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JP2022030928A - Measuring device and measuring method - Google Patents

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JP2022030928A
JP2022030928A JP2020135260A JP2020135260A JP2022030928A JP 2022030928 A JP2022030928 A JP 2022030928A JP 2020135260 A JP2020135260 A JP 2020135260A JP 2020135260 A JP2020135260 A JP 2020135260A JP 2022030928 A JP2022030928 A JP 2022030928A
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tubular member
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卓也 谷
Takuya Tani
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  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

To provide a measurement apparatus and a measurement method which can perform highly accurate measurement over a medium and long term.SOLUTION: A measurement apparatus 1 for measuring a displacement amount in a vertical direction of a structure as a change amount of a height of a liquid level of liquid comprises: a detection unit 10 which is installed at a measurement point P and stores first liquid and second liquid having different specific gravity; a connection unit 30 which extends from the detection unit 10 and has a first tubular member storing the first liquid and a second tubular member storing the second liquid; and a display unit 20 which has reading means that can read a position of the liquid level of the second liquid. The detection unit 10 has a coil part around which at least any of the first tubular member and the second tubular member is wound in a coil shape. A protective material is arranged so as to be in close-contact with the periphery of the first tubular member and the second tubular member.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、計測装置および計測方法に関する。 The present invention relates to a measuring device and a measuring method.

地質が不良な地山等においては、トンネルの上部だけでなくトンネルの底部(インバート部)にも設計で想定した値を超える外圧が作用することがあるため、インバート部が隆起する場合がある。 In the ground with poor geology, the invert part may rise because the external pressure exceeding the value assumed in the design may act not only on the upper part of the tunnel but also on the bottom part (invert part) of the tunnel.

インバート部の隆起が継続する場合には、隆起現象の程度に応じた対策を講じる必要がある。また、インバート部の覆工コンクリートの打設はトンネル変形の収束を条件としているため、変位計測により確認する必要があり、インバート部の変位計測は重要である。例えば「独立行政法人 鉄道建設・運輸施設整備支援機構」が発行する「山岳トンネル設計施工標準」では、インバート部の覆工コンクリートの打設は、内空変位の収束を確認してから施工することを基本とすると定められている。 If the uplift of the invert part continues, it is necessary to take measures according to the degree of the uplift phenomenon. In addition, since the placement of the lining concrete in the invert part is conditional on the convergence of the tunnel deformation, it is necessary to confirm by displacement measurement, and the displacement measurement in the invert part is important. For example, in the "Mountain Tunnel Design and Construction Standard" issued by the "Railway Construction and Transportation Facility Development Support Organization", the lining concrete of the invert part should be placed after confirming the convergence of the internal displacement. Is stipulated as the basis.

これに関連して、構造物の鉛直方向の変位量を液体の液面の高さの変化量として計測する計測装置が開発されている(特許文献1参照)。特許文献1に記載される計測装置は、計測点に設置され、比重の異なる第一液体および第二液体を収容した検知部と、前記検知部から延伸しており、前記第一液体を収容する第一管状部材および前記第二液体を収容する第二管状部材を有する連結部と、前記第二液体の液面の位置を読み取り可能な読取手段を有する表示部とを備える。 In connection with this, a measuring device has been developed that measures the amount of vertical displacement of a structure as the amount of change in the height of the liquid level (see Patent Document 1). The measuring device described in Patent Document 1 is installed at a measuring point and accommodates a first liquid and a second liquid having different specific densities, and a detection unit extending from the detection unit and accommodating the first liquid. It includes a connecting portion having a first tubular member and a second tubular member for accommodating the second liquid, and a display portion having a reading means capable of reading the position of the liquid surface of the second liquid.

特開2020-003287号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-003287

上述したように、トンネル変形(内空変位)の収束を確認するためには、中長期(例えば、数か月程度)に亘って計測を行う必要がある。しかし、特許文献1に記載の計測装置を中長期に亘って使用すると、設置場所の環境の影響を受け、例えば、乾燥した環境下においては内部の液体が管状部材の外側(大気中)へ染み出し、湿度の高い環境下においては管状部材の外側(大気中)の水分が内部に浸透することによって、意図せずに液面が変動する場合があることが分かった。 As described above, in order to confirm the convergence of the tunnel deformation (inner air displacement), it is necessary to perform measurement over a medium- to long-term (for example, about several months). However, when the measuring device described in Patent Document 1 is used for a medium to long term, it is affected by the environment of the installation site. For example, in a dry environment, the liquid inside permeates the outside of the tubular member (in the atmosphere). It was found that the liquid level may unintentionally fluctuate due to the permeation of moisture on the outside (atmosphere) of the tubular member in a high humidity environment.

このような観点から、本発明は、中長期に亘って精度の高い計測が可能である計測装置および計測方法を提供する。 From such a viewpoint, the present invention provides a measuring device and a measuring method capable of highly accurate measurement over a medium to long term.

本発明に係る計測装置は、構造物の鉛直方向の変位量を液体の液面の高さの変化量として計測する計測装置である。
この計測装置は、計測点に設置され、比重の異なる第一液体および第二液体を収容した検知部と、前記検知部から延伸しており、前記第一液体を収容する第一管状部材および前記第二液体を収容する第二管状部材を有する連結部と、前記第二液体の液面の位置を読み取り可能な読取手段を有する表示部とを備える。
前記検知部は、前記第一管状部材および前記第二管状部材の少なくとも何れか一方をコイル状に巻いたコイル部を有し、前記第一管状部材および前記第二管状部材の周囲に保護材が密着して配置されている。
The measuring device according to the present invention is a measuring device that measures the amount of vertical displacement of a structure as the amount of change in the height of the liquid level.
This measuring device is installed at a measurement point and has a detection unit that accommodates a first liquid and a second liquid having different specific densities, a first tubular member that extends from the detection unit and accommodates the first liquid, and the said. It includes a connecting portion having a second tubular member for accommodating the second liquid, and a display portion having a reading means capable of reading the position of the liquid surface of the second liquid.
The detection unit has a coil portion in which at least one of the first tubular member and the second tubular member is wound in a coil shape, and a protective material is provided around the first tubular member and the second tubular member. They are placed in close contact with each other.

本発明に係る計測装置においては、第一管状部材および第二管状部材の周囲に保護材が密着して配置されているので、設置環境の影響が第一管状部材および第二管状部材の内部に及び難い。つまり、第一管状部材若しくは第二管状部材内に外部から物質が流入または外部へ作動媒体(重液、軽液)が流出し難くなり、ひいては、作動媒体の体積が増減する(つまり、液面の位置が変動する)のを抑制できる。その結果、中長期に亘って精度の高い計測が可能である。 In the measuring device according to the present invention, since the protective material is closely arranged around the first tubular member and the second tubular member, the influence of the installation environment is affected inside the first tubular member and the second tubular member. And difficult. That is, it becomes difficult for a substance to flow into the first tubular member or the second tubular member from the outside or the working medium (heavy liquid, light liquid) to flow out to the outside, and eventually the volume of the working medium increases or decreases (that is, the liquid level). (The position of) fluctuates) can be suppressed. As a result, highly accurate measurement is possible over the medium to long term.

前記保護材が液状を呈する保護液である場合、前記検知部は、水密性を備えるケース部を備え、前記ケース部内に前記コイル部および前記保護液が封入されており、前記連結部は、水密性を備える保護管を備え、前記保護管内に前記第一管状部材、前記第二管状部材および前記保護液が封入されているのがよい。 When the protective material is a protective liquid that exhibits a liquid, the detection unit includes a case portion having watertightness, the coil portion and the protective liquid are sealed in the case portion, and the connecting portion is watertight. It is preferable that a protective tube having a property is provided, and the first tubular member, the second tubular member, and the protective liquid are enclosed in the protective tube.

前記保護液は、前記第一液体および前記第二液体のうち、比重が軽い方と同じ成分を含有する液体であるのが好ましい。 The protective liquid is preferably a liquid containing the same component as that of the first liquid and the second liquid, whichever has a lighter specific gravity.

このようにすると、浸透圧の影響による液面の変動を抑制することができる。 By doing so, it is possible to suppress fluctuations in the liquid level due to the influence of osmotic pressure.

前記第一管状部材の先端には、第一バルブが設置されており、前記第二管状部材の先端側は、第一分岐管および第二分岐管の二つに分岐しているのがよい。そして、前記第一分岐管には、第二バルブが設置されており、前記第二分岐管には、第三バルブを介して余剰分の前記第二液体を排出する排出用ノズルが設置されている。 A first valve is installed at the tip of the first tubular member, and the tip side of the second tubular member may be branched into two, a first branch pipe and a second branch pipe. A second valve is installed in the first branch pipe, and a discharge nozzle for discharging the surplus second liquid via the third valve is installed in the second branch pipe. There is.

このようにすると、液面の位置調整が容易になるので、変位量の計測を正確かつ迅速に行うことができる。 By doing so, the position of the liquid level can be easily adjusted, so that the displacement amount can be measured accurately and quickly.

また、本発明に係る計測方法は、構造物の鉛直方向の変位量を液体の液面の高さの変化量として計測する計測方法である。
この計測方法は、前記記載の計測装置を準備する準備工程と、前記計測装置を計測対象の構造物に設置する設置工程と、前記計測装置を初期状態に調整する調整工程と、前記計測装置を用いて変位量を計測する計測工程とを有する。また、前記調整工程は、第1工程と、第2工程と、第3工程とを有する。
前記第1工程では、前記第一バルブ、前記第二バルブおよび前記第三バルブを閉鎖した状態から、前記第一バルブおよび前記第三バルブを開放して、前記第一液体の液面を低下させるとともに、余剰分の前記第二液体を前記排出用ノズルから排出する。
前記第2工程では、前記第1工程の状態から前記第一バルブを閉鎖するとともに前記第二バルブを開放して、前記第二液体の液面を低下させるとともに、余剰分の前記第二液体を前記排出用ノズルからさらに排出する。
前記第3工程では、前記第2工程の状態から前記第一バルブを開放するとともに前記第三バルブを閉鎖する。
Further, the measuring method according to the present invention is a measuring method for measuring the amount of vertical displacement of a structure as the amount of change in the height of the liquid level.
This measuring method includes a preparatory step for preparing the measuring device described above, an installation step for installing the measuring device in a structure to be measured, an adjusting step for adjusting the measuring device to an initial state, and the measuring device. It has a measurement process for measuring the amount of displacement using the product. Further, the adjustment step includes a first step, a second step, and a third step.
In the first step, the first valve and the third valve are opened from the state where the first valve, the second valve and the third valve are closed, and the liquid level of the first liquid is lowered. At the same time, the surplus amount of the second liquid is discharged from the discharge nozzle.
In the second step, the first valve is closed and the second valve is opened from the state of the first step to lower the liquid level of the second liquid and to remove the surplus second liquid. Further discharge from the discharge nozzle.
In the third step, the first valve is opened and the third valve is closed from the state of the second step.

本発明に係る計測方法においては、第一管状部材および第二管状部材の周囲に保護材が密着して配置されているので、設置環境の影響が第一管状部材および第二管状部材の内部に及び難い。つまり、第一管状部材若しくは第二管状部材内に外部から物質が流入または外部へ作動媒体(重液、軽液)が流出し難くなり、ひいては、作動媒体の体積が増減する(つまり、液面の位置が変動する)のを抑制できる。その結果、中長期に亘って精度の高い計測が可能である。 In the measurement method according to the present invention, since the protective material is closely arranged around the first tubular member and the second tubular member, the influence of the installation environment is affected inside the first tubular member and the second tubular member. And difficult. That is, it becomes difficult for a substance to flow into the first tubular member or the second tubular member from the outside or the working medium (heavy liquid, light liquid) to flow out to the outside, and eventually the volume of the working medium increases or decreases (that is, the liquid level). (The position of) fluctuates) can be suppressed. As a result, highly accurate measurement is possible over the medium to long term.

本発明によれば、中長期に亘って精度の高い計測が可能である。 According to the present invention, highly accurate measurement is possible over a medium to long term.

