配管用厚さ測定装置
【課題】１個の線源を用いてスリービーム方式による測定を所定角度毎に実現し、コスト低減および計測精度の向上を共に図るような配管用厚さ測定装置を提供する。
【解決手段】被測定対象である配管に対してブレード部を円状に配置するベース部１００と、ベース部１００のブレード部の外周に沿って移動する側面移動部２００と、側面移動部２００に取り付けられる測定部３００と、側面移動部２００を移動させる移動用駆動部と、測定部３００のセンサおよび移動用駆動部が接続される演算・制御駆動部と、を備え、所定角度毎の測定部３００からの検出信号を蓄積し、１２０°毎に異なる３箇所の検出信号からスリービーム方式の原理により肉厚を測定する配管用厚さ測定装置１とした。
【解決手段】被測定対象である配管に対してブレード部を円状に配置するベース部１００と、ベース部１００のブレード部の外周に沿って移動する側面移動部２００と、側面移動部２００に取り付けられる測定部３００と、側面移動部２００を移動させる移動用駆動部と、測定部３００のセンサおよび移動用駆動部が接続される演算・制御駆動部と、を備え、所定角度毎の測定部３００からの検出信号を蓄積し、１２０°毎に異なる３箇所の検出信号からスリービーム方式の原理により肉厚を測定する配管用厚さ測定装置１とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減肉または付着により変化する配管の肉厚を測定する配管用厚さ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管用厚さ測定装置に係る従来技術として、例えば、特許文献１（特開２００９−３６７０８号公報，発明の名称：配管用厚さ測定装置）に記載された発明が知られている。特許文献１には、管径の異なる多数種類の配管に対して線源とセンサの検出部とを結ぶ線が配管のほぼ中心を通るような正確な装着を実現し、使い勝手の向上および計測精度の向上を共に図るような配管用厚さ測定装置が開示されている。
【０００３】
また、配管用厚さ測定装置に係る他の従来技術として、例えば、特許文献２（特開昭５８−１５８５１０号公報，発明の名称：管状材の肉厚測定装置）に記載された発明が知られている。特許文献２の第１図には、三箇所のγ線源から三角状に放射して三箇所のセンサで検出するスリービーム方式を測定原理とする肉厚測定装置が開示されている。スリービーム方式では演算により各箇所の肉厚が算出できるため高精度の検出が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３６７０８号公報（段落番号００１０〜００２４，図１）
【特許文献２】特開昭５８−１５８５１０号公報（第１図、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の配管用厚さ測定装置では、放射線を検知するセンサと放射線の線源を直線上に対向させた状態でその中間に配管を設置し、線源から放射されて直進して貫通する放射線の透過量をセンサで測定することにより配管の厚さを算定するものであり、特に放射線の透過量の増減によって、配管の減肉（付着）を検知する。
【０００６】
しかし、円筒状の配管の測定では、外部からの放射線照射で一度外側から内側に透過した後、さらに内側から外側に透過して放出される放射線を測定するので放射線を透過する箇所が２箇所存在する。そのため放射線の透過量から導かれる厚さは、２箇所の厚さの合計値となる。
【０００７】
この場合、透過量の増減による減肉（付着）は検知しても、入射側・出射側どちらかの減肉（付着）であるか特定できない。このように測定原理上では二箇所の肉厚を合算して検出するというものであり、検出精度の向上の余地があるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載の測定装置では、高い検出精度にて肉厚が計測できるが、三個のγ線源を用いるためコスト低減が容易ではないという問題があった。
また、三箇所のγ線源から三角状に放射して三箇所のセンサで検出する機構であり、機械的に精度が要求され、この点でもコスト低減が容易ではないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、１個の線源を用いてスリービーム方式による測定を所定角度毎に実現し、コスト低減および計測精度の向上を共に図るような配管用厚さ測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明の配管用厚さ測定装置は、
配管に取り付けられ、円状のブレード部を有するベース部と、
複数の側面体を支軸部により折り曲げ自在に連結し、ベース部の円状のブレード部に巻回して回転移動するように取り付けられる側面移動部と、
側面移動部をベース部に沿って回転駆動させる移動用駆動部と、
側面移動部に取り付けられて側面移動部とともに回転し、配管へ照射した放射線の透過量を測定して検出信号として出力する測定部と、
移動用駆動部および測定部が接続され、側面移動部を所定角度毎に位置決めするように移動用駆動部を駆動制御するとともに所定角度毎の測定部の検出信号に基づいて所定角度毎の配管の肉厚を算出する演算・制御駆動部と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る発明の配管用厚さ測定装置は、
配管に配置固定される配管固定部、および、外周が円状に設けられており配管固定部に複数段で固定される複数のブレード部を有し、被測定対象である配管に対してブレード部を円状に配置するベース部と、
ベース部のブレード部の外周に沿って移動するように支持する複数の支持部、複数の支持部が固定されてブレード部に沿って移動するようになされる複数の側面体、および、複数の側面体を軸支連結する支軸部を有し、複数の側面体による連結体が配管の側面を移動する側面移動部と、
側面移動部に取り付けられるセンサ固定部、センサ固定部に取り付けられる線源側アーム、線源側アームに対して摺動して位置決めされる線源、センサ固定部に取り付けられるセンサ側アーム、および、センサ側アームに対して摺動して位置決めされるセンサ、を有し、線源およびセンサは、線源からセンサまでの線と配管の円とで弓形をなすように配置される測定部と、
側面移動部を移動させる移動用駆動部と、
測定部のセンサおよび移動用駆動部が接続される演算・制御駆動部と、
を備え、
演算・制御駆動部は、
側面移動部が移動して所定角度毎に位置決めされるように移動用駆動部を制御する駆動制御手段と、
線源が配管へ照射した放射線の透過量を測定するセンサからの検出信号に基づいて所定角度毎の二箇所の配管の肉厚の合算値を算出する合算値算出手段と、
所定角度毎の二箇所の配管の肉厚の合算値から配管の各箇所の肉厚を算出する肉厚算出手段と、
として機能することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項３に係る発明の配管用厚さ測定装置は、
請求項２に記載の配管用厚さ測定装置において、
演算・制御駆動部に接続されており、配管の肉厚についてのプロフィールを表示する表示部と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項４に係る発明の配管用厚さ測定装置は、
請求項２または請求項３に記載の配管用厚さ測定装置において、
前記ブレード部は外周付近に断面三角形状のブレード先端部を備え、
前記支持部はブレード先端部の両面に沿って移動する上下二段のローラ部を備える、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のような本発明によれば、１個の線源を用いてスリービーム方式による測定を所定角度毎に実現し、コスト低減および計測精度の向上を共に図るような配管用厚さ測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を実施するための形態の配管用厚さ測定装置の使用状態の斜視外観図である。
【図２】ベース部の説明図であり、図２（ａ）は斜視外観図、図２（ｂ）は側面図である。
【図３】側面移動部および測定部の説明図であり、図３（ａ）は斜視外観図、図３（ｂ）は他方向からの斜視外観図である。
【図４】側面移動部の支持部の説明図である。
