JP2004309207A

JP2004309207A - 差圧・圧力発信器

Info

Publication number: JP2004309207A
Application number: JP2003100119A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Doi; 裕土居; Toshihiko Hayashi; 敏彦林
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】ドレン抜き作業やエア抜き作業を行う際、受圧器をプロセスの圧力取出部から外すことなく、またフランジアダプタやドレンリングを取付けることなくドレン抜き作業やエア抜き作業を迅速かつ容易に行うことができる差圧・圧力発信器を提供する。
【解決手段】ダイアフラムベース１２と、このダイアフラムベース１２のダイアフラム取付面４５に外径Ｄが圧力取出部３の内径Ｄ_０より小さい接液ダイアフラム１１とを有する受圧器７を前記圧力取出部３の開口端面にフランジ接続する。ダイアフラムベース１２にドレン抜き孔５１とエア抜き孔５２を垂直方向において対向するように周方向に略１８０°離間させて形成し、その一端５１ａ，５２ａをダイアフラムベース１２のダイアフラム取付面４５であって圧力取出部３の内周面近傍に開口させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンク内の液面高さや配管内を流れるプロセス流体の流量等を測定するフランジ接続型の差圧・圧力発信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フランジによって接続され、タンク内の液面高さ、圧力などを測定する差圧・圧力発信器は、通常圧力センサを有する発信器本体と、接液ダイアフラムを有しタンクの圧力取出部にフランジ接続される受圧器とを備え、前記接液ダイアフラムに加わるタンク内の液体の圧力Ｐ（液体のヘッド圧）を圧力伝達媒体を介して圧力センサに伝達すると、当該圧力センサが大気圧または真空圧を基準圧として前記圧力を検出し電気信号に変換する。そして、この検出圧力に基づいて発信器本体が演算処理することによりタンク内の液面高さを算出して外部機器に送信するように構成されている（例えば、特許文献１〜５参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０７−０５５６１８号公報
【特許文献２】
特開平０９−００５１９３号公報
【特許文献３】
特開平０９−１４５５１８号公報
【特許文献４】
特開平０９−１８９６３４号公報
【特許文献５】
特開平１０−１９７６８３号公報
【０００４】
図４に従来の代表的なリモートシール型の差圧・圧力発信器を示す。同図において、１は液体２を貯蔵する大気開放型のタンクで、外周面下部にフランジ（プロセス側フランジ）４を有する圧力取出部３が突設されている。
【０００５】
５はリモートシール型の差圧・圧力発信器で、発信器本体６、受圧器７およびこれらを接続するフレキシブルなキャピラリチューブ８等で構成されている。発信器本体６は、大気圧Ｐ_０が加えられるシールダイアフラム９と、圧力センサ１０と、演算処理回路および発信回路等を備えている。受圧器７は、接液ダイアフラム１１、ダイアフラムベース１２およびフランジ（受圧器側フランジ）１３等で構成され、前記タンク１の圧力取出部３にフランジ４，１３どうしの接続によって取付けられている。接液ダイアフラム１１に加わる圧力Ｐ（液体２のヘッド圧）は、前記ダイアフラムベース１２およびキャピラリチューブ８内に封入した非圧縮性の圧力伝達媒体（例えば、シリコーンオイル）１４を介して圧力センサ１０に伝達され、センサチップ（半導体ダイアフラム）１５の一方の面に加えられる。一方、センサチップ１５の他方の面には大気圧Ｐ_０が基準圧として加わっている。すなわち、シールダイアフラム９に加わっている大気圧Ｐ_０は、発信器本体６に設けたダイアフラム室１６および封入回路１７内の圧力伝達媒体１４を介してセンサチップ１５の他方の面に加えられる。したがって、センサチップ１５は圧力Ｐと大気圧Ｐ_０との圧力差に応じて歪み、その歪み量を電気信号に変換することにより前記圧力が検出され、この検出された圧力に基づいて演算処理することによりタンク１内の液面高さＨが測定される。そして、発信器本体６は測定された液面高さＨを外部機器に送信する。
