JP2002022586A - ダイアフラムシール付き差圧伝送器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水素ガスがダイアフラム中へ拡散して封入液
へ放出され、気泡となるのを防止し、精度の高い差圧の
測定を可能にすることを目的とする。 【解決手段】 第１ダイアフラム１を溶接等で第１シー
ルリング３と共にブロック１１に固定し、第１シールリ
ング３及びブロック１１上にガス放出孔５を有する第２
シールリング４をブロック１１に溶接等で固定すること
により、該ガス放出孔５を有する第２シールリング４に
固定された第２ダイアフラム２は第１ダイアフラム１の
形状に沿うように成形され、第１ダイアフラム１と間隙
を有して重なり、その間隙は第２シールリング４に設け
られたガス放出孔５へ通じている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は差圧伝送器に関し、
特に水素ガスを含む測定流体の場合に発生する水素ガス
の透過を防止するダイアフラムシール付き差圧伝送器の
接液部分の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４に従来の金メッキを施したダイアフ
ラムシール付き差圧伝送器を示す。一般に、ダイアフラ
ムシール機構は、離れた場所にあるプロセス流体の圧力
を測定する場合の圧力計または差圧計の受圧部分に被測
定流体が直接侵入されては困る場合に使用するものであ
る。このダイアフラムシールはキャピラリ１１４によっ
て伝送器本体と結合している。そして、このキャピラリ
１１４内にはシリコン油（＝封入液１０６）が封入され
ている。接液部は接液ダイアフラム１０２とブロック１
００からなっており、主にＪＩＳ ＳＵＳ３１６Ｌの材
質が用いられており、他にはハステロイＣ−２７６、タ
ンタル、チタンを用いることもできる。図４Ａに示すよ
うにブロック１００の下部には、ダイアフラムシールユ
ニット１１２を備えている。プロセス流体１０４の圧力
は接液ダイアフラム１０２で受けた後、キャピラリ１１
４内の封入液（シリコン油）を介して伝送器本体に伝達
される仕組みになっている。図示していないプロセス配
管は、ガスケット１１０を介してダイアフラムシールユ
ニット１１２と配管されている。

【０００３】具体的なダイアフラムシール付き差圧伝送
器の動作について説明する。プロセス流体１０４の圧力
は、接液ダイアフラム１０２を介してダイアフラムシー
ルユニット１１２内に満たされた封入液１０６に伝わ
る。このダイアフラムシールユニット１１２が高圧側／
低圧側双方に付いており、それぞれの圧力が、差圧伝送
器のセンサ部に伝えられる。そして、センサ側にて高圧
側／低圧側の差圧を感知して、差圧信号出力を発信す
る。（圧力計の場合には、圧力信号出力を発信する。）

【０００４】プロセス流体１０４（測定流体）の水素ガ
スの透過のメカニズムは水素ガスが接液ダイアフラム１
０２に吸着・溶解し、接液ダイアフラム１０２中を拡散
して封入液１０６へ放出され気泡となって出力誤差が生
じるというものである。

【０００５】これまでの水素ガスの透過対策は接液ダイ
アフラム１０２への金メッキ処理がある。接液ダイアフ
ラム１０２の測定流体が接しない面（片面）に金メッキ
１１6を施す。その際、接液ダイアフラム１０２の外周
部には金メッキ１１６は行わないようにする。このよう
に片面に金メッキ１１６を施した接液ダイアフラム１０
２を、リング１０８と共にブロック１００に電子ビーム
溶接等により固定する。その電子ビーム溶接等は接液ダ
イアフラム１０２の金メッキ１１６を施していない部分
に行い、溶融部に金などの成分が混合しないようにす
る。このようにして組み立てたダイアフラムシールユニ
ット１１２にキャピラリ１１４を固定し、キャピラリ１
１４の他端には伝送器本体を固定し、封入液（シリコン
油）１０６を封入する。

