JP2008145251A - 超音波肉厚測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型であり、使い勝手に優れ、十分な測定精度を持ち、及びパイプの肉厚の２次元分布の測定を可能とする
【解決手段】パイプ群ＰＧの中のパイプＰの肉厚を測定する超音波肉厚測定装置１０であって、隣り合うパイプ同士のパイプ間間隔ｄに挿入可能な厚みを有するフレーム１２と、超音波探触子２６、及び超音波探触子をパイプの周方向に沿って走査する周方向走査機構２８を備えた測定部３０と、パイプの周面に対して超音波探触子を位置決めする位置決め部３４Ｌ，３４Ｒと、超音波探触子をパイプの軸方向に沿って走査する軸方向走査機構と、測定部及び位置決め部の両者を、パイプ間間隔よりも小さい厚みでフレームに収納した収納状態、及び、パイプ間間隔以上の寸法に展開して超音波探触子を位置決めする展開状態の２状態の間で遷移させる収納展開部とを備える。
【選択図】図３

Description

この発明は、超音波を用いてパイプの肉厚を測定するための超音波肉厚測定装置に関する。より詳細には、ボイラ内部に配置された伝熱用パイプの肉厚を測定する超音波肉厚測定装置に関する。

火力発電所等のボイラ中には、多数の伝熱用パイプが設けられている。これらの伝熱用パイプは、狭い間隔を隔てて互いに平行に配置されていて、言わば集合体をなしている（以下、これらの伝熱用パイプの集合体を「パイプ群」とも称する。）。パイプ群は、伝熱用パイプの軸方向から見た場合に行列状に配置されている。

これらの伝熱用パイプは、ボイラ中の燃焼ガスと伝熱用パイプ中を流通する媒質との間の熱交換に用いられる。伝熱用パイプは、石炭焚きボイラではアッシュエロージョンやスチームカットにより、及び油焚きボイラでは内部腐食などにより、その肉厚が減少していく。そのため、伝熱用パイプの肉厚の定期的な点検を行う必要がある。

ところで、上述のようにパイプ群は、行列状に並列された多数の伝熱用パイプからなるので、その深層部に存在する伝熱用パイプの肉厚を測定するためには特殊な技術が必要となる。

例えば、伝熱用パイプの肉厚を測定するロボットが開示されている（例えば、非特許文献１参照）。ロボットには検査ユニットが備えられており、この検査ユニットがパイプ群の上端と下端との間に配置された案内レールに沿って上下に移動しながら肉厚測定を行う。

また、クローラによりパイプ群の上面を自走し、腹部から肉厚測定装置を伝熱用パイプ群内部に降ろすロボットが開示されている（例えば、非特許文献２参照）。

また、超音波探触子を備えた筐体が支持桿の先端に取り付けられており、この超音波探触子を伝熱用パイプの周方向に走査する配管肉厚検査用マニュピレータが開示されている（例えば、特許文献１参照）。このマニュピレータは、筐体を横にした状態で、隣り合った伝熱用パイプの隙間からパイプ群の深層部に挿入される。そして、筐体が測定対象である伝熱用パイプ（以下、「被測定パイプ」と称する。）に到達したところで、支持桿を桿軸の周りに９０°回動させて、筐体で被測定パイプの周面を把持する。筐体が被測定パイプを把持した状態で、超音波探触子を周方向に走査して、被測定パイプの肉厚を測定する。
大下郁人他，「横置型ボイラ管の検査ロボットの開発」，三菱重工技報，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．６，ｐｐ．１−４，（１９８８．１１） 中村正他，「ボイラ過熱器・再熱器管清掃検査ロボット」，火力原子力発電，Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．１１，ｐｐ１３９０−１３９７（１９９０．１１） 実開平６−２２９０７号公報

しかし、非特許文献１に開示されたロボットは、検査ユニットのサイズが大きい。そのため、パイプ群の配列の乱れにより、隣接する伝熱用パイプ間の間隔が設計値より狭くなった場合に、この間隔に検査ユニットが入らないという問題点があった。

また、非特許文献２に開示されたロボットは、分解した上でボイラ中に搬入し、ボイラ内で再び組み立てる必要があり、使い勝手が悪いという問題点があった。

特許文献１に開示されたマニュピレータは、非特許文献２のロボットよりも小型であるために、分解／組立の必要が無く使い勝手に優れている。しかし、このマニュピレータは、被測定パイプの周面に対する超音波探触子の位置決めが難しく、十分な精度の肉厚測定を行うことが困難であった。

また、これらの３種の技術は、ロボットやマニュピレータ自体を移動させなければ、伝熱用パイプの軸方向に沿った肉厚測定ができなかった。つまり、伝熱用パイプの肉厚の２次元分布測定には困難が伴った。

この発明は、上述のような問題点に鑑みなされたものである。したがって、この発明は、（１）小型であり、（２）使い勝手に優れ、（３）実用上十分な測定精度を持ち、及び（４）伝熱用パイプの肉厚の２次元分布を測定することができる、という４つの課題を同時に解決することができる超音波肉厚測定装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、この発明の超音波肉厚測定装置を以下のように構成した。

請求項１の発明によれば、超音波肉厚測定装置は、Ｍ×Ｎ本（ただし、Ｎは２以上の整数、及びＭは２以上の整数）の円筒形のパイプの全てが同一方向に沿って延在し、かつＭ行Ｎ列に配置されたパイプ群の中の１本の被測定パイプの肉厚を、被測定パイプの周面の一部領域において、被測定パイプの外側から測定する。

そのために、この超音波肉厚装置を、フレームと、測定部と、位置決め部と、軸方向走査機構と、収納展開部とにより構成している。

フレームは、隣り合うパイプ同士のパイプ間間隔に挿入可能な厚みを有している。

測定部は、軸方向走査機構を介してフレームに取り付けられていて、超音波探触子、及び超音波探触子を被測定パイプの周方向に沿って走査する周方向走査機構を備えている。

位置決め部は、フレームに取り付けられていて、被測定パイプに固定されることで、被測定パイプの周面に対して超音波探触子を位置決めする。

軸方向走査機構は、フレームに取り付けられていて、超音波探触子を被測定パイプの軸方向に沿って走査する。

収納展開部は、測定部及び位置決め部の両者を、パイプ間間隔よりも小さい厚みでフレームに収納した収納状態、及び、パイプ間間隔以上の寸法に展開して、位置決め部を被測定パイプに固定し、かつ超音波探触子を位置決めする展開状態の２状態の間で遷移させる。

請求項１の構成により、収納状態において、測定部及び位置決め部は、パイプ間間隔よりも小さい厚みでフレームに収納される。よって、この状態において、超音波肉厚測定装置を隣り合ったパイプの隙間からパイプ群中の奥深くに挿入することができる。

パイプ群に挿入された超音波肉厚測定装置が被測定パイプに達したところで、収納展開部を稼働して測定部及び位置決め部を展開する。つまり、超音波肉厚測定装置を展開状態に遷移させる。これにより、位置決め部は被測定パイプの周面に固定される。その結果、測定部が備える超音波探触子も被測定パイプの周面に対して垂直に位置決めされる。

これで肉厚測定の準備が完了する。その後、超音波を送受信しながら、超音波探触子を被測定パイプの周方向及び軸方向により走査することにより、被測定パイプの肉厚を２次元的（周方向及び軸方向）に測定する。

請求項２の発明によれば、上述の請求項１の超音波肉厚測定装置において、測定部は、パイプ間間隔よりも小さい厚みを有していて、内部に超音波探触子及び周方向走査機構が備えられた筐体と、筐体をフレームに回動自在に軸支する第１支持部とを備えることが好ましい。

また、位置決め部は、パイプ間間隔よりも小さい厚みを有する２枚以上の位置決め板と、２枚以上の位置決め板のそれぞれをフレームに回動自在に軸支する第２支持部と、２枚以上の位置決め板のそれぞれに形成されていて、被測定パイプの周面に当接する当接面とを備えることが好ましい。

また、収納展開部は、第１及び第２支持部のそれぞれに設けられていて、筐体及び位置決め板のそれぞれを回動させる第１及び第２アクチュエータを備えることが好ましい。

そして、この超音波肉厚測定装置は、収納状態において、フレーム、測定部、位置決め部、軸方向走査機構及び収納展開部が、フレームの厚みと等しい間隔を隔てて平行に対向する２平面に挟まれた収納空間内に納まるように配置されることが好ましい。

また、この超音波肉厚測定装置は、展開状態において、第１アクチュエータの作動により、筐体が回動して、被測定パイプの周面に超音波探触子が対向配置され、及び第２アクチュエータの作動により、位置決め板が直角に回動して、被測定パイプの周面に当接面が当接することが好ましい。

請求項２の構成では、フレームは、一例として言わば窓枠状に構成可能である。測定部の筐体は、一例として言わば平べったい箱形に構成可能である。また、位置決め板は、一例として言わば平板状に構成可能である。

フレームが所定の厚みを有しているので、フレームの厚みと等しい間隔で平行に対向する仮想の２平面を想定することができる。そして、これら仮想の２平面で挟まれた空間を収納空間と称する。

収納状態においては、筐体及び位置決め板は、厚み方向にはみ出さないように、この収納空間内に納まっている。

ところで、筐体は第１支持部によりフレームに軸支されている。同様に、位置決め板は第２支持部によりフレームに軸支されている。そして、第１及び第２支持部のそれぞれには、第１及び第２アクチュエータが取り付けられている。

これらの結果、展開状態においては、第１アクチュエータの作動により、筐体は第１支持部を軸として、収納空間から立ち上がるように直角に回動する。これにより、筐体に備えられた超音波探触子が、被測定パイプの周面に対して垂直に配置される。

同様に、展開状態においては、第２アクチュエータの作動により、位置決め板は第２支持部を軸として、収納空間から立ち上がるように直角に回動する。これにより、位置決め板に設けられた当接面が被測定パイプの周面に当接する。

請求項３の発明によれば、上述の請求項２の超音波肉厚測定装置において、フレームに位置決め板が２枚設けられており、２枚の位置決め板の間のフレームに、測定部及び軸方向走査機構が設けられていることが好ましい。

請求項３の構成により、肉厚測定時に周方向及び軸方向に走査される測定部は、被測定パイプの周面に固定された２枚の位置決め板の間に位置することになる。つまり、測定部の両側が、位置決め板で被測定パイプに固定される。その結果、測定部の軸方向及び周方向の走査中に、超音波探触子と被測定パイプの周面との間隔が所定範囲に保たれるとともに、フレームの振動が抑えられる。つまり、被測定パイプの周面に対する超音波探触子の位置決め精度が向上する。

請求項４の発明によれば、上述の請求項２の超音波肉厚測定装置において、フレームに、さらに押圧機構が取り付けられていることが好ましい。そして、この押圧機構は、被測定パイプが属するパイプ列に隣り合ったパイプ列に属する複数の被押圧パイプに押圧される押圧板と、押圧板を収納空間から離間するように垂直方向に移動させる第３アクチュエータとを備えることが好ましい。

この押圧機構は、格納状態において収納空間内に納まるように配置されており、拡張状態において第３アクチュエータの作動により、押圧板が被押圧パイプの方向に移動されて、複数の被押圧パイプに押圧されることが好ましい。

請求項４の構成により、押圧機構は、位置決め板の当接面を被測定パイプの周面に強く押し付け、位置決め板を被測定パイプに固定することができる。

ここで、パイプ群がＮ列のパイプ列から構成されているとする。そして、被測定パイプが属するパイプ列を「測定対象パイプ列」と称し、及び、測定対象パイプ列に隣り合ったパイプ列を「隣接パイプ列」と称する。また、隣接パイプ列に属するパイプを「被押圧パイプ」と称する。

