(57)【要約】【課題】  封入液中に気泡が発生せず、良好な圧力伝達特性を維持できる差圧測定装置を提供する。【解決手段】  封入液が封入された差圧測定装置本体と、この差圧測定装置本体に設けられ測定流体に接するシールダイアフラムとを具備する差圧測定装置において、  前記シールダイアフラムの封入液側に設けられた水素吸蔵膜を具備したことを特徴とする差圧測定装置である。【選択図】      図１
2005114453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
封入液が封入された差圧測定装置本体と、
この差圧測定装置本体に設けられ測定流体に接するシールダイアフラムと
を具備する差圧測定装置において、
前記シールダイアフラムの封入液側に設けられた水素吸蔵膜
を具備したことを特徴とする差圧測定装置。
【請求項２】
前記水素吸蔵膜は、水素吸蔵合金からなること
を特徴とする請求項１記載の差圧測定装置。
【請求項３】
前記水素吸蔵合金は、スパッタリングにより形成されたこと
を特徴とする請求項２記載の差圧測定装置。
【請求項４】
前記水素吸蔵膜は、水素吸蔵合金の粉末が混入された樹脂からなること
を特徴とする請求項１記載の差圧測定装置。
【請求項５】
前記樹脂は、フッ素樹脂を含むこと
を特徴とする請求項４記載の差圧測定装置。
【請求項６】
前記水素吸蔵合金は、ニッケルチタンを含む合金であること
を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の差圧測定装置。
【請求項７】
前記水素吸蔵膜は、前記シールダイアフラムが前記差圧測定装置本体に接する部分を除いて設けられたこと、
を特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の差圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
近年、石油製品から硫黄分を除去するための深脱硫装置や環境にやさしい燃料電池システムなど水素ガスを扱うプラントが増えてきている。
本発明は、これらのプラントで使用される差圧測定装置の水素透過問題に関わる発明であり、具体的には、差圧測定装置のシールダイアフラムの構造に関する発明である。
【０００２】
本発明は、封入液中に気泡が発生せず、良好な圧力伝達特性を維持できる差圧測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
図４は、従来より一般に使用されている従来例の構成説明図で、例えば、実開昭６０―１８１６４２号に示されている。
図５は図４の要部詳細説明図である。
【０００４】
図において、１は本体ボディで、円柱状の首部１Ａと、首部１Ａの端部外周縁部１Ｃにおいて溶接接続されたブロック状の受圧部１Ｂとよりなる。首部１Ａと受圧部１Ｂとは、この場合は、ステンレス材よりなる。
【０００５】
本体ボディ１の両側に、高圧側カバーフランジ２、低圧側カバーフランジ３が溶接等によって固定されており、両カバーフランジ２，３には測定せんとする高圧側圧力ＰH の高圧流体の導入口４、低圧側圧力ＰL の低圧流体の導入口５が設けられている。
【０００６】
本体ボディ１内に圧力測定室６が形成されており、この圧力測定室６内にセンタダイアフラム７とシリコンダイアフラム８が設けられている。
【０００７】
センタダイアフラム７とシリコンダイアフラム８は、それぞれ別個に圧力測定室６の壁に固定されており、センタダイアフラム７とシリコンダイアフラム８の両者でもって圧力測定室６を２分している。
【０００８】
センタダイアフラム７と対向する圧力測定室６の壁には、バックプレ―ト６Ａ，６Ｂが形成されている。センタダイアフラム７は周縁部を本体ボディ１に溶接されている。
【０００９】
シリコンダイアフラム８は全体が単結晶のシリコン基板から形成されている。
シリコン基板の一方の面にボロン等の不純物を選択拡散して４っのストレインゲ―ジ８０を形成し、他方の面を機械加工、エッチングし、全体が凹形のダイアフラム８を形成する。
【００１０】
４っのストレインゲ―ジ８０は、シリコンダイアフラム８が差圧ΔＰを受けてたわむ時、２つが引張り、２つが圧縮を受けるようになっており、これらがホイ―トストン・ブリッジ回路に接続され、抵抗変化が差圧ΔＰの変化として検出される。
【００１１】
シリコンダイアフラム８は、首部１Ａを２個のセンサ室８１，８２に分ける。
支持体９の圧力測定室６側端面に、低融点ガラス接続等の方法でシリコンダイアフラム８が接着固定されている。
本体ボディ１と高圧側カバーフランジ２、および低圧側カバーフランジ３との間に、圧力導入室１０，１１が形成されている。
