液体中に在る物体表面に密着し移動可能な装置
【課題】負圧領域を備えたことにより液体中に在る物体表面に密着し且つ物体表面に沿って移動可能な装置において、該負圧領域が気体で満たされている装置を提供する。
【解決手段】環状の面Ａを備える立体形状の第１領域と、面Ａの内側に在る面Ｂを備える立体形状の第２領域と、面Ａの外側に在る面Ｃを備える立体形状の第３領域とを具備する、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、面Ａの外側および内側には外側および内側シール部材が、また面Ｃの外側には最外側シール部材が具備されており、該第１領域は該第１領域より気体を吸引する手段と連結され、該第２領域は該第２領域へ気体を供給する手段と連結され、該第３領域は該第３領域へ気体を供給する手段と連結されており、該第１領域の圧力は該第２領域の圧力よりも低く、該第１領域の圧力は該第３領域の圧力よりも低く、該第３領域の圧力は本発明の装置を包囲する液体の圧力よりも高い。
【解決手段】環状の面Ａを備える立体形状の第１領域と、面Ａの内側に在る面Ｂを備える立体形状の第２領域と、面Ａの外側に在る面Ｃを備える立体形状の第３領域とを具備する、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、面Ａの外側および内側には外側および内側シール部材が、また面Ｃの外側には最外側シール部材が具備されており、該第１領域は該第１領域より気体を吸引する手段と連結され、該第２領域は該第２領域へ気体を供給する手段と連結され、該第３領域は該第３領域へ気体を供給する手段と連結されており、該第１領域の圧力は該第２領域の圧力よりも低く、該第１領域の圧力は該第３領域の圧力よりも低く、該第３領域の圧力は本発明の装置を包囲する液体の圧力よりも高い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、物体表面に密着し移動可能な装置に関する。
本発明は、さらに上記の装置において、物体表面を気体のみに接触せしめる気体領域を具備し、該気体領域において物体表面に対して作用を施す装置を具備する、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、さらに上記の装置の気体領域が不活性ガスで満たした気体領域である、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。
本発明の装置に具備される物体表面に対して作用を施す装置として、先ずアーク溶射装置を考えることができる。ただし、アーク溶射装置に限定されることはない。アーク溶射装置は、種々あるサーマルスプレー装置の中のひとつの装置である。一般に、サーマルスプレー装置とは、金属のごとき溶融材料としてのワイヤまたは粒子を溶融して微細化しかつ噴霧して物体表面にコーティングを形成する装置である。サーマルスプレー装置においては、１または２本のワイヤまたは粉末が送給材料に使用されることができ、そして加熱はアークまたは燃焼炎によっている。
本発明の装置に搭載される物体表面に作用を施す装置としては、サーマルスプレー装置の他にも、溶接装置のように溶融した材料を付着させる装置、プラスチックシートの貼付け装置、塗料や接着剤の吹付け装置、あるいは物体表面に熱処理を施す装置など種々の装置を適用することができる。これらの装置においては、作用を施す対象の物体表面が気体と接することにより、液体と接する場合と比較して、優れた作用効果を発揮する。
また、これらの装置においては、作用を施す対象の物体表面が不活性ガスから成る気体と接することにより、さらに優れた作用効果を発揮する。
【背景技術】
【０００２】
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第２領域を具備している。
【特許文献１】特公昭６０−２６７５２号公報
【特許文献２】特許公開２００３−２８５７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
而して、特公昭６０−２６７５２号公報に開示された装置を液面下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、液面下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、研掃材の噴射領域に液体の侵入は禁物である。また、研掃材の噴射作業と同じく、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う種々の作業がある。例えば、サーマルスプレー装置、溶接装置のように溶融した材料を付着させる装置、プラスチックシートの貼付け装置、塗料や接着剤の吹付け装置、あるいは物体表面に熱処理を施す装置などの装置を使用した作業は、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う。これらの装置においては、作用を施す対象の物体表面が気体と接することにより、液体と接する場合と比較して、優れた作用効果を発揮するものである。
以上のような、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う作業を液面下で実施する装置においては、液体が侵入することが無く且つ気体で満たされた領域を具備する必要がある。
第２の問題として、以上のように、液面下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圧が増大するので、該液圧が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液圧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。
第３の問題として、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を液面下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。
例えば、特許公開２００３−２８５７８２号公報に開示された装置のように、第２領域に物体表面に対してブラストクリーニングを施す装置を具備し、かつ第１領域に物体表面に対してサーマルスプレーイングを施す装置を具備したことにより、ブラストクリーニングを実施したあと直ちにサーマルスプレーイングを実施する装置においては、ブラストクリーニングの処理速度とサーマルスプレーイングの処理速度を同一にする必要がある。一般に、ブラストクリーニングの処理速度はサーマルスプレーイングの処理速度の約５分の１であるので、ブラストクリーニングの処理速度とサーマルスプレーイングの処理速度を同一にするのは不可能ではないが装置の調整が非常に困難である。
よって、ブラストクリーニングを実施する装置とサーマルスプレーイングを実施する装置は別々の装置にしたほうが装置の調整が簡単であり、よって再現性の向上に起因して実用性が向上した装置を提供することが出来る。
なお、ブラストクリーニングを実施する装置とサーマルスプレーイングを実施する装置を別々の装置にした場合においては、サーマルスプレーイングを施される物体表面は該施工の直前に完全に清浄化される必要がある。ブラストクリーニングを実施する装置とサーマルスプレーイングを実施する装置を別々の装置にした場合においては、例えば海面下に在る物体表面は装置によりブラストクリーニングを施された後に海水と接することになるが、該ブラストクリーニングを施された物体表面が別の装置によりサーマルスプレーイングを施される場合においては、該物体表面は該施工の直前に例えば清水の噴射により塩分を除去されかつ乾燥される必要がある。
特許公開２００３−２８５７８２号公報に開示された装置においては、かかる装置の第２領域に清水の噴射により物体表面の塩分を除去しかつ乾燥させる装置を具備し、かつ第１領域にサーマルスプレーイングを施す装置を具備することが可能であるが、該塩分を除去しかつ乾燥させる装置と該サーマルスプレーイングを施す装置との相対的な位置関係を工夫する必要があるために装置の設計上の制約が大きい。該設計上の制約を具体的に述べると、ブラストクリーニングを施された物体表面において塩分を除去しかつ乾燥させる装置が通過した後にサーマルスプレーイングを施す装置が通過するように装置を設計する必要があり、特許公開２００３−２８５７８２号公報に開示されているように、サーマルスプレーイングを施す装置の移動機構が複雑となる。
また、特許公開２００３−２８５７８２号公報に開示された装置においては、かかる装置の第１領域においてサーマルスプレーイングが実施されるために、サーマルスプレーイングの際に発生する粉塵の一部が装置の外部に漏洩し、装置を包囲する液体を粉塵汚染する。例えば、原子力施設における核燃料貯蔵プールの水面下の壁面に対してサーマルスプレーイングを施す場合においては、該粉塵が純水中に漏洩するので好ましくない。
【０００４】
従って、本発明の技術的解決課題は次のとうりである。
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、気体で満たされた領域を具備する液面下の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。
次に、特公昭６０−２６７５２号公報に開示された装置に関わる上述の第２乃び第３の問題について、その技術的解決課題と該課題を解決するための手段については特許公開２００３−２８５７８２号公報に開示されているので説明を省略する。
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、
かかる装置の第１領域の外側に第３領域を配置し、該第３領域の気体の圧力を装置を包囲する液体の圧力よりも高圧にせしめ、該第１領域の気体の圧力を装置を包囲する液体の圧力よりも低圧にせしめ、該第１領域の気体の圧力を該第２領域の気体の圧力よりも低圧にせしめ、該第２領域の気体の圧力を装置を包囲する液体の圧力よりも低圧にせしめ、而して、該第１領域と該第２領域の気体の一部が、最外側シール部材と物体表面との間の隙間を通って装置の外部へ流出しないように構成した、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。
以上に、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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、本発明によれば、特許請求の範囲の請求項１に記載されているように、
環状の面Ａを備える立体形状の第１領域と、面Ａの内側に在る面Ｂを備える立体形状の第２領域と、面Ａの外側に在る面Ｃを備える立体形状の第３領域とを具備する、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、
面Ａは該物体表面と該第１領域との境界面であり、面Ｂは該物体表面と該第２領域との境界面であり、面Ｃは該物体表面と該第３領域との境界面であり、
面Ａの外側の境界線を規定する部分には外側シール部材が具備されており、面Ａの内側の境界線を規定する部分には内側シール部材が具備されており、面Ｃの外側の境界線を規定する部分には最外側シール部材が具備されており、
該第１領域は該第１領域より気体を吸引する手段と連結されており、該第２領域は該第２領域へ気体を供給する手段と連結されており、該第３領域は該第３領域へ気体を供給する手段と連結されており、
該第１領域の圧力は該第２領域の圧力よりも低くすなわち該第１領域は該第２領域の下流側に位置しており、該第１領域の圧力は該第３領域の圧力よりも低くすなわち該第１領域は該第３領域の下流側に位置しており、該第３領域の圧力は本発明の装置を包囲する液体の圧力よりも高くすなわち該第３領域は本発明の装置を包囲する液体の上流側に位置しており、
該第２領域へ供給された気体は該第１領域に至り、該第３領域へ供給された気体は該第１領域及び本発明の装置を包囲する液体の領域に至り、該第２領域及び該第３領域より該第１領域へ流入した気体は該吸引手段まで吸引移送される、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２に記載されているように、該外側シール部材は、該第３領域に在る気体の圧力と該第１領域に在る気体の圧力との差圧により物体表面に押し付けられる形状を具備しており、また、該内側シール部材は、該第２領域に在る気体の圧力と該第１領域に在る気体の圧力との差圧により物体表面に押し付けられる形状を具備しており、該最外側シール部材は、装置を包囲する液体の圧力と該第３領域に在る気体の圧力との差圧により物体表面に押し付けられる形状を具備している、ことを特徴とする、請求項１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。
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、該第２領域へ不活性ガスを流入せしめる手段を備えた、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。
また、特許請求の範囲の請求項４に記載されているように、該第２領域もしくは該第３領域において、物体表面を洗浄するための水などの洗浄材料を噴射する手段を備えた、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３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。
【０００６】
本発明において、第３領域の気体の圧力は装置を包囲する液体の圧力よりも高い圧力に維持されており、第１領域の気体の圧力は装置を包囲する液体の圧力よりも低い圧力に維持されており、第１領域の気体の圧力は第２領域の気体の圧力よりも低い圧力に維持されており、第２領域の気体の圧力は装置を包囲する液体の圧力よりも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し、しかも、装置の外部の液体が第１領域、第２領域及び第３領域へ侵入するのが阻止されるとともに、第１領域と第２領域の気体の一部が、最外側シール部材と物体表面との間の隙間を通って装置の外部へ流出することも阻止される。
