特許 5662678 配管肉厚測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5662678

(24)【登録日】2014年12月12日

(45)【発行日】2015年2月4日

(54)【発明の名称】配管肉厚測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 17/02 20060101AFI20150115BHJP

【ＦＩ】

   G01B17/02 B

【請求項の数】13

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2009-297770(P2009-297770)

(22)【出願日】2009年12月28日

(65)【公開番号】特開2011-137712(P2011-137712A)

(43)【公開日】2011年7月14日

【審査請求日】2012年11月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】志子田 繁一

(72)【発明者】

【氏名】岡内 宏憲

【審査官】 目黒 大地

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０１０５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０５６８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１７２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２０１６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０７０７１１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−２２２３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２１９８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１５１００３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ１７／００−１７／０８

Ｇ０１Ｎ２９／００−２９／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

棒状のアーム部材と、
当該アーム部材の長手方向に直交する方向を直交方向としたときに、前記アーム部材の先端に、当該アーム部材に対して前記直交方向となる位置に配置されて固定され、前記アーム部材の後端に向かう位置で配管の外面に当接する当接部位を有する、位置決め部材と、
当該位置決め部材の前記当接部位において、前記アーム部材の前記後端に向かって設けられ、前記配管が当接した状態で、当該配管の外面の法線方向に沿って進退可能に構成される超音波探触子と、
当該超音波探触子を前記長手方向に沿って進退移動させるアクチュエータと、を備えている、配管肉厚測定装置。

【請求項2】

棒状のアーム部材と、
当該アーム部材の長手方向に直交する方向を直交方向としたときに、前記アーム部材の先端に、前記直交方向に沿って設けられ、配管の外面に当接する当接部位を有する、位置決め部材と、
当該位置決め部材の前記当接部位に前記配管が当接した状態で、当該配管の外面の法線方向に沿って進退可能に設けられた超音波探触子と、
当該超音波探触子を前記法線方向に沿って進退移動させるアクチュエータと、を備え、
前記直交方向において、前記位置決め部材から前記アーム部材に向かう側を後側、その反対側を前側としたときに、前記位置決め部材は、前記アーム部材の前記先端で前側となる位置で前記直交方向となる位置に配置されて固定され、
前記超音波探触子は、その進退方向が前記長手方向となるように、前記位置決め部材の前記当接部位に設けられている、配管肉厚測定装置。

【請求項3】

前記超音波探触子に隣接する位置に設けられ、当該超音波探触子と前記配管の外面との間にカプラントを供給するカプラント供給器を備えている、請求項１または２に記載の配管肉厚測定装置。

【請求項4】

前記超音波探触子に隣接する位置に設けられ、前記配管の外面に対して、空気流を噴射する空気噴射器を備えている、請求項１または２に記載の配管肉厚測定装置。

【請求項5】

前記超音波探触子に隣接する位置に設けられ、前記配管の外面を撮像する撮像器を備えている、請求項１または２に記載の配管肉厚測定装置。

【請求項6】

前記位置決め部材は、着脱可能なＶブロックであり、当該ＶブロックのＶ溝の内面に前記超音波探触子が進退可能に設けられている、請求項１または２に記載の配管肉厚測定装置。

【請求項7】

前記アクチュエータは、エアシリンダである、請求項１または２に記載の配管肉厚測定装置。

【請求項8】

前記位置決め部材、前記アクチュエータおよび前記超音波探触子は、一体化されて肉厚測定ユニットとして構成され、前記アーム部材から着脱可能となっている、請求項１または２に記載の配管肉厚測定装置。

【請求項9】

前記肉厚測定ユニットと交換可能に構成され、前記配管の外面の付着物を除去する付着物除去ユニットをさらに備えている、請求項８に記載の配管肉厚測定装置。

【請求項10】

前記付着物除去ユニットは、付着物を削り取って除去する研削器と、当該研削器を前記アーム部材に対して相対的に移動させる研削器移動機構とを備えている、請求項９に記載の配管肉厚測定装置。

【請求項11】

前記研削器移動機構は、前記アーム部材の前記長手方向、前記直交方向、当該直交方向を軸とした回転方向の少なくともいずれかの方向に、前記研削器を移動させるよう構成されている、請求項１０に記載の配管肉厚測定装置。

【請求項12】

前記研削器に隣接する位置に設けられ、前記配管の外面を撮像する撮像器を備えている、請求項１０に記載の配管肉厚測定装置。

【請求項13】

前記研削器が、グラインダまたはベルトサンダである、請求項１０に記載の配管肉厚測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボイラ等が備える配管の肉厚を、超音波探触子（プローブ）により測定する配管肉厚測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ボイラの定期検査では様々な測定、試験等が行われるが、そのうちの一つに、配管の減肉または割れ等を検出するための超音波探傷検査が挙げられる。例えば、超音波探触子により配管の肉厚（管厚）を測定し、各種配管の減肉の状況または傾向を把握する（配管肉厚測定）。この測定によって、配管が十分な強度あるいは耐久度等を有しているか否かについて判定することができるので、噴破等の事故が生ずる前に配管の交換または補強等の保全作業を行うことが可能となる。

【0003】

ところで、ボイラが備える過熱器は多数の過熱器管からなっているが、これら過熱器管は、狭い間隔で密集して配されているだけでなく、例えばつづら折り構造等のような折り曲げ構造で配されていることも多い。このような密集した管群においては、通常、超音波探傷検査にとって十分な作業空間を確保することが困難となるので、検査技術者の手の届く範囲の配管のみについて、手探傷（検査技術者の手動の走査による超音波探傷）による検査がもっぱら行われている。

【0004】

そこで、従来から、手探傷または自動探傷を問わず、検査技術者の手の届かない範囲の配管に対しても配管肉厚測定を可能とする技術が種々提案されている。

【0005】

例えば、特許文献１には、被検管の隙間に挿入する伸縮自在な操作軸、当該操作軸の先端に回動可能に取り付けられた検査機構本体、当該検査機構本体に搭載された被検管の肉厚測定手段および外観検査手段、前記検査機構本体を被検査部に支持するクランプ機構、前記肉厚測定手段からの情報を肉厚値として表示する超音波肉厚測定装置、前記外観検査手段で得られた映像情報を表示するモニタを備える管群の検査装置が開示されている。

【0006】

また、特許文献２には、ボイラ伝熱管の肉厚検査装置であって、本体上部の左右に取り付けられた上部アーム機構を介して設けられる上部ローラ、上下動させるスライド機構の左右に取り付けられた下部アーム機構を介して設けられる下部ローラ、および本体内部に本体から出没自在の駆動ロータ出没機構を介して設けられる駆動ローラを、ボイラ伝熱管に押し付けて肉厚検査装置自身を保持するとともに、肉厚検査装置自身を管軸方向及び上下方向に移動させて、肉厚検査センサ出没機構を作動させ、超音波探触子ヘッド部をボイラ伝熱管に押し付けてボイラ伝熱管の肉厚を検査する構成の肉厚検査装置が開示されている。

【0007】

なお、前述したような配管の外部から超音波探傷検査を行うのではなく、例えば、特許文献３に開示される管内挿入式超音波探傷検査装置のように、配管の内部から超音波探傷検査を行う技術も知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００５−２０１６６４号公報

【特許文献2】特開２００６−３０８５５５号公報

【特許文献3】特開平０９−１４５６８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、前述した従来の技術では、簡便な操作で迅速かつ適切に配管肉厚測定を行うことは困難となっている。

【0010】

まず、特許文献１に開示の管群の検査装置は、伸縮自在の操作軸の先端に検査機構が設けられている構成を有するので、使用者（検査員）が操作軸を掴んで、検査対象の配管近くまで検査機構本体を挿入することができるが、その後には、検査対象の管の全周を検査するために、検査機構本体を回動させたり操作軸を押し引きしたりする複雑な操作を行わなければならない。

【0011】

また、特許文献２に開示の肉厚検査装置は、前記上部ローラ、前記駆動ローラおよび前記下部ローラを備えているため、管群の管軸方向および上下方向に自在に移動でき、前記スライド機構を備えているため、管群の間隙寸法が変動しても安定して移動できるとされている。しかしながら、実際のボイラにおいては、管群の間隔寸法だけでなく作業環境も異なる上に、経年変化で各管に顕著な曲がり等の変形が生じている場合がある。それゆえ、この肉厚検査装置を実際のボイラ等に適用することは困難となっている。

