特許 7505545 センサ

(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】2024-06-17

(45)【発行日】2024-06-25

(54)【発明の名称】センサ

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/30 20060101AFI20240618BHJP

   G01K 1/14 20210101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

G01F23/30 Z

G01K1/14 B

G01K1/14 N

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022509415

(86)(22)【出願日】2021-02-19

(86)【国際出願番号】 JP2021006277

(87)【国際公開番号】W WO2021192754

(87)【国際公開日】2021-09-30

【審査請求日】2023-12-12

(31)【優先権主張番号】P 2020053575

(32)【優先日】2020-03-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】株式会社プロテリアル

(74)【代理人】

【識別番号】110000213

【氏名又は名称】弁理士法人プロスペック特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 章

【審査官】公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５５－０７２４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１２８９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０７１４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２８０８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６１９５０１３（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｆ ２３／３０

Ｇ０１Ｆ ２３／６０

Ｇ０１Ｆ ２３／６２

Ｇ０１Ｒ ３３／０７

Ｇ０１Ｋ １／１４

Ｇ０１Ｋ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

保護管、検知部、導線及び固定部材を備えるセンサであって、
前記保護管は、容器の隔壁に形成された貫通穴に固定され、前記保護管の一方の端である内端が前記容器の内部に位置し、前記保護管の他方の端である外端が前記容器の外部に向かって開き、
前記検知部は、前記保護管の内部に収納され、
前記導線は、一方の端が前記保護管の内部で前記検知部に接続され、他方の端が前記外端から前記容器の外部に向かって突出し、
前記固定部材は、前記隔壁に固定され、前記保護管の外部において前記導線を着脱可能に固定し、
前記固定部材に前記導線が固定されることにより前記保護管の内部において前記保護管の長手方向に前記導線が移動することが妨げられ前記導線に接続された前記検知部が所定の位置に保持されており、
前記固定部材への前記導線の固定を解除して前記固定部材に固定される前記導線の位置を変更した後に再び前記固定部材に前記導線を固定することにより前記保護管の内部に収納された前記検知部の位置を変更することが可能である、
センサ。

【請求項2】

前記固定部材は、前記隔壁に固定された本体と、前記本体に接合することができる固定片とを備え、
前記導線は、前記本体と前記固定片との間に挟まれて固定される、
請求項１に記載されたセンサ。

【請求項3】

前記導線を挟む前記本体の面及び前記固定片の面の何れか一方又は両方に凹凸が形成されている、
請求項２に記載されたセンサ。

【請求項4】

前記本体又は前記固定片のうちの何れか一方は、固定穴を備え、
前記本体又は前記固定片のうちの他方は、前記固定穴の位置に対応する位置に凸部を備え、
前記固定片を前記本体に接合することによって、前記導線が前記凸部によって前記固定穴の方向に押し出されて固定される、
請求項２又は請求項３に記載されたセンサ。

【請求項5】

前記検知部は、サーミスタ、測温抵抗体、熱電対、ホール素子及びリードスイッチからなる群から選択される１又は２以上を用いる検知部である、
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載されたセンサ。

【請求項6】

前記容器は、貯液タンクであり、
前記検知部は、ホール素子又はリードスイッチを用いる検知部であり、
永久磁石を備え且つ前記保護管の長手方向に移動可能なフロートを更に備える、
請求項５に記載されたセンサ。

【請求項7】

前記容器は、気密容器であり、
前記保護管は、前記隔壁と不可分一体に固定されており、
前記内端が閉じられている、
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載されたセンサ。

【請求項8】

所定の長さを有するスペーサを更に備え、
前記スペーサは、前記保護管の内部において前記検知部の前記内端の側に配設されている、
請求項７に記載されたセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサに関する。

【背景技術】

【0002】

隔壁によって構成された容器の内部の状態を知るために、様々な種類のセンサが用いられる。例えば、容器の内部の温度を知るためには温度センサが用いられ、容器に貯蔵された液体の液面の位置を知るためには液位センサが用いられる。これらのセンサは、容器の内部における特定の位置に配置され、その位置における温度及び液体の有無等の状態を検知する。

【0003】

上記目的のために、容器に挿入された保護管の内部に検知部を収納し、検知部に接続された導線を介して電気信号を容器の外部に取り出すタイプのセンサが知られている。保護管を容器の隔壁に固定することによって、検知部の位置を容器内の任意の位置に固定することができる。また、容器に貯蔵された液体及び／又はガス等が保護管の内部に入らないように保護管を構成することにより、当該液体及び／又はガスと検知部とが直接接触しないようにすることもできる。

【0004】

例えば、特許文献１に記載された貯液タンクが備える液位センサは、タンクの蓋から内部に吊り下げられた案内パイプ（保護管）と、案内パイプの内部に収納された上下２個のリードスイッチ（検知部）と、永久磁石が装着された昇降自由なフロートと、によって構成されている。案内パイプの上端からは、リードスイッチに接続されたリード線（導線）が引き出されている。案内パイプの上端付近に取付溝を設け、タンクの蓋に設けられた筒部（貫通穴）に案内パイプの上端を挿入し、取付溝に止め輪を嵌め着けることによって、液位センサ全体が交換可能な状態でタンク内に取り付けられている。

