センサ構造部
【課題】配管等の内部を流れる媒体の物理的な特性を高い精度と迅速な応答性で測定することを可能とするセンサ構造部を提供する。
【解決手段】センサ構造部２１０を、構成部壁厚Ｓ又は管壁厚ＲＳを有する構成部部分２１２又は管部分５００と、センサ壁厚ＳＡを有するセンサ２３０を受容するための少なくとも一つのセンサ部分２１４とを含む構成とし、センサ壁厚ＳＡが、構成部壁厚Ｓ又は管壁厚（図示なし）の半分よりも薄くなるようにし、構成部部分２１２は、導電体２２２のための少なくとも一つの管路２２０を有する。
【解決手段】センサ構造部２１０を、構成部壁厚Ｓ又は管壁厚ＲＳを有する構成部部分２１２又は管部分５００と、センサ壁厚ＳＡを有するセンサ２３０を受容するための少なくとも一つのセンサ部分２１４とを含む構成とし、センサ壁厚ＳＡが、構成部壁厚Ｓ又は管壁厚（図示なし）の半分よりも薄くなるようにし、構成部部分２１２は、導電体２２２のための少なくとも一つの管路２２０を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構成部壁を有する構成部部分と、センサ壁を有する、センサを受容するための少なくとも一つのセンサ部分とを含み、構成部壁は構成部壁厚を有し、センサ壁はセンサ壁厚を有する、センサ構造部に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の技術では、溶媒、例えば、液体又は気体の物理的特徴を取得するために、様々な種類のセンサ、例えば、温度センサが使用されている。物理的特徴、例えば、温度を検出する溶媒は、例えば、配管システムに導かれている、あるいは、例えば、タンクなどの容器に保管されている場合がある。
【０００３】
従来、物理的な数値、例えば、温度を迅速に取得するセンサを、溶媒、すなわち、液体、又は気体の近傍の管路の側に配置してきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように配置されたセンサは、溶媒、すなわち、液体又は気体に曝される。所与の圧力が形成されるシステムでは、センサは、また、圧力にも曝される。このように配置することは、媒体が、例えば、酸などのアグレッシブな媒体の場合、及び／又は、システムに高圧が印可される場合、特に問題である。かかる状況では、管路のいわゆる媒体側にセンサを配置する場合は、高額な特殊なセンサを使用する必要がある。
【０００５】
媒体側に配置したセンサのさらなる短所は、故障時に、このように配置したセンサに作業することは困難であるか、不可能である点である。較正のみにも多くのコストがかかる場合がある。
【０００６】
媒体側にセンサを配置する代わりに、センサ、例えば、温度センサを、容器、例えば、タンク又は配管の外壁に配置することもできる。
【０００７】
しかしながら、溶媒の外側に配置すると、測定精度に問題が発生する。さらに、センサを、例えば、配管又はタンクの外壁に配置することによって、温度変化が極めて不正確に検出される可能性があるという問題がある。これは、配管又はタンクの熱質量が大きくなると、熱慣性（Ｔｒａｅｇｈｅｉｔ）が極めて大きくなり、極めて急速に進行する温度変化を検出することができなくなるためである。
【０００８】
配管又はタンクを外壁に配置する代わりに、センサを特殊なセンサハウジングに入れて配管に取り付け、センサハウジングのセンサを媒体の反対側に配置することもできる。
【０００９】
このような配置については、例えば、米国特許第５，３６７，２６４号に記載されている。
【００１０】
基本的に、米国特許第５，３６７，２６４号に記載のセンサは、二つの物質を混合した場合における物質の容積百分率を決定するためのものである。米国特許第５，３６７，２６４号には、特に、管の中の貫流する溶媒の温度を測定することができる、すなわち、その正確な組成を測定することができるセンサが開示されている。
【００１１】
米国出願第２００５／０１２１３２３Ａ１号には、油の不純物、又は添加物の濃度を測定する、さらなるセンサが開示されている。
【００１２】
米国出願第２００５／０１２１３２３Ａ１号のセンサは、配管と接合されたケーシング部分を有し、電極がケーシング部から気密性をもって密封されて収納されている。米国出願第２００５／０１２１３２３Ａ１号には、温度測定については開示されておらず、その他の種類のセンサについても記載がない。
【００１３】
本発明は、流れる媒体の物理的な特性を高い精度と迅速な応答特性で測定することを可能とするセンサ構造部を提供することを目的とする。さらに、センサ構造部は、特にセンサ部分の領域で十分な剛性を有するものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、構成部壁厚Ｓ又は管壁厚ＲＳ（１２、１１２、２１２、３１２、４１２）を有する構成部部分又は管部分と、センサ壁厚ＳＡを有する、センサ（３０、１３０、２３０、３３０、４３０）を受容するための少なくとも一つのセンサ部分（１４、１１４、２１４、３１４、４１４）とを含む、センサ構造部（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）であって、前記センサ壁厚ＳＡは、前記構成部壁厚Ｓ又は管壁厚ＲＳの半分よりも薄いことを特徴とする、センサ構造部に関する。
【００１５】
また、前記センサ壁厚ＳＡは、前記構成部壁厚Ｓ又は管壁厚Ｒの１／３よりも薄いことを特徴としてもよい。
【００１６】
また、前記構成部部分は、鋼鉄、特殊鋼、ＮｉＦｅＣｏ−基合金、ＮｉＦｅ−基合金の一つから構成されることを特徴としてもよい。
【００１７】
また、前記センサ構造部（２１０、３１０、４１０）は、二つの部分から構成されることを特徴としてもよい。
【００１８】
また、前記センサ部分（２１４）は深絞り成形部であることを特徴としてもよい。
【００１９】
また、深絞り成形部は、鋼鉄、特殊鋼、ＮｉＦｅＣｏ−基合金、ＮｉＦｅ−基合金、Ｎｉ、ＣｏＮｉＺｎ−基合金、Ｃｕ、Ｃｕ−基合金、モリブデンの一つから構成されることを特徴としてもよい。
【００２０】
また、前記構成部と深絞り成形部は、ロウ付け、半田付け、溶接の一つによって接合されることを特徴としてもよい。
【００２１】
また、前記センサ部分（４１４）は、ケーシング部分であることを特徴としてもよい。
【００２２】
また、前記ケーシング部分は、鋼鉄、特殊鋼、ＮｉＦｅＣｏ−基合金、ＮｉＦｅ−基合金、Ｎｉ、ＣｕＮｉＺｎ−基合金、ＣｕとＣｕ−基合金、モリブデンの一つから構成されてもよい。
【００２３】
また、前記ケーシング部分（４１４）と前記構成部分（４１２）とはガラス取り付け部（４７０）によって接合されることを特徴としてもよい。
【００２４】
また、前記センサ構造部（１１０）は一体として構成されることを特徴としてもよい。
【００２５】
また、前記センサ部分（１１４）は、前記一体のセンサ構造部（１１０）に押し抜きによって取り付けられることを特徴としてもよい。
【００２６】
また、前記センサ部分によって受容される前記センサ（３０、１３０、２３０、３３０、４３０）は、湿度センサ、圧力センサ、容量性センサ、電気伝導性を測定するセンサ、温度センサの１以上のセンサであることを特徴としてもよい。
【００２７】
また、前記センサ構造部は、導電体（２２、１２２．１、１２２．２、２２２）のための少なくとも一つの管路（２０、１２０．１、１２０．２、２２０）を有することを特徴としてもよい。
【００２８】
また、前記管路（２２、１２２．１、１２２．２、２２２）は、前記構成部部分（１４、１１４、２１４、３１４、４１４）の領域に構成されることを特徴としてもよい。
【００２９】
また、前記センサ構造部は管（５００）の形状で構成され、前記管（５００）は、前記センサ部分（４１４）を収納する空洞部（Ａｕｓｓｐａｒｕｎｇ）（５０４）を有することを特徴としてもよい。
【００３０】
また、管（５００）の形状の前記センサ構造部は、内部管を有し、前記内部管は、前記センサ部分（４１４）と接合していることを特徴としてもよい。
【００３１】
