JP6588761B2 - 超音波検査装置 - Google Patents
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Description
本発明は、管の内部を進行する超音波検査装置に関する。より具体的には、本発明は、狭小枝管を出入口として本管への導入および本管からの退出が容易な超音波検査装置に関する。
管の内部へ挿入して管内壁に超音波を発信して、管の損傷状態および管の肉厚等を測定する超音波検査装置が開発されている。
たとえば、特開２００４−３９６６号公報（特許文献１）に記載の管内検査装置は、管内に挿入され、該管の管壁を検査する検査デバイスと、前記検査デバイスが設置された転動シリンダと、該転動シリンダを転動自在に支持する転動軸と、該転動軸が設置された走行台車と、前記転動軸の軸心を前記管の管軸に略一致させて該走行台車を該管軸の方向に走行させる走行手段と、前記転動シリンダを前記転動軸を中心に転動させる転動手段とを有し、前記走行手段と前記転動手段が同時に作動することにより、前記検査デバイスが螺旋状に移動することを特徴とする。
この特許文献１に記載の管内検査装置では、前方台車１１ａ（走行台車）および後方台車１１ｂ（走行台車）の中間に転動軸１２が配置され、この転動軸１２の軸心を中心に回転自在に転動シリンダ３２が設置されており、さらに検査デバイス４０（例えば、超音波センサ等）が、転動シリンダ３２の外周に設置されている。したがって、転動シリンダ３２の転動により、検査デバイス４０は、管１００の内面と一定距離を保持してあるいは内面に接触して転動（回転）する。
また、特開２００４−１３８１３２号公報（特許文献２）に記載の配管情報作成システムは、パイプラインの配管内を走行するマイクロマシンと、マイクロマシンに搭載された状態検知手段と、前記状態検知手段からの検知信号を処理して状態情報を生成する状態情報生成手段とを備えており、前記マイクロマシンがパイプライン網の配管内を走行し、前記状態検知手段からの検知信号を利用して、前記状態情報生成手段が配管の状態情報を生成する。
この特許文献２に記載の配管情報作成システムにおけるマイクロマシン３は、円筒状のマシン本体４を備え、このマシン本体４の前部に前走行手段６、後部に後走行手段８が設けられている。前走行手段６および後走行手段８ではそれぞれ、ばね部材の如き弾性部材によって、マシン本体４に伸縮自在な支持部材１０が装着され、支持部材１０の先端に装着された車輪１２が配管２の内周面に接触状態に保持される。マシン本体４には配管２の状態を検知するための、応力検知センサ２８及び腐食検知センサ３０で構成される状態検知手段２２が搭載されており、応力検知センサ２８及び腐食検知センサ３０（例えば超音波を利用したセンサ）はマシン本体４の周囲に実質上等間隔をおいて交互に４個ずつ設けられている。マシン本体４は、前走行手段６が設けられた前部１４と、後走行手段８が設けられた後部１６とから構成され、前部１４と後部１６とが弾性変形可能な可撓性筒状部材１７を介して接続されている。
特開平８−８６７７４号公報（特許文献３）に記載の超音波探傷試験装置は、細管内部に、超音波探触子を有する探傷プローブを挿入して細管内面を探傷するものであり、（ａ）一方の端部が前記探傷プローブに連結され、前記超音波探触子から得られる探傷信号を伝送する信号ケーブルと、前記超音波探触子の近傍に接触媒質を供給するチューブとを内挿し、かつ屈曲自在に形成された挿入棒と、（ｂ）前記挿入棒の他方の端部を連結して支持する支持部材と、（ｃ）前記支持部材を前記細管の周方向に回転駆動させる回転駆動手段と、（ｄ）前記回転駆動手段による前記支持部材の回転動作に協同して、該支持部材を前記細管の軸方向に進退させる進退手段、とを設けたことを特徴とする。
この特許文献３に記載の超音波探傷試験装置では、前記探傷プローブの軸方向先端部に、前記細管の半径方向及び軸方向に伸縮可能に形成され、かつ前記細管内面の複数箇所と接触して前記探傷プローブを回転可能に支持する探傷プローブ支持手段が設けられる。より具体的には、プローブ１０の先端に、ガイドローラ６２を取り付けたパンタグラフ状の調芯装置６０が直列に２ヶ配置されている。
特許文献１に記載の管内検査装置では、前方台車１１ａと後方台車１１ｂとの間に超音波センサ等を設置する転動シリンダ３２が設けられているため、軸方向において剛直部分が占める長さ（以下、剛直長と記載する。）が長い。したがって、この管内検査装置は、管内へ導入する際に、仮に枝管から導入しようとした場合、枝管から本管への屈曲する経路に適した形状をとることはできない。
特許文献２に記載の配管情報作成システムにおけるマイクロマシンでは、マシン本体４の前部１４と後部１６とが弾性変形可能な可撓性筒状部材１７を介して接続されているものの、マシン本体４に搭載される腐食検知センサ３０（例えば超音波を利用したセンサ）が回転させられない態様で設けられるため、管内面を周方向に走査することはできない。
特許文献３に記載の超音波探傷試験装置では、屈曲自在に形成された挿入棒が設けられているものの、プローブ１０の軸方向先端部に調芯装置６０が直列に配置されているため、剛直長が長い。したがって、この超音波探傷試験装置は、管内へ導入する際に、仮に枝管から導入しようとした場合、枝管から本管への屈曲する経路に適した形状をとることはできない。
さらに、特許文献１の管内検査装置、特許文献２の配管情報作成システムにおけるマイクロマシン、および特許文献３の超音波探傷試験装置ではいずれも、超音波センサが発信口を管の内壁に対向させるように配設される。このような態様は、管の径方向に嵩高となる構成であるため、仮に調芯手段を最小サイズに縮小させたとしても、管の内径が狭小な部分を通過するには適さない。
管の径方向の嵩高さを減少させるためには、超音波センサを発信口が進行方向に向くように設けることができる。
しかしながら、特許文献１の管内検査装置および特許文献３の超音波探傷試験装置で、音波センサを発信口が進行方向に向くように設けることは、装置の進行方向の末端に、当該進行方向に発信させられる超音波を管の内壁に向かうように反射させる音響反響部と当該音響反射部を回転させるモータとの追加を必要とするため、剛直長をさらに長くする。つまり、管の内径が狭小な部分を通過させるためにより適した構成への変形は、屈曲する経路に適した形状をより困難にする。
しかしながら、特許文献１の管内検査装置および特許文献３の超音波探傷試験装置で、音波センサを発信口が進行方向に向くように設けることは、装置の進行方向の末端に、当該進行方向に発信させられる超音波を管の内壁に向かうように反射させる音響反響部と当該音響反射部を回転させるモータとの追加を必要とするため、剛直長をさらに長くする。つまり、管の内径が狭小な部分を通過させるためにより適した構成への変形は、屈曲する経路に適した形状をより困難にする。
一方、特許文献２の配管情報作成システムにおけるマイクロマシンでは、軸方向に直列する前走行手段６および後走行手段８の間に弾性変形可能な可撓性筒状部材１７が設けられているため、マイクロマシンは屈曲形状をとり得る。しかしながら、車輪１２が装着された支持部材１０の伸縮量を管径検知手段２０が検知する必要性から、支持部材１０それ自体が、ばね部材の如き弾性部材によって、管の内周面への接触状態を保持したまま収縮するように構成されている。したがって、設計上、支持部材１０は、管の内周面へ垂直に突出していることが相当である。このため、たとえマイクロマシンが屈曲形状をとり得るものであっても、特にマイクロマシンを本管内から枝管を通じて管外へ退出させようとした場合に支持部材１０が管分岐部分の内壁面へ非常にひっかかりやすいため、このような態様での管外への退出は困難となる。さらに、上述のように、音波センサの向きを変更し装置の進行方向の末端に音響反響部をモータとともに追加する変形は、軸方向の剛直長を増大させることであり、管分岐部分の内壁面へのひっかかりをより一層不可避とし、管外への退出はより一層困難となる。
そこで、本発明の目的は、管の内周面を周方向に走査しながら軸方向に進行するとともに、狭小枝管を出入口として本管への導入および本管からの退出が容易な超音波検査装置を提供することにある。
（１）
本発明の超音波検査装置は、管の内部を進行する装置である。
超音波検査装置は、主軸部と、超音波探触子と、音響反射部および中空軸モータとを含む。主軸部は、進行方向に沿っている。超音波探触子は、当該進行方向に超音波を発信するように設けられている。音響反射部は主軸部より進行方向の側に設けられ、中空軸モータは、音響反射部を主軸部の軸心周りに回転させる。
超音波検査装置は、さらに、主調芯部と、副調芯部と、可撓部とを含む。主調芯部は、主軸部の外周部に基端が軸着された主調芯アームを複数含み、複数の前記主調芯アームの揺動により軸心を中心とした放射方向へ拡縮可能に構成され、かつ最も縮径した場合の主調芯アームの先端が基端より進行方向の側に位置するように構成される。副調芯部は、主調芯部より退行方向の側に設けられる。可撓部は、主調芯部と副調芯部との間に介在する。
本発明の超音波検査装置は、管の内部を進行する装置である。
超音波検査装置は、主軸部と、超音波探触子と、音響反射部および中空軸モータとを含む。主軸部は、進行方向に沿っている。超音波探触子は、当該進行方向に超音波を発信するように設けられている。音響反射部は主軸部より進行方向の側に設けられ、中空軸モータは、音響反射部を主軸部の軸心周りに回転させる。
超音波検査装置は、さらに、主調芯部と、副調芯部と、可撓部とを含む。主調芯部は、主軸部の外周部に基端が軸着された主調芯アームを複数含み、複数の前記主調芯アームの揺動により軸心を中心とした放射方向へ拡縮可能に構成され、かつ最も縮径した場合の主調芯アームの先端が基端より進行方向の側に位置するように構成される。副調芯部は、主調芯部より退行方向の側に設けられる。可撓部は、主調芯部と副調芯部との間に介在する。
このように、超音波探触子が進行方向に超音波を発信するように設けられることで、管の径方向への嵩が小さく、枝管、および径小の本管のような狭小部分の通過が容易となる。そして、上記のように設けられた超音波探触子からの超音波を反射して発信方向を変更する音響反射部が中空軸モータによって軸心周りに回転させられることにより、管の周方向の走査が可能である。また、主調芯部と副調芯部との間に可撓部を設けることによって、超音波検査装置が中ほどで屈曲するため、主調芯部の進行方向側で音響反射部および中空軸モータによって剛直長が延長されているにも拘らず、枝管および本管の間の行き来が容易となる。さらに、主調芯アームの基端が退行方向側、先端が進行方向側となるように構成されることで、主調芯部の進行方向側で音響反射部および中空軸モータによって剛直長が延長されているにも拘らず、本管内から枝管を通じた管外への退出時に主調芯部が管内壁に接触しても縮径状態を安定に保つことができ、管外への退出も容易となる。
（２）
上記（１）の超音波検査装置において、副調芯部は、進行方向に沿う副軸部の外周部に基端が軸着された副調芯アームを複数含み、複数の副調芯アームの揺動により副軸部の軸心を中心とした放射方向へ拡縮可能に構成され、かつ最も縮径した場合の副調芯アームの先端が基端より前記進行方向の側に位置するように構成されてよい。
上記（１）の超音波検査装置において、副調芯部は、進行方向に沿う副軸部の外周部に基端が軸着された副調芯アームを複数含み、複数の副調芯アームの揺動により副軸部の軸心を中心とした放射方向へ拡縮可能に構成され、かつ最も縮径した場合の副調芯アームの先端が基端より前記進行方向の側に位置するように構成されてよい。
このように、主調芯部と同様、副調芯部が最も縮径した場合に、副調芯アームの基端が退行方向側、先端が進行方向側となるように構成されることで、進行方向側より退行方向側の方が径方向の嵩を小さくすることができる。したがって、本管内から枝管を通じた管外への退出時に副調芯部においてもひっかかりが生じにくく、管外への退出がより容易となる。
（３）
上記（１）または（２）の超音波検査装置において、可撓部の最小曲げ半径Ｒ（ｍｍ）は以下の関係：
Ｒ≦１．３４ｒ＋１２４
（ｒは管の内直径（ｍｍ）を示す。）
を満たしてよい。
上記（１）または（２）の超音波検査装置において、可撓部の最小曲げ半径Ｒ（ｍｍ）は以下の関係：
Ｒ≦１．３４ｒ＋１２４
（ｒは管の内直径（ｍｍ）を示す。）
を満たしてよい。
可撓部の最小曲げ半径Ｒが上記の関係を満たすことにより、超音波検査装置が枝管および本管の間を容易に通過することができる。
（４）
上記（１）から（３）のいずれかの超音波検査装置において、可撓部の最小曲げ半径Ｒは２５ｍｍ以上であってよい。
上記（１）から（３）のいずれかの超音波検査装置において、可撓部の最小曲げ半径Ｒは２５ｍｍ以上であってよい。
可撓部の最小曲げ半径Ｒ２５ｍｍ以上を確保することにより、たとえば枝管から本管への導入時などに、超音波検査装置が可撓部で不所望に腰折れすることを防止することができる。したがって、超音波検査装置全体の姿勢を安定化することができる。
（５）
上記（１）から（４）のいずれかの超音波検査装置において、可撓部は、軸心に沿って延在するコイルばねであり、コイルばねのばね定数は０．３Ｎ／ｍｍ以上２５Ｎ／ｍｍ以下であってよい。
上記（１）から（４）のいずれかの超音波検査装置において、可撓部は、軸心に沿って延在するコイルばねであり、コイルばねのばね定数は０．３Ｎ／ｍｍ以上２５Ｎ／ｍｍ以下であってよい。
可撓部を、所定範囲のばね定数を有するコイルばねで構成することにより、適度な剛性と可撓性とが両備される。したがって、管への進入時などにおける枝管および本管の間の良好な通過容易性と、超音波検査装置の安定的な姿勢保持性および押し込みによる移動中などにおける可撓部での腰折れ防止と、を両立することができる。
（６）
上記（１）から（５）のいずれかの超音波検査装置において、可撓部の長さＦＬは４０ｍｍ以上であってよい。
上記（１）から（５）のいずれかの超音波検査装置において、可撓部の長さＦＬは４０ｍｍ以上であってよい。
可撓部の長さＦＬを４０ｍｍ以上とすることにより、管への進入時などにおいて超音波検査装置が枝管および本管の間を容易に通過することができる。
（７）
上記（１）から（６）のいずれかの超音波検査装置において、可撓部の長さＦＬは５００ｍｍ以下であってよい。
上記（１）から（６）のいずれかの超音波検査装置において、可撓部の長さＦＬは５００ｍｍ以下であってよい。
可撓部の長さＦＬを５００ｍｍ以下とすることにより、超音波検査装置の姿勢をより安定的に保持し、押し込みによる移動中などにおける可撓部での腰折れを良好に防止することができる。
（８）
