ６内に導かれた水には、規定圧力に相当する荷重を有する錘体８によって調整圧力が負荷される。
【００２９】
水を注入しつづけることによって試験体２内には、水が充満する。水が充満している試験体２内には、水圧ポンプ４によって更に水が注入されつづける。試験体２内には、水が注入されつづけているので容器内２の圧力が上昇する。試験体２内の圧力が上昇すると、試験体２に連通しているシリンダ６内の圧力も上昇する。
【００３０】
シリンダ６内に導入される水の圧力が錘体８およびピストン７による調整圧力よりも大きくなると、ピストン７および錘体８がシリンダ６内を移動する。シリンダ６内を移動しているピストン７および錘体８は、シリンダ６内の導入された水圧と、錘体８およびピストン７による調整圧力とが釣り合う位置で停止する。
【００３１】
次に、試験体２内に注入された水の圧力よって試験体２が弾性変形を生じた場合について説明する。
試験体２内に注入された水の圧力よって試験体２が弾性変形を生じた場合には、試験体２が膨張する。試験体２が膨張することによって試験体２の容積が変化する。試験体２の容積が変化するため、試験体２内に満たされている水の圧力が低下する。試験体２とシリンダ６とが連通しているため、シリンダ６内の水圧が低下する。シリンダ６内の水には、錘体８およびピストン７によって一定の調整圧力が上方から負荷されている。
【００３２】
試験体２の弾性変形によって試験体２に連通しているシリンダ６内の水圧が低下した場合には、ピストン７および錘体８がシリンダ６内を下方に移動する。シリンダ６内を下方に移動したピストン７および錘体８は、シリンダ６内の水圧と、錘体８およびピストン７による調整圧力とが均衡した位置で停止する。シリンダ６内の水圧と、錘体８およびピストン７による調整圧力とが均衡した場合には、シリンダ６内の水には、錘体８およびピストン７による調整圧力と同等の規定圧力が負荷されることになる。
【００３３】
また、試験体２内には、給水ポンプ４から水が注入されつづけている。シリンダ６内をピストン７および錘体８が下方に移動することによって、試験体２内には、給水ポンプ４による水に加えてシリンダ６内の水が配管２１から供給される。
【００３４】
このように、試験体２の弾性変形によって試験体２内の水に圧力変動が生じても、シリンダ６が、試験体２の変形に伴う体積変化に相当する容積を有し、シリンダ６内を移動するピストン７による容積変化によって試験体内の水を一定圧に維持することができる。
【００３５】
次に、所望圧力以上、例えば１００kg/cm2以上の水圧の水が試験体２内に注入される場合について説明する。
試験体２内に注入される水の圧力を調整する圧力調整弁６に不具合等が生じた場合には、所望圧力以上（以下「過負荷」という。）の水圧の水が試験体２内に注入されることがある。
試験体２内および試験体２に連通しているシリンダ６内に流入する水の圧力が過負荷になった場合には、ピストン７および錘体８がシリンダ６内を上方に移動する。シリンダ６内の水圧が錘体８およびピストン７による調整圧力と均衡した位置でピストン７および錘体８の移動が停止する。
【００３６】
シリンダ６内の水圧と、錘体８およびピストン７による調整圧力とが均衡し、かつ、試験体２がシリンダ６と連通しているため、試験体２内の水の圧力は、錘体８およびピストン７による調整圧力と同等となる。これによって、試験体２内の過負荷状態が解消される。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態にかかる圧力調整装置およびこれを備える耐圧試験装置によれば、以下の作用効果を奏する。
試験体２内に注入される水（液体）が高圧であるために試験体２が弾性変形して容積が変化し試験体２内の水に圧力変動が生じた場合には、シリンダ６内の圧力と、錘体（荷重負荷手段）８およびピストン（荷重負荷手段）７の荷重による調整圧力とが釣り合う位置までピストン７および錘体８がシリンダ（荷重負荷手段）６内を移動して均衡する。また、ピストン７および錘体８がシリンダ６内を移動することによって、シリンダ７内の水が試験体２に供給される。したがって、ピストン７に所望の圧力を錘体８によって達成可能な荷重を負荷しておくことにより、試験体２内の水に圧力変動が生じた場合であっても耐圧試験を安定して行うことができる。
【００３８】
また、試験体２内に所望の圧力以上の圧力の水が注入された場合には、ピストン７に対して錘体８によって所望の圧力を達成可能な荷重を負荷しておくことにより、シリンダ６内の圧力と、錘体８およびピストン７による調整圧力とが釣り合う位置までシリンダ６内をピストン７および錘体８が移動して均衡する。そのため、試験体２内の圧力を所望の圧力にすることができる。したがって、試験体２が過負荷（過大な圧力）によって破裂することを防止して耐圧試験を安全に実施することができる。
【００３９】
