WO2017163525A1 - センサ装置 - Google Patents

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WO2017163525A1
WO2017163525A1 PCT/JP2016/088859 JP2016088859W WO2017163525A1 WO 2017163525 A1 WO2017163525 A1 WO 2017163525A1 JP 2016088859 W JP2016088859 W JP 2016088859W WO 2017163525 A1 WO2017163525 A1 WO 2017163525A1
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casing
snap ring
sensor device
sensor
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PCT/JP2016/088859
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English (en)
French (fr)
Inventor
澁谷康祐
Original Assignee
株式会社テイエルブイ
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24Housings ; Casings for instruments
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass

Definitions

  • This application relates to a sensor device that is fixed to a measurement object and detects a physical quantity of the measurement object.
  • Patent Document 1 a sensor that is fixed to a measurement object and detects temperature and vibration is known.
  • a thermocouple and a vibration detection unit are accommodated in a cylindrical casing, and the tip of the casing is fixed in contact with the measurement object.
  • Patent Document 2 discloses a sensor device in which such a sensor (sensor body) is connected to a communication device via a connection pipe (connection shaft).
  • the connection pipe, the sensor main body, and the communication device are coupled by a union nut, and a signal line connected to the sensor main body and the communication device is inserted through the connection pipe.
  • a signal related to temperature or the like detected by the sensor main body is sent to a communication device via a signal line, and after signal processing, it is sent to an external device.
  • JP 2008-170388 A Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-020878
  • An object of the present invention is to provide a sensor device that can prevent the insertion member from rotating.
  • the technology disclosed in the present application uses a snap ring provided in the sensor body to prevent rotation of the insertion member.
  • the sensor device of the present application includes a sensor body, a connecting pipe, and a union nut.
  • the sensor body has a cylindrical casing, a signal line, and a snap ring.
  • the casing houses a detection mechanism for detecting a physical quantity of the measurement object.
  • the signal line is connected to the detection mechanism.
  • the snap ring is provided on the inner peripheral surface of the end portion of the casing and supports the detection mechanism.
  • the connecting pipe has a main body pipe and a substantially cylindrical insertion member, and connects the sensor main body to an external device.
  • the signal line is inserted into the main body tube.
  • One end of the insertion member is inserted into the end of the main body tube, and an insertion hole for the signal line is formed.
  • the union nut is rotatably attached to the outer periphery of the insertion member, and is coupled to the outer peripheral surface of the end portion of the casing to connect the sensor body and the connection pipe.
  • the snap ring has a base portion extending in the circumferential direction of the inner peripheral surface.
  • the snap ring is formed to extend inward of the base portion, and has a restraining portion that contacts the insertion member and restrains the rotational movement of the insertion member around its axis.
  • the union nut is rotated and screwed into the end portion of the casing of the sensor body, whereby both can be coupled without rotating the connecting pipe and the sensor body.
  • the snap ring has a restraining portion that extends inward of the base and contacts the insertion member, and restrains the rotational movement of the insertion member. Accordingly, when the union nut is fastened to the casing of the sensor body, even if the union nut comes into contact with the insertion member and the rotational force of the union nut acts on the insertion member, the insertion member can be prevented from rotating. Therefore, it is possible to prevent the insertion member from rotating due to the fastening of the union nut. As a result, it is possible to avoid the signal line inserted through the insertion hole of the insertion member from being twisted and disconnected.
  • FIG. 1 is a front view illustrating a schematic configuration of the sensor device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the sensor main body according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the connecting pipe according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view showing the snap ring according to the embodiment.
  • 5A and 5B are views showing a lower insertion member according to the embodiment, wherein FIG. 5A is a cross-sectional view, FIG. 5B is a left side view of FIG. A plane view is shown.
  • FIG. 6 is a view showing the snap ring and the lower insertion member as viewed from below.
  • the sensor device 1 according to this embodiment shown in FIG. 1 is fixed to a measurement object (for example, a steam trap) by a fixing device (not shown), and detects two vibrations and temperature that are physical quantities of the measurement object. It is a fixed type sensor.
  • the sensor device 1 is fixed to a measurement object in a state extending in the up-down direction, for example.
  • the sensor device 1 includes a sensor body 2, a communication device 3, a connection pipe 4, and union nuts 5 and 6. Both ends of the connection pipe 4 are connected to the sensor body 2 and the communication device 3 by union nuts 5 and 6.
  • the communication device 3 corresponds to an external device according to the claims of the present application, and includes a signal processing circuit and a transmission unit (not shown), and signals related to vibration and temperature of the measurement object detected by the sensor body 2 are received. Sent.
  • the sensor main body 2 includes a casing 10, a vibration detection mechanism 20, and a temperature detection mechanism 40.
  • the vibration detection mechanism 20 and the temperature detection mechanism 40 constitute a detection mechanism according to the claims of the present application.
  • the casing 10 is formed in a substantially cylindrical shape, and has a large diameter part 11, a medium diameter part 12, and a small diameter part 13.
  • a male screw portion 11a to which the above-described union nut 5 is fastened is formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion 11.
  • a male screw portion 13 a that is fastened to the fixing device described above is formed on the outer peripheral surface of the small-diameter portion 13.
