特開 2024-800 ベローズ型伸縮管継手の変化量検出機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024000800

(43)【公開日】2024-01-09

(54)【発明の名称】ベローズ型伸縮管継手の変化量検出機構

(51)【国際特許分類】

   F17D 5/06 20060101AFI20231226BHJP

   F16L 27/12 20060101ALI20231226BHJP

【ＦＩ】

F17D5/06

F16L27/12 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022099717

(22)【出願日】2022-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】511089583

【氏名又は名称】日本ニューロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001586

【氏名又は名称】弁理士法人アイミー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西川 尚志

(72)【発明者】

【氏名】金丸 佑樹

(72)【発明者】

【氏名】西 勇也

(72)【発明者】

【氏名】岩本 泰一

(72)【発明者】

【氏名】小池 武

(72)【発明者】

【氏名】近藤 勝義

【テーマコード（参考）】

3H104

3J071

【Ｆターム（参考）】

3H104JA07

3H104JA12

3H104JB02

3H104KB11

3H104LB04

3H104LB18

3J071CC05

3J071EE06

3J071EE27

3J071EE29

3J071EE37

(57)【要約】

【課題】ベローズ型伸縮管継手の軸方向変位量、軸直角方向変位量および軸曲げ方向変位量を正確に計測することができる変化量検出機構を提供する。
【解決手段】ベローズ型伸縮管継手の変化量検出機構は、ベローズ型伸縮管継手と、伸縮管継手の変位量を計測する計測手段とを備える。伸縮管継手は、第１の管路に固定接続される一方端管と、第２の管路に固定接続される他方端管と、一方端管と他方端管との間に位置する中央管と、一方端管と中央管とを伸縮可能に接続する第１ベローズ管と、他方端管と中央管とを伸縮可能に接続する第２ベローズ管とを備える。計測手段は、一方端管の傾斜角度を計測する第１傾斜センサと、他方端管の傾斜角度を計測する第２傾斜センサと、中央管の傾斜角度を計測する第３傾斜センサと、第１ベローズ管の伸縮量を計測する第１距離センサと、第２ベローズ管の伸縮量を計測する第２距離センサとを備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方側に位置する第１の管路と、他方側に位置する第２の管路とを伸縮可能に接続するベローズ型伸縮管継手と、
前記ベローズ型伸縮管継手の変位量を計測する計測手段とを備え、
前記ベローズ型伸縮管継手は、
前記第１の管路に固定接続される一方端管と、
前記第２の管路に固定接続される他方端管と、
前記一方端管と前記他方端管との間に位置する中央管と、
前記一方端管と前記中央管とを伸縮可能に接続する第１ベローズ管と、
前記他方端管と前記中央管とを伸縮可能に接続する第２ベローズ管とを備え、
前記計測手段は、
前記一方端管の傾斜角度を計測する第１傾斜センサと、
前記他方端管の傾斜角度を計測する第２傾斜センサと、
前記中央管の傾斜角度を計測する第３傾斜センサと、
前記第１ベローズ管の伸縮量を計測する第１距離センサと、
前記第２ベローズ管の伸縮量を計測する第２距離センサとを備える、ベローズ型伸縮管継手の変化量検出機構。

【請求項2】

前記計測手段で計測した値に基づいて、ベローズ型伸縮管継手における軸方向変位量、軸直角方向変位量および軸曲げ方向変位量を算出する変位量算出手段をさらに備える、請求項１に記載のベローズ型伸縮管継手の変化量検出機構。

【請求項3】

前記計測手段は、内部流体の漏洩を検知するために前記中央管に取り付けられた漏洩センサをさらに備える、請求項１に記載のベローズ型伸縮管継手の変化量検出機構。

【請求項4】

前記一方端管は、径方向外方に延びる一方端管フランジと、前記一方端管フランジから軸方向に延びて前記第１ベローズ管の周囲を取り囲む一方端管外筒とを備え、
前記他方端管は、径方向外方に延びる他方端管フランジと、前記他方端管フランジから軸方向に延びて前記第２ベローズ管の周囲を取り囲む他方端管外筒とを備え、
前記第１距離センサは、前記一方端管外筒と前記第１ベローズ管との間の軸方向距離の変化を計測し、
前記第２距離センサは、前記他方端管外筒と前記第２ベローズ管との間の軸方向距離の変化を計測する、請求項１に記載のベローズ型伸縮管継手の変化量検出機構。

