JP2696375B2 - 隔離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、圧力伝達装置等の計測装置の圧力センサ
を、加圧プロセス流体等の流体から隔離するための隔離
装置に関するものである。

2.従来技術の説明 計器によって監視されるプロセス流体は腐食性である
可能性があり、流体と圧力センサが直接接触した場合
は、圧力センサを損傷する恐れがある。隔離装置は、圧
力センサと入力フランジまたは、流体を搬送する導管に
計器を結合するマニホールドとの間に挿入することがで
きる。

そのような従来技術の隔離装置は分離ダイヤフラム、
隔離流体および圧力シール・リングから成る。薄くて柔
軟な、ほぼ円形の分離ダイヤグラムが、プロセス流体を
受けるため計器のハウジングに設けられた円筒状の入口
に配設され、プロセス流体によりダイヤフラムの第１の
面に加えられた圧力に応答してたわませられる。ダイヤ
フラムはその外部輪郭部分で連続した溶接部等によって
入口のほぼ円筒状の側壁に密閉接合される。ダイヤフラ
ムの中央可撓（偏向）部は外縁によって取り巻かれ、圧
力に応答する活性領域を有する。

プロセス流体の反対側のダイヤフラムの他方の面は、
計器内に設けられて、シリコーン油等のほぼ非圧縮性の
流体で実質的に充満された密閉隔離室に通じている。隔
離流体は、隔離室から、隔離された圧力センサに通ずる
計器内の通路を介して圧力を結合する。隔離ダイヤフラ
ムのたわみに応じた隔離流体の運動はしたがって、隔離
された圧力センサにプロセス流体の圧力を加える。弾性
材料から作られた「Ｏリング」等の圧力シール・リング
が隔離ダイヤフラムの回りに配設され、プロセル流体を
入力フランジから隔離ダイヤフラムに密閉結合する。

そのような従来技術の装置では、シール・リングは入
力フランジと隔離ダイヤフラムの間で圧縮される。この
圧縮は、シール・リングに隣接する隔離ダイヤフラムの
一部のたわみを妨害する。したがって、圧力シール・リ
ングによって隔離ダイヤフラムの回りに設けられた環状
リングは、隔離ダイヤフラムの活性領域の有効面積を制
限する。

隔離流体は、温度の上昇に伴なって膨脹する。したが
って、上昇した動作温度が、計器の包囲された隔離室お
よび通路内に閉じ込められた隔離流体の膨脹を引き起こ
す可能性があるので、隔離ダイヤフラムの活性領域が有
効面積部においてたわむことによって応答し、増大した
隔離流体の体積を収容する。膨脹した隔離流体体積の収
容はダイヤフラムの応力を増大させる。応力を加えられ
たダイヤフラムは包囲された隔離流体に圧力を加え、そ
の圧力がセンサによって感知される。センサはプロセス
流体の圧力に加えて隔離ダイヤフラムの応力に起因する
圧力をも感知する。感知された圧力はしたがって、温度
によって引き起こされるエラーを含む。これらの圧力測
定エラーは、ダイヤフラムの運動に起因する体積変化に
よって除算された隔離流体の圧力変化（dp/dv）にほぼ
比例する。

dp/dvは、ダイヤフラムの活性領域の有効面積の強力
な関数（strong function）である隔離ダイヤフラムの
パラメータであるので、隔離流体の体積の変化に適応す
るのに十分なコンパライアンスを有し、これによって圧
力測定エラーを最小にできるように、大きな有効面積を
有する隔離ダイヤフラムを使用することが望ましい。例
えば、偏向可能な有効領域の直径を１インチから1.2イ
ンチに増大させることによって、円形隔離ダイヤフラム
の有効面積を増大させると、温度に起因する圧力測定エ
ラーを２またはそれ以上の率で減少させることができ
る。

しかし、そのような従来技術の隔離装置では、活性領
域の有効面積は、圧力シール・リングによって取り囲ま
れている領域よりも大きいことはあり得ないので、シー
ル・リングの寸法が限定要素になっている。例えば、直
径1.25インチの偏向可能活性領域を有する円形隔離ダイ
ヤフラムの上方の入口内に配設された圧縮性シール・リ
ングは、入力フランジとダイヤフラムの間で圧縮された
とき、ほぼ1.0インチだけの直径を有する活性領域の有
効面積をもたらすにすぎない。

さらに、対応的に小型化された計器ハウジングを備え
た、ますます小型化されている固体圧力センサの使用に
よって、ダイヤフラムのより一層の制限が生じ、このこ
とは隔離ダイヤフラムにとって使用可能な空間をさらに
制限する。圧力伝達装置では、工業規格のフランジ・ア
ダプタ・ユニオン継手に伝達装置を結合するボルトの間
で利用可能な空間により、シール・リングの大きさがさ
らに制限される可能性がある。

