説明

センサ取付構造、及びセンサ取付方法

【課題】 センサを、前記液体を漏らすことなく中空体外に取付けることができる取付構造を提供する。
【解決手段】 取付具1は、ボール弁11と挿入管12と第1シール部材22と加圧装置28とを有している。ボール弁11は、タンク3に外側から設けられ、連通路8aを開閉可能になっている。挿入管12は、センサ9を挿入される挿入通路19を有し、挿入通路19がボール弁11を介して連通路8aに繋がっている。挿入管12には、センサ9と挿入管12との間を封止する第1シール部材22が設けられ、また第1シール部材22とボール弁11との間に圧力室24が形成されている。この圧力室24には、加圧装置28により加圧液が供給されている。また、第1シール部材22とボール弁11とは、所定距離x以上離れており、所定距離xとはセンサ9の基体9aの先端とセンサ部9cの先端との距離である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タンクや配管等の中空体に内在する液体の状態を先端側で測定するセンサを、前記中空体の内外を繋ぐ連通路に前記中空体の外側から取り付けるためのセンサ取付構造に関する。
【背景技術】
【0002】
水処理設備や化学プラント等では、必要に応じてタンクに内在する液体の流速や温度などを測定することが求められており、タンクには、流速や温度を測定するためにセンサが設けられる。センサは、タンクの内部に設けられている場合と、タンクの外面にある取付口に設置される場合とがある。前者の場合、センサの取出しが困難であり、定期的なメンテナンスやセンサの故障時における作業が煩雑になる。他方、後者は、メンテナンス及び故障時の作業が容易である。後者の一例として例えば特許文献1に記載されるセンサ取付金物が知られている。
【0003】
特許文献1に記載のセンサ取付金物は、外筒であるボスと、内筒であるプラグとを備えている。ボスは、容器の壁面にある取付口に固着されている。プラグは、有底円筒状になっており、その開口を容器の外側に位置させた状態でボスに螺合されており、側面の底部側に透孔が穿設されている。プラグは、ボスに螺合されているので回動させると容器内の方へと送られて透孔が容器内に移動するようになっており、容器内に移動した透孔を通ってプラグ内に容器内の内部流体が流れ込むようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平6−160124号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1のセンサ取付金具では、ボスとプラグとの間にはそれらの間を密閉すべくシール部材が設けられており、液体が外部に漏れないようになっている。センサ取付金具では、プラグを回すことでボス内に引っ込めて透孔を閉じるのだが、磨耗性を有する懸濁物を含んだ液体やスケールを生じる液体が容器内に貯められている場合、プラグを引っ込める際に該懸濁物や生成したスケールによってシール部材が磨耗する。また、プラグを容器内に送ることでシール部材にスケールが付着する。これを繰り返していると、シール部材とボス又はプラグとの間に隙間ができ、その隙間から容器外へと液体が漏れるという不具合が生じる。
【0006】
また、特許文献1の取付金具では、透孔を介してプラグ内に内部流体を取り入れ、取り入れた内部流体の状態をセンサで測定させる構造であるので、撹拌機等のように容器内の液体を撹拌する場合に容器内の液体の流速を検出することができない。また、プラグ内に取り入れた液体は滞留しやすく、プラグ内の液体が更新されにくい。それ故、容器内の液体の反応速度が大きい場合、プラグ内外での反応速度が異なり、温度や濃度等の検出速度が遅くなってしまう。そのため液体の流体速度、温度及び濃度等の検出結果を運転制御に反映させると、内部流体が不所望な状態になってしまう。このように特許文献1の取付金具により取付けられたセンサでは、容器内の液体の状態を正確に測定することができない。
【0007】
そこで本発明は、中空体に内在する液体の状態を先端側で測定するセンサを、前記液体を漏らすことなく中空体外に取付けることができるセンサ取付構造を提供することを第1の目的としている。
【0008】
