JP3051024B2 - 渦電流探傷プローブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属管の欠陥及び傷割れ
を検査するための渦電流探傷プローブに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１は従来の方形型平面コイル１０１
と、複数個の当該方形型平面コイルの直列接続と配列を
説明する図面である。図１の（Ｂ）及び（Ｃ）では６個
の方形型平面コイルが直列接続されて配列されている場
合を例として示した。以下の説明でもこの場合を例とす
る。図１の（Ａ）の左図は方形型平面コイルの巻線形式
と巻線に流れる電流の方向を示す図面で、右図はこの略
図を示す図面である。このような方形型平面コイルの複
数個の直列接続には（Ｂ）のように上端部及び下端部に
流れる電流の向きが、交互に逆になるもの（１０１ａ，
１０１ａ’，１０１ｂ，１０１ｂ’，１０１ｃ，１０１
ｃ’）と、（Ｃ）のように同方向になるもの（１０１
ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅ，１０１
ｆ）とがある。このように直列接続された複数個の方形
型平面コイルは円筒状物体の円周上にリング状に配置さ
れ、このリングの上辺又は下辺に沿って磁束検出用コイ
ルが配置され、従来の探傷プローブが構成されている。

【０００３】図２はこのような従来の探傷プローブの例
を示す図面である。２０１は探傷プローブ本体、２０
２、２０２’はそれぞれ探傷プローブ本体に配置された
直列接続された複数個の方形型平面コイルの上辺又は下
辺に配置された磁束検出用コイルである。

【０００４】図３は探傷プローブ本体に配置された一連
の方形型平面コイル群と磁束検出用コイルの平面展開図
である。ここに、磁束検出用コイルは、図３の（Ａ）に
示すように、高透磁率の磁性線３０２にコイル３０１を
施したもので、（Ｂ）または（Ｃ）のように方形型平面
コイル群１０１の上辺に沿って配置されている。また、
その代替として、下辺に沿って配置されているもの（３
０１’）もある。

【０００５】ここで、図４により、このようなコイル群
と磁束検出用コイルの位置関係において探傷能力の欠落
する死角について説明する。図４においてｚは探傷プロ
ーブが被探傷金属管内を走行する方向を示し、θは円周
方向の位置を示す相対角度である。さて、コイル群の上
辺または下辺に磁束検出用コイルを配置する場合におい
ては、傷検出に寄与するコイル電流は図４の（Ａ）に示
すように磁束検出用コイルに近接している電流成分のみ
である。さて、この電流成分の大きさは空間配置の位相
角６０ｎ゜［ｎ＝０〜６の整数］において実効的にゼロ
となるので、（Ｂ）に示すように、この位相角｛６０ｎ
゜，［ｎ＝０〜６の整数］｝の位置においては傷検出感
度はゼロとなり、いはゆる傷検出の死角（×）となる。
なお、図面において×の印は死角を示す。磁束検出用コ
イルが方形型平面コイルの下辺にある場合も同様であ
る。一方、コイル群と磁束検出用コイルの位置関係にお
いては、（Ｃ）に示すように、位相角｛（３０゜＋６０
ｎ゜），［ｎ＝０〜５の整数］｝が傷検出の死角（×）
となる。

【０００６】この詳しい説明を図５を用いて行う。図５
の（Ａ）は、一つの方形型平面コイル１０１において、
磁束検出用コイルに接近して流れるコイル電流を示す。
この電流に対して、コイルが対面している金属部には
（Ｂ）のような逆向きの渦電流５０１が流れている。こ
のとき、（Ｃ）に示すように、金属部に流れている渦電
流分布の中央部に対称形の傷５０２が現われ、（Ｃ）の
ように渦電流が乱されると、その渦電流の乱れ成分５０
３は（Ｄ）のように中心線ａ−ａ’に対して対称に流
れ、したがってこの乱れ成分が作る磁束５０４、５０
４’は（Ｅ）に示すように中心線ａ−ａ’に対して極性
が逆で大きさが同じものとなる。したがって、この乱れ
によって磁束検出コイルに誘起する電圧５０５、５０
５’も極性が逆で大きさが同じものとなり、互いに打ち
消し合って、出力信号となって現われない。すなわち、
中央線ａ−ａ’上は傷検出の死角となる。すなわち図４
の（Ｂ）及び（Ｃ）を合わせて、位相角｛３０ｎ゜，
［ｎ＝０〜１２の整数］｝の位置において円周方向に対
称形をした傷が存在すると死角となり、傷の検出が不可
能となる。磁束検出用コイルが方形型平面コイルの下辺
にある場合も同様である。すなわち、方形型平面コイル
を複数個の直列接続した従来の渦電流プローブの上辺円
周および下辺円周において、同じ位相角で周期的に死角
が生じる。

【０００７】図６は従来のプローブにおける検出センサ
の配置のもう一つの例を示す図である。すなわち、直列
接続された複数個の方形型平面コイルが円筒状物体の円
周上にリング状に配置されたとき、このリングの中心円
周に沿って磁束検出用コイル６０１が配置されたもので
ある。この場合の傷検出に有効な電流は図７に示すよう
に検出コイルに接近した中央部の電流となり、図４の
（Ｂ）に示した場合と同様に実効的に電流の大きさがゼ
ロとなる位置に死角（×）が生じる。ただし、電流と検
出コイルが直交しているため、図４の（Ｃ）に示したよ
うな電流と検出コイルの位置関係に基づく死角は生じな
い。

【０００８】このような死角を回避するために、従来の
プローブでは図８のように、二組のコイル群１０１（ａ
〜ｆ）及び１０１（ａ’〜ｆ’）を用い、互いの位置を
ずらして、コイル群１０１（ａ〜ｆ）の死角をコイル群
１０１（ａ’〜ｆ’）が補い、またコイル群１０１
（ａ’〜ｆ’）の死角をコイル群１０１（ａ〜ｆ）が補
うようにしなければならなかった。図８は図４のように
検出コイルを方形型平面コイル群の上辺（または下辺）
に沿って配置する場合で、コイル群１０１（ａ〜ｆ）及
び１０１（ａ’〜ｆ’）の間の配置上の位相差は１５゜
である。また、図７の（Ａ）の場合も１５゜となり、図
７の（Ｂ）では３０゜となる。このように二組のコイル
を必要とするところからプローブの軸方向の長さが長く
なり、曲管部のプローブ走行に支障をきたしていた。さ
らに、たとえ二組のコイル群を用いたとしても、図３の
（Ｂ）の構成においては、上辺部及び下辺部における電
流の向きが方形型コイル間で交互に変わり、したがっ
て、被探傷金属管の全円周にわたって均一に割れが生じ
ている場合には、隣どうしの方形型コイルは差動に働
き、したがってこの場合の傷の検出はできなかった。

【０００９】また、渦電流探傷法においては探傷部に流
れる渦電流の方向に対して同方向の割れ傷の検出感度が
悪いという一般的な性質がある。金属管に発生する割れ
傷には円周方向の割れ傷（横割れ）と軸方向の割れ傷
（縦割れ）があり、したがって、図４のように検出コイ
ルを方形型平面コイル群の上辺または下辺に沿って配置
する場合には有効な渦電流の方向は管の円周方向となる
ので、この場合には円周方向の割れ傷に対する検出感度
が低いという欠点が生じる。また、図７のように検出コ
イルを中心円周に沿って配置する場合の有効渦電流の向
きは管の軸方向となるので、この場合には軸方向の割れ
傷に対する検出感度が低いという欠点が生じる。すなわ
ち従来の方形型コイルの渦電流探傷プローブにはその形
状において、縦割れに感度がよく横割れに感度の悪い位
置と逆に横割れに感度がよく縦割れに感度の悪い位置が
生じた。

