JP2010257706A - ダイアフラム型差圧式圧力スイッチ及び圧力検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】低圧室の雰囲気の圧力の変化に基づく検出誤差の発生を防止することができるダイアフラム型差圧式圧力スイッチ及び圧力検出システムを実現する。
【解決手段】差圧容器４０３内を仕切って低圧室４０１と高圧室４０２を形成する受圧ダイアフラム４０４に結合されて前記差圧容器の壁に形成された貫通穴４０３ｆを貫通して差圧容器外に伸長し、前記低圧室と高圧室の差圧による前記受圧ダイアフラムの変位と共に進退する差圧応動ロッド４０５の差圧容器外への伸長部分に永久磁石４１２を設けると共にこれらの外周を気密状態に包囲する非磁性のロッドカバー４１０を前記差圧容器の前記貫通穴の外周縁部に結合して設け、前記伸長部分に取り付けた永久磁石が発生する磁束により操作されるリードスイッチ４１３を前記ロッドカバーの外側に位置させて設けた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイアフラム型差圧式圧力スイッチ及び圧力検出システムに関する。

負圧環境において液位や圧力等の物理的変化を検出する差圧式圧力スイッチは、閉じ込めのための気密が要求される。具体的には、核燃料物質を扱う再処理施設の建屋、セル、貯槽類の内部は、核燃料物質を閉じ込めるために大気に対して常に負圧に維持されている。

このような負圧環境における液位や圧力を検出するために一般的な差圧式圧力検出スイッチを使用すると、一般の差圧式圧力検出スイッチは、大気中で使用することを前提にした構成であるために、大気圧に対して検出圧力が変動すると検出誤差が発生する問題がある。

図３は、従来の差圧式圧力スイッチを使用して構成した圧力検出システムの系統図である。この圧力検出システムは、セル１内に設置した貯槽２内の液体３の量を検出するために、貯槽２内の上層部分に位置する雰囲気の圧力と液体底部の圧力を差圧式圧力スイッチ４により圧力差として検出し、検出した圧力差に基づいて液量を検知する構成である。

この圧力検出システムにおいて、セル１内は、汚染物除去機能を備えた排気装置（図示省略）により排気して大気圧よりも低い雰囲気圧（セル内負圧）に維持することにより、セル１内の汚染された雰囲気が大気中に漏出するのを防止する構成である。液量を検出する液体３を収容する貯槽２内の上層部分に位置する雰囲気も汚染物除去機能を備えた排気装置（図示省略）により排気してセル１内の雰囲気圧よりも低い雰囲気圧（貯槽内負圧）に維持することにより、貯槽２内の汚染された雰囲気がセル１内に漏出するのを防止する構成である。

貯槽２内の上層部分に位置する雰囲気圧は、計測配管５と弁６と仕切弁装置７を介して前記差圧式圧力スイッチ４の低圧室４０１に導入し、貯槽２内の液体底部の液圧は、計測配管８と弁９と前記仕切弁装置７を介して前記差圧式圧力スイッチ４の高圧室４０２に導入する。

差圧式圧力スイッチ４は、差圧容器４０３内を前記低圧室４０１と高圧室４０２に区画して該低圧室４０１と高圧室４０２の差圧に応動する受圧ダイアフラム４０４により進退駆動される差圧応動ロッド４０５によりマイクロスイッチ４０６を操作する構成である。マイクロスイッチ４０６は、動作することにより表示ランプ１０を点灯させて貯槽２内の液量が所定の値に到達したことを表示させる。

図４は、前記差圧式圧力スイッチ４の構成を具体的に示す該差圧式圧力スイッチ４の縦断側面図である。この差圧式圧力スイッチ４における差圧応動ロッド４０５は、差圧容器４０３における低圧室４０１の壁４０３ａを気密状態に貫通して差圧容器４０３外に進退自在に伸長させるために、差圧応動ロッド４０５と壁４０３ａの間に気密ダイアフラム４０７を介在させてロッド貫通穴４０３ｂを気密状態にする取り付け構成である。低圧室４０１は、接続口４０３ｃを計測配管５に接続して貯槽２内の上層部分の雰囲気に連通させ、高圧室４０２は、接続口４０３ｄを計測配管８に接続して貯槽２内の液体底部の液圧に連通させる。

作動値設定ばね４０８は、差圧応動ロッド４０５にバイアス圧力を与えてマイクロスイッチ４０６が作動する差圧値（液量）を調整する調整機能手段である。

差圧応動ロッド４０５の容器外伸長部，マイクロスイッチ４０６，気密ダイアフラム４０７，作動値設定ばね４０８は、これらを包囲するスイッチカバー４０９を差圧容器４０３に取り付けて保護する。

