(57)【要約】【課題】直接測定可能で、簡易、有効、かつ信頼性が高い流体機械のキャビテーション強度測定方法を提供する。【解決手段】塗料についてのキャビテーション壊食速度とキャビテーション強度の関係をデータベースに記憶しておく（ステップＳ０）。ポンプのインペラ１のブレード２Ａ〜２Ｄの表面に塗料Ａ〜Ｄを使用して複数の塗料層３Ａ〜３Ｃを有する塗装部４Ａ〜４Ｄを形成する。塗装部４Ａ〜４Ｄの初期全厚さＴ０＿ｔｏｔａｌを測定する。ポンプを一定の運転条件で運転する。運転後の塗装部４Ａ〜４Ｄの残留厚さＴ１を測定する。運転の継続時間ｔと、初期全厚さＴ０＿ｔｏｔａｌと、残留厚さＴ１とに基づいて、塗装部４Ａ〜４Ｄのキャビテーション壊食速度ＥＲを計算する。計算するキャビテーション壊食速度ＥＲと、データベースに記憶された関係とから、キャビテーション強度ＣＩを推定する。【選択図】図１
2016161349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体機械の水中に配置される部分である測定対象の少なくとも１個の測定部位に、塗料を塗布して塗装部を形成し、
前記塗装部の初期全厚さを測定し、
前記流体機械を一定の運転条件で運転し、
前記運転後の前記塗装部の全厚さである残留厚さを測定し、
前記運転の継続時間と、前記初期全厚さと、前記残留厚さとに基づいて前記塗装部のキャビテーション壊食速度を計算し、
前記計算したキャビテーション壊食速度と、予め求めておいた前記塗料についてのキャビテーション壊食速度とキャビテーション強度の関係とを使用して、前記運転における前記測定対象に対するキャビテーション強度を推定する、流体機械のキャビテーション強度測定方法。
【請求項２】
前記塗装部は、積層配置された複数の塗料層を備え、
前記複数の塗料層は耐キャビテーション壊食性が同じであり、
互いに隣接する塗料層の色が異なる、請求項１に記載のキャビテーション強度測定方法。
【請求項３】
前記残留厚さの測定は、前記複数の塗料層のうちのいずれが残留しているかに基づく、請求項２に記載のキャビテーション強度測定方法。
【請求項４】
前記初期全厚さの測定は、
個々の前記複数の塗料層の初期厚さを測定し、
測定した前記塗料層の初期厚さの合計として前記初期全厚さを求める、請求項３に記載のキャビテーション強度測定方法。
【請求項５】
前記キャビテーション壊食速度を以下の式に基づいて計算する、請求項４に記載のキャビテーション強度測定方法。
2016161349.tif 000007
ＥＲ：キャビテーション壊食速度
ΔＴ：流体機械の運転後の塗装部の全厚さの減少量
ｔ：流体機械の運転の継続時間
Ｔ０＿ｔｏｔａｌ：塗料層の初期厚さの和
Ｔ１：残留厚さ
【請求項６】
前記測定部位が複数あり、
個々の前記測定部位に耐キャビテーション壊食性が異なる塗料を使用して前記塗装部をそれぞれ設ける、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のキャビテーション強度測定方法。
【請求項７】
前記測定対象は、インペラ、タービン、プロペラ、又はケーシングである、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のキャビテーション強度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体機械のキャビテーション強度測定方法に関する。流体機械には、水力機械に加え、例えば液体炭化水素のような水以外の液体を取り扱う機械が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
