JP6627130B1 - 管肉厚測定装置及び管肉厚測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】超音波プローブを伝熱管の中心軸上に適切に配置し、且つ、伝熱管の中心軸方向に小型化を図る。【解決手段】管肉厚測定装置は、センサ部を固定する円筒部を備えた超音波プローブと、円筒部を固定する固定部と、移動可能な移動部と、円筒部の周方向に等間隔に配置され、固定部と移動部に接続された少なくとも３つの伸縮機構と、当該周方向で隣り合う２つの伸縮機構の間に配置され、固定部と移動部を接続する付勢部材とを有する。伸縮機構は、両端に車輪が配置された棒状の平行脚部と、平行脚部と固定部とをそれぞれ異なる箇所で接続する棒状かつ回動可能な第一リンク及び第二リンクと、第二リンクと移動部とを接続する棒状かつ回動可能な第三リンクとを備え、付勢部材が伸びて移動部が固定部から離れると、全ての平行脚部は円筒部に近づき、付勢部材が縮んで移動部が固定部に近づくと、全ての平行脚部は円筒部から離れる。【選択図】図２

Description

本発明は、ボイラの伝熱管の肉厚測定を行う管肉厚測定装置、及び、当該装置を用いた管肉厚測定システムに関する。

火力発電所の石炭炊きボイラ、ごみ焼却炉に備えられた発電用の廃熱ボイラなど、ボイラを備えたプラントでは、超音波を用いて、定期的にボイラの伝熱管（ボイラチューブ）の肉厚測定が行われる。すなわち、非破壊検査の一種である超音波検査（ＵＴ：Ultrasonic Testing）が行われる。特に、水を充満した伝熱管の内部に、超音波プローブを挿入する場合は、「水浸ＵＴ」と言われる。

水浸ＵＴで使用される超音波プローブは、伝熱管の管壁に向かって超音波を発振する。そして、超音波プローブは、当該管壁で反射した超音波を受信する。従って、水浸ＵＴでは、伝熱管の中心軸上に超音波プローブが配置されることで、伝熱管の管壁の肉厚を適切に測定することができる。

そこで、特許文献１及び特許文献２に開示があるように、超音波プローブを伝熱管の中心軸上に配置する伸縮機構を備えた管肉厚測定装置、及び、当該装置を用いた管肉厚測定システムが多数開発されてきた。

特許第６３０６９０４号公報 特許第４７６８０５２号公報

しかしながら、特許文献１の管肉厚測定装置は、各伸縮機構がそれぞれ完全に独立して動作し、他の伸縮機構の動作と関連を持たない。このため、ある伸縮機構の拡がりと他の伸縮機構の拡がりにズレが生じた場合、超音波プローブが伝熱管の中心軸上に配置されず、結果として、水浸ＵＴを適切に実施できない可能性がある。

一方、特許文献２の管肉厚測定装置は、各伸縮機構が互いに接続されており、互いに同一の動作をするので、超音波プローブは伝熱管の中心軸上に適切に配置される。
しかしながら、管肉厚測定装置の寸法を鑑みたとき、各伸縮機構の構成上、伝熱管の中心軸の軸線の長さ方向に小型化するのは困難であった。
これは、各伸縮機構が、バネが伸びることで拡大し、当該バネが縮むことで縮小する構成であるからである。
このため、伝熱管に「曲げ半径」の小さな屈曲箇所がある場合、特許文献２の管肉厚測定装置は当該屈曲箇所を通過することができず、結果として、水浸ＵＴを実施可能な伝熱管の数が制限される可能性がある。

本発明は、上記課題を解決するものであって、超音波プローブを伝熱管の中心軸上に適切に配置して正確に水浸ＵＴを実施することができ、且つ、伝熱管の中心軸の軸線の長さ方向に小型化を図り、水浸ＵＴを実施可能な伝熱管の数を増加することが可能な管肉厚測定装置及び当該装置を用いた管肉厚測定システムを提供することを目的とする。

