JP6130764B2 - 圧力計測装置及び圧力計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、原子力プラント、石油精製プラント及び化学プラント等の流体の圧力または２点間の圧力差を測定し、その検出信号を外部に伝送する圧力計測装置及び圧力計測方法に係る。特に、放射線環境や高温環境で用いるのに好適な圧力計測装置及び圧力計測方法に関する。

圧力計測装置は、原子力プラントや一般産業プラント内のプロセスの圧力をダイアフラムで受圧して導圧路内の封入液（例えばシリコンオイル）により圧力センサに伝達し、圧力センサの検出信号を外部へ伝送するものである。圧力計測装置には、流体の絶対圧力を測定するものと、流体の２点間の圧力差を測定するものがある。これらの圧力計測装置は、プラントの安全確保や製品の品質を確保する点から、例えば±１％の測定精度が要求されている。

しかし、高温高圧の水蒸気を扱うような特殊な環境においては、圧力計測装置の外部からダイアフラムを透過した水素の影響等により、長期間その測定精度を保つことが困難であった。すなわち、測定流体に含まれる水素（水素原子、水素分子、水素イオン）の一部が、ダイアフラムを透過した後に導圧路内の封入液中に気泡となって溜まり、その影響により導圧路内部の圧力が上昇する。このため、ダイアフラムに加わる圧力の変化を圧力センサに正しく伝達できなくなり測定精度が低下する。

そのため、従来から、ダイアフラムのうち封入液に接している片面に水素吸蔵膜を形成することにより、圧力計測装置の外部からダイアフラムを透過した水素の影響を低減する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−１１４４５３号公報

上記の従来の技術は、圧力計測装置の外部からダイアフラムを透過した水素の影響を低減するためのものであるが、放射線環境や高温環境に設置される用途に対する考慮はされていない。すなわち、導圧路に封入された封入液は、放射線や熱により分解されて水素や炭化水素類（メタン、エタン、プロパン等）を発生するが、これらの気体が封入液中に溜まり、一定量を超えると気泡化して導圧路内部の圧力を上昇させる。そのため、気泡量が多くなったときに圧力計測装置の誤差の許容精度（例えば±１％の精度）を保てなくなる。また、精度保持のため定期、不定期の検査を行わなければならず、保守作業を増大させる。さらに、検査の結果許容精度を保っていなかった場合は圧力計測装置の交換が必要となり、その交換費用が膨大となる問題が生じている。

そして、放射線環境や高温環境に圧力計測装置が設置された場合、圧力センサの検出信号を圧力計測装置の外部へ伝送するための出力回路が損傷する場合がある。その場合、ダイアフラムや導圧路や圧力センサが健全であっても圧力測定ができなくなる。従来は、出力回路が損傷した場合、導圧路で一体に接続されているダイアフラムや導圧路やセンサを含めて圧力計測装置全体を交換する必要や、プラントから圧力計測装置を隔離して交換する必要があり、多大な時間と作業が発生していた。

本発明は、上述の点に鑑み、放射線環境や高温環境において、出力回路を交換しやすくすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の圧力測定装置は、ダイアフラムと、受圧室壁面と、導圧路と、封入液と、水素吸蔵材と、圧力センサと、記憶装置と、出力回路とを備える。
ダイアフラムは、測定流体の圧力を受圧する。受圧室壁面には、ダイアフラムが設けられている。導圧路は、受圧室壁面に接続されている。封入液は、ダイアフラムと受圧室壁面との間に形成された空間及び導圧路に封入されている。水素吸蔵材は、導圧路の内部、導圧路の壁面、受圧室壁面、ダイアフラムと受圧室壁面との間の空間の内部のうちの少なくとも一箇所に配置され、封入液中の水素原子を吸蔵する。圧力センサは、耐熱かつ耐放射線の特性を有し、封入液により伝達されるダイアフラムで受圧した測定流体の圧力を検出する。
出力回路は、圧力センサが設けられた本体部に対してコネクタで着脱可能に取り付けられることにより、圧力センサに接続され、圧力センサが出力する検出信号を外部に伝送する。また、出力回路は、圧力センサの圧力−電圧特性に応じた圧力−電圧補正情報を格納した記憶装置と、圧力−電圧補正情報により圧力センサの検出信号を補正する補正回路と、補正回路により補正された検出信号を外部に伝送する伝送回路と、圧力センサの固有情報に基づいて記憶装置に圧力−電圧補正情報を書き込むための情報書き込み用端子を有する。
更に、出力回路の周囲は放射線を遮蔽する遮蔽材及び熱を遮蔽する断熱材で密閉されているとの特徴を有する。

