特許 7441467 渦電流探傷プローブ

(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】2024-02-21

(45)【発行日】2024-03-01

(54)【発明の名称】渦電流探傷プローブ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/90 20210101AFI20240222BHJP

【ＦＩ】

G01N27/90

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020070806

(22)【出願日】2020-04-10

(65)【公開番号】P2021167752

(43)【公開日】2021-10-21

【審査請求日】2023-03-06

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】592223773

【氏名又は名称】アスワン電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】成重 将史

(72)【発明者】

【氏名】三木 将裕

(72)【発明者】

【氏名】大島 佑己

(72)【発明者】

【氏名】北澤 聡

(72)【発明者】

【氏名】長沼 潤一郎

(72)【発明者】

【氏名】仁平 泰広

(72)【発明者】

【氏名】森永 光樹

【審査官】村田 顕一郎

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０５６５９２４８（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０００２０７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００１－１８３３４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／７２－２７／９０９３

Ｇ０１Ｂ ７／００－７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可撓性を有する基板と、前記基板上に配置された複数のコイルセットとを備えた渦電流探傷プローブであって、
各コイルセットは、
前記基板の表面に接着されたコイルと、
前記基板の表面に接着され、前記コイルの巻き始め側の引き出し線と接続された一方側の電極ブロックと、
前記基板の表面に接着され、前記コイルの巻き終わり側の引き出し線と接続された他方側の電極ブロックと、
前記コイル、前記一方側の電極ブロック、及び前記他方側の電極ブロックを互いに動かないように保持する非導電性の台座とを有し、
前記台座は、前記コイルを挿入する挿入穴と、前記一方側の電極ブロックと嵌合する一方側の嵌合溝と、前記他方側の電極ブロックと嵌合する他方側の嵌合溝とを有することを特徴とする渦電流探傷プローブ。

【請求項2】

可撓性を有する基板と、前記基板上に配置された複数のコイルセットとを備えた渦電流探傷プローブであって、
各コイルセットは、
前記基板の表面に接着されたコイルと、
前記基板の表面に接着され、前記コイルの巻き始め側の引き出し線と接続された一方側の電極ブロックと、
前記基板の表面に接着され、前記コイルの巻き終わり側の引き出し線と接続された他方側の電極ブロックと、
前記コイル、前記一方側の電極ブロック、及び前記他方側の電極ブロックを互いに動かないように保持する非導電性の台座とを有し、
前記台座は、前記基板と接触しないように配置されたことを特徴とする渦電流探傷プローブ。

【請求項3】

請求項２に記載の渦電流探傷プローブにおいて、
前記一方側の電極ブロックと前記他方側の電極ブロックは、前記基板の短手方向に互いに離間するように配置されており、
前記基板の長手方向における前記一方側の電極ブロックの奥行寸法及び前記他方側の電極ブロックの奥行寸法は、前記コイルの外径寸法以下であることを特徴とする渦電流探傷プローブ。

【請求項4】

請求項２に記載の渦電流探傷プローブにおいて、
前記一方側の電極ブロックと前記他方側の電極ブロックは、それぞれ、前記基板の表面から立ち上がる方向に延在する縦板部と、前記縦板部の基端側から前記基板の表面に沿う方向に延在すると共に前記基板に接着された第１の横板部と、前記縦板部の先端側から前記基板の表面に沿う方向に延在する第２の横板部とで構成されて、断面がコの字形状をなしており、
前記台座の前記一方側の嵌合溝は、前記一方側の電極ブロックの前記第１の横板部と嵌合せず、前記一方側の電極ブロックの前記縦板部及び前記第２の横板部と嵌合し、
前記台座の前記他方側の嵌合溝は、前記他方側の電極ブロックの前記第１の横板部と嵌合せず、前記他方側の電極ブロックの前記縦板部及び前記第２の横板部と嵌合することを特徴とする渦電流探傷プローブ。

