(57)【要約】【課題】導圧路内においての気泡の発生を確実に抑えることができ、これによりにより圧力伝達特性を長期にわたって維持することが可能な圧力伝送装置を提供する。【解決手段】管状の導圧路１１，１１’と、導圧路１１，１１’内に充填された封入液Ｌと、導圧路１１，１１’における一方の開口を閉塞する状態で設けられ測定流体Ｆｈ，Ｆｌの圧力を受圧する受圧ダイアフラム１３，１３’と、封入液Ｌに晒された状態で導圧路１１，１１’における他方の開口に設けられた圧力センサ１５と、受圧ダイアフラム１３，１３’に設けられた水素透過防止層２１とを備え、さらに導圧路１１，１１’の内部に設けられた水素吸蔵材を有する圧力伝送装置１である。【選択図】図１
2015078944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の導圧路と、
前記導圧路内に充填された封入液と、
前記導圧路における一方の開口を閉塞する状態で設けられ測定流体の圧力を受圧する受圧ダイアフラムと、
前記封入液に晒された状態で前記導圧路における他方の開口に設けられた圧力センサと、
前記受圧ダイアフラムに設けられた水素透過防止層とを備え、
前記導圧路の内部に設けられた水素吸蔵材を有する
圧力伝送装置。
【請求項２】
前記水素吸蔵材は、水素および前記導圧路内において発生した炭化水素中の水素原子を吸蔵する
請求項１記載の圧力伝送装置。
【請求項３】
前記水素吸蔵材は、前記導圧路の配設方向に沿って配置されている
請求項１記載の圧力伝送装置。
【請求項４】
前記水素吸蔵材は、前記封入液中に混合されている
請求項３記載の圧力伝送装置。
【請求項５】
前記水素吸蔵材は、前記導圧路の内壁に設けられている
請求項３記載の圧力伝送装置。
【請求項６】
前記水素吸蔵材は、前記導圧路内に敷設されている
請求項３記載の圧力伝送装置。
【請求項７】
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、これらの合金である
請求項１記載の圧力伝送装置。
【請求項８】
前記水素透過防止層は、前記受圧ダイアフラムにおける前記導圧路側の表面層または当該受圧ダイアフラムの中間層として設けられている
請求項１記載の圧力伝送装置。
【請求項９】
前記水素透過防止層は、水素吸蔵材または水素遮断材で構成された
請求項８記載の圧力伝送装置。
【請求項１０】
前記水素透過防止層は、金、銀、銅、白金、アルミニウム、クロム、チタン、またはこれらの合金で構成された
請求項８記載の圧力伝送装置。
【請求項１１】
前記封入液が充填されると共に一方の開口が前記受圧ダイアフラムで閉塞された一対の前記導圧路が、前記圧力センサを両面側から挟持する状態で配置された
請求項１記載の圧力伝送装置。
【請求項１２】
前記一対の導圧路に対して前記圧力センサと並列に挟持されたセンタダイアフラムを有し、当該センタダイアフラムに前記水素吸蔵材が設けられている
請求項１１記載の圧力伝送装置。
【請求項１３】
前記導圧路は、直列に接続された複数の管体部分と、当該各管体部分の接続部に設けられた中間ダイアフラムとを備え、
前記中間ダイアフラムに前記水素吸蔵材が設けられた
請求項1記載の圧力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力伝送装置に関し、特には放射線環境や高温環境で用いるのに好適な圧力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力伝送装置は、ダイアフラムで受けた流体の圧力を、導圧路内に充填した封入液により圧力センサまで伝達し、圧力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】
これら圧力伝送装置は、原子力プラントを始めとして、石油精製プラント、化学プラントなどにおけるプロセス流体の各種計測に用いられており、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、長期間の使用においては、プロセス流体に含有される水素（水素原子、水素分子、水素イオン）の一部がダイアフラムを透過して導圧路中に気泡となって溜まる。これにより、導圧路内部の圧力が上昇して圧力伝達特性が劣化するため、測定精度を保つことが困難であった。
【０００４】
そこで、従来から、ダイアフラムを透過して圧力伝送装置の内部に侵入する水素の影響を抑制する様々な技術が提案されている。例えば、下記特許文献１には、ダイアフラムのうち封入液に接している片面に水素吸蔵合金膜を形成することにより、ダイアフラムを透過した水素を水素吸蔵合金膜に捕獲させる技術が開示され、このような技術によれば、封入液中における気泡の発生を抑えて圧力伝達特性を維持できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら上述した従来技術は、圧力伝送装置の外部からダイアフラムを透過した水素の影響を低減するためのものであり、圧力伝送装置の内部において発生した気体、およびダイアフラムを透過して内部に侵入してしまった水素については考慮されていなかった。すなわち、放射線環境や高温環境等の特殊環境下においては、圧力伝送装置の導圧路内に充填された封入液が放射線や熱によって分解し、水素や炭化水素類の気体を発生する。発生した気体は、封入液の溶解度を超えると気泡化するため、これによっても圧力伝送装置における圧力伝達特性が劣化するのである。
