超音波探傷用ウェッジ、これを備えている装置及びシステム
【課題】超音波探傷センサと被検体の表面との間の気泡の排除を促進する。
【解決手段】被検体Ｓの表面に対向する被検体対向面２２と、被検体の表面から遠ざかる向きに、被検体対向面から凹んでいる気泡滞留凹部２５と、超音波探傷センサ１０が装着されるセンサ装着面２１と、水を被検体の表面に供給する供給部３０と、が形成されている。供給部は、センサ装着面２１から気泡滞留凹部の底面２６に貫通していると共に、水の受入口３２ａ，３２ｂと連通し、受入口で受け入れられた水で満たされる超音波伝播室４０と、を有する。気泡滞留凹部２５は、超音波伝播室４０の被検体側開口４２の縁のうち、超音波探傷センサ１０の走査方向と反対側の反走査方向側縁の全縁から反対側に広がっている。
【解決手段】被検体Ｓの表面に対向する被検体対向面２２と、被検体の表面から遠ざかる向きに、被検体対向面から凹んでいる気泡滞留凹部２５と、超音波探傷センサ１０が装着されるセンサ装着面２１と、水を被検体の表面に供給する供給部３０と、が形成されている。供給部は、センサ装着面２１から気泡滞留凹部の底面２６に貫通していると共に、水の受入口３２ａ，３２ｂと連通し、受入口で受け入れられた水で満たされる超音波伝播室４０と、を有する。気泡滞留凹部２５は、超音波伝播室４０の被検体側開口４２の縁のうち、超音波探傷センサ１０の走査方向と反対側の反走査方向側縁の全縁から反対側に広がっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探傷センサが装着され、この超音波探傷センサと被検体との間に超音波の伝播媒質を供給する超音波探傷用ウェッジ、これを備えている装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体を超音波探傷する場合、超音波探傷センサと被検体との間に超音波の伝播媒質を供給するウェッジを設けることがある。超音波探傷センサと被検体との間の伝播媒質中に気泡が存在すると、超音波探傷センサは、この気泡を被検体の傷として誤検知することがある。
【０００３】
このため、従来より、気泡の排除を促す技術が開発されている。例えば、以下の特許文献１に記載のウェッジでは、被検体対向面に、伝播媒質である水の流出口である開口から、超音波探傷センサの走査方向に対して垂直な方向に伸びる溝を形成し、被検体の表面と被検体対向面との間から排出される水の流量を増やすことで、超音波探傷センサと被検体の表面との間の気泡の排除を促進している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０７３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の技術は、確かに、超音波探傷センサと被検体の表面との間の気泡の排除を促進でき、優れた技術である。しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、例えば、水の流出口である開口中、超音波探傷センサの走査方向に対して垂直な方向の中央に、気泡が存在している場合、この気泡が溝に至るまでに時間がかかり、この気泡をセンサで検知する可能性が高い、という問題点がある。言い換えると、特許文献１に記載の技術では、気泡排除の促進が不十分である、という問題点がある。
【０００６】
そこで、本発明は、より気泡の排除を促進することができる超音波探傷用ウェッジ、これを備えている装置及びシステム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】
【０００７】
前記問題点を解決するための超音波探傷用ウェッジは、
超音波探傷センサが装着され、該超音波探傷センサと被検体との間に超音波の伝播媒質を供給する超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記被検体の表面に対向する被検体対向面と、前記被検体の表面から遠ざかる向きに、前記被検体対向面から凹んでいる気泡滞留凹部と、前記超音波探傷センサが装着されるセンサ装着面と、前記伝播媒質を前記被検体の表面に供給する供給部と、が形成され、
前記供給部は、前記伝播媒質を受け入れる受入口と、前記センサ装着面から前記気泡滞留凹部の底面に貫通していると共に、該受入口と連通し、該受入口で受け入れられた前記伝播媒質で満たされる超音波伝播室と、を有し、前記気泡滞留凹部は、前記超音波伝播室から該気泡滞留凹部に臨む被検体側開口の縁のうち、前記センサ装着面に装着された前記超音波探傷センサの予め定められた走査方向と反対側の反走査方向側縁の全縁から該反対側に広がっている、ことを特徴とする。
【０００８】
当該ウェッジでは、超音波伝播室の被検体側への延長上に気泡が位置しても、ウェッジの走査方向への移動により、この気泡は、被検体側開口の回りに形成されている気泡滞留凹部内において、このウェッジに対して相対的に走査方向と反対側に直ちに移動してしまう。このため、当該ウェッジによれば、傷の誤検知の一因になる気泡排除の促進を図ることができる。
【０００９】
ここで、前記ウェッジにおいて、前記超音波探傷センサの前記予め定められた走査方向として、第一走査方向と、該第一走査方向と正反対の向きの第二走査方向とがあり、前記気泡滞留凹部は、前記被検体側開口の縁のうち、前記第一走査方向側の全縁から該第一走査方向側に広がっていると共に、該被検体側開口の縁のうち、前記第二走査方向側の全縁から該第二走査方向側に広がっていてもよい。
【００１０】
当該ウェッジでは、第一走査方向、及びこの第一走査方向と正反対の向きの第二走査方向の両方向へ超音波探傷センサを走査する場合でも、超音波伝播室の被検体側への延長上に位置している気泡を、この位置から直ちに排除することができる。
【００１１】
また、前記ウェッジにおいて、前記気泡滞留凹部の側壁面のうちで、前記走査方向とは反対側の側壁面は、該気泡滞留凹部の底面から前記被検体対向面側へ向かうに連れて、前記反対側へ次第に向かう面を成していてもよい。
【００１２】
当該ウェッジでは、気泡滞留凹部内に溜まった気泡が被検体対向面と被検体の表面との間の隙間に入り込み易くなり、気泡滞留凹部内の気泡の排出を促すことができる。
【００１３】
また、前記ウェッジにおいて、前記供給部は、前記受入口及び前記超音波伝播室と連通し、該超音波伝播室の周面であって、少なくとも、前記走査方向側の周面部分及び前記反対側の周面部分に沿って広がっている均圧室を有していてもよい。
【００１４】
当該ウェッジでは、受入口からの伝播媒質が均圧室内で分散化し、超音波伝播室の周方向での各位置から、この超音波伝播室に流入する伝播媒質の流量の均等化を図ることができる。このため、当該ウェッジでは、超音波伝播室内に伝播媒質の淀みが発生し難くなり、超音波伝播室内で気泡が滞留することがなくなり、超音波伝播室内からスムーズに気泡を排出することができる。
【００１５】
また、前記ウェッジにおいて、前記均圧室と前記超音波伝播室との境界部には、仕切り壁が形成され、該仕切り壁には、該均圧室から該超音波伝播室に貫通し、該超音波伝播室の外周の周方向に並んでいる多数の貫通孔が形成されていてもよい。
【００１６】
当該ウェッジでは、超音波伝播室の周方向での各位置から、この超音波伝播室に流入する伝播媒質の流量の均等化をより図ることができる。
【００１７】
また、前記ウェッジにおいて、前記仕切り壁の前記超音波伝播室側の面は、該超音波伝播室の周面と面一であってもよい。当該ウェッジでは、仕切り壁を設けているものの、仕切り壁の超音波伝播室側の面が超音波伝播室の周面と面一であるため、超音波伝播室内での超音波の不規則な反射を抑えることができ、傷の検知精度の低下を抑えることができる。
【００１８】
また、前記ウェッジにおいて、前記多数の貫通孔の前記超音波伝播室側の開口は、前記超音波伝播室から前記センサ装着面に臨むセンサ側開口と前記被検体側開口とのうち、該被検体側開口側に寄った位置に形成されていてもよい。
【００１９】
当該ウェッジでは、仕切り壁の貫通孔が、センサ感度の低い被検体側開口側に寄っているため、この貫通孔での超音波の反射による検知精度の低下を抑えることができる。
【００２０】
また、前記ウェッジにおいて、前記均圧室には、前記受入口からの前記伝播媒質が前記超音波伝播室へ流入する向きに貫通する孔が形成されている多孔板が配置されていてもよい。
【００２１】
当該ウェッジでは、均圧室内の各位置での流速分布が均一化するため、超音波伝播室の周面の周方向での各位置から、この超音波伝播室に流入する伝播媒質の流量の均等化をより図ることができる。
【００２２】
また、前記ウェッジにおいて、前記供給部は、複数の前記受入口を有していてもよい。当該ウェッジでは、超音波伝播室の周方向での各位置から、超音波伝播室に流入する伝播媒質の流量の均等化をより図ることができる。
【００２３】
また、前記ウェッジにおいて、前記均圧室は、前記超音波伝播室の周面であって、前記走査方向側の周面部分に沿って広がっている第一均圧部と、該走査方向側とは反対側の周面部分に沿って広がっている第二均圧部と、を有し、前記供給部は、前記第一均圧部に前記伝播媒質を流入させる前記受入口としての複数の第一受入口を有すると共に、前記第二均圧部に該伝播媒質を流入させる前記受入口としての複数の第二受入口を有し、複数の前記第一受入口からの前記伝播媒質を前記第一均圧部に流入させる複数の均圧室流入口、及び、複数の前記第二受入口からの前記伝播媒質を前記第二均圧部に流入させる複数の均圧室流入口は、前記超音波伝播室の周面の周方向に並んで形成されていてもよい。
【００２４】
当該ウェッジでは、均圧室の第一均圧部内及び第二均圧室内のそれぞれで伝播媒質の分散化を図ることができるため、超音波伝播室の周方向での各位置から、超音波伝播室に流入する伝播媒質の流量の均等化をより図ることができる。
【００２５】
また、前記ウェッジにおいて、前記被検体対向面上であって、前記気泡滞留凹部から離れた位置には、該被検体対向面と前記被検体の表面との間に前記伝播媒質中の気泡が通れる隙間を確保するための隙間確保部が形成されていてもよい。
【００２６】
当該ウェッジでは、隙間確保部により、被検体対向面と被検体の表面との間に伝播媒質中の気泡が通れる隙間が確保されるため、気泡滞留凹部から、被検体対向面と被検体の表面との間に入ってきた気泡の排出を促すことができる。
【００２７】
また、前記ウェッジにおいて、前記隙間確保部には、前記被検体対向面から立ち上がっている第一側面と第二側面とが形成され、前記第一側面と前記第二側面とは互いに交差し、交差している箇所が鋭角な角を形成し、前記隙間確保部は、該隙間確保部の部分のうちで前記角が前記被検体側開口に最も近くてもよい。
