(57)【要約】  フレーム組立体および当該フレーム組立体内に位置する複数の超音波センサを含む、配管の一部分の超音波評価を行うための器具。当該フレーム組立体は、当該配管の外部表面に当該表面と協働するように係合する構造のフレームを含む。当該フレームは、当該配管と係合したときに当該配管の中心長手軸とほぼ一致する軸を中心として画定される曲面を有する。当該曲面は、当該配管の外半径にほぼ等しい半径によってほぼ画定される。当該複数の超音波センサは、当該フレーム組立体内に当該曲面から一定の距離離隔して配置される。【選択図】図２
2021501320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管（Ｐ）の一部分の超音波評価を行うための器具に使用されるフレーム組立体（２２）であって、当該フレーム組立体は、
当該配管の外部表面（２４）に当該表面と協働するように係合する構造のフレーム（２３）であって、当該フレームが当該配管と係合したときに当該配管の中心長手軸（Ａ）とほぼ一致する軸（Ａ’）を中心とし、当該配管の外部半径（Ｒ）にほぼ等しい半径（Ｒ’）によってほぼ画定される曲面（２６）を有し、当該曲面から一定の距離離隔した位置にある複数の超音波センサ（２１）を収容する構造のフレームを具備すること
を特徴とするフレーム組立体。
【請求項２】
前記フレームには、前記複数の超音波センサが前記フレーム内に収容されると前記複数の超音波センサと前記曲面との間に位置するように、主伝搬路（３０）が画定されていることを特徴とする、請求項１のフレーム組立体。
【請求項３】
前記曲面から外方へ延び、前記曲面に画定された主伝搬路の開口を取り囲むように配置された柔軟性のある材料製のスカート（３２）をさらに具備する請求項２のフレーム組立体であって、
前記主伝搬路と当該スカートとは、フレーム組立体を配管の外部表面（２４）上に配置すると形成される貯蔵域（３６）の第１の側面が複数の超音波センサによって、また、その反対側の第２の側面が配管の外部表面と、当該第１の側面と当該第２の側面の間を延びる主伝搬路およびスカートによって画定されるような位置関係にあることを特徴とする、請求項２のフレーム組立体。
【請求項４】
前記フレームは、前記フレームの外部表面に位置する流体供給口（４２）から前記貯蔵域に位置する流体流出口（４４）へ延びる流体供給管（４０）をさらに含み、当該流体供給管は当該貯蔵域に超音波伝達性流体を供給するように構成されている、請求項３のフレーム組立体。
【請求項５】
前記スカートは、前記フレームとは反対側の表面に施された被膜を含む、請求項３のフレーム組立体。
【請求項６】
前記フレームは、前記貯蔵域にある流入口（５２）から前記フレームの外面に画定された流出口（５４）へ延びる空気除去管（５０）をさらに含む、請求項３のフレーム組立体。
【請求項７】
前記フレーム組立体の前記配管沿いの位置を追跡するように構成された、前記フレーム内に画定されたキャビティ（６０）内に位置するエンコーダ装置（５８）をさらに具備する、請求項３のフレーム組立体。
【請求項８】
前記エンコーダ装置は、エンコーダ軸（６４）を中心として回転可能なエンコーダホイール（６２）を含み、当該エンコーダホイールは、前記フレームに画定された開口（６８）から突出して前記配管の外部表面に係合するように構成された外部表面（６６）を有することを特徴とする、請求項７のフレーム組立体。
【請求項９】
前記エンコーダ装置は前記フレームに枢着されており、前記フレームは、前記エンコーダ装置に係合して前記エンコーダホイールの前記外部表面を前記フレームから外方へ付勢する付勢機構（７０）を含むことを特徴とする、請求項８のフレーム組立体。
【請求項１０】
前記フレームは、前記配管と磁気的に相互作用するように構成された、前記曲面またはその周囲に配置された多数の磁気要素（８０）を含む、請求項３のフレーム組立体。
【請求項１１】
前記フレーム上には、多数のインデックスボタン（１０２、１０４）が設けられている、請求項３のフレーム組立体。
【請求項１２】
配管の一部分の超音波評価を行うための器具（２０）であって、
請求項１〜１１のうちのいずれかに記載されたフレーム組立体（２２）と、
当該フレーム組立体に配置された複数の超音波センサ（２１）と
を具備する器具（２０）。
【請求項１３】