本発明の管肉厚測定装置は、伝熱管の肉厚を測定する管肉厚測定装置であって、前記伝熱管の管壁に超音波を発振し且つ前記管壁で反射する超音波を受信するセンサ部と、前記センサ部を固定する円筒部とを備えた超音波プローブと、前記円筒部が挿通され、前記円筒部を固定する固定部と、前記円筒部が挿通され、前記固定部に対して移動可能な移動部と、前記円筒部の周方向に等間隔に配置され、前記固定部と前記移動部に接続された少なくとも３つの伸縮機構と、前記周方向で隣り合う２つの前記伸縮機構の間に配置され、前記固定部と前記移動部を接続する付勢部材とを有し、前記伸縮機構は、両端に車輪が配置された棒状の平行脚部と、前記平行脚部と前記固定部とをそれぞれ異なる箇所で接続する棒状かつ回動可能な第一リンク及び第二リンクと、前記第二リンクと前記移動部とを接続する棒状かつ回動可能な第三リンクとを備え、前記付勢部材が伸びて前記移動部が前記固定部から離れることで、全ての前記平行脚部は、前記円筒部の径方向に同じ距離且つ互いに平行に移動して前記円筒部に近づき、前記付勢部材が縮んで前記移動部が前記固定部に近づくことで、全ての前記平行脚部は、前記径方向に同じ距離且つ互いに平行に移動して前記円筒部から離れることを特徴とする。

本発明の管肉厚測定装置によれば、少なくとも３つの伸縮機構が、移動部の移動に伴って、径方向に同じ距離で拡がる。従って、超音波プローブを伝熱管の中心軸上に適切に配置して正確に水浸ＵＴを実施することができる。
また、各伸縮機構は、固定部と移動部を接続する付勢部材が伸びることで縮み、付勢部材が縮むことで拡がる構成であるため、管肉厚測定装置を伝熱管の中心軸の軸線の長さ方向に小型化することができる。このため、水浸ＵＴを実施可能な伝熱管の数を増加することが可能となる。
従って、超音波プローブを伝熱管の中心軸上に適切に配置して正確に水浸ＵＴを実施することができ、且つ、伝熱管の中心軸の軸線の長さ方向に小型化を図り、水浸ＵＴを実施可能な伝熱管の数を増加することが可能な管肉厚測定装置及び当該装置を用いた管肉厚測定システムを提供することができる。

本発明の実施形態の管肉厚測定装置１を用いた管肉厚測定システム１００を示す図である。 管肉厚測定装置１の伸縮機構１７が拡がった状態を示す図である。 円筒部１４の中心軸に沿う断面図であり、管肉厚測定装置１の伸縮機構１７が拡がる際、拡がる範囲が螺子３１で制限されることを示す図である。 管肉厚測定装置１を円筒部１４の中心軸の軸線方向かつケーブル３側から見た図であり、伸縮機構１７が拡がった状態を示す図である。 管肉厚測定装置１を図４の軸線方向かつセンサ部１３側から見た図であり、伸縮機構１７が縮んだ状態を示す図である。 管肉厚測定装置１を図４の軸線方向と直交する方向から見た図であり、伸縮機構１７が縮んだ状態を示す図である。

以下、本発明の管肉厚測定装置及び当該装置を用いた管肉厚測定システムの実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、まず、図１を用いて管肉厚測定システム１００につき説明した後、図２〜図６を用いて、管肉厚測定装置１につき詳細に説明する。

まず、図１を用いて、管肉厚測定システム１００につき説明する。
管肉厚測定システム１００は、伝熱管２の肉厚を測定するシステムであって、後に詳しく説明する管肉厚測定装置１と、管肉厚測定装置１の円筒部（後述）に一端が接続されたケーブル３と、ケーブル３の他端に接続された分析装置４と、分析装置４が演算した結果を表示する表示装置５とを、少なくとも有する。
分析装置４は、管肉厚測定装置１のセンサ部（後述）が受信した超音波に基づいて伝熱管２の肉厚に関する演算を行い、当該演算の結果（伝熱管２の肉厚に関する情報）を表示装置５に表示させる。
なお、分析装置４は、コンピュータ等の演算装置である。ここでは、分析装置４とモニタ等の表示装置５を分離して説明するが、例えば、分析装置４と表示装置５が一体化したノート型のパソコン（Personal Computer）でもよい。
また、ケーブル３は、屈曲可能であり、且つ、管肉厚測定装置１のセンサ部（後述）から分析装置４へ電気信号（具体的には、センサ部が受信した超音波に対応する情報）を伝達するケーブルである。
水浸ＵＴの場合、ケーブル３は、管肉厚測定装置１のセンサ部（後述）に水を供給するための水管を内包する。また、伝熱管２の内部は、水で満たされている。

