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(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】
(24)【登録日】2022-10-21
(45)【発行日】2022-10-31
(54)【発明の名称】超音波測定システム及び超音波測定方法
(51)【国際特許分類】
G01B 17/02 20060101AFI20221024BHJP
G01N 29/07 20060101ALI20221024BHJP
G01N 29/265 20060101ALI20221024BHJP
【ＦＩ】
G01B17/02 B
G01N29/07
G01N29/265
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019025230
(22)【出願日】2019-02-15
(65)【公開番号】P2020134219
(43)【公開日】2020-08-31
【審査請求日】2021-09-29
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 １．平成３０年１０月４日埼玉県さいたま市大宮区ソニックシティにおいて開催された第６１回２０１８年紙パルプ技術協会年次大会で発表 ２．平成３０年１０月１０日東京都港区東京ガス株式会社において開催された関東東北産業保安監督部管内ボイラー・タービン主任技術者会平成３０年度技術研修会で発表
(73)【特許権者】
【識別番号】503396859
【氏名又は名称】株式会社ウェルディングアロイズ・ジャパン
(74)【代理人】
【識別番号】100088605
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 公延
(74)【代理人】
【識別番号】100101890
【弁理士】
【氏名又は名称】押野 宏
(74)【代理人】
【識別番号】100098268
【弁理士】
【氏名又は名称】永田 豊
(74)【代理人】
【識別番号】100130384
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 孝文
(74)【代理人】
【識別番号】100166420
【弁理士】
【氏名又は名称】福川 晋矢
(74)【代理人】
【識別番号】100150865
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 司
(72)【発明者】
【氏名】坂口 歩
【審査官】國田 正久
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０３８４４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－３２４３１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－０６１２１３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ １７／００ － １７／０８
Ｇ０１Ｎ ２９／００ － ２９／５２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
管状体の肉厚検査若しくは探傷検査を行うための測定システムであって、前記管状体の軸線方向に直交する方向の少なくとも２点で測定対象である１本の前記管状体の表面に接触し、前記管状体の軸線方向に直交する回転軸を有する第１回転体と、前記第１回転体に対して前記軸線方向の前方若しくは後方に位置して少なくとも１点で前記管状体の表面に接触し、前記管状体の軸線方向に直交する回転軸を有する第２回転体と、前記超音波探触子であり、前記管状体の軸線方向に直交する回転軸を有するローラー型超音波探触子と、前記第１回転体、前記第２回転体及び前記ローラー型超音波探触子を備える筐体部と、を備え、前記第１回転体が、２つのホイールを備え、当該２つのホイールがそれぞれ、前記管状体の軸線方向に直交する方向における外側から内側に行くに従い、その直径が小さくなるように形成されている超音波探触子搭載ユニットと、
前記超音波探触子と基準位置との間の距離を測定する測距装置と、
前記超音波探触子に対して超音波の送受信による超音波測定を所定周期若しくは所定位置で行わせ、これによって得られる超音波測定信号を受信すると共に、これと同期して前記測距装置からの距離測定信号を受信し、前記超音波測定信号に基づく情報と前記距離測定信号に基づく情報を対応付けてログする制御装置と、
を備えることを特徴とする超音波測定システム。
【請求項2】
請求項１に記載の超音波測定システムを利用した、管状体の肉厚検査若しくは探傷検査を行うための超音波測定方法であって、前記測距装置の前記基準位置を設定するステップと、
前記超音波探触子を前記管状体の軸線方向に沿って移動させることで、前記管状体の軸線方向の複数点における前記超音波測定信号に基づく情報と前記距離測定信号に基づく情報を対応付けてログする処理を連続的に行うステップと、
を備えることを特徴とする超音波測定方法。
【請求項3】
前記ローラー型超音波探触子が前記筐体部に対して弾性体を介して取り付けられており、当該弾性体が、前記第１回転体及び前記第２回転体が前記管状体表面に接触している状態において、前記ローラー型超音波探触子を前記管状体表面に対して、前記ローラー型超音波探触子の測定条件に適した圧力で押圧する弾性力を有していることを特徴とする請求項１に記載の超音波測定システム。
【請求項4】
前記管状体がボイラ水冷壁の水管であり、超音波探触子搭載ユニットが、測定対象である水管とは別の水管若しくは水管を相互に接続するフィンに対して接し、前記水管の軸線方向に直交する回転軸を有する第３回転体を備えていることを特徴とする請求項１又は３に記載の超音波測定システム。
【請求項5】
前記第３回転体が、前記筐体部に対して、前記軸線方向に直交し前記ボイラ水冷壁の壁面と水平な方向への出幅量を調整可能に取り付けられており、且つ、前記筐体部に対して前記ボイラ水冷壁の壁面に垂直な方向への出幅量を調整可能に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の超音波測定システム。
【請求項6】