【0012】

また、この肉厚検査装置は、複雑な構成を有していることから相対的に大きな寸法を有している。例えばボイラの過熱器管において検査スペースとして供することができる空間は非常に狭く、作業者は立ち上がることもできない程度に狭い環境も多い。それゆえ、大型の肉厚検査装置を持ち込んで過熱器管に設置するだけで、作業者には相当の負担が生じることとなる。

【0013】

一方、特許文献３に開示された管内挿入式超音波探傷検査装置のように、配管の内部から肉厚を連続して測定する技術は、この分野で実用化されている代表的な技術と言えるが、特許文献２に開示の肉厚検査装置と同様に、その構成が大掛かりであるため、作業者には相当の負担が生じる。しかも、特許文献３では、ボイラ管を切断することなくボイラ管内面の超音波探傷を実施することができるとされているが、実際の検査においては、プローブヘッドをボイラ管の内部に挿入するために、配管の一部を予め切断したり配管の接続部位を分解したりする必要がある。さらに、プローブヘッドを配管内に送り込んで手元に引っ張り出しながら検査するため、配管の内部でプローブヘッドが詰まってしまうおそれもある。

【0014】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、ボイラの過熱器管等のように、密集した状態で配される管群に対して簡便な操作で、迅速かつ適切に配管肉厚測定を行うことができる配管肉厚測定装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明に係る配管肉厚測定装置は、前記の課題を解決するために、棒状のアーム部材と、当該アーム部材の長手方向に直交する方向を直交方向としたときに、前記アーム部材の先端に、当該アーム部材に対して前記直交方向となる位置に配置されて固定され、前記アーム部材の後端に向かう位置で配管の外面に当接する当接部位を有する、位置決め部材と、当該位置決め部材の前記当接部位において、前記アーム部材の前記後端に向かって設けられ、前記配管が当接した状態で、当該配管の外面の法線方向に沿って進退可能に構成される超音波探触子と、当該超音波探触子を前記長手方向に沿って進退移動させるアクチュエータと、を備えている構成である。
また、本発明に係る配管肉厚測定装置は、棒状のアーム部材と、当該アーム部材の長手方向に直交する方向を直交方向としたときに、前記アーム部材の先端に、前記直交方向に沿って設けられ、配管の外面に当接する当接部位を有する、位置決め部材と、当該位置決め部材の前記当接部位に前記配管が当接した状態で、当該配管の外面の法線方向に沿って進退可能に設けられた超音波探触子と、当該超音波探触子を前記法線方向に沿って進退移動させるアクチュエータと、を備え、前記直交方向において、前記位置決め部材から前記アーム部材に向かう側を後側、その反対側を前側としたときに、前記位置決め部材は、前記アーム部材の前記先端で前側となる位置で前記直交方向となる位置に配置されて固定され、前記超音波探触子は、その進退方向が前記長手方向となるように、前記位置決め部材の前記当接部位に設けられている構成であってもよい。

【0016】

前記構成によれば、位置決め部材がアーム部材の先端で折れ曲がったような形状で設けられているため、当該位置決め部材を、密集する管群の隙間に容易に挿入することができる。さらに、前記管群のうち測定対象の管（対象管）の外面に位置決め部材を当接することによって測定位置を決定し、その後に、アクチュエータによって超音波探触子を進出させて、当該超音波探触子を対象管の外面に法線方向から当接させることができる。これにより、対象管における肉厚の測定位置を適切かつ再現性よく決定することができるとともに、適切な方向および好適な押圧力で超音波探触子を対象管の外面に対して当接させることができる。その結果、例えば、ボイラの過熱器管等の密集する管群についての肉厚測定を、迅速かつ容易に行うことができる。

【0017】

前記配管肉厚測定装置においては、さらに、前記超音波探触子に隣接する位置に設けられ、当該超音波探触子と前記配管の外面との間にカプラントを供給するカプラント供給器を備えていることが好ましく、前記超音波探触子に隣接する位置に設けられ、前記配管の外面に対して、空気流を噴射する空気噴射器を備えていることが好ましく、前記超音波探触子に隣接する位置に設けられ、前記配管の外面を撮像する撮像器を備えていることが好ましい。

【0018】

前記各構成によれば、カプラント供給器を備えていれば、位置決め部材を当接させた状態で、対象管における測定位置にカプラントを塗布でき、空気噴射器を備えていれば、前記測定位置に付着する塵埃等を容易に除去することができ、撮像器を備えていれば、位置決め部材の当接前に対象管の外面を観察することができる。これにより、カプラントの供給、塵埃の除去等のために管群から配管肉厚測定装置を毎回引き抜く必要がなく、撮像器を備えていれば、対象管の決定も容易とすることができる。

【0019】

なお、前記各部材または機構等の具体的な構成は特に限定されないが、前記位置決め部材は、着脱可能なＶブロックであり、当該ＶブロックのＶ溝の内面に前記超音波探触子が進退可能に設けられているとより好ましく、前記アクチュエータは、エアシリンダであることがより好ましい。

【0020】

前記配管肉厚測定装置においては、前記位置決め部材、前記アクチュエータおよび前記超音波探触子は、一体化されて肉厚測定ユニットとして構成され、前記アーム部材から着脱可能となっていることが好ましく、前記肉厚測定ユニットと交換可能に構成され、前記配管の外面の付着物を除去する付着物除去ユニットをさらに備えていることがより好ましい。

【0021】

前記構成によれば、肉厚測定ユニットが着脱可能に構成されているので、例えば、管群または対象管の種類に応じて複数種類の肉厚測定ユニットを準備し、適宜交換することが可能であり、また、付着物除去ユニット等、他の機能ユニットに交換することも可能となる。さらに、付着物除去ユニットを備えていることで、対象管の外面に付着したスケール等の付着物を除去してから肉厚の測定を行うことができるので、実質的に管群を構成する全ての配管を対象管とすることができる。

【0022】

前記付着物除去ユニットの具体的な構成は特に限定されないが、例えば、前記付着物除去ユニットは、付着物を削り取って除去する研削器と、当該研削器を前記アーム部材に対して相対的に移動させる研削器移動機構とを備えている構成を挙げることができる。この構成において、前記研削器移動機構は、前記アーム部材の前記長手方向、前記直交方向、当該直交方向を軸とした回転方向の少なくともいずれかの方向に、前記研削器を移動させるよう構成されていると、より好ましい。また、付着物除去ユニットにおいても、前記研削器に隣接する位置に設けられ、前記配管の外面を撮像する撮像器を備えていることがより好ましい。なお、前記研削器の具体的な構成は特に限定されないが、代表的な例として、グラインダまたはベルトサンダを挙げることができる。

【0023】

なお、本発明においては、肉厚測定ユニットおよび付着物除去ユニットが交換可能になっている構成に限定されず、配管肉厚測定装置および配管付着物除去装置の組合せからなる配管肉厚測定セットとして構成されてもよい。

【発明の効果】

【0024】

以上のように、本発明によれば、ボイラの過熱器管等のように、密集した状態で配される管群に対して簡便な操作で、迅速かつ適切に配管肉厚測定を行うことができる配管肉厚測定装置を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施の形態１に係る配管肉厚測定装置の全体構成を模式的に示す平面図である。

