熱流束導出方法、この導出方法を含む傷部検出方法、及びこの検出方法を用いた傷部検出装置
【課題】測定対象物の表面温度に基づく傷部の検出方法において、検査員等の人的な要因による傷部の検出結果のばらつきを抑制することができる測定対象物の加熱条件の導出方法、この導出方法を含む傷部検出方法、及びこの検出方法を用いた傷部検出装置を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、傷部を検出するのに適した熱流束を導出する方法であって、傷部と健全部との温度差Δｔと傷部の大きさｄと熱流束ｑとにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し、各パラメータの代表値を変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析で温度差Δｔと傷部の大きさｄと熱流束ｑとの関係Ｑを求め、検出したい温度差Δｔ１と検出対象の傷部の大きさｄ１とを設定し、予め求めた関係Ｑに基づき、設定された温度差Δｔ１と傷部の大きさｄ１とから傷部ａを検出するために測定対象物Ｔを加熱するときの熱流束ｑを求めことを特徴とする。
【解決手段】本発明は、傷部を検出するのに適した熱流束を導出する方法であって、傷部と健全部との温度差Δｔと傷部の大きさｄと熱流束ｑとにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し、各パラメータの代表値を変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析で温度差Δｔと傷部の大きさｄと熱流束ｑとの関係Ｑを求め、検出したい温度差Δｔ１と検出対象の傷部の大きさｄ１とを設定し、予め求めた関係Ｑに基づき、設定された温度差Δｔ１と傷部の大きさｄ１とから傷部ａを検出するために測定対象物Ｔを加熱するときの熱流束ｑを求めことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物における剥離や減肉等の傷部を、加熱された測定対象物の表面温度から検出する方法、及びこの方法を用いた傷部検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、母材の表面がセラミックスコーティングされている測定対象物において、当該セラミックスコーティングの母材からの剥離を検出する方法として特許文献１に記載の方法が知られている。
【０００３】
この方法では、測定対象物を加熱し、剥離の有無によって母材への熱伝導が異なるために生じる、即ち、周囲への熱拡散の大小によって生じる測定対象物（セラミックスコーティング）の表面温度分布を赤外線サーモグラフィ装置や赤外線カメラ等の温度測定手段によって測定し、その温度分布からセラミックスコーティングの母材からの剥離を検出する。
【０００４】
また、配管内側の減肉部（周囲よりも肉厚が薄くなった部位）を検出する方法として特許文献２に記載の方法が知られている。この方法では、配管を加熱して配管表面に設定された評価領域内の温度を均一にした後、自然冷却中の配管の表面温度を赤外線サーモグラフィ装置で測定し、その測定結果を熱伝導解析結果が格納されているデータベースと比較することにより、減肉部の有無や減肉部の範囲を検出する。
【０００５】
これら測定した測定対象物の表面温度に基づいて剥離や減肉等の傷部を検出する方法によれば、内部に生じている傷部の検出を非破壊で行うことができる。しかも、Ｘ線や超音波探傷等では検出の難しい厚みの小さなコーティングの剥離の検出も可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−１２６３３８号公報
【特許文献２】特開２０００−１６１９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような表面温度に基づく傷部の検出方法では、傷部とその周囲の健全部（剥離や減肉の生じていない部位）との温度差を温度測定手段によって検出するが、測定対象物を加熱するときの加熱条件によって測定される表面温度の温度分布状態が異なる。そのため、上記の傷部の検出方法においては、測定対象物を加熱するときに、傷部と健全部との温度差を検出し易い温度分布状態となるような加熱条件を決めなければならない。
【０００８】
この加熱条件は、ＦＥＭ（有限要素法）等の熱伝導解析によって決めることができる。しかし、測定対象物の傷部の検出を行っている現場においては、日毎に測定対象物が異なる場合も多く、その度にＦＥＭ等の複雑な演算による熱伝導解析を行うことは時間的に困難である。そのため、傷部の検出を行っている検査員等により、その経験に基づいて加熱条件が決められる場合が多い。その結果、測定対象物における傷部の検出結果にばらつきが生じていた。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、測定対象物の表面温度に基づく傷部の検出方法において、検査員等の人的な要因による傷部の検出結果のばらつきを抑制することができる測定対象物の加熱条件の導出方法、この導出方法を含む傷部検出方法、及びこの検出方法を用いた傷部検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明の発明者らは、上記課題を解消すべく鋭意研究を行った結果、以下のことを発見した。
【００１１】
上記のように、傷部を検出するために測定対象物に与えられる熱負荷は、温度測定手段が傷部を表面温度の変化として検出できるよう、測定対象物の物性や、傷部の大きさ、測定対象物に供給される熱流束等をパラメータとした熱伝導解析に基づいて求められる。この熱伝導解析を各パラメータの値を種々変更して多数回行い、その結果を精査したところ、いずれの場合においても測定対象物の加熱過程における傷部と健全部との温度差Δｔと加熱時間との関係において所定の特徴が現れることを発見した。
【００１２】
そこで、この特徴に着目して前記多数の熱伝導解析の結果を解析したところ、少なくとも温度差Δｔと、傷部の大きさと、測定対象物を加熱するときの熱流束との間に特定の関係が成り立つことがわかった。
【００１３】
前記発明者らは、これらの発見に基づき、測定対象物の加熱過程における傷部と健全部との温度差Δｔと加熱時間との関係において現れる所定の特徴に着目することによって得ることができた温度差と傷部の大きさと熱流束との特定の関係を用いて以下の構成の熱流束導出方法、この方法を含む傷部検出方法、及びこの検出方法を用いた傷部検出装置を創作した。
【００１４】
本発明に係る熱流束導出方法は、測定対象物の所定の表面を加熱対象面としてこれに熱を加え、そのときの当該表面の温度分布に基づき前記加熱対象面と直交する方向についての当該加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法が周囲よりも小さい傷部の存在範囲を熱伝導解析により検出するにあたり当該測定対象物を加熱するための熱流束を導出する方法であって、前記熱伝導解析のパラメータである傷部とその周囲の健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値とにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記熱流束の値との関係を求める関係導出工程と、前記測定対象物において検出したい前記温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とを設定する値設定工程と、前記関係導出工程で予め求めておいた関係に基づいて、前記値設定工程で設定された前記温度差の値と前記傷部の大きさの値とから前記傷部の存在範囲を検出するために測定対象物を加熱するときの熱流束の値を求める熱流束導出工程とを備えることを特徴とする。尚、本発明において測定対象物の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚さ寸法とは、加熱対象面から当該加熱対象面と直交する方向について隙間無く連続している測定対象物の部位の当該方向の寸法をいう。
【００１５】
かかる構成によれば、測定対象物において傷部と健全部との間で検出したい温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とが設定されれば、傷部の検出を行う検査員等によってばらつきが生じることなく、傷部の検出のために測定対象物を加熱するのに適した熱流束の値が導出される。このようにして求められた熱流束によって測定対象物が加熱されることで、その表面温度を測定して加熱対象面の温度分布を求めたときに傷部と健全部との温度差が検出し易くなり、所定範囲の大きさを有する傷部の存在範囲を精度よく検出することができる。
【００１６】
しかも、熱流束導出工程よりも前に、熱伝導解析のパラメータである傷部と健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値とにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値との関係が予め求められているため、傷部の検出を行うときに、その都度、多数のパラメータを用いた複雑な演算による熱伝導解析等を行わなくても、測定対象物において検出したい前記温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とを決めるだけで所定範囲の大きさの傷部の検出に適した熱流束の値を迅速に導出することができる。
【００１７】
尚、上記の熱流束導出方法において、前記関係導出工程では、前記パラメータに含まれる傷部の前記加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係を予め求めておき、前記値設定工程では、前記測定対象物において検出対象とする傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値を設定し、前記熱流束導出工程では、前記値設定工程で設定された前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記熱流束の値を求めるのが好ましく、さらに、前記関係導出工程では、前記パラメータに含まれる健全部の前記加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係を予め求めておき、前記値設定工程では、前記測定対象物における健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値を設定し、前記熱流束導出工程では、前記値設定工程で設定された前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記熱流束の値を求めるのがより好ましい。
【００１８】
このように関係導出工程において傷部と健全部との温度差や熱流束等の関係を求めるときのパラメータが増えることで、傷部の検出のために測定対象物を加熱するときの加熱条件としてより適した熱流束の値が導出される。
【００１９】
前記関係導出工程で求められる前記関係は、前記値設定工程で設定される温度差の値をΔｔ、傷部の大きさの値をｄ、傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値をｘ、熱流束の値をｑとし、測定対象物の材質と健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法とに基づく定数をｂとしたときに、以下の（１）式で表されるのが好ましい。
【００２０】
【数１】
【００２１】
このように、傷部と健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と熱流束の値との関係が簡単な関数によって表されることで、測定対象物において検出したい傷部と健全部との温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値と検出対象とする傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値とが与えられれば、例えば電卓等によって、前記傷部の検出に必要な熱流束の値を容易且つ迅速に導出することができる。
【００２２】
本発明に係る傷部検出方法は、測定対象物の所定の表面を加熱対象面としてこれに熱を加え、そのときの当該表面の温度分布に基づき前記加熱対象面と直交する方向についての当該加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法が周囲よりも小さい傷部の存在範囲を熱伝導解析により検出する方法であって、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱流束導出方法によって前記熱流束の値を求める熱流束決定工程と、前記熱流束決定工程で求めた値の熱流束によって前記測定対象物を加熱する加熱工程と、前記加熱工程において加熱された前記測定対象物の加熱対象面における表面温度を測定する温度測定工程と、前記温度測定工程で測定された表面温度の加熱対象面における温度分布と前記熱流束導出方法の値設定工程において設定された温度差の値とに基づいて前記傷部の存在範囲を検出する検出工程とを備えることを特徴とする。
【００２３】
かかる構成によれば、測定対象物において検出したい前記温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とが与えられれば、検査員等によってばらつきが生じることなく傷部の検出のための加熱に適した熱流束の値が求められ、この値の熱流束で測定対象物を加熱することで所定範囲の大きさを有する傷部の存在範囲を精度よく検出することができる。
【００２４】
しかも、熱流束決定工程よりも前に、熱伝導解析のパラメータである傷部と健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値とにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記熱流束の値との関係が予め求められているため、傷部の検出を行うときに、その都度、多数のパラメータを用いた複雑な演算による熱伝導解析等を行わなくても、測定対象物において検出したい前記温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とを設定するだけで前記傷部の存在範囲の検出に適した熱流束の値を迅速に導出することができる。
【００２５】
前記温度測定工程では、前記測定対象物の加熱対象面に複数の測定点が指定されて各測定点の温度が測定され、前記検出工程では、前記複数の測定点のうちの特定の測定点と他の測定点との間の温度差の値と、前記値設定工程において設定された温度差に基づく所定の閾値とを比較することにより前記傷部の検出が行われるのが好ましい。
【００２６】
かかる構成によれば、測定対象物における所定範囲の大きさの傷部の存在範囲をより精度よく検出することができる。即ち、傷部と健全部とでは測定対象物において加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法が異なるため加熱により熱拡散の大小に起因する温度差が生じ、その結果、傷部同士又は健全部同士の温度差に比べて温度差が大きくなり、この大きくなった温度差を利用することで傷部を容易に検出することができる。しかも、この温度差の値と所定の値（閾値）との大小によって傷部か健全部かを判断することで、傷部か健全部かをより精度よく簡単に判断することができる。
【００２７】
また、前記検出工程では、前記複数の測定点を前記特定の測定点に対する温度差の小さな第１の測定点とこの第１の測定点よりも前記特定の測定点に対する温度差が大きな第２の測定点とに分類し、前記第１の測定点が前記第２の測定点よりも多い場合には、前記特定の測定点に対する温度差の値が前記閾値よりも大きくなった測定点を前記傷部として検出する一方、前記第１の測定点が前記第２の測定点よりも少ない場合には、前記特定の測定点に対する温度差の値が前記閾値よりも小さくなった測定点を前記傷部として検出するのが好ましい。
【００２８】
かかる構成によれば、複数の測定点から任意に特定の測定点を選んだ場合でも、傷部と健全部とが確実に判断される。即ち、通常、傷部は健全部よりも面積が小さいため、第１の測定点と第２の測定点とのうち少ない方を傷部の測定点として判断し、傷部の検出が行われる。これにより、特定の測定点が傷部又は健全部のいずれに指定されても、検出結果において傷部と健全部とが逆になることが防止される。
【００２９】
前記加熱工程では、ハロゲンランプにより測定対象物が加熱され、前記温度測定工程では、赤外線サーモグラフィ装置により測定対象物の表面温度が測定されるのが好ましい。
【００３０】
かかる構成によれば、測定対象物から離れた位置から測定対象物の加熱及び表面温度の測定ができる。そのため、測定対象物が高所等、測定位置から離れた位置に配置されている場合でも足場等を組むことなく容易に傷部の検出を行うことができる。
【００３１】
本発明に係る傷部検出装置は、測定対象物の所定の表面を加熱対象面としてこれに熱を加え、そのときの当該表面の温度分布に基づき前記加熱対象面と直交する方向についての当該加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法が周囲よりも小さい傷部の存在範囲を熱伝導解析により検出するための装置であって、前記測定対象物を加熱する加熱手段と、前記測定対象物の加熱対象面における表面温度を測定する測定手段と、前記加熱手段が前記測定対象物を加熱するときの熱流束の値を求める導出手段と、前記測定対象物における傷部と健全部との間で検出したい温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とを前記導出手段に入力可能な入力手段と、前記導出手段で導出された熱流束の値を外部に出力する出力手段と、前記測定手段で測定された表面温度の加熱対象面における温度分布と入力手段から入力された前記温度差の値とに基づいて前記傷部の存在範囲を検出する検出手段とを備え、前記加熱手段は、前記熱流束の値を変更可能に構成され、前記導出手段は、前記熱伝導解析のパラメータである傷部とその周囲の健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値とにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行ったときの前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記熱流束の値との関係を予め格納しておく記憶部と、前記入力手段から入力された前記温度差の値と傷部の大きさの値とから前記記憶部に格納されている関係に基づいて熱流束の値を求める熱流束導出部とを有することを特徴とする。
【００３２】
かかる構成によれば、測定対象物において検出したい前記温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とを入力手段から入力することにより、検査員等によってばらつきが生じることなく、出力手段から前記傷部の存在範囲の検出に適した熱流束の値が出力されるため、この値に基づいて加熱手段が測定対象物を加熱するときの熱流束の値を変更することで、所定範囲の大きさを有する傷部の存在範囲の検出を精度よく行うことができる。
【００３３】
