(57)【要約】【課題】非磁性材料の配管内面の応力状態を改善することによりＳＣＣの発生を予防することができる磁気ピーニング装置および磁気ピーニング方法を提供する。【解決手段】本発明に係る磁気ピーニング装置１０は、非磁性材料の配管１の内部に挿入された鋼球２０と、配管１の外周に配置され、給電されると磁力を発生して鋼球２０を引き付けることにより配管１の内面の電磁石に対応する位置を鋼球２０に打撃させる電磁石群１１と、電磁石と電気的に接続されると電磁石に給電する電源１２と、電磁石のそれぞれと電源１２との電気的接続を切り替えるリレースイッチ１３と、電磁石群１１の一部を電源１２に対して電気的に接続させるとともに電源１２に電気的に接続される電磁石を所定の順序に従い切り替えるようリレースイッチ１３を制御する制御部１４と、を備える。制御部１４は、給電される電磁石を所定の順序で切り替えるようリレースイッチ１３を制御することにより、配管１の内面における鋼球２０が打撃する位置を移動させる。【選択図】  図１
2011206888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性材料の配管の内部に挿入された鋼球と、
前記配管の外周に配置され、給電されると磁力を発生して前記鋼球を引き付けることにより前記配管の内面の前記電磁石に対応する位置を前記鋼球に打撃させる複数の電磁石と、
前記電磁石と電気的に接続されると前記電磁石に電力を供給する電源と、
前記電磁石のそれぞれと前記電源との電気的接続を切り替える切替部と、
前記複数の電磁石の一部を前記電源に対して電気的に接続させるとともに前記電源に電気的に接続される前記電磁石を所定の順序に従い切り替えるよう前記切替部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
給電される前記電磁石を前記所定の順序で切り替えるよう前記切替部を制御することにより、前記配管の内面における前記鋼球が打撃する位置を移動させることを特徴とする磁気ピーニング装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記一部の電磁石と前記電源とを接続するよう前記切替部を制御して前記配管の内面の前記一部の電磁石に対応する位置を前記鋼球に打撃させると、前記一部の電磁石と前記電源との接続を開放するとともに前記一部の電磁石に対して前記配管のほぼ直径方向に対向する他の電磁石と前記電源とを接続するよう前記切替部を制御して前記配管の内面の前記他の電磁石に対応する位置を前記鋼球に打撃させ、その後、前記電源と接続される電磁石が順次直径方向に交互に切り替えられつつ時計方向あるいは反時計方向に移動するよう前記切替部を制御することにより、前記配管の内面における前記鋼球が打撃する位置を順次直径方向にほぼ対向する位置に交互に移動させつつ時計方向あるいは反時計方向に移動させる、
請求項１記載の磁気ピーニング装置。
【請求項３】
前記配管の外周に沿って前記配管の軸方向に移動可能に前記複数の電磁石を支持する軸方向移動支持部、
をさらに備え、
前記制御部はさらに、
前記軸方向移動支持部を制御することにより前記複数の電磁石の前記配管の軸方向における位置を制御する、
請求項１または２に記載の磁気ピーニング装置。
【請求項４】
前記配管の外周に沿って前記配管の周方向に移動可能に前記複数の電磁石を支持する周方向移動支持部、
をさらに備え、
前記制御部はさらに、
前記周方向支持部を制御することにより前記複数の電磁石の前記配管の周方向における位置を制御する、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気ピーニング装置。
【請求項５】
前記周方向移動支持部は、
前記前記配管の外周に沿って前記配管の周方向に所定の範囲で揺動可能に前記複数の電磁石を支持する、
請求項４記載の磁気ピーニング装置。
【請求項６】
前記複数の電磁石により構成された電磁石群を複数備え、
前記複数の電磁石群は、
前記配管の外周の軸方向に互いに近接して配置された、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の磁気ピーニング装置。
【請求項７】
前記複数の電磁石は、
前記配管の外周のほぼ直径方向に対向する位置にそれぞれ配置された一対の電磁石であり、
前記周方向移動支持部は、
前記一対の電磁石の互いの位置関係を保持しつつ、前記配管の外周に沿って前記配管の周方向に移動可能に前記一対の電磁石を支持し、
前記制御部は、
前記一対の電磁石の一方と前記電源とを接続するよう前記切替部を制御して前記配管の内面の前記一方の電磁石に対応する位置を前記鋼球に打撃させると、前記一方の電磁石と前記電源との接続を開放するとともに他方の電磁石と前記電源とを接続するよう前記切替部を制御して前記配管の内面の前記他方の電磁石に対応する位置を前記鋼球に打撃させるとともに、前記周方向移動支持部を制御して前記配管の周方向における前記一対の電磁石の位置を移動させることで、前記配管の内面における前記鋼球が打撃する位置を周方向に移動させる、
請求項１および３ないし６のいずれか１項に記載の磁気ピーニング装置。
【請求項８】
非磁性材料の配管の内部に挿入された磁石と、
前記配管の外周のほぼ直径方向に対向する位置にそれぞれ配置され、給電されると前記配管の中心向き及び中心向きの逆向きである外向きのいずれかの向きに共に磁化することにより前記磁石をいずれか一方が引き付ける一対の電磁石と、
前記一対の電磁石の互いの位置関係を保持しつつ、前記配管の外周に沿って前記配管の周方向に移動可能に前記一対の電磁石を支持する周方向移動支持部と、
前記一対の電磁石に同時に電力を供給する電源と、
