JP2014513306A - 交換可能な大気通気孔フィルタを有するプロセス流体圧力送信機 - Google Patents

Abstract

大気圧に関連させてプロセス圧力を測定するためのプロセス流体圧力送信機（１００）が提供される。該プロセス流体圧力送信機（１００）は、一対の圧力伝達導管（１１６，１２０）に流体的に結合された圧力センサ（１１８）を含む。該圧力センサ（１１８）は、前記圧力伝達導管（１１６，１２０）によって印加される圧力で変化する電気的特性を有している。プロセス流体の入口（１１４）は、プロセス流体に接触するように配置されており、前記一対の圧力伝達導管（１１６，１２０）の第１の導管（１１６）と流体的に連絡している。大気通気孔（１３４）は、前記一対の圧力伝達導管（１１６，１２０）の第２の導管（１２０）と結合されている。該大気通気孔（１３４）は、交換可能であり、その中に配置されたフィルタ要素（１４０）を有している。

Description

本発明は、プロセス流体圧力送信機に関し、特に交換可能な大気通気孔フィルタを有するプロセス流体圧力送信機に関する。

プロセス流体圧力送信機は、種々の工業プロセス流体、例えば、化学薬品のスラリ、液体、蒸気及び気体、パルプ、石油、薬剤、食品及び他の流体タイプの処理プラントの、圧力を測定したり監視したりするための工業的処理に、通常使用される。

ゲージ圧センサは、一般的に、送信機内の圧力センサに作動的に接続されているプロセス流体圧力入力部を含む。大気通気孔ライン（atmospheric vent line）は、差圧センサの読み値がプロセス流体圧と大気圧との差となるように、圧力センサに接続される。
本発明の先行技術文献としては、下記のものがある。

米国特許第５３１５８７７号公報

いくつかの衛生測定装置においては、プロセス流体圧力送信機の外側は、さまざまな食品および／または化学薬品に晒されている。これらの装置は、一般的に、腐食性（苛性）溶液、たわしのようなブラシ、及び高圧噴霧器等を用いて清潔にされる。このため、衛生絶縁に用いるためのプロセス流体圧力送信機の設計は、それが晒されるであろう種々の腐食性化学薬品及び他の物質、並びにそれを清潔にするために使われる高圧スプレーに耐えることを保証しなければならない。さらに、該高圧スプレー自体の熱衝撃にも耐えるものでなければならない。

大気圧に関連させてプロセス圧力を測定するためのプロセス流体圧力送信機が提供される。該プロセス流体圧力送信機は、一対の圧力伝達導管に流体的に結合された圧力センサを含む。該圧力センサは、前記圧力伝達導管によって印加される圧力で変化する電気的特性を有している。プロセス流体の入口は、プロセス流体に接触するように配置されており、前記一対の圧力伝達導管の第１の導管と流体的に連絡している。大気通気孔は、前記一対の圧力伝達導管の第２の導管と結合されている。該大気通気孔は、交換可能であり、その中に配置されたフィルタ要素を有している。

本発明によれば、比較的安価に製造できかつ簡単に交換できる、小さくてコンパクトなデザインの大気圧通気孔フィルタを提供することができる。また、高圧洗浄、腐食性（苛性）溶液、および洗浄液に耐えることができる。

図１は、従来のPTFE大気通気孔フィルタを有するプロセス流体ゲージ圧力送信機の一部の断面図である。 図２は、本発明の一実施形態によるPTFE大気通気孔フィルタを有するプロセス流体ゲージ圧力送信機の一部の断面図である。 図３は、本発明の一実施形態による交換可能な大気通気孔フィルタの分解斜視図である。 図４は、本発明の一実施形態による交換可能な大気通気孔フィルタの断面図である。 図５は、本発明の一実施形態による交換可能な大気通気孔フィルタの側面図である。 図６は、本発明の他の実施形態による交換可能な大気通気孔フィルタの横断断面図である。 図７は、本発明の他の実施形態による交換可能な大気通気孔フィルタの断面斜視図である。 図８は、図６と７に示されている交換可能な大気通気孔フィルタの側面図である。 図９は、図６と７に示されている交換可能な大気通気孔フィルタの斜視図である。

大気圧力の測定を要求するプロセス流体圧力測定送信機は、センサと外側の大気との間に、汚染物質が測定通路を詰めて遮断したり、または圧力センサに到達したりしないようにするフィルタシステムを持たなければならない。衛生測定装置では、送信機の外側は、食品（生成物）、化学薬品および洗浄液等の色々な物質に晒されている。そのような状況では、フィルタ要素は、接触から保護される必要があり、また高圧の洗浄及び清掃の処理に耐えることができなければならない。本発明の一実施形態によれば、交換可能な大気通気孔フィルタ(atmospheric vent filter)が提供される。