また、本発明の圧力計測方法は、測定流体の圧力を受圧するダイアフラムと、ダイアフラムが設けられた受圧室壁面との間に空間、及び受圧室壁面に接続された導圧路に封入液を封入する。導圧路の内部、導圧路の壁面、受圧室壁面、ダイアフラムと受圧室壁面との間の空間の内部のうちの少なくとも一箇所に、封入液中の水素原子を吸蔵する水素吸蔵材を配置する。封入液により伝達されるダイアフラムで受圧した測定流体の圧力を検出した、耐熱かつ耐放射線の特性を有する圧力センサが検出信号を出力する。そして、圧力センサが出力する検出信号を外部に伝送する出力回路を、圧力センサが設けられた本体部に対してコネクタで着脱可能に取り付けることにより、出力回路を圧力センサに接続する。
この出力回路は、圧力センサの圧力−電圧特性に応じた圧力−電圧補正情報を記憶装置に格納し、この格納した圧力−電圧補正情報により記圧力センサの検出信号を補正する。そして、補正された前記検出信号を外部に伝送する。更に出力回路の周囲は、放射線を遮蔽する遮蔽材及び熱を遮蔽する断熱材で密閉されている。

本発明によれば、出力回路を、本体部に対してコネクタで着脱可能に取り付けたことにより、放射線環境や高温環境において、出力回路を容易に本体部から取り外して新たな出力回路に交換することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る圧力計測装置の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る水素吸蔵材の配置例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る水素吸蔵材の配置例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る封入液が放射線分解されて発生した水素原子を水素吸蔵材により吸蔵する方法を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る炭化水素類中の水素原子を水素吸蔵材により吸蔵する方法を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る水素吸蔵材の形状を例示する図である。 本発明の第１の実施の形態に係る水素吸蔵材の形状を例示する図である。 本発明の第１の実施の形態に係る水素吸蔵材の形状を例示する図である。 本発明の第１の実施の形態に係る水素吸蔵材の形状を例示する図である。 本発明の第１の実施の形態に係る水素吸蔵材の形状を例示する図である。 本発明の第１の実施の形態に係る出力回路を取り外した状態を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る出力回路の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るセンサの圧力−電圧特性を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る出力回路として用いるコンピュータの構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る圧力計測装置の構成を示す図である。

＜１．第１の実施の形態例＞
［圧力計測装置の構成例］
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る圧力計測装置の構成を示す断面図である。
この圧力計測装置１は、流体の２点間（高圧側と低圧側）の圧力差を測定する装置である。圧力計測装置１には、出力回路１２が取り付けられた本体部４と、高圧側圧力伝送部１６と、低圧側圧力伝送部１７とが設けられている。高圧側圧力伝送部１６、低圧側圧力伝送部１７には、それぞれ置換器部２及びキャピラリ部３が設けられている（但し、図では低圧側圧力伝送部１７の置換器部２の図示を省略すると共に、キャピラリ部３の一部分の図示を省略している）。

置換器部２の先端（高圧側圧力伝送部１６では図の左側の端部）の位置には、フランジ１８が形成されるとともに、受圧室壁面１５には、第一のダイアフラムとしての受圧ダイアフラム５が設けられている。フランジ１８は、測定流体３０を導入するためにプラントの側に設けられたパイプ３１の先端のフランジ３２に、不図示のボルト及びナットによって締結されている。受圧ダイアフラム５は、このパイプ３１内の測定流体３０の圧力を受圧する。

また、置換器部２には、受圧ダイアフラム５と受圧室壁面１５とに囲まれた空間である受圧室１４が形成されるとともに、受圧室壁面１５に接続された導圧路６が設けられている。受圧室１４及び導圧路６には、封入液（例えばシリコンオイル）８が封入されている。なお、以下の説明では、圧力計測装置１内に設けられて封入液８が封入される導圧路は、全て導圧路６と表記する。また、図１では、圧力計測装置１内で封入液８が封入されている部分（受圧室１４、導圧路６及び後述する各受圧室）を濃く示している。

置換器部２の終端（高圧側圧力伝送部１６では図の右側の端部）の位置には、第二のダイアフラムの１つとしての中間ダイアフラム７が設けられている。中間ダイアフラム７は、受圧ダイアフラム５で受圧して置換器部２の導圧路６内の封入液８により伝達された測定流体３０の圧力を受圧する。

また、置換器部２には、受圧室１４と同様にして、中間ダイアフラム７と受圧室壁面（符号なし）とに囲まれた受圧室（符号なし）が形成されている。この受圧室壁面は、キャピラリ部３に設けられた導圧路６に接続されている。この受圧室及び導圧路６にも、封入液８が封入されている。

キャピラリ部３の導圧路６は、本体部４内に連通している。本体部４内には、高圧側圧力伝送部１６、低圧側圧力伝送部１７のそれぞれのキャピラリ部３の導圧路６に対向して、第二のダイアフラムの別の１つとしてのシールダイアフラム１０が設けられている。シールダイアフラム１０は、キャピラリ部３の導圧路６内の封入液８により伝達された圧力を受圧する。

