JPH05312665A - 隔膜ユニット付き差圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】封入液の低温時の粘度増大に起因する応答の遅
れを防止し、高温時の熱膨張に起因する連結用パイプの
破損を防止する。 【構成】パイプ３は、ステンレス鋼の外部パイプ３Ａ
と、これと同軸に内設されるアルミニウムの内部パイプ
３Ｂとからなり、内部パイプ３Ｂの両端が封止され、各
パイプ間の空間にシリコーンオイルが封入される。した
がって、低温時には、外部パイプ３Ａ以上に内部パイプ
３Ｂが収縮して流路断面積が拡大し、その粘度の増大に
よる応答遅れの悪化を緩和する。高温時には、外部パイ
プ３Ａ以上に内部パイプ３Ｂが膨張して流路断面積が収
縮するが、これによる応答遅れの悪化の影響を封入液の
粘度の指数関数的な減少が補償し、しかも２重パイプ構
造により封入液体積が減少し、熱膨張に起因する内圧増
加が抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、とくに封入非圧縮性
流体であるシリコーンオイルの低温時における粘度増大
に起因する応答の遅れを防止し、またシリコーンオイル
の高温時における熱膨張に起因する連結用パイプの破損
を防止する隔膜ユニット付き差圧検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例について、その断面図である図４
を参照しながら説明する。同図において、差圧検出部１
は、たとえば静電容量方式によるもので、その各圧力の
受圧部側がカバー２によって覆われる。フランジ５は、
測定圧力を受けるシールダイヤフラム４を有するととも
に、パイプ６によってカバー２と連結される。このシー
ルダイヤフラム４を具備するフランジ５と、パイプ６と
で隔膜ユニットを構成する。この隔膜ユニットの内部空
間およびカバー２の内部空間には、圧力伝達流体として
のシリコーンオイルが封入される。このシリコーンオイ
ルの封入は、カバー２の孔２ａと、フランジ５の孔５ａ
とを介しておこなわれる。なお、フランジ５の孔５ａ
は、図に示すように、フランジ５の中心孔と大気とを連
通するようにあけられる。各孔２ａ，５ａは、封入後に
密閉される。

【０００３】さて、差圧検出部１の構造は、実施例とも
共通であり、図３の断面図に示される。図３において、
差圧検出部は大別すると、検出部20と保護部30とからな
り、これらは導圧管16, 17を介して連結される。検出部
20は測定すべき差圧を電気信号に変換して出力し、保護
部30は、詳しくは後述するが、導入圧力に対して検出部
20を保護する。この検出部20の構成は周知のとおりであ
るから、その説明は省略する。なお、検出部20を保護部
30に内設させる構成にした別の従来装置もあるが、検出
部20を保護部30に外設させる構成にした目的は、測定流
体が高温度の場合にその温度の影響が検出部20に及ばな
いようにするためである。

【０００４】さて、保護部30は主として、本体31,32 、
保護ダイヤフラム13、およびシールダイヤフラム34,35
からなる。ここで、本体31,32 、およびシールダイヤフ
ラム34,35 の各同一名称の部材同士は同じである。保護
ダイヤフラム13を挟んで、左右にそれぞれ本体31,32 が
配設され、それぞれの外周ないし周縁部で互いに接合さ
れる。

【０００５】また、本体31,32 には、それぞれ同じ凹部
15, 25、孔14,24 および孔45,55 が形成される。さらに
詳しくは、右側の本体31で代表して述べると、次のとお
りである。凹部15は本体31の左側面にこれと同軸の擂鉢
状に形成され、孔14は本体31をその軸線に沿って貫通
し、孔45は一方では孔14の凹部15中心近傍に開口し、他
方では導圧管16を貫通して検出部20の図示してない導圧
空間に連通する。本体31の右側面は断面が波形に形成さ
れ、この波形とほぼ同じ形状のシールダイヤフラム34
が、本体31の右側面との間に空間をもってその周縁で固
着される。本体31の右側の、シールダイヤフラム34のさ
らに外方の周縁部に、図示してないが、Ｏリングを介し
てカバーが取り付けられる。

