(57)【要約】【課題】きずの視認性が向上した紫外線照射装置の提供。【解決手段】基盤上に、定格波長が、３５５ｎｍ、３６０ｎｍ、３６５ｎｍ、３７０ｎｍ、３７５ｎｍである各紫外線ＬＥＤ１、２、３、４、５が、それぞれ複数個、同様な配置形態で配列されており、さらに、複数個の白色ＬＥＤ６も配列されており、全ての紫外線ＬＥＤ１、２、３、４、５の発光と白色ＬＥＤ６の発光とが、切り替えスイッチによって切り替えられるように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長が３２０ｎｍから４００ｎｍの範囲の紫外線のうち、互いに異なるピーク波長の紫外線ＬＥＤが複数種類備えられた紫外線照射装置。
【請求項２】
上記複数種類は４以上の整数から選択されるＮ種類であり、各種類の紫外線ＬＥＤが複数個配置されており、
各種類に１からＮまでの異なる符号が付与された紫外線ＬＥＤが、縦横に配置されており、このうち、任意に選択されたＮ個×Ｎ個の正方行列を構成する紫外線ＬＥＤについて、Ｎ列のうちのいずれの列の符号の合計値も、Ｎ行のうちのいずれの行の符号の合計値も、２つのうちのいずれの対角線方向の符号の合計値も同一である請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
縦横に配置された各紫外線ＬＥＤの上記符号が、隣接する紫外線ＬＥＤの符号とは異なる請求項２に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
白色ＬＥＤをさらに備えている請求項１から３のうちのいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
上記白色ＬＥＤは複数個配置されており、この白色ＬＥＤは、縦横に配置された紫外線ＬＥＤのうちの一部と置き換えられて配置されており、
上記置き換えられる一部の紫外線ＬＥＤには、全種類の紫外線ＬＥＤが含まれている請求項４に記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
全ての紫外線ＬＥＤの発光と白色ＬＥＤの発光とが、切り替えられるように構成されている請求項４又は５に記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光磁粉探傷試験、蛍光浸透探傷試験等の非破壊検査において探傷のために用いられる紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材の非破壊検査の一種として、磁粉探傷試験が知られている。磁粉探傷試験は、まず、磁性体である試験対象の鋼材に対し、電磁石等によって磁場を形成する。鉄粉等の磁粉を空気分散するか、液体に分散懸濁させたものを、磁化された上記鋼材の表面に散布する。このとき、鋼材の表面にきずがあると、そこに漏洩磁束が生じ、磁粉が集中して吸着される。磁粉としては非蛍光磁粉や蛍光磁粉が用いられる。蛍光磁粉は、照射された紫外線を吸収することによって蛍光する。蛍光磁粉が用いられる場合には、鋼材の検査対象面に蛍光励起用の紫外線が照射され、きず部分に集中吸着された磁粉が蛍光することによってきずが検出される。
【０００３】
上記蛍光励起用の光源（ブラックライトともいう）として、水銀灯等のランプ（管球）が用いられていた。しかし、かかるランプは、十分に点灯するまでに時間がかかる、発熱量が大きいため高温になる、長時間の使用によってランプ（フィラメント）が切れる（短寿命）、消費電力が大きい等の問題がある。
【０００４】
かかる問題を回避するために、近年、上記ランプに代えて紫外線ＬＥＤ（発光ダイオード）が蛍光励起用光源として採用されている。紫外線ＬＥＤが発光する紫外線は単一波長である。例えば、波長３７５ｎｍの紫外線を発光するＬＥＤは、３７５ｎｍ以外のピーク波長の紫外線を発光することができない。紫外線ＬＥＤを蛍光励起用光源に用いた例として、特開２００４−２３９７４９公報に開示された紫外線照射装置が知られている。