また、前記センサ構造部は、容量性測定のための２つの電気接続部を有し、第１の接続部は前記管（５００）と接続し、第２の接続部は前記内部管と接続することを特徴としてもよい。
【００３２】
また、本発明は、液体又は気体の状態の溶媒の受容及び／又は配管のための装置であって、該装置は、前記センサ構造部を少なくとも一つ有することを特徴とする装置に関する。
【００３３】
また、前記液体又は気体の状態の媒体が、天然ガス、水素、窒素、酸素、内燃機関の排出ガス、産業プロセスガス（ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｌｌｅ
Ｐｒｏｚｅｓｓｇａｓｅ）、アウトガス（Ａｕｔｏｇａｓ：液化天然ガス）、空気、水、特に食塩水、油、特にエンジン、伝動装置及び油圧装置用の油、アルコール、特にメタノール及びエタノール、ガソリン及びディーゼル燃料、菜種油メチルエステル、飛行機のタービン用燃料（Ｆｌｕｇｚｅｕｇｔｕｒｂｉｎｅｎｔｒｅｉｂｓｔｏｆｆｅ）、尿素及び尿素溶液、フッ化炭素水素（Ｆｌｕｏｒｋｏｈｌｅｎｗａｓｓｅｒｓｔｏｆｆｅ）の一つの媒体であることを特徴としてもよい。
【００３４】
本発明の目的は、構成部壁厚Ｓを有する構成部部分と、センサ壁厚を有するセンサ部分とを含むセンサ構造部であって、センサ部分の壁厚は構成部部分の壁厚の半分のみ、好ましくは１／３のみであるセンサ構造部によって達成される。この特殊な幾何学的形状及び管路の寸法仕様によって、センサ、例えば、温度センサを、センサ構造部の媒体の反対の側のセンサ部分の領域に配置しても、この配置にかかわらず、例えば、媒体の物理的な数値の変化に対して、センサは高い精度と極めて迅速な応答を達成することができる。構成部部分に対してセンサ部分をより薄く成形することによって、例えば、物理的な数値、例えば、温度の変動に対するセンサの応答を向上している。他方で剛性の理由から、センサ部分の領域の壁厚を、構成部部分の壁厚の少なくとも１／１００とする必要がある。好適な実施の形態では、構成部部分の壁厚は１０ｍｍと１ｍｍの間、好ましくは、４ｍｍと１ｍｍの間、特に２ｍｍと１ｍｍの間である。センサ部分の壁厚は、好ましくは、０．０１ｍｍと１ｍｍとの間、特に、０．１ｍｍと１ｍｍとの間である。
【００３５】
好ましくは、構成部部分の管路は、鋼鉄、特殊鋼、特に特殊鋼１．４３０１、特殊鋼１．４３０６、特殊鋼１．４３０７、又は特殊鋼１．４４０４で形成する。管路の構成部分をＫＯＶＡＲ、ＮｉＦｅＣｏ−基合、又はＮｉＦｅ−基合金から構成することも可能である。
【００３６】
本発明による第１の構成では、構成部を一体の構成部として、好ましくは一つ及び同一の材料で製造することができる。
【００３７】
一体の構成とは、例えば、センサ部分を押し抜いて（ａｕｓｇｅｓｔａｎｚｔ）より薄い壁厚の凹部とする押し抜き処理によって、特に簡単で安価に製造することができる。
【００３８】
一体の実施例の代替として、構成部を二つの部分から構成することもできる。この場合、構成部部分を独立した第１の構成部として、センサ部分を独立した第２の構成部として構成する。
【００３９】
二つの部分からなる実施の形態における第１の構成部では、センサ部分を、好ましくは、検知する信号に関してよい特性を有するという点で優れた材料からなる、深絞り成形部として構成することができる。例えば、深絞り成形部の材料を、温度センサとして使用する場合であれば、特に熱伝導性に優れた材料か選択することができる。構成部部分に使用することもできる材料、鋼鉄、特殊鋼、ＮｉＦｅＣｏ−基合金、ＮｉＦｅ−基合金の他に、特に深絞り成形部としてＮｉ、ＣｏＮｉＺｎ−基合金、いわゆるジャーマンシルバー、特に、Ｃｕ、Ｃｕ−基合金、モリブデンなども想到可能である。
【００４０】
管路が温度センサを有する場合、深絞り成形部の領域には、特に熱伝導性に優れた材料を用いることが好ましい。深絞り成形部の材料として、特に、銅、特殊鋼又は銅を含有する基合金が考えられる。
【００４１】
独立した深絞り成形部は構成部部分と、例えば、ロウ付け、半田付け、溶接によって接合して、管路を生成する。溶接する場合、レーザ溶接、電子ビーム抵抗溶接又はロールシーム（Ｒｏｌｌｎａｈｔ）溶接を実行することができる。
【００４２】
複数の部分、特に２つの部分のセンサ構造部の、熱的に特に好ましい構成は、センサ部分が熱的に構成部部分と熱が伝わらない実施の形態、例えば、ロウ付け、半田付け又は溶接で深絞り成形部と接合している場合ではなく、センサ部分と構成部部分と熱的に減結合される実施の形態である。これは、センサ部分自体をある種のケーシング部分として、例えば、カップの形状に構成した場合、ケーシング部分に構成部部分をガラス取り付けする、すなわち、ガラスによる接合することにより実現できる。ケーシング部分と構成部部分との接合手段であるガラスは、両方の部分を熱的に減結合する。温度変化時には、比較的小さなケーシング部分の熱慣性（Ｔｒａｅｇｈｅｉｔ）が温度の推移に決定的な影響を及ぼす。したがってこの種の構成は、特に、センサを用いて、液体の伝導性（Ｌｅｉｔｆａｅｈｉｇｋｅｉ）、及び／又は容量性を測定する場合に特に好ましい。
【００４３】
伝導性、及び／又は容量性、及び／又は温度を測定する場合、センサ部分が、構成部部分の形状に類似した形状で、構成部部分の内部に配置されたセンサ取り付け部を有する場合、有利である。例えば、構成部部分を管部分とし、センサ部分のセンサ取り付け部を、構成部部分の管部分の内部に配置する直径の小さい管とすることができる。
【００４４】
本発明のセンサ構造部は、好ましくは、構成部部分の領域に配置する、配管、特に、電気回線のための一つ以上の管路部分を有することができる。
【００４５】
例えば、電気回線のための管路が特に好ましい。ここで、管路部分の電気回線は再び構成部部分にガラス取り付けされる。
【００４６】
本発明のセンサ構造部の次に、本発明は、上述のセンサ構造部を有する、液体又は気体の状態の媒体を受容、及び／又は導くための装置も提供する。
【００４７】
センサ構造部を用いて配管又は容器の中で物理的特徴を測定することができる媒体として、気体がある。気体として、特に、気体の状態、圧縮した状態又は液体の状態の天然ガス、又はアウトガス（Ａｕｔｏｇａｓ：液化天然ガス）が対象となる。また、例えば、水素、Ｎ2、Ｏ2などの産業用ガスも、特に液体水素、液体窒素などの液体の状態で同様に測定することができる。さらに、内燃機関の排出ガス、化学及び半導体産業のプロセスガス、及び空気をそれらの物理的特性に基づいて測定することができる。
【００４８】
本発明のセンサ構造部を用いて、配管又は容器の中で、それらの物理的特性に基づいて測定を行うことができるさらなる媒体として、特に、水、食塩水、油、例えば、エンジン伝動装置により、油圧装置の領域で使用される油、アルコール、特にメタノール及びエタノール、及び特に燃料の添加物がある。本発明の管路を用いて、センサ装置の中で、それらの物理的特性を測定できるさらなる液体として、特に、ガソリン、ディーゼル燃料、菜種油メチルエステルなどの燃料、及び飛行機タービン用の燃料がある。現在、ディーゼル自動車の排出ガス浄化のために使用される、尿素又は尿素溶液などの排出ガス浄化用の液体物質も、本発明の管路を用いて、配管又は容器の中で検出される。さらに、産業、特に、化学産業及び半導体産業におけるあらゆる種類のプロセス液体も配管又はタンクを用いて本発明の管路によって検出することができる。空調機又は冷蔵庫に用いる、例えば、フッ化炭層水素などの媒体も、本発明の管路を用いて検出することができる。
【００４９】
本発明の装置によって検出可能な気体又は液体について詳細に列挙したが、例示にすぎず、限定するものと理解するものではない。
【００５０】
様々な種類のセンサを本発明の装置に用いることができる。このため、例えば、温度センサ、容器、特に燃料タンクのレベル測定に使用することができる。
【００５１】
例えば、圧力センサ又は容量性センサのように、温度センサによって温度を測定する、あるいは電気伝導性を測定することは可能である。管路は、例えば、化学産業又は自動車及び飛行機の製造に利用される配管に用いることができる。
