特許 7096347 センサ取付けシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-27

(45)【発行日】2022-07-05

(54)【発明の名称】センサ取付けシステム

(51)【国際特許分類】

   G01D 11/30 20060101AFI20220628BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20220628BHJP

【ＦＩ】

G01D11/30 M

G01H17/00 Z

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020544381

(86)(22)【出願日】2018-11-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-02-04

(86)【国際出願番号】 US2018060886

(87)【国際公開番号】W WO2019099432

(87)【国際公開日】2019-05-23

【審査請求日】2021-05-27

(31)【優先権主張番号】62/585,671

(32)【優先日】2017-11-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】511167010

【氏名又は名称】ヘキサゴン テクノロジー アーエス

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ハルヴォルセン ケン

(72)【発明者】

【氏名】バークス ブライアン

(72)【発明者】

【氏名】クロッカー ライアン

【審査官】岩本 太一

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－２７３３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０３８８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５０８８２０７（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０１８４５１９９（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１９１４９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第０３９０４６８３（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ５／００－ ７／３４

Ｇ０１Ｂ １７／００－２１／３２

Ｇ０１Ｄ １１／００－１３／２８

Ｇ０１Ｈ １／００－１７／００

Ｇ０１Ｎ ２９／００－２９／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも第１、第２、第３、第４容器を含む容器配列で使用するように構成されたセンサ取付けアセンブリであって、
第１長尺フレーム部材と、
前記第１長尺フレーム部材に取り付けられた第１ローラであって、前記第１、第２、第３、第４容器のうちの１つの第１面に接触してその上を転がるように構成された第１ローラと、
前記第１長尺フレーム部材に取り付けられた第１センサであって、第１方向への作動時に、前記第１容器の表面に接触するように構成された第１センサと、
前記第１長尺フレーム部材に接続された第２長尺フレーム部材と、
前記第２長尺フレーム部材に取り付けられた第２ローラであって、前記第１、第２、第３、第４容器のうちの１つの第２面に接触してその上を転がるように構成された第２ローラと、
前記第２長尺フレーム部材に取り付けられた第２センサであって、前記第１方向とほぼ直交する第２方向への作動時に、前記第２容器の表面に接触するように構成された第２センサと、を含むセンサ取付けアセンブリ。

【請求項2】

前記第１ローラと前記第２ローラとが互いにほぼ直交する向きに配置されている、請求項１に記載のセンサ取付けアセンブリ。

【請求項3】

前記第２長尺フレーム部材を前記第１長尺フレーム部材に対して、互いに直交する配置に接続する直角プレートを含む、請求項１または２のいずれか１項に記載のセンサ取付けアセンブリ。

【請求項4】

前記第１長尺フレーム部材に取り付けられた第３ローラであって、前記第１、第２、第３、第４容器のうちの１つの第３面に接触してその上を転がるように構成された第３ローラを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載のセンサ取付けアセンブリ。

【請求項5】

前記第３ローラが、前記第１ローラ及び前記第２ローラのうちの１つとほぼ平行な向きに配置されている、請求項４に記載のセンサ取付けアセンブリ。

【請求項6】

前記第３ローラを前記第３面に持ち上げる引上機構を含む、請求項４または５のいずれか１項に記載のセンサ取付けアセンブリ。

【請求項7】

前記容器配列が、中央スペースを有する２×２スタック構成でコンテナ内に配置されている請求項１に記載のセンサ取付けアセンブリであって、
前記コンテナの上部に近接して前記コンテナに取り付けられた上部レールアセンブリであって、前記第１容器に近接して第３センサを配置するように構成された上部レールアセンブリと、
前記中央スペースに配置された上方内部レールアセンブリであって、前記第１容器に近接して前記第１センサを配置するとともに前記第２容器に近接して前記第２センサを配置するように構成された上方内部レールアセンブリと、
前記中央スペースに配置された下方内部レールアセンブリであって、前記第３容器に近接して第４センサを配置するとともに前記第４容器に近接して第５センサを配置するように構成された下方内部レールアセンブリと、
前記コンテナの下部に近接して前記コンテナに取り付けられた下部レールアセンブリであって、前記第４容器に近接して第６センサを配置するように構成された下部レールアセンブリと、を含むセンサ取付けアセンブリ。

【請求項8】

前記上部レールアセンブリを前記コンテナの枠に取り付けるように構成されたブラケットを含む、請求項７に記載のセンサ取付けアセンブリ。

【請求項9】

前記第１及び第２容器に取り付けられたクロスバーを含む、請求項７または８のいずれか１項に記載のセンサ取付けアセンブリ。

【請求項10】

前記下部レールアセンブリを前記コンテナのパイプに取り付けるように構成されたブラケットを含む、請求項７～９のいずれか１項に記載のセンサ取付けアセンブリ。

【請求項11】

前記下部レールアセンブリのフレーム上を転がり、前記第６センサに接続するように構成されたセンサブラケットを含む、請求項７～１０のいずれか１項に記載のセンサ取付けアセンブリ。

【請求項12】

少なくとも第１、第２、第３、第４容器を含む容器配列であって、中央スペースを有する２×２スタック構成でコンテナ内に配置された容器配列で使用される第１、第２、第３、第４、第５、第６センサを取り付ける方法であって、
上部レールアセンブリを前記コンテナの上部に近接して前記コンテナに取り付け、前記第１容器に近接して第１センサを配置することと、
上方内部レールアセンブリを前記中央スペースに挿入し、第２センサを前記第１容器に近接して配置するとともに第３センサを前記第２容器に近接して配置することと、
下方内部レールアセンブリを前記中央スペースに挿入し、第４センサを前記第３容器に近接して配置するとともに第５センサを前記第４容器に近接して配置することと、
下部レールアセンブリを前記コンテナの下部に近接して前記コンテナに取り付け、第６センサを前記第４容器に近接して配置することと、を含む方法。