配管の一部分の非破壊評価を行うためのシステム（１５）であって、
処理装置（１６）と、
当該処理装置と通信関係にある出力装置（１８）と、
前記複数の超音波センサが当該処理装置と通信関係にある請求項１２の器具（２０）と
を具備するシステム（１５）。
【請求項１４】
前記処理装置に情報を入力するための、前記処理装置と通信関係にある入力装置をさらに具備する、請求項１３のシステム。
【請求項１５】
さまざまな直径を有する種々の配管の一部分の超音波評価を行うためのキットであって、当該キットは、
複数の超音波センサ（２１）を有するセンサアレイと、
請求項１〜１１のうちのいずれかに記載された複数のフレーム組立体（２２）とを含み、
当該複数のフレーム組立体のうちのいずれか１つのフレーム組立体の前記曲面（２６）の半径（Ｒ’）は、当該複数のフレーム組立体のうちの他の１つのフレーム組立体の前記曲面の半径とは異なり、
当該センサアレイは、当該複数のフレーム組立体のうちの任意のフレーム組立体の当該フレームと選択的に結合できることを特徴とするキット。
【請求項１６】
請求項１３に記載されたシステム（１５）を用いて配管の一部分の超音波評価を行う方法であって、
配管（Ｐ）の外部表面（２４）上で前記器具（２０）を位置決めするステップと、
主流体供給口（４２）に超音波伝達性流体を流し込むステップと、
当該器具を、当該配管の当該外部表面に沿って当該配管の長手軸（Ａ）に平行な方向へ摺動させるステップとを含む方法。
【請求項１７】
前記器具を前記外部表面の上で位置決めするステップに先立って、前記配管の前記外部表面に走査領域の左右の境界を示す印（１００）を付けるステップをさらに含む、請求項１６の方法。
【請求項１８】
前記フレームは前記処理装置（１６）と通信関係にある多数のインデックスボタン（１０２、１０４）を備えている請求項１７の方法であって、
前記器具を摺動させたあと、前記配管の前記外部表面上の、前記器具を摺動させたところに隣接する位置に前記器具を再度位置決めするステップと、
前記インデックスボタンのうちの１つを作動させるステップと
を含む、請求項１７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、参照により本願に組み込まれる２０１７年１０月２７日出願の米国仮特許出願第６２／５７７，８３４号に基づく優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、配管の一部分を非破壊評価するための器具に関する。本発明はさらに、配管の一部分を非破壊評価するための器具に使用されるフレーム組立体に関する。
【背景技術】
【０００３】
気体や液体の送出に使用する配管は、内部および外部の腐食やひび割れに弱く、当事者以外による損傷や製造時の欠陥の影響を受けやすい。水を運ぶ配管に急な漏洩や破裂が生じると問題になる可能性があるが、通常は環境に害を及ぼすことはない。しかし、石油または化学品を運ぶ配管が漏洩したり破裂したりすると、環境災害になりうる。原子炉の冷却材系のような重要な系統の配管が破損すると、はるかに過酷な災害が起きる可能性がある。配管を安全に使用し続けられるように、欠陥と損傷が懸念要因となる前に検出するための定期検査が行われる。そのような定期検査は、さまざまな方法で行うことができる。配管を布設した後、検査員が目視、Ｘ線、磁粉、超音波および他の検査方法を用いて溶接部を評価し、溶接部が高品質であることを確認する。露出した配管を、供用開始後にも所定のインターバルで、同様な方法により検査するのが一般的である。
【０００４】
超音波によるそのような配管の検査は、通常、約．０４９平方インチの領域をカバーする直径約０．２５０インチの円形の超音波センサを用いて行われる。典型的には、技術者が計画した所定間隔のグリッド上のさまざまな位置にセンサを配置し、その後にセンサの測定値を得る。図１は、そのような先行技術による９０°エルボ管１０の超音波検査の準備段階の一例を示す。この例では、エルボ管１０の表面全体にグリッド１２（一部のみを図１に示す）を割り付け（例えばペイントマーカーを使用）たあと、グリッド１２のさまざまな点１４（２点のみを図１に表示）で測定値を得る。このような例では、通常、エルボ管１０の表面にグリッド１２を割り付けるのに少なくとも２工数、そのあと、グリッド上のすべての点に前述のセンサを配置し、測定値を得て記録するのに少なくとも４５分必要である。したがって、そのような９０°エルボ管１本の管壁の限られた一部の検査に３時間近くまたはそれ以上の時間を要する。このような方法は、比較的広い減肉領域の検出には効果的かもしれないが、局所的な腐食を検出できない可能性がある。また、必要とされる時間とコストから、そのような検査の頻度が抑えられる可能性がある。
