(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入光端と出光端を有する光ファイバを内部にレジンと一体に配設したレジンライナと、前記入光端近傍に配設されパルス状の光を発光する光源部と、該光源部と前記入光端の間に設けられ光源光に交差するように配設されたハーフミラーと、前記光源部からの光を反射した前記ハーフミラーからの光を受光する第１センサと、前記光ファイバからの戻り光を反射した前記ハーフミラーからの光を受光する第２センサと、前記第１センサと前記第２センサの検出値から前記レジンライナの異常を検知する異常検知部とを備えたことを特徴とするレジンライナ異常検知装置。
【請求項２】
前記異常検知部は前記第１センサと前記第２センサの検出データの時間差から前記レジンライナの異常発生位置を検知することを特徴とする請求項１記載のレジンライナ異常検知装置。
【請求項３】
入光端と出光端を有する光ファイバを内部にレジンと一体に配設したレジンライナと、前記入光端近傍に配設されトリガ信号によりパルス状の光を発光する光源部と、該光源部と前記入光端の間に設けられ光源光に交差するように配設されたハーフミラーと、前記光ファイバからの戻り光を反射した前記ハーフミラーからの光を受光するセンサと、前記トリガ信号と前記センサの検出値から前記レジンライナの異常を検知する異常検知部とを備えたことを特徴とするレジンライナ異常検知装置。
【請求項４】
前記異常検知部は前記トリガ信号と前記センサの検出データの時間差から前記レジンライナの異常発生位置を検知することを特徴とする請求項３記載のレジンライナ異常検知装置。
【請求項５】
入光端と出光端を有する光ファイバを内部にレジンと一体に配設したレジンライナと、前記入光端へ光を照射する光源部と、前記出光端に接続し受光した光の変化を検知する検知部とを備え、
前記光ファイバはほぼ平行に複数本配設され、各入光端には前記光源部より光が入射され、各出光端は前記検知部に接続されていることを特徴とするレジンライナ異常検知装置。
【請求項６】
前記レジンライナは円筒形であり、前記光ファイバがらせん状に巻かれていることを特徴とする請求項１記載のレジンライナ異常検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレジン製のライナの異常を検出するレジンライナ異常検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転機械などは軸心を正確に据え付けるため、ライナが使用されている。従来は金属製のライナが用いられてきたが、最近レジン（合成樹脂）製のライナが用いられるようになってきた。レジンライナは成形性に優れており、かつ腐食に強いという特長がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
レジンライナは弾性に富むが、異常な荷重が加わった場合や繰り返し荷重により異常な疲労が生じた場合は、亀裂や大きな変形が生じることがある。このような亀裂や大きな変形は液体浸透検査や目視などによって検出可能であるが、ライナの場合、このような検査や目視ができない場所に設置されていることが多く、検査できない場合が多かった。また検査ができる場所に設置されているものでも、定期的な検査しか行われないため、亀裂や大きな変形が発生してもかなりの期間放置されていた。
【０００４】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、レジンライナの亀裂や大きな変形の発生を直ちに確実に検知する装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、入光端と出光端を有した光ファイバを内部にレジンと一体に配設したレジンライナと、前記入光端近傍に配設されパルス状の光を発光する光源部と、該光源部と前記入光端の間に設けられ光源光に交差するように配設されたハーフミラーと、前記光源部からの光を反射した前記ハーフミラーからの光を受光する第１センサと、前記光ファイバからの戻り光を反射した前記ハーフミラーからの光を受光する第２センサと、前記第１センサと前記第２センサの検出値から前記レジンライナの異常を検知する異常検知部とを備える。
【０００６】
レジンライナに亀裂が生じるとその亀裂近傍に配設された光ファイバに歪みや亀裂などが入る。このような状態になるとその位置で光源から入ってきた光は反射されて入光端に戻るものも発生する。光源部より出射したパルス状の光の一部はハーフミラーで反射されて第１センサに入りパルスが検出される。また残りの光はハーフミラーを透過して光ファイバに入り、光ファイバが正常であれば出光端へ出射されるが、異常部があるとそこで光の一部は反射され、光ファイバ内を戻りハーフミラーで反射されて第２センサに入り、第２センサでパルス状の光を検出する。光源部から発光するパルスの間隔を光が光ファイバを往復する時間より多少長くしておく。第１センサでは光源部の発光するパルスを全て検出している。レジンライナに亀裂が生じると光ファイバに異常が生じパルス光の反射が生じ第２センサにパルスが検出される。異常検知部では第１センサと第２センサの出力を監視しており、第２センサでパルスを検出するとレジンライナに亀裂が発生したことを検知する。
