(57)【要約】【課題】中空構造物に対する設置作業を容易とし、強度低下も抑制する構造診断方法及びその装置を提供する。【解決手段】中空構造物Ｚの中空内部の内壁Ｚ３に沿って配置するために面状に点在した状態で支持された複数のピエゾ素子１１と、中空構造物Ｚの中空内部に配置する収縮バッグ１３と、収縮バッグ１３を膨らませる気体供給手段２０と、各ピエゾ素子１１の出力を検出する検出装置３０とを備えている。【選択図】          図１
2004361232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空構造物の内部壁面に複数のピエゾ素子を点在させると共に中空内部に収縮バッグを配置し、
前記収縮バッグを前記中空構造物の中空内部で膨らませて当該収縮バッグと中空構造物の内部壁面との間に前記各ピエゾ素子を介在させた状態で、当該各ピエゾ素子の出力から前記内部壁面の損傷を検出する中空構造物の構造診断方法。
【請求項２】
前記各ピエゾ素子は、シート体により面状に保持され、当該シート体を前記内部壁面に当てた状態で配置することを特徴とする請求項１記載の中空構造物の構造診断方法。
【請求項３】
前記各ピエゾ素子を前記収縮バッグの表面に予め装着し、前記各ピエゾ素子及び収縮バッグを前記中空構造物の内部に配置することを特徴とする請求項１記載の中空構造物の構造診断方法。
【請求項４】
前記中空構造物の内部の空間形状に応じた形状の前記収縮バッグを使用することを特徴とする請求項１，２又は３記載の中空構造物の構造診断方法。
【請求項５】
中空構造物の中空内部の内壁に沿って配置するために面状に点在した状態で支持された複数のピエゾ素子と、
中空構造物の中空内部に配置する収縮バッグと、
前記収縮バッグを膨らませる気体供給手段と、
前記各ピエゾ素子の出力を検出する検出装置とを備えることを特徴とする中空構造物の構造診断装置。
【請求項６】
前記各ピエゾ素子は変形性のあるシート体により面状に保持されていることを特徴とする請求項５記載の中空構造物の構造診断装置。
【請求項７】
前記各ピエゾ素子は前記収縮バッグの表面に面状に支持されていることを特徴とする請求項５記載の中空構造物の構造診断装置。
【請求項８】
前記収縮バッグは前記中空構造物の内部の空間形状に応じた形状であることを特徴とする請求項５，６又は７記載の中空構造物の構造診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機構造、衛星及び宇宙ステーション等の宇宙機器、超高層建築、公共インフラストラクチャ及び高速車両等に適用される構造用複合材料の成形の際に生じる欠陥や経年劣化の構造診断装置とその方法に係り、特に中空内部構造を備える構造物の構造診断装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、航空機等の機体のような、素材に対する強度と軽量化の双方が要求される分野においては、このような要求に応えるために、ＣＦＲＰ等の複合材料の大幅な適用化が不可欠である。複合材料の大幅適用のためには、一体成形による低コスト化が課題となる。
かかる繊維強化樹脂複合材（複合材）の製造コストを下げるために一体成形方法が様々に提案されている。例えば、特開２００１−３０９９７号公報、特開２０００−６８９３号公報には、一体成形し易い形状の繊維強化樹脂複合材構造が掲載されている。これらの構造は、例えば、航空機の翼に適用され、上面外板と下面外板との間で複数の中間桁がいずれも翼のスパン方向に長く延び、各中間桁は管状に形成された複合材をプリプレグ状態あるいは硬化成形した状態で上下外板間に配置して一体成形或いは接着して成形するものであるが、これらは、長尺状の空間や閉空間を形成し、中間桁の成形あるいは接着の状態を検査することが困難であった。
【０００３】
複合材の検査方法としては超音波探傷方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。かかる超音波探傷方法では発振子と受信子とを検査物を挟んで配置し検出を行うため、少なくとも一方の面が構造物の外部に露出されるような壁面であれば、その検査は比較的容易に行うことができるが、中間桁のようにその両面が構造物の内側となる場合は、発振子及び受信子の設置が困難であった。
【０００４】