【００１０】さて、ここで従来の直列接続された方形型
平面コイルから成る渦電流探傷プローブに高周波電源を
接続し、方形型平面コイルに高周波電流を流して励磁す
る場合を考えよう。図２４は、従来の直列接続された方
形型平面コイルから成る渦電流探傷プローブに高周波電
源を接続し、方形型平面コイルに高周波電流を流して励
磁するための説明図で、（Ａ）は渦電流探傷プローブと
高周波電源の接続を示す図であり、（Ｂ）はこの接続の
状態であって、かつ渦探傷プローブを被探傷金属管内に
挿入したときの等価電気回路を示す図である。ここに、
２００１は高周波電源、２００２及び２００２’はプロ
ーブの高周波電源接続端子である。またＶ_sは高周波電
源電圧、ｒ_sは高周波電源の内部抵抗、ｒ₁とＬ₁はそれ
ぞれプローブの直列接続された方形型平面コイル１０１
の内部抵抗とインダクタンス、Ｉ₁は方形型平面コイル
１０１に流れる高周波励磁電流、Ｌ₂及びｒ₂は被探傷金
属管に流れる高周波渦電流の分布を等価回路で表したと
きのインダクタンス及び抵抗、ＭはＬ₁とＬ₂の結合係数
である。このとき、このプローブの探傷時における出力
信号の大きさは励磁電流の大きさＩ₁とプローブの方形
型平面コイルの巻数ＮとＩ₁の積であるアンペアターン
Ｉ₁Ｎ、検出コイルの巻数Ｎ_dに比例する。そこで、十分
に信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）の大きな出力信号を得るた
めにはＮを大きくする必要があるが、Ｎを大きくすると
Ｌ₁が大きくなり、結果としてプローブの方形型平面コ
イルのインピーダンスが増大し、そのため方形型平面コ
イルに流れる高周波電流Ｉ₁の値が低下し、アンペアタ
ーンＩ₁Ｎはそれほど増大せず、したがってＳ／Ｎ比の
向上にいたらないという問題がある。そこで、Ｎを増加
せずＳ／Ｎ比を向上させるにはＩ₁の値を大きくする必
要があり、そのためには電源電圧Ｖ_sを大きくする必要
があった。しかるに、電源電圧Ｖ_sを大きくするとプロ
ーブの絶縁破壊の恐れが増大し、プローブの寿命が低下
するという問題が生じてくる。

【００１１】一方、限られた空間内で検出コイルの巻数
Ｎ_dを多くするには、直径の小さい巻線材を使用する必
要があり、そのため検出コイルの断線などの故障率が増
大するという問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】直列接続された複数個
の方形型平面コイルを円筒上物体の円周上にリング状に
配置し、このリングの上辺又は下辺又は中心円周に沿っ
て磁束検出用コイルを設けた従来の探傷プローブには次
の問題点がある。

【００１３】（イ）直列接続された複数個の方形型平面
コイルを円筒上物体の円周上にリング状に配置し、且つ
磁束検出用コイルを方形型平面コイル群の上辺又は下辺
に沿って配置した従来の渦電流探傷プローブの構成にお
いて、方形型平面コイルの幾何学的特徴及び方形型平面
コイルと磁束検出用コイルの間の幾何学的配置関係によ
り検出すべき傷に対して検出感度がゼロとなる死角が方
形型平面コイル上辺及び下辺の同じ位置に周期的に生じ
るという欠点があった。

【００１４】（ロ）直列接続された複数個の方形型平面
コイルを円周上物体の円周上にリング状に配置し、磁束
検出用コイルを方形型平面コイル群の中心線に沿って配
置した従来の渦電流探傷プローブの構成において、方形
型平面コイルの幾何学的特徴により検出すべき傷に対し
て検出感度がゼロとなる死角が方形型平面コイルの中心
円周に沿って周期的に生じるという欠点があった。

【００１５】（ハ）従来の渦電流探傷プローブにおいて
は、上記の（イ）、（ロ）の問題点を解決するために、
円筒状物体の円周上に配置された直列接続された複数個
の方形型平面コイル群と磁束検出用コイルの組合せに対
して、全く同じ構成のもう一組の方形型平面コイル群と
磁束検出用コイルを用意し、この二組の円周方向の空間
配置をずらして、互いの死角を相補うようにする必要が
あった。このため、プローブの軸方向の長さが長くな
り、被探傷管内の曲管部におけるプローブの走行性を阻
害するという欠点が生じた。

【００１６】（ニ）従来の渦電流探傷プローブにおいて
は、方形型平面コイル群と磁束検出用コイルを円周上に
配置するという幾何学的構成により、金属管の探傷にお
いて、金属管の全円周にわたって均一に割れが生じてい
る場合の探傷ができない場合があった。

【００１７】（ホ）従来の渦電流探傷プローブにおける
方形型平面コイルの形状には、縦割れに感度がよく横割
れに感度の悪い位置と逆に横割れに感度がよく縦割れに
感度の悪い位置が生じた。

【００１８】（ヘ）従来の渦電流探傷プローブにおいて
は、十分な出力信号を得るために規定の高周波励磁電流
を流そうとすると、大きな高周波電源電圧を必要とし、
プローブの絶縁破壊や寿命低下を招く恐れがあった。

【００１９】（ト）従来の渦電流探傷プローブにおいて
は、十分な出力信号を得るために検出コイルの巻数を増
やそうとすると、直径の小さな巻線材を使用する必要が
あり、そのため検出コイルの断線などの故障率が増大す
る恐れがあった。

【００２０】本発明は、以上の欠点を解決することを目
的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】（イ）直列接続された複
数個の二辺の夾角が直角でない平行四辺形型平面コイル
群を円筒状物体の外周面に円周方向にリング状に並べて
配置し、各平行四辺形型平面コイルの上辺及び下辺のそ
れぞれに沿って磁束検出のための検出コイルをそれぞれ
一個づつ設け、これらの検出コイル全てを直列接続した
渦電流探傷プローブとする。

【００２２】（ロ）直列接続された複数個の二辺の夾角
が直角でない平行四辺形型平面コイル群を円筒状物体の
外周面に円周方向にリング状に並べて配置し、全ての相
隣合う二つの平行四辺形型平面コイルの互いに接する側
辺部のそれぞれに沿って磁束検出のための検出コイルを
それぞれ一個づつ設け、これらの検出コイル全てを直列
接続した渦電流探傷プローブとする。

【００２３】（ハ）直列接続された複数個の二辺の夾角
が直角でない平行四辺形型平面コイル群を円筒状物体の
外周面に円周方向にリング状に並べて配置し、全ての平
行四辺形型平面コイルの一つの対角線のそれぞれに沿っ
て磁束検出のための検出コイルをそれぞれ一個づつ設
け、これらの検出コイル全てを直列接続した渦電流探傷
プローブとする。

【００２４】（ニ）直列接続された複数個の二辺の夾角
が直角でない平行四辺形型平面コイル群を円筒状物体の
外周面に円周方向にリング状に並べて配置し、各平行四
辺形型平面コイルの中心を横切る中心円周に沿って磁束
検出のための検出コイルを各平行四辺形型平面コイルに
つきそれぞれ一個づつ設け、これらの検出コイル全てを
直列接続した渦電流探傷プローブとする。

【００２５】（ホ）直列接続された複数個の二辺の夾角
が直角でない平行四辺形型平面コイル群を円筒状物体の
外周面に円周方向にリング状に並べて配置し、直列接続
された平行四辺形型平面コイル群の個々の平行四辺形型
平面コイルが作る磁界分布において、磁界の強さが最大
となる位置又はその周辺部に直列接続された検出コイル
の個々の検出コイルを配置した渦電流探傷プローブとす
る。

【００２６】（ヘ）「課題を解決するための手段（イ）
〜（ホ）」において、検出コイルが一対の差動コイルで
ある渦電流探傷プローブとする。

【００２７】（ト）「課題を解決するための手段（イ）
〜（ヘ）」において、直列接続された平行四辺形型平面
コイル群を高周波電源に接続して高周波電流を流すと
き、当該平行四辺形型平面コイル群に直列にコンデンサ
を接続して、当該平行四辺形型平面コイル群に最大の電
流が流れるように高周波電源の周波数に対して共振させ
た渦電流探傷プローブとする。