しかも、記憶部に、熱伝導解析のパラメータである傷部とその周囲の健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値とにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行ったときの温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値との関係が予め格納されているため、入力手段から前記温度差の値と傷部の大きさの値とが入力される度に複雑な演算等による熱伝導解析が行われなくても、傷部の検出に適した熱流束の値が導出され、その結果、迅速な傷部の検出を行うことが可能となる。
【００３４】
尚、上記の傷部検出装置においては、前記入力手段は、前記測定対象物において検出対象とする傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値を前記導出手段に入力可能に構成され、前記記憶部には、前記パラメータに含まれる傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行ったときの前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係が予め格納され、前記熱流束導出部は、前記入力手段から入力された温度差の値と傷部の大きさの値と傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記記憶部に格納されている関係に基づいて熱流束の値を求めるのが好ましく、さらに、前記入力手段は、前記測定対象物における健全部の前記加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値を前記導出手段に入力可能に構成され、前記記憶部には、前記パラメータに含まれる健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行ったときの前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係が予め格納され、前記熱流束導出部は、前記入力手段から入力された温度差の値と傷部の大きさの値と傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記記憶部に格納されている関係に基づいて熱流束の値を求めるのがより好ましい。このように、記憶部に格納されている傷部と健全部との温度差や熱流束等の関係を求めるときのパラメータが増えることで、前記傷部の存在範囲の検出のために測定対象物を加熱するときのより適した熱流束の値が導出される。
【００３５】
前記加熱手段は、前記測定対象物を加熱するための加熱源を備え、この加熱源は、前記測定対象物からの距離を変更可能に構成されるのが好ましい。
【００３６】
かかる構成によれば、測定対象物に供給される熱流束の値を容易に変更することができる。即ち、出力手段からの出力に基づき加熱源の測定対象物からの距離を変更するだけで、測定対象物に供給される熱流束の値を変更することができる。
【００３７】
このとき、前記出力手段は、前記導出手段で導出された熱流束の値を出力信号として前記加熱手段に出力し、前記加熱手段は、前記出力手段からの出力信号に基づいて前記加熱源を移動させる移動手段をさらに備えてもよい。
【００３８】
かかる構成によれば、入力手段から温度差の値と傷部の大きさの値とが入力されると、加熱手段において自動的に前記傷部の存在範囲の検出に適した値となるように調整された熱流束が測定対象物に供給される。
【００３９】
また、前記出力手段は、前記導出手段で導出された熱流束の値を出力信号として前記加熱手段に出力し、前記加熱手段は、前記測定対象物を加熱可能に構成されると共に供給される電流値に基づいて前記測定対象物に供給される熱流束の値を変更可能な加熱源と、前記出力手段からの出力信号に基づいて前記加熱源に供給する電流値を変更する加熱用電源とを備えてもよい。
【００４０】
かかる構成によっても、入力手段から温度差の値と傷部の大きさの値とが入力されると、加熱手段において自動的に前記傷部の存在範囲の検出に適した値となるように調整された熱流束が測定対象物に供給される。
【発明の効果】
【００４１】
以上より、本発明によれば、測定対象物の表面温度に基づく傷部の検出方法において、検査員等の人的な要因による傷部の検出結果のばらつきを抑制することができる測定対象物の加熱条件の導出方法、この導出方法を含む傷部検出方法、及びこの検出方法を用いた傷部検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１実施形態に係る傷部検出装置の概略構成図である。
【図２】前記傷部検出装置の演算手段の構成ブロック図である。
【図３】前記演算手段本体の導出手段における記憶部に予め格納される関数を求めるために行ったＦＥＭで用いた解析モデルを示す図である。
【図４】（ａ）は前記解析モデルに用いた軟鋼の物性値を示す図であり、（ｂ）は前記記憶部に予め格納される関数を求めるために行ったＦＥＭでのパラメータの各値を示す図である。
【図５】傷部の大きさ毎の傷部中央と健全部との温度差と加熱時間との関係を示す図である。
【図６】測定対象物の健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法が０．００６ｍの場合において、傷部中央と健全部との温度差と傷部の大きさとの関係を傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法さ毎に示す両対数グラフである。
【図７】図６の両対数グラフの横軸をｄ√３／ｘとした図である。
【図８】健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法が０．０１２ｍの場合において、傷部中央と健全部との温度差と傷部の大きさとの関係を傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法毎に示す両対数グラフの横軸をｄ√３／ｘとした図である。
【図９】傷部中央と健全部との温度差と熱流束との関係を示す図である。
【図１０】（ａ）は前記解析モデルに用いたセラミックスの物性値を示す図であり、（ｂ）は前記記憶部に予め格納される関数を求めるために行ったＦＥＭでのパラメータの各値を示す図である。
【図１１】傷部の大きさ毎の傷部中央と健全部との温度差と加熱時間との関係を示す図である。
【図１２】傷部中央と健全部との温度差と傷部の大きさとの関係を傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法毎に示す両対数グラフである。
【図１３】図１２の両対数グラフの横軸をｄ√３／ｘとした図である。
【図１４】測定手段で測定対象物を測定したときの温度分布の画像（熱画像）を示す図である。
【図１５】図１４におけるデータ処理線上での特定の測定点と他の測定点との温度差を示す図であり、（ａ）は健全部に特定の測定点を指定したときの図であり、（ｂ）は傷部に特定の測定点を指定したときの図である。
【図１６】傷部の検出方法を示すフロー図である。
【図１７】ハロゲンライトの光軸上での距離と熱流束との関係を示す図である。
【図１８】第２実施形態に係る傷部検出装置の概略構成図である。
【図１９】試験片の熱画像を示す図である。
【図２０】実測値と各近似値から得られた結果を比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の第１実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００４４】
本発明に係る傷部検出装置は、測定対象物において表面から見えない剥離や減肉部等の傷部を非破壊、非接触で検出することができる。具体的に、傷部検出装置は、測定対象物を加熱したときの熱拡散の大小によって生じる表面の温度分布に基づいて所定範囲の大きさを有する傷部の存在範囲を検出することができる。本実施形態において、熱拡散の大小は、測定対象物の所定の加熱される表面（加熱対象面）と直交する方向における加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の大小により生じている。この測定対象物の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚さ寸法とは、加熱対象面から当該加熱対象面と直交する方向について隙間無く連続している測定対象物の部位の当該方向の寸法をいう。例えば、図１に示されるような母材Ｔ１の表面にメッキＴ２によってコーティングが施された測定対象物Ｔにおいて傷部ａが剥離である場合には、傷部ａの加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚さ寸法とは、加熱対象面５０から当該加熱対象面５０と直交する方向について連続し、剥離により生じた空間５５を囲む面（剥離部分のメッキの裏面）５２までの部位Ａの寸法をいう。また、健全部ｂの加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚さ寸法とは、加熱対象面５０から当該加熱対象面５０と直交する方向について連続し、母材Ｔ１の裏面５３までの部位Ｂの寸法をいう。
【００４５】
図１８に示されるような傷部ａが減肉である場合には、傷部ａの加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚さ寸法とは、加熱対象面５０から測定対象物Ｔの裏面（加熱対象面と反対側の面）５４において加熱対象面５０側に部分的に凹んでいる部位の寸法Ｃをいう。
【００４６】
傷部検出装置は、図１に示されるように、測定対象物Ｔを加熱する加熱手段１２と、測定対象物Ｔの表面温度を測定する測定手段１８と、加熱手段１２及び測定手段１８を制御する演算手段２０とを備える。
【００４７】
加熱手段１２は、測定対象物Ｔを加熱するための加熱源１４と、この加熱源１４に電力を供給する加熱用電源１６とを備える。加熱源１４は、非接触で測定対象物Ｔを加熱でき、測定対象物Ｔからの距離を変更可能に構成される。加熱源１４は、測定対象物Ｔからの距離を変更することにより、測定対象物Ｔを加熱するときに当該測定対象物Ｔに供給する熱流束の値を変更することができる。本実施形態の加熱源１４には、ハロゲンライトが用いられる。
【００４８】
測定手段１８は、非接触で測定対象物Ｔの表面温度を測定でき、測定対象物Ｔの表面（加熱対象面）５０における各部位（測定点）の温度を測定することで温度分布を得ることができる。測定点は、測定手段１８によって指定された測定対象物Ｔの表面５０における温度が測定される部位（点）である。本実施形態では、測定手段１８として赤外線サーモグラフィ装置が用いられる。また、本実施形態の測定点は、赤外線サーモグラフィ装置１８における各画素にそれぞれ対応する測定対象物Ｔの表面５０上の部位である。
【００４９】
赤外線サーモグラフィ装置１８で得られた測定対象物表面５０の温度分布は、温度分布信号として演算手段本体２２（詳しくは、検出手段３６）に送信される。
【００５０】
演算手段２０は、図２にも示されるように、演算手段本体２２と、この演算手段本体２２に情報を入力する入力手段２４と、演算手段本体２２から出力された情報を外部に出力する出力手段２６とを備える。この入力手段２４は、少なくとも、測定対象物Ｔにおける傷部ａと健全部ｂとの間で検出したい温度差の値Δｔ１と、検出対象とする傷部の大きさの値ｄ１と、検出対象とする傷部ａの加熱対象面５０から厚み方向に連続する部分の厚み寸法（以下、単に「傷部の厚み寸法」とも称する。）の値ｘ１と、測定対象物Ｔの健全部ｂの加熱対象面５０から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値（以下、単に「健全部の厚み寸法」とも称する。）ｙ１とをそれぞれ演算手段本体２２へ入力することができる。本実施形態では、入力手段２４としてキーボードが用いられる。本実施形態の出力手段２６は、ＣＲＴ、ＬＣＤ等の検査員等が画面を通じて情報を取得できるように構成されている。尚、入力手段２４及び出力手段２６の具体的構成は限定されない。
【００５１】
演算手段本体２２は、加熱手段１２が測定対象物Ｔを加熱するときの熱流束の値を導出する導出手段３０と、測定手段１８で得られた温度分布と入力手段２４から入力された情報とに基づいて傷部ａの存在範囲を検出する検出手段３６とを有する。
【００５２】
導出手段３０は、所定の関数（熱流束導出関数Ｑ）が予め格納されている記憶部３２と、入力手段２４から入力された情報と記憶部３２に格納されている熱流束導出関数Ｑとから、加熱手段１２により測定対象物Ｔを加熱するときの熱流束の値ｑを導出する熱流束導出部３４とを有する。
【００５３】
記憶部に格納されている熱流束導出関数Ｑは、以下の（２）式で表される。
【００５４】
【数２】
【００５５】
ここで、Δｔ、ｄ、ｘ、ｂ、ｑは、それぞれ入力手段から入力される温度差の値、傷部の大きさの値、傷部の厚み寸法の値、健全部の厚み寸法に基づく定数、熱流束の値である。尚、本実施形態では、傷部ａと健全部ｂとの温度差の値Δｔには絶対値が用いられる。
【００５６】
熱流束導出関数Ｑは、熱伝導解析（本実施形態ではＦＥＭ（有限要素法））での解析結果に基づいて導出された関数である。具体的に、この熱流束導出関数Ｑは、熱伝導解析のパラメータである傷部ａとその周囲の健全部ｂとの温度差の値Δｔと、傷部ａの大きさの値ｄと、傷部ａの厚み寸法（残厚）の値ｘと、健全部ｂの厚み寸法の値ｙと、熱流束の値ｑとにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいてＦＥＭを行って求めた温度差の値Δｔと傷部ａの大きさの値ｄと傷部ａの厚み寸法の値ｘと健全部ｂの厚み寸法の値ｙと熱流束の値ｑとの関係を表す。
【００５７】
詳細には、以下のようにして熱流束導出関数Ｑ（（２）式）が求められた。
【００５８】
本実施形態に係る傷部検出装置１０においては、赤外線サーモグラフィ装置１８が検出できる表面５０の温度変化が傷部ａと健全部ｂとの間で得られなければならない。そこで、測定対象物Ｔの加熱条件として熱流束と加熱時間とに着目し、ＦＥＭ（熱伝導解析）によって加熱条件と測定対象物表面５０に現れる温度変化（傷部ａと健全部ｂとの温度差の値Δｔ）、傷部ａの大きさ（寸法）ｄ及び傷部ａの厚み寸法ｘとの関係を検討した。
【００５９】
以下では、測定対象物として金属を用いた場合と非金属のセラミックスを用いた場合を検討するが、先ず、測定対象物が金属の場合について検討する。
【００６０】
[測定対象物が金属の場合]
<解析モデル及び解析条件>
加熱時に測定対象物表面に現れる時系列の温度変化を算出するため、２次元軸対称モデルによる非定常熱伝導解析を行った。解析モデルとして図３に示す中央に傷部として円形の凹部（減肉部）が形成された円板を用いた。前記の解析では、円板の外周面を断熱、表裏面で空気の自然対流による熱伝達を考慮した。円板の材質を軟鉄と仮定し、図４（ａ）に示す物性値を計算に用いた。
【００６１】
熱伝導解析では、パラメータのうち、傷部の大きさ（減肉部の直径）ｄ、傷部の厚み寸法（残厚）ｘ、健全部の厚み寸法ｙ及び熱流束ｑの値を図４（ｂ）に示すように変化させ、傷部中央と健全部との温度をそれぞれ算出した。このとき、健全部の温度として加熱側の面の周縁部の温度を用いた。熱伝導解析は、加熱過程４０ｓｅｃ、冷却過程８０ｓｅｃの合計１２０ｓｅｃについて実施し、その間の時系列の温度変化を求めた。
【００６２】
<傷部中央と健全部の温度差Δｔと加熱時間との関係>
上記の熱伝導解析の結果から、加熱時間と測定対象物Ｔの表面温度との関係について検討する。解析結果の一例として、健全部の厚み寸法ｙが０．００６ｍで傷部の厚み寸法ｘが０．００１ｍの場合に、８ｋＷ／ｍ２の熱流束ｑで４０秒間加熱した後、８０秒間冷却するときの傷部の大きさｄと傷部中央と健全部との温度差Δｔとの関係を図５に示す。この図５において、温度差Δｔに着目すると、加熱開始直後に大きく変化するが、時間の経過に伴って変化が小さくなり一定値に収束する傾向が確認できる。このとき、温度差Δｔが一定値に収束するまでの時間は、傷部の大きさｄが小さいほど短く、大きいほど長くなっていることがわかる。
【００６３】
このように温度差Δｔが一定値に収束すると、この温度差Δｔを定数として扱うことができ、加熱時間を温度差Δｔの影響因子から除外できる。以下では、一定値に収束した温度差Δｔとして４０ｓｅｃの加熱終了時の温度差Δｔを用い、さらに熱伝導解析の結果を精査する。
【００６４】
<傷部の大きさｄ、傷部の厚み寸法ｘ及び温度差Δｔの関係>
上記のように温度差Δｔが収束することに着目してこの温度差Δｔを定数として扱い、傷部の大きさｄ及び傷部の厚み寸法ｘと温度差Δｔの関係を調べた。縦軸を温度差Δｔ、横軸を傷部の大きさｄとする両対数グラフの一例を図６に示す。この図６によれば、傷部の大きさｄと温度差Δｔとの関係が、傷部の厚み寸法ｘの値に関わらず傾きが等しい直線関係として表される。測定対象物が金属の場合では、直線の傾きは、傷部の厚み寸法ｘの値に関わらず、ほぼ√３となった。異なる値の熱流束でも、同様の傾向が確認でき、温度差Δｔは傷部の大きさｄの√３乗に比例して変動する。
【００６５】
次に図６の関係をさらに単純化するため、横軸を（ｄ√３）／ｘとして、両対数グラフを作成した。その結果を図７に示す。このように横軸を（ｄ√３）／ｘとすることにより、図６における各傷部の厚み寸法ｘでのグラフが全て一直線上に重なった。
【００６６】
<健全部の厚み寸法ｙが温度差Δｔに及ぼす影響>
次に、健全部の厚み寸法ｙが温度差Δｔに及ぼす影響について検討するため、健全部の厚み寸法ｙが０．０１２ｍのときに、図７と同様に傷部の大きさｄ及び傷部の厚み寸法ｘと温度差Δｔとの関係を整理した。その結果を図８に示す。この図８によれば、健全部の厚み寸法が０．０１２ｍの場合でも０．００６ｍの場合と同様の傾向が確認できた。即ち、各傷部の厚み寸法ｘでのグラフが全てほぼ同一直線上に重なった。
【００６７】
<傷部の厚み寸法ｘ、熱流束ｑ及び温度差Δｔの関係>
さらに、傷部の厚み寸法ｘ、熱流束ｑ及び温度差Δｔの関係を調べた。その一例として、傷部の大きさｄを０．０１ｍとし、各傷部の厚み寸法ｘにおいて縦軸を温度差Δｔ、横軸を熱流束ｑとして整理し、その結果を図９に示す。この図９によれば、温度差Δｔは熱流束ｑに比例して大きくなる。傷部の大きさｄの値を変えても、同様の比例関係が確認できた。
【００６８】
<近似式（熱流束導出関数Ｑ）>
図７〜９に基づき、健全部の厚み寸法ｙ＝０．００６ｍ、０．０１２ｍの場合に、温度差Δｔを算出する近似式を求めると以下の（３）式が得られる。
【００６９】
【数３】
【００７０】
ここで、ａは健全部の厚み寸法に基づく比例定数であり、本実施例のように測定対象物Ｔが軟鉄で健全部の厚み寸法ｙが０．００６ｍの場合には、ａ０．００６ｍ＝４．０８×１０−４となり、健全部の厚み寸法ｙが０．０１２ｍの場合には、ａ０．０１２ｍ＝４．２２×１０−４となる。
【００７１】
熱流束ｑを求めるために（３）式をｑについて整理することで、以下の（４）式が（熱流束導出関数Ｑ）得られる。
【００７２】
【数４】
【００７３】
ここで、ｂは健全部の厚み寸法に基づく比例定数であり、本実施例のように測定対象物Ｔが軟鉄で健全部の厚み寸法ｙが０．００６ｍの場合には、ｂ０．００６ｍ＝２４５０．９８となり、健全部の厚み寸法ｙが０．０１２ｍの場合には、ｂ０．０１２ｍ＝２３６９．６７となる。
【００７４】
以上のように、測定対象物Ｔの加熱のときに傷部ａと健全部ｂとの温度差Δｔが収束することに着目し、この温度差Δｔを定数として取り扱うことによって、温度差Δｔと傷部の大きさｄと傷部の厚み寸法ｘと健全部の厚み寸法ｙと熱流束ｑとの特定の関係である熱流束導出関数Ｑが得られた。
【００７５】
[測定対象物がセラミックスの場合]
<解析モデル及び解析条件>
上記の測定対象物が金属の場合と同様に、図３に示す解析モデルを用いて２次元軸対称モデルによる非定常熱伝導解析を行った。円板の材質をセラミックスの一種であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と仮定し、図１０（ａ）に示す物性値を計算に用いた。
