JP2017003502A - 圧力試験装置及び圧力試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】試験対象物への供給液体の圧力に対する加減圧又は加圧のサイクルを早めて試験時間を大幅に短縮することができる圧力試験装置に関する。
【解決手段】本圧力試験装置１は、試験対象物又は試験対象物が収容される試験槽６に一端側が接続される液体供給管７と、液体供給管内に充填されて試験対象物に供給される液体４の圧力を繰り返し加減圧又は加圧させる加振装置１１と、を備える。そして、加振装置は、液体供給管に接続されるシリンダ室３０ａを有するシリンダ３０と、シリンダ室内を往復移動するピストン３１と、ピストンを往復移動させるための駆動モータ３２と、駆動モータの作動を制御する制御部３と、駆動モータの駆動軸３２ａの回転をピストンの往復移動に変換する変換機構３３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力試験装置及び圧力試験方法に関し、さらに詳しくは、試験対象物の耐圧試験を行うための圧力試験装置及びこれを用いる圧力試験方法に関する。

近年、例えば、試験対象物に液体を供給し、液体の圧力を繰り返し加減圧することにより、試験対象物に繰り返し負荷を与える圧力試験装置が普及している。この種の圧力試験装置としては、例えば、油圧サーボアクチュエータを用いてプランジャをシリンダ内で往復移動させることで、試験対象物に供給される液体を加減圧するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１８１１９１号公報

しかし、上記特許文献１の圧力試験装置では、液体の圧力を加減圧するために油圧サーボアクチュエータを利用しているので、加減圧のサイクルを５０〜１００Ｈｚ程度等の高周波数に設定することは困難である。加減圧のサイクルが早いほど、試験時間を短縮することができるので、加減圧のサイクルをより早めた圧力試験装置の開発が望まれている。上述の問題は、液体の圧力を繰り返し加圧して試験対象物に繰り返し負荷を与える圧力試験装置であっても、同様に生じる。

なお、上記試験対象物への供給液体の配管に分岐通路を設け、各分岐通路に設けた切換弁により各分岐通路を交互に開閉することで、液体の圧力を繰り返し加減圧する技術も提案されるが、液体圧力の減圧の際に液体が分岐通路を流れ難く、やはり加減圧のサイクルを早めることができない。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、試験対象物への供給液体の圧力に対する加減圧又は加圧のサイクルを早めて試験時間を大幅に短縮することができる圧力試験装置及び圧力試験方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、試験対象物の耐圧試験を行うための圧力試験装置であって、前記試験対象物又は前記試験対象物が収容される試験槽に一端側が接続される液体供給管と、前記液体供給管内に充填されて前記試験対象物に供給される液体の圧力を繰り返し加減圧又は加圧させる加振装置と、を備え、前記加振装置は、前記液体供給管に接続されるシリンダ室を有するシリンダと、前記シリンダ室内を往復移動するピストンと、前記ピストンを往復移動させるための駆動モータと、前記駆動モータの作動を制御する制御部と、前記駆動モータの駆動軸の回転を前記ピストンの往復移動に変換する変換機構と、を備えることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記変換機構は、前記ピストンのストロークを調整可能に構成されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記変換機構は、前記駆動モータの駆動軸に連結されたクランク軸と、前記クランク軸に軸支された第１リンクと、一端側が前記第１リンクに軸支され且つ他端側が固定側に軸支された第２リンクと、一端側が前記第２リンクに軸支され且つ他端側が前記ピストン側に軸支されたプッシュロッドと、を備え、前記第２リンクに対する前記プッシュロッドの一端側の軸支位置を変更することで前記ピストンのストロークが調整されることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記ピストンの後端側には、連結シャフトが連結されており、前記連結シャフトは、軸方向に分割された第１分割部及び第２分割部と、前記第１分割部と前記第２分割部とを連結する連結部と、を備え、前記連結部は、前記連結シャフトの長さを調節するための長さ調節機構を備えることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記長さ調整機構は、前記連結部の一端側に右ネジ及び左ネジのうちの一方のネジを形成して前記第１分割部に螺合させるとともに、前記連結部の他端側に他方のネジを形成して前記第２分割部に螺合させることで構成されていることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発明において、前記液体供給管内に充填された液体の圧力を調整する調圧ポンプを備えることを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記液体供給管内に充填された液体の圧力を検出する検出器を備え、前記制御部は、前記検出器の検出値に応じて前記調圧ポンプの吐出量を調整することを要旨とする。
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の発明において、前記調圧ポンプは、圧縮空気で駆動されることを要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発明において、前記制御部は、前記ピストンが１秒間に２０〜１００回の割合で往復移動するように、前記駆動モータを作動させることを要旨とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発明において、前記シリンダ室は、前記液体供給管内に充填された液体を導入し得るように前記液体供給管に接続されていることを要旨とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発明において、前記シリンダ室は、前記シリンダ室内に外部から導入された液体を前記液体供給管に供給し得るように前記液体供給管に接続されていることを要旨とする。
上記問題を解決するために、請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の圧力試験装置を用いる圧力試験方法であって、前記加振装置により、前記液体供給管内に充填されて前記試験対象物に供給される液体の圧力が繰り返し加減圧又は加圧されることを要旨とする。

