特開 2024-77403 気密試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024077403

(43)【公開日】2024-06-07

(54)【発明の名称】気密試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 3/22 20060101AFI20240531BHJP

   G01M 3/20 20060101ALI20240531BHJP

【ＦＩ】

G01M3/22

G01M3/20 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022189484

(22)【出願日】2022-11-28

(71)【出願人】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】秋山 尚久

(72)【発明者】

【氏名】小原 勝

【テーマコード（参考）】

2G067

【Ｆターム（参考）】

2G067AA12

2G067BB02

2G067BB03

2G067BB25

2G067BB34

2G067CC13

2G067DD17

(57)【要約】

【課題】管に対する気密試験の精度を向上する。
【解決手段】気密試験装置（１）は、管（Ｔ１）の両端に当接し、当該両端を管（Ｔ１）の軸方向に押圧することで、管（Ｔ１）を所定の位置で固定する管固定部（１０，１０Ａ）と、管（Ｔ１）の端部を被覆する被覆治具（２０，２０Ａ）とを備え、被覆治具（２０，２０Ａ）には、被覆治具（２０，２０Ａ）の内部にエアーが注入されるエアー注入口（２１Ａ，２１Ｂ）が形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

管の両端に当接し、当該両端を前記管の軸方向に押圧することで、前記管を所定の位置で固定する管固定部と、
前記管の端部を被覆する被覆治具とを備え、
前記被覆治具には、当該被覆治具の内部にエアーが注入されるエアー注入口が形成されていることを特徴とする気密試験装置。

【請求項2】

前記被覆治具には、前記管が挿通される挿通孔が形成されており、
前記管と前記挿通孔との間をシールし、前記管を挿通可能な環状のシール部材をさらに備え、
前記シール部材には、前記シール部材の内部と外部との間をエアーが通過するエアー通過口が形成され、
前記シール部材は、前記エアー通過口を通過するエアーによって前記シール部材の内部の圧力が制御されることにより、前記管の径方向に伸縮することを特徴とする請求項１に記載の気密試験装置。

【請求項3】

前記エアー通過口は、前記シール部材の周方向に沿って複数形成されていることを特徴とする請求項２に記載の気密試験装置。

【請求項4】

前記管固定部を前記管の前記両端に押圧させるシリンダをさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の気密試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気密試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、管を所定の位置で固定するための管固定部と、管を覆うためのフードと、を備える気密試験装置が開示されている。当該気密試験装置では、管固定部がパッキンを介して管の端部に当接することにより、管の気密性を向上する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－７７８５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示の気密試験装置では、気密試験の繰り返しによるパッキンのへたりの影響により、検知用ガスが管の端部から管の内部に入り込む場合がある。よって、当該気密試験装置には、管に対する気密試験の精度を向上する点で改善の余地がある。本発明の一態様は、管に対する気密試験の精度を向上することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る気密試験装置は、管の両端に当接し、当該両端を前記管の軸方向に押圧することで、前記管を所定の位置で固定する管固定部と、前記管の端部を被覆する被覆治具とを備え、前記被覆治具には、当該被覆治具の内部にエアーが注入されるエアー注入口が形成されている。

【発明の効果】

【0006】

本発明の一態様によれば、管に対する気密試験の精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明に係る気密試験装置の全体構成を示す模式図である。

【図2】図１に示す気密試験装置が備える被覆治具付近を示す斜視図である。

【図3】図１に示す気密試験装置が備えるシール部材の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

＜気密試験装置１の構成＞
図１は、本発明の実施形態１に係る気密試験装置１の全体構成を示す模式図である。図２は、図１に示す気密試験装置１が備える被覆治具２０付近を示す斜視図である。図１において、ガス注入器５０から管Ｔ１に向かう方向をＺ軸方向、管Ｔ１の延伸方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の両方に直交する方向をＹ軸方向とする。

【0009】

Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は互いに直交する方向である。Ｚ軸正方向は上方向であり、Ｚ軸負方向は下方向である。ここで説明したＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の定義は、図１以外の他の図においても適用されるものとする。図２は、真空ポンプ１１Ｐ、検知部１２及びフード４０を省略している。