【請求項13】

前記上部レールアセンブリのブラケットを前記コンテナの枠に取り付けることを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記中央スペース内で前記上方内部レールアセンブリを引き上げて前記上方内部レールアセンブリを前記下方内部レールアセンブリの上方に配置することを含む、請求項１２または１３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項15】

前記第６センサを配置することが、前記下部レールアセンブリのフレーム上でセンサブラケットを転がすことを含む、請求項１２～１４のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【発明の詳細な説明】

【0001】

［背景］
圧力容器は、一般に、例えば、水素、酸素、天然ガス、窒素、プロパン、及び、他の燃料などの様々なガスや流体を加圧下で収容するために用いられる。一般的に、圧力容器は任意の大きさまたは形状を有し得る。これらの容器は、例えば、重くても軽くてもよく、１回使用（例えば、使い捨て）でも再利用可能でもよく、高圧（例えば、５０ｐｓｉより高い）や低圧（例えば、５０ｐｓｉより低い）にさらされてもよく、高温下または低温下で流体を貯蔵するために用いられてもよい
適した圧力容器シェル材料は、鋼などの金属、または、複合材料を含み、複合材料は、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂により互いに結合される、巻回されたガラス繊維フィラメントまたは他の合成フィラメントの積層物を含み得る。ライナまたはブラダは、容器を密閉するために、圧力容器シェル内にしばしば配置され、その結果、流体浸透バリアとして機能する。

【0002】

一般的に、圧力容器の寿命は限られており、故障する前に圧力容器の使用を中止するのが望ましい。繰り返し疲労及び静的疲労（応力破壊）の両方が圧力容器の疲労負荷、ゆえに故障の要因となっている。圧力容器の暦年、または特定の圧力範囲（例えば、ほぼ空から満杯まで）にわたる疲労サイクル数は、いつ容器の使用を中止するかを決めるために一般に使用される。しかしながら、使用方法によっては、圧力容器に加えられる圧力範囲及びサイクル数は、一貫性がなく、且つ／または、不明である。加えて、繰り返し疲労寿命と静的疲労寿命との間の相互作用は十分に理解されていない。繰り返しの影響は、未知の態様で、圧力容器が全圧状態で費やす時間の影響と組み合わされる。

【0003】

一般に、容器寿命の数学的予測が、圧力容器の疲労寿命を評価するのに用いられる。これには、サイクル数を数えるかまたは推定し、その後、平均ストレスレベル及びストレス範囲で並び替えを行う必要がある。これらのサイクルは、残りの容器寿命を見積もるために同数のフルレンジサイクルに結合される。その後、この情報を静的疲労とどのように組み合わせるかを決定する必要がある。サイクルの計算と推定、サイクル効果の結合、及び圧力容器の予測される全寿命及び残りの寿命の評価には、不確実性が内在する。

【0004】

圧力容器に残されている推定耐用年数を評価する別の方法は、センサを使って圧力容器の物理的特性に関する情報を集めることである。適したセンサとして、例えばモーダルアコースティックエミッション（ＭＡＥ）センサが挙げられる。このような超音波センサは、コロラド州センテニアルのデジタルウェーブ社（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｗａｖｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手できる。超音波伝播は、バルク及び「薄壁の」固体材料中で評価でき、材料の構造的完全性を評価し得る。複合材料において一般に観察される伝播角度（すなわち、材料異方性）に応じた剛性のばらつきにより、波動伝搬特性に著しい影響が観察される。ゆえに、波形分析においては、このような材料異方性を考慮する必要がある。積層物では、考慮すべき物質界面が複数あることにより、この分析がより複雑になる。このような波形の分析は、例えば、繊維の破壊、マトリックスの亀裂、界面の層間剥離に関する情報につながり得る。
［概要］
一つの態様において、本開示は、少なくとも第１、第２、第３、第４容器を含む容器配列で使用するように構成されたセンサ取付けアセンブリについて説明する。センサ取付けアセンブリは、第１及び第２長尺フレーム部材と、第１及び第２ローラと、第１及び第２センサとを備える。第１ローラは、第１長尺フレーム部材に取り付けられ、第１、第２、第３及び第４容器のうちの１つの第１面に接触してその上を転がるように構成されている。第１センサは、第１長尺フレーム部材に取り付けられ、第１方向への作動時に、第１容器の表面に接触するように構成されている。第２長尺フレーム部材は、第１長尺フレーム部材に接続されている。第２ローラは、第２長尺フレーム部材に取り付けられ、第１、第２、第３及び第４容器のうちの１つの第２面に接触してその上を転がるように構成されている。第２センサは、第２長尺フレーム部材に取り付けられ、第１方向とほぼ直交する第２方向への作動時に、第２容器の表面に接触するように構成されている。

【0005】

別の態様において、本開示は、少なくとも第１、第２、第３、第４容器を含む容器配列で使用するように構成されたセンサ取付けアセンブリの別の実施形態について説明する。容器配列は、中央スペースを有する２×２スタック構成でコンテナ内に配置される。センサ取付けアセンブリは、上部レールアセンブリと、上方内部レールアセンブリと、下方内部レールアセンブリと、下部レールアセンブリとを備える。上部レールアセンブリは、コンテナの上部に近接してコンテナに取り付けられ、第１センサを第１容器に近接して配置するように構成されている。上方内部レールアセンブリは、中央スペースに配置され、第２センサを第１容器に近接して配置するとともに第３センサを第２容器に近接して配置するように構成されている。下方内部レールアセンブリは、中央スペースに配置され、第４センサを第３容器に近接して配置するとともに第５センサを第４容器に近接して配置するように構成されている。下部レールアセンブリは、コンテナの下部に近接してコンテナに取り付けられ、第６センサを第４容器に近接して配置するように構成されている。

