(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査される部品を浸漬タンク内に配置するステップ、
前記浸漬タンク内に染色浸透液と超臨界二酸化炭素溶剤との混合液を導入するステップ、
前記染色浸透剤および超臨界二酸化炭素が前記部品内の欠陥に浸透するのに十分な時間だけ前記部品を前記混合液内に浸漬させるステップ、
前記浸漬タンクから前記部品を取り出すステップ、および
前記部品の欠陥の有無を検査するステップを有し、さらに
前記取り出しステップ後に、欠陥内部の前記超臨界二酸化炭素溶剤を気相に変化させるステップ、残余の染色浸透液を除去するために前記部品の外面を拭き取るステップ、および前記部品を乾燥するステップと、
前記部品を取り出す前に、前記染色浸透剤と超臨界二酸化炭素との混合液を前記浸漬タンクから除去するステップ、前記混合液をセパレータへ移送し、前記超臨界液体二酸化炭素と前記染色浸透剤とを分離するステップと、
前記分離された染色浸透剤を前記混合タンクにリサイクルするステップ、および前記分離された超臨界二酸化炭素を液体二酸化炭素源にリサイクルするステップとを有してなる、ことを特徴とする欠陥を検出するための部品の検査方法。
【請求項２】
前記混合液を導入する前に前記タンクを密閉するステップをさらに有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記導入ステップが、蛍光性の浸透液と前記超臨界二酸化炭素溶剤との混合液を前記タンク内に導入することを有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記拭き取りステップおよび前記乾燥ステップの後に、欠陥内の前記染色浸透剤を現出させるために前記部品に現像剤を塗布するステップをさらに有してなる、ことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記検査ステップが、欠陥内の前記染色浸透剤の有無を検出するために前記部品を単色光下に置くステップをさらに有してなる、ことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記導入ステップの前に、前記液体二酸化炭素が超臨界二酸化炭素状態に変わるレベルまで、前記液体二酸化炭素をポンプを通過させて前記液体二酸化炭素の圧力を上げると共に前記液体二酸化炭素を加熱器を通過させて前記液体二酸化炭素の温度を上昇させるステップをさらに有してなる、特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記混合液の導入ステップの前に、前記超臨界二酸化炭素を混合タンク内に導入すると共に染色浸透剤を前記混合タンク内の前記超臨界二酸化炭素に加えて前記混合液を形成するステップをさらに有してなる、ことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記染色浸透剤を加えるステップが、蛍光性の染色浸透剤を加えるステップをさらに有してなる、ことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記液体二酸化炭素源にリサイクルする前に、前記分離された超臨界二酸化炭素を冷却器を通すことで液体二酸化酸素に変化させるステップをさらに有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
染色浸透剤と超臨界二酸化炭素溶剤との混合液を形成するための手段、
検査される部品を、前記染色浸透剤と前記超臨界二酸化炭素とが前記部品内の欠陥に浸透するのに十分な時間だけ、前記混合液内に浸漬するための手段、および
欠陥の有無を検出するために前記部品を前記浸漬手段から取り出した後に検査するための手段を有してなり、
前記検査手段が、前記部品を前記浸漬手段から取り出した後に拭き取りおよび乾燥させるための第１ステーション、欠陥内の染色浸透剤を現出させるために現像剤を前記部品に塗布するための第２ステーション、および前記欠陥内の前記現出された染色浸透剤を検出するために前記部品を単色光下に配置するための第３ステーションを有してなり、および 前記混合液内の前記染色浸透剤と前記超臨界二酸化炭素をリサイクルするための手段をさらに有してなり、
前記リサイクル手段が、前記リサイクルされる超臨界二酸化炭素から前記リサイクルされる染色浸透剤を分離するためのセパレータと、前記リサイクルされた染色浸透剤を前記形成手段へ送るための手段と、前記リサイクルされた超臨界二酸化炭素を液体二酸化炭素に変換するための冷却器とを有してなる、ことを特徴とする部品の欠陥を検査するためのシステム。
