KR20050070138A - 물체 표면에 따라서 이동하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 장치는 물체 표면(1)과의 경계면인 환형의 면 A를 구비하는 입체 형상의 제1 영역(11)과, 면 A의 내측으로 물체 표면(1)과의 경계면을 이루는 면 B를 구비하는 입체 형상의 제2 영역(12)을 구비하고, 면 A의 외측의 경계선을 규정하는 부분에는 외측 시일 부재(31)가 구비되어 있고, 면 A의 내측의 경계선을 규정하는 부분에는 내측 시일 부재(32)가 구비되어 있고, 상기 제1 영역(11)은 기체를 흡인하는 수단으로 연결되어 있고, 상기 제2 영역(12)은 액체를 공급하는 수단으로 연결되어 있고, 상기 제1 영역(11)은 장치를 포위하는 기체 및 상기 제2 영역(12)의 하류측에 위치하고 있고, 상기 제2 영역(12)으로부터 유실한 액체는 상기 제1 영역(11)에 도달하고, 계속해서 상기 흡인 수단까지 흡인 이송된다.

Description

물체 표면에 따라서 이동하는 장치 {DEVICE MOVABLE ALONG BODY SURFACE}

본 발명은, 대기 등의 기체 속에 존재하는 물체 표면에 밀착하고 또한 그에 따라 이동하는 장치에 있어서, 상기 장치는 물 등의 액체를 저류하는 액체 영역을 구비하고, 또한 상기 액체는 상기 물체 표면에 직접적으로 접액하도록 상기 액체 영역이 구성되어 있고, 또 상기 액체 영역으로부터 유실하는 액체를 흡인 회수하기 위해 부압화된 기체 영역을 상기 액체 영역의 주위에 구비한 물체 표면에 따라서 이동하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 대기 등의 기체 속에 존재하는 물체 표면에 밀착하고 또한 그에 따라 이동하는 장치에 있어서, 상기 장치는 물 등의 액체를 저류하는 액체 영역을 구비하고, 또한 상기 액체는 상기 물체 표면에 직접적으로 접액하도록 상기 액체 영역이 구성되어 있고, 또 상기 액체 영역으로부터 유실하는 액체를 흡인 회수하기 위해 부압화된 기체 영역을 상기 액체 영역의 주위에 구비하고 있고, 또한 상기 액체 영역은 상기 물체 표면을 향해 초음파를 발사하는 장치 또는 초음파를 수파(受波)하는 장치 혹은 그 양쪽을 구비하고 있고, 그렇게 하여 상기 물체 표면의 초음파 탐상을 실시하고, 또는 상기 물체 표면의 초음파 세정을 실시할 수 있는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 또, 섬유나 배수성 포장 등의 다공질의 물체 표면에 밀착하고 또한 그에 따라 이동하는 장치에 있어서, 상기 장치는 물 등의 액체를 저류하는 액체 영역을 구비하고, 또한 상기 액체는 상기 물체 표면에 직접적으로 접액하도록 상기 액체 영역이 구성되어 있고, 또한 상기 액체 영역으로부터 유실하는 액체를 흡인 회수하기 위해 부압화된 기체 영역을 상기 액체 영역의 주위에 구비하고 있고, 그렇게 하여 상기 액체 영역으로부터 유실한 액체는 상기 물체 표면의 다수의 구멍을 통과하여 상기 기체 영역으로 흡인 이송될 때에, 상기 다수의 구멍에 산재하는 오염 등의 이물질을 박리하여 제거하고, 즉 다공질의 물체 표면을 세정할 수 있는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 또, 상류측 밸브실과, 하류측 밸브실과, 상기 상류측 밸브실과 상기 하류측 밸브실을 연통하는 밸브 구멍과, 상기 밸브 구멍을 개폐하는 밸브판과, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 밸브 구동 수단으로 구성된 조압 장치에 있어서, 하류측에 존재하는 영역의 실제 압력의 값과 압력 조정 목표인 값 사이에 압력 차가 발생하는 데 기인하여 상기 밸브판이 개폐 구동됨으로써 상기 하류측에 존재하는 영역의 압력이 상기 압력 조정 목표의 압력으로 조정되도록 구성된 조압 장치에 관한 것이다.

<배경 기술 1>

이하에, 본 발명에 관하는 종래의 기술의 제1 예를 서술한다.

종래, 예를 들어 선체나 가스 홀더 등의 철 구조물의 표면에 밀착하고 또한 그에 따라서 이동하면서 상기 표면상에 존재하는 용접선 등의 초음파 탐상을 행하는 장치, 또는 빌딩이나 터널 등의 콘크리트 구조물의 표면에 밀착하고 또한 그에 따라서 이동하면서 상기 표면상에 존재하는 균열 등의 초음파 탐상을 행하는 장치로서는 여러 가지의 장치가 제안되어 있다. 상기의 장치에 있어서는, 초음파 탐상자(프로브)를 피탐상 표면에 접촉시키는 동시에, 상기 초음파 탐상자와 상기 피탐상 표면 사이의 간극에 접촉 매질로서의 물을 공급함으로써, 초음파를 효율적으로 전파하는 방법이 채용되고 있다.

또한, 철 구조물의 벽면 등의 피탐상면에 초음파 탐상자를 접촉시킨 상태로 또한 상기 초음파 탐상자를 상기 피탐상면에 따라서 이동시키는 수단으로 하여, 자석을 구비함으로써 상기 피탐상면에 흡착하고 또한 상기 피탐상면에 따라서 이동 가능한 롤러에 초음파 탐상자가 장착되어 있다.

그러나, 종래의 초음파 탐상 장치에는 다음과 같이 해결해야 할 과제가 존재한다.

특히, 초음파를 발사하는 면의 면적이 큰 페이즈드어레이식 초음파 탐상자를 구비하는 초음파 탐상 장치에 있어서는, 다량의 접촉 매질로서의 물을 필요로 하고, 또 사용된 물은 회수하는 것이 곤란하고, 또한 피탐상면을 젖은 상태로 방치함에 따른 부적합, 예를 들어 피탐상면에 녹의 발생을 촉진하거나 하는 부적합이 있었다.

또한, 초음파 탐상자를 피탐상면에 접촉시킨 상태로 장시간에 걸쳐 상기 피탐상면에 따라서 이동시키면, 상기 초음파 탐상자의 접촉 부분이 마모되어 손상되거나, 상기 피탐상면에도 손상되거나 하는 부적합이 있었다.

또한, 종래 철 구조물의 벽면 등의 피탐상면에 초음파 탐상자를 접촉시킨 상태로 또한 상기 초음파 탐상자를 상기 피탐상면에 따라서 이동시키는 수단으로 하여, 자석을 구비함으로써 상기 피탐상면에 흡착하고 또한 상기 피탐상면에 따라서 이동 가능한 롤러에 초음파 탐상자가 장착되어 있지만, 자석은 콘크리트 구조물의 벽면에는 흡착할 수 없다는 부적합이 있었다.

<배경 기술 2>

이하에, 본 발명에 관하는 종래의 기술의 제2 예를 서술한다.

예를 들어, 다공질의 배수성 포장을 실시된 도로에 있어서는, 포장된 후 시간이 경과되는 동시에 상기 다공질 포장의 공극 부분에 흙 등의 이물질이 막혀 공극률이 저하되고 배수 기능도 감소되므로, 약 5년에 1도의 간격으로 상기 공극 부분으로부터 흙 등의 공극 막힘 물질을 제거하는 작업이 필요해지고 있다.

종래, 상기 공극 부분으로부터 흙 등의 이물질을 제거하는 세정 수단으로 하여, 상기 공극 부분에 고압수를 분사하는 방법이 시용되고 있다.

종래, 상기 공극 부분으로부터 흙 등의 이물질을 제거하는 세정 수단으로 하여, 상기 공극 부분에 고압수를 분사하는 방법이 시용되고 있지만, 상기 공극의 형상은 똑바른 구멍이 아니라 복잡하게 구부러진 구멍이며, 따라서 상기 고압수는 상기 이물질의 부분까지 닿지 않아 세정 효과는 그다지 없었다. 또한, 분사된 물을 회수하는 수단에 대해서도 회수 효율이 악화되어 다량의 물을 필요로 하고 있었다.

<배경 기술 3>

이하에, 본 발명에 관하는 종래의 기술의 제3 예를 서술한다.

다공질의 물체 표면을 청소하는 경우, 예를 들면 배수성 포장을 청소하는 경우, 그 공극 부분에 부착한 흙 등의 이물질을 제거하는 수단으로 하여, 종래 고압수를 분사하는 방법이 시용되고 있지만 그 효과에 의문이 있는 취지를, 본 발명에 관하는 종래의 기술의 제2 예의 항에 있어서 서술하였다. 또한 상기 항에 있어서는, 배수성 포장의 공극 부분에 부착한 흙 등의 이물질을 제거하는 수단으로서 초음파를 사용하는 장치를 제안하였다.

그러나, 카펫트 등의 다공질의 물체 표면을 청소하는 경우에는 진공 청소기를 사용하는 것이 일반적인 방법이라고 생각되므로, 본 항에 있어서는 종래 기술의 제3 예로서 종래의 진공 청소기를 예로 들어 본 발명과 대비시켜 서술한다. 또, 본 항에 있어서 서술하는 본 발명에 있어서는 청소 수단으로서 초음파를 사용하고 있지 않지만, 상기 초음파를 사용하지 않아도 종래의 진공 청소기보다는 효과적으로 청소를 할 수 있다.

종래의 진공 청소기에 있어서는, 다공질의 물체 표면의 공극 부분에 부착하는 이물질을 부유시켜 유체의 흐름에 적재되어 흡인 회수하기 위한 매질로서 대기를 사용하고 있다. 그러나, 상기 이물질을 부유시켜 흘려 보내는 매질로서는 대기보다 물을 사용하는 편이 약 800배나 흘려 보내는 힘이 강하다.

도1은 본 발명에 따라서 구성된 장치의 바람직한 실시예를 물체 표면의 방향으로부터 본 평면도이다.

도2는 도1에 도시한 장치에 있어서의 A-A의 단면도이다.

도3은 본 발명에 따라서 구성된 장치가 구비하는 압력 조정 밸브의 바람직한 실시예의 제1 예를 도시하는 단면도이다.

도4는 본 발명에 따라서 구성된 장치의 바람직한 실시예의 전체 시스템을 도시하는 도면이다.

도5는 본 발명에 따라서 구성된 장치가 구비하는 압력 조정 밸브의 바람직한 실시예의 제2 예를 도시하는 단면도이다.

도6은 도2에 도시한 본 발명에 따라서 구성된 장치의 단면도에 있어서, 초음파 탐상자(91) 혹은 초음파 진동자(91) 대신에, 회전 블레이드(811), 회전 블레이드 구동 모터(81) 및 캐비테이션을 촉진하는 공기 혹은 공기를 포화 상태 근방에 함유한 물을 분출하는 노즐(84)을 구비한 본 발명에 따라서 구성된 장치의 단면도이다.

