JP5311568B2 - ベローズ型差圧式圧力スイッチ及び圧力検出システム - Google Patents

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本発明は、ベローズ型差圧式圧力スイッチ及び圧力検出システムに関する。
負圧環境において液位や圧力等の物理的変化を検出する差圧式圧力スイッチは、閉じ込めのための気密が要求される。具体的には、核燃料物質を扱う再処理施設の建屋、セル、貯槽類の内部は、核燃料物質を閉じ込めるために大気に対して常に負圧に維持されている。
このような負圧環境における液位や圧力を検出するために一般的な差圧式圧力検出スイッチを使用すると、一般の差圧式圧力検出スイッチは、大気中で使用することを前提にした構成であるために、大気圧に対して検出圧力が変動すると検出誤差が発生する問題がある。
図3は、従来の差圧式圧力スイッチを使用して構成した圧力検出システムの系統図である。この圧力検出システムは、セル1内に設置した貯槽2内の液体3の量を検出するために、貯槽2内の上層部分に位置する雰囲気の圧力と液体底部の圧力を差圧式圧力スイッチ4により圧力差として検出し、検出した圧力差に基づいて液量を検知する構成である。
この圧力検出システムにおいて、セル1内は、汚染物除去機能を備えた排気装置(図示省略)により排気して大気圧よりも低い雰囲気圧(セル内負圧)に維持することにより、セル1内の汚染された雰囲気が大気中に漏出するのを防止する構成である。液量を検出する液体3を収容する貯槽2内の上層部分に位置する雰囲気も汚染物除去機能を備えた排気装置(図示省略)により排気してセル1内の雰囲気圧よりも低い雰囲気圧(貯槽内負圧)に維持することにより、貯槽2内の汚染された雰囲気がセル1内に漏出するのを防止する構成である。
貯槽2内の上層部分に位置する雰囲気圧は、計測配管5と弁6と仕切弁装置7を介して前記差圧式圧力スイッチ4の低圧室401に導入し、貯槽2内の液体底部の液圧は、計測配管8と弁9と前記仕切弁装置7を介して前記差圧式圧力スイッチ4の高圧室402に導入する。
差圧式圧力スイッチ4は、差圧容器403内を前記低圧室401と高圧室402に区画して該低圧室401と高圧室402の差圧に応動する受圧ダイアフラム404により進退駆動される差圧応動ロッド405によりマイクロスイッチ406を操作する構成である。マイクロスイッチ406は、動作することにより表示ランプ10を点灯させて貯槽2内の液量が所定の値に到達したことを表示させる。
図4は、前記差圧式圧力スイッチ4の構成を具体的に示す該差圧式圧力スイッチ4の縦断側面図である。この差圧式圧力スイッチ4における差圧応動ロッド405は、差圧容器403における低圧室401の壁403aを気密状態に貫通して差圧容器403外に進退自在に伸長させるために、差圧応動ロッド405と壁403aの間に気密ダイアフラム407を介在させてロッド貫通穴403bを気密状態にする取り付け構成である。低圧室401は、接続口403cを計測配管5に接続して貯槽2内の上層部分の雰囲気に連通させ、高圧室402は、接続口403dを計測配管8に接続して貯槽2内の液体底部の液圧に連通させる。
作動値設定ばね408は、差圧応動ロッド405にバイアス圧力を与えてマイクロスイッチ406が作動する差圧値(液量)を調整する調整機能手段である。
差圧応動ロッド405の容器外伸長部,マイクロスイッチ406,気密ダイアフラム407,作動値設定ばね408は、これらを包囲するスイッチカバー409を差圧容器403に取り付けて保護する。
このように構成した差圧式圧力スイッチ4は、貯槽2内の液体3が所定値まで増量すると高圧室402の圧力が上昇し、低圧室401の圧力に対して高圧室402の圧力が所定値まで上昇すると、この圧力差によって変位する受圧ダイアフラム404により押し出される差圧応動ロッド405がマイクロスイッチ406を操作して該マイクロスイッチ406を動作させて表示ランプ10を点灯する。