【０００６】このような構造にすることによって、プロ
セス流体１０４側から接液ダイアフラム１０２中を拡散
してきた水素ガスは金メッキ１１６を透過できず、封入
液１０６への水素ガスの放出を防止するというものであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】接液ダイアフラム１０
２に金メッキを施す方法に２通りの方法がある。一つは
接液ダイアフラム１０２をブロック１００に溶接する前
に金メッキ処理を行う。このとき溶接部を避けるように
マスキングして金メッキ処理を行う。その後、リング１
０８と共に接液ダイアフラム１０２をブロック１００に
溶接する。もう一つは、リング１０８と共に接液ダイア
フラム１０２をブロック１００に溶接し、それを金メッ
キ処理をするというものである。どちらの方法も、リン
グ１０８と接液ダイアフラム１０２の間にわずかな隙間
があり、金メッキ１１６と溶接部との間には接液ダイア
フラム１０２の母材が露出する部分がある。このため、
使用条件によっては短時間で水素ガスが透過することが
ある。また金メッキ１１６がはがれた場合には、水素ガ
スの透過防止効果がなくなってしまう。

【０００８】また、接液ダイアフラム１０２には直接プ
ロセス流体１０４が接触しており、プロセス流体１０４
が腐食性流体である場合のダメージや、付着物により出
力に影響を受ける。また、水素ガスの透過等により、接
液ダイアフラム１０２内の封入液５に水素ガスが発生
し、出力誤差の要因となる。

【０００９】この構造においては、腐食でダメージを受
けるのは、ダイアフラムシールユニット１１２に溶接さ
れている接液ダイアフラム１０２であり、 腐食による損傷においては製品の致命傷となる。 付着物についても除去は容易ではなく、接液ダイアフ
ラム１０２に損傷を与える危険性がある。 水素ガスの透過に対して、その初期段階においては、
接液ダイアフラム１０２に損傷は受けない。しかし、ダ
イアフラムシールユニット１１２内は溶接構造により密
封されているため、ダイアフラムシールユニット１１２
内の封入液１０６に侵入した水素ガスを除去することは
不可能であり製品としては致命傷となる。また、その度
合が大きい時には、接液ダイアフラム１０２に損傷を与
える。

【００１０】そこで、本発明は、水素ガスがダイアフラ
ム中へ拡散して封入液へ放出し、気泡となるのを防止
し、精度の高い差圧の測定を可能にすることを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１に記載の発明は、ブロックにシール
リングと共に固定された第１ダイアフラムと、ブロック
に固定された貫通孔を有するシールリングと、該貫通孔
を有するシールリングに該第１ダイアフラムの形状に沿
うように成形され、第１ダイアフラムと間隙を有して重
なり、プロセス流体側に固定された第２ダイアフラムと
を有し、前記間隙は前記貫通孔へ通じていることを特徴
とするダイアフラムシール付き差圧伝送器である。この
ような構造を採ることにより、第２ダイアフラムを透過
した水素ガスは第２ダイアフラムと第１ダイアフラムと
の間の間隙を通り、間隙に通じている第２シールリング
の貫通孔であるガス放出孔を通り大気中に放出される。

【００１２】請求項２に記載の発明は、ブロック及びシ
ールリング面上に設けられた貫通溝と、前記ブロックに
前記シールリングと共に固定された第１ダイアフラム
と、前記ブロックの表面に第１ダイアフラムの形状に沿
うように成形され、第１ダイアフラムと間隙を有して重
なり、プロセス流体側に固定された第２ダイアフラムと
を有し、前記間隙は前記貫通溝へ通じていることを特徴
とするダイアフラムシール付き差圧伝送器である。この
ような構造を採ることにより、第２ダイアフラムを透過
した水素ガスは第１ダイアフラムと第２ダイアフラムの
間の間隙を通り、間隙に通じている貫通溝である水素ガ
ス放出溝からスムーズに大気中に放出される。