上記（１）から（７）のいずれかの超音波検査装置において、主調芯部は、主軸部の外周部で基端が軸着された補助調芯アームをさらに含み、軸心の方向において、補助調芯アームの先端の位置は、基端より前記進行方向側、かつ主調芯アームの先端の位置と異なってよい。
上記（１）から（７）のいずれかの超音波検査装置において、主調芯部は、主軸部の外周部で基端が軸着された補助調芯アームをさらに含み、軸心の方向において、補助調芯アームの先端の位置は、基端より前記進行方向側、かつ主調芯アームの先端の位置と異なってよい。
このように、主調芯アームと補助調芯アームとが、軸心の方向の異なる位置で管に接触して主軸部を支持するため、主調芯部の進行方向側に配設された音響反射部および中空軸モータの重量に拘らず、より安定的な主軸部の調芯が可能となる。
（９）
上記（２）から（８）のいずれかの超音波検査装置において、副調芯部は、副軸部の外周部で基端が軸着された補助調芯アームをさらに含み、軸心の方向において、副調芯アームの先端の位置と補助調芯アームの先端の位置とが異なってよい。
上記（２）から（８）のいずれかの超音波検査装置において、副調芯部は、副軸部の外周部で基端が軸着された補助調芯アームをさらに含み、軸心の方向において、副調芯アームの先端の位置と補助調芯アームの先端の位置とが異なってよい。
このように、副調芯アームと補助調芯アームとが、軸心の方向の異なる位置で管に接触して副軸部を支持するため、より安定的な副軸部の調芯が可能となる。
（１０）
上記（１）から（９）のいずれかの超音波検査装置において、主調芯部は、主調芯アームと連動可能なリンクアームを含み、リンクアームの基端は、主軸部の外周部で、主調芯アームの基端より進行方向の側に軸着されかつ進退行方向に移動可能であり、リンクアームの先端が主調芯アームに軸着されていてよい。
上記（１）から（９）のいずれかの超音波検査装置において、主調芯部は、主調芯アームと連動可能なリンクアームを含み、リンクアームの基端は、主軸部の外周部で、主調芯アームの基端より進行方向の側に軸着されかつ進退行方向に移動可能であり、リンクアームの先端が主調芯アームに軸着されていてよい。
このように主調芯部が構成されることで、リンクアームの進退行方向の動作を主調芯アームの拡縮動作に連動させることができるため、管の径方向への嵩が小さく、枝管、および径小の本管のような狭小部分の通過がより容易となる。
（１１）
上記（８）から（１０）のいずれかの超音波検査装置において、主調芯部は、補助調芯アームと連動する補助リンクアームを含み、補助リンクアームの基端が、主軸部の外周部で、補助調芯アームの基端より進行方向の側に軸着されかつ進退行方向に移動可能であり、補助リンクアームの先端が補助調芯アームに軸着されていてよい。
上記（８）から（１０）のいずれかの超音波検査装置において、主調芯部は、補助調芯アームと連動する補助リンクアームを含み、補助リンクアームの基端が、主軸部の外周部で、補助調芯アームの基端より進行方向の側に軸着されかつ進退行方向に移動可能であり、補助リンクアームの先端が補助調芯アームに軸着されていてよい。
このように主調芯部が構成されることで、補助リンクアームの進退行方向の動作を補助調芯アームの拡縮動作に連動させることができるため、管の径方向への嵩が小さく、枝管、および径小の本管のような狭小部分の通過がより容易となる。
（１２）
上記（８）から（１１）のいずれかの超音波検査装置において、補助調芯アームは主調芯アームより短く、軸心の方向において、主調芯アームの基端の位置と補助調芯アームの基端の位置とが同じであってよい。
上記（８）から（１１）のいずれかの超音波検査装置において、補助調芯アームは主調芯アームより短く、軸心の方向において、主調芯アームの基端の位置と補助調芯アームの基端の位置とが同じであってよい。
このように、主調芯アームと補助調芯アームとが構成されることにより、主調芯部が軸方向に占める剛直長を最小限とすることができ、主調芯部の進行方向側で音響反射部および中空軸モータによって剛直長が延長されているにも拘らず、枝管および本管の間の行き来がより容易となる。
（１３）
上記（１１）または（１２）の超音波検査装置において、主軸部の外周部に、進行方向に摺動可能且つリンクアームおよび補助リンクアームの両方を軸着する摺動部が外挿され、リンクアームの基端が補助リンクアームの基端より進行方向の側に位置するように軸着されてよい。
上記（１１）または（１２）の超音波検査装置において、主軸部の外周部に、進行方向に摺動可能且つリンクアームおよび補助リンクアームの両方を軸着する摺動部が外挿され、リンクアームの基端が補助リンクアームの基端より進行方向の側に位置するように軸着されてよい。
このようにリンクアームと補助リンクアームとを同一の摺動部で進退行方向に移動させることにより、主調芯アームと補助調芯アームとの動作の同期性が良好となり、より安定的な主軸部の調芯を確実に行うことができる。
（１４）
上記（１）から（１３）のいずれかの超音波検査装置において、音響反射部の進行方向の側に保護部が突設されており、保護部の外表面の、軸心に垂直な面による断面径は、進行方向に向かって漸次減少するように構成されていてよい。
上記（１）から（１３）のいずれかの超音波検査装置において、音響反射部の進行方向の側に保護部が突設されており、保護部の外表面の、軸心に垂直な面による断面径は、進行方向に向かって漸次減少するように構成されていてよい。
このように保護部が構成されることにより、保護部の外表面は進行方向に向かうにつれ漸次軸心に近接する傾斜面を有するため、枝管および本管の間の行き来において音響反射部が管内壁に対して斜めに接近する場合であっても管内壁に引っかかることなく、枝管および本管の間の行き来が円滑となる。
（１５）
上記（１）から（１４）のいずれかの超音波検査装置において、主調芯部では、主調芯アームの基端の退行方向の側にテーパスペーサが設けられていてよく、テーパスペーサの外周径が退行方向に向かって漸次径小となるように構成されていてよい。
上記（１）から（１４）のいずれかの超音波検査装置において、主調芯部では、主調芯アームの基端の退行方向の側にテーパスペーサが設けられていてよく、テーパスペーサの外周径が退行方向に向かって漸次径小となるように構成されていてよい。
このようなテーパスペーサが設けられることにより、主調芯アームの基端と可撓部表面との段差が均されるため、主調芯部の進行方向側で音響反射部および中空軸モータによって剛直長が延長されているにも拘らず、本管内から枝管を通じた管外への退出時に主調芯アームの基端のひっかかりが生じにくく、管外への退出が円滑となる。
（１６）
上記（２）から（１５）のいずれかの超音波検査装置において、主調芯部の主調芯アームを駆動する主エアシリンダと、主エアシリンダに連通しかつ副調芯部の副調芯アームを駆動する副エアシリンダとを含み、副エアシリンダの退行方向の側で空気供給源が連通していてよい。
上記（２）から（１５）のいずれかの超音波検査装置において、主調芯部の主調芯アームを駆動する主エアシリンダと、主エアシリンダに連通しかつ副調芯部の副調芯アームを駆動する副エアシリンダとを含み、副エアシリンダの退行方向の側で空気供給源が連通していてよい。
このように、退行方向から副エアシリンダを介して主エアシリンダへ圧縮空気を供給する空圧系を構成することにより、空気供給源から圧縮空気が供給された場合に、主調芯部より先に副調芯部が拡張を始める。したがって、先に副軸部の調芯が始まるため、主調芯部の進行方向側に配設された音響反射部および中空軸モータの重量に拘らず、より安定的な主軸部の調芯が可能となる。
本発明によって、管の内周面を周方向に走査しながら軸方向に進行するとともに、狭小枝管を出入口として本管への導入および本管からの退出が容易な超音波検査装置が提供される。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の要素には同一の符号を付しており、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は基本的には繰り返さない。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の超音波検査装置のブロック図である。
図２は、第１実施形態の超音波検査装置における内部移動部の、超音波測定中における拡径時の外観側面図である。図３は、第１実施形態の超音波検査装置の先頭移動部の模式的一部切欠き側断面図である。図３においては、主に主軸部を切欠いて示している。図４は、図２のIV−IV線断面視図である。図５は、第１実施形態の超音波検査装置の超音波測定中における拡径時の外観正面図である。正面とは、進行方向側から退行方向に向かって超音波検査装置を見た場合の外観をいう。
図６は、第１実施形態の超音波検査装置における先頭移動部の模式的側断面図である。図６では、先頭移動部の主調芯部を記載省略している。
図７は、第１実施形態の超音波検査装置の連動移動部の模式的一部切欠き側断面図である。図７においては、主に副軸部を切欠いて示している。
図８は、第１実施形態の超音波検査装置の、縮径時の模式的一部切欠き側断面図である。図８は、拡縮態様が異なることを除いて、図３と同様に表示している。図９は、第１実施形態の超音波検査装置の、縮径時の断面視図である。図９は、拡縮態様が異なることをのぞいて、図４と同様に表示している。
図１は、第１実施形態の超音波検査装置のブロック図である。
図２は、第１実施形態の超音波検査装置における内部移動部の、超音波測定中における拡径時の外観側面図である。図３は、第１実施形態の超音波検査装置の先頭移動部の模式的一部切欠き側断面図である。図３においては、主に主軸部を切欠いて示している。図４は、図２のIV−IV線断面視図である。図５は、第１実施形態の超音波検査装置の超音波測定中における拡径時の外観正面図である。正面とは、進行方向側から退行方向に向かって超音波検査装置を見た場合の外観をいう。
図６は、第１実施形態の超音波検査装置における先頭移動部の模式的側断面図である。図６では、先頭移動部の主調芯部を記載省略している。
図７は、第１実施形態の超音波検査装置の連動移動部の模式的一部切欠き側断面図である。図７においては、主に副軸部を切欠いて示している。
図８は、第１実施形態の超音波検査装置の、縮径時の模式的一部切欠き側断面図である。図８は、拡縮態様が異なることを除いて、図３と同様に表示している。図９は、第１実施形態の超音波検査装置の、縮径時の断面視図である。図９は、拡縮態様が異なることをのぞいて、図４と同様に表示している。
なお、以下において、軸心Ｏは内壁面Ｌの軸心を指すが、超音波検査装置が調芯されている場合の主軸部の軸心を指す場合もある。また、内壁面Ｌの径方向を径方向と記載する場合がある。
［構成概要］
図１に示すように、本実施形態にかかる超音波検査装置１００は、内部移動部１１０と外部操作部１２０とを含む。内部移動部１１０と外部操作部１２０とは、ケーブル１３０で物理的および電気的に接続されている。
図１に示すように、本実施形態にかかる超音波検査装置１００は、内部移動部１１０と外部操作部１２０とを含む。内部移動部１１０と外部操作部１２０とは、ケーブル１３０で物理的および電気的に接続されている。
内部移動部１１０は、管内に挿入されて管の軸心方向に走行する部分であり、先頭移動部１１１と、連動移動部１１５とを含む。先頭移動部１１１と連動移動部１１５とは、可撓部１１３によって連結される。先頭移動部１１１と連動移動部１１５との間には、上記のケーブル１３０も介在している。
先頭移動部１１１は、筒状の主軸部２００、主エアシリンダ３００、主調芯部４００、車輪５００、中空軸モータ６１０、および検知部７００を構成する超音波探触子７１０および音響反射部７２０を含む。
連動移動部１１５は、筒状の副軸部２５０、副エアシリンダ３５０、副調芯部４５０および車輪５００を含む。
連動移動部１１５は、筒状の副軸部２５０、副エアシリンダ３５０、副調芯部４５０および車輪５００を含む。
外部操作部１２０は、管外で操作される部分であり、伸縮制御部１２１、その他モータ制御部１２２、および検知条件制御部１２４といった入力部と、検知情報解析部１２５と、出力部１２６を有する。
伸縮制御部１２１は、主エアシリンダ３００および副エアシリンダ３５０の伸縮を制御する。具体例として、主エアシリンダ３００および副エアシリンダ３５０それぞれを構成する部品の一例であるソレノイドバルブ（後述）を制御するシーケンサ、空気供給源等が挙げられる。モータ制御部１２２は、中空軸モータ６１０を制御する。検知条件制御部１２４は、検知部７００に対し、測定条件等の入力情報の制御および測定結果等の出力情報に基づくフィードバック制御等の制御を行う。検知情報解析部１２５は、検知部７００による出力情報の解析を行う。出力部１２６は、検知部７００による出力情報を出力する。
［主軸部］
図２および図３に示すように、内部移動部１１０の先頭移動部１１１は主軸部２００を有する。主軸部２００は、超音波測定中においては管内で進行方向ＦＷに沿って延在する。主軸部２００は、軸筐体部２１０と、軸筐体部２１０の外周面上に設けられた連結用部材２２０とから構成される。
図２および図３に示すように、内部移動部１１０の先頭移動部１１１は主軸部２００を有する。主軸部２００は、超音波測定中においては管内で進行方向ＦＷに沿って延在する。主軸部２００は、軸筐体部２１０と、軸筐体部２１０の外周面上に設けられた連結用部材２２０とから構成される。
軸筐体部２１０内には、所望の部材を収容することができる。たとえば、主エアシリンダ３００の関連部品（後述）を収容することができる。その他、図１に示したケーブル１３０等を収容することができる。
図３に示すように、本実施形態の軸筐体部２１０は、進行方向ＦＷ側に径大部２１１、および退行方向ＢＷ側に径大部２１１より外径が小となる径小部２１２を含んで構成されている。径大部２１１および径小部２１２は、後述の主エアシリンダ３００の構成部材を兼ねる。
また、軸筐体部２１０は径小部２１２の退行方向ＢＷ側の端部表面でねじ山が形成されており、ナットへの螺合を介して後述の可撓部１１３に連結されている。本実施形態では、当該ナットも軸筐体部２１０の一部として位置付ける。
図３に示すように、本実施形態の軸筐体部２１０は、進行方向ＦＷ側に径大部２１１、および退行方向ＢＷ側に径大部２１１より外径が小となる径小部２１２を含んで構成されている。径大部２１１および径小部２１２は、後述の主エアシリンダ３００の構成部材を兼ねる。
また、軸筐体部２１０は径小部２１２の退行方向ＢＷ側の端部表面でねじ山が形成されており、ナットへの螺合を介して後述の可撓部１１３に連結されている。本実施形態では、当該ナットも軸筐体部２１０の一部として位置付ける。