【0010】

気密試験装置１は、管Ｔ１の気密性を試験する気密試験を行うための装置である。管Ｔ１としては、例えばダクタイル鋳鉄管が挙げられる。また、管Ｔ１は必ずしもダクタイル鋳鉄管に限定されるものではなく、鋼管等の金属製の管であってもよい。図１に示すように、気密試験装置１は、管固定部１０，１０Ａと、真空ポンプ１１Ｐと、検知部１２と、バルブＶ１，Ｖ２と、被覆治具２０，２０Ａと、シール部材３０，３０Ａと、を備える。また、気密試験装置１は、フード４０と、ガス注入器５０と、台座６０と、支持ローラ６１と、シリンダ７０と、を備える。

【0011】

＜管固定部１０，１０Ａ及びシリンダ７０の構成＞
管固定部１０，１０Ａは、管Ｔ１の両端に当接し、当該両端を管Ｔ１の軸方向に押圧することで、管Ｔ１を所定の位置で固定する。管Ｔ１の軸方向はＸ軸方向である。管固定部１０は固定端１１を有し、管固定部１０Ａは押圧端１１Ａを有する。固定端１１は、気密試験装置１において一定の位置に固定されている。

【0012】

管Ｔ１の一端には、他の管Ｔ１の挿し口を挿入可能な受口が形成され、管Ｔ１の他端には、他の管Ｔ１の受口に挿入可能な挿し口が形成されている。固定端１１には管Ｔ１の受口側の端部Ｔ２が当接する。なお、挿し口及び受口が形成された管Ｔ１は一例であり、管Ｔ１は、必ずしも挿し口及び受口が形成されているものに限定されない。

【0013】

押圧端１１Ａは、シリンダ７０のロッド７１に接続されている。ロッド７１がＸ軸方向に移動することにより、押圧端１１Ａは、固定端１１に対してＸ軸方向に移動する。押圧端１１Ａには管Ｔ１の挿し口側の端部Ｔ３が当接する。

【0014】

シリンダ７０は、ロッド７１及び筒状体７２を有する。ロッド７１はＸ軸方向に延伸しており、筒状体７２はロッド７１を収容可能なものである。シリンダ７０は、管固定部１０，１０Ａを管Ｔ１の両端に押圧させる。具体的には、シリンダ７０は、ロッド７１をＸ軸正方向に移動させることにより、固定端１１を管Ｔ１の端部Ｔ２に押圧させるとともに、押圧端１１Ａを管Ｔ１の端部Ｔ３に押圧させる。これにより、管Ｔ１は固定端１１と押圧端１１Ａとの間に挟持された状態で所定の位置に固定される。

【0015】

シリンダ７０は、例えば、筒状体７２の内部に注入される流体の流体圧によってロッド７１をＸ軸方向に移動させる流体圧シリンダである。当該流体圧シリンダとしては、例えば油圧シリンダが挙げられる。また、シリンダ７０は、電動でロッド７１をＸ軸方向に移動させる電動シリンダであってもよい。

【0016】

シリンダ７０が管固定部１０，１０Ａを管Ｔ１の両端に押圧させるため、管固定部１０，１０Ａを管Ｔ１の両端に強力に押圧させることができる。よって、管Ｔ１と管固定部１０，１０Ａとの間の気密性を十分に担保することができ、気密試験の精度を向上することができる。

【0017】

固定端１１は、パッキンＰ１を介して管Ｔ１の端部Ｔ２に当接し、押圧端１１Ａは、パッキンＰ２を介して管Ｔ１の端部Ｔ３に当接する。このため、管Ｔ１の気密性を試験する場合に用いる検知用ガスが、固定端１１と管Ｔ１との間から管Ｔ１の内部に入り込むことを防ぐとともに、押圧端１１Ａと管Ｔ１との間から管Ｔ１の内部に入り込むことを防ぐことができる。検知用ガスは、大気中における存在比率が極めて小さいガスであり、検知用ガスの具体例として、Ｈｅ（ヘリウム）またはＡｒ（アルゴン）が挙げられる。

【0018】

また、固定端１１には、管Ｔ１に対向する面から当該面の逆側の面まで貫通する貫通孔１６が形成されている。固定端１１に管Ｔ１が当接している場合、貫通孔１６は管Ｔ１の内部と連通する。なお、固定端１１に管Ｔ１の端部Ｔ３が当接するとともに、押圧端１１Ａに管Ｔ１の端部Ｔ２が当接してもよい。

【0019】

＜真空ポンプ１１Ｐ及び検知部１２の構成＞
真空ポンプ１１Ｐは、管Ｔ１の内部を真空にするポンプである。真空ポンプ１１Ｐには配管１４が接続されており、配管１４にはバルブＶ１が設けられている。配管１４は、別の配管１３に接続されている。配管１３の一部は貫通孔１６の内部に配置されている。バルブＶ１が開いている場合、真空ポンプ１１Ｐは、配管１３及び配管１４を介して管Ｔ１の内部と連通する。

