JP2013195271A - ガスケットの破壊圧測定機及びガスケットホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】油圧により、少ない油量で油の吐出量の調整が容易にできて短時間で破壊圧を測定でき、しかも、確実に破壊圧を測定できるガスケットの破壊圧測定機を提供する。
【解決手段】挟持されたガスケット１の下方に形成される油圧作用室２１ａ及び上方に形成される油排出室２２ａを備えるガスケットホルダ２と、油圧作用室２１ａに油を供給してガスケット１の下面に油圧を作用させてガスケットを破壊し、破壊後の油を油排出室２２ａに排出させる油圧発生器３と、ガスケットの下面に作用する油圧を測定する圧力計７１とを備える。油圧発生器３は、空圧源から供給される空圧で移動するピストンロッド部５を備えるエアシリンダ部４と、ピストンロッド部５の移動により加圧される油圧室６１を有する油圧シリンダ部６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルカリ電池、リチウム電池、コイン型電気二重層コンデンサなどの小型の電気化学セルに用いられる合成樹脂製ガスケットの破壊圧測定機及びガスケットの破壊圧測定機に用いるガスケットホルダに関する。

日常生活に深くかかわっている小型一次電池や二次（充電式）電池において、例えば円筒型の電池では、正極・負極材、電解液などが漏れないようにすると共に、正・負極端子の絶縁を保つため、金属製の外筒（電池缶）の端部に蓋や底部の金属端子を取り付ける際にガスケットを介している。このガスケットは、強靱であり、化学的に安定であり、電池の異常発熱に対しての耐熱性を有する合成樹脂で形成されている。

さらに、ガスケットは、電池缶を密閉封止するとともに、内部のガス圧の上昇によって先行破断させることにより防爆安全弁として機能させる構造になったものがある(例えば特許文献１参照)。防爆安全弁としての機能を有するガスケットは、一部に薄肉部分が形成され、この薄肉部分において先行破断させるようにしている。このような防爆機能付きガスケットにより、乾電池の破裂、内容物の飛散という危険な事態を事前に防ぐことができる。

従って、防爆機能付きガスケットを使用する場合には、所定の圧力で破壊することを確認する必要があることから、性能を管理するために生産過程において破壊圧の測定を行なっている。

破壊圧の測定を行なうため、従来では、例えば、乾電池を構成する電池ケースと、ガスケットを含む封口体とを測定用に別途作製し、電池ケースの開口部を封口体で封口しておいて、ガスケットが装着された状態の電池を測定用の電池ケースにより再現したものを使用して測定している。さらに、この電池ケースに、油圧ホースを接続すると共に、電池ケース内の圧力を測定する圧力センサを接続して、油圧ポンプから油圧ホースを介して電池ケース内に油を送って電池ケース内を加圧していき、電池ケース内の圧力上昇を圧力センサによって測定して、測定したガスケットの破断時のピーク圧力が設定した破壊圧力であるかを確認する。

また、ガス通路を有する上下の冶具により、ガス通路がガスケットの平面部に対向するようにガスケットを挟持して密閉した状態で固定しておいて、下冶具に設けるガス通路からガスケットの下面側に高圧空気を供給して破壊した時のピーク圧力を測定する方法もある。

特開２０１０−９８１６号公報

しかしながら、電池ケース内に油を送り込んで油圧を上昇させて破壊圧を測定する場合には、電池ケース内を油で充満させた後、破壊圧まで加圧するためにさらに油を充填していかなければならず、測定に時間を要するし、使用する油量も多くなり、さらに、電池の種類ごとに圧力計及び油圧ホースが接続される測定用の電池ケースを作製しなければならないし、封口体全体がガスケットと共に破壊されるたびに、封口体を作製しなければならず、測定用電池ケース及び封口体の作製費用も掛かるという問題がある。

また、高圧空気で破壊圧を測定する場合には、測定は高圧（例えば１０Ｍｐａ以上）で行なわれるため、コンプレッサー及びエアシリンダによる気体圧力上昇には限界があり、短時間で高圧になるように気体の圧力を上昇させるためには、ヘリウム、窒素、アルゴン等の特殊ガスを高圧状態で予めガスボンベに充填しておいて、このガスボンベから高圧ガスをガスケットに供給する必要がある。

さらに、特殊ガスは、使用するたびに大気中に放出されてしまい、回収できないことから、頻繁に特殊ガスをガスボンベに装填しておく作業が必要となり作業効率が悪いし、ガスボンベの購入によるコストもかかる。

また、気体による破壊圧測定では、ガスケットに所定の空圧を作用させるための微妙な空気供給制御が困難となる。さらに、ガスケットを保持する冶具からの気体の漏れも生じやすく、配管の環境やボンベの空気残量等による不安定要素も加わって、圧力上昇過程の挙動が不安定となる。その結果、ガスケットの破壊圧力に至る圧力上昇過程の挙動を検証して更なる信頼性の高いガスケットの破壊圧力測定を行うのは困難であった。さらに、気体が圧縮された状態でガスケットが破壊されるため、破壊時の気体が放出際の音が非常に大きくなるという問題もある。

また、ガスケットの種類ごとにガスケットを保持する冶具を作製する必要があるので、部品点数が多くなってコストがかかる。さらに、ガスケットを挟持し密封した状態で冶具を固定する作業も煩雑となる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、油圧により、少ない油量で油の吐出量の調整が容易にできて短時間で破壊圧を測定でき、しかも、確実に破壊圧を測定できるガスケットの破壊圧測定機を提供することを目的とする。また、ガスケットを保持するホルダをガスケットの種類に関係なく使用できる共通部品を含むようにして、部品点数を少なくし、組み付け作業も簡単に行なえるようにすることを目的とする。

