(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスの圧力を受けるプロセスダイアフラムと、圧力を測定するセンサとがボディに設けられた連通孔により連通し、前記連通孔に圧力伝達媒体が封入された圧力伝送器において、
前記ボディに接合され、前記連通孔を介して前記プロセスダイアフラムに与えられた圧力が与えられ、前記圧力が所定の圧力値を越える場合に前記ボディとの隙間に前記圧力伝達媒体が移動する保護ダイアフラムを備え、
前記保護ダイアフラムは、成形時に湾曲して形成され、前記ボディに接合する際に、前記ボディ及び前記連通孔に沿ってその凸部を平らに密着させた
ことを特徴とする圧力伝送器。
【請求項２】
プロセスの圧力を受けるプロセスダイアフラムと、圧力を測定するセンサとがボディに設けられた連通孔により連通し、前記連通孔に圧力伝達媒体が封入された圧力伝送器において、
前記ボディに接合され、前記連通孔を介して前記プロセスダイアフラムに与えられた圧力が与えられ、前記圧力が所定の圧力値を越える場合に前記ボディとの隙間に前記圧力伝達媒体が移動する保護ダイアフラムを備え、
前記ボディの下部は凸形に形成され、
前記保護ダイアフラムは、成形時に平坦に形成され、前記ボディの下部に接合する際に、前記ボディの下部及び前記連通孔に沿って凸形に密着させた
ことを特徴とする圧力伝送器。
【請求項３】
プロセスダイアフラムと、圧力を測定するセンサとがボディに設けられた連通孔により連通し、前記連通孔に圧力伝達媒体が封入された圧力伝送器において、
プロセスの圧力を受ける圧力検出ダイアフラムと、圧力伝達媒体が封入される圧力伝達孔と、前記圧力伝達孔と連通し、前記圧力が第１の圧力値を越える場合に前記圧力伝達孔を開封する保護手段とを備えた保護ブロックが連結され、
前記プロセスダイアフラムは、前記圧力伝達孔により前記圧力検出ダイアフラムと前記保護手段とに連通された
ことを特徴とする圧力伝送器。
【請求項４】
前記保護手段は、ダイアフラムで形成されることを特徴とする請求項３に記載の圧力伝送器。
【請求項５】
前記保護手段は、少なくとも弁と弾性手段とで形成されることを特徴とする請求項３に記載の圧力伝送器。
【請求項６】
前記弾性手段の強さを調節する調整手段を設けたことを特徴とする請求項５に記載の圧力伝送器。
【請求項７】
前記調整手段の設定を固定する固定手段を設けたことを特徴とする請求項６に記載の圧力伝送器。
【請求項８】
前記プロセスの圧力が前記第１の圧力値より大きい第２の圧力値になると、前記圧力検出ダイアフラムが前記圧力伝達孔に密着することを特徴とする請求項３から請求項７の何れかに記載の圧力伝送器。
【請求項９】
プロセスの圧力を受ける圧力検出ダイアフラムと、圧力伝達媒体が封入される圧力伝達孔と、前記圧力伝達孔と連通し、前記プロセスの圧力が所定の圧力値を越える場合に前記圧力伝達孔を開封する保護手段とを備え、
プロセスダイアフラムと、圧力を測定するセンサとが前記ボディに設けられる連通孔により連通し、前記連通孔に圧力伝達媒体が封入される圧力伝送器に連結され、
前記圧力検出ダイアフラムと前記保護手段とが前記圧力伝達孔により前記プロセスダイアフラムに連通される
ことを特徴とする保護ブロック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロセスの圧力を受けるプロセスダイアフラムと、圧力を測定するセンサとがボディに設けられた連通孔により連通し、この連通孔に圧力伝達媒体が封入された圧力伝送器、及び、このような圧力伝送器に連結される保護ブロックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の圧力伝送器の断面図である。同図において、ボディ１４にはプロセスの圧力を受けるプロセスダイアフラム１６と、大気圧を受ける大気圧ダイアフラム１７とを接合する。
【０００３】
プロセスダイアフラム１６と圧力を測定するセンサ８とが連通孔２１により相互に連通し、連通孔２１には圧力伝達媒体としてオイルが封入される。これによりプロセスダイアフラム１６に与えられた圧力はセンサ８に与えられる。
【０００４】
大気圧ダイアフラム１７とセンサ８とが穴２０及び大気圧導入穴１１により連通し、穴２０及び大気圧導入穴１１にも圧力伝達媒体が封入される。
【０００５】