【0020】

検知部１２は、管Ｔ１の内部において検知用ガスを検知するものである。検知部１２としては、例えば、気体の成分を分析する分析器が挙げられる。検知部１２には配管１５が接続されており、配管１５にはバルブＶ２が設けられている。配管１５は配管１３に接続されている。つまり、配管１４及び配管１５は、配管１３に合流している。バルブＶ２が開いている場合、検知部１２は、配管１３及び配管１５を介して管Ｔ１の内部と連通する。

【0021】

＜被覆治具２０，２０Ａの構成＞
被覆治具２０は、管固定部１０，１０Ａで固定された管Ｔ１の端部Ｔ２を被覆するものであり、被覆治具２０Ａは、管固定部１０，１０Ａで固定された管Ｔ１の端部Ｔ３を被覆するものである。図２に示すように、被覆治具２０の側面２５には、被覆治具２０の内部にエアーが注入されるエアー注入口２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが形成されている。

【0022】

被覆治具２０の内部とは、被覆治具２０、管Ｔ１及び管固定部１０により規定される空間である。また、被覆治具２０には、被覆治具２０の内部からエアーを排出する図示しないエアー排出口がさらに形成されている。これにより、被覆治具２０の内部の検知用ガスの濃度を下げることができる。

【0023】

エアー注入口２１Ａ～２１Ｄにはそれぞれ、チューブ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄが接続されている。エアー注入口２１Ａ～２１Ｄ及びチューブ２２Ａ～２２Ｄを介して、被覆治具２０の内部にエアーが注入される。被覆治具２０Ａは、管Ｔ１の端部Ｔ３を被覆する点を除いて、被覆治具２０と同様の構成を有する。このため、以下の説明では、被覆治具２０についてのみ説明し、被覆治具２０Ａについての説明を省略する。

【0024】

被覆治具２０は管Ｔ１の端部Ｔ２を被覆するため、被覆治具２０の形状は環状である。被覆治具２０をＸ軸方向に垂直な平面で切断した場合の被覆治具２０の断面形状は円形となる。なお、被覆治具２０の断面形状は矩形であってもよい。また、被覆治具２０は、少なくとも２つの部分被覆治具を組み合わせることで構成されてもよい。当該部分被覆治具は、管Ｔ１の周方向において互いに異なる範囲を被覆する。それぞれの上記部分被覆治具が被覆する範囲は互いに接している。

【0025】

被覆治具２０は、Ｘ軸方向に垂直な前面２４と、前面２４の外周端部からＸ軸正方向に延伸する側面２５と、を有する。側面２５は管固定部１０に固定され、側面２５におけるＸ軸負方向側の端部は前面２４に接続されている。前面２４には、管Ｔ１が挿通される挿通孔２３が形成されている。

【0026】

＜シール部材３０，３０Ａの構成＞
図３は、図１に示す気密試験装置１が備えるシール部材３０の構成を示す図である。図３の符号１０１の図は、シール部材３０の構成を示す正面図であり、図３の符号１０２の図は、図３の符号１０１の点線Ｌ１でのシール部材３０の断面構成を示す断面図である。図３の符号１０２の図には、気密試験装置１においてシール部材３０の近傍に位置する他の部材も併せて示している。

【0027】

被覆治具２０Ａに設けられるシール部材３０Ａは、シール部材３０と同様の構成を有する。このため、以下の説明では、シール部材３０についてのみ説明し、シール部材３０Ａについての説明を省略する。

【0028】

図１及び図２に示すように、シール部材３０は、挿通孔２３に設けられ、管Ｔ１と挿通孔２３との間をシールする。図３の符号１０１に示すように、シール部材３０の形状は管Ｔ１を挿通可能な環状である。図３の符号１０２に示すように、シール部材３０は、固定部３１及び伸縮部３２を備える。

【0029】

固定部３１は、シール部材３０の内部の圧力によらず、略一定の形状を維持する部位である。固定部３１の材料は、例えばステンレスで形成されてよいが、これに限定されない。固定部３１は、シール部材３０の外周側に位置する。固定部３１は、シール部材３０の周方向に垂直な断面において、シール部材３０の外周側に凸な略Ｕ字形状を有する。

