JP2015049065A - Electrode holder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、容器内の液体の液位や電気伝導度等を検出するための電極を容器に取り付けるための電極保持器に関する。 The present invention relates to an electrode holder for attaching an electrode for detecting a liquid level, electric conductivity, and the like of a liquid in a container to the container.
従来から、ボイラの缶体内や給水タンク内の液体の液位や電気伝導度等を検出することが行われている。例えば、ボイラの缶体や給水タンクと連通する金属製容器に対して、電極保持器により絶縁状態で検出用電極を取り付け、検出用電極と金属製容器との間の電気的な導通状態に基づいて、液位や電気伝導度が検出される。 Conventionally, the level of liquid in a boiler can or a water supply tank, electric conductivity, and the like have been detected. For example, based on the electrical continuity between the detection electrode and the metal container, the detection electrode is attached to the metal container communicating with the boiler body or water supply tank in an insulated state by an electrode holder. Thus, the liquid level and electrical conductivity are detected.
このような電極保持器は、例えば、下記特許文献1,2に開示されており、金属製容器に取り付けられる容器取付部材と、検出用電極が固定される電極軸と、容器取付部材と電極軸との隙間に介在する絶縁部材とを備えている。
Such an electrode holder is disclosed in, for example,
ここで、絶縁部材としては、容器取付部材と電極軸との間の絶縁性等を考慮して、セラミックが使われていたが、近年、撥水性能に優れるフッ素樹脂が用いられるようになってきている。但し、金属製容器内が高温高圧になる条件下では、フッ素樹脂では強度不足で破壊してしまうおそれもあるため、未だにセラミックが用いられている。 Here, as the insulating member, ceramic has been used in consideration of insulation between the container mounting member and the electrode shaft, but in recent years, a fluororesin having excellent water repellency has been used. ing. However, ceramics are still used because there is a risk that the fluororesin may break due to insufficient strength under conditions where the temperature of the metal container is high and high pressure.
しかし、絶縁部材をセラミックで形成した場合、セラミックは硬質素材であり柔軟性に欠けるため、シール性能に限界があり、絶縁部材と容器取付部や電極軸との間の隙間から金属製容器内の蒸気が漏れてしまうおそれがある。また、セラミックは、撥水性能に劣るため、釉薬の塗布を必要とするが、釉薬は耐アルカリ性に難があると共に、釉薬が剥がれてしまうと絶縁劣化が生じてしまうおそれもある。また、セラミックは、割れてしまうおそれもある。 However, when the insulating member is made of ceramic, the ceramic is a hard material and lacks flexibility, so there is a limit to the sealing performance, and the gap between the insulating member and the container mounting portion or the electrode shaft is limited to the inside of the metal container. Vapor may leak. In addition, ceramic is inferior in water repellency, and therefore requires glaze application. However, glaze has difficulty in alkali resistance, and if the glaze is peeled off, insulation deterioration may occur. In addition, the ceramic may be broken.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、高温高圧下の容器に設置された場合でも安定して良好なシール性を維持すると共に、耐久性を向上させることのできる電極保持器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and maintains an electrode that can stably maintain a good sealing property and improve durability even when installed in a container under high temperature and high pressure. The purpose is to provide a vessel.
上記課題を解決するために、本発明に係る電極保持器は、容器に固定されて、前記容器内の液体に浸される電極を保持する電極保持器において、前記容器に固定される金属製の筒状容器取付部材と、前記筒状容器取付部材の中空内部に延在するように設置され、前記電極が固定される金属製の電極軸と、前記筒状容器取付部材と前記電極軸との隙間に両者を絶縁して設置される絶縁部材と、を備え、前記筒状容器取付部材は、前記絶縁部材を介して前記電極軸を支持し、前記絶縁部材は、前記容器内に露出し、前記電極軸を保護するために被覆する撥水カバー部と、前記容器内に露出しないで、前記容器内の圧力により前記電極軸から受ける荷重が集中する部分を含む荷重部と、を有し、前記撥水カバー部は、撥水性及びシール性を有する樹脂である第一絶縁素材から形成され、前記荷重部は、前記第一絶縁素材よりも高強度の第二絶縁素材から形成されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an electrode holder according to the present invention is an electrode holder that holds an electrode that is fixed to a container and is immersed in the liquid in the container. A cylindrical container mounting member; a metal electrode shaft that is installed so as to extend into a hollow interior of the cylindrical container mounting member and to which the electrode is fixed; and the cylindrical container mounting member and the electrode shaft. An insulating member that is installed in a gap to insulate both, and the cylindrical container mounting member supports the electrode shaft through the insulating member, and the insulating member is exposed in the container, A water repellent cover portion for covering the electrode shaft, and a load portion including a portion where the load received from the electrode shaft by the pressure in the container is concentrated without being exposed in the container, The water-repellent cover portion is a tree having water repellency and sealing properties. Is formed from a first insulating material is, the load unit is characterized in that than the first insulating material is formed from a second dielectric material of a high strength.