一方、特許文献２には箔状のピエゾ素子及びケーブルをポリイミドフィルムに挟み込んだ検査装置が開示されている。この検査装置による検査方法は、図４に示す箔状のピエゾ素子を挟み込んだポリイミドフィルムが使用される。即ち、検査に際して、図５（Ａ）に示すように、かかるピエゾ素子を備えるポリイミドフィルムを構造物に予め埋め込んだり、図５（Ｂ）に示すように、構造物の面部に接着剤で構造に貼付けることで設置が行われる。そして、構造物に加えられる振動に対するピエゾ素子の出力を検出することで、その検出波形から中間桁の成形不良の有無あるいは接着の状態を検査が行われていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１８４８８号公報
【特許文献２】
米国特許６３７０９６４号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２に記載する方法であっても、中空構造物の内部壁面にピエゾ素子及びケーブルを備えるポリイミドフィルムを埋め込む作業は既に完成している構造物に実施するのは困難であり、ポリイミドフィルムを貼り付ける作業も、中空構造物の内部空間が長尺状であったり、密閉されている場合は、取付のための作業孔を数多く設ける必要を生じ、設置作業が繁雑となると共に構造体の強度低下も生じるという不都合があった。
【０００７】
本発明は、中空構造物に対する設置作業を容易とし、強度低下も抑制する構造診断方法及びその装置を提供することを、その目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、中空構造物の内部壁面に複数のピエゾ素子を点在させると共に中空内部に収縮バッグを配置し、収縮バッグを中空構造物の中空内部で膨らませて当該収縮バッグと中空構造物の内部壁面との間に各ピエゾ素子を介在させた状態で、当該各ピエゾ素子の出力から内部壁面の損傷を検出する、という構成を採っている。
【０００９】
上記構成では、中空構造物の内部壁面に複数のピエゾ素子を点在させた状態で中空内部に配設した収縮バッグを膨らませ、各ピエゾ素子を内部壁面に押し付けてその接触状態を形成する。そして、かかる状態で構造体に振動を加える。なお、この振動は、連続的なものでも良いが、瞬間的なものであることが好ましい。そして、かかる振動が壁面を介して各ピエゾ素子に伝達され、各ピエゾ素子は振動に応じた波形の信号を出力する。この検出信号を、例えば、健全な状態の構造体での各ピエゾ素子の検出結果と比較したり、周囲近傍のピエゾ素子の検出結果と比較したり、或いは欠陥を生じている場合の固有の特徴を示しているか等により構造物の欠陥、劣化の有無を判断する。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、各ピエゾ素子は、シート体により面状に保持され、当該シート体を内部壁面に当てた状態で配置する、という構成を採っている。
上記構成では、予めシート体に各ピエゾ素子が支持されているため、当該シート体を構造物の中空内部に入れてその内部壁面に当てれば、後は収縮バッグにより接触状態が形成されるため、その設置をより容易とすることができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、各ピエゾ素子は、収縮バッグの表面に予め装着し、各ピエゾ素子及び収縮バッグを中空構造物の内部に配置する、という構成を採っている。
上記構成では、予め収縮バッグに各ピエゾ素子が支持されているため、当該収縮バッグを構造物の中空内部に入れて膨らませば、各ピエゾ素子の配置と接触状態の形成とが同時に行われ、その設置をより容易とすることができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明と同様の構成を備えると共に、中空構造物の内部の空間形状に応じた形状の収縮バッグを使用する、という構成を採っている。
上記構成では、収縮バッグが構造物の中空内部空間の形状に応じた形状のため、各内部壁面において良好に接触する。従って、各ピエゾ素子も内部壁面に対して一様に良好に接触する状態が形成される。
【００１３】
請求項５記載の発明は、中空構造物の中空内部の内壁に沿って配置するために面状に点在した状態で支持された複数のピエゾ素子と、中空構造物の中空内部に配置する収縮バッグと、収縮バッグを膨らませる気体供給手段と、各ピエゾ素子の出力を検出する検出装置とを備える、という構成を採っている。
