(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管から分流させた液体を静止状態に貯溜できる下流側液体貯溜部と、この下流側液体貯溜部内の液体に含まれた異物を検知する２次元超音波アレイセンサと、前記配管から分流させた液体を貯溜する上流側液体貯溜部とを備え、
前記下流側液体貯溜部は、前記上流側液体貯溜部からこれに貯溜する液体を流入させて貯溜することを特徴とする配管検査装置。
【請求項２】
配管から分流させた液体を上流側液体貯溜部に流入させ、その後この上流側液体貯溜部への液体の流入を遮断して前記液体を上流側液体貯溜部に貯溜する第１過程と、上流側液体貯溜部に貯溜した液体を、この上流側液体貯溜部に連通して設けられた下流側液体貯溜部に流入させ、その後この下流側液体貯溜部への液体の流入を遮断して前記液体を下流側液体貯溜部に貯溜する第２過程と、前記下流側液体貯溜部内の液体が静止状態になるまで待機する第３過程と、前記下流側液体貯溜部内の液体が静止状態にあるときにこの液体に含まれた異物を２次元超音波アレイセンサで検知する第４過程とを備えたことを特徴とする配管検査方法。
【請求項３】
前記第２過程において、前記下流側液体貯溜部内を、上流側液体貯溜部から流入する液体で充満させることを特徴とする請求項２記載の配管検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水等の液体を流通させる配管の錆、油分等を検査するための配管検査装置及び配管検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような配管検査装置又は配管検査方法の第１の従来例として、特開平１−１９５０３４号公報記載のものを挙げることができる。図４は、この従来例を説明するための概略図である。ここで検査対象としている配管は水道配管であり、この水道配管は横配管４１に複数の分岐管４２、４３、４４を接続して成り、各分岐管４２、４３、４４の先端にそれぞれ蛇口４５、４６、４７が取り付けられている。このような水道配管を検査するには、まず各蛇口４５、４６、４７を閉じて水道配管内に水道水を充満させ、これを一昼夜放置する。そして最下流側の蛇口４７を開いて分岐管４４と横配管４１内の水道水を容器４８に採取する。次に中流域の蛇口４６を開き、分岐管４３内の水道水を他の容器に採取する。続いて最上流側の蛇口４５を開き、分岐管４２内の水道水をさらに他の容器に採取する。そして各容器に採取した水道水について、色、濁度等を目視検査するのである。
【０００３】
また第２の従来例として、特開平８−１５９９３１号公報記載の配管検査装置を挙げることができる。この配管検査装置は、配管内に圧縮空気を送り込むことにより、管内の内壁面に付着した錆等の汚れを剥離させるものである。そして剥離させた錆等が混入して赤濁した水道水を蛇口から採取し、これを目視によって検査するのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような配管検査を飲料水の配管について行う場合、配管から生じて飲料水に混入する鉄錆、油分等は人体に与える影響が大きいため、リアルタイムで配管検査を行うことが望まれる。一方、配管に部分的に生じた錆状態を放置しておくと、その部分について配管の肉厚が次第に薄くなり、最後には水圧で配管が破裂し水漏れ事故につながるおそれもある。従って検査対象の配管が飲料水用でない場合にも、リアルタイムで配管の状態を検査することが望まれる。
【０００５】
しかしながら上記第１の従来例では、水道管内に水道水を充満させた状態で一昼夜放置させている。これは、蛇口４５、４６、４７から採取される水道水中に十分な量の錆等の汚れを混入させて、目視検査の精度を実用に耐えうる程度に高めるためである。従って、この従来例の方法を用いて検査を行うには配管の使用を一昼夜中断する必要があり、そのためリアルタイムで配管の検査をすることができないという問題があった。また水道水を何度も容器に採取して水質の目視検査を行うという方法を採用しているので、非常に労力を要するとともに検査効率が低く、また検査精度も一定しないという問題があった。
【０００６】
