配管肉厚測定装置
【課題】ボイラを構成している配管群のように配管群が密集して配置された環境の中で、被検管となる或配管のベンド部の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。
【解決手段】配管肉厚測定装置１０は、Ｚ軸方向（第１方向）に長尺な操作棒１１と、操作棒１１の先端部１１ａに結合部１３を介して連結された測定ヘッド１２とを備えている。測定ヘッド１２は、Ｙ軸方向（第２方向）に沿って肉厚の測定対象である配管の外面に当接する当接面１４１ａ，１４１ｂ（当接部位）を各々有しＸ軸方向（第３方向）に離間している一対の位置決め部材１４と、一対の位置決め部材１４のＸ軸方向間に位置している超音波探触子２１を一体的に備えている。そして、測定ヘッド１２は、超音波探触子２１の超音波発振方向９９がＺ軸方向と略平行となる姿勢からＺ軸方向と略直交する姿勢まで、Ｘ軸方向に延びる第１軸４９回りに回動可能である。
【解決手段】配管肉厚測定装置１０は、Ｚ軸方向（第１方向）に長尺な操作棒１１と、操作棒１１の先端部１１ａに結合部１３を介して連結された測定ヘッド１２とを備えている。測定ヘッド１２は、Ｙ軸方向（第２方向）に沿って肉厚の測定対象である配管の外面に当接する当接面１４１ａ，１４１ｂ（当接部位）を各々有しＸ軸方向（第３方向）に離間している一対の位置決め部材１４と、一対の位置決め部材１４のＸ軸方向間に位置している超音波探触子２１を一体的に備えている。そして、測定ヘッド１２は、超音波探触子２１の超音波発振方向９９がＺ軸方向と略平行となる姿勢からＺ軸方向と略直交する姿勢まで、Ｘ軸方向に延びる第１軸４９回りに回動可能である。
【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】
例えば、各種ごみを焼却処理するごみ焼却プラントなどの熱回収プラントには、熱回収のためのボイラが付設されている。このボイラは、ごみなどの燃料を燃焼したとき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。ごみ燃焼時に発生する燃焼ガスには塩素系ガス等の腐食性成分が含まれることがあり、このような燃焼ガスに曝露されるボイラを構成している配管群（水管や過熱器管等）や金属製構成部品に腐食が生じる。また、高温環境下にさらされる配管群では徐々に摩耗が生じる。このように配管に摩耗や腐食が生じて配管の肉厚が低下（減肉）すれば、配管の内部を流通する流体が漏出する事故につながるような、配管の噴破が生じる可能性が高くなる。そこで、ボイラを構成している配管群の肉厚は定期的に計測されて管理されている。配管群の肉厚（減肉）を計測するための手段として、一般に、超音波探傷が用いられている。
【０００３】
ところが、ボイラを構成している配管群は密集して炉内に配置されていることが多く、このような場合は、超音波探傷検査のために通常十分とされる作業空間を確保することが困難である。したがって、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。加えて、手探傷または自動探傷を問わず、操作棒の先端に検査装置が取り付けられて成る検査装置を用いて、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が行われている。
【０００４】
また、上向きに流れる燃焼ガスの中に置かれた配管は、直管部とベンド部にかかわらず、配管の周面直下部ではなく、ここから上方へずれた周面側部であって水平方向に対して４５°傾斜した部位を中心とした領域が最も腐食する現象が見られることがある。そこで、従来、配管の周面側部の肉厚を測定する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、操作棒と、操作棒の長尺方向から４５°傾くように操作棒の先端に設けられた超音波探触子と、超音波探触子の上下両側において配管の周面上を吸着されながら転動するマグネットローラとを備えたパイプの部分摩耗検査器が開示されている。この部分摩耗検査器では、配管の周面側部であって水平方向に対して４５°傾斜した部位を中心とした領域の管厚を測定することができる。
【０００５】
また、例えば、特許文献２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】
ところで、ボイラを構成している配管群は、つづら折れ状に蛇行して炉内に設置されていることがある。一般的な配管の折り曲げ構造は、管軸方向が直線状である直管により形成された直管部と、管軸方向が曲線状である曲がり管により形成されたベンド部とが、接続されて成る。配管のベンド部は、曲げ加工時に母材が伸ばされるために直管部よりも肉厚が薄くなっている。このため、ボイラを構成している配管群では、直管部よりもベンド部が先にボイラの圧力に耐えられない肉厚に到達する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１０５２４号公報
【特許文献２】特開２００５−２０１６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した従来の技術では、配管の直管部の配管肉厚を測定することはできても、ベンド部の配管肉厚を適切に測定することは困難となっている。
【０００９】
まず、特許文献１に開示のパイプの部分摩耗検査器は、配管の直管部の配管肉厚を測定することはできるが、配管のベンド部の特に管軸方向が略垂直となる領域の配管肉厚を測定することができない。
【００１０】
また、特許文献２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、使用者が操作軸を操作して、被検管近くまで検査機構本体を挿入することができる。しかし、配管のベンド部の断面は楕円状に変形しているため、クランプ機構で検査機構本体を配管のベンド部に対して適切に位置決めすることができない。
【００１１】
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り、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配管肉厚測定を行うための配管肉厚測定装置であって、配管のベンド部の管軸方向が略水平でない領域においても配管肉厚測定が可能であるもの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】
【００１２】
本発明に係る配管肉厚測定装置は、
第１方向に長尺な操作棒と、
第２方向に沿って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各々有し前記第１方向および前記第２方向と略直交する第３方向に離間している一対の位置決め部材、および、前記一対の位置決め部材の前記第３方向間に位置している超音波探触子を一体的に備えた測定ヘッドと、
前記操作棒に対し前記測定ヘッドを、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる姿勢から前記第１方向と略直交する姿勢まで、前記第３方向と略平行な第１軸回りに回動可能に連結している結合部とを備えているものである。
【００１３】
上記構成によれば、被測定領域が配管のベンド部の管軸方向が略水平でない周面直下部であるときに、操作棒を配管の側方に位置させ、且つ、測定ヘッドを第１軸回りに回動させて被測定領域の管軸方向に当接部位が連続する方向（これは、測定ヘッドを回動させる前の第２方向であって、当接部位と配管との接触面が連続する方向となる。）を合わせることにより、被測定領域に一対の位置決め部材の当接部位を安定して当接させることができる。これにより、これら一対の位置決め部材の間に設けられた超音波探触子が被測定領域に安定して当接することとなり、配管肉厚測定を良好に行うことができる。
【００１４】
前記配管肉厚測定装置において、前記測定ヘッドを前記第１軸回りに回動させる第１のアクチュエータを備えることができる。かかる構成によれば、密集した管群の狭隘な配管同士の間を通って測定ヘッドを被測定領域の近傍まで移動させてから、測定ヘッドを第３方向と略平行な回動軸回りに回動させて、被測定領域の管軸方向と当接部位が連続する方向とを合わせることができる。
【００１５】
さらに、前記配管肉厚測定装置において、前記結合部は、前記操作棒に対し前記測定ヘッドを、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる姿勢から前記第１方向と略直交する姿勢まで、前記第２方向と略平行な第２軸回りに回動可能に連結していることがよい。この場合、前記測定ヘッドを前記第２軸回りに回動させる第２のアクチュエータを備えることもできる。
【００１６】
上記構成によれば、被測定領域が配管のベンド部の管軸方向が略水平でない周面直下部から周方向上方へずれた領域であっても、測定ヘッドを第３方向と略平行な回動軸回りに回動させるとともに第２方向と略平行な回動軸回りに回動させることにより、被測定領域の管軸方向に当接部位が連続する方向を合わせることができる。これにより、被測定領域に一対の位置決め部材の当接部位を安定して当接させることができ、これら一対の位置決め部材の間に設けられた超音波探触子が被測定領域に安定して当接することとなり、配管肉厚測定を良好に行うことができる。
【００１７】
また、本発明に係る配管肉厚測定装置は、
第１方向に長尺な操作棒と、
第２方向に沿って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各々有し前記第１方向および前記第２方向と略直交する第３方向に離間している一対の位置決め部材、および、前記一対の位置決め部材の前記第３方向間に位置している超音波探触子を一体的に備えた測定ヘッドとを備え、
前記操作棒に対し前記測定ヘッドが、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる状態を０°とし、ここから前記第３方向と略平行な第１軸回りに０°より大きく９０°より小さい範囲（特に効果的には、３０°以上６０°以下の範囲）に含まれる所定の角度で傾いているものである。ここで、第１軸は仮想的なものであってよく、操作棒に対し測定ヘッドが可動でない結合部材等により上記のような姿勢で連結されていてもよい。
【００１８】
上記構成によれば、被測定領域が配管のベンド部の管軸方向が略水平でない周面直下部であるときに、操作棒を配管の側方に位置させ、測定ヘッドの一対の位置決め部材を被測定領域に下方から当接させることができる。これにより、これら一対の位置決め部材の間に設けられた超音波探触子が被測定領域に安定して当接することとなり、配管肉厚測定を良好に行うことができる。
【００１９】
前記配管肉厚測定装置において、前記操作棒に対し前記測定ヘッドが、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる状態を０°とし、ここから前記第２方向と略平行な第２軸回りに０°より大きく９０°より小さい範囲（特に効果的には、３０°以上６０°以下の範囲）に含まれる所定の角度で傾いていることがよい。ここで、第２軸は仮想的なものであってよく、操作棒に対し測定ヘッドが可動でない結合部材等により上記のような姿勢で連結されていてもよい。
【００２０】
上記構成によれば、被測定領域が配管のベンド部の管軸方向が略水平でない周面直下部から周方向上方へずれた領域であるときに、測定ヘッドの一対の位置決め部材を被測定領域に安定して当接させることができる。これにより、これら一対の位置決め部材の間に設けられた超音波探触子が被測定領域に安定して当接することとなり、配管肉厚測定を良好に行うことができる。
【００２１】
前記配管肉厚測定装置において、前記一対の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、前記超音波探触子が前記配管の外面の法線方向に沿って進退可能に設けられていることがよい。さらに、前記配管肉厚測定装置において、前記超音波探触子を前記配管の外面の法線方向に沿って進退移動させる第３のアクチュエータを備えていることがよい。
【００２２】
上記構成によれば、位置決め部材が操作棒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配管（被検管）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被検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、被検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被検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、ボイラを構成している配管群等のように密集した状態で配置される配管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。
