特許 6285847 管の全周形状測定システムおよび管の全周形状測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6285847

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】管の全周形状測定システムおよび管の全周形状測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20180215BHJP

   G01B 21/20 20060101ALI20180215BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/24 A

   G01B21/20 C

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-230515(P2014-230515)

(22)【出願日】2014年11月13日

(65)【公開番号】特開2016-95188(P2016-95188A)

(43)【公開日】2016年5月26日

【審査請求日】2017年1月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】本田 雅幹

(72)【発明者】

【氏名】宮本 大樹

【審査官】 小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２３１７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−２６０４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４５４４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００ − Ｇ０１Ｂ １１／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００ − Ｇ０１Ｂ ２１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の管が互いに隙間を有して配列されてなる管群における管の全周形状を測定するための、管の全周形状測定システムであって、
前記管群の配列方向と直交する方向側である一方側から前記管の外周面に探査波を照射することで、前記管の一方側の外周形状を測定する一方側測定装置と、
前記管群の配列方向と直交する方向側であって前記一方側と前記管群を挟んで対向する他方側から前記管の外周面に探査波を照射することで、前記管の他方側の外周形状を測定する他方側測定装置であって、前記他方側測定装置の測定範囲が、前記管の他方側の外周形状の両端部において、前記一方側測定装置の測定範囲と重複するように構成される他方側測定装置と、
前記一方側測定装置で測定された前記管の一方側の外周形状と、前記他方側測定装置で測定された前記管の他方側の外周形状であって、前記一方側の外周形状と同一断面上に位置する前記管の他方側の外周形状とから、前記管の全周形状を算出する全周形状算出部、を含むコントローラと、
を備える管の全周形状測定システム。

【請求項2】

前記全周形状算出部は、前記測定範囲が重複する領域において、前記管の一方側の外周形状と前記管の他方側の外周形状とが一致するように、前記管の一方側の外周形状と前記管の他方側の外周形状とを合成することで、前記管の全周形状を算出するように構成される請求項１に記載の管の全周形状測定システム。

【請求項3】

前記一方側測定装置は、前記一方側測定装置で測定される前記管の一方側の外周形状に対応する前記管の長手方向における位置を検出可能な一方側エンコーダを有し、
前記他方側測定装置は、前記他方側測定装置で測定される前記管の他方側の外周形状に対応する前記管の長手方向における位置を検出可能な他方側エンコーダを有し、
前記コントローラは、前記一方側エンコーダが検出する前記管の一方側の外周形状に対応する前記管の長手方向における位置と、前記他方側エンコーダが検出する前記管の他方側の外周形状に対応する前記管の長手方向における位置とを照合し、前記管の一方側の外周形状と同一断面上に位置する前記管の他方側の外周形状を認識するように構成される位置照合部をさらに含む請求項１又は２に記載の管の全周形状測定システム。

【請求項4】

前記管群の一方側において前記管の長手方向に延在する、前記一方側測定装置を案内するための一方側ガイド部材と、
前記管群の他方側において前記管の長手方向に延在する、前記他方側測定装置を案内するための他方側ガイド部材と、
前記管群の一方側において前記管の長手方向と直交する方向に延在する、前記一方側ガイド部材の一端側を支持するための一方側第１サポート部材と、
前記管群の一方側において前記管の長手方向と直交する方向に延在する、前記一方側ガイド部材の他端側を支持するための一方側第２サポート部材と、
前記管群の他方側において前記管の長手方向と直交する方向に延在する、前記他方側ガイド部材の一端側を支持するための他方側第１サポート部材と、
前記管群の他方側において前記管の長手方向と直交する方向に延在する、前記他方側ガイド部材の他端側を支持するための他方側第２サポート部材と、をさらに備える請求項１から３の何れかに記載の管の全周形状測定システム。

【請求項5】

前記一方側第１サポート部材の少なくとも一端と前記他方側第１サポート部材の少なくとも一端とを夫々連結するための第１連結部材と、
前記一方側第２サポート部材の少なくとも一端と前記他方側第２サポート部材の少なくとも一端とを夫々連結するための第２連結部材と、
前記管の外周形状に沿った円弧状を有する固定バンド、及び前記固定バンドを前記管の外周面に当接させた状態で固定するための固定用ネジであって、前記一方側第１サポート部材、前記一方側第２サポート部材、前記他方側第１サポート部材、及び前記他方側第２サポート部材の夫々に形成されているネジ穴に螺合可能な固定用ネジ、を含む固定治具と、をさらに備える請求項４に記載の管の全周形状測定システム。

