JP2008161845A - 液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】液体中に在る物体表面に密着しかつ物体表面に沿って移動することのできる装置において、物体表面を気体のみに接触せしめる気体領域を具備し、気体領域において物体表面に対して研掃作用などの作用を施す装置を提供する。
【解決手段】メインケーシングと該メインケーシングの開口部に装着され物体表面1に接触するシール部材31とが物体表面1と協働して規定する負圧領域12と;該負圧領域12の内部において物体表面1に向けて研掃材と圧縮空気を噴出する研掃材噴射ノズル84と;該メインケーシングと物体表面1との距離を任意の距離に維持し且つ物体表面に沿って移動可能な手段;とを具備し、該負圧領域12は真空源96と圧縮気体源94とに連結されるとともに、研掃材噴射ノズル84から圧縮空気を噴射する場合、負圧領域12と圧縮気体源94の圧縮空気との圧力の差圧が一定になるように圧縮空気の圧力を制御する。
【選択図】図6
【解決手段】メインケーシングと該メインケーシングの開口部に装着され物体表面1に接触するシール部材31とが物体表面1と協働して規定する負圧領域12と;該負圧領域12の内部において物体表面1に向けて研掃材と圧縮空気を噴出する研掃材噴射ノズル84と;該メインケーシングと物体表面1との距離を任意の距離に維持し且つ物体表面に沿って移動可能な手段;とを具備し、該負圧領域12は真空源96と圧縮気体源94とに連結されるとともに、研掃材噴射ノズル84から圧縮空気を噴射する場合、負圧領域12と圧縮気体源94の圧縮空気との圧力の差圧が一定になるように圧縮空気の圧力を制御する。
【選択図】図6
Description
本発明は、液体中に在る物体表面に密着しかつ物体表面に沿って移動することのできる装置において、
該物体表面を気体のみに接触せしめる気体領域を具備し、該気体領域の内部において該物体表面に対して作用を及ぼすことが可能な、液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置に関する。
本発明は、該気体領域の内部において、該物体表面に対して圧縮気体を利用して研掃材を噴射することにより該物体表面に粗面を形成し、使用済みの研掃材は気体流により吸引回収可能な、液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置に関する。
該物体表面を気体のみに接触せしめる気体領域を具備し、該気体領域の内部において該物体表面に対して作用を及ぼすことが可能な、液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置に関する。
本発明は、該気体領域の内部において、該物体表面に対して圧縮気体を利用して研掃材を噴射することにより該物体表面に粗面を形成し、使用済みの研掃材は気体流により吸引回収可能な、液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置に関する。
内部に負圧が生成されることによって物体表面に吸着し且つ物体表面に沿って移動する装置としては、以下に記載の装置を一例として挙げることができる。
船舶、ビルディング等の傾斜した又は実質上垂直な種々の物体表面に吸着して移動することができる装置として、例えば特公昭60−26752号公報(米国特許第4,095,378号明細書及び図面)に開示された装置を挙げることができる。
かかる装置は、メインケーシングと、該メインケーシングに装着された移動手段としての車輪と、該メインケーシングに連結されその自由端部が物体表面に接触せしめられるシール部材と、該メインケーシング、物体表面及び該シール部材によって規定された負圧領域の内部の流体を外部に排出するための負圧生成手段とを具備している。
かかる装置においては、負圧生成手段が付勢されると負圧領域の内部の流体が外部に排出され、負圧領域内外の流体圧力差に起因してメインケーシングに作用する流体圧力は車輪を介して物体表面に伝達され、かかる流体圧力によって装置が物体表面に吸着される。
また、かかる吸着状態において電動モ−タの如き駆動手段によって車輪を回転駆動せしめると、上記車輪の作用によって装置は物体表面に沿って移動する。
また、かかる装置には、負圧領域の内部の物体表面に向け研掃材を噴射する研掃材噴射手段の如き作業装置が装着されており、物体表面上における種々の作業をリモートコントロールにて安全にかつ効率的に行うことができる。
次に、液体中に在る物体表面に密着しかつ物体表面に沿って移動しながら該物体表面に作用を施す装置としては、本発明者が、特許公開2003−285782号公報にて提案した下記の装置を挙げることができる。
かかる装置は、物体表面を気体のみに接触せしめる二つの気体領域を具備し、かつ該気体領域に物体表面に作用を施す装置を具備している。
かかる装置の構成について述べると、外側のケーシングと内側のケーシングとを少なくとも具備したメインケーシングと;該外側のケーシングの開口部に装着されその一部分が物体表面に接触せしめられる外側シール部材と;該内側のケーシングの開口部に装着されその一部分が物体表面に接触せしめられる内側シール部材と;該メインケーシングと物体表面との距離を任意の距離に維持しかつ物体表面に沿って移動可能な手段;とを具備する、液体中に在る物体表面に密着しながら物体表面に沿って移動可能な装置において、少なくとも該外側のケーシングと該外側シール部材と該内側シール部材とが物体表面と協働して第1領域を規定し、また、少なくとも該内側のケーシングと該内側シール部材とが物体表面と協働して規定した負圧領域を具備している。
特公昭60−26752号公報
特許公開2003−285782号公報
船舶、ビルディング等の傾斜した又は実質上垂直な種々の物体表面に吸着して移動することができる装置として、例えば特公昭60−26752号公報(米国特許第4,095,378号明細書及び図面)に開示された装置を挙げることができる。
かかる装置は、メインケーシングと、該メインケーシングに装着された移動手段としての車輪と、該メインケーシングに連結されその自由端部が物体表面に接触せしめられるシール部材と、該メインケーシング、物体表面及び該シール部材によって規定された負圧領域の内部の流体を外部に排出するための負圧生成手段とを具備している。
かかる装置においては、負圧生成手段が付勢されると負圧領域の内部の流体が外部に排出され、負圧領域内外の流体圧力差に起因してメインケーシングに作用する流体圧力は車輪を介して物体表面に伝達され、かかる流体圧力によって装置が物体表面に吸着される。
また、かかる吸着状態において電動モ−タの如き駆動手段によって車輪を回転駆動せしめると、上記車輪の作用によって装置は物体表面に沿って移動する。
また、かかる装置には、負圧領域の内部の物体表面に向け研掃材を噴射する研掃材噴射手段の如き作業装置が装着されており、物体表面上における種々の作業をリモートコントロールにて安全にかつ効率的に行うことができる。
次に、液体中に在る物体表面に密着しかつ物体表面に沿って移動しながら該物体表面に作用を施す装置としては、本発明者が、特許公開2003−285782号公報にて提案した下記の装置を挙げることができる。
かかる装置は、物体表面を気体のみに接触せしめる二つの気体領域を具備し、かつ該気体領域に物体表面に作用を施す装置を具備している。
かかる装置の構成について述べると、外側のケーシングと内側のケーシングとを少なくとも具備したメインケーシングと;該外側のケーシングの開口部に装着されその一部分が物体表面に接触せしめられる外側シール部材と;該内側のケーシングの開口部に装着されその一部分が物体表面に接触せしめられる内側シール部材と;該メインケーシングと物体表面との距離を任意の距離に維持しかつ物体表面に沿って移動可能な手段;とを具備する、液体中に在る物体表面に密着しながら物体表面に沿って移動可能な装置において、少なくとも該外側のケーシングと該外側シール部材と該内側シール部材とが物体表面と協働して第1領域を規定し、また、少なくとも該内側のケーシングと該内側シール部材とが物体表面と協働して規定した負圧領域を具備している。
上述した特公昭60−26752号公報に記載された装置を液体中で使用する場合には次の通りの解決すべき問題が存在する。
第1の問題として、液体中に在る物体表面に対し、例えば圧縮空気を利用して研掃材を噴射し、よって物体表面に粗面を形成したのち、使用済みの研掃材を陸上に設置された回収容器まで空気流を利用して吸引回収する場合においては、装置が液面下に在っても研掃材の噴射領域が常に気体で満たされている必要がある。
ただし、研掃材の噴射領域に液体が浸入しても該浸入した液体が陸上に設置された回収容器まで空気流を利用して吸引回収され、言い換えれば、該浸入した液体が陸上に設置された回収容器まで気液混合輸送され、しかも研掃材の噴射領域のかなりの部分が常に気体で満たされていれば問題ない。
第2の問題として、液体中に在る装置が気体で満たされた領域を具備する場合、深度が深くなるにつれ液体の圧力が増大するので、該液体の圧力が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように該気体で満たされた領域の圧力を制御する必要がある。
仮に、該液体の圧力が該気体で満たされた領域の圧力より非常に大きいと、該気体で満たされた領域を該液体の圧力が物体表面へ非常に強く押し付けるので、装置が物体表面に沿って移動するために非常に大きな力を必要とする。
また、研掃材の噴射など該気体で満たされた領域へ圧縮気体を噴出する場合においては、該気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように圧縮気体の圧力を制御する必要がある。
仮に、該気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が小さくなると圧縮気体の流量が減少するので、該圧縮気体を利用して物体表面に作用を施す場合においては該作用が不完全となる。
次に、特許公開2003−285782号公報に開示された装置には次の通りの解決すべき問題が存在する。
すなわち、上記の装置においては2重のシール部材を具備しているので、装置の体積が大きく、装置の重量も重いといった問題がある。
第1の問題として、液体中に在る物体表面に対し、例えば圧縮空気を利用して研掃材を噴射し、よって物体表面に粗面を形成したのち、使用済みの研掃材を陸上に設置された回収容器まで空気流を利用して吸引回収する場合においては、装置が液面下に在っても研掃材の噴射領域が常に気体で満たされている必要がある。
ただし、研掃材の噴射領域に液体が浸入しても該浸入した液体が陸上に設置された回収容器まで空気流を利用して吸引回収され、言い換えれば、該浸入した液体が陸上に設置された回収容器まで気液混合輸送され、しかも研掃材の噴射領域のかなりの部分が常に気体で満たされていれば問題ない。
