KR101783680B1 - 압력 센서, 차압식 유량계 및 유량 컨트롤러 - Google Patents

압력 센서, 차압식 유량계 및 유량 컨트롤러 Download PDF

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Abstract

유체 메인유로(11)를 흐르는 액체의 압력을 검출하는 압력센서(10)에 있어서, 유체 메인유로(11)의 직관부로부터 분기된 위치에 압력 계측 공간부(12)를 마련하여 압력 계측부(4)를 설치하고, 더욱이, 유체 메인유로(11)와 상기 압력 계측 공간부(12)의 사이에 대해서는, 상기 유체 메인유로(11)보다 관 직경이 가는 도입관(13) 및 유출관(14)을 통해 접속되어 있다.

Description

압력 센서, 차압식 유량계 및 유량 컨트롤러{Pressure Sensor, Differential Pressure Type Flowmeter and Flow Controller}
본 발명은, 액체의 압력을 검출하는 압력센서, 그리고 이 압력센서를 구비한 차압식 유량계 및 유량 컨트롤러에 관한 것이다.
종래, 배관 유로(流路)의 도중에 오리피스 플레이트(orifice plate)를 설치하고, 오리피스 플레이트의 전후에서 압력차를 측정하여 액체의 유량을 측정하는 차압식 유량계가 알려져 있다. 또한, 차압식 유량계로 검출한 유량에 근거하여 전동 밸브 등의 밸브 개방도(開度)를 조정하고, 소정의 유량을 유지하도록 제어하는 유량 컨트롤러도 공지되어 있다(예를 들면, 특개평5-233068호 공보 참조).
상술한 차압식 유량계에 있어서, 예를 들면 도 8에 도시한 바와 같이, 유체 압력을 검지하는 압력센서(1)는 유체 메인유로(主流路)(2)로부터 T자형으로 분기된 압력 도입관(3)의 선단부(先端部)에 압력 계측부(4)를 배치한 구성으로 되어 있다.
또한, 상술한 압력센서(1)는, 예를 들면 80℃ 이상의 고온유체나 유로 내에서 맥동(脈動)하는 유체도 취급할 수 있고, 게다가 배관 유로(2)의 구성에 따라서는 워터해머(water hammer)의 영향을 받을 수도 있다. 따라서, 압력센서(1)의 양호한 측량 상태를 유지하기 위해서는 압력센서(1)의 설치 조건이나 유체의 조건(종류 및 온도 조건 등)에 따라서 고온 유체 대책, 맥동 대책 및 워터해머 대책과 같은 데미지(damage) 경감 대책이 필요해진다.
종래의 압력센서에 있어서, 구체적인 데미지 경감 대책으로서는 예를 들면 도 9에 도시하는 압력센서(1′)와 같이 압력 도입관(3A)의 관 직경을 가늘게 하는 것, 압력 도입관(3A)을 길게 하여 압력 계측부(4)를 유체 메인유로로부터 떼어 놓는 것 및 이들의 조합이 행해지고 있다.
그런데, 상술한 압력센서는 예를 들면 반도체제조장치와 같이, 고순도 약액(藥液) 및 순수(純水)를 교대로 흐르게 하는 배관 유로에 사용될 수도 있다. 이러한 반도체제조장치의 경우, 사용액의 청정도나 웨이퍼처리의 균일성을 중요시하기 때문에 배관 유로 내의 액(液)치환성은 극히 중요하다. 즉, 배관 유로를 흐르게 하는 유체가 변경된 경우, 전에 흐르던 유체가 조금이라도 남으면 청정도 저하의 원인이 되므로, 잔액이 없는 상태까지 세정에 의해 완전히 치환되는 것이 필요해진다.
