(57)【要約】【課題】  ローリー車等の積荷の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材に取り付けられた積荷荷重測定用センサの温度変化による出力電圧の変化を小さくし、積荷荷重の計量の精度を向上させることができる積荷荷重測定用センサユニットを提供する。【解決手段】  積荷の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材に溶着されるサポート１５と、該サポート１５により支持され、積荷の荷重の変化により前記サポート１５が伸縮することで出力が変化する圧縮歪検出用センサ素子１３を有する積荷荷重測定用センサユニット１１において、前記サポート１５を高熱伝導材料により形成し、該サポート１５と前記被荷重部材との間を銅箔、アルミニウム箔などの良熱伝導性部材３１で熱的に接合させる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積荷の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材に溶着されるサポートと、該サポートにより支持され、積荷の荷重の変化により前記サポートが伸縮することで出力が変化する圧縮歪検出用センサ素子を有する積荷荷重測定用センサユニットにおいて、前記サポートを高熱伝導材料により形成し、該サポートと前記被荷重部材との間を良熱伝導性部材で熱的に接合したことを特徴とする積荷荷重測定用センサユニット。
【請求項２】
積荷の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材に溶着されるサポートと、該サポートにより支持され、積荷の荷重の変化により前記サポートが伸縮することで出力が変化する圧縮歪検出用センサ素子を有する積荷荷重測定用センサユニットにおいて、前記サポートを高熱伝導材料により形成し、該サポートの少なくとも前記圧縮歪検出用センサ素子が取付けられた部位と前記被荷重部材とを良熱伝導性部材で熱的に接合したことを特徴とする積荷荷重測定用センサユニット。
【請求項３】
積荷の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材に溶着されるサポートと、該サポートにより支持され、積荷の荷重の変化により前記サポートが伸縮することで出力が変化する圧縮歪検出用センサ素子を有する積荷荷重測定用センサユニットにおいて、前記サポートを高熱伝導材料により形成し、該サポートを断熱材で覆ったことを特徴とする積荷荷重測定用センサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積荷荷重測定用センサユニットに関するものであり、特に、ローリー車等の積荷の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材に取り付けられた積荷荷重測定用センサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体酸素、液体窒素等を、基地からユーザーの貯槽に運搬するためにローリー車が使用されている。この際、ユーザーの貯槽に供給された液体窒素等の量を測定するため、ユーザーへの供給の前後に、ローリー車の車輌自体の重量を計量し、その差を供給量とする方法が採られていた。
【０００３】
しかし、ローリー車の重量を計量する計量器（台秤）がユーザー敷地内にない場合は、計量所までローリー車を走行して供給量を計量する必要があり、時間のロスや走行により消費する燃料のロス等が発生するという問題点があった。
【０００４】
そこで、近年では、車輌自体に計量器を搭載して、積荷の荷重を計量する方法が提案されている（特願２００２−６１６４１号参照）。図５に示したような積荷荷重測定用の計量器をローリー車に取り付けた例がある。この例では、車輌のアクスル５の両側方の位置にそれぞれ積荷荷重測定用センサユニット１１、１１が取り付けられている。この積荷荷重測定用センサユニット１１は、ストレインゲージなどの歪み検知素子を内蔵するものである。
