JP2007304035A - センサー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内部の密封状態を良好に保てるうえ、温度、圧力、湿度等の正確な測定が可能で、測定場所も限定され難いセンサー装置を提供する。
【解決手段】 金属筐体２７は第１の凹部４５とこの内壁に形成されたねじ溝を有する。金属筐体２７内に収納された回路基板９３から第１の棒状導体６１を導出する。第１のハーメチックシール部５３は、外周にねじ溝の形成された第１の金属製筒体５７内にガラス充填材を充填して第１の筒体５７の中央部に第１の棒状導体６１を貫通支持する。センサー側外部導体７７を金属筐体２７および第１の弾性体パッキン４９に絶縁保護被覆ごと貫通挿入して第１の棒状導体６１に接続する。金属筐体２７の第１の凹部４５内に第１のハーメチックシール部５３を挿入し、これで第１の弾性体パッキン４９を押圧する。
【選択図】 図１

Description

本発明はセンサー装置に係り、温度、圧力又は湿度等が広範囲に変化する環境下でそれらの測定に使用可能なセンサー装置の改良に関する。

高温蒸気滅菌装置や顆粒状インスタントコーヒーの製造装置等のように、温度、圧力、湿度等の環境雰囲気が大きく変化する中でそれら装置内の複数箇所で温度、圧力、湿度等を測定する装置としては、例えば図５に示すように、装置１内の複数箇所に配置されたセンサー３としての測温抵抗体や熱電対等からリード線５を外部へ引き出して測定装置７に接続する多点測定構成が知られている。

ところが、この多点測定構成では、リード線５の引き回しや測定後のセンサー３の回収作業等が極めて煩わしいものとなっていた。

そこで、図６に示すように、筒型の金属筐体９の片端面に形成されたリング壁１１から金属製の保護管１３を外部に突出させ、リング壁１１の先端部と保護管１３とを銀ろう付け等して溶接部１５を形成し、保護管１３の先端内部に配置したセンサー１７としての測温抵抗体から延びるリード線１９を金属筐体９内の回路基板２１に接続してなるセンサー装置が提供されている。

このセンサー装置は、例えば図５のような装置１内の複数箇所に配置され、保護管１３先端のセンサー１７で測定した装置内温度データを回路基板２１に配置した記憶部（図示せず）に格納し、装置１から取り出した後に記憶部内の温度データを電気的に外部出力して使用される。このような一時的なデータ格納機能をデーターロギング機能を称される。

しかしながら、図６に示したようなセンサー装置は、金属筐体９と保護管１３間が溶接部１５によって密閉されて密閉性を有するが、金属性の保護管１３を使用した構造であるから、保護管１３の先端部を被測温物に近づけて温度を測定する場合、保護管１３から熱が逃げ易くて正確な温度測定が困難となり易かった。

さらに、金属性の保護管１３は曲げ難く、狭い空間の温度等を測定する場合にはその空間に入れ難く、測定可能な場所が限定され易い難点がある。

本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、温度、圧力、湿度等の正確な測定が可能で、測定場所も限定され難く、密閉性も良好なセンサー装置の提供を目的とする。

そのような課題を解決するために本発明に係るセンサー装置は、凹部とこの凹部の内壁に形成されたねじ溝とを有しセンサー装置を形成する金属筐体と、この金属筐体の内部に収納された回路基板に接続された棒状導体と、外周にねじ溝の形成された金属製筒体内に絶縁性の硬質充填材を充填して当該筒体内にその棒状導体を貫通支持するハーメチックシール部と、その凹部の先端に配置された弾性体パッキンと、絶縁保護被覆された外部導線であって、外部からその金属筐体および弾性体パッキンを絶縁保護被覆ごと貫通するよう挿入してその凹部内にてその棒状導体に接続された外部導線とを具備し、それら凹部内壁のねじ溝と筐体外周のねじ溝どうしを螺合させて凹部内にそのハーメチックシール部が挿入され、そのハーメチックシール部にてその弾性体パッキンが押圧されてなる構成を有している。

そして、本発明では、その金属筐体から突出する上記外部導線にセンサーを接続する構成も可能である。

また、本発明では、上記センサーを耐熱性合成樹脂でモールドする構成も可能である。

さらに、本発明では、上部外部導線は外部に突出するアンテナとする構成も可能である。

さらにまた、本発明では、上記凹部の開口部近くにおいて、この開口部を囲むように配置されるとともにそれら金属筐体とハーメチックシール部との間に圧入された弾性体Ｏリングを有する構成も可能である。