【００１４】
上記構成では、中空構造物の内部壁面に複数のピエゾ素子を点在させた状態で中空内部に収縮バッグを設置し、さらに、収縮バッグ内に気体供給手段により気体供給を行って膨らませ、各ピエゾ素子を内部壁面に押し付けてその接触状態を形成する。
そして、かかる状態で構造体に振動を加える。この振動について、連続的としてもよいが瞬間的なものとするのが好ましいのは前述した請求項１記載の発明の場合と同様である。そして、かかる振動が壁面を介して各ピエゾ素子に伝達され、各ピエゾ素子は振動に応じた波形の信号を出力する。検出装置は、各ピエゾ素子の出力を受けて、その出力波形を表示する機能を備えていても良いし、健全な状態の構造体での各ピエゾ素子の検出結果と比較したり、周囲近傍のピエゾ素子の検出結果と比較したり、或いは欠陥，劣化等を生じている場合の固有の特徴を示しているか等により構造物の欠陥，劣化等の有無を判断し、欠陥等がある場合にそれを報知或いは出力する機能を備えていても良い。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明と同様の構成を備えると共に、各ピエゾ素子は変形性のあるシート体により面状に保持されている、という構成を採っている。
上記構成では、シート体に各ピエゾ素子が支持されているため、当該シート体を構造物の中空内部に入れてその内部壁面に当てて配置することができ、その設置をより容易とすることができる。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項５記載の発明と同様の構成を備えると共に、各ピエゾ素子は収縮バッグの表面に面状に支持されている、という構成を採っている。
上記構成では、収縮バッグに各ピエゾ素子が支持されているため、当該収縮バッグを構造物の中空内部に入れて膨らませることで、各ピエゾ素子の配置と接触状態の形成とが同時に行われ、その設置をより容易とすることができる。
【００１７】
請求項８記載の発明は、請求項５，６又は７記載の発明と同様の構成を備えると共に、収縮バッグは前記中空構造物の内部の空間形状に応じた形状である、という構成を採っている。
上記構成では、収縮バッグが構造物の中空内部空間の形状に応じた形状のため、各内部壁面において良好に接触する。従って、各ピエゾ素子も内部壁面に対して一様に良好に接触する状態が形成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態たる中空構造物Ｚの構造診断装置１０について説明する。図１は、構造診断装置１０を欠陥，劣化等の検査のために中空構造物Ｚに設置した状態を示す斜視図である。
中空構造物Ｚは、例えば、航空機の主翼に使用される複合材の一体成形構造物であり、上外板Ｚ１と下外板Ｚ２の間の中空内部空間を上下に仕切る中間桁Ｚ３が複数設けられている。かかる中間桁Ｚ３はいずれも主翼のスパン方向に沿って設けられおり、このため、中空構造物Ｚの内側は、スパン方向に沿って長く延びた中空内部空間Ｚ４が複数形成されることとなる。
【００１９】
（構造診断装置の全体構成）
本実施形態たる構造診断装置１０は、上述のように作業孔をいくつも設けなければその検出機器の設置も困難となるような細長く延びた中空内部空間において、各外板Ｚ１，Ｚ２の内側に位置してその外部に全く現れないような中間桁Ｚ３についても、容易に対応してその構造欠陥や経年劣化による異常の検出を行うものである。
かかる構造診断装置１０は、図２に示すように、中空構造物Ｚの中空内部の内壁である中間桁Ｚ３の壁面の各所の欠陥又は劣化を検出する複数のピエゾ素子１１と、各ピエゾ素子１１を面状に点在した状態で保持する可撓変形性を備えるシート体１２と、中空構造物の中空内部空間Ｚ４に挿入して配置する収縮バッグ１３と、収縮バッグ１３を膨らませる気体供給手段２０と、上記各構成の動作制御及び各ピエゾ素子１１の出力に基づいて診断処理を行う検出装置としての制御装置３０とを備えている。以下、各構成について詳説する。
【００２０】
（ピエゾ素子及びシート体）