【図2】図１に示す配管肉厚測定装置が備える位置決め部材および肉厚測定部の構成の一例を示す斜視図である。

【図3】図１に示す位置決め部材および肉厚測定部の平面図である。

【図4】図３に示す位置決め部材および肉厚測定部のＸＸ線矢視断面図である。

【図5】図４に示す肉厚測定部における超音波探触子が進出する動作を示す模式図である。

【図6】図２ないし図４に示す位置決め部材において、当接面の傾斜が異なる構成例を示す模式図である。

【図7】図１に示す配管肉厚測定装置に接続される配線および配管等の一例と使用環境の一例とを示す模式図である。

【図8】図７に示す配管肉厚測定装置に接続されるエア配管の構成の一例を示す模式図である。

【図9】図７に示す使用環境で配管肉厚測定装置により配管を測定する状態の一例を示す部分斜視図である。

【図10】（ａ）〜（ｄ）は、図９に示す状態において、位置決め部材および肉厚測定部での肉厚の測定に至るまでの動作を模式的に説明する工程図である。

【図11】本発明の実施の形態２に係る配管肉厚測定装置の全体構成を模式的に示す平面図である。

【図12】（ａ），（ｂ）は、図１１に示す配管肉厚測定装置が備える研削器および研削器固定部の構成の一例を示す平面図である。

【図13】図１１に示す配管肉厚測定装置に接続される配線および配管等の一例と使用環境の一例とを示す模式図である。

【図14】図７に示す配管肉厚測定装置のうち付着物除去ユニットを備えた構成において接続されるエア配管の構成の一例を示す模式図である。

【図15】（ａ）〜（ｃ）は、図１１に示す配管肉厚測定装置において、配管の肉厚の測定前に、当該配管の外面に付着する付着物を除去する動作を模式的に説明する工程図である。

【図16】本発明の実施の形態３に係る配管肉厚測定装置が備える研削器移動機構の構成の一例を示す部分斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

【0027】

（実施の形態１）
［配管肉厚測定装置の構成］
本実施の形態に係る配管肉厚測定装置の基本的な構成について、図１〜図６を参照して具体的に説明する。

【0028】

図１に示すように、本実施の形態に係る配管肉厚測定装置１０Ａは、アーム部材１１、肉厚測定部１２、継手部材１３、および位置決め部材１４、並びに、図１には図示されない配線および配管等を備えている。

【0029】

アーム部材１１は、棒状であって、その先端１１ａに継手部材１３を介して肉厚測定部１２および位置決め部材１４が設けられている。また、その後端１１ｂは、後述するように、使用者によって把持される部位となっている。継手部材１３は、本実施の形態では細長い平板状であって、測定面１３１にアーム部材１１の先端１１ａが固定され、この固定部位に隣接して肉厚測定部１２が取り付けられている。測定面１３１の裏面である背面１３２は、アーム部材１１の後端１１ｂを使用者が把持した状態では、当該使用者から見て外側となり、全体的に実質的な平坦面となっている。

【0030】

なお、以下の説明では、使用者がアーム部材１１の後端１１ｂを把持した状態で、当該使用者から見て手前側を「内側」と称し、図中矢印Ｄi で示す。また、内側の反対側を「外側」と称し、図中矢印Ｄiiで示す。これら内側および外側に沿った方向は、アーム部材１１の長手方向に対応するので、必要に応じて「縦」方向と称し、縦方向に直交する方向を「横」方向と称する。さらに、位置関係を説明する便宜上、横方向のうち、肉厚測定部１２および位置決め部材１４からアーム部材１１に向かう側（図１では、図中向かって左から右側）を「後側」と称し、図中矢印Ｄiii で示す。なお、後側の反対側を「前側」と称するが、図中では矢印で示さない。

【0031】

本実施の形態では、図２に示すように、アーム部材１１の先端１１ａには、正方形状の鍔１１ｃが設けられ、この鍔１１ｃの各角付近の位置で、当該鍔１１ｃを貫通して継手部材１３に及ぶように、六角ボルト等の固定部材１５１を螺合することで、先端１１ａに継手部材１３が固定されている。これにより、継手部材１３の長手方向がアーム部材１１の長手方向に直行する方向、すなわち横方向に沿って位置する。それゆえ、継手部材１３の測定面１３１に固定されている肉厚測定部１２および位置決め部材１４を横方向に沿って設けられることになる。

【0032】

この状態では、使用者が、アーム部材１１の後端１１ｂを把持した状態で、先端１１ａの前側に肉厚測定部１２および位置決め部材１４が位置する。しかも、継手部材１３の背面１３２に固定部材１５１が配されるようなことがなく、背面１３２を実質的に平坦となっている。背面１３２が平坦であれば、後述するように、肉厚測定部１２および位置決め部材１４を管群に挿入しやすくすることができる。

【0033】

アーム部材１１および継手部材１３の具体的な構成は特に限定されず、広く機械分野で公知の各種部材を用いることができる。また、図１に示す構成では、アーム部材１１は単一の棒状部材として構成されているが、これに限定されず、複数の棒状部材を接続して１本のアーム部材１１となっている構成であってもよいし、大径の円筒状部材に、より径の小さな円筒状部材または棒状部材が進退可能に収容されているような伸縮自在となっている構成であってもよい。また、継手部材１３は、平板状ではなく棒状であってもよいし、湾曲した形状であってもよい。さらに継手部材１３は、独立した部材でなくてもよく、例えば、アーム部材１１の先端１１ａに一体化されてもよいし、後述する肉厚測定部１２に一体化されてもよい。また、アーム部材１１の先端１１ａに継手部材１３を固定する構成も前記構成に限定されない。

【0034】

肉厚測定部１２は、図１では、模式的に直方体状で図示しており、内部に超音波探触子２１、アクチュエータ２２、図１には図示されないカプラント吐出ノズル、エア噴射ノズル、および固体撮像素子等を備えている。また、肉厚測定部１２は、その外側が継手部材１３の測定面１３１に取り付けられ、その内側には位置決め部材１４が取り付けられている。位置決め部材１４は、本実施の形態では、断面がＶ字状となっているＶブロックとして構成されている。肉厚測定部１２の内部に設けられている超音波探触子２１は、Ｖ字状の谷間（Ｖ溝）に当たる部位に位置しており、アクチュエータ２２は、この超音波探触子２１に隣接する位置に設けられている。なお、図１では、超音波探触子２１の大部分およびアクチュエータ２２は肉厚測定部１２内に収容されているので、図中点線で示している。

【0035】

肉厚測定部１２および位置決め部材１４について、より具体的に説明すると、図２および図３に示すように、Ｖブロックの位置決め部材１４は、互いに対向してＶ字状の断面を形成するブロック片１４ａ，１４ｂと、これらブロック片１４ａ，１４ｂを固定する裏板１４ｃとから構成されている。ブロック片１４ａ，１４ｂは、その断面がいずれも直角台形状で、直角台形の傾斜辺に対応する面（Ｖ溝の内面）が、それぞれ当接面１４１ａ，１４１ｂとなっている。ブロック片１４ａ，１４ｂは、これら当接面１４１ａ，１４１ｂが互いに対向する位置関係で裏板１４ｃに固定されている。また、当接面１４１ａ，１４１ｂの間には、一定間隔の谷面（Ｖ溝の内面）１４２が形成され、この谷面１４２の中央部に超音波探触子２１が位置している。

【0036】

図２および図３に示すように、谷面１４２には、超音波探触子２１に隣接して固体撮像素子２５が設けられている。また、ブロック片１４ｂを貫通する形で、超音波探触子２１に向かってカプラント吐出ノズル２３およびエア噴射ノズル２４が設けられている（特に図３参照）。超音波探触子２１および固体撮像素子２５には、配線３１および配線３５がそれぞれ接続され、後述するように、これら配線３１および配線３５は、電源およびモニタ等に接続されている。また、カプラント吐出ノズル２３およびエア噴射ノズル２４は、それぞれ配管３３および配管３４に接続され、これら配管３３および配管３４は、後述するように、エアコンプレッサに直接または間接的に接続されている。

【0037】

図２および図３に示す構成では、ブロック片１４ａはアーム部材１１に近い側に位置し、ブロック片１４ｂは、アーム部材１１から離れた側に位置している。このうち、ブロック片１４ａには、当接面１４１ａの中央に、当該当接面１４１ａを横方向に分断するように大切り欠き１４３が形成されている。この大切り欠き１４３が形成されることで、後述するように、オフセット金具１５２およびアクチュエータ２２の可動部位を移動可能とするための空間が確保される。また、ブロック片１４ｂには、当接面１４１ｂの中央かつ谷面１４２寄りの一部に、小切り欠き１４４が形成されている。この小切り欠き１４４は、カプラント吐出ノズル２３およびエア噴射ノズル２４を、谷面１４２の超音波探触子２１に向かって配置させるための開口となっている。

