JP2015158480A - センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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を提供する。【解決手段】ガスの流入端から上流方向に延びるガス通路１３が内部に形成された本体１０と、ガス通路１３に連通して本体１０に設けられ、ガス通路１３内のガス圧を検出する圧力センサ３０と、ガス通路１３に内挿されたシース管２１を有する温度センサ２０と、を備えたセンサ装置１であって、シース管２１は、ガスの温度を検出する感温部を有するとともに、感温部の近傍の外周面においてフィン部材５１を有し、フィン部材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から離間する離間面を有するフィン５１１を複数備える。【選択図】図１

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、例えば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。）。このセンサ装置によれば、検出対象であるガスの圧力と温度と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フィン部材を有し、上記フィン部材は、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離間面を有するフィンを複数備える。

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フィン部材を有し、フィン部材が、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離間面を有するフィンを複数備えているため、シース管の外周面を上から下に伝うドレンを、フィンの離間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。 本願の第２変形例のセンサ装置の要部を下側から視て示す平面図である。

以下、本願に開示する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フィン部材５１が取り付けられている。つまり、フィン部材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、フィン部材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に取り付けたフィン部材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、フィン部材５１は断面図として示していない。図３に示すように、フィン部材５１は、底辺５１ａ、高さ５１ｂ、斜辺５１ｃの略直角三角形状で、厚みｔの薄板状のフィン５１１を複数備える。すなわち、フィン５１１の厚みｔなる斜辺５１ｃの部分が、ガス通路１３の縦通路１４の上流方向から下流方向に向かうにつれてシース管２１から離間する離間面に該当する。なお、フィン部材５１は、耐熱性等の観点から、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製又はスーパーエンジニアリング・プラスチック製の平板プレートで形成されている。

フィン部材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、長さ方向に沿って取り付けられている。図３では、３枚のフィン５１を示すが、具体的には、図４に示すように、フィン５１は、シース管外周面２１ｂに周方向に９０度間隔（シース管２１断面の十文字方向）で合計４枚取り付けられている。図３に示すように、フィン部材５１は、フィン５１１の高さ５１ｂ側の面の上端および下端が、上側取付リング５１２ｕ及び下側取付リング５１２ｄにそれぞれ溶接等により接合されている。また、上記の上側取付リング５１２ｕ及び下側取付リング５１２ｄは、シース管２１
に溶接等により取り付けられている。

フィン５１１の底辺５１ａの長さは、シース管外周面２１ｂと縦通路内壁面１４ａとの距離Ｄと略同等である。フィン５１１の底辺５１ａの先端５１ｄは、縦通路内壁面１４ａに当接して取り付けられ、シース管２１にフィン部材５１を固定する固定部材を構成している。また、フィン５１１の底辺５１ａ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、フィン部材５１がガス通路１３の外側へ落下することを防止している。

次に、本実施形態におけるフィン５１１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よりも上流側に複数枚（上記実施形態では４枚）のフィン５１１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、フィン５１１の斜辺５１ｃ（離間面）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、フィン５１１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、フィン５１１の底辺５１ａの長さを、シース管外周面２１ｂと縦通路内壁面１４ａとの距離Ｄ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、フィン５１１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、上記実施形態ではフィン５１１を４枚取り付けているが、フィン５１１の枚数に特に限定はなく、５枚以上、もしくは３枚以下であってもよい。また、フィン５１１の形状も三角形状に限定されるものではなく、フィン５１１の厚みｔも、上記実施形態に示した薄板状のものに限定されるものではない。

また、上記実施形態ではフィン５１１の底辺５１ａの長さを、シース管外周面２１ｂと縦通路内壁面１４ａとの距離Ｄと略同等にしたが、底辺５１ａの長さは特に限定はない。

図５は、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。図３においては取付リング１４ｂを用いてフィン部材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にフィン５１１の底辺５１ａの先端５１ｄを嵌めこむ構成としてもよい。これにより、フィン部材５１１がガス通路１３の外側へ落下することを防止できる。

図６は、本願の第２変形例のセンサ装置の要部を下側から視て示す平面図である。図３及び図４においては、フィン部材５１の各フィン５１１の間に空間（Ｓ）が存在するので、フィン５１１の斜辺５１ｃ（離間面）で捕捉できなかったドレン６１が、シース管先端部２１ａに流れ落ちるおそれがある。これを防止するため、図６に示すように、各フィン５１１の間にメッシュ部材Ｍを配置してもよい。つまり、メッシュ部材Ｍが配置されたフィン部材５１は、その下流方向の端部において、ガス通路１３の長手方向と垂直なメッシュ面を有している。これにより、ドレン６１をメッシュ部材Ｍで捕捉することができ、感温部を内蔵するシース管先端部２１ａへのドレン６１の付着を確実に防止できる。なお、メッシュ部材Ｍは、各フィン５１１の底辺５１ａを覆うような形状としてもよい。また、メッシュ部材Ｍは、シース管２１断面に平行な面形状としてもよいし、シース管２１から縦通路内壁面１４ａにドレンが流れるように傾斜を設けてもよい。

本願は、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 フィン部材

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フィン部材を有し、
   上記フィン部材は、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離間面を有するフィンを複数備える、ことを特徴とするセンサ装置。
2. 上記フィン部材は、下流方向の端部において、上記ガス通路の長手方向と垂直なメッシュ面を有する、請求項１に記載のセンサ装置。

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