超音波肉厚測定装置は、測定対象パイプ列と、隣接パイプ列との間隔から被測定パイプを目指してパイプ群中に挿入される。この際、押圧機構は、格納状態とされて収納空間内に納まっている。

超音波肉厚測定装置は、パイプ群中の被測定パイプの位置で展開状態とされる。この状態で、押圧機構は、第３アクチュエータの作動により拡張状態に遷移される。すなわち、押圧板は、展開状態にある位置決め板とは反対方向、すなわち被押圧パイプの方向に移動されて被押圧パイプに押圧される。つまり、言わば、押圧機構が測定対象パイプ列と隣接パイプ列との間で突っ張る。その結果、押圧機構は、被押圧パイプに対する押圧板の押圧力の反作用として、位置決め板の当接面を被測定パイプに対して強く押し付ける。

請求項５の発明によれば、上述の請求項４の超音波肉厚測定装置において、周方向走査機構は、超音波探触子が取り付けられるホルダを備えており、ホルダは、展開状態において被測定パイプの周面に対向する対向面を備えていることが好ましい。そして、この対向面に接触媒質を蓄える接触媒質保持部材が設けられており、接触媒質保持部材は、展開状態において周面と接触することが好ましい。

請求項５の構成により、超音波探触子を取り付けるホルダの対向面に接触媒質保持部が取り付けられる。これにより、超音波探触子と被測定パイプの周面との間に接触媒質を満たしての肉厚測定、すなわちギャップ法による被測定パイプの肉厚測定を行うことができる。

請求項６の発明によれば、上述の超音波肉厚測定装置において、接触媒質保持部材は、ループ面ファスナであることが好ましい。

請求項６の構成により、接触媒質保持部材として、ループ面ファスナを用いることができる。これにより、接触媒質はループ面ファスナに一時的に蓄えられる。その結果、超音波探触子と被測定パイプの周面との間の空間を接触媒質で満たすことができる。

請求項７の発明によれば、上述の超音波肉厚測定装置において、接触媒質が水であることが好ましい。

請求項８の発明によれば、上述の請求項５又は６の超音波肉厚測定装置において、被測定パイプの肉厚と同時に被測定パイプの真円度を測定することが好ましい。

請求項８の構成により、被測定パイプの肉厚と真円度とを同時に測定することで、肉厚減少が、被測定パイプの内周面の減肉によるのか、外周面の減肉によるのかを判断することができる。

請求項９の発明によれば、上述の超音波肉厚測定装置において、フレームに、パイプ群の深層部に位置する被測定パイプの延在部位まで超音波肉厚測定装置を挿入するための挿入用バーが、着脱自在に取り付けられていることが好ましい。

請求項９の構成により、フレームに挿入用バーを設ければ、被測定パイプがパイプ群の深層部に位置したとしても、その部位に超音波肉厚測定装置を挿入することができる。

請求項１及び２の発明によれば、超音波肉厚測定装置を収納状態でパイプ群中に挿入し、パイプ群中で展開状態として被測定パイプに固定した上で肉厚測定を行うことができる。つまり、超音波肉厚測定装置はパイプ間間隔からパイプ群中に挿入できる程、小型である。また、従来の技術に比べて、被測定パイプの肉厚を容易に測定できる。さらに、超音波肉厚測定装置は周方向走査機構及び軸方向走査機構を備えているので、被測定パイプの肉厚を２次元的（周方向及び軸方向）に測定できる。

請求項３の発明によれば、超音波探触子の走査中に、超音波探触子と被測定パイプの周面との間隔を所定範囲に保つことができる。さらに、測定部の走査に由来して生じるフレームの振動が抑えられる。これらの結果、被測定パイプの周面に対する超音波探触子の位置決め精度が向上する。したがって、実用上十分な精度で被測定パイプの肉厚を測定することができる。

請求項４の発明によれば、押圧機構が測定対象パイプ列と隣接パイプ列との間で突っ張ることにより、位置決め板が被測定パイプに対して強く押し付けられる。その結果、被測定パイプの周面に超音波探触子が精度良く位置決めされる。

請求項５の発明によれば、被測定パイプの肉厚測定をギャップ法で実施することができる。その結果、実用上十分な精度で被測定パイプの肉厚を測定することができる。

請求項６の発明によれば、ループ面ファスナが接触媒質を一時的に保持することにより、水ギャップを安定して保つことができる。また、ループ面ファスナと被測定パイプとの接触摩擦が小さいことから、超音波探触子を被測定パイプの周面に沿って滑らかに走査することができる。さらに、ループ面ファスナの毛足の長さは伸縮可能であるので、超音波探触子と被測定パイプの周面との間隔が変動したとしても、ループ面ファスナは水ギャップを安定的に保つことができる。

請求項７の発明によれば、接触媒質として水を用いているので、接触媒質の取扱いが容易である。

請求項８の発明によれば、被測定パイプの肉厚減少が外周面の減肉によるものか、内周面の減肉によるものかを判定することができる。

請求項９の発明によれば、パイプ群の深層部に位置する被測定パイプに容易に超音波肉厚測定装置を挿入することができる。

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図は、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係について、この発明が理解できる程度に概略的に示したものにすぎない。また、以下、この発明の好適な構成例について説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。したがって、この発明は、以下の実施の形態に何ら限定されない。

＜１＞パイプ群
図１及び図２を参照して、超音波肉厚測定装置が用いられるパイプ群について説明する。図１は、パイプ群の斜視図であり、及び図２は、パイプの延在方向に垂直な面で切断したパイプ群の断面図である。

図１に示すように、パイプ群ＰＧは、Ｍ×Ｎ本（ただし、Ｍは２以上の整数、及びＮは２以上の整数）の円筒形のパイプＰ，Ｐ，・・・からなる。これらのパイプＰ，Ｐ，・・・の全ては、同一方向に沿って延在している。つまり、パイプ群ＰＧを構成する全パイプＰの管軸は、実質的に互いに平行に延在している。同時に、これらのパイプＰ，Ｐ，・・・は、Ｍ行Ｎ列に配置されている。図１及び図２では、Ｍ＝５及びＮ＝６の場合、つまり、パイプ群ＰＧが５行６列に配列されたパイプＰからなる場合を示している。

パイプ群ＰＧの内部に、肉厚測定をすべきパイプＰが配置されている。以下、肉厚測定すべきパイプを特に「被測定パイプＰＭ」と称する。図示の例では、パイプ群ＰＧの左下隅のパイプＰを基準（１行１列）としたときに、被測定パイプＰＭ（ハッチングを付したパイプ）は２行３列に位置している。

図２に示すように、パイプ群ＰＧを構成する任意の１列をパイプ列Ｃ（ｃ）と称する（ただし、ｃは１≦ｃ≦Ｎの整数）。同様に、パイプ群ＰＧを構成する任意の１行をパイプ行Ｒ（ｒ）と称する（ただし、ｒは１≦ｒ≦Ｍの整数）。

また、列方向（図面上下方向）に沿って互いに隣り合う２本のパイプＰ及びＰの間の間隔を「列方向パイプ間間隔ｄｃ」と称する。同様に、行方向（図面左右方向）に沿って互いに隣り合う２本のパイプＰ及びＰの間の間隔を「行方向パイプ間間隔ｄｒ」と称する。なお、列方向パイプ間間隔ｄｃ及び行方向パイプ間間隔ｄｒの両者を特に区別する必要がない場合、すなわち、単に隣り合ったパイプＰ及びＰ間の間隔を表す場合には、単に「パイプ間間隔ｄ」と表記する。

＜２＞超音波肉厚測定装置の概要
図３及び図４を参照して、この発明の超音波肉厚測定装置の構造及び動作を概説する。なお、この項では、説明に直接関係のない細部の構成に関する記述及び図示を省略するとともに、理解の容易さを考慮して構成を単純化している。超音波肉厚測定装置の細部の構成は次項以降で説明する。

図３（Ａ）及び（Ｂ）は、超音波肉厚測定装置が取ることのできる２状態、すなわち収納状態及び展開状態の説明に供する模式的な斜視図である。詳細には、図３（Ａ）は収納状態にある超音波肉厚測定装置を示し、及び図３（Ｂ）は展開状態にある超音波肉厚測定装置を、被測定パイプとともに示す。

まず、図３（Ａ）を参照して、超音波肉厚測定装置１０の構成要素の中から、この項の説明に必要な要素を抜き出して簡単に説明する。

超音波肉厚測定装置１０は、フレーム１２と、筐体３０と、位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒとを構成要素の一部として備えている。

フレーム１２は、言わば長尺な矩形の窓枠状に形成されていて、パイプ間間隔ｄよりも小さい厚みＤを有している。ここで、フレーム１２の厚みＤと等しい間隔で平行に対向し、かつフレーム１２を含む２平面Ｐ１及びＰ２を想定し、これら仮想の２平面Ｐ１及びＰ２で挟まれた空間を「収納空間２２」と称する。

筐体３０は、パイプ間間隔ｄよりも小さい厚みを有する箱体である。筐体３０は、上述した仮想の２平面Ｐ１及びＰ２に垂直に延在する４つの側面と、平面Ｐ１及びＰ２に平行に延在する２つの表面とで囲まれている。この筐体３０は、一対の位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒの間に配置され、軸方向走査機構１８（不図示：図５）を介してフレーム１２に取り付けられている。第１支持部３２には、筐体３０を回動させるための第１アクチュエータ（不図示）が取り付けられている。

ここで、筐体３０を囲む４側面及び２表面のうち、位置決め板３４Ｌに面する側面を第１側面と称する。また、第１側面に対向する側面、すなわち位置決め板３４Ｒに面する側面を第２側面と称する。また、第１支持部３２が取り付けられている側面を第３側面と称する。また、第３側面に対向する側面を第４側面と称する。また図３（Ａ）において目視できる表面を第１表面と称する。さらに、第１表面に対向する表面を第２表面と称する。

筐体３０の第１側面には、被測定パイプＰＭの外径に沿って湾曲した開口として湾曲切欠面３０ａが形成されている。この湾曲切欠面３０ａの内側の筐体３０内部に超音波探触子２６と周方向走査機構２８とが備えられている。また、筐体３０の第３側面には、第２側面に近い側に筐体３０を軸支する第１支持部３２が備えられている。

位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒは、フレーム１２の図面左右方向の両端付近に位置するほぼ矩形平板状の部品であり、パイプ間間隔ｄよりも小さい厚みを有している。位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒの外観形状は、厚みが薄い点を除いて、筐体３０の外観形状に類似している。すなわち、位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒには、湾曲切欠面３０ａと類似した形状、すなわち被測定パイプＰＭの外径に沿った形状の当接面３４Ｌａ及び３４Ｒａが、それぞれ形成されている。

位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒは、それぞれ第２支持部３８Ｌ及び３８Ｒを介してフレーム１２に軸支されている。第２支持部３８Ｌ及び３８Ｒのそれぞれには、位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒを回動させるための第２アクチュエータ（不図示）が取り付けられている。

図３（Ａ）に示す収納状態においては、筐体３０は、収納空間２２内で水平に寝た状態、すなわち横倒しの状態で、収納空間２２からはみ出さないように収納されている。同様に、位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒも、収納空間２２内で水平に寝た状態、すなわち横倒しの状態で、収納空間２２からはみ出さないように収納されている。