また配管から生じて水道水等に混入する錆や油分等は、配管のあらゆる部分から生じる可能性があるから、配管の検査はその全範囲に亘って行うことが望ましい。しかし上記第２の従来例では、圧縮空気によって錆等の汚れを配管から剥離させている。これは、混入する錆や油分等を目視検査しているため、圧縮空気によって強制的に剥離させた錆等でなければ確実に判別するのが困難だからである。そのため上記第２の従来例では、配管の全範囲のうち圧縮空気を送り込んだ部分についてしか有効な検査ができないという問題があった。
【０００７】
さらに、内視鏡によって配管の内部を観察する検査方法や、圧力センサによって配管の圧力を検知し、その変化によって配管のダメージを検査する手法も従来用いられてきた。しかしながら、内視鏡を用いる手法ではやはり配管の一部分しか検査できないという問題があり、また圧力変化が生じる段階では配管はかなり劣化しているので、圧力変化を検出することで配管の破裂等は防止できても、錆等の混入による水質等の悪化を迅速に検知するのは困難であるという問題があった。
【０００８】
この発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、配管の検査を広い範囲に亘って、かつリアルタイムで行うことが可能な配管検査装置及び配管検査方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の配管検査装置は、配管から分流させた液体を静止状態に貯溜できる下流側液体貯溜部と、この下流側液体貯溜部内の液体に含まれた異物を検知する２次元超音波アレイセンサとを備えたことを特徴とを特徴としている。
【００１０】
ここで液体の「静止状態」とは、液体の流動や流動に伴って混入した気泡等が、この液体に入射される超音波に対して実質的に無視しうる程度に微小であることをいう。
【００１１】
この配管検査装置では、配管を流通する液体の一部を下流側液体貯溜部に静止状態に貯溜し、そしてこの液体に含まれる異物を２次元超音波アレイセンサで検出することによって、液体に含まれるわずかな異物も確実に検出することができる。そのため従来必要であった液体の流通の停止や圧縮空気による錆等の剥離は不要となり、リアルタイムで広範囲に亘る配管検査を行うことが可能となる。
【００１２】
また請求項１の配管検査装置は、さらに前記配管から分流させた液体を貯溜する上流側液体貯溜部を備え、前記下流側液体貯溜部が、前記上流側液体貯溜部からこれに貯溜する液体を流入させて貯溜することを特徴としている。
【００１３】
さらに請求項２の配管検査方法は、配管から分流させた液体を上流側液体貯溜部に流入させ、その後この上流側液体貯溜部への液体の流入を遮断して前記液体を上流側液体貯溜部に貯溜する第１過程と、上流側液体貯溜部に貯溜した液体を、この上流側液体貯溜部に連通して設けられた下流側液体貯溜部に流入させ、その後この下流側液体貯溜部への液体の流入を遮断して前記液体を下流側液体貯溜部に貯溜する第２過程と、前記下流側液体貯溜部内の液体が静止状態になるまで待機する第３過程と、前記下流側液体貯溜部内の液体が静止状態にあるときにこの液体に含まれた異物を２次元超音波アレイセンサで検知する第４過程とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
これらの配管検査装置又は配管検査方法では、配管から分流させた液体を上流側液体貯溜部に貯溜し、さらにこの上流側液体貯溜部から流入させた液体を下流側液体貯溜部に貯溜している。従って、２次元超音波アレイセンサで異物の検知を行う下流側液体貯溜部内の液体を、迅速に静止状態とすることが可能となる。
【００１５】
請求項３の配管検査方法は、前記第２過程において、前記下流側液体貯溜部内を、上流側液体貯溜部から流入する液体で充満させることを特徴としている。
【００１６】
この配管検査方法では、下流側貯溜容器が液体で満たされるので、液面による超音波の反射を回避することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の配管検査装置及び配管検査方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
図１は、上記配管検査装置及びこの配管検査装置が取り付けられた配管系を示す概略構成図である。ここでは配管系として水道配管を例にして説明する。この配管系では、横配管１が横方向に長く延びるように敷設されるとともに、この横配管１に複数の分岐管２、３、４が接続されている。そして各分岐管２、３、４の先端部には、配管系から取水するための蛇口５、６、７が取り付けられている。