【請求項6】

前記一方側測定装置は、前記管の一方側の外周面に探査波を照射する複数の測定センサを含み、前記複数のセンサの各々は、前記管の一方側の外周面に対して互いに異なる角度で探査波を照射可能に構成され、
前記他方側測定装置は、前記管の他方側の外周面に探査波を照射する複数の測定センサを含み、前記複数のセンサの各々は、前記管の他方側の外周面に対して互いに異なる角度で探査波を照射可能に構成されている請求項１から５の何れか一項に記載の管の全周形状測定システム。

【請求項7】

複数の管が互いに隙間を有して配列されてなる管群における管の全周形状を測定するための、管の全周形状測定方法であって、
前記管群の配列方向と直交する方向側である一方側から前記管の外周面に探査波を照射することで、前記管の一方側の外周形状を測定する一方側測定ステップと、
前記管群の配列方向と直交する方向側であって前記一方側と前記管群を挟んで対向する他方側から前記管の外周面に探査波を照射することで、前記管の他方側の外周形状を測定する他方側測定ステップであって、前記他方側測定ステップにおける測定範囲が、前記管の他方側の外周形状の両端部において、前記一方側測定ステップにおける測定範囲と重複する他方側測定ステップと、
前記一方側測定ステップで測定された前記管の一方側の外周形状と、前記一方側の外周形状と対応した位置における前記他方側測定ステップで測定された前記管の他方側の外周形状とから、前記管の全周形状を算出する全周形状算出ステップと、
を備える管の全周形状測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、複数の管が互いに隙間を有して配列されてなる管群における管の全周形状を測定するための管の全周形状測定システムおよび管の全周形状測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ボイラにおけるボイラチューブ等の高温、高圧力下に晒される鋼管は、クリープ損傷が原因で噴破することがある。このクリープ損傷を未然に防止するためには、クリープ変形（管の膨出）を把握することが有効であり、そのためには管の全周寸法を正確に測定する必要がある。しかしながら、ボイラエレメント等の管群は、隣接する管と管との間隔が狭く、隣接する管と管との間にノギスなどの測定器具を挿入することができずに管の全周寸法を測定出来ない場合が多い。

【0003】

ボイラチューブの寸法を測定する手法として、ノギス以外にレーザ等の探査波を照射することで管の形状を測定する形状測定装置を用いることが考えられる。この種の形状測定装置の例として、特許文献１にかかる装置が、本出願人によって開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５１２９７２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述した特許文献１の形状測定装置は、ボイラ炉壁等のボイラチューブの片面の形状をレーザで測定することは出来るが、管の全周の形状（全周寸法）を測定することは出来ないものであった。

【0006】

本発明の少なくとも一つの実施形態は、このような従来技術の状況の基になされた発明であって、その目的とするところは、複数の管が互いに隙間を有して配列されてなる管群における管の全周形状を正確に測定するための管の全周形状測定システム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】

【0007】

（１）本発明の少なくとも一つの実施形態にかかる管の全周形状測定システムは、
複数の管が互いに隙間を有して配列されてなる管群における管の全周形状を測定するための、管の全周形状測定システムであって、
前記管群の配列方向と直交する方向側である一方側から前記管の外周面に探査波を照射することで、前記管の一方側の外周形状を測定する一方側測定装置と、
前記管群の配列方向と直交する方向側であって前記一方側と前記管群を挟んで対向する他方側から前記管の外周面に探査波を照射することで、前記管の他方側の外周形状を測定する他方側測定装置であって、前記他方側測定装置の測定範囲が、前記管の他方側の外周形状の両端部において、前記一方側測定装置の測定範囲と重複するように構成される他方側測定装置と、
前記一方側測定装置で測定された前記管の一方側の外周形状と、前記他方側測定装置で測定された前記管の他方側の外周形状であって、前記一方側の外周形状と同一断面上に位置する前記管の他方側の外周形状とから、前記管の全周形状を算出する全周形状算出部、を含むコントローラと、
を備える。

【0008】

上記（１）に記載の管の全周形状測定システムは、管の一方側の外周形状を測定する一方側測定装置と、管の他方側の外周形状を測定する他方側測定装置と、一方側測定装置で測定された管の一方側の外周形状と、他方側測定装置で測定された管の他方側の外周形状とから、管の全周形状を算出する全周形状算出部、を含むコントローラと、を備えている。このため、複数の管が互いに隙間を有して配列されてなる管群において、隣接する管の隙間が狭く、ノギスなどの測定器具を挿入することができない場合であっても、管の全周形状を正確に測定することが出来るようになっている。

【0009】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の管の全周形状測定システムにおいて、上記全周形状算出部は、測定範囲が重複する領域において、管の一方側の外周形状と管の他方側の外周形状とが一致するように、管の一方側の外周形状と管の他方側の外周形状とを合成することで、管の全周形状を算出するように構成される。