【００１２】
この圧力導入室１０，１１内に高圧側，低圧側シールダイアフラム１２，１３を設け、このシールダイアフラム１２，１３と対向する本体ボディ１の壁にシールダイアフラム１２，１３と類似の形状のバックプレ―ト１０Ａ，１１Ａが形成されている。
シールダイアフラム１２，１３と高圧側，低圧側バックプレ―ト１０Ａ，１１Ａとにより、高圧側，低圧側シールダイアフラム室１２Ａ，１３Ａが構成される。
【００１３】
シールダイアフラム１２，１３は、受圧部１Ｂに、シールリング１２１，１３１により周縁部が溶接されている。
この場合は、シールダイアフラム１２，１３と、シールリング１２１，１３１とはステンレス材よりなる。
【００１４】
シールダイアフラム室１２Ａ，１３Ａと圧力測定室６とは、連通孔１４，１５を介して導通されている。
【００１５】
そして、シールダイアフラム室１２Ａ，１３Ａにシリコンオイル等の封入液１０１，１０２が満たされ、この封入液１０１，１０２が高圧側，低圧側伝導穴１６，１７を介してシリコンダイアフラム８の上下面にまで至っている。
【００１６】
封入液１０１，１０２は、センタダイアフラム７とシリコンダイアフラム８とによって２分されているが、その量が、ほぼ均等になるように配慮されている。
【００１７】
以上の構成において、高圧側から圧力が作用した場合、高圧側シールダイアフラム１２に作用する圧力が封入液１０１によってシリコンダイアフラム８に伝達される。
一方、低圧側から圧力が作用した場合、低圧側シールダイアフラム１３に作用する圧力が封入液１０２によってシリコンダイアフラム８に伝達される。
【００１８】
この結果、高圧側と低圧側との圧力差に応じてシリコンダイアフラム８が歪み、この歪み量がストレインゲ―ジ８０によって電気的に取出され、差圧の測定が行なわれる。
【００１９】
ここで、測定流体に水素ガスが含まれている場合、水素ガスの一部はシールダイアフラム１２，１３の表面に吸着し、シールダイアフラム１２，１３中に溶解していく。
【００２０】
溶解した水素はシールダイアフラム１２，１３の中に拡散してゆくが、シールダイアフラム１２，１３の厚さは薄いので、水素は封入液１０１，１０２側に放出され、気泡を形成する。
【００２１】
封入液１０１，１０２中に気泡が形成されると、センサ８０への圧力伝達特性が阻害され、また、周囲温度変化により気泡が膨張収縮するため、センサ８０への圧力伝達特性に対する温度の影響が大きくなるという問題がある。
【００２２】
この対策として、図６に示す如く、シールダイアフラム１２，１３に金めっきを施すことがある。
金は水素溶解度が低く、水素拡散速度も遅いので、水素がシールダイアフラム１２，１３を透過するのを抑制できる。図６ではシールダイアフラム１２，１３の裏側に金めっき２１をする例を示したが、表側でも良い。
【００２３】
【特許文献１】実開昭６０−１８１６４２号（第２−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかしながら、このような装置においては、金めっき２１が、シールダイアフラム１２，１３と受圧部１Ｂとが接する部分にかかると、シールダイアフラム１２，１３は、受圧部１Ｂに、シールリング１２１，１３１により周縁部が溶接されているので、気密性と耐食性が低下するので、シールダイアフラム１２，１３の全面に金めっき２１を施すことはできない。
【００２５】
ここで、ａは測定流体中の水素、ｂは溶解した水素、ｃはシールダイアフラム外周部を透過した水素を示す。
【００２６】
このため、シールダイアフラム１２，１３の外周部に金めっき２１されない部分が残り、ここから水素が透過する。
【００２７】
本発明は、この問題点を、解決するものである。
本発明の目的は、水素がシールダイアフラム１２，１３を透過することを抑制はできても、完全にゼロにすることは不可能である。
【００２８】
そこで、水素が透過することを前提に、透過した水素を、封入液１０１，１０２中で気泡を形成する前に、捕捉する手段を設けることにより、問題を解決する。
即ち、本発明は、封入液１０１，１０２中に気泡が発生せず、良好な圧力伝達特性を維持できる差圧測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
このような目的を達成するために、本発明では、請求項１記載の差圧測定装置においては、
封入液が封入された差圧測定装置本体と、この差圧測定装置本体に設けられ測定流体に接するシールダイアフラムとを具備する差圧測定装置において、
前記シールダイアフラムの封入液側に設けられた水素吸蔵膜を具備したことを特徴とする差圧測定装置を具備したことを特徴とする。
