(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】2021107811
(43)【公開日】20210729
(54)【発明の名称】管の水圧負荷装置および管の水圧負荷方法
(51)【国際特許分類】
   G01N 3/12 20060101AFI20210702BHJP
【FI】
   !G01N3/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
【全頁数】16
(21)【出願番号】2020209938
(22)【出願日】20201218
(62)【分割の表示】2019238241の分割
【原出願日】20191227
(71)【出願人】
【識別番号】000001052
【氏名又は名称】株式会社クボタ
【住所又は居所】大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47号
(72)【発明者】
【氏名】豊田 惣一朗
【住所又は居所】兵庫県尼崎市大浜町2丁目26番地 株式会社クボタ阪神工場内
(72)【発明者】
【氏名】阿部 孝之
【住所又は居所】兵庫県尼崎市大浜町2丁目26番地 株式会社クボタ阪神工場内
(72)【発明者】
【氏名】瀧澤 智哉
【住所又は居所】千葉県船橋市栄町2丁目16番1号 株式会社クボタ京葉工場内
【テーマコード(参考)】
2G061
【Fターム(参考)】
2G061AA05
2G061AB01
2G061CB04
2G061CC11
2G061DA10
(57)【要約】
【課題】管内の空気を効率的に排出して管内に圧力水を充填させることができる水圧負荷装置および水圧負荷方法を実現する。
【解決手段】水圧負荷装置(1)は、管(100)を支持する支持部(10)と、支持部(10)によって支持されている管(100)内に充水する充水部(20)と、管(100)内に充水された状態で、管(100)内を加圧する加圧部(30)と、を備え、支持部(10)は、管(100)を水平方向に対して傾斜させて支持し、充水部(20)は、支持部(10)によって傾斜して支持されている管(100)内に充水し、加圧部(30)は、支持部(10)により管(100)が傾斜した状態で、前記加圧する。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
管を支持する支持部と、
前記支持部によって支持されている前記管内に充水する充水部と、
前記管内に充水された状態で、管内を加圧する加圧部と、
を備え、
前記支持部は、前記管を水平方向に対して傾斜させて支持し、
前記充水部は、前記支持部によって傾斜して支持されている前記管内に充水し、
前記加圧部は、前記支持部により管が傾斜した状態で、前記加圧する、
ことを特徴とする水圧負荷装置。
【請求項2】
直管部と受口とを有する管を支持する支持部と、
前記支持部によって支持されている前記管内に充水する充水部と、
前記管内に充水された状態で、管内を加圧する加圧部と、
を備え、
前記支持部は、前記受口を下にして、前記管を水平方向に対して傾斜させて支持し、
前記充水部は、前記支持部によって傾斜して支持されている前記管の受口から管内に充水し、
前記加圧部は、前記支持部により管が傾斜した状態で、前記加圧する、
ことを特徴とする水圧負荷装置。
【請求項3】
前記充水部は、前記受口の内周面に向いて上向きに水を吐出する吐水口が設けられた充水パイプを有している、
ことを特徴とする請求項2に記載の水圧負荷装置。
【請求項4】
前記支持部は、前記管を水平方向に対して2°以上10°以下の範囲で傾斜させる、
ことを特徴とする請求項1または3に記載の水圧負荷装置。
【請求項5】
前記支持部は、
前記管の外周面に当接して、当該管を支える第1の保持部材と、
前記第1の保持部材とは前記管の軸方向に異なる位置にて、前記管の外周面に当接して、当該管を支える第2の保持部材と、
を有し、
前記第1の保持部材は、前記管を昇降させることができ、前記第2の保持部材との相対高さを変更できる、
ことを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の水圧負荷装置。
【請求項6】
前記充水部は、前記支持部が傾斜させている前記管の位置よりも、高い位置に貯水槽を有し、当該貯水槽の水が自重によって前記管内に供給される構成となっている、
ことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の水圧負荷装置。
【請求項7】
前記充水部は、前記管を両端部からクランプするクランプ部を有し、
前記両端部のうちのより高い位置にある端部側の前記クランプ部には、当該管内と連通する貫通部が設けられており、
前記貫通部は、当該端部における前記管の中心軸の位置の高さよりも上に設けられている、
ことを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の水圧負荷装置。
【請求項8】
前記支持部は、前記管の姿勢を、傾斜させた第1の状態から、管の軸方向が水平方向と平行になる第2の状態に変えることができ、
前記水圧負荷装置は、
前記管から排水を開始するタイミングよりも、前記管の姿勢を前記第1の状態から前記第2の状態に変えるタイミングを遅らせるように、前記支持部を制御する制御部と、
を更に備えている、
ことを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の水圧負荷装置。