【0038】

前述したように、超音波探触子２１はアクチュエータ２２により進退移動可能に構成されている。その具体的構成は特に限定されないが、本実施の形態では、図３および図４に示すように、アクチュエータ２２の可動部位と超音波探触子２１との間にオフセット金具１５２を介在させる構成が採用される。

【0039】

具体的には、図３のＸＸ線矢視断面図である図４に示すように、オフセット金具１５２は、クランク状の形状を有する金属製の板部材であり、その両端部が横方向に位置し、両端部をつなぐ中央部が縦方向に位置している。オフセット金具１５２の両端部のうち、外側に位置する一方の端部の内側面には、超音波探触子２１の後端が取り付けられているとともに、内側に位置する他方の端部には、アクチュエータ２２の可動端１５３が貫通する形で取り付けられている。

【0040】

この構成によれば、図５における向かって左側に示すように、待機状態では、肉厚測定部１２の内部に収容されているが、向かって右側に示すように、測定状態では、アクチュエータ２２の動作によって可動端１５３が内側（矢印Ｄi 方向）に進出し、この可動端１５３の移動がオフセット金具１５２を介して超音波探触子２１の後端に伝達されることで、超音波探触子２１が内側に進出する。なお、測定状態から待機状態へ戻るときには、この逆の動作が行われる。この点については、測定方法の詳細とともに後述する。

【0041】

位置決め部材１４の具体的な構成は特に限定されないが、本実施の形態では、ブロック片１４ａ，１４ｂは、ウレタン樹脂等の弾性材料で構成されている。これにより、肉厚の測定対象となる配管に位置決め部材１４を当接させるときに、配管に対する衝撃が抑制され、また、微細な外形の相違を、ブロック片１４ａ，１４ｂの弾性によって吸収することが可能となる。また、裏板１４ｃの具体的な構成も特に限定されず、金属板等、Ｖブロックの形状を保持できる程度の剛性または強度を有する板状部材を用いることができる。なお、以下の説明では、便宜上、前記「肉厚の測定対象となる配管」を、「対象管」と称する場合がある。

【0042】

また、位置決め部材１４は、本実施の形態では、肉厚測定部１２から着脱可能に構成されている。具体的な構成は特に限定されないが、例えば複数の六角ボルト等の固定部材１５４が用いられている。具体的には、図２および図３に示すように、ブロック片１４ａ，１４ｂには、直角台形の上底に対応する面に複数の固定用孔１４５が形成され、図４に示すように、この固定用孔１４５に固定部材１５４が内挿された状態で、肉厚測定部１２に設けられたネジ孔に螺合している。したがって、固定部材１５４を取り外せば、肉厚測定部１２から位置決め部材１４を取り外すことができる。

【0043】

さらに、位置決め部材１４が着脱可能であれば、位置決め部材１４として、当接面１４１ａ，１４１ｂの傾斜角が異なる構成のものを複数準備しておき、対象管の外径または外面の状態等に応じて、好適なものを選択して取り付けることもできる。例えば、図６に模式的に示すように、図中実線で示すように、当接面１４１ａ，１４１ｂの傾斜角が標準的な角度となっている位置決め部材１４を「位置決め部材１４−０」とすれば、図中一点鎖線で示すように、当接面１４１ａ，１４１ｂの傾斜角が小さく、外径がより大きい対象管を測定するときに用いられる位置決め部材１４−１、あるいは、図中二点鎖線で示すように、当接面１４１ａ，１４１ｂの傾斜角が大きく、外径が小さい対象管を測定するときに用いられる位置決め部材１４−２を、位置決め部材１４−０とは別に準備しておき、対象管に応じて、これら位置決め部材１４−０〜２を、適宜、取り替えて肉厚の測定を行うこともできる。

【0044】

なお、当接面１４１ａ，１４１ｂにより形成される角度は特に限定されず、対象管の種類等に応じて適宜設定される。一般的には、３５〜４５°の範囲内であればよい。また、位置決め部材１４の奥行きの間隔（ブロック片１４ａ，１４ｂの長さ）が小さすぎると、対象管の外面に当接する面積が小さくなりすぎて、肉厚測定のための位置を適切に決定できないおそれがあるので、ある程度の間隔を有していることが望ましい。この間隔も対象管の種類に応じて適宜設定されるが、例えば、４０〜８０ｍｍの範囲内、好ましくは５０〜７０ｍｍの範囲内、より好ましくは６０ｍｍを挙げることができる。

【0045】

肉厚測定部１２の具体的な構成も特に限定されない。例えば、超音波探触子２１としては、配管の探傷技術の分野で公知のものを好適に用いることができる。また、アクチュエータ２２としては、本実施の形態では、エアシリンダが用いられているが、これに限定されず、公知の電磁方式のものあるいは人工筋肉型のもの等であっても好適に用いることができる。

【0046】

また、カプラント吐出ノズル２３およびエア噴射ノズル２４、並びにこれらに接続される配管３３および配管３４についても、公知の構成を好適に用いることができる。さらに、肉厚測定部１２における配管３３および配管３４の位置等についても特に限定されない。本実施の形態では、カプラント吐出ノズル２３およびエア噴射ノズル２４のいずれも、肉厚測定部１２の前側の端部から、位置決め部材１４のブロック片１４ｂを貫通して後側（矢印Ｄiii 方向）に向かって吐出口が位置するように設けられている。それゆえ、これらノズル部材に接続される配管３３および配管３４は、肉厚測定部１２の外周に沿って設けられているが、例えば、肉厚測定部１２を貫通するように設けられる等、さまざまな配置を適宜選択することができる。

【0047】

固体撮像素子２５についても、公知のＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサを用いることができるが、これら素子に代えて、他の構成のカメラ機器を用いてもよい。固体撮像素子２５は、後述するように、対象管の位置を特定するために用いられるので、この用途に好適な解像度、精度、寸法または耐久性等を備えていれば、どのようなカメラ機器を用いてもよい。

【0048】

ここで、本実施の形態では、前記のとおり、アクチュエータ２２としてエアシリンダが採用されているので、図３および図４に示すように、アクチュエータ２２には、エアを導入して可動端１５３を進退移動させるためのエルボ管継手３２１，３２２が接続されている。このうち、エルボ管継手３２１が継手部材１３の測定面１３１から内側に向かって位置し、エルボ管継手３２２が継手部材１３の背面１３２に位置している。これら管継手の種類、数、配置等についても特に限定されず、さまざまな構成を適宜選択して用いることができる。

【0049】

肉厚測定部１２および位置決め部材１４は、まとめて、配管肉厚測定装置１０Ａの「測定ヘッド」を構成しているが、この測定ヘッドの厚みは、できる限り小さい方が好ましい。すなわち、測定ヘッドの厚みが大きくなりすぎると、密集する管群の間に測定ヘッドを容易に挿入できなくなる。ここで、管群を構成するそれぞれの配管の間隔、すなわち管ピッチに基づいて測定ヘッドの厚みを設定することもできるが、管群が異なれば管ピッチも異なることに加え、配管そのものが数〜１０ｍｍ単位でたわんでいる場合があるので、管ピッチを基準として測定ヘッドの厚みを厳密に設定することは難しい。一般的には、管ピッチの半分以下の厚みであれば、測定ヘッドを容易に管群の間に挿入することが可能である。

【0050】

［配管肉厚測定装置を用いた肉厚測定］
次に、本実施の形態に係る配管肉厚測定装置１０Ａを用いた肉厚の測定の一例について、図７〜図１０を参照して具体的に説明する。

【0051】

例えば、各種ごみを焼却処理するごみ処理プラントでは、熱回収のためにボイラが付設されていることが多い。このボイラは、ごみ処理時に発生する燃焼ガスから熱を回収するものであり、例えば、発電用の蒸気の発生等に利用される。このボイラで発生した蒸気は、飽和蒸気であって、気体の蒸気だけでなく液体の水分も一部含んでいる。そこで、この水分を蒸発させて気化させて過熱蒸気とするために、ボイラには、密集した複数の過熱器管の群からなる過熱器が設けられている。

