JP2007271342A

JP2007271342A - 計測装置

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Publication number: JP2007271342A
Application number: JP2006094814A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Shimoda; 佳幸下田; Masaki Watanabe; 正記渡辺
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP4789680B2

Abstract

【課題】配管に接続された挿入管が曲管であっても、検知部をこの曲管を通して配管の検知領域に所要の通りに挿入することができる計測装置を提供すること。
【解決手段】検知対象を計測するための検知部１２を挿入管２０４を通して検知領域に導いて検知対象を計測する計測装置。検知部１２が設けられた先端ユニット１０と、先端ユニット１０に装着された連結ユニット１６０と、連結ユニット１６０に着脱自在に連結される第１接続ユニットと、検知部１２からの検知信号を信号処理手段に伝送するための第１及び第２伝送部材とを具備し、先端ユニット１０の先端保護部材並びに第１及び第２伝送部材は可撓性を有している。第１及び第２伝送部材は先端ユニットから連結ユニット１６０を通して外方に延び、連結ユニット１６０と第１及び第２伝送部材との間が密封されている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、検知流体中に含まれる粉塵の濃度、流体の流速などを計測するための計測装置に関する。

従来から、配管（例えば、ガス管など）内を流れる気体（例えば、都市ガス、ＬＰガスなど）に含まれた粉塵の濃度を測定するための計測装置として、測定光を検知部に導いてその照射部から検知領域に照射し、検知領域からの反射光を受光部にて受光し、この反射検知光を信号処理手段に導くようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような計測装置においては、測定光及び検知光を導くための伝送部材として光ファイバが用いられ、かかる光ファイバを通して測定光及び検知光の伝送が行われている。

特開２００４−２０５２１７号公報

このような計測装置では、配管内を流れる気体に含まれた粉塵の濃度を測定する際に、検知部を挿入管を通して配管の検知領域に挿入し、このように挿入した状態にて検知領域の粉塵の濃度を計測しているが、挿入管が曲がっている（所謂、曲管である）場合、この挿入管を通して検知部を検知領域に所要の通りに挿入することが困難となる。特に、挿入管の長さが長いときには、測定光を検知部まで導くための光伝送部材及び検知部で受光した検知光を信号処理手段まで導くための光伝送部材の長さが長くなり、この検知部を配管の検知領域まで所要の通りに導くことが困難となる。

このような問題は、配管内を流れる液体の流速を計測するための計測装置にも同様に存在する。尚、流体の流速を検出するための計測装置においては、その検知部に流速センサが設けられ、流速センサからの検知信号が伝送部材を通して信号処理手段に送給され、伝送部材として電流を伝送する導電ケーブルが用いられる。

本発明の目的は、配管に接続された挿入管が曲管であっても、検知部をこの曲管を通して配管の検知領域に所要の通りに挿入することができる計測装置を提供することである。

本発明の請求項１に記載の計測装置は、検知対象を計測するための検知部を挿入管を通して検知領域に導いて検知対象を計測する計測装置であって、
前記検知部が設けられた先端ユニットと、前記先端ユニットに装着された連結ユニットと、前記連結ユニットに着脱自在に連結される第１接続ユニットと、前記検知部からの検知信号を所要の通りに処理するための信号処理手段と、前記検知部と前記処理手段とを接続するための第１及び第２伝送部材と、を具備しており、
前記先端ユニットは前記第１及び第２伝送部材を覆う先端保護部材を備え、前記先端保護部材並びに前記第１及び第２伝送部材は可撓性を有しており、
前記第１及び第２伝送部材は前記先端ユニットから前記連結ユニットを通して外方に延び、前記連結ユニットにおいて前記連結ユニットと前記第１及び第２伝送部材との間が密封されており、
前記連結ユニットに前記第１接続ユニットを着脱自在に連結するときには、前記第１及び第２伝送部材を前記第１接続ユニットに通した後に、前記第１接続ユニットが前記連結ユニットに連結されることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の計測装置では、前記第１接続ユニットには第２接続ユニットが着脱自在に連結されるように構成され、前記第１及び第２接続ユニットは、径方向内側に配設された内側スリーブ管と、前記内側スリーブ管を覆う外側スリーブ管とから構成され、前記第１及び第２接続ユニットの一端側においては、前記内側スリーブ管及び前記外側スリーブ管の一端部間を閉塞するための第１閉塞部材が設けられ、また前記第１及び第２接続ユニットの他端側においては、前記内側スリーブ管及び前記外側スリーブ管の他端部間を閉塞するための第２閉塞部材が設けられ、前記第１接続ユニットに前記第２接続ユニットを着脱自在に連結するときには、前記第１及び第２伝送部材を前記第２接続ユニットに通した後に、前記第２接続ユニットが前記第１接続ユニットに連結されることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の計測装置では、前記挿入管の挿入開口部には、取付フランジ及び連結フランジが設けられた延長取付管が取り付けられ、前記取付フランジに前記第１及び第２接続ユニットを挿入するための挿入装置が取り付けられ、前記挿入装置を用いて連結フランジを有するガイド管が挿入され、前記延長取付管の前記連結フランジと前記ガイド管の前記連結フランジとを連結した後に、前記挿入装置を用いて前記第１及び第２接続ユニットが前記ガイド管内を通して挿入されることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載の計測装置では、計測装置は前記検知領域を流れる流体に含まれた粉塵の濃度を計測するための粉塵計測装置であり、前記第１及び第２伝送部材は光を伝送する光ファイバであり、前記検知領域に向けて照射される光は、前記信号処理手段から前記第１伝送部材を通して前記検知部に伝送され、前記検知領域から反射された検知光は、前記第２伝送部材を通して前記信号処理手段に伝送されることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載の計測装置では、前記先端ユニットの前記先端保護部材は、前記第１及び第２伝送部材を覆うフレキシブル管と、前記フレキシブル管を覆う金属メッシュチューブから構成されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載の計測装置では、前記連結ユニットは、前記先端ユニットと前記第１接続ユニットとを連結するための連結部材を備え、前記連結部材又は前記先端ユニットには環状フランジが設けられ、前記環状フランジより後端側の前記連結部材がこの環状フランジよりも小径に形成され、前記検知領域の流体圧力が前記挿入管を通して前記環状フランジの裏側に作用するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項７に記載の計測装置では、計測装置は前記検知領域を流れる流体の流速を計測するための流速計測装置であり、前記検知部に流速を検知する流速センサが設けられ、前記第１及び第２伝送部材は電流を伝送する導電ケーブルであり、前記流速センサの一方の端子部は前記第１伝送部材を介して前記信号処理手段に接続され、前記流速センサの他方の端子部は前記第２伝送部材を通して前記信号処理手段に接続されることを特徴とする。