【請求項5】

請求項２に記載の渦電流探傷プローブにおいて、
前記一方側の電極ブロックと前記他方側の電極ブロックは、それぞれ、前記基板の表面から立ち上がる方向に延在する縦板部と、前記縦板部の基端側から前記基板の表面に沿う方向に延在すると共に前記基板に接着された横板部とで構成されて、断面がＬの字形状をなしており、
前記台座の前記一方側の嵌合溝は、前記一方側の電極ブロックの前記横板部と嵌合せず、前記一方側の電極ブロックの前記縦板部と嵌合し、
前記台座の前記他方側の嵌合溝は、前記他方側の電極ブロックの前記横板部と嵌合せず、前記他方側の電極ブロックの前記縦板部と嵌合することを特徴とする渦電流探傷プローブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、渦電流探傷プローブに関する。

【背景技術】

【0002】

導電性の被検体（詳細には、鋼板や配管など）に対し割れやき裂を検出する検査技術の一つとして、渦電流探傷がある。渦電流探傷では、励磁コイルと検出コイルを有する渦電流探傷プローブを、被検体の表面に接触させる。そして、励磁コイルに励磁電流を流して磁場を発生させ、被検体に渦電流を誘起させる。対象物に割れや亀裂があれば渦電流が変化するので、この渦電流の変化に起因する検出コイルのインピーダンスの変化を検出する。これにより、被検体の割れやき裂を検出する。

【0003】

可撓性を有する基板と、この基板上に配置された多数のコイルとを備えた渦電流探傷プローブ（マルチコイルプローブ）が知られている（例えば特許文献１参照）。この渦電流探傷プローブを用いれば、被検体の表面が曲面であっても基板などが変形することにより、渦電流探傷プローブの基板を被検体の表面に密着させることが可能である。そして、渦電流探傷プローブを被検体の表面に沿って走査（移動）させつつ、多数のコイルのうちの励磁コイルと検出コイルの組み合わせを切り替えることにより、広範囲の検査を行うことが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－０６６６７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来技術には次のような改善の余地があった。従来の渦電流探傷プローブでは、コイルの引き出し線は、例えば基板のプリント配線に直接接続されている。そのため、渦電流探傷プローブの走査時に、被検体の表面の摩擦力によって基板の形状が変化すれば、コイルの引き出し線に張力が発生する。したがって、強度耐久性の点で改善の余地があった。

【0006】

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、強度耐久性が向上できる渦電流探傷プローブを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、代表的な本発明は、可撓性を有する基板と、前記基板上に配置された複数のコイルセットとを備えた渦電流探傷プローブであって、各コイルセットは、前記基板の表面に接着されたコイルと、前記基板の表面に接着され、前記コイルの巻き始め側の引き出し線と接続された一方側の電極ブロックと、前記基板の表面に接着され、前記コイルの巻き終わり側の引き出し線と接続された他方側の電極ブロックと、前記コイル、前記一方側の電極ブロック、及び前記他方側の電極ブロックを互いに動かないように保持する非導電性の台座とを有し、前記台座は、前記コイルを挿入する挿入穴と、前記一方側の電極ブロックと嵌合する一方側の嵌合溝と、前記他方側の電極ブロックと嵌合する他方側の嵌合溝とを有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、強度耐久性が向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１の実施形態における渦電流探傷プローブの構造を表す上面図である。

【図2】図１の断面II－IIによる断面図である。

【図3】本発明の第１の実施形態における渦電流探傷プローブの変形状態を表す概略図と断面Ｂ－Ｂによる断面図である。

【図4】図１の部分IＶによる部分拡大上面図であって、本発明の第１の実施形態におけるコイルセットの構造を表す。

【図5】図４の断面Ｖ－Ｖによる断面図である。

【図6】本発明の第１の実施形態におけるコイルセットの構造を表す斜視図である。

【図7】比較例におけるコイルの周辺構造を表す斜視図である。

【図8】本発明の第１の実施形態において各コイルセットが基板と接触する範囲を説明するための図である。

【図9】本発明の第２の実施形態におけるコイルセットの構造を表す部分拡大上面図である。

【図10】図９の断面Ｘ－Ｘによる断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

【0011】

図１は、本実施形態における渦電流探傷プローブの構造を表す上面図であり、図２は、図１の断面II－IIによる断面図である。図３（ａ）は、本実施形態における渦電流探傷プローブの変形状態を表す概略図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の断面Ｂ－Ｂによる断面図である。なお、図２は、カバーを図示するものの、図１、図３（ａ）、及び図３（ｂ）は、カバーの図示を省略している。図４は、図１の部分IVによる部分拡大上面図であって、本実施形態におけるコイルセットの構造を表す。図５は、図４の断面Ｖ－Ｖによる断面図である。図６は、本実施形態におけるコイルセットの構造を表す斜視図である。