本発明の実施形態に係る計測装置の全体図である。It is an whole view of the measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る計測装置を構成する検知部を説明するための図であり、(a)は平面図であり、(b)は(a)のY-Yに対応する断面図であり、(c)は(a)のX1-X1に対応する断面図であり、(d)は(a)のX2-X2に対応する断面図である。(a)~(d)では、ケース部に収容される保護液、並びに第一管状部材および第二管状部材に収容される液体(主に作動媒体)の記載を省略している。It is a figure for demonstrating the detection part constituting the measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention, (a) is a plan view, (b) is a sectional view corresponding to YY of (a). , (C) are cross-sectional views corresponding to X1-X1 of (a), and (d) is a cross-sectional view corresponding to X2-X2 of (a). In (a) to (d), the description of the protective liquid contained in the case portion and the liquid (mainly the working medium) contained in the first tubular member and the second tubular member is omitted. 検知部本体のイメージ図である。It is an image diagram of the detection unit main body. 本発明の実施形態に係る計測装置を構成する表示部の正面図である。It is a front view of the display part which constitutes the measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る計測装置の作動原理を説明するための図であり、(a)は変位発生前の状態を示し、(b)は変位発生後の状態を示す。It is a figure for demonstrating the operation principle of the measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention, (a) shows the state before displacement occurrence, (b) shows the state after displacement occurrence. 本発明の実施形態に係る計測装置の調整工程を説明するための図であり、(a)は第1工程を実施する前の状態を示し、(b)は第1工程を実施した後の状態を示し、(c)は第2工程を示し、(d)は第3工程を示す。It is a figure for demonstrating the adjustment process of the measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention, (a) shows the state before carrying out the 1st step, (b) is the state after carrying out 1st step. , (C) shows the second step, and (d) shows the third step. 従来の計測装置における経時的な計測変位を示したグラフである。It is a graph which showed the measured displacement with time in the conventional measuring apparatus. 吸水させる前処理を行った樹脂製のチューブによる液面安定性確認試験の結果を示すグラフであり、(a)は軽液の液面安定性確認試験の結果であり、(b)は重液の液面安定性確認試験の結果である。It is a graph which shows the result of the liquid level stability confirmation test by the resin tube which performed the pretreatment to absorb water, (a) is the result of the liquid level stability confirmation test of a light liquid, (b) is a heavy liquid. It is the result of the liquid level stability confirmation test of. 乾燥条件および浸水条件における液面安定性確認試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the liquid level stability confirmation test under the dry condition and the inundation condition. 二重管構造の液面安定性確認試験を説明するための図であり、(a)は試験体の概要図であり、(b)は二重管構造の液面安定性確認試験の結果を示すグラフである。It is a figure for demonstrating the liquid level stability confirmation test of a double tube structure, (a) is a schematic diagram of a test piece, (b) is the result of the liquid level stability confirmation test of a double tube structure. It is a graph which shows. 高濃度のエチレングリコール水溶液を用いた液面安定性確認試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the liquid level stability confirmation test using the high-concentration ethylene glycol aqueous solution. 二重管構造計測装置による液面安定性確認試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the liquid level stability confirmation test by the double pipe structure measuring apparatus.

以下、本発明の実施をするための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. Each figure is merely schematically shown to the extent that the present invention can be fully understood. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated examples. In each figure, common components and similar components are designated by the same reference numerals, and duplicate description thereof will be omitted.

<実施形態に係る計測装置の構成>
図1を参照して、実施形態に係る計測装置1の構成について説明する。計測装置1は、計測対象物の鉛直方向の変位を計測するものである。変位は、ある基準点に対する鉛直方向における相対的な距離であり、例えば、第1の時刻における計測対象物の位置と第2の時刻における計測対象物の位置との差である。計測対象物は、時間経過により鉛直方向の変位が発生するものであればよく、特に限定されるものではない。実施形態に係る計測装置1は、地中や水中などの視認不能または視認し難い場所にある構造物の変位を計測するのに有効である。
<Configuration of measuring device according to the embodiment>
The configuration of the measuring device 1 according to the embodiment will be described with reference to FIG. The measuring device 1 measures the vertical displacement of the object to be measured. The displacement is a relative distance in the vertical direction with respect to a certain reference point, for example, the difference between the position of the object to be measured at the first time and the position of the object to be measured at the second time. The object to be measured is not particularly limited as long as it is displaced in the vertical direction with the passage of time. The measuring device 1 according to the embodiment is effective for measuring the displacement of a structure in an invisible or difficult-to-see place such as underground or underwater.

ここでは、図1に示すように、施工中のトンネル2のインバート部2aの変位計測に計測装置1を用いることを想定する。土被りの大きい地山や膨張性の地山等においては、インバート部2aにも大きな外圧が作用するので、インバート部2aが隆起する現象が発生する場合がある。本実施形態では、施工した直後のインバート部2aの位置を基準点とし、所定の時間経過後のインバート部2aの位置(変位)を計測する。ここでのインバート部2aは、路盤3に埋もれており、視認ができない状態である。 Here, as shown in FIG. 1, it is assumed that the measuring device 1 is used for measuring the displacement of the invert portion 2a of the tunnel 2 under construction. In a ground with a large overburden, an expansive ground, or the like, a large external pressure acts on the invert portion 2a, so that a phenomenon in which the invert portion 2a rises may occur. In the present embodiment, the position (displacement) of the invert portion 2a after a predetermined time elapses is measured with the position of the invert portion 2a immediately after the construction as a reference point. The invert portion 2a here is buried in the roadbed 3 and cannot be visually recognized.

計測装置1は、計測対象物の鉛直方向の変位量を作動媒体である液体の高さの変化量として計測する液柱式の計測器である。本実施形態における計測装置1では、比重の異なる2種類の液体を作動媒体として用いる。以下では、2種類の液体のうち、比重が重たい液体を「重液」と称し、比重が軽い液体を「軽液」と称する。本実施形態では、重液が「第一液体」に相当し、軽液が「第二液体」に相当する。 The measuring device 1 is a liquid column type measuring instrument that measures the amount of vertical displacement of the object to be measured as the amount of change in the height of the liquid as the working medium. In the measuring device 1 in the present embodiment, two types of liquids having different specific densities are used as the working medium. In the following, of the two types of liquids, a liquid having a heavy specific gravity is referred to as a "heavy liquid", and a liquid having a light specific gravity is referred to as a "light liquid". In this embodiment, the heavy liquid corresponds to the "first liquid" and the light liquid corresponds to the "second liquid".

図1に示すように、計測装置1は、計測対象物であるインバート部2aの計測点Pに設置される検知部10と、インバート部2aの変位が液面の位置変化として表示される表示部20と、検知部10および表示部20を連結する連結部30とを備えて構成される。表示部20は、計測点Pよりも高い位置(つまり、検知部10よりも高い位置)であって、時間経過により鉛直方向の変位が発生しない(発生したとしても微小である)場所に設置される。表示部20は、例えば、トンネル2の側壁2bに設置される。 As shown in FIG. 1, the measuring device 1 has a detection unit 10 installed at a measurement point P of an invert unit 2a, which is an object to be measured, and a display unit in which the displacement of the invert unit 2a is displayed as a change in the position of the liquid surface. 20 is provided with a connecting unit 30 for connecting the detection unit 10 and the display unit 20. The display unit 20 is installed at a position higher than the measurement point P (that is, a position higher than the detection unit 10) and where vertical displacement does not occur (even if it occurs, it is minute) over time. Ru. The display unit 20 is installed, for example, on the side wall 2b of the tunnel 2.

検知部10は、計測点P(図1参照)に設置されるものであり、図2に示すように、検知部本体10aと、検知部本体10aを内部に収納するケース部10bとからなる。ケース部10bの内部は保護液(図示を省略)で満たされている(すなわち、ケース部10bには保護液が封入されている)。したがって、検知部本体10aは、保護液に浸かった状態である。保護液は、作動媒体を周辺環境(大気や地下水等)から隔離する役割を担い、意図しない液面の変動を抑制する。意図しない液面の変動は、例えば作動媒体が大気中へ流出することや大気中の水分が作動媒体に吸収されることで発生する。ケース部10bは、検知部本体10aを保護するとともに、計測点Pから移動しないように設置することができるものであればよく、形状などは特に限定されない。ケース部10bは、水密性を備える構造になっており、封入される保護液が外部に漏れ出さないようになっている。検知部本体10aは、ケース部10bの内部に固定手段10c(図2(b),(d)参照)によって固定されている。図2に示す固定手段はボルトである。なお、保護液は、保護材の一例である。 The detection unit 10 is installed at the measurement point P (see FIG. 1), and as shown in FIG. 2, includes a detection unit main body 10a and a case unit 10b for accommodating the detection unit main body 10a inside. The inside of the case portion 10b is filled with a protective liquid (not shown) (that is, the protective liquid is sealed in the case portion 10b). Therefore, the detection unit main body 10a is in a state of being immersed in the protective liquid. The protective liquid plays a role of isolating the working medium from the surrounding environment (atmosphere, groundwater, etc.) and suppresses unintended fluctuations in the liquid level. Unintended fluctuations in the liquid level occur, for example, when the working medium flows out into the atmosphere or when moisture in the atmosphere is absorbed by the working medium. The case portion 10b may be any as long as it can protect the detection unit main body 10a and can be installed so as not to move from the measurement point P, and the shape and the like are not particularly limited. The case portion 10b has a structure having watertightness so that the enclosed protective liquid does not leak to the outside. The detection unit main body 10a is fixed to the inside of the case unit 10b by the fixing means 10c (see FIGS. 2 (b) and 2 (d)). The fixing means shown in FIG. 2 is a bolt. The protective liquid is an example of a protective material.

図2(a),(b)に示すように、ケース部10bは、円筒状の本体部材16と、本体部材16の一方(一端側)を閉塞する第一閉塞部材17と、本体部材16の他方(他端側)に連結される連結部材18と、連結部材18の一方を閉塞する第二閉塞部材19と、を備える。なお、図2に示すケース部10bの構成はあくまで例示であり、他の構成であってもよい。ケース部10bの材料は、特に限定されずに例えば金属製、樹脂製などであってよい。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the case portion 10b includes a cylindrical main body member 16, a first closing member 17 that closes one (one end side) of the main body member 16, and the main body member 16. A connecting member 18 connected to the other side (the other end side) and a second closing member 19 for closing one of the connecting members 18 are provided. The configuration of the case portion 10b shown in FIG. 2 is merely an example, and other configurations may be used. The material of the case portion 10b is not particularly limited and may be made of, for example, metal or resin.

ケース部10bを構成する部材は、管用テーパーねじによって接合されている。管用テーパーねじは、円錐形状のねじであって、先端に行くほど細くなっている。本体部材16の両側外周面には雄ねじが形成されており、第一閉塞部材17の内周面には雌ねじが形成されており、連結部材18の両側内周面には雌ねじが形成されており、第二閉塞部材19の外周面には雄ねじが形成されている。ケース部10bに形成される管用テーパーねじを適切なトルクで螺合することによって、ケース部10b内の水密性が確保される。 The members constituting the case portion 10b are joined by a taper screw for pipes. The taper screw for pipes is a conical screw and becomes thinner toward the tip. Male threads are formed on both outer peripheral surfaces of the main body member 16, female threads are formed on the inner peripheral surfaces of the first blocking member 17, and female threads are formed on both inner peripheral surfaces of the connecting member 18. , Male threads are formed on the outer peripheral surface of the second closing member 19. By screwing the pipe taper screw formed in the case portion 10b with an appropriate torque, the watertightness in the case portion 10b is ensured.

第二閉塞部材19は、内部の空間を軸方向において二つに分ける仕切り部19aを備える。仕切り部19aには、ねじ孔が形成されており、固定手段10cを用いて第二閉塞部材19に検知部本体10aを締結する。また、第二閉塞部材19には、円形の開口部が形成されており、この開口部を介して連結部30の第一コネクタ32が接続されている。ケース部10bと連結部30との接続部分は、水密性を確保できる構造になっていればよく、ケース部10bと連結部30との接続方法は特に限定されない。第一コネクタ32は、例えばケーブルグランドを備える構造になっている。 The second closing member 19 includes a partition portion 19a that divides the internal space into two in the axial direction. A screw hole is formed in the partition portion 19a, and the detection portion main body 10a is fastened to the second closing member 19 by using the fixing means 10c. Further, a circular opening is formed in the second closing member 19, and the first connector 32 of the connecting portion 30 is connected via the opening. The connecting portion between the case portion 10b and the connecting portion 30 may have a structure capable of ensuring watertightness, and the connecting method between the case portion 10b and the connecting portion 30 is not particularly limited. The first connector 32 has a structure including, for example, a cable gland.