前記第３回転体が、前記筐体部から遠ざかるに従って直径が小さくなるホイールであることを特徴とする請求項４又は５に記載の超音波測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、肉厚検査若しくは探傷検査を行うための超音波測定システム、超音波測定方法及び超音波探触子搭載ユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
非破壊検査を行うための方法の一つとして、超音波を用いた検査方法がある。超音波測定は、物質の界面で超音波が反射することを利用し、測定される反射波の時間差に基づいて測定対象の厚さや、クラックの有無の測定等を行うものである。
このような超音波測定に関する従来技術が特許文献１、２によって開示されている。
このような超音波測定に関する従来技術が特許文献１、２によって開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平１０－３３２６４９号公報
【文献】特開２００５－２２７１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の超音波測定装置は、特許文献２の段落０００４にも記載されているように、作業者が、探触子を測定対象に接触させて測定を行うものであった。例えば、パイプ等の管状体が全体的に均一な肉厚を有しているか否かの検査及びそのデータ取得を行うような場合、予め測定すべき箇所を決めて、各測定箇所１点１点に対して探触子を接触させ、データを記録していくという非常に煩雑な作業を要するものであった。
【0005】
本発明は、上記の点に鑑み、肉厚検査若しくは探傷検査を行うための超音波測定であって、特に管状体に対する超音波測定において、測定作業の効率化を図ることが可能な超音波測定システム、超音波測定方法及び超音波探触子搭載ユニット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】
【0006】
（構成１）
管状体の肉厚検査若しくは探傷検査を行うための測定システムであって、超音波探触子と、前記超音波探触子と基準位置との間の距離を測定する測距装置と、前記超音波探触子に対して超音波の送受信による超音波測定を所定周期若しくは所定位置で行わせ、これによって得られる超音波測定信号を受信すると共に、これと同期して前記測距装置からの距離測定信号を受信し、前記超音波測定信号に基づく情報と前記距離測定信号に基づく情報を対応付けてログする制御装置と、を備えることを特徴とする超音波測定システム。
管状体の肉厚検査若しくは探傷検査を行うための測定システムであって、超音波探触子と、前記超音波探触子と基準位置との間の距離を測定する測距装置と、前記超音波探触子に対して超音波の送受信による超音波測定を所定周期若しくは所定位置で行わせ、これによって得られる超音波測定信号を受信すると共に、これと同期して前記測距装置からの距離測定信号を受信し、前記超音波測定信号に基づく情報と前記距離測定信号に基づく情報を対応付けてログする制御装置と、を備えることを特徴とする超音波測定システム。
【0007】
（構成２）
前記測距装置が、ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダであることを特徴とする構成１に記載の超音波測定システム。
前記測距装置が、ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダであることを特徴とする構成１に記載の超音波測定システム。
【0008】
（構成３）
構成１又は２に記載の超音波測定システムを利用した、管状体の肉厚検査若しくは探傷検査を行うための超音波測定方法であって、前記測距装置の前記基準位置を設定するステップと、前記超音波探触子を前記管状体の軸線方向に沿って移動させることで、前記管状体の軸線方向の複数点における前記超音波測定信号に基づく情報と前記距離測定信号に基づく情報を対応付けてログする処理を連続的に行うステップと、を備えることを特徴とする超音波測定方法。
構成１又は２に記載の超音波測定システムを利用した、管状体の肉厚検査若しくは探傷検査を行うための超音波測定方法であって、前記測距装置の前記基準位置を設定するステップと、前記超音波探触子を前記管状体の軸線方向に沿って移動させることで、前記管状体の軸線方向の複数点における前記超音波測定信号に基づく情報と前記距離測定信号に基づく情報を対応付けてログする処理を連続的に行うステップと、を備えることを特徴とする超音波測定方法。
【0009】
（構成４）
構成１又は２に記載の超音波測定システムに用いられる、前記超音波探触子を備えた超音波探触子搭載ユニットであって、前記管状体の軸線方向に直交する方向の少なくとも２点で前記管状体表面に接触する第１回転体と、前記第１回転体に対して前記軸線方向の前方若しくは後方に位置し、少なくとも１点で前記管状体表面に接触する第２回転体と、前記超音波探触子であるローラー型超音波探触子と、前記第１回転体、前記第２回転体及び前記ローラー型超音波探触子を備える筐体部と、を備えることを特徴とする超音波探触子搭載ユニット。
構成１又は２に記載の超音波測定システムに用いられる、前記超音波探触子を備えた超音波探触子搭載ユニットであって、前記管状体の軸線方向に直交する方向の少なくとも２点で前記管状体表面に接触する第１回転体と、前記第１回転体に対して前記軸線方向の前方若しくは後方に位置し、少なくとも１点で前記管状体表面に接触する第２回転体と、前記超音波探触子であるローラー型超音波探触子と、前記第１回転体、前記第２回転体及び前記ローラー型超音波探触子を備える筐体部と、を備えることを特徴とする超音波探触子搭載ユニット。
【0010】
（構成５）
前記第１回転体が、前記軸線方向に直交する方向における外側から内側に行くに従い回転体の直径が小さくなるように形成されていることを特徴とする構成４に記載の超音波探触子搭載ユニット。
前記第１回転体が、前記軸線方向に直交する方向における外側から内側に行くに従い回転体の直径が小さくなるように形成されていることを特徴とする構成４に記載の超音波探触子搭載ユニット。
【0011】
（構成６）
前記第２回転体が、前記軸線方向に直交する方向の少なくとも２点で前記管状体表面に接触し、前記軸線方向に直交する方向における外側から内側に行くに従い回転体の直径が小さくなるように形成されていることを特徴とする構成４又は５に記載の超音波探触子搭載ユニット。