【００２８】（チ）「課題を解決するための手段（イ）
〜（ヘ）」において、直列接続された平行四辺形型平面
コイル群を高周波電源に接続して高周波電流を流すと
き、当該平行四辺形型平面コイル群に並列にコンデンサ
を接続して、当該平行四辺形型平面コイル群に最大の電
流が流れるように高周波電源の周波数に対して共振させ
た渦電流探傷プローブとする。

【００２９】（リ）「課題を解決するための手段（イ）
〜（チ）」において、直列接続された検出コイルと並列
共振回路を構成するように直列接続された検出コイルの
両端に並列にコンデンサを接続し、高周波電源の周波数
に対して共振させた渦電流探傷プローブとする。

【００３０】

【００３１】

【作用】本発明の作用を図面と共に説明する。

【００３２】図９は、本発明による、直列接続された複
数個の二辺の夾角が直角でない平行四辺形型平面コイル
群を円筒状物体の外周面に円周方向にリング状に並べて
配置した渦電流探傷プローブにおける、平行四辺形型平
面コイル群の平面展開図である。図９の（Ａ）及び
（Ｂ）は、図１の（Ｂ）及び（Ｃ）に示されるように接
続された方形型コイル群に対応させて、６個の平行四辺
形型平面コイル群における２通りの直列接続例をそれぞ
れ示している。なお、本発明は、いずれも方形型コイル
の個数に限定されるものではない。

【００３３】このような平行四辺形型平面コイル群の上
辺及び下辺に磁束検出コイルを配置した場合に生じる探
傷の死角を図４の（Ｂ）及び（Ｃ）の従来の方形型コイ
ル群の場合と対応させて、それぞれ図１０の（Ａ）及び
（Ｂ）に示す。すなわち、平行四辺形型平面コイルにお
いて、鋭角である二辺の夾角をα、高さをｈ、上下辺の
長さをａとすると、図１０の（Ａ）における実効的に電
流がゼロとなる点に生じる死角（×）は、上辺において
は位相角｛６０ｎ゜，［ｎ＝０〜６の整数］｝の位置、
また下辺においては位相角｛［６０ｎ゜−β゜），［ｎ
＝０〜６の整数］｝の位置となる。ここにβは上辺と下
辺の位相差である。つぎに、平行四辺形型平面コイル群
と磁束検出センサの位置関係によって生じる死角は、図
１０の（Ｂ）に示すように、上辺では位相角｛（３０゜
＋６０ｎ゜），［ｎ＝０〜５の整数］｝の位置、下辺で
は｛（３０゜＋６０ｎ゜−β゜），［ｎ＝０〜５の整
数］｝の位置となる。すなわち、図１０の（Ａ）及び
（Ｂ）を合わせて、上辺では位相角｛３０ｎ゜，［ｎ＝
０〜１２の整数］｝の位置が、また下辺では位相角
｛［３０ｎ゜−β゜），［ｎ＝０〜１２の整数］｝の位
置が死角となる。したがって、β≠３０゜、とすること
によって、死角が上辺及び下辺において同じ位置（同じ
位相角の位置）に現われることはない。すなわち、「課
題を解決するための手段」に記載の「直列接続された複
数個の二辺の夾角が直角でない平行四辺形型平面コイル
群を円筒状物体の外周面に円周方向にリング状に並べて
配置した」構成によって、「発明が解決しようとする課
題（イ）：直列接続された複数個の方形型平面コイルを
円筒上物体の外周面に円周上にリング状に配置し、且つ
磁束検出コイルを方形型平面コイル群の上辺又は下辺に
沿って配置した従来の渦電流探傷プローブの構成におい
て、方形型平面コイルの幾何学的特徴及び方形型平面コ
イルと磁束検出コイルの間の幾何学的配置関係により検
出すべき傷に対して検出感度がゼロとなる死角が方形型
平面コイル上辺及び下辺の同じ位置に周期的に生じる」
という欠点が解決される。

【００３４】したがって、図１１に示すように本発明に
よる各平行四辺形型平面コイルの上辺及び下辺のそれぞ
れに沿って磁束検出のための検出コイル（１１０１ａ〜
１１０１ｆ及び１１０２ａ〜１１０２ｆ）を設け、これ
らの検出コイル全てを直列接続した渦電流探傷プローブ
において、探傷プローブが被探傷金属管内を走行すると
きに上辺に生じる死角は下辺によって補うことができ、
また下辺に生じる死角は上辺によって補うことができる
ので、図８に示したような従来の探傷プローブのように
二つのコイル群を必要とせず、プローブの軸方向の長さ
の短い探傷プローブが提供でき、曲管部のおける探傷プ
ローブの走行性を阻害することもない。（なお、図１１
の（Ａ）は複数個の方形型平面コイルがそれらの上端部
及び下端部に流れる電流の向きが交互に逆になるように
直列接続された場合を、また図１１の（Ｂ）は複数個の
方形型平面コイルがそれらの上端部及び下端部に流れる
電流の向きが同方向になるように直列接続された場合を
それぞれ示す。）すなわち、「課題を解決するための手
段（イ）」における「各平行四辺形型平面コイルの上辺
及び下辺のそれぞれに沿って磁束検出のための検出コイ
ルをそれぞれ一個づつ設け、これらの検出コイル全てを
直列接続した」構成によって、「発明が解決しようとし
ている課題（イ）：直列接続された複数個の方形型平面
コイルを円筒上物体の円周上にリング状に配置し、且つ
磁束検出用コイルを方形型平面コイル群の上辺又は下辺
に沿って配置した従来の渦電流探傷プローブの構成にお
いて、方形型平面コイルの幾何学的特徴及び方形型平面
コイルと磁束検出用コイルの間の幾何学的配置関係によ
り検出すべき傷に対して検出感度がゼロとなる死角が方
形型平面コイル上辺及び下辺の同じ位置に周期的に生じ
るという欠点」が解決され、また「発明が解決しようと
している課題（ロ）：直列接続された複数個の方形型平
面コイルを円筒上物体の円周上にリング状に配置し、磁
束検出用コイルを方形型平面コイル群の中心線に沿って
配置した従来の渦電流探傷プローブの構成において、方
形型平面コイルの幾何学的特徴により検出すべき傷に対
して検出感度がゼロとなる死角が方形型平面コイルの中
心円周に沿って周期的に生じるという欠点」も解決さ
れ、したがって、「発明が解決しようとしている課題
（ハ）：従来の渦電流探傷プローブにおいては、周期的
に死角が生じるという問題点を解決するために、円筒状
物体の円周上に配置された直列接続された複数個の方形
型平面コイル群と磁束検出用コイルの組合せに対して、
全く同じ構成のもう一組の方形型平面コイル群と磁束検
出用コイルを用意し、この二組の円周方向の空間配置を
ずらして、互いの死角を相補うようにする必要があり、
このため、プローブの軸方向の長さが長くなり、被探傷
管内の曲管部におけるプローブの走行性を阻害するとい
う欠点」が解決される。

【００３５】図１２は本発明に基づき、平行四辺形型平
面コイル群において、全ての相隣合う二つの平行四辺形
型平面コイルの互いに接する側辺部のそれぞれに沿って
磁束検出用コイルをそれぞれ一個づつ設け、これらの検
出用コイル全てを直列接続した渦電流探傷プローブを示
す図である。なお、図１２の（Ａ）は複数個の方形型平
面コイルがそれらの上端部及び下端部に流れる電流の向
きが交互に逆になるように直列接続された場合を、また
図１２の（Ｂ）は複数個の方形型平面コイルがそれらの
上端部及び下端部に流れる電流の向きが同方向になるよ
うに直列接続された場合をそれぞれ示す。図１２におい
て１２０１ａ〜１２０１ｆは磁束検出用コイルで、丸の
中に＋あるいは−を記した符号は磁束検出用コイルの極
性（巻線の巻始めと巻終わり）である。図１２におい
て、検出用コイルの直列接続の仕方は、それぞれの検出
用コイルにおいてその上辺又は下辺近傍で同形の傷を検
出したときの出力電圧が同極性に加算されるようにして
ある。したがって、金属管の全円周にわたっての均一な
割れが平行四辺形型平面コイル群を通過する場合におい
ても、各検出用コイルは和動的に働き、傷割れを検出す
ることができる。