【０００５】
この紫外線照射装置は、同一ピーク波長のＬＥＤを多数個備えたものである。この紫外線照射装置は、例えば、ナイトライド・セミコンダクタ株式会社製ＬＥＤ（ＮＳ３７０Ｃ−ＵＬＡ、ピーク波長３７３ｎｍ）を１８０個搭載したもの、ナイトライド・セミコンダクタ株式会社製ＬＥＤ（ＮＳ３６５Ｃ−ＵＬＡ、ピーク波長３６７ｎｍ）を９個搭載したもの等である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２３９７４９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、磁粉が吸収して蛍光しうる紫外線の波長は、その磁粉を製造するメーカによって多少異なる。従って、同一ピーク波長のＬＥＤのみを多数個備えた紫外線照射装置によれば、上記ピーク波長から外れた波長の紫外線を吸収する磁粉を使用した場合、その磁粉が十分に蛍光しないことがある。
【０００８】
本発明の目的は、蛍光する紫外線の波長が異なる磁粉が用いられた場合であっても、鋼材表面のきずの視認性が低下しない紫外線照射装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る紫外線照射装置は、
波長が３２０ｎｍから４００ｎｍの範囲の紫外線のうち、互いに異なるピーク波長の紫外線ＬＥＤが複数種類備えられている。
【００１０】
かかる紫外線照射装置によれば、範囲幅のある波長の紫外線が発光されるので、使用する磁粉のメーカーの相違等に起因して蛍光する紫外線波長が異なった場合であっても、その磁粉が蛍光し、きずの視認性が低下しないことが期待できる。
【００１１】
上記複数種類は４以上の整数から選択されるＮ種類であり、各種類の紫外線ＬＥＤが複数個配置されており、各種類に１からＮまでの異なる符号が付与された紫外線ＬＥＤが、縦横に配置されており、このうち、任意に選択されたＮ個×Ｎ個の正方行列を構成する紫外線ＬＥＤについて、Ｎ列のうちのいずれの列の符号の合計値も、Ｎ行のうちのいずれの行の符号の合計値も、２つのうちのいずれの対角線方向の符号の合計値も同一となるようにされるのが好ましい。各種類の紫外線ＬＥＤの照度が均一になり、各紫外線ＬＥＤの配置形態（分散形態）が同様且つ均一になることが期待できるからである。
【００１２】
縦横に配置された各紫外線ＬＥＤの上記符号が、隣接する紫外線ＬＥＤの符号とは異なるように配置されるのが好ましい。かかる配置も、各種類の紫外線ＬＥＤの照度の均一性、及び、各紫外線ＬＥＤの配置形態（分散形態）の均一性に寄与するからである。
【００１３】
上記紫外線照射装置に、白色ＬＥＤをさらに備えているのが好ましい。これは、検知された磁粉模様が、きずよる磁粉模様かそれ以外による疑似模様かを判別するために便利だからである。すなわち、白色ＬＥＤによって発光される可視光により、直接に鋼材表面のきずを目視によって確認しやすくなる。
【００１４】
上記白色ＬＥＤは複数個配置されており、この複数個の白色ＬＥＤは、縦横に配置された紫外線ＬＥＤのうちの一部と置き換えられて配置されており、上記置き換えられる一部の紫外線ＬＥＤには、全種類の紫外線ＬＥＤが含まれているように構成することができる。白色ＬＥＤを紫外線ＬＥＤのうちの一部と置き換えるのは以下の理由からである。白色ＬＥＤを別途設置すると、探傷中に紫外線の照射面と可視光の照射面とがずれるので、探傷面に紫外線又は可視光線が当たるように紫外線照射装置を動かす必要がある。このような手間を省くために、上記のとおり白色ＬＥＤを紫外線ＬＥＤのうちの一部と置き換えている。
【００１５】