前記電源の出力極性を制御することにより前記一対の電磁石の磁化の向きを制御するとともに、前記周方向移動支持部を制御することにより前記一対の電磁石の前記配管の周方向における位置を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記電源の出力極性を切り替えて前記磁石を引き付ける電磁石を前記一対の電磁石の一方から他方へおよび前記他方から前記一方へ変更することにより、それぞれ前記配管の内面の前記他方および前記一方の電磁石に対応する位置を前記磁石に打撃させるとともに、前記周方向移動支持部を制御して前記配管の周方向における前記一対の電磁石の位置を移動させることで、前記配管の内面における前記磁石が打撃する位置を周方向に移動させることを特徴とする磁気ピーニング装置。
【請求項９】
前記周方向移動支持部は、
前記前記配管の外周に沿って前記配管の周方向に所定の範囲で揺動可能に前記一対の電磁石を支持する、
請求項８記載の磁気ピーニング装置。
【請求項１０】
非磁性材料の配管の内部に鋼球を挿入するステップと、
給電されると磁力を発生して前記鋼球を引き付ける複数の電磁石を前記配管の外周に配置するステップと、
前記電磁石と電気的に接続されると前記電磁石に電力を供給する電源に対して前記複数の電磁石の一部を電気的に接続するステップと、
前記鋼球が前記給電された電磁石の磁力に引き付けられることにより前記配管の内面の給電された前記電磁石に対応する位置を打撃して停止するステップと、
前記電源と電気的に接続される前記電磁石を所定の順序に従い切り替えるステップと、
前記電源に対して前記複数の電磁石の一部を電気的に接続するステップ、前記鋼球が前記配管の内面の前記給電された電磁石に対応する位置を打ち付けて停止するステップ、および前記電源により給電される前記電磁石を所定の順序に従い切り替えるステップを繰り返すステップと、
を有することを特徴とする磁気ピーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非磁性材料の配管の残留応力を改善することにより配管の応力腐食割れの発生を予防する磁気ピーニング装置および磁気ピーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉などの原子力発電所には、非磁性材料である多数のオーステナイト系ステンレス鋼製配管が用いられている。このステンレス鋼製配管に応力腐食割れ（ＳＣＣ：Stress Corrosion Cracking、以下ＳＣＣという）により亀裂が発生すると、発生した亀裂により配管構造の健全性が損なわれてしまう。このため、配管のＳＣＣ発生を効果的に予防する対策の開発が課題となっている。
【０００３】
一般に、構造材のＳＣＣによる亀裂は、材料、環境および応力の３因子が重畳した場合に発生し、これらの因子の１つでも改善すればＳＣＣの発生を防止できることが知られている。応力状態を改善する場合、たとえば構造材の溶接部であれば、溶接部付近に生じた引張残留応力を低減するあるいは圧縮側に変えるとよいことが知られている。
【０００４】
従来、沸騰水型原子炉において、原子炉圧力容器内の炉内構造物表面の応力状態を改善することで構造材のＳＣＣ発生を抑制し、機器を長寿命化する技術が知られている（たとえば特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に開示された構造物の補修装置は、ショットピーニング、ウォータジェットピーニング、レーザーピーニングなどの残留応力改善方法を用いて、原子炉圧力容器内の炉内構造物の表面の応力状態を引張応力状態から圧縮応力状態にすることにより、構造材の応力腐食損傷を抑制するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３３８０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、原子力発電所の小口径配管は、非破壊検査による配管内の亀裂の検出が困難である。このため、小口径配管についても、予防保全によるＳＣＣの発生予防対策が望まれている。
【０００８】
しかし、小口径配管（たとえば４０ｍｍφ〜１００ｍｍφ程度の配管）内面の溶接部における残留応力を改善するにあたり、従来のショットピーニングやレーザーピーニングなどの残留応力改善方法を適用することは、配管内面へのアクセス性の視点から困難である。
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、非磁性材料の配管内面の応力状態を改善することによりＳＣＣの発生を予防することができる磁気ピーニング装置および磁気ピーニング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る磁気ピーニング装置は、上述した課題を解決するために、非磁性材料の配管の内部に挿入された鋼球と、前記配管の外周に配置され、給電されると磁力を発生して前記鋼球を引き付けることにより前記配管の内面の前記電磁石に対応する位置を前記鋼球に打撃させる複数の電磁石と、前記電磁石と電気的に接続されると前記電磁石に電力を供給する電源と、前記電磁石のそれぞれと前記電源との電気的接続を切り替える切替部と、前記複数の電磁石の一部を前記電源に対して電気的に接続させるとともに前記電源に電気的に接続される前記電磁石を所定の順序に従い切り替えるよう前記切替部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、給電される前記電磁石を前記所定の順序で切り替えるよう前記切替部を制御することにより、前記配管の内面における前記鋼球が打撃する位置を移動させることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明に係る磁気ピーニング装置は、上述した課題を解決するために、非磁性材料の配管の内部に挿入された磁石と、前記配管の外周のほぼ直径方向に対向する位置にそれぞれ配置され、給電されると前記配管の中心向き及び中心向きの逆向きである外向きのいずれかの向きに共に磁化することにより前記磁石をいずれか一方が引き付ける一対の電磁石と、前記一対の電磁石の互いの位置関係を保持しつつ、前記配管の外周に沿って前記配管の周方向