JP2012093107A

JP2012093107A - 圧力センサ

Info

Publication number: JP2012093107A
Application number: JP2010238411A
Authority: JP
Inventors: Kei Kawamura; 圭川村; Nobuaki Kono; 信明河野
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2012-05-17

Abstract

【課題】高耐圧性、高耐食性、清浄性が向上された圧力センサを実現する。
【解決手段】測定流体に接液する接液ダイアフラムを具備する圧力センサにおいて、主成分の材料成分がコバルト３０〜４０％，ニッケル１６〜３４％、コバルト１１〜２１％の重量比組成を有する高張力鋼合金であって、鉄分が１０％以上の重量比組成を有する接液ダイアフラムを具備したことを特徴とする圧力センサである。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力センサに関するものである。
更に詳述すれば、高耐圧性、高耐食性、清浄性が向上された圧力センサに関するものである。

図６は従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図である。
図において、金属の筐体１には、一面側が測定流体ＦＬに接する受圧ダイアフラム２が形成されている。
受圧ダイアフラム２は、この場合は、鉄元素の含有量が10％未満のＮｉ−Ｃｒ基合金やＣｏ−Ｎｉ基合金を用いて、材料強度を高める。

感圧素子３は、受圧ダイアフラム２の他面に設けられ、測定流体ＦＬの圧力により発生する受圧ダイアフラム２の歪みを検出する。
増幅回路４は、筐体１の上部に設けられている。

以上の構成において、受圧ダイアフラム２の一面側に測定流体ＦＬの圧力が印加されると受圧ダイアフラム２が変形し、感圧素子３に歪が発生する。
感圧素子３に発生した歪を電気的に検出し、増幅回路４にて増幅して出力する。

特開２００５−３８９３４３号公報

このような装置においては、以下の問題点がある。
受圧ダイアフラム２は、測定流体ＦＬが導電性のある液体プロセスに使用されることがある。
液体プロセス用圧力センサの場合、金属の筐体１や流体配管等の設置環境は、一般的に、ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６などのオーステナイト系金属が用いられる。

導電性のある液体プロセスでは、稀に、外部からの電界により、金属の筐体１のプロセス受圧面および、受圧ダイアフラム２が、液体中のいずれかの電位に対して陽極（アノード）となる事がある
このような状況下で、鉄元素の含有量が少ないと、受圧ダイアフラム２の金属の構成元素がアノードの電気化学反応で腐食されることがある。

一方、受圧ダイアフラム２を、設置環境と同様の材質、すなわちＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６などのオーステナイト系金属を用いて製作することにより、アノードの電気化学反応での腐食の問題点は解決されるが、その反面、これらの金属材料は圧力センサとしての材料強度が不足し耐圧性能が不十分となる。

強度面に優れるＪＩＳ規格の析出効果型ステンレスＳＵＳ６３０などは、一般的な耐食性が不足する。
更に、強度、耐食性を両立するセラミックやガラスなどの非金属系材料は、金属の筐体１と受圧ダイアフラム２の間のシール構造にパッキンなどが必要となり、食品や薬品などのプロセス流体では汚染の原因となるため、使用できないプロセスが多い。

本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、高耐圧性、高耐食性、清浄性が向上された圧力センサを提供することにある。

このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の圧力センサにおいては、
測定流体に接液する接液ダイアフラムを具備する圧力センサにおいて、主成分の材料成分がコバルト３０〜４０％，ニッケル１６〜３４％、コバルト１１〜２１％の重量比組成を有する高張力鋼合金であって、鉄分が１０％以上の重量比組成を有す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１によれば、次のような効果がある。
高耐圧性、高耐食性、清浄性が向上された圧力センサが得られる。

本発明の一実施例の要部構成説明図である。図１の動作説明図である。図１の動作説明図である。図１の動作説明図である。本発明の他の実施例の要部構成説明図である。従来より一般に使用されている他の従来例の要部構成説明図である。

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要部構成説明図である。
図において、図６と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図６との相違部分のみ説明する。

図１において、金属の筐体１に設けられた接液ダイアフラム１１は、図２に示す如く、主成分の材料成分がコバルト３０〜４０％，ニッケル１６〜３４％、クロム１１〜２１％の重量比組成を有する高張力鋼合金であって、鉄分が１０％以上の重量比組成を有する。

以上の構成において、図３に示す如く、本願発明者の鉄元素含有量による耐圧性能の比較実験によれば、鉄元素の含有量を１０％以上とすることにより、鉄元素の含有量が１％の合金に比較して、機器の非再現性は低く、コバルトＣｏ，ニッケルＮｉ，クロムＣｒの各成分比率、あるいはその他材料成分により、材料強度を保つことが出来る。

また、図４に示す如く、鉄元素の含有量を１０％以上とすることにより、鉄元素の含有量が１％の合金に比較して、アノード化した際の電気化学反応による腐食が発生せず、腐食減量が小さい。
この場合は、接液ダイアフラム１１は導電性液体内で、アノードとして定電流１００ｍＡが１ｈ印加された。

また、接液ダイアフラム１１は、金属の筐体１との、溶接などの溶融接合が出来るため、衛生管理が必要なパッキンなどのシール材料を使用することのない圧力センサを構成できる。

この結果、高耐圧性、高耐食性、清浄性が向上された圧力センサが得られる。

図５は、本発明の他の実施例の要部構成説明図で、液封式圧力センサの例である。
図５において、凹部２２は、金属の筐体２１の測定流体ＦＬに接する側に設けられている。
シールダイアフラム２３は、凹部２２の開口部２２２を覆って設けられている。
凹部２２内には、測定ダイアフラム２５を有する半導体圧力センサ２４が設けられている。
封入液２６は、凹部２２内に封入されている。

以上の構成において、シールダイアフラム２３で受圧した測定流体ＦＬの圧力は、封入オイル２６を介して半導体圧力センサ２５に伝播される。
シールダイアフラム２３は数十〜１００μｍの薄膜であり、測定流体ＦＬの噴流などの衝撃を受けるため、相応の材料強度が必要である。
また、導電性のある測定流体ＦＬでは、シールダイアフラム２３はアノード化した際に腐食される可能性が大きい。

この結果、高耐圧性、高耐食性、清浄性が向上された液封式圧力センサが得られる。

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。

１筐体
ＦＬ測定流体
２受圧ダイアフラム
３感圧素子
４増幅回路
１１接液ダイアフラム
２１筐体
２２凹部
２２２開口部
２３シールダイアフラム
２４半導体圧力センサ
２５測定ダイアフラム
２６封入液

Claims

測定流体に接液する接液ダイアフラムを具備する圧力センサにおいて、
主成分の材料成分がコバルト３０〜４０％，ニッケル１６〜３４％、コバルト１１〜２１％の重量比組成を有する高張力鋼合金であって、鉄分が１０％以上の重量比組成を有する接液ダイアフラム
を具備したことを特徴とする圧力センサ。