特許 7319692 計測装置およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-25

(45)【発行日】2023-08-02

(54)【発明の名称】計測装置およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01H 1/12 20060101AFI20230726BHJP

   G01K 1/143 20210101ALI20230726BHJP

   G01K 7/02 20210101ALI20230726BHJP

【ＦＩ】

G01H1/12

G01K1/143

G01K7/02 Q

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021018322

(22)【出願日】2021-02-08

(65)【公開番号】P2022121141

(43)【公開日】2022-08-19

【審査請求日】2022-02-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000137889

【氏名又は名称】株式会社ミヤワキ

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100176304

【弁理士】

【氏名又は名称】福成 勉

(72)【発明者】

【氏名】吉川 成雄

【審査官】奥野 尭也

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－２２７７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０３２３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０１－０６７５３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６１－０１９７３１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭５９－１２０９２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｈ １７／００

Ｇ０１Ｈ １／００－ １／１６

Ｇ０１Ｈ １１／０８

Ｇ０１Ｍ ９９／００

Ｇ０１Ｋ １／００－１９／００

Ｆ１６Ｔ １／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状の探触筒と、前記探触筒の一端が固定される台座部と、前記台座部における前記探触筒が固定される側とは反対側に固定される振動センサとを有し、前記探触筒の他端が計測対象物に当接される振動プローブと、
前記探触筒に対して非接触状態で当該探触筒の筒内に配置されるとともに、前記探触筒の筒軸方向に沿って延びる筒状のハウジングと、前記ハウジングにおける一端側の開口に対して出没可能な状態で配された接触板と、前記ハウジング内に配策され、前記接触板に接合された２本の熱電対素線とを有し、前記接触板が前記計測対象物に当接される温度プローブと、
を備え、
前記探触筒、前記台座部、および前記ハウジングは、それぞれが一体の部材で構成されており、
前記ハウジングは、締り嵌めまたは溶接により前記台座部に対して密着した状態で固定されており、
前記台座部と前記ハウジングとの固定部分において、前記台座部は柱状の凸部を有し、
前記ハウジングにおける前記接触板が出没可能となっている開口とは反対側の開口に対しては、前記凸部が圧入されてなり、
前記ハウジングと前記台座部とは、前記反対側の開口に対する前記凸部の圧入により、前記凸部の外周面と前記ハウジングの内周面とが密着した状態で締り嵌めされている、
計測装置。

【請求項2】

請求項１に記載の計測装置において、
前記台座部における前記凸部は、前記ハウジングの筒内への圧入方向における先端部分に、前記振動センサが固定される側から当該振動センサが固定される側とは反対側へと行くのに従って縮径するように形成された台錐形状の凸部先端部を有する、
計測装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の計測装置において、
前記ハウジングは、外周面の横断面形状が円形に形成され、
前記台座部における前記凸部は、横断面形状が多角形に形成されている、
計測装置。

【請求項4】

筒状の探触筒と、前記探触筒の一端が固定される台座部と、前記台座部における前記探触筒が固定される側とは反対側に固定される振動センサとを有し、前記探触筒の他端が計測対象物に当接される振動プローブと、
前記探触筒に対して非接触状態で当該探触筒の筒内に配置されるとともに、前記探触筒の筒軸方向に沿って延びる筒状のハウジングと、前記ハウジングにおける一端側の開口に対して出没可能な状態で配された接触板と、前記ハウジング内に配策され、前記接触板に接合された２本の熱電対素線とを有し、前記接触板が前記計測対象物に当接される温度プローブと、
を備える計測装置の製造方法であって、
前記探触筒、前記台座部、および前記ハウジングとして、それぞれが一体の部材を用い、
締り嵌めまたは溶接により、前記ハウジングを前記台座部に対して密着した状態で固定する固定ステップと、
前記ハウジングとの固定前の状態で、柱状であって、横断面形状が多角形の凸部を有する前記台座部を準備する台座部準備ステップと、
前記台座部との固定前の状態で、前記横断面における前記凸部の外接円に対して内径が小径に形成された円環状の横断面形状を有する前記ハウジングを準備するハウジング準備ステップと、
を備え、
前記固定ステップでは、前記ハウジングおよび前記台座部の前記凸部の少なくとも一方が横断面方向に弾塑性変形を伴う状態で前記凸部を前記ハウジングにおける前記接触板が出没可能な開口とは反対側の開口から圧入し、前記反対側の開口に対する前記凸部の圧入により、前記凸部の外周面と前記ハウジングの内周面とが密着した状態で前記ハウジングと前記台座部とが締り嵌めされる、
計測装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、計測装置およびその製造方法に関し、特に蒸気や復水が流れるスチームトラップ等を計測対象とする計測装置およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気が流通する配管設備から復水（ドレン）のみを排出する用途に用いられるスチームトラップが知られている。また、当該スチームトラップやその入り口部分のスチーム配管の振動の強度および表面温度を計測し、それらの相互関係から蒸気漏れの有無を診断することが行われている。このような診断には、スチームトラップ等の振動の強度を計測するための振動プローブと、スチームトラップ等の表面温度を計測するための温度センサとを備える計測装置が用いられる。

