(57)【要約】      （修正有）【課題】円筒形を呈する配管の外径を計測する外径計測装置を提供する。【解決手段】配管を挟むように対向して設けられる一対の保持体を有する保持部材と、一方の保持体に固定され、他方の保持体に向けて、配管によって一部が遮られるような第１レーザ光を照射する第１発光部と、配管を挟んで第１発光部と対向するように他方の保持体に固定され、配管の外側を通過する第１レーザ光を受光する第１受光部と、第１発光部と所定の取り付け間隔を隔てて、配管の第１レーザ光を遮る側とは径方向反対側の部分によって一部が遮られるような第２レーザ光を照射する第２発光部と、第１受光部と同様に固定され、配管の外側を通過する第２レーザ光を受光する第２受光部と、保持部材に設けられ、第１受光部で受光する第１レーザ光と、第２受光部で受光する第２レーザ光と、第１発光部と第２発光部との取り付け間隔とに基づいて、配管の外径を算出する外径算出部と、を備える。【選択図】図２
2019190830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形を呈する配管の外径を計測する外径計測装置であって、
前記配管を挟むように対向して設けられる一対の保持体を有する保持部材と、
一方の前記保持体に固定され、他方の前記保持体に向けて、前記配管によって一部が遮られるような第１レーザ光を照射する第１発光部と、
前記配管を挟んで前記第１発光部と対向するように他方の前記保持体に固定され、前記配管の外側を通過する前記第１レーザ光を受光する第１受光部と、
前記第１発光部と所定の取り付け間隔を隔てて一方の前記保持体に固定され、他方の前記保持体に向けて、前記配管の前記第１レーザ光を遮る側とは径方向反対側の部分によって一部が遮られるような第２レーザ光を照射する第２発光部と、
前記配管を挟んで前記第２発光部と対向するように他方の前記保持体に固定され、前記配管の外側を通過する前記第２レーザ光を受光する第２受光部と、
前記保持部材に設けられ、前記第１受光部で受光する前記第１レーザ光と、前記第２受光部で受光する前記第２レーザ光と、前記第１発光部と前記第２発光部との前記取り付け間隔と、に基づいて、前記配管の外径を算出する外径算出部と、
を備えることを特徴とする外径計測装置。
【請求項２】
前記第１発光部は、前記配管の軸方向に前記第１レーザ光を照射するように配置され、
前記第２発光部は、前記配管の軸方向に前記第２レーザ光を照射するように配置され、
前記第１発光部が照射する前記第１レーザ光を前記配管の直径の方向に向かって反射し、前記第２発光部が照射する前記第２レーザ光を前記配管の直径の方向に向かって反射する、前記一方の保持体に固定される第１ミラーと、
前記第１ミラーで反射された前記第１レーザ光を前記配管の軸方向に向かって前記第１受光部が受光可能に反射し、前記第１ミラーで反射された前記第２レーザ光を前記配管の軸方向に向かって前記第２受光部が受光可能に反射する、前記他方の保持体に固定される第２ミラーと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の外形計測装置。
【請求項３】
前記第１発光部は、前記配管の軸方向に前記第１レーザ光を照射するように配置され、
前記第２発光部は、前記配管の軸方向に前記第２レーザ光を照射するように配置され、
前記第１発光部が照射する前記第１レーザ光を、前記配管の直径の方向に向かって反射する、前記一方の保持体に固定される第３ミラーと、
前記第３ミラーで反射された前記第１レーザ光を、前記第１受光部が受光可能に前記配管の軸方向に向かって反射する、前記他方の保持体に固定される第４ミラーと、
前記第２発光部が照射する前記第２レーザ光を、前記配管の直径の方向に向かって反射する、前記第３ミラーと所定の隙間を隔てて前記一方の保持体に固定される第５ミラーと、
前記第５ミラーで反射された前記第２レーザ光を、前記第２受光部が受光可能に前記配管の軸方向に向かって反射する、前記第４ミラーと所定の隙間を隔てて前記他方の保持体に固定される第６ミラーと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の外形計測装置。
【請求項４】
前記保持部材は、人が把持する把持体を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の外径計測装置。
【請求項５】
前記保持部材は、前記配管が前記一対の保持体の間に収容されている状態において、前記配管の周面に接触する案内部を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の外径計測装置。
【請求項６】
前記案内部は、前記配管の周面上を回転する複数の案内ローラを有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の外径計測装置。
【請求項７】