全ての紫外線ＬＥＤの発光と白色ＬＥＤの発光とが、切り替えられるように構成されているのが好ましい。すなわち、紫外線ＬＥＤの発光時には白色ＬＥＤは発光せず、白色ＬＥＤの発光時には紫外線ＬＥＤは発光しない。相互に排他的に点灯する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る紫外線照射装置では、磁粉の製造メーカーが異なる等に起因して蛍光する紫外線の波長が異なる磁粉が用いられた場合であっても、鋼材表面のきずの視認性が低下しない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る紫外線照射装置を示す一部切り欠き側面図である。
【図２】図２は、図１の紫外線照射装置のＬＥＤ設置面を示す正面図である。
【図３】図３は、図１の紫外線照射装置によって同時に照射された紫外線のスペクトル分布の一例を概念的に示すグラフである。
【図４】図４は、図１の紫外線照射装置を用いた鋼管の探傷試験が行われている状態を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１９】
図１に示された紫外線照射装置１０は、本体１２とグリップ部１４とを有している。本体１２のハウジング１６内には基盤１８が設置されている。この基盤１８の前面には、複数個の紫外線ＬＥＤおよび複数個の白色ＬＥＤが取り付けられている。本体１２の基盤１８より前方の部分には、全てのＬＥＤ及び基盤１８を覆うように、透明のフード２０が取り付けられている。図２も併せて参照すれば明らかなように、上記本体１２は概ね切頭円錐状を呈しているが、かかる形状には限定されない。円柱状、角柱状等であってもよい。
【００２０】
上記紫外線ＬＥＤとしては、その発光する紫外線の波長が３２０ｎｍから４００ｎｍの範囲にあるＬＥＤから選択される複数種のＬＥＤが用いられる。このように、複数種類の紫外線ＬＥＤが設置されるのは、使用する磁粉が蛍光しうる紫外線波長が異なった場合であっても、その磁粉が蛍光してきずの視認性を維持するためである。
【００２１】
グリップ部１４は、本体１２の下面に突設されている。基盤１８に接続された給電用ケーブル２２が、グリップ部１４の内部を通って下方に延びている。グリップ部１４の上部には、ＬＥＤの発光を切り替えるための切り替えスイッチ２４、２６が設けられている。この切り替えスイッチ２４、２６は、紫外線ＬＥＤを発光させる切り替えスイッチ２４、及び、白色ＬＥＤを発光させる切り替えスイッチ２６である。紫外線ＬＥＤ用の切り替えスイッチ２４がオンになれば、白色ＬＥＤ用の切り替えスイッチ２６はオフとなる。白色ＬＥＤ用の切り替えスイッチ２６がオンになれば、紫外線ＬＥＤ用の切り替えスイッチ２４はオフとなる。両スイッチ２４、２６が同時に押されれば、両ＬＥＤともにオフとなる。又は、両スイッチ２４、２６とは別に、両ＬＥＤともにオフとするための電源スイッチが設置されてもよい。さらに、両ＬＥＤが同時にオンとなるようにされてもよい。
【００２２】
図２には、基盤１８上のＬＥＤの配置が示されている。基盤１８上には、紫外線ＬＥＤ１〜５と白色ＬＥＤ６とが、概ね円形内に配列されている。図２は、ＬＥＤの配置の一例であり、とくにこの配置に限定されるものではない。紫外線ＬＥＤとして、５種類のＬＥＤ１、２、３、４、５が用いられている。すなわち、定格波長が３５５ｎｍ、３６０ｎｍ、３６５ｎｍ、３７０ｎｍ、３７５ｎｍのＬＥＤ１、２、３、４、５である。具体的には、ナイトライド・セミコンダクタ株式会社製の、ＮＳ３５５Ｌ−５ＲＬＯ（図２中の符号１）、ＮＳ３６０Ｌ−５ＲＬＯ（図２中の符号２）、ＮＳ３６５Ｌ−５ＲＬＭ（図２中の符号３）、ＮＳ３７０Ｌ−５ＲＬＭ（図２中の符号４）、ＮＳ３７５Ｌ−５ＲＬＭ（図２中の符号５）である。もちろん、他のメーカーのＬＥＤが採用されてもよい。取り付けられる紫外線ＬＥＤは５種類には限定されない。
【００２３】
上記白色ＬＥＤ６としては、ナイトライド・セミコンダクタ株式会社製の、ＮＳ−ＰＷ５００ＣＳが用いられている。基盤１８には、上記５種の紫外線ＬＥＤ１、２、３、４、５のうち、４種の紫外線ＬＥＤ１、３、４、５は各５０個取り付けられている。残りの紫外線ＬＥＤ２は４９個取り付けられている。白色ＬＥＤ６は４８個取り付けられている。これらのＬＥＤの取付個数には限定されない。しかし、各種ＬＥＤの個数を近似した個数にするのが好ましい。同一個数にするのが一層好ましい。