に移動可能に前記一対の電磁石を支持する周方向移動支持部と、前記一対の電磁石に同時に電力を供給する電源と、前記電源の出力極性を制御することにより前記一対の電磁石の磁化の向きを制御するとともに、前記周方向移動支持部を制御することにより前記一対の電磁石の前記配管の周方向における位置を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電源の出力極性を切り替えて前記磁石を引き付ける電磁石を前記一対の電磁石の一方から他方へおよび前記他方から前記一方へ変更することにより、それぞれ前記配管の内面の前記他方および前記一方の電磁石に対応する位置を前記磁石に打撃させるとともに、前記周方向移動支持部を制御して前記配管の周方向における前記一対の電磁石の位置を移動させることで、前記配管の内面における前記磁石が打撃する位置を周方向に移動させることを特徴とするものである。
【００１２】
一方、本発明に係る磁気ピーニング方法は、上述した課題を解決するために、非磁性材料の配管の内部に鋼球を挿入するステップと、給電されると磁力を発生して前記鋼球を引き付ける複数の電磁石を前記配管の外周に配置するステップと、前記電磁石と電気的に接続されると前記電磁石に電力を供給する電源に対して前記複数の電磁石の一部を電気的に接続するステップと、前記鋼球が前記給電された電磁石の磁力に引き付けられることにより前記配管の内面の給電された前記電磁石に対応する位置を打撃して停止するステップと、前記電源と電気的に接続される前記電磁石を所定の順序に従い切り替えるステップと、前記電源に対して前記複数の電磁石の一部を電気的に接続するステップ、前記鋼球が前記配管の内面の前記給電された電磁石に対応する位置を打ち付けて停止するステップ、および前記電源により給電される前記電磁石を所定の順序に従い切り替えるステップを繰り返すステップと、を有することを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る磁気ピーニング装置および磁気ピーニング方法によれば、非磁性材料の配管内面の応力状態を改善することによりＳＣＣの発生を予防することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る磁気ピーニング装置の第１実施形態を示す概略的な斜視図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【図４】複数の電磁石の一部が給電された際の様子を示し、(ａ)は図１のＩＩ−ＩＩ断面相当図、（ｂ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ相当断面図。
【図５】本発明に係る磁気ピーニング装置の第２実施形態の全体構成を示し、(ａ)は図１のＩＩ−ＩＩ断面相当図、（ｂ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ相当断面図。
【図６】本発明に係る磁気ピーニング装置の第３実施形態の全体構成を示し、(ａ)は図１のＩＩ−ＩＩ断面相当図、（ｂ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ相当断面図。
【図７】本発明に係る磁気ピーニング装置の第４実施形態の全体構成を示し、(ａ)は図１のＩＩ−ＩＩ断面相当図、（ｂ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ相当断面図。
【図８】本発明に係る磁気ピーニング装置の第５実施形態の全体構成を示し、(ａ)は図１のＩＩ−ＩＩ断面相当図、（ｂ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ相当断面図。
【図９】本発明に係る磁気ピーニング装置の第６実施形態の全体構成を示し、(ａ)は図１のＩＩ−ＩＩ断面相当図、（ｂ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ相当断面図。
【図１０】本発明に係る磁気ピーニング装置の第７実施形態の一例を示す全体構成図であり、(ａ)は図１のＩＩ−ＩＩ断面相当図、（ｂ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ相当断面図。
【図１１】本発明に係る磁気ピーニング装置の第７実施形態の他の例を示す全体構成図であり、(ａ)は図１のＩＩ−ＩＩ断面相当図、（ｂ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ相当断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る磁気ピーニング装置および磁気ピーニング方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１６】
沸騰水型原子炉等の原子力発電プラントには、非磁性材料であるオーステナイト系ステンレス鋼製配管が多数用いられている。このオーステナイト系ステンレス鋼製配管は、長年の原子力発電プラントの使用により、ＳＣＣによる亀裂発生の可能性がある。ＳＣＣによる亀裂が発生すると、原子力発電プラントの構造の健全性が損なわれてしまうおそれがある。本発明は、構造健全性が損なわれる懸念を防止し、ＳＣＣ発生に対する効果的予防技術を提供するものである。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、本発明に係る磁気ピーニング装置の第１実施形態を示す概略的な斜視図である。図１では説明のため配管１の一部を破断して内部を示した。また、図２は図１のＩＩ−ＩＩ断面図であり、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【００１８】
磁気ピーニング装置１０は、オーステナイト系ステンレス鋼などの非磁性材料により構成された配管１の内面の引張残留応力を低減させるものである。配管１は、小口径（たとえば４０ｍｍφ〜１００ｍｍφ程度）であるとともに、溶接部２を有する。