前記外形算出部は、算出された前記配管の外径を表示する表示部を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の外径計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外径計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、火力発電所における過熱器や再熱器は、耐熱鋼（例えば低合金鋼）を成分とするボイラチューブで構成されている。そして、ボイラチューブが設計基準を超えた高温状態で使用され続けると、クリープ損傷の進行に伴って、ボイラチューブの外周面が膨出し、或いはボイラチューブの肉厚が減肉することにより変形して劣化を生じる虞がある。そこで、ボイラチューブの劣化に起因する事故を未然に防止するために、ボイラチューブの劣化状態を定期的に点検し、上記の膨出や減肉等の傾向管理を行っている。例えば、ボイラチューブの点検を行う場合、発電用ボイラの内部に足場を設置し、作業者は、足場を伝わりながら、ボイラチューブの外周面の劣化状態を目視で点検し、更に、ボイラチューブの外径のうち任意の位置の外径（代表点）のみをノギスやゲージを用いて計測し、これらの結果を基にボイラチューブの膨出や減肉等の傾向管理を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２２４１１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、ボイラチューブの外径を計測する場合、作業者が手作業で計測を行うため、ボイラチューブ１本あたりの作業時間が長くなることに伴って、発電用ボイラの缶右及び缶左の間に並設されている全てのボイラチューブの外径を計測することが困難になり、正確な傾向管理を行えなくなる虞があった。
【０００５】
そこで、本発明は、比較的短時間でボイラチューブの外径を正確に計測する外径計測装置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】
前述した課題を解決する主たる本発明は、円筒形を呈する配管の外径を計測する外径計測装置であって、前記配管を挟むように対向して設けられる一対の保持体を有する保持部材と、一方の前記保持体に固定され、他方の前記保持体に向けて、前記配管によって一部が遮られるような第１レーザ光を照射する第１発光部と、前記配管を挟んで前記第１発光部と対向するように他方の前記保持体に固定され、前記配管の外側を通過する前記第１レーザ光を受光する第１受光部と、前記第１発光部と所定の取り付け間隔を隔てて一方の前記保持体に固定され、他方の前記保持体に向けて、前記配管の前記第１レーザ光を遮る側とは径方向反対側の部分によって一部が遮られるような第２レーザ光を照射する第２発光部と、前記配管を挟んで前記第２発光部と対向するように他方の前記保持体に固定され、前記配管の外側を通過する前記第２レーザ光を受光する第２受光部と、前記保持部材に設けられ、前記第１受光部で受光する前記第１レーザ光と、前記第２受光部で受光する前記第２レーザ光と、前記第１発光部と前記第２発光部との前記取り付け間隔と、に基づいて、前記配管の外径を算出する外径算出部と、を備える。
【０００７】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、短時間で配管の外径を正確に計測する外径計測装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る外径計測装置が用いられる火力発電所の全体構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る外径計測装置の一例を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る外径計測装置を−Ｘ方向側から見た一例を示す平面図である。
【図４】第１実施形態に係る外径計測装置を＋Ｚ方向側から見た一例を示す平面図である。
【図５】第１実施形態に係る外径計測装置を＋Ｙ方向側から見た一例を示す平面図である。
【図６】第１実施形態に係る外径計測装置のレーザ光の経路を示す概略斜視図である。
【図７】第１実施形態に係る外径計測装置のレーザ光の経路を示す概略平面図である。
【図８】第１実施形態に係る外径計測装置の算出装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図９】第１実施形態に係る外径計測装置の算出装置のソフトウェア構成の一例を示す図である。
【図１０】第１実施形態に係る外径計測装置の算出装置における算出根拠を示す概略図である。
【図１１】第１実施形態に係る外径計測装置の算出処理を示すフロー図である。
【図１２】他の実施形態に係る外径計測装置の一例を示す斜視図である。
