JP2020515807A

JP2020515807A - 携帯型熱起電力検出器

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Publication number: JP2020515807A
Application number: JP2019512001A
Authority: JP
Inventors: 飛薛; 芳杰史; 宇盟楊; 文新 ▲ティ▼; 広宇楊; 飛黄
Original assignee: CGN Power Co Ltd
Current assignee: CGN Power Co Ltd
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2020-05-28
Anticipated expiration: 2038-08-03
Also published as: JP6731544B2; US20200241061A1; CN108459191A; EP3567386B1; WO2019184177A1; CN108459191B; US11067615B2; EP3567386A1; EP3567386A4

Abstract

本発明は、体積が小さく携帯しやすい携帯型熱起電力検出器を開示する。携帯型熱起電力検出器は、検出対象のテストピースを固定するための測定冶具、検出対象のテストピースを検出するプローブアセンブリユニット、及び、前記プローブアセンブリによる検出とプローブアセンブリの電圧信号の収集を制御する収集制御ユニットを含む。前記プローブアセンブリユニットは２つのプローブアセンブリを含み、各前記プローブアセンブリは、検出対象のテストピース表面に荷重をかけるプローブと、前記プローブを移動させて検出対象のテストピース表面に荷重をかけるよう駆動するリニアモータをそれぞれ含み、前記リニアモータの出力端と前記プローブが接続されており、前記収集制御ユニットは、それぞれ前記リニアモータに電気的に接続されて、更に、リニアモータの移動距離及び負荷力を制御するための第１制御信号を前記リニアモータに対し送信する。【選択図】図２ａ

Description

本発明は材料の非破壊検査の分野に関し、特に、原子力発電現場で使用される携帯型熱起電力検出器に関する。

原子力発電所における重要デバイス用の鋼は、長期的に稼働するうちに、熱老化や中性子照射等による経時効果の作用を受けて、材料の力学性能に変化が生じる。例えば、回路の主管路に使用される鋳造オーステナイト系ステンレス鋼、緊締用の低合金高張力鋼ボルト、バルブステムに用いられる析出硬化系ステンレス鋼等は、加圧水型原子炉環境及び温度下で長期的に使用した場合には強度及び硬度が上昇し、可塑性及び靭性が低下する。即ち、熱老化によって材料性能が低下し、安全上の潜在リスクが存在することになる。また、原子炉圧力容器（ＲＰＶ）の場合、使用過程での中性子照射による脆化が主な劣化メカニズムの一つとなっている。即ち、発電所の安全稼働を制限する要因の一つとされている。

ＲＰＶや主管路はいずれも原子力発電所を構成する重要部分であり、圧力バウンダリの完全性を考慮すると、破壊検査を実施することは好ましくない。そのため、これらの性能評価については演算やシミュレーションといった方法を採用することが一般的であり、現場での直接測定データや方法が不足している。そこで、既存の現場データ及び実験室シミュレーションデータに基づく非破壊検査が広く注目されている。金属材料における力学性能の変化（老化・劣化）は、一般的に電気性能（熱起電力）の変化に付随する。そのため、使用した材料の熱起電力の変化を測定すれば材料の力学性能を間接的に評価でき、材料の非破壊検査を遂行可能となる。また、熱起電力法を用い、原子力発電所内の中性子照射や熱老化に伴う材料の脆化をリアルタイム評価すれば、発電所の劣化管理の参考とすることができる。

金属の熱起電力測定はゼーベック効果に基づく。ゼーベック効果とは、２種類の金属ＡとＢ、又は、同一金属の異なる部位からなる回路において、２つの接点の温度が異なることで温度差電流と称される電流が発生するとともに、これに応じた電位差ΔＶ_ＡＢが存在することをいう。実験によれば、電位差ΔＶ_ＡＢは温度差ΔＴに正比例する。これらの比であるＳ_ＡＢ＝ΔＶ_ＡＢ／ΔＴは、温度差と２種類の材料の関数により決定され、材料の形状や接続方式等は全く関係しない。且つ、線形重ね合わせ性を有する。そのため、Ｓ_ＡＢは材料の基本性質であり、材料のゼーベック係数と称される。即ち、これが一般的に言うところの熱起電力（ＴＥＰ）である。

特許文献１は、現場で使用する金属熱起電力検出器を開示している。当該検出器は、測定装置と制御装置で構成される。測定装置内には、Ｘ軸方向とＺ軸方向に移動可能な第１プローブアセンブリ、Ｚ軸方向に移動可能な第２プローブアセンブリ、及び、これらに対応する駆動機構が設けられている。また、制御装置は、主としてプローブの温度と変位を制御する。当該装置は一定の携帯性と自動化レベルを有するものの、次のような課題がある。