【０００５】
したがって、そのような検査を行うための器具および方法には改良の余地がある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の実施態様は、従来の方法に比べて、配管の広い領域をより高い分解能で評価できるだけでなく、かかる評価をはるかに短時間で達成できる、配管の非破壊評価を行うための器具および方法を提供する。
【０００７】
本発明の一局面では、配管の一部分の超音波評価を行う器具に使用されるフレーム組立体が提供される。当該フレーム組立体は、当該配管の外部表面に当該表面と協働するように係合する構造のフレームを具備し、当該フレームは、当該配管と係合したときに当該配管の中心長手軸とほぼ一致する軸を中心とし、当該配管の外部半径にほぼ等しい半径によってほぼ画定される曲面を有し、当該曲面から一定の距離離隔した位置にある複数の超音波センサを収容する構造である。
【０００８】
前記フレームには、前記フレーム内に収容された前記複数の超音波センサと前記曲面との間に位置するように、主伝搬路が画定されている。
【０００９】
当該フレーム組立体は、前記曲面から外方へ延び、前記曲面に画定された主伝搬路の開口を取り囲むように配置された柔軟性のある材料製のスカートをさらに具備し、前記主伝搬路と当該スカートとは、フレーム組立体を配管の外部表面上に配置すると形成される貯蔵域の第１の側面が複数の超音波センサによって、また、その反対側の第２の側面が配管の外部表面と、当該第１の側面と当該第２の側面の間を延びる主伝搬路およびスカートによって画定されるような位置関係にある。
【００１０】
当該スカートは、当該開口を完全に取り囲むのがよい。
【００１１】
当該スカートの一部は、当該曲面に画定された溝の中に位置するのがよい。
【００１２】
当該フレームは、当該フレームの外部表面上の流体供給口から当該貯蔵域にある流体流出口へ延びる流体供給管をさらに含むことができ、当該流体供給管は当該貯蔵域に超音波伝達性流体を供給する構造である。
【００１３】
当該スカートの、当該フレームとは反対側の表面に被覆を施すとよい。
【００１４】
当該フレームは、当該貯蔵域にある流入口から当該フレームの外面に画定された流出口へ延びる空気除去管をさらに含むとよい。
【００１５】
当該フレームは、当該空気除去管に設けられた弁をさらに具備するとよい。
【００１６】
当該フレーム組立体は、当該フレーム組立体の当該配管沿いの位置を追跡するように構成された、当該フレーム内に画定されたキャビティ内に位置するエンコーダ装置をさらに具備するとよい。
【００１７】
当該エンコーダ装置は、エンコーダ軸を中心として回転可能なエンコーダホイールを含み、当該エンコーダホイールは、当該フレームに画定された開口を介して当該フレームから突出して当該配管の外部表面に係合するように構成された外部表面を含むとよい。
【００１８】
当該エンコーダ装置は当該フレームに枢着され、当該フレームは、当該エンコーダ装置に係合して当該エンコーダホイールの当該外部表面を当該フレームから外方へ付勢する付勢機構を含むとよい。
【００１９】
当該フレーム組立体のユーザが、当該付勢機構により当該エンコーダ装置に作用する付勢力を選択的に調節できるように、当該付勢機構を調節自在に当該フレームに結合するとよい。
【００２０】
当該フレームは、当該配管と磁気的に相互作用するように構成された、当該曲面またはその周辺に位置する多数の磁気要素を含むとよい。
【００２１】
各磁気要素は、調節機構を介して調節自在に当該フレームに結合するとよい。当該調節機構は、当該フレームに対する各磁気要素の相対的位置を調節することにより、各磁気要素と当該配管との間に働く磁気相互作用の強度を調節可能にする。
【００２２】
当該フレームの外面に多数のマークを付けることができる。当該マークは、当該超音波センサの位置を指示する位置に配置された棒状の浮出しマークがよい。