第2の問題として、液体中に在る装置が気体で満たされた領域を具備する場合、深度が深くなるにつれ液体の圧力が増大するので、該液体の圧力が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように該気体で満たされた領域の圧力を制御する必要がある。
仮に、該液体の圧力が該気体で満たされた領域の圧力より非常に大きいと、該気体で満たされた領域を該液体の圧力が物体表面へ非常に強く押し付けるので、装置が物体表面に沿って移動するために非常に大きな力を必要とする。
また、研掃材の噴射など該気体で満たされた領域へ圧縮気体を噴出する場合においては、該気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように圧縮気体の圧力を制御する必要がある。
仮に、該気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が小さくなると圧縮気体の流量が減少するので、該圧縮気体を利用して物体表面に作用を施す場合においては該作用が不完全となる。
次に、特許公開2003−285782号公報に開示された装置には次の通りの解決すべき問題が存在する。
すなわち、上記の装置においては2重のシール部材を具備しているので、装置の体積が大きく、装置の重量も重いといった問題がある。
従って、本発明の技術的解決課題は次のとおりである。
先ず、特公昭60−26752号公報に開示された装置に関わる上述の第1の問題について、その技術的解決課題は以下のとおりである。
液体中に在る物体表面に対し、例えば圧縮空気を利用して研掃材を噴射し、よって物体表面に粗面を形成したのち、使用済みの研掃材を陸上に設置された回収容器まで空気流を利用して吸引回収する場合においては、装置が液体中に在っても研掃材の噴射領域が常に気体で満たされている必要がある。
ただし、研掃材の噴射領域に液体が浸入しても、該浸入した液体が陸上に設置された回収容器まで空気流を利用して吸引回収され、言い換えれば、該浸入した液体が陸上に設置された回収容器まで気液混合輸送され、しかも研掃材の噴射領域のかなりの部分が常に気体で満たされていれば問題ない。
研掃材の噴射領域のかなりの部分を常に気体で満たすためには、真空源により研掃材の噴射領域から吸引抽出された気体の量と同量の気体を装置の外部から新たに補給してやれば良い。
すなわち、特公昭60−26752号公報に開示された装置に関わる上述の第1の問題の技術的解決課題は、上記のように構成された、液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置を提供することである。
第2の問題について、その技術的解決課題は、装置を包囲する液体の圧力が増大しても気体で満たされた領域の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように該気体で満たされた領域の圧力を制御することである。
また、気体で満たされた領域へ圧縮気体を噴出する場合においては、該気体で満たされた領域の圧力と該圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように該圧縮気体の圧力を制御することである。
次に、特許公開2003−285782号公報に開示された装置に関わる問題について、その技術的解決課題は、
1個のシール部材を具備することにより装置を簡略化し、よって装置の体積と重量を減少させることである。
以上に、液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置において、従来技術の問題点を指摘し、本発明が解決しようとする課題を述べた。
先ず、特公昭60−26752号公報に開示された装置に関わる上述の第1の問題について、その技術的解決課題は以下のとおりである。
液体中に在る物体表面に対し、例えば圧縮空気を利用して研掃材を噴射し、よって物体表面に粗面を形成したのち、使用済みの研掃材を陸上に設置された回収容器まで空気流を利用して吸引回収する場合においては、装置が液体中に在っても研掃材の噴射領域が常に気体で満たされている必要がある。
ただし、研掃材の噴射領域に液体が浸入しても、該浸入した液体が陸上に設置された回収容器まで空気流を利用して吸引回収され、言い換えれば、該浸入した液体が陸上に設置された回収容器まで気液混合輸送され、しかも研掃材の噴射領域のかなりの部分が常に気体で満たされていれば問題ない。
研掃材の噴射領域のかなりの部分を常に気体で満たすためには、真空源により研掃材の噴射領域から吸引抽出された気体の量と同量の気体を装置の外部から新たに補給してやれば良い。
すなわち、特公昭60−26752号公報に開示された装置に関わる上述の第1の問題の技術的解決課題は、上記のように構成された、液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置を提供することである。
第2の問題について、その技術的解決課題は、装置を包囲する液体の圧力が増大しても気体で満たされた領域の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように該気体で満たされた領域の圧力を制御することである。
また、気体で満たされた領域へ圧縮気体を噴出する場合においては、該気体で満たされた領域の圧力と該圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように該圧縮気体の圧力を制御することである。
次に、特許公開2003−285782号公報に開示された装置に関わる問題について、その技術的解決課題は、
1個のシール部材を具備することにより装置を簡略化し、よって装置の体積と重量を減少させることである。
以上に、液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置において、従来技術の問題点を指摘し、本発明が解決しようとする課題を述べた。
先ず、特公昭60−26752号公報に開示された装置に関わる上記の技術的解決課題と、特許公開2003−285782号公報に開示された装置に関わる上記の技術的解決課題を達成するために、本発明の第1の発明によれば、特許請求の範囲の請求項1に記載されているように、
メインケーシングと;該ケーシングの開口部に装着されその一部分が物体表面に接触せしめられるシール部材と;該ケーシングと該シール部材とが物体表面と協働して規定する負圧領域と;該負圧領域の内部において物体表面に向けて研掃材と圧縮された気体を噴出せしめる研掃材噴射ノズルなどの物体表面1に対して作用を施す手段と;該メインケーシングと物体表面との距離を任意の距離に維持し且つ物体表面に沿って移動可能な手段;とを具備する、液体中に在る物体表面に密着しながら物体表面に沿って移動可能な装置において;
該装置は、該負圧領域から抽出される気体の圧力を任意の圧力に調整することにより、該負圧領域の圧力を任意の圧力に調整する吸引気体用圧力制御弁と;該負圧領域へ注入される気体の圧力を任意の圧力に調整することにより、該負圧領域の圧力を任意の圧力に調整する圧縮気体用圧力制御弁;を備えており;
該吸引気体用圧力制御弁は、真空源に連結された下流側弁室と、該負圧領域に連結された上流側弁室と、該下流側弁室と該上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圧力制御弁において、該負圧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負圧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ており;
該圧縮気体用圧力制御弁は、該負圧領域に連結された下流側弁室と、圧縮気体源に連結された上流側弁室と、該下流側弁室と該上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圧力制御弁において、該負圧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負圧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ており;以上のように構成されたことを特徴とする、液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置が提供される。
また、本発明の第2の発明によれば、特許請求の範囲の請求項2に記載されているように、
メインケーシングと;該ケーシングの開口部に装着されその一部分が物体表面に接触せしめられるシール部材と;該ケーシングと該シール部材とが物体表面と協働して規定する負圧領域と;該負圧領域の内部において物体表面に向けて研掃材と圧縮された気体を噴出せしめる研掃材噴射ノズルなどの物体表面1に対して作用を施す手段と;該メインケーシングと物体表面との距離を任意の距離に維持し且つ物体表面に沿って移動可能な手段;とを具備する、液体中に在る物体表面に密着しながら物体表面に沿って移動可能な装置において;
該負圧領域は真空源に連結されるとともに該負圧領域と該真空源との間には吸引気体用圧力制御弁が配置されており;
該負圧領域は圧縮気体源に連結されるとともに該負圧領域と該圧縮気体源との間には圧縮気体用圧力制御弁が配置されており;
液体中の物体表面に密着している装置を包囲する液体のゲージ圧力をPwとし、該負圧領域のゲージ圧力をP2とすれば、Pwの値が変動しても、P2=Pw−Pnとなるように吸引気体用圧力制御弁と圧縮気体用圧力制御弁を制御し、この時、Pnの値は20mmHgから500mmHgまでの圧力範囲から選択した任意の値とし;
以上のように構成されたことを特徴とする、液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置が提供される。
また、特許請求の範囲の請求項3に記載されているように、
研掃材噴射ノズルなどの物体表面に対して作用を施すノズルは圧縮気体源と連結されるとともに、該ノズルと圧縮気体源との間にはノズル用圧力制御弁が配置されており;
ノズル用圧力制御弁のゲージ圧力をPBとすれば、Pwの値が変動しても、PB=Pw−Pn+Pbとなるようにノズル用圧力制御弁を制御し、この時、Pbの値は2kgf/cm2 以上の圧力範囲から選択した任意の値とし;
以上のように構成されたことを特徴とする、請求項1乃至請求項2に記載の液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置が提供される。
メインケーシングと;該ケーシングの開口部に装着されその一部分が物体表面に接触せしめられるシール部材と;該ケーシングと該シール部材とが物体表面と協働して規定する負圧領域と;該負圧領域の内部において物体表面に向けて研掃材と圧縮された気体を噴出せしめる研掃材噴射ノズルなどの物体表面1に対して作用を施す手段と;該メインケーシングと物体表面との距離を任意の距離に維持し且つ物体表面に沿って移動可能な手段;とを具備する、液体中に在る物体表面に密着しながら物体表面に沿って移動可能な装置において;