【請求項１１】
前記形成手段が、液体二酸化炭素源、および前記液体二酸化炭素が超臨界二酸化炭素に変換されるレベルにまで、前記液体二酸化炭素を昇圧させるポンプと前記液体二酸化炭素の温度を上げる加熱器とを有してなる、ことを特徴とする請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記形成手段が、前記染色浸透剤を前記超臨界二酸化炭素に加えるための混合タンクをさらに有してなる、ことを特徴とする請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記浸漬手段が密閉式の浸漬タンクを有してなる、ことを特徴とする請求項１０記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高感度で環境に対する毒性が低い、改良された部品の検査方法、およびこの検査方法を実施するためのシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
部品の浸透探傷検査（液体浸透探傷検査）は、継続使用下において突発的な故障を招く可能性のある、亀裂や割れのような、部品の製造時の欠陥や稼動中の損傷などを識別または特定するために、多くの業界で何十年もの間に亘って使用されている。一般的な方法では、洗浄化された部品は、割れや多孔面などのような、部品表面に開いた特徴物の内部に浸透する浸透溶液内に浸漬される。この部品は溶液より取り出され、また問題となる特徴物の内部に浸透した浸透剤のみを残して表面から浸透剤を除去するために、液抜き（排液）および拭き取りが行われる。次いで、捕捉された浸透液を現出させるために現像剤が塗布される。そして、この部品は、染色浸透剤の場合は可視光線、また蛍光浸透剤の場合には紫外線などの、適切な光線の条件下で検査される。欠陥は浸透剤によって示される。
【０００３】
この方法の感度、即ち小さな割れや欠陥を強調あるいは際立たせる能力、を決める重要な要因の一つに、浸透溶液が問題の特徴物の内部に浸透する能力がある。従来の有機溶剤ベースのシステムでは、この能力は低粘度の溶剤及び表面張力の高い溶剤を組み合わせることにより提供されており、これにより毛管現象によってこれら溶剤を幅が非常に狭い割れの内部に浸透させることができる。適切な溶剤には一般的に、アルコール、エーテル系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、および塩素化炭化水素などが含まれる。残念ながら、これらの物質（溶剤）の多く、特に塩素化炭化水素は人や環境に有害であり、結果として危険廃棄物の取扱いおよび廃棄処分に加えて、作業者に対する保護対策/訓練などによって、コストが高くなってします。特に、検査を行う部品が大きく、また多量の浸透剤を必要とする場合には、これらの費用はかなり高額になる。
【０００４】
超臨界流体技術は、食品産業、化粧品産業および石油産業における抽出工程において長年に亘って使用されている。超臨界流体は、超臨界状態において、環境への影響が少なく、揮発度が高く、低粘性で、また高い溶解力を有することから、工業用炭化水素溶液やクロロフルオロカーボン（フロンガス）溶液の魅力的な代替品となり得るものである。最近では、この技術は、表面の一平方センチメートルあたりの汚染物質が１０マイクログラム未満という理由から、精密洗浄分野において、著しい進出を成し遂げている。最も幅広く使用されている流体は超臨界状態（臨界超過状態）においてSCCO２（超臨界二酸化炭素）として知られている二酸化炭素である。これは、二酸化炭素の臨界温度および圧力はそれぞれ８８°Ｆ（約３１．１℃）、１０７０psi（ポンド/平方インチ）であるので、従来の工程で用いてきた設備および構成材料で容易に取り扱えるからである。一般的なSCCO２の洗浄設備を図２に示した。図示されたように、この設備には液体二酸化炭素の貯蔵タンク１０、液体二酸化炭素を運搬すると共に液体二酸化炭素を昇圧させるポンプ１２、液体二酸化炭素の温度を臨界温度まで上昇させて超臨界二酸化炭素に変化ないし変換させる加熱器１４、超臨界二酸化炭素が送り込まれる洗浄タンク１６、リサイクル、つまり再循環または再生利用される超臨界二酸化炭素から不純物および汚染物質を取り除くセパレータ（分離器、分離装置）１８、そしてリサイクルされた超臨界二酸化炭素の温度を下げて、液化し、非超臨界状態 に変化ないし変換させる冷却器２０を有している。洗浄タンク１６内での超臨界状態と、セパレータ１８内での臨界未満（臨界値以下）の状態すなわち気相との間での循環を設けることで、超臨界二酸化炭素からの不純物および汚染物質の十分な抽出が可能となる。同様に、洗浄システムという面においても、洗浄溶液の何からの除去が容易化される。これにより、洗浄溶液費用が最小限に抑えられるのみならず、生成される廃棄物、並びに取扱いや廃棄処分コストなどが最小限に抑えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は部品の欠陥を検査するための改良された方法を提供することを目的とする。
