JPS6260002B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被測定管の内部に挿入されてその管
の内径測定を超音波を利用して行なう装置に関
し、更に詳しくは、較正機能を内蔵した連続回転
式の自動内径測定装置に関するものである。

特に限定されるものではないが、本発明は、圧
力管型原子炉の圧力管のように長尺かつ放射線環
境で人間が接近しがたいような管状体の内径測定
を自動的に行なう場合に好適な装置である。

以下、圧力管型原子炉の圧力管内径測定を行な
う場合を例にとつて従来技術並びに本発明につい
て説明する。他の原子炉の場合と同様、圧力管型
原子炉においても定期的に供用期間中検査を実施
する必要があるが、圧力管の周辺は、放射線環境
下であるので、検査時に人間が長時間接近してい
ることができない。このため、現在、圧力管の内
径測定を行なう場合は、遠隔自動操作型の測定装
置を用いて圧力管の内部から行なつている。

この様な圧力管の内径測定において測定データ
の信頼性を確保するためには、測定の前後に較正
用ゲージを用いて測定装置の較正を行なう必要が
ある。従来のこの種の内径測定装置では、較正機
構を内蔵しておらず、それ故、較正のため長時間
に亘り非常に手間のかかる作業が必要であつた。
つまり、圧力管の中で使用した装置は、放射性物
質で汚染されるので、装置の取扱いは検査員がゴ
ム手袋やマスク等を着用して慎重に行なわなけれ
ばならないからである。また従来の装置では、測
定の前に装置の較正を行ない、数十分かかつて装
置を圧力管内に取付けてから測定を行ない、更に
また数十分かかつて装置を圧力管から取出すまで
装置の次の較正が行なえないので、較正は測定の
前後だけに限られ、較正を行なう時間間隔が長く
なるし、また、測定時と同じ放射線条件下での較
正を行なえないので、測定データの信頼性が必ず
しも充分とは言えないと言う欠点があつた。

更に従来の自動内径測定装置では、測定装置本
体を一方向に連続回転させると、内径測定プロー
ブに接続されている内径測定信号を伝送するため
のケーブルがねじれて切断されてしまうので、や
むを得ず反復回転を繰返して測定する構造となつ
ていた。このため測定装置の駆動速度は、ある一
定の速度以上には上げられず、圧力管のような長
尺管（約５ｍ）の測定を行なう場合には長時間を
要するという欠点もあつた。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点
を解消し、較正作業が極めて容易であり、測定デ
ータの信頼性が非常に高く、しかも測定に必要な
時間を著しく短縮することが出来るような管の自
動内径測定装置を提供することにある。

上記のような目的を達成すべく案出された本発
明は、測定装置本体に較正用ゲージを内蔵し、超
音波内径測定プローブから発射された超音波の向
きを被測定管方向もしくは較正用ゲージ方向に自
由に切換えうる構造とすることによつて、測定装
置本体を被測定管内に装着した状態で、任意の時
点で較正作業を行なうことができ、且つ摺動接点
を用いて測定信号や電力等の伝送を行なうことに
よつて、測定装置本体を一方向に連続回転させて
内径測定が行なえるように工夫した管の自動内径
測定装置である。要約すると本発明は、較正機構
を内蔵している点と、連続回転式に内径測定を行
なえるようにした点に特徴がある。

以下、図面に基づき本発明の一実施例について
説明する。第１図は、圧力管型原子炉の圧力管内
に挿入した圧力管の自動内径測定装置の概略構造
を示す説明図である。内径測定装置は、圧力管型
原子炉において、圧力管１から燃料集合体を引き
抜いた後、該圧力管１内に下方から挿入して圧力
管の内径測定を行なうもので、外筒６と、その内
側に位置し密閉構造をなす筒状部材５との二重構
造をなし、シール材９を備えた固定機構１０によ
つて圧力管１の内部に固定されるようになつてい
る。筒状部材５は、それに組込まれているピニオ
ン７と外筒６の内面に取付けられているラツク８
との噛合いにより軸方向に移動自在である。ま
た、筒状部材５の上部にはそれと同軸状に測定装
置本体２が位置し、該測定装置本体２は筒状部材
５に対して回転自在に軸支され、且つ回転駆動機
構４によつて周方向に回転可能となつている。結
局、上記機構の組合せにより、測定装置本体２
は、圧力管１の内部で軸方向に移動自在であると
同時に周方向にも回転自在である。これら測定装
置の運動は、ケーブル１１を介して接続された制
御盤１２で遠隔的に操作できるようになつてお
り、それによつて測定装置本体２の軸方向位置や
周方向の向きを自由に制御でき、圧力管１の内径
測定を行なうのである。尚、測定時には圧力管１
の内部には原子炉一次冷却水（軽水）が入つてい
る。