【００２８】
当該ウェッジでは、ウェッジの走査方向への移動により、被検体対向面と被検体の表面との間の気泡が、被検体対向面に対して相対的に反走査方向に移動し、その過程で、隙間確保部に接触しても、この隙間確保部は気泡の移動に対して抵抗の小さい形状を成しているため、被検体対向面と被検体の表面との間から気泡をスムーズに排除することができる。
【００２９】
また、前記ウェッジにおいて、前記被検体対向面には、前記伝播媒質との親和性を高める親和性向上処理が施されていてもよい。当該ウェッジでは、気泡滞留凹部から、被検体対向面と被検体の表面との間に入ってきた気泡の排出を促すことができる。
【００３０】
また、前記問題点を解決するための超音波探傷装置は、
前記ウェッジと、前記ウェッジの前記センサ装着面に装着される前記超音波探傷センサと、を備えていることを特徴とする。
【００３１】
当該超音波探傷装置でも、前記ウェッジを備えているため、傷の誤検知の一因になる気泡排除の促進を図ることができる。
【００３２】
また、前記問題点を解決するための超音波探傷システムは、
前記超音波探傷装置と、前記伝播媒質の供給源と前記ウェッジの前記受入口とを接続する伝播媒質供給ラインと、前記伝播媒質供給ライン中に設けられ、前記供給源からの前記伝播媒質中の気体を除く脱気器と、を備えていることを特徴とする。
【００３３】
当該超音波探傷システムでも、前記ウェッジを備えているため、傷の誤検知の一因になる気泡排除の促進を図ることができる。さらに、当該超音波探傷システムでは、脱気器を備えているため、供給源からウェッジに入る伝播媒質から、気体を排除することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明では、超音波伝播室の被検体側への延長上に気泡が位置しても、ウェッジの走査方向への移動により、この気泡は、被検体側開口の回りに形成されている気泡滞留凹部内において、このウェッジに対して相対的に走査方向と反対側に直ちに移動してしまう。このため、本発明によれば、傷の誤検知の一因になる気泡排除の促進を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る第一実施形態における超音波探傷装置の展開斜視図である。
【図２】図１におけるII−II線断面図である。
【図３】図１におけるIII矢視図である。
【図４】本発明に係る第一実施形態における超音波探傷システムの構成図である。
【図５】本発明に係る第二実施形態における超音波探傷装置の展開斜視図である。
【図６】図５におけるＶI−ＶI線断面図である。
【図７】図５におけるＶII矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明に係る超音波探傷システムの各種実施形態について、図面を用いて説明する。
【００３７】
「第一実施形態」
まず、本発明に係る第一実施形態としての超音波探傷システムについて、図１〜図４を用いて説明する。
【００３８】
本実施形態の超音波探傷システムは、図４に示すように、超音波探傷装置１と、この超音波探傷装置１を被検体Ｓの表面に沿って移動させる移動機構２と、超音波の伝播媒質である水の供給源と超音波探傷装置１とを接続する水供給ライン７と、この水供給ライン７中に設けられている脱気器８及び気泡除去フィルタ９と、を備えている。
【００３９】
超音波探傷装置１は、超音波を被検体Ｓに向けて発信すると共に被検体Ｓからの超音波の反射波を受信する超音波探傷センサ（以下、単にセンサとする）１０と、このセンサ１０が装着され、センサ１０と被検体Ｓの表面との間に超音波伝播媒質である水を供給するウェッジ２０と、を有している。
【００４０】
本実施形態において、水の供給源は、例えば、水道蛇口である。水供給ライン７は、この水蛇口に接続されている。この水供給ライン７中に設けられる脱気器８は、水中に含まれている気体の分圧を低下させて、この気体を排除する減圧式の脱気器８である。この脱気器８は、真空ポンプ８ａと、水が流入し、真空ポンプ８ａにより減圧される真空チャンバー８ｂとを備えている。水供給ライン７中で、この脱気器８よりも下流側には、気泡除去フィルタ９が配置されている。なお、脱気器８としては、水を加熱して、水の飽和気体濃度を低下させ、溶存気体の脱気を図る加熱式を採用してもよい。
【００４１】
センサ移動機構２は、超音波探傷装置１を被検体Ｓの表面に押付ける押付機構３と、被検体Ｓの表面に押付けられた超音波探傷装置１を被検体Ｓの表面に沿って移動させる走査機構４と、を備えている。走査機構４は、超音波探傷装置１の走査方向に伸びるレール５と、このレール５に沿って移動する台車６と、を有している。なお、本実施形態の超音波探傷装置１は、被検体Ｓの下方から、被検体Ｓを超音波探傷するものである。このため、押付機構３は、超音波探傷装置１を下から上に押し上げるものである。また、ウェッジ２０は、被検体Ｓの下側に配置され、センサ１０は、このウェッジ２０の下側に配置される。
【００４２】
センサ１０は、図１に示すように、超音波を被検体Ｓに向けて発信すると共に被検体Ｓからの超音波の反射波を受信する超音波入出力面１１を有している。この超音波入出力面１１は、長方形を成している。このセンサ１０は、この長方形の超音波入出力面１１の短手方向のうち、一方の方向が第一走査方向で、正反対向きの方向が第二走査方向になっている。なお、以下では、説明の便宜上、長方形の超音波入出力面１１の短手方向をＹ方向、その長手方向をＸ方向、超音波入出力面１１に垂直な方向をＺ方向とする。
【００４３】
ウェッジ２０には、図１〜図３に示すように、センサ１０の超音波入出力面１１に対向するセンサ装着面２１と、被検体Ｓの表面と対向する被検体対向面２２と、この被検体対向面２２から凹んでいる気泡滞留凹部２５と、被検体Ｓの表面に水を供給する供給部３０と、前述の押付機構３に接続される接続フランジ２９と、が形成されている。
【００４４】
被検体対向面２２は、ウェッジ２０の（＋）Ｚ側に形成され、センサ装着面２１は、ウェッジ２０の（−）Ｚ側に形成されている。接続フランジ２９は、ウェッジ２０の（−）Ｚ側であって、センサ装着面２１を挟んで（±）Ｘ側のそれぞれ形成されている。この接続フランジ２９には、Ｘ方向に貫通する軸孔２９ａが形成されており、この軸孔２９ａに押付機構３と接続するためのピン１２が挿通される。よって、このウェッジ２０は、このピン１２を中心として揺動可能である。
【００４５】
供給部３０は、水を受け入れる受入口３２ａ，３２ｂと、センサ装着面２１から気泡滞留凹部２５の底面２６に貫通している超音波伝播室４０と、受入口３２ａ，３２ｂ及び超音波伝播室４０のそれぞれに連通している均圧室３５と、を有している。
【００４６】
超音波伝播室４０からセンサ装着面２１に臨むセンサ側開口４１、及び超音波伝播室４０から気泡滞留凹部２５の底面２６に臨む被検体側開口４２は、開口縁の形状及びサイズが互いに同じで、長方形の超音波入出力面１１よりも僅かに小さいものの、この超音波入出力面１１の形状及びサイズに対応している。具体的に、センサ側開口４１及び被検体側開口４２のＸ方向の幅寸法は、超音波入出力面１１の長手方向の長さ寸法より僅かに短く、そのＹ方向の幅寸法は、超音波入出力面１１の短手方向の長さ寸法より僅かに短い。
【００４７】
気泡滞留凹部２５は、Ｘ方向に長い被検体側開口４２の縁のうち、第一走査方向である（＋）Ｙ方向側の全縁から（＋）Ｙ方向に広がっていると共に、第二走査方向である（−）Ｙ方向側の全縁から（−）Ｙ方向に広がっている。気泡滞留凹部２５の開口及び底面２６は、いずれも長方形で、その長手方向がＸ方向を向き、その短手方向がＹ方向を向いている。気泡滞留凹部２５の開口及び底面２６のＸ方向の幅寸法は、被検体側開口４２のＸ方向の幅寸法と一致し、そのＹ方向の幅寸法は、被検体側開口４２のＹ方向の幅寸法より大きい。具体的に、気泡滞留凹部２５の開口及び底面２６の（＋）Ｙ側の縁は、被検体側開口４２の（＋）Ｙ側の縁から、（＋）Ｙ側へ、例えば、１０ｍｍ程度の位置に形成され、気泡滞留凹部２５の開口及び底面２６の（−）Ｙ側の縁は、被検体側開口４２の（−）Ｙ側の縁から、（−）Ｙ側へ、例えば、１０ｍｍ程度の位置に形成されている。また、気泡滞留凹部２５の深さ寸法は、例えば、５ｍｍ程度である。
【００４８】
均圧室３５は、超音波伝播室４０のＺ方向のほぼ中央部分であって、この超音波伝播室４０の周面のうち、第一走査方向である（＋）Ｙ方向側の全周面から（＋）Ｙ方向に広がっていると共に、第二走査方向である（−）Ｙ方向側の全周面から（−）Ｙ方向に広がっている。この均圧室３５は、直方体形状を成し、直方体の表面のうち、一対の対向している面は、それぞれ（±）Ｘ方向を向き、他の一対の対向している面は、それぞれ（±）Ｙ方向を向き、残りの一対の対向している面は、それぞれ（±）Ｚ方向を向いている。この均圧室３５のＸ方向の幅寸法は、気泡滞留凹部２５の開口及び底面２６のＸ方向の幅寸法、及び、被検体側開口４２のＸ方向の幅寸法と一致している。また、この均圧室３５のＹ方向の幅寸法は、気泡滞留凹部２５の開口及び底面２６のＹ方向の幅寸法よりも大きい。
【００４９】
この均圧室３５で、超音波伝播室４０を基準にして、第一走査方向である（＋）Ｙ方向側に広がっている空間が第一均圧部３５ａを成し、第二走査方向である（−）Ｙ方向側に広がっている空間が第二均圧部３５ｂを成す。
【００５０】
ウェッジ２０には、その（−）Ｚ側の表面から第一均圧部３５ａに貫通する３つの第一貫通孔３１ａと、その（−）Ｚ側の表面から第二均圧部３５ｂに貫通する３つの第二貫通孔３１ｂと、が形成されている。第一貫通孔３１ａで、ウェッジ２０の（−）Ｚ側の表面を臨む開口が第一受入口３２ａを成し、第一均圧部３５ａに臨む開口が第一均圧室流入口３３ａを成している。また、第二貫通孔３１ｂで、ウェッジ２０の（−）Ｚ側の表面を臨む開口が第二受入口３２ｂを成し、第二均圧部３５ｂに臨む開口が第二均圧室流入口３３ｂを成している。３つの第一貫通孔３１ａは、Ｘ方向に並び、互いの間隔が等間隔である。また、３つの第二貫通孔３１ｂも、Ｘ方向に並び、互いの間隔が等間隔である。なお、ここでは、第一貫通孔３１ａ及び第二貫通孔３１ｂの数量がいずれも３つであるが、さらに多くてもよい。
【００５１】