発明の要約 本発明は、産業プロセス流体等のように、導管内を導
かれる流体からの圧力を、圧力の関数としての出力を発
生する計器内の圧力センサに結合するための隔離装置に
関するものである。

隔離装置は、入力フランジまたはフランジ・アダプタ
・ユニオン継手またはマニホールド等の入力部材によっ
て導管に結合される。導管からプロセス流体を受け取る
ための入口が、装置に設けられている。プロセス流体を
圧力センサから隔離する一方、プロセス流体の圧力をセ
ンサに結合するために、隔離手段が入口に配設されてい
る。隔離手段は、プロセス流体圧力に応答する活性領域
を含む。導管および入力部材からのプロセス流体を隔離
手段に密閉結合するため、密閉（シール）手段が隔離手
段を取り巻いて入口内に配設されている。隔離手段の有
効面積が実質的に全活性領域であり、有効面積が密閉部
材によって減少させられないように、密閉部材を隔離手
段の活性領域から隔離するための支持手段が入口に配設
され、それにより、選択された圧力シールの寸法に対す
る計器の出力が改善される。

好ましい実施例では、隔離手段は、金属で形成された
薄くて柔軟性のある、ほぼ円形の隔離ダイヤフラムより
なり、このダイヤフラムはその周縁の回りの外縁におい
て、連続した溶接部により、計器ハウジングの円筒状入
口を形成しているほぼ円筒状の側壁に密閉結合され、こ
れによって隔離室が規定されている。結合溶接部によっ
て取り囲まれた隔離ダイヤフラムの部分は、プロセス流
体にさらされたダイヤフラムの面に作用するプロセス流
体の圧力に応答してたわむダイヤフラムの活性領域を画
定する。

圧力は、シリコーン油等のような、隔離室に充満され
た実質的に非圧縮性の隔離流体を介して、隔離ダイヤフ
ラムから結合され、計器内に配設された圧力センサに作
用する。シール支持手段は、入口に配設され、隔離ダイ
ヤフラムの外部輪郭の上方に支持された環状のテーパ壁
を有するリング状シール支持部材よりなる。テーパ壁は
入口の側壁から内方へ延び、選択された距離だけ隔離ダ
イヤフラムから遠去かるようにテーパを付けられ、プロ
セス流体がそこを通して隔離ダイヤフラムに作用するた
めの通路用の中央開口を画定する。密閉（シール）手段
は、弾性材料から作られた「Ｏリング」等の圧力シール
・リングを含み、圧力シール・リングはシール支持部材
と入力部材の間に圧縮状態で保持され、それらの間の環
状シールを構成する。

隔離装置はこのように、圧力シール・リングを隔離ダ
イヤフラムの活性領域から隔離させるので、加圧流体
は、張り出しているシール支持部材と圧力シール・リン
グの下側の凹部にあるその外縁部を含み、実質的に活性
領域全体に作用する。本発明はしたがって、与えられた
大きさの圧力シールに対して、隔離ダイヤフラムの活性
領域の有効面積を増大させ、このことはdp/dvに関係し
た圧力測定エラーを最小限にし、その結果、計器の出力
を大幅に向上させる。

他の好ましい実施例では、シール支持部材および隔離
ダイヤフラムに対する種々の変形が提案されており、こ
れらの変形が隔離ダイヤフラムの活性領域をさらに増大
させ、そのクリーニングおよび修理を容易にし、取扱い
中の損傷からの保護をもたらすと共に、高価な耐食性材
料から製造される必要がある計器部品の量を低減するこ
とにより、材料の原価を下げることができる。さらに、
本発明の隔離装置は、性能を低下させることなく、対応
的に小型化された大きさの計器ハウジングを備えた、よ
り一層小さな直径の隔離ダイヤフラムを有する計器の使
用を可能にする。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明による隔離装置を示す図であり、そ
の内部に隔離ダイヤフラムを有する差圧伝達装置の、回
路ブロック図を含む計器の断面図である。