更に、本発明の請求項８に記載の計測装置では、前記流速センサはサーマルフローセンサから構成され、前記検知部には検知流路が設けられ、前記検知流路に前記サーマルフローセンサが配設され、更に前記検知部の先端部が半球状に構成されていることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の計測装置によれば、先端ユニットは第１及び第２伝送部材を覆う先端保護部材を備え、この先端保護部材並びに第１及び第２伝送部材が可撓性を有しているので、配管に接続された挿入管が曲がっていても検知部をこの挿入管を通して配管内の検知領域に導くことができる。また、先端ユニットには連結部材を介して第１接続ユニットが着脱自在に連結されるので、このように連結することにより、挿入管を通して導入する部分を長くすることができ、挿入管が長い場合であっても、検知部を検知領域に所要の通りに位置付けて計測を行うことができる。また、この連結のときには、第１及び第２伝送部材を第１接続ユニットを通した後に行われるので、第１及び第２伝送部材が長くても第１接続ユニットを所要の通りに連結することができる。更に、第１及び第２伝送部材は先端保護部材、連結ユニット及び第１接続ユニットにより覆われているので、第１及び第２伝送部材を所要の通りに保護することができる。

また、本発明の請求項２に記載の計測装置によれば、第１接続ユニットに第２接続ユニットが着脱自在に連結されるので、挿入管が長くても充分に対応可能となり、検知部を検知領域に所要の通りに位置付けて計測を行うことができる。また、この連結のときには、第１及び第２伝送部材を第２接続ユニットを通した後に行われるので、第１及び第２伝送部材が長くても第２接続ユニットを所要の通りに連結することができる。更に、第１及び第２接続ユニットは内側スリーブ管及び外側スリーブ管とから構成され、これらスリーブ管の一端部に第１閉塞部材が設けられ、これらスリーブ管の他端部に第２閉塞部材が設けられているので、第１及び第２接続ユニットが二重管構造となっており、これによって、充分な強度を確保することができるとともに、第１及び第２接続ユニット内を確実に密封することができる。

また、本発明の請求項３に記載の計測装置によれば、挿入管に延長取付管が取り付けられ、この延長取付管の取付フランジに挿入装置が取り付けられる。そして、挿入装置によってガイド管が挿入され、このガイド管及び延長取付管の連結フランジを連結した後に、挿入装置を用いて第１及び第２接続ユニットをガイド管を通して挿入するので、第１及び第２接続ユニットを所要の通りに挿入管に挿入することができる。

また、本発明の請求項４に記載の計測装置によれば、計測装置は粉塵計測装置として用いられ、第１及び第２伝送部材は光ファイバから構成され、信号処理手段からの測定光が第１伝送部材を通して検知部に伝送され、また検知部にて受光された検知光は、第２伝送部材を通して信号処理手段に伝送される。

また、本発明の請求項５に記載の計測装置によれば、先端ユニットの先端保護部材は、第１及び第２伝送部材を覆うフレキシブル管と、このフレキシブル管を覆う金属メッシュチューブから構成されているので、先端保護部材はある程度大きな力が作用して初めて撓むようになる。それ故に、挿入管を通して挿入するときに捻れることがなく、所定状態を維持しながら検知部を挿入管を通して検知領域まで容易に挿入することができ、また挿入後においても接続ユニットを回動させることによって検知部を回動させることができ、所定の検知状態に保持することができる。

また、本発明の請求項６に記載の計測装置によれば、連結ユニットの連結部材又は先端ユニットに環状フランジが設けられ、検知領域の流体圧力が延期挿入管を通してこの環状フランジの裏側に作用するように構成されているので、連結部材を挿入する際における配管内の流体圧力の影響を少なくすることができる。

また、本発明の請求項７に記載の計測装置によれば、計測装置は流速計測装置として用いられ、第１及び第２伝送部材は導電ケーブルから構成され、流速センサの一方の端子部は第１伝送部材を介して信号処理手段に接続され、流速センサの他方の端子部は第２伝送部材を介して電気的に接続される。

更に、本発明の請求項８に記載の計測装置によれば、流速センサはサーマルフローセンサから構成され、検知部には流体が流れる検知流路が設けられ、この検知流路を流れる流体の流速がサーマルフローセンサにより検知される。また、検知部の先端部が半球状に構成されているので、検知部を挿入管を通して挿入する際に、検知部の挿入をスムースに行うことができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に従う計測装置の実施形態について説明する。図１は、配管及び配管に接続された挿入管を簡略的に示す断面図であり、図２は、図１の配管の検知領域に挿入管を通して測定装置の検知部を挿入した状態を簡略的に示す断面図であり、図３は、測定装置の検知部を示す断面図であり、図４は、接続ユニットを挿入するための挿入装置を示す正面図であり、図５は、図４の挿入装置を示す側面図であり、図６は、接続ユニットの接続保護部材を示す断面図であり、図７は、第１及び第２接続部材を接続するときの接続操作を説明するための断面図であり、図８は、先端ユニットと連結ユニットの接続、また連結ユニットと第１接続ユニットとの接続の操作を説明するための断面図であり、図９は、挿入管に延長取付管を介して挿入装置を取り付けた状態を示す断面図であり、図１０は、挿入装置によってガイド管を挿入した状態を示す断面図であり、図１１は、挿入装置によってガイド管を挿入する状態と、挿入装置によって更に第１接続ユニットを挿入する状態を説明するための断面図であり、図１２は、第２接続ユニットを挿入装置に取り付けた状態を示す断面図であり、図１３は、第２接続ユニットを挿入装置によって挿入した状態を示す断面図であり、図１４は、流速計測装置に適用したときの先端ユニットの構成を示す断面図である。