また、本体部４内には、置換器部２の受圧室１４と同様にして、シールダイアフラム１０と受圧室壁面（符号なし）とに囲まれた受圧室（符号なし）が形成されている。この受圧室壁面は、本体部４内に設けられた導圧路６に接続されている。この受圧室及び導圧路６にも、封入液８が封入されている。

また、本体部４内には、本体部４の導圧路６を高圧側と低圧側とに隔てるセンタダイアフラム１１が設けられている。センタダイアフラム１１は、加わる圧力に対応した変形量が少ない過負荷保護用のダイアフラムである。高圧側、低圧側の一方に過大な圧力が加わった場合にも、センタダイアフラム１１自身が大きく変形しないので、受圧ダイアフラム５、中間ダイアフラム７及びシールダイアフラム１０の変形量も大きくならず、それらのダイアフラムの破損が起こりにくくなっている。

また、本体部４内には、圧力センサの一例としてのセンサ（例えば、半導体圧力センサ）１３が設けられている。センサ１３の下面は、本体部４の高圧側の導圧路６に接している。したがって、センサ１３の下面には、高圧側圧力伝送部１６の受圧ダイアフラム５で受圧した測定流体３０の圧力が伝達される。この圧力は、高圧側圧力伝送部１６の置換器部２から本体部４までの導圧路６内の封入液８及びこの導圧路６の途中に介在する中間ダイアフラム７、シールダイアフラム１０によって伝達される。

センサ１３の上面は、本体部４の低圧側の導圧路６に接している。したがって、センサ１３の上面には、低圧側圧力伝送部１７の受圧ダイアフラム５で受圧した測定流体３０の圧力が伝達される。この圧力は、低圧側圧力伝送部１７の置換器部２から本体部４までの導圧路６内の封入液８及びこの導圧路６の途中に介在する中間ダイアフラム７、シールダイアフラム１０によって伝達される。センサ１３は、この下面に伝達された圧力と上面に伝達された圧力を検出する。そして、下面に伝達された圧力と上面に伝達された圧力との差を電圧信号として出力回路１２に出力する。

このような構成の圧力計測装置１では、圧力計測装置１の外部（例えば、パイプ３１）から受圧ダイアフラム５を透過した測定流体３０中の水素が封入液８内で気泡化することにより、導圧路６内部の圧力が上昇する。これにより、受圧ダイアフラム５に加わる圧力の変化をセンサ１３に正しく伝達できなくなって測定精度が低下してしまうことが知られている。具体的には、高圧側圧力伝送部１６と低圧側圧力伝送部１７とで導圧路６内部で気泡化した気体量が異なる場合に、圧力値が正常値から変動してしまう。

さらに、放射線環境や高温環境に圧力計測装置１が設置された場合には、封入液８が放射線や熱により分解されて水素や炭化水素類（メタン、エタン、プロパン等）を発生し、これらの気体が封入液８内で気泡化する。これにより、導圧路６内部の圧力が上昇し、受圧ダイアフラム５に加わる圧力の変化をセンサ１３に正しく伝達できなくなって測定精度が低下してしまう。

これらの圧力計測装置１の外部から受圧ダイアフラム５を透過した水素や封入液８の内部で発生した水素及び炭化水素類は、導圧路６内部の封入液８の溶解量を超えた場合に気泡化する。さらに、測定流体の圧力が真空に近いほど、溶解量が少なくなるため気泡化する気体量が増加して、測定精度の低下が顕著に現れる。

そこで、この圧力計測装置１では、高圧側、低圧側のそれぞれについて、下記の〈１〉〜〈１０〉のうちの少なくとも一箇所に、封入液８中の水素原子を吸蔵する水素吸蔵材を配置している。
〈１〉置換器部２、キャピラリ部３または本体部４の導圧路６の内部
〈２〉置換器部２、キャピラリ部３または本体部４の導圧路６の壁面
〈３〉受圧室壁面１５
〈４〉受圧室１４の内部
〈５〉中間ダイアフラム７についての受圧室壁面
〈６〉中間ダイアフラム７についての受圧室壁面とは反対側（高圧側圧力伝送部１６では図１において中間ダイアフラム７の左側）の壁面
〈７〉中間ダイアフラム７についての受圧室の内部
〈８〉シールダイアフラム１０についての受圧室壁面
〈９〉シールダイアフラム１０についての受圧室壁面とは反対側の壁面
〈１０〉シールダイアフラム１０についての受圧室の内部

図１には、上記の〈１〉、〈２〉の箇所の一例として、置換器部２の導圧路６の内部または壁面に水素吸蔵材９を配置した例を示している。
図２は、上記の〈３〉の箇所である受圧室壁面１５に水素吸蔵材９を配置した例を示す。
図３は、上記の〈４〉の箇所である受圧室１４の内部に水素吸蔵材９を配置した例を示す。

なお、上記の〈１〉〜〈１０〉の箇所に加えて、受圧ダイアフラム５のうち封入液８に接している片面や、受圧ダイアフラム５の両面またはいずれかの片面にも水素吸蔵材９を配置してもよい。また、シールダイアフラム１０の両面またはいずれかの片面や、センタダイアフラム１１の両面またはいずれかの片面にも水素吸蔵材９を配置してもよい。