キャビテーションは、流体機械における積年の問題である。キャビテーション壊食に起因する使用寿命を予測するには、キャビテーション強度を正確に測定することが必要である。そのため、簡易、有効、かつ信頼性の高い、キャビテーション強度測定手法が要求される。音圧、振動レベル、キャビテーション長さ、キャビテーション気泡の衝撃力のようなキャビテーション強度を測定するための種々の手法が知られている。しかしながら、キャビテーション強度の直接測定は、特に現場で測定を実行する必要がある場合に、依然として実行が困難である。
【０００３】
一般的に知られたキャビテーション強度測定のための２つの手法、つまり音圧や振動レベルの利用がある。音圧測定（例えば、特許文献１参照）では、マイクロフォンやハイドロフォンのような音圧センサを、有効な音響データがキャビテーションから得られるように、適切な位置に配置しなければならない。振動測定では、加速度計を異なる角度及び方向で数カ所に配置して、キャビテーションから振動信号を得なければならない。しかしながら、これら２つの手法は実際のところ間接計測であり、キャビテーション強度のレベルを音圧の単位や振動の単位で数量化しており、壊食を生じさせる実際のキャビテーション強度値は得られない。また、キャビテーションが生じている正確な位置は検出できない。
【０００４】
キャビテーション強度の実際の値を直接的に数量化するには、キャビテーション気泡により起こる衝撃力の圧電センサを使用した測定（例えば、特開２００２−２６７５８４号公報参照）を適用できる。また、キャビテーションに起因する軟質金属板の壊食速度の計測（例えば、特開２００７−３２７４５５号公報参照）も適用できる。しかし、これらの手法は、特に現場での測定の場合に実行が困難である。
【０００５】
軟質金属のキャビテーション壊食特性を使用したキャビテーション強度の測定は、実際には現場でも実行可能である。しかしながら、キャビテーションの正確な位置は明確でない場合が多く、どこに軟質金属板を取り付けるかを決定するには、ある程度の時間を要する。また、この手法では軟質金属板に壊食パターンが形成されるまで長時間を要する。しかも、この手法では、キャビテーション壊食に起因する軟質金属板の体積減少を計測するために３次元スキャナが必要であり、このことが現場での計測実行を困難にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６９３１３号公報
【特許文献２】特開２００２−２６７５８４号公報
【特許文献３】特開２００７−３２７４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上の問題に鑑み、本発明は、キャビテーション強度を直接測定可能であり、簡易、有効、かつ信頼性が高い流体機械のキャビテーション強度測定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、流体機械の水中に配置される部分である測定対象の少なくとも１個の測定部位に、塗料を塗布して塗装部を形成し、前記塗装部の初期全厚さを測定し、前記流体機械を一定の運転条件で運転し、前記運転後の前記塗装部の全厚さである残留厚さを測定し、前記運転の継続時間と、前記初期全厚さと、前記残留厚さとに基づいて前記塗装部のキャビテーション壊食速度を計算し、前記計算したキャビテーション壊食速度と、予め求めておいた前記塗料についてのキャビテーション壊食速度とキャビテーション強度の関係とを使用して、前記運転における前記測定対象に対するキャビテーション強度を推定する、流体機械のキャビテーション強度測定方法を提供する。
【０００９】
塗装部を形成する塗料について、キャビテーション壊食速度とキャビテーション強度の関係を予め求めておく。測定部位に形成された塗装部の流体機械運転後の厚さの変化からキャビテーション壊食速度を計算し、計算されたキャビテーション壊食速度と予め求めておいた関係とから、キャビテーション強度を推定する。そのため、音圧センサ、振動センサ、圧電センサのようなセンサを測定部位に取り付ける必要がない。また、軟質金属板のような特別な部材を使用する必要もない。従って、測定対象に対するキャビテーション強度を簡易かつ有効に直接測定することができ、信頼性も高い。