図１〜図３を参照して、計測装置としての図示の粉塵計測装置２は、流体配管構造４の配管６、例えば埋設ガス管により規定された流体流路８を流れる気体（例えば都市ガス、ＬＰガスなど）中に含まれた粉塵の濃度を測定するために用いられる。この粉塵計測装置２は、先端ユニット１０と、この先端ユニット１０の基部側に着脱自在に連結される接続ユニット１１（図６、図７参照）とを備えている。この実施形態では、後述するように、先端ユニット１０に第１接続ユニットが着脱自在に接続され、この第１接続ユニットに第２接続ユニットが着脱自在に接続され、更に第２接続ユニットに他の第２接続ユニットが一つ又は複数接続されるが、第１及び第２接続ユニットは実質上同一の構成であるので、以下の説明では共通の接続ユニット１１として説明する。

図示の実施形態では、流体配管構造４の配管６の所定部位には放散管１６が接続され、この放散管１６に開閉ボール弁１８が設けられている。放散管１６は先端ユニット１０の検知部１２を配管６内の検知領域Ｒに挿入するための挿入管として機能し、先端ユニット１０の検知部１２は、後述するように放散管１６を通して配管６内の検知領域Ｒに挿入される。

主として図３を参照して、先端ユニット１０の検知部１２は検知部本体２２を備えている。先端ユニット１０は、先端保護部材２４と、この先端保護部材２４内に配設された第１及び第２伝送部材部材２６，２８とを備え、第１及び第２伝送部材２６，２８が第１及び第２光ファイバ２７，２９から構成され、先端保護部材２４が、例えばステンレス鋼などの金属から形成されたフレキシブル管３０と、このフレキシブル管３０を覆う金属メッシュチューブ３１から構成され、先端保護部材２４（具体的には、金属メッシュチューブ３１）の一端部（先端部）に検知部本体２２が取り付けられている。第１及び第２伝送部材２６，２８は、計測装置本体１４に着脱自在に接続され、計測装置本体１４と先端ユニット１０の検知部本体２２との間に介在される。

検知部本体２２の軸線方向（図３において上下方向）中間部には２８は凹部３０が設けられ、この凹部３０の一端側（図３において上側）に照射部３２が設けられ、凹部３０の他端側（図３において下側）に受光部３４が設けられ、照射部３２及び受光部３４が略対向するように配置されている。照射部３２には照射口３６が設けられ、この照射口３６を密封するように照射カバー３７が取り付けられ、また受光部３４には受光口３８が設けられ、この受光口３８を密封するように受光カバー４０が設けられている。

検知部本体２２には、更に、照射口３６に連通する第１通路４２が設けられているとともに、受光口３８に連通する第２通路４４が設けられている。この実施形態では、第１通路４２は照射口３６に向けて直線状に延びており、また第２通路４４は、第１通路４２と略平行に直線状に延びた後に受光口３８に向けて折曲して直線状に延び、このことに関連して、第２通路４４の折曲部位には反射鏡４６が配設されている。

先端ユニット１０の照射部３２には第１光ファイバ２７からの測定光が導かれるように構成されている。第１光ファイバ２７は測定光を伝送するファイバ４８と、このファイバ４８を覆う保護被覆５０から構成され、その一端側（先端側）においては、保護被覆５０から突出するファイバ４８の先端部が検知部本体２２の第１通路４２に挿入されて位置決めされている。また、受光部３４からの検知光が第２光ファイバ２９に導かれるように構成されている。第２光ファイバ２９は、第１光ファイバ２７と同様に、ファイバ５２及びこれを覆う保護被覆５４から構成され、その一端側（先端側）においては、保護被覆５４から突出するファイバ５２の先端部が検知部本体２２の第２通路４４に挿入されて位置決めされている。

計測装置本体１４は、測定光としての光を発光する発光手段５６（例えば、レーザー発光素子から構成される）と、検知光としての光を受光する受光手段５８（例えば、ＣＣＤから構成される）と、受光手段５８にて受光した検知光を所要の通りに信号処理して粉塵の濃度を演算するための濃度演算手段５９と、粉塵の濃度を表示するための表示手段６０とを備えており、濃度演算手段５９は例えばマイクロプロセッサから構成され、表示手段６０は例えば液晶表示装置から構成される。この計測装置２においては、計測装置本体１４と先端ユニット１０との間に、必要に応じて、後述するように一つ又は二つ以上の接続ユニット１１が着脱自在に連結され、このように連結することによって、図２に示すように、先端ユニット１０の検知部１２が配管６内の所定の検知領域Ｒに挿入される。また、第１及び第２光ファイバ２７，２９の他端側（後端側）は計測装置本体１４の発光手段５６及び受光手段５８に対向して配置され、計測光の検知領域Ｒからの反射光を利用して、この検知領域Ｒを流れる流体中に含まれた粉塵の濃度を計測する。

このように構成されているので、計測装置本体１４の発光手段５６からの測定光は、第１光ファイバ２７を通して先端ユニット１０の検知部１２に伝送され、かく伝送された測定光は照射カバー３７を通して照射部３２から検知領域Ｒに向けて照射され、また検知領域Ｒからの検知光、即ち検知領域Ｒにおける粉塵による散乱光が受光カバー４０を通して受光部３４に受光され、かく受光された検知光は反射鏡４６にて反射された後に第２光ファイバ２９に導かれ、この第２光ファイバ２９を通して計測装置本体１４の受光手段５８に伝送される。検知光が受光されると、受光手段５８はその受光量に対応した検知信号を生成し、この検知信号に基づいて濃度演算手段５９が粉塵の濃度を所要の通りに演算し、演算された粉塵の濃度値が表示手段６０に表示され、このようにして流体に含まれた粉塵の濃度を計測することができる。