ウェッジ２０は、製造上の都合により、被検体対向面２２が形成されている被検体側ウェッジフレームＦａと、センサ装着面２１が形成されているセンサ側ウェッジフレームＦｂと、両者を接続するネジ（不図示）とを有して構成されている。なお、被検体側ウェッジフレームＦａ及びセンサ側ウェッジフレームＦｂは、いずれも、音響インピーダンスの値が水の音響インピーダンスに近い材料、例えば、ナイロン、アクリル、ポリスチレン等の樹脂で形成されている。また、ウェッジフレームＦａ，Ｆｂにおいて、水の流れに接する表面の粗度を出来る限り細かくすることが気泡を排除するうえで好ましい。
【００５２】
被検体側ウェッジフレームＦａには、前述の被検体対向面２２の他、気泡滞留凹部２５、被検体側開口４２が形成されている。また、センサ側ウェッジフレームＦｂには、前述のセンサ装着面２１の他、センサ側開口４１、第一及び第二受入口３２ａ，３２ｂ、接続フランジ２９が形成されている。また、均圧室３５及び超音波伝播室４０は、いずれも、２つのウェッジフレームの協同により形成されている。
【００５３】
本実施形態の超音波探傷システムで被検体Ｓを超音波探傷する際には、まず、水供給源からの水を脱気器８及び気泡除去フィルタ９を介して、ウェッジ２０に供給する。この水は、ウェッジ２０の複数の第一受入口３２ａから均圧室３５の第一均圧部３５ａに流入すると共に、複数の第二受入口３２ｂから均圧室３５の第二均圧部３５ｂに流入する。各均圧部３５ａ，３５ｂに流入した水は、ウェッジ２０の超音波伝播室４０を満たし、被検体側開口４２から外部に流出する。
【００５４】
次に、押付機構３を駆動させて、ウェッジ２０の被検体対向面２２を被検体Ｓの表面に押付ける。このとき、被検体側開口４２から流出した水は、気泡滞留凹部２５と被検体Ｓの表面との間、被検体対向面２２と被検体Ｓの表面との間の隙間と経て、これらの間から排出される。
【００５５】
次に、ウェッジ２０のセンサ装着面２１に装着されているセンサ１０を駆動する。すると、センサ１０の超音波入出力面１１から超音波が発信され、超音波伝播室４０及び気泡滞留凹部２５を満たしている水を介して、この超音波が被検体Ｓに達する。この超音波は、被検体Ｓの表面や、被検体Ｓの内部の傷等、音響インピーダンスが変化する箇所で反射し、一部が、気泡滞留凹部２５及び超音波伝播室４０を満たしている水を介して、センサ１０の超音波入出力面１１に入射する。センサ１０は、超音波入出力面１１に入射した超音波の反射波を電気信号に変換して、これを出力する。すなわち、センサ１０の駆動により、被検体Ｓの超音波探傷が開始される。
【００５６】
次に、走査機構４を駆動させて、超音波探傷装置１を第一又は第二走査方向に移動させる。この超音波探傷装置１の第一又は第二走査方向への移動により、この走査方向における超音波探傷が行われる。
【００５７】
ところで、背景技術の欄で前述したように、センサ１０の超音波入出力面１１と被検体Ｓとの間の水中に気泡が存在すると、センサ１０は、この気泡を被検体Ｓの傷として誤検知することがある。センサ１０の超音波入出力面１１と被検体Ｓとの間の気泡には、水供給源の水中に既に含まれている気泡が超音波伝播室４０内に流入したものや、超音波探傷装置１を走査する過程で、ウェッジ２０の被検体対向面２２と被検体Ｓの表面との間に噛み込まれた気体が気泡として、センサ１０の超音波入出力面１１と被検体Ｓとの間に移動してきたものがある。
【００５８】
本実施形態では、水供給源の水中に既に含まれている気泡に関しては、水供給ライン７中に設けられている脱気器８及び気泡除去フィルタ９で除去する。しかしながら、水供給源の水中に既に含まれている気泡の全てを、脱気器８及び気泡除去フィルタ９で除去できない場合がある。また、気泡除去フィルタ９から流出した水に溶け込んでいた気体が、水の温度変化による飽和気体濃度変化で、気泡になる場合もある。これらの気泡は、ウェッジ２０に対する水の流入及び流出と同様、ウェッジ２０の複数の第一受入口３２ａから均圧室３５の第一均圧部３５ａに流入すると共に、複数の第二受入口３２ｂから均圧室３５の第二均圧部３５ｂに流入し、超音波伝播室４０を経て、被検体側開口４２から外部に流出する。
【００５９】
仮に、受入口３２ａ，３２ｂからの水が、超音波伝播室４０の周面の周方向での各位置から、この超音波伝播室４０に均等な流量で流入しない場合には、この超音波伝播室４０内に水の淀みが発生し、ここに気泡が一時的に滞留してしまうことがある。すなわち、センサ１０の超音波入出力面１１と被検体Ｓとの間に、気泡が滞留してしまうことがある。
【００６０】
そこで、本実施形態では、超音波伝播室４０の上流側に均圧室３５を設け、受入口３２ａ，３２ｂからの水の分散化を図り、超音波伝播室４０の周面の周方向での各位置から、この超音波伝播室４０に流入する水の流量の均等化を図っている。しかも、本実施形態では、均圧室３５の第一均圧部３５ａ及び第二均圧部３５ｂに対する水の流入位置を分散化しているので、超音波伝播室４０の周面の周方向での各位置から、この超音波伝播室４０に流入する水の流量の更なる均等化を図ることができる。このため、超音波伝播室４０内に水の淀みが発生し難く、仮に、水の淀みが発生したとしても極めて小さい淀みになる。この結果、本実施形態では、脱気器８や気泡除去フィルタ９で除去できなかった気泡等が存在していたとしても、この気泡は、超音波伝播室４０内で滞留することなく、スムーズに被検体側開口４２から気泡を排出することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、超音波伝播室４０の（＋）Ｚ側への延長上に位置する気泡Ｂは、図２に示すように、被検体側開口４２の回りに形成されている気泡滞留凹部２５内において、ウェッジ２０の走査方向への移動により、このウェッジ２０に対して相対的に走査方向と反対側に直ちに移動してしまい、センサ１０の超音波入出力面１１と被検体Ｓとの間には気泡が存在しなくなる。なお、超音波伝播室４０の（＋）Ｚ側への延長上に位置する気泡は、被検体側開口４２から排出されたものや、ウェッジ２０の被検体対向面２２と被検体Ｓの表面との間に噛み込まれた気体が気泡として、センサ１０の超音波入出力面１１と被検体Ｓとの間に移動してきたものである。
【００６２】
以上のように、本実施形態では、水中の気泡の排除を促進させることができる。
【００６３】
「第二実施形態」
次に、本発明に係る第二実施形態としての超音波探傷システムについて、図５〜図７を用いて説明する。
【００６４】
本実施形態の超音波探傷システムは、第一実施形態の超音波探傷システムに対して、ウェッジのみが異なっている。よって、以下では、本実施形態の超音波探傷システムのウェッジ２０Ａについて説明する。
【００６５】
本実施形態のウェッジ２０Ａには、第一実施形態と同様、センサ装着面２１、被検体対向面２２、気泡滞留凹部２５Ａ、供給部３０Ａ、接続フランジ２９が形成されている。供給部３０Ａは、受入口３２ａ，３２ｂと、超音波伝播室４０と、均圧室３５と、を有している。また、このウェッジ２０Ａも、第一実施形態と同様、被検体対向面２２が形成されている被検体側ウェッジフレームＦａと、センサ装着面２１が形成されているセンサ側ウェッジフレームＦｂと、両者を接続するネジ（不図示）とを有して構成されている。
【００６６】
本実施形態では、超音波伝播室４０と均圧室３５との境界部には、仕切り壁４５が形成されている。具体的には、均圧室３５の第一均圧部３５ａと超音波伝播室４０との境界部と、均圧室３５の第二均圧部３５ｂと超音波伝播室４０との境界部とには、仕切り壁４５が形成されている。すなわち、超音波伝播室４０の周面のうちの（＋）Ｙ側の周面に沿った位置と、超音波伝播室４０の周面のうちの（−）Ｙ側の周面に沿った位置とに、仕切り壁４５が形成されている。この仕切り壁４５の超音波伝播室４０側の壁面４６は、この仕切り壁４５を基準にして、（＋）Ｚ側及び（−）Ｚ側に位置する超音波伝播室４０の周面４４と面一である。この仕切り壁４５は、センサ側ウェッジフレームＦｂの一部として形成されており、音響インピーダンスの値が水の音響インピーダンスに近いナイロン等の樹脂で形成されている。なお、仕切り壁４５は、被検体側ウェッジフレームＦａの一部として形成してもよいし、ウェッジフレームＦａ，Ｆｂとは別体として形成してもよい。
【００６７】
各仕切り壁４５には、Ｙ方向に貫通する、つまり、各均圧部３５ａ，３５ｂから超音波伝播室４０に貫通する多数の貫通孔４７が形成されている。多数の貫通孔４７は、Ｘ方向に等間隔で一列に並んでおり、Ｚ方向では、センサ側開口４１と被検体側開口４２とのうち、被検体側開口４２側に寄っている。貫通孔４７の孔径は、例えば、４ｍｍ程度である。
【００６８】
均圧室３５の第一均圧部３５ａ及び第二均圧部３５ｂ内には、多孔板４８及び仕切り板４９が設置されている。多孔板４８は、各均圧部３５ａ，３５ｂ内を（±）Ｙ方向に仕切る板に、Ｙ方向に貫通する多数の孔を形成したものである。この孔の孔径は、例えば、２ｍｍ程度である。この多孔板４８は、Ｙ方向において、各均圧部３５ａ，３５ｂに水を流入させるための均圧室流入口３３ａ，３３ｂの位置よりも、超音波伝播室４０側に位置している。また、仕切り板４９は、各均圧部３５ａ，３５ｂ内をＸ方向に均等に３つに仕切る板である。この仕切り板４９によりＸ方向に仕切られた各空間のＸ方向のほぼ中間に、均圧室流入口３３ａ，３３ｂが存在する。多孔板４８及び仕切り板４９は、いずれも、例えば、ステンレスや樹脂等で形成されている。なお、多孔板４８は、各均圧部３５ａ，３５ｂに複数枚ずつ設けてもよい。また、仕切り板４９は、均圧室流入口３３ａ，３３ｂの数量により適宜変更できる。また、前述した仕切り壁４５及び多孔板４８のうちの少なくとも一方を設けておいてもよい。
【００６９】
気泡滞留凹部２５Ａの側壁面のうちで、第一走査方向である（＋）Ｙ方向側の側壁面２７は、（＋）Ｚ側に向かうに連れて、第一走査方向である（＋）Ｙ方向側に曲がる曲面を成している。また、第二走査方向である（−）Ｙ方向側の側壁面２７は、（＋）Ｚ側に向かうに連れて、第二走査方向である（−）Ｙ方向側に曲がる曲面を成している。なお、気泡滞留凹部２５Ａの（±）Ｙ方向側の側壁面２７の（＋）Ｚ側の部分は、曲面を成していなくてもよく、（＋）Ｚ側に向かうに連れて、被検体側開口４２から遠ざかる向きに傾斜しているテーパ面であってもよいし、テーパ面と曲面とを滑らかに繋いだ面でもよい。
【００７０】
被検体対向面２２上には、被検体対向面２２と被検体Ｓの表面との間に、気泡滞留凹部２５Ａからの気泡が通れる隙間を確保するための隙間確保部５０が設けられている。この隙間確保部５０は、被検体対向面２２上であって、気泡滞留凹部２５Ａから（＋）Ｙ方向側に離れた位置と、気泡滞留凹部２５Ａから（−）Ｙ方向側に離れた位置とに設けられている。
