JP6267522B2 - Sensor device - Google Patents
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Description
本発明は、測定対象物に押し当てて温度を検出するセンサ装置に関し、特に検出精度の向上対策に係るものである。 The present invention relates to a sensor device that detects a temperature by pressing against an object to be measured, and particularly relates to measures for improving detection accuracy.
例えば特許文献1に開示されているように、測定対象物に押し当てて温度を検出するセンサ装置が知られている。このセンサ装置は、ケーシング(プローブ)と、該ケーシングの先端部に挿入された保護管と、該保護管の先端に取り付けられた熱電対とを備えている。熱電対は、測定対象物と接触する平面部を有している。このセンサ装置では、ケーシングを手で握り、保護管の先端を測定対象物に押し当てて熱電対の平面部を測定対象物に接触させることによって、測定対象物の温度が検出される。 For example, as disclosed in Patent Document 1, a sensor device that detects a temperature by pressing against a measurement object is known. This sensor device includes a casing (probe), a protective tube inserted at the tip of the casing, and a thermocouple attached to the tip of the protective tube. The thermocouple has a flat portion that comes into contact with the measurement object. In this sensor device, the temperature of the measurement object is detected by grasping the casing with a hand, pressing the tip of the protective tube against the measurement object, and bringing the flat portion of the thermocouple into contact with the measurement object.
ところで、上述したようなセンサ装置では、測定対象物への押し当て角度によって熱電対の接触度合いが変わり、温度の検出精度が損なわれる場合があった。つまり、測定対象物への押し当て角度によっては熱電対の平面部はその一部しか測定対象物に接触せず、このため温度を精度良く検出できない場合があった。 By the way, in the sensor device as described above, the degree of contact of the thermocouple varies depending on the pressing angle against the measurement object, and the temperature detection accuracy may be impaired. In other words, depending on the pressing angle to the measurement object, only a part of the flat portion of the thermocouple contacts the measurement object, and thus the temperature may not be detected accurately.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱電対を測定対象物に接触させて温度を検出するセンサ装置において、温度の検出精度を向上させることにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to improve temperature detection accuracy in a sensor device that detects temperature by bringing a thermocouple into contact with an object to be measured.
本発明に係るセンサ装置は、被保持部と平面な接触面とが形成された接触部材を有する熱電対と、上記接触部材の被保持部を保持する保持部材とを備え、上記接触部材の接触面を測定対象物に接触させて該測定対象物の温度を検出するセンサ装置を前提としている。そして、上記接触部材は、上記接触面と直交する上記被保持部の中心軸上に位置する点を揺動中心として揺動可能に上記保持部材に保持されている。 A sensor device according to the present invention includes a thermocouple having a contact member in which a held portion and a flat contact surface are formed, and a holding member that holds the held portion of the contact member, and the contact of the contact member It is premised on a sensor device that detects the temperature of a measurement object by bringing the surface into contact with the measurement object. And the said contact member is hold | maintained at the said holding member so that rocking is possible on the point located on the central axis of the said to-be-held part orthogonal to the said contact surface.
本発明によれば、接触部材が、その接触面と直交する被保持部の中心軸上に位置する点を揺動中心として揺動可能に保持されているため、測定対象物に対して接触面が斜めとなる角度で接触部材が測定対象物に押し付けられた場合でも、接触部材を揺動させることによって接触面を測定対象物の面と平行にすることができる。これにより、接触部材を如何なる角度で測定対象物に押し付けても、確実且つ容易に接触面の全面を測定対象物に接触させることができる。したがって、温度の検出精度を向上させることができる。 According to the present invention, the contact member is held so as to be swingable about a point located on the central axis of the held portion orthogonal to the contact surface as a swing center. Even when the contact member is pressed against the measurement object at an oblique angle, the contact surface can be made parallel to the surface of the measurement object by swinging the contact member. Thereby, even if the contact member is pressed against the measurement object at any angle, the entire contact surface can be reliably and easily brought into contact with the measurement object. Therefore, the temperature detection accuracy can be improved.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.
図1に示す本実施形態のセンサ装置1は、測定対象物に直接押し付けて該測定対象物の振動および温度の2つを検出する、いわゆるハンディタイプのセンサである。なお、図1は、センサ装置1の上部を示し、下部は省略している。 The sensor device 1 of this embodiment shown in FIG. 1 is a so-called handy type sensor that directly presses against a measurement object and detects two vibrations and temperature of the measurement object. FIG. 1 shows the upper part of the sensor device 1, and the lower part is omitted.