センサ８はダイ９に接合され、ダイ９はターミナル１０に接合される。ターミナル１０には大気圧導入穴１１があり、大気圧導入穴１１はセンサ８に連通する。
【０００６】
また、センサ８とハーメチック端子１２とをワイヤボンディング１３で電気的に接続し、ターミナル１０をボディ１４に接合し、リング１５をターミナル１０及びボディ１４に接合する。
【０００７】
同図において、従来例の動作を説明する。プロセスの圧力が上昇すると、その圧力はプロセスダイアフラム１６を介し内部に封入されているオイルの圧力を上昇させ、センサ８に応力を発生させる。センサ８での応力の大きさは電気信号に変換され、プロセスの圧力が測定される。
【０００８】
図９は従来の他の圧力伝送器における断面図である。図８の従来例とは形状が異なるだけで、構成及び動作は同様となるため説明は省略する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
プロセスからの圧力が過大になると、その過大圧力がプロセスダイアフラム１６を介し内部に封入されるオイルの圧力を大きく上昇させるため、センサ８に大きな応力が発生し、センサ８の応力はその耐圧よりも大きくなり、破壊することがある。
【００１０】
これを抑制するために、センサ８自身の反発力を大きく設定すると、プロセス過大圧力時の場合でもセンサ８の変形は小さくその応力も小さくなるが、測定レンジにおけるダイナミックレンジも狭くなり、測定精度が低下し、実用的でない。
【００１１】
本発明は、以上説明した課題を解決するものであり、プロセスからの過大圧力に対する信頼性及び測定精度を向上させることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成する本発明は、次の通りである。
（１）プロセスの圧力を受けるプロセスダイアフラムと、圧力を測定するセンサとがボディに設けられた連通孔により連通し、前記連通孔に圧力伝達媒体が封入された圧力伝送器において、前記ボディに接合され、前記連通孔を介して前記プロセスダイアフラムに与えられた圧力が与えられ、前記圧力が所定の圧力値を越える場合に前記ボディとの隙間に前記圧力伝達媒体が移動する保護ダイアフラムを備え、前記保護ダイアフラムは、成形時に湾曲して形成され、前記ボディに接合する際に、前記ボディ及び前記連通孔に沿ってその凸部を平らに密着させた
ことを特徴とする圧力伝送器。
（２）プロセスの圧力を受けるプロセスダイアフラムと、圧力を測定するセンサとがボディに設けられた連通孔により連通し、前記連通孔に圧力伝達媒体が封入された圧力伝送器において、前記ボディに接合され、前記連通孔を介して前記プロセスダイアフラムに与えられた圧力が与えられ、前記圧力が所定の圧力値を越える場合に前記ボディとの隙間に前記圧力伝達媒体が移動する保護ダイアフラムを備え、前記ボディの下部は凸形に形成され、前記保護ダイアフラムは、成形時に平坦に形成され、前記ボディの下部に接合する際に、前記ボディの下部及び前記連通孔に沿って凸形に密着させたことを特徴とする圧力伝送器。
（３）プロセスダイアフラムと、圧力を測定するセンサとがボディに設けられた連通孔により連通し、前記連通孔に圧力伝達媒体が封入された圧力伝送器において、プロセスの圧力を受ける圧力検出ダイアフラムと、圧力伝達媒体が封入される圧力伝達孔と、前記圧力伝達孔と連通し、前記圧力が第１の圧力値を越える場合に前記圧力伝達孔を開封する保護手段とを備えた保護ブロックが連結され、前記プロセスダイアフラムは、前記圧力伝達孔により前記圧力検出ダイアフラムと前記保護手段とに連通されたことを特徴とする圧力伝送器。
（４）前記保護手段は、ダイアフラムで形成されることを特徴とする（３）に記載の圧力伝送器。
（５）前記保護手段は、少なくとも弁と弾性手段とで形成されることを特徴とする（３）に記載の圧力伝送器。
（６）
前記弾性手段の強さを調節する調整手段を設けたことを特徴とする（５）に記載の圧力伝送器。
（７）前記調整手段の設定を固定する固定手段を設けたことを特徴とする（６）に記載の圧力伝送器。
（８）前記プロセスの圧力が前記第１の圧力値より大きい第２の圧力値になると、前記圧力検出ダイアフラムが前記圧力伝達孔に密着することを特徴とする（３）から（７）の何れかに記載の圧力伝送器。