도7은 도6에 도시한 본 발명에 따라서 구성된 장치가 구비하는 제1 영역(11)과 제2 영역(12)을 접속하는 차압 조정 밸브의 바람직한 실시예를 도시하는 단면도이다.

도8은 도6에 도시한 본 발명에 따라서 구성된 장치의 바람직한 실시예의 전체 시스템을 도시하는 도면이다.

도9는 도6에 도시한 본 발명에 따라서 구성된 장치의 단면도에 있어서, 회전 블레이드(811), 회전 블레이드 구동 모터(81) 및 캐비테이션을 촉진하는 공기 혹은 공기를 포화 상태 근방에 함유한 물을 분출하는 노즐(84) 대신에, 캐비테이션을 수반하는 고속 수분류를 분출하는 노즐(74)을 구비한 본 발명에 따라서 구성된 장치의 단면도이다.

본 발명의 제1 목적은, 배경 기술 1에 기재한 과제에 비추어 그 과제를 해결하기 위해 창안된 것이며, 그 목적으로 하는 바는 접촉 매질로서의 물은 초음파 탐상을 실시 중에 모두 회수되어 순환 사용되므로 다량의 물을 필요로 하지 않고, 초음파 탐상 후 피탐상면을 젖은 상태로 방치하는 일 없이 반대로 건조시키므로 녹의 발생을 방지하고, 또한 초음파 탐상자를 피탐상면에 직접적으로 접촉시키는 일 없이 초음파 탐상을 행하기 때문에 초음파 탐상자가 손상을 받지 않는 등의 특징을 구비하는 초음파 탐상을 행하면서 물체 표면에 따라서 이동하는 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 제1 목적으로 하는 바는 접촉 매질로서의 물을 저류하는 액체 영역을 부압으로 함으로써 상기 액체 영역 자신이 물체 표면에 부압 흡착하는 기능을 구비하는 초음파 탐상을 행하면서 물체 표면에 따라서 이동하는 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제2 목적은, 배경 기술 2에 기재한 과제에 비추어 그 과제를 해결하기 위해 창안된 것이며, 그 목적으로 하는 바는 초음파를 전파하는 매질로서의 물을 다공질 포장 등의 다공질의 소재로 이루어지는 물체 표면의 공극 부분에 침입시킴으로써, 복잡하게 구부러진 공극에 존재하는 이물질에 대해 초음파를 작용시키고, 따라서 상기 이물질을 상기 공극의 표면으로부터 박리시켜 수중에 부유하게 하고, 계속해서 상기 이물질을 물에 의해 상기 공극 속에 흘려 보내면서 이송한 후에 상기 이물질과 물을 모두 흡인 회수하고, 또한 작업 중에 젖은 물체 표면은 건조하게 하고, 상기 회수된 물은 상기 이물질을 분리 제거한 후에 순환 사용되는 바와 같이 장치를 구성함으로써, 다공질의 물체 표면의 공극 부분에 막힌 이물질을 다량의 물을 필요로 하지 않고 또한 확실하게 제거하는 것이 가능한 초음파 세정을 행하면서 물체 표면에 따라서 이동하는 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 또, 융단이나 카펫트 등의 섬유를 소재로 하는 다공질의 물체 표면을 초음파를 이용하여 세정하는 작업에도 적용할 수도 있다. 이 경우, 환경을 오염시키는 물질인 세제를 전혀 사용하는 일 없이, 융단이나 카펫트 섬유의 표면에 부착된 오염이나 섬유 사이의 공극에 존재하는 이물질을 초음파의 작용에 의해 효과적으로 박리하고, 상기 박리된 오염이나 이물질은 물과 함께 모두 흡인 회수된다. 또한 작업 중에 젖은 물체 표면은 건조되고, 상기 회수된 물은 상기 오염이나 이물질을 분리 제거된 후에 순환 사용된다.

본 발명의 제3 목적은, 배경 기술 3에 기재한 과제에 비추어 그 과제를 해결하기 위해 창안된 것이며, 그 목적으로 하는 바는 물질을 유체 이송하는 매질로서의 물을 다공질의 물체 표면의 공극 부분에 침입시킴으로써 상기 공극에 존재하는 이물질을 상기 공극의 표면으로부터 박리시켜 수중에 부유하게 하고, 계속해서 상기 이물질을 물에 의해 상기 공극 속에 흘려 보내면서 이송한 후에 상기 이물질과 물을 모두 흡인 회수하는 바와 같이 장치를 구성함으로써, 다공질의 물체 표면의 공극 부분에 존재하는 이물질을 효과적으로 제거하는 것이 가능한 액체 세정을 행하면서 물체 표면에 따라서 이동하는 장치를 제공하는 데 있다.

이상으로 기재한 본 발명의 제1 목적, 본 발명의 제2 목적 및 본 발명의 제3 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 특허 청구 범위의 청구항 1에 기재되어 있는 바와 같이 환형의 면 A를 구비하는 입체 형상의 제1 영역과, 면 A의 내측에 존재하는 면 B를 구비하는 입체 형상의 제2 영역을 구비하는 기체 속에 존재하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치에 있어서, 면 A는 상기 물체 표면과 상기 제1 영역과의 경계면 이며, 면 B는 상기 물체 표면과 상기 제2 영역과의 경계면이며, 면 A의 외측의 경계선을 규정하는 부분에는 외측 시일 부재가 구비되어 있고, 면 A의 내측의 경계선을 규정하는 부분에는 내측 시일 부재가 구비되어 있고, 상기 제1 영역은 상기 제1 영역으로부터 기체를 흡인하는 수단으로 연결되어 있고, 상기 제2 영역은 상기 제2 영역으로 액체를 공급하는 수단으로 연결되어 있고, 상기 제1 영역은 상기 물체 표면, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 포위하는 기체의 하류측에 위치하고 있고, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역의 하류측에 위치하고 있고, 상기 제2 영역으로 공급된 액체의 양 중 상기 제2 영역의 체적을 넘은 양의 액체 즉 상기 제2 영역으로부터 하류측으로 유실한 액체는 상기 제1 영역에 도달하고, 계속해서 상기 액체는 상기 제1 영역으로부터 흡인되는 기체의 흐름에 적재되어 상기 흡인 수단까지 흡인 이송되는 것을 특징으로 하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치가 제공된다.

또, 청구항 1에 기재된 장치의 기능을 보강하기 위해, 특허 청구 범위의 청구항 2에 기재되어 있는 바와 같이 상기 제2 영역의 압력을 임의의 압력으로 조정하는 조압 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 물체 표면에 따라서 이동하는 장치가 제공된다.

또한, 청구항 2에 기재된 상기 제2 영역의 압력을 임의의 압력으로 조정하는 수단에 대해, 즉 본 발명의 여러 가지의 용도예의 각각에 가장 적절한 압력을 얻는 방법으로서, 특허 청구 범위의 청구항 3에 기재되어 있는 바와 같이 상기 조압 수단의 구성에 있어서, 액체 공급 펌프에 연결된 상류측 밸브실과, 상기 제2 영역에 연결된 하류측 밸브실과, 상기 상류측 밸브실과 상기 하류측 밸브실을 연통하는 밸브 구멍과, 상기 밸브 구멍을 개폐하는 밸브판과, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 밸브 구동 수단으로 구성된 조압 수단에 있어서, 상기 제2 영역의 실제 압력의 값과 압력 조정 목표인 상기 임의의 압력의 값 사이에 압력 차가 발생하는 데 기인하여 상기 밸브판이 개폐 구동됨으로써 상기 제2 영역의 압력이 상기 임의의 압력으로 조정되도록 구성된 조압 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 2에 기재된 물체 표면에 따라서 이동하는 장치가 제공된다.

또한, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 밸브 구동 수단의 구성예의 일예로서, 특허 청구 범위의 청구항 4에 기재되어 있는 바와 같이 상기 상류측 밸브실 내부의 액체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fc라 하고, 상기 하류측 밸브실 내부의 액체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fb라 하였을 때, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 상기 밸브 구동 수단의 구성에 있어서, Fc와 동일한 힘으로 또한 Fc와 반대의 방향으로 작용하는 힘을 상기 밸브판에 대해 작용하게 하고, 또한 Fb와 반대의 방향으로 또한 압력 조정 목표의 상기 임의의 압력의 값에 대응한 임의의 값의 힘 Fx를 상기 밸브판에 대해 작용하게 하고, 그렇게 하여 Fb < Fx일 때에 상기 밸브판이 개방이 되고, Fb > Fx일 때에 상기 밸브판이 폐쇄가 되는 바와 같이 구성된 상기 밸브 구동 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 3에 기재된 물체 표면에 따라서 이동하는 장치가 제공된다.

또, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 밸브 구동 수단의 구성예의 다른 일예로서, 특허 청구 범위의 청구항 5에 기재되어 있는 바와 같이 상기 상류측 밸브실 내부의 액체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fc라 하고, 상기 하류측 밸브실 내부의 액체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fb라 하였을 때, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 상기 밸브 구동 수단의 구성에 있어서, Fc와 동일한 힘으로 또한 Fc와 반대의 방향으로 작용하는 힘을 상기 밸브판에 대해 작용하게 하고, 또한 대기압에 기인하는 힘 Fo 혹은 상기 물체 표면, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 포위하는 기체의 압력에 기인하는 힘 Fo를 상기 밸브판에 대해 Fb와 반대의 방향으로 작용하게 하고, 또한 상기 밸브판에 대해 Fb와 동일한 방향으로 스프링 등의 탄성체의 힘 Fs를 작용하게 하고, 그렇게 하여 Fb + Fs < Fo일 때에 상기 밸브판이 개방이 되고, Fb + Fs > Fo일 때에 상기 밸브판이 폐쇄가 되는 바와 같이 구성된 상기 밸브 구동 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 3에 기재된 물체 표면에 따라서 이동하는 장치가 제공된다.

또, 특허 청구 범위의 청구항 1 내지 청구항 5에 기재된 장치를 초음파 탐상 장치 혹은 초음파 세정 장치에 적용하기 위해, 특허 청구 범위의 청구항 6에 기재되어 있는 바와 같이 상기 제2 영역에 초음파를 발사하는 수단 또는 초음파를 수파하는 수단 혹은 그 양쪽을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 5에 기재된 물체 표면에 따라서 이동하는 장치가 제공된다.

또한, 특허 청구 범위의 청구항 1 내지 청구항 5에 기재된 장치를 초음파 세정 장치에 적용하기 위해, 특허 청구 범위의 청구항 7에 기재되어 있는 바와 같이 상기 제2 영역에 캐비테이션(공동)을 생성하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 5에 기재된 물체 표면에 따라서 이동하는 장치가 제공된다.

또, 특허 청구 범위의 청구항 1 내지 청구항 7에 기재된 장치를 세정 장치에 적용할 때에, 특히 다공질의 물체 표면을 세정하는 장치에 적용할 때에, 상기 다공질의 물질의 공극률을 측정하는 목적 등을 위해, 특허 청구 범위의 청구항 8에 기재되어 있는 바와 같이 상기 제2 영역으로 공급되는 단위 시간당의 액체의 양 Q와, 상기 제1 영역의 절대 압력 Pa와, 상기 제2 영역의 절대 압력 Pb를 측정하는 수단을 구비하고, Q와 Pa와 Pb로부터 물체 표면에 존재하는 공극의 크기로 상사의 값을 계산하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 7에 기재된 물체 표면에 따라서 이동하는 장치가 제공된다.