では、管肉厚測定システム１００が少なくとも有する構成に加え、図１に示すその他の構成について説明する。
火力発電所の石炭炊きボイラ、ごみ焼却炉に備えられた発電用の廃熱ボイラなど、ボイラを備えたプラントにおいては、ボイラが備える複数の伝熱管２は、水平方向に延びる管寄せ６に直交且つ連通して接続される。
管寄せ６は、作業者が作業可能な通路である歩廊７に面した端部に、水平方向に突出した管台８を備える。管台８は、管寄せ６の外径より小さな外径の筒形状をしており、管寄せ６と同軸に配置される。管台８の一端は、管寄せ６に連通して接続され、他端は、開口のないように、金属板が溶接されて（またはフランジ構造により）塞がれる。当該他端は、管肉厚測定装置１を管寄せ６の内部に挿入する際に、開口される。
ケーブル巻取装置９は、ケーブル３の自動（または手動）巻取り、また、自動（または手動）引出しが可能である。
ガイド管１０は、管寄せ６に接続された所定の伝熱管２まで、管肉厚測定装置１を誘導する装置である。歩廊７に配置されたワイヤ操作装置１１とガイド管１０の先端はワイヤで接続されている。そして、作業員がワイヤ操作装置１１を操作することで、当該先端を管寄せ６の中心軸に対しておよそ９０°の向きに曲げることができる。管寄せ６の中心軸と伝熱管２の中心軸は直交しているので、管肉厚測定装置１を所定の伝熱管２に容易に挿入することができる。
なお、ワイヤ操作装置１１は、適切な高さの作業台１２に配置するとよい。

次に、図２〜図６を用いて、管肉厚測定装置１につき詳細に説明する。
まず、管肉厚測定装置１は、次の構成を少なくとも有する。
すなわち、管肉厚測定装置１は、超音波プローブを有しており、超音波プローブは、伝熱管２の管壁に超音波を発振し且つ当該管壁で反射する超音波を受信するセンサ部１３と、センサ部１３を固定する円筒部１４とを備えている。
また、管肉厚測定装置１は、円筒部１４が挿通され、円筒部１４を固定する固定部１５と、円筒部１４が挿通され、固定部１５に対して移動可能な移動部１６と、円筒部１４の周方向に等間隔に配置され、固定部１５と移動部１６に接続された少なくとも３つの伸縮機構１７と、当該周方向で隣り合う２つの伸縮機構１７の間に配置され、固定部１５と移動部１６を接続する付勢部材１８とを有している。
さらに、管肉厚測定装置１において、伸縮機構１７は、両端に車輪１９が配置された棒状の平行脚部２０と、平行脚部２０と固定部１５とをそれぞれ異なる箇所で接続する棒状かつ回動可能な第一リンク２１及び第二リンク２２と、第二リンク２２と移動部１６とを接続する棒状かつ回動可能な第三リンク２３とを備えている。
そして、管肉厚測定装置１においては、付勢部材１８が伸びて移動部１６が固定部１５から離れることで、全ての平行脚部２０が、円筒部１４の径方向に同じ距離且つ互いに平行に移動して円筒部１４に近づく。また、付勢部材１８が縮んで移動部１６が固定部１５に近づくことで、全ての平行脚部２０が、円筒部１４の径方向に同じ距離且つ互いに平行に移動して円筒部１４から離れる。

では、管肉厚測定装置１が少なくとも有する構成に加え、図２〜図６に示すその他の構成について説明する。基本的に、超音波プローブ、固定部１５、移動部１６の順に説明し、最後に、伸縮機構１７について説明する。
まず、超音波プローブが備える円筒部１４とセンサ部１３を、順に説明する。
円筒部１４は、金属または樹脂等で成形された円筒形をしており、円筒部１４の一端にはセンサ部１３が固定され、他端にはケーブル３が固定される。円筒部１４の中心軸は、ケーブル３の中心軸と同軸である。なお、円筒部１４は、ケーブル３をその周囲から挟み込んで固定する。従って、円筒部１４の当該他端の内径は、ケーブル３の外径と実質的に同一または当該外径よりやや大きく設計される。このため、円筒部１４の外径は、ケーブル３の外径より大きい。
センサ部１３は、伝熱管２の管壁に向かって、すなわち、伝熱管２の中心軸の軸線方向Ｄａと直交する径方向Ｄｒに超音波を発振する。そして、当該管壁で反射した超音波（反射波）を受信する。センサ部１３の中心軸は、円筒部１４の中心軸と同軸であり、また、伝熱管２の中心軸と同軸である。
なお、センサ部１３は、超音波を反射する鏡を備えている。当該鏡は、センサ部１３の中心軸から４５°傾いて配置される。そして、ケーブル３が内包する水管から水を噴射し、その水圧で当該鏡に連結した水車を回転させることで、当該鏡がセンサ部１３の中心軸を回転軸として回転する。このため、センサ部１３が当該中心軸上に発信した超音波は、伝熱管２の中心軸周りの全方向の管壁に向かって発振され、また、センサ部１３は当該管壁で反射した超音波を当該鏡で受けて受信する。

