特開 2025-33648 伸縮継手

(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】P2025033648

(43)【公開日】2025-03-13

(54)【発明の名称】伸縮継手

(51)【国際特許分類】

   F16L 27/10 20060101AFI20250306BHJP

   F16L 59/18 20060101ALI20250306BHJP

   G01K 11/3206 20210101ALI20250306BHJP

【ＦＩ】

F16L27/10 Z

F16L59/18

G01K11/3206

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023139517

(22)【出願日】2023-08-30

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2025-01-29

(71)【出願人】

【識別番号】000126609

【氏名又は名称】株式会社エーアンドエーマテリアル

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100221729

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 圭介

(72)【発明者】

【氏名】村田 浩

(72)【発明者】

【氏名】仁平 孝博

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 康介

【テーマコード（参考）】

2F056

3H036

3H104

【Ｆターム（参考）】

2F056VF02

3H036AA04

3H036AB13

3H036AB15

3H036AB18

3H036AB24

3H036AB26

3H036AC01

3H036AD03

3H036AE13

3H104JA07

3H104JB02

3H104JC04

3H104JC08

3H104JD09

3H104LB08

3H104LB37

3H104LB38

3H104LG03

3H104LG30

(57)【要約】

【課題】断熱部の広い範囲で、断熱機能の低下を検出することができる伸縮継手を提供する。
【解決手段】伸縮継手２０は、流体が流通する上流側ダクト１１と下流側ダクト１２との間を接続し、内部を流体が流通する伸縮継手２０であって、上流側ダクト１１と下流側ダクト１２との間に設けられ流体の流出を防止するベローズ材２３と、ベローズ材２３の内側に設けられ流体の熱を断熱する断熱部３０と、断熱部３０の外側に設けられたＦＢＧセンサ４０，４１，４２とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体が流通する第１ダクトと第２ダクトとの間を接続し内部を前記流体が流通する伸縮継手であって、
前記第１ダクトと前記第２ダクトとの間に設けられ伸縮性を有し前記流体の流出を防止する流出防止部と、
前記流出防止部の内側に設けられ前記流体の熱を断熱する断熱部と、
前記断熱部、前記断熱部よりも外側又は前記断熱部よりも内側の少なくともいずれかに設けられた光ファイバ温度センサと
を備える伸縮継手。

【請求項2】

前記光ファイバ温度センサは、複数の温度測定部を有する請求項１に記載の伸縮継手。

【請求項3】

前記光ファイバ温度センサが、管状保護部材に収容されている請求項１又は２に記載の伸縮継手。

【請求項4】

前記光ファイバ温度センサは、前記流出防止部、前記断熱部又は前記流出防止部と前記断熱部との間のうち、少なくとも１つに設けられている請求項１又は２に記載の伸縮継手。

【請求項5】

前記光ファイバ温度センサは、前記流出防止部の周方向に沿って複数設けられている請求項１又は２に記載の伸縮継手。

【請求項6】

前記光ファイバ温度センサは、前記流出防止部の周方向に沿って複数回巻回されて設けられている請求項１又は２に記載の伸縮継手。

【請求項7】

前記光ファイバ温度センサは、前記流出防止部の周方向に沿って設けられ少なくとも一部が蛇行して設けられている請求項１又は２に記載の伸縮継手。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は伸縮継手に関する。

【背景技術】

【0002】

火力発電所や化学プラント等の設備に設けられている、高温ガス等の流体を移送するダクトの連結部には、ダクト自体に生じる変位、振動及び応力等を吸収する目的で伸縮継手が使用されている。従来の伸縮継手の例として、例えば特許文献１に記載された伸縮継手が知られている。この伸縮継手は、ダクトと接続可能に形成された１対のフランジを、伸縮可撓性を有する筒状の非金属製のベローズ材及び断熱部で繋いだものであって、断熱部に複数の温度ヒューズが配列されており、これらの温度ヒューズの断線状態を検出することで、断熱部の断熱機能の低下を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－２７１８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の伸縮継手では、温度ヒューズに接続される導線の取り回しや検出チャンネル数の問題から、断熱部に設けることができる温度ヒューズの数が制限されるため、断熱部において断熱機能の低下を検出できない部分が存在するという問題点があった。

【0005】

この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、断熱部の広い範囲で、断熱機能の低下を検出することができる伸縮継手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】

上記の課題を解決するために、本発明に係る伸縮継手は、流体が流通する第１ダクトと第２ダクトとの間を接続し内部を流体が流通する伸縮継手であって、第１ダクトと第２ダクトとの間に設けられ伸縮性を有し流体の流出を防止する流出防止部と、流出防止部の内側に設けられ流体の熱を断熱する断熱部と、断熱部、断熱部よりも外側又は断熱部よりも内側の少なくともいずれかに設けられた温度測定部を有する光ファイバ温度センサとを備える。