なお、装置の外部より第３領域へ、気体の圧力制御機構とフレキシブルホースを介して、気体が送気されており、また、装置の外部より第２領域へ、気体の圧力制御機構とフレキシブルホースを介して、気体が送気されており、一方、第１領域には、フレキシブルホースを介してルーツ式真空ポンプなどの負圧生成手段が連結されている。
また、例えば、装置の外部より第３領域へ、フレキシブルホースを介して、物体表面の塩分を洗浄するための清水が圧送されている。
第３領域へ流入した気体と清水の一部は最外側シール部材と物体表面との間の隙間より装置の外部へ流出するのでこの際に装置の外部の液体が第３領域へ流入するのを阻止し、第３領域へ流入した気体と清水の残りの全量は外側シール部材と物体表面との間の隙間より第１領域へ流入し、第２領域へ流入した気体は内側シール部材と物体表面との間の隙間より第１領域へ高速にて流入するのでこの高速気体の作用により物体表面に付着した液体を乾燥せしめ、第１領域へ流入した気体と清水は、フレキシブルホースを通って負圧生成手段へ至る気体の流れに乗り、続いて負圧生成手段まで吸引移送される。
また、装置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。
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、該液体の圧力と気体で満たされた領域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。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は下記の効果をもたらすものである。
液面下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、研掃材の噴射領域に液体の侵入は禁物である。また、研掃材の噴射作業と同じく、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う種々の作業がある。例えば、サーマルスプレー装置、溶接装置のように溶融した材料を付着させる装置、プラスチックシートの貼付け装置、塗料や接着剤の吹付け装置、あるいは物体表面に熱処理を施す装置などの装置を使用した作業は、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う。
以上のような、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う作業を液面下で実施する装置においては、液体が侵入することが無く且つ気体で満たされた領域を具備する必要があるが、本発明の装置においては、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を阻止する機構を具備した。
これらの装置においては、作用を施す対象の物体表面が気体と接することにより、液体と接する場合と比較して、優れた作用効果を発揮するものである。
また、これらの装置の一部においては、作用を施す対象の物体表面が酸素濃度の低い不活性ガスから成る気体と接することにより、さらに優れた作用効果を発揮する。
例えば、サーマルスプレー装置や溶接装置においては、不活性ガスから成る気体の中で溶融作業が実施されることにより溶融物質の酸化が抑制されるので、品質が向上するといった利点がある。
また、液面下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圧が増大するので、該液圧が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液圧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。
本発明の装置においては、深度が深くなるにつれ液圧が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液圧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。
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。
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。
本発明のさらなる効果について述べると、ブラストクリーニングを実施する装置とサーマルスプレーイングを実施する装置は別々の装置にしたほうが装置の調整が簡単でありよって再現性の向上に起因して実用性が向上するが、ブラストクリーニングを実施する装置とサーマルスプレーイングを実施する装置を別々の装置にした場合においては、サーマルスプレーイングを施される物体表面は該施工の直前に完全に清浄化される必要がある。例えば海面下に在る物体表面は装置によりブラストクリーニングを施された後に海水と接することになるが、該ブラストクリーニングを施された物体表面が別の装置によりサーマルスプレーイングを施される場合においては、該物体表面は該施工の直前に例えば清水の噴射により塩分を除去されかつ乾燥される必要がある。
本発明においては、洗浄材料の噴射により物体表面の塩分を除去しかつ乾燥させる装置を具備しており、その装置の構成も簡単であるので、より実用性の高い装置を提供することができる。
また本発明においては、サーマルスプレーイングの際に発生する粉塵の一部が装置の外部に漏洩することが無いので環境保全にも寄与する。
【実施例】
【０００８】
以下、本発明に従って構成された装置の好適実施例について、添付図を参照して更に詳細に説明する。
図１、図２、図４および図５を参照して説明すると、図１と図２に図示の装置は、水深がごく浅い水中に在る物体表面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を具備しており、該メインケーシングは剛性材料を素材とし、外周側の円筒状パーティション２１と、内周側の円筒状パーティション２２と、背面側の円板状パーティション２３と、円筒状パーティション２１の開口部の外周縁部に溶着された環状の円板部２１２と、円筒状パーティション２２の開口部の外周縁部に溶着された環状の円板部２２２、により構成されている。
外周側の筒状パーティション２１の対向する両側面には、それぞれ２個の車輪４１を備えた一対の剛性材料を素材とする走行フレーム４が固定されている。
環状の円板部２１２の外周縁部には、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最外側シール部材３３がボルト、ナットにて装着されている。最外側シール部材３３は、全体の形状が略円環状を成し、その自由端部が物体表面１に沿って装置の内側へ延びた形状をしている。この形状により、最外側シール部材３３は該シール部材の内側に在る流体の圧力により物体表面１に押し付けられる。すなわち、最外側シール部材３３の形状はいわゆるセルフシールの形状を成している。
環状の円板部２１２の内周縁部には、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外側シール部材３１がボルト、ナットにて装着されている。外側シール部材３１は、全体の形状が略円環状を成し、その自由端部が物体表面１に沿って装置の外側へ延びた形状をしている。この形状により、外側シール部材３１は外側シール部材３１の外側に在る流体の圧力により物体表面１に押し付けられる。すなわち、外側シール部材３１の形状はいわゆるセルフシールの形状を成している。
環状の円板部２２２には、例えばポリウレタンゴム、プラスチック等の比較的柔軟な材料を素材とする内側シール部材３２がボルト、ナットにて装着されている。内側シール部材３２は、全体の形状が略円環状を成し、その自由端部が物体表面１に沿って装置の内側へ延びた形状をしている。この形状により、内側シール部材３２は内側シール部材３２の内側に在る流体の圧力により物体表面１に押し付けられる。すなわち、内側シール部材３２の形状はいわゆるセルフシールの形状を成している。
円板部２１２、最外側シール部材３３、外側シール部材３１は物体表面１と協働して環状の第３領域１３を規定している。
円筒状パーティション２１、円筒状パーティション２２、外側シール部材３１、内側シール部材３２、背面側の円板状パーティション２３は物体表面１と協働して環状の第１領域１１を規定している。
また、円筒状パーティション２２、内側シール部材３２、背面側の円板状パーティション２３は物体表面１と協働して第２領域１２を規定している。
すなわち、立体形状の第３領域は、物体表面１と第３領域１３との境界面である面Ｃを備えており、立体形状の第１領域は、物体表面１と第１領域１１との境界面である面Ａを備えており、立体形状の第２領域は、物体表面１と第２領域１２との境界面である面Ｂを備えている。
【０００９】
背面側の円板状パーティション２３には、物体表面１に作用を施す装置の一例として、第２領域１２の内部の物体表面１に溶射を施すためのアーク溶射ガン８２が装着されている。
図３を参照して、公知であるアーク溶射ガン８２の構成を以下に述べる。
亜鉛やアルミニウムなどの金属を素材とする２本の溶射用線材８２１（以下、ワイヤ８２１と呼称する）は、ワイヤリールを備えたワイヤ送給装置（図示せず）により、フレキシブルコンディット８２８（フレキシブル導管）の中を通ってアーク溶射ガン８２へ送給され、アーク溶射ガン８２の内部においては、ワイヤ８２１はワイヤノズル８２２へ送給される。ワイヤノズル８２２の一部に交流または直流を通電する通電端子を設け（図示せず）、それぞれのワイヤ８２１はワイヤノズル８２２を介して通電される。ワイヤ８２１はワイヤノズル８２２を出た所で交差接触してアークを発生させる。このとき、ワイヤ８２１はアーク熱により瞬間的に加熱溶融して細粒となり、二つのワイヤノズル８２２の中間にあるガスノズル８２３から噴出する圧縮空気などの圧縮気体の作用により微粒化し（霧状にされ）かつ冷却されながら飛散して物体表面１に衝突し、金属溶射被膜を形成する。
アーク溶射ガン８２に連結された２本のフレキシブルコンディット８２８の上流側のそれぞれの端部に具備された圧縮空気入口８２９は、フレキシブルコンディット８２８の内部及びフレキシブルコンディット８２８に連通されたアーク溶射ガン８２の内部を加圧するために、下流側から順に、流量調整弁（図示せず）及びエアコンプレッサ（図示せず）に連結されている。アーク溶射ガン８２の内部の圧力は、第１領域１１の圧力と同圧か、もしくはアーク溶射ガン８２の内部の圧力が第１領域１１の圧力より高めに維持されるように、リリーフ弁（図示せず）が具備されている。
アーク電流は、一般に、数百アンペア程度である。アーク溶射装置において、ワイヤ８２１及びワイヤノズル８２２と接触するガンケーシング８２６などの部材は硬いプラスチツクのごとき電気絶縁材料から形成される。ワイヤ送給機構（図示せず）の方式またはワイヤ送給装置（図示せず）の配置は本発明には重要ではなく、そして他の適切な通常のまたは他の所望の機構が使用され得る。また、ワイヤ送給機構は公知のようにアーク溶射ガン８２の内部に配置することもできる。
本発明のための、アーク溶射装置の上述したような態様、構造上の詳細は重要でなくかつ本発明の実施例に限定される必要はない。他の形状が使用され得る。
なお、本発明の装置に搭載される物体表面１に作用を施す装置はアーク溶射装置に限定されない。アーク溶射装置は、種々あるサーマルスプレー装置（溶射装置）の中のひとつの装置である。一般に、サーマルスプレー装置とは、金属のごとき溶融材料としてのワイヤまたは粒子を溶融して微細化しかつ噴霧して物体表面にコーティングを形成する装置である。サーマルスプレー装置においては、１本または２本のワイヤまたは粉末が送給材料に使用されることができ、そして加熱はアークまたは燃焼炎によっている。
さらに、本発明の装置に搭載されて物体表面に作用を施す装置としては、サーマルスプレー装置の他にも、溶接装置のように溶融した材料を付着させる装置、プラスチックシートの貼付け装置、塗料や接着剤の吹付け装置、研掃材の噴射装置、あるいは物体表面に熱処理を施す装置など種々の装置を適用することができる。これらの装置においては、作用を施す対象の物体表面が気体と接することにより、液体と接する場合と比較して、優れた作用効果を発揮する。
また、これらの装置の一部においては、作用を施す対象の物体表面が酸素濃度の低い不活性ガスから成る気体と接することにより、さらに優れた作用効果を発揮する。
例えば、サーマルスプレー装置や溶接装置においては、不活性ガスから成る気体の中で溶融作業が実施されることにより溶融物質の酸化が抑制されるので、品質が向上するといった利点がある。
【００１０】
背面側の円板状パーティション２３に溶着された、第１領域１１に連通する接続継手２１１はホース９６１を介して下流側に在るサイクロン９６３の入口に連結され、サイクロン９６３の出口は圧力調整弁９２ｂの上流側弁室９３１の接続継手９２２に連結され、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。
ルーツ式真空ポンプ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ルーツ式真空ポンプ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がルーツ式真空ポンプ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、第１領域１１の絶対圧力：Ｐａ kgf/cm2 については、気体がホース９６１を通って吸引移送される際に圧力損失が発生するためＰａの値は約０．６２と仮定する。
サイクロン９６３の下部には、サイクロン９６３の内部にて捕集された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。
【００１１】
背面側の円板状パーティション２３に溶着された、第２領域１２に連通する接続継手２２１はホース９５２を介して上流側に在る圧力調整弁９２の下流側弁室９３２の接続継手９２３に連結され、圧力調整弁９２の上流側弁室９３１の接続継手９２２はホース９５１を介してさらに上流側に在る可変容量形の気体供給ポンプ９５の出口に連結されている。
気体供給ポンプ９５の入口は、大気を取り込むために大気中に開放されているか、もしくは、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスなどの酸素濃度の低い不活性の気体を発生させる装置９７に連結されている。