【００７６】
熱伝導解析では、パラメータのうち、傷部の大きさｄ、傷部の厚み寸法ｘ、健全部の厚み寸法ｙ及び熱流束ｑの値を図１０（ｂ）に示すように変化させ、傷部中央と健全部との温度をそれぞれ算出した。熱伝導解析は、１２０ｓｅｃ間、加熱したときの時系列の温度変化を求めた。
【００７７】
<傷部中央と健全部の温度差Δｔと加熱時間との関係>
上記の熱伝導解析の結果から、加熱時間と測定対象物Ｔの表面温度との関係について検討する。解析結果の一例として、健全部の厚み寸法ｙが０．００６ｍで傷部の厚み寸法ｘが０．００５ｍの場合に、８ｋＷ／ｍ２の熱流束ｑで１２０秒間加熱したときの傷部の大きさｄと傷部中央と健全部との温度差Δｔとの関係を図１１に示す。この図１１において、温度差Δｔに着目すると、加熱開始直後に大きく変化し、所定時間経過後にピークに達し、その後、僅かに減少していく、即ち、１つのピーク値を持つ傾向が確認できる。このとき、温度差Δｔがピーク値に達するまでの時間は、傷部の大きさｄが小さいほど短く、大きいほど長くなっていることがわかる。
【００７８】
このように温度差Δｔが１つのピーク値を持つため、このピーク値を用いることにより、加熱時間を温度差Δｔの影響因子から除外できる。以下では、温度差Δｔとしてピーク値を用い、さらに熱伝導解析の結果を精査する。
【００７９】
<傷部の大きさｄ、傷部の厚み寸法ｘ及び温度差Δｔの関係>
上記のように温度差Δｔが１つのピーク値を持つことに着目して温度差Δｔとしてこのピーク値を用い、傷部の大きさｄ及び傷部の厚み寸法ｘと温度差Δｔの関係を調べた。縦軸を温度差Δｔ、横軸を傷部の大きさｄとする両対数グラフの一例を図１２に示す。この図１２によれば、傷部の大きさｄと温度差Δｔとの関係が、傷部の厚み寸法ｘの値に関わらず傾きが等しい直線関係として表される。測定対象物が非金属の場合でも、直線の傾きは、傷部の厚み寸法ｘの値に関わらず、ほぼ√３となった。異なる値の熱流束でも、同様の傾向が確認でき、温度差Δｔは傷部の大きさｄの√３乗に比例して変動する。
【００８０】
次に図１２の関係をさらに単純化するため、横軸を（ｄ√３）／ｘとして、両対数グラフを作成した。その結果を図１３に示す。このように横軸を（ｄ√３）／ｘとすることにより、図１２における各傷部の厚み寸法ｘでのグラフが全て一直線上に重なった。
【００８１】
<傷部の厚み寸法ｘ、熱流束ｑ及び温度差Δｔの関係>
さらに、測定対象物が非金属（セラミックス）の場合においても、傷部の厚み寸法ｘ、熱流束ｑ及び温度差Δｔの関係を調べたところ、測定対象物が金属の場合と同様に、温度差Δｔは熱流束ｑに比例して大きくなる（図９参照）。また、傷部の大きさｄの値を変えても、同様の比例関係が確認できた。
【００８２】
<近似式（熱流束導出関数Ｑ）>
図９、１２、１３に基づき、温度差Δｔを算出する近似式を求めると以下の（５）式が得られる。
【００８３】
【数５】
【００８４】
ここで、ｃは健全部の厚み寸法に基づく比例定数であり、本実施例のように測定対象物Ｔがアルミナで健全部の厚み寸法ｙが０．００６ｍの場合には、ｃ＝５．６７×１０−４となる。
【００８５】
熱流束ｑを求めるために（５）式をｑについて整理することで、以下の（６）式が（熱流束導出関数Ｑ）得られる。
【００８６】
【数６】
【００８７】
ここで、ｅは健全部の厚み寸法に基づく比例定数であり、本実施例のように測定対象物Ｔがアルミナで健全部の厚み寸法ｙが０．００６ｍの場合には、ｅ＝１７６３．５５となる。
【００８８】
このように、測定対象物Ｔの加熱のときに傷部ａと健全部ｂとの温度差Δｔが１つのピーク値を持つことに着目し、この温度差Δｔのピーク値を用いることによっても、温度差Δｔと傷部の大きさｄと傷部の厚み寸法ｘと健全部の厚み寸法ｙと熱流束ｑとの特定の関係である熱流束導出関数Ｑが得られた。
【００８９】
以上より、測定対象物が金属であってもセラミックス（非金属）であっても、熱流束導出関数Ｑの比例定数を除く項が共にΔｔ（ｘ／ｄ√３）である点が共通している（（４）式及び（６）式参照）。即ち、測定対象物が金属であっても、非金属であっても、比例定数を変更するだけで熱流束導出関数Ｑを用いることができる。
【００９０】
熱流束導出部３４は、以上のようにして求められて予め記憶部３２に格納されている熱流束導出関数Ｑに入力手段２４から入力された値（情報）を代入することで、傷部ａの存在範囲の検出に適した熱流束ｑを導出する。ここで、傷部ａの検出に適した熱流束ｑとは、測定対象物表面５０の温度分布に基づいて傷部ａを検出する場合、傷部ａの検出性は、表面温度の絶対値よりも傷部ａと健全部ｂとの温度差Δｔが大きく影響を与えるため、加熱後の測定対象物Ｔにおける傷部ａと健全部ｂとの温度差Δｔが大きくなるような熱流束である。
【００９１】
具体的に、本実施形態の熱流束導出部３４では、入力手段２４から、測定対象物Ｔにおける傷部ａと健全部ｂとの間で検出したい温度差の値Δｔ１と、検出対象とする傷部の大きさの値ｄ１と、検出対象とする傷部の厚み寸法（残厚）の値ｘ１と、測定対象物の健全部の厚み寸法の値ｙ１とが入力されることにより、これら各値Δｔ１、ｄ１、ｘ１、ｙ１と記憶部３２に格納されている熱流束導出関数Ｑとから、傷部ａの存在範囲の検出に適した熱流束ｑを導出する。
【００９２】
このように熱流束導出部３４では、記憶部３２に、ＦＥＭに用いられるパラメータである傷部と健全部との温度差の値Δｔと傷部の大きさの値ｄと熱流束の値ｑとにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいてＦＥＭを行って求めた温度差の値Δｔと傷部の大きさの値ｄと熱流束の値ｑとの関係（熱流束導出関数）が予め格納されているため、これを用いることで、傷部ａを検出するために測定対象物Ｔを加熱するのに適した熱流束ｑを求める際に、その都度、多数のパラメータを用いた複雑な演算によるＦＥＭを行わなくても、傷部ａの検出に適した熱流束の値ｑを迅速に導出することができる。
【００９３】
このように導出された熱流束の値ｑは、熱流束導出部３４により熱流束信号として出力手段２６に出力される。
【００９４】
検出手段３６は、測定手段１８から温度分布信号として受け取った測定対象物表面５０の温度分布と、入力手段２４から入力された検出したい温度差の値Δｔ１とに基づいて傷部ａの存在範囲を検出するものである。
【００９５】
具体的に、検出手段３６は、測定手段１８で温度を測定した複数の測定点（本実施形態では、赤外線サーモグラフィ装置の各画素に対応する測定対象物表面５０の部位）のうちから特定の測定点を指定し、この特定の測定点と他の測定点との間の温度差の値をそれぞれ求める（図１５（ａ）参照）。検出手段３６は、このようにして求めた各温度差の値と、入力手段２４から入力された検出したい温度差の値Δｔ１に基づく閾値とをそれぞれ比較することにより傷部ａの存在範囲の検出を行う。本実施形態の閾値は、入力手段２４から入力された検出したい温度差の値Δｔ１の１／２の値である。尚、検出したい温度差の値Δｔ１は、測定手段１８における温度分解能に基づいて決められ、本実施形態では、測定手段１８の温度分解能の約１０倍の値である。
【００９６】
詳細には、検出手段３６は、図１４に示すように、測定手段１８で温度分布が得られた測定領域においてデータ処理線αを指定し、このデータ処理線α上の測定点の一つを特定の測定点（図１４におけるα１点）として指定する。検出手段３６は、この特定の測定点α１と他のデータ処理線上の測定点との温度差をそれぞれ求め（図１５（ａ）参照）、この温度差と閾値とを比較し、この閾値を超えた温度差を求めたときの測定点を傷部ａと判断する。検出手段３６は、このデータ処理線αを測定領域内で移動させ、各位置でのデータ処理線α上の傷部ａの存在範囲を求めることで、測定領域内の傷部ａの存在範囲を検出する。
【００９７】
ここで、検出手段３６は、データ処理線α上で任意に特定の測定点α１を指定するため、傷部ａの存在範囲内に特定の測定点α１を指定する場合がある。この場合には、データ処理線α上の他の測定点との温度差の値を求めると、図１５（ｂ）に示されるようになり、閾値を超えた温度差を求めたときの測定点を傷部ａと判断すると、健全部ｂが傷部ａと判断されることになる。そのため、検出手段３６は、通常、測定対象物Ｔにおいて傷部ａの領域が健全部ｂの領域に対して圧倒的に小さくなることを利用して、特定の測定点α１が健全部ｂに指定されたか傷部ａに指定されたかを判断する。
【００９８】
具体的に、本実施形態の検出手段３６は、特定の測定点と他の測定点との温度差をそれぞれ求めた後、データ処理線α上の傷部ａの存在範囲を検出する前に、データ処理線α上の複数の測定点を特定の測定点α１に対する温度差の小さな第１の測定点と、この第１の測定点よりも特定の測定点α１に対する温度差が大きな第２の測定点とに分類する。そして、検出手段３６は、第１の測定点が第２の測定点よりも多い場合には、特定の測定点α１に対する温度差の値が閾値よりも大きくなった測定点を傷部ａとして検出する一方、第１の測定点が第２の測定点よりも少ない場合には、特定の測定点α１に対する温度差の値が閾値よりも小さくなった測定点を傷部ａとして検出する。このように判断することで、検出手段３６では、特定の測定点α１が傷部ａ又は健全部ｂのいずれに指定されても、検出結果において傷部ａと健全部ｂとが逆になることが防止される。
【００９９】
検出手段３６は、検出した傷部ａの存在範囲を検出信号として出力手段２６に送信する。
【０１００】
以上のように構成される傷部検出装置１０では、測定対象物の厚み寸法（健全部の厚み寸法）の値ｙや検出対象となる傷部の大きさの値ｄ等のように容易に設定できる値又は容易に得られる値が入力されることで、その都度、ＦＥＭを行うことなく、傷部ａの存在範囲の検出のために測定対象物Ｔを加熱するのに適した熱流束ｑが迅速に導出され、この導出された熱流束ｑで測定対象物Ｔを加熱することで、検査員等によってばらつきが生じることなく、測定対象物Ｔにおける傷部ａの存在範囲を精度よく検出することができる。
【０１０１】
具体的には、以下のようにして（図１６参照）、傷部ａの存在範囲の検出が行われる。
【０１０２】
<各数値の設定>
まず、測定対象物Ｔを加熱するための熱流束の値ｑを求めるために入力手段２４から演算手段本体２２へ入力するための所定の複数の値が設定される（ステップＳ１）。具体的には、検出したい温度差の値Δｔ１と、検出対象とする傷部の大きさの値ｄ１と、検出対象とする傷部の厚み寸法の値ｘ１と、健全部の厚み寸法の値ｙ１とが設定される。検出したい温度差の値Δｔ１は、本実施形態では、測定手段１８の温度分解能の約１０倍の値（２．５℃）に設定される。傷部の大きさの値ｄ１は、測定対象物Ｔの表面方向に沿った大きさである。このように検出対象とする傷部の大きさの値ｄ１が設定されても、当該傷部検出装置１０において、この大きさの傷部ａのみが検出されるのではなく、この傷部ａの大きさを含む所定の範囲の大きさの傷部ａが検出される。この所定の範囲とは、傷部ａに関する複数のパラメータ（例えば、ｄ、ｘ、…等）を含む各パラメータをそれぞれ変更して熱伝導解析を行った場合に、熱流束導出関数Ｑにより導出された熱流束ｑと等しい、又は熱流束ｑよりも値の小さな熱流束が解析結果として得られるような前記傷部に関するパラメータの範囲をいう。傷部の厚み寸法の値ｘ１は、例えば、メッキ等のコーティングの剥離を検出する場合には、このコーティングの厚み寸法の値を用いる。健全部の厚み寸法の値ｙは、測定対象物Ｔを測定することにより容易に得られる。
【０１０３】
<数値の入力及び熱流束の導出>
上記のようにして設定された各値が入力手段２４から入力される。入力手段２４から上記の各値が入力されると、演算手段本体２２の導出手段３０において熱流束導出部３４が記憶部３２に予め格納されている熱流束導出関数Ｑと入力された各値とから測定対象物Ｔを加熱するときの熱流束の値ｑを直ちに導出し、この結果（熱流束の値ｑ）が出力手段２６に表示される（ステップＳ２）。
【０１０４】
具体的には、演算手段２０において熱流束導出部３４が入力された温度差の値Δｔ１と傷部の大きさの値ｄ１と傷部の厚み寸法の値ｘ１と健全部の厚み寸法の値ｙ１と、記憶部３２に予め格納された熱流束導出関数Ｑとから熱流束の値ｑを導出する。そして、熱流束導出部３４が、この導出した熱流束の値ｑを熱流束信号として出力手段２６に送信し、この熱流束信号を受け取った出力手段２６が熱流束の値ｑを表示する。
【０１０５】
このように演算手段２０によれば、予めＦＥＭによる熱伝導解析を行い、その結果から導き出された関係（熱流束導出関数Ｑ）が格納されているため、この熱流束導出関数Ｑを用いることで、測定対象物Ｔの傷部ａの存在範囲の検出の度に熱流束の値ｑをＦＥＭにより導出する必要がなく、容易に設定できる値や得やすい値を用いて迅速に導出することができる。また、検査員等の経験に基づいて熱流束の値ｑを決める場合に比べ、上記の各値さえ決めれば熱流束の値ｑが一義的に求められるため、人的な要因による検出結果のばらつきが抑制される。
【０１０６】
<測定対象物の加熱>
次に、求められた熱流束により測定対象物Ｔを加熱する。本実施形態では、測定対象物Ｔに供給される熱流束の値が出力手段２６に表示された熱流束の値ｑとなるように、加熱源１４と測定対象物Ｔとの距離が調整される（ステップＳ３）。具体的に、加熱源１４として用いられているハロゲンライトを移動させて当該ハロゲンライト１４の測定対象物Ｔからの距離を調整することにより、測定対象物Ｔに供給される熱流束が調整される。
【０１０７】
詳細には、ハロゲンライト１４の光軸上の熱流束と測定対象物Ｔからハロゲンライトまでの距離との関係（図１７参照）を実測等により予め求めておき、この関係と出力手段２６に表示された熱流束の値ｑとに基づき測定対象物Ｔの所定の表面（加熱対象面）５０からハロゲンライト１４までの距離を求める。測定対象物Ｔの表面５０からハロゲンライト１４までの距離が求めた距離となるようにハロゲンライト１４を移動させる。このように測定対象物Ｔの表面５０とハロゲンライト１４との距離が調整された状態で、ハロゲンライト１４により測定対象物Ｔが加熱される。
【０１０８】
尚、本実施形態では、測定対象物Ｔへ供給される熱流束を調整するために、熱流束の値ｑを出力手段２６に表示させ、この値ｑに基づいて予め求めておいた距離と熱流束との関係から、検査員等が測定対象物Ｔとハロゲンライト１４との距離を求めてハロゲンライト１４を移動させているが、これに限定されない。例えば、記憶部３２に予め距離と熱流束との関係を格納しておき、熱流束導出部３４が導出した熱流束の値ｑとこの関係とに基づいて測定対象物Ｔからハロゲンライト１４までの距離を求め、この距離を出力手段２６に表示させるように構成されてもよい。また、傷部検出装置１０に、ハロゲンライト（加熱源）１４を移動させて測定対象物Ｔとハロゲンライト１４との距離を変更可能なアクチュエータ等の移動手段を設け、熱流束導出部３４が上記のようにして測定対象物Ｔとハロゲンライト１４との距離を求め、これに基づき移動手段を制御してハロゲンライト１４を移動させるように構成されてもよい。
【０１０９】
<温度測定及び傷部の存在範囲の検出>
加熱開始から所定時間（本実施形態では、熱流束導出関数Ｑを求めたときに用いた加熱時間：４０秒）経過後に測定手段１８により測定対象物Ｔの表面温度を測定し、測定対象物表面５０の温度分布を求める（ステップＳ４）。
【０１１０】
この温度分布に基づき、検出手段３６が傷部の存在範囲を検出する。具体的に、検出手段３６は、測定手段１８により得られた測定対象物表面５０の温度分布から、健全部ｂと所定の温度差が生じた範囲を傷部ａの存在範囲として検出する。
【０１１１】
詳細には、検出手段３６が測定手段１８により温度分布を求めた測定領域内において多数の測定点から特定の測定点α１を指定し、この特定の測定点α１と他の測定点との温度差をそれぞれ求める。そして、検出手段３６は、入力手段２４から入力された検出したい温度差の値Δｔ１に基づく閾値（本実施形態では、上記のように温度差の値Δｔ１の１／２の値）と、特定の測定点α１と他の測定点との温度差の値とを比較し、この温度差の値が閾値よりも大きい範囲（特定の測定点α１が健全部ｂに指定された場合）又は前記温度差の値が閾値よりも小さい範囲（特定の測定点α１が傷部ａに指定された場合）を測定対象物Ｔにおける傷部ａの存在範囲として検出する（ステップＳ５）。
【０１１２】
このように検出手段３６で検出された傷部ａの存在範囲は、出力手段２６に検出信号として送信され、これを受け取った出力手段２６が傷部ａの位置や範囲等を表示する。
【０１１３】
以上のように本実施形態の傷部検出装置１０によれば、測定対象物Ｔにおいて、検出したい温度差の値Δｔ１と、検出対象とする傷部の大きさの値ｄ１と、検出対象とする傷部の厚み寸法の値ｘ１と、健全部の厚み寸法の値ｙ１とを入力手段から入力することにより、検査員等によってばらつきが生じることなく、出力手段２６から傷部ａの存在範囲の検出に適した熱流束の値ｑが出力されるため、この値に基づいて加熱手段１２が測定対象物Ｔを加熱するときの熱流束の値ｑを変更することで、所定範囲の大きさを有する傷部ａの存在範囲の検出を精度よく行うことができる。
【０１１４】
しかも、記憶部３２に、ＦＥＭに基づいて導出された熱流束導出関数Ｑが予め格納されているため、入力手段２４から温度差の値Δｔ１と、傷部の大きさの値ｄ１と、傷部の厚み寸法の値ｘ１と、健全部の厚み寸法の値ｙ１とが入力される度に複雑な演算等によるＦＥＭが行われなくても、傷部ａの検出に適した熱流束の値ｑが導出され、その結果、迅速な傷部ａの検出を行うことが可能となる。
【０１１５】
また、傷部検出装置１０では、ハロゲンランプ（加熱源）１４により測定対象物Ｔが加熱され、赤外線サーモグラフィ装置（測定手段）１８により測定対象物Ｔの表面温度が測定されるため、測定対象物Ｔから離れた位置から測定対象物Ｔの加熱及び表面温度の測定ができる。そのため、測定対象物Ｔが高所等、測定位置から離れた位置に配置されている場合でも足場等を組むことなく容易に傷部ａの検出を行うことができる。
【０１１６】
次に、本発明の第２実施形態について図１８を参照しつつ説明する。上記第１実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に詳細な説明を省略し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。
【０１１７】
本実施形態の傷部検出装置１１０は、加熱手段１２と測定手段１８とを備える。加熱手段１２は、ハロゲンライトからなる加熱源１４と、この加熱源１４に電力を供給する加熱用電源１６を有する。測定手段１８は、赤外線サーモグラフィ装置により構成される。
【０１１８】
また、本実施形態では、測定対象物Ｔにおける傷部ａの存在範囲の検出のため、傷部検出装置１１０以外に、熱流束導出関数Ｑと、ハロゲンライト１４の光軸上での距離と熱流束との関係（図１７参照）が記載されたテーブルとを予め用意しておく。
【０１１９】
以上のような傷部検出装置１１０と、熱流束導出関数Ｑと、ハロゲンライト１４の光軸上での距離と熱流束との関係とを用い、以下のようにして（図１６参照）測定対象物Ｔにおける所定範囲の傷部ａの存在範囲の検出が行われる。
【０１２０】
<各数値の設定>
第１実施形態と同様に、検出したい温度差の値Δｔ１と、検出対象とする傷部の大きさの値ｄ１と、検出対象とする傷部の厚み寸法の値ｘ１と、健全部の厚み寸法の値ｙ１とが設定される（ステップＳ１）。
【０１２１】
<熱流束の導出>