【請求項5】

前記計測手段は、前記ベローズ型伸縮管継手の近傍位置における温度を計測する温度センサをさらに備え、
前記変位量算出手段は、前記温度センサで計測した温度に基づいて前記各センサで計測した値を常温時の値に補正する温度補正手段を含む、請求項１に記載のベローズ型伸縮管継手の変化量検出機構。

【請求項6】

前記変位量算出手段は、ベローズ型伸縮管継手から離れた位置にあり、
前記計測手段は、計測したデータを無線で前記変位量算出手段に送信する、請求項１に記載のベローズ型伸縮管継手の変化量検出機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、地震や沈下から配管路を保護することを目的として設置される伸縮管継手に関し、特に伸縮管継手の変化量を検出する検出機構に関するものである。

【背景技術】

【0002】

伸縮管継手として、典型的には、内管と外管とを軸方向に摺動可能に嵌め合わせたスリーブ型伸縮管継手と、ステンレス等のパイプを蛇腹状に成形したベローズ部分を持つベローズ型伸縮管継手とがある。

【0003】

スリーブ型伸縮管継手は、例えば特許第６６３９４２３号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１に開示された伸縮管継手は、一方側に位置する一方の管路に固定される一方端管と、他方側に位置する他方の管路に固定される他方端管と、一方端管および他方端管に対して管軸方向に相対移動可能に嵌め合わされたスリーブとを備える。

【0004】

特許文献１は、上記構造の伸縮管継手の挙動を探査する挙動探査装置も開示している。挙動探査装置は、スリーブと一方端管との間の距離の変化を測定し、測定したデータを送信する第１センサと、スリーブと他方端管との間の距離の変化を測定し、測定したデータを送信する第２センサとを備え、第１センサによる測定データと第２センサによる測定データとから第１管路および第２管路の伸縮管継手に対する変位位置を演算する。

【0005】

スリーブ型伸縮管継手は、管軸方向（以後、「軸方向」という）の変位および軸を中心とする回転、すなわち軸回転方向の変位を効果的に吸収するが、軸直角方向の変位や軸曲げ方向の変位に関してはその吸収性能はあまりよくない。そのため、地震等の影響によって配管路に軸直角方向や軸曲げ方向に大きな変位が加わったとき、スリーブ型伸縮管継手の場合には脱管のおそれ、ひいては流体の漏出のおそれが生じる。

【0006】

ベローズ型伸縮管継手は、例えば特許第６９６０１２８号公報（特許文献２）に開示されている。ベローズ型伸縮管継手は、ステンレス等のパイプを蛇腹状に成形したベローズ管を備えており、気密性および液密性を保ちつつ変形することで配管路に生じた変位を吸収する役割を担う。

【0007】

図１は、ベローズ管の軸方向変位、軸直角方向変位および軸曲げ方向変位の様子を示している。ベローズ管を備えるベローズ型伸縮管継手は、軸方向変位、軸直角方向変位および軸曲げ方向変位の３つを複合的に吸収することができるが、軸回転方向変位に関してはその吸収性能はあまりよくない。地震等の影響によって配管路に大きな変位が加わったとき、スリーブ型伸縮管継手では脱管のおそれがあるが、ベローズ型伸縮管継手では異常な変形をするものの脱管せずに流体を通過させる状態を保つ。

【0008】

配管路は、地表にあるものだけでなく、地中を通るものも存在する。ベローズ型伸縮管継手も地中に埋設される場合がある。その場合、地震や不同沈下などによってベローズ型伸縮管継手に大きな変位が加わっても、地上から伸縮管継手の変形状況を視認できない。そのため、交換要否の判断がつかず、変位がほぼ無く取替不要な状態であっても状況確認のために不要な掘削工事を実施することもあり得る。

【0009】

また、ベローズ型伸縮管継手に想定外の過大な変位が発生した場合には、管継手が破損し、内部流体が漏洩する可能性があるが、その場合についても掘削工事をしなければ現状把握が困難な実情がある。

【0010】

特許文献２は、ベローズ型伸縮管継手に関する情報を採取する管路情報採取装置も開示している。管路情報採取装置は、管路に設けられて変形可能なベローズ部と、ベローズ部に設けられてベローズ部の変形動作に応じて発電する発電部と、管路の情報である管路情報を取得する情報採取部と、管路情報を無線で送信する送信部と、送信部から送信された信号を受信する外部の受信手段とを備える。