【0003】

ここで、計測装置としては、作業者が携帯する可搬タイプのものと、スチームトラップ等に振動プローブや温度センサが固定された設置タイプのものとがある。特許文献１には、可搬タイプの計測装置が開示されている。特許文献１に開示の計測装置は、計測対象物の振動の強度を計測するための振動プローブと、この振動プローブが挿通される円環状の温測板と、温測板に接合された熱電対素線対（温度センサ）とを備えている。特許文献１に開示の計測装置を用いた計測においては、振動プローブの先端と、温測板との双方を計測対象物の表面に当接させる。これにより、計測対象物の振動の強度と表面温度とを同時に計測することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－２１５２６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

スチームトラップにおける蒸気漏れの有無の診断のように、その振動の強度と表面温度との相互関係から蒸気漏れの有無を診断するような場合には、振動プローブの軸心上で計測対象物の表面温度を計測できるようにすることが、高い計測精度を実現する上で望ましい。このように振動の強度と表面温度とを略同一箇所で計測できるようにしようとする場合には、振動プローブの探触筒に対して、当該探触筒の内側に配される筒状のハウジングを備える構造の温度プローブを採用することが考えられる。そして、振動プローブにおける探触筒または探触筒と温度プローブのハウジングとを共通の台座部に固定することでプローブをユニット化してコンパクト化を図り、計測対象物の略同一箇所で振動の強度と表面温度とを計測できる。

【0006】

ところで、温度プローブのハウジングと台座部との固定方法によっては、ハウジングと台座部との間の一部に隙間があいてしまうことが考えられる。例えば、ハウジングと台座部とをビスで固定しようとする場合には、周方向の少なくとも一部で嵌め合い公差による隙間が生じることが考えられる。このように温度プローブのハウジングと台座部との間に不所望の隙間があいてしまうと、振動プローブによる振動の強度の計測にも影響を及ぼす場合がある。即ち、振動の強度を計測する上では、所定の共振周波数付近での振動を計測することが必要となるが、温度プローブのハウジングと台座部との間に不所望の隙間があいた場合には、当該隙間によって共振周波数のズレを生じ得る。このように共振周波数にズレが生じると正確な振動の強度を計測することができない。

【0007】

本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、計測対象物の表面における略同一箇所で振動の強度と表面温度とを計測可能としながら、高い精度で振動の強度を計測することが可能な計測装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係る計測装置は、振動プローブと温度プローブとを備える。前記振動プローブは、筒状の探触筒と、前記探触筒の一端が固定される台座部と、前記台座部における前記探触筒が固定される側とは反対側に固定される振動センサとを有し、前記探触筒の他端が計測対象物に当接される。前記温度プローブは、前記探触筒に対して非接触状態で当該探触筒の筒内に配置されるとともに、前記探触筒の筒軸方向に沿って延びる筒状のハウジングと、前記ハウジングの一端側の開口に対して出没可能な状態で配された接触板と、前記ハウジング内に配策され、前記接触板に接合された２本の熱電対素線とを有し、前記接触板が前記計測対象物に当接される。そして、本態様に係る計測装置において、前記探触筒、前記台座部、および前記ハウジングは、それぞれが一体の部材で構成されており、前記ハウジングは、締り嵌めまたは溶接により前記台座部に対して密着した状態で固定されており、前記台座部と前記ハウジングとの固定部分において、前記台座部は柱状の凸部を有し、前記ハウジングにおける前記接触板が出没可能となっている開口とは反対側の開口に対しては、前記凸部が圧入されてなり、前記ハウジングと前記台座部とは、前記反対側の開口に対する前記凸部の圧入により、前記凸部の外周面と前記ハウジングの内周面とが密着した状態で締り嵌めされている。

【0009】

上記態様に係る計測装置では、振動プローブの探触筒と温度プローブのハウジングとを１つの台座部に対して固定することとし、探触筒の筒内に温度プローブのハウジングを収容した構成を採用している。このため、上記態様に係る計測装置では、計測対象物の略同一箇所に対して探触筒の一端と温度プローブの接触板とを当接させることができる。よって、上記態様に係る計測装置では、高い計測精度を実現することができる。

【0010】

また、上記態様に係る計測装置では、温度プローブのハウジングを台座部に対して締り嵌めまたは溶接により固定し、ハウジングと台座部との間に隙間を生じないように密着させている。よって、上記態様に係る計測装置では、振動プローブの探触筒と温度プローブのハウジングとを１つの台座部に対して固定しながら、ハウジングと台座部とを隙間なく密着固定することで、振動プローブでの振動の強度の計測に際しての共振周波数のズレを抑制することができる。これによっても、上記態様に係る計測装置では、高い計測精度を実現することができる。