또한, 특허 청구 범위의 청구항 1 내지 청구항 8에 기재된 장치에 있어서, 상기 제1 영역(11)의 압력을 임의의 압력으로 조정하기 위해, 혹은 그에 가하기 위해 상기 제2 영역(12)에 존재하는 공기를 상기 제1 영역(11)으로 흡인 이송하여 제거하기 위해, 특허 청구 범위의 청구항 9에 기재되어 있는 바와 같이 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 차압 조정 밸브를 구비하고 있고, 상기 제2 영역의 절대 압력으로부터 상기 제1 영역의 절대 압력을 차감한 값이 임의의 값을 넘어 커졌을 때에 상기 차압 조정 밸브가 개방되어 상기 제2 영역으로부터 상기 제1 영역으로 유체가 이동하고, 상기 제2 영역의 절대 압력으로부터 상기 제1 영역의 절대 압력을 차감한 값이 임의의 값으로 복귀되었을 때에 상기 차압 조정 밸브가 폐쇄되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 8에 기재된 물체 표면에 따라서 이동하는 장치가 제공된다.

또한, 특허 청구의 범위의 청구항 1 내지 청구항 9에 기재된 장치를 물체 표면에 따라서 이동할 수 있게 하기 위해, 특허 청구 범위의 청구항 10에 기재되어 있는 바와 같이 상기 제1 영역과 상기 제2 영역이 물체 표면에 따라서 이동할 수 있게 차륜 혹은 무단궤조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 9에 기재된 물체 표면에 따라서 이동하는 장치가 제공된다.

또, 특허 청구 범위의 청구항 1 내지 청구항 10에 기재된 장치에 있어서 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 각각의 압력을 임의의 압력으로 유지하기 위한 기능을 보강하기 위해, 특허 청구 범위의 청구항 11에 기재되어 있는 바와 같이 상기 외측 시일 부재는 상기 외측 시일 부재의 외측에 존재하는 기체의 압력에 의해 상기 물체 표면에 압박되는 셀프 시일 형상을 구비하고 있고, 상기 내측 시일 부재는 상기 제2 영역에 존재하는 액체의 압력에 의해 상기 물체 표면에 압박되는 셀프 시일 형상을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 10에 기재된 물체 표면에 따라서 이동하는 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 제2 영역을 가장 적절한 압력으로 조정하기 위한 조압 장치의 제1 예로서, 특허 청구 범위의 청구항 12에 기재되어 있는 바와 같이 상류측 밸브실과, 하류측 밸브실과, 상기 상류측 밸브실과 상기 하류측 밸브실을 연통하는 밸브 구멍과, 상기 밸브 구멍을 개폐하는 밸브판과, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 밸브 구동 수단으로 구성된 조압 장치에 있어서, 상기 조압 장치는 하류측에 존재하는 영역의 실제 압력의 값과 압력 조정 목표인 값 사이에 압력 차가 발생하는 데 기인하여 상기 밸브판이 개폐 구동됨으로써 상기 하류측에 존재하는 영역의 압력이 상기 압력 조정 목표의 압력으로 조정되도록 구성되어 있고, 상기 상류측 밸브실 내부의 유체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fc라 하고, 상기 하류측 밸브실 내부의 유체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fb라 하였을 때, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 상기 밸브 구동 수단의 구성에 있어서, Fc와 동일한 힘으로 또한 Fc와 반대의 방향으로 작용하는 힘을 상기 밸브판에 대해 작용하게 하고, 또한 Fb와 반대의 방향으로 또한 압력 조정 목표의 상기 임의의 압력의 값에 대응한 임의의 값의 힘 Fx를 상기 밸브판에 대해 작용하게 하고, 그렇게 하여 Fb < Fx일 때에 상기 밸브판이 개방이 되고, Fb > Fx일 때에 상기 밸브판이 폐쇄가 되는 바와 같이 구성된 상기 밸브 구동 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조압 장치가 제공된다.

또, 본 발명의 제2 영역을 가장 적절한 압력으로 조정하기 위한 조압 장치의 제2 예로서, 특허 청구 범위의 청구항 13에 기재되어 있는 바와 같이 상류측 밸브실과, 하류측 밸브실과, 상기 상류측 밸브실과 상기 하류측 밸브실을 연통하는 밸브 구멍과, 상기 밸브 구멍을 개폐하는 밸브판과, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 밸브 구동 수단으로 구성된 조압 장치에 있어서, 상기 조압 장치는 하류측에 존재하는 영역의 실제 압력의 값과 압력 조정 목표인 값 사이에 압력 차가 발생하는 데 기인하여 상기 밸브판이 개폐 구동됨으로써 상기 하류측에 존재하는 영역의 압력이 상기 압력 조정 목표의 압력으로 조정되도록 구성되어 있고, 상기 상류측 밸브실 내부의 액체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fc라 하고, 상기 하류측 밸브실 내부의 액체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fb라 하였을 때, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 상기 밸브 구동 수단의 구성에 있어서, Fc와 동일한 힘으로 또한 Fc와 반대의 방향으로 작용하는 힘을 상기 밸브판에 대해 작용하게 하고, 또한 어떤 임의의 영역에 존재하는 유체의 압력에 기인하는 힘 Fo를 상기 밸브판에 대해 Fb와 반대의 방향으로 작용하게 하고, 또한 상기 밸브판에 대해 Fb와 동일한 방향으로 스프링 등의 탄성체의 힘 Fs를 작용하게 하고, 그렇게 하여 Fb + Fs < Fo일 때에 상기 밸브판이 개방이 되고, Fb + Fs > Fo일 때에 상기 밸브판이 폐쇄가 되는 바와 같이 구성된 상기 밸브 구동 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조압 장치가 제공된다.

또한, 다공질의 재료를 소재로 하여 다수의 공극을 갖는 물체 표면에 따라서 이동하고, 또한 상기 공극의 크기로 상사의 값을 계산으로 구하는 수단을 구비한 본 발명 실시예의 장치에 있어서, 특허 청구 범위의 청구항 14에 기재되어 있는 바와 같이 면 M을 구비하는 입체 형상의 영역 M을 구비하는 다공질의 재료를 소재로 하여 다수의 공극을 갖는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치에 있어서, 면 M은 상기 물체 표면과 상기 영역 M과의 경계면이며, 상기 면 M의 외측의 경계선을 규정하는 부분에는 외측 시일 부재가 구비되어 있고, 상기 영역 M은 유체를 흡인하는 수단으로 연결되어 있고, 영역 N은 상기 영역 M과 상기 물체 표면의 전체를 포위하는 유체로 구성된 공간이며, 상기 영역 N에 있는 유체는 상기 공극을 통과하여 상기 영역 M에 도달하고, 계속해서 상기 유체는 상기 영역 M으로부터 흡인되는 유체의 흐름에 적재되어 상기 흡인 수단까지 흡인 이송되도록 구성되어 있고, 또한 상기 영역 N으로부터 상기 공극을 통해 상기 영역 M으로 이동하는 단위 시간당의 유체의 양 Q와, 상기 영역 M의 절대 압력 Pa와, 상기 영역 N의 절대 압력 Pb를 측정하는 수단을 구비하고, Q와 Pa와 Pb로부터 상기 공극의 크기로 상사의 값을 계산하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 따라서 구성된 장치의 바람직한 실시예에 대해, 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도1 내지 도4를 참조하여 설명하면, 도시의 장치는 메인 케이싱을 구비하고 있고, 상기 메인 케이싱은 강성 재료를 소재로 하고, 외주측의 통형 파티션(21)과 내주측의 통형 파티션(22) 및 배면측의 원판형 파티션(23)에 의해 구성되어 있다.

내주측의 통형 파티션(22)은 물체 표면(1)에 면한 부분이 개구된 원통부, 상기 원통 개구부의 외주연부에 용착된 환형의 원판부로 형성되어 있다.

외주측의 통형 파티션(21)은 물체 표면(1)에 면한 부분이 개구된 원통부, 상기 원통 개구부의 외주연부에 용착된 환형의 원판부로 형성되어 있다.

외주측의 통형 파티션(21)의 원통부의 대향하는 양측면에는, 각각 2개의 차륜(41)을 구비한 한 쌍의 강성 재료를 소재로 하는 주행 프레임(4)이 고정되어 있다.

외주측의 통형 파티션(21)의 환형의 원판부에는, 예를 들어 폴리우레탄고무 및 플라스틱 등의 비교적 유연한 재료를 소재로 하는 외측 시일 부재(31)가 볼트 및 너트로 장착되어 있다. 외측 시일 부재(31)는 전체 형상이 대략 원환형을 이루고, 그 자유 단부가 물체 표면(1)에 따라서 장치의 외측으로 연장된 형상을 이루고 있다. 이 형상에 의해, 외측 시일 부재(31)는 외측 시일 부재(31)의 외측에 존재하는 유체의 압력에 의해 물체 표면(1)에 압박된다. 즉, 외측 시일 부재(31)의 형상은 소위 셀프 시일의 형상을 이루고 있다.

내주측의 통형 파티션(22)의 환형의 원판부에는, 예를 들어 폴리우레탄고무 및 플라스틱 등의 비교적 유연한 재료를 소재로 하는 내측 시일 부재(32)가 볼트 및 너트로 장착되어 있다. 내측 시일 부재(32)는 전체 형상이 대략 원환형을 이루고, 그 자유 단부가 물체 표면(1)에 따라서 장치의 내측으로 연장된 형상을 이루고 있다. 이 형상에 의해, 내측 시일 부재(32)는 내측 시일 부재(32)의 내측에 존재하는 유체의 압력에 의해 물체 표면(1)에 압박된다. 즉, 내측 시일 부재(32)의 형상은 소위 셀프 시일의 형상을 이루고 있다.

외주측의 통형 파티션(21), 내주측의 통형 파티션(22), 외측 시일 부재(31), 내측 시일 부재(32), 배면측의 원판형 파티션(23)은 물체 표면(1)과 협동하여 환형의 제1 영역(11)을 규정하고 있다. 또, 내주측의 통형 파티션(22), 내측 시일 부재(32), 배면측의 원판형 파티션(23)은 물체 표면(1)과 협동하여 제2 영역(12)을 규정하고 있다.

배면측의 원판형 파티션(23)에는 제2 영역(12)에 존재하는 물을 접촉 매질로서 물체 표면(1)을 향해 초음파를 발사하고 또한 수파하는 초음파 탐상자(91) 혹은 제2 영역(12)에 존재하는 물을 전파 매질로서 물체 표면(1)을 향해 초음파를 발사하여 물체 표면(1)의 초음파 세정을 행하는 초음파 발진자(91)가 장착되어 있다.