シート体１２は、ポリイミドフィルムであり、柔軟な変形性を備えている。本実施形態では、中空構造物Ｚの中間桁Ｚ３の欠陥等を検出するために、シート体１２は中間桁Ｚ３の壁面形状に対応する短冊状に形成されている。かかるシート体１２は、欠陥等の診断を行う壁面に対して複数のピエゾ素子１１が点在して接する状態を維持するために当該各ピエゾ素子１１の保持を行うためのものである。従って、上述のように、欠陥等の検出の対象となる壁面形状に対応する形状とすることが望ましい。また、中空内部空間Ｚ４の各面の欠陥等の検出を平行して行うために、中空内部空間Ｚ４の各面を展開した形状として、その設置時にはシート体１２を折り曲げつつ各面に接触させても良い。
【００２１】
各ピエゾ素子１１は、それ自体が箔状をなし、上述したように、シート体１２の一面側に点在した状態で配置されている。本実施形態では、シート体１２が短冊状であることから、各ピエゾ素子１１は、シート体１２に対してその長手方向に沿って一列且つ等間隔で配置されている。なお、シート体１２がより幅の広い平面状であれば、一列に限らず複数列に配置しても良い。即ち、平面上で偏りなく点在する配置であれば良い。各ピエゾ素子１１からは、やはり箔状のリード線がシート体１２の面に沿って導出されており、シート体１２の一端部に設けられたコネクタ１４に集中配線されている。各リード線はシート体１２の平面上において、さらに上から絶縁皮膜が覆っており、各リード線ごと及び外部に対して絶縁処理が施されている。
【００２２】
上記各ピエゾ素子１１は、シート体１２の厚さ方向について付与される外部圧力の強さに応じた電圧値の検出信号を出力する。かかる検出信号はコネクタ１４を介して制御装置３０に入力される。また、各ピエゾ素子１１は、外部から駆動電圧を印加されると、その厚さ方向に厚み変化を生じる。かかる性質を利用して、制御装置３０は、任意のピエゾ素子１１に対して駆動用のパルス電圧を印加し、中空構造物Ｚの中間桁Ｚ３の壁面に対して瞬間的な振動を加えることを可能としている。
【００２３】
（収縮バッグ）
収縮バッグは、汎用のシステムをゴム，ナイロン，もしくは飛行船等に使用される不燃膜材等で作られた１〜６［ｋｇ／ｃｍ２］（９．８×１０４〜５．８×１０５［Ｐａ］）程度の圧力負荷に耐えることが可能なインフレータブルバッグであり、一端部に設けられた吸気口１３ａを除いて内部が密閉されている。また、その素材が柔軟性を有しており、容易に収縮を可能とすると共に、膨張したときに中空構造物Ｚの中空内部空間Ｚ４の空間形状にほぼ一致するように長柱状に作成され、その容積は、大気圧で中空内部空間Ｚ４の容積と略等しく設定されている。
【００２４】
（気体供給手段）
図２は構造診断装置１０の構成ブロック図であり、これに示すように、気体供給手段２０は、気体供給を行う供給源としての供給ポンプ２１と、この供給ポンプ２１と収縮バッグ１３との間に設けられた開閉切替可能なソレノイドバルブ２２とを備えている。ソレノイドバルブ２２は、供給ポンプ２１と収縮バッグ１３との接続と切断と収縮バッグ１３からの排気とを切り替えるポートを備え、制御装置３０の制御指令により各ポートの切替を行うことが可能である。
なお、図２では、収縮バッグ１３及びシート体１２が一つしか図示されていないが、構造診断装置１０は実際にはこれらを複数組を備え、各収縮バッグ１３について気体の供給が可能であると共に各シート体１２の各ピエゾ素子１１から制御装置３０のその検出結果の検出を行う。
【００２５】
（制御装置）
制御装置３０は、図２に示すように、前述した各ピエゾ素子１１、ソレノイドバルブ２２が接続され、また、各ピエゾ素子１１の検出結果を出力する表示モニタ１５が併設されている。
そして、この制御装置３０は、後述する各種プログラムに従い演算処理を行うＣＰＵ３１と、各種の処理及び制御を行うためのプログラムを記憶するＲＯＭ３２と、各種の処理において一時的にデータ等を格納する作業領域となるＲＡＭ３３と、各ピエゾ素子１１からの検出信号を検出データに変換すると共に各ピエゾ素子１１に対する駆動用パルス電圧を出力する入出力回路３４と、ソレノイドバルブ２２に対して接続状態の切替制御を行う作動回路３５と、検出結果の表示データを表示モニタ１５に適正なフォーマットの画像信号に変換して表示モニタ１５に出力する画像出力インターフェース３６と、上記各構成間での各種指令又はータの伝送を行うデータバス３７とを備えている。
【００２６】
