JP3067306B2

JP3067306B2 - 差圧伝送器

Info

Publication number: JP3067306B2
Application number: JP3237807A
Authority: JP
Inventors: 朋之飛田; 昭佐瀬; 芳巳山本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1991-09-18
Publication date: 2000-07-17
Anticipated expiration: 2015-07-17
Also published as: JPH0572073A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオリフィス等により、二
点間に発生した圧力差（差圧）を測定する差圧伝送器に
係わり、特に、二箇所の系内圧力が流体を介して伝達さ
れる受圧部に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の開示例としては、公開特許公報
昭和60−237337号及び、米国特許4,135,408号があるの
で、これらを参考にしながら説明する。

【０００３】いずれの開示例においても、３枚のダイア
フラムで仕切られた部屋を２つ設けている受圧部と、こ
の受圧部から離れた場所に、或いは前記受圧部内に圧力
を電気に変換する差圧検出部を有している。これらの部
分は、前記受圧部内と差圧検出部に形成されている部屋
と流体通路を介して連通している。この内部には封入液
が満たされており、外気とは完全隔離され、独立に密封
されている構成をとっている。

【０００４】プロセスから導入された各圧力は低剛性の
受圧ダイアフラムと受圧部部材とで形成される各受圧室
に伝達し、前記低剛性の受圧ダイアフラムと過大圧の保
護機構を構成するために設けられているもう一つのダイ
アフラム（中心ダイアフラムと称す）と受圧部部材とで
形成される隔離室間に形成された流体通路を介して前記
隔離室内に伝達する。さらに、隔離室内の圧力は差圧検
出部と隔離室間に形成されたもう一つの流体通路を介し
て、差圧検出部の電気／圧力変換素子（例えば半導体圧
力センサ）の表裏に伝達する。これによって、差圧に対
応したが電気信号が得られる。次に、この各圧力の差が
大きくなると（過大圧）、前記低剛性の受圧ダイアフラ
ムは前記受圧室内に設けられているストッパー部に着座
するので、封入液の移動がなくなる。また、一端ストッ
パー部に着座してしまうと、それ以後の過大圧に対して
も封入液の移動がない。このため、半導体圧力センサに
は所定の圧力しか発生せず、過大圧より保護されて破損
することはない。前述の如く、この機構は一般には過大
圧保護機構と呼ばれており、差圧伝送器の受圧部の設計
には必須の条件である。また、通常の差圧測定時または
過大圧印加時には、各受圧室と各隔離室間に形成された
２つの流体通路内を封入液が移動するので、流体抵抗に
よる差圧が発生し、ある応答特性（時定数）を呈する。

【０００５】ところで、前記従来例における差圧伝送器
の受圧部においては、過大圧保護機構を設けることによ
り、あるいは、２つの部屋（高圧側部屋と低圧側部屋）
の圧力差を計測するために、必然的に独立した２つの部
屋が必要となっている。したがって、前記高圧側部屋と
低圧側部屋は個々に動作し、また受圧部としては高圧側
部屋と低圧側部屋の総合動作として動作する。この高圧
側部屋と低圧側部屋の特性は、製作上の寸法誤差、ある
いは中心ダイアフラムの表裏特性の差があるので、特
に、その応答特性に関しては完全に合致させることはで
きない。また、高圧側部屋と低圧側部屋にそれぞれもう
けらている受圧室の出口あるいは入り口部形状は、過大
圧印加時にも受圧ダイアフラムが破損しない小さい径
で、かつ製作容易な形状する設定している。このため、
この部分が各部屋の応答特性を決定する主流体抵抗要素
となるが、この主流体抵抗要素の抵抗にも前述と同様に
製作上の寸法誤差があり、完全に合致させることがます
ます難しくなる。

【０００６】この高圧側部屋と低圧側部屋の応答特性が
相違すると、実際のプラントにおいては、例えば、高、
低圧側に等しい圧力（静圧）が印加されている場合で
も、高圧側、低圧側の応答の相違により、差圧が発生し
てしまう。また、オリフィスから導入された各圧力があ
る周期で変動（脈動）している場合は、差圧も脈動する
が、高圧側、低圧側の応答の相違により、その位相が相
違し、正確な平均差圧が得られない。すなわち、前記従
来例における差圧伝送器の受圧部においては、高圧側、
低圧側の応答特性を一致させることができず、出力誤
差、出力変動と称する誤差が発生し、或いは平均的出力
が相違する問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点を鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、プロセ
ス流体と接する低剛性のダイアフラムと受圧部部材とで
形成される受圧室と前記受圧部部材と前記低剛性のダイ
アフラムと過負荷保護機構を構成するもうひとつの中心
ダイアフラムとで形成される隔離室とを連通する流体通
路を有する高圧側の部屋の応答特性と、同様に形成され
るもう一方の低圧側の部屋の応答特性とを一致できる構
成法を提供することにある。