【0012】

本実施形態の渦電流探傷プローブ１は、可撓性を有する長方形状の基板２と、基板２上に配置された複数のコイルセット３と、基板２及び複数のコイルセット３を覆うと共に柔軟性を有するカバー４とを備える。

【0013】

例えば図３（ａ）及び図３（ｂ）で示すように、被検体である配管１００の溶接部の表面１０１が曲面であっても、基板２などがその長手方向（Ｙ方向）で変形することにより、渦電流探傷プローブ１の基板２を配管１００の溶接部の表面１０１に密着させることが可能である。そして、渦電流探傷プローブ１を基板２の短手方向（Ｘ方向）に走査（移動）させつつ、後述する複数のコイル５のうちの励磁コイルと検出コイルの組み合わせを切り替えることにより、広範囲の検査を行うことが可能である。

【0014】

複数のコイルセット３は、基板２上に千鳥状又は格子状に配列されており、基板２の短手方向におけるコイルセット３の個数（例えば２個）より、基板２の長手方向におけるコイルセット３の個数（例えば１０個前後）が多くなっている。各コイルセット３は、コイル５、磁性コア６、電極ブロック７Ａ，７Ｂ、及び台座８を有する。

【0015】

磁性コア６は、フェライト等の磁性材料で円柱状に形成され、基板２の表面に接着されている。磁性コア６の外径寸法は、コイル５の内径寸法より僅かに小さく、磁性コア６の高さ寸法は、コイル５の高さ寸法とほぼ同じである。コイル５は、磁性コア６の外周側に配置され、基板２の表面に接着されている。コイル５は、細線が巻き回されて円筒状に形成されており、巻き始め側の引き出し線９Ａと巻き終わり側の引き出し線９Ｂを有する。引き出し線９Ａ，９Ｂは、コイル５の上側から引き出されている。

【0016】

基板２には、プリント配線として信号線１０Ａ及びアース線１０Ｂが施されている。電極ブロック７Ａは、例えば半田付けにより、下端が基板２の表面に接着される共に信号線１０Ａと接続され、上端が引き出し線９Ａと接続されている。電極ブロック７Ｂは、例えば半田付けにより、下端が基板２の表面に接着される共にアース線１０Ｂと接続され、上端が引き出し線９Ｂと接続されている。基板２の信号線１０Ａ及びアース線１０Ｂは、中間コネクタ１１を介してケーブル１２に接続されている。

【0017】

ケーブル１２は、その先端に外部コネクタ１３が設けられ、外部コネクタ１３を介して渦電流探傷装置（図示せず）と接続される。渦電流探傷装置は、複数のコイル５のうちの励磁コイルと検出コイルの組み合わせを切り替える制御を行い、検出コイルのインピーダンス変化を検出信号として取得する。

【0018】

電極ブロック７Ａ，７Ｂは、銅などの導電性材料で形成され、基板２の短手方向（Ｘ方向）に互いに離間するように配置されている。電極ブロック７Ａは、基板２の表面から立ち上がる方向に延在する縦板部１４Ａと、縦板部１４Ａの基端側から基板２の表面に沿う方向に延在すると共に基板２の表面に接着された横板部１５Ａ（第１の横板部）と、縦板部１４Ａの先端側から基板２の表面に沿う方向に延在する横板部１６Ａ（第２の横板部）とで構成されており、断面がコの字形状をなしている。基板２の長手方向（Ｙ方向）における電極ブロック７Ａの奥行寸法Ｄは、コイル５の外径寸法φより小さいか、若しくは同じである（後述の図８（ａ）参照）。電極ブロック７Ａの高さ寸法は、コイル５の高さ寸法より小さい。