【0030】

伸縮部３２は、シール部材３０の内部の圧力に応じて伸縮する部位である。伸縮部３２は、例えばＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）等のゴムであるが、これに限定されず、シリコン等の樹脂材料であってもよい。伸縮部３２は、シール部材３０の内周側に位置する。伸縮部３２は、シール部材３０の周方向に垂直な断面において、シール部材３０の内周側に凸な略Ｕ字形状を有する。

【0031】

シール部材３０には、シール部材３０の内部と外部との間をエアーが通過するエアー通過口３３が形成されている。シール部材３０は、エアー通過口３３を通過するエアーによってシール部材３０の内部の圧力が制御されることにより、管Ｔ１の径方向に伸縮する。具体的には、エアー通過口３３をシール部材３０の外部から内部へエアーが通過する、すなわちエアー通過口３３を介してシール部材３０の内部にエアーが注入されることで、シール部材３０の内部の圧力が上昇する。また、エアー通過口３３をシール部材３０の内部から外部へエアーが通過する、すなわちエアー通過口３３を介してシール部材３０の内部からエアーが吸引されることで、シール部材３０の内部の圧力が下降する。

【0032】

シール部材３０の内部の圧力が上昇すると、シール部材３０が環状形状の内側に向かって膨張し、挿通孔２３と管Ｔ１との間がシール部材３０によりシールされる。その結果、検知用ガスが管Ｔ１の中央付近から被覆治具２０の内部へ流入すること、および、当該検知用ガスが管Ｔ１の端部Ｔ２から管Ｔ１の内部へ流入することを防ぐことができる。したがって、気密試験の精度を向上させることができる。

【0033】

また、シール部材３０が環状形状の内側に向かって膨張した状態では、被覆治具２０の内部のエアーが外部へ漏れ出すことも防ぐことができる。すなわち、被覆治具２０の内部から漏れ出したエアーによって被覆治具２０の近傍の検知用ガスが吹き飛ばされることを防ぐことができる。このため、被覆治具２０の近傍についても管Ｔ１の試験範囲とすることができる。したがって、気密試験装置１を用いた気密試験における、管Ｔ１の未試験範囲を小さくすることができる。

【0034】

一方、シール部材３０の内部の圧力が下降すると、シール部材３０が環状形状の外側に向かって収縮することで、シール部材３０から管Ｔ１への圧力が小さくなる。この状態では、シール部材３０が環状形状の内側に向かって膨張した状態と比較してシール部材３０と管Ｔ１との間の摩擦力が小さくなるか、またはシール部材３０と管Ｔ１とが非接触となるため、管Ｔ１を被覆治具２０から挿脱する場合に必要な力を低減できる。したがって、気密試験装置１からの管Ｔ１の取り外しが容易になる。さらに、シール部材３０と管Ｔ１との摩擦に起因する、シール部材３０のへたりを低減できる。

【0035】

図３の符号１０１に示すように、エアー通過口３３は、シール部材３０の周方向に沿って複数形成されていてよい。これにより、伸縮部３２が厚みのあるゴムで形成されている場合であっても、エアー通過口３３が単一である場合と比較して、シール部材３０を均等に伸縮させることができる。

【0036】

図３の符号１０１に示す例では、エアー通過口３３は、シール部材３０の周方向に沿って等間隔に８個形成されている。ただし、エアー通過口３３の数及び間隔は、図３の符号１０１に示した例に限定されない。エアー通過口３３の数が多ければ、シール部材３０をより均等に伸縮させることができる。

【0037】

また、エアー通過口３３は、シール部材３０の径方向における外側に形成されている。すなわち、エアー通過口３３は、固定部３１に形成されている。このため、シール部材３０の内部の圧力の変化によって伸縮部３２が伸縮しても、エアーが安定してエアー通過口３３を通過できる。

【0038】

シール部材３０は、被覆治具２０の内部に配置されている。また、上述したとおり、被覆治具２０の内部にはエアー注入口２１Ａ～２１Ｄからエアーが注入されている。

【0039】

このため、通常は、エアーによって被覆治具２０の内部からシール部材３０が押される力は、検知用ガスによって管Ｔ１の中央付近からシール部材３０が押される力よりも大きくなる。よって、被覆治具２０の内部に配置されているシール部材３０に対しては、被覆治具２０から離隔させる方向の力よりも、被覆治具２０に向かう方向の力の方が大きくなる。したがって、管Ｔ１と挿通孔２３との間の気密性をより向上させることができる。