本発明に係る電極保持器によれば、高温高圧下の容器に設置された場合でも安定して良好なシール性を維持すると共に、耐久性を向上させることができる。 According to the electrode holder of the present invention, it is possible to stably maintain a good sealing property even when installed in a container under a high temperature and high pressure, and to improve durability.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る電極保持器について説明する。図1は、本実施形態に係る電極保持器の縦断面図である。図2は、本実施形態に係る電極保持器の要部拡大縦断面図である。図3は、図2のA−A線による水平断面図である。本実施形態では、ボイラの缶体と連通する金属製の容器2に設置されて、容器2内の液体の液位や電気伝導度等を検出するための電極保持器1を例に挙げて説明する。
Hereinafter, an electrode holder according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electrode holder according to the present embodiment. FIG. 2 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part of the electrode holder according to the present embodiment. FIG. 3 is a horizontal sectional view taken along line AA of FIG. In the present embodiment, an
電極保持器1は、容器2に対して固定される容器取付部材10と、容器2内の液体に浸される検出用の電極を保持する電極軸20と、容器取付部材10と電極軸20との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材30とを備えている。
The
電極軸20は、容器取付部材10の中空内部を貫通して設置されており、電極軸20と容器取付部材10との隙間に、絶縁部材30が充填されている。このような構成において、容器2に固定された容器取付部材10は、絶縁部材30を介して電極軸20を保持している。
The
容器取付部材10は、ステンレス製の部材であり、内部が中空の略円筒形状をしている。容器取付部材10は、図1において上側に位置する露出部11と、下側に位置する嵌合部15とを有している。
The
露出部11は、容器取付部材10が容器2に嵌合設置された状態で、容器2の外側に露出する部分であり、上端に位置する小径部12と、本体部13とを備えている。小径部12は、容器取付部材10の中で最も内周面の内径が小さくなっており、容器取付部材10の内周面と電極軸20の外周面との間の隙間は、小径部12において最も狭くなっている。すなわち、絶縁部材30の肉厚は、小径部12において最も薄くなっている。また、小径部12は、後述するように、製造時に径方向内側へとかしめられている。
The exposed
ここで、容器20内が高圧になった際に電極軸20がその圧力により受ける力は、絶縁部材30を介して、小径部12の下端部分(図2の破線の円で囲まれた部分B)に集中し、容器取付部材10は、電極軸20から受ける荷重を実質的に小径部12の下端部分において受ける。嵌合部15は、容器2に嵌合固定される部分であり、嵌合部15の外周表面には、容器2にねじ込んで固定設置するための雄ネジ部16が形成されている。なお、露出部11の本体部13の外周面は、容器取付部10の取り付け時にスパナを嵌める必要があるため、水平断面が正六角形となっている(図3参照)。
Here, when the inside of the
電極軸20は、ステンレス製の棒状部材であり、容器取付部材10の中空内部を貫通して上下に延在して設置されている。電極軸20は、上側から順に、端子部21と、軸方向と直交する径方向に突出した径方向突出部である第一フランジ部23と、同じく径方向突出部である第二フランジ部25と、電極取付部28とを備えている。
The
電極軸20の上端に位置する端子部21は、電極保持器1を容器2に設置した状態で容器2の外側に露出しており、電源へと接続される端子である。第一フランジ部23は、電極軸20の径方向において外側に向けてフランジ形状に突出した部分であり、電極軸20の軸周り全周に渡って突出している。さらに、第一フランジ部23は、径方向外側に突出した先端が、上側に90°折れ曲がり、軸方向において上方に突出した形状(軸方向環状突出部231)をしている。
The
第二フランジ部25は、第一フランジ部23と同様に径方向外側に向けてフランジ形状に突出した部分であり、軸周り全周に渡って突出している。さらに、第二フランジ部25は、径方向に突出した先端が、下側に90°折れ曲がり、軸方向において下方に突出した形状(軸方向環状突出部251)をしている。
The
電極軸20の下端に位置する電極取付部28は、容器2内の液中に浸される電極がねじ込まれて接続固定される部分であり、雌ねじが形成されている。また、電極軸20の端子部21と第一フランジ部23との間であって、容器取付部材10の小径部12に対向する部分には、周方向全周に渡って径方向に掘られた環状溝22が形成されており、この環状溝22内には、Oリング221が設置されている。このOリング221により、電極軸20と絶縁部材30との間のシール性を高めている。
The
