JP3129100B2 - 差圧測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測定ラインから差圧測
定装置を取外す事無く、封入液の漏洩や封入液への水素
ガスの混入を自己診断出来る差圧測定装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来より一般に使用されている従
来例の構成説明図で、例えば、特開昭５９―５６１３７
号の第１図に示されている。図において、ハウジング１
の両側にフランジ２、フランジ３が嵌合い組み立てられ
溶接等によって固定されており、両フランジ２，３には
測定せんとする圧力Ｐ_Hの高圧流体の導入口５、圧力Ｐ_L
の低圧流体の導入口４が設けられている。

【０００３】ハウジング１内に圧力測定室６が形成され
ており、この圧力測定室６内にセンタダイアフラム７と
シリコンダイアフラム８が設けられている。シリコンダ
イアフラム８は、単結晶のシリコン基板８１に凹部８２
を形成して形成される。

【０００４】センタダイアフラム７とシリコンダイアフ
ラム８はそれぞれ別個に圧力測定室６の壁に固定されて
おり、センタダイアフラム７とシリコンダイアフラム８
の両者でもって圧力測定室６を２分している。センタダ
イアフラム７と対向する圧力測定室６の壁には、バック
プレ―ト６Ａ，６Ｂが形成されている。センタダイアフ
ラム７は周縁部をハウジング１に溶接されている。

【０００５】シリコン基板８１の一方の面にボロン等の
不純物を選択拡散して４っのストレンゲ―ジ９１を形成
する。４っのストレインゲ―ジ９１は、シリコンダイア
フラム８が差圧ΔＰを受けてたわむ時、２つが引張り、
２つが圧縮を受けるようになっており、これらがホイ―
トストン・ブリッジ回路に接続され、抵抗変化が差圧Δ
Ｐの変化として検出される。

【０００６】９２は、ストレインゲ―ジ９１に一端が取
付けられたリ―ドである。９３は、リ―ド９２の他端が
接続されたハ―メチック端子である。９４は、ストレイ
ンゲ―ジ９１の近くに設けられた温度センサである（図
示せず）。支持体９は、ハ―メチック端子を備えてお
り、支持体９の圧力測定室６側端面に低融点ガラス接続
等の方法でシリコンダイアフラム８が接着固定されてい
る。

【０００７】ハウジング１とフランジ２、およびフラン
ジ３との間に、圧力導入室１０，１１が形成されてい
る。この圧力導入室１０，１１内に第１，第２シールダ
イアフラム１３，１２を設け、このシールダイアフラム
１２，１３と対向するハウジング１の壁１０Ａ，１１Ａ
にシールダイアフラム１２，１３と類似の形状のバック
プレ―トが形成されている。

【０００８】シールダイアフラム１２，１３とバックプ
レ―ト１０Ａ，１１Ａとで形成される空間と、圧力測定
室６は、連通孔１４，１５を介して導通している。そし
て、シールダイアフラム１２，１３間にシリコンオイル
等の封入液１０１，１０２が満たされ、この封入液が連
通孔１６，１７を介してシリコンダイアフラム８の上下
面にまで至っている、封入液１０１，１０２はセンタダ
イアフラム７とシリコンダイアフラム８とによって２分
されているが、その量が、ほぼ均等になるように配慮さ
れている。

【０００９】以上の構成において、高圧側から圧力が作
用した場合、シールダイアフラム１３に作用する圧力が
封入液１０２によってシリコンダイアフラム８に伝達さ
れる。一方、低圧側から圧力が作用した場合、シールダ
イアフラム１２に作用する圧力が封入液１０１によって
シリコンダイアフラム８に伝達される。

【００１０】この結果、高圧側と低圧側との圧力差に応
じてシリコンダイアフラム８が歪み、この歪み量がスト
レインゲ―ジ９１に因って電気的に取出され、差圧の測
定が行なわれる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、何らかの原因で、シールダイアフラ
ム１２，１３から封入液１０１，１０２が漏洩しだした
場合、漏れは、僅かづつ、しかも徐々に漏れるので、出
力がはっきりと異常になり、故障となるまで発見できな
かった。

【００１２】例えば、シールダイアフラム１２，１３が
ハウジング１にくっついてしまい、入力が加わっても、
出力が変わらなくなるとかで、初めて発見される。ある
いは、定期点検時等に入力テストをして、入力異常か
ら、故障個所を調べて初めて発見される。