連結用部材２２０は、主軸部２００に他の部材を連結する。本実施形態では、連結用部材２２０は主調芯部４００を連結する。連結用部材２２０は、主調芯部４００の拡縮機構に応じた態様で設けられる。
本実施形態の連結用部材２２０は、図２および図３に示すように、退行方向ＢＷ側で軸筐体部２１０の外周面に固定された固定リング２２５と、進行方向ＦＷ側で軸筐体部２１０の外周面を軸心方向に摺動可能となるように設けられた摺動リング２２６とを含む。より具体的には、摺動リング２２６は図３に示すように退行方向ＢＷ端部を除いて肉抜きされており、肉抜き部分が軸筐体部２１０の径大部２１１の外周面に外挿された状態で軸心方向に摺動する。この摺動可能な構造が、後述の主エアシリンダ３００の構造を兼ねる。
本実施形態の連結用部材２２０は、図２および図３に示すように、退行方向ＢＷ側で軸筐体部２１０の外周面に固定された固定リング２２５と、進行方向ＦＷ側で軸筐体部２１０の外周面を軸心方向に摺動可能となるように設けられた摺動リング２２６とを含む。より具体的には、摺動リング２２６は図３に示すように退行方向ＢＷ端部を除いて肉抜きされており、肉抜き部分が軸筐体部２１０の径大部２１１の外周面に外挿された状態で軸心方向に摺動する。この摺動可能な構造が、後述の主エアシリンダ３００の構造を兼ねる。
さらに、図３に示すように、固定リング２２５には、支軸部２２１および支軸部２２３が突設される。支軸部２２１および支軸部２２３はいずれも軸心方向の同じ位置に配設される。摺動リング２２６には支軸部２２２および支軸部２２４が突設される。支軸部２２２は進行方向側、支軸部２２４は退行方向側に配設される。それぞれの支軸部２２１，２２２，２２３，２２４は、主調芯部４００を構成する各アーム（後述の主調芯アーム４１１、リンクアーム４１２、補助調芯アーム４２３、および補助リンクアーム４２４）の基端を軸着する。
［主エアシリンダ］
主エアシリンダ３００は、空気の圧力を利用して駆動するアクチュエータである。従って、主エアシリンダ３００は、ピストン部３１０およびシリンダ部３２０、その他図示しない関連部品で構成される。関連部品としては、空気流通に必要な部品、具体的には圧縮空気源（図１の伸縮制御部１２１参照）に連通するエア配管等が挙げられる。そのほか、関連部品として、動作に必要な部品、具体的には、速度を調節するスピードコントローラ、ピストン位置を検知するセンサ、および空気の方向を切り替えるソレノイドバルブ等が挙げられる。
主エアシリンダ３００は、空気の圧力を利用して駆動するアクチュエータである。従って、主エアシリンダ３００は、ピストン部３１０およびシリンダ部３２０、その他図示しない関連部品で構成される。関連部品としては、空気流通に必要な部品、具体的には圧縮空気源（図１の伸縮制御部１２１参照）に連通するエア配管等が挙げられる。そのほか、関連部品として、動作に必要な部品、具体的には、速度を調節するスピードコントローラ、ピストン位置を検知するセンサ、および空気の方向を切り替えるソレノイドバルブ等が挙げられる。
本実施形態の主エアシリンダ３００は、図３に示すように軸心方向に延在するように構成される。これによって、主エアシリンダ３００が軸心方向に伸縮するため、装置の径方向への嵩を小さくすることができる。
本実施形態の主エアシリンダ３００において、ピストン部３１０は軸筐体部２１０の径大部２１１によって構成される。一方シリンダ部３２０は、軸筐体部２１０の径小部２１２と、径大部２１１に摺動可能に設けられた摺動リング２２６とによって構成される。
本実施形態の主エアシリンダ３００において、ピストン部３１０は軸筐体部２１０の径大部２１１によって構成される。一方シリンダ部３２０は、軸筐体部２１０の径小部２１２と、径大部２１１に摺動可能に設けられた摺動リング２２６とによって構成される。
径小部２１２には、摺動リング２２６の肉抜き空間と軸筐体部２１０の内部空間とを連通させる連通孔が形成されている。この連通孔を介した空気の出入りによって、当該肉抜き空間の体積が変化させられ、摺動リング２２６が軸心方向に摺動する。このようにしてピストン部３１０とシリンダ部３２０との相対位置が変位させられることにより、主エアシリンダ３００が軸心方向に伸縮する。このような主エアシリンダ３００の伸縮が、後に詳述するように、摺動リング２２６と連結する主調芯部４００を動作させる。
［主調芯部および車輪］
図３に示したように主調芯部４００は、主軸部２００を構成する連結用部材２２０（支軸部２２１，２２２，２２３，２２４）に連結される。そして、主調芯部４００は図４に示すように、主軸部２００の軸心を中心とする放射方向、つまり管の径方向に突設される。主調芯部４００の先端には、管の内壁に接触して走行する車輪５００が設けられる。本実施形態においては、主調芯部４００は、車輪５００が当該軸心まわりに等間隔となるように６個設けられるように構成される。
図３に示したように主調芯部４００は、主軸部２００を構成する連結用部材２２０（支軸部２２１，２２２，２２３，２２４）に連結される。そして、主調芯部４００は図４に示すように、主軸部２００の軸心を中心とする放射方向、つまり管の径方向に突設される。主調芯部４００の先端には、管の内壁に接触して走行する車輪５００が設けられる。本実施形態においては、主調芯部４００は、車輪５００が当該軸心まわりに等間隔となるように６個設けられるように構成される。
図３に示すように、主調芯部４００は、主調芯アーム４１１と、主調芯アーム４１１より短い長さで構成されたリンクアーム４１２とを含む。これらは、連結用部材２２０および主エアシリンダ３００と相まって、主エアシリンダ３００の伸縮動作を主調芯部４００の拡縮動作に連動させるリンク機構を構成する。
主調芯アーム４１１は、その先端に設けられた車輪５００の主軸部２００からの離間量を物理的に規定する。主調芯アーム４１１は、その基端部が固定リング２２５の支軸部２２１に軸着されている。これによって、主調芯アーム４１１は、支軸部２２１の支軸を中心として、主軸部２００の軸心に対する角度θ１が変化するように回転動作（揺動）する。当該回転動作により、車輪５００の主軸部２００からの離間量を変化させる。角度θ１は、９０度を越えなければよい。さらに、主調芯部４００が最も拡径した場合の先頭移動部１１１の安定性の観点から６０度以下、または４５度以下であってよい。
リンクアーム４１２は、主エアシリンダ３００の伸縮動作を主調芯アーム４１１の回転動作に連動させる。リンクアーム４１２は、その先端が、主調芯アーム４１１の先端と基端との間に回転自在に固定され、その基端が、先端部の固定位置よりも進行方向ＦＷ側で摺動リング２２６の支軸部２２２に軸着されている。これによって、リンクアーム４１２は、摺動リング２２６の軸心方向の移動に伴って基端位置を軸心方向に移動可能とするとともに、支軸部２２２の支軸を中心として、主軸部２００の軸心に対する角度が変化するように回転動作できる。このように構成されることによって、リンクアーム４１２は、主エアシリンダ３００の伸縮動作による摺動リング２２６の動きに伴いその基端を主調芯アーム４１１の基端と近接または離間させて、主調芯アーム４１１の先端を主軸部２００と離間または近接するように動作させる。
本実施形態において、主調芯部４００は、さらに補助調芯アーム４２３と、補助調芯アーム４２３より短い長さで構成された補助リンクアーム４２４とを含む。これらは、主調芯アーム４１１およびリンクアーム４１２と同様、連結用部材２２０および主エアシリンダ３００と相まって、主エアシリンダ３００の伸縮動作を主調芯部４００の拡縮動作に連動させるリンク機構を構成する。
補助調芯アーム４２３は、主調芯アーム４１１よりも短い長さで構成されており、その先端に設けられた車輪５００の主軸部２００からの離間量を物理的に規定する。補助調芯アーム４２３は、その基端部が固定リング２２５の支軸部２２３に軸着されている。これによって、補助調芯アーム４２３は、支軸部２２３の支軸を中心として、主軸部２００の軸心に対する角度θ２が変化するように回転動作（揺動）する。当該回転動作により、車輪５００の主軸部２００からの離間量を変化させる。補助調芯アーム４２３による主軸部２００からの離間量と、主調芯アーム４１１による主軸部２００からの離間量とが等しくなるように、（主調芯部４００が最も縮径している場合を除き）角度θ２は角度θ１よりも大きくなるように設計される。
本実施形態では、補助調芯アーム４２３の基端は、固定リング２２５において、主調芯アーム４１１の基端を軸着する支軸部２２１と軸心方向の同じ位置に配設された支軸部２２３に軸着されている。このように補助調芯アーム４２３の基端の軸方向の位置を主調芯アーム４１１の基端と同じにすることによって、主調芯部４００が軸心方向に占める剛直長、ひいては先頭移動部１１１の剛直長を最小限とすることができる。
補助リンクアーム４２４は、主エアシリンダ３００の伸縮動作を補助調芯アーム４２３の回転動作に連動させる。補助リンクアーム４２４は、その先端が、補助調芯アーム４２３の先端と基端との間に回転自在に固定され、その基端が、先端部の固定位置よりも進行方向ＦＷ側で摺動リング２２６の支軸部２２４に軸着されている。これによって、補助リンクアーム４２４は、摺動リング２２６の軸心方向の移動に伴って基端位置を軸心方向に移動可能とするとともに、支軸部２２４の支軸を中心として、主軸部２００の軸心に対する角度が変化するように回転動作できる。このように構成されることによって補助リンクアーム４２４は、主エアシリンダ３００の伸縮動作による摺動リング２２６の動きに伴いその基端を補助調芯アーム４２３の基端と近接または離間させて、補助調芯アーム４２３の先端を主軸部２００と離間または近接するように動作させる。
本実施形態では、補助リンクアーム４２４の基端は、リンクアーム４１２の基端が軸着された摺動リング２２６に軸着されている。このように補助リンクアーム４２４の基端とリンクアーム４１２の基端とを同一部材に軸着させることにより、主調芯アーム４１１および補助調芯アーム４２３の同期性が良好となる。
本実施形態では、主調芯アーム４１１および補助調芯アーム４２３が主軸部２００と車輪５００との間を同じ離間距離とする所望のθ２で補助調芯アーム４２３が動作するように、補助リンクアーム４２４の基端および先端の位置が設計される。このため、補助リンクアーム４２４の基端は、摺動リング２２６において、リンクアーム４１２の基端が軸着された支軸部２２２よりも退行方向ＢＷ側に設けられた支軸部２２４に軸着される。
本実施形態では、主調芯アーム４１１および補助調芯アーム４２３が主軸部２００と車輪５００との間を同じ離間距離とする所望のθ２で補助調芯アーム４２３が動作するように、補助リンクアーム４２４の基端および先端の位置が設計される。このため、補助リンクアーム４２４の基端は、摺動リング２２６において、リンクアーム４１２の基端が軸着された支軸部２２２よりも退行方向ＢＷ側に設けられた支軸部２２４に軸着される。
図４に示すように、主調芯アーム４１１、リンクアーム４１２および車輪５００のセットは、主軸部２００の軸心まわりに等間隔に３セット設けられる。これによって、主調芯アーム４１１の本数を最小限とすることによる装置のシンプル化と調芯安定性とを両立する。さらに、補助調芯アーム４２３、補助リンクアーム４２４および車輪５００のセットは、主軸部２００の軸心まわりに等間隔に３セット、それぞれ主調芯アーム４１１、リンクアーム４１２および車輪５００のセットとも等間隔となるように設けられる。これによって、補助調芯アーム４２３の本数を最小限とすることによる装置のシンプル化とさらなる調芯安定性とを両立する。
本実施形態では、軸方向に同じ位置で基端が設けられた主調芯アーム４１１および補助調芯アーム４２３が長さを異にして構成されるため、それぞれの先端に設けられた車輪５００が管の内壁に接地する位置（支持位置）は、軸方向で異なる。具体的には、図２および図５に示すように、より長い主調芯アーム４１１はａの支持位置で主軸部２００を支持することに対し、より短い補助調芯アーム４２３はｂの支持位置で主軸部２００を支持する。図５に示すように、ａおよびｂいずれの支持位置においても軸心周りに等間隔の３点（支持点）で安定的に支持され、かつ、ａの支持位置における３点の支持点それぞれとｂの支持位置における３点の支持位置それぞれとが交互に、軸心周りに等間隔となるように構成される。本実施形態でこのように構成されることにより、主調芯アーム４１１による調芯が補助調芯アーム４２３によりさらに安定化させられるため、先頭移動部１１１は主調芯部４００より進行方向側で重量があるにも拘らずより安定に調芯される。
［テーパスペーサ］
本実施形態においては、主調芯部４００の主調芯アーム４１１の基端および補助調芯アーム４２３の基端の退行方向ＢＷ側、具体的にはそれら基端をそれぞれ軸着する支軸部２２１，２２３を有する固定リング２２５の退行方向ＢＷ側に、テーパスペーサ２３０が設けられている。テーパスペーサ２３０は主軸部２００の軸筐体部２１０に嵌着されており、その外周径が退行方向ＢＷに向かって漸次径小となるテーパ面を構成する。このテーパ面によって、主調芯アーム４１１の基端（固定リング２２５に突設された支軸部２２１）および補助調芯アーム４２３の基端（固定リング２２５に突設された支軸部２２３）と、可撓部１１３表面との段差が均される（図２参照）。
本実施形態においては、主調芯部４００の主調芯アーム４１１の基端および補助調芯アーム４２３の基端の退行方向ＢＷ側、具体的にはそれら基端をそれぞれ軸着する支軸部２２１，２２３を有する固定リング２２５の退行方向ＢＷ側に、テーパスペーサ２３０が設けられている。テーパスペーサ２３０は主軸部２００の軸筐体部２１０に嵌着されており、その外周径が退行方向ＢＷに向かって漸次径小となるテーパ面を構成する。このテーパ面によって、主調芯アーム４１１の基端（固定リング２２５に突設された支軸部２２１）および補助調芯アーム４２３の基端（固定リング２２５に突設された支軸部２２３）と、可撓部１１３表面との段差が均される（図２参照）。
［中空軸モータ、超音波探触子および音響反射部］
図２に示したように、本実施形態では、主軸部２００の進行方向ＦＷ側の端部に、検知部７００および検知部７００を収容または保持する筐体部８００が配設される。中空軸モータ６１０は回転する中空回転部材６１１と回転しない非回転部材６１２とを含んで構成され、検知部７００は超音波探触子７１０と音響反射部７２０とを含んで構成される。主軸部２００の軸筐体部２１０には、図６に示すように、進行方向ＦＷ側に探触子固定部２０６およびケーシングカバー部２０８が延設されている。本実施形態では、探触子固定部２０６およびケーシングカバー部２０８は軸筐体部２１０と一体的に形成されている。