絶縁部材30は、端子部21の下部付近から電極取付部28の上部付近まで電極軸20を被覆するように設置されており、全体として中空のチューブ形状をしている。絶縁部材30は、図1において上側に位置し、容器2内に露出しない荷重部31と、下側に位置し、容器2内に露出する撥水カバー部35とを備えている。本実施形態では、この荷重部31と撥水カバー部35とで異なる素材を採用している。
The insulating
荷重部31は、絶縁部材30の上端部分に位置しており、その下端は、電極軸20の第一フランジ部23の上端付近に位置している。荷重部31において、容器20内が高圧になった際にその圧力を受けて電極軸20が上方に移動しようとする力は、電極軸20と水平な境界で接する荷重部31の下端内側部分(図2の破線の円で囲まれた部分A)に集中する。
The
この電極軸20にかかる荷重が集中する部分Aを含む荷重部31は、電極保持器1を設置した状態で容器2の内側に露出しておらず、液体に浸されることもないため、容器2内の雰囲気に接する場合に必要とされる撥水性、耐薬品性、耐アルカリ性等が要求されない。よって、本実施形態では、荷重部31を構成する素材として、耐高圧性に優れた高強度の樹脂素材であるPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)を用いている。
The
また、図2に示すように、荷重部31は、通常の雰囲気において、ステンレス製の部材である容器取付部材10及び電極軸20との間に微小の隙間ができるようなサイズで構成されている。荷重部31の小径部12近傍には、周方向全周に渡って径方向に掘られた環状溝315が形成されており、この環状溝315内には、Oリング316が設置されている。
Moreover, as shown in FIG. 2, the
また、後述するように、容器取付部材10の小径部12は、径方向内側へとかしめられている。よって、荷重部31と容器取付部材10との間に微小の隙間を設けても、小径部12のかしめとOリング316の設置により両者の境界におけるシール性を担保することができる。また、荷重部31と電極軸20との間の微小の隙間についても、小径部12のかしめと、荷重部31と電極軸20との境界に設置された上記Oリング221によりシール性を担保することができる。
As will be described later, the
このように、小径部12を内側へかしめた状態で、絶縁部材30の荷重部31とステンレス製の容器取付部材10及び電極軸20との間に微小の隙間ができるように構成すると、高温環境下で荷重部31が熱膨張した場合に、これらの隙間により熱膨張を吸収することができ、熱膨張による破損を防止し、電極保持器1の耐久性を向上させることができる。また、隙間を設けておくことで、後述する組み立て時に、荷重部31を容器取付部材10及び電極軸20と容易に組み立てることができる。なお、この隙間は、荷重部31と容器取付部10との間、荷重部31と電極軸20との間の何れか一方にだけ設けられていても良い。
As described above, when the
撥水カバー部35は、荷重部31の下側に位置する絶縁部材30の残りの部分であり、電極軸20の第一フランジ部23の上側部分から電極取付部28の上側近傍において電極軸20をカバーしている。
The water
このように、撥水カバー部35は、容器2内に露出する部分であるが、容器取付部材10が電極軸20を保持することによる荷重はそれほどかからない。よって、撥水カバー部35は、強度はそれほど要求されないが、撥水性、耐薬品性、耐アルカリ性、シール性(柔軟性)、耐熱性等が要求される。本実施形態では、撥水カバー部35を構成する素材として、撥水性、耐薬品性、耐アルカリ性、シール性、耐熱性に優れた樹脂素材であるフッ素樹脂(PFA:テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)を用いた。
Thus, although the water
また、荷重部31と撥水カバー部35は、縦断面における両者の境界が互いに入り組んだ形状となるように構成されている。具体的には、図2の縦断面図に示すように、境界部分において、荷重部31の下端部が逆さU字形状となるように軸方向に環状溝311が形成されると共に、撥水カバー部35の上端部がU字形状となるように軸方向に環状溝351が形成されている。
Moreover, the
さらに、荷重部31と撥水カバー部35との境界部分において、荷重部31には、軸方向下側に突出する環状突出部313が形成され、撥水カバー部35には、軸方向上側に突出する環状突出部353が形成されている。そして、撥水カバー部35の環状突出部353が荷重部31の環状溝311に嵌まり、荷重部31の環状突出部313が撥水カバー部35の環状溝351に嵌まるように構成されている。
Further, at the boundary portion between the
このように、環状溝311,351に互いに相手側の軸方向の環状突出部353,313が嵌まり合うことで、両者の境界が互いに入り組んだ形状となっており、荷重部31と撥水カバー部35との境界におけるシール性能を大幅に向上させることができる。
In this way, the
これは、荷重部31と撥水カバー部35との境界を入り組んだ形状にしておくことで、後述するように、電極保持器1の製造時に撥水カバー部35の素材であるPFAの成形時の圧力が作用し、境界部分において荷重部31が締め付けられるからである。
This is because the boundary between the
また、入り組んだ構成にしておくことで、高強度のPEEKで形成された荷重部31が高温下で熱膨張して応力が発生したとしても、柔軟性に優れたPFAで形成された撥水カバー部35により緩和することができ、荷重部31の熱膨張による応力集中や破断等を防止することができる。