【００１９】
図１〜図３に示すように、磁気ピーニング装置１０は、電磁石群１１、電磁石群１１に電力を供給する電源１２、電磁石群１１と電源１２との電気的接続を切り替える切替部としてのリレースイッチ１３、およびリレースイッチ１３を制御する制御部１４を有する。また、配管１の内部には、あらかじめ複数の鋼球２０が挿入される。鋼球２０は粒径が０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度の、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４３５など）やニッケルクロムモリブデン鋼（ＳＮＣＭ４３９など）などの鋼材をはじめとする磁性材料で構成される。
【００２０】
電磁石群１１は、配管１の直径の大きさ、および厚さに応じて定めた複数の電磁石により構成される。本実施形態では、電磁石群１１が１６個の電磁石１１＜１＞〜１１＜１６＞により構成される場合の例について説明する。各電磁石１１＜１＞〜１１＜１６＞は、配管１の溶接部２に相当する位置の外周に、全周を取り巻くように周方向に沿って列状に配置される。また、複数の電磁石１１＜１＞〜１１＜１６＞は、リレースイッチ１３のチャンネル＜１＞〜＜１６＞にそれぞれ接続され、これらのチャンネルを介して電源１２と接続される。
【００２１】
各チャンネル＜１＞〜＜１６＞は、各電磁石と電源１２とをチャンネルごとに独立に接続するための接続端子である。たとえばチャンネル＜１＞は、リレースイッチ１３の内部で電磁石１１＜１＞と電源１２とを接続または開放するためのスイッチに接続される。これらのスイッチの開閉は、制御部１４により制御される。
【００２２】
なお、リレースイッチ１３のチャンネル数は、電磁石群１１を構成する電磁石の数より多ければよく、電磁石の数と同数である必要はない。
【００２３】
制御部１４は、いずれか１つのチャンネルに接続された電磁石と電源１２とを接続するとともに他の１５個の電磁石と電源１２との接続を開放する（以下、チャンネルをＯＮにするという）ように、リレースイッチ１３を制御する。本実施形態では、制御部１４がチャンネル＜１＞、＜２＞、・・・、＜１６＞、＜１＞、＜２＞の順にＯＮにする場合の例について説明する。なお、制御部１４はハードウエアロジックにより構成されてもよいし、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置のＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより実現する機能実現手段により構成されてもよい。また、一度にＯＮになるチャンネルは１つに限られるものではなく、制御部１４はたとえば隣接する複数の電磁石が同時に給電されるようリレースイッチ１３を制御してもよい。
【００２４】
図４は、複数の電磁石の一部が給電された際の様子を示す説明図である。図４においては、ドットで塗りつぶされた電磁石１１＜１＞が給電された電磁石であるものとする。なお、図４（ａ）の配管１の周辺図は図２に相当する断面図であり、図４（ｂ）の配管１の周辺図は図３に相当する断面図である。
【００２５】
制御部１４によりチャンネル＜１＞がＯＮとなると、電磁石１１＜１＞に対して電源１２から電力が供給され、電磁石１１＜１＞が磁化する。このため、鋼球２０は、電磁石１１＜１＞が給電されると、この電磁石１１＜１＞が発生する磁力に瞬時に引き付けられることにより、配管１の内面の電磁石１１＜１＞に対応する位置を打撃し、打撃位置の近傍で停止する（図４参照）。
【００２６】
制御部１４は、リレースイッチ１３を制御することにより、給電される電磁石を所定の順序に従い次々と切り替える。
【００２７】
所定の順序としては、たとえば周方向に隣接する電磁石が順次給電される順序などが考えられる。
【００２８】
また、本実施形態で示したように、鋼球２０の各打撃点間の距離が大きくなるようにほぼ直径方向に対向する電磁石が交互に給電されるとともに全体として給電される電磁石が周方向に移動するような順序でもよい（図１、図３、図４（ｂ）参照）。
【００２９】
この場合、複数の電磁石１１＜１＞〜１１＜１６＞がリレースイッチ１３のチャンネル＜１＞〜＜１６＞にそれぞれ接続され、制御部１４がチャンネル＜１＞、＜２＞、・・・、＜１６＞、＜１＞、＜２＞の順にＯＮにするとき、電磁石１１＜１＞〜１１＜１６＞はたとえば図３に示すように配置されるとよい。
【００３０】
たとえば、チャンネル＜１＞がＯＮになり、鋼球２０が電磁石１１＜１＞に引き付けられて停止した場合を考える。この場合、続いて制御部１４がリレースイッチ１３を制御してチャンネル＜２＞をＯＮとすると、鋼球２０が電磁石１１＜１＞に対して直径方向に対向する位置に配置された電磁石１１＜２＞に引き付けられて電磁石１１＜２＞に対応する配管１の内面を打撃して停止する。次に、制御部１４がチャンネル＜３＞をＯＮとすると、鋼球２０が電磁石１１＜３＞に対してほぼ直径方向に対向する位置に配置された電磁石１１＜３＞に引き付けられて電磁石１１＜３＞に対応する配管１の内面を打撃して停止する。
【００３１】
すなわち、まず、制御部１４は、一部の電磁石と電源１２とを接続するようリレースイッチ１３を制御して配管１の内面の一部の電磁石に対応する位置を鋼球２０に打撃させる。次に、制御部１４は、一部の電磁石と電源１２との接続を開放するとともに一部の電磁石に対して配管１のほぼ直径方向に対向する他の電磁石と電源１２とを接続するようリレースイッチ１３を制御して配管１の内面の他の電磁石に対応する位置を鋼球２０に打撃させる。そして、制御部１４は、以後、電源１２と接続される電磁石が順次直径方向に交互に切り替えられつつ時計方向あるいは反時計方向に移動するようリレースイッチ１３を制御することにより、配管１の内面における鋼球２０が打撃する位置を、順次直径方向にほぼ対向する位置に交互に移動させつつ、時計方向あるいは反時計方向に移動させることができる。
