(57)【要約】      （修正有）【課題】圧力検出用のダイアフラムが腐食して破損したことを自動的に検知する差圧・圧力発信器を提供する。【解決手段】第１のダイアフラム１０と、第２のダイアフラム２０と、その中間に位置し絶縁性液体を充填されており、かつ側面に一対の電極３１が設けられた絶縁性液体封入部３０とからなる圧力検出部と、電極３１に電位を印加して絶縁性液体の電気伝導度を計測してダイアフラムの破損をモニタする破損状態検知部とを備える。【選択図】図１
2014020953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差圧・圧力発信器であって、
プロセス流体の圧力を間接的に受けて圧力を伝達する第１のダイアフラムと、
プロセス流体の圧力を直接受ける第２のダイアフラムと、
第１と第２のダイアフラムの中間に位置し絶縁性液体を充填され、かつ周囲に一対の電極が設けられた絶縁性液体封入部と、からなる圧力検出部と、
前記電極に電位を印加して前記絶縁性液体の電気伝導度を計測してダイアフラムの破損をモニタする破損状態検知部と
を備えることを特徴とする差圧・圧力発信器。
【請求項２】
前記絶縁性液体はシリコーンオイルまたはフッ素オイルである請求項１の差圧・圧力発信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差圧・圧力発信器にかかり、被測定(プロセス)流体が流れる配管等に取り付けられる圧力検出部のダイアフラム構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石油、石油化学、化学プラントなどにおいて、プロセス流体の流量、圧力、液位、比重などを測定するために用いられる差圧・圧力発信器は、プロセス流体が高温、高粘度、腐食性、凝固性の流体である場合、圧力検出部を形成する受圧器と発信器本体を圧力伝達のための封入液が封入されたキャピラリーチューブによって接続し、プロセス流体圧を受圧器の接液ダイアフラムで受け、この接液ダイアフラムの変位を封入液を介して発信器本体に導くようにした、所謂リモートシール型差圧・圧力発信器が用いられる。リモートシール型差圧・圧力発信器を用いる場合、被測定対象物であるタンクや配管にフランジを取り付け、このフランジと取り付けフランジで受圧器を挾み込み、取り付けフランジを複数本の取り付けボルトによってフランジに固定している(特許文献１)。
【０００３】
この特許文献１に示されるように、このような構造からなるリモートシール型差圧発信器において、各受圧器の接液ダイアフラムにプロセス流体の低圧側と高圧側の圧力がそれぞれ加わると、接液ダイアフラムが変位し、この変位を封入液を介して発信器本体に伝達し、この時の差圧を半導体圧力センサによって電気信号に変換して演算処理することにより、プロセス流体の流量を測定することができる。なお、以上の説明は、差圧発信器について述べたが、圧力発信器においても全く同じことがいえる。したがって、本発明では、両発信器を総称して差圧・圧力発信器と呼ぶ。
【０００４】
特許文献２では、このような接液ダイアフラムがプロセス流体によって腐食、膨張さらには破損する場合があるので、ダイアフラムを二重構造にして重ねて、共に互いのダイアフラムに電気回路を形成して、検出電流によりダイアフラムの破損を早期に検出するようにしたダイアフラム構造の発明を提示している。
そこでは、プロセスからの圧力がダイアフラムを介した圧力伝達液体に伝達することができる圧力伝達部と、この伝達液体の圧力を電気信号に変換してプロセスからの圧力を検出する圧力検出手段とを有する差圧／圧力伝送器であって、圧力伝達部は、プロセス側に臨むプロセス側ダイアフラムと、圧力伝達液体に臨む接液側ダイアフラムとを接触させた状態で対向配置すると共に、互いに対向配置している部位に電気接点を設けたプロセス圧力検出手段と、プロセス側ダイアフラムと接液側ダイアフラムとの電気接点の接触状態を検出するダイアフラム破損検出手段とから構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−１８９６３４号公報
