(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体（５）の内部空間（６）に充填されている流体の加圧と減圧とを繰り返し前記被検査体の疲労耐久性を評価する内圧疲労試験に用いられる疲労試験装置（１）であって、
前記内部空間に連通する加圧室（１００）を有する加圧部（１０）と、
前記加圧室を形成する前記加圧部の内壁（１２）に摺動可能に設けられ前記内部空間の流体を加圧または減圧するよう前記加圧室を往復移動する加圧用プランジャ（１５）と、
前記加圧用プランジャを駆動する加圧用駆動部（２０）と、
前記加圧部内に往復移動可能に設けられ、一端（３５１）が前記加圧室に突出可能な調整用プランジャ（３５）と、
前記調整用プランジャを駆動する調整用駆動部（４０）と、
前記加圧室の流体の圧力を検出し、検出した圧力に応じた信号を出力する圧力検出部（４５）と、
前記加圧用駆動部、前記調整用駆動部、及び、前記圧力検出部と電気的に接続し、前記圧力検出部が出力する信号に基づいて前記加圧用駆動部及び前記調整用駆動部の作動を制御する制御部（５０）と、
を備える疲労試験装置。
【請求項２】
前記調整用駆動部は、前記内部空間の流体の圧力が所定の範囲内の圧力に加圧されるよう前記調整用プランジャを前記加圧室に突出させる請求項１に記載の疲労試験装置。
【請求項３】
前記調整用駆動部は、前記調整用プランジャの移動方向に対して傾斜する第一の傾斜面（４３１）を有し前記調整用プランジャの移動方向に対して非平行な方向に移動可能な第一の位置調整部材（４３）、前記第一の傾斜面と当接可能な第二の傾斜面（４４１）を有し前記調整用プランジャに連結しつつ前記調整用プランジャの移動方向に対して平行な方向に移動可能な第二の位置調整部材（４４）、及び、前記第一の位置調整部材を前記第二の位置調整部材に当接させつつ前記第一の位置調整部材を前記調整用プランジャの移動方向に対して非平行な方向に移動可能な調整部材駆動部（４１、４２）を有する請求項１または２に記載の疲労試験装置。
【請求項４】
前記加圧用プランジャの移動に応じて前記加圧室に流体を供給可能な流体供給部（２５）をさらに備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の疲労試験装置。
【請求項５】
前記流体供給部は、
前記加圧室に連通可能な連通路（２６０）を有する連通管（２６）と、
前記連通管の前記加圧部とは反対側の端部に設けられる供給部（２７）と、
前記供給部内に往復移動可能に収容され、前記供給部内を前記連通路に連通する供給室（２７１）と前記連通路に非連通な空間（２７２）とに区画する供給側ピストン（２８）と、
前記供給側ピストンに連結し、前記供給側ピストンとともに往復移動可能なシャフト（２９）と、
前記シャフトの前記供給側ピストンとは反対側の端部に設けられる駆動側ピストン（３０）と、
前記駆動側ピストンによって内部を第一室（３１１）と第二室（３２２）とに区画される供給用駆動部（３１）と、
前記第一室及び前記第二室に供給する駆動用流体の供給量を制御する供給用制御部（３２）と、
前記連通管に設けられ前記供給室から前記加圧室への流体の流れを許容し前記加圧室から前記供給室への流体の流れを抑制する逆止弁（３３）と、
を有する請求項４に記載の疲労試験装置。
【請求項６】
前記加圧部は、前記加圧室に連通可能に前記加圧部の内壁に形成され前記流体供給部が供給する流体が流通可能な流通口（１０４）を有し、
前記流通口は、前記内部空間の流体を加圧するよう移動する前記加圧用プランジャによって閉じられる請求項４または５に記載の疲労試験装置。
【請求項７】
複数の前記流体供給部を備える請求項４〜６のいずれか一項に記載の疲労試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査体の内圧に対する疲労耐久性を評価する内圧疲労試験に用いられる疲労試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検査体が有する内部空間に充填されている流体に加圧と減圧とを繰り返し、その圧力変化に対する当該被検査体の疲労耐久性を評価する内圧疲労試験が知られている。内圧疲労試験に用いられる疲労試験装置は、被検査体の内部空間の流体が高圧になるときと低圧になるときとを繰り返すよう内部空間に連通している加圧室の流体に対して加圧と減圧とを繰り返す。