さて、測定装置本体内部の構造は第２図に示す
如くである。この実施例は、超音波内径測定プロ
ーブ及びそれと関連する部材がそれぞれ二組組込
まれた例である。測定装置本体２はその下端に固
着されている回転駆動軸２９によつて回転自在に
支承され、該回転駆動軸２９は減速機３１を介し
てモータ３２に接続される。測定装置本体２の内
部には、中心軸に関し、180゜対称的な位置に取
付けられ軸方向下向きに超音波を発射する内径測
定プローブ１５ａ，１５ｂと、その超音波を反射
する反射面を備えた音響ミラー３ａ，３ｂと、各
音響ミラー３ａ，３ｂの近傍に設けられる較正用
ゲージ１７ａ，１７ｂと、前記音響ミラー３ａ，
３ｂの向きを変える変向駆動機構とが取付けられ
ている。これらの内径測定プローブ１５ａ，１５
ｂと音響ミラー３ａ，３ｂとはそれぞれの中心軸
が一致するように配置される。音響ミラー３ａ，
３ｂは、内径測定プローブ１５ａ，１５ｂから軸
方向下向きに発射される超音波が、圧力管の内面
に直角に入射しうるようにその反射面は45゜に傾
斜させて仕上られ、反射面の中心に内径測定の際
の基準位置として用いるエコー信号を得るための
反射源（より具体的には、第４図La，Lbを測定
するのに必要なエコーを得るための反射源）とし
て小さな人工欠陥１８ａ，１８ｂ（長さ５mm×幅
0.1mm×深さ0.1程度）を加工しておく。また、較
正用ゲージ１７ａ，１７ｂは、前面を３段階にわ
たつて段違い状に扇形の平面を有するように加工
した構造をなし、それぞれ対応する音響ミラー３
ａ，３ｂの方を向くように測定装置本体２に固定
される。

音響ミラーの変向駆動機構は次の如くである。
各音響ミラー３ａ，３ｂは、それぞれ歯車１９
ａ，１９ｂに取付けられ、それらの歯車１９ａ，
１９ｂは、中心に位置する大歯車２７と噛合して
回転自在である。該大歯車２７は、ミラー駆動軸
２０及び減速機２５を介してモータ２４に接続さ
れている。モータ２４は測定装置本体２に取付け
られているので、モータ２４を駆動することによ
つて、ミラー駆動軸２０、延いては音響ミラー３
ａ，３ｂを回転駆動することができる。この様な
構造にしておくと、制御盤１２からの遠隔操作に
よつてモータ２４を回転させるだけで、測定状態
と較正状態との切換えが即座に行なえるようにな
る。

超音波内径測定プローブ１５ａ，１５ｂの信号
伝送用ケーブル１４ａ，１４ｂやモータ２４への
電力伝送用ケーブル１３は、ミラー駆動軸２０の
内部を通つて回転駆動軸２９の外周面に形成され
ている回転側摺動接点２３と接続される。該回転
側摺動接点２３の外周にはそれを取囲むよう配置
された環状の摺動接点本体２１が位置し、その内
周面に形成した固定側摺動接点２２に前記回転側
摺動接点２３が接触する。これらの摺動接点を介
して多芯ケーブル３０により外部の装置と接続さ
れることになる。従つて、測定装置本体２が回転
しても、各ケーブル１３，１４ａ，１４ｂはねじ
れることなく、固定側摺動接点２２と回転側摺動
接点２３との接触により、外部装置との電気的接
続が達成されることになる。なお、符号２６，２
８は、内部を気密に保つためのシールリングであ
る。

次に、本装置の動作について説明する。内径測
定の原理は、内径測定プローブから発射される超
音波が被測定管に当つて反射し、再び内径測定プ
ローブに戻つてくるまでの伝播に要した時間を計
測し、この時間に、予め判つている媒質中での超
音波の音速を掛けて距離を測定するもので、一般
的に利用されているものと同じである。

さて、第２図に実線で示す状態は、音響ミラー
３ａ，３ｂの反射面が圧力管１の内面に向けら
れ、圧力管１の内径測定を行なつている状態を示
したものである。

このとき、圧力管１の内径を正しく測るため
に、内径測定プローブ１５ａ，１５ｂから発射さ
れる超音波の進行方向の中心軸が圧力管１の直径
方向に一致するよう音響ミラー３ａ，３ｂの向き
を設定できるようにしておく。

この状態から装置の較正を行なうには、制御盤
１２からの遠隔操作で、ミラー駆動軸２０をモー
タ２４で回転し、仮想線で示すように、音響ミラ
ー３ａ，３ｂの反射面をそれぞれ較正用ゲージ１
７ａ，１７ｂの段付面に向ける。このとき、音響
ミラー３ａ，３ｂで反射した超音波の進行方向の
中心軸が較正用ゲージ１７ａ，１７ｂの中心に正
確に一致したときにモータ２４が停止するように
しておく。