次に、固定部１５と移動部１６を、順に説明する。
固定部１５は、円筒部１４の中心軸と同軸の中心軸をもつ円柱状の貫通孔２４（２４ａ）を備える（図３参照）。貫通孔２４ａの直径は、円筒部１４の外径と実質的に同一であるため、円筒部１４を貫通孔２４ａに挿入することができる。
ただし、円筒部１４は、容易に固定部１５から抜けない状態に固定される。図示しないが、例えば、固定部１５の径方向から、貫通孔２４に挿入された円筒部１４に向けて螺子をねじ込み、当該螺子の先端で円筒部１４を押さえて、円筒部１４が固定部１５から抜けないように固定してもよい。もちろん、固定部１５に挿入するだけで円筒部１４が固定部１５から容易に抜けないように設計してもよい。

固定部１５は、軸線方向（長さ方向）Ｄａに、２つの異なる形状を備えている。軸線方向Ｄａかつケーブル３側から見て、あるいは軸線方向Ｄａに垂直な径方向（幅方向）Ｄｒで見て、略円形（図４参照）に形成された板状の第一固定部１５ａと、軸線方向Ｄａかつセンサ部１３側から見て、あるいは径方向Ｄｒで見て伸縮機構１７の総数に対応した略正多角形に形成された角柱状の第二固定部１５ｂの２つである。第一固定部１５ａと第二固定部１５ｂは、別々に形成した後に接続してもよいし、「型」で成型し一度に一体形成してもよい。
第一固定部１５ａの軸線方向Ｄａの寸法、言い換えれば、上記「板状」部分の厚みは、第二固定部１５ｂの約１/３程度である。
また、ここでは、伸縮機構１７の総数は、一例として、３つとして説明するので、第二固定部１５ｂは略正三角柱の形状（図５参照）となる。３つの伸縮機構１７は、当該略正三角柱の３つの側面にそれぞれ１つずつ配置される。
ただし、当該略正多角形の各々の角には、バネ（例えば、コイルバネ）またはゴムなどの付勢部材１８を配置するための面取りがなされる。従って、伸縮機構１７の総数が３つの場合、第二固定部１５ｂはおよそ正三角柱の形状であるものの、面取りまで考慮すれば六角柱の形状であるともいえる（図５参照）。なお、面取りされたそれぞれの箇所に付勢部材１８が配置されるので、伸縮機構１７の総数に相当する数の付勢部材１８が配置される。ここでは、伸縮機構１７の総数が３つの例を示すので、付勢部材１８の総数も３つとなる。
第一固定部１５ａには、上記面取りがなされた箇所に対応して、付勢部材１８の一端が固定される係止部２７（２７ａ）が配置される（図６参照）。

軸線方向Ｄａかつセンサ部１３側から見て、あるいは径方向Ｄｒで見て、第二固定部１５ｂは、第一固定部１５ａの内側に収まる大きさに形成される（図５参照）。
後述する伸縮機構１７が最も縮んだ場合、すなわち、平行脚部２０に配置された車輪１９が後述する収容溝２５に収容された場合、軸線方向Ｄａかつセンサ部１３側から見て、あるいは径方向Ｄｒで見て、伸縮機構１７の全ての構成（平行脚部２０、第一リンク２１、第二リンク２２、第三リンク２３、車輪１９）、付勢部材１８、並びにセンサ部１３を含む超音波プローブは、第一固定部１５ａの内側に収まる大きさに設計される（図５参照）。
ケーブル３がケーブル巻取装置９で巻き取られて管肉厚測定装置１を伝熱管２から回収する際、管肉厚測定装置１の進行方向の最も先頭に第一固定部１５ａが位置することになる。この時、第一固定部１５ａが防壁となって、伝熱管２内の浮遊物や伝熱管２の内壁から突出した溶接個所（例えば、裏波）などから、伸縮機構１７、付勢部材１８、及び超音波プローブを保護し、これらの損傷を防止することができる。すなわち、管肉厚測定システム１００は、ケーブル巻取装置９によりケーブル３を巻き取って管肉厚測定装置１を損傷なく回収することができる。