例えば、特許文献１には、加圧室を形成する加圧室形成部材、及び、加圧室形成部材と接合しプランジャを往復移動可能に収容するプランジャ収容部材を備える疲労試験装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６１７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、内圧疲労試験は、内部空間の流体の圧力、いわゆる、内圧を被検査体の実使用時に内部空間に導入される流体の圧力に比べて高い圧力とし、かつ、内部空間の流体に対する加圧と減圧との繰り返しによる圧力変化の単位時間当たりの回数を多くする加速試験によって行われる。
内圧を実使用時の圧力より高い圧力とする場合、加圧室の流体が外部に漏れ出さないようプランジャとプランジャ収容部材の内壁との間には耐圧性が高いシール部材が設けられることがある。しかしながら、特許文献１に記載の疲労試験装置は、プランジャとプランジャ収容部材の内壁との間に加圧室からの流体の流出を防止するシール部材を備えていないため、プランジャが往復移動するたびにプランジャとプランジャ収容部材の内壁との間から流体が漏れるおそれがある。このため、加圧室の流体を実使用時の圧力より高い圧力とすることができないおそれがある。
【０００５】
一方、内圧を実使用時の圧力より高い圧力とするために耐圧性が高いシール部材を用いると、当該シール部材はプランジャやプランジャ収容部材の内壁との密着性が高いため、プランジャの往復移動によって摺動摩耗しシール部材が破損するおそれがある。特に、内部空間の流体における圧力変化の単位時間当たりの回数が多くなると、プランジャとシール部材とが摺動する時間が長くなるため、シール部材が破損しやすくなる。このため、比較的長時間にわたる内圧疲労試験では、加圧室の流体を所定の圧力まで加圧できなくなるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、被検査体内の流体における圧力変化の単位時間当たりの回数を多くしつつ、当該流体を所定の圧力まで加圧可能な疲労試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、被検査体（５）の内部空間（６）に充填されている流体の加圧と減圧とを繰り返し被検査体の疲労耐久性を評価する内圧疲労試験に用いられる疲労試験装置（１）であって、加圧部（１０）、加圧用プランジャ（１５）、加圧用駆動部（２０）、調整用プランジャ（３５）、調整用駆動部（４０）、圧力検出部（４５）、及び、制御部（５０）を備える。
加圧部は、内部空間に連通する加圧室（１００）を有する。
加圧用プランジャは、加圧室を形成する加圧部の内壁（１２）に摺動可能に設けられ、内部空間の流体を加圧または減圧するよう加圧室を往復移動する。
加圧用駆動部は、加圧用プランジャを駆動する。
調整用プランジャは、加圧部内に往復移動可能に設けられ、一端（３５１）が加圧室に突出可能である。
調整用駆動部は、調整用プランジャを駆動する。
圧力検出部は、加圧室の流体の圧力を検出し、検出した圧力に応じた信号を出力する。
制御部は、加圧用駆動部、調整用駆動部、及び、圧力検出部と電気的に接続し、圧力検出部が出力する信号に基づいて加圧用駆動部及び調整用駆動部の作動を制御する。
【０００８】
本発明の疲労試験装置では、加圧室の流体を加圧用プランジャの往復移動によって圧縮または膨張することによって加圧室に連通している内部空間の流体を加圧または減圧する。本発明の疲労試験装置では、加圧用プランジャは、加圧室を形成する加圧部の内壁と摺動可能に設けられているため、加圧用プランジャと加圧部の内壁との間に加圧室からの流体の流失を防止するシール部材を設ける場合に比べ、比較的高速で往復移動することができる。これにより、内部空間の流体における圧力変化の単位時間当たりの回数を多くすることができる。
【０００９】
一方で、加圧用プランジャと加圧部の内壁とは摺動しているため、加圧室の流体の一部は加圧用プランジャと加圧部の内壁との間の隙間から加圧部の外部に漏れる。また、加圧用プランジャと加圧部の内壁との摺動によって加圧用プランジャや加圧部に熱が発生すると、加圧用プランジャや加圧部は熱膨張する。このため、加圧用プランジャと加圧部の内壁との間の隙間が大きくなる場合がある。隙間が大きくなると加圧室の流体が漏れやすくなる。