【０００６】
このような差圧・圧力発信器５において、受圧器７を圧力取出部３に取付けたとき空気が圧力取出部３内に残ったり、あるいは計測状態でドレン（流体２中に含まれている異物や流体２からの沈殿物等）が圧力取出部３内に滞留して接液ダイアフラム１１に付着したりすると、接液ダイアフラム１１が正常に作動しなくなり、測定誤差の原因となることがある。このため、取付けの際に空気抜き作業を行い、また定期的な清掃や取外しの際にドレン抜き作業を行っている。
【０００７】
この場合、圧力取出部３内に滞留しているドレンや空気を外部に排出するためには、受圧器側フランジ１３をプロセス側フランジ４に連結固定している複数本（６〜８本）のボルト１８を全て外して受圧器７を圧力取出部３から一旦外す必要があるため、その作業が煩わしく長時間を要するという問題があった。また、受圧器７を圧力取出部３から外す度に圧力取出部３とダイアフラムベース１２との間に介装されているガスケット１９を新しいものと交換する必要が生じたり（へたりにより所定のシール性能が得られなくなるため）、受圧器７を圧力取出部３に再度取付けたときに、ずれが生じて測定精度が低下するといった問題や、圧力取出部３内の液体２やドレンが流出してプロセス側フランジ４や受圧器７、さらにはタンク周辺を汚したりするといった問題もあった。
【０００８】
そこで、受圧器７を圧力取出部３から外すことなく簡単にドレン抜き作業や空気抜き作業を行うことができる機構として、ドレン抜き、空気抜き機能をもったフランジアダプタ（例えば、特許文献６参照）やドレンリングを圧力取出部と受圧器との間に介装するようにした差圧・圧力発信器が提案されている。なお、出願人は本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までには見つけ出すことはできなかった。
【０００９】
【特許文献６】
特開平９−７９４５２号公報
【００１０】
前記特開平９−７９４５２号公報に記載されているフランジアダプタを図５に示す。このフランジアダプタ２０は、プロセス側に接続される第１のフランジ２１と、リモートシールダイアフラム型差圧発信器に接続される第２のフランジ２２と、これらの第１、第２のフランジ２１，２２を連結する筒状の連通部２３とを備え、前記第２のフランジ２２にドレン抜き孔２４と空気抜き孔２５を対向した位置に設け、ドレンプラグ２６によってそれぞれ開閉可能に閉止している。
【００１１】
図６はドレンリングを備えた従来のリモートシール型の差圧・圧力発信器を示す要部の断面図である。ドレンリング３０は、上記したフランジアダプタ２０の第２のフランジ２２に相当するもので、ドレン抜き孔２４と空気抜き孔２５とを有し、圧力取出部３に受圧器７とともに複数本のボルト１８によって共締めすることにより固定されている。
【００１２】
このようなフランジアダプタ２０やドレンリング３０を圧力取出部３と受圧器６との間に介装しておくと、ドレン抜き作業や空気抜き作業を行うときに、ドレンプラグ２６を外してドレン抜き孔２４と空気抜き孔２５を大気開放状態にすると、圧力取出部３内に滞留しているドレンはドレン抜き孔２４を通って外部に流出し、空気は空気抜き孔２５を通って外部に逃げるため、受圧器７を圧力取出部３からわざわざ外す必要がなく、ドレン抜き作業および空気抜き作業を容易かつ迅速に行うことができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フランジアダプタ２０は、フランジの小口径化を実現することを主眼とするもので、部品点数が多く、かつ軸線方向に長いため、大型になるという問題があった。