そして、本発明のセンサー装置は、第１、第２の凹部とこれら第１、第２の凹部の内壁に各々形成されたねじ溝とを有する金属筐体と、この金属筐体の内部に収納された回路基板に接続された第１、第２の棒状導体と、外周にねじ溝の形成された金属製筒体内に絶縁性の硬質充填材を充填して当該筒体の内にてそれら第１、第２の棒状導体を各々貫通支持する第１、第２のハーメチックシール部と、それら第１、第２の凹部の先端に各々配置された第１、第２の弾性体パッキンと、センサーから延び絶縁保護被覆されたセンサー側外部導線であって、外部からその金属筐体および第１の弾性体パッキンを絶縁保護被覆ごと貫通するよう挿入して第１の凹部内にてその第１の棒状導体に接続されたセンサー側外部導線と、絶縁保護被覆されたアンテナ側外部導線であって、外部からその金属筐体および第２の弾性体パッキンを絶縁保護被覆ごと貫通するよう挿入して第２の凹部内にてその第２の棒状導体に接続されたアンテナ側外部導線とを具備し、それらのねじ溝どうしを螺合させてそれら第１、第２の凹部内にその第１、第２のハーメチックシール部が各々挿入され、それら第１、第２のハーメチックシール部にてそれら第１、第２の弾性体パッキンが各々押圧されて構成されている。

このような本発明に係るセンサー装置では、内壁にねじ溝の形成された凹部を有する金属筐体と、この金属筐体の内部に収納された回路基板から延びる棒状導体と、外周にねじ溝の形成された金属製筒体内にその棒状導体を貫通支持するハーメチックシール部と、その金属筐体の凹部の先端に配置された弾性体パッキンと、外部からそれら金属筐体および弾性体パッキンを絶縁保護被覆ごと貫通するよう挿入して凹部内にてその棒状導体に接続された外部導線とを具備し、それらねじ溝どうしを螺合させてその凹部内に挿入されたハーメチックシール部にてその弾性体パッキンが押圧されてなるから、温度、圧力、湿度等の正確な測定が可能で、測定場所も限定され難いうえ、金属筐体の密閉性も良好である。

そして、上記外部導線にセンサーを接続する構成では、狭い空間の温度等の測定が容易である。

また、上記センサーを耐熱性合成樹脂でモールドする構成では、高温の環境下においても温度等の測定が可能である。

さらに、上部外部導線を外部アンテナとする構成では、上述した環境下で無線によるデータ送信が可能である。

さらにまた、上記凹部の開口部近くにおいて、それら金属筐体とハーメチックシール部との間に挿入された弾性体Ｏリングを有する構成では、それら金属筐体とハーメチックシール部間のシール構成をより確実にできる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１、図２および図３は本発明に係るセンサー装置の実施の形態を示す概略断面図、要部拡大断面図である。

図１〜図３において、ステンレス製のカップ状筐体本体２３の開口部には、同じステンレス製のキャップ状筐体蓋２５がねじ込まれ、金属筐体２７が形成されている。

すなわち、図２に示すように、筐体本体２３の上部開口部は、内径が大径となるよう肉薄になって内壁にねじ溝２９が形成されており、筐体蓋２５の側壁先端側は外径が小径となるよう肉薄になって外壁にねじ溝３１が形成されており、互いのねじ溝２９、３１（図１では簡略化して示す。）をねじ込むようにして筐体本体２３の開口部内側に筐体蓋２５が着脱自在にねじ込まれている。

筐体本体２３の開口部内側先端には、開放方向に斜めに広がったカット面３３が形成されており、カット面３３と筐体蓋２５の側壁との間に断面三角形状の空所が環状に形成され、この空所に弾性体Ｏリング３５が配置されカット面３３と筐体蓋２５に圧接している。

筐体蓋２５の側壁に凹溝３７が形成され、この凹部溝３７内に配置された弾性体Ｏリング３９が筐体本体２３および筐体蓋２５に圧接されている。

これら弾性体Ｏリング３５、３９は耐食性および耐熱性の良好な合成樹脂例えばエチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム又はふっ素ゴムが好適する。

図１に戻って、筐体蓋２５にはほぼ同一形状の第１、第２の凸部４１、４３が間隔を置いて突設されており、第１、第２の凸部４１、４３内部は筐体蓋２５の内側からほぼ同一形状の第１、第２の凹部４５、４７が形成されている。なお、第１、第２の凹部４５、４７における開口部（下側）は内径が広がって段部となっている。