【００２３】
当該フレームは、当該曲面に隣接する多数の面取り部を含むとよい。
【００２４】
当該フレームに、多数のインデックスボタンを設けるとよい。
【００２５】
本発明の別の局面では、配管の一部分の超音波評価を行うための器具が提供される。当該器具は、前述のようなフレーム組立体と、当該フレーム組立体の中に位置する複数の超音波センサとを具備する。
【００２６】
当該複数の超音波センサは、６４個の要素から成り柔軟性のあるフェイズドアレイプローブで構成するとよい。
【００２７】
本発明のさらに別の局面では、配管の一部分の非破壊評価を行うためのシステムが提供される。当該システムは、処理装置、当該処理装置と通信関係にある出力装置、および当該処理装置と通信関係にある当該複数の超音波センサを有する、前述のような器具より成る。
【００２８】
当該システムは、当該処理装置に情報を入力するための、当該処理装置と通信関係にある入力装置をさらに具備するとよい。
【００２９】
当該入力装置および出力装置は、単一のタッチスクリーン機構として提供してもよい。
【００３０】
本発明のさらに別の局面では、さまざまな直径を有する異なる配管の一部分の超音波評価を行うために使用するキットが提供される。当該キットは、複数の超音波センサを有するセンサアレイと、前述のような複数のフレーム組立体とを具備し、当該複数のフレーム組立体のうちのいずれか１つのフレーム組立体の当該曲面の半径は、当該複数のフレーム組立体のうちの他の１つのフレーム組立体の当該曲面の半径とは異なり、当該センサアレイは、当該複数のフレーム組立体のうちの任意のフレーム組立体の当該フレームと選択的に結合することができる。
【００３１】
当該複数のフレーム組立体は、少なくとも５つのフレーム組立体より成る。
【００３２】
本発明のさらに別の局面では、前述のようなシステムを用いて配管の一部分の超音波評価を行う方法が提供される。この方法は、当該器具を配管の外部表面上で位置決めするステップと、超音波伝達性流体を主流体供給口に流し込むステップと、当該器具を当該配管の当該外部表面に沿って当該配管の長手軸と平行な方向に摺動させるステップとを含む。
【００３３】
この方法は、当該器具を当該外部表面上で位置決めするステップに先立って、当該配管の当該外部表面に走査領域の左右の境界を示す印を付けるステップをさらに含むのがよい。
【００３４】
当該フレームに、当該処理装置と通信関係にある多数のインデックスボタンを設けることができ、当該方法はさらに、当該器具を摺動させるステップに次いで、当該配管の当該外部表面上の、当該器具を摺動させたところに隣接する位置に当該器具を再度位置決めするステップと、当該インデックスボタンのうちの１つを作動させるステップとを含むとよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本発明の詳細を、好ましい実施態様を例にとり、添付の図面を参照して以下に説明する。
【００３６】
【図１】先行技術の非破壊検査法による９０°エルボ管の超音波検査の準備段階の一例を示す図である。
【００３７】
【図２】配管の一部分を非破壊評価する本発明のシステムの一実施例を示す部分概略図である。
【００３８】
【図３】配管の一区間の外部表面上の走査位置にある図２の本発明の一実施例による器具の正面立面図である。
【００３９】
【図４】図３に示すように配管の一区間上に配置された図２の器具の上面図である。
【００４０】
【図５】図４の線５−５に沿う図２の器具の断面図である。
【００４１】
【図６】図２の器具の下面図である。
【００４２】
【図７】図３の線７−７に沿う図２の器具の断面図である。
【００４３】
【図８】先行技術の方式による超音波センサの走査領域と、本発明の一実施例に使用されるような超音波センサアレイの走査領域を横並びに比較する図である。
【００４４】
【図９】図１に関連して論じた先行技術の方式による一配管区間の一部分の測定結果と、本発明の一実施例による結果の概観を横並びに比較する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下で、実施例を示す添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態で実施することができ、本願に示す例に限定されると解釈するべきではない。これらの例はむしろ、本発明を詳細かつ完全に開示し、本発明の範囲を十分に当業者に伝えるために提供するものである。同じ参照番号は、本願を通して同じ構成要素を指している。
