JPH04505662A - 一体構成補助シール手段を有する温度伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 ０体構成補助シール手段を有する温度伝達装置発明の背景 １、発明の分野 本発明は、制御装置に連結された導管を通して流体が漏れるのを防止するための 温度伝達装置のシールに関する。

２、従来技術の説明 プロセス流体の温度センサは、典型的には、図１に従来技術として示された縦穴 を有するサーモウェル（ｔｈｅｒｍｏｗｅｌ　１）１０のような主シール部材に はめ込まれている。主シール部材は、センサ１４を通り越して、温度伝達装置１ １の仕切られた区画部２０に設けられた変換器１９に接続されている温度センサ のリード線１８を支持する電気導管１６に漏れてきたり、または流れてきたりす るプロセス流体１２を阻止する。

他方の電気導管２２は、変換器１９から制御室のような離れた位置まで出力用リ ード線２４を導いている。事故時つまり主シール部材の漏れが発生した場合、圧 力のか力じたプロセス流体がセンサを通り越して導管１６から、さらには区画部 ２０に流入し、最後には導管２２を通って制御室にまで流入する。

主シール部材の事故による問題点に加え、ある場合には、水分の凝縮あるいは温 度伝達装置に温度センサを接続している導管内の空気中の水分の凝縮や腐食性流 体によって装置に起こる問題がある。ガスもまた漏れ穴や裂は目から導管内に入 り込む。制御室に漏洩するプロセス流体、凝縮物またはガス類は、制御室内の装 置を損壊したり、有害なガスや、発火事故をもたらしたりする。

制御装置に流れ込む流体を阻止するためには、伝達装置および制御室間の導管系 統にシール装置を設備することが望まれ、国家電気規則（ＮＥＣ）のＮＥＣ５０ １−５，ｆ、３項によっていくつかの例が要求されている。従来、導管は図１に 示すドレンシール２６のようなシール装置と共に固定されていた。漏れや流体を 阻止するため、ドレンシール２６にリード線２４を通した後、ドレンシールに詰 物すなわち詰め込まれた混合物２７が充填される。また、サーモウェルおよび伝 達装置間には付加的なドレンシール部材が設けられる。ドレンシールの設置には 、現場設置で不注意によって見落されるいくつかの設置工程が要求される。現場 の制約によって補助的シールのテストは困難であり、ドレンシールの設置は、費 用がかかり、時間も費やされる。

他の従来装置として図２に示されている温度伝達装置は、ここに参照によって統 合されているキールブ（Ｋｉｅｌｂ）の米国特許第４，６２３，２６６号に記載 されている伝達装置と同様である。そして、この従来装置は、区画部３２内に装 着された変換回路３０を有している。前記区画部３２は、温度センサおよび伝達 装置の出力双方のためのリード線の端子を収容する電気配線室３４に対してシー ルされている。変換回路３０はプロセス流体からシールされているが、流体は依 然として導管人口部３６の間から電気配線室３４を通って離れた場所に流れ込む ので、この伝達装置でも分離された別個のドレンシールを必要とする。

温度伝達装置を制御装置に接続する電気導管系統において、このような分離され たドレンシールの使用を避けながら、しかも伝達装置から離れた場所まで流体が 漏れていくのを阻止するための密封性（シール）を維持できる別の構成が要求さ れている。

発明の概要 温度センサは、温度センサのリード線に、検知されたプロセスの温度を指示する 信号を供給する。第１の導管は、温度伝達装置内の第１の区画部に温度センサの リード線を導く。

第１の導管には、漏れたプロセス流体、凝縮物または、腐食性または可燃性雰囲 気などの好ましくない流体による汚染を受けやすいガスが入っている。好ましく ない流体は第１の区画部に流れ込むことができる。温度伝達装置内の壁つまり隔 壁は、伝達装置内の第２の区画部から第１の区画部を気密に分割し、第２の区画 部に流体が流れ込むのを阻止する。伝達装置の出力リード線は、第２の区画部か ら、離れた場所にリード線を導くための第２の導管に接続される。第２の区画部 、第２の導管および離れた場所は、好ましくない流体から分離されていて汚染に さらされない。

変換器手段は第１の区画部内に設けられ、温度センサからのリード線を受入れる 変換器端子、およびセンサ信号を、温度を示す出力に変換する電気回路を有して いる。第１の貫通接続導線は、密封された状態で壁内の領域を通過し、出力を出 力リード線に導くため、前記壁から電気的に絶縁された導体を有する。貫通接続 導線は、壁によって完全な密封性を維持している。