【0007】

また、光ファイバ温度センサは、複数の温度測定部を有してもよい。
また、光ファイバ温度センサは、管状保護部材に収容されていてもよい。
また、光ファイバ温度センサは、流出防止部、断熱部又は流出防止部と断熱部との間のうち、少なくとも１つに設けられていてもよい。
また、光ファイバ温度センサは、流出防止部の周方向に沿って複数設けられていてもよい。
また、光ファイバ温度センサは、流出防止部の周方向に沿って複数回巻回されて設けられていてもよい。
また、光ファイバ温度センサは、流出防止部の周方向に沿って設けられ少なくとも一部が蛇行して設けられていてもよい。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る伸縮継手は、第１ダクトと第２ダクトとの間に設けられ伸縮性を有し流体の流出を防止する流出防止部と、流出防止部の内側に設けられ流体の熱を断熱する断熱部と、断熱部、断熱部よりも外側又は断熱部よりも内側の少なくともいずれかに設けられた光ファイバ温度センサとを備えるため、断熱部の広い範囲で、断熱機能の低下を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態１における非金属製伸縮継手の概略図である。

【図2】図１に示す上流側ダクト、下流側ダクト及び伸縮継手の断面概略図である。

【図3】保護管及びＦＢＧセンサを径方向に沿って切断した断面図である。

【図4】伸縮継手とＦＢＧセンサとの模式図である。

【図5】本発明の実施の形態２に係る伸縮継手とＦＢＧセンサとの模式図である。

【図6】本発明の実施の形態３に係る伸縮継手とＦＢＧセンサとの模式図である。

【図7】本発明の実施の形態４に係る上流側ダクト、下流側ダクト及び伸縮継手の断面のうち、径方向の片側半分を拡大して示す拡大断面概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る伸縮継手を添付図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態１における非金属製伸縮継手の概略図である。本実施の形態１では火力発電設備等に配設されているダクト構造１は、内部に排気ガス等の高温の流体が流通する、円筒状の上流側ダクト１１と下流側ダクト１２とを有している。ダクト構造１に設けられた非金属製伸縮継手である伸縮継手２０は、上流側ダクト１１と下流側ダクト１２との間に配置されて両ダクト間を接続し、内部の流体の流出を防止している。また、伸縮継手２０は、上流側ダクト１１と下流側ダクト１２との膨張、収縮による両ダクトの間隔の変動を吸収し、流体の流通により上流側ダクト１１と下流側ダクト１２とに発生する振動を吸収している。なお、図１に示される伸縮継手２０は円筒状のものを例示しているが、実際の形状はこれに限られず、接続するダクト構造の形状に合わせた構造とすることが一般的であり、例えば角筒形の形状を用いることもできる。

【0011】

伸縮継手２０は、上流側ダクト１１に接続されるフランジ２１と、下流側ダクト１２に接続されるフランジ２２と、フランジ２１及びフランジ２２の間に設けられ、これらのフランジを気密に接続するベローズ材２３とを有している。一対のフランジ２１，２２およびベローズ材２３は、円筒形状の上流側ダクト１１及び下流側ダクト１２の形状に合わせて、円筒形状に構成されている。上流側ダクト１１にはダクトフランジ１４が形成されており、フランジ２１はダクトフランジ１４に対応するように形成される。フランジ２１とダクトフランジ１４とを接続（例えば、ボルト等で締結）することにより、伸縮継手２０と上流側ダクト１１とは気密に接続されている。下流側ダクト１２にはダクトフランジ１５が形成されており、フランジ２２はダクトフランジ１５に対応するように形成される。フランジ２２とダクトフランジ１５とを接続（例えば、ボルト等で締結）することにより、伸縮継手２０と下流側ダクト１２とは気密に接続されている。また、フランジ２１及びフランジ２２は、ステンレス鋼等の任意の金属で形成することができる。ベローズ材２３は、伸縮継手２０の両端部（上流側ダクト１１及び下流側ダクト１２との接続面）間の距離が、接続する上流側ダクト１１及び下流側ダクト１２の離間距離よりも十分長くなるのに必要な寸法を有している。そして、ベローズ材２３を弛ませた状態で伸縮継手２０を上流側ダクト１１及び下流側ダクト１２間に取付けることにより、両ダクトの熱伸縮および振動等を吸収する。

【0012】

図２は、図１に示す上流側ダクト１１、下流側ダクト１２及び伸縮継手２０の断面概略図である。上流側ダクト１１の下流側には、先端が下流側ダクト１２の内径よりも小さな筒状体として形成されたバッフル板１３が設けられている。このバッフル板１３は、例えばステンレス鋼等の金属により形成することができる。伸縮継手２０は、バッフル板１３の存在により、上流側ダクト１１を通過して矢印Ａ方向に流通する流体に直接曝されないよう配設されている。

【0013】

伸縮継手２０は、径方向の最も外側に、フランジ２１とフランジ２２との間に配設され、上流側ダクト１１及び下流側ダクト１２を流れる流体の流出を防止するベローズ材２３を有している。ベローズ材２３は、径方向外側から順に第１ベローズ部材２４、第２ベローズ部材２５、第３ベローズ部材２６及び第４ベローズ部材２７の４層の層状部材が、積層されて構成されている。また、ベローズ材２３は、矢印Ａ方向で示す流体の流出方向及び流出方向に交差する方向に沿って伸縮可撓性を有するように構成されている。なお、ベローズ材２３は伸縮部を構成している。