また、本発明は、中空体内の液体の状態を正確に測定することができるようにセンサを取り付けることができるセンサ取付構造を提供することを第2の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明のセンサ取付構造は、中空体に内在する液体の状態を先端側で測定する長尺のセンサを、前記先端側を中空体内に位置させるように前記中空体の外側から前記中空体の内外を繋ぐ連通路に挿通させて取り付けるためのものであって、前記中空体の外周部に設けられ、前記連通路を開閉する開閉弁と、前記開閉弁を介して前記中空体の外周部に設けられ、前記開閉弁を介して前記連通路に繋がり且つ前記センサを挿入可能な挿入通路を有する管と、前記管に設けられ、前記挿入通路に挿入される前記センサと前記管との間を封止する第1シール部材と、前記挿入通路において前記第1シール部材と前記開閉弁との間に位置する圧力室に前記液体より高圧に加圧された加圧液を供給する加圧装置とを備え、前記第1シール部材と前記開閉弁とは、挿入される前記センサにおいて第1シール部材によって前記管との間で封止可能な最も先端側の位置から前記センサの先端までの距離よりも離れているものである。
【0010】
本発明に従えば、開閉弁により連通路を閉じた状態で挿入通路にセンサを挿入すると、そのセンサと管との間が封止される。そして封止後に加圧装置により圧力室に加圧液を供給することで圧力室(挿入通路)の液圧を中空体内の液圧よりも高くすることができる。これにより、開閉弁により連通路を開いても連通路から挿入通路に液体が逆流することを防ぐことができる。即ち、中空体内の液体が外に漏れ出ることを防ぐことができる。
【0011】
また、本発明では、開閉弁により連通路を開けると連通路と挿入通路とが繋がり、センサを挿入することでその先端側を中空体内に位置させることができる。更に、開閉弁及び管が中空体外に取付けられているので、取付構造を中空体内に位置するセンサ部の周辺にそれを遮る構成を有しないようにすることができる。それ故、遮る構成による測定に対する影響がなく中空体内の液体の状態をより正確に測定することができる。また、センサを挿入することでその先端側を中空体内に位置させることができるので、センサの挿入量を調整することで中空体内におけるセンサ部の位置を変えることができ、中空体の様々な位置で液体の状態を測定することができる。
【0012】
上記発明において、前記加圧装置は、前記加圧液を前記圧力室に供給する供給通路を有し、前記供給通路と前記開閉弁との間には、前記挿入通路に挿入されている前記センサと前記管との間を封止する第2シール部材が設けられていることが好ましい。
【0013】
上記構成に従えば、第2シール部材によりセンサと管との間を封止させると、前記第2シール部材により圧力室と開閉弁との間が封止される。これにより、圧力室から開閉弁を介して中空体内に加圧液が導かれることを防ぐことができ、測定中に加圧液が中空体内へ流入して中空体内の液体の状態(例えば、濃度、温度や流速等)が変化することを防ぐことができる。それ故、中空体内の液体の状態をより正確に測定することができる。また、第1及び第2シール部材が間隔をあけて設けられるので、センサの基体の偏芯を抑えることができる。これにより、管とセンサの基体との間から中空体内の液体が漏れることを更に抑えることができる。
【0014】
上記発明において、前記加圧装置は、前記加圧液を前記圧力室に供給する供給通路を有し、前記供給通路と前記第1シール部材との間には、前記挿入通路に挿入されている前記センサと前記管との間を封止する第2シール部材が設けられていることが好ましい。
【0015】
上記構成に従えば、第1及び第2シール部材が間隔をあけて設けられるので、センサの基体の偏芯を抑えることができる。これにより、管とセンサの基体との間から中空体内の液体及び加圧液が漏れることを更に抑えることができる。
【0016】
上記発明において、前記センサを前記挿入通路が延在する進退方向に進退させる進退機構と、前記進退機構により前記センサを進退させる際に前記センサを進退方向に案内するガイド機構とを備えていることが好ましい。
【0017】
上記構成に従えば、ガイド機構と進退機構とによりセンサを進退方向に正確に進退させることができる。これにより、第1シール部材に対してセンサの基体が偏芯することを防ぐことができ、この偏芯に伴って管とセンサの基体との間から中空体内の液体及び加圧液の漏れを防ぐことができる。
【0018】
上記発明において、前記進退機構は、ボールねじ機構であることが好ましい。
【0019】
上記構成に従えば、中空体内に挿入したセンサ部の位置を正確に調整することができる。
【0020】
本発明のセンサ取付方法は、中空体に内在する液体の状態を先端側で測定する長尺のセンサを前記先端側を中空体内に位置させるように前記中空体の外側から前記中空体の内外を繋ぐ連通路に取り付けるための方法であって、前記中空体の外部に設けられ且つ前記連通路に繋がっている開閉弁により前記連通路との間が閉じられている管の挿入通路に前記センサを先端から挿入し、前記管に設けられている第1シール部材により前記センサと前記管との間を封止させる第1挿入工程と、前記第1挿入工程の後、前記挿入通路において前記第1シール部材と前記開閉弁との間に位置する圧力室に前記液体より高圧に加圧された加圧液を供給する加圧液供給工程と、前記加圧液供給工程の後、前記開閉弁により前記連通路を開く連通工程と、前記センサを先端から前記開かれた連通路に通して中空体内に挿入する第2挿入工程とを有する方法である。