前記第２回転体が、前記軸線方向に直交する方向の少なくとも２点で前記管状体表面に接触し、前記軸線方向に直交する方向における外側から内側に行くに従い回転体の直径が小さくなるように形成されていることを特徴とする構成４又は５に記載の超音波探触子搭載ユニット。
【0012】
（構成７）
前記ローラー型超音波探触子が前記筐体部に対して弾性体を介して取り付けられており、当該弾性体が、前記第１回転体及び前記第２回転体が前記管状体表面に接触している状態において、前記ローラー型超音波探触子を前記管状体表面に対して、前記ローラー型超音波探触子の測定条件に適した圧力で押圧する弾性力を有していることを特徴とする構成４から６の何れかに記載の超音波探触子搭載ユニット。
前記ローラー型超音波探触子が前記筐体部に対して弾性体を介して取り付けられており、当該弾性体が、前記第１回転体及び前記第２回転体が前記管状体表面に接触している状態において、前記ローラー型超音波探触子を前記管状体表面に対して、前記ローラー型超音波探触子の測定条件に適した圧力で押圧する弾性力を有していることを特徴とする構成４から６の何れかに記載の超音波探触子搭載ユニット。
【0013】
（構成８）
前記管状体がボイラ水冷壁の水管であり、測定対象である水管とは別の水管若しくは水管を相互に接続するフィンに対して接する第３回転体を備えていることを特徴とする構成４から７の何れかに記載の超音波探触子搭載ユニット。
前記管状体がボイラ水冷壁の水管であり、測定対象である水管とは別の水管若しくは水管を相互に接続するフィンに対して接する第３回転体を備えていることを特徴とする構成４から７の何れかに記載の超音波探触子搭載ユニット。
【0014】
（構成９）
前記第３回転体が、前記筐体部に対して、前記軸線方向に直交し前記ボイラ水冷壁の壁面と水平な方向への出幅量を調整可能に取り付けられていることを特徴とする構成８に記載の超音波探触子搭載ユニット。
前記第３回転体が、前記筐体部に対して、前記軸線方向に直交し前記ボイラ水冷壁の壁面と水平な方向への出幅量を調整可能に取り付けられていることを特徴とする構成８に記載の超音波探触子搭載ユニット。
【0015】
（構成１０）
前記第３回転体が、前記筐体部に対して前記ボイラ水冷壁の壁面に垂直な方向への出幅量を調整可能に取り付けられていることを特徴とする構成８又は９に記載の超音波探触子搭載ユニット。
前記第３回転体が、前記筐体部に対して前記ボイラ水冷壁の壁面に垂直な方向への出幅量を調整可能に取り付けられていることを特徴とする構成８又は９に記載の超音波探触子搭載ユニット。
【0016】
（構成１１）
前記第３回転体が、前記筐体部の両側面に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする構成８から１０の何れかに記載の超音波探触子搭載ユニット。
前記第３回転体が、前記筐体部の両側面に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする構成８から１０の何れかに記載の超音波探触子搭載ユニット。
【0017】
（構成１２）
前記管状体がボイラ水冷壁の水管であり、前記ローラー型超音波探触子を複数備えることにより、複数の水管の超音波測定を同時に実行可能であることを特徴とする構成４から７の何れかに記載の超音波探触子搭載ユニット。
前記管状体がボイラ水冷壁の水管であり、前記ローラー型超音波探触子を複数備えることにより、複数の水管の超音波測定を同時に実行可能であることを特徴とする構成４から７の何れかに記載の超音波探触子搭載ユニット。
【発明の効果】
【0018】
本発明の超音波測定システムによれば、測定作業の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明に係る実施形態の超音波測定システムの構成の概略を示す図
【図2】実施形態の超音波探触子搭載ユニットを示す、一部を分解した斜視図
【図3】ローラー型超音波探触子の分解斜視図
【図4】超音波探触子搭載ユニットの使用状態に関する説明図
【図5】超音波探触子搭載ユニットの使用状態に関する説明図
【図6】超音波探触子搭載ユニットの使用状態に関する説明図
【図7】超音波探触子搭載ユニットの使用状態に関する説明図
【図8】超音波測定システムの使用状態に関する説明図
【図9】超音波測定システムの処理動作の概略を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。
【0021】
図１は、本実施形態の超音波測定システムの構成の概略を示す図である。
本実施形態の超音波測定システム１は、管状体の肉厚検査を行うためのシステムであり、特に、ボイラ水冷壁の水管の肉厚検査に好適なシステムである。
超音波測定システム１は、その大まかな構成として超音波探触子を備えた超音波探触子搭載ユニット１１と、ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ（測距装置）１２と、制御装置１３とを備える。
本実施形態の超音波測定システム１は、管状体の肉厚検査を行うためのシステムであり、特に、ボイラ水冷壁の水管の肉厚検査に好適なシステムである。
超音波測定システム１は、その大まかな構成として超音波探触子を備えた超音波探触子搭載ユニット１１と、ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ（測距装置）１２と、制御装置１３とを備える。
【0022】
超音波探触子搭載ユニット１１は、その底部にホイールとローラー型超音波探触子を備えており、ボイラ水冷壁の水管に接触させてその軸方向に沿って走行（本実施形態では手動で走行）させることで、水管の軸方向に沿った複数点における超音波の送受信を連続的に行えるようにしたものである。
超音波探触子搭載ユニット１１のより具体的な構成については後述する。
超音波探触子搭載ユニット１１のより具体的な構成については後述する。
【0023】
ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ１２は、巻き取り式のワイヤ１２２が引き出された長さを検知するエンコーダである。ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ１２を基準位置に設置し、ワイヤ１２２の先端を超音波探触子搭載ユニット１１に取り付けることにより、ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ１２（基準位置）と超音波探触子搭載ユニット１１の相対距離を測定する。
ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ１２は、その底部に磁石を備えており、当該磁石によって水管に対する着脱が行われる。ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ１２に備えられる磁石は、ツマミ１２１の回動に伴って、その位置が底部に近い位置と離れた位置に変化する。これにより、ツマミ１２１の回動により、水管に対する着脱が行われるものである。
ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ１２は、その底部に磁石を備えており、当該磁石によって水管に対する着脱が行われる。ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ１２に備えられる磁石は、ツマミ１２１の回動に伴って、その位置が底部に近い位置と離れた位置に変化する。これにより、ツマミ１２１の回動により、水管に対する着脱が行われるものである。
【0024】
制御装置１３は、測定対象である水管の厚さ情報の取得と、当該厚さを計測した地点の位置情報（ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ１２（基準位置）と超音波探触子搭載ユニット１１の相対距離）の取得を行い、厚さ情報と位置情報を対応付けてログする処理を行うものである。
制御装置１３は、各種の演算処理等を行う演算部１３１と、記憶部１３２と、ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ１２から距離測定信号を受信する距離取得部１３３と、超音波探触子搭載ユニット１１の超音波発信探触子の発信の制御や超音波受信探触子からの超音波測定信号の受信を行う超音波送受信制御部１３４と、受信した超音波測定信号の波形のピークの判別を行う超音波波形処理部１３５と、ピーク間距離と音速情報に基づいて厚さを算出する厚さ判別部１３６と、を備える。
制御装置１３は、「超音波探触子に対して超音波の送受信による超音波測定を所定周期で行わせ、これによって得られる超音波測定信号を受信すると共に、これと同期して測距装置（ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ）からの距離測定信号を受信し、前記超音波測定信号に基づく情報と前記距離測定信号に基づく情報を対応付けてログする」機能を有するものである。
制御装置１３は、各種の演算処理等を行う演算部１３１と、記憶部１３２と、ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ１２から距離測定信号を受信する距離取得部１３３と、超音波探触子搭載ユニット１１の超音波発信探触子の発信の制御や超音波受信探触子からの超音波測定信号の受信を行う超音波送受信制御部１３４と、受信した超音波測定信号の波形のピークの判別を行う超音波波形処理部１３５と、ピーク間距離と音速情報に基づいて厚さを算出する厚さ判別部１３６と、を備える。
制御装置１３は、「超音波探触子に対して超音波の送受信による超音波測定を所定周期で行わせ、これによって得られる超音波測定信号を受信すると共に、これと同期して測距装置（ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ）からの距離測定信号を受信し、前記超音波測定信号に基づく情報と前記距離測定信号に基づく情報を対応付けてログする」機能を有するものである。
【0025】
図２には、超音波探触子搭載ユニット１１のローラー型超音波探触子１１２の部分を分解した斜視図を示した。
超音波探触子搭載ユニット１１は、フレーム（筐体部）１１１と、フレーム１１１の略中央付近に取り付けられるローラー型超音波探触子１１２と、フレーム１１１の底部の四隅に設けられるホイール１１４ａ、１１４ｂ、１１５ａ、１１５ｂと、フレーム１１１の側面に突出して設けられるホイール１１６と、を備える。
超音波探触子搭載ユニット１１は、フレーム（筐体部）１１１と、フレーム１１１の略中央付近に取り付けられるローラー型超音波探触子１１２と、フレーム１１１の底部の四隅に設けられるホイール１１４ａ、１１４ｂ、１１５ａ、１１５ｂと、フレーム１１１の側面に突出して設けられるホイール１１６と、を備える。
【0026】
図３は、ローラー型超音波探触子１１２の分解斜視図である。
ローラー型超音波探触子１１２は、その中心に超音波の吸収層（送信側から受信側への超音波の漏れの防止）としてのコルク板１１２４が配され、このコルク板１１２４を境に一方が送信側、他方が受信側となる左右で対称の構造を有している。
軸部材１１２１ａには発信探触子が備えられており、軸に対してベアリング１１２２ａを介してローラー部１１２３ａが取り付けられる。ローラー部１１２３ａは、発信探触子を備える軸部材１１２１ａを覆うように設けられる。他方側の軸部材１１２１ｂには受信探触子が備えられており、ベアリング１１２２ｂを介してローラー部１１２３ｂが取り付けられる。ローラー部１１２３ｂも、発信探触子を備える軸部材１１２１ｂを覆うように設けられる。
ローラー型超音波探触子１１２は、上記構成により、ローラー部１１２３ａ、１１２３ｂが軸に対して回動自在とされており、これを検査対象の表面で転がすように移動させることができる。これにより、超音波探触子と検査対象の表面との距離が一定に保たれるものである。
なお、ローラー型超音波探触子において精度よく測定するためには、検査対象に対する接触圧力を所定範囲内にすることを要する。
ローラー型超音波探触子１１２は、その中心に超音波の吸収層（送信側から受信側への超音波の漏れの防止）としてのコルク板１１２４が配され、このコルク板１１２４を境に一方が送信側、他方が受信側となる左右で対称の構造を有している。
軸部材１１２１ａには発信探触子が備えられており、軸に対してベアリング１１２２ａを介してローラー部１１２３ａが取り付けられる。ローラー部１１２３ａは、発信探触子を備える軸部材１１２１ａを覆うように設けられる。他方側の軸部材１１２１ｂには受信探触子が備えられており、ベアリング１１２２ｂを介してローラー部１１２３ｂが取り付けられる。ローラー部１１２３ｂも、発信探触子を備える軸部材１１２１ｂを覆うように設けられる。