該装置は、該負圧領域から抽出される気体の圧力を任意の圧力に調整することにより、該負圧領域の圧力を任意の圧力に調整する吸引気体用圧力制御弁と;該負圧領域へ注入される気体の圧力を任意の圧力に調整することにより、該負圧領域の圧力を任意の圧力に調整する圧縮気体用圧力制御弁;を備えており;
該吸引気体用圧力制御弁は、真空源に連結された下流側弁室と、該負圧領域に連結された上流側弁室と、該下流側弁室と該上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圧力制御弁において、該負圧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負圧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ており;
該圧縮気体用圧力制御弁は、該負圧領域に連結された下流側弁室と、圧縮気体源に連結された上流側弁室と、該下流側弁室と該上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圧力制御弁において、該負圧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負圧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ており;以上のように構成されたことを特徴とする、液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置が提供される。
また、本発明の第2の発明によれば、特許請求の範囲の請求項2に記載されているように、
メインケーシングと;該ケーシングの開口部に装着されその一部分が物体表面に接触せしめられるシール部材と;該ケーシングと該シール部材とが物体表面と協働して規定する負圧領域と;該負圧領域の内部において物体表面に向けて研掃材と圧縮された気体を噴出せしめる研掃材噴射ノズルなどの物体表面1に対して作用を施す手段と;該メインケーシングと物体表面との距離を任意の距離に維持し且つ物体表面に沿って移動可能な手段;とを具備する、液体中に在る物体表面に密着しながら物体表面に沿って移動可能な装置において;
該負圧領域は真空源に連結されるとともに該負圧領域と該真空源との間には吸引気体用圧力制御弁が配置されており;
該負圧領域は圧縮気体源に連結されるとともに該負圧領域と該圧縮気体源との間には圧縮気体用圧力制御弁が配置されており;
液体中の物体表面に密着している装置を包囲する液体のゲージ圧力をPwとし、該負圧領域のゲージ圧力をP2とすれば、Pwの値が変動しても、P2=Pw−Pnとなるように吸引気体用圧力制御弁と圧縮気体用圧力制御弁を制御し、この時、Pnの値は20mmHgから500mmHgまでの圧力範囲から選択した任意の値とし;
以上のように構成されたことを特徴とする、液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置が提供される。
また、特許請求の範囲の請求項3に記載されているように、
研掃材噴射ノズルなどの物体表面に対して作用を施すノズルは圧縮気体源と連結されるとともに、該ノズルと圧縮気体源との間にはノズル用圧力制御弁が配置されており;
ノズル用圧力制御弁のゲージ圧力をPBとすれば、Pwの値が変動しても、PB=Pw−Pn+Pbとなるようにノズル用圧力制御弁を制御し、この時、Pbの値は2kgf/cm2 以上の圧力範囲から選択した任意の値とし;
以上のように構成されたことを特徴とする、請求項1乃至請求項2に記載の液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置が提供される。
本発明の装置において、負圧領域の気体の圧力は装置を包囲している液体の圧力より低い圧力に維持されているので負圧の作用により装置は物体表面へ密着する。
また、メインケーシングと物体表面との距離を任意の距離に維持しかつ物体表面に沿って移動する手段により、装置は液体中に在る物体表面に密着しながら物体表面に沿って移動する。
負圧領域の内部には物体表面に向け研掃材を圧縮気体と共に噴射するブラストノズルが具備されており、該研掃材の噴射の作用により物体表面に付着したサビや劣化した塗料が除去され、また物体表面には粗面が形成される。
負圧領域の内部において噴射された研掃材は、該内部に侵入した液体と共に、負圧領域から陸上に設置された回収容器および真空源に至る気体流の作用により、該回収容器まで吸引移送される。
なお、真空源により負圧領域から吸引抽出された気体の量と同量の気体が、装置の外部から負圧領域の内部へ、新たに補給される。
また、深度が深くなるにつれ装置を包囲する液体の圧力が増大しても、気体で満たされた領域の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように該気体で満たされた領域の圧力が制御される。
また、気体で満たされた領域へ研掃材ブラストを目的として圧縮気体を噴出する場合においては、該気体で満たされた領域の圧力と該圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように該圧縮気体の圧力が制御される。
また、メインケーシングと物体表面との距離を任意の距離に維持しかつ物体表面に沿って移動する手段により、装置は液体中に在る物体表面に密着しながら物体表面に沿って移動する。
負圧領域の内部には物体表面に向け研掃材を圧縮気体と共に噴射するブラストノズルが具備されており、該研掃材の噴射の作用により物体表面に付着したサビや劣化した塗料が除去され、また物体表面には粗面が形成される。
負圧領域の内部において噴射された研掃材は、該内部に侵入した液体と共に、負圧領域から陸上に設置された回収容器および真空源に至る気体流の作用により、該回収容器まで吸引移送される。
なお、真空源により負圧領域から吸引抽出された気体の量と同量の気体が、装置の外部から負圧領域の内部へ、新たに補給される。
また、深度が深くなるにつれ装置を包囲する液体の圧力が増大しても、気体で満たされた領域の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように該気体で満たされた領域の圧力が制御される。
また、気体で満たされた領域へ研掃材ブラストを目的として圧縮気体を噴出する場合においては、該気体で満たされた領域の圧力と該圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように該圧縮気体の圧力が制御される。
本発明は下記の効果をもたらすものである。
本発明の第1の効果について述べると、
本発明においては、液体中に在る物体表面において、気体で満たされた負圧空間の中で該物体表面に向けて研掃材を圧縮気体と共に噴射し、よって該物体表面からサビや劣化した塗料を除去し且つ該物体表面に粗面を形成したのち、使用済みの研掃材と除去されたサビや塗料は陸上に設置された回収容器まで気体流を利用して全て吸引回収することができるので、環境を汚染しない研掃材ブラスト作業を、液体中に在る物体表面において実施することができる。
本発明の第2の効果について述べると、
本発明の装置においては、特許公開2003−285782号公報に開示された装置と比較して装置が簡略化されており、よって装置の体積が小さく装置の重量も軽い。
本発明の第3の効果について述べると、
液体中に在る装置本体が気体で満たされた領域を具備する場合、深度が深くなるにつれ液体の圧力が増大するので、該液体の圧力が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように該気体で満たされた領域の圧力を制御する必要がある。
仮に、該液体の圧力が該気体で満たされた領域の圧力より非常に大きいと、該気体で満たされた領域を該液体の圧力が物体表面へ非常に強く押し付けるので、装置が物体表面に沿って移動するために非常に大きな力を必要とする。
本発明の装置においては、深度が深くなるにつれ液体の圧力が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように該気体で満たされた領域の圧力を制御した。
本発明の第4の効果について述べると、
研掃材の噴射など該気体で満たされた領域へ圧縮気体を噴出する場合においては、該気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように圧縮気体の圧力を制御する必要がある。
仮に、該気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が小さくなると圧縮気体の流量が減少するので、該圧縮気体を利用して物体表面に作用を施す場合においては該作用が不完全となる。
本発明の装置においては、気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように圧縮気体の圧力を制御した。
本発明の第1の効果について述べると、
本発明においては、液体中に在る物体表面において、気体で満たされた負圧空間の中で該物体表面に向けて研掃材を圧縮気体と共に噴射し、よって該物体表面からサビや劣化した塗料を除去し且つ該物体表面に粗面を形成したのち、使用済みの研掃材と除去されたサビや塗料は陸上に設置された回収容器まで気体流を利用して全て吸引回収することができるので、環境を汚染しない研掃材ブラスト作業を、液体中に在る物体表面において実施することができる。
本発明の第2の効果について述べると、
本発明の装置においては、特許公開2003−285782号公報に開示された装置と比較して装置が簡略化されており、よって装置の体積が小さく装置の重量も軽い。
本発明の第3の効果について述べると、
液体中に在る装置本体が気体で満たされた領域を具備する場合、深度が深くなるにつれ液体の圧力が増大するので、該液体の圧力が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように該気体で満たされた領域の圧力を制御する必要がある。
仮に、該液体の圧力が該気体で満たされた領域の圧力より非常に大きいと、該気体で満たされた領域を該液体の圧力が物体表面へ非常に強く押し付けるので、装置が物体表面に沿って移動するために非常に大きな力を必要とする。
本発明の装置においては、深度が深くなるにつれ液体の圧力が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように該気体で満たされた領域の圧力を制御した。
本発明の第4の効果について述べると、
研掃材の噴射など該気体で満たされた領域へ圧縮気体を噴出する場合においては、該気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように圧縮気体の圧力を制御する必要がある。
仮に、該気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が小さくなると圧縮気体の流量が減少するので、該圧縮気体を利用して物体表面に作用を施す場合においては該作用が不完全となる。