１．デバイスは電動スライダとボールねじ構造によってＸ軸及びＺ軸方向の送りを制御しているため、構造が複雑で体積が嵩み、現場で使用するには不便である。
２．プローブ冷却装置を有さないため、実際の使用過程ではプローブを自然冷却する必要があり、速度が遅く、測定効率に支障をきたす。
３．プローブのフォースセンサと電動スライダがともに計器ボックス内に取り付けられているため、解体しない限りフォースキャリブレーションを実施できない。
４．デバイスの温度及び電圧の測定に市販のナノボルトメータを使用するため、体積が嵩み、携帯するには不便である。

更に、特許文献２は、金属熱起電力測定器を開示している。当該測定器は、送り機構のスクリューハンドルを回転させることで、第１プローブアセンブリと第２プローブアセンブリが検出対象の金属テストピースに向かって移動し、検出対象の金属テストピースに密着するよう制御する。上記から明らかなように、当該金属熱起電力測定器はプローブが移動するよう手動で駆動せねばならず、構造が複雑で、体積が嵩む。

そのため、上記の課題のうち少なくとも一つの局面を考慮して、改良した携帯型熱起電力検出器を提供する必要がある。

中国特許出願第２０１５１０５４６７７３号明細書中国特許出願公開第１０６９９６１９Ａ号明細書

上記の課題に対し、本発明は、体積が小さく携帯しやすい携帯型熱起電力検出器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の技術方案を用いる。

携帯型熱起電力検出器であって、検出対象のテストピースを固定するための測定冶具、検出対象のテストピースを検出するプローブアセンブリユニット、及び、前記プローブアセンブリによる検出とプローブアセンブリの電圧信号の収集を制御する収集制御ユニットを含み、前記プローブアセンブリユニットは２つのプローブアセンブリを含み、各前記プローブアセンブリは、検出対象のテストピース表面に荷重をかけるプローブと、前記プローブを移動させて検出対象のテストピース表面に荷重をかけるよう駆動するリニアモータをそれぞれ含み、前記リニアモータの出力端と前記プローブが接続されており、前記収集制御ユニットは、それぞれ前記リニアモータに電気的に接続されて、更に、リニアモータの移動距離及び負荷力を制御するための第１制御信号を前記リニアモータに対し送信する。

実施例によっては、前記収集制御ユニットは、ＦＰＧＡマイクロプロセッサを含む。

実施例によっては、前記プローブアセンブリは、更に、前記プローブを加熱するヒータと、プローブの温度を測定する温度センサを含み、前記収集制御ユニットは前記温度センサに電気的に接続され、更に、前記温度センサが検出した温度情報を受信するとともに、前記温度情報に基づいて、前記ヒータに対し加熱温度を調節するための第２制御信号を送信し、前記ヒータは、前記収集制御ユニットに電気的に接続され、前記第２制御信号に応じて加熱温度を調節する。

実施例によっては、前記温度センサは前記プローブ内に嵌設される白金電極である。

実施例によっては、前記プローブアセンブリユニットは、アセンブリボックスと、前記アセンブリボックス内に固設されるモータ取付座を含み、前記２つのプローブアセンブリのリニアモータはそれぞれ前記モータ取付座に設けられ、前記２つのプローブアセンブリにおけるプローブの最小ピッチは４０ｍｍである。

実施例によっては、前記測定冶具は、小径のテストピースを固定する卓上式冶具と、大径のテストピースを固定する管路式冶具を含み、前記卓上式冶具は、第１ホルダと、前記第１ホルダに設けられる一対の接続部材を含み、前記アセンブリボックスは取り外し可能且つ摺動可能に前記一対の接続部材の間に接続され、前記管路式冶具は、第２ホルダと、前記第２ホルダに設けられる一対の接続部材を含み、前記アセンブリボックスは取り外し可能且つ摺動可能に前記一対の接続部材の間に接続される。

実施例によっては、前記卓上式冶具は、更に、前記第１ホルダに固設される支持ブロックを含み、前記支持ブロックには検出対象のテストピースを載置するための凹溝が開設されており、及び／又は、前記管路式冶具は検出対象のテストピースを第２ホルダの下方に固定する固定装置を含み、前記第２ホルダは垂直度調整プレートと底板を含み、前記垂直度調整プレートには接続部材が設けられており、前記固定装置は底板に接続され、前記垂直度調整プレートと底板は、互いに離間する複数のネジにより動作可能に接続される。