第２図は、ドーム状構造の隔離ダイヤフラムをその内
部に有する本発明の第２実施例を示す、第１図に示すの
と同様な伝達装置の部分断面図である。

第３図は、本発明による圧縮装着シール支持部材およ
びシール・リング隔離組立体を有する、第１図に示すの
と同様な伝達装置の部分断面図である。

第４図は、本発明に従って作られたシール支持部材の
他の実施例を示す、第１図に示すのと同様な伝達装置の
部分断面図である。

第５図は、本発明に従って作られたシール支持部材の
さらに他の実施例を示す、第１図に示すのと同様な伝達
装置の部分断面図である。

第６図は、本発明による隔離装置のさらに他の実施例
により、プロセス配管および工業規格のフランジ・アダ
プタ・ユニオン継手に結合される、共面隔離ダイヤフラ
ムをその内部に有する差圧伝達装置の、第７図の線６−
６に沿った部分断面図である。

第７図は、本発明による隔離装置の、第６図の線７−
７に沿った平面図である。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図には、図中に断面で示すセンサ・モジュール10
Aに配設された本発明による隔離装置12を有する圧力伝
達装置10の第１の実施例が示されている。伝達装置10
は、1971年11月９日にロジャー・Ｌ・フリック（Roger
L.Frick）に発行され、引用によって本明細書に組み込
まれている米国特許第3618390号に教示された容量型の
差圧変換器14を備える。

この差圧変換器14は、感知された圧力を表わす信号を
線16に沿って伝達回路18に供給する。伝達回路18は、感
知された圧力を表わす出力を線20に沿って読出し装置22
に供給するための変換器14に適したものであれば、任意
の所望の形式のものでよい。隔離装置12は差圧伝達装置
での使用のみに限定されず、例えば、絶対圧伝達装置や
ゲージ圧伝達装置、および隔離ダイヤフラムを含む隔離
装置を使用するその他の装置にも使用することができ
る。隔離装置12はまた、例えば、歪ゲージ、ピエゾ抵
抗、ピエゾ電気、可変リラクタンス、および光学式等の
他の形式の圧力センサに使用することもできる。

変換器14は、圧力P1を受けるためのほぼ円形の隔離ダ
イヤフラム24と、変換器の中央に配設され、26で総括的
に示す容量型の圧力センサとを含む。感知されるべき加
圧プロセス流体（気体または液体）を受けるため、ほぼ
円筒状の側壁30を有する入口28が、伝達装置ハウジング
に設けられている。入口28には、図示のフランジまたは
標準のフランジ・アダプタ・ユニオン継手から成る嵌め
合いプロセス流体入力フランジ34が接続され、保持ボル
ト36およびナット36Aにより保持されている。入力フラ
ンジ34は、適当な加圧流体供給導管40をねじ止めするこ
とができる中央ねじ込み開口38を有する。導管40は、測
定された圧力P1を有するプロセス流体源に結合されてい
る。

底壁42はハウジング43内で機械加工され、隔離ダイヤ
フラム24の表面輪郭にほぼ対応する入口28のための床を
画定し、この床は、第１図では部分的に波形にされた状
態で示されている。それが側壁30に会合する底壁42の周
縁に沿って、環状の肩部44が設けられている。隔離ダイ
ヤフラム24は、その周辺に沿った溶接部46で環状肩部44
に連続的に溶接され、密閉された隔離室48を形成する。
隔離室48は、底壁42における出口50を介して、圧力セン
サ26に接続する通路52に通じている。隔離ダイヤフラム
24は薄くて柔軟性があり、金属から作られており、その
動作範囲を拡大するため波形にされていることが好まし
い。容量性センサ26の動作は、引用された前記米国特許
第3618390号に記載されている。

好ましくは、シリコーン油等の実質的に非圧縮性の流
体である、適当な隔離流体54が、相互に連結された隔離
室48と、圧力センサ26に連通する通路52とを事実上満た
し、圧力センサ26の各半分も隔離流体54で満たされてい
る。したがって、隔離流体54は、加圧プロセス流体にさ
らされている隔離ダイヤフラム24と隔離された圧力セン
サ26との間での圧力伝達媒体として働く。ほぼ同じ２つ
の隔離ダイヤフラム24がそれぞ圧力センサ26の両側に配
設され、プロセス流体圧の差を感知するため、隔離流体
54を介して圧力プロセスに連通する。したがって、プロ
セス流体間に圧力の差（P1−P2）が存在するときは、隔
離ダイヤフラム24はそれに応じてたわみ、隔離流体54が
圧力センサ26に作用するようにし、圧力センサ26は容量
性信号を伝達回路18に供給する。

隔離ダイヤフラム24の活性領域56（第１図、第２図）
は、プロセス流体からの圧力に応答するダイヤフラム24
の可撓性部分を構成する。しかし、上昇した動作温度環
境に伝達装置がさらされるときは、隔離流体は通常膨脹
するので、隔離ダイヤフラムの活性領域56も、増大した
流体体積を収容するため、たわむことによって応答す
る。

