JP2013171025A - 調芯具、管内挿入式超音波探傷検査装置及び超音波探傷検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルレス方式の超音波探傷検査装置を、管内で円滑に移動できるようにする。
【解決手段】
本発明に係る調芯具（２６）は、ユニット間をフレキシブルシャフト（２５）で連結されてなる管内挿入式超音波探傷検査装置において、環状に設けられた本体部（３５）に管（３８）の内壁までの距離を規制する規制部材（２８）を複数配することにより、管の略中央に保持する。特に、本体部の外径を少なくとも部分的に規定する第１の部材（３０）と、規制部材を保持する保持部材（３１）と、該保持部材を第１の部材に対して付勢する付勢手段（３２）とを備える。これにより、付勢手段が所定値以上の外力が印加された場合に、規制部材を保持部材と共に径方向に沿って可動に構成した。
【選択図】図６

Description

本発明は、ケーブルレス方式にて流体圧によって管内を移動しながら管壁の超音波探傷を検査する管内挿入式超音波探傷検査装置（以下、適宜「超音波探傷検査装置」と称する）を該管の略中央に保持するための調芯具、該調芯具を備えた超音波探傷検査装置、及び、該超音波探傷検査装置を備えた超音波探傷検査システムの技術分野に関する。

従来から、非破壊検査により管の異常を検出するために超音波探傷検査装置が用いられている。例えば、火力発電プラント等の熱交換器におけるボイラチューブ等の管は、内部に高温、高圧の流体を通すことになるので、管体の傷や割れ、減肉等を検査する必要がある。しかしながら、こういった火力発電プラント等の熱交換器におけるボイラチューブ等の管は、設置された後では周囲に各種構築物が存在することになるため、外部からの探傷、肉厚検査等が難しい。

そこで、管内の検査に用いる超音波探傷検査装置として、特許文献１に開示されるような管内挿型超音波探触子が提案、実用化されている。図１０に示すように、管内挿型超音波探触子７０は、流水により管８１内に挿入され、搬送ケーブル７６により管８１内を移送するようになっている。搬送ケーブル７６の先端にはフレキシブルシャフト（バネコイル等の弾性材）７３が接続されている。フレキシブルシャフト７３には超音波探触子ホルダ７２が取り付けられ、この超音波探触子ホルダ７２に内蔵された超音波探触子本体７１により管８１内の減肉量、傷や割れ等を検出する。

また、超音波探触子ホルダ７２を管８１の中心に保持するために、超音波探触子ホルダ７２の前後に、それぞれ対向して配置される２つの弾性ワイヤ端部固定リング７８、７８と、その２つのリング７８、７８に両端が取り付けられ、周方向に第１の所定傾斜角および軸心に対し第２の所定傾斜角を有する複数の弾性ワイヤ（調芯具）７７とを備えるねじりかご式調芯具８３が設けられている。ねじりかご式調芯具８３には、その外径が管８１の内径よりも小さくなるように調節する調節ナット８０と、管壁への圧縮圧を略一定に保つためのコイル押バネ７９とが取り付けられている。

上記管内挿型超音波探触子７０は、搬送ケーブル７６で押し込まれることによって管８１内を移送されながら管８１の検査を行うものであり、その装置構成が特許文献２に開示されている。図１１に示すように、この超音波探傷検査装置は、先端に挿入装置８８が設けられた連結式の案内ロッド９０を管寄せ８５内に送り込む案内装置８９、管寄せ８５内に送り込まれた案内ロッド９０の終端が結合され、先端に水浸用プローブヘッドが設けられたコイルバネ９４を案内ロッド９０内に送り込む送給装置９１、およびコイルバネ９４内に配設された超音波探傷用ケーブル９５と、水ホース９６の終端にそれぞれ接続された超音波探傷検査装置（Ｐｕｌｓｅｒ／Ｒｅｃｅｉｖｅｒ）９７と、水ポンプ９８とを備え、ボイラ管８６を切断することなく、また大掛りな器材や大量の水を使用することなく、水ポンプ９８で送り込まれる水と、送給装置９１で管内に送り込まれるコイルバネ９４とによって水浸用プローブヘッドを管内で移動させ、ボイラ管８６内面の超音波探傷を行なうものである。

