JP3644936B2

JP3644936B2 - 固定センサ

Info

Publication number: JP3644936B2
Application number: JP2002164052A
Authority: JP
Inventors: 健一中根
Original assignee: Oval Corp
Current assignee: Oval Corp
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2022-06-05
Also published as: JP2004012220A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、棒状センサを備えた固定センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
様々な計測機器において、被計測物の物理情報を得るためにセンサが用いられている。センサは計測機器内での位置を固定しておくことで、より精確な計測が可能となるものが多い。センサの感部は棒状や板状など様々な形状をもつものがあるが、その形状に合わせた取付器具や取付方法が適用される。その中で、棒状センサ（パイプ状センサも含む）は、感部の位置を固定した取り付けが必要である。
【０００３】
図５は、従来技術による棒状センサの取付方法を説明するための図である。ここでは、流管２０内の流路２０′を流動する流体の温度測定を棒状の温度センサ１２₁，１２₂で行うための取り付け方法を説明する。まず、流管２０にセンサ１２₁，１２₂の断面に合った孔を形成し、さらに流管２０の外周側にセンサ接着用の溝３０₁，３０₂を形成する。孔にセンサ１２₁，１２₂をそれぞれ差し込み、センサ１２₁，１２₂を固定部材で仮固定して、夫々の溝３０₁，３０₂に接着剤（モールド材）３１₁，３１₂を流し込みモールドする。接着剤が乾いたところで固定部材を外してセンサ１２₁，１２₂の取り付けが完了する。なお、この従来例では流管２０に直接センサ１２₁，１２₂を埋め込んだ形態を採用しているが、センサ１２₁，１２₂を筐体（センサホルダ）に埋め込んで同じ方法で固定し、それを接着剤やボルトなどで流管２０の所定の位置（センサ１２₁，１２₂用の孔のある位置）に固定するような形態を採用してもよい。
【０００４】
しかしながら、接着剤でモールドしているので、接着剤が完全に乾くまで次の作業に移れないことや、センサの交換ができない等の問題がある。また、接着剤が固まるまで、治具でセンサの位置決めをする必要がある。また、流管２０，センサホルダなどの本体とセンサの隙間（図中、３２で示す）から接着剤がはみ出る可能性が高い。さらに、センサを固定するセンサホルダが接着剤の付きにくい材質の場合は、この方法は使用できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のごとき実状に鑑みてなされたものであり、棒状センサを取り付ける際に、作業が容易で、作業時間の短縮ができ、棒状センサの位置合わせも簡単で棒状センサの交換も可能な、棒状センサを備えた固定センサを提供することをその目的とする。
【０００６】
また、本発明は、棒状センサを取り付ける際に、作業が容易で、作業時間の短縮ができ、棒状センサの位置合わせも簡単で、強靭に固定することが可能な、棒状センサを備えた固定センサを提供することを他の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の技術手段は、棒状センサをセンサホルダに取り付け固定した固定センサであって、前記センサホルダは、棒状センサの取り付け位置に形成した、円柱状のネジ穴をもつ凹部と、該凹部の中心部を貫通するよう該凹部と中心を同じくして形成した、前記棒状センサの断面に合う貫通孔とを有し、当該固定センサは、棒状センサの断面に合う内周径をもつＯリングと、前記棒状センサの断面に合う貫通孔をもち該Ｏリングを押さえるためのＯリング押えと、前記センサホルダに形成されたネジ穴に螺着することで、前記Ｏリング押えを前記センサホルダの凹部の底部側へ押さえるためのネジ部材であって、前記棒状センサを通す貫通孔を有するネジ部材とを備え、前記Ｏリング押えは、前記Ｏリングの外周径に合い、該Ｏリングの断面径より小さい高さをもつ円柱状の凹部をもち、当該固定センサは、前記Ｏリングに前記棒状センサを嵌通して該棒状センサの所定の高さに該Ｏリングを配設し、前記Ｏリング押えに前記棒状センサを通して該Ｏリング押えを該Ｏリングの上に配設し、該Ｏリング及びＯリング押えが配設された前記棒状センサの感部側を前記センサホルダの貫通孔に通し、且つ該棒状センサの上部を前記ネジ部材の貫通孔に通した状態で、該ネジ部材を前記ネジ穴に螺着することで、前記Ｏリング押えを介して前記Ｏリングを前記センサホルダの凹部の底面に押し付けることを特徴としたものである。
【０００９】
第２の技術手段は、棒状センサをセンサホルダに取り付け固定した固定センサであって、前記センサホルダは、棒状センサの取り付け位置に形成した、円柱状のネジ穴をもつ凹部と、該凹部の中心部を貫通するよう該凹部と中心を同じくして形成した、前記棒状センサの断面に合う貫通孔とを有し、当該固定センサは、棒状センサの断面に合う内周径をもつＯリングと、前記棒状センサの断面に合う貫通孔をもち該Ｏリングを押さえるためのＯリング押えと、前記センサホルダに形成されたネジ穴に螺着することで、前記Ｏリング押えを前記センサホルダの凹部の底部側へ押さえるためのネジ部材であって、前記棒状センサを通す貫通孔を有するネジ部材とを備え、前記ネジ部材の貫通孔は多角レンチを係合するための多角断面をもち、該多角レンチは前記棒状センサが収納可能な溝を断面形状としてもち、当該固定センサは、前記Ｏリングに前記棒状センサを嵌通して該棒状センサの所定の高さに該Ｏリングを配設し、前記Ｏリング押えに前記棒状センサを通して該Ｏリング押えを該Ｏリングの上に配設し、該Ｏリング及びＯリング押えが配設された前記棒状センサの感部側を前記センサホルダの貫通孔に通し、且つ該棒状センサの上部を前記ネジ部材の貫通孔に通した状態で、該ネジ部材を前記ネジ穴に螺着することで、前記Ｏリング押えを介して前記Ｏリングを前記センサホルダの凹部の底面に押し付けることを特徴としたものである。
【００１０】
第３の技術手段は、第１又は２の技術手段において、前記ネジ部材の貫通孔、又は該貫通孔及び前記センサホルダの凹部を、モールド材で封止することを特徴としたものである。
【００１１】
第４の技術手段は、第１乃至第３のいずれか１の技術手段において、前記センサホルダは、被測定物の入った筐体の一部であることを特徴としたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る固定センサの構成例を示す図で、図１（Ａ）は固定センサの鉛直方向の断面図を、図１（Ｂ）は固定センサを上側からみた図で、図１中、１０は固定センサを示している。なお、ここでは鉛直方向を棒状センサの長手方向として、また、棒状センサの感部側を下方向として説明する。
本実施形態に係る固定センサ１０は、測定針としての棒状センサ（パイプ状のセンサも含む）１２₁，１２₂をセンサホルダ（取付筐体）１１に交換可能に取り付け固定したものである。なお、本構成例では棒状センサを２本配設する例を示しているがその本数に制限がないことは言及するまでもない。また、センサホルダ１１は、被測定物の入った筐体の一部であってもよいし、筐体そのものであってもよい。
【００１４】
センサホルダ１１は、棒状センサ１２₁，１２₂（しばしば１２₁のみで説明する）の取り付け位置に形成した、円柱状のネジ穴をもつ凹部１３と、棒状センサ１２₁の断面に合う貫通孔１４とを有するものとする。貫通孔１４は、凹部１３の中心部を貫通するよう凹部１３と中心を同じくして形成した孔である。
【００１５】
固定センサ１０は、Ｏリング１５、Ｏリング押え１６、及びネジ部材１７を備え、それらにより棒状センサ１２₁をセンサホルダ１１に取り付けたものである。
