JP3128087B2 - 圧力変換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧力変換器に関し、超高
圧に加圧された腐食性液体の圧力を検出する圧力発信器
等に利用できる。

【０００２】

【背景技術】従来より、管路や容器内の流体圧力等を測
定する際には、様々な形式の圧力変換器が利用されてい
る。このような圧力変換器として、密封容器である本体
に流体導入口を設けて内部に流体の圧力を導入し、当該
流体の圧力で変換器の本体に歪みを生じさせ、その歪量
に基づいて圧力を検出するものがある。

【０００３】このような歪検出式の圧力変換器では、流
体の導入される本体を超高圧力に充分耐えうる構造・材
質のものとすることにより、超高圧（10,000kgf/cm² 程
度）流体の圧力が検出可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧力変
換器の本体を構成する素材には、超高圧に耐え、かつ、
耐蝕性に優れたものがなく、腐食性を有する超高圧流体
を本体内部に導入することができない。このため、従来
の圧力変換器では、超高圧力における腐食性流体の圧力
検出ができないという問題がある。

【０００５】また、腐食性流体の圧力検出のために、内
部にダイヤフラム等のシール部材を有する隔膜式の圧力
変換器を採用することが考えられる。しかしながら、従
来の隔膜式圧力変換器では、本体およびシール部材の間
に圧力を伝達するための封入剤が充填されており、超高
圧下においてはこの封入剤が流体の圧力により体積収縮
する。この体積収縮によりシール部材には必要以上に大
きな変位が生じ、シール部材が大きく変形して破損して
しまうので、隔膜式でも前述の問題を解決することがで
きない。

【０００６】本発明の目的は、超高圧力における腐食性
流体の圧力検出が可能な圧力変換器を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、袋状の本体の
内部に流体を導入し、この流体の圧力で前記本体に歪み
を生じさせ、その歪量に基づいて前記圧力を適宜な信号
に変換する圧力変換器であって、前記本体の内部形状に
応じた形状を有するとともに前記液体の圧力で変位可能
な袋状のシール部材が内蔵され、このシール部材の内部
に前記流体が導入され、かつこのシール部材の外側に封
入剤が充填されていることを特徴とする。

【０００８】ここで、シール部材としては、圧力変換器
の筒状本体の軸方向に沿って変位可能なベローズを採用
することが望ましい。

【０００９】

【作用】このような本発明では、圧力を検出すべき流体
の一部がシール部材の内部に導入され、当該流体の圧力
はシール部材を介して封入剤に伝達され、この封入剤で
本体に歪みを生じさせ、その歪量に基づき当該流体の圧
力検出を行う。

【００１０】そして、シール部材で検出対象の流体から
圧力変換器の本体を隔離させ、耐蝕性に優れたシール部
材を使用すれば、腐食性流体の圧力が検出可能となる。

【００１１】ここで、本体のキャビティには、その内部
形状に対応した形状のシール部材を内蔵したので、本体
との間の空間に充填される封入剤の容量を極めて小さく
できる。このため、封入剤の体積圧縮による影響を僅か
なものにでき、超高圧力を受けた際でも封入剤の収縮が
極めて僅かなものになり、超高圧でもシール部材が大き
く変形せず、シール部材の破損等の不都合が回避できる
ようになり、これらにより前記目的が達成される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１には、本実施例の圧力発信器１が示されて
おり、この発信器１は円筒状ケース10の内部に計測回路
部20および圧力変換器30等を収納したものである。

【００１３】ケース10は、一端側が開口され、かつ、他
端側が閉鎖された円筒状のものである。ケース10の上面
部分には貫通孔11が設けられ、貫通孔11には外部配線用
端子を収納した円筒状の端子部12が嵌め込まれて固定さ
れている。この端子部12により外部の計測装置等に内部
の計測回路部20が電気的に接続可能となっている。

【００１４】計測回路部20は、基板21に各種の電気素子
を配置したもので、圧力変換器30によって得られる電気
信号を所定の規格の電気信号に整えるものである。

【００１５】圧力変換器30は、内部に導入した圧力で歪
みが生じる円筒状の本体31と、本体31の歪量を検出する
ための歪みゲージ32とを備えたものである。

【００１６】本体31は、直径の異なる細い首部33および
太い胴部34からなる二つの円筒を二段に重ねた形状のも
のであり、その中心部には、図中上下方向に断面円形の
細長い挿通路35が形成されている。ここで、挿通路35の
首部33側の一端は封鎖され、胴部34側の他端は開口され
ている。