この計測装置２においては、接続ユニット１１を用いるときには、先端ユニット１０（又は先端ユニット１０に接続した接続ユニット１１）に後述する如く接続ユニット１１を接続した後、図４及び図５に示す挿入装置６２を用いて接続ユニット１１が挿入される。図４及び図５において、図示の挿入装置６２は、所定方向（図４及び図５において左右方向）に間隔をおいて配設された一対の支持端壁６４，６６を備え、一対の支持端壁６４，６６間に一対のガイドロッド６８，７０及び連結ロッド７２が取り付けられている。一対のガイドロッド６８，７０は、一対の支持端壁６４，６６の上部に上記所定方向に対して実質上垂直な方向に間隔をおいて配設され、また連結ロッド７２は一対の支持端壁６４，６６の下部に配設され、一対のガイドロッド６８，７０と実質上平行に上記所定方向に延びている。

一対の支持端壁６４，６６の略中央部には、ほぼ全長にわたって雄ねじ部が設けられたねじ軸７４が設けられ、このねじ軸７４の一端部は軸受部材（図示せず）を介して一方の支持端壁６４に回転自在に支持され、その他端部は軸受け部材（図示せず）を介して他方の支持端壁６６に回転自在に支持されている。ねじ軸７４の他端部は支持端壁６６を越えて外方に突出し、この突出端部に駆動連結手段７６を介して駆動機構７８の出力部が駆動連結されている。この駆動機構７８は、手動で回動される駆動ハンドル８０と、駆動ハンドル８０からの駆動力を伝達する駆動伝達機構８２から構成され、この駆動伝達機構８２の出力側が駆動連結手段７６に駆動連結されている。

また、一対のガイドロッド６８，７０にはスライド８４，８６が軸線方向に移動自在に装着され、これらスライド８４，８６間に移動支持部材８８が取り付けられている。この移動支持部材８８には雌ねじ部が設けられたブロック状部材９０が取り付けられ、このブロック状部材９０の雌ねじ部がねじ軸７４の雄ねじ部に螺合されている。移動支持部材８８の上部の上記所定方向中間部には押圧部材９２が設けられ、この押圧部材９２に一方の支持端壁６４側に突出する押圧突部９４が設けられているとともに、この押圧突部９４の先端部に更に外方に突出する挿入支持突部９６が設けられている。押圧突部９４及び挿入支持突部９６には、略Ｌ字状の第１挿通孔９７が設けられ、この第１挿通孔９７の一端側は挿入支持突部９６の先端面に開口し、またその他端側は押圧突部９４の側面に開口している。

スライド８４，８６には、ガイドロッド６８，７０に対する相対的移動を防止するためのロック手段９８，１００が設けられている。ロック手段９８，１００はレバー１０２、１０４によって回動されるロックねじ１０６，１０８を備え、レバー１０２，１０４を所定方向（又は所定方向と反対方向）に回動することによってロックねじ１０６，１０８がスライド８４，８６に作用してロック状態となり（又はスライド８４，８６との作用が解除されてロック解除状態となり）、これによって、ガイドロッド６８，７０に対するスライド８４，８６の相対的移動が阻止される（又は許容される）。

このように構成されているので、ロック手段９８，１００をロック解除状態にして駆動ハンドル８０を例えば所定方向（又は例えば所定方向と反対方向）に回動すると、この駆動ハンドル８０の回動が駆動伝達機構８２及び駆動連結手段７６を介してねじ軸７４に伝達されて例えば所定方向（又は例えば所定方向と反対方向）に回動され、これによって、ブロック状部材９０とともに移動支持部材８８及びスライド８４，８６が矢印１１０で示す方向（又は矢印１１２で示す方向）に移動される。

次に、図６〜図９を参照して、第１及び第２接続ユニットとして用いる接続ユニット１１の構成と、接続ユニット１１（第１接続ユニット）の先端ユニット１０への接続について説明する。図６において、図示の接続ユニット１１（第１及び第２接続ユニット）は、第１及び第２光ファイバ２７，２９を保護するための接続保護部材１１４を備えている。接続保護部材１１４は径方向内側に配設された内側スリーブ管１２０と、この内側スリーブ管１２０を覆う外側スリーブ管１２２とから構成され、内側及び外側スリーブ管１２０，１２２の一端部に第１閉塞部材１２４が設けられ、それらの他端部に第２閉塞部材１２６が設けられている。第１閉塞部材１２４は、内側及び外側スリーブ管１２０，１２２から軸線方向外方（図６において右方）に突出し、この突出部１２８には更に軸線方向外方に延びる突出挿入部１３０が設けられている。突出部１２８の外周面には雄ねじ部１３２が設けられ、また突出部１２８の端面には一対の連結ピン１３４が設けられている。また、第２閉塞部材１２６は、内側及び外側スリーブ管１２０，１２２から軸線方向外方（図６において左方）に突出し、この突出部１３６には環状凹部１３８が設けられているとともに、この環状凹部１３８の軸線方向外方に装着凹部１４０が設けられ、更にこの突出部１３６の先端部に連結切欠き１３７が設けられている。また、装着凹部１４０には、雌ねじ部１４２が設けられた連結ナット部材１４４が相対回転自在に装着され、第２閉塞部材１２６の外周面に設けられたピン部材１４６によって、連結ナット部材１４４の第２閉塞部材１２６からの離脱が防止される。

この接続ユニット１１を相互に接続する（第１接続ユニットに第２接続ユニットを接続する、又は第２接続ユニットに他の第２接続ユニットを接続する）ときには、図７（図７において、中心線より上側は接続ユニット１１を接続する前の状態を示し、中心線より下側は接続ユニット１１を接続した後の状態を示す）に示すように、一方の接続ユニット１１（第２接続ユニット）の第１閉塞部材１２４の突出挿入部１３０を他方の接続ユニット１１（第１又は第２接続ユニット）の第２閉塞部材１２６に挿入し、第１閉塞部材１２４の連結ピン１３４を第２閉塞部材１２６の連結切欠き１３７にはめ込み、この挿入状態にて第２閉塞部材１２６に装着された連結ナット部材１４４を回動して第１閉塞部材１２４の雄ねじ部１３２に螺着すればよい。かく装着すると、一対の接続ユニット１１が連結ナット部材１４４を介して連結され、一方の接続ユニット１１（第２接続ユニット）の第１閉塞部材１２４と他方の接続ユニット１１（第１又は第２接続ユニット）の第２閉塞部材１２６との間が、第２閉塞部材１２６の内周面に装着された一対の環状シール１４８によって確実に密封シールされる。

