JP7377028B2 - 圧力センサ - Google Patents

Description

本発明は、圧力センサに関する。

液体中に非溶解性の固形粒子を含むスラリーの圧力を測定するために圧力センサが用いられている（例えば特許文献１参照）。
従来の圧力センサは、例えば図３に示す圧力センサ１００のように、ケース１２０の先端に圧力検出ポート１２５が設けられ、圧力検出ポート１２５の凹部１２６内に測定する液体を導入して、圧力検出ポート１２５の底部に設けた受圧面１３０によって、測定する液体の圧力を検出する構成が多く採用される。

特開２００８－２６１６６８号公報（段落００１１、００１６）

しかし、上記圧力センサ１００は、スラリーの圧力を測定しようとする場合、受圧面１３０へのスラリー中の固形粒子の衝突や摺動によって受圧面１３０が損傷を被るという問題がある。また、従来の圧力センサ１００は、スラリーの固形粒子や析出物が圧力検出ポート１２５の凹部１２６内に固着して堆積してしまい、測定不能となることが頻繁に起こるという問題がある。
一方、腐食性のある液体の圧力を測定できる圧力センサとして、受圧部がテフロン（登録商標）やフッ素樹脂で作られたものが使用されるものの、測定対象が腐食性のスラリーであると、受圧部へのスラリー中の固形粒子の衝突や摺動により、受圧部であるテフロンやフッ素樹脂が急激に摩耗するという問題がある。
このように、従来の圧力センサは、腐食性の有無に関わらず、高濃度スラリーの圧力を長期的に且つ安定的に測定することは難しいのが現状である。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、高濃度スラリーの測定に適した圧力センサを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る圧力センサは、受圧面と、該受圧面に密着して被覆されるとともに測定する液体にその圧力を受圧可能に接液する接液面を有する軟質ゴム部と、を備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係る圧力センサによれば、軟質ゴム部が、受圧面に密着して被覆されるとともに測定する液体にその圧力を受圧可能に接液する接液面を有するので、受圧面は、測定する液体とは接液しない状態でその圧力を受圧して検出できる。そのため、高濃度スラリーの測定に適した圧力センサを提供できる。

ここで、本発明の一態様に係る圧力センサにおいて、前記軟質ゴム部は、交換できるように前記受圧面に対して着脱可能に被覆されていることは好ましい。
このような構成であれば、被覆ゴム部は、正圧の測定に専ら用いる場合、受圧面に密着していれば、正圧測定においては、必ずしも接着・接合されている必要はなく、被覆が損傷すれば容易に交換可能である。

但し、負圧の測定においては、受圧面を被覆する軟質ゴム部が、受圧面から離れないように接着されているか、密着を保てる構造を有することが望ましい。つまり、本発明の一態様に係る圧力センサにおいて、前記軟質ゴム部は、前記受圧面から離れないように接着されている、若しくは、前記受圧面との密着状態を負圧の測定においても保てる被覆構造を有することは好ましい。

また、本発明の一態様に係る圧力センサにおいて、前記軟質ゴム部は、前記接液面が、当該圧力センサが取付けられる配管若しくは容器等の被設置物の内壁面と同一面上に位置した状態に装着されるようになっていることは好ましい。これにより、圧力センサが取付けられる配管や容器といった被設置物の内壁と軟質ゴム部の接液面とを同一面上に設置できる。
また、本発明の一態様に係る圧力センサにおいて、前記軟質ゴム部は、その被膜の一部が、当該圧力センサが取付けられる配管若しくは容器等の被設置物に密着若しくは圧着されることで被設置物の外部への液体の漏洩を防止するシール構造を有することが好ましい。

本発明によれば、高濃度スラリーの測定に適した圧力センサを提供できる。

本発明の一態様に係る圧力センサの一実施形態の模式的説明図であり、同図では軸線に沿った断面を示している。 図１の圧力センサを被設置物に装着した状態の模式的説明図であり、同図では軸線に沿った断面を示している。 従来の圧力センサの一例を説明する図であり、同図では、要部についてその軸線に沿った断面を示している。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