【００１７】首部33は、内部に導入される超高圧力によ
って歪みを生じさせるための側壁36を有するものであ
る。この側壁36の表面に前述の歪みゲージ32が取付けら
れている。この歪みゲージ32を保護するために、首部33
には、カバー40が被せられている。このカバー40は本体
31に溶接され、その内部には窒素ガス等の不活性ガスが
封入されている。

【００１８】カバー40の上面には、前述の計測回路部20
が固定されるとともに、挿通孔41が設けられている。こ
の挿通孔41はハーメチックシール42で塞がれ、内部に封
入した不活性ガスが外部に漏れないようになっている。
ハーメチックシール42には、自身を貫通する電極43が設
けられている。この電極43によりカバー40の内外の歪み
ゲージ32および計測回路部20が電気的に接続されるよう
になっている。

【００１９】胴部34は、図中下向きとなった面に挿通路
35の直径を拡大した接続口37が設けられたものである。

【００２０】接続口37のの内側面にはねじ溝が設けられ
ている。接続口37の内部上面には、挿通路35への入口の
周縁を切り欠いて面どりすることにより形成されたすり
鉢状の傾斜部38が設けられている。この接続口37には、
圧力容器、圧力配管、導圧配管等と接続するための継手
50が螺合可能となっている。

【００２１】継手50は、中心部分に流体導入路51が長手
方向の全長を貫通するように設けらたものである。継手
50の材質としては、耐蝕性の良好なもの、例えば、ステ
ンレスなどが採用できる。

【００２２】継手50の中央部分には、断面六角形状の係
合部52が設けられている。係合部52の両側には、ねじ軸
部53, 54がそれぞれ設けられている。継手50の図中上面
には、中央部分にすり鉢状の傾斜部55が形成されてい
る。この傾斜部55の頂上には上方へ延びる細長い円筒状
の管部56が設けられている。

【００２３】継手50は、管部56が本体31の挿通路35に挿
通された状態で、本体31との螺合により本体31に固定さ
れる。これにより、継手50の傾斜部55と本体31の傾斜部
38とが互いに密着し、挿通路35の入口部分が継手50で密
封可能となっている。

【００２４】管部56は、挿通路35内の所定の中間位置に
達する長さを有している。管部56の先端には、図２にも
示されるように、リング状のカラー部材57がヘアリーク
溶接により取付けられている。ここで、挿通路35内のカ
ラー部材57より図中上方の部分は、首部33の側壁36の内
側に位置し、圧力検出を行うためのキャビティである圧
力検出室39となっている。この圧力検出室39の内部に
は、袋状のシール部材としてのベローズ60が内蔵されて
いる。

【００２５】ベローズ60は、圧力検出室39の内部形状に
応じて略円筒状に形成されたものである。ベローズ60の
材質としては、耐蝕性に優れたもの、例えば、ステンレ
スなどが採用できる。ベローズ60の開放されている基端
は、電子ビーム溶接によりカラー部材57の先端に固着さ
れており、流体導入路51を通ってきた流体がベローズ60
の内部に導入されるようになっている。このベローズ60
により圧力検出される流体から圧力検出室39が隔離され
ているようになっている。ベローズ60の中間部分には、
蛇腹部61が設けられている。これにより、封鎖されてい
るベローズ60の先端部分は、流体圧力の増大に伴って圧
力検出室39の端部に向かって膨張（伸長）するようにな
っている。

【００２６】圧力検出室39内のベローズ60の外側には、
封入剤が充填されている。封入剤としては、超高圧下で
も非圧縮性の良好な液体、例えば、グリセリンや水銀等
が採用できる。

【００２７】このような本実施例では、圧力を検出すべ
き超高圧流体が入った圧力容器等に継手50を接続するこ
とにより、圧力発信器１の取付を行い、ベローズ60の内
部に前述の流体を導入する。そして、流体の圧力に応じ
てベローズ60を膨張させ、膨張したベローズ60で圧力検
出室39の内の封入剤を圧縮し、この封入剤の圧縮力によ
って圧力検出室39の側壁36に歪みを生じさせる。流体の
圧力は、側壁36に発生した歪量として検出され、歪みゲ
ージ32で電気信号に変換される。この電気信号は計測回
路部20で圧力に比例した電気信号にされるとともに、端
子部12を介して外部の測定装置等に出力される。