図１は、従来の衛生プロセス流体圧力送信機の概略図を示す。送信機１０は、パイプやタンクのような、プロセス流体の容器に装着されているまたは固定されているベース１２を含んでいる。プロセス流体圧力は、隔離ダイヤフラムに対して作用し、該隔離ダイヤフラムを偏向させて、感知通路１６内に相応の圧力を引き起こす。通路１６は、プロセス流体圧力を圧力センサ１８に導く。圧力センサ１８は、感知ダイヤフラムの小さなたわみに応答して変化する容量あるいは抵抗のような電気特性を有している。感知ダイヤフラムの反対側は通気孔通路２０を介して大気圧に結合されている。通気孔通路は、周囲の環境に接続されており、PTFEフィルタ２２はベース１２内に永久に固定されている。図１のデザインの持つ一つの問題は、フィルタが詰まったり、破損されたりすると、プロセス流体圧力送信機全体がオフラインされて修理されなければならないことである。

図２は、本発明の一実施形態によるプロセス流体圧力送信機１００に接続された交換可能大気通気孔フィルタ１３４の一部の断面図である。図２に示されているプロセス流体圧力送信機の多くの特徴は、図１に示されているものと同様であり、同じ要素には対応する符号が付されている。送信機１００は、プロセス流体に接触し偏向して、測定通路１１６を通って圧力センサ１１８にプロセス流体の圧力を伝搬するように構成されているプロセス流体の入口部である隔離ダイヤフラム１１４を含む。第２の導管１２０は、圧力センサ１１８により提供される電気的指針がプロセス流体のゲージ圧となるように大気圧を圧力センサ１１８に導く。図２に示されているように、送信機１００の電子機器区画１３０は、交換可能フィルタ１３４を受け入れる内側にねじが切られたねじ孔１３２を含んでいる。さらに、電子機器区画ハウジング１３０は、環状の凹所１３６を含み、その内部に、Ｏリングがハウジング１３０をベース１１２に密封的に結合するように配置されている。このため、大気圧がセンサ１１８に届く通路は、交換可能なフィルタ１３４を通してだけである。さらに、環状の凹所にあるシールは、腐食性の化学薬品または洗浄液が送信機１００内に潜在的に捕捉されないようにする。

図３は、本発明の一実施形態による交換可能な大気通気孔フィルタの分解斜視図である。フィルタ１３４は、４個の異なる要素の集合体である。特に、フィルタ１３４は、フィルタボディ１３６、Ｏリングまたはゴム製のシール１３８、フィルタ要素１４０、及びフィルタ固定具１４３を含んでいる。

フィルタボディ１３６は、送信機の電子機器ハウジング１３０の内側ねじ孔１３２内にねじって挿入できるように構成されている外側ねじ領域１３９を含む。フィルタボディ１３６はまたＯリング１３８を受け入れて保持するサイズにされたねじのない領域１４０を含んでいる。フィルタボディ１３６はまたＯリング１３８に当接し保持するように配置された実質的に平らな面１４４をもつヘッド１４２を含む。さらに、ヘッド１４２はまた、好ましくは、わずかにドーム状のキャップ１４６（図４に示されている）を含む。フィルタボディ１３６は、好ましくは、レンチ（wrench）または他の適当な道具により回転またはトルクをかけられて、ハウジング１３０内の位置に係合するように構成されている。図３に示されている実施形態では、この適合は、ヘッド１４２の側壁の向かい合ったエッジに配置された複数のレンチフラット(wrench flat)１４８，１５０の形を取っている。ヘッド１４２は、また、周囲環境と流体的に連通する少なくとも通気孔通路孔を含む。図３に示されている実施形態では、一対の通路１５２、１５４は、ヘッド１４２の側壁から表面に出るように図示されている。しかしながら、これは単に好ましい実施例に過ぎず、他の構造であってもよい。フィルタボディ１３６は、大気通気孔通路１５２，１５４と流体的に通じ、フィルタ要素１４０を受け入れるサイズの軸方向孔１５６を有する。図４に示されているように、フィルタ要素１４０は、好ましくは、ヘッド１４２内に設置された支持リブまたはビーム１５５と接触するように押し入れられる。フィルタ要素１４０は適当な要素であってよいが、ポリテトラフルオロエチレン（ポリ四フッ化エチレン）で形成された要素が好ましい。