【0012】

また、上記態様に係る計測装置では、台座部が柱状の凸部を有し、当該凸部がハウジングにおける上記開口に圧入されている。これにより、ハウジングと台座部とは、凸部の外周面とハウジングの内周面とが密着した状態で締り嵌めされている。よって、上記態様に係る計測装置では、ハウジングと台座部とをビスで固定する場合に比べて、振動プローブでの振動の強度の計測に際しての共振周波数のズレを生じ難い。即ち、ハウジングと台座部とをビスで固定しようとする場合には、ハウジングの内径に対して嵌め合い公差分だけ台座部における凸部の外径を小径に形成することが必要となる。そして、ハウジングの開口から凸部を挿入し径方向外側からビスで固定しても、ハウジングの内周面と凸部の外周面との間に隙間があいてしまう。これにより、ビスで固定する方法を採用しようとすれば、振動プローブによる振動の強度の計測に際しての共振周波数のズレを生じることになる。

【0013】

これに対して、上記態様に係る計測装置では、ハウジングの開口に対して凸部を圧入している。換言すれば、ハウジングの内径に対して大きな外径を有する凸部を圧入している。これにより、ハウジングと台座部とは、ハウジングの内周面と凸部の外周面との間に隙間を生じず、締り嵌めすることができる。よって、上記態様に係る計測装置では、振動プローブによる振動の強度の計測に際しての共振周波数のズレを抑制することができる。

【0014】

上記態様に係る計測装置において、前記台座部における前記凸部は、前記ハウジングの筒内への圧入方向における先端部分に、前記振動センサが固定される側から当該振動センサが固定される側とは反対側へと行くのに従って縮径するように形成された台錐形状の凸部先端部を有していてもよい。

【0015】

上記態様に係る計測装置では、台座部における凸部の先端部分（ハウジングに圧入される側）に台錐形状の凸部先端部が設けられた構造としている。このように凸部先端部を設けることにより、ハウジングへの凸部の圧入に際して、該凸部先端部がガイドの役割を果たす。このため、ハウジングへの凸部の圧入を円滑に実行することができる。

【0016】

上記態様に係る計測装置において、前記ハウジングは、外周面の横断面形状が円形に形成され、前記台座部における前記凸部は、横断面形状が多角形に形成されていてもよい。

【0017】

上記態様に係る計測装置では、外周面の横断面形状が円形のハウジングに対して、横断面形状が多角形の凸部が締り嵌めされている。このような構造は、圧入前の状態で横断面形状が円環形のハウジングに対して、横断面形状が多角形の凸部を圧入することで形成される。よって、特殊な横断面形状を有さないハウジングを採用しても、ハウジングと台座部の凸部との締り嵌めによる固定を実現することができる。

【0018】

本発明の一態様に係る計測装置の製造方法は、振動プローブと温度プローブとを備える計測装置を製造するための方法である。前記振動プローブは、筒状の探触筒と、前記探触筒の一端が固定される台座部と、前記台座部における前記探触筒が固定される側とは反対側に固定される振動センサとを有し、前記探触筒の他端が計測対象物に当接される。前記温度プローブは、前記探触筒に対して非接触状態で当該探触筒の筒内に配置されるとともに、前記探触筒の筒軸方向に沿って延びる筒状のハウジングと、前記ハウジングにおける一端側の開口に対して出没可能な状態で配された接触板と、前記ハウジング内に配策され、前記接触板に接合された２本の熱電対素線とを有し、前記接触板が前記計測対象物に当接される。本態様に係る製造方法は、前記探触筒、前記台座部、および前記ハウジングとして、それぞれが一体の部材を用い、締り嵌めまたは溶接により、前記ハウジングを前記台座部に対して密着した状態で固定する固定ステップと、前記ハウジングとの固定前の状態で、柱状であって、横断面形状が多角形の凸部を有する前記台座部を準備する台座部準備ステップと、前記台座部との固定前の状態で、前記横断面における前記凸部の外接円に対して内径が小径に形成された円環状の横断面形状を有する前記ハウジングを準備するハウジング準備ステップと、を備え、前記固定ステップでは、前記ハウジングおよび前記台座部の前記凸部の少なくとも一方が横断面方向に弾塑性変形を伴う状態で前記凸部を前記ハウジングにおける前記接触板が出没可能な開口とは反対側の開口から圧入し、前記反対側の開口に対する前記凸部の圧入により、前記凸部の外周面と前記ハウジングの内周面とが密着した状態で前記ハウジングと前記台座部とが締り嵌めされる。