【００１０】
前記塗装部は、積層配置された複数の塗料層を備え、前記複数の塗料層は耐キャビテーション壊食性が同じであり、互いに隣接する塗料層の色が異なってもよい。前記残留厚さの測定は、前記複数の塗料層のうちのいずれが残留しているかに基づく。
【００１１】
この場合、流体機械運転後に測定部位に形成された塗装部を肉眼で観察するだけで、測定部位のどの位置でキャビテーション強度が高く、キャビテーション壊食が生じているかを、簡易に確認できる。また、塗装部を構成する塗料層のうちのいずれが残留しているかを肉眼で確認するだけで、流体機械運転後の塗装部の残留厚さを知ることができる。
【００１２】
前記初期全厚さの測定は、個々の前記複数の塗料層の初期厚さを測定し、測定した前記塗料層の初期厚さの合計として前記初期全厚さを求める。
【００１３】
前記キャビテーション壊食速度は以下の式に基づいて計算される。
【００１４】
【数１】
2016161349.tif 000003
ＥＲ：キャビテーション壊食速度
ΔＴ：流体機械の運転後の塗装部の全厚さの減少量
ｔ：流体機械の運転の継続時間
Ｔ０＿ｔｏｔａｌ：塗料層の初期厚さの和
Ｔ１：残留厚さ
【００１５】
前記測定部位が複数あり、個々の前記測定部位に耐キャビテーション壊食性が異なる塗料を使用して前記塗装部をそれぞれ設けてもよい。
【００１６】
複数の測定部に耐キャビテーション壊食性が異なる塗料を使用した塗装部を設けることで、１個の測定対象について複数のキャビテーション強度の推定値が得られる。従って、キャビテーション強度の測定精度が向上する。
【００１７】
前記測定対象は、例えば、インペラ、タービン、プロペラ、又はケーシングである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の流体機械のキャビテーション強度測定方法では、簡易かつ有効に測定対象に対するキャビテーション強度の直接測定を実現でき、信頼性も高い。また、塗装部が積層配置された複数の塗料層を備える場合、流体機械の運転後の塗装部の残留厚さの測定は、いずれの塗料層が残留しているかを肉眼で観察するだけで可能である。従って、この場合、流体機械が設置ないし使用される現場におけるキャビテーション強度の直接測定を簡易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るキャビテーション強度測定方法の概要を示すフローチャート。
【図２】データベースに格納された、複数の塗料についてのキャビテーション壊食速度とキャビテーション強度の関係の概念を示す線図。
【図３】ブレードの表面に塗装部が形成されたインペラの模式的な斜視図（試験運転前）。
【図４】ブレードの表面の模式的な展開図（試験運転前）。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図。
【図６】インペラの模式的な斜視図（試験運転後）。
【図７】ブレードの表側の模式的な展開図（試験運転後）。
【図８】図７のVIII−VIII線に沿った断面図。
【図９】塗装部のうち最表層の塗料層のみが壊食しているブレードの図８と同様の断面図。
【図１０】データベースを参照してキャビテーション壊食速度からキャビテーション強度を求める手法の概念を説明するための線図。
