JP5813748B2 - ハウジングを備える測定プローブ - Google Patents

Description

本発明は、測定プローブに関し、この測定プローブは、例えば流動媒体の温度測定又は湿度測定に使用することができる。

特許文献１（独国特許第１０２００６０２１５２８号）及び特許文献２（独国特許出願公開第１０２００８０２９７９３号）には、気流の温度測定のための測定プローブが記載されている。

独国特許第１０２００６０２１５２８号明細書 独国特許出願公開第１０２００８０２９７９３号明細書

本発明の課題は、好適な特性を有するハウジングを備える測定プローブを得ることにある。

本発明は、センサ素子を組み込むためのハウジングを備える測定プローブを提供する。測定プローブは、媒体をガイドするためのガイド装置における開口に挿入可能である。測定プローブのハウジングは、装置内へのハウジングの挿入方向に直交する断面で見て湾曲した外周ラインを有する。

例えば本発明による測定プローブにより、媒体の温度、好適にはガス状又は液状媒体の温度を取得する。この場合、媒体は、好適には、シャフト又は管として構成することのできるガイド装置を貫流する。測定プローブは、挿入方向にガイド装置内に挿入する。この挿入方向とは、媒体の流動方向に直交する方向とするのが好適である。

センサ素子は、少なくとも部分的に測定プローブのハウジングにより包囲される。特にハウジングは遮蔽要素を有する構成とすることができ、この遮蔽要素により、媒体がセンサ素子に対して直接に流れ込むのを防止する。この目的のために、ハウジングは特に壁領域を有することができ、この壁領域は、媒体の流動方向に媒体とセンサ素子との間に配置し、これにより遮蔽要素の投影面が流動方向にセンサ素子を覆う構成とする。このことは特に、遮蔽要素、例えばハウジング壁の一部を、挿入方向に直交して媒体とセンサ素子との間に配置することを意味する。例えばセンサ素子は、側面全体をハウジングにより包囲することもできる。

好適には、ハウジングは、媒体の流動挙動を可能な限り変化させないよう構成する。例えば装置内の媒体は、この媒体がハウジング内に流入する前だけでなく流入した後も層流を示すようにする。好適には、ハウジングの外周ラインを湾曲させることにより、媒体の流動挙動における変化を可能な限り小さくできる。

一実施形態において、ハウジングは、媒体をハウジング内にガイドするための少なくとも１個の流入開口を有する。ハウジングが少なくとも１個の遮蔽要素を有するよう構成した場合、少なくとも１個の流入開口における投影面は、流動方向にセンサ素子を覆うことはなく、従って媒体がセンサ素子に直接流れ込むことはない。例えばハウジングは、複数個の開口を有し、これら開口は、遮蔽要素を少なくとも部分的に包囲する。

好適には、ハウジングは、媒体がハウジング内に流入した後にセンサ素子に向けてガイドされるよう構成する。このために、例えば転向手段を設ける。転向手段は、例えば円錐状のハウジング部分により構成することができ、このようなハウジング部分は、挿入方向にセンサ素子に整列させ、かつ先端部がセンサ素子を指向するよう構成する。この場合、先端部には面取り加工を施してもよい。さらに、円錐状のハウジング部分は、挿入方向に平行な平面に対して、整列する、又は曲げた又は湾曲した側面を有する構成とする。転向手段により、上述した遮蔽要素であって、媒体がセンサ素子に直接流れ込むのを防止する遮蔽要素を設けた場合においても、媒体はセンサ素子に向けてガイド可能である。さらに、少なくとも１個の転向手段により、媒体であって、ガイド装置内に挿入したハウジングにおける全長の少なくとも一部に、又はハウジングの全長にわたって流入する媒体がセンサ素子に向けてガイドされ、これにより積分測定が可能となる。これにより、媒体における関連パラメータの直接測定を行うことができ、パラメータ変動を迅速に把握することができるようになる。これに加えて、ハウジングは、気流を集束させるための手段を有することもでき、従ってセンサ素子により、パラメータの平均値を把握することができる。例えば集束手段を、同時に転向手段として構成してもよい。

好適には、ハウジングはさらに、少なくとも１個の流出開口を有し、この流出開口を通過して媒体が再びハウジングから流出できる。すなわちハウジングは、媒体の少なくとも一部により、貫流されるよう構成する。

ハウジングの外周部は、例えば流入開口及び流出開口により途切れるものとする。ハウジングが「ほぼ曲げた」という表現は、湾曲した外周ラインにおけるこのような部分的な途切れを含む。好適には、ハウジングの外周ラインは、ハウジングの一領域であって、流入開口又は流出開口により途切れを示さない一領域において湾曲形状に構成する。