実施例によっては、前記携帯型熱起電力検出器は、更に、プローブアセンブリについて熱起電力キャリブレーション及び／又は圧力キャリブレーションを実施するキャリブレーションユニットを含み、前記プローブアセンブリは前記キャリブレーションユニットに取り外し可能に接続され、前記プローブアセンブリが前記キャリブレーションユニットに接続されたとき、前記プローブアセンブリはキャリブレーション状態となる。

実施例によっては、前記キャリブレーションユニットは、フォースキャリブレーションアセンブリ及び／又は熱起電力キャリブレーションアセンブリを含み、前記フォースキャリブレーションアセンブリはフォースセンサを含み、前記フォースセンサは、前記プローブアセンブリの底部のソケットと接続可能なプラグを備え、前記熱起電力キャリブレーションアセンブリは、前記プローブと同一材質の基準銅棒を含む。

実施例によっては、前記携帯型熱起電力検出器は、更にプローブ冷却ユニットを含み、前記プローブ冷却ユニットは冷却モジュールを含み、前記プローブアセンブリは前記プローブ冷却ユニットに取り外し可能に接続され、前記プローブアセンブリが前記プローブ冷却ユニットに接続されたとき、前記プローブアセンブリは冷却状態となる。

本発明は上記の技術方案を用いることで、従来技術と比較して次の利点を有する。即ち、プローブが移動して検出対象のテストピースに荷重をかけるようリニアモータにより駆動するとともに、リニアモータの印加電流の大きさを調節することでプローブが検出対象のテストピースにかける圧力を調節可能なことから、プローブアセンブリの駆動構造が簡略化され、体積が縮小し、携帯が容易となる。

本発明の技術方案をより明確に説明すべく、以下に、実施例の記載にあたり使用を要する図面について簡単に説明する。なお、言うまでもなく、以下に記載する図面は本発明の実施例の一部にすぎず、当業者であれば、創造的労働を要することなくこれらの図面から更にその他の図面を得ることも可能である。

図１は、本発明に基づく携帯型熱起電力検出器の構造のブロック図である。図２ａは、本発明に基づくプローブアセンブリユニットを示す図である。図２ｂは、本発明に基づくプローブの断面図である。図３ａは、本発明に基づく卓上式冶具の正面図である。図３ｂは、本発明に基づく卓上式冶具の側面図である。図４ａは、本発明に基づく管路式冶具の正面図である。図４ｂは、本発明に基づく管路式冶具の側面図である。図４ｃは、本発明に基づく管路式冶具の平面図である。図５ａは、本発明に基づくフォースキャリブレーションアセンブリの断面図である。図５ｂは、本発明に基づくフォースキャリブレーションアセンブリの平面図である。図６ａは、本発明に基づく熱起電力キャリブレーションアセンブリの正面図である。図６ｂは、本発明に基づく熱起電力キャリブレーションアセンブリの側面図である。図７ａは、本発明に基づくプローブ冷却ユニットの断面図である。図７ｂは、本発明に基づくプローブ冷却ユニットの平面図である。

以下に、当業者が本発明の利点及び特徴をより理解しやすいよう、図面を組み合わせて本発明の好ましい実施例につき詳述する。なお、これらの実施形態の説明は本発明の理解を助けるためのものであり、本発明を限定するものではない。また、以下に記載する本発明の各実施形態で言及する技術的特徴は、互いに矛盾しない限り組み合わせ可能である。

本実施例は、原子力発電所における主管路、ＲＰＶ、緊締用鋼ボルト、バルブステム等の金属部材に用いられ、中性子照射や熱老化に伴う材料の脆化を評価すべく、原子力発電現場において金属の熱起電力を検出する携帯型熱起電力検出器を提供する。図１を参照して、携帯型熱起電力検出器は、コンピュータ１、収集制御ユニット２、プローブアセンブリユニット３、測定冶具４、キャリブレーションユニット５及びプローブ冷却ユニット６を含む。コンピュータ１には測定ソフトが搭載されている。測定冶具４は、卓上式冶具、管路式冶具のうちの少なくとも１つを含む。本実施例では、原子力発電現場における小径部材と大径部材の双方を固定可能なように、卓上式冶具と管路式冶具の２種類を含むことが好ましい。当該携帯型熱起電力検出器は、検出状態、キャリブレーション状態及び冷却状態の３つの状態を有する。動作状態では、プローブアセンブリユニット３が検出対象のテストピースに荷重をかけて電圧信号を収集する。キャリブレーション状態では、プローブアセンブリユニット３とキャリブレーションユニット５が接続されて、熱起電力キャリブレーションと圧力キャリブレーションを実施する。冷却状態では、プローブアセンブリユニット３とプローブ冷却ユニット６が接続されて、プローブを急速に降温させる。