【００５２】
特に、本発明のセンサ構造部は、燃料経路に、特に燃料混合物の組成を特定するために用いることが好ましい。
【００５３】
センサ構造部の構成部部分、及び一体の管路の製造方法として特に穿孔として、既に取り付けられた一体の実施の形態の場合に、センサ部分の領域の凹部に、冷間及び熱間成形、ファインブランキング（Ｆｅｉｎｓｃｈｎｅｉｄｅｎ）、アイアニング（Ｔｉｅｆｚｉｅｈｅｎ）、インベストメント鋳造（Ｆｅｉｎｇｉｅｓｓｅｎ）、切削加工、及びハイドロフォーミングなどが想到可能である。
【００５４】
センサ部分を深絞り成形部として仕上げる、複数の部分、特に二つの部分からなる本発明の実施の形態の場合、これは、例えば、アイアニング（Ｔｉｅｆｚｉｅｈｅｎ）又はハイドロフォーミングにより得ることができる。センサ部分として使用するケーシング部分の製造方法は、一体の実施の形態の場合の全管路、又は構成部部分の製造と同様の方法とすることができる。
【００５５】
以下、本発明について添付の図面を参照して説明するが、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１ａ】一つの管路を備えた一体のセンサ構造部である第１の実施の形態の図。
【図１ｂ】二つの管路を備えた、本発明の一体のバージョンである第２の実施の形態の図。
【図２】センサ部分として深絞り成形部を備えたセンサ構造部の二部からなる実施の形態の図。
【図３】センサ部分として容器を備えた、管路のない二部からなる本発明の実施の形態の図。
【図４】ガラス取り付けにより容器と構成部部分とを接合した、センサ部分として容器を有する二部からなる実施の形態の図。
【図５ａ】配管に取り付けるためのセンサ構造部の実施の形態の図。
【図５ｂ】管として構成されるセンサ取り付け部を有する配管に取り付けるセンサ構造部の実施の形態の図。
【図５ｃ】センサ部分と内部管とを接合するための詳細図。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
図１ａに、本発明の第１の実施の形態のセンサ構造部１０を示す。センサ構造部１０は断面で示されている。図示の実施の形態は、回転対称の構成部であり、図１ａに示す断面は、回転軸ＲＡを中心として回転すると、円筒形形状の３次元の回転対称構成部となる。
【００５８】
例えば、直方体の形状など、その他の３次元の構成部も可能である。
【００５９】
センサ構造部１０は、図示の実施の形態では、一つの構成部部分１２とセンサ部分１４とを有する。構成部部分１２は、厚さ、すなわち、構成部部分壁厚Ｓを有する。
【００６０】
図１に図示のセンサ構造部は、円形のブランクから切削加工、例えば、回転、すなわち、フライス切削をして、基本ブランクから切削加工により、深さＳＢでヒール（Ａｂｓａｔｚ）を削り取るようにさらに加工することができる。このようにして、センサ部分１４の領域における構成部の厚さＳから、深さＳＢだけ削減する。以下の関係が成り立つ。
ＳＡ＝Ｓ−ＳＢ
ここで、
Ｓは、構成部の全体の厚さ、すなわち、構成部部分の壁厚、
ＳＢは、削り取る凹入部の深さ、及び
ＳＡは、加工後のセンサ部分の壁厚、すなわち、センサ部分１４の領域の厚さとする。図１ａから、センサ部分の壁厚ＳＡは、構成部部分の壁厚Ｓよりも明らかに薄いことが見て取れる。センサ部分の壁厚ＳＡは、構成部部分の壁厚Ｓの半分のみが好ましく、すなわち、好適な実施の形態では、構成部の壁厚の１／３のみである。センサ部分の領域において必要な剛性を保証するため、センサ部分の壁厚は、構成部部分の壁厚の１／００より大きいことが好ましい。構成部部分の壁厚Ｓは、１０ｍｍから１ｍｍの範囲にあり、センサ部分の壁厚ＳＡは、０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００６１】
センサ構造部はさらに、センサ構造部１０を容器、例えば、タンクの壁部、あるいは配管（Ｌｅｉｔｕｎｇ）に固定するための縁部１６を有する。
【００６２】
さらに、図１ａの実施の形態では、構成部部分１２の領域には、配管（Ｌｅｉｔｕｎｇ）２２が通る、管路２０が形成されている。配管２２は管路２０に、例えば、ガラス材料、又はその他の好適な材料２４でガラス取り付け（ｅｉｎｇｅｇｌａｓｔ）されている。
【００６３】
このように配管を通した管路を複数設けてもよい。
【００６４】
さらに、センサ部分１４の領域に、センサ部分の壁厚ＳＡを有するセンサ部分の壁１４に直接隣接したセンサ３０、例えば、温度センサを示す。このセンサによって検知された信号は、配管（電気配線）３２．１、３２．２を介して、例えば、制御部に伝送される。温度センサとして、例えば、ＮＴＣセンサ、又は、赤外線に反応するセンサ、いわゆる、赤外線センサを用いてもよい。
【００６５】
熱伝導性を改善し、容器又は配管を組み込んだ際の管路の溶媒側４０の応答特性を改善するため、温度センサ３０とセンサ部分１４の材料とを伝導性の接着剤、例えば、エポキシ樹脂接着剤３４によって結合することができる。
【００６６】
図１ｂに、図１ａの実施の形態の代替の構成を示す。同様の構成には、１００を加えた参照番号を付す。図１ｂに示す構成部は、例えば、押し抜き処理によって、センサ部分１１４のセンサ構造部の固体材料（Ｖｏｌｌｍａｅｔｒｉａｌ）から構成部自体の壁厚より薄い壁厚ＳＡを押し抜いて得られる。
【００６７】
図１ａのように、図１ｂの実施の形態も、配管１２２．１、１２２．２を介してセンサ構造部１１０の媒体側１４０に導かれる管路、すなわち、２つの管路１２０．１、１２０．２を有することができる。
【００６８】
図２に、本発明のさらなる構成を示す。図２に示す構成では、センサ部分２１４は、いわゆる深絞り成形部（Ｚｉｅｈｔｅｉｌ）などの独自の構成部として、例えば、アイアニング（Ｔｉｅｆｚｉｅｈｅｎ）又はハイドロフォーミングなどにより生成することができる。図１ａと同様の構成には２００を加えた参照番号を付す。絞り成形部は、ニッケル、ジャーマンシルバー（Ｎｅｕｓｉｌｂｅｒ）、銅、又は銅基合金などの材料、又はモリブデンからも生成することができるという長所を有する。この種の材料から生成されるセンサ部分２１４は、鋼鉄から、図１ａ又は１ｂに示すように一体として構成した場合のセンサ部分と比較して、特に優れた熱伝導性を有するという長所を有する。
【００６９】
深絞り成形部２１４は、位置２５０で構成部部分２１２と、例えば、ロウ付け、半田付け、又は溶接、特に、レーザ溶接、電子ビーム溶接、抵抗又は壁シーム（Ｗａｎｄｎａｈｔ）溶接などによって接合される。
【００７０】
同様に、図２に示す実施の形態の場合も、管路２２０には配管２２２が貫通する。孔と材料を相互に密閉する材料として、ガラス材料又はセラミックも可能である。
【００７１】
この構成において、深絞り成形部として、センサ部分、又は独自の構成部を形成することもができる。例えば、深絞り成形部は、回転体、いわゆるケーシング部分として構成してもよい。このような構成を図３に示す。ここでも、前述の実施の形態と同様の機能を有する構成部には全て３００を加えた参照番号を付す。センサ部分３１４は、例えば、カップの形状のケーシング部分として構成される。カップ部も位置３５０で構成部部分３１２と、例えば、ロウ付け、又は溶接によって接合される。図３から明らかなように、図２で示した深絞り成形部２１４のように、ケーシング部分３１４も、構成部部分の厚さ、すなわち壁厚Ｓよりも明らかに薄い厚さ、すなわち壁厚ＳＡを有する。
【００７２】
さらに、図３の実施の形態に示されるように、センサ３３０は、配管（電気配線）３３２．１、３３２．２を介して評価装置と接続する。図１ａと同様の構成部には３００を加えた参照番号を付す。
【００７３】
複数の部分からなる代替の構成、特に、センサ部分４１４を独自のケーシング部分として構成する２部分からなる実施の形態を図４に示す。ここで、センサ部分、すなわち、ケーシング部分４１４は、センサ構造部の構成部部分４１２と半田付けで接合されているのではなく、幅Ｂをもって、構成部部分４１２の孔に挿入されて、ガラス取り付け（ｅｉｎｇｅｇｌａｓｔ）されている。ガラス取り付け部（Ｅｉｎｇｌａｓｕｎｇ）には参照番号４７０を付している。