【０００７】
請求項２の発明では、前記異常検知部は前記第１センサと前記第２センサの検出データの時間差から前記レジンライナの異常発生位置を検知する。
【０００８】
請求項２の発明で、第１センサでパルスを検出した時と第２センサでパルスを検出した時間差は、ハーフミラーから第１センサおよび第２センサまでの光路を同じとすれば、光ファイバの入光端と異常発生部との往復時間となる。この往復時間に光の速度を乗ずれば往復距離がわかり、この距離からレジンライナの亀裂発生位置を検知できる。
【０００９】
請求項３の発明では、入光端と出光端を有する光ファイバを内部にレジンと一体に配設したレジンライナと、前記入光端近傍に配設されトリガ信号によりパルス状の光を発光する光源部と、該光源部と前記入光端の間に設けられ光源光に交差するように配設されたハーフミラーと、前記光ファイバからの戻り光を反射した前記ハーフミラーからの光を受光するセンサと、前記トリガ信号と前記センサの検出値から前記レジンライナの異常を検知する異常検知部とを備えたものである。
【００１０】
本発明は請求項１の発明の第１センサからのパルス光に代えて、光源部３でパルス光を発光するトリガ信号を用いたものである。異常検出部ではトリガ信号検出後、センサからのパルス検出信号を監視しており光ファイバの往復時間を経過してもパルス信号を検出しないときは、レジンライナは正常とし、検出したときは異常が発生したものとする。
【００１１】
請求項４の発明では、前記異常検知部は前記トリガ信号と前記センサの検出データの時間差から前記レジンライナの異常発生位置を検知する。
【００１２】
レジンライナに異常が発生すると光ファイバにも異常が発生しその位置でパルス光が反射され、さらにハーフミラーで反射されてセンサに検知される。トリガ信号とセンサの検出データとの時間差から光ファイバの往復距離が分かり、異常発生位置を検出することができる。
【００１３】
請求項５の発明では、入光端と出光端を有する光ファイバを内部にレジンと一体に配設したレジンライナと、前記入光端へ光を照射する光源部と、前記出光端に接続し受光した光の変化を検知する検知部とを備え、前記光ファイバはほぼ平行に複数本配設され、各入光端には前記光源部より光が入射され、各出光端は前記検知部に接続されている。
【００１４】
光ファイバは曲がり部の半径が小さいと光が洩れたりして正常に光を伝達できなくなる。このためレジンライナの寸法が小さい時は光ファイバを曲げず平行に複数並べ、レジンライナ内に広く分布するようにする。レジンライナの形状が矩形である場合、このように光ファイバを配置するとレジンライナの亀裂を正確に検知することができる。
【００１５】
請求項６の発明では、前記レジンライナは円筒形であり、前記光ファイバがらせん状に巻かれている。
【００１６】
円筒形のライナの場合、らせん状に光ファイバを巻くことにより１本の光ファイバで全体を覆うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は第１実施の形態を示すブロック図である。レジンライナ１は矩形で厚みがあり、中心に光ファイバ２が埋め込まれレジンと一体になっている。光ファイバ２の入光端２ａは光源部３に接続されている。光源部３はレーザダイオードが設けられ一定の強さで発光する。光ファイバ２の出光端２ｂは検知部４と接続されている。検知部４にはフォトダイオードが設けられ、光ファイバ２から伝送されてくるレーザ光を受光し、光の強さに応じた電圧に変換し、電圧の変化を検知する。レジンライナ１に変形や亀裂が発生すると光ファイバ２にも歪みや亀裂が発生し、伝送する光の強さが減少する。検知部４はこの光の強さの変化を電圧の変化で検出し、レジンライナ１の損傷を検知する。また電圧が変化しないか否かを常時検出し、レジンライナ１の健全性を確認する。なお、定期的に検知することも当然可能である。
【００２０】
図２は第２の実施の形態を示す図である。本実施の形態はレジンライナ１に光ファイバ２を複数本（図では３本）ほぼ平行に埋め込んだものである。光ファイバ２は曲げる場合、その曲率半径を小さくすると光が適切に伝達されなくなる。このため最小曲率半径が規定されている。この最小曲率半径に比べて小さな寸法のレジンライナ１では光ファイバ２を曲げて配置することが制限されるため、直線とし、平行に複数本配置してレジンライナ１の各部に発生する亀裂を検知できるようにする。光ファイバ２の本数はレジンライナ１の寸法によって決まる。光源部３から光ファイバ２の各入光端２ａに光が分岐されて入光される。出光端２ｂはそれぞれ検知部４に接続され、それぞれの光ファイバ２の異常を検知するので、亀裂は異常の検知された光ファイバ２の埋め込まれている位置に発生したことがわかる。
【００２１】
次に第３実施の形態について説明する。