（９）プロセスの圧力を受ける圧力検出ダイアフラムと、圧力伝達媒体が封入される圧力伝達孔と、前記圧力伝達孔と連通し、前記プロセスの圧力が所定の圧力値を越える場合に前記圧力伝達孔を開封する保護手段とを備え、プロセスダイアフラムと、圧力を測定するセンサとが前記ボディに設けられる連通孔により連通し、前記連通孔に圧力伝達媒体が封入される圧力伝送器に連結され、前記圧力検出ダイアフラムと前記保護手段とが前記圧力伝達孔により前記プロセスダイアフラムに連通されることを特徴とする保護ブロック。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の圧力伝送器における実施例の断面図である。図８の従来例と同様の部分は説明を省略する。図１の実施例の特徴は、ボディ１４にプロセスの過大圧力の保護手段である保護ダイアフラム１８を設け、これに連通孔２１を接続した点にある。これによりプロセスダイアフラム１６に与えられた圧力はセンサ８及び保護ダイアフラム１８に与えられる。
【００１４】
図２は、保護ダイアフラム１８成形時の形状であり、湾曲している。保護ダイアフラム１８をボディ１４に接合する際に無理に変形させ、図１に示すようにボディ１４及び連通孔２１に沿って凸部Ａ側を平らに密着させる。保護ダイアフラム１８には変形による反発力が働く。反発力の調整により、保護ダイアフラム１８が作動するプロセス過大圧力値Ａを調整できる。
【００１５】
図１を用いて、プロセスの圧力が圧力値Ａ以下の過大でない場合の動作を説明する。プロセスの圧力が上昇すると、プロセスダイアフラム１６が変形し、その結果オイルの圧力も上昇し、センサ８及び保護ダイアフラム１８に応力が発生する。センサ８での応力の大きさは電気信号に変換される。保護ダイアフラム１８は変形による自身の反発力で常にボディ１４に密着し、連通孔２１を封ずる。このようにして、プロセスの圧力が測定される。
【００１６】
図３は、プロセスの圧力が過大となり圧力値Ａを越える場合の状態を示す。保護ダイアフラム１８がボディ１４から離れ、連通孔２１を開封し、ボディ１４と保護ダイアフラム１８の隙間にオイルが移動する。
【００１７】
更に、圧力値Ａより大きい圧力値Bになると、プロセスダイアフラム１６がボディ１４及び連通孔２１に密着する。このとき、ボディ１４の形状の調整により、プロセスダイアフラム１６の密着作動時の圧力値Bを調整できる。
【００１８】
また、圧力値Ａ及び圧力値Ｂの時に、センサ８に発生する応力がその耐圧以下になるように、保護ダイアフラム１８の反発力とボディ１４の形状とを調節する。
【００１９】
次に、図３を用いて、プロセスの圧力が圧力値Ａを越える場合の動作を詳しく説明する。プロセスの圧力が上昇すると、プロセスダイアフラム１６が変形し、その結果オイルの圧力も上昇するが、ボディ１４と保護ダイアフラム１８の隙間にオイルが移動し、その結果オイルの圧力の上昇は抑制され、センサ８の応力も抑制される。センサ８での応力の大きさは電気信号に変換される。
【００２０】
プロセスの圧力が圧力値Ａを越える場合では、センサ８での応力の変化は抑制され測定精度は低くなるが、ダイナミックレンジは広くとれる。また、プロセスの過大圧力時でもセンサ破壊を抑制する。
一方、プロセスの圧力が圧力値Ａ以下の場合では、測定精度は高い。
【００２１】
更にその次に、プロセスの圧力が圧力値Ｂを越える場合の動作を詳しく説明する。プロセスの圧力が上昇してもプロセスダイアフラム１６はボディ１４及び連通孔２１に密着し、オイルの圧力は一定となる。この時、センサ８の応力は耐圧以下であり、センサ８は破壊から確実に保護される。
【００２２】
以上のことにより、プロセスの過大圧力時でもセンサ８が破壊されず、測定レンジで高い測定精度が得られる。
【００２３】
さて、上記の実施例では、保護ダイアフラム１８が圧力値Ａを越え連通孔２１が開封した後に再び圧力値Ａ以下に戻ると、保護ダイアフラム１８自身の反発力によって再び封入ずるものであったが、これとは別に、保護ダイアフラム１８が圧力値Ａを越えた時に破れるようにしてもよい。
【００２４】
この場合は、ひとたび圧力値Ａを越えると圧力の測定ができなくなるが、センサ８の破壊は免れる。
【００２５】
更にまた、上記の実施例では、保護ダイアフラム１８はプロセスの圧力を直接検出せず連通孔２１内部のオイルの圧力で作動するものであったが、これとは別に、プロセスの圧力を直接受ける圧力検出手段を設け、この圧力検出手段が過大圧力値Ａを検出した時に保護ダイアフラム１８がボディ１４から離れ、連通孔２１を開封するように構成してもよい。