【００７４】
また、ケーシング部分４１４の壁厚ＳＡは、明確に構成部部分４１２の壁厚Ｓよりも薄ことは明らかである。
【００７５】
センサ部分４１４と構成部部分４１２との間の接合部を形成するガラス取り付け部（Ｅｉｎｇｌａｓｕｎｇ）を４７０で記した。また、図４に示す構成部を、軸ＲＡに対して回転対称な構成部として説明したが、これに限定されるものではない。ガラス取り付け部は、センサ部分４１４を構成部部分４１２から断熱及び電気的に絶縁するようになっている。さらに、ガラス取り付け部によって、気密な接続を行うこともできることは明らかである。
【００７６】
図５ａを参照して、吸入側「入」と排出側「出」を有する管の形状の、複数の部分からなるセンサ構造部４１０を説明する。かかる管形状のセンサ構造部４１０は、特に、配管系統、例えば、自動車の燃料経路に適用できる。管形状のセンサ構造部によって、気体の媒体も液体の媒体も輸送することができる。管５００の外壁５０２では、空洞部（Ａｕｓｓｐａｒｕｎｇ）５０４に図４に示すように、独自のハウジングの形状のセンサ部分４１４がガラス取り付けされている。図４のように、図５ａに示す実施の形態では、ガラス取り付けは、壁厚ＲＳの管５０２に直接ではなく、まず、構成部部分の厚さＳの構成部部分４１２に行われる。ケーシング部分４１４は、ケーシング部分の壁厚、すなわち、センサ部分の壁厚ＳＡを有する。
【００７７】
構成部部分４１２の壁厚Ｓは、本実施の形態では、管軸について回転対称である管の壁厚ＲＳに略相当する。
【００７８】
図５ａに示すように、センサ４３０は管の、溶媒とは反対の側５５０に配置される。ケーシング部分４１４の溶媒と対向する側を参照番号５４０で記す。センサ４３０を溶媒とは反対の側に配置することによって、センサが溶媒によって腐食されることを防止するという長所がある。ガラスの取り付けにより、故障時のセンサの脱着が容易であり、あるいは、較正も可能となる。ケーシング部分４１４がガラス取り付けされた構成部部分４１２と、管５００の外壁５０２との間の接合は、例えば、縁部４１６の領域を半田付けすることによって行う。半田付け接合によって、密封した接合部が生成される。
【００７９】
図５ｂに、図５ａで示した管形状のセンサ構造部の代替の実施の形態を示す。図５ａと同様の構成には、１００を加えた参照番号を付す。図５ａの構成とは反対に、図５ｂの実施の形態では、センサ部分４１４は、直接管壁６０２にガラス取り付けされた開口部６０４にガラス取り付けされる。こうしてガラス材料が管の外壁６０２とセンサ部分４１４との間に直接密着する。ガラス取り付けを参照番号６０７で示す。管壁の厚さをＲＳとし、センサ部分をＳＡとする。この場合、管壁の厚さＲＳを上述の構成部部分の厚さＳと同等とし、上述の関係がここでも適用される。管壁を超えた直接のガラス取り付けによって、図５ｂの実施の形態は、センサ部分４１４が直接管６００の内部の内部管７５０と接合するという優れた特徴がある。内部管７５０も同様に、極めて薄い壁厚、好ましくはセンサ部分の壁厚ＳＡを有する。内部管７５０は、センサ部分と結合して、管として構成されるセンサ構造部４１０の長さＬの少なくとも半分の長さにわたって延在する。内部管７５０を組み込んだことによって、様々な長所を得ることができる。内部管は、管形状のセンサ構造部の中に層流が生じて、流れに支障が生じないように働く。さらに、センサ部分の内部で温度プローブ５３０と直接接する加熱領域が、実質的に拡大、すなわち、増加する。さらに、管形状のセンサ構造部を貫流する溶媒の温度測定の精度が改善される。さらに、図５ｂの構成では、外部管にある電圧を印可し、内部管に別の電圧を印可する。このようにして、管形状のセンサ構造部を貫流する溶媒の組成に関する情報を得るための容量性測定（ｋａｐａｚｉｔｉｖｅ
Ｍｅｓｓｕｎｇ）を行うことができる。外部管に対して平行な面を有する内部管の構成によって、容量性の面（ｋａｐａｚｉｔｉｖｅｎ Ｆｌａｅｃｈｅ）は大幅に増加し、管形状のセンサ部分を流れる溶媒の容量性測定が改善される。センサ部分４１４と内部管との間の接合の詳細を図５ｃに示す。ここでも同様に、内部管７５０と外部管６０２との間の容量性測定を行うことができる配管７５２．１、７５２．２が考えられる。図５ｂの実施の形態では、図１ａに示した電気配線（ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅ
Ｌｅｉｔｕｎｇ（配管））はあってもよいが、ないものとしている。
【００８０】
全ての実施の形態において、センサ部分の領域の壁厚ＳＡを、管壁の厚さＲＳ、又は構成部部分の領域Ｓよりも大幅に薄く形成した、溶媒の反対側のセンサ構造部に配置されたセンサによって、極めて迅速かつ信頼性のある測定値を得られる。
【００８１】
本発明を特定の実施例について説明したが、当業者であれば、その他の多くの変形例及び修正例、及び用途については明らかである。したがって、本発明は、ここに説明する個別の開示について限定されるものではない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構成部壁を有する構成部部分と、センサ壁を有する、センサを受容するための少なくとも一つのセンサ部分とを含み、構成部壁は構成部壁厚を有し、センサ壁はセンサ壁厚を有する、センサ構造部に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の技術では、溶媒、例えば、液体又は気体の物理的特徴を取得するために、様々な種類のセンサ、例えば、温度センサが使用されている。物理的特徴、例えば、温度を検出する溶媒は、例えば、配管システムに導かれている、あるいは、例えば、タンクなどの容器に保管されている場合がある。
【０００３】
従来、物理的な数値、例えば、温度を迅速に取得するセンサを、溶媒、すなわち、液体、又は気体の近傍の管路の側に配置してきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように配置されたセンサは、溶媒、すなわち、液体又は気体に曝される。所与の圧力が形成されるシステムでは、センサは、また、圧力にも曝される。このように配置することは、媒体が、例えば、酸などのアグレッシブな媒体の場合、及び／又は、システムに高圧が印可される場合、特に問題である。かかる状況では、管路のいわゆる媒体側にセンサを配置する場合は、高額な特殊なセンサを使用する必要がある。
【０００５】
媒体側に配置したセンサのさらなる短所は、故障時に、このように配置したセンサに作業することは困難であるか、不可能である点である。較正のみにも多くのコストがかかる場合がある。
【０００６】
媒体側にセンサを配置する代わりに、センサ、例えば、温度センサを、容器、例えば、タンク又は配管の外壁に配置することもできる。
【０００７】
しかしながら、溶媒の外側に配置すると、測定精度に問題が発生する。さらに、センサを、例えば、配管又はタンクの外壁に配置することによって、温度変化が極めて不正確に検出される可能性があるという問題がある。これは、配管又はタンクの熱質量が大きくなると、熱慣性（Ｔｒａｅｇｈｅｉｔ）が極めて大きくなり、極めて急速に進行する温度変化を検出することができなくなるためである。
【０００８】
配管又はタンクを外壁に配置する代わりに、センサを特殊なセンサハウジングに入れて配管に取り付け、センサハウジングのセンサを媒体の反対側に配置することもできる。
【０００９】
このような配置については、例えば、米国特許第５，３６７，２６４号に記載されている。
【００１０】
基本的に、米国特許第５，３６７，２６４号に記載のセンサは、二つの物質を混合した場合における物質の容積百分率を決定するためのものである。米国特許第５，３６７，２６４号には、特に、管の中の貫流する溶媒の温度を測定することができる、すなわち、その正確な組成を測定することができるセンサが開示されている。