【図５】本発明を実施するための形態の配管用厚さ測定装置の使用状態の外観図であり、図５（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図である。
【図６】移動用駆動部の説明図であり、図６（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図である。
【図７】回路系の説明図であり、図７（ａ）は回路ブロック図、図７（ｂ）はセンサの詳細ブロック図である。
【図８】本発明を実施するための形態の配管用厚さ測定装置の配管への取り付けの説明図であり、図８（ａ）は配管を示す図、図８（ｂ）は配管へのベース部の取り付け状態を示す図である。
【図９】本発明を実施するための形態の配管用厚さ測定装置の配管への取り付けの説明図であり、図９（ａ）は側面移動部の取り付けを示す図、図９（ｂ）は他方向からの側面移動部の取り付けを示す図である。
【図１０】肉厚の検出原理の説明図であり、図１０（ａ）は０°の検出の説明図、図１０（ｂ）は１２０°の検出の説明図である。
【図１１】肉厚の検出原理の説明図であり、図１１（ａ）は２４０°の検出の説明図、図１１（ｂ）はスリービーム方式の検出の説明図である。
【図１２】Ａ点での肉厚の説明である。
【図１３】プロフィールの説明である。
【図１４】他の形態のエンコーダの説明である。
【図１５】他の形態のブロック回路図である。
【図１６】他の形態のエンコーダの説明である。
【図１７】他の形態のブロック回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
続いて、本発明を実施するための形態について図を参照しつつ以下に説明する。まず、配管用厚さ測定装置１について図１を参照しつつ説明する。図１では配管用厚さ測定装置１の全体構造および使用状態について示している。配管用厚さ測定装置１は、図１で示すようにベース部１００、側面移動部２００、測定部３００を備える。この配管用厚さ測定装置１は配管２に取り付けられて使用される。この配管２は、保温材や外装板で覆われている。
【００１７】
続いて配管用厚さ測定装置１の各部について説明する。
ベース部１００は、図２（ａ）で示すように取り付けられるものであり、詳しくは図２（ｂ）で示すように配管固定部１１０、ブレード部１２０を備える。なお、図２（ａ），（ｂ）ではこのベース部１００のみが配管２に取り付けられた態様で図示されている。
配管固定部１１０は、図２（ｂ）で示すように、配管２に配置固定される固定具である。配管固定部１１０は、各種形態が可能であるが、固定部本体１１１，１１２をバンド締結体１１３，１１４により締結して配管２から落ちないように強固に固定する構成を採用することができる。バンド締結体１１３，１１４は歯付ベルトなど各種のスリップレスベルトを用いることができる。
【００１８】
ブレード部１２０は、図２（ａ），（ｂ）で示すように、上側ブレード部１２１、下側ブレード部１２２を備える。上側ブレード部１２１は、二枚の半環状円板１２１ａ，１２１ｂを組み合わせて環状円板として形成するものである。また、下側ブレード部１２２は、二枚の半環状円板１２２ａ，１２２ｂを組み合わせて環状円板として形成するものである。上側ブレード部１２１は固定部本体１１１，１１２の上側で固定される。下側ブレード部１２２は固定部本体１１１，１１２の下側で固定される。上側ブレード部１２１および下側ブレード部１２２の外周は円状に形成される。また、後述するが上側ブレード部１２１および下側ブレード部１２２の外周側先端の円状のブレード先端部１２１ｃ，１２２ｃは断面が三角形状に形成される。
ベース部１００はこのようなものである。
【００１９】
側面移動部２００は、図３（ａ），（ｂ）で示すように、複数の支持部２１０、複数の支持部付き側面体２２０、複数の連結用側面体２３０、支軸部２４０を備える。なお、図３（ａ），（ｂ）では側面移動部２００および測定部３００が併せて図示されている。なお、図面の明瞭化のため後述する移動用駆動部については図示を省略している。
支持部２１０は、図４で示すように、支持本体２１１、ローラ部２１２を備える。この支持部２１０はブレード先端部１２１ｃを支持する態様を示しているが、ブレード先端部１２２ｃでも同様に支持される。以下、ブレード先端部１２１ｃでの支持について説明し、ブレード先端部１２２ｃの支持については同様であるとして重複する説明を省略する。
【００２０】
支持本体２１１は断面Ｃ字状体２１１ａを含むように形成され、その断面Ｃ字状体の内側に上下二個のローラ部２１２が配置される。これら上下二個のローラ部２１２の両側面は略９０°で交差する。そして上下二個のローラ部２１２の両側面がブレード先端部１２１ｃと当接する。上下二個のローラ部２１２の回転により、支持部２１０はブレード先端部１２１ｃに沿って円滑に移動する。このような複数の支持部２１０が複数箇所でブレード先端部１２１ｃに沿って円滑に移動することで、複数の支持部付き側面体２２０と複数の連結用側面体２３０とからなる側面移動部２００は、配管２の管軸を中心に回転移動が可能となる。
【００２１】
複数の支持部付き側面体２２０は、板体２２１および上下の対向辺から突出する突設部２２２により断面コ字状に形成された構造体である。この支持部付き側面体２２０は板体２２１の一方の面の四隅にそれぞれ支持部２１０が四個取り付けられている。また上下２箇所の突設部２２２の端側であって対向する位置に孔部が形成されている。
【００２２】
連結用側面体２３０は板体２３１および上下の対向辺から突出する突設部２３２により断面コ字状に形成された構造体である。連結用側面体２３０には支持部２１０は取り付けられていないが、端側に孔部が形成された突設部２３２が支持部付き側面体２２０の突設部２２２内に入り込むように設けられている。
【００２３】
支軸部２４０は支持部付き側面体２２０の突設部２２２の孔部と、連結用側面体２３０の突設部２３２の孔部と、に挿通される。そして、支持部付き側面体２２０と連結用側面体２３０とが、支軸部２４０により折り曲げ可能な状態で、交互に連結される。側面移動部２００全体としては、略円状に折り曲げ可能な連結体として構成される。
【００２４】
連結固定部２５０は、図５の使用状態図で示すように側面移動部２００をベース部１００に移動可能に支持した状態のときに、側面移動部２００の両端を連結して円状に形成する。連結固定部２５０は各種構成が可能であるが、側面移動部２００の両端で回動可能に軸支連結される２個のＬ字状体２５１、２５２を複数本のボルト２５３により位置決めしつつ固定する。このような側面移動部２００は、ブレード先端部１２１ｃ，１２２ｃにそれぞれ当接する支持部２１０の上下二段のローラ部２１２が円滑に回転するため、ベース部１００に沿って滑らかに回転する。
【００２５】
測定部３００は、図３（ａ），（ｂ），図５で示すように、ベース部３１０、線源側アーム３２０、線源３３０、センサ側アーム３４０、センサ３５０を備える。
ベース部３１０は、側面移動部２００に取り付けられて固定される。ベース部３１０はＴ字状に形成されている
【００２６】
線源側アーム３２０は、図３（ｂ）で示すように、ベース部３１０の一方の先端に固定されている。線源側アーム３２０は、ここで図５に示した配管２の接線方向、および、接線方向の垂直方向による基準系で表すと、配管２の接線方向の垂直方向と略平行方向に伸びるように設けられる。線源側アーム３２０の側面にはあり溝を含む摺動面が形成されており、線源３３０を接線方向の垂直方向と略平行方向に摺動可能に支持するように構成されている。
【００２７】
線源３３０は例えばγ線源であり、図３（ｂ）で示すように、線源側アーム３２０に固定されており、放射線を放射する。この放射線は指向性を有する。ここで図５に示した配管２の接線方向、および、接線方向の垂直方向による基準系で表すと、放射線の放射方向は、配管２の接線方向と一致する。
【００２８】
センサ側アーム３４０は、図３（ｂ）で示すように、ベース部３１０の他方の先端に固定されている。センサ側アーム３４０は、ここで図５に示した配管２の接線方向、および、接線方向の垂直方向による基準系で表すと、配管２の接線方向の垂直方向と略平行方向に伸びるように設けられる。センサ側アーム３４０の側面にはあり溝を含む摺動面が形成されており、センサ３５０を接線方向の垂直方向と略平行方向に摺動可能に支持するように構成されている。
【００２９】