【0014】

ベローズ材２３を構成する第１ベローズ部材２４、第２ベローズ部材２５、第３ベローズ部材２６及び第４ベローズ部材２７は、流体の流出を防止するシール層、ベローズ材２３の強度を補強する補強層、ベローズ材２３を外気、水分及び紫外線等の周辺環境から保護するための保護層等の任意の層を含むことができ、ベローズ材２３はこのような任意の層を任意の好適な順番で組み合わせることで形成することができる。また、ベローズ材２３は、４層の部材による構成に限定されず、例えば、１～３層の部材による構成とすることができ、５層以上の部材による構成とすることができる。また、第１ベローズ部材２４、第２ベローズ部材２５、第３ベローズ部材２６及び第４ベローズ部材２７は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ガラスクロス等の無機繊維クロス、金属繊維クロス及び膜状樹脂等の、既知の任意の材料を適当に採用して形成することができる。

【0015】

また、伸縮継手２０は、ベローズ材２３の径方向内側に、断熱部３０を有している。断熱部３０は、伸縮継手２０内を流通する流体の熱を断熱し、径方向外側に設けられているベローズ材２３に流体の熱が直接伝達されることを防止する。断熱部３０は、径方向外側から順に第１断熱部材３１、第２断熱部材３２、第３断熱部材３３、第４断熱部材３４及び第５断熱部材３５の５層の断熱部材が、積層されて構成されている。断熱部３０を構成する第１断熱部材３１、第２断熱部材３２、第３断熱部材３３、第４断熱部材３４及び第５断熱部材３５は、断熱性能等条件を満たすための断熱層として任意の層を含むことができ、断熱部３０はこのような任意の層を任意の好適な順番で組み合わせることで形成することができる。また、断熱部３０は、５層の部材が積層された構成に限定されず、例えば、１～４層の部材による構成とすることができ、６層以上の部材による構成とすることができる。なお、断熱部３０を構成する第１断熱部材３１、第２断熱部材３２、第３断熱部材３３、第４断熱部材３４及び第５断熱部材３５の材料は、既知の任意の材料を適当に採用して形成することができる。第１断熱部材３１、第２断熱部材３２、第３断熱部材３３、第４断熱部材３４及び第５断熱部材３５は、例えば、グラスフェルトやアルミナフェルト、アルミナフェルト等の無機繊維フェルトをガラスクロスやセラミッククロス、アルミナクロス等の無機繊維クロスで包み、これを任意でステンレス銅線やインコネル銅線等で編んだ網（メッシュ等）で包んで構成されてもよいし、これに代えて、ＰＴＦＥ等による有機繊維や有機フィルム等で包んで構成されてもよい。

【0016】

伸縮継手２０の第１断熱部材３１の径方向外側には、ステンレス鋼により形成された保護管３７が巻回されており、保護管３７の内側にＦＢＧセンサ４１が挿入されている。また、第２断熱部材３２の径方向外側であって、ＦＢＧセンサ４１に対して下流側ダクト１２に近い側には、保護管３７が巻回されており、保護管３７の内側にＦＢＧセンサ４０が挿入されている。さらに、第２断熱部材３２の径方向外側であって、ＦＢＧセンサ４１に対して上流側ダクト１１に近い側には、保護管３７が巻回されており、保護管３７の内側にＦＢＧセンサ４２が挿入されている。すなわち、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、断熱部３０の径方向外側且つベローズ材２３の径方向内側に配設されている。ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、光ファイバのコア部にレーザ加工により複数の回折格子を形成して構成された温度センサである。

【0017】

保護管３７及びＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、フランジ２１とベローズ材２３との接合部から、伸縮継手２０の外部に引き出されている。なお、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は光ファイバ温度センサを構成し、保護管３７は管状保護部材を構成している。

【0018】

図３は、本実施の形態１に係る保護管３７及びＦＢＧセンサ４０，４１，４２を径方向に沿って切断した断面図である。すなわち、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、ステンレス鋼により形成された保護管３７によって収容され、図２に示す断熱部３０の径方向外側に巻回されている。

【0019】

図４は、本実施の形態１に係る伸縮継手２０とＦＢＧセンサ４０，４１，４２との模式図である。なお、説明の便宜のために図４においてはフランジ２１，２２、ベローズ材２３及び保護管３７等の、伸縮継手２０の一部の構成の記載を省略している。矢印Ａで示す流体の流動方向に対して、下流側から順にＦＢＧセンサ４０、ＦＢＧセンサ４１、ＦＢＧセンサ４２が設けられている。ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、伸縮継手２０の断熱部３０の径方向外側に、周方向に沿ってそれぞれ間隔を開けて互いに平行に巻回されている。すなわち、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、ベローズ材２３（図２参照）の径方向内側において周方向に沿ってそれぞれ間隔を開けて互いに平行に巻回されている。

【0020】

ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、表面をポリイミド樹脂で被覆したクラッド部と、クラッド部の内側に配設されたコア部とを有する光ファイバであって、光ファイバの延びる方向において所定の間隔毎に、レーザ加工によりコア部に形成された回折格子４３（屈折率変調）が複数設けられている光ファイバ温度センサである。なお、図４において伸縮継手２０に隠れており破線で記載されているＦＢＧセンサ４０，４１，４２の部分にも回折格子４３が設けられている。すなわち、各ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、１本の光ファイバ上に、それぞれ複数の回折格子４３を有している。なお、回折格子４３は、温度測定部を構成している。