【００３６】つぎに、図１３は本発明に基づき、平行四
辺形型平面コイル群において、全ての平行四辺形型平面
コイルの一つの対角線のそれぞれに沿って磁束検出のた
めの検出コイルをそれぞれ一個づつ設け、これらの検出
コイル全てを直列接続した渦電流探傷プローブを示す図
である。なお、図１３において、（Ａ）及び（Ｂ）双方
の（イ）は複数個の方形型平面コイルがそれらの上端部
及び下端部に流れる電流の向きが交互に逆になるように
直列接続された場合を、また（Ａ）及び（Ｂ）の双方の
（ロ）は複数個の方形型平面コイルがそれらの上端部及
び下端部に流れる電流の向きが同方向になるように直列
接続された場合をそれぞれ示す。また、図１３の（Ａ）
は、磁束検出のための検出コイルが長い方の対角線のみ
に配置された場合を示す。なお、当該検出コイルは短い
対角線のみに配置し得る。図１３の（Ｂ）は、磁束検出
のための検出コイルが長い対角線と短い対角線に交互に
配置された場合を示す。図１３に示されるこれらの場合
も、図１２の場合と同様に、検出用コイルの直列接続の
仕方は、それぞれの検出用コイルにおいてその上辺又は
下辺近傍で同形の傷を検出したときの出力電圧が同極性
に加算されるようにしてある。したがって、金属管の全
円周にわたっての均一な割れが平行四辺形型平面コイル
群を通過する場合においても、各検出用コイルは和動的
に働き、傷割れを検出することができる。

【００３７】すなわち、「課題を解決するための手段
（ロ）」における「全ての相隣合う二つの平行四辺形型
平面コイルの互いに接する側辺部のそれぞれに沿って磁
束検出のための検出コイルをそれぞれ一個づつ設け、こ
れらの検出コイル全てを直列接続した」構成により、ま
た「課題を解決するための手段（ハ）」における「全て
の平行四辺形型平面コイルの一つの対角線のそれぞれに
沿って磁束検出のための検出コイルをそれぞれ一個づつ
設け、これらの検出コイル全てを直列接続した」構成に
より、「発明が解決しようとしている課題（ニ）：従来
の渦電流探傷プローブにおいては、方形型平面コイル群
と磁束検出用コイルを円周上に配置するという幾何学的
構成により、金属管の探傷において、金属管の全円周に
わたって均一に割れが生じている場合の探傷ができない
場合があった」という問題が解決できる。

【００３８】図１４は本発明による直列接続された平行
四辺形型平面コイル群において、中心円周上の電流の向
きに注目した図である。なお、図１４において、（Ａ）
の（イ）は複数個の方形型平面コイルがそれらの上端部
及び下端部に流れる電流の向きが交互に逆になるように
直列接続された場合を、また（Ａ）の（ロ）は複数個の
方形型平面コイルがそれらの上端部及び下端部に流れる
電流の向きが同方向になるように直列接続された場合を
それぞれ示す。図１４の（Ａ）に示すように、中心円周
上の電流の向きは斜めに傾いている。したがって、この
傾斜した電流は縦割れ傷が通過してもまた横割れ傷が通
過してもその流れが乱され、したがって、この中心円周
上の電流を有効に利用することにより、縦割れ傷と横割
れ傷の両方に検出感度を有する渦電流プローブが実現で
きる。その例を図１４の（Ｂ）に示す。すなわち、各平
行四辺形型平面コイルの中心を横切る中心円周に沿って
磁束検出のための検出コイル１４０１ａ〜ｆを各平行四
辺形型平面コイルにつきそれぞれ一個づつ設け、これら
の検出コイル全てを直列接続した渦電流探傷プローブと
したものである。この場合、それぞれの検出用コイルに
おいてその中心部を同形の傷が通過するとき、各出力電
圧が同極性に加算されるようにしてある。したがって、
金属管の全円周にわたっての均一な割れが平行四辺形型
平面コイル群を通過する場合においても、各検出用コイ
ルは和動的に働き、傷割れを検出することができる。す
なわち、「課題を解決するための手段（ニ）」における
「各平行四辺形型平面コイルの中心を横切る中心円周に
沿って磁束検出のための検出コイルを各平行四辺形型平
面コイルにつきそれぞれ一個づつ設け、これらの検出コ
イル全てを直列接続した」構成により、「発明が解決し
ようとしている課題（ニ）：従来の渦電流探傷プローブ
においては、方形型平面コイル群と磁束検出用コイルを
円周上に配置するという幾何学的構成により、金属管の
探傷において、金属管の全円周にわたって均一に割れが
生じている場合の探傷ができない場合があった」という
問題と、「発明が解決しようとしている課題（ホ）：従
来の渦電流探傷プローブにおける方形型平面コイルの形
状には、縦割れに感度がよく横割れに感度の悪い位置と
逆に横割れに感度がよく縦割れに感度の悪い位置が生じ
た」という欠点が解決できる。

【００３９】図１５は、図１０の（Ｂ）において説明し
た平行四辺形型平面コイル群と磁束検出用コイルの位置
関係で生じた死角を解消できることを示す図面である。
例として図１１における磁束検出用コイル１１０１ｃと
１１０２ｃをそれぞれ一対の差動コイル（１１０１ｃ−
１、１１０１ｃ−２）と（１１０２ｃ−１、１１０２ｃ
−２）に置き換えたものである。図５での説明より明ら
かなように、この平行四辺形型平面コイルの上辺及び下
辺のそれぞれの中央に生じた死角が解消される。すなわ
ち、「課題を解決するための手段（ヘ）：検出コイルが
一対の差動コイルである渦電流探傷プローブ」とするこ
とにより、「発明が解決しようとしている課題（イ）：
直列接続された複数個の方形型平面コイルを円筒上物体
の円周上にリング状に配置し、且つ磁束検出用コイルを
方形型平面コイル群の上辺又は下辺に沿って配置した従
来の渦電流探傷プローブの構成において、方形型平面コ
イルの幾何学的特徴及び方形型平面コイルと磁束検出用
コイルの間の幾何学的配置関係により検出すべき傷に対
して検出感度がゼロとなる死角が方形型平面コイル上辺
及び下辺の同じ位置に周期的に生じる」という欠点のう
ち、「方形型平面コイルと磁束検出用コイルの間の幾何
学的配置関係により検出すべき傷に対して検出感度がゼ
ロとなる死角が方形型平面コイル上辺及び下辺に生じ
る」という欠点が解決される。

【００４０】次に、図２４の（Ｂ）の等価電気回路の解
析を示す。図２４の（Ｂ）において、交流回路に関する
回路方程式を求めると、

【数１】 Ｖ_s＝（ｒ_s＋ｒ₁＋ｊωＬ₁）Ｉ₁＋ｊωＭＩ₂ （１）

【数２】 ０＝ｊωＭＩ₁＋（ｒ₂＋ｊωＬ₂）Ｉ₂ （２） ここに、ω＝２πｆ，で、ｆは高周波励磁電流Ｉ₁の周
波数である。

【００４１】（１）、（２）式により

【数３】 ここに、

【数４】

【数５】 したがって、Ｉ₁の大きさ｜Ｉ₁｜は、

【数６】 さて、本発明による渦電流プローブの直列接続された平
行四辺形型平面コイル（例えば図９の９０１または９０
１’）の高周波電流励磁に関しても、図２４の（Ｂ）と
同様の等価電気回路が成立する。そこで、改めてこの等
価電気回路を図２５の（Ａ）に示すと、（３）式よりこ
の等価回路はさらに等価的に同図の（Ｂ）のようにな
る。すなわち、平行四辺形型平面コイル・プローブの高
周波電源接続端子２１０２及び２１０１’からみたイン
ピーダンスは抵抗Ｒ₁とインダクタンスＸ₁のリラクタン
スωＸ₁との直列接続で表すことができる。

