JP2010261881A

JP2010261881A - 圧力伝送器

Info

Publication number: JP2010261881A
Application number: JP2009114218A
Authority: JP
Inventors: Masashi Morishita; 正志森下; Akira Kurosawa; 亮黒沢
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2010-11-18

Abstract

【課題】ダイアフラムシール受圧部に起因する出力値の誤差を抑制できる圧力伝送器を提供する。
【解決手段】増幅器１２は、温度センサ１３から得られる周辺温度と記憶媒体５から得られるパラメータ情報を用いて補正量を算出する。また、算出された補正量を用いて補正前の値に対する補正を行い、補正後の値を出力値として出力する。このように、記憶媒体５に格納された個々のダイアフラムシール受圧部２のパラメータ情報を用いた補正を行うので、ダイアフラムシール受圧部２のばらつき等に起因する出力誤差を抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイアフラムシール受圧部と、ダイアフラムシール受圧部が接続される伝送器本体とを備える圧力伝送器に関する。

差圧伝送器本体とダイアフラムシール受圧部とを、キャピラリチューブを介して接続して構成された差圧伝送器が知られている。内部には非圧縮性の封入液が封入される。ダイアフラムシール受圧部が受けたプロセス圧は封入液を介して差圧伝送器本体に伝達され、差圧伝送器本体はプロセス圧の差分（差圧）を電気信号に変換して出力する。

特開２００３−３４４２０７号公報

一般に、差圧伝送器による圧力計測値は周辺温度の影響を受ける。このため、出荷前には恒温槽を使用して個々の差圧伝送器について温度の影響を測定し、差圧伝送器本体に測定結果を保存している。プロセスでの使用時にはその測定結果に基づく補正を行い、周辺温度変化に起因する出力値の誤差を解消している。

しかし、ダイアフラムシール受圧部は個体間で相違があり、ダイアフラムシール受圧部を交換した場合に差圧伝送器の出力値に誤差が発生する。また、ダイアフラムシール受圧部を異なる種類のものに交換したい場合などにも対応できない。

本発明の目的は、ダイアフラムシール受圧部に起因する出力値の誤差や誤りを抑制できる圧力伝送器を提供することにある。

本発明の圧力伝送器は、交換可能なダイアフラムシール受圧部と、前記ダイアフラムシール受圧部が接続される伝送器本体とを備える圧力伝送器において、前記ダイアフラムシール受圧部は、当該ダイアフラムシール受圧部に関する情報を格納する格納手段を具備し、前記伝送器本体は、前記格納手段に格納された前記情報に基づいて出力値を算出する演算手段を具備することを特徴とする。
この圧力伝送器によれば、伝送器本体において、ダイアフラムシール受圧部に関する情報に基づいて出力値を算出するので、ダイアフラムシール受圧部に起因する出力値の誤差や誤りを抑制できる。

前記情報は当該ダイアフラムシール受圧部の温度特性であってもよい。

前記伝送器本体は温度センサを具備し、前記演算手段は前記温度センサで得られた温度および当該ダイアフラムシール受圧部の前記温度特性に基づいて前記出力値を算出してもよい。

前記温度特性は当該ダイアフラムシール受圧部の容積変化率の温度特性であってもよい。

前記情報は当該ダイアフラムシール受圧部のキャピラリ長、ダイアフラム有効径、容積変化率または封入液に関する少なくともいずれか一つの情報であってもよい。

本発明の圧力伝送器によれば、伝送器本体において、ダイアフラムシール受圧部に関する情報に基づいて出力値を算出するので、ダイアフラムシール受圧部に起因する出力値の誤差や誤りを抑制できる。

圧力伝送器の全体構成を示す図。圧力伝送器の構成を示す図であり、（ａ）は図１の一部拡大図、（ｂ）は差圧伝送器本体の構成を示すブロック図。補正前後の出力値におけるゼロ点シフトを示す図。

以下、本発明による圧力伝送器の実施形態について説明する。

図１は本実施形態の圧力伝送器の構成を示す図、図２（ａ）は図１の一部拡大図、図２（ｂ）は差圧伝送器本体の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の圧力伝送器は、計測されたプロセス圧（差圧）を出力値として出力する差圧伝送器本体１と、差圧伝送器本体１に対してキャピラリチューブ３，３を介して接続されるダイアフラムシール受圧部２，２とから構成される。

図１および図２（ａ）に示すように、ダイアフラムシール受圧部２はプロセス配管内に配置される受圧ブロック２Ａと、ダイアフラムシール受圧部２をプロセス配管に取り付けるためのフランジ２Ｂと、受圧ブロック２Ａから延びるキャピラリ２Ｃとからなる。

受圧ブロック２Ａには、プロセス圧に応じて弾性変形するダイアフラム２１が設けられるとともに、受圧ブロック２Ａの内部には空間２２が形成されている。空間２２はキャピラリ２Ｃの空間に連通しており、この空間にはプロセス圧を伝達するための封入液が充填される。

キャピラリ２Ｃの先端にはコネクタ２３が設けられ、キャピラリチューブ３の先端に設けられたコネクタ３１と、コネクタ２３とを接続することで、ダイアフラムシール受圧部２とキャピラリチューブ３とが接続される。このように、コネクタ３１およびコネクタ２３の着脱により、ダイアフラムシール受圧部２はキャピラリチューブ３を介し差圧伝送器本体１に対して着脱可能とされ、ダイアフラムシール受圧部２の交換が可能とされる。

ダイアフラムシール受圧部２を差圧伝送器本体１に接続した状態では、内部の封入液を介し、ダイアフラム２１で受けたプロセス圧がキャピラリチューブ３を経由して差圧伝送器本体１まで伝達される。

