JP2004061203A - 配管内液体計測装置およびその取り付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配管内液体計測装置をより小型化しかつその配管への取り付けをより容易に行う。
【解決手段】配管内液体計測装置１０は、センサユニット１８を備える基体部１６と、基体部１６に支持される二つの可動アーム２４ａ，２４ｂと、可動アーム２４ａ，２４ｂが拡開するよう基体部１６に対して可動アーム２４ａ，２４ｂを付勢する弾性体２８ａ，２８ｂと、を備え、基体部１６が配管１４の上側の内壁面１４ｉに当接され、弾性体２８ａ，２８ｂにより配管１４の横断面に沿って拡開した二つの可動アーム２４ａ，２４ｂが該横断面の中央より下方側の位置Ｐａ，Ｐｂで内壁面１４ｉを押圧することにより、該内壁面１４ｉに装着される。計測対象としての配管１４に直接装着することができるので、従来より小型化することができ、また、弾性体２８ａ，２８ｂの付勢力を配管内壁１４ｉへの押圧力として利用することで、より容易に装着することができる。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管内液体の流量や水位等の諸特性を計測するための配管内液体計測装置、特にセンサが浸水しない型式の装置、およびそれを配管内に装着するための取り付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の配管内液体計測装置として、例えば特開平１１−３５１９２４号公報に開示される計測装置が知られている。図６に示すように、この公報に開示される計測装置８０は、配管８２内の液体８４に浸水しない位置にあるセンサ８６ａ，８６ｂからマイクロ波等のエネルギビームを照射し、液体８４の表面で反射したビームを受信して解析することにより流量や水位を計測している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この公報に開示される従来の計測装置は、マンホール（縦穴部）８８に固定され、該マンホール８８から計測対象としての液体８４の近傍までセンサ８６ａ，８６ｂを吊り下げる構成となっているため、大型化しかつ重量が増大してしまうという問題があった。また、そのため、取り付けやメンテナンスに手間がかかりかつその費用も嵩んでしまうという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる配管内液体計測装置は、配管内液体に関する所定の特性を計測するための配管内液体計測装置であって、センサ部を備える基体部と、上記基体部に支持される二つの可動アームと、上記二つの可動アームが拡開するよう上記基体部に対して該可動アームを付勢する弾性体と、を備え、上記基体部が配管の上側の内壁面に当接され、上記弾性体により配管の横断面に沿って拡開した二つの可動アームが該横断面の中央より下方側の内壁面を押圧することにより、該内壁面に装着される。このように、本発明にかかる配管内液体計測装置は計測対象としての配管に装着することができるので、上記従来の計測装置に比べて小型化することができるという利点を有する。また、弾性体の付勢力を配管内壁への押圧力として利用することで、より容易に装着することができるという利点を有する。
【０００５】
また本発明にかかる取り付け装置は、上記配管内液体計測装置を配管に装着するための本発明にかかる取り付け装置であって、棒状の操作部材と、上記操作部材をその延伸方向に進退自在に案内する案内部材と、上記操作部材の一端側に支持される二つの可動操作アームと、を備え、上記案内部材は上記基体部を着脱自在に支持し、上記二つの可動操作アームは、それぞれ別の上記可動アームを着脱自在かつ回動自在に支持し、上記基体部を上記案内部材に装着しかつ上記可動アームを上記操作アームに装着した状態において、操作部材および可動操作アームは、該操作部材の進退により二つの可動アームの拡開角度を変化させるリンク機構として機能する。すなわち、本発明にかかる取り付け装置によれば、操作部材の進退により可動アームの拡開角度をより容易に変更することができるので、例えば、可動アームを閉じた状態で配管内液体計測装置をその装着位置までより容易にかつより迅速に運ぶことができ、また、装着位置においては、配管内液体計測装置をより容易に配管内壁面に装着することができる。