【0052】

ごみ処理プラントのボイラに用いられる過熱器管は、例えば、つづら折れ状に蛇行して密集することにより過熱器を構成している。この過熱器においては、例えば４００℃以上の高温のガスが通過するので、高温環境下にさらされる過熱器管には徐々に摩耗が生じる。加えて、特に都市ごみや産業廃棄物を焼却する焼却炉に付設されるボイラでは、通過するガスが高温であるだけでなく、ごみの燃焼に伴い発生する塩素系ガス等の腐食性の高い成分が含まれる。このため、これら高腐食性の成分への曝露により過熱器管が腐食しやすくなる。

【0053】

このように過熱器管に摩耗または腐食が生じれば、管の肉厚が低下する（減肉）ことになる。減肉が進行すれば、過熱器管が噴破する可能性も高くなり、過熱器管の内部を流通する高温の過熱蒸気が漏出する事故につながる。本実施の形態では、この過熱器管に減肉が生じていないか否かを判定するために、配管肉厚測定装置１０Ａを用いて、過熱器管の肉厚を測定する場合を例示する。

【0054】

図７に示すように、ボイラ５０に設けられる１本の過熱器管５１を対象管として、配管肉厚測定装置１０Ａにより当該対象管の肉厚を測定するものとする。ここで、測定を行う前には、例えば、電源４１に２台のケーブルドラム４２ａ，４２ｂを接続し、このうちケーブルドラム４２ａに、ボイラ５０内を照明するための投光器４３およびハンドランプ４４の電源を接続する。また、ケーブルドラム４２ｂには、さらに延長電源コード４２ｃを接続し、この延長電源コード４２ｃに、配管肉厚測定装置１０Ａが備える固体撮像素子２５の電源および炉内用モニタ４５の電源を接続する。また、ケーブルドラム４２ｂには、炉外用モニタ４６の電源も接続する。なお、電源用配線は、図７ではいずれも実線で示している。

【0055】

炉内用モニタ４５には、固体撮像素子２５のデータ配線３５ａが接続され、固体撮像素子２５で撮像された画像が炉内用モニタ４５で表示可能となっている。また、炉内用モニタ４５は、炉外用モニタ４６とデータ配線３５ｂにより接続されているので、固体撮像素子２５で撮像された画像は、炉外用モニタ４６でも表示可能となっている。さらに、炉外用モニタ４６には、データ配線３５ｃを介してビデオカメラ４７も接続されているので、固体撮像素子２５で撮像された画像は、ビデオカメラ４７で録画可能となっている。なお、データ配線３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、図７では点線で示し、電源用配線とは区別している。

【0056】

また、図７には詳細に図示されないが、配管肉厚測定装置１０Ａが備えるカプラント吐出ノズル２３、エア噴射ノズル２４およびエアシリンダであるアクチュエータ２２には、エアが供給される必要がある。そこで、図７に示すように、配管肉厚測定装置１０Ａには、エア配管３０およびマニホールド３０２を介してエアコンプレッサ３０１が接続されている。なお、エア配管３０は、図７では二重線で示している。

【0057】

そして、図８に示すように、コンプレッサ３０１からつながるエア配管３０は、レギュレータフィルタ３０３を介して、Ｙ継手３０４によりエア配管３０ａおよびエア配管３０ｂに分岐する。エア配管３０ａは、さらにＹ継手３０４により配管３２および配管３４に分岐する。配管３２は、前述したようにエアシリンダであるアクチュエータ２２に接続され、当該アクチュエータ２２を動作させるためのエアを供給するものであり、手元操作部３０５に含まれるアクチュエータスイッチ部３５２において、さらに２つの配管３２，３２に分岐する。これら配管３２，３２は、アクチュエータスイッチ部３５２によってエアの供給および遮断が切り替えられるように構成されている。

【0058】

なお、配管３２は、図２〜図４に示すように、肉厚測定部１２の内部または周囲に所定の位置に取り付けられているが、それ以外では、もつれるようなことがなければ、使用の便宜からアーム部材１１に取り付ける必要はない。そこで、例えば、肉厚測定部１２の近傍とアーム部材１１の近傍とで、当該配管３２を分離できるように、ストレート継手３０６を介在させてもよい。この配管３２，３２は、肉厚測定部１２の近傍で、それぞれエルボ管継手３２１，３２２に接続される。

【0059】

配管３４は、前述したようにエア噴射ノズル２４に接続され、エア噴射ノズル２４から噴射されるエアを供給するものである。この配管３４も手元操作部３０５に含まれるエア噴射スイッチ部３５４によりエアの供給および遮断が切り替えられるように構成されている。また、配管３４においても、例えば、肉厚測定部１２の近傍とアーム部材１１の近傍とで、当該配管３４を分離できるように、ストレート継手３０６を介在させてもよい。このように、エア噴射ノズル２４、配管３４、エア噴射スイッチ部３５４等は、コンプレッサ３０１、エア配管３０等とともに、配管肉厚測定装置１０Ａにおいて、対象管の外面に対して空気流を噴射する空気噴射器を構成している。

【0060】

エア配管３０ｂは、カプラントタンク２３１に接続され、このカプラントタンク２３１には、配管３３が接続されている。配管３３は、前述したようにカプラント吐出ノズル２３に接続され、カプラントタンク２３１に貯蔵されているカプラントを、供給されるエアに乗せてカプラント吐出ノズル２３まで供給するものである。この配管３３も手元操作部３０５に含まれるカプラント吐出スイッチ部３５３によって、カプラントの供給および遮断が切り替えられるように構成されている。また、配管３３においても、例えば、肉厚測定部１２の近傍とアーム部材１１の近傍とで、当該配管３３を分離できるように、ストレート継手３０６を介在させてもよい。このように、カプラント吐出ノズル２３、配管３３、カプラント吐出スイッチ部３５３、カプラントタンク２３１等は、コンプレッサ３０１、エア配管３０等とともに、配管肉厚測定装置１０Ａにおいて、超音波探触子２１と対象管外面との間にカプラントを供給するカプラント供給器を構成している。

【0061】

なお、上述した種々の照明、モニタ、電源、配線および配管、並びに、各種部材または機構等の具体的構成は特に限定されず、配管の探傷技術の分野で公知のものを好適に用いることができる。例えば、空気噴射器またはカプラント供給器は前記の構成に限定されず、独立した空気噴射装置またはカプラント供給装置として構成されてもよいし、手元操作部３０５を構成する各種スイッチ部としてもさまざまな構成を用いてもよいし、炉外用モニタ４６およびビデオカメラ４７に代えて、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置が用いられてもよい。

【0062】

このように、照明、モニタ、電源、配線および配管等が準備された状態で、使用者（測定作業者）は、アーム部材１１の後端１１ｂを把持し（図１参照）、アーム部材１１の先端１１ａに設けられている測定ヘッド（肉厚測定部１２および位置決め部材１４）をボイラ５０の過熱器の内部に挿入する。

【0063】

測定ヘッドを過熱器に挿入した状態では、位置決め部材１４は過熱器管５１の外面に当接していないので、図１０（ａ）に示すように、図中黒く塗りつぶされて示される超音波探触子２１は、肉厚測定部１２の内部に収容された状態である。そして、超音波探触子２１に隣接して固体撮像素子２５が設けられているので、固体撮像素子２５により過熱器管５１の外面を撮像する（図中破線で示す）ことで、複数の過熱器管５１のうち対象管であるものを特定することができる。例えば、任意の過熱器管５１の外面において何らかの変化が生じていることが、固体撮像素子２５によって撮像されれば、当該過熱器管５１を対象管として、位置決め部材１４を当接させればよい。

【0064】

次に、図９に示すように、先端１１ａにおいて横方向に位置している肉厚測定部１２を、過熱器を構成する複数の過熱器管５１の間に挿入し、対象管である特定の過熱器管５１の外面に位置決め部材１４を当接させる。位置決め部材１４を過熱器管５１に当接させることで、当該過熱器管５１における肉厚の測定位置を容易に決定できるとともに、この測定位置に対して、超音波探触子２１を適切な姿勢に安定して保持することができる。

【0065】

また、肉厚測定部１２には、エア噴射ノズル２４が設けられているので、肉厚の測定位置が決定されれば、手元操作部３０５のエア噴射スイッチ部３５４を操作することで、図１０（ｂ）の矢印Ｆに示すように、過熱器管５１の外面に向かってエアを噴射することができる。このエアの噴射によって、外面に付着している塵埃、あるいは、前回の肉厚測定時に塗布されたカプラント等を除去することができるので、肉厚測定をより好適な環境下で行うことが可能となる。