また、ドレンリング３０も既設の差圧・圧力発信器に取付けるものであり、いずれの場合にも上記したフランジアダプタ２０やドレンリング３０を必要とする分だけ差圧・圧力発信器の部品点数が増加し製造コストが高くなるという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明者等は上記したフランジアダプタ２０やドレンリング３０を用いないでドレン抜き作業や空気抜き作業を行うことができるようにするにはどのようにすればよいかについて鋭意検討した結果、接液ダイアフラム１１の大きさによってはダイアフラムベース１２にドレン抜き機能と空気抜き機能をもたせることが可能であることを見出した。一般に、差圧・圧力発信器に用いられる接液ダイアフラム１１は、外径が例えば３インチ、１．５インチ程度であって、通常は圧力取出部３の内径と略等しい外径を有するものを選択して使用している。すなわち、外径が圧力取出部３の内径と略等しい接液ダイアフラムを使用する場合は、ダイアフラムベース１２の接液ダイアフラム１１が取付けられる面（ダイアフラム取付面）にドレン抜き孔と空気抜き孔の一端をそれぞれ開口させることはできない（接液ダイアフラムの外周部に孔をあけることになるため）。しかし、外径が圧力取出部３の内径よりも十分に小さい接液ダイアフラム１１を選択して使用する場合は、ダイアフラムベース１２のダイアフラム取付面であって接液ダイアフラム外周よりも外側にドレン抜き孔と空気抜き孔の一端をそれぞれ開口させて圧力取出部３の内部に連通させることが可能であることを見出した。
【００１５】
本発明は上記した従来の問題および検討結果に基づいてなされたもので、その目的とするところは、ドレン抜き作業や空気抜き作業を行う際に、受圧器をプロセスの圧力取出部から外すことなく、またフランジアダプタやドレンリングを取付ける必要がなく、ドレン抜き作業や空気抜き作業を迅速かつ容易に行うことができるようにした差圧・圧力発信器を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第１の発明は、ダイアフラムベースと、このダイアフラムベースのダイアフラム取付面に外周縁部を接合して設けられ外径が圧力取出部の内径より小さい接液ダイアフラムとを有する受圧器を前記圧力取出部の開口端面にフランジ接続してなり、前記ダイアフラムベースに少なくともドレン抜き孔と空気抜き孔のいずれか一方を前記圧力取出部の内部と連通するように形成したものである。
【００１７】
第１の発明においては、ダイアフラムベースに少なくともドレン抜き孔または空気抜き孔を形成しているので、受圧器を圧力取出部から外さないでドレン抜き作業または空気抜き作業を行うことができる。また、フランジアダプタやドレンリング等を用いる必要もなく、構造が簡単で部品点数が増加したり、装置が大型になるといったこともない。
【００１８】
第２の発明は、上記第１の発明において、前記ドレン抜き孔または前記空気抜き孔の一端を、前記ダイアフラムベースのダイアフラム取付面であって前記圧力取出部の内周面近傍に開口させ、他端をダイアフラムベースの外周面または前記ダイアフラム取付面とは反対側の面に開口させて閉止手段により閉止したものである。
【００１９】
第２の発明においては、ドレン抜き孔または空気抜き孔の一端開口部が圧力取出部の内周面近傍に開口しているので、閉止手段を外すかまたは緩めて他端開口部を大気に開放すると、圧力取出部内に溜まっているドレンまたは空気を他端開口部から外部に排出することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る差圧・圧力発信器の一実施の形態を示す断面図、図２はダイアフラムベースの要部の拡大断面図である。なお、従来技術の欄で示した構成部材と同一のものについては、同一符号をもって示し、その説明を適宜省略する。本実施の形態においては、メータ４１を備えた発信器本体６に受圧器７の受圧器側フランジ１３を接続固定し、前記受圧器７をタンク１の圧力取出部３にフランジ接続した一体型の差圧・圧力発信器４０に適用した例を示す。
【００２１】
前記圧力取出部３は、内径Ｄ_０が例えば４０ｃｍ程度の円管をタンク１の外周面下部に溶接によって取付けることにより形成され、先端部外周面にプロセス側フランジ４が一体に突設または溶接によって固定されている。