センサ３５０は、図３（ｂ）で示すように、センサ側アーム３４０に固定されており、配管２を通過した放射線量を表す信号を出力する。この放射線量を表す信号は演算・制御駆動部５００へ入力されて放射線の透過量が算出され、さらに後述するスリービーム方式の原理により配管２の肉厚が算出される。
【００３０】
線源３３０およびセンサ３５０は、図５で示すように、線源３３０からセンサ３５０までの線と配管２の管壁に沿った円とで弓形をなすように配置される。線源３３０およびセンサ３５０の位置決めは、５°，１０°，１５°という所定角度毎になされる。この角度は、後述するが線源３３０からセンサ３５０までによる線が正三角形の一辺を形成する角度が含まれるように決定される。
【００３１】
移動用駆動部４００は、図６（ａ），（ｂ）で示すように、ステッピングモータ４１０、伝導ローラ４２０を備える。ステッピングモータ４１０は後述する演算・制御駆動部５００に接続される。演算・制御駆動部５００が所定励磁石シーケンスによる駆動信号をステッピングモータ４１０へ出力すると、ステッピングモータ４１０は所定角度毎に高トルクにて回転していく。そして伝導ローラ４２０が回転して側面移動部２００を移動させる。このような移動用駆動部４００を複数箇所に配置することで、側面移動部２００を所望の回転角度分だけ確実に移動させることが可能となる。
【００３２】
演算・制御駆動部５００は、不図示のＣＰＵと測定演算プログラムを格納した記憶部からなり、図７（ａ）で示すようにセンサ３５０、ステッピングモータ４１０および表示部６００に接続される。ステッピングモータ４１０では内蔵エンコーダ４１０ａからパルス信号を受信して側面移動部２００の位置検出に用いられる。またセンサ３５０は、詳しくは図７（ｂ）で示すように、シンチレータ３５１、光電子変換器３５２、増幅回路３５３、充電池３５４、通信部３５５を備えている。
【００３３】
シンチレータ３５１が放射線を検出して出力する光電子が光電子変換器３５２へ入力される。放射線の透過量の増減に応じて光電子量は増減する。光電子変換器３５２は入力された光電子の量に応じて検出信号を出力する。検出信号は、充電池３５４により高電圧が印加された増幅回路３５３へ入力されると、増幅回路３５３によって十分な信号レベルとなるように増幅された上で通信部３５５へ出力される。通信部３５５は、有線又は無線により演算・制御駆動部５００へ検出信号を送信する。演算・制御駆動部５００は後述する検出原理により検出信号から配管２の厚さを測定する。
【００３４】
続いて、実際の測定処理について説明する。まず、配管用厚さ測定装置１が配管２に取り付けられる。最初に測定位置マーキングを行い、正確な計測位置を明示する。続いて図８（ａ）で示すような被測定対象となる配管２に対し、図８（ｂ）で示すようにベース部１００を取り付ける。続いて、図９（ａ），（ｂ）で示すように全ての支持部２１０がブレード先端部１２１ｃ，１２２ｃに嵌め込まれた状態とし、図５（ａ），（ｂ）で示すように連結固定部２５０により固定して側面移動部２００を形成する。この祭、連結固定部２５０を緩く締結すると側面移動部２００が落下するおそれがあり、また、連結固定部２５０をきつく締結すると側面移動部２００が移動しないおそれがあるため、最適な力で締結する。続いて、配管２の直径に応じて線源３３０、センサ３５０の位置を調整する。先に説明したように線源３３０からセンサ３５０による線が弓形を形成し、図１１（ｂ）のように線源３３０からセンサ３５０による線が１２０°毎では正三角形の一辺をなすように決定される。このような位置とするには、配管２の半径（詳しくは［外径＋内径］／４）がａであるならば中心からａ／２ずらした位置である。このようにして配管用厚さ測定装置１の取り付けが完了する。
【００３５】
続いて実際の測定を行うが、まず測定原理について説明する。例えば、図１０（ａ）のように線源３３０から放射線が照射されてセンサ３５０が放射線の透過量を検出して検出信号を出力したものとする。ここに演算・制御駆動部５００が検出信号を得たとき、まず次式に基づいて処理を行う。
【００３６】
【数１】
【００３７】
検出信号はＮに該当し、他のＮ0、μ、Ｋは予め算出されている。したがって検出信号Ｎから配管２の肉厚ｔが算出される。なお、放射線は配管２で二箇所を通過しているため、ｔは二箇所の肉厚を表しており、このままでは使用できない。そこで、後述するスリービーム方式による変換処理により配管２の各箇所の肉厚を算出する。
【００３８】
続いてスリービーム方式による変換原理について説明する。
側面移動部２００がまず、図１０（ａ）のような位置まで移動したときに測定部が検出信号を得たとする。続いて、図１０（ｂ）のように１２０°移動したときに測定部が検出信号を得たとする。続いて、図１１（ａ）のようにさらに１２０°（合計２４０°）移動したときに測定部が検出信号を得たとする。この場合、全て合成すると、図１１（ｂ）のように配管２の中心点と同じ中心点を有する正三角形が形成されるというものであり、スリービーム方式の原理により配管２の肉厚を算出することができる。本発明は一個の線源３３０によりスリービーム方式を実現する点で優れている。
【００３９】
この正三角形の角は、図１２に示すように、被測定対象である配管２の規格である外径と内径のちょうど中間径上にあるものとする。
対角線を結んで成立する正三角形の角をそれぞれ角Ｎ（Ａ）、角Ｎ（Ｂ）、角Ｎ（Ｃ）とし、これら角Ｎ（Ａ）、角Ｎ（Ｂ）、角Ｎ（Ｃ）の各交差線を各々延伸した方向、Ａ→Ｂ、Ｂ→Ｃ、Ｃ→Ａを−で表記し、Ａ←Ｂ、Ｂ←Ｃ、Ｃ←Ａを＋で表記したとき、内径〜外径間の長さであるＤ＋（Ａ），Ｄ−（Ａ），Ｄ＋（Ｂ），Ｄ−（Ｂ），Ｄ＋（Ｃ），Ｄ−（Ｃ）は、幾何学的にＤ＋（Ａ）＝Ｄ−（Ａ），Ｄ＋（Ｂ）＝Ｄ−（Ｂ），Ｄ＋（Ｃ）＝Ｄ−（Ｃ）である。
【００４０】
そこで、被測定対象の、角Ｎ（Ａ）、角Ｎ（Ｂ）、角Ｎ（Ｃ）における円筒の厚さＤ（Ａ）、Ｄ（Ｂ）、Ｄ（Ｃ）での放射線減衰が内径での放射線減衰よりも十分大きければＤ（Ａ）＝Ｄ＋（Ａ）＝Ｄ−（Ａ）、Ｄ（Ｂ）＝Ｄ＋（Ｂ）＝Ｄ−（Ｂ）、Ｄ（Ｃ）＝Ｄ＋（Ｃ）＝Ｄ−（Ｃ）とみなしても良い。
上記の角Ｎ（Ａ）、角Ｎ（Ｂ）、角Ｎ（Ｃ）で形成される正三角形の対角線上に線源３３０とセンサ３５０を相対させ、各々の対角線における放射線透過量を測定する。
なお、Ｄ＋（Ａ），Ｄ＋（Ｂ），Ｄ＋（Ｃ）上を透過する放射線透過量をそれぞれＲ（Ａ），Ｒ（Ｂ），Ｒ（Ｃ）と表記する。
【００４１】
３つの放射線透過量Ｒ（Ａ），Ｒ（Ｂ），Ｒ（Ｃ）と、Ｄ（Ａ），Ｄ（Ｂ），Ｄ（Ｃ）は以下の関係がある
Ｒ（Ａ）は、Ｄ＋（Ａ）＋Ｄ−（Ｃ）＝Ｄ（Ａ）＋Ｄ（Ｃ）の厚さ分減少した値
Ｒ（Ｂ）は、Ｄ＋（Ｂ）＋Ｄ−（Ａ）＝Ｄ（Ｂ）＋Ｄ（Ａ）の厚さ分減少した値
Ｒ（Ｃ）は、Ｄ＋（Ｃ）＋Ｄ−（Ｂ）＝Ｄ（Ｃ）＋Ｄ（Ｂ）の厚さ分減少した値
【００４２】
３元連立方程式により、Ｄ（Ａ），Ｄ（Ｂ），Ｄ（Ｃ）をＲ（Ａ），Ｒ（Ｂ），Ｒ（Ｃ）で表すと、以下の関係式が成立する
Ｄ（Ａ）＝（ Ｒ（Ａ）＋Ｒ（Ｂ）―Ｒ（Ｃ））／２
Ｄ（Ｂ）＝（ Ｒ（Ｂ）＋Ｒ（Ｃ）―Ｒ（Ａ））／２
Ｄ（Ｃ）＝（ Ｒ（Ｃ）＋Ｒ（Ａ）―Ｒ（Ｂ））／２
【００４３】
なお、被測定対象となる円筒状の配管２について、基準となる肉厚Ｄ（０）に対して校正された放射線透過量をＲ（０）とするとＤ（Ａ），Ｄ（Ｂ），Ｄ（Ｃ）の値が１／２（ Ｒ（０））より＋側のときは減肉、−側のときは異物付着の疑いありと判定する。
このように０°、１２０°、２４０°の検出信号から０°、１２０°、２４０°の肉厚を算出することができる。そして、このような検出を例えば５°毎に行えば、各位置での肉厚を算出することが可能となる。
【００４４】
続いて、演算・制御駆動部５００による制御について説明する。まず０°の対角線上にて上記の検出を行う。０°は最初の取り付け位置をそのまま０°と設定すれば良い。続いて演算・制御駆動部５００は側面移動部が移動して所定角度毎に位置決めされるように移動用駆動部を制御する（駆動制御手段）。詳しくは演算・制御駆動部５００は、ステッピングモータ４１０を駆動する。側面移動部２００が移動し、測定部３００の線源３３０やセンサ３５０を一緒に移動させる。そして、演算・制御駆動部５００は、内蔵エンコーダ４１０ａからのパルスをカウントしながら角度を算出し、５°進んだときに停止する。続いて演算・制御駆動部５００は、線源３３０が配管２へ照射した放射線透過量Ｒ（Ｎ）を測定するセンサ３５０からの検出信号に基づいて二箇所の配管２の肉厚の合算値を算出する（合算値算出手段）。以下、５°毎に測定して放射線透過量Ｒ（Ｎ）を取得し、５°毎の二箇所の配管２の肉厚の合算値を算出する。最終的に一周して０°から３６０°までの５°毎の放射線透過量Ｒ（Ｎ）を取得し、５°毎の二箇所の配管の肉厚の合算値を算出する。
