(57)【要約】【課題】封入液注入口を開いたとき内部の封入液が漏洩して損失となったり、受圧器を汚したりすることがなく、水素ガスを排出することができるようにした圧力測定機器を提供する。【解決手段】受圧器６の第１のダイアフラムベース２２に封入液注入口３４を形成し、この注入口から封入液８を注入した後、ボール３５と止めねじ３６によって封止する。封入液注入口３４の開口部に大径の封入液溜まり部３８を形成する。第１のダイアフラムベース２２の内部に水素ガスが溜まると、止めねじ３６によるボール３５の押圧状態を解除して封入液注入口３４を開き、内部の水素ガスを除去する。このとき、封入液８の一部は、封入液注入口３４から溢れ出て封入液溜まり部３８に溜まる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールダイアフラムを有し封入液が封入された受圧器を備えた圧力測定機器において、
前記受圧器に設けられ通常は封止部材によって封止されている封入液注入口に封入液溜まり部を設けたことを特徴とする圧力測定機器。
【請求項２】
請求項１記載の圧力測定機器において、
封入液溜まり部を封止部材の径より大きい径をもって封入液注入口の開口端部に形成された空間で構成したことを特徴とする圧力測定機器。
【請求項３】
請求項１記載の圧力測定機器において、
封入液溜まり部を受圧器に取付けられる筒状のアダプタで形成したことを特徴とする圧力測定機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石油化学・化学工業・電力・ガス・食品・鉄鋼等の種々のプラントに用いられる圧力測定機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種のプロセス流体、例えば強腐食性、高粘性、凝縮性、高温、低温等を有するプロセス流体の圧力、液面高さ等を測定するために用いられる圧力測定機器としては、差圧発信器、圧力発信器、リモートシール型発信器等が従来から知られている（例：特公平３−２２５７４号公報、特公平３−７７９３９号公報等）。
【０００３】
プロセス流体の測定においては、腐食性の高い流体を扱うことが多く、シールダイアフラムの腐食が問題となる。このため、被測定流体が腐食性流体の場合は、タンタル、チタン、ステンレス鋼、Ｎｉ基合金等の耐食性材料によって形成したシールダイアフラムを用いている。
【０００４】
また、プロセス流体の測定においては、被測定流体中に含まれている水素原子の一部がシールダイアフラム中に拡散して透過したり、受圧器の材料自体の内部に含まれている水素原子の一部が拡散して封入液中に侵入すると、水素ガスとなって溜まるという問題があった。このような現象を水素透過という。そして、封入液中に水素ガスが溜まると、封入液の圧力が変化するため（高くなる）、測定誤差となって正確な測定ができなくなったり、水素脆化によってダイアフラム自体の機械的な特性が低下し、最悪の場合は測定不能になる。
【０００５】
そこで、被測定流体中に含まれている水素原子の透過を防止するための対策として、従来はシールダイアフラムの表面に水素原子透過防止金属層（例：金、タングステン）をメッキ、コーティング等によって被覆したり（実開昭６２−８６５２８号公報）、水素原子透過防止金属層に加えて、中間金属層（チタン、タングステン、クロム、モリブデン等）および絶縁層（例：ＳｉＣ，Ａｌ２　Ｏ３　，ＡｌＮ　，ＳｉＯ２　等）を順次積層コーティング（特開平５−２０９８００号公報）したりしている。一方、受圧器の材料内部の水素原子については、水素除去のための熱処理（ベーキング）を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来はシールダイアフラムについては、水素透過を防止するための金属層を被覆し、受圧器の材料自体についてはベーキングによって水素を除去しているが、いずれも水素原子の封入液内への侵入を完全には防止することができなかった。このため、長期使用において封入液内に侵入した水素原子が水素ガスとなり、封入液の圧力を高めたり、シールダイアフラムを表面側に弾性変形させ、測定誤差になるという問題があった。