【００７１】
各隙間確保部５０は、図７に示すように、いずれも、（−）Ｚ側から見た形状が二等辺三角形形状を成している。この間隔確保部５０で、被検体対向面２２から立ち上がっている側面のうち、二等辺に対応する二つの側面（第一側面、第二側面）５２，５３が互いに交差して形成される角、つまり、この二等辺三角形の頂角５１は、鋭角である。この隙間確保部５０は、二等辺三角形の中心軸がＹ方向を向き、且つ隙間確保部５０中でその頂角５１が最も気泡滞留凹部２５に近くなっている。この隙間確保部５０は、樹脂粘着テープを二等辺三角形状に切って、これを被検体対向面２２上に張り付いたものでもよいし、二等辺三角形形状の硬質樹脂片を被検体対向面２２上に固定したものであってもよい。また、被検体側ウェッジフレームＦａと一体成形したものであってもよい。
【００７２】
また、本実施形態の被検体対向面２２には、親水性を高める親水処理が施されている。具体的な親水処理の方法としては、例えば、アルコール、水溶性ポリマー、界面活性剤を含む噴射剤を被検体対向面２２にスプレーする方法、メチルシリケート等の親水性材を被検体対向面２２にコーティングする方法等がある。
【００７３】
以上、本実施形態でも、第一実施形態と同様、ウェッジ２０Ａに、複数の受入口３２ａ，３２ｂ、均圧室３５、気泡滞留凹部２５Ａを形成しているので、水中の気泡の排除を促すことができる。
【００７４】
さらに、本実施形態では、均圧室３５内に多孔板４８を配置し、均圧室３５と超音波伝播室４０との境目に多数の貫通孔４７が形成されている仕切り壁４５を設けたので、均圧室３５内のＸ方向の各位置での流速分布、均圧室３５から超音波伝播室４０に流入するＸ方向の各位置での流速分布を均一化でき、Ｘ方向に伸びている超音波伝播室４０内でのＸ方向の各位置での流速分布の均一化を図ることできる。このため、本実施形態では、第一実施形態よりも、超音波伝播室４０内に水の淀みが発生し難くなり、仮に、水の淀みが発生したとしても極めて小さい淀みになり、気泡は、超音波伝播室４０内で滞留することなく、スムーズに被検体側開口４２から排出することができる。
【００７５】
なお、仕切り壁４５の超音波伝播室４０側の壁面４６は、前述したように、超音波伝播室４０の周面４４と面一であり、しかも、この仕切り壁４５は、センサ側ウェッジフレームＦｂの一部として、音響インピーダンスの値が水の音響インピーダンスに近いナイロン等の樹脂で形成されているため、本実施形態では、仕切り壁４５を設けているものの、仕切り壁４５の超音波伝播室４０側の壁面４６での超音波の反射による検知精度の低下を抑えることができる。また、この仕切り壁４５の貫通孔４７は、センサ側開口４１側に比べてセンサ感度の低い被検体側開口４２側に寄っているため、この貫通孔４７での超音波の反射による検知精度の低下を抑えることができる。
【００７６】
また、本実施形態では、気泡滞留凹部２５Ａの（±）Ｙ方向側の側壁面２７を曲面で形成しているため、図６に示すように、この気泡滞留凹部２５Ａ内に溜まった気泡Ｂが被検体対向面２２と被検体Ｓの表面との間の隙間に入り込み易くなり、気泡滞留凹部２５Ａ内の気泡Ｂの排出を促すことができる。さらに、本実施形態では、被検体対向面２２と被検体Ｓの表面との間の隙間が、隙間確保部５０により気泡の通れる隙間になっている上に、この隙間確保部５０の形状が、図７に示すよう、第一走査方向である（＋）Ｙ方向、及び第二走査方向である（−）Ｙ方向への気泡Ｂの移動に抵抗の少ない形状になっており、しかも、被検体対向面２２に親水性処理が施されているため、気泡滞留凹部２５Ａから、被検体対向面２２と被検体Ｓの表面との間に入ってきた気泡Ｂの排出を促すことができる。
【００７７】
なお、以上の実施形態では、超音波の伝播媒質がいずれも水であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、オイル等であってもよい。また、受入口３２ａ，３２ｂは、ウェッジ２０，２０Ａの底面に限られず、他の位置に設けてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１：超音波探傷装置、８：脱気器、１０：超音波探傷センサ、１１：超音波入出力面、２０，２０Ａ：ウェッジ、２１：センサ装着面、２２：被検体対向面、２５：気泡滞留凹部、３０，３０Ａ：供給部、３１ａ，３１ｂ：貫通孔、３２ａ，３２ｂ：受入口、３３ａ，３３ｂ：均圧室流入口、３５：均圧室、３５ａ：第一均圧部、３５ｂ：第二均圧部、４０：超音波伝播室、４１：センサ側開口、４２：被検体側開口、４５：仕切り壁、４７：貫通孔、４８：多孔板、４９：仕切り板、５０：隙間確保部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探傷センサが装着され、この超音波探傷センサと被検体との間に超音波の伝播媒質を供給する超音波探傷用ウェッジ、これを備えている装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体を超音波探傷する場合、超音波探傷センサと被検体との間に超音波の伝播媒質を供給するウェッジを設けることがある。超音波探傷センサと被検体との間の伝播媒質中に気泡が存在すると、超音波探傷センサは、この気泡を被検体の傷として誤検知することがある。
【０００３】
このため、従来より、気泡の排除を促す技術が開発されている。例えば、以下の特許文献１に記載のウェッジでは、被検体対向面に、伝播媒質である水の流出口である開口から、超音波探傷センサの走査方向に対して垂直な方向に伸びる溝を形成し、被検体の表面と被検体対向面との間から排出される水の流量を増やすことで、超音波探傷センサと被検体の表面との間の気泡の排除を促進している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０７３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の技術は、確かに、超音波探傷センサと被検体の表面との間の気泡の排除を促進でき、優れた技術である。しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、例えば、水の流出口である開口中、超音波探傷センサの走査方向に対して垂直な方向の中央に、気泡が存在している場合、この気泡が溝に至るまでに時間がかかり、この気泡をセンサで検知する可能性が高い、という問題点がある。言い換えると、特許文献１に記載の技術では、気泡排除の促進が不十分である、という問題点がある。
【０００６】
そこで、本発明は、より気泡の排除を促進することができる超音波探傷用ウェッジ、これを備えている装置及びシステム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】
【０００７】
前記問題点を解決するための超音波探傷用ウェッジは、
超音波探傷センサが装着され、該超音波探傷センサと被検体との間に超音波の伝播媒質を供給する超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記被検体の表面に対向する被検体対向面と、前記被検体の表面から遠ざかる向きに、前記被検体対向面から凹んでいる気泡滞留凹部と、前記超音波探傷センサが装着されるセンサ装着面と、前記伝播媒質を前記被検体の表面に供給する供給部と、が形成され、
前記供給部は、前記伝播媒質を受け入れる受入口と、前記センサ装着面から前記気泡滞留凹部の底面に貫通していると共に、該受入口と連通し、該受入口で受け入れられた前記伝播媒質で満たされる超音波伝播室と、を有し、前記気泡滞留凹部は、前記超音波伝播室から該気泡滞留凹部に臨む被検体側開口の縁のうち、前記センサ装着面に装着された前記超音波探傷センサの予め定められた走査方向と反対側の反走査方向側縁の全縁から該反対側に広がっている、ことを特徴とする。
【０００８】
当該ウェッジでは、超音波伝播室の被検体側への延長上に気泡が位置しても、ウェッジの走査方向への移動により、この気泡は、被検体側開口の回りに形成されている気泡滞留凹部内において、このウェッジに対して相対的に走査方向と反対側に直ちに移動してしまう。このため、当該ウェッジによれば、傷の誤検知の一因になる気泡排除の促進を図ることができる。
【０００９】
ここで、前記ウェッジにおいて、前記超音波探傷センサの前記予め定められた走査方向として、第一走査方向と、該第一走査方向と正反対の向きの第二走査方向とがあり、前記気泡滞留凹部は、前記被検体側開口の縁のうち、前記第一走査方向側の全縁から該第一走査方向側に広がっていると共に、該被検体側開口の縁のうち、前記第二走査方向側の全縁から該第二走査方向側に広がっていてもよい。
【００１０】
当該ウェッジでは、第一走査方向、及びこの第一走査方向と正反対の向きの第二走査方向の両方向へ超音波探傷センサを走査する場合でも、超音波伝播室の被検体側への延長上に位置している気泡を、この位置から直ちに排除することができる。
【００１１】
また、前記ウェッジにおいて、前記気泡滞留凹部の側壁面のうちで、前記走査方向とは反対側の側壁面は、該気泡滞留凹部の底面から前記被検体対向面側へ向かうに連れて、前記反対側へ次第に向かう面を成していてもよい。
【００１２】
当該ウェッジでは、気泡滞留凹部内に溜まった気泡が被検体対向面と被検体の表面との間の隙間に入り込み易くなり、気泡滞留凹部内の気泡の排出を促すことができる。
【００１３】
また、前記ウェッジにおいて、前記供給部は、前記受入口及び前記超音波伝播室と連通し、該超音波伝播室の周面であって、少なくとも、前記走査方向側の周面部分及び前記反対側の周面部分に沿って広がっている均圧室を有していてもよい。
【００１４】
当該ウェッジでは、受入口からの伝播媒質が均圧室内で分散化し、超音波伝播室の周方向での各位置から、この超音波伝播室に流入する伝播媒質の流量の均等化を図ることができる。このため、当該ウェッジでは、超音波伝播室内に伝播媒質の淀みが発生し難くなり、超音波伝播室内で気泡が滞留することがなくなり、超音波伝播室内からスムーズに気泡を排出することができる。
【００１５】
また、前記ウェッジにおいて、前記均圧室と前記超音波伝播室との境界部には、仕切り壁が形成され、該仕切り壁には、該均圧室から該超音波伝播室に貫通し、該超音波伝播室の外周の周方向に並んでいる多数の貫通孔が形成されていてもよい。
【００１６】
当該ウェッジでは、超音波伝播室の周方向での各位置から、この超音波伝播室に流入する伝播媒質の流量の均等化をより図ることができる。
【００１７】