このように構成した差圧式圧力スイッチ４は、貯槽２内の液体３が所定値まで増量すると高圧室４０２の圧力が上昇し、低圧室４０１の圧力に対して高圧室４０２の圧力が所定値まで上昇すると、この圧力差によって変位する受圧ダイアフラム４０４により押し出される差圧応動ロッド４０５がマイクロスイッチ４０６を操作して該マイクロスイッチ４０６を動作させて表示ランプ１０を点灯する。

特開２０００−３３１５８１号公報 特開２００１−３５５５７８号公報

このような差圧式圧力スイッチ４は、貯槽２内の雰囲気の圧力が変化すると該雰囲気の圧力変化が気密ダイアフラム４０７に作用して差圧応動ロッド４０５（受圧ダイアフラム４０４）に作用させるバイアス圧力を変化させてしまう。このバイアス圧力の変化は、受圧ダイアフラム４０４に作用する低圧室４０１と高圧室４０２の差圧に応動する該受圧ダイアフラム４０４の変位量を変化させてしまい、検出誤差につながる。

従って、本発明の目的は、低圧室の雰囲気の圧力の変化に基づく検出誤差の発生を防止することができるダイアフラム型差圧式圧力スイッチ及び圧力検出システムを実現することにある。

本発明のダイアフラム型差圧式圧力スイッチは、差圧容器内を仕切って低圧室と高圧室を形成する受圧ダイアフラムと、前記受圧ダイアフラムに結合されて前記差圧容器の壁に形成された貫通穴を貫通して差圧容器外に伸長し、前記低圧室と高圧室の差圧による前記受圧ダイアフラムの変位と共に進退する差圧応動ロッドと、前記差圧容器外に伸長した前記差圧応動ロッドの進退に応動するスイッチを備えた差圧式圧力スイッチにおいて、
前記差圧応動ロッドの差圧容器外への伸長部分には永久磁石を設けると共にこれらの外周を気密状態に包囲する非磁性のロッドカバーを前記差圧容器の前記貫通穴の外周縁部に結合して設け、
前記伸長部分に取り付けた永久磁石が発生する磁束により操作されるリードスイッチを前記ロッドカバーの外側に位置させて設けた構成とする。

また、前記差圧応動ロッドは、差圧容器の高圧室側の壁を貫通して該差圧容器外に伸長するように設け、
前記差圧容器の低圧室側の壁に気密状態に捻じ込んだ調整ねじと受圧ダイアフラムの間に作動値設定ばねを圧縮状態に介在させた構成とする。

また、本発明の圧力検出システムは、貯槽内の上層部分に位置する雰囲気の圧力と液体底部の圧力を差圧式圧力スイッチにより圧力差として検出し、検出した圧力差に基づいて周囲の雰囲気よりも低圧の貯槽内の液体の量を検出する圧力検出システムにおいて、
前記差圧式圧力スイッチとして請求項１に記載したダイアフラム型差圧式圧力スイッチを使用し、前記貯槽内の雰囲気を前記ダイアフラム型差圧式圧力スイッチの低圧室に導入し、液体底部の圧力を前記ダイアフラム型差圧式圧力スイッチの高圧室に導入するように構成する。

本発明のダイアフラム型差圧式圧力スイッチ及び圧力検出システムは、差圧容器外に伸長する差圧応動ロッドをロッドカバーによって低圧室と大気空間の間の気密を保持する構成であるので、低圧室の圧力が作用して受圧ダイアフラムに作用させるバイアス圧力を変化させるような気密ダイアフラムを省略することができることから低圧室の圧力が変化してもバイアス圧力が変化して検出誤差が発生するようなことはない。

また、調整ねじは、スイッチカバーを取り外すことなく、容易に調整操作することができる

本発明になるダイアフラム型差圧式圧力スイッチの縦断側面図である。 本発明になるダイアフラム型差圧式圧力スイッチを使用して構成した圧力検出システムの系統図である。 従来の差圧式圧力スイッチを使用して構成した圧力検出システムの系統図である。 従来の差圧式圧力スイッチの縦断側面図である。

本発明のダイアフラム型差圧式圧力スイッチは、差圧容器内を仕切って低圧室と高圧室を形成する受圧ダイアフラムと、前記受圧ダイアフラムに結合されて前記差圧容器の壁に形成された貫通穴を貫通して差圧容器外に伸長し、前記低圧室と高圧室の差圧による前記受圧ダイアフラムの変位と共に進退する差圧応動ロッドと、前記差圧容器外に伸長した前記差圧応動ロッドの進退に応動するスイッチを備えた差圧式圧力スイッチにおいて、
前記差圧応動ロッドの差圧容器外への伸長部分には永久磁石を設けると共にこれらの外周を気密状態に包囲する非磁性のロッドカバーを前記差圧容器の前記貫通穴の外周縁部に結合して設け、
前記伸長部分に取り付けた永久磁石が発生する磁束により操作されるリードスイッチを前記ロッドカバーの外側に位置させて設けた構成とし、
前記差圧応動ロッドは、差圧容器の高圧室側の壁を貫通して該差圧容器外に伸長するように設け、前記差圧容器の低圧室側の壁に気密状態に捻じ込んだ調整ねじと受圧ダイアフラムの間に作動値設定ばねを圧縮状態に介在させる構成とする。

