JP7219666B2 - センサ装置及びセンサ装置のブッシュ - Google Patents

Description

この発明は、センサ装置及びセンサ装置のブッシュに関する。

蒸気配管、炉などの被測定物の温度を測定する温度センサとして熱電対線が利用されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の構成では、蒸気等が直管（保護管）を通って回路部に入って故障や誤作動の原因となるのを防ぐため、熱電対線をパイプに挿入し、パイプ内にはんだ（シール部材）を充填していた。

実開昭６０－０３５５５８号公報

上述したシール部材を充填する構成は、気密性は向上するが、充填するための工数がかかってしまっていた。また、分解して再度組み立てる等のメンテナンスが困難であった。

この発明は、簡易な構成で、熱電対線が通る挿通管の気密性を担保するセンサ装置及びセンサ装置のブッシュを提供することを目的とする。

本発明によって提供されるセンサ装置は、温度検出部と、温度取得部と、挿通管と、ブッシュとを備える。温度検出部は、接触した被測定物の温度を検出する。温度取得部は、温度検出部から伸びる二本の熱電対線に接続される。挿通管は、温度検出部と温度取得部とを連結する挿通管であって、内部に熱電対線が挿通される。ブッシュは、熱電対線を挿通する挿通孔を有し、挿通管の温度取得部側の端部開口に嵌入される。また、ブッシュは、挿通管の内径よりも大きい外径であって挿通管に嵌入された状態で収縮する弾性体である。挿通孔は、熱電対線の外径よりも大きい内径であってブッシュが挿通管に嵌入された状態で熱電対線に密着する内径を有する。

上記挿通孔は、ブッシュが挿通管に嵌入された状態で熱電対線に密着する内径である第一挿通孔と、第一挿通孔の内径よりも大きい第二挿通孔と、を有し、第一挿通孔は、第二挿通孔よりも挿通管の端部側に位置するようにしてもよい。

上記ブッシュは、挿通管の内周面に接触する外周面の少なくとも一部が、挿通管の中心に向かう方向に先細りするテーパ形状を呈するようにしてもよい。

上記ブッシュは、挿通管の温度取得部側の端部開口に加え、挿通管の温度検出部側の端部開口にも嵌入されてもよい。

本発明によって提供される、接触した被測定部の温度を検出する温度検出部と温度検出部から伸びる二本の熱電対線に接続された温度取得部とを連結した挿通管の温度取得部側の端部開口に嵌入されるセンサ装置のブッシュは、挿通管の内径よりも大きい外径であって挿通管に嵌入された状態で収縮する弾性体であり、また熱電対線を挿通し、熱電対線の外径よりも大きい内径であってブッシュが挿通管に嵌入された状態で熱電対線に密着する内径を含む挿通孔を有する。

この発明によれば、挿通管の端部開口に収縮した状態でブッシュが嵌入されることで、ブッシュに形成された挿通孔が熱電対線に密着した状態となる。したがって、簡易な構成で挿通管の気密性を担保でき、蒸気等が回路部に入って故障や誤作動の原因となるのを防ぐことができる。

この発明の実施形態に係るセンサ装置の概略の構成を示す正面図である。 この発明の実施形態に係る挿通管の概略の構成を示す断面図である。 この発明の実施形態に係るブッシュの側面断面図及び平面図である。

図面を参照してこの発明の実施形態であるセンサ装置及びセンサ装置のブッシュについて説明する。なお、この発明の構成は、実施形態に限定されるものではない。

図１は、センサ装置１の概略の構成を示す正面図である。図２は、挿通管４の概略の構成を示す断面図である。センサ装置１は、固定器具（不図示）を用いてスチームトラップ等の被測定物に設置され、被測定物の温度及び振動を計測する。また、センサ装置１は、計測した結果を無線通信等で監視システム（不図示）等に送信する。

センサ装置１は、センサ本体２、通信機３及び挿通管４等を備えている。センサ本体２は、先端部が被測定物に接触配置され、被測定物の温度及び振動を検出する。センサ本体２は、ケーシング１０内に、温度検出機構（温度検出部）及び振動検出機構（振動検出部）を備える。

温度検出機構は、二枚の接触板（不図示）及び二本の熱電対線２１，２２等から構成され、被測定物の温度を検出する。接続板は、センサ本体２の先端部において、被測定物と接触するように配置される。熱電対線２１，２２は、一端が接続板に接続され、他端が挿通管４を経由して通信機３に接続される。温度検出機構では、二本の熱電対線２１，２２において電位差が生じる。この電位差の信号が通信機３の信号処理回路に送られて被測定物の温度が測定（取得）される。

