JP2007285321A - 流体輸送ホース - Google Patents

Abstract

【課題】歪センサに、耐熱性および耐圧性を付与することを不要とするとともに、歪センサの着脱、修理、交換その他の作業を、ホース本体に何の影響をも及ぼすことなく、簡単かつ容易に行うことができる流体輸送ホースを提供する。
【解決手段】ホース全体２と、円筒状部分８の、そのホース本体２内への挿入姿勢でホース本体２のそれぞれの端部分に取付けた一対の連結フランジ３とを具えるものであり、少なくとも一方の連結フランジ３で、それの円筒状部分８の、ホース本体２からの露出部の外周面に歪センサ２５を配設してなる。
【選択図】図２

Description

この発明は、たとえば、複数本を連結してホースラインを形成し、液体とすることができる流体を輸送するのに好適な流体輸送ホース、なかでも、ホースに発生した歪を検出するための歪センサの取付け構造に関するものであり、とくには、歪センサの着脱、交換等を簡単かつ容易に行うことができる技術を提案するものである。

たとえば、沖合に係留されたタンカー等に対して、原油、精製油その他の液体を荷積みし、または荷下しするために使用される、複数本の流体輸送ホースを相互に連結してなるホースラインは、水上、水中または水底に敷設されて、タンカーとブイまたは岸壁施設との間、ブイと岸壁施設との間等を連続して、それらの間で液体を送給するべく機能する。

このようなホースラインは、たとえば、それの不使用状態の下では、波、風等の影響および、曳航時の水の抵抗その他によって、また、それの使用時および、液体の送給停止時には、輸送流体の輸送圧力によって変形を受けることから、ホースライン、ひいては、それを構成する各個の輸送ホースの、歪履歴に起因する応力劣化は不可避なものである。

しかるに、この種の劣化は、流体輸送ホースそれ自体の外観目視検査によっては識別不能である一方で、その輸送ホースを、それの寿命が尽きるまで使用するときは、ホースの破損に起因する輸送流体の洩出、ひいては、広範な海上汚損が免れないことから、従来は、経験則に基いて、一定期間使用したホースについては、各個のホースについての具体的な劣化程度のいかんにかかわらず、廃棄等の処分とすることを余儀なくされていた。

そこで、使用中のそれぞれの流体輸送ホースの各個について、交換時期を的確に推定することを目的として、特許文献１に開示されているような流体輸送ホースが提案されている。

この流体輸送ホースは、ホース本体と、その両端に取付けたフランジとを具えるものにおいて、取付けフランジに設けられてホース本体内に挿入される円筒部の外周面に、ホース本体に埋設した耐圧コード層の端部を、その外周面上に配設したリング部を介して保留させるとともに、中間ゴムの外皮ゴム層、カバーゴム層等をもって覆われる円筒部外周面に、ホース内に生じる応力を検知して、その応力値に応じた電気信号を出力する応力検知センサおよび、所定周波数の電磁波信号によって、自身の記憶部内の情報にアクセスするトランスポンダを配設したものである。

このようなホースでは、ホースの内部に生じた応力を、応力検知センサによって検知するとともに、トランスポンダの情報記憶手段に出力して、その情報記憶手段で、所定の閾値以上の応力値を記憶しておくことで、ホースの保守作業員が、トランスポンダの情報記憶手段内に蓄積されている情報にアクセスすることにより、ホースの内部に、閾値以上の応力が生じた回数、日時、応力の大きさ等を知ることができるとする。
特開平１１−１５３２８４号公報

しかるにこの従来技術では、取付けフランジの円筒部の外周面上に配設した応力検知センサおよびトランスポンダを、中間ゴムの外皮ゴム層およびカバーゴム層等の内部に埋設することとしており、それらの応力検知センサ等は、輸送ホースの製造工程の途中で、取付けフランジの円筒部に配設することが必要になるため、それらの応力検知センサ等に、成型されたホースの加硫成形時の加熱および加圧力に対抗できるだけの耐熱性および耐圧性を付与することが必要になる他、応力検知センサおよびトランスポンダの修理、交換等に当っては、中間ゴムの外皮ゴム層およびカバーゴム層等を、それら自身には損傷等がないにもかかわらず、円筒部から一旦剥離させることが必要になり、修理、交換等の完了後は、それらを再び液密に、かつ所定の耐圧性をもって埋め込むことが必要になるという問題があった。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、歪センサ等に、耐熱性および耐圧性を付与することを不要とするとともに、歪センサ等の着脱、修理、交換その他の作業を、ホース本体に何の影響をも及ぼすことなく、簡単かつ容易に行うことができる流体輸送ホースを提供するにある。