【図１３】他の実施形態に係る外径計測装置のレーザ光の経路を示す概略平面図である。
【図１４】他の実施形態に係る外径計測装置の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１１】
＝＝＝火力発電所の全体構成＝＝＝
図１は、第１実施形態に係る外径計測装置が用いられる火力発電所の全体構成を示す図である。なお、図１に示す火力発電所の全体構成は、外径計測装置の説明を容易に理解するための一例であり、図１の火力発電所とは異なる構成の火力発電所内のボイラチューブ１３に対して、外径計測装置を適用することも可能である。
【００１２】
火力発電所１は、図１に示すように、ボイラ２、蒸気発生器３、水冷壁４、蒸気弁５、高圧タービン６、中圧タービン７、低圧タービン８、再熱器９、復水器１０、給水ポンプ１１、発電機１２を含んで構成されている。
【００１３】
ボイラ２は、外部から供給される燃料（例えば微粉炭）と空気を混合して燃焼ガスを生成し、燃焼ガスの熱を用いて水を水蒸気に換える熱交換装置である。ボイラ２には、蒸気発生器３、水冷壁４、再熱器９が収容されている。蒸気発生器３は、復水器１０から供給される水を予熱する節炭器（不図示）と、水冷壁４から供給される飽和蒸気を更に加熱して過熱蒸気にする過熱器（不図示）と、を含んで構成されている。水冷壁４は、ボイラ２のハウジングを形成し、余熱された水を飽和蒸気にして過熱器に供給する。蒸気弁５は、蒸気発生器３で生成される過熱蒸気の流量を制御する調整弁である。
【００１４】
高圧タービン６、中圧タービン７、低圧タービン８の回転軸は同一であって、発電機１２の回転軸と結合されている。高圧タービン６には、蒸気発生器３で生成される過熱蒸気（第１蒸気）が蒸気弁５を介して供給される。高圧タービン６は、第１蒸気を膨張させ、膨張後の蒸気（第２蒸気）をボイラ２内の再熱器９に供給する。再熱器９は、第２蒸気を再熱し、再熱蒸気（第３蒸気）として中圧タービン７に供給する。中圧タービン７は、第３蒸気を膨張させ、膨張後の蒸気（第４蒸気）を低圧タービン８に供給する。低圧タービン８は、第４蒸気を膨張させる。
【００１５】
復水器１０は、低圧タービン８が第４蒸気を膨張させた後の排気を凝縮して復水に換える。給水ポンプ１１は、復水器１０で生成される復水を昇圧して給水としてボイラ２内の蒸気発生器３に戻している。そして、発電機１２は、電力が発電されるように、第４蒸気が膨張した際に発生する動力で駆動される。
【００１６】
上記の蒸気発生器３や再熱器９は、蒸気を循環させるボイラチューブ１３（配管）を含んで構成され、例えば１００本程度のボイラチューブ１３がボイラ２を形成するハウジングの缶右および缶左の間に実質的に等間隔で配列されている装置である。このボイラチューブ１３が熱疲労などで劣化すると、ボイラチューブ１３の一部が膨らむか又は減肉する。外径計測装置１００，２００，３００は、ボイラチューブ１３の外径を計測することにより、その劣化状態を把握するための装置である。
【００１７】
＝＝＝第１実施形態に係る外径計測装置１００の構成＝＝＝
図１〜図１０を参照しつつ、外径計測装置１００の構成について説明する。なお、図２〜図７においては、複数のボイラチューブ１３の整列方向に沿う方向をＸ軸（Ｘ方向）として示し、複数のボイラチューブ１３夫々の軸方向に沿う方向をＹ軸（Ｙ方向）として示し、Ｘ軸及びＹ軸で形成されるＸＹ平面に直交する方向をＺ軸（Ｚ方向）として示している。また、Ｘ軸及びＺ軸で形成されるＸＺ平面に沿う方向を直径方向として説明することもある。また、外径計測装置１００で計測されるボイラチューブ１３は、円筒形状を呈し、耐熱鋼として低合金綱を用いて形成されているものとする。
【００１８】
外径計測装置１００は、ボイラチューブ１３を所定の領域に収容することで、ボイラチューブ１３の外径を計測する装置である。
【００１９】
図２は、第１実施形態に係る外径計測装置１００の一例を示す斜視図である。外径計測装置１００は、図２に示すように、保持部材１１０と、第１発光部１２０と、第１受光部１３０と、第２発光部１４０と、第２受光部１５０と、第１ミラー１６０と、第２ミラー１７０と、外径算出装置１８０と、を含んで構成されている。
【００２０】
保持部材１１０は、第１発光部１２０、第１受光部１３０、第２発光部１４０および第２受光部１５０を固定するとともに、操作者がボイラチューブ１３に外径計測装置１００を押し当てやすい外形を形成している部材である。保持部材１１０は、図２に示すように、例えば、ボイラチューブ１３を収容する領域を形成するように対向して設けられる一対の保持体１１２と、操作者が把持する把持体１１３と、ボイラチューブ１３が押し当てられる案内部１１４と、を有する。また、案内部１１４は、ボイラチューブ１３の周面上を回転する際にボイラチューブ１３の周面に沿って接する案内ローラ１１４ａを有する。
【００２１】