本発明の装置においては、気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように圧縮気体の圧力を制御した。
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、添付図を参照して詳細に説明する。
図1乃至図5を参照して説明すると、
図示の装置は液体中の物体表面1に密着しており、図1において図の左方向もしくは右方向に移動する。
図示の装置はメインケーシング22を具備しており、メインケーシング22は剛性材料を素材とし、物体表面1の方向が開口したカップの形状をしている。
メインケーシング22の開口した縁部には、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シール部材31が装着されている。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、シール部材31は装置を包囲する液体の圧力により物体表面1に押し付けられる。すなわち、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。
メインケーシング22とシール部材31は物体表面1と協働して負圧領域12を規定している。
メインケーシング22の側面部には、負圧領域12と回収容器963および真空源96とをホースで連結するための接続管部材211が溶着されている。
メインケーシング22の背面部には、負圧領域12と圧縮気体源94とをホースで連結するための接続管部材221が溶着されている。
メインケーシング22の背面部には、研掃材噴射ノズル84が固定されており、研掃材噴射ノズル84にはブラストホース845が接続されている。
研掃材噴射ノズル84は、圧縮空気を利用して研掃材粒子を物体表面1に向け高速で噴射することにより物体表面1に付着するサビや劣化した塗膜を除去し、かつ物体表面1を粗面化することにより、物体表面1を溶射などの手段によりコーティングするために最良の前処理を実施し、最良のコーティング素地を形成する。
図示の装置は、メインケーシング22の外部に、フレーム部材4を介して4個の車輪41を具備している。車輪41は、メインケーシング22の開口した周縁部と物体表面1との間隙を一定の距離に維持し、且つメインケーシング22対し物体表面1の方向に作用する包囲液体の押し付け圧力を受け止める機能を有する。
車輪41をギヤードモータ(図示せず)などの駆動手段に連結すれば、本発明の実施例の装置は物体表面1に沿って自走することができる。ただし、本発明の実施例の装置を該装置の外部の力により物体表面1に沿って移動せしめる場合においては、車輪41をギヤードモータなどの駆動手段に連結する必要は無く、自由に従動回転する車輪として使用する。なお、車輪41をメインケーシング22に保持する機構は本発明には重要ではなく、公知の機構が使用され得る。
なお、本発明の負圧領域12に具備される物体表面1に対して作用を施す手段について、研掃材噴射ノズル84に限定されない。例えば、研掃材噴射ノズル84の代わりに超高圧水噴射ノズルを具備することもできる。
図1乃至図5を参照して説明すると、
図示の装置は液体中の物体表面1に密着しており、図1において図の左方向もしくは右方向に移動する。
図示の装置はメインケーシング22を具備しており、メインケーシング22は剛性材料を素材とし、物体表面1の方向が開口したカップの形状をしている。
メインケーシング22の開口した縁部には、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シール部材31が装着されている。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、シール部材31は装置を包囲する液体の圧力により物体表面1に押し付けられる。すなわち、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。
メインケーシング22とシール部材31は物体表面1と協働して負圧領域12を規定している。
メインケーシング22の側面部には、負圧領域12と回収容器963および真空源96とをホースで連結するための接続管部材211が溶着されている。
メインケーシング22の背面部には、負圧領域12と圧縮気体源94とをホースで連結するための接続管部材221が溶着されている。
メインケーシング22の背面部には、研掃材噴射ノズル84が固定されており、研掃材噴射ノズル84にはブラストホース845が接続されている。
研掃材噴射ノズル84は、圧縮空気を利用して研掃材粒子を物体表面1に向け高速で噴射することにより物体表面1に付着するサビや劣化した塗膜を除去し、かつ物体表面1を粗面化することにより、物体表面1を溶射などの手段によりコーティングするために最良の前処理を実施し、最良のコーティング素地を形成する。
図示の装置は、メインケーシング22の外部に、フレーム部材4を介して4個の車輪41を具備している。車輪41は、メインケーシング22の開口した周縁部と物体表面1との間隙を一定の距離に維持し、且つメインケーシング22対し物体表面1の方向に作用する包囲液体の押し付け圧力を受け止める機能を有する。
車輪41をギヤードモータ(図示せず)などの駆動手段に連結すれば、本発明の実施例の装置は物体表面1に沿って自走することができる。ただし、本発明の実施例の装置を該装置の外部の力により物体表面1に沿って移動せしめる場合においては、車輪41をギヤードモータなどの駆動手段に連結する必要は無く、自由に従動回転する車輪として使用する。なお、車輪41をメインケーシング22に保持する機構は本発明には重要ではなく、公知の機構が使用され得る。
なお、本発明の負圧領域12に具備される物体表面1に対して作用を施す手段について、研掃材噴射ノズル84に限定されない。例えば、研掃材噴射ノズル84の代わりに超高圧水噴射ノズルを具備することもできる。
主として図3乃至図5を参照して、本発明の第1の発明の実施例の装置の全体システムを以下に説明する。
液体中に在る物体表面1に密着しかつ物体表面1に沿って移動する装置は、以下、装置本体と呼称する。
なお、配管を示す線の上の矢印は、流体が流れる方向を示している。
研掃材噴射ノズル84は、ブラストホース845を介して、下流側から順に、研掃材圧送タンク846、圧力計PB、ノズル用圧力制御弁Vb、電磁開閉弁847及びエアコンプレッサ94に連結されている。
研掃材噴射ノズル84から負圧領域12へ圧縮空気を噴出する場合においては、負圧領域12の圧力と圧縮空気の圧力との差圧が一定になるように圧縮空気の圧力が制御される。仮に、負圧領域12の圧力と圧縮空気の圧力との差圧が小さくなると圧縮空気の流量が減少するので、該圧縮空気を利用して物体表面1に作用を施す場合においては該作用が不完全となる。
このため、研掃材噴射ノズル84の出口が負圧領域12の内部または負圧領域12に連通した部分で開口した装置において、研掃材噴射ノズル84へ供給される圧縮空気用のノズル用圧力制御弁Vbのゲージ圧力をPBとすれば、Pwの値が変動しても、PB=Pw−Pn+Pbとなるようにノズル用圧力制御弁Vbを制御する。この時、Pbの値は2 kgf/cm2 以上の圧力範囲から選択した任意の値とする。
液体中に在る物体表面1に密着しかつ物体表面1に沿って移動する装置は、以下、装置本体と呼称する。
なお、配管を示す線の上の矢印は、流体が流れる方向を示している。
研掃材噴射ノズル84は、ブラストホース845を介して、下流側から順に、研掃材圧送タンク846、圧力計PB、ノズル用圧力制御弁Vb、電磁開閉弁847及びエアコンプレッサ94に連結されている。
研掃材噴射ノズル84から負圧領域12へ圧縮空気を噴出する場合においては、負圧領域12の圧力と圧縮空気の圧力との差圧が一定になるように圧縮空気の圧力が制御される。仮に、負圧領域12の圧力と圧縮空気の圧力との差圧が小さくなると圧縮空気の流量が減少するので、該圧縮空気を利用して物体表面1に作用を施す場合においては該作用が不完全となる。
このため、研掃材噴射ノズル84の出口が負圧領域12の内部または負圧領域12に連通した部分で開口した装置において、研掃材噴射ノズル84へ供給される圧縮空気用のノズル用圧力制御弁Vbのゲージ圧力をPBとすれば、Pwの値が変動しても、PB=Pw−Pn+Pbとなるようにノズル用圧力制御弁Vbを制御する。この時、Pbの値は2 kgf/cm2 以上の圧力範囲から選択した任意の値とする。
負圧領域12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研掃材回収容器963の入口に連結され、研掃材回収容器963の出口は吸引気体用圧力調整弁92bの上流側弁室931の接続継手922に連結され、吸引気体用圧力調整弁92bの下流側弁室932の接続継手923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。
真空ポンプ96は十分な吸引風量且つ十分な吸引圧力を具備しており、また、過大な真空の発生により真空ポンプ96が焼き付かないように、過大な真空が発生した場合には自動的に外気を吸入して真空度を低下させる機能を有するバキュームブレーカ863が真空ポンプ96の入口に具備されている。
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、負圧領域12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。
研掃材回収容器963の下部には、研掃材回収容器963の内部にて捕集された物質を外部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。
真空ポンプ96は十分な吸引風量且つ十分な吸引圧力を具備しており、また、過大な真空の発生により真空ポンプ96が焼き付かないように、過大な真空が発生した場合には自動的に外気を吸入して真空度を低下させる機能を有するバキュームブレーカ863が真空ポンプ96の入口に具備されている。
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、負圧領域12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。
研掃材回収容器963の下部には、研掃材回収容器963の内部にて捕集された物質を外部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。
負圧領域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縮気体用圧力調整弁92の下流側弁室932の接続継手923に連結され、圧縮気体用圧力調整弁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エアコンプレッサ94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、使用されるエアコンプレッサ94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Pcの値は約4と仮定する。