【００３０】
本発明の請求項２においては、請求項１記載の差圧測定装置において、
前記水素吸蔵膜は、水素吸蔵合金からなることを特徴とする。
【００３１】
本発明の請求項３においては、請求項２記載の差圧測定装置において、
前記水素吸蔵合金は、スパッタリングにより形成されたことを特徴とする。
【００３２】
本発明の請求項４においては、請求項１記載の差圧測定装置において、
前記水素吸蔵膜は、水素吸蔵合金の粉末が混入された樹脂からなることを特徴とする。
【００３３】
本発明の請求項５においては、請求項４記載の差圧測定装置において、
前記樹脂は、フッ素樹脂を含むことを特徴とする。
【００３４】
本発明の請求項６においては、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の差圧測定装置において、
前記水素吸蔵合金は、ニッケルチタンを含む合金であることを特徴とする。
【００３５】
本発明の請求項７においては、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の差圧測定装置において、
前記水素吸蔵膜は、前記シールダイアフラムが前記差圧測定装置本体に接する部分を除いて設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
上記説明したように、本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
測定流体中の水素がシールダイアフラムを透過しても、シールダイアフラムの片側に形成された水素吸蔵合金膜により捕獲され、受圧部の封入液中に気泡が発生せず、良好な圧力伝達特性を維持できる差圧測定装置が得られる。
【００３７】
本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
水素吸蔵膜は、水素吸蔵合金からなるので、水素吸蔵合金を採用することにより、水素を選択的に効率よく吸収するができる差圧測定装置が得られる。
【００３８】
本発明の請求項３によれば、次のような効果がある。
シールダイアフラムは薄い金属であり、剛性が低くなるように設計されている。
水素吸蔵合金をスパッタリングにより、シールダイアフラムに均一で、かつ数ミクロンの薄い水素吸蔵膜を形成することができ、シールダイアフラムの剛性に、ほとんど影響を与えることがない差圧測定装置が得られる。
【００３９】
本発明の請求項４によれば、次のような効果がある。
水素吸蔵膜は、水素吸蔵合金の粉末が混入された樹脂からなるので、水素吸蔵合金を粉末にすることにより、その表面積が飛躍的に大きくなり水素吸収性能が向上する。
水素吸蔵合金の粉末を樹脂に混入し、これをシールダイアフラムの表面に塗布、固着することにより、水素吸収性能が向上された水素吸蔵膜が実現できる差圧測定装置が得られる。
【００４０】
本発明の請求項５によれば、次のような効果がある。
樹脂は、フッ素樹脂を含むので、フッ素樹脂は化学的に安定であり、水素吸蔵合金と化学的に反応することが無く、長期間にわたり水素吸収性能を安定的に維持できる差圧測定装置が得られる。
【００４１】
本発明の請求項６によれば、次のような効果がある。
水素吸蔵合金は、ニッケルチタンを含む合金であるので、ニッケル、チタンを主成分とする水素吸蔵合金は入手性が良く安価であり、水素吸蔵膜を低価格で実現できる差圧測定装置が得られる。
【００４２】
本発明の請求項７によれば、次のような効果がある。
水素吸蔵膜は、シールダイアフラムが差圧測定装置本体に接する部分を除いて設けられた。
一般に、シールダイアフラムは溶接により差圧測定装置本体に固定される。
従って、水素吸蔵膜がシールダイアフラムと差圧測定装置本体との間に介在しないので、気密性と耐食性が低下することが無い差圧測定装置が得られる。
【００４３】
従って、本発明によれば、封入液中に気泡が発生せず、良好な圧力伝達特性を維持できる差圧測定装置を実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２は図１の動作説明図である。
図において、図４と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図４と相違部分のみ説明する。
【００４５】
水素吸蔵膜３１は、シールダイアフラム１２，１３の封入液１０１，１０２側に設けられている。
この場合は、シールダイアフラム１２，１３の、封入液１０１，１０２に接する片面に、スパッタリングなどによりニッケルチタン系の水素吸蔵合金膜３１を形成させる。
【００４６】