収集制御ユニット２としては、具体的にＦＰＧＡマイクロプロセッサを使用する。ＦＰＧＡ技術に基づいて開発することで、プローブアセンブリの圧力及び温度の制御、プローブの温度及び電圧データの収集が遂行可能となる。また、電源が小さいため、検出器全体の体積を縮小できる。

プローブアセンブリユニット３は、全く同一構造の２つのプローブアセンブリを含む。図２ａ及び図２ｂを参照して、プローブアセンブリユニット３は、更に、アセンブリボックス３２と、アセンブリボックス３２内に固設されるモータ取付座３４を含む。２つの前記プローブアセンブリは、移動可能にアセンブリボックス３２内に設置される。各プローブアセンブリは、検出対象のテストピース表面に荷重をかけるプローブ３８と、プローブ３８を移動させて検出対象のテストピース表面に荷重をかけるよう駆動するリニアモータ３５をそれぞれ含む。リニアモータ３５の出力端はプローブ３８に接続されている。前記リニアモータ３５は、具体的には高精度のマイクロステッピングリニアモータであって、何らかの中間変換機構を要することなく、電気エネルギーを直接的に直線運動の機械エネルギーへと変換可能な伝動装置である。２つのプローブアセンブリのリニアモータ３５は、左右に間隔を置いてモータ取付座３４に設けられている。且つ、２つのプローブアセンブリにおけるプローブ３８の最小ピッチは４０ｍｍとする。

前記収集制御ユニット２と２つの前記リニアモータ３５は電気的に接続される。具体的には、アセンブリボックス３２の上部には、２つのリニアモータ３５とそれぞれ導通接続する接続端子３１が備わっている。当該接続端子３１は、ケーブルを介して収集制御ユニット２に接続される。収集制御ユニット２は、リニアモータ３５の移動距離及び負荷力を制御するための第１制御信号を２つのリニアモータ３５に対し同時に送信する。具体的には、リニアモータ３５の印加電流の大きさを調節することで、リニアモータ３５の移動距離及び印加電流の大きさを制御する。リニアモータ３５は、第１制御信号に応じて、プローブ３８が相応の距離だけ移動するとともに、相応の圧力を検出対象のテストピースにかけるよう駆動する。即ち、収集制御ユニット２は、リニアモータ３５の印加電流を調整することで、プローブ３８が検出対象のテストピースにかける圧力を制御する機能を有する。

具体的に、プローブ３８は銅プローブである。また、プローブアセンブリは、プローブホルダ３６、ヒータ３７及び防風キャップ３９を更に含む。プローブホルダ３６はポリテトラフルオロエチレンから形成されており、絶縁及び保温の役割を果たす。ポリテトラフルオロエチレンホルダの上端部は、接続ピン３１０を介してリニアモータ３５の伸出端に固定接続されている。また、プローブホルダ３６の下端部には、ヒータ３７と防風キャップ３９が固定接続されている。具体的に、ヒータ３７はセラミックスヒータ３７である。銅プローブはセラミックスヒータ３７に設けられており、セラミックスヒータ３７は銅プローブを加熱するために用いられる。また、防風キャップ３９はコルゲート状のシリコーンゴム防風保温キャップであって、銅プローブの全周を覆っており、測定過程においてプローブ３８に対する環境の影響を低減可能とする。

プローブアセンブリユニット３は、更に、銅プローブの温度を測定する温度センサを含む。ヒータ３７及び当該温度センサは、前記接続端子３１を介して収集制御ユニット２にそれぞれ電気的に接続される。収集制御ユニット２は、更に、温度センサが測定した温度情報を受信するとともに、温度情報に基づいて、ヒータ３７に対し加熱温度を調節するための第２制御信号を送信する。ヒータ３７は、第２制御信号に応じて加熱温度を調節する。具体的に、前記温度センサは銅プローブ内に嵌設される白金電極３１１である。

アセンブリボックス３２にはガイドレールが設けられている。具体的に、ガイドレールは台形ガイドレール３３であり、測定冶具４に対し摺動及び係合するよう接続される。アセンブリボックス３２には、更に、フォースキャリブレーションアセンブリ及びプローブ冷却ユニット６を挿接及び係合するための接続ソケット３１２が設けられている。