図２に示したように、本実施形態では、主軸部２００の進行方向ＦＷ側の端部に、検知部７００および検知部７００を収容または保持する筐体部８００が配設される。中空軸モータ６１０は回転する中空回転部材６１１と回転しない非回転部材６１２とを含んで構成され、検知部７００は超音波探触子７１０と音響反射部７２０とを含んで構成される。主軸部２００の軸筐体部２１０には、図６に示すように、進行方向ＦＷ側に探触子固定部２０６およびケーシングカバー部２０８が延設されている。本実施形態では、探触子固定部２０６およびケーシングカバー部２０８は軸筐体部２１０と一体的に形成されている。
図５および図６に示すように、中空回転部材６１１は、中空部を確保するための貫通孔６１５を有する正面視円形のパイプ状であり、調芯時において主軸部２００の軸心Ｏと同軸に調芯される。非回転部材６１２は中空回転部材６１１の外表面に対応する貫通孔を有する正面視略正方形のブロック状であり、当該貫通孔内に中空回転部材６１１を貫通させることにより中空回転部材６１１を回転可能に囲繞する。また、非回転部材６１２の当該略正方形の四隅近傍には固定用ねじ穴が凹設される。
図６に示すように、筺体部８００は、中空軸モータ６１０を収容し、退行方向側が開口したケーシング部材として構成される。当該開口部分は、ケーシングカバー部２０８によって密嵌される。筺体部８００とケーシングカバー部２０８との密嵌部分はガスケットにより封止される。筺体部８００とケーシングカバー部２０８には、それぞれ、軸心Ｏと同軸の貫通孔８１３と貫通孔２０９とが穿設されている。また、ケーシングカバー部２０８には、中空軸モータ６１０の非回転部材６１２に設けられた固定用ねじ穴に対応する位置にねじ孔（図示せず）が穿設されており、非回転部材６１２をねじ止めにより固定する。
非回転部材６１２に固定されたケーシングカバー部２０８の退行方向ＢＷ側で一体的に連設される探触子固定部２０６には、軸心Ｏと同軸かつ超音波探触子７１０を嵌通可能な径で貫通孔２０７が穿設されており、貫通孔２０７に超音波探触子７１０を嵌通させることにより超音波探触子７１０を固定する。これにより、超音波探触子７１０は、探触子固定部２０６およびケーシングカバー部２０８を介して、中空軸モータ６１０の非回転部材６１２に固定される。この場合、図６に示すように、超音波探触子７１０の超音波伝搬部７１２は、ケーシングカバー部２０８の貫通孔２０９内も貫通し、進行方向ＦＷ側の端が筺体部８００内の中空軸モータ６１０の貫通孔６１５内（中空部内）に達するまで挿入される。これにより、超音波検査装置の軸心Ｏ方向の長さを短くすることができる。
なお、超音波探触子７１０の探触子ケーブル１３７は、軸筐体部２１０の内部へ配線される。さらに、ケーシングカバー部２０８および探触子固定部２０６には、筐体部８００内部と軸筐体部２１０内部とを連通させるケーブル孔２１３が貫設されており、中空軸モータ６１０のモータケーブル１３６は、ケーブル孔２１３内を案内されることで筐体部８００内部から軸筐体部２１０内部へ配線される。
上記のように固定された超音波探触子７１０は、軸心Ｏと同軸配置となっているため、発信部から発信され超音波伝搬部７１２内を伝搬された超音波は、軸Ｏに音軸が一致するように進行方向ＦＷへ発信される。
一方、図６に示すように、固定された超音波探触子７１０の進行方向側には、発信された超音波の伝搬方向を変更するための音響反射部７２０が回転可能な態様で設けられる。音響反射部７２０は、反射部材７２１と、反射部材７２１が取り付けられる回転ホルダ７２４とから構成される。
一方、図６に示すように、固定された超音波探触子７１０の進行方向側には、発信された超音波の伝搬方向を変更するための音響反射部７２０が回転可能な態様で設けられる。音響反射部７２０は、反射部材７２１と、反射部材７２１が取り付けられる回転ホルダ７２４とから構成される。
回転ホルダ７２４は、反射部材７２１を挿嵌する進行方向側の径大筒部７２５と、中空回転部材６１１に固定される退行方向側の径小筒部７２６とを有する筒状部材である。図６に示すように、回転ホルダ７２４は、筐体部８００の貫通孔８１３を遊貫して筺体部８００内部に挿入され、さらに径小筒部７２６が、中空回転部材６１１の貫通孔６１５内に嵌通される。この場合、回転ホルダ７２４の挿入量は、径大筒部７２５と径小筒部７２６との境界に形成される係止面７２９が、中空回転部材６１１の進行方向ＦＷ側の端面へ当接係止することにより決定される。これにより、径小筒部７２６の退行方向ＢＷ側の端部が、ケーシングカバー部２０８の貫通孔内に遊挿され、かつ当該端部の最端面と、探触子固定部２０６との間にはクリアランス（たとえば、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間）を生じさせる。それとともに、径小筒部７２６の内部には超音波探触子７１０の超音波伝搬部７１２を遊挿させる。
図６に示すように、回転ホルダ７２４は、径小筒部７２６が中空回転部材６１１の貫通孔６１５内に嵌通されることで中空回転部材６１１に固定されるため、中空回転部材６１１の回転駆動を受けて一体的に回転することができる。
一方、図６に示すように、回転ホルダ７２４の径大筒部７２５と筐体部８００の貫通孔８１３との遊貫部分には、貫通孔８１３の孔壁に刻設されたパッキン溝にパッキンが嵌着され、回転ホルダ７２４の径小筒部７２６とケーシングカバー部材８２０の貫通孔８２２との遊挿部分においては、貫通孔８２２に刻設されたパッキン溝８２４にパッキンが嵌着される。なお、パッキンとしては回転運動用シール材であればよく、一例としてオイルシールが挙げられる。
さらに、回転ホルダ７２４の径小筒部７２６と超音波伝搬部７１２との遊挿部分においては、径小筒部７２６の内壁７２８と、超音波伝搬部７１２の外表面との間にクリアランス（たとえば、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間）が生じている。
さらに、回転ホルダ７２４の径小筒部７２６と超音波伝搬部７１２との遊挿部分においては、径小筒部７２６の内壁７２８と、超音波伝搬部７１２の外表面との間にクリアランス（たとえば、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間）が生じている。
このように回転ホルダ７２４を中空回転部材６１１以外の部材に固定されないように設けることによって、中空回転部材６１１と一体的に回転自在としながら、筺体部８００および超音波探触子７１０には中空回転部材６１１の回転駆動を伝えることなく、非回転部材６１２と共に非回転状態を維持することができる。
回転ホルダ７２４の径大筒部７２５の開口端に挿嵌されて固定される反射部材７２１は、退行方向ＢＷ側に、超音波を反射可能な傾斜面７２３を有する。具体的には、傾斜面７２３は、側面視で軸心Ｏに対して４５度をなすように形成されており、径大筒部７２５内で、超音波探触子７１０から軸心Ｏ方向に発信された超音波を軸心Ｏ上で反射しその伝搬方向を垂直に変化させる。なお、傾斜面７２３における反射部材７２１の素材は、音響インピーダンスの値が、超音波探触子７１０からの超音波の伝搬媒質（本実施形態においては、水）の音響インピーダンスの値に対して大きな差を有する金属材料、樹脂材料、セラミック材料などから構成される。
回転ホルダ７２４の径大筒部７２５の側面には、傾斜面７２３により伝搬方向が変更された超音波の外部への出口となる出口孔７２７が設けられる。
回転ホルダ７２４の径大筒部７２５の側面には、傾斜面７２３により伝搬方向が変更された超音波の外部への出口となる出口孔７２７が設けられる。
これにより、図２の点線で示すように、超音波探触子７１０から発信された超音波は、傾斜面７２３で伝搬方向を変更され管の内壁面Ｌへ垂直に入射する。
さらに、回転ホルダ７２４が中空軸モータ６１０の回転により軸心Ｏを中心として回転すると、反射部材７２１の傾斜面７２３も一体的に回転する。これによって、管の内壁面Ｌへの入射角度を保ったまま、入射位置を管の周方向に沿って回転移動させることができる。したがって、管の内壁面Ｌを周方向にまんべんなく走査することができる。
さらに、回転ホルダ７２４が中空軸モータ６１０の回転により軸心Ｏを中心として回転すると、反射部材７２１の傾斜面７２３も一体的に回転する。これによって、管の内壁面Ｌへの入射角度を保ったまま、入射位置を管の周方向に沿って回転移動させることができる。したがって、管の内壁面Ｌを周方向にまんべんなく走査することができる。
さらに、筺体部８００の内部には、図６に示すように、一回転センサ７７０が設けられる。一回転センサ７７０は、中空回転部材６１１に固定されたポジションマーカ７７１と、ケーシングカバー部２０８に固定されたセンサ７７２とから構成される。ポジションマーカ７７１は、永久磁石など、センサ７７２によって検知されるものであり、中空回転部材６１１とともに回転する。一方、センサ７７２は、ホール素子など、ポジションマーカ７７１の特性に応じて選択されるセンサであり、非回転部材６１２とともに非回転状態が維持される。
したがって、回転するポジションマーカ７７１の位置が図示される位置に一致した時にセンサ７７２が検知することで、中空回転部材６１１の一回転の時間を検出する。さらに詳細なポジションマーカの位置は、センサ７７２の検出タイミング（周期Ｔ）とポジションマーカ７７１の回転時間（＜Ｔ）とから導出することができる。
［保護部］
本実施形態では、音響反射部７２０は、進行方向ＦＷ側の末端に保護部７２２を含む。保護部７２２は、軸心に垂直な面で切断した場合の外表面の断面径が、進行方向ＦＷに向かって漸次減少する傾斜面を有するように形成されている。このような傾斜面の進行方向ＦＷ側末端の断面径（軸心に垂直な面で切断した場合の外表面の断面径）が、回転ホルダ７２４の外直径の５０％以下、好ましくは４０％以下、あるいは、筐体部８００の外直径の３０％以下、好ましくは１５％以下であってよい。軸心に対する傾斜面の平均傾斜角度は、３０°以上５０°以下であってよい。本実施形態の保護部７２２は、半球形状を有する（傾斜面の進行方向ＦＷ側末端の断面径は０、平均傾斜角度は４５°）。このような傾斜面を有することによって、先頭移動部１１１の進行方向ＦＷの末端において表面が均され、管内壁等に引っかかりにくくなる。
本実施形態では、音響反射部７２０は、進行方向ＦＷ側の末端に保護部７２２を含む。保護部７２２は、軸心に垂直な面で切断した場合の外表面の断面径が、進行方向ＦＷに向かって漸次減少する傾斜面を有するように形成されている。このような傾斜面の進行方向ＦＷ側末端の断面径（軸心に垂直な面で切断した場合の外表面の断面径）が、回転ホルダ７２４の外直径の５０％以下、好ましくは４０％以下、あるいは、筐体部８００の外直径の３０％以下、好ましくは１５％以下であってよい。軸心に対する傾斜面の平均傾斜角度は、３０°以上５０°以下であってよい。本実施形態の保護部７２２は、半球形状を有する（傾斜面の進行方向ＦＷ側末端の断面径は０、平均傾斜角度は４５°）。このような傾斜面を有することによって、先頭移動部１１１の進行方向ＦＷの末端において表面が均され、管内壁等に引っかかりにくくなる。
［副軸部、副エアシリンダ、副調芯部および車輪］
図７に示す内部移動部１１０の連動移動部１１５が有する、筒状の副軸部２５０、副エアシリンダ３５０、副調芯部４５０および車輪５００は、それぞれ、先頭移動部１１１（図３参照）における主軸部２００、主エアシリンダ３００、主調芯部４００および車輪５００に対応し、それらと同様に機能または動作する。以下、連動移動部１１５の構成部材の後に、同様に機能または動作する先頭移動部１１１の対応する構成部材を角括弧（［ ］）内に示して説明する。たとえば「副軸部２５０［主軸部２００］」は、「先頭移動部１１１の主軸部２００に対応する副軸部２５０」という意味である。
図７に示す内部移動部１１０の連動移動部１１５が有する、筒状の副軸部２５０、副エアシリンダ３５０、副調芯部４５０および車輪５００は、それぞれ、先頭移動部１１１（図３参照）における主軸部２００、主エアシリンダ３００、主調芯部４００および車輪５００に対応し、それらと同様に機能または動作する。以下、連動移動部１１５の構成部材の後に、同様に機能または動作する先頭移動部１１１の対応する構成部材を角括弧（［ ］）内に示して説明する。たとえば「副軸部２５０［主軸部２００］」は、「先頭移動部１１１の主軸部２００に対応する副軸部２５０」という意味である。
筒状の副軸部２５０［主軸部２００］は、副軸筐体部２６０［軸筐体部２１０］と、副軸筐体部２６０の外周面上に設けられた連結用部材［連結用部材２２０］とから構成される。副軸部２５０［主軸部２００］は、進行方向ＦＷ側に連通する連通孔を有することを除き、先頭移動部１１１の主軸部２００と同様に構成されている。副軸筐体部２６０［軸筐体部２１０］は、後述の副エアシリンダ３５０［主エアシリンダ３００］の構成部材を兼ねる径大部２６１［径大部２１１］および径小部２６２［径小部２１２］を含んで構成されている。
連結用部材［連結用部材２２０］は、支軸部２７１［支軸部２２１］および支軸部２７３［支軸部２２３］が突設された固定リング２７５［固定リング２２５］と、支軸部２７２［支軸部２２２］および支軸部２７４［支軸部２２４］が突設された摺動リング２７６［摺動リング２２６］とを含む。
副エアシリンダ３５０［主エアシリンダ３００］は、ピストン部３６０［ピストン部３１０］とシリンダ部３７０［シリンダ部３２０］とによって構成され、ピストン部３６０［ピストン部３１０］は径大部２６１［径大部２１１］によって構成され、シリンダ部３７０［シリンダ部３２０］は径小部２６２［径小部２１２］および摺動リング２７６［摺動リング２２６］によって構成される。
副調芯部４５０［主調芯部４００］は、副調芯アーム４５１［主調芯アーム４１１］とリンクアーム４５２［リンクアーム４１２］とを含む。副調芯アーム４５１［主調芯アーム４１１］の先端には車輪５００が設けられている。副調芯部４５０［主調芯部４００］は、さらに、補助調芯アーム４７３［補助調芯アーム４２３］と補助リンクアーム４７４［補助リンクアーム４２４］とを含む。
副調芯アーム４５１［主調芯アーム４１１］の基端の退行方向ＢＷ側には、テーパスペーサ２４０［テーパスペーサ２３０］が設けられている。
副調芯アーム４５１［主調芯アーム４１１］の基端の退行方向ＢＷ側には、テーパスペーサ２４０［テーパスペーサ２３０］が設けられている。
副調芯部４５０は、主調芯部４００の退行方向ＢＷ側で主調芯部４００と同様に構成されることにより、図５に示すように、より長い副調芯アーム４５１はｃの支持位置で副軸部２５０を支持することに対し、より短い補助調芯アーム４７３はｄの支持位置で副軸部２５０を支持する。図５に示すように、いずれの支持位置においても軸心周りに等間隔の３点（支持点）で安定的に支持され、かつ、ｃの支持位置における３点の支持点それぞれとｄの支持位置における３点の支持位置それぞれとが交互に、軸心周りに等間隔となるように構成される。