【００４６】
本願で用いる用語「多数」は、１または１より大きい整数（すなわち複数）を意味する。
【００４７】
本願で使用する用語「選択的に配置」は、「選択的に配置」された要素を容易に取り外せること、および／または選択的に配置される別の要素に容易に交換できることを意味する。
【００４８】
前述のように、本発明の実施態様は、従来の方法に比べて、所与の配管区間のうちのはるかに広い領域を評価できるだけでなく、かかる評価をはるかに短時間で達成可能な、配管の非破壊評価を行う器具および方法を提供する。そのような改良は、複数のセンサを、当該センサを配管に沿って予測可能且つ信頼度の高い様式で移動させるように設計された新規で薄型のフレームと組み合わせて使用することによって実現できる。この組み合わせによって、広い配管区間を従来の方法より迅速に走査することが可能となる。
【００４９】
図２は、配管の一部分を非破壊評価する本発明のシステム１５の一実施例を示す部分概略図である。システム１５は、出力装置１８と通信関係にある処理装置１６と、検査対象の配管と相互作用する器具２０とを含む。システム１５はまた、処理装置１６に情報を入力するための、処理装置１６と通信関係にある入力装置（図示せず）を含む。代案として、出力装置１８を、処理装置１６への情報入力と処理装置１６からの情報受信の両方を行える入出力兼用装置（非限定的な例としてタッチスクリーン）で構成してもよい。
【００５０】
処理装置１６は、例えばマイクロプロセッサ、マイクロコントローラまたは他の適切な処理装置のような処理部と、当該処理部に内蔵されているかまたは当該処理部に作動的に接続されてシステム１５の動作を制御するために当該処理部によって実行可能なデータおよびソフトウェアの記憶媒体を提供する記憶部とを含む。当該記憶部は、さまざまな種類の内部および／または外部記憶媒体のうちの任意の１つ以上のもので、非限定的な例として、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ、ならびにコンピュータの内部記憶領域のようにデータを記憶する記憶レジスタ（すなわち機械可読媒体）を構成するようなものが挙げられ、揮発性メモリや不揮発性メモリでもよい。
【００５１】
出力装置１８は、システム１５からの出力を視認するための任意適当な装置でよい。非限定的な例として、出力装置１８は、電子ディスプレイ画面、有形の出力を生成する装置（例えばプリンタ）、または処理装置１６から受信する情報を任意適当な通信手段を介して１つ以上の他のローカルまたはリモート装置に伝達する装置のうちの１つ以上でよい。
【００５２】
例示的な器具２０のさらなるさまざまな図面を図３〜７に示す。器具２０は、フレーム組立体２２の中に選択的に配置される、複数の超音波センサ２１（図５）とそれらのセンサと通信関係（例えば適当なケーブルを介する、付番なし）にある処理装置１６とを含む。フレーム組立体２２は、検査対象の配管の非破壊評価を実施する間、超音波センサ２１を当該配管から一定の距離に保持しながら当該配管に沿って迅速に且つ予測および反復可能な態様で移動させるために使用される。本願に詳述する一実施例の複数の超音波センサ２１は、６４個の要素（すなわち６４個のセンサ）から成り柔軟性のあるフェイズドアレイプローブ（例えばＯｌｙｍｐｕｓ  ＮＤＴ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ製）であるが、本発明の範囲から逸脱せずに、他の適当なセンサ装置を使用できることを理解されたい。図８は、そのようなフェイズドアレイプローブの走査領域Ｂを、「背景技術」の節で前述したようなポイントセンサの走査領域Ａと比較したものである。
【００５３】