【0005】

また、特許文献２に記載された検出器においては、一方の端部が閉塞された管体中に挿入された検出部に接続された導線が当該管体の他方の端部から引き出され、当該他方の端部には合成樹脂材が充填されて、耐圧防爆構造が達成されている。これにより、バリアリレー等の機器類を必要とすること無く電気防爆対応の検出器を提供することができる。

【0006】

更に、特許文献３に記載された多点検出型磁気近接スイッチにおいては、ハウジングの開放側の端部内に配置されたブッシュに形成された貫通孔及びハウジング内に形成された複数のガイド孔に、複数の磁気感応部及びコードがそれぞれ挿入され、締め付け部材によってブッシュが圧縮される。これによれば、従来よりも簡略化された構造により、ブッシュの弾性変形によってコードを固定して、磁気感応部を任意の位置に固定することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００１－２９６１６８号公報

【文献】特開２００１－３５６０４１号公報

【文献】特開２００４－１８６０７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上述したように、保護管を備えたセンサは、容器の内部の状態を知るために必要不可欠な装備である。ところで、センサの故障及び／又は点検の際にはセンサを容器から取り外したり新たなセンサを容器に取り付けたりする必要が生ずる場合がある。また、例えばセンサが取り付けられる容器の用途及び／又は使用条件の変更等に伴ってセンサの検知部の位置を調整（変更を含む）する必要が生ずる場合がある。しかしながら、上述した特許文献１及び特許文献２においては、このようなセンサの脱着及び／又は検知部の位置調整については何ら考慮も言及もなされていない。特許文献３に記載された多点検出型磁気近接スイッチにおいては検知部の位置調整が企図されている。しかしながら、従来よりも簡略化された構造とはいえ、磁気感応部及びコードの形状及び数に応じた専用のブッシュ及びガイド孔を設ける必要があり、構造の複雑化及び大型化を招くおそれがある。その結果、例えば製造コストの増大及び設計上の自由度の低下等の問題が生ずるおそれがある。

【0009】

また、何れの先行技術においても、保護管を固定するための穴が容器の隔壁に設けられるため、容器の内容物が穴と保護管の隙間から容器の外部に漏れ出すおそれがある。そこで、容器の内部が高圧になる場合及び／又は人体に有害な化学物質を容器に貯蔵する場合等においては、容器全体を隙間無く気密に構成して、内容物の漏出を防ぐ必要がある。この目的のためには、容器の隔壁に形成された穴とセンサの保護管とを不可分一体に構成することが有効である。具体的には、例えば、金属又は合金からなる容器の隔壁と保護管とを溶接したり、熱可塑性樹脂からなる容器の隔壁と保護管とを溶着したりすること等が考えられる。

【0010】

ところが、上述したように容器の穴とセンサの保護管とを不可分一体に構成した場合は、容器と保護管とを分離することができないので、センサが故障してもセンサ全体を保護管ごと交換することができない。そこで、容器に固定された保護管の内部に接着剤等を用いて検知部及び導線を仮留めして使用し、必要な場合は検知部及び導線を交換することが考えられる。ところが、接着剤によって固定した場合は、検知部及び導線を交換しようとしたり、検知部の位置を調整しようとしたりする度に、接着剤による固定を解除しなければならない。このため、交換及び／又は調整の作業が煩雑になるという新たな問題が発生する。

【0011】

本発明は、上述した様々な課題に鑑みてなされたものであり、容器の隔壁に固定された保護管を備えるセンサであって、単純な構造により、故障時の部分的な部材交換及び／又は検知部の位置の調整等を容易に行うことができるセンサ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】

【0012】

本発明に係るセンサ（以降、「本発明センサ」と称呼される場合がある。）は、保護管、検知部、導線及び固定部材を備えるセンサである。保護管は、容器の隔壁に形成された貫通穴に固定され、当該保護管の一方の端である内端が容器の内部に位置し、当該保護管の他方の端である外端が容器の外部に向かって開いている、検知部は、保護管の内部に収納されている。導線は、一方の端が保護管の内部で検知部に接続され、他方の端が上記外端から外部に向かって突出している。固定部材は、容器の隔壁に固定され、保護管の外部において導線を着脱可能に固定するように構成されている。

【0013】

本発明センサにおいては、保護管の容器の外部に向かって開いている側の端（外端）から突出する導線を手でつかんで保護管の軸線方向に抜き差しすることができる。これにより、例えば、故障した検知部及び導線を取り出して正常なものと交換したり、導線と接続された検知部の位置を任意の位置に調整したりすることができる。検知部の交換及び／又は位置調整が完了したら、その状態において固定部材に導線を着脱可能に固定することにより、導線の移動を妨げ、導線と接続された検知部の位置を調整後の位置に保持することができる。