また、本発明の圧力検出システムは、貯槽内の上層部分に位置する雰囲気の圧力と液体底部の圧力を差圧式圧力スイッチにより圧力差として検出し、検出した圧力差に基づいて周囲の雰囲気よりも低圧の貯槽内の液体の量を検出する圧力検出システムにおいて、前記差圧式圧力スイッチとして前述したダイアフラム型差圧式圧力スイッチを使用し、前記貯槽内の雰囲気を前記差圧式圧力スイッチの低圧室に導入し、液体底部の圧力を前記ダイアフラム型差圧式圧力スイッチの高圧室に導入するように構成する。

図１は、本発明になるダイアフラム型差圧式圧力スイッチの縦断側面図である。なお、従来の差圧式圧力スイッチ及び圧力検出システムと同一機能手段については同一参照符号を付して重複する説明を省略する。

このダイアフラム型差圧式圧力スイッチ４は、差圧容器４０３内を受圧ダイアフラム４０４により仕切って低圧室４０１と高圧室４０２に区画する。受圧ダイアフラム４０４は、前記低圧室４０１と高圧室４０２の差圧に応動して差圧応動ロッド４０５を進退駆動する。

差圧応動ロッド４０５は、差圧容器４０３における高圧室４０２の壁４０３ｅに形成した貫通穴４０３ｆを貫通させて差圧容器４０３外に進退自在に伸長させるが、この差圧容器４０３外への伸長部分の外周は、非磁性金属製のロッドカバー４１０によって気密状態に包囲する。すなわち、ロッドカバー４１０は、鍔付きの有底円筒形状に形成し、鍔部をパッキン４１１を介在させて差圧容器４０３の前記貫通穴４０３ｆの外周縁部に結合することにより、差圧応動ロッド４０５を差圧容器４０３の高圧室４０２の雰囲気内に閉じ込めた状態で進退可能なように構成する。

差圧応動ロッド４０５の差圧容器４０３外への伸長部分には、ロッドカバー４１０の外周側に位置するように設けたリードスイッチを操作するための永久磁石４１２を取り付ける。

リードスイッチ４１３は、差圧容器４０３の外側に取り付けて起立させた支持具４１４によって前記ロッドカバー４１０の外周に近接するように設置する。このリードスイッチ４１３の設置位置は、ロッドカバー４１０内を進退する差圧応動ロッド４０５に取り付けられた永久磁石４１２が発生する磁束によって操作可能な範囲内であって、受圧ダイアフラム４０４が所定の差圧で変位することによって差圧応動ロッド４０５と共に後退した位置において前記永久磁石４１２が発生する磁束で作動する位置とする。

作動値設定ばね４０８は、受圧ダイアフラム４０４にバイアス圧力を与えてリードスイッチ４１３を作動させる差圧値（液量）を調整する調整機能手段であり、差圧容器４０３の低圧室４０１の壁４０３ａに形成した調整ねじ穴４０３ｇに気密状態に捻じ込んだ調整ねじ４１５の先端と前記受圧ダイアフラム４０４の間に圧縮状態に介在させる。

ロッドカバー４１０，リードスイッチ４１３，支持具４１４は、これらを包囲するスイッチカバー４０９を差圧容器４０３に取り付けて保護する。

図２は、従来のシステムと同様に、セル１内に設置した貯槽２内の液体３の量を検出するために、貯槽２内の上層部分に位置する雰囲気の圧力と液体底部の圧力を前述したダイアフラム型差圧式圧力スイッチ４により圧力差として検出し、検出した圧力差に基づいて液量を検知する構成の圧力検出システムである。

この圧力検出システムにおいて、セル１内は、汚染物除去機能を備えた排気装置（図示省略）により排気して大気圧よりも低い雰囲気圧（セル内負圧）に維持することにより、セル１内の汚染された雰囲気が大気中に漏出するのを防止する構成である。液量を検出する液体３を収容する貯槽２内の上層部分に位置する雰囲気も汚染物除去機能を備えた排気装置（図示省略）により排気してセル１内の雰囲気圧よりも低い雰囲気圧（貯槽内負圧）に維持することにより、貯槽２内の汚染された雰囲気がセル１内に漏出するのを防止する構成である。

