コンクリート欠陥検査用探触子
【課題】液状接触媒質の洗浄除去作業や、固体状ゲルシートの貼り付け作業、或いはシート形成能を有するポリマー溶液の塗布作業を不要とし、超音波を構造物内部に効率よく透過させる。
【解決手段】超音波を伝播させて検査対象物の探傷面を検査するコンクリート欠陥検査用探触子１００において、少なくとも圧電素子２７と、探傷面に対し密着状態に接触する高分子ゲルで形成されたパッド４３と、前記圧電素子２７及び前記パッド４３を一体に保持する係止手段４５とを設けた。前記パッド４３が前記係止手段４５に着脱可能なコンクリート欠陥検査用探触子１００は、前記パッド４３を円柱形状に形成し、前記圧電素子２７に固定したパッドケース１９に、前記パッド４３の一端面を底面に密着させる凹部２５を形成し、前記係止手段４５を、前記パッド４３の外周面に形成した周溝と、前記凹部２５の内周面に形成され前記周溝に嵌る鍔状凸部４８と、によって構成することができる。
【解決手段】超音波を伝播させて検査対象物の探傷面を検査するコンクリート欠陥検査用探触子１００において、少なくとも圧電素子２７と、探傷面に対し密着状態に接触する高分子ゲルで形成されたパッド４３と、前記圧電素子２７及び前記パッド４３を一体に保持する係止手段４５とを設けた。前記パッド４３が前記係止手段４５に着脱可能なコンクリート欠陥検査用探触子１００は、前記パッド４３を円柱形状に形成し、前記圧電素子２７に固定したパッドケース１９に、前記パッド４３の一端面を底面に密着させる凹部２５を形成し、前記係止手段４５を、前記パッド４３の外周面に形成した周溝と、前記凹部２５の内周面に形成され前記周溝に嵌る鍔状凸部４８と、によって構成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物を壊さずに内部の性状を検査する超音波探傷検査に用いられるコンクリート欠陥検査用探触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物の内部の欠陥を非破壊的に検査するための代表的な方法として、超音波探傷検査が知られている。超音波探傷検査を実施する場合、超音波探触子にて発生させる超音波を対象構造物の内部に効率よく透過させることができるようにするため、構造物の表面に超音波探触子を密着させる必要がある。このため、対象構造物表面と超音波探触子の間に、超音波を伝播させるグリセリンやグリス等、粘性を有する液状の接触媒質を介在させることが行われていた。ところが、コンクリート構造物に、グリセリンやグリス等、粘性を有する液状の接触媒質を塗布した場合、コンクリート表面から接触媒質が浸透してしまうため、検査後に行う、接触媒質を構造物表面から除去するための洗浄作業に多大な労力を要するという問題がある。
【０００３】
そこで、液状の接触媒質を用いることなく超音波探傷作業を実施するための手法として、例えば特許文献１に開示される超音波検査方法が提案されている。この超音波検査方法は、コンクリート構造物の表面に、固体状のゲルシートを貼り付け、貼り付けたゲルシート上から超音波探触子をコンクリート構造物表面に押し当てることで、超音波探触子との間にゲルシートを介在させた状態とし、液状の接触媒質を用いることなくコンクリート構造物表面からの超音波の安定的な透過を図るものである。
【０００４】
また、特許文献２に開示される超音波探傷方法は、コンクリート表面に、シート形成能を有するポリマーの溶液を塗布した後、このポリマーをシート化し、その後、コンクリート表面に形成されたポリマーシートの表面に液状の接触媒質を塗布し、この接触媒質塗布面に超音波探触子を押し当てて対象構造物の超音波探傷を行い、超音波探傷作業後、構造物表面よりポリマーシートを剥離することにより、ポリマーシートの表面に付着している接触媒質も同時に除去して、超音波探傷作業後の接触媒質の洗浄作業を不要としている。
【特許文献１】特開２００３−１１４２２１号公報
【特許文献２】特開２００５−１２７９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，特許文献２に開示されるいずれの方法も、固体状ゲルシートの貼り付けや、シート形成能を有するポリマー溶液の塗布が必要となり、手間が掛かって作業効率が悪く、検査時間を増大させる問題があった。また、シート形成能を有するポリマー溶液の塗布には費用が掛かる上、形成ポリマーシートは使い捨てであるため、検査費用を増大させた。これに対し、液状の接触媒質や固体状ゲルシートを使用しなければ密着性が低下し、例えば超音波が接触共振を起こして対象構造物の内部に効率よく透過しなくなり、また、接触媒質を直接塗布すれば浸透した接触媒質の除去作業が大変となった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、液状接触媒質の洗浄除去作業や、固体状ゲルシートの貼り付け作業、或いはシート形成能を有するポリマー溶液の塗布作業を不要とし、超音波を構造物内部に効率よく透過できるコンクリート欠陥検査用探触子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 超音波を伝播させて検査対象物の探傷面を検査するコンクリート欠陥検査用探触子であって、