【００１３】請求項３に記載の発明は、ブロックにシー
ルリングと共に固定された第１ダイアフラムと、第１ダ
イアフラムの形状に沿うように成形され、着脱可能にガ
スケットとブロックとの間に挟み込んだ第２ダイアフラ
ムシールとを有し、第１ダイアフラムと第２ダイアフラ
ムとの間には充填液が充填されていることを特徴とする
ダイアフラムシール付き差圧伝送器である。このような
構造を採ることにより、プロセス流体の圧力が金属製の
保護用ダイアフラム（第２ダイアフラム）に加わると、
圧力による変位が充填液を介して本体側の接液ダイアフ
ラム（第１ダイアフラム）にメカニカルに圧力が伝わ
る。さらに金属製の保護用ダイアフラム（第２ダイアフ
ラム）を透過した水素ガスは、保護用ダイアフラムを定
期的に取り外し、充填液中の水素ガスを大気中に放出さ
せることにより、水素ガスをダイアフラムシールユニッ
ト内に透過させることはない。

【００１４】

【発明の実施の形態】（例１）図１は本発明の実施の形
態の例１を示すガス放出孔を備えたダイアフラムシール
付き差圧伝送器の部分断面図である。ブロック１１と第
１シールリング３との間に第１ダイアフラム１が挟み込
まれており、第１ダイアフラム１は第１シールリング３
と共にブロック１１に溶接（溶接Ａ８）により固定され
ている。第１ダイアフラム１は波形の形状をなしてい
る。

【００１５】第２シールリング４上には第１ダイアフラ
ムと同様の波形の形状をなした第２ダイアフラムが溶接
されている（溶接Ｃ１０）。第２ダイアフラム２は第１
ダイアフラム１の上側であるプロセス流体側に、第１ダ
イアフラムの形状に沿うように重なっている。キャピラ
リ１４内には封入液（シリコン油）６が封入されてい
る。接液部１３は第１（接液）ダイアフラム１とブロッ
ク１１から構成されている。

【００１６】第２シールリング４には第２ダイアフラム
２を透過した水素ガスを大気中に放出する第２シールリ
ングを貫通するガス放出孔５が設けてある。本実施の形
態ではガス放出孔５が一個設けてあるが、複数設けるこ
とも可能である。第２シールリング４はブロック１１に
溶接されて（溶接Ｂ９）一体型になっている。そして、
第１ダイアフラム１と第２ダイアフラム２が測定中にず
れるということはない。第１ダイアフラム１と第２ダイ
アフラム２とは完全に密着することはなく、わずかな間
隙７があり、スムーズに水素ガスが大気中に放出するこ
とができるようになっている。

【００１７】以上の構造により、プロセス流体１５の圧
力が第２ダイアフラム２に加わると、圧力による変位が
第２ダイアフラム２と同じ形状の第１ダイアフラム１に
メカニカルに圧力が伝わる。その際、第２ダイアフラム
２を透過した水素ガスは間隙７を通り、第２シールリン
グ４のガス放出孔５を通り大気中に放出される。その結
果、ブロック１１と第１ダイアフラム１との間の封入液
６に透過ガスである水素ガスが混入することがなく、精
度の高い測定が可能になる。

【００１８】しかし、温度変化により封入液６が膨張収
縮すると、第１ダイアフラム１が変位する。このとき第
１ダイアフラムと第２ダイアフラム同士の接触が発生
し、特性に影響を与える。その場合、第１ダイアフラム
１及び第２ダイアフラム２の剛性を適切に設計すること
により、特性に影響を与える悪影響を小さく抑えること
ができる。