【０００８】更に他の目的は、製作容易でかつ経済性に
富む好適な構成法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、高圧側及び低圧側のプロセス流体の
圧力を受圧する受圧部と、当該受圧部で受圧した圧力の
差を電気信号として取り出すための差圧検出部を備え、
前記受圧部は、高圧側プロセス流体と接する第１のダイ
アフラムと受圧部部材とで形成される第１の受圧室と、
低圧側プロセス流体と接する第２のダイアフラムと受圧
部部材とで形成される第２の受圧室と、前記第１の受圧
室と前記差圧検出部のそれぞれと連通した第１の隔離室
と、前記第２の受圧室と前記差圧検出部のそれぞれと連
通した第２の隔離室と、前記第１の受圧部と第１の隔離
室間を連通する第１の連通路と、前記第２の受圧部と第
２の隔離室間を連通する第２の連通路と、前記第１の隔
離室と第２の隔離室の間に設置された第３のダイアフラ
ムと有し、前記第１及び第２の受圧室と前記第１及び第
２の隔離室を封入液で満たした差圧伝送器において、前
記第１及び第２の連通路のそれぞれは、前記封入液に対
する流体抵抗がそれぞれ異なる第１の抵抗要素、第２の
抵抗要素及び第３の抵抗要素から成り、当該第１の抵抗
要素は受圧部側に配置され、前記第３の抵抗要素は隔離
室側に配置され、前記第２の抵抗要素は前記第１の抵抗
要素と第３の抵抗要素間に配置され、前記三つの抵抗要
素中で最も抵抗が高い前記第３の抵抗要素のぞれぞれ
は、流体抵抗が略同一となるように形成されることであ
る。

【００１０】また或いは、上記三つの抵抗要素中で最も
抵抗が高い第２の抵抗要素同士は、流体抵抗が略同一と
なるように形成されることである。

【００１１】

【作用】前記手段により、高圧側受圧室と低圧側受圧室
から、印加差圧に応じて各受圧室の封入液が、隔離室へ
連通する流体通路内に排出される時、各受圧室側に設け
られた抵抗要素は、流体通路内の時定数を決定する主流
体抵抗要素に比してその抵抗を十分小さく設定している
ので、各流体通路の時定数を決定する抵抗とはならな
い。即ち、主流体抵抗要素によって容易に高圧側と低圧
側の時定数を一致させることが可能となる。

【００１２】前記各受圧室と各隔離室とを連通する各流
体通路内に設けられた各主流体抵抗要素は、各流体通路
内の他の流体抵抗要素に比してその抵抗を少なくとも１
００倍以上に設定している。したがって、この抵抗要素
により各部屋の応答特性を、少なくとも９９％以上の寄
与率で、設定でき、またこの主流体抵抗要素の抵抗はそ
の長さと絞り径により容易に設定できるので、形状も簡
単な単一形状で良い。この主流体抵抗要素の抵抗を高圧
側の流体通路内と低圧側の流体通路内に個々に具備させ
た時、高圧側部屋と低圧側部屋の応答の差は主に主流体
抵抗要素の形状の工作寸法の誤差（長さと絞り径）とそ
の仕上げ面精度に依存するが、簡単な単一形状で形成し
ているので工作寸法の誤差を非常に小さくでき、また仕
上げ面の精度を高く維持できる。このため、高圧側部屋
と低圧側部屋の主流体抵抗要素の抵抗の差を最大でも２
〜３％以内で押さえ込むことができる。つまり、かかる
主流体抵抗要素により、高圧側部屋と低圧側部屋の応答
の差を最大でも２〜３％以内ですることができる。

【００１３】前記各受圧室と各隔離室とを連通する各流
体通路内に設けられたもう一つの他の流体抵抗要素は、
前述の各受圧室の出口、または入り口に設けられた流体
抵抗要素と同様に、流体通路内の時定数を決定する主流
体抵抗要素に比してその抵抗を十分小さく設定している
ので、各部屋の時定数を決定する抵抗とはならない。さ
らに、前記各受圧室の出口、または入り口に設けられた
流体抵抗要素に比してもその抵抗を小さく設定している
ので、流体通路内の時定数を決定する抵抗要素としての
寄与率はほとんどない。

