(57)【要約】      （修正有）【課題】外部から侵入した水素もしくは内部で発生した水素および炭化水素類に抗して検出精度の維持が可能な圧力・差圧伝送器を提供する。【解決手段】圧力を伝達させるための封入液を導圧路内部に封入した圧力・差圧伝送器４０において、ダイアフラム５０と本体側壁面との間に空間を形成するものであって、本体側壁面に接続された導圧路６０を有しており、空間と導圧路に封入された封入液８０を介して、ダイアフラムで受けた圧力をセンサ１３０に伝送するものにおいて、少なくとも封入液、本体側壁面或いは本体側壁面からセンサまでの一部に封入液の水素原子を吸蔵するための水素吸蔵材９０を設け、出力回路１２０を本体部から隔離するように構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイアフラムと、受圧室壁面を有し、前記ダイアフラムと前記受圧室壁面との間に空間を形成するものであって、前記受圧室壁面に接続された導圧路を有しており、前記空間と前記導圧路に封入された封入液を介して、前記ダイアフラムで受けた圧力をセンサに伝送し、前記センサの出力を出力回路に送る圧力或いは差圧の伝送装置において、少なくとも前記封入液、前記受圧室壁面或いは前記受圧室壁面から前記センサまでの一部に前記封入液の水素原子を吸蔵する水素吸蔵材を設け、出力回路を本体部から隔離して、前記センサと前記出力回路の間に遮蔽壁を設けることを特徴とする伝送装置。
【請求項２】
請求項１において、伝送装置の外部から侵入した水素または内部で発生した水素原子を前記水素吸蔵材で吸蔵することを特徴とする伝送装置。
【請求項３】
請求項１において、前記水素吸蔵材は、パラジウム、マグネシウム、バナジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ニッケル、ニオブ、コバルト、カルシウム、または、それらの合金などであることを特徴とする伝送装置。
【請求項４】
請求項１において、前記出力回路を前記本体部から隔離することで、本体部の放射線量や温度よりも低い環境に設置することを特徴とする伝送装置。
【請求項５】
請求項１において、前記出力回路と前記本体部の間に放射線を遮蔽できる遮蔽壁もしくは、出力回路を覆う遮蔽体を設けることを特徴とする伝送装置。
【請求項６】
請求項1において、前記ダイアフラムは、測定流体の圧力を受圧する第一のダイアフラムと、前記第一のダイアフラムから圧力を受ける第二のダイアフラムとして構成され、前記封入液は、前記第一のダイアフラムで受圧した圧力を伝達すると共に前記第二のダイアフラムで受圧した圧力を伝達するように構成され、前記水素吸蔵材は、前記導圧路内部、前記導圧路壁面、前記第一のダイアフラムの本体側壁面、前記第一のダイアフラムの封入液側、前記第二のダイアフラムのいずれか、又はそれらの組み合わせとして設けることを特徴とする伝送装置。
【請求項７】
請求項1において、前記第一のダイアフラムと、前記第二のダイアフラムの中間に第三のダイアフラムと第四のダイアフラムを設け、前記水素吸蔵材を備える箇所を、前記第三のダイアフラムの受圧側、前記第三のダイアフラムの封入液側、前記第四のダイアフラムの受圧側又は前記第四のダイアフラムの封入液側のいずれか、又はそれらの組み合わせとすることを特徴とする伝送装置。
【請求項８】
請求項1において、前記導圧路の内部に、水素吸蔵材としてのワイヤー水素吸蔵材又は板状水素吸蔵材又は固形状水素吸蔵材を封入、或いは取付け、或いはその両方とすることを特徴とする伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送装置に係り、特に、放射線環境下で流体の圧力又は２点間の圧力差を測定し、その検出信号を伝送するのに好適な伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝送装置は、ダイアフラムで受けた流体の圧力を導圧路に内封した封入液によりセンサまで伝達し、センサで検出された電気信号を外部へ伝送するものであり、絶対圧力を測定するものと、差圧を測定するものがある。
【０００３】
これら圧力・差圧伝送器は、原子力プラントや石油精製プラントなどで使用されており、プラントの安全確保や製品の品質を確保する点から、例えば±１％の精度が要求されている。しかしながら、圧力・差圧伝送器外部からの透過した水素の影響により、長期間その精度を保つことが困難であった。
【０００４】