構造診断装置１０は、中空構造物Ｚの中間桁Ｚ３の内部壁面の各位置に各ピエゾ素子１１を押し付けて接触状態とし、中間桁１３に対して振動を加え、それを各ピエゾ素子１１により検出することで形成状の欠陥や劣化箇所の有無を診断する。そのために、制御装置３０は、ＲＯＭ３２に記憶された各種のプログラムをＲＡＭ３３を用いてＣＰＵ３１が処理することで各種の機能を実行する。以下、制御装置３０が実行する各種の機能について説明する。
【００２７】
▲１▼情報処理手段３０のＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に格納されたプログラムに従い、任意のピエゾ素子１１について駆動用パルス電圧を印加するように入出力回路３４の動作制御を行う。選択するピエゾ素子１１としては、いずれのもので良いが、例えば、一列に並んで配置された各ピエゾ素子１１の内、最も端部よりものを選択する。また、或いは、ＣＰＵ３１の制御プログラムを、駆動用パルス電圧を印加するピエゾ素子１１を替えて、それぞれで検出を行うように設定しても良い。
【００２８】
▲２▼情報処理手段３０のＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に格納されたプログラムに従い、駆動用パルス電圧の印加後の各ピエゾ素子１１の検出信号に基づく検出波形を表す検出データを各ピエゾ素子１１ごとに、ＲＡＭ３３に記憶する処理を行う。また、ＣＰＵ３１は、これら各検出データによりそれぞれの検出波形画像を生成し、画像出力インターフェース３６を介して表示モニタ１５に表示する動作制御を行う。
【００２９】
▲３▼情報処理手段３０のＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に格納されたプログラムに従い、ＲＡＭ３３に記憶した各ピエゾ素子１１の検出データから欠陥・劣化判定の処理を行う。例えば、かかる判定では、制御装置３０のＲＡＭ３３に、予め異常なしと分かっている中空構造物Ｚに対して一定条件下で得られた理想的な各ピエゾ素子１１の検出データを記憶し、診断時に得られた各ピエゾ素子１１の検出データと比較する。図３（Ｂ）はある位置のピエゾ素子１１において異常のない中空構造物Ｚにより得られた検出データであり、図３（Ｃ）は異常がある中空構造物Ｚにより同位置のピエゾ素子１１から得られた検出データであり、異常がない場合と比較して振幅の低下を生じている。これは、図３（Ａ）に示すように、異常がない中空構造物Ｚにあってはパルス振動を生じたピエゾ素子１１から検出を行うピエゾ素子１１までの間で良好に振動伝達が行われるが、異常が発生している中空構造物Ｚにあっては、クラック，傷や剥離等の異常箇所Ｄが途中にあることで、その振動の伝達が阻害されることに起因する。即ち、ＣＰＵ３１では、理想的な検出波形の最大振幅と診断時の検出波形の最大振幅とそれぞれを算出し、その差が予め設定された閾値を上回る場合に欠陥・劣化ありと判定する。
また、ＣＰＵ３１は、判定結果に応じて欠陥・劣化の有無と欠陥・劣化がある場合、いずれのピエゾ素子１１が異常を示したかを、画像出力インターフェース３６を介して表示モニタ１５に表示する動作制御を行う。
【００３０】
なお、上記制御回路３０では、予め取得した正常な中空構造物Ｚによる検出データとの比較を行ったが、特にこれに限定されるものではない。例えば、パルス振動を発振したピエゾ素子１１から距離を等しくするピエゾ素子１１同士で検出データを比較し、顕著な異常を示すピエゾ素子１１がある場合に欠陥・劣化有りとの判定を行う処理ＣＰＵ３１が行っても良い。
【００３１】
（構造診断装置の診断手順）
上記構成からなる構造診断装置１０の中空構造物Ｚに対する設置作業を含んだ診断手順について説明する。
図１の中空構造物Ｚのようにその中空内部空間Ｚ４の形状が一方向に延びた長尺状の場合には、各ピエゾ素子１１及びシート体１２を中空内部空間Ｚ４に挿入し、当該シート体１２の平面が中間桁Ｚ３の平面に近接対向する状態に設置する。このとき、シート体１２は中間桁Ｚ３の平面に近接対向する状態を維持するべく仮留めが行われる。かかる仮留めは、収縮バッグ１３の挿入と膨張が行われるまで維持できればよいので、中空構造物Ｚに対してシート体１２の長手方向両端部や任意の部分を接着や縫合或いは接着テープ等により留める。なお、これらの方法を使用しなくともシート体１２がその配置を維持できるようであれば、仮留め作業を省略しても良い。
【００３２】