그러나, 상술한 데미지 경감 대책은, 세정에 의한 치환을 행할 때에 전번 사용액이 체류되기 쉬운 비교적 큰 용량의 데드 볼륨(dead volume)을 형성한다. 특히, 가늘고 긴 압력 도입관은 세정시의 치환이 행해지기 어려운 데드 볼륨의 공간이 되기 때문에, 반도체제조장치와 같은 용도에 사용가능하게 하기 위해서는 상술한 데미지 경감 대책의 개선이 요망된다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 세정 등에 의한 액체의 치환을 용이하고 완전하게 실시할 수 있는 데미지 경감 대책을 시행한 압력센서를 제공하는 데 있고, 나아가, 이 압력센서를 이용하여 구성되는 차압식 유량계 및 유량 컨트롤러를 제공하는 데 있다.
본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해 하기의 수단을 채용하였다.
본 발명에 관한 압력센서는 유체 메인유로를 흐르는 액체의 압력을 검출하는 압력센서에 있어서, 상기 유체 메인유로의 직관부(直管部)로부터 분기된 위치에 압력 계측 공간부를 마련하여 압력 계측부를 설치하고, 상기 유체 메인유로와 상기 압력 계측 공간부의 사이를, 상기 유체 메인유로보다 관 직경이 가는 도입관 및 유출관을 통해 접속한 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 본 발명의 압력센서에 따르면, 유체 메인유로와 압력 계측 공간부의 사이가, 유체 메인유로보다 관 직경이 가는 도입관 및 유출관을 통해 접속되어 있으므로, 압력 계측 공간부로 유입되는 액체용으로서, 유체 메인유로를 바이패스하여 흐르는 순환 유로가 형성된다. 즉, 유체 메인유로와 압력 계측 공간부의 사이를 접속하는 유로에 데드 볼륨이 형성되는 일은 없다.
이 때문에, 유체 메인유로 및 압력센서를 세정할 때에는 압력 계측 공간부 내에 액체의 흐름이 생기기 때문에 내부의 액체를 확실하게 치환할 수 있다. 그리고, 도입관 및 유출관은 유체 메인유로보다 관 직경이 가늘기 때문에 압력 계측 공간부에 도달하는 맥동이나 워터해머를 완화시킬 수 있다.
또한, 압력 계측 공간부에 설치되는 압력 계측부는, 유체와 수압면(受壓面)이 접액(接液)되지 않도록 하기 위해서 보통 불소수지(PFA) 시트를 개재시키고 있다. 이 때문에, 상술한 맥동이나 워터해머의 완화는 검출 정밀도에 영향을 주는 불소수지 시트의 플로팅(floating) 방지에도 유효하다. 이러한 불소수지 시트의 플로팅(flating) 방지는 고온 액체를 취급할 경우에 특히 유효해진다.
상기 발명에 있어서, 상기 유체 메인유로로부터 분기되는 상기 도입관의 분기각도θ1 및 상기 유체 메인유로에 합류하는 상기 유출관의 합류각도θ2는 모두 예각인 것이 바람직하고, 이것에 의해 유체 메인유로에서 압력 계측 공간부로, 그리고 압력 계측 공간부에서 유체 메인유로로 향하는 원활한 유체 흐름이 형성된다.
상기 발명에 있어서, 상기 유체 메인유로는 상기 도입관의 분기 위치에 확장부(擴徑部)를 구비하는 것이 바람직하고, 이것에 의해 벤츄리관(venturi tube)의 작용에 의해 압력 계측 공간부의 치환 특성은 한층 더 향상된다.
상기 발명에 있어서, 상기 압력 계측 공간부에 접속된 상기 도입관의 출구 개구 및 상기 유출관의 입구 개구는, 상기 유체 메인유로의 축 중심선으로부터 서로 오프셋한 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하고, 이것에 의해 압력 계측 공간부 내에 선회류(旋回流)를 형성하여 치환 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 압력 계측 공간부의 저면은, 상기 도입관의 출구 개구 및 상기 유출관의 입구 개구로 향해서 내려가는 볼록면(凸面)에 형성되어 있는 것이 바람직하고, 이것에 의해 압력 계측 공간부 내의 액체를 유체 메인유로측으로 확실하게 유출시킬 수 있다.