【００４５】
続いて演算・制御駆動部５００は、所定角度毎の二箇所の配管の肉厚の合算値から配管の各箇所の肉厚を算出する（肉厚算出手段）。詳しくは演算・制御駆動部５００は、上記スリービーム方式の原理により配管の５°毎の肉厚を生成する。そして、図１３で示すような円周方向の肉厚のプロフィールを作成し、液晶ディスプレイなどの表示部６００（図７参照）に表示させる。そして配管用厚さ測定装置１を取り外して測定は終了する。配管用厚さ測定装置１はこのようなものである。
【００４６】
なお、本形態を改良する形態を採用しても良い。例えば、先に説明した形態では移動用駆動部４００のステッピングモータ４１０の内蔵エンコーダ４１０ａを用いて角度の算出を行っていたが、移動用駆動部４００の伝導ローラ４２０がブレード部１２０（上側ブレード部１２１及び下側ブレード部１２２）に対して滑りなどを生じた場合に角度位置がずれるおそれもあった。そこで、側面移動部２００の移動量に応じた信号を出力するエンコーダを採用するものである。図１４で示すように支持部２１０のローラ部２１２の回転軸と連結され、ローラ部２１２の回転をパルス信号に変換して出力するエンコーダ７００を設け、図１５で示すように演算・制御駆動部５００はパルス信号を入力して回転制御を行うようにしても良い。この場合、移動用駆動部４００の伝導ローラ４２０がブレード部１２１で滑ったとしてもエンコーダ７００からはパルス信号が出力されないため、滑り等に影響されることなく正確な角度により位置制御を行うことができる。
【００４７】
また、図１６で示すように支持部付き側面体２２０にエンコーダ８００を取り付け、側面移動部２００の移動に応じて伝導ローラ８１０が回転してパルス信号を出力するエンコーダを採用しても良い。エンコーダ８００の伝導ローラ８１０自体は少ないトルクで動くため滑りを生じにくくしている。そして、図１７で示すように演算・制御駆動部５００はエンコーダ８００からのパルス信号を入力して回転制御を行うようにしても良い。この場合も、移動用駆動部４００の伝導ローラ４２０がブレード部１２１で滑ったとしてもエンコーダ８００からはパルス信号が出力されないため、滑り等に影響されることなく正確な角度により位置制御を行うことができる。
【００４８】
以上説明したような本発明による配管用厚さ測定装置１によれば、測定位置マーキング、装置取り付け、減肉検出、装置取り外しという工程で測定できるため、作業工数の大幅削減が可能である。
また、放射線透過方式であるため、保温材や外装板の上からでも減肉検出を可能とし、保護材等を剥がす必要を無くしている。
【００４９】
また、保温材や外装板をつけて校正を行った時の放射線透過量との比較により、減肉（付着）を判断するため、プラント運用中でも使用可能である。
また、納入に時間を要する配管に対しては予め減肉傾向を調査して、配管を事前に手配することも可能である。
【００５０】
また、配管用厚さ測定装置１は表示付認証機器とする。表示付認証機器とは、製造者等が、その機器の放射線障害防止に関する設計・使用条件・品質管理に関し、国または登録認証機関による認証を受けたことを表示した機器である。このような表示付認証機器では、放射線取扱主任者の選任、管理区域設定および放射線同位元祖の使用許可を不要とし、表示付認証機器使用届の提出のみで使用可能であり、利便性が高い。
【００５１】
また、小型軽量のため、高所・狭隘部にも取り付け容易である。
また、円周方向に肉厚のプロフィールを作成することも可能で、配管の内径の円周上における 減肉（付着）の傾向を捉えることができる。
このような本発明の配管用厚さ測定装置は、１個のγ線源を用いてスリービーム方式による測定を所定角度毎に実現し、コスト低減および計測精度の向上を共に図るような配管用厚さ測定装置とすることができた。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の配管用厚さ測定装置は、原子力プラント等の配管の減肉・付着の検出などに適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１：配管用厚さ測定装置
１００：ベース部
１１０：配管固定部
１１１：固定部本体
１１２：固定部本体
１１３：バンド締結体
１１４：バンド締結体
１２０：ブレード部
１２１：上側ブレード部
１２１ａ：半環状円板
１２１ｂ：半環状円板
１２１ｃ：ブレード先端部
１２２：下側ブレード部
１２２ａ：半環状円板
１２２ｂ：半環状円板
１２２ｃ：ブレード先端部
２００：側面移動部
２１０：支持部
２１１：支持本体
２１１ａ：Ｃ字状体
２１２：ローラ部
２２０：支持部付き側面体
２２１：板体
２２２：突設部
２３０：連結用側面体
２３１：板体
２３２：突設部
２４０：支軸部
２５０：連結固定部
２５１：Ｌ字状体
２５２：Ｌ字状体
２５３：ボルト
３００：測定部
３１０：ベース部
３２０：線源側アーム
３３０：線源
３４０：センサ側アーム
３５０：センサ
３５１：シンチレータ
３５２：光電子変換器
３５３：増幅回路
３５４：充電池
３５５：通信部
４００：移動用駆動部
４１０：ステッピングモータ
４１０ａ：内蔵エンコーダ
４２０：伝導ローラ
５００：演算・制御駆動部
６００：表示部
７００：エンコーダ
７１０：伝導ローラ
８００：エンコーダ
８１０：伝導ローラ
２：配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減肉または付着により変化する配管の肉厚を測定する配管用厚さ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管用厚さ測定装置に係る従来技術として、例えば、特許文献１（特開２００９−３６７０８号公報，発明の名称：配管用厚さ測定装置）に記載された発明が知られている。特許文献１には、管径の異なる多数種類の配管に対して線源とセンサの検出部とを結ぶ線が配管のほぼ中心を通るような正確な装着を実現し、使い勝手の向上および計測精度の向上を共に図るような配管用厚さ測定装置が開示されている。
【０００３】
また、配管用厚さ測定装置に係る他の従来技術として、例えば、特許文献２（特開昭５８−１５８５１０号公報，発明の名称：管状材の肉厚測定装置）に記載された発明が知られている。特許文献２の第１図には、三箇所のγ線源から三角状に放射して三箇所のセンサで検出するスリービーム方式を測定原理とする肉厚測定装置が開示されている。スリービーム方式では演算により各箇所の肉厚が算出できるため高精度の検出が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３６７０８号公報（段落番号００１０〜００２４，図１）
【特許文献２】特開昭５８−１５８５１０号公報（第１図、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の配管用厚さ測定装置では、放射線を検知するセンサと放射線の線源を直線上に対向させた状態でその中間に配管を設置し、線源から放射されて直進して貫通する放射線の透過量をセンサで測定することにより配管の厚さを算定するものであり、特に放射線の透過量の増減によって、配管の減肉（付着）を検知する。
【０００６】
しかし、円筒状の配管の測定では、外部からの放射線照射で一度外側から内側に透過した後、さらに内側から外側に透過して放出される放射線を測定するので放射線を透過する箇所が２箇所存在する。そのため放射線の透過量から導かれる厚さは、２箇所の厚さの合計値となる。
【０００７】
この場合、透過量の増減による減肉（付着）は検知しても、入射側・出射側どちらかの減肉（付着）であるか特定できない。このように測定原理上では二箇所の肉厚を合算して検出するというものであり、検出精度の向上の余地があるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載の測定装置では、高い検出精度にて肉厚が計測できるが、三個のγ線源を用いるためコスト低減が容易ではないという問題があった。