図2(a),(b)に示すように、検知部本体10aは、主に重液を収容した第一管状部材11と、主に軽液を収容した第二管状部材12と、第一管状部材11と第二管状部材12とを連通するように接続する折返し部13とを備えて構成される。折返し部13は、検知部本体10aの製造を容易にするために設けられている構成要素であるので、検知部本体10aは、折返し部13を備えない構成であってもよい。本実施形態では、第一管状部材11および第二管状部材12の内径が同じになっている。また、図2に示すように、第一管状部材11および第二管状部材12の少なくとも何れか一方(ここでは、第二管状部材12)は、ケース部10b内で多重に巻かれることでコイル部14を形成している。図2では、折返し部13がコイル部14の内側に位置しているが、折返し部13の位置は他の場所であってもよい。 As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the detection unit main body 10a mainly contains the first tubular member 11 containing heavy liquid, the second tubular member 12 mainly containing light liquid, and the first. It is configured to include a folded-back portion 13 that connects the tubular member 11 and the second tubular member 12 so as to communicate with each other. Since the folded-back portion 13 is a component provided for facilitating the manufacture of the detection unit main body 10a, the detection unit main body 10a may be configured not to include the folded-back portion 13. In this embodiment, the inner diameters of the first tubular member 11 and the second tubular member 12 are the same. Further, as shown in FIG. 2, at least one of the first tubular member 11 and the second tubular member 12 (here, the second tubular member 12) is multiplely wound in the case portion 10b to form a coil portion. 14 is formed. In FIG. 2, the folded-back portion 13 is located inside the coil portion 14, but the folded-back portion 13 may be located at another location.

図3を参照して、検知部本体10aの構成(特に、第一管状部材および第二管状部材に収容される液体について説明する。
図3に示すように、本実施形態では、重液と軽液との間には、これらの液体が混ざらないように分離する隔離シリコンオイルが収容されている。隔離シリコンオイルは、分離用液体の一例である。隔離シリコンオイルの量は、特に限定されるものではなく、重液と軽液とが混ざらない最小限量であるのがよい。これにより、本実施形態におけるコイル部14には、重液と隔離シリコンオイルとの界面である重液側境界部K1、および軽液と隔離シリコンオイルとの界面である軽液側境界部K2が形成されている。所定の粘度の隔離シリコンオイルを使用するとこで、重液や軽液の粘度に関わらず、重液側境界部K1や軽液側境界部K2を適切に形成することができる。なお、重液と軽液とが混じり合わないものである場合には、隔離シリコンオイルを設けなくてもよい(つまり、重液と軽液とが接することで、界面を形成していてもよい)。
With reference to FIG. 3, the configuration of the detection unit main body 10a (particularly, the liquid contained in the first tubular member and the second tubular member will be described.
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, an isolated silicone oil that separates the heavy liquid and the light liquid so as not to be mixed is contained between the heavy liquid and the light liquid. Isolation silicone oil is an example of a separation liquid. The amount of the isolated silicone oil is not particularly limited, and it is preferable that the amount of the isolated silicone oil is the minimum amount at which the heavy liquid and the light liquid are not mixed. As a result, the coil portion 14 in the present embodiment has a heavy liquid side boundary portion K1 which is an interface between the heavy liquid and the isolated silicon oil and a light liquid side boundary portion K2 which is an interface between the light liquid and the isolated silicon oil. It is formed. By using the isolated silicon oil having a predetermined viscosity, the heavy liquid side boundary portion K1 and the light liquid side boundary portion K2 can be appropriately formed regardless of the viscosity of the heavy liquid or the light liquid. If the heavy liquid and the light liquid do not mix with each other, it is not necessary to provide the isolation silicone oil (that is, the heavy liquid and the light liquid may come into contact with each other to form an interface. ).

重液と軽液との境界部(ここでは、重液側境界部K1から軽液側境界部K2までの領域であり、以下では「境界部K」と呼ぶ)は、後述する「計測工程」や「計測装置の調整工程」において第一管状部材11および第二管状部材12内を移動する。本実施形態では、境界部Kがコイル部14の外側(連結部30)に移動しないようになっている。つまり、境界部Kがコイル部14の外側に移動しない程度の距離になるように、コイル部14の巻き数Nや一巻きあたりの長さ(円周に対応する長さ)が設定されている。なお、境界部Kの移動量は、重液と軽液との比重差や検知部10から表示部20までの距離L(図1参照)などによって決定される。 The boundary portion between the heavy liquid and the light liquid (here, the region from the heavy liquid side boundary portion K1 to the light liquid side boundary portion K2, hereinafter referred to as “boundary portion K”) is the “measurement step” described later. Or move in the first tubular member 11 and the second tubular member 12 in the “adjustment step of the measuring device”. In the present embodiment, the boundary portion K does not move to the outside of the coil portion 14 (connecting portion 30). That is, the number of turns N of the coil portion 14 and the length per winding (length corresponding to the circumference) are set so that the boundary portion K does not move to the outside of the coil portion 14. .. The amount of movement of the boundary portion K is determined by the difference in specific gravity between the heavy liquid and the light liquid, the distance L from the detection unit 10 to the display unit 20 (see FIG. 1), and the like.

折返し部13は、重液側接続部13aと、軽液側接続部13bと、U字管13cとを備えて構成されている。重液側接続部13aには、第一管状部材11の端部が取り付けられ、また、軽液側接続部13bには、第二管状部材12の端部が取り付けられる。第一管状部材11と第二管状部材12とは、折返し部13を介して連通しているので、第一管状部材11、第二管状部材12およびU字管13c内の液体は、互いに移動可能である。なお、重液側接続部13aおよび軽液側接続部13bの何れか一方を外すことで、第一管状部材11、第二管状部材12および折返し部13内への液体の注入、並びに、第一管状部材11、第二管状部材12および折返し部13内の液体の排出が可能である。 The folded-back portion 13 includes a heavy liquid side connecting portion 13a, a light liquid side connecting portion 13b, and a U-shaped tube 13c. The end portion of the first tubular member 11 is attached to the heavy liquid side connection portion 13a, and the end portion of the second tubular member 12 is attached to the light liquid side connection portion 13b. Since the first tubular member 11 and the second tubular member 12 communicate with each other via the folded-back portion 13, the liquid in the first tubular member 11, the second tubular member 12, and the U-shaped tube 13c can move to each other. Is. By removing either the heavy liquid side connection portion 13a or the light liquid side connection portion 13b, the liquid can be injected into the first tubular member 11, the second tubular member 12, and the folded portion 13, and the first. The liquid in the tubular member 11, the second tubular member 12, and the folded portion 13 can be discharged.

図2に戻って、検知部10の説明を続ける。本実施形態でのコイル部14は、芯部材15に第二管状部材12が巻き付けられることによって形成されている。芯部材15は、第一管状部材11および第二管状部材12の少なくとも何れか一方(ここでは、第二管状部材12)を巻き付けることが可能であればよく、巻き付けられる管状部材11,12ができるだけ水平を保てる構造(つまり、水平に対する管状部材11,12の傾きが小さい構造)であることが望ましい。 Returning to FIG. 2, the description of the detection unit 10 will be continued. The coil portion 14 in the present embodiment is formed by winding the second tubular member 12 around the core member 15. The core member 15 may be such that at least one of the first tubular member 11 and the second tubular member 12 (here, the second tubular member 12) can be wound, and the wound tubular members 11 and 12 can be used as much as possible. It is desirable that the structure can be kept horizontal (that is, the structure in which the inclination of the tubular members 11 and 12 with respect to the horizontal is small).

図2(c),(d)に示すように、本実施形態の芯部材15は、底板15aと、天板15bと、底板15aおよび天板15bの間に設けられるガイド15cと、底板15aの下側に設けられる支持部15dとを備える。
底板15aおよび天板15bは、共に長方形状を呈しており、平行になっている。底板15aは、天板15bに比べて長辺の寸法が大きくなっており、天板15bよりも少しだけ長尺である。
As shown in FIGS. 2 (c) and 2 (d), the core member 15 of the present embodiment includes a bottom plate 15a, a top plate 15b, a guide 15c provided between the bottom plate 15a and the top plate 15b, and a bottom plate 15a. It is provided with a support portion 15d provided on the lower side.
Both the bottom plate 15a and the top plate 15b have a rectangular shape and are parallel to each other. The bottom plate 15a has a larger long side dimension than the top plate 15b, and is slightly longer than the top plate 15b.

ガイド15cは、管状部材11,12が巻き付けられる部分であり、円筒を軸方向で半分にした(言い換えれば、矩形状の板材の両端を近接するようにC字状に湾曲させた)形状(半割円筒状)を呈している。ガイド15cは、底板15aの両端付近に対向するように配置してあり、管状部材11,12が曲線を形成するのをガイドしている。なお、図2に示すガイド15c以外に管状部材11,12を芯部材15に固定する固定手段が設けられていてもよい。 The guide 15c is a portion around which the tubular members 11 and 12 are wound, and has a shape (half) in which the cylinder is halved in the axial direction (in other words, both ends of the rectangular plate are curved in a C shape so as to be close to each other). It has a split cylindrical shape). The guides 15c are arranged so as to face each other near both ends of the bottom plate 15a, and guide the tubular members 11 and 12 to form a curve. In addition to the guide 15c shown in FIG. 2, fixing means for fixing the tubular members 11 and 12 to the core member 15 may be provided.

支持部15dは、ケース部10bの内周面に当接する曲面を有し、芯部材15がケース部10b内でガタつかないようになっている。支持部15dは、底板15aの両端付近に配置してあり、連結部30側の支持部15dは、固定手段10Cによってケース部10bに固定されている。 The support portion 15d has a curved surface that abuts on the inner peripheral surface of the case portion 10b so that the core member 15 does not rattle in the case portion 10b. The support portion 15d is arranged near both ends of the bottom plate 15a, and the support portion 15d on the connecting portion 30 side is fixed to the case portion 10b by the fixing means 10C.

図1に示すように、連結部30は、検知部10と表示部20とを連結するものであり、本実施形態では、トンネル2のインバート部2aおよび側壁2bに沿うようにして設置されている。なお、連結部30の設置方法は、図1に示すものに限定されない。図2(a),(b)に示すように、連結部30は、重液を収容した第一管状部材11と、軽液を収容した第二管状部材12と、第一管状部材11および第二管状部材12を保護する保護管31とからなる。ここでの第一管状部材11および第二管状部材12は、円筒状のチューブである。つまり、連結部30は、第一管状部材11または第二管状部材12と、保護管31との二重構造になっている。 As shown in FIG. 1, the connecting portion 30 connects the detection unit 10 and the display unit 20, and is installed along the invert portion 2a and the side wall 2b of the tunnel 2 in the present embodiment. .. The method of installing the connecting portion 30 is not limited to that shown in FIG. As shown in FIGS. 2A and 2B, the connecting portion 30 includes a first tubular member 11 containing a heavy liquid, a second tubular member 12 containing a light liquid, a first tubular member 11, and a first tubular member 11. (Ii) It is composed of a protective tube 31 that protects the tubular member 12. The first tubular member 11 and the second tubular member 12 here are cylindrical tubes. That is, the connecting portion 30 has a double structure of the first tubular member 11 or the second tubular member 12 and the protective tube 31.

