JP4652964B2 - 防爆型ガスセンサー装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば金属焼結体が用いられて防爆構造が構成されてなる防爆型ガスセンサー装置に関するものである。

可燃性のガスや蒸気を含む爆発性雰囲気の存在により、引火、爆発が発生し得る環境で使用されるガスセンサー装置においては、所定の防爆性を有する防爆構造を具備していることが要求されている。

例えば、赤外線が検知対象ガスによって吸収されることによる赤外線量の減衰の程度に応じてガス濃度を測定する、非分散型赤外線吸収法を利用した赤外線センサーにおいては、原理上、測定するガスの濃度に応じて十分な吸収を得るための相応の光路長（吸収長）を確保することが要求されることから、一般的に、例えばガス導入口を有する円筒形状のガスセルを備え、このガスセルの両端に赤外線光源と赤外線センサー素子が対向配置された構成とされている。
そして、このような赤外線センサーを具えたガスセンサー装置においては、ガスセルの外周に焼結金属よりなる防爆ケースがガス導入口を塞ぐよう装着されることにより、防爆構造を有するものとして構成されている（例えば特許文献１参照。）。

焼結金属は、機械的強度が小さくて耐久性が不十分であるものであるために、特許文献１に開示されているガスセンサー装置においては、当該防爆ケースの破損を保護するための保護枠が防爆ケースの外周を囲うよう設けられている。
この保護枠は、通常、ガスセンサー装置を作製する上で有利であることから、例えば螺合により装着されており、必要に応じてネジ止めされて固定される。

而して、このようなガスセンサー装置が防爆構造を有するものであると認められるためには、ガスセンサー装置が設置された状態にあるときに取り外すことが可能となる構成部材や部品が取り外された状態で所定の耐久性や防炎性能のテストに合格することが必要とされている。
従って、上記ガスセンサー装置のように、例えば保護枠が単なる螺合によって装着されている構成のものにおいては、当該保護枠を取り外すことが可能であるから、保護枠が取り外されて焼結金属製の防爆ケースが露出された状態で上記テストが行われることになり、ガスセンサー装置を十分な防爆性を有するものとして構成することができない、という問題がある。
また、保護枠がネジ止めされて固定された構成のものについても同様に、固定用ネジは、保護枠がセンサー本体に取り付けられた状態において、外部から装着されるため、ガスセンサー装置が設置された状態において、工具の挿入が可能な状態とされており、結局、保護枠が取り外された状態で上記テストが行われることになる。
特開２００２−２２６５５号公報

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、信頼性の高い防爆性が得られる新規な構造の防爆型ガスセンサー装置を提供することを目的とする。

本発明の防爆型ガスセンサー装置は、全体が略円筒状のガスセンサー本体およびこのガスセンサー本体の一端部に装着されたベース部材によって保持されて当該ガスセンサー本体の周囲を囲むよう配置された、通気性を有する円筒状の焼結金属製のフレームアレスタよりなるセンサーユニットと、フレームアレスタの周囲を囲むよう前記ベース部材に螺合されて装着された略有底円筒状のガード部材とを具えてなる防爆型ガスセンサー装置であって、
互いに固定用ネジにより固定されてガード部材の一端部およびベース部材を挟持して保持する正面側保持部材および背面側保持部材が装着されており、
固定用ネジは、背面側保持部材の背面側に開口する固定用ネジ装着用孔に装着されてその頭部が収容されており、
当該防爆型ガスセンサー装置は、背面側保持部材の背面が設置面に対向する状態で設置面に設置されるものであって、この設置状態にあるときに、固定用ネジの頭部が外部に露出されない状態とされると共に、固定用ネジに対する工具の挿入が阻止されて背面側保持部材および正面側保持部材の取り外しが不可能であることにより、ガード部材の取り外しが不可能な状態とされていることを特徴とする。

