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公開番号2025053900
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-07
出願番号2023163007
出願日2023-09-26
発明の名称センサヘッド、配管検査装置、および配管検査方法
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類G02B 23/24 20060101AFI20250331BHJP(光学)
要約【課題】センサヘッドが狭小部やクランク部を通過することができ、広大部にて超音波センサによる管厚測定を行えるようにすること。
【解決手段】実施形態のセンサヘッドは、可撓部材を介して連結される複数の軸状部材と、前記軸状部材の長手方向への移動が可能な可動部と、前記可動部の移動に応じて、前記軸状部材の軸中心を基準に放射状に開いたり閉じたりする複数の脚部と、前記脚部の端部に備えられる樹脂製部材と、前記脚部の端部に備えられる超音波センサとを具備する。前記脚部は、閉じた状態では、前記軸状部材の軸中心から所定距離以内に収まり、開いた状態では、前記樹脂製部材が管の内壁面に密接し、且つ前記超音波センサの超音波送受信部が前記管の内壁面に正対する。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
可撓部材を介して連結される複数の軸状部材と、
前記軸状部材の長手方向への移動が可能な可動部と、
前記可動部の移動に応じて、前記軸状部材の軸中心を基準に放射状に開いたり閉じたりする複数の脚部と、
前記脚部の端部に備えられる樹脂製部材と、
前記脚部の端部に備えられる超音波センサと、
を具備し、
前記脚部は、閉じた状態では、前記軸状部材の軸中心から所定距離以内に収まり、開いた状態では、前記樹脂製部材が管の内壁面に密接し、且つ前記超音波センサの超音波送受信部が前記管の内壁面に正対する、
センサヘッド。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記樹脂製部材は、タイヤである、
請求項１に記載のセンサヘッド。
【請求項３】
前記軸状部材は、第１の軸状部材と第２の軸状部材とを含み、
前記可動部は、前記第１の軸状部材の長手方向への移動が可能な第１の可動部と、前記第２の軸状部材の長手方向への移動が可能な第２の可動部とを含み、
前記脚部は、前記第１の可動部の移動に応じて開く又は閉じる第１の脚部と、前記第２の可動部の移動に応じて開く又は閉じる第２の脚部とを含み、
前記樹脂製部材は、前記第１の脚部の端部に備えられる第１の樹脂製部材と、第２の脚部の端部に備えられる第２の樹脂製部材とを含み、
前記超音波センサは、前記第１の脚部の端部に備えられる第１の超音波センサと、前記第２の脚部の端部に備えられる第２の超音波センサとを含む、
請求項１に記載のセンサヘッド。
【請求項４】
前記軸状部材は、第１の軸状部材と第２の軸状部材とを含み、
前記可動部は、前記第１の軸状部材の長手方向への移動が可能な第１の可動部と、前記第２の軸状部材の長手方向への移動が可能な第２の可動部とを含み、
前記脚部は、前記第１の可動部の移動に応じて開く又は閉じる第１の脚部と、前記第２の可動部の移動に応じて開く又は閉じる第２の脚部とを含み、
前記樹脂製部材は、前記第１の脚部の端部に備えられ、
前記超音波センサは、前記第２の脚部の端部に備えられる、
請求項１に記載のセンサヘッド。
【請求項５】
前記第１の脚部が開くように前記第１の可動部もしくは前記第１の脚部に付勢する第１の弾性部材と、
前記第２の脚部が開くように前記第２の可動部もしくは前記第２の脚部に付勢する第２の弾性部材と、
をさらに具備する、
請求項３に記載のセンサヘッド。
【請求項６】
前記第１の軸状部材を回転させる駆動部をさらに具備し、
前記可撓部材は、前記第１の軸状部材の回転を前記第２の軸状部材へ伝達するフレキシブルシャフトを備え、
前記第１の軸状部材の回転に応じて、前記第１の可動部が移動し、前記第１の脚部が開き又は閉じ、
前記第２の軸状部材の回転に応じて、前記第２の可動部が移動し、前記第２の脚部が開く又は閉じる、
請求項３又は４に記載のセンサヘッド。
【請求項７】