本発明の圧力試験装置によると、試験対象物又は試験対象物が収容される試験槽に一端側が接続される液体供給管と、液体供給管内に充填されて試験対象物に供給される液体の圧力を繰り返し加減圧又は加圧させる加振装置と、を備える。そして、加振装置は、液体供給管に接続されるシリンダ室を有するシリンダと、シリンダ室内を往復移動するピストンと、ピストンを往復移動させるための駆動モータと、駆動モータの作動を制御する制御部と、駆動モータの駆動軸の回転をピストンの往復移動に変換する変換機構と、を備える。これにより、加振装置では、制御部により駆動モータが作動されると、変換機構により駆動モータの駆動軸の回転がピストンの往復移動に変換される。そして、ピストンの往復移動により、シリンダのシリンダ室内に液体供給管から導入された液体の圧力が繰り返し加減圧されるか、又はシリンダのシリンダ室内に外部から導入された液体が繰り返し液体供給管に供給される。よって、液体供給管内に充填されて試験対象物に供給される液体の圧力が高周波数で繰り返し加減圧又は加圧される。そのため、試験対象物への供給液体の圧力に対する加減圧又は加圧のサイクルを早めて試験時間を大幅に短縮することができる。
また、前記変換機構が、前記ピストンのストロークを調整可能に構成されている場合は、ピストンのストローク調整により液体の圧力の加減圧又は加圧の大きさを容易に調整できる。
また、前記変換機構が、クランク軸と、第１リンクと、第２リンクと、プッシュロッドと、を備え、前記第２リンクに対する前記プッシュロッドの一端側の軸支位置を変更することで前記ピストンのストロークが調整される場合は、駆動モータによるクランク軸の回転により、第１及び第２リンクが揺動されてプッシュロッドが押し引きされることで、ピストンが往復移動される。また、第２リンクに対するプッシュロッドの一端側の軸支位置を変更することでピストンのストロークを容易に調整できる。
また、前記ピストンの後端側には、連結シャフトが連結されており、前記連結シャフトが、軸方向に分割された第１分割部及び第２分割部と、前記第１分割部と前記第２分割部とを連結する連結部と、を備え、前記連結部が、前記連結シャフトの長さを調節するための長さ調節機構を備える場合は、長さ調節機構により連結シャフトの長さを調節できるので、シリンダのシリンダ室でのピストンの上死点及び下死点の位置を可変できる。従って、シリンダ室の圧縮比を変えることができ、供給圧力を調整できる。
また、前記長さ調整機構が、前記連結部の一端側に右ネジ及び左ネジのうちの一方のネジを形成して前記第１分割部に螺合させるとともに、前記連結部の他端側に他方のネジを形成して前記第２分割部に螺合させることで構成されている場合は、連結部を軸回りに回転させることで、第１及び第２分割部が互いに近接又は離反されて、連結シャフトの長さが調節される。よって、連結シャフトの長さを容易に調節できる。
また、前記液体供給管内に充填された液体の圧力を調整する調圧ポンプを備える場合は、液体の圧力の加減圧における最高圧及び最低圧の中央値を調整できる。
また、前記液体供給管内に充填された液体の圧力を検出する検出器を備え、前記制御部は、前記検出器の検出値に応じて前記調圧ポンプの吐出量を調整する場合は、液体の圧力が目標値からずれた際に調圧ポンプの吐出圧を調整することで、フィードバック制御によって液体の圧力を目標値に調整できる。
また、調圧ポンプが、圧縮空気で駆動される場合は、電動モータ等で駆動されるポンプを使用する場合に比べて防爆性を担保できる。
さらに、前記制御部が、前記ピストンが１秒間に２０〜１００回の割合で往復移動するように、前記駆動モータを作動させる場合は、試験対象物に対して１秒間に２０〜１００回の割合の高周波数で繰り返し負荷が与えられる。
また、前記シリンダ室が、前記液体供給管内に充填された液体を導入し得るように前記液体供給管に接続されている場合は、ピストンの往復移動により、シリンダ室内に液体供給管から導入された液体の圧力が繰り返し加減圧される。よって、液体供給管内に充填されて試験対象物に供給される液体の圧力が高周波数で繰り返し加減圧される。
さらに、前記シリンダ室が、前記シリンダ室内に外部から導入された液体を前記液体供給管に供給し得るように前記液体供給管に接続されている場合は、ピストンの往復移動により、シリンダ室内に外部から導入された液体が繰り返し液体供給管に供給される。よって、液体供給管内に充填されて試験対象物に供給される液体の圧力が高周波数で繰り返し加圧される。