【0010】

上記（２）に記載の管の全周形状測定システムによれば、一方側測定装置の測定範囲と他方側測定装置の測定範囲とが重複する領域において、管の一方側の外周形状と管の他方側の外周形状とが一致するように、管の一方側の外周形状と管の他方側の外周形状とを合成することで、管の全周形状を正確に算出することが出来る。

【0011】

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の管の全周形状測定システムにおいて、上記一方側測定装置は、一方側測定装置で測定される管の一方側の外周形状に対応する管の長手方向における位置を検出可能な一方側エンコーダを有する。また、上記他方側測定装置は、他方側測定装置で測定される管の他方側の外周形状に対応する管の長手方向における位置を検出可能な他方側エンコーダを有する。そして、コントローラは、一方側エンコーダが検出する管の一方側の外周形状に対応する管の長手方向における位置と、他方側エンコーダが検出する管の他方側の外周形状に対応する管の長手方向における位置とを照合し、管の一方側の外周形状と同一断面上に位置する管の他方側の外周形状を認識するように構成される位置照合部をさらに含む。

【0012】

上記（３）に記載の管の全周形状測定システムによれば、一方側エンコーダが検出する管の長手方向における位置と、他方側エンコーダが検出する管の長手方向における位置とを照合することで、管の一方側の外周形状と同一断面上に位置する管の他方側の外周形状を認識することが出来る。このため、一方側測定装置および他方側測定装置が互いに別々に管の一方側の外周形状および他方側の外周形状を夫々測定する場合であっても、測定後に管の一方側の外周形状に対応した位置における管の他方側の外周形状を認識することが出来るため、管の外周形状を正確に算出することが出来る。

【0013】

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（３）の何れかに記載の管の全周形状測定システムにおいて、
前記管群の一方側において前記管の長手方向に延在する、前記一方側測定装置を案内するための一方側ガイド部材と、
前記管群の他方側において前記管の長手方向に延在する、前記他方側測定装置を案内するための他方側ガイド部材と、
前記管群の一方側において前記管の長手方向と直交する方向に延在する、前記一方側ガイド部材の一端側を支持するための一方側第１サポート部材と、
前記管群の一方側において前記管の長手方向と直交する方向に延在する、前記一方側ガイド部材の他端側を支持するための一方側第２サポート部材と、
前記管群の他方側において前記管の長手方向と直交する方向に延在する、前記他方側ガイド部材の一端側を支持するための他方側第１サポート部材と、
前記管群の他方側において前記管の長手方向と直交する方向に延在する、前記他方側ガイド部材の他端側を支持するための他方側第２サポート部材と、をさらに備える。

【0014】

上記（４）に記載の管の全周形状測定システムによれば、一方側ガイド部材および他方側ガイド部材によって、一方側測定装置および他方側測定装置の各々を管の長手方向に沿って移動させることが出来る。また、一方側第１サポート部材および一方側第２サポート部材によって一方側ガイド部材を支持する構成とすることで、管の長手方向と直交する方向における一方側ガイド部材の位置を変更可能に構成することが出来る。同様に、他方側第１サポート部材および他方側第２サポート部材によって他方側ガイド部材を支持する構成とすることで、管の長手方向と直交する方向における他方方側ガイド部材の位置を変更可能に構成することが出来る。
すなわち、上記実施形態によれば、一方側測定装置および他方側測定装置の各々を、管の長手方向および管の長手方向に直交する方向の夫々の方向に沿って移動可能に構成することが出来る。

【0015】

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載の管の全周形状測定システムにおいて、一方側第１サポート部材の少なくとも一端と他方側第１サポート部材の少なくとも一端とを連結するための第１連結部材と、一方側第２サポート部材の少なくとも一端と他方側第２サポート部材の少なくとも一端とを連結するための第２連結部材と、管の外周形状に沿った円弧状を有する固定バンド、及び固定バンドを管の外周面に当接させた状態で固定するための固定用ネジであって、一方側第１サポート部材、一方側第２サポート部材、他方側第１サポート部材、及び他方側第２サポート部材の夫々に形成されているネジ穴に螺合可能な固定用ネジ、を含む固定治具と、をさらに備える。

【0016】

上記（５）に記載の管の全周形状測定システムによれば、上述した一方側ガイド部材、一方側第１サポート部材、一方側第２サポート部材、並びに他方側ガイド部材、他方側第１サポート部材、他方側第２サポート部材の各々を、第１連結部材、第２連結部材、及び固定治具によって、簡単に組み立てることが出来る。

【0017】

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）から（５）に記載の管の全周形状測定システムにおいて、上記一方側測定装置は、管の一方側の外周面に探査波を照射する複数の測定センサを含み、複数のセンサの各々は、管の一方側の外周面に対して互いに異なる角度で探査波を照射可能に構成される。また、上記他方側測定装置は、管の他方側の外周面に探査波を照射する複数の測定センサを含み、複数のセンサの各々は、管の他方側の外周面に対して互いに異なる角度で探査波を照射可能に構成されている。