【０００７】
そこで本発明は、導圧路内においての気泡の発生を確実に抑えることができ、これにより圧力伝達特性を長期にわたって維持することが可能な圧力伝送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達するための本発明の圧力伝送装置は、管状の導圧路と、前記導圧路内に充填された封入液と、前記導圧路における一方の開口を閉塞する状態で設けられ測定流体の圧力を受圧する受圧ダイアフラムと、前記封入液に晒された状態で前記導圧路における他方の開口に設けられた圧力センサとを備え、さらに前記受圧ダイアフラムに設けられた水素透過防止層と、前記導圧路の内部に設けられた水素吸蔵材とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
以上のような構成の本発明の圧力伝送装置によれば、導圧路内への水素の侵入が防止されると共に、封入液の分解によって発生した水素が水素吸蔵材に吸蔵されることによっても気体の発生が抑えられるため、導圧路内部の圧力の安定化を図ることができ、圧力伝達特性を長期にわたって維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の圧力伝送装置の構成を示す図である。
【図２】水素吸蔵材による水素吸蔵を説明する図である。
【図３】導圧路における水素吸蔵材の配置例を示す図である。
【図４】受圧ダイアフラムにおける水素透過防止層の配置例を示す図である。
【図５】ガンマ線の照射による封入液の分解と水素吸蔵材による水素吸蔵を説明する図である。
【図６】第２実施形態の圧力伝送装置の構成を示す図である。
【図７】第３実施形態の圧力伝送装置の構成を示す図である。
【図８】原子力プラントにおける差圧伝送器の適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて次に示す順に説明する。
１．第１実施形態（差圧測定用の圧力伝送装置）
２．第２実施形態（絶対圧力測定用の圧力伝送装置）
３．第３実施形態（中間ダイアフラムを備えた圧力伝送装置）
４．第４実施形態（原子力プラントにおける圧力伝送装置の適用例）
【００１２】
≪第１実施形態≫
（差圧測定用の圧力伝送装置）
図１は、第１実施形態の圧力伝送装置の構成を示す図である。この図に示す圧力伝送装置１は、各種プラントにおけるプロセス流体を測定流体とした圧力測定に用いられるものであり、２点間（高圧側と低圧側）の圧力差を測定するものである。
【００１３】
＜圧力伝送装置１の構成＞
この圧力伝送装置１は、高圧側の測定流体Ｆｈに対応して設けられた導圧路１１と、これよりも低圧側の測定流体Ｆｌに対応して設けられた導圧路１１’とを備えている。これら一対の導圧路１１，１１’の内部には、封入液Ｌが充填されている。各導圧路１１，１１’における一方の開口は、それぞれが受圧ダイアフラム１３，１３’で閉塞されている。またこの圧力伝送装置１は、各導圧路１１，１１’における他方の開口に共通に設けられた１つの圧力センサ１５と、この圧力センサ１５に対して並列に設けられた１つのセンタダイアフラム１７とを備えている。そして特に、本第１実施形態の圧力伝送装置１に特徴的な構成は、導圧路１１，１１’の内部に水素吸蔵材が設けられているところ、および受圧ダイアフラム１３，１３’に水素透過防止層２１が設けられたところにある。
【００１４】
以下、圧力伝送装置１に設けられた各構成要素の詳細を、導圧路１１，１１’、封入液Ｌ、受圧ダイアフラム１３，１３’、圧力センサ１５、センタダイアフラム１７、水素吸蔵材、水素透過防止層２１の順に説明する。
【００１５】
［導圧路１１，１１’］
導圧路１１，１１’は、それぞれの一方の開口部分において開口径を拡大した受圧室１１ａ，１１ａ’を備えている。この受圧室１１ａ，１１ａ’によって拡大された導圧路１１，１１’の開口部分が、それぞれ受圧ダイアフラム１３，１３’によって閉塞されている。各受圧室１１ａ，１１ａ’は、受圧ダイアフラム１３，１３’の受圧による動きを妨げることのない内部形状で形成されていることとする。
【００１６】
また、導圧路１１，１１’は、受圧ダイアフラム１３，１３’で閉塞されている側と逆側の他方の開口部分に、その開口径を拡大した過大圧の放圧室１１ｂ，１１ｂ’を備えている。導圧路１１，１１’においてその開口径が拡大された形状の放圧室１１ｂ，１１ｂ’は、１つのセンタダイアフラム１７を挟持して配置され、このセンタダイアフラム１７によって分断された状態となっている。各放圧室１１ｂ，１１ｂ’は、センタダイアフラム１７の受圧による動きを妨げることのない内部形状で形成されていることとする。
【００１７】
さらに導圧路１１，１１’は、分岐した経路を有しており、その分岐した導圧路１１，１１’の先端側の開口に圧力センサ１５が設けられた構成となっている。ここで、例えば高圧側の測定流体Ｆｈに対応して設けられた導圧路１１は、放圧室１１ｂの壁部から分岐した経路を有する。一方、低圧側の測定流体Ｆｌに対応して設けられた導圧路１１’は、放圧室１１ｂ’の手前において分岐した経路を有する。
【００１８】
導圧路１１，１１’において、これらの分岐した経路の先端側の開口は、１つの圧力センサ１５を挟持して配置され、この圧力センサ１５によって導圧路１１，１１’が分断された状態となっている。