本発明の実施例の装置においては、使用される気体供給ポンプ９５の最大吐出し圧力を絶対圧力にて約１２kgf/cm2 と仮定する。また、上流側弁室９３１の絶対圧力：Ｐｃ kgf/cm2 については、気体が口径の小さいホース９５１を通って移送される際にかなりの圧力損失が発生するためＰｃの値は約４と仮定する。
【００１２】
円板部２１２に溶着された、第３領域１３に連通する接続継手２１３はホース９５２を介して上流側に在る圧力調整弁９２ｃの下流側弁室９３２の接続継手９２３に連結され、圧力調整弁９２ｃの上流側弁室９３１の接続継手９２２はホース９５１を介してさらに上流側に在る可変容量形の気体供給ポンプ９５ｃの出口に連結されている。
気体供給ポンプ９５ｃの入口は、大気を取り込むためにエアフィルタを介して大気中に開放されている。
本発明の実施例の装置においては、使用される気体供給ポンプ９５ｃ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：Ｐｃｃkgf/cm2 については、気体が口径の小さいホース９５１を通って移送される際にかなりの圧力損失が発生するためＰｃｃの値は約４と仮定する。
物体表面１に付着する塩分を洗浄する目的のために物体表面１に向けて清水などの洗浄水を噴射する洗浄ノズル９９は、第３領域１３に在る円板部２１２に固定されており、洗浄ノズル９９はホース（図示せず）を介して洗浄水ポンプ（図示せず）に連結されている。
【００１３】
圧力調整弁９２の詳細について述べると、圧力調整弁９２のケーシング９２１は、大別すると、弁板収納室と弁板駆動室の２つの部屋に区分されている。該弁板収納室の内部においては、円板状の弁板９２７が駆動ロッド９２６により下降させられて直径Ｄａcm の弁穴９３１を塞ぎ、上昇させられて弁穴９３１を開く。弁板９２７が弁穴９３１を塞いでいる時、該弁板収納室は上流側弁室９３１と下流側弁室９３２の２室に区分される。なお、本実施例の図面においては上流側弁室９３１と弁穴９３１は同一の部分である。
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すなわち第２領域１２の絶対圧力：Ｐｂ kgf/cm2 は弁板９２７を下方へ押して弁穴９３１を塞ごうとする力Ｆｂを発生させる。なお、本発明の実施例の装置においては、弁穴９３１の直径Ｄａcmとピストン９２８の直径Ｄｂcm は同一寸法である。よって、Ｐｂ＜Ｐｘの時に弁板９２７が開となり、Ｐｂ＞Ｐｘの時に弁板９２７が閉となる。
本発明の実施例の装置において、第２領域１２の絶対圧力：Ｐｂ kgf/cm2 のＰｂの標準的な値を約０．６５と仮定すると、第２領域１２の絶対圧力を０．６５ kgf/cm2 に維持するためにパイロット圧力室９３３の絶対圧力：Ｐｘ kgf/cm2
は０．６５ kgf/cm2 に設定される。すなわち、Ｐｂ＜０．６５の時に弁板９２７が開となり、Ｐｂ＞０．６５の時に弁板９２７が閉となる。
【００１４】
圧力調整弁９２ｃの詳細について述べる。
圧力調整弁９２ｃは圧力調整弁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。
圧力調整弁９２ｃ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９４３ｃ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：Ｐｘｃkgf/cm2 は、減圧弁９４３ｃにより設定されるものであるが、Ｐｘｃ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、Ｐｘｃ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：Ｐｘｃkgf/cm2 はピストン９２８を上方へ押して弁穴９３１を開けようとする力Ｆｘを発生させる。また、下流側弁室９３２すなわち第３領域１３の絶対圧力：Ｐｂｃkgf/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、Ｐｂｃ＜Ｐｘｃの時に弁板９２７が開となり、Ｐｂｃ＞Ｐｘｃの時に弁板９２７が閉となる。
本発明の実施例の装置において、第３領域１３の絶対圧力：Ｐｂｃkgf/cm2 のＰｂｃの標準的な値を約１．０６と仮定すると、第３領域１３の絶対圧力を１．０６ kgf/cm2 に維持するためにパイロット圧力室９３３の絶対圧力：Ｐｘｃkgf/cm2 は１．０６ kgf/cm2 に設定される。すなわち、Ｐｂｃ＜１．０６の時に弁板９２７が開となり、Ｐｂｃ＞１．０６の時に弁板９２７が閉となる。
【００１５】
次に、圧力調整弁９２ｂの詳細について述べる。
圧力調整弁９２ｂは圧力調整弁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、圧力調整弁９２ｂの各部の名称と各接続継手の接続先は圧力調整弁９２とは多少異なっている。
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。
【００１６】
次に、上述した本発明の好適実施例の装置の作用効果について説明する。
真空ポンプ９６が作動すると、第１領域１１の内部の流体が下流側に吸引され、第１領域１１が所要の通り減圧される（第１領域１１の絶対圧力:Ｐａ＝０．６２kgf/cm2 ）。かく第１領域１１が減圧されると、装置を包囲している水の圧力（絶対圧力：Ｐｏ＝１．０３３２kgf/cm2 ）が第１領域１１の内外の圧力差（Ｐｏ−Ｐａ＝０．４１３２kgf/cm2 ）に起因して第１領域１１を物体表面１の方向に押し付け、該押し付け力は４個の車輪４１を介して物体表面１に伝達され、かくして装置は物体表面１に吸着するとともに、車輪４１をギヤードモータ（図示せず）などの駆動手段により回転駆動せしめると装置は物体表面１に沿って移動する。
なお、第３領域１３の内部の圧力が所望の圧力に維持されている時、第３領域１３の内部の気体が第３領域１３の内外の圧力差に起因して最外側シール部材３３の自由端部を物体表面１の方向に押し付け、装置を包囲する液体が第３領域１３の内部に流入するのを阻止する。
また、第１領域１１の内部の圧力が所望の圧力に維持されている時、第３領域１３の内部の気体が該第３領域と該第１領域の圧力差に起因して外側シール部材３１の自由端部を物体表面１の方向に押し付け、第３領域１３の内部の気体が第１領域１１の内部に流入するのを極力阻止する。
また、第１領域１１の内部の圧力が所望の圧力に維持されている時、第２領域１２の内部の気体が該第２領域と該第１領域の圧力差に起因して内側シール部材３２の自由端部を物体表面１の方向に押し付け、第２領域１２の内部の気体が第１領域１１の内部に流入するのを極力阻止する。
しかしながら、外側シール部材３１の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間、あるいは内側シール部材３２の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って第１領域１１に流入する気体の全てを阻止しなくてもよい。むしろ、流入する気体をある程度許容したほうが、物体表面を吸引清掃あるいは乾燥させる機能が増大する。
【００１７】
次に、圧力調整弁９２の弁板９２７は第２領域１２の絶対圧力:Ｐｂ kgf/cm2 がＰｂ＜０．６５の時に弁板９２７が開となるように設定されてあるので、気体供給ポンプ９５が作動すると供給された気体は開いた弁板９２７より第２領域１２へ流入し、第２領域１２の絶対圧力が０．６５kgf/cm2 まで上昇すると弁板９２７が閉となる。次に、時間が少し経つと、第２領域１２に在る気体は、内側シール部材３２の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って第１領域１１に流入するので、第２領域１２の絶対圧力は０．６５kgf/cm2 未満まで減少し、よって再び弁板９２７が開となる。以下、弁板９２７は上記のように開、閉を繰り返して第２領域１２の絶対圧力を一定の値に維持する。
第２領域１２から第１領域１１へ流入した気体は、外側シール部材３１の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って第１領域１１へ流入した気体及び洗浄水と共にサイクロン９６３まで吸引移送され、該洗浄水はサイクロン９６３にて分離された後にロータリフィーダ９６４により外部へ排出され、サイクロン９６３にて該洗浄水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。
【００１８】
以下に、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。
第２領域１２及び下流側弁室９３２の絶対圧力をＰｂkgf/cm2、上流側弁室９３１及び上流側圧力室９３４の絶対圧力をＰｃkgf/cm2、パイロット圧力室９３３の絶対圧力をＰｘkgf/cm2、下流側弁室９３２において弁板９２７を下方へ押す力をＦｂkgf、上流側弁室９３１において弁板９２７を上方へ押す力をＦｃkgf、上流側圧力室９３４においてピストン９２８を下方へ押す力をＦｄkgf、パイロット圧力室９３３においてピストン９２８を上方へ押す力をＦｘkgf、弁板９２７の有効直径をＤａcm、ピストン９２８の有効直径をＤｂcm、Ｄａ＝Ｄｂとすれば、
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、第２領域１２の圧力設定目標値である絶対圧力：Ｐｂkgf/cm2
のＰｂの値とを同一の値にすれば、第２領域１２の圧力を、上流側弁室９３１の圧力と無関係に、目標の圧力に容易に調整できることがわかる。
【００１９】
以下に、圧力調整弁９２の別の実施態様を図６を使って説明する。
図６の圧力調整弁９２が図４の圧力調整弁９２と比べて異なる点は、パイロット圧力室９３３の接続継手９２４が大気に開放されている点と、上流側圧力室９３４にピストン９２８を下方へ押すコイルスプリング９３５を備えている点の２点のみである。
以下に、図６の圧力調整弁９２の動作の原理を数式を使って説明する。
第２領域１２及び下流側弁室９３２の絶対圧力をＰｂkgf/cm2、上流側弁室９３１及び上流側圧力室９３４の絶対圧力をＰｃkgf/cm2、パイロット圧力室９３３の絶対圧力（大気圧）を１．０３３２kgf/cm2、下流側弁室９３２において弁板９２７を下方へ押す力をＦｂkgf、上流側弁室９３１において弁板９２７を上方へ押す力をＦｃkgf、上流側圧力室９３４においてピストン９２８を下方へ押す力をＦｄkgf、パイロット圧力室９３３においてピストン９２８を上方へ押す力を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、第２領域１２の圧力設定目標値である絶対圧力：Ｐｂkgf/cm2 と弁板９２７の有効直径：Ｄａcm の関数として表現されることがわかる。
すなわち、第２領域１２の圧力を、上流側弁室９３１の圧力と無関係に、目標の圧力に容易に調整できることがわかる。
図６の圧力調整弁９２は、図４の圧力調整弁９２と比べて、パイロット圧力室９３３の圧力設定が要らない利点がある。なお、本発明の実施例の装置においては、どちらの圧力調整弁を用いてもよい。
【００２０】
第２領域１２を圧力調整弁９２を用いて任意の圧力に調整することが重要である点について説明すると、第２領域１２の圧力はより低い圧力に維持したほうが第２領域１２より第１領域１１へ流出する気体の量が少なくなるので好都合であり、また第２領域１２の圧力が装置を包囲する液体の圧力より低ければ第２領域１２が物体表面１へ吸着することも可能となる。一方、気体供給ポンプ９５の圧力は、ホース９５１の長さによって圧力が変動し、且つホース９５１の圧力損失は大きい値であるので、気体供給ポンプ９５は余裕をもたせて吐出圧力の大きいポンプを選定する必要がある。また、気体供給ポンプ９５の吐出圧力が大きいと、ホース９５１の口径をより小さくすることもできる。よって、気体供給ポンプ９５の下流側には、必然的に減圧機能を備えた圧力調整弁が必要となる。
本発明の実施例の装置の圧力調整弁９２は、気体供給ポンプ９５から供給された気体を、該ポンプ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。
【００２１】
次に、圧力調整弁９２ｃの弁板９２７は第３領域１３の絶対圧力:Ｐｂｃkgf/cm2 がＰｂｃ＜１．０６の時に弁板９２７が開となるように設定されてあるので、気体供給ポンプ９５ｃが作動すると供給された気体は開いた弁板９２７より第３領域１３へ流入し、第３領域１３の絶対圧力が１．０６kgf/cm2 まで上昇すると弁板９２７が閉となる。次に、時間が少し経つと、第３領域１３に在る気体は、その一部が最外側シール部材３３の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って装置の外部へ流出し、また一部は外側シール部材３１の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って第１領域１１に流入するので、第３領域１３の絶対圧力は１．０６kgf/cm2 未満まで減少し、よって再び弁板９２７が開となる。以下、弁板９２７は上記のように開、閉を繰り返して第３領域１３の絶対圧力を一定の値に維持する。
なお、圧力調整弁９２ｃの動作の原理は圧力調整弁９２の動作の原理と同一であるので説明を省略する。
【００２２】
また、本発明の実施例の装置の圧力調整弁９２、圧力調整弁９２ｃおよび圧力調整弁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。
圧力調整弁９２、圧力調整弁９２ｃおよび圧力調整弁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、リリーフ付き減圧弁９４３ｃ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、リリーフ付き減圧弁９４３ｃ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。
【００２３】
図５に図示の装置には、接続継手２２１と接続継手２１１との間に、差圧調整弁８２０が設置されている。