배면측의 원판형 파티션(23)에 용착된 제1 영역(11)에 연통하는 접속 커플링(211)은 호스(961)를 통해 하류측에 존재하는 싸이클론(963)의 입구에 연결되고, 싸이클론(963)의 출구는 호스(962)를 통해 또한 하류측에 존재하는 진공 펌프(96)의 입구에 연결되어 있다. 본 발명 실시예의 장치에 있어서는, 사용되는 진공 펌프(96)의 최대 흡입 압력을 절대 압력으로 약 0.35 kgf/㎠라 가정한다. 또한, 제1 영역(11)의 절대 압력 : Pa kgf/㎠에 대해서는 기체가 호스(961)를 통해 흡인 이송될 때에 압력 손실이 발생하기 때문에 Pa의 값은 약 0.62라 가정한다.

싸이클론(963)의 하부에는, 싸이클론(963)의 내부에서 수집된 물을 외부의 저수 탱크(97)로 배출하기 위한 로터리 피더(964)가 장착되어 있다.

배면측의 원판형 파티션(23)에 용착된 제2 영역(12)에 연통하는 접속 커플링(221)은 호스(952)를 통해 상류측에 존재하는 압력 조정 밸브(92)의 하류측 밸브실(932)의 접속 커플링(923)에 연결되고, 압력 조정 밸브(92)의 상류측 밸브실(931)의 접속 커플링(922)은 호스(951)를 통해 또한 상류측에 존재하는 가변 용량형의 물 공급 펌프(95)의 출구에 연결되어 있다. 본 발명 실시예의 장치에 있어서는, 사용되는 물 공급 펌프(95)의 최대 토출 압력을 절대 압력으로 약 12 kgf/㎠라 가정한다. 또한, 상류측 밸브실(931)의 절대 압력 : Pc kgf/㎠에 대해서는, 액체가 구경이 작은 호스(951)를 통해 이송될 때에 상당한 압력 손실이 발생하기 때문에 Pc의 값은 약 4라 가정한다.

압력 조정 밸브(92)의 상세에 대해 서술하면, 압력 조정 밸브(92)의 케이싱(921)은 크게 구별하면, 밸브판 수납실과 밸브판 구동실의 2개의 방으로 구분되어 있다. 상기 밸브판 수납실의 내부에 있어서는, 원판형의 밸브판(927)이 구동 로드(926)에 의해 하강하게 되어 직경 Da ㎝의 밸브 구멍(931)을 폐색하고, 상승하게 되어 밸브 구멍(931)을 개방한다. 밸브판(927)이 밸브 구멍(931)을 폐색하고 있을 때, 상기 밸브판 수납실은 상류측 밸브실(931)과 하류측 밸브실(932)의 2실로 구분된다. 또, 본 실시예의 도면에 있어서는 상류측 밸브실(931)과 밸브 구멍(931)은 동일한 부분이다.

상기 밸브판 구동실의 내부에 있어서는, 원형의 막형(31)을 다이아프램(929)이 상기 밸브판 구동실을 파일럿 압력실(933)과 상류측 압력실(934)의 2실로 구분되어 있다. 밸브판(927)이 밸브 구멍(931)을 폐색하고 있을 때, 다이어프램(929)은 직경 Db ㎝의 원판형의 피스톤(928)을 하방으로 압박하고 있다. 원판형의 피스톤(928)에는 구동 로드(926)가 고정되어 있다.

상류측 밸브실(931)의 접속 커플링(922)과 상류측 압력실(934)의 접속 커플링(925)은 호스로 연결되어 있기 때문에, 상류측 밸브실(931)과 상류측 압력실(934)의 압력은 동일하다. 또한, 밸브 구멍(931)의 직경 Da ㎝와 피스톤(928)의 직경 Db ㎝가 동일 치수일 때, 밸브판(927)을 상방으로 압박하여 밸브 구멍(931)을 개방하고자 하는 힘 Fc와 피스톤(928)을 하방으로 압박하여 밸브 구멍(931)을 폐색하고자 하는 힘 Fd는 균형을 이루고 있다.

파일럿 압력실(933)의 접속 커플링(924)은 호스(942)를 통해 그 상류측에 존재하는 릴리프 부착 감압 밸브(943)와 또한 그 상류측에 존재하는 공기 압축기(94)에 연결되어 있다. 파일럿 압력실(933)의 절대 압력 : Px kgf/㎠는 감압 밸브(943)에 의해 설정되는 것이지만, Px의 값은 O 이상의 임의의 플러스의 값을 선택할 수 있다. 단, 파일럿 압력실(933)의 절대 압력을 대기압(절대 압력 : 1.0332 kgf/㎠)보다도 낮은 압력으로 하고자 하는 경우에는, Px의 값은 1.0332보다도 작은 값이어야만 한다.

파일럿 압력실(933)의 절대 압력 : Px kgf/㎠는 피스톤(928)을 상방으로 압박하여 밸브 구멍(931)을 개방하고자 하는 힘 Fx를 발생시킨다. 또한, 하류측 밸브실(932) 즉 제2 영역(12)의 절대 압력 : Pb kgf/㎠는 밸브판(927)을 하방으로 압박하여 밸브 구멍(931)을 폐색하고자 하는 힘 Fb를 발생시킨다. 또, 본 발명 실시예의 장치에 있어서는, 밸브 구멍(931)의 직경 Da ㎝와 피스톤(928)의 직경 Db ㎝는 동일 치수이다. 따라서, Pb < Px일 때에 밸브판(927)이 개방이 되고, Pb > Px일 때에 밸브판(927)이 폐쇄가 된다. 본 발명 실시예의 장치에 있어서, 제2 영역(12)의 절대 압력 : Pb kgf/㎠의 Pb의 표준적인 값을 약 0.65라 가정하면, 제2 영역(12)의 절대 압력을 0.65 kgf/㎠로 유지하기 위해 파일럿 압력실(933)의 절대 압력 : Px kgf/㎠는 0.65 kgf/㎠로 설정된다. 즉, Pb < 0.65일 때에 밸브판(927)이 개방이 되고, Pb > 0.65일 때에 밸브판(927)이 폐쇄가 된다.

다음에, 상술한 본 발명의 바람직한 실시예의 장치의 작용 효과에 대해 설명한다. 진공 펌프(96)가 작동되면, 제1 영역(11)의 내부의 대기가 하류측으로 흡인되고, 제1 영역(11)이 소요한 대로 감압된다[제1 영역(11)의 절대 압력 : Pa = 0.62 kgf/㎠]. 이와 같이 제1 영역(11)이 감압되면, 장치를 포위하고 있는 대기의 압력(절대 압력: Po = 1.0332 kgf/㎠)이 제1 영역(11)의 내외의 압력 차(Po-Pa = 0.4132 kgf/㎠)에 기인하여 제1 영역(11)을 물체 표면(1)의 방향으로 압박하고, 상기 압박력은 4개의 차륜(41)을 통해 물체 표면(1)에 전달되고, 이리하여 장치는 물체 표면(1)에 흡착하는 동시에, 차륜(41)을 기어드모터(도시하지 않음) 등의 구동 수단에 의해 회전 구동하게 하면 장치는 물체 표면(1)에 따라서 이동한다. 또, 제1 영역(11)의 내부의 압력이 원하는 압력으로 유지되어 있을 때, 장치를 포위하고 있는 대기가 제1 영역(11)의 내외의 압력 차에 기인하여 외측 시일 부재(31)의 자유 단부를 물체 표면(1)의 방향으로 압박하고, 따라서 대기가 제1 영역(11)의 내부로 유입하는 것을 가능한 한 저지한다. 그러나, 외측 시일 부재(31)의 자유 단부와 물체 표면(1) 사이의 약간의 간극을 통해 제1 영역(11)으로 유입하는 대기의 모두를 저지하지 않아도 좋다. 물론, 유입하는 대기를 어느 정도 허용하는 편이 물체 표면을 흡인 청소하는 기능이나, 제2 영역(12)으로부터 제1 영역(11)으로 유입한 물을 진공 펌프의 방향으로 흡인 회수하는 기능이 증대된다.

또, 이상일 때의 제2 영역(12)의 절대 압력 : Pb kgf/㎠에 대해서는, 진공 펌프(96)의 작동에 의해 제2 영역(12)에 존재하는 대기가 내측 시일 부재(32)의 자유 단부와 물체 표면(1) 사이의 약간의 간극을 통해 제1 영역(11)으로 유입하기 때문에, 제2 영역(12)의 절대 압력은 시간이 조금 지나면, 제1 영역(11)의 절대 압력과 동일한 0.62 kgf/㎠가 된다.

또, 제2 영역(12)에 존재하는 대기 혹은 물의 압력은, 내측 시일 부재(32)의 자유 단부를 물체 표면(1)의 방향으로 압박하고, 따라서 상기 대기 혹은 상기 물이 제1 영역(11)으로 유실하는 것을 가능한 한 저지한다.

다음에, 압력 조정 밸브(92)의 밸브판(927)은 제2 영역(12)의 절대 압력 : Pb kgf/㎠가 Pb < 0.65일 때에 밸브판(927)이 개방이 되도록 설정되어 있으므로, 물 공급 펌프(95)가 작동되면 공급된 물은 개방된 밸브판(927)으로부터 제2 영역(12)으로 유입하고, 제2 영역(12)의 절대 압력이 0.65 kgf/㎠까지 상승되면 밸브판(927)이 폐쇄가 된다. 다음에, 시간이 조금 지나면, 제2 영역(12)에 존재하는 물은 내측 시일 부재(32)의 자유 단부와 물체 표면(1) 사이의 약간의 간극을 통해 제1 영역(11)으로 유입하기 때문에, 제2 영역(12)의 절대 압력은 0.65 kgf/㎠ 미만까지 감소하고, 따라서 다시 밸브판(927)이 개방이 된다. 이하, 밸브판(927)은 상기와 같이 개방 및 폐쇄를 반복하여 제2 영역(12)의 절대 압력을 일정한 값으로 유지한다.

제2 영역(12)으로부터 제1 영역(11)으로 유입한 물은, 외측 시일 부재(31)의 자유 단부와 물체 표면(1) 사이의 약간의 간극을 통해 제1 영역(11)으로 유입한 대기와 함께 싸이클론(963)까지 흡인 이송되고, 상기 물은 싸이클론(963)으로 분리된 후에 로터리 피더(964)에 의해 저수 탱크(97)로 복귀되고, 싸이클론(963)으로 상기 물을 제거된 대기는 진공 펌프(96)를 지나서 다시 대기 중으로 방출된다.

상기의 본 발명 실시예의 장치에 있어서, 제1 영역(11)과 제2 영역(12)의 절대 압력은 함께 대기의 절대 압력보다 작기 때문에, 대기의 압력이 제1 영역(11)과 제2 영역(12)을 물체 표면(1)의 방향으로 압박하고, 즉 제1 영역(11)과 제2 영역(12)은 물체 표면(1)으로 흡착한다. 이 때, 대기의 압박력은 4개의 차륜(41)을 통해 물체 표면(1)에 전달되고, 이리하여 장치는 물체 표면(1)에 흡착하는 동시에, 차륜(41)을 기어드모터(도시하지 않음) 등의 구동 수단에 의해 회전 구동하게 하면 장치는 물체 표면(1)에 따라서 이동한다.