次に、収縮バッグ１３を膨張させない状態で中空内部空間Ｚ４に挿入する。かかる挿入に際しては、収縮バッグ１３の先端を細径かつフレキシブルな長尺物に取り付けて長尺の中空内部空間Ｚ４に挿入する。その後長尺物を取り除き、制御装置３０の動作制御により、気体供給手段２０のソレノイドバルブ２２が開かれ、収縮バッグ１３内に吸気が行われる。これにより、収縮バッグ１３が中空内部空間Ｚ４内で膨張し、シート体１２を中間桁１３の平面側に圧迫する。収縮バッグ１３に対する吸気は収縮バッグ１３の内部圧力が１〜６［ｋｇ／ｃｍ２］（９．８×１０４〜５．８×１０５［Ｐａ］）の範囲のいずれかの値となるまで行われ、ソレノイドバルブ２２が閉じられる。
これにより、各ピエゾ素子１１は中間桁１３の平面に圧接し、良好な検出を行うことが可能な状態となる。
【００３３】
そして、予め決められたピエゾ素子１１に対してパルス電圧が印加され、他の各ピエゾ素子１１の出力が検出される。制御装置３０は、各ピエゾ素子の検出データから欠陥・劣化等の損傷の有無判定を行い、その判定結果を表示モニタに出力する。
【００３４】
（構造診断装置の効果）
上記構造診断装置１０では、収縮バッグ１３を膨らませることによりシート体１２により面状に支持された複数のピエゾ素子１１の中空構造物Ｚの中間桁Ｚ３の内部壁面に対する加圧接触状態を維持するため、従来の如く、各ピエゾ素子の壁面埋め込みや各ピエゾ素子或いはそれらを支持するシート体を十分に接触するように念入りに貼り付ける必要がない。即ち、前述したように、収縮バッグ１３が膨張するまで各ピエゾ素子１１は設置位置が維持されれば十分なのでシート体１２の一部のみを貼着する等の仮留めを行えば足り、或いは各ピエゾ素子１１がその検出位置を維持できればかかる仮留めすら省略することができ、検査における設置作業を効果的に容易とすることが可能となる。
また、上述のような長尺状の中空内部空間の非破壊検査の困難性により検査が不十分となるためにその十分な活用の障害となっていた中空構造物のさらなる活用を促進する。また、航空機のような内部を狭い空間に仕切られた強度が要求される中空構造に対しても点検作業にもより好適に適用することが可能である。
【００３５】
（その他）
上記構成では、一のピエゾ素子１１について診断時においてパルス振動を発生させていたが、無論これに限定するものではなく、一定周波数で一定期間振動を発生させても良い。
【００３６】
また、上記実施形態では、中空構造物の中空内部空間の形状が長尺状である場合を例示したが、特にこれに限定するものではない。例えば、航空機の主翼等に使用される中空内部空間が閉空間となっている中空構造物に適用しても良い。
かかる場合、中空構造物の点検孔を利用して、ピエゾ素子１１を保持したシート体１２を中空内部空間の内壁に配設し、必要な場合には仮留めし、さらに同作業孔から収縮状態の収縮バッグ１３を入れ、膨張させることで、その設置作業を容易に行うことが可能である。このとき、点検孔を閉じる蓋には収縮バッグ１３に吸気を行うホースを通す小孔を設けることが望ましい。
また、点検孔がない場合でも、設置のために設ける作業孔を最小限とすることが可能である。このため、欠陥診断の検査工数の効果的な削減が可能である。
これにより、従来検査困難であった航空機のような内部を密閉化された中空にしつつもその強度が要求される構造物に対する点検作業にもより好適に適用することが可能である。
【００３７】
また、上記実施形態では、各ピエゾ素子１１をシート体１２により保持する構成としているが、収縮バッグ１３の表面部に支持させる構成としても良い。この場合、特に収縮バッグ１３を中空構造物の中空内部空間の形状に応じた形状とすることが望ましい。そうすることで、各ピエゾ素子１１を中空内部空間の内壁の所定位置に容易に位置決めすることが可能となるからである。
かかる構成では、収縮バッグ１３を直接中空構造物の中空内部空間に挿入し、膨張させることで設置であるため、その設置作業をより容易とすることが可能となる。
【００３８】
