JP3583347B2

JP3583347B2 - 差圧・圧力発信器

Info

Publication number: JP3583347B2
Application number: JP2000135626A
Authority: JP
Inventors: 裕土居
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2020-05-09
Also published as: JP2001318017A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気圧を基準圧としてプロセス流体やタンク内の圧力を測定する差圧・圧力発信器に関し、特に大気圧側を覆うカバーの取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種プロセス流体の圧力等を測定するために用いられるこの種の差圧・圧力発信器の利用方法としては、▲１▼プロセス流体の２点間の圧力差を利用して測定する方法、▲２▼真空圧を基準圧として測定する方法、▲３▼大気圧を基準圧として測定する方法の３種類があり、本発明は特に▲３▼の大気圧を基準圧として測定する差圧・圧力発信器に関する。
【０００３】
大気圧を基準圧として測定する場合は、発信器本体に取付けられる２つのシールダイアフラムのうちの一方を大気圧に開放し、他方にプロセス流体圧を導くことにより測定するもので、例えば、石油精製プラントにおける高温反応塔等の密閉タンクにおいては、タンク内圧を大気圧との圧力差によって検出することにより、液面高さやタンク内圧を測定している。
【０００４】
図５は従来の大気圧基準型の差圧・圧力発信器の一部を破断して示す正面図で、発信器本体２と、ヘッダー３と、発信器本体２の両側面に複数個のボルト４およびナット５によって共締め固定された大気圧側と測定圧側のカバー６，７等で差圧・圧力発信器１を構成している。発信器本体２は圧肉の円板状に形成されて大気圧側の側面８に大気圧側のシールダイアフラム９が外周部を溶接することによって配設され、これを前記大気圧側カバー６によって保護している。大気圧側カバー６とシールダイアフラム９との間には大気圧室１０が形成されており、この大気圧室１０をカバー６に形成した大気開放用溝１１によって外部に連通させている。したがって、大気圧側シールダイアフラム９には大気圧Ｐｏが加わる。
【０００５】
一方、発信器本体２の測定圧側の側面１２には、測定圧側シールダイアフラム１３が同じく外周部を溶接することによって配設され、これを前記測定圧側カバー７によって覆っている。この測定圧側カバー７には、プロセス流体１４を前記測定圧側シールダイアフラム１３に導く配管１５が接続されている。
【０００６】
大気圧側シールダイアフラム９に大気圧Ｐｏが加わり、測定圧側シールダイアフラム１３にプロセス流体圧Ｐ１を導くと、両ダイアフラム９，１３はその圧力に応じて変位し、この変位が封入液１６ａ，１６ｂを介して図示しない半導体圧力センサ等の圧力検出手段に伝達され、その差圧（Ｐ１−Ｐｏ）が検出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の大気圧基準型の差圧・圧力発信器１においては、大気圧側のシールダイアフラム９を破損や塵埃、虫の付着等から保護するためにカバー６によって覆っている。しかしながら、従来のカバー６はシールダイアフラム９と近接して取付けられているので、大気に開放される隙間１７が非常に狭く、この隙間１７に小さなゴミが侵入したり、虫が侵入して巣を作ったりすると、大気圧室１０を塞いでしまうため、測定誤差が生じるという問題があった。
また、隙間が詰まった場合、その詰まったものを取り除くためにはボルト４を外してカバー６を発信器本体２から外すかまたはナット５を緩めてカバー６を発信器本体２から離間させて詰まったものを取り除くしかなく、その作業が煩わしいという問題があった。特に、詰まったものを取り除いた後、ナット５を締め付けてカバー６，７を固定したとき、締め具合が緩いと発信器本体２とカバー７との間のシール性が低下するため、プロセス流体１４が漏洩するおそれがある。
【０００８】
本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡単な構造で大気圧側のカバーの取付け、取外し作業を容易に行うことができ、またゴミ、虫等がカバーの内部に侵入したとしても容易に取り除くことができるようにした差圧・圧力発信器を提供することにある。