すなわち、測定流体に含まれる水素（水素分子、水素原子、水素イオン）の一部がダイアフラムを透過した後に、導圧路に充填された封入液中に気泡となって溜まるので、これらの影響により、導圧路内部の圧力が上昇し、ダイアフラムに加わる圧力の変化をセンサに正しく伝達できなくなってしまい測定精度が低下する。
【０００５】
そのため、従来、例えば特開２００５−１１４４５３号公報に記載されているように、受圧部のダイアフラムの封入液側に水素吸蔵膜を設けることにより、外部からダイアフラムを透過する水素を抑制していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１４４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、伝送装置は、原子力プラント等の過酷な環境下で使われることが多い。例えば、原子力プラント等において圧力容器に関連する圧力等の測定に用いられる場合に、原子力プラントにおいて発生するアルファ線等の強い放射線に晒される。そのために、伝送装置における半導体等の電子部品を使用する回路が誤動作をする問題があった。
【０００８】
また、上記従来技術では、外部からダイアフラムを透過する水素を抑えていたもので、単に外部からの水素透過について対策したのみであり、内部で発生した水素や炭化水素類、或いは、透過してしまった水素については考慮していなかった。導圧路に充填された封入液は、放射線や熱により分解して水素や炭化水素類が発生した等の場合に、それらの気体が封入液中に溜まり、一定量を超えると気泡化する。そのために、伝送器の導圧路内部が圧力上昇してしまい、圧力・差圧伝送器の許容誤差の精度（例えば±１％の精度）を保てないという問題点が生じている。
【０００９】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、伝送装置が放射線に曝された場合にも通常の圧力測定精度を劣化させることのなく、且つ、水素や炭化水素類に抗して検出精度の維持が可能な伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明では、ダイアフラムと、受圧室壁面を有し、前記ダイアフラムと前記受圧室壁面との間に空間を形成するものであって、前記受圧室壁面に接続された導圧路を有しており、前記空間と前記導圧路に封入された封入液を介して、前記ダイアフラムで受けた圧力をセンサに伝送し、前記センサの出力を出力回路に送る圧力或いは差圧の伝送装置において、少なくとも前記封入液、前記受圧室壁面或いは前記受圧室壁面から前記センサまでの一部に前記封入液の水素原子を吸蔵する水素吸蔵材を設け、出力回路を本体部から隔離して、前記センサと前記出力回路の間に遮蔽壁を設けるように構成した。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高い放射線下においても、検出精度の維持が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の１の実施形態に係る圧力・差圧伝送器における、全体構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る圧力・差圧伝送器における、差圧伝送器の説明図である。
【図３】圧力伝送器の説明図である。
【図４】水素吸蔵材による水素吸蔵方法を示す説明図である。
【図５】水素吸蔵材による放射線分解した封入液の水素を吸蔵する方法を示す説明図である。
【図６】水素吸蔵材による炭化水素類中の水素原子吸蔵方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。これより、第１の実施形態に係る圧力・差圧伝送器を図１から図６を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は全体構成図である。原子力発電プラントは、原子炉１、高圧タービン、低圧タービン、給水加熱器、湿分分離加熱器、ドレンタンク及び復水器(図示せず)などを備えている。ドレンタンク１は、給水加熱器や湿分分離加熱器のドレン水を蓄える設備である。差圧伝送器４０は、例えばドレンタンク１内の所定の気体側２と液体側３の差圧を測定するために設けられている。給水加熱器や湿分分離加熱器及びそのドレンタンクは一次系であり、放射線量が高い環境である。
【００１５】
差圧伝送器４０は、受圧ダイアフラム５０で受圧し、導圧路６０(図２に示される)に封入された封入液８０(図２に示される)によって、中間ダイアフラム７０(図２に示される)、シールダイアフラム１００(図２に示される)、センタダイアフラム１１０(図２に示される)を介してセンサ１３０まで圧力が伝えられる。センサ１３０で受け取った圧力は、出力回路１２０に入力し、圧力値を出力する。