本発明の圧力試験方法によると、加振装置により、液体供給管内に充填されて試験対象物に供給される液体の圧力が高周波数で繰り返し加減圧又は加圧され、試験対象物の耐圧試験が行われる。そのため、試験対象物への供給液体の圧力に対する加減圧又は加圧のサイクルを早めて試験時間を大幅に短縮することができる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
実施例に係る圧力試験装置を備える圧力試験システムの模式図である。 実施例に係る変換機構の模式図であり、（ａ）はピストンストロークが比較的大きな値である状態を示し、（ｂ）はピストンストロークが比較的小さな値である状態を示す。 実施例に係る調圧ポンプの模式図である。 上記調圧ポンプの作用説明図であり、（ａ）は調圧ポンプにより調圧されない加減圧の状態を示し、（ｂ）は調圧ポンプにより調圧された加減圧の状態を示す。 上記圧力試験システムの処理を説明するためのフローチャート図である。 他の実施例に係る圧力試験装置を説明するための説明図である。

ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

＜圧力試験装置＞
本実施形態に係る圧力試験装置は、試験対象物（Ｗ）の耐圧試験を行うための圧力試験装置（２、２’）であって、試験対象物又は試験対象物が収容される試験槽（６）に一端側が接続される液体供給管（７）と、液体供給管内に充填されて試験対象物に供給される液体（４）の圧力を繰り返し加減圧又は加圧させる加振装置（１１、１１’）と、を備える（例えば、図１及び図６等参照）。そして、上記加振装置（１１、１１’）は、液体供給管（７）に接続されるシリンダ室（３０ａ）を有するシリンダ（３０）と、シリンダ室内を往復移動するピストン（３１）と、ピストンを往復移動させるための駆動モータ（３２）と、駆動モータの作動を制御する制御部（３）と、駆動モータの駆動軸（３２ａ）の回転をピストンの往復移動に変換する変換機構（３３）と、を備える。

なお、上記「試験対象物」の形状、材質、用途等は特に問わない。また、上記「液体」としては、例えば、水、ガソリン、軽油、各種オイル等を挙げることができる。さらに、上記「加減圧させる」とは、液体の圧力（水圧、油圧等）に対して加圧及び減圧を交互に与えることを意図する。

本実施形態に係る圧力試験装置としては、例えば、上記変換機構（３３）は、ピストン（３１）のストロークを調整可能に構成されている形態（例えば、図２等参照）を挙げることができる。

上述の形態の場合、例えば、上記変換機構（３３）は、駆動モータ（３２）の駆動軸（３２ａ）に連結されたクランク軸（３８）と、クランク軸に軸支された第１リンク（３７）と、一端側が第１リンクに軸支され且つ他端側が固定側（３９）に軸支された第２リンク（３６）と、一端側が第２リンクに軸支され且つ他端側がピストン（３１）側に軸支されたプッシュロッド（３５）と、を備え、第２リンク（３６）に対するプッシュロッド（３５）の一端側の軸支位置（３５ａ）を変更することでピストン（３１）のストロークが調整されることができる（例えば、図２等参照）。

本実施形態に係る圧力試験装置としては、例えば、上記ピストン（３１）の後端側には、連結シャフト（４１）が連結されており、連結シャフトは、軸方向に分割された第１分割部（４１ａ）及び第２分割部（４１ｂ）と、第１分割部と第２分割部とを連結する連結部（４１ｃ）と、を備え、連結部は、連結シャフトの長さを調節するための長さ調節機構（６０）を備える形態（例えば、図２等参照）を挙げることができる。

上述の形態の場合、例えば、上記長さ調整機構（６０）は、連結部（４１ｃ）の一端側に右ネジ（Ｓ１）及び左ネジ（Ｓ２）のうちの一方のネジを形成して第１分割部（４１ａ）に螺合させるとともに、連結部の他端側に他方のネジを形成して第２分割部（４１ｂ）に螺合させることで構成されていることができる（例えば、図２等参照）。

本実施形態に係る圧力試験装置としては、例えば、上記液体供給管（７）内に充填された液体の圧力を調整する調圧ポンプ（９）を備える形態（例えば、図１等参照）を挙げることができる。

上述の形態の場合、例えば、上記液体供給管（７）内に充填された液体の圧力を検出する検出器（１０）を備え、制御部（３）は、検出器の検出値に応じて調圧ポンプ（９）の吐出量を調整することができる（例えば、図１等参照）。さらに、例えば、上記調圧ポンプ（９）は、圧縮空気で駆動されることができる。

本実施形態に係る圧力試験装置としては、例えば、上記制御部（３）は、ピストン（３１）が１秒間に２０〜１００回（好ましくは３０〜８０回、特に４０〜６０回）の割合で往復移動するように、駆動モータ（３２）を作動させる形態を挙げることができる。

本実施形態に係る圧力試験装置としては、例えば、上記シリンダ室（３０ａ）は、液体供給管（７）内に充填された液体（４）を導入し得るように液体供給管（７）に接続されている形態（例えば、図１及び図２等参照）を挙げることができる。