【0019】

上記態様に係る製造方法では、固定ステップにおいて、振動プローブの探触筒と温度プローブのハウジングとを１つの台座部に対して固定することとし、探触筒の筒内に温度プローブのハウジングを収容した構成の計測装置を製造することができる。このため、上記態様に係る製造方法では、計測対象物の略同一箇所に対して探触筒の一端と温度プローブの接触板とを当接させることができ、高い計測精度を実現することができる計測装置の製造が可能である。

【0020】

また、上記態様に係る製造方法では、固定ステップにおいて、温度プローブのハウジングを台座部に対して締り嵌めまたは溶接により固定し、ハウジングと台座部との間に隙間を生じないように密着させている。よって、上記態様に係る製造方法では、振動プローブの探触筒と温度プローブのハウジングとが１つの台座部に対して固定され、ハウジングと台座部とを隙間なく密着固定された構造の計測装置を製造することができる。このため、上記態様に係る製造方法を用いて製造された計測装置では、振動プローブでの振動の強度の計測に際しての共振周波数のズレを抑制することができる。

【0022】

また、上記態様に係る製造方法では、台座部準備ステップで横断面形状が多角形の凸部を有する台座部を準備し、ハウジング準備ステップで内径が上記のように横断面における凸部の外接円よりも小径に形成されたハウジングを準備する。そして、上記態様に係る製造方法では、固定ステップにおいてハウジングおよび凸部の少なくとも一方が横断面方向に弾塑性変形を伴う状態で圧入され、これによりハウジングと台座部とを締り嵌めする。このような方法を採用することにより、ハウジングの内周面と凸部の外周面との間に隙間を生じないように、ハウジングと台座部とが締り嵌めされた計測装置を製造することができる。よって、上記態様に係る製造方法では、振動プローブによる振動の強度の計測に際しての共振周波数のズレが抑制可能な計測装置を製造することができる。

【発明の効果】

【0023】

上記の各態様では、計測対象物の表面における略同一箇所で振動の強度と表面温度とを計測可能としながら、高い精度で振動の強度を計測することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施形態に係る計測装置の構成を示す正面図である。

【図2】プローブの構成を示す斜視図である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面を示す断面図である。

【図4】図３のＩＶ－ＩＶ線断面を示す断面図である。

【図5】（ａ）は台座部の小径部が圧入される前の状態でのハウジングを示す断面図であり、（ｂ）は台座部の小径部および台錐部の構成を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一例であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。

【0026】

１．計測装置１の構成
本実施形態に係る計測装置１の構成について、図１を用いて説明する。

【0027】

図１に示すように、計測装置１は、扁平直方体形状を有する筐体部１０と、筐体部１０の上面１０ａからＹ方向外向き（上向き）に突出形成されたプローブ１１とを備える。なお、本実施形態に係る計測装置１は、蒸気や復水（ドレン）が流れるスチームトラップやスチーム配管等の計測対象物の状態を検出し、その結果を診断装置（図示を省略。）に無線送信するものである。そして、計測装置１は、計測対象物であるスチームトラップ等の振動の強度および表面温度を計測するための可搬タイプの装置である。

【0028】

筐体部１０は、計測時に作業者が把持する部位である。作業者は、計測時において、例えば、側面１０ｂなどを把持する。筐体部１０の前面（図１の紙面手前側の面）には、上面１０ａに近い部分に表示部１２が設けられ、表示部１２が設けられた部分よりも下方の部分に各種スイッチ１３～１７および電源インジケータ１８が設けられている。

【0029】

表示部１２は、例えば、液晶ディスプレイパネル（ＬＣＤパネル）で構成されており、計測結果（振動の強度、表面温度）や、当該計測結果に基づく診断結果などの各種情報が表示される。

【0030】

各種スイッチ１３～１７は、計測装置１の電源をＯＮ／ＯＦＦするための電源スイッチ、各種コマンドを選択・実行するためのコマンドスイッチ、データ表示などの送り／戻しを行うためのスクロールスイッチなどである。

【0031】

また、筐体部１０の内部には、コントローラを構成する回路基板が収容されている。コントローラは、ＭＰＵ／ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含むマイクロプロセッサと、メモリとを有して構成されている。コントローラは、メモリに予め格納されたファームウェア等を実行することにより、プローブ１１で検出された振動の強度および表面温度の各情報を演算処理する。演算処理された信号は、診断装置に送信される。また、コントローラは、診断装置からの診断結果を受信するとともに、当該診断結果を表示部１２に表示させる機能も有する。

【0032】

２．プローブ１１の構成
プローブ１１の構成について、図２および図３を用いて説明する。

【0033】

図２および図３に示すように、プローブ１１は、計測対象物であるスチームトラップ等の振動の強度を検出するための振動プローブ１１１と、スチームトラップ等の表面温度を検出するための温度プローブ１１７とを有する。振動プローブ１１１は、スチームトラップ等からの振動の入力を受ける探触筒１１２と、探触筒１１２に入力された振動の強度に応じて信号を出力する振動センサ（例えば、圧電型加速度センサ）１１４と、探触筒１１２と振動センサ１１４との間に設けられ、探触筒１１２および振動センサ１１４が固定される台座部１１３とを有する。