また特許文献３には、一般的な流体の流量制御に関する技術であるが、流体の検出圧力値に基づいて流量値を目標値に追従させるようにフィードバック制御することが開示されている。このような流量のフィードバック制御は、超音波探傷検査装置においても水ポンプで送りこまれる水の流量制御に利用されている。

特許第３０４０６４１号公報 特開平０９−１４５６８７号公報 特開２０１０−２２３１２３号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２は、超音波探触子を搬送ケーブルと水の力とを利用して少しずつ管内へ押し込んで移動させる構成となっており、熱交換器のボイラチューブ等のように長い管においては、これに対応した長い搬送ケーブルが必要となる。また、搬送ケーブルに限らず、管内に挿入された超音波探傷検査装置に電源を供給するための電源ケーブル、又は超音波探傷検査装置の制御信号や受信信号等の送受のための信号ケーブルも配置すると、さらにケーブル重量が大きくなり、ケーブルの設置コストが増大する。また、これらのケーブルを巻き取るために巻取り装置が必要であるが、ケーブルが長いと装置が大型になるとともにハンドリングが難しく、検査に熟練と人員を要する。

さらにまた、配管のベンド部（曲がり部）のようにケーブルとの接触抵抗が増えたり、配管同士の溶接個所などの継ぎ目部分のように配管の内径が変化する箇所では、ケーブルの流動抵抗が大きくなり、これを押し込む水ポンプに要求される力も大きくなるため、ポンプの大型化を招いてしまう。

また、超音波探触子の送り込み速度は、例えば特許文献３のような流量のフィードバック制御により適切な範囲に調整される。しかしながら、上述したように流動抵抗が大きくなると管内で詰まりが生じやすくなり、これを解消するために水ポンプの流量を更に増やすなど、制御性が悪化するおそれがある。制御性を改善するためには流量制御のロジックを改良する対策も考えられるが、技術的及びコスト的に容易ではない。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、超音波探触子への電源供給や信号の送受のためのケーブル、又は超音波探傷検査装置の管内移送のためのケーブルを用いることがないケーブルレス方式の超音波探傷検査装置を、管内で円滑に移動できるようにする調芯具、該調芯具を備えた超音波探傷検査装置、及び、該超音波探傷検査装置を備えた超音波探傷検査システムを提供することを目的とする。

本発明に係る調芯具は上記課題を解決するために、超音波センサを含む複数のユニットがフレキシブルシャフトによって連結されなり、流体圧によって管内を移動しながら前記超音波センサから管壁に向けて発信した超音波信号の反射波信号を受信することにより、前記管内の超音波探傷検査を行う管内挿入式超音波探傷検査装置において、前記フレキシブルシャフトの外周に沿って環状に設けられた本体部に前記管の内壁までの距離を規制する規制部材を複数配することにより、該管内挿入式超音波探傷検査装置を前記管の略中央に保持する調芯具であって、前記本体部の外径を少なくとも部分的に規定する第１の部材と、前記第１の部材より前記フレキシブルシャフト側に配置され、前記規制部材を保持する保持部材と、該保持部材を前記第１の部材に対して付勢する付勢手段とを備え、前記付勢手段が前記管の内壁側から所定値以上の外力が印加された場合に、前記規制部材を前記保持部材と共に径方向に沿って可動に構成したことを特徴とする。

本発明によれば、付勢手段によって規制部材を保持する保持部材が第１の部材側に付勢されているので、管の内壁側から規制部材に所定値以上の外力が印加されると、規制部材が保持部材と共に径方向に移動する。これにより、ベンド部や溶接部のように管の内径が変化する箇所においても、実質的に調芯具の径を一時的に変化させることで流動抵抗を軽減し、超音波探傷検査装置を管内で円滑に移動させることができる。