【0006】

さらに別の態様では、本開示は、少なくとも第１、第２、第３、第４容器を含む容器配列で使用される第１、第２、第３、第４、第５、第６センサを取り付ける方法について説明し、容器配列は、中央スペースを有する２×２スタック構成でコンテナ内に配置される。該方法は、上部レールアセンブリをコンテナの上部に近接してコンテナに取り付け、第１センサを第１容器に近接して配置することと、上方内部レールアセンブリを前記中央スペースに挿入し、第２センサを第１容器に近接して配置するとともに第３センサを第２容器に近接して配置することと、下方内部レールアセンブリを前記中央スペースに挿入し、第４センサを第３容器に近接して配置するとともに第５センサを第４容器に近接して配置することと、下部レールアセンブリをコンテナの下部に近接してコンテナに取り付け、第６センサを第４容器に近接して配置することと、を含む。

【0007】

本開示はまた、その様々な組合せにおいて、以下の項目のリストによって特徴付けられてもよい。
１．少なくとも第１、第２、第３、第４容器を含む容器配列で使用するように構成されたセンサ取付けアセンブリであって、
第１長尺フレーム部材と、
上記第１長尺フレーム部材に取り付けられた第１ローラであって、上記第１、第２、第３、第４容器のうちの１つの第１面に接触してその上を転がるように構成された第１ローラと、
上記第１長尺フレーム部材に取り付けられた第１センサであって、第１方向への作動時に、上記第１容器の表面に接触するように構成された第１センサと、
上記第１長尺フレーム部材に接続された第２長尺フレーム部材と、
上記第２長尺フレーム部材に取り付けられた第２ローラであって、上記第１、第２、第３、第４容器のうちの１つの第２面に接触してその上を転がるように構成された第２ローラと、
上記第２長尺フレーム部材に取り付けられた第２センサであって、上記第１方向とほぼ直交する第２方向への作動時に、上記第２容器の表面に接触するように構成された第２センサとを含むセンサ取付けアセンブリ。
２．上記第１ローラと上記第２ローラとが互いにほぼ直交する向きに配置されている、項目１に記載のセンサ取付けアセンブリ。
３．上記第２長尺フレーム部材を上記第１長尺フレーム部材に対して、互いに直交する配置で接続する直角プレートを含む、項目１～２のいずれか１項に記載のセンサ取付けアセンブリ。
４．上記第１長尺フレーム部材に取り付けられた第３ローラであって、上記第１、第２、第３、第４容器のうちの１つの第３面に接触してその上を転がるように構成された第３ローラを含む、項目１～３のいずれか１項に記載のセンサ取付けアセンブリ。
５．上記第３ローラが、上記第１ローラ及び上記第２ローラのうちの１つとほぼ平行な向きに配置されている、項目４に記載のセンサ取付けアセンブリ。
６．上記第３ローラを上記第３面に持ち上げる引上機構を含む、項目４～５のいずれか１項に記載のセンサ取付けアセンブリ。
７．少なくとも第１、第２、第３、第４容器を含む容器配列であって、中央スペースを有する２×２スタック構成でコンテナ内に配置された容器配列で使用するように構成されたセンサ取付けアセンブリであって、
上記コンテナの上部に近接して上記コンテナに取り付けられた上部レールアセンブリであって、上記第１容器に近接して第１センサを配置するように構成された上部レールアセンブリと、
上記中央スペースに配置された上方内部レールアセンブリであって、上記第１容器に近接して第２センサを配置するとともに上記第２容器に近接して第３センサを配置するように構成された上方内部レールアセンブリと、
上記中央スペースに配置された下方内部レールアセンブリであって、上記第３容器に近接して第４センサを配置するとともに上記第４容器に近接して第５センサを配置するように構成された下方内部レールアセンブリと、
上記コンテナの下部に近接して上記コンテナに取り付けられた下部レールアセンブリであって、上記第４容器に近接して第６センサを配置するように構成された下部レールアセンブリと、を含むセンサ取付けアセンブリ。
８．上記上部レールアセンブリを上記コンテナの枠に取り付けるように構成されたブラケットを含む、項目７に記載のセンサ取付けアセンブリ。
９．上記第１及び第２容器に取り付けられたクロスバーを含む、項目７～８のいずれか１項に記載のセンサ取付けアセンブリ。
１０．上記クロスバーに取り付けられた引上機構であって、上記中央スペースの上記上方内部レールアセンブリを上記下方内部レールアセンブリの上方に配置するように構成された引上機構を含む、項目９に記載のセンサ取付けアセンブリ。
１１．上記上方内部レールアセンブリ及び上記下方内部レールアセンブリの少なくとも１つが、上記第３及び第４容器にそれぞれ接触してその上を転がるように構成された第１及び第２ローラを含む、項目７～１０のいずれか１項に記載のセンサ取付けアセンブリ。
１２．上記第１及び第２ローラが、互いにほぼ直交する向きに配置されている、項目１１に記載のセンサ取付けアセンブリ。
１３．上記上方内部レールアセンブリ及び上記下方内部レールアセンブリの少なくとも１つが、上記第１及び第２容器のうちの１つに接触してその上を転がるように構成された第３ローラを含む、項目１１～１２のいずれか１項に記載のセンサ取付けアセンブリ。
１４．上記第３ローラが、上記第１ローラ及び上記第２ローラのうちの１つとほぼ平行な向きに配置されている、項目１３に記載のセンサ取付けアセンブリ。
１５．上記下部レールアセンブリを上記コンテナのパイプに取り付けるように構成されたブラケットを含む、項目７～１４のいずれか１項に記載のセンサ取付けアセンブリ。
１６．上記下部レールアセンブリのフレーム上を転がり、第６センサに接続するように構成されたセンサブラケットを含む、項目７～１５のいずれか１項に記載のセンサ取付けアセンブリ。
１７．少なくとも第１、第２、第３、第４容器を含む容器配列であって、中央スペースを有する２×２スタック構成でコンテナ内に配置された容器配列で使用される第１、第２、第３、第４、第５、第６センサを取り付ける方法であって、
上部レールアセンブリを上記コンテナの上部に近接して上記コンテナに取り付け、上記第１容器に近接して第１センサを配置することと、
上方内部レールアセンブリを上記中央スペースに挿入し、第２センサを上記第１容器に近接して配置するとともに第３センサを上記第２容器に近接して配置することと、
下方内部レールアセンブリを上記中央スペースに挿入し、第４センサを上記第３容器に近接して配置するとともに第５センサを上記第４容器に近接して配置することと、
下部レールアセンブリを上記コンテナの下部に近接して上記コンテナに取り付け、第６センサを上記第４容器に近接して配置することと、を含む方法。
１８．上記上部レールアセンブリのブラケットを上記コンテナの枠に取り付けることを含む、項目１７に記載の方法。
１９．上記中央スペース内で上記上方内部レールアセンブリを引き上げて上記上方内部レールアセンブリを上記下方内部レールアセンブリの上方に配置することを含む、項目１７～１８のいずれか１項に記載の方法。
２０．上記第６センサを配置することが、上記下部レールアセンブリのフレーム上でセンサブラケットを転がすことを含む、項目１７～１９のいずれか１項に記載の方法。