センサ装置1は、ケーシング5と、振動検出機構10と、保持部材20と、温度検出機構30(熱電対)と、信号処理回路40とを備えている。
The sensor device 1 includes a
ケーシング5は、図1紙面に対して垂直方向に分割された2つのケーシング部材によって形成され、それらがテーパねじ6,7によって連結されている。ケーシング5の先端側には、円筒状の保護管8が差し込まれている。つまり、保護管8はケーシング5の先端から突出した状態で設けられている。ケーシング5はPEEK(ポリエーテルエーテルケトン樹脂)で形成され、保護管8はステンレス鋼で形成されている。
The
振動検出機構10は、検出針11と、振動伝達板12と、2つの電極板13,15と、圧電素子14と、スイッチ金具18とを備え、測定対象物の振動を検出(測定)するものである。
The
検出針11は、細長い棒状の部材であり、保護管8からケーシング5に亘って挿入されている。検出針11の基端側は、小径部11bとなっており、外周面に雄ねじが形成されている。検出針11の先端11aは、先細形状になっている。振動伝達板12は、雌ねじが形成されており、検出針11の小径部11bにねじ結合されている。検出針11の小径部11bには、振動伝達板12に次いで、第1電極板13、圧電素子14、第2電極板15およびウエイト16が順に挿入されている。検出針11の小径部11bでは、ナット17を締め付けることによって、振動伝達板12や電極板13,15等が互いに密接して固定されている。
The
こうして振動伝達板12等が固定された検出針11は、スイッチ金具18によってケーシング5内に保持されている。スイッチ金具18は、図1紙面の手前側から向こう側へ切り込みが設けられた上壁18aと、上壁18aの向こう側の端から下方へ延びた後手前側へ延びる二股のばね部18bとが形成されている。スイッチ金具18は、上壁18aとばね部18bで振動伝達板12の上面とウエイト16の下面を挟持している。つまり、振動伝達板12等が固定された検出針11は、ばね部18bの弾性力によってウエイト16が上方へ付勢されることにより、振動伝達板12の上面が上壁18aの下面に押し付けられる(接触する)。スイッチ金具18では、上壁18aの下面から振動伝達板12が離れるとスイッチがONされ、上壁18aの下面に振動伝達板12が接触するとスイッチがOFFされる。また、スイッチ金具18は、上壁18aから下方へ延びる側壁18cを有しており、この側壁18cおよび上壁18aがケーシング5の内壁に保持されている。
The
ケーシング5内において、振動検出機構10の下方には信号処理回路40が設けられている。振動検出機構10の2つの電極板13,15は、図示しないが、信号処理回路40の振動用端子41,42に電気的に接続されている。
In the
検出針11、振動伝達板12およびスイッチ金具18はステンレス鋼で形成され、電極板13,15はリン青銅で形成され、ウエイト16はジルコニアセラミックで形成されている。
The
保持部材20は、振動検出機構10の検出針11と、後述する温度検出機構30の接触部材31を保持する。保持部材20は、略円筒状に形成されており、主軸部21と、その両端に形成された大径部22および先端部23とを有している。保持部材20は、主軸部21および先端部23が保護管8内に挿入されており、大径部22がケーシング5内において保護管8の外側に位置している。保持部材20の主軸部21は外径が保護管8の内径よりも小さく形成され、先端部23は外径が保護管8の内径と略同じに形成されている。また、主軸部21には2つの窓21a,21bが形成されている。検出針11は、保持部材20に挿入されて保持されている。
The
なお、保護管8は、保持部材20の大径部22寄りに形成された突起24(図1に破線で示す)に嵌め合わされて抜け出しが防止されている。保持部材20は、ケーシング5と同様、PEEKで形成されている。
The
温度検出機構30は、接触部材31と、2本の熱電対線36,37とを備え、測定対象物の温度を検出(測定)するものである。
The
接触部材31は、保護管8の先端側に設けられ、測定対象物に押し付けられて接触する部材である。2本の熱電対線36,37は、それぞれ、一端が接触部材31に接続され、他端が信号処理回路40の温度用端子43,44に接続されている。保持部材20の先端部23は、外周面に上下方向(図2において上下方向)に延びる1つの縦溝23c(スリット)が形成されている。2本の熱電対線36,37は、先端部23の縦溝23cを介して信号処理回路40まで配線されている。接触部材31は、ステンレス鋼で形成されている。2本の熱電対線36,37は、一方がアルメル線で、他方がクロメル線である。
The
接触部材31の詳細な構成について図2も参照しながら説明する。
A detailed configuration of the
接触部材31は、保持部材20の先端部23に保持され、保護管8から突出した状態で設けられている。接触部材31は、測定対象物と接触する接触部32が先端側(図2において下側)に形成され、保持部材20の先端部23に保持される被保持部34が基端側(図2において上側)に形成されている。接触部材31は、被保持部34の中心軸Cに沿って貫通孔33が形成されて、略円筒状に構成されている。なお、本実施形態において、中心軸Cは、接触部材31、検出針11および保護管8の中心軸でもある。
The
接触部32は、周方向に亘って径方向外方へ延びるフランジ形状となっている。接触部32の下面は、測定対象物に接触させる平面な接触面32aとなっている。なお、中心軸Cは接触面32aと直交する軸である。
The