본 발명에 관한 차압식 유량계는 유체 메인유로의 직관부에 마련한 한쌍의 압력센서 사이에 오리피스가 설치되고, 상기 압력센서로 검출한 두개의 압력값에 의해 얻어지는 차압을 유량으로 환산하여 유량 측정을 행하는 차압식 유량계로서, 상기 압력센서로서 상술한 압력센서가 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 본 발명의 차압식 유량계에 따르면, 압력센서로서 상술한 압력센서가 사용되고 있으므로, 유체 메인유로 및 압력센서를 세정할 때에는 내부의 액체를 확실하게 치환할 수 있다. 또한, 도입관 및 유출관이 유체 메인유로보다 관 직경이 가늘기 때문에, 압력 계측 공간부에 도달하는 맥동이나 워터해머를 완화시킬 수 있다.
본 발명에 관한 유량 컨트롤러는, 상기 차압식 유량계와, 상기 유체 메인유로에 구비되고 상기 차압식 유량계의 유량 측정값과 미리 정한 설정 유량값과의 차이가 소정의 범위 내에 들어가도록 개방도 제어가 행해지는 유량 조정 밸브를 구비하여 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 유량 컨트롤러에 따르면, 상술한 차압식 유량계를 구비하고 있으므로, 유체 메인유로 및 압력센서를 세정할 때에는 내부의 액체를 확실하게 치환할 수 있다. 또한, 도입관 및 유출관이 유체 메인유로보다 관 직경이 가늘기 때문에 압력 계측 공간부에 도달하는 맥동이나 워터해머를 완화시킬 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 세정 등에 의한 액체의 치환을 용이하고 완전하게 실시할 수 있는 데미지 경감 대책을 시행한 압력센서를 제공할 수 있다. 즉, 본 발명의 압력센서는 맥동이나 워터해머에 의해 압력 계측부가 받는 데미지를 완화하고, 또한 세정이나 액체의 치환시에 액체가 체류하는 데드 볼륨을 발생시키지 않는다.
또한, 이 압력센서를 이용하여 구성되는 차압식 유량계 및 유량 컨트롤러는 세정 등에 의한 액체의 치환을 용이하고 완전하게 실시할 수 있고, 또한 맥동이나 워터해머에 의해 압력 계측부가 받는 데미지를 완화시키는 데미지 경감 대책이 시행된다.
도 1a는 본 발명에 관한 압력센서의 일실시형태의 내부 구조를 나타내는 주요부 단면도이다.
도 1b는 압력 계측 공간부를 압력 계측부(센서 본체)측에서 본 평면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 차압식 유량계 및 유량 컨트롤러의 구성예를 나타내는 계통도이다.
도 3은 차압식 유량계를 구성하는 바디(유체 메인유로)의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1b의 변형예를 나타내는 도면으로, 압력 계측 공간부를 압력 계측부(센서 본체)측에서 본 평면도이다.
도 5는 압력 계측 공간부의 저면 형상에 관한 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 압력센서에 대해서 치환 성능을 검증하기 위한 순수/염수 치환 시험장치를 나타내는 계통도이다.
도 7은 도 6의 시험장치를 이용하여 실시한 치환 성능 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 일반적인 압력센서의 내부 구조(종래예)를 나타내는 주요부 단면도이다.
도 9는 데미지 경감 대책을 시행한 압력센서의 내부 구조(종래예)를 나타내는 주요부 단면도이다.
이하, 본 발명에 관한 압력센서, 차압식 유량계 및 유량 컨트롤러의 일실시형태를 도면에 근거하여 설명한다.
도 1a에 나타내는 압력센서(10)는 예를 들면 배관 등에 의해 형성되는 유체 메인유로(11)의 직관부에 설치되고, 유체 메인유로(11)를 흐르는 액체의 압력을 검출하는 것이다. 이러한 압력센서(10)는 유체 메인유로(11)의 적절한 곳에 설치하여 압력 검출을 행할 뿐만아니라, 예를 들면 도 2에 나타내는 유량 컨트롤러(20)에 있어서, 차압식 유량계(30)를 구성하는 차압 검출용 압력센서(31,32)로서 오리피스(33)의 상류측 및 하류측에 설치된다.
