(57)【要約】【課題】安価で、省スペースであり、且つ試験体の破壊により生ずる飛散物等の影響を受けずに試験体の破壊の様子を観察することができる破壊試験装置を提供する。【解決手段】本発明の破壊試験装置は、圧力媒体を供給することにより破壊される試験体を収容する収容体と、前記収容体と所定の距離をおいて配置される透明部材とを含み、前記収容体の少なくとも１つの側面には、所定の最長径を有する孔部を少なくとも１つ以上備え、前記収容体との所定の距離を置いて配置される透明部材は、前記孔部と対向する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力媒体を供給することにより破壊される試験体を収容する収容体と、前記収容体と所定の距離をおいて配置される透明部材とを含み、
前記収容体の少なくとも１つの側面には、所定の最長径を有する孔部を少なくとも１つ以上備え、
前記収容体と所定の距離を置いて配置される透明部材は、前記孔部と対向することを特徴とする破壊試験装置。
【請求項２】
請求項１記載の破壊試験装置であって、前記孔部が、複数個格子状に配列した格子体を有することを特徴とする破壊試験装置。
【請求項３】
請求項２記載の破壊試験装置であって、前記孔部の最短径に対する最長径の比が、１以上であることを特徴とする破壊試験装置。
【請求項４】
請求項３記載の破壊試験装置であって、前記格子体の格子線の直径は、５ｍｍ以上であって、前記孔部の最長径は、５０〜２００ｍｍの範囲であることを特徴とする破壊試験装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の破壊試験装置であって、前記透明部材と前記収容体との距離は、１ｍ〜１．５ｍの範囲であることを特徴とする破壊試験装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の破壊試験装置であって、前記透明部材を介して前記収容体と対向するように、前記試験体を観測する観測手段を備えることを特徴とする破壊試験装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の破壊試験装置であって、前記透明部材と前記収容体との間を覆うカバー部材を備えることを特徴とする破壊試験装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の破壊試験装置であって、前記収容体は、前記試験体を宙吊りにする支持部材を備えることを特徴とする破壊試験装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の破壊試験装置であって、前記試験体は、高圧タンクであることを特徴とする破壊試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、破壊試験装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、高圧タンク等の試験体の破壊試験は、試験体内に水等の圧力媒体を供給することによって行われる。そして、破壊試験において、試験体が破壊し、試験体から飛散する飛散物等から作業者等を保護するために、例えば、水を張った掘り込み式のピットに試験体を水没させ蓋をしたり、鋼管の中に試験体を投入する等した上で、上記破壊試験が行われる場合がある。
【０００３】
しかし、上記方法では、試験体が、鋼管等で覆われているため、破壊後の試験体を観測することはできても、試験体が破壊する際の試験体の破壊起点部位の特定、破裂モードの観測等の試験体の破壊の様子を観測することは困難である。そして、試験体の破壊の様子を観測することは、試験体の強度性を高める上で、非常に有用な情報となる。
【０００４】
試験体の破壊の様子を観察するためには、例えば、高速度カメラ、作業者による目視等により行われる。しかし、上記同様に、飛散物等から、高速度カメラまたは作業者等を保護する必要がある。
【０００５】
そして、高速度カメラ等を保護するためには、試験体から十分に離れた位置に高速度カメラ等を配置する必要があり、広大な屋外試験場（数十ｍ四方）を確保しなければならない。
【０００６】
また、屋内等の狭い試験場で行う場合には、試験体の飛散物等の衝撃に耐えることが可能な壁、床、天井、高速度カメラ用覗き等を備える必要があり、莫大な費用が掛かってしまう。