例えば流入開口は、媒体が正面から流入する側のハウジングに設け、流出開口は、流入開口に対向する側のハウジングに設ける。ハウジングはこの場合、好適には、媒体がハウジングに流出入する側において湾曲した表面を有する。

一実施形態において、ハウジングの外周ラインは、ほぼ楕円形に構成する。例えば楕円形の外周ラインは長軸を有し、長軸は短軸よりも長い。

この実施形態において、ハウジングは、挿入方向が延在する平面に対して対称的に構成することができる。ハウジングをこのような対称的な構成とすることにより、測定プローブは、挿入方向周りにおいて２つの異なる回転方位で挿入可能となる。すなわち、測定プローブは、外周部を楕円形とした場合、例えば２つの異なる挿入方位で、長軸が媒体の流動方向に対して平行となるよう装置内に挿入することができる。

好適な一実施形態において、ハウジングは、ほぼ円形の外周ラインを有する。

好適には、ハウジングは、挿入方向周りに回転対称的に構成する。この実施形態において、測定プローブは、任意の回転方位で挿入方向に装置内に挿入することができる。このことは、特に容易な挿入を可能とする。

一実施形態において、１個又は複数個の流入開口を形成することにより、ハウジング内への媒体のガイドが、挿入方向周りにおいて任意の回転方位で挿入した測定プローブでできるようになる。

この場合、好適には、流出開口も同様に形成する。このことにより、挿入方向周りにおいて、測定プローブが任意の方位で信頼性良く測定データを測定することが可能となる。

さらに測定プローブは、測定プローブを装置に機械的に連結するためのホルダを備えることができる。好適には、ホルダはハウジングに配置し、ハウジングの一部を構成することもできる。

好適には、ホルダはストッパを有し、このストッパは挿入方向に直交する方向に見て環状とする。ストッパを配置することにより、測定プローブを開口内に過度に挿入することを回避できる。

好適には、ストッパは、ハウジングの挿入方向に直交する断面で見て湾曲した外周ラインを有する。例えばハウジングの外周ラインは、楕円形又は円形とする。

ストッパには、環状のシールを配置することができる。このシールは、好適には、測定プローブを挿入する装置の開口をシールするために機能する。

例えばシールは、ハウジング上に取り付ける。好適には、シールは、ハウジングを少なくとも挿入方向に直交する平面において完全に包囲する。好適には、シールはこの場合、形状密着してハウジングに当接する。好適には、ハウジングは、シールを設ける領域において湾曲した外周ラインを有する。この場合、シール及びハウジングの形状密着性は、特に良好に実現される。さらに、シールの機械的負荷は、ハウジングであって、湾曲した当接面、すなわちシールが当接する面を有するハウジングにおいて最小限とすることができる。特に有利には、当接面は角や突部を設けずに構成する。

さらに本発明は、上述した測定プローブと、媒体をガイドするためのガイド装置とを備える測定プローブ装置に関する。ガイド装置は、測定プローブを挿入するための開口を有する。好適には、この開口は、ハウジングの外周ラインに対して補完し合う形状に構成する。

以下、上述した本発明の主題及びその有利な実施形態を、概略的かつ縮尺どおりでない図面につき説明する。

ハウジングを有する測定プローブを示す側面図である。 図１の測定プローブを、挿入方向とは逆方向に見た平面図である。 装置の開口に挿入した状態の測定プローブを示す縦断面図である。

図１は測定プローブ１を示し、この測定プローブ１は、例えば媒体の温度測定又は湿度測定のために使用する。好適には、測定プローブ１は、気流などの流動媒体における測定値を取得するために機能し、この測定のために、媒体をガイドする装置内に挿入することができる。

測定プローブ１はハウジング２を備え、このハウジング２内にはセンサ素子３を配置する。ハウジング２はセンサ素子３を少なくとも部分的に包囲し、センサ素子３の保持だけでなく、センサ素子３に媒体が直接流れ込むのを遮蔽するよう作用する。センサ素子３は図１に示さないが、これはハウジング２により覆われるからである。

測定プローブ１は、挿入方向７に沿って装置の開口内に挿入可能である。この挿入方向７は、測定プローブ１の長手方向軸線に対応する。装置に固定するため、測定プローブ１はホルダ４を備える。装置における開口への挿入において、測定プローブ１はそのハウジング２と共に、装置の外壁にホルダ４が衝合するまで、挿入方向に開口内に挿入する。測定プローブ１を装置に固定するため、測定プローブ１には係止手段４６を設け、これら係止手段４６は、挿入に際して装置の内壁に係止する。