【００２８】前述のような本実施例によれば、次のよう
な効果がある。すなわち、耐蝕性に優れたベローズ60に
より、圧力検出すべき流体から変換器30の本体31を隔離
したので、流体が腐食性を有していても本体31の腐食を
未然に防止できる。

【００２９】また、変換器30の本体31の内部形状に応じ
た形状のベローズ60を内蔵したので、ベローズ60の容積
を大きくすることで、本体31の容量を小さくすることな
く、封入剤の充填量を僅かな量にでき、これに伴い、超
高圧力による封入剤の収縮を極めて僅かにできる。従っ
て、定常的な圧力変動によるベローズ60の大きな変位や
振動を抑止でき、超高圧下でもベローズ60の破損を未然
に防止できる。

【００３０】従って、本体31の腐食および超高圧力での
ベローズ60の破損を防止できるため、超高圧腐食性流体
の圧力を検出できる。

【００３１】さらに、本体31を直径の異なる細い首部33
および太い胴部34からなる二つの円筒を二段に重ねた形
状の円筒状にしたので、首部33の比較的薄い側壁36で圧
力検出を行うことができるため、圧力変換器30の検出感
度を向上できるうえ、超高圧に対する強度の確保を厚肉
の胴部34で行うことできるため、圧力変換器30の耐久性
を向上できる。

【００３２】また、袋状の挿通路35の中に継手50の細長
い管部56を挿通する構造にしたので、ベローズ60等を予
め管部56に取付けておくことが可能となるうえ、逆さに
した本体31の挿通路35には封入剤が注入可能となる。従
って、封入剤を挿通路35に注入した後、ベローズ60等の
取付けを済ませた継手50を本体31に螺合するだけで、圧
力変換器30の組立が行えるようになり、圧力変換器30の
組立を非常に容易にできる。

【００３３】なお、本発明は前述の一実施例に限定され
るものではなく、次に示すような変形をも含むものであ
る。すなわち、圧力変換器の本体に形成されるキャビテ
ィの形状は、断面円形もののに限らず、偏平円筒状、六
面体状、角筒状あるいは球状のものでもよい。

【００３４】また、シール部材の形状は、ベローズ60の
ように細長い円筒状のものに限らず、例えば、偏平円筒
状、六面体状、角筒状あるいは、球状のものなどでもよ
く、要するに、キャビティの内部形状に応じていればよ
い。

【００３５】さらに、シール部材の変形構造は、ベロー
ズ60のように蛇腹式のものに限らず、材料そのものの弾
性変形を利用したもの、例えば、単なる円筒状のものも
採用できる。そして、シール部材の材質は、ステンレス
に限らず、例えば、耐蝕性を有する他の金属製のものや
合成樹脂系のものなどでもよく、要するに、超高圧およ
び腐食性の流体に充分耐えうるものであればよい。

【００３６】さらに、圧力変換器の本体としては、細い
首部33および太い胴部34を有する複雑な形状の本体31に
限らず、例えば、単なる円筒状、偏平な太鼓状、角筒状
あるいは球状等に形成されたものでもよい。この際、本
体の周囲にリング状の部材等を別途設け、この部材で内
部圧力に対する本体の補強を行ってもよい。

【００３７】また、封入剤としては、グリセリンや水銀
に限らず、例えば、非圧縮性に優れた他の油脂等でもよ
く、本体側の具体的な構造や材質に応じて非圧縮性を有
する流動体を適宜選択すればよい。

【００３８】

【発明の効果】前述のように本発明によれば、シール部
材による隔離および封入剤の容量低減により、超高圧腐
食性流体であってもその圧力を精度よく検出できるう
え、その耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の圧力発信器を示す断面図で
ある。

【図２】同実施例の要部を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

30 圧力変換器 31 本体 39 キャビティとしての圧力検出室 60 シール部材としてのベローズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−28732（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−102133（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−199044（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−106182（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 19/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体のキャビティ内部に流体を導入し、こ
   の流体の圧力で前記本体に歪みを生じさせ、その歪量に
   基づいて前記圧力を適宜な信号に変換する圧力変換器で
   あって、前記キャビティにはその内部形状に対応した形
   状を有するとともに前記圧力で変位可能な袋状のシール
   部材が内蔵され、このシール部材の内側に前記流体が導
   入され、かつこのシール部材の外側に封入剤が充填され
   ていることを特徴とする圧力変換器。
2. 【請求項２】請求項１に記載の圧力変換器において、前
   記シール部材は前記キャビティの長手方向に沿って変位
   可能なベローズであることを特徴とする圧力変換器。