【０００７】
このため、水素ガスが溜まると受圧器の封入液注入口を開きシールダイアフラムを軽く叩いて封入液中に溜まっている水素ガスを封入液注入口から浮き出させることによって排出するようにしている。しかしながら、封入液注入口を開くと、水素ガスの圧力によって封入液の一部が封入液注入口から溢れ出て損失となるため、封入液注入口を閉じるときに漏洩した量の封入液を補充したり、漏洩によって受圧器の表面に付着した封入液を拭き取ったりしなければならず、水素ガスの抜き取り作業が煩わしいという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明者らは鋭意検討した結果、封入液注入口に封入液溜まり部を設けておき、封入液注入口を開いて内部の水素ガスを浮き出させ排出したときに、封入液注入口から溢れ出た封入液を封入液溜まり部に溜めておけば損失にならず、封入液注入口を閉じるときに封入液溜まり部内の封入液を元に戻すことにより、上記問題を解決することができることを見いだした。
【０００９】
本発明は上記した従来の問題および検討結果に基づいてなされたもので、その目的とするところは、封入液注入口を開いたとき内部の封入液が漏洩して損失となったり、受圧器を汚したりすることがなく、水素ガスを確実に排出することができるようにした圧力測定機器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第１の発明は、シールダイアフラムを有し封入液が封入された受圧器を備えた圧力測定機器において、前記受圧器に設けられ通常は封止部材によって封止されている封入液注入口に封入液溜まり部を設けたものである。
【００１１】
第１の発明においては、封入液注入口を開いて内部の水素ガスを浮き出させて排出したとき、封入液の一部は水素ガスの圧力によって封入液注入口から溢れ出て封入液溜まり部に溜まる。水素ガスを排出すると、受圧器内の封入液の圧力が水素ガスのガス圧分だけ低下するため、封入液溜まり部に溢れ出て溜まっている封入液は吸引されて再び封入液注入口内に戻る。したがって、封入液の漏洩による損失がなく、また受圧器を汚すこともない。
【００１２】
第２の発明は、上記第１の発明において、封入液溜まり部を封止部材の径より大きい径をもって封入液注入口の開口端部に形成された空間で構成したものである。
【００１３】
第２の発明においては、封入液注入口の開口端部に封入液溜まり部を形成しているので、別部材を設ける必要がない。
【００１４】
第３の発明は、上記第１の発明において、封入液溜まり部を受圧器に取付けられる筒状のアダプタで形成したものである。
【００１５】
第３の発明においては、アダプタを用いているので封入液溜まり部の大きさを自由に設定することができる。アダプタは、受圧器に対して着脱自在、着脱不能のいずれであってもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明を電子式のリモートシール型圧力発信器に適用した一実施の形態を示す断面図、図２は受圧器の封入液注入口を開いた状態の拡大断面図である。これらの図において、１は液体２を貯蔵する大気開放型のタンクで、下部外周面にはフランジ部３Ａ付きの圧力取出部３が一体に突設されている。
【００１７】
４はリモートシール型圧力発信器で、発信器本体５と受圧器６とを備え、これらをキャピラリチューブ７によって接続し、受圧器６に加わる流体２の圧力Ｐ（ヘッド圧）をキャピラリチューブ７内に封入した圧力伝達媒体としての封入液８によって発信器本体５に伝達し、半導体圧力センサ９により大気圧Ｐｏを基準圧として測定することにより、液体２の液面高さＨを測定するように構成されている。以下、リモートシール型圧力発信器４をさらに詳述する。
【００１８】