そして、タンク２の荷重は、メインフレーム３、３およびリーフスプリング７、７を介してアクスル５に印加される。この荷重によりアクスル５の中央部分が下方に撓み、この撓みに起因する歪みが積荷荷重測定用センサユニット１１、１１によって検出され、この検出された歪み量からタンク２の荷重が計測できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係る積荷荷重測定方法では、車輌が停車した直後、地面からの照り返し、ディファレンシャルギアやブレーキパッドから発生した熱によりアクスル５の温度が急激に上昇し、アクスル５から積荷荷重測定用センサユニット１１、１１への熱伝導により、アクスル５と積荷荷重測定用センサユニット１１、１１との間に温度差が生じ、この温度差が積荷荷重測定用センサの出力電圧に影響して、計量誤差が発生することを、本発明者らは見出した。
また、積荷の液体窒素等は極低温であるため、加圧蒸発器付近の外気が冷却され、この外気が積荷荷重測定用センサユニット１１、１１の温度に影響を及ぼし、計量誤差を生じる問題もある。特に急激な温度変化が生じた場合、アクスル５と積荷荷重測定用センサユニット１１、１１との温度差が大きく、温度が一致するにはかなりの時間を要した。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、ローリー車等の積荷の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材に取り付けられた積荷荷重測定用センサの温度変化による出力電圧の変化を小さくし、積荷荷重の計量の精度を向上させることができる積荷荷重測定用センサユニット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】
【０００７】
本発明は、積荷の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材に溶着されるサポートと、該サポートにより支持され、積荷の荷重の変化により前記サポートが伸縮することで出力が変化する圧縮歪検出用センサ素子を有する積荷荷重測定用センサユニットにおいて、前記サポートを高熱伝導材料により形成し、該サポートと前記被荷重部材との間を良熱伝導性部材で熱的に接合したことを特徴とする積荷荷重測定用センサユニットを提供する。
また、本発明は、積荷の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材に溶着されるサポートと、該サポートにより支持され、積荷の荷重の変化により前記サポートが伸縮することで出力が変化する圧縮歪検出用センサ素子を有する積荷荷重測定用センサユニットにおいて、前記サポートを高熱伝導材料により形成し、該サポートの少なくとも前記圧縮歪検出用センサ素子が取付けられた部位と前記被荷重部材とを良熱伝導性部材で熱的に接合したことを特徴とする積荷荷重測定用センサユニットを提供する。
さらに、本発明は、積荷の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材に溶着されるサポートと、該サポートにより支持され、積荷の荷重の変化により前記サポートが伸縮することで出力が変化する圧縮歪検出用センサ素子を有する積荷荷重測定用センサユニットにおいて、前記サポートを高熱伝導材料により形成し、該サポートを断熱材で覆ったことを特徴とする積荷荷重測定用センサユニットを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の積荷荷重測定用センサユニットにあっては、ローリー車等の積荷の荷重がかかることで伸縮する被荷重部材に取り付けられた積荷荷重測定用センサの温度変化による出力電圧の変化が小さく、積荷荷重の計量の精度が向上した積荷荷重測定用センサユニットとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る積荷荷重測定用センサユニットの例を図面に示し、詳細に説明する。
【００１０】
［第１の実施形態］
図１および図２に、本発明の第１の実施形態に係る積荷荷重測定用センサユニット１１の外観図および内部分解斜視図を示す。この積荷荷重測定用センサユニット１１は、アクスル５に取り付けられるサポート１５と、このサポート１５に支持される圧縮歪検出用センサ素子１３と、金属箔（良熱伝導性部材）３１とから概略構成されている。
【００１１】
（サポート）
サポート１５は、断面形状のほぼ鞍状のもので、平板状の支持部１７と、この支持部１７の長手方向から延びて垂下する一対の固定片１９、１９とからなるのである。
サポート１５は、高熱伝導性の金属、例えばＳＳ４００のような炭素量が約０．２０質量％以下の低炭素鋼、アルミニウム合金、銅合金、亜鉛合金、銅／ステンレスを複合材としたクラッド鋼等からなるものである。