【００１４】以上により、高圧側部屋と低圧側部屋の応
答は各部屋の流体通路内の設けられている主流体抵抗要
素の抵抗のみによって決定でき、さらにその主流体抵抗
要素の形状は同じ寸法でできているので応答の差をなく
すことができる。また、主流体抵抗要素の形状は簡単な
単一形状であるので、その工作精度を高く維持でき、各
流体通路内に容易に具備させることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図により説明す
る。

【００１６】図１において、１は両側面部を波形形状に
形成してある受圧部の本体部材であって、この本体部材
１の両側部には非常に柔らかい高圧側受圧ダイアフラム
１２と低圧側受圧ダイアフラム１３が密着固定されてい
る。前記本体部材１と各受圧ダイアフラム１２，１３間
に２つの受圧室、すなわち、高圧側受圧室１２１と低圧
側受圧室１３１が形成される。前記本体部材１の内部に
は、高圧側流体通路１６１−１６−１６２と低圧側流体
通路１７１−１７−１７２が形成されている。これらの
高圧側流体通路と低圧側流体通路はその延長上で、中心
ダイアフラム４と前記本体部材１とで形成される高圧側
隔離室４１と低側圧側隔離室４２と連通する。さらに、
前記高圧側隔離室４１と低側圧側隔離室４２は、前記本
体部材１内に形成されている高圧側導圧路５１と低圧側
導圧路５２を介して、感圧素子６によって形成される高
圧側測定室７１と低圧側測定室７２とにそれぞれ連通す
る。この感圧素子６は例えば、圧力を電気信号に変換す
る半導体圧力センサであり、この出力はハーメチックシ
ールオピン８より外部に取り出される。

【００１７】かかる構成において形成される各受圧室，
各流体通路，各隔離室，各導圧路および各測定室のすべ
てが内封液流体２２、例えばシリコンオイルで、前記本
体部材１内に形成された封入口１８，１９より注入さ
れ、シールピン２０，２１により、外気と密封される。

【００１８】前記高圧側受圧室１２１と高圧側隔離室４
１とを連通する高圧側流体通路161−１６−１６２と、
前記低圧側受圧室１３１と低圧側隔離室４２とを連通す
る低圧側流体通路１７１−１７−１７２には本発明を特
徴ずける流体通路の抵抗要素の設定がなされている。こ
のため、高、低圧側に等しい圧力が同時に印加された場
合にも、あるいは前記各圧力が脈動し、その差圧が脈動
している場合でも、高圧側流体通路１６１−１６−１６
２と低圧側流体通路１７１−１７−１７２の時定数が一
致しているので、出力誤差、出力変動と称する指示誤差
および差圧の平均出力が相違しない。以下、この原理と
実施例について説明する。

【００１９】図２は図１に示した差圧伝送器の受圧部を
流体−バネ−マス系の連成系としてモデル化した図であ
る。ここで、中心ダイアフラム４と感圧素子６は等価な
質量とバネ系でモデル化するが、前記感圧素子６のバネ
定数は中心ダイアフラム４のバネ定数に比して非常に大
きく、かつその質量も小さい。また、通常の差圧測定時
の応答においては、前記感圧素子６に連通している高圧
側導圧路５１、低圧側導圧路５２、高圧側測定室７１及
び低圧側測定室７２内に封入されているオイルの慣性項
を無視できる。したがって、差圧は中心ダイアフラム４
により分離される高圧側隔離室４１と低圧側隔離室４２
とに発生する圧力差となる。また、高圧側流体通路１６
１−１６−１６２と低圧側流体通路１７１−１７−１７
２内の抵抗は、それぞれの部分で長さｌと絞り径Фｄを
有する抵抗要素とし、図１に設定される実寸法より求め
る。尚、封入液の粘度は封入されるオイルの粘度とし
た。かかる物理定数を有する流体−バネ−マス系の連成
系において、高圧側受圧ダイアフラム１２、または低圧
側受圧ダイアフラム１３の一方に差圧が印加された時の
高圧側隔離室４１と低圧側隔離室４２とに発生する圧力
差、或いは高圧側受圧ダイアフラム１２と低圧側受圧ダ
イアフラム１３の両側に同時に差圧が印加された時また
は位相と振幅が相違する各圧力が印加された時の高圧側
隔離室４１と低圧側隔離室４２とに発生する圧力差を検
討する。前述のいずれの場合にも、高圧側受圧ダイアフ
ラム１２、または低圧側受圧ダイアフラム１３に圧力Ｐ
ｈまたはＰｌが印加されると、前記高圧側受圧室１２１
と低圧側受圧室１３１からはある量の封入液（流速ｑ）
が高圧側流体通路１６１−１６−１６２内と低圧側流体
通路１７１−１７−１７２内に排出され、高圧側隔離室
４１と低圧側隔離室４２に至る。この時、高圧側流体通
路１６１−１６−１６２内と低圧側流体通路171−１７
−１７２内の各抵抗要素の抵抗に差があると、または形
状に差があると、高圧側隔離室４１と低圧側隔離室４２
には圧力差が発生してしまい、応答性は不可逆特性を示
す。また、これらの各抵抗要素には製作上の寸法誤差が
あるので、必然的に圧力差が発生してしまう。