【０００９】
上記目的を達成するために第１の発明は、発信器本体の大気圧側シールダイアフラムをカバーで覆った差圧・圧力発信器において、前記カバーを、前記大気圧側シールダイアフラムを覆うカバー本体と、前記発信器本体に固定され前記カバー本体を前記発信器本体から離間させて支持し、前記発信器本体の大気圧側の側面と前記カバー本体との間に隙間を形成する支持部とで構成したものである。
【００１０】
第２の発明は上記第１の発明において、カバー本体の少なくとも一部をメッシュ構造としたものである。
【００１２】
本発明においては、カバー本体と発信器本体との間に適宜な隙間が形成されているので、小さなゴミはこの隙間から落下して内部に留まらない。虫の場合は出入りが容易で内部に巣を作りにくい。また、ゴミや虫が内部に入ったとしてもカバーを外さないで隙間からゴミや虫を除去することができる。支持部による固定構造としては、係合部と係止部の係合や止めねじ等が考えられる。
メッシュ構造はカバー内部の視認が容易で、ゴミや虫が侵入しているか否かを容易に確認できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明を受圧アダプタを備えた大気圧基準型の差圧・圧力発信器に適用した一実施の形態を示す断面図、図２は基準圧側カバーの斜視図である。なお、従来技術で示した構成部材と同一のものについては同一符号をもって示し、その説明を適宜省略する。
【００１４】
プロセス流体の性質によっては標準的なダイアフラムでは腐食等の問題が起きることがある。これを解決するためにプロセス流体の容器、配管等にアダプタを介して差圧・圧力発信器を取付け、このアダプタに設けた耐腐食性の接液ダイアフラムによってプロセス流体圧を受け、その変位を圧力伝達媒体を介して発信器のシールダイアフラムに伝えるようにしている。また、特に高温のプロセス流体から発信器を保護する場合も同様な構造のアダプタを用いており、本発明においてはこのようなアダプタを受圧アダプタと称する。
【００１５】
図１において、差圧・圧力発信器２０は、発信器本体２とアダプタ取付部材２２を備え、このアダプタ取付部材２２に受圧アダプタ２３を着脱可能に取付けている。前記発信器本体２は、検出器ボディ２４とヘッダー３とからなり、検出器ボディ２４の測定圧側の側面１２と大気圧側の側面８に前記アダプタ取付部材２２とカバー２７がそれぞれ取付けられている。
【００１６】
前記検出器ボディ２４は、円板状の２つのボディ２４ａ，２４ｂを電子ビーム溶接等によって一体的に接合することにより形成されるもので、両側面８，１２に前記シールダイアフラム９，１３が外周部を溶接されることにより配設されている。シールダイアフラム９，１３は、通常燐青銅、ベリリウム銅などの薄膜状金属板を塑性加工することで円板状に形成されている。加工形成に際しては、外周固定部より内側部分で圧力を受ける部分、すなわち受圧部に半径方向に波形の襞を同心円状に付けることで、ダイアフラムのコンプライアンスを大きくし、言い換えればダイアフラムを柔らかくし、荷重−変位の式を満足する線形域を広くしている。なお、前記検出器ボディ２４の両側面８，１２でシールダイアフラム９，１３の受圧部と対向する部分は、これらのダイアフラムと同形の波形の襞が半径方向に同心円状に形成されることにより着底部８ａ，１２ａを形成している。これは、シールダイアフラム９，１３に所定圧以上の過大圧力が作用したとき、シールダイアフラムを着底部８ａ，１２ａに着底させることでシールダイアフラムの塑性変形、破損等を防止するとともに、後述する半導体圧力センサ３０に所定値以上の圧力が加わらないようにするためである。
【００１７】