ローラー型超音波探触子１１２は、上記構成により、ローラー部１１２３ａ、１１２３ｂが軸に対して回動自在とされており、これを検査対象の表面で転がすように移動させることができる。これにより、超音波探触子と検査対象の表面との距離が一定に保たれるものである。
なお、ローラー型超音波探触子において精度よく測定するためには、検査対象に対する接触圧力を所定範囲内にすることを要する。
【0027】
図２に示されるように、ローラー型超音波探触子１１２は、その軸を固定的に支持する支持部材１１９によって保持される。
支持部材１１９は、フレーム１１１の孔Ｈに対して摺動可能に挿通されるロッド１１９Ａを有しており、ロッド１１９Ａには蝶ボルトＢ４を螺合するためのネジ穴が形成されている。
フレーム１１１に対するローラー型超音波探触子１１２の取り付けは、ロッド１１９Ａにバネ１１３を取り付けた上で、フレーム１１１の孔Ｈにロッド１１９Ａを挿通し、蝶ボルトＢ４を螺合することによって行う。このように、ローラー型超音波探触子１１２が、フレーム（筐体部）１１１に対してバネ（弾性体）１１３を介して取り付けられ、バネ１１３の弾性力によってローラー型超音波探触子１１２を検査対象に対して押圧する押圧力が生じる。
支持部材１１９は、フレーム１１１の孔Ｈに対して摺動可能に挿通されるロッド１１９Ａを有しており、ロッド１１９Ａには蝶ボルトＢ４を螺合するためのネジ穴が形成されている。
フレーム１１１に対するローラー型超音波探触子１１２の取り付けは、ロッド１１９Ａにバネ１１３を取り付けた上で、フレーム１１１の孔Ｈにロッド１１９Ａを挿通し、蝶ボルトＢ４を螺合することによって行う。このように、ローラー型超音波探触子１１２が、フレーム（筐体部）１１１に対してバネ（弾性体）１１３を介して取り付けられ、バネ１１３の弾性力によってローラー型超音波探触子１１２を検査対象に対して押圧する押圧力が生じる。
【0028】
フレーム１１１の底部に設けられるホイール１１４ａ、１１４ｂ、１１５ａ、１１５ｂは、水管に接触してその軸方向に沿って走行するためのホイールである。
図４に示されるように、ホイール１１４ａ、１１４ｂは、水管（管状体）２１の軸線方向（図４の紙面に垂直な方向）に直交する方向で、水管２１に２点で接触するホイールである。即ち、ホイール１１４ａ、１１４ｂの２つで“管状体の軸線方向に直交する方向の少なくとも２点で管状体表面に接触する第１回転体”に該当する。
また、ホイール１１４ａ、１１４ｂは、それぞれ水管（管状体）２１の軸線方向（図の紙面に垂直な方向）に直交する方向における外側から内側に行くに従い、その直径が小さくなるように形成されている。これにより、図４からも理解されるように、水管のような管状体に対して、その表面に沿った接触面を得られるため、より安定的な走行性能を得ることができる。
本実施形態では、ホイール１１４ａと１１４ｂが別体で形成されたものを例としているが、これが一体的に形成されている（つながっている）ものであっても構わない。
図４に示されるように、ホイール１１４ａ、１１４ｂは、水管（管状体）２１の軸線方向（図４の紙面に垂直な方向）に直交する方向で、水管２１に２点で接触するホイールである。即ち、ホイール１１４ａ、１１４ｂの２つで“管状体の軸線方向に直交する方向の少なくとも２点で管状体表面に接触する第１回転体”に該当する。
また、ホイール１１４ａ、１１４ｂは、それぞれ水管（管状体）２１の軸線方向（図の紙面に垂直な方向）に直交する方向における外側から内側に行くに従い、その直径が小さくなるように形成されている。これにより、図４からも理解されるように、水管のような管状体に対して、その表面に沿った接触面を得られるため、より安定的な走行性能を得ることができる。
本実施形態では、ホイール１１４ａと１１４ｂが別体で形成されたものを例としているが、これが一体的に形成されている（つながっている）ものであっても構わない。
【0029】
ホイール１１５ａ、１１５ｂ（第２回転体）は、ホイール１１４ａ、１１４ｂ（第１回転体）に対して水管（管状体）２１の軸線方向の前方（若しくは後方）に位置し、その基本構成はホイール１１４ａ、１１４ｂと同様である。
なお、本実施形態では、第２回転体であるホイール１１５ａ、１１５ｂについても、ホイール１１４ａ、１１４ｂ（第１回転体）と同様に、“管状体の軸線方向に直交する方向の少なくとも２点で管状体表面に接触する”構成としているが、第２回転体については、管状体表面と１点で接触する構成（即ちホイールを１つ）としてもよい。第２回転体を管状体表面と１点で接触する構成（即ちホイールを１つ）とする場合には、直径が略均一なホイールを、超音波探触子搭載ユニット１１の幅方向（水管２１の軸線方向に直交する方向）の略中央付近に位置するように設けるとよい。
ホイール１１４ａ、１１４ｂと、ホイール１１５ａ、１１５ｂの何れを第１回転体、第２回転体とみなすかは任意であり、よって、ホイール１１４ａ、１１４ｂの方を、管状体表面と１点で接触する構成（即ちホイールを１つ）としてもよい。本実施形態においては、ホイール１１４ａ、１１４ｂの側には、後に説明するホイール１１６があるため、ホイール１１４ａ、１１４ｂの側で、ホイールを１つにする方が、ホイールを減らす（管状体表面との接触点の数を減らす）ことによる安定性の低下を低減することができる。ホイール１１４ａ、１１４ｂの方を、管状体表面と１点で接触する構成（即ちホイールを１つ）とする場合、前述のように、直径が略均一なホイールを、超音波探触子搭載ユニット１１の幅方向の略中央付近に位置するように設けてもよいし、単にホイール１１４ａを削除する構成としてもよい。後に説明するホイール１１６との対称性を有するホイール１１４ｂの側を残すことにより、安定性を得ることができるためである。
なお、本実施形態では、第２回転体であるホイール１１５ａ、１１５ｂについても、ホイール１１４ａ、１１４ｂ（第１回転体）と同様に、“管状体の軸線方向に直交する方向の少なくとも２点で管状体表面に接触する”構成としているが、第２回転体については、管状体表面と１点で接触する構成（即ちホイールを１つ）としてもよい。第２回転体を管状体表面と１点で接触する構成（即ちホイールを１つ）とする場合には、直径が略均一なホイールを、超音波探触子搭載ユニット１１の幅方向（水管２１の軸線方向に直交する方向）の略中央付近に位置するように設けるとよい。