【0014】

また、検知部は、サーミスタ、測温抵抗体、熱電対、ホール素子及びリードスイッチからなる群から選択される１又は２以上の検知部であってもよい。更に、本発明センサが適用される容器は貯液タンクであってもよい。この場合、検知部をホール素子又はリードスイッチとし、永久磁石を備え且つ保護管の長手方向に移動可能なフロートを更に備える液位センサとして構成することができる。

【0015】

加えて、本発明センサが適用される容器は気密容器であってもよい。この場合、保護管は容器の隔壁と不可分一体に固定されており、保護管の容器の内部に位置する側の端（内端）が閉じられている。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、単純な構造により、故障時の部分的な部材交換及び／又は検知部の位置の調整等を容易に行うことができるセンサを提供することができる。また、例えば容器の内部が高圧になる場合及び／又は人体に有害な化学物質を容器に貯蔵する場合等においては、本発明センサを気密容器に適用すると共に、容器の隔壁と不可分一体に保護管を固定し且つ保護管の内端を閉じることにより、内容物の漏出を確実に防ぐことができる。更に、本発明センサは、従来技術に係るセンサに比べて、より単純且つコンパクトな構成を有する。従って、本発明センサによれば、例えば製造コストの増大及び設計上の自由度の低下等の問題を回避しつつ、上記課題を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の好ましい実施の形態の一例を示す斜視図である。

【図2】本発明の好ましい実施の形態を示す部分断面図である。

【図3】本発明の好ましい実施の形態に係る固定部材を拡大した斜視図である。

【図4】導線を挟む本体の面及び固定片の面の幾つかの具体例を示す模式図である。

【図5】本発明の好ましい実施の形態に係る固定部材を拡大した斜視図（ａ）及び固定片の構成の他の例を示す斜視図（ｂ）である。

【図6】本発明の好ましい実施の形態を示す部分断面図である。

【図7】従来技術に係るセンサを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明を実施するための形態の詳細につき、図面を使って以下に説明する。以下の説明及び図面は本発明を実施するための形態の例を示すものであり、本発明を実施するための形態は、以下の説明及び図面に示される形態に限定されない。

【0019】

〈センサ〉
本発明は、保護管２、検知部３、導線４及び固定部材５を備えるセンサ１の発明である。先ず、本発明に係るセンサ１全体の概要について説明する。センサ１は、隔壁６によって構成された容器の内部の状態を知るために用いられる。検知部３は、容器内の特定の位置に固定され、その位置における情報を検知する。検知された情報は検知部３によって電気信号に変換され、電気信号は導線４を介して容器の外部に伝達される。これらの機能を実現するため、容器の隔壁６に形成された貫通穴６１に保護管２が固定され、検知部３及び導線４は保護管２の内部に収納される。導線４は、隔壁６に固定された固定部材５により、保護管２の外部において着脱可能に固定される。

【0020】

図１は、本発明の好ましい実施の形態の一例を示す斜視図である。図１に示されたセンサ１は、容器の内部に貯蔵された液体の液面の位置を検知する液位センサとして構成されている。ここに例示された容器は貯液タンクであり、貯液タンクの隔壁６に形成された貫通穴６１に保護管２の長手方向が図の上下方向に平行になるように保護管２が固定されている。保護管２には、永久磁石を内蔵するフロート７が設けられる。フロート７は、貯液タンクの内部の液体の液面の位置に浮遊する。フロート７の位置は、液面の位置の変化に追随して、保護管２の長手方向に沿って上下に移動する。ただし、保護管２の容器の内部に位置する側の端（内端）には鍔状のストッパ２１が設けられており、これによりフロート７が保護管２から抜け落ちないようになっている。なお、以下の説明においては、フロート７の下端がストッパ２１に当接している状態におけるフロート７の位置が「初期位置」と称呼される場合がある。また、この例に示す容器は、内容物の漏出を防ぐことを目的として気密に構成されている。具体的には、隔壁６に形成された貫通穴６１に保護管２が溶接によって不可分一体に固定されており、保護管２の内端は気密に閉じられている。

【0021】

図２は、図１に例示された液位センサの部分断面図である。保護管２の内端（閉じられた下端）の近傍に位置する検知部３は、リードスイッチによって構成されている。リードスイッチの接点は、強磁性体を含む一組のリードによって構成されている。フロート７に内蔵された永久磁石７１が検知部３に近づくと、永久磁石７１によって形成される磁界によってリードの接点が閉じて通電状態になる。永久磁石７１が検知部３から離れるとリードの弾性によって接点が開いて停電状態（非通電状態）になる。図２に示された実施例においては、液面の位置が低くフロート７が初期位置にあるときは、リードスイッチが通電状態になる。液面が上昇してフロート７が初期位置から上昇したときは、リードスイッチが停電状態になる。センサ１の使用者は、容器の外部において導線４の導通の有無を調べることによって、液面の位置がリードスイッチに対するフロート７の初期位置に対応する位置よりも高いか又は低いかを検知することができる。ただし、当業者に周知であるように、リードスイッチの通電状態と停電状態との切り替わりとフロート７の位置（即ち、液面の高さ）との対応関係は、例えばリードスイッチの接点の位置、ストッパ２１の位置、フロート７の内部における永久磁石７１の位置等によって様々に変化するので、本発明センサの使用目的に応じて、これらを適宜定めることができる。