図３ａ及び図３ｂは、卓上式冶具を示している。卓上式冶具は、第１ホルダ４１と、前記第１ホルダ４１に設けられる支持ブロック４３を含む。第１ホルダ４１には一対の接続部材４１１，４１２が設けられている。当該接続部材４１１，４１２は間隔を置いて対向するよう設けられている。また、当該一対の接続部材４１１，４１２の間にはプローブアセンブリユニット３を収容及び固定するための空間が形成されている。プローブアセンブリユニット３のアセンブリボックス３２は、取り外し可能且つ摺動可能に一対の接続部材４１１，４１２の間に接続される。具体的に、当該接続部材４１１，４１２は、アセンブリボックス３２の台形ガイドレール３３に対し摺動及び係合するあり溝アセンブリである。当該卓上式冶具は、更に、アセンブリボックス３２をロックするロック機構を含む。具体的に、ロック機構は、第１ホルダ４１及びその一方の接続部材４１２に設けられて取り外し可能に台形ガイドレール３３に接続されるロックハンドル４２を含む。また、もう一方の接続部材４１１は第１ホルダ４１に固定接続されている。図３ａに示すように、右側の接続部材４１２と右側の台形ガイドレール３３には、ロックハンドル４２のロック部と係合する孔４２２がそれぞれ開設されている。ロックハンドル４２のロック部４２１は、右側の接続部材４１２の孔４２２に挿通された後、右側の台形ガイドレール３３の孔４２２に挿設されることで、アセンブリボックス３２をロックする。好ましくは、支持ブロック４３は一対となって左右に間隔を置いて設けられる。検出時に支持ブロック４３上に載置される検出対象のテストピース４４を一対のプローブ３８の真下に位置させられるよう、支持ブロック４３は、接続部材４１１，４１２の下方に設けられている。具体的に、支持ブロック４３には、検出対象のテストピース４４を載置するよう、検出対象のテストピース４４と係合する凹溝が開設されている。検出対象のテストピース４４は凹溝に載置されることで固定される。好ましくは、凹溝の形状は図３ｂに示すようなＶ字状とする。直径の小さなテストピースを検出する際には、ロックハンドル４２を解除してプローブアセンブリユニット３のアセンブリボックス３２を上から下に一対の接続部材４１１，４１２の間へと挿入する。このとき、台形ガイドレール３３と接続部材４１１，４１２が係合することで、アセンブリボックス３２は下方に摺動可能となり、これによりプローブ３８と検出対象のテストピース４４との距離を調節する。所定の位置まで調節した後、ロックハンドル４２を締め付ければプローブアセンブリユニット３を固定できる。

図４ａ、図４ｂ及び図４ｃは、管路式冶具を示している。管路式冶具は、第２ホルダ４５と、検出対象の管路４９を第２ホルダ４５の下方に固定する固定装置を含む。第２ホルダ４５には一対の接続部材４５１，４５２が設けられている。当該接続部材４５１，４５２は間隔を置いて対向するよう設けられている。また、当該一対の接続部材４５１，４５２の間にはプローブアセンブリユニット３を収容及び固定するための空間が形成されている。プローブアセンブリユニット３のアセンブリボックス３２は、取り外し可能且つ摺動可能に一対の接続部材４５１，４５２の間に接続される。具体的に、当該接続部材４５１，４５２は、アセンブリボックス３２の台形ガイドレール３３に対し摺動及び係合するあり溝アセンブリである。当該管路式冶具は、更に、アセンブリボックス３２をロックするロック機構を含む。具体的には、ロック機構は、第２ホルダ４５及びその一方の接続部材４５２に設けられて取り外し可能に台形ガイドレール３３に接続されるロックハンドル４６を含む。また、もう一方の接続部材４５１は第２ホルダ４５に固定接続されている。具体的に、固定装置は、検出対象の管路４９を第２ホルダ４５に結束する結束バンド４８を含む。直径の大きなテストピースを検出する際には、ロックハンドル４６を解除してプローブアセンブリユニット３のアセンブリボックス３２を上から下に一対の接続部材４５１，４５２の間へと挿入する。このとき、台形ガイドレール３３と接続部材４５１，４５２が係合することで、アセンブリボックス３２は下方に摺動可能となり、これによりプローブ３８と検出対象の管路４９との距離を調節する。所定の位置まで調節した後、ロックハンドル４６を締め付ければプローブアセンブリユニット３を固定できる。