本発明に係るガスケットの破壊圧測定機は、
密閉容器の開口部に設けられるガスケットの破壊圧力を測定するガスケットの破壊圧測定機であって、
内部にガスケットが保持され、ガスケットの下面に油圧を作用させるための油圧作用室、及び、ガスケットの上面に対向して形成される油排出室を備えるガスケットホルダと、
ガスケットホルダの油圧作用室に油を供給してガスケットの下面側に油圧を作用させ、この油圧によりガスケットが破壊されて油排出室に排出された油を回収して再度油圧作用室に供給するために油圧を発生させる油圧発生器と、
ガスケットの下面側に作用する油圧を測定する圧力計とを備え、
油圧発生器は、
空圧源から供給される空圧で軸方向に移動するピストンロッド部を備えるエアシリンダ部と、当該ピストンロッド部の一部が軸方向に移動可能に配置される油圧室を有し、ピストンロッド部の移動により油を加圧してガスケットホルダの油圧作用室に油を供給してガスケットの下面側に油圧を作用させると共に、油排出室に排出された油を油圧室に回収する油圧シリンダ部とを備えることを特徴とする。

本発明のガスケットの破壊圧測定機によれば、圧縮性の無い油圧により破壊圧を測定し、しかも、所定量の油を循環させて繰返し油を使用するので、短時間で破壊圧の測定が行なえると共に作業効率を上げられ、しかも、空圧を油圧に変換して油圧発生器の油圧シリンダ部を駆動させるため、エアシリンダ部の駆動により油の吐出量の調整を容易に行なえることから、油圧の上昇圧力の作動曲線を任意に設定でき、精度の高い破壊圧の測定が行なえる。
特に、油圧発生器は、エアシリンダ部によって空圧によりピストンロッド部を移動させて油圧シリンダ部において油圧を発生させるので、ピストンロッド部の移動速度の制御が容易であり、ガスケットの下面側に充填する油の流量もエアシリンダ部により簡単に制御できるので、油圧シリンダ部での油圧の上昇変動の制御が行い易くなり、正確にガスケットの破壊圧を測定することができる。
さらに、油圧シリンダ部により構成される油圧回路が閉回路となっているので、所定量の油を破壊圧の測定のために繰り返し使用することができ、無駄に油を使用することがなくなる。

また、密閉容器の開口部に設けられるガスケットの破壊圧力を測定する破壊圧測定機に用いられるガスケットを保持する本発明に係るガスケットホルダは、
嵌め合わせによりガスケット取付空間が形成されて、ガスケットを上面側と下面側とから挟持する上冶具及び下冶具と、上冶具が取り付けられる上部取付部と、下冶具が取り付けられる下部取付部とを備え、
上部取付部及び／又は下部取付部は、上冶具及び下冶具のクランプとクランプ解除を行なうために駆動手段により上下方向に移動可能に配置され、
下冶具は、ガスケットが配置された状態においてガスケットの下面に油圧を作用させる油圧作用室が、上方に向けて開放し、ガスケットを配置させることにより閉鎖されるように形成されると共に、この油圧作用室の下部に連通し、外部から油が供給される下冶具油供給路が形成され、
下部取付部は、下冶具が取り付けられる下冶具装着部と、下冶具装着部に開口し、下冶具の下冶具油供給路に油を供給するための取付部油供給路とが貫通形成され、
上冶具は、下冶具と共にガスケットを挟持した状態においてガスケットの上面に対向する油排出室が形成されると共に、この油排出室に連通する上冶具油回収路が上冶具の外面に開口するように形成され、
上部取付部は、上冶具が取り付けられる上冶具装着部が形成されていることを特徴とする。

本発明のガスケットホルダによれば、上冶具及び下冶具をガスケットの種類に応じて大きさ・形状が異なっても、上冶具及び下冶具が固定される上部取付部及び下部取付部は、上冶具及び下冶具の種類を問わず共通化を図れるので、ガスケットを保持するホルダの構成を簡単にでき、部品点数も少なくでき、ガスケット及び冶具の組み付け作業も簡単に行なえる。

以上のように、本発明のガスケットの破壊圧測定機は、空圧を油圧に変換する油圧発生器を用いて油圧によりガスケットの破壊圧を測定し、しかも、所定量の油を循環させて破壊圧を測定するので、油を繰返し使用することで油が無駄にならず、圧縮性の無い油圧により破壊圧を測定するので短時間で測定が行なえ、作業効率を上げられる。しかも、空圧を油圧に変換して油圧発生器の油圧シリンダ部を駆動させるため、エアシリンダ部の駆動により油の吐出量の調整を容易に行なえることから、油圧の上昇圧力の作動曲線を任意に設定でき、精度の高い破壊圧の測定が行なえる。
また、本発明のガスケットホルダは、上冶具及び下冶具がガスケットの種類に応じて大きさ・形状が異なっても、上冶具及び下冶具が固定される上部取付部及び下部取付部は、上冶具及び下冶具の種類を問わず共通化を図れるので、ガスケットを保持するホルダの構成を簡単にでき、部品点数も少なくでき、ガスケット及び冶具の組み付け作業も簡単に行なえる。