【請求項9】
管を支持する支持ステップと、
前記支持ステップによって支持されている前記管内に充水する充水ステップと、
前記管内に充水された状態で、管内を加圧する加圧ステップと、
を含み、
前記支持ステップでは、前記管を水平方向に対して傾斜させて支持し、
前記充水ステップでは、前記支持ステップによって傾斜して支持されている前記管内に充水し、
前記加圧ステップでは、前記支持ステップにより前記管が傾斜した状態で、前記加圧する、
ことを特徴とする水圧負荷方法。
【請求項10】
直管部と受口とを有する管を支持する支持ステップと、
前記支持ステップによって支持されている前記管内に充水する充水ステップと、
前記管内に充水された状態で、管内を加圧する加圧ステップと、
を含み、
前記支持ステップでは、受口を下にして、前記管を水平方向に対して傾斜させて支持し、
前記充水ステップでは、前記支持ステップによって傾斜して支持されている前記管の受口から前記管内に充水し、
前記加圧ステップでは、前記支持ステップにより前記管が傾斜した状態で、前記加圧する、
ことを特徴とする水圧負荷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、管の水圧負荷装置および管の水圧負荷方法に関する。
【背景技術】
【0002】
上下水道やガスの輸送用に用いられる管は、工場での製造後に様々な検査が行われ、これらの検査に合格した製品が完成品となる。
【0003】
従来からの検査としては、管の内部に水圧を負荷して外部への漏水の有無を目視等により確認する方法がある。例えば特許文献1に開示された水圧試験装置は、両端が開口している管を、軸方向を水平にした状態で両端からクランプし、両端を密閉した状態で、一端の開口(受口側)から管内に圧力水を供給するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開昭59−77335号公報(1984年5月2日公開)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
先述の特許文献1の水圧試験装置を用いると、充水時に管内に空気が残り易く、残った空気を除去するために時間を要する。また、管内に空気が残留すると、昇圧のために時間を要する。
【0006】
そこで、本発明の一態様は、管内の空気を効率的に排出して管内に圧力水を充填させることができる水圧負荷装置および水圧負荷方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る水圧負荷装置は、管を支持する支持部と、前記支持部によって支持されている前記管内に充水する充水部と、前記管内に充水された状態で、管内を加圧する加圧部と、を備え、前記支持部は、前記管を水平方向に対して傾斜させて支持し、前記充水部は、前記支持部によって傾斜して支持されている前記管内に充水し、前記加圧部は、前記支持部により管が傾斜した状態で、前記加圧する、構成である。
【0008】
前記の構成によれば、管を傾斜させているので、充水の際に管内に生じた空気を管の上端側から効率的に排出して管内に圧力水を充填させることができる。
【0009】
また、前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る水圧負荷装置は、直管部と受口とを有する管を支持する支持部と、前記支持部によって支持されている前記管内に充水する充水部と、前記管内に充水された状態で、管内を加圧する加圧部と、を備え、前記支持部は、前記受口を下にして、前記管を水平方向に対して傾斜させて支持し、前記充水部は、前記支持部によって傾斜して支持されている前記管の受口から管内に充水し、前記加圧部は、前記支持部により管が傾斜した状態で、前記加圧する、構成である。
【0010】
管の受口の内周面には、凹凸部が設けられているため、従前は、当該凹部に空気が残留し易かった。しかしながら、前記の構成によれば、直管部と受口とを有する管の受口を下にして管を傾斜させて、且つ受口から管内に充水している。これにより、受口側から管内に充水されていくため受口の内周面の凹部に空気が残留しにくい。その結果、直管部と受口とを有する管内の空気を効率的に排出して管内に圧力水を充填させることができる。
【0011】
本発明の一態様に係る水圧負荷装置では、前記充水部は、前記受口の内周面に向いて上向きに水を吐出する吐水口が設けられた充水パイプを有している、構成としてもよい。
【0012】
前記の構成によれば、充水部は、受口を下にして傾斜した管の当該受口の内周面に向いて上向きに水を吐出する。これにより、受口の内周面の凹凸部を狙って上向きに水を吐出することができるので、充水の際に受口の凹部付近に空気が残留しにくくなる。その結果、直管部と受口とを有する管内の空気をより効率的に排出して管内に圧力水を充填させることができる。
【0013】
本発明の一態様に係る水圧負荷装置では、前記支持部は、前記管を水平方向に対して2°以上10°以下の範囲で傾斜させる、構成とすることが好ましい。
【0014】
前記の構成によれば、管を2°以上傾斜させることにより、充水の際に管内に生じた空気を管の上端側から効率的に排出することができる。また、管の傾斜角度が10°以下であることにより、管の傾斜角度が10°よりも大きい場合と比較して、水圧負荷装置をよりコンパクトな設計とすることができる。
【0015】