図２は、図１の固定センサにおける構成要素の一部の例を示す図で、図２（Ａ）はＯリング押えの鉛直方向の断面図を、図２（Ｂ）はＯリング押えを下側からみた図を、図２（Ｃ）はＯリングを上側或いは下側から見た図を、夫々示している。
【００１６】
Ｏリング１５は、棒状センサ１２₁の断面（１２₂の場合はその断面、以下同）に合う内周径Ｒ′₂をもつ、合成ゴムや合成樹脂などでつくられた断面が円形のリングである。Ｏリング押え１６は、棒状センサ１２₁の断面に合う貫通孔１６ａ（孔径Ｒ₂）をもち、Ｏリング１５を押さえるためのものであり、その材質は樹脂でも金属でも何でもよい。図２では、Ｏリング押え１６として、Ｏリング１５の外周径Ｒ′₃に合い、Ｏリング１５の断面径（Ｒ′₃−Ｒ′₂）より小さい高さをもつ円柱状の凹部１６ｂ（穴径Ｒ₃）をもつ円柱（径Ｒ₁）を例示しているが、これに限らず、Ｏリング押え１６の水平方向断面は凹部１３の水平方向断面より小さければよい。また、凹部１６ｂはＯリング押え１６の底部に形成された、Ｏリングと係合するためのＯリング溝ともいえる。
【００１７】
ネジ部材１７は、センサホルダ１１に形成されたネジ穴に螺着することで、Ｏリング押え１６を凹部１３の底部側へ押さえるための部材であって、棒状センサ１２₁を通す貫通孔１８を有するものとする。この貫通孔１８はＯリング押え１６を底部側へ押さえるため、Ｏリング押え１６より小さな断面をもつことになる。
【００１８】
図３は、図１の固定センサにおけるネジ部材を締めるための角レンチの一例を示す図で、図３（Ａ）はその概観図を、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ方向からみた断面図を夫々示している。
貫通孔１８は、さらに角レンチなどの工具が入る必要が有り、その一形態として多角レンチを係合するための多角断面をもつものが挙げられる（図１（Ｂ）参照）。ここでは、ネジ部材１７として、貫通タイプのスクリュープラグとして市販されているものが例示するが、工具を特殊なものにすることにより様々な形状のネジ部材１７が採用可能である。この形態では、多角レンチ１７ａが棒状センサ１２₁が収納可能なＵ字形の溝（幅をＬ₁として図示）を断面形状としてもつ必要がある。
【００１９】
上述のごとき構成をもつ固定センサ１０を製造する方法（棒状センサ固定方法）としては、Ｏリング１５に棒状センサ１２₁を嵌通して、棒状センサ１２₁の所定の高さにＯリング１５を配設する。そして、Ｏリング押え１６に棒状センサ１２₁を通し、Ｏリング押え１６をＯリング１５の上に配設する。この状態で棒状センサ１２₁の下側（感部側）をセンサホルダ１１の貫通孔１４に通し、且つ棒状センサ１２₁の上部（感部逆側）をネジ部材１７の貫通孔１８に通す。ネジ部材１７はＯリング押え１６の上になる。この状態で、ネジ部材１７を凹部１３のネジ穴に螺着することで、Ｏリング押え１６を介してＯリング１５をセンサホルダ１１の凹部１３の底面に押し付け、Ｏリング１５がつぶれることになる。なお、Ｏリング１５にシリコンオイルなどを塗布して密閉性を良くしてもよいが、滑って棒状センサ位置がずれないように工夫して塗布する必要がある。また、螺着に際し、図３で示すような多角レンチを先端とするトルクレンチでトルクを決めて締めるようにするとよい。
【００２０】
このＯリング１５の押し付けにより、センサホルダ１１に棒状センサ１２₁を、樹脂でモールドしなくても固定して取り付けることが可能となる。また、この取り付け作業は非常に容易であり、従来技術による接着剤でのモールドと異なり、センサ組付け後すぐに次の作業に入れるため、作業時間を短縮できる。また、棒状センサの位置合わせ（調整）も棒状センサ１２₁に対するＯリング１５の位置を定めることで簡単にできる（Ｏリングの内周径を棒状センサの外径に合わせることで滑らない）。さらに、モールドしないため検査でセンサの不良が発見された場合などに棒状センサ１２₁の交換が可能となる。さらに、棒状センサ１２₁と貫通孔１４に僅かな隙間があっても、センサ感部とセンサ上部（演算側）との間で隔離ができ、特に被計測物が流体である場合に有効である。
【００２１】