【0008】

本概要は、詳細な説明において以下で更に説明される概念を、簡略化された形で紹介するために提供されている。本概要は、開示または特許請求された主題の重要な特徴または必須の特徴を特定することを意図するものではなく、それぞれの開示された実施形態、または開示または特許請求された主題の全ての実施形態を説明することを意図するものでもない。特に、一実施形態に関して本願明細書で開示される特徴は、別の実施形態にも同様に適用され得る。さらに、本概要は、特許請求された主題の範囲を決定するための補助として用いることも意図していない。他にも多くの新規の利点、特徴、及び関係性が、この説明が進むにつれて明らかになるであろう。後に続く図及び説明は、実施形態をより詳細に例示している。

【図面の簡単な説明】

【0009】

本開示の主題は添付の図を参照して更に説明されるが、複数の図を通して、同様の構成または同様のシステム要素は同様の参照番号により示されている。全ての説明は、複数の実施形態を通じて、同様の構造や類似の構造に適用可能であると考えられる。

【図1】コンテナ内に配置された圧力容器アセンブリの上面及び端面斜視図であり、センサ取付けシステムの例示的な実施形態を使用して、圧力容器アセンブリの上にセンサを配置している。

【図2】図１の一部の拡大図であり、圧力容器に対して取り付けられたセンサ及びデータ収集ボックスを示す。

【図3】コンテナなしの、圧力容器アセンブリ及びセンサ取付けシステムの取付けレールアセンブリの側面斜視図である。

【図4】異なる視野角から見た、図３の一部の拡大図である。

【図5】コンテナ内の圧力容器アセンブリの端面図であり、コンテナの端壁パネルが取り外され、その中に圧力容器及びセンサ取付けレールアセンブリが見えている。

【図6】図５の一部の拡大端面斜視図である。

【図7】例示的な上部レールアセンブリの側面斜視図である。

【図7A】図７において「Ａ」とラベル付けされた円で囲んだ部分の拡大分解図である。

【図7B】図７において「Ｂ」とラベル付けされた円で囲んだ部分の拡大分解図である。

【図7C】図７の上部レールアセンブリの反対側を示す。

【図7D】図７Ｃにおいて「Ｄ」とラベル付けされた円で囲んだ部分の拡大分解図である。

【図8】例示的な上方内部レールアセンブリの斜視図である。

【図8A】図８において円で囲んだ部分「Ａ」の拡大図である。

【図9】例示的な下方内部レールアセンブリの斜視図である。

【図9A】図９の円で囲んだ領域「Ａ」の拡大図である。

【図9B】図９の円で囲んだ部分「Ｂ」の拡大図である。

【図10】例示的な下部レールアセンブリの斜視図である。

【図11】コンテナのパイプに取り付けられた下部レールアセンブリの一部の部分図である。

【図12】上部、内部、下部レールアセンブリ上で使用される例示的なセンサブラケットの斜視図である。

【図13】図１２のセンサブラケットの分解図である。

【図14】センサとローラプレートが取り付けられた例示的なセンサブラケットの正面斜視図である。

【図15】図１４の例示的なセンサブラケットアセンブリの背面斜視図である。

【0010】

上記の図は、開示された主題の１つまたは複数の実施形態を説明しているが、本開示において言及されているように、他の実施形態も考慮されている。いかなる場合も、本開示は、開示された主題を代表として提示するものであって、限定として提示するものではない。当業者であれば、本開示の原理の範囲内にある多くの他の変更及び実施形態に想到し得るものと解すべきである。

【0011】

図は、必ずしも正確な縮尺で描かれない。特に、明確化のため、ある特徴を他の特徴に対して拡大する場合もある。さらに、上方、下方、上、下、上部、下部、側方、端部、右、左、垂直、水平等の用語が用いられる場合、それらの用語は説明の理解を容易にするためにのみ用いられていると解されるべきである。構成は、異なるように向けられてもよいと考えられる。

【発明を実施するための形態】

【0012】

タイプＩＩＩ及びタイプＩＶの円筒複合圧力容器（圧力シリンダとも称される）の主応力状態及び異方性構造の結果として、幾つかの特異な波動伝搬特性がＭＡＥセンサによって観察される。これらの主応力状態は、例えば、タイプＩＩＩシリンダの内部の金属製の負荷分散ライナとタイプＩＶ複合圧力シリンダの本質的に非対称の積層物構造とによって生じる。積層板理論の視点から、非対称の積層物は、結合剛性マトリクス（Ｂ_ｉｊ）の非ゼロ要素をもたらし、波動伝播の視点から、そのような結果は、等方性プレートとは異なり、純粋な伸張及びたわみモード変形が観察されないことを示している。