【００１６】
出力回路１２０とセンサ１３０の間に、例えば放射線を遮蔽する遮蔽壁１７０を介することで、出力回路１２０を放射線量や温度が低い環境に設置でき、放射線や熱の影響で差圧伝送器が許容誤差精度を逸脱することを防ぐことができる。
【００１７】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る圧力・差圧伝送器における、差圧伝送器の説明図である。
【００１８】
図２において、差圧を測定するための差圧伝送器４０は、置換器部１０、キャピラリ部２０、本体部３０から構成される。測定流体１４０の圧力を二つの受圧ダイアフラム５０で受圧し、導圧路６０に封入された封入液８０によって、中間ダイアフラム７０、シールダイアフラム１００、センタダイアフラム１１０を介してセンサ１３０まで圧力が伝えられる。センサ１３０で受け取った圧力は、出力回路１２０に入力し、圧力値を出力する。
【００１９】
図において、受圧ダイアフラム５０とシールダイアフラム１００の間に中間ダイアフラム７０が設けられているが、中間ダイアフラム７０を複数設け、この複数の中間ダイアフラム７０の間に封入液を封入するようにしても良い。
【００２０】
ここで、置換器部１０について説明すると、受圧室５２は受圧ダイアフラム５０と受圧室壁面５１に囲まれて形成されるところ、測定流体１４０の圧力は、まず、受圧ダイアフラム５０で受けられ、そして、受圧室５２に格納された封入液に伝達され、さらに、導圧路６０の封入液に伝達される。
【００２１】
また詳細説明は省略するが、この受圧ダイアフラム５０についてのダイアフラムと受圧室壁面により受圧室が形成されるとの考え方は、中間ダイアフラム７０及びシールダイアフラム１００にも適用される。
【００２２】
上記構成において、受圧ダイアフラム５０と中間ダイアフラム７０の間のみならず、中間ダイアフラム７０、シールダイアフラム１００、センタダイアフラム１１０、センサ１３０の各部位の間の封入液が封入される箇所はすべて導圧路６０である。
【００２３】
上記構成において、差圧伝送器４０外部から透過した水素が封入液中で気泡化することにより、導圧路６０の内圧が上昇し、受圧ダイアフラム５０に加わる圧力の変化をセンサ１３０に正しく伝達できなくなってしまい測定精度が低下してしまうことが知られている。具体的には、高圧側１５０と低圧側１６０の導圧路６０内部で気泡化した気体量が異なる場合に、圧力値が正常値から変動してしまう。
【００２４】
さらに、封入液の放射線分解や熱分解により、内部で水素および炭化水素類が発生して気泡化しても、導圧路６０内部の圧力が上昇し、センサ１３０の検出精度が低下してしまうことが新たな課題として分かった。なお、炭化水素類とは、メタン、エタン、プロパンなどである。
【００２５】
これら、外部から透過した水素もしくは、内部で発生した水素および炭化水素類は、導圧路６０内部の封入液８０の溶解量を超えた場合に気泡化する。さらに、伝送装置の測定対象の圧力が真空に近いほど、溶解量が少なくなるため顕著に現れる。
【００２６】
上記構成において、差圧伝送器４０は、差圧伝送器４０外部から透過した水素もしくは内部で発生した水素および炭化水素類中の水素原子の両方を、導圧路６０内部に封入もしくは導圧路６０内壁面に施した水素吸蔵材９０で吸蔵することにより、水素および炭化水素類が気泡として蓄積することによる導圧路６０内部の圧力上昇を防ぐことができる。ここで、導圧路６０とは、二つの受圧ダイアフラム５０の間の封入液８０が封入されている部分のことを指し、図１において濃く示している。
【００２７】
上記構成で、外部から透過した水素の影響及び、放射線や熱の影響により内部で発生した水素及び炭化水素類の影響を低減できるが、出力回路１２０が放射線や熱の影響で伝送装置の許容誤差精度（例えば±１％の精度）を逸脱してしまう。
【００２８】
そのため、上記差圧伝送器４０の出力回路１２０と本体部３０の間に、例えば放射線を遮蔽する遮蔽壁１７０を介することで、出力回路１２０を本体部３０の設置環境よりも放射線量や温度が低い環境に設置でき、放射線や熱の影響で差圧伝送器が許容誤差精度を逸脱することを防ぐことができる。
【００２９】
上記出力回路１２０を本体部３０の設置環境よりも放射線量や温度が低い環境に設置する方法は、上記以外に、例えば遮蔽体で出力回路１２０の外側を覆うように設置してもよいし、出力回路１２０を本体部３０から遠ざけるだけでもよい。
【００３０】