フィルタ固定具１４３は、大気通気孔通路１２０およびフィルタ要素１４０と流体的に通じる軸方向孔１５８を含む。フィルタ固定具１４３は、フィルタボディ１３６の面１６２に係合するヘッド１６０を含む。フィルタ固定具１４３は、フィルタボディ１３６の軸方向孔１５６内を通るサイズの円筒形プッシャ（pusher）１６２を含む。プッシャ１６２は、フィルタ要素１４０の面１６４を押して、要素１４０が支持リブまたはビーム１５５と接触するようにする働きをする。このように、プッシャ１６２は、フィルタ要素１４０が押圧されてその位置を保ち続けるように、面１６４に圧力をかけるのに用いられることができる。フィルタ固定具１４３は、フィルタボディ１３６内の切欠き凹部により受け入れられるタブまたは凸部１７０をそれぞれがもつ一対のロックまたはラッチ１６６，１６８を含む。フィルタボディ１３６は柔軟または変形可能であり、フィルタ固定具１４３はロック１６６，１６８が十分な挿入位置にスライドするまで挿入されることができる。

図４は、本発明の一実施形態による、完全に組み立てられた交換可能な大気通気孔フィルタ１３４の断面図である。フィルタ固定具１４３はヘッド１６０が面１６４に向かって進むように、孔１５６の中に挿入される。フィルタ要素１４０は、支持リブ１５５の方へ軸方向孔１５６内に押しつけられる。このため、空気導入通路１５８は、フィルタ要素１４０を通過し、通路１５２，１５４を通って外に出る、またその逆も成り立つ。この通路は、少なくとも一つの見通せない角部又は曲がり部（例えば、直角）をもつのが好ましい。よって、大気圧は大気通気孔通路１２０を通って伝えられるが、粒子状物質や他の破砕物は通路１２０の外側に安全に保持され、該通路１２０に侵入しないようになされる。

図５は、図４に断面で示された組立体構造の側面図である。とりわけ、図５は、通路１５２，１５４と、フィルタ固定具１４３のロックまたはラッチ１６６，１６８を受け入れるフィルタボディ１４２内のスロット１７０とを示している。

図６と７は、それぞれ、本発明の他の実施形態による交換可能な大気通気孔フィルタの横断断面図および断面斜視図である。フィルタボディ２００はフィルタ固定具２０２と協働してその中にフィルタ１４０を保持する。図２−５に関して記述されている実施形態とは異なり、フィルタ固定具２０２は、好ましくは超音波溶接を用いて、単純にフィルタボディの端部２０４に固定されている。しかし、他の適当な固定技術もまた用いることができる。図６，７に示されている実施形態と図２−５に示されている実施形態との他の違いは、１個の通気孔通路２０６が設けられていることである。これは、フィルタボディ２００内に、フィルタ１４０の直径より小さい直径を有する肩部２０８を設けることにより実現される。このため、フィルタ１４０の端部は、フィルタ１４０がその中に保持される時、肩部２０８に当接して支えられる。

図８と９は、それぞれ、図６と７に示されている交換可能な大気通気孔フィルタの側面図および斜視図である。図８と９は、レンチや他の適当な道具で取り外せる昔ながらの六角頭２１０の形をしたレンチヘッドを示している。さらに、ラベルまたは他の適当な印を設けることができる。

本発明の実施形態によれば、比較的安価に製造できかつ簡単に交換できる、小さくてコンパクトなデザインを提供することができる。さらに、交換可能な大気圧通気孔は、高圧洗浄、腐食性（苛性）溶液、および洗浄液に耐えることができる。本発明の実施形態は、クリーニング中にフィルタ要素１４０にかかる水圧を最小にし、フィルタ要素が直接の接触から保護され、押圧力を受けて孔１５６の中に保持されることは注目すべきことである。図３に示されているように、フィルタ固定具１４３は、素早くかつ容易に組み立てることができるように、対応するスロット１７０の中にパチンとスナップ的に止められることが好ましい。

本発明は好ましい実施形態に従って説明されたが、当業者は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、形状と細部について変更できることを認識するであろう。

２２・・・PTFEフィルタ、１１８・・・圧力センサ、１１４・・・隔離ダイヤフラム（プロセス流体の入口部）、１３４・・・大気通気孔フィルタ（大気通気孔）、１３６・・・フィルタボディ、１３８・・・シール、１４０・・・フィルタ要素、１４３・・・フィルタ固定具。

