特許 6281664 距離測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6281664

(24)【登録日】2018年2月2日

(45)【発行日】2018年2月21日

(54)【発明の名称】距離測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 21/00 20060101AFI20180208BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20180208BHJP

   G01B 21/16 20060101ALI20180208BHJP

【ＦＩ】

   G01B21/00 L

   G01C3/06 120Q

   G01B21/16

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-539377(P2017-539377)

(86)(22)【出願日】2017年2月1日

(86)【国際出願番号】JP2017003665

【審査請求日】2017年7月25日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西田 秀高

(72)【発明者】

【氏名】松村 栄郎

(72)【発明者】

【氏名】森下 啓司

(72)【発明者】

【氏名】片岡 敏明

【審査官】 眞岩 久恵

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１５／１３６６５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開平０２−０８５４１１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１６−０４３３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５３０３０３５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ２１／００−２１／３２

Ｇ０１Ｃ ３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１部材に固定されたターゲット部材と、
溶接部を介して前記第１部材に連結された第２部材に固定された台座と、
前記台座に重ねて取り付けられ、前記ターゲット部材までの距離を測定する距離計と、
を備え、
前記台座は、前記距離計に設けられた第１凹部に嵌まる第１柱と、前記距離計に設けられた第２凹部に嵌まる第２柱と、を備え、
前記距離計は、前記第１柱の長手方向であるＺ方向に対して直交するＸ方向に前記第１柱を押す第１ボールプランジャと、前記Ｚ方向及び前記Ｘ方向に対して直交するＹ方向に前記第２柱を押す第２ボールプランジャと、を備え、
前記台座の表面から前記第１ボールプランジャが前記第１柱と接触する位置までの前記Ｚ方向の距離は、前記台座の表面から前記第１柱の先端までの前記Ｚ方向の距離の半分以下であり、
前記台座の表面から前記第２ボールプランジャが前記第２柱と接触する位置までの前記Ｚ方向の距離は、前記台座の表面から前記第２柱の先端までの前記Ｚ方向の距離の半分以下である
距離測定装置。

【請求項2】

前記第１柱は、前記Ｘ方向に対して直交する平坦面である第１平面を外周面に有し、
前記第１ボールプランジャは、前記第１平面に接し、
前記第２柱は、前記Ｙ方向に対して直交する平坦面である第２平面を外周面に有し、
前記第２ボールプランジャは、前記第２平面に接する
請求項１に記載の距離測定装置。

【請求項3】

前記第１凹部は円柱状であり、
前記第１柱の少なくとも一部は円柱状であり、
前記第１凹部の内径と前記第１柱の外径との差は、前記第１柱の外径の１０％の長さ以下であり、
前記第２凹部は円柱状であり、
前記第２柱の少なくとも一部は円柱状であり、
前記第２凹部の内径と前記第２柱の外径との差は、前記第２柱の外径の１０％の長さ以下である
請求項１又は２に記載の距離測定装置。

【請求項4】

前記距離計は、前記台座に設けられた第１穴に嵌まる第１ピンと、前記台座に設けられた第２穴に嵌まる第２ピンと、を備える
請求項１から３のいずれか１項に記載の距離測定装置。

【請求項5】

前記第１穴は円柱状であり、
前記第１ピンは四角柱状であり、
前記第１穴の内径と前記第１ピンの対角距離との差は、前記第１ピンの対角距離の１０％の長さ以下であり、
前記第２穴は円柱状であり、
前記第２ピンは四角柱状であり、
前記第２穴の内径と前記第２ピンの対角距離との差は、前記第２ピンの対角距離の１０％の長さ以下である
請求項４に記載の距離測定装置。

【請求項6】

前記Ｘ方向は、前記第１部材及び前記第２部材の長手方向であり、
前記台座は、前記距離計に設けられた第３凹部に嵌まる第３柱を備え、
前記第３柱の前記Ｘ方向の位置は、前記第２柱の前記Ｘ方向の位置に等しく、
前記第２ピンの前記Ｘ方向の位置は、前記第１ピンの前記Ｘ方向の位置に等しく、
前記Ｙ方向における前記第１ピンから前記第２ピンまでの距離は、前記Ｙ方向における前記第２柱から前記第３柱までの距離より大きい
請求項４又は５に記載の距離測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、距離測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

火力発電所等において、蒸気を搬送するための配管が設けられている。蒸気が高温且つ高圧であるため、配管には例えば高クロム鋼が用いられる。従来、高クロム鋼の溶接部についての余寿命診断は困難であった。これに対して、高クロム鋼の表面の歪みに基づいて高クロム鋼管の余寿命を推定する方法が特許文献１に記載されている。さらに、配管の表面における２点間の距離を測定するための距離測定装置が特許文献２に記載されている。特許文献２に記載されているように、配管が高温であるため、距離計は距離測定が行われる時にだけ配管に固定され、距離測定後には配管から取り外される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１６／０５１５５８号