フレーム組立体２２は、後述するように、フレーム２３の内部またはその上にセンサ２１のほかに多数の構成機器を配置した構成である。本発明の一実施例において、フレーム２３は、積層造形法を用いてＡＢＳ材料から形成される。ただし、フレーム２３は、本発明の範囲から逸脱することなく、他の適当なプロセスおよび／または材料を用いて形成できることも理解されたい。図３、４に示すように、フレーム２３は、評価・検査対象となる配管Ｐ（一部のみを図示）の外部表面２４にそれと概して協働するように係合させたあと、さらに以下に詳述するが、図４のブロック矢印Ｄ１、Ｄ２に示すように配管Ｐの外部表面２４に沿って（すなわち配管Ｐの長手軸Ａと平行方向に）摺動させる構成である。図３を見ると容易に理解できるように、器具２０は、概して狭い空間で使用できるように一般的に薄型である。
【００５４】
フレーム２３が配管Ｐにそのように係合して協働できるように、フレーム２３には、配管Ｐとほぼ係合した状態で配管Ｐの中心長手軸Ａとほぼ一致する長手軸Ａ’を中心とする曲面２６がある。曲面２６は、配管Ｐの外半径Ｒにほぼ等しい半径Ｒ’によって概ね画定される。
【００５５】
図６、７を参照して、複数の超音波センサ２１と配管Ｐの外部表面２４との間で超音波の送受信を可能にするために、フレーム２３には、超音波センサ２１と曲面２６との間の主伝搬路３０が画定されている。柔軟性のある材料（例えばシリコーンスポンジゴム、軟質フォームまたは他の適当な材料）製のスカート３２が、曲面２６から外方へ延び、曲面２６の主伝搬路３０の開口（付番なし）を完全に取り囲むように配置されている。本願の一実施例において、スカート３２の一部は曲面２６に設けられた溝３４（図７）の中にあるが、本発明の範囲から逸脱せずにスカート３２を他の構成にしてもよいことを理解されたい。主伝搬路３０とスカート３２とは、図３、４に示すように器具２０を配管Ｐの外部表面２４上に配置すると形成される貯蔵域３６の第１の側面（付番なし）が超音波センサ２１によって、また、その反対側の第２の側面（付番なし）が配管Ｐの外部表面２４と、当該第１の側面と当該第２の側面の間を延びる主伝搬路３０およびスカート３２によって概ね画定されるような位置関係にある。
【００５６】
器具を使用するときは、貯蔵域３６に適当な超音波伝達性流体（図示しないが、非限定的な例として水がある）を供給する。この流体の供給は、フレーム２３の外部表面（付番なし）に位置する主流体供給口４２から貯蔵域３６に開口する多数の流出口４４へ延びる多数の流体供給管４０（１本の供給管の一部を図７に示す）を介して行う。本発明の一実施例では、スカート３２の境界領域内の曲面２６にある３つの流出口４４を使用するが（例えば図６を参照）、本発明の範囲から逸脱せずに、これら流出口４４の数および／または配置を変えてもよいことを理解されたい。
【００５７】
スカート３２と配管Ｐの外部表面２４との間の封止性を改善するために、および／または両者間の摩擦を減らすために、スカート３２の配管接触面４６に被膜（付番なし）を施すことができる。本発明の一実施例はポリエチレンテープの層を使用するが、本発明の範囲から逸脱せずに他の適当な材料を使用できることを理解されたい。
【００５８】
図７の断面図に示すように、貯蔵域３６に当初捕捉されていた空気または器具使用時に発生する可能性のある気泡（すなわちセンサ２１と配管Ｐとの間の超音波の送受信を確実に妨げる）を除去するために、多数の空気除去管５０が貯蔵域３６の１つ以上の流入口５２からフレーム２３の外面に設けられた１つ以上の流出口５４へ延びている。そのような空気除去管５０に、器具２０のユーザが所望により選択的に開閉できる適当な逆止弁を設けてもよい。
【００５９】
図５の断面図を参照して、配管Ｐに沿う器具２０の位置を追跡し、後で評価するための再現性を与えるために、フレーム組立体２２は、フレーム２３内に画定されたキャビティ６０に配置されたエンコーダ装置５８をさらに含む。エンコーダ装置５８は、適当なケーブル（付番なし）を介して処理装置１６に電気接続されている。共通の構成として、エンコーダ装置５８は、エンコーダ軸６４を中心として回転可能なエンコーダホイール６２を含む。エンコーダホイール６２の外部表面６６は、図３に示すように、フレーム２３に画定される開口またはスロット６８を介してフレーム２３から若干突出し、配管Ｐの外部表面２４と係合するように構成されている。エンコーダホイール６２の外部表面６６が配管Ｐの外部表面２４に確実に一貫して係合するよう支援するために、エンコーダ装置５８をフレーム２３に枢着し、エンコーダホイール６２の外部表面６６を概して配管Ｐの外部表面２４の方へ付勢させるばね７０のような付勢機構または他の適当な機構をフレーム２３上にまたはその内部に設けることができる。