図１に示すように、本実施形態の圧力センサ１０は、測定する液体の圧力を受圧して検出する受圧面であるダイアフラム３０と、ダイアフラム３０を被覆する軟質ゴム製の軟質ゴム部４０と、を有する。
詳しくは、本実施形態の圧力センサ１０は、外周面に雄ねじ２１が形成された中空円筒状のケース２０を有する。ケース２０の内周面２３の一端側には、一端側の開口部分が、円盤状の支持ボディ２４によって閉塞され、支持ボディ２４の外側を向く面の中心部分に、上記ダイアフラム３０が装着されている。また、支持ボディ２４の内側を向く面の中心部分には台座３２の基端部が固定されており、台座３２の上端部に回路基盤３３が設けられている。

支持ボディ２４の部分には、ダイアフラム３０の背面（受圧側とは反対側の面）に、不図示の歪みゲージないしセンサチップが設けられている。歪みゲージないしセンサチップは、例えばブリッジ回路を備えており、その撓みに応じた電気的信号の変化が、不図示の配線を介して回路基盤３３から出力されるようになっている。
ダイアフラム３０は受圧に応じて変形し、その変形の程度が歪みゲージないしセンサチップに、ブリッジ回路の入力に電気の流れがある状態で伝えられると、その撓みに応じた電気的信号の変化が配線を介して回路基盤３３から出力され、これにより、ダイアフラム３０は、測定する液体とは接液しない状態でその圧力を受圧して検出する受圧面になっている。

軟質ゴム部４０は、上記ダイアフラム３０の受圧側の面に密着しているが、交換できるように着脱可能に被覆されていることは好ましい。つまり、正圧の測定においては、軟質ゴム部４０は、必ずしもダイアフラム３０に接着・接合されている必要はなく、被覆が損傷すれば軟質ゴム部４０の交換が可能である。
但し、負圧の測定においては、被覆する軟質ゴム部４０が、ダイアフラム３０から離れないよう接着されているか、ダイアフラム３０との密着を保てる構造を有することが望ましい。
つまり、圧力センサ１０を用いた負圧の測定においては、軟質ゴム部４０は、ダイアフラム３０から離れないよう接着されている、若しくは、ダイアフラム３０との密着状態を負圧の測定においても保てる被覆構造を有することが望ましい。

本実施形態の圧力センサ１０では、ケース２０には、ダイアフラム３０の受圧側に張り出すように、円筒状の係止部２２が突設されている。係止部２２の先端には、径方向外側に凸となるように円環状の鉤爪２２ｔが形成されている。
一方、軟質ゴム部４０には、ケース２０側の係止部２２と対向する位置に、凹の円筒状の被係止部４２が形成されている。被係止部４２の底部には、係止部２２の鉤爪２２ｔに係合するように整合した凹の円環形状の被係止溝４２ｓが形成されている。これにより、本実施形態の圧力センサ１０では、ケース２０の係止部２２に、軟質ゴム部４０の被係止部４２が軸方向に圧入されることで係合されて、軸方向の位置が保持されるようになっている。

ここで、この保持力は、係止部２２に対する被係止部４２の嵌め込み時の弾性変形量と、係止部２２の鉤爪２２ｔに係合する被係止溝４２ｓの係合量とを管理することによって着脱性を変えられる。そのため、本実施形態では、圧力センサ１０を用いた想定範囲内での負圧測定において、ダイアフラム３０との密着状態を当該負圧測定においても保てるような着脱可能な被覆構造になっている。
さらに、本実施形態の圧力センサ１０は、図２に示すように、圧力センサ１０が取付けられる配管や容器といった被設置物５０の内壁５０ｎと軟質ゴム部４０の被膜表面を同一面上にすることができる装着構造を有する。

本実施形態の圧力センサ１０では、軟質ゴム部４０の被膜の一部として、軟質ゴム部４０外周面の軸方向での中央部分に段部４３が形成されており、この段部４３の軸方向での形成位置と、被設置物５０の壁面厚さとを略同じ寸法に設定して、ケース２０外周面の雄ねじ２１のねじ込み量が所望する面一となる位置に規定されるようになっている。
これにより、本実施形態の圧力センサは、軟質ゴム部４０の接液面４１が、圧力センサ１０が取付けられる配管若しくは容器等の被設置物５０の内壁面５０ｎと同一面上に装着されるようになっている。