差圧調整弁８２０は一般的に良く知られる公知の弁であるが、図７を参照して説明すると、差圧調整弁８２０のケーシング８２１は、大別すると、弁板収納室（８３１と８３２の両方の領域）と弁板駆動室８３４の２つの部屋に区分されている。ただし、図７においては、該弁板収納室と該弁板駆動室とは穴により連通されているので同一の圧力を備えた同一の領域である。該弁板収納室の内部においては、圧縮コイルバネ８３５と駆動ロッド８２６の作用により、円板状の弁板８２７が下降させられて弁穴８３１を塞いでいる。弁板８２７が弁穴８３１を塞いでいる時、該弁板収納室は上流側弁室８３１と下流側弁室８３２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８３１と弁穴８３１は同一の部分である。
【００２４】
以下に、図７の差圧調整弁８２０の動作の原理を数式を使って説明する。
第１領域１１及び下流側弁室８３２の絶対圧力をＰａkgf/cm2、上流側弁室８３１の絶対圧力をＰｂkgf/cm2、弁板８２７の有効直径をＤａcm、下流側弁室８３２において弁板８２７を下方へ押す力をＦａkgf、上流側弁室８３１において弁板８２７を上方へ押す力をＦｂkgf、コイルスプリング８３５が弁板８２７を下方へ押す力をＦｓkgfとすれば、
弁板８２７を下方へ塞ぐ方向に押す力の合計Ｆｔ１kgfは、
Ｆａ＝Ｐａ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｔ１＝Ｆａ＋Ｆｓ
Ｆｔ１＝Ｐａ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４＋Ｆｓ
弁板８２７を上方へ開く方向に押す力の合計Ｆｔ２kgfは、
Ｆｂ＝Ｐｂ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｔ２＝Ｆｂ
Ｆｔ２＝Ｐｂ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
弁板８２７が開く時の条件は、
Ｆｔ１＜Ｆｔ２
Ｐａ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４＋Ｆｓ＜Ｐｂ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｓ＜（Ｐｂ−Ｐａ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
以上の式により、コイルスプリング８３５が弁板８２７を下方へ押す力：Ｆｓkgf は、第１領域１１の圧力設定目標値である絶対圧力：Ｐａkgf/cm2 と第２領域１２の圧力設定目標値である絶対圧力：Ｐｂkgf/cm2 と弁板８２７の有効直径：Ｄａcm の関数として表現されることがわかる。
すなわち、第２領域１２の圧力を任意の圧力に設定すれば第１領域１１の圧力も目標の圧力に容易に調整できることがわかる。例えば、第１領域１１の絶対圧力：Ｐａ kgf/cm2 のＰａの値を約０．６２と仮定し、第２領域１２の絶対圧力：Ｐｂ
kgf/cm2 のＰｂの値を約０．６５と仮定すると、Ｐａ＜０．６２の時に弁板８２７が開となり、Ｐａ＞０．６５の時に弁板８２７が閉となるように、容易に差圧調整弁８２０をプリセットすることが出来る。すなわち、例えば、外側シール部材３１と物体表面１との間の隙間が小さくなって圧力損失が増大することに起因して第１領域１１の絶対圧力が０．６２kgf/cm2 以下に減少しようとする時、弁板８２７が開となって第２領域１２から第１領域１１へ気体が移動するので第１領域１１の絶対圧力は０．６２kgf/cm2 に維持される。
【００２５】
以上に、本発明の実施例の装置について説明したが、本発明の実施例の装置は該好適実例の他にも特許請求の範囲に従って種々の実施例を考えることができる。
本発明の技術的解決課題は、かかる装置の第１領域の外側に第３領域を配置し、該第３領域の気体の圧力を装置を包囲する液体の圧力よりも高圧にせしめ、該第１領域の気体の圧力を装置を包囲する液体の圧力よりも低圧にせしめ、該第１領域の気体の圧力を該第２領域の気体の圧力よりも低圧にせしめ、該第２領域の気体の圧力を装置を包囲する液体の圧力よりも低圧にせしめ、而して、該第１領域と該第２領域の気体の一部が、最外側シール部材と物体表面との間の隙間を通って装置の外部へ流出しないように構成した、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った。
上記の本発明の技術的解決課題が達成されることにより生成される本発明の効果について以下に述べる。
【００２６】
本発明の効果について以下に述べる。
液面下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、研掃材の噴射領域に液体の侵入は禁物である。また、研掃材の噴射作業と同じく、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う種々の作業がある。例えば、サーマルスプレー装置、溶接装置のように溶融した材料を付着させる装置、プラスチックシートの貼付け装置、塗料や接着剤の吹付け装置、あるいは物体表面に熱処理を施す装置などの装置を使用した作業は、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う。
以上のような、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う作業を液面下で実施する装置においては、液体が侵入することが無く且つ気体で満たされた領域を具備する必要があるが、本発明の装置においては、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を阻止する機構を具備した。
これらの装置においては、作用を施す対象の物体表面が気体と接することにより、液体と接する場合と比較して、優れた作用効果を発揮するものである。
また、これらの装置の一部においては、作用を施す対象の物体表面が酸素濃度の低い不活性ガスから成る気体と接することにより、さらに優れた作用効果を発揮する。
例えば、サーマルスプレー装置や溶接装置においては、不活性ガスから成る気体の中で溶融作業が実施されることにより溶融物質の酸化が抑制されるので、品質が向上するといった利点がある。
また、液面下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圧が増大するので、該液圧が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液圧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。
本発明の装置においては、深度が深くなるにつれ液圧が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液圧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。
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。
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。
本発明のさらなる効果について述べると、
ブラストクリーニングを実施する装置とサーマルスプレーイングを実施する装置は別々の装置にしたほうが装置の調整が簡単でありよって再現性の向上に起因して実用性が向上するが、ブラストクリーニングを実施する装置とサーマルスプレーイングを実施する装置を別々の装置にした場合においては、サーマルスプレーイングを施される物体表面は該施工の直前に完全に清浄化される必要がある。例えば海面下に在る物体表面は装置によりブラストクリーニングを施された後に海水と接することになるが、該ブラストクリーニングを施された物体表面が別の装置によりサーマルスプレーイングを施される場合においては、該物体表面は該施工の直前に例えば清水の噴射により塩分を除去されかつ乾燥される必要がある。
本発明においては、洗浄材料の噴射により物体表面の塩分を除去しかつ乾燥させる装置を具備しており、その装置の構成も簡単であるので、より実用性の高い装置を提供することができる。
また本発明においては、サーマルスプレーイングの際に発生する粉塵の一部が装置の外部に漏洩することが無いので環境保全にも寄与する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
かくの通りの液面下の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おいて様々な作業を行う様々な装置を搭載し、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研掃材の噴射作業や溶射作業を実施する装置として好都合に用いることができる。本発明の装置に搭載される物体表面に作用を施す装置としては、サーマルスプレー装置、溶接装置のように溶融した材料を付着させる装置、プラスチックシートの貼付け装置、塗料や接着剤の吹付け装置、研掃材の噴射装置、あるいは物体表面に熱処理を施す装置など様々な装置を適用することができる。これらの装置においては、作用を施す対象の物体表面が気体と接することにより、液体と接する場合と比較して優れた作用効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に従って構成された装置の好適実施例を物体表面の方向から見た平面図。
【図２】図１に示す装置におけるＡ−Ａの断面図。また洗浄ノズル９９は図１に示す装置におけるＢ−Ｂの断面図。
【図３】本発明に従って構成された装置が備えるアーク溶射ガンの好適実施例を示す断面図。
【図４】本発明に従って構成された装置が備える圧力調整弁の好適実施例の第１例を示す断面図。
【図５】本発明に従って構成された装置の好適実施例の全体システムを示す図。
【図６】本発明に従って構成された装置が備える圧力調整弁の好適実施例の第２例を示す断面図。
【図７】図５に示す本発明に従って構成された装置が備える、第１領域１１と第２領域１２とを接続する差圧調整弁の好適実施例を示す断面図。
【技術分野】
【０００１】
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、物体表面に密着し移動可能な装置に関する。
本発明は、さらに上記の装置において、物体表面を気体のみに接触せしめる気体領域を具備し、該気体領域において物体表面に対して作用を施す装置を具備する、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、さらに上記の装置の気体領域が不活性ガスで満たした気体領域である、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。
本発明の装置に具備される物体表面に対して作用を施す装置として、先ずアーク溶射装置を考えることができる。ただし、アーク溶射装置に限定されることはない。アーク溶射装置は、種々あるサーマルスプレー装置の中のひとつの装置である。一般に、サーマルスプレー装置とは、金属のごとき溶融材料としてのワイヤまたは粒子を溶融して微細化しかつ噴霧して物体表面にコーティングを形成する装置である。サーマルスプレー装置においては、１または２本のワイヤまたは粉末が送給材料に使用されることができ、そして加熱はアークまたは燃焼炎によっている。
本発明の装置に搭載される物体表面に作用を施す装置としては、サーマルスプレー装置の他にも、溶接装置のように溶融した材料を付着させる装置、プラスチックシートの貼付け装置、塗料や接着剤の吹付け装置、あるいは物体表面に熱処理を施す装置など種々の装置を適用することができる。これらの装置においては、作用を施す対象の物体表面が気体と接することにより、液体と接する場合と比較して、優れた作用効果を発揮する。
また、これらの装置においては、作用を施す対象の物体表面が不活性ガスから成る気体と接することにより、さらに優れた作用効果を発揮する。
【背景技術】
【０００２】
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第２領域を具備している。
【特許文献１】特公昭６０−２６７５２号公報
【特許文献２】特許公開２００３−２８５７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
而して、特公昭６０−２６７５２号公報に開示された装置を液面下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、液面下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、研掃材の噴射領域に液体の侵入は禁物である。また、研掃材の噴射作業と同じく、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う種々の作業がある。例えば、サーマルスプレー装置、溶接装置のように溶融した材料を付着させる装置、プラスチックシートの貼付け装置、塗料や接着剤の吹付け装置、あるいは物体表面に熱処理を施す装置などの装置を使用した作業は、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う。これらの装置においては、作用を施す対象の物体表面が気体と接することにより、液体と接する場合と比較して、優れた作用効果を発揮するものである。
以上のような、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う作業を液面下で実施する装置においては、液体が侵入することが無く且つ気体で満たされた領域を具備する必要がある。
第２の問題として、以上のように、液面下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圧が増大するので、該液圧が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液圧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。
第３の問題として、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を液面下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。