水素吸蔵材９としては、パラジウム、マグネシウム、バナジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ニッケル、ニオブ、コバルト、カルシウム、または、それらの合金を用いている。

［水素吸蔵材が水素原子を吸蔵する方法］
図４は、封入液８が放射線分解されて発生した水素原子を水素吸蔵材９により吸蔵する方法を示している。
図４の左側に示すように、封入液８は、ガンマ線４２等の放射線を受けると、封入液８の組成式４１に示すように封入液８を組成するＣとＨの結合や、ＳｉとＣの結合が切れる。放射線の影響により発生したメチル基４５や水素原子４６は、水素吸蔵材９を用いない場合は、図４の右上の枠４３内に示すように、お互いが結合してメタン４７や水素４８となる。

一方で、水素吸蔵材９を用いる場合には、図４の右下の枠４４内に示すように、ＳｉとＣの結合が切れた水素原子４６が水素吸蔵材９に吸蔵されるため、メチル基４５が水素原子４６と結合する量が減少し、メタン４７の発生量を抑制することができる。水素原子４６と結合しないメチル基４５は、再び封入液８に戻る。これにより、メタン４７のような炭化水素類が封入液８中に気泡として溜まることによる導圧路６内部の圧力上昇を防ぐことができる。

図５は、炭化水素類中の水素原子を水素吸蔵材９により吸蔵する方法の一例として、メタン４７中の水素原子を吸蔵する方法を示している。
図４を用いて説明したように、放射線分解によって発生したメチル基４５と水素原子４６の一部は、お互いが結合してメタン４７となる。その後、メタン４７は、水素吸蔵材９の表面に接触すると、メチル基４５と水素原子４６に解離する。水素原子４６は水素吸蔵材９によって吸蔵され、メチル基４５は最終的に炭素原子となって水素吸蔵材９の表面に吸着する。

このような水素吸蔵材９を上記の〈１〉〜〈１０〉のような箇所に配置する。そして、水素吸蔵材９は、圧力計測装置１の外部から受圧ダイアフラム５を透過した水素だけでなく、封入液８の内部で発生した水素及び炭化水素類中の水素原子を水素吸蔵材９自身の体積の９３５倍の量まで吸蔵することができる。このため、水素及び炭化水素類が封入液８中に気泡として溜まることによる導圧路６内部の圧力の上昇を防ぐことができる。

なお、上記の〈１〉〜〈１０〉の箇所のうち、特に放射線量が多くなる箇所や特に高温になる箇所に水素吸蔵材９を配置すれば、封入液８の内部で発生した水素及び炭化水素類中の水素原子をより効率よく水素吸蔵材９に吸蔵することができる。また、図１〜図３に示したような箇所に水素吸蔵材９を配置すれば、受圧ダイアフラム５に近い箇所に水素吸蔵材９が配置されることになるので、圧力計測装置１の外部から受圧ダイアフラム５を透過した水素もより効率よく吸蔵することができる。

［水素吸蔵材の配置及び形状の例］
図６〜図９は、導圧路６の内部に水素吸蔵材９を配置する場合の水素吸蔵材９の形状の例を示している。
図６は、水素吸蔵材９として、粉末状の水素吸蔵材９ａを導圧路６の内部に封入した例を示している。粉末状の水素吸蔵材９ａは、封入液８と混合することによりコロイド状の液体となる。粒子の径が小さくなるほど、粉末状の水素吸蔵材９ａが水素原子や炭化水素類に触れる面積が広くなるため、水素原子の吸蔵速度を早くすることができる。

図７は、水素吸蔵材９として、固形状の水素吸蔵材９ｂを導圧路６の内部に封入した例を示している。固形状の水素吸蔵材９ｂは、ペレット状のものでもよいし、板状のものでもよいし、球状のものでもよい。また、固形状の水素吸蔵材９ｂを多孔質状のものにすれば、水素や炭化水素類に接触する面積が広くなるので、より効率よく水素原子を吸蔵することができる。

固形状の水素吸蔵材９ｂは、導圧路６内の封入液８と混合させてもよいが、導圧路６の壁面６ａに溶接で固定することが好適である。このように壁面６ａに固定すれば、固形状の水素吸蔵材９ｂが受圧ダイアフラム５や中間ダイアフラム７等の各ダイアフラムや壁面６ａに衝突してそれらを劣化させることも防止できるようになる。

図８は、水素吸蔵材９として、棒状の水素吸蔵材９ｃを導圧路６の内部に封入した例を示している。棒状の水素吸蔵材９ｃは、針金状でもよいが、それを押し広げたような幅の広い形状にすれば、水素や炭化水素類に接触する面積が広くなるので、より効率よく水素原子を吸蔵することができる。また、棒状の水素吸蔵材９ｃを多孔質状のものにすれば、水素や炭化水素類に接触する面積が広くなるので、より効率よく水素原子を吸蔵することができる。棒状の水素吸蔵材９ｃは、加工が容易であり、コストを抑えることができる。さらに、棒状の水素吸蔵材９ｃは、キャピラリ部３に配置された細い径の導圧路６の内部へも容易に封入することができる。