特開2000−331581号公報 特開2001−355578号公報
このような差圧式圧力スイッチ4は、貯槽2内の雰囲気の圧力が変化すると該雰囲気の圧力変化が気密ダイアフラム407に作用して差圧応動ロッド405(受圧ダイアフラム404)に作用させるバイアス圧力を変化させてしまう。このバイアス圧力の変化は、受圧ダイアフラム404に作用する低圧室401と高圧室402の差圧に応動する該受圧ダイアフラム404の変位量を変化させてしまい、検出誤差につながる。
従って、本発明の目的は、低圧室の雰囲気の圧力の変化に基づく検出誤差の発生を防止することができるベローズ型差圧式圧力スイッチ及び圧力検出システムを実現することにある。
本発明のベローズ型差圧式圧力スイッチは、差圧容器内を仕切って低圧室と高圧室を形成する受圧変位体と、前記低圧室と高圧室の差圧による前記受圧変位体の変位に応動する応動スイッチを備えたベローズ型差圧式圧力スイッチにおいて、
前記受圧変位体は、高圧室から低圧室に向かって伸縮する円筒形状のベローズと、前記ベローズの先端開口を閉じるように該ベローズの先端開口に結合され、その中央部分に前記ベローズの内側方向に膨らむ凹部を形成したベローズ先端封止部材を備え、
前記応動スイッチは、前記ベローズ先端封止部材の凹部の周壁に取り付けた永久磁石と、前記ベローズが低圧室と高圧室の所定の差圧によって伸びた状態のときに前記永久磁石が発生する磁束によって作動するように前記凹部内に位置するように前記差圧容器に取り付けて設置されたリードスイッチを備え、
前記ベローズ先端封止部材の凹部の底壁と前記差圧容器の壁を気密状態に貫通するように螺着された調整ねじとの間に圧縮状態に介在させたベローズ伸長調整ばねを設けたことを特徴とする。
また、本発明の圧力検出システムは、貯槽内の上層部分に位置する雰囲気の圧力と液体底部の圧力を差圧式圧力スイッチにより圧力差として検出し、検出した圧力差に基づいて周囲の雰囲気よりも低圧の貯槽内の液体の量を検出する圧力検出システムにおいて、
前記差圧式圧力スイッチとして請求項1に記載したベローズ型差圧式圧力スイッチを使用し、前記貯槽内の雰囲気を前記ベローズ型差圧式圧力スイッチの低圧室に導入し、液体底部の圧力を前記ベローズ型差圧式圧力スイッチの高圧室に導入するように構成する。
本発明のベローズ型差圧式圧力スイッチ及び圧力検出システムは、低圧室の圧力が作用して受圧変位体に作用させるバイアス圧力を変化させるような気密ダイアフラムを省略することができることから低圧室の圧力が変化してもバイアス圧力が変化して検出誤差が発生するようなことはない。
また、支持具,リードスイッチ,調整ねじ,ベローズ伸長調整ばねは、その大部分をベローズ先端封止部材の凹部内に収容するように設置しているので、ベローズ型差圧式圧力スイッチを小型に構成することができる。
本発明になるベローズ型差圧式圧力スイッチの縦断側面図である。 本発明になるベローズ型差圧式圧力スイッチを使用して構成した圧力検出システムの系統図である。 従来の差圧式圧力スイッチを使用して構成した圧力検出システムの系統図である。 従来の差圧式圧力スイッチの縦断側面図である。
本発明のベローズ型差圧式圧力スイッチは、差圧容器内を仕切って低圧室と高圧室を形成する受圧変位体と、前記低圧室と高圧室の差圧による前記受圧変位体の変位に応動する応動スイッチを備えた差圧式圧力スイッチにおいて、前記受圧変位体は、高圧室から低圧室に向かって伸縮する円筒形状のベローズと、前記ベローズの先端開口を閉じるように該ベローズの先端開口に結合され、その中央部分に前記ベローズの内側方向に膨らむ凹部を形成したベローズ先端封止部材を備え、前記応動スイッチは、前記ベローズ先端封止部材の凹部の周壁に取り付けた永久磁石と、前記ベローズが低圧室と高圧室の所定の差圧によって伸びた状態のときに前記永久磁石が発生する磁束によって作動するように前記凹部内に位置するように前記差圧容器に取り付けて設置されたリードスイッチを備え、前記ベローズ先端封止部材の凹部の底壁と前記差圧容器の壁を気密状態に貫通するように螺着された調整ねじとの間に圧縮状態に介在させたベローズ伸長調整ばねを設けた構成とする。
