JPS63154930A - 差圧・圧力発信器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は各種プロセス流体圧力等を検出する差圧・圧力
発信器に関し、特に腐蝕性の高いプロセス流体に接液す
る受圧ダイヤフラムの固定構造の改良に関する。

〔従来の技術〕

たとえば管内流体の流量やタンク内での流体レベル等を
測定するために用いられる差圧発信器において発信器検
出部は、概略第４図に示すような構成とされている。こ
れを簡単に説明すると、図中符号１．２は検出部ボディ
を構成する左、右一対をなす金属製ボディで、それぞれ
のボディ外側面に形成されている受圧面Ｌａ、２ａに対
し略々波形円板状を呈する金属製ダイヤフラム３，４が
高圧側および低圧側被測定流体の流体圧ＰＨ。

ＰＬを受圧し得るようにして設けられている。

ここで、上述した受圧面１ａ、２ａはそれぞれ金属製ダ
イヤフラム３．４と同形の波形状に形成され、かつ対向
するダイヤフラム３．４との間に側圧室５，６を形成し
ている。

また、前記金属製ボディ１，２の内側面間でその中央部
分には、ボディ内室７が形成されており、このボディ内
室７はセンタダイヤフラム８によって左、右一対の室７
ａ　、７ｂに仕切られ′、その一方室７ａが前記高圧側
の側圧室５に連通路９ａを介して連通されるとともに高
圧側の封入回路１０に連通され、また他方室７ｂが前記
低圧側の側圧室６に連通路９ｂを介して連通されかつ同
様に低圧側の封入回路１１に連通されている。

−１方、ボディ１，２の外周部上端側には、ステンレス
鋼等によって形成された内筒と外筒とからなるヘッダ１
２が配設され、その内部には上述した封入回路１０．１
１を介して伝達される高圧側と低圧側との圧力差（ＰＨ
−ＰＬ）を検出する圧力検出手段としての半導体感圧セ
ンサ１３が配設されている。ここで、上述した各側圧室
５，６から連通路９ａ、９ｂ、封入回路１０．１１を経
て半導体感圧センサ１３の高圧側と低圧側とに至る間の
それぞれの導通路中にはシリコンオイル等の封入液１４
が圧力伝達媒体として封入されていることは勿論である
。

また、前記一対のボディ１，２の外側面には、それぞれ
左、右一対のカバ一体１５．１６が被冠して装着されね
じ止め等により一体的に組付は固定されており、かつこ
れら各カバー１５．１６の内部には高圧側、低圧側の被
測定流体による流体圧ＰＨ、ＰＬが導入孔１７ａ、１８
ａを介して導入される高圧側および低圧側の圧力室１７
．１８が形成され、かつこれら各圧力室１７．１８内の
圧力が前記本体ボディ１，２外側の金属製ダイヤフラム
３，４に対し作用することで前記半導体感圧センサ１３
により圧力差が検出されて電気的な出力として取出され
、その出力値が図示せぬ増幅器で増幅された後、計器な
どに表示されたり、遠隔発信されるものである。なお、
図中１９は上述した金属製ボディ１，２とカバ一体１５
．１６との接合部分に介在されたシール用のガスケット
である。

ところで、上述したような構成を有する差圧発信器にお
いて、被測定流体としては腐蝕性の高いプロセス流体が
用いられることが多く、このような腐蝕性を有する被測
定流体中に直接晒される受圧用としてのダイヤフラム３
，４やカバ一体１５．１６等による接液部分には高い耐
蝕性等が要求されている。このため、従来からＪ：述し
た受圧用のダイヤフラム３．４等を、たとえばチタン、
モネル、タンタルあるいはハステロイ等といった高い耐
蝕性を有する金属材料で形成することが従来から一般に
行なわれていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した発信器検出部構造において、耐
蝕材による受圧用ダイヤフラム３，４の周縁部が溶接し
て接合固定される金属製ボディ１．２は、上述した耐蝕
材が高価である等の理由から、一般にステンレス鋼（た
とえばＳＯ５３１Ｂ）などにより形成されており、この
ようなステンレス鋼によるボディ１，２に対したとえば
モネル等で形成されたダイヤフラム３．４を直接溶接し
て接合固定する場合に、これら異種の金属材同士の溶接
性が悪いことから、その溶接部分に割れ等を生じる可能
性があるものであった。すなわち、これらモネル等によ
るダイヤフラム３．４とステンレス鋼等による金属製ボ
ディ３，４を直接溶接して接合固定すると、モネル成分
（Ｘｉ−Ｃｕ）に対してのＳＵＳ　３１ａ成分中のＦｅ
　、　Ｃｒの溶は込みによって、これら間に脆く欠陥の
多い合金層が形成され、機械的な強度や密封性の面で好
ましくなく、この部分に割れ等が生じ易いものであった
。勿論、　ＳＯ５３１６側においても、モネル成分のＣ
ｕおよびＮｉの増加によって割れの回部性の高い合金層
が形成されるもので、いずれにしても接合強度の信頼性
の面で問題となるもので、これらの問題点を一掃し得る
何らかの対東を講じることが必要とされている。