本発明の一態様に係る水圧負荷装置では、前記支持部は、前記管の外周面に当接して、当該管を支える第1の保持部材と、前記第1の保持部材とは前記管の軸方向に異なる位置にて、前記管の外周面に当接して、当該管を支える第2の保持部材と、を有し、前記第1の保持部材は、前記管を昇降させることができ、前記第2の保持部材との相対高さを変更できる構成としてもよい。
【0016】
前記の構成によれば、第1の保持部材を第2の保持部材よりも高い位置にて管を支えることによって当該管を水平方向に対して傾斜させて支持することができる。
【0017】
本発明の一態様に係る水圧負荷装置では、前記充水部は、前記支持部が傾斜させている前記管の位置よりも、高い位置に貯水槽を有し、当該貯水槽の水が自重によって前記管内に供給される構成となっていてもよい。
【0018】
前記の構成によれば、貯水槽内の水を自重によって管に供給することができるので、従来のように充水ポンプに拠らずに管に充水することができる。その結果、水圧負荷装置の構成の簡素化、消費電力の低減等の種々のメリットを享受できる。
【0019】
本発明の一態様に係る水圧負荷装置では、前記充水部は、前記管を両端部からクランプするクランプ部を有し、前記両端部のうちのより高い位置にある端部側の前記クランプ部には、当該管内と連通する貫通部が設けられており、前記貫通部は、当該端部における前記管の中心軸の位置の高さよりも上に設けられていてもよい。
【0020】
前記の構成によれば、傾斜させた管の上端側付近に集まった空気を、クランプ部の貫通部を通して効率よく管外に排出することができる。
【0021】
本発明の一態様に係る水圧負荷装置では、前記支持部は、前記管の姿勢を、傾斜させた第1の状態から、管の軸方向が水平方向と平行になる第2の状態に変えることができ、前記水圧負荷装置は、前記管から排水を開始するタイミングよりも、前記管の姿勢を前記第1の状態から前記第2の状態に変えるタイミングを遅らせるように、前記支持部を制御する制御部と、を更に備えていてもよい。
【0022】
前記の構成によれば、傾斜している状態の管の下端側から水の自重により勢いよく排水させることができるため、排水時間を短くすることができる。さらに、管の下端側から排水し、上端側の外周面が水に濡れることを防ぐことができる。
【0023】
また、前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る水圧負荷方法は、管を支持する支持ステップと、前記支持ステップによって支持されている前記管内に充水する充水ステップと、前記管内に充水された状態で、管内を加圧する加圧ステップと、を含み、前記支持ステップでは、前記管を水平方向に対して傾斜させて支持し、前記充水ステップでは、前記支持ステップによって傾斜して支持されている前記管内に充水し、前記加圧ステップでは、前記支持ステップにより前記管が傾斜した状態で、前記加圧する。
【0024】
前記の構成によれば、支持ステップによって管を傾斜させるので、充水の際に管内に生じた空気を管の上端側から効率的に排出して管内に圧力水を充填させることができる。
【0025】
また、前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る水圧負荷方法は、直管部と受口とを有する管を支持する支持ステップと、前記支持ステップ部によって支持されている前記管内に充水する充水ステップと、前記管内に充水された状態で、管内を加圧する加圧ステップと、を含み、前記支持ステップでは、受口を下にして、前記管を水平方向に対して傾斜させて支持し、前記充水ステップでは、前記支持ステップによって傾斜して支持されている前記管の受口から前記管内に充水し、前記加圧ステップでは、前記支持ステップにより前記管が傾斜した状態で、前記加圧する。
【0026】
前記の構成によれば、支持ステップによって直管部と受口とを有する管の受口を下にして管を傾斜させて、且つ充水ステップによって受口から管内に充水している。これにより、受口側から管内に充水されていくため受口の内周面の凹部に空気が残留しにくい。その結果、直管部と受口とを有する管内の空気を効率的に排出して管内に圧力水を充填させることができる。
【発明の効果】
【0027】
管内に空気を残留させることなく管内に圧力水を充填させることができる水圧負荷装置および水圧負荷方法を実現する。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の実施形態1に係る水圧負荷装置の概略の構成を示す側面図である。
【図2】管の一態様を示す正面図である。
【図3】本発明の実施形態1に係る水圧負荷装置の充水部が備えている第2のクランプ部の構成を示す断面図である。
【図4】本発明の実施形態1に係る水圧負荷装置の第1のクランプ部の構成を示す断面図である。
【図5】本発明の実施形態1に係る水圧負荷装置1の要部構成の一例を示すブロック図である。
【図6】本発明の実施形態1に係る水圧負荷装置1の動作の一例を示すフローチャートである。
【図7】本発明の実施形態2に係る水圧負荷装置の概略の構成を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
<水圧負荷装置>
〔実施形態1〕