前記発信器本体５は、円盤状（円柱状）のボディ本体１０と、このボディ本体１０の両側面１１ａ，１１ｂに図示しないボルトおよびナットによって共締め固定された一対のカバー１２Ａ，１２Ｂと、ボディ本体１０の一方の側面１１ａに取付けられたシールダイアフラム１３等で構成されている。前記ボディ本体１０は、通常ＳＵＳ３１６，３０４等のオーステナイト系ステンレスによって製作されている。前記側面１１ａとシールダイアフラム１３との間に形成された空間は、ダイアフラム室１４を形成しており、前記キャピラリチューブ７に封入されている封入液８と同じ封入液８が封入されている。封入液８としては、プロピレングリコール、シリコーンオイル等が用いられる。
【００１９】
前記シールダイアフラム１３は、ステンレス等の薄膜状金属板を塑性加工することにより円板状に形成されて外周縁部が溶接によって前記ボディ本体１０の一方の側面１１ａに接合されることにより、前記ボディ本体１０とともに封入液８を封入する容器を形成しており、表面に前記大気圧Ｐｏがカバー１２Ａに設けた小孔１５を介して加えられている。
【００２０】
前記ボディ本体１０の内部には、封入液回路１６（１６Ａ，１６Ｂ）が形成されている。この封入液回路１６は、一端が前記ボディ本体１０の一方の側面１１ａに開口してダイアフラム室１４と連通し、他端が他方の側面１１ｂの中央に開口して前記キャピラリチューブ７の一端が接続され、中間部が前記半導体圧力センサ９によって仕切られている。なお、本実施の形態においてはシールダイアフラム１３とダイアフラム室１４を備えたボディ本体１０を示したが、シールダイアフラム１３とダイアフラム室１４を備えず、大気圧Ｐｏを半導体圧力センサ９に直接導くようにしたボディ本体であってもよい。
【００２１】
前記半導体圧力センサ９は、前記ボディ本体１０のヘッダ部１０Ａ内に組み込まれており、半導体ダイアフラム１８によって仕切られた２つの室１９Ａ，１９Ｂを有し、これらの室１９Ａ，１９Ｂが前記各封入液回路１６Ａ，１６Ｂにそれぞれ接続されている。したがって、半導体ダイアフラム１８の一方の面には、前記シールダイアフラム１３に加えられる大気圧Ｐｏが封入液回路１６Ａ内の封入液８を介して加えられ、他方の面には、前記タンク１内の圧力Ｐが前記受圧器６、キャピラリチューブ７および封入液回路１６Ｂ内の封入液８を介して加えられている。そして、前記半導体ダイアフラム１８のいずれか一方の面には、ピエゾ抵抗領域として作用する図示しない４つの拡散ゲージが不純物の拡散またはイオンの打ち込み技術によって形成されており、これらの拡散ゲージは、ホイールストーンブリッジを形成し、リード線によって電気回路に接続されている。なお、半導体圧力センサ９としては、ピエゾ抵抗式に限らず、キャパシタンス式のものであってもよい。
【００２２】
前記受圧器６は、シール部材２１を介して密接された第１、第２のダイアフラムベース２２，２３と、これらのダイアフラムベース２２，２３に取付けられた第１、第２のシールダイアフラム２４，２５とで二重ダイアフラム構造の受圧器を構成している。
【００２３】
前記第１のダイアフラムベース２２は、通常ＳＵＳ３１６，３０４等のオーステナイト系ステンレスによって円盤状に形成されて、表面中央部に円形の凹部２６を有し、この凹部２６を覆うように前記第１のシールダイアフラム２４の外周縁部が溶接によって接合されている。前記第１のシールダイアフラム２４と前記凹部２６は、第１のダイアフラム室２７を形成しており、またこのダイアフラム室２７には封入液８が封入されている。
【００２４】
前記第１のシールダイアフラム２４は、被測定流体２が腐食性流体のため、タンタル、チタン、ステンレス鋼、Ｎｉ基合金等の耐食性材料によって薄膜の円板状に形成され、受圧部に波形の襞が同心円状に形成されている。また、第１のシールダイアフラム２４の表面（または裏面）には、水素透過を防止するために水素原子透過防止膜３０が形成されている。水素原子透過防止膜３０としては、金、タングステン等をメッキ、コーティング等によって被覆したり（実開昭６２−８６５２８号公報）、あるいは水素原子透過防止金属層、中間金属層（チタン、タングステン、クロム、モリブデン等）および絶縁層（例：ＳｉＣ，Ａｌ２　Ｏ３　，ＡｌＮ，ＳｉＯ２　等）を順次積層コーティング（特開平５−２０９８００号公報）して形成したものであればよい。