図３に圧力伝送器の説明図を示す。図２において、絶対圧力を測定するための圧力伝送器２００は、測定流体１４０の圧力を受圧ダイアフラム５０で受圧し、導圧路６０に封入された封入液８０によって、センサ１３０まで圧力が伝えられる。センサ１３０で受け取った圧力は、出力回路１２０に入力し、圧力値として出力する。
【００３１】
上記構成において、圧力伝送器２００は、図２同様に、圧力伝送器２００外部から透過した水素もしくは内部で発生した水素および炭化水素類が気泡化すると、導圧路６０内部の圧力が正常値から変動してしまう。ここで図２同様に、水素および炭化水素類中の水素原子の両方を、導圧路６０内部に封入もしくは導圧路６０内壁面に施した水素吸蔵材９０で吸蔵することにより、水素および炭化水素類の気泡化による導圧路６０内部の圧力上昇を防ぐことができる。さらに、出力回路１２０を本体部３０から遠ざけることで、出力回路１２０が放射線や温度から受ける影響を低減させることができる。
【００３２】
図４に、水素吸蔵材による水素吸蔵効果を示す。図４では、水素吸蔵材９０の一例としてパラジウムの水素吸蔵のイメージ図を示す。なお、水素吸蔵材９０はパラジウム以外に、マグネシウムやバナジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ニッケル、ニオブ、コバルト、カルシウム、または、それらの合金などでもよい。
【００３３】
パラジウムは面心立方格子であり、水素分子３００は、パラジウム原子３２０の間に水素原子３１０として吸蔵される。なお、パラジウムは自身の体積の９３５倍の水素を吸蔵することが知られている。
【００３４】
図５に水素吸蔵材による放射線分解した封入液８０の水素を吸蔵する方法の説明図を示す。図５では、一例としてメタン３６２と水素分子３６０について説明する。封入液８０はガンマ線３４０などの放射線により、封入液の組成式３３０のＣとＨの結合や、ＳｉとＣの結合が切れる。それにより発生したメチル基３６０や水素原子３６１などは、水素吸蔵材を用いない場合３５０では、お互いが結合してメタン３６２などの炭化水素類や水素分子３６０となる。
【００３５】
一方で、水素吸蔵材を用いる場合には、放射線分解により発生した水素原子３６１が水素吸蔵材９０に吸蔵されるため、メチル基３６０が水素原子３６１と結合する量が減少するためメタン３６２の発生量を抑制することができる。水素原子３６１と結合しないメチル基３６０は、再び封入液に戻る。これにより、メタン３６２のような炭化水素類が気泡として蓄積することによる導圧路６０内部の圧力上昇を防ぐことができる。
【００３６】
あるいは、炭化水素類中の水素原子を水素吸蔵材により吸蔵する手法として、図５に説明図を示す。図６では、一例としてメタン３６２について説明している。放射線分解によって発生したメチル基３６０と水素原子３６１の一部は、お互いが結合してメタン３６２となる。その後、メタン３６２は、水素吸蔵材９０の表面に接触すると、メチル基３６０と水素原子３６１に解離する。水素原子３６１は水素吸蔵材９０によって吸蔵され、メチル基３６０は最終的に炭素原子となって水素吸蔵材表面に吸着する。これにより、メタン３６２のような炭化水素類が気泡として蓄積することによる導圧路６０内部の圧力上昇を防ぐことができる。
【００３７】
このような水素吸蔵材９０を圧力・差圧伝送器の導圧路６０内部もしくは同壁面に設置することにより、圧力・差圧伝送器外部から透過した水素もしくは内部で発生した水素および炭化水素類中の水素原子を、自身の体積の最大９３５倍の量まで吸蔵できるため、導圧路内部での水素および炭化水素類の気泡化による内圧上昇を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  置換器部
２０  キャピラリ部
３０  本体部
４０  差圧伝送器
５０  受圧ダイアフラム
５１  受圧室壁面
５２  受圧室
６０  導圧路
７０  中間ダイアフラム
８０  封入液
９０  水素吸蔵材
１００  シールダイアフラム
１１０  センタダイアフラム
１２０  出力部
１３０  センサ
１４０  測定流体
１５０  高圧側
１６０  低圧側
１７０  遮蔽壁
２００  圧力伝送器
３００  水素分子
３１０  水素原子
３２０  パラジウム原子
３３０  封入液の組成式
３４０  ガンマ線
３５０  水素吸蔵材を用いない場合
３５１  水素吸蔵材を用いる場合
３６０  メチル基
３６１  水素原子
３６２  メタン
【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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