〔問題点を解決するための手段〕

上述した要請に応えるために、本発明に係る差圧・圧力
発信器は、ステンレス鋼等による金属製ボディのダイヤ
フラム受け部に対し、このボディと異なるモネル等の耐
蝕性を有する金属材料で形成されている金属製ダイヤフ
ラム周縁部を溶接して接合固定するにあたって、前記ダ
イヤフラムと同材料で形成されダイヤフラム周縁部が溶
接して接合固定される第１の金属製リングと、この第１
の金属製リングと前記金属製ボディのダイヤフラム受け
部間に介在されこれら双方の材料と溶接性のよいインコ
ネル等の金属材料で形成されている第２の金属製リング
を用い、かつこれら第１および第２の金属製リングを、
金属製ボディのダイヤフラム受け部に積層させた状態で
一体に溶接することで接合固定したものである。

〔作用〕

本発明によれば、金属製ボディのダイヤフラム受け部に
対し、第２の金属製リングおよび第１の金属製リングを
積層し、これら三部材を一体に溶接して接合固定すると
ともに、前記第１の金属製リングに対し金属製ダイヤフ
ラムを溶接して接合固定することで、溶接接合部分に割
れ等の虞れがない状態で、ダイヤフラムをボディ側に固
定し得るものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る差圧・圧力発信器の一実施例を示
すものであり、同図において前述した第４図と同一また
は相当する部分には同一番号を付して説明は省略する。

なお、本実施例では、低圧側の測圧部分における金属製
ボディ２に対し受圧用としてダイヤフラム４周縁部を溶
接して接合固定するとともに外側からカバ一体１６を組
付けてなる部分のみを拡大して示しているが、他方の高
圧側測圧部分におけるダイヤフラム３側にも同様な構造
が採用されることは勿論である。

さて、本発明によれば、ステンレスＷ４（たとえば５Ｕ
Ｓ３１１３）等による金属製ボディ２のダイヤフラム受
け部２ｂ（受圧面２ａ周縁部分）に、このボディ２と異
なる金属材料として耐蝕性を有するモネルにより形成さ
れているダイヤフラム４の周縁部を溶接して接合固定す
るにあたって、このダイヤフラム４と同材料（モネル）
で形成されダイヤフラム周縁部４ａが溶接して接合固定
される第１の金属製リング２０と、この第１の金属製リ
ング２０と前記金属製ボディ２のダイヤフラム受け部２
ｂ間に介在されこれら双方の材料と溶接性のよい金属材
料としてのインコネルで形成されている第２の金属製リ
ング２１を用い、かつこれら第１および第２の金属製リ
ング２０．２１を、前記金属製ボディ２のダイヤフラム
受け部２ｂに８１層させた状態で、これら三部材を一体
に溶接することで接合固定するようにしたところに特徴
を有している。なお、図中２２はボディ２、第１および
第２の金属製リング２０．２１の電子ビーム溶接、プラ
ズマ溶接などによる溶接部を、２３は第１の金属製リン
グ２０に対してのダイヤフラム周縁部４ａの溶接部を示
している。

そして、このような構成によれば、モネルによるダイヤ
フラム４と溶接性のよい同一材料による第１の金属製リ
ング２０を、第２の金属製リング２１を介してボディ２
側に簡単かつ確実に溶接して接合固定し得るもので、そ
の結果この第１の金属製リング２０に対し前記ダイヤフ
ラム４を溶接して接合固定することで、ダイヤフラム４
とボディ２との接合状態が確実に得られるものである。

特に、このような構成において、ダイヤフラム４と第１
の金属製リング２０とは同一材料で形成されているため
、耐蝕性に何ら問題のない溶接接合が行なえるものであ
り、接液部の耐蝕性を確保するうえでその利点は大きい
、さらに、上述した第１および＠２の金属製リング２０
．２１とボディ２との溶接接合にあたっても、これら三
部材を適切かつ確実に溶接して接合固定し得るとともに
、この溶接時における溶融割合が溶接部２２での最終化
学組織が割れ等を生じることのないように制御すること
が、たとえば北述した各部材の板厚等を選択することで
行なえるもので、従来のような割れ等を招く合金層が形
成されるといった問題を解消し得るものである。ここで
、本実施例では、これら三部材の溶接をボディ２のラジ
アル方向から行なう構成としており、たとえば第２図に
示すような溶接治具３０に、ボディ２に対し第１および
第２の金属製リング２０．２１を積層して保持させたも
のを、多数個を軸線方向に積層して挟み込み、これらを
図中矢印で示すように同時に電子ビーム溶接等により溶
接するようにすれば、効率のよい溶接作業が行なえ、量
産性等の面で有利である。

