(57)【要約】      （修正有）【課題】特に爆発性の雰囲気内におけるセンサーの作動のためのカプセル装置と、センサーシステムと、加熱可能なセンサーの作動のための方法とに関する。【解決手段】カプセル装置１００は、少なくとも１つのガス透過性の壁領域１１４を有する保護ケーシング１１０を備え、ガス透過性の壁領域１１４が、このガス透過性の壁領域を通って、カプセル装置１００の内側室と周囲環境との間のガス交換を許容し、充填材料によって充填された消火容積部１２０を備え、消火容積部１２０が、保護ケーシング１１０に沿って配設されており、且つ、センサーの収容のために設けられた、カプセル装置１００の収容室１３０を少なくとも部分的に囲繞し、および、ガス透過性のフィルター要素１２２を備え、ガス透過性のフィルター要素１２２が、消火容積部１２０と収容室１３０との間に配設されており、且つ、消火容積部１２０を、収容室１３０に対して区画している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に爆発性の雰囲気内におけるセンサー（２４０；４４０）の作動のための、センサー（２４０；４４０）用のカプセル装置（１００；２０１；３００）であって、このカプセル装置が、
−  少なくとも１つのガス透過性の壁領域（１１４）を有する保護ケーシング（１１０；２１０；３１０）を備え、
このガス透過性の壁領域が、このガス透過性の壁領域を通っての、前記カプセル装置（１００；２０１；３００）の内側室と前記カプセル装置の周囲環境との間のガス交換を許容し、
−  充填材料によって充填された消火容積部（１２０；２２０；３２０）を備え、
この消火容積部が、前記保護ケーシング（１１０；２１０；３１０）に沿って配設されており、且つ、この消火容積部が、センサー（２４０；４４０）の収容のために設けられた、前記カプセル装置（１００；２０１；３００）の収容室（１３０；２３０；３３０）を少なくとも部分的に囲繞し、および、
−  ガス透過性のフィルター要素（１２２；２２２；３２２）を備え、
このガス透過性のフィルター要素が、前記消火容積部（１２０；２２０；３２０）と前記収容室（１３０；２３０；３３０）との間に配設されており、且つ、前記消火容積部（１２０；２２０；３２０）を、前記収容室（１３０；２３０；３３０）に対して区画している、
ことを特徴とするカプセル装置。
【請求項２】
前記フィルター要素（１２２；２２２；３２２）は、更に、前記消火容積部（１２０；２２０；３２０）から前記収容室（１３０；２３０；３３０）内への、充填材料の侵入を防止するために形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカプセル装置（１００；２０１；３００）。
【請求項３】
前記センサー（２４０；４４０）が前記収容室（１３０；２３０；３３０）内において配設されている場合、
前記フィルター要素（１２２；２２２；３２２）は、更に、前記充填材料及び／または前記フィルター要素（１２２；２２２；３２２）と、センサー（２４０；４４０）の少なくとも一部分との間の、機械的な接触を防止するために形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のカプセル装置（１００；２０１；３００）。
【請求項４】
前記消火容積部（１２０；２２０；３２０）は、この消火容積部が、前記センサー（２４０；４４０）との関連において、第１の発火保護様式としての砂詰防爆構造に対する要求に相応するように用意されていること、および、
前記保護ケーシング（１１０；２１０；３１０）が、この保護ケーシングが、前記センサー（２４０；４４０）との関連において、更に別の発火保護様式としての耐圧防爆構造に対する要求に相応するように用意されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のカプセル装置（１００；２０１；３００）。
【請求項５】
前記ガス透過性の壁領域（１１４）は、金属焼結構成要素を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のカプセル装置（１００；２０１；３００）。
【請求項６】
前記センサー（２４０；４４０）は加熱可能なセンサーであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のカプセル装置（１００；２０１；３００）。
【請求項７】
前記フィルター要素（１２２；２２２；３２２）は、線材グリッドフィルターを備え、及び／または、前記充填材料が、砂及び／またはガラス玉を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のカプセル装置（１００；２０１；３００）。
【請求項８】
前記カプセル装置は、０ｂａｒから３００ｂａｒに至るまでの範囲内におけるそれぞれの圧力のもとでの、測定容積部（Ｖ）内における使用のために形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のカプセル装置（１００；２０１；３００）。
【請求項９】
前記カプセル装置（２０１；３００）は、更に、貫通案内開口部（Ｏ）における前記カプセル装置（２０１；３００）の固定のための、少なくとも１つの固定要素（２５２；３５２）を備え、
前記貫通案内開口部が、測定容積部（Ｖ）の壁部（Ｗ）内において、この測定容積部（Ｖ）内への前記センサー（２４０；４４０）の挿入のために配設されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載のカプセル装置（２０１；３００）。
【請求項１０】
前記カプセル装置（３００）は、更に、交換装備（３７０）を備え、
この交換装備が、前記貫通案内開口部（Ｏ）を通っての、前記カプセル装置（３００）の前記収容室（３３０）内への、前記センサー（４４０）の挿入、及び／または、このカプセル装置（３００）のこの収容室（３３０）からの前記センサー（４４０）の除去、並びに、除去されたセンサーの際の、前記貫通案内開口部（Ｏ）の可逆的な閉鎖、
を許容することを特徴とする請求項９に記載のカプセル装置（３００）。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一つによる、センサー（２４０；４４０）およびカプセル装置（２０１；３００）を備える、センサーシステム（２００；４００）であって、
前記カプセル装置の前記収容室（２３０；３３０）が、前記センサー（２４０；４４０）の収容のために形成されていることを特徴とするセンサーシステム（２００；４００）。