유량 컨트롤러(20)는 차압식 유량계(30)와, 유체 메인유로(11)에 설치된 전동 밸브 등의 유량 조정 밸브(21)를 구비하여 구성된다. 이 유량 컨트롤러(20)는, 차압식 유량계(30)의 유량 측정값과 미리 정한 설정 유량값과의 차이가 소정의 범위내에 들어가도록 유량 조정 밸브(21)의 개방도 제어를 행하는 장치이다.
도시한 유량 컨트롤러(20)에는, 차압식 유량계(30)의 유량 산출부와, 유량 컨트롤러(20)의 유량 제어부를 구비한 제어부(40)가 설치되어 있다.
차압식 유량계(30)의 유량 산출부는, 차압 검출용 압력센서(31,32)가 각각 검출한 압력값의 신호를 받아서 유량 측정값을 산출하기 위한 제어부이다.
유량 제어부는, 유량 산출부에서 얻어진 유량 측정값의 신호를 받아서 이 유량 측정값과 설정 유량값과의 차이에 근거하여 개방도 조정 신호를 산출하고, 이 개방도 조정 신호에 의해 유량 조정 밸브(21)의 개방도 제어를 행하기 위한 제어부이다.
따라서, 상술한 유량 산출부 및 유량 제어부는, 각각 단독의 제어부로 하여도 되고 양쪽을 일체화한 제어부(40)로 하여도 된다.
즉, 단순히 유량 측정을 행하는 차압식 유량계(30)로서 사용할 경우에는 유량 산출부만 구비하면 되지만, 유량 컨트롤러(20)로서 사용할 경우에는 유량 산출부 및 유량 제어부 모두 필요해지기 때문에, 별개의 양쪽 제어부 사이를 전기적으로 접속한 구성, 혹은, 양쪽 제어부를 일체화한 제어부(40)를 구비하면 된다.
그런데, 본 실시형태에 있어서, 도 1a에 나타내는 압력센서(10)는 유체 메인유로(11)의 직관부로부터 분기된 위치에 압력 계측 공간부(12)를 설치하고, 이 압력 계측 공간부(12)에 대하여 센서 본체인 압력 계측부(4)를 설치하고 있다. 그리고, 유체 메인유로(11)와 압력 계측 공간부(12)의 사이는 유체 메인유로(11)보다 관 직경이 가는 도입관(13) 및 유출관(14)을 통해 접속되어 있다. 따라서, 압력센서(10)는 유체 메인유로(11)를 흐르는 유체가 도입관(13) 및 유출관(14)을 통해 유체 메인유로(11)로부터 분기되고, 압력 계측 공간부(12)를 통과하여 흐르는 바이패스 유로를 구비하고 있다.
도시한 압력 계측 공간부(12)는 상면이 개구하는 동시에, 저면(12a)을 평면으로 한 그릇형태의 공간이다.
또한, 압력 계측 공간부(12)는, 도 1b에 도시한 바와 같이 평면에서 봐서 유체 메인유로(11)의 축 중심선 CL 상에 중심이 있는 원형이 된다. 그리고, 도입관(13) 및 유출관(14)은 모두 원형 단면의 분기 유로가 되고, 압력 계측 공간부(12)에 접속된 도입관(13)의 출구 개구(13a) 및 유출관(14)의 입구 개구(14a)는 모두 축 중심선 CL 상에 배치되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 유체 메인유로(11)로부터 분기되는 도입관(13)의 분기각도θ1 및 유체 메인유로(11)에 합류하는 유출관(14)의 합류각도θ2는 모두 90도 이하의 예각으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 예각으로 한 분기각도θ1 및 합류각도θ2는, 유체 메인유로(11)에서 압력 계측 공간부(12)로, 그리고 압력 계측 공간부(12)에서 유체 메인유로(11)로 향하는 유체 흐름을 원활하게 한다. 즉, 도입관(13)은 유체 메인유로(11) 내를 흐르는 유체의 흐름 방향으로부터 큰 방향전환을 행하지 않고 원활하게 분기되고, 유출관(14)은 유체 메인유로(11) 내를 흐르는 유체의 흐름 방향에 대하여 큰 방향전환을 행하지 않고 원활하게 합류하게 된다.