【０００７】
また、例えば、特許文献１には、試験体を収容する試験槽に、試験槽外部から試験体の様子を観察することができる窓を設けた耐圧試験装置が提案されている。
【０００８】
しかし、特許文献１の耐圧試験装置では、試験体の破壊により生ずる飛散物等が上記窓に衝突すれば、上記窓が損傷し、以後、試験体の様子を観察することができなくなってしまう。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１２２２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、安価で、省スペースであり、且つ試験体の破壊により生ずる飛散物等の影響を受けずに試験体の破壊の様子を観察することができる破壊試験装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の破壊試験装置は、圧力媒体を供給することにより破壊される試験体を収容する収容体と、前記収容体と所定の距離をおいて配置される透明部材とを含み、前記収容体の少なくとも１つの側面には、所定の最長径を有する孔部を少なくとも１つ以上備え、前記収容体と所定の距離を置いて配置される透明部材は、前記孔部と対向する。
【００１２】
また、前記破壊試験装置において、前記孔部が、複数個格子状に配列した格子体を有することが好ましい。
【００１３】
また、前記破壊試験装置において、前記孔部の最短径に対する最長径の比が、１以上であることが好ましい。
【００１４】
また、前記破壊試験装置において、前記格子体の格子線の直径は、５ｍｍ以上であって、前記孔部の最長径は、５０〜２００ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００１５】
また、前記破壊試験装置において、前記透明部材と前記収容体との距離は、１ｍ〜１．５ｍの範囲であることが好ましい。
【００１６】
また、前記破壊試験装置において、前記透明部材を介して前記収容体と対向するように、前記試験体を観測する観測手段を備えることが好ましい。
【００１７】
また、前記破壊試験装置において、前記透明部材と前記収容体との間を覆うカバー部材を備えることが好ましい。
【００１８】
また、前記破壊試験装置において、前記収容体は、前記試験体を宙吊りにする支持部材を備えることが好ましい。
【００１９】
また、前記破壊試験装置において、前記試験体は、高圧タンクであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、収容体の少なくとも１つの側面には、所定の最長径を有する孔部を少なくとも１つ以上備え、収容体と所定の距離を置いて配置される透明部材を孔部と対向させることにより、安価で、省スペースであり、且つ試験体の破壊により生ずる飛散物等の影響を受けずに試験体の破壊の様子を観察することができる破壊試験装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る破壊試験装置の構成の一例を説明するための平面模式図である。図１に示すように、破壊試験装置１は、収容体１０と、透明部材１２と、圧力装置１４と、圧力センサ１６と、記録部１８ａとを備えている。圧力装置１４は、タンク２０と、ポンプ２２と、供給ライン２４ａ，２４ｂとを備えている。供給ライン２４ａは、タンク２０の出口（不図示）とポンプ２２の吸引側とを接続するものであり、供給ライン２４ｂは、ポンプ２２の吐出側と収容体１０に収容された試験体２６の供給口（不図示）とを接続するものである。
【００２３】
図２は、本実施形態に用いられる収容体の構成の一例を示す模式斜視図である。図１及び図２に示すように、収容体１０は、収容体１０の少なくとも１つの側面に、所定の最長径を有する孔部２８を少なくとも１つ以上備えるものである。そして、収容体１０と距離Ｃをおいて配置される透明部材１２は、収容体１０の孔部２８と対向している。後述するが、距離Ｃは、試験体２６の大きさ、圧力強度等により適宜設定されればよい。また、収容体１０及び透明部材１２は、試験体２６が破壊する際の衝撃によって、倒壊、移動等しないような衝立（不図示）を備えることが好ましい。
【００２４】