【0066】

次に、手元操作部３０５のカプラント吐出スイッチ部３５３を操作することで、図１０（ｃ）の点線矢印Ｄに示すように、カプラント吐出ノズル２３から過熱器管５１の外面（または超音波探触子２１の接触面）に向かってカプラント２３２を吐出する。カプラント２３２は、測定面（過熱器管５１の外面）と超音波探触子２１との間に空気層が形成されることを防ぐために、測定面または超音波探触子２１の表面に塗布される。特に、過熱器は、ボイラ５０等の内部に設けられ、かつ、複数の過熱器管５１が密集している構成となっているので、当該過熱器を構成する過熱器管５１の肉厚測定を行うときに、カプラント２３２を塗布するだけでも作業に困難性を伴うが、このようにカプラント吐出ノズル２３を備えることで、容易にカプラント２３２を塗布することができる。なお、カプラント２３２の具体的な種類等は特に限定されず、公知の構成を好適に用いることができる。

【0067】

次に、手元操作部３０５のアクチュエータスイッチ部３５２を操作することで、図１０（ｄ）に示すように、アクチュエータ２２を動作させ、超音波探触子２１を矢印Ｓ方向（内側）に突出させる。このとき、位置決め部材１４の当接面１４１ａ，１４１ｂ（図２〜図４参照）に過熱器管５１が当接した状態では、超音波探触子２１の移動方向が、過熱器管５１の外面の法線方向に対応する。そのため、超音波探触子２１は、アクチュエータ２２によって過熱器管５１の外面の法線方向に沿って進出し、当該外面に当接する。この状態で、超音波探触子２１から超音波を発することで、過熱器管５１の肉厚が測定される。

【0068】

このように、本実施の形態によれば、位置決め部材１４がアーム部材１１の先端１１ａで折れ曲がったような形状で設けられているため、位置決め部材１４およびこれが取り付けられている肉厚測定部１２を、密集する管群の隙間に容易に挿入することができる。さらに、管群のうち測定対象の管（対象管）の外面に位置決め部材１４を当接することによって測定位置を決定し、その後に、アクチュエータ２２によって超音波探触子２１を進出させるだけで、超音波探触子２１を対象管の外面に法線方向から当接させることができる。これにより、対象管における肉厚の測定位置を適切かつ再現性よく決定することができるとともに、適切な方向および好適な押圧力で超音波探触子２１を対象管の外面に対して当接させることができる。その結果、密集する管群についての肉厚測定を、迅速かつ容易に行うことができる。また、位置決め部材１４の使用により、作業者の技量に依存することが少ない、安定した肉厚の測定を行うことが可能となる。

【0069】

しかも、本実施の形態では、図８に示すように、測定ヘッドに含まれるアクチュエータ２２、カプラント吐出ノズル２３、エア噴射ノズル２４等を、使用者（作業者）の手元で操作することができる。さらに、固体撮像素子２５によって管群内の対象管を撮像し、炉内用モニタ４５または炉外用モニタ４６等で確認することができる。それゆえ、遠隔操作によって肉厚の測定を行うにもかかわらず、容易かつ再現性の高い測定を行うことができる。

【0070】

［変形例］
本実施の形態では、位置決め部材１４および肉厚測定部１２の配置の方向は、縦方向（アーム部材１１の長手方向）に直交する方向である横方向（矢印Ｄiii 方向）となっているが、本発明はこれに限定されず、縦方向に交差する方向を交差方向と定義したときに、少なくとも位置決め部材１４が交差方向に配置していればよい。つまり、位置決め部材１４は、アーム部材１１の長手方向に対して略直角を形成する角度に設けられている必要はなく、傾斜を形成するような方向に設けられていればよい。また、アーム部材１１および位置決め部材１４で形成される角度（縦方向に対する交差方向の角度）も特に限定されず、管群の管ピッチまたは管群の周囲の環境等に応じて、任意の配管に肉厚測定部１２および位置決め部材１４を当接させることができるような角度を設定すればよい。さらには、継手部材１３が縦方向に対して角度を変更できるような構成となって、アーム部材１１に取り付けられてもよい。

【0071】

また、本実施の形態では、位置決め部材１４は、Ｖブロック状で、互いに傾斜状態で対向する当接面１４１ａ，１４１ｂを有する構成となっているが、位置決め部材１４の構成はこれに限定されず、例えば、半球状の突起が４個配置され、各突起の間に配管を当接させる構成、あるいは、断面がＵ字状となっている構成等であってもよい。前者の構成であれば、各突起の表面が配管の外面に対する当接部位となり、後者の構成であれば、当該Ｕ字状の内面が当接部位となる。つまり、本発明においては、位置決め部材１４は、肉厚の測定対象である配管の外面に当接する当接部位を有していれば、当該当接部位の具体的な構成は特に限定されない。

【0072】

（実施の形態２）
前記実施の形態１に係る配管肉厚測定装置１０Ａは、配管の肉厚を測定する構成のみを備えているが、本実施の形態に係る配管肉厚測定装置は、さらに配管の外面に付着するスケール等の付着物を除去する構成を有している。

【0073】

［付着物除去ユニットの構成］
本実施の形態に係る配管肉厚測定装置の基本的な構成について、図１１および図１２を参照して具体的に説明する。図１１に示すように、本実施の形態に係る配管肉厚測定装置１０Ｂは、前記実施の形態１で説明した肉厚測定部１２、継手部材１３、位置決め部材１４およびアーム部材１１の先端１１ａが一体化されて肉厚測定ユニット１１１を構成している。アーム部材１１の先端１１ａは、例えば、ネジ等の螺合構成によってアーム本体１１の後端１１ｂに着脱可能に接続されており、それゆえ、肉厚測定ユニット１１１は、アーム部材１１から着脱可能となっている。

【0074】

そして、配管肉厚測定装置１０Ｂは、肉厚測定ユニット１１１と交換可能に構成される付着物除去ユニット１１２を備えている。付着物除去ユニット１１２のアーム本体１１ｄも、アーム部材１１の後端１１ｂに対してネジ等の螺合構成によってアーム部材１１の後端１１ｂに着脱可能に接続されており、肉厚測定ユニット１１１を後端１１ｂから外して付着物除去ユニット１１２に置き換えて用いることになる。

【0075】

本実施の形態における付着物除去ユニット１１２は、付着物を削り取って除去する研削器１６と、この研削器をアーム部材１１に対して相対的に移動させる研削器移動機構１７とを備えている。

【0076】

研削器１６としては、本実施の形態では、図１２（ａ）に示すグラインダ１６ａ、または、図１２（ｂ）に示すベルトサンダ１６ｂを用いることができる。グラインダ１６ａは、対象管の周囲に付着する付着物が相対的に硬いものである場合に好適に用いられる。また、ベルトサンダ１６ｂは、付着物が相対的に軟らかいものである場合に好適に用いられる。付着物が軟らかい場合には、付着物の除去時に対象管本体にダメージを与える可能性があるため、ベルトサンダ１６ｂが有利であるが、付着物が硬い場合には、ベルトサンダ１６ｂでは付着物の効率的な除去が難しくなるため、グラインダ１６ａが有利である。

【0077】

研削器１６として用いられる研削機器は、付着物の物性または付着物の除去の状況等の諸条件に応じて適宜選択されるものであって、グラインダ１６ａまたはベルトサンダ１６ｂのいずれかに限定されない。もちろん研削器１６としては、これら以外の公知の研削機器を好適に用いることもできる。

【0078】

また、研削器１６の種類によっては、研削器１６を対象管に適切に届かせるために、研削器移動機構１７と研削器１６との間に取り付け部材を介在させてもよい。例えば、図１１に示す研削器１６の構成例はグラインダ１６ａであるが、この構成例では、この例えば、研削器移動機構１７に研削器取付部材１６２が取り付けられ、この研削器取付部材１６２によって略直角に支持されるアングル部材１６１の先端にグラインダ１６ａが取り付けられている。