本発明に係る調芯具の一態様では、前記第１の部材、前記保持部材及び前記付勢手段は、前記本体部に径方向に沿って開口された穴部に収容されており、前記付勢手段は前記穴部の内壁に形成された段差部と前記第１の部材との間に配置されることにより、前記保持部材を前記第１の部材に対して付勢する。この態様によれば、本体部に開口された穴部の内壁に形成された段差部に付勢手段を接触させることで、保持部材の周囲に亘って付勢力を均等に印加することができる。これにより、保持部材が径方向に沿って移動する際の安定性を効果的に向上させることができる。

本発明に係る調芯具の他の態様では、前記第１の部材は前記前記フレキシブルシャフトの外周面に沿って円筒形状に形成されており、前記第１の部材より前記フレキシブルシャフト側に同心に配置され、円筒形状に形成された第２の部材と、前記フレキシブルシャフトの径方向に延在して形成され、前記第１の部材と前記第２の部材とを連結する連結部材とを備え、前記保持部材は、前記第１の部材及び前記第２の部材によって規定される空間に収納されると共に、前記連結部材に沿って前記フレキシブルシャフトの径方向に可動に構成されている。この場合、前記保持部材のうち前記連結部材に面する側には段差部が設けられており、前記付勢手段は前記段差部と前記第２の部材との間に配置されることにより、前記保持部材を前記第１の部材に対して付勢するとよい。この態様によれば、連結部材に沿って保持部材が可動に構成されているので、保持部材が移動する際に軸ブレが少なく、移動時の安定性を向上させることができる。

本発明に係る管内挿入式超音波探傷検査装置は上記課題を解決するために、上述の調芯具（上記各種態様を含む）を備えたことを特徴とする。これにより、管内にベンド部や溶接部などの流動抵抗が増加する箇所があっても、管内で円滑な移動が可能となる。

好ましくは、前記各ユニットは、前記反射波信号を受信する受信部と、該受信した反射波信号を蓄積する記憶部と、前記超音波センサにおける超音波信号の送出タイミング制御及び前記記憶部への前記反射波信号の書き込み制御を行う制御部と、前記各ユニットに電源を供給する電源供給部とを含んでなるとよい。

このように、反射波信号を記憶部に蓄積し、且つ超音波信号の送出タイミングの制御及び反射波信号の書き込みの制御は制御部で行い、いずれも超音波探傷検査装置内で行なうようにしたため、信号の送受を行なう信号ケーブルが不用となる。また、各ユニットへの電源の供給を管内挿入式超音波探傷検査装置内の電源供給部で行うようにしたため、電源を供給する電源ケーブルが不用となる。更に、超音波センサを含む複数のユニットがフレキシブルシャフトによって連結された構成とすることで、加圧水による水流圧のみで円滑に超音波探傷検査装置を管内移送することが可能となり、搬送ケーブルが不用となる。従って、ケーブルレスとすることが可能となり、超音波探傷検査装置の小型化、低コスト化が可能となる。

本発明に係る超音波探傷検査システムは上記課題を解決するために、上述の管内挿入式超音波探傷検査装置（上記各種態様を含む）と、前記管の外部に配置され、前記管内挿入式超音波探傷検査装置の前記記憶部に接続可能なインタフェース装置と、前記インタフェース装置を介して前記記憶部から受け取る情報に基づいて前記管内の検査結果を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。

このように、インタフェース装置を介して、記憶部が蓄積されたデータをもとに管内の異常検出結果を管外部の出力手段に出力することにより、記憶部に蓄積されたデータを有効利用することが可能となる。また、このデータをもとに様々な信号処理を行なうことが可能となり、所望の異常検出結果を簡単に出力することができる。
特に本発明に係る超音波探傷検査装置は上述の調芯具を備えるため、管内で滑らかな移動ができる分、流量制御がシンプルで済み、制御プログラムを格納する記憶手段などの容量を減少させることができると共に、計算速度も少なくて済むため、比較的安価な情報処理装置を用いて実現することができる。

本発明によれば、付勢手段によって規制部材を保持する保持部材が第１の部材側に付勢されているので、管の内壁側から規制部材に所定値以上の外力が印加されると、規制部材が保持部材と共に径方向に移動する。これにより、ベンド部や溶接部のように管の内径が変化する箇所においても、実質的に調芯具の径を一時的に変化させることで流動抵抗を軽減し、超音波探傷検査装置を管内で円滑に移動させることができる。