【0019】

同様に、電極ブロック７Ｂは、基板２の表面から立ち上がる方向に延在する縦板部１４Ｂと、縦板部１４Ｂの基端側から基板２の表面に沿う方向に延在すると共に基板２の表面に接着された横板部１５Ｂ（第１の横板部）と、縦板部１４Ｂの先端側から基板２の表面に沿う方向に延在する横板部１６Ｂ（第２の横板部）とで構成されており、断面がコの字形状をなしている。基板２の長手方向における電極ブロック７Ｂの奥行寸法Ｄは、コイル５の外径寸法φより小さいか、若しくは同じである（後述の図８（ａ）参照）。電極ブロック７Ｂの高さ寸法は、コイル５の高さ寸法より小さい。

【0020】

台座８は、樹脂などの非導電性材料で略直方体状に形成されている。基板２の短手方向における台座８の幅寸法と基板２の長手方向における台座８の奥行寸法は、コイル５の外形寸法より大きい。台座８の中心には、コイル５を挿入する挿入穴（貫通穴）１７が形成されている。台座８の挿入穴１７の径寸法は、コイル５の外径寸法φより僅かに大きい。

【0021】

台座８は、基板２の短手方向の一方側に形成され、電極ブロック７Ａと嵌合する嵌合溝１８Ａと、基板２の短手方向の他方側に形成され、電極ブロック７Ｂと嵌合する嵌合溝１８Ｂとを有する。台座８の嵌合溝１８Ａは、電極ブロック７Ａの横板部１５Ａと嵌合せず、縦板部１４Ａ及び横板部１６Ａと嵌合する。台座８の嵌合溝１８Ｂは、電極ブロック７Ｂの横板部１５Ｂと嵌合せず、縦板部１４Ｂ及び横板部１６Ｂと嵌合する。これにより、台座８は、基板２と接触しないように配置されている。基板２の長手方向における台座８の嵌合溝１８Ａの奥行寸法は、電極ブロック７Ａの奥行寸法より僅かに大きい。基板２の長手方向における台座８の嵌合溝１８Ｂの奥行寸法は、電極ブロック７Ｂの奥行寸法より僅かに大きい。台座８の高さ寸法は、電極ブロック７Ａ，７Ｂの高さ寸法より小さい。

【0022】

次に、本実施形態の作用効果を、比較例を用いて説明する。図７は、比較例におけるコイルの周辺構造を表す斜視図である。

【0023】

比較例の渦電流探傷プローブは、可撓性を有する基板２と、基板２上に配置された複数のコイル５とを備えるものの、電極ブロック７Ａ，７Ｂ及び台座８を備えない。すなわち、コイル５の引き出し線９Ａは、コイル５の上側から引き出されて、基板２の信号線１０Ａに直接接続されている。また、コイル５の引き出し線９Ｂは、コイル５の上側から引き出されて、基板２のアース線１０Ｂに直接接続されている。そのため、渦電流探傷プローブの走査時に、被検体の表面の摩擦力によって基板２の形状が変化すれば、コイル５の引き出し線９Ａ，９Ｂに張力が発生する。したがって、プローブの強度耐久性が低下する。

【0024】

一方、本実施形態の渦電流探傷プローブ１では、コイル５の引き出し線９Ａと基板２の信号線１０Ａの間に電極ブロック７Ａが介在し、コイル５の引き出し線９Ｂと基板２のアース線１０Ｂの間に電極ブロック７Ｂが介在し、コイル５、電極ブロック７Ａ、及び電極ブロック７Ｂを互いに動かないように台座８で保持する。そのため、基板２の形状が変化した場合に、電極ブロック７Ａ，７Ｂなどに力が作用するものの、引き出し線９Ａ，９Ｂに張力が発生しない。したがって、プローブの強度耐久性が向上できる。

【0025】

また、本実施形態の渦電流探傷プローブ１では、台座８は、基板２と接触していない。電極ブロック７Ａ，７Ｂは、基板２の短手方向（Ｘ方向）に互いに離間するように配置され、且つ、基板２の長手方向（Ｙ方向）における奥行寸法Ｄがコイル５の外径寸法φより小さい。これにより、図８（ａ）で示すように、基板２の長手方向において各コイルセット３が基板２と接触する範囲は、コイル５の外径寸法φとなる。そのため、電極ブロック７Ａ，７Ｂ及び台座８の影響を受けることなく、基板２の長手方向の可撓性を維持することができる。