そのような付勢機構を調節自在にフレーム２３に結合することにより、器具２０のユーザが付勢機構によりエンコーダ装置５８に掛かる、すなわちエンコーダ装置のエンコーダホイール６２の外部表面６６に作用する付勢力を選択的に調節できるようにしてもよい。エンコーダ装置５８を、概してフレーム２３の端部またはその近辺に配置した状態で示すが、フレーム２３に対する別の相対位置に配置してもよいことを理解されたい。また、エンコーダ装置５８がエンコーダホイール６２を利用する場合を示しているが、は、本発明の範囲から逸脱せずに、フレーム２３の位置を追跡するための任意適当な構成を使用できることを理解されたい。
【００６０】
フレーム組立体２２を配管Ｐの外部表面２４に確実に一貫して係合させるために、フレーム２３の曲面２６またはその周辺（例えば曲面２６の凹部の上または内部）に多数（例示する実施態様では４つ）の磁気要素８０が配置されている。本発明の一実施例は、磁気要素８０として、磁極が平坦な端部にある軸状リング磁石を使用しているが、本発明の範囲から逸脱せずに、別の適当な磁石または磁気構造を使用できることを理解されたい。各磁気要素８０は、適当な調節機構（非限定的な例として六角穴付ボルト８２）を介してフレーム２３に調節自在に結合することができるが、この機構は、配管Ｐに対する各磁気要素８０の相対位置を変えることにより、各磁気要素８０と配管Ｐとの間に働く磁気吸引力を選択的に調節するのを可能にする。そのような磁気要素８０を組み込むと、器具２０を配管Ｐの外部表面２４に確実に一貫して係合させるとともに、器具２０を磁力で配管Ｐに吸着させた状態を保てるので、技術者は、必要なら両手を使って作業しながら、配管Ｐ上の器具２０の位置を追跡することができる。
【００６１】
器具２０内における複数の超音波センサ２１の位置をユーザが容易に特定できるようにするために、多数のマークを、フレーム２３に一体化して、または別体の要素を追加する形で設けることができる。本発明の一実施例のフレーム２３は、超音波アレイ２１の両端を指示する棒状の浮出しマーク８４と、超音波アレイ２１の中心を指示する短い棒状の浮出しマーク８６を有する。本発明の一実施例には、そのような位置を指示するものだけでなく、複数の超音波センサ２１のうちの一部のセンサの番号を示す数字８８などの英数字のマークもある。
【００６２】
器具２０の基本的な構成部品（すなわち複数の超音波センサ２１、フレーム組立体２２およびその構成部品）を上述したが、以下において、器具２０の基本動作を図３、４、９を参照して説明する。器具２０による配管の検査に先立つ最初のステップとして、配管Ｐの外部表面２４に、走査領域の左右の境界を示す印１００を付けるのが好ましい。一般的には、そのような印１００の位置は、配管Ｐの外周を、複数の超音波センサ２１によってカバーされる領域の幅に等しい複数の区間に分割するように定める。そのような印１００を付けた後、器具２０を配管Ｐの外部表面２４上に配置し、超音波伝達性流体を主流体供給口４２に流し込み（例えば、適当なポンプを用いて貯蔵器または他の供給源から液体を供給する）、次に、器具２０を配管Ｐの外部表面２４上で配管Ｐの長手軸Ａと平行な方向（図４のブロック矢印Ｄ１またはＤ２で示す）に、配管Ｐの所望の長さを走査し終えるまで摺動させる。
【００６３】
図９のＢは、器具２０による数秒間の１つの走査行程で得られたデータ（約８０００データ点）のグラフ出力２００（例えば図２の出力装置１８に現れる）の一例を示す部分概略図である。図９に示す例の様々な種類の斜線は、スケール２０２に示すように様々な厚さに対応する様々な色（例えば赤、橙、黄、緑、青など）を表現したものである。好ましい実施態様では、厚さの変化をより的確に表すために、スペクトルが連続する一連の色（虹のように赤から橙、黄、緑へ遷移する、明瞭な欠落のない一連の色）を用いる。したがって、出力２００は概して気象レーダーマップのような見かけになるが、様々な強さの嵐でなく様々な厚さを色の違いによって表す。
【００６４】
図９のＡは、本願の「背景技術」の節で説明したような方法による、データの取得に約４５分かかった配管区間のデータ２１０（３９データ点）を、本発明の実施態様で得られた同様の配管区間の例示的な出力２００と比較対照するために示す。こうした比較から、本発明のほうが、はるかに高分解能の結果がより迅速に得られ、配管Ｐの壁厚のバラツキを視認し易いことが容易に理解できる。