【００２６】
この場合でも、図１の実施例と同様の効果が得られる。
【００２７】
図４は、本発明の圧力伝送器における他の実施例の断面図である。また図５は、図４の保護ダイアフラム２２における成形時の形状である。図１の実施例と同様の部分は説明を省略する。図４及び図５の実施例の特徴は、図４のボディ２３の下部は凸形に形成され、図５の保護ダイアフラム２２が平坦に形成される点である。
【００２８】
図１及び図２の実施例の場合と同様に、保護ダイアフラム２２をボディ２３に接合する際に無理に変形させ、図４に示すようにボディ２３に沿って凸形に密着させる。保護ダイアフラム２２には変形による反発力が働く。
【００２９】
図４及び図５の実施例は、図１及び図２の実施例と同様の動作となり、同様の効果が得られる。更に、保護ダイアフラム２２の製造過程における加工が容易になるという特徴がある。
【００３０】
図６は、図９に示した従来の圧力伝送器に連結する、本発明による保護ブロックの断面図である。図９の従来例と同様の部分は説明を省略する。
【００３１】
図６において、本発明の保護ブロック２５を説明する。プロセスの圧力を受ける圧力検出ダイアフラム２７は、保護手段である保護ダイアフラム２８と圧力伝達孔２９により相互に連通し、圧力伝達孔２９には圧力伝達媒体としてオイルが封入される。このオイルは封入口３７から注入されて、ボール３０とスクリュー３１で封じられる。
【００３２】
一方、プロセスダイアフラム１６は、圧力伝達孔２９により圧力検出ダイアフラム２７と保護ダイアフラム２８とに連通され、オイルと接続される。これにより、圧力検出ダイアフラム２７に与えられたプロセスの圧力は、圧力伝達孔２９に封入されたオイルを介して、プロセスダイアフラム１６及び保護ダイアフラム２８に与えられ、連通孔２１に封入されたオイルを介して、センサ８に与えられる。センサ８での応力の大きさは電気信号に変換され、プロセスの圧力が測定される。
【００３３】
図６の保護ダイアフラム２８は、図１及び図２の実施例の場合と同様に、成形時の形状は湾曲しており、ボディ２５に接合する際に無理に変形させ、図６に示すようにボディ２５及び圧力伝達孔２９に沿って凸部を平らに密着させる。保護ダイアフラム２８には変形による反発力が働く。
【００３４】
プロセスの圧力が圧力値Ａ以下の過大でない場合の動作を説明する。図１及び図２の実施例の場合と同様に、保護ダイアフラム２８は変形による自身の反発力で常にボディ２５に密着し、圧力伝達孔２９を封ずる。圧力検出ダイアフラム２７に与えられたプロセスの圧力は、圧力伝達孔２９に封入されたオイルを介して、プロセスダイアフラム１６に与えられ、連通孔２１に封入されたオイルを介して、センサ８に与えられる。センサ８での応力の大きさは電気信号に変換され、プロセスの圧力が測定される。
【００３５】
次に、プロセスの圧力が過大となり圧力値Ａを越える場合の動作でも、図１及び図２の実施例の場合と同様に、保護ダイアフラム２８がボディ２５から離れ圧力伝達孔２９を開封し、ボディ２５と保護ダイアフラム２８の隙間にオイルが移動する。
【００３６】
そうして、圧力検出ダイアフラム２７に与えられたプロセスの圧力は、圧力伝達孔２９に封入されたオイルを介して、プロセスダイアフラム１６及び保護ダイアフラム２８に与えられ、圧力伝達孔２９に封入されたオイルの圧力は抑制され、プロセスダイアフラム１６に発生する応力は抑制され、連通孔２１に封入されたオイルの圧力の上昇は抑制され、センサ８での応力は抑制される。センサ８での応力の大きさは電気信号に変換され、プロセスの圧力が測定される。
【００３７】
その結果、測定精度は低くなるが、ダイナミックレンジは広くとれる。一方、プロセスの圧力が圧力値Ａ以下の場合では、測定精度は高い。
【００３８】
以上のことにより、図６の実施例は、図１及び図２の実施例と同様に、プロセスの過大圧力時でもセンサ８の応力は抑制され、測定レンジで高い測定精度が得られる。
【００３９】
上記の図６の実施例では説明しなかったが、図１の実施例と同様に、圧力値Ａより大きい圧力値Bになると、圧力検出ダイアフラム２７がボディ２５及び圧力伝達孔２９に密着するように形成し、また、圧力値Ａ及び圧力値Ｂの時に、センサ８に発生する応力がその耐圧以下になるように、保護ダイアフラム２８の反発力とボディ２５の形状とを調節してもよい。
【００４０】