【００１３】加えるに、シールダイアフラム１２，１３
に、封入液１０１，１０２の漏れが生じた場合には、差
圧測定装置そのものの特性に直接影響があり、プロセス
の自動制御に支障をきたすことになる。

【００１４】また、水素透過により封入液に水素ガスが
混入し、見掛け上、封入液の体積が増えた場合も同様で
ある。

【００１５】本発明は、この問題点を、解決するもので
ある。本発明の目的は、測定ラインから差圧測定装置を
取外す事無く、封入液の漏洩や封入液への水素ガスの混
入を自己診断出来る差圧測定装置を提供するにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、本体ボディの両側面にそれぞれ設けられ
測定流体と封入液とを隔離し過大圧印加時に本体ボディ
に接して封入液の圧力の上昇を防止するシールダイアフ
ラムを具備する差圧測定装置において、正規の正常状態
において、一方のシールダイアフラムに過大圧を印加し
他方のシールダイアフラムに大気圧を印加した場合と他
方のシールダイアフラムに過大圧を印加し一方のシール
ダイアフラムに大気圧を印加した場合との差圧検出部の
出力を記憶する記憶回路と、診断時に該記憶回路の記憶
値と一方のシールダイアフラムに過大圧を印加し他方の
シールダイアフラムに大気圧を印加した場合或いは他方
のシールダイアフラムに過大圧を印加し一方のシールダ
イアフラムに大気圧を印加した場合の差圧検出部の出力
とを比較し封入液の漏れや封入液への水素ガスの混入を
判定する診断回路とを具備したことを特徴とする差圧測
定装置を構成したものである。

【００１７】

【作用】以上の構成において、高圧側から圧力が作用し
た場合、シールダイアフラムに作用する圧力が封入液に
よってシリコンダイアフラムに伝達される。一方、低圧
側から圧力が作用した場合、シールダイアフラムに作用
する圧力が封入液によってシリコンダイアフラムに伝達
される。

【００１８】従って、高圧側と低圧側との圧力差に応じ
てシリコンダイアフラムが歪み、この歪み量がストレイ
ンゲ―ジに因って電気的に取出され、差圧の測定が行な
われる。

【００１９】次に、自己診断時においては、診断回路に
おいて、 （１）記憶回路の記憶値に対して、一方のシールダイア
フラムに過大圧を印加し他方のシールダイアフラムに大
気圧を印加した場合の差圧測定装置の出力と、その後、
他方のシールダイアフラムに過大圧を印加し一方のシー
ルダイアフラムに大気圧を印加した場合の差圧測定装置
の出力とを比較し封入液の漏れや封入液への水素ガスの
混入を判定する。

【００２０】（２）或いは、記憶回路の記憶値に対し
て、他方のシールダイアフラムに過大圧を印加し一方の
シールダイアフラムに大気圧を印加した場合の差圧測定
装置の出力と、その後、一方のシールダイアフラムに過
大圧を印加し他方のシールダイアフラムに大気圧を印加
した場合の差圧測定装置の出力とを比較し封入液の漏れ
や封入液への水素ガスの混入を判定する。以下、実施例
に基づき詳細に説明する。

【００２１】

【実施例】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４と同一記号の構成は同一機能を
表わす。以下、図４と相違部分のみ説明する。

【００２２】２１は測定配管、２２は測定配管２１の流
量を測定するのに必要な差圧を発生させるオリフィスで
ある。２３は、オリフィス２２の上流側の圧力を差圧検
出部本体２４まで導く高圧側導圧管である。

【００２３】２５は、オリフィス２２の下流側の圧力を
差圧検出部本体２４まで導く低圧側導圧管である。差圧
検出部本体２４は、導圧管２３、２５を伝わってくる圧
力と、差圧検出部本体２４の温度を検出する。差圧検出
部本体２４は、図４従来例と同様な構成よりなる。但
し、図４従来例と高圧側と低圧側の位置が反対になって
いる。

【００２４】２６は、導圧管２３により伝わる圧力を遮
蔽する高圧側ストップ弁である。２７は、ストップ弁２
６が閉じている時に、ストップ弁２６と差圧検出部本体
２４の間の導圧管内の圧力を取り除くパージ弁である。
２８は導圧管２５により伝わる圧力を遮蔽する低圧側ス
トップ弁である。