本発明は探傷浸透方法において、超臨界二酸化炭素を溶剤として用いる上記方法を提供することを他の目的とする。
本発明は本発明の検査方法を実施するためのシステムを提供することをさらに別の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の各目的は本発明の方法及びシステムにより達成される。
本発明によれば、欠陥を検出するために部品を検査する方法は、概略的には、検査される部品を浸漬タンク内に配置するステップ、浸漬タンク内に染色浸透剤と超臨界二酸化炭素溶剤との混合液を導入するステップ、染色浸透剤が部品内の何らかの欠陥に浸透するのに十分な時間だけ部品を混合液内に浸漬させるステップ、および浸漬タンクより部品を取り出して部品の検査を行って欠陥の有無または存在を検査するステップ、を有して構成される。
【０００７】
本発明に係わるシステムは、概略的には、染色浸透剤および超臨界二酸化炭素溶剤の混合液を形成するための手段、染色浸透剤および超臨界二酸化炭素が部品内の何らかの欠陥に浸透するのに十分な時間だけ検査される部品を混合液中に浸漬させる手段、欠陥の有無または存在を検出するために浸漬手段より部品を取り出した後に部品を検査するための手段、を有して構成される。
【０００８】
本発明の方法およびシステムのその他の詳細は、これらに伴うその他の目的および利点と同様に、以下の説明および添付図面により説明する。なお、添付図面において同様な参照番号は同様な構成要素を表すものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、同図には、欠陥を検出するための検査方法を実施するための本発明によるシステムないし設備３０が図示されている。このシステム３０は、液体二酸化炭素を保持ないし収容するための液体貯蔵タンク３２、液体二酸化炭素の流れを生成すると共に液体二酸化炭素を昇圧させるためのポンプ３４を含んで構成される。ポンプ３４は圧力を1070psi（ポンド/平方インチ）を超える圧力に昇圧させる。このシステム３０は、液体二酸化炭素の温度を８８°Ｆ（約３１．１℃）を超える温度に上げる加熱器３６も有している。圧力および温度は両方とも二酸化炭素を超臨界の状態に保持しつづけるため、これらの値以上に維持されなければならない。臨界点を超える温度および圧力の変動は超臨界二酸化炭素の密度に変化をもたらすために使用され、またこれにより、選択された浸透化合物の二酸化炭素ＣＯ２における溶解力に直接的に影響が及ぶ。概略的には、超臨界範囲において二酸化炭素ＣＯ２の密度が高いほど、その溶解力は高くなる。
【００１０】
超臨界二酸化炭素は、次いで混合タンク３８に送られ、そこで染色浸透剤と混合される。染色浸透剤は従来公知のいずれかの適した染色浸透剤から構成されるものである。例えば、浸透染色液は有機または無機化合物で良い。また、浸透染色液は可視タイプであってもよいし、蛍光タイプであってもよい。蛍光タイプの場合、浸透染色液は、励起波長が少なくとも３２０ｎｍであるのが好ましく、最も好ましいのは発光波長（放射波長）が４４０ｎｍ以上のものである。染色浸透剤は液相であっても固相であっても良い。固相の場合、染料は現像剤が塗布されたときに欠陥から引き出されるの十分な流動性ないし移動性を保持することが必要となる。また、必要に応じて流動剤が染色浸透剤に添加される。これは、例えば、臨界未満の状態下において、二酸化炭素ＣＯ２が気相に戻った後に残留する二次的ないし派生的な溶剤内に染料を予め溶解することで行なわれる。この方法では水溶性染料を用いるのが好ましい。あるいは、二酸化炭素ＣＯ２が除去され、部品の表面から余分な染料が除去された後であって、何らかの現像剤を塗布する前に、二次的な溶剤は部品に直接的にスプレーして塗布される。液相の場合、浸透染色剤は流動性を保持するために相対的に低粘度であるものがよく、１センチポアズ未満が好ましい。液体染色剤を使用することで、欠陥空隙からの染料の強制排出を妨ぐために、臨界未満状態で二酸化炭素ＣＯ２が気体でない状態に変化ないし変換する速度に制限を課すことが出来る。超臨界二酸化炭素に混合される染色浸透剤は二酸化炭素内において高い溶解性を有する必要がある。超臨界二酸化炭素溶液内における染色浸透剤の濃度は二酸化炭素の密度の関数である。