【００２３】
前記配管肉厚測定装置において、前記測定ヘッドの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い。また、前記配管肉厚測定装置において、前記測定ヘッドの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い。さらに、前記配管肉厚測定装置において、前記測定ヘッドの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。
【００２４】
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、被検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被検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、被検管の決定も容易とすることができる。
【００２５】
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、前記一対の位置決め部材は、前記測定ヘッドから着脱可能な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設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明に係る配管肉厚測定装置によれば、ボイラを構成している配管群のように、密集した状態で配される配管群に対して簡便な操作で、配管のベンド部の管軸方向が略水平でない領域に対しても迅速かつ適切に配管肉厚測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る配管肉厚測定装置をＹ軸方向から見た図である。
【図２】配管肉厚測定装置をＸ軸方向から見た図である。
【図３】配管肉厚測定装置をＺ軸方向から見た図である。
【図４】図３に示す測定ヘッドのIV−IV矢視断面図である。
【図５】測定ヘッド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】測定ヘッドの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】（ａ）は基準姿勢の測定ヘッド、（ｂ）は基準姿勢から第２軸回りに４５°回動した測定ヘッド、（ｃ）は基準姿勢から第１軸回りに４５°回動した測定ヘッドをそれぞれ示す模式図である。
【図８】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９】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１０】測定ヘッドが基準姿勢から第２軸回りに４５°回動した配管肉厚測定装置をＹ軸方向から見た図である。
【図１１】測定ヘッドが基準姿勢から第１軸回りに４５°回動した配管肉厚測定装置をＸ軸方向から見た図である。
【図１２】測定ヘッドが基準姿勢から第１軸回りに４５°回動した配管肉厚測定装置をＹ軸方向から見た図である。
【図１３】測定ヘッドが基準姿勢から第１軸回りに４５°回動した配管肉厚測定装置をＸ−Ｙ方向から見た図である。
【図１４】（ａ）〜（ｄ）は、超音波探触子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１５】測定ヘッドを第１軸回りに駆動するアクチュエータと第２軸回りに駆動するアクチュエータとを備えた配管肉厚測定装置の模式図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、結合部の変形例を示す配管肉厚測定装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
［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、図面を参照しながら具体的に説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る配管肉厚測定装置をＹ軸方向から見た図であり、図２は配管肉厚測定装置をＸ軸方向から見た図である。図１，２に示すように、本実施の形態に係る配管肉厚測定装置１０は、操作棒１１と、操作棒１１の先端部１１ａに結合部１３を介して連結された測定ヘッド１２とを備えている。続いて、配管肉厚測定装置１０の測定ヘッド１２および結合部１３についてそれぞれ詳細に説明する。なお、以下では、仮想の或ＸＹＺ直交座標空間において、操作棒１１の長尺方向をＺ軸方向とし、図１の紙面左右方向をＸ軸方向とし、同じく紙面を垂直に貫く方向をＹ軸方向とする。
【００３０】
（測定ヘッド１２）
まず、測定ヘッド１２の構成から説明する。図３は配管肉厚測定装置をＺ軸方向から見た図であり、図４は図３に示す測定ヘッドのIV−IV矢視断面図である。また、図５は測定ヘッド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り、図６は測定ヘッドの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。
【００３１】
図３，４に示すように、測定ヘッド１２は、基台２０と、基台２０に収容されたアクチュエータ２２と、基台２０から進退可能に設けられた超音波探触子２１と、基台２０上に取り付けられた位置決め部材１４と、図示されない配線および配管等を備えている。
【００３２】
基台２０は、模式的に直方体状で図示されており、内部に超音波探触子２１、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、および固体撮像素子２５等を備えている。また、基台２０の上面には、一対のブロック片１４ａ，１４ｂから成る位置決め部材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。このＶ字状の谷間（Ｖ溝）に当たる部位に超音波探触子２１が設けられており、この超音波探触子２１と隣接する位置にアクチュエータ２２が設けられている。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は基台２０内に収容されているので、図中点線で示している。
【００３３】
位置決め部材１４についてより詳細に説明すると、図３に示すように、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。当接面１４１ａ，１４１ｂは各々一方向に沿って連続しており、対向する当接面１４１ａ，１４１ｂはこの一方向と略直交する方向に離間している。図３，４では、当接面１４１ａ，１４１ｂはＹ軸方向に沿って連続しており、対向する当接面１４１ａ，１４１ｂはＸ軸方向に離間している。このＸ軸方向に離間している当接面１４１ａ，１４１ｂの間には、Ｙ軸方向に沿って延びる谷面（Ｖ溝の内面）１４２が形成され、この谷面１４２のＹ軸方向中央部に超音波探触子２１が位置している。以下では、測定ヘッド１２のうち、位置決め部材１４が設けられている面を「測定面」と呼ぶことがあり、裏板１４ｃから見てブロック片１４ａ，１４ｂが設けられており且つ裏板１４ｃと略直交する方向を「測定面の法線方向」と呼ぶことがある。
【００３４】
本実施の形態では、一対のブロック片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（以下、「被検管」と呼ぶ）に位置決め部材１４を当接させるときに、被検管に対する衝撃が抑制され、また、被検管の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。
【００３５】
また、本実施の形態では、位置決め部材１４は、基台２０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（図示略）が用いられている。このように、位置決め部材１４が基台２０から着脱可能であるので、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、被検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、外径がより大きい被検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、外径が小さい被検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、被検管の径に応じてこれら位置決め部材１４−０〜２を、適宜、取り替えて配管肉厚の測定を行うこともできる。
【００３６】
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、被検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、被検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。この間隔も被検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。
【００３７】
図３，４に示すように、一対のブロック片１４ａ，１４ｂの間の谷面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。
【００３８】
図３，４に示す構成では、一方のブロック片１４ａは操作棒１１に近い側に位置し、他方のブロック片１４ｂは、操作棒１１から離れた側に位置している。このうち、一方のブロック片１４ａには、当接面１４１ａの中央に、当該当接面１４１ａを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、他方のブロック片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。
【００３９】
超音波探触子２１はアクチュエータ２２により測定面の法線方向に進退移動可能に構成されている。なお、測定面の法線方向は、超音波探触子２１からの超音波発振方向（図１において矢印９９で示されている）と平行であるから、換言すれば、超音波探触子２１は超音波発振方向９９に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５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。
【００４０】
具体的には、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。
【００４１】
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、超音波探触子２１は基台２０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Ｚ軸方向に進出し、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が基台２０から進出する。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。
【００４２】
以上、測定ヘッド１２について詳細に説明したが、測定ヘッド１２が備える各機器の具体的な構成は特に限定されない。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。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。また、測定ヘッド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。さらに、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、被検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。
【００４３】
（結合部１３）
続いて、操作棒１１と測定ヘッド１２とを連結している結合部１３について説明する。図１，２に示すように、操作棒１１と連結ブロック４１とがＺ軸方向に並んでおり、操作棒１１の先端部１１ａに第２関節１５を介して連結ブロック４１が接続されている。そして、この連結ブロック４１と測定ヘッド１２の基台２０とがＸ軸方向に並んでおり、連結ブロック４１に第１関節１６を介して測定ヘッド１２が接続されている。このように、本実施の形態に係る配管肉厚測定装置１０の結合部１３は、第１関節１６と第２関節１５とを備えている。
【００４４】