好ましい形態において、第２ホルダ４５は垂直度調整プレート４５３と底板４５４を含む。前記一対の接続部材４５１，４５２は垂直度調整プレート４５３に設けられ、検出対象の管路４９は底板４５４に固定される。垂直度調整プレート４５３と底板４５４は、互いに離間する複数のネジ４７により動作可能に接続される。各ネジ４７をそれぞれ調節し、垂直度調整プレート４５３と底板４５４の間の高さを調節することで、垂直度調整プレート４５３に対する底板４５４の角度を調節可能となる。好ましくは、当該複数のネジ４７は両プレートの四隅に位置する。また、垂直度調整プレート４５３と底板４５４には、プローブ３８を挿通して下方の検出対象のテストピースに接触させる貫通孔がそれぞれ貫設されている。更に、底板４５４には結束バンド４８を接続するための溝を設けてもよい。

本実施例では、キャリブレーション状態において、キャリブレーションユニット５がプローブ３８の圧力キャリブレーション及び熱起電力キャリブレーションという２つの機能をプローブアセンブリに対し付与する。また、これに応じて、キャリブレーションユニット５は、フォースキャリブレーションアセンブリ及び熱起電力キャリブレーションアセンブリの双方を含む。フォースキャリブレーションアセンブリは、プローブ３８の荷重を読み取って荷重の精度を判断し、熱起電力キャリブレーションアセンブリは、プローブ３８による熱起電力の測定が正確か否かを判断する。

図５ａ及び図５ｂに示すように、フォースキャリブレーションアセンブリは、プローブ３８の荷重を読み取るフォースセンサ５２を含む。具体的に、フォースセンサ５２はハウジング５３内に設けられている。また、ハウジング５３には、プローブアセンブリユニット３に接続されるプラグ５１が設けられている。具体的に、当該プラグ５１はアセンブリボックス３２の接続ソケット３１２と係合し、接続される。フォースキャリブレーションアセンブリは間接キャリブレーション方式を採用しており、まず、外付けの計器でフォースセンサ５２をキャリブレーションする。次に、プラグ５１をアセンブリボックス３２の接続ソケット３１２に接続し、プローブアセンブリのリニアモータ３５による印加電流を設定する。即ち、プローブ３８の荷重を設定する。そして、フォースセンサ５２の表示値を読み取って、設定したプローブ３８の荷重と比較することで、荷重の精度を判断する。

図６ａ及び図６ｂに示すように、熱起電力キャリブレーションアセンブリは基準銅棒５４を含む。当該基準銅棒５４は銅プローブと同一材質である。具体的に、基準銅棒５４は支持台５５に設けられている。熱起電力キャリブレーションを実施する際には、プローブアセンブリユニット３を前記卓上式冶具に取り付け、基準銅棒５４を支持ブロック４３のＶ字状溝内に載置する。そして、プローブ３８が伸出して基準銅棒５４と接触すると、システムの熱起電力が測定されるが、この熱起電力の数値が安定した値とならなければならない。テストピースを測定するごとに、予め熱起電力キャリブレーションアセンブリを測定することで、熱起電力の測定が安定的か否かを判断する。

図７ａ及び図７ｂは、本実施例におけるプローブ冷却ユニット６を示す。プローブ冷却ユニット６は、ハウジング６３、ハウジング６３内に設けられる２つの冷却モジュール６２、ハウジング６３上に設けられるプラグ６１を含む。２つの冷却モジュール６２は、それぞれ２つのプローブ３８に対応している。また、各冷却モジュール６２には銅プローブの下部と係合する凹溝がそれぞれ設けられている。プラグ６１はプローブアセンブリユニット３に接続され、具体的には、アセンブリボックス３２の接続ソケット３１２と係合して接続される。冷却状態時には、プラグ６１をアセンブリボックス３２の接続ソケット３１２に挿入する。そして、プローブ３８を対応する冷却モジュール６２の凹溝に挿入し、しっかりと密着させて冷却モジュール６２に電気を供給することで、プローブ３８が急速に降温する。

以下に、上記の携帯型熱起電力検出器の動作過程について説明する。当該動作過程は、以下のステップを順に含む。

Ｓ１：当該熱起電力検出器をキャリブレーション状態とし、フォースキャリブレーション及び熱起電力キャリブレーションを実施する。

Ｓ１０１：フォースキャリブレーションを実施する。プローブアセンブリユニット３におけるアセンブリボックス３２の接続ソケット３１２とフォースキャリブレーションアセンブリのプラグ５１を接続し、収集制御ユニット２によって２つのリニアモータ３５の印加電流を設定する。そして、設定した荷重をプローブ３８からフォースセンサ５２にかけて、フォースセンサ５２の表示値を読み取ることで、荷重が正確か否かを判断する。