【００３２】
制御部１４が給電される電磁石１１が所定の順序に従い切り替わるようリレースイッチ１３を制御することにより、鋼球２０が配管１の内面全周を打撃する。この打撃により、配管１の内面は圧縮され、塑性変形が生じる。この結果、配管１の内面の引張残留応力が低減され、あるいは圧縮残留応力に転化して、残留応力が改善される。
【００３３】
本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０によれば、配管１の内面を鋼球２０が打撃し、衝撃力を周方向に順次加え、全体として周方向全面に衝撃力を加えることができる。このため、この磁気ピーニング装置１０によれば、配管１の内面の応力状態を改善することができ、ＳＣＣの発生を予防することができる。
【００３４】
なお、非磁性材料により構成された配管１は、電磁石１１＜１＞〜１１＜１６＞の磁化による磁力の影響を受けない。
【００３５】
［第２実施形態］
図５は、本発明に係る磁気ピーニング装置の第２実施形態を示す概略的な全体構成図である。なお、図５（ａ）の配管１の周辺図は図２に相当する断面図であり、図５（ｂ）の配管１の周辺図は図３に相当する断面図である。
【００３６】
この第２実施形態に示す磁気ピーニング装置１０Ａは、配管１の外周に沿って配管１の軸方向に移動可能に複数の電磁石を支持する軸方向移動支持部３０を備えた点で第１実施形態に示す磁気ピーニング装置１０と異なる。他の構成および作用については第１実施形態に示す磁気ピーニング装置１０と実質的に異ならないため、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
軸方向移動支持部３０は、配管１の外周に沿って配管１の軸方向に移動可能に電磁石群１１を支持する。軸方向移動支持部３０は、配管１の外周を覆うように配置された筒状の軸用保持部材３１、軸用保持部材３１の外側面に設けられた図示しないラック（歯すじ）に嵌合する軸用ギヤ３２、および軸用ギヤ３２を回転させる軸用モータ３３を有する。なお、図５（ａ）の断面では軸用モータ３３が現れないため図示が省略されている。
【００３８】
軸用保持部材３１は、たとえば半割りエレメントを分割可能に組み立てて構成される。電磁石群１１の電磁石１１＜１＞〜＜１６＞は、軸用保持部材３１の内周側に周方向に沿って列状に配置されて保持される。軸用保持部材３１の外側面のラックは、軸用ギヤ３２が回転すると軸用保持部材３１が配管１の軸方向にスライド移動するように設けられる。
【００３９】
制御部１４は、リレースイッチ１３を制御するほか、軸用モータ３３を駆動制御することにより、複数の電磁石１１＜１＞〜＜１６＞の配管１の軸方向における位置を制御する。
【００４０】
本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ａは、第１実施形態に係る磁気ピーニング装置１０と同様の作用および効果を奏する。また、本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ａは、電磁石群１１を軸方向に移動させることができるため、配管１の軸方向に範囲を持たせて配管１の内面の残留応力を改善することができる。
【００４１】
［第３実施形態］
図６は、本発明に係る磁気ピーニング装置の第３実施形態を示す概略的な全体構成図である。なお、図６（ａ）の配管１の周辺図は図２に相当する断面図であり、図６（ｂ）の配管１の周辺図は図３に相当する断面図である。
【００４２】
第３実施形態に示す磁気ピーニング装置１０Ｂは、配管１の外周に沿って配管１の周方向に移動可能に複数の電磁石を支持する周方向移動支持部３５を備えた点で第１実施形態に示す磁気ピーニング装置１０と異なる。他の構成および作用については第１実施形態に示す磁気ピーニング装置１０と実質的に異ならないため、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
周方向移動支持部３５は、配管１の外周に沿って配管１の周方向に移動可能に電磁石群１１を支持する。周方向移動支持部３５は、配管１の外周を覆うように配置された筒状の周用保持部材３６、周用保持部材３６の外側面に設けられた図示しないラックに嵌合する周用ギヤ３７、および周用ギヤ３７を回転させる周用モータ３８を有する。なお、図６（ｂ）の断面では周用ギヤ３７および周用モータ３８が現れないため図示が省略されている。
【００４４】
周用保持部材３６は、たとえば半割りエレメントを分割可能に組み立てて構成される。電磁石群１１の電磁石１１＜１＞〜＜１６＞は、たとえば周用保持部材３６の内部に周方向に沿って列状に配置されて保持される。周用保持部材３６の外側面のラックは、周用ギヤ３７が回転すると周用保持部材３６が配管１の周方向に回転するように設けられる。
【００４５】
制御部１４は、リレースイッチ１３を制御するほか、周用モータ３８を駆動制御することにより、複数の電磁石１１＜１＞〜＜１６＞の配管１の周方向における位置を制御する。
【００４６】
本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｂは、第１実施形態に係る磁気ピーニング装置１０と同様の作用および効果を奏する。また、本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｂは、電磁石群１１を周方向に移動させることができる。第１の実施形態に係る磁気ピーニング装置１０は、電磁石が配置された方位に比べ電磁石間の方位では鋼球２０が打撃する強度および頻度が低くなってしまい、配管１の内面全体として残留応力にむらが生じてしまう場合がある。一方、本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｂは、周方向移動支持部３５を備えるため、配管１の内面全てにむらなく鋼球２０を打撃させることができる。したがって、磁気ピーニング装置１０Ｂによれば、周方向にむらなく配管１の内面の残留応力を改善することができる。