【0021】

また、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、伸縮継手２０の外部に設けられたインテロゲータ４４に接続されている。インテロゲータ４４は、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２に光を入射させる光源装置と、各回折格子４３からの反射光の波長を測定、分析する光波長測定装置とを有しており、適当な耐候ケースに収納されて配設されている。

【0022】

次に、本実施の形態１に係る伸縮継手２０の動作を説明する。本実施の形態１の火力発電設備は、図１に示す伸縮継手２０が設けられているダクト構造１を有する。この火力発電設備の稼働中に、図４に示すインテロゲータ４４は、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２に光を入射し、各回折格子４３からの反射光の波長を測定して分析する。

【0023】

ダクト構造１の稼働中に、図２に示す伸縮継手２０の断熱部３０の一部に経年劣化や異常運転、流体内の異物の干渉等による損傷が発生した場合には、内部を流れる流体の熱を遮断する断熱性能が低下する。このため、断熱部３０の断熱性能の低下が発生した箇所の径方向外側の断熱部３０、ベローズ材２３及びそれらの周囲の温度が、断熱性能の低下の発生前よりも上昇する。これにより、断熱部３０の断熱性能の低下が発生した箇所の近傍に配設されている、回折格子４３（図４参照）の温度が上昇する。この回折格子４３の温度上昇により、当該回折格子４３からの反射光の波長が変化する。インテロゲータ４４が、この反射光の波長を測定して波長の変化を変化前の波長と比較し、分析することで、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２に設けられた回折格子４３のうちどの回折格子４３において温度変化が発生したかを検出することができる。そして、温度変化が発生した回折格子４３の近傍で、断熱部３０の劣化が発生したことを特定することができる。すなわち、伸縮継手２０のうち、断熱部３０の劣化が発生した箇所を特定することができる。

【0024】

また、図２に示す伸縮継手２０の、ベローズ材２３の一部に熱や外力等による損傷が発生し、ベローズ材２３の気密性が損なわれる場合がある。この場合には、ベローズ材２３の損傷が発生した箇所においてベローズ材２３の内外に内部流体や外気が流通することにより、損傷が発生した箇所の径方向内側に位置する断熱部３０及びその周囲の温度が、損傷の発生前に対して上昇又は低下することがある。これにより、損傷が発生した箇所の近傍に配設されている、回折格子４３（図４参照）の温度が上昇又は低下する。この回折格子４３の温度上昇又は低下により、当該回折格子４３からの反射光の波長が変化する。インテロゲータ４４が、この反射光の波長の変化を変化前の波長と比較し、分析することで、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２のどの回折格子４３において温度変化が発生したかを検出することができる。そして、温度変化が発生した回折格子４３の近傍で、ベローズ材２３の損傷が発生したことを特定することができる。すなわち、伸縮継手２０のうち、ベローズ材２３の損傷が発生した箇所を特定することができる。

【0025】

本実施の形態１では、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２には温度変化検出機能を有する回折格子４３が、それぞれの光ファイバにおいて複数箇所に設けられている。そのため、従来の伸縮継手のように、断熱部の温度変化の検出のために断熱部に設けられた複数の温度ヒューズに、それぞれ導線を配線する構成とは異なり、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２のそれぞれにおいて複数箇所に設けられた回折格子４３で温度検出が可能であり、さらに各回折格子４３にそれぞれ導線を配線する必要がないため、温度検出手段の配設スペースを削減しつつ、より広い範囲の断熱部３０の断熱機能の低下及びベローズ材２３の損傷を検出することができる。

【0026】

また、本実施の形態１では、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は断熱部３０の径方向外側且つベローズ材２３の径方向内側に配設されている。すなわち、このＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、断熱部３０とベローズ材２３との間に配設されている。このＦＢＧセンサ４０，４１，４２の配設位置は、断熱部３０の断熱機能の低下を検出するために好適な位置であり、また、断熱部３０の断熱機能の低下によるベローズ材２３への熱の影響を検出するために好適な配設位置である。

【0027】

また、本実施の形態１では、図３に示すようにＦＢＧセンサ４０，４１，４２は保護管３７の内部に挿入され、保護管３７に収容されて保護されている。ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は保護管３７に収容されていることで、伸縮継手２０の伸縮に伴うベローズ材２３及び断熱部３０との摩擦や圧迫から保護され、断線等の故障が発生する可能性を低減することができる。

【0028】

また、本実施の形態１では、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２を収容する保護管３７は、クラッド部の表面を被覆しているポリイミド樹脂よりも熱伝導率の高いステンレス鋼により形成されている。このため、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２が保護管３７に収容されていない場合と比較して、伸縮継手２０のある個所において発生した温度変化が、温度変化発生箇所から離隔した位置にある回折格子４３に伝わりやすく、各回折格子４３がより広い範囲の温度変化を検出しやすくなるという利点を有する。