  • the vibration detection mechanism 20 includes a detection needle 21, a holder 22, piezoelectric elements 25 and 26, electrode plates 27 and 28, weights 29, a disc spring 31, and a cap 32, and is housed in the casing 10. It detects (measures) the vibration of the measurement object.
  • the detection needle 21 is an elongated rod-like member, and is formed with a large diameter portion 21a, a medium diameter portion 21b, and a small diameter portion 21c in order from the rear side.
  • the detection needle 21 is arranged coaxially with the casing 10, and the tip 21 d is arranged so as to protrude from the casing 10.
  • the holder 22 includes an inner metal holder 23 and an outer resin holder 24 that accommodates and holds the metal holder 23. Both the metal holder 23 and the resin holder 24 are formed in a cylindrical shape with a bottom, and are arranged coaxially with the casing 10.
  • a large diameter portion 23a and a small diameter portion 23b are formed in order from the rear side, and an insertion hole 23d is formed in the bottom wall 23c.
  • the metal holder 23 is fixed by inserting the rear end of the detection needle 21 into the insertion hole 23d of the bottom wall 23c.
  • the large-diameter portion 21a of the detection needle 21 is formed with a larger diameter than the insertion hole 23d and is in contact with the inner surface of the bottom wall 23c.
  • a first piezoelectric element 25, a first electrode plate 27, a second piezoelectric element 26, and a second electrode plate 28 are arranged in order from the front side in the small diameter portion 23b of the metal holder 23.
  • the first piezoelectric element 25 is disposed in contact with the large diameter portion 21 a of the detection needle 21.
  • a guide portion 23e for holding the outer periphery of the piezoelectric elements 25 and 26 and the electrode plates 27 and 28 is formed on the inner surface of the small diameter portion 23b of the metal holder 23.
  • two signal lines 56 described later are connected to the two electrode plates 27 and 28. That is, the two signal lines 56 are wired from the sensor body 2 through the connection pipe 4 to the communication device 3.
  • the weight 29, the disc spring 31 and the cap 32 are housed and held in a metal holder 23.
  • the weight 29 is disposed behind the second electrode plate 28 in the metal holder 23 and is accommodated across the large diameter portion 23 a and the small diameter portion 23 b of the metal holder 23.
  • the weight 29 includes a head portion 29 a and a shaft portion 29 b that are integrally formed, and the shaft portion 29 b is in contact with the second electrode plate 28.
  • the disc spring 31 is disposed behind the weight 29, and presses the piezoelectric elements 25, 26 and the like against the detection needle 21 by urging the weight 29 forward.
  • Two caps 32 are arranged behind the disc spring 31.
  • the cap 32 is a disk-shaped member having a male screw formed on the outer peripheral surface, and is fixed to the metal holder 23 by screwing with the inner surface of the large diameter portion 23 a of the metal holder 23.
  • the cap 32 presses the piezoelectric elements 25, 26 and the like against the detection needle 21 via the disc spring 31 and the weight 29 by the tightening force.
  • the piezoelectric elements 25 and 26 are pressed against the detection needle 21 with a predetermined force (initial pressing force) by the weight 29, the disc spring 31 or the like.
  • a predetermined force initial pressing force
  • the resin holder 24 is disposed on the front side of the metal holder 23 and accommodates the small-diameter portion 23b of the metal holder 23 and the majority of the large-diameter portion 23a.
  • the metal holder 23 is fixed by press-fitting the small diameter portion 23 b into the resin holder 24.
  • the resin holder 24 has an insertion hole 24d formed in the bottom wall 24c, and the medium diameter portion 21b of the detection needle 21 is fitted in the insertion hole 24d.
  • the resin holder 24 has a thick spring receiving portion 24b formed at the end of the side wall 24a.
  • the sensor body 2 includes a coil spring 35 that biases the vibration detection mechanism 20 forward.
  • the vibration detection mechanism 20 is inserted into the casing 10 so as to be displaceable in the axial direction of the casing 10 (that is, the front-rear direction).
  • the coil spring 35 is accommodated in the large-diameter portion 11 of the casing 10 and is disposed behind the vibration detection mechanism 20.
  • One end of the coil spring 35 is supported by the snap ring 36.
  • the snap ring 36 is fitted into a groove 11 b formed on the inner peripheral surface of the large-diameter portion 11 that is an end portion of the casing 10, and receives one end of the coil spring 35.
  • the other end of the coil spring 35 is in contact with the spring receiving portion 24 b of the resin holder 24.
  • the coil spring 35 is configured to bias the vibration detection mechanism 20 forward by biasing the resin holder 24 (holder 22) forward, and to project the tip 21d of the detection needle 21 from the casing 10. Yes.
  • the temperature detection mechanism 40 includes a contact plate 41 (heat transfer plate) and a holding member 42, and is housed in the casing 10 to detect (measure) the temperature of the measurement object.
  • the contact plate 41 is a substantially annular plate member.
  • the holding member 42 holds the small diameter portion 21 c of the detection needle 21 and the contact plate 41.
  • the holding member 42 is formed in a substantially cylindrical shape and is accommodated (inserted) on the distal end side of the small diameter portion 13 of the casing 10.
  • the contact plate 41 is held at the tip of the holding member 42.
  • the holding member 42 is formed with one detection needle hole 43 and two thermocouple wire holes 44 and 45 each extending in the axial direction.
  • the detection needle hole 43 is a through hole formed in the center of the holding member 42, and the small diameter portion 21 c of the detection needle 21 is inserted therein.