図９は、水素吸蔵材９として、図８に示した棒状の水素吸蔵材９ｃを螺旋状に加工した水素吸蔵材９ｄを導圧路６の内部に封入した例を示している。このような螺旋状の水素吸蔵材９ｄは、同じ長さとした棒状の水素吸蔵材９ｃよりも水素や炭化水素類に接触する面積が広くなるので、より効率よく水素原子を吸蔵することができる。

図８に示した棒状の水素吸蔵材９ｃや図９に示した螺旋状の水素吸蔵材９ｄは、導圧路６の内部に封入するだけでもよいが、図７に示したような導圧路６の壁面６ａに溶接（面溶接または点溶接等）や接着等により固定することが好適である。このように壁面６ａに固定すれば、棒状の水素吸蔵材９ｃや螺旋状の水素吸蔵材９ｄが受圧ダイアフラム５や中間ダイアフラム７等の各ダイアフラムや壁面６ａに衝突してそれらを劣化させることも防止できるようになる。

なお、図６〜図９を用いて説明した水素吸蔵材９の形状及び封入の形態は、導圧路６の内部に水素吸蔵材９を配置する場合だけでなく、上記の〈４〉、〈７〉、〈１０〉のように受圧室１４等の各受圧室の内部に水素吸蔵材９を配置する場合にも採用してよい。

図１０は、導圧路６の壁面に水素吸蔵材９を配置する場合の水素吸蔵材９の形状の例として、導圧路６の壁面６ａにメッキもしくはスパッタリングにより水素吸蔵材の膜９ｅを形成した例を示している。
このように導圧路６の壁面６ａに水素吸蔵材の膜９ｅを形成すれば、図６〜図９に例示したように導圧路６の内部に水素吸蔵材９を配置する場合と比べて、導圧路６内の封入液８の粘度や封入液８の量が変化しない。このため、圧力計測装置１そのものの計測性能が劣化する可能性を非常に少なくすることができる。

なお、図１０に示した水素吸蔵材９の形状は、導圧路６の壁面に水素吸蔵材９を配置する場合だけでなく、上記の〈３〉、〈５〉、〈６〉、〈８〉、〈９〉のように各受圧室壁面や受圧室壁面とは反対側の壁面に水素吸蔵材９を配置する場合にも採用しうる。

以上に説明したように、この圧力計測装置１では、圧力計測装置１の外部から受圧ダイアフラム５を透過した水素だけでなく、封入液８の内部で発生した水素及び炭化水素類中の水素原子を水素吸蔵材９で吸蔵する。これにより、水素及び炭化水素類が封入液８中に気泡として溜まることによる導圧路６内部の圧力の上昇を防ぐことができる。

しかし、放射線環境や高温環境に圧力計測装置１が設置された場合には、センサ１３の検出信号を外部へ伝送するための出力回路が損傷する場合がある。その場合、受圧ダイアフラム５、中間ダイアフラム７、シールダイアフラム１０、センタダイアフラム１１や導圧路６やセンサ１３が健全であっても圧力測定ができなくなる。そして、出力回路が損傷した場合に、導圧路６で一体に接続されている受圧ダイアフラム５、中間ダイアフラム７、シールダイアフラム１０、センタダイアフラム１１や導圧路６やセンサ１３を含めて圧力計測装置１全体を交換する必要がある。また、プラントから圧力計測装置１を隔離して交換する必要がある。しかし、このように圧力計測装置１を交換するためには、多大な時間と作業が発生してしまう。

そこで、この圧力計測装置１では、図１に示すように、本体部４の表面に、センサ１３の検出信号を出力するためのコネクタ（ソケット側）１９が設けられている。そして、コネクタ１９に対応するコネクタ（プラグ側）２０を有する出力回路１２が、本体部４に対してコネクタ１９及び２０で着脱可能に取り付けられることによりセンサ１３に接続されている。また、出力回路１２を機械的な衝撃から保護するための筐体２１が、本体部４に対して着脱可能に嵌合されている。

［出力回路を本体部から取り外した状態の例］
図１１は、筐体２１を本体部４から取り外すとともに、コネクタ２０をコネクタ１９から抜いて出力回路１２を本体部４から取り外した状態を示している。
このように、この圧力計測装置１では、出力回路１２のみを容易に本体部４から取り外すことが可能になっている。

［出力回路の構成例］
図１２は、出力回路１２の構成を示すブロック図である。
出力回路１２には、増幅回路２２、補正回路２３、伝送回路２４、記憶装置２５及び表示装置２６が設けられている。また、出力回路１２には、コネクタ２０以外の入出力端子として、記憶装置２５に情報を書き込むための情報書き込み用端子２７と、伝送回路２４の出力信号を外部に伝送するための出力端子２８とが設けられている。