【0018】

上記（６）に記載の管の全周形状測定システムによれば、管の外周形状を測定する際に死角が出来難いため、隣接する管の隙間が管の外径に対して小さいような場合であっても、管の外周形状を正確に測定することが出来る。

【0019】

（７）本発明の少なくとも一つの実施形態にかかる管の全周形状測定方法は、
複数の管が互いに隙間を有して配列されてなる管群における管の全周形状を測定するための、管の全周形状測定方法であって、
前記管群の配列方向と直交する方向側である一方側から前記管の外周面に探査波を照射することで、前記管の一方側の外周形状を測定する一方側測定ステップと、
前記管群の配列方向と直交する方向側であって前記一方側と前記管群を挟んで対向する他方側から前記管の外周面に探査波を照射することで、前記管の他方側の外周形状を測定する他方側測定ステップであって、前記他方側測定ステップにおける測定範囲が、前記管の他方側の外周形状の両端部において、前記一方側測定ステップにおける測定範囲と重複する他方側測定ステップと、
前記一方側測定ステップで測定された前記管の一方側の外周形状と、前記一方側の外周形状と対応した位置における前記他方側測定ステップで測定された前記管の他方側の外周形状とから、前記管の全周形状を算出する全周形状算出ステップと、
を備える。

【0020】

上記（７）に記載の管の全周形状測定方法は、管の一方側の外周形状を測定する一方側測定ステップと、管の他方側の外周形状を測定する他方側測定ステップと、一方側測定ステップで測定された管の一方側の外周形状と、一方側の外周形状と対応した位置における他方側測定ステップで測定された管の他方側の外周形状とから、管の全周形状を算出する全周形状算出ステップを備えている。このため、複数の管が互いに隙間を有して配列されてなる管群における管の全周形状を正確に測定することが出来るようになっている。

【発明の効果】

【0021】

本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、複数の管が互いに隙間を有して配列されてなる管群における管の全周形状を正確に測定するための管の全周形状測定システムを提供することを目的とする。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システムが適用されるボイラの概略構成を示す概略図である。

【図2】本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システムの全体構成を示した構成図である。

【図3】本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システムにおける管の外周形状の測定方法を説明するための図である。

【図4】本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システムにおいて、管の一方側の外周形状と他方側の外周形状とを合成することで、管の全周形状を算出する過程を説明するための図である。

【図5】本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システムにおけるサポート部材の端部の連結構造を示した図である。

【図6】本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システムにおける測定装置の構成を示した構成図である。

【図7】本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システムにおける測定装置の他実施形態を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0024】

図１は、本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システムが適用されるボイラの概略構成を示す概略図である。図１において、符号１はボイラ、符号２はバーナ、３は火炉、４は過熱器及び再熱器管群、６は蒸発管群を示す。
本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システム１０は、例えば過熱器及び再熱器管群４や蒸発管群６などのような、複数の伝熱管が互いに隙間を有して配列されてなる管群における管の全周形状を測定するためのものである。

【0025】

図２は、本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システムの全体構成を示した構成図である。図２の（ａ）は、管の全周形状測定システム１０によって管群１２Ｇにおける管１２の外周形状を測定している状態を示した斜視図、図２の（ｂ）は、管の全周形状測定システム１０によって管群１２Ｇにおける管１２の外周形状を測定している状態を示した上面図である。図３は、本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システムにおける管の外周形状の測定方法を説明するための図である。図３の（ａ）は、管１２の外周形状を測定している状態を示した拡大上面図、図３の（ｂ）は、一方側測定装置２２Ａによって測定された管１２の一方側の外周形状を示した図、図３の（ｃ）は、他方側測定装置２２Ｂによって測定された管１２の他方側の外周形状を示した図である。

【0026】

図２に示したように、管群１２Ｇは、その配列方向（図２の（ａ）におけるＹ方向）に沿って複数の管１２が隙間ａを有して一列に配列している。隙間ａの大きさは、約１５ｍｍ以下、管１２の外径Ｄに対して例えば１５％〜１５０％程度であり、ノギスなどの測定器具が挿入し難い大きさとなっている。
また、本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システム１０は、管１２の外周に探査波Ｗを照射することで、管１２の外周形状を測定する一方側測定装置２２Ａおよび他方側測定装置２２Ｂと、一方側測定装置２２Ａおよび他方側測定装置２２Ｂの各々で測定された管１２の外周形状に関するデータが送信されるコントローラ４０と、を備える。