【0013】

複合圧力シリンダのＭＡＥテストのためにセンサ間隔を最適化し、確実にシリンダを完全にカバーするための鍵となる要素は、波動が伝播する伝播角度と周波数に応じた複合積層物の減衰挙動を理解することである。容器の主応力状態の実験的測定及び考察から、同等の周波数については、容器の軸方向に近づく角度で波動はより激しく減衰される。逆に、フープ方向では波動はそれほど激しく減衰されず、この事実はセンサ間隔及び複合圧力シリンダの配置を決める際に利用し得る。

【0014】

容器を完全にカバーするのに必要なセンサ位置の数を最小限にするために、従来の単一要素ＭＡＥ測定に対しフェーズドアレイモーダルアコースティックエミッション（ＰＡ－ＭＡＥ^ＴＭ）アプローチを通して信号感度及びＳＮＲ（信号対雑音比）の増加を実現し得る。ＰＡ－ＭＡＥ^ＴＭで提供されるシステム感度及びＳＮＲの増加は、複合圧力シリンダでは一般的であるように、高減衰波動伝播測定でのセンサ間隔を決めるのに使用される。さらには、マルチ要素配列から正確なソースの位置確認が可能であることが示されている。

【0015】

上記の考察に照らして、軸方向６０において十分に密であるものの、同時にフープ方向の波動伝播の減衰の少ない性質を利用するセンサアレイ配置を使用することにより、圧力容器を完全にカバーしながら、センサ配置位置の数を最小限にする。

【0016】

センサアレイは、実験室の環境で圧力容器の構造的完全性を評価するのに使用されてきた。現在の最新技術では、圧力容器は、実地適用から外されて試験のために実験室に送られる。ゆえに、圧力容器は、使用中の配置で配備されている場合は通常試験されない。本開示は、図１に示すような、コンテナ２４内に含まれる４つの圧力容器２２の配置２０のような、実地での圧力容器の試験を可能にするセンサ取付けシステムに向けられる。開示されたシステムは、例えば輸送コンテナの中に、実際の使用で圧力容器が配置されるときに、圧力容器の周囲の非常にコンパクトなスペースで試験センサを操作可能にすることによって、実地での圧力容器２２の再認定試験を可能にする。

【0017】

例示的な実施形態では、コンテナ２４は、セミトレーラートラック、列車、貨物船及び艀での使用に適した、典型的なインターモーダル輸送コンテナである。図１は、配置２０の上部を示し、その全体は図５に示されている。図１では、コンテナ２４の屋根が取り外され、圧力容器２２の配置２０の上部へのアクセスが可能になっている。

【0018】

図１及び図３に示すように、センサを保持するために異なるタイプのレールアセンブリがコンテナ２４の異なる領域で使用される。レールアセンブリ３２、４４、４６、４８は、輸送コンテナ２４内部及び圧力容器２２の周りの限定された領域へのセンサアレイの挿入を可能にする。例えば、上部レールアセンブリ３２は、圧力容器２２の配列２０が中に配置された輸送コンテナ２４の側壁上に配置するためのブラケット４２を含む。上方内部レールアセンブリ４４は、その上にホイールを備え、圧力容器２２間のスペース６４に転がり入ることができ、２つの下部圧力容器２２の上壁面上を転がるローラまたはキャスター５６が備えられている。スペース６４に転がり入ると、上方内部レールアセンブリ４４は、図６に示すように、ケーブル６８及びフック７０によって上方の２つの圧力容器２２に対して所定の位置まで引き上げられる。その後、下方内部レールアセンブリ４６が、同様にしてスペース６４に転がり入り得る。２つの下部レールアセンブリ４８は、パイプブラケット８２によってコンテナ２４の下隅でパイプ３０に取り付けられる。その後、（隣接するセンサブラケット５８間に取り付けられたスペーサバー１０８を有する）センサブラケット５８は、図１０、図１４、図１５に示すように、ローラ８４を介して下部レールアセンブリ４８のフレーム部材５０上に転がる。

【0019】

図１及び図２に示すように、例示的な実施形態では、クロスバー２６は、上部の２つの圧力容器２２に跨るとともに、支柱２８を含む。コンテナ２４において、多孔パイプ３０は、コンテナ２４の側壁６２それぞれの上部、及び／または、下部でコンテナ２４の長さ（すなわち、軸方向６０に沿った寸法）にわたってもよい。場合によって、多孔パイプ３０は防火要素を含む。例示的な実施形態では、例示的なセンサ取付けシステムの上部レールアセンブリ３２は、上部パイプ３０に近接して配置される。複数のセンサ３４及び関連するデータ収集ボックス３６は、各上部レールアセンブリ３２の長さ（すなわち、軸方向６０に沿った寸法）に沿って配置される。例示的な実施形態では、各センサ３４は、圧力容器２２の外円筒面に接して配置されるように構成されたＰＡ－ＭＡＥセンサである。図示するように、センサ３４のアレイは、所定の位置で圧力容器２２の表面に沿って配置され、各圧力容器２２に関連する音波データを収集する。

【0020】

図２は、図１の右側部分に近寄って見た場合の図であり、センサ３４及びその関連するデータ収集ボックス３６を示している。センサ３４を配置して圧力容器２２の情報を得るために、作動装置３８を作動させてセンサ３４を方向４０に移動し、適切な結合力でセンサ３４の検知面が圧力容器２２の外面に接触するようにする。例示的な実施形態において、適した作動装置３８は、例えば、空気圧シリンダ、電動モータ、及び磁気アクチュエータを含む。例示的な実施形態では、方向４０は、圧力容器２２の外面の接線にほぼ直交する。例示的な実施形態では、上部レールアセンブリ３２は、ブラケット４２によってコンテナ２４上に支持されている。

