JP2005291740A - 差圧測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 接液温度特性が向上された差圧測定装置を実現する。
【解決手段】 封入液に一面側が接し他面側にプロセス圧力を受圧する接液ダイアフラムを具備する差圧測定装置において、
線膨張係数の異なる複数の部材が貼り合わせられて構成され自身の変形によりプロセスの温度変化によって発生する封入液の膨張収縮量を吸収してプロセスの温度変化に基づく温度誤差を低減させる接液ダイアフラムを具備したことを特徴とする差圧測定装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、接液温度特性が向上された差圧測定装置に関するものである。

差圧測定装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

特開平１１−０９４６７１号公報

図８は、従来より一般に使用されている従来例の全体構成説明図で、図９は図８の要部構成説明図である。
差圧測定装置は、プロセスの測定流体の圧力を直接受圧する接液ダイアフラム１と、接液ダイアフラム１が取付けられるダイアフラムブロック２と、接液ダイアフラム１が受圧した測定流体の圧力を圧力センサ３に伝達するための圧力伝達媒体である封入液４と、圧力センサ３等を溶接等により組み立て構成するための本体ボディ５から成り立っている。

さらに、圧力センサ３への電源と圧力センサ３からの信号を処理するための増幅部６から構成されている。
７はダイアフラムブロック２に埋め込まれた低膨張係数金属体である。

しかしながら、このような装置においては、差圧測定装置がプロセスに取付けられ、プロセスの圧力を測定する際に、プロセスの温度が変化すると、差圧測定装置に圧力伝達媒体として封入されている封入液４が膨張し体積が増加する。

その増加した封入液４の体積が接液ダイアフラム１に影響し、接液ダイアフラム１の反力となり、プロセスの圧力が変化していないにもかかわらず、圧力センサー３は差圧測定装置自身の内部圧力が変化するため、圧力変化とし信号を出力してしまう。
その対策として、ダイアフラムブロック２内部に低膨張係数金属体７を埋め込み、封入液４の膨張分をキャンセルさせる構造を取っている。

これにより差圧測定装置の内圧の上昇が押さえられ、接液温度誤差を小さく出来る。
しかし、この場合、封入液４の膨張する時間と、低膨張係数金属金属体７が温度により安定するまでの時間差が大きく安定するまでに時間が掛かり、結果として過渡的な出力誤差が発生してしまう。

特に、バッチ運転を行っているプロセスでは、結果として低膨張係数金属体７がプロセス温度（封入液４の膨張速度）の変化に追従できず、指示が安定しないことがある。
さらに、封入液４の量と低膨張係数金属体７の関係が重要であるため、低膨張係数金属体７とダイアフラムブロック２の寸法を高精度に仕上げなくてはならない。
また、低膨張係数金属は高価であり価格的にも問題があった。

本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、接液温度特性が向上された差圧測定装置を提供することを目的とする。

このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の差圧測定装置においては、
封入液に一面側が接し他面側にプロセス圧力を受圧する接液ダイアフラムを具備する差圧測定装置において、
線膨張係数の異なる複数の部材が貼り合わせられて構成され自身の変形によりプロセスの温度変化によって発生する封入液の膨張収縮量を吸収してプロセスの温度変化に基づく温度誤差を低減させる接液ダイアフラムを具備したことを特徴とする。

本発明の請求項２においては、請求項１記載の差圧測定装置において、
前記接液ダイアフラムは、接液ダイアフラム形状を予め凹あるいは凸形状に構成されたことを特徴とする。

本発明の請求項３においては、請求項１又は請求項２記載の差圧測定装置において、
前記接液ダイアフラムは、前記複数の部材が互いの厚みが異なることを特徴とする。

本発明の請求項４においては、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の差圧測定装置において、
前記接液ダイアフラムは、３種類以上の部材が使用されたことを特徴とする。

本発明の請求項５においては、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の差圧測定装置において、
前記接液ダイアフラムの接液側は、接液ダイアフラムの取付けブロックにシーム溶接されたことを特徴とする。