本発明の疲労試験装置では、隙間からの漏れによって加圧室で加圧可能な圧力が低下すると、制御部は調整用駆動部を介して加圧室に調整用プランジャを突出させる。これにより、加圧室の容積が突出前に比べて小さくなるため、加圧用プランジャによる加圧室での流体の圧縮率を上げることができる。したがって、内部空間の流体を所定の圧力まで加圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による疲労試験装置の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による疲労試験装置を用いた内圧疲労試験のフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態による疲労試験装置を用いた内圧疲労試験における疲労試験装置の作用を説明する模式図である。
【図４】本発明の一実施形態による疲労試験装置を用いた内圧疲労試験における流体の最高圧力の時間変化を示す特性図である。
【図５】本発明の一実施形態による疲労試験装置を用いた内圧疲労試験における流体の圧力の時間変化を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１２】
（一実施形態）
本発明の一実施形態による疲労試験装置を図１〜５を参照して説明する。
一実施形態による疲労試験装置１の模式図を図１に示す。疲労試験装置１は、「被検査体」としてのワーク５の内圧に対する疲労耐久性を評価する内圧疲労試験に用いられる。
ワーク５は、実使用時に内部空間６に高圧の流体が導入される部材であって、一実施形態では、例えば、圧力が３００ＭＰａ程度の燃料が供給されるコモンレール、当該コモンレールに設けられる複数のインジェクタボディ、及び、コモンレールに高圧の燃料を供給するポンプから構成されている。
【００１３】
疲労試験装置１は、内圧疲労試験においてワーク５が有する内部空間６に充填されている流体の加圧と減圧とを繰り返す。疲労試験装置１は、加圧部１０、加圧用プランジャ１５、「加圧用駆動部」としての第一駆動部２０、流体供給部２５、調整用プランジャ３５、「調整用駆動部」としての第二駆動部４０、「圧力検出部」として圧力センサ４５、制御部５０などを備える。なお、図１には、疲労試験装置１が載置される床面３側の方向を地方向とし、床面３とは反対側の方向を天方向として図示する。
【００１４】
加圧部１０は、疲労試験装置１が有する略直方形状のフレーム１１内に位置する金属から形成されている部材である。加圧部１０は、床面３に載置されているフレーム１１に固定されている。加圧部１０は、加圧室１００、流体供給路１０１、及び、流体流通路１０２を有する。加圧室１００は、加圧部１０を天地方向に貫通するよう形成されている。加圧室１００は、地側の開口に調整用プランジャ３５を支持する支持部材１０３が設けられている。流体供給路１０１は、流体供給部２５内と加圧室１００とを連通する。流体流通路１０２は、ワーク５の内部空間６と加圧室１００とを連通する。
【００１５】
加圧用プランジャ１５は、加圧室１００の天側の開口から加圧室１００に挿入されている。加圧用プランジャ１５は、往復移動可能に設けられ、加圧室１００を形成する加圧部１０の内壁１２と摺動可能に形成されている。加圧用プランジャ１５は、加圧室１００での往復移動によって加圧室１００の流体を加圧可能である。加圧用プランジャ１５は、地側に移動すると、流体供給路１０１の加圧室１００と連通する側の「流通口」としての開口１０４を閉じる。加圧用プランジャ１５は、天側の端部１５１が第一駆動部２０と連結している。
【００１６】
第一駆動部２０は、モータ２１、駆動側プーリ２２１、被駆動側プーリ２２２、タイミングベルト２２３、クランクシャフト２２４、連結部材２３、カウンタバランス２４などを有する。
【００１７】
モータ２１は、フレーム１１に固定され、制御部５０と電気的に接続している。モータ２１は、制御部５０の指令に基づいて回転トルクを発生する。
駆動側プーリ２２１は、モータ２１に連結している。駆動側プーリ２２１には、モータ２１が発生する回転トルクが伝達される。
被駆動側プーリ２２２は、タイミングベルト２２３によって駆動側プーリ２２１と連結されている。モータ２１が発生する回転トルクは、駆動側プーリ２２１及びタイミングベルト２２３を介して被駆動側プーリ２２２に伝達される。