以下、保持部材１１０についてより具体的に説明する。図３は、外径計測装置１００を−Ｘ方向側から見た一例を示す平面図である。図４は、外径計測装置１００を＋Ｚ方向側から見た一例を示す平面図である。図２〜図４に示すように、把持体１１３は、操作者がグリップ可能な形状であればよく、板形状を呈する中壁１１１の中央部から、＋Ｚ方向に延設される。図２に示すように、中壁１１１における把持体１１３が接続される面とは反対側の面から、一対の保持体１１２が−Ｚ方向に延設される。一方の保持体１１２ａは、中壁１１１の一方の周縁部から中壁１１１に対して−Ｚ方向に延設される。他方の保持体１１２ｂは、中壁１１１の一方の周縁部とは反対側の他方の周縁部から中壁１１１に対して−Ｚ方向に延設される。これにより、一方の保持体１１２ａと他方の保持体１１２ｂとの間に、ボイラチューブ１３を収容する領域が形成される。なお、一対の保持体１１２におけるＸ方向の厚みは、第１発光部１２０、第２発光部１４０、第１受光部１３０および第２受光部１５０が収容できる厚みであればよい。
【００２２】
図５は、外径計測装置１００を＋Ｙ方向側から見た一例を示す平面図である。案内部１１４は、外径計測装置１００がボイラチューブ１３に押し当てられた状態において、外径計測装置１００をボイラチューブ１３の軸方向に沿ってスムーズにスライドさせるための部材である。案内部１１４は、中壁１１１の−Ｚ方向側の面に設けられている。また、案内部１１４は、少なくとも、中壁１１１の＋Ｙ方向側の端部と、中壁１１１の−Ｙ方向側の端部と、にそれぞれ１体ずつ設けられている。これにより、ボイラチューブ１３がＹ軸に沿って安定的に保持され、外径を算出する際に角度誤差を抑制できるため、正確に外径を計測できる。なお、上記に限定されず、案内部１１４は、中壁１１１の＋Ｙ方向側の端部から−Ｙ方向側の端部にかけて連続的に設けられていてもよい。
【００２３】
ここで、案内部１１４を構成する案内ローラ１１４ａについて説明する。案内ローラ１１４ａは、ボイラチューブ１３の周面上を回転しながら、ボイラチューブ１３の周面に装着された状態の外形計測装置１００をボイラチューブ１３の軸方向に沿って案内する部材である。案内ローラ１１４ａは、ボイラチューブ１３の軸方向に沿ってボイラチューブ１３の＋Ｚ側の周面に接触する。また、案内ローラ１１４ａは、ボイラチューブ１３の周面に対向する面がボイラチューブ１３の周面に沿う曲面の形状を呈している。これにより、外径計測装置１００をボイラチューブ１３の軸方向にスムーズにスライドさせることができるため、作業効率の向上が図れる。
【００２４】
なお、案内部１１４は、案内ローラ１１４ａを備える構成に限定されない。一例を述べると、図１２に示すように、ボイラチューブ１３の一方の周面に押し当たるような一対の凸部２１４ａを有する部材であってもよい。
【００２５】
次に、図２、図６を参照しつつ、第１発光部１２０、第１受光部１３０、第２発光部１４０および第２受光部１５０について説明する。
【００２６】
第１発光部１２０は、ボイラチューブ１３の＋Ｘ方向側の周面に隣接するように一方の保持体１１２ａに固定されている。第１発光部１２０は、第１レーザ光をボイラチューブ１３の軸方向（＋Ｙ方向）に向かって照射する。第１ミラー１６０は、第１発光部１２０より＋Ｙ方向側において保持体１１２ａに固定されている。第１ミラー１６０は、第１レーザ光の光軸に対して４５度傾斜した状態で配置されており、これにより、第１ミラー１６０は、第１レーザ光を直径方向（−Ｘ方向）に向けて反射する。
【００２７】
第１ミラー１６０で直径方向に反射された第１レーザ光は、ボイラチューブ１３における＋Ｚ方向側の領域で、その一部が遮られ、その領域の外側を通過した第１レーザ光は、第２ミラー１７０に到達する。ここで第２ミラー１７０は、第１レーザ光の光軸に対して４５度傾斜している。このため、第１レーザ光は、軸方向（−Ｙ方向）に向けて反射され、第１発光部１２０と対向するように他方の保持体１１２ｂに固定された第１受光部１３０により受光される。
【００２８】
第２発光部１４０は、ボイラチューブ１３の＋Ｘ方向側の周面に隣接するように一方の保持体１１２ａに固定されている。また、第２発光部１４０は、例えば、第１発光部１２０と隙間を隔てて所定の取付間隔Ｗで設けられている。取付間隔Ｗとは、例えば、第１発光部１２０が照射する第１レーザ光の−Ｚ方向の端から第２発光部１４０が照射する第２レーザ光の＋Ｚ方向の端までの距離である。第２発光部１４０は、第２レーザ光を軸方向（＋Ｙ方向）に向かって照射する。第１ミラー１６０は、第１レーザ光と同様に、軸方向に向かう第２レーザ光を直径方向（−Ｘ方向）に反射する。
【００２９】
第１ミラー１６０で直径方向に反射された第２レーザ光は、ボイラチューブ１３における−Ｚ方向側の領域で、その一部が遮られる。ボイラチューブ１３における−Ｚ方向側の領域の外側を通過した第２レーザ光は、第２ミラー１７０により軸方向（−Ｙ方向）に向かって反射される。ボイラチューブ１３を挟んで第２発光部１４０と対向するように他方の保持体１１２ｂに固定されている第２受光部１５０は、第２ミラー１７０で軸方向に向かって反射された第２レーザ光を受光する。