【００２２】
前記発信器本体６は、図４に示した従来装置と同様に、内部にシールダイアフラム９、圧力センサ１０、信号処理回路、端子台（図示せず）等を備え、外側には同じく図示しない電源用と出力用のコードの一端が差し込まれる３個のケーブルグランド４２が突設されている。
【００２３】
前記受圧器７は、接液ダイアフラム１１、ダイアフラムベース１２および前記受圧器側フランジ１３等からなり、受圧器側フランジ１３とプロセス側フランジ４に複数本のボルト１８を挿通してナット４４を締め付けることにより、ダイアフラムベース１２が前記圧力取出部３の開口端面３ａにガスケット１９を介して圧接され固定されている。
【００２４】
前記接液ダイアフラム１１は、通常ステンレスなどの薄膜状金属板によって円板状に形成されている。接液ダイアフラム１１の加工形成に際しては、圧力を受けると弾性変形する受圧部、すなわち前記ダイアフラムベース１２に溶接される外周縁部（固定部）より内側部分に波形の襞を同心円状に塑性加工することにより、接液ダイアフラム１１の荷重−弾性変形特性における線形域を広くしている。接液ダイアフラム１１は、後述する２つの孔５１，５２の形成を可能にするために外径Ｄが前記圧−力取出部３の内径Ｄ_０よりも十分に小さいものが使用される（例えば、Ｄ＝Ｄ_０／２〜Ｄ_０／３程度）。ただし、内径Ｄ_０と外径Ｄとの差は、２つの孔５１，５２の圧力取出部３側の開口端５１ａ，５２ａの穴径ｄの和（２ｄ）と等しいかこれより大きければよい（Ｄ_０ −Ｄ≧２ｄ）。
【００２５】
前記ダイアフラムベース１２は、ＳＵＳ３１６，３０４等のオーステナイト系ステンレスによって円板状に形成され、圧力取出部３と対面する面がダイアフラム取付面４５を形成し、これと反対側の面がフランジ取付面４６を形成している。ダイアフラム取付面４５の中央には、浅底の凹部４７が形成されており、この凹部４７に前記接液ダイアフラム１１が外周縁部を溶接４８によって接合して設けられている。前記接液ダイアフラム１１によって密閉された前記凹部４７の内部はダイアフラム室４９を形成しており、非圧縮性の圧力伝達媒体１４が封入されている。圧力伝達媒体１４としては、シリコーンオイル、プロピレングリコール等が用いられる。また、ダイアフラム室４９は、ダイアフラムベース１２内に形成した導圧路５０を介して前記発信器本体６内に組み込まれている圧力センサ１０（図４参照）に接続されている。
【００２６】
さらに、前記ダイアフラムベース１２の内部には、前記２つの孔５１，５２が垂直方向において互いに対向するように周方向に略１８０度ずらして形成されている。これらの孔５１，５２は同一形状に形成されており、受圧器７を圧力取出部３に装着した状態において下方に位置する孔５１がドレン抜き孔として用いられ、上方に位置する孔５２が空気抜き孔として用いられる。また、ドレン抜き孔５１と空気抜き孔５２は、それぞれＬ字型に形成することにより一端５１ａ，５２ａがダイアフラムベース１２のダイアフラム取付面４５の外周寄りであって、前記ガスケット１９よりも内側でかつ圧力取出部３の内周面３ｂ近傍にそれぞれ開口することにより、圧力取出部３の内部に連通している。一方、ドレン抜き孔５１と空気抜き孔５２の他端５１ｂ，５２ｂは、ダイアフラムベース１２の外周面にそれぞれ開口しており、通常はこれらを閉止手段２６によって開閉可能に封止している。ここでは、閉止手段２６としてドレンプラグを用いた例を示したが、これに限らずコックであってもよい。
【００２７】
このような構造からなる差圧・圧力発信器４０において、タンク１内の液体２の圧力Ｐは、圧力取出部３を通って受圧器７の接液ダイアフラム１１に加えられる。このため、接液ダイアフラム１１はその圧力Ｐに応じて弾性変形し、この弾性変形により前記圧力がダイアフラム室４９および導圧路５０内に圧力伝達媒体１４を介して図４に示した圧力センサ１０に導かれ、センサチップ１５の一方の面に加えられる。一方、センサチップ１５の他方の面には、図４に示したシールダイアフラム６に加わっている大気圧Ｐ_０が、発信器本体６に設けたダイアフラム室１６および導圧路１７内の圧力伝達媒体１４を介して加えられている。したがって、センサチップ１５は、圧力Ｐと大気圧Ｐ_０の圧力差に応じて歪み、その歪み量を圧力センサ１０が電気信号に変換することにより前記圧力Ｐが検出され、演算処理することによりタンク１内の液面高さＨが測定される。そして、発信器本体６は測定された液面高さＨを外部機器に送信する。
