(57)【要約】【目的】物体表面を液体で満たした領域で覆い且つ該領域は移動することが可能で、物体表面から液体を吸引回収することが可能で、物体表面に吸着して自走することも可能で、物体表面の超音波探傷や超音波洗浄などを行う装置を提供する。【構成】環状の面Ａを備える第１領域と、面Ａの内側に在る面Ｂを備える第２領域を備え、面Ａは物体表面と第１領域との境界面で、面Ｂは物体表面と第２領域との境界面であり、面Ａの外側の境界線を規定する部分には外側シール部材が、面Ａの内側の境界線を規定する部分には内側シール部材が具備され、第１領域は気体を吸引する手段と、第２領域は液体を供給する手段と連結され、第１領域は装置を包囲する気体の下流側且つ第２領域の下流側に位置し、第２領域より流失した液体は第１領域を経て該吸引手段まで吸引移送される。【選択図】図４
2004151012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の面Ａを備える立体形状の第１領域と、面Ａの内側に在る面Ｂを備える立体形状の第２領域とを具備する、気体中に在る物体表面に沿って移動する装置において、面Ａは該物体表面と該第１領域との境界面であり、面Ｂは該物体表面と該第２領域との境界面であり、面Ａの外側の境界線を規定する部分には外側シール部材が具備されており、面Ａの内側の境界線を規定する部分には内側シール部材が具備されており、該第１領域は該第１領域より気体を吸引する手段と連結されており、該第２領域は該第２領域へ液体を供給する手段と連結されており、該第１領域は該物体表面、該第１領域及び該第２領域を包囲する気体の下流側に位置しており、該第１領域は該第２領域の下流側に位置しており、該第２領域へ供給された液体の量のうち該第２領域の体積を超えた量の液体すなわち該第２領域より下流側へ流失した液体は該第１領域に至り、続いて該液体は該第１領域より吸引される気体の流れに乗って該吸引手段まで吸引移送される、ことを特徴とする、物体表面に沿って移動する装置。
【請求項２】
該第２領域の圧力を任意の圧力に調整する調圧手段を備えている、ことを特徴とする、請求項１に記載の物体表面に沿って移動する装置。
【請求項３】
該調圧手段の構成において、液体供給ポンプに連結された上流側弁室と、該第２領域に連結された下流側弁室と、該上流側弁室と該下流側弁室とを連通する弁穴と、該弁穴を開閉する弁板と、該弁板を開閉駆動させるための弁駆動手段から構成された調圧手段において、該第２領域の実際の圧力の値と圧力調整目標である該任意の圧力の値との間に圧力差が発生することに起因して該弁板が開閉駆動されることにより該第２領域の圧力が該任意の圧力に調整されるように構成された調圧手段を備えている、ことを特徴とする、請求項２に記載の物体表面に沿って移動する装置。
【請求項４】
該上流側弁室の内部の液体が該弁板に対して且つ該弁板の方向に作用を及ぼす力をＦｃとし、該下流側弁室の内部の液体が該弁板に対して且つ該弁板の方向に作用を及ぼす力をＦｂとした時の、該弁板を開閉駆動させるための該弁駆動手段の構成において、Ｆｃと同じ力で且つＦｃと反対の方向に作用する力を該弁板に対して作用せしめ、且つ、Ｆｂと反対の方向で且つ圧力調整目標の該任意の圧力の値に対応した任意の値の力Ｆｘを該弁板に対して作用せしめ、而して、Ｆｂ＜Ｆｘの時に該弁板が開となり、Ｆｂ＞Ｆｘの時に該弁板が閉となる、ように構成された該弁駆動手段を備えている、ことを特徴とする、請求項３に記載の物体表面に沿って移動する装置。
【請求項５】
該上流側弁室の内部の液体が該弁板に対して且つ該弁板の方向に作用を及ぼす力をＦｃとし、該下流側弁室の内部の液体が該弁板に対して且つ該弁板の方向に作用を及ぼす力をＦｂとした時の、該弁板を開閉駆動させるための該弁駆動手段の構成において、Ｆｃと同じ力で且つＦｃと反対の方向に作用する力を該弁板に対して作用せしめ、且つ、大気圧に起因する力Ｆｏもしくは該物体表面、該第１領域及び該第２領域を包囲する気体の圧力に起因する力Ｆｏを該弁板に対してＦｂと反対の方向に作用せしめ、且つ、該弁板に対してＦｂと同じ方向にバネ等の弾性体の力Ｆｓを作用せしめ、而して、Ｆｂ＋Ｆｓ＜Ｆｏの時に該弁板が開となり、Ｆｂ＋Ｆｓ＞Ｆｏの時に該弁板が閉となる、ように構成された該弁駆動手段を備えている、ことを特徴とする、請求項３に記載の物体表面に沿って移動する装置。
【請求項６】
該第２領域に、超音波を発射する手段又は超音波を受波する手段或いはその両方を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項５に記載の物体表面に沿って移動する装置。
【請求項７】
該第１領域と該第２領域が物体表面に沿って移動できるように車輪もしくは無端軌条を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項６に記載の物体表面に沿って移動する装置。
【請求項８】
該外側シール部材は、該外側シール部材の外側に在る気体の圧力により該物体表面に押し付けられるセルフシール形状を備えており、該内側シール部材は、該第２領域に在る液体の圧力により該物体表面に押し付けられるセルフシール形状を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項７に記載の物体表面に沿って移動する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、大気などの気体中に在る物体表面に密着し且つそれに沿って移動する装置において、該装置は水などの液体を貯留する液体領域を具備し、且つ、該液体は該物体表面に直接に接液するように該液体領域が構成されており、又、該液体領域より流失する液体を吸引回収するために負圧化された気体領域を該液体領域の周囲に備えた、物体表面に沿って移動する装置に関する。