本発明の実施例の装置においては、使用されるエアコンプレッサ94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Pcの値は約4と仮定する。
圧縮気体用圧力調整弁92の詳細について述べると、圧縮気体用圧力調整弁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。
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。
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。
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。
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すなわち負圧領域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、負圧領域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、負圧領域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。
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。
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。
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。
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すなわち負圧領域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、負圧領域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、負圧領域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。
吸引気体用圧力調整弁92bの詳細について述べると、吸引気体用圧力調整弁92bは圧縮気体用圧力調整弁92と同一の構造を有しているので図4を参照して説明を行うが、吸引気体用圧力調整弁92bの各部の名称と各接続継手の接続先は圧縮気体用圧力調整弁92とは多少異なっている。
吸引気体用圧力調整弁92b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。
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934と下流側圧力室933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。
下流側弁室932の接続継手923と下流側圧力室933の接続継手924はホースにて連結されているので、下流側弁室932と下流側圧力室933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。
パイロット圧力室934の接続継手925はホース942bを介してその上流側に在るリリーフ付き減圧弁943b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934の絶対圧力:Px kgf/cm2 は、減圧弁943b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。
パイロット圧力室934の絶対圧力:Px kgf/cm2 はピストン928を下方へ押して弁穴931を閉じようとする力Fdを発生させる。また、下流側弁室932すなわち第1領域11の絶対圧力:Pa
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、Pa<Pxの時に弁板927が閉となり、Pa>Pxの時に弁板927が開となる。
本発明の実施例の装置において、ホース961の圧力損失を無視した場合において、第1領域11の絶対圧力:Pa kgf/cm2 のPaの標準的な値を約0.62と仮定すると、第1領域11の絶対圧力を0.62 kgf/cm2 に維持するためにパイロット圧力室934の絶対圧力:Px
kgf/cm2 は0.62 kgf/cm2 に設定される。すなわち、Pa<0.62の時に弁板927が閉となり、Pa>0.62の時に弁板927が開となる。
吸引気体用圧力調整弁92b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。
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934と下流側圧力室933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。
下流側弁室932の接続継手923と下流側圧力室933の接続継手924はホースにて連結されているので、下流側弁室932と下流側圧力室933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。
パイロット圧力室934の接続継手925はホース942bを介してその上流側に在るリリーフ付き減圧弁943b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934の絶対圧力:Px kgf/cm2 は、減圧弁943b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。
パイロット圧力室934の絶対圧力:Px kgf/cm2 はピストン928を下方へ押して弁穴931を閉じようとする力Fdを発生させる。また、下流側弁室932すなわち第1領域11の絶対圧力:Pa
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、Pa<Pxの時に弁板927が閉となり、Pa>Pxの時に弁板927が開となる。
本発明の実施例の装置において、ホース961の圧力損失を無視した場合において、第1領域11の絶対圧力:Pa kgf/cm2 のPaの標準的な値を約0.62と仮定すると、第1領域11の絶対圧力を0.62 kgf/cm2 に維持するためにパイロット圧力室934の絶対圧力:Px
kgf/cm2 は0.62 kgf/cm2 に設定される。すなわち、Pa<0.62の時に弁板927が閉となり、Pa>0.62の時に弁板927が開となる。
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。
浅い深度の液面下に在る装置本体において、シール部材31の端部を物体表面1へ接触せしめた後、真空ポンプ96を起動すれば、メインケーシング22の内部に在る液体は真空ポンプ96の吸引作用により外部へ抽出され、メインケーシング22の内部には負圧領域12が形成される。
この時、メインケーシング22の内部に負圧領域12が形成されることに起因して、負圧領域12にはエアコンプレッサなどの圧縮気体源94から気体が注入される。
該注入された気体は、シール部材31と物体表面1の隙間を通って負圧領域12へ流入した液体と共に、真空ポンプ96の吸引作用により吸引移送され(気液混合移送され)、該移送された液体は研掃材回収容器963により捕集、回収され、該移送された気体は真空ポンプ96の排気口より大気中へ排出される。
以下にさらに詳しく述べると、
真空ポンプ96が作動すると、負圧領域12の内部の流体が下流側に吸引され、負圧領域12が所要の通り減圧される(負圧領域12の絶対圧力:Pa=0.62kgf/cm2 )。
かく負圧領域12が減圧されると、装置を包囲している水の圧力(絶対圧力:Po=1.0332kgf/cm2 )が負圧領域12の内外の圧力差(Po−Pa=0.4132kgf/cm2 )に起因して負圧領域12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、負圧領域12の圧力が所望の圧力に維持されている時、負圧領域12の内外の圧力差に起因して、装置を包囲する液体の圧力がシール部材31の自由端部を物体表面1の方向に強く押し付け、装置を包囲する液体が負圧領域12の内部に流入するのを極力阻止する。
しかしながら、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負圧領域12に流入する液体を完全に阻止するのは困難である。流入した液体は、その都度、負圧領域12の外部へ抽出されるのであれば問題ない。
物体表面1に作用を施す手段の作用効果について述べると、負圧領域12に具備された研掃材噴射ノズル84から圧縮気体と共に高速度で噴射された研掃材は、物体表面1に射突して物体表面1に付着するサビなどの異物を除去し且つ表面を粗面化した後、使用済みの研掃材及び異物はホース961を通って吸引移送された後、研掃材回収容器963により捕集、回収され、研掃材回収容器963にて清浄化された気体は真空ポンプ96に吸引されて大気中へ放出される。
浅い深度の液面下に在る装置本体において、シール部材31の端部を物体表面1へ接触せしめた後、真空ポンプ96を起動すれば、メインケーシング22の内部に在る液体は真空ポンプ96の吸引作用により外部へ抽出され、メインケーシング22の内部には負圧領域12が形成される。
この時、メインケーシング22の内部に負圧領域12が形成されることに起因して、負圧領域12にはエアコンプレッサなどの圧縮気体源94から気体が注入される。
該注入された気体は、シール部材31と物体表面1の隙間を通って負圧領域12へ流入した液体と共に、真空ポンプ96の吸引作用により吸引移送され(気液混合移送され)、該移送された液体は研掃材回収容器963により捕集、回収され、該移送された気体は真空ポンプ96の排気口より大気中へ排出される。
以下にさらに詳しく述べると、
真空ポンプ96が作動すると、負圧領域12の内部の流体が下流側に吸引され、負圧領域12が所要の通り減圧される(負圧領域12の絶対圧力:Pa=0.62kgf/cm2 )。
かく負圧領域12が減圧されると、装置を包囲している水の圧力(絶対圧力:Po=1.0332kgf/cm2 )が負圧領域12の内外の圧力差(Po−Pa=0.4132kgf/cm2 )に起因して負圧領域12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、負圧領域12の圧力が所望の圧力に維持されている時、負圧領域12の内外の圧力差に起因して、装置を包囲する液体の圧力がシール部材31の自由端部を物体表面1の方向に強く押し付け、装置を包囲する液体が負圧領域12の内部に流入するのを極力阻止する。