これらの各値と熱流束導出関数Ｑとから熱流束ｑが求められる（ステップＳ２）。本実施形態では、熱流束導出関数Ｑと設定された各値とに基づいて検査員等が計算により熱流束ｑを求める。このとき、熱流束導出関数Ｑが比較的簡単な関数であるため、検査員等が各値を熱流束導出関数Ｑに代入し、電卓等により計算することで、ＦＥＭ等の複雑な演算を行う熱伝導解析を行う場合に比べ、傷部ａの検出に適した熱流束の値ｑを極めて容易且つ迅速に求めることができる。そのため、ＦＥＭ（熱伝導解析）を行う時間が不要となり、検査員等の経験に基づいて熱流束の値を決めていたのと異なり、検出したい傷部の形状（大きさｄ１や厚み寸法ｘ１）と検出したい温度差Δｔ１とを決めるだけで、傷部ａの検出に適した熱流束の値ｑが一義的に求まり、人的な要因による傷部の検出結果のばらつきが抑制される。
【０１２２】
<測定対象物の加熱>
このようにして導出した熱流束の値ｑに基づき、第１実施形態同様に検査員等がハロゲンライト１４の光軸上での距離と熱流束との関係から測定対象物Ｔとハロゲンライト１４との距離を求め、ハロゲンライト１４の位置が調整される（ステップＳ３）。
【０１２３】
このように測定対象物Ｔとハロゲンライト１４との距離が調整された状態で、ハロゲンライト１４により測定対象物Ｔが加熱される。
【０１２４】
<温度測定及び傷部の存在範囲の検出>
加熱開始から所定時間（第１実施形態同様に４０秒）経過後に測定手段１８により測定対象物Ｔの表面温度を測定してその温度分布を求める（ステップＳ４）。この測定により得られた測定対象物表面５０の温度分布から傷部ａの存在範囲を検出する（ステップＳ５）。本実施形態では、測定手段１８である赤外線サーモグラフィ装置の熱画像の色の変化により傷部ａの存在範囲が検出される。具体的には、熱画像において、温度差が一定以上となる範囲を傷部ａとして検出する。
【０１２５】
詳細には、熱画像中の測定対象物Ｔにおいて、大部分を占める色と異なる色の部位、即ち、測定対象物の大部分を占める健全部と一定以上の温度差が生じている部位を傷部として検出する。通常、測定対象物において健全部ｂが傷部ａよりも圧倒的に大きく厚みも一定であるため、加熱後の温度は、健全部ｂでは略均一となる。一方、傷部ａは、健全部ｂよりも厚みが小さいため、加熱後の温度は健全部ｂよりも高温となる。そのため、赤外線サーモグラフィ装置１８により温度を測定し、その熱画像から、測定対象物の大部分を占める色（温度）と異なる色（温度）の範囲を検出することにより、健全部ｂよりも厚みの小さな部位（傷部）の存在範囲を検出することができる。
【０１２６】
ここで、熱流束の値ｑを求めるときに設定した測定対象とする傷部の大きさの値ｄ１及び傷部の厚み寸法の値ｘ１と同じ寸法を有する傷部ａが測定対象物Ｔに生じていた場合に、求めた値ｑの熱流束で測定対象物Ｔを加熱することによって、傷部ａと健全部ｂとの温度差が熱流束導出関数Ｑを求めるときに設定した温度差の値Δｔ１となる。この温度差は、赤外線サーモグラフィ装置１８の温度分解能の約１０倍となるように設定されているため、当該装置１８の熱画像上において明確な色の違いとして現れる。また、検出したい温度差の値Δｔ１を赤外線サーモグラフィ装置１８の温度分解能の約十倍に設定したことで、測定対象物Ｔに実際に生じている傷部ａの寸法（大きさｄ及び厚み寸法ｘ）が熱流束の値ｑを求めるときに設定した値と異なっても、この寸法が所定範囲内の大きさであれば、傷部ａと健全部ｂとの温度差の値がΔｔ１より小さくなっても熱画像上で十分識別できる色の違いとして現れる。この色の違いによって、検査員等は、熱流束を求めたときに設定した傷部の寸法を含む所定範囲内の大きさの傷部ａを熱画像から検出できる。
【０１２７】
以上のような熱流束導出関数Ｑを用いた熱流束の値ｑの導出方法によれば、この値ｑの熱流束で加熱することにより傷部ａと健全部ｂとの温度差Δｔを十分識別できるような熱流束の値ｑが求められるため、この熱流束で測定対象物Ｔを加熱することで、目視によっても熱画像の色の変化から傷部ａの検出を行い易くなり、その結果、精度よく傷部を検出することができる。
【０１２８】
尚、本発明の熱流束導出方法、この導出方法を含む傷部検出方法、及びこの検出方法を用いた傷部検出装置は、上記第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１２９】
本実施形態の熱流束導出関数Ｑは、傷部ａと健全部ｂとの温度差の値Δｔと、傷部の大きさの値ｄと、傷部の厚み寸法の値ｘと、健全部の厚み寸法の値ｙと、熱流束の値ｑとの関係として求められているが、これに限定されない。即ち、熱流束導出関数Ｑは、温度差の値Δｔと、傷部の大きさの値ｄと、熱流束の値ｑとの関係から求められてもよい。この場合、熱流束導出関数Ｑ１は、図６及び図９から近似式として求められ、具体的には、以下の（６）式ように表される。
【０１３０】
先ず、図６及び図９から求められた近似式は、
【０１３１】
【数７】
【０１３２】
ここで、Δｔ、ｑ、ｄ、は、それぞれ傷部と健全部との温度差（℃）、熱流束（Ｗ／ｍ２）、傷部の大きさ（ｍ）である。
【０１３３】
この（７）式をｑについて整理すると、
【０１３４】
【数８】
【０１３５】
また、熱流束導出関数Ｑは、温度差の値Δｔと、傷部の大きさの値ｄと、傷部の厚み寸法ｘと、熱流束の値ｑとの関係から求められてもよい。この場合、熱流束導出関数Ｑ２は、図７及び図９から近似式として求められ、具体的には、以下の（１０）式ように表される。
【０１３６】
先ず、図７及び図９から求められた近似式は、
【０１３７】
【数９】
【０１３８】
ここで、Δｔ、ｑ、ｄ、ｘは、それぞれ傷部と健全部との温度差（℃）、熱流束（Ｗ／ｍ２）、傷部の大きさ（ｍ）、傷部の厚み寸法（ｍ）である。
【０１３９】
この（７）式をｑについて整理すると、
【０１４０】
【数１０】
【０１４１】
以上のような熱流束導出関数Ｑ１，Ｑ２と、第１及び第２実施形態で用いた熱流束導出関数Ｑとの精度を確認するために、加熱した試験片の実測値と、熱流束導出関数Ｑ１，Ｑ２，Ｑを求めたときの近似式（７）式、（９）式、（３）式により導出したΔｔと比較する。
【０１４２】
具体的には、図１９に示される試験片ｔｐを熱流束７４６０Ｗ／ｍ２で加熱する。この試験片は、厚み寸法１２ｍｍで表面にはメッキが施されており、矢印で示す部分に約φ３ｍｍの剥離が存在する。メッキの厚み寸法は、５５μｍである。
【０１４３】
図２０にその結果を示す。この図から（７）式、（９）式、（３）式の順に実測値との誤差が小さくなっているのがわかる。（３）式においては、約０．５℃の誤差に収まっており、傷部の検出のための測定対象物の加熱条件としては十分な精度が得られたが、（７）式や（９）式においても、傷部の検出のための測定対象物の加熱条件として用いることができる精度が得られた。
【０１４４】
第１実施形態の傷部検出装置１０では、検査員等によってハロゲンライト１４を移動させることにより、測定対象物Ｔに供給される熱流束が調整されるが、これに限定されない。例えば、出力手段２６が導出手段３０で導出された熱流束の値ｑを出力信号として加熱手段１２に出力し、加熱手段１２が、測定対象物Ｔを加熱可能に構成されると共に供給される電流値に基づいて測定対象物Ｔに供給される熱流束の値を変更可能な加熱源１４と、出力手段２６からの出力信号に基づいて加熱源１４に供給する電流値を変更する加熱用電源１６とを備えてもよい。このように構成されても、入力手段２４から温度差の値Δｔ１と傷部の大きさの値ｄ１とが入力されると、加熱手段１２において自動的に傷部ａの存在範囲の検出に適した値となるように調整された熱流束が測定対象物Ｔに供給される。
【０１４５】
また、第１実施形態では、測定対象物Ｔにおける傷部ａとして剥離が生じている部位の検出が行われ、第２実施形態では、測定対象物Ｔにおける傷部ａとして減肉部位の検出が行われるが、これに限定されず、一つの測定対象物Ｔにおいて剥離及び減肉の両方の検出が行われてもよい。
【０１４６】
また、傷部ａは剥離や減肉のみに限定されない。即ち、検出対象としての傷部ａとは、測定対象物Ｔの所定の表面を加熱対象面としてこれに熱を加えたときに、周囲よりも熱拡散が妨げられることによって周囲（健全部ｂ）との間で温度差Δｔが生じるような部位のことである。第１及び第２実施形態の傷部（剥離及び減肉部）ａでは、加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法が小さく、直下への熱拡散が妨げられている。
【符号の説明】
【０１４７】
１０ 傷部検出装置
１２ 加熱手段
１８ 測定手段
２０ 演算手段
２４ 入力手段
２６ 出力手段
３０ 導出手段
３２ 記憶部
３４ 熱流束導出部
３６ 検出手段
ａ 傷部
ｂ 健全部
ｄ 傷の大きさ値
ｄ１ 検出対象とする傷の大きさ値
ｑ 熱流束の値
Ｔ 測定対象物
ｘ 傷部の厚み寸法（残厚）の値
ｙ 健全部の厚み寸法の値
Δｔ 傷部と健全部との温度差の値
Δｔ１ 傷部と健全部との間において検出したい温度差の値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物における剥離や減肉等の傷部を、加熱された測定対象物の表面温度から検出する方法、及びこの方法を用いた傷部検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、母材の表面がセラミックスコーティングされている測定対象物において、当該セラミックスコーティングの母材からの剥離を検出する方法として特許文献１に記載の方法が知られている。
【０００３】
この方法では、測定対象物を加熱し、剥離の有無によって母材への熱伝導が異なるために生じる、即ち、周囲への熱拡散の大小によって生じる測定対象物（セラミックスコーティング）の表面温度分布を赤外線サーモグラフィ装置や赤外線カメラ等の温度測定手段によって測定し、その温度分布からセラミックスコーティングの母材からの剥離を検出する。
【０００４】
また、配管内側の減肉部（周囲よりも肉厚が薄くなった部位）を検出する方法として特許文献２に記載の方法が知られている。この方法では、配管を加熱して配管表面に設定された評価領域内の温度を均一にした後、自然冷却中の配管の表面温度を赤外線サーモグラフィ装置で測定し、その測定結果を熱伝導解析結果が格納されているデータベースと比較することにより、減肉部の有無や減肉部の範囲を検出する。
【０００５】
これら測定した測定対象物の表面温度に基づいて剥離や減肉等の傷部を検出する方法によれば、内部に生じている傷部の検出を非破壊で行うことができる。しかも、Ｘ線や超音波探傷等では検出の難しい厚みの小さなコーティングの剥離の検出も可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−１２６３３８号公報
【特許文献２】特開２０００−１６１９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような表面温度に基づく傷部の検出方法では、傷部とその周囲の健全部（剥離や減肉の生じていない部位）との温度差を温度測定手段によって検出するが、測定対象物を加熱するときの加熱条件によって測定される表面温度の温度分布状態が異なる。そのため、上記の傷部の検出方法においては、測定対象物を加熱するときに、傷部と健全部との温度差を検出し易い温度分布状態となるような加熱条件を決めなければならない。
【０００８】
この加熱条件は、ＦＥＭ（有限要素法）等の熱伝導解析によって決めることができる。しかし、測定対象物の傷部の検出を行っている現場においては、日毎に測定対象物が異なる場合も多く、その度にＦＥＭ等の複雑な演算による熱伝導解析を行うことは時間的に困難である。そのため、傷部の検出を行っている検査員等により、その経験に基づいて加熱条件が決められる場合が多い。その結果、測定対象物における傷部の検出結果にばらつきが生じていた。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、測定対象物の表面温度に基づく傷部の検出方法において、検査員等の人的な要因による傷部の検出結果のばらつきを抑制することができる測定対象物の加熱条件の導出方法、この導出方法を含む傷部検出方法、及びこの検出方法を用いた傷部検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明の発明者らは、上記課題を解消すべく鋭意研究を行った結果、以下のことを発見した。
【００１１】
上記のように、傷部を検出するために測定対象物に与えられる熱負荷は、温度測定手段が傷部を表面温度の変化として検出できるよう、測定対象物の物性や、傷部の大きさ、測定対象物に供給される熱流束等をパラメータとした熱伝導解析に基づいて求められる。この熱伝導解析を各パラメータの値を種々変更して多数回行い、その結果を精査したところ、いずれの場合においても測定対象物の加熱過程における傷部と健全部との温度差Δｔと加熱時間との関係において所定の特徴が現れることを発見した。
【００１２】
そこで、この特徴に着目して前記多数の熱伝導解析の結果を解析したところ、少なくとも温度差Δｔと、傷部の大きさと、測定対象物を加熱するときの熱流束との間に特定の関係が成り立つことがわかった。
【００１３】
前記発明者らは、これらの発見に基づき、測定対象物の加熱過程における傷部と健全部との温度差Δｔと加熱時間との関係において現れる所定の特徴に着目することによって得ることができた温度差と傷部の大きさと熱流束との特定の関係を用いて以下の構成の熱流束導出方法、この方法を含む傷部検出方法、及びこの検出方法を用いた傷部検出装置を創作した。
【００１４】
本発明に係る熱流束導出方法は、測定対象物の所定の表面を加熱対象面としてこれに熱を加え、そのときの当該表面の温度分布に基づき前記加熱対象面と直交する方向についての当該加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法が周囲よりも小さい傷部の存在範囲を熱伝導解析により検出するにあたり当該測定対象物を加熱するための熱流束を導出する方法であって、前記熱伝導解析のパラメータである傷部とその周囲の健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値とにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記熱流束の値との関係を求める関係導出工程と、前記測定対象物において検出したい前記温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とを設定する値設定工程と、前記関係導出工程で予め求めておいた関係に基づいて、前記値設定工程で設定された前記温度差の値と前記傷部の大きさの値とから前記傷部の存在範囲を検出するために測定対象物を加熱するときの熱流束の値を求める熱流束導出工程とを備えることを特徴とする。尚、本発明において測定対象物の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚さ寸法とは、加熱対象面から当該加熱対象面と直交する方向について隙間無く連続している測定対象物の部位の当該方向の寸法をいう。
【００１５】
かかる構成によれば、測定対象物において傷部と健全部との間で検出したい温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とが設定されれば、傷部の検出を行う検査員等によってばらつきが生じることなく、傷部の検出のために測定対象物を加熱するのに適した熱流束の値が導出される。このようにして求められた熱流束によって測定対象物が加熱されることで、その表面温度を測定して加熱対象面の温度分布を求めたときに傷部と健全部との温度差が検出し易くなり、所定範囲の大きさを有する傷部の存在範囲を精度よく検出することができる。
【００１６】
しかも、熱流束導出工程よりも前に、熱伝導解析のパラメータである傷部と健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値とにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値との関係が予め求められているため、傷部の検出を行うときに、その都度、多数のパラメータを用いた複雑な演算による熱伝導解析等を行わなくても、測定対象物において検出したい前記温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とを決めるだけで所定範囲の大きさの傷部の検出に適した熱流束の値を迅速に導出することができる。
【００１７】
尚、上記の熱流束導出方法において、前記関係導出工程では、前記パラメータに含まれる傷部の前記加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係を予め求めておき、前記値設定工程では、前記測定対象物において検出対象とする傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値を設定し、前記熱流束導出工程では、前記値設定工程で設定された前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記熱流束の値を求めるのが好ましく、さらに、前記関係導出工程では、前記パラメータに含まれる健全部の前記加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係を予め求めておき、前記値設定工程では、前記測定対象物における健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値を設定し、前記熱流束導出工程では、前記値設定工程で設定された前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記熱流束の値を求めるのがより好ましい。
【００１８】
このように関係導出工程において傷部と健全部との温度差や熱流束等の関係を求めるときのパラメータが増えることで、傷部の検出のために測定対象物を加熱するときの加熱条件としてより適した熱流束の値が導出される。
【００１９】
前記関係導出工程で求められる前記関係は、前記値設定工程で設定される温度差の値をΔｔ、傷部の大きさの値をｄ、傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値をｘ、熱流束の値をｑとし、測定対象物の材質と健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法とに基づく定数をｂとしたときに、以下の（１）式で表されるのが好ましい。
【００２０】
【数１】
【００２１】
このように、傷部と健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と熱流束の値との関係が簡単な関数によって表されることで、測定対象物において検出したい傷部と健全部との温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値と検出対象とする傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値とが与えられれば、例えば電卓等によって、前記傷部の検出に必要な熱流束の値を容易且つ迅速に導出することができる。
【００２２】
本発明に係る傷部検出方法は、測定対象物の所定の表面を加熱対象面としてこれに熱を加え、そのときの当該表面の温度分布に基づき前記加熱対象面と直交する方向についての当該加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法が周囲よりも小さい傷部の存在範囲を熱伝導解析により検出する方法であって、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱流束導出方法によって前記熱流束の値を求める熱流束決定工程と、前記熱流束決定工程で求めた値の熱流束によって前記測定対象物を加熱する加熱工程と、前記加熱工程において加熱された前記測定対象物の加熱対象面における表面温度を測定する温度測定工程と、前記温度測定工程で測定された表面温度の加熱対象面における温度分布と前記熱流束導出方法の値設定工程において設定された温度差の値とに基づいて前記傷部の存在範囲を検出する検出工程とを備えることを特徴とする。