【0034】

探触筒１１２は、筒軸に沿って延びる断面円環状の金属製パイプであって、例えば、ステンレス鋼からなるパイプで構成されている。探触筒１１２における開口１１２ｃの周りを囲む端面１１２ｂがスチームトラップ等の表面に押し当てられる部位である。探触筒１１２は、外径がＤ１、内径がＤ２、肉厚がｔ１で形成されている。

【0035】

台座部１１３は、振動センサ１１４が固定された側から順に、大径部１１３ａ、中径部１１３ｂ、小径部１１３ｃ、台錐部１１３ｄを有する。台座部１１３は、例えば、ステンレス鋼から形成されており、大径部１１３ａ、中径部１１３ｂ、小径部１１３ｃ、および台錐部１１３ｄが一体に形成されている。なお、図３の拡大部分に示すように、台錐部１１３ｄは、小径部１１３ｃの側からその反対側へと行くのに従って縮径するように台錐形状に形成された部分である。そして、本実施形態における台錐部１１３ｄは、「凸部先端部」に該当し、小径部１１３ｃと台錐部１１３ｄとにより「凸部」が構成されている。

【0036】

台座部１１３における中径部１１３ｂの外径は、探触筒１１２の内径Ｄ２と略同等、または内径Ｄ２よりも若干大きく設定されている。探触筒１１２は、台座部１１３の中径部１１３ｂに外嵌され、当該探触筒１１２の筒端（図３の右側端部）が台座部１１３における大径部１１３ａの面（図３の左側の面）に突き当てられた状態で、外側からビス１１５により固定されている。なお、台座部１１３における大径部１１３ａおよび中径部１１３ｂは、筐体部１０における上面１０ａ（図１を参照。）よりも筐体部１０の内方に収容された状態となっている。

【0037】

振動センサ１１４は、圧電素子として圧電型セラミックスが使用された圧電型加速度センサにより構成されている。振動センサ１１４は、台座部１１３における大径部１１３ａの後端面１１３ｅにビス１１６により固定されている。これにより、探触筒１１２の端面１１２ｂから入力されたスチームトラップ等の振動は、探触筒１１２および台座部１１３を介して振動センサ１１４に入力される。図２に示すように、振動センサ１１４には、筐体部１０の内方に収容された回路基板に対して配線１２３により接続されている。振動センサ１１４は、入力された振動の強度に応じた信号を生成し、配線１２３を通じて回路基板に信号を出力する。

【0038】

温度プローブ１１７は、振動プローブ１１１における探触筒１１２の筒内中空部１１２ａ内に配置されている。具体的に、温度プローブ１１７は、探触筒１１２の筒内中空部１１２ａの径方向の略中心部に、探触筒１１２の内周面に対して非接触の状態で配置されている。温度プローブ１１７は、ハウジング１１８と、熱電対素線１１９，１２０と、接触板１２２とを有する。ハウジング１１８は、円筒形状を有し、筒軸が探触筒１１２と同軸となるように配されている。なお、本実施形態では、ハウジングは、例えば、ステンレス鋼からなるパイプで構成されている。

【0039】

熱電対素線１１９，１３０は、ハウジング１１８の筒内中空部１１８ａで配策されている。接触板１２２は、図示を省略する弾性部材により、ハウジング１１８の筒内中空部１１８ａ側から外側に向けて付勢されている。接触板１２２は、外部から力が付加されていない自然状態において、ハウジング１１８の開口および探触筒１１２の開口１１２ｃから外方に突出しており、外力を受けることで内方に押し込まれるように構成されている。

【0040】

なお、熱電対素線１１９，１２０は、例えば、一方がクロメル線であり、他方がアルメル線で構成されている。熱電対素線１１９，１２０は、それぞれがガラス繊維やフッ素樹脂等の被覆材によって被覆されている。熱電対素線１１９と熱電対素線１２０とは、各一端同士が接触板１２２の同じ位置で接合されている（接合部１２１）。これにより、接触板１２２によって熱電対素線１１９，１２０を含む熱電対の測温接点が構成されている。そして、接触板１２２の外側の主面１２２ａがスチームトラップ等の表面に当接することで、スチームトラップ等の表面温度が検出される。そして、図２および図３に示すように、温度プローブ１１７において、熱電対素線１１９，１２０は、台座部１１３に形成された溝部１１３ｆを通り配線１２４に接続されている。温度プローブ１１７で検出されたスチームトラップ等の表面温度に関する信号は、当該配線１２４を通じて回路基板に出力される。