【請求項１２】
請求項１から９のいずれか一つによるカプセル装置（２０１）を備える、請求項１１によるセンサーシステム（２００）であって、
前記センサー（２４０）が、前記カプセル装置（２０１）の前記収容室（２３０）内において配設されており、且つ、ガラス鋳込み部（２５６）を用いて、前記カプセル装置（２０１）と融合されていることを特徴とするセンサーシステム（２００）。
【請求項１３】
前記センサー（２４０；４４０）は、加熱可能なセンサーであり、且つ、
前記センサーシステム（２００；４００）の提供された測定条件において、前記カプセル装置（２０１；３００）の外側面における最大の表面温度が、前記加熱可能なセンサー（２４０；４４０）の最大の表面温度よりも低いように、前記カプセル装置（２０１；３００）が、前記加熱可能なセンサーから放出される熱の分配および導出のために形成されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載のセンサーシステム（２００；４００）。
【請求項１４】
前記加熱可能なセンサー（２４０；４４０）は、電気的な出力を有しており、
この電気的な出力が、前記加熱可能なセンサー（２４０；４４０）に関する、発火保護様式としての本質安全防爆構造のための限界値出力よりも大きく、および、
前記カプセル装置（２０１；３００）の外側面における最大の表面温度が、前記加熱可能なセンサー（２４０；４４０）に関する、爆発保護のための限界値温度よりも低いことを特徴とする請求項１３に記載のセンサーシステム（２００；４００）。
【請求項１５】
特に爆発性の雰囲気内における、加熱可能なセンサーの作動のための方法であって、
この方法が以下のステップ：即ち、
−  測定容積部内において、加熱可能なセンサーのためのカプセル装置を準備するステップ（５１０）、
その際、前記カプセル装置が、少なくとも１つのガス透過性の壁領域を有する保護ケーシングを備えており、このガス透過性の壁領域が、このガス透過性の壁領域を通っての、前記カプセル装置の内側室とこのカプセル装置の周囲環境との間のガス交換を許容し、および、このカプセル装置が、充填材料によって充填された消火容積部を備えており、この消火容積部が、前記保護ケーシングの内側面に沿って配設されており、且つ、前記加熱可能なセンサーの収容のために設けられた、前記カプセル装置の収容室を少なくとも部分的に囲繞しており、
および、
前記カプセル装置の前記収容室内において配設される加熱可能なセンサーを準備するステップ、
その際、提供された作動条件において、前記カプセル装置の外側面における最大の表面温度が、前記加熱可能なセンサーの最大の表面温度よりも低いように、前記カプセル装置が、前記加熱可能なセンサーから放出される熱の分配および導出のために形成されており、
および、
−  電気的な出力により前記加熱可能なセンサーを負荷するステップ（５２０）、
その際、前記電気的な出力が、この電気的な出力が、前記加熱可能なセンサーに関する、発火保護様式としての本質安全防爆構造のための限界値出力よりも大きいように、および、前記カプセル装置の外側面における最大の表面温度が、前記加熱可能なセンサーに関する、爆発保護のための限界値温度よりも低いように量定されている、
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサーのためのカプセル装置に関する。本発明は、更に、センサーシステム、および、加熱可能なセンサーの作動のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数のセンサー様式、それに属して、湿度センサー、露点センサー、ＣＯ２センサー、または、酸素センサーは、これらセンサーの作動のために、電気的な出力によって負荷される。上記の結果として、センサーの表面における温度は、典型的に、周囲温度に比して上昇されている。熱形成は、その際、例えば、ＣＯ２センサーの場合におけるランプの作動によるような、付随効果として、または、幾つかの湿度センサーの場合におけるような、センサー自体の必要条件として、与えられる。
それらの作動の際に熱形成が発生する該センサーは、ここで、まとめられた状態で「加熱可能なセンサー」と称される。
【０００３】
爆発の危険に曝された領域、例えば爆発性の雰囲気内における加熱可能なセンサーの使用の際に、意図しない発火の危険が与えられ得る。危険源のために、その際、センサーの加熱された表面と同様に、このセンサーの回路内における電気的な火花形成の可能性も増大する。それにも拘らず、特に爆発の危険に曝された領域内において、しばしば、それら測定量の検出のために加熱可能なセンサーが必要または有利である、該測定量の知識に従う要求が存在する。
【０００４】
爆発性の雰囲気内における加熱可能なセンサーの作動の際の発火の危険を減少するための、種々の技術は公知である。爆発保護に関する、技術的な機器に対する現在価値を有している要求は、それに加えて、例えば、ヨーロッパ技術規格ＥＮ６００７９−０、および、相応する国際規格ＩＥＣ６００７９−０内において規定されている。
【０００５】
発火保護様式「本質安全防爆構造（Ｅｉｇｅｎｓｉｃｈｅｒｈｅｉｔ）」において、センサーまたは他の電気的な構成要素の電気的な出力消費量は、その際、如何なる危険な電気的な火花形成も、および、限界値温度を上回る如何なる表面温度も発生可能でないように制限されている。発火保護様式としての本質安全防爆構造に対する、現在価値を有している要求は、例えば、ヨーロッパ技術規格ＥＮ６００７９−１１、および、相応する国際規格ＩＥＣ６００７９−１１内において規定されている。
発火保護様式としての本質安全防爆構造は、センサーの形態および作動に関して、一般的に、著しい制限を前提とする。
【０００６】
選択肢として、発火保護様式「耐圧防爆構造（ｄｒｕｃｋｆｅｓｔｅ  Ｋａｐｓｅｌｕｎｇ）」は、機械的に安定的なケーシング内への、センサーまたは他の電気的な構成要素の封入を必要とする。ケーシングは、その際、このケーシングが、そのケーシング内に場合によっては生じる爆発に耐えるように、および、如何なる爆発の危険のあるガスも外方へと侵入させないように、用意されているべきである。
発火保護様式としての耐圧防爆構造に対する、現在価値を有している要求は、例えば、ヨーロッパ技術規格ＥＮ６００７９−１、および、相応する国際規格ＩＥＣ６００７９−１内において規定されている。