【００２０】図３は、高圧側隔離室４１と低圧側隔離室
４２に発生する圧力を検討するために、前記図２のモデ
ルを基にして作成したブロック線図である。このブロッ
ク線図は、図に示すように２つの一次遅れ要素と２つの
不完全微分要素から構成されている。しかし、その応答
特性は高圧側と低圧側の特性が相互に影響しあっている
ことがわかる。さらに、このブロック線図を入力圧力差
（Ｐｈ−Ｐｌ）と高圧側隔離室４１と低圧側隔離室４２
に発生する圧力差（ΔＰ）との関係で整理すると、下記
に示すような式で現わされる。

【００２１】

【数１】

【００２２】ここでｓ＝ｊω Ｔｈ＝ΣＲｈｉ＊α ：高圧側の時定数でｉは各抵抗要
素Ｔｌ＝ΣＲｌｉ＊α ：低圧側の時定数でｉは各抵抗要
素また αは中心ダイアフラム４の断面積とバネ定
数により決定される定数すなわち、受圧部の出力(ΔＰ)
は、プロセスからの入力圧力差（Ｐｈ−Ｐｌ）に対し
て、一次遅れ系の応答をする。

【００２３】図４は高圧側受圧ダイアフラム１２に入力
圧力差（Ｐｈ−Ｐｌ＝ΔＰ）をステップ状に印加した時
の差圧出力の時間応答波形の計算結果を示したもであ
る。図から明らかのように、その応答波形は一次遅れ系
の応答を呈している。またこの応答波形は実験結果と一
致した。したがって、前記図２に示したブロック線図に
おいて、種々のプロセス条件下における応答特性を検討
し、出力誤差、出力変動と称する指示誤差および差圧の
平均出力が相違しない条件を見出せるので以下説明す
る。

【００２４】図２に示したブロック線図において、高圧
側受圧ダイアフラム１２と低圧側受圧ダイアフラム１３
に同時に圧力（Ｐｈ＝Ｐｌ：静圧）が印加された時の出
力ΔＰを計算する。図５はその出力ΔＰと入力圧Ｐｈを
観測した結果であり、入力差圧がゼロ（Ｐｈ−Ｐｌ＝
０）であるにもかかわらず、その出力は一端、一方向に
指示値が変動し、ある時間後に、その出力がゼロにな
る。実際の制御プラントにおいては、このような入力差
圧がゼロであるにもかかわらず指示値がでている場合、
プラントに異常が発生した信号であると解釈して、プラ
ントを停止してしまうかもしれない。この原因は、上式
において、高圧側の時定数Ｔｈと低圧側の時定数Ｔｌが
相違するためであり、本例では高圧側の時定数Ｔｈの方
が低圧側の時定数Ｔｌに比して大きい。また、この応答
は上式に示すように、かつ一般的には、高圧側の時定数
Ｔｈと低圧側の時定数Ｔｌとの和で評価すれば十分であ
るので、見落してしまう。

【００２５】また、高圧側受圧ダイアフラム１２と低圧
側受圧ダイアフラム１３に脈動している圧力が印加され
る場合にも、前述と同様に高圧側の時定数Ｔｈと低圧側
の時定数Ｔｌが相違していると、その差圧の平均出力が
プラス方向あるいはマイナス方向に変化してしまい、正
確な流量を指示しない。