한편, 상술한 도입관(13) 및 유출관(14)은, 유체 메인유로(11)와 압력 계측 공간부(12)의 사이를 접속하고 있으면 되고, 분기각도θ1 및 합류각도θ2에 대해서는 특별히 예각으로 한정되는 것은 아니다.
압력 계측 공간부(12)의 상면 개구에 대하여, 윗쪽에서 압력 계측부(4)를 설치할 경우에는, 유체와 수압면(4a)이 접액되지 않도록 하기 위해서 유체의 성질과 상태나 수압면(4a)의 재질 등을 고려하여 불소수지(PFA) 시트(5)를 개재시키는 것이 일반적이다. 한편, 도면 중의 부호 6은 압력 계측 공간부(12) 내의 유체가 압력 계측부(4)의 설치면으로부터 유출되지 않도록 밀봉되는 Ｏ링이다.
또한, 본 실시형태의 유체 메인유로(11)는 도입관(13)의 분기 위치에 설치한 확장부(15)를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이 확장부(15)는 원형 단면을 갖는 유체 메인유로(11)의 내경을 부분적으로 확대한 것이고, 유체 메인유로(11)에 형성된 벤츄리관으로서 기능하는 것이다. 이러한 확장부(15)는 유체 메인유로(11)에 있어서 도입관(13)의 분기 위치에 설치하는 것이 가장 유효하다.
상술한 확장부(15)를 도입관(13)의 분기 위치에 설치하면, 비압축성 유체의 액체를 흘려보내는 유체 메인유로(11) 내에는, 벤츄리관의 작용에 의해 압력 계측 공간부(12)의 상류측과 하류측 사이에 압력차를 발생시키기 때문에, 유속이 저하된 확장부(15)의 압력이 압력 계측 공간부(12)의 하류측보다 고압이 된다. 즉, 상대적으로 고압이 되는 확장부(15)로부터 저압이 되는 압력 계측 공간부(12)의 하류측으로 향한 흐름이 형성되므로, 압력 계측 공간부(12) 내의 액체도 도입관(13) 및 유출관(14)을 통해 원활하게 치환되게 되고, 확장부(15)를 설치하지 않은 경우와 비교하여 치환 특성은 한층 더 향상된다.
한편, 이러한 확장부(15)는 본 실시형태의 압력센서(10)에 필수 구성 요소가 아니고, 필요에 따라서 적절하게 설치하면 된다.
도 3은 차압식 유량계(30)의 바디 구성예를 나타내는 단면도이고, 오리피스(33)의 상류측 및 하류측에 각각 차압 검출용 압력센서(31,32)가 설치된다.
이 경우, 오리피스(33, 도 2 참조)의 상류측이 되는 차압 검출용 압력센서(31)에는 도 1a에 나타내는 압력센서(10)가 사용된다. 따라서, 도 3에 나타내는 차압식 유량계(30)의 바디(34)는 오리피스(33)의 상류측에 설치하는 차압 검출용 압력센서(31)로서, 도입관(13)의 분기 위치에 확장부(15)를 구비한 압력센서(10)를 설치하도록 되어 있다. 이 때문에, 차압 검출용 압력센서(31)용으로서는 도입관(13)의 분기 위치에 확장부(15)를 구비한 유체 메인유로(11)가 형성되어 있다. 또한, 도면 중의 부호 35는 오리피스(33)의 설치 공간이다.
그러나, 이 바디(34)에는, 오리피스(33)의 하류측에 설치하는 차압 검출용 압력센서(32)용으로서, 확장부(15)가 없는 유체 메인유로(11)를 구비하고 있다. 따라서, 이 경우의 차압 검출용 압력센서(32)는 확장부(15) 이외의 구조가 상술한 압력 센서(10)와 동일한 압력센서가 된다. 이것은, 차압식 유량계(30)에 있어서 오리피스(33)의 하류측은 상류측과 비교하여 벤츄리관에 의한 압력차가 생기기 어렵기 때문이다.