この発明に係る流体輸送ホースは、複数枚の耐圧補強層等を具えるホース本体と、このホース本体内への円筒状部分の挿入姿勢で、ホース本体のそれぞれの端部分に取付けた一対の連結フランジとを具えるものであって、少なくとも一方の連結フランジで、それの円筒状部分の、ホース本体からの露出部の外周面に、少なくとも歪センサを、ホース本体から独立させて配設し、好適には、その歪センサを、高分子材料等からなる防水手段をもって保護したものである。

ここで好ましくは、歪センサを、円筒状部分から半径方向外方へ突出させて設けた剛性保護部材の突出基部に配設し、また好ましくは、この剛性保護部材の、連結フランジ軸線を含む半径方向断面内での形状を、歪センサを庇状に蓋うＬ字状とし、より好ましくは、このＬ字状の剛性保護部材を、連結フランジのフランジ部分側へ庇状に突出する姿勢で配設する。

ところで、歪センサは、円筒状部分の、円周方向に等間隔をおく少なくとも四個所に配設することが好ましい。

なお、以上のようにして配設される歪センサに対しては、円筒状部分の半径方向の内もしくは外に隣接させて、または、それの軸線方向に隣接させて情報処理部材を配設することもできる。

そしてまた好ましくは、剛性保護部材を、円筒状部分の全周にわたって連続させて設ける。

この発明に係る流体輸送ホースでは、連結フランジの円筒状部分の、ホース本体からの露出部外周面に、流体輸送ホース、直接的には、連結フランジに発生する歪を検出する歪センサを、ホース本体から独立させて配設する構造を採用することで、ホース本体に対する加硫成形の終了後に、その歪センサを、円筒状部分の所定の位置に取付けることができるので、歪センサに耐熱性および耐圧性を付与することが不要になる他、一旦取付けた歪センサの、修理、交換等をホース本体に何の影響をも及ぼすことなく、簡易に、かつ迅速に行うことができる。

なおここで、歪センサを、高分子材料等からなる防水手段をもって保護するときは、そのセンサの修理、交換等に当って、その防水手段の脱着は必要になるも、防水手段をそれ自体は、ホース本体の耐圧性その他の性能とは全く無関係であるので、その脱着は比較的容易に行うことができる。

またこの場合は、防水手段に高い剛性を付与することで、歪センサを、ホース同士の衝突、異物との衝突等から有効に保護することができる。

ところで、円筒状部分に取付けた歪センサを、そこへの外力の作用等からより有効に保護するためには、その歪センサを、円筒状部分から半径方向外方へ突出させて設けた剛性保護部材の突出基部に配設して、その剛性保護部材に各種の外力を支持させることが効果的である。

そしてこの場合は、剛性保護部材の半径方向断面形状を、歪センサを庇状に蓋うＬ字状とすることにより、その剛性保護部材に、より広い範囲にわたる外力支持機能を発揮させ得る利点がある。

またここで、このようなＬ字状の剛性保護部材は、連結フランジのフランジ部分側へ庇状に突出する姿勢で設けることが、歪センサの脱着作業等を容易にするとともに、円筒状部分の、ホース本体からの露出部と、非露出部との境界を明確にし、そして、ホース本体の変形に起因する外力の、その保護部材による十分なる支持を実現する上等で好適である。

そしてさらに、歪センサを、円筒状部分の周方向に等間隔をおく四個所以上に配設したときは、たとえば、水面上に浮いた流体輸送ホース、ひいては、ホースラインが、水平面内で曲げ変形を受けた場合および、垂直面内で曲げ変形を受けた場合等の、それぞれの方向の発生歪を十分に正確に検出することができる。

また、歪センサに隣接されて、たとえば、中央処理部（ＣＰＵ）と、時計部と、記憶部とを具える情報処理部材を配設した場合には、その情報処理部材の修理、交換等をもまた、ホース本体に何の影響をも及ぼすことなく行うことができる。
ここで、このような情報処理部材では、記憶部に、それぞれの歪センサで検出した歪量、応力値等を時刻データとともに記憶させ、また、中央処理部で、その記憶情報に所要の処理を施すことができる。

なお、剛性保護部材を、円筒状部材の全周にわたって連続させて設けたときは、円周方向の所要の位置に、所要の個数の歪センサを、たとえば現場施工等によっても、所期した通りに簡易に配設することができる。

図１はこの発明に係る流体輸送ホースの適用例を示す略線斜視図であり、図中１は、この発明に係る流体輸送ホースを示し、２はそれのホース本体を、そして３は、各ホース本体２のそれぞれの端部分に取付けた一対の連結フランジをそれぞれ示す。