【0021】
本発明に従えば、加圧液供給工程にて加圧装置により圧力室を加圧液を供給することで圧力室の液圧を中空体内の液圧よりも高くすることができる。これにより、その後の連通路開工程にて開閉弁により連通路を開いても中空体内の液体が挿入通路に逆流することを防ぐことができる。即ち、中空体内の液体が外に漏れ出ることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、中空体に内在する液体の状態を先端側で測定するセンサを、前記液体を漏らすことなく中空体外に取付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明に係る第1実施形態の取付具が取付けられたタンクを示す正面断面図である。
【図2】図1の取付具を拡大して示す拡大断面図である。
【図3】図2の取付具の一部分を更に拡大して示す拡大断面図である。
【図4】図1の取付具にセンサを取付ける際の手順を示すフローチャートである。
【図5A】図1の取付具においてセンサをタンク内へと挿入する際の手順を示す図であり、挿入通路にセンサを挿入した状態を示す図である。
【図5B】図1の取付具においてセンサをタンク内へと挿入する際の手順を示す図であり、開けられた連通路内にセンサ部が挿入された状態を示す図である。
【図5C】図1の取付具においてセンサをタンク内へと挿入する際の手順を示す図であり、センサ部がタンク内に達した状態を示す図である。
【図6】第2実施形態の取付具を拡大して示す拡大断面図である。
【図7】第3実施形態の取付具を拡大して示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下では、前述の図1乃至7を参照しながら、本件発明に係る第1乃至第3実施形態の取付具1,1A,1Bについて説明する。なお、実施形態における方向の概念は、説明の便宜上使用するものであって、取付具1,1A,1Bに関して、それらの構成の配置及び向き等をその方向に限定することを示唆するものではない。また、以下に説明する取付具1,1A,1Bは、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明は実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
【0025】
[第1実施形態]
<タンク>
水処理プラントや化学プラント等のプラント施設では、反応、晶析、ろ過、乾燥、混合等するべく液体やスラリーを貯めておく反応槽又は貯水槽等を有する水処理装置又は化学装置が備わっている。この反応槽及び貯水槽の一例として、例えば図1に示すような反応機2のタンク3がある。中空体であるタンク3は、ステンレス鋼や鉄等の金属、コンクリート、或いは樹脂等から成る中空円柱状の槽であり、タンク3の中に液体、例えば用水や廃水、汚泥、廃棄物スラリー、薬液等を貯められるようになっている。また、タンク3は、その天井もしくは側壁3aに供給口(図示せず)を有し、またその底部又は側壁3aの底部側、或いは側面の上部に排出口(図示せず)を有している。タンク3では、供給口からタンク3内へと液体を供給し、排出口からタンク3内の液体を排出できるようになっている。
【0026】
また、タンク3内には、複数枚の撹拌翼4が設けられている。この撹拌翼4は、1つの回転軸5の下端部に取付けられている。回転軸5は、上下方向に延在しており、その上端側がタンク3内からとび出している。回転軸5の上端側は、メカニカルシール6により回動可能に支持されており、更に回転軸5の上端部には、駆動装置7が連結されている。駆動装置7は、メカニカルシール6の上部に設けられており、回転軸5を回転させてタンク3内の内溶液及びスラリーを撹拌できるようになっている。
【0027】
このような構成を有するタンク3は、その側壁3aの底部側に取付管8を有している。この取付管8は、前記側壁3aからタンク3の半径方向外側に延在する管であり、その中には、取付管8の軸線L1に沿って延在し、且つタンク3の側壁3aを貫通してタンク3の内外を繋ぐ連通路8a(図2及び図3参照)を有している。また、取付管8は、タンク3外の開口部にフランジ部8b(図2及び図3参照)を有しており、このフランジ部8bに取付具1が取付けられている。この取付具1は、タンク3に内在する液体の状態、例えば流速、温度、濃度、pH値、圧力、溶存酸素(DO)濃度、又は酸化還元電位(ORP)を検出するセンサ9(図2及び図3参照)をタンク3に取付けるための器具である。以下では、この取付具1の構成について詳しく説明する。
【0028】
<取付具>