【０００６】
また上記取り付け装置では、上記配管内液体計測装置の配管装着姿勢を検出するための姿勢センサを有するのが好適である。こうすれば、配管装着姿勢の精度をより容易に向上することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態にかかる配管内液体計測装置１０およびその取り付け装置１２について図面を参照して説明する。図１は、配管１４に装着された配管内液体計測装置１０を示す図、図２は、配管内液体計測装置１０の平面図（ａ）および側面図（ｂ）である。
【０００８】
図１に示すように、配管内液体計測装置１０は、配管１４の内壁面１４ｉの上側に装着される。本実施形態では、装着状態で最上部に位置する基体部１６に設けられたセンサユニット１８において、液体２０の表面に対して所定の検査用波動（例えば電磁波、赤外光、超音波等）の送受波が行われ、その受波結果に基づいて液体２０に関する所定の特性が取得される。検出結果はケーブル２２を介して制御装置（図示せず）に送信される。ここで取得される特性としては、例えば、液体２０の流速（ドップラ効果による放射波に対する反射波の周波数変化量から求めることができる）や、水位（センサと液体２０の表面との距離から求めることができる）などがある。なお、センサユニットあるいはセンサを基体部１６から液面に近い位置まで吊り下げるように構成してもよい。
【０００９】
次に、配管内液体計測装置１０を配管１４の内壁面１４ｉに装着するメカニズムについて説明する。なお、本明細書では、配管１４の周方向となる方向を単に周方向、配管１４の軸方向となる方向を単に軸方向、また鉛直上下方向を単に上下方向と記す。
【００１０】
配管内液体計測装置１０は、基体部１６と、二つの可動アーム２４ａ，２４ｂと、を備える。図２に示すように、基体部１６の長手方向の両端部には、それぞれ短手方向に伸びるシャフト２６ａ，２６ｂが固定され、可動アーム２４ａ，２４ｂの一端が、それぞれこのシャフト２６ａ，２６ｂの周りに回動自在となるように軸支されている。この基体部１６の長手方向を周方向に、また短手方向を軸方向に位置合わせすることで、二つの可動アーム２４ａ，２４ｂは、配管１４の横断面に沿って回動自在となる。
【００１１】
二つの可動アーム２４ａ，２４ｂは、弾性体２８ａ，２８ｂにより、互いに逆の回転方向に付勢される。本実施形態では、図２（ｂ）において左側の可動アーム２４ａは時計回りに、また右側の可動アーム２４ｂは反時計回りに、それぞれ付勢される。すなわち、二つの可動アーム２４ａ，２４ｂは、装着状態において配管１４の横断面中央Ｏから遠ざかる方向（この方向への二つの可動アーム２４ａ，２４ｂの動作を拡開とする。）に付勢される。なお、本実施形態では、シャフト２６ａ，２６ｂに巻回したねじりバネを弾性体２８ａ，２８ｂとして用いているが、これには限定されない。
【００１２】
そして、可動アーム２４ａ，２４ｂは、図１および図２（ｂ）に示すように、装着対象としての円形断面の配管１４の横断面中央Ｏより下方側の位置Ｐａ，Ｐｂで、配管１４の内壁面１４ｉに当接し、この点で上記弾性力（付勢力）によって該内壁面１４ｉを押圧する。鉛直上方に面する位置Ｐａ，Ｐｂを押圧することで、壁面から鉛直上方成分を有する反力を受けることとなる。この反力および当接位置Ｐａ，Ｐｂでの摩擦力の鉛直上方分力が、配管内液体計測装置１０に作用する重力より大きい場合、配管内液体計測装置１０は、この位置に支持されることになる。なお、本実施形態では、可動アーム２４ａ，２４ｂの内壁面１４ｉとの当接部において、係合爪３０ａ，３０ｂを備えており、これら係合爪３０ａ，３０ｂを内壁にくい込ませて摩擦力を増大させ、鉛直上方分力の増大を図っている。