流体輸送ホース１は通常、それの十数本〜数十本を連結フランジ２によって相互連結されて、図示のようなホースライン４を形成し、このホースライン４は、たとえば、その一端をタンカー５に、他端を一点係留ブイ６にそれぞれ連結することで、ブイ下ホース７および、図示しない海底パイプを介して、原油、精製油等の液体その他の流体を、タンカー５と岸壁施設との間で、荷積みし、または荷下しするために用いることができる。

なお、ここでは海面上に浮かぶ流体輸送ホース１は、それ自体が浮力材を具えるエバーフロートホースとすることができる他、浮力材を着脱自在とした、いわゆるビーズフロートホースとすることもでき、この後者のホースでは、浮力材の着脱作業が必須となるも、ホースの外径を小さく抑えることができる他、浮力の大小を所要に応じて適宜に選択することができる。

図２は、後者のタイプとした流体輸送ホース１の一方の端部分を、それの中心軸線を含む半径方向断面で示す要部断面図である。
図示のこの流体輸送ホース１は、連結フランジ３の円筒状部分８の、ホース本体２内への挿入姿勢の下で、ホース本体２の内面ゴム層９を、その円筒状部分８の外周面に加硫接着させ、また、この内面ゴム９の外周側に順次配設した三枚の耐圧補強層１０、１１、１２のそれぞれの端部分を、円筒状部分８の中間位置に設けた三条のそれぞれの環状リブ１３、１４、１５に対して、それぞれの締付ワイヤ１６、１７、１８の周りに巻返すことにより固定し、そして、耐圧補強層１１、１２間に、ボディワイヤ１９をヘリカル状に埋設してなる中間ゴム層２０を介装するとともに、最外側の耐圧補強層１２の外周側に外皮ゴム層２１を積層し、さらに、この外皮ゴム層２１および、それぞれの間ゴム２２を円筒状部分８に加硫接着させることを基本構造とするものである。

そしてこの図に示すところでは、断面形状がＬ字状をなす剛性保護部材２３を、円筒状部材８の外周面から半径方向外方へ突出させて設けるとともに、この剛性保護部材２３の配設形態を、それの折曲端部分２３ａが、連結フランジ３のフランジ部分２４側へ庇状に突出する姿勢とする。
このような剛性保護部材２３は、円筒状部分８の円周方向に所定の間隔をおいて複数個配設し得ることはもちろんであるが、好ましくは、一の保護部材２３を、円筒状部分８の全周にわたって連続させて設ける。

ところでこの図では、外皮ゴム層２１を、最も軸端側の環状リブ１５よりフランジ部分２４側で円筒状部分８に加硫接着させるとともに、円筒状部分８の全周にわたって連続する剛性保護部材２３の、半径方向外方への突出部分２３ｂにもまた加硫接着させ、これによって、外皮ゴム層２１、ひいては、ホース本体２の、連結フランジ３への固着強度を高めているも、その外皮ゴム層２１は、図に仮想線で示すように、円筒状部分８の周面だけに加硫接着させることもできる。

さらにここでは、円筒状部分８の外周面上で、剛性保護部材２３の突出部分２３ｂの、フランジ部分２４側に隣接する位置に、それの折曲端部分２３ａに庇状に蓋われる歪センサ２５を、好ましくは、円周方向に等間隔をおいた四個所以上、たとえば四個所に固着させて配置する。

これらの四個の歪センサ２５は、たとえば、流体輸送ホース１の、水平面内および垂直面内でのそれぞれの曲げ変形に対して、引張り歪みおよび圧縮歪みのそれぞれを検出するべく機能することができる。
従ってここでは、直径方向に対抗する六個所以上に歪センサ２５を配設することで、流体輸送ホース１９、他の面内での曲げ変形に起因する歪をもまた有効に検出することができる。

このようにして配設される歪センサ２５は、高分子材料その他からなる防水手段２６によってその全体をカバーすることが好ましい。

なお、図示はしないが、以上のような輸送ホース１においては、そもそもが耐熱性および耐圧性に乏しく、また、ホース本体２に比して故障等の発生のおそれの高い、たとえば、中央処理部、時計部、記憶部等を具える情報処理部材を、歪センサ２５に対し、たとえば円筒状部分８の半径方向の内もしくは外に、または、軸線方向の内もしくは外に隣接させて配設することもできる。