【００１９】（例２）図２は本発明の実施の形態の例２
を示す２重ダイアフラムシール付き差圧伝送器の部分断
面図である。第１ダイアフラム２２はシールリング２４
とブロック２３とに挟まれて、シールリング２４と共に
ブロック２３に溶接で固定されている。第１ダイアフラ
ム２２は波形の形状をなしている。同様に第２ダイアフ
ラムも第１ダイアフラムと同形状をなし、第１ダイアフ
ラムの形状に沿うように成形されている。そして、第２
ダイアフラムは第１ダイアフラムと間隙を有して重なっ
ており、プロセス流体２８側になるように着脱可能にブ
ロック２３の表面に固定されている。

【００２０】第１ダイアフラム２２とブロック２３で形
成される空間内には封入液（シリコン油）２６が封入さ
れている。また、第１ダイアフラム２２と第２ダイアフ
ラム２１との間隙には封入液２６等の介在物は設けてな
い。そしてブロック２３、シールリング２４には第２ダ
イアフラム２１を透過した水素ガスを大気中に放出する
ためのガス放出溝２５が設けられている。

【００２１】以上の構造により、プロセス流体２８の圧
力が第２ダイアフラム２１に加わると、圧力による変位
が第２ダイアフラム２１と同じ形状の第１ダイアフラム
２２にメカニカルに圧力が伝わる。その際、第２ダイア
フラム２１を透過した水素ガスは第１ダイアフラム２２
と第２ダイアフラム２１の間隙を通り、ガス放出溝２５
からスムーズに大気中に放出されるため、封入液２６に
透過ガスである水素ガスが混入することがなく、精度の
高い測定が可能になる。

【００２２】（例３）図３は本発明の実施の形態の例３
を示すダイアフラムシール付き差圧伝送器の部分断面図
である。本体側の接液ダイアフラム３２はシールリング
３９とブロック３０に挟まれて、シールリング３９と共
にブロック３０に溶接で固定されている。ガスケット３
１と本体側の接液ダイアフラム３２との間に、本体側の
接液ダイアフラム３２の形状と一致するように成形され
た金属製の保護用ダイアフラム３６を着脱可能に挟み込
んである。また、本体側の接液ダイアフラム３２と保護
用ダイアフラム３６との間にはＳｉオイル等の充填液３
７が充填されている。そして、本体側の接液ダイヤフラ
ム３２はガスケット３１を介して図示していないプロセ
ス配管と接続されている。

【００２３】以上の構造により、プロセス流体３４の圧
力が金属製の保護用ダイアフラム３６に加わると、圧力
による変位が充填液３７を介して本体側の接液ダイアフ
ラム３２にメカニカルに圧力が伝わる。そして、その圧
力はダイアフラムシールユニット３３内の封入液３５を
介してセンサに確実に伝達される。その結果、精度の高
い測定が可能になる。

【００２４】この保護用ダイアフラム３６は、ダイアフ
ラムシールユニット３３に溶接等で固定するのではな
く、プロセス配管とダイアフラムシールユニット３３と
の取り外しを考慮して容易に着脱可能の状態にしてあ
る。そのため、破損やその他の寿命、また、定期点検の
際に容易にメンテナンス／交換が可能である。

【００２５】また、この保護用ダイアフラム３６の内側
に金メッキを施すことで、水素ガスの透過に対して延命
化の措置を施すことも可能である。

【００２６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、透過し
た水素ガスを大気中に放出することによって、封入液中
への透過した水素ガスの混入を防ぎ、様々な客先アプリ
ケーションに対応することができ、常に精度の高い測定
結果（出力）を出すことが可能になる。また、第１ダイ
アフラム及び第２ダイアフラムを一体化させることによ
って、接液ダイアフラムが測定中にずれることがなく、
安定した精度の高い測定結果（出力）を出すことが可能
である。

【００２７】請求項２に記載の発明によれば、直接、プ
ロセス流体に接液する第２ダイアフラムが着脱可能なた
め、第２ダイアフラムの表面の異物付着や腐食された場
合にでも本体側の第１ダイアフラムに悪影響を与える前
に交換作業が行える。