ホイール１１４ａ、１１４ｂと、ホイール１１５ａ、１１５ｂの何れを第１回転体、第２回転体とみなすかは任意であり、よって、ホイール１１４ａ、１１４ｂの方を、管状体表面と１点で接触する構成（即ちホイールを１つ）としてもよい。本実施形態においては、ホイール１１４ａ、１１４ｂの側には、後に説明するホイール１１６があるため、ホイール１１４ａ、１１４ｂの側で、ホイールを１つにする方が、ホイールを減らす（管状体表面との接触点の数を減らす）ことによる安定性の低下を低減することができる。ホイール１１４ａ、１１４ｂの方を、管状体表面と１点で接触する構成（即ちホイールを１つ）とする場合、前述のように、直径が略均一なホイールを、超音波探触子搭載ユニット１１の幅方向の略中央付近に位置するように設けてもよいし、単にホイール１１４ａを削除する構成としてもよい。後に説明するホイール１１６との対称性を有するホイール１１４ｂの側を残すことにより、安定性を得ることができるためである。
【0030】
上述したごとく、ローラー型超音波探触子１１２は、フレーム１１１に対してバネ１１３を介して取り付けられている。
当該バネ１１３の弾性力は、超音波探触子搭載ユニット１１の使用状態、即ち、上記構成のローラー型超音波探触子１１２の各ホイール１１４ａ、１１４ｂ、１１５ａ、１１５ｂが水管２１に接触している状態（図４）において、ローラー型超音波探触子１１２に定められている所定の測定圧力で、ローラー型超音波探触子１１２を水管２１に対して押圧するように設定されている。
即ち、バネ（弾性体）１１３は、「第１回転体及び第２回転体が管状体表面に接触している状態において、ローラー型超音波探触子を管状体表面に対して、ローラー型超音波探触子の測定条件に適した圧力で押圧する弾性力を有している」ものである。なお、バネ１１３によるサスペンション機能により、水管２１の減肉による軽微な凹凸に対しても、ローラー型超音波探触子１１２を追従させることができる。
当該バネ１１３の弾性力は、超音波探触子搭載ユニット１１の使用状態、即ち、上記構成のローラー型超音波探触子１１２の各ホイール１１４ａ、１１４ｂ、１１５ａ、１１５ｂが水管２１に接触している状態（図４）において、ローラー型超音波探触子１１２に定められている所定の測定圧力で、ローラー型超音波探触子１１２を水管２１に対して押圧するように設定されている。
即ち、バネ（弾性体）１１３は、「第１回転体及び第２回転体が管状体表面に接触している状態において、ローラー型超音波探触子を管状体表面に対して、ローラー型超音波探触子の測定条件に適した圧力で押圧する弾性力を有している」ものである。なお、バネ１１３によるサスペンション機能により、水管２１の減肉による軽微な凹凸に対しても、ローラー型超音波探触子１１２を追従させることができる。
【0031】
超音波探触子搭載ユニット１１は、ホイール１１４ａ、１１４ｂ、１１５ａ、１１５ｂに加え、フレーム１１１の側面に突出して設けられるホイール１１６（第３回転体）を備えている。
ホイール１１６は、測定対象である水管２１とは別の水管２１（若しくは水管２１を相互に接続するフィン２２）に対して接するホイールであり、これにより、超音波探触子搭載ユニット１１が水管２１の周方向へズレてしまうことを低減し、超音波探触子搭載ユニット１１の走行安定性をより高くするものである。
ホイール１１６は、測定対象である水管２１とは別の水管２１（若しくは水管２１を相互に接続するフィン２２）に対して接するホイールであり、これにより、超音波探触子搭載ユニット１１が水管２１の周方向へズレてしまうことを低減し、超音波探触子搭載ユニット１１の走行安定性をより高くするものである。
【0032】
ホイール１１６は、ロッド１１８の下端部に設けられている。このロッド１１８は、フレーム１１１に取り付けられるロッド１１７の取り付け部Ｃ３に対して挿通され、蝶ボルトＢ３の締め付けによって固定されるものであり、上下位置の調整が可能である。即ち、ホイール１１６は、「フレーム（筐体部）１１１に対してボイラ水冷壁の壁面に垂直な方向への出幅量を調整可能に取り付けられる」ものである。
ロッド１１７は、フレーム１１１の側面に設けられた取り付け部Ｃ１若しくはＣ２に対して挿通され、蝶ボルトＢ１若しくはＢ２の締め付けによって固定されるものであり、幅方向の位置の調整が可能である。即ち、ホイール１１６は、「フレーム（筐体部）１１１に対して、水管（管状体）２１の軸線方向に直交しボイラ水冷壁の壁面と水平な方向への出幅量を調整可能に取り付けられる」ものである。
ロッド１１７はフレーム１１１に対して着脱可能であり、フレーム１１１の一方の側面側の取り付け部Ｃ１、又は、他方の側面側の取り付け部Ｃ２に対して選択的に取り付けることができる。即ち、ホイール１１６は、「フレーム（筐体部）１１１の両側面に対して着脱可能」である。
なお、ホイール１１６も、ホイール１１４ａ、１１４ｂ、１１５ａ、１１５ｂと同様に、その回転軸に沿った方向に沿って径が変動するホイールであり、フレーム１１１から遠ざかるに従って直径が小さくなるホイールで構成されている。
ロッド１１７は、フレーム１１１の側面に設けられた取り付け部Ｃ１若しくはＣ２に対して挿通され、蝶ボルトＢ１若しくはＢ２の締め付けによって固定されるものであり、幅方向の位置の調整が可能である。即ち、ホイール１１６は、「フレーム（筐体部）１１１に対して、水管（管状体）２１の軸線方向に直交しボイラ水冷壁の壁面と水平な方向への出幅量を調整可能に取り付けられる」ものである。
ロッド１１７はフレーム１１１に対して着脱可能であり、フレーム１１１の一方の側面側の取り付け部Ｃ１、又は、他方の側面側の取り付け部Ｃ２に対して選択的に取り付けることができる。即ち、ホイール１１６は、「フレーム（筐体部）１１１の両側面に対して着脱可能」である。
なお、ホイール１１６も、ホイール１１４ａ、１１４ｂ、１１５ａ、１１５ｂと同様に、その回転軸に沿った方向に沿って径が変動するホイールであり、フレーム１１１から遠ざかるに従って直径が小さくなるホイールで構成されている。
【0033】
図５～７は、ボイラ水冷壁２の水管２１に対する超音波探触子搭載ユニット１１の使用状態を説明する図である。
図５は、ボイラ水冷壁２の壁面に対してほぼ垂直に超音波探触子搭載ユニット１１を設置した状態を示している。ロッド１１７及びロッド１１８の出幅量を適宜調節することにより、水管２１（測定対象の水管２１の隣の水管）の外周面にホイール１１６の傾斜面が沿う位置とすることで、安定した走行（手動）ができる。ホイール１１６をフレーム１１１から遠ざかるに従って直径が小さくなるホイールで構成することにより、水管２１とホイール１１６の接触において、垂直方向だけでなく水平方向への応力も生じるため、超音波探触子搭載ユニット１１を手で水管２１に軽く押し付けた際の安定感が向上されるものである。