【0022】

図２に例示されるように、検知部３は導線４と接続されている。導線４のうち検知部３と接続されてない方の端は、保護管２の上端（即ち、保護管２の容器の外部に向かって開いている側の端である外端）の開口部から外部に向かって突出している。導線４は、保護管２の外部において、隔壁６に固定された固定部材５に着脱可能に固定される。検知部３及び導線４の何れかが故障したときは、固定部材５による導線４の固定を解除し、導線４と、これに接続された検知部３とを保護管２から引き出し、これとは異なる他の正常な検知部３及び導線４と容易に交換することができる。また、保護管２の内部における検知部３の位置を変更したいときは、固定部材５による導線４の固定を解除し、検知部３を希望する位置に調整した後で、導線４を再び固定部材５に固定すればよい。

【0023】

〈保護管〉
次に、本発明に係るセンサ１を構成する要素の各々につき、本発明を実施するための形態を説明する。保護管２は、内部に検知部３を収納することができる中空の管である。前述したように、容器の内部が高圧になる場合及び／又は人体に有害な化学物質を容器に貯蔵する場合等においては、容器全体を気密に構成して、内容物の漏出を防ぐ必要がある。また、一般に、検知部３は、後述するように精密な電子部品であるから、容器内に貯蔵された液体又はガスが検知部３に直接触れることを防止することが望ましい。このような場合、保護管２を使って容器の内部の雰囲気から遮断することが必要である。また、保護管２は、容器内の任意の位置に挿入して固定され、その位置に検知部３を保持する機能を有する。即ち、保護管２は、容器の内部における所望の位置まで検知部３を挿入するための空間を提供する部材である。更に、保護管２は、導線４を通す導管としても機能する。これらの機能を実現するために、図１及び図２に例示する保護管２は、容器の隔壁６に形成された貫通穴６１に固定され、一方の端（内端）が容器の内部で閉じ、他方の端（外端）が容器の外部に向かって開く。このような構成を有する保護管２の内部は、容器の内部に位置しながらも容器の内部の雰囲気からは遮断され、容器の外部と連通している。

【0024】

保護管２は、容器内で容易に屈曲しない程度の強度を有することが好ましい。それと同時に、保護管２は、その内部に収納された検知部３が容器の内部の情報を取得する際の妨げとならないことが好ましい。例えば、センサ１を上述した液面センサとして構成する場合は、フロート７に内蔵された永久磁石７１が発生する磁界がリードスイッチに到達することを妨げないように、保護管２を非磁性体で構成することが好ましい。また、センサ１を温度計として構成する場合は、保護管２の管厚をできるだけ薄くして熱容量を小さくしたり、保護管２を熱伝導性のよい材料で構成したりすることが好ましい。更に、保護管２は、容器内に貯蔵される液体又はガスと反応しにくい材料で構成されることが好ましい。保護管２に用いる材料としては、例えば、金属、合金、セラミック、合成樹脂等の材料の中から、上述した諸条件を満たす材料を選択することができる。

【0025】

〈検知部〉
検知部３は、保護管２の内部に収納され、本発明に係るセンサ１のセンシングを担う部分である。検知部３は、保護管２の管壁を介して容器の内部に貯蔵された液体又はガスに関する情報を収集し、その情報を電気信号に変換する機能を有する。本発明における検知部３としては、温度センサ、磁気センサ、振動センサ等を用いることができるが、これらに限られない。温度センサとしては、例えば、サーミスタ、測温抵抗体及び熱電対等を用いることができる。磁気センサとしては、例えば、ホール素子及びリードスイッチ等を用いることができる。振動センサとしては、例えばマイクロフォン等を用いることができる。ここに列挙した検知部３の具体例は、何れも電気信号を発する精密な電子部品である。検知部３は、それ自体が独立して容易に交換可能なものとして構成されていることが好ましい。また、検知部３は、保護管２の内部に収納するために、太さが保護管２の内径未満のサイズである必要がある。

【0026】

本発明において、１本の保護管２の内部に収納される検知部３の数は、１個であってもよいし、２個以上であってもよい。検知部３の数が１個であるときは、保護管２における検知部３の位置は、保護管２の内端から外端までの任意の位置に保持することができる。検知部３の数が２個以上であるときは、保護管２における個々の検知部３の位置は、例えば、上述した特許文献１に記載された上下２個のリードスイッチのように、互いに異なる位置に保持することができる。１本の保護管２の内部に複数の検知部３が収納される場合、検知部３の全て又は一部の種類が同一であってもよいし、全ての検知部３の種類が互いに異なっていてもよい。