第１関節１６では、連結ブロック４１に対して測定ヘッド１２が、Ｘ軸方向に延びる第１軸４９回りに回動可能である。なお、第１軸４９は、位置決め部材１４の当接面１４１ａ，１４１ｂが離間している方向と略平行である。第１関節１６は、連結ブロック４１および測定ヘッド１２の基台２０をＸ軸方向に貫くボルト４２と、このボルト４２と螺合し連結ブロック４１と基台２０を締結しているナット４３とにより構成されている。ボルト４２の軸心を第１軸４９が通っており、基台２０は連結ブロック４１に相対してボルト４２（第１軸４９）を中心として回動することができる。かかる構成により、連結ブロック４１と基台２０との第１軸４９回りの相対角度は可変であり、この相対角度はボルト４２およびナット４３により固定されている。
【００４５】
また、第２関節１５では、操作棒１１に対して連結ブロック４１が、Ｙ軸方向に伸びる第２軸４８回りに回動可能である。なお、第２軸４８は、位置決め部材１４の当接面１４１ａ，１４１ｂの連続方向と略平行である。第２関節１５は、操作棒１１の先端部１１ａに延設された板片状の接続部材６１と、連結ブロック４１に設けられた板片状の接続部材６２と、これらの接続部材６１，６２をＹ軸方向に貫くボルト６３と、このボルト６３と螺合し接続部材６１，６２を締結しているナット６４とにより構成されている。ボルト６３の軸心を第２軸４８が通っており、連結ブロック４１は第２軸４８を中心として回動することができる。かかる構成により、接続部材６１と接続部材６２との第２軸４８回りの相対角度、すなわち、操作棒１１と連結ブロック４１との第２軸４８回りの相対角度は可変であり、この相対角度はボルト６３およびナット６４により固定されている。
【００４６】
図７（ａ）は基準姿勢の測定ヘッド、図７（ｂ）は基準姿勢から第２軸回りに４５°回動した測定ヘッド、図７（ｃ）は基準姿勢から第１軸回りに４５°回動した測定ヘッドをそれぞれ示す模式図である。ここでは、測定ヘッド１２の「基準姿勢」は、超音波探触子２１の超音波発振方向９９が操作棒１１の長尺方向と略平行であり、且つ、測定面が操作棒１１の後端部１１ｂ側へ向いている姿勢をいうこととする。上記のように結合部１３を介して操作棒１１と接続された測定ヘッド１２は、超音波探触子２１の超音波発振方向９９が、Ｚ軸方向と略平行となる基準姿勢（図７（ａ）参照）から、Ｚ軸方向に対し傾き（図７（ｂ）参照）、やがてＺ軸方向と略直交する姿勢まで、Ｙ軸方向の第２軸４８回りに回動可能である。加えて、測定ヘッド１２は、超音波探触子２１の超音波発振方向９９が、Ｚ軸方向と略平行となる基準姿勢（図７（ａ）参照）から、Ｚ軸方向に対し傾き（図７（ｃ）参照）、やがてＺ軸方向と略直交する姿勢まで、Ｘ軸方向の第１軸４９回りに回動可能である。
【００４７】
以上、結合部１３について詳細に説明したが、そ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構成とすることができる。例えば、結合部１３は操作棒１１と測定ヘッド１２とを結合する球関節により構成されていてもよい。
【００４８】
［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１０を用いた肉厚の測定の一例について、具体的に説明する。
【００４９】
ごみ処理プラントのボイラを構成している配管群は、例えば、つづら折れ状に蛇行して密集している。本実施の形態では、この配管群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１０を用いて、配管の肉厚を測定する場合を例示する。
【００５０】
初めに、配管肉厚測定装置１０で配管肉厚測定を行う前になすべき、配線および配管等の接続について説明する。図８は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り、図９は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８に示すように、ボイラ５０に設けられる複数の配管のうち一本の配管を被検管５１として、配管肉厚測定装置１０により当該被検管５１の肉厚を測定するものとする。ここで、電源３６に２台のケーブルドラム３７ａ，３７ｂを接続し、このうちケーブルドラム３７ａに、ボイラ５０内を照明するための投光器３８およびハンドランプ３９の電源を接続する。また、ケーブルドラム３７ｂには、さらに延長電源コード３７ｃを接続し、この延長電源コード３７ｃに、配管肉厚測定装置１０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３７ｂには、炉外用モニタ４６の電源も接続する。
【００５１】
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。
【００５２】
また、図８には詳細に図示されないが、配管肉厚測定装置１０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８に示すように、配管肉厚測定装置１０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。
【００５３】
そして、図９に示すように、コンプレッサ３０１から繋がるエア配管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。この配管３２，３２は、測定ヘッド１２の近傍で、それぞれエルボ管継手３２１，３２２（図４参照）に接続される。
【００５４】
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。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１０において、被検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。
【００５５】
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。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１０において、超音波探触子２１と被検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。
【００５６】
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。
【００５７】
次に、配管肉厚測定装置１０で配管肉厚測定を行う前になすべき、操作棒１１に対する測定ヘッド１２の姿勢の調整について説明する。操作棒１１に対する測定ヘッド１２の姿勢は、被検管５１の被測定領域の形状（被測定領域が直管部であるかベンド部であるか、および、被測定領域の法線方向の水平からの傾き）に応じて、以下に説明するように調整される。
【００５８】
例えば、被測定領域が被検管５１の直管部５１Ａの周面直下部であって、被測定領域の法線方向の水平からの傾きが０°である場合には、図１，２に示すように、測定ヘッド１２は、測定面が操作棒１１の後端部１１ｂ（図１参照）側へ向いており、且つ、操作棒１１の長尺方向と超音波探触子２１の超音波発振方向９９とが略平行となる姿勢（つまり、基準姿勢）となるように、調整される。
【００５９】
また、例えば、被測定領域が被検管５１の直管部５１Ａの周面直下部から周面上方へずれたところであり、被測定領域の法線方向の水平からの傾きが４５°である場合には、図１０に示すように、測定ヘッド１２は、測定面が操作棒１１の後端部１１ｂ側へ向いており、且つ、基準姿勢から第２軸４８回りに４５°下方へ回動させた姿勢となるように、調整される。ここでは、被測定領域の法線方向の水平からの傾きが４５°であるから、測定ヘッド１２を第２軸４８回りに４５°回動させた姿勢とするが、基本的に、被測定領域の法線方向の水平からの傾きに合わせて測定ヘッド１２を第２軸４８回りに０°より大きく９０°より小さい範囲で下方へ回動させた姿勢とする。なお、ボイラ５０に設けられた配管は、周面直下部よりも、ここから上方へずれた水平からの傾きが３０°以上６０°以下の範囲において他と比較してより減肉する場合があることが知られており、このことから、測定ヘッド１２は基準姿勢を０°として第２軸４８回りに３０°以上６０°以下の範囲で回動できれば足りる。
【００６０】
また、例えば、被測定領域が被検管５１のベンド部５１Ｂの周面直下部であり、被測定領域の法線方向の水平からの傾きが４５°である場合には、図１１，１２，１３に示すように、測定ヘッド１２は、測定面が操作棒１１の後端部１１ｂ側へ向いており、且つ、基準姿勢から第１軸４９回りに４５°下方へ回動させた姿勢となるように、調整される。ここでは、被測定領域の法線方向の水平からの傾きが４５°であるから、測定ヘッド１２を第１軸４９回りに４５°回動させた姿勢とするが、基本的に、被測定領域の法線方向の水平からの傾きに合わせて測定ヘッド１２を第１軸４９回りに０°より大きく９０°より小さい範囲で下方へ回動させた姿勢とする。なお、ボイラ５０に設けられた配管は、周面直下部よりも、ここから上方へずれた水平からの傾きが３０°以上６０°以下の範囲において他と比較してより減肉する場合があることが知られており、このことから、測定ヘッド１２は基準姿勢を０°として第１軸４９回りに３０°以上６０°以下の範囲で回動できれば足りる。そして、上記のように測定ヘッド１２の姿勢が調整されることにより、超音波探触子２１の超音波発振方向９９は配管の被測定領域の法線方向と略平行となり、当接面１４１ａ，１４１ｂが連続する方向は被測定領域の法線方向と直交する方向（これは、管軸方向でもある）と略平行となる。
【００６１】
以上の通り、配管肉厚測定を行う前に配管肉厚測定装置１０の測定ヘッド１２の姿勢調整と、配線および配管等の接続が行われた状態で、使用者（測定作業者）はボイラ５０の上方に位置し、操作棒１１の後端部１１ｂを把持して測定操作を行う。
【００６２】
配管肉厚測定装置１０の使用者は、操作棒１１の先端部１１ａに設けられている測定ヘッド１２を、隣接する配管の間を通して、上方から被検管５１の下方へ滑り込ませる。このとき、配管肉厚測定装置１０の操作棒１１は、被検管５１とこれに隣接する配管との間、すなわち、被検管５１の側方に位置しており、測定ヘッド１２は被検管５１の下方に位置している。この時点では、位置決め部材１４は被検管５１の外面に当接していないので、図１４（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、測定ヘッド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により配管の外面を撮像する（図中破線で示す）ことで、複数の配管のうち被検管５１を特定することができる。例えば、任意の配管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、当該配管を被検管５１とする。
【００６３】
そして、測定ヘッド１２の測定面を被検管５１の被測定領域へ下方から押し当て、被検管５１の被測定領域へ位置決め部材１４を当接させる。位置決め部材１４を被検管５１に当接させることで、当該被検管５１における肉厚の被測定領域を容易に決定できるとともに、この被測定領域に対して、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。
【００６４】
肉厚の被測定領域が決定されれば、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１４（ｂ）の矢印Ｆに示すように、被検管５１の被測定領域の外面に向かってエアを噴射する。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。
【００６５】
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１４（ｃ）の点線矢印Ｄに示すように、カプラント吐出ノズル２３から被検管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、且つ、複数の配管（過熱器管）が密集している構成となっているので、当該配管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。
【００６６】
続いて、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１４（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を基台２０から進出させる。このとき、位置決め部材１４の当接面１４１ａ，１４１ｂ（図３参照）に被検管５１が当接した状態では、超音波探触子２１の移動方向が、被検管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によって被検管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、被検管５１の肉厚が測定される。
【００６７】