【００１９】
そして前記横配管１に、配管検査装置が取り付けられている。この配管検査装置は、互いに直列に連結された１次貯溜容器（上流側液体貯溜部）１１及び２次貯溜容器（下流側液体貯溜部）１２を備えている。１次貯溜容器１１の流入側は前記横配管１に連結され、流出側は２次貯溜容器１２の流入側に連結されている。また１次貯溜容器１１は、その容積が２次貯溜容器１２の容積よりも大きく成され、２次貯溜容器１２よりも上方に配置されている。そして２次貯溜容器１２の流出側が、排水管８に連結されている。また前記横配管１と１次貯溜容器１１との間には、横配管１から１次貯溜容器１１に流入する水道水を制御する第１制御弁１３が設けられている。そして１次貯溜容器１１と２次貯溜容器１２との間には、１次貯溜容器１１から２次貯溜容器１２に流入する水道水を制御する第２制御弁１４が設けられ、さらに２次貯溜容器１２と排水管８との間には、２次貯溜容器１２から排水管８に排出される水道水を制御する第３制御弁１５が設けられている。各制御弁１３、１４、１５は、この配管検査装置に設けられた制御部（図示せず）によって開閉制御される。また前記２次貯溜容器１２の上面には、２次元超音波アレイセンサ１６が取り付けられている。この２次元超音波アレイセンサ１６は、２次貯溜容器１２内に貯留された水道水に含まれる異物を検知するためのものである。
【００２０】
図２は、前記２次元超音波アレイセンサ１６を説明するための模式斜視図である。この２次元超音波アレイセンサ１６は、同図に示すｘ−ｙ平面上に、４×４のアレイ状に並置された１６個の振動子２１を備えて成るものである。各振動子２１は圧電体から成り、それぞれ超音波領域のパルス波をｘ−ｙ平面と交差する方向に送信するとともに、送信したパルス波が物体に衝突して反射した場合、反射によって戻ってきた信号波を受信する働きを有している。また各振動子２１には、それぞれ遅延回路２２（図３参照）が接続されていて、各振動子２１から送信されるパルス波にそれぞれ独立して遅延を与えることができるようになっている。各振動子２１毎に前記遅延時間を制御すれば、前記パルス波の波頭を各振動子２１毎に相前後させることができる。そして２次元超音波アレイセンサ１６から送信される超音波ビームは、各振動子２１から出力されるパルス波の波頭を結ぶ波面を有して進行する。従ってこの２次元超音波アレイセンサ１６では、前記遅延時間を制御することにより、送信する超音波ビームを同図に示す３次元のｘ−ｙ−ｚ空間で自在に偏向させ、任意の位置にその焦点を形成することができる。
【００２１】
次に図３は、前記制御部のうち２次元超音波アレイセンサ１６による検出に係る部分を示すブロック図である。マイクロコンピュータの機能を有するコントローラ２６の指令により、送信／受信回路２３からパルス信号が出力される。遅延回路２２がこのパルス信号に与える遅延時間は、超音波ビームの焦点を形成しようとする位置に応じて、前記コントローラ２６により予め各振動子２１毎に設定されている。そしてこのような遅延をパルス信号に与えることにより、前記２次元超音波アレイセンサ１６から送信された超音波ビームは、所定の位置にその焦点を形成する。この焦点位置に物体３０が存在すると、送信された超音波ビームはこれに衝突して反射され、再び前記２次元超音波アレイセンサ１６で受信することになる。２次元超音波アレイセンサ１６の各振動子２１で受信したパルス状の信号波には時間差が生じているが、前記遅延回路２２を再度通過することでこの時間差が除去され、電気信号として送信／受信回路２３で受信される。送信／受信回路２３は、与えられた各受信パルスを増幅・検波してアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２４に与え、このＡ／Ｄ変換器２４でデジタル信号に変換する。そしてＡ／Ｄ変換器２４から出力されたデジタル信号は、フレームメモリ２５に２次元展開されて画像信号が生成される。この画像信号が表示装置２７に与えられ、表示装置２７に超音波検査画像が表示される。
【００２２】