【0079】

さらに、図１１および図１２（ａ），（ｂ）には図示されないが、研削器１６に隣接する位置に、固体撮像素子が設けられてもよい。固体撮像素子を設けて、対象管の外面をモニタ等で確認することで、肉厚を測定する位置はどこか、当該位置に付着物があるか、付着物の除去が肉厚測定に適切な程度にまで除去されたか、等を使用者の目視によって確認することができる。

【0080】

次に、研削器移動機構１７は、本実施の形態では、支持クランプ７１、ピボット部７２、操作ハンドル７３、ハンドル取付部７４を備えている。支持クランプ７１は、アーム本体１１ｄの先端に設けられ、研削器移動機構１７をアーム部材１１に対して着脱自在に支持する。

【0081】

ピボット部７２は、ピボット回転軸７２ａおよびピボット軸受７２ｂを備えている。ピボット回転軸７２ａは、支持クランプ７１によって横方向の後側（矢印Ｄiii 方向）に支持されている。ピボット回転軸７２ａの先端には、ピボット軸受７２ｂが回転可能に取り付けられている。このピボット軸受７２ｂは、操作ハンドル７３を縦方向の内側に向かって支持するとともに、研削器１６を縦方向外側に向かって支持する。

【0082】

図１１に示すように、研削器１６および操作ハンドル７３は、ピボット軸受７２ｂを介して縦方向に略直線状に接続されているので、アーム部材１１の長手方向（縦方向）に略平行となる位置を基準とすれば、ピボット回転軸７２ａを中心軸として操作ハンドル７３を回転移動させることができ、それゆえ、操作ハンドル７３の外側に設けられている研削器１６の相対的な位置を操作することができる。

【0083】

ハンドル取付部７４は、ピボット軸受７２ｂに操作ハンドル７３を固定するための部材であるとともに、操作ハンドル７３を上下移動させるときのストッパーとしても機能する。例えば、図１１に示すように、操作ハンドル７３を外側に向けて押し出すように移動させればハンドル取付部７４をピボット軸受７２ｂに当接するので、操作ハンドル７３は外側にはそれ以上移動しない。一方、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、操作ハンドル７３を内側に向けて引き上げるように移動させれば、研削器１６（グラインダ１６ａまたはベルトサンダ１６ｂ）を操作ハンドル７３に取り付ける研削器取付部材１６２がピボット軸受７２ｂに当接するので、操作ハンドル７３は内側にはそれ以上移動しない。

【0084】

このように、ハンドル取付部７４は、ピボット軸受７２ｂおよび研削器取付部材１６２とともに、操作ハンドル７３を縦方向に移動可能とする機構（縦移動機構）を構成している。これによって、研削器１６は、操作ハンドル７３の操作によって回転移動および縦移動の双方が可能となるので、操作ハンドル７３を操作することで、研削器１６を、付着物の除去作業に好適な位置に容易に移動させることができる。

【0085】

なお、ハンドル取付部７４は、操作ハンドル７３のうち、使用者が把持する内側の端部を、研削器取付部材１６２が設けられている外側の端部から取り外せるように構成されてもよい。これによって、操作ハンドル７３の内側の端部を取り替えることで、操作ハンドル７３の長さを調整したり、使用環境に好ましい種類の把持部を用いたりすることができる。

【0086】

さらに、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、付着物除去ユニット１１２には、研削器固定部１８がさらに設けられてもよい。この研削器固定部１８は、過熱器管５１の間に配管肉厚測定装置１０Ｂを挿入したときに、隣接する過熱器管５１の間で付着物除去ユニット１１２を固定するものである。その具体的な構成は特に限定されないが、例えば、図１２（ａ），（ｂ）に示す例では、管受部１８１と、この管受部１８１を支持する管受支持部１８２とを備えている構成となっている。管受部１８１は、例えば位置決め部材１４と同様の弾性材料で構成され、過熱器管５１の外面を受けることができる程度の湾曲面を有している。また、管受支持部１８２は、例えばクランプ部材７１の外側に取り付けられ、クランプ部材７１の両側面で管受部１８１を支持している。

【0087】

この構成によれば、配管肉厚測定装置１０Ｂを過熱器に挿入したときに、任意の過熱器管５１，５１の間に、一対の管受部１８１，１８１を当接させれば、付着物除去ユニット１１２は過熱器管５１，５１の間で挟み込まれることで固定される。それゆえ、操作ハンドル７３を安定して操作できるため、研削器１６による付着物の除去作業をより良好に行うことができる。

【0088】

なお、前述した研削器移動機構１７および研削器固定部１８の具体的な構成は特に限定されず、配管の探傷技術の分野で公知のものを好適に用いることができる。

【0089】

また、本実施の形態では、クランプ部材７１としてエアクランプを好ましく用いることができる。これにより、管群の任意の位置に付着物除去ユニット１１２をエアクランプで固定して研削器移動機構１７を支持することができる。それゆえ、研削器１６による付着物の除去作業時に、研削処理時の反力がエアクランプで緩衝されるため、使用者（作業者）は付着物の除去を円滑に行うことができる。また、クランプ部材７１で付着物除去ユニット１１２を固定することで、作業者がユニットを保持する必要がなくなるので、作業者の負担または注意を付着物除去ユニット１１２の操作のみに集中することができる。

【0090】

［付着物除去ユニットを用いた付着物除去および肉厚測定］
次に、本実施の形態に係る配管肉厚測定装置１０Ｂを用いた、付着物の除去および肉厚の測定の一例について、図１３、図１４および図１５（ａ）〜（ｃ）を参照して具体的に説明する。

【0091】

本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様に、ごみ処理プラントに付設されているボイラの過熱器管に対して、付着物の除去および肉厚の測定を行う場合を例示する。ここで、都市ごみや産業廃棄物を焼却する焼却炉に用いられるボイラにおいては、ごみの燃焼に伴い発生する焼却灰が飛散し、過熱器管の外面に、焼却灰が溶融して付着する現象も生じる。この付着物（スケールまたはクリンカー）が徐々に成長して外面に堆積していけば、過熱器管の肉厚を適切に測定することができなくなる。そこで、本実施の形態では、配管肉厚測定装置１０Ｂを用いて、この過熱器管の外面に付着する付着物を除去した上で、過熱器管の肉厚を測定する場合を例示する。

【0092】

図１３に示すように、ボイラ５０に設けられる１本の過熱器管５１を対象管として、配管肉厚測定装置１０Ｂにより当該対象管の肉厚を測定するものとする。なお、図１３に示される照明、モニタ、電源、配線および配管等が準備された状態は、配管肉厚測定装置１０Ａに代えて、肉厚測定ユニット１１１および付着物除去ユニット１１２を交換可能に備える配管肉厚測定装置１０Ｂを用いている点以外は、前記実施の形態１において説明した図７に示される状態と基本的に同様であるため、その具体的な説明は省略する。

【0093】

ただし、図１３に示される、付着物除去ユニット１１２を備える配管肉厚測定装置１０Ｂにおいては、図１１および図１２には図示していない、付着物除去用の固体撮像素子１６５を図示している。この固体撮像素子１６５は、肉厚測定ユニット１１１の固体撮像素子２５と同様に、その電源が延長電源コード４２ｃに接続され、固体撮像素子１６５のデータ配線３５ｄが炉内用モニタ４５に接続されている。したがって、固体撮像素子１６５で撮像された画像は炉内用モニタ４５と、これにデータ配線３５ｂで接続される炉外用モニタ４６で表示可能となっており、さらに、炉外用モニタ４６とデータ配線３５ｃにより接続されるビデオカメラ４７で録画可能となっている。

【0094】

また、図１４に示すように、図１３に示されるコンプレッサ３０１からつながるエア配管３０は、切換スイッチ３０７およびレギュレータフィルタ３０３を介して、配管３７に接続される。配管３７は、付着物除去ユニット１１２のエアブロー機能にエアを供給するものであり、手元操作部３０５に含まれるエアブロースイッチ部３５７によってエアの供給および遮断が切り替えられるように構成されている。なお、付着物除去ユニット１１２には配管３８も接続されている。この配管３８の他方にはサイレンサ７５が接続されている。