【００２５】
前記第１のダイアフラムベース２２の裏面中央にも凹部３２が形成されており、この凹部３２と前記凹部２６を第１のダイアフラムベース２２の表裏面に貫通して形成した２つの連通路３３によって互いに連通させている。さらに、前記第１のダイアフラムベース２２の上下面には、封入液注入口３４が前記各連通路３３に連通するように形成されている。封入液注入口３４は、封入液８を注入した後、ボール３５（封止部材）を止めねじ３６によって押圧しテーパ孔部３４Ａ（図２）に押し付けることによって封止されている。さらに、封入液注入口３４の開口部には、前記ボール３５より大きな径を有する、言い換えれば前記止めねじ３６がねじ込まれるねじ孔部分より大きな穴径を有する空間からなる封入液溜まり部３８が形成されている。
【００２６】
前記第２のダイアフラムベース２３は、第１のダイアフラムベース２２と同様にＳＵＳ３１６，３０４等のオーステナイト系ステンレスによって円盤状に形成されて、表面中央部に円形の凹部４０を有し、この凹部４０を覆うように前記第２のシールダイアフラム２５の外周縁部が溶接によって接合されている。前記第２のシールダイアフラム２５と前記凹部４０は、第２のダイアフラム室４１を形成しており、またこのダイアフラム室４１には封入液８が封入されている。
【００２７】
前記第２のダイアフラムベース２３の上下面には、封入液注入口４２，４３が前記凹部４０に連通するように形成されている。一方の封入液注入口４２は、蓋部材４４の溶接によって封止され、他方の封入液注入口４３には前記キャピラリチューブ７の他端側が図示を省略したジョイント部材を介して接続されている。
【００２８】
前記第２のシールダイアフラム２５は、通常燐青銅、ベリリウム銅、ステンレスなどの薄膜状金属板を塑性加工することで円板状に形成され、受圧部には波形の襞が同心円状に形成されている。なお、前記第１のダイアフラムベース２２の裏面側凹部３２と第２のシールダイアフラム２５との間に形成された空間にも、当然のことながら封入液８が封入されている。
【００２９】
前記第２のダイアフラムベース２３の裏面側にはステンレス等によって形成したフランジ５０が固定されている。このフランジ５０は、前記タンク１の圧力取出部３のフランジ部３Ａに複数本のボルト５１およびナット５２によって固定されることにより、前記第１のダイアフラムベース２２を前記フランジ部３Ａにシール部材５３を介して押し付けている。これにより、第１のシールダイアフラム２４の表面には、ダンク１内の圧力Ｐが加えられている。
【００３０】
このような構造からなるリモートシール型圧力発信器４において、発信器本体５のシールダイアフラム１３には大気圧Ｐｏが加えられている。また、この大気圧Ｐｏは、ダイアフラム室１４、封入液回路１６Ａおよびセンサ室１９Ａ内の封入液８を介して半導体ダイアフラム１８の一方の面に加えられている。
【００３１】
一方、半導体ダイアフラム１８の他方の面にはタンク１内の圧力Ｐが加えられている。すなわち、タンク１内の圧力Ｐが第１のシールダイアフラム２４に加えられると、第１のシールダイアフラム２４はその圧力Ｐに応じて変位してダイアフラム室２７内の封入液８を移動させ、第２のシールダイアフラム２５を変位させる。この第２のシールダイアフラム２５の変位は、第２のダイアフラム室４１、キャピラリチューブ７および封入液回路１６Ｂ内の封入液８を介して半導体ダイアフラム１８の他方の面に伝達される。このため、半導体ダイアフラム１８はその差圧（Ｐｏ−Ｐ）に応じて歪み、その歪み量が電気信号に変換されて取り出され演算処理することにより、タンク１内の液面高さＨが測定される。
【００３２】
水素透過防止膜３０の経年変化によって水素原子が第１のシールダイアフラム２４を透過して第１のダイアフラム室２７に侵入し水素ガスとなって溜まったときには、封入液注入口３４を開放して内部の水素ガスを除去する。
【００３３】
水素ガスを除去する場合は、図２に示すように第１のダイアフラムベース２２の上側に形成されている封入液注入口３４を、止めねじ３６を緩めてボール３５の押圧状態を解除することにより開く。