【0029】

また、本実施の形態１では、図２に示す伸縮継手２０の組み立てにおいて、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２を伸縮継手２０の断熱部３０に巻回するときに、最初に保護管３７を断熱部３０に巻回してその後にＦＢＧセンサ４０，４１，４２を保護管３７に挿入する。これにより、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２を簡単に断熱部３０に巻回することができる。さらに、ダクト構造１の稼働中にＦＢＧセンサ４０，４１，４２の故障が発生した等の理由によって、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２を交換するときには、保護管３７を配設されたままの状態にして交換対象のＦＢＧセンサ４０，４１，４２を保護管３７から抜去し、新たなＦＢＧセンサ４０，４１，４２を保護管３７に挿入することで、保護管３７が設けられていない場合と比較して伸縮継手２０のベローズ材２３や断熱部３０を解体する必要がなく、簡単にＦＢＧセンサ４０，４１，４２を交換することができる。

【0030】

このように、本実施の形態１に係る伸縮継手２０は、流体が流通する上流側ダクト１１と下流側ダクト１２との間を接続し、内部を流体が流通する伸縮継手２０であって、上流側ダクト１１と下流側ダクト１２との間に設けられ伸縮性を有し流体の流出を防止するベローズ材２３と、ベローズ材２３の内側に設けられ流体の熱を断熱する断熱部３０と、断熱部３０の外側に設けられたＦＢＧセンサ４０，４１，４２とを備えるため、断熱部３０の広い範囲で、断熱機能の低下を検出することができる。

【0031】

また、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、それぞれ複数の回折格子４３を有するため、各ＦＢＧセンサ４０，４１，４２がそれぞれ複数の箇所の断熱機能の低下を検出することができ、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２の設置本数を低減しつつ、断熱部３０においてより広い範囲の断熱機能の低下を検出することができる。

【0032】

また、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、保護管３７に収容されているため、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２の断線等の故障が発生する可能性が低減される利点と、各回折格子４３がより広い範囲の温度変化を検出しやすくなるという利点と、簡単にＦＢＧセンサ４０，４１，４２を配設、交換することができるという利点を有する。

【0033】

また、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、ベローズ材２３と断熱部３０との間に設けられているため、断熱部３０の断熱機能の低下を効果的に検出することができる。

【0034】

また、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、ベローズ材２３の周方向に沿って３本設けられているため、簡単な構成で断熱部３０の複数箇所の温度を検出することができる。

【0035】

なお、本実施の形態１においては保護管３７の材料としてステンレス鋼を用いていたが、保護管３７の材料としては銅を用いてもよい。これにより、保護管３７の材料としてステンレス鋼を用いる場合よりも保護管３７の熱伝導率が高くなるため、各回折格子４３がより広い範囲の温度変化を検出しやすくなる。また、保護管３７の材料はこれらに限定されるものではなく、炭素鋼、合金鋼、アルミニウム合金等を適宜用いることができる。

【0036】

また、本実施の形態１においてＦＢＧセンサ４０，４１，４２は保護管３７に収容されていたが、保護管３７が不要である場合には、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２を直接断熱部３０に取り付けてもよい。

【0037】

また、本実施の形態１においては、３本のＦＢＧセンサ４０，４１，４２を設けていたが、ＦＢＧセンサは少なくとも１本設けられていればよく、４本以上設けられていてもよい。さらに、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、１本の光ファイバ上に、それぞれ複数の回折格子４３が構成されていたが、少なくとも１個以上の回折格子４３が構成されていればよい。

【0038】

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る伸縮継手を説明する。なお、以下の実施の形態において、図１～図４の参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるのでその詳細な説明は省略する。実施の形態２に係る伸縮継手は、実施の形態１に対してＦＢＧセンサを螺旋状に配設したものである。
図５は、本実施の形態２に係る伸縮継手２０に設けられたＦＢＧセンサ４０の模式図である。なお、説明の便宜のために図５においては、フランジ２１，２２、ベローズ材２３及び保護管３７等の、伸縮継手２０の一部の構成の記載を省略している。ＦＢＧセンサ４０は、伸縮継手２０の断熱部３０の径方向外側に、矢印Ａで示す流体の流動方向の下流側から見て時計回りの螺旋状に３回巻回されて配設されている。すなわち、ＦＢＧセンサ４０は、ベローズ材２３（図２参照）の径方向内側において周方向に沿って螺旋状に３回巻回されて配設されている。

【0039】

ＦＢＧセンサ４０には、光ファイバの延びる方向において所定の間隔毎に、レーザ加工によりコア部に形成された回折格子４３が複数設けられている。これにより、伸縮継手２０の断熱部３０の、矢印Ａで示す流体の流動方向と周方向との両方において、複数の回折格子４３が配設されている。なお、図５において伸縮継手２０に隠れており破線で記載されているＦＢＧセンサ４０の部分にも回折格子４３が配設されている。その他の構成は実施の形態１と同じである。

【0040】

本実施の形態２においては、１本のＦＢＧセンサ４０を断熱部３０に螺旋状に複数回巻回して配設することで、断熱部３０全体に回折格子４３を配設することができるため、実施の形態１に対してＦＢＧセンサの本数を少なくすることができ、部品点数の削減やＦＢＧセンサ４０の伸縮継手２０からの引出部分のスペースを削減することができるという利点を有する。

【0041】

このように、本実施の形態２に係る伸縮継手２０のＦＢＧセンサ４０は、ベローズ材２３の周方向に沿って３回巻回されて設けられているため、１本のＦＢＧセンサ４０により断熱部３０の全体に回折格子４３を配設することができる。