例えば、特許公開２００３−２８５７８２号公報に開示された装置のように、第２領域に物体表面に対してブラストクリーニングを施す装置を具備し、かつ第１領域に物体表面に対してサーマルスプレーイングを施す装置を具備したことにより、ブラストクリーニングを実施したあと直ちにサーマルスプレーイングを実施する装置においては、ブラストクリーニングの処理速度とサーマルスプレーイングの処理速度を同一にする必要がある。一般に、ブラストクリーニングの処理速度はサーマルスプレーイングの処理速度の約５分の１であるので、ブラストクリーニングの処理速度とサーマルスプレーイングの処理速度を同一にするのは不可能ではないが装置の調整が非常に困難である。
よって、ブラストクリーニングを実施する装置とサーマルスプレーイングを実施する装置は別々の装置にしたほうが装置の調整が簡単であり、よって再現性の向上に起因して実用性が向上した装置を提供することが出来る。
なお、ブラストクリーニングを実施する装置とサーマルスプレーイングを実施する装置を別々の装置にした場合においては、サーマルスプレーイングを施される物体表面は該施工の直前に完全に清浄化される必要がある。ブラストクリーニングを実施する装置とサーマルスプレーイングを実施する装置を別々の装置にした場合においては、例えば海面下に在る物体表面は装置によりブラストクリーニングを施された後に海水と接することになるが、該ブラストクリーニングを施された物体表面が別の装置によりサーマルスプレーイングを施される場合においては、該物体表面は該施工の直前に例えば清水の噴射により塩分を除去されかつ乾燥される必要がある。
特許公開２００３−２８５７８２号公報に開示された装置においては、かかる装置の第２領域に清水の噴射により物体表面の塩分を除去しかつ乾燥させる装置を具備し、かつ第１領域にサーマルスプレーイングを施す装置を具備することが可能であるが、該塩分を除去しかつ乾燥させる装置と該サーマルスプレーイングを施す装置との相対的な位置関係を工夫する必要があるために装置の設計上の制約が大きい。該設計上の制約を具体的に述べると、ブラストクリーニングを施された物体表面において塩分を除去しかつ乾燥させる装置が通過した後にサーマルスプレーイングを施す装置が通過するように装置を設計する必要があり、特許公開２００３−２８５７８２号公報に開示されているように、サーマルスプレーイングを施す装置の移動機構が複雑となる。
また、特許公開２００３−２８５７８２号公報に開示された装置においては、かかる装置の第１領域においてサーマルスプレーイングが実施されるために、サーマルスプレーイングの際に発生する粉塵の一部が装置の外部に漏洩し、装置を包囲する液体を粉塵汚染する。例えば、原子力施設における核燃料貯蔵プールの水面下の壁面に対してサーマルスプレーイングを施す場合においては、該粉塵が純水中に漏洩するので好ましくない。
【０００４】
従って、本発明の技術的解決課題は次のとうりである。
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、気体で満たされた領域を具備する液面下の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。
次に、特公昭６０−２６７５２号公報に開示された装置に関わる上述の第２乃び第３の問題について、その技術的解決課題と該課題を解決するための手段については特許公開２００３−２８５７８２号公報に開示されているので説明を省略する。
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、
かかる装置の第１領域の外側に第３領域を配置し、該第３領域の気体の圧力を装置を包囲する液体の圧力よりも高圧にせしめ、該第１領域の気体の圧力を装置を包囲する液体の圧力よりも低圧にせしめ、該第１領域の気体の圧力を該第２領域の気体の圧力よりも低圧にせしめ、該第２領域の気体の圧力を装置を包囲する液体の圧力よりも低圧にせしめ、而して、該第１領域と該第２領域の気体の一部が、最外側シール部材と物体表面との間の隙間を通って装置の外部へ流出しないように構成した、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。
以上に、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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、本発明によれば、特許請求の範囲の請求項１に記載されているように、
環状の面Ａを備える立体形状の第１領域と、面Ａの内側に在る面Ｂを備える立体形状の第２領域と、面Ａの外側に在る面Ｃを備える立体形状の第３領域とを具備する、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、
面Ａは該物体表面と該第１領域との境界面であり、面Ｂは該物体表面と該第２領域との境界面であり、面Ｃは該物体表面と該第３領域との境界面であり、
面Ａの外側の境界線を規定する部分には外側シール部材が具備されており、面Ａの内側の境界線を規定する部分には内側シール部材が具備されており、面Ｃの外側の境界線を規定する部分には最外側シール部材が具備されており、
該第１領域は該第１領域より気体を吸引する手段と連結されており、該第２領域は該第２領域へ気体を供給する手段と連結されており、該第３領域は該第３領域へ気体を供給する手段と連結されており、
該第１領域の圧力は該第２領域の圧力よりも低くすなわち該第１領域は該第２領域の下流側に位置しており、該第１領域の圧力は該第３領域の圧力よりも低くすなわち該第１領域は該第３領域の下流側に位置しており、該第３領域の圧力は本発明の装置を包囲する液体の圧力よりも高くすなわち該第３領域は本発明の装置を包囲する液体の上流側に位置しており、
該第２領域へ供給された気体は該第１領域に至り、該第３領域へ供給された気体は該第１領域及び本発明の装置を包囲する液体の領域に至り、該第２領域及び該第３領域より該第１領域へ流入した気体は該吸引手段まで吸引移送される、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２に記載されているように、該外側シール部材は、該第３領域に在る気体の圧力と該第１領域に在る気体の圧力との差圧により物体表面に押し付けられる形状を具備しており、また、該内側シール部材は、該第２領域に在る気体の圧力と該第１領域に在る気体の圧力との差圧により物体表面に押し付けられる形状を具備しており、該最外側シール部材は、装置を包囲する液体の圧力と該第３領域に在る気体の圧力との差圧により物体表面に押し付けられる形状を具備している、ことを特徴とする、請求項１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。
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、該第２領域へ不活性ガスを流入せしめる手段を備えた、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。
また、特許請求の範囲の請求項４に記載されているように、該第２領域もしくは該第３領域において、物体表面を洗浄するための水などの洗浄材料を噴射する手段を備えた、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３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。
【０００６】
本発明において、第３領域の気体の圧力は装置を包囲する液体の圧力よりも高い圧力に維持されており、第１領域の気体の圧力は装置を包囲する液体の圧力よりも低い圧力に維持されており、第１領域の気体の圧力は第２領域の気体の圧力よりも低い圧力に維持されており、第２領域の気体の圧力は装置を包囲する液体の圧力よりも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し、しかも、装置の外部の液体が第１領域、第２領域及び第３領域へ侵入するのが阻止されるとともに、第１領域と第２領域の気体の一部が、最外側シール部材と物体表面との間の隙間を通って装置の外部へ流出することも阻止される。
なお、装置の外部より第３領域へ、気体の圧力制御機構とフレキシブルホースを介して、気体が送気されており、また、装置の外部より第２領域へ、気体の圧力制御機構とフレキシブルホースを介して、気体が送気されており、一方、第１領域には、フレキシブルホースを介してルーツ式真空ポンプなどの負圧生成手段が連結されている。
また、例えば、装置の外部より第３領域へ、フレキシブルホースを介して、物体表面の塩分を洗浄するための清水が圧送されている。
第３領域へ流入した気体と清水の一部は最外側シール部材と物体表面との間の隙間より装置の外部へ流出するのでこの際に装置の外部の液体が第３領域へ流入するのを阻止し、第３領域へ流入した気体と清水の残りの全量は外側シール部材と物体表面との間の隙間より第１領域へ流入し、第２領域へ流入した気体は内側シール部材と物体表面との間の隙間より第１領域へ高速にて流入するのでこの高速気体の作用により物体表面に付着した液体を乾燥せしめ、第１領域へ流入した気体と清水は、フレキシブルホースを通って負圧生成手段へ至る気体の流れに乗り、続いて負圧生成手段まで吸引移送される。
また、装置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。
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、該液体の圧力と気体で満たされた領域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。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は下記の効果をもたらすものである。
液面下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、研掃材の噴射領域に液体の侵入は禁物である。また、研掃材の噴射作業と同じく、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う種々の作業がある。例えば、サーマルスプレー装置、溶接装置のように溶融した材料を付着させる装置、プラスチックシートの貼付け装置、塗料や接着剤の吹付け装置、あるいは物体表面に熱処理を施す装置などの装置を使用した作業は、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う。
以上のような、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う作業を液面下で実施する装置においては、液体が侵入することが無く且つ気体で満たされた領域を具備する必要があるが、本発明の装置においては、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を阻止する機構を具備した。
これらの装置においては、作用を施す対象の物体表面が気体と接することにより、液体と接する場合と比較して、優れた作用効果を発揮するものである。
また、これらの装置の一部においては、作用を施す対象の物体表面が酸素濃度の低い不活性ガスから成る気体と接することにより、さらに優れた作用効果を発揮する。
例えば、サーマルスプレー装置や溶接装置においては、不活性ガスから成る気体の中で溶融作業が実施されることにより溶融物質の酸化が抑制されるので、品質が向上するといった利点がある。
また、液面下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圧が増大するので、該液圧が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液圧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。
本発明の装置においては、深度が深くなるにつれ液圧が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液圧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。
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。
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。
本発明のさらなる効果について述べると、ブラストクリーニングを実施する装置とサーマルスプレーイングを実施する装置は別々の装置にしたほうが装置の調整が簡単でありよって再現性の向上に起因して実用性が向上するが、ブラストクリーニングを実施する装置とサーマルスプレーイングを実施する装置を別々の装置にした場合においては、サーマルスプレーイングを施される物体表面は該施工の直前に完全に清浄化される必要がある。例えば海面下に在る物体表面は装置によりブラストクリーニングを施された後に海水と接することになるが、該ブラストクリーニングを施された物体表面が別の装置によりサーマルスプレーイングを施される場合においては、該物体表面は該施工の直前に例えば清水の噴射により塩分を除去されかつ乾燥される必要がある。
本発明においては、洗浄材料の噴射により物体表面の塩分を除去しかつ乾燥させる装置を具備しており、その装置の構成も簡単であるので、より実用性の高い装置を提供することができる。
また本発明においては、サーマルスプレーイングの際に発生する粉塵の一部が装置の外部に漏洩することが無いので環境保全にも寄与する。
【実施例】
【０００８】
以下、本発明に従って構成された装置の好適実施例について、添付図を参照して更に詳細に説明する。
図１、図２、図４および図５を参照して説明すると、図１と図２に図示の装置は、水深がごく浅い水中に在る物体表面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を具備しており、該メインケーシングは剛性材料を素材とし、外周側の円筒状パーティション２１と、内周側の円筒状パーティション２２と、背面側の円板状パーティション２３と、円筒状パーティション２１の開口部の外周縁部に溶着された環状の円板部２１２と、円筒状パーティション２２の開口部の外周縁部に溶着された環状の円板部２２２、により構成されている。
外周側の筒状パーティション２１の対向する両側面には、それぞれ２個の車輪４１を備えた一対の剛性材料を素材とする走行フレーム４が固定されている。