In addition, by adopting an intricate structure, even if the
また、上述した環状溝311には、Oリング312が設置されている。Oリング312により、荷重部31と撥水カバー部35との境界のシール性をさらに向上させることができる。
An O-
なお、境界部分において荷重部31及び撥水カバー部35に形成される環状溝311,351及び環状突出部313,353は、軸方向に形成された構成に限定されるのではなく、環状突出部313,353が相手側の環状溝351,311に互いに嵌まり合う構成であれば、環状溝及び環状突出部が、径方向に形成されたものでも良いし、軸方向や径方向に対して斜めに形成されたものでも良いし、これらを組み合わせた形状であっても良い。
In addition, the
荷重部31を構成する素材は適宜変更可能であり、耐荷重性に優れた高強度絶縁素材を適宜用いることができる。荷重部31の素材としては、例えば、PAI(ポリアミドイミド)やPPS(ポリフェニレンサルファイド)等のエンジニアリングプラスチックやセラミック等を用いることができる。
The material which comprises the
撥水カバー部35を構成する素材も適宜変更可能であり、高撥水性、高柔軟性を有する絶縁素材を適宜用いることができる。撥水カバー部35の素材としては、例えば、PFA以外のフッ素系の絶縁樹脂やシリコン等を用いることができる。なお、本実施形態では、撥水カバー部35を構成する樹脂素材を第一絶縁素材、荷重部31を構成する素材を第二絶縁素材と称する。
The material constituting the water
以上、電極保持器1の構成について詳細に説明したが、続いて、電極保持器1の製造方法について説明する。まず、ステンレス製の容器取付部材10と電極軸20とをそれぞれ製造する。また、絶縁部材30のうちPEEK製の荷重部31を、撥水カバー部35とは別体に樹脂成形により製造する。続いて、図2に示すように、電極軸20の環状溝22にOリング221を装着し、かつ荷重部31の環状溝311にOリング312を装着した状態で、電極軸20を単独成形した荷重部31に挿入する。これにより、電極軸20の環状溝22付近が荷重部31によってカバーされる。
While the configuration of the
続いて、荷重部31の環状溝315にOリング316を装着した状態で、荷重部31が被せられた電極軸20を容器取付部材10の中空内部に挿入し、図1に示す場所に位置させる。これにより、まず、容器取付部材10、電極軸20及び絶縁部材30の荷重部31が組み立てられる。
Subsequently, with the O-
次に、容器取付部材10と電極軸20との間の隙間を埋めると共に、電極軸20の容器取付部材10から下方に突出した部分をカバーするように、熱可塑性樹脂であるPFAを充填してインサート成形することで、撥水カバー部35を形成する。そして、小径部12を径方向内側へ所定寸法かしめることで、電極保持器1が完成する。
Next, the gap between the
以上、本実施形態について説明したが、本実施形態によれば、容器取付部材10と電極軸20との間に介在する絶縁部材30を、素材の異なる荷重部31と撥水カバー35とから構成し、容器2内の高圧時に電極軸20から受ける荷重の集中する荷重部31は、耐荷重性に優れた高強度絶縁素材を使用し、高温高圧環境になり得る容器2内に露出する撥水カバー部35は、高撥水性、高柔軟性を有する絶縁素材から構成することで、電極保持器1を高温高圧下の容器2に設置した場合でも安定した良好なシール性能を維持すると共に、耐久性を向上させることができる。
Although the present embodiment has been described above, according to the present embodiment, the insulating
例えば、電極保持器1が設置された容器2内が高温高圧になった場合、容器2の外側の大気圧との圧力差により電極軸20が外に飛び出そうとする力が荷重部31に集中してかかることになるが、荷重部31を形成するPEEKが高強度の素材であるため、大きな荷重による破壊を防ぐことができる。
For example, when the inside of the
また、容器2内が高温のアルカリ環境になった場合であっても、容器2内に露出している撥水カバー部35を形成するPFAが、撥水性、耐薬品性、耐アルカリ性、シール性、耐熱性に優れた素材であるため、電極軸20を確実に保護し、劣化を防止することができる。
Further, even when the inside of the
なお、本発明の実施の形態は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、電極保持器1を構成する各部材の形状やサイズ、素材等は適宜変更可能である。
The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the shape, size, material, and the like of each member constituting the
1 電極保持器
10 容器取付部材
11 露出部
12 小径部
13 本体部
15 嵌合部
16 雄ネジ部
20 電極軸
21 端子部
22 環状溝
221 Oリング
23 第一フランジ部
231 軸方向環状突出部
25 第二フランジ部
251 軸方向環状突出部
28 電極取付部
30 絶縁部材
31 荷重部
311 環状溝
312 Oリング
313 環状突出部
315 環状溝
316 Oリング
35 撥水カバー部
351 環状溝
353 環状突出部
2 容器
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記容器に固定される金属製の筒状容器取付部材と、