  • Two thermocouple wires (not shown) are inserted into the two thermocouple wire holes 44 and 45. These two thermocouple wires are signal wires 57 to be described later, one end of which is connected to the contact plate 41 and the other end is connected to the communication device 3 through the connecting pipe 4.
  • a coil spring 46 is provided in the casing 10 to urge the holding member 42 toward the distal end side of the casing 10.
  • connection pipe 4 includes a main body pipe 50, two insertion members 53 and 54, and a plurality (four in this embodiment) of tubes 55, and communicates with the sensor main body 2. It is connected to the machine 3.
  • the connecting pipe 4 constitutes a so-called flexible pipe.
  • the main body pipe 50 has four signal lines 56 and 57 inserted therein, and constitutes a main body of the connection pipe 4. Of the four signal lines 56, 57, two signal lines 56 are connected to the electrode plates 25, 26 of the vibration detection mechanism 20, and the two signal lines 57 (thermocouple wires) are the temperature detection mechanism 40. The contact plate 41 is connected.
  • the main body pipe 50 is a metal (for example, stainless steel) pipe. Both ends of the main body tube 50 (that is, the connecting portion between the sensor main body 2 and the communication device 3) are linear portions 52, and the other portions are waveform portions 51.
  • the corrugated portion 51 is a portion having a flexible tube wall and a flexible shape.
  • the two insertion members 53 and 54 are members that are fitted into both end portions (that is, the straight portion 52) of the main body tube 50 to reinforce the end portions of the main body tube 50, and constitute end portions of the connection tube 4. Yes.
  • the insertion members 53 and 54 are made of resin, for example.
  • the insertion member fitted into the lower end (right end in FIG. 3) of the main tube 50 is the lower insertion member 53
  • the insertion member fitted into the upper end (left end in FIG. 3) of the main tube 50 is inserted into the upper side.
  • This is a member 54.
  • the lower insertion member 53 and the upper insertion member 54 have the same basic configuration, and have base portions 53a and 54a and flanges 53b and 54b.
  • the bases 53a and 54a are formed in a substantially cylindrical shape, and the flanges 53b and 54b are formed in the approximate center in the axial direction of the bases 53a and 54a.
  • One ends of the base portions 53 a and 54 a are inner portions 53 d and 54 d that are fitted (inserted) into the end portion of the main body pipe 50.
  • the inward portions 53d and 54d have an outer diameter that is substantially the same as the inner diameter of the end portion of the main body tube 50.
  • the other ends of the base portions 53a and 54a are outward portions 53c and 54c.
  • the outer portion 53 c of the lower insertion member 53 is inserted into the large diameter portion 11 that is the end portion of the casing 10, and the outer portion 54 c of the upper insertion member 54 is inserted into the communication device 3.
  • four insertion holes 53e and 54e penetrating in the axial direction are formed in the base portions 53a and 54a, respectively.
  • One signal line 56, 57 is inserted through each of the four insertion holes 53e, 54e.
  • the four tubes 55 are flexible tubular members made of resin.
  • the four tubes 55 are inserted (inserted) into the main body tube 50, and both ends are fixed to the base portions 53 a and 54 a of the insertion members 53 and 54.
  • the lower end of each tube 55 is inserted into the insertion hole 53 e of the base 53 a in the lower insertion member 53, and the upper end is inserted into the insertion hole 54 e of the base 54 a in the upper insertion member 54.
  • One signal line 56 and 57 is inserted through each tube 55. That is, the tube 55 constitutes a guide member for wiring the signal lines 56 and 57 in the main body pipe 50.
  • the union nut 5 is a substantially cylindrical member.
  • a hook-like hook portion 5a protruding inward is formed at the upper end portion, and a female screw portion 5b is formed on the inner peripheral surface of the lower end portion. Is formed.
  • the union nut 5 is rotatably attached to the outer periphery of the lower insertion member 53.
  • the hook portion 5 a is hung on the flange 53 b of the lower insertion member 53 via the end portion of the main body pipe 50.
  • the union nut 5 is configured such that the female screw portion 5b is screwed with the male screw portion 11a formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion 11 in the casing 10, so that the hook portion 5a is connected to the end portion of the main tube 50 and the lower insertion member.
  • the flange 53 b of 53 is pressed against (in contact with) the large diameter portion 11 of the casing 10.
  • the union nut 6 is rotatably attached to the outer periphery of the upper insertion member 54, and connects the communication device 3 and the connection pipe 4 by screwing with the communication device 3.
  • the snap ring 36 of the sensor main body 2 has a base portion 36a and a restraining portion 36b.
  • the base portion 36 a is formed in an arc shape extending in the circumferential direction of the inner peripheral surface of the large diameter portion 11 in the casing 10.
  • the restraining part 36 b is a part that extends inward of the base part 36 a and is in contact with the lower insertion member 53 to restrain the lower insertion member 53 from rotating around its axis.
  • the base portion 36a of the snap ring 36 is formed in a C shape with a part of the annular shape cut away.
  • the stop portion 36b of the snap ring 36 is formed by bending one end of the base portion 36a inward.
  • the outer portion 53c of the lower insertion member 53 is inserted to the position of the snap ring 36 in the large diameter portion 11 of the casing 10 (see FIG. 3).