【００３０】
なお、第１発光部１２０と第２発光部との取付間隔Ｗがボイラチューブ１３の直径よりも狭く、第１レーザ光の＋Ｚ方向側端辺と第２レーザ光の−Ｚ方向側端辺との距離がボイラチューブ１３の直径よりも広くなるように、第１発光部１２０および第２発光部が配置されており、これにより、上記のように、第１レーザ光及び第２レーザ光のそれぞれの一部がボイラチューブ１３によって遮られた状態になるように、外径計測装置１００をボイラチューブ１３に対して設置できるようになっている。
【００３１】
なお、第１発光部１２０は、上述した第１レーザ光を照射するものであればよく、第２発光部１４０は、上述した第２レーザ光を照射するものであればよく、その仕様が限定されるものではない。
【００３２】
また、上述したように、ボイラチューブ１３の外径を超えるレーザ光を１台の発光部で照射するように構成するよりも、１台の発光部よりも小さい、第１発光部１２０と第２発光部１４０を所定の取付間隔Ｗを隔てて設ける方が、外径計測装置１００を小型化できる。また、第１発光部１２０および第１受光部１３０からなる送受信装置と、第２発光部１４０および第２受光部１５０からなる送受信装置と、は同じ装置であってもよいし、異なる装置であってもよい。例えば、図２に示すように、第１発光部１２０および第１受光部１３０が、第２発光部１３０および第２受光部１４０よりも小さい装置であってもよい。
【００３３】
また、第１発光部１２０と第２発光部１４０とが一方の保持体１１２ａに固定され、それぞれと対向するように第１受光部１３０と第２受光部１５０とが他方の保持体１１２ｂに固定されているとして説明したが、これに限定されない。第１発光部１２０と第２受光部１５０とが一方の保持体１１２ａに固定され、第２発光部１４０と第１受光部１３０とが他方の保持体１１２ｂに固定されていてもよい。
【００３４】
また、上述したように、第１ミラー１６０および第２ミラー１７０を設けることで、図２に示すように、照射する部分が縦長の直方体の端面に設けられている場合であっても、＋Ｙ方向に向けて発光させるように第１発光部１２０および第２発光部１４０を配置できるため、外径計測装置１００のＸ方向の幅を縮小することができる。これにより、隣り合うボイラチューブ１３の間隔が狭くても外径計測装置１００を適用することができる。
【００３５】
次に、受光部で受光したレーザ光に基づいてボイラチューブ１３の外径を算出する外径算出装置１８０について説明する。
【００３６】
外径算出装置１８０は、第１受光部１３０で受光する第１レーザ光の第１受光情報と、第２受光部１５０で受光する第２レーザ光の第２受光情報と、第１発光部１２０と第２発光部１４０との取付間隔Ｗと、に基づいて、ボイラチューブ１３の外径を算出する装置である。外径算出装置１８０は、例えば、保持部材１１０に設けられる。より望ましくは、表示装置１８５が把持体１１３に隣接するように設けられる。これにより、操作者が外径計測装置１００をボイラチューブ１３に押し当てた状態において、表示装置１８５に表示される外径を示す数値を確認できる。以下、外径算出装置１８０のハードウェア構成とソフトウェア構成について説明する。
【００３７】
図８は、外径算出装置１８０のハードウェア構成の一例を示す図である。図８に示すように、外径算出装置１８０のハードウェア構成は、プロセッサ１８１と、メモリ１８２と、記憶装置１８３と、入力装置１８４と、表示装置１８５と、を含んで構成されている。プロセッサ１８１は、例えば、ＭＰＵ、ＣＰＵなどである。メモリ１８２は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭなどである。記憶装置１８３は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭなどであり、プロセッサ１８１が処理するために必要な各種情報が格納されている。例えば、記憶装置１８３には、第１発光部１２０と第２発光部１４０との取付間隔Ｗに関する情報が格納されている。入力装置１８４は、ユーザから操作入力を受け付けるユーザインタフェースであり、例えば、操作入力装置（キーボード、マウス、タッチパネル等）、音声入力装置（マイクロフォン等）などである。表示装置１８５は、各種情報をユーザに提供するユーザインタフェースであり、例えば、図３に示すような表示器（液晶モニタ等）、音声出力装置（スピーカ等）などである。
【００３８】
図９は、外径算出装置１８０のソフトウェア構成の一例を示す図である。外径算出装置１８０のソフトウェア構成は、取得部１８０ａと、算出部１８０ｂと、の機能で構成されている。これらの機能は、例えば、外径算出装置１８０のプロセッサ１８１がメモリ１８２に格納されているプログラムを読み出して実行することで実現される。なお、これらの機能は、例えば、ＡＳＩＣなどのハードウェアにより実現されてもよい。また、該プロセッサ１８１が外部記憶媒体に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現されてもよい。