本発明の実施形態１に係るガスケットの破壊圧測定機の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態１に係るガスケットの破壊圧測定機に用いられるガスケットホルダの上部取付部及び下部取付部への上冶具及び下冶具の組み付け状態を説明する説明図であって、（ａ）は上部取付部及び下部取付部へ及び下冶具を取り付ける前の状態を示す説明図、（ｂ）は上部取付部に上冶具を固定した状態と、下部取付部に下冶具を固定した状態とを示す説明図、（ｃ）は上冶具が固定された上部取付部を下部取付部に向けて駆動させて、上冶具と下冶具とを上部取付部及び下部取付部によりクランプした状態を示す説明図である。 本発明の実施形態１に係るガスケットの破壊圧測定機に用いられるガスケットホルダの上冶具及び下冶具のクランプ時における断面図である。 本発明の実施形態１に係るガスケットの破壊圧測定機に用いられる油圧発生器の概略断面図である。 本発明の実施形態２に係るガスケットの破壊圧測定機に用いられるガスケットホルダの上部取付部及び下部取付部への上冶具及び下冶具の組み付け状態を説明する説明図であって、（ａ）は上部取付部及び下部取付部へ及び下冶具を取り付ける前の状態を示す説明図、（ｂ）は上部取付部に上冶具を固定した状態と、下部取付部に下冶具を固定した状態とを示す説明図である。 本発明の実施形態１に係るガスケットの破壊圧測定機を用いた場合のピストンロッド部の移動速度を制御する速度調整弁の開度量に応じたエアシリンダ部によるピストンロッド部の移動速度と油圧シリンダ部での油の吐出量との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態１に係るガスケットの破壊圧測定機の油圧シリンダ部によりガスケットの下面に作用された油圧の立上り挙動を繰返し測定した結果を示すグラフである。 従来の高圧ガスボンベからエアシリンダに高圧空気を供給してガスケットの下面に作用された空圧の立上り挙動を繰返し測定した結果示すグラフである。 本発明の実施形態１に係るガスケットの破壊圧測定機のエアシリンダ部に供給される空圧の違いによるガスケットの下面に作用される油圧の立上り挙動の比較を示すグラフである。 本発明の実施形態１に係るガスケットの破壊圧測定機の油圧シリンダ部から吐出される油の吐出量の違いによるガスケットの下面に作用される油圧の立上り挙動の比較を示すグラフである。

［実施形態１］
以下に、本発明の実施形態１について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態１に係るガスケットの破壊圧測定機の構成を油圧・空圧回路により示した構成図である。本実施形態１の破壊圧測定機は、例えば、アルカリ乾電池に用いるガスケットの破壊圧を測定するために用いられ、空圧回路と油圧回路とにより構成されてシーケンス制御される。

破壊圧が測定されるガスケット１は、例えば、ポリアミド樹脂により射出成形などによって形成され、アルカリ乾電池の内液の封止機能と、内圧上昇時に先行破断させて防爆する機能とを兼ね備える。図３に示すように、ガスケット１は、外周が円形をした板状に形成されており、中央部に厚みが厚い厚肉部が形成され、外周部に上方に突出する環状の突出部が形成されている。厚肉部には貫通孔１１が形成され、板状部分の厚肉部近くを薄肉に形成して、この薄肉部分を所定の圧力で破壊させるように構成されている。本実施形態１の破壊圧測定機は、ガスケット１に形成された薄肉部分が破壊される時の破壊圧を測定する。

本実施形態１の破壊圧測定機は、図１の構成図に示すように、ガスケット１を保持した状態で、ガスケット１の下面に油圧を発生されるためのガスケットホルダ２と、ガスケットホルダ２に油圧を供給するための油圧発生器３と、ガスケット１の下面側に作用する油圧を測定する圧力計７１とを備える。

破壊圧測定機を構成する空圧回路には、空圧源となるエアコンプレッサー８１と、エアコンプレッサー８１で圧縮された圧縮空気を増圧する増圧弁８２と、増圧された圧縮空気を所定の圧力に調整する圧力調整弁８３と、油圧発生器３のエアシリンダ部４と、ガスケットホルダ２の上部取付部２４を駆動するためのホルダ駆動装置８４が設けられている。エアコンプレッサー８１は、０．４〜１Ｍｐａの範囲で圧縮空気の設定が可能となっており、本実施形態では、０．５Ｍｐａの圧縮空気を発生するように設定されている。

また、破壊圧測定機を構成する油圧回路には、ガスケットホルダ２と、ガスケットホルダ２に油圧を供給する油圧発生器３の油圧シリンダ部６と、圧力計７１と、ガスケットホルダ２から流出した油を受け止める油タンク７２とが設けられている。

ガスケットホルダ２は、図２に示すように、嵌め合わせによりガスケット１を上下から挟持して保持する下冶具２１及び上冶具２２、下冶具２１が固定される下部取付部２３、そして、上冶具２２が固定される上部取付部２４を備える。

下冶具２１は、図３に示すように、ガスケット１が配置された状態においてガスケット１の下面に油圧を作用させる油圧作用室２１ａが上方に向けて開放するように形成され、ガスケット１を配置させることにより油圧作用室２１ａが閉鎖されるようになっている。また、下冶具２１は、油圧作用室２１ａの下部に連通し、外部から油が供給される下冶具油供給路２１ｂが上下に貫通するように形成されている。油圧作用室２１ａは、環状に形成された環状通路２１１と、環状通路２１１の上部に連続して形成されるパッキン収容室２１２と、環状通路２１１の下端と下冶具油供給路２１ｂとを連通する連通路２１３とから構成されている。パッキン収容室２１２には、環状通路２１１に連通する環状の通路が形成されるように円柱状のパッキンゴム２１４が配置される。

ガスケット１を油圧作用室２１ａの上部開口部に配置させると、パッキンゴム２１４がガスケット１の中心部に形成される肉厚部に接触するようになっている。このパッキンゴム２１４により、油圧作用室２１ａに供給された油がガスケット１の肉厚部に形成される貫通孔１１からガスケット１の上面側に流れるのを遮断するようになっている。さらに、下冶具２１には、下部取付部２３に形成される下冶具装着部２３ａに嵌合される被嵌合部２１ｃが形成されており、この被嵌合部２１ｃの外周面にネジの先端部が当接されるネジ用環状溝２１ｄが形成されている。