しかしながら、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負圧領域12に流入する液体を完全に阻止するのは困難である。流入した液体は、その都度、負圧領域12の外部へ抽出されるのであれば問題ない。
物体表面1に作用を施す手段の作用効果について述べると、負圧領域12に具備された研掃材噴射ノズル84から圧縮気体と共に高速度で噴射された研掃材は、物体表面1に射突して物体表面1に付着するサビなどの異物を除去し且つ表面を粗面化した後、使用済みの研掃材及び異物はホース961を通って吸引移送された後、研掃材回収容器963により捕集、回収され、研掃材回収容器963にて清浄化された気体は真空ポンプ96に吸引されて大気中へ放出される。
次に、圧縮気体用圧力調整弁92の弁板927は負圧領域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、エアコンプレッサ94が作動すると供給された気体は開いた弁板927より負圧領域12へ流入し、負圧領域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、負圧領域12に在る気体は負圧領域12の外部へ抽出されるので、負圧領域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、閉を繰り返して負圧領域12の絶対圧力を一定の値に維持する。
負圧領域12へ流入した気体は、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負圧領域12へ流入した液体と共に研掃材回収容器963まで吸引移送され、該液体は研掃材回収容器963にて分離された後にロータリフィーダ964により外部へ排出され、研掃材回収容器963にて該液体を除去された気体は真空ポンプ96を経て大気中へ放出される。
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、負圧領域12に在る気体は負圧領域12の外部へ抽出されるので、負圧領域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、閉を繰り返して負圧領域12の絶対圧力を一定の値に維持する。
負圧領域12へ流入した気体は、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負圧領域12へ流入した液体と共に研掃材回収容器963まで吸引移送され、該液体は研掃材回収容器963にて分離された後にロータリフィーダ964により外部へ排出され、研掃材回収容器963にて該液体を除去された気体は真空ポンプ96を経て大気中へ放出される。
以下に、圧縮気体用圧力調整弁92の動作の原理を図4と数式を使って説明する。
負圧領域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、
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
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
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
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、負圧領域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、負圧領域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。
負圧領域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、
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
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
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
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、負圧領域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、負圧領域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。
以下に、圧縮気体用圧力調整弁92の別の実施態様を図5を使って説明する。
図5の圧縮気体用圧力調整弁92が図4の圧縮気体用圧力調整弁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。
以下に、図5の圧縮気体用圧力調整弁92の動作の原理を数式を使って説明する。
負圧領域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、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、
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
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
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
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、負圧領域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、負圧領域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の圧縮気体用圧力調整弁92は、図4の圧縮気体用圧力調整弁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。
図5の圧縮気体用圧力調整弁92が図4の圧縮気体用圧力調整弁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。
以下に、図5の圧縮気体用圧力調整弁92の動作の原理を数式を使って説明する。
負圧領域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、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、
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
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
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
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、負圧領域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、負圧領域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の圧縮気体用圧力調整弁92は、図4の圧縮気体用圧力調整弁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。
負圧領域12を圧縮気体用圧力調整弁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以下に説明する。物体表面1に対して研掃材の噴射が行われている時においては研掃材噴射ノズル84から負圧領域12へ多量の圧縮気体が流入するが、研掃材の噴射が停止されると該圧縮気体の流入も完全に停止される。そこで、圧縮気体用圧力調整弁92は、研掃材の噴射と停止に関係なく、負圧領域12へ流入する気体の量を常に一定に維持する役目を持っている。
一方、エアコンプレッサ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、エアコンプレッサ95は余裕をもたせて吐出圧力の大きいエアコンプレッサを選定する必要がある。
また、エアコンプレッサ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。
本発明の実施例の装置の圧縮気体用圧力調整弁92は、エアコンプレッサ95から供給された気体を、該エアコンプレッサの吐出圧力に関係なく、装置を包囲する液体の圧力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。
一方、エアコンプレッサ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、エアコンプレッサ95は余裕をもたせて吐出圧力の大きいエアコンプレッサを選定する必要がある。
また、エアコンプレッサ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。
本発明の実施例の装置の圧縮気体用圧力調整弁92は、エアコンプレッサ95から供給された気体を、該エアコンプレッサの吐出圧力に関係なく、装置を包囲する液体の圧力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。
また、本発明の実施例の装置の圧縮気体用圧力調整弁92および吸引気体用圧力調整弁92bは、本発明の装置が液面下に在る物体表面に密着し且つ該表面に沿って移動する場合において、深度が深くなるにつれ液体の圧力が増大しても、該気体で満たされた領域の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように該気体で満たされた領域の圧力を制御するものである。
圧縮気体用圧力調整弁92および吸引気体用圧力調整弁92bにおける各々のパイロット圧力の設定方法について、該パイロット圧力はリリーフ付き減圧弁943およびリリーフ付き減圧弁943bにより出力される。
リリーフ付き減圧弁943およびリリーフ付き減圧弁943bについて電磁比例制御方式の減圧弁を使用し、且つ、深度に比例した電流もしくは電圧を出力する圧力センサーを本発明の装置に具備すれば、該減圧弁は深度に比例したパイロット圧力を出力することが出来る。
なお、該液圧が該気体で満たされた領域の圧力より非常に大きいと、該気体で満たされた領域を該液圧が物体表面へ非常に強く押し付けるので、装置が物体表面に沿って移動するために非常に大きな力を必要とする。
圧縮気体用圧力調整弁92および吸引気体用圧力調整弁92bにおける各々のパイロット圧力の設定方法について、該パイロット圧力はリリーフ付き減圧弁943およびリリーフ付き減圧弁943bにより出力される。