環状の円板部２１２の外周縁部には、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最外側シール部材３３がボルト、ナットにて装着されている。最外側シール部材３３は、全体の形状が略円環状を成し、その自由端部が物体表面１に沿って装置の内側へ延びた形状をしている。この形状により、最外側シール部材３３は該シール部材の内側に在る流体の圧力により物体表面１に押し付けられる。すなわち、最外側シール部材３３の形状はいわゆるセルフシールの形状を成している。
環状の円板部２１２の内周縁部には、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外側シール部材３１がボルト、ナットにて装着されている。外側シール部材３１は、全体の形状が略円環状を成し、その自由端部が物体表面１に沿って装置の外側へ延びた形状をしている。この形状により、外側シール部材３１は外側シール部材３１の外側に在る流体の圧力により物体表面１に押し付けられる。すなわち、外側シール部材３１の形状はいわゆるセルフシールの形状を成している。
環状の円板部２２２には、例えばポリウレタンゴム、プラスチック等の比較的柔軟な材料を素材とする内側シール部材３２がボルト、ナットにて装着されている。内側シール部材３２は、全体の形状が略円環状を成し、その自由端部が物体表面１に沿って装置の内側へ延びた形状をしている。この形状により、内側シール部材３２は内側シール部材３２の内側に在る流体の圧力により物体表面１に押し付けられる。すなわち、内側シール部材３２の形状はいわゆるセルフシールの形状を成している。
円板部２１２、最外側シール部材３３、外側シール部材３１は物体表面１と協働して環状の第３領域１３を規定している。
円筒状パーティション２１、円筒状パーティション２２、外側シール部材３１、内側シール部材３２、背面側の円板状パーティション２３は物体表面１と協働して環状の第１領域１１を規定している。
また、円筒状パーティション２２、内側シール部材３２、背面側の円板状パーティション２３は物体表面１と協働して第２領域１２を規定している。
すなわち、立体形状の第３領域は、物体表面１と第３領域１３との境界面である面Ｃを備えており、立体形状の第１領域は、物体表面１と第１領域１１との境界面である面Ａを備えており、立体形状の第２領域は、物体表面１と第２領域１２との境界面である面Ｂを備えている。
【０００９】
背面側の円板状パーティション２３には、物体表面１に作用を施す装置の一例として、第２領域１２の内部の物体表面１に溶射を施すためのアーク溶射ガン８２が装着されている。
図３を参照して、公知であるアーク溶射ガン８２の構成を以下に述べる。
亜鉛やアルミニウムなどの金属を素材とする２本の溶射用線材８２１（以下、ワイヤ８２１と呼称する）は、ワイヤリールを備えたワイヤ送給装置（図示せず）により、フレキシブルコンディット８２８（フレキシブル導管）の中を通ってアーク溶射ガン８２へ送給され、アーク溶射ガン８２の内部においては、ワイヤ８２１はワイヤノズル８２２へ送給される。ワイヤノズル８２２の一部に交流または直流を通電する通電端子を設け（図示せず）、それぞれのワイヤ８２１はワイヤノズル８２２を介して通電される。ワイヤ８２１はワイヤノズル８２２を出た所で交差接触してアークを発生させる。このとき、ワイヤ８２１はアーク熱により瞬間的に加熱溶融して細粒となり、二つのワイヤノズル８２２の中間にあるガスノズル８２３から噴出する圧縮空気などの圧縮気体の作用により微粒化し（霧状にされ）かつ冷却されながら飛散して物体表面１に衝突し、金属溶射被膜を形成する。
アーク溶射ガン８２に連結された２本のフレキシブルコンディット８２８の上流側のそれぞれの端部に具備された圧縮空気入口８２９は、フレキシブルコンディット８２８の内部及びフレキシブルコンディット８２８に連通されたアーク溶射ガン８２の内部を加圧するために、下流側から順に、流量調整弁（図示せず）及びエアコンプレッサ（図示せず）に連結されている。アーク溶射ガン８２の内部の圧力は、第１領域１１の圧力と同圧か、もしくはアーク溶射ガン８２の内部の圧力が第１領域１１の圧力より高めに維持されるように、リリーフ弁（図示せず）が具備されている。
アーク電流は、一般に、数百アンペア程度である。アーク溶射装置において、ワイヤ８２１及びワイヤノズル８２２と接触するガンケーシング８２６などの部材は硬いプラスチツクのごとき電気絶縁材料から形成される。ワイヤ送給機構（図示せず）の方式またはワイヤ送給装置（図示せず）の配置は本発明には重要ではなく、そして他の適切な通常のまたは他の所望の機構が使用され得る。また、ワイヤ送給機構は公知のようにアーク溶射ガン８２の内部に配置することもできる。
本発明のための、アーク溶射装置の上述したような態様、構造上の詳細は重要でなくかつ本発明の実施例に限定される必要はない。他の形状が使用され得る。
なお、本発明の装置に搭載される物体表面１に作用を施す装置はアーク溶射装置に限定されない。アーク溶射装置は、種々あるサーマルスプレー装置（溶射装置）の中のひとつの装置である。一般に、サーマルスプレー装置とは、金属のごとき溶融材料としてのワイヤまたは粒子を溶融して微細化しかつ噴霧して物体表面にコーティングを形成する装置である。サーマルスプレー装置においては、１本または２本のワイヤまたは粉末が送給材料に使用されることができ、そして加熱はアークまたは燃焼炎によっている。
さらに、本発明の装置に搭載されて物体表面に作用を施す装置としては、サーマルスプレー装置の他にも、溶接装置のように溶融した材料を付着させる装置、プラスチックシートの貼付け装置、塗料や接着剤の吹付け装置、研掃材の噴射装置、あるいは物体表面に熱処理を施す装置など種々の装置を適用することができる。これらの装置においては、作用を施す対象の物体表面が気体と接することにより、液体と接する場合と比較して、優れた作用効果を発揮する。
また、これらの装置の一部においては、作用を施す対象の物体表面が酸素濃度の低い不活性ガスから成る気体と接することにより、さらに優れた作用効果を発揮する。
例えば、サーマルスプレー装置や溶接装置においては、不活性ガスから成る気体の中で溶融作業が実施されることにより溶融物質の酸化が抑制されるので、品質が向上するといった利点がある。
【００１０】
背面側の円板状パーティション２３に溶着された、第１領域１１に連通する接続継手２１１はホース９６１を介して下流側に在るサイクロン９６３の入口に連結され、サイクロン９６３の出口は圧力調整弁９２ｂの上流側弁室９３１の接続継手９２２に連結され、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。
ルーツ式真空ポンプ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ルーツ式真空ポンプ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がルーツ式真空ポンプ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、第１領域１１の絶対圧力：Ｐａ kgf/cm2 については、気体がホース９６１を通って吸引移送される際に圧力損失が発生するためＰａの値は約０．６２と仮定する。
サイクロン９６３の下部には、サイクロン９６３の内部にて捕集された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。
【００１１】
背面側の円板状パーティション２３に溶着された、第２領域１２に連通する接続継手２２１はホース９５２を介して上流側に在る圧力調整弁９２の下流側弁室９３２の接続継手９２３に連結され、圧力調整弁９２の上流側弁室９３１の接続継手９２２はホース９５１を介してさらに上流側に在る可変容量形の気体供給ポンプ９５の出口に連結されている。
気体供給ポンプ９５の入口は、大気を取り込むために大気中に開放されているか、もしくは、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスなどの酸素濃度の低い不活性の気体を発生させる装置９７に連結されている。
本発明の実施例の装置においては、使用される気体供給ポンプ９５の最大吐出し圧力を絶対圧力にて約１２kgf/cm2 と仮定する。また、上流側弁室９３１の絶対圧力：Ｐｃ kgf/cm2 については、気体が口径の小さいホース９５１を通って移送される際にかなりの圧力損失が発生するためＰｃの値は約４と仮定する。
【００１２】
円板部２１２に溶着された、第３領域１３に連通する接続継手２１３はホース９５２を介して上流側に在る圧力調整弁９２ｃの下流側弁室９３２の接続継手９２３に連結され、圧力調整弁９２ｃの上流側弁室９３１の接続継手９２２はホース９５１を介してさらに上流側に在る可変容量形の気体供給ポンプ９５ｃの出口に連結されている。
気体供給ポンプ９５ｃの入口は、大気を取り込むためにエアフィルタを介して大気中に開放されている。
本発明の実施例の装置においては、使用される気体供給ポンプ９５ｃ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：Ｐｃｃkgf/cm2 については、気体が口径の小さいホース９５１を通って移送される際にかなりの圧力損失が発生するためＰｃｃの値は約４と仮定する。
物体表面１に付着する塩分を洗浄する目的のために物体表面１に向けて清水などの洗浄水を噴射する洗浄ノズル９９は、第３領域１３に在る円板部２１２に固定されており、洗浄ノズル９９はホース（図示せず）を介して洗浄水ポンプ（図示せず）に連結されている。
【００１３】
圧力調整弁９２の詳細について述べると、圧力調整弁９２のケーシング９２１は、大別すると、弁板収納室と弁板駆動室の２つの部屋に区分されている。該弁板収納室の内部においては、円板状の弁板９２７が駆動ロッド９２６により下降させられて直径Ｄａcm の弁穴９３１を塞ぎ、上昇させられて弁穴９３１を開く。弁板９２７が弁穴９３１を塞いでいる時、該弁板収納室は上流側弁室９３１と下流側弁室９３２の２室に区分される。なお、本実施例の図面においては上流側弁室９３１と弁穴９３１は同一の部分である。
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すなわち第２領域１２の絶対圧力：Ｐｂ kgf/cm2 は弁板９２７を下方へ押して弁穴９３１を塞ごうとする力Ｆｂを発生させる。なお、本発明の実施例の装置においては、弁穴９３１の直径Ｄａcmとピストン９２８の直径Ｄｂcm は同一寸法である。よって、Ｐｂ＜Ｐｘの時に弁板９２７が開となり、Ｐｂ＞Ｐｘの時に弁板９２７が閉となる。
本発明の実施例の装置において、第２領域１２の絶対圧力：Ｐｂ kgf/cm2 のＰｂの標準的な値を約０．６５と仮定すると、第２領域１２の絶対圧力を０．６５ kgf/cm2 に維持するためにパイロット圧力室９３３の絶対圧力：Ｐｘ kgf/cm2
は０．６５ kgf/cm2 に設定される。すなわち、Ｐｂ＜０．６５の時に弁板９２７が開となり、Ｐｂ＞０．６５の時に弁板９２７が閉となる。
【００１４】
圧力調整弁９２ｃの詳細について述べる。
圧力調整弁９２ｃは圧力調整弁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。
圧力調整弁９２ｃ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９４３ｃ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：Ｐｘｃkgf/cm2 は、減圧弁９４３ｃにより設定されるものであるが、Ｐｘｃ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、Ｐｘｃ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：Ｐｘｃkgf/cm2 はピストン９２８を上方へ押して弁穴９３１を開けようとする力Ｆｘを発生させる。また、下流側弁室９３２すなわち第３領域１３の絶対圧力：Ｐｂｃkgf/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、Ｐｂｃ＜Ｐｘｃの時に弁板９２７が開となり、Ｐｂｃ＞Ｐｘｃの時に弁板９２７が閉となる。
本発明の実施例の装置において、第３領域１３の絶対圧力：Ｐｂｃkgf/cm2 のＰｂｃの標準的な値を約１．０６と仮定すると、第３領域１３の絶対圧力を１．０６ kgf/cm2 に維持するためにパイロット圧力室９３３の絶対圧力：Ｐｘｃkgf/cm2 は１．０６ kgf/cm2 に設定される。すなわち、Ｐｂｃ＜１．０６の時に弁板９２７が開となり、Ｐｂｃ＞１．０６の時に弁板９２７が閉となる。
【００１５】
次に、圧力調整弁９２ｂの詳細について述べる。
圧力調整弁９２ｂは圧力調整弁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、圧力調整弁９２ｂの各部の名称と各接続継手の接続先は圧力調整弁９２とは多少異なっている。
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。
【００１６】
次に、上述した本発明の好適実施例の装置の作用効果について説明する。
真空ポンプ９６が作動すると、第１領域１１の内部の流体が下流側に吸引され、第１領域１１が所要の通り減圧される（第１領域１１の絶対圧力:Ｐａ＝０．６２kgf/cm2 ）。かく第１領域１１が減圧されると、装置を包囲している水の圧力（絶対圧力：Ｐｏ＝１．０３３２kgf/cm2 ）が第１領域１１の内外の圧力差（Ｐｏ−Ｐａ＝０．４１３２kgf/cm2 ）に起因して第１領域１１を物体表面１の方向に押し付け、該押し付け力は４個の車輪４１を介して物体表面１に伝達され、かくして装置は物体表面１に吸着するとともに、車輪４１をギヤードモータ（図示せず）などの駆動手段により回転駆動せしめると装置は物体表面１に沿って移動する。
なお、第３領域１３の内部の圧力が所望の圧力に維持されている時、第３領域１３の内部の気体が第３領域１３の内外の圧力差に起因して最外側シール部材３３の自由端部を物体表面１の方向に押し付け、装置を包囲する液体が第３領域１３の内部に流入するのを阻止する。
また、第１領域１１の内部の圧力が所望の圧力に維持されている時、第３領域１３の内部の気体が該第３領域と該第１領域の圧力差に起因して外側シール部材３１の自由端部を物体表面１の方向に押し付け、第３領域１３の内部の気体が第１領域１１の内部に流入するのを極力阻止する。