以上のような構成を具える流体輸送ホース１は、剛性保護部材２３を取付ける前の、もしくは取付けた後の、連結フランジ３と、ホース本体２との加硫接着等の後、所要の個所に歪センサ２５等を固着するとともに、防水処理等を施すことによって製造することができる。
なおこの場合、歪センサ２５への電力の供給や、歪センサ２５からの出力信号の取出しのための配線は、たとえば外皮ゴム層２１内に埋設することができ、このような配線の遊端は、たとえば、最寄りのフランジ部分２４に配置したターミナルコネクタに接続することができる。このことによれば、直列的に連結した全ての流体輸送ホース１の歪センサ２５に対して、一点係留ブイ６から電力を供給したり、それぞれの歪センサ２５からの信号を一点係留ブイ６に集めたりすることができる。

このような流体輸送ホース１の各歪センサ２５からの出力情報の管理は、たとえば図３に示すように、ホースライン４の一端の流体輸送ホース１の連結フランジ３を一点係留ブイ６の連結部２７に連結した状態で、その係留ブイ６内に配設した、図４にブロック線図で例示するような管理システムを用いることにより行うことができる。
この管理システムは、流体輸送ホース１からの配線が接続された連結部２７のターミナルコネクタ２８を介して、各流体輸送ホース１の歪センサ２５から伝達される情報を集積する情報集積装置２９と、この情報集積装置２９を作動させるとともに、配線を介して流体輸送ホース１の歪センサ２５および情報処理部材に電力を供給する電源装置３０とを具える他、たとえば、一点係留ブイ６の上面に設けられて、携帯型のコンピュータ３１を接続して、情報集積装置２９に集積されている各歪センサ２５からの情報をデータとして外部に取出すための外部接続部３２を具える。なお、この外部接続部３２は、常時は防水キャップ等にて覆われる。

ここにおいて、情報集積装置２９は、連結部２７のターミナルコネクタ２８から各流体輸送ホース１の情報処理部材に対して、各歪センサ２５の情報を読み出す指示を出して情報処理部材から情報を集積する中央処理部（ＣＰＵ）３３と、各流体輸送ホース１から伝達された信号を記録する記録部３４とを具えている。

なお、電源装置３０には、ソーラーバッテリーやバッテリーを用いることも可能であり、ソーラーバッテリーを用いた場合には、太陽光により常時充電が行われるので、各流体輸送ホース１の歪センサ２５に、連続して電力を供給でき、各流体輸送ホース１において、ホース内に生ずる歪を連続的に検出することができる。

このような管理システムによれば、係留施設である一点係留ブイ６に、各流体輸送ホース１の歪センサ２５に電力を供給するための電源装置３０を設置するので、各流体輸送ホース１に電源装置を備える場合と比べて、大きな電力を歪センサに安定して供給できて、流体輸送ホースの情報を安定して得ることができる。
さらに、係留施設にのみ電源装置３０を設置するので、各流体輸送ホース１に電源装置を具える場合と比べて、電源装置のメンテナンスが容易になる利点がある。

このような情報管理システムの動作を図４を参照して以下に説明する。
各流体輸送ホース１内の歪センサ２５は、流体輸送ホース１内の歪を常時検出しており、たとえば、ホース内の情報処理部材の中央処理部は、歪センサ２５が最小設定値以上の歪を検出した時は、そのときの応力値を時計部の時刻データと共に記憶部に記憶する。

情報集積装置２９の中央処理部３３は、記憶部３４に記憶されているプログラムを呼び出して実行し、一定周期で配線を介して各流体輸送ホース１の情報処理部材に順に固有の識別情報と情報読み出し命令を出力する。

各流体輸送ホース１の情報処理部材は、配線から固有の識別情報と情報読み出し命令を受信し、受信した固有の識別情報と情報処理部材内の記憶部に記憶されている流体輸送ホース１の固有の識別情報と比較し、識別情報が一致すれば、一致した流体輸送ホース１の情報処理部材は、記憶部から、歪の情報を時刻データの情報と共に読み出し処理を行い、これらの情報を固有の識別情報と共に配線を介して一点係留ブイ６の情報集積装置２９に出力する。

情報集積装置２９の中央処理部３３は、各流体輸送ホース１から歪の情報および時刻データの情報を受信すると、記憶部３４に流体輸送ホース毎にその情報を記憶する。
このようにして、記憶部３４には、流体輸送ホース毎に各センサ２５の情報を過去の一定期間にわたって記憶しておく。

この情報を、流体輸送ホースの保守作業員が、船でブイ６まで行って、ブイ６の外部接続部３２に情報取得手段である携帯型のコンピュータ３１を接続して、コンピュータ３１内に取り込む。そして、コンピュータ３１が、この情報を表示部に表示することにより、異常な、または多数回の外力が加わった流体輸送ホース１を検知することができ、これに基づいて流体輸送ホース１が破損する前の適当な時期に新しいホースに交換することが可能となる。