上冶具２２は、図３に示すように、下冶具２１と共にガスケット１を挟持した状態において、ガスケット１の上面に対向する円形の油排出室２２ａが下方に開放するように形成されている。油排出室２２ａには、下冶具２１の油圧作用室２１ａに溜まった油がガスケット１の破壊後に排出される。さらに、上冶具２２は、油排出室２２ａに連通する上冶具油回収路２２ｂが上冶具２２の外周面に開口するように形成されている。上冶具油回収路２２ｂは、下端が油排出室２２ａに連通し、上下に伸びる２本の連通路２２１と、これら連通路２２１の上端が連通し、上冶具２２の外周面に開口部が形成される水平貫通孔２２２とから構成される。油圧作用室２１ａから油排出室２２ａに排出された油は、上冶具油回収路２２ｂを介して上冶具２２の外部に排出される。

また、上冶具２２には、ガスケット１の外周部に形成される環状の突出部が嵌め込まれる環状溝２２ｃが油排出室２２ａの外側に形成されると共に、上部取付部２４に形成される上冶具装着部２４ｂに嵌合される被嵌合部２２ｄが形成されており、この被嵌合部２２ｄの外周面にネジの先端部が当接されるネジ用環状溝２２ｅが形成されている。

なお、上冶具２２及び下冶具２１は、測定するガスケットの種類に応じてガスケットが取り付けられる部分の形状が異なるように形成されているが、下冶具２１の被嵌合部２１ｃの形状及び大きさ、上冶具２２の被嵌合部２２ｄの形状・大きさは、ガスケット１の種類に関係なく同じ形状・大きさに形成されている。

下部取付部２３は、図２に示すように、下冶具２１が上方から嵌合される下冶具装着部２３ａと、下冶具装着部２３ａの下部に開口する取付部油供給路２３ｂとが連続して貫通するように形成されている。さらに下部取付部２３には、下冶具装着部２３ａに連通するネジ孔２３ｃが形成されており、このネジ孔２３ｃは、下冶具装着部２３ａに下冶具２１が嵌合された状態で、下冶具２１のネジ用環状溝２１ｄに対向する位置に形成されている。下冶具装着部２３ａに下冶具２１が嵌合されて、ネジ孔２３ｃからネジを締めてネジの先端部をネジ用環状溝２１ｄに当接させることで、下冶具２１が下冶具装着部２３ａに固定される。

また、取付部油供給路２３ｂは、下冶具装着部２３ａに下冶具２１を嵌め合わせた状態で、取付部油供給路２３ｂの上部開口部が下冶具２１の下冶具油供給路２１ｂに対向して連通するように構成され、取付部油供給路２３ｂから下冶具油供給路２１ｂを介して油圧作用室２１ａに油が供給される。

上部取付部２４は、図２に示すように、上冶具２２の水平貫通孔２２２の開口部に所定間隔を空けて対向する内面を有し、上冶具２２の上部半分以上を覆う凹部２４ａと、この凹部２４ａに開口し、上冶具２２の被嵌合部２１ｃが下方から嵌合される上冶具装着部２４ｂと、上冶具装着部２４ｂに連通するネジ孔２４ｃが形成されている。ネジ孔２４ｃは、上冶具装着部２４ｂに上冶具２２が嵌合された状態で、上冶具２２のネジ用環状溝２２ｅに対向する位置に形成されている。上冶具装着部２４ｂに上冶具２２が嵌合されて、ネジ孔２４ｃからネジを締めてネジの先端部をネジ用環状溝２２ｅに当接させることで、下冶具２１が下冶具装着部２３ａに抜け落ちないように固定される。

さらに、上部取付部２４は、図１に示すように、上冶具２２と下冶具２１のクランプとクランプ解除とを行なう駆動手段であるホルダ駆動装置８４により上下方向に移動可能に配置されている。

なお、下冶具２１の被嵌合部２１ｃの形状及び大きさ、上冶具２２の被嵌合部２２ｄの形状・大きさは、ガスケット１の種類に関係なく同じ形状・大きさに形成されているので、下冶具装着部２３ａ及び上冶具装着部２４ｂは、下冶具２１及び上冶具２２の種類に関係なく、何れの下冶具２１及び上冶具２２でも嵌合することができるようになっている。

即ち、上冶具２２及び下冶具２１が、ガスケット１の種類に応じて専用に製作されるが、上部取付部２４及び下部取付部２３は、上冶具２２及び下冶具２１の大きさに関係なく、何れの上冶具２２及び下冶具２１でも交換取付ができるようになっているので、ガスケット１の種類に応じて上冶具２２及び下冶具２１を変更するだけで、上部取付部２４及び下部取付部２３は共通化できることから、上部取付部２４及び下部取付部２３の交換作業を不要とすることで交換作業が容易となる。

本実施形態１では、ガスケット１を保持する上冶具２２及び下冶具２１を有するガスケットホルダ２を用いて、ガスケット１を実際のアルカリ乾電池に装着した状態と同じ環境となるように再現している。

油圧発生器３は、エアコンプレッサー８１で発生した圧縮空気が圧力調整弁８３で調整された後の圧縮空気の空圧を油圧に変換して、この油圧をガスケットホルダ２の下冶具２１に形成される油圧作用室２１ａにおいてガスケット１の下面側に作用させて、ガスケット１を破壊するために用いられるものであり、さらに、ガスケット１の破壊後に上冶具２２に形成される油排出室２２ａに排出された油を回収して再度油圧作用室２１ａに供給することができるようにしたものである。