記憶装置２５には、本体部４内のセンサ１３の圧力−電圧特性に応じてセンサ１３の検出信号を補正するための圧力−電圧補正情報が格納されている。

［センサの圧力−電圧補正特性］
ここで、センサ１３の圧力−電圧特性について説明する。
図１３は、センサ１３の圧力−電圧特性を示す図であり、縦軸に圧力Ｐ、横軸に電圧Ｖをとっている。
図１３に破線で示すように、圧力Ｐと電圧Ｖとが正比例するのが理想的な圧力−電圧特性である。しかし、図１３に実線で示すように、実際のセンサ１３では圧力Ｐと電圧Ｖとが正比例しない。そして、圧力−電圧特性は個々のセンサ１３毎に異なっている。そのため、図１２に示す記憶装置２５には、出力回路１２を本体部４に取り付ける前に、本体部４内のセンサ１３の圧力−電圧特性に応じて調整した圧力−電圧補正情報を情報書き込み用端子２７から書き込んでいる。記憶装置２５に記憶される圧力−電圧補正情報等は、センサ１３に割り振られる固有情報の一例としての製造番号等によって個別に管理される。このため、記憶装置２５に新しく書き込まれた情報が既存の情報を消去することがない。また、記憶装置２５内で情報の所在を確実に特定できる。

また、センサ１３によって検出され、コネクタ２０から出力回路１２に入力した電圧信号は、増幅回路２２で増幅されて、補正回路２３に送られる。補正回路２３は、増幅回路２２からの電圧信号の電圧値を、記憶装置２５に記憶された圧力−電圧補正情報に基づいて補正して、伝送回路２４及び表示装置２６に送る。伝送回路２４は、補正回路２３からの電圧信号を、４〜２０ｍＡの電流信号に変換して、出力端子２８から出力回路１２の外部に伝送する。表示装置２６は、補正回路２３からの電圧信号に基づき、圧力差の測定結果を表示する。

この圧力計測装置１では、放射線や高温により出力回路１２が損傷した場合にも、コネクタ１９及び２０の抜き差しにより、出力回路１２のみを容易に本体部４から取り外して、新たな出力回路１２と交換することができる。このため、出力回路１２の交換に要する時間と作業量を大幅に削減することができる。

さらに、新たな出力回路１２を本体部４に取り付ける前に、損傷した出力回路１２の記憶装置２５に格納していたのと同じ圧力−電圧補正情報を新たな出力回路１２の情報書き込み用端子２７から書き込んで記憶装置２５に格納する。これにより、記憶装置２５への圧力−電圧補正情報の書込みが容易となり、速やかに記憶装置２５を作成できる。また、出力回路１２を交換した後も、出力回路１２を交換する前と同様に、センサ１３毎に調整した圧力−電圧補正情報を用いてセンサ１３の検出信号を補正することができる。したがって、出力回路１２を交換した後も、高精度な圧力差の測定を続けることができる。

＜２．第２の実施の形態例＞
［出力回路をコンピュータによって構成した例］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る出力回路１２について説明する。
上述した第１の実施の形態では、出力回路１２を、図１２のようなハードウェア回路で構成する例を説明した。しかし、別の例として、出力回路１２を、コンピュータを用いて実現してもよい。

図１４は、本発明の第２の実施の形態に係る出力回路１２として用いるコンピュータの構成例を示すブロック図である。
コンピュータ５０は、バス５４に接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）５１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２及びＲＡＭ（Random Access Memory）５３を備える。さらに、コンピュータ５０は、表示部５５、操作部５６、不揮発性ストレージ５７、ネットワークインタフェース５８及びコネクタ２０を備える。コネクタ２０は、図１を用いて説明したのと同一のものである。

ＣＰＵ５１は、図１２の増幅回路２２、補正回路２３及び伝送回路２４に相当する機能を実現するソフトウェアのプログラムコードをＲＯＭ５２から読み出して実行する。ＲＡＭ５３には、演算処理の途中に発生した変数やパラメータ等が一時的に書き込まれる。表示部５５には、例えば、液晶ディスプレイモニタが用いられ、図１２の表示装置２６と同様に圧力差の測定結果を表示する。操作部５６には、例えば、キーボード、マウス等が用いられ、ユーザが所定の操作入力、指示を行うことが可能である。

不揮発性ストレージ５７には、例えば、ＨＤＤ（Hard disk drive）、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等が用いられる。この不揮発性ストレージ５７には、ＯＳ（Operating System）、各種のパラメータの他に、コンピュータ５０を機能させるためのプログラムが記録されている。ネットワークインタフェース５８には、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）等が用いられ、端子が接続されたＬＡＮ、専用線、ネットワークのいずれかを介して各種のデータを送受信することが可能である。このネットワークインタフェース５８は、図２の情報書き込み用端子２７としての役割と出力端子２８としての役割を兼ねている。