保護管31の内部は、保護液(図示を省略)で満たされている(すなわち、保護管31には保護液が封入されている)。したがって、第一管状部材11および第二管状部材12は、保護液に浸かった状態である。保護液は、作動媒体を周辺環境(大気や地下水等)から隔離する役割を担い、意図しない液面の変動を抑制する。保護管31は水密性を備える構造になっており、封入される保護液が外部に漏れ出さないようになっている。具体的には、保護管31の両端には、第一コネクタ32(図2(a),(b)参照)、および第二コネクタ33(図4参照)が設けられている。第一コネクタ32および第二コネクタ33は、例えばケーブルグランドを備える構造になっている。 The inside of the protective tube 31 is filled with a protective liquid (not shown) (that is, the protective liquid is sealed in the protective tube 31). Therefore, the first tubular member 11 and the second tubular member 12 are in a state of being immersed in the protective liquid. The protective liquid plays a role of isolating the working medium from the surrounding environment (atmosphere, groundwater, etc.) and suppresses unintended fluctuations in the liquid level. The protective tube 31 has a watertight structure so that the enclosed protective liquid does not leak to the outside. Specifically, a first connector 32 (see FIGS. 2A and 2B) and a second connector 33 (see FIG. 4) are provided at both ends of the protective tube 31. The first connector 32 and the second connector 33 have a structure including, for example, a cable gland.

図4に示すように、表示部20には、重液を収容した第一管状部材11および軽液を収容した第二管状部材12が上下方向に延伸するように左右に並べて固定されている。また、表示部20には、計測する側の液体の表面(ここでは、軽液の液面B2a)の位置を読み取るための目盛り25aが付された目盛板25が設置されている。目盛板25は、読取手段の一例であり、読取手段は目盛板25に限定されない。目盛り25aには、変位発生前に軽液の液面B2aを合わせる零点25bが設定されている。なお、軽液の液面B2aの位置を読み取り易くするために、軽液の液面B2aを視認しやすい色で着色したり、また、着色された液体(例えば、オイル)で軽液の液面B2aを覆ってもよい。 As shown in FIG. 4, the first tubular member 11 containing the heavy liquid and the second tubular member 12 containing the light liquid are fixed to the display unit 20 side by side so as to extend in the vertical direction. Further, the display unit 20 is provided with a scale plate 25 having a scale 25a for reading the position of the surface of the liquid on the measurement side (here, the liquid level B2a of the light liquid). The scale plate 25 is an example of a reading means, and the reading means is not limited to the scale plate 25. The scale 25a is set to a zero point 25b at which the liquid level B2a of the light liquid is adjusted before the displacement occurs. In order to make it easier to read the position of the liquid level B2a of the light liquid, the liquid level B2a of the light liquid may be colored with a color that is easy to see, or the liquid level of the light liquid may be colored with a colored liquid (for example, oil). B2a may be covered.

第一管状部材11の端部には、第一バルブ21が取り付けられており、第一管状部材11の端部を開閉可能である。詳細は後記するが、計測時において、重液の液面B1aは、第一管状部材11の端部から離れた場所に位置する。第一管状部材11内において重液は柱状を呈し、以下では、特に「重液柱」と呼ぶ場合がある。 A first valve 21 is attached to the end of the first tubular member 11, and the end of the first tubular member 11 can be opened and closed. The details will be described later, but at the time of measurement, the liquid level B1a of the heavy liquid is located at a place away from the end portion of the first tubular member 11. The heavy liquid exhibits a columnar shape in the first tubular member 11, and may be referred to as a "heavy liquid column" in the following.

第二管状部材12は、分岐部22によって第一分岐管12aと、第二分岐管12bとに分岐されている。第一分岐管12aの端部には、第二バルブ23が取り付けられており、第一分岐管12aの端部を開閉可能である。詳細は後記するが、計測時において、軽液の液面B2aは、第一分岐管12aの端部から離れた場所に位置する。第一分岐管12a内において軽液は柱状を呈し、以下では、特に「軽液柱」と呼ぶ場合がある。また、第二分岐管12bの端部には、第三バルブ24を介して第二分岐管12bよりも内径が極めて小さい排出用ノズル24aが取り付けられている。詳細は後記するが、計測装置1を使用可能な初期状態に調整する際に発生する余剰の軽液を排出用ノズル24aから排出する。排出用ノズル24aの先端は、目盛板25の零点25bに位置合わせされている。 The second tubular member 12 is branched into a first branch pipe 12a and a second branch pipe 12b by a branch portion 22. A second valve 23 is attached to the end of the first branch pipe 12a, and the end of the first branch pipe 12a can be opened and closed. The details will be described later, but at the time of measurement, the liquid level B2a of the light liquid is located at a place away from the end of the first branch pipe 12a. The light liquid exhibits a columnar shape in the first branch pipe 12a, and may be referred to as a "light liquid column" in the following. Further, a discharge nozzle 24a having an inner diameter much smaller than that of the second branch pipe 12b is attached to the end of the second branch pipe 12b via the third valve 24. The details will be described later, but the excess light liquid generated when the measuring device 1 is adjusted to the usable initial state is discharged from the discharge nozzle 24a. The tip of the discharge nozzle 24a is aligned with the zero point 25b of the scale plate 25.

(計測装置の作動原理)
図5を参照して、計測装置1の作動原理を説明する。図5は、2つの液柱(重液柱、軽液柱)の水頭バランスを示した模式図である。
比重が異なり、かつ、混じり合わない(不混和)な2種類の液体からなる液柱が図5のように液だまりで接する場合を考える。図5(a)に示すように、重液の水頭の高さを「H」とすれば、軽液の水頭の高さは「(ρh/ρl)・H」の位置でつり合う。「ρh」は重液の比重であり、「ρl」は軽液の比重である。また、液だまりの高さ「Hc」は、高さ「H」に比べて無視できる程に小さいものとする。なお、図1に示す計測装置1では、液だまりの安定性の向上や温度依存性の低減を目的として、液だまりをタンク構造ではなく管状部材を多重に巻いたコイル構造にしている。
(Operating principle of measuring device)
The operating principle of the measuring device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram showing the head balance of the two liquid columns (heavy liquid column and light liquid column).
Consider a case where liquid columns consisting of two types of liquids having different specific densities and immiscible (miscible) are in contact with each other in a liquid pool as shown in FIG. As shown in FIG. 5A, if the height of the head of the heavy liquid is "H", the height of the head of the light liquid is balanced at the position of "(ρ h / ρ l ) · H". “Ρ h ” is the specific density of the heavy liquid, and “ρ l ” is the specific gravity of the light liquid. Further, the height "Hc" of the liquid pool is assumed to be negligibly smaller than the height "H". In the measuring device 1 shown in FIG. 1, for the purpose of improving the stability of the liquid pool and reducing the temperature dependence, the liquid pool has a coil structure in which tubular members are wound in multiple layers instead of a tank structure.

ここで、図5(b)に示すように、液だまりに鉛直方向の変位「x」が生じた場合、各々の水頭のバランスが崩れ、バランスの不均衡を打ち消すために、各水頭はそれぞれ「ΔHh,ΔHl」だけ変化する。
このとき、両水頭のバランスは、以下の式(1)で表される。
(H-x+ΔHh):{(ρh/ρl)・H-x+ΔHl}=ρl:ρh ・・式(1)
また、両液柱間を移動する液体の体積は等しいので、以下の式(2)が成立する。ここで、「Ah」は重液の液柱面積であり、「Al」は軽液の液柱面積である。
(Ah・ΔHh)=(-1・Al・ΔHl) ・・式(2)
Here, as shown in FIG. 5B, when a vertical displacement "x" occurs in the liquid pool, the balance of each head is lost, and in order to cancel the imbalance in the balance, each head is "x". It changes by "ΔH h , ΔH l ".
At this time, the balance between the two heads is expressed by the following equation (1).
(Hx + ΔH h ): {(ρ h / ρ l ) · Hx + ΔH l } = ρ l : ρ h ··· Equation (1)
Further, since the volumes of the liquid moving between the two liquid columns are the same, the following equation (2) holds. Here, "A h " is the area of the liquid column of the heavy liquid, and "A l " is the area of the liquid column of the light liquid.
(A h・ ΔH h ) = (-1 ・Al ・ ΔH l )・ ・ Equation (2)

式(1),(2)より、軽液柱の変化量「ΔHl」と液だまりの変位「x」との関係は、以下の式(3)のようになる。
ΔHl=(ρl-ρh)/{ρl+ρh・(Al/Ah)}・x ・・式(3)
つまり、「ΔHl」(あるいは「ΔHh」でもよい)を知ることができれば、液だまりの変位「x」を知ることができる。また、2種類の液体の比重差が大きく、軽液注が重液注にくらべて細いほど、軽液柱の変化量「ΔHl」は、液だまりの変位「x」に対して感度がよくなる。ただし、液柱を収容する管が細すぎると、液の粘性抵抗によって液柱の動きが悪くなる。
From the equations (1) and (2), the relationship between the change amount “ΔH l ” of the light liquid column and the displacement “x” of the liquid pool is as shown in the following equation (3).
ΔH l = (ρ l -ρ h ) / {ρ l + ρ h・ (A l / A h )} ・ x ・ ・ Equation (3)
That is, if "ΔH l " (or "ΔH h " may be used) can be known, the displacement "x" of the liquid pool can be known. In addition, the larger the difference in specific gravity between the two types of liquid and the thinner the light liquid injection than the heavy liquid injection, the better the sensitivity of the change amount "ΔH l " of the light liquid column to the displacement "x" of the liquid pool. .. However, if the pipe accommodating the liquid column is too thin, the movement of the liquid column will be impaired due to the viscous resistance of the liquid.

(計測装置の製造方法)
計測装置1は、様々な材料を用いて製造することができる。特に、重液、軽液、並びにこれらの液体を収容する第一管状部材11および第二管状部材12の材料は、計測する変位量の精度に関わるので重要である。また、保護液は、変位量の精度に直接関わるものではないが、作動媒体である重液および軽液が大気中へ流出することや大気中の水分が作動媒体に吸収されることを防ぐことによって中長期に亘って精度の高い計測を維持するものなので重要である。さらに、材料の選定に際しては、個別の材料特定に加えて、それぞれの材料の相性を考慮する必要がある。以下、計測装置1で使用可能な材料の一例を示す。
(Manufacturing method of measuring device)
The measuring device 1 can be manufactured by using various materials. In particular, the heavy liquid, the light liquid, and the materials of the first tubular member 11 and the second tubular member 12 for accommodating these liquids are important because they are related to the accuracy of the measured displacement amount. In addition, although the protective liquid is not directly related to the accuracy of the displacement amount, it prevents the heavy liquid and the light liquid, which are the working medium, from flowing out into the atmosphere and the moisture in the atmosphere from being absorbed by the working medium. This is important because it maintains high-precision measurement over the medium to long term. Furthermore, when selecting materials, it is necessary to consider the compatibility of each material in addition to specifying individual materials. The following is an example of materials that can be used in the measuring device 1.

軽液としては、例えば、スピンドルオイル、シリコンオイル、水、エチレングリコールを用いることができる。
重液としては、例えば、NaNO3+Ca(NO32混合水溶液、ZnCl2溶液、ポリタングステン酸ナトリウム(SPT)水溶液を用いることができる。
As the light liquid, for example, spindle oil, silicone oil, water, or ethylene glycol can be used.
As the heavy liquid, for example, a NaNO 3 + Ca (NO 3 ) 2 mixed aqueous solution, a ZnCl 2 solution, and a sodium polytungstate (SPT) aqueous solution can be used.

保護液は、第一管状部材11若しくは第二管状部材12内に外部から物質が流入または外部へ作動媒体(重液、軽液)が流出することによって、作動媒体の体積が増減する(つまり、液面の位置が変動する)のを抑制できるものであればよい。ここでの抑制は、物質の流入または作動媒体の流出によって作動媒体の体積が永久的に増減しないことを意図するものではなく、時間経過に伴う所定量の物質の流入または作動媒体の流出を許容するものである。つまり、保護液は、予め定めた計測期間内(例えば、数か月間)において作動媒体の増減が所定量に収まることにより、計測期間内での計測精度が予め想定した許容範囲に含まれることを維持できるものであることを意図している。計測期間や計測精度は、計測の目的などによって決定されればよい。 In the protective liquid, the volume of the working medium increases or decreases (that is, when a substance flows into the first tubular member 11 or the second tubular member 12 from the outside or the working medium (heavy liquid, light liquid) flows out to the outside. Anything that can suppress (the position of the liquid level fluctuates) is sufficient. The suppression here is not intended that the volume of the working medium does not permanently increase or decrease due to the inflow of the substance or the outflow of the working medium, and allows the inflow of a predetermined amount of the substance or the outflow of the working medium over time. Is what you do. That is, the protective liquid includes the measurement accuracy within the measurement period within the presumed allowable range by keeping the increase / decrease of the working medium within the predetermined amount within the predetermined measurement period (for example, several months). It is intended to be sustainable. The measurement period and measurement accuracy may be determined according to the purpose of measurement and the like.