本発明の防爆型ガスセンサー装置においては、ベース部材は、ガード部材が装着される円筒状の装着部と、この装着部より外径が大きいフランジ部を介して連続する、ガスセンサー装置全体を設置するための螺合装着部とにより構成されており、
開口を有する背面側保持部材が当該開口内を螺合装着部が挿通された状態で装着されていると共に、開口を有し、当該開口の開口縁に内方に突出する突出縁部分が形成された正面側保持部材が当該開口内をガード部材が挿通された状態で装着されて前記固定用ネジによって互いに固定されており、
背面側保持部材における開口縁部分および正面側保持部材における突出縁部分によって、ベース部材のフランジ部分およびガード部材の鍔部分が挟持されて保持された構成とすることができる。

また、本発明の防爆型ガスセンサー装置においては、一方の保持部材には、当該防爆型ガスセンサー装置の姿勢固定用のストッパネジがその頭部が外部に露出する状態で厚み方向に貫通して設けられた構成とされていることが好ましい。

本発明の防爆型ガスセンサー装置によれば、金属焼結体よりなるフレームアレスタがガスセンサー本体を囲うよう装着されていると共に当該フレームアレスタを保護するガード部材が、当該防爆型ガスセンサー装置が設置された状態にあるときに取り外すことが不可能とされた状態で装着されていることにより、フレームアレスタが破損して所期の防爆性が損なわれることがなく、ガスセンサー装置を十分に信頼性の高い防爆性を有するものとして構成することができる。
しかも、ガード部材を溶接などにより接合することなしに、取り外し不可の状態とすることができるので、簡単な構成でありながら、十分に信頼性の高い防爆構造を提供することができる。

以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の防爆型ガスセンサー装置の一例における構成の概略を示す断面図、図２は、図１に示す防爆型ガスセンサー装置の分解図である。
この防爆型ガスセンサー装置１０は、全体が略円筒状のガスセンサー本体２０およびこのガスセンサー本体２０の一端部に装着されたベース部材１３によって保持されてガスセンサー本体２０の周囲を囲むよう配置されたフレームアレスタ１２よりなるセンサーユニット１１と、フレームアレスタ１２の周囲を囲むようベース部材１３に螺合されて装着されたガード部材３０とを具えている。

ガスセンサー本体２０は、被検ガスが導入される例えばステンレス鋼よりなる円筒状のガスセル２１を備え、このガスセル２１の一端部に、赤外線センサー素子２３が設けられていると共に、ガスセル２１の他端部に、点滅駆動される赤外線光源２２が設けられて、構成されている。
ガスセル２１には、その両側面の軸方向に並んだ位置に、周壁を貫通する複数のガス流入口２１Ａが形成されている。
図１において、２５は光源駆動用プリント基板、２６はセンサー基板、２７はリード線である。

ガスセル２１の一端部には、筒状のキャップ部材２８が装着されており、更にスリーブ部材２９がキャップ部材２８の一端部に嵌合されて一体に装着されている。
キャップ部材２８およびスリーブ部材２９の内部空間には、例えばエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂１７が充填されて封止されており、この絶縁性樹脂１７によるガスセル２１内に導入されるガスの隔離機能およびフレームアレスタ１２による火炎伝播阻止機能によってガスセンサー装置が防爆構造を有するものとして構成されている。ここに、絶縁性樹脂１７としては、例えば耐熱温度が１２０℃以上の熱安定性を有するものが用いられている。

ベース部材１３は、ガード部材３０が螺合により装着される円筒状のガード部材装着部１４と、正面形状が六角形とされたフランジ部１５を介してガード部材装着部１４に連続して軸方向外方に延出する、防爆型ガスセンサー装置１０全体を設置するための円筒状の螺合装着部１６とにより構成されており、キャップ部材２８およびスリーブ部材２９が中央貫通孔に嵌合されることによりガスセンサー本体２０の一端部に装着されている。

フレームアレスタ１２は、通気性を有する有底円筒状の焼結金属体よりなり、開口側端部がベース部材１３によって保持されている。
フレームアレスタ１２を構成する金属焼結体の仕様の一例を示すと、例えば厚みが３ｍｍ、密度が４．３９ｇ／ｃｃ、気孔サイズが１２１．０１μｍであり、このような構成のものであることにより、所期の火炎伝播阻止効果を確実に得ることができる。