【００１１】
米国出願第２００５／０１２１３２３Ａ１号には、油の不純物、又は添加物の濃度を測定する、さらなるセンサが開示されている。
【００１２】
米国出願第２００５／０１２１３２３Ａ１号のセンサは、配管と接合されたケーシング部分を有し、電極がケーシング部から気密性をもって密封されて収納されている。米国出願第２００５／０１２１３２３Ａ１号には、温度測定については開示されておらず、その他の種類のセンサについても記載がない。
【００１３】
本発明は、流れる媒体の物理的な特性を高い精度と迅速な応答特性で測定することを可能とするセンサ構造部を提供することを目的とする。さらに、センサ構造部は、特にセンサ部分の領域で十分な剛性を有するものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、構成部壁厚Ｓ又は管壁厚ＲＳ（１２、１１２、２１２、３１２、４１２）を有する構成部部分又は管部分と、センサ壁厚ＳＡを有する、センサ（３０、１３０、２３０、３３０、４３０）を受容するための少なくとも一つのセンサ部分（１４、１１４、２１４、３１４、４１４）とを含む、センサ構造部（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）であって、前記センサ壁厚ＳＡは、前記構成部壁厚Ｓ又は管壁厚ＲＳの半分よりも薄いことを特徴とする、センサ構造部に関する。
【００１５】
また、前記センサ壁厚ＳＡは、前記構成部壁厚Ｓ又は管壁厚Ｒの１／３よりも薄いことを特徴としてもよい。
【００１６】
また、前記構成部部分は、鋼鉄、特殊鋼、ＮｉＦｅＣｏ−基合金、ＮｉＦｅ−基合金の一つから構成されることを特徴としてもよい。
【００１７】
また、前記センサ構造部（２１０、３１０、４１０）は、二つの部分から構成されることを特徴としてもよい。
【００１８】
また、前記センサ部分（２１４）は深絞り成形部であることを特徴としてもよい。
【００１９】
また、深絞り成形部は、鋼鉄、特殊鋼、ＮｉＦｅＣｏ−基合金、ＮｉＦｅ−基合金、Ｎｉ、ＣｏＮｉＺｎ−基合金、Ｃｕ、Ｃｕ−基合金、モリブデンの一つから構成されることを特徴としてもよい。
【００２０】
また、前記構成部と深絞り成形部は、ロウ付け、半田付け、溶接の一つによって接合されることを特徴としてもよい。
【００２１】
また、前記センサ部分（４１４）は、ケーシング部分であることを特徴としてもよい。
【００２２】
また、前記ケーシング部分は、鋼鉄、特殊鋼、ＮｉＦｅＣｏ−基合金、ＮｉＦｅ−基合金、Ｎｉ、ＣｕＮｉＺｎ−基合金、ＣｕとＣｕ−基合金、モリブデンの一つから構成されてもよい。
【００２３】
また、前記ケーシング部分（４１４）と前記構成部分（４１２）とはガラス取り付け部（４７０）によって接合されることを特徴としてもよい。
【００２４】
また、前記センサ構造部（１１０）は一体として構成されることを特徴としてもよい。
【００２５】
また、前記センサ部分（１１４）は、前記一体のセンサ構造部（１１０）に押し抜きによって取り付けられることを特徴としてもよい。
【００２６】
また、前記センサ部分によって受容される前記センサ（３０、１３０、２３０、３３０、４３０）は、湿度センサ、圧力センサ、容量性センサ、電気伝導性を測定するセンサ、温度センサの１以上のセンサであることを特徴としてもよい。
【００２７】
また、前記センサ構造部は、導電体（２２、１２２．１、１２２．２、２２２）のための少なくとも一つの管路（２０、１２０．１、１２０．２、２２０）を有することを特徴としてもよい。
【００２８】
また、前記管路（２２、１２２．１、１２２．２、２２２）は、前記構成部部分（１４、１１４、２１４、３１４、４１４）の領域に構成されることを特徴としてもよい。
【００２９】
また、前記センサ構造部は管（５００）の形状で構成され、前記管（５００）は、前記センサ部分（４１４）を収納する空洞部（Ａｕｓｓｐａｒｕｎｇ）（５０４）を有することを特徴としてもよい。
【００３０】
また、管（５００）の形状の前記センサ構造部は、内部管を有し、前記内部管は、前記センサ部分（４１４）と接合していることを特徴としてもよい。
【００３１】
また、前記センサ構造部は、容量性測定のための２つの電気接続部を有し、第１の接続部は前記管（５００）と接続し、第２の接続部は前記内部管と接続することを特徴としてもよい。
【００３２】
また、本発明は、液体又は気体の状態の溶媒の受容及び／又は配管のための装置であって、該装置は、前記センサ構造部を少なくとも一つ有することを特徴とする装置に関する。
【００３３】
また、前記液体又は気体の状態の媒体が、天然ガス、水素、窒素、酸素、内燃機関の排出ガス、産業プロセスガス（ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｌｌｅ
Ｐｒｏｚｅｓｓｇａｓｅ）、アウトガス（Ａｕｔｏｇａｓ：液化天然ガス）、空気、水、特に食塩水、油、特にエンジン、伝動装置及び油圧装置用の油、アルコール、特にメタノール及びエタノール、ガソリン及びディーゼル燃料、菜種油メチルエステル、飛行機のタービン用燃料（Ｆｌｕｇｚｅｕｇｔｕｒｂｉｎｅｎｔｒｅｉｂｓｔｏｆｆｅ）、尿素及び尿素溶液、フッ化炭素水素（Ｆｌｕｏｒｋｏｈｌｅｎｗａｓｓｅｒｓｔｏｆｆｅ）の一つの媒体であることを特徴としてもよい。
【００３４】
本発明の目的は、構成部壁厚Ｓを有する構成部部分と、センサ壁厚を有するセンサ部分とを含むセンサ構造部であって、センサ部分の壁厚は構成部部分の壁厚の半分のみ、好ましくは１／３のみであるセンサ構造部によって達成される。この特殊な幾何学的形状及び管路の寸法仕様によって、センサ、例えば、温度センサを、センサ構造部の媒体の反対の側のセンサ部分の領域に配置しても、この配置にかかわらず、例えば、媒体の物理的な数値の変化に対して、センサは高い精度と極めて迅速な応答を達成することができる。構成部部分に対してセンサ部分をより薄く成形することによって、例えば、物理的な数値、例えば、温度の変動に対するセンサの応答を向上している。他方で剛性の理由から、センサ部分の領域の壁厚を、構成部部分の壁厚の少なくとも１／１００とする必要がある。好適な実施の形態では、構成部部分の壁厚は１０ｍｍと１ｍｍの間、好ましくは、４ｍｍと１ｍｍの間、特に２ｍｍと１ｍｍの間である。センサ部分の壁厚は、好ましくは、０．０１ｍｍと１ｍｍとの間、特に、０．１ｍｍと１ｍｍとの間である。
【００３５】
好ましくは、構成部部分の管路は、鋼鉄、特殊鋼、特に特殊鋼１．４３０１、特殊鋼１．４３０６、特殊鋼１．４３０７、又は特殊鋼１．４４０４で形成する。管路の構成部分をＫＯＶＡＲ、ＮｉＦｅＣｏ−基合、又はＮｉＦｅ−基合金から構成することも可能である。
【００３６】
本発明による第１の構成では、構成部を一体の構成部として、好ましくは一つ及び同一の材料で製造することができる。
【００３７】
一体の構成とは、例えば、センサ部分を押し抜いて（ａｕｓｇｅｓｔａｎｚｔ）より薄い壁厚の凹部とする押し抜き処理によって、特に簡単で安価に製造することができる。
【００３８】
一体の実施例の代替として、構成部を二つの部分から構成することもできる。この場合、構成部部分を独立した第１の構成部として、センサ部分を独立した第２の構成部として構成する。
【００３９】
二つの部分からなる実施の形態における第１の構成部では、センサ部分を、好ましくは、検知する信号に関してよい特性を有するという点で優れた材料からなる、深絞り成形部として構成することができる。例えば、深絞り成形部の材料を、温度センサとして使用する場合であれば、特に熱伝導性に優れた材料か選択することができる。構成部部分に使用することもできる材料、鋼鉄、特殊鋼、ＮｉＦｅＣｏ−基合金、ＮｉＦｅ−基合金の他に、特に深絞り成形部としてＮｉ、ＣｏＮｉＺｎ−基合金、いわゆるジャーマンシルバー、特に、Ｃｕ、Ｃｕ−基合金、モリブデンなども想到可能である。
【００４０】
管路が温度センサを有する場合、深絞り成形部の領域には、特に熱伝導性に優れた材料を用いることが好ましい。深絞り成形部の材料として、特に、銅、特殊鋼又は銅を含有する基合金が考えられる。