シリンダ６には、錘体８およびピストン７の重量による荷重が負荷される。そのため、試験体２内の水に荷重を負荷する複雑な構造を設ける必要がない。したがって、簡易に耐圧試験を実施することができる。
【００４０】
また、シリンダ６内を移動するピストン７による容積変化によって試験体２内の水を一定圧に維持することができる。そのため、圧力センサ（試験体用圧力検知手段）５によるフィードバックに時間遅れがあっても、又は圧力センサ５が故障していてもシリンダ６内の水圧を所望の圧力に対応させることができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、液体は水として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、油等であっても良い。
また、本実施形態では、シリンダ７および錘体８は、ピストン７の上下方向を移動するとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、錘体８が試験体２側に向かって荷重を負荷できれば良い。
【００４２】
なお、錘体８を可動可能な錘体とすることによって、試験体２内に注水する水の圧力を段階的に増加させて試験を行う場合であっても、簡易に耐圧試験を実施することができる。
【００４３】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について図２に基づいて説明する。
本実施形態の圧力調整装置およびこれを備える耐圧試験装置は、油圧ジャッキと、油圧ジャッキ制御装置とを有する点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および耐圧試験方法については、同一の符号を付してその説明を省略する。
圧力調整装置３は、シリンダ６と、シリンダ６内に移動可能に配置されたピストン７と、ピストン７に荷重を負荷する油圧ジャッキ１１と、油圧ジャッキ１１が負荷する荷重を制御する油圧ジャッキ制御装置１２とを備えている。
【００４４】
油圧ジャッキ１１は、その内部に作動油が供給されている。油圧ジャッキ１１の内部に満たされている作動油は、油圧ジャッキ制御装置１２によって圧力が制御される。油圧ジャッキ１１内に設けられているラム１１Ａは、油圧ジャッキ１１内を上下方向に移動可能とされている。ラム１１Ａの端は、ピストン７の上面と接するように設けられている。油圧ジャッキ１１内の油が油圧ジャッキ制御装置１２によって制御されることによって、ラム１１Ａはピストン７を下方に押し荷重を負荷する。
【００４５】
油圧ジャッキ制御装置１２は、配管２２によって油圧ジャッキ１１に接続されている。油圧ジャッキ制御装置１２は、油圧ジャッキ１１内の油圧を制御する。
ピストン７と油圧ジャッキ１１のラム１１Ａとの間には、ロードセル（負荷荷重検知手段）１３が設けられている。ロードセル１３は、油圧ジャッキ１１によってピストン７に負荷される荷重を検知する。
【００４６】
次に、本実施形態の耐圧試験装置１を用いた試験体２の耐圧試験方法について説明する。
試験体２内に水（液体）が注入されると配管２１からシリンダ６内に水が導かれる。シリンダ６内の水には、ピストン７を介して油圧ジャッキ１１により荷重が負荷される。油圧ジャッキ１１が負荷する荷重は、ロードセル１３によって検知される。
【００４７】
ロードセル１３によって検知される荷重は、油圧ジャッキ１１が負荷する荷重とピストン７の重量の和をピストン７の断面積で割った圧力（以下「調整圧力」という。）と、試験体２の耐圧試験時の規定圧力とが等しくなるように、油圧ジャッキ調整装置１２によって調整される。これにより、シリンダ６内に導かれた水には、油圧ジャッキ１１によって規定圧力に相当する調整圧力が負荷される。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態にかかる圧力調整装置およびこれを備える耐圧試験装置によれば、以下の作用効果を奏する。
油圧ジャッキ（荷重負荷手段）１１がピストン（荷重負荷手段）７に負荷する荷重は、ロードセル（負荷荷重検知手段）１３によって検知される。ロードセル１３の検知信号によって、シリンダ６内の水（液体）の圧力が所望の圧力になるように油圧ジャッキ１１の荷重を油圧ジャッキ制御装置１２により制御することとした。そのため、錘体（荷重負荷手段）によって水に荷重を負荷する場合に比べて、試験体２内の水に負荷する荷重の調整が容易となる。したがって、耐圧試験を簡便に実施することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  耐圧試験装置
２  試験体
３  圧力調整装置
６  シリンダ
７  ピストン
８  荷重負荷手段（錘体）
【図１】
2011112513.tif 000003
【図２】
2011112513.tif 000004