油圧発生器３は、空圧源であるエアコンプレッサー８１で発生し、圧力調整弁８３で調整された空圧が供給されるエアシリンダ部４と、このエアシリンダ部４の空圧室４１内に軸方向一端側が配置されて空圧で軸方向に移動するピストンロッド部５と、ピストンロッド部５の他端側が軸方向に移動可能に内部に配置されて、ピストンロッド部５の加圧動作で油圧を発生させる油圧シリンダ部６とを備える。エアシリンダ部４と油圧シリンダ部６とは、ピストン５１とこのピストン５１に接続されるロッド５２とを備えるピストンロッド部５により接続されている。

このように、本実施形態１の油圧発生器３は、エアシリンダ部４と油圧シリンダ部６とがピストンロッド部５により連結され、エアシリンダ部４で発生した空圧を油圧シリンダ部６において油圧に変換し、油圧シリンダ部６で発生した油圧を、ガスケットホルダ２の油圧作用室２１ａに供給するようになっている。

エアシリンダ部４の空圧室４１内には、ピストン５１が配置されるようにピストンロッド部５が軸方向に移動可能に配置されている。ピストン５１により、空圧室４１内は油圧シリンダ部６から遠い側の第１空圧室４１ａと、油圧シリンダ部６に近い側の第２空圧室４１ｂとに分割される。また、エアシリンダ部４は、第１空圧室４１ａに連通する第１ポート４２と、第２空圧室４１ｂに連通する第２ポート４３とを有している。

エアシリンダ部４と圧力調整弁８３との間には、４ポートのソレノイド弁から成る加圧切換弁８５が設けられている。加圧切換弁８５は、第１ポート４２をエアコンプレッサー８１側に接続し、第２ポート４３を外気に開放する位置と、第２ポート４３をエアコンプレッサー８１側に接続し、第１ポート４２を外気に開放する位置とに切り換るように構成される。

加圧切換弁８５により第１ポート４２がエアコンプレッサー８１側と連通すると、エアコンプレッサー８１からの空圧がエアシリンダ部４の第１空圧室４１ａに供給され、第２空圧室４１ｂは外気に開放される。エアシリンダ部４の第１空圧室４１ａに供給される駆動圧力によって、ピストンロッド部５のピストン５１が図１及び図４において左方へ押し込まれて、油圧シリンダ部６の油圧室６１内の油が加圧され、油圧室６１の内圧が上昇する。このとき、ピストン５１の直径がロッド５２端面の直径よりも大きいので、空圧が油圧に増圧変換されて、空圧よりも大きな油圧が油圧シリンダ部６の油圧室６１で発生する。

また、加圧切換弁８５により第２ポート４３がエアコンプレッサー８１側に連通すると、エアコンプレッサー８１からの空圧がエアシリンダ部４の第２空圧室４１ｂに供給され、第１空圧室４１ａは外気に開放される。エアシリンダ部４の第２空圧室４１ｂに供給される駆動圧力によって、ピストン５１が図１及び図４において右方へ押し込まれ、油圧シリンダ部６の油圧室６１内に油タンク７２に収容されている油が吸込まれる。

さらに、第２空圧室４１ｂと加圧切換弁８５との間の空気流路には、２種類の速度調整弁８６ａ，８６ｂと、これら速度調整弁８６ａ，８６ｂへの流路を切り替える流路切換弁８７とが設けられている。これら速度調整弁８６ａ，８６ｂは、第２空圧室４１ｂから加圧切換弁８５を介して大気に開放される空気の流量を調整することにより、エアシリンダ部４の空圧室４１内でのピストンロッド部５の移動速度を調整するようになっている。各速度調整弁８６ａ，８６ｂには並列させてエアコンプレッサー８１側から第２空圧室４１ｂへの流れを許容し、第２空圧室４１ｂからエアコンプレッサー８１側への流れを阻止する逆止弁８８ａ，８８ｂがそれぞれ設けられている。

閉回路で構成される油圧回路に設けられる油圧シリンダ部６は、ピストンロッド部５のピストン５１とは反対側の端部が軸方向移動可能に配置される油圧室６１を備え、油圧室６１の直径はピストンロッド部５のロッド５２先端側と同径となっている。ロッド５２は、エアシリンダ部４の空圧室４１内に配置される部分と、油圧室６１内に配置される部分の直径が異なり、油圧室６１側の直径が空圧室４１側よりも小さくなっている。
従って、油圧発生器３は、エアシリンダ部４の空圧室４１では、ピストンロッド部５が空圧により油圧シリンダ部６側に向けて移動すると、油圧室６１内では、ピストンロッド部５のロッド５２により油圧室６１内の油が加圧される。
本実施形態１では、油圧シリンダ部６を備える油圧回路に使用される油として、タービンオイルを使用している。

油圧シリンダ部６での内圧の上昇数値は、油圧室６１内に配置されるピストンロッド部５のロッド５２端面の面積と、エアシリンダ部４におけるピストン５１が受ける押出し力及びピストン５１の受圧面積によって決定される。
本実施形態では、ピストン５１の受圧面積がロッド５２の先端側端面の受圧面積よりも大きいので、ロッド５２の大径部の直径よりも大きいピストン５１がエアコンプレッサー８１からの空圧を受けることで、小さい空圧で、大きな油圧を発生させることができる。
エアシリンダ部４におけるピストンロッド部５の押出し力は、エアコンプレッサー８１で発生する圧縮空気の圧力を圧力調整弁８３によって調整すると共に、第２空圧室４１ｂから流出する空気の流量を２つの速度調整弁８６ａ，８６ｂの何れかを動作させてピストンロッド部５の移動速度を調整することにより変化させることができる。