【００４１】
独立した深絞り成形部は構成部部分と、例えば、ロウ付け、半田付け、溶接によって接合して、管路を生成する。溶接する場合、レーザ溶接、電子ビーム抵抗溶接又はロールシーム（Ｒｏｌｌｎａｈｔ）溶接を実行することができる。
【００４２】
複数の部分、特に２つの部分のセンサ構造部の、熱的に特に好ましい構成は、センサ部分が熱的に構成部部分と熱が伝わらない実施の形態、例えば、ロウ付け、半田付け又は溶接で深絞り成形部と接合している場合ではなく、センサ部分と構成部部分と熱的に減結合される実施の形態である。これは、センサ部分自体をある種のケーシング部分として、例えば、カップの形状に構成した場合、ケーシング部分に構成部部分をガラス取り付けする、すなわち、ガラスによる接合することにより実現できる。ケーシング部分と構成部部分との接合手段であるガラスは、両方の部分を熱的に減結合する。温度変化時には、比較的小さなケーシング部分の熱慣性（Ｔｒａｅｇｈｅｉｔ）が温度の推移に決定的な影響を及ぼす。したがってこの種の構成は、特に、センサを用いて、液体の伝導性（Ｌｅｉｔｆａｅｈｉｇｋｅｉ）、及び／又は容量性を測定する場合に特に好ましい。
【００４３】
伝導性、及び／又は容量性、及び／又は温度を測定する場合、センサ部分が、構成部部分の形状に類似した形状で、構成部部分の内部に配置されたセンサ取り付け部を有する場合、有利である。例えば、構成部部分を管部分とし、センサ部分のセンサ取り付け部を、構成部部分の管部分の内部に配置する直径の小さい管とすることができる。
【００４４】
本発明のセンサ構造部は、好ましくは、構成部部分の領域に配置する、配管、特に、電気回線のための一つ以上の管路部分を有することができる。
【００４５】
例えば、電気回線のための管路が特に好ましい。ここで、管路部分の電気回線は再び構成部部分にガラス取り付けされる。
【００４６】
本発明のセンサ構造部の次に、本発明は、上述のセンサ構造部を有する、液体又は気体の状態の媒体を受容、及び／又は導くための装置も提供する。
【００４７】
センサ構造部を用いて配管又は容器の中で物理的特徴を測定することができる媒体として、気体がある。気体として、特に、気体の状態、圧縮した状態又は液体の状態の天然ガス、又はアウトガス（Ａｕｔｏｇａｓ：液化天然ガス）が対象となる。また、例えば、水素、Ｎ2、Ｏ2などの産業用ガスも、特に液体水素、液体窒素などの液体の状態で同様に測定することができる。さらに、内燃機関の排出ガス、化学及び半導体産業のプロセスガス、及び空気をそれらの物理的特性に基づいて測定することができる。
【００４８】
本発明のセンサ構造部を用いて、配管又は容器の中で、それらの物理的特性に基づいて測定を行うことができるさらなる媒体として、特に、水、食塩水、油、例えば、エンジン伝動装置により、油圧装置の領域で使用される油、アルコール、特にメタノール及びエタノール、及び特に燃料の添加物がある。本発明の管路を用いて、センサ装置の中で、それらの物理的特性を測定できるさらなる液体として、特に、ガソリン、ディーゼル燃料、菜種油メチルエステルなどの燃料、及び飛行機タービン用の燃料がある。現在、ディーゼル自動車の排出ガス浄化のために使用される、尿素又は尿素溶液などの排出ガス浄化用の液体物質も、本発明の管路を用いて、配管又は容器の中で検出される。さらに、産業、特に、化学産業及び半導体産業におけるあらゆる種類のプロセス液体も配管又はタンクを用いて本発明の管路によって検出することができる。空調機又は冷蔵庫に用いる、例えば、フッ化炭層水素などの媒体も、本発明の管路を用いて検出することができる。
【００４９】
本発明の装置によって検出可能な気体又は液体について詳細に列挙したが、例示にすぎず、限定するものと理解するものではない。
【００５０】
様々な種類のセンサを本発明の装置に用いることができる。このため、例えば、温度センサ、容器、特に燃料タンクのレベル測定に使用することができる。
【００５１】
例えば、圧力センサ又は容量性センサのように、温度センサによって温度を測定する、あるいは電気伝導性を測定することは可能である。管路は、例えば、化学産業又は自動車及び飛行機の製造に利用される配管に用いることができる。
【００５２】
特に、本発明のセンサ構造部は、燃料経路に、特に燃料混合物の組成を特定するために用いることが好ましい。
【００５３】
センサ構造部の構成部部分、及び一体の管路の製造方法として特に穿孔として、既に取り付けられた一体の実施の形態の場合に、センサ部分の領域の凹部に、冷間及び熱間成形、ファインブランキング（Ｆｅｉｎｓｃｈｎｅｉｄｅｎ）、アイアニング（Ｔｉｅｆｚｉｅｈｅｎ）、インベストメント鋳造（Ｆｅｉｎｇｉｅｓｓｅｎ）、切削加工、及びハイドロフォーミングなどが想到可能である。
【００５４】
センサ部分を深絞り成形部として仕上げる、複数の部分、特に二つの部分からなる本発明の実施の形態の場合、これは、例えば、アイアニング（Ｔｉｅｆｚｉｅｈｅｎ）又はハイドロフォーミングにより得ることができる。センサ部分として使用するケーシング部分の製造方法は、一体の実施の形態の場合の全管路、又は構成部部分の製造と同様の方法とすることができる。
【００５５】
以下、本発明について添付の図面を参照して説明するが、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１ａ】一つの管路を備えた一体のセンサ構造部である第１の実施の形態の図。
【図１ｂ】二つの管路を備えた、本発明の一体のバージョンである第２の実施の形態の図。
【図２】センサ部分として深絞り成形部を備えたセンサ構造部の二部からなる実施の形態の図。
【図３】センサ部分として容器を備えた、管路のない二部からなる本発明の実施の形態の図。
【図４】ガラス取り付けにより容器と構成部部分とを接合した、センサ部分として容器を有する二部からなる実施の形態の図。
【図５ａ】配管に取り付けるためのセンサ構造部の実施の形態の図。
【図５ｂ】管として構成されるセンサ取り付け部を有する配管に取り付けるセンサ構造部の実施の形態の図。
【図５ｃ】センサ部分と内部管とを接合するための詳細図。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
図１ａに、本発明の第１の実施の形態のセンサ構造部１０を示す。センサ構造部１０は断面で示されている。図示の実施の形態は、回転対称の構成部であり、図１ａに示す断面は、回転軸ＲＡを中心として回転すると、円筒形形状の３次元の回転対称構成部となる。
【００５８】
例えば、直方体の形状など、その他の３次元の構成部も可能である。
【００５９】
センサ構造部１０は、図示の実施の形態では、一つの構成部部分１２とセンサ部分１４とを有する。構成部部分１２は、厚さ、すなわち、構成部部分壁厚Ｓを有する。
【００６０】
図１に図示のセンサ構造部は、円形のブランクから切削加工、例えば、回転、すなわち、フライス切削をして、基本ブランクから切削加工により、深さＳＢでヒール（Ａｂｓａｔｚ）を削り取るようにさらに加工することができる。このようにして、センサ部分１４の領域における構成部の厚さＳから、深さＳＢだけ削減する。以下の関係が成り立つ。
ＳＡ＝Ｓ−ＳＢ
ここで、
Ｓは、構成部の全体の厚さ、すなわち、構成部部分の壁厚、
ＳＢは、削り取る凹入部の深さ、及び
ＳＡは、加工後のセンサ部分の壁厚、すなわち、センサ部分１４の領域の厚さとする。図１ａから、センサ部分の壁厚ＳＡは、構成部部分の壁厚Ｓよりも明らかに薄いことが見て取れる。センサ部分の壁厚ＳＡは、構成部部分の壁厚Ｓの半分のみが好ましく、すなわち、好適な実施の形態では、構成部の壁厚の１／３のみである。センサ部分の領域において必要な剛性を保証するため、センサ部分の壁厚は、構成部部分の壁厚の１／００より大きいことが好ましい。構成部部分の壁厚Ｓは、１０ｍｍから１ｍｍの範囲にあり、センサ部分の壁厚ＳＡは、０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００６１】