【００２６】前述の問題を解決するには、上述の応答式
において、高圧側の時定数Ｔｈと低圧側の時定数Ｔｌと
を限りなく等しくすれば良い。また、脈動している圧力
の影響を低減するには、高圧側の時定数Ｔｈと低圧側の
時定数Ｔｌとを限りなく等しくしてその絶対値を大きく
すれば良い。すなわち、さらに具体的には、前記高圧側
受圧室１２１と高圧側隔離室４１とを連通する高圧側流
体通路１６１−１６−１６２内と、前記低圧側受圧室１
３１と低圧側隔離室４２とを連通する低圧側流体通路１
７１−１７−１７２内の各部の形状によって決定される
各流体抵抗の値を等しくし、かつその総和を等しくしす
るような構成法を採用すれば良い。

【００２７】以上の基本的な考えを基に、本実施例につ
いて、その構成法を具体的に説明する。図１において、
高圧側流体通路においては、まず、高圧側受圧室１２か
らの封入液を連通する部分に第一の流体抵抗要素１６１
（Ｒｈ１）を形成する。次に、前記第一の流体抵抗要素
１６１（Ｒｈ１）の延長上に第二の流体抵抗要素１６
（Ｒｈ２）を形成し、さらに、その延長上であり、かつ
高圧側隔離室４１接して第三の流体抵抗要素１６２（Ｒ
ｈ３）を形成する。一方低圧側流体通路に関しても、高
圧側流体通路に形成した第一，第二，第三の流体抵抗要
素と同様に、かつその寸法ならびにその形状が等しい、
第一，第二，第三の流体抵抗要素１７１，１７，１７２
(Ｒｌ１，Ｒｌ２，Ｒｌ３)を形成する。これらの各抵抗
要素において、その流体抵抗は、その長さと絞り径によ
って設定でき、所定の値とすることができる。前述の原
理にしたがえば、これらの各抵抗の関係は下記のように
なる。すなわち、高圧側の時定数Ｔｈと低圧側の時定数
Ｔｌの差をゼロにする（Ｔｈ−Ｔｌ＝０）条件は、

【００２８】

【数２】

【００２９】となる。したがって、上式の如く、高圧側
の流体通路内の各抵抗要素と低圧側の流体通路内の各抵
抗要素とを個々に一致させるか、または、高圧側の流体
通路内の各抵抗要素の和と低圧側の流体通路内の各抵抗
要素との和を一致させれば良い。しかし、流体通路内の
液の移動においては、抵抗はその長さと絞り径により規
定できるが、これら以外にも管壁の表面状態、及び液の
移動が変化する（縮流、拡大流）にも抵抗が発生する。
さらに、前述の各抵抗は製作上、必ず寸法誤差がある。

【００３０】また、前記第一の高圧側と低圧側の流体抵
抗要素（Ｒｈ１，Ｒｌ１）部は、前述の寸法誤差および
表面状態、及び液の移動が変化する縮流、拡大流による
抵抗変化を受け易い。さらに、過大圧印加時に高、低圧
側受圧ダイアフラム１２，１３に対してストッパー部を
具備させることができないので、前記受圧ダイアフラム
１２，１３が過大圧に対して十分耐力ある（破壊しな
い）絞り径にする必要がある。一般に、その絞り径は非
常に小さい。このため、この第一の高圧側と低圧側の流
体抵抗要素（Ｒｈ１，Ｒｌ１）部は高圧側の時定数Ｔｈ
と低圧側の時定数Ｔｌを決定づける主流体抵抗要素とな
っている。すなわち、従来例における抵抗要素の設定方
法は、高圧側と低圧側の時定数を合わせるべき主抵抗要
素を、寸法誤差および表面状態、及び液の移動が急変す
る縮流、拡大流による抵抗変化を受け易い場所に設定し
ているため、高圧側の時定数Ｔｈと低圧側の時定数Ｔｌ
とを一致させることが不可能であった。そこで、本発明
では、まず、高圧側と低圧側の時定数を決定づける主抵
抗要素を前記２つの受圧室１２，１３の入り口、または
出口から離れた場所に位置させた。次に、高圧側と低圧
側の流体通路内の主抵抗要素以外の他の抵抗要素に対し
ては、それらの抵抗をできる限り小さく設定した。図１
の実施例においては、主抵抗要素は１６２と１７２であ
り、他の抵抗要素は１６１，１６と１７１，１７であ
る。