【００１９】
［封入液Ｌ］
封入液Ｌは、以上のように閉塞された一対の導圧路１１，１１’内に封入されたもので、受圧室１１ａ，１１ａ’、放圧室１１ｂ，１１ｂ’、および分岐した圧力センサ１５までの部分を含む導圧路１１，１１’内に充填されている。これら一対の導圧路１１，１１’内に充填される封入液Ｌは、同一の種類のものであって良い。これらの封入液Ｌは、例えばシリコンオイルであり、一例としてジメチルシリコンオイル、またはフェニル基を含むメチルフェニルシリコンオイルである。このうち、メチルフェニルシリコンオイルのフェニル基は、結合力が高い二重結合構造を有する基であり、放射線分解や熱分解によって水素原子やメチル基が脱離し難いため好ましく用いられる。
【００２０】
尚、導圧路１１，１１’の配置環境に偏りがある場合、導圧路１１，１１’のうちの一方の封入液Ｌのみをフェニル基を含むシリコンオイルとし、他方の封入液Ｌをジメチルシリコンオイルとしても良い。
【００２１】
［受圧ダイアフラム１３，１３’］
受圧ダイアフラム１３，１３’は、測定流体Ｆｈ，Ｆｌに対して直接晒されてその圧力を受圧するダイアフラムである。尚、測定流体Ｆｈ，Ｆｌは、この圧力伝送装置１が設置される各種プラントにおけるプロセス流体である。
【００２２】
これらの受圧ダイアフラム１３，１３’は、導圧路１１，１１’における受圧室１１ａ，１１ａ’の開口を閉塞する状態で導圧路１１，１１’に対して固定されている。そして、一方の受圧ダイアフラム１３が高圧側の測定流体Ｆｈに対して晒され、他方の受圧ダイアフラム１３’が低圧側の測定流体Ｆｌに対して晒されるように、プラントに設置される。このため、各受圧ダイアフラム１３，１３’は、測定流体Ｆｈ，Ｆｌに対する耐性を考慮した材質で構成されており、例えばステンレスによって構成されている。また、各受圧ダイアフラム１３，１３’は、例えば波形形状に加工されたものであっても良い。
【００２３】
［圧力センサ１５］
圧力センサ１５は、導圧路１１，１１’に充填された封入液Ｌによって伝送された圧力を検出するためのものであり、例えば半導体圧力センサである。この圧力センサ１５は、半導体チップの両面に印加された圧力の差を電気信号に変換して出力するものである。このような圧力センサ１５は、一方の面において、導圧路１１内の封入液Ｌによって伝達された圧力を受け、他方の面において導圧路１１’内の封入液Ｌによって伝達された圧力を受けるように、導圧路１１，１１’に挟持されている。これにより、受圧ダイアフラム１３で受けた高圧側の測定流体Ｆｈと、受圧ダイアフラム１３’で受けた低圧側の測定流体Ｆｌとの圧力差が検出される構成となっている。
【００２４】
この圧力センサ１５には、リード線１５ａを介して出力回路１５ｂが接続される。この出力回路１５ｂは、ここでは図示しない外部の制御装置に接続されるものである。
【００２５】
［センタダイアフラム１７］
センタダイアフラム１７は、加わる圧力に対応して変形量が少ない過負荷保護用のダイアフラムであって、一対の導圧路１１，１１’に対して圧力センサ１５と並列に配置されている。このようなセンタダイアフラム１７は、各導圧路１１，１１’に設けられた放圧室１１ｂ、１１ｂ’の開口を閉塞し、この開口において導圧路１１，１１’同士を隔てると共に、両側が封入液Ｌに晒されるように設けられている。これにより、受圧ダイアフラム１３，１３’のうちの一方に過大な圧力が加わった場合にも、センタダイアフラム１７自身が大きく変形しないので、受圧ダイアフラム１３，１３’の変形量も大きくならずに破損が起こり難い構成となっている。
【００２６】
［水素吸蔵材］
水素吸蔵材は、導圧路１１，１１’の内部に設けられることで封入液Ｌに接触する状態で配置されている。ここでは特に、導圧路１１，１１’の配設方向に沿って水素吸蔵材が配置されていることが好ましい。
【００２７】
ここで水素吸蔵材は、水素を取り込む性質のある金属またはその合金によって構成され、水素および導圧路１１，１１’内において発生した炭化水素（詳しくは鎖状飽和炭化水素）中の水素原子を吸蔵する。このような水素吸蔵材は、具体的にはパラジウム、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である。
【００２８】
図２は、水素吸蔵材による水素吸蔵を説明する図であり、一例として水素吸蔵材１９にパラジウム（Ｐｄ）を用いた場合の水素吸蔵を説明する図である。この図に示すように、水素吸蔵材１９であるパラジウムは結晶構造が面心立方格子であって、水素分子１００は、パラジウム原子１０１の原子間に水素原子１００ａとして吸蔵される。このような水素吸蔵により、パラジウムは、パラジウム自体の体積の９３５倍の水素を吸蔵することが知られている。
【００２９】
図３Ａ〜図３Ｃは、導圧路１１，１１’における水素吸蔵材１９の配置例を示す図である。以下、これらの図に基づいて導圧路１１，１１’の内部における水素吸蔵材１９の配置状態を説明する。尚、以下で説明する図３Ａ〜図３Ｃの構成の水素吸蔵材１９ａ〜１９ｃは、それぞれ組み合わせて用いても良い。
【００３０】
図３Ａは、導圧路１１，１１’内に充填された封入液Ｌに対して粒状の水素吸蔵材１９ａを混合させた構成を示す図である。このような構成により、水素吸蔵材１９ａが導圧路１１，１１’の配設方向に沿って設けられた構成となっている。