【００２３】
かかる構成によれば、測定対象物において検出したい前記温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とが与えられれば、検査員等によってばらつきが生じることなく傷部の検出のための加熱に適した熱流束の値が求められ、この値の熱流束で測定対象物を加熱することで所定範囲の大きさを有する傷部の存在範囲を精度よく検出することができる。
【００２４】
しかも、熱流束決定工程よりも前に、熱伝導解析のパラメータである傷部と健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値とにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記熱流束の値との関係が予め求められているため、傷部の検出を行うときに、その都度、多数のパラメータを用いた複雑な演算による熱伝導解析等を行わなくても、測定対象物において検出したい前記温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とを設定するだけで前記傷部の存在範囲の検出に適した熱流束の値を迅速に導出することができる。
【００２５】
前記温度測定工程では、前記測定対象物の加熱対象面に複数の測定点が指定されて各測定点の温度が測定され、前記検出工程では、前記複数の測定点のうちの特定の測定点と他の測定点との間の温度差の値と、前記値設定工程において設定された温度差に基づく所定の閾値とを比較することにより前記傷部の検出が行われるのが好ましい。
【００２６】
かかる構成によれば、測定対象物における所定範囲の大きさの傷部の存在範囲をより精度よく検出することができる。即ち、傷部と健全部とでは測定対象物において加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法が異なるため加熱により熱拡散の大小に起因する温度差が生じ、その結果、傷部同士又は健全部同士の温度差に比べて温度差が大きくなり、この大きくなった温度差を利用することで傷部を容易に検出することができる。しかも、この温度差の値と所定の値（閾値）との大小によって傷部か健全部かを判断することで、傷部か健全部かをより精度よく簡単に判断することができる。
【００２７】
また、前記検出工程では、前記複数の測定点を前記特定の測定点に対する温度差の小さな第１の測定点とこの第１の測定点よりも前記特定の測定点に対する温度差が大きな第２の測定点とに分類し、前記第１の測定点が前記第２の測定点よりも多い場合には、前記特定の測定点に対する温度差の値が前記閾値よりも大きくなった測定点を前記傷部として検出する一方、前記第１の測定点が前記第２の測定点よりも少ない場合には、前記特定の測定点に対する温度差の値が前記閾値よりも小さくなった測定点を前記傷部として検出するのが好ましい。
【００２８】
かかる構成によれば、複数の測定点から任意に特定の測定点を選んだ場合でも、傷部と健全部とが確実に判断される。即ち、通常、傷部は健全部よりも面積が小さいため、第１の測定点と第２の測定点とのうち少ない方を傷部の測定点として判断し、傷部の検出が行われる。これにより、特定の測定点が傷部又は健全部のいずれに指定されても、検出結果において傷部と健全部とが逆になることが防止される。
【００２９】
前記加熱工程では、ハロゲンランプにより測定対象物が加熱され、前記温度測定工程では、赤外線サーモグラフィ装置により測定対象物の表面温度が測定されるのが好ましい。
【００３０】
かかる構成によれば、測定対象物から離れた位置から測定対象物の加熱及び表面温度の測定ができる。そのため、測定対象物が高所等、測定位置から離れた位置に配置されている場合でも足場等を組むことなく容易に傷部の検出を行うことができる。
【００３１】
本発明に係る傷部検出装置は、測定対象物の所定の表面を加熱対象面としてこれに熱を加え、そのときの当該表面の温度分布に基づき前記加熱対象面と直交する方向についての当該加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法が周囲よりも小さい傷部の存在範囲を熱伝導解析により検出するための装置であって、前記測定対象物を加熱する加熱手段と、前記測定対象物の加熱対象面における表面温度を測定する測定手段と、前記加熱手段が前記測定対象物を加熱するときの熱流束の値を求める導出手段と、前記測定対象物における傷部と健全部との間で検出したい温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とを前記導出手段に入力可能な入力手段と、前記導出手段で導出された熱流束の値を外部に出力する出力手段と、前記測定手段で測定された表面温度の加熱対象面における温度分布と入力手段から入力された前記温度差の値とに基づいて前記傷部の存在範囲を検出する検出手段とを備え、前記加熱手段は、前記熱流束の値を変更可能に構成され、前記導出手段は、前記熱伝導解析のパラメータである傷部とその周囲の健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値とにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行ったときの前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記熱流束の値との関係を予め格納しておく記憶部と、前記入力手段から入力された前記温度差の値と傷部の大きさの値とから前記記憶部に格納されている関係に基づいて熱流束の値を求める熱流束導出部とを有することを特徴とする。
【００３２】
かかる構成によれば、測定対象物において検出したい前記温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とを入力手段から入力することにより、検査員等によってばらつきが生じることなく、出力手段から前記傷部の存在範囲の検出に適した熱流束の値が出力されるため、この値に基づいて加熱手段が測定対象物を加熱するときの熱流束の値を変更することで、所定範囲の大きさを有する傷部の存在範囲の検出を精度よく行うことができる。
【００３３】
しかも、記憶部に、熱伝導解析のパラメータである傷部とその周囲の健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値とにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行ったときの温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値との関係が予め格納されているため、入力手段から前記温度差の値と傷部の大きさの値とが入力される度に複雑な演算等による熱伝導解析が行われなくても、傷部の検出に適した熱流束の値が導出され、その結果、迅速な傷部の検出を行うことが可能となる。
【００３４】
尚、上記の傷部検出装置においては、前記入力手段は、前記測定対象物において検出対象とする傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値を前記導出手段に入力可能に構成され、前記記憶部には、前記パラメータに含まれる傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行ったときの前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係が予め格納され、前記熱流束導出部は、前記入力手段から入力された温度差の値と傷部の大きさの値と傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記記憶部に格納されている関係に基づいて熱流束の値を求めるのが好ましく、さらに、前記入力手段は、前記測定対象物における健全部の前記加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値を前記導出手段に入力可能に構成され、前記記憶部には、前記パラメータに含まれる健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行ったときの前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係が予め格納され、前記熱流束導出部は、前記入力手段から入力された温度差の値と傷部の大きさの値と傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値と健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記記憶部に格納されている関係に基づいて熱流束の値を求めるのがより好ましい。このように、記憶部に格納されている傷部と健全部との温度差や熱流束等の関係を求めるときのパラメータが増えることで、前記傷部の存在範囲の検出のために測定対象物を加熱するときのより適した熱流束の値が導出される。
【００３５】
前記加熱手段は、前記測定対象物を加熱するための加熱源を備え、この加熱源は、前記測定対象物からの距離を変更可能に構成されるのが好ましい。
【００３６】
かかる構成によれば、測定対象物に供給される熱流束の値を容易に変更することができる。即ち、出力手段からの出力に基づき加熱源の測定対象物からの距離を変更するだけで、測定対象物に供給される熱流束の値を変更することができる。
【００３７】
このとき、前記出力手段は、前記導出手段で導出された熱流束の値を出力信号として前記加熱手段に出力し、前記加熱手段は、前記出力手段からの出力信号に基づいて前記加熱源を移動させる移動手段をさらに備えてもよい。
【００３８】
かかる構成によれば、入力手段から温度差の値と傷部の大きさの値とが入力されると、加熱手段において自動的に前記傷部の存在範囲の検出に適した値となるように調整された熱流束が測定対象物に供給される。
【００３９】
また、前記出力手段は、前記導出手段で導出された熱流束の値を出力信号として前記加熱手段に出力し、前記加熱手段は、前記測定対象物を加熱可能に構成されると共に供給される電流値に基づいて前記測定対象物に供給される熱流束の値を変更可能な加熱源と、前記出力手段からの出力信号に基づいて前記加熱源に供給する電流値を変更する加熱用電源とを備えてもよい。
【００４０】
かかる構成によっても、入力手段から温度差の値と傷部の大きさの値とが入力されると、加熱手段において自動的に前記傷部の存在範囲の検出に適した値となるように調整された熱流束が測定対象物に供給される。
【発明の効果】
【００４１】
以上より、本発明によれば、測定対象物の表面温度に基づく傷部の検出方法において、検査員等の人的な要因による傷部の検出結果のばらつきを抑制することができる測定対象物の加熱条件の導出方法、この導出方法を含む傷部検出方法、及びこの検出方法を用いた傷部検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１実施形態に係る傷部検出装置の概略構成図である。
【図２】前記傷部検出装置の演算手段の構成ブロック図である。
【図３】前記演算手段本体の導出手段における記憶部に予め格納される関数を求めるために行ったＦＥＭで用いた解析モデルを示す図である。
【図４】（ａ）は前記解析モデルに用いた軟鋼の物性値を示す図であり、（ｂ）は前記記憶部に予め格納される関数を求めるために行ったＦＥＭでのパラメータの各値を示す図である。
【図５】傷部の大きさ毎の傷部中央と健全部との温度差と加熱時間との関係を示す図である。
【図６】測定対象物の健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法が０．００６ｍの場合において、傷部中央と健全部との温度差と傷部の大きさとの関係を傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法さ毎に示す両対数グラフである。
【図７】図６の両対数グラフの横軸をｄ√３／ｘとした図である。
【図８】健全部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法が０．０１２ｍの場合において、傷部中央と健全部との温度差と傷部の大きさとの関係を傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法毎に示す両対数グラフの横軸をｄ√３／ｘとした図である。
【図９】傷部中央と健全部との温度差と熱流束との関係を示す図である。
【図１０】（ａ）は前記解析モデルに用いたセラミックスの物性値を示す図であり、（ｂ）は前記記憶部に予め格納される関数を求めるために行ったＦＥＭでのパラメータの各値を示す図である。
【図１１】傷部の大きさ毎の傷部中央と健全部との温度差と加熱時間との関係を示す図である。
【図１２】傷部中央と健全部との温度差と傷部の大きさとの関係を傷部の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法毎に示す両対数グラフである。
【図１３】図１２の両対数グラフの横軸をｄ√３／ｘとした図である。
【図１４】測定手段で測定対象物を測定したときの温度分布の画像（熱画像）を示す図である。
【図１５】図１４におけるデータ処理線上での特定の測定点と他の測定点との温度差を示す図であり、（ａ）は健全部に特定の測定点を指定したときの図であり、（ｂ）は傷部に特定の測定点を指定したときの図である。
【図１６】傷部の検出方法を示すフロー図である。
【図１７】ハロゲンライトの光軸上での距離と熱流束との関係を示す図である。
【図１８】第２実施形態に係る傷部検出装置の概略構成図である。
【図１９】試験片の熱画像を示す図である。
【図２０】実測値と各近似値から得られた結果を比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の第１実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００４４】
本発明に係る傷部検出装置は、測定対象物において表面から見えない剥離や減肉部等の傷部を非破壊、非接触で検出することができる。具体的に、傷部検出装置は、測定対象物を加熱したときの熱拡散の大小によって生じる表面の温度分布に基づいて所定範囲の大きさを有する傷部の存在範囲を検出することができる。本実施形態において、熱拡散の大小は、測定対象物の所定の加熱される表面（加熱対象面）と直交する方向における加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法の大小により生じている。この測定対象物の加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚さ寸法とは、加熱対象面から当該加熱対象面と直交する方向について隙間無く連続している測定対象物の部位の当該方向の寸法をいう。例えば、図１に示されるような母材Ｔ１の表面にメッキＴ２によってコーティングが施された測定対象物Ｔにおいて傷部ａが剥離である場合には、傷部ａの加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚さ寸法とは、加熱対象面５０から当該加熱対象面５０と直交する方向について連続し、剥離により生じた空間５５を囲む面（剥離部分のメッキの裏面）５２までの部位Ａの寸法をいう。また、健全部ｂの加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚さ寸法とは、加熱対象面５０から当該加熱対象面５０と直交する方向について連続し、母材Ｔ１の裏面５３までの部位Ｂの寸法をいう。
【００４５】
図１８に示されるような傷部ａが減肉である場合には、傷部ａの加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚さ寸法とは、加熱対象面５０から測定対象物Ｔの裏面（加熱対象面と反対側の面）５４において加熱対象面５０側に部分的に凹んでいる部位の寸法Ｃをいう。
【００４６】
傷部検出装置は、図１に示されるように、測定対象物Ｔを加熱する加熱手段１２と、測定対象物Ｔの表面温度を測定する測定手段１８と、加熱手段１２及び測定手段１８を制御する演算手段２０とを備える。
【００４７】
加熱手段１２は、測定対象物Ｔを加熱するための加熱源１４と、この加熱源１４に電力を供給する加熱用電源１６とを備える。加熱源１４は、非接触で測定対象物Ｔを加熱でき、測定対象物Ｔからの距離を変更可能に構成される。加熱源１４は、測定対象物Ｔからの距離を変更することにより、測定対象物Ｔを加熱するときに当該測定対象物Ｔに供給する熱流束の値を変更することができる。本実施形態の加熱源１４には、ハロゲンライトが用いられる。
【００４８】
測定手段１８は、非接触で測定対象物Ｔの表面温度を測定でき、測定対象物Ｔの表面（加熱対象面）５０における各部位（測定点）の温度を測定することで温度分布を得ることができる。測定点は、測定手段１８によって指定された測定対象物Ｔの表面５０における温度が測定される部位（点）である。本実施形態では、測定手段１８として赤外線サーモグラフィ装置が用いられる。また、本実施形態の測定点は、赤外線サーモグラフィ装置１８における各画素にそれぞれ対応する測定対象物Ｔの表面５０上の部位である。
【００４９】
赤外線サーモグラフィ装置１８で得られた測定対象物表面５０の温度分布は、温度分布信号として演算手段本体２２（詳しくは、検出手段３６）に送信される。
【００５０】
演算手段２０は、図２にも示されるように、演算手段本体２２と、この演算手段本体２２に情報を入力する入力手段２４と、演算手段本体２２から出力された情報を外部に出力する出力手段２６とを備える。この入力手段２４は、少なくとも、測定対象物Ｔにおける傷部ａと健全部ｂとの間で検出したい温度差の値Δｔ１と、検出対象とする傷部の大きさの値ｄ１と、検出対象とする傷部ａの加熱対象面５０から厚み方向に連続する部分の厚み寸法（以下、単に「傷部の厚み寸法」とも称する。）の値ｘ１と、測定対象物Ｔの健全部ｂの加熱対象面５０から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値（以下、単に「健全部の厚み寸法」とも称する。）ｙ１とをそれぞれ演算手段本体２２へ入力することができる。本実施形態では、入力手段２４としてキーボードが用いられる。本実施形態の出力手段２６は、ＣＲＴ、ＬＣＤ等の検査員等が画面を通じて情報を取得できるように構成されている。尚、入力手段２４及び出力手段２６の具体的構成は限定されない。
【００５１】
演算手段本体２２は、加熱手段１２が測定対象物Ｔを加熱するときの熱流束の値を導出する導出手段３０と、測定手段１８で得られた温度分布と入力手段２４から入力された情報とに基づいて傷部ａの存在範囲を検出する検出手段３６とを有する。
【００５２】
導出手段３０は、所定の関数（熱流束導出関数Ｑ）が予め格納されている記憶部３２と、入力手段２４から入力された情報と記憶部３２に格納されている熱流束導出関数Ｑとから、加熱手段１２により測定対象物Ｔを加熱するときの熱流束の値ｑを導出する熱流束導出部３４とを有する。
【００５３】
記憶部に格納されている熱流束導出関数Ｑは、以下の（２）式で表される。
【００５４】
【数２】
【００５５】
ここで、Δｔ、ｄ、ｘ、ｂ、ｑは、それぞれ入力手段から入力される温度差の値、傷部の大きさの値、傷部の厚み寸法の値、健全部の厚み寸法に基づく定数、熱流束の値である。尚、本実施形態では、傷部ａと健全部ｂとの温度差の値Δｔには絶対値が用いられる。
【００５６】