이하에, 압력 조정 밸브(92)의 동작 원리를 도3과 수학식을 사용하여 설명한다. 제2 영역(12) 및 하류측 밸브실(932)의 절대 압력을 Pb kgf/㎠, 상류측 밸브실(931) 및 상류측 압력실(934)의 절대 압력을 Pc kgf/㎠, 파일럿 압력실(933)의 절대 압력을 Px kgf/㎠, 하류측 밸브실(932)에 있어서 밸브판(927)을 하방으로 압박하는 힘을 Fb kgf, 상류측 밸브실(931)에 있어서 밸브판(927)을 상방으로 압박하는 힘을 Fc kgf, 상류측 압력실(934)에 있어서 피스톤(928)을 하방으로 압박하는 힘을 Fd kgf, 파일럿 압력실(933)에 있어서 피스톤(928)을 상방으로 압박하는 힘을 Fx kgf, 밸브판(927)의 유효 직경을 Da ㎝, 피스톤(928)의 유효 직경을 Db ㎝, Da = Db라 하면,

밸브판(927)을 하방으로 폐색하는 방향으로 압박하는 힘의 합계 Ft1 kgf는,

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

밸브판(927)을 상방으로 개방하는 방향으로 압박하는 힘의 합계 Ft2 kgf는,

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

밸브판(927)이 개방될 때의 조건은,

Ft1 < Ft2

(Pb + Pc) * Da * Da * 3.14/4 < (Pc + Px) * Da * Da * 3.14/4

Pb + Pc < Pc + Px

Pb < Px

이상의 식에 의해, 파일럿 압력실(933)의 절대 압력 : Px kgf/㎠의 Px의 값과, 제2 영역(12)의 압력 설정 목표치인 절대 압력 : Pb kgf/㎠의 Pb의 값을 동일한 값으로 하면, 제2 영역(12)의 압력을 상류측 밸브실(931)의 압력과 무관하게, 목표의 압력으로 용이하게 조정할 수 있는 것을 알 수 있다.

이하에, 압력 조정 밸브(92)의 다른 실시 형태를 도5를 사용하여 설명한다.

도5의 압력 조정 밸브(92)가 도3의 압력 조정 밸브(92)와 비교하여 다른 점은, 파일럿 압력실(933)의 접속 커플링(924)이 대기에 개방되어 있는 점과, 상류측 압력실(934)에 피스톤(928)을 하방으로 압박하는 코일 스프링(935)을 구비하고 있는 점의 2점뿐이다.

이하에, 도5의 압력 조정 밸브(92)의 동작 원리를 수학식을 사용하여 설명한다. 제2 영역(12) 및 하류측 밸브실(932)의 절대 압력을 Pb kgf/㎠, 상류측 밸브실(931) 및 상류측 압력실(934)의 절대 압력을 : Pc kgf/㎠, 파일럿 압력실(933)의 절대 압력(대기압)을 1.0332 kgf/㎠, 하류측 밸브실(932)에 있어서 밸브판(927)을 하방으로 압박하는 힘을 Fb kgf, 상류측 밸브실(931)에 있어서 밸브판(927)을 상방으로 압박하는 힘을 Fc kgf, 상류측 압력실(934)에 있어서 피스톤(928)을 하방으로 압박하는 힘을 Fd kgf, 파일럿 압력실(933)에 있어서 피스톤(928)을 상방으로 압박하는 힘을 Fx kgf, 밸브판(927)의 유효 직경을 Da ㎝, 피스톤(928)의 유효 직경을 Db ㎝, Da = Db, 상류측 압력실(934)에 있어서 코일 스프링(935)이 피스톤(928)을 하방으로 압박하는 힘을 Fs kgf라 하면,

밸브판(927)을 하방으로 폐색하는 방향으로 압박하는 힘의 합계 Ft1 kgf는,

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

밸브판(927)을 상방으로 개방하는 방향으로 압박하는 힘의 합계 Ft2 kgf는,

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

밸브판(927)이 개방될 때의 조건은,

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

이상의 식에 의해, 코일 스프링(935)이 피스톤(928)을 하방으로 압박하는 힘 : Fs kgf는, 제2 영역(12)의 압력 설정 목표치인 절대 압력 : Pb kgf/㎠와 밸브판(927)의 유효 직경 : Da ㎝의 함수로서 표현되는 것을 알 수 있다.

즉, 제2 영역(12)의 압력을 상류측 밸브실(931)의 압력과 무관하면서 목표의 압력으로 용이하게 조정할 수 있는 것을 알 수 있다.

도5의 압력 조정 밸브(92)는, 도3의 압력 조정 밸브(92)와 비교하여 파일럿 압력실(933)의 압력 설정이 필요하지 않은 이점이 있다. 또, 본 발명 실시예의 장치에 있어서는, 어느 쪽의 압력 조정 밸브를 이용해도 좋다.

제2 영역(12)을 압력 조정 밸브(92)를 이용하여 임의의 압력으로 조정하는 것이 중요한 점에 대해 설명하면, 제2 영역(12)의 압력은 보다 낮은 압력으로 유지하는 편이 제2 영역(12)으로부터 제1 영역(11)으로 유출하는 물의 양이 적어지기 때문에 바람직하고, 또한 제2 영역(12)의 압력이 대기압보다 낮으면 제2 영역(12)이 물체 표면(1)으로 흡착하는 것도 가능해진다. 한편, 물 공급 펌프(95)의 압력은 호스(951)의 길이에 의해 압력이 변동되고, 또한 호스(951)의 압력 손실은 큰 값이기 때문에, 물 공급 펌프(95)는 여유를 갖게 하여 토출 압력이 큰 펌프를 선정할 필요가 있다. 또한, 물 공급 펌프(95)의 토출 압력이 크면, 호스(951)의 구경을 보다 작게 할 수도 있다. 따라서, 물 공급 펌프(95)의 하류측에는 필연적으로 감압 기능을 구비한 압력 조정 밸브가 필요해진다.

본 발명 실시예의 장치의 압력 조정 밸브(92)는 물 공급 펌프(95)로부터 공급된 물을, 상기 펌프의 토출 압력에 관계없이 대기압보다 낮은 압력으로도 감압할 수 있는 등 우수한 특징을 갖는 것이다.

이하에, 제2 영역(12)에 초음파 탐상자(91)를 구비한 본 발명 실시예의 장치의 작용에 대해 설명한다.

초음파 탐상자(91)로부터 물체 표면(1)을 향해 초음파를 발사하고, 또한 물체 표면(1)에 부딪쳐 반사한 반사파를 수파함으로써, 물체 표면(1)에 있는 용접선에 균열이 있는지 등의 탐상 정보를 얻을 수 있다. 제2 영역(12)에 존재하는 물은 접촉 매질로서 초음파를 효과적으로 전파할 수 있다.

이하에, 제2 영역(12)에 초음파 세정용의 초음파 발진자(91)를 구비한 경우의 본 발명 실시예의 장치의 작용에 대해 설명한다.

초음파 발진자로부터 물체 표면(1)을 향해 초음파를 발사하면, 제2 영역(12)에 존재하는 물은 초음파를 효과적으로 전파하여 물체 표면(1)에 대해 세정 작용을 미치게 한다. 예를 들어, 물체 표면(1)이 다공질의 소재로 이루어지는 배수성 포장인 경우, 제2 영역(12)에 존재하는 물은 상기 포장의 공극 부분에 침입하고, 상기 공극 부분에 막힌 흙 등의 이물질에 대해 초음파가 작용하여 상기 이물질은 상기 공극의 표면으로부터 박리하여 수중에 부유하고, 계속해서 상기 이물질은 물에 의해 상기 공극 속에 흘려 보내면서 이송되어 제1 영역(11)에 도달하고, 제1 영역(11)에 침입한 대기와 함께 상기 이물질과 물은 호스(961)를 통해 하류의 방향으로 흡인 회수된다.

또, 본 발명 실시예의 장치를 사용하여 배수성 포장의 공극군에 막힌 이물질을 제거하기 위한 세정 작업을 실시할 때에, 도4 또는 도8에 도시한 유량계(98)에 의해 압력 조정 밸브(92)로부터 제2 영역(12)으로 공급되는 단위 시간당 물의 양을 계측하면, 상기 단위 시간당 물의 양은 제2 영역(12)으로부터 상기 공극군을 통과하여 제1 영역(11)으로 도달하는 물의 양과 동일하기 때문에, 즉 제2 영역(12)으로부터 상기 공극군을 통과하여 제1 영역(11)으로 도달하는 수류에 대해 상기 공극군이 미치는 유로 저항의 정도를 정량적으로 파악하는 것이 가능해진다. 상기 유로 저항의 정도에 대해, 수류가 제2 영역(12)으로부터 면적 A 평방 m의 오리피스를 통과하여 제1 영역(11)으로 도달하는 경우에 상기 오리피스가 상기 수류에 대해 미치는 유로 저항의 정도와 동일하다고 간주하면, 하기의 수학식이 성립된다.

Q * Q = C * C * A * A * 2 * g * (Pb - Pa) * 10332/r

상기의 수학식에 있어서, Q는 매초의 물의 유량(㎥/s), C는 유량 계수(약 0.65), g는 중력의 가속도 9.8 ㎨, r은 물의 비중량(1 기압, 4도 C에 있어서 1000 kgf/㎥), Pb는 제2 영역(12)의 절대 압력(kgf/㎠), Pa는 제1 영역(11)의 절대 압력(kgf/㎠)이다.

압력 조정 밸브(92)로부터 제2 영역(12)으로 공급되는 단위 시간당 물의 양과, 제1 영역(11)의 절대 압력과, 제2 영역(12)의 절대 압력을 측정하면, 상기의 수학식을 사용함으로써 상기 오리피스의 면적(A 평방 m)의 A의 값을 계산할 수 있다. 상기의 수학식을 사용하면, 제1 영역(11)의 절대 압력과 제2 영역(12)의 절대 압력과의 차압이 일정할 때에 물의 유량이 가령 절반으로 되었다고 하면, 상기 오리피스의 면적이 절반으로 되었기 때문에 유로 저항이 증대되어 물의 유량이 절반으로 된 것이라고 추측할 수 있다. 즉, 계산에 의해 얻은 상기 오리피스 면적의 증감은 상기 오리피스가 수류에 미치는 유로 저항의 정도를 나타내는 것이고, 예를 들어 상기 오리피스 면적의 감소를 상기 공극군이 수류에 미치는 유로 저항의 증대를 받아들일 수 있다. 또, 상기 오리피스의 면적과, 상기 공극군의 개개의 공극의 크기를 합계한 상기 오리피스의 면적에 대응하는 값은 다르다고 말할 수 있다.