主調芯部４００によるａおよびｂの支持位置に加え、副調芯部４５０によるｃおよびｄの支持位置で内部移動部１１０が支持されることにより、内部移動部１１０はより安定に調芯される。
主調芯部４００によるａおよびｂの支持位置に加え、副調芯部４５０によるｃおよびｄの支持位置で内部移動部１１０が支持されることにより、内部移動部１１０はより安定に調芯される。
［可撓部］
可撓部１１３は、図２に示すように、軸に沿って延在するコイルばねである。可撓部１１３の進行方向ＦＷ側の端は先頭移動部１１１の主軸部２００に連結され、退行方向ＢＷの側は連動移動部１１５の副軸部２５０に連結されている。可撓部１１３を構成するコイルバネの巻回中心には、先頭移動部１１１の主エアシリンダ３００を構成するシリンダ部３２０と連動移動部１１５の副エアシリンダ３５０を構成するシリンダ部３７０との両方に連通するケーブル１３０が配置されている。
可撓部１１３を構成するコイルばねが具備する物性については後述する。
可撓部１１３は、図２に示すように、軸に沿って延在するコイルばねである。可撓部１１３の進行方向ＦＷ側の端は先頭移動部１１１の主軸部２００に連結され、退行方向ＢＷの側は連動移動部１１５の副軸部２５０に連結されている。可撓部１１３を構成するコイルバネの巻回中心には、先頭移動部１１１の主エアシリンダ３００を構成するシリンダ部３２０と連動移動部１１５の副エアシリンダ３５０を構成するシリンダ部３７０との両方に連通するケーブル１３０が配置されている。
可撓部１１３を構成するコイルばねが具備する物性については後述する。
［拡縮動作］
伸縮制御部１２１（図１参照）における空気供給源から圧縮空気がケーブル１３０を通じて軸筐体部２１０へ供給されると、図３に示すように、軸筐体部２１０の径小部２１２に設けられた連通孔から主エアシリンダ３００のシリンダ部３２０へ、図中矢印ＦＬに示すように給気が流入する。これによって主エアシリンダ３００が図中矢印Ｅの方向に伸長する。この時摺動リング２２６が矢印Ｅの方向へ摺動することでリンクアーム４１２および補助リンクアーム４２４がそれぞれ主調芯アーム４１１および補助調芯アーム４２３を揺動させ主軸部２００（軸筐体部２１０）から離間させる。これによって、主調芯部４００は図４に示すように軸心を中心として放射方向に拡径する。主調芯アーム４１１および補助調芯アーム４２３の先端に設けられた車輪５００が管の内壁面Ｌへ当接することにより、先頭移動部１１１が調芯される。
伸縮制御部１２１（図１参照）における空気供給源から圧縮空気がケーブル１３０を通じて軸筐体部２１０へ供給されると、図３に示すように、軸筐体部２１０の径小部２１２に設けられた連通孔から主エアシリンダ３００のシリンダ部３２０へ、図中矢印ＦＬに示すように給気が流入する。これによって主エアシリンダ３００が図中矢印Ｅの方向に伸長する。この時摺動リング２２６が矢印Ｅの方向へ摺動することでリンクアーム４１２および補助リンクアーム４２４がそれぞれ主調芯アーム４１１および補助調芯アーム４２３を揺動させ主軸部２００（軸筐体部２１０）から離間させる。これによって、主調芯部４００は図４に示すように軸心を中心として放射方向に拡径する。主調芯アーム４１１および補助調芯アーム４２３の先端に設けられた車輪５００が管の内壁面Ｌへ当接することにより、先頭移動部１１１が調芯される。
軸筐体部２１０からケーブル１３０を通じて空気が抜かれると、図８に示すように、主エアシリンダ３００のシリンダ部３２０から径小部２１２の連通孔を通じて軸筐体部２１０内へ、図中矢印ＦＬに示すように空気が排出される。これによって主エアシリンダ３００が図中矢印Ｃの方向に収縮する。この時摺動リング２２６が矢印Ｃの方向へ摺動することでリンクアーム４１２および補助リンクアーム４２４がそれぞれ主調芯アーム４１１および補助調芯アーム４２３を揺動させ主軸部２００（軸筐体部２１０）へ近接させる。これによって、主調芯部４００は縮径する。
主調芯部４００が最も小さく縮径した場合は、図９に示すように、主調芯アーム４１１および補助調芯アーム４２３が最も主軸部２００（軸筐体部２１０）へ近接させられる。本実施形態では、車輪５００を含め主調芯部４００の全体の大きさがほぼ筐体部８００（図８参照、図９では筐体部８００の仮想線を破線で示す。）の径方向の大きさ以内に収まっている。筐体部８００は内部移動部１１０（図２参照）を構成する部分のうち、径方向の大きさが変化しないものの中では最も径大であるため、主調芯部４００をこのように小さく縮径することで、筐体部８００が通過できる大きさであればどのような狭小部であっても通過することができる。
なお、本管内走行中に管の内周径が変化する場合は、常に車輪５００が管の内壁面Ｌへ当接した状態を維持して主調芯部４００の拡縮径を行うことで、走行しながら先頭移動部１１１の調芯状態を保つことができる。本実施形態では、主調芯部４００は、つねに主調芯アーム４１１および補助調芯アーム４２３の先端がそれらの基端より進行方向ＦＷの側となる位置関係を保って拡縮する。
副調芯部４５０も、主調芯部４００と同様の機構によって拡縮する。
［管への進入］
図１０は、本実施形態の超音波検査装置の内部移動部１１０を簡易的に表現したものである。図１１から図１３は、本実施形態の超音波検査装置を枝管から本管へ進入させる過程を説明する図である。
図１０は、本実施形態の超音波検査装置の内部移動部１１０を簡易的に表現したものである。図１１から図１３は、本実施形態の超音波検査装置を枝管から本管へ進入させる過程を説明する図である。
図１１に示すように、本発明の超音波検査装置を進入させる管９００は、枝管９１０と本管９２０とを含む。枝管９１０は本管９２０から分岐した狭小管であり、たとえば内直径が７５ｍｍ程度のものが挙げられる。本管９２０の大きさは特に限定されず、たとえば内直径が１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下程度のものが挙げられる。
なお、管９００としては、上水道、下水道、工業用水道および農業用水道などの配管が挙げられる。通常、管９００は地中に埋設されている。管９００は、図２および図５に示したように複層構造であってよく、具体的には、金属管の内壁面にセメント含有層がライニングされたライニング管であってよい。本発明の超音波検査装置を走行させる時、管９００の内部には水が満たされている。
図１１に示すように、本発明の超音波検査装置を管９００内に進入される時に、進入用治具９５０を用いることができる。進入用治具９５０は、直状部９５１と方向案内部９５２とから構成される。図１１に示した進入用治具９５０では、直状部９５１は剛直板部材で構成され、方向案内部９５２は可撓性板部材で構成される。方向案内部９５２は、直状部９５１の一端部側で、直状部９５１の表面から当該一端部側へ斜めに突出している。
予め進入用治具９５０を、枝管９１０から、その内壁面に沿って挿入し、本管９２０の底壁まで到達させる。本実施形態では方向案内部９５２と直状部９５１との最大離間距離が枝管９１０の内直径よりも大きいため、方向案内部９５２を直状部９５１側に撓ませてから挿入することができる。この後、超音波検査装置の内部移動部１１０を管９００内に進入させる。
図１１に示すように、内部移動部１１０は主調芯部４００および副調芯部４５０いずれも最も小さく縮径した状態とし、先頭移動部１１１から枝管９１０内に進入させる。さらに進入をすすめると、先頭移動部１１１が方向案内部９５２に接触する。超音波検査装置の構成部材のうち最初に方向案内部９５２に接触する部材は、方向案内部９５２の態様および超音波検査装置の態様によって異なるが、本実施形態のように最も進行方向側に配設された保護部７２２が最初に接触する場合がある。保護部７２２はそれ自体傾斜面を有するように構成されているため、音響反射部７２０が進行方向に向かって突出しているにもかかわらず方向案内部９５２の傾斜面に引っかかりにくく、保護部７２２の傾斜面と方向案内部９５２の傾斜面とが接触することによって方向変換が容易に行われる。
図１２に示すように、方向案内部９５２の傾斜面により、先頭移動部１１１が枝管９１０の軸心方向から本管９２０の軸心方向へ向かって案内される。進行をすすめると、可撓部１１３が撓み、連動移動部１１５の向きに対して先頭移動部１１１の向きが変化していく。可撓部１１３が屈曲することによって、先頭移動部１１１は、音響反射部７２０などによって剛直長ＳＬ１（図１０参照）が延長されているにも拘らず、枝管９１０から本管９２０への進入が容易となる。
図１３に示すように、さらに進入を進めることで連動移動部１１５も枝管９１０内に進入する。連動移動部１１５が管内部でその向きを変化させる直前において、可撓部１１３の撓み量が最も大きくなりうる。可撓部１１３は、少なくとも、管内で最も屈曲すべき時の曲げ半径が最小曲げ半径Ｒ（ｍｍ）となるように構成されていてよい。
最小曲げ半径Ｒは、本管９２０の内直径ｒ（ｍｍ）によって変わりうる。具体的には、以下の関係を満たしてよい。
Ｒ≦１．３４ｒ＋１２４
最小曲げ半径Ｒは、本管９２０の内直径ｒ（ｍｍ）によって変わりうる。具体的には、以下の関係を満たしてよい。
Ｒ≦１．３４ｒ＋１２４
なお、可撓部１１３は、管内で最も屈曲すべき時の曲げ半径よりも小さい最小曲げ半径Ｒを有していてもよい。具体的には、２５ｍｍ以上の最小曲げ半径Ｒを有していればよい。可撓部の最小曲げ半径２５ｍｍ以上を確保することにより、ある程度の剛性が担保されるため、内部移動部１１０が可撓部１１３で不所望に腰折れすることを防止し、安定した姿勢を保たせることができる。
可撓部１１３を構成するコイルばねのばね定数は０．３Ｎ／ｍｍ以上２５Ｎ／ｍｍ以下、好ましくは０．５Ｎ／ｍｍ以上１５Ｎ／ｍｍであってよい。ばね定数が上記下限値以上であることによって、適度な剛性が担保され、内部移動部１１０の姿勢をより安定的に保持し、押し込みによる移動中などに可撓部１１３での腰折れを良好に防止することができる。ばね定数が上記上限値以下であることによって、適度な可撓性が担保され、管への進入時などにおいて内部移動部１１０が枝管９１０および本管９２０の間を容易に通過することができる。
可撓部１１３の長さＦＬ（図１０参照）は４０ｍｍ以下、好ましくは７０ｍｍ以上であってよい。これによって、管への進入時などにおいて内部移動部１１０が枝管９１０および本管９２０の間を容易に通過することができる。
さらに、可撓部１１３の長さＦＬは、５００ｍｍ以下、好ましくは２５０ｍｍ以下であってよい。これによって、内部移動部１１０の姿勢をより安定的に保持し、押し込みによる移動中などに可撓部１１３での腰折れを良好に防止することができる。
なお、本実施形態では可撓部１１３はコイルばねで構成されているため、長さＦＬは負荷がかかっていない場合の自由長に相当する。
なお、本実施形態では可撓部１１３はコイルばねで構成されているため、長さＦＬは負荷がかかっていない場合の自由長に相当する。
［調芯動作］
図１４から図１６は、本実施形態の超音波検査装置の、本管内での調芯の過程を説明する図である。
本実施形態では、ケーブル１３０が、先頭移動部１１１と連動移動部１１５との間で主エアシリンダ３００（のシリンダ部３２０、図３参照）と副エアシリンダ３５０（のシリンダ部３７０、図７参照）とを連通し、さらに、副エアシリンダ３５０の退行方向ＢＷ側で管外の伸縮制御部１２１（図１参照）における空気供給源に連通している。このため図１４に示すように本管内に挿入された内部移動部１１０には、退行方向ＢＷ側から進行方向ＦＷ側に向かって圧縮空気が供給される。
図１４から図１６は、本実施形態の超音波検査装置の、本管内での調芯の過程を説明する図である。
本実施形態では、ケーブル１３０が、先頭移動部１１１と連動移動部１１５との間で主エアシリンダ３００（のシリンダ部３２０、図３参照）と副エアシリンダ３５０（のシリンダ部３７０、図７参照）とを連通し、さらに、副エアシリンダ３５０の退行方向ＢＷ側で管外の伸縮制御部１２１（図１参照）における空気供給源に連通している。このため図１４に示すように本管内に挿入された内部移動部１１０には、退行方向ＢＷ側から進行方向ＦＷ側に向かって圧縮空気が供給される。
これによって、図１５に示すように、副調芯部４５０の拡径のタイミングを、主調芯部４００の拡径のタイミングより早くすることが容易となる。先頭移動部１１１は、音響反射部および中空軸モータなどを搭載しているため、本実施形態では連動移動部１１５よりも重量が大きい。したがって、副調芯部４５０の拡径のタイミングを早くすることによって、図１６に示す先頭移動部１１１の調芯をより円滑に行うことができる。
［管からの退出］
図１７は、本実施形態の超音波検査装置を本管から枝管を通じて管外へ退出させる過程を説明する図である。
超音波検査装置の内部移動部１１０を管外へ退出させる場合は、ケーブル１３０を退行方向ＢＷへ引っ張る。内部移動部１１０が本管９２０と枝管９１０との分岐部分に差し掛かれば、図１７に示すように主調芯部４００および副調芯部４５０を縮径させて最小化する。さらにケーブル１３０を引っ張って内部移動部１１０を引っ張り出す。
図１７は、本実施形態の超音波検査装置を本管から枝管を通じて管外へ退出させる過程を説明する図である。
超音波検査装置の内部移動部１１０を管外へ退出させる場合は、ケーブル１３０を退行方向ＢＷへ引っ張る。内部移動部１１０が本管９２０と枝管９１０との分岐部分に差し掛かれば、図１７に示すように主調芯部４００および副調芯部４５０を縮径させて最小化する。さらにケーブル１３０を引っ張って内部移動部１１０を引っ張り出す。
本発明の超音波検査装置は、剛直長ＳＬ１（図１０参照）がより長い先頭移動部１１１の主調芯部４００において、主調芯アームおよび補助調芯アームの基端が退行方向側、先端が進行方向側となるように構成されている。したがって、図１７に示すような、本管９２０から枝管９１０への方向変換の体勢がとられた時に、主調芯部４００が管内壁に接触しても縮径状態を安定に保つことができる。したがって、調芯機構が開いて管内壁に引っかかるということがなく、管外への退出が容易となる。
また、本実施形態では、図３に示したように、主調芯アーム４１１および補助調芯アーム４２３は、主軸部２００から遠ざかる方向に凸となるように若干屈折した形状を有しているため、主調芯部４００が最も縮径した場合に、主調芯アーム４１１および補助調芯アーム４２３は進行方向側より退行方向側の方が径方向の嵩が小さくなる。したがって、図１７に示すような、本管９２０から枝管９１０への方向変換の体勢がとられた時に、主調芯部４００引っかかりにくく、管外への退出がより容易となる。