また、三箇所のγ線源から三角状に放射して三箇所のセンサで検出する機構であり、機械的に精度が要求され、この点でもコスト低減が容易ではないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、１個の線源を用いてスリービーム方式による測定を所定角度毎に実現し、コスト低減および計測精度の向上を共に図るような配管用厚さ測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明の配管用厚さ測定装置は、
配管に取り付けられ、円状のブレード部を有するベース部と、
複数の側面体を支軸部により折り曲げ自在に連結し、ベース部の円状のブレード部に巻回して回転移動するように取り付けられる側面移動部と、
側面移動部をベース部に沿って回転駆動させる移動用駆動部と、
側面移動部に取り付けられて側面移動部とともに回転し、配管へ照射した放射線の透過量を測定して検出信号として出力する測定部と、
移動用駆動部および測定部が接続され、側面移動部を所定角度毎に位置決めするように移動用駆動部を駆動制御するとともに所定角度毎の測定部の検出信号に基づいて所定角度毎の配管の肉厚を算出する演算・制御駆動部と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る発明の配管用厚さ測定装置は、
配管に配置固定される配管固定部、および、外周が円状に設けられており配管固定部に複数段で固定される複数のブレード部を有し、被測定対象である配管に対してブレード部を円状に配置するベース部と、
ベース部のブレード部の外周に沿って移動するように支持する複数の支持部、複数の支持部が固定されてブレード部に沿って移動するようになされる複数の側面体、および、複数の側面体を軸支連結する支軸部を有し、複数の側面体による連結体が配管の側面を移動する側面移動部と、
側面移動部に取り付けられるセンサ固定部、センサ固定部に取り付けられる線源側アーム、線源側アームに対して摺動して位置決めされる線源、センサ固定部に取り付けられるセンサ側アーム、および、センサ側アームに対して摺動して位置決めされるセンサ、を有し、線源およびセンサは、線源からセンサまでの線と配管の円とで弓形をなすように配置される測定部と、
側面移動部を移動させる移動用駆動部と、
測定部のセンサおよび移動用駆動部が接続される演算・制御駆動部と、
を備え、
演算・制御駆動部は、
側面移動部が移動して所定角度毎に位置決めされるように移動用駆動部を制御する駆動制御手段と、
線源が配管へ照射した放射線の透過量を測定するセンサからの検出信号に基づいて所定角度毎の二箇所の配管の肉厚の合算値を算出する合算値算出手段と、
所定角度毎の二箇所の配管の肉厚の合算値から配管の各箇所の肉厚を算出する肉厚算出手段と、
として機能することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項３に係る発明の配管用厚さ測定装置は、
請求項２に記載の配管用厚さ測定装置において、
演算・制御駆動部に接続されており、配管の肉厚についてのプロフィールを表示する表示部と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項４に係る発明の配管用厚さ測定装置は、
請求項２または請求項３に記載の配管用厚さ測定装置において、
前記ブレード部は外周付近に断面三角形状のブレード先端部を備え、
前記支持部はブレード先端部の両面に沿って移動する上下二段のローラ部を備える、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のような本発明によれば、１個の線源を用いてスリービーム方式による測定を所定角度毎に実現し、コスト低減および計測精度の向上を共に図るような配管用厚さ測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を実施するための形態の配管用厚さ測定装置の使用状態の斜視外観図である。
【図２】ベース部の説明図であり、図２（ａ）は斜視外観図、図２（ｂ）は側面図である。
【図３】側面移動部および測定部の説明図であり、図３（ａ）は斜視外観図、図３（ｂ）は他方向からの斜視外観図である。
【図４】側面移動部の支持部の説明図である。
【図５】本発明を実施するための形態の配管用厚さ測定装置の使用状態の外観図であり、図５（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図である。
【図６】移動用駆動部の説明図であり、図６（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図である。
【図７】回路系の説明図であり、図７（ａ）は回路ブロック図、図７（ｂ）はセンサの詳細ブロック図である。
【図８】本発明を実施するための形態の配管用厚さ測定装置の配管への取り付けの説明図であり、図８（ａ）は配管を示す図、図８（ｂ）は配管へのベース部の取り付け状態を示す図である。
【図９】本発明を実施するための形態の配管用厚さ測定装置の配管への取り付けの説明図であり、図９（ａ）は側面移動部の取り付けを示す図、図９（ｂ）は他方向からの側面移動部の取り付けを示す図である。
【図１０】肉厚の検出原理の説明図であり、図１０（ａ）は０°の検出の説明図、図１０（ｂ）は１２０°の検出の説明図である。
【図１１】肉厚の検出原理の説明図であり、図１１（ａ）は２４０°の検出の説明図、図１１（ｂ）はスリービーム方式の検出の説明図である。
【図１２】Ａ点での肉厚の説明である。
【図１３】プロフィールの説明である。
【図１４】他の形態のエンコーダの説明である。
【図１５】他の形態のブロック回路図である。
【図１６】他の形態のエンコーダの説明である。
【図１７】他の形態のブロック回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
続いて、本発明を実施するための形態について図を参照しつつ以下に説明する。まず、配管用厚さ測定装置１について図１を参照しつつ説明する。図１では配管用厚さ測定装置１の全体構造および使用状態について示している。配管用厚さ測定装置１は、図１で示すようにベース部１００、側面移動部２００、測定部３００を備える。この配管用厚さ測定装置１は配管２に取り付けられて使用される。この配管２は、保温材や外装板で覆われている。
【００１７】
続いて配管用厚さ測定装置１の各部について説明する。
ベース部１００は、図２（ａ）で示すように取り付けられるものであり、詳しくは図２（ｂ）で示すように配管固定部１１０、ブレード部１２０を備える。なお、図２（ａ），（ｂ）ではこのベース部１００のみが配管２に取り付けられた態様で図示されている。
配管固定部１１０は、図２（ｂ）で示すように、配管２に配置固定される固定具である。配管固定部１１０は、各種形態が可能であるが、固定部本体１１１，１１２をバンド締結体１１３，１１４により締結して配管２から落ちないように強固に固定する構成を採用することができる。バンド締結体１１３，１１４は歯付ベルトなど各種のスリップレスベルトを用いることができる。
【００１８】
ブレード部１２０は、図２（ａ），（ｂ）で示すように、上側ブレード部１２１、下側ブレード部１２２を備える。上側ブレード部１２１は、二枚の半環状円板１２１ａ，１２１ｂを組み合わせて環状円板として形成するものである。また、下側ブレード部１２２は、二枚の半環状円板１２２ａ，１２２ｂを組み合わせて環状円板として形成するものである。上側ブレード部１２１は固定部本体１１１，１１２の上側で固定される。下側ブレード部１２２は固定部本体１１１，１１２の下側で固定される。上側ブレード部１２１および下側ブレード部１２２の外周は円状に形成される。また、後述するが上側ブレード部１２１および下側ブレード部１２２の外周側先端の円状のブレード先端部１２１ｃ，１２２ｃは断面が三角形状に形成される。
ベース部１００はこのようなものである。
【００１９】
側面移動部２００は、図３（ａ），（ｂ）で示すように、複数の支持部２１０、複数の支持部付き側面体２２０、複数の連結用側面体２３０、支軸部２４０を備える。なお、図３（ａ），（ｂ）では側面移動部２００および測定部３００が併せて図示されている。なお、図面の明瞭化のため後述する移動用駆動部については図示を省略している。
支持部２１０は、図４で示すように、支持本体２１１、ローラ部２１２を備える。この支持部２１０はブレード先端部１２１ｃを支持する態様を示しているが、ブレード先端部１２２ｃでも同様に支持される。以下、ブレード先端部１２１ｃでの支持について説明し、ブレード先端部１２２ｃの支持については同様であるとして重複する説明を省略する。