【0027】

図示した実施形態では、探査波Ｗはレーザ光であり、測定装置２２は、レーザ光を利用することで対象物の形状を測定するレーザセンサである。しかしながら、本発明における測定装置２２はレーザセンサに限定されず、超音波によって対象物の形状を測定する超音波センサや、対象物を複数の異なる方向により同時に撮影可能なステレオカメラなどであってもよいものである。

【0028】

一定側測定装置２２Ａは、管群１２Ｇの配列方向と直交する方向（図２の（ａ）におけるＸ方向）側である一方側から管１２の外周面に探査波Ｗａを照射することで、管１２の一方側の外周形状１２ａを測定するように構成される。

【0029】

同様に、他方側測定装置２２Ｂは、管群１２Ｇの配列方向と直交する方向側であって、一方側と管群１２Ｇを挟んで対向する他方側から管１２の外周面に探査波Ｗｂを照射することで、管１２の他方側の外周形状１２ｂを測定するように構成される。

【0030】

また、他方側測定装置２２Ｂは、その測定範囲が、管１２の他方側の外周形状の両端部において、上述した一方側測定装置２２Ａの測定範囲と点又は領域を持って重複するように構成される。図３に示した実施形態では、一方側測定装置２２Ａの測定範囲と、他方側測定装置２２Ｂの測定範囲とは、各々の両端部における領域Ｒ１、Ｒ２において重複している。

【0031】

すなわち、一方側測定装置２２Ａと、他方側測定装置２２Ｂの少なくともいずれか一方の測定装置２２は、管１２の外周の半周以上（１８０度以上）の範囲を測定可能なように構成される。一方の測定装置２２が、管１２の外周の半周以上の範囲を測定可能にするための手段としては、幾つかの手段が考えられる。例えば、測定装置２２が管１２の円周方向（図２の（ａ）におけるＹ方向）に沿って移動可能に構成することや、後述するように、測定装置２２が管１２の外周面に探査波Ｗを照射する測定センサ２２ａを複数備えることなどが考えられる。

【0032】

コントローラ４０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、およびＩ／Ｏインターフェイスなどを有するマイクロコンピュータからなる。そして、図１に示すように、管１２の全周形状を算出する全周形状算出部４０Ａを含む。全周形状算出部４０Ａは、一方側測定装置２２Ａで測定された管１２の一方側の外周形状１２ａと、他方側測定装置２２Ｂで測定された管１２の他方側の外周形状１２ｂであって、一方側の外周形状１２ａと同一断面上に位置する管１２の他方側の外周形状１２ｂとから、管１２の全周形状を算出するように構成される。

【0033】

ここで、全周形状算出部４０Ａが、一方側の外周形状１２ａと同一断面上に位置する他方側の外周形状１２ｂを認識するための手段としては、幾つかの手段が考えられる。例えば、一方側測定装置２２Ａと他方側測定装置２２Ｂとを管群１２Ｇを挟んで同一高さ位置に配置し、両者を管１２の長手方向に沿って同時に移動させることで、一方側の外周形状１２ａと他方側の外周形状１２ｂとは常に同一断面上における管の外周形状を測定するように構成してもよい。また、後述するように、一方側測定装置２２Ａおよび他方側測定装置２２Ｂの各々が管１２の長手方向における位置を検出可能なエンコーダを備えることなどが考えられる。

【0034】

このように構成される本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システム１０は、上述したように、管１２の一方側の外周形状１２ａを測定する一方側測定装置２２Ａと、管１２の他方側の外周形状を測定する他方側測定装置２２Ｂと、一方側測定装置２２Ａで測定された管１２の一方側の外周形状１２ａと、他方側測定装置２２Ｂで測定された管１２の他方側の外周形状１２ｂとから、管１２の全周形状を算出する全周形状算出部４０Ａ、を含むコントローラ４０と、を備えている。このため、複数の管１２が互いに隙間を有して配列されてなる管群１２Ｇにおいて、隣接する管１２、１２の隙間が狭く、ノギスなどの測定器具を挿入することができ場合であっても、管１２の全周形状を正確に測定することが出来るようになっている。

【0035】

図４は、本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システムにおいて、管の一方側の外周形状と他方側の外周形状とを合成することで、管の全周形状を算出する過程を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図４に示したように、上述した全周形状算出部４０Ａは、測定範囲が重複する領域Ｒ１、Ｒ２において、管１２の一方側の外周形状１２ａと管１２の他方側の外周形状１２ｂとが一致するように、管１２の一方側の外周形状１２ａと管１２の他方側の外周形状１２ｂとを合成することで、管１２の全周形状を算出するように構成される。