それら第１、第２の凹部４５、４７には、この内径と同じ又は僅かに小径の外形を有する円板状の第１、第２の弾性体パッキン４９、５１が挿入されるとともに、第１、第２のハーメチックシール部５３、５５がねじ込まれている。

第１、第２のハーメチックシール部５３、５５は、互いにほぼ同一構成を有して筐体蓋２５とは別に予め形成されており、図３において第１のハーメチックシール部５３のみを示し、第２のハーメチックシール部５５の図示と説明を省略する。

なお、以下の図３に係る説明において、（）内の数字は第２のハーメチックシール部５５を形成する各々第２の要素である。

図３において、第１のハーメチックシール部５３（５５）は、ステンレス材料からなる第１の筒体５７（５９）と、この第１の筒体５７（５９）を貫通するようその中央部に配置された２本の第１の棒状導体６１（６３）と、これら２本の第１の棒状導体６１（６３）を第１の筒体５７（５９）の中央部に各々分離して支持するガラス材料からなる絶縁性の硬質充填材料６５（６７）から形成されており、第１の筒体５７（５９）の外周にはねじ溝６９（７１）（図では簡略化して示す。）が形成されている。

ふっ素樹脂やポリイミド樹脂等の耐薬品性および絶縁性の良好な合成樹脂からなる第１の保護被覆７３（７５）で被覆されたセンサー側外部導線７７（７９）は、後述するセンサー９５に接続されており、筐体蓋２５および第１の弾性体パッキン４９（５１）を貫通し、第１の棒状導体６１（６３）に半田付けや溶接で接続されている。

第１の外部導線７７（７９）は、第１の保護被覆７３（７５）ごと筐体蓋２５および第１の弾性体パッキン４９（５１）を上方から貫通させて外部へ導出し、第１の棒状導体６１（６３）に接続した後、第１の棒状導体６１（６３）との接続部が第１の凹部４５（４７）内に再び位置するよう変移させて製造される。

筐体蓋２５には、第１の外部導体７７（７９）が第１の保護被覆７３（７５）ごと簡単に挿入できるよう、僅かに大きめの貫通孔を形成しておくと良い。

第１のハーメチックシール部５３（５５）は、筐体蓋２５の第１の凹部４５（４７）の内壁に形成されたねじ溝８０（８２）（図では簡略化して示す。）にねじ溝６９（７１）をねじ込むようにしてはめ込まれている。

そして、第１のハーメチックシール部５３（５５）を、筐体蓋２５の第１の凹部４５（４７）にねじ込むことにより、第１のハーメチックシール部５３（５５）にて第１の弾性体パッキン４９（５１）を押圧し、これによって変形した第１の弾性体パッキン４９（５１）が第１の外部導線７７（７９）、その第１の保護被覆７３（７５）および筐体蓋２５を押圧し、それらに圧接されている。

第１の筒体５７（５９）は、一方（図中下方）の端部外周に第１のフランジ８１（８３）を有し、第１のハーメチックシール部５３（５５）がねじ込まれたとき、第１のフランジ８１（８３）が蓋体２５に当接可能になっている。

蓋体２５にあって第１のフランジ８１（８３）との対向面には第１の凹溝８５（８７）が第１の凹部４５（４７）の開口部を囲むように環状に形成されており、第１のハーメチックシール部５３（５５）がねじ込まれたとき、この第１の凹溝８５（８７）に収納された弾性体Ｏリング８９（９１）が蓋体２５およびフランジ８１（８３）に圧接されている。

なお、第１の弾性体パッキン４９（５１）および弾性体Ｏリング８９（９１）は、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム又はふっ素ゴム等のように耐熱性弾性材から形成されている。

第１のハーメチックシール部５３（５５）から延びる２本の第１の棒状導体６１（６３）は、金属筐体２７内に配置された回路基板９３に各々接続されている。

この回路基板９３は、センサー９５からセンサー側外部導線７７を介して得られた温度データの所定の処理をする処理回路、その温度データを記憶する記憶回路、更には高周波信号を温度データ信号で変調し、第２の棒状導体６３、アンテナ側外部導線７９を介して外部に送信する送信回路や、外部からの受信信号を処理する受信回路が形成されている。

金属筐体２７の筐体蓋２５から延びるセンサー側外部導線７７の先端には、図４に示すように、センサー９５が接続されるとともに、センサー９５および外部導線７７が被覆ごと耐熱性合成樹脂９７によってモールドされている。