【0042】

なお、実施の形態２において、ＦＢＧセンサ４０は、矢印Ａで示す流体の流動方向から見て時計回りの螺旋状に３回巻回されて配設されていたが、流体の流動方向から見て反時計回りの螺旋状に巻回されて配設されていてもよいし、ＦＢＧセンサ４０の巻回数は他の任意の回数であってもよい。また、ＦＢＧセンサ４０に加えて他の少なくとも１本のＦＢＧセンサが螺旋状に配設されていてもよい。

【0043】

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係る伸縮継手を説明する。実施の形態３に係る伸縮継手は、実施の形態１に対してＦＢＧセンサを蛇行して配設したものである。
図６は、本実施の形態３に係る伸縮継手２０に設けられたＦＢＧセンサ４０の模式図である。なお、説明の便宜のために図６においては、フランジ２１，２２、ベローズ材２３及び保護管３７等の、伸縮継手２０の一部の構成の記載を省略している。ＦＢＧセンサ４０は、伸縮継手２０の断熱部３０の径方向外側に、周方向に沿って設けられている。また、ＦＢＧセンサ４０は、矢印Ａで示す流体の流動方向に沿う方向に交互に突出する湾曲部４５を有している。ＦＢＧセンサ４０は、ベローズ材２３（図２参照）の径方向内側において周方向に沿って設けられ、矢印Ａで示す方向に蛇行しながら配設されている。ＦＢＧセンサ４０には、光ファイバの延びる方向において所定の間隔毎に、レーザ加工によりコア部に形成された回折格子４３が複数設けられている。これにより、伸縮継手２０の断熱部３０の、矢印Ａで示す流体の流動方向と周方向との両方において、複数の回折格子４３が配設されている。なお、図６において伸縮継手２０に隠れており破線で記載されているＦＢＧセンサ４０の部分にも回折格子４３が配設されている。その他の構成は実施の形態１と同じである。

【0044】

本実施の形態３においては、１本のＦＢＧセンサ４０をベローズ材２３の周方向に沿って蛇行して配設することで、断熱部３０全体に回折格子４３を配設することができるため、実施の形態１に対してＦＢＧセンサの本数を少なくすることができ、部品点数の削減やＦＢＧセンサの伸縮継手２０からの引出部分のスペースを削減することができるという利点を有する。

【0045】

このように、本実施の形態３に係る伸縮継手２０のＦＢＧセンサ４０は、断熱部３０に周方向に沿って、少なくとも一部が蛇行して設けられているため、１本のＦＢＧセンサ４０により断熱部３０の全体に回折格子４３を配設することができる。

【0046】

なお、本実施の形態３においては、１本のＦＢＧセンサ４０が、矢印Ａで示す流体の流動方向に沿って交互に突出する湾曲部４５を有するように蛇行して配設されていたが、このようなＦＢＧセンサ４０の配設形態は例示であって、これ以外の形態で配設されていてもよい。例えば、ＦＢＧセンサ４０が湾曲部４５に替えて屈曲部を有して配設されていてもよいし、湾曲部４５においてＦＢＧセンサ４０が交差していてもよいし、蛇行して設けられているＦＢＧセンサが２本以上配設されていてもよい。

【0047】

実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４に係る伸縮継手を説明する。実施の形態４に係る伸縮継手は、実施の形態１に対してＦＢＧセンサの配設位置を変更したものである。
図７は、実施の形態４に係る上流側ダクト１１、下流側ダクト１２及び伸縮継手２０の断面のうち、径方向の片側半分を拡大して示す拡大断面概略図である。図７を参照して、以下にＦＢＧセンサの配設例を説明する。

【0048】

第１の配設例として、断熱部３０の径方向内側に、ＦＢＧセンサ４０ａ，４１ａ，４２ａが配設されている。第２の配設例として、断熱部３０を構成する各層の間にＦＢＧセンサが配設されており、例えば第３断熱部材３３と第４断熱部材３４との間にＦＢＧセンサ４０ｂ，４１ｂ，４２ｂが配設されている。第３の配設例として、ベローズ材２３の径方向外側に、ＦＢＧセンサ４０ｃ，４１ｃ，４２ｃが配設されている。なお、図７に図示されていない、径方向の他の片側半分についても対応するようにＦＢＧセンサ４０ａ，４１ａ，４２ａ、ＦＢＧセンサ４０ｂ，４１ｂ，４２ｂ、ＦＢＧセンサ４０ｃ，４１ｃ，４２ｃがそれぞれ配設されている。また、第４の配設例として、ベローズ材２３の外径部から離隔した位置に、図示しない支持部材を用いてＦＢＧセンサ４０ｄが配設されている。その他の構成は実施の形態１と同じである。