以下、本発明の一実施形態について、図1および図5を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態1に係る水圧負荷装置1の概略の構成を示す側面図である。図5は、本発明の実施形態1に係る水圧負荷装置1の要部構成の一例を示すブロック図である。水圧負荷装置1は、図示のように、支持部10、充水部20、加圧部30、および制御部40を備えている。なお、図1では、水圧負荷装置1に管100がクランプされた状態を示しているが、管100は水圧負荷装置1の構成には含まれない。
【0030】
水圧負荷装置1において、支持部10は、管100を水平方向に対して傾斜させて支持し、充水部20は、支持部10によって傾斜して支持されている管100内に充水し、加圧部30は、支持部10により管100が傾斜した状態で加圧する構成である。この構成によれば、管100を傾斜させているので、充水の際に管100内に生じた空気を管100の上端部側から効率的に排出して管100内に圧力水を充填させることができる。また、圧力水を充填させる際に管100内に空気が残留しにくいので、従来の水圧負荷装置と比較して、管100への充水にかかる時間と管100の内圧を上昇させる為にかかる時間とを短縮することができる。また、管100を傾斜させることにより、管100をアンクランプした際に、傾斜している状態の管100の下端側から水の自重により勢いよく排水させることができるため、排水時間も短縮することができる。その結果、水圧負荷装置1は、従来の水圧負荷装置と比較して処理効率が向上するという効果を奏する。
【0031】
さらには、水圧負荷装置1の処理効率が向上する結果として、単位時間当たりに処理可能な管100の数を増やすことができるので、結果的に水圧負荷装置1のラインを減らしてコンパクトな設備とすることができ、結果として設備費用を削減することができる。
【0032】
水圧負荷装置1に供される管100としては、特に限定されず、例えば、水道用耐震管等として利用される公知のダクタイル鉄管を使用することができる。
【0033】
図2は、管100の一態様を示す正面図であるが、説明の便宜上、一部分が破断図になっている。図2においてハッチングを施した部分は管100の切断面を表す。図2には、管100の一例として、水道用耐震管等として利用されるダクタイル鉄管を示す。図に示すように、管100は、管100同士を連結するために、直管部103の両端部にそれぞれ受口部101(受口)と挿し口部102とを有している。通常、管100同士を連結する場合は、第1の管の受口部に、第2の管の挿し口部を挿入する。ここで、受口部101の内周面には、管100同士を連結した際に離脱することを防止するためのロックリングを装着するための環状溝が形成されている。
【0034】
ところが、このように内周面に環状溝が設けられた管100は、内周面に凹凸部があることにより、内周面に凹凸部を有していない管よりも、圧力水を充填させる際に管100内に、特に当該凹部に、空気が残留しやすい。しかしながら、本実施形態1に係る水圧負荷装置1によれば、圧力水を充填させる際に管100内に空気が残留しにくいので、内周面に凹凸部を有する管100にも圧力水を効率よく充填させることができる。
【0035】
なお、実施形態1において説明する管100は、端部の一方が受口部を、他方が挿し口部を有しているが、これに限定されるものではない。例えば、両端に受口部(受口)を有しており、挿し口部を有していない管であってもよい。あるいは、両端が挿し口部で、受口部を有していない管であってもよい。充水の際の管内の空気をより排出しやすいことから、両端に受口部を有しているものよりも、一端に受口部を有している管の方が好ましい。
【0036】
また、水圧負荷装置1は、様々な形の管100を水圧負荷対象とすることができる。そのため、管100の内径は特に限定されず、後述する第2のクランプ部25の当接部材26の管100に当接する側の面にある開口の開口径よりも大きい内径を有している管であれば、水圧負荷装置1の水圧負荷対象とすることができる。
【0037】
以下に、水圧負荷装置1の各部の構成について、図1を用いて詳細に説明する。
【0038】
(支持部10)
支持部10は、管100を、管軸が水平方向に対して傾斜させて支持するように構成されている。なお、本明細書では、水平方向に対して傾斜させることを、単に、「傾斜させる」と表現する場合がある。
【0039】
図1に示すように、支持部10は、管100の外周面に当接して、管100を支える第1の保持部材11aと、第1の保持部材11aとは管100の軸方向に異なる位置にて、管100の外周面に当接して、管100を支える第2の保持部材11bと、を有している。
【0040】
第1の保持部材11aは、第2の保持部材11bとの相対高さを変更できるように構成されており、管100の一方の端部側を昇降させることができる。具体的には、第1の保持部材11aの高さが、充水部20に近い第2の保持部材11bよりも相対的に高くなるように、高さを変更できるように構成されている。これにより、充水部20側にある管100の端部を下にして管100を傾斜させることができ、傾斜させた管100の両端部の内、他方に対して相対的に低い位置にある端部側(管の下端側ともいう)から管100内に充水することができる。
【0041】
充水部20側にある管100の端部を下にして、管100の下端側から充水することにより、充水の過程で空気が管100の上端側に逃げるため、充水後に空気を逃がすための時間を別途設ける必要がなく、全体的な充水時間を短縮することができる。また管100の上端側からの充水では水が勢いよく下に流れて空気を含んでしまう可能性がある。これらの理由から、図1に示したような、充水部20に近い第2の保持部材11bの高さが、第1の保持部材11aよりも相対的に低くなるように、保持部材の高さを変更できる構成とすることが好ましい。