【００３１】
この場合、粒状の水素吸蔵材１９ａは、封入液Ｌに対して分散され、これにより封入液Ｌ中に均等に水素吸蔵材１９ａが混合された状態となっていることが好ましい。これにより、導圧路１１，１１’のほぼ全域にわたって水素吸蔵材１９ａの影響を及ぼすことができる。また、粒状の水素吸蔵材１９ａは、粒子径が小さい粉末状であっても、これよりも大きな粒子径の固形状であっても良い。水素吸蔵材１９ａは、径が小さくなるほど表面積が広がるため、水素の吸蔵速度を早くすることができるため好ましい。この場合、水素吸蔵材１９ａの粒子の大きさにより、封入液Ｌと混合した状態でコロイド状の液体を構成しても良い。
【００３２】
また、水素吸蔵材１９ａが、ある程度の大きさを有する固形状である場合、その形状が限定されることはない。この場合、水素吸蔵材１９ａを多孔質状のものとすることにより表面積が広がるため、水素の吸蔵速度を早くすることができるため好ましい。
【００３３】
図３Ｂは、導圧路１１，１１’の壁面に水素吸蔵材１９ｂを設けた構成を示す図である。このような構成により、水素吸蔵材１９ｂが導圧路１１，１１’の配設方向に沿って設けられた構成となっている。
【００３４】
この場合、水素吸蔵材１９ｂは、導圧路１１，１１’の内壁に、例えば膜状で設けられ、メッキ法またはスパッタ法などによって成膜される。水素吸蔵材１９ｂが設けられる導圧路１１，１１’の内壁は、図１を用いて説明した受圧室１１ａ，１１ａ’および放圧室１１ｂ，１１ｂ’において封入液Ｌが接触する壁面を含む。そしてこのような導圧路１１，１１’の内壁において、できるだけ多くの面積に水素吸蔵材１９ｂが成膜されていることが好ましい。
【００３５】
また導圧路１１，１１’の壁面に水素吸蔵材１９ｂを設ける例としては、図３Ａを用いて説明した粒状の水素吸蔵材１９ａを、導圧路１１，１１’の壁面に固定する構成であっても良い。この場合、導圧路１１，１１’の壁面に対して粒状の水素吸蔵材１９ａを溶接で固定することが好適である。このような構成であれば、ある程度の大きさを有する粒状の水素吸蔵材１９ａが、受圧ダイアフラム１３，１３’やセンタダイアフラム１７に衝突してそれらを劣化させることも防止できるようになる。
【００３６】
尚、センタダイアフラム１７が設けられた構成においては、センタダイアフラム１７に水素吸蔵材１９ｂが設けられても良い。この場合、センタダイアフラム１７において封入液Ｌと接する両面に水素吸蔵材１９ｂを設けることにより、水素吸蔵材１９ｂの表面積をさらに拡大することができる。
【００３７】
図３Ｃは、導圧路１１，１１’内に、水素吸蔵材１９ｃを敷設した構成を示す図である。水素吸蔵材１９ｃは、例えば棒状であり、導圧路１１，１１’の経路に沿って敷設される。このような構成により、水素吸蔵材１９ｃが導圧路１１，１１’の配設方向に沿って設けられた構成となっている。棒状の水素吸蔵材１９ｃは、断面が円形の針金状でもよいが、それを押し広げたような幅の広い断面形状としたり、多孔質状のものとしたり、また螺旋状に敷設されたものとすることにより表面積が広がるため、水素の吸蔵速度を早くすることができるため好ましい。このような棒状の水素吸蔵材１９ｃは、加工が容易であり、コストを抑えることができる。
【００３８】
尚、導圧路１１，１１’の配置環境に偏りがある場合、導圧路１１，１１’のうちの一方の内部のみに水素吸蔵材１９を設けても良い。
【００３９】
［水素透過防止層２１］
水素透過防止層２１は、受圧ダイアフラム１３，１３’に設けられたものである。この水素透過防止層２１は、受圧ダイアフラム１３，１３’における導圧路１１，１１’側の表面層または受圧ダイアフラム１３，１３’の中間層として設けられ、測定流体Ｆｈ，Ｆｌに接触することのない状態で配置されていることが好ましい。これにより、プロセス流体である測定流体Ｆｈ，Ｆｌや、この測定流体Ｆｈ，Ｆｌが関わるプロセス系に対する水素透過防止層２１の影響が抑えられる構成となっている。
【００４０】
水素透過防止層２１は、水素吸蔵材または水素遮断材で構成されている。水素透過防止層２１を構成する水素吸蔵材は、第１実施形態で説明した水素吸蔵材と同様の材質のものであり、測定流体Ｆｈ，Ｆｌ側からの水素を吸蔵することにより、導圧路１１，１１’内への水素の透過を防止している。一方、水素透過防止層２１を構成する水素遮断材は、水素の吸蔵および透過自体を遮断することができる材料であり、これにより測定流体Ｆｈ，Ｆｌ側から導圧路１１，１１’内への水素の透過を防止している。このような水素遮断材は、具体的には金、銀、銅、白金、アルミニウム、クロム、チタン、またはこれらの合金である。
【００４１】
図４Ａ〜図４Ｂは、受圧ダイアフラム１３，１３’における水素透過防止層２１の配置例を示す図であり、図１における高圧側の受圧ダイアフラム１３部分の拡大図である。以下、これらの図に基づいて受圧ダイアフラム１３における水素透過防止層２１の配置状態を説明する。尚、ここで説明する構成は、低圧側の受圧ダイアフラム１３’も同様であるため、代表して高圧側の構成を例示して説明を行う。また、以下で説明する図４Ａ〜図４Ｂの構成の水素透過防止層２１ａ，２１ｂは組み合わせて用いても良い。
【００４２】