第一固定部１５ａは、全ての伸縮機構１７の各々の位置、具体的には全ての平行脚部２０の各々の位置に対応して、径方向Ｄｒで見て中心軸に向かって凹み、且つ、軸線方向Ｄａに第二固定部１５ｂの外面に滑らかに接続する複数の収容溝２５を備えている（図２、図５参照）。軸線方向Ｄａにおいて移動部１６が移動可能な範囲のうち、移動部１６が固定部１５から最も離れた際、全ての平行脚部２０の一方の車輪１９が、それぞれ対応する収容溝２５に収容される。

また、第一固定部１５ａは、軸線方向Ｄａにおいて、第二固定部１５ｂと反対側の面の外周かつ角の部分に、面取りが施されて曲面に形成された面取部２６を備えている（図２、図３、図６参照）。面取部２６により、管肉厚測定装置１を伝熱管２から回収する際、管肉厚測定装置１が伝熱管２の内部に突出した裏波などに引っ掛かり、移動困難となることを防止することができる。従って、管肉厚測定システム１００は、ケーブル巻取装置９によりケーブル３を巻き取って管肉厚測定装置１を高速に回収することができる。また回収時に、伝熱管内で管肉厚測定装置1が水から受ける抵抗も低減され安定した移動が可能になる。

さらに、第一固定部１５ａは、軸線方向Ｄａにおいて、第二固定部１５ｂと反対側の面に、第二固定部１５ｂに向かう螺子孔２８（第二の螺子孔）を備えている。螺子孔２８に頭部を持つ雄螺子の螺子２９（第二の螺子）が螺合且つ固定されることで、軸線方向Ｄａから見て、あるいは径方向Ｄｒで見て、螺子２９の頭部の一部が中心軸に向かって貫通孔２４ａにはみ出すよう設計される（図３、図４参照）。
この構成により、管肉厚測定装置１を伝熱管２から回収する際、仮に固定部１５の貫通孔２４ａから円筒部１４が抜けそうになっても、螺子２９の頭部が円筒部１４の一部に確実に引っ掛かる。従って、固定部１５の貫通孔２４ａから円筒部１４が抜けるのを防止することができるので、管肉厚測定システム１００は、ケーブル巻取装置９によりケーブル３を巻き取って管肉厚測定装置１の全ての構成を確実に回収することができる。

では、移動部１６について、説明する。
移動部１６は、第二固定部１５ｂと同様の形状である。移動部１６の軸線方向Ｄａの寸法は、第二固定部１５ｂの約１/３程度である。
移動部１６は、円筒部１４の中心軸と同軸の中心軸をもつ円柱状の貫通孔２４（２４ｂ）を備える。貫通孔２４ｂの直径は、円筒部１４の外径と実質的に同一であるため、円筒部１４を貫通孔２４ｂに挿入することができる。
ただし、固定部１５と異なり、移動部１６は、円筒部１４の外周面に接触しながら容易かつ滑らかに移動可能である。すなわち、貫通孔２４の直径は、円筒部１４の外径と実質的に同一であるが、固定部１５の貫通孔２４（２４ａ）と移動部１６の貫通孔２４（２４ｂ）の直径は同一である必要はなく、移動部１６の貫通孔２４ｂの直径を固定部１５の貫通孔２４ａの直径よりもやや大きく（例えば、数マイクロメートル（μｍ）程度大きく）設計してもよい。
移動部１６には、付勢部材１８の他端が固定される係止部２７（２７ｂ）が、第一固定部１５ａの係止部２７（２７ａ）に対応して複数配置される（図６参照）。
なお、付勢部材１８は、その一端が第一固定部１５ａの係止部２７ａに接続且つ固定され、その他端が移動部１６の係止部２７ｂに接続且つ固定されて、固定部１５と移動部１６を互いに近づける方向に付勢する。