  • the outer portion 53 c of the lower insertion member 53 has an outer diameter smaller than the inner diameter of the base portion 36 a of the snap ring 36.
  • the to-be-stopped part 53g is formed in the outward part 53c of the lower side insertion member 53.
  • the restrained portion 53g is formed in a concave shape on the outer peripheral surface 53f of the outer portion 53c.
  • the to-be-restrained part 53g is formed in an arc shape that is recessed inwardly on the outer peripheral surface 53f of the outer part 53c, and a plurality (12 in this embodiment) are formed in the circumferential direction of the outer part 53c. Has been.
  • the restraining portion 36b of the snap ring 36 enters the restrained portion 53g of the lower insertion member 53 and comes into contact with the restrained portion 53g, thereby restraining (blocking) the rotation of the lower insertion member 53.
  • the restraining portion 36b of the snap ring 36 extends from the radial direction of the base portion 36a so as to incline toward the side opposite to the rotation direction (direction indicated by a thick arrow in FIG. 6) when the union nut 5 is fastened. Therefore, the rotation (rotation) of the lower insertion member 53 is reliably restrained.
  • the snap ring 36 extends inward of the base portion 36 a and contacts the lower insertion member 53, and the restraining portion 36 b that restrains the rotational operation of the lower insertion member 53. It was made to have. Accordingly, when the union nut 5 is fastened to the casing 10 of the sensor body 2, the lower insertion member 53 can be prevented from rotating even if the rotational force of the union nut 5 acts on the lower insertion member 53. it can. Therefore, it is possible to prevent the lower insertion member 53 from rotating due to the union nut 5 being fastened. Therefore, twisting of the signal lines 56 and 57 caused by the rotation of the lower insertion member 53 can be prevented.
  • the snap ring 36 originally provided in the sensor body 2 is used to stop the rotation operation of the lower insertion member 53, so that it is not necessary to separately provide a member for stopping and the number of parts is reduced. be able to.
  • the stop portion 36b is formed by bending one end of the base portion 36a inward, the rotation operation of the lower insertion member 53 can be stopped with a simple configuration. .
  • the recessed restrained portion 53g into which the restraining portion 36b of the snap ring 36 enters is provided on the outer peripheral surface 53f of the outer portion 53c of the lower insertion member 53.
  • the restraining portion 36b is formed so as to be inclined and extend from the radial direction of the base portion 36a to the side opposite to the rotation direction when the union nut 5 is fastened.