本実施形態に係る圧力試験装置としては、例えば、上記シリンダ室（３０ａ）は、シリンダ室内に外部（５）から導入された液体を液体供給管（７）に供給し得るように液体供給管に接続されている形態（例えば、図１及び図６等参照）を挙げることができる。

上述の形態の場合、例えば、上記シリンダ（３０）には、シリンダ室（３０ａ）に対して液体供給管（７）及び外部の液体（５）を連通させる分岐状の連絡路（７０）が形成され、連絡路のシリンダ室と液体供給管とを連通する部分には、シリンダ室から液体供給管への方向にのみ液体を流通させるチェックバルブ（７１）が設けられ、連絡路のシリンダ室と外部の液体とを連通する部分には、外部の液体からシリンダ室への方向にのみ液体を流通させるチェックバルブ（７２）が設けられていることができる（例えば、図６等参照）。これにより、シリンダ室内に外部から導入される液体が減圧され難く、液体を効果的に加圧できる。

＜圧力試験方法＞
本実施形態に係る圧力試験方法は、上述の実施形態に係る圧力試験装置を用いる圧力試験方法であって、上記加振装置（１１）により、液体供給管（７）内に充填されて試験対象物（Ｗ）に供給される液体の圧力が繰り返し加減圧又は加圧される（例えば、図１及び図６等参照）。

なお、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。

（１）圧力試験システムの構成
本実施例に係る圧力試験システム１は、図１に示すように、試験対象物（以下「ワーク」とも称する。）Ｗの耐圧試験を行う圧力試験装置２と、この圧力試験装置２に接続される制御部３と、を備えている。

上記圧力試験装置２は、水等の液体４を貯留する液体タンク５と、ワークＷが収容される試験槽６と、液体タンク５と試験槽６とを接続する液体供給管７と、液体供給管７内に充填された液体４の圧力を繰り返し加減圧させる加振装置１１と、を備えている。この液体タンク５は、バルブ１２を介して液体供給管７に接続されている。また、試験槽６は、ワークＷを収容した状態で液体４を密閉可能とされている。また、液体供給管７は、試験槽６（即ち、ワークＷ）に液体４を供給するための管であり、金属製のパイプ及び／又はフレキシブルホースにより構成されている。

上記液体供給管７には、液体タンク５内の液体を液体供給管７内に充填するための真空ポンプ８が接続されている。また、液体供給管７には、液体供給管７内に充填された液体４に圧力を付与する調圧ポンプ９が接続されている。この調圧ポンプ９は、圧縮空気を駆動源とするエアハイドロポンプにより構成されている。さらに、液体供給管７には、液体供給管内７に充填された液体４の圧力を検出する検出器１０が接続されている。これら調圧ポンプ９及び検出器１０のそれぞれは、制御部３に接続されている。

上記加振装置１１は、図２に示すように、液体供給管７内に充填された液体４が導入されるシリンダ室３０ａが形成されたシリンダ３０と、このシリンダ室３０ａ内を往復移動するピストン３１と、ピストン３１を往復移動させるための電動モータ３２（本発明に係る「駆動モータ」として例示する。）と、電動モータ３２の駆動軸３２ａの回転をピストン３１の往復移動に変換する変換機構３３と、を有している。上記ピストン３１は、スライド軸受（図示省略）により直動可能に支持されている。この電動モータ３２は、制御部３に接続されている。

上記変換機構３３は、クランク軸３８、第１リンク３７、第２リンク３６及びプッシュロッド３５を備えている。このクランク軸３８は、電動モータ３２の駆動軸３２ａに一体に連結されている。このクランク軸３８の外周側には、第１リンク３７の一端側が駆動軸３２ａと平行な軸回りに回動自在に支持されている。この第１リンク３７の他端側には、第２リンク３６の一端側が駆動軸３２ａと平行な軸回りに回動自在に支持されている。この第２リンク３６の他端側は、フレーム等の固定側３９に駆動軸３２ａと平行な軸回りに回動自在に支持されている。また、第２リンク３６の長手方向の途中には、プッシュロッド３５の一端側が駆動軸３２ａと平行な軸回りに回動自在に支持されている。このプッシュロッド３５の他端側は、ピストン３１の後端側（具体的に、ピストン３１の後端側に連結された連結シャフト４１の後端側）に駆動軸３２ａと平行な軸回りに回動自在に支持されている。

そして、制御部３により電動モータ３２が作動されると、電動モータ３２の回転によりクランク軸３８が回転し、第１リンク３７及び第２リンク３６が揺動する。これにより、プッシュロッド３５が往復移動して、シリンダ室３０ａ内の液体４の圧力が繰り返し加減圧される。この時のピストン３１の往復移動の速度を、例えば、１秒間に５０回に調整すれば、液体４の圧力も１秒間で５０回の繰り返しで加減圧される。