【００４７】
なお、周方向移動支持部３５は、配管１の内面の全面を鋼球２０に打撃させることができるよう電磁石群１１を周方向に移動可能に構成されればよい。したがって、周方向移動支持部３５は、必ずしも電磁石群１１を回動自在に構成されずともよく、１回転強回動自在に構成してもよいし、電磁石の周方向の配置間隔程度に揺動可能に構成してもよい。
【００４８】
［第４実施形態］
図７は、本発明に係る磁気ピーニング装置の第４実施形態を示す概略的な全体構成図である。なお、図７（ａ）の配管１の周辺図は図２に相当する断面図であり、図７（ｂ）の配管１の周辺図は図３に相当する断面図である。
【００４９】
第４実施形態に示す磁気ピーニング装置１０Ｃは、第２実施形態に示す軸方向移動支持部３０および第３実施形態に示す周方向移動支持部３５を備えた点で第１実施形態に示す磁気ピーニング装置１０と異なる。他の構成および作用については第１実施形態に示す磁気ピーニング装置１０と実質的に異ならないため、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００５０】
なお、図７（ａ）の断面では軸用モータ３３が現れないため図示が省略されている。また、煩雑さを避けるため周用モータ３８の図示を省略した。また、図７（ｂ）の断面では周用ギヤ３７および周用モータ３８が現れないため図示が省略されている。
【００５１】
軸用保持部材３１および周用保持部材３６は、一方の変位に他方が追従するよう一体的に結合される。たとえば、軸用保持部材が軸方向にスライド移動すると、周用保持部材３６を含む周方向移動支持部３０もまた同様に軸方向にスライド移動する。
【００５２】
なお、軸用保持部材３１および周用保持部材３６は、いずれが内周側に配置されいずれが外周側に配置されてもよい。図７には、軸用保持部材３１が外周側に配置され、周用保持部材３６が内周側に配置される場合の例について示した。電磁石群１１は、内周側の保持部材に保持されるとよい。
【００５３】
制御部１４は、リレースイッチ１３を制御するほか、軸用モータ３３および周用モータ３８を駆動制御することにより、複数の電磁石１１＜１＞〜＜１６＞の配管１の軸方向における位置および周方向における位置をそれぞれ制御する。
【００５４】
本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｃは、第１実施形態に係る磁気ピーニング装置１０と同様の作用および効果を奏する。また、本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｃは、電磁石群１１を軸方向に移動させることができるため、配管１の軸方向に範囲を持たせて配管１の内面の残留応力を改善することができる。さらに、本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｃは、電磁石群１１を周方向に移動させることができるため、周方向にむらなく配管１の内面の残留応力を改善することができる。
【００５５】
なお、本実施形態においても、周方向移動支持部３５は、必ずしも電磁石群１１を回動自在に構成されずともよく、１回転強回動自在に構成してもよいし、電磁石の周方向の配置間隔程度に揺動可能に構成してもよい。
【００５６】
［第５実施形態］
図８は、本発明に係る磁気ピーニング装置の第５実施形態を示す概略的な全体構成図である。なお、図８（ａ）の配管１の周辺図は図２に相当する断面図であり、図８（ｂ）の配管１の周辺図は図３に相当する断面図である。
【００５７】
第５実施形態に示す磁気ピーニング装置１０Ｄは、複数の電磁石群を軸方向に互いに近接して配置した点で第１実施形態に示す磁気ピーニング装置１０と異なる。他の構成および作用については第１実施形態に示す磁気ピーニング装置１０と実質的に異ならないため、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００５８】
磁気ピーニング装置１０Ｄは、複数の電磁石群１１ａ〜１１ｅを備える。各電磁石群は、電磁石群同士が軸方向に互いに近接して配管１の外周に配置される（図８（ａ）参照）。各電磁石群はそれぞれ１６個の電磁石を備え、全ての電磁石はリレースイッチのいずれかのチャンネルに接続される。
【００５９】
本実施形態では、磁気ピーニング装置１０Ｄがそれぞれ１６個のチャンネルを有するリレースイッチ１３ａ〜１３ｅを備え、電磁石群１１ｘの電磁石１１ｘ＜１＞〜＜１６＞がリレースイッチ１３ｘのチャンネル＜１＞〜＜１６＞に接続される場合の例について示した。ただし、ｘはａ〜ｅのいずれか１つの添え字を表すものとする。なお、リレースイッチは、全ての電磁石を接続できるように設置されればよく、たとえば２０個のチャンネルを有するリレースイッチを４つ用いてもよいし、全ての電磁石の個数以上のチャンネル数（例えば８０個など）を有する１つのリレースイッチを用いてもよい。
【００６０】
制御部１４は、リレースイッチ１３ａ〜ｅを制御することにより、給電される電磁石群を軸方向に切り替えることができる。
【００６１】
本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｄは、第１実施形態に係る磁気ピーニング装置１０と同様の作用および効果を奏する。また、磁気ピーニング装置１０Ｄは、給電する電磁石を軸方向に切り替えることができるため、配管１の軸方向に範囲を持たせて配管１の内面の残留応力を改善することができる。
【００６２】
また、本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｄの各電磁石群１１ａ〜ｅに対して第３実施形態または第４実施形態に示す周方向移動支持部３５を設けてもよい。この場合、磁気ピーニング装置１０Ｄはさらに、周方向にむらなく配管１の内面の残留応力を改善することができる。なお、周方向移動支持部３５は、必ずしも電磁石群１１を回動自在に構成されずともよく、１回転強回動自在に構成してもよいし、電磁石の周方向の配置間隔程度に揺動可能に構成してもよい。