係合爪３０ａ，３０ｂを設けた場合、それを設けない場合に比べて弾性体２８ａ，２８ｂの弾性力を小さくすることができるので、弾性体２８ａ，２８ｂをより小型化することができる。なお、本実施形態では、可動アーム２４ａ，２４ｂは内壁面１４ｉに沿って円弧状に伸びる形状であるが、これには限定されない。また、弾性力（付勢力）により効果的に上記鉛直上方分力を生じさせるためには、本実施形態のように、可動アーム２４ａ，２４ｂは、横断面中央Ｏより上方側では、内壁面１４ｉに当接しないように構成するのが望ましい。
【００１３】
また、基体部１６の上面は、装着対象としての配管１４の内壁面１４ｉに沿うよう、円弧状に形成されている。また基体部１６の幅（短手方向の長さ；装着時における軸方向の長さ）を、可動アーム２４ａ，２４ｂの幅より長くし、配管１４に装着した配管内液体計測装置１０が軸方向に倒れるのを防止している。
【００１４】
次に、上記配管内液体計測装置１０を配管１４内に装着するための取り付け装置１２について図面を参照して説明する。図３は、取り付け装置１２による配管内液体計測装置１０の取り付けを示す説明図、また図４は、取り付け装置１２の操作による可動アーム２４ａ，２４ｂの動作を示す説明図である。
【００１５】
図３に示すように、配管内液体計測装置１０は、例えば地上側から鉛直方向に伸びる縦穴（例えばマンホール）３２に挿入した取り付け装置１２により、該縦穴３２と交叉する方向（例えば水平方向）に伸びる配管１４に装着することができる。
【００１６】
取り付け装置１２は、棒状の操作部材３４と、操作部材３４をその延伸方向に進退自在に案内する案内部材３６と、操作部材３４の挿入先側において回動自在に支持される二つの可動操作アーム３８ａ，３８ｂと、を備える。
【００１７】
案内部材３６には、例えば操作部材３４の進退方向と直交する方向に伸びる接続部材４０を介して配管内液体計測装置１０の基体部１６を接続することができる。基体部１６には、接続部材４０に結合するための孔４２（図１，図２）が設けられ、接続部材４０の基体部１６側端部に設けられた突起（図示せず）がこの孔４２に嵌挿される。なお、基体部１６と案内部材３６との結合部は、所定の大きさおよび方向の力によって着脱自在となるように構成される。
【００１８】
また、二つの可動操作アーム３８ａ，３８ｂには、それぞれ、例えば前記接続部材４０に平行な接続部材４４ａ，４４ｂを介して配管内液体計測装置１０の可動アーム２４ａ，２４ｂを接続することができる。可動アーム２４ａ，２４ｂには、それぞれ接続部材４４ａ，４４ｂに結合するための孔４６ａ，４６ｂ（図１，図２）が設けられ、接続部材４４ａ，４４ｂの可動アーム２４ａ，２４ｂ側端部に設けられた突起（図示せず）がこの孔４６ａ，４６ｂに嵌挿される。なお、可動アーム２４ａ，２４ｂと可動操作アーム３８ａ，３８ｂとの結合部は、所定の大きさおよび方向の力によって着脱自在となるように構成されるとともに、その結合部において、可動アーム２４ａ，２４ｂが可動操作アーム３８ａ，３８ｂに対して回動自在となるように構成される。
【００１９】
そして、基体部１６を案内部材３６に接続しかつ可動アーム２４ａ，２４ｂを可動操作アーム３８ａ，３８ｂに接続した状態（すなわち配管内液体計測装置１０を取り付け装置１２に装着した状態）では、図４に示すように、配管１４の横断面中心を通る鉛直方向線Ｇと、可動操作アーム３８ａ，３８ｂに対する可動アーム２４ａ，２４ｂの接続点との距離Ｗは、操作部材３４の進退に伴って変化する。すなわち、このような構成により、操作部材３４および可動操作アーム３８ａ，３８ｂは、該操作部材３４の進退により二つの可動アーム２４ａ，２４ｂの拡開角度を変化させるリンク機構として機能する。
【００２０】