ここで、上記第２リンク３６に対するプッシュロッド３５の一端側の軸支位置３５ａを変更することでピストン３１のストロークが調整される。例えば、上記軸支位置３５ａを第２リンク３６の長手方向の第１リンク３７とのリンク（軸支）側に近づければ、ピストン３１のストロークが最大値に近くなる（図２（ａ）参照）。これに対して、軸支位置３５ａを第２リンク３６の固定側３９の軸支位置に近づけるにつれてピストン３１のストロークが小さくなる（図２（ｂ）参照）。そして、ピストン３１のストローク調整により、液体４の圧力の加減圧の大きさ（即ち、加減圧の最高圧と最低圧との差の大きさ）が調整される。

また、上記連結シャフト４１は、図２に示すように、軸方向に分割された第１分割部４１ａ及び第２分割部４１ｂと、第１分割部４１ａと第２分割部４１ｂとを連結する連結部４１ｃと、を備えている。この連結部４１ｃは、連結シャフト４１の長さを調節するための長さ調節機構６０を備えている。この長さ調節機構６０は、連結部４１ｃの一端側に右ネジＳ１を形成して第１分割部４１ａに形成されたネジ穴に螺合させるとともに、連結部４１ｃの他端側に左ネジＳ２を形成して第２分割部４１ｂに形成されたネジ穴に螺合させることで構成されている。そして、連結部４１ｃを軸回りに回転させることで、第１及び第２分割部４１ａ、４１ｂが互いに近接又は離反されて、連結シャフト４１の長さが調節される。

上記調圧ポンプ９は、図３に示すように、ピストン２０と、ピストン２０に連結されたロッド２１と、ピストン２０及びロッド２１を摺動可能に収容するシリンダ２２と、を有している。このシリンダ２２には、ピストン２０を収容するシリンダ室２２ａと、ロッド２１を収容し液体４で充填される液体室２２ｂとが形成されている。また、シリンダ２２には、液体室２２ｂに連なる略Ｔ字状の連絡路５０が形成されている。この連絡路５０の液体室２２ｂと液体供給管７とを連通する部分には、吐出側バルブ２３が設けられている。この吐出側バルブ２３は、液体室２２ｂから液体供給管７への方向にのみ液体４が流通可能なチェックバルブにより構成されている。また、連絡路５０の液体室２２ｂと外部の液体（例えば、液体タンク５等）とを連通する部分には、吸入側バルブ２４が設けられている。この吸入側バルブ２４は、外部から液体室２２ｂへの方向にのみ液体４が流通可能なチェックバルブにより構成されている。

さらに、シリンダ２２には、ピストン２０により仕切られるシリンダ室２２ａのそれぞれに連通する押ポート２２ｃと引ポート２２ｄとが形成されている。これら押ポート２２ｃ及び引ポート２２ｄには、図示しない空気供給装置によって、それぞれに圧縮空気が供給可能となっている。

ここで、上記調圧ポンプ９による加圧により、液体供給管７内に充填された液体４の圧力の加減圧における最高圧及び最低圧の中央値が調整される。例えば、加減圧における最高圧と最低圧との差が３０ＭＰａである場合に、図４（ａ）に示すように、調圧ポンプ９により加圧をせずに、加減圧における最低圧を０ＭＰａとし最高圧を３０ＭＰａとして中央値を１５ＭＰａとすることができる。一方、図４（ｂ）に示すように、調圧ポンプ９により５ＭＰａの加圧をすることで、加減圧の最低圧を５ＭＰａとし最高圧を３５ＭＰａとして中央値を２０ＭＰａとすることができる。あるいは、例えば、加減圧の最低圧を−１０ＭＰａとし最高圧を２０ＭＰａとして中央値を５ＭＰａすることができる

上記制御部３は、図５に示すように、圧力試験装置２の作動中に、検出器１０からの検出信号を受信して、液体供給管７内に充填された液体４の圧力が所定の圧力の範囲であるか否かを判定する（ステップＳ７）。その結果、圧力範囲外であると判定された場合（ステップＳ７でＹＥＳ判定）には、調圧ポンプ９の動作を調整して試験液体４の圧力をフィードバック制御する（ステップＳ８）。

なお、上記制御部３の制御処理は、ハードウェア、ソフトウェアのいずれによって実現されてもよく、好適にはＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、入出力回路等を備えるマイクロコントローラ（マイクロコンピュータ）を中心に、入出力インターフェース等周辺回路を備えることにより構成することができる。

（２）圧力試験システムの作用
次に、上記構成の圧力試験システム１の作用について、図１及び図５に沿って説明する。まず、試験槽６にワークＷを設置し（ステップＳ１）、真空ポンプ８を作動する（ステップＳ２）。このとき、バルブ１２は閉鎖しており、これにより液体供給管７の内部が真空になる。次いで、バルブ１２を開放し、液体タンク５に貯留された液体４を液体供給管７に充填する（ステップＳ３）。ここで、必要に応じて、制御部３は、調圧ポンプ９を作動させ、液体４の圧力にかかる加減圧の最低圧及び最高圧の中心高さを調整する（ステップＳ４）。