【0036】

図４の（ａ）は、一方側の外周形状１２ａにおける端点ａ１、ａ２と、他方側の外周形状１２ｂにおける端点ｂ１、ｂ２を重ね合わせた状態を示している。一方側の外周形状１２ａと他方側の外周形状１２ｂとが点でのみ重複する場合は、一方側の外周形状１２ａにおける端点ａ１、ａ２と、他方側の外周形状１２ｂにおける端点ｂ１、ｂ２とを重ね合わせることで、管１２の全周形状を算出することが出来る。これに対して、一方側の外周形状１２ａと他方側の外周形状１２ｂとが領域を持って重複する場合は、測定範囲が重複する領域Ｒ１、Ｒ２において、一方側の外周形状１２ａと他方側の外周形状１２ｂとが一致するように、一方側の外周形状１２ａと他方側の外周形状１２ｂを合成する必要がある。

【0037】

図４の（ｂ）は、図４の（ａ）に対して、測定範囲が重複する領域Ｒ１、Ｒ２において、一方側の外周形状１２ａと他方側の外周形状１２ｂとが一致するように、一方側の外周形状１２ａと他方側の外周形状１２ｂの相対位置を調整している状態を示している。一方側の外周形状１２ａと他方側の外周形状１２ｂとが一致しているか否かの判定は、例えば最小二乗法などによって両者の相対誤差が最も小さい相対位置を算出し、この位置を一方側の外周形状１２ａと他方側の外周形状１２ｂとが一致している位置を見なすことが出来る。また例えば、一方側の外周形状１２ａおよび他方側の外周形状１２ｂを微分してその接線方向の傾きを夫々算出し、両者の傾きが一致している部分が測定範囲の重複している領域Ｒ１、Ｒ２であると見做して、一方側の外周形状１２ａと他方側の外周形状１２ｂとを合成することが出来る。

【0038】

このような実施形態によれば、一方側測定装置２２Ａの測定範囲と他方側測定装置２２Ｂの測定範囲とが重複する領域Ｒ１、Ｒ２において、管１２の一方側の外周形状１２ａと管１２の他方側の外周形状１２ｂとが一致するように、管１２の一方側の外周形状１２ａと管１２の他方側の外周形状１２ｂとを合成することで、管１２の全周形状を正確に算出することが出来る。

【0039】

幾つかの実施形態では、図２に示したように、上述した一方側測定装置２２Ａは、一方側測定装置２２Ａで測定される管１２の一方側の外周形状１２ａに対応する管１２の長手方向（図２の（ａ）におけるＺ方向）における位置を検出可能な一方側エンコーダ２４Ａを有する。また、上述した他方側測定装置２２Ｂは、他方側測定装置２２Ｂで測定される管１２の他方側の外周形状１２ｂに対応する管１２の長手方向における位置を検出可能な他方側エンコーダ２４Ｂを有する。そして、コントローラ４０は、一方側エンコーダ２４Ａが検出する管１２の一方側の外周形状１２ａに対応する管１２の長手方向における位置と、他方側エンコーダ２４Ｂが検出する管１２の他方側の外周形状１２ｂに対応する管１２の長手方向における位置とを照合し、管１２の一方側の外周形状１２ａと同一断面上に位置する管１２の他方側の外周形状１２ｂを認識するように構成される位置照合部４０Ｂをさらに含む。

【0040】

例えば、これら一方側エンコーダ２４Ａおよび他方側エンコーダ２４Ｂの各々は、共通の基準高さからの管１２の長手方向における離間距離を夫々検出可能に構成される。そして、検出した離間距離を測定装置２２で測定される管１２の外周形状に関するデータと関連づけて、コントローラ４０に送信するように構成されている。

【0041】

このような実施形態によれば、一方側エンコーダ２４Ａが検出する管１２の長手方向における位置と、他方側エンコーダ２４Ｂが検出する管１２の長手方向における位置とを照合することで、管１２の一方側の外周形状１２ａと同一断面上に位置する管１２の他方側の外周形状１２ｂを認識することが出来る。このため、一方側測定装置２２Ａおよび他方側測定装置２２Ｂが互いに別々に管１２の一方側の外周形状１２ａおよび他方側の外周形状１２ｂを夫々測定する場合であっても、測定後に管１２の一方側の外周形状１２ａに対応した位置における管１２の他方側の外周形状１２ｂを認識することが出来るため、管１２の外周形状を正確に算出することが出来る。