好ましい実施例において、電気回路はカバーおよび第１の貫通接続導線を有して いる壁の領域の間で密封されている。

密封された第２の貫通接続導線はカバーを通過し、伝達装置内において第１およ び第２の導管を分離することによって、十分な流体の密封性を持たせている。

図面の簡単な説明 図１は温度伝達装置の従来装置を示す断面図である。

図２は従来の温度伝達装置の分解図である。

図３は本発明に係る温度伝達装置を示す図である。

図４は本発明に係る温度伝達装置の断面図である。

図５は温度伝達装置ハウジングの壁部を示す平面図である。

図６は図５に示した壁部の断面図である。

実施例の詳細な説明 図３において、タンク５６に収容された高圧状態にあるプロセス流体５８の温度 を検出するため、ねじ孔５５を通して前記タンク内に挿入することのできるサー モウェル５４内に温度センサ５２が配設されている。温度センサ５２は、白金抵 抗温度計（ＰＲＴ）、熱電対、サーミスタ、その他これらと同等のものでよく、 リード線６０またはこのようなリード線であって、導管固定部６２を通過してい る延長線、つまり温度伝達装置４０の閉塞部４９の１つの内部区画部に至る長尺 の導管系統を有している。サーモウェル５４は、センサ５２を通って導管固定部 に流入する処理流体の流れを阻止するための主たる障壁すなわち密封手段を提供 する。また、本発明の温度伝達装置４０は、導管固定部４６および導管４８を有 する導管系統４４を介して制御室装置４２に出力を供給する。

温度伝達装置４０は、２つの閉塞部４７．４９に分割され、図３にアウトライン を示す壁つまり隔壁５０によって互いに密封されている。ねじ付きの円形カバー ６４は、サーモウェルによって与えられている主シール性が損なわれたことを示 すプロセス流体の存在を見るための、閉塞部４９内部の区画部を点検できる透明 の窓を有している。壁５０は、図４に関して後述するように、プロセス流体、凝 縮物、腐食性または可燃性の蒸気などのような望ましくない流体が導管系統４４ に流れ込むのを防止する。

図４において、断面が示されている温度伝達装置４０は、隔壁５０によって閉塞 部４７内の区画部７０から分離されている閉塞部４９内の第１の区画部７２を有 する。壁５０を含む閉塞部４７および４つは、必要とされるシール部材の数を低 減するため、はぼ円筒形の単一の金属鋳造品またはモールド樹脂部によって形成 されるのが望ましい。

図示のように、第１の区画部７２は、ねじ付きのカバー６４Ａで密閉されている 。カバー６４Ａは、区画部７２内のプロセス流体を点検するために取り外しでき るし、または、その代わりに窓の付いたカバー６４（図３）をその場所に使用す ることもできる。主シール部材の密封性が損なわれた場合に、プロセス流体を放 出させられるよう、カバー６４Ａには、必要に応じて放出口６４Ｂを取付けるこ とができる。センサのリード線６０は導管固定部６２から取出され、区画部７２ の端子ブロック７５の端子７４に電気的に接続される。

端子ブロック７５には、キールブ（Ｋｉｅｌｂ）の米国特許第４．６２３，２６ ６号に具体的に記載され、参照によってここに統合されているような熱電対セン サの補償用冷接点を設けることができる。

端子７４は、密封され絶縁された貫通接続導線８２の導電体８０を介して、プリ ント基板回路からなる電気変換回路７６に接続されている。貫通接続導線８２は 電気ノイズを抑えるため、電気容量を有する貫通接続導線であるのが望ましい。

電気変換回路７６は、弾力性のガスケット８４によってカップ型カバー７８およ び壁５０の間で密封性を有して囲まれている。円筒形のねじ付きリング８６がハ ウジングにねじ込まれて端子ブロック７５およびカバー７８を押圧する。そして 、カップ型カバー７８の縁の部分８８でガスケット８４および壁５０か押される ことにより、大気、湿気または区画部７２内にある流体から変換回路７６を密封 する。

このようにカバー７８およびガスケット８４によって変換回路が密封されている ことにより、現場においてカバー４０が予期せず脱落したときに、変換回路は湿 気から保護される。