この実施例においては、ベース部材１３およびフレームアレスタ１２は、いずれも、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）よりなり、同時焼結によって一体に接合されている。これにより、内部爆発に耐えうる十分な接合強度が得られ、接合面の隙間から通じて火炎が外部へ着火することを確実に防止することができる。ここに、「同時焼結」とは、圧粉体である金属焼結体よりなるフレームアレスタ１２をベース部材１３に保持させた状態で焼結させると同時にベース部材１３に接合させることをいう。

ガード部材３０は、例えば鋳鋼（ＳＣＳ１３、ＳＵＳ３０４に相当）よりなり、一端が開口する全体が略有底円筒状のものであって、周壁部３１における一端側部分には、内部空間と連通するガス導入口３３が形成されている。
ガード部材３０の一端における外周面には、径方向外方に突出する鍔部分３４が周方向の全周にわたって形成されている。
３５は、ガード部材３０の底壁部３２に形成された校正用ガスを導入するための貫通孔である。

この防爆型ガスセンサー装置１０においては、互いに固定されてガード部材３０の鍔部分３４およびベース部材１３を挟持して保持する一対の保持部材が装着されている。

防爆型ガスセンサー装置１０の一端側に装着された一方の保持部材（以下、「背面側保持部材５０」という。）は、図３にも示すように、中央にベース部材１３における螺合装着部１６が挿入される正面形状が円形状の中央開口５１が形成された全体が略円板状のものであって、一面には、ベース部材１３におけるフランジ部１５と係合される係合部５２が形成されている。
係合部５２は、各々、ベース部材１３におけるフランジ部１５の例えば互いに対向する外周面部分に係合する平担な係合面５３Ａを有する半月状の一対の係合片５３により構成されており、各々の係合片５３は、係合面５３Ａが対向する状態で、垂直方向に伸びるよう形成されている。係合片５３の外方面は、ガード部材３０の鍔部分３４の外径寸法と同一の外径寸法を有する円柱体の周面に沿った形態とされている。

背面側保持部材５０の外周縁部分には、固定用ネジ６０が装着される固定用ネジ装着用孔５４が厚み方向に貫通して形成されており、固定用ネジ装着用孔５４の他面側開口部には、固定用ネジ６０の頭部が収容される凹所５６が形成されている。この例においては、固定用ネジ装着用孔５４は、例えば係合片５３の形成位置と同一の周方向位置において、係合片５３と径方向外方に離間した位置に２箇所形成されている。

この背面側保持部材５０は、カバー部材３０が装着されたセンサーユニット１１に対して、その中央開口５１にベース部材１３の螺合装着部１６が挿通されて外方に突出され、係合片５３の係合面５３Ａがベース部材１３の外周面部分に係合された状態で、装着されている。

防爆型ガスセンサー１０の他端側に装着された他方の保持部材（以下、「正面側保持部材４０」という。）は、図４にも示すように、板状の基材の中央位置に、ガード部材３０の鍔部分３４の外径寸法に適合する内径寸法を有する正面形状が円形状の中央開口４１が形成された略矩形枠状のものであって、中央開口４１の一面側開口縁には、径方向内方に突出する突出縁部分４２が周方向の全周にわたって形成されている。
この正面側保持部材４０の他面には、背面側保持部材５０と対接された状態において背面側保持部材５０における固定用ネジ装着用孔５４に対応する位置に、固定用ネジ装着用孔５４に連続して厚み方向に伸びる固定用ネジ装着用孔４４が形成されている。
また、止めネジ装着用貫通孔４５が外周面に径方向に貫通して伸びるよう例えば２箇所形成されている。

