JP6389102B2 - センサ装置 - Google Patents

Description

本願は、検出対象であるガスの圧力と温度を検出する、圧力センサ及び温度センサを備えたセンサ装置に関する。

工場やプラントにおいては各種の機械や弁が数多く取り付けられており、これらの機械や弁は、圧力センサや温度センサを備えたセンサ装置を用いて、絶えず又は定期的にその圧力や温度等の作動状態がチェックされている。

従来のセンサ装置は、圧力センサ及び温度センサそれぞれがターミナルを介して外部素子と電気的に接続されている（例えば特許文献１参照。）。このようなセンサ装置によれば、検出対象であるガスの圧力と温度を同一箇所で同時に検出することができる。

特開２０１３−２９３７７号公報

ところで、ガス通路に流入されたガス（例えば蒸気）は、センサ装置本体との熱交換によって凝縮してドレン（例えば水）になる場合がある。ドレンが温度センサの感温素子（感温部）に付着すると、付着部分の温度低下により、ガスの正確な温度を検出できなくなるおそれがある。

本願は、このような事情に鑑みなされたもので、検出対象であるガスの温度を正確に検出することができるセンサ装置の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本願に開示するセンサ装置は、ガスの流入端から上流方向に延びるガス通路が内部に形成された本体と、上記ガス通路に連通して上記本体に設けられ、上記ガス通路内のガス圧を検出する圧力センサと、上記ガス通路に内挿されたシース管を有する温度センサと、を備えたセンサ装置であって、上記シース管は、上記ガスの温度を検出する感温部を有するとともに、上記感温部の近傍の外周面においてメッシュ部材を有し、上記メッシュ部材は、上記ガス通路の上流方向から下流方向に向かうにつれて上記シース管から離間するメッシュ面を有する。

本願に開示するセンサ装置によれば、感温部の近傍の外周面においてメッシュ部材を有し、メッシュ部材が、ガス通路の上流方向から下流方向に向かうにつれてシース管から離間するメッシュ面を有するため、シース管の外周面を上から下に伝うドレンを、メッシュ面に沿って流下させることができる。そのため、感温部があるシース管先端部へドレンを付着させ難くでき、検出対象であるガスの温度を正確に検出することができる。

本願の実施形態に係るセンサ装置の概略構成を示す断面図である。 図１のセンサ装置を上側から視て示す平面図である。 図１のセンサ装置の要部を示す断面図である。 図１のセンサ装置の要部を下側から視て示す平面図である。 本願の第１変形例のセンサ装置の要部を示す断面図である。

以下、本願のセンサ装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

本実施形態のセンサ装置１は、プラントや工場等において高温のガス（以下、蒸気として説明する。）が流れる配管に取り付けられて、ガスの圧力及び温度を同一箇所で同時に検出するものである。なお、配管内を流れる蒸気の温度は約５００℃である。

図１及び図２に示すように、センサ装置１は、本体１０と、温度センサ２０と、圧力センサ３０と、取付部材４０とを備えている。なお、図１において、温度センサ２０、圧力センサ３０、取付部材４０の一部は断面図として示していない。

本体１０は、棒状部１１と頭部１２を有する。棒状部１１は、上下流方向（図１において矢印に示す方向）に延びる円筒状に形成されており、一端（下流側）が蒸気の流入端１１ａを構成し、他端（上流側）に頭部１２が一体形成されている。頭部１２は、図２に示すように、平面視六角形に形成されている。

本体１０の内部には、検出対象である蒸気が流入するガス通路１３が形成されている。具体的には、ガス通路１３は、棒状部１１において形成される縦通路１４（図１では紙面横方向に延びる通路）と、頭部１２において形成される横通路１６（図１では紙面縦方向に延びる通路）とを有する。縦通路１４は、一端（下流側）が棒状部１１の流入端１１ａに開口しており、他端（上流側）が横通路１６に連通している。

頭部１２には、温度センサ２０及び圧力センサ３０が設けられている。

温度センサ２０は、蒸気の温度を計測する感温部（例えば測温抵抗体または熱電対、図示せず）を内蔵した細長い円柱状に形成されたシース管２１を有している。シース管２１は、棒状部１１に形成される縦通路１４の略全長に亘って挿入されている。シース管先端部２１ａよりも上流側には、シース管先端部２１ａ付近へのドレン付着を防止するためのメッシュ部材５１が取り付けられている。つまり、メッシュ部材５１は、感温部の近傍のシース管２１の外周面２１ｂに取り付けられている。なお、図１において、メッシュ部材５１は断面図として示していない。

圧力センサ３０は、ガス通路１３の横通路１６に連通する状態で頭部１２に設けられ、横通路１６内（即ち、ガス通路１３内）の蒸気の圧力を電気信号に変換する圧力トランスデューサー（図示せず）により検出するものである。

温度センサ２０の感温部及び圧力センサ３０の圧力トランスデューサーによりそれぞれ検出された、温度及び圧力に関する電気信号は、電線２２及び３１をそれぞれ通じて外部機器へ送られる。

本体１０の棒状部１１には、センサ装置１を配管に取り付けるための取付部材４０が設けられている。センサ装置１は、棒状部１１の流入端１１ａ側（図１に示す測定対象側）が配管内に挿入された状態で取付部材４０によって配管に固定される。その際、センサ装置１は棒状部１１が上下方向（鉛直方向）に延びる状態で固定される。なお、取付部材４０は棒状部１１の挿入長さを調節可能に構成されている。こうして固定されたセンサ装置１では、棒状部１１の流入端１１ａが配管内の蒸気に曝された状態となり、配管内の蒸気が縦通路１４に流入して横通路１６まで流通する。