図２（ｂ）に示すように、差圧伝送器本体１は封入液を介して伝達されたプロセス圧を電気信号に変換する受圧カプセル１１と、受圧カプセル１１の出力信号を増幅するとともに、出力値の補正を行う増幅器１２と、周辺温度を検出する温度センサ１３とを備える。

図１に示すように、本実施形態の圧力伝送器では、キャピラリ２Ｃの先端に設けられたコネクタ２３に、ＲＯＭ等の記憶媒体５が取り付けられている。記憶媒体５には個々のダイアフラムシール受圧部２に関する以下のパラメータ情報が格納されている。
（１）容積変化率：φ（ｃｃ／ｋｇｆ／ｃｍ²）
（２）キャピラリ長：Ｌ（ｍ）
（３）キャピラリ配管内径：ｒ（ｍｍ）
（４）封入液の体膨張係数：β（／℃）

上記パラメータ情報のうち、容積変化率φは周辺温度の関数であり、容積変化率と周辺温度の対応関係が、例えばテーブルにより示される。

図１に示すように、記憶媒体５からは先端にコネクタ２４ａが取り付けられたリード線２４が引き出されている。一方、先端にコネクタ３２ａが取り付けられたリード線３２がキャピラリチューブ３に沿って引き伸ばされており、コネクタ２４ａおよびコネクタ３２ａを接続することで、リード線２４およびリード線３２を介して記憶媒体５と増幅器１２（図２（ｂ））とが接続される。

本実施形態の圧力伝送器を使用する際には、コネクタ３１およびコネクタ２３を接続することでダイアフラムシール受圧部２をキャピラリチューブ３に取り付けるとともに、コネクタ２４ａおよびコネクタ３２ａを接続することで記憶媒体５と増幅器１２とを接続する。

次に、増幅器１２における出力誤差の補正方法について説明する。

各ダイアフラムシール受圧部２で計測されるプロセス圧の補正量は、

補正量α＝Ｌ×π×ｒ²×β÷φ ・・・式（１）
により算出される。

また、式（１）で求められる高圧側の補正量をα_H、低圧側の補正量をα_Lとすると、差圧の補正量は、

補正量α_Δ＝α_H−α_L ・・・式（２）
により算出される。

増幅器１２は、温度センサ１３から得られる周辺温度と記憶媒体５から得られるパラメータ情報を用いて上記補正量を算出する。また、算出された補正量を用いて補正前の値に対する補正を行い、補正後の値を出力値として出力する。

このように、本実施形態の圧力伝送器では、記憶媒体５に格納された個々のダイアフラムシール受圧部２のパラメータ情報を用いた補正を行うので、ダイアフラムシール受圧部２のばらつき等に起因する出力誤差を抑制できる。このため、ダイアフラムシール受圧部２を交換しても、計測誤差が増加することはない。

また、温度センサ１３から得られる周辺温度に基づいて容積変化率φの温度補償を行うことで、ゼロ点シフトを効果的に抑制することができる。図３は補正前の出力値および補正後の出力値について、ゼロ点シフトの大きさを示す図である。図３に示すように、補正前出力値では、ゼロ点が温度に応じてシフトしているのに対し、補正後出力値では容積変化率φの温度補償によりゼロ点シフトがほぼ解消されている。

さらに、本実施形態では、それぞれのダイアフラムシール受圧部のキャピラリ長、キャピラリ配管内径、封入液の体膨張係数などを用いて出力値を算出している。このため、キャピラリの形状等が異なる（種類の異なる）ダイアフラムシール受圧部を組み合わせて使用することもできる。

出力値の算出に使用する情報は、上記実施形態に限定されない。上記パラメータ情報の一部のみ（例えば、容積変化率φのみ）を上記情報としてもよい。また、ダイアフラム有効径、封入液に接する部分の材質などを記憶媒体に格納し、出力値の算出に反映させることもできる。

上記実施形態では、差圧伝送器について例示したが、本発明は、差圧を出力する場合に限定されることなく、プロセス圧の絶対値を出力する圧力伝送器についても適用できる。

以上説明したように、本発明の圧力伝送器によれば、伝送器本体において、ダイアフラムシール受圧部に関する情報に基づいて出力値を算出するので、ダイアフラムシール受圧部に起因する出力値の誤差や誤りを抑制できる。

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、交換可能なダイアフラムシール受圧部と、前記ダイアフラムシール受圧部が接続される伝送器本体とを備える圧力伝送器に対し、広く適用することができる。

１伝送器本体
２ダイアフラムシール受圧部
５記憶媒体（格納手段）
１２増幅器（演算手段）

Claims

交換可能なダイアフラムシール受圧部と、前記ダイアフラムシール受圧部が接続される伝送器本体とを備える圧力伝送器において、
前記ダイアフラムシール受圧部は、当該ダイアフラムシール受圧部に関する情報を格納する格納手段を具備し、
前記伝送器本体は、前記格納手段に格納された前記情報に基づいて出力値を算出する演算手段を具備することを特徴とする圧力伝送器。
前記情報は当該ダイアフラムシール受圧部の温度特性であることを特徴とする請求項１に記載の圧力伝送器。
前記伝送器本体は温度センサを具備し、
前記演算手段は前記温度センサで得られた温度および当該ダイアフラムシール受圧部の前記温度特性に基づいて前記出力値を算出することを特徴とする請求項２に記載の圧力伝送器。
前記温度特性は当該ダイアフラムシール受圧部の容積変化率の温度特性であることを特徴とする請求項２または３に記載の圧力伝送器。
前記情報は当該ダイアフラムシール受圧部のキャピラリ長、ダイアフラム有効径、容積変化率または封入液に関する少なくともいずれか一つの情報であることを特徴とする請求項１に記載の圧力伝送器。