そのような温度誘発性のたわみと関連して増大した隔
離ダイヤフラムの応力は、ダイヤフラムの移動による体
積の変化によって除算された隔離流体圧の変化（dp/d
v）にほぼ比例するような、圧力測定エラーを生じる可
能性がある。前記dp/dvは隔離ダイヤフラムの活性領域5
6の全有効面積の強い関数であるので、隔離ダイヤフラ
ム24は、温度誘発性の隔離流体膨脹収容（吸収）して、
圧力測定エラーを最小限にするのに十分な大きさとコン
プライアンスとを有するように、活性領域56内にできる
だけ大き有効項面積を有することが望ましい。

圧力シールは、隔離ダイヤフラムの回りに環状シール
を設けることにより、入力フランジからの加圧プロセス
流体を入口に密閉して結合するため、一般に圧力伝達装
置と共に使用されなければならないために、これまで
は、望ましくないことであるが、活性領域の隔離ダイヤ
フラムの有効面積の大きさを制限してきた。そのような
従来技術の圧力シールは、典型的には、弾性材料から形
成された「Ｏリング」から成り、さらに、低摩擦の「テ
フロン」ブランドの材料から成ることもできる。隔離ダ
イヤフラムの有効面積は、例えば、圧力シール・リング
が入口内に置かれ、隔離ダイヤフラムおよび入力フラン
ジの間で保持ボルトによって圧縮されたとき、この圧力
シール・リングによって形成される環状シールによって
外接される領域にまで、不所望に限定される。

しかし、第１図に示すように、上記問題を克服するた
め、シール支持部材58が使用される。シール支持部材58
は、入口28内に配設された環状のテーパ壁58Aを含む。
テーパ壁58Aはさらに、接続縁部58Bおよび自由縁部58C
をその両端に含む。テーパ壁58Aはその接続縁部58Bにお
いて隔離ダイヤフラム24に結合され、ダイヤフラム24か
ら自由縁部58Cに向ってテーパが付いている。

自由縁部58Cは入口の側壁30から内方に延び、入力フ
ランジ34からプロセス流体がそこを通過して、その下側
にある隔離ダイヤフラム24に作用するための中央円形開
口60を形成する。接続縁部58Bは、46で示すレーザ溶接
部等により、下側にある隔離ダイヤフラムの活性領域の
外縁に連続的に結合されており、したがって、プロセス
流体を封じ込めるための周辺シールをそれらの間に形成
する。

このように装着されたシール支持部材58は隔離ダイヤ
フラムの活性領域56の有効面積を減少させない。シール
支持部材58は、62で示す通常の圧力シール・リングが、
結合された入力フランジ34に対して圧縮されて、それら
の間に環状シールをもたらすように、適当な大きさにさ
れ、テーパをつけられている。シール支持部材58は下側
の隔離ダイヤフラム24の上に張り出し、プロセス流体が
活性領域56のほぼ全体に対して作用することを可能にす
る。

したがって、ダイヤフラム24の有効面積は、シール・
リング62が活性領域56と接触していないので、活性領域
56全体にほぼ等しくなる。このようにして、本発明の隔
離装置12は、選択された大きさの圧力シール・リング62
に関して、隔離ダイヤフラム24のための活性領域56の増
大された有効面積をもたらし、その結果、dP/dV関連の
圧力測定エラーを減少させ、伝達性能を実質的に向上さ
せる。

他の好ましい実施例を第２図に示す。ここでは、隔離
ダイヤフラム224がほぼ中立の低応力状態に留まる間、
隔離室48が隔離流体54で満たされることが可能なよう
に、隔離ダイヤフラム224はドーム状構造に変更されて
いる。これにより、プロセス流体圧力ならびに隔離流体
の温度による体積変化に適応するように、隔離ダイヤフ
ラム224がその中立位置からたわむとき、隔離ダイヤフ
ラム224のスティフネスが実質的に減少させられる。さ
らに、入口28の底壁242は比較的平坦な底床を形成する
よう変更されており、このために、波形（コルゲート）
表面の加工に関連した費用を回避することができる。所
望ならば、底壁は、242Aで破線で示すように、凹状にす
ることができる。

もう１つの好ましい実施例を第３図に示す。ここで
は、シール支持部材58および隔離ダイヤフラム24が事前
に組み立てられ、ほぼ円形の入口328が徐々に減少する
直径を有するように、入口328は、ハウジング表面328か
ら内方に延びるテーパ側壁330を有するように変更され
ている。破線58Dで示すように、シール支持部材は、そ
の外径が入口328の最大内径にほぼ等しくなるように構
成されている。