また、第１領域１１の内部の圧力が所望の圧力に維持されている時、第２領域１２の内部の気体が該第２領域と該第１領域の圧力差に起因して内側シール部材３２の自由端部を物体表面１の方向に押し付け、第２領域１２の内部の気体が第１領域１１の内部に流入するのを極力阻止する。
しかしながら、外側シール部材３１の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間、あるいは内側シール部材３２の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って第１領域１１に流入する気体の全てを阻止しなくてもよい。むしろ、流入する気体をある程度許容したほうが、物体表面を吸引清掃あるいは乾燥させる機能が増大する。
【００１７】
次に、圧力調整弁９２の弁板９２７は第２領域１２の絶対圧力:Ｐｂ kgf/cm2 がＰｂ＜０．６５の時に弁板９２７が開となるように設定されてあるので、気体供給ポンプ９５が作動すると供給された気体は開いた弁板９２７より第２領域１２へ流入し、第２領域１２の絶対圧力が０．６５kgf/cm2 まで上昇すると弁板９２７が閉となる。次に、時間が少し経つと、第２領域１２に在る気体は、内側シール部材３２の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って第１領域１１に流入するので、第２領域１２の絶対圧力は０．６５kgf/cm2 未満まで減少し、よって再び弁板９２７が開となる。以下、弁板９２７は上記のように開、閉を繰り返して第２領域１２の絶対圧力を一定の値に維持する。
第２領域１２から第１領域１１へ流入した気体は、外側シール部材３１の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って第１領域１１へ流入した気体及び洗浄水と共にサイクロン９６３まで吸引移送され、該洗浄水はサイクロン９６３にて分離された後にロータリフィーダ９６４により外部へ排出され、サイクロン９６３にて該洗浄水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。
【００１８】
以下に、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。
第２領域１２及び下流側弁室９３２の絶対圧力をＰｂkgf/cm2、上流側弁室９３１及び上流側圧力室９３４の絶対圧力をＰｃkgf/cm2、パイロット圧力室９３３の絶対圧力をＰｘkgf/cm2、下流側弁室９３２において弁板９２７を下方へ押す力をＦｂkgf、上流側弁室９３１において弁板９２７を上方へ押す力をＦｃkgf、上流側圧力室９３４においてピストン９２８を下方へ押す力をＦｄkgf、パイロット圧力室９３３においてピストン９２８を上方へ押す力をＦｘkgf、弁板９２７の有効直径をＤａcm、ピストン９２８の有効直径をＤｂcm、Ｄａ＝Ｄｂとすれば、
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、第２領域１２の圧力設定目標値である絶対圧力：Ｐｂkgf/cm2
のＰｂの値とを同一の値にすれば、第２領域１２の圧力を、上流側弁室９３１の圧力と無関係に、目標の圧力に容易に調整できることがわかる。
【００１９】
以下に、圧力調整弁９２の別の実施態様を図６を使って説明する。
図６の圧力調整弁９２が図４の圧力調整弁９２と比べて異なる点は、パイロット圧力室９３３の接続継手９２４が大気に開放されている点と、上流側圧力室９３４にピストン９２８を下方へ押すコイルスプリング９３５を備えている点の２点のみである。
以下に、図６の圧力調整弁９２の動作の原理を数式を使って説明する。
第２領域１２及び下流側弁室９３２の絶対圧力をＰｂkgf/cm2、上流側弁室９３１及び上流側圧力室９３４の絶対圧力をＰｃkgf/cm2、パイロット圧力室９３３の絶対圧力（大気圧）を１．０３３２kgf/cm2、下流側弁室９３２において弁板９２７を下方へ押す力をＦｂkgf、上流側弁室９３１において弁板９２７を上方へ押す力をＦｃkgf、上流側圧力室９３４においてピストン９２８を下方へ押す力をＦｄkgf、パイロット圧力室９３３においてピストン９２８を上方へ押す力を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、第２領域１２の圧力設定目標値である絶対圧力：Ｐｂkgf/cm2 と弁板９２７の有効直径：Ｄａcm の関数として表現されることがわかる。
すなわち、第２領域１２の圧力を、上流側弁室９３１の圧力と無関係に、目標の圧力に容易に調整できることがわかる。
図６の圧力調整弁９２は、図４の圧力調整弁９２と比べて、パイロット圧力室９３３の圧力設定が要らない利点がある。なお、本発明の実施例の装置においては、どちらの圧力調整弁を用いてもよい。
【００２０】
第２領域１２を圧力調整弁９２を用いて任意の圧力に調整することが重要である点について説明すると、第２領域１２の圧力はより低い圧力に維持したほうが第２領域１２より第１領域１１へ流出する気体の量が少なくなるので好都合であり、また第２領域１２の圧力が装置を包囲する液体の圧力より低ければ第２領域１２が物体表面１へ吸着することも可能となる。一方、気体供給ポンプ９５の圧力は、ホース９５１の長さによって圧力が変動し、且つホース９５１の圧力損失は大きい値であるので、気体供給ポンプ９５は余裕をもたせて吐出圧力の大きいポンプを選定する必要がある。また、気体供給ポンプ９５の吐出圧力が大きいと、ホース９５１の口径をより小さくすることもできる。よって、気体供給ポンプ９５の下流側には、必然的に減圧機能を備えた圧力調整弁が必要となる。
本発明の実施例の装置の圧力調整弁９２は、気体供給ポンプ９５から供給された気体を、該ポンプ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。
【００２１】
次に、圧力調整弁９２ｃの弁板９２７は第３領域１３の絶対圧力:Ｐｂｃkgf/cm2 がＰｂｃ＜１．０６の時に弁板９２７が開となるように設定されてあるので、気体供給ポンプ９５ｃが作動すると供給された気体は開いた弁板９２７より第３領域１３へ流入し、第３領域１３の絶対圧力が１．０６kgf/cm2 まで上昇すると弁板９２７が閉となる。次に、時間が少し経つと、第３領域１３に在る気体は、その一部が最外側シール部材３３の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って装置の外部へ流出し、また一部は外側シール部材３１の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って第１領域１１に流入するので、第３領域１３の絶対圧力は１．０６kgf/cm2 未満まで減少し、よって再び弁板９２７が開となる。以下、弁板９２７は上記のように開、閉を繰り返して第３領域１３の絶対圧力を一定の値に維持する。
なお、圧力調整弁９２ｃの動作の原理は圧力調整弁９２の動作の原理と同一であるので説明を省略する。
【００２２】
また、本発明の実施例の装置の圧力調整弁９２、圧力調整弁９２ｃおよび圧力調整弁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。
圧力調整弁９２、圧力調整弁９２ｃおよび圧力調整弁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、リリーフ付き減圧弁９４３ｃ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、リリーフ付き減圧弁９４３ｃ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。
【００２３】
図５に図示の装置には、接続継手２２１と接続継手２１１との間に、差圧調整弁８２０が設置されている。
差圧調整弁８２０は一般的に良く知られる公知の弁であるが、図７を参照して説明すると、差圧調整弁８２０のケーシング８２１は、大別すると、弁板収納室（８３１と８３２の両方の領域）と弁板駆動室８３４の２つの部屋に区分されている。ただし、図７においては、該弁板収納室と該弁板駆動室とは穴により連通されているので同一の圧力を備えた同一の領域である。該弁板収納室の内部においては、圧縮コイルバネ８３５と駆動ロッド８２６の作用により、円板状の弁板８２７が下降させられて弁穴８３１を塞いでいる。弁板８２７が弁穴８３１を塞いでいる時、該弁板収納室は上流側弁室８３１と下流側弁室８３２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８３１と弁穴８３１は同一の部分である。
【００２４】
以下に、図７の差圧調整弁８２０の動作の原理を数式を使って説明する。
第１領域１１及び下流側弁室８３２の絶対圧力をＰａkgf/cm2、上流側弁室８３１の絶対圧力をＰｂkgf/cm2、弁板８２７の有効直径をＤａcm、下流側弁室８３２において弁板８２７を下方へ押す力をＦａkgf、上流側弁室８３１において弁板８２７を上方へ押す力をＦｂkgf、コイルスプリング８３５が弁板８２７を下方へ押す力をＦｓkgfとすれば、
弁板８２７を下方へ塞ぐ方向に押す力の合計Ｆｔ１kgfは、
Ｆａ＝Ｐａ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｔ１＝Ｆａ＋Ｆｓ
Ｆｔ１＝Ｐａ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４＋Ｆｓ
弁板８２７を上方へ開く方向に押す力の合計Ｆｔ２kgfは、
Ｆｂ＝Ｐｂ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｔ２＝Ｆｂ
Ｆｔ２＝Ｐｂ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
弁板８２７が開く時の条件は、
Ｆｔ１＜Ｆｔ２
Ｐａ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４＋Ｆｓ＜Ｐｂ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｓ＜（Ｐｂ−Ｐａ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
以上の式により、コイルスプリング８３５が弁板８２７を下方へ押す力：Ｆｓkgf は、第１領域１１の圧力設定目標値である絶対圧力：Ｐａkgf/cm2 と第２領域１２の圧力設定目標値である絶対圧力：Ｐｂkgf/cm2 と弁板８２７の有効直径：Ｄａcm の関数として表現されることがわかる。
すなわち、第２領域１２の圧力を任意の圧力に設定すれば第１領域１１の圧力も目標の圧力に容易に調整できることがわかる。例えば、第１領域１１の絶対圧力：Ｐａ kgf/cm2 のＰａの値を約０．６２と仮定し、第２領域１２の絶対圧力：Ｐｂ
kgf/cm2 のＰｂの値を約０．６５と仮定すると、Ｐａ＜０．６２の時に弁板８２７が開となり、Ｐａ＞０．６５の時に弁板８２７が閉となるように、容易に差圧調整弁８２０をプリセットすることが出来る。すなわち、例えば、外側シール部材３１と物体表面１との間の隙間が小さくなって圧力損失が増大することに起因して第１領域１１の絶対圧力が０．６２kgf/cm2 以下に減少しようとする時、弁板８２７が開となって第２領域１２から第１領域１１へ気体が移動するので第１領域１１の絶対圧力は０．６２kgf/cm2 に維持される。
【００２５】
以上に、本発明の実施例の装置について説明したが、本発明の実施例の装置は該好適実例の他にも特許請求の範囲に従って種々の実施例を考えることができる。
本発明の技術的解決課題は、かかる装置の第１領域の外側に第３領域を配置し、該第３領域の気体の圧力を装置を包囲する液体の圧力よりも高圧にせしめ、該第１領域の気体の圧力を装置を包囲する液体の圧力よりも低圧にせしめ、該第１領域の気体の圧力を該第２領域の気体の圧力よりも低圧にせしめ、該第２領域の気体の圧力を装置を包囲する液体の圧力よりも低圧にせしめ、而して、該第１領域と該第２領域の気体の一部が、最外側シール部材と物体表面との間の隙間を通って装置の外部へ流出しないように構成した、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った。
上記の本発明の技術的解決課題が達成されることにより生成される本発明の効果について以下に述べる。
【００２６】
本発明の効果について以下に述べる。
液面下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、研掃材の噴射領域に液体の侵入は禁物である。また、研掃材の噴射作業と同じく、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う種々の作業がある。例えば、サーマルスプレー装置、溶接装置のように溶融した材料を付着させる装置、プラスチックシートの貼付け装置、塗料や接着剤の吹付け装置、あるいは物体表面に熱処理を施す装置などの装置を使用した作業は、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う。
以上のような、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を嫌う作業を液面下で実施する装置においては、液体が侵入することが無く且つ気体で満たされた領域を具備する必要があるが、本発明の装置においては、物体表面に作用を施す領域への液体の侵入を阻止する機構を具備した。
これらの装置においては、作用を施す対象の物体表面が気体と接することにより、液体と接する場合と比較して、優れた作用効果を発揮するものである。
また、これらの装置の一部においては、作用を施す対象の物体表面が酸素濃度の低い不活性ガスから成る気体と接することにより、さらに優れた作用効果を発揮する。
例えば、サーマルスプレー装置や溶接装置においては、不活性ガスから成る気体の中で溶融作業が実施されることにより溶融物質の酸化が抑制されるので、品質が向上するといった利点がある。
また、液面下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圧が増大するので、該液圧が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液圧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。