【特許文献2】国際公開第２０１５／１３６６５２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

配管の表面における２点間の距離の変化は微小である。このため、距離計を配管に固定するときの位置決めには非常に高い精度が求められる。特許文献２の技術によれば位置決め精度を高めることが可能である。しかし、配管に対する余寿命診断の精度を高めるために、さらなる位置決め精度の向上が求められていた。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、配管に対する余寿命診断の精度を従来よりも向上させることができる距離測定装置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】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る距離測定装置は、第１部材に固定されたターゲット部材と、溶接部を介して前記第１部材に連結された第２部材に固定された台座と、前記台座に重ねて取り付けられ、前記ターゲット部材までの距離を測定する距離計と、を備え、前記台座は、前記距離計に設けられた第１凹部に嵌まる第１柱と、前記距離計に設けられた第２凹部に嵌まる第２柱と、を備え、前記距離計は、前記第１柱の長手方向であるＺ方向に対して直交するＸ方向に前記第１柱を押す第１ボールプランジャと、前記Ｚ方向及び前記Ｘ方向に対して直交するＹ方向に前記第２柱を押す第２ボールプランジャと、を備える。

【0007】

これにより、第１ボールプランジャにより第１柱が第１凹部に押し付けられるので、距離計がＸ方向に位置決めされる。第２ボールプランジャにより第２柱が第２凹部に押し付けられるので、距離計がＹ方向に位置決めされる。また、第１ボールプランジャが第１柱を押す力、及び第２ボールプランジャが第２柱を押す力は一定である。このため、台座に対する距離計の着脱が繰り返された場合でも、距離計の位置決め精度のバラツキが抑制される。すなわち、現在の歪み測定時において距離計が固定された位置と、前回の歪み測定時において距離計が固定された位置との間に誤差が生じにくい。したがって、距離測定装置は、配管に対する余寿命診断の精度を従来よりも向上させることができる。

【0008】

距離測定装置の望ましい態様として、前記第１柱は、前記Ｘ方向に対して直交する平坦面である第１平面を外周面に有し、前記第１ボールプランジャは、前記第１平面に接し、前記第２柱は、前記Ｙ方向に対して直交する平坦面である第２平面を外周面に有し、前記第２ボールプランジャは、前記第２平面に接することが好ましい。これにより、第１ボールプランジャが第１柱を押す力、及び第２ボールプランジャが第２柱を押す力が一定になりやすい。このため、距離計の位置決め精度が向上する。

【0009】

距離測定装置の望ましい態様として、前記台座の表面から前記第１ボールプランジャが前記第１柱と接触する位置までの前記Ｚ方向の距離は、前記台座の表面から前記第１柱の先端までの前記Ｚ方向の距離の半分以下であり、前記台座の表面から前記第２ボールプランジャが前記第２柱と接触する位置までの前記Ｚ方向の距離は、前記台座の表面から前記第２柱の先端までの前記Ｚ方向の距離の半分以下であることが好ましい。これにより、第１柱及び第２柱に生じる曲げモーメントが抑制されるので、第１柱及び第２柱の撓みが小さくなる。このため、距離計の位置決め精度が向上する。

【0010】

距離測定装置の望ましい態様として、前記第１凹部は円柱状であり、前記第１柱の少なくとも一部は円柱状であり、前記第１凹部の内径と前記第１柱の外径との差は、前記第１柱の外径の１０％の長さ以下であり、前記第２凹部は円柱状であり、前記第２柱の少なくとも一部は円柱状であり、前記第２凹部の内径と前記第２柱の外径との差は、前記第２柱の外径の１０％の長さ以下であることが好ましい。これにより、距離計にガタツキが生じにくくなる。このため、距離計の位置決め精度が向上する。

【0011】

距離測定装置の望ましい態様として、前記距離計は、前記台座に設けられた第１穴に嵌まる第１ピンと、前記台座に設けられた第２穴に嵌まる第２ピンと、を備えることが好ましい。これにより、第１柱及び第２柱に加えて、第１ピン及び第２ピンにより距離計がＸ方向及びＹ方向に位置決めされる。このため、距離計の位置決め精度が向上する。

【0012】

距離測定装置の望ましい態様として、前記第１穴は円柱状であり、前記第１ピンは四角柱状であり、前記第１穴の内径と前記第１ピンの対角距離との差は、前記第１ピンの対角距離の１０％の長さ以下であり、前記第２穴は円柱状であり、前記第２ピンは四角柱状であり、前記第２穴の内径と前記第２ピンの対角距離との差は、前記第２ピンの対角距離の１０％の長さ以下であることが好ましい。これにより、距離計にガタツキが生じにくくなる。このため、距離計の位置決め精度が向上する。

【0013】

距離測定装置の望ましい態様として、前記Ｘ方向は、前記第１部材及び前記第２部材の長手方向であり、前記台座は、前記距離計に設けられた第３凹部に嵌まる第３柱を備え、前記第３柱の前記Ｘ方向の位置は、前記第２柱の前記Ｘ方向の位置に等しく、前記第２ピンの前記Ｘ方向の位置は、前記第１ピンの前記Ｘ方向の位置に等しく、前記Ｙ方向における前記第１ピンから前記第２ピンまでの距離は、前記Ｙ方向における前記第２柱から前記第３柱までの距離より大きいことが好ましい。これにより、距離計の位置決め精度が向上する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、配管に対する余寿命診断の精度を従来よりも向上させることができる距離測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本実施形態に係る距離測定装置が取り付けられた配管を示す平面図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る距離測定装置が取り付けられた配管を示す正面図である。