【００４２】さて、図２６に示すように、プローブの平
行四辺形型平面コイルに直列に電気容量Ｃのコンデンサ
を接続した場合を考える。この図より、

【数７】 故に、

【数８】 ここで、｜Ｖ_s｜＝一定、として、Ｃに対する｜Ｉ₁｜の
変化を調べると図２７のようになる。ここに、｜Ｉ₁｜₀
はＣ→∞、すなわちコンデンサＣの値が十分に大きく、
Ｃ≫１／ω²Ｘ₁、を満足する場合の｜Ｉ₁｜の値で、

【数９】 となり、（６）式と一致する。また、Ｃ_fは｜Ｉ₁｜を最
大とするコンデンサＣの値である。

【００４３】（８）式より、

【数１０】

【数１１】 すなわち、｜Ｉ₁｜を最大とするコンデンサＣの値とは
｜Ｚ｜²を最小にするコンデンサＣの値なので、

【数１２】 ［ｄ｜Ｚ｜²／ｄＣ；Ｃ＝Ｃ_f］＝０ （１１） となる。（１０）、（１１）より

【数１３】 １−ω²Ｘ₁Ｃ_f＝０ （１２） が得られる。これより、Ｃ_f＝１／ω²Ｘ₁が得られ、こ
のときの｜Ｉ₁｜の値、すなわち｜Ｉ₁｜_maxは、

【数１４】 となる。

【００４４】以上のことをまとめると、高周波励磁電流
の周波数がｆのとき、Ｃ＝１／（４π²ｆ²Ｘ₁）、を満
足するコンデンサを図２６に示すようにプローブの平行
四辺形型平面コイルに直列に接続すると、回路は共振状
態となって高周波励磁電流が最大となる。この最大値｜
Ｉ₁｜_maxは（１３）式に示したものとなる。これは、
（６）式で示した従来の方式において流れる高周波励磁
電流に比べて大きく、したがって大きな出力信号を得る
ことができる。また、規定の同じ大きさの高周波励磁電
流を流す場合は、共振させれば小さな高周波電源電圧で
よいことになる。

【００４５】すなわち、「発明が解決しようとする課題
（ヘ）：従来の渦電流探傷プローブにおいては、十分な
出力信号を得るために規定の高周波励磁電流を流そうと
すると、大きな高周波電源電圧を必要とし、プローブの
絶縁破壊や寿命低下を招く恐れがあった」という問題
は、「課題を解決するための手段（ト）：直列接続され
た平行四辺形型平面コイル群を高周波電源に接続して高
周波電流を流すとき、当該平行四辺形型平面コイル群に
直列にコンデンサを接続して、当該平行四辺形型平面コ
イル群に最大の電流が流れるように高周波電源の周波数
に対して共振させた渦電流探傷プローブとする」ことに
よって解決される。

【００４６】次に、図２８の回路について考察する。こ
の回路は、プローブの平行四辺形型平面コイルに並列に
電気容量Ｃのコンデンサを接続したものである。この回
路方程式は、

【数１５】 Ｖ_s−Ｖ₁＝ｒ_sＩ_s （１４）

【数１６】 Ｖ₁＝（Ｉ_s−Ｉ₁）／（ｊωＣ） （１５）

【数１７】 Ｖ₁＝（Ｒ₁＋ｊωＸ₁）Ｉ₁ （１６） これよりＩ₁を求めると、

【数１８】 故に、｜Ｉ₁｜²は

【数１９】 したがって、｜Ｉ₁｜の最大値｜Ｉ₁｜_maxは（１８）式
の分母を最小とするコンデンサの値Ｃ_fによって与えら
れ、（１８）式の分母を｜Ｚ｜²とすると、

【数２０】 ［ｄ｜Ｚ｜²／ｄＣ；Ｃ＝Ｃ_f］＝０ （１９） これより、

【数２１】 このとき、

【数２２】 以上の結果から、Ｃの値による｜Ｉ₁｜の値の変化の様
子を図２９に示す。ここに｜Ｉ₁｜₀はＣ→０のとき、す
なわち、Ｃ≦（ｒ_s＋Ｒ₁）／ω²Ｘ₁ｒ_s、且つ、Ｃ≦Ｘ₁
／ｒ_sＲ₁、を満足するようにＣが小さい場合の｜Ｉ₁｜
の値で、（６）式と一致する。

【００４７】以上のことをまとめると、（２０）式を満
足するコンデンサを図２８に示すようにプローブの平行
四辺形型平面コイルに並列に接続すると、回路は共振状
態となって高周波励磁電流が最大となる。この最大値｜
Ｉ₁｜_maxは（２１）式に示したものとなる。これは、
（６）式で示した従来の方式において流れる高周波励磁
電流に比べて大きく、したがって大きな出力信号を得る
ことができる。また、規定の同じ大きさの高周波励磁電
流を流す場合は、共振させれば小さな高周波電源電圧で
よいことになる。

【００４８】すなわち、「発明が解決しようとする課題
（ヘ）：従来の渦電流探傷プローブにおいては、十分な
出力信号を得るために規定の高周波励磁電流を流そうと
すると、大きな高周波電源電圧を必要とし、プローブの
絶縁破壊や寿命低下を招く恐れがあった」という問題
は、「課題を解決するための手段（チ）：直列接続され
た平行四辺形型平面コイル群を高周波電源に接続して高
周波電流を流すとき、当該平行四辺形型平面コイル群に
並列にコンデンサを接続して、当該平行四辺形型平面コ
イル群に最大の電流が流れるように高周波電源の周波数
に対して共振させた渦電流探傷プローブとする」ことに
よって解決される。

【００４９】図３２は検出コイルに誘起する出力信号を
説明するための図である。同図の（イ）において、Ｌ_d
は直列接続された検出コイルのインダクタンス、ｒ_dは
直列接続された検出コイルの抵抗、Ｖ_dは検出コイル両
端に誘起した出力信号、Ｍは励磁側の等価インダクタン
スＸ₁と直列接続された検出コイルのインダクタンスＬ_d
との間の等価相互インダクタンスである。したがって、

【数２３】Ｖ_d＝ｊωＭＩ₁ （２２） となり、傷がないときには直列接続された検出コイル全
体を通過する磁束の空間的な対称性及び差動コイル構成
による誘起電圧の相互打ち消しなどにより、実効的に、
Ｍ＝０、となり、Ｖ_d＝０、となる。プローブが傷を検
出するということは、傷によって平衡状態が乱され、Ｍ
≠０、となり、Ｖ_d≠０、となって検出コイル両端に出
力信号が誘起されることである。

【００５０】さて、（２２）式よりＶ_dを大きくするに
はＩ₁を大きくすれば良く、図２６に示した直列共振あ
るいは図２８に示した並列共振よりＩ₁を最大にできる
ことが示された。ここで、図３２の（ロ）に示すように
直列接続された検出コイルの両端にコンデンサＣ_dを接
続した場合を考えよう。この場合の回路方程式は

【数２４】 Ｉ_d（ｒ_d＋ｊωＬ_d＋（１／ｊωＣ_d））＋ｊωＭＩ₁＝０ （２３）

【数２５】 Ｖ_S＝（ｒ_S＋Ｒ₁＋ｊωＸ₁）Ｉ₁＋ｊωＭＩ_d （２４）

【数２６】 Ｖ_d＝Ｉ_d／ｊωＣ_d （２５） となる。（２５）式より、Ｖ_dが最大となるにはＩ_dが最
大となればよい。

【００５１】さて、図３２の（ロ）は等価的に図３３の
ように表すことができる。ここに、Ｌ_mは、［Ｍ＝−ｋ
（Ｘ₁Ｌ_d）^1/2，０＜ｋ＜１：ｋは結合係数］とする
と、