【0011】

上記の管路情報採取装置等を備える遠隔監視システムを活用すれば、状態確認が困難な環境下にある管路の監視を遠隔地から容易に行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特許第６６３９４２３号公報

【特許文献2】特許第６９６０１２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

特許文献２に開示されたような遠隔監視システムには、以下に記載するような課題が存在する。

【0014】

第１の課題は、次の通りである。ベローズ型伸縮管継手は、「軸方向変位」、「軸直角方向変位」および「軸曲げ方向変位」の変位性能を有する。地震などが発生した場合に、ベローズ部に軸方向変位だけでなく、軸直角方向変位や軸曲げ方向変位も複合的に作用することがある。その場合、ベローズ部の伸縮量を計測したとしても、その伸縮量には軸直角方向変位や軸曲げ方向変位による変位成分も足されてしまっているので、正確な計測結果を把握できない。

【0015】

第２の課題は、次の通りである。ベローズ型伸縮管継手の両端に接続された一方側管路と他方側管路とが角度的な変位を発生している場合もあるが、特許文献２に開示されたような装置では、ベローズ型伸縮管継手としての角度変位を正確に計測できない。

【0016】

第３の課題は、次の通りである。地中に埋設された管路の場合でも、四季や敷設場所の違いでセンサ付近の温度が変わるために、センサの計測結果に温度変化の影響も含まれてしまう。

【0017】

第４の課題は、次の通りである。ベローズ型伸縮管継手から多量の漏洩があればその漏洩を発見することは容易であろうが、少量の漏洩であればその発見が遅れることもあり、最悪の事態ではライフラインが断たれることも起こり得る。内部流体の漏洩の早期発見が必要である。

【0018】

本発明の目的は、ベローズ型伸縮管継手の軸方向変位量、軸直角方向変位量および軸曲げ方向変位量を正確に計測することができるベローズ型伸縮管継手の変化量検出機構を提供することである。

【0019】

本発明の他の目的は、センサ近傍における温度変化の影響も考慮した計測データを採取できるようにすることである。

【0020】

本発明のさらに他の目的は、想定外変位や老朽化に伴う流体の漏洩を検知して、ベローズ型伸縮管継手の早急な修復や交換に対応できるようにすることである。

【0021】

本発明のさらに他の目的は、ベローズ型伸縮管継手から離れた位置から、ベローズ型伸縮管継手の軸方向変位量、軸直角方向変位量および軸曲げ方向変位量を遠隔監視することができるようにすることである。

【課題を解決するための手段】

【0022】

本発明に係るベローズ型伸縮管継手の変化量検出機構は、一方側に位置する第１の管路と他方側に位置する第２の管路とを伸縮可能に接続するベローズ型伸縮管継手と、ベローズ型伸縮管継手の変位量を計測する計測手段とを備える。

【0023】

ベローズ型伸縮管継手は、第１の管路に固定接続される一方端管と、第２の管路に固定接続される他方端管と、一方端管と他方端管との間に位置する中央管と、一方端管と中央管とを伸縮可能に接続する第１ベローズ管と、他方端管と中央管とを伸縮可能に接続する第２のベローズ管とを備える。

【0024】

計測手段は、一方端管の傾斜角度を計測する第１傾斜センサと、他方端管の傾斜角度を計測する第２傾斜センサと、中央管の傾斜角度を計測する第３傾斜センサと、第１ベローズ管の伸縮量を計測する第１距離センサと、第２ベローズ管の伸縮量を計測する第２距離センサとを備える。

【0025】

好ましくは、ベローズ型伸縮管継手の変化量検出機構は、計測手段で計測した値に基づいて、ベローズ型伸縮管継手における軸方向変位量、軸直角方向変位量および軸曲げ方向変位量を算出する変位量算出手段をさらに備える。

【0026】

好ましくは、計測手段は、内部流体の漏洩を検知するために中央管に取り付けられた漏洩センサをさらに備える。

【0027】

本発明の一実施形態では、一方端管は、径方向外方に延びる一方端管フランジと、一方端管フランジから軸方向に延びて第１ベローズ管の周囲を取り囲む一方端管外筒とを備える。他方端管は、径方向外方に延びる他方端管フランジと、他方端管フランジから軸方向に延びて第２ベローズ管の周囲を取り囲む他方端管外筒とを備える。第１距離センサは、一方端管外筒と第１ベローズ管との間の軸方向距離の変化を計測し、第２距離センサは、他方端管外筒と第２ベローズ管との間の軸方向距離の変化を計測する。