【０００６】以上のことは、左側の本体32についても実
質的に同様である。そして、シールダイヤフラム34，35
と接する空間、孔14,24 、凹部15,25 および孔45,55 か
らなる空間には、それぞれ圧力伝達用流体としてのシリ
コーンオイル（封入液）が充填される。差圧検出部１
に、各測定圧力に係る隔膜ユニットを付設することによ
って、圧力を測定すべき流体が高温，高真空度であって
も、その影響が差圧検出部１に及ばないようにして、正
確な差圧の測定を可能にする。

【０００７】ところで、当然ながら隔膜ユニットの内部
空間、およびカバー２の内部空間に封入されるシリコー
ンオイルは十分、脱気される必要がある。そうしない
と、圧力を測定すべき流体が高温，高真空度の場合、そ
の影響を受けて、シリコーンオイル内の気体が、初期に
元来わずかであっても、この気体が膨脹して圧力が差圧
検出部１まで伝達できなくなるからである。封入シリコ
ーンオイルの脱気は、カバー２の孔２ａと、フランジ５
の孔５ａとを介しておこなわれる。すなわち、各孔２
ａ，５ａはシリコーンオイルの封入と、脱気とに共用さ
れる。また、液の封入終了後に、フランジ５の孔５ａの
開口部が、止めネジで押圧されるボールによって封止さ
れる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来例では、パイプ６
におけるシリコーンオイルの低温時における粘度増大に
起因して、低温時の差圧検出装置の応答が遅れるという
問題がある。すなわち、応答速度はパイプ６の内部にお
けるシリコーンオイルの流速に対応する。この流速は、
ハーゲン・ホアズイユの法則に基づき次の式で示され
る。

【０００９】Ｖ＝γｄ² ｈ／３２μＬ ここで、Ｖ：平均流速、γ：パイプ摩擦係数、ｄ：パイ
プ内径、ｈ：摩擦損失水頭、μ：流体の粘性係数、Ｌ：
パイプ長、である。とくに流体の粘性係数μは、低温に
なると指数関数的に増大するから、上式から明らかなよ
うに、平均流速Ｖひいては被測定圧の伝達速度、すなわ
ち応答に大きく影響する。ところで、上式においてパイ
プ内径ｄを大きくすれば、応答の遅れは防止できるが、
反面パイプ内部の封入流体の体積が増すから、温度が上
昇したとき流体膨張によって内圧が上昇し、パイプ自体
ないし溶接部を破損させる危険がある。

【００１０】この発明の課題は、従来の技術がもつ以上
の問題点を解消し、封入非圧縮性流体の低温時における
粘度増大に起因する応答の遅れを防止し、同じくその高
温時における熱膨張に起因する連結用パイプの破損を防
止する隔膜ユニット付き差圧検出装置を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る隔膜ユニ
ット付き差圧検出装置は、差圧に係る各圧力が、受圧シ
ールダイヤフラム付きフランジおよび連結用パイプを有
する隔膜ユニットの内部に封入される非圧縮性流体を介
して差圧検出部の対応する側に伝達される装置におい
て、前記パイプが、外部パイプに、これより熱膨張係数
が大きい材料からなる内部パイプが内設される２重パイ
プ構造であり、この内部パイプの外周面と、前記外部パ
イプの内周面との間の空間に前記非圧縮性流体が封入さ
れる。

【００１２】請求項２に係る隔膜ユニット付き差圧検出
装置は、請求項１に記載の装置において、外部パイプ
が、ステンレス鋼からなる。

【００１３】

【作用】請求項１または２に係る隔膜ユニット付き差圧
検出装置では、低温時には、外部パイプが収縮する以上
に内部パイプが収縮して封入非圧縮性流体の流路断面積
が拡大し、非圧縮性流体の粘度の増大による平均流速、
ひいては応答の遅れを緩和し、また高温時には、外部パ
イプが膨張する以上に内部パイプが膨張して流路断面積
が収縮するが、この収縮による応答遅れの悪化の影響は
非圧縮性流体の粘度が指数関数的に減少することにより
補償され、しかも２重パイプ構造がとられることで封入
非圧縮性流体の正味体積が減少するから、熱膨張に起因
する内圧増加を小さくなし得る。