【0042】
また、図2に示すように、管100が端部に受口部101と挿し口部102とを有している場合は、支持部10は、受口部101を下にして管100を傾斜させて、下に位置する受口部101側から充水するように管100を支持することが好ましい。管の受口の内周面には、凹凸部が設けられているため、従前は、当該凹部に空気が残留し易かった。挿し口部102を下にして管100を傾斜させて、挿し口部102側から充水すると、受口部101側が最後に充水されるので、受口部101の内周面の凹部の空気を逃がすための時間を別途設ける必要がある。これに対して、受口部101を下にして管100を傾斜させて、受口部101側から充水することにより、受口部101側から管100内に充水されていくため受口部101の内周面の凹部の空気が充水の過程で逃げるため、空気を逃がすための時間を別途設ける必要がない。その結果、挿し口部102を下にして管100を傾斜させて、挿し口部102側から充水する場合と比較して、充水の際に管100内の空気を効率よく管外に排出できる。
【0043】
管100の水平方向に対する傾斜角度は特に限定されず、管100内の空気を管外に効率よく排出できる効果を得られる範囲内で適宜調整することができる。ここで、管100の水平方向に対する傾斜角度とは、水平面と管100の管軸とが成す角度の内、小さい方の角度(図1に示す角度α)が意図される。管100内の空気を効率よく管外に排出できることから、支持部10は、管100を水平方向に対して、2°以上10°以下の範囲で傾斜させることが好ましく、5°以上10°以下の範囲で傾斜させることがより好ましい。
【0044】
水平方向に対する管100の傾斜角度が2°以上であることにより、充水の際に管100内に生じた空気を管100の上端側から効率的に排出することができる。また、水平方向に対する管100の傾斜角度が10°以下であることにより、管100の傾斜角度が10°よりも大きい場合と比較して、水圧負荷装置1をよりコンパクトな設計とすることができる。
【0045】
本実施形態1では、第1の保持部材11aおよび第2の保持部材11bは、管100を下から保持するジャッキである。しかし、上述したような支持部10の機能を有するものであれば、第1の保持部材11aおよび第2の保持部材11bは、ジャッキに限定されない。第1の保持部材11aおよび第2の保持部材11bとしては、例えば、ラック・ピニオンによる昇降装置等を使用することができる。
【0046】
また、支持部10は、管100を傾斜させて支持することができればよいため、図1に示すような管100を下から支持する態様に限定されない。例えば、管100の上方から吊り下げて支持する、管100の外周面を左右から挟み込んで支持する等、水圧負荷装置1の構成にあわせて適宜仕様を変更することが可能である。
【0047】
また、図1では、支持部10が第1の保持部材11aおよび第2の保持部材11bの2つの保持部材を有している態様、すなわち、管100を管軸方向の異なる2か所の位置で支持する態様を示した。少なくとも2つの保持部材によって管100の管軸方向に異なる位置で管100を保持することにより、管100を安定的に支持することができる。しかし、管100を傾斜させて支持することができる構成であれば、保持部材の数は2つに限定されず、必要に応じて、支持部10は保持部材を1つのみ有していてもよく、または保持部材を2つよりも多く有していてもよい。
【0048】
(充水部20)
充水部20は、支持部10によって傾斜して支持されている管100内に充水するように構成されている。充水部20は、貯水槽21と、貯水槽21の水を管100に導入するための充水パイプ22と、第1のクランプ部24と、第2のクランプ部25と、を有している。充水パイプ22には、充水弁23が設けられている。
【0049】
第1のクランプ部24および第2のクランプ部25は、それぞれが、充水を開始する前に、管100の両端部をクランプする。図1では、第1のクランプ部24は、第2のクランプ部25よりもより高い位置に設けられている。これら2つの第1のクランプ部24および第2のクランプ部25は、支持部10によって傾斜して支持されている管100の両端部に当接して、両側から挟み付けることによって、管100をクランプする。第1のクランプ部24および第2のクランプ部25の開閉は、油圧シリンダ(図示しない)によって調整される。
【0050】
貯水槽21は、支持部10が傾斜させている管100の位置よりも高い位置に配置されており、貯水槽21内の水が自重によって管100に供給される構成となっている。この構成により、従来のように充水ポンプに拠らずに管100に充水することができる。また、貯水槽21内の水を自重によって管100内に勢いよく充水することができるので、充水ポンプを使用する場合よりも充水にかかる時間を短縮することができる。充水の速さ、水量、継続時間等は、充水弁23の開閉により制御することができる。
【0051】
次いで、充水パイプ22および第2のクランプ部25の構成を図3に基づいて説明する。図3は、水圧負荷装置1の第2のクランプ部25の構成を示す断面図である。なお、この例では、管100は受口部101を第2のクランプ部25側に向けてクランプされている。