【００２０】
支持本体２１１は断面Ｃ字状体２１１ａを含むように形成され、その断面Ｃ字状体の内側に上下二個のローラ部２１２が配置される。これら上下二個のローラ部２１２の両側面は略９０°で交差する。そして上下二個のローラ部２１２の両側面がブレード先端部１２１ｃと当接する。上下二個のローラ部２１２の回転により、支持部２１０はブレード先端部１２１ｃに沿って円滑に移動する。このような複数の支持部２１０が複数箇所でブレード先端部１２１ｃに沿って円滑に移動することで、複数の支持部付き側面体２２０と複数の連結用側面体２３０とからなる側面移動部２００は、配管２の管軸を中心に回転移動が可能となる。
【００２１】
複数の支持部付き側面体２２０は、板体２２１および上下の対向辺から突出する突設部２２２により断面コ字状に形成された構造体である。この支持部付き側面体２２０は板体２２１の一方の面の四隅にそれぞれ支持部２１０が四個取り付けられている。また上下２箇所の突設部２２２の端側であって対向する位置に孔部が形成されている。
【００２２】
連結用側面体２３０は板体２３１および上下の対向辺から突出する突設部２３２により断面コ字状に形成された構造体である。連結用側面体２３０には支持部２１０は取り付けられていないが、端側に孔部が形成された突設部２３２が支持部付き側面体２２０の突設部２２２内に入り込むように設けられている。
【００２３】
支軸部２４０は支持部付き側面体２２０の突設部２２２の孔部と、連結用側面体２３０の突設部２３２の孔部と、に挿通される。そして、支持部付き側面体２２０と連結用側面体２３０とが、支軸部２４０により折り曲げ可能な状態で、交互に連結される。側面移動部２００全体としては、略円状に折り曲げ可能な連結体として構成される。
【００２４】
連結固定部２５０は、図５の使用状態図で示すように側面移動部２００をベース部１００に移動可能に支持した状態のときに、側面移動部２００の両端を連結して円状に形成する。連結固定部２５０は各種構成が可能であるが、側面移動部２００の両端で回動可能に軸支連結される２個のＬ字状体２５１、２５２を複数本のボルト２５３により位置決めしつつ固定する。このような側面移動部２００は、ブレード先端部１２１ｃ，１２２ｃにそれぞれ当接する支持部２１０の上下二段のローラ部２１２が円滑に回転するため、ベース部１００に沿って滑らかに回転する。
【００２５】
測定部３００は、図３（ａ），（ｂ），図５で示すように、ベース部３１０、線源側アーム３２０、線源３３０、センサ側アーム３４０、センサ３５０を備える。
ベース部３１０は、側面移動部２００に取り付けられて固定される。ベース部３１０はＴ字状に形成されている
【００２６】
線源側アーム３２０は、図３（ｂ）で示すように、ベース部３１０の一方の先端に固定されている。線源側アーム３２０は、ここで図５に示した配管２の接線方向、および、接線方向の垂直方向による基準系で表すと、配管２の接線方向の垂直方向と略平行方向に伸びるように設けられる。線源側アーム３２０の側面にはあり溝を含む摺動面が形成されており、線源３３０を接線方向の垂直方向と略平行方向に摺動可能に支持するように構成されている。
【００２７】
線源３３０は例えばγ線源であり、図３（ｂ）で示すように、線源側アーム３２０に固定されており、放射線を放射する。この放射線は指向性を有する。ここで図５に示した配管２の接線方向、および、接線方向の垂直方向による基準系で表すと、放射線の放射方向は、配管２の接線方向と一致する。
【００２８】
センサ側アーム３４０は、図３（ｂ）で示すように、ベース部３１０の他方の先端に固定されている。センサ側アーム３４０は、ここで図５に示した配管２の接線方向、および、接線方向の垂直方向による基準系で表すと、配管２の接線方向の垂直方向と略平行方向に伸びるように設けられる。センサ側アーム３４０の側面にはあり溝を含む摺動面が形成されており、センサ３５０を接線方向の垂直方向と略平行方向に摺動可能に支持するように構成されている。
【００２９】
センサ３５０は、図３（ｂ）で示すように、センサ側アーム３４０に固定されており、配管２を通過した放射線量を表す信号を出力する。この放射線量を表す信号は演算・制御駆動部５００へ入力されて放射線の透過量が算出され、さらに後述するスリービーム方式の原理により配管２の肉厚が算出される。
【００３０】
線源３３０およびセンサ３５０は、図５で示すように、線源３３０からセンサ３５０までの線と配管２の管壁に沿った円とで弓形をなすように配置される。線源３３０およびセンサ３５０の位置決めは、５°，１０°，１５°という所定角度毎になされる。この角度は、後述するが線源３３０からセンサ３５０までによる線が正三角形の一辺を形成する角度が含まれるように決定される。
【００３１】
移動用駆動部４００は、図６（ａ），（ｂ）で示すように、ステッピングモータ４１０、伝導ローラ４２０を備える。ステッピングモータ４１０は後述する演算・制御駆動部５００に接続される。演算・制御駆動部５００が所定励磁石シーケンスによる駆動信号をステッピングモータ４１０へ出力すると、ステッピングモータ４１０は所定角度毎に高トルクにて回転していく。そして伝導ローラ４２０が回転して側面移動部２００を移動させる。このような移動用駆動部４００を複数箇所に配置することで、側面移動部２００を所望の回転角度分だけ確実に移動させることが可能となる。
【００３２】
演算・制御駆動部５００は、不図示のＣＰＵと測定演算プログラムを格納した記憶部からなり、図７（ａ）で示すようにセンサ３５０、ステッピングモータ４１０および表示部６００に接続される。ステッピングモータ４１０では内蔵エンコーダ４１０ａからパルス信号を受信して側面移動部２００の位置検出に用いられる。またセンサ３５０は、詳しくは図７（ｂ）で示すように、シンチレータ３５１、光電子変換器３５２、増幅回路３５３、充電池３５４、通信部３５５を備えている。
【００３３】
シンチレータ３５１が放射線を検出して出力する光電子が光電子変換器３５２へ入力される。放射線の透過量の増減に応じて光電子量は増減する。光電子変換器３５２は入力された光電子の量に応じて検出信号を出力する。検出信号は、充電池３５４により高電圧が印加された増幅回路３５３へ入力されると、増幅回路３５３によって十分な信号レベルとなるように増幅された上で通信部３５５へ出力される。通信部３５５は、有線又は無線により演算・制御駆動部５００へ検出信号を送信する。演算・制御駆動部５００は後述する検出原理により検出信号から配管２の厚さを測定する。
【００３４】
続いて、実際の測定処理について説明する。まず、配管用厚さ測定装置１が配管２に取り付けられる。最初に測定位置マーキングを行い、正確な計測位置を明示する。続いて図８（ａ）で示すような被測定対象となる配管２に対し、図８（ｂ）で示すようにベース部１００を取り付ける。続いて、図９（ａ），（ｂ）で示すように全ての支持部２１０がブレード先端部１２１ｃ，１２２ｃに嵌め込まれた状態とし、図５（ａ），（ｂ）で示すように連結固定部２５０により固定して側面移動部２００を形成する。この祭、連結固定部２５０を緩く締結すると側面移動部２００が落下するおそれがあり、また、連結固定部２５０をきつく締結すると側面移動部２００が移動しないおそれがあるため、最適な力で締結する。続いて、配管２の直径に応じて線源３３０、センサ３５０の位置を調整する。先に説明したように線源３３０からセンサ３５０による線が弓形を形成し、図１１（ｂ）のように線源３３０からセンサ３５０による線が１２０°毎では正三角形の一辺をなすように決定される。このような位置とするには、配管２の半径（詳しくは［外径＋内径］／４）がａであるならば中心からａ／２ずらした位置である。このようにして配管用厚さ測定装置１の取り付けが完了する。
【００３５】
続いて実際の測定を行うが、まず測定原理について説明する。例えば、図１０（ａ）のように線源３３０から放射線が照射されてセンサ３５０が放射線の透過量を検出して検出信号を出力したものとする。ここに演算・制御駆動部５００が検出信号を得たとき、まず次式に基づいて処理を行う。
【００３６】
【数１】
【００３７】