【図１１】本発明のキャビテーション強度測定方法を立軸ポンプのケーシング内面に適用する場合を説明するための、立軸ポンプの模式的な斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は本発明の実施形態に係る流体機械のキャビテーション強度測定方法の概要を示す。本実施形態における測定対象は、図３に示すポンプのインペラ１である。インペラ１は４枚のブレード２Ａ〜２Ｄを備え、個々のブレード２Ａ〜２Ｄの表面２ａが測定部位である。後に詳述するように、本発明のキャビテーション強度測定方法は、水中でキャビテーションに暴露される流体機械のあらゆる部品又はその一部に適用できる。また、本発明のキャビテーション強度測定方法では、ＡＥセンサ、振動センサ、圧電センサ、軟質金属板のような特別なセンサや部材を測定対象に取り付ける必要がなく、測定部位に塗料を塗布して塗装部を形成するだけで実行できる。
【００２１】
複数の塗料についてキャビテーション壊食速度とキャビテーション強度の関係を予め求め、それらを記憶したデータベースを準備する（図１のステップＳ０）。図２は、データベースに格納されている異なる耐キャビテーション壊食性を有する４種類の塗料、すなわち塗料Ａ、塗料Ｂ、塗料Ｃ、及び塗料Ｄについてのキャビテーション壊食速度とキャビテーション強度の関係を概念的に示している。構築方法を含むデータベースの詳細は後述する。
【００２２】
次に、図３から図５を参照すると、４枚のブレード２Ａ〜２Ｄの表面２ａに、塗料Ａ〜塗料Ｄをそれぞれ塗布し、それぞれ３層の塗料層、すなわち第１塗料層３Ａ、第２塗料層３Ｂ、及び第３塗料層３Ｃを有する塗装部４Ａ〜４Ｄを形成する（図１のステップＳ１）。
【００２３】
塗装に先だって、ブレード２Ａ〜２Ｄの表面２ａを前処理する。表面２ａのほこり、グリス、油、化学物質は塗料の付着に影響を及ぼす可能性がある。よって、表面はブラシ、強力な洗浄剤、及び水を使用して洗浄する必要がある。表面２ａのさび、欠け、ひびは、塗料の付着性を低下させ、塗料層の仕上がりが不均一となる原因となる。さび等は、ワイヤブラシ、スチールウール、スクレーパ、サンドペーパで研磨除去ないし削り落とす必要がある。少なくとも細目のサンドペーパで表面を研磨して塗料が付着する僅かなテクスチャー表面とする。その後、リンス及び水で洗浄した後に乾燥する。
【００２４】
使用する塗料Ａ〜Ｄは、耐キャビテーション壊食性が低いものから高いものを含むように選定する。塗料Ａ〜Ｄとして使用可能な塗料は、耐水性を有する限り特に限定されない。塗装部４Ａ〜４Ｄの形成に要する時間を可能な限り短縮する観点から、塗料Ａ〜Ｄとして使用する塗料は乾燥時間が短いことが好ましい。塗料Ａ〜Ｄとして使用可能な塗料は、アクリル樹脂塗料、エポキシ樹脂塗料、エナメル塗料、ラッカー塗料、合成樹脂塗料、及びポリウレタン樹脂塗料を含む。
【００２５】
図３から図５（特に図５）を参照すると、ブレード２Ａの表面２ａの上に、第１塗料層３Ａを形成する。第１塗料層３Ａに上に第２塗料層３Ｂ形成し、さらに第２塗料層３Ｂの上に第３塗料層３Ｃを形成する。
【００２６】
第１から第３塗料層３Ａ〜３Ｃは、耐キャビテーション壊食性が同じである。耐キャビテーション壊食性が同じであるということは、厳密に同一である場合に限定されず、実質的に同一の場合も含む。具体的には、後述するキャビテーション壊食速度ＥＲの計算値の精度が確保できる限り、第１から第３塗料層３Ａ〜３Ｃ間に耐キャビテーション壊食性にある程度の差があってもよい。
【００２７】
第１から第３塗料層３Ａ〜３Ｃのうち、隣接するものどうしは色が互いに異なる。つまり、第１塗料層３Ａと第２塗料層３Ｂは色が異なり、第２塗料層３Ｂと第３塗料層３Ｃも色が異なる。第１から第３塗料層３Ａ〜３Ｃの色がすべて異なっていてもよいが、第１塗料層３Ａと第２塗料層３Ｂは同じ色であってもよい。ここで色が異なるということは、色相、明度、及び彩度のうちの少なくとも一つが肉眼で判別可能な程度に異なることを意味する。
【００２８】
ブレード２Ａに形成された塗装部４Ａの第１から第３塗料層３Ａ〜３Ｃの厚さ（初期厚さＴ０＿１，Ｔ０＿２，Ｔ０＿３）をそれぞれ測定する。この測定には、例えば超音波厚さ計を使用できるが、他の測定機器を使用してもよい。また、第１から第３塗料層３Ａ〜３Ｃの初期厚さＴ０＿１，Ｔ０＿２，Ｔ０＿３の和として塗装部４Ａの厚さ（初期全厚さＴ０＿ｔｏｔａｌ）を求める（図１のステップＳ２）。