【0052】
図3に示すように、充水パイプ22の先端には、管100の受口部101の内周面に向いて上向きに水を吐出する吐水口22aが設けられている。また、第2のクランプ部25には、管100と対向する側の面に管100と当接するための円形の当接部材26が設けられている。また、第2のクランプ部25には、当接部材26が設けられている面とは反対側の面から当接部材26の管100に当接する側の面に向けて、第2のクランプ部25および当接部材26を斜め上方向に連通する貫通部25aが設けられている。貫通部25aは、一方の開口を当接部材26の管100と当接する側の面に有しており、他方の開口を第2のクランプ部25の当接部材26が設けられている面とは反対側の面に有している。充水パイプ22の先端は、第2のクランプ部25の当接部材26が設けられている面とは反対側の面に設けられた開口を介して貫通部25aに連結されている。
【0053】
第2のクランプ部25の貫通部25aは、充水パイプ22から供給された水を流す流路の役割を果たすので、充水パイプ22の吐水口22aから上向きに吐出された水は、上向きの吐出方向が維持されたまま、貫通部25aを通って当接部材26の管100に当接する側の面にある開口から吐出される。このように、充水部20は、管100の受口部101の内周面に存する凹凸部を狙って上向きに水を吐出することができる。管100の内周面の前記凹凸部の凹部付近はその形状に起因して特に空気が残留しやすいが、前記構成によれば、管100の受口部101の内周面に存する凹凸部を狙って上向きに水を吐出するので、充水の際に受口部101の凹部付近に空気が残留しにくくなる。
【0054】
第2のクランプ部25の面25aに存する貫通部25aの開口は、円形の当接部材26の円の中心点の位置の高さよりも上に設けられていることが好ましい。この構成により、貫通部25aの開口が当接部材26の円の中心点の位置の高さよりも下に設けられている場合よりも、管100の内周面により近い位置から管100の内周面に向かって水を吐出することができる。
【0055】
当接部材26は、管100の端部の外径よりも大きい直径を有している円形状であればよい。当接部材26は、充水の際に管100の端部から水が漏れないように管100の端部と密接することができる限りは、その材質は特に限定されない。当接部材26としては、例えば、ゴム等の弾性部材を使用することができる。
【0056】
次いで、第1のクランプ部24の構成を図4に基づいて説明する。図4は、水圧負荷装置1の第1のクランプ部24の構成を示す断面図である。図4に示すように、第1のクランプ部24には、管100の挿し口部102が当接する。1のクランプ部24は、管100と対向する側の面に管100と当接するための円形の当接部材27が設けられている。また、第1のクランプ部24には、管100内と連通する貫通部24aが設けられている。貫通部24aの管100と連通している側の開口は、当接させた管100の中心軸の位置の高さよりも上に設けられている。貫通部24aの他方の開口は、第1のクランプ部24の上面に設けられている。
【0057】
ここで、管100は傾斜して支持されるので、充水中に生じた管100内の空気は、管100の上端側の方へと移動する。図4でいえば、管100の挿し口部102が、より高い位置にある上端にあたる。挿し口部102は、図4に示すように、第1のクランプ部24の当接部材27と当接しているため、挿し口部102側へと移動した空気は、貫通部24aの管100と連通している側の開口から第1のクランプ部24の貫通部24aを通って管100外に排出される。
【0058】
さらには、貫通部24aは、挿し口部102(管の端部)における管の中心軸の位置(図4中の一点鎖線)の高さよりも上に設けられている。具体的には、貫通部24aの管100と連通している側の開口は、第1のクランプ部24の当接部材27の円の中心点の位置の高さよりも上に設けられている。管100内の空気は、管100の内周面の上側に溜まるので、貫通部24aの管100と連通している側の開口が上記構成であれば、貫通部24aの管100と連通している側の開口が当接部材27の円の中心点の位置の高さよりも下に設けられている場合よりも、管100内の空気がより排出されやすくなる。なお、当接部材27については、上述した当接部材26の説明を準用する。
【0059】
充水部20は、上述した構成に限定されない。水圧負荷装置1は、傾斜して支持されている管100内に充水することで、充水の際に管100内に生じた空気を管100の上端側から効率的に管100外に排出できるという効果を奏することができる。このため、充水部20は、少なくとも、管100を傾斜させた状態で充水可能な構成であればよい。例えば、図1に示した貯水槽21を支持部10が傾斜させている管100の位置よりも、高い位置に配置する代わりに、従来のようにポンプを用いて貯水槽21の水を管100に充水する構成とすることも可能である。
【0060】
同様に、第1のクランプ部24は、貫通部24aの管100と連通している側の開口位置が、図4のように第1のクランプ部24の当接部材27の円の中心点の位置の高さよりも上に位置しない構成であっても、第1のクランプ部24に貫通部24aが存する限りは充水の際に管100内の空気を管外に排出できるという効果を奏することができる。
【0061】
また、充水パイプ22の吐水口22aは、管100内に充水可能であればその形状は図3に示したものに特に限定されない。