Claims (20)

1. 大気圧に関連させてプロセス圧力を測定するためのプロセス流体圧力送信機であって、
   一対の圧力伝達導管に流体的に結合され、該圧力伝達導管により印加された圧力で変化する電気特性を有する圧力センサと、
   プロセス流体に接触するように配置され、前記一対の圧力伝達導管のうちの第１の導管と流体的に接続されるプロセス流体の入口部と、
   前記一対の圧力伝達導管のうちの第２の導管に接続され、交換可能でありその中に配置されたフィルタ要素を有する大気通気孔とを具備するプロセス流体圧力送信機。
2. 前記大気通気孔が、プロセス流体圧力送信機のハウジングにねじ結合により受け入れられるように構成されている、請求項１に記載のプロセス流体圧力送信機。
3. 前記ハウジングが電気機器のハウジングである、請求項２に記載のプロセス流体圧力送信機。
4. 前記大気通気孔は、フィルタ要素を受け入れ、前記第２の導管と流体的に接続される該フィルタ要素の第１の側を保持するように構成されているフィルタボディを含み、前記フィルタ要素の第２の側は周囲の環境に露出するように構成されている、請求項１に記載のプロセス流体圧力送信機。
5. 前記フィルタボディは、前記フィルタ要素の第２の側と前記周囲の環境との間に入れられた少なくとも１つの通路を含み、該少なくとも１つの通路が少なくとも１つの曲がり部（コーナ）を含む、請求項４に記載のプロセス流体圧力送信機。
6. 前記少なくとも１つの曲がり部が、前記周囲の環境と前記フィルタ要素の第２の側との間に、見通せる直線とならないように設置されている、請求項５に記載のプロセス流体圧力送信機。
7. 前記曲がり部が、直角の角度を有する、請求項５に記載のプロセス流体圧力送信機。
8. 前記フィルタボディが、前記フィルタ要素の第２の側に係合するように構成された少なくとも１つのリブを含む、請求項４に記載のプロセス流体圧力送信機。
9. さらに、前記フィルタボディ内に前記フィルタ要素をロックするために、前記フィルタ要素の第１の側に係合するように構成されたフィルタ固定具を含む、請求項８に記載のプロセス流体圧力送信機。
10. さらに、前記フィルタボディ内に前記フィルタ要素をロックするために、前記フィルタ要素に係合するように構成されたフィルタ固定具を含む、請求項１に記載のプロセス流体圧力送信機。
11. 前記フィルタボディが複数のレンチフラット（wrench flat）を含む、請求項１に記載のプロセス流体圧力送信機。
12. 前記フィルタボディは、弾性のあるＯリングを受け入れ、保持するように構成された非ねじ領域を含む、請求項１に記載のプロセス流体圧力送信機。
13. さらに、前記非ねじ領域に配置された弾性のあるＯリングを含む、請求項１２に記載のプロセス流体圧力送信機。
14. プロセス流体圧力通信機の通気孔通路に結合するように形成された交換可能な大気通気孔であって、
    前記大気通気孔に配置されたフィルタ要素と、
    前記プロセス流体圧力通信機のハウジングに着脱可能に係合するフィルタボディとを具備する大気通気孔。
15. 前記フィルタボディは、前記通気孔通路と流体的に接続される前記フィルタ要素の第１の側を受け入れ、保持するように構成されており、前記フィルタ要素の第２の側は周囲の環境に露出するように構成されている、請求項１４に記載の交換可能な大気通気孔。
16. 前記フィルタボディは、前記フィルタ要素の第２の側と前記周囲の環境との間に入れられた少なくとも１つの通路を含み、該少なくとも１つの通路が少なくとも１つの曲がり部を含む、請求項１５に記載の交換可能な大気通気孔。
17. 前記少なくとも１つの曲がり部が、前記周囲の環境と前記フィルタ要素の第２の側との間に、見通せる直線とならないように設置されている、請求項１６に記載の交換可能な大気通気孔。
18. さらに、前記フィルタボディ内に前記フィルタ要素をロックするために、前記フィルタ要素に係合するように構成されたフィルタ固定具を含む、請求項１４に記載の交換可能な大気通気孔。
19. 前記フィルタボディが複数のレンチフラット（wrench flat）を含む、請求項１４に記載の交換可能な大気通気孔。
20. 前記フィルタボディは、弾性のあるＯリングを受け入れ、保持するように構成された非ねじ領域を含む、請求項１４に記載の交換可能な大気通気孔。