前記規格の通用範囲内において、しかしながら、時系列的に主たる爆発性の雰囲気（「ゾーン０」）を有する領域内において、専らこの発火保護様式だけによって安全保護されている加熱可能なセンサーの使用は許容されていない。
【０００７】
更に別の選択肢として、発火保護様式「砂詰防爆構造（Ｓａｎｄｋａｐｓｅｌｕｎｇ）」は、砂またはガラス玉による、センサーまたは他の電気的な構成要素の充填を必要とする。
その際、センサー表面における発火の状態になった場合、圧力上昇は、充填材料内における小さな中間スペースの理由で比較的に少ない。同時に、充填材料は、高温のガスを冷却し、従って、これらガスが、噴出の際に如何なる発火の危険のある高い温度も、もはや有していない。
発火保護様式としての砂詰防爆構造に対する、現在価値を有している要求は、例えば、ヨーロッパ技術規格ＥＮ６００７９−５、および、相応する国際規格ＩＥＣ６００７９−５内において規定されている。
前記規格の通用範囲内において、しかしながら、時系列的に主たる爆発性の雰囲気（「ゾーン０」）を有する領域内において、専らこの発火保護様式だけによって安全保護されている加熱可能なセンサーの使用は、同様に許容されていない。
【０００８】
特許文献１から、ガス、もしくは、ガス／空気混合物の測定のためのゾンデ部材が公知である。発火保護様式としての耐圧防爆構造に対して、ゾンデケーシング内への測定されるべきガスの侵入を容易にするために、その際、このゾンデは、選択的な発火保護様式としての砂詰防爆構造に従い、砂またはガラス玉から成るばら荷内に埋め込まれている。
使用される充填材料の粒径に依存して、比較的に大きな細孔が、ケーシング壁部内において可能であり、および、これに伴って、ゾンデ周囲環境とのより容易なガス交換が可能である。
【０００９】
上述された装置において、ゾンデが充填材料内に埋め込まれていることから、諸問題が生じる可能性がある。このことは、幾つかの接触に敏感なゾンデを有する使用を排除する。それに加えて、このことによって、例えば、ゾンデの交換またはメンテナンスのための、ケーシング内へのゾンデの除去および装入は、困難にされており、または、不可能である。
更に別の問題は、例えばセンサーの出力消費量もしくは熱放出が、例えば発火保護様式としての本質安全防爆構造のための相応する規格限界を超過する場合、加熱可能なセンサーを有する使用の際に、爆発性の雰囲気内における使用が、依然として著し危険を伴っていることから生じ得る。
そのような場合、それに加えて、ただ１つの発火保護様式だけが使用され、このことは、例えば「２つの故障状況」に関して、同様に、発火保護に関して機能している余剰性要求を満たし得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国実用新案第８２  ２５  ５２５  Ｕ１号明細書
【特許文献２】ヨーロッパ特許第１１４８３１７  Ｂ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
これに伴って、特に爆発性の雰囲気内における、センサーの作動を容易にする技術を提案することの課題が提示される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このことを出発点として、ここで、独立の請求項１に従い、
特に爆発性の雰囲気内におけるセンサーの作動のための、センサー用のカプセル装置が、並びに、独立の請求項１１に従い、センサーシステムが、および、独立の請求項１５に従い、加熱可能なセンサーの作動のための方法が提案される。
幾つかの実施例の特徴は、従属請求項内において提示されている。明確に何か別のものが提示されていない限り、これら従属請求項の特徴は、更に別の実施形態の形成のために互いに組み合わせられ得る。
【発明の効果】
【００１３】
カプセル装置は、少なくとも１つのガス透過性の壁領域を有する保護ケーシングを備え、
このガス透過性の壁領域が、このガス透過性の壁領域を通っての、前記カプセル装置の内側室と前記カプセル装置の周囲環境との間のガス交換を許容し、および、
充填材料によって充填された消火容積部を備え、
この消火容積部が、前記保護ケーシングに沿って配設されており、且つ、この消火容積部が、センサーの収容のために設けられた、前記カプセル装置の収容室を少なくとも部分的に囲繞している。
このカプセル装置は、それに加えて、ガス透過性のフィルター要素を備え、このガス透過性のフィルター要素が、前記消火容積部と前記収容室との間に配設されており、且つ、前記消火容積部を、前記収容室に対して区画している。
【００１４】
フィルター要素が、消火容積部から収容室内への、充填材料の侵入を防止するために形成されていることは可能である。特にフィルター要素が、消火容積部から収容室内への、充填材料の少なくとも一部、例えば充填材料のそれぞれの部分の侵入を防止するために形成されていることは可能である。
それに対して付加的または選択的に、センサーが収容室内において配設されている場合、フィルター要素が、充填材料及び／またはフィルター要素と、センサーの少なくとも一部分との間の、機械的な接触を防止するために形成されていることは可能である。
【００１５】
フィルター要素が、剛性の材料、例えば剛性の合成物質または金属を備えることは可能である。それに対して付加的または選択的に、フィルター要素が、可撓性の材料、例えば可撓性の合成物質、例えば合成物質織物及び／または金属織物を備えることは可能である。
特にフィルター要素が、線材グリッドフィルターを備えることは可能である。
それに加えて、充填材料の最も小さな粒径、フィルター要素の最も大きな細孔サイズよりも大きいことは可能である。充填材料が、砂及び／またはガラス玉を備えることは可能である。
【００１６】
フィルター要素の準備は、センサーから切り離された状態で、カプセル装置の操作性を容易にする。特にフィルター要素を用いて、如何なるセンサーもカプセル装置の収容室内において配設されていない場合、充填材料が消火容積部から侵入することは回避可能である。それに加えて、フィルター要素は、センサーの接触に敏感なセンサー要素と、充填材料及び／またはこのフィルター要素との機械的な接触の回避を許容する。
【００１７】
消火容積部が、この消火容積部がセンサーとの関連において第１の発火保護様式としての砂詰防爆構造に対する要求に相応するように用意されていることは可能である。発火保護様式としての砂詰防爆構造に対する要求は、その際、技術規格ＥＮ６００７９−５、及び／または、技術規格ＩＥＣ６００７９−５によって規定されている。