熱流束導出関数Ｑは、熱伝導解析（本実施形態ではＦＥＭ（有限要素法））での解析結果に基づいて導出された関数である。具体的に、この熱流束導出関数Ｑは、熱伝導解析のパラメータである傷部ａとその周囲の健全部ｂとの温度差の値Δｔと、傷部ａの大きさの値ｄと、傷部ａの厚み寸法（残厚）の値ｘと、健全部ｂの厚み寸法の値ｙと、熱流束の値ｑとにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいてＦＥＭを行って求めた温度差の値Δｔと傷部ａの大きさの値ｄと傷部ａの厚み寸法の値ｘと健全部ｂの厚み寸法の値ｙと熱流束の値ｑとの関係を表す。
【００５７】
詳細には、以下のようにして熱流束導出関数Ｑ（（２）式）が求められた。
【００５８】
本実施形態に係る傷部検出装置１０においては、赤外線サーモグラフィ装置１８が検出できる表面５０の温度変化が傷部ａと健全部ｂとの間で得られなければならない。そこで、測定対象物Ｔの加熱条件として熱流束と加熱時間とに着目し、ＦＥＭ（熱伝導解析）によって加熱条件と測定対象物表面５０に現れる温度変化（傷部ａと健全部ｂとの温度差の値Δｔ）、傷部ａの大きさ（寸法）ｄ及び傷部ａの厚み寸法ｘとの関係を検討した。
【００５９】
以下では、測定対象物として金属を用いた場合と非金属のセラミックスを用いた場合を検討するが、先ず、測定対象物が金属の場合について検討する。
【００６０】
[測定対象物が金属の場合]
<解析モデル及び解析条件>
加熱時に測定対象物表面に現れる時系列の温度変化を算出するため、２次元軸対称モデルによる非定常熱伝導解析を行った。解析モデルとして図３に示す中央に傷部として円形の凹部（減肉部）が形成された円板を用いた。前記の解析では、円板の外周面を断熱、表裏面で空気の自然対流による熱伝達を考慮した。円板の材質を軟鉄と仮定し、図４（ａ）に示す物性値を計算に用いた。
【００６１】
熱伝導解析では、パラメータのうち、傷部の大きさ（減肉部の直径）ｄ、傷部の厚み寸法（残厚）ｘ、健全部の厚み寸法ｙ及び熱流束ｑの値を図４（ｂ）に示すように変化させ、傷部中央と健全部との温度をそれぞれ算出した。このとき、健全部の温度として加熱側の面の周縁部の温度を用いた。熱伝導解析は、加熱過程４０ｓｅｃ、冷却過程８０ｓｅｃの合計１２０ｓｅｃについて実施し、その間の時系列の温度変化を求めた。
【００６２】
<傷部中央と健全部の温度差Δｔと加熱時間との関係>
上記の熱伝導解析の結果から、加熱時間と測定対象物Ｔの表面温度との関係について検討する。解析結果の一例として、健全部の厚み寸法ｙが０．００６ｍで傷部の厚み寸法ｘが０．００１ｍの場合に、８ｋＷ／ｍ２の熱流束ｑで４０秒間加熱した後、８０秒間冷却するときの傷部の大きさｄと傷部中央と健全部との温度差Δｔとの関係を図５に示す。この図５において、温度差Δｔに着目すると、加熱開始直後に大きく変化するが、時間の経過に伴って変化が小さくなり一定値に収束する傾向が確認できる。このとき、温度差Δｔが一定値に収束するまでの時間は、傷部の大きさｄが小さいほど短く、大きいほど長くなっていることがわかる。
【００６３】
このように温度差Δｔが一定値に収束すると、この温度差Δｔを定数として扱うことができ、加熱時間を温度差Δｔの影響因子から除外できる。以下では、一定値に収束した温度差Δｔとして４０ｓｅｃの加熱終了時の温度差Δｔを用い、さらに熱伝導解析の結果を精査する。
【００６４】
<傷部の大きさｄ、傷部の厚み寸法ｘ及び温度差Δｔの関係>
上記のように温度差Δｔが収束することに着目してこの温度差Δｔを定数として扱い、傷部の大きさｄ及び傷部の厚み寸法ｘと温度差Δｔの関係を調べた。縦軸を温度差Δｔ、横軸を傷部の大きさｄとする両対数グラフの一例を図６に示す。この図６によれば、傷部の大きさｄと温度差Δｔとの関係が、傷部の厚み寸法ｘの値に関わらず傾きが等しい直線関係として表される。測定対象物が金属の場合では、直線の傾きは、傷部の厚み寸法ｘの値に関わらず、ほぼ√３となった。異なる値の熱流束でも、同様の傾向が確認でき、温度差Δｔは傷部の大きさｄの√３乗に比例して変動する。
【００６５】
次に図６の関係をさらに単純化するため、横軸を（ｄ√３）／ｘとして、両対数グラフを作成した。その結果を図７に示す。このように横軸を（ｄ√３）／ｘとすることにより、図６における各傷部の厚み寸法ｘでのグラフが全て一直線上に重なった。
【００６６】
<健全部の厚み寸法ｙが温度差Δｔに及ぼす影響>
次に、健全部の厚み寸法ｙが温度差Δｔに及ぼす影響について検討するため、健全部の厚み寸法ｙが０．０１２ｍのときに、図７と同様に傷部の大きさｄ及び傷部の厚み寸法ｘと温度差Δｔとの関係を整理した。その結果を図８に示す。この図８によれば、健全部の厚み寸法が０．０１２ｍの場合でも０．００６ｍの場合と同様の傾向が確認できた。即ち、各傷部の厚み寸法ｘでのグラフが全てほぼ同一直線上に重なった。
【００６７】
<傷部の厚み寸法ｘ、熱流束ｑ及び温度差Δｔの関係>
さらに、傷部の厚み寸法ｘ、熱流束ｑ及び温度差Δｔの関係を調べた。その一例として、傷部の大きさｄを０．０１ｍとし、各傷部の厚み寸法ｘにおいて縦軸を温度差Δｔ、横軸を熱流束ｑとして整理し、その結果を図９に示す。この図９によれば、温度差Δｔは熱流束ｑに比例して大きくなる。傷部の大きさｄの値を変えても、同様の比例関係が確認できた。
【００６８】
<近似式（熱流束導出関数Ｑ）>
図７〜９に基づき、健全部の厚み寸法ｙ＝０．００６ｍ、０．０１２ｍの場合に、温度差Δｔを算出する近似式を求めると以下の（３）式が得られる。
【００６９】
【数３】
【００７０】
ここで、ａは健全部の厚み寸法に基づく比例定数であり、本実施例のように測定対象物Ｔが軟鉄で健全部の厚み寸法ｙが０．００６ｍの場合には、ａ０．００６ｍ＝４．０８×１０−４となり、健全部の厚み寸法ｙが０．０１２ｍの場合には、ａ０．０１２ｍ＝４．２２×１０−４となる。
【００７１】
熱流束ｑを求めるために（３）式をｑについて整理することで、以下の（４）式が（熱流束導出関数Ｑ）得られる。
【００７２】
【数４】
【００７３】
ここで、ｂは健全部の厚み寸法に基づく比例定数であり、本実施例のように測定対象物Ｔが軟鉄で健全部の厚み寸法ｙが０．００６ｍの場合には、ｂ０．００６ｍ＝２４５０．９８となり、健全部の厚み寸法ｙが０．０１２ｍの場合には、ｂ０．０１２ｍ＝２３６９．６７となる。
【００７４】
以上のように、測定対象物Ｔの加熱のときに傷部ａと健全部ｂとの温度差Δｔが収束することに着目し、この温度差Δｔを定数として取り扱うことによって、温度差Δｔと傷部の大きさｄと傷部の厚み寸法ｘと健全部の厚み寸法ｙと熱流束ｑとの特定の関係である熱流束導出関数Ｑが得られた。
【００７５】
[測定対象物がセラミックスの場合]
<解析モデル及び解析条件>
上記の測定対象物が金属の場合と同様に、図３に示す解析モデルを用いて２次元軸対称モデルによる非定常熱伝導解析を行った。円板の材質をセラミックスの一種であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と仮定し、図１０（ａ）に示す物性値を計算に用いた。
【００７６】
熱伝導解析では、パラメータのうち、傷部の大きさｄ、傷部の厚み寸法ｘ、健全部の厚み寸法ｙ及び熱流束ｑの値を図１０（ｂ）に示すように変化させ、傷部中央と健全部との温度をそれぞれ算出した。熱伝導解析は、１２０ｓｅｃ間、加熱したときの時系列の温度変化を求めた。
【００７７】
<傷部中央と健全部の温度差Δｔと加熱時間との関係>
上記の熱伝導解析の結果から、加熱時間と測定対象物Ｔの表面温度との関係について検討する。解析結果の一例として、健全部の厚み寸法ｙが０．００６ｍで傷部の厚み寸法ｘが０．００５ｍの場合に、８ｋＷ／ｍ２の熱流束ｑで１２０秒間加熱したときの傷部の大きさｄと傷部中央と健全部との温度差Δｔとの関係を図１１に示す。この図１１において、温度差Δｔに着目すると、加熱開始直後に大きく変化し、所定時間経過後にピークに達し、その後、僅かに減少していく、即ち、１つのピーク値を持つ傾向が確認できる。このとき、温度差Δｔがピーク値に達するまでの時間は、傷部の大きさｄが小さいほど短く、大きいほど長くなっていることがわかる。
【００７８】
このように温度差Δｔが１つのピーク値を持つため、このピーク値を用いることにより、加熱時間を温度差Δｔの影響因子から除外できる。以下では、温度差Δｔとしてピーク値を用い、さらに熱伝導解析の結果を精査する。
【００７９】
<傷部の大きさｄ、傷部の厚み寸法ｘ及び温度差Δｔの関係>
上記のように温度差Δｔが１つのピーク値を持つことに着目して温度差Δｔとしてこのピーク値を用い、傷部の大きさｄ及び傷部の厚み寸法ｘと温度差Δｔの関係を調べた。縦軸を温度差Δｔ、横軸を傷部の大きさｄとする両対数グラフの一例を図１２に示す。この図１２によれば、傷部の大きさｄと温度差Δｔとの関係が、傷部の厚み寸法ｘの値に関わらず傾きが等しい直線関係として表される。測定対象物が非金属の場合でも、直線の傾きは、傷部の厚み寸法ｘの値に関わらず、ほぼ√３となった。異なる値の熱流束でも、同様の傾向が確認でき、温度差Δｔは傷部の大きさｄの√３乗に比例して変動する。
【００８０】
次に図１２の関係をさらに単純化するため、横軸を（ｄ√３）／ｘとして、両対数グラフを作成した。その結果を図１３に示す。このように横軸を（ｄ√３）／ｘとすることにより、図１２における各傷部の厚み寸法ｘでのグラフが全て一直線上に重なった。
【００８１】
<傷部の厚み寸法ｘ、熱流束ｑ及び温度差Δｔの関係>
さらに、測定対象物が非金属（セラミックス）の場合においても、傷部の厚み寸法ｘ、熱流束ｑ及び温度差Δｔの関係を調べたところ、測定対象物が金属の場合と同様に、温度差Δｔは熱流束ｑに比例して大きくなる（図９参照）。また、傷部の大きさｄの値を変えても、同様の比例関係が確認できた。
【００８２】
<近似式（熱流束導出関数Ｑ）>
図９、１２、１３に基づき、温度差Δｔを算出する近似式を求めると以下の（５）式が得られる。
【００８３】
【数５】
【００８４】
ここで、ｃは健全部の厚み寸法に基づく比例定数であり、本実施例のように測定対象物Ｔがアルミナで健全部の厚み寸法ｙが０．００６ｍの場合には、ｃ＝５．６７×１０−４となる。
【００８５】
熱流束ｑを求めるために（５）式をｑについて整理することで、以下の（６）式が（熱流束導出関数Ｑ）得られる。
【００８６】
【数６】
【００８７】
ここで、ｅは健全部の厚み寸法に基づく比例定数であり、本実施例のように測定対象物Ｔがアルミナで健全部の厚み寸法ｙが０．００６ｍの場合には、ｅ＝１７６３．５５となる。
【００８８】
このように、測定対象物Ｔの加熱のときに傷部ａと健全部ｂとの温度差Δｔが１つのピーク値を持つことに着目し、この温度差Δｔのピーク値を用いることによっても、温度差Δｔと傷部の大きさｄと傷部の厚み寸法ｘと健全部の厚み寸法ｙと熱流束ｑとの特定の関係である熱流束導出関数Ｑが得られた。
【００８９】
以上より、測定対象物が金属であってもセラミックス（非金属）であっても、熱流束導出関数Ｑの比例定数を除く項が共にΔｔ（ｘ／ｄ√３）である点が共通している（（４）式及び（６）式参照）。即ち、測定対象物が金属であっても、非金属であっても、比例定数を変更するだけで熱流束導出関数Ｑを用いることができる。
【００９０】
熱流束導出部３４は、以上のようにして求められて予め記憶部３２に格納されている熱流束導出関数Ｑに入力手段２４から入力された値（情報）を代入することで、傷部ａの存在範囲の検出に適した熱流束ｑを導出する。ここで、傷部ａの検出に適した熱流束ｑとは、測定対象物表面５０の温度分布に基づいて傷部ａを検出する場合、傷部ａの検出性は、表面温度の絶対値よりも傷部ａと健全部ｂとの温度差Δｔが大きく影響を与えるため、加熱後の測定対象物Ｔにおける傷部ａと健全部ｂとの温度差Δｔが大きくなるような熱流束である。
【００９１】
具体的に、本実施形態の熱流束導出部３４では、入力手段２４から、測定対象物Ｔにおける傷部ａと健全部ｂとの間で検出したい温度差の値Δｔ１と、検出対象とする傷部の大きさの値ｄ１と、検出対象とする傷部の厚み寸法（残厚）の値ｘ１と、測定対象物の健全部の厚み寸法の値ｙ１とが入力されることにより、これら各値Δｔ１、ｄ１、ｘ１、ｙ１と記憶部３２に格納されている熱流束導出関数Ｑとから、傷部ａの存在範囲の検出に適した熱流束ｑを導出する。
【００９２】
このように熱流束導出部３４では、記憶部３２に、ＦＥＭに用いられるパラメータである傷部と健全部との温度差の値Δｔと傷部の大きさの値ｄと熱流束の値ｑとにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいてＦＥＭを行って求めた温度差の値Δｔと傷部の大きさの値ｄと熱流束の値ｑとの関係（熱流束導出関数）が予め格納されているため、これを用いることで、傷部ａを検出するために測定対象物Ｔを加熱するのに適した熱流束ｑを求める際に、その都度、多数のパラメータを用いた複雑な演算によるＦＥＭを行わなくても、傷部ａの検出に適した熱流束の値ｑを迅速に導出することができる。
【００９３】
このように導出された熱流束の値ｑは、熱流束導出部３４により熱流束信号として出力手段２６に出力される。
【００９４】
検出手段３６は、測定手段１８から温度分布信号として受け取った測定対象物表面５０の温度分布と、入力手段２４から入力された検出したい温度差の値Δｔ１とに基づいて傷部ａの存在範囲を検出するものである。
【００９５】
具体的に、検出手段３６は、測定手段１８で温度を測定した複数の測定点（本実施形態では、赤外線サーモグラフィ装置の各画素に対応する測定対象物表面５０の部位）のうちから特定の測定点を指定し、この特定の測定点と他の測定点との間の温度差の値をそれぞれ求める（図１５（ａ）参照）。検出手段３６は、このようにして求めた各温度差の値と、入力手段２４から入力された検出したい温度差の値Δｔ１に基づく閾値とをそれぞれ比較することにより傷部ａの存在範囲の検出を行う。本実施形態の閾値は、入力手段２４から入力された検出したい温度差の値Δｔ１の１／２の値である。尚、検出したい温度差の値Δｔ１は、測定手段１８における温度分解能に基づいて決められ、本実施形態では、測定手段１８の温度分解能の約１０倍の値である。
【００９６】
詳細には、検出手段３６は、図１４に示すように、測定手段１８で温度分布が得られた測定領域においてデータ処理線αを指定し、このデータ処理線α上の測定点の一つを特定の測定点（図１４におけるα１点）として指定する。検出手段３６は、この特定の測定点α１と他のデータ処理線上の測定点との温度差をそれぞれ求め（図１５（ａ）参照）、この温度差と閾値とを比較し、この閾値を超えた温度差を求めたときの測定点を傷部ａと判断する。検出手段３６は、このデータ処理線αを測定領域内で移動させ、各位置でのデータ処理線α上の傷部ａの存在範囲を求めることで、測定領域内の傷部ａの存在範囲を検出する。
【００９７】
ここで、検出手段３６は、データ処理線α上で任意に特定の測定点α１を指定するため、傷部ａの存在範囲内に特定の測定点α１を指定する場合がある。この場合には、データ処理線α上の他の測定点との温度差の値を求めると、図１５（ｂ）に示されるようになり、閾値を超えた温度差を求めたときの測定点を傷部ａと判断すると、健全部ｂが傷部ａと判断されることになる。そのため、検出手段３６は、通常、測定対象物Ｔにおいて傷部ａの領域が健全部ｂの領域に対して圧倒的に小さくなることを利用して、特定の測定点α１が健全部ｂに指定されたか傷部ａに指定されたかを判断する。
【００９８】
具体的に、本実施形態の検出手段３６は、特定の測定点と他の測定点との温度差をそれぞれ求めた後、データ処理線α上の傷部ａの存在範囲を検出する前に、データ処理線α上の複数の測定点を特定の測定点α１に対する温度差の小さな第１の測定点と、この第１の測定点よりも特定の測定点α１に対する温度差が大きな第２の測定点とに分類する。そして、検出手段３６は、第１の測定点が第２の測定点よりも多い場合には、特定の測定点α１に対する温度差の値が閾値よりも大きくなった測定点を傷部ａとして検出する一方、第１の測定点が第２の測定点よりも少ない場合には、特定の測定点α１に対する温度差の値が閾値よりも小さくなった測定点を傷部ａとして検出する。このように判断することで、検出手段３６では、特定の測定点α１が傷部ａ又は健全部ｂのいずれに指定されても、検出結果において傷部ａと健全部ｂとが逆になることが防止される。
【００９９】
検出手段３６は、検出した傷部ａの存在範囲を検出信号として出力手段２６に送信する。
【０１００】
以上のように構成される傷部検出装置１０では、測定対象物の厚み寸法（健全部の厚み寸法）の値ｙや検出対象となる傷部の大きさの値ｄ等のように容易に設定できる値又は容易に得られる値が入力されることで、その都度、ＦＥＭを行うことなく、傷部ａの存在範囲の検出のために測定対象物Ｔを加熱するのに適した熱流束ｑが迅速に導出され、この導出された熱流束ｑで測定対象物Ｔを加熱することで、検査員等によってばらつきが生じることなく、測定対象物Ｔにおける傷部ａの存在範囲を精度よく検出することができる。
【０１０１】
具体的には、以下のようにして（図１６参照）、傷部ａの存在範囲の検出が行われる。
【０１０２】
<各数値の設定>
まず、測定対象物Ｔを加熱するための熱流束の値ｑを求めるために入力手段２４から演算手段本体２２へ入力するための所定の複数の値が設定される（ステップＳ１）。具体的には、検出したい温度差の値Δｔ１と、検出対象とする傷部の大きさの値ｄ１と、検出対象とする傷部の厚み寸法の値ｘ１と、健全部の厚み寸法の値ｙ１とが設定される。検出したい温度差の値Δｔ１は、本実施形態では、測定手段１８の温度分解能の約１０倍の値（２．５℃）に設定される。傷部の大きさの値ｄ１は、測定対象物Ｔの表面方向に沿った大きさである。このように検出対象とする傷部の大きさの値ｄ１が設定されても、当該傷部検出装置１０において、この大きさの傷部ａのみが検出されるのではなく、この傷部ａの大きさを含む所定の範囲の大きさの傷部ａが検出される。この所定の範囲とは、傷部ａに関する複数のパラメータ（例えば、ｄ、ｘ、…等）を含む各パラメータをそれぞれ変更して熱伝導解析を行った場合に、熱流束導出関数Ｑにより導出された熱流束ｑと等しい、又は熱流束ｑよりも値の小さな熱流束が解析結果として得られるような前記傷部に関するパラメータの範囲をいう。傷部の厚み寸法の値ｘ１は、例えば、メッキ等のコーティングの剥離を検出する場合には、このコーティングの厚み寸法の値を用いる。健全部の厚み寸法の値ｙは、測定対象物Ｔを測定することにより容易に得られる。
【０１０３】
<数値の入力及び熱流束の導出>
上記のようにして設定された各値が入力手段２４から入力される。入力手段２４から上記の各値が入力されると、演算手段本体２２の導出手段３０において熱流束導出部３４が記憶部３２に予め格納されている熱流束導出関数Ｑと入力された各値とから測定対象物Ｔを加熱するときの熱流束の値ｑを直ちに導出し、この結果（熱流束の値ｑ）が出力手段２６に表示される（ステップＳ２）。
【０１０４】
具体的には、演算手段２０において熱流束導出部３４が入力された温度差の値Δｔ１と傷部の大きさの値ｄ１と傷部の厚み寸法の値ｘ１と健全部の厚み寸法の値ｙ１と、記憶部３２に予め格納された熱流束導出関数Ｑとから熱流束の値ｑを導出する。そして、熱流束導出部３４が、この導出した熱流束の値ｑを熱流束信号として出力手段２６に送信し、この熱流束信号を受け取った出力手段２６が熱流束の値ｑを表示する。
【０１０５】
このように演算手段２０によれば、予めＦＥＭによる熱伝導解析を行い、その結果から導き出された関係（熱流束導出関数Ｑ）が格納されているため、この熱流束導出関数Ｑを用いることで、測定対象物Ｔの傷部ａの存在範囲の検出の度に熱流束の値ｑをＦＥＭにより導出する必要がなく、容易に設定できる値や得やすい値を用いて迅速に導出することができる。また、検査員等の経験に基づいて熱流束の値ｑを決める場合に比べ、上記の各値さえ決めれば熱流束の値ｑが一義的に求められるため、人的な要因による検出結果のばらつきが抑制される。