【0027】

〈導線〉
導線４は、容器の内部に設置された検知部３によって変換された電気信号を容器の外部に伝達する。この機能を実現するために、本発明における導線４は、一方の端が保護管２の内部で検知部３に接続され、他方の端が保護管２の開いた端（外端）から外部に向かって突出する。１個の検知部３について、通常は、２本の導線４が接続される。導線４は、端部を除き、意図しない短絡及び／又は漏電等を防止するための公知の絶縁被覆を備えることが好ましい。検知部３の中には、電気信号を取り出すための導線の他に、例えば、ヒータを加熱するための補助的な導線等を必要とするものがある。本発明センサが備える導線４は、このような補助的な導線を含んでもよい。１本の導線４は、１本の導体で構成されていてもよいし、多数の細い導体をより合わせて構成されていてもよい。導線４を構成する導体としては、低酸素銅やその他の公知の金属又は合金を用いることができる。

【0028】

本発明における導線４は、上述した電気信号の伝達経路としての機能に加え、後述するように、その一部が固定部材５に固定されることによって、導線４と接続された検知部３の位置が保護管２の内部の特定の位置に保持される機能をも兼ね備えている。この機能を確実に実現するためには、導線４は、長さ方向に容易に伸び縮みしたり、或いは屈曲したりしない程度の機械的強度を有することが好ましい。機械的強度を高めるには、導体の太さを太くしたり、或いは絶縁被覆の厚さを厚くしたりすること等が有効である。ただし、導線４をあまり太くし過ぎると、導体４と接続された検知部３を保護管２の内部に収納することが困難になる。特に、１本の保護管２の内部に複数の検知部３を収納する場合は、保護管２の内部への収納を妨げない程度の大きさに導線４の太さを定めることが好ましい。

【0029】

本発明における導線４は、後述する固定部材５に固定される部分における塑性変形が容易で、固定部材５による固定と解除との繰り返しに耐え得る耐久性を有することが好ましい。塑性変形が容易であれば、固定部材５による固定がより強固なものとなり、センサ１を使用している途中で検知部３の位置がずれることを防止することができる。また、導線４の耐久性が高まれば、同一の検知部３及び導線４を用いて検知部３の位置を繰り返し調整しながら使用することができる。一方、導線４の固定部材５に固定される部分は、適度な弾性率にて弾性変形が可能であり且つ固定部材５による固定と解除との繰り返しに耐え得る耐久性を有していてもよい。この場合もまた、センサ１の使用中における検知部３のずれを防止すること及び同一の検知部３及び導線４を用いる検知部３の位置を繰り返し調整することが容易となる。

【0030】

検知部３が熱電対であり、導線４が２種類の貴金属線によって構成され、検知部３がこれらの貴金属同士の溶接部によって構成される場合がある。貴金属によって構成された導線４は固定部材５による固定と解除との繰り返しに耐えられないおそれがある。このような場合は、貴金属線よりも高い耐久性を有する補償導線と貴金属線とを接続して導線４を構成し、補償導線の部分を固定部材５に固定するようにすることが好ましい。また、先端が溶接された２種類の貴金属線をシースと呼ばれる金属保護管の内部に密封するタイプの熱電対が知られている。この場合、溶接された先端部が本発明の検知部３に相当し、シースで覆われた貴金属線の部分が本発明の導線４に該当することになる。

【0031】

〈固定部材〉
固定部材５は、導線４を所定の位置に固定する部材である。固定部材５は、容器の隔壁６に固定されている。保護管２も、同じ隔壁６に形成された貫通穴６１に固定されている。従って、導線４を固定部材５に固定することによって、導線４全体が保護管２の内部において保護管２の軸の方向（長手方向）に移動することが妨げられる。導線４全体の位置が固定されると、導線４に接続され保護管２の内部に収納された１個又は２個以上の検知部３の位置が特定の位置に保持される。このようにして検知部３が所定の位置に保持されると、センサ１が検知部３を用いて容器内の特定の位置においてセンシングを実行することが可能となる。固定部材５による導線４の固定は、保護管２の外部において行われる。より具体的には、導線４の端が保護管２の開いた端（外端）から保護管２の外部に向かって突出しているので、その突出している部分を固定部材５に固定する。固定部材５による導線４の固定及び／又は解除は、保護管２の内部においてではなく、保護管２の外部の広い空間において実行されるので、固定及び／又は解除の作業を容易に行うことができる。

【0032】

本発明において、固定部材５は、導線４を着脱可能に固定する。ここで「着脱可能に固定する」とは、固定部材５に一度固定された導線４を、破壊することなく再び固定部材５から分離できることを意味する。保護管２の内部に収納された検知部３の位置を変更したい場合は、先ず、固定部材５への導線４の固定を解除し、次に、固定部材５に固定される導線４の位置を変更してから再び固定部材５に固定すればよい。本発明においては、導線４が固定部材５に着脱可能に固定されているので、上述する検知部３の位置調整の作業は、導線４及び固定部材５を破壊すること無く何度でも繰り返し実行することができる。

【0033】

また、検知部３及び／又は導線４が故障して、これらの一方又は双方を交換したい場合には、先ず、固定部材５への導線４の固定を解除して保護管２から検知部３及び導線４を取り出し、次に、新しい検知部３及び／又は導線４を保護管２の内部に収納し、検知部３の位置を調整してから、保護管２の外部において導線４を固定部材５に固定すればよい。本発明においては、導線４が固定部材５に着脱可能に固定されているので、上述する検知部３及び／又は導線４の交換作業を極めて容易に実行することができる。