【0028】

好ましくは、計測手段は、ベローズ型伸縮管継手の近傍位置における温度を計測する温度センサをさらに備え、変位量算出手段は、温度センサで計測した温度に基づいて各センサで計測した値を常温時の値に補正する温度補正手段を含む。

【0029】

好ましくは、変位量算出手段は、ベローズ型伸縮管継手から離れた位置にあり、計測手段は、計測したデータを無線で変位量算出手段に送信する。

【発明の効果】

【0030】

本発明によれば、計測手段が、第１傾斜センサ、第２傾斜センサ、第３傾斜センサ、第１距離センサおよび第２距離センサを備えるので、ベローズ型伸縮管継手の軸方向変位量、軸直角方向変位量および軸曲げ方向変位量を正確に計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】ベローズ管の軸方向変位、軸直角方向変位および軸曲げ方向変位の様子を示す図である。

【図2】本発明に係るベローズ型伸縮管継手の変化量検出機構の全体構成を説明するための図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るベローズ型伸縮管継手の構造を説明するための図である。

【図4】伸縮管継手の各部の傾斜角度の記号および中央管の長さの記号を示すための図である。

【図5】ベローズ管単体の軸方向変位量を示すための図である。

【図6】伸縮管継手全体の軸方向変位量の算出を説明するための図である。

【図7】伸縮管継手の全体の軸直角方向変位量の算出を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

［全体の構成］

【0033】

ベローズ型伸縮管継手には、軸方向変位、軸直角方向変位および軸曲げ方向変位が複合的に作用するが、本発明に係る変化量検出機構によれば、ベローズ型伸縮管継手に発生する変化量を軸方向、軸直角方向および軸曲げ方向の各変位成分に正確に分解することができる。

【0034】

図２を参照して、本発明に係るベローズ型伸縮管継手の変化量検出機構の全体構成を説明する。ベローズ型伸縮管継手の変化量検出機構は、一方側に位置する第１の管路１と、他方側に位置する第２の管路２とを伸縮可能に接続するベローズ型伸縮管継手１０と、ベローズ型伸縮管継手１０の変位量を計測する計測手段３０とを備える。好ましい実施形態では、変化量検出機構は、さらに、計測手段３０で計測した値に基づいて、ベローズ型伸縮管継手における軸方向変位量、軸直角方向変位量および軸曲げ方向変位量を算出する変位量算出手段４０を含む。

【0035】

ベローズ型伸縮管継手１０が地中に埋設される場合には、好ましくは、変位量算出手段４０は、ベローズ型伸縮管継手１０から離れた位置にあり、計測手段３０は、計測したデータを無線で変位量算出手段４０に送信する。

【0036】

［ベローズ型伸縮管継手の構成］

【0037】

図３を参照して、本発明の一実施形態に係るベローズ型伸縮管継手１０の構造を説明する。ベローズ型伸縮管継手１０は、端フランジ１１ａの部分で第１の管路１に固定接続される一方端管１１と、端フランジ１２ａの部分で第２の管路２に固定接続される他方端管１２と、一方端管１１と他方端管１２との間に位置する中央管１３と、一方端管１１と中央管１３とを伸縮可能に接続する第１ベローズ管１４と、他方端管１２と中央管１３とを伸縮可能に接続する第２のベローズ管１５とを備える。

【0038】

一方端管１１は、径方向外方に延びる一方端管フランジ１１ｂと、一方端管フランジ１１ｂの途中位置から軸方向に延びる一方端管外筒１１ｃとを備える。第１ベローズ管１４の一方端は、一方端管フランジ１１ｂに固定され、他方端は、中央管１３の一方の端フランジ１３ａに固定されている。

【0039】

他方端管１２は、径方向外方に延びる他方端管フランジ１２ｂと、他方端管フランジ１２ｂの途中位置から軸方向に延びる他方端管外筒１２ｃとを備える。第２ベローズ管１５の一方端は、中央管１３の他方の端フランジ１３ｂに固定され、他方端は、他方端管フランジ１２ｂに固定されている。