油圧シリンダ部６の油圧室６１に接続される油通路は、図１及び図４に示すように、途中で、下冶具２１の油圧作用室２１ａに連通させる油供給路７３と、上冶具２２の油排出室２２ａから流出した油が収容される油タンク７２に連通させる油回収路７４とに分岐されている。

油供給路７３は下冶具２１に設ける油圧作用室２１ａに連通し、油圧作用室２１ａはガスケット１の破壊により上冶具２２の油排出室２２ａと連通する。そして、油排出室２２ａに排出した油は、上冶具２２に形成される上冶具油回収路２２ｂから油タンク７２に回収され、油タンク７２に油回収路７４が連通しているので、油タンク７２内の油は油回収路７４を介して油圧シリンダ部６の油圧室６１に回収される。このように、油圧室６１、油供給路７３、油圧作用室２１ａ、油排出室２２ａ、上冶具油回収路２２ｂ、油タンク７２、油回収路７４により閉回路からなる油圧回路が構成される。

また、油供給路７３には、油供給路７３の内圧を測定することでガスケットホルダ２に配置されているガスケット１の下面に作用する油圧を測定する圧力計７１が設けられ、この圧力計７１の測定位置よりも下流側の油供給路７３に下冶具２１から油圧室６１への流れを阻止する油供給側逆止弁７５が設けられている。
また、油回収路７４には、油圧シリンダ部６の油圧室６１から油タンク７２への油の流れを阻止する油回収側逆止弁７６が設けられている。

油圧回路では、油圧シリンダ部６の油圧室６１で加圧された油は、油供給路７３と油回収路７４とへ流出していくが、油供給路７３及び油回収路７４に設ける油供給側逆止弁７５、油回収側逆止弁７６の取付方向により、油圧室６１で加圧された油は油供給路７３を流れてガスケットホルダ２へ供給される。また、油タンク７２から油圧室６１へ油を回収する際には、エアシリンダ部４での空圧作用によりピストンロッド部５が油圧シリンダ部６から離れる方向に移動して、油圧室６１内は減圧状態になり、油回収路７４を介して油圧室６１内に油タンク７２内の油が引き込まれる。

また、空圧回路には、ガスケットホルダ２の上部取付部２４を駆動するためのホルダ駆動装置８４が設けられており、このホルダ駆動装置８４は、エアシリンダにより構成され、圧力調整弁８３で調整された圧縮空気により、ガスケット１を保持するガスケットホルダ２の上部取付部２４を上下動させるものである。空圧回路におけるホルダ駆動装置８４と圧力調整弁８３との間の空圧供給路には、ホルダ駆動装置８４における第１加圧室８４ａと第２加圧室８４ｂとに圧縮空気の供給を切り替えるホルダ駆動用流路切換弁８９が設けられている。

ガスケット１の破壊圧を測定する際には、ガスケット１を取り付けた状態の上冶具２２を上部取付部２４に固定し、下冶具２１を下部取付部２３に固定しておく。そして、エアコンプレッサー８１を駆動して圧縮空気を発生させて、ホルダ駆動用流路切換弁８９を圧縮空気が第１加圧室８４ａに供給されるように駆動させ、ホルダ駆動装置８４により、上部取付部２４を下方に向けて駆動させることにより、上冶具２２と下冶具２１とによりガスケット１を覆うように挟持して破壊圧を測定できる状態にする。

そして、エアコンプレッサー８１で発生した圧縮空気を増圧弁８２で、１．０ＭＰａに増圧した後、圧力調整弁８３でさらに、０．５ＭＰａに調整した後、加圧切換弁８５を経てエアシリンダ部４の第１加圧室８４ａに圧縮空気を供給する。この空圧供給により、ピストンロッド部５が油圧シリンダ部６側に移動し、油圧シリンダ部６の油圧室６１内の油が油圧室６１から押し出される。このとき、油が流れる経路は、油供給側逆止弁７５と油回収側逆止弁７６とによって流路が決まり、油は、油供給路７３を流れてガスケットホルダ２へと流れる。

下冶具２１の油圧作用室２１ａは供給された油により油圧が上昇していき、ガスケット１の下面に油圧が作用する。ガスケット１に設けられた薄肉部分が油圧により破壊されると、上冶具２２の油排出室２２ａに油が排出される。本実施形態１では、油排出室２２ａに排出された油は、上冶具２２の上冶具油回収路２２ｂから外部に流出して油タンク７２に収容される。本実施形態１では、油圧作用室２１ａに油圧が供給されている間、油供給路７３の配管内圧を圧力計７１で０．１秒毎に測定し、その最大圧力値を破壊圧として図示しない制御装置に記録させる。

エアシリンダ部４は、油圧シリンダ部６においてピストンロッド部５の端部が終端位置まで到達したことを図示しないセンサで検出すると、加圧切換弁８５を切り換えて、エアコンプレッサー８１からの圧縮空気が第２空圧室４１ｂに供給されるようにして、ピストンロッド部５を油圧シリンダ部６から離れる方向に移動させる。このとき、油タンク７２内の油が油圧室６１内に吸込まれ、油圧室６１に油が充填される。

[実施形態２]
上記実施形態１では、ガスケットホルダ２の構成を下冶具２１及び上冶具２２の被嵌合部２１ｃ，２２ｄを下部取付部２３及び上部取付部２４の各々の装着部２３ａ，２４ｂに嵌め込んで側方からネジ止めする構成としたが、図５に示す実施形態２のように、下冶具２１と下部取付部２３とをネジ締めにより構成すると共に、上冶具２２と上部取付部２４とをネジ締めにより構成するようにしてもよい。