【００６３】
［第６実施形態］
図９は、本発明に係る磁気ピーニング装置の第６実施形態を示す概略的な全体構成図である。なお、図９（ａ）の配管１の周辺図は図２に相当する断面図であり、図９（ｂ）の配管１の周辺図は図３に相当する断面図である。
【００６４】
第６実施形態に示す磁気ピーニング装置１０Ｅは、電磁石群１１を構成する電磁石が配管１の外周のほぼ直径方向に対向する位置にそれぞれ配置された一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞であり、この一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞が周方向に移動可能に構成された点で第１実施形態に示す磁気ピーニング装置１０と異なる。他の構成および作用については第１実施形態に示す磁気ピーニング装置１０と実質的に異ならないため、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００６５】
周方向移動支持部３５は、配管１の外周を覆うように配置されたアーム４０、アーム４０の外側面に設けられた図示しないラックに嵌合する周用ギヤ３７、および周用ギヤ３７を回転させる周用モータ３８を有する。
【００６６】
アーム４０は、一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞の互いの位置関係を保持する。アーム４０の外側面のラックは、周用ギヤ３７が回転するとアーム４０が配管１の周方向に回転するように設けられる。
【００６７】
制御部１４は、リレースイッチ１３を制御するほか、周用モータ３８を駆動制御することにより一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞の配管１の周方向における位置を制御する。
【００６８】
具体的には、制御部１４は、まず一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞の一方と電源１２とを接続するようリレースイッチ１３を制御して配管１の内面の一方の電磁石に対応する位置を鋼球２０に打撃させる。次に、制御部１４は、一方の電磁石と電源１２との接続を開放するとともに他方の電磁石と電源１２とを接続するようリレースイッチ１３を制御して配管１の内面の他方の電磁石に対応する位置を鋼球２０に打撃させる。続いて、制御部１４は、周方向移動支持部３５を制御して配管１の周方向における一対の電磁石の位置を移動させる。これらの手順を繰り返すことで、制御部１４は配管１の内面における鋼球２０が打撃する位置を周方向に移動させることができる。
【００６９】
本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｅは、第１実施形態に係る磁気ピーニング装置１０と同様の作用および効果を奏する。また、本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｅは、一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞を周方向に移動させることができるため、周方向にむらなく配管１の内面の残留応力を改善することができる。さらに、本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｅは、一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞により電磁石群１１を構成することができるため、第１実施形態に係る磁気ピーニング装置１０に比べ、より簡素な構成とすることができる。
【００７０】
なお、周方向移動支持部３５は、必ずしも電磁石群１１を回動自在に構成されずともよく、１回転強回動自在に構成してもよいし、電磁石の周方向の配置間隔程度（半回転程度）に揺動可能に構成してもよい。
【００７１】
［第７実施形態］
図１０は、本発明に係る磁気ピーニング装置の第７実施形態の一例を示す概略的な全体構成図である。また、図１１は、本発明に係る磁気ピーニング装置の第７実施形態の他の例を示す概略的な全体構成図である。なお、図１０（ａ）および図１１（ａ）の配管１の周辺図は図２に相当する断面図であり、図１０（ｂ）および図１１（ｂ）の配管１の周辺図は図３に相当する断面図である。
【００７２】
第７実施形態に示す磁気ピーニング装置１０Ｆは、鋼球２０に代えて磁石２１を配管１の内部に挿入した点、電磁石群１１を構成する電磁石が配管１の外周のほぼ直径方向に対向する位置にそれぞれ配置された一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞である点、および電磁石群１１を構成する電磁石（一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞）に同時に給電するためリレースイッチ１３が不要である点で、第１実施形態に示す磁気ピーニング装置１０と異なる。他の構成および作用については第１実施形態に示す磁気ピーニング装置１０と実質的に異ならないため、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００７３】
磁石２１は、たとえば棒状に形成され、あらかじめ配管１の内部に挿入される。
【００７４】
周方向移動支持部３５は、配管１の外周を覆うように配置されたアーム４０、アーム４０の外側面に設けられた図示しないラックに嵌合する周用ギヤ３７、および周用ギヤ３７を回転させる周用モータ３８を有する。
【００７５】
アーム４０は、一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞の互いの位置関係を保持する。アーム４０の外側面のラックは、周用ギヤ３７が回転するとアーム４０が配管１の周方向に回転するように設けられる。
【００７６】