【0040】

一方端管外筒１１ｃは、第１ベローズ管１４の蛇腹状成形部分に土砂等が入り込まないようにするために、第１ベローズ管１４の周囲を取り囲んでいる。同様に、他方端管外筒１２ｃは、第２ベローズ管１５の蛇腹状成形部分に土砂等が入り込まないようにするために、第２ベローズ管１５の周囲を取り囲んでいる。

【0041】

地震や沈下等により第１ベローズ管１４および第２ベローズ管１５が伸縮動作または曲がり動作を行うと、中央管１３は、一方端管１１および他方端管１２に対して軸方向、軸直角方向または傾斜方向に変位する。

【0042】

［計測手段の構成］

【0043】

図３を参照して、計測手段３０の構成を説明する。計測手段３０は、一方端管１１の傾斜角度を計測するために、例えば一方端管１１の外周面に取り付けられる第１傾斜センサ３１と、他方端管１２の傾斜角度を計測するために、例えば他方端管１２の外周面に取り付けられた第２傾斜センサ３２と、中央管１３の傾斜角度を計測するために、例えば中央管１３の外周面に取り付けられた第３傾斜センサ３３と、第１ベローズ管１４の伸縮量を計測する第１距離センサ３４と、第２ベローズ管１５の伸縮量を計測する第２距離センサ３５とを備える。

【0044】

図示した実施形態では、第１距離センサ３４は、一方端管外筒１１ｃと第１ベローズ管１４との間の軸方向距離の変化を計測し、第２距離センサ３５は、他方端管外筒１２ｃと第２ベローズ管１５との間の軸方向距離の変化を計測する。具体的には、第１距離センサ３４は、一方端管外筒１１ｃの内向きフランジと中央管１３の一方の端フランジ１３ａとの間の距離を計測し、第２距離センサ３５は、他方端管外筒１２ｃの内向きフランジと中央管１３の他方の端フランジ１３ｂとの間の距離を計測する。

【0045】

図３に示した距離センサ３４および３５は例示的なものであり、他の構造および配置であってもよい。要するに、第１距離センサおよび第２距離センサは、第１ベローズ管および第２ベローズ管の伸縮量を計測することができれば、どのような構造および配置であってもよい。

【0046】

好ましくは、計測手段３０は、さらに内部流体の漏洩を検知するために中央管１３の外周面に取り付けられた漏洩センサ３６と、ベローズ型伸縮管継手１０の近傍位置における温度を計測する温度センサ３７とを備える。漏洩センサ３６は、中心管１３の振動や流体漏れの音を検出する。図示した実施形態では、温度センサ３７は、傾斜センサ３１，３２，３３および距離センサ３４，３５の近傍位置に配置され、各センサの温度を計測する。他の実施形態として、温度センサをベローズ型伸縮管継手の近傍位置に１個だけ配置するものであってもよい。

【0047】

［変位量算出手段の構成および動作］

【0048】

変位量算出手段４０は、計測手段３０で計測した値に基づいて、ベローズ型伸縮管継手１０における軸方向変位量、軸直角方向変位量および軸曲げ方向変位量を算出するものである。本発明の実施形態では、変位量算出手段４０は、さらに、温度センサで計測した温度に基づいて傾斜センサ３１，３２，３３および距離センサ３４，３５で計測した値を常温時の値に補正する温度補正手段４１を含む。

【0049】

第１距離センサ３４および第２距離センサ３５は、それぞれ第１ベローズ管１４および第２ベローズ管１５の軸方向変位量を計測する。この際、第１傾斜センサ３１、第２傾斜センサ３２および第３傾斜センサ３３で計測した傾斜角度の計測結果に基づいて、ベローズ型伸縮管継手１０の軸方向変位量を補正する。

【0050】

一方端管１１，他方端管１２および中央管１３に取り付けた第１、第２、第３傾斜センサ３１，３２，３３による傾斜角度の計測結果と、第１、第２距離センサ３４，３５による伸縮量の計測結果とにより、伸縮管継手１０の軸直角方向変位量を算出する。その際に、伸縮管継手１０が接続された第１管路１又は第２管路２が角度変位を起こしている可能性もあるので、一方端管１１、他方端管１２、中央管１３の傾斜角度計測結果により、伸縮管継手１０の傾斜角度（軸曲げ方向変位量）を補正する。

【0051】

傾斜センサ３１，３２，３３および距離センサ３４，３５の近傍位置に配置された温度センサ３７の計測結果に基づいて、温度補正手段４１が伸縮管継手１０の軸方向変位量、軸直角方向変位量および軸曲げ方向変位量を補正する。