【0062】
また、第2のクランプ部25の当接部材26に開けられた貫通部25aの開口の開口径および第1のクランプ部24の当接部材27に開けられた貫通部24aの開口の開口径のいずれか大きい方の開口の開口径よりも大きい内径を有している管であれば、図示した管100よりも内径が小さい管も、水圧負荷装置1の水圧負荷対象となり得る。
【0063】
(加圧部30)
加圧部30は、支持部10により管100が傾斜した状態で管100内を加圧して、管100の内圧を上昇させ、加圧状態を所望の時間保持できるように構成されている。加圧部30は、図1に示すように、貯水槽21の水を加圧ポンプ31に導入するための第1の加圧用パイプ32と、加圧ポンプ31と、加圧ポンプ31からの加圧水を管100内に導入するための第2の加圧用パイプ33と、を有している。第2の加圧用パイプ33には、加圧弁34が設けられている。
【0064】
加圧ポンプ31は、充水部20が充水することによって内部が水で満たされた管100にさらに圧力水を注入することによって管100の内圧を上昇させる。加圧ポンプ31としては、管100内に圧力水を注水することで所望の圧力を付与することができるものであればよく、例えば、公知のプランジャーポンプ等を用いることができる。管100内の加圧の継続時間は、加圧弁34を開閉することにより制御することができる。
【0065】
図3に示すように、第2のクランプ部25には、当接部材26が設けられている面とは反対側の面における上述した貫通部25aの開口とは別の位置から、貫通部25aに向けて、第2のクランプ部25を斜め下方向に連通する貫通部25bがさらに設けられている。貫通部25bは、一方の開口を第2のクランプ部25の当接部材26が設けられている面とは反対側の面に有しており、他方は、貫通部25aと連通している。第2の加圧用パイプ33の先端は、第2のクランプ部25の当接部材26が設けられている面とは反対側の面に設けられた開口を介して貫通部25bに連結されている。この構成により、加圧ポンプ31から第2の加圧用パイプ33を通って送られた加圧水を、第2のクランプ部25を通して管100の内部に注入することができる。
【0066】
なお、加圧部30は、図1および図3に示す構成に限定されない。水圧負荷装置1は、傾斜して支持されている管100内に充水することで、充水の際に管100内に生じた空気を管100の上端側から効率的に管100外に排出できるという効果を奏することができる。このため、加圧部30は、少なくとも、管100内部を加圧可能な構成であればよい。また、図1では、加圧部30は、充水部20と貯水槽21を共有している構成を示したが、加圧部30は、充水部20とは別の貯水槽を別途備えていてもよい。
【0067】
(制御部40)
水圧負荷装置1は、以上で説明した各構成を制御する制御部40を備える。図6は、制御部40を含めた水圧負荷装置1の構成を示すブロック図である。例えば、制御部40は、傾斜した状態で充水された管100から水の排出を開始するタイミング、および傾斜した管100を水平状態に戻すタイミングを制御することができる。そして、本実施形態1では、制御部40は、傾斜した状態で充水された管100から水の排出を開始するタイミングよりも、管100が傾斜した第1の状態から、管の軸方向が水平方向と平行になる第2の状態に、管100の姿勢を変えるタイミングを遅らせる。これは、制御部40が支持部10を制御することにより実現される。
【0068】
このように管100の姿勢を変えるタイミングを制御することにより、傾斜している状態の管100の下端側から水の自重により勢いよく排水させることができるため、排水時間を短くすることができる他、管100の下端側から排水し、上端側の外周面が水に濡れることを防ぐことができる。一例として、当該外周面は、水圧負荷後の工程において印字や塗装が行われる場合がある。そのため、その部分を濡らさず、印字や塗装に悪影響を及ぼさないメリットを享受できる。
【0069】
<水圧負荷装置1の動作>
次に、図1、図5および図6に基づき、水圧負荷装置1の動作の一例について説明する。図6は、水圧負荷装置1の動作の一例を示すフローチャートである。なお、以下において説明する各構成の動作は、全て制御部40による制御を受けて行われる。
【0070】
ステップS11(支持ステップ)(以下、S11)において、水圧負荷装置1によって水圧負荷に供される管100が所定の位置に搬入されると、管100を、支持部10が所定位置までリフトアップして、傾斜させる。水圧負荷装置1に搬入された直後の管100は管軸が水平方向になった状態である(第2の状態)。この状態で、管100は、第1の保持部材11aおよび第2の保持部材11b上に保持され、その状態から、第2の保持部材11bよりも相対的に高さが高くなるように、第1の保持部材11aを所定位置までリフトアップして管100を傾斜した状態(第1の状態)にする。
【0071】
次いで、ステップS12(充水ステップ)(以下、S12)において、第1のクランプ部24および第2のクランプ部25が、傾斜した状態の管100を両端部からクランプする。図1では、第1のクランプ部24は、第2のクランプ部25よりもより高い位置に設けられている。
【0072】
次いで、ステップS13(充水ステップ)(以下、S13)において、充水部20の充水弁23が開き、管100への充水を開始する。充水開始から所定時間経過後に管100が水で満たされると、充水弁23を閉じてS14を終了する。
【0073】