少なくとも圧電素子と、
前記探傷面に対し密着状態に接触する高分子ゲルで形成されたパッドと、
前記圧電素子及び前記パッドを一体に保持する係止手段と、
を具備することを特徴とするコンクリート欠陥検査用探触子。
【０００７】
このコンクリート欠陥検査用探触子によれば、高分子ゲルからなるパッドが、係止手段にて圧電素子と一体に保持され、パッドの端面が探傷面に押し当てられることで、この端面が探傷面の凹凸に倣って容易に変形し、接触面が空隙のない密着状態となる。これにより、接触共振を起こして超音波が減衰せず、超音波探触子にて発生する超音波が対象構造物の内部に効率よく透過する。
【０００８】
（２） （１）のコンクリート欠陥検査用探触子であって、
前記パッドが、前記係止手段に着脱可能であることを特徴とするコンクリート欠陥検査用探触子。
【０００９】
このコンクリート欠陥検査用探触子によれば、パッドが、摩耗或いは硬化等、劣化した場合であっても、係止手段の係止を解除し、劣化したパッドを脱着することで、簡単に新しいパッドと交換でき、対象構造物に対する超音波の効率のよい透過を維持し続けることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るコンクリート欠陥検査用探触子によれば、探傷面に対し密着状態に接触する高分子ゲルで形成されたパッドと、圧電素子及びパッドを一体に保持する係止手段とを備えたので、検査対象物表面と探触子の間に、グリセリンやグリス等、粘性を有する液状の接触媒質を介在させることなく、コンクリート構造物にパッドを直接押し当てて、超音波を減衰させることなく構造物内部に透過できる。これにより、液状接触媒質の洗浄除去作業や、固体状ゲルシートの貼り付け作業、或いはシート形成能を有するポリマー溶液の塗布作業を不要とし、超音波を構造物内部に効率よく透過できる。その結果、超音波探傷検査の省力化、効率化、コスト低減を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るコンクリート欠陥検査用探触子の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るコンクリート欠陥検査用探触子の断面図、図２は図１のパッドを（ａ）、凹部を（ｂ）に示した要部拡大図である。
コンクリート欠陥検査用探触子（以下、単に「探触子」とも言う）１００は、本体ケース１１の超音波の受発振面１３に透孔１５が形成され、透孔１５には内側からフランジ１７を当接した筒状のパッドケース１９が固定される。パッドケース１９の軸線方向中央部には筒体を閉塞する隔壁２１が設けられ、その結果、パッドケース１９の外部は隔壁２１を底面２３とした凹部２５が形成される。
【００１２】
隔壁２１の内部面（底面２３と反対面）には圧電素子２７が密着固定され、圧電素子２７は圧力や振動のような機械エネルギと電圧のような電気エネルギの相互変換を行う。圧電素子２７は、高電圧を印加することにより超音波振動を発生し、パッドケース１９、後述のパッド４３を通して検査対象構造物に超音波振動を伝える。圧電素子２７としては、例えばチタン酸バリウムや、チタンジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の機械的に丈夫な磁器物質の他、高感度の要求にはロシェル塩等の圧電材料を使用することができる。
【００１３】
圧電素子２７の隔壁２１とは反対側の面には錘２９が固定され、錘２９は複数のネジ３１，３１にて本体ケース１１に固定される押さえ蓋３３に支持される。錘２９及び押さえ蓋３３は、圧電素子２７にて発生する振動を、パッドケース１９を介しパッド側へ伝達させるための、いわば反力壁として作用する。
【００１４】
本体ケース１１の後端には押さえ蓋３３と平行なカバー３５がネジ３７，３７によって固定され、カバー３５は外部に表出する電極ターミナル３９ａ，３９ｂを支持する。圧電素子２７には圧電素子配線４１ａ，４１ｂが接続され、圧電素子配線４１ａ，４１ｂは押さえ蓋３３を貫通して電極ターミナル３９ａ，３９ｂに接続される。外部の電極ターミナル３９ａ，３９ｂに、図示せぬ圧電素子駆動ユニット（超音波発振器等）から高周波、高電圧の電気信号を印加することで、圧電素子配線４１ａ，４１ｂを通して、圧電素子２７が駆動できるようになっている。
【００１５】
このようにして、パッドケース１９、圧電素子２７、錘２９、押さえ蓋３３、圧電素子配線４１ａ，４１ｂを収容してカバー３５で塞がれた本体ケース１１は、手に持って、コンクリート構造物等に受発振面１３側が容易に接触できる形状となっている。
