JPH10142207A - 超音波探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液槽内の空気を排除して鮮明な探傷像を得る
ことができる超音波探触子を提供する。 【解決手段】 超音波伝播媒質で満たされる水室４と、
超音波を送受信する複数の送受信素子２ａが配列してな
り、水室４内から水室４に形成された開口に向けて超音
波を送出するアレイ型超音波送受信装置２と、送受信素
子２ａの配列の長手方向に沿って水を噴射して供給する
給水管１ａ、１ｂとを備え、給水管１ａ、１ｂから噴射
される水により渦巻き状の水流を形成し、これにより水
室４内の気泡を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波伝播媒体を
介して超音波を送受信することにより被検体の検査を行
う超音波探触子に関する。

【０００２】

【従来の技術】水を溜める水槽内に超音波の送受信部を
設けた超音波探触子を用い、水槽の開口を被検体に向け
るようにして超音波の送受信を行う、いわゆる局部水浸
法による超音波検査が知られている。

【０００３】図５に示す従来の超音波探触子は、水槽２
０１と、超音波送受信装置２０２とを備える。被検体５
に水槽２０１の開口端を不図示のスキャナ等を用いて少
し離して設置するとともに、給水管２０１ａを介して水
槽２０１内に水を供給し水槽２０１内に水を充填させる
と、超音波送受信装置２０２の送受信部２０２ａから送
出された超音波は水槽２０１内の水を伝播して被検体５
に到達し、超音波は被検体５の表面あるいは内部で反射
される。被検体５で反射された超音波は再び水槽２０１
内の水を往路と逆向きに伝播し、送受信部２０１ａで受
信される。受信された反射波に基づいて被検体５の探傷
像が不図示の表示装置に表示される。超音波探触子を被
検体５に即して走査することにより、被検体５を非破壊
検査することができる。

【０００４】このように、局部水浸法では送受信部２０
２ａの周囲を水槽２０１で取り囲むことにより超音波の
伝播経路を水で満たしているので、被検体全体を水に浸
ける必要がなく、大型の被検体への適用が容易であると
いう利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】局部水浸法において被
検体５の鮮明な探傷像を得るためには、送受信部２０２
ａと被検体５との間での超音波の確実な伝播を確保する
必要があるが、水に混入した気泡等は超音波の伝播を妨
害しノイズとなるため、送受信部２０２ａへの気泡の付
着や水槽２０１内での気泡の発生等を抑える必要があ
る。

【０００６】しかし、従来の超音波探触子では、例え
ば、超音波送受信装置２０２の送受信部２０２ａに気泡
が一旦付着すると、付着した気泡が除去されずに残留し
たり、あるいは水槽２０１内に発生した気泡が水槽２０
１の外へ迅速に排除されにくい等の現象があり、被検体
５の探傷像の明瞭度を低下させる原因となっている。と
くに、超音波送受信装置２０２として複数の送受信素子
を備えた、いわゆるアレイ型の装置を用いた場合には、
気泡が超音波の伝播に与える影響が大きく、水槽２０１
内の空気を効率的に排除することがより重要となる。

【０００７】本発明の目的は、液槽内の空気を排除して
鮮明な探傷像を得ることができる超音波探触子を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
〜図４に対応づけて説明すると、請求項１に記載の発明
は、超音波伝播媒質を介して超音波を送受信することに
より、被検体５を検査する超音波探触子に適用される。
そして、超音波伝播媒質で満たされる液槽４と、超音波
を送受信する複数の送受信素子２ａが配列してなり、液
槽４内から液槽４に形成された開口に向けて超音波を送
出するアレイ型超音波送受信手段２と、送受信素子２ａ
の配列の長手方向に沿って超音波伝播媒質を噴射して前
記液槽４内に前記超音波伝播媒質を供給する媒質供給手
段１ａ、１ｂとを備えることにより上述の目的が達成さ
れる。請求項２に記載の発明は、超音波伝播媒質を介し
て超音波を送受信することにより、被検体５を検査する
超音波探触子に適用される。そして、超音波伝播媒質で
満たされる液槽４と、液槽４内から液槽４に形成された
開口に向けて超音波を送出する超音波送受信手段２と、
液槽内に超音波伝播媒体を供給する第１の媒質供給手段
１ｂと、第１の媒質供給手段１ｂにより形成される超音
波伝播媒体の流動によって液槽４内に発生する負圧の部
位Ｒ１に向けて超音波伝播媒質を供給する第２の媒質供
給手段１ａとを備えることにより上述の目的が達成され
る。請求項３に記載の発明は、超音波伝播媒質を介して
超音波を送受信することにより、被検体５を検査する超
音波探触子に適用される。そして、超音波伝播媒質で満
たされる液槽４と、液槽４内から液槽４に形成された開
口に向けて超音波を送出する超音波送受信手段２と、液
４槽内に超音波伝播媒質を噴射して供給する第１の媒質
供給手段１ａと、液槽４内に超音波伝播媒質を噴射して
供給する第２の媒質供給手段１ｂとを備え、第１の媒質
供給手段１ａにより形成される超音波伝播媒質の第１の
流動の方向と第２の媒質供給手段１ｂにより形成される
超音波伝播媒質の第２の流動の方向とが互いにほぼ逆向
きとされ、かつ第１の流動と第２の流動とが互いにずれ
た位置関係にあることにより上述の目的が達成される。