図５は、ボイラ水冷壁２の壁面に対してほぼ垂直に超音波探触子搭載ユニット１１を設置した状態を示している。ロッド１１７及びロッド１１８の出幅量を適宜調節することにより、水管２１（測定対象の水管２１の隣の水管）の外周面にホイール１１６の傾斜面が沿う位置とすることで、安定した走行（手動）ができる。ホイール１１６をフレーム１１１から遠ざかるに従って直径が小さくなるホイールで構成することにより、水管２１とホイール１１６の接触において、垂直方向だけでなく水平方向への応力も生じるため、超音波探触子搭載ユニット１１を手で水管２１に軽く押し付けた際の安定感が向上されるものである。
【0034】
図６、７は、それぞれ超音波探触子搭載ユニット１１を左右に傾けて使用する場合の説明図である。図６、７から理解されるように、ロッド１１７及びロッド１１８の出幅量を適宜調節すること、および、ロッド１１７の取り付け位置を取り付け部Ｃ１、Ｃ２で変更することにより、測定位置を変えて水管２１の厚さを測定することができる。
【0035】
次に、本実施形態の超音波測定システム１の使用したボイラ水冷壁２の水管２１の肉厚の測定方法（肉厚データの取得）および、その際の超音波測定システム１における処理の概要について、図８と図９を参照しつつ説明する。
【0036】
図８に示されるように、測定の準備として、水管２１に対して、基準位置となる箇所にワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ１２を取り付け、ワイヤ１２２を超音波探触子搭載ユニット１１に取り付ける（ワイヤ１２２が予め取り付けられているものであってよい）。加えて、ボイラ水冷壁２に合わせて、超音波探触子搭載ユニット１１のロッド１１７及びロッド１１８の出幅量を適宜調節する。
また、制御装置１３とワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ１２、超音波探触子搭載ユニット１１の接続（有線、無線を問わない）や、制御装置１３の立ち上げ及び必要な設定を行う。
上記により測定の準備ができたら、超音波探触子搭載ユニット１１を水管２１に沿わせて手で移動させる操作をするだけで、以下の処理によって水管２１の長手方向にそった複数の測定点の肉厚データの取得が行われる。
また、制御装置１３とワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ１２、超音波探触子搭載ユニット１１の接続（有線、無線を問わない）や、制御装置１３の立ち上げ及び必要な設定を行う。
上記により測定の準備ができたら、超音波探触子搭載ユニット１１を水管２１に沿わせて手で移動させる操作をするだけで、以下の処理によって水管２１の長手方向にそった複数の測定点の肉厚データの取得が行われる。
【0037】
図９は、制御装置１３における処理の概略を示すフローチャートである。
【0038】
ステップ９０１、９０３は、サンプリング周期毎に超音波の送受信を行う処理である。本実施形態では、１秒間に１０回または２０回の超音波の送受信を行う。当該処理は演算部１３１による制御の下、超音波送受信制御部１３４において、超音波探触子搭載ユニット１１への制御信号の送信及び超音波探触子搭載ユニット１１からの測定した超音波信号の受信によって行われる。
【0039】
続くステップ９０４では、距離情報を取得する処理を行う。当該処理は演算部１３１による制御の下、距離取得部１３３において、ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ１２から距離測定信号を受信することによって行われる。距離情報の取得は、超音波測定に同期して行われるものである。
【0040】
ステップ９０５では、ステップ９０３で取得した超音波測定信号に基づいて厚さを算出する処理を行う。当該処理は演算部１３１による制御の下、受信した超音波測定信号の波形のピークの判別処理を超音波波形処理部１３５によって行い、厚さ判別部１３６によってピーク間距離と音速情報（予め取得若しくは設定されている水管２１の音速に関する情報）に基づいて厚さを算出することによって行われる。
【0041】
ステップ９０６では、ステップ９０５で算出された厚さ情報とステップ９０４で取得された距離情報を対応付けて記憶部１３２に記憶する。なお、さらに時間情報（或いは日時情報）等も対応付けてログするものであってもよい。
【0042】
ステップ９０６の後は、ステップ９０１へと戻って上記処理を繰り返し、これにより、所定周期で厚さ情報と距離情報が取得され、厚さ情報と距離情報が対応付けられてログされ、終了指示があった場合には処理を終了する（ステップ９０２：Ｙｅｓ→ｅｎｄ）。
【0043】
上記処理により、測定点の位置や超音波探触子搭載ユニット１１を動かす速度を特に意識することなく、超音波探触子搭載ユニット１１を水管２１に沿わせて手で移動させることによって、水管２１の軸方向（長手方向）に沿って複数の測定点における肉厚データの取得が行われる。超音波探触子搭載ユニット１１の移動方向も特に意識する必要はなく、超音波探触子搭載ユニット１１を水管２１に沿って往復移動させる等してもよい。超音波探触子搭載ユニット１１を水管２１に沿って２～３度往復移動させることにより、肉厚データの豊富化をすることもできる。
【0044】
以上のごとく、本実施形態の超音波測定システム１によれば、水管２１の軸方向（長手方向）に沿って複数の測定点における肉厚データの取得が半自動的に行われるため、測定作業が非常に簡便となり、測定作業の効率化を図ることができる。
また、上下左右に出幅量を調節可能なホイール１１６（第３回転体）を備えることにより、異なる角度での厚さ測定を安定的に行うことができる。また、サイズの異なるボイラ水冷壁に対しても容易に適用することができる。
また、上下左右に出幅量を調節可能なホイール１１６（第３回転体）を備えることにより、異なる角度での厚さ測定を安定的に行うことができる。また、サイズの異なるボイラ水冷壁に対しても容易に適用することができる。
【0045】
なお、本実施形態では、ボイラ水冷壁の水管の肉厚を測定するものを例としているが、本発明をこれに限るものではなく、任意の管状体の測定に用いることができる。また、肉厚測定ではなく、探傷検査を行うものであっても良い。