【０００２】本発明はまた、大気などの気体中に在る物体表面に密着し且つそれに沿って移動する装置において、該装置は水などの液体を貯留する液体領域を具備し、且つ、該液体は該物体表面に直接に接液するように該液体領域が構成されており、また、該液体領域より流失する液体を吸引回収するために負圧化された気体領域を該液体領域の周囲に備えており、さらに、該液体領域は該物体表面に向けて超音波を発射する装置又は超音波を受波する装置或いはその両方を具備しており、而して、該物体表面の超音波探傷を実施し、又は該物体表面の超音波洗浄を実施することができる、物体表面に沿って移動する装置に関する。
【０００３】本発明はまた、繊維や排水性舗装などの多孔質の物体表面に密着し且つそれに沿って移動する装置において、該装置は水などの液体を貯留する液体領域を具備し、且つ、該液体は該物体表面に直接に接液するように該液体領域が構成されており、また、該液体領域より流失する液体を吸引回収するために負圧化された気体領域を該液体領域の周囲に備えており、而して、該液体領域より流失した液体は、該物体表面の多数の孔を通過して該気体領域へ吸引移送される際に、該多数の孔に散在する汚れなどの異物を剥離して除去し、すなわち、多孔質の物体表面を洗浄することができる、物体表面に沿って移動する装置に関する。
【０００４】
【従来の技術１】
以下に、本発明に関わる従来の技術の第１例を述べる。
従来、例えば、船体やガスホルダなどの鉄構造物の表面に密着し且つそれに沿って移動しながら該表面上に在る溶接線などの超音波探傷を行う装置、又はビルディングやトンネルなどのコンクリート構造物の表面に密着し且つそれに沿って移動しながら該表面上に在る亀裂などの超音波探傷を行う装置としては種々の装置が提案されている。上記の装置においては、超音波探傷子（プローブ）を被探傷表面に接触させると同時に、該超音波探傷子と該被探傷表面との間の隙間に接触媒質としての水を供給することにより、超音波を効率良く伝搬する手法が採用されている。
また、鉄構造物の壁面などの被探傷面に超音波探傷子を接触させたまま且つ該超音波探傷子を該被探傷面に沿って移動させる手段として、磁石を備えたことにより該被探傷面に吸着し且つ該被探傷面に沿って移動可能な台車に超音波探傷子が装着されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題１】
しかしながら、従来の超音波探傷装置には次の通りの解決すべき課題が存在する。
特に、超音波を発射する面の面積が大きいフェイズドアレイ式超音波探傷子を備える超音波探傷装置においては、多量の接触媒質としての水を必要とし、また使用された水は回収することが困難で、且つ被探傷面を濡れたまま放置することによる不都合、例えば、被探傷面にサビの発生を促進したりする不都合があった。また、超音波探傷子を被探傷面に接触させたまま長時間にわたり該被探傷面に沿って移動させると、該超音波探傷子の接触部分が磨耗して損傷したり、該被探傷面にも傷が付いたりする不都合があった。
また、従来、鉄構造物の壁面などの被探傷面に超音波探傷子を接触させたまま且つ該超音波探傷子を該被探傷面に沿って移動させる手段として、磁石を備えたことにより該被探傷面に吸着し且つ該被探傷面に沿って移動可能な台車に超音波探傷子が装着されているが、磁石はコンクリート構造物の壁面には吸着できない、という不都合があった。
【０００６】本発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、接触媒質としての水は超音波探傷を実施中に全て回収されて循環使用されるので多量の水を必要とせず、超音波探傷後の被探傷面を濡れたまま放置すること無く逆に乾燥させるのでサビの発生を防止し、また、超音波探傷子を被探傷面に直接に接触させることなく超音波探傷を行うので超音波探傷子が損傷を受けない、といった特徴を備える、超音波探傷を行いながら物体表面に沿って移動する装置を提供することにある。
さらに、本発明の目的とするところは、接触媒質としての水を貯留する液体領域を負圧にすることにより該液体領域自身が物体表面に負圧吸着する機能を備える、超音波探傷を行いながら物体表面に沿って移動する装置を提供することにある。
【０００７】
【従来の技術２】
以下に、本発明に関わる従来の技術の第２の例を述べる。
例えば、多孔質の排水性舗装を施された道路においては、舗装された後、時間が経過するとともに該多孔質舗装の空隙の部分に泥などの異物が詰まり、空隙率が低下して排水機能も減少するため、約５年に１度の間隔で該空隙の部分から泥などの空隙詰まり物質を除去する作業が必要とされている。
従来、該空隙の部分から泥などの異物を除去する洗浄手段として、該空隙部分に高圧水を噴射する方法が試用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題２】
従来、該空隙の部分から泥などの異物を除去する洗浄手段として、該空隙部分に高圧水を噴射する方法が試用されているが、該空隙の形状は真っ直ぐな孔ではなく複雑に曲がりくねった孔であり、よって該高圧水は該異物のところまで届かず洗浄効果はあまり無かった。また、噴射された水を回収する手段についても回収効率が悪く、多量の水を必要としていた。