이와 같이 구성된 압력센서(10)는 유체 메인유로(11)와 압력 계측 공간부(12)의 사이가, 유체 메인유로(11)보다 관 직경이 가는 도입관(13) 및 유출관(14)을 통해 접속되어 있으므로, 압력 계측 공간부(12)로 유입되는 액체용으로서 형성된 순환 유로를 구비하고 있다. 이 순환 유로는, 압력 계측 공간부(12)로 유입되는 액체가 유체 메인유로(11)를 바이패스하여 흐르는 바이패스 유로이다. 즉, 유체 메인유로(11)와 압력 계측 공간부(12)의 사이를 접속하는 유로의 도입관(13) 및 유출관(14)은, 유체 메인유로(11)를 바이패스하는 순환 유로로서 기능하므로, 압력 계측 공간부(12)를 경유하는 유체 흐름이 형성된다. 이 결과, 압력 계측 공간부(12), 도입관(13) 및 유출관(14)은 모두 유체가 체류하는 데드 볼륨이 되는 일은 없다.
이 때문에, 사용할 유체의 변경 등에 의해 유체 메인유로(11) 및 압력센서(10)를 세정할 때에는 압력 계측 공간부(12) 내에도 반드시 액체의 흐름이 생기기 때문에 내부의 액체를 확실하게 치환할 수 있다.
또한, 도입관(13) 및 유출관(14)은 유체 메인유로(11)보다 관 직경이 가늘기 때문에, 도 9에 나타내는 압력 도입관(3A)과 같이, 압력 계측 공간부(12)에 도달하는 맥동이나 워터해머를 완화시킬 수 있다. 이러한 맥동이나 워터해머의 완화는, 특히 고온 액체를 취급할 경우에 있어서 검출 정밀도에 영향을 주는 불소수지 시트(5)의 플로팅 방지 대책으로서도 유효하다.
도 6은, 상술한 본 실시형태의 압력센서(10)에 대해 액체의 치환 특성을 도 8에 나타내는 종래 구조와 비교하기 위한 시험장치(50)를 나타내고 있다.
이 시험장치(50)는, 순수와 염수의 액 치환 특성을 비교하는 시험을 행하는 것으로, 종래의 압력센서(1) 또는 본 실시형태의 압력센서(10)에 흐르는 유체를 크로스밸브(cross valve)(51)로 전환함으로써, 시간 경과에 따른 비저항값의 변화를 저항율계(52)로 계측한다. 즉, 시험장치(50)는 염수를 흘려보낸 후에 크로스밸브(51)를 조작하여 순수를 흐르게 하고, 염수가 순수로 치환된 것을 의미하는 순수 비저항값(16.7MΩ·cm)에 도달할 때 까지의 시간 경과를 측정하는 장치이다.
도 6에 있어서, 염수는 염수 탱크(53) 내에서 공기압에 의해 염수 배관(54)을 통해 크로스밸브(51)까지 인도되고, 순수는 순수 배관(55)을 통해 크로스밸브(51)까지 인도된다. 크로스밸브(51)의 하류에는 압력센서(1,10)를 차례로 설치하는 유체 배관(56)이 접속되어 있다.
한편, 도면 중의 부호 52a는 액체의 저항율을 계측하는 저항율 계측부, 57은 공기압을 조정하는 레규레이터(regulator), 58은 염수 송액(送液) 압력을 계측하는 압력계, 59는 순수 송액 압력을 검출하는 압력계, 60은 액체의 회수 탱크, 61은 개폐 밸브이다.
도 7은, 상술한 시험장치(50)에 의한 시험 결과를 나타내고 있고, 파선 표시가 종래 구조의 압력센서(1)를 설치한 경우, 실선 표시가 본 실시형태의 압력센서(10)를 설치한 경우이다.