取付具1は、図2及び3に示すように、基本的にボール弁11と、挿入管12と、外套13と、複数のガイド機構14と、進退機構15とを備えている。ボール弁11は、取付管8に固定されている。ボール弁11は、いわゆる開閉弁であり、連通路8aを開閉可能に構成されている。ボール弁11は、両側にフランジを有する大略円筒状の管体16を有しており、管体16の一方側のフランジが取付管8のフンラジ部8bに取付られている。管体16は、その中に流路16aを有している。流路16aは、その軸線が軸線L1に一致しており、連通路8aに繋がっている。また、この流路16aには、大略球状のボール17が回動可能に介在している。
【0029】
ボール17は、管体16外に設けられているレバー18と図示しない軸によって連結されており、レバー18を回動させることによってボール17が流路16a内で回るようになっている。このボール17には、挿通孔17aが形成されており、挿通孔17aはレバー18が閉位置にある時に流路16aに直交するように位置している(後述する図5A参照)。それ故、ボール17により流路16aが遮断されて連通路8aが閉じられる。他方、レバー18を閉位置から開位置の方へと回動させると挿通孔17aによって流路16aが繋がり、連通路8aが開くようになっている。このように構成されるボール弁11の管体16には、他方側のフランジに挿入管12が取付けられている。
【0030】
挿入管12は、両側にフランジを有する大略円筒状の部材であり、その一方側のフランジが管体16の他方側のフランジに取付けられている。挿入管12は、その軸線が軸線L1に一致しており、挿入管12内の挿入通路19が流路16aに繋がっている。つまり、挿入通路19は、流路16aを介して連通路8aに繋がっている。
【0031】
また、挿入管12は、内周部にシール取付部20,21を有している。2つのシール取付部20,21は、軸線L1に平行な軸線方向に離れており、本実施形態では挿入管12の内周部の軸線方向両端部に位置している。シール取付部20,21は、周方向全周にわたって内周部に形成されており、内周部から半径方向内側(つまり、挿入通路19側)に突出している。また、シール取付部20,21は、その軸線及び内径が略一致しており、シール取付部20,21内を含む挿入通路19には、外套13が挿入されている。
【0032】
外套13は、略一直線に延びる長尺の円筒部材であり、その外径がシール取付部材20,21の内径より若干小径に形成されている。また、外套13の軸線方向の長さは、連通路8a、流路16a及び挿入通路19の長さの合計Lsumよりも長尺に形成されており、外套13を挿入管12、ボール弁11及び取付管8に挿入した時にその先端が連通路8aからとび出し、その基端が挿入通路19からとび出るように構成されている。また、外套13の先端は、先細りのテーパ状になっており、挿入管12の外側の開口である挿入口19aから挿入通路19へと挿入しやすくなっている。外套13内には、センサ9が取付けられている。
【0033】
センサ9は、その軸線方向に延在するよう長尺に構成されており、本実施形態において電磁流速計である。センサ9は、基体9aと支持体9bとセンサ部9cとを有している。基体9aは、その外周部と外套13の内周部との間がシールされた状態で外套13内に挿通されて支持されており、基体9aの先端には、支持体9bが取付けられている。支持体9bは、棒状の部材であり、前記基体9aの先端からその軸線に沿って突出している。また、支持体9bは、外套13がとび出ており、その先端側にはセンサ部9cが取付けられている。センサ部9cは、液体の流速を測定可能に構成されている。なお、本実施形態では、電磁流速計をセンサとして採用しているが、センサ9は電磁流速計に限定されるものではなく、温度、濃度、pH値、圧力、溶存酸素(DO)濃度、又は酸化還元電位(ORP)を測定するセンサであってもよく、そのセンサの種類は問わない。
【0034】
このように構成されている外套13は、挿入口19a側にある第1シール取付部20と、ボール弁11側にある第2シール取付部21とによって支持されている。これら2つのシール取付部20,21の内周部には、第1及び第2シール部材22,23が夫々設けられている。2つのシール部材22,23は、例えばOリングであり、外套13の外周部とシール取付部20,21との間を夫々封止している。つまり、2つのシール部材22,23によってセンサ9の外周部と挿入管12の内周部との間が封止されている。
【0035】