  • a plurality of restrained portions 53g are provided in the circumferential direction of the outer portion 53c, so that the restraining portions 36b of the snap ring 36 and the restrained portions 53g of the lower insertion member 53 are provided. Can be easily positioned.
  • one end of the base portion 36a is bent inward to form the restraining portion 36b.
  • the technology disclosed in the present application is not limited to this, for example, a portion in the middle of the base portion May be bulged inward (bent) to form a restraining portion.
  • the shape of the restrained portion 53g may be a recess (for example, a rectangular recess) other than an arc shape, and the number of the restrained portions 53g may be one. However, a plurality of numbers other than those described above may be used.
  • the sensor body 2 may detect only one of vibration and temperature, or may detect another physical quantity.
  • the technology disclosed in the present application is useful for a sensor device that is fixed to a measurement object and detects a physical quantity of the measurement object.

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Abstract

センサ装置1は、円筒状のケーシングと、信号線と、ケーシングの端部の内周面に設けられたスナップリング36とを有するセンサ本体と、内部に信号線が挿通される本体管と、一端が本体管の端部に挿入され且つ信号線の挿通孔53eが形成された挿入部材53とを有し、センサ本体を外部機器と接続させる接続管と、挿入部材53の外周に回転自在に取り付けられ、ケーシングの端部と螺合することにより、センサ本体と接続管とを連結するユニオンナットとを備える。スナップリング36は、C型に形成された基部36aと、基部36aの内方へ延びて形成され、挿入部材53に接して挿入部材53のその軸回りの回転動作を制止する制止部36bとを有している。

Description

センサ装置
 本願は、測定対象物に固定して測定対象物の物理量を検出するセンサ装置に関するものである。
 例えば特許文献1に開示されているように、測定対象物に固定されて温度や振動を検出するセンサが知られている。このセンサは、円筒状のケーシングに、熱電対および振動検出ユニットが収容されており、ケーシングの先端部が測定対象物に接して固定される。また、このようなセンサ(センサ本体)が接続管(接続軸)を介して通信機と接続されたセンサ装置が、例えば特許文献2に開示されている。このセンサ装置において、接続管とセンサ本体および通信機とはユニオンナットによって連結されており、接続管にはセンサ本体と通信機とに接続される信号線が挿通されている。このセンサ装置では、センサ本体によって検出された温度等に関する信号が信号線を介して通信機に送られ、信号処理された後、外部機器へ送信される。
特開2008-170388号公報 特開2016-020878号公報
 ところで、特許文献2に開示のセンサ装置では、接続管の端部を補強するために、信号線の挿通孔が形成された挿入部材が接続管の端部に挿入されている。そして、挿入部材の外周に回転自在に設けられたユニオンナットをセンサ本体のケーシングの外周に締結することにより、挿入部材がケーシングの端部と接触してセンサ本体と接続管とが連結される。しかしながら、このような連結構成では、ユニオンナットを締結する際、挿入部材が供回りしてしまい、即ち挿入部材がユニオンナットと共に回転してしまい、そのため、信号線が捩じられて断線する虞があった。
 本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、接続管の端部に設けられた挿入部材の外周に回転自在に取り付けられたユニオンナットをセンサ本体のケーシングに締結する際、挿入部材の供回りを防止し得るセンサ装置を提供することにある。
 本願に開示の技術は、上記の目的を達成するために、センサ本体に設けられているスナップリングを利用して、挿入部材の回転を阻止するようにした。
 具体的に、本願のセンサ装置は、センサ本体と、接続管と、ユニオンナットとを備えている。上記センサ本体は、円筒状のケーシングと、信号線と、スナップリングとを有している。上記ケーシングは、測定対象物の物理量を検出する検出機構が収容されている。上記信号線は、上記検出機構に接続されている。上記スナップリングは、上記ケーシングの端部の内周面に設けられ、上記検出機構を支持するものである。上記接続管は、本体管と、略円柱状の挿入部材とを有し、上記センサ本体を外部機器と接続させるものである。上記本体管は、内部に上記信号線が挿通されている。上記挿入部材は、一端が上記本体管の端部に挿入され且つ上記信号線の挿通孔が形成されている。上記ユニオンナットは、上記挿入部材の外周に回転自在に取り付けられ、上記ケーシングの上記端部の外周面と螺合することにより、上記センサ本体と上記接続管とを連結するものである。
 そして、上記スナップリングは、上記内周面の周方向に延びる基部を有している。また、上記スナップリングは、上記基部の内方へ延びて形成され、上記挿入部材に接して該挿入部材のその軸回りの回転動作を制止する制止部を有している。
 本願のセンサ装置では、ユニオンナットを回転させてセンサ本体のケーシングの端部に螺合させることにより、接続管およびセンサ本体を回転させることなく両者を連結することができる。そして、本願のセンサ装置によれば、スナップリングが、基部の内方へ延びて挿入部材に接し、その挿入部材の回転動作を制止する制止部を有するようにした。これにより、ユニオンナットをセンサ本体のケーシングに締結する際、ユニオンナットが挿入部材に接してユニオンナットの回転力が挿入部材に作用しても、挿入部材が回転するのを防止することができる。したがって、ユニオンナットの締結による挿入部材の供回りを防止することができる。その結果、挿入部材の挿通孔に挿通されている信号線が捩られて断線してしまうことを回避することができる。