【０００９】本発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、超音波を伝搬する媒質としての水を、多孔質舗装などの多孔質の素材から成る物体表面の空隙の部分に浸入させることにより、複雑に曲がりくねった空隙に在る異物に対して超音波を作用させ、よって該異物を該空隙の表面から剥離させて水中に浮遊せしめ、続いて該異物を水により該空隙の中を押し流しながら移送した後に該異物と水を全て吸引回収し、且つ作業中に濡れた物体表面は乾燥せしめ、該回収された水は該異物を分離除去した後に循環使用される、ように装置を構成することにより、多孔質の物体表面の空隙部分に詰まった異物を、多量の水を必要とせず且つ確実に除去することが可能な、超音波洗浄を行いながら物体表面に沿って移動する装置を提供することにある。
本発明はまた、絨毯やカーペットなどの繊維を素材とする多孔質の物体表面を超音波を利用して洗浄する作業にも適用することもできる。この場合、環境を汚染する物質である洗剤を全く使用すること無く、絨毯やカーペットの繊維の表面に付着した汚れや繊維の間の空隙に在る異物を超音波の作用により効果的に剥離し、該剥離された汚れや異物は水と共に全て吸引回収される。且つ作業中に濡れた物体表面は乾燥され、該回収された水は該汚れや異物を分離除去された後に循環使用される。
【００１０】
【従来の技術３】
以下に、本発明に関わる従来の技術の第３例を述べる。
多孔質の物体表面を掃除する場合、例えて言えば排水性舗装を掃除する場合、その空隙の部分に付着した泥などの異物を除去する手段として、従来、高圧水を噴射する方法が試用されているがその効果に疑問がある旨を、本発明に関わる従来の技術の第２例の項において述べた。また同項においては、排水性舗装の空隙の部分に付着した泥などの異物を除去する手段として超音波を使用する装置を提案した。
しかしながら、カーペットなどの多孔質の物体表面を掃除する場合には真空掃除機を使用するのが一般的なやりかたと思われるので、本項においては、従来の技術の第３例として従来の真空掃除機を例にあげて本発明と対比させて述べる。なお、本項において述べる本発明においては掃除の手段として超音波を使用していないが、該超音波を使用しなくても従来の真空掃除機よりは効果的に掃除ができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題３】
従来の真空掃除機においては、多孔質の物体表面の空隙の部分に付着する異物を浮遊させて流体の流れに乗せて吸引回収するための媒質として大気を使用している。しかしながら、該異物を浮遊させて押し流す媒質としては大気より水を使用したほうが約８００倍も押し流す力が強い。
【００１２】本発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、物質を流体移送する媒質としての水を多孔質の物体表面の空隙の部分に浸入させることにより該空隙に在る異物を該空隙の表面から剥離させて水中に浮遊せしめ、続いて該異物を水により該空隙の中を押し流しながら移送した後に該異物と水を全て吸引回収する、ように装置を構成することにより、多孔質の物体表面の空隙部分に在る異物を効果的に除去することが可能な、液体洗浄を行いながら物体表面に沿って移動する装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するために、本発明によれば、特許請求の範囲の請求項１に記載されているように、環状の面Ａを備える立体形状の第１領域と、面Ａの内側に在る面Ｂを備える立体形状の第２領域とを具備する、気体中に在る物体表面に沿って移動する装置において、面Ａは該物体表面と該第１領域との境界面であり、面Ｂは該物体表面と該第２領域との境界面であり、面Ａの外側の境界線を規定する部分には外側シール部材が具備されており、面Ａの内側の境界線を規定する部分には内側シール部材が具備されており、該第１領域は該第１領域より気体を吸引する手段と連結されており、該第２領域は該第２領域へ液体を供給する手段と連結されており、該第１領域は該物体表面、該第１領域及び該第２領域を包囲する気体の下流側に位置しており、該第１領域は該第２領域の下流側に位置しており、該第２領域へ供給された液体の量のうち該第２領域の体積を超えた量の液体すなわち該第２領域より下流側へ流失した液体は該第１領域に至り、続いて該液体は該第１領域より吸引される気体の流れに乗って該吸引手段まで吸引移送される、ことを特徴とする、物体表面に沿って移動する装置が提供される。
【００１４】また、請求項１に記載の装置の機能を補強するため、特許請求の範囲の請求項２に記載されているように、該第２領域の圧力を任意の圧力に調整する調圧手段を備えている、ことを特徴とする、請求項１に記載の物体表面に沿って移動する装置が提供される。
【００１５】また、請求項２に記載の該第２領域の圧力を任意の圧力に調整する手段について、すなわち本発明の種々の用途例の各々に最適な圧力を得る方法として、特許請求の範囲の請求項３に記載されているように、該調圧手段の構成において、液体供給ポンプに連結された上流側弁室と、該第２領域に連結された下流側弁室と、該上流側弁室と該下流側弁室とを連通する弁穴と、該弁穴を開閉する弁板と、該弁板を開閉駆動させるための弁駆動手段から構成された調圧手段において、該第２領域の実際の圧力の値と圧力調整目標である該任意の圧力の値との間に圧力差が発生することに起因して該弁板が開閉駆動されることにより該第２領域の圧力が該任意の圧力に調整されるように構成された調圧手段を備えている、ことを特徴とする、請求項２に記載の物体表面に沿って移動する装置が提供される。