다공질의 재료를 소재로 하여 다수의 공극을 갖는 물체 표면에 따라서 이동하는 본 발명 실시예의 장치에 있어서, 제2 영역(12)으로 공급되는 단위 시간당 물의 양 Q와, 제1 영역(11)의 절대 압력 Pa와, 제2 영역(12)의 절대 압력 Pb를 측정하면, Q와 Pa와 Pb로부터 상기 공극의 크기로 상사의 값을 계산에 의해 구할 수 있다. 「제2 영역(12)으로 공급되는 단위 시간당 물의 양 Q」는,「제2 영역(12)으로부터 상기 공극을 통해 제1 영역(11)으로 이동하는 단위 시간당 물의 양 Q」라고 바꿔 말할 수 있으므로, 상기의 문장은 하기와 같이 바꿔 말할 수 있다.

「다공질의 재료를 소재로 하여 다수의 공극을 갖는 물체 표면에 따라서 이동하는 본 발명 실시예의 장치에 있어서, 제2 영역(12)으로부터 상기 공극을 통해 제1 영역(11)으로 이동하는 단위 시간당 물의 양 Q와, 제1 영역(11)의 절대 압력 Pa와, 제2 영역(12)의 절대 압력 Pb를 측정하면, Q와 Pa와 Pb로부터 상기 공극의 크기로 상사의 값을 계산에 의해 구할 수 있다.」

또,「제1 영역(11)」을「영역 M」,「제2 영역(12)」을「영역 N」,「단위 시간당 물의 양」을「단위 시간당의 유체의 양」으로 바꿔 말하면, 상기의 문장은 하기와 같이 바꿔 말할 수 있다.

「다공질의 재료를 소재로 하여 다수의 공극을 갖는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치에 있어서, 영역 N으로부터 상기 공극을 통해 영역 M으로 이동하는 단위 시간당의 유체의 양 Q와, 영역 M의 절대 압력 Pa와, 영역 N의 절대 압력 Pb를 측정하면, Q와 Pa와 Pb로부터 상기 공극의 크기로 상사의 값을 계산에 의해 구할 수 있다.」

본 발명에 있어서는, 다공질의 재료를 소재로 하여 다수의 공극을 갖는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치에 있어서, 상기 공극의 크기로 상사의 값을 계산에 의해 구하는 방법도 제안하는 것이지만, 상기 계산에 의해 구하는 방법에 관한 도1 내지 도9에 도시하고 있지 않은 본 발명 실시예의 장치를 하기에 제안한다.

면 M을 구비하는 입체 형상의 영역 M을 구비하는 다공질의 재료를 소재로 하여 다수의 공극을 갖는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치에 있어서, 면 M은 상기 물체 표면과 상기 영역 M과의 경계면이며, 상기 면 M의 외측의 경계선을 규정하는 부분에는 외측 시일 부재가 구비되어 있고, 상기 영역 M은 유체를 흡인하는 수단으로 연결되어 있고, 영역 N은 상기 영역 M과 상기 물체 표면의 전체를 포위하는 유체로 구성된 공간이며, 상기 영역 N에 있는 유체는 상기 공극을 통과하여 상기 영역 M에 도달하고, 계속해서 상기 유체는 상기 영역 M으로부터 흡인되는 유체의 흐름에 적재되어 상기 흡인 수단까지 흡인 이송되도록 구성되어 있고, 또한 상기 영역 N으로부터 상기 공극을 통해 상기 영역 M으로 이동하는 단위 시간당의 유체의 양 Q와, 상기 영역 M의 절대 압력 Pa와, 상기 영역 N의 절대 압력 Pb를 측정하는 수단을 구비하고, Q와 Pa와 Pb로부터 상기 공극의 크기로 상사의 값을 계산하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치. 또, 상기에서 말하는 유체에 대해, 액체라도 기체라도 좋다.

이하에, 본 발명 실시예의 장치에 있어서, 세정용의 초음파 발진자를 구비하고 있지 않은 경우에 있어서의 세정 작용에 대해 설명한다.

예를 들어, 물체 표면(1)이 다공질의 소재로 이루어지는 배수성 포장인 경우, 제2 영역(12)에 존재하는 물은 상기 포장의 공극 부분에 침입하고, 계속해서 상기 공극 부분을 통해 제1 영역(11)까지 흡인 이송된다. 상기 물이 상기 공극 부분을 통과할 때에, 상기 공극 부분에 산재하는 흙 등의 이물질은 상기 물에 흘려 보내게 되어 상기 물과 함께 제1 영역(11)까지 흡인 이송된다. 즉, 상기 이물질을 이송하는 매질로서 물을 효과적으로 사용할 수 있다. 상기 이물질을 이송하는 매질로서 물 대신에 공기를 사용한 경우와 비교하여, 물을 사용하면 상기 이물질은 공기를 사용한 경우의 약 800배의 힘으로 흘려 보내게 된다.

이하에 이 이유를 수학식을 이용하여 설명한다.

유체의 흐름 중에 직경 dm의 구상의 이물질이 존재한다고 하면, 상기 이물질이 상기 유체로부터 받는 항력 D kgf는 하기의 식으로 표현할 수 있다.

D = Cd * A * v * v * r/(2 * g)

또, Cd는 효력 계수이며 구체인 경우 0.34, A는 유체 흐름의 방향으로 수직인 면의 투영 면적(㎡), v는 유체 흐름의 속도(㎧), r은 유체의 비중량(kgf/㎥), g는 중력의 가속도 9.8 ㎨이다.

또한, 1 기압, 4도 C에 있어서의 물의 비중량은 1000 kgf/㎥, 공기의 비중량은 1.25 kgf/㎥이다.

상기의 식은, 유체 흐름의 중에 있는 이물질이 상기 유체로부터 받는 항력 D kgf는 상기 유체의 비중량 r kgf/㎥에 비례하여 증가하는 것을 나타내고 있고, 유체가 물인 경우와, 공기인 경우를 비교하면, 1 기압, 4도 C에 있어서, 물인 경우의 항력은 공기인 경우의 항력의 약 800배가 되는 것이다.

즉, 상기의 식에 의해, 이물질을 세정하는 수단으로서는 공기보다도 물을 사용한 편이 효과적이라는 결론을 유도할 수 있다.

본 발명 실시예의 장치에 있어서, 제1 영역(11)과 대기와의 경계 부분에 있어서는 이물질을 흡인 이송하는 매질로서 공기를 사용하고 있지만, 제1 영역(11)과 제2 영역(12)과의 경계 부분에 있어서는, 이물질을 흡인 이송하는 매질로서 물을 사용하고 있기 때문에 매우 효과적으로 세정 작업을 행할 수 있다.

이하에, 도6 내지 도8을 참조하여, 도2에 있어서의 초음파 탐상자(91) 혹은 초음파 진동자(91) 대신에, 회전 블레이드(811), 회전 블레이드 구동 모터(81) 및 캐비테이션을 촉진하는 공기 혹은 공기를 포화 상태 근방에 함유한 물을 분출하는 노즐(84)을 구비한 본 발명 실시예의 장치의 다른 형태에 대해 설명한다.

도2에 도시한 제2 영역(12)에 초음파 세정용의 초음파 발진자(91)를 구비한 본 발명 실시예의 장치에 있어서는, 초음파 발진자(91)가 고속 미진동을 반복하면, 초음파 발진자(91)의 표면과 물의 분자군 사이의 상대 운동에 따라, 상기 물의 분자군 중에 미소한 고진공의 공극군(기포군 또는 캐비티군이라 호칭함)이 발생하고, 계속해서 상기 물의 분자군끼리가 상기 고진공에 끌려 충돌하고, 상기 충돌시에 예를 들어 약 1000 기압의 기포 붕괴 충격파가 발생한다. 즉, 일반적으로 캐비테이션이라 호칭되는 현상이 발생하는 것이다. 도2에 도시한 본 발명 실시예의 장치는, 상기 기포 붕괴 충격파가 물체 표면(1)에 작용됨으로써 부착하는 오염을 물체 표면(1)으로부터 분리하고, 즉 물체 표면(1)에 대해 세정 작용을 미치게 하는 것이었다.

도6 내지 도8의 장치에 대해서는, 초음파의 작용에 의해 물체 표면(1)에 대해 세정 작용을 미치게 하는 본 발명의 장치의 다른 실시 형태를 나타내고 있다.

도시의 장치에 있어서, 배면측의 원판형 파티션(23)에는 제2 영역(12)에 존재하는 물을 교반하여 캐비테이션을 발생시키기 위한 회전 블레이드(811)를 그 구동축으로 고정된 회전 블레이드 구동 모터(81)가 신설되어 있다.

또, 동일하게 배면측의 원판형 파티션(23)에는 제2 영역(12)에 존재하는 물 속을 향해, 캐비테이션을 촉진하는 공기 혹은 공기를 포화 상태 근방에 함유한 물을 분출하는 노즐(84)이 신설되어 있고, 노즐(84)에는 상기 공기 혹은 상기 물을 이송하는 호스(845)가 접속되어 있다. 또, 본 발명에 따라서 구성된 장치의 바람직한 실시예의 전체 시스템을 도시하는 도8에 있어서는, 호스(845)는 공기 압축기(94)에 접속되어 있기 때문에, 노즐(84)로부터는 공기가 분출된다.

또한, 동일하게 배면측의 원판형 파티션(23)에 있어서, 제2 영역(12)과 접하는 부분으로 또한 제2 영역(12)에 있어서 중력이 작용되는 방향과 가장 반대 방향에 존재하는 부분에는 두번째 접속 커플링(221)이 신설되어 있다.

또한, 동일하게 배면측의 원판형 파티션(23)에 있어서, 제1 영역(11)과 접하는 부분에는 두번째 접속 커플링(211)이 신설되어 있다. 2개째의 접속 커플링(211)이 신설되는 장소에 대해서는, 제1 영역(11)과 접하는 부분이면 어디라도 좋다.

상기 신설된 접속 커플링(221)과 상기 신설된 접속 커플링(211) 사이에는, 차압 조정 밸브(82)가 신설되어 있다.

차압 조정 밸브(82)는 일반적으로 잘 알려지는 공지의 밸브이지만, 도7을 참조하여 설명하면, 차압 조정 밸브(82)의 케이싱(821)은 크게 구별하면, 밸브판 수납실(831, 832의 양쪽의 영역)과 밸브판 구동실(834)의 2개의 방으로 구분되어 있다. 단, 도7에 있어서는 상기 밸브판 수납실과 상기 밸브판 구동실과는 구멍에 의해 연통되어 있기 때문에 동일한 압력을 구비한 동일한 영역이다. 상기 밸브판 수납실의 내부에 있어서는, 압축 코일 스프링(835)과 구동 로드(826)의 작용에 의해, 원판형의 밸브판(827)이 하강하게 되어 밸브 구멍(831)을 폐색하고 있다. 밸브판(827)이 밸브 구멍(831)을 폐색하고 있을 때, 상기 밸브판 수납실은 상류측 밸브실(831)과 하류측 밸브실(832)의 2실로 구분된다. 또, 본 실시예의 도면에 있어서는 상류측 밸브실(831)과 밸브 구멍(831)은 동일한 부분이다.

이하에, 도7의 차압 조정 밸브(82)의 동작 원리를 수학식을 사용하여 설명한다.