【００１６】
本体ケース１１の受発振面１３に開口するパッドケース１９の凹部２５にはパッド４３が保持され、パッド４３は図２に示す他端面（先端面）４３ｂが受発振面１３よりも突出して配置される。パッド４３は探傷面に対し密着状態に接触する高分子ゲルで形成されている。ゲルは、高分子物質がその相互作用によって全体として網状構造をつくり、溶媒又は分散媒である液体を相当量含んだまま固化したものである。パッド４３としては、温度の上下により溶液とゲルの状態を可逆的に変化させる可逆ゲルに対し、そのようにならない非熱可逆性ゲルを用いることが好ましい。非熱可逆性ゲルとしては、例えば水ガラスの希薄溶液に塩酸を中和量加えて得るシリカゲル、単量体が網目状に重合した高分子からなり充填剤としてシリカゲルを、加硫剤として過酸化ベンゾイルなどを加えたシリコンゴム等が挙げられる。なお、高分子（高分子化合物）とは、分子量が約１万以上の高分子量化合物を言い、天然に存在する天然高分子、人工的につくられる合成高分子のいずれであってもよい。
【００１７】
ゲルとしてはより具体的に、 D-ガラクトース、3,6-アンヒドロガラクトースを成分とする多糖の寒天、主にコラーゲンを主成分とするタンパク質のゼラチン、大豆タンパク質の豆腐、マンナン（D-マンノースを成分とする多糖）のコンニャク、水ガラス（ケイ酸ナトリウム）のゲルを脱水乾燥させたシリカゲル、ガソリンと界面活性剤から構成されるナパーム等が挙げられる。
【００１８】
パッド４３と、パッドケース１９の凹部２５は、係止手段４５によって一体に保持される。パッド４３は、係止手段４５を介して凹部２５に保持されることで着脱可能となる。すなわち、本実施の形態では、パッド４３が、円柱形状に形成される。凹部２５の底面２３は、パッド４３の一端面４３ａを密着させる。係止手段４５は、パッド４３の外周面に形成された周溝４７と、凹部２５の内周面に形成され周溝４７に嵌る鍔状凸部４８とからなる。
【００１９】
このような係止手段４５とすることで、平行な両端面を有する円柱形状のパッド４３が軸線方向で押し付けられ、接触境界面での超音波の反射損失が生じにくく、良好な伝播性が確保される。また、凹部２５における鍔状凸部４８と底面２３までの距離を、パッド４３における周溝４７から一端面４３ａまでの距離より小さく設計することで、パッド４３と底面２３の密着力が自在に設定可能となる。また、鍔状凸部４８の半径方向内側への突出長を適宜に設計することでパッド４３の保持強度が自在に設定可能となる。これにより、簡単な構造で、パッド４３の密着性を最適にしながら、パッド４３の良好な着脱を可能としている。
【００２０】
このように係止手段４５を介してパッド４３が着脱自在であることにより、パッド４３が、摩耗或いは硬化等、劣化した場合であっても、係止手段４５の係止を解除し、劣化したパッド４３を脱着することで、簡単に新しいパッド４３と交換でき、対象構造物に対する超音波の効率のよい透過を維持し続けることができる。
【００２１】
次に、係止手段４５の第１、第２変形例を説明する。
図３は第１変形例に係るコンクリート欠陥検査用探触子の断面図、図４は図３のパッドを（ａ）、凹部を（ｂ）に示した要部拡大図である。なお、図１，図２に示した部材・部位と同一の部材・部位には同一の符号を付し重複する説明は省略する。
この第１変形例に係る探触子１００Ａは、パッド４３Ａが、円柱形状に形成されている。圧電素子２７に固定されたパッドケース１９Ａには、パッド４３Ａの一端面４３ａを底面２３に密着させる凹部２５Ａが形成される。このパッド４３Ａには図４に示すように、上記の周溝４７が形成されていない。また、凹部２５Ａには鍔状凸部４８が形成されていない。係止手段４５Ａは、パッド４３Ａの一端面４３ａと底面２３を接着する両面粘着テープ４９からなる。両面粘着テープ４９の粘着力は、パッド４３Ａとコンクリート表面の粘着力よりも、大きく設定されている。
【００２２】
この係止手段４５Ａを用いた探触子１００Ａによれば、平行な両端面を有する円柱形状のパッド４３Ａが軸線方向で押し付けられ、接触境界面での超音波の反射損失が生じにくく、しかも、円柱形状の外周面に周溝等の欠損部を設ける必要がなく、軸線方向の断面形状が同一となるので、より良好な伝播性を確保できる。また、両面粘着テープ４９は、底面２３との粘着力を、パッド４３Ａとの粘着力より大きく設定することで、パッド４３Ａのみを剥がして交換する繰り返し使用が可能となる。
【００２３】
図５は第２変形例に係るコンクリート欠陥検査用探触子の断面図、図６は図５のパッドを（ａ）、凹部を（ｂ）に示した要部拡大図である。なお、先の第１変形例と同様、図１，図２に示した部材・部位と同一の部材・部位には同一の符号を付し重複する説明は省略する。