保護ケーシングが、この保護ケーシングがセンサーとの関連において更に別の発火保護様式としての耐圧防爆構造に対する要求に相応するように用意されていることは可能である。発火保護様式としての耐圧防爆構造に対する要求は、その際、技術規格ＥＮ６００７９−１、及び／または、技術規格ＩＥＣ６００７９−１によって規定されている。
【００１８】
砂詰防爆構造および耐圧防爆構造の発火保護様式の準備は、今ここで問題になっている当面の発火保護様式に関する余剰性を可能にし得る。その際、そのような余剰性は、技術的な安全規則との対応関係において、同様に当該の技術的な安全規則に従う発火保護様式の内のただ１つだけの発火保護様式を有するそれらセンサーの使用が許容されていないような加熱可能なセンサーをも有する、カプセル装置の使用を許容する。
【００１９】
センサーが加熱可能なセンサーであることは可能である。その際、加熱可能なセンサーは、湿度センサー、露点センサー、ＣＯ２センサー、及び／または、酸素センサーを備えている。
特に、加熱可能なセンサーが、燃焼機能（Ａｕｓｈｅｉｚｆｕｎｋｔｉｏｎ）を有する湿度センサーを備える露点測定機器を備えることは可能である。この燃焼機能が、湿度センサーの機能性を阻害可能である化学的な汚染を燃焼する（ａｕｓｚｕｈｅｉｚｅｎ）ことの目的のために設けられていることは可能である。
【００２０】
ガス透過性の壁領域が、保護ケーシングの表面の少なくとも一部分にわたって延在することは可能である。特に、ガス透過性の壁領域が、保護ケーシングの表面の半分以下にわたって、この表面の半分以上にわたって、または、全表面にわたって延在することは可能である。
ガス透過性の壁領域が、金属焼結構成要素を備えることは可能である。付加的または選択的に、この目的のために、ガス透過性の壁領域が、特殊鋼、特に特殊鋼焼結構成要素を備えることは可能である。
【００２１】
カプセル装置が、少なくとも１ｂａｒから１００ｂａｒに至るまでの範囲内における（段落００５０を参照）、特に０．５ｂａｒから３００ｂａｒに至るまでの範囲内における、特に０ｂａｒから３００ｂａｒに至るまでの範囲内におけるそれぞれの圧力のもとでの、測定容積部内における使用のために形成されていることは可能である。
【００２２】
カプセル装置が、貫通案内開口部におけるカプセル装置の固定のための、少なくとも１つの固定要素を備えることは可能である。貫通案内開口部が、測定容積部の壁部内において、この測定容積部内へのセンサーの挿入のために配設されていることは可能である。
固定要素が少なくとも１つのねじ山部を備えることは可能である。測定容積部が、タンク及び／または導管を備えることは可能である。
【００２３】
選択的に、この目的のために、カプセル装置が、少なくとも１つの固定要素を、測定容積部内におけるこのカプセル装置の自由な組み付けのために備えていることは可能である。
【００２４】
カプセル装置が、更に、交換装備を備えることは可能である。この交換装備が、貫通案内開口部を通っての、カプセル装置の収容室内への、センサーの挿入、及び／または、このカプセル装置のこの収容室からのセンサーの除去を許容することは可能である。更に、この交換装備が、除去されたセンサーの際の、貫通案内開口部の可逆的な閉鎖を許容することは可能である。
カプセル装置の固定要素が、交換装備に配設されていることは可能である。
【００２５】
更なる観点に従い、センサーシステムが説明される。このセンサーシステムは、ここで提示された様式のセンサーおよびカプセル装置を備えている。その際、カプセル装置の収容室は、センサーの収容のために形成されている。
【００２６】
センサーシステムのセンサーが、カプセル装置の収容室内において配設されていることは可能である。その際、このセンサーは、ガラス鋳込み部を用いて、カプセル装置と融合されていることは可能である。このガラス鋳込み部が、３ｍｍまたはそれ以上の厚さを有していることは可能である。
【００２７】
センサーが、加熱可能なセンサーであることは可能である。
それに加えて、カプセル装置が、加熱可能なセンサーから放出される熱の分配および導出のために形成されていることは可能である。熱の分配および導出は、その際、前記センサーシステムの提供された測定条件において、前記カプセル装置の外側面における最大の表面温度が、前記加熱可能なセンサーの最大の表面温度よりも低いように行われ得る。
提供された測定条件が、提供された温度範囲内におけるセンサーシステムの周囲温度を、及び／または、提供された圧力範囲内におけるこのセンサーシステムの周囲圧力を備えることは可能である。
【００２８】
加熱可能なセンサーが、電気的な出力を有していることは可能であり、この電気的な出力が、加熱可能なセンサーに関する、発火保護様式としての本質安全防爆構造のための限界値出力よりも大きい。その際、カプセル装置の外側面における最大の表面温度が、加熱可能なセンサーに関する、爆発保護のための限界値温度よりも低いことは可能である。
爆発保護のための限界値温度が、その際、発火保護様式としての本質安全防爆構造のための限界値温度に相応することは可能である。付加的または選択的に、この目的のために、その際、限界値出力及び／または限界値温度が、技術規格ＥＮ６００７９−１１およびＥＮ６００７９−０、及び／または、技術規格ＩＥＣ６００７９−１１およびＩＥＣ６００７９−０により、少なくとも部分的に、特に完全に規定されていることは可能である。
【００２９】
更に別の観点に従い、特に爆発性の雰囲気内における、加熱可能なセンサーの作動のための方法が説明される。
この方法は、以下のステップ：即ち、
測定容積部内において、加熱可能なセンサーのためのカプセル装置を準備するステップと、
その際、前記カプセル装置が、少なくとも１つのガス透過性の壁領域を有する保護ケーシングを備えており、このガス透過性の壁領域が、このガス透過性の壁領域を通っての、前記カプセル装置の内側室とこのカプセル装置の周囲環境との間のガス交換を許容し、および、このカプセル装置が、充填材料によって充填された消火容積部を備えており、この消火容積部が、前記保護ケーシングの内側面に沿って配設されており、且つ、前記加熱可能なセンサーの収容のために設けられた、前記カプセル装置の収容室を少なくとも部分的に囲繞しており、
および、
前記カプセル装置の前記収容室内において配設される加熱可能なセンサーを準備するステップとを備えている。
提供された作動条件において、前記カプセル装置の外側面における最大の表面温度は、前記加熱可能なセンサーの最大の表面温度よりも低いように、前記カプセル装置が、前記加熱可能なセンサーから放出される熱の分配および導出のために形成されている。