【００３９】
図１０は、外径計測装置１００の算出装置における算出根拠を示す概略図である。図１０を参照しつつ、取得部１８０ａおよび算出部１８０ｂの機能について説明する。
【００４０】
取得部１８０ａは、第１受光部１３０から第１受光情報を取得し、第２受光部１５０から第２受光情報を取得する機能である。取得部１８０ａは、取得した各種情報を算出部１８０ｂに送信する。
【００４１】
算出部１８０ｂは、第１受光情報、第２受光情報および取付間隔Ｗに基づいてボイラチューブ１３の外径を算出する機能である。なお、算出部１８０ｂは、外径計測装置１００がボイラチューブ１３の軸方向に沿って移動しているときにボイラチューブ１３の外径を連続的に算出してもよいし、外径計測装置１００を停止させたときにボイラチューブ１３の外径を算出してもよい。
【００４２】
図１０に示すように、第１発光部１２０で発光された第１幅Ｌ１を有する第１レーザ光は、その一部がボイラチューブ１３の一方の領域で遮断され、一方の領域の外側を通過する第３幅Ｌ３を有する第１レーザ光を、第１受光部１３０で受光する。また、第２発光部１４０で発光された第２幅Ｌ２を有する第２レーザ光は、その一部がボイラチューブ１３の他方の領域で遮断され、他方の領域の外側を通過する第４幅Ｌ４を有する第２レーザ光を、第２受光部１５０で受光する。算出部１８０ｂでは、第３幅Ｌ３を有する第１レーザ光の情報を第１受光情報として、第４幅Ｌ４を有する第２レーザ光の情報を第２受光情報として受信する。
【００４３】
算出部１８０ｂは、第１受光部１３０から受信する第１受光情報に基づいて、図１０に示す第１遮断幅Ｓ１を算出する。また、算出部１８０ｂは、第２受光部１５０から受信する第２受光情報に基づいて、図１０に示す第２遮断幅Ｓ２を算出する。
【００４４】
ここで、第１遮断幅Ｓ１および第２遮断幅Ｓ２の算出手法について説明する。第１遮断幅Ｓ１は、例えば、第１受光部１３０で受光する第１レーザ光から得られる電圧に基づいて、第１レーザ光がボイラチューブ１３によって遮られた時間を算出することにより、算出される。同様に、第２遮断幅Ｓ２は、例えば、第２受光部１５０で受光する第２レーザ光から得られる電圧に基づいて、第２レーザ光がボイラチューブ１３によって遮られた時間を算出することにより、算出される。他には、第１発光部１２０および第２発光部１４０で照射する第１レーザ光および第２レーザ光がボイラチューブ１３で遮られた部分の長さを直接ＣＣＤラインセンサで算出してもよい。
【００４５】
算出部１８０ｂは、例えば、第１遮断幅Ｓ１（長さの情報）、第２遮断幅Ｓ２（長さの情報）および取付間隔Ｗの和を、ボイラチューブ１３の外径として算出する。これにより、ボイラチューブ１３がクリープ損傷に伴って膨出や減肉を生じると、ボイラチューブ１３の外径が変化するため、その変化を正確に把握することができる。
【００４６】
＝＝＝外径計測装置１００の算出処理＝＝＝
図１１は、外径計測装置１００の算出手順を示すフロー図である。図１１を参照しつつ、外径計測装置１００の算出処理について説明する。
【００４７】
まず、作業者は、外径計測装置１００を計測対象のボイラチューブ１３に装着する。
【００４８】
次に、作業者は、ボイラチューブ１３の外径の計測を開始するための指示信号を入力装置１８４に入力する。更に、作業者は、把持体１１３を握って、案内ローラ１１４ａをボイラチューブ１３の周面に押し当てながら、ボイラチューブ１３の軸方向に沿って移動させる。指示信号が入力装置１８４に入力されると、第１発光部１２０および第２発光部１４０は、第１レーザ光および第２レーザ光の発光を開始する（Ｓ１０）。
【００４９】
次に、第１受光部１３０および第２受光部１５０は、第１ミラー１６０および第２ミラー１７０で反射した第１レーザ光および第２レーザ光を受光する。外径算出装置１８０は、第１受光部１３０から第１受光情報を受信し、第２受光部１５０から第２受光情報を受信する（Ｓ１１）。
【００５０】
次に、外径算出装置１８０は、図１０に示すように、第１受光情報に基づいて第１遮断幅Ｓ１（Ｌ１−Ｌ３）を算出し、第２受光情報に基づいて第２遮断幅Ｓ２（Ｌ２−Ｌ４）を算出する。外径算出装置１８０は、第１遮断幅Ｓ１、第２遮断幅Ｓ２および記憶装置１８３に予め格納されている取付間隔Ｗに基づいて、ボイラチューブ１３の外径を式（１）のとおり算出する（Ｓ１２）。
［数１］
外径＝（Ｌ１−Ｌ３）＋（Ｌ２−Ｌ４）＋Ｗ    ・・・・・・  （１）
【００５１】
そして、外径算出装置１８０は、表示器にボイラチューブ１３の外径を表示する（Ｓ１３）。作業者は、表示器に表示された数値を確認して、ボイラチューブ１３が劣化しているか否かを判定する。