【００１６】また、該弁板を開閉駆動させるための弁駆動手段の構成例の一例として、特許請求の範囲の請求項４に記載されているように、該上流側弁室の内部の液体が該弁板に対して且つ該弁板の方向に作用を及ぼす力をＦｃとし、該下流側弁室の内部の液体が該弁板に対して且つ該弁板の方向に作用を及ぼす力をＦｂとした時の、該弁板を開閉駆動させるための該弁駆動手段の構成において、Ｆｃと同じ力で且つＦｃと反対の方向に作用する力を該弁板に対して作用せしめ、且つ、Ｆｂと反対の方向で且つ圧力調整目標の該任意の圧力の値に対応した任意の値の力Ｆｘを該弁板に対して作用せしめ、而して、Ｆｂ＜Ｆｘの時に該弁板が開となり、Ｆｂ＞Ｆｘの時に該弁板が閉となる、ように構成された該弁駆動手段を備えている、ことを特徴とする、請求項３に記載の物体表面に沿って移動する装置が提供される。
【００１７】また、該弁板を開閉駆動させるための弁駆動手段の構成例の別の一例として、特許請求の範囲の請求項５に記載されているように、該上流側弁室の内部の液体が該弁板に対して且つ該弁板の方向に作用を及ぼす力をＦｃとし、該下流側弁室の内部の液体が該弁板に対して且つ該弁板の方向に作用を及ぼす力をＦｂとした時の、該弁板を開閉駆動させるための該弁駆動手段の構成において、Ｆｃと同じ力で且つＦｃと反対の方向に作用する力を該弁板に対して作用せしめ、且つ、大気圧に起因する力Ｆｏもしくは該物体表面、該第１領域及び該第２領域を包囲する気体の圧力に起因する力Ｆｏを該弁板に対してＦｂと反対の方向に作用せしめ、且つ、該弁板に対してＦｂと同じ方向にバネ等の弾性体の力Ｆｓを作用せしめ、而して、Ｆｂ＋Ｆｓ＜Ｆｏの時に該弁板が開となり、Ｆｂ＋Ｆｓ＞Ｆｏの時に該弁板が閉となる、ように構成された該弁駆動手段を備えている、ことを特徴とする、請求項３に記載の物体表面に沿って移動する装置が提供される。
【００１８】また、特許請求の範囲の請求項１乃至請求項５に記載された装置を超音波探傷装置もしくは超音波洗浄装置に適用するために、特許請求の範囲の請求項６に記載されているように、該第２領域に、超音波を発射する手段又は超音波を受波する手段或いはその両方を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項５に記載の物体表面に沿って移動する装置が提供される。
【００１９】また、特許請求の範囲の請求項１乃至請求項６に記載された装置を物体表面に沿って移動できるようにするために、特許請求の範囲の請求項７に記載されているように、該第１領域と該第２領域が物体表面に沿って移動できるように車輪もしくは無端軌条を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項６に記載の物体表面に沿って移動する装置が提供される。
【００２０】また、特許請求の範囲の請求項１乃至請求項７に記載された装置において該第１領域と該第２領域の各々の圧力を任意の圧力に維持するための機能を補強するために、特許請求の範囲の請求項８に記載されているように、該外側シール部材は、該外側シール部材の外側に在る気体の圧力により該物体表面に押し付けられるセルフシール形状を備えており、該内側シール部材は、該第２領域に在る液体の圧力により該物体表面に押し付けられるセルフシール形状を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項７に記載の物体表面に沿って移動する装置が提供される。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明に従って構成された装置の好適実施例について、添付図を参照して更に詳細に説明する。
図１乃至図４を参照して説明すると、図示の装置はメインケーシングを具備しており、該メインケーシングは剛性材料を素材とし、外周側の筒状パーティション２１と内周側の筒状パーティション２２及び背面側の円板状パーティション２３により構成されている。
内周側の筒状パーティション２２は、物体表面１に面した部分が開口した円筒部、該円筒部の開口部の外周縁部に溶着された環状の円板部から形成されている。
外周側の筒状パーティション２１は、物体表面１に面した部分が開口した円筒部、該円筒部の開口部の外周縁部に溶着された環状の円板部から形成されている。
外周側の筒状パーティション２１の円筒部の対向する両側面には、それぞれ２個の車輪４１を備えた一対の剛性材料を素材とする走行フレーム４が固定されている。
外周側の筒状パーティション２１の環状の円板部には、例えばポリウレタンゴム、プラスチック等の比較的柔軟な材料を素材とする外側シール部材３１がボルト、ナットにて装着されている。外側シール部材３１は、全体の形状が略円環状を成し、その自由端部が物体表面１に沿って装置の外側へ延びた形状をしている。この形状により、外側シール部材３１は外側シール部材３１の外側に在る流体の圧力により物体表面１に押し付けられる。すなわち、外側シール部材３１の形状はいわゆるセルフシールの形状を成している。
内周側の筒状パーティション２２の環状の円板部には、例えばポリウレタンゴム、プラスチック等の比較的柔軟な材料を素材とする内側シール部材３２がボルト、ナットにて装着されている。内側シール部材３２は、全体の形状が略円環状を成し、その自由端部が物体表面１に沿って装置の内側へ延びた形状をしている。この形状により、内側シール部材３２は内側シール部材３２の内側に在る流体の圧力により物体表面１に押し付けられる。すなわち、内側シール部材３２の形状はいわゆるセルフシールの形状を成している。
外周側の筒状パーティション２１、内周側の筒状パーティション２２、外側シール部材３１、内側シール部材３２、背面側の円板状パーティション２３は物体表面１と協働して環状の第１領域１１を規定している。また、内周側の筒状パーティション２２、内側シール部材３２、背面側の円板状パーティション２３は物体表面１と協働して第２領域１２を規定している。