金属筐体２７の筐体蓋２５から延びるアンテナ側外部導線７９は、センサー側外部導線７７と異なり１本であり、高周波信号の外部放射アンテナとして機能している。

次に、本発明に係るセンサー装置の使用例を簡単に説明する。

金属筐体２７から延びるセンサー側外部導線７７の先端すなわちセンサー９５を、例えば図４に示すように、薬剤の入った小瓶９９に差し込み、小瓶９９内の温度を測定したり、センサー装置自体を図５のように機器１内に分散配置して装置１内の温度を多点測定する。

そして、測定した温度データで高周波信号を変調し、アンテナ側外部導線７９を介して外部に送信するようになっている。

このような本発明に係るセンサー装置は、金属筐体２７の一部である筐体蓋２５に第１、第２の凹部４５、４７を形成してこれら第１、第２の凹部４５、４７の内壁にねじ溝８０、８２を設け、その金属筐体２７内に収納された回路基板９３に第１、第２の棒状導体６１、６３を接続し、外周にねじ溝６９、７１の形成された第１、第２の筒体５７、５９内に硬質充填材６５、６７を充填して第１、第２の筒体５７、５９の中央部にそれら第１、第２の棒状導体６１、６３を貫通支持して第１、第２のハーメチックシール部５３、５５を形成し、センサー側外部導線７７およびアンテナ側外部導体７９を金属筐体２７および第１、第２の弾性体パッキン４９、５１に絶縁保護被覆ごと貫通挿入して第１、第２の外部導線に接続し、それらねじ溝どうしを螺合させてそれらの第１、第２の凹部４５、４７内にそれらハーメチックシール部５３、５５を挿入し、それらハーメチックシール部５３、５５にてそれら第１、第２の弾性体パッキン４９、５１を押圧して構成されている。

そのため、金属筐体２７内の回路基板９３から延びる第１、第２の棒状導体６１、６３が第１、第２のハーメチックシール部５３、５５で支持固定されるとともに、第１、第２の保護被覆７３、７５で被覆されたセンサー側外部導線７７およびアンテナ側外部導体７９が絶縁保護被覆ごと金属筐体２７および第１、第２の弾性体パッキン４９、５１に貫通挿入されて第１、第２の弾性体パッキン４９、５１で締付け密封されるから、センサー側外部導線７７およびアンテナ側外部導体７９が湾曲や屈曲可能となって狭い空間にも配置し易いうえ、測定場所も限定され難く、温度、圧力、湿度等の環境雰囲気が大きく変化しても金属筐体２７内の回路基板に形成された電子回路が保護されて正確な測定が可能である。

特に、絶縁保護被覆されたセンサー側外部導線７７がセンサー９５から延びて第１の弾性体パッキン４９によって密封されるから、狭い空間の温度、圧力、湿度等の測定が容易である。

しかも、センサー９５近傍が耐熱性合成樹脂９７でモールドされているから、高温の環境下や温度、圧力、湿度等の環境雰囲気が大きく変化する環境下においても、それらの正確な測定が可能である。

また、その絶縁保護被覆されたアンテナ側外部導線７９を外部アンテナとするから、それら温度、圧力、湿度等の環境雰囲気が大きく変化する環境下でも無線によるデータ送信が確実に行える利点がある。

さらに、筐体蓋２５の第１、第２の凹部４５、４７の開口部近くにおいて、それら第１、第２の凹部４５、４７を囲むように第１、第２の凹溝８５、８７を形成して弾性体Ｏリング８９、９１を収納して筐体蓋２５と第１、第２のハーメチックシール部５３、５５に圧接するから、筐体蓋２５と第１、第２のハーメチックシール部５３、５５間が密封され、この点からも温度、圧力、湿度等の環境雰囲気変化が金属筐体２７内の例えば回路基板９３に悪影響を与え難い。

上述した本発明に係るセンサー装置では、筐体蓋２５に第１、第２の凹部４５、４７を設けて第１、第２のハーメチックシール部５３、５５をねじ込むとともに、回路基板９３から延びる第１、第２の棒状導体６１、６３にセンサー側外部導体７７とアンテナ側外部導体７９を接続する構成であったが、本発明ではこれに限定されない。

例えば、本発明のセンサー装置では、筐体蓋２５に第１又は第２の凹部４５、４７を設けて第１又は第２のハーメチックシール部５３、５５をねじ込むとともに、回路基板９３から延びる第１又は第２の棒状導体６１、６３にセンサー側外部導体７７又はアンテナ側外部導体７９を接続する構成も可能である。

すなわち、本発明のサンサー装置では、凹部４５又は４７、ハーメチックシール部５３又は５５、外部導体７７又は７９の何れか一方を有し、外部導体７７、７９の何れか一方をセンサー側又はアンテナ側の外部導体とする構成が基本的構成であって本発明の目的達成される。