【０１０６】
<測定対象物の加熱>
次に、求められた熱流束により測定対象物Ｔを加熱する。本実施形態では、測定対象物Ｔに供給される熱流束の値が出力手段２６に表示された熱流束の値ｑとなるように、加熱源１４と測定対象物Ｔとの距離が調整される（ステップＳ３）。具体的に、加熱源１４として用いられているハロゲンライトを移動させて当該ハロゲンライト１４の測定対象物Ｔからの距離を調整することにより、測定対象物Ｔに供給される熱流束が調整される。
【０１０７】
詳細には、ハロゲンライト１４の光軸上の熱流束と測定対象物Ｔからハロゲンライトまでの距離との関係（図１７参照）を実測等により予め求めておき、この関係と出力手段２６に表示された熱流束の値ｑとに基づき測定対象物Ｔの所定の表面（加熱対象面）５０からハロゲンライト１４までの距離を求める。測定対象物Ｔの表面５０からハロゲンライト１４までの距離が求めた距離となるようにハロゲンライト１４を移動させる。このように測定対象物Ｔの表面５０とハロゲンライト１４との距離が調整された状態で、ハロゲンライト１４により測定対象物Ｔが加熱される。
【０１０８】
尚、本実施形態では、測定対象物Ｔへ供給される熱流束を調整するために、熱流束の値ｑを出力手段２６に表示させ、この値ｑに基づいて予め求めておいた距離と熱流束との関係から、検査員等が測定対象物Ｔとハロゲンライト１４との距離を求めてハロゲンライト１４を移動させているが、これに限定されない。例えば、記憶部３２に予め距離と熱流束との関係を格納しておき、熱流束導出部３４が導出した熱流束の値ｑとこの関係とに基づいて測定対象物Ｔからハロゲンライト１４までの距離を求め、この距離を出力手段２６に表示させるように構成されてもよい。また、傷部検出装置１０に、ハロゲンライト（加熱源）１４を移動させて測定対象物Ｔとハロゲンライト１４との距離を変更可能なアクチュエータ等の移動手段を設け、熱流束導出部３４が上記のようにして測定対象物Ｔとハロゲンライト１４との距離を求め、これに基づき移動手段を制御してハロゲンライト１４を移動させるように構成されてもよい。
【０１０９】
<温度測定及び傷部の存在範囲の検出>
加熱開始から所定時間（本実施形態では、熱流束導出関数Ｑを求めたときに用いた加熱時間：４０秒）経過後に測定手段１８により測定対象物Ｔの表面温度を測定し、測定対象物表面５０の温度分布を求める（ステップＳ４）。
【０１１０】
この温度分布に基づき、検出手段３６が傷部の存在範囲を検出する。具体的に、検出手段３６は、測定手段１８により得られた測定対象物表面５０の温度分布から、健全部ｂと所定の温度差が生じた範囲を傷部ａの存在範囲として検出する。
【０１１１】
詳細には、検出手段３６が測定手段１８により温度分布を求めた測定領域内において多数の測定点から特定の測定点α１を指定し、この特定の測定点α１と他の測定点との温度差をそれぞれ求める。そして、検出手段３６は、入力手段２４から入力された検出したい温度差の値Δｔ１に基づく閾値（本実施形態では、上記のように温度差の値Δｔ１の１／２の値）と、特定の測定点α１と他の測定点との温度差の値とを比較し、この温度差の値が閾値よりも大きい範囲（特定の測定点α１が健全部ｂに指定された場合）又は前記温度差の値が閾値よりも小さい範囲（特定の測定点α１が傷部ａに指定された場合）を測定対象物Ｔにおける傷部ａの存在範囲として検出する（ステップＳ５）。
【０１１２】
このように検出手段３６で検出された傷部ａの存在範囲は、出力手段２６に検出信号として送信され、これを受け取った出力手段２６が傷部ａの位置や範囲等を表示する。
【０１１３】
以上のように本実施形態の傷部検出装置１０によれば、測定対象物Ｔにおいて、検出したい温度差の値Δｔ１と、検出対象とする傷部の大きさの値ｄ１と、検出対象とする傷部の厚み寸法の値ｘ１と、健全部の厚み寸法の値ｙ１とを入力手段から入力することにより、検査員等によってばらつきが生じることなく、出力手段２６から傷部ａの存在範囲の検出に適した熱流束の値ｑが出力されるため、この値に基づいて加熱手段１２が測定対象物Ｔを加熱するときの熱流束の値ｑを変更することで、所定範囲の大きさを有する傷部ａの存在範囲の検出を精度よく行うことができる。
【０１１４】
しかも、記憶部３２に、ＦＥＭに基づいて導出された熱流束導出関数Ｑが予め格納されているため、入力手段２４から温度差の値Δｔ１と、傷部の大きさの値ｄ１と、傷部の厚み寸法の値ｘ１と、健全部の厚み寸法の値ｙ１とが入力される度に複雑な演算等によるＦＥＭが行われなくても、傷部ａの検出に適した熱流束の値ｑが導出され、その結果、迅速な傷部ａの検出を行うことが可能となる。
【０１１５】
また、傷部検出装置１０では、ハロゲンランプ（加熱源）１４により測定対象物Ｔが加熱され、赤外線サーモグラフィ装置（測定手段）１８により測定対象物Ｔの表面温度が測定されるため、測定対象物Ｔから離れた位置から測定対象物Ｔの加熱及び表面温度の測定ができる。そのため、測定対象物Ｔが高所等、測定位置から離れた位置に配置されている場合でも足場等を組むことなく容易に傷部ａの検出を行うことができる。
【０１１６】
次に、本発明の第２実施形態について図１８を参照しつつ説明する。上記第１実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に詳細な説明を省略し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。
【０１１７】
本実施形態の傷部検出装置１１０は、加熱手段１２と測定手段１８とを備える。加熱手段１２は、ハロゲンライトからなる加熱源１４と、この加熱源１４に電力を供給する加熱用電源１６を有する。測定手段１８は、赤外線サーモグラフィ装置により構成される。
【０１１８】
また、本実施形態では、測定対象物Ｔにおける傷部ａの存在範囲の検出のため、傷部検出装置１１０以外に、熱流束導出関数Ｑと、ハロゲンライト１４の光軸上での距離と熱流束との関係（図１７参照）が記載されたテーブルとを予め用意しておく。
【０１１９】
以上のような傷部検出装置１１０と、熱流束導出関数Ｑと、ハロゲンライト１４の光軸上での距離と熱流束との関係とを用い、以下のようにして（図１６参照）測定対象物Ｔにおける所定範囲の傷部ａの存在範囲の検出が行われる。
【０１２０】
<各数値の設定>
第１実施形態と同様に、検出したい温度差の値Δｔ１と、検出対象とする傷部の大きさの値ｄ１と、検出対象とする傷部の厚み寸法の値ｘ１と、健全部の厚み寸法の値ｙ１とが設定される（ステップＳ１）。
【０１２１】
<熱流束の導出>
これらの各値と熱流束導出関数Ｑとから熱流束ｑが求められる（ステップＳ２）。本実施形態では、熱流束導出関数Ｑと設定された各値とに基づいて検査員等が計算により熱流束ｑを求める。このとき、熱流束導出関数Ｑが比較的簡単な関数であるため、検査員等が各値を熱流束導出関数Ｑに代入し、電卓等により計算することで、ＦＥＭ等の複雑な演算を行う熱伝導解析を行う場合に比べ、傷部ａの検出に適した熱流束の値ｑを極めて容易且つ迅速に求めることができる。そのため、ＦＥＭ（熱伝導解析）を行う時間が不要となり、検査員等の経験に基づいて熱流束の値を決めていたのと異なり、検出したい傷部の形状（大きさｄ１や厚み寸法ｘ１）と検出したい温度差Δｔ１とを決めるだけで、傷部ａの検出に適した熱流束の値ｑが一義的に求まり、人的な要因による傷部の検出結果のばらつきが抑制される。
【０１２２】
<測定対象物の加熱>
このようにして導出した熱流束の値ｑに基づき、第１実施形態同様に検査員等がハロゲンライト１４の光軸上での距離と熱流束との関係から測定対象物Ｔとハロゲンライト１４との距離を求め、ハロゲンライト１４の位置が調整される（ステップＳ３）。
【０１２３】
このように測定対象物Ｔとハロゲンライト１４との距離が調整された状態で、ハロゲンライト１４により測定対象物Ｔが加熱される。
【０１２４】
<温度測定及び傷部の存在範囲の検出>
加熱開始から所定時間（第１実施形態同様に４０秒）経過後に測定手段１８により測定対象物Ｔの表面温度を測定してその温度分布を求める（ステップＳ４）。この測定により得られた測定対象物表面５０の温度分布から傷部ａの存在範囲を検出する（ステップＳ５）。本実施形態では、測定手段１８である赤外線サーモグラフィ装置の熱画像の色の変化により傷部ａの存在範囲が検出される。具体的には、熱画像において、温度差が一定以上となる範囲を傷部ａとして検出する。
【０１２５】
詳細には、熱画像中の測定対象物Ｔにおいて、大部分を占める色と異なる色の部位、即ち、測定対象物の大部分を占める健全部と一定以上の温度差が生じている部位を傷部として検出する。通常、測定対象物において健全部ｂが傷部ａよりも圧倒的に大きく厚みも一定であるため、加熱後の温度は、健全部ｂでは略均一となる。一方、傷部ａは、健全部ｂよりも厚みが小さいため、加熱後の温度は健全部ｂよりも高温となる。そのため、赤外線サーモグラフィ装置１８により温度を測定し、その熱画像から、測定対象物の大部分を占める色（温度）と異なる色（温度）の範囲を検出することにより、健全部ｂよりも厚みの小さな部位（傷部）の存在範囲を検出することができる。
【０１２６】
ここで、熱流束の値ｑを求めるときに設定した測定対象とする傷部の大きさの値ｄ１及び傷部の厚み寸法の値ｘ１と同じ寸法を有する傷部ａが測定対象物Ｔに生じていた場合に、求めた値ｑの熱流束で測定対象物Ｔを加熱することによって、傷部ａと健全部ｂとの温度差が熱流束導出関数Ｑを求めるときに設定した温度差の値Δｔ１となる。この温度差は、赤外線サーモグラフィ装置１８の温度分解能の約１０倍となるように設定されているため、当該装置１８の熱画像上において明確な色の違いとして現れる。また、検出したい温度差の値Δｔ１を赤外線サーモグラフィ装置１８の温度分解能の約十倍に設定したことで、測定対象物Ｔに実際に生じている傷部ａの寸法（大きさｄ及び厚み寸法ｘ）が熱流束の値ｑを求めるときに設定した値と異なっても、この寸法が所定範囲内の大きさであれば、傷部ａと健全部ｂとの温度差の値がΔｔ１より小さくなっても熱画像上で十分識別できる色の違いとして現れる。この色の違いによって、検査員等は、熱流束を求めたときに設定した傷部の寸法を含む所定範囲内の大きさの傷部ａを熱画像から検出できる。
【０１２７】
以上のような熱流束導出関数Ｑを用いた熱流束の値ｑの導出方法によれば、この値ｑの熱流束で加熱することにより傷部ａと健全部ｂとの温度差Δｔを十分識別できるような熱流束の値ｑが求められるため、この熱流束で測定対象物Ｔを加熱することで、目視によっても熱画像の色の変化から傷部ａの検出を行い易くなり、その結果、精度よく傷部を検出することができる。
【０１２８】
尚、本発明の熱流束導出方法、この導出方法を含む傷部検出方法、及びこの検出方法を用いた傷部検出装置は、上記第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１２９】
本実施形態の熱流束導出関数Ｑは、傷部ａと健全部ｂとの温度差の値Δｔと、傷部の大きさの値ｄと、傷部の厚み寸法の値ｘと、健全部の厚み寸法の値ｙと、熱流束の値ｑとの関係として求められているが、これに限定されない。即ち、熱流束導出関数Ｑは、温度差の値Δｔと、傷部の大きさの値ｄと、熱流束の値ｑとの関係から求められてもよい。この場合、熱流束導出関数Ｑ１は、図６及び図９から近似式として求められ、具体的には、以下の（６）式ように表される。
【０１３０】
先ず、図６及び図９から求められた近似式は、
【０１３１】
【数７】
【０１３２】
ここで、Δｔ、ｑ、ｄ、は、それぞれ傷部と健全部との温度差（℃）、熱流束（Ｗ／ｍ２）、傷部の大きさ（ｍ）である。
【０１３３】
この（７）式をｑについて整理すると、
【０１３４】
【数８】
【０１３５】
また、熱流束導出関数Ｑは、温度差の値Δｔと、傷部の大きさの値ｄと、傷部の厚み寸法ｘと、熱流束の値ｑとの関係から求められてもよい。この場合、熱流束導出関数Ｑ２は、図７及び図９から近似式として求められ、具体的には、以下の（１０）式ように表される。
【０１３６】
先ず、図７及び図９から求められた近似式は、
【０１３７】
【数９】
【０１３８】
ここで、Δｔ、ｑ、ｄ、ｘは、それぞれ傷部と健全部との温度差（℃）、熱流束（Ｗ／ｍ２）、傷部の大きさ（ｍ）、傷部の厚み寸法（ｍ）である。
【０１３９】
この（７）式をｑについて整理すると、
【０１４０】
【数１０】
【０１４１】
以上のような熱流束導出関数Ｑ１，Ｑ２と、第１及び第２実施形態で用いた熱流束導出関数Ｑとの精度を確認するために、加熱した試験片の実測値と、熱流束導出関数Ｑ１，Ｑ２，Ｑを求めたときの近似式（７）式、（９）式、（３）式により導出したΔｔと比較する。
【０１４２】
具体的には、図１９に示される試験片ｔｐを熱流束７４６０Ｗ／ｍ２で加熱する。この試験片は、厚み寸法１２ｍｍで表面にはメッキが施されており、矢印で示す部分に約φ３ｍｍの剥離が存在する。メッキの厚み寸法は、５５μｍである。
【０１４３】
図２０にその結果を示す。この図から（７）式、（９）式、（３）式の順に実測値との誤差が小さくなっているのがわかる。（３）式においては、約０．５℃の誤差に収まっており、傷部の検出のための測定対象物の加熱条件としては十分な精度が得られたが、（７）式や（９）式においても、傷部の検出のための測定対象物の加熱条件として用いることができる精度が得られた。
【０１４４】
第１実施形態の傷部検出装置１０では、検査員等によってハロゲンライト１４を移動させることにより、測定対象物Ｔに供給される熱流束が調整されるが、これに限定されない。例えば、出力手段２６が導出手段３０で導出された熱流束の値ｑを出力信号として加熱手段１２に出力し、加熱手段１２が、測定対象物Ｔを加熱可能に構成されると共に供給される電流値に基づいて測定対象物Ｔに供給される熱流束の値を変更可能な加熱源１４と、出力手段２６からの出力信号に基づいて加熱源１４に供給する電流値を変更する加熱用電源１６とを備えてもよい。このように構成されても、入力手段２４から温度差の値Δｔ１と傷部の大きさの値ｄ１とが入力されると、加熱手段１２において自動的に傷部ａの存在範囲の検出に適した値となるように調整された熱流束が測定対象物Ｔに供給される。
【０１４５】
また、第１実施形態では、測定対象物Ｔにおける傷部ａとして剥離が生じている部位の検出が行われ、第２実施形態では、測定対象物Ｔにおける傷部ａとして減肉部位の検出が行われるが、これに限定されず、一つの測定対象物Ｔにおいて剥離及び減肉の両方の検出が行われてもよい。
【０１４６】
また、傷部ａは剥離や減肉のみに限定されない。即ち、検出対象としての傷部ａとは、測定対象物Ｔの所定の表面を加熱対象面としてこれに熱を加えたときに、周囲よりも熱拡散が妨げられることによって周囲（健全部ｂ）との間で温度差Δｔが生じるような部位のことである。第１及び第２実施形態の傷部（剥離及び減肉部）ａでは、加熱対象面から厚さ方向に連続する部分の厚み寸法が小さく、直下への熱拡散が妨げられている。
【符号の説明】
【０１４７】
１０ 傷部検出装置
１２ 加熱手段
１８ 測定手段
２０ 演算手段
２４ 入力手段
２６ 出力手段
３０ 導出手段
３２ 記憶部
３４ 熱流束導出部
３６ 検出手段
ａ 傷部
ｂ 健全部
ｄ 傷の大きさ値
ｄ１ 検出対象とする傷の大きさ値
ｑ 熱流束の値
Ｔ 測定対象物
ｘ 傷部の厚み寸法（残厚）の値
ｙ 健全部の厚み寸法の値
Δｔ 傷部と健全部との温度差の値
Δｔ１ 傷部と健全部との間において検出したい温度差の値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の所定の表面を加熱対象面としてこれに熱を加え、そのときの当該表面の温度分布に基づき前記加熱対象面と直交する方向についての当該加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法が周囲よりも小さい傷部の存在範囲を熱伝導解析により検出するにあたり当該測定対象物を加熱するための熱流束を導出する方法であって、
前記熱伝導解析のパラメータである傷部とその周囲の健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値とにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記熱流束の値との関係を求める関係導出工程と、
前記測定対象物において検出したい前記温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とを設定する値設定工程と、
前記関係導出工程で予め求めておいた関係に基づいて、前記値設定工程で設定された前記温度差の値と前記傷部の大きさの値とから前記傷部の存在範囲を検出するために測定対象物を加熱するときの熱流束の値を求める熱流束導出工程とを備えることを特徴とする熱流束導出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の熱流束導出方法において、
前記関係導出工程では、前記パラメータに含まれる傷部の前記加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係を予め求めておき、
前記値設定工程では、前記測定対象物において検出対象とする傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値を設定し、
前記熱流束導出工程では、前記値設定工程で設定された前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記熱流束の値を求めることを特徴とする熱流束導出方法。
【請求項３】
請求項２に記載の熱流束導出方法において、
前記関係導出工程では、前記パラメータに含まれる健全部の前記加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記健全部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係を予め求めておき、
前記値設定工程では、前記測定対象物における健全部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値を設定し、
前記熱流束導出工程では、前記値設定工程で設定された前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記健全部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記熱流束の値を求めることを特徴とする熱流束導出方法。
【請求項４】
請求項３に記載の熱流束導出方法において、
前記関係導出工程で求められる前記関係は、前記値設定工程で設定される温度差の値をΔｔ、傷部の大きさの値をｄ、傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値をｘ、熱流束の値をｑとし、測定対象物の材質と健全部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法とに基づく定数をｂとしたときに、以下の（１）式で表されることを特徴とする熱流束導出方法。
【請求項５】
測定対象物の所定の表面を加熱対象面としてこれに熱を加え、そのときの当該表面の温度分布に基づき前記加熱対象面と直交する方向についての当該加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法が周囲よりも小さい傷部の存在範囲を熱伝導解析により検出する方法であって、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱流束導出方法によって前記熱流束の値を求める熱流束決定工程と、
前記熱流束決定工程で求めた値の熱流束によって前記測定対象物を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程において加熱された前記測定対象物の加熱対象面における表面温度を測定する温度測定工程と、