移動部１６は、軸線方向Ｄａに貫通する螺子孔３０（第一の螺子孔）を備えている。軸線方向Ｄａにおいて、第二固定部１５ｂと反対側の面から、螺子孔３０に雄螺子の螺子３１（第一の螺子）が螺合される。螺子孔３０に螺子３１を螺合した際、螺子３１の頭部が円筒部１４に接触しないように、螺子３１が適切に選定される（図３、図５参照）。また、螺子３１は、軸線方向Ｄａにおいて、移動部１６の寸法よりも所定長だけ長いものが選定される（図３参照）。
この構成により、螺子孔３０に螺子３１を螺合した際、螺子３１の先端を移動部１６から第二固定部１５ｂに向けて突出させることができる。
後述するように、軸線方向Ｄａに移動部１６が固定部１５に近づくことで、全ての伸縮機構１７が伸びて拡がる。管肉厚測定装置１では、移動部１６が固定部１５に接触する場合に、伸縮機構１７が最も拡がる。
従って、上述のように、螺子３１の先端を移動部１６から突出させ、当該先端を含んで移動部１６から出ている螺子３１の部分（以下、「先端部」という）の長さを適宜調節することで、当該先端部が、移動部１６と固定部１５が互いに近づくのを防止する「つっかえ棒」または「突っ張り棒」の機能を果たし、結果として、伸縮機構１７が拡がる範囲を狭めることができる。従って、伝熱管２の内壁直径や伝熱管２の内壁から突出した溶接個所（例えば、裏波）の内側に応じた寸法に、伸縮機構１７の拡がる範囲を制限可能であるので、管肉厚測定装置１及びこれを用いた管肉厚測定システム１００は、直径の異なる多数の伝熱管２の肉厚や伝熱管２の内壁から突出した溶接個所（例えば、裏波）を乗り越えた先のより長い距離の肉厚を適切に測定することができる。

では、最後に、伸縮機構１７について、説明する。ここでは、管肉厚測定装置１が、周方向Ｄｃに等間隔に配置された３つの伸縮機構１７を備える例を示す。しかし、周方向Ｄｃに等間隔に配置されるのであれば、仕様に応じて、管肉厚測定装置１が３つ以上（例えば、４つ、５つ、などの複数）の伸縮機構１７を備えてもよい。
伸縮機構１７は、両端に車輪１９が配置された棒状の平行脚部２０と、平行脚部２０と固定部１５とを接続する棒状かつ回動可能な第一リンク２１と、第一リンク２１と異なる箇所で平行脚部２０と固定部１５とを接続する棒状かつ回動可能な第二リンク２２と、第二リンク２２と移動部１６とを接続する棒状かつ回動可能な第三リンク２３を備えている。
平行脚部２０の長さは、可能な範囲で移動部１６を固定部１５から最も離した状態（伸縮機構１７を最も縮めた状態）において、軸線方向Ｄａにおける固定部１５からセンサ部１３までの長さとほぼ同一に設計される。平行脚部２０の両端の形状は、車輪１９を回転可能に挟み込む「コ」の字状の形状である。
第一リンク２１と第二リンク２２は、第二固定部１５ｂの上記側面に回動可能に固定される。ただし、第一リンク２１と第二リンク２２の固定箇所は、軸線方向Ｄａにおいてそれぞれ異なる箇所であり、これら２箇所を比べた場合、第一リンク２１は移動部１６に近く且つ第一固定部１５ａより遠く、第二リンク２２は移動部１６より遠く且つ第一固定部１５ａに近くなるよう配置される。
また、第一リンク２１と第二リンク２２は、互いに交差しないように、平行脚部２０に回動可能に固定される。
第三リンク２３は、一対の棒状の部材を備え、これらの一端が上記側面に対応する移動部１６の側面に回動可能に固定される。また、これらの他端は、第二リンク２２が第二固定部１５ｂに固定された箇所から少し離れた箇所（第二リンク２２の中間付近）で第二リンクを挟み、回動可能に第二リンクに固定される。なお、これら一対の棒状の部材は、第一リンク２１の両脇に配置されるが、第一リンク２１に接触しないよう設計される。

以上のように各伸縮機構１７が構成されており、また、第一固定部１５ａの係止部２７ａと移動部１６の係止部２７ｂに付勢部材１８の両端がそれぞれ接続されるので、管肉厚測定装置１を軸線方向Ｄａ（長さ方向）に小型化できた。
従って、伝熱管に小さい「曲げ半径」の屈曲箇所がある場合でも、管肉厚測定装置１は当該屈曲箇所を通過することができる。このため、管肉厚測定装置１及びこれを用いた管肉厚測定システム１００は、従来の技術では肉厚計測が不可能であった小さな「曲げ半径」で屈曲した伝熱管であっても肉厚測定可能であるので、肉厚測定の対象となる伝熱管の数を増加させることができる。
また、この小型化により、ガイド管１０の先端に管肉厚測定装置１を収納することができ、管寄せ６内で管肉厚測定装置１を不具合なく測定対象の伝熱管の位置まで移動させることができる。