また、取り付け装置１２の地上露出部分には、配管内液体計測装置１０の配管１４に対する装着姿勢を検出するための姿勢センサ４８が設けられている。図３の例では、姿勢センサ４８は、案内部材３６の上方から紐５０で吊り下げられた錘５２と、紐５０を貫通させるリング５４とを含む。紐５０がリング５４に当たることなく貫通するときは、吊り下げ位置がリング５４の中央の鉛直上方に位置することになる。この状態で、取り付け装置１２に装着された配管内計測装置１０が配管１４に対する正しい（所望の）装着位置および姿勢となるように、配管内液体計測装置１０、取り付け装置１２および姿勢センサ４８の相対的な位置を設定すれば、上記機構を配管内液体計測装置１０の装着姿勢を検知する姿勢センサ４８として機能させることができる。例えば、図３および図４に示すように、案内部材３６および操作部材３４の延伸方向が鉛直方向となっている状態で、配管１４に装着された配管内液体計測装置１０のセンサユニット１８が配管１４の最上部に位置しかつ配管内液体計測装置１０が配管横断面に沿って配置されるよう、二つの可動操作アーム３８ａ，３８ｂの長さおよび装着状態における接続点Ｒの位置を設定すればよい。具体的には、正しい配管装着状態で配管横断面に沿った方向から見たときには、配管内液体計測装置１０が鉛直方向に沿い（図３）、かつ配管１４の軸方向から見たときには、配管内液体計測装置１０および取り付け装置１２が、配管内中心Ｏを通る鉛直方向線Ｇについて線対称となるように（図４）構成している。なお、姿勢センサ４８としては、上記例示したものには限定されず、封入した液面の方向を視認できるようにした水平センサなど種々のセンサを用いることができる。
【００２１】
この取り付け装置１２を用いれば、次の手順で、配管内液体計測装置１０を、より容易に配管１４の所定位置に運び、かつより精度良く所定姿勢で装着することができる。すなわち、まず、取り付け装置１２に配管内液体計測装置１０を装着し、二つの可動アーム２４ａ，２４ｂの拡開角度を狭くした状態で配管内液体計測装置１０を装着位置まで運搬し（ステップ１）、次いで、基体部１６の上面を配管１４の内壁面１４ｉ上面に当接させ（ステップ２）、二つの可動アーム２４ａ，２４ｂの拡開角度を広げることにより、可動アーム２４ａ，２４ｂを内壁面１４ｉに当接させる（ステップ３）。正しい姿勢に装着された後は、取り付け装置１２を配管１４の軸方向に動かして、配管内液体計測装置１０を取り外す（ステップ４）。なお、上記ステップ２およびステップ３は、姿勢センサ４８により、配管内液体計測装置１０の姿勢を確認しながら行う。
【００２２】
なお、案内部材３６に、可動アーム２４ａ，２４ｂの拡開角度を狭くした状態（すなわち配管内液体計測装置１０の運搬状態）における操作部材３４の案内部材３６に対する相対的な位置を規定するためのストッパ５６を設けてもよい。図４の例では、ストッパ５６は、案内部材３６において操作部材３４の進退方向に長い長穴５８と、操作部材３４から長穴５８内に突出する突起６０とを含む。長穴５８の下側壁面６２に当接した位置が、配管内液体計測装置１０の運搬状態における突起６０すなわち操作部材３４の規定位置となる。さらに、この状態で案内部材３６に対して操作部材３４をロックするロック機構６４（図３）を設けてもよい。この例では、ロック機構６４は、差し込み部材６６を備え、この差し込み部材６６を、上記規定位置にある状態で案内部材３６の貫通孔（図示せず）および操作部材３４の孔（図示せず）に挿通することで、案内部材３６に対して操作部材３４をロックする。
【００２３】
次に、配管内液体計測装置１０の制御装置６８を縦穴（マンホール）３２の蓋７０に取り付けた例について図５を参照して説明する。図５は、配管内液体計測装置１０および制御装置６８を取り付ける部分の配管１４および縦穴３２を側方から見た断面図（ｂ）および蓋７０の平面図（ａ）である。
【００２４】