제1 영역(11) 및 하류측 밸브실(832)의 절대 압력을 Pa kgf/㎠, 상류측 밸브실(831)의 절대 압력을 Pb kgf/㎠, 밸브판(827)의 유효 직경을 Da ㎝, 하류측 밸브실(832)에 있어서 밸브판(827)을 하방측으로 압박하는 힘을 Fa kgf, 상류측 밸브실(831)에 있어서 밸브판(827)을 상방으로 압박하는 힘을 Fb kgf, 코일 스프링(835)이 밸브판(827)을 하방으로 압박하는 힘을 Fs kgf라 하면,

밸브판(827)을 하방으로 폐색하는 방향으로 압박하는 힘의 합계 Ft1 kgf는,

Fa = Pa * Da * Da * 3.14/4

Ft1 = Fa + Fs

Ft1 = Pa * Da * Da * 3.14/4 + Fs

밸브판(827)을 상방으로 개방하는 방향으로 압박하는 힘의 합계 Ft2 kgf는

Fb = Pb * Da * Da * 3.14/4

Ft2 = Fb

Ft2 = Pb * Da * Da * 3.14/4

밸브판(827)이 개방될 때의 조건은,

Ft1 < Ft2

Pa * Da * Da * 3.14/4 + Fs < Pb * Da * Da * 3.14/4

Fs < (Pb - Pa) * Da * Da * 3.14/4

이상의 식에 의해, 코일 스프링(835)이 밸브판(827)을 하방으로 압박하는 힘: Fs kgf는, 제1 영역(11)의 압력 설정 목표치인 절대 압력 : Pa kgf/㎠와 제2 영역(12)의 압력 설정 목표치인 절대 압력 : Pb kgf/㎠와 밸브판(827)의 유효 직경 : Da ㎝의 함수로서 표현되는 것을 알 수 있다.

즉, 제2 영역(12)의 압력을 임의의 압력으로 설정하면 제1 영역(11)의 압력도 목표의 압력으로 용이하게 조정할 수 있는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(11)의 절대 압력 : Pa kgf/㎠의 Pa의 값을 약 0.62이라 가정하고, 제2 영역(12)의 절대 압력 : Pb kgf/㎠의 Pb의 값을 약 0.65라 가정하면, Pa < 0.62일 때에 밸브판(827)이 개방이 되고, Pa > 0.65일 때에 밸브판(827)이 폐쇄가 되도록, 용이하게 차압 조정 밸브(82)를 프리셋할 수 있다. 즉, 예를 들어 외측 시일 부재(31)와 물체 표면(1) 사이의 간극이 작아져 압력 손실이 증대되는 데 기인하여 제1 영역(11)의 절대 압력이 0.62 kgf/㎠ 이하로 감소되고자 할 때, 밸브판(827)이 개방이 되어 제2 영역(12)으로부터 제1 영역(11)으로 물이 이동하므로 제1 영역(11)의 절대 압력은 0.62 kgf/㎠로 유지된다.

이하에, 도6 내지 도8에 도시한 본 발명 실시예의 장치의 작용에 대해 설명한다.

회전 블레이드(811)가 제2 영역(12)의 물 속에서 고속도로 회전하면, 회전 블레이드(811)의 표면과 물의 분자군 사이의 압력의 저하에 기인하여 상기 물의 분자군 중에 미소한 고진공의 공극군(기포군 또는 캐비티군이라 호칭함)이 발생하고, 계속해서 상기 물의 분자군끼리가 상기 고진공에 끌려 충돌하고, 상기 충돌시에 기포붕괴 충격파가 발생한다. 즉, 일반적으로 캐비테이션이라 호칭되는 현상이 발생하는 것이다. 또, 노즐(84)로부터 분출하는 공기 혹은 공기를 포화 상태 근방에 함유한 물은 캐비티 존을 더욱 촉진한다. 도6 내지 도8에 도시한 본 발명 실시예의 장치는, 상기 기포 붕괴 충격파가 물체 표면(1)에 작용됨으로써 부착하는 오염을 물체 표면(1)으로부터 분리하고, 즉 물체 표면(1)에 대해 세정 작용을 미치게 한다.

이하에, 차압 조정 밸브(82)의 작용에 대해 설명한다.

노즐(84)로부터 분출하는 공기 혹은 공기를 포화 상태 근방에 함유한 물에 기인하여 제2 영역(12)에는 공기가 저류된다.

또, 본 발명 실시예의 장치에 노즐(84)이 구비되어 있지 않은 경우에 있어서도, 회전 블레이드(811)가 제2 영역(12)의 물 속에서 고속도로 회전하면 캐비테이션이 발생하지만, 그 때 원래 물의 분자군 사이에 혼입되어 있는 공기의 분자군이캐비테이션의 발생에 기인하여 상기 물의 분자군으로부터 이탈하고, 즉 발포라 호칭되는 현상이 발생한다. 상기 발포 현상에 기인하여 제2 영역(12) 중에 공기가 존재하면 캐비테이션의 발생이 저해된다. 차압 조정 밸브(82)의 목적은 제1 영역(11)의 압력을 임의의 압력으로 조정하는 동시에, 제2 영역(12)에 존재하는 공기를 제1 영역(11)으로 흡인 이송하여 제거하기 위해서이다. 또, 제2 영역(12) 중에 있는 공기를 효과적으로 흡인 제거하기 위해, 차압 조정 밸브(82)에 접속되는 접속 커플링(221)은 제2 영역(12)에 있어서 공기가 물로부터 분리 부상하여 모아지는 부분, 즉 중력이 작용되는 방향과 가장 반대의 방향에 위치하는 부분에 설치되어 있다.

또, 전자 밸브(88)는 통상은 개방 상태에 있지만, 압력 조정 밸브(92)로부터 제2 영역(12)으로 공급되는 단위 시간당 물의 양을 유량계(98)에 의해 계측하는 경우에 있어서는, 전자 밸브(88)는 일시적으로 폐쇄가 된다.

도9는, 도6에 있어서의 회전 블레이드(811), 회전 블레이드 구동 모터(81) 및 캐비테이션을 촉진하는 공기 혹은 공기를 포화 상태 근방에 함유한 물을 분출하는 노즐(84) 대신에, 캐비테이션을 수반하는 고속 수분류를 분출하는 노즐(74)을 구비한 초음파의 작용에 의해 물체 표면(1)에 대해 세정 작용을 미치게 하는 본 발명의 장치의 다른 실시 형태를 나타내고 있다.

캐비테이션을 수반하는 고속 수분류라 함은, 노즐(74)의 분출구의 상류 부분에 있어서 고속 수분류 중에 공기 혹은 공기를 포화 상태 근방에 함유한 물이 공급됨으로써, 상기 고속 수분류가 노즐(74)로부터 분출되었을 때, 상기 공급된 공기의 분자군을 핵으로서 보다 충격력이 강한 캐비티군에 성장하도록, 즉 캐비테이션이 촉진되도록 구성된 고속의 물의 분류이다. 상기 캐비테이션의 발생에 기인하여 충격파가 물체 표면(1)에 작용됨으로써 부착하는 오염을 물체 표면(1)으로부터 분리하고, 즉 물체 표면(1)에 대해 세정 작용을 미치게 한다.

또, 상기 고속 수분류에 사용되는 물의 순환에 대해 도시하지 않지만, 우선 제2 영역(12)에 존재하는 물을 고압수 펌프로 흡인하고, 다음에 고압수 펌프의 하류측 또한 노즐(74)의 분출구의 상류 부분에 있어서 상기 고속 수분류 중에 공기 혹은 공기를 포화 상태 근방에 함유한 물을 공급하고, 마지막으로 노즐(74)로부터 제2 영역(12)에 존재하는 물 속에 대응 고속 수분류를 분출하도록 장치를 구성하면, 상기 고속 수분류에 사용되는 물을 순환 사용할 수 있다.

또, 도9의 본 발명 실시예의 장치에 있어서도, 도6 내지 도8에 도시한 본 발명 실시예의 장치와 같이 차압 조정 밸브(82)가 필요하다.

이상으로, 본 발명 실시예의 장치에 대해 설명하였지만, 본 발명 실시예의 장치는 상기 바람직한 실시예 외에도 특허 청구의 범위에 따라서 여러 가지의 실시예를 생각할 수 있다.

이상의 기재로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 기체 속에 존재하는 물체 표면을 액체로 만족시킨 영역에서 국부적으로 덮고, 또한 상기 영역을 상기 물체 표면에 따라서 이동하는 것이 가능하고, 또한 상기 액체에 의해 일단은 적셔진 물체 표면으로부터 상기 액체를 흡인 회수하고 또한 건조시키는 것이 가능하기 때문에, 물체 표면의 초음파 탐상이나 초음파 세정 등, 본 발명에 있어서는 여러 가지의 용도가 생각된다.

또한, 상기 액체로 만족된 영역의 압력을 대기압보다 낮게 하는 것도 가능하기 때문에, 본 발명의 장치를 구조물의 벽면이나 천장면에 흡착시키고 또한 자주시키는 것이 가능하고, 따라서 예를 들어 구조물의 벽면이나 천장면의 초음파 탐상 작업을 자동화할 수 있다.

본 발명의 효과를 구체적으로 서술하면, 초음파 탐상을 행하면서 물체 표면에 따라서 이동하는 장치에 있어서, 접촉 매질로서의 물은 초음파 탐상을 실시 중에 모두 회수되어 순환 사용되기 때문에 다량의 물을 필요로 하지 않고, 초음파 탐상 후의 피탐상면을 젖은 상태로 방치하는 일 없이 반대로 건조시키기 때문에 녹의 발생을 방지하고, 또한 초음파 탐상자를 피탐상면에 직접적으로 접촉시키는 일 없이 초음파 탐상을 행하기 때문에 초음파 탐상자가 손상을 받지 않는 등의 효과를 본 발명은 갖고 있다.

또한, 초음파 탐상을 행하면서 물체 표면에 따라서 이동하는 장치에 있어서, 접촉 매질로서의 물을 저류하는 액체 영역을 부압으로 함으로써 상기 액체 영역 자신이 물체 표면에 부압 흡착하는 기능을 구비하는 등의 효과를 본 발명은 갖고 있다.

초음파 세정을 행하면서 물체 표면에 따라서 이동하는 장치에 있어서, 초음파를 전파하는 매질로서의 물을 다공질 포장 등의 다공질의 소재로 이루어지는 물체 표면의 공극 부분에 침입시킴으로써, 상기 공극에 존재하는 이물질에 대해 초음파를 작용시켜 상기 공극의 표면으로부터 박리하고, 계속해서 상기 이물질과 상기 물을 모두 흡인 회수하고, 또한 작업 중에 젖은 물체 표면은 건조하게 하는 등의 기능을 구비하고 있는 데 기인하여, 다공질의 물체 표면의 공극 부분에 막힌 이물질을 다량의 물을 필요로 하지 않고 또한 확실하게 제거한다는 등의 효과를 본 발명은 갖고 있다.

다공질의 물체 표면의 공극의 크기로 상사의 값을 계산에 의해 구하는 기능을 구비하고 있기 때문에, 예를 들어 다공질 포장의 공극률로 상사의 값을 수집 또한 보존하는 것이 가능하기 때문에, 상기 값을 기초로 하여 다공질 포장에 있어서의 공극률의 분포도를 작성할 수 있고, 따라서 다공질 포장의 유지 및 관리에 기여한다.