この第２変形例に係る探触子１００Ｂは、パッド４３Ｂと、パッドケース１９Ｂの凹部２５Ｂが、係止手段４５Ｂによって一体に保持される。パッド４３Ｂは、図６に示すように、円柱形状に形成されているパッド４３Ｂの一端面４３ａよりボス状に突出した３つの係止部４６を一体に備える。これらの係止部４６は、一端面４３ａ側において同一円周上を等間隔に離間配置されている。パッドケース１９Ｂの隔壁２１には、パッド４３Ｂの係止部４６と対向する位置に３つの透孔２８が形成されている。すなわち、この第２変形例では、係止部４６の先端に形成された膨出部４６ａを弾性変形させて透孔２８に圧入して、隔壁２１を通過させることにより、弾性復帰した膨出部４６ａが隔壁２１の内部面（底面と反対側）に当接することで、パッド４３Ｂがパッドケース１９Ｂの凹部２５Ｂに保持される。
【００２４】
このような係止手段４５Ｂとすることで、簡単な構造で、パッド４３Ｂの密着性を確保しながら、パッド４３Ｂの良好な着脱を可能としている。
なお、上記係止部４６及び透孔２８の設置数及び配置位置は、上記構成に限らず、適宜に設定されるものである。
【００２５】
以上のように構成される探触子１００、探触子１００Ａ、探触子１００Ｂでは、超音波を伝播させて検査対象物の探傷面を検査するに際し、高分子ゲルからなるパッド４３、パッド４３Ａ、パッド４３Ｂが、係止手段４５、係止手段４５Ａ、係止手段４５Ｂにて圧電素子２７と一体に保持され、パッド４３、パッド４３Ａ、パッド４３Ｂの端面が探傷面に押し当てられることで、この端面が探傷面の凹凸に倣って容易に変形し、接触面が空隙のない密着状態となる。これにより、接触共振を起こして超音波が減衰せず、超音波探触子にて発生する超音波が対象構造物の内部に効率よく透過する。
【００２６】
したがって、上記構成のコンクリート欠陥検査用探触子１００によれば、探傷面に対し密着状態に接触する高分子ゲルで形成されたパッド４３と、圧電素子２７及びパッド４３を一体に保持する係止手段４５とを備えたので、検査対象物表面と探触子１００の間に、グリセリンやグリス等、粘性を有する液状の接触媒質を介在させることなく、コンクリート構造物にパッド４３を直接押し当てて、超音波を減衰させることなく構造物内部に透過できる。これにより、液状接触媒質の洗浄除去作業や、固体状ゲルシートの貼り付け作業、或いはシート形成能を有するポリマー溶液の塗布作業を不要とし、超音波を構造物内部に効率よく透過できる。その結果、超音波探傷検査の省力化、効率化、コスト低減を実現できる。
【実施例】
【００２７】
次に、図１に示した探触子１００と同一構成の探触子を製作し、その効果を確認した実施例を説明する。
図７は本発明に係るコンクリート欠陥検査用探触子を用いた試験装置構成を表すブロック図、図８は接触媒質と透過効率の相関図である。
検査対象物であるコンクリート構造物５１の探傷面（端面）５１ａに探触子１００を当て、反対側の端面５１ｂに探触子１００と同一構成の受振子５３を当て、探触子１００に超音波発振器５５にて一定電圧を入力して超音波弾性波（５０ｋＨｚ）を発生させた。受振子５３を介し透過した超音波弾性波を受振し、その信号を増幅器５７にて増幅してオシロスコープ５９へ表示させた。
【００２８】
この際、探触子１００と受振子５３のコンクリート構造物５１に対する接触状態を、上記高分子ゲル（シリコンゴム）パッド４３を介在させた状態、グリスを介在させた状態、接触媒質無しの状態の３通りに変えて超音波弾性波の透過率を受振電圧により計測した。その結果、図８に示すように、接触媒質無しの状態に比較し、高分子ゲルパッド４３は、グリスを介在させた状態と同等の弾性波透過効率を得られることが知見された。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るコンクリート欠陥検査用探触子の断面図である。
【図２】図１のパッドを（ａ）、凹部を（ｂ）に示した要部拡大図である。
【図３】第１変形例に係るコンクリート欠陥検査用探触子の断面図である。
【図４】図３のパッドを（ａ）、凹部を（ｂ）に示した要部拡大図である。
【図５】第２変形例に係るコンクリート欠陥検査用探触子の断面図である。
【図６】図５のパッドを（ａ）、凹部を（ｂ）に示した要部拡大図である。
【図７】本発明に係るコンクリート欠陥検査用探触子を用いた試験装置構成を表すブロック図である。
【図８】接触媒質と透過効率の相関図である。
【符号の説明】
【００３０】
１９ パッドケース
２３ 底面
２５ 凹部
２７ 圧電素子
２８ 透孔
３１ コンクリート構造物（検査対象物）
４３ パッド
４３ａ パッドの一端面
４５ 係止手段
４６ 係止部
４７ 周溝
４８ 鍔状凸部
４９ 両面粘着テープ
５１ａ 端面（探傷面）