このように、本実施の形態によれば、位置決め部材１４およびこれが取り付けられている測定ヘッド１２を密集する管群の隙間に挿入し、管群のうち被検管５１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を被検管５１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、被検管５１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を被検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。
【００６８】
しかも、本実施の形態では、図９に示すように、測定ヘッド１２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によって管群内の被検管５１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。
【００６９】
そして、本実施の形態に係る配管肉厚測定装置１０によれば、被検管５１の直管部５１Ａに限らず、ベンド部５１Ｂの配管肉厚測定も行うことができる。つまり、配管肉厚測定装置１０では、操作棒１１に対して測定ヘッド１２を第２軸４８回りに０〜９０°回動させることができるので、被検管５１の直管部５１Ａの周面直下部から水平方向に対して９０°傾斜した周面側部までの配管肉厚測定を行うことが可能である。
【００７０】
さらに、配管肉厚測定装置１０では、操作棒１１に対して測定ヘッド１２を第１軸４９回りに０〜９０°回動させることができるので、被検管５１のベンド部５１Ｂの配管肉厚測定を行うことができる。ここで、測定ヘッド１２を第１軸４９回りに回動させて、被検管５１のベンド部５１Ｂの管軸方向の傾きに当接面１４１ａ，１４１ｂの連続する方向を合わせることで、被検管５１の被測定領域に位置決め部材１４の当接面１４１ａ，１４１ｂ（当接部位）を安定して当接させることができる。これにより、これらの当接面１４１ａ，１４１ｂの間に設けられた超音波探触子が被測定領域に安定して当接することとなり、配管肉厚測定を良好に行うことができる。
【００７１】
加えて、配管肉厚測定装置１０では、操作棒１１に対し測定ヘッド１２を第２軸４８回りおよび第１軸４９回りにそれぞれ０〜９０°の範囲内で回動させることができるので、被検管５１のベンド部５１Ｂの周面直下部に限らずここから周方向へ移動した領域の配管肉厚も測定することができる。ここで、測定ヘッド１２を第１軸４９回りおよび第２軸４８回りに回動させて、被検管５１のベンド部５１Ｂの管軸方向の傾きに当接面１４１ａ，１４１ｂの連続する方向を合わせることで、被検管５１の被測定領域に位置決め部材１４の当接面１４１ａ，１４１ｂを安定して当接させることができる。これにより、これらの当接面１４１ａ，１４１ｂの間に設けられた超音波探触子が被測定領域に安定して当接することとなり、配管肉厚測定を良好に行うことができる。
【００７２】
以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能である。
【００７３】
例えば、上記配管肉厚測定装置１０において、密集した管群の狭隘な配管の間を通って測定ヘッド１２を被検管５１の下方へ移動させることから測定ヘッド１２およびその周辺はコンパクトに構成することが望ましいため、結合部１３の第２関節１５および第１関節１６は、ボルトを回動軸とし、ナットで回り止めをするシンプルな構成としている。但し、結合部１３の構成はこれに限定されない。図１５は測定ヘッドを第１軸回りに駆動するアクチュエータと第２軸回りに駆動するアクチュエータとを備えた配管肉厚測定装置の模式図である。例えば、図１５に示すように、第２関節１５に第２軸４８回りに４１を回動駆動するアクチュエータ５８を備え、このアクチュエータ５８を使用者の手元に配置された操作具で操作できるようにしてもよい。同様に、第１関節１６に第１軸４９回りに測定ヘッド１２を回動駆動するアクチュエータ５９を備え、このアクチュエータ５９を使用者の手元に配置された操作具で操作できるようにしてもよい。このように、結合部１３の動作を使用者の手元に配置された操作具で操作できるようにすれば、配管の間を通しやすい姿勢で測定ヘッド１２を被検管５１の下方まで移動させてから、被検管５１の被測定領域の形状に応じて測定ヘッド１２の姿勢を変化させることもできる。
【００７４】
また、例えば、上記配管肉厚測定装置１０において、結合部１３の構成をより単純化することもできる。図１６（ａ）〜（ｃ）は、結合部の変形例を示す配管肉厚測定装置の模式図である。例えば、図１６（ａ）に示すように、操作棒１１に対し測定ヘッド１２が、基準姿勢から第２軸４８回りに０°より大きく９０°より小さい範囲（又は、３０°以上６０°以下の範囲）に含まれる所定の角度で傾くように、操作棒１１と測定ヘッド１２とを連結する可動でない結合部材５７ａを、可動性の関節（第２関節１５）に代えて設けることができる。同様に、図１６（ｂ）に示すように、操作棒１１に対し測定ヘッド１２が、基準姿勢から第１軸４９回りに０°より大きく９０°より小さい範囲（又は、３０°以上６０°以下の範囲）に含まれる所定の角度で傾くように、操作棒１１と測定ヘッド１２とを連結する可動でない結合部材５７ｂを、可動性の関節（第１関節１６）に代えて設けることができる。さらに、図１６（ｃ）に示すように、操作棒１１に対し測定ヘッド１２が、基準姿勢から第２軸４８回りに０°より大きく９０°より小さい範囲（又は、３０°以上６０°以下の範囲）に含まれる所定の第１の角度で傾き、且つ、第１軸４９回りに０°より大きく９０°より小さい範囲（又は、３０°以上６０°以下の範囲）に含まれる所定の第２の角度で傾くように、操作棒１１と測定ヘッド１２とを連結する可動でない結合部材５７ｃを、可動性の関節（第１関節１６，第２関節１５）に代えて設けることができる。
【００７５】
また、例えば、上記配管肉厚測定装置１０において、測定ヘッド１２に代えて、被検管の外面の付着物を除去する付着物除去ユニットを取り付けることができるようにしてもよい。配管肉厚測定装置１０は、結合部１３と測定ヘッド１２とは、ボルト４２およびナット４３で接合されており、結合部１３から測定ヘッド１２を容易に取り外すことができる。よって、配管肉厚測定装置１０の測定ヘッド１２に代えて、付着物除去ユニットを取り付けることができる。この付着物除去ユニットを用いれば、配管肉厚の測定を行う前に、被検管の外面に付着したスケール等の付着物を除去することができるので、より正確に肉厚を測定することが可能となる。そして、付着物除去ユニットも、測定ヘッド１２と同様に、被検管５１の被測定領域の形状に合わせて操作棒１１に対して姿勢を変化させることができるので、被検管５１の直管部５１Ａおよびベンド部５１Ｂの双方において付着物の除去を良好に行うことができる。
【００７６】
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、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、配管の外面を撮像する撮像器とを備えることができる。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。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
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配管群において、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】
【００７８】
１０ 配管肉厚測定装置
１１ 操作棒
１２ 測定ヘッド
１３ 結合部
１４ 位置決め部材
１５ 第２関節
１６ 第１関節
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）
４８ 第２軸
４９ 第１軸
【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】
例えば、各種ごみを焼却処理するごみ焼却プラントなどの熱回収プラントには、熱回収のためのボイラが付設されている。このボイラは、ごみなどの燃料を燃焼したとき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。ごみ燃焼時に発生する燃焼ガスには塩素系ガス等の腐食性成分が含まれることがあり、このような燃焼ガスに曝露されるボイラを構成している配管群（水管や過熱器管等）や金属製構成部品に腐食が生じる。また、高温環境下にさらされる配管群では徐々に摩耗が生じる。このように配管に摩耗や腐食が生じて配管の肉厚が低下（減肉）すれば、配管の内部を流通する流体が漏出する事故につながるような、配管の噴破が生じる可能性が高くなる。そこで、ボイラを構成している配管群の肉厚は定期的に計測されて管理されている。配管群の肉厚（減肉）を計測するための手段として、一般に、超音波探傷が用いられている。
【０００３】
ところが、ボイラを構成している配管群は密集して炉内に配置されていることが多く、このような場合は、超音波探傷検査のために通常十分とされる作業空間を確保することが困難である。したがって、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。加えて、手探傷または自動探傷を問わず、操作棒の先端に検査装置が取り付けられて成る検査装置を用いて、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が行われている。
【０００４】
また、上向きに流れる燃焼ガスの中に置かれた配管は、直管部とベンド部にかかわらず、配管の周面直下部ではなく、ここから上方へずれた周面側部であって水平方向に対して４５°傾斜した部位を中心とした領域が最も腐食する現象が見られることがある。そこで、従来、配管の周面側部の肉厚を測定する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、操作棒と、操作棒の長尺方向から４５°傾くように操作棒の先端に設けられた超音波探触子と、超音波探触子の上下両側において配管の周面上を吸着されながら転動するマグネットローラとを備えたパイプの部分摩耗検査器が開示されている。この部分摩耗検査器では、配管の周面側部であって水平方向に対して４５°傾斜した部位を中心とした領域の管厚を測定することができる。
【０００５】
また、例えば、特許文献２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】
ところで、ボイラを構成している配管群は、つづら折れ状に蛇行して炉内に設置されていることがある。一般的な配管の折り曲げ構造は、管軸方向が直線状である直管により形成された直管部と、管軸方向が曲線状である曲がり管により形成されたベンド部とが、接続されて成る。配管のベンド部は、曲げ加工時に母材が伸ばされるために直管部よりも肉厚が薄くなっている。このため、ボイラを構成している配管群では、直管部よりもベンド部が先にボイラの圧力に耐えられない肉厚に到達する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１０５２４号公報
【特許文献２】特開２００５−２０１６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した従来の技術では、配管の直管部の配管肉厚を測定することはできても、ベンド部の配管肉厚を適切に測定することは困難となっている。
【０００９】
まず、特許文献１に開示のパイプの部分摩耗検査器は、配管の直管部の配管肉厚を測定することはできるが、配管のベンド部の特に管軸方向が略垂直となる領域の配管肉厚を測定することができない。
【００１０】
また、特許文献２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、使用者が操作軸を操作して、被検管近くまで検査機構本体を挿入することができる。しかし、配管のベンド部の断面は楕円状に変形しているため、クランプ機構で検査機構本体を配管のベンド部に対して適切に位置決めすることができない。
【００１１】
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り、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配管肉厚測定を行うための配管肉厚測定装置であって、配管のベンド部の管軸方向が略水平でない領域においても配管肉厚測定が可能であるもの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】
【００１２】
本発明に係る配管肉厚測定装置は、
第１方向に長尺な操作棒と、
第２方向に沿って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各々有し前記第１方向および前記第２方向と略直交する第３方向に離間している一対の位置決め部材、および、前記一対の位置決め部材の前記第３方向間に位置している超音波探触子を一体的に備えた測定ヘッドと、