カバー７８、壁５０およびガスケット８４は、導電性の材料で形成されているこ とが望ましく、そうすることによって縁部分８８で電気的接触が確保され、変換 回路７６の周囲で静電的遮蔽または無線周波数障害（ＲＦＩ）の遮蔽を完全にし 、電気ノイズつまり回路に対するＲＦＩの伝導の影響が低減される。こうして第 １の区画部７２は、電気ノイズおよび流体の流れ込み双方から互いに密封されて いる、より小さい２つの区画部に分割されている。

変換回路７６は、リード線６０から温度を示す信号を受取り、この信号を、例え ば４から２０ミリアンペアの信号のように２線式回路に伝達できる出力信号に変 換する。変換回路７６も、同様に、４〜２０ミリアンペアの２線式回路で付勢さ れるのが望ましい。伝達装置４０の測定範囲およびゼロ設定は、２線式回路に使 用されているのと同様のデジタル信号で調整されるのが望ましい。温度を示す電 気変換回路７６からの出力信号は、壁５０を気密貫通している絶縁導電体である 貫通接続導線９２に多芯導電ケーブル９０で接続されている。

貫通接続導線９２は、区画部７０および７２のいずれで発火が生じたときにも、 貫通接続導線９２と壁５０との間において炎を静めることができる接続部を得る ため、壁５０にねじ込まれているのが望ましい。また貫通接続導線９２は、電気 ノイズを抑制するための貫通接続導線コンデンサであることが望ましい。貫通接 続導線９２の導体は、第２の区画部７０内の第２端子ブロツク９６上にある端子 ９４と接続されている。出力用リード線９８は、導管４６を通して離れた場所に 出力信号を接続するため端子９４に接続される。追加の回路、例えばノイズや過 渡的電流を抑制する回路、逆極性電流保護のための直列接続ダイオード、冷接点 補償センサ、およびその他のものを端子ブロック９６に含むことができる。

主シール部材の密封性が損なわれた場合、導管固定部６２から第１の区画部７２ ヘプロセス流体が漏れてくる。さらに第１の区画部内には、凝縮物または腐食性 または有害ガスも存在する可能性がある。カバー７８およびガスケット８４は、 変換回路７６および第２区画部７０にプロセス流体が流入するのを防ぐ第１の障 壁となる。区画部７２内の流体の圧力が増大すると、カバー７８上にかかる力も 増大するので、同様に強力な密封力がその縁８８に生じる。縁８８における密封 性が損なわれたとしても、貫通接続導線９２および壁５０が、導管４６を経由し て制御室へ通じている第２区画部７０にプロセス流体が流入するのを遮蔽する第 ２の障壁として、依然として存在する。こうして、制御室へ流入する流体に対し て冗長性のある、十分な保護を与えるシール手段が前記構成によって提供される 。温度伝達装置４０および制御装置４２間の導管系統４４内における通孔部のシ ール手段（ｖｅｎｔ−ｓｅａりを要することなく、図３に示したような制御シス テムに温度伝達装置４０を組込むことができる。

主シール手段を有している温度センサを伝達装置４０に使用すれば、３個所の密 封性が別個に損なわれない限り、プロセス流体は出力用導管を介して制御室に入 り込めない。補助シールは伝達装置に必須の部分であるから、現場設置において 補助シール手段の設置は見過ごすことはできない。プロセス制御システムにおい て通孔部のシール手段の必要性がなくなるかまたは減少すれば、それは設備費の 低コスト化につながる。センサまで導かれる導管内で水分の凝縮が問題となるよ うな場所での設置においては、前記水分が導管系統を通って制御室に流れるのを 、伝達装置が防止する。

またセンサまで導かれる導管内に腐食性または有害性のガスが存在するような場 所での適用にあたっては、これらのガスが導管系統を通って制御室の空気を汚染 するのを伝達装置が防止する。温度センサのリード線および出力用リード線は分 離された区画部内にあるので、互いに電気的に絶縁されており、電気的障害（干 渉）の可能性が減少する。伝達装置内の複数の導電性隔壁構造および隔壁を通過 する貫通接続導線を使用することによって追加的な電気的絶縁が実現され、電気 的障害の防止がなされる。

第１の区画部７２の壁４９Ａの一部が図５および図６に示されている。壁４９Ａ 内の溝１００は、サーモウェルにおいて主シール手段の密封性が損なわれた後に 区画部７２が過圧状態となったとき、圧力解放を発生させる圧力解放領域を提供 する。圧力解放発生領域は伝達装置ハウジングの露出した外面上に位置され、主 シール手段の密封性が損なわれたことの可視的表示を提供する。変換回路に接続 された区画部７２内の圧力センサおよび湿度センサの出力を密封性が損なわれた ことの表示に変換することができ、主シール手段の密封性が損なわれたことを付 加的に表示することができる。