【００２５】２９はストップ弁２８が閉じている時に、
ストップ弁２８と差圧検出部本体２４の間の導圧管内の
圧力を取り除くパージ弁である。３０は、正常時の所定
状態の圧力値と、それを測定した時の温度の値を記憶し
ておく記憶回路である。

【００２６】３１は、記憶回路３０に記憶された圧力値
と温度値と、差圧検出部本体２４が出力する圧力値と温
度値との差を取り、診断回路１２に出力する差分回路で
ある。３２は、差分回路１１の温度の差出力と封入液の
熱膨張係数から、過大圧印加時に示す圧力値の補正を行
う温度補正回路である。３３は、温度補正回路３２から
出力される、温度補正された圧力値の差分値から、封入
液の漏洩や封入液への水素ガスの混入を自己診断する診
断回路である。

【００２７】以上の構成において、高圧側から圧力が作
用した場合、シールダイアフラム１３に作用する圧力が
封入液１０２によってシリコンダイアフラム８に伝達さ
れる。

【００２８】一方、低圧側から圧力が作用した場合、シ
ールダイアフラム１２に作用する圧力が封入液１０１に
よってシリコンダイアフラム８に伝達される。従って、
高圧側と低圧側との圧力差に応じてシリコンダイアフラ
ム８が歪み、この歪み量がストレインゲ―ジ９１に因っ
て電気的に取出され、差圧の測定が行なわれる。

【００２９】次に、自己診断時においては、診断回路３
３において、 （１）記憶回路３０の記憶値に対して、例えば、高圧側
のシールダイアフラム１３に過大圧を印加し低圧側のシ
ールダイアフラム１２に大気圧を印加した場合の差圧測
定装置の出力と、その後、低圧側のシールダイアフラム
１２に過大圧を印加し高圧側のシールダイアフラム１３
に大気圧を印加した場合の差圧測定装置の出力とを比較
し、封入液１０１，１０２の漏れや封入液１０１，１０
２への水素ガスの混入を判定する。

【００３０】（２）或いは、記憶回路３０の記憶値に対
して、低圧側のシールダイアフラム１２に過大圧を印加
し高圧側のシールダイアフラム１３に大気圧を印加した
場合の差圧測定装置の出力と、その後、高圧側のシール
ダイアフラム１３に過大圧を印加し低圧側のシールダイ
アフラム１２に大気圧を印加した場合の差圧測定装置の
出力とを比較し、封入液１０１，１０２の漏れや封入液
１０１，１０２への水素ガスの混入を判定する。

【００３１】以下、具体的な自己診断動作に就いて説明
する。 （１）差圧検出部２４の低圧側受圧部にかかっている圧
力が、使用している差圧測定装置における差圧測定の過
大圧値より大きい場合において、まず、ストップ弁２８
を閉じ、パージ弁２９を開き、差圧検出部２４の低圧側
受圧部の圧力をゼロにする。

【００３２】差圧検出部２４の高圧側受圧部に過大圧を
印加する。シールダイアフラム１３がバックプレート１
１Ａに密着した状態の圧力値と、差圧検出部２４の温度
を差圧検出部２４が出力する。差圧検出部２４に封入液
漏れや水素透過が発生していない状態での出力を圧力・
温度値記憶回路３０に予め記憶させておき、差分回路３
１は記憶回路３０に記憶させた値と差圧検出部２４の出
力の差分値を計算し、温度補正回路３２へ出力する。

【００３３】過大圧印加時の圧力値はそのときの封入液
の温度に依存するので、温度補正回路３２にて差分回路
１１から出力される温度差と、予め記憶されている封入
液１０１，１０２の熱膨張率から圧力の差分値に温度補
正をかけて、診断回路３３に出力される。

【００３４】次に、上記と同様に、今度はストップ弁２
６とパージ弁２７を操作して、差圧検出部２４の低圧側
受圧部に過大圧が加わる状態にして、正常時に記憶回路
３０に記憶させておいた値と過大圧状態の圧力値と温度
値の差を診断回路３３に出力する。 （２）上記（２）の場合。まず、ストップ弁２６を閉
じ、パージ弁２７を開き、差圧検出部２４の高圧側受圧
部の圧力をゼロにする。