【００２９】
第１から第３塗料層３Ａ〜３Ｃのいずれについても、ブレード２Ａの表面２ａの複数箇所で測定を実行して厚さ分布を求め、それに基づいて初期全厚さＴ０＿ｔｏｔａｌの算出に使用する初期厚さＴ０＿１，Ｔ０＿２，Ｔ０＿３を求めてもよい。例えば、複数の測定箇所で得られた厚さの算術平均値を初期厚さＴ０＿１，Ｔ０＿２，Ｔ０＿３としてもよい。
【００３０】
残りの３枚のブレード２Ｂ〜２Ｄの塗装部４Ｂ〜４Ｄについても、第１から第３塗料層３Ａ〜３Ｃの初期厚さＴ０＿１，Ｔ０＿２，Ｔ０＿３を測定し、初期全厚さＴ０＿ｔｏｔａｌを求める。
【００３１】
塗装部４Ａ〜４Ｄの第１から第３塗料層３Ａ〜３Ｃの初期厚さＴ０＿１，Ｔ０＿２，Ｔ０＿３は、例えば３０〜５０μｍ程度である。この場合、塗装部４Ａ〜４Ｄの初期全厚さＴ０＿ｔｏｔａｌは９０μｍ〜１５０μｍとなる。第１から第３塗料層３Ａ〜３Ｃの初期厚さＴ０＿１，Ｔ０＿２，Ｔ０＿３は一定であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３２】
後述するように、個々の塗装部４Ａ〜４Ｄが備える塗料層の総数は、本実施形態のような３層に限定されない。初期全厚さＴ０＿ｔｏｔａｌは、一般に以下の等式で表すことができる。
【００３３】
【数２】
2016161349.tif 000004
【００３４】
塗装部４Ａ〜４Ｄを形成した後、インペラ１をポンプに取り付け、一定の運転条件で予め定められた継続時間ｔの間、ポンプの試験運転を実行する（図１のステップＳ３）。ここで、一定の運転条件とは、インペラ１のブレード２Ａ〜２Ｄ（測定対象の測定部位）が暴露されるキャビテーションの強度が一定であるとみなし得るようにポンプ（流体機械）の運転状態を一定に維持することを意味する。また、継続時間ｔは、単にポンプ（流体機械）を動作させている時間ではなく、インペラ１のブレード２Ａ〜２Ｄ（測定対象の測定部位）が暴露されるキャビテーションの強度が一定であるとみなし得る状態を継続する時間を意味する。
【００３５】
ポンプの試験運転中、キャビテーション気泡がブレード２Ａ〜２Ｄの表面２ａ付近で崩壊することで、塗装部４Ａ〜４Ｄに対して衝撃が作用する。これらの衝撃によって塗装部４Ａ〜４Ｄを構成する塗料層３Ａ〜３Ｃの壊食が起こる。図６から図８は、試験運転後のインペラ１の概念的な例を示す。これらの図を図３から図５と比較すれば明らかなように、個々のブレード２Ａ〜２Ｄの表面２ａに設けられた塗装部４Ａ〜４Ｄに、肉眼で観察可能な色付きの壊食パターン５Ａ〜５Ｄが形成される。例えば、図７及び図８を参照すると、ブレード２Ａの塗装部４Ａには、部分的に第３塗料層３Ｃと第２塗料層３Ｂが壊食され、第１塗料層３Ａが露出することで、壊食パターン５Ａが形成されている。図９に示すように、壊食パターン５Ａは第３塗料層３Ｃのみが部分的に壊食され、第２塗料層３Ｂが露出することでも形成され得る。
【００３６】
試験運転後、壊食パターン５Ａ〜５Ｄの部分に残留している塗装部４Ａ〜４Ｄの厚さ（残留厚さＴ１）の測定を実行する（図１のステップＳ４）。この残留厚さＴ１の測定は、ブレード２Ａ〜２Ｄの表面を肉眼で観察することで実行できる。ブレード２Ａ〜２Ｄの表面２ａの中で、壊食パターン５Ａ〜５Ｄが形成されている位置は、キャビテーション強度が高いことを意味する。言い換えれば、ブレード２Ａ〜２Ｄの表面２ａに形成された塗装部４Ａ〜４Ｄを試験運転後に肉眼で観察するだけで、どの位置でキャビテーション強度が高いのか簡易に確認できる。
【００３７】