１００ コンクリート欠陥検査用探触子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物を壊さずに内部の性状を検査する超音波探傷検査に用いられるコンクリート欠陥検査用探触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物の内部の欠陥を非破壊的に検査するための代表的な方法として、超音波探傷検査が知られている。超音波探傷検査を実施する場合、超音波探触子にて発生させる超音波を対象構造物の内部に効率よく透過させることができるようにするため、構造物の表面に超音波探触子を密着させる必要がある。このため、対象構造物表面と超音波探触子の間に、超音波を伝播させるグリセリンやグリス等、粘性を有する液状の接触媒質を介在させることが行われていた。ところが、コンクリート構造物に、グリセリンやグリス等、粘性を有する液状の接触媒質を塗布した場合、コンクリート表面から接触媒質が浸透してしまうため、検査後に行う、接触媒質を構造物表面から除去するための洗浄作業に多大な労力を要するという問題がある。
【０００３】
そこで、液状の接触媒質を用いることなく超音波探傷作業を実施するための手法として、例えば特許文献１に開示される超音波検査方法が提案されている。この超音波検査方法は、コンクリート構造物の表面に、固体状のゲルシートを貼り付け、貼り付けたゲルシート上から超音波探触子をコンクリート構造物表面に押し当てることで、超音波探触子との間にゲルシートを介在させた状態とし、液状の接触媒質を用いることなくコンクリート構造物表面からの超音波の安定的な透過を図るものである。
【０００４】
また、特許文献２に開示される超音波探傷方法は、コンクリート表面に、シート形成能を有するポリマーの溶液を塗布した後、このポリマーをシート化し、その後、コンクリート表面に形成されたポリマーシートの表面に液状の接触媒質を塗布し、この接触媒質塗布面に超音波探触子を押し当てて対象構造物の超音波探傷を行い、超音波探傷作業後、構造物表面よりポリマーシートを剥離することにより、ポリマーシートの表面に付着している接触媒質も同時に除去して、超音波探傷作業後の接触媒質の洗浄作業を不要としている。
【特許文献１】特開２００３−１１４２２１号公報
【特許文献２】特開２００５−１２７９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，特許文献２に開示されるいずれの方法も、固体状ゲルシートの貼り付けや、シート形成能を有するポリマー溶液の塗布が必要となり、手間が掛かって作業効率が悪く、検査時間を増大させる問題があった。また、シート形成能を有するポリマー溶液の塗布には費用が掛かる上、形成ポリマーシートは使い捨てであるため、検査費用を増大させた。これに対し、液状の接触媒質や固体状ゲルシートを使用しなければ密着性が低下し、例えば超音波が接触共振を起こして対象構造物の内部に効率よく透過しなくなり、また、接触媒質を直接塗布すれば浸透した接触媒質の除去作業が大変となった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、液状接触媒質の洗浄除去作業や、固体状ゲルシートの貼り付け作業、或いはシート形成能を有するポリマー溶液の塗布作業を不要とし、超音波を構造物内部に効率よく透過できるコンクリート欠陥検査用探触子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 超音波を伝播させて検査対象物の探傷面を検査するコンクリート欠陥検査用探触子であって、
少なくとも圧電素子と、
前記探傷面に対し密着状態に接触する高分子ゲルで形成されたパッドと、
前記圧電素子及び前記パッドを一体に保持する係止手段と、
を具備することを特徴とするコンクリート欠陥検査用探触子。
【０００７】
このコンクリート欠陥検査用探触子によれば、高分子ゲルからなるパッドが、係止手段にて圧電素子と一体に保持され、パッドの端面が探傷面に押し当てられることで、この端面が探傷面の凹凸に倣って容易に変形し、接触面が空隙のない密着状態となる。これにより、接触共振を起こして超音波が減衰せず、超音波探触子にて発生する超音波が対象構造物の内部に効率よく透過する。
【０００８】
（２） （１）のコンクリート欠陥検査用探触子であって、
前記パッドが、前記係止手段に着脱可能であることを特徴とするコンクリート欠陥検査用探触子。
【０００９】
このコンクリート欠陥検査用探触子によれば、パッドが、摩耗或いは硬化等、劣化した場合であっても、係止手段の係止を解除し、劣化したパッドを脱着することで、簡単に新しいパッドと交換でき、対象構造物に対する超音波の効率のよい透過を維持し続けることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るコンクリート欠陥検査用探触子によれば、探傷面に対し密着状態に接触する高分子ゲルで形成されたパッドと、圧電素子及びパッドを一体に保持する係止手段とを備えたので、検査対象物表面と探触子の間に、グリセリンやグリス等、粘性を有する液状の接触媒質を介在させることなく、コンクリート構造物にパッドを直接押し当てて、超音波を減衰させることなく構造物内部に透過できる。これにより、液状接触媒質の洗浄除去作業や、固体状ゲルシートの貼り付け作業、或いはシート形成能を有するポリマー溶液の塗布作業を不要とし、超音波を構造物内部に効率よく透過できる。その結果、超音波探傷検査の省力化、効率化、コスト低減を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るコンクリート欠陥検査用探触子の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るコンクリート欠陥検査用探触子の断面図、図２は図１のパッドを（ａ）、凹部を（ｂ）に示した要部拡大図である。