【図3】図３は、本実施形態に係る距離計及び台座を示す斜視図である。

【図4】図４は、本実施形態に係る距離計及び台座を示す平面図である。

【図5】図５は、図４におけるＡ−Ａ断面図である。

【図6】図６は、本実施形態に係る距離計を示す平面図である。

【図7】図７は、本実施形態に係る距離計を示す正面図である。

【図8】図８は、本実施形態に係る台座を示す平面図である。

【図9】図９は、本実施形態に係る台座を示す正面図である。

【図10】図１０は、変形例１に係る距離測定装置における、図４のＡ−Ａ断面図に相当する断面図である。

【図11】図１１は、変形例２に係る距離測定装置が取り付けられた配管を示す正面図である。

【図12】図１２は、比較例に係る距離計及び台座を示す平面図である。

【図13】図１３は、図１２におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図14】図１４は、比較例に係る距離測定装置に対する実験結果を示す図である。

【図15】図１５は、本実施形態に係る距離測定装置に対する実験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0017】

（実施形態）
図１は、本実施形態に係る距離測定装置が取り付けられた配管を示す平面図である。図２は、本実施形態に係る距離測定装置が取り付けられた配管を示す正面図である。配管１００は、例えば火力発電所のボイラとタービンとを繋ぐ円筒状の管である。配管１００は、高温且つ高圧の蒸気を搬送するため、例えば高クロム鋼により形成されている。図１及び図２に示すように、配管１００は、第１部材１０１と、第２部材１０２と、第１部材１０１及び第２部材１０２を連結する溶接部１０３とを含む。溶接部１０３は、母材としての第１部材１０１及び第２部材１０２が溶接されることによって形成されている。

【0018】

溶接部１０３には熱影響部が形成されるので、クリープが生じやすい。溶接部１０３に生じるクリープによって、配管１００の表面に歪みが生じる。すなわち、第１部材１０１の表面における１点と第２部材１０２の表面における１点との間の距離が変化する。配管１００の寿命は、配管１００の表面に生じる歪みに基づいて推定することができる。

【0019】

本実施形態に係る距離測定装置１は、第１部材１０１の表面における１点と第２部材１０２の表面における１点との間の距離を測定するための装置である。距離測定装置１は、例えば、配管１００の鉛直方向上側に配置される。図１及び図２に示すように、距離測定装置１は、ターゲット部材９と、距離計１０と、台座３とを備える。以下の説明において、ＸＹＺ直交座標系が用いられる。Ｘ軸は、配管１００の軸方向に沿う軸である。Ｚ軸は、鉛直方向に沿う軸である。Ｙ軸は、Ｘ軸及びＺ軸の両方に対して直交する軸である。Ｘ軸方向のうち、第１部材１０１から見て第２部材１０２がある方向は＋Ｘ方向と記載され、＋Ｘ方向とは反対方向は−Ｘ方向と記載される。また、鉛直方向の上方は＋Ｚ方向と記載され、下方は−Ｚ方向と記載される。

【0020】

ターゲット部材９は、第１部材１０１における基準位置を規定するための部材である。ターゲット部材９は、例えば金属で形成された板状部材であって、第１部材１０１の表面にスポット溶接で固定されている。ターゲット部材９は、距離計１０から出射されるレーザを反射するための平坦面である反射面９１を有する。

【0021】

図３は、本実施形態に係る距離計及び台座を示す斜視図である。図４は、本実施形態に係る距離計及び台座を示す平面図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ断面図である。図６は、本実施形態に係る距離計を示す平面図である。図７は、本実施形態に係る距離計を示す正面図である。図８は、本実施形態に係る台座を示す平面図である。図９は、本実施形態に係る台座を示す正面図である。

【0022】

距離計１０は、例えば位相差測定方式のレーザ距離計である。図３に示すように本体部８と、接合部２とを備える。本体部８は、例えばコンピュータと、ターゲット部材９に向けてレーザを出射するレーザ発振器と、ターゲット部材９で反射したレーザを受信するレーザ受信器と、を備える。本体部８のコンピュータは、レーザ発振器が出射した光の位相とレーザ受信器が受信した光の位相との差に基づいて、本体部８からターゲット部材９までの距離を演算することができる。また、本体部８は接合部２に固定されている。図４以降の図は、距離計１０のうち本体部８を省略して示している。

【0023】

このように距離計１０は精密機器を含むため、高温になる配管１００の近くに常時設置することは困難である。このため、距離計１０は、所定期間毎に配管１００に取り付けられる。すなわち、配管１００の表面に生じる歪みが定期的に測定される。配管１００の寿命を推定するためには、現在の歪み測定時において距離計１０が固定された位置と、前回の歪み測定時において距離計１０が固定された位置との間の誤差が１０μｍ以下であることが望ましい。