前記温度測定工程で測定された表面温度の加熱対象面における温度分布と前記熱流束導出方法の値設定工程において設定された温度差の値とに基づいて前記傷部の存在範囲を検出する検出工程とを備えることを特徴とする傷部検出方法。
【請求項６】
請求項５に記載の傷部検出方法において、
前記温度測定工程では、前記測定対象物の加熱対象面に複数の測定点が指定されて各測定点の温度が測定され、
前記検出工程では、前記複数の測定点のうちの特定の測定点と他の測定点との間の温度差の値と、前記値設定工程において設定された温度差に基づく所定の閾値とを比較することにより前記傷部の検出が行われることを特徴とする傷部検出方法。
【請求項７】
請求項６に記載の傷部検出方法において、
前記検出工程では、前記複数の測定点を前記特定の測定点に対する温度差の小さな第１の測定点とこの第１の測定点よりも前記特定の測定点に対する温度差が大きな第２の測定点とに分類し、
前記第１の測定点が前記第２の測定点よりも多い場合には、前記特定の測定点に対する温度差の値が前記閾値よりも大きくなった測定点を前記傷部として検出する一方、前記第１の測定点が前記第２の測定点よりも少ない場合には、前記特定の測定点に対する温度差の値が前記閾値よりも小さくなった測定点を前記傷部として検出することを特徴とする傷部検出方法。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の傷部検出方法において、
前記加熱工程では、ハロゲンランプにより測定対象物が加熱され、
前記温度測定工程では、赤外線サーモグラフィ装置により測定対象物の表面温度が測定されることを特徴とする傷部検出方法。
【請求項９】
測定対象物の所定の表面を加熱対象面としてこれに熱を加え、そのときの当該表面の温度分布に基づき前記加熱対象面と直交する方向についての当該加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法が周囲よりも小さい傷部の存在範囲を熱伝導解析により検出するための装置であって、
前記測定対象物を加熱する加熱手段と、
前記測定対象物の加熱対象面における表面温度を測定する測定手段と、
前記加熱手段が前記測定対象物を加熱するときの熱流束の値を求める導出手段と、
前記測定対象物における傷部と健全部との間で検出したい温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とを前記導出手段に入力可能な入力手段と、
前記導出手段で導出された熱流束の値を外部に出力する出力手段と、
前記測定手段で測定された表面温度の加熱対象面における温度分布と入力手段から入力された前記温度差の値とに基づいて前記傷部の存在範囲を検出する検出手段とを備え、
前記加熱手段は、前記熱流束の値を変更可能に構成され、
前記導出手段は、前記熱伝導解析のパラメータである傷部とその周囲の健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値とにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行ったときの前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記熱流束の値との関係を予め格納しておく記憶部と、前記入力手段から入力された前記温度差の値と傷部の大きさの値とから前記記憶部に格納されている関係に基づいて熱流束の値を求める熱流束導出部とを有することを特徴とする傷部検出装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の傷部検出装置において、
前記入力手段は、前記測定対象物において検出対象とする傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値を前記導出手段に入力可能に構成され、
前記記憶部には、前記パラメータに含まれる傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行ったときの前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係が予め格納され、
前記熱流束導出部は、前記入力手段から入力された温度差の値と傷部の大きさの値と傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記記憶部に格納されている関係に基づいて熱流束の値を求めることを特徴とする傷部検出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の傷部検出装置において、
前記入力手段は、前記測定対象物における健全部の前記加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値を前記導出手段に入力可能に構成され、
前記記憶部には、前記パラメータに含まれる健全部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行ったときの前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記健全部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係が予め格納され、
前記熱流束導出部は、前記入力手段から入力された温度差の値と傷部の大きさの値と傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と健全部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記記憶部に格納されている関係に基づいて熱流束の値を求めることを特徴とする傷部検出装置。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の傷部検出装置において、
前記加熱手段は、前記測定対象物を加熱するための加熱源を備え、この加熱源は、前記測定対象物からの距離を変更可能に構成されることを特徴とする傷部検出装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の傷部検出装置において、
前記出力手段は、前記導出手段で導出された熱流束の値を出力信号として前記加熱手段に出力し、
前記加熱手段は、前記出力手段からの出力信号に基づいて前記加熱源を移動させる移動手段をさらに備えることを特徴とする傷部検出装置。
【請求項１４】
請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の傷部検出装置において、
前記出力手段は、前記導出手段で導出された熱流束の値を出力信号として前記加熱手段に出力し、
前記加熱手段は、前記測定対象物を加熱可能に構成されると共に供給される電流値に基づいて前記測定対象物に供給される熱流束の値を変更可能な加熱源と、前記出力手段からの出力信号に基づいて前記加熱源に供給する電流値を変更する加熱用電源とを備えることを特徴とする傷部検出装置。
【請求項１】
測定対象物の所定の表面を加熱対象面としてこれに熱を加え、そのときの当該表面の温度分布に基づき前記加熱対象面と直交する方向についての当該加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法が周囲よりも小さい傷部の存在範囲を熱伝導解析により検出するにあたり当該測定対象物を加熱するための熱流束を導出する方法であって、
前記熱伝導解析のパラメータである傷部とその周囲の健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値とにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記熱流束の値との関係を求める関係導出工程と、
前記測定対象物において検出したい前記温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とを設定する値設定工程と、
前記関係導出工程で予め求めておいた関係に基づいて、前記値設定工程で設定された前記温度差の値と前記傷部の大きさの値とから前記傷部の存在範囲を検出するために測定対象物を加熱するときの熱流束の値を求める熱流束導出工程とを備えることを特徴とする熱流束導出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の熱流束導出方法において、
前記関係導出工程では、前記パラメータに含まれる傷部の前記加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係を予め求めておき、
前記値設定工程では、前記測定対象物において検出対象とする傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値を設定し、
前記熱流束導出工程では、前記値設定工程で設定された前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記熱流束の値を求めることを特徴とする熱流束導出方法。
【請求項３】
請求項２に記載の熱流束導出方法において、
前記関係導出工程では、前記パラメータに含まれる健全部の前記加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行って前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記健全部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係を予め求めておき、
前記値設定工程では、前記測定対象物における健全部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値を設定し、
前記熱流束導出工程では、前記値設定工程で設定された前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記健全部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記熱流束の値を求めることを特徴とする熱流束導出方法。
【請求項４】
請求項３に記載の熱流束導出方法において、
前記関係導出工程で求められる前記関係は、前記値設定工程で設定される温度差の値をΔｔ、傷部の大きさの値をｄ、傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値をｘ、熱流束の値をｑとし、測定対象物の材質と健全部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法とに基づく定数をｂとしたときに、以下の（１）式で表されることを特徴とする熱流束導出方法。
【請求項５】
測定対象物の所定の表面を加熱対象面としてこれに熱を加え、そのときの当該表面の温度分布に基づき前記加熱対象面と直交する方向についての当該加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法が周囲よりも小さい傷部の存在範囲を熱伝導解析により検出する方法であって、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱流束導出方法によって前記熱流束の値を求める熱流束決定工程と、
前記熱流束決定工程で求めた値の熱流束によって前記測定対象物を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程において加熱された前記測定対象物の加熱対象面における表面温度を測定する温度測定工程と、
前記温度測定工程で測定された表面温度の加熱対象面における温度分布と前記熱流束導出方法の値設定工程において設定された温度差の値とに基づいて前記傷部の存在範囲を検出する検出工程とを備えることを特徴とする傷部検出方法。
【請求項６】
請求項５に記載の傷部検出方法において、
前記温度測定工程では、前記測定対象物の加熱対象面に複数の測定点が指定されて各測定点の温度が測定され、
前記検出工程では、前記複数の測定点のうちの特定の測定点と他の測定点との間の温度差の値と、前記値設定工程において設定された温度差に基づく所定の閾値とを比較することにより前記傷部の検出が行われることを特徴とする傷部検出方法。
【請求項７】
請求項６に記載の傷部検出方法において、
前記検出工程では、前記複数の測定点を前記特定の測定点に対する温度差の小さな第１の測定点とこの第１の測定点よりも前記特定の測定点に対する温度差が大きな第２の測定点とに分類し、
前記第１の測定点が前記第２の測定点よりも多い場合には、前記特定の測定点に対する温度差の値が前記閾値よりも大きくなった測定点を前記傷部として検出する一方、前記第１の測定点が前記第２の測定点よりも少ない場合には、前記特定の測定点に対する温度差の値が前記閾値よりも小さくなった測定点を前記傷部として検出することを特徴とする傷部検出方法。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の傷部検出方法において、
前記加熱工程では、ハロゲンランプにより測定対象物が加熱され、
前記温度測定工程では、赤外線サーモグラフィ装置により測定対象物の表面温度が測定されることを特徴とする傷部検出方法。
【請求項９】
測定対象物の所定の表面を加熱対象面としてこれに熱を加え、そのときの当該表面の温度分布に基づき前記加熱対象面と直交する方向についての当該加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法が周囲よりも小さい傷部の存在範囲を熱伝導解析により検出するための装置であって、
前記測定対象物を加熱する加熱手段と、
前記測定対象物の加熱対象面における表面温度を測定する測定手段と、
前記加熱手段が前記測定対象物を加熱するときの熱流束の値を求める導出手段と、
前記測定対象物における傷部と健全部との間で検出したい温度差の値と検出対象とする傷部の大きさの値とを前記導出手段に入力可能な入力手段と、
前記導出手段で導出された熱流束の値を外部に出力する出力手段と、
前記測定手段で測定された表面温度の加熱対象面における温度分布と入力手段から入力された前記温度差の値とに基づいて前記傷部の存在範囲を検出する検出手段とを備え、
前記加熱手段は、前記熱流束の値を変更可能に構成され、
前記導出手段は、前記熱伝導解析のパラメータである傷部とその周囲の健全部との温度差の値と傷部の大きさの値と熱流束の値とにおいて複数の代表値をそれぞれ設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行ったときの前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記熱流束の値との関係を予め格納しておく記憶部と、前記入力手段から入力された前記温度差の値と傷部の大きさの値とから前記記憶部に格納されている関係に基づいて熱流束の値を求める熱流束導出部とを有することを特徴とする傷部検出装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の傷部検出装置において、
前記入力手段は、前記測定対象物において検出対象とする傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値を前記導出手段に入力可能に構成され、
前記記憶部には、前記パラメータに含まれる傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行ったときの前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係が予め格納され、
前記熱流束導出部は、前記入力手段から入力された温度差の値と傷部の大きさの値と傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記記憶部に格納されている関係に基づいて熱流束の値を求めることを特徴とする傷部検出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の傷部検出装置において、
前記入力手段は、前記測定対象物における健全部の前記加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値を前記導出手段に入力可能に構成され、
前記記憶部には、前記パラメータに含まれる健全部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値において複数の代表値をさらに設定し、各パラメータにおける代表値をそれぞれ変更した各組み合わせにおいて熱伝導解析を行ったときの前記温度差の値と前記傷部の大きさの値と前記傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記健全部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と前記熱流束の値との関係が予め格納され、
前記熱流束導出部は、前記入力手段から入力された温度差の値と傷部の大きさの値と傷部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値と健全部の加熱対象面から厚み方向に連続する部分の厚み寸法の値とから前記記憶部に格納されている関係に基づいて熱流束の値を求めることを特徴とする傷部検出装置。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の傷部検出装置において、
前記加熱手段は、前記測定対象物を加熱するための加熱源を備え、この加熱源は、前記測定対象物からの距離を変更可能に構成されることを特徴とする傷部検出装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の傷部検出装置において、
前記出力手段は、前記導出手段で導出された熱流束の値を出力信号として前記加熱手段に出力し、
前記加熱手段は、前記出力手段からの出力信号に基づいて前記加熱源を移動させる移動手段をさらに備えることを特徴とする傷部検出装置。
【請求項１４】
請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の傷部検出装置において、
前記出力手段は、前記導出手段で導出された熱流束の値を出力信号として前記加熱手段に出力し、
前記加熱手段は、前記測定対象物を加熱可能に構成されると共に供給される電流値に基づいて前記測定対象物に供給される熱流束の値を変更可能な加熱源と、前記出力手段からの出力信号に基づいて前記加熱源に供給する電流値を変更する加熱用電源とを備えることを特徴とする傷部検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−１３７６３５（Ｐ２０１１−１３７６３５Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９５８５８（Ｐ２００９−２９５８５８）
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（５９４１２６１５９）神鋼検査サービス株式会社 (9)
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（５９４１２６１５９）神鋼検査サービス株式会社 (9)
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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