【0040】

気密試験装置１は、エアー制御機構（不図示）をさらに備える。エアー制御機構は、エアー通過口３３にエアーを通過させるタイミングと、被覆治具２０の内部にエアーが注入されるタイミングと、を別々に制御可能である。

【0041】

エアー通過口３３を通過するエアーは、シール部材３０を伸縮させるために用いられる。一方、被覆治具２０の内部に注入されるエアーは、被覆治具２０の内部の圧力を上昇させるために用いられる。よって、エアー通過口３３を通過するエアーが用いられる目的と、被覆治具２０の内部に注入されるエアーが用いられる目的と、は互いに異なる。エアー通過口３３にエアーを通過させるタイミングと、被覆治具２０の内部にエアーを注入するタイミングと、をエアー制御機構により別々に制御することにより、気密試験の作業性を向上することができる。

【0042】

図１においては、気密試験装置１は、シール部材３０を１つのみ備える。しかし、気密試験装置１は、シール部材３０を複数備えていてもよい。その場合、複数のシール部材３０は、管Ｔ１の軸方向に沿って配置されてよい。これにより、シール部材３０が膨張した状態において、検知用ガスが管Ｔ１の中央付近から被覆治具２０の内部へ流入すること、及び、被覆治具２０の内部のエアーが被覆治具２０の外部へ漏れ出すことを、より確実に防ぐことができる。

【0043】

＜フード４０及びガス注入器５０の構成＞
図１に示すように、フード４０は、管固定部１０，１０Ａに固定された管Ｔ１を覆うものである。フード４０は、図示しない複数のチェーンによって吊り下げられている。ガス注入器５０は、フード４０が管Ｔ１を覆った状態で、フード４０と管Ｔ１の外面との間の空間に検知用ガスを注入する。

【0044】

ガス注入器５０は、フード４０と管Ｔ１の外面との間の空間に検知用ガスを注入するためのガス注入管５１を有する。フード４０が管Ｔ１を覆った状態で、ガス注入管５１の開口端は、フード４０の下端よりも高い位置に配置されているとともに、管Ｔ１の外面に接触しない位置に配置されている。ただし、ガス注入管５１の開口端の位置はこれに限られない。

【0045】

＜台座６０及び支持ローラ６１の構成＞
複数の台座６０にはそれぞれ、支持ローラ６１が設けられている。支持ローラ６１は管Ｔ１を支持する。支持ローラ６１に支持された管Ｔ１は、支持ローラ６１の回転により、Ｘ軸方向に移動可能である。

【0046】

シリンダ７０がロッド７１をＸ軸正方向に移動させるとともに、支持ローラ６１がＹ軸正方向に対して右回転する場合を考える。この場合、管Ｔ１と支持ローラ６１との間に生じる摩擦力により、管Ｔ１を被覆治具２０の内部に挿入し、管Ｔ１の端部Ｔ２を固定端１１に押圧させることができる。また、シリンダ７０がロッド７１をＸ軸負方向に移動させるとともに、支持ローラ６１がＹ軸正方向に対して左回転する場合、管Ｔ１と支持ローラ６１との間に生じる摩擦力により、管Ｔ１を被覆治具２０から引き抜くことができる。

【0047】

支持ローラ６１は、管Ｔ１の外径または気密試験の進行に応じて、Ｚ軸方向に移動可能であってもよい。この場合、台座６０における支持ローラ６１の載置面が図示しないモータにより昇降される。

【0048】

本実施形態において、管Ｔ１の端部Ｔ２を被覆する被覆治具２０に形成されているエアー注入口２１Ａ～２１Ｄから被覆治具２０の内部にエアーが注入されることで、被覆治具２０の内部の圧力が上昇する。このため、気密試験に用いる検知用ガスが被覆治具２０の内部へ流入しにくくなる。これにより、管Ｔ１の端部Ｔ２の周辺に存在する検知用ガスが管Ｔ１の端部Ｔ２から管Ｔ１の内部へ流入しにくくなる。したがって、気密試験の精度を向上することができる。

【0049】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0050】

１ 気密試験装置
１０、１０Ａ 管固定部
２０、２０Ａ 被覆治具
２１Ａ～２１Ｄ エアー注入口
２３ 挿通孔
３０、３０Ａ シール部材
３３ エアー通過口
７０ シリンダ
Ｔ１ 管
Ｔ２、Ｔ３ 端部

【図1】

【図2】

【図3】