また、前記ウェッジにおいて、前記仕切り壁の前記超音波伝播室側の面は、該超音波伝播室の周面と面一であってもよい。当該ウェッジでは、仕切り壁を設けているものの、仕切り壁の超音波伝播室側の面が超音波伝播室の周面と面一であるため、超音波伝播室内での超音波の不規則な反射を抑えることができ、傷の検知精度の低下を抑えることができる。
【００１８】
また、前記ウェッジにおいて、前記多数の貫通孔の前記超音波伝播室側の開口は、前記超音波伝播室から前記センサ装着面に臨むセンサ側開口と前記被検体側開口とのうち、該被検体側開口側に寄った位置に形成されていてもよい。
【００１９】
当該ウェッジでは、仕切り壁の貫通孔が、センサ感度の低い被検体側開口側に寄っているため、この貫通孔での超音波の反射による検知精度の低下を抑えることができる。
【００２０】
また、前記ウェッジにおいて、前記均圧室には、前記受入口からの前記伝播媒質が前記超音波伝播室へ流入する向きに貫通する孔が形成されている多孔板が配置されていてもよい。
【００２１】
当該ウェッジでは、均圧室内の各位置での流速分布が均一化するため、超音波伝播室の周面の周方向での各位置から、この超音波伝播室に流入する伝播媒質の流量の均等化をより図ることができる。
【００２２】
また、前記ウェッジにおいて、前記供給部は、複数の前記受入口を有していてもよい。当該ウェッジでは、超音波伝播室の周方向での各位置から、超音波伝播室に流入する伝播媒質の流量の均等化をより図ることができる。
【００２３】
また、前記ウェッジにおいて、前記均圧室は、前記超音波伝播室の周面であって、前記走査方向側の周面部分に沿って広がっている第一均圧部と、該走査方向側とは反対側の周面部分に沿って広がっている第二均圧部と、を有し、前記供給部は、前記第一均圧部に前記伝播媒質を流入させる前記受入口としての複数の第一受入口を有すると共に、前記第二均圧部に該伝播媒質を流入させる前記受入口としての複数の第二受入口を有し、複数の前記第一受入口からの前記伝播媒質を前記第一均圧部に流入させる複数の均圧室流入口、及び、複数の前記第二受入口からの前記伝播媒質を前記第二均圧部に流入させる複数の均圧室流入口は、前記超音波伝播室の周面の周方向に並んで形成されていてもよい。
【００２４】
当該ウェッジでは、均圧室の第一均圧部内及び第二均圧室内のそれぞれで伝播媒質の分散化を図ることができるため、超音波伝播室の周方向での各位置から、超音波伝播室に流入する伝播媒質の流量の均等化をより図ることができる。
【００２５】
また、前記ウェッジにおいて、前記被検体対向面上であって、前記気泡滞留凹部から離れた位置には、該被検体対向面と前記被検体の表面との間に前記伝播媒質中の気泡が通れる隙間を確保するための隙間確保部が形成されていてもよい。
【００２６】
当該ウェッジでは、隙間確保部により、被検体対向面と被検体の表面との間に伝播媒質中の気泡が通れる隙間が確保されるため、気泡滞留凹部から、被検体対向面と被検体の表面との間に入ってきた気泡の排出を促すことができる。
【００２７】
また、前記ウェッジにおいて、前記隙間確保部には、前記被検体対向面から立ち上がっている第一側面と第二側面とが形成され、前記第一側面と前記第二側面とは互いに交差し、交差している箇所が鋭角な角を形成し、前記隙間確保部は、該隙間確保部の部分のうちで前記角が前記被検体側開口に最も近くてもよい。
【００２８】
当該ウェッジでは、ウェッジの走査方向への移動により、被検体対向面と被検体の表面との間の気泡が、被検体対向面に対して相対的に反走査方向に移動し、その過程で、隙間確保部に接触しても、この隙間確保部は気泡の移動に対して抵抗の小さい形状を成しているため、被検体対向面と被検体の表面との間から気泡をスムーズに排除することができる。
【００２９】
また、前記ウェッジにおいて、前記被検体対向面には、前記伝播媒質との親和性を高める親和性向上処理が施されていてもよい。当該ウェッジでは、気泡滞留凹部から、被検体対向面と被検体の表面との間に入ってきた気泡の排出を促すことができる。
【００３０】
また、前記問題点を解決するための超音波探傷装置は、
前記ウェッジと、前記ウェッジの前記センサ装着面に装着される前記超音波探傷センサと、を備えていることを特徴とする。
【００３１】
当該超音波探傷装置でも、前記ウェッジを備えているため、傷の誤検知の一因になる気泡排除の促進を図ることができる。
【００３２】
また、前記問題点を解決するための超音波探傷システムは、
前記超音波探傷装置と、前記伝播媒質の供給源と前記ウェッジの前記受入口とを接続する伝播媒質供給ラインと、前記伝播媒質供給ライン中に設けられ、前記供給源からの前記伝播媒質中の気体を除く脱気器と、を備えていることを特徴とする。
【００３３】
当該超音波探傷システムでも、前記ウェッジを備えているため、傷の誤検知の一因になる気泡排除の促進を図ることができる。さらに、当該超音波探傷システムでは、脱気器を備えているため、供給源からウェッジに入る伝播媒質から、気体を排除することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明では、超音波伝播室の被検体側への延長上に気泡が位置しても、ウェッジの走査方向への移動により、この気泡は、被検体側開口の回りに形成されている気泡滞留凹部内において、このウェッジに対して相対的に走査方向と反対側に直ちに移動してしまう。このため、本発明によれば、傷の誤検知の一因になる気泡排除の促進を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る第一実施形態における超音波探傷装置の展開斜視図である。
【図２】図１におけるII−II線断面図である。
【図３】図１におけるIII矢視図である。
【図４】本発明に係る第一実施形態における超音波探傷システムの構成図である。
【図５】本発明に係る第二実施形態における超音波探傷装置の展開斜視図である。
【図６】図５におけるＶI−ＶI線断面図である。
【図７】図５におけるＶII矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明に係る超音波探傷システムの各種実施形態について、図面を用いて説明する。
【００３７】
「第一実施形態」
まず、本発明に係る第一実施形態としての超音波探傷システムについて、図１〜図４を用いて説明する。
【００３８】
本実施形態の超音波探傷システムは、図４に示すように、超音波探傷装置１と、この超音波探傷装置１を被検体Ｓの表面に沿って移動させる移動機構２と、超音波の伝播媒質である水の供給源と超音波探傷装置１とを接続する水供給ライン７と、この水供給ライン７中に設けられている脱気器８及び気泡除去フィルタ９と、を備えている。
【００３９】
超音波探傷装置１は、超音波を被検体Ｓに向けて発信すると共に被検体Ｓからの超音波の反射波を受信する超音波探傷センサ（以下、単にセンサとする）１０と、このセンサ１０が装着され、センサ１０と被検体Ｓの表面との間に超音波伝播媒質である水を供給するウェッジ２０と、を有している。
【００４０】
本実施形態において、水の供給源は、例えば、水道蛇口である。水供給ライン７は、この水蛇口に接続されている。この水供給ライン７中に設けられる脱気器８は、水中に含まれている気体の分圧を低下させて、この気体を排除する減圧式の脱気器８である。この脱気器８は、真空ポンプ８ａと、水が流入し、真空ポンプ８ａにより減圧される真空チャンバー８ｂとを備えている。水供給ライン７中で、この脱気器８よりも下流側には、気泡除去フィルタ９が配置されている。なお、脱気器８としては、水を加熱して、水の飽和気体濃度を低下させ、溶存気体の脱気を図る加熱式を採用してもよい。
【００４１】
センサ移動機構２は、超音波探傷装置１を被検体Ｓの表面に押付ける押付機構３と、被検体Ｓの表面に押付けられた超音波探傷装置１を被検体Ｓの表面に沿って移動させる走査機構４と、を備えている。走査機構４は、超音波探傷装置１の走査方向に伸びるレール５と、このレール５に沿って移動する台車６と、を有している。なお、本実施形態の超音波探傷装置１は、被検体Ｓの下方から、被検体Ｓを超音波探傷するものである。このため、押付機構３は、超音波探傷装置１を下から上に押し上げるものである。また、ウェッジ２０は、被検体Ｓの下側に配置され、センサ１０は、このウェッジ２０の下側に配置される。
【００４２】
センサ１０は、図１に示すように、超音波を被検体Ｓに向けて発信すると共に被検体Ｓからの超音波の反射波を受信する超音波入出力面１１を有している。この超音波入出力面１１は、長方形を成している。このセンサ１０は、この長方形の超音波入出力面１１の短手方向のうち、一方の方向が第一走査方向で、正反対向きの方向が第二走査方向になっている。なお、以下では、説明の便宜上、長方形の超音波入出力面１１の短手方向をＹ方向、その長手方向をＸ方向、超音波入出力面１１に垂直な方向をＺ方向とする。
【００４３】
ウェッジ２０には、図１〜図３に示すように、センサ１０の超音波入出力面１１に対向するセンサ装着面２１と、被検体Ｓの表面と対向する被検体対向面２２と、この被検体対向面２２から凹んでいる気泡滞留凹部２５と、被検体Ｓの表面に水を供給する供給部３０と、前述の押付機構３に接続される接続フランジ２９と、が形成されている。
【００４４】
被検体対向面２２は、ウェッジ２０の（＋）Ｚ側に形成され、センサ装着面２１は、ウェッジ２０の（−）Ｚ側に形成されている。接続フランジ２９は、ウェッジ２０の（−）Ｚ側であって、センサ装着面２１を挟んで（±）Ｘ側のそれぞれ形成されている。この接続フランジ２９には、Ｘ方向に貫通する軸孔２９ａが形成されており、この軸孔２９ａに押付機構３と接続するためのピン１２が挿通される。よって、このウェッジ２０は、このピン１２を中心として揺動可能である。
【００４５】
供給部３０は、水を受け入れる受入口３２ａ，３２ｂと、センサ装着面２１から気泡滞留凹部２５の底面２６に貫通している超音波伝播室４０と、受入口３２ａ，３２ｂ及び超音波伝播室４０のそれぞれに連通している均圧室３５と、を有している。
【００４６】
超音波伝播室４０からセンサ装着面２１に臨むセンサ側開口４１、及び超音波伝播室４０から気泡滞留凹部２５の底面２６に臨む被検体側開口４２は、開口縁の形状及びサイズが互いに同じで、長方形の超音波入出力面１１よりも僅かに小さいものの、この超音波入出力面１１の形状及びサイズに対応している。具体的に、センサ側開口４１及び被検体側開口４２のＸ方向の幅寸法は、超音波入出力面１１の長手方向の長さ寸法より僅かに短く、そのＹ方向の幅寸法は、超音波入出力面１１の短手方向の長さ寸法より僅かに短い。