＜３．第３の実施の形態例＞
［流体の絶対圧力を測定する圧力計測装置の例］
次に、本発明の第３の実施の形態に係る圧力計測装置６０について説明する。
上述の実施の形態では、流体の２点間の圧力差を測定する圧力計測装置に本発明を適用する例を説明した。しかし、別の例として、流体の絶対圧力を測定する圧力計測装置に本発明を適用してもよい。

図１５は、本発明の変形例に係る圧力計測装置の構成例を示す断面図であり、図１と共通する部分には同一符号を付している（但し受圧室壁面及び受圧室の符号は省略している）。
この圧力計測装置６０は、流体の絶対圧力を測定する装置であり、受圧ダイアフラム５で受圧した測定流体３０の圧力が、導圧路６内の封入液８によりセンサ１３に伝達される。図１５では、圧力計測装置６０内で封入液８が封入されている部分である受圧室及び導圧路６を濃く示している。

導圧路６の内部、導圧路６の壁面、受圧室壁面、受圧室の内部のうちの少なくとも一箇所には、封入液８中の水素原子を吸蔵する水素吸蔵材９が配置されている。図１５には、導圧路６の内部に水素吸蔵材９を配置した例を示している。

センサ１３は、伝達された圧力を電圧信号として検出する。センサ１３が設けられている圧力計測装置６０の本体部（符号なし）の表面には、コネクタ１９が設けられている。そして、コネクタ１９に対応するコネクタ２０を有する出力回路１２が、本体部に対してコネクタ１９及び２０で着脱可能に取り付けられることによりセンサ１３に接続されている。また、出力回路１２を機械的な衝撃から保護するための筐体２１が、本体部に対して着脱可能に嵌合されている。出力回路１２の構成は、図１２に示したものと同一である。

この圧力計測装置６０でも、本発明の実施の形態に係る圧力計測装置１について説明したのと同様な効果が得られる。すなわち、圧力計測装置６０の外部から受圧ダイアフラム５を透過した水素だけでなく、封入液８の内部で発生した水素及び炭化水素類中の水素原子を水素吸蔵材９で吸蔵する。これにより、水素及び炭化水素類が封入液８中に気泡として溜まることによる導圧路６内部の圧力の上昇を防ぐことができる。また、放射線や高温により出力回路１２が損傷した場合にも、交換に要する時間と作業量を大幅に削減することができる。さらに、出力回路１２を交換した後も、高精度な絶対圧力の測定を続けることができる。

＜４．変形例＞
なお、上述した圧力計測装置１，６０は、原子力プラント等の計装システムだけでなく、核燃料の再処理施設等、加速器施設等における計装システムに適用することが可能である。

また、放射線、温度、水素などの影響を受けにくい材料によって、圧力計測装置１，６０の全体を構成してもよい。例えば、出力回路１２に用いられる不図示のアンプ等を含む各種回路をＳｉＣで製作するとよい。また、センサ１３には、耐熱且つ耐放射線の特性を有する歪みゲージを用いて測定流体３０の圧力を受圧するようにしてもよい。これにより高放射線、高温度、高水素等の環境下であっても測定流体３０の圧力を継続して計測することが可能となる。

また、出力回路１２と本体部４の接続に際してコネクタ１９，２０を用いる代わりに、長距離の通信ケーブルを用いてもよい。この場合、本体部４から離れた高放射線、高温度、高水素ではない環境に出力回路１２を設置することにより、出力回路１２の故障回数を減らすことができる。このため、出力回路１２の交換回数も減らすことができ、保守性を高めることができる。

また、出力回路１２の周囲を、放射線を遮蔽する遮蔽材（例えば、鉛）や熱を遮蔽する断熱材で密閉してもよい。この場合、筐体２１を遮蔽材で構成してもよく、筐体２１の周囲をさらに遮蔽材で密閉してもよい。これにより、出力回路１２に対する放射線や熱の影響を抑えることができ、出力回路１２の故障を減らすことができる。また、出力回路１２の耐放射線特性や耐熱性を高めるための設計変更等が不要となる。

以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、上記した実施の形態例は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細且つ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることは可能であり、更にはある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１，６０…圧力計測装置、２…置換器部、３…キャピラリ部、４…本体部、５…受圧ダイアフラム、６…導圧路、７…中間ダイアフラム、８…封入液、９…水素吸蔵材、１０…シールダイアフラム、１１…センタダイアフラム、１２…出力回路、１３…センサ、１４…受圧室、１５…受圧室壁面、１６…高圧側圧力伝送部、１７…低圧側圧力伝送部、１９，２０…コネクタ

Claims (9)

