JP2002040005A - 局部水浸用探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検査体の表面形状が曲面であっても良好に
超音波を被検査体に入射することができ、焦点距離を容
易に調整できる局部水浸用探触子を提供することにあ
る。 【解決手段】 筒状に形成されたホルダー１２の一方の
開口部を膜１３で塞ぎ他方の開口部に蓋１４を設け内部
に液体を充填して集束型超音波探触子１１を密封する。
集束型超音波探触子１１は膜１３を通して被検査体に超
音波を入射する。その際には、探触子可動部により集束
型超音波探触子１１をホルダー１２の軸方向に移動させ
て焦点距離を調節する。従って、ホルダー１２外からの
気泡混入を防止でき、液体が常にホルダー１２内に満た
されるので、任意の姿勢でも良好な探傷が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検査体に超音波
を入射して被検査体の欠陥を検出する超音波検査に用い
られる局部水浸用探触子に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、火力発電所などのプラント内配
管の溶接部は、その健全性を評価するため非破壊検査が
実施されている。非破壊検査としては放射線検査や超音
波検査があり、現状では放射線検査を実施している場合
においても、ＪＩＳＺ３１０４の精度が保証されればこ
の規定を準用して超音波検査への代替の可能性も有して
いる。そのためには、被検査体（母材）の厚さが２５ｍ
ｍ以下の最も厳しい場合で、直径０．５ｍｍの欠陥を検
出することが求められる。

【０００３】このような被検査体の欠陥を超音波検査に
て検出するには、局部水浸法が有効とされている。局部
水浸法は、被検査体との接触面に膜を張った筒体や水袋
の中に水を満たし、被検査体との接触面に接触媒質を介
在させ、水中の集束型超音波探触子から超音波を被検査
体に入射して、その反射波を計測するものである。

【０００４】例えば、「溶接学会論文集、第１５巻第１
号、ｐ５８‐６３（１９９７）、局部水浸法によるスポ
ット溶接部の超音波試験」では、薄板のスポット溶接部
の超音波探傷方法として、薄板に接した面に薄い皮膜で
覆った水槽を接触媒質を介して置き、水を満たした水槽
に集束型超音波探触子を入れ、水−皮膜−接触媒質を介
してスポット溶接部に集束超音波を送り込み深傷を行う
方法が提案されている。

【０００５】また、特開平７‐２１８４７６号公報で
は、筒体の上部の水供給口から水の供給を受け、この水
供給口より高い位置のエア抜き孔から常に漏水させるよ
うにし、その漏水を被探傷材の上に吐出すると共に、筒
体内で水位の異常低下が発生しないようにした局部水浸
用探触子が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の局部水浸法では平板のみを検査対象としており、配管
の周溶接部等の全周検査をする場合の考慮がされていな
い。また、実作業においては、被検査体の肉厚に応じて
探触子の焦点距離を調整する必要があるが、従来の局部
水浸用探触子では、焦点距離を調整する機構を備えてい
ない。

【０００７】従って、被検査体が配管である場合には表
面が曲面であるので、局部水浸法による超音波検査を行
うことが難しく、また、肉厚の異なる配管毎に焦点距離
の異なる探触子を用意して検査を行う必要がある。

【０００８】本発明の目的は、被検査体の表面形状が曲
面であっても良好に超音波を被検査体に入射することが
でき、焦点距離を容易に調整できる局部水浸用探触子を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
局部水浸用探触子は、筒状に形成され一方の開口部を膜
で塞ぎ他方の開口部に蓋を設け内部に液体を充填したホ
ルダーと、前記ホルダー内に収納され前記膜を通して被
検査体に超音波を入射する集束型超音波探触子と、前記
集束型超音波探触子を前記ホルダーの軸方向に移動可能
とし焦点距離を調節するための探触子可動部とを備えた
ことを特徴とする。

【００１０】請求項１の発明に係わる局部水浸用探触子
においては、筒状に形成されたホルダーの一方の開口部
を膜で塞ぎ他方の開口部に蓋を設け内部に液体を充填し
て集束型超音波探触子を密封する。集束型超音波探触子
は膜を通して被検査体に超音波を入射する。その際に
は、探触子可動部により集束型超音波探触子をホルダー
の軸方向に移動させて焦点距離を調節する。従って、ホ
ルダー外からの気泡混入を防止でき、液体が常にホルダ
ー内に満たされるので、任意の姿勢でも良好な探傷が可
能となる。