検出針11は、接触部材31の貫通孔33に挿通され、先端11aが接触部材31の接触面32aから突出する状態で設けられている。接触部材31の貫通孔33は検出針11の外径よりも大きい孔径となっており、接触部材31と検出針11との間には隙間が設けられている。
The
そして、本実施形態の接触部材31は、中心軸C上に位置する点を揺動中心Pとして揺動可能に保持部材20の先端部23に保持されている。具体的に、接触部材31の被保持部34は、外周面が揺動中心Pを球心とする球面34aに形成されている。一方、保持部材20の先端部23は、接触部材31の被保持部34に対応する球面23aを有している。先端部23の球面23aは、接触部材31の被保持部34が挿入されて被保持部34の球面34aと摺接し、被保持部34を揺動可能に保持するように構成されている。つまり、揺動中心Pは、接触部材31の球面34aの球心であると共に、保持部材20の球面23aの球心でもある。こうして、接触部材31は、例えば図2に破線で示すように、揺動中心Pを中心として揺動可能となる。
The
保持部材20の先端部23には、端部の内側が斜めに切除されたテーパ部23bが形成されている。こうすることにより、接触部材31の一定の揺動動作が許容される。一方、接触部材31は、検出針11と接触しない範囲で揺動するように構成されている。つまり、接触部材31が検出針11と接触しないように接触部材31の揺動動作が一定範囲に規制される。具体的に、接触部材31の外周面に揺動規制部35が形成されている。揺動規制部35は、接触部材31の外周面から僅かに出っ張った角部であり、上述した保持部材20のテーパ部23bに接することによって接触部材31の揺動動作を規制している。
A tapered
センサ装置1では、保護管8の先端を測定対象物(例えば、スチームトラップの表面)に押し付けて検出針11の先端11aを接触部材31の接触面32aまで押し込むことにより、スイッチ金具18においてスイッチがONされる。そして、測定対象物の機械的振動が検出針11を通して振動伝達板12に伝わり、圧力変動として圧電素子14に作用する。これに応じて圧電素子14に電圧変動が生じ、この電圧変動に関する信号が電極板13,15から信号処理回路40に送られて測定対象物の振動が検出(測定)される。
In the sensor device 1, by pressing the tip of the
また、センサ装置1では、上述したように検出針11の先端11aが接触部材31の接触面32aまで押し込まれることにより、接触部材31の接触面32aが測定対象物に接触する。そうすると、2本の熱電対線36,37において電位差が生じ、この電位差に関する信号が信号処理回路40に送られて測定対象物の温度が検出される。以上のようにして検出された測定対象物の振動および温度の数値は、ケーシング5に設けられた表示部(図示省略)に表示される。
In the sensor device 1, as described above, the
以上のように上記実施形態のセンサ装置1によれば、温度検出機構30の接触部材31を、その接触面32aと直交する中心軸C上に位置する点を揺動中心Pとして揺動可能に保持するようにしたため、測定対象物に対して接触面32aが斜めとなる角度で接触部材31が測定対象物に押し付けられた場合でも、接触部材31を揺動させることによって接触面32aを測定対象物の面と平行にすることができる。これにより、接触部材31を如何なる角度で測定対象物に押し付けても、確実且つ容易に接触面32aの全面を測定対象物に接触させることが可能である。したがって、温度の検出精度を向上させることができる。
As described above, according to the sensor device 1 of the above-described embodiment, the
具体的に、接触部材31における被保持部34の外周面を揺動中心Pを球心とする球面34aに形成する一方、保持部材20において被保持部34の球面34aと摺接して被保持部34を揺動可能に保持する球面23aを形成するようにしたため、簡易な構成で接触部材31を確実に揺動させることが可能である。
Specifically, the outer peripheral surface of the held
また、上記実施形態のセンサ装置1は、測定対象物の振動を検出する検出針11が接触部材31に挿通されて設けられているものであるが、接触部材31に揺動規制部35を設けて接触部材31を検出針11と接触しない範囲で揺動させるようにしたため、測定対象物の振動を正確に検出することができる。つまり、接触部材31が揺動して検出針11に接触すると測定対象物の振動が正確に振動伝達板12に伝わらなくなるが、上記実施形態ではそのような事態を未然に回避することができる。
In the sensor device 1 of the above embodiment, the
なお、上記実施形態のセンサ装置1では、振動検出機構10を設けているが、本発明は、振動検出機構10を省略して測定対象物の温度のみを検出するものであってもよい。
Although the
本発明は、測定対象物に押し当てて温度を検出するセンサ装置について有用である。 The present invention is useful for a sensor device that detects a temperature by being pressed against an object to be measured.
1 センサ装置
11 検出針
20 保持部材
23a 球面
30 温度検出機構(熱電対)
31 接触部材
32a 接触面
33 貫通孔
34 被保持部
34a 球面
C 中心軸
P 揺動中心
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
31
Claims (2)