さらに、本実施形態では、剛直長ＳＬ１（図１０参照）がより長い先頭移動部１１１は、退行方向端にテーパスペーサ２３０が設けられている、このため、図１７に示すような、本管９２０から枝管９１０への方向変換の体勢がとられた時に、テーパスペーサ２３０の傾斜面によって先頭移動部１１１の退行方向側の端部（主調芯アームおよび補助調芯アームの基端）が内壁に引っ掛かりにくい。したがって、先頭移動部１１１の管外への退出をより円滑に行うことができる。
本実施形態では、連動移動部１１５の副調芯アーム４５１およびテーパスペーサ２４０が先頭移動部１１１の主調芯アーム４１１およびテーパスペーサ２３０と同形同大に構成されているため、同様に、連動移動部１１５の管外への退出も円滑に行うことができる。
なお、可撓部１１３の屈曲によって先頭移動部１１１の管外への退出が容易となる点は、管への進入時（図１１から図１３参照）と同様である。
［他の実施形態（内部移動部）］
図１８から図２３は、他の実施形態の超音波検査装置（内部移動部）を簡易的に示した図である。図２４は、他の実施形態の超音波検査装置（内部移動部）の部分的外観側面視図である。これら他の実施形態については、主に第１実施形態と異なる点について述べる。
図１８から図２３は、他の実施形態の超音波検査装置（内部移動部）を簡易的に示した図である。図２４は、他の実施形態の超音波検査装置（内部移動部）の部分的外観側面視図である。これら他の実施形態については、主に第１実施形態と異なる点について述べる。
［内部移動部１１０ａ］
図１８に示す超音波検査装置の内部移動部１１０ａは、主調芯アーム４１１の基端とリンクアーム４１２の基端との間であって、補助調芯アーム４２３の基端と補助リンクアーム４２４の基端との間でもある場所、具体的には径小部２１２の露出部分の外周まわりを巻回する補助バネ３０１ａが設けられている。この補助バネ３０１ａは、その伸縮によって、エアシリンダ３００ａの伸縮動作を助ける。
同様に、副調芯アーム４５１の基端とリンクアーム４５２の基端との間であって、補助調芯アーム４７３の基端と補助リンクアーム４７４の基端との間でもある場所にも同様の補助バネ３０５ａが設けられている。この補助バネ３０５ａは、その伸縮によって、エアシリンダ３５０ａの伸縮動作を助ける。
図１８に示す超音波検査装置の内部移動部１１０ａは、主調芯アーム４１１の基端とリンクアーム４１２の基端との間であって、補助調芯アーム４２３の基端と補助リンクアーム４２４の基端との間でもある場所、具体的には径小部２１２の露出部分の外周まわりを巻回する補助バネ３０１ａが設けられている。この補助バネ３０１ａは、その伸縮によって、エアシリンダ３００ａの伸縮動作を助ける。
同様に、副調芯アーム４５１の基端とリンクアーム４５２の基端との間であって、補助調芯アーム４７３の基端と補助リンクアーム４７４の基端との間でもある場所にも同様の補助バネ３０５ａが設けられている。この補助バネ３０５ａは、その伸縮によって、エアシリンダ３５０ａの伸縮動作を助ける。
［内部移動部１１０ｂ］
図１９に示す超音波検査装置の内部移動部１１０ｂは、連動移動部１１５ｂが、第１実施形態の内部移動部１１０の連動移動部１１５と進退行方向が逆（テーパスペーサ２４０を除く）となるように構成されている。連動移動部１１５ｂは剛直長ＳＬ５（図１０参照）が短いため、本発明はこのような態様も許容する。
図１９に示す超音波検査装置の内部移動部１１０ｂは、連動移動部１１５ｂが、第１実施形態の内部移動部１１０の連動移動部１１５と進退行方向が逆（テーパスペーサ２４０を除く）となるように構成されている。連動移動部１１５ｂは剛直長ＳＬ５（図１０参照）が短いため、本発明はこのような態様も許容する。
［内部移動部１１０ｃ］
図２０に示す超音波検査装置の内部移動部１１０ｃは、連動移動部１１５ｃが、テーパスペーサ２４０を有しないことを除いて、第１実施形態の内部移動部１１０と同様である。連動移動部１１５ｃは剛直長ＳＬ５（図１０参照）が短いため、本発明はこのような態様も許容する。
さらに、本発明では主調芯部４００が管外への退出に適した構成であるため、さらに先頭移動部１１１のテーパスペーサ２３０を除いた変形例も許容する。
図２０に示す超音波検査装置の内部移動部１１０ｃは、連動移動部１１５ｃが、テーパスペーサ２４０を有しないことを除いて、第１実施形態の内部移動部１１０と同様である。連動移動部１１５ｃは剛直長ＳＬ５（図１０参照）が短いため、本発明はこのような態様も許容する。
さらに、本発明では主調芯部４００が管外への退出に適した構成であるため、さらに先頭移動部１１１のテーパスペーサ２３０を除いた変形例も許容する。
［内部移動部１１０ｄ］
図２１に示す超音波検査装置の内部移動部１１０ｄは、主調芯部４００ｄおよび副調芯部４５０ｄがそれぞれ補助調芯アーム４２３及び補助調芯アーム４７３を有しないことを除いて、第１実施形態の内部移動部１１０と同様である。主調芯アーム４１１および副調芯アーム４５１は、それぞれ３本であってもよいが、それ以上の本数（たとえば４本、６本など）であってもよい。
図２１に示す超音波検査装置の内部移動部１１０ｄは、主調芯部４００ｄおよび副調芯部４５０ｄがそれぞれ補助調芯アーム４２３及び補助調芯アーム４７３を有しないことを除いて、第１実施形態の内部移動部１１０と同様である。主調芯アーム４１１および副調芯アーム４５１は、それぞれ３本であってもよいが、それ以上の本数（たとえば４本、６本など）であってもよい。
［内部移動部１１０ｅ］
図２２に示す超音波検査装置の内部移動部１１０ｅは、主調芯部４００ｅにおいて、リンクアーム４１２ｅおよび補助リンクアーム４２４ｅの基端が先端よりも退行方向側となるように構成され、副調芯部４５０ｅにおいて、リンクアーム４５２ｅおよび補助リンクアーム４７４ｅの基端が先端よりも退行方向側となるように構成されている。
図２２に示す超音波検査装置の内部移動部１１０ｅは、主調芯部４００ｅにおいて、リンクアーム４１２ｅおよび補助リンクアーム４２４ｅの基端が先端よりも退行方向側となるように構成され、副調芯部４５０ｅにおいて、リンクアーム４５２ｅおよび補助リンクアーム４７４ｅの基端が先端よりも退行方向側となるように構成されている。
［内部移動部１１０ｆ］
図２３に示す超音波検査装置の内部移動部１１０ｆは、主エアシリンダ３００ｆおよび副エアシリンダ３５０ｆが径方向に伸縮するように設けられている。この場合、テーパスペーサ２３０ｆ，２４０ｆは、主エアシリンダ３００ｆおよび副エアシリンダ３５０ｆの突出量に応じた最大外径となるように構成される。
図２３に示す超音波検査装置の内部移動部１１０ｆは、主エアシリンダ３００ｆおよび副エアシリンダ３５０ｆが径方向に伸縮するように設けられている。この場合、テーパスペーサ２３０ｆ，２４０ｆは、主エアシリンダ３００ｆおよび副エアシリンダ３５０ｆの突出量に応じた最大外径となるように構成される。
［内部移動部１１０ｇ］
図２４に示す超音波検査装置の内部移動部１１０ｇは、連動移動部１１５の退行方向側に、可撓部１１６ｇを介して中継部１１７ｇが設けられている。中継部１１７ｇは、中継部１１７ｇより進行方向側のパーツが有するケーブル１３０およびその収容物を、中継部１１７ｇより退行方向側のケーブル１３０およびその収容物に中継するものである。中継部１１７ｇでは、進行方向側のケーブル１３０およびその収容物と退行方向側のケーブル１３０およびその収容物とを連結および切断が自在となるように構成されていてよい。これによって、進行方向側のパーツを着脱させることができる。したがって、外部操作部を変更することなく、たとえば導入すべき本管の内径に応じた大きさの調芯部を有する内部移動部など、様々な内部移動部を付け替えることができる。
図２４に示す超音波検査装置の内部移動部１１０ｇは、連動移動部１１５の退行方向側に、可撓部１１６ｇを介して中継部１１７ｇが設けられている。中継部１１７ｇは、中継部１１７ｇより進行方向側のパーツが有するケーブル１３０およびその収容物を、中継部１１７ｇより退行方向側のケーブル１３０およびその収容物に中継するものである。中継部１１７ｇでは、進行方向側のケーブル１３０およびその収容物と退行方向側のケーブル１３０およびその収容物とを連結および切断が自在となるように構成されていてよい。これによって、進行方向側のパーツを着脱させることができる。したがって、外部操作部を変更することなく、たとえば導入すべき本管の内径に応じた大きさの調芯部を有する内部移動部など、様々な内部移動部を付け替えることができる。
中継部１１７ｇの内部には、空気相が設けられていてよい。これによって、水中を移動する内部移動部１１０ｇ中継部１１７ｇが浮きの役割も兼ねるため、たとえば図１５に述べたような調芯動作がより円滑となるなど、内部移動部１１０ｇの姿勢をより良好にすることができる。
中継部１１７ｇは剛直部材で構成されてよい。この場合、中継部１１７ｇの剛直長は、連動移動部１１５の剛直長ＳＬ５（図１０参照）と同程度かそれより短いように構成されることが好ましい。
可撓部１１６ｇは、可撓部１１３と同様、巻回中心に連動移動部１１５の副エアシリンダ３５０を構成するシリンダ部３７０（図７参照）と中継部１１７ｇの内部との両方に連通するケーブル１３０を収容している。可撓部１１３が、先頭移動部１１１および連動移動部１１５の調芯能を損なわない程度にある程度の剛性を確保するように構成されることに対し、可撓部１１６ｇは、可撓部１１３より変形しやすいように構成されていてもよい。また、可撓部１１６ｇを構成するコイルばねのばね定数は、可撓部１１３を構成するコイルばねのばね定数の８０％以下、好ましくは６０％以下であってよい。これによって、内部移動部１１０ｇの移動中（特に押し込みによる移動中）、先頭移動部１１１および連動移動部１１５の調芯性をより安定的に保つ事ができる。
［ケーブル］
図２５は、第１実施形態の超音波検査装置の使用時のより具体的な態様を示す模式図である。図２６は、第１実施形態の超音波検査装置のケーブルの直進性を説明する模式図である。
図２５に示すように、ケーブル１３０は本管９２０の中で直状となる性質（直進性）を有する。本発明においてケーブルの直進性とは、図２６に示すように、ケーブル１３０単独が中性浮力状態におかれた場合に、ケーブル１３０の一端側の軸心と他端側の軸心とを結ぶ仮想直線ＶＬと、仮想直線ＶＬからケーブル１３０の軸心が最も大きくぶれる箇所（つまり、仮想曲線ＶＬからのぶれが極大かつ最大となる箇所）の外表面までの距離をｄとすると、距離ｄがケーブル１３０の外半径の実質的に１倍であることをいう。（つまり、図２６では説明のためｄを極端に誇張して示している。）より具体的には、距離ｄはケーブル１３０の外半径の、１倍以上５倍以下、好ましくは１倍以上３倍以下を許容し、最も好ましくは１倍である。これによって、内部移動部１１０をケーブル１３０で進行方向に押し込む時に、押し込み力がぶれずに伝わり易いため、内部移動部１１０の押し込み操作性が良好となる。また、本管９２０内でケーブル１３０が屈曲して内壁に接触することを防ぐこともできる。なお、このような直進性のため、管９００外でのケーブル１３０の巻回は、巻回ドラムの内周面に内巻きすることができる。
図２５は、第１実施形態の超音波検査装置の使用時のより具体的な態様を示す模式図である。図２６は、第１実施形態の超音波検査装置のケーブルの直進性を説明する模式図である。
図２５に示すように、ケーブル１３０は本管９２０の中で直状となる性質（直進性）を有する。本発明においてケーブルの直進性とは、図２６に示すように、ケーブル１３０単独が中性浮力状態におかれた場合に、ケーブル１３０の一端側の軸心と他端側の軸心とを結ぶ仮想直線ＶＬと、仮想直線ＶＬからケーブル１３０の軸心が最も大きくぶれる箇所（つまり、仮想曲線ＶＬからのぶれが極大かつ最大となる箇所）の外表面までの距離をｄとすると、距離ｄがケーブル１３０の外半径の実質的に１倍であることをいう。（つまり、図２６では説明のためｄを極端に誇張して示している。）より具体的には、距離ｄはケーブル１３０の外半径の、１倍以上５倍以下、好ましくは１倍以上３倍以下を許容し、最も好ましくは１倍である。これによって、内部移動部１１０をケーブル１３０で進行方向に押し込む時に、押し込み力がぶれずに伝わり易いため、内部移動部１１０の押し込み操作性が良好となる。また、本管９２０内でケーブル１３０が屈曲して内壁に接触することを防ぐこともできる。なお、このような直進性のため、管９００外でのケーブル１３０の巻回は、巻回ドラムの内周面に内巻きすることができる。
さらに、ケーブル１３０は、３００ｋＮ・ｍｍ２以上１２，０００ｋＮ・ｍｍ２以下、好ましくは５００ｋＮ・ｍｍ２以上５，０００ｋＮ・ｍｍ２以下、さらに好ましくは５００ｋＮ・ｍｍ２以上３，８００ｋＮ・ｍｍ２以下の曲げ剛性を有する。曲げ剛性が上記下限値以上であることにより、上記の直進性を安定させることができるため、良好な押し込み操作性が担保される。曲げ剛性が上記上限値以下であることにより、管９００外におけるリール部ＲＬ部で巻回も容易である。また、本実施形態のように枝管９１０を介した進入および退出を行う場合に枝管９１０の進行方向から本管９２０の進行方向へ容易に屈曲させることができる。なお、曲げ剛性は、ＪＩＳ Ｋ ７２０３に準拠して得られる測定値である。
ケーブル１３０の全長（ここで全長とは、内部移動部１１０自体を貫通している部分の長さは含めない）は、たとえば２０ｍ以上２００ｍ以下、好ましくは４０ｍ以上１００ｍ以下である。全長が上記下限値以上であることにより、上記の直進性および曲げ剛性によってもたらされる本発明の効果（良好な押し込み操作性）の観点で有用性が高く、上記上限値以下であることにより、良好な押し込み操作性を維持しやすい。本実施形態では、ケーブル１３０の全長は６０ｍである。
図２７は、第１実施形態の超音波検査装置のケーブルの模式的一部切り欠き図である。図２８は、第１実施形態の超音波検査装置のケーブルの模式的断面図である。
図２７に示されるように、エアチューブ１３１の中に、電気ケーブル１３２（電気ケーブル１３２の断面の詳細は省略している）と芯材１３９とが収容されている。図２８に示すように、エアチューブ１３１の内壁と、電気ケーブル１３２および芯材１３９との間には気体相ＧＰが設けられている。以下、それぞれの要素について詳述する。
図２７に示されるように、エアチューブ１３１の中に、電気ケーブル１３２（電気ケーブル１３２の断面の詳細は省略している）と芯材１３９とが収容されている。図２８に示すように、エアチューブ１３１の内壁と、電気ケーブル１３２および芯材１３９との間には気体相ＧＰが設けられている。以下、それぞれの要素について詳述する。
［エアチューブ］