【００２４】
紫外線ＬＥＤ１、２、３、４、５の配列に関して考慮すべきことは、各種類のＬＥＤの照度が均一になること、及び、各種類のＬＥＤの配置形態（分散形態）が同様であり且つ均一になることである。この目的のために、紫外線ＬＥＤは、例えば以下のごとく配列される。外形が概ね円形となる範囲内に、Ｎ種類の異なるピーク波長を持つ紫外線ＬＥＤの各位置を定める。このＮは４以上の整数から任意に選択される一の数値である。Ｎ種類の異なるピーク波長を持つ紫外線ＬＥＤには、順に、１からＮまでの整数の符号を振り当てる。この配置の際には、白色ＬＥＤは含めないでおく。
【００２５】
上記配置範囲内から、縦横に配置された任意のＮ個×Ｎ個の正方行列の紫外線ＬＥＤを見た場合、各行のＮ個の紫外線ＬＥＤは全て異なるピーク波長を持っており、各列のＮ個の紫外線ＬＥＤも全て異なるピーク波長を持っており、各対角線方向のＮ個の紫外線ＬＥＤも全て異なるピーク波長を持っている。換言すれば、各行、各列、各対角線の紫外線ＬＥＤは、１からＮまでの異なる符号が振り当てられた紫外線ＬＥＤとする。そして、Ｎ行のうちのいずれの行についても、ＬＥＤの符号の合計値が同一になるようにする。同時に、Ｎ列のうちのいずれの列についても、ＬＥＤの符号の合計値が上記合計値と同一になるようにする。同時に、２つの対角線方向のＮ個のＬＥＤの符号の合計値も上記合計値と同一になるようにする。さらに、上下左右に隣接するＬＥＤの符号は互いに異なるようにする。各種類につき複数個であるＮ種類のＬＥＤがこのように配置されることにより、各種類のＬＥＤの照度が均一になり、照射範囲も均一となる。図２に示された本実施形態ではＮ＝５である。しかし、５には限定されない。
【００２６】
図２において、例えば、二点鎖線で囲まれたＡ部の５個×５個のＬＥＤを見ると、いずれの行においても５個のＬＥＤの符号の合計は、１＋２＋３＋４＋５＝１５である。同時に、いずれの列においても５個のＬＥＤの符号の合計も、１＋２＋３＋４＋５＝１５である。同時に、いずれの対角線方向の５個のＬＥＤの符号の合計も、１＋２＋３＋４＋５＝１５である。さらに、上下左右に隣接するＬＥＤの符号は互いに異なるようにされている。一点鎖線で囲まれたＢ部の５個×５個のＬＥＤを見ても上記と同様である。
【００２７】
以上のごとくして紫外線ＬＥＤの配置が設定された後、これら紫外線ＬＥＤのうちのいくつかが白色ＬＥＤに置き換えられる。置き換えられる紫外線ＬＥＤの個数は、各種類の紫外線ＬＥＤの個数に近似した個数にされる。例えば、本実施形態では、前述したように４８個である。また、各種類の紫外線ＬＥＤについて、当初の個数のうちから置き換えられる個数は互いに近似している。図２に示される本実施形態では、置き換えられる個数は、符号１では９個、符号２では１２個、符号３では９個、符号４では９個、符号５も９個である。図２は、かかる個数の紫外線ＬＥＤ１、２、３、４、５が白色ＬＥＤ６に置き換えられた後の配置図である。
【００２８】
以上のごとくして紫外線ＬＥＤ１、２、３、４、５の配置が設定された後、これら紫外線ＬＥＤのうちのいくつかが白色ＬＥＤ６に置き換えられる。本実施形態では、外形が円形となる範囲内における、最外周上のいくつかの紫外線ＬＥＤと、最外周の半径の約１／２の半径の周上のいくつかの紫外線ＬＥＤとが、白色ＬＥＤ６に置き換えられている。置き換えられる紫外線ＬＥＤは、前述のとおり９＋１２＋９＋９＋９＝４８個である。以上の説明は、理解容易のために整数符号を用いて行った。しかし、とくに整数符号を用いなくとも、この整数符号に代えて各紫外線ＬＥＤのピーク波長をそのまま用いて説明しても同じ結果となる。
【００２９】