【００１１】請求項２の発明に係わる局部水浸用探触子
は、請求項１の発明において、前記探触子可動部は、前
記集束型超音波探触子を保持し前記ホルダーの軸方向に
移動可能なスライド部材と、前記ホルダーの外周面を摺
動自在に設けられ前記スライド部材を磁力により前記ホ
ルダーの軸方向に移動させる可動ホルダーとを備えたこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項２の発明に係わる局部水浸用探触子
においては、請求項１の発明の作用に加え、集束型超音
波探触子はホルダー内で軸方向に移動可能なスライド部
材により保持され、焦点距離を調整する際にはホルダー
の外周面の可動ホルダーの軸方向の動きに従って、磁力
によりホルダー内のスライド部材を軸方向に移動する。

【００１３】請求項３の発明に係わる局部水浸用探触子
は、請求項１の発明において、前記探触子可動部は、前
記集束型超音波探触子を保持し前記ホルダーの軸方向に
移動可能なスライド部材と、前記ホルダーを分割して設
けられ前記スライド部材を回転力により前記ホルダーの
軸方向に移動させる回転部ホルダーとを備えたことを特
徴とする。

【００１４】請求項３の発明に係わる局部水浸用探触子
においては、請求項１の発明の作用に加え、集束型超音
波探触子はホルダー内で軸方向に移動可能なスライド部
材により保持され、焦点距離を調整する際には回転部ホ
ルダーを回転させて回転力を軸方向の直線方向の推進力
に変換し、ホルダー内のスライド部材を軸方向に移動さ
せる。

【００１５】請求項４の発明に係わる局部水浸用探触子
は、請求項２または請求項３の発明において、前記スラ
イド部材は、移動に伴い前記ホルダー内の一方の空間か
ら押し出される液体を他方の空間に導くための液体流通
路を有することを特徴とする。

【００１６】請求項４の発明に係わる局部水浸用探触子
においては、請求項２または請求項３の発明の作用に加
え、焦点距離を調整する際にはスライド部材の移動に伴
い、ホルダー内の一方の空間から押し出される液体を液
体流通路を通じて他方の空間に導く。これにより、ホル
ダー内の体積変化も生じずホルダー内を密封状態を保つ
ことが可能となる。

【００１７】請求項５の発明に係わる局部水浸用探触子
は、請求項２または請求項３の発明において、前記スラ
イド部材は、前記ホルダー内に設けられた案内部材に案
内されて前記ホルダーの軸方向に直線的に移動すること
を特徴とする。

【００１８】請求項５の発明に係わる局部水浸用探触子
においては、請求項２または請求項３の発明の作用に加
え、焦点距離を調整する際には、可動ホルダーまたは回
転ホルダー外部からスライド部材に力を加えられるが、
スライド部材はホルダー内の軸方向に直線的に設けられ
た案内部材に案内され移動する。従って、スライド部材
が回転することがなく、円滑に焦点距離の調整が可能と
なる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる局部水
浸用探触子の断面図である。

【００２０】被検査体に超音波を入射する集束型超音波
探触子１１は、ホルダー１２内に収納されている。ホル
ダー１２は筒状に形成され、一方の開口部を膜１３で塞
ぎ他方の開口部には蓋１４が設けられ、内部には液体、
例えば水または油が充填されている。膜１３はホルダー
１２の先端部に○リング２３により固定されている。ま
た、蓋１４はホルダー１２の後端部にゴムパッキン２５
を介してネジ２６により固定されている。蓋１４にはマ
イクロドット２７が設けられており集束型超音波探触子
１１の同軸コネクター２８に接続されている。

【００２１】このように、集束型超音波探触子１１は、
先端部に膜１３が貼られ、後端部にゴムパッキン２５を
介して蓋１４が固定されたホルダー１２の中に液体と共
に密封されている。そして、膜１３を通して被検査体に
超音波を入射することになる。また、集束型超音波探触
子１１はホルダー１２内でスライド部材１５により保持
されている。スライド部材１１はホルダー１２内をその
軸方向に移動可能に構成されており、焦点距離を調整す
る際に軸方向に移動することになる。