図５に示すように、蓋７０の下方に制御装置６８が取り付けられている。こうすることで、配管内液体計測装置１０による検出結果を制御装置６８から容易に取得することができるようになる。図５（ａ）に示すように、蓋７０の上面にソーラパネル７２を装着した場合には、該ソーラパネル７２の発生した電力を制御装置６８および配管内液体計測装置１０のセンサ（図示せず）の電源電力の一部として利用することもできる。なお、蓋７０の裏側（縦穴３２側）にはケーブル２２を掛けるフック７４が設けられており、ケーブル２２が配管１４内の液面に浸水して配管１４内の流れが乱れるのを抑制することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、配管内液体計測装置を従来より小型化することができるので、配管により容易にかつより迅速に装着することができるようになる。また上記取り付け装置を用いることで、配管内液体計測装置をさらに容易に配管に装着することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】配管内に装着された本発明の実施形態にかかる配管内液体計測装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる配管内液体計測装置の平面図および側面図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる配管内液体計測装置および取り付け装置を示す側面図（配管および縦穴の軸方向に沿った断面図）である。
【図４】本発明の実施形態にかかる配管内液体計測装置および取り付け装置を示す側面図（配管の軸方向からみた図）である。
【図５】本発明の実施形態にかかる配管内液体計測装置および制御装置を示す平面図および側面図（配管および縦穴の軸方向に沿った断面図）である。
【図６】従来の配管内液体計測装置を示す図である。
【符号の説明】
１０　配管内液体計測装置、１２　取り付け装置、１４　配管、１４ｉ　内壁面、１６　基体部、１８　センサユニット、２０　液体、２２　ケーブル、２４ａ，２４ｂ　可動アーム、２６ａ，２６ｂ　シャフト、２８ａ，２８ｂ　弾性体、３０ａ，３０ｂ　係合爪、３２　縦穴、３４　操作部材、３６　案内部材、３８ａ，３８ｂ　可動操作アーム、４０，４４ａ，４４ｂ　接続部材、４２，４６ａ，４６ｂ　孔、４８　姿勢センサ、５０　紐、５２　錘、５４　リング、５６ストッパ、５８　長穴、６０　突起、６２　下側壁面、６４　ロック機構、６６　差し込み部材、６８　制御装置、７０　蓋、７２　ソーラパネル、７４　フック。

Claims (3)

1. 配管内液体に関する所定の特性を計測するための配管内液体計測装置であって、
   センサ部を備える基体部と、
   前記基体部に支持される二つの可動アームと、
   前記二つの可動アームが拡開するよう前記基体部に対して該可動アームを付勢する弾性体と、
   を備え、
   前記基体部が配管の上側の内壁面に当接され、前記弾性体により配管の横断面に沿って拡開した二つの可動アームが該横断面の中央より下方側の内壁面を押圧することにより、該内壁面に装着されることを特徴とする配管内液体計測装置。
2. 請求項１に記載の配管内液体計測装置を配管に装着するための取り付け装置であって、
   棒状の操作部材と、
   前記操作部材をその延伸方向に進退自在に案内する案内部材と、
   前記操作部材の一端側に支持される二つの可動操作アームと、
   を備え、
   前記案内部材は前記基体部を着脱自在に支持し、
   前記二つの可動操作アームは、それぞれ別の前記可動アームを着脱自在かつ回動自在に支持し、
   前記基体部を前記案内部材に装着しかつ前記可動アームを前記可動操作アームに装着した状態において、操作部材および可動操作アームは、該操作部材の進退により二つの可動アームの拡開角度を変化させるリンク機構として機能することを特徴とする取り付け装置。
3. 前記配管内液体計測装置の配管装着姿勢を検出するための姿勢センサを有することを特徴とする請求項２に記載の取り付け装置。

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