孔部２８の形状は、円形状、矩形状等特に制限されるものではない。また、孔部２８の最長径は、試験体２６の大きさ、試験体２６の破壊によって飛散する飛散物の大きさ等に基づいて予め規定する必要がある。具体的には、透明部材１２に損傷を与える大きさの飛散物の通過を防止する大きさに規定する。上記最長径を有する孔部２８を収容体１０に設けることによって、透明部材１２に損傷を与える大きさの飛散物（以下大きい飛散物と呼ぶ）を収容体１０外に飛散することを防止することができる。そのため、透明部材１２の損傷を避けることができ、試験体２６の破壊状態の観測を行うことができる。孔部２８の最長径とは、孔部２８の寸法のうち最も長い径であり、例えば、図２に示すような長方形の孔部２８の最長径は、孔部の対角線（図２に示すＡ）となる。なお、孔部２８の最短径とは、孔部２８の寸法のうち最も短い径である。
【００２５】
また、孔部２８は、収容体１０のどの位置に設けられてもよい。収容体１０外部から（具体的には、図１に示す透明部材１２を介して）試験体２６全体の観測が容易である点で、例えば、図２（及び図１）に示すように、収容体１０の一方の側面と、その側面と反対側の側面にそれぞれ、孔部２８（図２に示す点線部は、）が設けられていることが好ましい。なお、破壊箇所がある程度特定できる試験体等を用いる場合には、収容体１０は、収容体１０外部から（具体的には、図１に示す透明部材１２を介して）破壊箇所が見える位置に上記説明した孔部２８を少なくとも１つ備えていればよい。
【００２６】
収容体１０の材質は、安価で耐強度性を有するものであれば特に制限されるものではないが、例えば、鉄、ステンレス等の金属であることが好ましい。
【００２７】
図３は、本実施形態に用いられる収容体の構成の他の一例を示す模式斜視図である。図３に示すように、収容体１０は、孔部２８が複数個格子状に配列された格子体３０を有する。上記でも説明したように、収容体１０は、孔部を少なくとも１つ以上備えるものであればよいが、収容体１０内の試験体２６の観測が容易である点で、格子体を設けることが好ましい。
【００２８】
格子体３０は、例えば、収容体１０にフランジ窓３２（図３に示す）を形成し、フランジ窓３２に、縦、横の格子線３４ａ，３４ｂを格子状に組み合わせたものを取り付けること等により形成することができる。
【００２９】
格子体３０を構成する孔部２８の最短径に対する最長径の比（図３に示す最長径Ａ／最短径Ｂ）は、格子体の強度、収容体中の試験体の視認性の点で、１以上であることが好ましい。最短径に対する最長径の比が、１より小さいと、格子体の強度性、試験体の視認性が悪くなる場合がある。
【００３０】
格子線３４ａ，３４ｂの材質等は、耐強度性を有するものであれば特に制限されるものではないが、例えば、鉄、ステンレス、チタン等の金属等であることが好ましい。また、格子線３４ａ，３４ｂは、試験体２６から飛散する大きい飛散物の衝撃に耐える太さが必要であり、具体的に、格子線３４ａ，３４ｂの直径は、５ｍｍ以上であることが好ましい。格子線３４ａ，３４ｂの直径が、５ｍｍより小さいと大きい飛散物の衝撃に耐えられない場合がある。
【００３１】
格子体３０の孔部２８は、上記説明したものであればよいが、格子体３０を構成する孔部２８の最長径（図３に示すＡ）は、格子体の強度、収容体中の試験体の視認性の点で、５０〜２００ｍｍの範囲であることがより好ましい。
【００３２】
次に、透明部材１２について説明する。図１に示すように、透明部材１２は、収容体１０との距離Ｃを置いて配置され、収容体１０の孔部２８と対向している。透明部材１２としては、透明部材１２を介して収容体１０内の試験体２６を目視（又は後述する観測手段）により観測することができる程度の透明度を有するものであり、孔部２８を通過するような小さい飛散物の衝撃に耐える強度を有するものであれば、特に制限されるものではない。透明部材１２としては、例えば、ポリカーボネート板、アクリル板等の樹脂板等を用いることができる。
【００３３】
上記でも説明したように、距離Ｃは、試験体の大きさ、圧力強度等により適宜設定されればよいが、破壊試験装置のコンパクト化、透明部材の破損防止等の点で、１ｍ〜１．５ｍの範囲であることが好ましい。距離Ｃが、１ｍより小さいと、孔部を通過するようなちいさい飛散物によっても、透明部材が破損する場合があり、１．５ｍより大きいと、破壊試験装置をコンパクトにすることができない場合がある。
【００３４】