この正面側保持部材４０は、背面側保持部材５０が装着された状態において、中央開口４１内にカバー部材３０の鍔部分３４および背面側保持部材５０の係合片５３が受容されて突出縁部分４２の内面がカバー部材３０の鍔部分３４の他端面に係止されると共に、固定用ネジ装着用孔４４が背面側保持部材５０における固定用ネジ装着用孔５４と互いに位置合せされて背面側保持部材５０に対接された状態で、装着されている。

そして、背面側保持部材５０および正面側保持部材４０は、背面側保持部材５０の背面側（他面側）から固定用ネジ６０がその頭部が凹所５６内に収容された状態で装着されることにより互いに固定されており、これにより、カバー部材３０の鍔部分３４およびベース部材１３のフランジ部１５が背面側保持部材５０および正面側保持部材４０によって挟持されて保持されて、ガード部材３０のセンサーユニット１１に対する螺合に係る回転が禁止された状態とされている。
また、正面側保持部材４０における止めネジ装着用孔４５には、止めネジ（図示せず）が装着されており、正面側保持部材４０がカバー部材３０に対して固定されている。

上記構成の防爆型ガスセンサー装置１０は、図５に示すように、例えば垂直な壁面に設置されて用いられ、設置面Ｓに対して次のようにして装着される。
すなわち、防爆型ガスセンサー装置１０全体が所定の設置面Ｓに対して螺合により、カバー部材１３の周壁部３１に形成されたガス導入口３３が例えば正面から見て右方向に開口する適正な姿勢に調整された状態で装着され、更に、背面側保持部材５０における正面側保持部材４０の最外郭縁位置より径方向外方側において外部に露出される領域内に形成された、厚み方向に貫通して伸びるネジ装着用貫通孔５５に背面側保持部材５０の正面側（一面側）からストッパネジ６１が装着されることにより固定される。
この状態においては、背面側保持部材５０および正面側保持部材４０を互いに固定する固定用ネジ６０の頭部が外部に露出しない状態とされており、従って、固定用ネジ６０に対する工具の挿入が阻止されることによって背面側保持部材５０および正面側保持部材４０を取り外すことが不可能な状態とされる結果、ガード部材３０が取り外し不可能な状態とされている。

上述したように、ガスセンサー装置が防爆構造を有するものとして認められるためには、ガスセンサー装置が設置された状態にあるときに取り外すことが可能となる構成部材および部品は、それらが取り外された状態で所定の耐久性や防炎性能のテストに合格することが必要とされる。

而して、上記構成の防爆型ガスセンサー装置１０によれば、ガード部材３０の鍔部分３４およびベース部材１３のフランジ部１５が互いに固定用ネジ６０により固定された背面側保持部材５０および正面側保持部材４０によって挟持されて保持されていることによりガード部材３０のセンサーユニット１１に対する螺合に係る回転が禁止されると共に、防爆型ガスセンサー装置１０が設置された状態にあるときに、固定用ネジ６０に対する工具の挿入が阻止されて背面側保持部材５０および正面側保持部材４０を取り外すことが不可能な状態が得られるので、ガード部材３０がセンサーユニット１１に対して取り外し不可能な状態とすることができる。従って、フレームアレスタ１２がガスセンサー本体２０を囲うよう装着されていると共にフレームアレスタ１２を保護するガード部材３０が取り外し不可能な状態で装着されていることにより、ガード部材３０が装着されたままの状態で上記テストが実施されることとなり、フレームアレスタ１２が破損して所期の防爆性能が損なわれることがないので、防爆型ガスセンサー装置１０を十分に信頼性の高い防爆性を有するものとして構成することができる。
しかも、ガード部材３０を溶接などにより接合することなしに、ガード部材３０を取り外すことが不可能な状態とすることができるので、簡単な構成により、十分に信頼性の高い防爆構造を提供することができる。

また、防爆型ガスセンサー装置１０全体がストッパネジ６１によって設置面Ｓに対して固定される構成とされていることにより、防爆型ガスセンサー装置１０をその螺合装着部１６に係る螺合の程度を調整して設置することができるので、防爆型ガスセンサー装置１０を適正な姿勢で設置することができる。