保護液は、作動媒体(重液、軽液)に混ぜ合わさらない物質に限定されるものではない。保護液は、作動媒体である重液および軽液とは異なる液体であってもよいし、重液および軽液の何れか一方と同じ成分を含む液体(溶媒および溶質の成分が同じで濃度が異なるものも含む)であってもよい。作動媒体および保護液として同じ成分の液体を用いた場合、作動媒体と保護液とが混ぜ合わさることによって作動媒体の濃度が変化することも想定されるが、前述した作動媒体の体積の増減を許容することと同様に、時間経過に伴う所定量の濃度の変化を許容するものである。 The protective liquid is not limited to substances that are not mixed with the working medium (heavy liquid, light liquid). The protective liquid may be a liquid different from the heavy liquid and the light liquid as the working medium, or a liquid containing the same components as either the heavy liquid or the light liquid (the solvent and the solute components are the same and the concentration is the same). (Including different ones). When a liquid having the same composition is used as the working medium and the protective liquid, it is assumed that the concentration of the working medium changes due to the mixing of the working medium and the protective liquid, but the increase / decrease in the volume of the working medium is allowed as described above. It allows a predetermined amount of change in concentration over time.

本実施形態では上述した通り、連結部30において第一管状部材11および第二管状部材12を一つの保護管31に収納するとともに、検知部10において第一管状部材11および第二管状部材12を一つのケース部10bに収納している。つまり、連結部30および検知部10において、第一管状部材11および第二管状部材12は物理的に分割されない一つの空間内に収納され、当該空間を保護液で充填することによって第一管状部材11および第二管状部材12の周囲を一種類の液体で覆っている。このような構造の場合、物質の流入または作動媒体の流出による体積の変動がより大きい側の作動媒体(例えば軽液)を重視して、当該作動媒体(軽液)の体積の増減を抑える効果がある保護液を用いるのが有効である。 In the present embodiment, as described above, the first tubular member 11 and the second tubular member 12 are housed in one protective tube 31 in the connecting portion 30, and the first tubular member 11 and the second tubular member 12 are housed in the detecting portion 10. It is stored in one case portion 10b. That is, in the connecting portion 30 and the detecting portion 10, the first tubular member 11 and the second tubular member 12 are housed in one space that is not physically divided, and the space is filled with the protective liquid to fill the first tubular member. The circumference of the 11 and the second tubular member 12 is covered with one kind of liquid. In the case of such a structure, the effect of suppressing the increase / decrease in the volume of the working medium (light liquid) by emphasizing the working medium (for example, light liquid) on the side where the volume fluctuation due to the inflow of the substance or the outflow of the working medium is larger. It is effective to use a certain protective solution.

また、作動媒体(重液、軽液)との関係よりも第一管状部材11および第二管状部材12との関係を重視して使用する保護液を決定してもよい。さらに、作動媒体(重液、軽液)、第一管状部材11および第二管状部材12、保護液の材料の相性を考慮し、総合的にみて計測精度が低下することを抑制する組合せを選定してもよい。保護液としては、例えば、スピンドルオイル、シリコンオイル、水、エチレングリコール、NaNO3+Ca(NO32混合水溶液、ZnCl2溶液、ポリタングステン酸ナトリウム(SPT)水溶液を用いることができる。 Further, the protective liquid to be used may be determined with more emphasis on the relationship with the first tubular member 11 and the second tubular member 12 than the relationship with the working medium (heavy liquid, light liquid). Furthermore, considering the compatibility of the materials of the working medium (heavy liquid, light liquid), the first tubular member 11, the second tubular member 12, and the protective liquid, a combination that suppresses the deterioration of measurement accuracy overall is selected. You may. As the protective liquid, for example, spindle oil, silicon oil, water, ethylene glycol, NaNO 3 + Ca (NO 3 ) 2 mixed aqueous solution, ZnCl 2 solution, and sodium polytungstate (SPT) aqueous solution can be used.

第一管状部材11や第二管状部材12の材料が備えていることが好ましい特性は、温度膨張率が低いこと、軽液や重液が浸透しない(または浸透し難い)こと、軽液、重液または隔離シリコンオイルと化学的な反応が起きない(または影響が小さい)こと、耐久性が高いことなどが挙げられる。
第一管状部材11や第二管状部材12の材料としては、例えば、ナイロン、ポリオレフィン、フッ素樹脂(FEP、PFA)、ポリプロピレン、ステンレス鋼を用いることができる。
Preferred characteristics of the materials of the first tubular member 11 and the second tubular member 12 are low temperature expansion rate, impermeable (or difficult to permeate) light liquid or heavy liquid, light liquid, heavy liquid. It does not chemically react (or has a small effect) with the liquid or isolated silicon oil, and has high durability.
As the material of the first tubular member 11 and the second tubular member 12, for example, nylon, polyolefin, fluororesin (FEP, PFA), polypropylene, and stainless steel can be used.

<実施形態に係る計測装置を用いた計測方法>
図1ないし図6を参照して、実施形態に係る計測装置1を用いた変位の計測方法について説明する。計測方法の工程は、主に「計測装置の準備工程」、「計測装置の設置工程」、「計測装置の調整工程」、「計測装置を用いた計測工程」がある。以下では、各工程について説明する。
<Measurement method using the measuring device according to the embodiment>
A method of measuring displacement using the measuring device 1 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. The process of the measurement method mainly includes "preparation process of measurement device", "installation process of measurement device", "adjustment process of measurement device", and "measurement process using measurement device". Hereinafter, each step will be described.

(計測装置の準備工程)
「計測装置の準備工程」は、計測装置1を準備する工程である。この工程では、例えば、第一管状部材11内に重液を注入するとともに、第二管状部材12内に軽液を注入する。また、折返し部13を取り外して、重液と軽液との間に隔離シリコンオイルを注入する。重液,軽液および隔離シリコンオイルを収容後は、第一バルブ21、第二バルブ23および第三バルブ24を閉じた状態にする。また、ケース部10bおよび保護管31の内部に保護液を充填する。
(Preparation process of measuring device)
The “measurement device preparation step” is a step of preparing the measuring device 1. In this step, for example, a heavy liquid is injected into the first tubular member 11 and a light liquid is injected into the second tubular member 12. Further, the folded-back portion 13 is removed, and the isolated silicone oil is injected between the heavy liquid and the light liquid. After containing the heavy liquid, the light liquid and the isolated silicone oil, the first valve 21, the second valve 23 and the third valve 24 are closed. Further, the inside of the case portion 10b and the protective tube 31 is filled with the protective liquid.

(計測装置の設置工程)
「計測装置の設置工程」は、計測装置1を設置する工程である。この工程では、例えば、図1に示すように、計測対象物であるインバート部2aの計測点Pに検知部10を設置するとともに、連結部30をインバート部2aおよび側壁2bに沿うように設置する。また、表示部20を、時間経過により鉛直方向の変位が発生しない(発生したとしても微小である)側壁2bに設置する。
(Installation process of measuring device)
The "measurement device installation process" is a process of installing the measurement device 1. In this step, for example, as shown in FIG. 1, the detection unit 10 is installed at the measurement point P of the invert unit 2a, which is the object to be measured, and the connecting unit 30 is installed along the invert unit 2a and the side wall 2b. .. Further, the display unit 20 is installed on the side wall 2b where vertical displacement does not occur (even if it does occur, it is minute) with the passage of time.

(計測装置の調整工程)
「計測装置の調整工程」は、計測装置1を使用可能な初期状態に調整する工程である。この工程では、図6(a)に示すように、第一バルブ21および第三バルブ24を開放する。なお、第二バルブ23は閉鎖したままの状態にする。これにより、図6(b)に示すように、重液柱の液面B1a(図4参照)と軽液柱の液面B2a(図4参照)とがつり合う位置まで重液柱の液面B1a(図4参照)が低下する。また、それに伴い、排出用ノズル24aから余剰分の軽液が排出するとともに、隔離シリコンオイルがコイル部14内を軽液柱側に移動する。本実施形態では、コイル部14を構成する第一管状部材11や第二管状部材12の長さを十分に取ってあるので、隔離シリコンオイルが移動したとしても、境界部K(図3参照)がコイル部14の外側に移動することがない。その結果、重液柱の液面B1aは、目盛板25の零点25b(図4参照)よりも低い位置まで移動する。
(Adjustment process of measuring device)
The "adjustment step of the measuring device" is a step of adjusting the measuring device 1 to a usable initial state. In this step, as shown in FIG. 6A, the first valve 21 and the third valve 24 are opened. The second valve 23 is left closed. As a result, as shown in FIG. 6B, the liquid level B1a of the heavy liquid column reaches a position where the liquid level B1a of the heavy liquid column (see FIG. 4) and the liquid level B2a of the light liquid column (see FIG. 4) are balanced. (See FIG. 4) decreases. Along with this, the excess light liquid is discharged from the discharge nozzle 24a, and the isolated silicon oil moves in the coil portion 14 toward the light liquid column side. In the present embodiment, since the first tubular member 11 and the second tubular member 12 constituting the coil portion 14 are sufficiently long, even if the isolated silicone oil moves, the boundary portion K (see FIG. 3). Does not move to the outside of the coil portion 14. As a result, the liquid level B1a of the heavy liquid column moves to a position lower than the zero point 25b (see FIG. 4) of the scale plate 25.

続いて、図6(c)に示すように、第一バルブ21を閉鎖するとともに、第二バルブ23を開放する。なお、第三バルブ24は開放したままの状態にする。これにより、軽液柱の液面B2a(図4参照)が目盛板25の零点25b(図4参照)まで低下する。また、それに伴い、排出用ノズル24aから余剰分の軽液が排出する。 Subsequently, as shown in FIG. 6C, the first valve 21 is closed and the second valve 23 is opened. The third valve 24 is left open. As a result, the liquid level B2a (see FIG. 4) of the light liquid column is lowered to the zero point 25b (see FIG. 4) of the scale plate 25. Along with this, the excess light liquid is discharged from the discharge nozzle 24a.

続いて、図6(d)に示すように、第一バルブ21を開放するとともに、第三バルブ24を閉鎖する。なお、第二バルブ23は開放したままの状態にする。これにより、計測装置の調整工程は完了する。 Subsequently, as shown in FIG. 6D, the first valve 21 is opened and the third valve 24 is closed. The second valve 23 is left open. This completes the adjustment process of the measuring device.

(計測装置を用いた計測工程)
「計測装置を用いた計測工程」は、計測装置1を用いて計測点Pの鉛直方向の変位を計測する工程である。この工程は、例えば、所定時間間隔で行われる。この工程では、作業者(図1参照)は、目盛板25を用いて軽液柱の液面B2a(図4参照)の位置を確認し、前記説明した式(3)に従って、検知部10の位置を計測点Pの位置として算出する。そして、例えば、計測点Pの変位量が許容範囲であるか否かを判定し、変位量が許容範囲を超えている場合には、インバート部2aにコンクリートを吹付けるなどの適切な対応を行う。なお、本実施形態では、コイル部14を構成する第一管状部材11や第二管状部材12の長さを十分に取ってあるので、計測点Pの変位に伴って隔離シリコンオイルが移動したとしても、境界部K(図3参照)がコイル部14の外側に移動することがない。
(Measurement process using measuring device)
The “measurement step using the measuring device” is a step of measuring the vertical displacement of the measuring point P using the measuring device 1. This step is performed, for example, at predetermined time intervals. In this step, the operator (see FIG. 1) confirms the position of the liquid level B2a (see FIG. 4) of the light liquid column using the scale plate 25, and the detection unit 10 according to the above-described formula (3). The position is calculated as the position of the measurement point P. Then, for example, it is determined whether or not the displacement amount of the measurement point P is within the allowable range, and if the displacement amount exceeds the allowable range, appropriate measures such as spraying concrete on the invert portion 2a are taken. .. In this embodiment, since the first tubular member 11 and the second tubular member 12 constituting the coil portion 14 are sufficiently long, it is assumed that the isolated silicone oil moves with the displacement of the measurement point P. However, the boundary portion K (see FIG. 3) does not move to the outside of the coil portion 14.