【０００９】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。

【００１０】

【発明の実施の形態】

−第１の実施の形態− 以下、図１〜図３を用いて本発明による超音波探触子の
第１の実施の形態について説明する。

【００１１】図１において、１は上下に開口した筒状の
水溜め治具、２は水溜め治具１の開口にはめ込まれ、水
溜め治具１の内部から下側の開口に向けて超音波を送出
するアレイ型の超音波送受信装置である。超音波送受信
装置２には多数の超音波送受信素子２ａが一列に配列し
て取付けられており、超音波送受信素子２ａを順次動作
させて超音波を送出することにより、超音波をＡＢ方向
に走査することができる。

【００１２】水溜め治具１には給水管１ａおよび給水管
１ｂが形成され、給水管１ａ、１ｂを介して水溜め治具
１内に水が供給されるようになっている。図１および図
２に示すように、給水管１ａおよび１ｂは水溜め治具１
の上端部から内壁面に向けて水溜め治具１内を貫通して
形成され、給水管１ａおよび１ｂの開口径はそれぞれ内
壁面側で絞られている。これにより水溜め治具１の上端
部から供給されて給水管１ａおよび１ｂを経由した水
が、水溜め治具１内に向けて勢いよく噴射され、水流を
形成する。

【００１３】検査時には、図１のように、水溜め治具１
の下側の開口端を被検体５に向けるように超音波探触子
を支持し、水溜め治具１の下側の開口端を被検体５に接
近させる。これにより、水溜め治具１の開口はわずかの
間隙を介して被検体５により塞がれるので、水溜め治具
１、超音波送受信装置２および被検体５により取り囲ま
れて水室４が形成される。

【００１４】図１および図２に示すように、給水管１ａ
および１ｂを通る給水の噴射方向はいずれも超音波送受
信素子２ａの配列方向と平行とされている。また、図２
に示すように、給水管１ａおよび１ｂの噴射軸は、断面
が矩形状の水室４の中心線１１からずれた位置に形成さ
れ、図２において給水管１ａの噴射軸は中心線１１の上
側に、給水管１ｂの噴射軸は中心線１１の下側に配置さ
れている。

【００１５】次に、以上のように構成された第１の実施
の形態の超音波探触子を用いて超音波検査を行う場合の
動作について説明する。水溜め治具１の開口端を被検体
５に接近させるように水溜め治具１を支持し、給水管１
ａおよび１ｂを介して水室４に水を供給する。被検体５
と水溜め治具１との隙間から水が漏洩するが、漏洩の速
度よりも給水速度の方が大きいため水室４内の水位は上
昇し、超音波送受信装置２の高さまで水が充填される。

【００１６】上述のように、水室４に向けて開口する給
水管１ａと給水管１ｂとは正対せず、互いにずれた位置
関係にあるので、給水管１ａおよび１ｂから供給される
水は、図２において時計回り方向に回転する渦巻きを水
室４内に形成する。給水管１ａおよび１ｂを介して供給
された水は水室４を満たし、余分の水は順次水溜め治具
１と被検体５との隙間から排出される。このように第１
の実施の形態では、水室４内に早い水流を形成している
ので、水室４内の気泡が細かく砕かれ、気泡が水と一緒
に外部に排出されやすくなる。このため水室４内に空気
が入ったとしても、混入した空気を短時間のうちに取り
除くことができる。

【００１７】第１の実施の形態では、給水管１ａおよび
１ｂから供給される水が、超音波送受信装置２の送受信
素子２ａの配列に沿った方向に噴射されるので、送受信
素子２ａの配列に沿って水流が形成される。このため、
送受信素子２ａに付着した気泡が効率的に除去される。