また、フレームアレスタ１２が円筒状であり、ガード部材３０が円筒形態を有するものであることにより、フレームアレスタ１２およびガード部材３０を所定の位置に容易に装着することができ、所定の防爆型ガスセンサー１０を有利に作製することができる。

本発明の防爆型ガスセンサー装置の一例における構成の概略を示す断面図である。 図１に示す防爆型ガスセンサー装置の分解図である。 図１に示す防爆型ガスセンサー装置における背面側保持部材の構成の概略を示す背面図である。 図１に示す防爆型ガスセンサー装置における正面側保持部材の構成の概略を示す正面図である。 図１に示す防爆型ガスセンサー装置が設置された状態を示す説明図である。

符号の説明

１０ 防爆型ガスセンサー装置
１１ センサーユニット
１２ フレームアレスタ
１３ ベース部材
１４ ガード部材装着部
１５ フランジ部
１６ 螺合装着部
１７ 絶縁性樹脂
２０ ガスセンサー本体
２１ ガスセル
２１Ａ ガス流入口
２２ 赤外線光源
２３ 赤外線センサー素子
２５ 光源駆動用プリント基板
２６ センサー基板
２７ リード線
２８ キャップ部材
２９ スリーブ部材
３０ ガード部材
３１ 周壁部
３２ 底壁部
３３ ガス導入口
３４ 鍔部分
３５ 貫通孔
４０ 正面側保持部材
４１ 中央開口
４２ 突出縁部分
４４ 固定用ネジ装着用孔
４５ 止めネジ装着用貫通孔
５０ 背面側保持部材
５１ 中央開口
５２ 係合部
５３ 係合片
５３Ａ 係合面
５４ 固定用ネジ装着用孔
５５ ネジ装着用貫通孔
５６ 凹所
Ｓ 設置面
６０ 固定用ネジ
６１ ストッパネジ

Claims (3)

1. 全体が略円筒状のガスセンサー本体およびこのガスセンサー本体の一端部に装着されたベース部材によって保持されて当該ガスセンサー本体の周囲を囲むよう配置された、通気性を有する円筒状の焼結金属製のフレームアレスタよりなるセンサーユニットと、フレームアレスタの周囲を囲むよう前記ベース部材に螺合されて装着された略有底円筒状のガード部材とを具えてなる防爆型ガスセンサー装置であって、
   互いに固定用ネジにより固定されてガード部材の一端部およびベース部材を挟持して保持する正面側保持部材および背面側保持部材が装着されており、
   固定用ネジは、背面側保持部材の背面側に開口する固定用ネジ装着用孔に装着されてその頭部が収容されており、
   当該防爆型ガスセンサー装置は、背面側保持部材の背面が設置面に対向する状態で設置面に設置されるものであって、この設置状態にあるときに、固定用ネジの頭部が外部に露出されない状態とされると共に、固定用ネジに対する工具の挿入が阻止されて背面側保持部材および正面側保持部材の取り外しが不可能であることにより、ガード部材の取り外しが不可能な状態とされていることを特徴とする防爆型ガスセンサー装置。
2. ベース部材は、ガード部材が装着される円筒状の装着部と、この装着部より外径が大きいフランジ部を介して連続する、ガスセンサー装置全体を設置するための螺合装着部とにより構成されており、
   開口を有する背面側保持部材が当該開口内を螺合装着部が挿通された状態で装着されていると共に、開口を有し、当該開口の開口縁に内方に突出する突出縁部分が形成された正面側保持部材が当該開口内をガード部材が挿通された状態で装着されて前記固定用ネジによって互いに固定されており、
   背面側保持部材における開口縁部分および正面側保持部材における突出縁部分によって、ベース部材のフランジ部分およびガード部材の鍔部分が挟持されて保持されていることを特徴とする請求項１に記載の防爆型ガスセンサー装置。
3. 一方の保持部材には、当該防爆型ガスセンサー装置の姿勢固定用のストッパネジがその頭部が外部に露出する状態で厚み方向に貫通して設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の防爆型ガスセンサー装置。