実施形態２のガスケットホルダ２は、図５に示すように、ガスケット１を挟持する上冶具２２及び下冶具２１と、上冶具２２が取り付けられる上部取付部２４と、下冶具２１が取り付けられる下部取付部２３とを備える点は同じであるが、上冶具２２の上部取付部２４への取付構造と、下冶具２１の下部取付部２３への取付構造とが実施形態１と異なる。

実施形態２では、下冶具２１はネジ締めにより下部取付部２３に固定されるネジ部２１ｅを有し、下部取付部２３の下冶具装着部２３ａには、ネジ部２１ｅが螺合されるネジ穴２３ｄを有し、上冶具２２はネジ締めにより上部取付部２４に固定されるネジ部２２ｆを有し、上部取付部２４の上冶具装着部２４ｂは、ネジ部２２ｆが螺合されるネジ穴２４ｄを有する。

このように、上冶具２２を上部取付部２４にネジ締めにより固定し、下冶具２１を下冶具油供給路２１ｂと取付部油供給路２３ｂとが連通するように下部取付部２３にネジ締めにより固定して、上部取付部２４をホルダ駆動装置８４により下降させて、ガスケット１を上冶具２２と下冶具２１とで覆うように挟持した状態にして、実施形態１と同様の破壊圧の測定を行なうことができる。

図６は、本実施形態１の破壊圧測定機を用いて、実際にエアシリンダ部４におけるピストンロッド部５の移動速度と、油圧シリンダ部６で加圧された油の吐出量とを比較したグラフである。
図６によれば、ピストンロッド部５の移動速度と、油の吐出量は完全に比例していることが分かり、空圧を油圧に変換する構成が本発明の破壊圧測定機に適用することが有効であることが分かる。

即ち、本実施形態１に係る破壊圧測定機は、空圧を油圧に変換する構成において、エアシリンダ部４でのピストンロッド部５の移動速度を、回転角度により流量を調整する速度調整弁８６ａ，８６ｂを用いて速度を調整することで、図６に示すように、油圧シリンダ部６による油の流量特性(油吐出量)と、エアシリンダ部４でのピストンロッド部５の動作軌跡が略同じように変化することがわかり、空圧を油圧に変換し、エアシリンダ部４でのピストンロッド部５の移動速度を制御することで、油圧シリンダ部６の油圧室６１及び油供給路７３の内圧と流量を制御でき、精度良く破壊圧の測定ができることが立証できた。

また、図７は、実施形態１に係るガスケットの破壊圧測定機により、油圧シリンダ部６の油圧室６１で加圧された油のガスケット１の下面に作用された油圧の立上り挙動を繰返し測定した結果をグラフに示したものである。図７のグラフから明らかなように、油圧の場合には、立上り挙動が安定しており、安全に高圧領域で使用できることがわかる。

これに対し、図８は、ガスケットを密封した状態で、ガスボンベから高圧空気をガスケットの下面（受圧面）に直接供給して空圧を作用させた場合の空圧の立上り挙動を繰返し測定した結果をグラフに示したものである。図８のグラフから明らかなように、空圧で測定する場合には、流入初期の挙動が不安定で立上り挙動にもバラツキがあることがわかる。この要因としては、ガスボンベからガスケットの下面に到達するまでの配管抵抗・圧力損失などの影響や、ガスボンベに蓄積された気体残存量による影響などにより、空圧が不安定となることが挙げられる。

さらに、図９は、実施形態１に係るガスケットの破壊圧測定機を用いたときの、エアシリンダ部４に供給される空圧を変化させた場合によるガスケット１の下面に作用される油圧の立上り挙動の比較を示すグラフであり、速度調整弁８６ａ，８６ｂの開度は一定で測定した結果、供給される空圧により油圧室６１での油圧の立上りの挙動状態とピーク値が変化することが分かる。

また、図１０は、実施形態１に係るガスケットの破壊圧測定機を用いたときの、油圧シリンダ部６の油圧室６１から吐出される油吐出量を変化させた場合によるガスケット１の下面に作用される油圧の立上り挙動の比較を示すグラフであり、エアシリンダ部４に供給される空圧を一定とし、速度調整弁８６ａ，８６ｂの開度を変えて油吐出量を変化させると、経過時間毎で油圧室６１での油圧の到達圧力が異なることが分かる。

以上のことから、本実施形態１の破壊圧測定機によれば、エアコンプレッサー８１で得られた圧縮空気を用いてエアシリンダ部４を駆動させ、油が充填された油圧シリンダ部６においてピストンロッド部５を押しだすことで空圧を油圧に増圧して変換することができるので、高圧使用時の空気圧の弱点である圧縮性を排除して、安定した破壊圧の測定結果が得られる。しかも、エアシリンダ部４でのピストンロッド部５の動作を速度調整弁８６ａ，８６ｂによって簡単に制御することができるので、油圧シリンダ部６の油圧室６１での内圧の上昇の挙動を任意に簡単に設定できるし、空圧から油圧に変換させる動作時のみ油圧シリンダの内部が高圧になるのでエアシリンダ部４側の気体の取扱が容易になる。

また、油圧シリンダ部６により発生した油圧を圧力計７１により測定しながら、エアシリンダ部４におけるピストンロッド部５の動作を第２空圧室４１ｂからの気体の排出量を速度調整弁８６ａ，８６ｂにより制御することにより、ガスケット１の下面側に作用する油圧の圧力上昇の挙動を確認しながら、油圧を調整していくことができ、確実に破壊圧の測定が行え、内圧上昇によるガスケット防爆機能のピーク圧力の測定だけでなく、圧力上昇の経緯を想定して油圧を設定できる優位性がある。