【0042】

幾つかの実施形態では、上述した図２に示したように、管の全周形状測定システム１０は、管群１２Ｇの一方側において管１２の長手方向に延在する、一方側測定装置２２Ａを案内するための一方側ガイド部材３０Ａと、管群１２Ｇの他方側において管１２の長手方向に延在する、他方側測定装置２２Ｂを案内するための他方側ガイド部材３０Ｂと、管群１２Ｇの一方側において管１２の長手方向と直交する方向に延在する、一方側ガイド部材３０Ａの一端側を支持するための一方側第１サポート部材３２Ａと、管群１２Ｇの一方側において管１２の長手方向と直交する方向に延在する、一方側ガイド部材３０Ａの他端側を支持するための一方側第２サポート部材３４Ａと、管群１２Ｇの他方側において管１２の長手方向と直交する方向に延在する、他方側ガイド部材３０Ｂの一端側を支持するための他方側第１サポート部材３２Ｂと、管群１２Ｇの他方側において管１２の長手方向と直交する方向に延在する、他方側ガイド部材３０Ｂの他端側を支持するための他方側第２サポート部材３４Ｂと、をさらに備える。

【0043】

図示した実施形態では、管１２は上下方向に延在しており、一方側ガイド部材３０Ａおよび他方側ガイド部材３０Ｂも上下方向に延在している。また、一方側ガイド部材３０Ａおよび他方側ガイド部材３０Ｂの一端側とは、図２の（ａ）における上側を指し、一方側ガイド部材３０Ａおよび他方側ガイド部材３０Ｂの他端側とは、図２の（ａ）における下側を指している。すなわち、一端側第１サポート部材３２Ａおよび他端側第１サポート部材３２Ｂの各々は、一端側第２サポート部材３４Ａおよび他端側第２サポート部材３４Ｂの各々に対して、管１２の延在方向の上側に位置するように配置されている。

【0044】

幾つかの実施形態では、一方側ガイド部材３０Ａおよび他方側ガイド部材３０Ｂには、不図示のガイドレールやガイド溝などが軸方向に沿って形成されている。また幾つかの実施形態では、測定装置２２は、例えばモータなどの出力部、及びこの出力部によって駆動する駆動輪などの駆動部を有している。そして、一方側ガイド部材３０Ａおよび他方側ガイド部材３０Ｂの軸方向に沿って自走可能に構成されている。

【0045】

このような実施形態によれば、一方側ガイド部材３０Ａおよび他方側ガイド部材３０Ｂによって、一方側測定装置２２Ａおよび他方側測定装置２２Ｂの各々を管１２の長手方向に沿って移動させることが出来る。また、一方側第１サポート部材３２Ａおよび一方側第２サポート部材３４Ａによって一方側ガイド部材３０Ａを支持する構成とすることで、管１２の長手方向と直交する方向における一方側ガイド部材３０Ａの位置を変更可能に構成することが出来る。同様に、他方側第１サポート部材３２Ｂおよび他方側第２サポート部材３４Ｂによって他方側ガイド部材３０Ｂを支持する構成とすることで、管１２の長手方向と直交する方向における他方方側ガイド部材３０Ｂの位置を変更可能に構成することが出来る。
すなわち、上記実施形態によれば、一方側測定装置２２Ａおよび他方側測定装置２２Ｂの各々を、管の長手方向および管の長手方向に直交する方向の夫々の方向に沿って移動可能に構成することが出来る。

【0046】

図５は、本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システムにおけるサポート部材の端部の連結構造を示した図である。
幾つかの実施形態では、図５に示したように、一方側第１サポート部材３２Ａの少なくとも一端と他方側第１サポート部材３２Ｂの少なくとも一端とを連結するための第１連結部材３６と、一方側第２サポート部材３４Ａの少なくとも一端と他方側第２サポート部材３４Ｂの少なくとも一端とを連結するための第２連結部材３８と、管１２の外周形状に沿った円弧状を有する固定バンド５２、及び固定バンド５２を管１２の外周面に当接させた状態で固定するための固定用ネジ５４であって、一方側第１サポート部材３２Ａ、一方側第２サポート部材３４Ａ、他方側第１サポート部材３２Ｂ、及び他方側第２サポート部材３４Ｂの夫々に形成されているネジ穴５６に螺合可能な固定用ネジ５４、を含む固定治具５０と、をさらに備える。

【0047】

ネジ穴５６は、一方側第１サポート部材３２Ａ、一方側第２サポート部材３４Ａ、他方側第１サポート部材３２Ｂ、及び他方側第２サポート部材３４Ｂの各々において、固定バンド５２の取り付け位置に対応する箇所に形成されている。そして、固定バンド５２を管１２の外周面に当接させた状態でネジ穴５６に固定用ネジ５４を螺合させることで、固定用ネジ５４の先端が固定バンド５２の外側面と当接し、これにより固定バンド５２を管１２の外周面に当接させた状態で固定するようになっている。幾つかの実施形態では、固定バンド５２の形状は管１２の外周面と同一の曲率半径を有する円弧形状に形成される。また幾つかの実施形態では、固定バンド５２の周方向長さは、６０度以上１２０度以下の範囲で形成される。