【００２２】背面側の円板状パーティション２３には、第２領域１２に在る水を接触媒質として物体表面１に向け超音波を発射し且つ受波する超音波探傷子９１、或いは第２領域１２に在る水を伝搬媒質として物体表面１に向け超音波を発射しよって物体表面１の超音波洗浄を行う超音波発振子９１が装着されている。
【００２３】背面側の円板状パーティション２３に溶着された、第１領域１１に連通する接続継手２１１はホース９６１を介して下流側に在るサイクロン９６３の入口に連結され、サイクロン９６３の出口はホース９６２を介してさらに下流側に在る真空ポンプ９６の入口に連結されている。本発明の実施例の装置においては、使用される真空ポンプ９６の最大吸込み圧力を絶対圧力にて約０．３５ｋｇｆ／ｃｍ２  と仮定する。また、第１領域１１の絶対圧力：Ｐａ  ｋｇｆ／ｃｍ２  については、気体がホース９６１を通って吸引移送される際に圧力損失が発生するためＰａの値は約０．６２と仮定する。
サイクロン９６３の下部には、サイクロン９６３の内部にて捕集された水を外部の貯水タンク９７へ排出するためのロータリフィーダ９６４が装着されている。
【００２４】背面側の円板状パーティション２３に溶着された、第２領域１２に連通する接続継手２２１はホース９５２を介して上流側に在る圧力調整弁９２の下流側弁室９３２の接続継手９２３に連結され、圧力調整弁９２の上流側弁室９３１の接続継手９２２はホース９５１を介してさらに上流側に在る可変容量形の水供給ポンプ９５の出口に連結されている。本発明の実施例の装置においては、使用される水供給ポンプ９５の最大吐出し圧力を絶対圧力にて約１２ｋｇｆ／ｃｍ２  と仮定する。また、上流側弁室９３１の絶対圧力：Ｐｃ  ｋｇｆ／ｃｍ２  については、液体が口径の小さいホース９５１を通って移送される際にかなりの圧力損失が発生するためＰｃの値は約４と仮定する。
【００２５】圧力調整弁９２の詳細について述べると、圧力調整弁９２のケーシング９２１は、大別すると、弁板収納室と弁板駆動室の２つの部屋に区分されている。該弁板収納室の内部においては、円板状の弁板９２７が駆動ロッド９２６により下降させられて直径Ｄａｃｍ  の弁穴９３１を塞ぎ、上昇させられて弁穴９３１を開く。弁板９２７が弁穴９３１を塞いでいる時、該弁板収納室は上流側弁室９３１と下流側弁室９３２の２室に区分される。なお、本実施例の図面においては上流側弁室９３１と弁穴９３１は同一の部分である。
【００２６】該弁板駆動室の内部においては、円形の膜状のダイヤフラム９２９が該弁板駆動室をパイロット圧力室９３３と上流側圧力室９３４の２室に区分している。弁板９２７が弁穴９３１を塞いでいる時、ダイヤフラム９２９は直径Ｄｂｃｍ  の円板状のピストン９２８を下方に押している。円板状のピストン９２８には駆動ロッド９２６が固定されている。
【００２７】上流側弁室９３１の接続継手９２２と上流側圧力室９３４の接続継手９２５はホースにて連結されているので、上流側弁室９３１と上流側圧力室９３４の圧力は同一である。また、弁穴９３１の直径Ｄａｃｍとピストン９２８の直径Ｄｂｃｍ  が同一寸法の時、弁板９２７を上方へ押して弁穴９３１を開けようとする力Ｆｃとピストン９２８を下方へ押して弁穴９３１を塞ごうとする力Ｆｄは釣り合っている。
【００２８】パイロット圧力室９３３の接続継手９２４はホース９４２を介してその上流側に在るリリーフ付き減圧弁９４３とさらにその上流側に在るエアコンプレッサ９４に連結されている。パイロット圧力室９３３の絶対圧力：Ｐｘ  ｋｇｆ／ｃｍ２  は、減圧弁９４３により設定されるものであるが、Ｐｘの値は０以上の任意の正の値を選択することができる。ただし、パイロット圧力室９３３の絶対圧力を大気圧（絶対圧力：１．０３３２ｋｇｆ／ｃｍ２  ）よりも低い圧力にしたい場合には、Ｐｘの値は１．０３３２よりも小さい値でなければならない。
【００２９】パイロット圧力室９３３の絶対圧力：Ｐｘ  ｋｇｆ／ｃｍ２  はピストン９２８を上方へ押して弁穴９３１を開けようとする力Ｆｘを発生させる。また、下流側弁室９３２すなわち第２領域１２の絶対圧力：Ｐｂ  ｋｇｆ／ｃｍ２  は弁板９２７を下方へ押して弁穴９３１を塞ごうとする力Ｆｂを発生させる。なお、本発明の実施例の装置においては、弁穴９３１の直径Ｄａｃｍとピストン９２８の直径Ｄｂｃｍ  は同一寸法である。よって、Ｐｂ＜Ｐｘの時に弁板９２７が開となり、Ｐｂ＞Ｐｘの時に弁板９２７が閉となる。本発明の実施例の装置において、第２領域１２の絶対圧力：Ｐｂ  ｋｇｆ／ｃｍ２  のＰｂの標準的な値を約０．６５と仮定すると、第２領域１２の絶対圧力を０．６５  ｋｇｆ／ｃｍ２  に維持するためにパイロット圧力室９３３の絶対圧力：Ｐｘ  ｋｇｆ／ｃｍ２  は０．６５  ｋｇｆ／ｃｍ２  に設定される。すなわち、Ｐｂ＜０．６５の時に弁板９２７が開となり、Ｐｂ＞０．６５の時に弁板９２７が閉となる。
【００３０】
【作用】
次に、上述した本発明の好適実施例の装置の作用効果について説明する。