さらに、本発明において、センサー９５としては上述した測温抵抗体や熱電対等に限らず、測定する温度、圧力、湿度等に応じて従来公知のもので実施可能である。

本発明に係るセンサー装置を示す概略断面図である。 図１に示すセンサー装置の要部拡大断面図である。 図１に示すセンサー装置の要部拡大断面図である。 図１のセンサー装置の使用例を示す概略図（一部断面で示す。）である。 従来のセンサー装置を示す概略図である。 従来の他のセンサー装置を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１ 装置
３、１７、９５ センサー
５、１９ リード線
７ 測定装置
９、２７ 金属筐体
１１ リング壁
１３ 保護管
１５ 溶接部
２１、９３ 回路基板
２３ 筐体本体
２５ 筐体蓋
２９、３１、６９、７１、８０、８２ ねじ溝
３３ カット面
３５、３９、８９、９１ 弾性体Ｏリング
３７、８５、８７ 凹溝
４１、４３ 第１、第２の凸部
４５、４７ 第１、第２の凹部
４９、５１ 第１、第２の弾性体パッキン
５３、５５ 第１、第２のハーメチックシール部
５７、５９ 第１、第２の金属筒体
６１、６３ 第１、第２の棒状導体
６５、６７ 第１、第２の充填材料
７３、７５ 第１、第２の保護被覆
７７ 外部導線（センサー側外部導体）
７９ 外部導線（アンテナ側外部導体）
８１、８３ 第１、第２のフランジ
９７ 耐熱性合成樹脂
９９ 小瓶

Claims (6)

1. 凹部とこの凹部の内壁に形成されたねじ溝とを有しセンサー装置を形成する金属筐体と、
   この金属筐体の内部に収納された回路基板に接続された棒状導体と、
   外周にねじ溝の形成された金属製筒体内に絶縁性の硬質充填材を充填して当該筒体内に前記棒状導体を貫通支持するハーメチックシール部と、
   前記凹部の先端に配置された弾性体パッキンと、
   絶縁保護被覆された外部導線であって、外部から前記金属筐体および弾性体パッキンを絶縁保護被覆ごと貫通するよう挿入して前記凹部内にて前記棒状導体に接続された外部導線と、
   を具備し、
   前記凹部内壁のねじ溝と前記筒体外周のねじ溝どうしを螺合させて前記凹部内に前記ハーメチックシール部が挿入され、前記ハーメチックシール部にて前記弾性体パッキンが押圧されてなることを特徴とするセンサー装置。
2. 前記金属筐体から突出する前記外部導線にセンサーが接続されてなる請求項１記載のセンサー装置。
3. 前記センサーは耐熱性合成樹脂でモールドされた請求項２記載のセンサー装置。
4. 前記外部導線は外部に突出するアンテナである請求項１記載のセンサー装置。
5. 前記凹部の開口部近くにおいて、この開口部を囲むように配置されるとともに前記金属筐体と前記ハーメチックシール部との間に圧入された弾性体Ｏリングを有する請求項１〜４いずれか１項記載のセンサー装置。
6. 第１、第２の凹部とこれら第１、第２の凹部の内壁に各々形成されたねじ溝とを有する金属筐体と、
   この金属筐体の内部に収納された回路基板に接続された第１、第２の棒状導体と、
   外周にねじ溝の形成された金属製筒体内に絶縁性の硬質充填材を充填して当該筒体内に前記第１、第２の棒状導体を各々貫通支持する第１、第２のハーメチックシール部と、
   前記第１、第２の凹部の先端に各々配置された第１、第２の弾性体パッキンと、
   センサーから延び絶縁保護被覆されたセンサー側外部導線であって、外部から前記金属筐体および第１の弾性体パッキンを絶縁保護被覆ごと貫通するよう挿入して前記第１の凹部内にて前記第１の棒状導体に接続されたセンサー側外部導線と、
   絶縁保護被覆されたアンテナ側外部導線であって、外部から前記金属筐体および第２の弾性体パッキンを絶縁保護被覆ごと貫通するよう挿入して前記第２の凹部内にて前記第２の棒状導体に接続されたアンテナ側外部導線と、
   を具備し、
   前記第１、第２の凹部内壁のねじ溝と前記筒体外周のねじ溝どうしを螺合させて前記第１、第２の凹部内に前記第１、第２のハーメチックシール部が各々挿入され、前記第１、第２のハーメチックシール部にて前記第１、第２の弾性体パッキンが各々押圧されてなるセンサー装置。

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