【特許文献２】特開２００２−１５６３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、特許文献２の発明では、２重ダイアフラムを重ね合わせて、その中心にそれぞれ電極を設けて対向させる。通常はその接点が接触しているが、破損等になれば接点が離隔して断線を検知するのであるが、そのために、電極を薄板であるダイアフラムの上に装備するため繊細な設計製作が必要である。
【０００７】
しかしながら、ダイアフラムの厚みは通常数十ミクロン程度であり、その上に電極などを設けることは難しい。電極をダイアフラム上に設けると、ダイアフラムにその応力がかかってしまい、ダイアフラム本来の受圧特性が悪くなる。一方、電極をあまり薄くすると、ダイアフラムの動作によって電極が切れてしまうおそれもある。
そこで、本発明は、電極をダイアフラム上には設けずに、ダイアフラムの破損を検知することを課題とするものである。    
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、差圧・圧力発信器であって、
第１のダイアフラムと、第２のダイアフラムと、その中間に位置し絶縁性液体を充填されており、かつ周囲に一対の電極が設けられた絶縁性液体封入部とからなる圧力検出部と、
前記電極に電位を印加して前記絶縁性液体の電気伝導度を計測してダイアフラムの破損をモニタする破損状態検知部とを備えることを特徴とする差圧・圧力発信器である。
【０００９】
また、本発明は、下位概念として、絶縁性液体をシリコーンオイルまたはフッ素オイルにして封入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このように、本発明によれば、プロセス流体に直接臨む第２のダイアフラムの破損があった場合に、プロセス流体と絶縁性液体との混合による絶縁性液体の電気伝導度の変化を、絶縁性液体に検針する電極によって電気的に検知できる。
または破損までにはいたらなくとも水素透過によって膨張した場合にも、絶縁性液体の電気伝導度が変化するので、同様に検知できる。
さらに、本発明のような構成によれば、第２のダイアフラムが変形した場合には、そのダイアフラム部を交換するだけで当発信器を再利用できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の差圧・圧力発信器にかかる圧力検出部の斜視図
【図２】本発明の差圧・圧力発信器にかかる圧力検出部の（配管取り付け時の）断面図
【図３】本発明の差圧・圧力発信器にかかる発信器本体の演算部
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（１）本発明の実施の形態に係る圧力検出部の概要を図１に示す。本発明にかかる各構成要素について説明をしていくが、それ以外の構成については先行技術と同様であるので適宜省略する。
【００１３】
まず、１は圧力検出部の全体を意味する。そのうち、３は受圧器である。受圧器３は一側面に第１のダイアフラム１０が設けられたボディ４を備える。第１のダイアフラム１０はそのボディ４に溶接によって固定される。ボディ４の外周面には複数のボルト７を取り付け用の孔を有する形状を取る。
そして、第１のダイアフラム１０裏側室で受けた圧力は、キャピラリーチューブ５に封入されている圧力伝達用の封入液を介して、発信器本体(図外)までつながる。封入液はシリコーンオイルなどである。
【００１４】
もう一つのダイアフラム、第２のダイアフラム２０はプロセス流体に臨むものである。やはり円盤形状のダイアフラムであり、被測定対象であるプロセス流体の圧力を受ける。
意味的には、第１のダイアフラムがベースダイアフラム、第２のダイアフラムはアドオンダイアフラムであると云える。
【００１５】
そして、３０は絶縁性液体の封入部であり、第１と第２のダイアフラムの間で圧力を伝える液体の状態を検知する本発明の主要部である。その封入部３０は第１、第２のダイアフラム形状に対応したリング状の形態をとる中空の金属部品である。これは本圧力検出部の製造時（電極３１を装備した後）に、受圧器３の第１のダイアフラム１０と第２のダイアフラム２０で挟んで溶接固定した後に、絶縁性の液体を封入する。中空の内部が当該液体で充たされるので、第２のダイアフラム２０で受けた圧力を、絶縁性液体を介して第１のダイアフラム１０へ伝えるのである。
【００１６】