【００２２】図２はスライド部材１５の説明図であり、
図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図である。スラ
イド部材１５は円筒状に形成され中心部に集束型超音波
探触子１１を保持するための貫通孔１６が設けられ、こ
の貫通孔１６に挿入された集束型超音波探触子１１は、
ネジ穴１７から通されたネジによりスライド部材１５に
固定される。

【００２３】また、スライド部材１５には液体流通路１
９が設けられ、焦点距離の調整のためにスライド部材１
５をホルダー１２の軸方向に移動させた場合に、この液
体流通路１９により、ホルダー１２内の一方の空間から
押し出される液体を他方の空間に導くようにしている。

【００２４】このように、集束型超音波探触子１１は、
図２に示したスライド部材１５の貫通孔１６に挿入され
ネジ穴１７にネジ１８が通されてスライド部材１５に固
定される。そして、ネジ１８の頭部はホルダー１２内部
に形成された案内部材２０に摺動可能に係合させる。こ
れにより、スライド部材１５は案内部材２０に案内され
てホルダー１２の軸方向に移動可能となっている。な
お、図１では案内部材２０はホルダー１２内の設けたス
リットである場合を示している。

【００２５】次に、ホルダー１２の外周面には、ホルダ
ー１２内に収納されたスライド部材１５を動かすための
可動ホルダー２１が設けられている。この可動ホルダー
２１はホルダー１２の外周面に摺動自在に設けられ磁石
２２を備えている。スライド部材１５は強磁性例えば鉄
で形成されており、この磁石２２の磁力によりホルダー
１２内のスライド部材１５を動かすことになる。

【００２６】すなわち、スライド部材１５および可動ホ
ルダー２１にて、焦点距離を調節するための探触子可動
部を構成しており、この探触子可動部により集束型超音
波探触子１１をホルダー１２の軸方向に移動可能として
いる。可動ホルダー２１にはネジ２４が設けられ、焦点
距離を調整した後には、このネジ２４により可動ホルダ
ー２１をホルダー１２に固定する。

【００２７】焦点距離を調整する際には、可動ホルダー
２１を固定しているネジ２４を緩め可動ホルダー２１を
軸方向に動かす。そうすると、可動ホルダー２１の磁石
２２の磁力により、鉄製のスライド部材１５が集束型超
音波探触子１１と共に移動する。

【００２８】このとき、集束型超音波探触子１１をスラ
イド部材１５に固定するネジ１８は、ホルダー１２の内
面に軸方向に形成されたスリット（案内部材２０）に沿
って動くため、集束型超音波探触子１１を回転すること
なく軸方向に移動する。集束型超音波探触子１１の移動
の際に一方の空間から押し出された液体は、スライド部
材１５に形成された液体流通路１９を通じてもう一方の
空間に流出する。そして、焦点距離の調整後は可動ホル
ダー２１のネジ２４を締めることにより、集束型超音波
探触子１１を固定する。

【００２９】以上述べたように、この第１の実施の形態
によれば、ホルダー１２内には液体が密封されているの
で、集束型超音波探触子からの超音波は必ず液体を通し
て伝搬できる。従って、被検査体の形状が曲面であって
も、どのような姿勢でも良好な探傷が可能となる。ま
た、可動ホルダー２１を動かすだけで磁力によりホルダ
ー１２内部の集束型超音波探触子１１を移動できるの
で、焦点距離の調整が容易にでき、被検査体の肉厚に応
じて適正な探傷が可能となる。

【００３０】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図３は本発明の第２の実施の形態に係わる局部水浸
用探触子の断面図である。この第２の実施の形態は、図
１に示した第１の実施の形態に対し、ホルダー１２を分
割して固定部ホルダー１２ａと回転部ホルダー１２ｂと
し、探触子可動部を回転部ホルダー１２ｂとスライド部
材１５とで構成したものである。すなわち、回転部ホル
ダー１２ｂの回転力により、集束型超音波探触子１１を
保持したスライド部材１５を固定部ホルダー１２ａの軸
方向に移動可能としたものである。以下、第１の実施の
形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略
する。