真空ポンプ９６が作動すると、第１領域１１の内部の大気が下流側に吸引され、第１領域１１が所要の通り減圧される（第１領域１１の絶対圧力：Ｐａ＝０．６２ｋｇｆ／ｃｍ２  ）。かく第１領域１１が減圧されると、装置を包囲している大気の圧力（絶対圧力：Ｐｏ＝１．０３３２ｋｇｆ／ｃｍ２  ）が第１領域１１の内外の圧力差（Ｐｏ−Ｐａ＝０．４１３２ｋｇｆ／ｃｍ２  ）に起因して第１領域１１を物体表面１の方向に押し付け、該押し付け力は４個の車輪４１を介して物体表面１に伝達され、かくして装置は物体表面１に吸着するとともに、車輪４１をギヤードモータ（図示せず）などの駆動手段により回転駆動せしめると装置は物体表面１に沿って移動する。なお、第１領域１１の内部の圧力が所望の圧力に維持されている時、装置を包囲している大気が第１領域１１の内外の圧力差に起因して外側シール部材３１の自由端部を物体表面１の方向に押し付け、よって大気が第１領域１１の内部に流入するのを極力阻止する。しかしながら、外側シール部材３１の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って第１領域１１に流入する大気の全てを阻止しなくてもよい。むしろ、流入する大気をある程度許容したほうが、物体表面を吸引清掃する機能や、第２領域１２から第１領域１１へ流入した水を真空ポンプの方向に吸引回収する機能が増大する。
【００３１】なお、以上の時の第２領域１２の絶対圧力：Ｐｂ  ｋｇｆ／ｃｍ２  については、真空ポンプ９６の作動により第２領域１２に在る大気が内側シール部材３２の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って第１領域１１に流入するので、第２領域１２の絶対圧力は、時間が少し経つと、第１領域１１の絶対圧力と同一の０．６２ｋｇｆ／ｃｍ２  になる。
なお、第２領域１２に在る大気もしくは水の圧力は、内側シール部材３２の自由端部を物体表面１の方向に押し付け、よって該大気もしくは該水が第１領域１１へ流失するのを極力阻止する。
【００３２】次に、圧力調整弁９２の弁板９２７は第２領域１２の絶対圧力：Ｐｂ  ｋｇｆ／ｃｍ２  がＰｂ＜０．６５の時に弁板９２７が開となるように設定されてあるので、水供給ポンプ９５が作動すると供給された水は開いた弁板９２７より第２領域１２へ流入し、第２領域１２の絶対圧力が０．６５ｋｇｆ／ｃｍ２  まで上昇すると弁板９２７が閉となる。次に、時間が少し経つと、第２領域１２に在る水は、内側シール部材３２の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って第１領域１１に流入するので、第２領域１２の絶対圧力は０．６５ｋｇｆ／ｃｍ２  未満まで減少し、よって再び弁板９２７が開となる。以下、弁板９２７は上記のように開、閉を繰り返して第２領域１２の絶対圧力を一定の値に維持する。
【００３３】第２領域１２から第１領域１１へ流入した水は、外側シール部材３１の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って第１領域１１へ流入した大気と共にサイクロン９６３まで吸引移送され、該水はサイクロン９６３にて分離された後にロータリフィーダ９６４により貯水タンク９７へ戻され、サイクロン９６３にて該水を除去された大気は真空ポンプ９６を経て再び大気中へ放出される。
【００３４】上記の本発明の実施例の装置において、第１領域１１と第２領域１２の絶対圧力は共に大気の絶対圧力より小さいため、大気の圧力が第１領域１１と第２領域１２を物体表面１の方向へ押し付け、すなわち、第１領域１１と第２領域１２は物体表面１へ吸着する。この時、大気の押し付け力は４個の車輪４１を介して物体表面１に伝達され、かくして装置は物体表面１に吸着するとともに、車輪４１をギヤードモータ（図示せず）などの駆動手段により回転駆動せしめると装置は物体表面１に沿って移動する。
【００３５】以下に、圧力調整弁９２の動作の原理を図３と数式を使って説明する。
第２領域１２及び下流側弁室９３２の絶対圧力をＰｂｋｇｆ／ｃｍ２、上流側弁室９３１及び上流側圧力室９３４の絶対圧力をＰｃｋｇｆ／ｃｍ２、パイロット圧力室９３３の絶対圧力をＰｘｋｇｆ／ｃｍ２、下流側弁室９３２において弁板９２７を下方へ押す力をＦｂｋｇｆ、上流側弁室９３１において弁板９２７を上方へ押す力をＦｃｋｇｆ、上流側圧力室９３４においてピストン９２８を下方へ押す力をＦｄｋｇｆ、パイロット圧力室９３３においてピストン９２８を上方へ押す力をＦｘｋｇｆ、弁板９２７の有効直径をＤａｃｍ、ピストン９２８の有効直径をＤｂｃｍ、Ｄａ＝Ｄｂとすれば、
【００３６】弁板９２７を下方へ塞ぐ方向に押す力の合計Ｆｔ１ｋｇｆは、
Ｆｂ＝Ｐｂ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｄ＝Ｐｃ＊Ｄｂ＊Ｄｂ＊３．１４／４
Ｄａ＝Ｄｂ
Ｆｔ１＝Ｆｂ＋Ｆｄ
Ｆｔ１＝（Ｐｂ＋Ｐｃ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
【００３７】弁板９２７を上方へ開く方向に押す力の合計Ｆｔ２ｋｇｆは、
Ｆｃ＝Ｐｃ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｘ＝Ｐｘ＊Ｄｂ＊Ｄｂ＊３．１４／４
Ｄａ＝Ｄｂ
Ｆｔ２＝Ｆｃ＋Ｆｘ
Ｆｔ２＝（Ｐｃ＋Ｐｘ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
【００３８】弁板９２７が開く時の条件は、
Ｆｔ１＜Ｆｔ２
（Ｐｂ＋Ｐｃ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４＜（Ｐｃ＋Ｐｘ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｐｂ＋Ｐｃ＜Ｐｃ＋Ｐｘ
Ｐｂ＜Ｐｘ
【００３９】以上の式により、パイロット圧力室９３３の絶対圧力：Ｐｘｋｇｆ／ｃｍ２  のＰｘの値と、第２領域１２の圧力設定目標値である絶対圧力：Ｐｂｋｇｆ／ｃｍ２  のＰｂの値とを同一の値にすれば、第２領域１２の圧力を、上流側弁室９３１の圧力と無関係に、目標の圧力に容易に調整できることがわかる。
【００４０】以下に、圧力調整弁９２の別の実施態様を図５を使って説明する。