【００３１】前記主抵抗要素１６２と１７２はその長さ
がｌで絞り径がΦｄの孔を有する単一の円筒形状で作成
してある。この円筒形状の長さ方向の寸法は、その両端
面部を切断加工のみで済むので、寸法誤差を非常に小さ
くできる。一方絞り径部は、長さｌの単一孔であるの
で、まず第一にドリル、あるいは放電加工によりガイド
孔をあけ、次に寸法誤差の非常に小さい仕上げ加工、例
えば、リーマ加工を行える。このため、絞り径部に関し
てもその寸法誤差を非常に小さくできる。かかる手法に
より、高圧側と低圧側の主抵抗要素の抵抗を一致させる
ことができる。またこの各主抵抗は単一形状の単体部品
であるので、寸法管理も容易であり、信頼性を十分維持
できる。また、各流体通路内に容易に組み込むことがで
き、作業性にも富む。

【００３２】一方、主抵抗要素以外の他の抵抗要素１６
１，１６と１７１，１７は、前記主抵抗要素１６２と１
７２に比して、その抵抗を非常に小さく設定してある。
これは、高圧側と低圧側の時定数に寄与する主抵抗要素
の重み付けを限りなく１に近づけるためである。この重
みは、主抵抗要素１６２と１７２とそれ以外の他の抵抗
要素１６１，１６と１７１，１７の抵抗比率であり、そ
の極限は１である。しかし、主抵抗要素以外の他の抵抗
要素１６１，１６と１７１，１７の抵抗はゼロではなく
有限の値がある。例えば、主抵抗要素と他の抵抗要素と
の比を１００に設定すれば、時定数に寄与する主抵抗要
素の割合を９９％とすることができる。この時の、高圧
側と低圧側の時定数の差は最大でも１％以下であり、こ
の範囲ならば、実用上問題ない誤差の範囲である。図１
の実施例においては、主抵抗要素１６２または１７２
と、他の抵抗要素１６１または１７１との抵抗比は、受
圧ダイアフラム１２，１３の過大圧に対して十分破壊し
ない絞り径を考慮しても、２００倍以上あり、またその
他の抵抗要素１６または１７との抵抗比は数千倍ある。
このため、主抵抗要素の重みは０.９９５となってお
り、時定数の差は最大でも０.５％以下であり非常に小
さい。また、他の抵抗要素１６１,１６と１７１，１７
の抵抗部の工作時の寸法誤差は、前述の理由により、前
記主抵抗要素162と１７２の工作時の寸法誤差よりも大
きくとれるので、ドリル、あるいは放電加工で十分であ
る。このため、他の抵抗要素の形成も容易で、かつ安価
である。

【００３３】以上により、高圧側と低圧側の時定数は主
抵抗要素のみにより決定づけることができるとともに、
高圧側と低圧側の時定数を一致させることができる。

【００３４】図６，図７は前記主抵抗要素１６２と１７
２の他の実施例を示した図である。本実施例において
は、その全体長さがＬで、絞り部の径がΦｄで、その長
さがｌの孔を有し、その両端面に対称な長さｌ１のテー
パ形状あるいはラッパ形状を有した円筒形状の流体抵抗
要素である。この流体抵抗要素を各流体通路内に組み込
んだ場合にも、本発明の効果を損なうことは勿論ないが
さらに、管壁の表面状態、及び液の移動が変化する（縮
流，拡大流）場合に発生する抵抗をさらに低減できる。
これにより、ますます主抵抗要素の重みを増加させるこ
とができるので、高圧側と低圧側の時定数の差をより一
層低減できる。