【0041】

ハウジング１１８は、接触板１２２が出没可能とされた開口とは反対側の開口に台座部１１３の小径部１１３ｃおよび台錐部１１３ｄが圧入され、当該小径部１１３ｃに対して締り嵌めにより台座部１１３に固定されている。これにより、温度プローブ１１７のハウジング１１８は、台座部１１３を介して探触筒１１２と一体に組付けられている。

【0042】

３．振動プローブ１１１の具体的構成
蒸気および復水（ドレン）の何れか一方が流れるスチームトラップ等の計測対象物においてその振動を計測した場合、計測対象物を流れる流体が蒸気であるか否かによって、特定の周波数成分の振動強度が大きく異なり、特に、１０ｋＨｚ付近の振動周波数を調べることで、計測対象物内を流れる流体が蒸気であるか否かを比較的高い精度で判別できることが知られている（特開２０１６－０１１９０４号公報）。

【0043】

そのため、スチームトラップ等の蒸気漏れの有無の診断を行う場合に使用する計測装置１の振動プローブ１１１については、１０ｋＨｚ付近の振動強度を高い精度をもって計測できるように振動プローブ１１１を構成することが重要となる。

【0044】

以上の知見を基に、振動プローブ１１１を次のような構成を有するようにすることが重要であることを見出した。

【0045】

図３に示す、振動プローブ１１１の各値について、次の関係式を満たすように設定することができる。
ｆ＝Ｃ×（Ｄ１／Ｌ２） ・・（式１）
上記の関係式において、ｆは共振周波数、Ｃは構成材料が有する振動加速度であり、Ｄ１、Ｌ１は図３に示す各値である。

【0046】

また、本願発明者は、鋭意検討を重ね、図３に示すように探触筒１１２が筒内中空部１１２ａを有する円筒体であり、内径がＤ２である場合には、形状係数βを考慮して、上記関係式１を次のように変形することができるとの知見を得た。なお、形状係数βは、長さＬ１に占める中空部分の長さＬ２の割合に応じて設定される値である。
ｆ＝Ｃ×（（Ｄ１－Ｄ２）／Ｌ１）×β ・・（式２）
本実施形態では、探触筒１１２を一例としてステンレス鋼で形成する場合に、細径化と強度とのバランスを確保しつつ共振周波数が１０ｋＨｚ付近となるように、上記の関係式２に基づいて、振動プローブ１１１の各値Ｌ１，Ｌ２，Ｄ１，Ｄ２を設定することができる。

【0047】

なお、振動プローブ１１１における探触筒１１２をステンレス鋼以外の金属材料で形成する場合にも、用いるＣの値が異なることとなるが、上記の関係式２に基づいて各値Ｌ１，Ｌ２，Ｄ１，Ｄ２を設定することができる。

【0048】

４．台座部１１３へのハウジング１１８の固定
台座部１１３へのハウジング１１８の固定形態について、図４および図５を用いて説明する。なお、図４は、台座部１１３にハウジング１１８が固定された状態を、ハウジング１１８の軸方向から正面視した図であり、図５（ａ）は、台座部１１３への固定前の状態でのハウジング１１８の断面形状を示し、図５（ｂ）は、ハウジング１１８が固定される前の状態での台座部１１３の小径部１１３ｃおよび台錐部１１３ｄを正面視した図である。

【0049】

図４に示すように、台座部１１３の小径部１１３ｃは、溝部１１３ｆが形成された部分を除き、正面視で略正八角形状をもって構成されている。また、台座部１１３の台錐部１１３ｄの前端面（ハウジング１１８に圧入される側の面）は、小径部１１３ｃよりもサイズの小さな略正八角形状をもって構成されている。

【0050】

ハウジング１１８は、台座部１１３の小径部１１３ｃに締り嵌めにより固定されることにより、その内周面１１８ｂが小径部１１３ｃの外周面１１３ｈに対して略隙間なく密着している。

【0051】

なお、図４では、台座部１１３にハウジング１１８が締り嵌めにより固定された状態において、ハウジング１１８の外周面１１８ｃを円形で描いているが、実際には締り嵌めに伴って変形している。

【0052】

次に、図５（ａ）に示すように、台座部１１３に対して圧入される前の状態において、ハウジング１１８は、内周面１１８ｂおよび外周面１１８ｃがそれぞれ円形である円環形状を有する。

【0053】

次に、図５（ｂ）に示すように、台座部１１３の小径部１１３ｃは、上述のように正面視で略八角形状をもって構成されている。台錐部１１３ｄについても、正面視で八角形状をもって構成されている。