ホルダ４はストッパ４２を有し、このストッパ４２に封止リング４４が当接する。挿入した状態の測定プローブ１においては、封止リング４４が装置の外壁に当接し、開口を外方から密封する。

センサ素子３の電気的接続を確立するため、測定プローブ１は接続部８を備える。測定プローブ１を挿入した状態において、接続部８は装置の外部に位置する。例えば、接続部８はプラグとして構成し、このプラグ８には延長接点部材を差し込むことができる。

ハウジング２は複数個の流入開口２４を有し、これら流入開口２４を通過して媒体がセンサ素子３に達することができる。測定プローブ１の挿入方位に応じて、すなわち挿入方向７周りにおける測定プローブ１の回転方位に応じて、これら流入開口２４は、媒体のための流出開口としても機能する。好適には、測定プローブ１は、図１に示す側とは逆側においても流入開口又は流出開口２４を備える。これにより、媒体が測定プローブ１を貫流し、その際にセンサ素子３に達することができる。

流入開口２４は、遮蔽要素周りに少なくとも部分的に配置し、この遮蔽要素は、ハウジング２の一部又はハウジング壁の一部により、流動方向に沿う投影面内でセンサ素子３を覆う領域に構成する。すなわち、図１においては、センサ素子３を覆うハウジング２の一部により、遮蔽要素を構成する。この遮蔽要素は、媒体がセンサ素子３に直接流れ込むのを防止する。流入開口２４は、遮蔽要素領域を除き、装置内におけるハウジング２の全長にわたって挿入方向７沿いに配置し、かつ挿入方向７に直交し、センサ素子３を通過する平面に対しては対称的に配置する。特にハウジング２は複数個の流入開口２４を有し、これら流入開口２４は、センサ素子３を通過して挿入方向７に直交する平面に対して対称的に配置する。図３につき説明するように、これにより装置内の媒体は、装置内におけるハウジング２のほぼ全長にわたってハウジング２の内部及びセンサ素子３を流れて通過し、従って測定すべき媒体のパラメータに関して、ハウジング２に沿う積分測定が可能となる。

図２は、挿入方向７とは逆方向に見た測定プローブ１の平面図を示す。

ハウジング２は、挿入方向７に直交する平面において、円形の外周ライン２２を有する。この外周ライン２２は、流入開口又は流出開口により途切れる。好適には、ハウジング２は、少なくともセンサ素子３が配置される長手方向軸線からの高さを有して、円形の外周ラインを有する。

円形の外周ライン２２により、媒体の有利な流動経路が実現される。好適には、測定プローブ１は、媒体の流れにおける攪乱をできるだけ少なくするようガイドする。

ストッパ４２も、ほぼ円形の外周ライン４３を有する（図１参照）。封止リング４４は環状リングとして構成し、形状密着でハウジング２に当接する。

ハウジング２は、係止手段４６に関して、測定プローブ１の長手方向軸線が延在する平面２７であって、測定プローブ１を挿入した状態において、媒体の流動方向に直交して延在する、該平面２７に対して対称的に構成する。図示の実施形態における係止手段４６は、例えば取り付け箇所に配置する付加的なウェブと共に、測定プローブ１の回転方位を装置内において明確に規定できるよう構成する。これにより、測定プローブ１は、係止手段４６の取り付け箇所において１つの回転方位でのみ挿入可能となる。

他の一実施形態において、係止手段４６及び取り付け箇所は、測定プローブ１が異なる回転方位で挿入可能となるよう構成する。例えば係止手段４６は、測定プローブ１の長手方向軸線が延在する平面２７であって、測定プローブ１を挿入した状態において、媒体の流動方向に直交して延在する、該平面２７に対して対称的に構成することができる。この場合、測定プローブ１は、挿入方向７周りに２つの異なる回転方位で装置内に挿入することができる。

図３は、測定プローブ装置９を示す。この測定プローブ装置９は、例えば図１及び図２に示すのと同様に構成できる測定プローブ１と、該測定プローブ１を挿入するための開口５２を有するガイド装置５とを備える。ガイド装置５は、外壁５４を有する管として構成し、この管内には媒体Ｍが流動する。

測定プローブ１の挿入方向７は、媒体Ｍの流動方向に直交して延在する。媒体Ｍは、流入開口２４からハウジング２内に流入し、センサ素子３に向けてガイドされた後、流出開口２６を経て再びハウジング２から流出する。

図１につき説明したように、ハウジングのほぼ全長にわたってガイド装置５内でハウジング２に流入できる媒体Ｍを転向するため、ハウジング２の内部に２個の円錐状のハウジング部分を設ける。これら円錐状のハウジング部分は、挿入方向７にセンサ素子３と整列させ、またセンサ素子３に指向する先端部を有する。センサ素子３は、プラグ側における円錐状のハウジング部分により、ハウジングに固定する。