本実施形態に係る超音波探傷装置の外観を、検査対象の直線状の管の断面と共に概略的に示す図である。 本実施形態に係る超音波探傷検査装置が管のベンド部を通過する際の様子を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る超音波探傷検査システムを構成する各機器の機能を示すブロック構成図である。 管の内壁に超音波を照射した際の様子を模式的に示す拡大断面図である。 第１実施形態に係る調芯具の構成をフレキシブルシャフトの軸方向から示す平面図である。 図５に示す調芯具に設けられた一部を拡大して示す図である。 超音波探傷検査装置が管同士の溶接部を通過する際の様子を示す模式図である。 第２実施形態に係る調芯具の構成をフレキシブルシャフトの軸方向から示す平面図である。 図８に示す調芯具に設けられた一部を拡大して示す図である。 従来例に係る超音波探傷装置の外観を、検査対象の直線状の管の断面と共に概略的に示す図である。 従来例に係る超音波探傷装置をボイラチューブに適用した図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

図１は、本実施形態に係る超音波探傷装置１０の外観を、検査対象の直線状の管３８の断面と共に概略的に示す図である。超音波探傷装置１０は配管挿入型であり、管３８の内部に挿入される。管３８は、例えば火力ボイラ用の熱交換器を構成する伝熱管である。

超音波探傷検査装置１０は、不図示の水ポンプによって管３８内に送り込まれた加圧水により形成された水流３９によって管３８内を移動しながら、管３８内の異常の有無を検出する。また、超音波探傷検査装置１０は、管３８内を移動するためのコイルバネ等を用いたケーブル、電源供給のためのケーブル、又は信号送受信のためのケーブルを用いずに、いわゆるケーブルレス方式で超音波探傷検査を行うものである。

超音波探傷検査１０は、主に、超音波探触子（センサ）１１、パルス発生・受信部（Ｐｅｌｓｅｒ／Ｒｅｃｅｉｖｅｒ）１２、Ａ／Ｄ変換部１３と記憶部（メモリ）１４と制御部１５とを含むＰＣユニット１６、昇圧回路１７と電池１８とを含む電源供給部１９を含む超音波探傷手段と、複数の防水構造体２０を互いに接続するフレキシブルシャフト（フレキシブル構造体）２５と、超音波探触子を管３８の径方向の略中央に保持する調芯具２６とを備える。尚、超音波探触子（センサ）１１、パルス発生・受信部１２、ＰＣユニット１６、電源供給部１９はそれぞれ防構造体に収容されている。
防水構造体は、例えばＰＰ樹脂などの水より軽量な材料によって円形状、楕円形状、又は多角柱形状に形成され、防水構造として内部に空気を閉じ込められるようになっている。これにより、超音波探傷検査装置１０が水中に浮いた状態で搬送される。

超音波探触子１１は、パルス信号が印加されると管壁３８に向けて超音波を発振し、管壁３８で反射した受信エコー信号を受波するとその超音波の強度に応じて受信エコー信号を出力する。
パルス発生・受信部１２は、パルス信号を発生し、超音波探触子１１に対してパルス信号を印加するとともに、超音波探触子１１から出力した受信エコー信号を受信する。このパルス発生・受信部１２は、パルス信号を発生する信号発生部と、受信エコー信号を受信する信号受信部とを含んでおり、後述する制御部１５により制御される。

ＰＣユニット１６は、Ａ／Ｄ変換部１３と記憶部１４と制御部１５を一つの基板上に搭載した構成を図示しているが、この構成に限定されない。Ａ／Ｄ変換部１３は、パルス発生・受信部１２で受信した受信エコー信号をアナログ波形からデジタル信号に変換する。記憶部１４は、Ａ／Ｄ変換部１３でデジタル変換した受信エコー信号を蓄積する。Ａ／Ｄ変換部１３を有していない場合は、アナログ波形を記憶してもよい。制御部１５は、少なくともパルス発生・受信部１２におけるパルス信号の送出、及び記憶部１４への受信エコー信号の書き込みを制御する。