図４において、上述のように電気変換回路７６およびセンサリード線６０は壁５ ０の片方側に設けられ、一方、出力用リード線９８は壁５０の他方の側に配置さ れる。本発明の他の実施例では、変換回路および出力用リード線が壁の片方側に 設けられ、センサリード線が壁の他方の側に設けられるように、変換器のセンサ および出力用リード線の接続は互いに入替えることができ、かつ導管の接続も互 いに入替えることができる。このような伝達装置の他の実施例において、図４に おけるリード線９８はセンサリード線となり、貫通接続導線９２はセンサ出力を 電気変換回路７６に供給し、一方、伝達装置の出力はカバー７８の貫通接続導線 ８２を介してリード線６０に接続される。このような他の実施例において、リー ド線６０は伝達装置の出力を制御室に接続する。この他の実施例において、主シ ール手段の密封性が損なわれた場合、区画部７０はプロセス流体によって高圧状 態におかれるが、電気変換回路は薄いカバー７８によってではなく、むしろ厚い 鋳物壁５０によって漏れたプロセス流体から隔離される。

本発明を好ましい実施例に従って説明したが、この分野に精通した技術者によれ ば、本発明の意図や範囲から逸脱しないで外観や細部の変更を行えることが認識 されるであろう。

国際調査報告 １、ｎ＋＊ａｌｌａｌｌａｌ＾””””””＝ＰＣｒ／ｌＪｓ９０１０２４７７

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．センサに接続されたリード線を収容し、流体の汚染にさらされる第１の導管 に接続可能であり、かつ伝達装置から離れた場所に出力用リード線をつなぐ第２ の導管にも接続可能な温度伝達装置であって、 伝達装置を第１および第２の区画部に密封分割するため伝達装置内に設けられた 壁であって、前記第１の区画部は温度センサからのリード線を受入れるための第 １の導管に対して開口し、前記第２の区画部は出力用リード線を受入れるための 第２の導管に対して開口している壁と、第１の区画部内に設けられ、温度センサ からのリード線を受入れる変換用端子、および温度を表す出力を得るための電気 変換回路を有する変換器手段と、 壁を密封状態で貫通し、かつ出力を出力用リード線に導くための、壁から電気的 に絶縁された導電体を有して、第２の導管および離れた場所へ流動性の汚染物が 流出するのを伝達装置で阻止するための貫通接続導線とを具備したことを特徴と する温度伝達装置。
2. ２．プロセス流体の温度を検出する温度センサを含み、前記温度センサはプロセ ス流体と第１の導管との間に設けられ、第１の導管へプロセス流体が流れ込むの を防止する主シール手段を有してることを特徴とする請求項１記載の温度伝達装 置。
3. ３．前記伝達装置の壁および貫通接続導線が、主シール手段の密封性が損なわれ た場合に、第２の導管を通過して離れた場所へプロセス流体が流出するのを阻止 する補助シール手段を提供することを特徴とする請求項２記載の温度伝達装置。
4. ４．前記第１の区画部が、プロセス流体の圧力を閉込めるように密封されている ことを特徴とする請求項３記載の温度伝達装置。
5. ５．前記変換器手段が、電気回路を収納するため第１の区画部に設けられた収納 手段をさらに有していることを特徴とする請求項１記載の温度伝達装置。
6. ６．前記電気回路が、当該電気回路へ流体が流れ込むのを阻止するため、収納手 段と壁との間に密封収納されていることを特徴とする請求項５記載の温度伝達装 置。
7. ７．前記収納手段が、変換器端子を電気回路へ密封接続するための第２の貫通接 続導線を有し、それによって第１および第２の導管の間に、冗長性のある十分な 密封性が与えられていることを特徴とする請求項６記載の温度伝達装置。
8. ８．温度センサのリード線と電気回路との間で伝達される電気ノイズを低減させ るため、収容手段が電気遮蔽材料で形成されていることを特徴とする請求項７記 載の温度伝達装置。
9. ９．壁および貫通接続導線が第１および第２の区画部の間で伝達される電気ノイ ズを低減させるように、前記壁が電気遮蔽材料で形成され、かつ前記貫通接続導 線が貫通コンデンサを有していることを特徴とする請求項１記載の温度伝達装置 。