この方法は、更に、電気的な出力により前記加熱可能なセンサーを負荷するステップを備え、
その際、前記電気的な出力が、この電気的な出力が、前記加熱可能なセンサーに関する、発火保護様式としての本質安全防爆構造のための限界値出力よりも大きいように、および、前記カプセル装置の外側面における最大の表面温度が、前記加熱可能なセンサーに関する、爆発保護のための限界値温度よりも低いように量定されている。
【００３０】
爆発保護のための限界値温度は、その際、発火保護様式としての本質安全防爆構造のための限界値温度に相応可能である。
【００３１】
本発明の更なる詳細および利点は、図に基づいての実施例の以下の説明において明確にされる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】１つの実施例に従う加熱可能なセンサーのためのカプセル装置の図である。
【図２】１つの実施例に従う加熱可能なセンサーとカプセル装置とを備えるセンサーシステムの図である。
【図３】更に別の実施例に従う加熱可能なセンサーのためのカプセル装置の図である。
【図４Ａ】第１の位置における、更に別の実施例に従う加熱可能なセンサーとカプセル装置とを備えるセンサーシステムの図である。
【図４Ｂ】第２の位置における、図４Ａのセンサーシステムの図である。
【図５】加熱可能なセンサーの操作のための方法に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、カプセル装置１００の概略図を示している。
このカプセル装置１００は、ケーシング壁部１１２を有する保護ケーシング１１０を備えており、このケーシング壁部内において、ガス透過性の壁領域１１４が配設されている。保護ケーシング１１０の内側面に、充填材料によって充填された消火容積部１２０が配設されている。消火容積部１２０は、ガス透過性のフィルター要素１２２を用いて、カプセル装置１００の収容室１３０に対して区画されている。
示された例において、カプセル装置１００は、それに加えて、例えばセンサーケーシングにおける、このカプセル装置１００の可逆的な固定のための、カプセルねじ山部１１６を備えている。
【００３４】
カプセル装置１００は、センサー、特に爆発の危険に曝された領域内における加熱可能なセンサーの作動のために設けられている。この目的のために、収容室１３０は、１つのセンサーの収容のために形成されている。
特に保護ケーシング１１０と消火容積部１２０とは、このカプセル装置１００の周囲環境内における、爆発性のガス混合物に関するセンサーに由来する発火の危険が減少されている程に、これら保護ケーシングと消火容積部とが、センサーの表面をカプセル装置１００の周囲環境に対して囲繞するように形成されている。
その際、消火容積部１２０は、砂詰防爆構造の冒頭に記載された諸機能の内の少なくともいくつかの機能を満たしている。従って、消火容積部１２０によって、爆発状況において圧力が上昇する可能性のある、カプセル装置１００の内側における自由な容積は、減少されている。同時に、引火されたガスが、ケーシング壁部１１２へ、および、場合によっては、ガス透過性の壁領域１１４を通って外方へと到達する前に、消火容積部１２０内において存在する充填材料は、これら引火されたガスの冷却を生起する。
【００３５】
従来の砂詰防爆構造において、カプセルに入れられるべき構成要素は、通常、１つのケーシング内において、直接的に充填材料によって埋められている。このことと相違して、カプセル装置１００のフィルター要素１２２は、消火容積部１２０が、収容室１３０に対して、および、これに伴って、同様にこの収容室内に場合によっては配設されているセンサーに対しても区画されていることを生起する。このことは、消火容積部１２０をも含めて、カプセル装置１００の別個の準備および取り扱いを可能にする。
相応して形成されたセンサーもしくはセンサーケーシングとの関連において、このことは、１つのセンサーが、それぞれの必要および使用条件に応じて、簡単な方法で、例えばカプセルねじ山部１１６を用いてのセンサーケーシングのねじ山部に対するカプセル装置１００のねじり固定によって、防爆構造としての消火容積部を装備され得ることを許容する。同時に、センサーケーシングからのカプセル装置１００の除去によって、センサーへの容易なアクセスは、このことによって消火容積部１２０が阻害または損傷されること無しに、例えば交換目的またはメンテナンス目的のために可能である。
【００３６】
フィルター要素１２２は、充填材料が、消火容積部１２０から収容室１３０内へと到達することを防止する。このことによって、充填材料の部分が、少なくとも装入されたセンサーの所定の領域と接触することは回避され得る。
このことは、同様に従来の砂詰防爆構造との関連において充填材料による直接的な埋め込みのために適していないようなセンサーをも有する、カプセル装置１００の使用を許容する。このことは、例えば、幾つかの機械的に敏感な高いセンサー要素の場合であり、並びに、それらセンサーの作動のために、従来の砂詰防爆構造によって遮断される自由なセンサー容積部を必要とする、該センサーの場合である。
幾つかの例において、その際、同様にフィルター要素１２２は、このフィルター要素が使用されるべきセンサーの機械的に敏感な領域と接触の状態にならないように構成されている。
【００３７】
消火容積部１２０内における充填材料は、幾つかの例において、砂及び／またはガラス玉を備えている。充填材料の最も小さな粒径、並びに、フィルター要素１２２の最も大きな細孔サイズは、その際、充填材料の如何なる部分も、このフィルター要素１２２の細孔を通って到達しないように互いに適合されている。
それに加えて、フィルター要素１２２は、幾つかの例において、このフィルター要素１２２の予め設定された位置、例えばこのセンサーのセンサー要素とこのフィルター要素１２２との間の予め設定された間隔が、収容室１３０内において配設されたセンサーに対して保証されている程に、十分に強固に形成されている。フィルター要素１２２は、その際、例えば、線材グリッドフィルター（Ｄｒａｈｔｇｉｔｔｅｒｆｉｌｔｅｒ）として形成されている。
【００３８】
更に別の例において、フィルター要素１２２は、消火容積部１２０の密着を、少なくともカプセル装置１００内において収容されたセンサーに表面の部分において可能とするために、十分に可撓性である。従って、爆発状況において圧力が上昇する、センサーの表面における自由な容積部は、低減可能である。フィルター要素１２２は、その際、例えば可撓性の合成物質織物のような、例えば可撓性の織物を備えている。