図３（Ｂ）に示す展開状態においては、第１アクチュエータの作動により、筐体３０の湾曲切欠面３０ａ側が第１支持部３２を支点として直角に回動される（図中矢印Ａ）。これにより、筐体３０は、上述した収納空間２２を規定する仮想の２平面Ｐ１及びＰ２に垂直に立設される。これにより、湾曲切欠面３０ａは被測定パイプＰＭの周面Ｓに間隔を空けて対向する。

筐体３０の場合と同様に、第２アクチュエータの作動により位置決め板３４Ｌ，３４Ｒが第２支持部３８Ｌ及び３８Ｒを支点として直角に回動される（図中矢印Ｂ及びＣ）。これにより当接面３４Ｌａ，３４Ｒａが、被測定パイプＰＭの周面Ｓに固定される。その結果、筐体３０内部に設けられた超音波探触子２６が、被測定パイプＰＭの周面Ｓに位置決めされる。

この状態で、周方向走査機構２８及び軸方向走査機構１８（不図示：後述）を稼働することで、超音波探触子２６は、被測定パイプＰＭの周面Ｓに沿って、２次元的（周方向及び軸方向）に走査される（図中矢印Ｇ及びＥ参照）。

次に、図４（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、超音波肉厚測定装置の動作の概略を説明する。

図４（Ａ）は、超音波肉厚測定装置をパイプ群中に挿入している様子を、パイプの管軸方向から見た断面図である。図４（Ｂ）は、パイプ群中で肉厚測定の準備が整った超音波肉厚測定装置の様子を、図４（Ａ）と同方向から見た断面図である。なお、図４（Ａ）及び（Ｂ）では、フレーム１２の短辺に対応する側面（後述する剛体板１２Ｌ）が見えている。

被測定パイプＰＭの肉厚測定を行うに当たっては、まず、超音波肉厚測定装置１０をパイプ群ＰＧ中の被測定パイプＰＭ（ハッチングを付したパイプ）の位置まで挿入する必要がある。ここで、被測定パイプＰＭは、パイプ列Ｃ（ｃ）に属しているものとする。

図４（Ａ）に示すように、超音波肉厚測定装置１０は、パイプ列Ｃ（ｃ）とＣ（ｃ＋１）との行方向パイプ間間隔ｄｒからパイプ群ＰＧ中に挿入される。より詳細には、フレーム１２の長辺をパイプＰの管軸にほぼ平行に保ったまま超音波肉厚測定装置１０をパイプ群ＰＧ中に挿入する。行方向パイプ間間隔ｄｒを通り抜け可能なように、超音波肉厚測定装置１０は収納状態とされる。つまり、超音波肉厚測定装置１０の厚みが、行方向パイプ間間隔ｄｒよりも小さく抑えられる。

図４（Ｂ）に示すように、被測定パイプＰＭに到達した超音波肉厚測定装置１０は、肉厚測定を行うために展開状態に遷移される。すなわち、まず、位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒが直角に回動され、当接面３４Ｌａ及び３４Ｒａが被測定パイプＰＭの周面Ｓに固定される。次に、筐体３０が回動され、湾曲切欠面３０ａが被測定パイプＰＭの周面Ｓに対して間隔を空けて対向される。つまり、湾曲切欠面３０ａの内側に位置する超音波探触子２６が周面Ｓに対して垂直に位置決めされる。なお、図４（Ｂ）は、管軸方向から見た図面であるので、位置決め板３４Ｌのみが示されている。

この状態で、軸方向走査機構１８及び周方向走査機構２８を稼働することにより、超音波探触子２６を周面Ｓで２次元的（周方向及び軸方向）に走査しながら被測定パイプＰＭの肉厚測定が行われる。

＜３＞超音波肉厚測定装置の構造の詳細
図５〜図１０を参照して、超音波肉厚測定装置の構造を詳細に説明する。

図５〜図７は超音波肉厚測定装置の正面図、側面図、及び平面図である。

超音波肉厚測定装置１０は、フレーム１２と、測定部１４と、位置決め部１６と、軸方向走査機構１８と、収納展開部２０と、押圧機構２１とを備えている。

ここで、以下の説明に用いる座標系を定義する。図５に示すように、図面左右方向をＸ方向と称する。また、図面上下方向をＹ方向と称する。さらに、Ｘ方向及びＹ方向の両者に直交する方向をＺ方向と称するとともに、図５の紙面表面側を「正面側」と、及び紙面裏面側を「背面側」とそれぞれ称する。

また、「収納状態」とは、位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒ並びに筐体３０が、収納空間２２から、はみ出さないで、収納空間２２内に収納された状態を示す。また、「展開状態」とは、位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒ並びに筐体３０が回動されることにより、平面Ｐ１及びＰ２（図３（Ａ））に対して垂直に立った状態を示す。

（１）フレーム
フレーム１２は、既に説明した通り、隣り合うパイプＰ及びＰ同士のパイプ間間隔ｄに挿入可能な厚みＤを有している。フレーム１２は、互いに連結された４本の剛体板から構成されており、平面形状が矩形状の枠体である。

より詳細には、フレーム１２は、矩形の長辺に対応していて互いに平行に延在する第１及び第２フレーム部としての２本の剛体板１２Ｕ及び１２Ｄと、矩形の短辺に対応していて互いに平行に延在する第３及び第４フレーム部としての２本の剛体板１２Ｌ及び１２Ｒとから構成されている。

フレーム１２の厚みＤ（すなわちＺ方向の長さ）は、隣り合うパイプＰ及びＰ同士のパイプ間間隔ｄに挿入可能な厚みとされている。つまり、フレーム１２の厚みＤはＤ＜ｄの大きさである。より正確には、フレーム１２の厚みＤは、Ｄ＜ｄｃ及びＤ＜ｄｒのいずれか一方又は双方が成り立つ大きさである。

フレーム１２は、ガイド板３１及び３１と、挿入用バー２４とを備えている。

ガイド板３１及び３１は、剛体板１２ＵのＺ方向の両側（正面側及び背面側）に取り付けられた平板である。ガイド板３１及び３１は互いに平行に延在し、両ガイド板３１及び３１の間隔はフレーム１２の厚みＤと等しくされている。ガイド板３１及び３１は、補助固定杆３０ｃ（後述）を挟むようにＹ方向に図中下側に向かって延在している。また、ガイド板３１及び３１は、軸方向走査機構１８のスライダ１８ｂ（後述）の移動範囲にわたってＸ方向に延在している。

一対の挿入用バー２４及び２４は、剛体板１２Ｕの上面に着脱自在に取り付けられており、フレーム１２の外側に向かって延在している。挿入用バー２４及び２４は収納空間２２からはみ出さないように配置されている。挿入用バー２４及び２４は、超音波肉厚測定装置１０をパイプ群ＰＧの深層部に挿入する際に用いる長尺なロッドである。挿入用バー２４及び２４の一端は、剛体板１２Ｕの上面に接続されている。そして、挿入用バー２４及び２４の他端は、連結バー２４ａで互いに接続されている。連結用バー２４ａの中央部付近には、超音波肉厚測定装置１０をパイプ群ＰＧ中に挿入する際の取っ手となるグリップ２４ｂが設けられている。

（２）測定部
測定部１４は、フレーム１２に軸方向走査機構１８（後述）を介して取り付けられていて、超音波探触子２６、及び超音波探触子２６を被測定パイプＰＭの周方向に沿って走査する周方向走査機構２８を備えている。さらに、測定部１４は、内部に超音波探触子２６及び周方向走査機構２８が備えられた筐体３０と、筐体３０をフレーム１２に対して回動自在に軸支する第１支持部３２とを備えている。

つまり、測定部１４は、筐体３０と、第１支持部３２と、超音波探触子２６と、周方向走査機構２８とを備えている。

図３（Ａ）及び（Ｂ）を参照して既に説明したように、筐体３０はパイプ間間隔ｄ以下の厚み（Ｚ方向の長さ）を有している。筐体３０は中空の箱体であり、内部に超音波探触子２６及び周方向走査機構２８が収納されている。なお、超音波探触子２６及び周方向走査機構２８については後述する。

筐体３０は、展開状態（図３（Ｂ））で見た場合に、被測定パイプＰＭに対向する第１側面の中央部分が、第２側面に向かってほぼ半円状に凹んでおり、この凹んだ部分が開口している。つまり、この開口は、筐体３０の第１及び第２表面をほぼ半円状に湾曲して切欠し、かつ、切欠された部分の第１側面を取り除くことにより形成されている。

第１側面において、開口が形成された領域を湾曲切欠面３０ａと称する。湾曲切欠面３０ａの湾曲の直径は、被測定パイプＰＭの外径とほぼ同じ大きさとされている。また、湾曲切欠面３０ａは、展開状態において被測定パイプＰＭの周面Ｓとの間に、一定の間隔を形成するように配置されている。湾曲切欠面３０ａは、言わば無蓋の開口であり、超音波探触子２６がこの開口の奥に配置されている。

筐体３０のＺ方向に対向する両表面には、一対のガイド孔３０ｂ及び３０ｂが形成されている。ガイド孔３０ｂ及び３０ｂは、後述の周方向走査機構２８の構成要素となっている。

ガイド孔３０ｂ及び３０ｂは、湾曲切欠面３０ａと等しい曲率に湾曲した円弧状の長孔である。このガイド孔３０ｂ及び３０ｂは、超音波探触子２６を被測定パイプＰＭの周方向に走査させる際のガイドとして機能する。ガイド孔３０ｂ及び３０ｂは、湾曲切欠面３０ａがなす半円の中央部付近から上側に向かって、円弧状に湾曲しながらほぼ９０°の角度範囲に延在している。

補助固定杆３０ｃは、その基端側が筐体３０の第４側面に固定されていて、先端側が第４側面からＹ方向に沿って、剛体板１２Ｕ方向に向かって延在して設けられている。補助固定杆３０ｃは、後述する図８（Ａ）からも明らかなように、断面楕円形のパイプで構成されている。この楕円の長径は、フレーム１２の厚みＤにほぼ等しい。また楕円の短径は、フレーム１２の厚みＤよりも小さい。補助固定杆３０ｃの上側部分は、ガイド板３１及び３１で挟まれている。補助固定杆３０ｃのパイプの先端は、フレーム１２等の他部品には接続されていない。つまり、補助固定杆３０ｃの先端は自由端である。

ここで、図８を参照して、補助固定杆３０ｃとガイド板３１及び３１との位置関係について説明する。

図８（Ａ）は、補助固定杆の構成を模式的に示す斜視図である。図８（Ｂ）は、収納状態における、図５のＡ−Ａ断面図である。図８（Ｃ）は、展開状態における、図５のＡ−Ａ断面図である。

図８（Ａ）は、収納状態における補助固定杆３０ｃとガイド板３１及び３１の配置関係を示している。補助固定杆３０ｃの先端側領域は、ガイド板３１及び３１に挟まれるように位置している。

図８（Ｂ）に示すように、収納状態においては、補助固定杆３０ｃは、楕円の長軸がＸ方向に延在するように配置される。したがって、収納状態では、補助固定杆３０ｃとガイド板３１及び３１の間には若干の間隔が存在する。

それに対し、図８（Ｃ）に示すように、展開状態においては、筐体３０の回動に伴い、楕円の長軸がＺ方向に延在する。したがって、展開状態では、補助固定杆３０ｃは両ガイド板３１及び３１に当接する。