本発明の請求項６においては、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の差圧測定装置において、
前記接液ダイアフラムの接液側は、接液ダイアフラムの取付けブロックにロー付け溶接されたことを特徴とする。

本発明の請求項７においては、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の差圧測定装置において、
前記接液ダイアフラムの接液側はオーステナイト系ステンレスの部材からなり、前記接液ダイアフラムの封入液側はニッケル・クロム・モリブデン鋼の部材からなることを特徴とする。

本発明の請求項８においては、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の差圧測定装置において、
前記接液ダイアフラムの接液側はチタンあるいはタンタルの部材からなり、前記接液ダイアフラムの封入液側はオーステナイト系ステンレスの部材からなることを特徴とする。

本発明の請求項９においては、請求項１乃至請求項８の何れかに記載の差圧測定装置において、
前記接液ダイアフラムは波型形状に構成されたことを特徴とする。

以上説明したように、本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
プロセスの温度変化に基づく封入液の膨張収縮を、接液ダイアフラムの変形による封入液室の増減により吸収するようにしたので、接液温度誤差が少なく、接液温度特性が向上された差圧測定装置が得られる。

本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
接液ダイアフラムは、接液ダイアフラム形状を予め凹あるいは凸形状に構成されたので、プロセスの温度変化に対する感度が向上された差圧測定装置が得られる。

本発明の請求項３によれば、次のような効果がある。
接液ダイアフラムは、記複数の部材が互いの厚みが異なるので、プロセスの温度変化に対する補償に細かく対応でき、更に、接液温度特性が向上された差圧測定装置が得られる。

本発明の請求項４によれば、次のような効果がある。
接液ダイアフラムは、３種類以上の部材が使用されたので、、プロセスの温度変化に対する補償が細かく対応でき、更に、接液温度特性が向上された差圧測定装置が得られる。

本発明の請求項５、請求項６によれば、次のような効果がある。
接液する箇所には接液ダイアフラムの封入液側に使用された部材の材料は出てこない。これにより、本来の耐食性は保たれ且つ接液温度による誤差が小さい差圧測定装置が得られる。

本発明の請求項７によれば、次のような効果がある。
接液ダイアフラムの接液側はオーステナイト系ステンレスの部材からなり、接液ダイアフラムの封入液側はニッケル・クロム・モリブデン鋼の部材からなるので、プロセス流体が腐食性流体の場合にも、容易に対処出来る差圧測定装置が得られる。

本発明の請求項８によれば、次のような効果がある。
接液ダイアフラムの接液側はチタンあるいはタンタルの部材からなり、接液ダイアフラムの封入液側はオーステナイト系ステンレスの部材からなるので、プロセス流体が高腐食性流体の場合にも、容易に対処出来る差圧測定装置が得られる。

本発明の請求項９によれば、次のような効果がある。
接液ダイアフラムは波型形状に構成されたので、プロセス流体特性に柔軟に対応出来る差圧測定装置が得られる。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例の全体構成説明図、図２は図１の要部構成説明図、図３は図２の要部構成説明図、図４は図３の側面図である。
図において、図８，図９と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図８，図９と相違部分のみ説明する。

接液ダイアフラム１１は、線膨張係数の異なる複数の部材が貼り合わせられて構成され、自身の変形によりプロセスの温度変化によって発生する封入液４の膨張収縮量を吸収してプロセスの温度変化に基づく温度誤差を低減させる。
この場合は、接液ダイアフラム１１は、２枚の部材１１１，１１２が互いの厚みが異なるようにされている。
なお、接液ダイアフラム１１は、３種類以上の部材が使用されても良いことは、勿論である。
また、この場合は、接液ダイアフラム１１の接液側はオーステナイト系ステンレスの部材１１１からなり、接液ダイアフラム１１の封入液４側はニッケル・クロム・モリブデン鋼の部材１１２からなる、いわゆるクラッド材を使用する。
それぞれの金属の線膨張係数は、ニッケル・クロム・モリブデン鋼は１２．４×１０−６（１/℃）に対し、オーステナイト系ＳＵＳ３１６は１６×１０−６（１/℃）である。
なお、プロセス流体が高腐食性流体の場合に、容易に対処出来るように、接液ダイアフラム１１の接液側はチタンあるいはタンタルの部材からなり、前記接液ダイアフラムの封入液側はオーステナイト系ステンレスの部材からなるようにしても良い。
但し、チタンやタンタルは、のニッケル・クロム・モリブデン鋼と比べ約半分の線膨張係数しか有しない。