次いで、制御部３は、電動モータ３２を駆動し、液体４の加減圧を開始する（ステップＳ５）。即ち、加振装置１１によりワークＷに供給される液体４の圧力が繰り返し加減圧される。そして、制御部３は、加減圧の繰り返し回数をカウントし、予め設定された完了回数に達したか否かに基づいて、試験終了か否かを判定する（ステップＳ６）。その結果、試験終了であると判定された場合（ステップＳ６でＹＥＳ判定）には、電動モータ３２を停止して、処理を終了する。

一方、試験終了でないと判定された場合（ステップＳ６でＮＯ判定）には、制御部３は、圧力試験装置２の作動中に、検出器１０からの検出信号を受信して、液体供給管７の内部の試験液体４の圧力が所定の圧力の範囲であるか否かを判定する（ステップＳ７）。その結果、圧力範囲外であると判定された場合（ステップＳ７でＹＥＳ判定）には、調圧ポンプ９の動作を調整して液体４の圧力をフィードバック制御する（ステップＳ８）。一方、圧力範囲外でないと判定された場合（ステップＳ７でＮＯ判定）、あるいは調圧ポンプ９による調圧後には、電動モータ３２の駆動を続行する（ステップＳ５）。

（３）実施例の効果
本実施例の圧力試験装置２によると、試験対象物Ｗが収容される試験槽６に一端側が接続される液体供給管７と、液体供給管７内に充填されて試験対象物Ｗに供給される液体４の圧力を繰り返し加減圧させる加振装置１１と、を備える。そして、加振装置１１は、液体供給管７内に充填された液体４が導入されるシリンダ室３０ａを有するシリンダ３０と、シリンダ室３０ａ内を往復移動するピストン３１と、ピストン３１を往復移動させるための駆動モータ３２と、駆動モータ３２の作動を制御する制御部３と、駆動モータ３２の駆動軸３２ａの回転をピストン３１の往復移動に変換する変換機構３３と、を備える。これにより、加振装置１１では、制御部３により駆動モータ３２が作動されると、変換機構３３により駆動モータ３２の駆動軸３２ａの回転がピストン３１の往復移動に変換されて、ピストン３１の往復移動によりシリンダ３０のシリンダ室３０ａ内に導入された液体４の圧力が繰り返し加減圧される。これにより、液体供給管７内に充填されて試験対象物Ｗに供給される液体４の圧力が高周波数（例えば、２０〜１００Ｈｚ程度の高周波数）で繰り返し加減圧される。そのため、試験対象物Ｗへの供給液体の圧力に対する加減圧のサイクルを早めて試験時間を大幅に短縮することができる。

また、本実施例では、変換機構３３は、ピストン３１のストロークを調整可能に構成されている。これにより、ピストンのストローク調整により液体４の圧力の加減圧の大きさを容易に調整できる。

また、本実施例では、変換機構３３は、クランク軸３８と、第１リンク３７と、第２リンク３６と、プッシュロッド３５と、を備え、第２リンク３７に対するプッシュロッド３５の一端側の軸支位置３５ａを変更することでピストン３１のストロークが調整される。これにより、駆動モータ３２によるクランク軸３８の回転により、第１及び第２リンク３７、３６が揺動されてプッシュロッド３５が押し引きされることで、ピストン３１が往復移動される。また、第２リンク３６に対するプッシュロッド３５の一端側の軸支位置３５ａを変更することでピストン３１のストロークを容易に調整できる。

また、本実施例では、ピストン３１の後端側には、連結シャフト４１が連結されており、連結シャフト４１は、軸方向に分割された第１分割部４１ａ及び第２分割部４１ｂと、第１分割部４１ａと第２分割部４１ｂとを連結する連結部４１ｃと、を備え、連結部４１ｃは、連結シャフト４１の長さを調節するための長さ調節機構６０を備える。これにより、長さ調節機構６０により連結シャフト４１の長さを調節できるので、シリンダ３０のシリンダ室３０ａでのピストン３１の上死点及び下死点の位置を可変できる。従って、シリンダ室３０ａの圧縮比を変えることができ、供給圧力を調整できる。

また、本実施例では、長さ調整機構６０は、連結部４１ｃの一端側に右ネジＳ１を形成して第１分割部４１ａに螺合させるとともに、連結部４１ｃの他端側に左ネジＳ２を形成して第２分割部４１ｂに螺合させることで構成されている。これにより、連結部４１ｃを軸回りに回転させることで、第１及び第２分割部４１ａ、４１ｂが互いに近接又は離反されて、連結シャフト４１の長さが調節される。よって、連結シャフト４１の長さを容易に調節できる。

また、本実施例では、液体供給管７内に充填された液体４の圧力を調整する調圧ポンプ９を備える。これにより、液体４の圧力の加減圧において最高圧及び最低圧の中央値を調整できる。

また、本実施例では、液体供給管７内に充填された液体４の圧力を検出する検出器１０を備え、制御部３は、検出器１０の検出値に応じて調圧ポンプ９の吐出量を調整する。これにより、液体４の圧力が目標値からずれた際に調圧ポンプ９の吐出圧を調整することで、フィードバック制御によって液体４の圧力を目標値に調整できる。