サポート１５を高熱伝導性の金属にすることで、サポート１５の熱伝導率が高くなり、アクスル５に生じた温度変化をサポート１５に迅速に伝達させることができる。また、サポート１５のアクスル５に対する溶接を容易に行うことができる。
【００１２】
サポート１５の支持部１７の長手方向から延びて垂下する一対の固定片１９、１９は、支持部１７から段差部１９ａを介して連なるものである。図２に示すように、固定片１９、１９の底部は、段差部１９ａの存在により、支持部１７の裏面に固着される圧縮歪検出用センサ素子１３よりも低い位置に配置される。
段差部１９ａを存在させることで、圧縮歪検出用センサ素子１３をアクスル５の表面から離間させることができ、熱伝導による誤差を少なくすることができる。
【００１３】
本実施形態におけるサポート１５の固定片１９、１９は、段差部１９ａから端部に向かって幅が広がっていき、アクスル５との接触面積が広くなる形状であるが、段差部１９ａから同じ幅で端部に伸びる形状としてもよい。本実施の形態では、被荷重部材がアクスル５であるため、固定片１９、１９は、アクスル５の曲率に対応する形状に形成されている。
固定片１９、１９の形状をアクスル５との接触面積が広くなるように形成することで、サポート１５にアクスル５の温度を迅速に伝達させることができる。また、固定片１９、１９における溶着箇所を多くすることができるため、アクスル５に容易に溶着を行うことができる。
【００１４】
そして、サポート１５は、固定片１９、１９の端部をアーク溶接等にて溶着させることで、アクスル５の表面に取り付けられている。サポート１５の固定片１９、１９のみがアクスル５の表面に接触しており、その他の部分はアクスル５の表面から離間して接触しない状態となるので、固定片１９、１９以外からのサポート１５への熱伝導を減らし、熱伝導による誤差を少なくすることができる。
さらに、アクスル５に溶着した固定片１９、１９に対して銀ロウ付けを行うことで、固定片１９、１９は銀ロウ（図１の網掛け部）に覆われた状態になる。固定片１９、１９を銀ロウで覆うことで、銀ロウは熱伝導率が高いため、アクスル５の温度変化を銀ロウを介してサポート１５に速やかに伝達させることができる。
サポート１５の支持部１７の裏面には、圧縮歪検出用センサ素子１３の裏面側が当接され、アーク溶接等により固着されている。なお、圧縮歪検出用センサ素子１３をアクスル５に直接固定すると、固定部のみの歪みを感知することになるが、鞍状の支持部１７に後述する圧縮歪検出用センサ素子１３を設けることにより、支持部１７全体の歪みを感知することができ、感度をよくすることができる。
【００１５】
（圧縮歪検出用センサ素子）
圧縮歪検出用センサ素子１３は、ステンレス等の金属材料からなる平板状の基板と、その表面に取り付けられた半導体等の歪みゲージから構成されている。圧縮歪検出用センサ素子１３は、基板の表面に垂直な方向から基板にかかる荷重に応じて、基板の長手方向に沿って歪み、歪みゲージの電圧の出力が変化するものである。
【００１６】
（金属箔）
金属箔３１は、サポート１５とアクスル５とを熱的に接合するための良熱伝導性部材として機能するもので、厚さ０．１〜０．５ｍｍ程度の銅箔、アルミニウム箔などからなるものである。膜厚の薄い金属箔３１を使用することにより、アクスル５に荷重がかかった際、サポート１５の歪み量に応じて金属箔３１が変形するため、サポート１５の歪み量を規制することなく、圧縮歪検出用センサ素子１３にアクスル５の温度を伝達することができる。
【００１７】
（ケース）
本実施の形態においては、保護のため、積荷荷重測定用センサユニット１１はケース２９に収容されているが、ケース２９を有しない構成であってもよい。ケース２９は、下方に開放された直方体の箱状からなるものである。
なお、本実施の形態では、アンプ等の回路基板（図示せず）をケース２９の内部に収容する構成であるが、回路基板をケース２９の外側に配置してもよい。
【００１８】
本実施の形態では、サポート１５とアクスル５との間の空間部を、金属箔３１ですべて覆うように接合する構成としたが、さらに他の実施形態として、サポート１５の少なくとも圧縮歪検出用センサ素子１３が取付けられた部位とアクスル５とを金属箔３１で熱的に接合させる構成とすることができる。
【００１９】