再び図５〜図７を参照すると、第１支持部３２は、軸方向走査機構１８のスライダ１８ｂ（後述）と筐体３０との間に介在し、筐体３０をフレーム１２に対して回動自在に軸支している。より詳細には、第１支持部３２は、筐体３０の第３側面（下端）の第２側面に近接した位置に、ボルト等により接続されている。第１支持部３２は、接続部３２ａと、回動軸３２ｂと、基部３２ｃとを備えている。上述のように補助固定杆３０ｃの先端は自由端であるので、第１支持部３２は筐体３０を、言わば片持ち支持している。

回動軸３２ｂは、接続部３２ａと基部３２ｃとの間に介在し、Ｙ方向に延在している。Ｘ方向に関して言えば、回動軸３２ｂは、筐体３０の湾曲切欠面３０ａとは反対側の第２側面付近に位置している。回動軸３２ｂは、剛体板１２Ｄに垂直に延在していて、筐体３０をフレーム１２に対して回動自在に支持している。つまり、回動軸３２ｂは、筐体３０がフレーム１２の正面側に回動する際の回転中心となっている。

基部３２ｃは、接続部３２ａ及び回動軸３２ｂを介して、筐体３０を支持している。基部３２ｃは、軸方向走査機構１８のスライダ１８ｂに固定されている。また、基部３２ｃには、収納展開部２０を構成する第１エアシリンダ２０ａが取り付けられている。第１エアシリンダ２０ａのピストンロッド２０ｃは、接続部３２ａに接続されている。この第１エアシリンダ２０ａの作動により、接続部３２ａ、したがって筐体３０が回動する。なお、第１エアシリンダ２０ａの詳細については後述する。

（３）超音波探触子及び周方向走査機構
ここで、図９を参照して、超音波探触子２６及び周方向走査機構２８の詳細について説明する。図９は、超音波探触子２６及び周方向走査機構２８の構造の説明に供する筐体３０の正面図である。なお、図９において、筐体３０の内部の構成要素については破線で示してある。また、図９において、２点鎖線は、周方向に移動される前のホルダ２８ａの位置（以下、「初期位置」と称する。）を示している。

周方向走査機構２８は、ホルダ２８ａと、アーム２８ｂと、ワイヤ２８ｃと、上述のガイド孔３０ｂ及び３０ｂとから構成される。超音波探触子２６は、ホルダ２８ａに取り付けられている。

ホルダ２８ａは直方体状の箱体である。ホルダ２８ａの内部には探触子収納空間２８ｄが形成されており、この探触子収納空間２８ｄに超音波探触子２６が配置されている。

ホルダ２８ａは、展開状態において、被測定パイプＰＭの周面Ｓに対向する対向面２８ｋを備えている。この対向面２８ｋには、超音波探触子２６が超音波の送受信を行うための円形開口２８ｆが設けられている。対向面２８ｋの反対側に延在するホルダ２８ａの底面には、ワイヤ２８ｃと接続されるアーム２８ｂが設けられている。また、ホルダ２８ａの両側面のそれぞれには、ガイド孔３０ｂ及び３０ｂに係合される２本のガイドピン２８ｅ及び２８ｅが突設されている。

また、ホルダ２８ａには、探触子収納空間２８ｄに連通して、接触媒質である水を供給するための水供給パイプ（不図示）が接続されている。また、ホルダ２８ａには、超音波探触子２６の制御と測定結果の伝送とを行うためのケーブル２８ｊが接続されている。さらに、ホルダ２８ａの対向面２８ｋには、接触媒質保持部材としてのループ面ファスナ２８ｇが設けられている。

探触子収納空間２８ｄは、円形開口２８ｆを除いて液密に形成されている。水供給パイプから探触子収納空間２８ｄに供給された水は、この円形開口２８ｆから外部に放出される。つまり、探触子収納空間２８ｄ内で、超音波探触子２６は、円形開口２８ｆの奥に配置されており、超音波探触子２６と円形開口２８ｆとの間には間隙が設けられている。水供給パイプから供給された水は、この間隙を通って放出され、被測定パイプＰＭの周面Ｓと超音波探触子２６との間に水ギャップを形成する。

ガイドピン２８ｅ及び２８ｅは、円柱状の部品であり、ホルダ２８ａの各側面に２本ずつ設けられている。ガイドピン２８ｅ，２８ｅ及び２８ｅ，２８ｅは、ガイド孔３０ｂ及び３０ｂに摺動自在に嵌め込まれる。その結果、ホルダ２８ａは、超音波探触子２６を周面Ｓに垂直に保持したまま、ガイド孔３０ｂ及び３０ｂに沿って、被測定パイプＰＭの周方向に移動可能となる。

ループ面ファスナ２８ｇは、ホルダ２８ａの対向面２８ｋの円形開口２８ｆを除いた領域に貼り付けられている。ループ面ファスナ２８ｇの毛足の長さは、展開状態（肉厚測定を行う状態）において、被測定パイプＰＭの周面Ｓに接触する程度とする。ループ面ファスナ２８ｇは、肉厚測定中に円形開口２８ｆから放出される水を、密集したループ中に一時的に保持する。これにより、被測定パイプＰＭの周面Ｓと超音波探触子２６との間の水ギャップを安定に保つ。

アーム２８ｂは、ホルダ２８ａの底面に接続された板状屈曲片である。アーム２８ｂは、ホルダ２８ａの底面への固定部から、湾曲切欠面３０ａの湾曲に沿って“く”字形に屈曲されて下側に延出している。アーム２８ｂの端部には、ワイヤ接続部２８ｈが設けられており、ワイヤ接続部２８ｈにワイヤ２８ｃの先端が接続される。

ワイヤ２８ｃは、一端がコントローラ４２（図１１）に設けられた周方向ワイヤ駆動装置４２ａ（図１１）に接続されている。そして、ワイヤ２８ｃは、スリーブ２８ｉで筐体３０内部まで案内されて、他端がアーム２８ｂのワイヤ接続部２８ｈに接続されている。

周方向ワイヤ駆動装置４２ａを駆動することにより、筐体３０内においてワイヤ２８ｃの長さを自在に変更することができる。その結果、ワイヤ２８ｃに掛かる軸力（圧縮力及び引張力）により、ホルダ２８ａは、ガイド孔３０ｂ及び３０ｂに沿って、被測定パイプＰＭの周方向に自在にスライド移動する（図中矢印Ｆ参照）。

なお、図９中、２点鎖線で示す位置を、超音波探触子２６を担持するホルダ２８ａの初期位置とする。周方向ワイヤ駆動装置４２ａを駆動してワイヤ２８ｃをスリーブ２８ｉに引っ張り込むことにより、ホルダ２８ａは、ガイド孔３０ｂとガイドピン２８ｅの案内により、初期位置から点線で示す位置へと移動される。

（４）位置決め部
再び図５〜図７を参照して、位置決め部の構成の詳細を説明する。

位置決め部１６は、フレーム１２に取り付けられていて、被測定パイプＰＭに固定されることで、被測定パイプＰＭの周面Ｓに対して超音波探触子２６を位置決めする機能を有する。

位置決め部１６は、パイプ間間隔ｄよりも小さい厚みを有する２枚の位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒと、２枚の位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒのそれぞれをフレーム１２に回動自在に軸支する第２支持部３８Ｌ及び３８Ｒと、２枚の位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒのそれぞれに形成されていて、被測定パイプＰＭの周面Ｓに当接する当接面３４Ｌａ及び３４Ｒａとを備えている。なお、２枚の位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒの間のフレーム１２に、測定部１４及び軸方向走査機構１８が設けられている。

つまり、位置決め部１６は、２枚の位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒと、第２支持部３８Ｌ及び３８Ｒとを備えている。

図５に示す構成例では、位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒは、フレーム１２の左右の両フレーム部に配置されている。より詳細には、位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒは、それぞれ既に説明した第３及び第４フレーム部としての剛体板１２Ｌ及び１２Ｒに第２支持部３８Ｌ及び３８Ｒを介して取り付けられている。

位置決め板３４Ｌと第２支持部３８Ｌ、及び位置決め板３４Ｒと第２支持部３８Ｒは、実質的に鏡像関係にある。したがって、以下の記載では、位置決め板３４Ｌ及び第２支持部３８Ｌのみの説明を行う。なお、以降の説明を、位置決め板３４Ｒ及び第２支持部３８Ｒに適用する場合には、各部品を示す符号中の添字“Ｌ”を“Ｒ”と、及び“左”を“右”とそれぞれ読み替えればよい。

位置決め板３４Ｌは、パイプ間間隔ｄ以下の厚みを有する板状部品である。位置決め板３４Ｌは、展開状態下（図３（Ｂ））で被測定パイプＰＭに対向する側の端面が、ほぼ半円状に湾曲して切欠されている。この切欠された端面が当接面３４Ｌａである。当接面３４Ｌａの直径は、被測定パイプＰＭの外径と等しく形成されている。

第２支持部３８Ｌは、剛体板１２Ｌと位置決め板３４Ｌとの間に介在し、位置決め板３４Ｌをフレーム１２に回動自在に軸支している。より詳細には、第２支持部３８Ｌは、位置決め板３４Ｌの一方の端部、すなわち図５中では左端部（当接面３４Ｌａとは反対側の端面付近）にボルト等で固定されている。第２支持部３８Ｌは、接続部３８Ｌａと、回動軸３８Ｌｂと、基部３８Ｌｃとを備えている。

回動軸３８Ｌｂは、接続部３８Ｌａと基部３８Ｌｃとの間に介在し、Ｙ方向に延在している。回動軸３８Ｌｂは、位置決め板３４Ｌをフレーム１２に対して回動自在に支持している。つまり、回動軸３８Ｌｂは、位置決め板３４Ｌがフレーム１２の正面側に回動する際の回転中心となっている。

基部３８Ｌｃは、剛体板１２Ｌに固定されており、接続部３８Ｌａ及び回動軸３８Ｌｂを介して位置決め板３４Ｌを支持している。また、基部３８Ｌｃには、収納展開部２０を構成する第２エアシリンダ２０Ｌが取り付けられている。第２エアシリンダ２０Ｌのピストンロッド２０Ｌｃは、接続部３８Ｌａに接続されている。この第２エアシリンダ２０Ｌの作動により、接続部３８Ｌａ、したがって位置決め板３４Ｌが回動する。なお、第２エアシリンダ２０Ｌの詳細については後述する。

（５）軸方向走査機構
軸方向走査機構１８は、フレーム１２に取り付けられていて、超音波探触子２６を被測定パイプＰＭの軸方向に沿って走査する機能を有する。軸方向走査機構１８は、２枚の位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒの間のフレーム１２に取り付けられている。

詳細には、軸方向走査機構１８は、スライドレール１８ａと、スライダ１８ｂと、ワイヤ１８Ｌ及び１８Ｒと、ストッパ１８ｄ及び１８ｄを備えている。

スライドレール１８ａは、フレーム１２の、図５中下側に位置する第２フレーム部としての剛体板１２Ｄに取り付けられている。

スライダ１８ｂは、スライドレール１８ａに係合され、スライドレール１８ａ上を左右にスライド移動する。上述のように、スライダ１８ｂには、第１支持部３２を介して筐体３０が接続されている。

ワイヤ１８Ｌは、その一端がスライダ１８ｂの一端部すなわち図５中では左端部に接続されている。同様にワイヤ１８Ｒの一端は、スライダ１８ｂの他端部すなわち図５中では右端部に接続されている。ワイヤ１８Ｌ及び１８Ｒは、スリーブに案内されてコントローラ４２（図１１）に導かれ、それぞれの他端がコントローラ４２に設けられた軸方向ワイヤ駆動装置４２ｂ（図１１）に接続されている。