さらに、本実施例では、調圧ポンプ９は、圧縮空気で駆動される。これにより、電動モータ等で駆動されるポンプを使用する場合に比べて防爆性を担保できる。

＜他の実施例＞
（１）圧力試験装置の構成
次に、他の実施例に係る圧力試験装置２’について説明する。なお、本実施例に係る圧力試験装置２’において、上記実施例に係る圧力試験装置２と略同じ構成部位には同じ符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である加振装置１１’について詳説する。

上記圧力試験装置２’は、液体タンク５、試験槽６、液体供給管７、及び液体供給管７内に充填された液体４の圧力を繰り返し加圧させる加振装置１１’を備えている。この加振装置１１’は、シリンダ３０、ピストン３１（連結シャフト４１を含む。）、電動モータ３２、及び変換機構３３を有している。この変換機構３３は、クランク軸３８、第１リンク３７、第２リンク３６及びプッシュロッド３５を備えている。

上記シリンダ３０のシリンダ室３０ａは、シリンダ室３０ａ内に外部（例えば、液体タンク５、水道水等）から導入された液体を液体供給管７に供給し得るように液体供給管７に接続されている。具体的に、シリンダ３０には、シリンダ室３０ａに対して液体供給管７及び外部の液体を連通させる分岐状の連絡路７０が形成されている。この連絡路７０のシリンダ室３０ａと液体供給管７とを連通する部分には、吐出側バルブ７１が設けられている。この吐出側バルブ７１は、シリンダ室３０ａから液体供給管７への方向にのみ液体４が流通可能なチェックバルブにより構成されている。また、連絡路７０のシリンダ室３０ａと外部の液体とを連通する部分には、吸入側バルブ７２が設けられている。この吸入側バルブ７２は、外部の液体からシリンダ室３０ａへの方向にのみ液体４が流通可能なチェックバルブにより構成されている。これら両バルブ７１、７２を備えることで、ピストン３１の往復移動により、シリンダ室３０ａ内に外部から導入された液体４が繰り返し液体供給管７に供給される。

（２）圧力試験装置の作用及び効果
本実施例の圧力試験装置２’によると、上記実施例の圧力試験装置２と略同様の作用効果を奏するとともに、シリンダ室３０ａは、シリンダ室３０ａ内に外部から導入された液体４を液体供給管７に供給し得るように液体供給管７に接続されているので、ピストン３１の往復移動により、シリンダ室３０ａ内に外部から導入された液体４が繰り返し液体供給管７に供給される。よって、液体供給管７内に充填されて試験対象物Ｗに供給される液体４の圧力が高周波数（例えば、２０〜１００Ｈｚ程度の高周波数）で繰り返し加圧される。そのため、試験対象物Ｗへの供給液体４の圧力に対する加圧のサイクルを早めて試験時間を大幅に短縮することができる。

さらに、本実施例では、上記シリンダ３０には、シリンダ室３０ａに対して液体供給管７及び外部の液体を連通する分岐状の連絡路７０が形成され、連絡路７０のシリンダ室３０ａと液体供給管７とを連通する部分には、シリンダ室３０ａから液体供給管７への方向にのみ液体を流通させるチェックバルブ７１が設けられ、連絡路７０のシリンダ室３０ａと外部の液体とを連通する部分には、外部の液体からシリンダ室３０ａへの方向にのみ液体を流通させるチェックバルブ７２が設けられている。これにより、シリンダ室３０ａ内に外部から導入される液体４が減圧され難く、液体４を効果的に加圧できる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例では、試験対象物Ｗが収容される試験槽６に一端側が接続される液体供給管７を例示したが、これに限定されず、例えば、管状、容器状、袋状の試験対象物の開口に一端側が直接的に接続される液体供給管としてもよい。

また、上記実施例では、真空ポンプ８の真空引きにより液体供給管７内に液体４を充填させるようにしたが、これに限定されず、例えば、送出ポンプの送出しにより液体供給管７内に液体４を充填させるようにしてもよい。

また、上記実施例では、駆動モータとして電動モータ３２を例示したが、これに限定されず、例えば、駆動モータとして油圧、水圧、空気圧モータ等を採用してもよい。さらに、上記実施例では、圧縮空気で駆動される調圧ポンプ９を例示したが、これに限定されず、例えば、電動、油圧、水圧ポンプ等を採用してもよい。

また、上記実施例では、リンク機構を利用した変換機構３３を例示したが、これに限定されず、例えば、リンク機構、カム機構、ギヤ機構、チェーン機構、ベルト機構等のうちの１種又は２種以上の組み合わせを利用した変換機構を採用してもよい。

さらに、上記実施例では、第２リンク３６に対するプッシュロッド３５の軸支位置３５ａを変更してピストン３１のストロークを調整する変換機構３３を例示したが、これに限定されず、例えば、固定側３９に対する第２リンク３６の軸支位置を変更したり、第１リンク３７に対する第２リンク３６の軸支位置を変更したりすることで、ピストン３１のストロークを調整する変換機構を採用してもよい。