前記操作棒に対し前記測定ヘッドを、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる姿勢から前記第１方向と略直交する姿勢まで、前記第３方向と略平行な第１軸回りに回動可能に連結している結合部とを備えているものである。
【００１３】
上記構成によれば、被測定領域が配管のベンド部の管軸方向が略水平でない周面直下部であるときに、操作棒を配管の側方に位置させ、且つ、測定ヘッドを第１軸回りに回動させて被測定領域の管軸方向に当接部位が連続する方向（これは、測定ヘッドを回動させる前の第２方向であって、当接部位と配管との接触面が連続する方向となる。）を合わせることにより、被測定領域に一対の位置決め部材の当接部位を安定して当接させることができる。これにより、これら一対の位置決め部材の間に設けられた超音波探触子が被測定領域に安定して当接することとなり、配管肉厚測定を良好に行うことができる。
【００１４】
前記配管肉厚測定装置において、前記測定ヘッドを前記第１軸回りに回動させる第１のアクチュエータを備えることができる。かかる構成によれば、密集した管群の狭隘な配管同士の間を通って測定ヘッドを被測定領域の近傍まで移動させてから、測定ヘッドを第３方向と略平行な回動軸回りに回動させて、被測定領域の管軸方向と当接部位が連続する方向とを合わせることができる。
【００１５】
さらに、前記配管肉厚測定装置において、前記結合部は、前記操作棒に対し前記測定ヘッドを、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる姿勢から前記第１方向と略直交する姿勢まで、前記第２方向と略平行な第２軸回りに回動可能に連結していることがよい。この場合、前記測定ヘッドを前記第２軸回りに回動させる第２のアクチュエータを備えることもできる。
【００１６】
上記構成によれば、被測定領域が配管のベンド部の管軸方向が略水平でない周面直下部から周方向上方へずれた領域であっても、測定ヘッドを第３方向と略平行な回動軸回りに回動させるとともに第２方向と略平行な回動軸回りに回動させることにより、被測定領域の管軸方向に当接部位が連続する方向を合わせることができる。これにより、被測定領域に一対の位置決め部材の当接部位を安定して当接させることができ、これら一対の位置決め部材の間に設けられた超音波探触子が被測定領域に安定して当接することとなり、配管肉厚測定を良好に行うことができる。
【００１７】
また、本発明に係る配管肉厚測定装置は、
第１方向に長尺な操作棒と、
第２方向に沿って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各々有し前記第１方向および前記第２方向と略直交する第３方向に離間している一対の位置決め部材、および、前記一対の位置決め部材の前記第３方向間に位置している超音波探触子を一体的に備えた測定ヘッドとを備え、
前記操作棒に対し前記測定ヘッドが、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる状態を０°とし、ここから前記第３方向と略平行な第１軸回りに０°より大きく９０°より小さい範囲（特に効果的には、３０°以上６０°以下の範囲）に含まれる所定の角度で傾いているものである。ここで、第１軸は仮想的なものであってよく、操作棒に対し測定ヘッドが可動でない結合部材等により上記のような姿勢で連結されていてもよい。
【００１８】
上記構成によれば、被測定領域が配管のベンド部の管軸方向が略水平でない周面直下部であるときに、操作棒を配管の側方に位置させ、測定ヘッドの一対の位置決め部材を被測定領域に下方から当接させることができる。これにより、これら一対の位置決め部材の間に設けられた超音波探触子が被測定領域に安定して当接することとなり、配管肉厚測定を良好に行うことができる。
【００１９】
前記配管肉厚測定装置において、前記操作棒に対し前記測定ヘッドが、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる状態を０°とし、ここから前記第２方向と略平行な第２軸回りに０°より大きく９０°より小さい範囲（特に効果的には、３０°以上６０°以下の範囲）に含まれる所定の角度で傾いていることがよい。ここで、第２軸は仮想的なものであってよく、操作棒に対し測定ヘッドが可動でない結合部材等により上記のような姿勢で連結されていてもよい。
【００２０】
上記構成によれば、被測定領域が配管のベンド部の管軸方向が略水平でない周面直下部から周方向上方へずれた領域であるときに、測定ヘッドの一対の位置決め部材を被測定領域に安定して当接させることができる。これにより、これら一対の位置決め部材の間に設けられた超音波探触子が被測定領域に安定して当接することとなり、配管肉厚測定を良好に行うことができる。
【００２１】
前記配管肉厚測定装置において、前記一対の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、前記超音波探触子が前記配管の外面の法線方向に沿って進退可能に設けられていることがよい。さらに、前記配管肉厚測定装置において、前記超音波探触子を前記配管の外面の法線方向に沿って進退移動させる第３のアクチュエータを備えていることがよい。
【００２２】
上記構成によれば、位置決め部材が操作棒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配管（被検管）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被検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、被検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被検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、ボイラを構成している配管群等のように密集した状態で配置される配管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。
【００２３】
前記配管肉厚測定装置において、前記測定ヘッドの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い。また、前記配管肉厚測定装置において、前記測定ヘッドの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い。さらに、前記配管肉厚測定装置において、前記測定ヘッドの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。
【００２４】
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、被検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被検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、被検管の決定も容易とすることができる。
【００２５】
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、前記一対の位置決め部材は、前記測定ヘッドから着脱可能な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設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明に係る配管肉厚測定装置によれば、ボイラを構成している配管群のように、密集した状態で配される配管群に対して簡便な操作で、配管のベンド部の管軸方向が略水平でない領域に対しても迅速かつ適切に配管肉厚測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る配管肉厚測定装置をＹ軸方向から見た図である。
【図２】配管肉厚測定装置をＸ軸方向から見た図である。
【図３】配管肉厚測定装置をＺ軸方向から見た図である。
【図４】図３に示す測定ヘッドのIV−IV矢視断面図である。
【図５】測定ヘッド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】測定ヘッドの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】（ａ）は基準姿勢の測定ヘッド、（ｂ）は基準姿勢から第２軸回りに４５°回動した測定ヘッド、（ｃ）は基準姿勢から第１軸回りに４５°回動した測定ヘッドをそれぞれ示す模式図である。
【図８】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９】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１０】測定ヘッドが基準姿勢から第２軸回りに４５°回動した配管肉厚測定装置をＹ軸方向から見た図である。
【図１１】測定ヘッドが基準姿勢から第１軸回りに４５°回動した配管肉厚測定装置をＸ軸方向から見た図である。
【図１２】測定ヘッドが基準姿勢から第１軸回りに４５°回動した配管肉厚測定装置をＹ軸方向から見た図である。
【図１３】測定ヘッドが基準姿勢から第１軸回りに４５°回動した配管肉厚測定装置をＸ−Ｙ方向から見た図である。
【図１４】（ａ）〜（ｄ）は、超音波探触子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１５】測定ヘッドを第１軸回りに駆動するアクチュエータと第２軸回りに駆動するアクチュエータとを備えた配管肉厚測定装置の模式図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、結合部の変形例を示す配管肉厚測定装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
［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、図面を参照しながら具体的に説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る配管肉厚測定装置をＹ軸方向から見た図であり、図２は配管肉厚測定装置をＸ軸方向から見た図である。図１，２に示すように、本実施の形態に係る配管肉厚測定装置１０は、操作棒１１と、操作棒１１の先端部１１ａに結合部１３を介して連結された測定ヘッド１２とを備えている。続いて、配管肉厚測定装置１０の測定ヘッド１２および結合部１３についてそれぞれ詳細に説明する。なお、以下では、仮想の或ＸＹＺ直交座標空間において、操作棒１１の長尺方向をＺ軸方向とし、図１の紙面左右方向をＸ軸方向とし、同じく紙面を垂直に貫く方向をＹ軸方向とする。
【００３０】
（測定ヘッド１２）
まず、測定ヘッド１２の構成から説明する。図３は配管肉厚測定装置をＺ軸方向から見た図であり、図４は図３に示す測定ヘッドのIV−IV矢視断面図である。また、図５は測定ヘッド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り、図６は測定ヘッドの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。
【００３１】
図３，４に示すように、測定ヘッド１２は、基台２０と、基台２０に収容されたアクチュエータ２２と、基台２０から進退可能に設けられた超音波探触子２１と、基台２０上に取り付けられた位置決め部材１４と、図示されない配線および配管等を備えている。
【００３２】
基台２０は、模式的に直方体状で図示されており、内部に超音波探触子２１、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、および固体撮像素子２５等を備えている。また、基台２０の上面には、一対のブロック片１４ａ，１４ｂから成る位置決め部材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。このＶ字状の谷間（Ｖ溝）に当たる部位に超音波探触子２１が設けられており、この超音波探触子２１と隣接する位置にアクチュエータ２２が設けられている。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は基台２０内に収容されているので、図中点線で示している。
【００３３】
位置決め部材１４についてより詳細に説明すると、図３に示すように、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。当接面１４１ａ，１４１ｂは各々一方向に沿って連続しており、対向する当接面１４１ａ，１４１ｂはこの一方向と略直交する方向に離間している。図３，４では、当接面１４１ａ，１４１ｂはＹ軸方向に沿って連続しており、対向する当接面１４１ａ，１４１ｂはＸ軸方向に離間している。このＸ軸方向に離間している当接面１４１ａ，１４１ｂの間には、Ｙ軸方向に沿って延びる谷面（Ｖ溝の内面）１４２が形成され、この谷面１４２のＹ軸方向中央部に超音波探触子２１が位置している。以下では、測定ヘッド１２のうち、位置決め部材１４が設けられている面を「測定面」と呼ぶことがあり、裏板１４ｃから見てブロック片１４ａ，１４ｂが設けられており且つ裏板１４ｃと略直交する方向を「測定面の法線方向」と呼ぶことがある。