この第1シール部材22は、ボール弁11のボール17から少なくとも所定距離x以上離して設けられている。ここで所定距離xとは、挿入されるセンサ9において第1シール部材22によって挿入管12との間で封止可能な最も先端側の位置から前記センサ9の先端までの距離であり、センサ9の基端9aの先端とセンサ部9cの先端(又は、外套13の先端とセンサ部9cの先端との距離)との距離である。このように第1シール部材22とボール17とを所定距離x以上離すことで、ボール弁11によって連通路8aを閉じたまま外套13の先端部を第1シール部材22のところまで挿入させることができる(後述する図5A参照)。つまり、第1シール部材22とボール17とは、センサの基体9aと第1シール取付部20との間が第1シール部材22によって封止されずにセンサ部9cがボール17に当たることがないように距離間で位置している。これにより、ボール弁11によって連通路8aを閉じたまま挿入通路19の挿入口19a側を塞ぐことができるようになっている。
【0036】
このようにして挿入口19a側が塞がれている挿入通路19は、2つのシール取付部材20,21の間であって外套13の外側に円筒状の圧力室24を有している。また、挿入管12の外周部には、この圧力室24に流体を供給すべく供給管25と圧力室24内の流体を排出すべく排出管26が形成されている。供給管25及び排出管26は、軸線方向中間部分に軸線L1に対して略回転対称な位置に設けられている。供給管25及び排出管26には、圧力室24に繋がっている供給通路25a及び排出通路26aが夫々形成されている。排出通路26aは、ドレン27に繋がり、供給通路25aは、加圧装置28に繋がっている。
【0037】
加圧装置28は、いわゆるポンプであり、水や油等の液体をタンク3内の圧力よりも高い圧力に加圧して供給するように構成されている。加圧装置28により加圧して供給される加圧液は、供給通路25aを介して圧力室24に導かれ、排出通路26aを通ってドレン27に戻されるようになっている。なお、排出通路26aには、その開度を調整可能な調整弁が必要に応じて設けられてもよい。加圧装置28の吐出圧力と調整弁の開度とを調整することによって圧力室24の内圧を調整することができる。加圧液を圧力室24に導くことにより、圧力室24の内圧が連通路8a及び流路16aの内圧より高くなり、連通路8aから流路16aに導かれた液体(つまり、タンク3内の液体)が圧力室24内に流入することを防ぐことができる。これにより、タンク3内の液体が挿入口19aから漏れ出たり、各シール部材22,23と外套13との間に入ってその間に懸濁物及びコンタミ等の固形物が残ってシール性が低下することを抑えることができる。
【0038】
また、第2シール部材23により圧力室24と流路16aとの間が封止されているので、圧力室24内の加圧液が挿入通路19及び連通路8aを通ってタンク3内に流入することも防ぐことができる。これにより、加圧液がタンク3内に流入してタンク3内の液体の状態が変化することを防ぐことができる。更に、2つのシール部材22,23が間隔をあけて設けられており、挿入及び引出し時の外套13の偏芯に伴う外套13のシール部材22,23に対する片当りを防ぐことができる。これにより、片当りに伴うシール性の低下を防ぎ、タンク3内の液体や加圧液が外側に漏れ出ることを防ぐことができる。また、外套13には、挿入時及び引出し時に偏芯しないように軸線L1に沿って外套13を案内するガイド機構14が設けられている。
【0039】
ガイド機構14は、挿入管12の他方側のフランジに設けられており、複数のガイド部材31とスライド部材32とを有している。ガイド部材31は、挿入管12の他方側のフランジに周方向に等間隔をあけて設けられており、本実施形態では4つのガイド部材31が他方側のフランジに設けられている。ガイド部材31は、長尺の棒状部材であり、軸線L1に平行で且つ半径方向外方に延在している。また、4つのガイド部材31の半径方向外方側の端部には、側板33が設けられており、この側板33によって4つのガイド部材31が連結されている。このように軸線L1に平行に設けられた4つのガイド部材31には、スライド部材32が設けられている。
【0040】
スライド部材32は、大略円板状の部材であり、軸線L1に直交させて4つのガイド部材31に取付けられている。この4つのガイド部材31は、スライド部材32を夫々貫通しており、スライド部材32は、4つのガイド部材31によって軸線L1に沿って移動するように案内されている。また、スライド部材32には、外套13が貫通しており、外套13がスライド部材32に固定されている。これにより、外套13がスライド部材32と一体的に移動するようになり、外套13が軸線L1に沿って案内されるようになる。また、このスライド部材32には、進退機構15が取付けられている。
【0041】