また、伸縮機構１７は、管肉厚測定装置１または管肉厚測定システム１００が水浸ＵＴを行う際、次のように動作する。
まず、管肉厚測定システム１００では、付勢部材１８を伸ばし、可能な範囲で移動部１６を固定部１５から離した状態（図６に示す伸縮機構１７を最も縮めた状態）の管肉厚測定装置１が、ガイド管１０の先端に収納される。
この時、付勢部材１８が伸ばされると、全ての平行脚部２０は、軸線方向Ｄａから見て同じ距離、且つ、互いに平行に同時に移動して円筒部１４に近づき、車輪１９が収容溝２５に収容される。すなわち、ガイド管１０の先端に管肉厚測定装置１が収納された状態が、径方向Ｄｒで見て管肉厚測定装置１が最も小さくなる、言い換えれば、各々の伸縮機構１７が最も縮んだ状態である（図５、図６参照）。
次に、管肉厚測定システム１００では、管肉厚測定装置１を収納したガイド管１０を管寄せ６から挿入し、ガイド管１０の先端を所定の伝熱管２の位置に合わせる。その後、ガイド管１０の先端に収納した管肉厚測定装置１を放し、管肉厚測定装置１を所定の伝熱管２の内部に投下する。
この時、ガイド管１０の先端から管肉厚測定装置１が離れると、付勢部材１８は自らの力で縮み、移動部１６が固定部１５に近づく。従って、全ての平行脚部２０が、径方向Ｄｒで見て同じ距離、且つ、互いに平行に同時に移動して、円筒部１４から離れる。付勢部材１８の力で、移動部１６が固定部１５に接触（または、螺子３１の先端部が移動部１６から出ている場合は当該先端部が固定部１５に接触）した状態が、軸線方向Ｄａから見て管肉厚測定装置１が最も大きくなる、すなわち、各々の伸縮機構１７が互いに可能な限り最も伸びて拡がった状態である（図２、図４参照）。伸縮機構１７が互いに可能な限り最も広がった状態で、全ての伸縮機構１７の車輪１９が伝熱管２の内壁に接触するよう設計（または、螺子３１の先端部の長さが調節）されるので、管肉厚測定装置１のセンサ部１３は伝熱管２の中心軸上に確実に配置される。

その後、管肉厚測定システム１００は、ケーブル巻取装置９からケーブルを引き出して、水で満たされた伝熱管２の奥深くの所定位置まで管肉厚測定装置１を沈降させる。
その後、管肉厚測定システム１００は、管肉厚測定装置１のセンサ部１３を起動し、ケーブル巻取装置９によりケーブル３を一定速度で巻き取りつつ、伝熱管２の肉厚を測定する。
管肉厚測定システム１００が伝熱管２の肉厚を測定する際、設計の都合上、管肉厚測定装置１が、伝熱管２の直径が広い箇所からやや狭い箇所に移動する場合がある。この場合においても、管肉厚測定装置１の全ての伸縮機構１７は、互いに連動かつ同期して同じように縮まりながら伝熱管２の内壁に接触するので、センサ部１３は、伝熱管２の中心軸上に正確に配置される。
以上のように、伝熱管２の肉厚を測定する際、管肉厚測定装置１は、センサ部１３を伝熱管２の中心軸上から逸脱させず、当該中心軸上に適切に配置する。従って、管肉厚測定システム１００は、管肉厚測定装置１によって正確に伝熱管２の肉厚を計測することができる。