次いで、ステップS14(加圧ステップ)(以下、S14)において、加圧部30の加圧弁34を開き、管100に圧力水を注入することによって管100の加圧を開始する。管100の内圧が所望の圧力まで上昇すると、S14を終了する。
【0074】
次いで、ステップS15(加圧ステップ)(以下、S15)において、圧力を所定の時間(例えば、5秒間)保持する。所定時間経過後に、加圧部30の加圧弁34を閉じてS15を終了する。
【0075】
次いで、ステップS16(以下、S16)において、第1のクランプ部24および第2のクランプ部25は、管100をアンクランプする。これにより、傾斜している管100内に充水された水を排水する。排水が完了すると、S16を終了する。
【0076】
次いで、ステップS17(以下、S17)において、支持部10が管100を所定位置までリフトダウンして、管100の傾斜を解除する。具体的には、第1の保持部材11aを所定位置までリフトダウンして、第1の保持部材11aの高さと第2の保持部材11bの高さが等しくなるようにして、管100の姿勢を、傾斜した状態(第1の状態)から管軸が水平方向になった状態(第2の状態)に変える。S17終了後の管100は、水圧負荷装置1から搬出される。
【0077】
なお、水圧負荷装置1の所定の位置への管100の搬送および搬入は、手動で行ってもよく、後述する実施形態2に記載のように、水圧負荷装置1が搬送部をさらに備えて、当該搬送部によって管100の搬送が自動で行われてもよい。
【0078】
水圧負荷装置1によれば、水平方向に対して傾斜して支持されている管に充水するので、充水の際に管内に生じた空気を管の上端側から効率的に排出しながら管内に充水することができる。このため、管100を水平にした状態で充水および加圧する従来の水圧負荷装置と比較して、充水後に管100内の空気を逃がすための時間を別途設ける必要がないので、充水完了までの時間を短縮することができる。充水完了後に管100内に空気が残留していないので、加圧部による管内の昇圧のための時間も短縮することができる。その結果、充水〜加圧までの一連の水圧負荷にかかる時間を短縮することができ、これによって水圧負荷装置1の処理効率を向上させることができる。
【0079】
なお、本発明の一実施形態に係る水圧負荷装置を備えた水圧試験装置についても本発明の範囲に含まれる。水圧試験装置は、例えば、本発明の一実施形態に係る水圧負荷装置の他に試験部を備えることができる。試験部は、本発明の一実施形態に係る水圧負荷装置によって水圧負荷された管の状態を試験する。例えば、上述したS15において、管の亀裂、水漏れ等の有無を試験する。試験部による試験項目は目的に応じて適宜設定すればよく、試験部の構成も適宜変更することができる。例えば、試験部による試験は、公的規格で定められた試験に準じて実施され得る。
【0080】
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【0081】
図7は、本発明の実施形態2に係る水圧負荷装置2の概略の構成を示す上面図である。水圧負荷装置2は、搬送部50をさらに備えている点で、実施形態1に係る水圧負荷装置1と異なっている。そこで、以下に搬送部50について説明し、搬送部50以外の構成については、実施形態1と同じであるため、その説明を省略する。
【0082】
(搬送部50)
搬送部50は、水圧負荷前の管100を水圧負荷装置2の所定位置に搬入し、水圧負荷後の管100を水圧負荷装置2から搬出する。具体的には、搬送部50は、水圧負荷前の管100を、管軸を水平にした状態で支持して、当該管軸に対して垂直方向に、水平面を流れるように図7の紙面上方から下方に向かって搬送する。本実施形態においては、搬送部50は、搬送アーム対50aと搬送アーム対50bとを備えている。各搬送アーム対50a、50bは、管100の管軸方向に異なる位置で、管100の外周面に当接して管100を支えることができるように構成されている。
【0083】
搬送アーム対50aは、水圧負荷前の管100aを保持し、水平方向(図7の紙面上方から下方に向かう方向)に移動させて水圧負荷装置2内に搬入し、支持部10の第1の保持部材11aおよび第2の保持部材11bの上に載置する。搬送アーム対50bは、水圧負荷後に傾斜が解除されて姿勢が前記第2の状態となっている管100bを保持し、水平方向に移動させて水圧負荷装置2の外に搬出する。
【0084】
なお、搬送部50は、図7に示す構成に限定されず、管100を搬送できる構成であれば、適宜設計を変更することができる。
【0085】
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】
【0086】
1 水圧負荷装置
2 水圧負荷装置
10 支持部
11a 第1の保持部材
11b 第2の保持部材
20 充水部
21 貯水槽
22 充水パイプ
22a 吐水口
23 充水弁
24 クランプ部
24 第1のクランプ部
24a 貫通部
25 第2のクランプ部
25a 貫通部
25b 貫通部
26 当接部材
27 当接部材
30 加圧部
31 加圧ポンプ
32 第1の加圧用パイプ
33 第2の加圧用パイプ
34 加圧弁
40 制御部
50 搬送部
50a 搬送アーム対
50b 搬送アーム対
101 受口部(受口)
102 口部
103 直管部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】