【0052】

ベローズ型伸縮管継手１０に想定外の変位が生じて流体の漏れが発生することがある。また、変位とは無関係に、伸縮管継手の構成要素の老朽化に伴って流体の漏れが発生することがある。漏洩センサ３６は、中央管１３の振動や流体漏れの音を検知するので、少量の流体の漏洩でも見逃すことなく検出する。

【0053】

［ベローズ管単体の変位］

【0054】

ベローズ管１４，１５の単体の変位は、下記の２種類である。

【0055】

－軸方向変位

【0056】

－軸曲げ方向変位

【0057】

複数のベローズ管を有する伸縮管継手では、ベローズ管単体に軸直角方向変位が発生する前に軸曲げ方向変位が発生し、中央管１３を含む伸縮管継手全体として軸直角方向変位を吸収することになる。したがって、ベローズ管単体には、軸直角方向変位はないものとする。

【0058】

［伸縮管継手全体の変位］

【0059】

伸縮管継手１０全体の変位は、下記の３種類である。

【0060】

－軸方向変位

【0061】

－軸直角方向変位

【0062】

－軸曲げ方向変位

【0063】

［傾斜角度の正負の規定］

【0064】

図４は、伸縮管継手１０の各部の傾斜角度の記号および中央管１３の長さの記号を示すための図である。図４に示す傾斜角度の記号は、以下の通りである。

【0065】

θ_Ｌ：一方端管１１の傾斜角度

【0066】

θ_Ｒ：他方端管１２の傾斜角度

【0067】

θ_Ｃ：中央管１３の傾斜角度

【0068】

θ_１：第１ベローズ管１４の軸曲げ変位角度

【0069】

θ_２：第２ベローズ管１５の軸曲げ変位角度

【0070】

θ：伸縮管継手１０の全体の軸曲げ変位角度

【0071】

Ｌ：中央管１３の軸方向長さ

【0072】

なお、各傾斜センサ３１，３２，３３は、水平状態からの傾斜角度を計測する。θ_１およびθ_２については、天側（鉛直方向上側）のベローズ部分が伸びる変位の時は負とし、縮む変位の時は正とする。

【0073】

［ベローズ単体の軸曲げ方向変位量の算出］

【0074】

第１ベローズ管１４の軸曲げ変位量（変位角度）θ_１は、下記の式よって算出する。

【0075】

θ_１＝θ_Ｃ－θ_Ｌ

【0076】

第２ベローズ管１５の軸曲げ変位量（変位角度）θ_２は、下記の式によって算出する。

【0077】

θ_２＝θ_Ｒ－θ_Ｃ

【0078】

[ベローズ管単体の軸方向変位量の算出]

【0079】

図５は、ベローズ管単体の軸方向変位量を示すための図である。

【0080】

第１ベローズ管１４および第２ベローズ管１５の単体の軸方向変位量（伸縮量）は、距離センサ３４，３５によって測定される距離の変化量である。図５において、第１ベローズ管１４の軸方向変位量をΔＸ_Ｌとして示している。図示していないが、第２ベローズ管１５の軸方向変位量をΔＸ_Ｒとする。

【0081】

［伸縮管継手全体の軸曲げ方向変位量の算出］

【0082】

伸縮管継手１０全体の軸曲げ方向変位量（変位角度）θは、下記の式によって算出する。

【0083】

θ＝θ_Ｒ－θ_Ｌ

【0084】

［伸縮管継手全体の軸方向変位量の算出］

【0085】

図６は、伸縮管継手全体の軸方向変位量の算出を説明するための図である。

【0086】

伸縮管継手１０全体の軸方向変位量ΔＸ’は、各ベローズ管１４，１５の軸曲げ変位を除いた水平方向成分となる。図６を参照して、第１ベローズ管１４の軸方向変位の考え方を説明する。