進退機構15は、いわゆるボールねじ機構であり、スライド部材32を介して外套13をタンク3内外へと進退させるように構成されている。進退機構15は、ベアリングユニット34と、ねじ軸35と、ナット36とを有している。ベアリングユニット34は、スライド部材32に取付けられており、ねじ軸35を回動可能に支持している。ねじ軸35は、軸線L1に沿って半径方向外方に延在しており、その長さは、ガイド部材31と同じ長さになっており、連通路8a、流路16a及び挿入通路19の長さの合計Lsumよりも長くなっていることが好ましい。また、ねじ軸35には、ナット36が螺合している。ナット36は、側板33に嵌合されている。これにより、ねじ軸35を一方又は他方に回転させるとスライド部材32がガイド部材31に沿って前後方向(軸線L1に平行な方向)に移動し、外套13を進退させることができる。また、ボールねじ機構を用いることにより挿入量を正確に調整することができるので、タンク3内の測定したい位置にセンサ部9cを正確に移動させることができ、センサ部9cを所望の位置に正確に位置させてその位置における液体の状態を測定することができる。
【0042】
このように構成される取付具1では、外套13を挿入通路19、流路16a及び連通路8aを挿通させてセンサ部9cをタンク3内へと位置させ、このセンサ部9cによりタンク3内の液体の状態を測定している。取付具1は、ボール弁11及び挿入管12はタンク3外に取付けられているためセンサ部9cの周辺にそれを遮る構成を有しない。それ故、遮る構成による測定に対する影響がなく液体の状態(本実施形態では、流速)をより正確に測定することができる。
【0043】
<センサの取付方法>
以下では、取付具1を用いてセンサ9をタンク3に取付ける方法について、図4及び図5を参照しつつ説明する。まず、取付工程であるステップS1では、センサ9の基体9aを外套13内に挿入し、基体9aの先端以外が外套13内に収まるまで押込む。そうすると、センサ9の支持体9b及びセンサ部9cが外套13の先端部からとび出すように外套13にセンサ9が取付けられる。取付けると、ステップS2に移行する。
【0044】
第1挿入工程であるステップS2では、ボール弁11により連通路8aを閉じた状態でねじ軸35を回転させて外套13を前進させる。前進させると、まずセンサ部9cが挿入口19aから挿入通路19に挿入され、次に外套13の先端部が挿入口19aから挿入通路19に挿入される。外套13の先端部を第1シール部材22ところまで前進させると(図5A参照)、第1シール部材22によって外套13の外周部と挿入管12の内周部との間が封止され、挿入通路19の挿入口19a側が塞がれる。挿入通路19の挿入口19a側が塞がれたところで、一度ねじ軸35を回転させることを止める。これにより外套13の前進が止まり、ステップS3に移行する。
【0045】
加圧液供給工程であるステップS3では、加圧装置28を駆動して圧力室24に加圧液を供給させる。加圧液が供給されることで挿入通路19の内圧がタンク3の内圧より高くなる。これにより、後述する連通工程で連通路8aを開いてもタンク3内から液体が挿入通路19及び流路16aに逆流することを防ぐことができ、液体に含まれる懸濁物及びコンタミ等の固形物が第1及び第2シール部材22,23に付着してシール性能が低下することを抑えることができる。また、挿入通路19の内圧を高くしておくことで、連通路8aを開いたときに液体が挿入通路19及び流路16aに急激に逆流し、液体がセンサ部9cを破損させることを防ぐことができる。このように圧力室24に加圧液が供給されるとステップS4に移行する。連通工程であるステップS4では、ボール弁11のレバー18を回動させてボール17を回し、連通路8aを開く。なお、この際、外套13の先端は、第2シール取付部21まで達しておらず、外套13と第2シール部材21との間(つまり、センサ9と第2シール部材21との間)は、第2シール部材23によってシールされていない。連通路8aが開かれることで挿入通路19と連通路8aとが繋がり、ステップS5へと移行する。
【0046】
第2挿入工程であるステップS5では、ねじ軸35を回動させて外套13を前進させてセンサ部9cをボール17の挿通孔17aを通す(図5B参照)。更にねじ軸35を回動させて外套13を前進させると、やがて外套13の先端部が第2シール取付部21に達する。これにより第2シール部材23によってセンサ9と第2シール取付部21との間が封止され、圧力室24が流路16a及び連通路8aから隔離される。この圧力室24には加圧液が供給されているので、圧力室24の内圧は、タンク3内と繋がっている流路16a及び連通路8aの内圧よりも高くなる。それ故、外套13を前進させる際に第2シール部材23と外套13との間に微小な隙間が生じたとしても、その隙間を通ってタンク3内の液体が圧力室24及び外側に漏れるということがない。その後も進退機構15により外套13を更に前進させると、やがてセンサ部9cがタンク3内に達する(図5C参照)。センサ部9cがタンク3内に達すると、ステップS6に移行する。
【0047】