【0024】

接合部２は、距離計１０を台座３に対して着脱可能に連結するための部材である。接合部２は、例えば金属であって板状に形成されている。図６及び図７に示すように、接合部２は、スペーサ２０と、ボルト孔２６と、ボルト孔２７と、第１凹部２１と、第２凹部２２と、第３凹部２３と、第１ピン２４と、第２ピン２５と、第１ボールプランジャ２８と、第２ボールプランジャ２９とを含む。接合部２は、ボルト孔２６及びボルト孔２７を貫通するボルトによって本体部８と連結される。ボルトの頭部は、ボルト孔２６及びボルト孔２７に収納されるので、接合部２の底面側には突出しない。スペーサ２０は、接合部２の底面の四隅に配置されており、台座３に接する。

【0025】

第１凹部２１、第２凹部２２及び第３凹部２３は、Ｚ方向に沿う丸穴である。図６に示す第１凹部２１の内径Ｄ２１、第２凹部２２の内径Ｄ２２及び第３凹部２３の内径Ｄ２３は、互いに等しい。第１凹部２１は、第２凹部２２及び第３凹部２３に対して＋Ｘ方向側に配置されている。第２凹部２２のＸ方向の位置は、第３凹部２３のＸ方向の位置と同じである。Ｙ方向において、第１凹部２１は、第２凹部２２と第３凹部２３との間に配置されている。具体的には、第１凹部２１から第２凹部２２までのＹ方向の距離は、第１凹部２１から第３凹部２３までのＹ方向の距離に等しい。

【0026】

第１ピン２４及び第２ピン２５は、例えば略四角柱状の部材であって、接合部２から−Ｚ方向に突出している。図６に示す第１ピン２４の対角距離Ｄ２４及び第２ピン２５の対角距離Ｄ２５は、互いに等しく、且つ内径Ｄ２１、内径Ｄ２２及び内径Ｄ２３より小さい。図６に示すように、第１ピン２４は、接合部２に設けられた第１ピン孔２４１に嵌まっており、Ｚ方向に位置決めされている。第２ピン２５は、接合部２に設けられた第２ピン孔２５１に嵌まっており、Ｚ方向に位置決めされている。第１ピン２４のＸ方向の位置は、第２ピン２５のＸ方向の位置と同じである。第１ピン２４から第２ピン２５までのＹ方向の距離Ｄ２は、第２凹部２２から第３凹部２３までのＹ方向の距離Ｄ１より大きい。

【0027】

図５に示すように、第１ボールプランジャ２８は、スプリング２８４に支持されたボール２８３を備える部材である。ボール２８３は、荷重を受けるとスプリング２８４からの反力を受けながら第１ボールプランジャ２８の内部に向かって沈む。図６に示すように、第１ボールプランジャ２８は、接合部２に設けられた側孔２８１を貫通している。側孔２８１は、Ｘ方向に沿う孔であって、接合部２の側面と第１凹部２１とを繋いでいる。側孔２８１の内周面にはネジ山が形成されている。第１ボールプランジャ２８の外周面に形成されたネジ山が側孔２８１のネジ山に噛み合っている。第１ボールプランジャ２８は、ナット２８５及び緩み止めナット２８６によって位置決めされている。第１ボールプランジャ２８の先端にあるボール２８３は、第１凹部２１の内部に位置している。

【0028】

第２ボールプランジャ２９は、例えば第１ボールプランジャ２８と同じ部材であって、第１ボールプランジャ２８とは異なる位置に配置される。図６に示すように、第２ボールプランジャ２９は、接合部２に設けられた側孔２９１を貫通している。側孔２９１は、Ｙ方向に沿う孔であって、接合部２の側面と第２凹部２２とを繋いでいる。側孔２９１の内周面にはネジ山が形成されている。第２ボールプランジャ２９の外周面に形成されたネジ山が側孔２９１のネジ山に噛み合っている。第２ボールプランジャ２９は、ナット２９５及び緩み止めナット２９６によって位置決めされている。第２ボールプランジャ２９の先端にあるボール２９３は、第２凹部２２の内部に位置している。

【0029】

台座３は、図１及び図２に示すように配管１００の第２部材１０２に固定されている。台座３は、例えば金属であって板状に形成されている。例えば、台座３の−Ｚ方向側の表面は第２部材１０２の形状に沿う形状を有しており、台座３はスポット溶接によって第２部材１０２に固定される。図８及び図９に示すように、台座３は、第１柱３１と、第２柱３２と、第３柱３３と、第１穴３４と、第２穴３５とを含む。

【0030】

第１柱３１は、側面に第１平面３１１を有する略円柱状の部材である。第１平面３１１は、Ｘ方向に対して直交する平坦面である。第２柱３２は、側面に第２平面３２１を有する略円柱状の部材である。第２平面３２１は、Ｙ方向に対して直交する平坦面である。第３柱３３は円柱状の部材である。第１柱３１、第２柱３２及び第３柱３３の長手方向は、それぞれＺ方向に沿っている。図８に示す第１柱３１の最大の外径Ｄ３１、第２柱３２の最大の外径Ｄ３２及び第３柱３３の外径Ｄ３３は、互いに等しい。第１柱３１、第２柱３２及び第３柱３３の位置は、接合部２の第１凹部２１、第２凹部２２及び第３凹部２３の位置に対応している。第１柱３１は、第２柱３２及び第３柱３３に対して＋Ｘ方向側に配置されている。第２柱３２のＸ方向の位置は、第３柱３３のＸ方向の位置と同じである。Ｙ方向において、第１柱３１は、第２柱３２と第３柱３３との間に配置されている。具体的には、第１柱３１から第２柱３２までのＹ方向の距離は、第１柱３１から第３柱３３までのＹ方向の距離に等しい。