【００３５】差圧検出部２４の低圧側受圧部に過大圧を
印加する。シールダイアフラム１２がバックプレート１
０Ａに密着した状態の圧力値と、差圧検出部２４の温度
を差圧検出部２４が出力する。

【００３６】差圧検出部２４に封入液漏れや水素透過が
発生していない状態での出力を圧力・温度値記憶回路３
０に予め記憶させておき、差分回路３１は記憶回路３０
に記憶させた値と差圧検出部２４の出力の差分値を計算
し、温度補正回路３２へ出力する。

【００３７】過大圧印加時の圧力値はそのときの封入液
の温度に依存するので、温度補正回路３２にて差分回路
３１から出力される温度差と、予め記憶されている封入
液１０１，１０２の熱膨張率から圧力の差分値に温度補
正をかけて、診断回路３３に出力される。

【００３８】次に、上記と同様に、今度はストップ弁２
８とパージ弁２９を操作して、差圧検出部２４の高圧側
受圧部に過大圧が加わる状態にして、正常時に記憶回路
３０に記憶させておいた値と過大圧状態の圧力値と温度
値の差を診断回路３３に出力する。

【００３９】診断回路３３は、図２に示す如く、高圧側
過大圧状態と低圧側過大圧状態における、差分回路１１
の出力状態の組み合わせにより判断する ここで、Ｈ：は高圧側シールダイアフラム１３の状態を
示し、Ｌ：は低圧側シールダイアフラム１２の状態を示
す。

【００４０】この結果、シールダイアフラムを利用した
過大圧保護機構を有する差圧測定装置において、過大圧
印加時の容積変化定数の変化を、伝送器が過大圧時に示
す発生する圧力値の変化として捕らえることにより、差
圧測定装置の封入液の漏れやシールダイアフラムの水素
透過により発生する水素ガスの混入を、差圧測定装置を
測定配管から取り外すことなく、自動又は手動で確認す
ることが可能となった。

【００４１】このため点検のために差圧測定装置を取り
外すことなく、点検に必要な工数の削減ができる。

【００４２】図３は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。図において、図４と同一記号の構成は同一機
能を表わす。以下、図４と相違部分のみ説明する。

【００４３】本実施例においては、測定配管の圧力を利
用せずに、差圧測定装置に過大圧を加える方法を示す。
図において、４１は測定流体もしくはプラントに影響を
及ぼさない流体４２が充填されたシリンダである。

【００４４】４３は流体４２をシリンダ押し出すための
ピストンである。４４は測定流体もしくはプラントに影
響を及ぼさない流体４２が充填されたシリンダである。
４５は流体４２をシリンダ押し出すためのピストンであ
る。

【００４５】４６はシリンダ４１内の流体４２を、シリ
ンダ４１からピストン４３を使って押し出すピストン駆
動装置である。４７はシリンダ４４内の流体４２を、シ
リンダ４４からピストン４５を使って押し出すピストン
駆動装置である。

【００４６】以上の構成において、ピストン駆動装置４
６がピストン４３を押すことにより、発生可能なシリン
ダ４１内の圧力が、導圧管２３内の圧力と、差圧測定装
置器を過大圧状態にするために必要な差圧値を加えた圧
力より高い場合。

【００４７】まずストップ弁２６を閉じる。ピストン駆
動装置４６により、ピストン４３を駆動させ、高圧側受
圧部の圧力を上昇させ、過大圧状態にする。低圧側も同
様の方法で過大圧状態にできる。

【００４８】導圧管２３内の圧力が極めて高く、規定以
上の過大圧がかかる場合、あるいはピストン駆動装置４
６がピストン４３を押すことにより発生可能なシリンダ
４１内の圧力が、導圧管２３内の圧力と、差圧測定装置
を過大圧状態にするために必要な差圧値を加えた圧力よ
り低い場合い場合。