図４Ａは、受圧ダイアフラム１３における導圧路１１側の表面層に水素透過防止層２１ａを設けた構成を示す図である。水素透過防止層２１ａは、受圧ダイアフラム１３においてできるだけ広い面を覆う状態で設けられ、これにより封止液Ｌに対する受圧ダイアフラム１３の露出が抑えられていることが好ましい。尚、導圧路１１の気密性や水素透過防止層２１の耐性を確保できる場合であれば、受圧ダイアフラム１３における導圧路１１側の表面層の全面に水素透過防止層２１を設けても良い。
【００４３】
このような水素透過防止層２１ａは、メッキ法またはスパッタ法などによって受圧ダイアフラム１３の表面に成膜され、受圧ダイアフラム１３への配置が容易である。
【００４４】
図４Ｂは、受圧ダイアフラム１３の中間層として水素透過防止層２１ｂを設けた構成を示す図である。水素透過防止層２１ｂは、２枚の受圧ダイアフラム１３ａ，１３ｂ間に挟持された薄膜として設けられ、導圧路１１の一方の開口である受圧室１１ａの開口を塞ぐ大きさであることが好ましい。このような水素透過防止層２１ｂが水素吸蔵材で構成されている場合であれば、水素透過防止層２１ｂは薄膜状に限定されることはなく粉末状のものを２枚の受圧ダイアフラム１３ａ，１３ｂ間に隙間無く敷き詰めて挟持させた構成であっても良い。
【００４５】
このような水素透過防止層２１ｂは、２枚の受圧ダイアフラム１３ａ，１３ｂ間に膜状または粉末状の水素透過防止層２１ｂを挟持した状態で圧延して一体化させることにより、受圧ダイアフラム１３の中間層として一体に形成される。またこのような水素透過防止層２１ｂは、測定流体Ｆｈ，Ｆｌに対してだけではなく、封入液Ｌに対しても何ら影響を及ぼすことがない。
【００４６】
尚、測定流体Ｆｈ，Ｆｌの性質に偏りがある場合、導圧路１１，１１’のうちの一方側のみに、水素透過防止層２１を設けて、その内部のみに水素吸蔵材１９を設けた構成としても良い。
【００４７】
＜圧力伝送装置１の効果＞
以上説明した第１実施形態の圧力伝送装置１は、導圧路１１，１１’の内部に水素吸蔵材１９を設けた構成である。これにより、放射線環境下や加熱環境下において、例えばシリコンオイルからなる封入液Ｌから水素原子やメチル基が脱離した場合であっても、水素吸蔵材１９に水素が吸蔵される。したがって、封入液Ｌ中における水素、およびメタン、エタン、プロパン等の炭化水素類の濃度を低く抑えることができる。
【００４８】
ここで図５は、ガンマ線ｈγなどの放射線の照射によるシリコンオイル（ジメチルシリコンオイル）の分解と、水素吸蔵材１９による水素吸蔵を説明する図である。尚、シリコンオイルからなる封入液Ｌへの放射線の照射は、圧力伝送装置１が放射線雰囲気エリアに晒される場合の他、測定流体Ｆｈ，Ｆｌに含まれる放射線が受圧ダイアフラム１３，１３’を介して封入液Ｌに照射される場合もある。
【００４９】
先ず、封入液として用いられるシリコンオイル１０３に対してガンマ線ｈγが照射されると、シリコンオイル１０３におけるＣ−Ｈ間の結合や、Ｓｉ−Ｃ間の結合が切れる。これにより、シリコンオイル１０３から、水素原子１００ａやメチル基１０２ａが脱離する。
【００５０】
その後、脱離した水素原子１００ａ、および脱離した水素原子１００ａ同士が結合した水素分子１００は、水素吸蔵材１９に接触することにより水素吸蔵材１９の内部に水素原子１００ａとして吸蔵される。これにより、水素分子１００の生成が抑えられるだけではなく、メチル基１０２ａと結合する水素原子１００ａの量が減少するため、メタン１０２の生成を抑えることができる。またシリコンオイル１０３から脱離したメチル基１０２ａは、再びシリコンオイル１０３の不対結合手に結合する。これにより、封入液内における気体の発生を抑えることができる。これに対して、水素吸蔵材が設けられていない構成においては、水素分子１００やメタン１０２の生成を抑えることができず、さらにはメチル基１０２ａからの水素原子１０１ａの脱離や結合により、エタン、プロパンやブタンなどの炭化水素類も生成され、これらが気泡化して導圧路の内部の圧力を上昇させてしまうのである。
【００５１】
また、水素吸蔵材１９が炭化水素中の水素原子を吸蔵する場合は、次のようである。すなわち、放射線分解によってシリコンオイル１０３から脱離した水素原子１０１ａとメチル基１０２ａの一部は、お互いが結合してメタン１０２となる。その後、メタン１０２が水素吸蔵材１９の表面に接触すると、表面でメチル基１０２ａと水素原子１００ａに解離する。脱離した水素原子１００ａは水素吸蔵材１９によって吸蔵され、メチル基１０２ａは最終的に炭素原子となって水素吸蔵材１９の表面に吸着する。以上は、封入液中で生成されたエタン、プロパン、およびブタンも同様であり、これにより、メタン１０２のような炭化水素が気泡として蓄積することによって導圧路の内部の圧力を上昇させてしまうことを防ぐことができる。
【００５２】
さらに第１実施形態の圧力伝送装置１は、受圧ダイアフラム１３，１３’に水素透過防止層２１を設けた構成でもある。これにより、測定流体Ｆｈ，Ｆｌに含有される水素が導圧路１１，１１’に充填された封入液Ｌに混入することを防止できる。
【００５３】
ここで、単に受圧ダイアフラム１３，１３’に水素透過防止層２１を設けただけの構成であれば、封入液Ｌの分解によって発生した水素や炭化水素類が外部に放出されず、導圧路１１，１１’の内部の圧力を安定化させることはできない。この問題点を解決するために、封入液Ｌの分解による水素や炭化水素類の発生そのものを抑制することが重要である。このため導圧路１１，１１’内に水素吸蔵材１９を設け、封入液Ｌの放射線分解または熱分解によって発生した水素、及び炭化水素中の水素原子の両方を、この水素吸蔵材１９で吸蔵させることにより、封入液Ｌ内における気体の発生を防止し、これにより圧力伝送装置１における圧力伝達特性の変動を抑制することを可能にしている。