【００３４】
本実施の形態では、一対のブロック片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（以下、「被検管」と呼ぶ）に位置決め部材１４を当接させるときに、被検管に対する衝撃が抑制され、また、被検管の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。
【００３５】
また、本実施の形態では、位置決め部材１４は、基台２０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（図示略）が用いられている。このように、位置決め部材１４が基台２０から着脱可能であるので、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、被検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、外径がより大きい被検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、外径が小さい被検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、被検管の径に応じてこれら位置決め部材１４−０〜２を、適宜、取り替えて配管肉厚の測定を行うこともできる。
【００３６】
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、被検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、被検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。この間隔も被検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。
【００３７】
図３，４に示すように、一対のブロック片１４ａ，１４ｂの間の谷面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。
【００３８】
図３，４に示す構成では、一方のブロック片１４ａは操作棒１１に近い側に位置し、他方のブロック片１４ｂは、操作棒１１から離れた側に位置している。このうち、一方のブロック片１４ａには、当接面１４１ａの中央に、当該当接面１４１ａを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、他方のブロック片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。
【００３９】
超音波探触子２１はアクチュエータ２２により測定面の法線方向に進退移動可能に構成されている。なお、測定面の法線方向は、超音波探触子２１からの超音波発振方向（図１において矢印９９で示されている）と平行であるから、換言すれば、超音波探触子２１は超音波発振方向９９に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５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。
【００４０】
具体的には、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。
【００４１】
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、超音波探触子２１は基台２０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Ｚ軸方向に進出し、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が基台２０から進出する。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。
【００４２】
以上、測定ヘッド１２について詳細に説明したが、測定ヘッド１２が備える各機器の具体的な構成は特に限定されない。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。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。また、測定ヘッド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。さらに、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、被検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。
【００４３】
（結合部１３）
続いて、操作棒１１と測定ヘッド１２とを連結している結合部１３について説明する。図１，２に示すように、操作棒１１と連結ブロック４１とがＺ軸方向に並んでおり、操作棒１１の先端部１１ａに第２関節１５を介して連結ブロック４１が接続されている。そして、この連結ブロック４１と測定ヘッド１２の基台２０とがＸ軸方向に並んでおり、連結ブロック４１に第１関節１６を介して測定ヘッド１２が接続されている。このように、本実施の形態に係る配管肉厚測定装置１０の結合部１３は、第１関節１６と第２関節１５とを備えている。
【００４４】
第１関節１６では、連結ブロック４１に対して測定ヘッド１２が、Ｘ軸方向に延びる第１軸４９回りに回動可能である。なお、第１軸４９は、位置決め部材１４の当接面１４１ａ，１４１ｂが離間している方向と略平行である。第１関節１６は、連結ブロック４１および測定ヘッド１２の基台２０をＸ軸方向に貫くボルト４２と、このボルト４２と螺合し連結ブロック４１と基台２０を締結しているナット４３とにより構成されている。ボルト４２の軸心を第１軸４９が通っており、基台２０は連結ブロック４１に相対してボルト４２（第１軸４９）を中心として回動することができる。かかる構成により、連結ブロック４１と基台２０との第１軸４９回りの相対角度は可変であり、この相対角度はボルト４２およびナット４３により固定されている。
【００４５】
また、第２関節１５では、操作棒１１に対して連結ブロック４１が、Ｙ軸方向に伸びる第２軸４８回りに回動可能である。なお、第２軸４８は、位置決め部材１４の当接面１４１ａ，１４１ｂの連続方向と略平行である。第２関節１５は、操作棒１１の先端部１１ａに延設された板片状の接続部材６１と、連結ブロック４１に設けられた板片状の接続部材６２と、これらの接続部材６１，６２をＹ軸方向に貫くボルト６３と、このボルト６３と螺合し接続部材６１，６２を締結しているナット６４とにより構成されている。ボルト６３の軸心を第２軸４８が通っており、連結ブロック４１は第２軸４８を中心として回動することができる。かかる構成により、接続部材６１と接続部材６２との第２軸４８回りの相対角度、すなわち、操作棒１１と連結ブロック４１との第２軸４８回りの相対角度は可変であり、この相対角度はボルト６３およびナット６４により固定されている。
【００４６】
図７（ａ）は基準姿勢の測定ヘッド、図７（ｂ）は基準姿勢から第２軸回りに４５°回動した測定ヘッド、図７（ｃ）は基準姿勢から第１軸回りに４５°回動した測定ヘッドをそれぞれ示す模式図である。ここでは、測定ヘッド１２の「基準姿勢」は、超音波探触子２１の超音波発振方向９９が操作棒１１の長尺方向と略平行であり、且つ、測定面が操作棒１１の後端部１１ｂ側へ向いている姿勢をいうこととする。上記のように結合部１３を介して操作棒１１と接続された測定ヘッド１２は、超音波探触子２１の超音波発振方向９９が、Ｚ軸方向と略平行となる基準姿勢（図７（ａ）参照）から、Ｚ軸方向に対し傾き（図７（ｂ）参照）、やがてＺ軸方向と略直交する姿勢まで、Ｙ軸方向の第２軸４８回りに回動可能である。加えて、測定ヘッド１２は、超音波探触子２１の超音波発振方向９９が、Ｚ軸方向と略平行となる基準姿勢（図７（ａ）参照）から、Ｚ軸方向に対し傾き（図７（ｃ）参照）、やがてＺ軸方向と略直交する姿勢まで、Ｘ軸方向の第１軸４９回りに回動可能である。
【００４７】
以上、結合部１３について詳細に説明したが、そ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構成とすることができる。例えば、結合部１３は操作棒１１と測定ヘッド１２とを結合する球関節により構成されていてもよい。
【００４８】
［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１０を用いた肉厚の測定の一例について、具体的に説明する。
【００４９】
ごみ処理プラントのボイラを構成している配管群は、例えば、つづら折れ状に蛇行して密集している。本実施の形態では、この配管群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１０を用いて、配管の肉厚を測定する場合を例示する。
【００５０】
初めに、配管肉厚測定装置１０で配管肉厚測定を行う前になすべき、配線および配管等の接続について説明する。図８は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り、図９は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８に示すように、ボイラ５０に設けられる複数の配管のうち一本の配管を被検管５１として、配管肉厚測定装置１０により当該被検管５１の肉厚を測定するものとする。ここで、電源３６に２台のケーブルドラム３７ａ，３７ｂを接続し、このうちケーブルドラム３７ａに、ボイラ５０内を照明するための投光器３８およびハンドランプ３９の電源を接続する。また、ケーブルドラム３７ｂには、さらに延長電源コード３７ｃを接続し、この延長電源コード３７ｃに、配管肉厚測定装置１０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３７ｂには、炉外用モニタ４６の電源も接続する。
【００５１】
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。
【００５２】
また、図８には詳細に図示されないが、配管肉厚測定装置１０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８に示すように、配管肉厚測定装置１０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。
【００５３】
そして、図９に示すように、コンプレッサ３０１から繋がるエア配管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。この配管３２，３２は、測定ヘッド１２の近傍で、それぞれエルボ管継手３２１，３２２（図４参照）に接続される。
【００５４】
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。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１０において、被検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。
【００５５】
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。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１０において、超音波探触子２１と被検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。
【００５６】
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。
【００５７】
次に、配管肉厚測定装置１０で配管肉厚測定を行う前になすべき、操作棒１１に対する測定ヘッド１２の姿勢の調整について説明する。操作棒１１に対する測定ヘッド１２の姿勢は、被検管５１の被測定領域の形状（被測定領域が直管部であるかベンド部であるか、および、被測定領域の法線方向の水平からの傾き）に応じて、以下に説明するように調整される。
【００５８】
例えば、被測定領域が被検管５１の直管部５１Ａの周面直下部であって、被測定領域の法線方向の水平からの傾きが０°である場合には、図１，２に示すように、測定ヘッド１２は、測定面が操作棒１１の後端部１１ｂ（図１参照）側へ向いており、且つ、操作棒１１の長尺方向と超音波探触子２１の超音波発振方向９９とが略平行となる姿勢（つまり、基準姿勢）となるように、調整される。
【００５９】