貯槽２内の上層部分に位置する雰囲気圧は、計測配管５と弁６と仕切弁装置７を介して前記差圧式圧力スイッチ４の低圧室４０１に導入し、貯槽２内の液体底部の液圧は、計測配管８と弁９と前記仕切弁装置７を介して前記ダイアフラム型差圧式圧力スイッチ４の高圧室４０２に導入する。

ダイアフラム型差圧式圧力スイッチ４は、差圧容器４０３内を前記低圧室４０１と高圧室４０２に区画して該低圧室４０１と高圧室４０２の差圧に応動する受圧ダイアフラム４０４により進退駆動される差圧応動ロッド４０５に取り付けた永久磁石４１２によりリードスイッチ４１３を操作する構成である。リードスイッチ４１３は、動作することにより表示ランプ１０を点灯させて貯槽２内の液量が所定の値に到達したことを表示させる。

このように構成したダイアフラム型差圧式圧力スイッチ４は、貯槽２内の液体３が所定値まで増量すると高圧室４０２の圧力が上昇して受圧ダイアフラム４０４を押し下げ、低圧室４０１の圧力に対して高圧室４０２の圧力が所定値まで上昇すると、この圧力差によって変位する受圧ダイアフラム４０４により押し下げられる差圧応動ロッド４０５の永久磁石４１２がリードスイッチ４１３を操作して該リードスイッチ４１３を動作させて表示ランプ１０を点灯する。

リードスイッチ４１３を作動させる圧力差（液量）は、調整ねじ４１５の捻じ込み量を変えて作動値設定ばね４０８の伸力を調整することにより設定する。

このように構成したダイアフラム型差圧式圧力スイッチ及び圧力検出システムは、差圧容器４０３外に伸長する差圧応動ロッド４０５をロッドカバー４１０によって低圧室４０１と大気空間の間の気密を保持する構成であるので、低圧室４０１の圧力が作用して受圧ダイアフラム４０４に作用させるバイアス圧力を変化させるような気密ダイアフラムを省略することができることから低圧室４０１の圧力が変化してもバイアス圧力が変化して検出誤差が発生するようなことはない。

また、調整ねじ４１５は、スイッチカバー４０９を取り外すことなく、容易に調整操作することができる。

１…セル、２…貯槽、３…液体、４…ダイアフラム型差圧式圧力スイッチ、５，８…計測配管、６，９…弁、７…仕切弁装置、４０１…低圧室、４０２…高圧室、４０３…差圧容器、４０４…受圧ダイアフラム、４０５…差圧応動ロッド、４１０…ロッドカバー、４１２…永久磁石、４１３…リードスイッチ、４１５…調整ねじ。

Claims (3)

1. 差圧容器内を仕切って低圧室と高圧室を形成する受圧ダイアフラムと、前記受圧ダイアフラムに結合されて前記差圧容器の壁に形成された貫通穴を貫通して差圧容器外に伸長し、前記低圧室と高圧室の差圧による前記受圧ダイアフラムの変位と共に進退する差圧応動ロッドと、前記差圧容器外に伸長した前記差圧応動ロッドの進退に応動するスイッチを備えたダイアフラム型差圧式圧力スイッチにおいて、
   前記差圧応動ロッドの差圧容器外への伸長部分には永久磁石を設けると共にこれらの外周を気密状態に包囲する非磁性のロッドカバーを前記差圧容器の前記貫通穴の外周縁部に結合して設け、
   前記伸長部分に取り付けた永久磁石が発生する磁束により操作されるリードスイッチを前記ロッドカバーの外側に位置させて設けたことを特徴とするダイアフラム型差圧式圧力スイッチ。
2. 請求項１において、前記差圧応動ロッドは、差圧容器の高圧室側の壁を貫通して該差圧容器外に伸長するように設け、
   前記差圧容器の低圧室側の壁に気密状態に捻じ込んだ調整ねじと受圧ダイアフラムの間に作動値設定ばねを圧縮状態に介在したことを特徴とするダイアフラム型差圧式圧力スイッチ。
3. 貯槽内の上層部分に位置する雰囲気の圧力と液体底部の圧力を差圧式圧力スイッチにより圧力差として検出し、検出した圧力差に基づいて周囲の雰囲気よりも低圧の貯槽内の液体の量を検出する圧力検出システムにおいて、
   前記差圧式圧力スイッチとして請求項１に記載したダイアフラム型差圧式圧力スイッチを使用し、前記貯槽内の雰囲気を前記ダイアフラム型差圧式圧力スイッチの低圧室に導入し、液体底部の圧力を前記ダイアフラム型差圧式圧力スイッチの高圧室に導入するように構成したことを特徴とする圧力検出システム。

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