図1は、実施形態に係るセンサ装置の概略構成を示す正面図である。 図2は、実施形態に係るセンサ本体の概略構成を示す断面図である。 図3は、実施形態に係る接続管の概略構成を示す断面図である。 図4は、実施形態に係るスナップリングを示す平面図である。 図5は、実施形態に係る下側挿入部材を示す図であり、(A)は断面図を示し、(B)は(A)の左側面図を示し、(C)は(A)の右側面図を示す。 図6は、スナップリングおよび下側挿入部材を下方から視て示す図である。
 以下、本願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、本願に開示の技術、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。
 図1に示す本実施形態のセンサ装置1は、図示しない固定器具によって測定対象物(例えば、スチームトラップ)に固定され、該測定対象物の物理量である振動および温度の2つを検出する、いわゆる固定タイプのセンサである。センサ装置1は、例えば上下方向に延びる状態で測定対象物に固定される。
 センサ装置1は、センサ本体2と、通信機3と、接続管4と、ユニオンナット5,6とを備えている。接続管4は、両端がユニオンナット5,6によってセンサ本体2と通信機3に連結されている。通信機3は、本願の請求項に係る外部機器に相当し、図示しないが、信号処理回路や発信部が内蔵されており、センサ本体2によって検出された測定対象物の振動および温度に関する信号が送られる。
 〈センサ本体の構成〉
 図2に示すように、センサ本体2は、ケーシング10と、振動検出機構20と、温度検出機構40とを備えている。振動検出機構20および温度検出機構40は、本願の請求項に係る検出機構を構成している。
 ケーシング10は、略円筒状に形成され、大径部11、中径部12および小径部13を有する。大径部11の外周面には、上述したユニオンナット5が締結される雄ねじ部11aが形成されている。小径部13の外周面には、上述した固定器具に締結される雄ねじ部13aが形成されている。
 振動検出機構20は、検出針21と、ホルダー22と、圧電素子25,26と、電極板27,28と、ウエイト29と、皿バネ31と、キャップ32とを備え、ケーシング10に収容されて測定対象物の振動を検出(測定)するものである。
 検出針21は、細長い棒状の部材であり、後方側から順に、大径部21a、中径部21bおよび小径部21cが形成されている。検出針21は、ケーシング10と同軸に配置されると共に、先端21dがケーシング10から突出する状態で配置されている。
 ホルダー22は、内側の金属製ホルダー23と、該金属製ホルダー23を収容保持する外側の樹脂製ホルダー24とで構成されている。金属製ホルダー23および樹脂製ホルダー24は、何れも、有底の円筒状に形成されており、ケーシング10と同軸に配置されている。
 金属製ホルダー23は、大径部23aおよび小径部23bが後方側から順に形成されると共に、底壁23cに挿入孔23dが形成されている。金属製ホルダー23は、底壁23cの挿入孔23dに検出針21の後端が挿入されて固定されている。検出針21の大径部21aは、挿入孔23dよりも大径に形成されており、底壁23cの内面に接している。金属製ホルダー23の小径部23bには、前方側から順に、第1圧電素子25、第1電極板27、第2圧電素子26および第2電極板28が互いに接した状態で配置されている。第1圧電素子25は、検出針21の大径部21aに接した状態で配置されている。
 なお、金属製ホルダー23の小径部23bの内面には、圧電素子25,26および電極板27,28の外周を保持するガイド部23eが形成されている。また、2つの電極板27,28には、図示しないが、後述する2本の信号線56が接続されている。つまり、2本の信号線56はセンサ本体2から接続管4内を通って通信機3内まで配線されている。
 ウエイト29、皿バネ31およびキャップ32は、金属製ホルダー23内に収容されて保持されている。ウエイト29は、金属製ホルダー23において第2電極板28の後方に配置されており、金属製ホルダー23の大径部23aと小径部23bとに跨って収容されている。ウエイト29は、一体形成された頭部29aと軸部29bとで構成され、軸部29bが第2電極板28に接している。皿バネ31は、ウエイト29の後方に配置されており、ウエイト29を前方へ付勢することによって圧電素子25,26等を検出針21に押し付けている。キャップ32は、皿バネ31の後方に2つ配置されている。キャップ32は、外周面に雄ネジが形成された円板状の部材であり、金属製ホルダー23の大径部23aの内面と螺合することで金属製ホルダー23に固定される。キャップ32は、その締め付け力によって皿バネ31およびウエイト29を介して圧電素子25,26等を検出針21に押し付ける。
 こうして、圧電素子25,26がウエイト29や皿バネ31等によって検出針21に所定の力(初期押付け力)で押し付けられる。これにより、測定対象物以外の振動や力が外乱として圧電素子25,26に作用しても、その外乱を吸収することができ、外乱による影響を受けずにすむ。
 樹脂製ホルダー24は、金属製ホルダー23の前方側に配置され、金属製ホルダー23の小径部23bと大径部23aの過半部を収容している。本実施形態では、金属製ホルダー23はその小径部23bが樹脂製ホルダー24に圧入されることにより固定されている。樹脂製ホルダー24は、底壁24cに挿入孔24dが形成されており、その挿入孔24dに検出針21の中径部21bが嵌合している。樹脂製ホルダー24は、側壁24aの端部に厚肉のバネ受け部24bが形成されている。
 センサ本体2は、振動検出機構20を前方へ付勢するコイルバネ35を備えている。振動検出機構20は、ケーシング10の軸方向(即ち、前後方向)に変位可能にケーシング10に挿入されている。コイルバネ35は、ケーシング10の大径部11に収容され、振動検出機構20の後方に配置されている。コイルバネ35の一端は、スナップリング36に支持されている。スナップリング36は、ケーシング10の端部である大径部11の内周面に形成された溝11bに嵌め込まれており、コイルバネ35の一端を受けている。コイルバネ35の他端は、樹脂製ホルダー24のバネ受け部24bに接している。そして、コイルバネ35は、樹脂製ホルダー24(ホルダー22)を前方へ付勢することで振動検出機構20を前方へ付勢し、検出針21の先端21dをケーシング10から突出させるように構成されている。スナップリング36の詳細な構成については後述する。