【００２８】
タンク１に液体２を注入する際には、空気抜き孔５２のドレンプラグ２６を緩めて他端開口部５２ｂを開いて大気に開放させた状態としてから液体２を注入する。液体２をタンク１に注入すると、圧力取出部３内の空気は空気抜き孔５２の他端開口部５２ｂから外部に排出され、液体２の注入が進んで圧力取出部３の内部全体にわたって注入されると空気抜き孔５２から液体２が溢出し始める。そこで、前記ドレンプラグ２６を締め付けて空気抜き孔５２を閉止することにより、空気抜き作業を終了する。
【００２９】
一方、圧力取出部３のドレン抜き作業を行うときには、空気抜き孔５２のドレンプラグ２６を緩めて空気抜き孔５２の他端開口部５２ｂを大気開放状態にするとともに、ドレン抜き孔５１のドレンプラグ２６を緩めてドレン抜き孔５１の他端開口部５１ｂを大気開放状態にし、圧力取出部３内のドレンをドレン抜き孔５１から外部に排出する。なお、タンク１内の流体が気体の場合は、このようなドレン抜き作業を行う必要がない。したがって、ドレン抜き孔５１も不要である。
【００３０】
このような構造からなる差圧・圧力発信器４０によれば、圧力取出部３の内径Ｄ_０より小さい外径Ｄを有する接液ダイアフラム１１を用いているので、ダイアフラムベース１２内にドレン抜き孔５１と空気抜き孔５２を形成することができ、従来必要としていた図５に示すフランジアダプタ２０、図６に示すドレンリング３０等を用いる必要がなく、部品点数を削減することができ、製造コストが高くならず、差圧・圧力発信器４０自体の長さが長くなることもなく、装置が大型になることもない。
【００３１】
また、ドレンプラグ２６を外してドレン抜き孔５１と空気抜き孔５２の他端開口部５１ｂ，５２ｂを大気に開放するだけで、圧力取出部３内に滞留しているドレンと空気を外部に排出することができるため、受圧器７を圧力取出部３から外す必要がなく、ドレン抜き作業および空気抜き作業を迅速かつ容易に行うことができる。また、受圧器７を圧力取出部３から外さなければ、ガスケット１９を新しいものと交換する必要がなく、再度取付けたときに取付け状態が以前の状態と変わってしまうおそれもない。
【００３２】
また、本発明においては、ドレン抜き孔５１の一端開口部５１ａを圧力取出部３の内周面近傍付近でかつ最下部に位置するように開口させ、空気抜き孔５２の一端開口部５２ａを圧力取出部３の内周面近傍付近でかつ最上部に位置するように開口させているので、圧力取出部３の最下部と最上部でかつドレン抜き孔５１と空気抜き孔５２の一端開口部５１ａ，５２ａ付近に溜まっているドレンと空気を外部に確実に排出することができる。
【００３３】
さらに、タンク１内への液体２の供給に際して、差圧・圧力発信器４０の校正を行うときは、ドレンプラグ２６を外してドレン抜き孔５１と空気抜き孔５２を大気に開放することにより、差圧・圧力発信器４０のゼロ点を調整することができ、またプロセス側にストップバルブを設け、圧力取出部３への測定流体の供給を停止し、空気抜き孔５２に空気を供給して圧力取出部３内を加圧することにより、受圧器７を圧力取出部３に取付けたままタンク１の運転状態に関係なく差圧・圧力発信器４０の実圧校正を行うことができる。
【００３４】
図３は本発明の他の実施の形態を示す断面図である。
この実施の形態では、ダイアフラムベース１２にドレン抜き孔５１のみを形成している。また、このドレン抜き孔５１は、一端５１ａがダイアフラムベース１２のダイアフラム取付面４５の下部であってガスケット１９の内周面より内側で圧力取出部３の内周面付近に開口し、他端がフランジ取付面４６に開口するようにダイアフラムベース１２の板厚方向に直線状に形成されており、他端側開口部５１ｂが受圧器側フランジ１３に設けた取付孔６０よりねじ込まれるドレンプラグ２６によって閉止されている。なお、その他の構造は図１に示した実施の形態と同一である。