さらに、円錐状のハウジング部分は少なくとも１つの外側面を有し、これら外側面は流入開口２４から流入する媒体Ｍに晒され、かつ挿入方向７に平行な平面において、すなわち特に図３に示す平面において、曲げた又は湾曲させた形状にする。これにより、媒体Ｍをセンサ素子３に向けてガイドすることが可能となる。センサ素子３は、図１につき説明した遮蔽要素により、媒体Ｍの直接的な流れ込みに対して遮蔽される。

これに加えて、円錐状のハウジング部分は、媒体Ｍの集束手段としても機能し、したがって、ハウジング２に比べてセンサ素子３の寸法が相対的に小さいにも関わらず、センサ素子３により、ガイド装置内におけるハウジング２のほぼ全長にわたって媒体Ｍの測定すべきパラメータに関する平均値を取得することができる。

測定プローブ１は、図示の方位に対して挿入方向７周りに１８０°回転させても開口５２に挿入できるよう構成する。

封止リング４４は、形状密着してガイド装置５の外壁５４及びハウジング２に当接する。ハウジング２における円形の外周ラインにより、特に封止リング４４の当接面２９において、封止リング４４が形状密着してハウジングを包囲して当接し、ガイド装置５に対する特に良好な密封を可能とする。

１ 測定プローブ
２ ハウジング
２２ ハウジングの外周部
２４ 流入開口
２５ 流出開口
２７ 流動方向に対して直交する平面
２９ 当接面

３ センサ素子

４ ホルダ
４２ ストッパ
４３ ストッパの外周ライン
４４ 環状シール
４６ 係止手段

５ ガイド装置
５２ 開口
５４ 壁

６ 媒体

７ 挿入方向

８ 接続部

９ 測定プローブ装置

Claims (10)

1. センサ素子（３）を組み込むためのハウジング（２）を備える測定プローブであって、
   前記測定プローブ（１）は、媒体（Ｍ）をガイドするためのガイド装置（５）における開口（５２）に挿入可能とし、前記ハウジング（２）は、前記ガイド装置（５）内への前記ハウジング（２）の挿入方向（７）に直交する断面で見て、湾曲した外周ライン（２２）を有する構成とし、前記測定プローブ（１）は、前記測定プローブ（１）を前記挿入方向（７）周りに２つの異なる回転方位で前記ガイド装置（５）に挿入可能且つ係止可能とするように構成されたラッチ（４６）を備える測定プローブ。
2. 請求項１に記載の測定プローブにおいて、前記ハウジング（２）の前記外周ライン（２２）を、ほぼ楕円形とした測定プローブ。
3. 請求項１又は２に記載の測定プローブにおいて、前記ハウジング（２）の前記外周ライン（２２）を、ほぼ円形とした測定プローブ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の測定プローブにおいて、前記ハウジング（２）を、前記挿入方向（７）周りに回転対称的に構成した測定プローブ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の測定プローブにおいて、前記ハウジング（２）は、前記媒体（Ｍ）を前記ハウジング（２）内にガイドするための少なくとも１個の流入開口（２４）を有する構成とした測定プローブ。
6. 請求項５に記載の測定プローブにおいて、少なくとも１個の前記流入開口（２４）を、前記ハウジング（２）内への前記媒体（Ｍ）のガイドが、前記挿入方向（７）周りにおける前記測定プローブの任意の回転方位で可能となるよう構成した測定プローブ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の測定プローブにおいて、該測定プローブ（１）を前記装置（５）に機械的に結合するためのホルダ（４）を備え、該ホルダ（４）は、前記ハウジング（２）に配置し、かつ前記挿入方向（７）に直交するストッパ（４２）を有する構成とした測定プローブ。
8. 請求項７に記載の測定プローブにおいて、前記ストッパ（４２）は、前記ハウジング（２）の前記挿入方向に直交する円形の外周ライン（４３）を有する構成とした測定プローブ。
9. 請求項７又は８に記載の測定プローブにおいて、前記ストッパ（４２）に隣接して、環状のシール（４４）を配置した測定プローブ。
10. 測定プローブ装置であって、
    前記測定プローブ装置は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の測定プローブ（１）と、媒体（Ｍ）をガイドするためのガイド装置（５）とを備え、該ガイド装置（５）は、前記測定プローブ（１）を挿入するための開口（５２）を有し、該開口（５２）は、ハウジング（２）の外周ライン（２２）に補完し合う形状に構成した測定プローブ装置。

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