융단이나 카펫트 등의 섬유를 소재로 하는 다공질의 물체 표면을 초음파를 이용하여 세정하면서 또한 상기 물체 표면에 따라서 이동하는 장치에 있어서, 환경을 오염하는 물질인 세제를 전혀 사용하는 일 없이, 섬유의 표면에 부착된 오염이나 섬유 사이의 공극에 존재하는 이물질을 초음파의 작용에 의해 효과적으로 박리하고, 상기 박리된 오염이나 이물질은 물과 같이 모두 흡인 회수되고, 또한 작업 중에 젖은 물체 표면은 건조된다는 등의 효과를 본 발명은 갖고 있다.

액체를 사용하여 물체 표면의 세정을 행하면서 또한 상기 물체 표면에 따라서 이동하는 장치에 있어서, 세정하여 제거되는 이물질을 부유시켜 흘려 보내는 매질로서 대기의 약 800배나 흘려 보내는 힘이 강한 물을 사용함으로써 상기 이물질을 효과적으로 제거한다는 등의 효과를 본 발명은 갖고 있다.

Claims (14)

1. 환형의 면 A를 구비하는 입체 형상의 제1 영역과, 면 A의 내측에 존재하는 면 B를 구비하는 입체 형상의 제2 영역을 구비하는 기체 속에 존재하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치에 있어서, 면 A는 상기 물체 표면과 상기 제1 영역과의 경계면 이며, 면 B는 상기 물체 표면과 상기 제2 영역과의 경계면이며, 면 A의 외측의 경계선을 규정하는 부분에는 외측 시일 부재가 구비되어 있고, 면 A의 내측의 경계선을 규정하는 부분에는 내측 시일 부재가 구비되어 있고, 상기 제1 영역은 상기 제1 영역으로부터 기체를 흡인하는 수단으로 연결되어 있고, 상기 제2 영역은 상기 제2 영역으로 액체를 공급하는 수단으로 연결되어 있고, 상기 제1 영역은 상기 물체 표면, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 포위하는 기체의 하류측에 위치하고 있고, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역의 하류측에 위치하고 있고, 상기 제2 영역으로 공급된 액체의 양 중 상기 제2 영역의 체적을 넘은 양의 액체 즉 상기 제2 영역으로부터 하류측으로 유실한 액체는 상기 제1 영역에 도달하고, 계속해서 상기 액체는 상기 제1 영역으로부터 흡인되는 기체의 흐름에 적재되어 상기 흡인 수단까지 흡인 이송되는 것을 특징으로 하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 영역의 압력을 임의의 압력으로 조정하는 조압 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 조압 수단의 구성에 있어서, 액체 공급 펌프에 연결된 상류측 밸브실과, 상기 제2 영역에 연결된 하류측 밸브실과, 상기 상류측 밸브실과 상기 하류측 밸브실을 연통하는 밸브 구멍과, 상기 밸브 구멍을 개폐하는 밸브판과, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 밸브 구동 수단으로 구성된 조압 수단에 있어서, 상기 제2 영역의 실제 압력의 값과 압력 조정 목표인 상기 임의의 압력의 값 사이에 압력 차가 발생하는 데 기인하여 상기 밸브판이 개폐 구동됨으로써 상기 제2 영역의 압력이 상기 임의의 압력으로 조정되도록 구성된 조압 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 상류측 밸브실 내부의 액체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fc라 하고, 상기 하류측 밸브실 내부의 액체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fb라 하였을 때, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 상기 밸브 구동 수단의 구성에 있어서, Fc와 동일한 힘으로 또한 Fc와 반대의 방향으로 작용하는 힘을 상기 밸브판에 대해 작용하게 하고, 또한 Fb와 반대의 방향으로 또한 압력 조정 목표의 상기 임의의 압력의 값에 대응한 임의의 값의 힘 Fx를 상기 밸브판에 대해 작용하게 하고, 그렇게 하여 Fb < Fx일 때에 상기 밸브판이 개방이 되고, Fb > Fx일 때에 상기 밸브판이 폐쇄가 되는 바와 같이 구성된 상기 밸브 구동 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 상류측 밸브실 내부의 액체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fc라 하고, 상기 하류측 밸브실 내부의 액체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fb라 하였을 때, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 상기 밸브 구동 수단의 구성에 있어서, Fc와 동일한 힘으로 또한 Fc와 반대의 방향으로 작용하는 힘을 상기 밸브판에 대해 작용하게 하고, 또한 대기압에 기인하는 힘 Fo 혹은 상기 물체 표면, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 포위하는 기체의 압력에 기인하는 힘 Fo를 상기 밸브판에 대해 Fb와 반대의 방향으로 작용하게 하고, 또한 상기 밸브판에 대해 Fb와 동일한 방향으로 스프링 등의 탄성체의 힘 Fs를 작용하게 하고, 그렇게 하여 Fb + Fs < Fo일 때에 상기 밸브판이 개방이 되고, Fb + Fs > Fo일 때에 상기 밸브판이 폐쇄가 되는 바와 같이 구성된 상기 밸브 구동 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 영역에 초음파를 발사하는 수단 또는 초음파를 수파하는 수단 혹은 그 양쪽을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 영역에 캐비테이션을 생성하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 영역으로 공급되는 단위 시간당의 액체의 양 Q와, 상기 제1 영역의 절대 압력 Pa와, 상기 제2 영역의 절대 압력 Pb를 측정하는 수단을 구비하고, Q와 Pa와 Pb로부터 물체 표면에 존재하는 공극의 크기로 상사의 값을 계산하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 차압 조정 밸브를 구비하고 있고, 상기 제2 영역의 절대 압력으로부터 상기 제1 영역의 절대 압력을 차감한 값이 임의의 값을 넘어 커졌을 때에 대응 차압 조정 밸브가 개방되어 상기 제2 영역으로부터 상기 제1 영역으로 유체가 이동하고, 상기 제2 영역의 절대 압력으로부터 상기 제1 영역의 절대 압력을 차감한 값이 임의의 값으로 복귀되었을 때에 대응 차압 조정 밸브가 폐쇄되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역이 물체 표면에 따라서 이동할 수 있게 차륜 혹은 무단궤조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외측 시일 부재는 상기 외측 시일 부재의 외측에 존재하는 기체의 압력에 의해 상기 물체 표면에 압박되는 셀프 시일 형상을 구비하고 있고, 상기 내측 시일 부재는 상기 제2 영역에 존재하는 액체의 압력에 의해 상기 물체 표면에 압박되는 셀프 시일 형상을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치.
12. 상류측 밸브실과, 하류측 밸브실과, 상기 상류측 밸브실과 상기 하류측 밸브실을 연통하는 밸브 구멍과, 상기 밸브 구멍을 개폐하는 밸브판과, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 밸브 구동 수단으로 구성된 조압 장치에 있어서, 상기 조압 장치는 하류측에 존재하는 영역의 실제 압력의 값과 압력 조정 목표인 값 사이에 압력 차가 발생하는 데 기인하여 상기 밸브판이 개폐 구동됨으로써 상기 하류측에 존재하는 영역의 압력이 상기 압력 조정 목표의 압력으로 조정되도록 구성되어 있고, 상기 상류측 밸브실 내부의 유체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fc라 하고, 상기 하류측 밸브실 내부의 유체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fb라 하였을 때, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 상기 밸브 구동 수단의 구성에 있어서, Fc와 동일한 힘으로 또한 Fc와 반대의 방향으로 작용하는 힘을 상기 밸브판에 대해 작용하게 하고, 또한 Fb와 반대의 방향으로 또한 압력 조정 목표의 상기 임의의 압력의 값에 대응한 임의의 값의 힘 Fx를 상기 밸브판에 대해 작용하게 하고, 그렇게 하여 Fb < Fx일 때에 상기 밸브판이 개방이 되고, Fb > Fx일 때에 상기 밸브판이 폐쇄가 되는 바와 같이 구성된 상기 밸브 구동 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조압 장치.
13. 상류측 밸브실과, 하류측 밸브실과, 상기 상류측 밸브실과 상기 하류측 밸브실을 연통하는 밸브 구멍과, 상기 밸브 구멍을 개폐하는 밸브판과, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 밸브 구동 수단으로 구성된 조압 장치에 있어서, 상기 조압 장치는 하류측에 존재하는 영역의 실제 압력의 값과 압력 조정 목표인 값 사이에 압력 차가 발생하는 데 기인하여 상기 밸브판이 개폐 구동됨으로써 상기 하류측에 존재하는 영역의 압력이 상기 압력 조정 목표의 압력으로 조정되도록 구성되어 있고, 상기 상류측 밸브실 내부의 액체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fc라 하고, 상기 하류측 밸브실 내부의 액체가 상기 밸브판에 대해 또한 상기 밸브판의 방향으로 작용을 미치게 하는 힘을 Fb라 하였을 때, 상기 밸브판을 개폐 구동시키기 위한 상기 밸브 구동 수단의 구성에 있어서, Fc와 동일한 힘으로 또한 Fc와 반대의 방향으로 작용하는 힘을 상기 밸브판에 대해 작용하게 하고, 또한 어떤 임의의 영역에 존재하는 유체의 압력에 기인하는 힘 Fo를 상기 밸브판에 대해 Fb와 반대의 방향으로 작용하게 하고, 또한 상기 밸브판에 대해 Fb와 동일한 방향으로 스프링 등의 탄성체의 힘 Fs를 작용하게 하고, 그렇게 하여 Fb + Fs < Fo일 때에 상기 밸브판이 개방이 되고, Fb + Fs > Fo일 때에 상기 밸브판이 폐쇄가 되는 바와 같이 구성된 상기 밸브 구동 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조압 장치.
14. 면 M을 구비하는 입체 형상의 영역 M을 구비하는 다공질의 재료를 소재로 하여 다수의 공극을 갖는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치에 있어서, 면 M은 상기 물체 표면과 상기 영역 M과의 경계면이며, 상기 면 M의 외측의 경계선을 규정하는 부분에는 외측 시일 부재가 구비되어 있고, 상기 영역 M은 유체를 흡인하는 수단으로 연결되어 있고, 영역 N은 상기 영역 M과 상기 물체 표면의 전체를 포위하는 유체로 구성된 공간이며, 상기 영역 N에 존재하는 유체는 상기 공극을 통과하여 상기 영역 M에 도달하고, 계속해서 상기 유체는 상기 영역 M으로부터 흡인되는 유체의 흐름에 적재되어 상기 흡인 수단까지 흡인 이송되도록 구성되어 있고, 또한 상기 영역 N으로부터 상기 공극을 통해 상기 영역 M으로 이동하는 단위 시간당의 유체의 양 Q와, 상기 영역 M의 절대 압력 Pa와, 상기 영역 N의 절대 압력 Pb를 측정하는 수단을 구비하고, Q와 Pa와 Pb로부터 상기 공극의 크기로 상사의 값을 계산하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 물체 표면에 따라서 이동하는 장치.