【００３５】図８は他の各流体通路の実施例を示した図
である。本実施例においては、前記高圧側受圧室１２１
と高圧側隔離室４１とを連通する高圧側流体通路と、前
記低圧側受圧室１３１と低圧側隔離室４２とを連通する
低圧側流体通路において、前記各受圧室１２１，１３１
の出口あるいは入り口に接して組込可能な流体抵抗要素
１６３，１７３を対称に具備させた構成としたものであ
る。この流体抵抗要素１６３，１７３には、２つの流体
抵抗要素を具備させており、その主抵抗要素は１６２と
１７２であり、他の抵抗要素は１６１と１７１である。
前記他の抵抗要素１６１と１７１のその径は、前記受圧
ダイアフラム１２，１３に過大圧が印加された場合にも
破壊しない絞り径に設定している。さらに、前述の原理
にしたがって、その主抵抗要素１６２，１７２と他の抵
抗要素１６１，１７１との比を少なくとも１００以上に
設定し、またその他の抵抗要素１６，１７の比をも数千
倍程度に設定している。かかる構成においても本発明の
効果を損なうことは勿論ないが、さらに、受圧部の本体
部材には、その他の抵抗要素１６，１７の比較的大き
な、ラフな径の孔加工のみ済む。また、他の抵抗要素１
６１,１７１を含む抵抗要素１６３,１７３は円筒形状の
単体部品であるので、その寸法管理も容易であり、その
寸法精度は高く維持される。したがって、ますます作業
性にも富み、経済性にも富む。なお本実施例では図示し
ていないが、前記抵抗要素１６３，１７３の主抵抗要素
162と１７２の両端面に図６，図７で示したテーパ形状
あるいはラッパ形状を具備させても良いことは言うまで
もない。

【００３６】図９は他の実施例を示した図である。本実
施例においては、前記受圧部部材１の部材内に主抵抗要
素１６４と１７４と他の抵抗要素１６，１６１,１７,１
７１とを一括形成したものである。受圧部部材１内の各
抵抗要素は、前述の基本原理にしたがって、また前実施
例と同様に、所定の関係が関係付けられている。また、
本実施例では図示していないが、抵抗要素１６１，１７
１の受圧室１２１，１３１と接する側に、あるいは主抵
抗要素１６４と１７４の両側とに図６，７で示したテー
パ形状あるいはラッパ形状を具備させても良いことは言
うまでもない。かかる構成においても本発明の効果を損
なうことは勿論ないがさらに、部品数が低減できるとと
もに組込作業を削除できるので、経済性に富む。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、高圧側、低圧側のプロセス流体と接する低剛性の
ダイアフラムと受圧部部材とで形成される各受圧室と前
記受圧室と前記受圧部部材と前記低剛性のダイアフラム
と過負荷保護機構を構成する中心ダイアフラムとで形成
される各隔離室とを連通する高圧側、低圧側の流体通路
の応答特性をハード的に一致させることができるので、
プロセス流体の圧力変動による出力誤差を生じない。こ
のためかかる差圧受圧部を適用することでプラントの制
御精度が向上する。また、その構成方法およびその構成
部品は簡単で、かつ製作性に富むので、信頼性，および
経済性に富むという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る差圧伝送器の断面図で
ある。