【００３９】
幾つかの例において、消火容積部１２０とフィルター要素１２２とは、これらの材料および寸法に関して、これら材料および寸法が、設けられたセンサーに関する、砂詰防爆構造に対する技術的な要求を、発火保護様式として満足させるように構成されている。
例えば、この様式の要求は、ヨーロッパ規格ＥＮ６００７９−５、および、相応する国際規格ＩＥＣ６００７９−５内において見出される。
【００４０】
保護ケーシング１１０は、消火容積部１２０を、カプセル装置１００の周囲環境に対して区画する。保護ケーシング１１０は、例えば金属、特に特殊鋼、及び／または、他の機械的に抵抗力のある材料から成っている。
保護ケーシング１１０のガス透過性の壁領域１１４は、カプセル装置１００の周囲環境と、このカプセル装置内に配設されたセンサーとの間のガス交換を許容する。その際、ガス交換は、その消火容積部内において存在する充填材料をも含む該消火容積部１２０を通って、並びに、フィルター要素１２２を通って行われる。ガス透過性の壁領域１１４は、幾つかの例において、金属焼結構成要素、例えば、ガス透過性の特殊鋼焼結構成要素を備えている。
【００４１】
消火容積部１２０に対して付加的に、同様に保護ケーシング１１０は、カプセル装置１００の発火保護作用を改善する。従って、保護ケーシング１１０は、カプセル装置１００の周囲環境に対して、カプセル装置１００の内部において場合によっては行われる爆発性のガスの発火を、少なくとも部分的に阻止する。
ガス透過性の壁領域１１４が、その際、カプセル装置１００の周囲環境とセンサー表面との間のガス交換を可能にするのに対して、このガス透過性の壁領域１１４の内部の細孔もしくは管路は、幾つかの例において、噴出するガスによるカプセル装置１００の周囲環境内における発火の危険を減少または排除するために、爆発の場合にカプセル装置１００の内部において噴出する爆発ガスが十分に冷却されるように量定されている。
【００４２】
示された例において、ガス透過性の壁領域１１４は、保護ケーシング１１０の上側で延在している。他の例において、ガス透過性の壁領域１１４は、保護ケーシング１１０の表面の、更に別の及び／または他の部分を備えている。従って、このガス透過性の壁領域１１４は、幾つかの例において、少なくとも基本的に保護ケーシング１１０の全表面にわたって、特に少なくとも基本的に消火容積部１２０の全領域にわたって延在している。
【００４３】
幾つかの例において、保護ケーシング１１０は、この保護ケーシングが、設けられている使用場所において現に有効な技術的な規格に従う発火保護様式としての、耐圧防爆構造に対する技術的な要求を満たすように形成されている。例えばこのような規格は、ヨーロッパ規格ＥＮ６００７９−１、および、相応する国際規格ＩＥＣ６００７９−１である。
【００４４】
幾つかの例において、その際、消火容積部１２０は、同時に、この消火容積部が、上述のように、設けられたセンサーに関する、発火保護様式としての砂詰防爆構造のための、設けられている使用場所において現に有効な技術的な規格に相応するように形成されている。
カプセル装置１００のこれら例において、従って、少なくとも２つの発火保護様式が組み合わせにおいて実現されている。このことは、例えば２つの故障状況に関して、発火保護様式の余剰性が有利及び／または必要である諸条件のもとでの、例えば加熱可能なセンサーを有する、カプセル装置１００の使用を許容する。カプセル装置１００は、このようにして、爆発の危険に曝された領域内、例えば爆発性の雰囲気のより頻繁の存在による増大された安全保護要求を有する区域内における、所定のセンサーの使用の可能性の拡大を許容する。
複数の発火保護様式の組み合わせに関する規定は、例えば、ヨーロッパ規格ＥＮ６００７９−２６、並びに、相応する国際規格ＩＥＣ６００７９−２６内において規定されている。
【００４５】
図２は、カプセル装置２０１と、このカプセル装置内において配設されたセンサー２４０とを有する、センサーシステム２００の概略図を示している。カプセル装置２０１は、例えば、図１との関連において説明されているようなカプセル装置である。それに加えて、このカプセル装置２０１は、センサー２４０の収容のために形成されている。
【００４６】
センサーシステム２００のカプセル装置２０１は、ケーシング壁部２１２、および、このケーシング壁部内において配設されたガス透過性の壁領域２１４を有する保護ケーシング２１０を備えている。それに加えて、この保護ケーシング２１０の内側面に沿って、消火容積部２２０が配設されており、この消火容積部は、フィルター要素２２２を用いて、カプセル装置２０１の収容室２３０に対して区画されている。
これら特徴に関して、図１のカプセル装置１００との関連において述べたことが相応して有効である。
【００４７】
センサー２４０は、カプセル装置２０１の収容室２３０内において配設されており、且つ、示された例において、フィルターキャップ２４６によって区画されているセンサー容積部２４４と隣接して、センサー要素２４２を備えている。センサー要素２４２は、ケーシング本体２５０の上に配設されており、ケーシング本体２５０を通って延在する金属ピン２５４を用いて、ケーブルＫと電気的に接続されている。
【００４８】
保護ケーシング２１０は、ケーシング本体２５０と、機械的に抵抗力のある状態で、例えば１つまたは複数のねじ山部を用いて結合されている。
示された例において、センサーシステム２００は、それに加えて、測定のために、測定容積部Ｖ内において配設されている。その際、保護ケーシング２１０は、貫通案内開口部Ｏを通って、測定容積部Ｖの壁部Ｗ内に案内されている。それに加えて、ケーシング本体２５０は、測定容積部Ｖの壁部Ｗと、少なくとも１つの固定要素２５２、例えば１つまたは複数のねじ山部を用いて、機械的に抵抗力のある状態で結合されている。
示された例において、センサーシステム２００は、更に、壁密閉材２５３を備えており、この壁密閉材が、壁部Ｗとケーシング本体２５０との間の移行部を密閉するために設けられている。
【００４９】
センサー２４０は、示された例において、カプセル装置２０１のケーシング本体２５０と、ガラス鋳込み部２５６を用いて不可逆的に融合されている。その際、金属ピン２５４は、センサー２４０の電気的な接触のために、ガラス鋳込み部２５６を通って案内されている。
幾つかの例において、ガラス鋳込み部２５６は、現に有効な技術的な要求、例えば、発火保護様式としての耐圧防爆構造に対する要求に従い形成されている。特に、ガラス鋳込み部２５６は、幾つかの例において、少なくとも３ｍｍの厚さを有している。