以上の構成において、プロセス圧力は接液ダイアフラム１１に印加され、封入液４を介してセンサ３に伝達される。
センサ３からは測定圧力に比例した信号が出力され、アンプ６を介して規定の信号に変化され、上位のＤＣＳ等に送られる。
そして、クラッド材によって製作された接液ダイアフラム１１は温度が上がるとオーステナイト系の材料の方が線膨張係数が大きいため接液ダイアフラム１１が接液側に変形する。
これにより、接液ダイアフラム１１とダイアフラムブロック２間の空間が大きくなり、温度による封入液４の膨張量を見かけ上小さくする事が可能となる。
この結果プロセス温度が変化する事による差圧測定装置の封入液圧力が上昇せず接液温度誤差が発生しなくなり、接液温度特性が向上された差圧測定装置が得られる。

この結果、
プロセスの温度変化に基づく封入液４の膨張収縮を、接液ダイアフラム１１の変形による封入液４室の増減により吸収するようにしたので、接液温度誤差が少なく、接液温度特性が向上された差圧測定装置が得られる。

接液ダイアフラム１１は、複数の部材が互いの厚みが異なるので、プロセスの温度変化に対する補償に細かく対応でき、更に、接液温度特性が向上された差圧測定装置が得られる。

接液ダイアフラムは、３種類以上の部材が使用されれば、プロセスの温度変化に対する補償が細かく対応でき、更に、接液温度特性が向上された差圧測定装置が得られる。

接液ダイアフラムの接液側はオーステナイト系ステンレスの部材からなり、接液ダイアフラムの封入液側はニッケル・クロム・モリブデン鋼の部材からなるので、プロセス流体が腐食性流体の場合にも、容易に対処出来る差圧測定装置が得られる。

接液ダイアフラムの接液側はチタンあるいはタンタルの部材からなり、接液ダイアフラムの封入液側はオーステナイト系ステンレスの部材からなるものを使用すれば、プロセス流体が高腐食性流体の場合にも、容易に対処出来る差圧測定装置が得られる。

図５は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、接液ダイアフラム２１は、接液ダイアフラム２１の形状を予め凹あるいは凸形状に構成されている。
従って、プロセスの温度変化に対する感度が向上された差圧測定装置が得られる。
例えば、接液ダイアフラム２１の接液側はオーステナイト系ステンレスの部材２１１からなり、接液ダイアフラム２１の封入液４側はニッケル・クロム・モリブデン鋼の部材２１２からなる、いわゆるクラッド材を使用した場合に。
予め凸形状のため、プロセス温度が上がると接液側に変形し、プロセス温度が下がるとダイアフラムブロック２側に変形し易くなる。
更に、プロセス流体が高腐食性流体の場合に、接液ダイアフラム２１ａの接液側はチタンあるいはタンタルの部材からなり、接液ダイアフラム２１ａの封入液４側はオーステナイト系ステンレスの部材からなるようにした場合に。
接液ダイアフラム２１ａの形状を凹形にする事により前述と同じ効果が得られる。
なお、接液ダイアフラムは波型形状に構成されても良いことは勿論である。