【００１８】給水管１ｂからの水の噴射は、周囲の水を
巻き込むような水流を作り出し、図３に示す領域Ｒ１の
部分の圧力を低下させる作用をもたらす。このため仮に
給水管１ａからの水の供給がなかったとした場合には、
領域Ｒ１の部分の圧力低下により領域Ｒ１に近接した被
検体５と水溜め治具１の間の水を吸込む水流が発生す
る。このため、被検体５と水溜め治具１の間から外部の
空気も同時に吸込んでしまい、水室４内に気泡を混入さ
せてしまう。

【００１９】ところが、第１の実施の形態では、給水管
１ｂの他に給水管１ａが設けられており、図２に示すよ
うに給水管１ａは領域Ｒ１を目標として水を噴射するよ
うにされているので、領域Ｒ１に水が効率的に供給さ
れ、領域Ｒ１の圧力の低下が防止される。したがって、
被検体５と水溜め治具１の間から空気を吸込む現象を回
避することができるので、水室４内に気泡を混入させる
おそれがない。

【００２０】このことは、給水管１ａと給水管１ｂとを
入替えて考えても同様のことがいえる。すなわち、給水
管１ｂを介して噴射される水の影響を受けて、本来なら
ば領域Ｒ２に負圧が発生し、気泡の混入が起こるところ
であるが、実際には給水管１ａから噴射される水が領域
Ｒ２に向けて供給されているので、領域Ｒ２の圧力低下
が防止される。このため、領域Ｒ２の圧力低下に基づく
気泡の混入も防止されることとなる。

【００２１】第１の実施の形態では、給水管１ａおよび
給水管１ｂから噴射される水の方向は互いに１８０度反
転しており、しかもそれぞれの噴射軸が互いにずれて配
置されているので、水室４内では定常的な渦が形成され
る。このような渦の作用によって気泡が細かく砕かれる
ので、被検体５と水溜め治具１との隙間から排出される
水と一緒に空気が排出されやすくなる。

【００２２】第１の実施の形態では、超音波伝播媒体と
して水を用いているが、他の媒質、例えばフロン系溶媒
等を使用することもできる。また第１の実施の形態で
は、給水管１ａおよび給水管１ｂを設け２方向から水を
噴射するようにしているが、例えば給水管を１つのみと
し、１方向から水を噴射することにより、送受信素子２
ａの配列に沿った水流を形成するようにしてもよい。

【００２３】−第２の実施の形態− 以下、図４を用いて本発明による超音波探触子の第２の
実施の形態について説明する。図４は、第２の実施の形
態の超音波探触子を被検体の側から見た図であり、図４
は、第１の実施の形態を説明する図２に対応するもので
ある。

【００２４】図４に示すように、第２の実施の形態の超
音波探触子は、第１の実施の形態よりも超音波送受信装
置の送受信素子１０２ａの数を増加させたものであり、
超音波送受信装置１０２の長さが第１の実施の形態に比
較してより長くされている。

【００２５】第２の実施の形態では、超音波送受信装置
１０２、水溜め治具１０１および被検体（不図示）によ
り取り囲まれて形成される水室１０４には、給水管１０
１ａ、１０１ｂ、１０１ｃおよび１０１ｄを介して水が
供給される。図４に示すように、互いに対向して設けら
れた給水管１０１ａおよび給水管１０１ｂは、互いに１
８０度反転した方向に水を噴射し、その噴射軸は互いに
ずらされている。さらに給水管１０１ｃは給水管１０１
ａからの水流を、給水管１０１ｄは給水管１０１ｂから
の水流をそれぞれ補助する方向の水流を生じさせる。す
なわち、図４に示すように、給水管１０１ｃは給水管１
０１ａの噴射方向に対してわずかに傾いた角度で、給水
管１０１ｄは給水管１０１ｂの噴射方向に対してわずか
に傾いた角度で、それぞれ水を噴射する。

【００２６】第２の実施の形態では、給水管１０１ａ、
１０１ｂ、１０１ｃおよび１０１ｄによって、水室１０
４内に渦巻き状の水流を形成している。給水管１０１ｃ
および１０１ｄによって水流を補強しているので、第１
の実施の形態より全長が大きい超音波送受信装置１０２
を用いているにもかかわらず、超音波送受信装置１０２
の全体に対して充分な強度の水流を与えることができ
る。したがって、送受信素子１０２ａの表面に付着した
気泡を効率的に除去することができる。また、充分な強
度の渦巻き状の水流を獲得することにより、気泡を細か
く砕き気泡の排出を容易なものとしている。