【００４７】
気泡滞留凹部２５は、Ｘ方向に長い被検体側開口４２の縁のうち、第一走査方向である（＋）Ｙ方向側の全縁から（＋）Ｙ方向に広がっていると共に、第二走査方向である（−）Ｙ方向側の全縁から（−）Ｙ方向に広がっている。気泡滞留凹部２５の開口及び底面２６は、いずれも長方形で、その長手方向がＸ方向を向き、その短手方向がＹ方向を向いている。気泡滞留凹部２５の開口及び底面２６のＸ方向の幅寸法は、被検体側開口４２のＸ方向の幅寸法と一致し、そのＹ方向の幅寸法は、被検体側開口４２のＹ方向の幅寸法より大きい。具体的に、気泡滞留凹部２５の開口及び底面２６の（＋）Ｙ側の縁は、被検体側開口４２の（＋）Ｙ側の縁から、（＋）Ｙ側へ、例えば、１０ｍｍ程度の位置に形成され、気泡滞留凹部２５の開口及び底面２６の（−）Ｙ側の縁は、被検体側開口４２の（−）Ｙ側の縁から、（−）Ｙ側へ、例えば、１０ｍｍ程度の位置に形成されている。また、気泡滞留凹部２５の深さ寸法は、例えば、５ｍｍ程度である。
【００４８】
均圧室３５は、超音波伝播室４０のＺ方向のほぼ中央部分であって、この超音波伝播室４０の周面のうち、第一走査方向である（＋）Ｙ方向側の全周面から（＋）Ｙ方向に広がっていると共に、第二走査方向である（−）Ｙ方向側の全周面から（−）Ｙ方向に広がっている。この均圧室３５は、直方体形状を成し、直方体の表面のうち、一対の対向している面は、それぞれ（±）Ｘ方向を向き、他の一対の対向している面は、それぞれ（±）Ｙ方向を向き、残りの一対の対向している面は、それぞれ（±）Ｚ方向を向いている。この均圧室３５のＸ方向の幅寸法は、気泡滞留凹部２５の開口及び底面２６のＸ方向の幅寸法、及び、被検体側開口４２のＸ方向の幅寸法と一致している。また、この均圧室３５のＹ方向の幅寸法は、気泡滞留凹部２５の開口及び底面２６のＹ方向の幅寸法よりも大きい。
【００４９】
この均圧室３５で、超音波伝播室４０を基準にして、第一走査方向である（＋）Ｙ方向側に広がっている空間が第一均圧部３５ａを成し、第二走査方向である（−）Ｙ方向側に広がっている空間が第二均圧部３５ｂを成す。
【００５０】
ウェッジ２０には、その（−）Ｚ側の表面から第一均圧部３５ａに貫通する３つの第一貫通孔３１ａと、その（−）Ｚ側の表面から第二均圧部３５ｂに貫通する３つの第二貫通孔３１ｂと、が形成されている。第一貫通孔３１ａで、ウェッジ２０の（−）Ｚ側の表面を臨む開口が第一受入口３２ａを成し、第一均圧部３５ａに臨む開口が第一均圧室流入口３３ａを成している。また、第二貫通孔３１ｂで、ウェッジ２０の（−）Ｚ側の表面を臨む開口が第二受入口３２ｂを成し、第二均圧部３５ｂに臨む開口が第二均圧室流入口３３ｂを成している。３つの第一貫通孔３１ａは、Ｘ方向に並び、互いの間隔が等間隔である。また、３つの第二貫通孔３１ｂも、Ｘ方向に並び、互いの間隔が等間隔である。なお、ここでは、第一貫通孔３１ａ及び第二貫通孔３１ｂの数量がいずれも３つであるが、さらに多くてもよい。
【００５１】
ウェッジ２０は、製造上の都合により、被検体対向面２２が形成されている被検体側ウェッジフレームＦａと、センサ装着面２１が形成されているセンサ側ウェッジフレームＦｂと、両者を接続するネジ（不図示）とを有して構成されている。なお、被検体側ウェッジフレームＦａ及びセンサ側ウェッジフレームＦｂは、いずれも、音響インピーダンスの値が水の音響インピーダンスに近い材料、例えば、ナイロン、アクリル、ポリスチレン等の樹脂で形成されている。また、ウェッジフレームＦａ，Ｆｂにおいて、水の流れに接する表面の粗度を出来る限り細かくすることが気泡を排除するうえで好ましい。
【００５２】
被検体側ウェッジフレームＦａには、前述の被検体対向面２２の他、気泡滞留凹部２５、被検体側開口４２が形成されている。また、センサ側ウェッジフレームＦｂには、前述のセンサ装着面２１の他、センサ側開口４１、第一及び第二受入口３２ａ，３２ｂ、接続フランジ２９が形成されている。また、均圧室３５及び超音波伝播室４０は、いずれも、２つのウェッジフレームの協同により形成されている。
【００５３】
本実施形態の超音波探傷システムで被検体Ｓを超音波探傷する際には、まず、水供給源からの水を脱気器８及び気泡除去フィルタ９を介して、ウェッジ２０に供給する。この水は、ウェッジ２０の複数の第一受入口３２ａから均圧室３５の第一均圧部３５ａに流入すると共に、複数の第二受入口３２ｂから均圧室３５の第二均圧部３５ｂに流入する。各均圧部３５ａ，３５ｂに流入した水は、ウェッジ２０の超音波伝播室４０を満たし、被検体側開口４２から外部に流出する。
【００５４】
次に、押付機構３を駆動させて、ウェッジ２０の被検体対向面２２を被検体Ｓの表面に押付ける。このとき、被検体側開口４２から流出した水は、気泡滞留凹部２５と被検体Ｓの表面との間、被検体対向面２２と被検体Ｓの表面との間の隙間と経て、これらの間から排出される。
【００５５】
次に、ウェッジ２０のセンサ装着面２１に装着されているセンサ１０を駆動する。すると、センサ１０の超音波入出力面１１から超音波が発信され、超音波伝播室４０及び気泡滞留凹部２５を満たしている水を介して、この超音波が被検体Ｓに達する。この超音波は、被検体Ｓの表面や、被検体Ｓの内部の傷等、音響インピーダンスが変化する箇所で反射し、一部が、気泡滞留凹部２５及び超音波伝播室４０を満たしている水を介して、センサ１０の超音波入出力面１１に入射する。センサ１０は、超音波入出力面１１に入射した超音波の反射波を電気信号に変換して、これを出力する。すなわち、センサ１０の駆動により、被検体Ｓの超音波探傷が開始される。
【００５６】
次に、走査機構４を駆動させて、超音波探傷装置１を第一又は第二走査方向に移動させる。この超音波探傷装置１の第一又は第二走査方向への移動により、この走査方向における超音波探傷が行われる。
【００５７】
ところで、背景技術の欄で前述したように、センサ１０の超音波入出力面１１と被検体Ｓとの間の水中に気泡が存在すると、センサ１０は、この気泡を被検体Ｓの傷として誤検知することがある。センサ１０の超音波入出力面１１と被検体Ｓとの間の気泡には、水供給源の水中に既に含まれている気泡が超音波伝播室４０内に流入したものや、超音波探傷装置１を走査する過程で、ウェッジ２０の被検体対向面２２と被検体Ｓの表面との間に噛み込まれた気体が気泡として、センサ１０の超音波入出力面１１と被検体Ｓとの間に移動してきたものがある。
【００５８】
本実施形態では、水供給源の水中に既に含まれている気泡に関しては、水供給ライン７中に設けられている脱気器８及び気泡除去フィルタ９で除去する。しかしながら、水供給源の水中に既に含まれている気泡の全てを、脱気器８及び気泡除去フィルタ９で除去できない場合がある。また、気泡除去フィルタ９から流出した水に溶け込んでいた気体が、水の温度変化による飽和気体濃度変化で、気泡になる場合もある。これらの気泡は、ウェッジ２０に対する水の流入及び流出と同様、ウェッジ２０の複数の第一受入口３２ａから均圧室３５の第一均圧部３５ａに流入すると共に、複数の第二受入口３２ｂから均圧室３５の第二均圧部３５ｂに流入し、超音波伝播室４０を経て、被検体側開口４２から外部に流出する。
【００５９】
仮に、受入口３２ａ，３２ｂからの水が、超音波伝播室４０の周面の周方向での各位置から、この超音波伝播室４０に均等な流量で流入しない場合には、この超音波伝播室４０内に水の淀みが発生し、ここに気泡が一時的に滞留してしまうことがある。すなわち、センサ１０の超音波入出力面１１と被検体Ｓとの間に、気泡が滞留してしまうことがある。
【００６０】
そこで、本実施形態では、超音波伝播室４０の上流側に均圧室３５を設け、受入口３２ａ，３２ｂからの水の分散化を図り、超音波伝播室４０の周面の周方向での各位置から、この超音波伝播室４０に流入する水の流量の均等化を図っている。しかも、本実施形態では、均圧室３５の第一均圧部３５ａ及び第二均圧部３５ｂに対する水の流入位置を分散化しているので、超音波伝播室４０の周面の周方向での各位置から、この超音波伝播室４０に流入する水の流量の更なる均等化を図ることができる。このため、超音波伝播室４０内に水の淀みが発生し難く、仮に、水の淀みが発生したとしても極めて小さい淀みになる。この結果、本実施形態では、脱気器８や気泡除去フィルタ９で除去できなかった気泡等が存在していたとしても、この気泡は、超音波伝播室４０内で滞留することなく、スムーズに被検体側開口４２から気泡を排出することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、超音波伝播室４０の（＋）Ｚ側への延長上に位置する気泡Ｂは、図２に示すように、被検体側開口４２の回りに形成されている気泡滞留凹部２５内において、ウェッジ２０の走査方向への移動により、このウェッジ２０に対して相対的に走査方向と反対側に直ちに移動してしまい、センサ１０の超音波入出力面１１と被検体Ｓとの間には気泡が存在しなくなる。なお、超音波伝播室４０の（＋）Ｚ側への延長上に位置する気泡は、被検体側開口４２から排出されたものや、ウェッジ２０の被検体対向面２２と被検体Ｓの表面との間に噛み込まれた気体が気泡として、センサ１０の超音波入出力面１１と被検体Ｓとの間に移動してきたものである。
【００６２】
以上のように、本実施形態では、水中の気泡の排除を促進させることができる。
【００６３】
「第二実施形態」
次に、本発明に係る第二実施形態としての超音波探傷システムについて、図５〜図７を用いて説明する。
【００６４】
本実施形態の超音波探傷システムは、第一実施形態の超音波探傷システムに対して、ウェッジのみが異なっている。よって、以下では、本実施形態の超音波探傷システムのウェッジ２０Ａについて説明する。
【００６５】
本実施形態のウェッジ２０Ａには、第一実施形態と同様、センサ装着面２１、被検体対向面２２、気泡滞留凹部２５Ａ、供給部３０Ａ、接続フランジ２９が形成されている。供給部３０Ａは、受入口３２ａ，３２ｂと、超音波伝播室４０と、均圧室３５と、を有している。また、このウェッジ２０Ａも、第一実施形態と同様、被検体対向面２２が形成されている被検体側ウェッジフレームＦａと、センサ装着面２１が形成されているセンサ側ウェッジフレームＦｂと、両者を接続するネジ（不図示）とを有して構成されている。
【００６６】