【0021】

図１及び図２において、４つの圧力容器２２の配列２０の上部のみが見えている。図３は、コンテナ２４から取り外された４つの圧力容器２２の配列２０全体を示す。開示された取付けシステムが、２×２のスタック配置で配置された４つの圧力容器２２のセットを参照して説明されているが、開示された取付けシステムの様々な構成要素は、異なるスタック構成の、及び／または、異なる容器サイズの、より多くのまたはより少ない圧力容器を含む圧力容器の他の配置に適用し得ることが想定される。図３に示すように、例示的なセンサ取付けシステムは、２つの上部レールアセンブリ３２と、１つの上方内部レールアセンブリ４４と、１つの下方内部レールアセンブリ４６と、２つの下部レールアセンブリ４８とを含む。これらのレールアセンブリ３２、４４、４６、４８それぞれが、試験される圧力容器２２に適した長さであって、圧力容器配列２０が内部に配置されるコンテナ２４用に構成された長さを有する。幾つかの図では、センサ３４と、データ収集ボックス３６と、作動装置３８と、それらに関連する電気、信号、及び流体供給ラインとは、見やすくするために図示されていないが、実際の使用では、それらが、説明したセンサ取付けシステムに取り付けられ得ることが理解されよう。例示的な実施形態では、レールアセンブリ３２、４４、４６、４８それぞれは、軸方向６０に平行な長さに沿って等分に間隔をあけた、同じ数のセンサ３４とそれに対応する作動装置３８とを備える。図３では、図示を簡単にするため、装置３４、３６の一部のみをレールアセンブリ３２、４４、４６、４８それぞれの上に示している。

【0022】

図示実施形態では、圧力容器２２はそれぞれ、圧力容器２２の直径方向に対向する側面上に（レールアセンブリ３２、４４、４６、４８に取り付けられた）センサ３４の列を有する。ゆえに、図示実施形態では、センサ３４の列は、各圧力容器２２の周りに約１８０度の半径間隔で配置されている。このような配列２０は、フェーズドアレイＭＡＥセンサで使用するのに特に適している。しかしながら、例えばより伝統的な単一要素ＭＡＥセンサのような他のタイプのセンサとの使用に適したもの、または容器の直径、材料の減衰挙動、及び他の要因が必要とするものなど、追加のセンサ３４（及び対応するレールアセンブリ）の列を追加し得ると想定される。例えば、追加のレールアセンブリを使って、約９０度の半径間隔で各圧力容器２２周りにセンサの列同士の間隔を空けてもよい。また、圧力容器をコンテナから取り外した場合、柔軟性が増して、圧力容器周りの３つの列のセンサ間の半径間隔を約１２０度の半径間隔とすることは有用である。他のタイプのセンサと使用される場合など、さらにほかの半径間隔が適している場合もあることが想定される。

【0023】

図４に示すように、例示的な実施形態では、上方内部レールアセンブリ４４及び下方内部レールアセンブリ４６のそれぞれは２つのＴスロットアルミニウムフレーム部材５０を備えている。特に適したフレーム部材５０は、インディアナ州コロンビアシティの８０/２０社（８０/２０ Ｉｎｃ．）から市販されている。例示的な実施形態では、上方内部レールアセンブリ４４および下方内部レールアセンブリ４６それぞれの２つのフレーム部材５０は、各フレーム部材５０をアングルプレート５２に固定することにより、相互に直交する関係に保持される。内部レールアセンブリ４４、４６それぞれのブラケット５４は、キャスター５６付きである。下方内部レールアセンブリ４６上に示すように、キャスター５６は、下部圧力容器２２の外円筒面上を転がる向きに配置される。センサ取付けブラケット５８は内部レールアセンブリ４４、４６上に配置され、センサ取付けブラケット５８上の作動装置３８が、取り付けられたセンサを圧力容器２２の外円筒面に接触する位置に移動させるようにする。

【0024】

内部レールアセンブリ４４、４６それぞれが２つのフレーム要素５０を備えるため、内部レールアセンブリ４５、４６のフレーム要素は、参照番号５０ａ及び５０ｂで参照される場合がある。しかしながら、別段の記載のない限り、フレーム部材５０に関するすべての言及は、フレーム部材５０ａ及び５０ｂにも適用されることが理解されるであろう。

【0025】

上方内部レールアセンブリ４４は、下方内部レールアセンブリ４６について説明したのと同様の配置の複数のキャスター５６を有する。４つの圧力容器２２の間のスペース６４に内部レールアセンブリ４４、４６を配置するために、例示的なセンサ取付けシステムのレールアセンブリを配置する例示的な方法では、下方内部レールアセンブリ４６が配列２０の外にある間に、上方内部レールアセンブリ４４はスペース６４に挿入される。上方内部レールアセンブリ４４は、２つの下部圧力容器２２の円筒面上のキャスター５６上で上方内部レールアセンブリ４４を転がすことによって、圧力容器２２の端部に近接するスペース６４に挿入される。ゆえに、上方内部レールアセンブリ４４は、図４では下方内部レールアセンブリ４６によって占められているように示される位置を実質的に占めることとなる。上方内部レールアセンブリ４４が完全にスペース６４に挿入された後、上方内部レールアセンブリ４４は、ループ６６を通して挿入されたケーブルによって、図４に示される位置に引き上げられる。ループ６６は、例示的な実施形態ではアングルブラケット５２に固定されている。図６に示すように、例示的なケーブル６８は、クロスバー２６に取り付けられた支柱２８に取り付けられている。例示的な実施形態では、支柱２８及びケーブル６８間は、フック７０により簡単に取り外しできるようになっている。持ち上げた状態では、別のキャスター７２のセットが、２つの上部圧力容器２２の円筒外面に接して配置されている。

【0026】

上方内部レールアセンブリ４４が、図４及び図６に示す位置に持ち上げられた後、下方内部レールアセンブリ４６は、キャスター５６が２つの下部圧力容器２２の円筒面に接触する状態で、図示する位置に転がり入り得る。図１に示すように、コンテナ２４の前壁パネル７３は、配列２０の４つの圧力容器２２間のスペース６４に内部レールアセンブリ４４、４６の挿入を可能にするために設けられた開口部７４を有する。センサ３４を配置して圧力容器２２の情報を得るために、作動装置３８を作動させてセンサ３４を方向４０に移動させ、センサ３４の検知面が適切な結合力で圧力容器２２の外面と接するようにする。例示的な実施形態では、適した作動装置３８は、例えば、空気圧シリンダ、電動モータ、磁気アクチュエータである。例示的な実施形態では、方向４０は、圧力容器２２の外面の接線にほぼ直交する。図示していないが、複数の電力ライン、信号通信ライン、空気圧エアラインが、センサ３４、アクチュエータ３８及びレールアセンブリ３２、４４、４６、４８上に取り付けられた関連するデータ収集ボックス３６に接続されていることが理解されるであろう。