【００５２】
＝＝＝第２実施形態に係る外径計測装置２００の構成＝＝＝
図１２は、第２実施形態に係る外径計測装置２００の一例を示す斜視図である。図１３は、第２実施形態に係る外径計測装置２００のレーザ光の経路を示す概略図である。図１２、図１３を参照しつつ、第２実施形態に係る外径計測装置２００について説明する。ただし、第２実施形態に係る外径計測装置２００は、第１実施形態に係る外径計測装置１００における第１ミラー１６０および第２ミラー１７０を省略したものである。それに伴って、外径計測装置２００は、外径計測装置１００における第１発光部１２０および第２発光部が照射する箇所と、第１受光部１３０および第２受光部１５０が受光する箇所が異なる。以下においては、第１実施形態に係る外径計測装置１００と異なる構成要素のみについて説明することとする。なお、案内部２１４には、案内ローラ１１４ａ（図２参照）が用いられていないが、案内ローラ１１４ａ（図２参照）を有していてもよい。
【００５３】
図１２に示すように、第１発光部２２０は、一方の保持体２１２ａに固定されている。図１３に示すように、第１発光部２２０は、−Ｘ方向に向かって第１レーザ光を照射する。第１受光部２３０は、第１発光部２２０とＸ軸に沿って対向するように他の保持部に固定されている。これにより、第１ミラー１６０および第２ミラー１７０を省略することができるため、外径計測装置２００の製作コストの低減が図れる。
【００５４】
＝＝＝第３実施形態に係る外径計測装置３００の構成＝＝＝
図１４は、第３実施形態に係る外径計測装置３００の一例を示す斜視図である。図１４を参照しつつ、第３実施形態に係る外径計測装置３００について説明する。以下においては、第１実施形態に係る外径計測装置１００と異なる構成要素のみについて説明することとする。
【００５５】
第３実施形態に係る外径計測装置３００は、図１４に示すように、一方の保持体３１２ａには、＋Ｙ方向に発光した第１レーザ光を−Ｘ方向に反射する第３ミラー３６０ａと、第３ミラー３６０ａと第１発光部３２０および第２発光部３４０の取付間隔Ｗを隔てて設けられ、＋Ｙ方向に発光した第２レーザ光を−Ｘ方向に反射する第５ミラー３６０ｃと、がそれぞれ設けられている。他方の保持体３１２ｂには、第１受光部３３０が第１レーザ光を受光できるように、−Ｘ方向に直進する第１レーザ光を−Ｙ方向に反射する第４ミラー３６０ｂと、第２受光部３５０が第２レーザ光を受光できるように、第４ミラー３６０ｂと少なくとも第１発光部３２０および第２発光部３４０の取付間隔Ｗを隔てて設けられる、−Ｘ方向に直進する第２レーザ光を−Ｙ方向に反射する第６ミラー３６０ｄと、がそれぞれ設けられていてもよい。これにより、ミラーを小型化できるため、外径計測装置３００の製作コストの縮減が図れる。
【００５６】
＝＝＝まとめ＝＝＝
以上説明したように、本実施形態に係る外径計測装置１００は、円筒形を呈するボイラチューブ１３の外径を計測する外径計測装置であって、ボイラチューブ１３を挟むように対向して設けられる一対の保持体１１２を有する保持部材１１０と、一方の保持体１１２ａに固定され、他方の前記保持体に向けて、ボイラチューブ１３によって一部が遮られるような第１レーザ光を照射する第１発光部１２０と、ボイラチューブ１３を挟んで第１発光部１２０と対向するように他方の保持体１１２ｂに固定され、ボイラチューブ１３の外側（＋Ｚ方向側）を通過する第１レーザ光を受光する第１受光部１３０と、第１発光部１２０と取付間隔Ｗを隔てて一方の保持体１１２ａに固定され、他方の保持体１１２ｂに向けて、ボイラチューブ１３の第１レーザ光を遮る側とは径方向反対側の部分によって一部が遮られるような第２レーザ光を照射する第２発光部１４０と、ボイラチューブ１３を挟んで第２発光部１４０と対向するように他方の保持体１１２ｂに固定され、ボイラチューブ１３の外側（−Ｚ方向側）を通過する第２レーザ光を受光する第２受光部１５０と、保持部材１１０に設けられ、第１受光部１３０で受光する第１レーザ光と、第２受光部１５０で受光する第２レーザ光と、取付間隔Ｗと、に基づいて、ボイラチューブ１３の外径を算出する外径算出装置１８０（外径算出部）と、を備える。本実施形態によれば、短時間でボイラチューブ１３の外径を正確に計測する外径計測装置１００，２００，３００を提供することが可能になる。
【００５７】
また、本実施形態に係る外径計測装置１００における、第１発光部１２０は、ボイラチューブ１３の軸方向に第１レーザ光を照射するように配置され、第２発光部１４０は、ボイラチューブ１３の軸方向に第２レーザ光を照射するように配置され、第１発光部１２０が照射する第１レーザ光をボイラチューブ１３の直径の方向（−Ｘ方向）に向かって反射し、第２発光部１４０が照射する第２レーザ光をボイラチューブ１３の直径の方向（−Ｘ方向）に向かって反射する、一方の保持体１１２ａに固定される第１ミラー１６０と、第１ミラー１６０で反射された第１レーザ光をボイラチューブ１３の軸方向に向かって第１受光部１３０が受光可能に反射し、第１ミラー１６０で反射された第２レーザ光をボイラチューブ１３の軸方向に向かって第２受光部１５０が受光可能に反射する、他方の保持体１１２ｂに固定される第２ミラー１７０と、をさらに備える。本実施形態によれば、照射する部分が縦長の直方体の端面に設けられているレーザ装置を用いる場合、＋Ｙ方向に向けて発光させるように第１発光部１２０および第２発光部１４０を配置できるため、外径計測装置１００のＸ方向の幅を縮小できる。