【００４９】まず、ストップ弁２６,２８を閉にし、パ
ージ弁２７,２９を開にして導圧管２３，２５内の圧力
を取り除く。その後、パージ弁２７を閉じ、ピストン駆
動装置４６によりピストン４３を駆動させ、高圧側受圧
部の圧力を上昇させ、過大圧状態にする。低圧側も同様
の方法で過大圧状態にできる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、本体ボ
ディの両側面にそれぞれ設けられ測定流体と封入液とを
隔離し過大圧印加時に本体ボディに接して封入液の圧力
の上昇を防止するシールダイアフラムを具備する差圧測
定装置において、正規の正常状態において、一方のシー
ルダイアフラムに過大圧を印加し他方のシールダイアフ
ラムに大気圧を印加した場合と他方のシールダイアフラ
ムに過大圧を印加し一方のシールダイアフラムに大気圧
を印加した場合との差圧検出部の出力を記憶する記憶回
路と、診断時に該記憶回路の記憶値と一方のシールダイ
アフラムに過大圧を印加し他方のシールダイアフラムに
大気圧を印加した場合或いは他方のシールダイアフラム
に過大圧を印加し一方のシールダイアフラムに大気圧を
印加した場合の差圧検出部の出力とを比較し封入液の漏
れや封入液への水素ガスの混入を判定する診断回路とを
具備したことを特徴とする差圧測定装置を構成した。

【００５１】この結果、シールダイアフラムを利用した
過大圧保護機構を有する差圧測定装置において、過大圧
印加時の容積変化定数の変化を、伝送器が過大圧時に示
す発生する圧力値の変化として捕らえることにより、差
圧測定装置の封入液の漏れやシールダイアフラムの水素
透過により発生する水素ガスの混入を、差圧測定装置を
測定配管から取り外すことなく、自動又は手動で確認す
ることが可能となった。

【００５２】このため点検のために差圧測定装置を取り
外すことなく、点検に必要な工数の削減ができる。

【００５３】従って、本発明によれば、測定ラインから
差圧測定装置を取外す事無く、封入液の漏洩や封入液へ
の水素ガスの混入を自己診断出来る差圧測定装置を実現
することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】図１の動作説明図である。

【図３】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図４】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。

【符号の説明】

１…ハウジング ２…フランジ ３…フランジ ４…導入口 ５…導入口 ６…圧力測定室 ６Ａ…バックプレ―ト ６Ｂ…バックプレ―ト ７…センターダイアフラム ８…シリコンダイアフラム ９…支持体 １０…圧力導入室 １０Ａ…バックプレ―ト １１…圧力導入室 １１Ａ…バックプレ―ト １２…シールダイアフラム １３…シールダイアフラム １４…連通孔 １５…連通孔 １６…連通孔 １７…連通孔 ２１…測定配管 ２２…オリフィス ２３…高圧側導圧管 ２４…差圧検出部本体 ２５…低圧側導圧管 ２６…高圧側ストップ弁 ２７…パージ弁 ２８…低圧側ストップ弁 ２９…パージ弁 ３０…記憶回路 ３１…差分回路 ３２…温度補正回路 ３３…診断回路 ４１…シリンダ ４２…流体 ４３…ピストン ４４…シリンダ ４５…ピストン ４６…ピストン駆動装置 ４７…ピストン駆動装置 ８１…シリコン基板 ８２…凹部 ９１…ストレインゲ―ジ ９２…リード ９３…ハーメチック端子 １０１…封入液 １０２…封入液 １０３…封入液 １０４…封入液

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−6431（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−102127（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−142078（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−147332（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−175434（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−10835（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 13/00 - 13/06 G01L 27/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体ボディの両側面にそれぞれ設けられ測
   定流体と封入液とを隔離し過大圧印加時に本体ボディに
   接して封入液の圧力の上昇を防止するシールダイアフラ
   ムを具備する差圧測定装置において、 正規の正常状態において、一方のシールダイアフラムに
   過大圧を印加し他方のシールダイアフラムに大気圧を印
   加した場合と他方のシールダイアフラムに過大圧を印加
   し一方のシールダイアフラムに大気圧を印加した場合と
   の差圧検出部の出力を記憶する記憶回路と、 診断時に該記憶回路の記憶値と一方のシールダイアフラ
   ムに過大圧を印加し他方のシールダイアフラムに大気圧
   を印加した場合或いは他方のシールダイアフラムに過大
   圧を印加し一方のシールダイアフラムに大気圧を印加し
   た場合の差圧検出部の出力とを比較し封入液の漏れや封
   入液への水素ガスの混入を判定する診断回路とを具備し
   たことを特徴とする差圧測定装置。