センサ構造部はさらに、センサ構造部１０を容器、例えば、タンクの壁部、あるいは配管（Ｌｅｉｔｕｎｇ）に固定するための縁部１６を有する。
【００６２】
さらに、図１ａの実施の形態では、構成部部分１２の領域には、配管（Ｌｅｉｔｕｎｇ）２２が通る、管路２０が形成されている。配管２２は管路２０に、例えば、ガラス材料、又はその他の好適な材料２４でガラス取り付け（ｅｉｎｇｅｇｌａｓｔ）されている。
【００６３】
このように配管を通した管路を複数設けてもよい。
【００６４】
さらに、センサ部分１４の領域に、センサ部分の壁厚ＳＡを有するセンサ部分の壁１４に直接隣接したセンサ３０、例えば、温度センサを示す。このセンサによって検知された信号は、配管（電気配線）３２．１、３２．２を介して、例えば、制御部に伝送される。温度センサとして、例えば、ＮＴＣセンサ、又は、赤外線に反応するセンサ、いわゆる、赤外線センサを用いてもよい。
【００６５】
熱伝導性を改善し、容器又は配管を組み込んだ際の管路の溶媒側４０の応答特性を改善するため、温度センサ３０とセンサ部分１４の材料とを伝導性の接着剤、例えば、エポキシ樹脂接着剤３４によって結合することができる。
【００６６】
図１ｂに、図１ａの実施の形態の代替の構成を示す。同様の構成には、１００を加えた参照番号を付す。図１ｂに示す構成部は、例えば、押し抜き処理によって、センサ部分１１４のセンサ構造部の固体材料（Ｖｏｌｌｍａｅｔｒｉａｌ）から構成部自体の壁厚より薄い壁厚ＳＡを押し抜いて得られる。
【００６７】
図１ａのように、図１ｂの実施の形態も、配管１２２．１、１２２．２を介してセンサ構造部１１０の媒体側１４０に導かれる管路、すなわち、２つの管路１２０．１、１２０．２を有することができる。
【００６８】
図２に、本発明のさらなる構成を示す。図２に示す構成では、センサ部分２１４は、いわゆる深絞り成形部（Ｚｉｅｈｔｅｉｌ）などの独自の構成部として、例えば、アイアニング（Ｔｉｅｆｚｉｅｈｅｎ）又はハイドロフォーミングなどにより生成することができる。図１ａと同様の構成には２００を加えた参照番号を付す。絞り成形部は、ニッケル、ジャーマンシルバー（Ｎｅｕｓｉｌｂｅｒ）、銅、又は銅基合金などの材料、又はモリブデンからも生成することができるという長所を有する。この種の材料から生成されるセンサ部分２１４は、鋼鉄から、図１ａ又は１ｂに示すように一体として構成した場合のセンサ部分と比較して、特に優れた熱伝導性を有するという長所を有する。
【００６９】
深絞り成形部２１４は、位置２５０で構成部部分２１２と、例えば、ロウ付け、半田付け、又は溶接、特に、レーザ溶接、電子ビーム溶接、抵抗又は壁シーム（Ｗａｎｄｎａｈｔ）溶接などによって接合される。
【００７０】
同様に、図２に示す実施の形態の場合も、管路２２０には配管２２２が貫通する。孔と材料を相互に密閉する材料として、ガラス材料又はセラミックも可能である。
【００７１】
この構成において、深絞り成形部として、センサ部分、又は独自の構成部を形成することもができる。例えば、深絞り成形部は、回転体、いわゆるケーシング部分として構成してもよい。このような構成を図３に示す。ここでも、前述の実施の形態と同様の機能を有する構成部には全て３００を加えた参照番号を付す。センサ部分３１４は、例えば、カップの形状のケーシング部分として構成される。カップ部も位置３５０で構成部部分３１２と、例えば、ロウ付け、又は溶接によって接合される。図３から明らかなように、図２で示した深絞り成形部２１４のように、ケーシング部分３１４も、構成部部分の厚さ、すなわち壁厚Ｓよりも明らかに薄い厚さ、すなわち壁厚ＳＡを有する。
【００７２】
さらに、図３の実施の形態に示されるように、センサ３３０は、配管（電気配線）３３２．１、３３２．２を介して評価装置と接続する。図１ａと同様の構成部には３００を加えた参照番号を付す。
【００７３】
複数の部分からなる代替の構成、特に、センサ部分４１４を独自のケーシング部分として構成する２部分からなる実施の形態を図４に示す。ここで、センサ部分、すなわち、ケーシング部分４１４は、センサ構造部の構成部部分４１２と半田付けで接合されているのではなく、幅Ｂをもって、構成部部分４１２の孔に挿入されて、ガラス取り付け（ｅｉｎｇｅｇｌａｓｔ）されている。ガラス取り付け部（Ｅｉｎｇｌａｓｕｎｇ）には参照番号４７０を付している。
【００７４】
また、ケーシング部分４１４の壁厚ＳＡは、明確に構成部部分４１２の壁厚Ｓよりも薄ことは明らかである。
【００７５】
センサ部分４１４と構成部部分４１２との間の接合部を形成するガラス取り付け部（Ｅｉｎｇｌａｓｕｎｇ）を４７０で記した。また、図４に示す構成部を、軸ＲＡに対して回転対称な構成部として説明したが、これに限定されるものではない。ガラス取り付け部は、センサ部分４１４を構成部部分４１２から断熱及び電気的に絶縁するようになっている。さらに、ガラス取り付け部によって、気密な接続を行うこともできることは明らかである。
【００７６】
図５ａを参照して、吸入側「入」と排出側「出」を有する管の形状の、複数の部分からなるセンサ構造部４１０を説明する。かかる管形状のセンサ構造部４１０は、特に、配管系統、例えば、自動車の燃料経路に適用できる。管形状のセンサ構造部によって、気体の媒体も液体の媒体も輸送することができる。管５００の外壁５０２では、空洞部（Ａｕｓｓｐａｒｕｎｇ）５０４に図４に示すように、独自のハウジングの形状のセンサ部分４１４がガラス取り付けされている。図４のように、図５ａに示す実施の形態では、ガラス取り付けは、壁厚ＲＳの管５０２に直接ではなく、まず、構成部部分の厚さＳの構成部部分４１２に行われる。ケーシング部分４１４は、ケーシング部分の壁厚、すなわち、センサ部分の壁厚ＳＡを有する。
【００７７】
構成部部分４１２の壁厚Ｓは、本実施の形態では、管軸について回転対称である管の壁厚ＲＳに略相当する。
【００７８】
図５ａに示すように、センサ４３０は管の、溶媒とは反対の側５５０に配置される。ケーシング部分４１４の溶媒と対向する側を参照番号５４０で記す。センサ４３０を溶媒とは反対の側に配置することによって、センサが溶媒によって腐食されることを防止するという長所がある。ガラスの取り付けにより、故障時のセンサの脱着が容易であり、あるいは、較正も可能となる。ケーシング部分４１４がガラス取り付けされた構成部部分４１２と、管５００の外壁５０２との間の接合は、例えば、縁部４１６の領域を半田付けすることによって行う。半田付け接合によって、密封した接合部が生成される。
【００７９】
図５ｂに、図５ａで示した管形状のセンサ構造部の代替の実施の形態を示す。図５ａと同様の構成には、１００を加えた参照番号を付す。図５ａの構成とは反対に、図５ｂの実施の形態では、センサ部分４１４は、直接管壁６０２にガラス取り付けされた開口部６０４にガラス取り付けされる。こうしてガラス材料が管の外壁６０２とセンサ部分４１４との間に直接密着する。ガラス取り付けを参照番号６０７で示す。管壁の厚さをＲＳとし、センサ部分をＳＡとする。この場合、管壁の厚さＲＳを上述の構成部部分の厚さＳと同等とし、上述の関係がここでも適用される。管壁を超えた直接のガラス取り付けによって、図５ｂの実施の形態は、センサ部分４１４が直接管６００の内部の内部管７５０と接合するという優れた特徴がある。内部管７５０も同様に、極めて薄い壁厚、好ましくはセンサ部分の壁厚ＳＡを有する。内部管７５０は、センサ部分と結合して、管として構成されるセンサ構造部４１０の長さＬの少なくとも半分の長さにわたって延在する。内部管７５０を組み込んだことによって、様々な長所を得ることができる。内部管は、管形状のセンサ構造部の中に層流が生じて、流れに支障が生じないように働く。さらに、センサ部分の内部で温度プローブ５３０と直接接する加熱領域が、実質的に拡大、すなわち、増加する。さらに、管形状のセンサ構造部を貫流する溶媒の温度測定の精度が改善される。さらに、図５ｂの構成では、外部管にある電圧を印可し、内部管に別の電圧を印可する。このようにして、管形状のセンサ構造部を貫流する溶媒の組成に関する情報を得るための容量性測定（ｋａｐａｚｉｔｉｖｅ