計測装置２の先端ユニット１０と接続ユニット１１（第１接続ユニット）とは連結ユニット１６０を介して着脱自在に連結される。図８（図８において、中心線より上側は接続ユニット１１と連結ユニット１６０を接続した状態で示し、中心線より下側は接続ユニット１１を接続していない状態で示す）及び図９を参照して、図示の連結ユニット１６０は筒状の連結部材１６２を備え、この連結部材１６２には軸方向（（図８において左右方向）に貫通して貫通孔１６８が設けられ、第１及び第２光ファイバ２７，２９はこの貫通孔１６８を通して外方に延びる。

連結部材１６２の一端側（先端ユニット１０が接続される側）においては、一端側に向けて、貫通孔１６８の内径が幾分大きい中内径部１７２と、この中内径部１７２よりも内径が幾分大きい第１大内径部１７４が設けられ、中内径部１７２に一対の環状シール１７６が装着されている。

一方、先端ユニット１０の後端側においては、先端保護部材２４（具体的には、金属メッシュチューブ３１）の他端部（後端部）を覆うようにナット部材１７８が装着されているとともに、先端保護部材２４（具体的には、金属メッシュチューブ３１及びフレキシブル管３０）の他端面（後端面）を覆うようにスリーブ状部材１８０が装着される。ナット部材１７８とスリーブ状部材１８０を螺合することによって、先端保護部材２４の他端部にナット部材１７８及びスリーブ状部材１８０が装着され、これらナット部材１７８及びスリーブ状部材１８０と先端保護部材２４との間に、両者を密封固定するための接着剤が介在される。このスリーブ状部材１８０には径方向外方に突出する環状フランジ１８１が一体的に設けられている（図１１も参照）。先端ユニット１０から延びる第１及び第２光ファイバ２７，２９は、連結部材１６２の貫通孔１６８を挿通して延び、この貫通孔１６８に接着剤１７０を充填することによって、連結部材１６２と第１及び第２光ファイバ２７，２９との間が確実に密封される。

また、連結部材１６２の他端側（接続ユニット１１が接続される側）においては、貫通孔１６８の内径が大きい幾分大きい第２大内径部１８６が設けられ、第２大内径部１８６に一対の環状シール１８８が装着されている。更に、連結部材１６２の他端部は、接続ユニット１１（第１及び第２接続ユニット）の他端部外周面（具体的には、第２閉塞部材１２６の外周面）と実質上同様に構成され、その外周面には環状凹部１９０が設けられているとともに、この環状凹部１９０の軸線方向外方に装着凹部１９２が設けられ、更にその他端に連結切欠き１９４が設けられている。また、装着凹部１９２には、雌ねじ部１９６が設けられた連結ナット部材１１９８が相対回転自在に装着され、連結部材１６２外周面に設けられたピン部材２００によって、連結ナット部材１９８の連結部材からの離脱が防止される。

このように構成されているので、先端ユニット１０と連結ユニット１６０とは、先端ユニット１０の後端部（スリーブ状部材１８０の後端部）を連結ユニット１６０の中内径部１７２及び第１大内径部１７４内に挿入することによって連結される。かく挿入すると、スリーブ状部材１８０が連結部材１６２の中内径部１７２及び第１大内径部１７４内に挿入され、中内径部１７２の内周面とスリーブ状部材１８０との間が環状シール１７６によって密封シールされる。

また、接続ユニット１１（第１接続ユニット）と接続ユニット１６０とは、上述したように一対の接続ユニット１１（第１及び第２接続ユニット）を接続するのと同様にして接続される。即ち、図８に示すように、接続ユニット１１の第１閉塞部材１２４の突出挿入部１３０を連結部材１６２の第２大内径部１８６内に挿入し、第１閉塞部材１２４の一対の連結ピン１３４を連結部材１６２の一対の連結切欠き１９４に挿入し、このように挿入した状態において、連結ナット部材１９８を回動させて接続ユニット１１（第１接続ユニット）の第１閉塞部材１２４の雄ねじ部１３２に螺着すればよい。このように接続すると、連結ナット部材１９８を介して接続ユニット１１の接続保護部材１１４と連結ユニット１６０の連結部材１６２とが着脱自在に接続される。

次に、主として図９〜図１３を参照して、上述した計測装置２の検知部１２の配管６内の検知領域Ｒへの挿入操作について説明する。尚、図９〜図１３においては、挿入装置６２などは左右方向（水平方向）に延びているが、実際の現場においては、図１及び図２に示すように、挿入装置６２などは上下方向に延びるように取り付けられる。

先端ユニット１０の検知部１２を配管６内に挿入するときには、図９に示すように、開閉ボール弁１８の弁ハウジング２０２に延長取付管２０４が取り付けられる。弁ハウジング２０２の端部には連結フランジ２０６が設けられ、また延長取付管２０４の一端部にも連結フランジ２０８が設けられ、これら連結フランジ２０６，２０８をボルト２１０及びナット２１２により連結することにより、延長取付管２０４が開閉ボール弁１８を介して放散管１６（挿入管として機能する）の挿入開口部に取り付けられる。この延長取付管２０４の他端部付近には取付フランジ２１４が設けられ、またその他端部には連結フランジ２１５が設けられている。また、挿入装置６２の一方の支持端壁６４には切欠き開口２１４が設けられ、この切欠き開口２１４内に延長取付管２０４が上方から受け入れられ、延長取付管２０４の取付フランジ２１４と挿入装置６２の支持端壁６４とをボルト２１６及びナット２１８により連結することによって、延長取付管２０４に挿入装置６２が取り付けられる。