Ｓ１０２：熱起電力キャリブレーションを実施する。基準銅棒５４を卓上式冶具の支持ブロック４３に載置し、プローブ３８を伸出させて基準銅棒５４に荷重をかける。そして、熱起電力値を測定し、安定した値か否かを判断することで、熱起電力の測定が安定的か否かを判断する。

Ｓ２：熱起電力検出器を測定状態とし、検出対象のテストピースを卓上式冶具又は管路式冶具に固定して、検出対象のテストピースの熱起電力を測定する。

Ｓ３：熱起電力検出器を冷却状態とし、プローブ３８を冷却する。具体的には、プローブ冷却ユニット６のプラグ６１とプローブアセンブリユニット３の接続ソケット３１２を接続し、銅プローブを冷却モジュール６２の凹溝内に挿入して、冷却モジュール６２を通電することで銅プローブを急速に降温させる。

Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は順に実施するが、ステップＳ１０１とＳ１０２の順序は入れ替えてもよい。

ステップＳ２は、具体的に、原子力発電現場の小径部材について熱起電力を測定するＳ２１、或いは、原子力発電現場の大径部材について熱起電力を測定するＳ２２を含む。

本発明の携帯型熱起電力検出器を用いて原子力発電現場の小径部材（例えばバルブステム）につき熱起電力を測定する場合には（ステップＳ２１）、主として以下のステップを含む。

Ｓ２１１：検出対象のテストピースを卓上式冶具における支持ブロック４３のＶ字状溝に載置する。

Ｓ２１２：プローブアセンブリユニット３を卓上式冶具のあり溝アセンブリに取り付けて、プローブアセンブリユニット３と検出対象のテストピースとの距離を調整し、ロックハンドルを締め付ける。

Ｓ２１３：収集制御ユニット２とプローブアセンブリユニット３及びコンピュータ１との間のケーブルを接続する。

Ｓ２１４：コンピュータ１を立ち上げて測定ソフトを起動し、測定を開始する。

また、本発明の携帯型熱起電力検出器を用いて原子力発電現場の大径部材（例えば管路）につき熱起電力を測定する場合には（ステップＳ２２）、主として以下のステップを含む。

Ｓ２２１：管路式冶具を管路の外壁に取り付け、結束バンド４８によりしっかりと締結する。

Ｓ２２２：プローブアセンブリユニット３を管路式冶具のあり溝アセンブリに取り付けて、プローブアセンブリユニット３と管路の外表面との距離を調整し、ロックハンドルを締め付ける。

Ｓ２２３：収集制御ユニット２とプローブアセンブリユニット３及びコンピュータ１との間のケーブルを接続する。

Ｓ２２４：コンピュータ１を立ち上げて測定ソフトを起動し、測定を開始する。

本発明で提供する携帯型熱起電力検出器は、以下の利点を有する。

１．各ユニットをモジュール化設計することで、ユニットごとの体積が縮小され、携帯が容易となる。

２．ユニット間の組み合わせを変えることで、熱起電力測定、熱起電力キャリブレーション、プローブの圧力キャリブレーション及びプローブ冷却等の機能を実現可能となる。

３．２種類の冶具形式を設けているため、異なるサイズのテストピースの検出に適用可能である。

上記の実施例は本発明の技術思想と特性を説明するためのものにすぎない。上記は好ましい実施例であって、当業者によって本発明の内容が理解され、実施可能となることを目的としており、これらによって本発明による保護の範囲が限定されることはない。本発明の精神及び本質に基づき実施される等価の変更及び補足は、いずれも本発明による保護の範囲に含まれる。

１コンピュータ
２収集制御ユニット
３プローブアセンブリユニット
４測定冶具
５キャリブレーションユニット
６プローブ冷却ユニット
３１接続端子
３２アセンブリボックス
３３台形ガイドレール
３４モータ取付座
３５リニアモータ
３６プローブホルダ
３７ヒータ
３８プローブ
３９防風キャップ
３１０接続ピン
３１１白金電極
３１２接続ソケット
４１第１ホルダ
４１１接続部材
４１２接続部材
４２ロックハンドル
４２１ロック部
４２２孔
４３支持ブロック
４４検出対象のテストピース
４５第２ホルダ
４５１接続部材
４５２接続部材
４５３垂直度調整プレート
４５４底板
４６ロックハンドル
４７ネジ
４８結束バンド
４９検出対象の管路
５１プラグ
５２フォースセンサ
５３ハウジング
５４基準銅棒
５５支持台
６１プラグ
６２冷却モジュール
６３ハウジング