本実施形態では、超音波伝播室４０と均圧室３５との境界部には、仕切り壁４５が形成されている。具体的には、均圧室３５の第一均圧部３５ａと超音波伝播室４０との境界部と、均圧室３５の第二均圧部３５ｂと超音波伝播室４０との境界部とには、仕切り壁４５が形成されている。すなわち、超音波伝播室４０の周面のうちの（＋）Ｙ側の周面に沿った位置と、超音波伝播室４０の周面のうちの（−）Ｙ側の周面に沿った位置とに、仕切り壁４５が形成されている。この仕切り壁４５の超音波伝播室４０側の壁面４６は、この仕切り壁４５を基準にして、（＋）Ｚ側及び（−）Ｚ側に位置する超音波伝播室４０の周面４４と面一である。この仕切り壁４５は、センサ側ウェッジフレームＦｂの一部として形成されており、音響インピーダンスの値が水の音響インピーダンスに近いナイロン等の樹脂で形成されている。なお、仕切り壁４５は、被検体側ウェッジフレームＦａの一部として形成してもよいし、ウェッジフレームＦａ，Ｆｂとは別体として形成してもよい。
【００６７】
各仕切り壁４５には、Ｙ方向に貫通する、つまり、各均圧部３５ａ，３５ｂから超音波伝播室４０に貫通する多数の貫通孔４７が形成されている。多数の貫通孔４７は、Ｘ方向に等間隔で一列に並んでおり、Ｚ方向では、センサ側開口４１と被検体側開口４２とのうち、被検体側開口４２側に寄っている。貫通孔４７の孔径は、例えば、４ｍｍ程度である。
【００６８】
均圧室３５の第一均圧部３５ａ及び第二均圧部３５ｂ内には、多孔板４８及び仕切り板４９が設置されている。多孔板４８は、各均圧部３５ａ，３５ｂ内を（±）Ｙ方向に仕切る板に、Ｙ方向に貫通する多数の孔を形成したものである。この孔の孔径は、例えば、２ｍｍ程度である。この多孔板４８は、Ｙ方向において、各均圧部３５ａ，３５ｂに水を流入させるための均圧室流入口３３ａ，３３ｂの位置よりも、超音波伝播室４０側に位置している。また、仕切り板４９は、各均圧部３５ａ，３５ｂ内をＸ方向に均等に３つに仕切る板である。この仕切り板４９によりＸ方向に仕切られた各空間のＸ方向のほぼ中間に、均圧室流入口３３ａ，３３ｂが存在する。多孔板４８及び仕切り板４９は、いずれも、例えば、ステンレスや樹脂等で形成されている。なお、多孔板４８は、各均圧部３５ａ，３５ｂに複数枚ずつ設けてもよい。また、仕切り板４９は、均圧室流入口３３ａ，３３ｂの数量により適宜変更できる。また、前述した仕切り壁４５及び多孔板４８のうちの少なくとも一方を設けておいてもよい。
【００６９】
気泡滞留凹部２５Ａの側壁面のうちで、第一走査方向である（＋）Ｙ方向側の側壁面２７は、（＋）Ｚ側に向かうに連れて、第一走査方向である（＋）Ｙ方向側に曲がる曲面を成している。また、第二走査方向である（−）Ｙ方向側の側壁面２７は、（＋）Ｚ側に向かうに連れて、第二走査方向である（−）Ｙ方向側に曲がる曲面を成している。なお、気泡滞留凹部２５Ａの（±）Ｙ方向側の側壁面２７の（＋）Ｚ側の部分は、曲面を成していなくてもよく、（＋）Ｚ側に向かうに連れて、被検体側開口４２から遠ざかる向きに傾斜しているテーパ面であってもよいし、テーパ面と曲面とを滑らかに繋いだ面でもよい。
【００７０】
被検体対向面２２上には、被検体対向面２２と被検体Ｓの表面との間に、気泡滞留凹部２５Ａからの気泡が通れる隙間を確保するための隙間確保部５０が設けられている。この隙間確保部５０は、被検体対向面２２上であって、気泡滞留凹部２５Ａから（＋）Ｙ方向側に離れた位置と、気泡滞留凹部２５Ａから（−）Ｙ方向側に離れた位置とに設けられている。
【００７１】
各隙間確保部５０は、図７に示すように、いずれも、（−）Ｚ側から見た形状が二等辺三角形形状を成している。この間隔確保部５０で、被検体対向面２２から立ち上がっている側面のうち、二等辺に対応する二つの側面（第一側面、第二側面）５２，５３が互いに交差して形成される角、つまり、この二等辺三角形の頂角５１は、鋭角である。この隙間確保部５０は、二等辺三角形の中心軸がＹ方向を向き、且つ隙間確保部５０中でその頂角５１が最も気泡滞留凹部２５に近くなっている。この隙間確保部５０は、樹脂粘着テープを二等辺三角形状に切って、これを被検体対向面２２上に張り付いたものでもよいし、二等辺三角形形状の硬質樹脂片を被検体対向面２２上に固定したものであってもよい。また、被検体側ウェッジフレームＦａと一体成形したものであってもよい。
【００７２】
また、本実施形態の被検体対向面２２には、親水性を高める親水処理が施されている。具体的な親水処理の方法としては、例えば、アルコール、水溶性ポリマー、界面活性剤を含む噴射剤を被検体対向面２２にスプレーする方法、メチルシリケート等の親水性材を被検体対向面２２にコーティングする方法等がある。
【００７３】
以上、本実施形態でも、第一実施形態と同様、ウェッジ２０Ａに、複数の受入口３２ａ，３２ｂ、均圧室３５、気泡滞留凹部２５Ａを形成しているので、水中の気泡の排除を促すことができる。
【００７４】
さらに、本実施形態では、均圧室３５内に多孔板４８を配置し、均圧室３５と超音波伝播室４０との境目に多数の貫通孔４７が形成されている仕切り壁４５を設けたので、均圧室３５内のＸ方向の各位置での流速分布、均圧室３５から超音波伝播室４０に流入するＸ方向の各位置での流速分布を均一化でき、Ｘ方向に伸びている超音波伝播室４０内でのＸ方向の各位置での流速分布の均一化を図ることできる。このため、本実施形態では、第一実施形態よりも、超音波伝播室４０内に水の淀みが発生し難くなり、仮に、水の淀みが発生したとしても極めて小さい淀みになり、気泡は、超音波伝播室４０内で滞留することなく、スムーズに被検体側開口４２から排出することができる。
【００７５】
なお、仕切り壁４５の超音波伝播室４０側の壁面４６は、前述したように、超音波伝播室４０の周面４４と面一であり、しかも、この仕切り壁４５は、センサ側ウェッジフレームＦｂの一部として、音響インピーダンスの値が水の音響インピーダンスに近いナイロン等の樹脂で形成されているため、本実施形態では、仕切り壁４５を設けているものの、仕切り壁４５の超音波伝播室４０側の壁面４６での超音波の反射による検知精度の低下を抑えることができる。また、この仕切り壁４５の貫通孔４７は、センサ側開口４１側に比べてセンサ感度の低い被検体側開口４２側に寄っているため、この貫通孔４７での超音波の反射による検知精度の低下を抑えることができる。
【００７６】
また、本実施形態では、気泡滞留凹部２５Ａの（±）Ｙ方向側の側壁面２７を曲面で形成しているため、図６に示すように、この気泡滞留凹部２５Ａ内に溜まった気泡Ｂが被検体対向面２２と被検体Ｓの表面との間の隙間に入り込み易くなり、気泡滞留凹部２５Ａ内の気泡Ｂの排出を促すことができる。さらに、本実施形態では、被検体対向面２２と被検体Ｓの表面との間の隙間が、隙間確保部５０により気泡の通れる隙間になっている上に、この隙間確保部５０の形状が、図７に示すよう、第一走査方向である（＋）Ｙ方向、及び第二走査方向である（−）Ｙ方向への気泡Ｂの移動に抵抗の少ない形状になっており、しかも、被検体対向面２２に親水性処理が施されているため、気泡滞留凹部２５Ａから、被検体対向面２２と被検体Ｓの表面との間に入ってきた気泡Ｂの排出を促すことができる。
【００７７】
なお、以上の実施形態では、超音波の伝播媒質がいずれも水であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、オイル等であってもよい。また、受入口３２ａ，３２ｂは、ウェッジ２０，２０Ａの底面に限られず、他の位置に設けてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１：超音波探傷装置、８：脱気器、１０：超音波探傷センサ、１１：超音波入出力面、２０，２０Ａ：ウェッジ、２１：センサ装着面、２２：被検体対向面、２５：気泡滞留凹部、３０，３０Ａ：供給部、３１ａ，３１ｂ：貫通孔、３２ａ，３２ｂ：受入口、３３ａ，３３ｂ：均圧室流入口、３５：均圧室、３５ａ：第一均圧部、３５ｂ：第二均圧部、４０：超音波伝播室、４１：センサ側開口、４２：被検体側開口、４５：仕切り壁、４７：貫通孔、４８：多孔板、４９：仕切り板、５０：隙間確保部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波探傷センサが装着され、該超音波探傷センサと被検体との間に超音波の伝播媒質を供給する超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記被検体の表面に対向する被検体対向面と、
前記被検体の表面から遠ざかる向きに、前記被検体対向面から凹んでいる気泡滞留凹部と、
前記超音波探傷センサが装着されるセンサ装着面と、
前記伝播媒質を前記被検体の表面に供給する供給部と、
が形成され、
前記供給部は、前記伝播媒質を受け入れる受入口と、前記センサ装着面から前記気泡滞留凹部の底面に貫通していると共に、該受入口と連通し、該受入口で受け入れられた前記伝播媒質で満たされる超音波伝播室と、を有し、
前記気泡滞留凹部は、前記超音波伝播室から該気泡滞留凹部に臨む被検体側開口の縁のうち、前記センサ装着面に装着された前記超音波探傷センサの予め定められた走査方向と反対側の反走査方向側縁の全縁から該反対側に広がっている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記超音波探傷センサの前記予め定められた走査方向として、第一走査方向と、該第一走査方向と正反対の向きの第二走査方向とがあり、
前記気泡滞留凹部は、前記被検体側開口の縁のうち、前記第一走査方向側の全縁から該第一走査方向側に広がっていると共に、該被検体側開口の縁のうち、前記第二走査方向側の全縁から該第二走査方向側に広がっている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記気泡滞留凹部の側壁面のうちで、前記走査方向とは反対側の側壁面は、該気泡滞留凹部の底面から前記被検体対向面側へ向かうに連れて、前記反対側へ次第に向かう面を成している、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記供給部は、前記受入口及び前記超音波伝播室と連通し、該超音波伝播室の周面であって、少なくとも、前記走査方向側の周面部分及び前記反対側の周面部分に沿って広がっている均圧室を有する、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記均圧室と前記超音波伝播室との境界部には、仕切り壁が形成され、該仕切り壁には、該均圧室から該超音波伝播室に貫通し、該超音波伝播室の周面の周方向に並んでいる多数の貫通孔が形成されている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項６】