このようにここでは、保守作業員が、個々の流体輸送ホース１に近づいて、個々の流体輸送ホース１から歪センサ２５の情報を読み出す必要がなく、一点係留ブイ６から流体輸送ホースの情報を一括して読み出して、破損の生じるおそれのある流体輸送ホース１を検知することができるので、保守作業員の作業時間を少なくし、労力を軽減することができる。

なおここで、図示のような管理システムの外部接続部３２の代わりに、送受信装置を設け、中央処理装置２９から出力される歪センサ２５からの情報を無線によって、陸上に設置された送受信装置を経由して外部の情報取得手段であるコンピュータに出力することもできる。
この場合、送受信装置には、電源装置３０から電力が供給される。ここにおいて、ブイ側および陸上側のそれぞれの送受信装置には携帯電話機を用いることも可能であり、これらの送受信装置を用いた場合には、一点係留ブイ６から流体輸送ホース１の情報を一括して読み出すことによって、保守作業員の作業時間をより少なくして労力を軽減するだけでなく、一点係留ブイ６から無線により直ちに送受信装置を介してコンピュータに情報が送られてくるので、異常な外力、多数回の外力等が加わった流体輸送ホース１をリアルタイムに検知することができる。

ところで、以上のような情報管理システムは、連結した複数本の流体輸送ホースの全てが一個以上の歪センサを具える場合のほか、一本おきの流体輸送ホースに歪センサを設ける場合や、二本おきのホースにセンサを設ける場合についても適用することができ、必要に応じて、複数本のホースのうちの少なくとも一本のホースがセンサを具える場合であっても適用することができる。

以上、流体輸送ホースを、浮力材を着脱するタイプのものとした場合について説明したが、この発明は、常時浮上したまま使用するフローティングタイプの流体輸送ホースおよび、海面下で使用するサブマリンタイプや、使用時には海面に浮かせ、非使用時には海底に沈めておく浮沈タイプの流体輸送ホースにも適用することができる。

また、この発明は、陸上のタンク等と繋がれた、海底に敷設若しくは埋設された海底パイプと一点係留ブイとの間に使用されているブイ下ホースにも適用することができる。

流体輸送ホースによるホースラインの形成例を示す略線斜視図である。 この発明の実施形態を、中心軸線を含む半径方向断面で示す要部断面図である。 ホースラインの一端の、係留ブイへの連結部を示す部分拡大図である。 流体輸送ホースの情報管理システムを例示するブロック線図である。

符号の説明

１ 流体輸送ホース
２ ホース本体
３ 連結フランジ
４ ホースライン
５ タンカー
６ 一点係留ブイ
７ ブイ下ホース
８ 円筒状部分
９ 内面ゴム層
10、11、12 耐圧補強層
13、14、15 環状リブ
16、17、18 締付ワイヤ
19 ボディワイヤ
20 中間ゴム層
21 外皮ゴム層
22 間ゴム
23 剛性保護部材
23a 折曲端部分
23b 突出部分
24 フランジ部
25 歪センサ
26 防水手段
27 連結部
28 ターミナルコネクタ
29 情報集積装置
30 電源装置
31 コンピュータ
32 外部接続部
33 中央処理部
34 記憶部

Claims (7)

1. ホース本体と、円筒状部分の、そのホース本体内への挿入姿勢でホース本体のそれぞれの端部分に取付けた一対の連結フランジとを具える流体輸送ホースであって、
   少なくとも一方の連結フランジで、それの円筒状部分の、ホース本体からの露出部の外周面に歪センサを配設してなる流体輸送ホース。
2. 円筒状部分から半径方向外方へ突出させて設けた剛性保護部材の突出基部に歪センサを配設してなる請求項１に記載の流体輸送ホース。
3. 剛性保護部材の、連結フランジ軸線を含む半径方向断面内での形状を、歪センサを庇状に蓋うＬ字状としてなる請求項２に記載の流体輸送ホース。
4. Ｌ字状の剛性保護部材を、連結フランジのフランジ部分側へ庇状に突出する姿勢で設けてなる請求３に記載の流体輸送ホース。
5. 円筒状部分の、円周方向に等間隔をおく少なくとも四個所に歪センサを配設してなる請求項１〜４のいずれかに記載の流体輸送ホース。
6. 歪センサに隣接させて情報処理部材を配設してなる請求項１〜５のいずれかに記載の流体輸送ホース。
7. 剛性保護部材を円筒状部分の全周にわたって連続させて設けてなる請求項２〜６のいずれかに記載の流体輸送ホース。

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