位置調整工程であるステップS6では、ねじ軸35を回転させて外套13の挿入量を調整して、タンク3内の流速を測定したい所望位置までセンサ部9cを移動させる(図2参照)。センサ部9cを所定の位置まで移動させると、センサ9の取付が終了する。このようにセンサ9の取付方法は、外套13を挿入管12に挿入して挿入口19aを塞いで加圧装置28により加圧液を供給した後、ボール弁11により連通路8aを開いてセンサ9を前進させることでセンサ部9cをタンク3内に所望の位置させることができる。それ故、センサ9の取付けが非常に容易である。
【0048】
なお、センサ9を取付具1から取外しは、取付時と逆の操作を行なうことで実施することができる。つまり、進退機構15により外套13を後退させてセンサ部9cをボール17より挿入口19側に移動させ、ボール弁11により連通路8aを閉じる。その後、加圧装置28の駆動を止めて圧力室24内の加圧液をドレン27へと排出させる。排出後、進退機構15により外套13を更に後退させて挿入管12から取外す。これにより、取付具1からセンサ9を取り外すことができる。
【0049】
このように構成される取付構造1は、センサ9のタンク3への着脱が容易であり、且つセンサ9をタンク3に繰り返し着脱することができる。それ故、取付構造1は、水処理装置や化学装置等において長期間連続してタンク3内にセンサ9を配置しておくことができないような場合、例えばタンク3内の内容物が腐食性を有する場合や、高温でセンサ9を長期間タンク3内に入れておけない場合、定期的にセンサ9の校正を必要とする場合、若しくはタンク3内でセンサ9が物理的に損傷する可能性がある場合等において特に好適に利用することができる。
【0050】
また、タンク3内の内容物によっては、成分あるいは異物として糸くずのような繊維状の物質が含まれることがある。そのような場合、センサ9を長期間タンク3内に挿入しておくとセンサ部9cにこれらの異物が絡まり測定が困難になる場合がある。しかし、取付構造1では、主にセンサ部9cだけをタンク3内に配置するので異物が絡まりにくく、異物として糸くずのような繊維状の物質が含まれるような状況であっても好適に利用することができる。
【0051】
[第2実施形態]
第2実施形態に係る取付具1Aは、第1実施形態の取付具1と構成が類似している。そこで、第2実施形態の取付具1Aの構成について、第1実施形態の取付具1と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成についてだけ説明する。後述する第3実施形態の取付具1Bについても同様である。
【0052】
第2実施形態の取付具1Aでは、ボール弁11側にある第2シール取付部21Aが供給管25及び排出管26よりも挿入口19a側に位置しており、圧力室24Aが第2シール取付部21Aとボール弁11との間に形成されている。加圧装置28は、供給管25を介して圧力室24Aに加圧液を供給するようになっている。
【0053】
このように構成される第2実施形態の取付具1Aでは、圧力室24Aより挿入口19a側に2つのシール部材22,23Aが設けられているので、圧力室24Aの加圧液が外部に漏れることをより確実に防ぐことができる。
【0054】
その他、第2実施形態の取付具1Aは、第1実施形態の取付具1と同様の方法で取付けられ、また同様の作用効果を奏する。
【0055】
[第3実施形態]
第3実施形態の取付具1Bでは、進退機構15Bがガイド機構14に平行に設けられている。進退機構15Bは、ねじ軸35B、基台41及びハンドル部材42を備えている。ねじ軸35は、ガイド部材31に並設されており、その一端部が基台41に回動可能に設けられ、且つ他端部にハンドル部材によりが固定されている。またねじ軸35の雄ねじ部35aには、ガイド機構14のスライド部32Bが螺合されている。スライド部32Bは、ハンドル部材42によりねじ軸35を回転させることで前後方向に進退するようになっている。
【0056】
このように構成される第3実施形態の取付具1Bは、第1実施形態の取付具1と同様の方法で取付けられ、且つ同様の作用効果を奏する。
【0057】
[その他の形態]
第1乃至3実施形態の取付具1,1A,1Bでは、進退機構15がボールねじ機構であるが、空圧や油圧で駆動可能なシリンダ機構であっても良く、また手動で押したり引いたりする機構であっても良い。また、第1乃至3実施形態では、取付具1,1A,1Bをタンクに適用した場合について説明したが、配管に適用してもよく、液体が内在する中空体であればよい。
【0058】
また、第1乃至3実施形態では、センサ9に外套13が外装されているが、外套13をなくしてセンサ9を挿入管12に直接挿入し、第1及び第2シール部材22,23をセンサ9の基体9aに当接させてもよい。また、第1乃至3実施形態では、挿入管12に設けられているシール部材22,23が2つであるが、3つ以上であってもよい。また、シール部材としては、シール部材に限定されず、オイルリング等の環状のシールリングであればよい。