クランクシャフト２２４は、被駆動側プーリ２２２と一体に設けられている。クランクシャフト２２４は、フレーム１１が有する軸受１３によって回転可能に支持されている。
【００１８】
連結部材２３は、複数の駆動用カム２３１、連結部２３２などを有する。
駆動用カム２３１は、クランクシャフト２２４の中心軸ＣＡ２２４に対して地側に中心軸を有する部材である。駆動用カム２３１は、クランクシャフト２２４の径方外側の外壁との間に軸受２３３を有しクランクシャフト２２４に対して回転可能に設けられている。一実施形態では、軸受２３３は、中心軸ＣＡ２２４方向に二つ並ぶよう設けられている。これにより、駆動用カム２３１に比較的大きな力が作用しても駆動用カム２３１はクランクシャフト２２４に対してスムーズに回転することができる。
連結部２３２は、複数の駆動用カム２３１の地側と加圧用プランジャ１５の端部１５１とを連結している。これにより、モータ２１が発生する回転トルクが加圧用プランジャ１５の天地方向の往復運動に変換される。
【００１９】
カウンタバランス２４は、複数のバランス用カム２４１、バランス部２４２などを有する。
バランス用カム２４１は、クランクシャフト２２４の中心軸ＣＡ２２４に対して天側に中心軸を有する部材である。バランス用カム２４１は、クランクシャフト２２４の径方外側にクランクシャフト２２４に対して回転可能に設けられている。
バランス部２４２は、複数のバランス用カム２４１の天側を連結している。これにより、クランクシャフト２２４が回転するとき、地側に位置する連結部材２３によるクランクシャフト２２４の重量バランスの変化を打ち消すことができる。
【００２０】
流体供給部２５は、連通管２６、供給部２７、供給側ピストン２８、シャフト２９、駆動側ピストン３０、供給用駆動部３１、供給用制御部３２、逆止弁３３、オイルパン３４などを有する。
【００２１】
連通管２６は、流体供給路１０１を介して加圧室１００に連通する「連通路」としての流体供給路２６０を有する。
【００２２】
供給部２７は、連通管２６の加圧部１０とは反対側の端部に設けられる中空形状の部材である。供給部２７の内部の空間は、流体供給路２６０と連通可能である。
【００２３】
供給側ピストン２８は、供給部２７の内部に往復移動可能に収容されている。供給側ピストン２８は、供給部２７の内壁に摺動しており、供給部２７の内部の空間を流体供給路２６０に連通する供給室２７１と流体供給路２６０に非連通な空間２７２とに区画する。
【００２４】
シャフト２９は、供給側ピストン２８と駆動側ピストン３０とを連結している。シャフト２９は、供給側ピストン２８及び駆動側ピストン３０とともに往復移動可能である。
【００２５】
駆動側ピストン３０は、シャフト２９の供給側ピストン２８とは反対側の端部に設けられる。駆動側ピストン３０は、供給用駆動部３１の内壁に摺動しつつ供給用駆動部３１内を往復移動可能である。
【００２６】
供給用駆動部３１は、内部に駆動側ピストン３０を収容する空間を有する中空形状の部材である。供給用駆動部３１の内部の空間は、駆動側ピストン３０によって容積が変更可能な第一室３１１と第二室３１２とに区画されている。
【００２７】
供給用制御部３２は、加圧室１００に供給される流体とは別の駆動用流体を貯留する図示しない流体貯留タンクを有する。当該流体貯留タンク内は、第一室３１１と第二室３１２とのそれぞれに連通している。供給用制御部３２は、制御部５０と電気的に接続している。供給用制御部３２は、制御部５０の指令に基づいて第一室３１１及び第二室３１２に供給する駆動用流体の量を制御する。
【００２８】
逆止弁３３は、連通管２６に設けられている。逆止弁３３は、供給室２７１から加圧室１００への流体の流れを許容し、加圧室１００から供給室２７１への流体の流れを抑制する
【００２９】
オイルパン３４は、ドレン管３４１を介して加圧部１０と逆止弁３３との間の流体供給路２６０と連通している。ドレン管３４１には、加圧部１０と逆止弁３３との間の流体供給路２６０の流体の圧力が規定の圧力以上となったとき加圧部１０と逆止弁３３との間の流体供給路２６０の流体をオイルパン３４に戻す弁３４２が設けられている。また、オイルパン３４は、ドレン管３４３を介して逆止弁３３と供給部２７との間の流体供給路２６０と連通している。ドレン管３４３には、逆止弁３３と供給部２７との間の流体供給路２６０の流体の圧力が規定の圧力以上となったとき逆止弁３３と供給部２７との間の流体供給路２６０の流体をオイルパン３４に戻す弁３４４が設けられている。流体供給部２５は、ドレン管３４１、３４３、及び、弁３４２、３４４によって連通管２６が破損することを防止する。