例えば、ブレード２Ａに図７及び図８に示すような壊食パターン５Ａが形成されている場合、まず壊食パターン５Ａが形成されている位置でキャビテーション強度が高いことが分かる。また、壊食パターン５Ａにおける色、つまりブレード２Ａの表面２ａに残留した塗料色を調べることで、残留厚さＴ１を知ることができる。図７及び図８の例では、壊食パターン５Ａの色を観察することで、第３塗料層３Ｃと第２塗料層３Ｂがキャビテーション壊食により除去され、第１塗料層３Ａのみが残留していることが分かるので、ブレード２Ａの塗装部４Ａの残留厚さＴ１は、第１塗料層３Ａの初期厚さＴ０＿１である。ブレード２Ａ以外の残りの３枚のブレード２Ｂ〜２Ｄについても同様に、壊食パターン５Ｂ〜５Ｄを肉眼で観察することで、塗料部４Ｂ〜４Ｄの残留厚さＴ１が分かる。
【００３８】
より高精度で残留厚さＴ１を測定するために、超音波厚さ計のような測定機器を使用してもよい。例えば、図７及び図８の場合、壊食パターン５Ａ中の第１塗料層３Ａの厚さを超音波厚さ計のような測定機器で測定することで、より高精度で残留厚さＴ１を得ることができる。
【００３９】
キャビテーション壊食によって現象した壊食パターン５Ａ〜５Ｄにおける塗装部４Ａ〜４Ｄの厚さ（壊食厚さΔＴ）は、以下の等式で示すように、試験運転前の塗装部４Ａ〜４Ｄの初期全厚さＴ0_ｔｏｔａｌと試験運転後の残留厚さＴ１の差として計算できる。
【００４０】
【数３】
2016161349.tif 000005
【００４１】
各塗装部４Ａ〜４Ｄのキャビテーション壊食速度ＥＲは、以下の式で計算できる。
【００４２】
【数４】
2016161349.tif 000006
ＥＲ：キャビテーション壊食速度
ΔＴ：試験運転後の塗装部の全厚さの減少量
ｔ：試験運転の継続時間
Ｔ０＿ｔｏｔａｌ：塗料層の初期厚さの和
Ｔ１：残留厚さ
【００４３】
本実施形態では、前述のように、４枚のブレード２Ａ〜２Ｄの塗装部４Ａ〜４Ｄに使用されている塗料Ａ〜Ｄの耐キャビテーション壊食性が異なる。そのため、４つのキャビテーション壊食速度ＥＲが得られる。
【００４４】
試験運転の継続時間ｔは、測定に使用される塗料の種類と予想されるキャビテーション強度によって定められる。具体的には、試験運転の継続時間ｔは、塗装部４Ａ〜４Ｄのうち、最も耐キャビテーション壊食性が低い塗料によって形成された塗装部で、最下層の第１塗料層３Ａのみを残して壊食することを仮定することで、計算される。この計算には、図２に示すキャビテーション強度と塗材の壊食速度との関係が使用される。また、高いキャビテーション強度が予想される場合、中程度から高い耐キャビテーション特性を有する塗料を使用すべきである。低いキャビテーション強度が予想される場合、低度から中程度の耐キャビテーション特性を有する塗料が好ましい。
【００４５】
以下の現象が起こった場合、特別に処置が必要となる。
【００４６】
第１に、いずかの塗装部４Ａ〜４Ｄですべての塗料層３Ａ〜３Ｃが完全に壊食し、表面２ａに塗料が全く残っていない場合、その塗装部４Ａ〜４Ｄについては継続時間ｔをキャビテーション壊食速度ＥＲの決定に使用不可能であるか、あるいは不正確なキャビテーション壊食速度ＥＲのしか得られない。この場合、より強固な耐キャビテーション壊食性を有する塗材を使用する必要がある。
【００４７】
第２に、試験運転の継続時間ｔが経過しても、いずれの塗装部４Ａ〜４Ｄも壊食しなかった場合、キャビテーション壊食速度ＥＲが得られない。この場合、その流体機械はキャビテーション壊食によるリスクが低いことを意味する。
【００４８】
次に、ステップＳ５で計算したキャビテーション壊食速度ＥＲからキャビテーション強度ＣＩを推定する。この推定には、本実施形態では少なくとも塗料Ａ〜Ｄを含む種類の塗料についてキャビテーション壊食速度ＥＲからキャビテーション強度ＣＩの関係を予め記憶したデータベース（図２参照）が使用される。
【００４９】
図１０を参照すると、データベースを参照するとことで、それぞれ塗料Ａ〜Ｄを使用した４つの塗装部４Ａ〜４Ｄについて、キャビテーション壊食速度ＥＲからキャビテーション強度ＣＩが得られる。試験運転は一定の運転条件で実行されるので、個々の４つの塗装部４Ａ〜４Ｄについてのキャビテーション強度ＣＩは同様の値となる。最終的なキャビテーション強度ＣＩは、例えば４つの塗装部４Ａ〜４Ｄについてのキャビテーション強度の算術平均により決定できる。