【００３１】図３において、固定部ホルダー１２ａおよ
び回転部ホルダー１２ｂは筒状に形成され、固定部ホル
ダー１２ａが外筒となり回転部ホルダー１２ｂが内筒と
なるように結合されている。そして、その結合面にはゴ
ムパッキン２９が設けられ、固定部ホルダー１２ａおよ
び回転部ホルダー１２ｂの内部に液体が充填されると共
に、ネジ１８によりスライド部材１５に保持された集束
型超音波探触子１１が収納される。ゴムパッキン２９は
固定ホルダー１２ａおよび回転部ホルダー１２ｂからの
漏水及び気泡の混入を防止している。固定部ホルダー１
２ａと回転部ホルダー１２ｂとの結合部にはホルダー締
付リング３７が設けられている。

【００３２】また、回転部ホルダー１２ｂの内面には雌
ネジ３８が形成されており、後述のスライド部材１５の
外周面に形成された雄ネジ３０と螺合し、焦点距離の調
整の際に、回転部ホルダー１２ｂを回転させたときスラ
イド部材１５を固定部ホルダー１２ａ内で移動できるよ
うになっている。

【００３３】図４はスライド部材１５の説明図であり、
図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は平面図である。スラ
イド部材１５は円筒状に形成され中心部に集束型超音波
探触子１１を保持するための貫通孔１６が設けられ、こ
の貫通孔１６に挿入された集束型超音波探触子１１は、
ネジ穴１７から通されたネジによりスライド部材１５に
固定される。

【００３４】スライド部材１５には液体流通路１９が設
けられ、焦点距離の調整のためにスライド部材１５をホ
ルダー１２ａ、１２ｂの軸方向に移動させた場合に、こ
の液体流通路１９により、ホルダー１２ａ、１２ｂ内の
一方の空間から押し出される液体を他方の空間に導くよ
うにしている。また、スライド部材１５の外周面には、
回転部ホルダー１２ｂの内面に形成された雌ネジと螺合
する雄ネジ３０が形成されている。

【００３５】このように、集束型超音波探触子１１は、
図４に示したスライド部材１５の貫通孔１６に挿入され
ネジ穴１７にネジ１８が通されてスライド部材１５に固
定される。そして、スライド部材１５の外周面の雄ネジ
３０と固定部ホルダー１２ｂの内面の雌ネジとを螺合し
て固定部ホルダー１２ａ内に収納される。

【００３６】また、集束型超音波探触子１１には回転防
止カラー３１がネジ３２により取り付けられ、ネジ３２
の頭部は固定部ホルダー１２ａ内部に形成された案内部
材２０に摺動可能に係合させる。これにより、スライド
部材１５は案内部材２０に案内されて固定部ホルダー１
２ａの軸方向に直線的に移動可能となっている。

【００３７】図５は、回転防止カラー３１の説明図であ
り、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は側面図、図５
（ｃ）は平面図である。回転防止カラー３１は集束型超
音波探触子１１への固定用のネジ３２を通すネジ穴３３
が設けられ、またスライド部材１５と当接する凸部３４
を有している。

【００３８】図６は、案内部材２０の説明図であり、図
６（ａ）は正面図、図５（ｂ）は平面図である。案内部
材２０は固定部ホルダー１２ａへの固定用のネジを通す
ネジ穴３５が設けられ、また回転防止カラー３１のネジ
３２と係合し固定部ホルダー１２ａの軸方向に案内する
スリット３６が設けられている。

【００３９】焦点距離を調整する際には、ホルダー締付
リング３７を緩め、回転部ホルダー１２ｂを回転させる
ことによりスライド部材１５と共に集束型超音波探触子
１１が移動する。このとき、回転防止カラー３１を固定
するネジ３２は、案内部材２０に軸方向に形成されたス
リット３６に沿って動くため、集束型超音波探触子１１
は回転することなく軸方向に移動する。

【００４０】また、集束型超音波探触子１１の移動の際
に、一方の空間から押し出された液体は、スライド部材
１５に形成された液体流通路１９および回転防止カラー
３１と案内部材２０の隙間を通じてもう一方の空間に流
出する。焦点距離の調整後はホルダー締付リング３７を
締めることにより、集束型超音波探触子１１を固定する
ことが可能である。