【0049】

第１の配設例のように、ＦＢＧセンサ４０ａ，４１ａ，４２ａを流体の流通空間である断熱部３０の径方向内側に配設する場合には、流体の温度変化を直接検知することができる。第２の配設例のように、ＦＢＧセンサ４０ｂ，４１ｂ，４２ｂを断熱部３０の内部に配設する場合には、断熱部３０の径方向内側における断熱機能の低下による温度変化を検出しやすくなる。第３の配列例のように、ＦＢＧセンサ４０ｃ，４１ｃ，４２ｃをベローズ材２３の径方向外側に配設する場合には、伸縮継手２０の外部からベローズ材２３に加わる熱の影響による温度変化を検出しやすくなり、また、伸縮継手２０が上流側ダクト１１及び下流側ダクト１２に配設された後に、ＦＢＧセンサ４０ｃ，４１ｃ，４２ｃを伸縮継手２０に取り付ける作業が簡単に実施できる。第４の配列例のように、ベローズ材２３の外径部から離隔した位置にＦＢＧセンサ４０ｄを配設する場合には、伸縮継手２０の周囲の温度状態を検知することができる。

【0050】

このように、本実施の形態４に係る伸縮継手２０の伸縮部は、流体の流出を防止するベローズ材２３と、ベローズ材２３の内側に設けられ流体の熱を断熱する断熱部３０とを有しており、任意の位置にＦＢＧセンサを設けることができるため、伸縮継手２０及びその周囲における任意の箇所の温度変化を検出することができる。

【0051】

なお、本実施の形態４の第１～第４の配列例におけるＦＢＧセンサの配列及び実施の形態１におけるＦＢＧセンサの配列は、必要に応じて適宜組み合わせて用いることができる。

【0052】

実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５に係る伸縮継手を説明する。実施の形態５に係る伸縮継手は、実施の形態１に対して保護管の材料を変更したものである。
本実施の形態５においては、図３に示す保護管３７が実施の形態１のステンレス鋼に替えて、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）により形成されている。その他の構成は実施の形態１と同じである。

【0053】

ＰＴＦＥは、一般的な金属よりも摩擦係数が小さい。そのため、保護管３７にＰＴＦＥを用いることでＦＢＧセンサ４０，４１，４２を挿入又は抜去するときに、挿入又は抜去の作業が容易となり、また挿入又は抜去の作業時にＦＢＧセンサ４０，４１，４２を損傷させる可能性が低減されるという利点を有する。

【0054】

また、ＰＴＦＥは一般的な金属よりも熱伝導率が低い。そのため、断熱部３０又はベローズ材２３に発生した温度変化が保護管３７を経由して離れた場所に伝わりにくく、温度変化が発生した断熱部３０又はベローズ材２３上の位置をＦＢＧセンサ４０，４１，４２により明確に特定しやすいという利点を有する。

【0055】

このように、本実施の形態５に係る伸縮継手２０のＦＢＧセンサ４０，４１，４２は、ＰＴＦＥにより形成されている保護管３７に収容されているため、ＦＢＧセンサ４０，４１，４２の挿入又は抜去が容易になるという利点を有する。

【0056】

なお、保護管３７の非金属製材料としてはＰＴＦＥに限定されるものではなく、ＰＴＦＥ以外の樹脂を用いてもよい。例えば、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド又は耐熱性シリコーンゴム等の耐熱性ゴム等の樹脂材料を適宜用いることができる。また、保護管３７の材料とベローズ材２３の材質とに同じ材質を採用することで、保護管３７とベローズ材２３との熱伝導率が同じとなるため、保護管３７に伝導される熱によってベローズ材２３が過剰に熱の影響を受ける可能性を低減することができる。

【0057】

なお、実施の形態１～５におけるＦＢＧセンサの本数、ＦＢＧセンサの回折格子の数及び回折格子の位置は、伸縮継手２０において必要な温度検出位置に対応して決定されればよく、例えば断熱部３０及びベローズ材２３の全体の温度変化を検出可能にＦＢＧセンサ及び回折格子を配設してもよいし、断熱部３０又はベローズ材２３の一部の箇所の温度変化を検出可能にＦＢＧセンサ及び回折格子を配設してもよい。また、伸縮継手２０のフランジ２１，２２や、フレーム部にＦＢＧセンサ及び回折格子を配設してもよい。

【0058】

また、実施の形態１～５におけるＦＢＧセンサ４０，４１，４２の取付方法としては、例えば、保護管３７を断熱部３０等の取付対象の部材に縫製により取り付ける、保護管３７を番線により断熱部３０に等の取付対象の部材に結束する等の任意の取付方法を用いてもよい。

【0059】

なお、本発明の実施の形態１～５に含まれる構成要素及びその変形例に含まれる構成要素は、適当に組み合わせて用いることができる。

【0060】

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【0061】

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

【0062】

（付記１）
流体が流通する第１ダクトと第２ダクトとの間を接続し内部を前記流体が流通する伸縮継手であって、
前記第１ダクトと前記第２ダクトとの間に設けられ伸縮性を有し前記流体の流出を防止する流出防止部と、
前記流出防止部の内側に設けられ前記流体の熱を断熱する断熱部と、
前記断熱部、前記断熱部よりも外側又は前記断熱部よりも内側の少なくともいずれかに設けられた光ファイバ温度センサと
を備える伸縮継手。
（付記２）
前記光ファイバ温度センサは、複数の前記温度測定部を有する付記１に記載の伸縮継手。
（付記３）
前記光ファイバ温度センサが、管状保護部材に収容されている付記１又は２に記載の伸縮継手。
（付記４）
前記光ファイバ温度センサは、前記流出防止部、前記断熱部又は前記流出防止部と前記断熱部との間のうち、少なくとも１つに設けられている付記１～３のいずれか１項に記載の伸縮継手。
（付記５）
前記光ファイバ温度センサは、前記流出防止部の周方向に沿って複数設けられている付記１～４のいずれか１項に記載の伸縮継手。
（付記６）
前記光ファイバ温度センサは、前記流出防止部の周方向に沿って複数回巻回されて設けられている付記１～５のいずれか１項に記載の伸縮継手。
（付記７）
前記光ファイバ温度センサは、前記流出防止部の周方向に沿って、少なくとも一部が蛇行して設けられている付記１～６のいずれか１項に記載の伸縮継手。