【００５０】
キャビテーション強度と壊食速度の関係のデータベースの構築のために、例えば、ＡＳＴＭ（American Society for Testing and Materials）Ｇ１３４に準拠したキャビテーションジェット試験を実行する。このようなデータベースは、ＡＳＴＭ  Ｇ１３４に準拠した試験以外の他の手法に基づく実験の結果を使用して構築してもよい。以下、データベース構築の概要を説明する。
【００５１】
まず、キャビテーションジェット設備で生み出される幾つかのキャビテーション条件におけるキャビテーション強度が数値化される。これは、例えば圧電センサを使用して、キャビテーション気泡の衝撃力を測定することで実行される。測定の際には、温度の影響を考慮する必要がある。
【００５２】
測定されたキャビテーション強度は、最弱から最強までの複数のレベルに分類される。これらのキャビテーション強度の個々の下で、キャビテーション壊食ジェットテストが実行され、塗料のキャビテーション壊食速度が単位時間当たりの厚さで測定される。これは、塗料層は非常に薄いので、累積壊食速度がより容易に測定できるためである。最終的に、異なるキャビテーション強度についての壊食速度データが得られる。キャビテーション壊食ジェット試験の詳細な手順は、ＡＳＴＭ  Ｇ１３４に規定されている。
【００５３】
以上の手順で、図１０に示すように、キャビテーション強度と塗材の壊食速度の関係のデータベースを構築できる。これらのデータから、あらゆるキャビテーション速度における塗材の壊食速度を予測する数学的等式を得ることができる。
【００５４】
本実施形態に係るキャビテーション強度測定方法は、以下の利点を有する。
【００５５】
第１に、あらゆる場所でキャビテーション強度を直接的に測定できる。塗料の壊食パターンを調べることで、表面上の狭い場所のキャビテーション強度を測定できる。つまり、正確で高精度の測定結果が得られる。キャビテーション強度を圧電センサで測定する場合、小型のセンサが必要となり、表面上の狭い場所のキャビテーション強度測定は、殆ど不可能である。
【００５６】
第２に、複数箇所のキャビテーション強度を動じに測定できる。複数の測定部位にそれぞれ塗装部を設けることで、これらの測定部位におけるキャビテーション強度を同時測定できる。圧電センサを使用した測定では、幾つかの箇所のキャビテーション強度を同時測定するには多くのセンサが必要であり、軟質金属板を使用した測定でも多くの軟式金属板が必要となる。つまり、本実施形態のキャビテーション強度測定方法は、時間効率が良好である。
【００５７】
第３に、キャビテーション強度を特別な器具を使用することなく数値化できる。測定に際して、音圧センサ、振動センサ、圧電センサ、あるいは三次元壊食センサを使用する必要が全くない。本実施形態のキャビテーション強度測定方法では、キャビテーション強度は、塗装部のキャビテーション壊食速度から数値化される。キャビテーション壊食速度を得るための残留厚さの測定は、肉眼による壊食パターンの観察により可能であり、超音波厚さ計のような測定機器はより高精度の測定が要求される場合にのみ必要となるに過ぎない。つまり、本実施形態のキャビテーション強度測定方法は、より簡易でより低コストである。
【００５８】
第４に、予測できないキャビテーション壊食が顕著な位置を容易に検出できる。円転試験後の塗装部を肉眼による観察して壊食パターンを見付けることで、予測できないキャビテーション壊食が顕著な位置を容易に検出できる。流体機械が設置ないし使用される現場では実際のキャビテーションの条件が知り得ない場合があるので、この点は現場での適用について有益である。圧電センサや軟質金属板を使用すると、キャビテーション壊食が顕著な位置を特定するための予備的試験が必要となる。よって、本実施形態のキャビテーション強度測定方法は、より簡便かつ効果的である。