つまり、ワイヤ１８Ｌ及び１８Ｒと、スライダ１８ｂと、軸方向ワイヤ駆動装置４２ｂとで、閉じたループが形成される。したがって、軸方向ワイヤ駆動装置４２ｂを、ワイヤ１８Ｌを引っ張り、かつワイヤ１８Ｒを送り出すように駆動することで、スライドレール１８ａ上でスライダ１８ｂを左方向にスライドさせることができる。同様に、ワイヤ１８Ｌを送り出し、かつワイヤ１８Ｒを引っ張るように駆動することで、スライドレール１８ａ上でスライダ１８ｂを右方向にスライドさせることができる。

ストッパ１８ｄ及び１８ｄは、第２フレーム部としての剛体板１２Ｄに取り付けられたブロック体であり、スライドレール１８ａを左右方向から挟むように設けられている。ストッパ１８ｄ及び１８ｄは、スライダ１８ｂのスライドレール１８ａからの脱落を防ぐ機能を有する。それとともに、ストッパ１８ｄ及び１８ｄは、ワイヤ１８Ｌ及び１８Ｒのスリーブを固定する機能を有する。

（６）収納展開部
収納展開部２０は、測定部１４及び位置決め部１６の両者を、パイプ間間隔ｄよりも小さい厚みでフレーム１２に収納した収納状態、及び、パイプ間間隔ｄ以上の寸法に展開して、位置決め部１６を被測定パイプＰＭに固定し、かつ超音波探触子２６を位置決めする展開状態の２状態の間で遷移させる機能を有する。収納展開部２０は、第１支持部３２と第２支持部３８Ｌ及び３８Ｒのそれぞれに設けられていて、筐体３０と位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒのそれぞれを回動させる第１エアシリンダ２０ａと第２エアシリンダ２０Ｌ及び２０Ｒとを備えている。

なお、ここで、第１エアシリンダ２０ａが「第１アクチュエータ」に対応する。また、第２エアシリンダ２０Ｌ及び２０Ｒが「第２アクチュエータ」に対応する。

第１エアシリンダ２０ａは、第１支持部３２の基部３２ｃと接続部３２ａとの間に介在している。より詳細には、第１エアシリンダ２０ａのシリンダチューブ２０ｂが、Ｚ方向に揺動自在に基部３２ｃに取り付けられている。そして、第１エアシリンダ２０ａのピストンロッド２０ｃが、Ｚ方向に揺動自在に接続部３２ａに取り付けられている。

その結果、第１エアシリンダ２０ａにエアが供給されてピストンロッド２０ｃが伸張すると、接続部３２ａ、したがって筐体３０が回動軸３２ｂを中心にして、収納空間２２から正面側に向かって直角に回動する。

第２エアシリンダ２０Ｌ及び２０Ｒは、第２支持部３８Ｌ及び３８Ｒの基部３８Ｌｃ及び３８Ｒｃと、接続部３８Ｌａ及び３８Ｒａとの間に介在している。より詳細には、第２エアシリンダ２０Ｌ及び２０Ｒのシリンダチューブ２０Ｌｂ及び２０Ｒｂが、Ｚ方向に揺動自在に基部３８Ｌｃ及び３８Ｒｃに取り付けられている。そして、第２エアシリンダ２０Ｌ及び２０Ｒのピストンロッド２０Ｌｃ及び２０Ｒｃが、Ｚ方向に揺動自在に接続部３８Ｌａ及び３８Ｒａに取り付けられている。

その結果、第２エアシリンダ２０Ｌ及び２０Ｒにエアが供給されてピストンロッド２０Ｌｃ及び２０Ｒｃが伸張すると、接続部３８Ｌａ及び３８Ｒａ、したがって位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒが回動軸３８Ｌｂ及び３８Ｒｂを中心にして、収納空間２２から正面側に向かって直角に回動する。

（７）押圧機構
次に、適宜図６，図７及び図１０を参照して、押圧機構の構成を詳細に説明する。図１０（Ａ）は、格納状態にある押圧機構をパイプ列とともに示す側面図である。図１０（Ｂ）は、拡張状態にある押圧機構をパイプ列とともに示す側面図である。

押圧機構２１は、フレーム１２に取り付けられている。押圧機構２１は、被測定パイプＰＭが属する測定対象パイプ列Ｃ（ｃ）に隣り合った隣接パイプ列Ｃ（ｃ＋１）に属する複数の被押圧パイプＰＰに押圧される押圧板２１Ｌａ及び２１Ｒａと、押圧板２１Ｌａ及び２１Ｒａを収納空間２２から離間するように垂直方向に移動させる第３エアシリンダ２１Ｌｂ及び２１Ｒｂとを備える。なお、第３エアシリンダ２１Ｌｂ及び２１Ｒｂが「第３アクチュエータ」に対応する。

押圧機構２１は、格納状態（図１０（Ａ））において、収納空間２２内に納まるように配置されており、拡張状態（図１０（Ｂ））において、第３エアシリンダ２１Ｌｂ及び２１Ｒｂの作動により、押圧板２１Ｌａ及び２１Ｒａが被押圧パイプＰＰの方向に移動されて、複数の被押圧パイプＰＰに押圧される。

より詳細には、押圧機構２１は、剛体板１２Ｌすなわち図５においてフレーム１２の左側に取り付けられた左側押圧部２１Ｌと、剛体板１２Ｒすなわち図５においてフレーム１２の右側に取り付けられた右側押圧部２１Ｒとを備えている。

左側押圧部２１Ｌは、剛体板１２Ｌに、フレーム１２の外側に張り出して取り付けられている。左側押圧部２１Ｌは、押圧板２１Ｌａと、第３エアシリンダ２１Ｌｂと、リンク２１Ｌｃ及び２１Ｌｄと、基部２１Ｌｅを備えている。

右側押圧部２１Ｒは、剛体板１２Ｒに、フレーム１２の外側に張り出して取り付けられている。右側押圧部２１Ｒは、押圧板２１Ｒａと、第３エアシリンダ２１Ｒｂと、リンク２１Ｒｃ及び２１Ｒｄと、基部２１Ｒｅを備えている。

押圧機構２１を構成する左側押圧部２１Ｌと右側押圧部２１Ｒとは、互いに鏡像関係にある。したがって、以下の記載では、左側押圧部２１Ｌのみの説明を行う。なお、以下の説明を、右側押圧部２１Ｒに適用する場合には、各部品を示す符号中の添字“Ｌ”を“Ｒ”と読み替えればよい。

左側押圧部２１Ｌにおいて、第３エアシリンダ２１Ｌｂは、基部２１Ｌｅを介して剛体板１２Ｌに固定されている。第３エアシリンダ２１ＬｂのピストンロッドはＹ方向に伸縮可能であり、リンク２１Ｌｃに取り付けられている。

リンク２１Ｌｃ及び２１Ｌｄは、基部２１Ｌｅと押圧板２１Ｌａとの間に、揺動自在に介在している。その結果、第３エアシリンダ２１ＬｂのピストンロッドのＹ方向に沿った伸縮は、リンク２１Ｌｃ及び２１ＬｄでＺ方向の往復運動に変換される。

つまり、図１０（Ａ）に示すように、ピストンロッドが収縮した状態においては、押圧板２１Ｌａは、収納空間２２内に納まっている。

しかし、ピストンロッドが伸張すると、図１０（Ｂ）に示すように、リンク２１Ｌｃ及び２１Ｌｄに接続されている押圧板２１Ｌａが収納空間２２から離間するようにＺ方向に移動される。

そして、第３エアシリンダ２１Ｌｂのピストンロッドが伸びた状態、つまり拡張状態で、押圧板２１Ｌａは、隣接パイプ列Ｃ（ｃ＋１）に属する複数の被押圧パイプＰＰに押圧される。

その結果、押圧板２１Ｌａが被押圧パイプＰＰを押圧する反作用として、位置決め板３４Ｌ，３４Ｒの当接面３４Ｌａ，３４Ｒａが被測定パイプＰＭの周面Ｓに押し付けられる。よって、筐体３０に備えられた超音波探触子２６が周面Ｓに対して位置決めされる。

＜４＞肉厚測定システム
図１１を参照して、被測定パイプの肉厚測定に用いる肉厚測定システムについて説明する。図１１は、肉厚測定システムの構成を示すブロック図である。

図１１に示すように、肉厚測定システム４０は、超音波肉厚測定装置１０と、コントローラ４２と、水供給装置４４と、コンプレッサ４６と、携帯型コンピュータ４８と、探触子制御装置５０とを備えている。

探触子制御装置５０は、超音波探触子２６と携帯型コンピュータ４８との間に介在している。探触子制御装置５０は、超音波探触子２６の動作条件（超音波の周波数変更、音速切換及び検出感度切換等）を制御する。これとともに、探触子制御装置５０は、携帯型コンピュータ４８が記憶するプログラムの指令に従い、超音波探触子２６からの超音波送受信のＯＮ／ＯＦＦ、受信データ（受信エコー）の取り込み、及び受信データの携帯型コンピュータ４８への送信などを行う。

携帯型コンピュータ４８は、探触子制御装置５０の起動、受信データの取り込み、及びデータ処理のためのプログラムを記憶している。携帯型コンピュータ４８のプログラムからの測定開始指令は、探触子制御装置５０に送信される。測定開始指令を受信した探触子制御装置５０は、ケーブル２８ｊを介して超音波探触子２６を起動する。つまり、探触子制御装置５０は、周方向走査及び軸方向走査に同期して、超音波探触子２６から被測定パイプＰＭの周面に向けて超音波を送信させる。これと同時に、超音波探触子２６が受信した被測定パイプＰＭからの反射エコー（受信データ）の取り込みを行う。探触子制御装置５０に取り込まれた受信データは、携帯型コンピュータ４８に送信され、携帯型コンピュータ４８のハードディスク等に記録される。

携帯型コンピュータ４８のプログラムは、記録された測定結果のデータ処理を行い、ユーザの所望に応じて、例えば２次元肉厚マップ等としてディスプレイ等の表示装置に表示する。

コントローラ４２は、超音波肉厚測定装置１０の各種制御を行う。具体的には、コントローラ４２は、下記の制御を行う。（１）超音波肉厚測定装置１０を収納状態と展開状態との間で遷移させる。（２）肉厚測定時に超音波探触子２６を周方向及び軸方向に走査する。（３）接触媒質である水の流量を調整する。（４）押圧機構２１を格納状態と拡張状態との間で遷移させる。

以下、それぞれの項目について詳細に説明する。

（１）収納／展開状態の制御
コントローラ４２は、筐体３０並びに位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒの回動を制御することにより、収納状態と展開状態との遷移を行わせる。具体的には、コントローラ４２は、コンプレッサ４６と第１エアシリンダ２０ａとを接続する電磁バルブを開閉するための第１スイッチ４２ｃを備えている。さらに、コントローラ４２は、コンプレッサ４６と第２エアシリンダ２０Ｌ及び２０Ｒとを接続する電磁バルブを開閉するための第２スイッチ４２ｄを備えている。

第１及び第２スイッチ４２ｃ及び４２ｄを“ＯＮ”として電磁バルブを開状態とすることにより、コンプレッサ４６から第１及び第２エアシリンダ２０ａ，２０Ｌ及び２０Ｒへと圧縮空気が供給される。これにより、シリンダロッドが伸張し、筐体３０並びに位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒが、収納空間２２から立ち上がるように回動し、超音波肉厚測定装置１０は、展開状態へと遷移する。

第１及び第２スイッチ４２ｃ及び４２ｄを“ＯＦＦ”として電磁バルブを閉状態とすることにより、コンプレッサ４６からの圧縮空気の供給が絶たれる。これによりシリンダロッドが収縮し、筐体３０と位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒとが、収納空間２２内に納まるように回動し、超音波肉厚測定装置１０は、収納状態へと遷移する。