【0034】

本発明において、固定部材５の構造は、導線４を着脱可能に固定できる構造であれば、どのような構造であってもよい。図３は、本発明の好ましい実施の形態に係る固定部材５の部分を拡大した斜視図である。本発明の好ましい実施の形態において、固定部材５は、隔壁６に固定された本体５１と、本体５１に接合することができる固定片５２とを備える。導線４は、本体５１と固定片５２との間に挟まれて固定される。この好ましい実施の形態において、導線４は、本体５１と固定片５２との間に挟まれて、両者から圧縮応力を受けている。導線４の表面と、本体５１と固定片５２のそれぞれの表面との間には、圧縮応力に起因する静的摩擦力が生じるので、導線４は固定部材５に固定され、その位置を容易に移動することができない。

【0035】

本発明の好ましい実施の形態において、本体５１の隔壁６への固定は、例えばネジ止め等によって着脱可能に固定してもよいし、或いは、例えば溶接等によって固定してもよい。仮に、本体５１と隔壁６との間の固定が溶接等の堅固なものであったとしても、本体５１と固定片５２による導線４の固定が着脱可能なものであれば、本発明による効果を得ることができる。図３に例示する固定部材５において、本体５１と固定片５２は、本体５１に設けられた穴に挿入された２個の雄ネジと固定片５２に設けられた２個所のネジ穴とによって締結可能に構成されている。本体５１と固定片５２との間に導線４が挟まれた状態において雄ネジをネジ穴に螺合させることによって、導線４を固定部材５に着脱可能に固定することができる。

【0036】

ところで、本体５１と固定片５２との間に導線４を挟んで導線４をより確実且つ強固に保持する観点からは、導線４を挟む本体５１の面及び固定片５２の面の何れか一方又は両方に凹凸が形成されていることが好ましい。図４は、このように導線４を挟む本体５１の面及び固定片５２の面の何れか一方又は両方に凹凸が形成されている実施の形態を例示する模式図である。ただし、図４においては、導線４は省略されている。図４の（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）に示すように、導線４を挟む本体５１の面及び固定片５２の面の何れか一方のみに凹凸が形成されていてもよい。或いは、図４の（ｃ）及び（ｆ）に示すように、導線４を挟む本体５１の面及び固定片５２の面の両方に凹凸が形成されていてもよい。また、図４に示した例においては、導線４を挟む本体５１の面及び固定片５２の面の何れか一方又は両方に複数の凹凸が形成されているが、導線４を固定部材５に着脱可能に固定することが可能である限り凹凸の数は限定されず、例えば凹部及び／又は凸部が１つだけ形成されていてもよい。

【0037】

次に、図５の（ａ）を参照すると、本発明のより好ましい実施の形態において、本体５１又は固定片５２のうちの何れか一方は、固定穴５３を備え、本体５１又は固定片５２のうちの他方は、固定穴５３の位置に対応する位置に凸部５４を備え、固定片５２を本体５１に接合することによって、導線４が凸部５４によって固定穴５３の方向に押し出されて固定される。図５の（ａ）は、導線４が固定部材５に固定される前の状態を表している。図５の（ａ）に示された本発明の実施の形態において、固定穴５３は本体５１の最も大きな面の中央部に設けられている。また、凸部５４は、固定穴５３に対応する位置である固定片５２の中央部に設けられている。図５の（ａ）に示す状態から、２個のネジを締め付けて固定片５２を本体５１に接合することにより、導線４が凸部５４によって固定穴５３の方向に押し出されて着脱可能に固定される。

【0038】

図１及び図２は、固定部材５によって導線４が固定された最終状態を表している。この最終状態において、導線４は、凸部５４によって固定穴５３の方向に押し出されて変形している。この状態から導線４を図の上下方向に移動させるためには、導線４に新たな変形を起こさせる必要がある。このため、図１及び図２に示された本発明の実施の形態においては、上述した静止摩擦力のみによって導線４を固定した場合と比較して、導線４をより強固に固定することができる。なお、上述した実施の形態においては、固定穴５３は本体５１に、凸部５４は固定片５２にそれぞれ設けられているが、これとは逆に、固定穴５３を固定片５２に、凸部５４を本体５１に設けた場合であっても、上述した実施の形態と全く同じように強固な固定を行うことができる。

【0039】

図５の（ａ）に例示した固定部材５において、本体５１は、例えば、折り曲げた金属板等によって構成することができる。また、固定片５２は、例えば、溝及びネジ穴を設けた金属又は合金のブロック等によって構成することができる。図５の（ａ）に例示された固定片５２において、図の上下方向に平行に設けられた溝５５は、導線４を収納する逃げ溝である。凸部５４の高さは、ネジ穴が設けられている面と同じ高さになっている。これにより、固定片５２が本体５１に接合されたときに、凸部５４が導線４を固定穴５３の方向に確実に押し出すことができる。