【0031】

第１穴３４及び第２穴３５は、Ｚ方向に沿う丸穴である。図８に示す第１穴３４の内径Ｄ３４及び第２穴３５の内径Ｄ３５は、互いに等しく、且つ外径Ｄ３１、外径Ｄ３２及び外径Ｄ３３より小さい。第１穴３４及び第２穴３５の位置は、接合部２の第１ピン２４及び第２ピン２５の位置に対応している。図８に示すように、第１ピン２４のＸ方向の位置は、第２ピン２５のＸ方向の位置と同じである。第１穴３４から第２穴３５までのＹ方向の距離Ｄ４は、第２柱３２から第３柱３３までのＹ方向の距離Ｄ３より大きい。距離Ｄ３は図６に示す距離Ｄ１に等しく、距離Ｄ４は図６に示す距離Ｄ２に等しい。

【0032】

接合部２が台座３に取り付けられると、図４及び図５に示すように、第１柱３１が第１凹部２１に嵌まり、第２柱３２が第２凹部２２に嵌まり、第３柱３３が第３凹部２３に嵌まり、第１ピン２４が第１穴３４に嵌まり、第２ピン２５が第２穴３５に嵌まる。

【0033】

図６に示す内径Ｄ２１は図８に示す外径Ｄ３１より大きく、内径Ｄ２１と外径Ｄ３１との差は、外径Ｄ３１の１０％の長さ以下である。図６に示す内径Ｄ２２は図８に示す外径Ｄ３２より大きく、内径Ｄ２２と外径Ｄ３２との差は、外径Ｄ３２の１０％の長さ以下である。図６に示す内径Ｄ２３は図８に示す外径Ｄ３３より大きく、内径Ｄ２３と外径Ｄ３３との差は、外径Ｄ３３の１０％の長さ以下である。すなわち、第１凹部２１の内周面と第１柱３１の外周面との間の隙間は、第１柱３１の最大の外径３１の１０％の長さ以下である。第２凹部２２の内周面と第２柱３２の外周面との間の隙間は、第２柱３２の最大の外径Ｄ３２の１０％の長さ以下である。第３凹部２３の内周面と第３柱３３の外周面との間の隙間は、第３柱３３の最大の外径Ｄ３３の１０％の長さ以下である。

【0034】

図６に示す対角距離Ｄ２４は図８に示す内径Ｄ３４より小さく、対角距離Ｄ２４と内径Ｄ３４との差は、対角距離Ｄ２４の１０％の長さ以下である。図６に示す対角距離Ｄ２５は図８に示す内径Ｄ３５より小さく、対角距離Ｄ２５と内径Ｄ３５との差は、対角距離Ｄ２５の１０％の長さ以下である。すなわち、第１穴３４の内周面と第１ピン２４の角との間の隙間は、第１ピン２４の対角距離Ｄ２４の１０％の長さ以下である。第２穴３５の内周面と第２ピン２５の角との間の隙間は、第２ピン２５の対角距離Ｄ２５の１０％の長さ以下である。

【0035】

第１柱３１が第１凹部２１に嵌まると、第１ボールプランジャ２８のボール２８３は、第１柱３１の第１平面３１１に接する。第１平面３１１がボール２８３で押されるので、第１柱３１の外周面が第１凹部２１の内周面に押し付けられる。これにより、接合部２がＸ方向に位置決めされる。また、第１ボールプランジャ２８がナット２８５及び緩み止めナット２８６によって位置決めされているので、ボール２８３が第１平面３１１を押す力は一定である。ただし、ナット２８５及び緩み止めナット２８６を外すことで、ボール２８３が第１平面３１１を押す力の調整が可能となる。

【0036】

第２柱３２が第２凹部２２に嵌まると、第２ボールプランジャ２９のボール２９３は、第２柱３２の第２平面３２１に接する。第２平面３２１がボール２９３で押されるので、第２柱３２の外周面が第２凹部２２の内周面に押し付けられる。これにより、接合部２がＹ方向に位置決めされる。また、第２ボールプランジャ２９がナット２９５及び緩み止めナット２９６によって位置決めされているので、ボール２９３が第２平面３２１を押す力は一定である。ただし、ナット２９５及び緩み止めナット２９６を外すことで、ボール２９３が第２平面３２１を押す力の調整が可能となる。

【0037】

また、図５に示すように、台座３の表面から第１ボールプランジャ２８が第１柱３１と接触する位置までのＺ方向の距離Ｌ１（台座３の表面からボール２８３の中心までのＺ方向の距離）は、台座３の表面から第１柱３１の先端までのＺ方向の距離Ｌ２の半分以下である。同様に、台座３の表面から第２ボールプランジャ２９が第２柱３２と接触する位置までのＺ方向の距離（台座３の表面からボール２９３の中心までのＺ方向の距離）は、台座３の表面から第２柱３２の先端までのＺ方向の距離の半分以下である。