また、上記実施形態では、各ピエゾ素子１１を保持するシート体１２を先に中空構造物の中空内部空間の壁面に配置する方法を採っているが、シート体１２を予め収縮バッグ１３に固定しておいても良い。この場合も、収縮バッグ１３を中空構造物の中空内部空間の形状に応じた形状とすることが望ましい。かかる構成では、収縮バッグ１３及びシート体１２を直接中空構造物の中空内部空間に挿入し、膨張させることで設置するため、その設置作業をより容易とすることが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１及び５記載の発明は、収縮バッグを膨らませることにより面状に支持された複数のピエゾ素子の中空構造物の内部壁面に対する加圧接触状態を維持するため、従来の如く、各ピエゾ素子を構造物の壁面に埋め込んだり、ピエゾ素子が十分に接触するように貼り付ける必要がない。即ち、各ピエゾ素子は収縮バッグが中空内部に配設されると共に膨らむまでの間、内部壁面に位置する状態を維持すれば良く、その一部のみを貼着する等の仮留めを行えば足りるため、検査前の設置作業を容易とすることが可能となる。
【００４０】
また、構造物の中空内部が密閉状態であっても、構造物の点検孔から各ピエゾ素子及び収縮バッグを入れればその設置を容易に行うことができるため、余分な作業孔を設ける必要がなく構造物の強度低下を生じない。また、点検孔がない場合であっても、最小限の作業孔で設置することを可能とする。このため、欠陥診断の検査工数の効果的な削減が可能である。
また、これまで、非破壊検査が困難であった一体成形構造もしくは複雑接着構造にも適用が容易となり、これら各構造の適用を促進することも可能となる。特に、一例として、航空機のような内部を密閉化された中空にしつつもその強度が要求される構造物に対する点検作業にもより好適に適用することが可能である。
【００４１】
また、収縮バッグを使用するので、中空構造物の中空内部の種々の形状に対応することが可能である。この場合、例えば、特にエアラインにおける整備検査時の使用に適している。また、上記形状対応性により収縮バッグを長尺物にすればこれまでファイバースコープ等でなければ観察できなかった閉空間奥部も診断可能となる。
さらに、各ピエゾ素子は、埋め込まれたり、過剰に貼付が行われるわけではないので、その除去も容易に行うことができると共に繰り返しの使用が可能となる。
【００４２】
請求項２及び６記載の発明は、予めシート体に各ピエゾ素子が支持されているため、構造物の内部壁面に当てれば、収縮バッグにより接触状態が形成されるため、その設置をより容易とすることが可能となる。
さらに、各ピエゾ素子がシート体に支持されているため、シート体形状を内部壁面に応じた形状とすることで、一方向に延びた長尺状の内部空間や密閉された内部空間における設置作業をさらに容易に行うことが可能となる。
【００４３】
請求項３及び７記載の発明は、予め収縮バッグに各ピエゾ素子が支持されているため、当該収縮バッグを構造物の中空内部に入れて膨らませば、各ピエゾ素子の配置と接触状態の形成とが同時に行われ、その設置をより容易とすることが可能となる。
【００４４】
請求項４及び８記載の発明は、収縮バッグが構造物の中空内部空間の形状に応じた形状のため、各内部壁面における接触状態を良好とし、各ピエゾ素子も内部壁面に対して一様に良好に接触させることが可能となる。
さらに、収縮バッグを構造物の内部空間形状に応じた形状とすることで、一方向に延びた長尺状の内部空間や密閉された内部空間における設置作業をさらに容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施形態の設置状態を示す斜視図である。
【図２】実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図３】図３（Ａ）は検出振動の伝搬状態を示す説明図である、図３（Ｂ）は正常な検出波形を示す線図であり、図３（Ｃ）は損傷を生じた場合の検出波形を示す線図である。
【図４】本発明で使用するシートに面状に保持されたピエゾ素子を示す平面図である。
【図５】図５（Ａ）は従来例の設置の一例を示す説明図であり、図５（Ｂ）は設置の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  構造診断装置
１１  ピエゾ素子
１２  シート体
１３  収縮バッグ
２０  気体供給手段
３０  制御装置
Ｚ  中空構造物
Ｚ１  上外板
Ｚ２  下外板
Ｚ３  中間桁
Ｚ４  中空内部空間
【図１】
2004361232.tif 000003
【図２】
2004361232.tif 000004
【図３】
2004361232.tif 000005
【図４】
2004361232.tif 000006
【図５】
2004361232.tif 000007