電源供給部１９は、昇圧回路１７と電池１８を含む。昇圧回路１７は、パルス発生・受信部１２、ＰＣユニット１６へ電池１８の電力を分配する。電池１８は電力の供給をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチを備えていてもよい。

これら各ユニットは、互いにフレキシブルシャフト２５で接続される。フレキシブルシャフト２５は、ＰＶＣのような軟質ゴム等の可撓性材料で形成される。このフレキシブルシャフト２５は、防水構造体との接続部がねじ状に形成されていてもよく、さらに防水構造を有していてもよい。

調芯具２６は、超音波探傷装置１０が管３８の径方向に対して略中央に位置するように各ユニットを保持しており、本実施形態では各ユニットが有する防水構造体の前後にそれぞれ設けられている。
また、フレキシブルシャフト２５の端部に、先端ガイド２７が設けられている。先端ガイド２７は、管内挿入式超音波探傷検査装置１０の進行方向に垂直な面に対して傾斜した面、又は曲面を有し、管３８の屈曲部（ベンド部）を進行する際に、超音波探傷検査装置１０が円滑に管３８内を通過できるように案内する。

このように、パルス発生・受信部１２で受信した受信エコー信号は記憶部１４に蓄積し、且つ、パルス信号の送出タイミングの制御及び受信エコー信号の書き込みの制御は制御部１５で行い、いずれも管内挿入式超音波探傷検査装置１０内で行なうようにしたため、信号の送受を行なう信号ケーブルが不用となる。
また、パルス発生・受信部１２への電源の供給を管内挿入式超音波探傷検査装置１０内の電源供給部１９で行うようにしたため、電源を供給する電源ケーブルが不用となる。
更に、超音波探傷手段を複数に分割して一つの防水構造体２０を軽量化及び小型化したため、加圧水による水流圧のみで円滑に管内挿入式超音波探傷検査装置１０を管内移送することが可能となり、搬送ケーブルが不用となる。

従って、本実施形態の超音波探傷検査装置１０によれば、信号ケーブル、電源ケーブル及び搬送ケーブルを備える必要がなくなるためケーブルレスとすることが可能となる。ケーブルレス化により、重量の大きい各種ケーブル、ケーブルの巻取り装置等が不用となり、小型化、低コスト化が可能となる。

また、複数に分割された超音波探傷手段を互いにフレキシブルシャフト２５で接続しているため、ベンド部においても管３８内を移動することが可能である。図２は本実施形態に係る超音波探傷検査装置１０が管３８のベンド部を通過する際の様子を模式的に示す断面図である。特に本実施形態に係る超音波探傷検査装置１０では、管の径方向に対して略中央に保持する調芯具２６を備えているため、精度の高い超音波探傷が可能となる。

次に、図３を参照して、本実施形態に係る超音波探傷検査装置１０の信号の流れを、管外機器１の構成を含めて説明する。図３は各機器の機能を示すブロック構成図である。
最初に、パルス発生・受信部１２によりパルス信号を超音波探触子１１に送出する。パルス発生・受信部１２は、制御部１５により制御される。超音波探触子１１は振動子より管壁３８に超音波を発振し、管壁３８で反射した受信エコー信号を受信する。超音波探触子１１で受信した受信エコー信号は、パルス発生・受信部１２で受信され、増幅される。

増幅された受信エコー信号は、Ａ／Ｄ変換部１３にてアナログ−デジタル変換され、記憶部１４に記憶される。また、記憶部１４には、管壁３８の肉厚データを記憶してもよい。管壁３８の肉厚は、例えば超音波探触子１１で発振した超音波が管３８の内面で反射した第１受信エコー信号Ｓ１と、管３８の外周面で反射した第２受信エコー信号Ｂ１との受信時間の差から求めるとよい（図４を参照）。

Ａ／Ｄ変換部１３によるアナログ−デジタル変換、記憶部１４による書き込みは制御部１５により制御される。パルス発生・受信部１２、Ａ／Ｄ変換部１３、記憶部１４には、電池１８からの電力が昇圧回路１７により分配されて供給されている。