【0038】

歪み測定が終了すると、台座３から外すために距離計１０に外力が加えられる。距離計１０に所定の大きさ以上の外力が加えられると、ボール２８３及びボール２９３が移動する。このため、第１柱３１が第１凹部２１の内周面から離れ、第２柱３２が第２凹部２２の内周面から離れる。これにより、距離計１０を台座３から取り外すことが可能である。

【0039】

なお、距離測定装置１が適用される対象は、必ずしも火力発電所に設けられた配管１００に限られない。距離測定装置１は、例えば工場等の配管に対して用いられてもよい。また、距離測定装置１は、配管だけでなく、溶接で接合された板状部材等の部材にも適用することができる。

【0040】

なお、距離測定装置１は、必ずしも配管１００の鉛直方向上側に配置されなくてもよく、後述する変形例２に示すように配管１００の鉛直方向下側に配置されてもよい。また、配管１００に取り付けられる距離測定装置１の数は、複数であってもよい。例えば、距離測定装置１が、配管１００の鉛直方向上側及び鉛直方向下側の両方に取り付けられてもよい。

【0041】

なお、距離計１０は、必ずしもレーザ方式の距離計でなくてもよい。例えば、距離計１０は、超音波方式の距離計であってもよいし、静電容量方式の距離計であってもよい。距離計１０は、ターゲット部材９までの距離が測定できればよく、距離計１０の測定方式は特に限定されない。

【0042】

なお、第１ボールプランジャ２８は、必ずしもナット２８５及び緩み止めナット２８６によって位置決めされなくてもよい。同様に、第２ボールプランジャ２９は、必ずしもナット２９５及び緩み止めナット２９６によって位置決めされなくてもよい。例えば、第１ボールプランジャ２８及び第２ボールプランジャ２９は、スポット溶接によって位置決めされていてもよいし、外周面に施された緩み止め加工によって位置決めされてもよい。

【0043】

なお、第１ピン２４及び第２ピン２５は、四角柱状でなくてもよい。例えば、第１ピン２４及び第２ピン２５は、四角柱でない多角柱であってもよいし、円柱状であってもよい。例えば第１ピン２４及び第２ピン２５が円柱状である場合、外径は図６に示す対角距離Ｄ２４及び対角距離Ｄ２５に等しい大きさである。

【0044】

（変形例１）
図１０は、変形例１に係る距離測定装置における、図４のＡ−Ａ断面図に相当する断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【0045】

図１０に示すように、変形例１に係る台座３Ａは、第１柱３１Ａと、第２柱３２Ａとを備える。第１柱３１Ａは、上述した第１平面３１１とは異なる第１平面３１１Ａを有する。第１平面３１１が第１柱３１Ａの先端からボール２８３の−Ｚ方向側に亘る平坦面であるのに対して、第１平面３１１Ａはボール２８３に対応する位置にのみ設けられた平坦面である。例えば、第１平面３１１ＡのＺ方向の長さは、ボール２８３の直径に略等しい。これにより、第１柱３１Ａの外周面と第１平面３１１Ａとの間の段差にボール２８３が引っ掛かるので、接合部２が台座３から外れにくくなる。同様に、第２柱３２Ａは、ボール２９３（図６参照）に対応する位置にのみ設けられた平坦面である第２平面を有する。これにより、接合部２が台座３から外れにくくなる。

【0046】

（変形例２）
図１１は、変形例２に係る距離測定装置が取り付けられた配管を示す正面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【0047】

変形例２に係る距離測定装置１Ｂは、配管１００の鉛直方向下側（−Ｚ方向側）に配置される。すなわち、ターゲット部材９及び台座３は、上述した実施形態とは逆向きで配管１００に固定される。距離計１０は、−Ｚ方向側から台座３に取り付けられる。第１ボールプランジャ２８が第１平面３１１を押す力、及び第２ボールプランジャ２９が第２平面３２１を押す力が調節されることで、距離計１０は台座３から落下しなくなる。

【0048】

（比較例）
図１２は、比較例に係る距離計及び台座を示す平面図である。図１３は、図１２におけるＢ−Ｂ断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【0049】

図１２及び図１３に示すように、比較例に係る台座３Ｘにおいて、第１柱３１Ｘ及び第２柱３２Ｘは側面に平坦面を備えない。すなわち、第１柱３１Ｘ及び第２柱３２Ｘが円柱状である。第１ボールプランジャ２８のボール２８３は、曲面である第１柱３１Ｘの側面に接する。第２ボールプランジャ２９のボール２９３は、曲面である第２柱３２Ｘの側面に接する。

【0050】

図１３に示すように、比較例に係る接合部２Ｘにおいて、第１ボールプランジャ２８及び第２ボールプランジャ２９が、上述した実施形態よりも＋Ｚ方向に配置されている。台座３Ｘの表面から第１ボールプランジャ２８が第１柱３１Ｘと接触する位置までのＺ方向の距離Ｌ１Ｘ（台座３Ｘの表面からボール２８３の中心までのＺ方向の距離）は、台座３Ｘの表面から第１柱３１Ｘの先端までのＺ方向の距離Ｌ２Ｘの半分より大きい。同様に、台座３Ｘの表面から第２ボールプランジャ２９が第２柱３２と接触する位置までのＺ方向の距離（台座３Ｘの表面からボール２９３の中心までのＺ方向の距離）は、台座３Ｘの表面から第２柱３２Ｘの先端までのＺ方向の距離の半分より大きい。また、例えばスペーサ２０Ｘの厚み（Ｚ方向の長さ）は、上述した実施形態に係るスペーサ２０の厚みより大きい。