（２）超音波探触子の周方向及び軸方向走査
コントローラ４２は、周方向ワイヤ駆動装置４２ａ及び軸方向ワイヤ駆動装置４２ｂを備えている。周方向ワイヤ駆動装置４２ａ及び軸方向ワイヤ駆動装置４２ｂは、肉厚測定時に、超音波探触子２６を被測定パイプＰＭの周方向及び軸方向にそれぞれ走査させるものである。

周方向ワイヤ駆動装置４２ａは、手動で駆動され、ワイヤ２８ｃの筐体３０への送り出し、及びワイヤ２８ｃの筐体３０からの引き抜きを行う。これにより、ホルダ２８ａに収納された超音波探触子２６を被測定パイプＰＭの周方向に沿って走査させる。

より詳細には、ワイヤ２８ｃを筐体３０内に送り出すことにより、ワイヤ２８ｃに掛かる軸力（圧縮力）により、超音波探触子２６を備えたホルダ２８ａがガイド孔３０ｂ及び３０ｂに沿って、下方向（図９中の２点鎖線の位置）に移動される。これとは逆に、ワイヤ２８ｃを筐体３０内から引き抜くことにより、ワイヤ２８ｃに掛かる軸力（引張力）により、超音波探触子２６を備えたホルダ２８ａがガイド孔３０ｂ及び３０ｂに沿って、上方向に移動される（図９中の破線の位置）。

なお、周方向ワイヤ駆動装置４２ａは、不図示のロータリエンコーダを備えている。ロータリエンコーダは、筐体３０内部におけるワイヤ長の変位量、つまり周方向の走査量を、後述する携帯型コンピュータ４８へと出力する。

軸方向ワイヤ駆動装置４２ｂは、手動で駆動され、スライダ１８ｂに接続されたワイヤ１８Ｌ及び１８Ｒを、左方向及び右方向に引っ張る。これにより、スライダ１８ｂに固定された筐体３０、つまり超音波探触子２６を被測定パイプＰＭの軸方向に沿って走査させる。なお、軸方向ワイヤ駆動装置４２ｂは、不図示のロータリエンコーダを備えている。ロータリエンコーダは、ワイヤ１８Ｌ及び１８Ｒの長さの変位量、つまり軸方向の走査量を、後述する携帯型コンピュータ４８へと出力する。

（３）水の流量
コントローラ４２は、水供給装置４４を制御して、肉厚測定時に、円形開口２８ｆから被測定パイプＰＭの周面Ｓに向けて供給する水の流量を調整する。つまり、コントローラ４２は、水量調節つまみ４２ｆを有している。

水供給装置４４は、水タンク４４ａと、ポンプ４４ｂとを備えている。水タンク４４ａには、接触媒質としての水が蓄えられている。ポンプ４４ｂは、水タンク４４ａから所定速度で水を吸引して、水供給パイプを介してホルダ２８ａへと供給する。ホルダ２８ａに供給された水は、円形開口２８ｆから被測定パイプＰＭの周面Ｓに向けて放出される。

水量調節つまみ４２ｆは、ポンプ４４ｂの回転速度を連続的に調整する。この水量調節つまみ４２ｆを制御することにより、被測定パイプＰＭの周面Ｓに定常的に水を供給し、超音波探触子２６と周面Ｓとの間に安定な水ギャップを形成する。

（４）押圧機構の格納／拡張状態の遷移
コントローラ４２は、コンプレッサ４６と第３エアシリンダ２１Ｌｂ及び２１Ｒｂとを接続する電磁バルブの開閉を制御する第３スイッチ４２ｅを備えている。

つまり、第３スイッチ４２ｅの“ＯＮ／ＯＦＦ”により、コンプレッサ４６から第３エアシリンダ２１Ｌｂ及び２１Ｒｂへの圧縮空気の供給を制御する。つまり、第３スイッチ４２ｅは、押圧機構２１の拡張状態と格納状態との遷移を制御する。

第３スイッチ４２ｅを“ＯＮ”として電磁バルブを開状態とすることにより、コンプレッサ４６から第３エアシリンダ２１Ｌｂ及び２１Ｒｂへと圧縮空気が供給される。これにより、シリンダロッドが伸張し、押圧板２１Ｌａ及び２１Ｒａが、展開状態にある筐体３０及び位置決め板３４Ｌ，３４Ｒの延在方向とは反対方向に移動する。つまり、押圧機構２１が拡張状態へと遷移する。拡張状態において、押圧板２１Ｌａ及び２１Ｒａは、被押圧パイプＰＰへと押圧される。

第３スイッチ４２ｅを“ＯＦＦ”として電磁バルブを閉状態とすることにより、コンプレッサ４６からの圧縮空気の供給が絶たれる。これによりシリンダロッドが収縮し、押圧板２１Ｌａ及び２１Ｒａが、収納空間２２内に納まるように移動し、押圧機構２１は、格納状態へと遷移する。

＜５＞超音波肉厚測定装置の動作
次に、被測定パイプＰＭの肉厚測定の具体的手順について説明する。

なお、以下の説明では、超音波肉厚測定装置１０を用いて、火力発電所のボイラ中に配置された伝熱用パイプの肉厚を測定する場合について例示する。

（１）灰の除去
まず、パイプ群ＰＧ中に存在する被測定パイプＰＭに付着した灰を除去する。これは、周面Ｓに付着した灰に由来する妨害エコーの影響を、超音波探触子２６で受信される反射エコーから極力除去するためである。

具体的には、まず、被測定パイプＰＭに圧縮空気を噴射して、周面Ｓ上の灰を吹き飛ばす。次に、周面Ｓに固着した灰を除去するために、周面Ｓの肉厚測定対象領域を紙ヤスリで研磨する。

なお、周面Ｓの肉厚測定対象領域に付着した灰が十分に除去されたか否かは、ＣＣＤカメラ等で確認することが好ましい。

（２）超音波肉厚測定装置のパイプ群への挿入
収納状態とした超音波肉厚測定装置１０をパイプ群ＰＧ中の被測定パイプＰＭの位置まで挿入する。具体的には、図４（Ａ）に示すように、パイプ列Ｃ（ｃ）とＣ（ｃ＋１）との行方向パイプ間間隔ｄｒから、超音波肉厚測定装置１０をパイプ群ＰＧ中に挿入する。

なお、超音波肉厚測定装置１０が被測定パイプＰＭの位置まで到達したかどうかは、上述のＣＣＤカメラ等で確認すればよい。

（３）超音波肉厚測定装置の展開状態への遷移
超音波肉厚測定装置１０が被測定パイプＰＭの位置に到達したところで、位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒ並びに筐体３０を展開する。つまり、超音波肉厚測定装置１０を展開状態へと遷移させる。

具体的には、まず、コントローラ４２の第２スイッチ４２ｄを“ＯＮ”して、第２エアシリンダ２０Ｌ及び２０Ｒに圧縮空気を供給する。これにより、ピストンロッド２０Ｌｃ及び２０Ｒｃが伸張し、位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒが、収納空間２２に対して垂直に回動する。その結果、当接面３４Ｌａ及び３４Ｒａが被測定パイプＰＭの周面Ｓに当接する。

次に、当接面３４Ｌａ及び３４Ｒａの周面Ｓへの当接を保ったまま、コントローラ４２の第１スイッチ４２ｃを“ＯＮ”して、第１エアシリンダ２０ａに圧縮空気を供給する。これにより、ピストンロッド２０ｃが伸張し、筐体３０が、収納空間２２に対して垂直に回動する。その結果、筐体３０中に設けられた超音波探触子２６が、被測定パイプＰＭの周面に対して垂直に位置決めされる（図３（Ｂ））。

（４）押圧機構の拡張
次に、押圧機構２１を拡張状態へと遷移させる。具体的には、コントローラ４２の第３スイッチ４２ｅを“ＯＮ”して、第３エアシリンダ２１Ｌｂ及び２１Ｒｂに圧縮空気を供給する。これにより、ピストンロッドが伸張し、押圧板２１Ｌａ及び２１Ｒａが、収納空間２２から離間するように移動する。やがて押圧板２１Ｌａ及び２１Ｒａは、隣接パイプ列Ｃ（ｃ＋１）に属する複数の被押圧パイプＰＰに当接し、被押圧パイプＰＰを押圧する（図１０（Ｂ））。

その結果、位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒの当接面３４Ｌａ，３４Ｒａが被測定パイプＰＭの周面に押し付けられる。これにより、超音波肉厚測定装置１０は、展開状態のまま、パイプ列Ｃ（ｃ）とＣ（ｃ＋１）との間に固く固定される。

（５）肉厚測定
次に被測定パイプＰＭの肉厚測定を行う。

具体的には、まず、水供給装置４４から、接触媒質としての水をホルダ２８ａへと供給する。水の流量は、コントローラ４２の水量調節つまみ４２ｆにより、安定した反射エコーが得られる値に制御する。ホルダ２８ａに供給された水は、円形開口２８ｆから被測定パイプＰＭの周面Ｓに向けて放出される。

ところで、ホルダ２８ａの対向面２８ｋには、接触媒質保持部材としてのループ面ファスナ２８ｇが、周面Ｓに接触して設けられている。よって、円形開口２８ｆから放出された水は、ループ面ファスナ２８ｇに一時的に蓄えられる。その結果、超音波探触子２６と被測定パイプＰＭの周面Ｓとの間の空間が水で満たされ、水ギャップが形成される。

次に、水ギャップを保った状態で、超音波を送受信しながら超音波探触子２６を周方向及び軸方向に走査する。具体的には、携帯型コンピュータ４８のプログラムから、探触子制御装置５０を介して、肉厚測定開始の指令を超音波探触子２６に対して送信する。これにより、超音波探触子２６は、超音波の送受信を開始する。そして、コントローラ４２の軸方向ワイヤ駆動装置４２ｂと周方向ワイヤ駆動装置４２ａとを交互に作動させて、超音波探触子２６で被測定パイプＰＭの周面Ｓを２次元的に走査する。その結果、超音波探触子２６が受信した被測定パイプＰＭからの反射エコーは、探触子制御装置５０を介して携帯型コンピュータ４８のハードディスク等に記憶される。なお、携帯型コンピュータ４８には、この反射エコーが検出された周面Ｓの周方向及び軸方向の位置情報が、エンコーダからの出力として、反射エコーと関連づけて記憶される。

ここで、図１２を参照して、超音波探触子２６の軸方向走査及び周方向走査の手順についてより詳細に説明する。図１２は、被測定パイプＰＭの周面Ｓにおける超音波探触子２６の走査軌跡を示す模式図である。図１２において、Ａは、被測定パイプＰＭの周面Ｓの肉厚測定対象領域を示す。

図１２に示すように、超音波探触子２６は、まず、軸方向ワイヤ駆動装置４２ｂを駆動することにより、軸方向に沿って、肉厚測定対象領域Ａの一端から他端まで走査される。次に、周方向ワイヤ駆動装置４２ａを駆動させて、ワイヤ２８ｃを、所定長さだけ引き抜くことにより、超音波探触子２６を、肉厚測定対象領域Ａの他端において周方向に所定量だけ移動させる。そして、再び、軸方向ワイヤ駆動装置４２ｂを駆動することにより、超音波探触子２６を肉厚測定領域Ａの他端から一端まで軸方向に沿って走査する。超音波探触子２６は、この移動を肉厚測定対象領域Ａの全面積にわたり繰り返すことで、肉厚の２次元的な測定を行う。