Claims

検出対象のテストピースを固定するための測定冶具、検出対象のテストピースを検出するプローブアセンブリユニット、及び、前記プローブアセンブリによる検出とプローブアセンブリの電圧信号の収集を制御する収集制御ユニットを含む携帯型熱起電力検出器において、
前記プローブアセンブリユニットは２つのプローブアセンブリを含み、各前記プローブアセンブリは、検出対象のテストピース表面に荷重をかけるプローブと、前記プローブを移動させて検出対象のテストピース表面に荷重をかけるよう駆動するリニアモータをそれぞれ含み、前記リニアモータの出力端と前記プローブが接続されており、
前記収集制御ユニットは、それぞれ前記リニアモータに電気的に接続されて、更に、リニアモータの移動距離及び負荷力を制御するための第１制御信号を前記リニアモータに対し送信することを特徴とする携帯型熱起電力検出器。
前記収集制御ユニットは、ＦＰＧＡマイクロプロセッサを含むことを特徴とする請求項１に記載の携帯型熱起電力検出器。
前記プローブアセンブリは、更に、前記プローブを加熱するヒータと、プローブの温度を測定する温度センサを含み、
前記収集制御ユニットは前記温度センサに電気的に接続され、更に、前記温度センサが検出した温度情報を受信するとともに、前記温度情報に基づいて、前記ヒータに対し加熱温度を調節するための第２制御信号を送信し、
前記ヒータは、前記収集制御ユニットに電気的に接続され、前記第２制御信号に応じて加熱温度を調節することを特徴とする請求項１に記載の携帯型熱起電力検出器。
前記温度センサは、前記プローブ内に嵌設される白金電極であることを特徴とする請求項４に記載の携帯型熱起電力検出器。
前記プローブアセンブリユニットは、アセンブリボックスと、前記アセンブリボックス内に固設されるモータ取付座を含み、前記２つのプローブアセンブリのリニアモータはそれぞれ前記モータ取付座に設けられ、前記２つのプローブアセンブリにおけるプローブの最小ピッチは４０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の携帯型熱起電力検出器。
前記測定冶具は、小径のテストピースを固定する卓上式冶具と、大径のテストピースを固定する管路式冶具を含み、
前記卓上式冶具は、第１ホルダと、前記第１ホルダに設けられる一対の接続部材を含み、前記アセンブリボックスは取り外し可能且つ摺動可能に前記一対の接続部材の間に接続され、
前記管路式冶具は、第２ホルダと、前記第２ホルダに設けられる一対の接続部材を含み、前記アセンブリボックスは取り外し可能且つ摺動可能に前記一対の接続部材の間に接続されることを特徴とする請求項５に記載の携帯型熱起電力検出器。
前記卓上式冶具は、更に、前記第１ホルダに固設される支持ブロックを含み、前記支持ブロックには検出対象のテストピースを載置するための凹溝が開設されており、
及び／又は、前記管路式冶具は検出対象のテストピースを第２ホルダの下方に固定する固定装置を含み、前記第２ホルダは垂直度調整プレートと底板を含み、前記垂直度調整プレートには接続部材が設けられており、前記固定装置は底板に接続され、前記垂直度調整プレートと底板は、互いに離間する複数のネジにより動作可能に接続されることを特徴とする請求項６に記載の携帯型熱起電力検出器。
前記携帯型熱起電力検出器は、更に、プローブアセンブリについて熱起電力キャリブレーション及び／又は圧力キャリブレーションを実施するキャリブレーションユニットを含み、前記プローブアセンブリは前記キャリブレーションユニットに取り外し可能に接続され、前記プローブアセンブリが前記キャリブレーションユニットに接続されたとき、前記プローブアセンブリはキャリブレーション状態となることを特徴とする請求項１に記載の携帯型熱起電力検出器。
前記キャリブレーションユニットは、フォースキャリブレーションアセンブリ及び／又は熱起電力キャリブレーションアセンブリを含み、前記フォースキャリブレーションアセンブリはフォースセンサを含み、前記フォースセンサは、前記プローブアセンブリの底部のソケットと接続可能なプラグを備え、
前記熱起電力キャリブレーションアセンブリは、前記プローブと同一材質の基準銅棒を含むことを特徴とする請求項８に記載の携帯型熱起電力検出器。
前記携帯型熱起電力検出器は、更にプローブ冷却ユニットを含み、前記プローブ冷却ユニットは冷却モジュールを含み、前記プローブアセンブリは前記プローブ冷却ユニットに取り外し可能に接続され、前記プローブアセンブリが前記プローブ冷却ユニットに接続されたとき、前記プローブアセンブリは冷却状態となることを特徴とする請求項１に記載の携帯型熱起電力検出器。