【００５８】
また、本実施形態に係る外径計測装置３００における、第１発光部３２０は、ボイラチューブ１３の軸方向に第１レーザ光を照射するように配置され、第２発光部３４０は、ボイラチューブ１３の軸方向に第２レーザ光を照射するように配置され、第１発光部３２０が照射する第１レーザ光を、ボイラチューブ１３の直径の方向（−Ｘ方向）に向かって反射する、一方の保持体３１２ａに固定される第３ミラー３６０ａと、第３ミラー３６０ａで反射された第１レーザ光を、第１受光部３３０が受光可能にボイラチューブ１３の軸方向に向かって反射する、他方の保持体３１２ｂに固定される第４ミラー３６０ｂと、第２発光部３４０が照射する第２レーザ光を、ボイラチューブ１３の直径の方向に向かって反射する、第３ミラー３６０ａと少なくとも第１発光部３２０および第２発光部３４０の隙間を隔てて一方の保持体３１２ａに固定される第５ミラー３６０ｃと、第５ミラー３６０ｃで反射された第２レーザ光を、第２受光部３５０が受光可能にボイラチューブ１３の軸方向に向かって反射する、第４ミラー３６０ｂと少なくとも第１発光部３２０および第２発光部３４０の隙間を隔てて他方の保持体３１２ｂに固定される第６ミラー３６０ｄと、をさらに備える。本実施形態によれば、ミラーを小型化できるため、外径計測装置３００の製作コストの縮減が図れる。
【００５９】
また、本実施形態に係る外径計測装置１００における保持部材１１０は、人が把持する把持体１１３を有する。本実施形態によれば、外径計測装置１００，２００，３００の操作性が向上する。
【００６０】
また、本実施形態に係る外径計測装置１００における保持部材１１０は、ボイラチューブ１３が一対の保持体の間に収容されている状態において、ボイラチューブ１３の周面に接触する案内部１１４を有する。本実施形態によれば、ボイラチューブ１３が保持体１１２の間においてずれないことから、角度誤差を抑制できるため、外径の算出精度を向上できる。
【００６１】
また、本実施形態に係る外径計測装置１００における案内部１１４は、ボイラチューブ１３の周面上を回転する複数の案内ローラ１１４ａを有する。本実施形態によれば、外径計測装置１００をボイラチューブ１３の軸方向にスムーズにスライドさせることができるため、作業効率の向上が図れる。
【００６２】
また、本実施形態に係る外径計測装置１００の外形算出装置は、算出されたボイラチューブ１３の外径を表示する表示装置１８５を有する。本実施形態によれば、作業者が容易に計測された外径を確認できるため、作業効率の向上が図れる。
【００６３】
尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。外径計測装置１００，２００，３００の測定対象配管には、ボイラチューブのみならず、外的要因に起因して外径が変化する円筒形状の配管であれば含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１００  外径計測装置
１１０  保持部材
１１２  保持体
１１２ａ  一方の保持体
１１２ｂ  他方の保持体
１１３  把持体
１１４  案内部
１１４ａ  案内ローラ
１２０  第１発光部
１３０  第１受光部
１４０  第２発光部
１５０  第２受光部
１６０  第１ミラー
１７０  第２ミラー
１８０  外径算出装置
３６０ａ  第３ミラー
３６０ｂ  第４ミラー
３６０ｃ  第５ミラー
３６０ｄ  第６ミラー
【図１】
2019190830.tif 000003
【図２】
2019190830.tif 000004
【図３】
2019190830.tif 000005
【図４】
2019190830.tif 000006
【図５】
2019190830.tif 000007
【図６】
2019190830.tif 000008
【図７】
2019190830.tif 000009
【図８】
2019190830.tif 000010
【図９】
2019190830.tif 000011
【図１０】
2019190830.tif 000012
【図１１】
2019190830.tif 000013
【図１２】
2019190830.tif 000014
【図１３】
2019190830.tif 000015
【図１４】
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