隔離ダイヤフラム24およびシール支持部材58は、346
で示すような適当な溶接部で、隔離ダイヤフラム24の周
縁をシール支持部材の接続縁部分58Bに結合することに
より、入口328への挿入前に隔離装置組立体359を形成す
るように事前に組み立てられる。シール支持部材58の外
径は、入口328への挿入中に小さくされる。したがっ
て、テーパ付きの側壁330が、挿入された隔離装置組立
体359を半径方向に圧縮し、これによって、隔離ダイヤ
フラムの活性領域をたるませる。

シール支持部材58および隔離ダイヤフラム24は、隔離
流体を封じ込めるため、広がった溶接部346によって底
壁42に外周に結合される。隔離ダイヤフラム24がほぼ中
立の底応力状態にある間に、隔離室48に充満させること
ができるので、dp/dv関連の圧力測定エラーは同様に減
少させることができ、伝達装置の性能を向上させること
ができる。

さらに他の好ましい実施例を第４図に示す。ここで
は、シール支持部材458が、プロセス流体との望ましく
ない接触から生じる可能性がある腐食性の損傷から入口
の側壁30を保護するように変更されている。シール支持
部材458は、第１図に58Aで示したのと同様な環状のテー
パ壁部458Aを含むが、さらにそれは、環状の円筒型接続
部458Bと一体的に形成される。

前記接続部458Bはさらに、ハウジング表面33上に載置
されている環状リップ部分458Cと一体的に形成されて、
シール支持部材458を入口28内に支持する。隔離ダイヤ
フラム24は、適当な溶接部446により、その周縁に沿っ
てシール支持部材458に接続されている。リップ部分458
Cは、プロセス流体の密封を可能にするため、溶接447に
よってハウジング表面33に結合されている。

シール支持部材458は、隔離ダイヤフラム24および接
合溶接部446と同様に、ハステロイ（Hastelloy）Ｃ、エ
ルジロイ（Elgiloy）または同様の材料等の耐食性材料
から成ることが好ましいので、機械加工された入口28を
形成する伝達装置／変換器ハウジング材料は、316型ス
テンレス鋼等の耐食性の小さい材料から製造することが
できる。上記の変更は同様に、隔離ダイヤフラムの活性
領域56を改善し、これによってdp/dv圧力測定エラーを
少なくし、さらに伝達装置材料のコストを低減すること
ができる。

もう１つの好ましい実施例を第５図に示す。ここで
は、シール支持部材558は、入力フランジ34から取外さ
れている間に、伝達装置10の取扱いに起因して生じる可
能性がある損傷から隔離ダイヤフラム24を保護するよう
に変更されている。この実施例はさらに、隔離ダイヤフ
ラム24の周縁上にあり、ダイヤフラム24の下の環状の肩
44の幅をなるべくは越えない範囲で、入口の側壁30から
内方に延びている溶接スリーブ555を含む。

連続した周辺溶接部546は、溶接スリーブ555および隔
離ダイヤフラム24の両方を環状の肩44に接合する。シー
ル支持部材558は、同部材の周縁に沿って水平フランジ
部558Aを備え、この水平フランジ部558Aは、フランジ部
558Aと高さがずれており、かつ環状の垂直結合壁部558B
によってフランジ部558Aと一体的に相互結合された水平
中央板部558Cと一体的に形成されている。

入口28に完全に挿入されたとき、フランジ部558Aは、
シール支持部材が隔離ダイヤフラムの活性領域56の上を
覆い、かつそれから隔離されるように、溶接スリーブ55
5上に載置されている。中央板部558Cは、加圧処理流体
がそこを通過して下側にある隔離ダイヤフラム24に作用
することを可能にするための、複数のオリフィス559を
備えている。

シール支持部材558の水平フランジ部558Aおよび結合
壁部558Bは、入口の側壁30と協働して通常の圧力シール
リング62を受け入れるための溝564を形成すように構成
されている。シール支持部材558はハウジング32に溶接
されず、圧力シールリング62は溝564内で圧縮されるよ
うに適当な大きさにされるので、シール支持部材558は
容易に取り外され、プロセス流体が排出されることを可
能にし、隔離ダイヤフラム24の検査、クリーニングまた
は修理を可能にする。本発明のこの実施例は、同様に隔
離ダイヤフラムの活性領域56を改善し、これによってdp
/dv関連エラーを減少させ、伝達装置の性能を向上させ
る。