【００３４】
次に、第１のシールダイアフラム２４の表面を手または適宜な工具によって軽く叩いて第１のダイアフラム室２７内に溜まっている水素ガスを連通路３３を通って封入液注入口３４から第１のダイアフラムベース２２の外部に排出する。このとき、封入液注入口３４内の封入液８の一部は水素ガスのガス圧によって封入液注入口３４から溢れ出て封入液溜まり部３８に溜まる。図２はこの状態を示す。封入液８内の水素ガスは気泡となって浮き上がるため、水素ガスが抜けたか否かの判別は気泡を確認することで行う。また、水素ガスが封入液８から排出されると、第１のダイアフラムベース２２内の封入液８の圧力がその分だけ低下して第１のシールダイアフラム２４の膨らみが減少するため、ダイアフラム２４自体の膨らみ具合によっても水素ガスの除去を確認することができる。
【００３５】
水素ガスを封入液注入口３４から排出すると、第１のダイアフラムベース２２内の封入液８の圧力が低下するため、封入液溜まり部３８に溜まっていた封入液は封入液注入口３４に吸い込まれる。そして、止めねじ３６を再び締め付けてボール３５をテーパ部３４Ａに押圧し、封入液注入口３４を封止することにより、水素ガスの抜き取り作業を終了する。
【００３６】
このような構造においては、水素ガスの除去時に封入液注入口３４から溢れ出た封入液８を封入液溜まり部３８に溜めておくことができるので、損失となる漏洩量がほとんどなく新たな封入液を継ぎ足したり、受圧器６の表面が封入液８で汚れるおそれがない。また、水素ガスの抜き取り作業が容易である。
【００３７】
図３は本発明の他の実施の形態を示す要部の断面図である。
この実施の形態は、筒体からなるアダプタ６０を封入液注入口３４の開口部に嵌合した後、溶接６１によって固定し、アダプタ６０の内部を封入液溜まり部６２として用いるようにしたものである。
【００３８】
図４は本発明のさらに他の実施の形態を示す要部の断面図である。
この実施の形態は、筒体からなるアダプタ６０を封入液注入口３４の開口部にＯリング６４を介して螺合し、アダプタ６０の内部を封入液溜まり部６２として用いるようにしたものである。
【００３９】
このようにアダプタ６０によって封入液溜まり部６２を形成すると、アダプタ６０の外径、内径を自由に変えることで図１に示した実施の形態に比べて設計的制約が少なく、封入液溜まり部６２の大きさを自由に設定することができる利点がある。
【００４０】
また、図３に示すようにアダプタ６０の上端開口部をねじ孔６５としておくと、封入液溜まり部６２に溜まる封入液８の量が多いとき、予備のアダプタを接続することができる。
【００４１】
図５は本発明を標準型差圧発信器に適用した他の実施の形態を示す断面図である。同図において、全体を符号７０で示す差圧発信器は、二つのボディ７１Ａ，７１Ｂを接合することによって形成した受圧器７１を備え、各ボディ７１Ａ，７１Ｂの外側面に測圧用のシールダイアフラム７２，７３をそれぞれ設け、これらのシールダイアフラム７２，７３と各ボディ７１Ａ，７１Ｂとの間の空間をそれぞれダイアフラム室７４，７５として封入液８を封入している。また、両ボディ７１Ａ，７１Ｂの接合面間に内室７６を形成し、この内室７６を前記シールダイアフラム７２，７３とともに過大圧保護機構を構成するセンターダイアフラム７７によって２つのセンターダイアフラム室７６ａ，７６ｂに画成し、これらのセンターダイアフラム室７６ａ，７６ｂと前記各ダイアフラム室７４，７５を連通路７８ａ，７８ｂによってそれぞれ連通させている。
【００４２】
さらに、前記受圧器７１の内部に一端が高圧ＨＰ側のセンターダイアフラム室７６ａに連通し、他端が低圧ＬＰ側のセンターダイアフラム室７６ｂに連通する封入液回路８０（８０ａ，８０ｂ）を形成し、この封入液回路８０の中間部を仕切るように半導体圧力センサ９を受圧器７１のネック部８１内に組み込んでいる。なお、図中８２は高圧側および低圧側の連通路７８ａ，７８ｂと封入液回路８０ａ，８０ｂに設けられた絞り部材である。
【００４３】