＜６＞超音波肉厚測定装置の具体的な仕様
次に、超音波肉厚測定装置１０の具体的な仕様について説明する。なお、以下に記す具体的な数値は、飽くまでも一例である。

超音波肉厚測定装置１０のＸ方向の長さは、例えば約５８０ｍｍとする。フレーム１２のＹ方向の長さは、例えば約２２７ｍｍとする。フレーム１２のＺ方向の長さ（厚みＤ）は、例えば約３２ｍｍとする。重量（挿入用バー２４含まず）は、例えば約６．９ｋｇとする。

なお、パイプ群ＰＧにおけるパイプ間間隔ｄは、約４０〜５０ｍｍである。よって、厚みＤ（３２ｍｍ）は、超音波肉厚測定装置１０をパイプ間間隔ｄからパイプ群ＰＧ中に挿入可能な厚みである。

超音波探触子２６の軸方向走査範囲は、例えば約２２０ｍｍとする。超音波探触子２６の周方向走査範囲は、被測定パイプＰＭの外径により若干変化する。被測定パイプＰＭの外径が約５０．８ｍｍの場合には、周方向走査範囲は３０ｍｍ（約６５°の角度範囲）である。被測定パイプＰＭの外径が約６３．５ｍｍの場合には、周方向走査範囲は４０ｍｍ（約７０°の角度範囲）である。

測定ピッチは、軸方向及び周方向の両方向に共通して１ｍｍピッチである。したがって、外径が約５０．８ｍｍの被測定パイプＰＭの場合には、全測定点数は６６００点となる。なお、外径が約５０．８ｍｍの被測定パイプＰＭでは、３０ｍｍ×２２０ｍｍの範囲の肉厚測定に要する時間は約１３０秒である。

また、外径が約６３．５ｍｍの被測定パイプＰＭの場合には、全測定点数は８８００点となる。なお、外径が約６３．５ｍｍの被測定パイプＰＭでは、４０ｍｍ×２２０ｍｍの範囲の肉厚測定に要する時間は約１８０秒である。

超音波探触子２６は、型式がＢ１０Ｋ４Ｉ Ｆ２２（株式会社検査技術研究所製 発振周波数１０ＭＨｚ）を用いた。超音波探触子２６と被測定パイプＰＭの周面Ｓとの間の距離（水距離）は、Ｂ１エコーとＳ２エコーとが干渉しない大きさとしている。具体的には、この実施の形態では、両者の距離を約３ｍｍとしている。

肉厚測定は、接触媒質として水を用いたギャップ法で行っている。そして、Ｓ１エコーとＢ１エコーとの時間差により被測定パイプＰＭの肉厚を算出する。

超音波肉厚測定装置１０により得られた被測定パイプＰＭの肉厚と、一般的な直接接触法により得られた肉厚との差は±０．１ｍｍであった。このことから、超音波肉厚測定装置１０の肉厚測定の精度は、約±０．１ｍｍであると言える。

＜７＞超音波肉厚測定装置の効果
（１）この発明の超音波肉厚測定装置１０は、非特許文献１及び２に記載されたロボットに比較して構造が簡単である。その結果、超音波肉厚測定装置１０を、小型かつ軽量とすることができる。

（２）また、超音波肉厚測定装置１０は小型かつ軽量であることから、ボイラ中への搬入の際に、分解／組立を行う必要がない。詳細には、挿入用バー２４を取り外すことにより、超音波肉厚測定装置１０及び挿入用バー２４のそれぞれのサイズは、ボイラに設けられた搬入搬出用マンホールよりも小型となる。その結果、これらの部品を容易にボイラ中に搬入することができる。つまり、超音波肉厚測定装置１０は非特許文献１及び２に記載されたロボットに比較して使い勝手に優れている。

（３）上述のように、超音波肉厚測定装置１０の肉厚の測定精度は±０．１ｍｍである。超音波肉厚測定装置１０の測定精度は、日本工業規格ＪＩＳＺ２３５５「超音波パルス反射法による厚さ測定方法」に定められた許容測定誤差（±０．１ｍｍ）を満たしている。したがって、超音波肉厚測定装置１０は、ボイラ中の伝熱用パイプの肉厚（５〜７ｍｍ程度）を実用上十分な精度で測定できる。

（４）この超音波肉厚測定装置１０は、軸方向及び周方向走査機構１８及び２８を稼働することにより、超音波探触子２６を両方向にそれぞれ１ｍｍピッチで走査可能である。したがって、十分な位置精度で、被測定パイプＰＭの肉厚を２次元的に測定することができる。

（５）この超音波肉厚測定装置１０は、収納展開部２０の“ＯＮ／ＯＦＦ”により、収納状態と展開状態とを自由に遷移させることができる。よって、位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒ並びに筐体３０が収納空間２２内に完全に納まった収納状態では、超音波肉厚測定装置１０を狭い隙間からパイプ群ＰＧ中に容易に挿入することができる。

また、パイプ群ＰＧ中で、筐体３０並びに位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒを展開することにより、容易に、超音波探触子２６を被測定パイプＰＭの周面Ｓに位置決めすることができる。

（６）この発明の超音波肉厚測定装置１０は、押圧機構２１を備えている。押圧機構２１の押圧板２１Ｌａ及び２１Ｒａを、隣接パイプ列Ｃ（ｃ＋１）に属する複数の被押圧パイプＰＰに押圧することにより、超音波肉厚測定装置１０を被測定パイプＰＭに固く位置決めすることができる。その結果、肉厚測定中に超音波肉厚測定装置１０の姿勢が崩れることがなく、高い精度で被測定パイプＰＭの肉厚測定を行うことができる。

（７）また、押圧機構２１は、押圧板２１Ｌａ及び２１Ｒａを被押圧パイプＰＰへと押し付けることにより、超音波肉厚測定装置１０をパイプ群ＰＧ中で固定する。よって、押圧機構２１は、パイプ群ＰＧ中における超音波肉厚測定装置１０の姿勢によらず、パイプ群ＰＧ中で超音波肉厚測定装置１０を固定することができる。

例えば、パイプ行Ｒ（ｒ）及びＲ（ｒ＋１）との列方向パイプ間間隔ｄｃ（図２）から超音波肉厚測定装置１０を水平な姿勢でパイプ群ＰＧ中に挿入し、パイプ行Ｒ（ｒ＋１）に属する被測定パイプＰＭの下面の肉厚を測定する場合を考える。この場合であっても、押圧板２１Ｌａ及び２１Ｒａをパイプ行Ｒ（ｒ）に押し付けることにより、自重に抗して超音波肉厚測定装置１０をパイプ行Ｒ（ｒ＋１）に固定することができる。

（８）ホルダ２８ａの対向面２８ｋに、接触媒質保持部材としてループ面ファスナ２８ｇを設けている。その結果、ループ面ファスナ２８ｇに一時的に接触媒質としての水を保持することができる。よって、超音波探触子２６と被測定パイプＰＭの周面Ｓとの間に安定して水ギャップを形成することができる。したがって、高い精度で被測定パイプＰＭの肉厚測定を行うことができる。

また、被測定パイプＰＭの減肉等により、上述した水距離が変化したとしても、ループ面ファスナ２８ｇが伸縮することにより、この水距離変動を吸収することができる。その結果、若干の水距離変動によらず、超音波探触子２６と被測定パイプＰＭの周面Ｓとの間に安定して水ギャップを形成することができる。

さらに、ループ面ファスナ２８ｇの被測定パイプＰＭの周面Ｓに対する実質的な接触面積は非常に小さい。つまり、ループ面ファスナ２８ｇの周面Ｓに対する接触抵抗は非常に小さい。したがって、ホルダ２８ａを周面Ｓに沿って滑らかに走査させることができる。その結果、エンコーダから出力される超音波探触子２６の位置精度を高くすることができる。

（９）図８に示すように、補助固定杆３０ｃを、長径がフレーム１２の厚みＤに等しく、かつ、短径がフレーム１２の厚みよりも小さい断面楕円形のパイプとした。さらに、この補助固定杆３０ｃをフレーム１２の厚みＤと等しい間隔で対向するガイド板３１，３１の間に挿入している。その結果、肉厚測定時（展開状態）において、補助固定杆３０ｃは、ガイド板３１，３１に隙間無く接触する。したがって、肉厚測定時に筐体３０のＺ方向のガタつきを抑えることができる。結果として、高い精度で被測定パイプＰＭの肉厚測定を行うことができる。

（１０）図１２に示すように、肉厚測定時に、周方向に関する限り、超音波探触子２６を一方向にのみ走査している。より具体的には、肉厚測定の過程で、超音波探触子２６は、ワイヤ２８ｃを引っ張る方向にのみ移動される。

この超音波肉厚測定装置１０は、周方向に関しては、一本のワイヤ２８ｃに掛かる軸力で超音波探触子２６を走査させている。したがって、ワイヤ２８ｃを押し出す方向に超音波探触子２６を周方向移動させると、ワイヤ２８ｃの撓み等により、周方向の走査量に大きな誤差が生じる危険性がある。

しかし、上述のように、この実施の形態では、肉厚測定時に、周方向に関しては、超音波探触子２６を引っ張る方向にのみ移動させるので、ワイヤ２８ｃの撓みに起因する走査距離の誤差を最小限に止めることができる。

＜８＞超音波肉厚測定装置１０の設計条件及び変形例
（１）この実施の形態では、超音波肉厚測定装置１０をボイラ中の伝熱用パイプの肉厚測定に応用した場合について説明した。しかし、超音波肉厚測定装置１０は、ボイラ中の伝熱用パイプに限らず、Ｍ×Ｎ本のパイプがＭ行Ｎ列に配置された任意のパイプ群の肉厚測定に用いることができる。

（２）この実施の形態では、図１及び図２に示すように、パイプ群ＰＧがＭ行Ｎ列のマトリクス状に配置された場合について説明した。しかし、パイプ群を構成するパイプＰの配列は、Ｍ行Ｎ列からなる厳密なマトリクス状には限定されない。超音波肉厚測定装置１０が適用されるパイプ群は、一部にＭ行Ｎ列のマトリクスを含んでいればよい。例えば、１列目がｋ本のパイプからなり、２列目がｍ本（ｍ≠ｋ）のパイプからなり、３列目がｎ本（ｎ≠ｋ≠ｍ）のパイプからなるパイプの集合体をパイプ群としてもよい。

（３）この実施の形態では、押圧機構２１として、押圧板２１Ｌａ及び２１Ｒａを用いた場合について説明した。しかし、押圧機構２１の構成はこれには限定されない。例えば、押圧板２１Ｌａ及び２１Ｒａの代わりにエアバックを用いてもよい。この場合、エアバッグに圧縮空気を供給することにより、エアバッグがパイプ列Ｃ（ｃ）とＣ（ｃ＋１）との間で膨張し、パイプ列Ｃ（ｃ＋１）に属する被押圧パイプＰＰを押圧する。これにより、位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒが被測定パイプＰＭへと固定される。

（４）この実施の形態では、押圧機構２１を用いて、超音波肉厚測定装置１０を測定対象パイプ列Ｃ（ｃ）に固定する場合について説明した。しかし、超音波肉厚測定装置１０の測定対象パイプ列Ｃ（ｃ）への固定は、この方法に限定されない。

例えば、位置決め板３４Ｌ，３４Ｒの当接面３４Ｒａ，３４Ｌａに電磁石を設け、被測定パイプＰＭに磁力により超音波肉厚測定装置１０を固定してもよい。また、位置決め板３４Ｌ，３４Ｒに、被測定パイプＰＭを機械的に把持するクランプを設け、クランプで被測定パイプＰＭを把持することにより超音波肉厚測定装置１０を固定してもよい。