本発明の装置においては、深度が深くなるにつれ液圧が増大しても該気体で満たされた領域の圧力と該液圧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。
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。
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。
本発明のさらなる効果について述べると、
ブラストクリーニングを実施する装置とサーマルスプレーイングを実施する装置は別々の装置にしたほうが装置の調整が簡単でありよって再現性の向上に起因して実用性が向上するが、ブラストクリーニングを実施する装置とサーマルスプレーイングを実施する装置を別々の装置にした場合においては、サーマルスプレーイングを施される物体表面は該施工の直前に完全に清浄化される必要がある。例えば海面下に在る物体表面は装置によりブラストクリーニングを施された後に海水と接することになるが、該ブラストクリーニングを施された物体表面が別の装置によりサーマルスプレーイングを施される場合においては、該物体表面は該施工の直前に例えば清水の噴射により塩分を除去されかつ乾燥される必要がある。
本発明においては、洗浄材料の噴射により物体表面の塩分を除去しかつ乾燥させる装置を具備しており、その装置の構成も簡単であるので、より実用性の高い装置を提供することができる。
また本発明においては、サーマルスプレーイングの際に発生する粉塵の一部が装置の外部に漏洩することが無いので環境保全にも寄与する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
かくの通りの液面下の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おいて様々な作業を行う様々な装置を搭載し、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研掃材の噴射作業や溶射作業を実施する装置として好都合に用いることができる。本発明の装置に搭載される物体表面に作用を施す装置としては、サーマルスプレー装置、溶接装置のように溶融した材料を付着させる装置、プラスチックシートの貼付け装置、塗料や接着剤の吹付け装置、研掃材の噴射装置、あるいは物体表面に熱処理を施す装置など様々な装置を適用することができる。これらの装置においては、作用を施す対象の物体表面が気体と接することにより、液体と接する場合と比較して優れた作用効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に従って構成された装置の好適実施例を物体表面の方向から見た平面図。
【図２】図１に示す装置におけるＡ−Ａの断面図。また洗浄ノズル９９は図１に示す装置におけるＢ−Ｂの断面図。
【図３】本発明に従って構成された装置が備えるアーク溶射ガンの好適実施例を示す断面図。
【図４】本発明に従って構成された装置が備える圧力調整弁の好適実施例の第１例を示す断面図。
【図５】本発明に従って構成された装置の好適実施例の全体システムを示す図。
【図６】本発明に従って構成された装置が備える圧力調整弁の好適実施例の第２例を示す断面図。
【図７】図５に示す本発明に従って構成された装置が備える、第１領域１１と第２領域１２とを接続する差圧調整弁の好適実施例を示す断面図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の面Ａを備える立体形状の第１領域と、面Ａの内側に在る面Ｂを備える立体形状の第２領域と、面Ａの外側に在る面Ｃを備える立体形状の第３領域とを具備する、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、
面Ａは該物体表面と該第１領域との境界面であり、面Ｂは該物体表面と該第２領域との境界面であり、面Ｃは該物体表面と該第３領域との境界面であり、
面Ａの外側の境界線を規定する部分には外側シール部材が具備されており、面Ａの内側の境界線を規定する部分には内側シール部材が具備されており、面Ｃの外側の境界線を規定する部分には最外側シール部材が具備されており、
該第１領域は該第１領域より気体を吸引する手段と連結されており、該第２領域は該第２領域へ気体を供給する手段と連結されており、該第３領域は該第３領域へ気体を供給する手段と連結されており、
該第１領域の圧力は該第２領域の圧力よりも低くすなわち該第１領域は該第２領の下流側に位置しており、該第１領域の圧力は該第３領域の圧力よりも低くすなわち該第１領域は該第３領域の下流側に位置しており、該第３領域の圧力は本発明の装置を包囲する液体の圧力よりも高くすなわち該第３領域は本発明の装置を包囲する液体の上流側に位置しており、
該第２領域へ供給された気体は該第１領域に至り、該第３領域へ供給された気体は該第１領域及び本発明の装置を包囲する液体の領域に至り、該第２領域及び該第３領域より該第１領域へ流入した気体は該吸引手段まで吸引移送される、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。
【請求項２】
該外側シール部材は、該第３領域に在る気体の圧力と該第１領域に在る気体の圧力との差圧により物体表面に押し付けられる形状を具備しており、
また、該内側シール部材は、該第２領域に在る気体の圧力と該第１領域に在る気体の圧力との差圧により物体表面に押し付けられる形状を具備しており、
該最外側シール部材は、装置を包囲する液体の圧力と該第３領域に在る気体の圧力との差圧により物体表面に押し付けられる形状を具備している、ことを特徴とする、請求項１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。
【請求項３】
該第２領域へ不活性ガスを流入せしめる手段を備えた、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。
【請求項４】
該第２領域もしくは該第３領域において、物体表面を洗浄するための水などの洗浄材料を噴射する手段を備えた、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３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。
【請求項５】
該第１領域の圧力を任意の圧力に調整する調圧手段において、負圧生成手段に連結された下流側弁室と、該第１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調圧手段において、該第１領域の実際の圧力の値と圧力調整目標である該任意の圧力の値との間に圧力差が発生することに起因して該弁板が開閉駆動されることにより該第１領域の圧力が該任意の圧力に調整されるように構成された調圧手段を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４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。
【請求項６】
該第２領域の圧力を任意の圧力に調整する調圧手段において、該第２領域に連結された下流側弁室と、圧縮気体生成手段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調圧手段において、該第２領域の実際の圧力の値と圧力調整目標である該任意の圧力の値との間に圧力差が発生することに起因して該弁板が開閉駆動されることにより該第２領域の圧力が該任意の圧力に調整されるように構成された調圧手段を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項５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。
【請求項７】
該第３領域の圧力を任意の圧力に調整する調圧手段において、該第３領域に連結された下流側弁室と、圧縮気体生成手段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調圧手段において、該第３領域の実際の圧力の値と圧力調整目標である該任意の圧力の値との間に圧力差が発生することに起因して該弁板が開閉駆動されることにより該第３領域の圧力が該任意の圧力に調整されるように構成された調圧手段を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項６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。
【請求項１】
環状の面Ａを備える立体形状の第１領域と、面Ａの内側に在る面Ｂを備える立体形状の第２領域と、面Ａの外側に在る面Ｃを備える立体形状の第３領域とを具備する、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、
面Ａは該物体表面と該第１領域との境界面であり、面Ｂは該物体表面と該第２領域との境界面であり、面Ｃは該物体表面と該第３領域との境界面であり、
面Ａの外側の境界線を規定する部分には外側シール部材が具備されており、面Ａの内側の境界線を規定する部分には内側シール部材が具備されており、面Ｃの外側の境界線を規定する部分には最外側シール部材が具備されており、
該第１領域は該第１領域より気体を吸引する手段と連結されており、該第２領域は該第２領域へ気体を供給する手段と連結されており、該第３領域は該第３領域へ気体を供給する手段と連結されており、
該第１領域の圧力は該第２領域の圧力よりも低くすなわち該第１領域は該第２領の下流側に位置しており、該第１領域の圧力は該第３領域の圧力よりも低くすなわち該第１領域は該第３領域の下流側に位置しており、該第３領域の圧力は本発明の装置を包囲する液体の圧力よりも高くすなわち該第３領域は本発明の装置を包囲する液体の上流側に位置しており、
該第２領域へ供給された気体は該第１領域に至り、該第３領域へ供給された気体は該第１領域及び本発明の装置を包囲する液体の領域に至り、該第２領域及び該第３領域より該第１領域へ流入した気体は該吸引手段まで吸引移送される、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。
【請求項２】
該外側シール部材は、該第３領域に在る気体の圧力と該第１領域に在る気体の圧力との差圧により物体表面に押し付けられる形状を具備しており、
また、該内側シール部材は、該第２領域に在る気体の圧力と該第１領域に在る気体の圧力との差圧により物体表面に押し付けられる形状を具備しており、
該最外側シール部材は、装置を包囲する液体の圧力と該第３領域に在る気体の圧力との差圧により物体表面に押し付けられる形状を具備している、ことを特徴とする、請求項１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。
【請求項３】
該第２領域へ不活性ガスを流入せしめる手段を備えた、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。
【請求項４】
該第２領域もしくは該第３領域において、物体表面を洗浄するための水などの洗浄材料を噴射する手段を備えた、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３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。
【請求項５】
該第１領域の圧力を任意の圧力に調整する調圧手段において、負圧生成手段に連結された下流側弁室と、該第１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調圧手段において、該第１領域の実際の圧力の値と圧力調整目標である該任意の圧力の値との間に圧力差が発生することに起因して該弁板が開閉駆動されることにより該第１領域の圧力が該任意の圧力に調整されるように構成された調圧手段を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４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。
【請求項６】
該第２領域の圧力を任意の圧力に調整する調圧手段において、該第２領域に連結された下流側弁室と、圧縮気体生成手段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調圧手段において、該第２領域の実際の圧力の値と圧力調整目標である該任意の圧力の値との間に圧力差が発生することに起因して該弁板が開閉駆動されることにより該第２領域の圧力が該任意の圧力に調整されるように構成された調圧手段を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項５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。
【請求項７】
該第３領域の圧力を任意の圧力に調整する調圧手段において、該第３領域に連結された下流側弁室と、圧縮気体生成手段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調圧手段において、該第３領域の実際の圧力の値と圧力調整目標である該任意の圧力の値との間に圧力差が発生することに起因して該弁板が開閉駆動されることにより該第３領域の圧力が該任意の圧力に調整されるように構成された調圧手段を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項６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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１４３３８８（Ｐ２００８−１４３３８８Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３３９０１（Ｐ２００６−３３３９０１）
【出願日】平成１８年１２月１１日（２００６．１２．１１）
【出願人】（５９１００４８２５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１１日（２００６．１２．１１）
【出願人】（５９１００４８２５）
【Ｆターム（参考）】
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