また、本実施形態では、ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダから得られた信号とローラー型超音波探触子から得られた信号を、それぞれ距離情報と厚さ情報として演算してからこれらを対応付けてログするものとしているが、どのような値に換算した上でログをするかは任意であり、例えばより生データに近い情報（各測定器からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換しただけのデータ等）のままログするようなものであっても構わない。即ち、超音波測定信号に“基づく情報”と距離測定信号に“基づく情報”を対応付けてログするものであればよい。
また、本実施形態では、ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダから得られた信号とローラー型超音波探触子から得られた信号を、それぞれ距離情報と厚さ情報として演算してからこれらを対応付けてログするものとしているが、どのような値に換算した上でログをするかは任意であり、例えばより生データに近い情報（各測定器からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換しただけのデータ等）のままログするようなものであっても構わない。即ち、超音波測定信号に“基づく情報”と距離測定信号に“基づく情報”を対応付けてログするものであればよい。
【0046】
本実施形態では測距装置としてワイヤ巻き取り式リニアエンコーダを例としているが、本発明をこれに限るものではなく、“超音波探触子と基準位置との間の距離を測定”可能な任意の装置を用いることができる（例えばレーザー距離計）。
また、測距装置が超音波探触子搭載ユニットとは別体であるものを例としているが、測距装置が超音波探触子搭載ユニットと一体的に構成されているものであっても構わない。例えば、本実施形態において、ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダが超音波探触子搭載ユニットに搭載されており、ワイヤ先端を“基準位置”に固定するような構成であってもよい。
また、測距装置が超音波探触子搭載ユニットとは別体であるものを例としているが、測距装置が超音波探触子搭載ユニットと一体的に構成されているものであっても構わない。例えば、本実施形態において、ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダが超音波探触子搭載ユニットに搭載されており、ワイヤ先端を“基準位置”に固定するような構成であってもよい。
【0047】
本実施形態では、所定の時間間隔（サンプリング周期）で超音波測定を行うものを例としているが、所定の距離間隔（若しくはあらかじめ設定された測定位置）で超音波測定を行う処理としてもよい。測距装置から得られる距離情報に基づき、超音波探触子搭載ユニットが所定距離移動した（若しくはあらかじめ設定された測定位置に到達した）と判断された際に、超音波測定を行わせるものである。
また、超音波探触子搭載ユニット等に、「測定スイッチ」等の入力手段を設け、これに対する入力があった際に超音波測定（厚さ情報と距離情報の取得）を行わせるものであってもよい。
また、超音波探触子搭載ユニット等に、「測定スイッチ」等の入力手段を設け、これに対する入力があった際に超音波測定（厚さ情報と距離情報の取得）を行わせるものであってもよい。
【0048】
本実施形態では、制御装置１３が、演算部１３１と、記憶部１３２と、距離取得部１３３と、超音波送受信制御部１３４と、超音波波形処理部１３５と、厚さ判別部１３６と、を備えるものとして説明しているが、各機能部がハード的に区別されて形成されていることを限定的に示しているものではない。例えば、全ての機能が一つのデバイス上でソフトウェア的に実現されるものであってよい。逆に、各機能部の一部若しくは全部又は任意の組み合わせが専用回路等によってハード的に構成されるものであってもよい。また、装置として、各機能部の一部が別体で構成されるようなものであっても構わない。
【0049】
なお、超音波探触子搭載ユニットを複数並列的に接続した構成としてもよい。ボイラ水冷壁は、平行に複数の水管が並んでいる構成であるため、複数の超音波探触子搭載ユニットを並列的に接続することによって、一度に複数の水管に対する測定を行えるようにするものである。この際に、複数の超音波探触子搭載ユニットの相互の距離を調節可能な構成とするとよい。
また、超音波探触子搭載ユニットを複数接続するのではなく、ローラー型超音波探触子部分のみを複数設けるものであってもよい。例えば、本実施形態の超音波探触子搭載ユニット１１において、ホイール１１６の代わりに、ロッド１１８の先端部にローラー型超音波探触子を設けるような構成としてもよい。
また、超音波探触子搭載ユニットを複数接続するのではなく、ローラー型超音波探触子部分のみを複数設けるものであってもよい。例えば、本実施形態の超音波探触子搭載ユニット１１において、ホイール１１６の代わりに、ロッド１１８の先端部にローラー型超音波探触子を設けるような構成としてもよい。
【符号の説明】
【0050】
１．．．超音波測定システム
１１．．．超音波探触子搭載ユニット
１１１．．．フレーム（筐体部）
１１２．．．ローラー型超音波探触子
１１３．．．バネ（弾性体）
１１４ａ、１１４ｂ．．．ホイール（第１回転体）
１１５ａ、１１５ｂ．．．ホイール（第２回転体）
１１６．．．ホイール（第３回転体）
１２．．．ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ（測距装置）
１３．．．制御装置
２．．．ボイラ水冷壁
２１．．．水管（管状体）
２２．．．フィン
１１．．．超音波探触子搭載ユニット
１１１．．．フレーム（筐体部）
１１２．．．ローラー型超音波探触子
１１３．．．バネ（弾性体）
１１４ａ、１１４ｂ．．．ホイール（第１回転体）
１１５ａ、１１５ｂ．．．ホイール（第２回転体）
１１６．．．ホイール（第３回転体）
１２．．．ワイヤ巻き取り式リニアエンコーダ（測距装置）
１３．．．制御装置
２．．．ボイラ水冷壁
２１．．．水管（管状体）
２２．．．フィン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】