また、上記実施例では、２つの分割部４１ａ、４１ｂを連結部４１ｃで連結してなる連結シャフト４１を例示したが、これに限定されず、例えば、３つ以上の分割部を備え、隣接する各分割ロッドを連結部で連結してなる連結シャフトとしてもよい。

さらに、上記実施例では、連結部４１ｃに右ネジＳ１及び左ネジＳ２を形成してなる長さ調節機構６０を例示したが、これに限定されず、例えば、伸縮可能な連結部により長さ調節機構を構成してもよい。さらに、例えば、長さの異なる連結シャフトを複数本用意しておき、それらを交換することで連結シャフトの長さを調節するようにしてもよい。

さらに、上記実施例では、シリンダ室３０ａの圧縮比を変えるために長さ調節可能な連結シャフト４１を備えるようにしたが、これに限定されず、例えば、連結シャフト４１の替りに又は加えて、長さ調節可能なプッシュロッド３５を備えるようにしてもよい。

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

試験対象物の耐圧試験に関する技術として広く利用される。

２，２’；圧力試験装置、３；制御部、４；液体、６；試験槽、７；液体供給管、９；調圧ポンプ、１０；検出器、１１，１１’；加振装置、３０；シリンダ、３０ａ；シリンダ室、３１；ピストン、３２；電動モータ、３３；変換機構、３５；プッシュロッド、３６；第２リンク、３７；第１リンク、３８；クランク軸、３９；固定側、４１；連結シャフト、４１ａ；第１分割部、４１ｂ；第２分割部、４１ｃ；連結部、６０；長さ調節機構、Ｓ１；右ネジ、Ｓ２；左ネジ。

Claims (12)

1. 試験対象物の耐圧試験を行うための圧力試験装置であって、
   前記試験対象物又は前記試験対象物が収容される試験槽に一端側が接続される液体供給管と、
   前記液体供給管内に充填されて前記試験対象物に供給される液体の圧力を繰り返し加減圧又は加圧させる加振装置と、を備え、
   前記加振装置は、前記液体供給管に接続されるシリンダ室を有するシリンダと、前記シリンダ室内を往復移動するピストンと、前記ピストンを往復移動させるための駆動モータと、前記駆動モータの作動を制御する制御部と、前記駆動モータの駆動軸の回転を前記ピストンの往復移動に変換する変換機構と、を備えることを特徴とする圧力試験装置。
2. 前記変換機構は、前記ピストンのストロークを調整可能に構成されている請求項１記載の圧力試験装置。
3. 前記変換機構は、前記駆動モータの駆動軸に連結されたクランク軸と、前記クランク軸に軸支された第１リンクと、一端側が前記第１リンクに軸支され且つ他端側が固定側に軸支された第２リンクと、一端側が前記第２リンクに軸支され且つ他端側が前記ピストン側に軸支されたプッシュロッドと、を備え、前記第２リンクに対する前記プッシュロッドの一端側の軸支位置を変更することで前記ピストンのストロークが調整される請求項２記載の圧力試験装置。
4. 前記ピストンの後端側には、連結シャフトが連結されており、前記連結シャフトは、軸方向に分割された第１分割部及び第２分割部と、前記第１分割部と前記第２分割部とを連結する連結部と、を備え、前記連結部は、前記連結シャフトの長さを調節するための長さ調節機構を備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の圧力試験装置。
5. 前記長さ調整機構は、前記連結部の一端側に右ネジ及び左ネジのうちの一方のネジを形成して前記第１分割部に螺合させるとともに、前記連結部の他端側に他方のネジを形成して前記第２分割部に螺合させることで構成されている請求項４記載の圧力試験装置。
6. 前記液体供給管内に充填された液体の圧力を調整する調圧ポンプを備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の圧力試験装置。
7. 前記液体供給管内に充填された液体の圧力を検出する検出器を備え、前記制御部は、前記検出器の検出値に応じて前記調圧ポンプの吐出量を調整する請求項６記載の圧力試験装置。
8. 前記調圧ポンプは、圧縮空気で駆動される請求項６又は７に記載の圧力試験装置。
9. 前記制御部は、前記ピストンが１秒間に２０〜１００回の割合で往復移動するように、前記駆動モータを作動させる請求項１乃至８のいずれか一項に記載の圧力試験装置。
10. 前記シリンダ室は、前記液体供給管内に充填された液体を導入し得るように前記液体供給管に接続されている請求項１乃至９のいずれか一項に記載の圧力試験装置。
11. 前記シリンダ室は、前記シリンダ室内に外部から導入された液体を前記液体供給管に供給し得るように前記液体供給管に接続されている請求項１乃至９のいずれか一項に記載の圧力試験装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の圧力試験装置を用いる圧力試験方法であって、
    前記加振装置により、前記液体供給管内に充填されて前記試験対象物に供給される液体の圧力が繰り返し加減圧又は加圧されることを特徴とする圧力試験方法。

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