また、本発明の圧力検出システムは、貯槽内の上層部分に位置する雰囲気の圧力と液体底部の圧力を差圧式圧力スイッチにより圧力差として検出し、検出した圧力差に基づいて周囲の雰囲気よりも低圧の貯槽内の液体の量を検出する圧力検出システムにおいて、前記差圧式圧力スイッチとして前述したベローズ型差圧式圧力スイッチを使用し、前記貯槽内の雰囲気を前記ベローズ型差圧式圧力スイッチの低圧室に導入し、液体底部の圧力を前記ベローズ型作動式圧力スイッチの高圧室に導入するように構成する。
図1は、本発明になるベローズ型差圧式圧力スイッチの縦断側面図である。なお、従来の差圧式圧力スイッチ及び圧力検出システムと同一機能手段については同一参照符号を付して重複する説明を省略する。
このベローズ型差圧式圧力スイッチ4は、差圧容器403内を受圧変位体420により仕切って低圧室401と高圧室402に区画する。受圧変位体420は、高圧室402から低圧室401に向かって伸縮する円筒形状のベローズ421と該ベローズ421の先端開口を閉じるように該ベローズ421の先端開口に結合され、その中央部分に前記ベローズ421の内側方向に膨らむ凹部422aを形成したベローズ先端封止部材422を備える。
低圧室401と高圧室402の差圧による前記受圧変位体420の変位に応動する応動スイッチは、前記ベローズ先端封止部材422の凹部422aの周壁422bに取り付けた永久磁石423と、前記ベローズ421が低圧室401と高圧室402の所定の差圧によって伸びた状態のときに前記永久磁石423が発生する磁束によって作動するように前記凹部422a内に位置させて支持具424によって前記差圧容器403に取り付けて設置したリードスイッチ425を備える。
前記低圧室401と高圧室402の差圧による前記受圧変位体420の変位量(ベローズ421の伸縮量)は、前記ベローズ先端封止部材422の凹部422aの底壁422cと前記差圧容器403の低圧室401側の壁403aを気密状態に貫通するように螺着された調整ねじ426の内端との間に圧縮状態に介在させたベローズ伸長調整ばね427によって調整する。
支持具424と調整ねじ426の差圧容器403外露出部は、これらを包囲するスイッチカバー409を差圧容器403に取り付けて保護する。
図2は、従来のシステムと同様に、セル1内に設置した貯槽2内の液体3の量を検出するために、貯槽2内の上層部分に位置する雰囲気の圧力と液体底部の圧力を前述したベローズ型差圧式圧力スイッチ4により圧力差として検出し、検出した圧力差に基づいて液量を検知する構成の圧力検出システムである。
この圧力検出システムにおいて、セル1内は、汚染物除去機能を備えた排気装置(図示省略)により排気して大気圧よりも低い雰囲気圧(セル内負圧)に維持することにより、セル1内の汚染された雰囲気が大気中に漏出するのを防止する構成である。液量を検出する液体3を収容する貯槽2内の上層部分に位置する雰囲気も汚染物除去機能を備えた排気装置(図示省略)により排気してセル1内の雰囲気圧よりも低い雰囲気圧(貯槽内負圧)に維持することにより、貯槽2内の汚染された雰囲気がセル1内に漏出するのを防止する構成である。
貯槽2内の上層部分に位置する雰囲気圧は、計測配管5と弁6と仕切弁装置7を介して前記差圧式圧力スイッチ4の低圧室401に導入し、貯槽2内の液体底部の液圧は、計測配管8と弁9と前記仕切弁装置7を介して前記ベローズ型差圧式圧力スイッチ4の高圧室402に導入する。