 温度検出機構40は、接触板41(伝熱板)と、保持部材42とを備え、ケーシング10に収容されて測定対象物の温度を検出(測定)するものである。接触板41は、略環状の板部材である。保持部材42は、検出針21の小径部21cと接触板41を保持するものである。保持部材42は、略円筒状に形成され、ケーシング10の小径部13の先端側に収容(挿入)されている。接触板41は、保持部材42の先端に保持されている。
 保持部材42には、それぞれ軸方向に延びる、1つの検出針用孔43と、2つの熱電対線用孔44,45とが形成されている。検出針用孔43は、保持部材42の中央に形成された貫通孔であり、検出針21の小径部21cが挿入されている。2つの熱電対線用孔44,45は、2本の熱電対線(図示省略)が挿通されている。この2本の熱電対線は、後述する信号線57であり、一端が接触板41に接続され、他端が接続管4を通って通信機3に接続されている。また、ケーシング10内には保持部材42をケーシング10の先端側へ付勢するコイルバネ46が設けられている。
 上述したセンサ本体2では、検出針21の先端21dを測定対象物に押し当てて検出針21を押し込むことによって、測定対象物の機械的振動が検出針21に伝わり、圧力変動として圧電素子25,26に作用する。これに応じて圧電素子25,26に電圧変動が生じ、この電圧変動に関する信号が電極板27,28から信号線を介して通信機3に送られて測定対象物の振動が検出(測定)される。また、センサ本体2では、検出針21が押し込まれることによって接触板41が測定対象物に接する。そうすると、測定対象物の熱が接触板41に伝わり、2本の熱電対線において電位差が生じる。そして、この電位差に関する信号が通信機3に送られて測定対象物の温度が検出(測定)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、通信機3から別の受信部(図示省略)へ無線送信される。
 〈接続管の構成〉
 図3に示すように、接続管4は、本体管50と、2つの挿入部材53,54と、複数(本実施形態では、4本)のチューブ55とを備えており、センサ本体2を通信機3と接続させるものである。接続管4は、いわゆるフレキシブル管を構成している。
 本体管50は、内部に4本の信号線56,57が挿通されており、接続管4の本体を構成している。なお、4本の信号線56,57のうち、2本の信号線56は振動検出機構20の電極板25,26に接続され、2本の信号線57(熱電対線)は温度検出機構40の接触板41に接続されている。本体管50は、金属製(例えば、ステンレス製)の管である。本体管50は、両端部(即ち、センサ本体2および通信機3との連結部)が直線部52となっており、それ以外は波形部51となっている。波形部51は、管壁が波形状に形成され、可撓性を有する部分である。
 2つの挿入部材53,54は、本体管50の両端部(即ち、直線部52)に嵌め込まれて、本体管50の端部を補強する部材であり、接続管4の端部を構成している。なお、挿入部材53,54は例えば樹脂製である。
 具体的に、本体管50の下端(図3において右側端)に嵌め込まれる挿入部材が下側挿入部材53であり、本体管50の上端(図3において左側端)に嵌め込まれる挿入部材が上側挿入部材54である。図5にも示すように、下側挿入部材53および上側挿入部材54は、互いに基本構成は同じであり、基部53a,54aおよびフランジ53b,54bを有している。基部53a,54aは略円柱状に形成されており、フランジ53b,54bは基部53a,54aにおける軸方向の略中央に形成されている。基部53a,54aの一端は、本体管50の端部に嵌め込まれる(挿入される)内方部53d,54dとなっている。この内方部53d,54dは、本体管50の端部の内径とほぼ同じ外径を有している。
 一方、基部53a,54aの他端(即ち、本体管50に挿入される側と反対側の端部)は、外方部53c,54cとなっている。下側挿入部材53の外方部53cはケーシング10の端部である大径部11に挿入され、上側挿入部材54の外方部54cは通信機3に挿入される。また、基部53a,54aには、それぞれ軸方向に貫通する4つの挿通孔53e,54eが形成されている。4つの挿通孔53e,54eには、それぞれ信号線56,57が1本ずつ挿通される。
 4本のチューブ55は、可撓性を有する樹脂製の管状部材である。4本のチューブ55は、本体管50に内挿(挿入)されており、両端が挿入部材53,54の基部53a,54aに固定されている。具体的に、各チューブ55は、下端が下側挿入部材53における基部53aの挿通孔53eに挿入され、上端が上側挿入部材54における基部54aの挿通孔54eに挿入されている。各チューブ55には、信号線56,57が1本ずつ挿通されている。つまり、チューブ55は、本体管50内において信号線56,57を配線するためのガイド部材を構成している。
 〈ユニオンナットの構成〉
 ユニオンナット5,6は、何れも同様の構成であるため、ここでは、ユニオンナット5について説明する。図3に示すように、ユニオンナット5は、略円筒状の部材であり、上端部には内方へ突出するフック状の掛かり部5aが形成され、下端部の内周面には雌ねじ部5bが形成されている。ユニオンナット5は、下側挿入部材53の外周に回転自在に取り付けられている。ユニオンナット5は、掛かり部5aが下側挿入部材53のフランジ53bに本体管50の端部を介して掛かっている。そして、ユニオンナット5は、雌ねじ部5bがケーシング10における大径部11の外周面に形成された雄ねじ部11aと螺合することにより、掛かり部5aが本体管50の端部および下側挿入部材53のフランジ53bをケーシング10の大径部11に押し付ける(接触させる)。こうして、センサ本体2と接続管4とが連結される。なお、ユニオンナット6は、上側挿入部材54の外周に回転自在に取り付けられており、通信機3と螺合することにより、通信機3と接続管4とを連結させる。
 〈スナップリングおよび下側挿入部材の詳細な構成〉
 図4および図6に示すように、センサ本体2のスナップリング36は、基部36aと制止部36bとを有している。基部36aは、ケーシング10における大径部11の内周面の周方向に延びる円弧状に形成されている。制止部36bは、基部36aの内方へ延びて形成され、下側挿入部材53に接して下側挿入部材53のその軸回りの回転動作を制止する部分である。具体的に、スナップリング36の基部36aは、環状の一部が切除されたC型に形成されている。スナップリング36の制止部36bは、基部36aの一端が内方へ折り曲げられて成っている。