여기서, 시험 조건은 아래와 같다.
1) 충전 유체 : 염수(농도는 3%)
2) 치환 유체 : 순수
3) 유체 온도 : 25℃
4) 환경 온도 : 상온
5) 순수 유량 설정 : 1500L/min．(송액 압력 150kPa)
6) 순수 비저항값(기준값) : 16.7MΩ·cm
7) 염수 통액 압력 : 200kPa
8) 설치 방향 : 수평
사용한 압력센서(1,10)는 유체 메인유로(2,11)의 내경이 모두 직경 8mm이고, 본 실시형태의 압력센서(10)에는 내경이 직경 10mm인 확장부(15)가 설치되고, 종래의 압력센서(1)에는 확장부가 설치되어 있지 않다.
또한, 압력센서(1)에는 내경이 직경 10mm인 압력 도입관(분기 유로)(3)을 설치하고, 압력센서(10)에는 내경이 직경 3mm인 도입관(13) 및 유출관(14)을 설치한다.
한편, 사용한 압력센서(1,10)는 모두 사용 온도범위가 20∼60℃이다.
이 시험 결과에 따르면, 비저항값이 기준값인 16.7MΩ·cm까지 도달하는 시간은, 즉 염수가 치환되어 순수가 될 때까지의 시간은, 파선 표시의 종래 구조와 실선 표시의 본 실시형태를 비교하면 적어도 7∼8분에서 5∼6분 정도까지 단축되고 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 압력센서(10)는, 유체 메인유로(11)보다 가는 직경의 도입관(13) 및 유출관(14)에 의해 맥동이나 워터해머에 대한 데미지 경감 대책을 실시하고, 게다가, 세정 등에 의한 액체의 치환을 용이하고 완전하게 실시할 수 있다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태의 압력센서(10)는 데미지 경감 대책이 시행되지 않은 도 8의 종래예와 동등 또는 그 이상의 치환 성능을 가지며, 또한 맥동이나 워터해머에 대한 충분한 데미지 경감 대책이 실시된 것이다.
또한, 확장부(15)를 설치하지 않은 압력센서(10)는 도시는 생략했지만, 염수를 순수로 치환할 때까지 15분 정도의 시간을 필요로 한다는 시험 결과가 확인되고 있다. 이 시험 결과는 다소 시간이 길어져도 완전하게 치환되고 있음을 의미하고 있다. 따라서, 유체 메인유로(11)에 확장부(15)가 없는 압력센서(10)는, 예를 들면 도 9의 종래예에 나타낸 압력 도입관(3A)과 같이 데미지 경감 대책에 의해 데드 볼륨이 형성되는 일은 없다.
그런데, 상술한 도입관(13) 및 유출관(14)은 예를 들면 도 4에 나타내는 제1 변형예와 같이 하여도 된다. 즉, 이 제1 변형예에서는 압력 계측 공간부(12)에 접속된 도입관(13)의 출구 개구(13b) 및 유출관(14)의 입구 개구(14b)가, 유체 메인유로(11)의 축 중심선 CL로부터 서로 오프셋한 위치에 배치되어 있다.
이러한 출구 개구(13b) 및 입구 개구(14b)의 배치를 채용하면, 도입관(13)으로부터 압력 계측 공간부(12) 내로 유입된 유체는, 압력 계측 공간부(12) 내에 선회류를 형성하여 유출관(14)으로부터 유출된다. 이 결과, 압력 계측 공간부(12) 내의 액체는 내부에 형성된 선회류에 의해 교반되어 유출되므로 치환 특성을 한층 더 향상시킬 수 있다.
또한, 도 5에 나타내는 제2 변형예에서는 압력 계측 공간부(12)의 저면(12b)이, 도입관(13)의 출구 개구(13a) 및 유출관(14)의 입구 개구(14a)로 향해서 내려가는 볼록면에 형성되어 있다. 즉, 압력 계측 공간부(12)의 저면(12b)은, 중앙부 부근이 가장 높은 볼록면에 형성되어 있으므로, 유체 메인유로(11) 내의 흐름이 정지한 경우, 압력 계측 공간부(12) 내의 액체를 중력에 의해 유체 메인유로(11)측으로 확실하게 유출시킬 수 있다.