Ｍｅｓｓｕｎｇ）を行うことができる。外部管に対して平行な面を有する内部管の構成によって、容量性の面（ｋａｐａｚｉｔｉｖｅｎ Ｆｌａｅｃｈｅ）は大幅に増加し、管形状のセンサ部分を流れる溶媒の容量性測定が改善される。センサ部分４１４と内部管との間の接合の詳細を図５ｃに示す。ここでも同様に、内部管７５０と外部管６０２との間の容量性測定を行うことができる配管７５２．１、７５２．２が考えられる。図５ｂの実施の形態では、図１ａに示した電気配線（ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅ
Ｌｅｉｔｕｎｇ（配管））はあってもよいが、ないものとしている。
【００８０】
全ての実施の形態において、センサ部分の領域の壁厚ＳＡを、管壁の厚さＲＳ、又は構成部部分の領域Ｓよりも大幅に薄く形成した、溶媒の反対側のセンサ構造部に配置されたセンサによって、極めて迅速かつ信頼性のある測定値を得られる。
【００８１】
本発明を特定の実施例について説明したが、当業者であれば、その他の多くの変形例及び修正例、及び用途については明らかである。したがって、本発明は、ここに説明する個別の開示について限定されるものではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成部壁厚Ｓ又は管壁厚ＲＳ（１２、１１２、２１２、３１２、４１２）を有する構成部部分又は管部分と、センサ壁厚ＳＡを有する、センサ（３０、１３０、２３０、３３０、４３０）を受容するための少なくとも一つのセンサ部分（１４、１１４、２１４、３１４、４１４）とを含む、センサ構造部（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）であって、
前記センサ壁厚ＳＡは、前記構成部壁厚Ｓ又は管壁厚ＲＳの半分よりも薄く、
前記構成部部分（２１２）は、導電体（２２２）のための少なくとも一つの管路（２２０）を有する
ことを特徴とするセンサ構造部。
【請求項２】
前記センサ構造部は管（５００）の形状で構成され、
前記管（５００）は、前記センサ部分（４１４）を収納する空洞部（Ａｕｓｓｐａｒｕｎｇ）（５０４）を有することを特徴とする、請求項１に記載のセンサ構造部。
【請求項３】
管（５００）の形状の前記センサ構造部は、内部管を有し、
前記内部管は、前記センサ部分（４１４）と接合していることを特徴とする、請求項２記載のセンサ構造部。
【請求項４】
前記センサ構造部は、容量性測定のための２つの電気接続部を有し、
第１の接続部は前記管（５００）と接続し、
第２の接続部は前記内部管と接続することを特徴とする、請求項３記載のセンサ構造部。
【請求項５】
液体又は気体の状態の溶媒の受容及び／又は配管のための装置であって、
該装置は、請求項１から４迄の何れかに記載のセンサ構造部を少なくとも一つ有することを特徴とする装置。
【請求項６】
前記液体又は気体の状態の媒体が、天然ガス、水素、窒素、酸素、内燃機関の排出ガス、産業プロセスガス（ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｌｌｅ
Ｐｒｏｚｅｓｓｇａｓｅ）、アウトガス（Ａｕｔｏｇａｓ：液化天然ガス）、空気、水、特に食塩水、油、特にエンジン、伝動装置及び油圧装置用の油、アルコール、特にメタノール及びエタノール、ガソリン及びディーゼル燃料、菜種油メチルエステル、飛行機のタービン用燃料（Ｆｌｕｇｚｅｕｇｔｕｒｂｉｎｅｎｔｒｅｉｂｓｔｏｆｆｅ）、尿素及び尿素溶液、フッ化炭素水素（Ｆｌｕｏｒｋｏｈｌｅｎｗａｓｓｅｒｓｔｏｆｆｅ）の一つの媒体であることを特徴とする、請求項５記載の装置。
【請求項１】
構成部壁厚Ｓ又は管壁厚ＲＳ（１２、１１２、２１２、３１２、４１２）を有する構成部部分又は管部分と、センサ壁厚ＳＡを有する、センサ（３０、１３０、２３０、３３０、４３０）を受容するための少なくとも一つのセンサ部分（１４、１１４、２１４、３１４、４１４）とを含む、センサ構造部（１０、１１０、２１０、３１０、４１０）であって、
前記センサ壁厚ＳＡは、前記構成部壁厚Ｓ又は管壁厚ＲＳの半分よりも薄く、
前記構成部部分（２１２）は、導電体（２２２）のための少なくとも一つの管路（２２０）を有する
ことを特徴とするセンサ構造部。
【請求項２】
前記センサ構造部は管（５００）の形状で構成され、
前記管（５００）は、前記センサ部分（４１４）を収納する空洞部（Ａｕｓｓｐａｒｕｎｇ）（５０４）を有することを特徴とする、請求項１に記載のセンサ構造部。
【請求項３】
管（５００）の形状の前記センサ構造部は、内部管を有し、
前記内部管は、前記センサ部分（４１４）と接合していることを特徴とする、請求項２記載のセンサ構造部。
【請求項４】
前記センサ構造部は、容量性測定のための２つの電気接続部を有し、
第１の接続部は前記管（５００）と接続し、
第２の接続部は前記内部管と接続することを特徴とする、請求項３記載のセンサ構造部。
【請求項５】
液体又は気体の状態の溶媒の受容及び／又は配管のための装置であって、
該装置は、請求項１から４迄の何れかに記載のセンサ構造部を少なくとも一つ有することを特徴とする装置。
【請求項６】
前記液体又は気体の状態の媒体が、天然ガス、水素、窒素、酸素、内燃機関の排出ガス、産業プロセスガス（ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｌｌｅ
Ｐｒｏｚｅｓｓｇａｓｅ）、アウトガス（Ａｕｔｏｇａｓ：液化天然ガス）、空気、水、特に食塩水、油、特にエンジン、伝動装置及び油圧装置用の油、アルコール、特にメタノール及びエタノール、ガソリン及びディーゼル燃料、菜種油メチルエステル、飛行機のタービン用燃料（Ｆｌｕｇｚｅｕｇｔｕｒｂｉｎｅｎｔｒｅｉｂｓｔｏｆｆｅ）、尿素及び尿素溶液、フッ化炭素水素（Ｆｌｕｏｒｋｏｈｌｅｎｗａｓｓｅｒｓｔｏｆｆｅ）の一つの媒体であることを特徴とする、請求項５記載の装置。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【公開番号】特開２０１２−２１５５８２（Ｐ２０１２−２１５５８２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５０７９０（Ｐ２０１２−１５０７９０）
【出願日】平成２４年７月４日（２０１２．７．４）
【分割の表示】特願２００９−２５８９６０（Ｐ２００９−２５８９６０）の分割
【原出願日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（５０４２９９７８２）ショット アクチエンゲゼルシャフト (346)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｃｈｏｔｔ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈａｔｔｅｎｂｅｒｇｓｔｒ．１０，Ｄ−５５１２２ Ｍａｉｎｚ，Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月４日（２０１２．７．４）
【分割の表示】特願２００９−２５８９６０（Ｐ２００９−２５８９６０）の分割
【原出願日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（５０４２９９７８２）ショット アクチエンゲゼルシャフト (346)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｃｈｏｔｔ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈａｔｔｅｎｂｅｒｇｓｔｒ．１０，Ｄ−５５１２２ Ｍａｉｎｚ，Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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