<実施形態に係る計測装置の効果の説明>
以上のように、本実施形態に係る計測装置1は、検知部10の変位量が2種類の液体(重液、軽液)の比重差によって液面の変化量として表れる。そのため、計測点Pの鉛直方向の変位量を計測することができる。そして、本実施形態に係る計測装置1は、水圧計や電源を必要としないことから、構成が簡単な上に、使用環境による制限を受けにくいので、従来よりも使用の自由度が高い。
<Explanation of the effect of the measuring device according to the embodiment>
As described above, in the measuring device 1 according to the present embodiment, the displacement amount of the detection unit 10 appears as the amount of change in the liquid level due to the difference in the specific gravity of the two types of liquids (heavy liquid and light liquid). Therefore, the amount of displacement of the measurement point P in the vertical direction can be measured. Since the measuring device 1 according to the present embodiment does not require a water pressure gauge or a power source, the configuration is simple and it is not easily restricted by the usage environment, so that the degree of freedom of use is higher than before.

また、本実施形態に係る計測装置1は、検知部10が変位することにともなって重液および軽液が移動した場合でも、重液と軽液との境界部Kはコイル部14内を周回する。つまり、境界部Kが計測点Pから離れて連結部30に移動することがないので、計測点Pの近くに常に境界部Kが存在する。そのため、計測点Pの鉛直方向の変位量を高い精度で計測することができる。 Further, in the measuring device 1 according to the present embodiment, even when the heavy liquid and the light liquid move due to the displacement of the detection unit 10, the boundary portion K between the heavy liquid and the light liquid orbits in the coil portion 14. do. That is, since the boundary portion K does not move away from the measurement point P to the connecting portion 30, the boundary portion K is always present near the measurement point P. Therefore, the amount of displacement of the measurement point P in the vertical direction can be measured with high accuracy.

また、本実施形態に係る計測装置1は、第一管状部材11および第二管状部材12の周囲が保護液で満たされているので、設置環境の影響が第一管状部材11および第二管状部材12の内部に及び難い。つまり、第一管状部材11若しくは第二管状部材12内に外部から物質が流入または外部へ作動媒体(重液、軽液)が流出し難くなり、ひいては、作動媒体の体積が増減する(つまり、液面の位置が変動する)のを抑制できる。その結果、中長期に亘って精度の高い計測が可能である。 Further, in the measuring device 1 according to the present embodiment, since the periphery of the first tubular member 11 and the second tubular member 12 is filled with the protective liquid, the influence of the installation environment affects the first tubular member 11 and the second tubular member 11. It is difficult to reach the inside of 12. That is, it becomes difficult for a substance to flow into the first tubular member 11 or the second tubular member 12 from the outside or the working medium (heavy liquid, light liquid) to flow out to the outside, and eventually the volume of the working medium increases or decreases (that is,). The position of the liquid level fluctuates) can be suppressed. As a result, highly accurate measurement is possible over the medium to long term.

本発明の発明者は、従来の計測装置が時間の経過と共に精度の低下が起こる要因、および保護液によって第一管状部材11および第二管状部材12を覆う効果について試験を行った。図7ないし図12を参照して、従来の計測装置が時間の経過と共に精度の低下が起こる要因、および保護液によって第一管状部材11および第二管状部材12を覆う効果について説明する。 The inventor of the present invention has tested the factors that cause the accuracy of the conventional measuring device to decrease with the passage of time and the effect of covering the first tubular member 11 and the second tubular member 12 with the protective liquid. With reference to FIGS. 7 to 12, the factors that cause the accuracy of the conventional measuring device to decrease with the passage of time and the effect of covering the first tubular member 11 and the second tubular member 12 with the protective liquid will be described.

図7は、第一管状部材11および第二管状部材12が大気に露出された従来の計測装置を、ある条件下(室温19℃~24℃程度)に置いた場合での経時的な計測変位を示したグラフである。図7での横軸は、経過日数であり、縦軸は、計測した液面の変位量(または計測した時点での室温)である。なお、図7の試験では、時間経過により鉛直方向の変位が発生しない場所に検知部10を静置しているので、縦軸の液面の変位量に変化はないはずであるが、何らかの理由によって変動している。図7では、プラスの変位量が軽液の液面の沈下方向(下降方向)を示し、マイナスの変位量が軽液の液面の上昇方向を示している。 FIG. 7 shows the measured displacement over time when the conventional measuring device in which the first tubular member 11 and the second tubular member 12 are exposed to the atmosphere is placed under certain conditions (room temperature of about 19 ° C to 24 ° C). It is a graph showing. In FIG. 7, the horizontal axis is the number of elapsed days, and the vertical axis is the measured displacement of the liquid level (or the room temperature at the time of measurement). In the test of FIG. 7, since the detection unit 10 is stationary in a place where vertical displacement does not occur with the passage of time, the displacement amount of the liquid level on the vertical axis should not change, but for some reason. It fluctuates depending on. In FIG. 7, a positive displacement amount indicates a sinking direction (downward direction) of the liquid level of the light liquid, and a negative displacement amount indicates an ascending direction of the liquid level of the light liquid.

図7に示す計測では、重液、軽液、並びにこれらの液体を収容する管状部材11,12の材料が異なる(または成分が同じで濃度が異なる)三つの試験体を用意した。以下では、この三つの試験体を「標準型」、「高感度型」、「標準S型」と称する。 In the measurement shown in FIG. 7, three test specimens having different materials (or the same components but different concentrations) of the heavy liquid, the light liquid, and the tubular members 11 and 12 containing these liquids were prepared. Hereinafter, these three test specimens are referred to as "standard type", "high sensitivity type", and "standard S type".

標準型は、重液として「34%硝酸ナトリウムカリウム水溶液」、軽液として「38%エチレングリコール水溶液」、管状部材11,12として「ポリプロピレン」を用いた計測装置である。
高感度型は、重液として「77%ポリタングステン酸ナトリウム(SPT)水溶液」、軽液として「15%エチレングリコール水溶液」、管状部材11,12として「フッ素樹脂(PFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂の略称))」を用いた計測装置である。
標準S型は、重液として「70%塩化亜鉛水溶液」、軽液として「84%エチレングリコール水溶液」、管状部材11,12として「ポリエチレン」を用いた計測装置である。
The standard type is a measuring device using "34% sodium nitrate aqueous solution" as a heavy liquid, "38% ethylene glycol aqueous solution" as a light liquid, and "polypropylene" as tubular members 11 and 12.
The high-sensitivity type is "77% sodium polytungstate (SPT) aqueous solution" as a heavy liquid, "15% ethylene glycol aqueous solution" as a light liquid, and "fluororesin (PFA (ethylene tetrafluoride par)" as tubular members 11 and 12. It is a measuring device using (abbreviation of fluoroalkoxyethylene copolymer resin)) ”.
The standard S type is a measuring device using "70% zinc chloride aqueous solution" as a heavy liquid, "84% ethylene glycol aqueous solution" as a light liquid, and "polyethylene" as tubular members 11 and 12.

図7に示すように、標準型および高感度型では軽液の液面が下降し、標準S型では軽液の液面が上昇した。この結果より、本発明の発明者は、以下の2つの要因によって作動媒体の液面が経時的に変化するとの仮説を立てた。
(要因1)樹脂製の管状部材11,12が内部の液体(作動媒体)を吸水し、液面が経時的に低下する。
(要因2)軽液のエチレングリコールが大気中の水分を吸水し、液面が経時的に上昇する(エチレングリコールには、大気中の水を吸って液面を上昇させるはたらきがある)。
つまり、標準型および高感度型では、要因1によって軽液の液面が下降したと推測した(要因2の影響もあったが、標準型および高感度型で軽液に用いたエチレングリコールの濃度は「38%や15%」と低く、その影響が軽微であった)。
一方、標準S型で軽液に用いたエチレングリコールの濃度は「84%」と他の型(38%や15%)と比較して高いので、要因2の影響が要因1よりも大きくなって軽液の液面が上昇したと推測した。
As shown in FIG. 7, the liquid level of the light liquid decreased in the standard type and the high-sensitivity type, and the liquid level of the light liquid increased in the standard S type. From this result, the inventor of the present invention hypothesized that the liquid level of the working medium changes with time due to the following two factors.
(Factor 1) The resin tubular members 11 and 12 absorb water inside the liquid (working medium), and the liquid level drops with time.
(Factor 2) Light ethylene glycol absorbs water in the atmosphere and the liquid level rises over time (ethylene glycol has the function of absorbing water in the atmosphere and raising the liquid level).
In other words, it was speculated that the liquid level of the light liquid was lowered by factor 1 in the standard type and high-sensitivity type (although there was also the influence of factor 2, the concentration of ethylene glycol used in the light liquid in the standard type and high-sensitivity type). Was as low as "38% or 15%", and the effect was minor).
On the other hand, the concentration of ethylene glycol used in the light liquid in the standard S type is "84%", which is higher than that of other types (38% and 15%), so the influence of factor 2 is larger than that of factor 1. It was speculated that the liquid level of the light liquid had risen.

次に、発明者は、事前に管状部材11,12に水を吸水させ飽和状態とすることで、要因1による液面低下を防げるのではないかと考え、管状部材11,12に吸水させる前処理を実施した後で液面安定性確認試験を行った。
具体的には、樹脂製のチューブに水を充填し、80℃の恒温槽内に24時間静置した後で内部の水を排出し、軽液および重液を充填した。この試験では高感度型を想定し、重液として「77%ポリタングステン酸ナトリウム(SPT)水溶液」、軽液として「15%エチレングリコール水溶液」、チューブとして「フッ素樹脂(PFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂の略称))」を使用した。
Next, the inventor thinks that it may be possible to prevent the liquid level from dropping due to factor 1 by allowing the tubular members 11 and 12 to absorb water in advance to bring them into a saturated state, and the pretreatment for causing the tubular members 11 and 12 to absorb water. After that, a liquid level stability confirmation test was conducted.
Specifically, a resin tube was filled with water, and after standing in a constant temperature bath at 80 ° C. for 24 hours, the water inside was discharged and filled with a light liquid and a heavy liquid. In this test, assuming a high-sensitivity type, the heavy liquid is "77% sodium polytungstate (SPT) aqueous solution", the light liquid is "15% ethylene glycol aqueous solution", and the tube is "fluororesin (PFA (ethylene tetrafluoride)." Abbreviation for perfluoroalkoxy ethylene copolymer resin)) ”was used.