이러한 볼록면 형상의 저면(12b)은, 예를 들면 액체로서 고착되기 쉬운 물약등을 흘려보내는 그러한 경우에 있어서, 흐름을 정지하여도 압력 계측 공간부(12) 내로부터 확실하게 유출시킬 수 있기 때문에, 저면(12b)에 물약의 고형물이 부착되어서 남는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 실시형태 및 그 변형예에 따르면, 압력센서(10)는 세정 등에 의한 액체의 치환을 용이하고 완전하게 실시할 수 있는 데미지 경감 대책을 시행한 것이다. 따라서, 상술한 압력센서(10)는 맥동이나 워터해머에 의해 압력 계측부(4)의 수압면(4a)이나 불소수지 시트(5)가 받는 데미지를 완화하고, 게다가, 세정이나 액체의 치환시에 액체가 체류하는 데드 볼륨을 발생시키지 않는 것이다.
또한, 압력센서(10)를 이용하여 구성되는 차압식 유량계(30) 및 유량 컨트롤러(20)는, 특히 압력센서(10)에 있어서, 세정 등에 의한 액체의 치환을 용이하고 완전하게 실시할 수 있고, 게다가, 맥동이나 워터해머에 의해 압력 계측부(4)가 받는 데미지를 완화하는 데미지 경감 대책이 시행된 것이다.
한편, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 그 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 적절하게 변경할 수 있다.
10 : 압력센서
11 : 유체 메인유로
12 : 압력 계측 공간부
13 : 도입관
14 : 유출관
15 : 확장부

Claims (7)

  1. 유체 메인유로를 흐르는 액체의 압력을 검출하는 압력센서에 있어서,
    흐름 방향에 따라 액체를 유통시키는 상기 유체 메인 유로와,
    상기 유체 메인유로의 직관부로부터 분기된 위치에 설치된 압력 계측 공간부에 설치되는 압력 계측부와,
    상기 유체 메인유로와 상기 압력 계측 공간부의 사이를 연결하고, 상기 유체 메인유로보다 관 직경이 가는 도입관 및 유출관을 구비하고,
    상기 유체 메인유로에서 상기 압력 계측 공간부로 액체가 흐르게 하는 상기 도입관의 분기각도는 상기 액체의 흐름 방향에 대해 예각이고, 상기 압력 계측 공간부에서 상기 유체 메인유로로 액체가 흐르게 하는 상기 유출관의 합류각도는 상기 액체의 흐름 방향에 대해 예각인 것을 특징으로 하는 압력센서.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 메인유로는, 상기 도입관의 분기 위치에 확장부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 계측 공간부에 접속된 상기 도입관의 출구 개구 및 상기 유출관의 입구 개구는, 상기 유체 메인유로의 축 중심으로부터 서로 오프셋한 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 계측 공간부의 저면은, 상기 도입관의 출구 개구 및 상기 유출관의 입구 개구로 향해서 내려가는 볼록면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  6. 유체 메인유로의 직관부에 설치한 한쌍의 압력센서 사이에 오리피스가 설치되고, 상기 압력센서에서 검출한 두개의 압력값에 의해 얻어지는 차압을 유량으로 환산하여 유량 측정을 행하는 차압식 유량계로서, 상기 압력센서로서 청구항 1에 기재된 압력센서가 사용되는 것을 특징으로 하는 차압식 유량계.
  7. 청구항 6에 기재된 차압식 유량계와,
    상기 유체 메인유로에 설치되고, 상기 차압식 유량계의 유량 측정값과 미리 정한 설정 유량값과의 차이가 소정의 범위 내에 들어가도록 개방도 제어가 행해지는 유량 조정 밸브를 구비하여 구성한 것을 특징으로 하는 유량 컨트롤러.
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