超音波探傷検査が終了した後、記憶部１４に蓄積されたデータは、管外機器１に移される。管外機器１は、インタフェース装置２と外部処理装置３とを有する。インタフェース装置２は、記憶部１４に蓄積されたデータを回収し、回収したデータを外部処理装置３に送る。インタフェース装置２は、データ回収通信ソフトを備えていてもよい。記憶部１４からのデータ回収は、有線又は無線回線により行なわれる。

外部処理装置２は、記憶手段４と、出力手段５と、信号処理手段６と、ノイズ処理手段７とを含む。なお、外部処理装置２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）及び表示画面等を有するマイクロコンピュータで構成されるものであり、上記各手段はこれらにより実行される機能を示したものである。

記憶手段４は、超音波探傷検査装置１０の記憶部１４から回収したデータを記憶する。さらに、信号処理手段６やノイズ処理手段７で演算された結果を記憶してもよい。
出力手段５は、超音波探傷検査装置１０の記憶部１４からインタフェース装置１を介して回収したデータに基づいて、管３８内の異常検出結果を出力する。出力する異常検出結果は、記憶部１４に蓄積されたデータそのものであってもよいし、各種演算処理を施されたデータであってもよい。好ましくは、出力手段５では、管３８の長さ方向位置に対応する管壁の肉厚分布を画像出力する。

（第１実施形態）
続いて超音波短所右検査装置１０に備えられた調芯具２６の詳細な構成について説明する。図５は第１実施形態に係る調芯具２６の構成をフレキシブルシャフト２５の軸方向から示す平面図である。図６は図５に示す調芯具２６に設けられた一部を拡大して示す図である。

調芯具２６はフレキシブルシャフト２５の外周に沿って環状に設けられた本体部３５に、管３８の内壁までの距離を規制するブラシ２８を複数配することにより、該超音波探傷検査装置１０を管３８の略中央に保持する。尚、ブラシ２８は本発明に係る「規制部材」の一例であり、管３８の内壁まで距離が所定値以下にならないように互いに同じ長さに揃えられている。

特に図６に示すように、円筒状に形成された本体部３５の径方向に沿って、穴部２９が開口されて設けられている。この穴部２９は本体部３５の径に沿って一定間隔で設けられており、第１の部材３０、保持部材３１及びバネ部材３２が収容されている。保持部材３１はブラシ２８をフレキシブルシャフト２５の径方向に沿って延びた状態で保持しており、穴部２９の内壁に形成された段差部３３と第１の部材３０との間に配置されたバネ部材３２によって第１の部材３０に付勢されている。

ブラシ２８を保持する保持部材３１は、ブラシ２８に管３８の内壁側から所定値以上の外力が印加された場合に、径方向に可動できるように構成されている。図６（a）では、ブラシ２８の先端が管３８の内壁から離れているため、外力が印加されていない。そのため、保持部材３１は第１の部材３０に対してバネ部材３２によって付勢されて接触している。一方、図６（ｂ）ではブラシ２８の先端が管３８の内壁に対して接触しており、所定値を超える外力が印加されている。このように、バネ部材３２による付勢力より外力が大きくなると、保持部材３１がフレキシブルシャフト２５側に押し下げられる。
そして、図６（ｂ）のように保持部材３１が押し下げられることによって移動したブラシ２８は、外力の印加が終了すると共にバネ部材３２からの付勢力によって、図６（a）に示す初期位置に自動的に戻り、フレキシブルシャフト２５を管の略中心位置に保持することができる。

このようにバネ部材３２によって付勢された保持部材３１が可動に構成されていることによって、例えば管同士が溶接によって繋がれた接合部４０（図７を参照）やベンド部（図２を参照）のように管３８の内径が部分的に減少する箇所を通過する際にも、一時的に本体部３５からのブラシ２８の突出長さを変更することができるので、詰まりを生じることがない。
特に本実施形態では、本体部３５に開口された穴部２９の内壁に沿って環状に形成された段差部３６に付勢手段であるバネ部材３２を接触させることで、保持部材３１の周囲に亘って付勢力を均等に印加し、保持部材３１が移動する際の安定性を向上させることができる。