【0095】

このように、前記実施の形態１と同様に、照明、モニタ、電源、配線および配管等が準備された状態で、使用者（測定作業者）は、配管肉厚測定装置１０Ｂとして、アーム本体１１ｄに付着物除去ユニット１１２を取り付けた状態で、アーム部材１１の後端１１ｂを把持し（図１１参照）、先端に設けられている研削器１６をボイラ５０の過熱器の内部に挿入する。

【0096】

研削器１６を過熱器に挿入した段階で、図１５（ａ）に示すように、付着物除去ユニット１１２に設けられている固体撮像素子１６５により過熱器管５１の外面を撮像する（図中破線で示す）。これにより、複数の過熱器管５１のうち対象管であるものを特定することができるとともに、対象管の外面にスケール等の付着物７０が付着しているか否かを確認することができる。

【0097】

対象管の外面に付着物７０が付着しており、これを除去する必要がある場合には、図１５（ｂ）に示すように、研削器１６（この例ではグラインダ１６ａ）によって過熱器管５１の外面の付着物７０を除去する。このとき、固体撮像素子１６５で撮像した画像を炉内用モニタ４５または炉外用モニタ４６で確認しながら除去作業を行うことができる。

【0098】

その後、付着物７０を十分に除去できれば、付着物除去ユニット１１２をアーム本体１１ｄから取り外して、代わりに肉厚測定ユニット１１１を取り付け、アーム部材１１の後端１１ｂを把持し、肉厚測定ユニット１１１に設けられている測定ヘッド（肉厚測定部１２および位置決め部材１４）をボイラ５０の過熱器の内部に挿入する。そして、図１５（ｃ）に示すように、超音波探触子２１に隣接して設けられている固体撮像素子２５により過熱器管５１の外面を撮像し（図中破線で示す）、付着物７０が除去された過熱器管５１を特定し、前述した一連の肉厚の測定を行う（図１０（ｂ）〜（ｄ）参照）。

【0099】

このように、本実施の形態においては、肉厚測定ユニット１１１に加えて付着物除去ユニット１１２を備えていることにより、対象管の肉厚を測定する前に、当該対象管の外面に付着している付着物７０を除去することができる。しかも、付着物除去ユニット１１２は、肉厚測定ユニット１１１と交換可能となっているので、作業者の手の届かないような管ピッチの狭い箇所、あるいは、配管の構造の狭隘な箇所であっても付着物７０を除去し、対象管の肉厚を測定することができる。さらに、測定前に対象管の付着物を除去できることから、付着物の少ない配管を探して肉厚を測定する必要がなく、それゆえ、取付金具等を除き、管群を構成するほとんど全ての配管を肉厚の測定対象とすることができる。

【0100】

また、本実施の形態によれば、対象管に対する付着物の除去と、肉厚の測定を一連の作業として順次行うことができる。これによって、従来の配管肉厚測定装置のように、配管内に測定装置が詰まる等の事態を回避することができる。しかも、付着物を除去すれば、ほぼ全ての配管を対象管とできることから、例えば、それぞれのボイラ別に、同一の過熱器管の同一の箇所で、定期的に肉厚の測定を行うという、定点観察が可能となる。それゆえ、各過熱器管のそれぞれの部位ごとに減肉の傾向を調べることができる。

【0101】

なお、本実施の形態に係る配管肉厚測定装置１０Ａを用いて実際の作業を行ったところ、付着物７０の除去については、配管１本当たり３．３分、肉厚の測定については、配管１本当たり２分（対象管の１箇所を３回測定）程度の作業時間となった、このように、本発明によれば、迅速な肉厚測定の作業を実現できることが分かる。

【0102】

［変形例］
本実施の形態においては、少なくとも位置決め部材１４、アクチュエータ２２および超音波探触子２１が一体化されて単一のユニットを構成していればよく、それゆえ肉厚測定ユニット１１１の具体的な構成は、前述したアーム部材１１の一部と継手部材１３とを含む構成に限定されない。この点は、付着物除去ユニット１１２についても同様である。

【0103】

また、本実施の形態においては、１本のアーム部材１１に対して、肉厚測定ユニット１１１および付着物除去ユニット１１２を交換可能とする構成を採用しているが、本発明はこれに限定されず、肉厚測定ユニット１１１および付着物除去ユニット１１２がそれぞれ別のアーム部材１１に取り付けられることで、配管肉厚測定装置および配管付着物除去装置の組合せからなる、配管肉厚測定セットを構成してもよい。

【0104】

さらに、本実施の形態で実現可能な一連の作業方法、すなわち、付着物の除去および肉厚の測定の組合せからなる配管肉厚測定方法においては、例えば、ガイド波による配管減肉検出方法と組み合わせることもできる。具体的には、ガイド波による減肉検出によって、複数の管群の中から一定レベルの減肉が確認された配管を調査するという一次スクリーニングを行い、減肉が確認された配管に対して、付着物の除去および肉厚の測定を行うことができる。これにより、ランダムに配管の肉厚を測定する必要がなくなり、検査次官の短縮および減肉箇所の迅速な特定を行うことができる。

【0105】

（実施の形態３）
本実施の形態に係る配管肉厚測定装置は、前記実施の形態２に係る配管肉厚測定装置１０Ｂと基本的に同じ構成を有しているが、付着物除去ユニット１１２が備える研削器移動機構１７において、回転移動および縦進退移動に加えて横進退移動を行う機構を備えている点が異なっている。この構成について、図１６を参照して説明する。

【0106】

図１６に示すように、本実施の形態における研削器移動機構１９は、基本的な構成は、前記研削器移動機構１７と同様であるが、アーム本体１１ｄには、支持クランプ７１ではなく、ピボット部移動機構７６が取り付けられている。

【0107】

ピボット部移動機構７６は、２つの支持クランプ７６ａ，７６ｂと、これら支持クランプ７６ａ，７６ｂを横方向（図中矢印Ｄiii 方向）に並列に配置した状態でアーム部材１１に取り付ける、板状のクランプ取付部材７６ｃと、このクランプ取付部材７６ｃと同様に、支持クランプ７６ａ，７６ｂによって横方向に支持され、外側（図中矢印Ｄii方向）にピボット部７２のピボット回転軸７２ａを支持するピボット部支持部材７６ｄと、ピボット回転軸７２ａの後端（前端にはピボット軸受７２ｂが取り付けられている）に設けられ、ピボット回転軸７２ａを横方向に進退移動させるピボット部アクチュエータ７６ｅとを備えている。

【0108】

この構成から明らかなように、ピボット部移動機構７６は、ピボット部アクチュエータ７６ｅの動作によってピボット回転軸７２ａを前側（図中矢印Ｄiii 方向の反対方向）または後側（図中矢印Ｄiii 方向）に移動させることができる。これにより、ピボット部７２の先端に設けられている研削器１６も横方向に移動可能となる。それゆえ、研削器１６は、操作ハンドル７３の操作によって回転移動、縦移動および横移動の３方向の動きが可能となるので、操作ハンドル７３を操作することで、研削器１６を、付着物の除去作業に好適な位置に容易に移動させることができる。

【0109】

ここで、本発明において、研削器１６をアーム部材１１に対して相対的に移動させる構成は、前記実施の形態２における研削器移動機構１７、または、本実施の形態における研削器移動機構１９に限定されず、公知の他の構成を採用することができる。少なくとも、本発明においては、アーム部材１１を基準として、縦方向（アーム部材１１の長手方向）、横方向（長手方向に直交する方向）、および横方向を軸とした回転方向の少なくともいずれかの方向に、研削器１６が移動できるように構成されていればよい。

【0110】

なお、本発明は前記の実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0111】

本発明は、ボイラが備える過熱器管等、複数の配管が密集した状態となっている管群において、個々の配管の肉厚を測定する分野に広く用いることができる。

【符号の説明】

【0112】

１１ アーム部材
１４ 位置決め部材
１６ 研削器
１７ 研削器移動機構
２１ 超音波探触子
２２ アクチュエータ
２３ カプラント吐出ノズル（カプラント供給器）
２４ エア噴射ノズル（空気噴射器）
２５ 固体撮像素子（撮像器）
３３ 配管（カプラント供給器）
３４ 配管（空気噴射器）
７０ 付着物
１１１ 肉厚測定ユニット
１１２ 付着物除去ユニット
２３１ カプラントタンク（カプラント供給器）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】