振動検出機構は、振動検出針、圧電素子、電極板等から構成され、被測定物の振動を検出する。振動検出針の端部は、センサ本体２の先端部において、被測定物と接触するように配置される。振動検出機構では、被測定物の機械的振動が振動検出針に伝わり、圧力変動として圧電素子に電圧変動が生じ、この電圧変動の信号が電極板から二本の信号線（不図示）を介して通信機３の信号処理回路に送られて被測定物の振動が測定される。信号線は、熱電対線と同様に、挿通管４を経由して通信機３に接続される。

通信機（温度取得部及び振動取得部）３は、上述した温度及び振動の情報を取得する回路部である信号処理回路（不図示）、発信部（不図示）等が内蔵された無線の通信機である。なお、通信機３は、内臓バッテリーにより駆動する。

挿通管４は、中空軸であり、両端部がナット５，６によって通信機３及びセンサ本体２に連結されている。挿通管４は、金属製（例えば、ステンレス製）の直管であり、熱電対線２１，２２及び信号線が挿通される。

挿通管４の端部開口４１，４２には、ブッシュ５１，５２が嵌入されている。ブッシュ５１，５２は、シリコンゴムの弾性体で形成された円柱形状である。図３は、ブッシュ５１の平面図及び側面断面図である。ブッシュ５１は、４つの挿通孔５１１を有し、外周面の半分がテーパ形状を呈する。ブッシュ５１は、挿通管４の内径よりも外径が大きい。なお、図３は、挿通管に嵌入されていない（弾性変形していない）状態のブッシュ５１の形態を示す。

４つの挿通孔５１１は、同一形状であり、熱電対線２１，２２及び信号線が挿通される。また、挿通孔５１１は、第一挿通孔５１１Ａ及び第二挿通孔５１１Ｂで形成される。第一挿通孔５１１Ａは、熱電対線２１，２２、信号線の外径よりも少し大きい程度の内径である。また、第二挿通孔５１１Ｂは、第一挿通孔５１１Ａよりも大きい内径である。なお、ブッシュ５２も、ブッシュ５１と同様の形状であり、４つの挿通孔５２１（５２１Ａ，５２１Ｂ）を有する構成であるので、詳細な説明は省略する。

ブッシュ５１は、図２に示すように、熱電対線２１，２２及び信号線が挿通された状態、且つ、テーパ部５１５が挿通管４の内部側となる状態で、端部開口４１に嵌入される。嵌入されたブッシュ５１は、収縮した状態となる。この収縮に伴って、４つの挿通孔５１１の第一挿通孔５１１Ａもつぶれた状態となって、挿通されている熱電対線２１，２２及び信号線に密着する。したがって、ブッシュ５１は、挿通管４の端部開口４１をシールする。なお、ブッシュ５２も、ブッシュ５１と同様に、挿通管４の端部開口４２に嵌入され、端部開口４２をシールする。なお、図２では、２つの挿通孔５１１のみが示されている。

また、ブッシュ５１，５２のテーパ部５１５，５２５が、嵌入方向（挿通管４の中心に向かう方向）に先細りする形状である。そのため、テーパ部５１５，５２５が嵌入方向のガイドとなって、ブッシュ５１，５２を挿通管４に嵌め込みやすい。なお、外周面におけるテーパ部の大きさ、傾斜は、ブッシュ５１，５２の素材等を考慮して任意の構成を採用すればよい。また、テーパ部を設けなくてもよい。

さらに、挿通孔５１１，５２１が、異なる内径の第一挿通孔５１１Ａ，５２１Ａ及び第二挿通孔５１１Ｂ，５２１Ｂで形成されているので、熱電対線２１，２２等を挿通しやすい。すなわち、熱電対線２１，２２等を挿通する際、径の小さい第一挿通孔５１１Ａ，５２１Ａのみの場合であれば、熱電対線２１，２２等の先端部分が内壁に引っかかってしまう等して挿通し難いが、途中から径が大きくなるので、挿通しやい。

なお、第二挿通孔５１１Ｂ，５２１Ｂは、熱電対線２１，２２等に密着していなくてもよい。また、第二挿通孔５１１Ｂ，５２１Ｂは、例えば、図３に示すように、テーパ部５１５，５２５が形成されている領域内であることが望ましい。同領域は、挿通管４に嵌入されている状態で収縮することが少ないためである。

また、挿通管４の端部開口４１，４２には、蓋部材６１，６２が固定配置されている。蓋部材６１は、図２に示すように、ナット５のねじ締結によって、挿通管４のフランジ４５と通信機３との間に固定される。また、蓋部材６２は、ナット６のねじ締結によって、挿通管４のフランジ４６とセンサ本体２（ケーシング１０）との間に固定される。蓋部材６１，６２は、ブッシュ５１，５２が挿通管４から外れないように蓋をする部材である。