【００３５】
このような構造においても、ドレンプラグ２６を外してドレン抜き孔５１の他端開口部５１ｂを大気に開放することにより圧力取出部３内に溜まったドレンをドレン抜き孔５１から外部に排出することができる。
【００３６】
なお、上記した実施の形態においては、いずれも発信器本体６と受圧器７を一体的に連結した差圧・圧力発信器４０に適用した例を示したが、本発明はフランジ接続であればこれに何ら限定されるものではなく、図４に示すようにキャピラリチューブ８を用いて発信器本体６と受圧器７を接続したリモートシール型の差圧・圧力発信器５に適用してもよい。また、大気圧の代わりに真空圧を基準圧として測定する差圧・圧力発信器や、１つの発信器本体と２つの受圧器とを備え、２つの受圧器によって２点間の圧力差を測定するようにした差圧・圧力発信器にも適用することもできる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るフランジ接続の差圧・圧力発信器は、プロセス側の圧力取出部の内径より小さい外径の接液ダイアフラムを用いることにより、ダイアフラムベースに少なくともドレン抜き孔または空気抜き孔を形成したので、圧力取出部と受圧器との間にフランジアダプタやドレンリングを介装する必要がなく、部品点数および製造コストを削減することができる。また、受圧器を圧力取出部に取付けた状態のままでドレン抜き作業や空気抜き作業を行うことができるため、容易かつ短時間に行うことができ作業性に優れている。さらに、受圧器を外さずに作業ができるためガスケットを新しいものと交換したり、再度取付けたとき取付け状態が以前の状態と変わってしまうこともない。
【００３８】
さらに、本発明はドレン抜き孔または空気抜き孔の一端をダイアフラムベースのダイアフラム取付面であって圧力取出部の内周面近傍に開口させているので、ドレン抜き孔または空気抜き孔の一端開口部付近のドレンまたは空気を外部に確実に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る差圧・圧力発信器の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】ダイアフラムベースの要部の拡大断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す断面図である。
【図４】従来の代表的なリモートシール型の差圧・圧力発信器を示す概略断面図である。
【図５】フランジアダプタを示す断面図である。
【図６】ドレンリングを備えた従来のリモートシール型の差圧・圧力発信器を示す要部の断面図である。
【符号の説明】
１…タンク、２…液体、３…圧力取出部、４…プロセス側フランジ、５…リモートシール型の差圧・圧力発信器、６…発信器本体、７…受圧器、８…キャピラリチューブ、９…シールダイアフラム、１０…圧力センサ、１１…接液ダイアフラム、１２…ダイアフラムベース、１３…受圧器側フランジ、１４…圧力伝達媒体、２０…フランジアダプタ、２４…ドレン抜き孔、２５…空気抜き孔、２６…ドレンプラグ、４０…一体型の差圧・圧力発信器、５１…ドレン抜き孔、５２…空気抜き孔。

Claims

ダイアフラムベースと、このダイアフラムベースのダイアフラム取付面に外周縁部を接合して設けられ外径が圧力取出部の内径より小さい接液ダイアフラムとを有する受圧器を前記圧力取出部の開口端面にフランジ接続してなり、
前記ダイアフラムベースに少なくともドレン抜き孔と空気抜き孔のいずれか一方を前記圧力取出部の内部と連通するように形成したことを特徴とする差圧・圧力発信器。
請求項１記載の差圧・圧力発信器において、
前記ドレン抜き孔または前記空気抜き孔の一端を、前記ダイアフラムベースのダイアフラム取付面であって前記圧力取出部の内周面近傍に開口させ、他端をダイアフラムベースの外周面または前記ダイアフラム取付面とは反対側の面に開口させて閉止手段により閉止したことを特徴とする差圧・圧力発信器。