（５）この実施の形態では、フレーム１２が窓枠状である場合について説明した。しかし、フレーム１２は、測定部１４、位置決め部１６、軸方向走査機構１８、収納展開部２０、及び押圧機構２１を、撓みなく保持することができれば、窓枠状には限定されない。例えば、直線状であってもよいし、平面形状が“コ”字状であってもよい。

（６）この実施の形態では、接触媒質保持部材としてループ面ファスナ２８ｇを用いた場合について説明した。しかし、接触媒質保持部材は、ループ面ファスナ２８ｇには限定されない。若干接触媒質の保持能力が劣ることを許容できるのであれば、フック面ファスナや、フェルトや、じゅうたん等を用いることができる。

（７）超音波肉厚測定装置１０は、位置決め板３４Ｌ，３４Ｒ及び筐体３０を被測定パイプＰＭの外径に合わせて交換することにより、外径の異なる被測定パイプＰＭの肉厚測定を行うことができる。

（８）この実施の形態では、超音波肉厚測定装置１０により、被測定パイプＰＭの肉厚のみを測定する場合について説明した。しかし、超音波肉厚測定装置１０は、被測定パイプＰＭの肉厚に加えて、被測定パイプＰＭの真円度を同時に測定することができる。

より具体的には、超音波探触子２６が超音波を送信する際のＴエコーとＳ１エコーとから、水ギャップの距離、つまり被測定パイプＰＭの外径の真円度を求めることができる。

被測定パイプＰＭの外径の真円度を肉厚とともに測定することにより、被測定パイプＰＭの肉厚減少が、被測定パイプＰＭの外周面の減肉によるものか、内周面の減肉によるものかを正確に評価することができる。

（９）この実施の形態では、超音波肉厚測定装置１０を行方向パイプ間間隔ｄｒから、パイプ群ＰＧ中に挿入する場合について説明した。しかし、超音波肉厚測定装置１０のパイプ群ＰＧへの挿入は、行方向パイプ間間隔ｄｒからには限定されない。例えば、列方向パイプ間間隔ｄｃから超音波肉厚測定装置１０をパイプ群中に挿入してもよい。

また、パイプ間間隔が超音波肉厚測定装置１０の厚みよりも大きければ、超音波肉厚測定装置１０をパイプ群ＰＧ中に斜めに挿入してもよい。

（１０）この実施の形態では、２枚の位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒを設け、これらの位置決め板３４Ｌ及び３４Ｒの間に測定部１４及び軸方向走査機構１８を配置した場合について説明した。しかし、位置決め板の枚数は、２枚には限定されない。肉厚測定中に、超音波探触子２６をガタつきなく固定できれば、３枚以上でもよい。

パイプ群の斜視図である。 パイプの延在方向に垂直な面で切断したパイプ群の断面図である。 （Ａ）は、収納状態にある超音波肉厚測定装置を示す斜視図である。（Ｂ）は、展開状態にある超音波肉厚測定装置を示す斜視図である。 （Ａ）は、超音波肉厚測定装置をパイプ群中に挿入している様子を、パイプの管軸方向から見た断面図である。（Ｂ）は、肉厚測定の準備が整った超音波肉厚測定装置の様子を、（Ａ）と同方向から見た断面図である。 超音波肉厚測定装置の正面図である。 超音波肉厚測定装置の側面図である。 超音波肉厚測定装置の平面図である。 （Ａ）は、補助固定杆の構成を模式的に示す斜視図である。（Ｂ）は、収納状態における、図５のＡ−Ａ断面図である。（Ｂ）は、展開状態における、図５のＡ−Ａ断面図である。 超音波探触子２６及び周方向走査機構２８の構造の説明に供する筐体３０の縦断面図である。 （Ａ）は、格納状態にある押圧機構をパイプ列とともに示す側面図である。（Ｂ）は、拡張状態にある押圧機構をパイプ列とともに示す側面図である。 肉厚測定システムの構成を示すブロック図である。 被測定パイプＰＭの周面Ｓにおける超音波探触子２６の走査軌跡を示す模式図である。

符号の説明

１０ 超音波肉厚測定装置
１２ フレーム
１２Ｕ，１２Ｄ，１２Ｌ，１２Ｒ 剛体板
１４ 測定部
１６ 位置決め部
１８ 軸方向走査機構
１８ａ スライドレール
１８ｂ スライダ
１８ｄ ストッパ
１８Ｌ，１８Ｒ ワイヤ
２０ 収納展開部
２０ａ 第１エアシリンダ
２０ｂ シリンダチューブ
２０ｃ ピストンロッド
２０Ｌ，２０Ｒ 第２エアシリンダ
２０Ｌｂ，２０Ｒｂ シリンダチューブ
２０Ｌｃ，２０Ｒｃ ピストンロッド
２１ 押圧機構
２１Ｌ 左側押圧部
２１Ｒ 右側押圧部
２１Ｌａ，２１Ｒａ 押圧板
２１Ｌｂ，２１Ｒｂ 第３エアシリンダ
２１Ｌｃ，２１Ｌｄ，２１Ｒｃ，２１Ｒｄ リンク
２１Ｌｅ，２１Ｒｅ 基部
２２ 収納空間
２４ 挿入用バー
２４ａ 連結バー
２４ｂ グリップ
２６ 超音波探触子
２８ 周方向走査機構
２８ａ ホルダ
２８ｂ アーム
２８ｃ ワイヤ
２８ｄ 探触子収納空間
２８ｅ ガイドピン
２８ｆ 円形開口
２８ｇ ループ面ファスナ
２８ｈ ワイヤ接続部
２８ｉ スリーブ
２８ｊ ケーブル
２８ｋ 対向面
３０ 筐体
３０ａ 湾曲切欠面
３０ｂ ガイド孔
３０ｃ 補助固定杆
３１ ガイド板
３２ 第１支持部
３２ａ 接続部
３２ｂ 回動軸
３２ｃ 基部
３４Ｌ，３０Ｒ 位置決め板
３４Ｌａ，３４Ｒａ 当接面
３８Ｌ，３８Ｒ 第２支持部
３８Ｌａ，３８Ｒａ 接続部
３８Ｌｂ，３８Ｒｂ 回動軸
３８Ｌｃ，３８Ｒｃ 基部
４０ 肉厚測定システム
４２ コントローラ
４２ａ 周方向ワイヤ駆動装置
４２ｂ 軸方向ワイヤ駆動装置
４２ｃ 第１スイッチ
４２ｄ 第２スイッチ
４２ｅ 第３スイッチ
４２ｆ 水量調節ツマミ
４４ 水供給装置
４４ａ 水タンク
４４ｂ ポンプ
４６ コンプレッサ
４８ 携帯型コンピュータ
５０ 探触子制御装置
ＰＧ パイプ群
ＰＭ 被測定パイプ
ＰＰ 被押圧パイプ
Ｓ 周面

Claims (9)

1. Ｍ×Ｎ本（ただし、Ｎは２以上の整数、及びＭは２以上の整数）の円筒形のパイプの全てが同一方向に沿って延在し、かつＭ行Ｎ列に配置されたパイプ群の中の１本の被測定パイプの肉厚を、該被測定パイプの周面の一部領域において、該被測定パイプの外側から測定する超音波肉厚測定装置であって、
   隣り合う前記パイプ同士のパイプ間間隔に挿入可能な厚みを有するフレームと、
   該フレームに軸方向走査機構を介して取り付けられていて、超音波探触子、及び該超音波探触子を前記被測定パイプの周方向に沿って走査する周方向走査機構を備えた測定部と、
   前記フレームに取り付けられていて、前記被測定パイプに固定されることで、前記被測定パイプの前記周面に対して前記超音波探触子を位置決めする位置決め部と、
   前記フレームに取り付けられていて、前記超音波探触子を前記被測定パイプの軸方向に沿って走査する前記軸方向走査機構と、
   前記測定部及び前記位置決め部の両者を、前記パイプ間間隔よりも小さい厚みで前記フレームに収納した収納状態、及び、前記パイプ間間隔以上の寸法に展開して、前記位置決め部を前記被測定パイプに固定し、かつ前記超音波探触子を前記位置決めする展開状態の２状態の間で遷移させる収納展開部と
   を備えることを特徴とする超音波肉厚測定装置。
2. 前記測定部は、前記パイプ間間隔よりも小さい厚みを有していて、内部に前記超音波探触子及び前記周方向走査機構が備えられた筐体と、該筐体を前記フレームに対して回動自在に軸支する第１支持部とを備え、
   前記位置決め部は、前記パイプ間間隔よりも小さい厚みを有する２枚以上の位置決め板と、２枚以上の該位置決め板のそれぞれを前記フレームに回動自在に軸支する第２支持部と、２枚以上の該位置決め板のそれぞれに形成されていて、前記被測定パイプの前記周面に当接する当接面とを備え、
   前記収納展開部は、前記第１及び第２支持部のそれぞれに設けられていて、前記筐体及び前記位置決め板のそれぞれを回動させる第１及び第２アクチュエータを備え、
   前記収納状態において、前記フレーム、前記測定部、前記位置決め部、前記軸方向走査機構及び前記収納展開部は、該フレームの厚みと等しい間隔を隔てて平行に対向する２平面に挟まれた収納空間内に納まるように配置されており、
   前記展開状態において、前記第１アクチュエータの作動により、前記筐体が回動して、前記被測定パイプの前記周面に前記超音波探触子が対向配置され、及び前記第２アクチュエータの作動により、前記位置決め板が直角に回動して、前記被測定パイプの前記周面に前記当接面が当接することを特徴とする請求項１に記載の超音波肉厚測定装置。
3. 前記フレームに前記位置決め板が２枚設けられており、２枚の当該位置決め板の間の前記フレームに、前記測定部及び前記軸方向走査機構が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の超音波肉厚測定装置。
4. 前記フレームに、さらに押圧機構が取り付けられており、該押圧機構は、前記被測定パイプが属するパイプ列に隣り合ったパイプ列に属する複数の被押圧パイプに押圧される押圧板と、該押圧板を前記収納空間から離間するように垂直方向に移動させる第３アクチュエータとを備え、
   該押圧機構は、格納状態において、前記収納空間内に納まるように配置されており、拡張状態において、前記第３アクチュエータの作動により、前記押圧板が前記被押圧パイプの方向に移動されて、複数の当該被押圧パイプに押圧されることを特徴とする請求項２に記載の超音波肉厚測定装置。
5. 前記周方向走査機構は、前記超音波探触子が取り付けられるホルダを備えており、該ホルダは、前記展開状態において前記被測定パイプの前記周面に対向する対向面を備えており、該対向面に接触媒質を蓄える接触媒質保持部材が設けられており、該接触媒質保持部材は、前記展開状態において前記周面と接触することを特徴とする請求項４に記載の超音波肉厚測定装置。
6. 前記接触媒質保持部材は、ループ面ファスナであることを特徴とする請求項５に記載の超音波肉厚測定装置。
7. 前記接触媒質が水であることを特徴とする請求項５又は６に記載の超音波肉厚測定装置。
8. 当該超音波肉厚測定装置は、前記被測定パイプの前記肉厚と同時に前記被測定パイプの真円度を測定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波肉厚測定装置。
9. 前記フレームに、前記パイプ群の深層部に位置する前記被測定パイプの延在部位まで当該超音波肉厚測定装置を挿入するための挿入用バーが、着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波肉厚測定装置。

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