【数２７】 Ｌ_m＝ｋ（Ｘ₁Ｌ_d）^1/2／２ （２６） である。この回路は一種の並列共振回路であり、図３４
に示すように共振状態（Ｃ_d＝Ｃ_f）において｜Ｖ_d｜を
最大｜Ｖ_d｜_maxにすることができる。

【００５２】すなわち、「発明が解決しようとする課題
（ヘ）：従来の渦電流探傷プローブにおいては、十分な
出力信号を得るために規定の高周波励磁電流を流そうと
すると、大きな高周波電源電圧を必要とし、プローブの
絶縁破壊や寿命低下を招く恐れがあった」という問題
は、「課題を解決するための手段（リ）：直列接続され
た検出コイルと並列共振回路を構成するように直列接続
された検出コイルの両端に並列にコンデンサを接続し、
高周波電源の周波数に対して共振させた渦電流探傷プロ
ーブとする」ことによって解決される。

【００５３】さて、ここで直列接続された平行四辺形型
平面コイル群の個々の平行四辺形型平面コイルが作る磁
界分布を考える。図３６に平行四辺形型平面コイル３２
０１と当該コイルに流れる電流３２０２を示し、これら
がｘ−ｘ'及びｙ−ｙ'線上に作る磁界分布を図３７に示
す。すなわち、平行四辺形がた平面コイルの外縁より内
側に磁界が最大となる位置が存在し、その周辺部におい
ても磁界の大きさは十分大きく、外縁部あたりでは磁界
の空間勾配が最大となって磁界の大きさそのものは急激
に減衰する。したがって、磁界が最大あるいは十分に大
きな領域は平行四辺形型平面コイルにおいて、図３８の
３４０１で示す領域となり、この領域近傍に検出コイル
を配置すれば、検出コイルの巻数を増大させることなし
に、大きな出力信号を得ることが可能となる。すなわ
ち、「発明が解決しようとする課題（ト）：従来の渦電
流探傷プローブにおいては、十分な出力信号を得るため
に検出コイルの巻数を増やそうとすると、直径の小さな
巻線材を使用する必要があり、そのため検出コイルの断
線などの故障率が増大する恐れがあった」という問題
は、「課題を解決するための手段（ホ）」における「直
列接続された平行四辺形型平面コイル群の個々の平行四
辺形型平面コイルが作る磁界分布において、磁界の強さ
が最大となる位置又はその周辺部に直列接続された検出
コイルの個々の検出コイルを配置した」構成によって解
決される。

【００５４】

【実施例】図１６〜図１８に本発明の１実施例を示す。
１６０１は渦電流探傷プローブ本体、１６０２は直列接
続された６個の二辺の夾角が直角でない平行四辺形型平
面コイルで渦電流探傷プローブ本体のコイル収納部の外
周に円周方向にリング状に並べて配置されている［課題
を解決するための手段（イ）〜（ホ）に共通の構成部
分］。１６０３ａと１６０３ｃはそれぞれ平行四辺形型
平面コイル群の上辺及び下辺に沿って配置された直列接
続された６個の磁束検出用コイルでさらに１６０３ａと
１６０３ｃは直列接続されており［課題を解決するため
の手段（イ）における検出コイルの構成］、１６０３ｂ
は平行四辺形型平面コイル群の中心線に沿って配置され
た直列接続された６個の磁束検出用コイル［課題を解決
するための手段（ニ）における検出コイルの構成］で、
これらの個々の磁束検出用コイルは一対の差動コイルよ
り構成されている［課題を解決するための手段
（ヘ）］。１６０４は平面コイル群１６０２のリード
線、１６０５は直列接続された磁束検出用コイル１６０
３ａ及び１６０３ｃのリード線、１６０６は磁束検出用
コイル１６０３ｂのリード線である。図１６の（Ａ）は
側面図、図１６の（Ａ'）は図１６の（Ａ）の断面図で
ある。図１７の（Ａ）は平行四辺形型平面コイル１６０
２を取り除いたときの側面図、図１７の（Ａ'）は図１
７の（Ａ）の断面図である。図１８の（Ａ）は渦電流探
傷プローブ本体１６０１の側面図、図１８の（Ａ'）は
図１８の（Ａ）の断面図である。なお、上記実施例及び
以下に説明する実施例における磁束検出コイルとして
は、従来の技術の欄で述べた図３の（Ａ）に示される検
出コイルを用い得る。

【００５５】本発明の別の実施例を図１９〜図２２に示
す。これは、図１６〜図１８に示された実施例における
磁束検出用コイル１６０３ｂの代わりに、全ての平行四
辺形型平面コイルの対角線のそれぞれに沿って６個の磁
束検出用コイルを配置してこれらを直列接続したもの
［課題を解決するための手段（ハ）における検出コイル
の構成］で、これらの個々の磁束検出用コイルは一対の
差動コイルより構成されている［課題を解決するための
手段（ヘ）］。これらの磁束検出用コイルは平行四辺形
型平面コイルの対角線に沿って配置する代わりに、相隣
合う二つの平行四辺形型平面コイルの互いに接する側辺
部の全てに沿って配置させてもよい［課題を解決するた
めの手段（ロ）における検出コイルの構成］。１７０１
は渦電流探傷プローブ本体、１７０２ａ〜１７０２ｆは
各平行四辺形型平面コイルの対角線に配置された磁束検
出用コイル、１７０３は直列接続された磁束検出用コイ
ル１７０２ａ〜１７０２ｆのリード線である。図１９の
（Ａ）は側面図、図１９の（Ａ'）は図１９の（Ａ）の
断面図である。図２０の（Ａ）は平行四辺形型平面コイ
ル１６０２を取り除いたときの側面図、図２０の
（Ａ'）は図２０の（Ａ）の断面図である。図２１の
（Ａ）は渦電流探傷プローブ本体１７０１の側面図、図
２１の（Ａ'）は図２１の（Ａ）の断面図で、図２１の
（Ａ"）は図２１の（Ａ）を３０゜回転させた断面図で
ある。なお、図１９〜図２１の参照番号で図１６〜図１
８と同一の参照番号は同一のものを表す。

【００５６】なお、図１９〜図２１に示した実施例にお
いては、各平行四辺形型平面コイルの対角線に配置され
た磁束検出用コイル１７０２ａ〜１７０２ｆを平行四辺
形型平面コイル群の中心線に沿って配置された直列接続
された磁束検出用コイル１６０３ｂの代替例として示し
たが、本発明においては、磁束検出用コイル１７０２ａ
〜１７０２ｆを平行四辺形型平面コイル群の上辺及び下
辺に沿って配置された直列接続された磁束検出用コイル
１６０３ａ及び１６０３ｃ（なお、双方は直列接続され
ている）の代替とし得る。

【００５７】図２２および図２３に直列接続された平行
四辺形型平面コイル１６０２と磁束検出用コイルの位置
関係、個々の磁束検出用コイルの直列接続関係及び個々
の磁束検出用コイルの差動結合関係を、平面展開図とし
て示す。図において、・はコイルの巻線方向（極性）が
右巻（＋）であることを表している。ここで、右巻と
は、例えば、図３の（Ａ）に示される検出コイルにおい
て左端から右端方向をみたとき、コイル３０１が右巻き
に見える状態をいい、当該左端側を＋としている。平行
四辺形型平面コイル１６０２の対角線に沿って配置した
磁束検出用コイル１７０２ａ〜１７０２ｆは、図２２の
（Ｂ）に示すように、長い方の対角線に沿わせ、且つそ
の長さは、各コイルのθ方向の展開において重なること
なく且つ隙間が生じないように工夫してある。図２２の
例では、直列接続された磁束検出用差動コイルにおい
て、各差動コイルの極性は隣どうしで互に逆になるよう
になっており、また図２３の例では互いに同じ極性にな
っている。すなわち、図２２の例では、両端が＋極の差
動コイルの隣は両端が−（無印）極の差動コイルとなる
ように直列接続されているのに対し、図２３ではすべて
の差動コイルの両端が＋極となるように直列接続されて
いる。