コンクリート欠陥検査用探触子（以下、単に「探触子」とも言う）１００は、本体ケース１１の超音波の受発振面１３に透孔１５が形成され、透孔１５には内側からフランジ１７を当接した筒状のパッドケース１９が固定される。パッドケース１９の軸線方向中央部には筒体を閉塞する隔壁２１が設けられ、その結果、パッドケース１９の外部は隔壁２１を底面２３とした凹部２５が形成される。
【００１２】
隔壁２１の内部面（底面２３と反対面）には圧電素子２７が密着固定され、圧電素子２７は圧力や振動のような機械エネルギと電圧のような電気エネルギの相互変換を行う。圧電素子２７は、高電圧を印加することにより超音波振動を発生し、パッドケース１９、後述のパッド４３を通して検査対象構造物に超音波振動を伝える。圧電素子２７としては、例えばチタン酸バリウムや、チタンジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の機械的に丈夫な磁器物質の他、高感度の要求にはロシェル塩等の圧電材料を使用することができる。
【００１３】
圧電素子２７の隔壁２１とは反対側の面には錘２９が固定され、錘２９は複数のネジ３１，３１にて本体ケース１１に固定される押さえ蓋３３に支持される。錘２９及び押さえ蓋３３は、圧電素子２７にて発生する振動を、パッドケース１９を介しパッド側へ伝達させるための、いわば反力壁として作用する。
【００１４】
本体ケース１１の後端には押さえ蓋３３と平行なカバー３５がネジ３７，３７によって固定され、カバー３５は外部に表出する電極ターミナル３９ａ，３９ｂを支持する。圧電素子２７には圧電素子配線４１ａ，４１ｂが接続され、圧電素子配線４１ａ，４１ｂは押さえ蓋３３を貫通して電極ターミナル３９ａ，３９ｂに接続される。外部の電極ターミナル３９ａ，３９ｂに、図示せぬ圧電素子駆動ユニット（超音波発振器等）から高周波、高電圧の電気信号を印加することで、圧電素子配線４１ａ，４１ｂを通して、圧電素子２７が駆動できるようになっている。
【００１５】
このようにして、パッドケース１９、圧電素子２７、錘２９、押さえ蓋３３、圧電素子配線４１ａ，４１ｂを収容してカバー３５で塞がれた本体ケース１１は、手に持って、コンクリート構造物等に受発振面１３側が容易に接触できる形状となっている。
【００１６】
本体ケース１１の受発振面１３に開口するパッドケース１９の凹部２５にはパッド４３が保持され、パッド４３は図２に示す他端面（先端面）４３ｂが受発振面１３よりも突出して配置される。パッド４３は探傷面に対し密着状態に接触する高分子ゲルで形成されている。ゲルは、高分子物質がその相互作用によって全体として網状構造をつくり、溶媒又は分散媒である液体を相当量含んだまま固化したものである。パッド４３としては、温度の上下により溶液とゲルの状態を可逆的に変化させる可逆ゲルに対し、そのようにならない非熱可逆性ゲルを用いることが好ましい。非熱可逆性ゲルとしては、例えば水ガラスの希薄溶液に塩酸を中和量加えて得るシリカゲル、単量体が網目状に重合した高分子からなり充填剤としてシリカゲルを、加硫剤として過酸化ベンゾイルなどを加えたシリコンゴム等が挙げられる。なお、高分子（高分子化合物）とは、分子量が約１万以上の高分子量化合物を言い、天然に存在する天然高分子、人工的につくられる合成高分子のいずれであってもよい。
【００１７】
ゲルとしてはより具体的に、 D-ガラクトース、3,6-アンヒドロガラクトースを成分とする多糖の寒天、主にコラーゲンを主成分とするタンパク質のゼラチン、大豆タンパク質の豆腐、マンナン（D-マンノースを成分とする多糖）のコンニャク、水ガラス（ケイ酸ナトリウム）のゲルを脱水乾燥させたシリカゲル、ガソリンと界面活性剤から構成されるナパーム等が挙げられる。
【００１８】
パッド４３と、パッドケース１９の凹部２５は、係止手段４５によって一体に保持される。パッド４３は、係止手段４５を介して凹部２５に保持されることで着脱可能となる。すなわち、本実施の形態では、パッド４３が、円柱形状に形成される。凹部２５の底面２３は、パッド４３の一端面４３ａを密着させる。係止手段４５は、パッド４３の外周面に形成された周溝４７と、凹部２５の内周面に形成され周溝４７に嵌る鍔状凸部４８とからなる。