前記各ボディ７１Ａ，７１Ｂの下面側には、封入液注入口３４が前記封入液回路７８ａ，７８ｂに連通して形成されている。また、この封入液注入口３４は、図１に示した実施の形態と同様に封止部材としてのボール３５と止めねじ３６によって封止されており、開口端部には封入液溜まり部３８が形成されている。
【００４４】
このような構造からなる差圧発信器７０において、被測定流体８５の高圧ＨＰと低圧ＬＰをシールダイアフラム７２，７３にそれぞれ加えると、両ダイアフラム７２，７３はその圧力に応じて変位し、この変位がダイアフラム室７４，７５内の封入液８を介してセンターダイアフラム７７に伝達される。このため、センターダイアフラム７７はその差圧（ＨＰ−ＬＰ）に応じて変位し、この変位が封入液８を介して半導体圧力センサ９の半導体ダイアフラム１８（図１参照）の両面に加えられる。このため、半導体ダイアフラム１８は前記差圧（ＨＰ−ＬＰ）に応じて歪み、その歪み量が電気信号に変換され、演算処理されることにより、被測定流体８５の圧力、液面高さ等が測定される。
【００４５】
受圧器７１内に溜まった水素ガスを除去するときには、図１および図２に示した実施の形態と同様に行えばよい。すなわち、受圧器７１を上下反転させて封入液注入口３４を上に向け、止めねじ３６を緩めてボール３５の押圧状態を解除し、封入液注入口３４を開放する。
【００４６】
次に、シールダイアフラム７２，７３を手または適宜な工具によって軽く叩いてダイアフラム室７４，７５内に溜まっている水素ガスを封入液注入口３４から外部に排出する。このとき、封入液注入口３４内の封入液８の一部は水素ガスのガス圧によって封入液注入口３４から溢れ出て封入液溜まり部３８に溜まる。水素ガスを完全に除去すると、受圧器７１内の圧力はその分だけ低下してシールダイアフラム７２，７３の膨らみが減少するため、水素ガスの除去を確認することができる。
【００４７】
水素ガスを封入液注入口３４から排出すると、受圧器７１内の圧力が低下するため、封入液溜まり部３８に溜まっていた封入液８は封入液注入口３４に吸い込まれる。そして、止めねじ３６を再び締め付けてボール３５をテーパ部３４Ａに押圧し、封入液注入口３４を封止することにより、水素ガスの抜き取り作業を終了する。
【００４８】
なお、本発明は上記した実施の形態に何ら限定されるものではなく、フランジ付の受圧器と発信器本体をアダプタによって接続して構成した所謂フランジ型の圧力発信器や差圧発信器の受圧器にも同様に適用することが可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る圧力測定機器は、封入液注入口に封入液溜まり部を設けたので、水素ガスの抜き取り時に封入液が外部に漏洩して受圧器を汚染したりするおそれがなく、水素ガスの抜き取り作業を迅速に行うことができる。
また、アダプタによって封入液溜まり部を形成した発明においては、溜まり部の大きさを自由に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を電子式のリモートシール型圧力発信器に適用した一実施の形態を示す断面図である。
【図２】受圧器の封入液注入口を開いた状態の拡大断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す要部の断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態を示す要部の断面図である。
【図５】本発明を標準型差圧発信器に適用した他の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…タンク、２…液体、４…リモートシール型圧力発信器、５…発信器、６…受圧器、７…キャピラリチューブ、８…封入液、２４，２５…シールダイアフラム、３４…封入液注入口、３５…ボール、３６…止めねじ、３８…封入液溜まり部、７１…受圧器、７２，７３…シールダイアフラム。
【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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