【００４１】以上述べたように、この第２の実施の形態
によれば、ホルダー１２内には液体が密封されているの
で、集束型超音波探触子からの超音波は必ず液体を通し
て伝搬できる。従って、被検査体の形状が曲面であって
も、どのような姿勢でも良好な探傷が可能となる。ま
た、回転部ホルダー１２ｂを回転させるだけで固定ホル
ダー１２ａ内部の集束型超音波探触子１１を移動できる
ので、焦点距離の調整が容易にでき、被検査体の肉厚に
応じて適正な探傷が可能となる。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ホ
ルダー内部に液体と共に集束型超音波探触子を密封して
いるので、集束型超音波探触子からの超音波は必ず液体
を通して伝搬できる。従って、被検査体の形状が曲面で
あっても、どのような姿勢でも良好な探傷が可能とな
る。また、外部から間接的に集束型超音波探触子を軸方
向に移動させ焦点距離の調整ができるので、被検査体の
肉厚に応じて適正な探傷が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる局部水浸用
探触子の断面図。

【図２】本発明の第１の実施の形態におけるスライド部
材の説明図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は
側面図。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係わる局部水浸用
探触子の断面図。

【図４】本発明の第２の実施の形態におけるスライド部
材の説明図であり、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は
平面図。

【図５】本発明の第２の実施の形態における回転防止カ
ラーの説明図であり、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）
は側面図、図５（ｃ）は平面図。

【図６】本発明の第２の実施の形態における案内部材の
説明図であり、図６（ａ）は正面図、図５（ｂ）は平面
図。

【符号の説明】

１１…集束型超音波探触子、１２…ホルダー、１２ａ…
固定部ホルダー、１２ｂ…回転部ホルダー、１３…膜、
１４…蓋、１５…スライド部材、１６…貫通孔、１７…
ネジ穴、１８…ネジ、１９…液体流通路、２０…案内部
材、２１…可動ホルダー、２２…磁石、２３…○リン
グ、２４…ネジ、２５…ゴムパッキン、２６…ネジ、２
７…マイクロドット、２８…同軸コネクター、２９…ゴ
ムパッキン、３０…雄ネジ、３１…回転防止カラー、３
２…ネジ、３３…ネジ穴、３４…凸部、３５…ネジ穴、
３６…スリット、３７…ホルダー締付リング、３８…雌
ネジ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状に形成され一方の開口部を膜で塞ぎ
   他方の開口部に蓋を設け内部に液体を充填したホルダー
   と、前記ホルダー内に収納され前記膜を通して被検査体
   に超音波を入射する集束型超音波探触子と、前記集束型
   超音波探触子を前記ホルダーの軸方向に移動可能とし焦
   点距離を調節するための探触子可動部とを備えたことを
   特徴とする局部水浸用探触子。
2. 【請求項２】 前記探触子可動部は、前記集束型超音波
   探触子を保持し前記ホルダーの軸方向に移動可能なスラ
   イド部材と、前記ホルダーの外周面を摺動自在に設けら
   れ前記スライド部材を磁力により前記ホルダーの軸方向
   に移動させる可動ホルダーとを備えたことを特徴とする
   請求項１に記載の局部水浸用探触子。
3. 【請求項３】 前記探触子可動部は、前記集束型超音波
   探触子を保持し前記ホルダーの軸方向に移動可能なスラ
   イド部材と、前記ホルダーを分割して設けられ前記スラ
   イド部材を回転力により前記ホルダーの軸方向に移動さ
   せる回転部ホルダーとを備えたことを特徴とする請求項
   １に記載の局部水浸用探触子。
4. 【請求項４】 前記スライド部材は、移動に伴い前記ホ
   ルダー内の一方の空間から押し出される液体を他方の空
   間に導くための液体流通路を有することを特徴とする請
   求項２または請求項３に記載の局部水浸用探触子。
5. 【請求項５】 前記スライド部材は、前記ホルダー内に
   設けられた案内部材に案内されて前記ホルダーの軸方向
   に直線的に移動することを特徴とする請求項２または請
   求項３に記載の局部水浸用探触子。