【0059】
なお、第1乃至3実施形態の取付具1,1A,1Bが適用される水処理装置としては、特に限定されないものの、気密性が求められると共に内容物が外部へ流出することが好ましくなく、且つ内部に撹拌翼を設けたタンクから成る水処理装置(例えばメタン発酵槽)等に特に好適に利用できる。また、水処理装置以外の別の装置としては、上記同様に内容物が外部へ流出することが好ましくなく、且つ撹拌翼等により容器上部からセンサ等を取り付けにくい反応槽等にも好適に適用することができる。
【符号の説明】
【0060】
1,1A,1B 取付具
3 タンク
8a 連通路
9 センサ
11 ボール弁
12 挿入管
14 ガイド機構
15,15B 進退機構
19 挿入通路
22 第1シール部材
23 第2シール部材
24,24A 圧力室
28 加圧機構

【特許請求の範囲】
【請求項1】
中空体に内在する液体の状態を先端側で測定する長尺のセンサを、前記先端側を中空体内に位置させるように前記中空体の外側から前記中空体の内外を繋ぐ連通路に挿通させて取り付けるためのセンサ取付構造であって、
前記中空体の外部に設けられ、前記連通路を開閉する開閉弁と、
前記開閉弁を介して前記中空体の外部に設けられ、前記開閉弁を介して前記連通路に繋がり且つ前記センサを挿入可能な挿入通路を有する管と、
前記管に設けられ、前記挿入通路に挿入される前記センサと前記管との間を封止する第1シール部材と、
前記挿入通路において前記第1シール部材と前記開閉弁との間に位置する圧力室に前記液体より高圧に加圧された加圧液を供給する加圧装置とを備え、
前記第1シール部材と前記開閉弁とは、挿入される前記センサにおいて第1シール部材によって前記管との間で封止可能な最も先端側の位置から前記センサの先端までの距離よりも離れている、センサ取付構造。
【請求項2】
前記加圧装置は、前記加圧液を前記圧力室に供給する供給通路を有し、
前記供給通路と前記開閉弁との間には、前記挿入通路に挿入されている前記センサと前記管との間を封止する第2シール部材が設けられている、請求項1に記載のセンサ取付構造。
【請求項3】
前記加圧装置は、前記加圧液を前記圧力室に供給する供給通路を有し、
前記供給通路と前記第1シール部材との間には、前記挿入通路に挿入されている前記センサと前記管との間を封止する第2シール部材が設けられている、請求項1に記載のセンサ取付構造。
【請求項4】
前記センサを前記挿入通路が延在する進退方向に進退させる進退機構と、
前記進退機構により前記センサを進退させる際に前記センサを進退方向に案内するガイド機構とを備えている、請求項1乃至3の何れか1つに記載のセンサ取付構造。
【請求項5】
前記進退機構は、ボールねじ機構である、請求項4に記載のセンサ取付構造。
【請求項6】
中空体に内在する液体の状態を先端側で測定する長尺のセンサを前記先端側を中空体内に位置させるように前記中空体の外側から前記中空体の内外を繋ぐ連通路に取り付けるためのセンサ取付方法であって、
前記中空体の外部に設けられ且つ前記連通路に繋がっている開閉弁により前記連通路との間が閉じられている管の挿入通路に前記センサを先端から挿入し、前記管に設けられている第1シール部材により前記センサと前記管との間を封止させる第1挿入工程と、
前記第1挿入工程の後、前記挿入通路において前記第1シール部材と前記開閉弁との間に位置する圧力室に前記液体より高圧に加圧された加圧液を供給する加圧液供給工程と、
前記加圧液供給工程の後、前記開閉弁により前記連通路を開く連通工程と、
前記センサを先端から前記開かれた連通路に通して中空体内に挿入する第2挿入工程とを有する、センサ取付方法。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5A】
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【図5B】
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【図5C】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2013−24790(P2013−24790A)
【公開日】平成25年2月4日(2013.2.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−161734(P2011−161734)
【出願日】平成23年7月25日(2011.7.25)
【特許番号】特許第4892110号(P4892110)
【特許公報発行日】平成24年3月7日(2012.3.7)
【出願人】(000192590)株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Fターム(参考)】