【0026】

また、図８（ｂ）で示すように、基板２の短手方向において各コイルセット３が基板２と接触する範囲は、電極ブロック７Ａの幅寸法、電極ブロック７Ｂの幅寸法、及び電極ブロック７Ａ，７Ｂの間隔寸法の総和Ｌとなり、コイル５の外径寸法φより大きくすることができる。そのため、電極ブロック７Ａ，７Ｂ及び台座８を設けない場合と比べ、プローブの走査の安定性を高めることができる。その結果、例えば、被検体の表面に錆や荒れなどがある場合にプローブの走査を速めても、リフトオフを要因としたノイズを抑えることができる。

【0027】

本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。

【0028】

図９は、本実施形態におけるコイルセットの構造を表す部分拡大上面図である。図１０は、図９の断面Ｘ－Ｘによる断面図である。

【0029】

本実施形態では、電極ブロック７Ａは、基板２の表面から立ち上がる方向に延在する縦板部１４Ａと、縦板部１４Ａの基端側から基板２の表面に沿う方向に延在すると共に基板２の表面に接着された横板部１５Ａとで構成されており、断面がＬの字形状をなしている。同様に、電極ブロック７Ｂは、基板２の表面から立ち上がる方向に延在する縦板部１４Ｂと、縦板部１４Ｂの基端側から基板２の表面に沿う方向に延在すると共に基板２の表面に接着された横板部１５Ｂとで構成されており、断面がＬの字形状をなしている。

【0030】

台座８の嵌合溝１８Ａは、電極ブロック７Ａの横板部１５Ａと嵌合せず、縦板部１４Ａと嵌合する。台座８の嵌合溝１８Ｂは、電極ブロック７Ｂの横板部１５Ｂと嵌合せず、縦板部１４Ｂと嵌合する。これにより、台座８は、基板２と接触しないように配置されている。

【0031】

以上のように構成された本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0032】

なお、第１及び第２の実施形態において、台座８は、電極ブロック７Ａ，７Ｂとそれぞれ嵌合する嵌合溝１８Ａ，１８Ｂを有する場合を例にとって説明したが、これに限られない。電極ブロック７Ａ，７Ｂは、嵌合溝１８Ａ，１８Ｂを有さず、例えば接着剤を用いて電極ブロック７Ａ，７Ｂと接着されてもよい。

【0033】

また、第１及び第２の実施形態において、台座８は、基板２と接触しないように配置された場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば、基板２の長手方向において隣り合うコイル５の間隔Ｅ（図８（ａ）参照）が比較的大きくなるか、若しくは、基板２の可撓性が若干減少してもよければ、台座８は、基板２と接触するように構成されてもよい。

【0034】

また、第１及び第２の実施形態において、電極ブロック７Ａ，７Ｂは、基板２の短手方向に互いに離間するように配置された場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば、基板２の長手方向において隣り合うコイル５の間隔Ｅが比較的大きくなるか、若しくは、基板２の可撓性が若干減少してもよければ、電極ブロック７Ａ，７Ｂは、基板２の短手方向以外の他の方向に互いに離間するように配置されてもよい。

【0035】

また、第１及び第２の実施形態において、各コイルセット３は、磁性コア６を有する場合を例にとって説明したが、これに限られず、磁性コア６を有しなくてもよい。また、第１及び第２の実施形態において、電極ブロック７Ａ，７Ｂは、基板２のプリント配線に接続された場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えば基板２とは別に用意された配線に接続されてもよい。

【符号の説明】

【0036】

１ 渦電流探傷プローブ
２ 基板
３ コイルセット
５ コイル
７Ａ，７Ｂ 電極ブロック
８ 台座
９Ａ，９Ｂ 引き出し線
１４Ａ，１４Ｂ 縦板部
１５Ａ，１５Ｂ 横板部
１６Ａ，１６Ｂ 横板部
１７ 挿入穴
１８Ａ，１８Ｂ 嵌合溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】