この場合でも、図１の実施例と同様に、プロセスの過大圧力時でもセンサ８が破壊されず、測定レンジで高い測定精度が得られる。
【００４１】
図７は、本発明の保護ブロックにおける他の実施例の断面図である。図６の実施例と同様の部分は説明を省略する。図７の実施例の特徴は、保護ブロックが、弾性手段であるスプリング３２、弁であるシールプレート３３及びオーリング３４、調整手段であるスプリング調整用ねじ３５、固定手段であるロックナット３６で形成される点にある。
【００４２】
図７の保護ブロックにおいて、スプリング３２の反発力でシールプレート３３及びオーリング３４が圧力伝達孔２９を封ずる。スプリング調整用ねじ３５を用いて反発力を調整し、保護ブロックが機能する圧力値Ａの設定を微調整する。
【００４３】
調整手段であるスプリング調整用ねじ３５がない場合でも、スプリング３２の反発力で圧力値Ａの設定を調整できるが、スプリング調整用ねじ３５を設けることにより、調整の作業性が格段に向上する。
【００４４】
また、ロックナット３６によって、スプリング調整用ねじ３５の設定を固定することにより、圧力伝送器を使用するフィールドにおける振動でも設定値が変化しない。調整の信頼性と耐久性とが格段に向上する。
【００４５】
プロセスの圧力が圧力値Ａ以下の過大でない場合の動作を説明する。図６の実施例と同様の部分は説明を省略する。シールプレート３３及びオーリング３４はスプリング３２の反発力で常にボディ２５に密着し、圧力伝達孔２９を封ずる。
【００４６】
次に、プロセスの圧力が過大となり圧力値Ａを越える場合の動作では、図７のシールプレート３３及びオーリング３４はボディ２５から離れ、圧力伝達孔２９を開封し、ボディ２５とシールプレート３３及びオーリング３４の隙間にオイルが移動する。
【００４７】
そうして、図６の実施例と同様にセンサ８での応力は抑制され、プロセスの過大圧力時でもセンサ８の応力は抑制され、測定レンジで高い測定精度が得られる。
【００４８】
また、図１の実施例では保護手段に保護ダイアフラムを用いたが、図７の実施例のように保護手段を弾性手段であるスプリング３２、弁であるシールプレート３３及びオーリング３４、調整手段であるスプリング調整用ねじ３５、固定手段であるロックナット３６で形成してもよい。
【００４９】
この場合でも、図１の実施例と同様の効果が得られる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、プロセスの過大圧力時でもセンサ破壊を抑制し、測定レンジで高い測定精度が得られる。
【００５１】
また、プロセスの過大圧力が印加された後に、定常の状態へ復帰すると、再び正常な測定ができる。
【００５２】
更に、既に現場で使用している圧力伝送器に過大圧力が与えられた時の保護ブロックを追加するだけで同様の効果を得ることができる。
【００５３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧力伝送器における実施例の断面図である。
【図２】図１の保護ダイアフラム１８における成形時の形状である。
【図３】図１における保護ダイアフラム１８の作動時の断面図である。
【図４】本発明の圧力伝送器における他の実施例の断面図である。
【図５】図４の保護ダイアフラム２２における成形時の形状である。
【図６】本発明の保護ブロックにおける実施例の断面図である。
【図７】本発明の保護ブロックにおける他の実施例の断面図である。
【図８】従来の圧力伝送器の断面図である。
【図９】従来の他の圧力伝送器における断面図である。
【符号の説明】
８…センサ、９…ダイ、１０…ターミナル、１１…大気圧導入穴、１２…ハーメチック端子、１３…ワイヤボンディング、１４…ボディ、１５…リング、１６…プロセスダイアフラム、１７…大気圧ダイアフラム、１８…保護ダイアフラム、２０…穴、２１…連通孔、２２…保護ダイアフラム、２３…ボディ、２５…保護ブロックのボディ、２７…圧力検出ダイアフラム、２８…保護ダイアフラム、２９…圧力伝達孔、３０…ボール、３１…スクリュー、３２…スプリング、３３…シールプレート、３４…オーリング、３５…スプリング調整用ねじ、３６…ロックナット、３７…封入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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