請求項５に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記仕切り壁の前記超音波伝播室側の面は、該超音波伝播室の周面と面一である、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記多数の貫通孔の前記超音波伝播室側の開口は、前記超音波伝播室から前記センサ装着面に臨むセンサ側開口と前記被検体側開口とのうち、該被検体側開口側に寄った位置に形成されている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項８】
請求項４から７のいずれか一項に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記均圧室には、前記受入口からの前記伝播媒質が前記超音波伝播室へ流入する向きに貫通する孔が形成されている多孔板が配置されている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記供給部は、複数の前記受入口を有する、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項１０】
請求項４から８のいずれか一項に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記均圧室は、前記超音波伝播室の周面であって、前記走査方向側の周面部分に沿って広がっている第一均圧部と、該走査方向側とは反対側の周面部分に沿って広がっている第二均圧部と、を有し、
前記供給部は、前記第一均圧部に前記伝播媒質を流入させる前記受入口としての複数の第一受入口を有すると共に、前記第二均圧部に該伝播媒質を流入させる前記受入口としての複数の第二受入口を有し、
複数の前記第一受入口からの前記伝播媒質を前記第一均圧部に流入させる複数の均圧室流入口、及び、複数の前記第二受入口からの前記伝播媒質を前記第二均圧部に流入させる複数の均圧室流入口は、前記超音波伝播室の周面の周方向に並んで形成されている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記被検体対向面上であって、前記気泡滞留凹部から離れた位置には、該被検体対向面と前記被検体の表面との間に前記伝播媒質中の気泡が通れる隙間を確保するための隙間確保部が形成されている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記隙間確保部には、前記被検体対向面から立ち上がっている第一側面と第二側面とが形成され、
前記第一側面と前記第二側面とは互いに交差し、交差している箇所が鋭角な角を形成し、
前記隙間確保部は、該隙間確保部の部分のうちで前記角が前記被検体側開口に最も近い、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記被検体対向面には、前記伝播媒質との親和性を高める親和性向上処理が施されている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の超音波探傷用ウェッジと、
前記超音波探傷用ウェッジの前記センサ装着面に装着される前記超音波探傷センサと、
を備えていることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の超音波探傷装置と、
前記伝播媒質の供給源と前記超音波探傷用ウェッジの前記受入口とを接続する伝播媒質供給ラインと、
前記伝播媒質供給ライン中に設けられ、前記供給源からの前記伝播媒質中の気体を除く脱気器と、
を備えていることを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項１】
超音波探傷センサが装着され、該超音波探傷センサと被検体との間に超音波の伝播媒質を供給する超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記被検体の表面に対向する被検体対向面と、
前記被検体の表面から遠ざかる向きに、前記被検体対向面から凹んでいる気泡滞留凹部と、
前記超音波探傷センサが装着されるセンサ装着面と、
前記伝播媒質を前記被検体の表面に供給する供給部と、
が形成され、
前記供給部は、前記伝播媒質を受け入れる受入口と、前記センサ装着面から前記気泡滞留凹部の底面に貫通していると共に、該受入口と連通し、該受入口で受け入れられた前記伝播媒質で満たされる超音波伝播室と、を有し、
前記気泡滞留凹部は、前記超音波伝播室から該気泡滞留凹部に臨む被検体側開口の縁のうち、前記センサ装着面に装着された前記超音波探傷センサの予め定められた走査方向と反対側の反走査方向側縁の全縁から該反対側に広がっている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記超音波探傷センサの前記予め定められた走査方向として、第一走査方向と、該第一走査方向と正反対の向きの第二走査方向とがあり、
前記気泡滞留凹部は、前記被検体側開口の縁のうち、前記第一走査方向側の全縁から該第一走査方向側に広がっていると共に、該被検体側開口の縁のうち、前記第二走査方向側の全縁から該第二走査方向側に広がっている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記気泡滞留凹部の側壁面のうちで、前記走査方向とは反対側の側壁面は、該気泡滞留凹部の底面から前記被検体対向面側へ向かうに連れて、前記反対側へ次第に向かう面を成している、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記供給部は、前記受入口及び前記超音波伝播室と連通し、該超音波伝播室の周面であって、少なくとも、前記走査方向側の周面部分及び前記反対側の周面部分に沿って広がっている均圧室を有する、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記均圧室と前記超音波伝播室との境界部には、仕切り壁が形成され、該仕切り壁には、該均圧室から該超音波伝播室に貫通し、該超音波伝播室の周面の周方向に並んでいる多数の貫通孔が形成されている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項６】
請求項５に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記仕切り壁の前記超音波伝播室側の面は、該超音波伝播室の周面と面一である、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記多数の貫通孔の前記超音波伝播室側の開口は、前記超音波伝播室から前記センサ装着面に臨むセンサ側開口と前記被検体側開口とのうち、該被検体側開口側に寄った位置に形成されている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項８】
請求項４から７のいずれか一項に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記均圧室には、前記受入口からの前記伝播媒質が前記超音波伝播室へ流入する向きに貫通する孔が形成されている多孔板が配置されている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記供給部は、複数の前記受入口を有する、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項１０】
請求項４から８のいずれか一項に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記均圧室は、前記超音波伝播室の周面であって、前記走査方向側の周面部分に沿って広がっている第一均圧部と、該走査方向側とは反対側の周面部分に沿って広がっている第二均圧部と、を有し、
前記供給部は、前記第一均圧部に前記伝播媒質を流入させる前記受入口としての複数の第一受入口を有すると共に、前記第二均圧部に該伝播媒質を流入させる前記受入口としての複数の第二受入口を有し、
複数の前記第一受入口からの前記伝播媒質を前記第一均圧部に流入させる複数の均圧室流入口、及び、複数の前記第二受入口からの前記伝播媒質を前記第二均圧部に流入させる複数の均圧室流入口は、前記超音波伝播室の周面の周方向に並んで形成されている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記被検体対向面上であって、前記気泡滞留凹部から離れた位置には、該被検体対向面と前記被検体の表面との間に前記伝播媒質中の気泡が通れる隙間を確保するための隙間確保部が形成されている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記隙間確保部には、前記被検体対向面から立ち上がっている第一側面と第二側面とが形成され、
前記第一側面と前記第二側面とは互いに交差し、交差している箇所が鋭角な角を形成し、
前記隙間確保部は、該隙間確保部の部分のうちで前記角が前記被検体側開口に最も近い、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の超音波探傷用ウェッジにおいて、
前記被検体対向面には、前記伝播媒質との親和性を高める親和性向上処理が施されている、
ことを特徴とする超音波探傷用ウェッジ。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の超音波探傷用ウェッジと、
前記超音波探傷用ウェッジの前記センサ装着面に装着される前記超音波探傷センサと、
を備えていることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の超音波探傷装置と、
前記伝播媒質の供給源と前記超音波探傷用ウェッジの前記受入口とを接続する伝播媒質供給ラインと、
前記伝播媒質供給ライン中に設けられ、前記供給源からの前記伝播媒質中の気体を除く脱気器と、
を備えていることを特徴とする超音波探傷システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−５２９２４（Ｐ２０１２−５２９２４Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９６０７９（Ｐ２０１０−１９６０７９）
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]