本発明では、サポート１５とアクスル５との間を金属箔３１で熱的に接合させることで、車輌停車によるブレーキパッド等からの熱伝導によりアクスル５の温度が急激に上昇しても、サポート１５とアクスル５との間に生じる温度差を走行中から低減することが可能となる。そして、サポート１５とアクスル５との間に生じる温度差を小さくすることにより、圧縮歪検出用センサ素子１３の出力電圧の変化（ドリフト量）を小さくし、荷重計量の精度を向上させることができる。
【００２０】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る積荷荷重測定用センサユニットは、アクスルに取り付けられるサポートと、このサポートに支持される圧縮歪検出用センサ素子とから構成されている。そして、積荷荷重測定用センサユニットはケースに収容され、ケース全体が断熱材で覆われたものである。
本実施の形態では、ケース全体を断熱材で空間を介して覆う構成であるが、サポートのみを断熱材で覆い、ケースや回路基板を断熱材の外側に配置することもできる。断熱材以外の部材は第１の実施の形態と同じであるので、その説明を省略する。
【００２１】
（断熱材）
断熱材は、クロロプレンゴム、発泡ポリウレタン、発泡ポリエチレンなどのプラスチックや珪ソウ土などの無機断熱材からなるものである。
積荷荷重測定用センサユニットを断熱材で覆うことで、加圧蒸発器付近で冷却された外気と圧縮歪検出用センサ素子との直接の接触を避け、圧縮歪検出用センサ素子の温度の急激な降下を防ぐことができる。そして、圧縮歪検出用センサ素子の出力電圧の変化を小さくし、荷重計量の精度を向上させることができる。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。
［実施例１］
図３に示すように、圧縮歪検出用センサ素子１３（長野計器製、ブリッジ回路を蒸着した素子）を取り付けたサポート１５（ＳＳ４００）を模擬アクスル５（鋳鋼：実車の車軸より切り出したサンプル）に溶接し、サポート１５の長手方向と垂直な方向に、圧縮歪検出用センサ素子１３の全体を覆うように、かつ、模擬アクスル５とサポート１５とに接合するように金属箔３１を貼付した。金属箔３１には、厚さ０．３５ｍｍ、幅３５ｍｍ、熱伝導率３９２Ｗ／（ｍ・Ｋ）の銅箔（純銅）で裏面に糊の付いたものを用いた。
【００２３】
（評価）
模擬アクスル５の上半分の部分の表面とサポート１５の表面に温度センサー（Ｋ熱電対）をそれぞれ取り付け、水温８０℃の水槽の中に模擬アクスル５の下半分の部分を浸し、サポート１５と模擬アクスル５の表面の温度（℃）および圧縮歪検出用センサ素子１３のセンサ出力電圧（Ｖ）を、各々測定した。水槽の水温は、測定開始から２分程度で１８℃から急激に８０℃に達した後、徐々に低下し、４５分後には３３℃であった。
図６は、実施例１におけるサポート１５と模擬アクスル５との間の温度差の時間変化を示したグラフである。模擬アクスル５からサポート１５に徐々に熱が伝わるため、測定開始から２分経過後にサポート１５と模擬アクスル５との間の温度差が最も大きくなり、１０分経過後にはその差は１．０℃程度に小さくなり、時間がさらに経過するとその差はより小さくなった。図６におけるサポート１５と模擬アクスル５との間の温度差の最大値を「サポートとアクスルとの最大温度差  ΔＴ（℃）」として、表１にその値１．７を示す。
また、図７は、実施例１における圧縮歪検出用センサ素子１３のセンサ出力電圧の時間変化を示したグラフである。水槽に模擬アクスル５を浸すと、模擬アクスル５が撓み、圧縮歪検出用センサ素子１３のセンサ出力電圧（Ｖ）は大きくなる。時間が経過すると、サポート１５と模擬アクスル５との間の温度差が小さくなり、サポート１５と模擬アクスル５との撓みの差も小さくなるため、圧縮歪検出用センサ素子１３のセンサ出力電圧（Ｖ）も下がって、安定した出力を示すようになる。図７における圧縮歪検出用センサ素子１３のセンサ出力電圧（Ｖ）の最大値と最小値との差を「出力変化  ΔｍＶ」として、表１にその値１．８１を示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
［実施例２−４］
実施例１と同様に試料を作成し、サポート１５と模擬アクスル５の表面の温度（℃）および圧縮歪検出用センサ素子１３のセンサ出力電圧（Ｖ）を、各々測定した。その結果得られた「サポートとアクスルとの最大温度差  ΔＴ（℃）」と「出力変化（ΔｍＶ）」を表１に示す。
【００２６】
［実施例５］