前記第１の軸状部材および前記第２の軸状部材の所定方向の回転に応じて、前記可撓部材を両側から締め付け、前記可撓部材が撓まないようにする２つの締付部材を備えている、
請求項６に記載のセンサヘッド。
【請求項８】
前記第２の軸状部材の回転による前記第２の可動部の移動に応じて、前記第２の脚部を前記第２の軸状部材の周方向へ回転移動させる機構をさらに具備する、
請求項６に記載のセンサヘッド。
【請求項９】
前記第１の可動部は、２つの可動部材を含み、
前記第１の脚部は、第１の脚部材と第２の脚部材とを交叉させ、交叉する箇所に軸を設け、当該軸を介して前記第１の脚部材と前記第２の脚部材とが回動可能となるようにしたものであり、
前記第１の軸状部材の所定方向の回転に応じて、前記２つの可動部材が近づく又は遠ざかるように移動し、当該移動に伴って前記第１の脚部材の端部と前記第２の脚部材の端部とが近づく又は遠ざかるように移動することで、前記第１の脚部が開く又は閉じるように構成されている、
請求項４に記載のセンサヘッド。
【請求項１０】
請求項１に記載のセンサヘッドと、
前記管の内部において前記センサヘッドに備えられる前記超音波センサが超音波の送信およびその反射波の受信を行う動作を制御する制御部と、
前記超音波の送信により前記管の内側の面で反射する反射波および前記管の外側の面で反射する反射波の両方の検出を行い、当該検出の結果から前記管の厚さを求める検査処理部と、
を含む配管検査装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、センサヘッド、配管検査装置、および配管検査方法に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
水道管などの管は地中にある。そのため、管の検査を行う際には、消火栓等からカメラを管路内に挿入し、カメラで撮影された映像を通じて管の錆や堆積物の有無などを調査する。また、管路内に超音波センサを備えたセンサヘッドを挿入し、超音波センサから管壁に向けて送信する超音波の反射波を検出すれば、管壁の厚さ（管厚）を測定することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－１３６２７１号公報
特開平０５－５０９４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波センサを備えたセンサヘッドによる管厚の測定は、管内においてセンサヘッドの姿勢を安定させ、超音波センサの超音波送受信部を管の内壁面に正対させた状態で行われる。センサヘッドの姿勢の安定のためには、管壁に密接する部分を有する複数の支持部材をセンサヘッドに設けることが望ましい。しかし、そのようにすると、一般にセンサヘッドのサイズが大きくなるため、センサヘッドが口径の小さい狭小部（例えば、消火栓や消火栓接続機器の内部）やクランク部（例えば、消火栓接続機器から水道管の中に至るまでの曲がった部分）を通過できず、口径の大きい広大部（例えば、水道管の内部）まで移動させることができない。
【０００５】
発明が解決しようとする課題は、狭小部やクランク部を通過することができ、広大部にて超音波センサによる管厚測定を行うことができる、センサヘッド、配管検査装置、および配管検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のセンサヘッドは、可撓部材を介して連結される複数の軸状部材と、前記軸状部材の長手方向への移動が可能な可動部と、前記可動部の移動に応じて、前記軸状部材の軸中心を基準に放射状に開いたり閉じたりする複数の脚部と、前記脚部の端部に備えられる樹脂製部材と、前記脚部の端部に備えられる超音波センサとを具備する。前記脚部は、閉じた状態では、前記軸状部材の軸中心から所定距離以内に収まり、開いた状態では、前記樹脂製部材が管の内壁面に密接し、且つ前記超音波センサの超音波送受信部が前記管の内壁面に正対する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１Ａは、第１の実施形態に係る配管検査装置の構成の一例を示す図である。
図１Ｂは、センサヘッド１１に含まれる各ユニットの外形寸法、管４の内径、および管４ａ（管４からＴ字路にて直角に分岐する管）の内径の関係の一例を示す図である。