【0040】

ところで、上述したように固定穴５３の方向に導線４を押し出すと共に導線４を収納するためには、例えば図５の（ｂ）に示すように、凸部５４及び逃げ溝５５のみを固定片５２に形成すれば十分な筈である。図５の（ｂ）に示すような固定片５２は、例えば射出成形等の樹脂成形によって容易に製作することができる。しかしながら、例えばフライス加工等の切削加工により金属片（例えば、アルミニウム片等）に逃げ溝５５を形成するのみでは、逃げ溝５５の終端（凸部５４側の端部）を図５の（ｂ）に例示したように加工することは困難である。そこで、図５の（ａ）に例示した固定片５２においては、導線４を収納する逃げ溝５５と直交するように形成された２本の溝が凸部５４の上下に形成されているのである。ただし、本体５１及び固定片５２の構成は、上述した構成に限られるものではなく、本体５１と固定片５２との間に導線４を挟んで固定することが可能である限り、特に限定されない。

【0041】

〈容器〉
本発明に係るセンサ１の構成は容器を含まないが、センサ１は容器の隔壁６に固定して使用することを前提として構成されている。本発明に係るセンサ１を固定する容器とは、外部と内部とを隔てる隔壁６を備える容れ物であれば、どのような容器であってもよい。例えば、液体又はガスを貯蔵するタンクや、熱処理炉又は反応炉の炉室等は、本発明における容器に該当し得る。本発明に係るセンサ１を構成する保護管２は、容器の隔壁６に形成された貫通穴６１に固定される。容器を構成する隔壁６のうち貫通穴６１を設ける位置は、その容器のうちセンサ１によって内部の情報を検知したい位置にできるだけ近い位置に設けることが好ましい。図１乃至図３及び図５に示された隔壁６は、容器を構成する隔壁６のうち保護管２及び固定部材５が固定されている部分のみを切り取って示したものである。隔壁６の形状は四角形で示されているが、この形状に特段の意味はない。これらの図において、保護管２が固定されている側が容器の内部に相当し、固定部材５が固定されている側が容器の外部に相当する。ただし、保護管２の容器の外部に向かって開いている側の端（外端）は必ずしも隔壁６と面一である必要は無く、隔壁６から突出していてもよい。また、センサ１が適用される容器の用途において許容される限りにおいて、必ずしも固定部材５の全体が容器の外側に位置する必要は無い。即ち、固定部材５の構成は、隔壁６に固定され且つ保護管２の外部において導線４を着脱可能に固定することが可能である限り、特に限定されない。

【0042】

本発明の好ましい実施の形態において、容器は、気密容器であり、保護管２は、隔壁６と不可分一体に固定される。上述したように、容器の内部が高圧になる場合及び／又は人体に有害な化学物質を容器に貯蔵する場合等においては、容器全体を隙間無く気密に構成して、内容物の漏出を防ぐことが好ましい。この目的のためには、容器の隔壁６に形成された貫通穴６１とセンサ１の保護管２とを不可分一体に構成することが有効である。具体的には、例えば、金属又は合金からなる容器の隔壁６と保護管２とを溶接したり、熱可塑性樹脂からなる容器の隔壁６と保護管２とを溶着したりすること等が考えられる。また、この場合、保護管２の容器の内部に位置する側の端（内端）は、気密に閉じられている。

【0043】

ところで、上述したように検知部３及び／又は導線４を交換したり検知部３の位置調整をしたりする際に導線４を固定部材５によって固定して検知部３を保護管２の内部における所望の位置に保持するための手法は特に限定されない。例えば、固定部材５における固定箇所と検知部３のセンシング部位が保持されるべき箇所との間の距離に応じて固定部材５によって導線４が固定されるべき箇所を予め特定しておき、当該箇所において固定部材５によって導線４を固定してもよい。或いは、例えば、保護管２の容器の内部に位置する側の端（内端）が閉じられている場合は、保護管２の内端に当接するまで保護管２の内部において検知部３を下降させることにより、保護管２の内端の位置に対応する位置に検知部３を確実に保持することができる。

【0044】

上記のような手法により保護管２の内端と容器の外部に向かって開いている側の端（外端）との間の所定の位置に検知部３を保持する場合は、検知部３の先端（即ち、保護管２の内端側の端）にスペーサを設けてもよい。図６は、本発明のこのような実施の形態に係るセンサ１の部分断面図である。図６に例示するセンサ１は、フロート７の下限位置を規定するストッパ２１に加えてフロート７の上限位置を規定するストッパ２２を更に備える点及び保護管２の内部において検知部３の先端側（内端側）に配設されたスペーサ３１を更に備える点を除き、図２に例示したセンサ１と同様の構成を有する。

【0045】

図６に例示するセンサ１においては、上記のように、スペーサ３１が保護管２の内部において検知部３の内端（保護管２の容器の内部に位置する側の端）の側に配設されている。従って、所定の長さを有するスペーサ３１が保護管２の内端に当接するまで保護管２の内部において検知部３を下降させることにより、所望の位置に検知部３を確実に保持することができる。保護管２の内部における検知部３の位置を変更する場合は、スペーサ３１の長さを変更すればよい。