【００３０】
流体供給部２５では、供給用制御部３２によって制御される第一室３１１及び第二室３１２に供給される駆動用流体の量によって供給側ピストン２８、シャフト２９及び駆動側ピストン３０の作動を制御する。
例えば、駆動側ピストン３０が停止している状態の供給用駆動部３１において第二室３１２に駆動用流体を供給する。これにより、駆動側ピストン３０が供給部２７側に移動し、供給室２７１の容積を小さくすることができる。また、駆動側ピストン３０が停止している状態の供給用駆動部３１において第一室３１１に駆動用流体を供給する。これにより、駆動側ピストン３０が供給部２７とは反対側に移動し、供給室２７１の容積を大きくすることができる。
流体供給部２５では、このようにして、供給室２７１の流体を一定の圧力に加圧しつつ連続的に流体供給路２６０に供給することが可能である。流体供給路２６０に供給された流体は、開口１０４を介して加圧室１００に供給される。
【００３１】
調整用プランジャ３５は、加圧室１００の地側の開口から加圧室１００に挿入されている。調整用プランジャ３５は、支持部材１０３に支持され、天地方向に往復移動可能に設けられている。調整用プランジャ３５は、「一端」としての天側の端部３５１が加圧室１００に突出可能である。調整用プランジャ３５は、地側の端部３５２が支持部材１０３に支持されている部位より外径が大きい。地側の端部３５２と加圧部１０の地側の端面との間には調整用プランジャ３５を地側に付勢するスプリング３５３が設けられている。地側の端部３５２は、第二駆動部４０と連結している。
【００３２】
第二駆動部４０は、モータ４１、シャフト４２、「第一の位置調整部材」としての位置調整板４３、「第二の位置調整部材」としての位置調整板４４などを有する。モータ４１及びシャフト４２は、特許請求の範囲に記載の「調整部材駆動部」に相当する。
モータ４１は、制御部５０と電気的に接続している。モータ４１は、制御部５０の指令に基づいて回転トルクを発生する。
シャフト４２は、モータ４１と連結している。シャフト４２は、径方向外側にねじ溝を有している。シャフト４２は、フレーム１１に対して螺合され、モータ４１が発生する回転トルクの回転方向に応じて水平方向に移動可能である。
【００３３】
位置調整板４３、４４は、天地方向に重なるよう設けられている。
地側に設けられる位置調整板４３は、シャフト４２に連結し、水平方向に移動可能に設けられている。位置調整板４３は、天側に天地方向に対して傾斜している「第一の傾斜面」としての傾斜面４３１を有する。
天側の位置調整板４４は、調整用プランジャ３５と連結し、水平方向に移動可能に設けられている。位置調整板４４は、傾斜面４３１と略平行な「第二の傾斜面」としての傾斜面４４１を有する。
【００３４】
第二駆動部４０では、モータ４１が発生する回転トルクの回転方向に応じて位置調整板４３が水平方向に移動する。例えば、図１において、位置調整板４３がモータ４１側に移動するとき、傾斜面４３１と傾斜面４４１との関係によって位置調整板４４は地側に移動する。これにより、位置調整板４４に連結している調整用プランジャ３５はスプリング３５３の付勢力によって地側に移動する。また、位置調整板４３がモータ４１とは反対側に移動するとき位置調整板４４は天側に移動する。これにより、調整用プランジャ３５はスプリング３５３の付勢力に抗して天側に移動する。第二駆動部４０では、このようにして、モータ４１が発生する回転トルクの回転方向に応じて調整用プランジャ３５を天地方向に移動可能である。
【００３５】
圧力センサ４５は、加圧部１０に設けられている。圧力センサ４５は、加圧室１００の流体の圧力を検出し、検出した圧力に応じた信号を制御部５０に出力する。
【００３６】
制御部５０は、第一駆動部２０、流体供給部２５、第二駆動部４０、及び、圧力センサ４５と電気的に接続している。制御部５０は、圧力センサ４５が出力する信号に基づいて第一駆動部２０、流体供給部２５、及び、第二駆動部４０の作動を制御する。
【００３７】
次に、疲労試験装置１を用いる内圧疲労試験の方法について図２を参照して説明する。