【００５０】
幾つかの例において、センサーシステム２００、特にカプセル装置２０１は、大きな圧力範囲にわたっての測定容積部Ｖ内における使用のために形成されている。
この圧力範囲は、その際、幾つかの例において、１ｂａｒと１００ｂａｒとの間のそれぞれの圧力、例えば０．５ｂａｒと３００ｂａｒとの間のそれぞれの圧力、特に０ｂａｒと３００ｂａｒとの間のそれぞれの圧力を備えている。
【００５１】
金属ピン２５４は、それに加えて、鋳込み部２５８を用いて、ケーシング本体２５０内において固定されている。鋳込み部２５８は、その際、幾つかの例において、ガラス鋳込み部２５６の材料とは異なる材料、例えば、合成物質及び／または樹脂を備えている。ケーブルＫとの金属ピン２５４の結合の引張り負荷軽減の目的のために、示された例において、それに加えて、ケーブルねじ止め部Ｓが設けられている。
【００５２】
センサー２４０は、幾つかの例において、設けられている使用場所において現に有効な技術的な規格により、本質安全防爆性のセンサーであり、即ち、センサー２４０の出力消費量が、このセンサー２４０において、如何なる発火の危険のある高温の表面、または、如何なる発火の危険のある電気的な放電も生じ得ないように制限されている。
砂詰防爆構造に関する消火容積部２２０の、及び／または、耐圧防爆構造に関する保護ケーシング２１０の適当な形成において、センサーシステム２００は、これらの場合、実現される発火保護様式の、付加的な組み合わせとこれに伴っての余剰性とを許容する。例えば、従って、少なくとも３つの発火保護様式、即ち、本質安全防爆構造、砂詰防爆構造、および、耐圧防爆構造は、同時に実現可能である。
このセンサーシステム２００は、従って、発火保護様式の相応する組み合わせが有利であり及び／または技術的な条件または規定によって必要とされている、使用領域内における異なるセンサー２４０の使用可能性の更なる拡大を許容する。
【００５３】
保護ケーシング２１０は、幾つかの例において、この保護ケーシングが、加熱可能なセンサー２４０からこのセンサーの作動の際に放出される熱を収容し、且つ、測定容積部Ｖもしくはこの測定容積部Ｖの周囲環境に対して導出するように用意（ｂｅｓｃｈａｆｆｅｎ）されている。周囲環境に対する保護ケーシング２１０の表面を介しての熱分布および熱放出の結果として、保護ケーシング２１０の外側面における、最大の表面温度は、センサー２４０の最大の表面温度よりも低い。
保護ケーシング２１０は、このようにして、加熱可能なセンサーの安全な作動を、爆発の危険に曝された領域内において、専らセンサー２４０の作動だけをさもなければ安全保護及び／または許容しないであろう、このセンサー２４０のそのような表面温度においても許容する。
特にセンサーシステム２００の幾つかの例において、カプセル装置２０１は、そのように構成されており、且つ、加熱可能なセンサー２４０の出力消費量が、測定容積部Ｖ内における提供された測定条件のもとで、例えば測定容積部Ｖ内における周囲温度および周囲圧力に関して、センサー２４０の出力消費量がこのセンサー２４０に関する発火保護様式としての本質安全防爆構造に対する要求に相応するよりも高く、それに反して、カプセル装置２０１の外側面における最大の表面温度が爆発保護のための限界値温度よりも低い値であるように選択されている。
加熱可能なセンサー２４０は、その際、例えば、燃焼機能を有する湿度センサーを有する露点測定機器を備えている。上述された方法で、それら諸使用条件のもとで、このことがそうでない場合には技術的な要求及び／または規定に相応しない該諸使用条件のもとで、センサーシステム２００は、加熱可能なセンサー２４０の使用を容易にする。
【００５４】
図３は、更に別のカプセル装置３００の概略図を示している。前述の例に類似して、カプセル装置３００は、保護ケーシング３１０を備えており、この保護ケーシングが、少なくとも１つのガス透過性の壁領域、および、保護ケーシング３１０の内側面に沿って配設された消火容積部３２０を備えており、この消火容積部が、フィルター要素３２２によって、カプセル装置３００の収容室３３０に対して区画されている。
保護ケーシング３１０は、それに加えて、ケーシング本体３５０と結合されている。ケーシング本体３５０は、固定手段３５２によって、測定容積部Ｖの壁部Ｗの貫通案内開口部Ｏ内において固定されており、且つ、この壁部Ｗに対して壁密閉材３５３によって密閉されている。
以下の記載から、別の何物も与えられない限りは、これら特徴に関して、図１および２の前述の例との関連において述べたことが相応して有効である。
【００５５】
図２のセンサーシステム２００と異なり、カプセル装置３００は、組み付けられたカプセル装置３００において、センサーの組込みおよび解体のために形成されている。この目的のために、カプセル装置３００は交換装備３７０を備えており、この交換装備が、ケーシング本体３５０の外側面にねじ３７４によって固定されており、且つ、装備密閉材３７６によって密閉されている。
交換装備３７０は、摺動管３７８を有している。摺動管３７８は、装備本体３７２とケーシング本体３５０とを通って、組込み容積部３６０に至るまで延在しており、この組込み容積部が、カプセル装置３００の収容室３３０の内部に位置している。摺動管３７８は、組み付けられたカプセル装置３００において、測定容積部の外側から、センサーを、摺動管３７８を通って組込み容積部３６０内へと案内すること、もしくは、この組込み容積部から除去するために設けられている。
示された交換装備３７０は、例えば、特許文献２内において記載されているような、ＰＯＳＴＢＥＲＧ＋Ｃｏ．ＧｍｂＨ会社の交換装備である。
【００５６】
カプセル装置３００は、摺動管３７８の内側の端部において摺動管端カプセル３８０を有しており、この摺動管端カプセルが、摺動管密閉材３８２を用いて、装備本体３７２に対して密閉されている。摺動管端カプセル３８０は、図３内において図示されているように、除去されたセンサーにおいて、測定容積部Ｖの周囲環境に対する収容室３３０の耐圧の閉鎖を許容する。摺動管３７８を通ってのセンサーの装入の際に、それに対して、摺動管端カプセル３８０は、同時に開放された位置に移動される。
【００５７】
カプセル装置３００は、先に記載された例に比して、測定容積部Ｖの外方からのセンサーの、装入、除去、及び／または、交換を容易にする。例えば、カプセル装置３００は、使用されたセンサーの容易なメンテナンス、故障の際の置換、または、例えば変化された測定要求の際の他のセンサーによる交換を許容する。
【００５８】