吸水させる前処理を行ったチューブによる液面安定性確認試験の結果を図8に示す。図8(a)は軽液の液面安定性確認試験の結果であり、図8(b)は重液の液面安定性確認試験の結果である。なお、液面安定性確認試験は、温度・湿度制御を行っていない室内で行い、試験期間の室内温度は約23℃~30℃の範囲であり、試験地域の湿度は約60%~100%の範囲であった。なお、図8(a)のPFA(軽液)で示す折れ線グラフが実際の測定値であり、図8(a)のPFA軽液(恒温槽23.6℃)で示す折れ線グラフは、温度変化による液面変動の影響をなくすために熱膨張率を考慮して23.6℃時の液面高さを計算によって求めたものである。同様に、図8(b)のPFA(重液)で示す折れ線グラフが実際の測定値であり、図8(b)のPFA重液(恒温槽24.1℃)で示す折れ線グラフは、温度変化による液面変動の影響をなくすために熱膨張率を考慮して24.1℃時の液面高さを計算によって求めたものである。
図7に示すように、吸水させる前処理を行わない場合では、高感度型を含めた全ての型で試験1日目から軽液の液面の変動(図5に示す原理により重液についても同様)が発生するが、図8に示すように、吸水させる前処理を行った場合では、軽液(エチレングリコール)では約30日間、重液(SPT溶液)では約70日間液面が安定することが確認できる。
FIG. 8 shows the results of a liquid level stability confirmation test using a tube that has been pretreated to absorb water. FIG. 8A is the result of the liquid level stability confirmation test of the light liquid, and FIG. 8B is the result of the liquid level stability confirmation test of the heavy liquid. The liquid level stability confirmation test is conducted in a room where temperature and humidity are not controlled. The indoor temperature during the test period is in the range of about 23 ° C to 30 ° C, and the humidity in the test area is about 60% to 100%. It was in the range of. The line graph shown by PFA (light liquid) in FIG. 8 (a) is the actual measured value, and the line graph shown by PFA light liquid (constant temperature bath 23.6 ° C.) in FIG. 8 (a) is a liquid due to temperature change. The liquid level at 23.6 ° C was calculated by calculation in consideration of the thermal expansion rate in order to eliminate the influence of surface fluctuation. Similarly, the line graph shown by PFA (heavy liquid) in FIG. 8 (b) is the actual measured value, and the line graph shown by PFA heavy liquid (constant temperature bath 24.1 ° C.) in FIG. 8 (b) is due to temperature change. In order to eliminate the influence of liquid level fluctuation, the liquid level height at 24.1 ° C was calculated in consideration of the thermal expansion rate.
As shown in FIG. 7, when the pretreatment for water absorption is not performed, the liquid level of the light liquid fluctuates from the first day of the test in all types including the high-sensitivity type (even for the heavy liquid according to the principle shown in FIG. 5). However, as shown in FIG. 8, when the pretreatment for water absorption is performed, the liquid level is stable for about 30 days for the light liquid (ethylene glycol) and for about 70 days for the heavy liquid (SPT solution). Can be confirmed.

図8に示すように、樹脂製のチューブに吸水させる前処理を実施することにより、要因1による液面低下問題の改善はみられるものの、長期の計測では依然として液面が低下することが分かった。そこで、発明者は、樹脂製のチューブが水を吸水するのみならず、チューブの内側から外側へ内部の液体(作動媒体)が流出しているという仮説を立て、液体を充填したチューブの乾燥条件および浸水条件における液面安定性確認試験をさらに実施した。具体的には、フッ素樹脂(PFA)でできたチューブの中に水を充填した試験体を用意し、この試験体を乾燥条件(10~15%RH(相対湿度:Relative Humidity))と、水の中に沈めた浸水条件で試験を行った。 As shown in FIG. 8, it was found that the problem of liquid level drop due to factor 1 was improved by performing the pretreatment of absorbing water in the resin tube, but the liquid level was still lowered in the long-term measurement. .. Therefore, the inventor hypothesized that the resin tube not only absorbs water but also the liquid (working medium) inside the tube flows out from the inside to the outside, and the drying conditions of the tube filled with the liquid are set. Further, a liquid level stability confirmation test was conducted under flooded conditions. Specifically, a test piece filled with water in a tube made of fluororesin (PFA) is prepared, and the test piece is subjected to drying conditions (10 to 15% RH (relative humidity: Relative Humidity)) and water. The test was conducted under flooded conditions submerged in.

乾燥条件および浸水条件における液面安定性確認試験の結果を図9に示す。図9に示すように、水浸条件では液面の低下はみられなかったが、乾燥条件では液面の低下がみられた。なお、液面にはシリコンオイルの層を設けたため、大気開放部からの液体(ここでは水)の流出はほとんどない。 The results of the liquid level stability confirmation test under dry conditions and flooded conditions are shown in FIG. As shown in FIG. 9, the liquid level did not decrease under the water immersion condition, but the liquid level decreased under the dry condition. Since a layer of silicon oil is provided on the liquid surface, there is almost no outflow of liquid (here, water) from the open portion to the atmosphere.

ここまでの試験の結果から、樹脂製のチューブ(つまり、管状部材11,12)の外側を液体で満たすことにより液面低下が発生しないことが分かったので、発明者は、計測装置の管状部材11,12外側を液体で満たした二重管構造にすることを考え出し、その効果を確認する検証試験(二重管構造の液面安定性確認試験)を行った。 From the results of the tests so far, it was found that the liquid level does not drop by filling the outside of the resin tube (that is, the tubular members 11 and 12) with the liquid. We devised a double-tube structure in which the outside of 11 and 12 was filled with liquid, and conducted a verification test (liquid level stability confirmation test of the double-tube structure) to confirm the effect.

図10を参照して、二重管構造の液面安定性確認試験について説明する。図10(a)は、二重管構造の液面安定性確認試験に用いた試験体の概要図であり、図10(b)は、二重管構造の液面安定性確認試験の結果を示すグラフである。 The liquid level stability confirmation test of the double tube structure will be described with reference to FIG. 10. FIG. 10 (a) is a schematic view of the test piece used for the liquid level stability confirmation test of the double tube structure, and FIG. 10 (b) shows the results of the liquid level stability confirmation test of the double tube structure. It is a graph which shows.

図10(a)に示すように、本試験での試験体100は、重液を収容する円筒状のチューブ111と、軽液を収容する円筒状のチューブ112と、チューブ111,112を収容するCD(Combined Duct)管101と、CD管101内に充填された液体104と、を主に備える。CD管101は、コンクリート埋没用の合成樹脂管である。チューブ111,112の先端は閉塞されており、液面にはシリコンオイルの層を設けてある。CD管101の先端は末端閉塞部102によって閉塞されており、末端閉塞部102には液体104をCD管101内に充填するためのバルブ103が設けてある。 As shown in FIG. 10 (a), the test body 100 in this test contains a cylindrical tube 111 for accommodating a heavy liquid, a cylindrical tube 112 for accommodating a light liquid, and tubes 111 and 112. It mainly comprises a CD (Combined Duct) tube 101 and a liquid 104 filled in the CD tube 101. The CD pipe 101 is a synthetic resin pipe for burying concrete. The tips of the tubes 111 and 112 are closed, and a layer of silicone oil is provided on the liquid surface. The tip of the CD tube 101 is closed by the terminal obstruction portion 102, and the terminal obstruction portion 102 is provided with a valve 103 for filling the liquid 104 into the CD tube 101.

二重管構造の液面安定性確認試験では高感度型を想定し、重液として「77%ポリタングステン酸ナトリウム(SPT)水溶液」、軽液として「15%エチレングリコール水溶液」、CD管101内に充填される液体104として軽液と同じ成分を含み濃度が異なる「20%エチレングリコール水溶液」を使用した。チューブ111,112は、フッ素樹脂(PFA)製である。液体104にエチレングリコール水溶液を採用した理由は、水を使用するとチューブ111,112内の液体との浸透圧の影響で、液面が変動するためである。 In the liquid level stability confirmation test of the double tube structure, assuming a high sensitivity type, "77% sodium polytungstate (SPT) aqueous solution" as a heavy liquid, "15% ethylene glycol aqueous solution" as a light liquid, in the CD tube 101 As the liquid 104 to be filled in, a "20% ethylene glycol aqueous solution" containing the same components as the light liquid and having different concentrations was used. The tubes 111 and 112 are made of fluororesin (PFA). The reason why the ethylene glycol aqueous solution is adopted for the liquid 104 is that when water is used, the liquid level fluctuates due to the influence of the osmotic pressure with the liquid in the tubes 111 and 112.

試験体100を30℃、10~15%RHの恒温湿槽内に静置したときの時間経過に伴う液面の変動を図10(b)に示す。図10(b)に示すように、時間経過に伴う液面の変動はみられない結果となった。 FIG. 10 (b) shows changes in the liquid level with the passage of time when the test piece 100 is allowed to stand in a constant temperature and humidity chamber at 30 ° C. and 10 to 15% RH. As shown in FIG. 10B, the result was that the liquid level did not fluctuate with the passage of time.

また、発明者は、要因2(軽液のエチレングリコールが大気中の水分を吸水し、液面が経時的に上昇すること)を検証するために、高濃度のエチレングリコール水溶液を用いた液面安定性確認試験を行った。具体的には、99.5%のエチレングリコール溶液を、ポリプロピレン、フッ素樹脂(PFA)およびポリエチレン製のチューブに充填し、静置したときの時間経過に伴う液面の変動を計測した。 In addition, the inventor used a high-concentration ethylene glycol aqueous solution to verify factor 2 (a light ethylene glycol absorbs moisture in the atmosphere and the liquid level rises over time). A stability confirmation test was performed. Specifically, a 99.5% ethylene glycol solution was filled in a tube made of polypropylene, fluororesin (PFA) and polyethylene, and the fluctuation of the liquid level with the passage of time was measured.

高濃度のエチレングリコール水溶液を用いた液面安定性確認試験の結果を図11に示す。図11での横軸は、経過日数であり、縦軸は、計測した液面変動(または計測した時点での室温)である。なお、図11のPP(ポリプロピレン)で示す折れ線グラフが実際の測定値であり、図11のPP(恒温槽22.3℃)で示す点は、温度変化による液面変動の影響をなくすために熱膨張率を考慮して22.3℃時の液面高さを計算によって求めたものである。同様に、図11のPFA(フッ素)で示す折れ線グラフが実際の測定値であり、図11のPFA(恒温槽22.3℃)で示す点は、温度変化による液面変動の影響をなくすために熱膨張率を考慮して22.3℃時の液面高さを計算によって求めたものである。同様に、図11のPE(ポリエチレン)で示す折れ線グラフが実際の測定値であり、図11のPE(恒温槽22.3℃)で示す点は、温度変化による液面変動の影響をなくすために熱膨張率を考慮して22.3℃時の液面高さを計算によって求めたものである。
図11に示すように、ポリプロピレン、フッ素樹脂(PFA)およびポリエチレン製の全てのチューブで経時的に液面が上昇した。この結果から、エチレングリコールには、吸湿性があるために大気中の水分を吸水し、液面が上昇したものと推察される。なお、この課題(要因2の課題)に対しても、前述の二重管構造としてチューブを軽液のエチレングリコールと同程度の濃度のエチレングリコールとすることで、液面上昇を防げることを確認した。
FIG. 11 shows the results of a liquid level stability confirmation test using a high-concentration ethylene glycol aqueous solution. In FIG. 11, the horizontal axis is the number of elapsed days, and the vertical axis is the measured liquid level fluctuation (or the room temperature at the time of measurement). The line graph shown by PP (polypropylene) in FIG. 11 is the actual measured value, and the point shown by PP (constant temperature bath 22.3 ° C) in FIG. 11 is thermal expansion in order to eliminate the influence of liquid level fluctuation due to temperature change. The liquid level at 22.3 ° C was calculated in consideration of the rate. Similarly, the line graph shown by PFA (fluorine) in FIG. 11 is the actual measured value, and the point shown by PFA (constant temperature bath 22.3 ° C) in FIG. 11 is heat to eliminate the influence of liquid level fluctuation due to temperature change. The liquid level at 22.3 ° C was calculated in consideration of the expansion rate. Similarly, the line graph shown by PE (polyethylene) in FIG. 11 is the actual measured value, and the point shown by PE (constant temperature bath 22.3 ° C) in FIG. 11 is heat to eliminate the influence of liquid level fluctuation due to temperature change. The liquid level at 22.3 ° C was calculated in consideration of the expansion rate.
As shown in FIG. 11, the liquid level of all the tubes made of polypropylene, fluororesin (PFA) and polyethylene increased with time. From this result, it is inferred that ethylene glycol has a hygroscopic property, so that it absorbs moisture in the atmosphere and the liquid level rises. For this problem (problem of factor 2), it was confirmed that the liquid level can be prevented from rising by using ethylene glycol having the same concentration as the light liquid ethylene glycol as the above-mentioned double tube structure. did.