【００１９】
このような係止手段４５とすることで、平行な両端面を有する円柱形状のパッド４３が軸線方向で押し付けられ、接触境界面での超音波の反射損失が生じにくく、良好な伝播性が確保される。また、凹部２５における鍔状凸部４８と底面２３までの距離を、パッド４３における周溝４７から一端面４３ａまでの距離より小さく設計することで、パッド４３と底面２３の密着力が自在に設定可能となる。また、鍔状凸部４８の半径方向内側への突出長を適宜に設計することでパッド４３の保持強度が自在に設定可能となる。これにより、簡単な構造で、パッド４３の密着性を最適にしながら、パッド４３の良好な着脱を可能としている。
【００２０】
このように係止手段４５を介してパッド４３が着脱自在であることにより、パッド４３が、摩耗或いは硬化等、劣化した場合であっても、係止手段４５の係止を解除し、劣化したパッド４３を脱着することで、簡単に新しいパッド４３と交換でき、対象構造物に対する超音波の効率のよい透過を維持し続けることができる。
【００２１】
次に、係止手段４５の第１、第２変形例を説明する。
図３は第１変形例に係るコンクリート欠陥検査用探触子の断面図、図４は図３のパッドを（ａ）、凹部を（ｂ）に示した要部拡大図である。なお、図１，図２に示した部材・部位と同一の部材・部位には同一の符号を付し重複する説明は省略する。
この第１変形例に係る探触子１００Ａは、パッド４３Ａが、円柱形状に形成されている。圧電素子２７に固定されたパッドケース１９Ａには、パッド４３Ａの一端面４３ａを底面２３に密着させる凹部２５Ａが形成される。このパッド４３Ａには図４に示すように、上記の周溝４７が形成されていない。また、凹部２５Ａには鍔状凸部４８が形成されていない。係止手段４５Ａは、パッド４３Ａの一端面４３ａと底面２３を接着する両面粘着テープ４９からなる。両面粘着テープ４９の粘着力は、パッド４３Ａとコンクリート表面の粘着力よりも、大きく設定されている。
【００２２】
この係止手段４５Ａを用いた探触子１００Ａによれば、平行な両端面を有する円柱形状のパッド４３Ａが軸線方向で押し付けられ、接触境界面での超音波の反射損失が生じにくく、しかも、円柱形状の外周面に周溝等の欠損部を設ける必要がなく、軸線方向の断面形状が同一となるので、より良好な伝播性を確保できる。また、両面粘着テープ４９は、底面２３との粘着力を、パッド４３Ａとの粘着力より大きく設定することで、パッド４３Ａのみを剥がして交換する繰り返し使用が可能となる。
【００２３】
図５は第２変形例に係るコンクリート欠陥検査用探触子の断面図、図６は図５のパッドを（ａ）、凹部を（ｂ）に示した要部拡大図である。なお、先の第１変形例と同様、図１，図２に示した部材・部位と同一の部材・部位には同一の符号を付し重複する説明は省略する。
この第２変形例に係る探触子１００Ｂは、パッド４３Ｂと、パッドケース１９Ｂの凹部２５Ｂが、係止手段４５Ｂによって一体に保持される。パッド４３Ｂは、図６に示すように、円柱形状に形成されているパッド４３Ｂの一端面４３ａよりボス状に突出した３つの係止部４６を一体に備える。これらの係止部４６は、一端面４３ａ側において同一円周上を等間隔に離間配置されている。パッドケース１９Ｂの隔壁２１には、パッド４３Ｂの係止部４６と対向する位置に３つの透孔２８が形成されている。すなわち、この第２変形例では、係止部４６の先端に形成された膨出部４６ａを弾性変形させて透孔２８に圧入して、隔壁２１を通過させることにより、弾性復帰した膨出部４６ａが隔壁２１の内部面（底面と反対側）に当接することで、パッド４３Ｂがパッドケース１９Ｂの凹部２５Ｂに保持される。
【００２４】
このような係止手段４５Ｂとすることで、簡単な構造で、パッド４３Ｂの密着性を確保しながら、パッド４３Ｂの良好な着脱を可能としている。
なお、上記係止部４６及び透孔２８の設置数及び配置位置は、上記構成に限らず、適宜に設定されるものである。
【００２５】
以上のように構成される探触子１００、探触子１００Ａ、探触子１００Ｂでは、超音波を伝播させて検査対象物の探傷面を検査するに際し、高分子ゲルからなるパッド４３、パッド４３Ａ、パッド４３Ｂが、係止手段４５、係止手段４５Ａ、係止手段４５Ｂにて圧電素子２７と一体に保持され、パッド４３、パッド４３Ａ、パッド４３Ｂの端面が探傷面に押し当てられることで、この端面が探傷面の凹凸に倣って容易に変形し、接触面が空隙のない密着状態となる。これにより、接触共振を起こして超音波が減衰せず、超音波探触子にて発生する超音波が対象構造物の内部に効率よく透過する。
【００２６】