この挿入装置６２の取付けに際して、内ガイド管２２０の一端側（図９において右側）が延長取付管２０４内に挿入されるとともに、先端ユニット１０が内ガイド管２２０及び延長取付管２０４に挿入される。この挿入状態においては、図１１から理解されるように、延長取付管２０４と内ガイド管２２０との間が、延長取付管２０４の内周面に装着された一対の環状シール２２１によって密封シールされるとともに、連結ユニット１６０と内ガイド管２２０との間が、内ガイド管２２０の内周面に装着された三つの環状シール２２３によって密封シールされ、その検知部１２は延長取付管２０４の基部（開閉ボール弁１８に接続された部位）近傍に位置している。内ガイド管２２０の外径は延長取付管２０４の内径よりも幾分小さく、その他端部には連結フランジ２２２が設けられているとともに、固定用ねじ２２４が螺合されている。連結ユニット１６０は先端ユニット１０に予め連結されており、この連結ユニット１６０の連結部材１６２の環状凹部１９０に内ガイド管２２０の固定用ねじ２２４が作用して固定されている。このように固定用ねじ２２４により連結された連結ユニット１６０内に挿入装置６２の挿入支持突部９６が挿入されてその他端部が保持され、また挿入装置６２の押圧突部９４が、内ガイド管２２０から突出している連結ユニット１６０の連結ナット部材１９８に作用する（尚、連結ユニット１６０の連結ナット部材１９８に代えて、連結部材１６２に作用させるようにしてもよい）。尚、このとき、連結ユニット１６０から延びる第１及び第２光ファイバ２７，２９は、押圧突部９４及び挿入支持突部９６の挿通孔９７を通して横側に導出される。

このように挿入装置６２を取り付けた後に、開閉ボール弁１８を開状態にする。このとき、延長取付管２０４と内ガイド管２２０との間が環状シール２２１によって密封され、また内ガイド管２２０と連結ユニット１６０の連結部材１６２との間が環状シール２２３によって密封されているので、配管６を流れる流体が延長取付管２０４を通して外部に漏出することはない。そして、挿入装置６２のロック手段９８，１００を解除状態にして駆動ハンドル８０を所定方向に回動させる。かくすると、図１０に示すように、駆動ハンドル８０からの回動が駆動伝達機構８２及び駆動連結手段７６を介してねじ軸７４に伝達されて所定方向に回動され、かかるねじ軸７４の回動によって、ブロック状部材９０とともに移動支持部材８８及びスライド８４，８６が矢印１１０で示す方向、即ち挿入管１６側に移動される。このように移動支持部材８８が移動されると、その押圧突部９４が連結ユニット１６０の連結ナット部材１９８に作用し、移動支持部材８８の移動とともに連結ユニット１６０、先端ユニット１０及び内ガイド管２２０が矢印１１０で示す方向に移動される。このように駆動ハンドル８０を回動させて、内ガイド管２２０の連結フランジ２２２が延長取付管２０４の連結フランジ２１５に当接するまで移動させる。この移動の際、配管６内の流体圧力は、図１１から理解されるように、放散管１６（挿入管）及び内ガイド管２２０を通して先端ユニット１０のスリーブ状部材１８０の環状フランジ１８１の両端面に作用するので、この流体による大きな圧力が連結ユニット１６０の挿入の際に大きな負荷として作用することがなく、先端ユニット１０及び連結ユニット１６０の挿入を容易に行うことができる。

そして、内ガイド管２２０の連結フランジ２２２及び延長取付管２０４の連結フランジ２１５をボルト２２６及びナット２２８により連結する。このように連結すると、図１０に示す状態となり、内ガイド管２２０が延長取付管２０４に取り付けられ、その一端側の大部分が内ガイド管２２０内に挿入され、後述する如くして接続ユニット１１（第１及び第２接続ユニット）を挿入する際のガイドとして機能する。また、延長取付管２０４と内ガイド管２２０との間が環状シール２２１によって密封状態に維持され、内ガイド管２２０と連結ユニット１６０との間が環状シール２２３によって密封状態に維持される。

このように先端ユニット１０を挿入したとき検知部１２が配管６の検知領域Ｒに到達したときには、この状態でもって粉塵の濃度検知が行われる。即ち、内ガイド管２２０から突出する連結ユニット１６０の他端部から延びる第１及び第２光ファイバ２７，２９が計測装置本体１４の所定部位に接続され、第１及び第２光ファイバ２７，２９の端面が発光手段５６及び受光手段５８に対向して位置付けられ、発光手段５６からの測定光が第１光ファイバ２７を通して先端ユニット１０の検知部１２に導かれ、またこの検知部１２からに検知光が第２光ファイバ２９を通して計測装置本体１４に導かれ、上述したようにして検知領域Ｒの粉塵の濃度測定が行われる。

先端部ユニット１０を上述したように挿入しても検知部１２が配管６の検知領域Ｒに到達しないときには、連結ユニット１６０に接続ユニット１１（第１接続ユニット）が接続され、この接続ユニット１１を用いて先端ユニット１０の更なる挿入が行われる。接続ユニット１１を接続するときには、駆動ハンドル８０を所定方向と反対方向に回動させてブロック状部材９０、移動支持部材８８及びスライド８４，８６を元の位置に戻し、そして、固定用ねじ２２４を内ガイド管２２０から取り外し、その後、図１１に一部示すとともに図１２に示すように、内ガイド管２２０から突出する連結ユニット１６０の後端部に接続ユニット１１（第１接続ユニット）の一端部を接続する。この接続の際は、第１及び第２光ファイバ２７，２９を押圧突部９４及び挿入支持突部９６の挿通孔９７から外し、接続すべき接続ユニット１１（第１接続ユニット）を通した後、再び、押圧突部９４及び挿入支持突部９６の挿通孔９７を通して横側に導出させ、この状態にて、連結ユニット１６０の連結部材１６２の他端部内に接続ユニット１１の第１閉塞部材１２４の突出挿入部１３０を挿入し、連結ナット部材１９８によって連結ユニット１６０と接続ユニット１１とを連結すればよい。このように連結すると、接続ユニット１１の後端側は、内ガイド管２２０のときと同様に、接続ユニット１１内に挿入装置６２の挿入支持突部９６が挿入されてその他端部が保持され、また挿入装置６２の押圧突部９４が、接続ユニット１１の第２閉塞部材１２６から突出している連結ナット部材１４４に作用する（尚、上述したように、接続ユニット１１の連結ナット部材１４４に代えて、第２閉塞部材１２６に作用させるようにしてもよい）。