【００５４】
尚、水素透過防止層２１として水素吸蔵材を用いた場合であれば、封入液Ｌから脱離した水素、および封入液Ｌから脱離した炭化水素中の水素原子が、この水素透過防止層２１において吸蔵されることにより、導圧路１１，１１’の内部の圧力の安定化が図られる。
【００５５】
以上より、本第１実施形態の圧力伝送装置１は、導圧路１１，１１’内に水素吸蔵材１９を設け、かつ受圧ダイアフラム１３，１３’に水素透過防止層２１を設けたことにより、導圧路１１，１１’への水素の混入および導圧路１１，１１’においての気体の発生を抑えることが可能である。これにより、導圧路１１，１１’内部の圧力の安定化を図ることができ、圧力伝達特性が長期にわたって維持されるため、指示値変動を低減して圧力伝送装置１の許容誤差精度（例えば±１％の精度）を長期間保つことが可能で、圧力伝送装置１の寿命を伸ばすことができる。特に、測定流体Ｆｈ，Ｆｌとなるプロセス流体の圧力が真空に近いほど、封入液Ｌの圧力も低下して溶解度が少なくなるため、顕著な効果を得ることができる。
【００５６】
以上の結果、圧力伝送装置１の精度保持のための定期、不定期の検査等の保守作業の負担を軽減でき、許容誤差精度を保持するための交換を含めたメンテナンスコストの削減を図ることが可能になる。
【００５７】
≪第２実施形態≫
（絶対圧力測定用の圧力伝送装置）
図６は、第２実施形態の圧力伝送装置の構成を示す図である。この図に示す圧力伝送装置２は、各種プラントにおけるプロセス流体を測定流体とした圧力測定に用いられるものであり、測定流体Ｆの圧力を測定する絶対圧力測定用のものである。
【００５８】
＜圧力伝送装置２の構成＞
この圧力伝送装置２が、図１を用いて説明した第１実施形態の圧力伝送装置と異なるところは、１つの圧力センサ１５に対して、１つの受圧ダイアフラム１３と、１つの導圧路１１とのみを有しているところにある。そして圧力センサ１５の一方の面側のみに導圧路１１の他方の開口が配置され、導圧路１１の一方の開口に設けられた受圧ダイアフラム１３で受けた測定流体Ｆの圧力が検出される構成となっている。他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００５９】
＜圧力伝送装置２の効果＞
以上のような第２実施形態の圧力伝送装置２であっても、第１実施形態で説明したと同様の効果を得ることができる。
【００６０】
≪第３実施形態≫
（中間ダイアフラムを備えた圧力伝送装置）
図７は、第３実施形態の圧力伝送装置の構成を示す図である。この図に示す圧力伝送装置３は、各種プラントにおけるプロセス流体を測定流体とした圧力測定において、特に高温環境下に適して用いられるものであり、ここでは２点間（高圧側と低圧側）の圧力差を測定するものとして説明を行う。
【００６１】
＜圧力伝送装置３の構成＞
この圧力伝送装置３が、図１を用いて説明した第１実施形態の圧力伝送装置と異なるところは、導圧路１１，１１’が複数の管体部分４１，４２，…、４１’，４２’…を接続して構成されたもので、その接続部に中間ダイアフラム４０が設けられているところにある。他の構成は同様である。このため、第１実施形態の圧力伝送装置と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６２】
［導圧路１１，１１’］
導圧路１１，１１’は、直列に接続された複数本の管体部分４１，４２，…、４１’，４２’，…を備えている。図示した例においては、導圧路１１が３本の管体部分４１，４２，４３で構成され、導圧路１１’が３本の管体部分４１’，４２’，４３’で構成されている。各管体部分４１〜４３’は、それぞれが測定流体Ｆｈ，Ｆｌの受圧側の開口部分において開口径を拡大した受圧室１１ａ，１１ａ’を構成し、他方の開口部分において開口径を拡大した放圧室１１ｂ，１１ｂ’を構成している。
【００６３】
そして、導圧路１１，１１’において最も測定流体Ｆｈ，Ｆｌ側に配置される管体部分４１，４１’は、置換器部を構成する。この管体部分４１，４１’における受圧室１１ａ，１１ａ’の開口部分が、それぞれ受圧ダイアフラム１３，１３’によって閉塞されている。一方、導圧路１１，１１’において最も圧力センサ１５側に配置される各管体部分４３，４３’は、圧力センサ１５を有する本体部を構成する。この管体部分４３，４３’における放圧室１１ｂ，１１ｂ’の開口部分が、１つのセンタダイアフラム１７を挟持して配置され、このセンタダイアフラム１７によって閉塞された状態となっている。
【００６４】
また、各導圧路１１，１１’の中央に配置された管体部分４２，４２’は、置換器部を構成する管体部分４１，４１’と、本体部を構成する管体部分４３，４３’との接続部位であるキャピラリ部を構成する。
【００６５】
各管体部分４１，４２，４３、４１’，４２’，４３’同士の接続部は、放圧室１１ｂの開口と受圧室１１ａの開口とを対向させて配置し、この対向部分に中間ダイアフラム４０が挟持され、各中間ダイアフラム４０によって閉塞された状態となっている。つまり、導圧路１１，１１’は、複数の管体部分４１，４２，４３、４１’，４２’，４３’を接続した構成ではあるが、それぞれの内部空間は中間ダイアフラム４０によって分断された状態となっている。