ベローズ型差圧式圧力スイッチ4は、差圧容器403内を前記低圧室401と高圧室402に区画して該低圧室401と高圧室402の差圧に応動して伸縮する受圧変位体420のベローズ先端封止部材422に取り付けた永久磁石423によりリードスイッチ425を操作する構成である。リードスイッチ425は、動作することにより表示ランプ10を点灯させて貯槽2内の液量が所定の値に到達したことを表示させる。
このように構成したベローズ型差圧式圧力スイッチ4は、貯槽2内の液体3が所定値まで増量すると高圧室402の圧力が上昇して受圧変位体420のベローズ421をベローズ伸長調整ばね427の抗力に逆らって伸長させ、低圧室401の圧力に対して高圧室402の圧力が所定値まで上昇すると、この圧力差によって伸長したベローズ421の伸長量に応じて変位するベローズ先端封止部材422の永久磁石423がリードスイッチ425を操作して該リードスイッチ425を動作させて表示ランプ10を点灯する。
リードスイッチ425を作動させる圧力差(液量)は、調整ねじ426の捻じ込み量を変えてベローズ伸長調整ばね427の伸力を調整することにより設定する。
このように構成したベローズ型差圧式圧力スイッチ及び圧力検出システムは、低圧室401の圧力が作用して受圧ダイアフラム404に作用させるバイアス圧力を変化させるような気密ダイアフラムを省略することができることから低圧室401の圧力が変化してもバイアス圧力が変化して検出誤差が発生するようなことはない。
また、支持具424,リードスイッチ425,調整ねじ426,ベローズ伸長調整ばね427は、その大部分をベローズ先端封止部材422の凹部422a内に収容するように設置しているので、ベローズ型差圧式圧力スイッチ4を小型に構成することができる。
1…セル、2…貯槽、3…液体、4…ベローズ型差圧式圧力スイッチ、5,8…計測配管、6,9…弁、7…仕切弁装置、401…低圧室、402…高圧室、403…差圧容器、420…受圧変位体、421…ベローズ、422…ベローズ先端封止部材、422a…凹部、422b…周壁、422c…底壁、423…永久磁石、424…支持具、425リードスイッチ、426…調整ねじ、427…ベローズ伸長調整ばね。

Claims (2)

  1. 差圧容器内を仕切って低圧室と高圧室を形成する受圧変位体と、前記低圧室と高圧室の差圧による前記受圧変位体の変位に応動する応動スイッチを備えたベローズ型差圧式圧力スイッチにおいて、
    前記受圧変位体は、高圧室から低圧室に向かって伸縮する円筒形状のベローズと、前記ベローズの先端開口を閉じるように該ベローズの先端開口に結合され、その中央部分に前記ベローズの内側方向に膨らむ凹部を形成したベローズ先端封止部材を備え、
    前記応動スイッチは、前記ベローズ先端封止部材の凹部の周壁に取り付けた永久磁石と、前記ベローズが低圧室と高圧室の所定の差圧によって伸びた状態のときに前記永久磁石が発生する磁束によって作動するように前記凹部内に位置するように前記差圧容器に取り付けて設置されたリードスイッチを備え、
    前記ベローズ先端封止部材の凹部の底壁と前記差圧容器の壁を気密状態に貫通するように螺着された調整ねじとの間に圧縮状態に介在させたベローズ伸長調整ばねを設けたことを特徴とするベローズ型差圧式圧力スイッチ。
  2. 貯槽内の上層部分に位置する雰囲気の圧力と液体底部の圧力を差圧式圧力スイッチにより圧力差として検出し、検出した圧力差に基づいて周囲の雰囲気よりも低圧の貯槽内の液体の量を検出する圧力検出システムにおいて、
    前記差圧式圧力スイッチとして請求項1に記載したベローズ型差圧式圧力スイッチを使用し、前記貯槽内の雰囲気を前記ベローズ型差圧式圧力スイッチの低圧室に導入し、液体底部の圧力を前記ベローズ型差圧式圧力スイッチの高圧室に導入するように構成したことを特徴とする圧力検出システム。
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