【0051】

図１４は、比較例に係る距離測定装置に対する実験結果を示す図である。図１４は、図１２に示す位置Ｐ１Ｘ、位置Ｐ２Ｘ、位置Ｐ３Ｘ及び位置Ｐ４Ｘで計測された台座３Ｘと接合部２Ｘとの間の隙間の所定値に対する誤差を示している。図１４に示す数値の単位はｍｍである。台座３Ｘと接合部２Ｘとの間の隙間の所定値は、スペーサ２０Ｘの厚みである。図１４に示す荷重（Ｎ）は、第１ボールプランジャ２８が第１柱３１Ｘを押す力であり、第２ボールプランジャ２９が第２柱３２Ｘを押す力である。また、図１４に示す上向きは、台座３Ｘが図２に示すように配管の鉛直方向上側に配置された場合を示す。図１４に示す下向きは、台座３Ｘが図１１に示すように配管の鉛直方向下側に配置された場合を示す。図１４の「落下」は、接合部２Ｘが台座３Ｘから外れたことを示す。

【0052】

図１４に示すように、台座３Ｘが下向きに配置された場合、荷重が４．２（Ｎ）以下であれば接合部２Ｘが台座３Ｘから外れる。また、荷重が４．９（Ｎ）であっても、台座３Ｘと接合部２Ｘとの間の隙間が０．０３ｍｍよりも大きくなっている。また、台座３Ｘが上向きに配置された場合であっても、荷重が４．２（Ｎ）以上であると、台座３Ｘと接合部２Ｘとの間の隙間が大きくなる傾向にある。このため、接合部２Ｘにガタツキが生じやすいので、距離計１０の位置決め精度を向上させることが難しい。

【0053】

図１５は、本実施形態に係る距離測定装置に対する実験結果を示す図である。具体的には、図１５は、上述した実施形態の変形例１に係る台座３Ａを用いた時の実験結果を示す。図１５は、図４に示す位置Ｐ１、位置Ｐ２、位置Ｐ３及び位置Ｐ４で計測された台座３と接合部２との間の隙間の所定値に対する誤差を示している。図１５に示す数値の単位はｍｍである。台座３と接合部２との間の隙間の所定値は、スペーサ２０の厚みである。図１５に示す荷重（Ｎ）は、第１ボールプランジャ２８が第１柱３１を押す力であり、第２ボールプランジャ２９が第２柱３２を押す力である。

【0054】

図１５に示すように、台座３が上向きに配置された場合、台座３と接合部２との間の隙間は０．０３ｍｍ未満となった。台座３が下向きに配置された場合であっても、台座３と接合部２との間の隙間は、概ね０．０３ｍｍ未満となった。ただし、荷重が４．９（Ｎ）である場合には接合部２が台座３から容易に取り外せなくなるため、荷重は４．２（Ｎ）以下であることが好ましい。

【0055】

図１４及び図１５に示すように、本実施形態は、比較例に比べて台座と接合部との間の隙間を抑制することができる。このため、本実施形態は、比較例に比べて距離計の位置決め精度を向上させることができる。

【0056】

以上で説明したように、本実施形態に係る距離測定装置１は、第１部材１０１に固定されたターゲット部材９と、溶接部１０３を介して第１部材１０２に連結された第２部材１０２に固定された台座３と、台座３に重ねて取り付けられ、ターゲット部材９までの距離を測定する距離計１０とを備える。台座３は、距離計１０の接合部２に設けられた第１凹部２１に嵌まる第１柱３１と、距離計１０の接合部２に設けられた第２凹部２２に嵌まる第２柱３２と、を備える。距離計１０の接合部２は、第１柱３１の長手方向であるＺ方向に対して直交するＸ方向に第１柱３１を押す第１ボールプランジャ２８と、Ｚ方向及びＸ方向に対して直交するＹ方向に第２柱３２を押す第２ボールプランジャ２９と、を備える。

【0057】

これにより、第１ボールプランジャ２８により第１柱３１が第１凹部２１に押し付けられるので、距離計１０がＸ方向に位置決めされる。第２ボールプランジャ２９により第２柱３２が第２凹部２２に押し付けられるので、距離計１０がＹ方向に位置決めされる。また、第１ボールプランジャ２８が第１柱３１を押す力、及び第２ボールプランジャ２９が第２柱３２を押す力は一定である。このため、台座３に対する距離計１０の着脱が繰り返された場合でも、距離計１０の位置決め精度のバラツキが抑制される。すなわち、現在の歪み測定時において距離計１０が固定された位置と、前回の歪み測定時において距離計１０が固定された位置との間に誤差が生じにくい。したがって、距離測定装置１は、配管１００に対する余寿命診断の精度を従来よりも向上させることができる。