【００６６】
そして、受圧ダイアフラム１３，１３’、圧力センサ１５、センタダイアフラム１７、および中間ダイアフラム４０によって独立して閉塞された各管体部分４１，４２，４３、４１’，４２’，４３’に、それぞれ封入液Ｌが充填された状態となっている。導圧路１１，１１’を構成する各管体部分４１，４２，４３、４１’，４２’，４３’には、それぞれ第１実施形態と同様の水素吸蔵材が同様の配置状態で設けられている。さらに受圧ダイアフラム１３，１３’には、第１実施形態と同様の水素透過防止層２１が同様の配置状態で設けられている。
【００６７】
尚、ここでは、全ての管体部分４１，４２，４３、４１’，４２’，４３’において、内部に水素吸蔵材１９が設けられている構成に限定されず、選択された管体部分のみにこの構成を適用しても良い。この場合、例えば最も測定流体Ｆｈ，Ｆｌ側に配置される管体部分４１，４１’の内部に、水素吸蔵体１９を設ける。
【００６８】
［中間ダイアフラム４０］
中間ダイアフラム４０は、受圧ダイアフラム１３，１３’から圧力センサ１５にわたって配置された導圧路１１，１１’の中間部に設けられたものあって、過大圧による受圧ダイアフラム１３，１３’および圧力センサ１５の破壊を防止するためのものである。このような中間ダイアフラム４０は、各導圧路１１，１１’の中間部を閉塞することにより、各導圧路１１，１１’を複数の管体部分４１，４２，４３、４１’，４２’，４３’に分断すると共に、両側が各封入液Ｌに晒されるように設けられている。これにより、受圧ダイアフラム１３，１３’のうちの一方に過大な圧力が加わった場合にも、中間ダイアフラム４０が過大圧の緩衝材となって、受圧ダイアフラム１３，１３’および圧力センサ１５の破壊が起こり難い構成となっている。尚、中間ダイアフラム４０のうち、最も圧力センサ１５に近く配置されたものは、シールダイアフラムとして本体部を構成する。
【００６９】
このような中間ダイアフラム４０にも、水素吸蔵材が設けられて良い。この場合、中間ダイアフラム４０において封入液Ｌと接する両面に水素吸蔵材を設けることにより、水素吸蔵材の表面積をさらに拡大することができる。
【００７０】
以上のような第３実施形態の圧力伝送装置３は、図６を用いて説明した第２実施形態と同様に、導圧路１１，１１’の一方のみを用いることにより絶対圧力測定用とすることができる。
【００７１】
＜圧力伝送装置３の効果＞
以上のような第３実施形態の圧力伝送装置３は、高温環境で使用されるものであるため、使用時においては瞬時的に高温（例えば３００℃を超える）雰囲気に晒される場合もある。このような場合であっても、圧力伝送装置３は、導圧路１１，１１’を構成する各管体部分４１，４２，４３、４１’，４２’，４３’に水素吸蔵材を設け、受圧ダイアフラム１３，１３’に水素透過防止層２１を設けた構成であるため、第１実施形態と同様に、導圧路１１，１１’への水素の混入および導圧路１１，１１’においての気体の発生を抑えることが可能であり、圧力伝達特性を長期にわたって維持することが可能となる。
【００７２】
≪第４実施形態≫
（原子力プラントにおける圧力伝送装置の適用例）
図８は、原子力プラントにおける圧力伝送装置の適用例を示す図であり、沸騰水型の原子力プラント（Boiling Water Reactor：ＢＷＲ）における給水系及び復水系の構成を示す図である。以下この図に基づいて、原子力プラントの給水系及び復水系におけるプロセス計測の一例として、給水加熱器のドレンタンクの水位計測に圧力伝送装置を用いる例を示している。
【００７３】
この図に示すように、原子力プラント５は、核燃料の集合体である炉心５１を、炉水５２に浸漬させた状態で収容する圧力容器５３を備えている。圧力容器５３には、主蒸気配管５４を介して高圧タービン５５が接続され、この高圧タービン５５には湿分分離加熱器５６を介して低圧タービン５７が接続されている。高圧タービン５５と、低圧タービン５７とは同軸状に配置され、さらにこれらのタービンによって稼働する発電機５８が接続されている。湿分分離加熱器５６には、ドレン配管５９を介してドレンタンク６０が設けられている。
【００７４】
また低圧タービン５７には復水器６１が設けられており、復水器６１内には冷却管６２が配設されている。この復水器６１と圧力容器５３とが復水配管６３を介して接続された状態となっている。復水配管６３には、復水器６１側から順に、復水ポンプ６４、給水加熱器６５、給水ポンプ６６が設けられており、圧力容器５３と高圧タービン５５および低圧タービン５７との間で炉水５２を循環させている。また、給水加熱器６５には、ドレン配管６７を介してドレンタンク６８が設けられ、ドレンタンク６８は給水配管６９とドレンポンプ７０とによって復水配管６３の復水器６１側に接続されている。
【００７５】
以上のような構成の原子力プラントにおいては、例えば給水加熱器６５のドレンタンク６８の水位計測に圧力伝送装置が用いられている。この圧力伝送装置として、例えば先に図１を用いて説明した第１実施形態の圧力伝送装置１を適用する。
【００７６】