次に、上記のような配管検査装置を用いて行う配管検査方法を説明する。まず第１制御弁１３を閉じるとともに第２制御弁１４と第３制御弁１５とを開放し、１次貯溜容器１１及び２次貯溜容器１２内の水をすべて配水管８に流出させておく。次に第２制御弁１４と第３制御弁１５とを閉じてから第１制御弁１３を開き、横配管１内から水道水を１次貯溜容器１１内に流入させる。１次貯溜容器１１内が水道水で満たされたら、第１制御弁１３を閉じて１次貯溜容器１１への水道水の流入を遮断する。次に第２制御弁１４を開き、１次貯溜容器１１内に貯溜された水道水を２次貯溜容器１２内に流入させる。２次貯溜容器１２は１次貯溜容器１１よりも下方に設けられているから、第２制御弁１４を開くと１次貯溜容器１１から２次貯溜容器１２へと自然に水道水が流れていく。そして１次貯溜容器１１は２次貯溜容器１２よりも容積が大きく成されているので、２次貯溜容器１２は１次貯溜容器１１内の水道水で満たされることになる。そして２次貯溜容器１２が１次貯溜容器１１内の水道水で満たされると、第２制御弁１４を閉じて、その後所定の待機時間が経過するまでこの状態を維持する。この待機時間は、１次貯溜容器１１から２次貯溜容器１２内に流入した水道水が、流動状態からほぼ静止状態となるのに必要な時間として設定されたものである。そして前記待機時間が経過して２次貯溜容器１２内がほぼ静止状態になると、前記２次元超音波アレイセンサ１６を前記制御部で制御して、２次貯溜容器１２内に貯溜した水道水に含まれる錆等の異物を検知する。検知された異物は、前記表示装置２７に超音波検査画像として表示される。
【００２３】
上記配管検査装置及び配管検査方法では、配管系を流通する水道水に含まれる錆等の異物を、２次元超音波アレイセンサ１６を用いて検知している。２次元超音波アレイセンサ１６を用いれば目視検査と比較してきわめて高感度で異物を検知することができるから、錆等を十分に混入させるべく長期に亘って水道水を配管内に貯溜しておく必要はない。従って配管系を使用しながら異物の検出ができるので、リアルタイムでの配管検査が可能になる。また圧縮空気によって錆等を剥離させたりする必要もないから、検知対象になる錆等の発生箇所がとくに限定されることもないし、１次貯溜容器１１を連結した部分までの横配管１で発生した錆等をまとめて２次元超音波アレイセンサ１６で検知することができるから、広い範囲に亘っての配管検査を行うことができる。そしてこのように広い範囲に亘って、かつリアルタイムで配管検査が可能となるから、特に水道配管の検査において即時に異常を発見し、錆等の異物が与える人体への悪影響を迅速に回避することができる。
【００２４】
しかも２次元超音波アレイセンサ１６によれば、異物を３次元画像として捉えられるので、錆等の異物の大きさ、形状等により、配管系のどの部分から錆等が発生しているのか、異物が錆であるのか塗料であるのか油分であるのか等について、確実な識別が可能である。例えば、異物が比較的大きいような場合には、検査装置近傍からその異物が発生していると予想することができる。また塊状か平板状かによって、錆であるか塗装片であるか等を判別することができる。従って、蘇生工事が必要となる時期を正確に判断するための判断材料を提供することができるとともに、蘇生工事における塗布工程後の検査にも用いることができる。そして検査者による容器への水の採取や目視検査は不要となるので、労力を軽減して検査コストの低減を図ることができるとともに、２４時間の検査を客観的かつ容易に行うことができる。
【００２５】
また上記配管検査装置及び配管検査方法では、２次貯溜容器１２を設け、この２次貯溜容器１２内で水道水を静止させてから２次元超音波アレイセンサ１６で異物の検知を行っている。従って水道水の流動や混入した気泡等によって誤検出が生じるのを確実に回避することができる。そしてこのとき、貯溜容器として１次貯溜容器１１と２次貯溜容器１２とを直列に設け、検知対象となる２次貯溜容器１２内を１次貯溜容器１１内の水で満たすようにしている。水道配管等の配管系は巨大な内容積と水圧とを有しているが、このように複数の貯溜容器１１、１２を直列に連結し、下流側の貯溜容器１２には上流側の貯溜容器１１に貯溜した水道水を流入させることにより、２次元超音波アレイセンサ１６の検知対象となる水道水が静止するまでの待機時間を、きわめて短くすることができる。従って、より即時性に優れた測定を行うことができる。また２次貯溜容器１２内を水道水で満たした状態で、２次元超音波アレイセンサ１６による異物の検出を行っている。従って超音波が水面で反射されることなく、２次元超音波アレイセンサ１６による異物の正確な検出を行うことができる。