疲労試験装置１を用いる内圧疲労試験では、内部空間６の流体が高圧になるときと低圧になるときとを繰り返すよう加圧室１００の流体に対して加圧と減圧とを繰り返す。このとき、「内部空間６の流体が高圧となるとき」の高圧は、ワーク５の実使用時に内部空間６に導入される流体の圧力より高い圧力、例えば、６００ＭＰａとする。一実施形態の内圧疲労試験では、内圧によるワーク５の疲労破壊が発生するまで加圧室１００の流体に対して加圧と減圧とを繰り返すか、または、内圧による疲労破壊が発生しない圧力と圧力変化の回数との関係を導出する。これらの試験結果から、ワーク５の疲労耐久性を評価する。
【００３８】
最初に、ステップ（以下、「Ｓ」という）１０１において、加圧部１０にワーク５を取り付ける。これにより、流体流通路１０２を介してワーク５の内部空間６と加圧室１００とが連通する。
【００３９】
次に、Ｓ１０２において、加圧室１００、流体流通路１０２及び内部空間６に流体を充填する。Ｓ１０２では、流体供給部２５と異なる図示しない流体供給部を使って加圧室１００、流体流通路１０２及び内部空間６に流体を充填する。一実施形態の内圧疲労試験では、「内部空間６の流体が低圧となるとき」の低圧は、Ｓ１０２が完了したときの加圧室１００の流体の圧力とする。
【００４０】
次に、Ｓ１０３において、加圧室１００の流体に対して加圧と減圧とを繰り返す。このときの疲労試験装置１の作動について説明する。
疲労試験装置１では、Ｓ１０２において流体が充填されたとき、加圧用プランジャ１５は、図１に示すように、開口１０４が加圧室１００と連通するよう位置している。
加圧用プランジャ１５が図１の状態から地方向に移動すると加圧室１００の流体は加圧される。加圧室１００の流体が加圧されると、加圧室１００の流体が流体流通路１０２を介して内部空間６に押し出されるため、内部空間６も加圧される。このとき、開口１０４は、加圧用プランジャ１５によって閉じられる。
内部空間６の圧力が所定の圧力となった後、加圧用プランジャ１５は、天方向に移動する。加圧用プランジャ１５が天方向に移動すると、加圧室１００は減圧される。これにより、内部空間６の流体が流体流通路１０２を介して加圧室１００に吸引され内部空間６も減圧される。一実施形態の内圧疲労試験では、このような内部空間６に充填されている流体の加圧と減圧とを繰り返す。
【００４１】
Ｓ１０３において、ワーク５が疲労破壊されるまで、または、内部空間６に充填されている流体の加圧と減圧とを所定の回数繰り返すまで、加圧と減圧とを行った後、Ｓ１０４において、加圧室１００、流体流通路１０２及び内部空間６に充填されている流体を抜く。
次に、Ｓ１０５において、加圧部１０からワーク５を取り外す。
このようにして、疲労試験装置１を用いる内圧疲労試験は行われる。
【００４２】
従来、内圧疲労試験に用いられる疲労試験装置では、ワークの内圧を実使用時の圧力より高い圧力とする場合、加圧室の流体が外部に漏れ出さないよう加圧用プランジャとプラ加圧用プランジャを収容する部材の内壁との間には耐圧性が高いシール部材が設けられる。しかしながら、内部空間の流体における圧力変化の単位時間当たりの回数を多くすると、加圧用プランジャとシール部材とが摺動する時間が長くなるため、シール部材が破損しやすくなる。このため、比較的長時間にわたる内圧疲労試験では、加圧室の流体を所定の圧力まで加圧できなくなるおそれがある。
疲労試験装置１では、加圧用プランジャ１５は、加圧部１０の内壁１２と摺動しつつ加圧室１００の流体を圧縮または膨張することによって加圧室１００に連通している内部空間６の流体を加圧または減圧する。これにより、加圧用プランジャと加圧部の内壁との間にシール部材を設ける場合に比べ、加圧用プランジャ１５は比較的高速で往復移動することができる。したがって、疲労試験装置１は、内部空間６の流体における圧力変化の単位時間当たりの回数を多くすることができる。
【００４３】
また、内圧疲労試験において、加圧用プランジャ１５が往復移動すると、加圧用プランジャ１５及び加圧部１０には摺動による熱が発生する。この熱によって加圧用プランジャ１５及び加圧部１０は変形するため、加圧用プランジャ１５と内壁１２との間の隙間の大きさが変化する。当該隙間の大きさによって加圧室１００の流体が大量に外部に漏れるため、内部空間６の流体を所定の圧力まで加圧することができなくなるおそれがある。