【0054】

ここで、図５（ａ）に示すように、圧入前のハウジング１１８の内径をＤ３、外径をＤ４とする。そして、図５（ｂ）に示すように、小径部１１３ｃの外周面１１３ｈに仮定した外接円ＣＣ１の直径をＤ６、台錐部１１３ｄにおける前端面１１３ｇの外周辺１１３ｉに仮定した外接円ＣＣ２の直径をＤ５とする。このとき、次の関係を満たすように、台座部１１３およびハウジング１１８が準備される。
Ｄ６＞Ｄ３＞Ｄ５ ・・（式３）
上記関係式３を満足するように形成された台座部１１３およびハウジング１１８を準備し、ハウジング１１８に台座部１１３の小径部１１３ｃを圧入することにより、ハウジング１１８と台座部１１３の小径部１１３ｃとが締り嵌めにより固定される。また、圧入に際しては、台座部１１３における台錐部１１３ｄがハウジング１１８の筒内中空部１１８ａへの案内の役割を果たす。

【0055】

ハウジング１１８の肉厚ｔ２については、台座部１１３の小径部１１３ｃに対するハウジング１１８の圧入のし易さと、計測装置１の使用時におけるハウジング１１８の強度とのバランスを考慮した値に設定することができる。

【0056】

なお、図５（ａ）に示すような断面形状を有するハウジング１１８を準備する段階が「ハウジング準備ステップ」であり、図５（ｂ）に示すような形状を有する台座部１１３を準備する段階が「台座部準備ステップ」である。

【0057】

５．効果
本実施形態に係る計測装置１では、振動プローブ１１１の探触筒１１２と温度プローブ１１７のハウジング１１８とを１つの台座部１１３に対して固定することとし、探触筒１１２の筒内中空部１１２ａ内に温度プローブ１１７のハウジング１１８を収容した構成を採用している。このため、計測装置１では、スチームトラップの略同一箇所に対して探触筒１１２の端面１１２ｂと温度プローブ１１７の接触板１２２の主面（当接面）１２２ａとを当接させることができる。よって、計測装置１では、高い計測精度を実現することができる。

【0058】

また、計測装置１では、温度プローブ１１７のハウジング１１８を台座部１１３の小径部１１３ｃに対して締り嵌めにより固定し、ハウジング１１８の内周面１１８ｂと台座部１１３の小径部１１３ｃにおける外周面１１３ｈとの間に略隙間を生じないように密着させている。よって、計測装置１では、振動プローブ１１１の探触筒１１２と温度プローブ１１７のハウジング１１８とを１つの台座部１１３に対して固定しながら、ハウジング１１８の内周面１１８ｂと台座部１１３の小径部１１３ｃにおける外周面１１３ｈとを略隙間なく密着固定することで、振動プローブ１１１での振動の強度の計測に際しての共振周波数（１０ｋＨｚ付近の共振周波数）のズレを抑制することができる。これによっても、計測装置１では、高い計測精度を実現することができる。

【0059】

計測装置１では、台座部１１３が柱状の凸部（小径部１１３ｃ、台錐部１１３ｄ）を有し、小径部１１３ｃがハウジング１１８の開口に圧入されている。これにより、ハウジング１１８と台座部１１３とは、小径部１１３ｃの外周面１１３ｈとハウジング１１８の内周面１１８ｂとが略隙間なく密着した状態で締り嵌めされている。よって、計測装置１では、ハウジングと台座部とをビスで固定する場合に比べて、振動プローブ１１１での振動の強度の計測に際しての共振周波数（１０ｋＨｚ付近の共振周波数）のズレを生じ難い。即ち、ハウジングと台座部とをビスで固定しようとする場合には、ハウジングの内径に対して嵌め合い公差分だけ台座部における凸部の外径を小径に形成することが必要となる。そして、ハウジングの開口から凸部を挿入し径方向外側からビスで固定しても、ハウジングの内周面と凸部の外周面との間に隙間があいてしまう。これにより、ビスで固定する方法を採用しようとすれば、振動プローブによる振動の強度の計測に際しての共振周波数のズレを生じることになる。

【0060】

これに対して、本実施形態に係る計測装置１では、ハウジング１１８の開口に対して小径部１１３ｃを圧入している。換言すれば、ハウジング１１８の内径Ｄ３に対して大きな外径（外接円ＣＣ１の外径Ｄ６）を有する小径部１１３ｃを圧入している（固定ステップ）。これにより、ハウジング１１８と台座部１１３とは、ハウジング１１８の内周面１１８ｂと小径部１１３ｃの外周面１１３ｈとの間に略隙間を生じず、締り嵌めすることができる。よって、計測装置１では、振動プローブ１１１による振動の強度の計測に際しての共振周波数（１０ｋＨｚ付近の共振周波数）のズレを抑制することができる。

【0061】

計測装置１では、台座部１１３における小径部１１３ｃの先端部分（ハウジング１１８に圧入される側）に台錐形状の台錐部１１３ｄが設けられた構造としている。このように台錐部１１３ｄを設けることにより、ハウジング１１８への小径部１１３ｃの圧入に際して、該台錐部１１３ｄがガイドの役割を果たし、ハウジング１１８への小径部１１３ｃの圧入を円滑に実行することができる。