なお、上述したボディ２と第１および第２の金属製リン
グ２０．２１との溶接部２２は、モネル等の弔−材料に
よる耐蝕性部材と比較すると耐蝕性の面からは若干劣る
が、木実流側によれば、この溶接部２２はガスケー、ト
１９よりも外側に位置し接液することはないもので、伺
ら支障ないものである。そして、腐蝕性を有する被測定
流体に接液する部分には、前述したような耐蝕性の面で
何ら支障ない同一の耐蝕材（モネル）同士によるダイヤ
フラム４と第１の金属製リング２０との溶接部２３が臨
んでいるだけであり、耐蝕性を適切かつ確実に維持し得
るものである。

第３図は本発明の別の実施例を示すものであり、この実
施例においては、上述した第１および第２の金属製リン
グ２０．２１とボディ２との溶接接合を、第１の金属製
リング２０の表面側からスラスト方向に行なっている場
合を示しており、このようにしても上述した実施例と同
様に強固な溶接接合状態を得ることが可能である。この
場合、上述した溶接接合による溶接部２２ａ。

２２ｂは、直接は接液しない位置、たとえば第１の金属
製リング２０に対してのダイヤフラム間縁部４ａの溶接
部２３よりも内側でダイヤフラム４によって保護される
位置と、ガスケット１９よりも外側位置とすることが、
耐蝕性の面からは好ましいものである。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、各部
の形状、構造等を、適宜変形、変更することは自由であ
る。また、本発明に係る差圧・圧力発信器は、前述した
ような差圧発信器に限定されず、腐蝕性流体に接液する
受圧用ダイヤフラムを有してなる側圧部を有する圧力発
信器等に対しても適用してその効果を発揮し得るもので
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る差圧争圧力発信器によ
れば、ステンレス鋼等によるボディのダイヤフラム受け
部に対し、このボディと異なるモネル等の１ｆＦｌ＠、
性を有する金属材料で形成されているダイヤフラム周縁
部を溶接するにあたって、ダイヤフラムと同材料で形成
されダイヤフラム周縁部が溶接して接合固定される第１
の金属製リングと、この第１の金属製リングとボディの
ダイヤフラム受け部間に介在されこれら双方の材料と溶
接性のよいインコネル等の金属材料で形成されている第
２の金属製リングを用い、かつこれら第１および第２の
金属製リングを、ボディのダイヤフラム受け部に積層さ
せた状態で一体に溶接することで接合固定するようにし
たので、簡単かつ安価な構成にもかかわらず、従来のよ
うなダイヤフラム溶接部分での割れ等の発生し易い脆い
合金層が形成されることを確実に防止し得るものであり
、これにより異なる金属材料によるダイヤフラムをボデ
ィ側に安定して強固に溶接接合し得る等といった種々優
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る差圧・圧力発信器の一実施例を示
す受圧ダイヤフラム固定部の要部拡大断面図、第２図は
その溶接治具を例示するｌ＆略説明図、第３図は本発明
の別の実施例を示す要部拡大断面図、第４図は本発明を
適用する差圧発信器における従来の検出部構造を説明す
るための概略断面図である。 １．２・・・・金属製ボディ、ｌａ、２ａ・・・・受圧
面、２ｂ・・・・ダイヤフラム受け部、３．４・・・・
（受圧用）金属製ダイヤフラム、４ａ・・・・周縁部、
１５．１６・・・・カバ一体、１７．１８・・・・腐蝕
性流体圧導入用の圧力室、２０・・・・第１の金属製リ
ング、２１・・・・第２の金属製リング、２２（２２ａ
　、２２ｂ）：　２３−−−−溶接部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製ボディのダイヤフラム受け部に対しボディ
   とは異なる金属材料で形成されたダイヤフラム周縁部が
   溶接して接合固定される差圧・圧力発信器において、前
   記ダイヤフラムと同材料で形成されかつこのダイヤフラ
   ム周縁部が溶接して接合固定される第１の金属製リング
   と、この第１の金属製リングと前記金属製ボディのダイ
   ヤフラム受け部間に介在されかつこれら双方の材料と溶
   接性のよい金属材料で形成されている第２の金属製リン
   グを備え、これら第１および第２の金属製リングを、前
   記金属製ボディのダイヤフラム受け部に積層させた状態
   で一体に溶接することにより接合固定したことを特徴と
   する差圧・圧力発信器。
2. （２）金属製ボディを耐蝕性の比較的低いステンレス鋼
   材で、金属製ダイヤフラムおよび第１の金属製リングを
   耐蝕性に優れたモネルで形成するとともに、第２の金属
   製リングをインコネルで形成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の差圧・圧力発信器。