（第２実施形態）
図８は第２実施形態に係る調芯具２６の構成をフレキシブルシャフト２５の軸方向から示す平面図である。尚、以下の第２実施形態の説明では、上述した第１実施形態と同様の箇所には共通する符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略することとする。

第２実施形態に係る調芯具２６もまた、上述の第１実施形態と同様に、フレキシブルシャフト２５を囲むように環状に設けられた本体部３５を有している。本体部３５はフレキシブルシャフト２５の外周面に沿って円筒形状に形成された外側リング部材３７からなり、当該外側リング部材３７は本発明に係る「第１の部材」の一例である。また、該外側リング部材３７よりフレキシブルシャフト２５側に同心になるように円筒形状に形成された内側リング部材３９は本発明に係る「第２の部材」の一例である。これらの外側リング部材３７及び内側リング部材３９はフレキシブルシャフト２５の径方向に延在して形成された連結部材４０によって連結されている。

保持部材３１は、外側リング部材３７及び内側リング部材３９によって規定される空間に扇形状に複数形成されており、連結部材４０に沿ってフレキシブルシャフト２５の径方向に可動に構成されている。すなわち、各空間に収納された保持部材３１は環状部材を径方向に分割してなるように設けられている。

保持部材３１のうち連結部材４０に面する側には段差部４１が設けられており、バネ部材３２は当該段差部４１と内側リング部材３９との間に配置されることにより、保持部材３１を外側リング部材３７に対して付勢している。該段差部４１は、フレキシブルシャフト２５側では連結部材４０から保持部材３１の表面までの距離が大きくなるように形成されている。そして、この段差部４１と内側リング部材３９との間にバネ部材３２を設けることにより、所定の付勢力で保持部材３１が外側リング部材３７に対して押しつけられるように構成されている。このように構成することによって、本実施形態では、保持部材３１が連結部材４０に沿って移動できるので、保持部材３１の移動の際に軸ブレが少なく、移動時の安定性を向上させることができる。すなわち、連結部材４０を中心として左右にバランスをとることによって安定性を向上させている。

各保持部材３１には本発明に係る「規制部材」の一例であるブラシ２８が設けられており、該ブラシ２８に対して管３８の内壁側から所定値以上の外力が印加された場合に可動するように構成されている。図９は図８に示す調芯具２６の一部を拡大して示す図である。

図９（a）では、ブラシ２８の先端が管３８の内壁から離れているため、外力が印加されていない。そのため、保持部材３１は外側リング部材３７に対してバネ部材３２によって付勢されている。一方、図９（ｂ）ではブラシ２８の先端が管３８の内壁に対して接触しており、所定値を超える外力が印加されている。このように、バネ部材３２による付勢力より外力が大きくなると、保持部材３１がフレキシブルシャフト２５側に押し下げられる。

このような保持部材３１の動作によって、例えば管３８同士が溶接によって繋がれた接合部（図７を参照）やベンド部（図２を参照）のように管３８の内径が部分的に減少する箇所を通過する際にも、一時的に本体部３５からのブラシ２８の突出長さを変更することができるので、詰まりを生じることがない。

尚、図９（ｂ）のようにフレキシブルシャフト２５側に押し下げられたブラシ２８は、該ブラシ２８への外力の印加が終了すると共にバネ部材３２からの付勢力によって、図９（a）の初期位置に自動的に戻り、フレキシブルシャフト２５を管３８の略中心位置に保持することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る超音波探傷検査装置によれば、バネ部材３２によってブラシ２８を保持する保持部材３１を第１の部材側に付勢するので、管３８の内壁側からブラシ２８に所定値以上の外力が印加されると、ブラシ２８が保持部材３１と共に径方向に移動する。これにより、ベンド部や溶接部のように管２８の内径が変化する箇所においても、実質的に調芯具２６の径を一時的に変化させることで流動抵抗を軽減し、超音波探傷検査装置を管３８内で円滑に移動させることができる。