また、検出器ボディ２４の内部中央には、ボディ２４ａ，２４ｂの接合面に設けた内室３１を２つのボディ内室３１ａ，３１ｂに仕切るセンターダイアフラム３２が外周縁部を溶接することによって配設されている。前記各シールダイアフラム９，１３の裏面と検出器ボディ２４の側面８，１２との間には、ダイアフラム室３３ａ，３３ｂが形成されており、これらのダイアフラム室３３ａ，３３ｂと前記各ボディ内室３１ａ，３１ｂは、封入回路３４ａ，３４ｂによってそれぞれ連通している。前記センターダイアフラム３２の外周固定部より内側部分は受圧部を形成し、この受圧部には、前記シールダイアフラム９，１３と同様に波形の襞が半径方向に同心円状に形成されている。前記ボディ内室３１ａ，３１ｂの内壁面にも、センターダイアフラム３２と同形の波形の襞が半径方向に同心円状に形成されている。前記封入回路３４ａ，３４ｂには、封入液封入用孔３５ａ，３５ｂから圧力伝達媒体であるプロピレングリコール、シリコーンオイル等の封入液１６ａ，１６ｂがそれぞれ封入されている。封入液封入孔３５ａ，３５ｂは、ボール３６によってそれぞれ封止され、このボール３６の抜けを止めねじ３７によって防止している。
【００１８】
前記ヘッダー３は、検出器ボディ２４の外周面に一体的に接合されており、内部に前記半導体圧力センサ３０と信号処理回路が組み込まれている。半導体圧力センサ３０は、半導体ダイアフラム３０ａを有し、その表裏面に前記封入液１６ａ，１６ｂが封入回路３４ｃ，３４ｄを介して導かれている。
【００１９】
前記アダプタ取付部材２２は、貫通孔からなる連通孔４０を有する異径の円筒体に形成され、大径部２２Ａの背面が接合面を形成し前記検出器ボディ２４の測定圧側の側面に溶接によって固定されることにより、前記シールダイアフラム１３を覆っている。連通孔４０は、一端が背面側に開口することにより前記シールダイアフラム１３の表面側の室、すなわちシールダイアフラム１３とアダプタ取付部材２２との間に形成された表側室４１に連通し、シールダイアフラム１３と対向している。一方、他端はアダプタ取付部材２２の先端面に開口することにより大気開放側開口端を形成している。また、前記大径部２２Ａの内部には、アダプタ取付部材２２の洗浄時に用いられる洗浄用孔４４が形成されており、この洗浄用孔４４をボール４５と止めねじ４６とからなる封止手段４７によって封止している。アダプタ取付部材２２の小径部２２Ｂは、前記受圧アダプタ２３の取付部を形成するもので、外周に雄ねじ４８が形成され受圧アダプタ２３がシール部材４９を介して螺合している。
【００２０】
前記受圧アダプタ２３は、先端側外周面にフランジ５１を一体に有する円筒体に形成され、このフランジ５１がプロセス流体１４の配管１５にシール部材５２を介して密接され、クランプ装置５３によって固定されている。受圧アダプタ２３の前記配管１５との接合面には、ステンレス鋼等の耐腐食性に優れた材料によって形成された接液ダイアフラム５５が外周部を溶接することによって取付けられている。接液ダイアフラム５５の外周固定部より内側部分は受圧部を形成し、この受圧部には、波形の襞が半径方向に同心円状に形成されている。また、この受圧部と対向する受圧アダプタ２３の接合面にも同形の波形の襞が半径方向に同心円状に形成されて着底部５４を形成している。
【００２１】
また、受圧アダプタ２３は、背面側に開口し前記アダプタ取付部材２２の雄ねじ４８が螺合するねじ孔５６を有し、内部には導圧路５７と封入用孔５８が形成されている。導圧路５７は、一端が前記接液ダイアフラム５５の裏面と前記受圧アダプタ２３との間に形成されたダイアフラム室６０に連通し、他端が前記ねじ孔５６に開口することにより前記アダプタ取付部材２２の連通孔４０に連通している。そして、導圧路５７には、封入液６１が前記封入用孔５８から封入されている。この封入液６１は、前記ダイアフラム室６０、連通孔４０および表側室４１にも封入される。なお、６２はボール、６３は止めねじである。
【００２２】
図１および図２において、前記カバー２７は、薄い金属板をプレス加工することによって形成されるもので、検出器ボディ２４の大気圧側の側面と略同一の大きさを有し前記シールダイアフラム９を覆う円板状のカバー本体２７Ａと、このカバー本体２７Ａの外周に等間隔おいて折り曲げ形成された４つの支持部２７Ｂとで構成されている。支持部２７Ｂは、前記検出器ボディ２４に固定されることにより、前記カバー本体２７Ａを前記シールダイアフラム９と検出器ボディ２４から離間させている。支持部２７Ｂの固定構造としては、例えば支持部２７Ｂを適宜な幅と弾性を有する板状に形成して内側面に断面形状が三角形の係合部６６を突設し、この係合部６６を検出器ボディ２４側に形成した係止部に係合させることにより着脱自在に固定したり、あるいは支持部２７ＢをＬ字形に形成してその先端部を止めねじで検出器ボディ２４に固定すればよい。したがって、カバー２７の取付け、取外し作業が容易で、カバー本体２７Ａによりシールダイアフラム９を確実に保護することができる。また、検出器ボディ２４の大気圧側の側面とカバー本体２７Ａとの間には支持部２７Ｂによって仕切られた上下、左右の４方向に開放する適宜な隙間Ｇが形成されているので、ゴミが侵入しても内部に溜まったりせず、また虫が巣を作ったりし難く、さらにゴミや虫がカバー２７の内側に入ったとしてもカバー２７を取り外すことなく容易に取り除くことができる。