また、本発明の他の実施形態として、ネジ部材１７の貫通孔１８（又は貫通孔１８及びセンサホルダ１１の凹部１３）をモールド材で封止するようにしてもよい。貫通孔１８の上部を残してモールドすることで棒状センサ１２₁の取り外しは依然として可能である。その他の場合も棒状センサ１２₁の交換（センサホルダ１１からの取り外し）は容易ではないが、棒状センサ１２₁をさらに強靭に固定することが可能となる。
【００２２】
図４は、本発明の一実施形態に係る固定センサを備えた流量計の構成例を示す図で、図４（Ａ）はその鉛直方向の断面図を、図４（Ｂ）はその水平方向の一部断面図を夫々示している。ここでは、図１で示す固定センサ１０（の貫通孔１８）にモールド材を充填した形態の検出センサを、熱式質量流量計１のセンサとして採用した構成例を示している。固定センサ１０は、その隅に設けられたネジ穴を利用して流量計本体、ここでは流管２０にビスやネジ１９などで固定されており、流路２０′に対しても棒状センサ１２₁，１２₂が固定されることになる。なお、ここで説明する熱式質量流量計は漏れ検出器としての使用も可能である。
【００２３】
本構成例の流量計は、上述した各実施形態の固定センサ１０により流路２０′と変換器ケース２７は遮断され、流路２０′内が加圧されても流路２０′内の流体が変換器ケース（流量演算部であり変換器内部を指す）２７内に漏れることを防止した流量計である。なお図４においては、流量計の例として熱式質量流量計１を挙げて説明するが、その他の種類の流量計においても適用可能であること、さらには他の計測機器に適用可能であることは言及するまでもない。
【００２４】
本構成例に係る熱式質量流量計１は、流管２０の流路２０′中に配設された棒状の感温センサ（温度センサ）１２₂と、その下流側に配設された棒状の加熱感温センサ１２₁とを有する流量計測部をもつ。また、この流量計測部の上流側（矢視の方向を流れ方向とする）に、流管２０にその内径を同じくして管壁が一体になるように埋め込まれた流管２２に挟まれて接合された、多孔２３ａをもつ整流器２３を備えるものとする。流管２１において矢視の方向から流れ込み、整流器２３及びメッシュ状のフィルタ２４により整えられた流れを、センサ１２₁，１２₂で計測し、質量流量を演算することが可能となる。
【００２５】
加熱感温センサ１２₁は温度センサと加熱センサの機能を備えており、感温センサ１２₂で検出された温度に基づいて流量計測を行う。すなわち熱式質量流量計１の流量計測部では、感温センサ１２₂と加熱感温センサ１２₁との温度差を一定（例えば＋３０℃）になるように、加熱感温センサ１２₁を加熱する（電流を流す）ことで質量流量を計測する。被測定流体が流れたとき、加熱感温センサ１２₁は冷やされるので、感温センサ１２₂との温度差を一定に制御するために、さらに電流を流すが、この時に加熱感温センサ１２₁に流れる電流が質量流量に比例することを利用して、質量流量が検出される。なお、図中、２８は流量演算部２７で演算した質量流量を表示する表示装置（各種測定モードなどを設定する機能を備えてもよい）を、２９は電源やその他演算係数などを供給するためのケーブル接続部を、夫々示している。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、センサホルダに棒状センサを取り付ける際に作業が容易で、作業時間の短縮ができ、棒状センサの位置合わせも簡単で棒状センサの交換も可能となる。また、この固定センサは、Ｏリング、スクリュープラグの貫通タイプなどの市販品とＯリング押えなどの加工品のみで、棒状センサを筐体に組付けることが可能であり、低コストで済む。
【００２７】
また、本発明によれば、センサホルダに棒状センサを取り付ける際に、作業が容易で、作業時間の短縮ができ、棒状センサの位置合わせも簡単で、強靭に固定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る固定センサの構成例を示す図である。
【図２】図１の固定センサにおける構成要素の一部の例を示す図である。