第６図および第７図に示す、さらにもう１つの好まし
い実施例では、差圧伝達装置が610で部分的に示されて
いる。第６図は第７図の線６−６に沿った断面図であ
り、また第７図は第６図の線７−７に沿った断面図であ
る。この差圧伝達装置は、一対の工業基準フランジ・ア
ダプタ・ユニオン継手614、アダプタ板616およびシール
支持板618を用いて、一対のインパルス・パイプ脚612に
より供給されるプロセス流体と流体的に結合されてい
る。

第６図および第７図に示す２体の隔離ダイヤフラム装
置および種々の結合手段（インパスル・パイプ脚612,フ
ランジ・アダプタ・ユニオン継手614,アダプタ板616お
よびシール支持板618等）は構造がほぼ同じであり、第
６図および第７図の右側および左側の重複表示されてい
る特徴および細部構造を有する。したがって、以下の説
明では、便宜的に、いずれかの側の構造や特徴が別々に
参照されることが、了解されるべきである。差圧伝達装
置610は、伝達装置610のハウジング626の結合表面624に
形成された円筒状入口626にすぐ隣接して配設された一
対の、ほぼ円形の、同一平面内の隔離ダイヤフラム620
を備えている。

各隔離ダイヤフラムは、周辺溶接部628等により、円
筒状入口626に形成された環状の肩630に密閉して結合さ
れ、シリコーン油等の実質的に非圧縮性の隔離流体634
で満たされた、封止された隔離室632を形成する。溶接
部628によって取り巻かれた隔離ダイヤフラム620の活性
領域636は、プロセス流体からの圧力に応答するダイヤ
フラムの可撓部分を含む。

各隔離室632は、同様に隔離流体634で満たされた通路
638に連通し、伝達装置610に配設された適当な圧力セン
サ（図示せず）に接続される。圧力センサは、２つの隔
離ダイヤフラム620に加えられるプロセス流体圧力（P1
およびP2）に対応する隔離流体634の圧力を感知し、感
知した圧力を表わす信号を適当な回路に供給し、この回
路はさらに、感知されたそのような差圧を表わす信号を
出力する。

アダプタ板616およびシール支持板618がフランジ・ア
ダプタ・ユニオン継手614と伝達装置ハウジング626の間
に挿入される。アダプタ板616およびシール支持板618
は、予定の矩形域内に置かれたダイヤフラム620をその
ままに維持しながら、活性領域636を有する同一平面の
隔離ダイヤフラム620を使用することができるように構
成されている。プロセスパイプ（配管）を差圧伝達装置
に結合するときは、この予定の矩形域は、第７図のD1お
よびD2で示すように、工業規格の矩形パターンのボルト
を含むことができ、その中に入口622および隔離ダイヤ
フラム620が限定される。

工業規格のフランジ・アダプタ・ユニオン継手614
は、インパルス・パイプ脚612からのプロセス流体を、
フランジ・アダプタ・ユニオン継手に形成された中央ね
じ開口640を介して、アダプタ板616の外部結合表面644
に設けられた隣接流体通路642に結合するために使用さ
れる。インパルス・パイプ脚612の適当にねじを切られ
た端部646は、フランジ・アダプタ・ユニオン継手の中
央ねじ開口640にねじ込まれる。フランジ・アダプタ・
ユニオン継手614は一般に、第７図の右側に、破線で輪
郭が描かれているように形成されている。

各フランジ・アダプタ・ユニオン継手614は、中央ね
じ開口640の両側に設けられた滑らかな穴650を貫通する
２本のボルトまたはキャップねじ648によりアダプタ板6
16に保持され、キャップねじ648は、伝達装置ハウジン
グ626に形成された適当なねじ穴652にねじ込まれること
等により、伝達装置ハウジング626に適切に固定され
る。フランジ・アダプタ・ユニオン継手650の間の間隔D
1は13/8インチ（41.3ミリメートル）のボルト中心線の
工業規格パターンからなる。

各フランジ・アダプタ・ユニオン継手614はまた、弾
性材料で形成されたＯリング等の適当な通常の圧力シー
ル654を備え、この圧力シール654は、キャップねじ648
によって互いにクランプされたとき、フランジ・アダプ
タ・ユニオン継手614と、フランジ・アダプタ・ユニオ
ン継手614の結合表面658に形成された環状溝656内のア
ダプタ板の外部結合表面との間で圧縮される。したがっ
て、シール654は、結合されたフランジ・アダプタ・ユ
ニオン継手の中央ねじ開口640とアダプタ板の通路642の
回りに実質的に液密の環状圧力シールを形成する。