このように挿入装置６２を取り付けた後に、再び駆動ハンドル８０を所定方向に回動させる。かくすると、図１３に示すように、駆動ハンドル８０からの回動によってブロック状部材９０、移動支持部材８８及びスライド８４，８６が矢印１１０で示す方向に移動され、移動支持部材８８の押圧突部９４が接続ユニット１１の連結ナット部材１４４に作用し、移動支持部材８８の移動とともに接続ユニット１１、連結ユニット１６０及び先端ユニット１０が矢印１１０で示す方向に移動され、放散管１６を通しての検知部１２の挿入が行われ、この移動支持部材８８の移動は、接続ユニット１１の第２閉塞部材１２６の環状凹部１３６が内ガイド管２２０の固定用ねじ２２４に対応する位置に移動するまで行われる。この移動のときには、図１１から理解されるように、延長取付管２０４と内ガイド管２２０との間は環状シール２２１によって密封シールされ、また内ガイド管２２０と接続ユニット１１との間は環状シール２２３によって密封シールされているので、配管６内を流れる流体が放散管１６を通して外部に漏出することはない。

このように接続ユニット１１（第１接続ユニット）を介して先端ユニット１０を挿入したときに、図２に示すように検知部１２が配管６の検知領域Ｒに到達したときには、上述したと同様にしてこの状態でもって粉塵の濃度検知が行われる。一方、先端ユニット１０の検知部１２が配管６の検知領域Ｒに到達しないときには、挿入した接続ユニット１１（第１接続ユニット）に追加の接続ユニット１１（第２接続ユニット）が接続され、追加の接続ユニット１１を用いて先端ユニット１０の更なる挿入が行われる。追加の接続ユニット１１の接続は、一つ目の接続ユニット１１を挿入を接続するときと同様に行われる。この接続ユニット１１の追加接続は、先端ユニット１０の検知部１２が配管６の検知領域Ｒに挿入されるまで行われる。このようにして先端ユニット１０の挿入が行われ、検知部１２によって検知領域Ｒを流れる流体に含まれた粉塵の濃度測定が上述したようにして行われる。粉塵を計測する際、流体の流れに対して検知部１２を所定の位置関係に保持する必要があるが、この実施形態では、先端ユニット１０の先端保護部材２４がフレキシブル管３０及びこれを覆う金属メッシュチューブ３２から構成されているので、例えば、連結ユニット１６０に接続された接続ユニット１１（第１又は第２接続ユニット）を回動させることによって、先端ユニット１０の検知部１０を容易に回動させることができ、これによって、検知部１２を流体の流れに対して所定の位置関係に容易に位置付けることができ、粉塵の計測を正確に且つ高精度に行うことができる。

上述した実施形態では、計測装置として粉塵の濃度を計測する粉塵計測装置２に適用して説明したが、こような粉塵計測装置に限定されず、配管６によって規定される流体流路８内を流れる流体の流速を検知する流速計測装置にも同様に適用することができる。

図１４は、流速計測装置に適用したときの先端ユニットの構成を示す断面図である。図１４において、この先端ユニット３０２は検知領域に挿入される検知部３０４を備えている。この検知部３０４は円筒状の検知部本体３０６を具備し、この検知部本体３０６の一端部（先端部）に流速センサ３０８が設けられている。この流速センサ３０８は熱電対を利用したサーマルフローセンサから構成され、流速センサ３０８の一方の検知用端子部に第１伝送部材としての第１導電ケーブル３１０が接続され、その他方の検知用端子部に第２伝送部材としての第２導電ケーブル３１２が接続され、第１及び第２導電ケーブル３１０，３１２に流速センサ３０８からの検知電流が流れる。尚、この実施形態では、この流速センサ３０８には第３及び第４導電ケーブル３１４，３１６も接続され、この第３及び第４導電ケーブル３１４，３１６を介して一定加熱用の電流が流速センサ３０８に送給される。

第１〜第４導電ケーブル３１０〜３１６は先端保護部材３１８によって覆われ、先端保護部材３１８は、上述したと同様に、フレキシブル管３２０とこれを覆う金属メッシュチューブ３２２とから構成されている。先端保護部材３１８の一端は検知部本体３０６に接触乃至当接するように設けられ、検知部本体３０６、流速センサ３０８及び先端保護部材３１８の一端部を覆うようにセンサカバー３２４が取り付けられている。このセンサカバー３２４の先部には断面円形状の検知流路３２６が設けられ、この検知流路３２６内に流速センサ３０８のセンサ部が配置され、流速センサ３０８はこの検知流路３２６内を流れる流体の流速、即ち配管内を流れる流体流速を検知する。

この実施形態では、検知部３０４の先端部、具体的にはセンサカバー３２４の先端部が半球状に形成されており、このように半球状に形成することによって放散管（挿入管）を通しての検知部３０４の挿入が容易となり、放散管が曲管の場合にも配管の検知領域まで容易に挿入することができる。

先端ユニット３０２の後端側の構成は、伝送部材の数が異なる点を除いて、基本的に上述した実施形態と略同様の構成である。即ち、先端保護部材３１８（具体的には、金属メッシュチューブ３２２）の後端部にナット部材３２８及びスリーブ状部材３３０が装着され、これらナット部材３２８及びスリーブ状部材３３０が螺合され、ナット部材３２８及びスリーブ状部材３３０と先端保護部材３１８との間に、両者を密封固定するための接着剤が介在される。また、スリーブ状部材３３０の径方向内側には挿入スリーブ３３２が装着され、このスリーブ状部材３３０と挿入スリーブ３３２とが接着剤によって密封固定される。挿入スリーブ３３２はスリーブ状部材３３０から外方に突出し、この突出先端部に保持孔（図示せず）が設けられ、各保持孔に対応する導電ケーブル３１０〜３１６が保持されている。

この流速計測装置においては、先端ユニット３０２の後端部に連結ユニットが接続され、この連結ユニットの後端部に、必要に応じて接続ユニットが着脱自在に連結されるように構成され、連結ユニット及び接続ユニットの基本的構成は、次の点を除いて、上述した連結ユニット１６０及び接続ユニット１１と実質上同一である。即ち、流速センサ３０８としてサーマルフローセンサを用いていることに関連して、先端ユニット３０２では、流速センサ３０８からの検知電流（検知信号）伝送するための第１及び第２導電ケーブル３１０，３１２と、流速センサ３０８に加熱用の電流を送給するための第３及び第４導電ケーブル３１４，３１６が用いられている。