【0027】

図７は、上部レールアセンブリ３２の例示的な実施形態の斜視図である。図７Ａは、図７の円で囲んだ「Ａ」とラベル付けされた部分の拡大図である。図７Ｂは、図７の円で囲んだ「Ｂ」とラベル付けされた部分の拡大図である。図７では、幾つかのセンサブラケット５８、コンテナブラケット４２、及びデータ収集ボックスブラケット７６がフレーム部材５０に取り付けられた状態で示される。加えて、コンテナブラケット４２、センサブラケット５８及びデータ収集ボックスブラケット７６のうちのそれぞれ１つがフレーム部材５０から取り外された状態で示される。フレーム部材５０の（軸方向６０に沿った）長さは、評価する特定の圧力容器２２に合うように選択し得る。また、センサブラケット５８及びデータ収集ボックスブラケット７６の数（及び対応するセンサ３４及びデータ収集ボックス３６の数）は、圧力容器２２の長さと直径に従って、また、圧力容器の素材構成及び取り付けるセンサ３４のタイプなどの他の考察に従って選択し得る。例示的な実施形態では、複数のセンサマウント５８それぞれが、フレーム部材５０の長さに沿って均等に（すなわち、等間隔で）配置されるのが好ましい。フレーム部材５０の長さに沿ったそのような配置は、幾つかの実施形態では、フレーム部材５０の長手方向スロット７８に沿ってブラケット４２、５８または７６を滑らせ、且つ／または、転がすことにより調整できる。また、ブラケット４２、５８、７６は、例えば、プレート、ワッシャ、ネジ、ボルトなどの留め具を使ってフレーム部材５０に取り付けられ得る。

【0028】

図７Ｃは、図７の上部レールアセンブリ３２の反対側を示す。図７Ｄは、図７Ｃの円で囲んだ「Ｄ」とラベル付けされた部分の拡大図である。図７Ａ、及び図１２～図１５に示すように、例示的な実施形態では、センサブラケット５８は、プレート１０２の両側にアーム１１２を備える。各アーム１１２は、留め具１１６を通すように構成された少なくとも１つの孔１１４を有する。留め具１１６は、センサブラケット５８のアーム１１２間にセンサ３４を固定する。図７Ａに示すように、留め具１３４は、プレート１０２の孔１０４のうちの２つを通ってフレーム部材５０のスロット７８内に配置された対応する留め具１３６に接続する。作動装置３８は、アクチュエータ収容スペース１００に保持され、センサ３４の表面１１８を方向４０に押すように構成される。この動作により、適切なセンサ要素が移動して圧力容器２２の表面に接触する。

【0029】

図７及び図７Ｂに示すように、例示的な実施形態では、コンテナブラケット４２は、留め具１２２と、ワッシャ１２４と、プレート１２６とでフレーム部材５０に取り付けられた第１部分１２０を含む。コンテナブラケット４２はまた、留め具１３０によって第１部分１２０に取り付けられた第２部分１２８を含み、その結果、コンテナ２４の（図１、図２、図５でラベル付けされている）側壁６２の枠１３２をコンテナブラケット４２の第１及び第２部分１２０、１２８間に固定する。

【0030】

図７Ｄに示すように、例示的な実施形態では、データ収集ボックスブラケット７６は、データ収集ボックス３６に取り付けられた留め具１４２を通すための孔１４０を有するプレート１３８を備える。さらに、プレート１３８は、（例えば図７Ａに関連して上記に説明したように）フレーム部材５０のスロット７８内に配置された対応する留め具１３６に接続する留め具１３４を通すための孔１４４を有する。

【0031】

図１３～図１５は、センサブラケット５８の例示的な実施形態の斜視図及び分解斜視図を示す。例示的なセンサブラケット５８は、中央配置されて作動装置３８を保持するように構成されたアクチュエータ収容スペース１００を備える。プレート１０２は、図７Ａに関連して上記に説明されたように、フレーム部材５０への取り付けのための留め具が入るように構成された孔１０４を有する。加えて、図１４及び図１５に示すように、孔１０４を、ローラ８４に取り付けられるプレート１０６を取り付けるための留め具（図示せず）を入れるために使用してもよい。

【0032】

図８は、上方内部レールアセンブリ４４の例示的な実施形態の斜視図である。図８の左側の、円で囲んだ部分「Ａ」では、キャスターブラケット５４及びそれに関連するキャスター５６、センサブラケット５８、データ収集ボックスブラケット８０及びそれに関連するデータ収集ボックス３６などの幾つかの構成要素が、フレーム部材５０から取り外された状態で示されている。しかしながら、これらの要素は、図８の円で囲んでない部分ではフレーム部材５０に取り付けられた状態で図示されている。図８では、１つのフレーム要素５０ｂの上だけのセンサブラケット５８及びデータ収集ボックスブラケット８０がはっきりと見えている。しかしながら、センサブラケット５８及びデータ収集ボックスブラケット８０の同様の配置が、他方のフレーム要素５０ａ上にも備えられることが理解されるであろう。図８はまた、流体マニホールド１１０を示し、センサブラケット５８のアクチュエータ収容スペース１００に保持された作動装置３８を作動させるための流体ラインが取り付けられている。