この封入部３０には、少なくとも一対の電極３１が金属部（中空リングの周囲）に装備される。
電極３１は導電性の材質で金属やカーボンなどでよい。電極３１は適宜金属部に設けられた電極取り付け孔に圧入し固定される。取り付け孔の外側周縁部には、例えば、ゴムやテフロン、フッ素樹脂等の絶縁材からなるライニングが施される。金属部と絶縁が取れていれば形状は問わない。金属部内部から貫通させた形でもよいが、絶縁材からなるシールは必要である。もちろん電極３１の突端は絶縁性液体に接触していることが必要である。
なお、電極は一対に限らず複数対の電極を設けることも可能である。
【００１７】
次に、実際に圧力検出部１が配管４に装備された状態を断面図で図２に示す。
４は配管であり、プロセス流体が流れる。本発明にかかる圧力検出部１はノズル６を介してフランジ８に接続するように、第２のダイアフラム２０、絶縁性液体封入部３０および第１のダイアフラム１０を備えた受圧器３とを一体で、取付ボルト７でフランジ８に固定する。電極３１からその引き出し線３２は発信器本体部へ配線される。
【００１８】
（２）次に、図３を参照して、電気的な側面から本発明の構成を述べる。
【００１９】
まず、２は発信器本体の演算部を示す。圧力を電気信号への変換器である。
通常の構成のＭＰＵ５１、メモリ５２、出力インタフェース５３、表示器５４などは、公知のものと変わりはない。出力インタフェース５３はＤＣ４−２０ｍＡ、ＨＡＲＴ通信、その他無線通信などでもよく、計測した圧力値を発信出力するものである。その計測値とは、プロセス流体の圧力値（ＰＶ）であり、前記キャピラリーチューブ５から伝達された圧力は適宜ピエゾ効果素子で電気信号に変換するように、受圧処理部５０で処理される。
【００２０】
さて、第２のダイアフラム２０の破損状態検知部４０を説明する。所定の電位をアンプ４１から電極取り出し線３２を通じて、電極３１へ印加する。絶縁性液体はシリコーンオイル、フッ素オイルなどであり、通常抵抗値は無限大であり、帰還電流は０である。
帰還電流は所定のインピーダンス素子４２に流し込み、そこで発生電圧をＡ／Ｄ変換機４３でデジタル値にして、ＭＰＵ５１でモニタリングする。これを常時実行するか、適時に間欠的に行なうかは任意である。
【００２１】
さて、もし第２のダイアフラム２０が破損などした場合には、プロセス流体と絶縁性液体が、絶縁性液体封入部３０のなかで混じることになる。その結果、当該液体の電気伝導度（導電率）が上昇する。腐食性のプロセス流体はイオン成分を持っているからである。
ＭＰＵ５１はその値を見て、所定の閾値を超えたとか、または上昇傾向にあるなどの変化率を捉えて、ダイアフラム２０が破損したと検知する。
【００２２】
その場合に、出力インタフェース５３を通じて、上位システム(図外)に発信するか、または、表示器５４にその旨警告表示することになり、プロセスの管理者がそれに気づいて、ダイアフラムの修理交換に当たるわけである。
【００２３】
破損状態検知部４０の回路構成は例示したもの以外に、無抵抗電流計で構成してもよい。
なお、本回路を電源系統から絶縁したり、ツェナーバリアまたは電流制限抵抗などを加えたりして、本質安全防爆構造に設計することも可能である。
【００２４】
また、演算部２は、圧力検出部１を離れたリモートシールタイプのものを中心に述べたが、本発明の実施はこれに限らない。リモートではなく発信器本体が圧力検出部に近いタイプでもよく、キャピラリーチューブ５や電極引き出し線３２の長さなどはその適用に応じて適宜短縮などされると解するべきである。
【符号の説明】
【００２５】
１  圧力検出部
２  発信器本体の演算部
３  受圧部
４  フランジ
５  キャピラリーチューブ
８  フランジ
１０  第１のダイアフラム
２０  第２のダイアフラム
３０  絶縁性液体封入部
３１  電極
３２  電極引き出し線
４０  破損状態検知部
４１  アンプ
４２  帰還インピーダンス
４３  Ａ／Ｄ変換機
５０  受圧処理部
５１  ＭＰＵ
５２  メモリ
５３  出力インタフェース
５４  表示器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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