そこで、疲労試験装置１では、加圧室１００の流体の圧力に基づいて調整用プランジャ３５を往復移動させ、加圧室１００の容積を変更することによって加圧室１００における流体の圧縮率を調整する。
【００４４】
図３に調整用プランジャ３５を含む加圧部１０の部分断面図を示す。調整用プランジャ３５は、第二駆動部４０によって加圧部１０に対して往復移動可能となっている。熱膨張によって加圧用プランジャ１５と内壁１２との間の隙間の大きさが大きくなり、加圧室１００での加圧が不十分となった場合、疲労試験装置１では、端部３５１を加圧室１００に突出させる（図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態）。端部３５１の突出によって加圧室１００の容積が小さくなると、クランクシャフト２２４に対する駆動用カム２３１の回転によって一定の距離しか往復移動できない加圧用プランジャ１５でも加圧室１００における流体の圧縮率が高くなり、加圧室１００での加圧を十分に行うことができる。疲労試験装置１では、調整用プランジャ３５の端部３５１側が突出する距離を第二駆動部４０における制御によって調整可能であるため、加圧室１００における流体の圧縮率を調整することができる。
【００４５】
図４に内部空間６の加圧と減圧とを交互に繰り返したときの加圧室１００の最高圧力の時間変化を示す。図４では、横軸に時刻ｔを示し、縦軸に加圧と減圧とを繰り返したときのぞれぞれの加圧における加圧室１００の最高圧力Ｐを示す。縦軸には、内部空間６を所定の圧力まで加圧するときの加圧室１００の狙いの圧力としての圧力Ｐｔ、内圧疲労試験において信頼性の高い試験結果を得るための圧力Ｐｔに対する誤差範囲としての上限圧力Ｐｔｕ、及び、下限圧力Ｐｔｄを示している。圧力Ｐｔは、例えば、上述した６００ＭＰａであって、上限圧力Ｐｔｕは６００ＭＰａの１０１％にあたる６０６ＭＰａであり、下限圧力Ｐｔｄは６００ＭＰａの９９％にあたる５９４ＭＰａである。図４には、疲労試験装置１における加圧室１００の最高圧力の時間変化を実線Ｌ４１で示し、加圧室の容積が一定となっている比較例としての疲労試験装置における加圧室の最高圧力の時間得変化を点線Ｌ４０で示す。上限圧力Ｐｔｕと下限圧力Ｐｔｄとの間の範囲は、特許請求の範囲に記載の「所定の範囲」に相当する。
【００４６】
比較例の疲労試験装置では、加圧室の流体に対して加圧と減圧とを交互に繰り返していくと、加圧用プランジャと加圧部の内壁との隙間から加圧室の流体が漏れる。このため、加圧室の最高圧力は、時間の経過とともに徐々に低下し、下限圧力Ｐｔｄより低い値となる。加圧室の最高圧力が下限圧力Ｐｔｄより低い値になると、内部空間６の圧力も所定の圧力から外れてしまうため、内圧疲労試験において得られた試験結果は、信頼性が低下する。
【００４７】
一方、疲労試験装置１では、圧力センサ４５による検出結果から加圧室１００の圧力が下限圧力Ｐｔｄより下になると（図４の時刻ｔ１）、調整用プランジャ３５を図４（ｂ）に示すように天側に移動し、加圧室１００の容積を小さくする。これにより、容積が小さくなり圧縮率が高くなった加圧室１００の流体の圧力は、上限圧力Ｐｔｕと下限圧力Ｐｔｄとの間を維持することができる（図５の時刻Ｔ１以降）。したがって、疲労試験装置１は、内部空間６の圧力も所定の圧力を維持することができるため、信頼性の高い試験結果を得ることができる。
【００４８】
また、加圧用プランジャ１５と内壁１２との間にシール部材を備えていない疲労試験装置１では、加圧室１００の流体を加圧するとき加圧室１００の流体が加圧用プランジャ１５と内壁１２との隙間から加圧部１０の外部に流出する。疲労試験装置１では、加圧用プランジャ１５が天側に移動し、開口１０４が開くと流体供給部２５によって加圧室１００に流体が供給される。これにより、加圧用プランジャ１５の移動に応じて加圧と減圧とを繰り返す度に流体が少なくなる加圧室に流体を供給することができる。
【００４９】
図５に内部空間６の加圧と減圧とを繰り返したときの加圧室１００の圧力変化を示す。図５では、横軸に時刻ｔを示し、縦軸に加圧室１００の圧力Ｐを示す。縦軸には、狙いの圧力としての圧力Ｐｔ、上限圧力Ｐｔｕ、及び、下限圧力Ｐｔｄを示している。図５には、疲労試験装置１における加圧室１００の圧力の時間変化を実線Ｌ５１で示し、加圧プランジャの移動に応じて流体を供給可能な流体供給部を備えていない比較例としての疲労試験装置における加圧室の圧力の時間得変化を点線５００で示す。なお、図５では、圧力Ｐｔ近辺の圧力のみ示している。