【００５９】
第５に、現場でのキャビテーション強度の測定を簡単に実行できる。現場では、測定は短時間に実行しなければないが、有効で信頼性の高い結果を得ることができる必要もある。本実施形態のキャビテーション強度測定方法を適用することで、いかなる複雑な器具を使用することなく直接的にキャビテーション強度を測定できるので、ＡＥセンサを使用する場合と比較して簡易である。また、残留する塗料色を調べることで、顕著なキャビテーション強度の正確な位置を容易に特定できる。
【００６０】
本発明に係る流体機械のキャビテーション強度測定方法は、以下に列挙するような種々の代案を含む。
【００６１】
１つの塗装部を構成する複数の塗料層は、耐キャビテーション壊食性が同じである限り、異なる種類の塗料により構成されていてもよい。
【００６２】
複数の塗装部の初期層厚さは異なっていてもよい。
【００６３】
塗料層の層数は、３層に限定されず、２層でもよいし、４層以上であってもよい。また、塗装部は単一の塗料層のみを備えても良い。この場合、残留厚さは壊食パターンの部分を超音波厚さ計のような測定機器で測定することで得られる。
【００６４】
前述の実施形態では、４個の塗装部４Ａ〜４Ｄが設けられている。キャビテーション強度ＣＩの測定精度を確保するには、３個以上の塗装部を設けることが好ましい。しかし、塗装部は、１個又は２個であっても、キャビテーション強度ＣＩを測定することは可能である。
【００６５】
前述の実施形態では、測定対象はポンプのインペラ１で測定部位はインペラのブレード２Ａ〜２Ｄである。しかし、本発明のキャビテーション強度測定方法は、ポンプ、水車、水力タービンを含む種々の流体機械に適用でき、測定対象はインペラ、タービン、及びプロペラを含む流体機械の種々の部品ないしはその一部を含む。特に、本発明のキャビテーション強度測定方法は、インペラのような回転する部品に限定されず、水中でキャビテーションに暴露される流体機械のあらゆる部品又はその一部に適用できる。図１１はそのような適用の一例を示す。この例では、立軸ポンプ６のケーシング７が測定対象で、ケーシング７の内面の一部に周方向に隣接して配置された４個の塗装部８Ａ〜８Ｄが設けられている。
【００６６】
前述の実施形態では、測定されたキャビテーション壊食速度ＥＲからキャビテーション強度ＣＩを推定するために、これらの関係を予め記憶したデータベースを使用している。しかし、キャビテーション壊食速度ＥＲとキャビテーション強度ＣＩの関係は、データベースの範疇に含まれない態様で予め記憶していてもよい。つまり、測定されたキャビテーション壊食速度ＥＲからキャビテーション強度ＣＩを推定可能である限り、これらの関係を予め記憶しておく態様は、表、グラフ、数式を含むデータベース以外の種々の態様であってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１  インペラ
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ  ブレード
２ａ  表面
３Ａ  第１塗料層
３Ｂ  第２塗料層
３Ｃ  第３塗料層
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ  塗装部
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ  壊食パターン
６  立軸ポンプ
７  ケーシング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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