【００６５】
器具２０によって隣接する行程を次々に走査し易くするために、フレーム組立体２３は、ユーザが所与の行程の完了後に次の行程の位置を容易に指示できるように、処理装置１６に電気接続された１つ以上のインデックスボタンを具備することができる。本願の一実施例において、フレーム組立体２３は、ユーザが左手または右手により容易に作動できるように、器具２０の端部付近に左インデックスボタン１０２と右インデックスボタン１０４を具備する。その使い方は、器具２０による一つの走査行程完了後に、ユーザはいずれかの適当なインデックスボタンを作動させることにより、次の走査行程が、完了したばかりの行程の右側か（ボタン１０４を作動させる）、それとも左側か（ボタン１０２を作動させる）を指示する。いずれかのボタン１０２、１０４を作動させると、信号が処理装置１６へ送られ、処理装置１６がその信号を、前回の走査データと関連させて、これから受信する走査データを並べる出力表のカラムを指示する信号と認識する。
【００６６】
上記より、本発明の実施態様は、従前の解決策に比べて、配管区間の超音波走査をより迅速かつ詳細に実施でき、より分かりやすい結果を得られることを容易に理解できるであろう。また、本発明の実施態様は、配管の直線区間と屈曲区間の両方の検査に容易に利用できることが容易に理解できるであろう。屈曲区間の内弧面を検査できるように、図４に示すような厚さＴを最小化して、走査時にスカート３２が配管Ｐの外部表面２４から離脱しないようにすることができる。用途に応じた追加策または代替策として、フレーム２３を配管の屈曲区間の内弧面に密着させ易くするように、図７に示す面取り部１１０のような１つ以上の面取り部をフレーム２３に設けることができる。
【００６７】
さまざまな直径の配管を検査するための費用対効果の高い解決策を提供するためには、複数の超音波センサ２１を、フレーム組立体２２のフレーム２３のサイズが第１の直径の配管に適合する第１の器具２０から簡単に取り外せるだけでなく、フレーム組立体２２のフレーム２３のサイズが第１の直径とは異なる第２の直径の別の配管に適合する第２の器具２０に簡単に設置できるとよい。したがって、本発明の実施態様は、複数の超音波センサ２１より成る単一のセンサアレイと、各フレーム２３のサイズがそれぞれ異なる直径の配管に適合する複数の（非限定的な例として５つ）のフレーム組立体２２とを含むキットとして提供される。したがって、そのようなキットのユーザは、フレーム２３のサイズが検査対象の配管に適合するフレーム組立体２２に単一のセンサアレイを選択的に設置すればよい。
【００６８】
本発明を、現時点でもっとも実際的で好ましいと考えられる実施態様に基づいて詳細に説明してきたが、そのような詳細事項は説明のみを目的としており、本発明は、開示した実施態様によって制限されるものではなく、むしろ、本明細書に添付する特許請求の思想および範囲内の変更および同等の構成を含むものと理解されたい。例えば、本発明は、所与の実施態様の１つ以上の特徴物を、可能な範囲で他の実施態様の１つ以上の特徴物と組み合わせることを企図している。
【００６９】
本願の請求項において、カッコで囲われた参照符号は請求項を制約するものと解釈するべきではない。「具備する」または「含む」という用語は、請求項に記載されていない要素またはステップの存在を排除するものではない。複数の手段を列挙した装置の請求項において、それらの手段のうちのいくつかは、同じ１つのハードウェア項目によって具現化されることがある。或る要素が「ａ」または「ａｎ」という語に先導される場合、かかる要素が複数存在することを排除するものではない。複数の手段を列挙した装置の請求項において、それらの手段のうちのいくつかは、同じ１つのハードウェア項目によって具現化されることがある。いくつかの要素が互いに異なる従属請求項で言及されているという事実は、それらの要素を組み合わせて使用できないことを示すものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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