この場合、ドレンタンク６８の上流側の配管を流れる流体、すなわちドレンタンク６８と復水器６１との間の給水配管６９に流れる流体を高圧側の測定流体Ｆｈとして、圧力伝送装置１における一方の受圧ダイアフラム１３に供給する。またドレンタンク６８の下流側の配管を流れる流体、すなわちドレンタンク６８と給水加熱器６５との間のドレン配管６７を流れる流体を低圧側の測定流体Ｆｌとして、圧力伝送装置１における他方の受圧ダイアフラム１３’に供給する。
【００７７】
これにより、ドレンタンク６８の上流側と下流側の差圧が、圧力伝送装置１の圧力センサ１５で受圧されて出力回路１５ｂに出力される構成となっている。
【００７８】
原子力プラント５においては、出力回路１５ｂからの情報が制御装置７１を介して中央制御室７２に伝達される構成となっている。そして、出力回路１５ｂに出力された情報（差圧）がドレンタンク６８の水位としてモニターされ、この値に基づいてドレンタンク６８の水位が所定値となるように制御がなされる。
【００７９】
以上説明した原子力プラント５の給水系及び復水系は、放射線量が高い特殊環境であり、このドレンタンク６８の水位計測に設けた圧力伝送装置１においては封入液Ｌが放射線分解し易い環境である。そこで、第１実施形態の圧力伝送装置１を適用することにより、先に説明したように、導波路１１，１１’への水素の混入や内部での気体の発生が抑えられ、放射線環境下であっても長期間の測定精度を確保することが可能であり、またこれによりメンテナンスのコストを削減することが可能になる。
【００８０】
尚、ここではドレンタンク６８の水位計測に第１実施形態の圧力伝送装置１を用いた構成を例示した。しかしながら、原子力プラント５に設けられる圧力伝送装置はこれに限定されず、第３実施形態（図７）で説明した構成の圧力伝送装置を用いることができる。
【００８１】
特に、原子力プラント５における給水系及び復水系では、炉心５１を直接冷却する炉水５２が測定流体であり、放射線分解等で発生した水素を多量に含んだものとなる。この炉水５２は、蒸気として主蒸気配管５４から、湿分分離加熱器５６、ドレンタンク６０、給水加熱器６５、復水器６１、およびドレンタンク６８などに導入される。蒸気として導入された炉水５２は、湿分分離加熱器５６および給水加熱器６５等により凝縮し、凝縮水となる。一方で、蒸気に含まれた非凝縮性の水素は、比重が飽和蒸気の比重より小さいため上部に蓄積され、次第に高濃度となる。測定流体である炉水５２の上部に蓄積した水素は、濃度が高くなるほど受圧ダイアフラム１３，１３’を透過しやすくなる。
【００８２】
したがって、特に原子力プラント５における給水系及び復水系のプロセス計測には、受圧ダイアフラム１３，１３に水素透過防止層２１を設けたものを用いることにより、導圧路１１，１１’内への水素の侵入を防止することも、測定精度を長期間にわたって確保する上で有効になる。
【００８３】
また、以上においては、給水加熱器６５のドレンタンク６８の水位計測に、圧力伝送装置１を用いた構成を例示した。しかしながら、原子力プラント５における圧力伝送装置１の設置箇所がこれに限定されることはなく、特に炉心５１を直接冷却する炉水５２を測定流体とした各種のプロセス計測に対して圧力伝送装置１を用いることが有効である。例えば、湿分分離加熱器５６のドレンタンク６０および復水器６１の水位計測、さらには主蒸気配管５４や復水配管６３の流量計測などにおいて、圧力伝送装置１を用いることにより同様に十分な効果を発揮することができる。これらの各プロセス計測には、第１実施形態〜第３実施形態の構成およびこれらを組み合わせた構成の圧力伝送装置が用いられる。ただし、絶対圧力の計測には、第２実施形態で説明した構成またはこれと組み合わせた構成のものが用いられる。
【００８４】
また本発明の圧力伝送装置が設けられる原子力プラントは、上述した沸騰水型に限定されることはなく、例えば加圧水型の原子力プラント（Pressurized Water Reactor：ＰＷＲ）であっても良い。この場合も同様に、炉心を直接冷却する炉水（一次冷却水）を測定流体とした各種のプロセス計測に対して、本発明の圧力伝送装置を用いることにより、同様の効果を得ることができる。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、上記した実施の形態例は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細且つ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることは可能であり、更にはある実施形態例の構成に他の実施形態例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１，２，３…圧力伝送装置
１１，１１’…導圧路
１１ａ，１１ａ’…受圧室（導圧路）
１１ｂ，１１ｂ’…放圧室（導圧路）
１３，１３’…受圧ダイアフラム
１５…圧力センサ
１７…センタダイアフラム
１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…水素吸蔵材
２１，２１ａ，２１ｂ…水素透過防止層
４０…中間ダイアフラム
４１，４１，４２，４１’，４２’，４３’…管体部分
Ｆ…測定流体
Ｆｈ…測定流体（高圧側）
Ｆｌ…測定流体（低圧側）
Ｌ…封入液
【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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