図３は本実施の形態が用いられる船舶の船尾構造を示す。船尾には先端にプロペラ７を有するプロペラ軸６が設けられ、図示しない主機により回転する。プロペラ軸６は船尾管軸受５により軸支され、船尾管軸受５はレジンライナ１によって支持されている。船尾管軸受５およびレジンライナ１は円筒形である。プロペラ７には衝撃が加わることがあり、レジンライナ１に亀裂の発生する恐れがあるので、この検知を行う。
【００２２】
図４は第３実施の形態を示すブロック図である。円筒形のレジンライナ１の内部にはらせん状の光ファイバ２が埋め込まれレジンと一体になっている。光源部３はレーザダイオードによりパルス状の光を発光する。光源部３には出光器１１が設けられ光を出光する。また光ファイバ２の入光端２ａには出光器１１に対応した位置に受光器１２が設けられ、出光器１１からの光を受光する。出光器１１と受光器１２は同一光軸１３上に設けられている。出光器１１と受光器１２の間には光軸１３に対して４５°傾斜したハーフミラー１４が設けられている。
【００２３】
出光器１１より照射された光の一部がハーフミラー１４で光軸１３に直角方向に反射され、この反射光を検出する第１センサ１５が設けられている。また光ファイバ２より戻ってきた光が受光器１２より出射され、ハーフミラー１４で直角方向（第１センサ１５への反射光に対し１８０°方向）に反射されるが、この反射光を検出する第２センサ１６が設けられている。第１センサ１５と第２センサ１６はフォトダイオードを備え受光した光を電圧に変換して検出する。第１センサ１５と第２センサ１６は異常検知部１７に接続されている。異常検知部１７は第１センサ１５と第２センサ１６が検出したパルスの時間差から光ファイバ２の異常発生位置、つまりレジンライナ２の亀裂発生位置を検知する。検知部４は光ファイバ２の出光端２ｂに接続され光の変化を検知する。
【００２４】
次に動作について説明する。
光源部３より発光されたパルス波はハーフミラー１４で一部が反射されて第１センサ１５で検出され、残りの光はハーフミラー１４を透過し、光ファイバ２を通過して検知部４で検知される。レジンライナ１に亀裂が発生し、その位置の光ファイバ２に歪みや亀裂が入ると光ファイバ２のその位置で光の一部は反射され、光ファイバ２内を戻り受光器１２より出射され、ハーフミラー１４で反射されて第２センサ１６で検出される。図５は第１センサ１５と第２センサ１６との検出値を示す。第２センサ１６の検出値は第１センサ１５の検出値よりＴ時間後に発生する。このＴ時間はパルス波がハーフミラー１４から光ファイバ２の異常発生部までを往復した時間に等しいので、異常検知部１７はこのＴ時間に光の速度を乗ずることにより往復距離を算出し、レジンライナ１の亀裂発生位置を算出する。なお、レジンライナ１が正常な時は異常検知部１７には第１センサ１５の検出値のみ入力されるので、これによりレジンライナ１の健全性をチェックできる。故に検知部４を省略してもよい。
【００２５】
次に第４実施の形態を説明する。
図６は本実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態は第３実施の形態の第１センサ１５に代えて、光源部３でパルス光を発光させるトリガ信号を用いるようにし、光源部３よりトリガ信号を異常検出部１７へ伝送するトリガ信号ライン１８を設けたものである。センサ１６ａは図４の第２センサ１６と同一である。また動作は第１センサ１５の出力がトリガ信号に変わっただけで第３実施の形態と同じである。第１センサ１５を省略することができ、コストを低減できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明は、レジンライナ内に光ファイバを一体に埋め込み、光ファイバを通る光の異常によりレジンライナの亀裂や異常を検知することができる。この検知は常時、また必要により定期的に行うことができる。また光ファイバの異常発生個所からの光の反射を利用してレジンライナの亀裂発生位置を測定することができる。これにより検査が困難な位置に設定されているレジンライナの損傷を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施の形態を示すブロック図である。
【図３】船尾管に設けられたレジンライナの配置を示す図である。
【図４】本発明の第３実施の形態を示すブロック図である。
【図５】第１センサと第２センサの出力を示す図である。
【図６】本発明の第４実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  レジンライナ
２  光ファイバ
２ａ  入光端
２ｂ  出光端
３  光源部
４  検知部
５  船尾管軸受
６  プロペラ軸
７  プロペラ
１１  出光器
１２  受光器
１３  光軸
１４  ハーフミラー
１５  第１センサ
１６  第２センサ
１６ａ  センサ
１７  異常検知部
１８  トリガ信号ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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