【図３】図１の固定センサにおけるネジ部材を締めるための角レンチの一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る固定センサを備えた流量計の構成例を示す図である。
【図５】従来技術による棒状センサの取付方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１…熱式質量流量計、１０…固定センサ、１１…センサホルダ、１２₁，１２₂…棒状センサ、１３…センサホルダの凹部、１４…センサホルダの貫通孔、１５…Ｏリング、１６…Ｏリング押え、１６ａ…Ｏリング押えの貫通孔、１６ｂ…Ｏリング押えの凹部、１７…ネジ部材、１７ａ…多角レンチ、１８…ネジ部材の貫通孔、１９…ビス（ネジ）、２０，２２…流管、２０′…流路、２３…整流器、２３ａ…多孔、２４…フィルタ、２７…流量演算部（変換器ケース）、２８…表示装置、２９…ケーブル接続部、３０₁，３０₂…溝、３１₁，３１₂…接着剤。

Claims

棒状センサをセンサホルダに取り付け固定した固定センサであって、
前記センサホルダは、棒状センサの取り付け位置に形成した、円柱状のネジ穴をもつ凹部と、該凹部の中心部を貫通するよう該凹部と中心を同じくして形成した、前記棒状センサの断面に合う貫通孔とを有し、
当該固定センサは、棒状センサの断面に合う内周径をもつＯリングと、前記棒状センサの断面に合う貫通孔をもち該Ｏリングを押さえるためのＯリング押えと、前記センサホルダに形成されたネジ穴に螺着することで、前記Ｏリング押えを前記センサホルダの凹部の底部側へ押さえるためのネジ部材であって、前記棒状センサを通す貫通孔を有するネジ部材とを備え、
前記Ｏリング押えは、前記Ｏリングの外周径に合い、該Ｏリングの断面径より小さい高さをもつ円柱状の凹部をもち、
当該固定センサは、前記Ｏリングに前記棒状センサを嵌通して該棒状センサの所定の高さに該Ｏリングを配設し、前記Ｏリング押えに前記棒状センサを通して該Ｏリング押えを該Ｏリングの上に配設し、該Ｏリング及びＯリング押えが配設された前記棒状センサの感部側を前記センサホルダの貫通孔に通し、且つ該棒状センサの上部を前記ネジ部材の貫通孔に通した状態で、該ネジ部材を前記ネジ穴に螺着することで、前記Ｏリング押えを介して前記Ｏリングを前記センサホルダの凹部の底面に押し付けることを特徴とする固定センサ。
棒状センサをセンサホルダに取り付け固定した固定センサであって、
前記センサホルダは、棒状センサの取り付け位置に形成した、円柱状のネジ穴をもつ凹部と、該凹部の中心部を貫通するよう該凹部と中心を同じくして形成した、前記棒状センサの断面に合う貫通孔とを有し、
当該固定センサは、棒状センサの断面に合う内周径をもつＯリングと、前記棒状センサの断面に合う貫通孔をもち該Ｏリングを押さえるためのＯリング押えと、前記センサホルダに形成されたネジ穴に螺着することで、前記Ｏリング押えを前記センサホルダの凹部の底部側へ押さえるためのネジ部材であって、前記棒状センサを通す貫通孔を有するネジ部材とを備え、
前記ネジ部材の貫通孔は多角レンチを係合するための多角断面をもち、該多角レンチは前記棒状センサが収納可能な溝を断面形状としてもち、
当該固定センサは、前記Ｏリングに前記棒状センサを嵌通して該棒状センサの所定の高さに該Ｏリングを配設し、前記Ｏリング押えに前記棒状センサを通して該Ｏリング押えを該Ｏリングの上に配設し、該Ｏリング及びＯリング押えが配設された前記棒状センサの感部側を前記センサホルダの貫通孔に通し、且つ該棒状センサの上部を前記ネジ部材の貫通孔に通した状態で、該ネジ部材を前記ネジ穴に螺着することで、前記Ｏリング押えを介して前記Ｏリングを前記センサホルダの凹部の底面に押し付けることを特徴とする固定センサ。
前記ネジ部材の貫通孔、又は該貫通孔及び前記センサホルダの凹部を、モールド材で封止することを特徴とする請求項１又は２記載の固定センサ。
前記センサホルダは、被測定物の入った筐体の一部であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１記載の固定センサ。