JP2010257707A - ベローズ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ベローズ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を形成し受圧変位体４２０の変位に応動するベローズ型差圧式圧力スイッチにおいて、前記受圧変位体は、高圧室から低圧室に向かって伸縮する円筒形状のベローズ４２１の先端開口を閉じるように該ベローズの先端開口に結合され、前記応動スイッチは、ベローズ先端封止部材４２２の凹部の周壁に取り付けた永久磁石４２３と、リードスイッチ４２５を備え、前記ベローズ先端封止部材の凹部の底壁４２２ｃと前記差圧容器の壁４０３ａを気密状態に貫通するように螺着された調整ねじ４２６との間に圧縮状態に介在させたベローズ伸長調整ばね４２７を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベローズ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ベローズ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。

本発明のベローズ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変位体と、前記低圧室と高圧室の差圧による前記受圧変位体の変位に応動する応動スイッチを備えたベローズ型差圧式圧力スイッチにおいて、
前記受圧変位体は、高圧室から低圧室に向かって伸縮する円筒形状のベローズと、前記ベローズの先端開口を閉じるように該ベローズの先端開口に結合され、その中央部分に前記ベローズの内側方向に膨らむ凹部を形成したベローズ先端封止部材を備え、
前記応動スイッチは、前記ベローズ先端封止部材の凹部の周壁に取り付けた永久磁石と、前記ベローズが低圧室と高圧室の所定の差圧によって伸びた状態のときに前記永久磁石が発生する磁束によって作動するように前記凹部内に位置するように前記差圧容器に取り付けて設置されたリードスイッチを備え、
前記ベローズ先端封止部材の凹部の底壁と前記差圧容器の壁を気密状態に貫通するように螺着された調整ねじとの間に圧縮状態に介在させたベローズ伸長調整ばねを設けたことを特徴とする。

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に記載したベローズ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ベローズ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ベローズ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。

本発明のベローズ型差圧式圧力スイッチ及び圧力検出システムは、低圧室の圧力が作用して受圧変位体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、支持具，リードスイッチ，調整ねじ，ベローズ伸長調整ばねは、その大部分をベローズ先端封止部材の凹部内に収容するように設置しているので、ベローズ型差圧式圧力スイッチを小型に構成することができる。

本発明になるベローズ型差圧式圧力スイッチの縦断側面図である。 本発明になるベローズ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。

本発明のベローズ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変位体と、前記低圧室と高圧室の差圧による前記受圧変位体の変位に応動する応動スイッチを備えた差圧式圧力スイッチにおいて、前記受圧変位体は、高圧室から低圧室に向かって伸縮する円筒形状のベローズと、前記ベローズの先端開口を閉じるように該ベローズの先端開口に結合され、その中央部分に前記ベローズの内側方向に膨らむ凹部を形成したベローズ先端封止部材を備え、前記応動スイッチは、前記ベローズ先端封止部材の凹部の周壁に取り付けた永久磁石と、前記ベローズが低圧室と高圧室の所定の差圧によって伸びた状態のときに前記永久磁石が発生する磁束によって作動するように前記凹部内に位置するように前記差圧容器に取り付けて設置されたリードスイッチを備え、前記ベローズ先端封止部材の凹部の底壁と前記差圧容器の壁を気密状態に貫通するように螺着された調整ねじとの間に圧縮状態に介在させたベローズ伸長調整ばねを設けた構成とする。

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前述したベローズ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ベローズ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ベローズ型作動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、本発明になるベローズ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。

このベローズ型差圧式圧力スイッチ４は、差圧容器４０３内を受圧変位体４２０により仕切って低圧室４０１と高圧室４０２に区画する。受圧変位体４２０は、高圧室４０２から低圧室４０１に向かって伸縮する円筒形状のベローズ４２１と該ベローズ４２１の先端開口を閉じるように該ベローズ４２１の先端開口に結合され、その中央部分に前記ベローズ４２１の内側方向に膨らむ凹部４２２ａを形成したベローズ先端封止部材４２２を備える。