図５の圧力調整弁９２が図３の圧力調整弁９２と比べて異なる点は、パイロット圧力室９３３の接続継手９２４が大気に開放されている点と、上流側圧力室９３４にピストン９２８を下方へ押すコイルスプリング９３５を備えている点の２点のみである。
【００４１】以下に、図５の圧力調整弁９２の動作の原理を数式を使って説明する。
第２領域１２及び下流側弁室９３２の絶対圧力をＰｂｋｇｆ／ｃｍ２、上流側弁室９３１及び上流側圧力室９３４の絶対圧力をＰｃｋｇｆ／ｃｍ２、パイロット圧力室９３３の絶対圧力（大気圧）を１．０３３２ｋｇｆ／ｃｍ２、下流側弁室９３２において弁板９２７を下方へ押す力をＦｂｋｇｆ、上流側弁室９３１において弁板９２７を上方へ押す力をＦｃｋｇｆ、上流側圧力室９３４においてピストン９２８を下方へ押す力をＦｄｋｇｆ、パイロット圧力室９３３においてピストン９２８を上方へ押す力をＦｏｋｇｆ、弁板９２７の有効直径をＤａｃｍ、ピストン９２８の有効直径をＤｂｃｍ、Ｄａ＝Ｄｂ、上流側圧力室９３４においてコイルスプリング９３５がピストン９２８を下方へ押す力をＦｓｋｇｆとすれば、
【００４２】弁板９２７を下方へ塞ぐ方向に押す力の合計Ｆｔ１ｋｇｆは、
Ｆｂ＝Ｐｂ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｄ＝Ｐｃ＊Ｄｂ＊Ｄｂ＊３．１４／４
Ｄａ＝Ｄｂ
Ｆｔ１＝Ｆｂ＋Ｆｄ＋Ｆｓ
Ｆｔ１＝（Ｐｂ＋Ｐｃ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４＋Ｆｓ
【００４３】弁板９２７を上方へ開く方向に押す力の合計Ｆｔ２ｋｇｆは、
Ｆｃ＝Ｐｃ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｘ＝１．０３３２＊Ｄｂ＊Ｄｂ＊３．１４／４
Ｄａ＝Ｄｂ
Ｆｔ２＝Ｆｃ＋Ｆｘ
Ｆｔ２＝（Ｐｃ＋１．０３３２）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
【００４４】弁板９２７が開く時の条件は、
Ｆｔ１＜Ｆｔ２
（Ｐｂ＋Ｐｃ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４＋Ｆｓ＜（Ｐｃ＋１．０３３２）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｓ＜（１．０３３２−Ｐｂ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
【００４５】以上の式により、コイルスプリング９３５がピストン９２８を下方へ押す力：Ｆｓｋｇｆ  は、第２領域１２の圧力設定目標値である絶対圧力：Ｐｂｋｇｆ／ｃｍ２  と弁板９２７の有効直径：Ｄａｃｍ  の関数として表現されることがわかる。
すなわち、第２領域１２の圧力を、上流側弁室９３１の圧力と無関係に、目標の圧力に容易に調整できることがわかる。
図５の圧力調整弁９２は、図３の圧力調整弁９２と比べて、パイロット圧力室９３３の圧力設定が要らない利点がある。なお、本発明の実施例の装置においては、どちらの圧力調整弁を用いてもよい。
【００４６】第２領域１２を圧力調整弁９２を用いて任意の圧力に調整することが重要である点について説明すると、第２領域１２の圧力はより低い圧力に維持したほうが第２領域１２より第１領域１１へ流出する水の量が少なくなるので好都合であり、また第２領域１２の圧力が大気圧より低ければ第２領域１２が物体表面１へ吸着することも可能となる。一方、水供給ポンプ９５の圧力は、ホース９５１の長さによって圧力が変動し、且つホース９５１の圧力損失は大きい値であるので、水供給ポンプ９５は余裕をもたせて吐出圧力の大きいポンプを選定する必要がある。また、水供給ポンプ９５の吐出圧力が大きいと、ホース９５１の口径をより小さくすることもできる。よって、水供給ポンプ９５の下流側には、必然的に減圧機能を備えた圧力調整弁が必要となる。
本発明の実施例の装置の圧力調整弁９２は、水供給ポンプ９５から供給された水を、該ポンプの吐出圧力に関係なく、大気圧より低い圧力にも減圧できる、といった優れた特徴を有するものである。
【００４７】以下に、第２領域１２に超音波探傷子９１を備えた本発明の実施例の装置の作用について説明する。
超音波探傷子９１より物体表面１に向け超音波を発射し、かつ物体表面１にぶつかって反射した反射波を受波することにより、物体表面１に在る溶接線に亀裂があるかなどの探傷情報を得ることができる。第２領域１２に在る水は接触媒質として超音波を効果的に伝搬することができる。
【００４８】以下に、第２領域１２に超音波洗浄用の超音波発振子９１を備えた場合の本発明の実施例の装置の作用について説明する。
超音波発振子より物体表面１に向け超音波を発射すると、第２領域１２に在る水は超音波を効果的に伝搬して物体表面１に対して洗浄作用を及ぼす。
例えば、物体表面１が多孔質の素材から成る排水性舗装の場合、第２領域１２に在る水は該舗装の空隙の部分に浸入し、該空隙部分に詰まった泥などの異物に対して超音波が作用して該異物は該空隙の表面から剥離して水中に浮遊し、続いて該異物は水により該空隙の中を押し流されながら移送されて第１領域１１に至り、第１領域１１に浸入した大気と共に該異物と水はホース９６１を通って下流の方向に吸引回収される。
【００４９】以下に、本発明の実施例の装置において、洗浄用の超音波発振子を備えていない場合における洗浄作用について説明する。