検出信号はＮに該当し、他のＮ0、μ、Ｋは予め算出されている。したがって検出信号Ｎから配管２の肉厚ｔが算出される。なお、放射線は配管２で二箇所を通過しているため、ｔは二箇所の肉厚を表しており、このままでは使用できない。そこで、後述するスリービーム方式による変換処理により配管２の各箇所の肉厚を算出する。
【００３８】
続いてスリービーム方式による変換原理について説明する。
側面移動部２００がまず、図１０（ａ）のような位置まで移動したときに測定部が検出信号を得たとする。続いて、図１０（ｂ）のように１２０°移動したときに測定部が検出信号を得たとする。続いて、図１１（ａ）のようにさらに１２０°（合計２４０°）移動したときに測定部が検出信号を得たとする。この場合、全て合成すると、図１１（ｂ）のように配管２の中心点と同じ中心点を有する正三角形が形成されるというものであり、スリービーム方式の原理により配管２の肉厚を算出することができる。本発明は一個の線源３３０によりスリービーム方式を実現する点で優れている。
【００３９】
この正三角形の角は、図１２に示すように、被測定対象である配管２の規格である外径と内径のちょうど中間径上にあるものとする。
対角線を結んで成立する正三角形の角をそれぞれ角Ｎ（Ａ）、角Ｎ（Ｂ）、角Ｎ（Ｃ）とし、これら角Ｎ（Ａ）、角Ｎ（Ｂ）、角Ｎ（Ｃ）の各交差線を各々延伸した方向、Ａ→Ｂ、Ｂ→Ｃ、Ｃ→Ａを−で表記し、Ａ←Ｂ、Ｂ←Ｃ、Ｃ←Ａを＋で表記したとき、内径〜外径間の長さであるＤ＋（Ａ），Ｄ−（Ａ），Ｄ＋（Ｂ），Ｄ−（Ｂ），Ｄ＋（Ｃ），Ｄ−（Ｃ）は、幾何学的にＤ＋（Ａ）＝Ｄ−（Ａ），Ｄ＋（Ｂ）＝Ｄ−（Ｂ），Ｄ＋（Ｃ）＝Ｄ−（Ｃ）である。
【００４０】
そこで、被測定対象の、角Ｎ（Ａ）、角Ｎ（Ｂ）、角Ｎ（Ｃ）における円筒の厚さＤ（Ａ）、Ｄ（Ｂ）、Ｄ（Ｃ）での放射線減衰が内径での放射線減衰よりも十分大きければＤ（Ａ）＝Ｄ＋（Ａ）＝Ｄ−（Ａ）、Ｄ（Ｂ）＝Ｄ＋（Ｂ）＝Ｄ−（Ｂ）、Ｄ（Ｃ）＝Ｄ＋（Ｃ）＝Ｄ−（Ｃ）とみなしても良い。
上記の角Ｎ（Ａ）、角Ｎ（Ｂ）、角Ｎ（Ｃ）で形成される正三角形の対角線上に線源３３０とセンサ３５０を相対させ、各々の対角線における放射線透過量を測定する。
なお、Ｄ＋（Ａ），Ｄ＋（Ｂ），Ｄ＋（Ｃ）上を透過する放射線透過量をそれぞれＲ（Ａ），Ｒ（Ｂ），Ｒ（Ｃ）と表記する。
【００４１】
３つの放射線透過量Ｒ（Ａ），Ｒ（Ｂ），Ｒ（Ｃ）と、Ｄ（Ａ），Ｄ（Ｂ），Ｄ（Ｃ）は以下の関係がある
Ｒ（Ａ）は、Ｄ＋（Ａ）＋Ｄ−（Ｃ）＝Ｄ（Ａ）＋Ｄ（Ｃ）の厚さ分減少した値
Ｒ（Ｂ）は、Ｄ＋（Ｂ）＋Ｄ−（Ａ）＝Ｄ（Ｂ）＋Ｄ（Ａ）の厚さ分減少した値
Ｒ（Ｃ）は、Ｄ＋（Ｃ）＋Ｄ−（Ｂ）＝Ｄ（Ｃ）＋Ｄ（Ｂ）の厚さ分減少した値
【００４２】
３元連立方程式により、Ｄ（Ａ），Ｄ（Ｂ），Ｄ（Ｃ）をＲ（Ａ），Ｒ（Ｂ），Ｒ（Ｃ）で表すと、以下の関係式が成立する
Ｄ（Ａ）＝（ Ｒ（Ａ）＋Ｒ（Ｂ）―Ｒ（Ｃ））／２
Ｄ（Ｂ）＝（ Ｒ（Ｂ）＋Ｒ（Ｃ）―Ｒ（Ａ））／２
Ｄ（Ｃ）＝（ Ｒ（Ｃ）＋Ｒ（Ａ）―Ｒ（Ｂ））／２
【００４３】
なお、被測定対象となる円筒状の配管２について、基準となる肉厚Ｄ（０）に対して校正された放射線透過量をＲ（０）とするとＤ（Ａ），Ｄ（Ｂ），Ｄ（Ｃ）の値が１／２（ Ｒ（０））より＋側のときは減肉、−側のときは異物付着の疑いありと判定する。
このように０°、１２０°、２４０°の検出信号から０°、１２０°、２４０°の肉厚を算出することができる。そして、このような検出を例えば５°毎に行えば、各位置での肉厚を算出することが可能となる。
【００４４】
続いて、演算・制御駆動部５００による制御について説明する。まず０°の対角線上にて上記の検出を行う。０°は最初の取り付け位置をそのまま０°と設定すれば良い。続いて演算・制御駆動部５００は側面移動部が移動して所定角度毎に位置決めされるように移動用駆動部を制御する（駆動制御手段）。詳しくは演算・制御駆動部５００は、ステッピングモータ４１０を駆動する。側面移動部２００が移動し、測定部３００の線源３３０やセンサ３５０を一緒に移動させる。そして、演算・制御駆動部５００は、内蔵エンコーダ４１０ａからのパルスをカウントしながら角度を算出し、５°進んだときに停止する。続いて演算・制御駆動部５００は、線源３３０が配管２へ照射した放射線透過量Ｒ（Ｎ）を測定するセンサ３５０からの検出信号に基づいて二箇所の配管２の肉厚の合算値を算出する（合算値算出手段）。以下、５°毎に測定して放射線透過量Ｒ（Ｎ）を取得し、５°毎の二箇所の配管２の肉厚の合算値を算出する。最終的に一周して０°から３６０°までの５°毎の放射線透過量Ｒ（Ｎ）を取得し、５°毎の二箇所の配管の肉厚の合算値を算出する。
【００４５】
続いて演算・制御駆動部５００は、所定角度毎の二箇所の配管の肉厚の合算値から配管の各箇所の肉厚を算出する（肉厚算出手段）。詳しくは演算・制御駆動部５００は、上記スリービーム方式の原理により配管の５°毎の肉厚を生成する。そして、図１３で示すような円周方向の肉厚のプロフィールを作成し、液晶ディスプレイなどの表示部６００（図７参照）に表示させる。そして配管用厚さ測定装置１を取り外して測定は終了する。配管用厚さ測定装置１はこのようなものである。
【００４６】
なお、本形態を改良する形態を採用しても良い。例えば、先に説明した形態では移動用駆動部４００のステッピングモータ４１０の内蔵エンコーダ４１０ａを用いて角度の算出を行っていたが、移動用駆動部４００の伝導ローラ４２０がブレード部１２０（上側ブレード部１２１及び下側ブレード部１２２）に対して滑りなどを生じた場合に角度位置がずれるおそれもあった。そこで、側面移動部２００の移動量に応じた信号を出力するエンコーダを採用するものである。図１４で示すように支持部２１０のローラ部２１２の回転軸と連結され、ローラ部２１２の回転をパルス信号に変換して出力するエンコーダ７００を設け、図１５で示すように演算・制御駆動部５００はパルス信号を入力して回転制御を行うようにしても良い。この場合、移動用駆動部４００の伝導ローラ４２０がブレード部１２１で滑ったとしてもエンコーダ７００からはパルス信号が出力されないため、滑り等に影響されることなく正確な角度により位置制御を行うことができる。
【００４７】
また、図１６で示すように支持部付き側面体２２０にエンコーダ８００を取り付け、側面移動部２００の移動に応じて伝導ローラ８１０が回転してパルス信号を出力するエンコーダを採用しても良い。エンコーダ８００の伝導ローラ８１０自体は少ないトルクで動くため滑りを生じにくくしている。そして、図１７で示すように演算・制御駆動部５００はエンコーダ８００からのパルス信号を入力して回転制御を行うようにしても良い。この場合も、移動用駆動部４００の伝導ローラ４２０がブレード部１２１で滑ったとしてもエンコーダ８００からはパルス信号が出力されないため、滑り等に影響されることなく正確な角度により位置制御を行うことができる。
【００４８】
以上説明したような本発明による配管用厚さ測定装置１によれば、測定位置マーキング、装置取り付け、減肉検出、装置取り外しという工程で測定できるため、作業工数の大幅削減が可能である。
また、放射線透過方式であるため、保温材や外装板の上からでも減肉検出を可能とし、保護材等を剥がす必要を無くしている。
【００４９】
また、保温材や外装板をつけて校正を行った時の放射線透過量との比較により、減肉（付着）を判断するため、プラント運用中でも使用可能である。
また、納入に時間を要する配管に対しては予め減肉傾向を調査して、配管を事前に手配することも可能である。
【００５０】
また、配管用厚さ測定装置１は表示付認証機器とする。表示付認証機器とは、製造者等が、その機器の放射線障害防止に関する設計・使用条件・品質管理に関し、国または登録認証機関による認証を受けたことを表示した機器である。このような表示付認証機器では、放射線取扱主任者の選任、管理区域設定および放射線同位元祖の使用許可を不要とし、表示付認証機器使用届の提出のみで使用可能であり、利便性が高い。
【００５１】
また、小型軽量のため、高所・狭隘部にも取り付け容易である。
また、円周方向に肉厚のプロフィールを作成することも可能で、配管の内径の円周上における 減肉（付着）の傾向を捉えることができる。
このような本発明の配管用厚さ測定装置は、１個のγ線源を用いてスリービーム方式による測定を所定角度毎に実現し、コスト低減および計測精度の向上を共に図るような配管用厚さ測定装置とすることができた。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の配管用厚さ測定装置は、原子力プラント等の配管の減肉・付着の検出などに適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１：配管用厚さ測定装置