次に、シース管２１に取り付けたメッシュ部材５１について、図３及び図４を参照しながらさらに詳しく説明する。なお、図３において、メッシュ部材５１は断面図として示していない。図３に示すように、メッシュ部材５１は、ガス通路１３の上流方向から下流方向に向かうにつれてシース管２１から離間するメッシュ面５１ｃを有する。メッシュ面５１ｃは、リング状の頭部５１ａを起点とし、同じくリング状の底部５１ｂ側に向けて拡径し放射状に展開する形状をなしている。頭部５１ａの内径はシース管２１の外径と略同等であり、底部５１ｂの外径は縦通路１４の内径と略同等である。メッシュ部材５１のメッシュ面５１ｃは、耐熱性等の観点から、例えば、網目状のステンレス（ＳＵＳ）製のメッシュで形成されている。

メッシュ部材５１は、感温部を内蔵したシース管先端部２１ａよりも上流側のシース管外周面２１ｂに取り付けられている。具体的には、メッシュ部材５１の頭部５１ａの内周面とシース管２１の外周面２１ｂとが接した状態で、メッシュ部材５１がシ−ス管２１に溶接等により接合されている。

メッシュ部材５１の底部５１ｂの外径は、ガス通路１３の縦通路１４の水平断面の内径と略同等である。底部５１ｂの先端は、底部５１ｂの全周面に亘って、縦通路１４の内壁面１４ａと当接して取り付けられ、シース管２１にメッシュ部材５１を固定する固定部材を構成している。また、メッシュ部材５１の底部５１ｂは、縦通路内壁面１４ａから隆起した取付リング１４ｂと当接することで、メッシュ部材５１がガス通路１３の外側へ落下することを防止している。

メッシュ部材５１のメッシュ面５１ｃは、上下流方向に対して傾斜した形状をなし、全体が網目状に形成されているため、ガス流入端１１ａから縦通路１４に流入した蒸気（ガス）はメッシュ部材５１を下流から上流に向けて通過でき、縦通路１４の上流側から流れ落ちてくるドレン６１をメッシュ部材５１のメッシュ面５１ｃで捕捉する。

次に、本実施形態におけるメッシュ部材５１の機能について、図３を参照しながら詳しく説明する。

ガス通路１３において、蒸気はシース管２１との熱交換によって凝縮してドレンになる場合があり、この場合、図３に示すように、縦通路１４の上流側から下流側に向かってシース管外周面２１ｂを水滴状のドレン６１が流れ落ちてくる。上記実施形態のセンサ装置１によれば、感温部を内蔵するシース管２１の先端部２１ａよりも上流側にメッシュ部材５１を取り付けているため、シース管２１を伝って流れ落ちてきたドレン６１は、メッシュ部材５１のメッシュ面５１ｃに沿って縦通路内壁面１４ａに向かって流れ落ち（例えばドレン６１ａ）、さらに下流側の縦通路内壁面１４ａに接触して流れ落ち（例えばドレン６１ｂ及びドレン６１ｃ）、やがて流入端１１ａから本体１０外に排出される（例えばドレン６１ｄ）。このように、メッシュ部材５１のメッシュ面５１ｃがドレン６１を縦通路内壁面１４ａへ導きやすくするため、感温部を内蔵するシース管先端部２１ａへのドレン６１の付着を防止できる。このため、温度センサ２０は、流入端１１ａに流入してきた蒸気の温度を正確に検出することができる。

また、上記実施形態のセンサ装置１によれば、メッシュ部材５１の底部５１ｂの外径を、ガス通路１３の縦通路１４の水平断面の内径と略同等にしている。そのため、縦通路１４内におけるシース管２１のぐらつきを防止でき、メッシュ部材５１自体がシース管２１を固定するための固定部材としても機能する。

なお、上記実施形態では、メッシュ部材５１の底部５１ｂの外径を、ガス通路１３の縦通路１４の水平断面の内径と略同等にしたが、底部５１ｂの外径は頭部５１ａの外径よりも僅かに大きい程度であればよく、特に限定はない。また、メッシュ部材５１の大きさ（例えば高さ等）も特に限定はない。

図５は、本願のセンサ装置の第１変形例のセンサ装置の要部を示す断面図である。図３においては取付リング１４ｂを用いてメッシュ部材５１をガス通路１３内に固定する構成としたが、図５に示すように、ガス通路１３の縦通路内壁面１４ａに窪み部１４ｃを設けて、窪み部１４ｃに、リング状の底部５１ｂの周面の先端を嵌めこむ構成としてもよい。これにより、メッシュ部材５１がガス通路１３の外側へ落下することを防止できる。

本願のセンサ装置は、プラントや工場等において高温のガスが流れる配管に取り付けられて、ガスの温度及び圧力を検出する温度センサ及び圧力センサを備えたセンサ装置について有用である。

１ センサ装置
１０ 本体
１３ ガス通路
１４ 縦通路
２０ 温度センサ
２１ シース管
２１ａ シース管先端部
２１ｂ シース管外周面
３０ 圧力センサ
５１ メッシュ部材

Claims (2)

1. ガスの流入端から上流方向に延びるガス通路が内部に形成された本体と、
   上記ガス通路に連通して上記本体に設けられ、上記ガス通路内のガス圧を検出する圧力センサと、
   上記ガス通路に内挿されたシース管を有する温度センサと、を備えたセンサ装置であって、
   上記シース管は、上記ガスの温度を検出する感温部を有するとともに、上記感温部の近傍の外周面においてメッシュ部材を有し、
   上記メッシュ部材は、上記ガス通路の上流方向から下流方向に向かうにつれて上記シース管から離間するメッシュ面を有する、ことを特徴とするセンサ装置。
2. 上記メッシュ面は、リング状の頭部を起点とし、リング状の底部側に向けて拡径し放射状に展開する、請求項１に記載のセンサ装置。

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