【0062】

また、本実施形態に係る計測装置１の製造方法では、固定ステップにおいて、振動プローブ１１１の探触筒１１２と温度プローブ１１７のハウジング１１８とを１つの台座部１１３に対して固定することとし、探触筒１１２の筒内中空部１１２ａ内に温度プローブ１１７のハウジング１１８が収容された構成の計測装置１を製造することができる。このため、本実施形態に係る製造方法では、スチームトラップ等の計測対象物の略同一箇所に対して探触筒１１２の端面１１２ｂと温度プローブ１１７の接触板１２２の主面１２２ａとを当接させることができ、高い計測精度を実現することができる計測装置１の製造が可能である。

【0063】

また、本実施形態に係る製造方法では、固定ステップにおいて、温度プローブ１１７のハウジング１１８を台座部１１３に対して締り嵌めにより固定し、ハウジング１１８と台座部１１３の小径部１１３ｃとの間に略隙間を生じないように密着させている。よって、本実施形態に係る製造方法では、振動プローブ１１１の探触筒１１２と温度プローブ１１７のハウジング１１８とが１つの台座部１１３に対して固定され、ハウジング１１８の内周面１１８ｂと台座部１１３における小径部１１３ｃの外周面１１３ｈとを略隙間なく密着固定された構造の計測装置１を製造することができる。このため、本実施形態に係る製造方法を用いて製造された計測装置１では、振動プローブ１１１での振動の強度の計測に際しての共振周波数（１０ｋＨｚ付近の共振周波数）のズレを抑制することができる。

【0064】

本実施形態に係る製造方法では、台座部準備ステップで図５（ｂ）に示すような横断面形状が正八角形（多角形）をもって構成された小径部１１３ｃを有する台座部１１３を準備し、ハウジング準備ステップで図５（ａ）に示すような内径Ｄ３が小径部１１３ｃの外接円ＣＣ１よりも小径に形成されたハウジング１１８を準備する。そして、固定ステップにおいて、ハウジング１１８および小径部１１３ｃの少なくとも一方が横断面方向に弾塑性変形を伴う状態で圧入され、これによりハウジング１１８と台座部１１３の小径部１１３ｃとを締り嵌めする。このような方法を採用することにより、ハウジング１１８の内周面１１８ｂと小径部１１３ｃの外周面１１３ｈとの間に略隙間を生じないように、ハウジング１１８と台座部１１３とが締り嵌めされた計測装置１を製造することができる。よって、本実施形態に係る製造方法では、振動プローブ１１１による振動の強度の計測に際しての共振周波数（１０ｋＨｚ付近のきゅお新周波数）のズレが抑制可能な計測装置１を製造することができる。

【0065】

以上のように、本実施形態では、スチームトラップ等の計測対象物の表面における略同一箇所で振動の強度と表面温度とを計測可能としながら、高い精度で振動の強度を計測することが可能である。

【0066】

［変形例］
上記実施形態では、ハウジング１１８の開口に対して台座部１１３の小径部１１３ｃを圧入することで、ハウジング１１８と台座部１１３の小径部１１３ｃとを締り嵌めにより固定することとしたが、本発明では、焼き嵌めによりハウジングと台座部の小径部とを固定することとしてもよい。

【0067】

また、本発明では、ハウジングと台座部の小径部とを溶接により固定することもできる。なお、ハウジングの内周面と小径部の外周面との間に略隙間を生じないようにするために、全周に亘って溶接することが望ましい。

【0068】

上記実施形態では、台座部１１３における小径部１１３ｃの正面視形状を正八角形としたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、四角形や六角形、さらには角丸の多角形とすることも可能である。また、小径部の正面視形状については、必ずしも多角形に限定されるものではなく、楕円形や長円形などとすることもできる。

【0069】

上記実施形態では、温度プローブ１１７におけるハウジング１１８と台座部１１３の小径部１１３ｃとの固定に締り嵌めを採用したが、本発明は、振動プローブの探触筒と台座部の中径部との固定に締り嵌めや溶接を採用することも可能である。これによっても、探触筒と台座部の中径部との間に略隙間が生じないようにすることができ、高い計測精度を確保するのに望ましい。

【0070】

上記実施形態では、台座部１１３における小径部１１３ｃの先端側に台錐部１１３ｄを設けることとしたが、本発明では、台錐部１１３ｄは必須の構成ではない。

【符号の説明】

【0071】

１ 計測装置
１１ プローブ
１１１ 振動プローブ
１１２ 探触筒
１１３ 台座部
１１３ｃ 小径部
１１３ｄ 台錐部（凸部先端部）
１１４ 振動センサ
１１７ 温度プローブ
１１８ ハウジング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】