以上の配置により、いずれの紫外線ＬＥＤ１、２、３、４、５についても、円形の基盤１８からほぼ均一に各ピーク波長の紫外線が照射される。白色ＬＥＤ６は、原則として、紫外線ＬＥＤ１、２、３、４、５とは異なる時に発光される。従って、白色ＬＥＤ６は、とくに紫外線ＬＥＤ１、２、３、４、５と同一の配置形態にされる必要はない。本実施形態では、白色ＬＥＤ６は、前述のとおり、概ね、紫外線ＬＥＤ１、２、３、４、５の集合の最外円周上及び中間の円周上に配列されている。この配列も、白色ＬＥＤ６の配列の一例であり、これに限定されるものではない。たとえば、最内の小円内に白色ＬＥＤ６が集められ、その外側の円環内に各紫外線ＬＥＤ１、２、３、４、５が均一に分散配置されてもよい。また、白色ＬＥＤ６は、紫外線ＬＥＤの配置である円の中心について、点対称の位置に配置されるようにしてもよい。
【００３０】
かかる紫外線照射装置１０において、紫外線ＬＥＤ用切り替えスイッチ２４が押されると、全ての紫外線ＬＥＤ１、２、３、４、５のみが発光する。次いで、白色ＬＥＤ用切り替えスイッチ２６が押されると、白色ＬＥＤ６が発光して全ての紫外線ＬＥＤ１、２、３、４、５が消光する。
【００３１】
図３には、全ての紫外線ＬＥＤ１、２、３、４、５のみが発光したときに、照射される紫外線の波長範囲のスペクトル分布が概念的に示されている。５種類の紫外線ＬＥＤ１、２、３、４、５それぞれから、異なる５種類のピーク波長の紫外線が照射される。この場合、波長３５５ｎｍ近傍から波長３７５ｎｍ近傍までの範囲の紫外線が照射されたと同等の効果が得られる。その結果、市販されているほとんどの磁粉について、それが用いられた場合に十分に視認しうる程度に蛍光する。
【００３２】
図４には、上記紫外線照射装置１０の使用状態が示されている。この図を参照しつつ、この紫外線照射装置１０を用いて実際に行った磁粉探傷試験を説明する。その端面に表面きずＣが存在する被検材（鋼管）Ｗが用意された。この被検材Ｗを図示しない電磁石によって励磁しながら、この被検材Ｗに液体に、磁粉が分散された検査液を塗布した。その後、端面から約３００ｍｍ離れた位置から、上記紫外線照射装置１０によって紫外線を上記端面に向けて照射した。上記きずＣに集中吸着された磁粉の蛍光が明確に視認された。すなわち、所定の波長範囲の紫外線を発光しうる従来のランプを用いた場合と同等に、磁粉の蛍光が明確に視認された。次いで、紫外線照射装置１０により、紫外線に代えて白色可視光が上記きずＣ付近に照射された。きずＣが明確に視認された。
【００３３】
以上説明した紫外線照射装置１０において、白色ＬＥＤと紫外線ＬＥＤとを同時に発光させること、複数種類の紫外線ＬＥＤを切り替えて発光させること、及び、不要な波長の紫外線をカットするためにカットフィルタを装着すること、のいずれをも排除するものではない。また、上記紫外線照射装置１０は、蛍光磁粉探傷試験のみならず、蛍光浸透探傷試験にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上説明された紫外線照射装置は、蛍光磁粉探傷試験に有用であるが、蛍光浸透探傷試験にも適用されうる。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・（３５５ｎｍ波長の）紫外線ＬＥＤ
２・・・（３６０ｎｍ波長の）紫外線ＬＥＤ
３・・・（３６５ｎｍ波長の）紫外線ＬＥＤ
４・・・（３７０ｎｍ波長の）紫外線ＬＥＤ
５・・・（３７５ｎｍ波長の）紫外線ＬＥＤ
６・・・白色ＬＥＤ
１０・・・紫外線照射装置
１２・・・本体
１４・・・グリップ部
１６・・・ハウジング
１８・・・基盤
２０・・・フード
２２・・・給電用ケーブル
２４・・・（紫外線ＬＥＤ用）切り替えスイッチ
２６・・・（白色ＬＥＤ用）切り替えスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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