エアチューブ１３１は、ケーブル１３０のシース部を構成する。エアチューブ１３１は、内部移動部１１０の主エアシリンダ３００（図３参照）および副エアシリンダ３５０（図７参照）と外部操作部１２０の伸縮制御部１２１（図１参照、図２５では図示省略）を構成する空気供給部とを連通させている。エアチューブ１３１内には気体が圧入されていてよい。これにより気体相ＧＰ（図２８参照）が、エアチューブ１３１が外部から受ける圧力（つまり、本管９２０の内圧）以上の圧力を有する気体で構成される。これによって、エアチューブ１３１が圧損することなく、所望の体積の気体相ＧＰを良好に維持することができる。
エアチューブ１３１は、ケーブル１３０のシース部を構成する。エアチューブ１３１は、内部移動部１１０の主エアシリンダ３００（図３参照）および副エアシリンダ３５０（図７参照）と外部操作部１２０の伸縮制御部１２１（図１参照、図２５では図示省略）を構成する空気供給部とを連通させている。エアチューブ１３１内には気体が圧入されていてよい。これにより気体相ＧＰ（図２８参照）が、エアチューブ１３１が外部から受ける圧力（つまり、本管９２０の内圧）以上の圧力を有する気体で構成される。これによって、エアチューブ１３１が圧損することなく、所望の体積の気体相ＧＰを良好に維持することができる。
エアチューブ１３１の肉厚は、たとえば１．８ｍｍ以上４．０ｍｍ以下、好ましくは２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であってよい。肉厚が上記下限値以上であることは、外部圧力による圧損を防止し易い点で好ましく、肉厚が上記上限値以下であることは、上記の曲げ剛性（ある程度の曲がりやすさ）を確保し易い点、および、上記の曲げ剛性（ある程度の剛直性）と十分な気体相ＧＰとの確保を両立し易い点で好ましい。
本実施形態では、エアチューブ１３１は単独では上記のような直進性を有していなくてよい。したがって、エアチューブ１３１は汎用チューブを用いることができる。このような汎用チューブは、出荷時に巻回されてすでに巻き癖がついているようなチューブであってよい。
本実施形態のエアチューブ１３１の曲げ剛性は、ケーブル１３０自体の曲げ剛性より小さければよく、たとえば３００ｋＮ・ｍｍ２以上５０００ｋＮ・ｍｍ２以下、好ましくは１０００ｋＮ・ｍｍ２以上２０００ｋＮ・ｍｍ２以下であってよい。エアチューブ１３１の曲げ剛性をこのような範囲とすることによって、後述の芯材１３９の曲げ剛性と相まって、ケーブル１３０全体として所望の曲げ剛性を発現し易い。
ケーブル１３０は、上述のとおり本管９２０内で中性浮力状態であるが、管９００の枝管９１０を介した進入及び退出の時などに、管９００の分岐部分で内壁に接触しうる。このため、ケーブル１３０の最外周部を構成するエアチューブ１３１は、外周表面の摩擦抵抗が小さくなるように構成されることが好ましい。これにより、管９００内の水質への悪影響を抑制することができる。
また、ケーブル１３０は、内部に気体相ＧＰを有するため、特にリール部ＲＬへのケーブル１３０巻き取りおよびリール部ＲＬからのケーブル１３０巻き出しの時に、収容された電気ケーブル１３２および芯材１３９が、エアチューブ１３１の内周壁に接触する。このため、エアチューブ１３１は、内周表面の摩擦抵抗も小さくなるように構成されることが好ましい。
上述の観点から、好ましい摩擦係数は０．３以下、さらに好ましくは０．２５以下である。摩擦係数は小さいほど好ましく、上記の摩擦係数の範囲に含まれる下限値は特に限定されないが、素材により、たとえば０．０４または０．０６であってよい。
より具体的には、エアチューブ１３１は、たとえばフッ素樹脂（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））およびポリエチレンから選択される材料で構成されることができる。
より具体的には、エアチューブ１３１は、たとえばフッ素樹脂（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））およびポリエチレンから選択される材料で構成されることができる。
［電気ケーブル］
電気ケーブル１３２は、少なくとも中空軸モータ６１０に接続されている。本実施形態では、電気ケーブル１３２として電気ケーブルＣ１，Ｃ２，Ｃ３を図示しているが、電気ケーブルの種類は任意であり、適切な体積の気体相ＧＰが確保される限りその本数も任意である。従って、中空軸モータ６１０に接続された電気ケーブル１３６（図６参照）の他、電気ケーブル１３２には、内部移動部１１０の構成に応じ、その電気系統に関与するいかなる電気ケーブルが含まれてよい。たとえば超音波探触子７１０に接続された電気ケーブル１３７（図６参照）、一回転センサ７７０（図６参照）に接続された電気ケーブル、およびその他の図示しない構成要素（カメラ等）に接続された電気ケーブルが含まれてよい。電気ケーブル１３２は電力線通信ケーブル（ＰＬＣ）であることが好ましいが、別途独立した通信ケーブルがエアチューブ１３１内に収容されていてもよい。
電気ケーブル１３２は、少なくとも中空軸モータ６１０に接続されている。本実施形態では、電気ケーブル１３２として電気ケーブルＣ１，Ｃ２，Ｃ３を図示しているが、電気ケーブルの種類は任意であり、適切な体積の気体相ＧＰが確保される限りその本数も任意である。従って、中空軸モータ６１０に接続された電気ケーブル１３６（図６参照）の他、電気ケーブル１３２には、内部移動部１１０の構成に応じ、その電気系統に関与するいかなる電気ケーブルが含まれてよい。たとえば超音波探触子７１０に接続された電気ケーブル１３７（図６参照）、一回転センサ７７０（図６参照）に接続された電気ケーブル、およびその他の図示しない構成要素（カメラ等）に接続された電気ケーブルが含まれてよい。電気ケーブル１３２は電力線通信ケーブル（ＰＬＣ）であることが好ましいが、別途独立した通信ケーブルがエアチューブ１３１内に収容されていてもよい。
また、電気ケーブル１３２は、外部操作部１２０で制御対象である中空軸モータ６１０等を電気的に制御可能であるように接続されていればよく、内部移動部１１０から外部操作部１２０の途中（たとえば、中継部１１７ｇ（図２４参照）など）で電気ケーブルの種類および本数が変わってもよい。
本発明においては、上述のとおり、ケーブル１３０を、本管９２０内で中性浮力状態とするため、本管９２０内からの引張り操作を容易にするための抗張力ケーブルは必ずしも要しない。しかしながら、本発明は、抗張力ケーブルがさらにエアチューブ１３１内に収容されていることも許容する。
複数の電気ケーブルは互いに拘束されることなく独立することで、それぞれに、エアチューブ１３１の中で軸方向および回転方向の相対位置を自在に変えることができる。しかしながら、本発明は、複数の電気ケーブルが互いに拘束されていることも許容する。
複数の電気ケーブルは互いに拘束されることなく独立することで、それぞれに、エアチューブ１３１の中で軸方向および回転方向の相対位置を自在に変えることができる。しかしながら、本発明は、複数の電気ケーブルが互いに拘束されていることも許容する。
なお、仮に、電気ケーブル１３２表面に、保護などのための発泡体が被覆されていたとしても、当該発泡体の中に存在する複数の気泡はいずれも、本発明の気体相ＧＰには該当しないものと位置付ける。
［芯材］
芯材１３９は、ケーブル１３０全体に直進性を与える。従って、芯材１３９自体が直進性を有する。芯材１３９自体が有する直進性は、ケーブル１３０自体の直進性と同様である。
芯材１３９は、ケーブル１３０全体に直進性を与える。従って、芯材１３９自体が直進性を有する。芯材１３９自体が有する直進性は、ケーブル１３０自体の直進性と同様である。
したがって、芯材１３９の曲げ剛性は、ケーブル１３０の曲げ剛性と同様であり、たとえば３００ｋＮ・ｍｍ２以上１２０００ｋＮ・ｍｍ２以下、好ましくは５００ｋＮ・ｍｍ２以上５，０００ｋＮ・ｍｍ２以下、さらに好ましくは５００ｋＮ・ｍｍ２以上３８００ｋＮ・ｍｍ２以下であってよい。芯材１３９の曲げ剛性をこのような範囲とすることによって、上述のエアチューブ１３１の曲げ剛性と相まって、ケーブル１３０全体として所望の曲げ剛性を発現し易い。
芯材１３９は、たとえば、ロッド状繊維強化樹脂（たとえばガラスファイバー強化樹脂）、形状記憶合金ワイヤー（または樹脂層で被覆された形状記憶合金ワイヤー）などの材料で構成されることができる。
芯材１３９の外径は、所望の曲げ剛性が担保され、かつ他のケーブル類が占める体積との関係で、エアチューブ１３１の内部空間において所望の気体相ＧＰが確保される限り特に限定されるものではなく当業者が適宜決定することができる。たとえば、当該外径は４ｍｍ以上１１ｍｍ以下、本実施形態では６．５ｍｍである。芯材１３９の全長は、上述したケーブル１３０の全長と同様であってよい。
芯材１３９の外径は、所望の曲げ剛性が担保され、かつ他のケーブル類が占める体積との関係で、エアチューブ１３１の内部空間において所望の気体相ＧＰが確保される限り特に限定されるものではなく当業者が適宜決定することができる。たとえば、当該外径は４ｍｍ以上１１ｍｍ以下、本実施形態では６．５ｍｍである。芯材１３９の全長は、上述したケーブル１３０の全長と同様であってよい。
芯材１３９は、エアチューブ１３１の内直径をＲａ、芯材の外直径をＲｃとした場合にＲａ／Ｒｃ比が１以上５以下、好ましくは１．１以上４．５以下、より好ましくは１．８以上３．８以下となるように構成されてよい。Ｒａ／Ｒｃ比が上記下限値以上であることは、エアチューブ１３１内の気体相ＧＰを十分確保する点で好ましく、上記上限値以下であることは、ケーブル１３０全体としての直進性の確保が容易となる点で好ましい。
芯材１３９は、少なくとも一端が固定されていない。つまりいずれか一端のみが固定されていてもよいし、両端が固定されていなくてもよい。したがって、芯材１３９は、エアチューブ１３１の中で軸方向および回転方向の相対位置を自在に変えることができる。これによって、リール部ＲＬへの巻取り作業時、巻回状態で静置される時、リール部ＲＬからの巻出し作業時のいずれにおいても、エアチューブ１３１内周壁面に、芯材１３９いずれの表面も引っ張られにくく、エアチューブ１３１と芯材１３９との間で不所望の負荷（特にねじれ方向の負荷）がかかりにくい。したがって、リール部ＲＬへのケーブル１３０巻き取りおよびリール部ＲＬからのケーブル１３０巻き出しが容易になるとともに、巻回状態で静置される時の静的疲労も少ない。
芯材１３９の他端を固定することによって、上記の効果を維持しながら安定的にエアチューブ１３１の中に収容されることができる。この場合、芯材１３９の他端の固定箇所は任意であり、エアチューブ１３１、電気ケーブル１３２、および内部移動部１１０の少なくともいずれかに固定されてよい。
芯材１３９の他端を固定することによって、上記の効果を維持しながら安定的にエアチューブ１３１の中に収容されることができる。この場合、芯材１３９の他端の固定箇所は任意であり、エアチューブ１３１、電気ケーブル１３２、および内部移動部１１０の少なくともいずれかに固定されてよい。
［気体相］
気体相ＧＰが設けられることにより、ケーブル１３０全体として実質的に比重が１となるように中性浮力状態となる。具体的には、確保されるべき気体相ＧＰの量は、図２のようにエアチューブ１３１の軸方向の断面で切断した場合に、エアチューブ１３１の内部空間の断面に対し、当該気体相の断面積の割合が２０％以上９５％以下、好ましくは３５％以上７０％以下である。気体相ＧＰの当該断面積の割合が上記下限値以上であることによって、図２５に示したように、本管９２０内でケーブル１３０を浮かせ易くなり、本管９２０内壁の下部へケーブル１３０表面が接触しにくくなる。気体相ＧＰの当該断面積の割合が上記上限値以下であることによって、本管９２０内壁の上部へケーブル１３０表面が接触しにくくなる。なお、気体相ＧＰの割合は、ケーブル１３０が空気中にある場合（つまりケーブル１３０の内圧および外圧がいずれも１気圧）の割合である。
気体相ＧＰが設けられることにより、ケーブル１３０全体として実質的に比重が１となるように中性浮力状態となる。具体的には、確保されるべき気体相ＧＰの量は、図２のようにエアチューブ１３１の軸方向の断面で切断した場合に、エアチューブ１３１の内部空間の断面に対し、当該気体相の断面積の割合が２０％以上９５％以下、好ましくは３５％以上７０％以下である。気体相ＧＰの当該断面積の割合が上記下限値以上であることによって、図２５に示したように、本管９２０内でケーブル１３０を浮かせ易くなり、本管９２０内壁の下部へケーブル１３０表面が接触しにくくなる。気体相ＧＰの当該断面積の割合が上記上限値以下であることによって、本管９２０内壁の上部へケーブル１３０表面が接触しにくくなる。なお、気体相ＧＰの割合は、ケーブル１３０が空気中にある場合（つまりケーブル１３０の内圧および外圧がいずれも１気圧）の割合である。
［押し込み式走行］
ケーブル１３０が上記のように構成されることにより本発明の超音波検査装置の内部移動部１１０は、良好な押し込み操作性が得られる。つまり、内部移動部１１０を枝管９１０から本管９２０内に進入させた後、さらにリール部ＲＬからケーブル１３０を繰り出して枝管９１０から内部へ押し込むことによって、内部移動部１１０を進行方向側へ押して容易に進行させることができる。
ケーブル１３０が上記のように構成されることにより本発明の超音波検査装置の内部移動部１１０は、良好な押し込み操作性が得られる。つまり、内部移動部１１０を枝管９１０から本管９２０内に進入させた後、さらにリール部ＲＬからケーブル１３０を繰り出して枝管９１０から内部へ押し込むことによって、内部移動部１１０を進行方向側へ押して容易に進行させることができる。
このため、管９００の枝管９１０（補修弁）と、当該枝管９１０（補修弁）に最も近い他の枝管（補修弁）との距離は、比較的長いことが好ましい。たとえば、当該距離は５０ｍ以上６００ｍ以下、好ましくは１００ｍ以上３００ｍ以下である。全長が上記下限値以上であることにより、ケーブル１３０の使用によってもたらされる本発明の効果（良好な押し込み操作性）の観点で有用性が高く、上記上限値以下であることにより、良好な押し込み操作性を維持しやすい。本実施形態では、枝管（補修弁）間の距離は３００ｍである。
また、進入させた枝管９１０が分岐していた本管９２０に接続される他の管路（図２５では別の本管９２０として記載）が大口径であり途中から他の枝管を有するものであったとしても、枝管を断水する必要はない。ケーブル１３０によって内部移動部１１０の進行方向をまっすぐに維持し、当該他の枝管の分岐部分に内部移動部１１０が引っ掛かることを防ぐことができる。