【００１４】

【実施例】この発明に係る隔膜ユニット付き差圧検出装
置の実施例について、以下に図を参照しながら説明す
る。図１はこの実施例の断面図、図２は図１におけるパ
イプのＸ−Ｘ断面図である。この実施例が従来例と異な
る点は、連結用パイプが外部パイプと、それより熱膨張
係数が大きい内部パイプとの２重構造をとることであ
る。すなわち図１，図２において、パイプ３は、ステン
レス鋼の外部パイプ３Ａと、これと同軸に内設されるア
ルミニウムの内部パイプ３Ｂとからなり、内部パイプ３
Ｂの両端が封止され、内部パイプ３Ｂの外周面と、外部
パイプ３Ａの内周面との間の空間にシリコーンオイル９
が封入される構成をとる。なお、外部パイプ３Ａ，内部
パイプ３Ｂの熱膨張係数は、それぞれ次のとおりであ
る。

【００１５】 外部パイプ３Ａ( ステンレス鋼) ：17.3×10^-6／℃ 内部パイプ３Ｂ( アルミニウム) ：23.9×10^-6／℃ したがって、低温時には、外部パイプ３Ａが収縮する以
上に内部パイプ３Ｂが収縮してシリコーンオイル９の流
路断面積が拡大し、その粘度の増大による平均流速、ひ
いては応答の遅れを緩和する。また高温時には、外部パ
イプ３Ａが膨張する以上に内部パイプ３Ｂが膨張して流
路断面積が収縮するが、この収縮による応答遅れの悪化
の影響はシリコーンオイル９の粘度の指数関数的な減少
により補償され、しかも２重パイプ構造のために封入シ
リコーンオイル９の正味体積が減少し、熱膨張に起因す
る内圧増加を小さくなし得る。その結果、シリコーンオ
イル９の低温時における粘度増大に起因する応答の遅れ
が防止され、シリコーンオイル９の高温時における熱膨
張に起因する連結用パイプ３の破損が防止される。ま
た、外部パイプ３Ａがステンレス鋼からなるから、溶接
性と耐蝕性とに優れる一方、内部パイプ３Ｂは、溶接性
と耐蝕性とについてとくに制約がないから、実施例の場
合のようにアルミニウムに限定されることなく、他の金
属材料でも、プラスチックやセラミックスなどの非金属
材料でもよい。

【００１６】

【発明の効果】請求項１または２に係る隔膜ユニット付
き差圧検出装置では、低温時には、外部パイプが収縮す
る以上に内部パイプが収縮して封入非圧縮性流体の流路
断面積が拡大し、非圧縮性流体の粘度の増大による平均
流速、ひいては応答の遅れを緩和し、また高温時には、
外部パイプが膨張する以上に内部パイプが膨張して流路
断面積が収縮するが、この収縮による応答遅れの悪化の
影響は非圧縮性流体の粘度の指数関数的な減少により補
償され、しかも２重パイプ構造をとることで封入非圧縮
性流体の正味体積が減少するから、熱膨張に起因する内
圧増加を小さくなし得る。したがって、封入非圧縮性流
体の低温時における粘度増大に起因する応答速度の低下
を防止し、封入非圧縮性流体の高温時における熱膨張に
起因する連結用パイプの破損を防止するとくに請求項２
に係る隔膜ユニット付き差圧検出装置では、外部パイプ
がステンレス鋼からなるから、溶接性と耐蝕性とに優れ
る。なお、内部パイプは、溶接性と耐蝕性とについての
制約がないから、アルミニウムなどの金属材料でも、プ
ラスチックやセラミックスなどの非金属材料でも使用で
き選択肢が広くて都合が良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例の断面図

【図２】図１におけるパイプのＸ−Ｘ断面図

【図３】実施例と従来例とに共通な差圧検出部の断面図

【図４】従来例の断面図

【符号の説明】

１ 差圧検出部 ２ カバー ３ パイプ ３Ａ 外部パイプ ３Ｂ 内部パイプ ４ シールダイヤフラム ５ フランジ ９ シリコーンオイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】差圧に係る各圧力が、受圧シールダイヤフ
   ラム付きフランジおよび連結用パイプを有する隔膜ユニ
   ットの内部に封入される非圧縮性流体を介して差圧検出
   部の対応する側に伝達される装置において、前記パイプ
   は、外部パイプに、これより熱膨張係数が大きい材料か
   らなる内部パイプが内設される２重パイプ構造であり、
   この内部パイプの外周面と、前記外部パイプの内周面と
   の間の空間に前記非圧縮性流体が封入されることを特徴
   とする隔膜ユニット付き差圧検出装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、外部パイ
   プは、ステンレス鋼からなることを特徴とする隔膜ユニ
   ット付き差圧検出装置。