【0033】

図９は、例示的な下方内部レールアセンブリ４６の幾つかの構成要素を示す斜視図である。センサブラケット５８が２つのフレーム部材５０ａ及び５０ｂ上に取り付けられているため、センサブラケットは参照番号５８ａ及び５８ｂで参照される場合がある。しかしながら、センサブラケット５８に関する言及は、別段の記載のない限り、センサブラケット５８ａ及び５８ｂにも適用されることが理解されるであろう。センサブラケット５８ａは、フレーム要素５０ａに取り付けられているように示されている。センサブラケット５８ｂは、フレーム要素５０ｂから取り外されているように示されている。例示的な実施形態において、データ収集ボックスブラケット８０は、隣接するセンサブラケット５８間でフレーム要素５０に取り付けられている。

【0034】

図１０は、フレーム要素５０の端部に近接してフレーム要素５０に取り付けられたパイプブラケット８２を含む下部レールアセンブリ４８の例示的な実施形態の斜視図である。例示的な実施形態では、センサブラケット５８は、図１４及び図１５に示すように、ローラ８４によってフレーム要素５０に取り付けられている。例示的な実施形態では、各ローラ８４は、フレーム要素５０の溝７８に沿って転がるフランジ８６によって構成されている。例示的な実施形態では、スペーサバー１０８は、隣接するセンサブラケット５８間でフレーム要素５０上に配置されており、隣接するセンサブラケット５８間の間隔を正確かつ一定に（またそれゆえ、取り付けられたセンサアレイのセンサ３４間の間隔を一定に）することを容易にしている。

【0035】

図１１は、コンテナ２４のパイプ３０に固定された下部レールアセンブリ４８の斜視部分端面図である。多くの場合、コンテナ２４は、図１に見える上部パイプ３０、及び図３に見える下部パイプ３０の、４つのパイプ３０を含んでいる。例示的な実施形態では、パイプブラケット８２は、留め具９０でフレーム部材５０に取り付けられた第１部分８８と、留め具９４で第１部分８８に取り付けられた第２部分９２とを備え、その結果、パイプブラケット８２の第１及び第２部分８８、９２間でパイプ３０を挟持する。図１１はさらに、留め具９８によって一緒に固定される二部分クランプ９６を示す。二部分クランプ９６は、パイプ３０をコンテナ２４の側壁６２の内側に固定するのに使用される。

【0036】

図１、図１０及び図１１に示すように、コンテナ２４内に下部レールアセンブリ４８を設置するためには、例示的な実施形態では、端壁パネル７３のうちコンテナ２４の下隅に近接する箇所に、パイプブラケット８２の第１部分８８が固定されたフレーム要素５０を挿入するための小さなアクセス開口部７５を必要とするだけである。下部レールアセンブリ４８のフレーム要素５０は、パイプブラケット８２の第２部分９２及び第１部分８８をパイプ３０周りに一緒に固定することにより、コンテナ２４内部に固定される。

【0037】

その後、介在するスペーサバー１０８によって互いに間隔を空けられた複数のセンサブラケット５８は、フレーム要素５０の一方の端部からフレーム要素５０の他方の端部に向かってローラ８４を移動させることによってフレーム要素５０に取り付けられる。センサ３４を配置して圧力容器２２の情報を得るために、作動装置３８を作動してセンサ３４を方向４０に移動させ、センサ３４の検知面が圧力容器２２の外面に適切な結合力で接触するようにする。例示的な実施形態では、適した作動装置３８には、例えば、空気圧シリンダ、電動モータ、及び磁気アクチュエータが含まれる。例示的な実施形態では、方向４０は、圧力容器２２の外面の接線にほぼ直交する。

【0038】

センサ３４及びデータ収集ボックス３６から情報を集めて処理した後、作動装置３８を作動させてセンサ３４を圧力容器２２のそれぞれの表面から遠ざけて、レールアセンブリ３２、４４、４６、４８をその設置のときと逆の方法でコンテナ２４から取り外せるようにしてもよい。レールアセンブリ３２、４４、４６、４８を、その後、異なるセットの圧力容器２２の構造的完全性及び推定有効寿命を評価するために、異なる圧力容器配列２０上に配備することができる。

【0039】

例えば、下部レールアセンブリ４８を取り外すために、例示的な実施形態では、複数のセンサブラケット５８及び取り付けられた介在するスペーサバー１０８の接続ラインをフレーム５０の一方の端部から引き出し得る。その後、パイプブラケット８２の２つの部分８８、９２を分離することで、フレーム５０をコンテナ２４の端壁７３の開口部７５から引き出すことができる。

【0040】

下方内部レールアセンブリ４６を、２つの下部圧力容器２２上のキャスター５６を介して、コンテナ２４の端壁７２の開口部７４から転がり出させることで、圧力容器２０間のスペース６４から下方内部レールアセンブリ４６を取り出すことができる。上方内部レールアセンブリ４４を取り外すためには、ケーブル６８をフック７０から外し、上方内部レールアセンブリ４４を下降させて、キャスター５６を２つの下部圧力容器２２に接触させる。上方内部レールアセンブリ４４を、２つの下部圧力容器２２上のキャスター５６を介して、コンテナ２４の端壁７２の開口部７４から転がり出させることで、圧力容器２０間のスペース６４から上方内部レールアセンブリ４４を取り出すことができる。

【0041】

上部レールアセンブリ３２をコンテナ２４から取り外すために、コンテナブラケット４２の２つの部分１２０、１２８を分離することで、コンテナ２４の側壁６２の枠１３２から取り外すことができる。フレーム５０をコンテナ２４から持ち上げることで、コンテナ２４の屋根を置き換えることができる。

【0042】

本開示の主題が幾つかの実施形態を参照して説明されたが、本開示の範囲を逸脱することなく態様及び詳細において変更を行い得ることは、当業者であれば理解するであろう。さらに、１つのレールアセンブリ３２、４４、４６、４８に関連して開示されたいかなる特徴も別のレールアセンブリ３２、４４、４６、４８に組み込むことができ、その逆もまた可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8】

【図8A】

【図9】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】