したがって、上記構成のコンクリート欠陥検査用探触子１００によれば、探傷面に対し密着状態に接触する高分子ゲルで形成されたパッド４３と、圧電素子２７及びパッド４３を一体に保持する係止手段４５とを備えたので、検査対象物表面と探触子１００の間に、グリセリンやグリス等、粘性を有する液状の接触媒質を介在させることなく、コンクリート構造物にパッド４３を直接押し当てて、超音波を減衰させることなく構造物内部に透過できる。これにより、液状接触媒質の洗浄除去作業や、固体状ゲルシートの貼り付け作業、或いはシート形成能を有するポリマー溶液の塗布作業を不要とし、超音波を構造物内部に効率よく透過できる。その結果、超音波探傷検査の省力化、効率化、コスト低減を実現できる。
【実施例】
【００２７】
次に、図１に示した探触子１００と同一構成の探触子を製作し、その効果を確認した実施例を説明する。
図７は本発明に係るコンクリート欠陥検査用探触子を用いた試験装置構成を表すブロック図、図８は接触媒質と透過効率の相関図である。
検査対象物であるコンクリート構造物５１の探傷面（端面）５１ａに探触子１００を当て、反対側の端面５１ｂに探触子１００と同一構成の受振子５３を当て、探触子１００に超音波発振器５５にて一定電圧を入力して超音波弾性波（５０ｋＨｚ）を発生させた。受振子５３を介し透過した超音波弾性波を受振し、その信号を増幅器５７にて増幅してオシロスコープ５９へ表示させた。
【００２８】
この際、探触子１００と受振子５３のコンクリート構造物５１に対する接触状態を、上記高分子ゲル（シリコンゴム）パッド４３を介在させた状態、グリスを介在させた状態、接触媒質無しの状態の３通りに変えて超音波弾性波の透過率を受振電圧により計測した。その結果、図８に示すように、接触媒質無しの状態に比較し、高分子ゲルパッド４３は、グリスを介在させた状態と同等の弾性波透過効率を得られることが知見された。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るコンクリート欠陥検査用探触子の断面図である。
【図２】図１のパッドを（ａ）、凹部を（ｂ）に示した要部拡大図である。
【図３】第１変形例に係るコンクリート欠陥検査用探触子の断面図である。
【図４】図３のパッドを（ａ）、凹部を（ｂ）に示した要部拡大図である。
【図５】第２変形例に係るコンクリート欠陥検査用探触子の断面図である。
【図６】図５のパッドを（ａ）、凹部を（ｂ）に示した要部拡大図である。
【図７】本発明に係るコンクリート欠陥検査用探触子を用いた試験装置構成を表すブロック図である。
【図８】接触媒質と透過効率の相関図である。
【符号の説明】
【００３０】
１９ パッドケース
２３ 底面
２５ 凹部
２７ 圧電素子
２８ 透孔
３１ コンクリート構造物（検査対象物）
４３ パッド
４３ａ パッドの一端面
４５ 係止手段
４６ 係止部
４７ 周溝
４８ 鍔状凸部
４９ 両面粘着テープ
５１ａ 端面（探傷面）
１００ コンクリート欠陥検査用探触子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を伝播させて検査対象物の探傷面を検査するコンクリート欠陥検査用探触子であって、
少なくとも圧電素子と、
前記探傷面に対し密着状態に接触する高分子ゲルで形成されたパッドと、
前記圧電素子及び前記パッドを一体に保持する係止手段と、
を具備することを特徴とするコンクリート欠陥検査用探触子。
【請求項２】
請求項１記載のコンクリート欠陥検査用探触子であって、
前記パッドが、前記係止手段に着脱可能であることを特徴とするコンクリート欠陥検査用探触子。
【請求項１】
超音波を伝播させて検査対象物の探傷面を検査するコンクリート欠陥検査用探触子であって、
少なくとも圧電素子と、
前記探傷面に対し密着状態に接触する高分子ゲルで形成されたパッドと、
前記圧電素子及び前記パッドを一体に保持する係止手段と、
を具備することを特徴とするコンクリート欠陥検査用探触子。
【請求項２】
請求項１記載のコンクリート欠陥検査用探触子であって、
前記パッドが、前記係止手段に着脱可能であることを特徴とするコンクリート欠陥検査用探触子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−７８３５６（Ｐ２０１０−７８３５６Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４４３３２（Ｐ２００８−２４４３３２）
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（００００００５１６）曙ブレーキ工業株式会社 (621)
【出願人】（０００２２２６６８）東洋建設株式会社 (131)
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（００００００５１６）曙ブレーキ工業株式会社 (621)
【出願人】（０００２２２６６８）東洋建設株式会社 (131)
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【Ｆターム（参考）】
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