【図２】本発明の原理を説明するための図（差圧伝送器
のモデル図）である。

【図３】本発明の原理を説明するための図（図２のブロ
ック線図）である。

【図４】差圧伝送器の差圧印加時の応答を示す特性図で
ある。

【図５】差圧伝送器の静圧印加時の応答を示す特性図で
ある。

【図６】主流体抵抗要素の他の実施例に係る断面図であ
る。

【図７】主流体抵抗要素の他の実施例に係る断面図であ
る。

【図８】本発明の他の実施例に係る差圧伝送器の主要部
分の断面図である。

【図９】本発明の他の実施例に係る差圧伝送器の主要部
分の断面図である。

【符号の説明】

１…差圧伝送器受圧部の本体部材、４…中心ダイアフラ
ム、６…感圧素子、８…ハーメチックシールピン、１２
…高圧側受圧ダイアフラム、１３…低圧側受圧ダイアフ
ラム、１６…高圧側の流体通路内の第２の抵抗要素、１
７…低圧側の流体通路内の第２の抵抗要素、１８，１９
…液封口、２０，２１…シールピン、２２…封入液、３
１，３２…フランジ、３１ａ，３２ｂ…フランジの圧力
導入口、３３，３４…ガスケット、４１…高圧側隔離
室、４２…低圧側隔離室、５１…高圧側導圧路、５２…
低圧側導圧路、７１…高圧側測定室、７２…低圧側測定
室、１２１…高圧側受圧室、１３１…低圧側受圧室、１
２２…受圧部の本体部材に設けられた高圧側ストッパ、
１３２…受圧部の本体部材に設けられた低圧側ストッ
パ、１６１…高圧側の流体通路内の第１の抵抗要素、１
７１…低圧側の流体通路内の第１の抵抗要素、１６２，
１６４…高圧側の流体通路内の第３の抵抗要素（主流体
抵抗要素）、１７２，１７４…低圧側の流体通路内の第
３の抵抗要素（主流体抵抗要素）、１６３…高圧側の第
１または第２の抵抗要素と主流体抵抗要素とを含んだ抵
抗要素、１７３…低圧側の第１または第２の抵抗要素と
主流体抵抗要素とを含んだ抵抗要素。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−237337（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−97544（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−238732（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 13/00 - 13/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧側及び低圧側のプロセス流体の圧力を
受圧する受圧部と、当該受圧部で受圧した圧力の差を電
気信号として取り出すための差圧検出部を備え、前記受
圧部は、高圧側プロセス流体と接する第１のダイアフラ
ムと受圧部部材とで形成される第１の受圧室と、低圧側
プロセス流体と接する第２のダイアフラムと受圧部部材
とで形成される第２の受圧室と、前記第１の受圧室と前
記差圧検出部のそれぞれと連通した第１の隔離室と、前
記第２の受圧室と前記差圧検出部のそれぞれと連通した
第２の隔離室と、前記第１の受圧部と第１の隔離室間を
連通する第１の連通路と、前記第２の受圧部と第２の隔
離室間を連通する第２の連通路と、前記第１の隔離室と
第２の隔離室の間に設置された第３のダイアフラムと有
し、前記第１及び第２の受圧室と前記第１及び第２の隔
離室を封入液で満たした差圧伝送器において、前記第１及び第２の連通路のそれぞれは、前記封入液に
対する流体抵抗がそれぞれ異なる第１の抵抗要素、第２
の抵抗要素及び第３の抵抗要素から成り、当該第１の抵
抗要素は受圧部側に配置され、前記第３の抵抗要素は隔
離室側に配置され、前記第２の抵抗要素は前記第１の抵
抗要素と第３の抵抗要素間に配置され、前記三つの抵抗要素中で最も抵抗が高い前記第３の抵抗
要素のぞれぞれは、流体抵抗が略同一となるように形成
されることを特徴とする差圧伝送器。
【請求項２】請求項１において、前記第１の連通路に配置される前記第３の抵抗要素と、
前記第２の連通路に配置される前記第３の抵抗要素のそ
れぞれは、単一の円筒形状部材から作成されることを特
徴とする差圧伝送器。
【請求項３】請求項１において、前記第１及び第２の連通路に配置されるそれぞれの第３
の抵抗要素は、前記第１及び第２の抵抗要素に対して抵
抗比で１００以上の抵抗を有することを特徴とする差圧
伝送器。
【請求項４】請求項１において、前記第３の抵抗要素は、両端面部に対称なテーパ状また
はラッパ状の形状を具備したことを特徴とする差圧伝送
器。
【請求項５】高圧側及び低圧側のプロセス流体の圧力を
受圧する受圧部と、当該受圧部で受圧した圧力の差を電
気信号として取り出すための差圧検出部を備え、前記受
圧部は、高圧側プロセス流体と接する第１のダイアフラ
ムと受圧部部材とで形成される第１の受圧室と、低圧側
プロセス流体と接する第２のダイアフラムと受圧部部材
とで形成される第２の受圧室と、前記第１の受圧室と前
記差圧検出部のそれぞれと連通した第１の隔離室と、前
記第２の受圧室と前記差圧検出部のそれぞれと連通した
第２の隔離室と、前記第１の受圧部と第１の隔離室間を
連通する第１の連通路と、前記第２の受圧部と第２の隔
離室間を連通する第２の連通路と、前記第１の隔離室と
第２の隔離室の間に設置された第３のダイアフラムと有
し、前記第１及び第２の受圧室と前記第１及び第２の隔
離室を封入液で満たした差圧伝送器において、前記第１及び第２の連通路のそれぞれは、前記封入液に
対する流体抵抗がそれぞれ異なる第１の抵抗要素、第２
の抵抗要素及び第３の抵抗要素から成り、当該第１の抵
抗要素は受圧部側に配置され、前記第３の抵抗要素は隔
離室側に配置され、前記第２の抵抗要素は前記第１の抵
抗要素と第３の抵抗要素間に配置され、前記三つの抵抗要素中で最も抵抗が高い前記第２の抵抗
要素のぞれぞれは、流体抵抗が略同一となるように形成
されることを特徴とする差圧伝送器。
【請求項６】請求項５において、前記第１及び第２の連通路に配置されるそれぞれの第２
の抵抗要素は、前記第１及び第２の抵抗要素に対して抵
抗比で１００以上の抵抗を有することを特徴とする差圧
伝送器。