フランジ・アダプタ・ユニオン継手614とシール支持
板618の間に挿入されたアダプタ板616は、接近してはい
るが隔離された同一平面内の隔離ダイヤフラム620がで
きるだけ大きな活性領域636を有することを許容しつ
つ、２つのフランジ・アダプタ・ユニオン継手614間に
適当な横方向間隔D2をもち得るようにするために使用さ
れる。アダプタ板616は比較的薄く、フランジ・アダプ
タ・ユニオン継手614が結合される平らな外側結合表面6
44と、シール支持板618が結合される平らな内側結合表
面660とを有する。

アダプタ板は、13/8インチ（D1）×17/8インチ（D2）
の矩形パターンのボルト中心線の工業規格の間隔に従っ
て離隔された４つの滑らかな穴662を備えている。13/8
インチ（41.3ミリメートル）：（D1）の間隔は通常のフ
ランジ・アダプタ・ユニオン継手のボルト間隔の特徴を
示している。17/8インチ（54ミリメートル）：（D2）の
間隔は工業規格、ANSI規格B16.36「スチール・オリフィ
ス・フランジ規格（Steel Orifice Flange Standar
d）」（またはDIN規格19 213,1986年４月）に適合し、
この規格は、第６図および第７図に示す型のプロセス・
パイプが設けられる標準のオリフィス・フランジ／板組
立体を備えた導管への差圧伝達装置の通常の接続のため
必要とされる。

横方向間隔D2も、フランジ・アダプタ・ユニオン継手
614が並行してインパルス・パイプ脚612上んねじ込まれ
るとき、それらの中心線の回りを互いに揺動してすれ違
うことを可能にする。

アダプタ板の通路642は、外側結合表面644から内側結
合表面660に貫通して延びている。通路642間の間隔は、
通路642の中心がフランジ・アダプタ・ユニオン継手の
中央ねじ開口640の中心からわずかにずれると共に、入
口622および隔離ダイヤフラム620の中心からもわずかに
ずれるように選択される。通路642の間隔は、工業規格
の間隔でフランジ・アダプタ・ユニオン継手614を、で
きるだけ大きな活性領域636を有し、かつ、接近しては
いるが、離隔された同一平面内の隔離ダイヤフラム620
を備えている差圧伝達装置610に結合することを可能に
する。

アダプタ板616と伝達装置ハウジング626の間に挿入さ
れているシール支持板618は、アダプタ板の内側結合表
面660に形成された環状溝666に保持されている適当な圧
力シール664を支持し、それらの間で圧縮されたとき実
質的に液密な環状圧力シールをもたらすため使用され
る。シール支持板618は比較的薄く、同様に工業規格に
従って離隔され（D1×D2）、かつフランジ・アダプタ・
ユニオン継手穴650、アダプタ板穴662および伝達装置ハ
ウジング穴652と実質的に一致する、４つの滑らかな穴
を備えているので、キャップねじ648はそれらを貫通し
て組立体全体を伝達装置610に保持し、圧力シール654お
よび664を密閉するための必要な圧縮力をもたらす。

一対の流体オリフィス670もシール支持板618に設けら
れており、それらはアダプタ板通路642および入口622と
正しく整合され、プロセス流体がそれらを通って流れる
ことを可能にするように配置されている。各オリフィス
670は、所望の場合に検査およびクリーニングを可能に
するため、下側にある隔離ダイヤフラム620の十分な表
面積を露出させるのに十分なだけ大きいことが好まし
い。

しかし、シール支持板618は、アダプタ板の各環状シ
ール664のための十分な支持をもたらすように、各入口6
22およびダイヤフラム620の上に十分な距離だけ延びて
いる。シール支持板618は、入口622の外周に隣接して設
けられた環状溶接部672等により伝達装置ハウジングの
結合表面624に密閉して結合され、したがって、プロセ
ス流体を閉じ込めるための環状シールを形成している。

本発明のこの実施例では、同一平面内の隔離ダイヤフ
ラム620は所定の領域内に閉じ込められる一方、活性領
域636の改善された有効面積を有するダイヤフラム620が
提供される。アダプタ板616に設けられた圧力シール664
は、入口622の外側のダイヤフラム620の活性領域636の
上方に支持されている。シール支持板618は部分的に各
隔離ダイヤフラム620の上に張り出し、したがって、プ
ロセス流体がほぼ活性領域636全体に作用するのを可能
にする。したがって、隔離ダイヤフラムの有効面積はそ
の活性領域636にほぼ等しい。

しかし、上記発明の用途は複数の同一平面内隔離ダイ
ヤフラム装置に限定されないことが理解されなければな
らない。例えば、上側にあるフランジ・アダプタ・ユニ
オン継手圧力シールを直接支持するための、シール支持
板を変形することにより、アダプタ板を使用することな
く、単一の隔離ダイヤフラムをフランジ・アダプタ・ユ
ニオン継手に結合することができる。上記隔離装置は隔
離ダイヤフラムの有効面積を増大させ、それによりdp/d
v関連の圧力測定エラーが減少させられる。