また、油は油タンク７２に回収して繰り返し使用するので、油が無駄に廃棄されることがなくなる。さらに、空圧を油圧に増圧させて変換するため、エアコンプレッサー８１で発生した圧縮空気をエアシリンダ部４の駆動に用いることができ、従来の空圧で破壊圧を測定したときのように、コストの係る特殊なガスを用いる必要がなく、エアシリンダ部４の空圧室４１から排出された気体は大気に開放することができる。ガスケット１の破壊は、油圧により行なわれるので、空圧の場合に生じる圧縮空気が放出する際に生じる爆音にくらべて、油が飛び散る際の音は小さくできる。油圧は空気圧に比べて小型でも出力を大きくでき、振動が少なく円滑に油圧シリンダ部６を駆動させられ、しかも油圧の上昇の挙動も安定していて応答性が良い。

また、下冶具２１と下部取付部２３とには油供給路が形成されるので、下冶具２１を下部取付部２３に組み付けた際にシールが必要となるが、油の粘性を利用して下冶具２１と下部取付部との間のシールが行なえ、空圧をガスケットの下面に作用させる場合に比べてシール構造を簡略化できる。

例えば、下部取付部への下冶具の取付を実施形態２のようにネジ締めにより行なう場合には、空圧で破壊圧を測定する場合には、ネジ部にシールテープを巻きつける必要があるが、油圧で破壊圧を測定する場合には、油の粘性によりシールテープを省略できる。しかも、実施形態１のように、下冶具２１の下部取付部２３への組み付け構造及び上冶具２２の上部取付部２４への組み付け構造を嵌合により行なってネジで抜け止めを行なう構成にする場合には、より簡単な取付構造とすることができる。

なお、本発明は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
本発明のガスケットは、一般の円筒型、角型やボタン型電池等の封口用部品に適用でき、その形状等は特に限定されない。
さらに、本発明のガスケットは、アルカリ電池に適用する電池用ガスケットだけでなく、リチウム電池の電池用ガスケットとしても適用できるし、コイン型や円筒型の電気二重層コンデンサなどの小型の電気化学セルを構成する蓄電要素を収納した金属容器の開口部に装着された絶縁ガスケットにも適用できる。

１ ガスケット
２ ガスケットホルダ
３ 油圧発生器
４ エアシリンダ部
５ ピストンロッド部
６ 油圧シリンダ部
２１ 下冶具
２１ａ 油圧作用室
２１ｂ 下冶具油供給路
２２ 上冶具
２２ａ 油排出室
２２ｂ 上冶具油回収路
２３ 下部取付部
２３ａ 下冶具装着部
２３ｂ 取付部油供給路
２４ 上部取付部
２４ｂ 上冶具装着部
４１ 空圧室
５１ ピストン
５２ ロッド
６１ 油圧室
７１ 圧力計
７２ 油タンク
７３ 油供給路
７４ 油回収路
８１ エアコンプレッサー
８５ 加圧切換弁
８６ａ，８６ｂ 速度調整弁
８７ 流路切換弁
８８ａ，８８ｂ 逆止弁

Claims (2)

1. 密閉容器の開口部に設けられるガスケットの破壊圧力を測定するガスケットの破壊圧測定機であって、
   内部にガスケットが保持され、ガスケットの下面に油圧を作用させるための油圧作用室、及び、ガスケットの上面に対向して形成される油排出室を備えるガスケットホルダと、
   ガスケットホルダの油圧作用室に油を供給してガスケットの下面側に油圧を作用させ、この油圧によりガスケットが破壊されて油排出室に排出された油を回収して再度油圧作用室に供給するために油圧を発生させる油圧発生器と、
   ガスケットの下面側に作用する油圧を測定する圧力計とを備え、
   油圧発生器は、
   空圧源から供給される空圧で軸方向に移動するピストンロッド部を備えるエアシリンダ部と、当該ピストンロッド部の一部が軸方向に移動可能に配置される油圧室を有し、ピストンロッド部の移動により油を加圧してガスケットホルダの油圧作用室に油を供給してガスケットの下面側に油圧を作用させると共に、油排出室に排出された油を油圧室に回収する油圧シリンダ部とを備えることを特徴とするガスケットの破壊圧測定機。
2. 密閉容器の開口部に設けられるガスケットの破壊圧力を測定する破壊圧測定機に用いられるガスケットを保持するガスケットホルダであって、
   嵌め合わせによりガスケット取付空間が形成されて、ガスケットを上面側と下面側とから挟持する上冶具及び下冶具と、上冶具が取り付けられる上部取付部と、下冶具が取り付けられる下部取付部とを備え、
   上部取付部及び／又は下部取付部は、上冶具及び下冶具のクランプとクランプ解除とを行なうために駆動手段により上下方向に移動可能に配置され、
   下冶具は、ガスケットが配置された状態においてガスケットの下面に油圧を作用させる油圧作用室が、上方に向けて開放し、ガスケットを配置させることにより閉鎖されるように形成されると共に、この油圧作用室の下部に連通し、外部から油が供給される下冶具油供給路が形成され、
   下部取付部は、下冶具が取り付けられる下冶具装着部と、下冶具装着部に開口し、下冶具の下冶具油供給路に油を供給するための取付部油供給路とが貫通形成され、
   上冶具は、下冶具と共にガスケットを挟持した状態においてガスケットの上面に対向する油排出室が形成されると共に、この油排出室に連通する上冶具油回収路が上冶具の外面に開口するように形成され、
   上部取付部は、上冶具が取り付けられる上冶具装着部が形成されていることを特徴とするガスケットホルダ。

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