この結果、接液ダイアフラムは波型形状に構成されれば、プロセス流体特性に柔軟に対応出来る差圧測定装置が得られる。

図６は本発明の他の実施例の要部構成説明図、図７は図６製作説明図である。
本実施例においては、接液ダイアフラム３１の接液側３１１は、接液ダイアフラムの取付けのダイアフラムブロック３２にシーム溶接３３されている。
異種材料を貼り合わせた接液ダイアフラム３１はダイアフラムブロック３２への接合方法も従来の溶接方法では溶接部に２種類の合金が出来てしまい、溶接部は本来の耐食性が保てない。
そこで、ダイアフラムブロック３２側に使用された材料がプロセス流体と接液しない構造としたのである。
異種材料を貼り合わせた接液ダイアフラム３１をまずリング３２１にシーム溶接３３で接合する。シーム溶接３３は接触面のみの接合溶接であり、接液ダイアフラム３１の裏面側３１２に使用した金属材料３１２は合金とならない。
その後リング３２１をブロック３２２に電子ビーム溶接又はＴＩＧ溶接３４を実施する。
これにより接液する箇所には接液ダイアフラム３１の裏面側３１２に使用された金属材料は出てこない。
これにより、本来の耐食性は保たれ且つ接液温度による誤差が小さい差圧・圧力伝送器が成立する。

この結果、接液する箇所には接液ダイアフラム３１の封入液４側に使用された部材３１２の材料は出てこない。
これにより、本来の耐食性は保たれ且つ接液温度による誤差が小さい差圧測定装置が得られる。
なお、接液ダイアフラム３１の接液側３１１は、接液ダイアフラムの取付けブロックにロー付け溶接されたても良いことは勿論である。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。

本発明の一実施例の全体構成説明図である。 図１の要部構成説明図である。 図２の要部構成説明図である。 図３の側面図である。 本発明の他の実施例の要部構成説明図である。 本発明の他の実施例の要部構成説明図である。 図６の製作説明図である。 従来より一般に使用されている従来例の全体構成説明図である。 図８の要部構成説明図である。

符号の説明

１ 接液ダイアフラム
２ ダイアフラムブロック
３ 圧力センサ
４ 封入液
５ 本体ボディ
６ 増幅部
７ 低膨張係数金属体
１１ 接液ダイアフラム
１１１ 部材
１１２ 部材
２１ 接液ダイアフラム
２１１ 部材
２１２ 部材
３１ 接液ダイアフラム
３１１ 接液側
３１２ 裏面側
３２ ダイアフラムブロック
３２１ リング
３２２ ブロック
３３ シーム溶接
３４ 電子ビーム溶接又はＴＩＧ溶接

Claims (9)

1. 封入液に一面側が接し他面側にプロセス圧力を受圧する接液ダイアフラムを具備する差圧測定装置において、
   線膨張係数の異なる複数の部材が貼り合わせられて構成され自身の変形によりプロセスの温度変化によって発生する封入液の膨張収縮量を吸収してプロセスの温度変化に基づく温度誤差を低減させる接液ダイアフラム
   を具備したことを特徴とする差圧測定装置。
2. 前記接液ダイアフラムは、接液ダイアフラム形状を予め凹あるいは凸形状に構成されたこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載の記載の差圧測定装置。
3. 前記接液ダイアフラムは、前記複数の部材が互いの厚みが異なること
   を特徴とする請求項１記載の差圧測定装置。
4. 前記接液ダイアフラムは、３種類以上の部材が使用されたこと
   を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の差圧測定装置。
5. 前記接液ダイアフラムの接液側は、接液ダイアフラムの取付けブロックにシーム溶接されたこと
   を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の差圧測定装置。
6. 前記接液ダイアフラムの接液側は、接液ダイアフラムの取付けブロックにロー付け溶接されたこと
   を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の差圧測定装置。
7. 前記接液ダイアフラムの接液側はオーステナイト系ステンレスの部材からなり、前記接液ダイアフラムの封入液側はニッケル・クロム・モリブデン鋼の部材からなること
   を特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の差圧測定装置。
8. 前記接液ダイアフラムの接液側はチタンあるいはタンタルの部材からなり、前記接液ダイアフラムの封入液側はオーステナイト系ステンレスの部材からなること
   を特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の差圧測定装置。
9. 前記接液ダイアフラムは波型形状に構成されたこと
   を特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の差圧測定装置。
   
   
   

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