【００２３】
図３および図４にカバーの他の実施の形態を示す。
図３はカバー本体２７Ａ’をリング状に形成して中央の開口６７を金網６８で覆うことによりメッシュ構造とした例を示す。図４は隣り合う支持部２７Ｂ間を同じく金網６８で覆うことによりメッシュ構造とした例を示す。このようなメッシュ構造、特に図３に示すメッシュ構造にした場合はカバー内部の様子が見えるので、ゴミや虫が侵入したか否かを容易に視認することができ、図４に示すメッシュ構造とした場合はゴミや虫の侵入を確実に防止することができる。
【００２４】
上記した構造からなる差圧・圧力発信器２０において、シールダイアフラム９と接液ダイアフラム５５に大気圧Ｐｏとプロセス流体１４の圧力Ｐ１をそれぞれ加えると、これらのダイアフラム９，５５はその圧力に応じて変位する。シールダイアフラム９の変位は、封入液１６ａを介してセンターダイアフラム３２に伝達される。一方、接液ダイアフラム５５の変位は、封入液６１を介してシールダイアフラム１３に伝達される。このため、シールダイアフラム１３も変位し、このシールダイアフラム１３の変位がさらに封入液１６ｂを介してセンターダイアフラム３２に伝達される。これによってセンターダイアフラム３２は差圧（Ｐ１ーＰｏ）に応じて変位し、この変位が封入液１６ａ，１６ｂを介して半導体圧力センサ３０の半導体ダイアフラム３０ａに伝達される。したがって、半導体ダイアフラム３０ａは、差圧（Ｐ１−Ｐｏ）に応じて歪み、その歪量が電気信号に変換されて取り出されることにより、プロセス流体１４の液面高さ、タンク内圧等を測定することができる。
【００２５】
なお、上記した実施の形態においては受圧アダプタ２３を備えた差圧・圧力発信器に適用した例を示したが、本発明はこれに何等限定されるものではなく、検出器本体の両側面に大気圧側と測定圧側のカバーを取付けた大気開放型の差圧・圧力発信器にもそのまま適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る差圧・圧力発信器は、大気圧側のシールダイアフラムを覆うカバー本体と、このカバー本体を支持する支持部とで大気圧側のカバーを構成し、支持部を発信器本体に固定してカバー本体と発信器本体との間に所要の隙間を形成するように構成したので、カバーの構造が簡単で安価に製作でき、また取付け、取外し作業も容易で、ゴミや虫がカバーの内側に入っても溜まり難く、また、たとえ溜まったとしてもカバーを外すことなく容易に取り除くことができる。
また、本発明は、カバー本体の少なくとも一部をメッシュ構造としているので、ゴミや虫が侵入しているか否かを容易に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を受圧アダプタを備えた大気圧基準型の差圧・圧力発信器に適用した一実施の形態を示す断面図である。
【図２】基準圧側カバーの斜視図である。
【図３】カバーの他の実施の形態を示す斜視図である。
【図４】カバーのさらに他の実施の形態を示す斜視図である。
【図５】従来の差圧・圧力発信器の一部を破断して示す正面図である。
【符号の説明】
１…差圧・圧力発信器、２…発信器本体、３…ヘッダー、６…大気圧側カバー、７…測定圧側カバー、８…大気圧側の側面、９…大気圧側シールダイアフラム、１３…測定圧側シールダイアフラム、２７…カバー、２７Ａ，２７’…カバー本体、２７Ｂ…支持部、６８…金網。

Claims

発信器本体の大気圧側シールダイアフラムをカバーで覆った差圧・圧力発信器において、
前記カバーを、前記大気圧側シールダイアフラムを覆うカバー本体と、前記発信器本体に固定され前記カバー本体を前記発信器本体から離間させて支持し、前記発信器本体の大気圧側の側面と前記カバー本体との間に隙間を形成する支持部とで構成したことを特徴とする差圧・圧力発信器。
請求項１記載の差圧・圧力発信器において、
カバー本体の少なくとも一部をメッシュ構造としたことを特徴とする差圧・圧力発信器。