また、本実施形態の圧力センサ１０は、上記段部４３が、圧力センサ１０が取付けられる被設置物５０に段部４３が密着若しくは圧着されることで被設置物５０の外部への液体の漏洩を防止するシール構造が構成されている。
ここで、軟質ゴム部４０を構成する軟質ゴムは、その材料として、天然ゴムや各種の合成ゴム（例えばアクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（イソブチエン・イソプレンゴム（ＩＩＲ））など）を送液の性状（例えばスラリの腐食性等）に応じて適宜選択する。

また、軟質ゴム部４０を構成する軟質ゴムの硬度としては、デュロメータ硬さ試験機による測定値が、タイプＡ デュロメータ硬さ７０°以下（ＪＩＳ Ｋ６２５３）のものが好ましく、軟質ゴムの性状としては、圧縮永久ひずみが小さいゴムが好適であり、スポンジ状のゴムなど気泡を内在するものは適さない。

本実施形態の圧力センサ１０は、軟質ゴム部４０が、およそ１ｍｍアンダーの微粒子スラリーに対しては、高硬度の金属よりも優れた耐摩耗性を有している。そのため、ダイアフラム３０を軟質ゴム部４０で被覆することで耐摩耗性が改善される。
低ＰＨ・高ＰＨや耐薬性に対しては、軟質ゴム部４０として、最適なゴム材料を選択することによって対応できる。軟質ゴム部４０は、交換が可能であり、負圧・正圧の両方を測定できる構造を有することが望ましい。

本実施形態の圧力センサ１０によれば、軟質ゴム部４０の被膜の一部として、軟質ゴム部４０外周面の軸方向での中央部分に段部４３が形成され、これによりねじ込み位置を規制して、軟質ゴム部４０の接液面４１を被設置物５０の内壁面５０ｎと同一面にして凹部を無くしているので、固形粒子や析出物の固着を最小に留めることができる。
また、凹凸が存在すると、液体の流れが阻害されて渦が発生し、渦に乗った固形粒子の衝突が繰り返されることによって摩耗が速くなるところ、本実施形態の圧力センサ１０によれば、被覆ゴム部４０の接液面４１を被設置物５０の内壁面５０ｎと面一にしているので、摩耗は最小限に抑えられる。

また、従来、圧力センサを被設置物にねじ込んで取り付ける際、センサのおねじにシールテープやコーキング材を塗布する必要があるが、本実施形態の圧力センサ１０によれば、軟質ゴム部４０の被覆自体が、軟質ゴム部４０の被膜の一部として、軟質ゴム部４０外周面の軸方向での中央部分に段部４３が形成され、これにより、段部４３が被設置物５０と密着若しくは圧着されることで被設置物５０の外部への液体の漏洩を防止するシール構造を構成するので、シールテープやコーキング材を塗布することが不要となる。

以上説明したように、本実施形態の圧力センサ１０によれば、高濃度スラリーの測定に適している。なお、本発明に係る圧力センサは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。

１０ 圧力センサ
２０ ケース
２１ 雄ねじ
２２ 係止凸部
２３ 内周面
２４ 支持ボディ
３０ ダイアフラム（受圧面）
３２ 台座
３３ 回路基板
４０ 軟質ゴム部
４１ 接液面
４２ 係止凹部
５０ 被設置物
５１ 雌ねじ
５２ 設置部

Claims (3)

1. 非溶解性の固形粒子を含むスラリーの流れる配管若しくは容器内の圧力を測定する圧力センサであって、
   受圧面であるダイアフラムと、
   前記スラリーの流れに対してその圧力を受圧可能に接液する接液面を有するとともに該接液面とは反対側の面が前記ダイアフラムに密着して被覆される軟質ゴム部と、
   を備え、
   前記軟質ゴム部は、該軟質ゴム部の外周面の軸方向での中央部分に段部が形成されており、該段部の軸方向での形成位置と、前記配管若しくは容器の壁面厚さとを略同じ寸法に設定することにより、前記接液面が、前記配管若しくは容器の内壁面に対して凹部無く面一に装着される位置決め構造が構成されるとともに、前記段部が、前記配管若しくは容器の壁面に対して圧着されることで前記配管若しくは容器の外部への液体の漏洩を防止するシール構造が構成されていることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記軟質ゴム部は、交換できるように前記ダイアフラムに対して着脱可能に被覆されている請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記軟質ゴム部は、前記ダイアフラムから離れないように接着されている請求項１に記載の圧力センサ。

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