本発明の上記実施例の各々はこのように、選択された
大きさの圧力シールに関して隔離ダイヤフラムの活性領
域の有効面積を増大させ、これによって圧力伝達装置の
性能を大幅に向上させる。すなわち、本発明によれば、
ハウジングの直径を大きくしないように、密閉手段とし
てのＯリングを隔離ダイヤフラムの直上に配置した場合
でも、慨Ｏリングの支持手段が隔離ダイヤフラムに対し
てその外縁でのみ節食するだけであるので、該隔離ダイ
ヤフラムの中央寄り領域つまり活性領域の有効面積が減
少することがない。

このように、本発明によれば、Ｏリングを隔離ダイヤ
フラムの直上に配置したので、小さなサイズのＯリング
で有効に密閉でき、しかも隔離ダイヤフラムの活性領域
を実質的に大きくできるので、小さな直径の隔離ダイヤ
フラムを使用しても圧力の伝達性能を低下させることが
ない。

その結果、伝達装置全体を小型化でき、それに伴っ
て、隔離ダイヤフラム、Ｏリング、ハウジング等の伝達
装置の材料コストの低減ができ、かつ伝達装置の設置ス
ペースの節約も可能になる。

好ましい実施例に関連して本発明を説明したが、当業
者は、発明の精神および範囲から逸脱することなく形式
および細部において変更を行うことができることを認識
するであろう。

フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭58−89840（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−108136（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−135949（ＪＰ，Ｕ)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力部材内の流体からの圧力を圧力センサ
   に離隔的に結合し、前記圧力の関数としての出力を供給
   するための装置であって、 上記装置に配設されて、上記入力部材からの流体を受け
   取るための入口と、 上記入口に配設され、外縁によって規定された活性領域
   を有し、流体からの圧力を上記圧力センサに隔離的に結
   合するための隔離手段と、 上記隔離手段を取り巻いて上記入口に配設され、上記入
   力部材からの流体を上記隔離手段に密閉結合するための
   密閉手段と、 前記密閉手段を支持するための支持手段であって、その
   外周部分を前記隔離手段の外縁付近に当接させ、かつ前
   記活性領域の有効面積を減少させないように、前記隔離
   手段に当接させた部分を除く部分を該活性領域の面から
   離隔させて前記入口に配置された支持手段とからなる装
   置。
2. 【請求項２】上記隔離手段が、上記活性領域を含む可撓
   性ダイヤフラムをさらに含む請求の範囲第１項記載の装
   置。
3. 【請求項３】上記密閉手段が弾性シールをさらに含む請
   求の範囲第２項記載の装置。
4. 【請求項４】上記支持手段が、上記ダイヤフラムの活性
   領域の上に張り出し、上記入力部材との間に上記弾性シ
   ールを支持するように、選択された距離だけ上記活性領
   域から離隔されたシール支持部材をさらに含み、上記シ
   ール支持部材は、加圧流体が通過するための中央開口を
   有する請求の範囲第３項記載の装置。
5. 【請求項５】上記シール支持部材が上記入口に取外し可
   能に装着されている請求の範囲第４項記載の装置。
6. 【請求項６】上記シール支持部材は、シール部材が上記
   活性領域の上を覆い、かつこれから離隔されるように、
   活性領域の外縁の上方に配設され、そこから内方に延在
   し、かつ選択された距離だけ上記活性領域からテーパ状
   に離れるテーパ壁をさらに含む請求の範囲第４項記載の
   装置。
7. 【請求項７】上記シール支持部材は上記活性領域の上を
   覆い、かつ上記活性領域を実質的に横切って延在し、上
   記シール支持部材は、上記活性領域が損傷からの保護を
   与えられるように、加圧流体を導管からそこを貫通して
   上記活性領域を結合する少なくとも１つのオリフィスを
   有する請求の範囲第４項記載の装置。
8. 【請求項８】上記入口が上記装置の外部表面にある凹部
   よりなり、上記凹部は、上記外部表面から内方に延在
   し、かつ内方に向って減少する直径をもつようにテーパ
   が付けられた環状のテーパ側壁を有し、上記隔離ダイヤ
   フラムの外縁は、隔離装置組立体を構成するように上記
   シール支持部材に密閉結合され、上記隔離装置組立体
   は、上記活性領域が増大されるように、上記テーパ側壁
   内で圧縮された請求の範囲第４項記載の装置。