以上の試験結果から、発明者は、図2に示す計測装置1と同様の二重管構造を有する計測装置を製造し、当該計測装置を用いた液面安定性確認試験(二重管構造計測装置による液面安定性確認試験)を行った。二重管構造計測装置による液面安定性確認試験は、室内で実施した。 From the above test results, the inventor manufactured a measuring device having a double tube structure similar to that of the measuring device 1 shown in FIG. 2, and used the measuring device for a liquid level stability confirmation test (double tube structure measurement). A liquid level stability confirmation test) was performed using the device. The liquid level stability confirmation test using the double pipe structure measuring device was carried out indoors.

二重管構造計測装置による液面安定性確認試験では重液として「77%ポリタングステン酸ナトリウム(SPT)水溶液」、軽液として「15%エチレングリコール水溶液」、保護液として「20%エチレングリコール水溶液」を使用した。また、第一管状部材11および第二管状部材12の材料はフッ素樹脂(PFA)であり、連結部30の保護管31としてCD管を使用し、検知部10のケース部10bとして塩化ビニル樹脂製の管状部材(塩ビ管)を使用した。 In the liquid level stability confirmation test using the double tube structure measuring device, "77% sodium polytungstate (SPT) aqueous solution" as a heavy liquid, "15% ethylene glycol aqueous solution" as a light liquid, and "20% ethylene glycol aqueous solution" as a protective liquid. "It was used. Further, the material of the first tubular member 11 and the second tubular member 12 is fluororesin (PFA), a CD tube is used as the protective tube 31 of the connecting portion 30, and the case portion 10b of the detecting portion 10 is made of vinyl chloride resin. Tubular member (PVC pipe) was used.

二重管構造計測装置による液面安定性確認試験の結果を図12に示す。図12での横軸は、計測を行った日付であり、縦軸は、計測した軽液の液面変動量(または計測した時点での室温)である。図12に示すように、48日間の液面変化が1mm以内の範囲で安定することを確認した。 FIG. 12 shows the results of the liquid level stability confirmation test using the double pipe structure measuring device. The horizontal axis in FIG. 12 is the date on which the measurement was performed, and the vertical axis is the amount of fluctuation in the liquid level of the measured light liquid (or the room temperature at the time of measurement). As shown in FIG. 12, it was confirmed that the liquid level change for 48 days was stable within a range of 1 mm.

[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を変えない範囲で実施することができる。
[Modification example]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to this, and can be carried out without changing the gist of the claims.

本実施形態では、目盛板25を用いて軽液の液面B2aの位置を読み取っていたが、重液の液面B1aの位置を読み取るように構成されていてもよい。その場合、軽液が「第一液体」に相当し、重液が「第二液体」に相当する。 In the present embodiment, the position of the liquid level B2a of the light liquid is read by using the scale plate 25, but the position of the liquid level B1a of the heavy liquid may be read. In that case, the light liquid corresponds to the "first liquid" and the heavy liquid corresponds to the "second liquid".

また、本実施形態では、検知部10は、第一管状部材11および第二管状部材12の少なくとも何れか一方(ここでは、第二管状部材12)をケース部10b内で多重に巻いたコイル部14を有していた。しかしながら、検知部10が変位することにともなって重液および軽液が移動した場合でも、重液と軽液との境界部Kを検知部10内に維持することができればよく、ケース部10b内における第一管状部材11および第二管状部材12の収納方法はこれに限定されるものではない。例えば、第一管状部材11および第二管状部材12の少なくとも何れか一方をS字状やM字状の状態でケース部10b内に収納してもよい。また、図5に示すように、コイル部14に代えて、タンク構造にしてもよい。 Further, in the present embodiment, the detection unit 10 is a coil portion in which at least one of the first tubular member 11 and the second tubular member 12 (here, the second tubular member 12) is multiplely wound in the case portion 10b. Had 14. However, even when the heavy liquid and the light liquid move due to the displacement of the detection unit 10, it is sufficient that the boundary portion K between the heavy liquid and the light liquid can be maintained in the detection unit 10 and the inside of the case unit 10b. The storage method of the first tubular member 11 and the second tubular member 12 in the above is not limited to this. For example, at least one of the first tubular member 11 and the second tubular member 12 may be housed in the case portion 10b in an S-shaped or M-shaped state. Further, as shown in FIG. 5, a tank structure may be used instead of the coil portion 14.

また、実施形態では、第一管状部材11および第二管状部材12を一つの保護管31内に収納していたが、第一管状部材11および第二管状部材12を別々の保護管31に収納することも可能である。 Further, in the embodiment, the first tubular member 11 and the second tubular member 12 are housed in one protective tube 31, but the first tubular member 11 and the second tubular member 12 are housed in separate protective tubes 31. It is also possible to do.

また、実施形態では、作動媒体を周辺環境(大気や地下水等)から隔離する役割を担う物質として液体(つまり、保護液)を想定して説明していた。しかし、作動媒体を隔離する物質は液体に限らず固体や液体よりも粘性がある物質(例えば「ゲル」のようなもの)であってもよい。これらをまとめて「保護材」と称する。つまり、保護材は、実施形態で説明した保護液と同等の働きをするものであって、気体以外の物質を材料とするものである。保護材は、第一管状部材11および第二管状部材12の周囲に密着して配置されるのがよい。例えば、保護材には、保湿性の高い粘性材料、時間が経過することによって硬化して気密を可能にする硬化材料(例えば「シール材」のようなもの)などが含まれる。また、保護材は、例えば帯状を呈しており、第一管状部材11および第二管状部材12に巻き付けるものであってもよい。なお、保護材が第一管状部材11および第二管状部材12の周囲に留まることが可能である場合、検知部10のケース部10bや連結部30の保護管31を設けなくてもよい。 Further, in the embodiment, a liquid (that is, a protective liquid) is assumed as a substance that plays a role of isolating the working medium from the surrounding environment (air, groundwater, etc.). However, the substance that isolates the working medium is not limited to liquids, but may be solids or substances that are more viscous than liquids (such as "gels"). These are collectively referred to as "protective material". That is, the protective material has the same function as the protective liquid described in the embodiment, and is made of a substance other than gas. The protective material is preferably arranged in close contact with the periphery of the first tubular member 11 and the second tubular member 12. For example, the protective material includes a highly moisturizing viscous material, a cured material that cures over time to allow airtightness (eg, such as a "sealing material"), and the like. Further, the protective material has, for example, a strip shape, and may be wound around the first tubular member 11 and the second tubular member 12. If the protective material can stay around the first tubular member 11 and the second tubular member 12, it is not necessary to provide the case portion 10b of the detection unit 10 or the protective tube 31 of the connecting portion 30.

1 計測装置
2 トンネル
2a インバート部
10 検知部
10a 検知部本体
10b ケース部
11 第一管状部材
12 第二管状部材
12a 第一分岐管
12b 第二分岐管
13 折返し部
14 コイル部
15 芯部材
20 表示部
21 第一バルブ
22 分岐部
23 第二バルブ
24 第三バルブ
24a 排出用ノズル
25 目盛板(読取手段)
30 連結部
31 保護管
32 第一コネクタ
33 第二コネクタ
P 計測点
K 境界部
1 Measuring device 2 Tunnel 2a Invert part 10 Detection part 10a Detection part main body 10b Case part 11 First tubular member 12 Second tubular member 12a First branch pipe 12b Second branch pipe 13 Folded part 14 Coil part 15 Core member 20 Display part 21 1st valve 22 Branch 23 2nd valve 24 3rd valve 24a Discharge nozzle 25 Scale plate (reading means)
30 Connection part 31 Protective tube 32 First connector 33 Second connector P Measurement point K Boundary part

Claims (5)

構造物の鉛直方向の変位量を液体の液面の高さの変化量として計測する計測装置であって、
計測点に設置され、比重の異なる第一液体および第二液体を収容した検知部と、
前記検知部から延伸しており、前記第一液体を収容する第一管状部材および前記第二液体を収容する第二管状部材を有する連結部と、
前記第二液体の液面の位置を読み取り可能な読取手段を有する表示部とを備え、
前記検知部は、前記第一管状部材および前記第二管状部材の少なくとも何れか一方をコイル状に巻いたコイル部を有し、
前記第一管状部材および前記第二管状部材の周囲に保護材が密着して配置されている、ことを特徴とする計測装置。
It is a measuring device that measures the amount of vertical displacement of a structure as the amount of change in the height of the liquid level.
A detector installed at the measurement point and accommodating the first liquid and the second liquid with different specific densities,
A connecting portion extending from the detection portion and having a first tubular member accommodating the first liquid and a second tubular member accommodating the second liquid.
A display unit having a reading means capable of reading the position of the liquid surface of the second liquid is provided.
The detection unit has a coil unit in which at least one of the first tubular member and the second tubular member is wound in a coil shape.
A measuring device characterized in that a protective material is closely arranged around the first tubular member and the second tubular member.
前記保護材は、液状を呈する保護液であり、
前記検知部は、水密性を備えるケース部を備え、前記ケース部内に前記コイル部および前記保護液が封入されており、
前記連結部は、水密性を備える保護管を備え、前記保護管内に前記第一管状部材、前記第二管状部材および前記保護液が封入されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の計測装置。
The protective material is a protective liquid that exhibits a liquid state, and is a protective liquid.
The detection unit includes a case portion having watertightness, and the coil portion and the protective liquid are sealed in the case portion.
The connecting portion includes a protective tube having watertightness, and the first tubular member, the second tubular member, and the protective liquid are sealed in the protective tube.
The measuring device according to claim 1.
前記保護液は、前記第一液体および前記第二液体のうち、比重が軽い方と同じ成分を含有する液体である、ことを特徴とする請求項2に記載の計測装置。 The measuring device according to claim 2, wherein the protective liquid is a liquid containing the same component as that of the first liquid and the second liquid having a lighter specific gravity. 前記第一管状部材の先端には、第一バルブが設置されており、
前記第二管状部材の先端側は、第一分岐管および第二分岐管の二つに分岐しており、
前記第一分岐管には、第二バルブが設置されており、
前記第二分岐管には、第三バルブを介して余剰分の前記第二液体を排出する排出用ノズルが設置されている、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れか一項に記載の計測装置。
A first valve is installed at the tip of the first tubular member.
The tip end side of the second tubular member is branched into two, a first branch pipe and a second branch pipe.
A second valve is installed in the first branch pipe.
The second branch pipe is provided with a discharge nozzle for discharging the excess amount of the second liquid via the third valve.
The measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the measuring device is characterized by the above.
構造物の鉛直方向の変位量を液体の液面の高さの変化量として計測する計測方法であって、
請求項4に記載の計測装置を準備する準備工程と、
前記計測装置を計測対象の構造物に設置する設置工程と、
前記計測装置を初期状態に調整する調整工程と、
前記計測装置を用いて変位量を計測する計測工程と、を有し、
前記調整工程は、
前記第一バルブ、前記第二バルブおよび前記第三バルブを閉鎖した状態から、前記第一バルブおよび前記第三バルブを開放して、前記第一液体の液面を低下させるとともに、余剰分の前記第二液体を前記排出用ノズルから排出する第1工程と、
前記第1工程の状態から前記第一バルブを閉鎖するとともに前記第二バルブを開放して、前記第二液体の液面を低下させるとともに、余剰分の前記第二液体を前記排出用ノズルからさらに排出する第2工程と、
前記第2工程の状態から前記第一バルブを開放するとともに前記第三バルブを閉鎖する第3工程とを有する、
ことを特徴とする計測方法。
It is a measurement method that measures the amount of vertical displacement of a structure as the amount of change in the height of the liquid level.
The preparatory step for preparing the measuring device according to claim 4 and
The installation process of installing the measuring device on the structure to be measured, and
The adjustment process for adjusting the measuring device to the initial state and
It has a measurement process for measuring the amount of displacement using the measuring device, and has.
The adjustment step is
From the state where the first valve, the second valve and the third valve are closed, the first valve and the third valve are opened to lower the liquid level of the first liquid and the surplus portion. The first step of discharging the second liquid from the discharge nozzle and
From the state of the first step, the first valve is closed and the second valve is opened to lower the liquid level of the second liquid, and the surplus second liquid is further discharged from the discharge nozzle. The second process of discharging and
It has a third step of opening the first valve and closing the third valve from the state of the second step.
A measurement method characterized by that.
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