また、上述した管肉厚測定装置１の構成によれば、管肉厚測定システム１００がケーブル３を巻き取って管肉厚測定装置１を回収する際、伝熱管２の裏波などに、一部の平行脚部２０が引っ掛かった場合、ケーブル３が巻き取られて引っ張られる力は、当該平行脚部２０が移動困難となったことで、固定部１５、第二リンク２２、第三リンク２３を介して移動部１６に伝達され、移動部１６を固定部１５から遠ざける方向に働く。このため、軸線方向Ｄａから見て、当該引っ掛かった平行脚部２０は伝熱管２の中心軸に向かって移動するので、当該引っ掛かった平行脚部２０は裏波などの障壁を乗り越えることができる。
従って、管肉厚測定システム１００は、管肉厚測定装置１を確実に回収することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明の技術範囲は実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１…管肉厚測定装置
２…伝熱管
３…ケーブル
４…分析装置
５…表示装置
６…管寄せ
７…歩廊
８…管台
９…ケーブル巻取装置
１０…ガイド管
１１…ワイヤ操作装置
１２…作業台
１３…センサ部
１４…円筒部
１５…固定部（１５ａ…第一固定部、１５ｂ…第二固定部）
１６…移動部
１７…伸縮機構
１８…付勢部材
１９…車輪
２０…平行脚部
２１…第一リンク
２２…第二リンク
２３…第三リンク
２４（２４ａ、２４ｂ）…貫通孔
２５…収容溝
２６…面取部
２７（２７ａ、２７ｂ）…係止部
２８…螺子孔（第二の螺子孔）
２９…螺子（第二の螺子）
３０…螺子孔（第一の螺子孔）
３１…螺子（第一の螺子）
１００…管肉厚測定システム
Ｄａ…軸線方向（伝熱管２の中心軸の方向）
Ｄｃ…周方向（伝熱管２の中心軸に垂直な断面において、中心軸周りの方向）
Ｄｒ…径方向（伝熱管２の中心軸に垂直な方向）

Claims (6)

1. 伝熱管の肉厚を測定する管肉厚測定装置であって、
   前記伝熱管の管壁に超音波を発振し且つ前記管壁で反射する超音波を受信するセンサ部と、前記センサ部を固定する円筒部とを備えた超音波プローブと、
   前記円筒部が挿通され、前記円筒部を固定する固定部と、
   前記円筒部が挿通され、前記固定部に対して移動可能な移動部と、
   前記円筒部の周方向に等間隔に配置され、前記固定部と前記移動部に接続された少なくとも３つの伸縮機構と、
   前記周方向で隣り合う２つの前記伸縮機構の間に配置され、前記固定部と前記移動部を接続する付勢部材と
   を有し、
   前記伸縮機構は、
   両端に車輪が配置された棒状の平行脚部と、
   前記平行脚部と前記固定部とをそれぞれ異なる箇所で接続する棒状かつ回動可能な第一リンク及び第二リンクと、
   前記第二リンクと前記移動部とを接続する棒状かつ回動可能な第三リンクと
   を備え、
   前記付勢部材が伸びて前記移動部が前記固定部から離れることで、全ての前記平行脚部は、前記円筒部の径方向に同じ距離且つ互いに平行に移動して前記円筒部に近づき、
   前記付勢部材が縮んで前記移動部が前記固定部に近づくことで、全ての前記平行脚部は、前記径方向に同じ距離且つ互いに平行に移動して前記円筒部から離れること
   を特徴とする管肉厚測定装置。
2. 第一の螺子をさらに有し、
   前記移動部は、前記円筒部が挿通される方向に貫通し、且つ、前記第一の螺子に螺合する第一の螺子孔を備え、
   前記第一の螺子の先端を前記第一の螺子孔から前記移動部と前記固定部の間に突出させることで、前記付勢部材が縮んで前記移動部が前記固定部に近づく際、前記移動部は、前記先端で止まり、前記平行脚部が前記円筒部から離れる範囲は狭まること
   を特徴とする請求項１に記載の管肉厚測定装置。
3. 第二の螺子をさらに有し、
   前記固定部は、前記移動部に対向する面と反対側の面から、前記円筒部が挿通される方向に、前記第二の螺子に螺合する第二の螺子孔を備え、
   前記第二の螺子の頭部が前記円筒部の一部を引掛けること
   を特徴とする請求項２に記載の管肉厚測定装置。
4. 前記付勢部材は、バネまたはゴムであって、前記移動部と前記固定部が近づくように付勢すること
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の管肉厚測定装置。
5. 前記固定部は、全ての前記平行脚部の各々の位置に対応して前記径方向に凹んだ複数の収容溝をさらに備え、
   前記付勢部材が伸びて前記移動部が前記固定部から離れることで、全ての前記平行脚部が各々に対応する前記収容溝に収容されること
   を特徴とする請求項４に記載の管肉厚測定装置。
6. 伝熱管の肉厚を測定する管肉厚測定システムであって、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の管肉厚測定装置と、
   一端が前記円筒部に接続されたケーブルと、
   前記ケーブルの他端に接続された分析装置と、
   前記分析装置が演算した結果を表示する表示装置と
   を有し、
   前記分析装置は、前記センサ部が受信した超音波に基づいて前記演算を行い、前記結果である前記伝熱管の肉厚に関する情報を前記表示装置に表示させること
   を特徴とする管肉厚測定システム。
   

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