【００５８】図３０と図３１とに本発明のさらに別の実
施例を示す。２６０１、２７０１は渦電流探傷プローブ
本体、２６０２、２７０２は直列接続された６個の二辺
の夾角が直角でない平行四辺形型平面コイルで渦電流探
傷プローブ本体のコイル収納部の外周に円周方向にリン
グ状に並べて配置されている。２６０３、２７０３は従
来より使用されている高周波電源である。２６０４は平
行四辺形型平面コイルに直列に接続されてコンデンサ
で、２６０５は高周波電源周波数に対して共振させて平
行四辺形型平面コイルに流れる励磁電流を最大にするた
めの共振調整用トリマコンデンサである。２７０４は平
行四辺形型平面コイルに並列に接続されたコンデンサ
で、２７０５は高周波電源周波数に対して共振させて平
行四辺形型平面コイルに流れる励磁電流を最大にするた
めの共振調整用トリマコンデンサである。

【００５９】図３５に直列に接続された検出コイルにコ
ンデンサを並列接続させた高周波電源の周波数に対して
共振させた本発明の実施例を示す。３１０１は渦電流探
傷プローブ本体、３１０２は直列接続された６個の二辺
の夾角が直角でない平行四辺形型平面コイルで渦電流探
傷プローブ本体のコイル収納部の外周に円周方向にリン
グ状に並べて配置されている。３１０３は高周波電源で
ある。３１０４は直列接続された検出コイル、３１０５
及び３１０５’は直列接続された検出コイルの出力端
子、３１０６は直列接続された検出コイルに並列に接続
されたコンデンサ、３１０７は直列接続された検出コイ
ルの出力を最大にするための共振調整用トリマコンデン
サである。３１０８及び３１０８’は直列接続された検
出コイルからの出力信号の取出し端子である。

【００６０】図３９は個々の平行四辺形型平面コイルが
作る磁界分布において、磁界の強さが最大となる位置又
はその周辺部に直列接続された検出コイルの個々の検出
コイルを配置した実施例である。図３９の（Ａ）はその
外観図、（Ｂ）はプローブ本体３５０１の外周上に配置
された直列接続された平行四辺形型平面コイル３５０２
ａ〜ｄ及び検出コイル３５０３ａ〜ｄ、３５０４ａ〜ｄ
の平面展開図である。検出コイルは平行四辺形型平面コ
イルの裏側（内側）に配置されているが、表側（外側）
に配置してもよい。

【００６１】

【発明の効果】従来の渦電流プローブにおいては探傷感
度の死角となる箇所があり、これを補うために二組の平
面コイル群が必要であったが、特許請求の範囲に係る発
明によれば一組の平行四辺形型平面コイル群のみを用い
ても死角が生ぜず、かつ一組故小型で金属管の曲管部へ
の挿入・走行が可能な渦電流探傷プローブが提供出来
る。更に、請求項２に係る発明においては、全ての相隣
合う二つの平行四辺形型平面コイルの互いに接する側辺
部のそれぞれに沿って磁束検出のための検出コイルをそ
れぞれ一個づつ設け、これらの検出コイル全てを直列接
続した構成により、そして請求項３に係る発明において
は、全ての平行四辺形型平面コイルの一つの対角線のそ
れぞれに沿って磁束検出のための検出コイルをそれぞれ
一個づつ設け、これらの検出コイル全てを直列接続した
構成により、金属管の探傷において、金属管の全円周に
わたって均一に割れが生じている場合の探傷が可能とな
る。

【００６２】また、請求項４に係る発明によれば、各平
行四辺形型平面コイルの中心を横切る中心円周に沿って
磁束検出のための検出コイルを各平行四辺形型平面コイ
ルにつきそれぞれ一個づつ設け、これらの検出コイル全
てを直列接続したことにより、金属管の探傷において、
金属管の全円周にわたって均一に割れが生じている場合
の探傷が可能であると共に縦割れ及び横割れの両方の傷
に対して探傷感度をもつ渦電流探傷プローブが提供出来
る。

【００６３】従来の渦電流探傷プローブにおいては、十
分な出力信号を得るために規定の高周波励磁電流を流そ
うとすると、大きな高周波電源電圧を必要とし、プロー
ブの絶縁破壊や寿命低下を招く恐れがあったが、請求項
７及び請求項８に係る発明によれば、渦電流探傷プロー
ブの平行四辺形型平面コイルに直列または並列にコンデ
ンサを接続し、平行四辺形型平面コイルに流れる高周波
励磁電流を共振させることが可能となり、比較的小さな
高周波電源電圧でも規定の高周波励磁電流を流すことが
できるので、プローブの絶縁破壊や寿命低下の恐れのな
い渦電流探傷プローブが提供出来る。

【００６４】更に、請求項５に係る発明によれば、検出
コイルを平行四辺形型平面コイルが作る磁界の最大とな
る位置或いはその周辺に配置するので、検出コイルの巻
数を増やさなくても十分な出力信号が得られ、検出コイ
ルの断線などの恐れのない渦電流探傷プローブが提供出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は従来の方形型平面コイルと、複数個方形
型平面コイルの直列接続と配列を説明する図面である。

【図２】図２は従来の探傷プローブの例である。

【図３】従来の探傷プローブ本体に配置された一連の方
形型平面コイル群と磁束検出用コイルの平面展開図であ
る。

【図４】従来の探傷プローブにおける平面コイル群と磁
束検出用コイルの位置関係において有効な電流成分と探
傷能力の欠落する死角について説明するための図であ
る。

【図５】傷検出の死角が現われることを説明するための
図である。

【図６】図６は従来のプローブにおける検出センサの配
置を示す図である。

【図７】磁束検出センサを平面コイル群の中心線に沿っ
て配置した場合の傷検出に有効な電流を流す図である。

【図８】二組のコイル群を用い従来のプローブを説明す
るための図である。

【図９】本発明による直列接続された複数個の二辺の夾
角が直角でない平行四辺形型平面コイルを説明するため
の図である。

【図１０】平行四辺形型平面コイル群の上辺及び下辺に
磁束検出コイルを配置した場合に生じる探傷の死角を説
明するための図である。

【図１１】本発明による各平行四辺形型平面コイルとそ
の上辺及び下辺に配置された磁束検出用コイルの動作を
説明するための図である。

【図１２】全ての相隣合う二つの平行四辺形型平面コイ
ルの互いに接する側辺部のそれぞれに沿って磁束検出用
コイルをそれぞれ一個づつ設けた本発明を説明するため
の図である。

【図１３】全ての平行四辺形型平面コイルの一つの対角
線のそれぞれに沿って磁束検出のための検出コイルをそ
れぞれ一個づつ設けた本発明を説明するための図であ
る。

【図１４】各平行四辺形型平面コイルの中心を横切る中
心円周に沿って検出コイルを各平行四辺形型平面コイル
につきそれぞれ一個づつ設けた本発明を説明するための
図である。