次に、破壊試験装置１のその他の部材について説明する。記録部１８ａは、圧力媒体センサ１６と電気的に接続されている。記録部１８ａは、破壊試験の際に試験体２６に圧力媒体を供給する圧力、破壊時の降下圧力等の圧力を記録するものであり、例えば、記録手段を有するコンピュータ等を用いることができる。
【００３５】
圧力装置１４のポンプ２２は、試験体２６を破壊することができる圧力まで圧力媒体を供給することができるものであれば特に制限されるものではい。また、タンク２０は、試験体２６に供給する圧力媒体を充填するためのものである。タンク２０内に充填される圧力媒体は、空気等の気体、水等の液体等特に制限されるものではないが、試験体２６が破壊する際の観測のしやすさ等の点で水であることが好ましい。
【００３６】
次に、本発明の実施形態に係る破壊試験装置の作用（動作）について説明する。まず、図１に示すポンプ２２を作動させ、圧力媒体を充填したタンク２０から圧力媒体を吸引する。圧力媒体は、供給ライン２４ａ，２４ｂを介して収容体１０に収容した試験体２６の供給口（不図示）から試験体２６内に供給される。また、圧力媒体供給時の圧力（破壊時の降下圧力も同様）は、圧力センサ１６を介して記録部１８ａに記録される。圧力媒体は、試験体２６が破壊されるまで供給される。破壊した後は、ポンプ２２を停止し圧力媒体の供給を止める。試験体２６の破壊状態の観測は、透明部材１２を介して、目視又は後述する観測手段（高速度カメラ等）によって行われる。そして、上記でも説明したように、試験体２６の破壊状態を目視等により観測する作業者（又は観測手段等）は、孔部２８を有する収容体１０によって、試験体２６の破壊により飛散する大きい飛散物から保護され、また透明部材１２によって、孔部２８を通過する小さい飛散物から保護される。そのため、飛散物の影響を受けることなく、試験体２６の破壊状態を観測することができる。
【００３７】
試験体２６の破壊状態の観測は、目視でもよいが、試験体２６の破壊状態を詳細に観測することができる点で、試験体２６を観測する観測手段を備えることが好ましい。図４は、そのような観測手段を備える本発明の他の実施形態に係る破壊試験装置の構成の一例を説明するための平面模式図である。
【００３８】
図４に示すように、破壊試験装置２は、収容体１０と、透明部材１２と、圧力装置１４と、圧力センサ１６と、記録部１８ｂと、観測手段としての高速度カメラ３６、照明具３８とを備えている。圧力装置１４は、タンク２０と、ポンプ２２と、供給ライン２４ａ，２４ｂとを備える。なお、図４に示す破壊試験装置２において、図１に示す破壊試験装置１と同様の部材については、同一の符号を付してある。
【００３９】
図４に示すように、高速度カメラ３６は、透明部材１２を介して、収容体１０と対向するように設けられている。観測手段としては、必ずしも高速度カメラ３６に限られたものではない。例えば、一般的なビデオカメラ、広角度カメラ等を用いることができる。高速度カメラ等を用いることによって、目視よりも確実に試験体の破壊状態を観測することができる。
【００４０】
記録部１８ｂは、圧力センサ１６と電気的に接続されていると共に、高速度カメラ３６とも電気的に接続されている。本実施形態で用いられる記録部１８ｂは、破壊試験の際に試験体２６に供給する圧力、破壊時の降下圧力等の圧力を記録すると共に、高速度カメラ３６で撮影した映像を記録することができるものであり、例えば、記録手段を有するコンピュータ等を用いることができる。また、記録部１８ｂには、トリガ（バックトリガ）を備えることが好ましい。試験体２６の破壊に比較的長い時間を要する場合、全ての映像を記録すると、膨大なデータ量になるが、トリガを備えることによって、試験体２６が破壊する際にトリガが作動し、破壊する数秒前の映像から記録することが可能となる。したがって、試験体の破壊状態を記録するデータ量を抑えることができる。
【００４１】
上記構成とすることによって、試験体２６の破壊状態を観測する高速度カメラ等は、孔部２８および透明部材１２によって、試験体２６の破壊により飛散する大きい飛散物及び小さい飛散物から保護されている。そのため、飛散物によって、高速度カメラ等が壊れることなく、試験体２６の破壊状態を観測することができる。
【００４２】