また、例えば、被測定領域が被検管５１の直管部５１Ａの周面直下部から周面上方へずれたところであり、被測定領域の法線方向の水平からの傾きが４５°である場合には、図１０に示すように、測定ヘッド１２は、測定面が操作棒１１の後端部１１ｂ側へ向いており、且つ、基準姿勢から第２軸４８回りに４５°下方へ回動させた姿勢となるように、調整される。ここでは、被測定領域の法線方向の水平からの傾きが４５°であるから、測定ヘッド１２を第２軸４８回りに４５°回動させた姿勢とするが、基本的に、被測定領域の法線方向の水平からの傾きに合わせて測定ヘッド１２を第２軸４８回りに０°より大きく９０°より小さい範囲で下方へ回動させた姿勢とする。なお、ボイラ５０に設けられた配管は、周面直下部よりも、ここから上方へずれた水平からの傾きが３０°以上６０°以下の範囲において他と比較してより減肉する場合があることが知られており、このことから、測定ヘッド１２は基準姿勢を０°として第２軸４８回りに３０°以上６０°以下の範囲で回動できれば足りる。
【００６０】
また、例えば、被測定領域が被検管５１のベンド部５１Ｂの周面直下部であり、被測定領域の法線方向の水平からの傾きが４５°である場合には、図１１，１２，１３に示すように、測定ヘッド１２は、測定面が操作棒１１の後端部１１ｂ側へ向いており、且つ、基準姿勢から第１軸４９回りに４５°下方へ回動させた姿勢となるように、調整される。ここでは、被測定領域の法線方向の水平からの傾きが４５°であるから、測定ヘッド１２を第１軸４９回りに４５°回動させた姿勢とするが、基本的に、被測定領域の法線方向の水平からの傾きに合わせて測定ヘッド１２を第１軸４９回りに０°より大きく９０°より小さい範囲で下方へ回動させた姿勢とする。なお、ボイラ５０に設けられた配管は、周面直下部よりも、ここから上方へずれた水平からの傾きが３０°以上６０°以下の範囲において他と比較してより減肉する場合があることが知られており、このことから、測定ヘッド１２は基準姿勢を０°として第１軸４９回りに３０°以上６０°以下の範囲で回動できれば足りる。そして、上記のように測定ヘッド１２の姿勢が調整されることにより、超音波探触子２１の超音波発振方向９９は配管の被測定領域の法線方向と略平行となり、当接面１４１ａ，１４１ｂが連続する方向は被測定領域の法線方向と直交する方向（これは、管軸方向でもある）と略平行となる。
【００６１】
以上の通り、配管肉厚測定を行う前に配管肉厚測定装置１０の測定ヘッド１２の姿勢調整と、配線および配管等の接続が行われた状態で、使用者（測定作業者）はボイラ５０の上方に位置し、操作棒１１の後端部１１ｂを把持して測定操作を行う。
【００６２】
配管肉厚測定装置１０の使用者は、操作棒１１の先端部１１ａに設けられている測定ヘッド１２を、隣接する配管の間を通して、上方から被検管５１の下方へ滑り込ませる。このとき、配管肉厚測定装置１０の操作棒１１は、被検管５１とこれに隣接する配管との間、すなわち、被検管５１の側方に位置しており、測定ヘッド１２は被検管５１の下方に位置している。この時点では、位置決め部材１４は被検管５１の外面に当接していないので、図１４（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、測定ヘッド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により配管の外面を撮像する（図中破線で示す）ことで、複数の配管のうち被検管５１を特定することができる。例えば、任意の配管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、当該配管を被検管５１とする。
【００６３】
そして、測定ヘッド１２の測定面を被検管５１の被測定領域へ下方から押し当て、被検管５１の被測定領域へ位置決め部材１４を当接させる。位置決め部材１４を被検管５１に当接させることで、当該被検管５１における肉厚の被測定領域を容易に決定できるとともに、この被測定領域に対して、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。
【００６４】
肉厚の被測定領域が決定されれば、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１４（ｂ）の矢印Ｆに示すように、被検管５１の被測定領域の外面に向かってエアを噴射する。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。
【００６５】
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１４（ｃ）の点線矢印Ｄに示すように、カプラント吐出ノズル２３から被検管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、且つ、複数の配管（過熱器管）が密集している構成となっているので、当該配管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。
【００６６】
続いて、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１４（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を基台２０から進出させる。このとき、位置決め部材１４の当接面１４１ａ，１４１ｂ（図３参照）に被検管５１が当接した状態では、超音波探触子２１の移動方向が、被検管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によって被検管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、被検管５１の肉厚が測定される。
【００６７】
このように、本実施の形態によれば、位置決め部材１４およびこれが取り付けられている測定ヘッド１２を密集する管群の隙間に挿入し、管群のうち被検管５１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を被検管５１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、被検管５１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を被検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。
【００６８】
しかも、本実施の形態では、図９に示すように、測定ヘッド１２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によって管群内の被検管５１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。
【００６９】
そして、本実施の形態に係る配管肉厚測定装置１０によれば、被検管５１の直管部５１Ａに限らず、ベンド部５１Ｂの配管肉厚測定も行うことができる。つまり、配管肉厚測定装置１０では、操作棒１１に対して測定ヘッド１２を第２軸４８回りに０〜９０°回動させることができるので、被検管５１の直管部５１Ａの周面直下部から水平方向に対して９０°傾斜した周面側部までの配管肉厚測定を行うことが可能である。
【００７０】
さらに、配管肉厚測定装置１０では、操作棒１１に対して測定ヘッド１２を第１軸４９回りに０〜９０°回動させることができるので、被検管５１のベンド部５１Ｂの配管肉厚測定を行うことができる。ここで、測定ヘッド１２を第１軸４９回りに回動させて、被検管５１のベンド部５１Ｂの管軸方向の傾きに当接面１４１ａ，１４１ｂの連続する方向を合わせることで、被検管５１の被測定領域に位置決め部材１４の当接面１４１ａ，１４１ｂ（当接部位）を安定して当接させることができる。これにより、これらの当接面１４１ａ，１４１ｂの間に設けられた超音波探触子が被測定領域に安定して当接することとなり、配管肉厚測定を良好に行うことができる。
【００７１】
加えて、配管肉厚測定装置１０では、操作棒１１に対し測定ヘッド１２を第２軸４８回りおよび第１軸４９回りにそれぞれ０〜９０°の範囲内で回動させることができるので、被検管５１のベンド部５１Ｂの周面直下部に限らずここから周方向へ移動した領域の配管肉厚も測定することができる。ここで、測定ヘッド１２を第１軸４９回りおよび第２軸４８回りに回動させて、被検管５１のベンド部５１Ｂの管軸方向の傾きに当接面１４１ａ，１４１ｂの連続する方向を合わせることで、被検管５１の被測定領域に位置決め部材１４の当接面１４１ａ，１４１ｂを安定して当接させることができる。これにより、これらの当接面１４１ａ，１４１ｂの間に設けられた超音波探触子が被測定領域に安定して当接することとなり、配管肉厚測定を良好に行うことができる。
【００７２】
以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能である。
【００７３】
例えば、上記配管肉厚測定装置１０において、密集した管群の狭隘な配管の間を通って測定ヘッド１２を被検管５１の下方へ移動させることから測定ヘッド１２およびその周辺はコンパクトに構成することが望ましいため、結合部１３の第２関節１５および第１関節１６は、ボルトを回動軸とし、ナットで回り止めをするシンプルな構成としている。但し、結合部１３の構成はこれに限定されない。図１５は測定ヘッドを第１軸回りに駆動するアクチュエータと第２軸回りに駆動するアクチュエータとを備えた配管肉厚測定装置の模式図である。例えば、図１５に示すように、第２関節１５に第２軸４８回りに４１を回動駆動するアクチュエータ５８を備え、このアクチュエータ５８を使用者の手元に配置された操作具で操作できるようにしてもよい。同様に、第１関節１６に第１軸４９回りに測定ヘッド１２を回動駆動するアクチュエータ５９を備え、このアクチュエータ５９を使用者の手元に配置された操作具で操作できるようにしてもよい。このように、結合部１３の動作を使用者の手元に配置された操作具で操作できるようにすれば、配管の間を通しやすい姿勢で測定ヘッド１２を被検管５１の下方まで移動させてから、被検管５１の被測定領域の形状に応じて測定ヘッド１２の姿勢を変化させることもできる。
【００７４】
また、例えば、上記配管肉厚測定装置１０において、結合部１３の構成をより単純化することもできる。図１６（ａ）〜（ｃ）は、結合部の変形例を示す配管肉厚測定装置の模式図である。例えば、図１６（ａ）に示すように、操作棒１１に対し測定ヘッド１２が、基準姿勢から第２軸４８回りに０°より大きく９０°より小さい範囲（又は、３０°以上６０°以下の範囲）に含まれる所定の角度で傾くように、操作棒１１と測定ヘッド１２とを連結する可動でない結合部材５７ａを、可動性の関節（第２関節１５）に代えて設けることができる。同様に、図１６（ｂ）に示すように、操作棒１１に対し測定ヘッド１２が、基準姿勢から第１軸４９回りに０°より大きく９０°より小さい範囲（又は、３０°以上６０°以下の範囲）に含まれる所定の角度で傾くように、操作棒１１と測定ヘッド１２とを連結する可動でない結合部材５７ｂを、可動性の関節（第１関節１６）に代えて設けることができる。さらに、図１６（ｃ）に示すように、操作棒１１に対し測定ヘッド１２が、基準姿勢から第２軸４８回りに０°より大きく９０°より小さい範囲（又は、３０°以上６０°以下の範囲）に含まれる所定の第１の角度で傾き、且つ、第１軸４９回りに０°より大きく９０°より小さい範囲（又は、３０°以上６０°以下の範囲）に含まれる所定の第２の角度で傾くように、操作棒１１と測定ヘッド１２とを連結する可動でない結合部材５７ｃを、可動性の関節（第１関節１６，第２関節１５）に代えて設けることができる。
【００７５】
また、例えば、上記配管肉厚測定装置１０において、測定ヘッド１２に代えて、被検管の外面の付着物を除去する付着物除去ユニットを取り付けることができるようにしてもよい。配管肉厚測定装置１０は、結合部１３と測定ヘッド１２とは、ボルト４２およびナット４３で接合されており、結合部１３から測定ヘッド１２を容易に取り外すことができる。よって、配管肉厚測定装置１０の測定ヘッド１２に代えて、付着物除去ユニットを取り付けることができる。この付着物除去ユニットを用いれば、配管肉厚の測定を行う前に、被検管の外面に付着したスケール等の付着物を除去することができるので、より正確に肉厚を測定することが可能となる。そして、付着物除去ユニットも、測定ヘッド１２と同様に、被検管５１の被測定領域の形状に合わせて操作棒１１に対して姿勢を変化させることができるので、被検管５１の直管部５１Ａおよびベンド部５１Ｂの双方において付着物の除去を良好に行うことができる。
【００７６】
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、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、配管の外面を撮像する撮像器とを備えることができる。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。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