１００：ベース部
１１０：配管固定部
１１１：固定部本体
１１２：固定部本体
１１３：バンド締結体
１１４：バンド締結体
１２０：ブレード部
１２１：上側ブレード部
１２１ａ：半環状円板
１２１ｂ：半環状円板
１２１ｃ：ブレード先端部
１２２：下側ブレード部
１２２ａ：半環状円板
１２２ｂ：半環状円板
１２２ｃ：ブレード先端部
２００：側面移動部
２１０：支持部
２１１：支持本体
２１１ａ：Ｃ字状体
２１２：ローラ部
２２０：支持部付き側面体
２２１：板体
２２２：突設部
２３０：連結用側面体
２３１：板体
２３２：突設部
２４０：支軸部
２５０：連結固定部
２５１：Ｌ字状体
２５２：Ｌ字状体
２５３：ボルト
３００：測定部
３１０：ベース部
３２０：線源側アーム
３３０：線源
３４０：センサ側アーム
３５０：センサ
３５１：シンチレータ
３５２：光電子変換器
３５３：増幅回路
３５４：充電池
３５５：通信部
４００：移動用駆動部
４１０：ステッピングモータ
４１０ａ：内蔵エンコーダ
４２０：伝導ローラ
５００：演算・制御駆動部
６００：表示部
７００：エンコーダ
７１０：伝導ローラ
８００：エンコーダ
８１０：伝導ローラ
２：配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管に取り付けられ、円状のブレード部を有するベース部と、
複数の側面体を支軸部により折り曲げ自在に連結し、ベース部の円状のブレード部に巻回して回転移動するように取り付けられる側面移動部と、
側面移動部をベース部に沿って回転駆動させる移動用駆動部と、
側面移動部に取り付けられて側面移動部とともに回転し、配管へ照射した放射線の透過量を測定して検出信号として出力する測定部と、
移動用駆動部および測定部が接続され、側面移動部を所定角度毎に位置決めするように移動用駆動部を駆動制御するとともに所定角度毎の測定部の検出信号に基づいて所定角度毎の配管の肉厚を算出する演算・制御駆動部と、
を備えることを特徴とする配管用厚さ測定装置。
【請求項２】
配管に配置固定される配管固定部、および、外周が円状に設けられており配管固定部に複数段で固定される複数のブレード部を有し、被測定対象である配管に対してブレード部を円状に配置するベース部と、
ベース部のブレード部の外周に沿って移動するように支持する複数の支持部、複数の支持部が固定されてブレード部に沿って移動するようになされる複数の側面体、および、複数の側面体を軸支連結する支軸部を有し、複数の側面体による連結体が配管の側面を移動する側面移動部と、
側面移動部に取り付けられるセンサ固定部、センサ固定部に取り付けられる線源側アーム、線源側アームに対して摺動して位置決めされる線源、センサ固定部に取り付けられるセンサ側アーム、および、センサ側アームに対して摺動して位置決めされるセンサ、を有し、線源およびセンサは、線源からセンサまでの線と配管の円とで弓形をなすように配置される測定部と、
側面移動部を移動させる移動用駆動部と、
測定部のセンサおよび移動用駆動部が接続される演算・制御駆動部と、
を備え、
演算・制御駆動部は、
側面移動部が移動して所定角度毎に位置決めされるように移動用駆動部を制御する駆動制御手段と、
線源が配管へ照射した放射線の透過量を測定するセンサからの検出信号に基づいて所定角度毎の二箇所の配管の肉厚の合算値を算出する合算値算出手段と、
所定角度毎の二箇所の配管の肉厚の合算値から配管の各箇所の肉厚を算出する肉厚算出手段と、
として機能することを特徴とする配管用厚さ測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の配管用厚さ測定装置において、
演算・制御駆動部に接続されており、配管の肉厚についてのプロフィールを表示する表示部と、
を備えることを特徴とする配管用厚さ測定装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の配管用厚さ測定装置において、
前記ブレード部は外周付近に断面三角形状のブレード先端部を備え、
前記支持部はブレード先端部の両面に沿って移動する上下二段のローラ部を備える、
ことを特徴とする配管用厚さ測定装置。
【請求項１】
配管に取り付けられ、円状のブレード部を有するベース部と、
複数の側面体を支軸部により折り曲げ自在に連結し、ベース部の円状のブレード部に巻回して回転移動するように取り付けられる側面移動部と、
側面移動部をベース部に沿って回転駆動させる移動用駆動部と、
側面移動部に取り付けられて側面移動部とともに回転し、配管へ照射した放射線の透過量を測定して検出信号として出力する測定部と、
移動用駆動部および測定部が接続され、側面移動部を所定角度毎に位置決めするように移動用駆動部を駆動制御するとともに所定角度毎の測定部の検出信号に基づいて所定角度毎の配管の肉厚を算出する演算・制御駆動部と、
を備えることを特徴とする配管用厚さ測定装置。
【請求項２】
配管に配置固定される配管固定部、および、外周が円状に設けられており配管固定部に複数段で固定される複数のブレード部を有し、被測定対象である配管に対してブレード部を円状に配置するベース部と、
ベース部のブレード部の外周に沿って移動するように支持する複数の支持部、複数の支持部が固定されてブレード部に沿って移動するようになされる複数の側面体、および、複数の側面体を軸支連結する支軸部を有し、複数の側面体による連結体が配管の側面を移動する側面移動部と、
側面移動部に取り付けられるセンサ固定部、センサ固定部に取り付けられる線源側アーム、線源側アームに対して摺動して位置決めされる線源、センサ固定部に取り付けられるセンサ側アーム、および、センサ側アームに対して摺動して位置決めされるセンサ、を有し、線源およびセンサは、線源からセンサまでの線と配管の円とで弓形をなすように配置される測定部と、
側面移動部を移動させる移動用駆動部と、
測定部のセンサおよび移動用駆動部が接続される演算・制御駆動部と、
を備え、
演算・制御駆動部は、
側面移動部が移動して所定角度毎に位置決めされるように移動用駆動部を制御する駆動制御手段と、
線源が配管へ照射した放射線の透過量を測定するセンサからの検出信号に基づいて所定角度毎の二箇所の配管の肉厚の合算値を算出する合算値算出手段と、
所定角度毎の二箇所の配管の肉厚の合算値から配管の各箇所の肉厚を算出する肉厚算出手段と、
として機能することを特徴とする配管用厚さ測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の配管用厚さ測定装置において、
演算・制御駆動部に接続されており、配管の肉厚についてのプロフィールを表示する表示部と、
を備えることを特徴とする配管用厚さ測定装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の配管用厚さ測定装置において、
前記ブレード部は外周付近に断面三角形状のブレード先端部を備え、
前記支持部はブレード先端部の両面に沿って移動する上下二段のローラ部を備える、
ことを特徴とする配管用厚さ測定装置。
【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】
【図１７】
【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】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−１０６９３９（Ｐ２０１１−１０６９３９Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６１６８４（Ｐ２００９−２６１６８４）
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（５９１０８３２４４）富士電機システムズ株式会社 (1,717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（５９１０８３２４４）富士電機システムズ株式会社 (1,717)
【Ｆターム（参考）】
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