【００２７】また、第２の実施の形態では、給水管１０
１ａからの水の噴射により負圧が生じる領域Ｒ４に向け
て給水管１０１ｄからの水流を当てるようにし、給水管
１０１ｂからの水の噴射により負圧が生じる領域Ｒ３に
向けて給水管１０１ｃからの水流を当てるようにしてい
るので、給水管１０１ａあるいは給水管１０１ｂからの
水の噴射に起因する圧力低下を効果的に抑制することが
でき、これにより気泡の混入を防止することができる。

【００２８】発明の実施の形態および請求項の記載にお
いて、給水管１ａおよび１ｂは媒質供給手段に、超音波
送受信装置２は超音波送受信手段に、水室４は水槽に、
それぞれ対応する。

【００２９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、送受信
素子の配列の長手方向に沿って超音波伝播媒質を噴出し
て供給する媒質供給手段を備えるので、超音波伝播媒質
の流れにより効率的に送受信素子に付着した気泡を除去
することができる。請求項２に記載の発明によれば、液
槽内に超音波伝播媒体を供給する第１の媒質供給手段
と、第１の媒質供給手段により形成される超音波伝播媒
体の流動によって液槽内に発生する負圧の部位に向けて
超音波伝播媒質を供給する第２の媒質供給手段とを備え
るので、第１の媒質供給手段に起因する負圧を抑制する
ことができ、負圧の発生に基づく気泡の混入を防止でき
る。請求項３に記載の発明によれば、液槽内に超音波伝
播媒質を供給する第１の媒質供給手段と、第１の媒質供
給手段により形成される超音波伝播媒質の第１の流動の
方向と逆向きで、かつ第１の流動からずれた位置に超音
波伝播媒質の第２の流動を生じさせる第２の媒質供給手
段とを備えるので、気泡を細かく砕いて空気を迅速に排
出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波探触子の第１の実施の形態
を示す図。

【図２】図１におけるｂ−ｂ線方向からみた水室の部分
を示す図。

【図３】図１における領域Ｒ１の部分を拡大して示した
部分拡大図。

【図４】本発明による超音波探触子の第２の実施の形態
を示す図。

【図５】従来の超音波探触子を示す図。

【符号の説明】

１ 水溜め治具 １ａ 給水管 １ｂ 給水管 ２ 超音波送受信装置 ２ａ 送受信素子 ４ 水室 ５ 被検体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波伝播媒質を介して超音波を送受信
   することにより、被検体を検査する超音波探触子におい
   て、 前記超音波伝播媒質で満たされる液槽と、 超音波を送受信する複数の送受信素子が配列してなり、
   前記液槽内から前記液槽に形成された開口に向けて超音
   波を送出するアレイ型超音波送受信手段と、 前記送受信素子の配列の長手方向に沿って前記超音波伝
   播媒質を噴射して前記液槽内に前記超音波伝播媒質を供
   給する媒質供給手段とを備えることを特徴とする超音波
   探触子。
2. 【請求項２】 超音波伝播媒質を介して超音波を送受信
   することにより、被検体を検査する超音波探触子におい
   て、 前記超音波伝播媒質で満たされる液槽と、 前記液槽内から前記液槽に形成された開口に向けて超音
   波を送出する超音波送受信手段と、 前記液槽内に前記超音波伝播媒体を供給する第１の媒質
   供給手段と、 前記第１の媒質供給手段により形成される前記超音波伝
   播媒体の流動によって前記液槽内に発生する負圧の部位
   に向けて前記超音波伝播媒質を供給する第２の媒質供給
   手段とを備えることを特徴とする超音波探触子。
3. 【請求項３】 超音波伝播媒質を介して超音波を送受信
   することにより、被検体を検査する超音波探触子におい
   て、 前記超音波伝播媒質で満たされる液槽と、 前記液槽内から前記液槽に形成された開口に向けて超音
   波を送出する超音波送受信手段と、 前記液槽内に前記超音波伝播媒質を噴射して供給する第
   １の媒質供給手段と、 前記液槽内に前記超音波伝播媒質を噴射して供給する第
   ２の媒質供給手段とを備え、 前記第１の媒質供給手段により形成される前記超音波伝
   播媒質の第１の流動の方向と前記第２の媒質供給手段に
   より形成される前記超音波伝播媒質の第２の流動の方向
   とが互いにほぼ逆向きとされ、かつ前記第１の流動と前
   記第２の流動とが互いにずれた位置関係にあることを特
   徴とする超音波探触子。