一対の電磁石＜１＞および１１＜２＞は、アーム４０に支持されて配管１の外周のほぼ直径方向に対向する位置にそれぞれ配置される。この一対の電磁石＜１＞および１１＜２＞は、給電されると配管１の中心向き及び中心向きの逆向きである外向きのいずれかの向きに共に磁化するように構成され、電源１２により同時に給電される。
【００７７】
制御部１４は、電源１２の出力極性を制御することにより、一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞を共に配管１の中心向きに磁化させるか、共に配管１の外向きに磁化させる。図１０には一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞が共に配管１の中心向きに磁化した場合の例を、図１１には一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞が共に配管１の外向きに磁化した場合の例を、それぞれ示した。
【００７８】
また、制御部１４は、周用モータ３８を駆動制御することにより一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞の配管１の周方向における位置を制御する。
【００７９】
具体的には、制御部は、電源１２の出力極性を切り替えて磁石２１を引き付ける電磁石を一対の電磁石の一方から他方へおよび他方から一方へ変更することにより、それぞれ配管１の内面の他方および一方の電磁石に対応する位置を磁石２１に打撃させるとともに、周方向移動支持部３５を制御して配管１の周方向における一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞の位置を移動させることで、配管１の内面における磁石２１が打撃する位置を周方向に移動させる。
【００８０】
たとえば、図１０に示すように、一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞が共に中心向きに磁化していると、磁石２１は電磁石１１＜１＞に引き付けられて電磁石１１＜１＞に対応する位置を打撃する。この状態で制御部１４により電源の出力極性が反転されると、図１１に示すように、一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞が共に外向きに磁化することにより、磁石２１は電磁石１１＜２＞に引き付けられ、電磁石１１＜２＞に対応する位置を打撃する。
【００８１】
本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｆは、第１実施形態に係る磁気ピーニング装置１０と同様の作用および効果を奏する。また、本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｆは、一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞を周方向に移動させることができるため、周方向にむらなく配管１の内面の残留応力を改善することができる。さらに、本実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｆは、一対の電磁石１１＜１＞および１１＜２＞により電磁石群１１を構成することができるとともに、リレースイッチ１３が不要であるため、第１実施形態に係る磁気ピーニング装置１０に比べ、より簡素な構成とすることができる。また、鋼球２０に代えて磁石２１を用いるため、配管１の内部の残留物を管理することが容易となる。
【００８２】
なお、周方向移動支持部３５は、必ずしも電磁石群１１を回動自在に構成されずともよく、１回転強回動自在に構成してもよいし、電磁石の周方向の配置間隔程度（半回転程度）に揺動可能に構成してもよい。
【００８３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【００８４】
たとえば、第６実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｅや第７実施形態に係る磁気ピーニング装置１０Ｆに対し、第２実施形態に示す軸方向移動指示部３０を組み合わせてもよい（第４実施形態参照）。この場合、磁気ピーニング装置１０Ｅおよび１０Ｆは、電磁石群１１を軸方向に移動させることができるため、配管１の軸方向に範囲を持たせて配管１の内面の残留応力を改善することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１  配管
２  溶接部
１０  磁気ピーニング装置
１１  電磁石群
１１ａ  第１の電磁石群
１１ｂ  第２の電磁石群
１１ｃ  第３の電磁石群
１１ｄ  第４の電磁石群
１１ｅ  第５の電磁石群
１２  電源
１３  リレースイッチ（切替部）
１３ａ  第１のリレースイッチ
１３ｂ  第２のリレースイッチ
１３ｃ  第３のリレースイッチ
１３ｄ  第４のリレースイッチ
１３ｅ  第５のリレースイッチ
１４  制御部
２０  鋼球
２１  磁石
３０  軸方向移動支持部
３１  軸用保持部材
３２  軸用ギヤ
３３  軸用モータ
３５  周方向移動支持部
３６  周用保持部材
３７  周用ギヤ
３８  周用モータ
４０  アーム
【図１】
2011206888.tif 000003
【図２】
2011206888.tif 000004
【図３】
2011206888.tif 000005
【図４】
2011206888.tif 000006
【図５】
2011206888.tif 000007
【図６】
2011206888.tif 000008
【図７】
2011206888.tif 000009
【図８】
2011206888.tif 000010
【図９】
2011206888.tif 000011
【図１０】
2011206888.tif 000012
【図１１】
2011206888.tif 000013