【符号の説明】

【0063】

１１ 上流側ダクト（第１ダクト）、１２ 下流側ダクト（第２ダクト）、２３ ベローズ材（流出防止部）、３０ 断熱部、３７ 保護管（管状保護部材）、４０ ＦＢＧセンサ（光ファイバ温度センサ）、４１ ＦＢＧセンサ（光ファイバ温度センサ）、４２ ＦＢＧセンサ（光ファイバ温度センサ）、４３ 回折格子（温度測定部）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2024-12-04

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明に係る伸縮継手は、流体が流通する第１ダクトと第２ダクトとの間を接続し内部を流体が流通する伸縮継手であって、第１ダクトと第２ダクトとの間に設けられ伸縮性を有し流体の流出を防止する流出防止部と、流出防止部の内側に設けられ流体の熱を断熱する断熱部と、流出防止部、又は前記流出防止部と前記断熱部との間の少なくともいずれかに設けられた温度測定部を有する光ファイバ温度センサとを備える。
また、上記の課題を解決するために、本発明に係る伸縮継手は、流体が流通する第１ダクトと第２ダクトとの間を接続し内部を流体が流通する伸縮継手であって、第１ダクトと第２ダクトとの間に設けられ伸縮性を有し流体の流出を防止する流出防止部と、流出防止部の内側に設けられ流体の熱を断熱する断熱部と、断熱部、断熱部よりも外側又は断熱部よりも内側の少なくともいずれかに設けられた温度測定部を有する光ファイバ温度センサとを備え、光ファイバ温度センサは、流出防止部の周方向に沿ってそれぞれ間隔を開けて互いに平行に設けられている。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0007】

また、光ファイバ温度センサは、複数の温度測定部を有してもよい。
また、光ファイバ温度センサは、管状保護部材に収容されていてもよい。
また、光ファイバ温度センサは、流出防止部、断熱部又は流出防止部と断熱部との間のうち、少なくとも１つに設けられていてもよい。
また、光ファイバ温度センサは、流出防止部の周方向に沿ってそれぞれ間隔を開けて互いに平行に設けられていてもよい。
また、光ファイバ温度センサは、流出防止部の周方向に沿って複数回巻回されて設けられていてもよい。
また、光ファイバ温度センサは、流出防止部の周方向に沿って設けられ少なくとも一部が蛇行して設けられていてもよい。

【手続補正3】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体が流通する第１ダクトと第２ダクトとの間を接続し内部を前記流体が流通する伸縮継手であって、
前記第１ダクトと前記第２ダクトとの間に設けられ伸縮性を有し前記流体の流出を防止する流出防止部と、
前記流出防止部の内側に設けられ前記流体の熱を断熱する断熱部と、
前記流出防止部、又は前記流出防止部と前記断熱部との間の少なくともいずれかに設けられた光ファイバ温度センサと
を備える伸縮継手。

【請求項2】

流体が流通する第１ダクトと第２ダクトとの間を接続し内部を前記流体が流通する伸縮継手であって、
前記第１ダクトと前記第２ダクトとの間に設けられ伸縮性を有し前記流体の流出を防止する流出防止部と、
前記流出防止部の内側に設けられ前記流体の熱を断熱する断熱部と、
前記断熱部、前記断熱部よりも外側又は前記断熱部よりも内側の少なくともいずれかに設けられた光ファイバ温度センサと
を備え、
前記光ファイバ温度センサは、前記流出防止部の周方向に沿ってそれぞれ間隔を開けて互いに平行に設けられている伸縮継手。

【請求項3】

前記光ファイバ温度センサは、複数の温度測定部を有する請求項１又は２に記載の伸縮継手。

【請求項4】

前記光ファイバ温度センサが、管状保護部材に収容されている請求項１又は２に記載の伸縮継手。

【請求項5】

前記光ファイバ温度センサは、前記流出防止部、前記断熱部又は前記流出防止部と前記断熱部との間のうち、少なくとも１つに設けられている請求項２に記載の伸縮継手。

【請求項6】

前記光ファイバ温度センサは、前記流出防止部の周方向に沿ってそれぞれ間隔を開けて互いに平行に設けられている請求項１に記載の伸縮継手。

【請求項7】

前記光ファイバ温度センサは、前記流出防止部の周方向に沿って複数回巻回されて設けられている請求項１又は２に記載の伸縮継手。

【請求項8】

前記光ファイバ温度センサは、前記流出防止部の周方向に沿って設けられ少なくとも一部が蛇行して設けられている請求項１又は２に記載の伸縮継手。