蓋部材６１，６２は、樹脂製の円柱形状であり、一部が挿通管４の端部開口４１，４２内に挿入される。蓋部材６１は、基部６１１、フランジ６１２等を有する。基部６１１は、挿通管４の内径とほぼ同様の外径を有する円柱形状であり、４つの挿通孔６１３が形成されている。４つの挿通孔６１３は、同一形状であり、挿通孔５１１（５１１Ａ）に対向する状態で熱電対線２１，２２及び信号線が挿通される。４つの挿通孔６１３の内径は、例えば、ブッシュ５１の挿通孔５１１（５１１Ｂ）の内径よりも大きい。フランジ６１２は、基部６１１の外周に形成されており、挿通管４とともにナット５で通信機３に連結される部分である。なお、図２では、２つの挿通孔６１３のみが示されている。

蓋部材６２も、蓋部材６１と同様の形状であり、４つの挿通孔６２３が形成された基部６２１、フランジ６２２等を有する構成であるので、詳細な説明は省略する。また、ブッシュ５１，５２を挿通管４に嵌め込む際は、例えば、蓋部材６１，６２を用いて端部開口４１，４２内に押し込めばよい。

以上のように、本発明の実施形態では、挿通管の端部開口に収縮した状態でブッシュが嵌入されることで、ブッシュに形成された挿通孔が熱電対線等に密着した状態となる。したがって、簡易な構成で挿通管の気密性を担保でき、蒸気等が回路部（通信機）に入って故障や誤作動の原因となるのを防ぐことができる。

なお、上述の実施形態では、挿通管の両端部にブッシュが嵌入されていたが、少なくとも通信機（回路部）側にブッシュが設けられていればよい。回路部側の気密性が担保されれば、蒸気等が回路部に入って故障や誤作動の原因となるのを防ぐことができる。

上述の実施形態において、ブッシュに４つの挿通孔が形成されていたが、特にこれに限定されるものではない。挿通孔に挿通する配線数に応じて形成すればよい。また、１つの挿通孔に複数の配線を挿通してもよい。また、ブッシュの挿通孔が、異なる内径の２つの挿通孔（第一挿通孔、第二挿通孔）で形成されているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、単一の内径（例えば、上記第一挿通孔）の内径でブッシュの挿通孔を形成してもよい。また、ブッシュを形成する部材は、収縮する弾性体であれば、特にシリコンゴムに限定されるものではない。

上述の実施形態において、センサ装置は、被対象物の温度及び振動を測定する構成であるが、温度の測定のみであってもよい。

この発明は、スチームトラップ等の被測定物に設置され、被測定物の温度等を計測するセンサ装置に利用することができる。

１ センサ装置
２ センサ本体（温度検出部、振動検出部）
３ 通信機（温度取得部、振動取得部）
４ 挿通管
５１，５２ ブッシュ
５１１，５２１ 挿通孔
５１１Ａ，５２１Ａ 第一挿通孔
５１１Ｂ，５２１Ｂ 第二挿通孔
５１５，５２５ テーパ部
２１，２２ 熱電対線

Claims (5)

1. 接触した被測定物の温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部から伸びる二本の熱電対線に接続された温度取得部と、
   前記温度検出部と前記温度取得部とを連結する挿通管であって、内部に前記熱電対線が挿通された挿通管と、
   前記熱電対線を挿通する挿通孔を有し、前記挿通管の前記温度取得部側の端部開口に嵌入されたブッシュと、
   を備え、
   前記ブッシュは、前記挿通管の内径よりも大きい外径であって該挿通管に嵌入された状態で収縮する弾性体であり、
   前記挿通孔は、前記熱電対線の外径よりも大きい内径であって前記ブッシュが前記挿通管に嵌入された状態で該熱電対線に密着する内径を有する、
   ことを特徴とするセンサ装置。
2. 前記挿通孔は、前記ブッシュが前記挿通管に嵌入された状態で前記熱電対線に密着する内径である第一挿通孔と、該第一挿通孔の内径よりも大きい第二挿通孔と、を有し、
   前記第一挿通孔は、前記第二挿通孔よりも該挿通管の端部側に位置する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記ブッシュは、前記挿通管の内周面に接触する外周面の少なくとも一部が、該挿通管の中心に向かう方向に先細りするテーパ形状を呈する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセンサ装置。
4. 前記ブッシュは、前記挿通管の前記温度取得部側の端部開口に加え、前記挿通管の前記温度検出部側の端部開口にも嵌入された、
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のセンサ装置。
5. 接触した被測定部の温度を検出する温度検出部と該温度検出部から伸びる二本の熱電対線に接続された温度取得部とを連結した挿通管の該温度取得部側の端部開口に嵌入されるセンサ装置のブッシュであって、
   前記挿通管の内径よりも大きい外径であって該挿通管に嵌入された状態で収縮する弾性体であり、
   前記熱電対線を挿通し、該熱電対線の外径よりも大きい内径であって前記挿通管に嵌入された状態で該熱電対線に密着する内径を含む挿通孔を有する、
   ことを特徴とするセンサ装置のブッシュ。

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