例えば、物体表面１が多孔質の素材から成る排水性舗装の場合、第２領域１２に在る水は該舗装の空隙部分に浸入し、続いて該空隙部分を通って、第１領域１１まで吸引移送される。該水が該空隙部分を通過する際に、該空隙部分に散在する泥などの異物は該水に押し流されて該水と共に第１領域１１まで吸引移送される。すなわち、該異物を移送する媒質として水を効果的に使用することができる。該異物を移送する媒質として水の代わりに空気を使った場合と比較して、水を使えば該異物は空気を使った場合の約８００倍の力で押し流される。
【００５０】以下にこの理由を数式を用いて説明する。
流体の流れの中に直径ｄｍの球状の異物が在るとすれば、該異物が該流体から受ける抗力Ｄｋｇｆ  は下記の式で表現することができる。
Ｄ＝Ｃｄ＊Ａ＊ｖ＊ｖ＊ｒ／（２＊ｇ）
なお、Ｃｄは効力係数であり球体の場合０．３４、Ａは流体の流れの方向に垂直な面の投影面積（  ｍ２  ）、ｖは流体の流れの速度（  ｍ／ｓ  ）、ｒは流体の比重量（  ｋｇｆ／ｍ３  ）、ｇは重力の加速度（  ９．８  ｍ／ｓ２  ）である。
また、１気圧、４度Ｃにおける水の比重量は１０００ｋｇｆ／ｍ３  、空気の比重量は１．２５ｋｇｆ／ｍ３  である。
【００５１】上記の式は、流体の流れの中に在る異物が該流体から受ける抗力Ｄｋｇｆ  は該流体の比重量ｒｋｇｆ／ｍ３  に比例して増加することを示しており、流体が水である場合と、空気である場合とを比較すると、１気圧、４度Ｃにおいて、水の場合の抗力は、空気である場合の抗力の約８００倍となるものである。
すなわち、上記の式により、異物を洗い流す手段としては、空気よりも水を使った方が効果的である、という結論を導き出すことができる。
【００５２】本発明の実施例の装置において、第１領域１１と大気との境界部分においては、異物を吸引移送する媒質として空気を使用しているが、第１領域１１と第２領域１２との境界部分においては、異物を吸引移送する媒質として水を使用しているので大変効果的に洗浄作業を行うことができる。
【００５３】以上に、本発明の実施例の装置について説明したが、本発明の実施例の装置は該好適実例の他にも特許請求の範囲に従って種々の実施例を考えることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上の記載から明らかなように、本発明においては、気体の中に在る物体表面を液体で満たした領域で局部的に覆い、且つ該領域を該物体表面に沿って移動することが可能で、且つ、該液体により一旦は濡らされた物体表面から該液体を吸引回収し且つ乾燥させることが可能であるため、物体表面の超音波探傷や超音波洗浄など、本発明においては種々の用途が考えられる。
また、該液体で満たされた領域の圧力を大気圧より低くすることも可能であるため、本発明の装置を構造物の壁面や天井面に吸着させて且つ自走させることが可能で、よって、例えば構造物の壁面や天井面の超音波探傷作業を自動化することができる。
【００５５】本発明の効果を具体的に述べると、超音波探傷を行いながら物体表面に沿って移動する装置において、接触媒質としての水は超音波探傷を実施中に全て回収されて循環使用されるので多量の水を必要とせず、超音波探傷後の被探傷面を濡れたまま放置すること無く逆に乾燥させるのでサビの発生を防止し、また、超音波探傷子を被探傷面に直接に接触させることなく超音波探傷を行うので超音波探傷子が損傷を受けない、といった効果を本発明は有している。
【００５６】さらに、超音波探傷を行いながら物体表面に沿って移動する装置において、接触媒質としての水を貯留する液体領域を負圧にすることにより該液体領域自身が物体表面に負圧吸着する機能を備える、といった効果を本発明は有している。
【００５７】超音波洗浄を行いながら物体表面に沿って移動する装置において、超音波を伝搬する媒質としての水を、多孔質舗装などの多孔質の素材から成る物体表面の空隙の部分に浸入させることにより、該空隙に在る異物に対して超音波を作用させて該空隙の表面から剥離し、続いて、該異物と該水を全て吸引回収し、且つ作業中に濡れた物体表面は乾燥せしめる、といった機能を備えていることに起因して、多孔質の物体表面の空隙部分に詰まった異物を多量の水を必要とせず且つ確実に除去する、といった効果を本発明は有している。
【００５８】絨毯やカーペットなどの繊維を素材とする多孔質の物体表面を超音波を利用して洗浄しながら且つ該物体表面に沿って移動する装置において、環境を汚染する物質である洗剤を全く使用すること無く、繊維の表面に付着した汚れや繊維の間の空隙に在る異物を超音波の作用により効果的に剥離し、該剥離された汚れや異物は水と共に全て吸引回収され、且つ作業中に濡れた物体表面は乾燥される、といった効果を本発明は有している。
【００５９】液体を使用して物体表面の洗浄を行いながら且つ該物体表面に沿って移動する装置において、洗浄して除去される異物を浮遊させて押し流す媒質として大気の約８００倍も押し流す力が強い水を使用することにより該異物を効果的に除去する、といった効果を本発明は有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された装置の好適実施例を物体表面の方向から見た平面図。
【図２】図１に示す装置におけるＡ−Ａの断面図。
【図３】本発明に従って構成された装置が備える圧力調整弁の好適実施例の第１例を示す断面図。
【図４】本発明に従って構成された装置の好適実施例の全体システムを示す図。
【図５】本発明に従って構成された装置が備える圧力調整弁の好適実施例の第２例を示す断面図。
【図１】
2004151012.tif 000003
【図２】
2004151012.tif 000004
【図３】
2004151012.tif 000005
【図４】
2004151012.tif 000006
【図５】
2004151012.tif 000007