上記接触部材は、上記接触面と直交する上記被保持部の中心軸上に位置する点を揺動中心として揺動可能に上記保持部材に保持され、
上記接触部材の被保持部は、外周面に上記揺動中心を球心とする球面を有し、
上記保持部材は、上記接触部材の被保持部が挿入されて該被保持部の球面と摺接し、該被保持部を揺動可能に保持する球面を有し、
上記接触部材には、上記被保持部の中心軸に沿って貫通孔が形成され、
上記接触部材の貫通孔に隙間を有して挿通され、先端を上記測定対象物に押し付けて上記測定対象物の振動を検出する検出針を備え、
上記保持部材における上記接触部材の被保持部材が挿入された端部には、内側が切除されたテーパ部が形成され、
上記接触部材は、外周面から出っ張って形成され、上記接触部材が上記検出針と接触しないように、上記テーパ部に接することによって上記接触部材の揺動動作を規制する揺動規制部を有していることを特徴とするセンサ装置。 A thermocouple having a contact member formed with a held portion and a flat contact surface; and a holding member for holding the held portion of the contact member, wherein the contact surface of the contact member is brought into contact with a measurement object. A sensor device for detecting the temperature of the measurement object,
The contact member is held by the holding member so as to be swingable about a point located on the central axis of the held portion orthogonal to the contact surface ,
The held portion of the contact member has a spherical surface whose center is the swing center on the outer peripheral surface,
The holding member has a spherical surface that is inserted into the held portion of the contact member and is in sliding contact with the spherical surface of the held portion, and holds the held portion in a swingable manner.
A through hole is formed in the contact member along the central axis of the held portion,
A detection needle that is inserted through the through hole of the contact member with a gap and that detects the vibration of the measurement object by pressing the tip against the measurement object;
At the end of the holding member where the member to be held of the contact member is inserted, a tapered portion with the inside cut off is formed,
The contact member is formed so as to protrude from an outer peripheral surface, and has a swing regulating portion that regulates the swing operation of the contact member by contacting the tapered portion so that the contact member does not contact the detection needle. sensor and wherein the are.
上記検出針は、先端が上記接触部材の接触面から突出する状態で設けられ、該先端を上記測定対象物に押し付けて上記接触部材の接触面まで押し込むことによって上記測定対象物の振動を検出することを特徴とするセンサ装置。 The sensor device according to claim 1 ,
The detection needle is provided with a tip protruding from a contact surface of the contact member, and detects the vibration of the measurement object by pressing the tip against the measurement object and pushing the tip to the contact surface of the contact member. sensor and wherein the Turkey.
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