図５は、本発明の他の実施形態に係る破壊試験装置の構成の一例を説明するための平面模式図である。図５に示すように、破壊試験装置３は、収容体１０と、透明部材１２と、圧力装置１４と、圧力センサ１６と、観測手段としての高速度カメラ３６、照明具３８、カバー部材４０とを備えている。図５に示す破壊試験装置３において、図４に示す破壊試験装置２と同様の部材については、同一の符号を付してある。
【００４３】
図５に示すように、カバー部材４０は、透明部材１２と収容体１０との間を覆うものである。カバー部材４０としては、収容体１０の孔部２８を通過する小さい飛散物によって、穴が開いたり、裂けたり等しないようなものであれば特に制限されるものではないが、厚さ１ｍｍ〜３ｍｍの透明ビニールシート等であることが好ましい。カバー部材４０を設けることによって、収容体１０の孔部２８を通過する小さい飛散物が、広範囲に飛散することを防ぐことができ、破壊試験後において小さい飛散物の回収が容易となる。また、カバー部材４０の構造としては、透明部材１２と収容体１０との距離を容易に変えることができる点で、伸縮可能な蛇腹状の構造であることが好ましい。
【００４４】
次に、本実施形態に用いられる収容体１０の内部について説明する。
【００４５】
収容体１０内には、試験体を固定又は宙吊り等する支持部材を備えていることが好ましい。試験体を収容体に固定する支持部材としては、架台、クランプ等が挙げられ、試験体を宙吊りにする支持部材としては、チェーン、ポリプロピレン系ベルト等が挙げられる。試験体を収容体に固定する架台、クランプ等は、試験体が破壊する際の衝撃によって、破壊されてしまう場合がある。一方、試験体を宙吊りにするチェーン等は、試験体が固定されていないため、試験体が破壊する際の衝撃に強い点でより好ましい。また、試験体とのより小さな接触面積で支持できるため、破壊起点がわかりやすい点で、好ましい。
【００４６】
図６は、試験体を宙吊りにする支持部材を備えた収容体の一例を示す模式断面図である。図６に示すように、収容体１０に設けた支持部材４６を試験体２６の両端に取り付け、試験体２６を宙吊りにしている。支持部材４６の取り付け方法等は、特に制限されるものではない。
【００４７】
本実施形態の破壊試験装置を用いて試験される試験体２６としては、圧力タンク、バルブを備える配管、高圧部品等が挙げられる。上記試験体のうち、破壊時の衝撃力、試験体から飛散する飛散物の大きさ等の点で、圧力タンクを試験体として用いることが好ましい。
【００４８】
以上のように、本実施形態に係る破壊試験装置は、収容体の側面に、所定の最長径を有する孔部を少なくとも１つ以上備え、収容体との所定の距離を置いて配置される透明部材を孔部と対向させることによって、試験体の破壊により生ずる飛散物等の影響を受けずに試験体の破壊の様子を観察することができる。また、本実施形態に係る破壊試験装置は、上記説明したような、広大な試験場や、高価な設備を必要としないため、安価で省スペースで試験体の破壊試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る破壊試験装置の構成の一例を説明するための平面模式図である。
【図２】本実施形態に用いられる収容体の構成の一例を示す模式斜視図である。
【図３】本実施形態に用いられる収容体の構成の他の一例を示す模式斜視図である。
【図４】記録手段を有する本発明の他の実施形態に係る破壊試験装置の構成の一例を説明するための平面模式図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る破壊試験装置の構成の一例を説明するための平面模式図である。
【図６】試験体を宙吊りにする支持部材を備えた収容体の一例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，２，３  破壊試験装置、１０  収容体、１２  透明部材、１４  圧力装置、１６  圧力センサ、１８ａ，１８ｂ  記録部、２０  タンク、２２  ポンプ、２４ａ，２４ｂ  供給ライン、２６  試験体、２８  孔部、３０  格子体、３２  フランジ窓、３４ａ，３４ｂ  格子線、３６  高速度カメラ、３８  照明具、４０  カバー部材、４２  支持部材。
【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６】
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