低圧室４０１と高圧室４０２の差圧による前記受圧変位体４２０の変位に応動する応動スイッチは、前記ベローズ先端封止部材４２２の凹部４２２ａの周壁４２２ｂに取り付けた永久磁石４２３と、前記ベローズ４２１が低圧室４０１と高圧室４０２の所定の差圧によって伸びた状態のときに前記永久磁石４２３が発生する磁束によって作動するように前記凹部４２２ａ内に位置させて支持具４２４によって前記差圧容器４０３に取り付けて設置したリードスイッチ４２５を備える。

前記低圧室４０１と高圧室４０２の差圧による前記受圧変位体４２０の変位量（ベローズ４２１の伸縮量）は、前記ベローズ先端封止部材４２２の凹部４２２ａの底壁４２２ｃと前記差圧容器４０３の低圧室４０１側の壁４０３ａを気密状態に貫通するように螺着された調整ねじ４２６の内端との間に圧縮状態に介在させたベローズ伸長調整ばね４２７によって調整する。

支持具４２４と調整ねじ４２６の差圧容器４０３外露出部は、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ベローズ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を介して前記ベローズ型差圧式圧力スイッチ４の高圧室４０２に導入する。

ベローズ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の差圧に応動して伸縮する受圧変位体４２０のベローズ先端封止部材４２２に取り付けた永久磁石４２３によりリードスイッチ４２５を操作する構成である。リードスイッチ４２５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ベローズ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変位体４２０のベローズ４２１をベローズ伸長調整ばね４２７の抗力に逆らって伸長させ、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伸長したベローズ４２１の伸長量に応じて変位するベローズ先端封止部材４２２の永久磁石４２３がリードスイッチ４２５を操作して該リードスイッチ４２５を動作させて表示ランプ１０を点灯する。

リードスイッチ４２５を作動させる圧力差（液量）は、調整ねじ４２６の捻じ込み量を変えてベローズ伸長調整ばね４２７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ベローズ型差圧式圧力スイッチ及び圧力検出システムは、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、支持具４２４，リードスイッチ４２５，調整ねじ４２６，ベローズ伸長調整ばね４２７は、その大部分をベローズ先端封止部材４２２の凹部４２２ａ内に収容するように設置しているので、ベローズ型差圧式圧力スイッチ４を小型に構成することができる。

１…セル、２…貯槽、３…液体、４…ベローズ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、４２０…受圧変位体、４２１…ベローズ、４２２…ベローズ先端封止部材、４２２ａ…凹部、４２２ｂ…周壁、４２２ｃ…底壁、４２３…永久磁石、４２４…支持具、４２５リードスイッチ、４２６…調整ねじ、４２７…ベローズ伸長調整ばね。

Claims (2)

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変位体と、前記低圧室と高圧室の差圧による前記受圧変位体の変位に応動する応動スイッチを備えたベローズ型差圧式圧力スイッチにおいて、
   前記受圧変位体は、高圧室から低圧室に向かって伸縮する円筒形状のベローズと、前記ベローズの先端開口を閉じるように該ベローズの先端開口に結合され、その中央部分に前記ベローズの内側方向に膨らむ凹部を形成したベローズ先端封止部材を備え、
   前記応動スイッチは、前記ベローズ先端封止部材の凹部の周壁に取り付けた永久磁石と、前記ベローズが低圧室と高圧室の所定の差圧によって伸びた状態のときに前記永久磁石が発生する磁束によって作動するように前記凹部内に位置するように前記差圧容器に取り付けて設置されたリードスイッチを備え、
   前記ベローズ先端封止部材の凹部の底壁と前記差圧容器の壁を気密状態に貫通するように螺着された調整ねじとの間に圧縮状態に介在させたベローズ伸長調整ばねを設けたことを特徴とするベローズ型差圧式圧力スイッチ。
2. 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に記載したベローズ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ベローズ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ベローズ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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