【0087】

第１ベローズ管１４の水平方向成分ΔＸ’_Ｌは、下記の式によって算出する。

【0088】

ΔＸ’_Ｌ＝ΔＸ_Ｌ×ｃｏｓθ_１

【0089】

第２ベローズ管１５の水平方向成分ΔＸ’_Ｒは、下記の式によって算出する。

【0090】

ΔＸ’_Ｒ＝ΔＸ_Ｒ×ｃｏｓθ_２

【0091】

伸縮管継手１０の全体としての軸方向変位量ΔＸ’は、上記の２つの変位量の合計となる。

【0092】

ΔＸ’＝ΔＸ’_Ｌ＋ΔＸ’_Ｒ

【0093】

［伸縮管継手全体の軸直角方向変位量の算出］

【0094】

図７は、伸縮管継手１０の全体の軸直角方向変位量の算出を説明するための図である。

【0095】

ベローズ管単体の寸法をＢとし、距離センサの測定値をΔＸとする。

【0096】

第１ベローズ管１４の軸直角方向変位量ΔＹ_Ｌは、下記の式によって算出する。

【0097】

ΔＹ_Ｌ＝｛（Ｂ_Ｌ／２）＋ΔＸ_Ｌ｝×ｓｉｎθ_１

【0098】

第２ベローズ管１５の軸直角方向変位量ΔＹ_Ｒは、下記の式によって算出する。

【0099】

ΔＹ_Ｒ＝｛（Ｂ_Ｒ／２）＋ΔＸ_Ｒ｝×ｓｉｎ（θ_２－θ）

【0100】

中央管１３の傾斜による移動量ΔＹ_Ｃは、下記の式によって算出する。

【0101】

ΔＹ_Ｃ＝Ｌ×ｓｉｎθ_１

【0102】

伸縮管継手１０の全体としての軸直角方向変位ΔＹは、上記の３つの変位量を合計したものとなる。

【0103】

ΔＹ＝ΔＹ_Ｃ＋ΔＹ_Ｌ＋ΔＹ_Ｒ

【0104】

［第１ベローズ管の軸曲げ方向変位量の温度補正］

【0105】

第１ベローズ管１４に、計測時の実際温度と、設計時の基準温度（例えば２０℃）の差があった場合の補正式を例示的に以下に説明する。

【0106】

仮定条件は、以下の通りである。

【0107】

基準温度（設計時の温度）：２０℃

【0108】

測定時の温度：１０℃

【0109】

温度特性：±０．０２°／℃

【0110】

上記条件の傾斜センサを使用した場合の補正式を考える。

【0111】

第１ベローズ管１４の軸曲げ方向変位量θ_１を例に挙げる。θ_Ｃ＝５°、θ_Ｌ＝－２°の時、θ_Ｃのみに誤差が発生した場合、下記のようになる。

【0112】

補正ありの場合、下記の変位角度となる。

【0113】

θ_１＝θ_Ｃ－θ_Ｌ＝７°

【0114】

補正なしの場合、下記の変位角度となる。

【0115】

θ_１＝（θ_Ｃ＋０．０２×ｔ）－θ_Ｌ＝５．２－（－２）＝７．２°

【0116】

温度補正をしない計測データだと、実際の計測結果に対して０．２°の誤差が発生する。

【0117】

［本発明の範囲および好ましい実施形態のメリット］

【0118】

以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、図示した実施形態は例示的なものであり、本発明と同一の範囲内において、または均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

【0119】

本発明によれば、ベローズ型伸縮管継手の変位量を正確に検出できる。好ましい実施形態として説明したように遠隔で監視するシステムを搭載すれば、下記に記載のメリットを期待することができる。
ａ）伸縮管継手の修復／交換の計画立案が可能になること。
ｂ）想定外変位や老朽化に伴う漏洩検知で、伸縮管継手の早急な修復／交換の対応が可能になること。
ｃ）地震後の変位確認により、伸縮管継手の耐震性能設計のためのデータの取得が可能になること。

【産業上の利用可能性】

【0120】

本発明は、ベローズ型伸縮管継手の変化量を正確に検出できる機構として、有利に利用され得る。

【符号の説明】

【0121】

１ 第１管路、２ 第２管路、１０ ベローズ型伸縮管継手、１１ 一方端管、１１ａ 端フランジ、１１ｂ 一方端管フランジ、１１ｃ 一方端管外筒、１２ 他方端管、１２ａ 端フランジ、１２ｂ 他方端管フランジ、１２ｃ 他方端管外筒、１３ 中央管、１４ 第１ベローズ管、１５ 第２ベローズ管、３０ 計測手段、３１ 第１傾斜センサ、３２ 第２傾斜センサ、３３ 第３傾斜センサ、３４ 第１距離センサ、３５ 第２距離センサ、３６ 漏洩センサ、３７ 温度センサ、４０ 変位量算出手段、４１ 温度補正手段。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】