図４Ａは、センサーシステム４００の更に別の例を示している。センサーシステム４００は、カプセル装置３００とセンサー４４０とを備えている。示された例において、カプセル装置３００は、図３との関連において説明されたようなカプセル装置である。図３内においてと同じ参照符号は、その際、同じ特徴を示す。
【００５９】
センサー４４０は、カプセル装置３００の摺動管３７８内において配設されている。このセンサー４４０は、例えば、図２との関連において説明されたセンサー２４０に相応している。特に、同様にセンサー４４０は、センサー要素４４２、並びに、フィルターキャップ４４６を有し、このフィルターキャップが、センサー容積部を区画している。更に、金属ピン４５４が、センサー要素４４２の電気的な接触のために設けられており、これら金属ピンは、鋳込み部、例えばガラス鋳込み部４５６を用いて囲まれている。
【００６０】
センサー４４０の、図４Ａ内において示された位置において、このセンサーは、センサーシステム４００の収容室３３０から除去されている。その際、摺動管端カプセル３８０は、収容室３３０をセンサー４４０に対して閉鎖している。示された位置において、センサーシステム４００は、測定の準備ができていない状態にある。そのような位置は、例えば、測定容積部Ｖからのセンサーの装入または除去の間じゅう与えられる。
【００６１】
図４Ｂは、センサーシステム４００の更に別の概略図を示している。図４Ａと異なり、センサーシステム４００は、その際、第２の位置において示されている。
この位置において、センサー４４０は、カプセル装置３００の収容室３３０内へと挿入されている。同時に、その際、摺動管端カプセル３８０は、同様に、開放された位置に移動されている。示された位置において、センサーシステム４００は、測定の準備ができている状態にある。この示された位置において、従って、保護ケーシング３１０の周囲環境とセンサー４４０のセンサー容積部との間のガス交換は可能である。
【００６２】
先に図示された技術の内の幾つかの技術は、加熱可能なセンサーとの関連において説明されている。説明された技術が、同様に加熱可能でないセンサー及び／または他の機能的な構成要素との関連においても、上記された利点の内の少なくとも幾つかの利点を提供することは、しかしながら自明のことである。
【００６３】
図５は、特に爆発性の雰囲気内における、加熱可能なセンサーの作動のための方法５００に関するフローチャートを示している。この方法５００は、測定容積部内における加熱可能なセンサーのためのカプセル装置と、カプセル装置の収容室内における加熱可能なセンサーとの、準備のステップ５１０を備えている。
カプセル装置は、その際、ガス透過性の壁領域を有する保護ケーシングを備えており、このガス透過性の壁領域が、このガス透過性の壁領域を通っての、カプセル装置の収容室とこのカプセル装置の周囲環境との間のガス交換を許容し、並びに、このカプセル装置が、充填材料によって充填された消火容積部を備えており、この消火容積部が、保護ケーシングの内側面に沿って配設されており、且つ、加熱可能なセンサーの収容のために設けられた収容室を囲繞している。
提供された作動条件において、このカプセル装置の外側面における最大の表面温度が、加熱可能なセンサーの最大の表面温度よりも低いように、カプセル装置は、その際、加熱可能なセンサーから放出される熱の分配および導出のために形成されている。
【００６４】
方法５００は、更に、電気的な出力による加熱可能なセンサーの負荷（Ｂｅａｕｆｓｃｈｌａｇｅｎ）のステップ５２０を備えている。この電気的な出力は、その際、この電気的な出力が、加熱可能なセンサーに関する、発火保護様式としての本質安全防爆構造のための限界値出力よりも大きいように量定されている。同時に、この電気的な出力は、カプセル装置の外側面における最大の表面温度が、加熱可能なセンサーに関する、爆発保護のための限界値温度よりも低いように量定されている。センサーの表面とカプセル装置の表面との間の温度差は、例えばこのカプセル装置の表面にわたっての熱分布および熱放出の結果として与えられる。
【００６５】
カプセル装置と加熱可能なセンサーとは、例えば、先に説明された様式のカプセル装置およびセンサーである。
図２との関連において説明されているように、方法５００は、加熱可能なセンサーの使用を、同様にそのようなセンサーの作動が相応するカプセル装置の準備無しに十分に安全保護及び／または許容しないような使用条件のもとでも許容する。このことは、センサー温度に比してより低いカプセル装置の表面温度によって可能とされる。
【符号の説明】
【００６６】
１００  カプセル装置
１１０  保護ケーシング
１１２  ケーシング壁部
１１４  ガス透過性の壁領域
１１６  カプセルねじ山部
１２０  消火容積部
１２２  フィルター要素
１３０  収容室
２００  センサーシステム
２０１  カプセル装置
２１０  保護ケーシング
２１２  ケーシング壁部
２１４  ガス透過性の壁領域
２２０  消火容積部
２２２  フィルター要素
２３０  収容室
２４０  センサー
２４２  センサー要素
２４４  センサー容積部
２４６  フィルターキャップ
２５０  ケーシング本体
２５２  固定要素
２５３  壁密閉材
２５４  金属ピン
２５６  ガラス鋳込み部
２５８  鋳込み部
３００  カプセル装置
３１０  保護ケーシング
３２０  消火容積部
３２２  フィルター要素
３３０  収容室
３５０  ケーシング本体
３５２  固定手段
３５３  壁密閉材
３６０  組込み容積部
３７０  交換装備
３７２  装備本体
３７４  ねじ
３７６  装備密閉材
３７８  摺動管
３８０  摺動管端カプセル
３８２  摺動管密閉材
４００  センサーシステム
４４０  センサー
４４２  センサー要素
４４６  フィルターキャップ
４５４  金属ピン
４５６  ガラス鋳込み部
５００  方法
５１０  ステップ
５２０  ステップ
Ｋ      ケーブル
Ｏ      貫通案内開口部
Ｓ      ケーブルねじ止め部
Ｖ      測定容積部
Ｗ      壁部
【図１】
2019174463.tif 000003
【図２】
2019174463.tif 000004
【図３】
2019174463.tif 000005
【図４Ａ】
2019174463.tif 000006
【図４Ｂ】
2019174463.tif 000007
【図５】
2019174463.tif 000008
【外国語明細書】
2019174463000001.pdf