【００１１】
このシステム３０は浸漬タンク４０を有している。浸漬タンクは従来公知のいずれかの適した材質により形成される。検査される部品４２は浸漬タンク４０内に配置され、またタンク４０は染色浸透剤と超臨界二酸化炭素の混合液をタンク４０内に導入ないし注入する前に密閉される。浸透染色剤と超臨界二酸化炭素の混合液がタンク４０に導入ないし注入された後、混合液が部品４２内のいずれかの欠陥に浸透するのに十分な時間だけ、タンク４０内に部品４２が置かれる。
【００１２】
タンク４０から部品４２を取り出す前に、浸透染色剤と超臨界二酸化炭素との混合液はタンク４０より除去される。重力による排出のような、従来公知のいずれかの適切な方法が、タンク４０から混合液を除去するために用いられる。次いで、混合液はセパレータ４４へ送られ、染色浸透剤が超臨界二酸化炭素から分離される。セパレータ４４は従来公知のいずれかの適した分離器ないし分離装置で構成される。分離後、浸透染色剤はリサイクルされ、またライン４８を経て混合タンク３８内へ再び導入される。分離された超臨界二酸化炭素は次いでライン５０を経て冷却器４６に流入し、そこで温度が下げられる結果、二酸化炭素は液状になり、超臨界状態でなくなる。この液体、つまり超臨界でない液体二酸化炭素は次いで貯蔵タンク３２に戻される。つまり、超臨界二酸化炭素は貯蔵タンク３２にリサイクルないし導入される前に液体二酸化炭素に変化される。
【００１３】
使用済みの染色浸透剤および/または二酸化炭素のリサイクル（再循環、再生利用）を望まない場合は、セパレータ４４および冷却器４６は省略してもよい。
【００１４】
タンクから部品42を取り出した後、染色浸透剤と共に部品中の欠陥に浸透した超臨界二酸化炭素は気相ないし気体状態になる。このシステム３０は拭き取り（除去）および乾燥ステーション５２を有している。この装置５２では部品４２の外面が拭き取られ、余分な染色浸透剤が除去される。拭き取りないし除去後、部品は従来公知のいずれかの好適な技術を用いて乾燥される。
【００１５】
洗浄され、乾燥された部品４２は、次いで、現像処理ステーション５４へ移送される。現像処理ステーション５４においては、捕捉された染色浸透剤を部品表面に現出ないし顕色させるために現像剤が部品４２に塗布され、これにより、欠陥が視認できるようになる。従来公知のいずれかの適した現像剤が染色浸透剤を現出（顕色）ないし浮き出させるのに用いられる。特に有用な現像剤は流動剤と現像剤の機能を混合したものである。
【００１６】
部品４２は現像ステーション５４から検査ステーション56に移送される。検査ステーション５６では、部品42内の欠陥を検出するため、部品４２は、染色浸透剤が蛍光性の染色剤の場合には可視光や紫外線光といった、単色光源５８下に配置される。
【００１７】
本発明の方法は現用の浸透法に対して種々の利点を提供する。第１に、本発明の方法は、有機溶剤に勝る超臨界二酸化炭素の高い浸透力により、高い欠陥感知力を提供する。第２に、本発明の方法は、危険な廃棄物の流出、作業者の保護および訓練が最小限に抑えられ、また材料コストが低価格であることから、低価格での実施が可能である。第３に、本発明の方法は環境への危険性が低く、第４に、本発明の方法は容易に実施できる。
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、環境にやさしく、超高感度であり、また上記の目的、手段および利点を十分に満足させる探傷浸透検査方法およびシステムが提供されることは明らかである。さらに、上記では本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、上記の説明を読むことで当業者にとってはその代替、変更および変形は自明である。よって、本発明は、特許請求の範囲内にあるこれら代替、変更および変形も含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による検査システムの説明図である。
【図２】従来技術における超臨界二酸化炭素にによる洗浄設備を示した説明図である。
【符号の説明】
３２  液体貯蔵タンク
３４  ポンプ
３６  加熱器
３８  混合タンク
４０  浸漬タンク
４２  部品
４４  セパレータ
５２  拭き取りおよび乾燥ステーション
５４  現像処理ステーション
５６  検査ステーション
【図１】
0003824949.tif 000002
【図２】
0003824949.tif 000003