本発明は、ケーブルレス方式にて流体圧によって管内を移動しながら管壁の超音波探傷を検査する超音波探傷検査装置を該管の略中央に保持するための調芯具、該調芯具を備えた超音波探傷検査装置、及び、該超音波探傷検査装置を備えた超音波探傷検査システムに利用可能である。

１ 管外機器
２ インタフェース装置
３ 外部処理装置
４ 記憶手段
５ 出力手段
６ 信号処理手段
７ ノイズ処理手段
１０ 管内挿入式超音波探傷検査装置
１１ 超音波探触子（センサ）
１２ パルス発生・受信部
１３ Ａ／Ｄ変換部
１４ 記憶部
１５ 制御部
１６ ＰＣユニット
１７ 昇圧回路
１８ 電池
１９ 電源供給部
２５ フレキシブルシャフト
２６ 調芯具
２７ 先端ガイド
２８ ブラシ（規制部材）
３１ 保持部材
３２ バネ部材（付勢部材）
３５ 本体部
３７ 外側リング部材
３８ 管
３９ 内側リング部材
４０ 連結部材
４１ 段差部

Claims (7)

1. 超音波センサを含む複数のユニットがフレキシブルシャフトによって連結されなり、流体圧によって管内を移動しながら前記超音波センサから管壁に向けて発信した超音波信号の反射波信号を受信することにより、前記管内の超音波探傷検査を行う管内挿入式超音波探傷検査装置において、前記フレキシブルシャフトの外周に沿って環状に設けられた本体部に前記管の内壁までの距離を規制する規制部材を複数配することにより、該管内挿入式超音波探傷検査装置を前記管の略中央に保持する調芯具であって、
   前記本体部の外径を少なくとも部分的に規定する第１の部材と、
   前記第１の部材より前記フレキシブルシャフト側に配置され、前記規制部材を保持する保持部材と、
   該保持部材を前記第１の部材に対して付勢する付勢手段と
   を備え、
   前記付勢手段が前記管の内壁側から所定値以上の外力が印加された場合に、前記規制部材を前記保持部材と共に径方向に沿って可動に構成したことを特徴とする調芯具。
2. 前記第１の部材、前記保持部材及び前記付勢手段は、前記本体部に径方向に沿って開口された穴部に収容されており、
   前記付勢手段は前記穴部の内壁に形成された段差部と前記第１の部材との間に配置されることにより、前記保持部材を前記第１の部材に対して付勢することを特徴とする請求項１に記載の調芯具。
3. 前記第１の部材は前記前記フレキシブルシャフトの外周面に沿って円筒形状に形成されており、
   前記第１の部材より前記フレキシブルシャフト側に同心に配置され、円筒形状に形成された第２の部材と、
   前記フレキシブルシャフトの径方向に延在して形成され、前記第１の部材と前記第２の部材とを連結する連結部材と
   を備え、
   前記保持部材は、前記第１の部材及び前記第２の部材によって規定される空間に収納されると共に、前記連結部材に沿って前記フレキシブルシャフトの径方向に可動に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の調芯具。
4. 前記保持部材のうち前記連結部材に面する側には段差部が設けられており、
   前記付勢手段は前記段差部と前記第２の部材との間に配置されることにより、前記保持部材を前記第１の部材に対して付勢することを特徴とする請求項３に記載の調芯具。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の調芯具を備えたことを特徴とする管内挿入式超音波探傷検査装置。
6. 前記各ユニットは、
   前記反射波信号を受信する受信部と、
   該受信した反射波信号を蓄積する記憶部と、
   前記超音波センサにおける超音波信号の送出タイミング制御及び前記記憶部への前記反射波信号の書き込み制御を行う制御部と、
   前記各ユニットに電源を供給する電源供給部と
   を含んでなることを特徴とする請求項５に記載の管内挿入式超音波探傷検査装置。
7. 請求項６に記載の管内挿入式超音波探傷検査装置と、
   前記管の外部に配置され、前記記憶部に接続可能なインタフェース装置と、
   前記インタフェース装置を介して前記記憶部から受け取る情報に基づいて前記管内の検査結果を出力する出力手段と
   を備えることを特徴とする超音波探傷検査システム。

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