【００５０】
比較例の疲労試験装置では、加圧室の最高圧力は、加圧室の流体に対する加圧と減圧とを繰り返す度に、圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のように徐々に低下する。その後、点線Ｌ５０に示す５回目の圧力Ｐｃ５、及び、６回目の圧力Ｐｃ６のように、下限圧力Ｐｔｄより低い値となってしまう。これにより、内部空間６の圧力も所定の圧力から外れてしまう。
【００５１】
一方、疲労試験装置１では、加圧用プランジャ１５が天側に移動すると、開口１０４が開くため流体供給部２５が加圧室１００に流体を供給することができる。これにより、内部空間６の加圧と減圧とを繰り返す度に加圧室１００に流体が供給されるため、加圧室１００の流体の圧力は、上限圧力Ｐｔｕと下限圧力Ｐｔｄとの間を維持することができる（図５の実線Ｌ５１に示す５回目の圧力Ｐ５、及び、６回目の圧力Ｐ６）。したがって、疲労試験装置１は、内部空間６の圧力も所定の圧力を維持することができるため、信頼性の高い試験結果を得ることができる。
【００５２】
また、疲労試験装置１では、流体供給部２５は、一定の圧力となっている流体を連続的に流体供給路２６０に供給することができる。これにより、開口１０４が開くときに常時一定の圧力となっている流体を加圧室１００に供給することができる。したがって、疲労試験装置１は、常に加圧室１００に充填されている流体の量を内部空間６の加圧に必要な量とすることができる。
【００５３】
疲労試験装置１では、調整用プランジャ３５は、それぞれ傾斜面４３１、４４１を有する二つの位置調整板４３、４４、並びに、位置調整板４３を水平方向に移動するモータ４１及びシャフト４２から構成されている。傾斜面４３１と傾斜面４３２とは当接しており、位置調整板４３を水平方向に移動すると位置調整板４４が天地方向に移動する。これにより、位置調整板４４に連結している調整用プランジャ３５の加圧部１０に対する位置調整を正確に行えることができる。したがって、加圧室１００における流体の圧縮率を正確に行うことができ、内部空間６の圧力を正確に所定の圧力とすることができる。
【００５４】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、疲労試験装置は、加圧用プランジャの往復移動に応じて加圧室に流体を供給可能な流体供給部を備えるとした。しかしながら、流体供給部は備えなくてもよい。また、流体供給部の数はこれに限定されない。上述の実施形態による疲労試験装置が備える流体供給部では、供給室の流体がなくなると供給室への流体の補充に時間がかかる。そこで、流体供給部を二つ備えることによって一つ目の流体供給部が有する供給室の流体がなくなっても二つ目の流体供給部が有する供給室から流体を供給することができる。これにより、内圧疲労試験の時間が長くなっても加圧用プランジャの往復移動に応じて連続的に流体を加圧室に供給することができる。
【００５５】
上述の実施形態による疲労試験装置は、供給部、供給側ピストン、シャフト、調整側ピストン、調整部、供給制御部などを有する流体供給部を備えるとした。しかしながら、流体供給部の構成はこれに限定されない。
【００５６】
上述の実施形態では、調整用プランジャを駆動する第二駆動部は、二つの位置調整板、モータ、及び、シャフトから構成されるとした。しかしながら、第二駆動部の構成はこれに限定されない。
【００５７】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１      ・・・疲労試験装置
５      ・・・ワーク
６      ・・・内部空間
１００  ・・・加圧室
１０    ・・・加圧部
１５    ・・・加圧用プランジャ
２０    ・・・第一駆動部（加圧用駆動部）
３５    ・・・調整用プランジャ
４０    ・・・第二駆動部（調整用駆動部）
４５    ・・・圧力センサ（圧力検出部）
５０    ・・・制御部
【図１】
0006428544.tif 000002
【図２】
0006428544.tif 000003
【図３】
0006428544.tif 000004
【図４】
0006428544.tif 000005
【図５】
0006428544.tif 000006