【0058】

また、距離測定装置１において、第１柱３１は、Ｘ方向に対して直交する平坦面である第１平面３１１を外周面に有する。第１ボールプランジャ２８は、第１平面３１１に接する。第２柱３２は、Ｙ方向に対して直交する平坦面である第２平面３２１を外周面に有する。第２ボールプランジャ２９は、第２平面３２１に接する。これにより、第１ボールプランジャ２８が第１柱３１を押す力、及び第２ボールプランジャ２９が第２柱３２を押す力が一定になりやすい。このため、距離計１０の位置決め精度が向上する。

【0059】

また、距離測定装置１において、台座３の表面から第１ボールプランジャ２８が第１柱３１と接触する位置までのＺ方向の距離Ｌ１（図５参照）は、台座３の表面から第１柱３１の先端までのＺ方向の距離Ｌ２（図５参照）の半分以下である。台座３の表面から第２ボールプランジャ２９が第２柱３２と接触する位置までのＺ方向の距離は、台座３の表面から第２柱３２の先端までのＺ方向の距離の半分以下である。これにより、第１柱３１及び第２柱３２に生じる曲げモーメントが抑制されるので、第１柱３１及び第２柱３２の撓みが小さくなる。このため、距離計１０の位置決め精度が向上する。

【0060】

また、距離測定装置１において、第１凹部２１は円柱状である。第１柱３１の少なくとも一部は円柱状である。第１凹部２１の内径Ｄ２１と第１柱３１の外径Ｄ３１との差は、第１柱３１の外径Ｄ３１の１０％の長さ以下である。第２凹部２２は円柱状である。第２柱３２の少なくとも一部は円柱状である。第２凹部２２の内径Ｄ２２と第２柱３２の外径Ｄ３２との差は、第２柱３２の外径Ｄ３２の１０％の長さ以下である。これにより、距離計１０にガタツキが生じにくくなる。このため、距離計１０の位置決め精度が向上する。

【0061】

また、距離測定装置１において、距離計１０は、台座３に設けられた第１穴３４に嵌まる第１ピン２４と、台座３に設けられた第２穴３５に嵌まる第２ピン２５と、を備える。これにより、第１柱３１及び第２柱３２に加えて、第１ピン２４及び第２ピン２５により距離計１０がＸ方向及びＹ方向に位置決めされる。このため、距離計１０の位置決め精度が向上する。

【0062】

また、距離測定装置１において、第１穴３４は円柱状である。第１ピン２４は四角柱状である。第１穴３４の内径Ｄ３４と第１ピン２４の対角距離Ｄ２４との差は、第１ピン２４の対角距離Ｄ２４の１０％の長さ以下である。第２穴３５は円柱状である。第２ピン２５は四角柱状であって、第２穴３５の内径Ｄ３５と第２ピン２５の対角距離Ｄ２５との差は、第２ピン２５の対角距離Ｄ２５の１０％の長さ以下である。これにより、距離計１０にガタツキが生じにくくなる。このため、距離計１０の位置決め精度が向上する。

【0063】

また、距離測定装置１において、Ｘ方向は、第１部材１０１及び第２部材１０２の長手方向である。台座３は、距離計１０に設けられた第３凹部２３に嵌まる第３柱３３を備える。第３柱３３のＸ方向の位置は、第２柱３２のＸ方向の位置に等しい。第２ピン２５のＸ方向の位置は、第１ピン２４のＸ方向の位置に等しい。Ｙ方向における第１ピン２４から第２ピン２５までの距離Ｄ２（図６参照）は、Ｙ方向における第２柱３２から第３柱３３までの距離Ｄ１（図６参照）より大きい。これにより、距離計１０の位置決め精度が向上する。

【符号の説明】

【0064】

１、１Ｂ 距離測定装置
１０ 距離計
１００ 配管
１０１ 第１部材
１０２ 第２部材
１０３ 溶接部
２、２Ｘ 接合部
２０ スペーサ
２１ 第１凹部
２２ 第２凹部
２３ 第３凹部
２４ 第１ピン
２５ 第２ピン
２６、２７ ボルト孔
２８ 第１ボールプランジャ
２８１ 側孔
２８３ ボール
２８４ スプリング
２８５ ナット
２８６ 緩み止めナット
２９ 第２ボールプランジャ
２９１ 側孔
２９３ ボール
２９５ ナット
２９６ 緩み止めナット
３、３Ａ、３Ｘ 台座
３１、３１Ａ、３１Ｘ 第１柱
３１１、３１１Ａ 第１平面
３２、３２Ａ、３２Ｘ 第２柱
３２１ 第２平面
３３ 第３柱
３４ 第１穴
３５ 第２穴
８ 本体部
９ ターゲット部材
９１ 反射面

【要約】

距離測定装置は、第１部材の表面に固定されたターゲット部材と、溶接部を介して第１部材に連結された第２部材に固定された台座と、台座に重ねて取り付けられ、ターゲット部材までの距離を測定する距離計と、を備える。台座は、距離計に設けられた第１凹部に嵌まる第１柱と、距離計に設けられた第２凹部に嵌まる第２柱と、を備える。距離計は、台座から見て距離計のある方向であるＺ方向に対して直交するＸ方向に第１柱を押す第１ボールプランジャと、Ｚ方向及びＸ方向に対して直交するＹ方向に第２柱を押す第２ボールプランジャと、を備える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】