リリーフ付き減圧弁943およびリリーフ付き減圧弁943bについて電磁比例制御方式の減圧弁を使用し、且つ、深度に比例した電流もしくは電圧を出力する圧力センサーを本発明の装置に具備すれば、該減圧弁は深度に比例したパイロット圧力を出力することが出来る。
なお、該液圧が該気体で満たされた領域の圧力より非常に大きいと、該気体で満たされた領域を該液圧が物体表面へ非常に強く押し付けるので、装置が物体表面に沿って移動するために非常に大きな力を必要とする。
主として図6を参照して、本発明の第2の発明の実施例の装置の全体システムを以下に説明する。
液体中に在る物体表面1に密着しかつ物体表面1に沿って移動する装置は、以下、装置本体と呼称する。
なお、配管を示す線の上の矢印は、流体が流れる方向を示している。
装置本体の負圧領域12の接続管部材221は、ホース952を介して、下流側から順に、圧縮気体用圧力制御弁V1、エアコンプレッサ94に連結されている。
エアコンプレッサ94は十分な吐出量且つ十分な吐出圧力を具備している。
負圧領域12は、内部の圧力を検知する圧力センサP2を具備している。
負圧領域12の接続管部材211は、ホース961を介して、上流側から順に、研掃材回収容器963、吸引気体用圧力制御弁V2、真空ポンプ96に連結されている。
真空ポンプ96は十分な吸引風量且つ十分な吸引圧力を具備しており、また、過大な真空の発生により真空ポンプ96が焼き付かないように、過大な真空が発生した場合には自動的に外気を吸入して真空度を低下させる機能を有するバキュームブレーカ863が真空ポンプ96の入口に具備されている。
負圧領域12は、内部の圧力を検知する圧力センサP2を具備している。
負圧領域12の外側には、装置本体を包囲する液体の圧力を検知する圧力センサPwが具備されている。
負圧領域12は、ブラストホース845を介して、下流側から順に、研掃材圧送タンク846、圧力計PB、ノズル用圧力制御弁Vb、電磁開閉弁847及びエアコンプレッサ94に連結されている。
以下に、上述の各圧力制御弁の制御方法について述べる。
第1に、液体中に装置本体が在る場合、深度が深くなるにつれ装置本体を包囲する液体の圧力が増大するので、該液体の圧力が増大しても負圧領域12の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように負圧領域12の圧力が制御される。
仮に、該液体の圧力が負圧領域12の圧力より非常に大きいと、装置本体を該液体の圧力が物体表面1へ非常に強く押し付けるので、装置本体が物体表面1に沿って移動するために非常に大きな力を必要とする。
このため、液体中の物体表面に密着している装置本体を包囲する液体のゲージ圧力をPwとし、負圧領域12の気体のゲージ圧力をP2とすれば、Pwの値が変動しても、P2=Pw−Pnとなるように圧縮気体用圧力制御弁V1と吸引気体用圧力制御弁V2を制御する。この時、Pnの値は20mmHgから500mmHgまでの圧力範囲から選択した任意の値とする。
第2に、ノズル用圧力制御弁Vbから負圧領域12へ圧縮気体を噴出する場合においては、負圧領域12の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように圧縮気体の圧力が制御される。仮に、負圧領域12の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が小さくなると圧縮気体の流量が減少するので、該圧縮気体を利用して物体表面1に作用を施す場合においては該作用が不完全となる。
このため、ノズル用圧力制御弁Vbの出口が負圧領域12の内部で開口した装置において、研掃材噴射ノズル84へ供給される圧縮空気用のノズル用圧力制御弁Vbのゲージ圧力をPBとすれば、Pwの値が変動しても、PB=Pw−Pn+Pbとなるようにノズル用圧力制御弁Vbを制御する。この時、Pbの値は2kgf/cm2 以上の圧力範囲から選択した任意の値とする。
液体中に在る物体表面1に密着しかつ物体表面1に沿って移動する装置は、以下、装置本体と呼称する。
なお、配管を示す線の上の矢印は、流体が流れる方向を示している。
装置本体の負圧領域12の接続管部材221は、ホース952を介して、下流側から順に、圧縮気体用圧力制御弁V1、エアコンプレッサ94に連結されている。
エアコンプレッサ94は十分な吐出量且つ十分な吐出圧力を具備している。
負圧領域12は、内部の圧力を検知する圧力センサP2を具備している。
負圧領域12の接続管部材211は、ホース961を介して、上流側から順に、研掃材回収容器963、吸引気体用圧力制御弁V2、真空ポンプ96に連結されている。
真空ポンプ96は十分な吸引風量且つ十分な吸引圧力を具備しており、また、過大な真空の発生により真空ポンプ96が焼き付かないように、過大な真空が発生した場合には自動的に外気を吸入して真空度を低下させる機能を有するバキュームブレーカ863が真空ポンプ96の入口に具備されている。
負圧領域12は、内部の圧力を検知する圧力センサP2を具備している。
負圧領域12の外側には、装置本体を包囲する液体の圧力を検知する圧力センサPwが具備されている。
負圧領域12は、ブラストホース845を介して、下流側から順に、研掃材圧送タンク846、圧力計PB、ノズル用圧力制御弁Vb、電磁開閉弁847及びエアコンプレッサ94に連結されている。
以下に、上述の各圧力制御弁の制御方法について述べる。
第1に、液体中に装置本体が在る場合、深度が深くなるにつれ装置本体を包囲する液体の圧力が増大するので、該液体の圧力が増大しても負圧領域12の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように負圧領域12の圧力が制御される。
仮に、該液体の圧力が負圧領域12の圧力より非常に大きいと、装置本体を該液体の圧力が物体表面1へ非常に強く押し付けるので、装置本体が物体表面1に沿って移動するために非常に大きな力を必要とする。
このため、液体中の物体表面に密着している装置本体を包囲する液体のゲージ圧力をPwとし、負圧領域12の気体のゲージ圧力をP2とすれば、Pwの値が変動しても、P2=Pw−Pnとなるように圧縮気体用圧力制御弁V1と吸引気体用圧力制御弁V2を制御する。この時、Pnの値は20mmHgから500mmHgまでの圧力範囲から選択した任意の値とする。
第2に、ノズル用圧力制御弁Vbから負圧領域12へ圧縮気体を噴出する場合においては、負圧領域12の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように圧縮気体の圧力が制御される。仮に、負圧領域12の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が小さくなると圧縮気体の流量が減少するので、該圧縮気体を利用して物体表面1に作用を施す場合においては該作用が不完全となる。
このため、ノズル用圧力制御弁Vbの出口が負圧領域12の内部で開口した装置において、研掃材噴射ノズル84へ供給される圧縮空気用のノズル用圧力制御弁Vbのゲージ圧力をPBとすれば、Pwの値が変動しても、PB=Pw−Pn+Pbとなるようにノズル用圧力制御弁Vbを制御する。この時、Pbの値は2kgf/cm2 以上の圧力範囲から選択した任意の値とする。
次に、上述した装置の作用効果について、主として図6を参照して説明する。
浅い深度の液面下に在る装置本体において、シール部材31の端部を物体表面1へ接触せしめた後、真空ポンプ96を起動すれば、メインケーシング22の内部に在る液体は真空ポンプ96の吸引作用により外部へ抽出され、メインケーシング22の内部には負圧領域12が形成される。この時、メインケーシング22の内部に負圧領域12が形成されることに起因して、負圧領域12にはエアコンプレッサなどの圧縮気体源94から気体が注入される。
該注入された気体は、シール部材31と物体表面1の隙間を通って負圧領域12へ流入した液体と共に、真空ポンプ96の吸引作用により吸引移送され(気液混合移送され)、該移送された液体は研掃材回収容器963により捕集、回収され、該移送された気体は真空ポンプ96の排気口より大気中へ排出される。
以下にさらに詳しく述べると、
真空ポンプ96が作動すると、負圧領域12の内部の流体が下流側に吸引され、負圧領域12が所要の通り減圧される(負圧領域12の絶対圧力:Pa=0.62kgf/cm2 )。かく負圧領域12が減圧されると、装置を包囲している水の圧力(絶対圧力:Po=1.0332kgf/cm2
)が負圧領域12の内外の圧力差(Po−Pa=0.4132kgf/cm2 )に起因して負圧領域12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、負圧領域12の圧力が所望の圧力に維持されている時、負圧領域12の内外の圧力差に起因して、装置を包囲する液体の圧力がシール部材31の自由端部を物体表面1の方向に強く押し付け、装置を包囲する液体が負圧領域12の内部に流入するのを極力阻止する。
しかしながら、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負圧領域12に流入する液体を完全に阻止するのは困難である。流入した液体は、その都度、負圧領域12の外部へ抽出されるのであれば問題ない。
物体表面1に作用を施す手段の作用効果について述べると、負圧領域12に具備された研掃材噴射ノズル84から圧縮気体と共に高速度で噴射された研掃材は、物体表面1に射突して物体表面1に付着するサビなどの異物を除去し且つ表面を粗面化した後、使用済みの研掃材及び異物はホース961を通って吸引移送された後、研掃材回収容器963により捕集、回収され、研掃材回収容器963にて清浄化された気体は真空ポンプ96に吸引されて大気中へ放出される。
浅い深度の液面下に在る装置本体において、シール部材31の端部を物体表面1へ接触せしめた後、真空ポンプ96を起動すれば、メインケーシング22の内部に在る液体は真空ポンプ96の吸引作用により外部へ抽出され、メインケーシング22の内部には負圧領域12が形成される。この時、メインケーシング22の内部に負圧領域12が形成されることに起因して、負圧領域12にはエアコンプレッサなどの圧縮気体源94から気体が注入される。
該注入された気体は、シール部材31と物体表面1の隙間を通って負圧領域12へ流入した液体と共に、真空ポンプ96の吸引作用により吸引移送され(気液混合移送され)、該移送された液体は研掃材回収容器963により捕集、回収され、該移送された気体は真空ポンプ96の排気口より大気中へ排出される。
以下にさらに詳しく述べると、
真空ポンプ96が作動すると、負圧領域12の内部の流体が下流側に吸引され、負圧領域12が所要の通り減圧される(負圧領域12の絶対圧力:Pa=0.62kgf/cm2 )。かく負圧領域12が減圧されると、装置を包囲している水の圧力(絶対圧力:Po=1.0332kgf/cm2