図１Ｃは、１つのユニットがＴ字路にて管４ａから管４へ（または管４から管４ａへ）曲がりながら移動するときの状況の一例を示す図である。
図２は、第１の実施形態に係るセンサヘッド１１の構成の具体例を示す図である。
図３は、図２中に示されるセンサヘッド１１のＡ－Ａ’部の断面形状の一例を示す図である。
図４は、図２中に示されるセンサヘッド１１のＢ－Ｂ’部の断面形状の一例を示す図である。
図５は、図２中に示されるセンサヘッド１１のＣ－Ｃ’部の断面形状の一例を示す図である。
図６は、図２中に示されるセンサヘッド１１のＤ－Ｄ’部の断面形状の一例を示す図である。
図７は、図２中に示されるセンサヘッド１１の可動部７の構造の一例を示す図である。
図８は、第１の実施形態に係る情報処理装置１００の構成の一例を示す図である。
図９は、超音波センサ１から超音波が管壁に向けて送信された後に受信される各種の反射波の特徴をグラフにより示す図である。
図１０は、第１の実施形態による管厚測定の動作の一例を示すフローチャートである。
図１１は、第２の実施形態に係るセンサヘッド１１の構成の具体例を示す図である。
図１２は、ねじが切られている軸状部材３Ｃ，３Ｄの構造の一例を示す図である。
図１３は、図１２中に示される可動部７ＡのＧ－Ｇ’部の断面形状の一例を示す図である。
図１４は、図１２中に示される固定部材２ｃのＨ－Ｈ’部の断面形状の一例を示す図である。
図１５は、図１４に示される固定部材２ｃと脚部２とを含む構成の一例を示す図である。
図１６は、図１５中の固定部材２ｃと脚部２との接続部を拡大して示す図である。
図１７は、脚部２が閉じているときの、固定部材３ｃ，２ｃ，３ｄ、軸状部材１７、および可動部７Ａを含む構成の例を示す上面図である。
図１８は、脚部２が閉じているときの、固定部材３ｃ，２ｃ，３ｄ、軸状部材１７、および可動部７Ａを含む構成の例を示す側面図である。
図１９は、第２の実施形態に係る情報処理装置１００の構成の一例を示す図である。
図２０は、第２の実施形態による管厚測定の動作の一例を示すフローチャートである。
図２１は、第３の実施形態に係るセンサヘッド１１の構成の具体例を示す図である。
図２２は、ねじが切られている軸状部材３Ｅの構造の一例を示す図である。
図２３は、図２１中に示される可動部材７ＢのＥ－Ｅ’部の断面形状の一例を示す図である。
図２４は、図２１中に示される可動部材７ＣのＦ－Ｆ’部の断面形状の一例を示す図である。
図２５は、タイヤ９を有する脚部２Ａが閉じているときの、固定部材３ｃ，３ｄ、軸状部材１７、および可動部材７Ｂ，７Ｃを含む構成の例を示す上面図である。
図２６は、タイヤ９を有する脚部２Ａが閉じているときの、固定部材３ｃ，３ｄ、軸状部材１７、および可動部材７Ｂ，７Ｃを含む構成の例を示す側面図である。
図２７は、センサヘッド１１が複数のユニット１４Ｅを有する場合の構成の一例を示す図である。
図２８は、図２１に示される構成を対象に、ばね８の硬さを強めたり弱めたりすることを可能にする複数の可動部を含む構造の一例を示す図である。
図２９は、４つの超音波センサ１を有する４つの脚部２Ｂおよび４つの支持部材２ａの回転を可能にする機構の第１の例を示す図である。
図３０は、４つの超音波センサ１を有する４つの脚部２Ｂおよび４つの支持部材２ａの回転を可能にする機構の第２の例を示す図である。
図３１は、変形例（その３）に係る管厚測定の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。
【０００９】
＜第１の実施形態＞
最初に、第１の実施形態について説明する。
【００１０】
（第１の実施形態に係る配管検査装置の構成）
図１Ａに、第１の実施形態に係る配管検査装置の構成の一例を示す。この図１Ａに示される構成例は、後述する他の実施形態においても使用されるものである。なお、図１Ａでは、構造を理解しやすいものとするため、図示される各部の寸法の一部を実際のものよりも大きくしたり小さくしたりしている。そのため、図示される各部の寸法の大小関係は、実際のものとは異なる。また、図１Ａでは、図面の複雑化を避けるため、いくつかの部材の図示を省略している。
（【００１１】以降は省略されています）

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