前記筒状容器取付部材の中空内部に延在するように設置され、前記電極が固定される金属製の電極軸と、
前記筒状容器取付部材と前記電極軸との隙間に両者を絶縁して設置される絶縁部材と、を備え、
前記筒状容器取付部材は、前記絶縁部材を介して前記電極軸を支持し、
前記絶縁部材は、前記容器内に露出し、前記電極軸を保護するために被覆する撥水カバー部と、前記容器内に露出しないで、前記容器内の圧力により前記電極軸から受ける荷重が集中する部分を含む荷重部と、を有し、
前記撥水カバー部は、撥水性及びシール性を有する樹脂である第一絶縁素材から形成され、
前記荷重部は、前記第一絶縁素材よりも高強度の第二絶縁素材から形成されることを特徴とする電極保持器。 In the electrode holder that holds the electrode fixed to the container and immersed in the liquid in the container,
A metal cylindrical container mounting member fixed to the container;
A metal electrode shaft that is installed so as to extend into the hollow interior of the cylindrical container mounting member and to which the electrode is fixed;
An insulating member that is installed in a gap between the cylindrical container mounting member and the electrode shaft;
The cylindrical container mounting member supports the electrode shaft via the insulating member,
The insulating member is exposed in the container and covered with a water-repellent cover portion for protecting the electrode shaft, and a load received from the electrode shaft by the pressure in the container is not exposed in the container. A load portion including a portion to be
The water repellent cover portion is formed of a first insulating material that is a resin having water repellency and sealing properties,
The load holder is formed of a second insulating material having a strength higher than that of the first insulating material.
前記隙間をシールするためのOリングをさらに備えることを特徴とする請求項1記載の電極保持器。 The load portion is configured such that a minute gap is formed on at least one of the boundaries between the cylindrical container mounting member and the electrode shaft,
The electrode holder according to claim 1, further comprising an O-ring for sealing the gap.
前記撥水カバー部は、前記荷重部との境界部分に、環状溝と環状突出部とが形成され、
前記荷重部の前記環状突出部が前記撥水カバー部の前記環状溝に嵌まり、前記撥水カバー部の前記環状突出部が前記荷重部の前記環状溝に嵌まるように構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の電極保持器。 The load portion is formed with an annular groove and an annular protrusion at a boundary portion with the water repellent cover portion,
The water repellent cover portion is formed with an annular groove and an annular protrusion at a boundary portion with the load portion,
The annular protrusion of the load portion is configured to fit into the annular groove of the water repellent cover portion, and the annular protrusion of the water repellent cover portion is configured to fit into the annular groove of the load portion. The electrode holder according to claim 1 or 2.
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