これで較正準備が終り、較正を行なう。その様
子を第３図に模式的に示す。各音響ミラー３ａ，
３ｂと各較正用ゲージ１７ａ，１７ｂの段付面ま
での寸法および両音響ミラー３ａ，３ｂ間の間隔
Ｌは予め正確に計測しておく。従つて、内径プロ
ーブ１５ａ，１５ｂから発射される超音波のエコ
ーをオシロスコープで観察すると、装置が正常で
あれば、第３図下半分に図示されているように、
時間軸上に、各段付面の位置に対応してそれぞれ
エコーが現われるはずである。もし、この位置が
ずれていた場合は、装置の測定回路を調節して一
致させればよい。これで装置の較正が終了する。
較正が終了したならば、モータ２４を逆転して各
音響ミラー３ａ，３ｂを元の測定状態に戻せば、
すぐに圧力管１の内径測定が行なえる。

内径測定を行なつている状況を第４図に示す。
各音響ミラー３ａ，３ｂからのエコーを基準とし
て、それから圧力管内面で反射したエコーが検知
されるまでの時間Ta，Tbを測定し、それに予め
判つている媒質中での超音波の音速を乗算して２
で割れば、各音響ミラー３ａ，３ｂと圧力管１の
内面との間隔La，Lbを求めることができる。両
音響ミラー３ａ，３ｂ間の間隔Ｌは予め正確に判
つているので、圧力管１の内径は、 Ｄ＝Ｌ＋La＋Lb によつて求めることができることになる。

以上、本発明の好ましい一実施例について詳述
したが、本発明は係る構造のみに限定されるもの
でなく、様々な変更が可能である。この実施例で
は、３点較正ができるように較正用ゲージに３段
階の段差を設けているが、厳密な較正を必要とし
ない場合には、較正用ゲージは完全にフラツトな
もの、あるいは２段の段付構造のものでもよい。

本発明は、上記のように構成した管の自動内径
測定装置であるので、次のような優れた効果を奏
し得るものである。まず較正用ゲージを超音波内
径測定プローブの近くに内蔵し、必要に応じてい
つでも較正を行なうことができる構造であるの
で、測定の直前或いは直後に較正が行なえるだけ
でなく、必要に応じて測定の途中でも較正を行な
うことができ測定データの信頼性が著しく向上す
るほか、較正作業が極めて簡略化され、放射性物
質で装置が汚染されてしまうような使用環境にあ
つてはとりわけ有効で、較正に要する時間を従来
の装置を用いた場合の十分の一以下に短縮でき、
しかも放射線の影響で装置システムの特性が多少
変化しても測定時と同じ条件下で較正を行なうこ
とができるので、測定データの信頼性は更に一層
向上することになる。また、測定装置本体を連続
回転させつつ測定を行なうことが可能であるの
で、従来のような反復回転式の内径測定装置より
も測定速度を二倍以上速くすることができる。以
上のような種々の効果を総合すると、従来の測定
装置と比べて、測定データの信頼性が著しく高ま
ると同時に、測定所要時間が従来の装置の1/2以
下ですむ高性能の自動内径測定装置が得られるの
で、極めて有効なものと言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２
図は測定装置本体及びその駆動部の詳細を示す説
明図、第３図は較正動作の説明図、第４図は使用
時の動作を示す説明図である。 １……圧力管、２……測定装置本体、３ａ，３
ｂ……音響ミラー、１５ａ，１５ｂ……内径測定
プローブ、１７ａ，１７ｂ……較正用ゲージ、２
２……固定側摺動接点、２３……回転側摺動接
点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被測定管の内部に挿入されてその軸方向に移
   動自在である筒状部材と、該筒状部材に同軸状に
   軸支され、該筒状部材中の回転駆動機構により被
   測定管の内部でその周方向に回転自在である測定
   装置本体とを有する超音波式の自動内径測定装置
   であつて、前記測定装置本体は、その内部に、超
   音波内径測定プローブと、該超音波内径測定プロ
   ーブから発射される超音波が反射面に当るように
   位置する回転自在の音響ミラーと、較正用ゲージ
   と、前記音響ミラーの向きを変える変向駆動機構
   とを備え、該変向駆動機構による音響ミラーの回
   動によつて反射超音波の向きを被測定管方向もし
   くは較正用ゲージ方向に自由に切換えうる構造を
   なし、かつ、前記筒状部材による測定装置本体の
   回転支承部分に、測定装置本体と外部との電気的
   接続のための摺動接点を設けて、該測定装置本体
   が一方向に連続回転しつつ内径測定できるように
   したことを特徴とする管の自動内径測定装置。