【図１５】平行四辺形型平面コイル群と磁束検出用コイ
ルの位置関係で生じた死角を解消できることを説明する
ための図である。

【図１６】本発明の１実施例を説明するための図であ
る。

【図１７】図１６に示す本発明の１実施例において、平
行四辺形型平面コイルを取り除いたときの側面及び断面
を示す図である。

【図１８】図１６に示す本発明の１実施例における、渦
電流探傷プローブ本体の側面及び断面を示す図である。

【図１９】本発明の別の実施例を説明するための図であ
る。

【図２０】図１９に示す本発明の別の実施例において、
平行四辺形型平面コイルを取り除いたときの側面及び断
面を示す図である。

【図２１】図１９に示す本発明の別の実施例における、
渦電流探傷プローブ本体の側面及び断面を示す図であ
る。

【図２２】本発明による１実施例を説明するための図で
ある。

【図２３】本発明による別の実施例を説明するための図
である。

【図２４】従来の直列接続された方形型平面コイルから
成る渦電流探傷プローブに高周波電源を接続し、方形型
平面コイルに高周波電流を流して励磁する説明図で、
（Ａ）は渦電流探傷プローブと高周波電源の接続図、
（Ｂ）はこの接続における等価電気回路図である。

【図２５】渦電流探傷プローブを高周波電源に接続して
動作させたときの等価電気回路図である。

【図２６】渦電流探傷プローブの平行四辺形型平面コイ
ルに直列に電気容量Ｃのコンデンサを接続した説明図で
ある。

【図２７】渦電流探傷プローブの平行四辺形型平面コイ
ルに直列に電気容量Ｃのコンデンサを接続したときのＣ
の値による高周波励磁電流の変化を示す図である。

【図２８】渦電流探傷プローブの平行四辺形型平面コイ
ルに並列に電気容量Ｃのコンデンサを接続した説明図で
ある。

【図２９】渦電流探傷プローブの平行四辺形型平面コイ
ルに並列に電気容量Ｃのコンデンサを接続したときのＣ
の値による高周波励磁電流の変化を示す図である。

【図３０】本発明の１実施例を示す図である。

【図３１】本発明の別の実施例を示す図である。

【図３２】直列接続された検出コイルに並列にコンデン
サを接続した効果を説明するための図である。

【図３３】直列接続された検出コイルに並列にコンデン
サを接続したときの等価回路を示す図である。

【図３４】直列された検出コイルに並列に電気容量Ｃ_d
のコンデンサを接続したときのＣ_dの値による直列接続
された検出コイル両端部に誘起する出力電圧の変化を示
す図である。

【図３５】本発明の１実施例を示す図である。

【図３６】平行四辺形型平面コイルが作る磁界分布を説
明するための図である。

【図３７】平行四辺形型平面コイルが作る磁界分布を説
明するための図である。

【図３８】平行四辺形型平面コイルが作る磁界分布にお
いて、磁界が最大となる領域を示すための図である。

【図３９】本発明による１実施例を示す図である。

【符号の説明】

１０１：方形型平面コイル ２０１，８０１，１６０１，１７０１：探傷プローブ本
体 ２０２，２０２’，６０１，１１０１ａ〜ｆ，１１０２
ａ〜ｆ，１２０１ａ〜ｆ，１３０１ａ〜１３０１ｆ，１
３０１ａ’〜ｃ’，１４０１ａ〜ｆ，１６０３ａ〜ｃ，
１７０２ａ〜ｆ：磁束検出用コイル ３０１：コイル ３０２：高透磁率の磁性線 ５０２：傷 ５０３：渦電流の乱れ成分 ５０４，５０４’：磁束 ９０１，９０１’：平行四辺形型平面コイル群の平面展
開図 １６０２：平行四辺形型平面コイル １６０４，１６０５，１６０６：リード線 ２００１，２６０３，２７０３，３１０３：高周波電源 ２００２，２００２’：プローブの高周波電源接続端子 ２６０１，２７０１，３１０１，３５０１：渦電流探傷
プローブ本体 ２６０２，２７０２，３１０２，３２０１，３５０２ａ
〜ｄ：平行四辺形型平面コイル ２６０４，２７０４，３１０６：コンデンサ ２６０５，２７０５，３１０７：共振調整用トリマコン
デンサ ３１０４，３５０３ａ〜ｄ，３５０４ａ〜ｄ：直列接続
された検出コイル ３１０５，３１０５’：直列接続された検出コイルの出
力端子 ３１０８，３１０８’：直列接続された検出コイルから
の出力信号の取出し端子 ３２０２：電流 ３４０１：平行四辺形型平面コイルが作る磁界分布にお
いて、磁界が最大となる或いは十分に大きい領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒 克之 茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の ４ 日本原子力研究所東海研究所内 (72)発明者 竹内 信次郎 福岡県北九州市八幡東区枝光２−１−15 株式会社エムティアイ内 (56)参考文献 特開 平４−130264（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−357454（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−66884（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−148956（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−347448（ＪＰ，Ａ) 特表 昭57−501100（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 27/72 - 27/90

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直列接続された複数個の二辺の夾角が直
   角でない平行四辺形型平面コイル群を円筒状物体の外周
   面に円周方向にリング状に並べて配置し、 各平行四辺形型平面コイルの上辺及び下辺のそれぞれに
   沿って磁束検出のための検出コイルをそれぞれ一個づつ
   設け、これらの検出コイル全てを直列接続した渦電流探
   傷プローブ。
2. 【請求項２】 直列接続された複数個の二辺の夾角が直
   角でない平行四辺形型平面コイル群を円筒状物体の外周
   面に円周方向にリング状に並べて配置し、 全ての相隣合う二つの平行四辺形型平面コイルの互いに
   接する側辺部のそれぞれに沿って磁束検出のための検出
   コイルをそれぞれ一個づつ設け、これらの検出コイル全
   てを直列接続した渦電流探傷プローブ。
3. 【請求項３】 直列接続された複数個の二辺の夾角が直
   角でない平行四辺形型平面コイル群を円筒状物体の外周
   面に円周方向にリング状に並べて配置し、 全ての平行四辺形型平面コイルの一つの対角線のそれぞ
   れに沿って磁束検出のための検出コイルをそれぞれ一個
   づつ設け、これらの検出コイル全てを直列接続した渦電
   流探傷プローブ。
4. 【請求項４】 直列接続された複数個の二辺の夾角が直
   角でない平行四辺形型平面コイル群を円筒状物体の外周
   面に円周方向にリング状に並べて配置し、 各平行四辺形型平面コイルの中心を横切る中心円周に沿
   って磁束検出のための検出コイルを各平行四辺形型平面
   コイルにつきそれぞれ一個づつ設け、これらの検出コイ
   ル全てを直列接続した渦電流探傷プローブ。
5. 【請求項５】 直列接続された複数個の二辺の夾角が直
   角でない平行四辺形型平面コイル群を円筒状物体の外周
   面に円周方向にリング状に並べて配置し、 直列接続された平行四辺形型平面コイル群の個々の平行
   四辺形型平面コイルが作る磁界分布において、磁界の強
   さが最大となる位置又はその周辺部に直列接続された検
   出コイルの個々の検出コイルを配置した渦電流探傷プロ
   ーブ。
6. 【請求項６】 それぞれの検出コイルが一対の差動コイ
   ルである請求項１ないし５のいずれか一項に記載の渦電
   流探傷プローブ。
7. 【請求項７】 直列接続された平行四辺形型平面コイル
   群を高周波電源に接続して高周波電流を流すとき、当該
   平行四辺形型平面コイル群に直列にコンデンサを接続し
   て、当該平行四辺形型平面コイル群に最大の電流が流れ
   るように高周波電源の周波数に対して共振させた請求項
   １ないし６のいずれか一項に記載の渦電流探傷プロー
   ブ。
8. 【請求項８】 直列接続された平行四辺形型平面コイル
   群を高周波電源に接続して高周波電流を流すとき、当該
   平行四辺形型平面コイル群に並列にコンデンサを接続し
   て、当該平行四辺形型平面コイル群に最大の電流が流れ
   るように高周波電源の周波数に対して共振させた請求項
   １ないし６のいずれか一項に記載の渦電流探傷プロー
   ブ。
9. 【請求項９】 直列接続された検出コイルと並列共振回
   路を構成するように直列接続された検出コイルの両端に
   並列にコンデンサを接続した請求項１ないし８のいずれ
   か一項に記載された渦電流探傷プローブ。