)が負圧領域12の内外の圧力差(Po−Pa=0.4132kgf/cm2 )に起因して負圧領域12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、負圧領域12の圧力が所望の圧力に維持されている時、負圧領域12の内外の圧力差に起因して、装置を包囲する液体の圧力がシール部材31の自由端部を物体表面1の方向に強く押し付け、装置を包囲する液体が負圧領域12の内部に流入するのを極力阻止する。
しかしながら、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負圧領域12に流入する液体を完全に阻止するのは困難である。流入した液体は、その都度、負圧領域12の外部へ抽出されるのであれば問題ない。
物体表面1に作用を施す手段の作用効果について述べると、負圧領域12に具備された研掃材噴射ノズル84から圧縮気体と共に高速度で噴射された研掃材は、物体表面1に射突して物体表面1に付着するサビなどの異物を除去し且つ表面を粗面化した後、使用済みの研掃材及び異物はホース961を通って吸引移送された後、研掃材回収容器963により捕集、回収され、研掃材回収容器963にて清浄化された気体は真空ポンプ96に吸引されて大気中へ放出される。
上述した本発明の好適実施例の装置の効果について説明する。
本発明の第1の効果について述べると、
本発明においては、液体中に在る物体表面において、気体で満たされた負圧空間の中で該物体表面に向けて研掃材を圧縮気体と共に噴射し、よって該物体表面からサビや劣化した塗料を除去し且つ該物体表面に粗面を形成したのち、使用済みの研掃材と除去されたサビや塗料は陸上に設置された回収容器まで気体流を利用して全て吸引回収することができるので、
環境を汚染しない研掃材ブラスト作業を、液体中に在る物体表面において実施することができる。
本発明の第2の効果について述べると、
本発明の装置においては、特許公開2003−285782号公報に開示された装置と比較して装置が簡略化されており、よって装置の体積が小さく装置の重量も軽い。
本発明の第3の効果について述べると、
液体中に在る装置本体が気体で満たされた領域を具備する場合、深度が深くなるにつれ液体の圧力が増大するので、該液体の圧力が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように該気体で満たされた領域の圧力を制御する必要がある。仮に、該液体の圧力が該気体で満たされた領域の圧力より非常に大きいと、該気体で満たされた領域を該液体の圧力が物体表面へ非常に強く押し付けるので、装置が物体表面に沿って移動するために非常に大きな力を必要とする。
本発明の装置においては、深度が深くなるにつれ液体の圧力が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように該気体で満たされた領域の圧力を制御した。
本発明の第4の効果について述べると、
研掃材の噴射など該気体で満たされた領域へ圧縮気体を噴出する場合においては、該気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように圧縮気体の圧力を制御する必要がある。仮に、該気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が小さくなると圧縮気体の流量が減少するので、該圧縮気体を利用して物体表面に作用を施す場合においては該作用が不完全となる。
本発明の装置においては、気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように圧縮気体の圧力を制御した。
本発明の第1の効果について述べると、
本発明においては、液体中に在る物体表面において、気体で満たされた負圧空間の中で該物体表面に向けて研掃材を圧縮気体と共に噴射し、よって該物体表面からサビや劣化した塗料を除去し且つ該物体表面に粗面を形成したのち、使用済みの研掃材と除去されたサビや塗料は陸上に設置された回収容器まで気体流を利用して全て吸引回収することができるので、
環境を汚染しない研掃材ブラスト作業を、液体中に在る物体表面において実施することができる。
本発明の第2の効果について述べると、
本発明の装置においては、特許公開2003−285782号公報に開示された装置と比較して装置が簡略化されており、よって装置の体積が小さく装置の重量も軽い。
本発明の第3の効果について述べると、
液体中に在る装置本体が気体で満たされた領域を具備する場合、深度が深くなるにつれ液体の圧力が増大するので、該液体の圧力が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように該気体で満たされた領域の圧力を制御する必要がある。仮に、該液体の圧力が該気体で満たされた領域の圧力より非常に大きいと、該気体で満たされた領域を該液体の圧力が物体表面へ非常に強く押し付けるので、装置が物体表面に沿って移動するために非常に大きな力を必要とする。
本発明の装置においては、深度が深くなるにつれ液体の圧力が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液体の圧力との差圧が一定になるように該気体で満たされた領域の圧力を制御した。
本発明の第4の効果について述べると、
研掃材の噴射など該気体で満たされた領域へ圧縮気体を噴出する場合においては、該気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように圧縮気体の圧力を制御する必要がある。仮に、該気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が小さくなると圧縮気体の流量が減少するので、該圧縮気体を利用して物体表面に作用を施す場合においては該作用が不完全となる。
本発明の装置においては、気体で満たされた領域の圧力と圧縮気体の圧力との差圧が一定になるように圧縮気体の圧力を制御した。
以上に本発明の装置の好適実施例について説明したが、本発明の装置は該好適実施例の他にも特許請求の範囲に従って種々実施例を考えることができる。
かくの通りの液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置は、液面下の物体表面に対して作用を及ぼす装置を搭載し、且つ該装置を物体表面に沿って移動せしめる装置として好都合に用いることができる。
例えば、海洋構造物の海面下にある物体表面に対して研掃材を噴射することにより、環境を汚染すること無く、物体表面に付着するサビや劣化した塗膜を除去するとともに、物体表面に粗面を形成する装置として好都合に用いることができる。
例えば、海洋構造物の海面下にある物体表面に対して研掃材を噴射することにより、環境を汚染すること無く、物体表面に付着するサビや劣化した塗膜を除去するとともに、物体表面に粗面を形成する装置として好都合に用いることができる。
Claims (3)
- メインケーシングと;該ケーシングの開口部に装着されその一部分が物体表面に接触せしめられるシール部材と;該ケーシングと該シール部材とが物体表面と協働して規定する負圧領域と;該負圧領域の内部において物体表面に向けて研掃材と圧縮された気体を噴出せしめる研掃材噴射ノズルなどの物体表面に対して作用を施す手段と;該メインケーシングと物体表面との距離を任意の距離に維持し且つ物体表面に沿って移動可能な手段;とを具備する、液体中に在る物体表面に密着しながら物体表面に沿って移動可能な装置において;
該装置は、該負圧領域から抽出される気体の圧力を任意の圧力に調整することにより、該負圧領域の圧力を任意の圧力に調整する吸引気体用圧力制御弁と;該負圧領域へ注入される気体の圧力を任意の圧力に調整することにより、該負圧領域の圧力を任意の圧力に調整する圧縮気体用圧力制御弁;を備えており;
該吸引気体用圧力制御弁は、真空源に連結された下流側弁室と、該負圧領域に連結された上流側弁室と、該下流側弁室と該上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圧力制御弁において、該負圧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負圧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ており;
該圧縮気体用圧力制御弁は、該負圧領域に連結された下流側弁室と、圧縮気体源に連結された上流側弁室と、該下流側弁室と該上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圧力制御弁において、該負圧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負圧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ており;以上のように構成されたことを特徴とする、液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置。 - メインケーシングと;該ケーシングの開口部に装着されその一部分が物体表面に接触せしめられるシール部材と;該ケーシングと該シール部材とが物体表面と協働して規定する負圧領域と;該負圧領域の内部において物体表面に向けて研掃材と圧縮された気体を噴出せしめる研掃材噴射ノズルなどの物体表面に対して作用を施す手段と;該メインケーシングと物体表面との距離を任意の距離に維持し且つ物体表面に沿って移動可能な手段;とを具備する、液体中に在る物体表面に密着しながら物体表面に沿って移動可能な装置において;
該負圧領域は真空源に連結されるとともに該負圧領域と該真空源との間には吸引気体用圧力制御弁が配置されており;
該負圧領域は圧縮気体源に連結されるとともに該負圧領域と該圧縮気体源との間には圧縮気体用圧力制御弁が配置されており;
液体中の物体表面に密着している装置を包囲する液体のゲージ圧力をPwとし、該負圧領域のゲージ圧力をP2とすれば、Pwの値が変動しても、P2=Pw−Pnとなるように吸引気体用圧力制御弁と圧縮気体用圧力制御弁を制御し、この時、Pnの値は20mmHgから500mmHgまでの圧力範囲から選択した任意の値とし;
以上のように構成されたことを特徴とする、液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置。 - 研掃材噴射ノズルなどの物体表面に対して作用を施すノズルは圧縮気体源と連結されるとともに、該ノズルと圧縮気体源との間にはノズル用圧力制御弁が配置されており;
ノズル用圧力制御弁のゲージ圧力をPBとすれば、Pwの値が変動しても、PB=Pw−Pn+Pbとなるようにノズル用圧力制御弁を制御し、この時、Pbの値は2kgf/cm2 以上の圧力範囲から選択した任意の値とし;
以上のように構成されたことを特徴とする、請求項1乃至請求項2に記載の液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置。
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