本発明の超音波検査装置によって、ケーブル１３０が管９００の内壁に接触しにくいため、内壁に錆などの水質汚濁の原因が発生しやすい材質で構成される管９００に積極的に適用することができる。当該材質としては、たとえば、鋼、鋳鉄（青銅鋳物、黄銅鋳物、ネズミ鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、可鍛鋳鉄など）が挙げられる。
管９００は圧力配管であってもよい。この場合、枝管９１０（補修弁）開口部が閉蓋されており、蓋にはケーブル１３０を貫通させる挿入口が貫設されている。当該挿入口にはパッキンが水密に装着されている。ケーブル１３０がこのパッキンを貫通し、パッキンが貫通孔を水密に包囲した状態で、ケーブル１３０は、貫通孔を摺動することができる。これによって、枝管９１０の開口部を開放することなく、内部移動部１１０を本管９２０内で進行させることができる。
［他の実施形態（ケーブル）］
図２９および図３０は、他の実施形態の超音波検査装置のケーブルの模式的断面図である。
図２９に示すケーブル１３０ｈは、エアチューブ１３１内に電気ケーブル１３２ｈと芯材１３９ｈとを収容している。芯材１３９ｈが、電気ケーブル１３２ｈのうち電気ケーブルＣ４の外周面を被覆する態様で設けられていることを除いて上記の実施形態（図２８）と同様である。
図２９および図３０は、他の実施形態の超音波検査装置のケーブルの模式的断面図である。
図２９に示すケーブル１３０ｈは、エアチューブ１３１内に電気ケーブル１３２ｈと芯材１３９ｈとを収容している。芯材１３９ｈが、電気ケーブル１３２ｈのうち電気ケーブルＣ４の外周面を被覆する態様で設けられていることを除いて上記の実施形態（図２８）と同様である。
図３０に示すケーブル１３０ｉは、電気ケーブル１３２を収容するシース部がエアチューブ１３１ｉであり、芯材が収容されていないことを除いて上記の実施形態（図２８）と同様である。エアチューブ１３１ｉは、それ単独で直進性を有する。このため、上記の実施形態のような芯材を必要としない。エアチューブ１３１ｉ自体が有する直進性は、上記の実施形態で述べたケーブル１３０自体の直進性と同様である。また、エアチューブ１３１ｉ自体が有する曲げ剛性も、上記の実施形態で述べたケーブル１３０自体の曲げ剛性（３００ｋＮ・ｍｍ２以上１２，０００ｋＮ・ｍｍ２以下、好ましくは５００ｋＮ・ｍｍ２以上５，０００ｋＮ・ｍｍ２以下、さらに好ましくは５００ｋＮ・ｍｍ２以上３，８００ｋＮ・ｍｍ２以下）と同様である。
［変形例］
以下、図示しない変形例について述べる。
以下、図示しない変形例について述べる。
［検知部の変形例］
上記の実施形態では、超音波探触子７１０が軸筐体部２１０よりも進行方向ＦＷ側に設けられているが、本発明はこの態様に限定されない。たとえば、超音波探触子７１０は、少なくとも一部が軸筐体部２１０の中に進入していてもよい。
上記の実施形態では、超音波探触子７１０が軸筐体部２１０よりも進行方向ＦＷ側に設けられているが、本発明はこの態様に限定されない。たとえば、超音波探触子７１０は、少なくとも一部が軸筐体部２１０の中に進入していてもよい。
［主軸部と筐体部との連結態様の変形例］
上記の実施形態では、探触子固定部２０６とケーシングカバー部２０８と軸筐体部２１０とは一体的に形成されているが、本発明はこの態様に限定されない。探触子固定部２０６とケーシングカバー部２０８と軸筐体部２１０とのうち連設される２以上の部分は、それぞれ部材として別個独立し、それら部材が互いに連結されていてもよい。
上記の実施形態では、探触子固定部２０６とケーシングカバー部２０８と軸筐体部２１０とは一体的に形成されているが、本発明はこの態様に限定されない。探触子固定部２０６とケーシングカバー部２０８と軸筐体部２１０とのうち連設される２以上の部分は、それぞれ部材として別個独立し、それら部材が互いに連結されていてもよい。
［保護部の変形例］
上記の実施形態では、保護部７２２が半球形状のものを挙げたが、本発明はこの態様に限定されない。たとえば、保護部７２２表面の傾斜面は、軸心方向の切断形状が曲面である場合のみならず、たとえば円錐形状および角錘形状のように直線であってもよい。さらに、保護部７２２の進行方向の末端部分は、曲率の異なる曲面または平面であってもよい。たとえば、保護部７２２は、切頭半球形状、切頭円錐体形状、切頭角錐体形状であってもよい。
上記の実施形態では、保護部７２２が半球形状のものを挙げたが、本発明はこの態様に限定されない。たとえば、保護部７２２表面の傾斜面は、軸心方向の切断形状が曲面である場合のみならず、たとえば円錐形状および角錘形状のように直線であってもよい。さらに、保護部７２２の進行方向の末端部分は、曲率の異なる曲面または平面であってもよい。たとえば、保護部７２２は、切頭半球形状、切頭円錐体形状、切頭角錐体形状であってもよい。
［可撓部の変形例］
上記の実施形態では、可撓部１１３，１１６ｇとしてコイルばねを挙げたが、本発明はこの態様に限定されない。可撓部１１３は、軸心方向に貫通していればよく、たとえば、蛇腹チューブ、その他の可撓性チューブであってもよい。
上記の実施形態では、可撓部１１３，１１６ｇとしてコイルばねを挙げたが、本発明はこの態様に限定されない。可撓部１１３は、軸心方向に貫通していればよく、たとえば、蛇腹チューブ、その他の可撓性チューブであってもよい。
［調芯部および車輪の変形例］
上記の実施形態では、主調芯部４００の主調芯アーム４１１および補助調芯アーム４２３ならびに副調芯部４５０の副調芯アーム４５１および補助調芯アーム４７３が、主軸部２００および副軸部２５０から遠ざかる方向に凸となるように若干屈折した形状である例を挙げたが、本発明はこの態様に限定されない。それぞれのアームは、当該方向に凸となるように湾曲形状であってもよいし、直形状であってもよい。
また、上記の実施形態では車輪５００は片持ちで設けられているが、両持ちで設けられてもよい。
上記の実施形態では、主調芯部４００の主調芯アーム４１１および補助調芯アーム４２３ならびに副調芯部４５０の副調芯アーム４５１および補助調芯アーム４７３が、主軸部２００および副軸部２５０から遠ざかる方向に凸となるように若干屈折した形状である例を挙げたが、本発明はこの態様に限定されない。それぞれのアームは、当該方向に凸となるように湾曲形状であってもよいし、直形状であってもよい。
また、上記の実施形態では車輪５００は片持ちで設けられているが、両持ちで設けられてもよい。
［実施形態および他の例における各部と請求項の各構成要素との対応関係］
本発明においては、超音波検査装置１００が請求項の「超音波検査装置」に相当し、可撓部１１３が「可撓部」に相当し、主軸部２００が「主軸部」に相当し、摺動リング２２６が「摺動部」に相当し、テーパスペーサ２３０，２３０ｆが「テーパスペーサ」に相当し、副軸部２５０が「副軸部」に相当し、主エアシリンダ３００，３００ａ，３００ｆが「主エアシリンダ」に相当し、副エアシリンダ３５０，３５０ａ，３５０ｆが「副エアシリンダ」に相当し、主調芯部４００，４００ｄ，４００ｅが「主調芯部」に相当し、主調芯アーム４１１が「主調芯アーム」に相当し、リンクアーム４１２，４１２ｅが「リンクアーム」に相当し、補助調芯４２３アームが「補助調芯アーム」に相当し、補助リンクアーム４２４が「補助リンクアーム」に相当し、副調芯部４５０，４５０ｄ，４５０ｅが「副調芯部」に相当し、副調芯アーム４５１が「副調芯アーム」に相当し、補助調芯アーム４７３が「補助調芯アーム」に相当し、中空軸モータ６１０が「中空軸モータ」に相当し、超音波探触子７１０が「超音波探触子」に相当し、音響反射部７２０が「音響反射部」に相当し、保護部７２２が「保護部」に相当し、管９００が「管」に相当し、進行方向ＦＷが「進行方向」に相当し、退行方向ＢＷが「退行方向」に相当し、最小曲げ半径Ｒが「最小曲げ半径」に相当し、管の内直径ｒが「管の内直径」に相当し、可撓部の長さＦＬが「可撓部の長さ」に相当する。
本発明においては、超音波検査装置１００が請求項の「超音波検査装置」に相当し、可撓部１１３が「可撓部」に相当し、主軸部２００が「主軸部」に相当し、摺動リング２２６が「摺動部」に相当し、テーパスペーサ２３０，２３０ｆが「テーパスペーサ」に相当し、副軸部２５０が「副軸部」に相当し、主エアシリンダ３００，３００ａ，３００ｆが「主エアシリンダ」に相当し、副エアシリンダ３５０，３５０ａ，３５０ｆが「副エアシリンダ」に相当し、主調芯部４００，４００ｄ，４００ｅが「主調芯部」に相当し、主調芯アーム４１１が「主調芯アーム」に相当し、リンクアーム４１２，４１２ｅが「リンクアーム」に相当し、補助調芯４２３アームが「補助調芯アーム」に相当し、補助リンクアーム４２４が「補助リンクアーム」に相当し、副調芯部４５０，４５０ｄ，４５０ｅが「副調芯部」に相当し、副調芯アーム４５１が「副調芯アーム」に相当し、補助調芯アーム４７３が「補助調芯アーム」に相当し、中空軸モータ６１０が「中空軸モータ」に相当し、超音波探触子７１０が「超音波探触子」に相当し、音響反射部７２０が「音響反射部」に相当し、保護部７２２が「保護部」に相当し、管９００が「管」に相当し、進行方向ＦＷが「進行方向」に相当し、退行方向ＢＷが「退行方向」に相当し、最小曲げ半径Ｒが「最小曲げ半径」に相当し、管の内直径ｒが「管の内直径」に相当し、可撓部の長さＦＬが「可撓部の長さ」に相当する。
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱することのない様々な変形がなされる。
１００ 超音波検査装置
１１０，１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ，１１０ｅ，１１０ｆ，１１０ｇ 内部移動部
１１３ 可撓部
１２０ 外部移動部
２００ 主軸部
２２６ 摺動リング（摺動部）
２３０，２３０ｆ テーパスペーサ
２５０ 副軸部
３００，３００ａ，３００ｆ 主エアシリンダ
３５０，３５０ａ，３５０ｆ 副エアシリンダ
４００，４００ｄ，４００ｅ 主調芯部
４１１ 主調芯アーム
４１２，４１２ｅ リンクアーム
４２３ 補助調芯アーム
４２４ 補助リンクアーム
４５０，４５０ｄ，４５０ｅ 副調芯部
４５１ 副調芯アーム
４７３ 補助調芯アーム
６１０ 中空軸モータ
７１０ 超音波探触子
７２０ 音響反射部
７２２ 保護部
９００ 管
ＦＷ 進行方向
ＢＷ 退行方向
Ｒ 最小曲げ半径
ｒ 管の内直径
ＦＬ 可撓部の長さ
１１０，１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ，１１０ｅ，１１０ｆ，１１０ｇ 内部移動部
１１３ 可撓部
１２０ 外部移動部
２００ 主軸部
２２６ 摺動リング（摺動部）
２３０，２３０ｆ テーパスペーサ
２５０ 副軸部
３００，３００ａ，３００ｆ 主エアシリンダ
３５０，３５０ａ，３５０ｆ 副エアシリンダ
４００，４００ｄ，４００ｅ 主調芯部
４１１ 主調芯アーム
４１２，４１２ｅ リンクアーム
４２３ 補助調芯アーム
４２４ 補助リンクアーム
４５０，４５０ｄ，４５０ｅ 副調芯部
４５１ 副調芯アーム
４７３ 補助調芯アーム
６１０ 中空軸モータ
７１０ 超音波探触子
７２０ 音響反射部
７２２ 保護部
９００ 管
ＦＷ 進行方向
ＢＷ 退行方向
Ｒ 最小曲げ半径
ｒ 管の内直径
ＦＬ 可撓部の長さ
Claims (10)
- 管の内部を進行する超音波検査装置であり、
進行方向に沿う主軸部と、
前記進行方向に超音波を発信するように設けられた超音波探触子と、
前記主軸部より前記進行方向の側に設けられた音響反射部、および前記音響反射部を前記主軸部の軸心周りに回転させる中空軸モータと、
前記主軸部の外周部に基端が軸着された主調芯アームを複数含み、複数の前記主調芯アームの揺動により前記軸心を中心とした放射方向へ拡縮可能に構成され、かつ最も縮径した場合の前記主調芯アームの先端が前記基端より前記進行方向の側に位置するように構成される主調芯部と、
前記主調芯部より退行方向の側に設けられた副調芯部と、
前記主調芯部と前記副調芯部との間に介在する可撓部と、
を含み、
前記主調芯部が、前記主軸部の外周部で基端が軸着された補助調芯アームをさらに含み、前記軸心の方向において、前記補助調芯アームの先端の位置が、前記基端より前記進行方向側、かつ前記主調芯アームの前記先端の位置と異なる、超音波検査装置。 - 前記副調芯部が、
前記進行方向に沿う副軸部の外周部に基端が軸着された副調芯アームを複数含み、複数の前記副調芯アームの揺動により前記副軸部の軸心を中心とした放射方向へ拡縮可能に構成され、かつ最も縮径した場合の前記副調芯アームの先端が前記基端より前記進行方向の側に位置するように構成される、請求項１に記載の超音波検査装置。 - 前記可撓部の最小曲げ半径Ｒ（ｍｍ）が以下の関係：
Ｒ≦１．３４ｒ＋１２４
（ｒは管の内直径（ｍｍ）を示す。）
を満たす、請求項１または２に記載の超音波検査装置。 - 前記可撓部の最小曲げ半径Ｒが２５ｍｍ以上である、請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波検査装置。
- 前記可撓部が前記軸心に沿って延在するコイルばねであり、前記コイルばねのばね定数が０．３Ｎ／ｍｍ以上２５Ｎ／ｍｍ以下である、請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波検査装置。
- 前記可撓部の長さＦＬが４０ｍｍ以上である、請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波検査装置。
- 前記可撓部の長さＦＬが５００ｍｍ以下である、請求項１から６のいずれか１項に記載の超音波検査装置。
- 前記副調芯部が、前記副軸部の外周部で基端が軸着された補助調芯アームをさらに含み、前記軸心の方向において、前記副調芯アームの前記先端の位置と前記補助調芯アームの先端の位置とが異なる、請求項２から７のいずれか１項に記載の超音波検査装置。
- 前記主調芯部が、前記主調芯アームと連動可能なリンクアームを含み、前記リンクアームの基端が、前記主軸部の外周部で、前記主調芯アームの前記基端より前記進行方向の側に軸着されかつ進退行方向に移動可能であり、前記リンクアームの先端が前記主調芯アームに軸着されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の超音波検査装置。
- 前記主調芯部が、前記補助調芯アームと連動可能な補助リンクアームを含み、前記補助リンクアームの基端が、前記主軸部の外周部で、前記補助調芯アームの前記基端より前記進行方向の側に軸着されかつ進退行方向に移動可能であり、前記補助リンクアームの先端が前記補助調芯アームに軸着されている、請求項８または９に記載の超音波検査装置。
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