以上、本発明に従う計測装置を粉塵計測装置、流速計測装置に提供して説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

例えば、上述した実施形態では、配管６からの流体圧力を受ける環状フランジ１８１を先端ユニット１０側に設けているが、連結ユニット１６０側、具体的には連結部材１６２に設けるようにしてもよい。

配管及び配管に接続された挿入管を簡略的に示す断面図。図１の配管の検知領域に挿入管を通して測定装置の検知部を挿入した状態を簡略的に示す断面図。測定装置の検知部を示す断面図。接続ユニットを挿入するための挿入装置を示す平面図。図４の挿入装置を示す正面図。接続ユニットの接続保護部材を示す断面図。一対の接続ユニットの接続操作を説明するための部分断面図。先端ユニットと連結ユニットとの接続と、連結ユニットと接続ユニットとの接続の操作を説明するための断面図。挿入管に延長取付管を介して挿入装置を取り付けた状態を示す断面図。挿入装置によってガイド管を挿入した状態を示す断面図。挿入装置によってガイド管を挿入する状態と、挿入装置によって更に接続ユニットを挿入する状態を説明するための断面図。追加接続の接続ユニットを挿入装置に取り付けた状態を示す断面図。追加接続の接続ユニットを挿入装置によって挿入した状態を示す断面図。流速計測装置に適用した場合における先端ユニットを示す断面図。

符号の説明

２粉塵計測装置
６配管
１０先端ユニット
１１接続ユニット
１４計測装置本体
２４先端保護部材
２６，２８伝送部材
２７，２９光ファイバ
３２照射部
３４受光部
５８濃度演算手段
６２挿入装置
１１４接続保護部材
１６０連結ユニット
１６２連結部材
２０４延長取付管
２２０内ガイド管
Ｒ検知領域

Claims

検知対象を計測するための検知部を挿入管を通して検知領域に導いて検知対象を計測する計測装置であって、
前記検知部が設けられた先端ユニットと、前記先端ユニットに装着された連結ユニットと、前記連結ユニットに着脱自在に連結される第１接続ユニットと、前記検知部からの検知信号を所要の通りに処理するための信号処理手段と、前記検知部と前記処理手段とを接続するための第１及び第２伝送部材と、を具備しており、
前記先端ユニットは前記第１及び第２伝送部材を覆う先端保護部材を備え、前記先端保護部材並びに前記第１及び第２伝送部材は可撓性を有しており、
前記第１及び第２伝送部材は前記先端ユニットから前記連結ユニットを通して外方に延び、前記連結ユニットにおいて前記連結ユニットと前記第１及び第２伝送部材との間が密封されており、
前記連結ユニットに前記第１接続ユニットを着脱自在に連結するときには、前記第１及び第２伝送部材を前記第１接続ユニットに通した後に、前記第１接続ユニットが前記連結ユニットに連結されることを特徴とする計測装置。
前記第１接続ユニットには第２接続ユニットが着脱自在に連結されるように構成され、前記第１及び第２接続ユニットは、径方向内側に配設された内側スリーブ管と、前記内側スリーブ管を覆う外側スリーブ管とから構成され、前記第１及び第２接続ユニットの一端側においては、前記内側スリーブ管及び前記外側スリーブ管の一端部間を閉塞するための第１閉塞部材が設けられ、また前記第１及び第２接続ユニットの他端側においては、前記内側スリーブ管及び前記外側スリーブ管の他端部間を閉塞するための第２閉塞部材が設けられ、前記第１接続ユニットに前記第２接続ユニットを着脱自在に連結するときには、前記第１及び第２伝送部材を前記第２接続ユニットに通した後に、前記第２接続ユニットが前記第１接続ユニットに連結されることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
前記挿入管の挿入開口部には、取付フランジ及び連結フランジが設けられた延長取付管が取り付けられ、前記取付フランジに前記第１及び第２接続ユニットを挿入するための挿入装置が取り付けられ、前記挿入装置を用いて連結フランジを有するガイド管が挿入され、前記延長取付管の前記連結フランジと前記ガイド管の前記連結フランジとを連結した後に、前記挿入装置を用いて前記第１及び第２接続ユニットが前記ガイド管内を通して挿入されることを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
計測装置は前記検知領域を流れる流体に含まれた粉塵の濃度を計測するための粉塵計測装置であり、前記第１及び第２伝送部材は光を伝送する光ファイバであり、前記検知領域に向けて照射される光は、前記信号処理手段から前記第１伝送部材を通して前記検知部に伝送され、前記検知領域から反射された検知光は、前記第２伝送部材を通して前記信号処理手段に伝送されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の計測装置。
前記先端ユニットの前記先端保護部材は、前記第１及び第２伝送部材を覆うフレキシブル管と、前記フレキシブル管を覆う金属メッシュチューブから構成されていることを特徴とする請求項４に記載の計測装置。
前記連結ユニットは、前記先端ユニットと前記第１接続ユニットとを連結するための連結部材を備え、前記連結部材又は前記先端ユニットには環状フランジが設けられ、前記環状フランジより後端側の前記連結部材がこの環状フランジよりも小径に形成され、前記検知領域の流体圧力が前記挿入管を通して前記環状フランジの裏側に作用するように構成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の計測装置。
計測装置は前記検知領域を流れる流体の流速を計測するための流速計測装置であり、前記検知部に流速を検知する流速センサが設けられ、前記第１及び第２伝送部材は電流を伝送する導電ケーブルであり、前記流速センサの一方の端子部は前記第１伝送部材を介して前記信号処理手段に接続され、前記流速センサの他方の端子部は前記第２伝送部材を通して前記信号処理手段に接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の計測装置。
前記流速センサはサーマルフローセンサから構成され、前記検知部には検知流路が設けられ、前記検知流路に前記サーマルフローセンサが配設され、更に前記検知部の先端部が半球状に構成されていることを特徴とする請求項７に記載の計測装置。