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配管群において、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】
【００７８】
１０ 配管肉厚測定装置
１１ 操作棒
１２ 測定ヘッド
１３ 結合部
１４ 位置決め部材
１５ 第２関節
１６ 第１関節
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）
４８ 第２軸
４９ 第１軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に長尺な操作棒と、
第２方向に沿って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各々有し前記第１方向および前記第２方向と略直交する第３方向に離間している一対の位置決め部材、および、前記一対の位置決め部材の前記第３方向間に位置している超音波探触子を一体的に備えた測定ヘッドと、
前記操作棒に対し前記測定ヘッドを、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる姿勢から前記第１方向と略直交する姿勢まで、前記第３方向と略平行な第１軸回りに回動可能に連結している結合部とを備えている、
配管肉厚測定装置。
【請求項２】
前記測定ヘッドを前記第１軸回りに回動させる第１のアクチュエータを備えている、請求項１に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項３】
前記結合部は、前記操作棒に対し前記測定ヘッドを、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる姿勢から前記第１方向と略直交する姿勢まで、前記第２方向と略平行な第２軸回りに回動可能に連結している、請求項１又は請求項２に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項４】
前記測定ヘッドを前記第２軸回りに回動させる第２のアクチュエータを備えている、請求項３に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項５】
第１方向に長尺な操作棒と、
第２方向に沿って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各々有し前記第１方向および前記第２方向と略直交する第３方向に離間している一対の位置決め部材、および、前記一対の位置決め部材の前記第３方向間に位置している超音波探触子を一体的に備えた測定ヘッドとを備え、
前記操作棒に対し前記測定ヘッドが、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる状態を０°とし、ここから前記第３方向と略平行な第１軸回りに０°より大きく９０°より小さい範囲に含まれる所定の角度で傾いている、
配管肉厚測定装置。
【請求項６】
第１方向に長尺な操作棒と、
第２方向に沿って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各々有し前記第１方向および前記第２方向と略直交する第３方向に離間している一対の位置決め部材、および、前記一対の位置決め部材の前記第３方向間に位置している超音波探触子を一体的に備えた測定ヘッドとを備え、
前記操作棒に対し前記測定ヘッドが、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる状態を０°とし、ここから前記第３方向と略平行な第１軸回りに３０°以上６０°以下の範囲に含まれる所定の角度で傾いている、
配管肉厚測定装置。
【請求項７】
前記操作棒に対し前記測定ヘッドが、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる状態を０°とし、ここから前記第２方向と略平行な第２軸回りに０°より大きく９０°より小さい範囲に含まれる所定の角度で傾いている、
請求項５又は請求項６に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項８】
前記操作棒に対し前記測定ヘッドが、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる状態を０°とし、ここから前記第２方向と略平行な第２軸回りに３０°以上６０°以下の範囲に含まれる所定の角度で傾いている、
請求項５又は請求項６に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項９】
前記一対の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、前記超音波探触子が前記配管の外面の法線方向に沿って進退可能に設けられている、
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項１０】
前記超音波探触子を前記配管の外面の法線方向に沿って進退移動させる第３のアクチュエータを備えている、請求項９に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項１１】
前記測定ヘッドの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〜請求項１０のいずれか一項に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項１２】
前記測定ヘッドの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〜請求項１１のいずれか一項に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項１３】
前記測定ヘッドの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〜請求項１２のいずれか一項に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項１４】
前記一対の位置決め部材は、前記測定ヘッドから着脱可能な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設けられている、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項１】
第１方向に長尺な操作棒と、
第２方向に沿って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各々有し前記第１方向および前記第２方向と略直交する第３方向に離間している一対の位置決め部材、および、前記一対の位置決め部材の前記第３方向間に位置している超音波探触子を一体的に備えた測定ヘッドと、
前記操作棒に対し前記測定ヘッドを、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる姿勢から前記第１方向と略直交する姿勢まで、前記第３方向と略平行な第１軸回りに回動可能に連結している結合部とを備えている、
配管肉厚測定装置。
【請求項２】
前記測定ヘッドを前記第１軸回りに回動させる第１のアクチュエータを備えている、請求項１に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項３】
前記結合部は、前記操作棒に対し前記測定ヘッドを、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる姿勢から前記第１方向と略直交する姿勢まで、前記第２方向と略平行な第２軸回りに回動可能に連結している、請求項１又は請求項２に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項４】
前記測定ヘッドを前記第２軸回りに回動させる第２のアクチュエータを備えている、請求項３に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項５】
第１方向に長尺な操作棒と、
第２方向に沿って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各々有し前記第１方向および前記第２方向と略直交する第３方向に離間している一対の位置決め部材、および、前記一対の位置決め部材の前記第３方向間に位置している超音波探触子を一体的に備えた測定ヘッドとを備え、
前記操作棒に対し前記測定ヘッドが、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる状態を０°とし、ここから前記第３方向と略平行な第１軸回りに０°より大きく９０°より小さい範囲に含まれる所定の角度で傾いている、
配管肉厚測定装置。
【請求項６】
第１方向に長尺な操作棒と、
第２方向に沿って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各々有し前記第１方向および前記第２方向と略直交する第３方向に離間している一対の位置決め部材、および、前記一対の位置決め部材の前記第３方向間に位置している超音波探触子を一体的に備えた測定ヘッドとを備え、
前記操作棒に対し前記測定ヘッドが、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる状態を０°とし、ここから前記第３方向と略平行な第１軸回りに３０°以上６０°以下の範囲に含まれる所定の角度で傾いている、
配管肉厚測定装置。
【請求項７】
前記操作棒に対し前記測定ヘッドが、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる状態を０°とし、ここから前記第２方向と略平行な第２軸回りに０°より大きく９０°より小さい範囲に含まれる所定の角度で傾いている、
請求項５又は請求項６に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項８】
前記操作棒に対し前記測定ヘッドが、前記超音波探触子の超音波発振方向が前記第１方向と略平行となる状態を０°とし、ここから前記第２方向と略平行な第２軸回りに３０°以上６０°以下の範囲に含まれる所定の角度で傾いている、
請求項５又は請求項６に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項９】
前記一対の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、前記超音波探触子が前記配管の外面の法線方向に沿って進退可能に設けられている、
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項１０】
前記超音波探触子を前記配管の外面の法線方向に沿って進退移動させる第３のアクチュエータを備えている、請求項９に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項１１】
前記測定ヘッドの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〜請求項１０のいずれか一項に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項１２】
前記測定ヘッドの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〜請求項１１のいずれか一項に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項１３】
前記測定ヘッドの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〜請求項１２のいずれか一項に記載の配管肉厚測定装置。
【請求項１４】
前記一対の位置決め部材は、前記測定ヘッドから着脱可能な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設けられている、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の配管肉厚測定装置。
【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】
【公開番号】特開２０１３−１１４４７（Ｐ２０１３−１１４４７Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４２６８９（Ｐ２０１１−１４２６８９）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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