【００２８】請求項３に記載の発明によれば、本体側の
接液ダイアフラム（第１ダイアフラム）が、直接プロセ
ス流体に接触することはなく、腐食性の流体に接触して
も本体側の接液ダイアフラム（第１ダイアフラム）はダ
メージを受けにくく、保護用ダイヤフラム（第２ダイア
フラム）がダメージを受けた場合には交換が可能であ
る。また、付着物の除去の際に本体側の接液ダイアフラ
ム（第１ダイアフラム）にダメージを受ける危険を回避
できる。除去が困難な場合には、交換することで対応す
ることができる。

【００２９】さらに、水素ガスの透過に対しては、保護
用ダイアフラム（第２ダイアフラム）を透過した水素ガ
スは、保護用ダイアフラム（第２ダイアフラム）と本体
側の接液ダイアフラム（第１ダイアフラム）との間に充
填された充填液内に吸収され、ダイアフラムシールユニ
ット内に透過することはない。充填液は交換が可能であ
る。そのため、充填液への水素ガスの透過に対しては、
保護用ダイアフラム（第２ダイアフラム）を一度取り外
し、充填液を交換後、再度装着することで精度の高い測
定を続けることができる。

【００３０】なお、請求項２及び請求項３に記載の発明
では、本体に損傷を及ぼすことなくダイアフラムの交換
が可能であり、保護用ダイアフラム（第２ダイアフラ
ム）のみを、ダイアフラムシール付き差圧伝送器におい
て交換するだけで、現在運転中のダイアフラムシール付
き差圧伝送器に水素ガスの透過防止を図り、精度の高い
測定を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の例１を示すガス放出機構
を備えたダイアフラムシール付き差圧伝送器の部分断面
図である。

【図２】本発明の実施の形態の例２を示す２重ダイアフ
ラムシール付き差圧伝送器の部分断面図である。

【図３】本発明の実施の形態の例３を示すダイアフラム
シール付き差圧伝送器の部分断面図である。

【図４】Ａは従来のダイアフラムシール付き差圧伝送器
の断面図、Ｂは従来の金メッキを施したダイアフラムシ
ール付き差圧伝送器の部分断面図である。

【符号の説明】

１ 第１ダイアフラム ２ 第２ダイアフラム ３ 第１シールリング ４ 第２シールリング ５ ガス放出孔 ６ 封入液 ７ 間隙 １１ ブロック ２５ ガス放出溝 ３１ ガスケット ３７ 充填液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 寛彰 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 石川 環 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB05 DD20 EE40 FF11 FF38 GG22 HH08 HH11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブロックに第１シールリングと共に固定
   された第１ダイアフラムと、 ブロックに固定された貫通孔を有する第２シールリング
   と、 該貫通孔を有するシールリングに該第１ダイアフラムの
   形状に沿うように成形され、第１ダイアフラムと間隙を
   有して重なり、プロセス流体側に固定された第２ダイア
   フラムとを有し、 前記間隙は前記貫通孔へ通じていることを特徴とするダ
   イアフラムシール付き差圧伝送器。
2. 【請求項２】 ブロック及びシールリング面上に設けら
   れた貫通溝と、 ブロックにシールリングと共に固定された第１ダイアフ
   ラムと、 ブロックの表面に第１ダイアフラムの形状に沿うように
   成形され、第１ダイアフラムと間隙を有して重なり、プ
   ロセス流体側に着脱可能に固定された第２ダイアフラム
   とを有し、 前記間隙は前記貫通溝へ通じていることを特徴とするダ
   イアフラムシール付き差圧伝送器。
3. 【請求項３】 ブロックにシールリングと共に固定され
   た第１ダイアフラムと、 第１ダイアフラムの形状に沿うように成形され、着脱可
   能にガスケットとブロックとの間に挟み込んだ第２ダイ
   アフラムシールとを有し、 第１ダイアフラムと第２ダイアフラムとの間には充填液
   が充填されていることを特徴とするダイアフラムシール
   付き差圧伝送器。