1. 測定流体の圧力を受圧するダイアフラムと、
   前記ダイアフラムが設けられた受圧室壁面と、
   前記受圧室壁面に接続された導圧路と、
   前記ダイアフラムと前記受圧室壁面との間に形成された空間及び前記導圧路に封入された封入液と、
   前記導圧路の内部、前記導圧路の壁面、前記受圧室壁面、前記空間の内部のうちの少なくとも一箇所に配置され、前記封入液の水素原子を吸蔵する水素吸蔵材と、
   前記封入液により伝達される前記ダイアフラムで受圧した前記測定流体の圧力を検出して検出信号を出力する、耐熱かつ耐放射線の特性を有する圧力センサと、
   前記圧力センサが設けられた本体部に対してコネクタで着脱可能に取り付けられることにより、前記圧力センサに接続され、前記圧力センサが出力する前記検出信号を外部に伝送する出力回路と、を備え、
   前記出力回路は、前記圧力センサの圧力−電圧特性に応じた圧力−電圧補正情報を格納した記憶装置と、前記圧力−電圧補正情報により前記圧力センサの前記検出信号を補正する補正回路と、前記補正回路により補正された前記検出信号を外部に伝送する伝送回路と、前記圧力センサの固有情報に基づいて前記記憶装置に前記圧力−電圧補正情報を書き込むための情報書き込み用端子を有し、前記出力回路の周囲は放射線を遮蔽する遮蔽材及び熱を遮蔽する断熱材で密閉されている、
   圧力計測装置。
2. 前記測定流体の高圧側、前記測定流体の低圧側のそれぞれに、前記ダイアフラムとして、測定流体の圧力を受圧する第一のダイアフラムと、前記第一のダイアフラムから前記圧力センサまでの前記導圧路の途中に介在する１または複数の第二のダイアフラムとを備え、
   前記圧力センサは、前記測定流体の高圧側と低圧側との圧力差を測定し、
   前記水素吸蔵材は、前記導圧路の内部、前記導圧路の壁面、前記第一のダイアフラムについての前記受圧室壁面、前記第一のダイアフラムについての前記空間の内部、前記第二のダイアフラムについての前記受圧室壁面、前記第二のダイアフラムについての前記受圧室壁面とは反対側の壁面、前記第二のダイアフラムについての前記空間の内部のうちの少なくとも一箇所に配置されている
   請求項１に記載の圧力計測装置。
3. 前記水素吸蔵材は、パラジウム、マグネシウム、バナジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ニッケル、ニオブ、コバルト、カルシウム、または、それらの合金である
   請求項１に記載の圧力計測装置。
4. 前記水素吸蔵材は、粉末状であり、前記導圧路内の前記封入液、前記空間内の前記封入液のうちの少なくとも一箇所に混合されている
   請求項３に記載の圧力計測装置。
5. 前記水素吸蔵材は、固形状であり、前記導圧路内の前記封入液、前記空間内の前記封入液のうちの少なくとも一箇所に混合され、又は前記導圧路の壁面、前記受圧室壁面のうちの少なくとも一箇所に固定されている
   請求項３に記載の圧力計測装置。
6. 前記水素吸蔵材は、棒状又は螺旋状であり、前記導圧路内の前記封入液、前記空間内の前記封入液のうちの少なくとも一箇所に封入され、又は前記導圧路の壁面、前記受圧室壁面のうちの少なくとも一箇所に固定されている
   請求項３に記載の圧力計測装置。
7. 前記水素吸蔵材は、膜状であり、前記導圧路の壁面、前記受圧室壁面のうちの少なくとも一箇所に形成されている
   請求項３に記載の圧力計測装置。
8. 前記圧力センサは、前記本体部に設けられた前記コネクタと、前記出力回路に設けられた前記コネクタとの間に接続される通信ケーブルを介して、前記出力回路に前記検出信号を出力する
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧力計測装置。
9. 測定流体の圧力を受圧するダイアフラムと、前記ダイアフラムが設けられた受圧室壁面との間に形成された空間、及び前記受圧室壁面に接続された導圧路に封入液を封入し、
   前記導圧路の内部、前記導圧路の壁面、前記受圧室壁面、前記空間の内部のうちの少なくとも一箇所に、前記封入液の水素原子を吸蔵する水素吸蔵材を配置し、
   前記封入液により伝達される前記ダイアフラムで受圧した前記測定流体の圧力を検出した、耐熱かつ耐放射線の特性を有する圧力センサが検出信号を出力し、
   前記圧力センサが出力する前記検出信号を外部に伝送する出力回路を、前記圧力センサが設けられた本体部に対してコネクタで着脱可能に取り付けることにより、前記出力回路を前記圧力センサに接続し、
   前記出力回路は、前記圧力センサの圧力−電圧特性に応じた圧力−電圧補正情報を記憶装置に格納し、
   前記圧力−電圧補正情報により前記圧力センサの前記検出信号を補正し、
   前記補正された前記検出信号を外部に伝送し、
   前記出力回路の周囲は、放射線を遮蔽する遮蔽材及び熱を遮蔽する断熱材で密閉されている
   ことを特徴とする圧力計測方法。

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