【0048】

このような実施形態によれば、上述した一方側ガイド部材３０Ａ、一方側第１サポート部材３２Ａ、一方側第２サポート部材３４Ａ、並びに他方側ガイド部材３０Ｂ、他方側第１サポート部材３２Ｂ、他方側第２サポート部材３４Ｂの各々を、第１連結部材３６、第２連結部材３８、及び固定治具５０によって、簡単に組み立てることが出来る。

【0049】

また、上記実施形態によれば、一方側第１サポート部材３２Ａと他方側第１サポート部材３２Ｂ、および一方側第２サポート部材３４Ａと他方側第２サポート部材３４Ｂの高さ位置（管１２の長手方向位置）を一致させることが容易である。したがって、これら一方側第１サポート部材３２Ａおよび他方側第１サポート部材３２Ｂ、又は一方側第２サポート部材３４Ａおよび他方側第２サポート部材３４Ｂを基準として、一方側測定装置２２Ａおよび他方側測定装置２２Ｂの高さ位置を測定することが出来るため、一方側測定装置２２Ａおよび他方側測定装置２２Ｂの高さ位置の測定を容易に行うことが出来る。

【0050】

図６は、本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システムにおける測定装置の構成を示した構成図である。図７は、本発明の一実施形態にかかる管の全周形状測定システムにおける測定装置の他実施形態を説明するための説明図である。
幾つかの実施形態では、図６及び図７に示したように、測定装置２２（一方側測定装置２２Ａおよび他方側測定装置２２Ｂ）は、管１２の外周面に探査波Ｗを照射する複数の測定センサ２２ａを含み、複数の測定センサ２２ａの各々は、管１２の外周面に対して互いに異なる角度で探査波Ｗを照射可能に構成される。

【0051】

図７の（ａ）に示したように、隙間ａに対して比較的大きい外径Ｄ１を有する管１２Ａの外周形状を測定する場合には、例えば各々異なる角度で管１２Ａの外周面に対して探査波Ｗを照射可能に配置された４つの測定センサ２２ａを有する測定装置２２が用いられる。また、図７の（ｂ）に示したように、隙間ａに対して比較的小さい外径Ｄ２を有する管１２Ｂの外周形状を測定する場合には、例えば各々異なる角度で管１２Ａの外周面に対して探査波Ｗを照射可能に配置された２つの測定センサ２２ａを有する測定装置２２が用いられる。

【0052】

このような実施形態によれば、管１２の外周形状を測定する際に死角が出来難いため、隣接する管１２の隙間ａが管１２の外径Ｄに対して小さいような場合であっても、管１２の外周形状を正確に測定することが出来る。

【0053】

なお、図示した実施形態では、複数の測定センサ２２ａは、連結板２２ｄを介して互いに接続されている。連結板２２ｄの両端には、固定ネジ２２ｅを介して、２つの測定センサ２２ａが夫々回動可能に連結されている。測定センサ２２ａは、その測定センサ２２ａの向きを変更することで、探査波Ｗの照射方向を調整することが出来るようになっている。

【0054】

また、図示した実施形態では、測定装置２２は、モータなどの出力部、及びこの出力部によって駆動する駆動輪などの駆動部からなる本体部２２ｂと、本体部２２ｂと連結板２２ｄとを回動可能に吊支持する接続部２２ｃを有している。そして、不図示の出力部によって駆動部が駆動することで、ガイド部材３０の軸方向に沿って自走可能に構成されている。

【0055】

以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではない。例えば上述した実施形態を組み合わせても良く、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0056】

１ ボイラ
２ バーナ
３ 火炉
４ 過熱器及び再熱器管群
６ 蒸発管群
１０ 全周形状測定システム
１２ 管（一方側、他方側の区別なし）
１２Ａ 管（一方側）
１２Ｂ 管（他方側）
１２Ｇ 管群
１２ａ 一方側の外種形状
１２ｂ 他方側の外周形状
２２ 測定装置
２２Ａ 一定側測定装置
２２Ｂ 他方側測定装置
２２ａ 測定センサ
２２ｂ 本体部
２２ｃ 接続部
２２ｄ 連結板
２２ｅ 固定ネジ
２４Ａ 一方側エンコーダ
２４Ｂ 他方側エンコーダ
３０ ガイド部材
３０Ａ 一方側ガイド部材
３０Ｂ 他方方側ガイド部材
３２Ａ 一方側第１サポート部材
３２Ｂ 他方側第１サポート部材
３４Ａ 一方側第２サポート部材
３４Ｂ 他方側第２サポート部材
３６ 第１連結部材
３８ 第２連結部材
４０ コントローラ
４０Ａ 全周形状算出部
４０Ｂ 位置照合部
５０ 固定治具
５２ 固定バンド
５４ 固定用ネジ
５６ ネジ穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】