図４に示すように、圧縮歪検出用センサ素子１３（長野計器製、ブリッジ回路を蒸着した素子）を取り付けたサポート１５（ＳＳ４００）を模擬アクスル５（鋳鋼：実車の車軸より切り出したサンプル）に溶接し、サポート１５をケース（図示省略）に収容して、ケース全体を断熱材４１（クロロプレン）で覆った。実施例１と同様の評価方法で、サポート１５と模擬アクスル５の表面の温度（℃）および圧縮歪検出用センサ素子１３のセンサ出力電圧（Ｖ）を、各々測定した。その結果得られた「サポートとアクスルとの最大温度差  ΔＴ（℃）」と「出力変化（ΔｍＶ）」を表１に示す。
【００２７】
［比較例１−２］
圧縮歪検出用センサ素子（長野計器製、ブリッジ回路を蒸着した素子）を取り付けたサポート（ＳＳ４００）を模擬アクスル（鋳鋼：実車の車軸より切り出したサンプル）に溶接した試料を、実施例１と同様の評価方法で、サポートと模擬アクスルの表面の温度（℃）および圧縮歪検出用センサ素子のセンサ出力電圧（Ｖ）を、各々測定した。
図８は、比較例１におけるサポートと模擬アクスルとの間の温度差の時間変化を示したグラフである。サポートと模擬アクスルとの間の温度差の最大値である「サポートとアクスルとの最大温度差  ΔＴ（℃）」は、３．２であった。また、図９は、比較例１における圧縮歪検出用センサ素子のセンサ出力電圧の時間変化を示したグラフである。圧縮歪検出用センサ素子のセンサ出力電圧（Ｖ）の最大値と最小値との差である「出力変化  ΔｍＶ」は、２．１６であった。
得られた「サポートとアクスルとの最大温度差  ΔＴ（℃）」と「出力変化（ΔｍＶ）」を表１に示す。
【００２８】
実施例１−４と比較例１−２の結果を比較すると、サポートとアクスルとの最大温度差について、実施例１−４の最大温度差は、比較例１−２の最大温度差のほぼ半分の値であった。また、出力変化（ΔｍＶ）については、実施例１−４の出力変化は、比較例１−２の出力変化の約７０％であった。
この結果から、サポートとアクスルとの間を銅箔で熱的に接合させることにより、サポートとアクスルとの間の温度差を小さくすることができ、圧縮歪検出用センサ素子の出力変化を小さくできることが確認された。
【００２９】
次に、実施例５と比較例１−２の結果を比較すると、サポートとアクスルとの最大温度差について、実施例５の最大温度差は、比較例１−２の最大温度差のほぼ半分の値であった。また、出力変化（ΔｍＶ）については、実施例５の出力変化は、比較例１−２の出力変化の約９０％であった。
この結果から、サポートを断熱材で覆うことで、サポートとアクスルとの間の温度差を小さくすることができ、圧縮歪検出用センサ素子の出力変化を小さくできることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の積荷荷重測定用センサユニットの一実施形態に係る外観図である。
【図２】本発明の積荷荷重測定用センサユニットの一実施形態に係る内部分解斜視図である。
【図３】実施例１−４の積荷荷重測定用センサユニットの側面図である。
【図４】実施例５の積荷荷重測定用センサユニットの側面図である。
【図５】従来技術としての積荷荷重測定用センサユニットをローリー車に取り付けた状態を示す図である。
【図６】実施例１におけるサポートとアクスルとの間の温度差の時間変化を示したグラフである。
【図７】実施例１における圧縮歪検出用センサ素子のセンサ出力電圧の時間変化を示したグラフである。
【図８】比較例１におけるサポートとアクスルとの間の温度差の時間変化を示したグラフである。
【図９】比較例１における圧縮歪検出用センサ素子のセンサ出力電圧の時間変化を示したグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
５  アクスル（被荷重部材）  １１  積荷荷重測定用センサユニット  １３  圧縮歪検出用センサ素子  １５  サポート  ３１  金属箔（良熱伝導性部材）  ４１  断熱材
【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５】
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【図６】
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【図７】
2005106803.tif 000010
【図８】
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【図９】
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