【0046】

ここで、隔壁６と不可分一体に固定された保護管２に検知部３及び導線４を設けてセンサを構成しようとする場合に、本発明と従来技術との間に如何なる違いがあるかについて、図を用いて説明する。この比較説明において、保護管２は、隔壁６と不可分一体に固定されている。図７は、従来技術に係るセンサ１’を示す斜視図である。図７に例示される従来技術に係るセンサ１’は、図１に示された本発明の好ましい実施の形態に係るセンサ１と同様に、容器の内部に貯蔵された液体の液面の位置を検知する液位センサとして構成されている。図７に示されたセンサ１’の構成のうち、保護管２、導線４、隔壁６及びフロート７並びに図に示されていない検知部３の構成は、図１及び図２に示されたセンサ１と同じであるから、ここでは同一の記号を用いて説明を省略する。センサ１’とセンサ１との構成における唯一の違いは、センサ１’はセンサ１が備える固定部材５を欠く点である。

【0047】

図７に示された従来技術に係るセンサ１’においては、保護管２の内部に検知部３及び導線４を固定する手段として、例えば、図示しない接着剤を用いることができる。接着剤は、例えば、保護管２の上端（外端）において、保護管２の内部で、導線４を保護管２の内壁の表面に固定することを目的として使用することができる。この目的のために使用される接着剤として、例えば、二液混合型のエポキシ系樹脂接着剤を用いる場合は、接着剤が硬化する際の体積変化が少ないので、導線４を保護管２に強固に固定することができる。しかしながら、硬化後の接着剤は非常に硬いので、例えば検知部３及び導線４を交換する等の目的のために導線４を保護管２から引き剥がそうとしても、導線４を破壊すること無くこれを行うことは殆ど不可能である。一方、上述したエポキシ系樹脂接着剤よりも軟らかいシリコンシーラント等を接着剤として用いることもできる。しかし、この場合も、保護管２の内部に導線４が接着されているため、狭い空間に充填された接着剤を取り除いて導線４を取り出すのは容易ではない。

【0048】

そこで、例えば、接着剤の使用量を低減する等して保護管２の上端（外端）における導線４の保護管２への接着をあまり強固なものにせず、保護管２から導線４を容易に取り外せるようにすることが考えられる。しかし、この場合は、検知部３の大きさ及び／又は重量によっては、検知部３が保護管２の内部で動いたり、検知部３の位置が定まらなかったりするおそれがある。これを防ぐために検知部３と保護管２とを接着した場合は、導線４を引っ張って検知部３を保護管２から引き出そうとする際に、検知部３が保護管２の内部から外れず検知部３を保護管２から引き出せなかったり、導線４を無理に引っ張って導線４と検知部３との接続が外れてしまったりするおそれがある。このように、保護管２が容器の隔壁６に不可分一体に固定されている場合、従来技術に係るセンサ１’においては、検知部３及び導線４を交換したり、保護管２における検知部３の収納位置を事後的に調整したりすることが極めて困難であった。なお、このような事情は、上記において例示した液位センサに限らず、例えば温度センサ、磁気センサ及び振動センサ等の他のセンサにおいても同様である。

【0049】

これに対し、図１乃至図６に例示した本発明に係るセンサ１においては、保護管２の外部において、導線４を、保護管２とは独立した（別個の部材である）固定部材５に対して着脱可能に固定することによって、検知部３を保護管２の所定の位置に収納することができる。固定部材５への導線４の固定は容易に解除することができるので、従来技術に比べて容易に、故障した検知部３を新しいものと交換したり、保護管２における検知部３の位置を事後的に調整したりすることができる。また、例えば容器の内部が高圧になる場合及び／又は人体に有害な化学物質を容器に貯蔵する場合等においては、センサ１を気密容器に適用すると共に、容器の隔壁６と不可分一体に保護管２を固定し且つ保護管２の内端を閉じることにより、内容物の漏出を確実に防ぐことができる。更に、センサ１は、従来技術に係るセンサに比べて、より単純且つコンパクトな構成を有する。従って、センサ１によれば、例えば製造コストの増大及び設計上の自由度の低下等の問題を回避しつつ、上述したような効果を達成することができる。

【0050】

上述したように、本発明は、保護管２が容器の隔壁６と不可分一体に固定された容器に取りけるセンサとして好適なセンサ１を提案するものである。しかしながら、本発明は、保護管２が隔壁６と不可分一体に固定された実施の形態に限定されるものではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施することができる。

【符号の説明】

【0051】

１ センサ
１’センサ（従来技術）
２ 保護管
２１ ストッパ（下限位置用）
２２ ストッパ（上限位置用）
３ 検知部
３１ スペーサ
４ 導線
５ 固定部材
５１ 本体
５２ 固定片
５３ 固定穴
５４ 凸部
５５ 逃げ溝
６ 隔壁
６１ 貫通穴
７ フロート
７１ 永久磁石

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】