 下側挿入部材53の外方部53cは、ケーシング10の大径部11においてスナップリング36の位置まで挿入されている(図3参照)。また、下側挿入部材53の外方部53cは、外径がスナップリング36の基部36aの内径よりも小さい。そして、図5(C)および図6に示すように、下側挿入部材53の外方部53cには、被制止部53gが形成されている。被制止部53gは、外方部53cの外周面53fにおいて凹状に形成されている。具体的に、被制止部53gは、外方部53cの外周面53fにおいて内方へ凹む円弧状に形成されており、外方部53cの周方向において複数(本実施形態では、12個)形成されている。
 図6に示すように、スナップリング36の制止部36bは、下側挿入部材53の被制止部53gに入り該被制止部53gに接することにより、下側挿入部材53の回転を制止(阻止)するように構成されている。つまり、ユニオンナット5をセンサ本体2のケーシング10に締結する際、ユニオンナット5の回転力が掛かり部5aを通じて下側挿入部材53に作用しても、下側挿入部材53の回転(供回り)がスナップリング36の制止部36bによって制止される。さらに、スナップリング36の制止部36bは、基部36aの径方向からユニオンナット5の締結時の回転方向(図6に太線の矢印で示す方向)と逆方向となる側へ傾いて延びている。そのため、下側挿入部材53の供回り(回転)が確実に制止される。
 以上のように、上記実施形態のセンサ装置1では、スナップリング36が、基部36aの内方へ延びて下側挿入部材53に接し、その下側挿入部材53の回転動作を制止する制止部36bを有するようにした。これにより、ユニオンナット5をセンサ本体2のケーシング10に締結する際、ユニオンナット5の回転力が下側挿入部材53に作用しても、下側挿入部材53が回転するのを防止することができる。したがって、ユニオンナット5の締結による下側挿入部材53の供回りを防止することができる。よって、下側挿入部材53の供回りによって起こる信号線56,57の捩れを防止することができる。
 また、センサ本体2に元々設けられているスナップリング36を利用して、下側挿入部材53の回転動作を制止するようにしたため、制止用の部材を別途設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。
 また、上記実施形態のスナップリング36では、基部36aの一端を内方へ折り曲げることにより制止部36bを形成するようにしたため、簡易な構成で下側挿入部材53の回転動作を制止することができる。
 また、上記実施形態では、下側挿入部材53の外方部53cの外周面53fにおいてスナップリング36の制止部36bが入る凹状の被制止部53gを設けるようにした。これにより、スナップリング36の制止部36bが下側挿入部材53から離れてしまうことを防止できるので、確実に下側挿入部材53の回転動作を制止部36bによって制止することができる。
 また、上記実施形態のスナップリング36では、制止部36bを、基部36aの径方向からユニオンナット5の締結時の回転方向と逆方向となる側へ傾いて延びるように形成した。これにより、下側挿入部材53の回転動作に対し確実に対抗することができるので、確実に下側挿入部材53の供回りを防止することができる。
 また、上記実施形態の下側挿入部材53では、外方部53cの周方向において被制止部53gを複数設けるようにしたため、スナップリング36の制止部36bと下側挿入部材53の被制止部53gとの位置決めを容易に行うことができる。
 なお、上記実施形態のスナップリング36では、基部36aの一端を内方へ折り曲げて制止部36bを形成するようにしたが、本願に開示の技術はこれに限らず、例えば、基部の途中の部分を内方へ膨出させて(折り曲げて)制止部を形成するようにしてもよい。
 また、上記実施形態の下側挿入部材53において、被制止部53gの形状は円弧状以外の凹部(例えば、矩形の凹部)であってもよいし、被制止部53gの数は1つでもよいし上述した数以外の複数であってもよい。
 また、上記実施形態では、センサ本体2が振動および温度の一方のみを検出するものであってもよいし、他の物理量を検出するものであってもよい。
 本願に開示の技術は、測定対象物に固定して測定対象物の物理量を検出するセンサ装置について有用である。
1    センサ装置
2    センサ本体
3    通信機(外部機器)
4    接続管
5    ユニオンナット
10   ケーシング
20   振動検出機構(検出機構)
36   スナップリング
36a  基部
36b  制止部
40   温度検出機構(検出機構)
50   本体管
53   下側挿入部材(挿入部材)
53c  外方部(端部)
53f  外周面
53g  被制止部
56,57  信号線
 

Claims (5)

  1.  測定対象物の物理量を検出する検出機構が収容された円筒状のケーシングと、上記検出機構に接続される信号線と、上記ケーシングの端部の内周面に設けられ、上記検出機構を支持するスナップリングとを有するセンサ本体と、
     内部に上記信号線が挿通される本体管と、一端が上記本体管の端部に挿入され且つ上記信号線の挿通孔が形成された略円柱状の挿入部材とを有し、上記センサ本体を外部機器と接続させる接続管と、
     上記挿入部材の外周に回転自在に取り付けられ、上記ケーシングの上記端部の外周面と螺合することにより、上記センサ本体と上記接続管とを連結するユニオンナットとを備え、
     上記スナップリングは、上記内周面の周方向に延びる基部と、該基部の内方へ延びて形成され、上記挿入部材に接して該挿入部材のその軸回りの回転動作を制止する制止部とを有している
    ことを特徴とするセンサ装置。
  2.  請求項1に記載のセンサ装置において、
     上記スナップリングの上記基部は、環状の一部が切除されたC型に形成され、
     上記スナップリングの上記制止部は、上記基部の一端が内方へ折り曲げられてなる
    ことを特徴とするセンサ装置。
  3.  請求項1または2に記載のセンサ装置において、
     上記挿入部材は、上記本体管に挿入される側と反対側の端部が上記ケーシングの上記端部に挿入されており、上記反対側の端部の外周面に凹状に形成され、上記制止部が入る被制止部を有している
    ことを特徴とするセンサ装置。
  4.  請求項3に記載のセンサ装置において、
     上記スナップリングの上記制止部は、上記基部の径方向から上記ユニオンナットの締結時の回転方向と逆方向となる側へ傾いて延びている
    ことを特徴とするセンサ装置。
  5.  請求項3に記載のセンサ装置において、
     上記挿入部材の上記被制止部は、上記反対側の端部の周方向において複数形成されている
    ことを特徴とするセンサ装置。
     
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