【００２６】
さらに、上記のように配管系には大きな水圧がかけられているが、１次貯溜容器１１が緩衝となるので、２次貯溜容器１２に流れ込む水の圧力は顕著に低減されたものとなる。そして２次元超音波アレイセンサ１６は２次貯溜容器１２に設けられているから、２次元超音波アレイセンサ１６が水圧によって破損するのを回避することができる。しかも２次貯溜容器１２を１次貯溜容器よりも下方位置に設けることにより、水道水の自然落下によって２次貯溜容器１２が満たされるようにするとともに、自然落下する水道水が直撃しない２次貯溜容器１２の上面に２次元超音波アレイセンサ１６を設けている。従って２次元超音波アレイセンサ１６にかかる水圧はきわめて小さくなり、その損傷を確実に防止することができる。
【００２７】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。上記では、水道配管のように大きな配管系での配管検査を例にしたため１次貯溜容器１１と２次貯溜容器１２とを直列に接続したが、例えば比較的小さな配管系の検査等であって、検査対象となる液体を迅速に静止状態にできるような場合には、単一の貯溜容器のみを下流側液体貯溜部として設け、この貯溜容器内の異物を２次元超音波アレイセンサ１６で検知するようにしてもよい。またこのような場合には、配管内に液体が滞溜できる窪みを形成し、この窪みを前記下流側液体貯溜部として機能させてもよい。
【００２８】
一方これと反対に、３個以上の貯溜容器を直列に接続してその最下流の貯溜容器内の異物を２次元超音波アレイセンサ１６で検知するようにしてもよい。この場合には最下流の貯溜容器が下流側液体貯溜部として機能し、これの上流側に隣接する貯溜容器が上流側液体貯溜部として機能する。ただ、このように貯溜容器の直列連結数を増加させると前記待機時間は短くなるが、下流側ほど貯溜容器内の水に含まれる異物の量も減少するので、検知感度の低下を招くという面もある。従って、待機時間の短縮と検知感度の高さとの均衡を、検査目的を考慮しつつ適切に図ることが望まれる。そして通常の配管検査でこの両者を満足するには、上記のように２つの貯溜容器を直列に接続して用いるのが適切である旨、発明者らによって知見されている。
【００２９】
また上記では、一例として水道配管の検査について説明したが、水以外の液体を流通させる配管の検査を、上記配管検査装置及び配管検査方法によって行ってもよい。
【００３０】
さらに上記では単一の配管検査装置のみを示したが、任意の距離をおいて複数の配管検査装置を配管系に配置してもよいのは勿論である。このようにすると全配管系に亘る検査を容易に行うことができる。
【００３１】
【発明の効果】
上記のように請求項１の配管検査装置では、従来必要であった配管の使用停止や錆等の剥離は不要となるから、リアルタイムで広範囲に亘る配管検査を行うことが可能となる。
【００３２】
また請求項１の配管検査装置及び請求項２の配管検査方法では、２次元超音波アレイセンサで異物の検知を行う下流側液体貯溜部内の液体を、迅速に静止状態とすることができる。従って、より即時性に優れた配管検査を行うことが可能となる。
【００３３】
さらに請求項３の配管検査方法では、前記下流側液体貯溜部内で液面による超音波の反射を回避することができる。従って、より正確な配管検査を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の配管検査装置及びこの配管検査装置を取り付けた配管系を示す概略構成図である。
【図２】上記配管検査装置に備えられた２次元超音波アレイセンサを示す模式斜視図である。
【図３】上記配管検査装置に備えられた制御部のうち、２次元超音波アレイセンサによる検出に係る部分を示すブロック図である。
【図４】従来例の配管検査方法を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１    横配管
１１    １次貯溜容器
１２    ２次貯溜容器
１３    第１制御弁
１４    第２制御弁
１５    第３制御弁
１６    ２次元超音波アレイセンサ
【図１】
0004308983.tif 000002
【図２】
0004308983.tif 000003
【図３】
0004308983.tif 000004
【図４】
0004308983.tif 000005