シールダイアフラム１２，１３は受圧部１Ｂに溶接固定されるので、この場合は、シールダイアフラム１２，１３の外周部には水素吸蔵合金膜３１は形成させないでおく。
【００４７】
シールダイアフラム１２，１３の板厚が５０から１００ミクロンであるのに対し、水素吸蔵合金膜３１の膜厚は１から３ミクロンである。
水素吸蔵合金膜３１を片側に持つシールダイアフラム１２，１３は、シールリング１２１，１３１と共に受圧部１Ｂに溶接される。
【００４８】
シールダイアフラム１２，１３の外周部には水素吸蔵合金膜３１が形成されていないので溶接に影響を与えることはない。
【００４９】
以上の構成において、測定流体中に含まれる水素分子はシールダイアフラム１２，１３の表面に吸着し、２個の水素原子に解離して溶解して行く。
Ｈ２ → ２Ｈ
【００５０】
水素原子はシールダイアフラム１２，１３の内部に拡散し、その他端に到達すると、水素吸蔵合金膜３１に出会い吸収される。
吸収された水素は、水素吸蔵合金膜３１に吸収されたままとなり、封入液１０１，１０２側に放出されることはない。
【００５１】
シールダイアフラム１２，１３の外周部には、水素吸蔵合金膜３１が形成されていないが、シールダイアフラム１２，１３の外周部以外から侵入した水素は水素吸蔵合金膜３１に捉えられるため、外周部と中央部を比較すると中央部の方が水素濃度が低くなっている。
【００５２】
シールダイアフラム１２，１３の外周部から侵入した水素のほとんどは、水素濃度差に応じて中央部に移動し、結局、水素吸蔵合金膜３１に捉えられる。
図２において、ｄは外周部から中央部に移動する水素を示す。
外周部から侵入した水素の一部は、封入液１０１，１０２側に透過するが、封入液１０１，１０２中で水素吸蔵合金膜３１に接して吸収される。
【００５３】
このようにして、シールダイアフラム１２，１３を透過した水素の大部分が水素吸蔵合金膜３１に吸収され、封入液１０１，１０２中に気泡を形成することがなく、圧力伝達特性に悪影響を及ぼすことがない。
【００５４】
差圧センサ８０に圧力を正確に伝えることが可能となる。
薄い板厚のシールダイアフラム１２，１３は剛性が低く圧力伝達特性が良い。
水素吸蔵合金膜３１を形成することにより、板厚は増加するが、数％程度であるので、その影響は小さい。
【００５５】
この結果、測定流体中の水素がシールダイアフラム１２，１３を透過しても、シールダイアフラム１２，１３の片側に形成された水素吸蔵合金膜３１により捕獲され、受圧部１Ｂの封入液１０１，１０２中に気泡が発生せず、良好な圧力伝達特性を維持できる差圧測定装置が得られる。
【００５６】
水素吸蔵膜３１は、水素吸蔵合金からなるので、水素吸蔵合金を採用することにより、水素を選択的に効率よく吸収するができる差圧測定装置が得られる。
【００５７】
シールダイアフラム１２，１３は薄い金属であり、剛性が低くなるように設計されている。
水素吸蔵合金３１をスパッタリングにより、シールダイアフラム１２，１３に均一で、かつ数ミクロンの薄い水素吸蔵膜を形成することができ、シールダイアフラム１２，１３の剛性に、ほとんど影響を与えることがない差圧測定装置が得られる。
【００５８】
水素吸蔵合金３１は、ニッケルチタンを含む合金であるので、ニッケル、チタンを主成分とする水素吸蔵合金は入手性が良く安価であり、水素吸蔵膜３１を低価格で実現できる差圧測定装置が得られる。
【００５９】
水素吸蔵膜３１は、シールダイアフラム１２，１３が差圧測定装置本体に接する部分を除いて設けられた。
一般に、シールダイアフラム１２，１３は溶接により差圧測定装置本体に固定される。
従って、水素吸蔵膜がシールダイアフラム１２，１３と差圧測定装置本体との間に介在しないので、気密性と耐食性が低下することが無い差圧測定装置が得られる。
【００６０】
図３は、本発明の他の実施例の要部構成説明である。
本実施例において、水素吸蔵膜４１は、水素吸蔵合金の粉末４２が混入された樹脂４３からなる。
水素吸蔵合金の粉末４２は、この場合は、ニッケルチタン系合金である。
樹脂４３は、この場合は、フッ素樹脂をからなる。
【００６１】
本実施例において、水素吸蔵合金膜をスパッタリングする代わりに、水素吸蔵合金の粉末４２を混ぜたフッ素系樹脂４３をシールダイアフラム１２，１３の片面にスプレー塗布した後、焼成して形成したフッ素コーティング膜４１を使用した。
【００６２】
フッ素コーティング４１の膜厚は１５ミクロン程度で、スパッタリング膜よりも厚いが、フッ素樹脂４３の剛性は水素吸蔵合金よりも低いので、フッ素樹脂コーティング膜４１はシールダイアフラム１２，１３の圧力伝達特性に悪影響は与えない。
【００６３】
この結果、水素吸蔵膜４１は、水素吸蔵合金の粉末４２が混入された樹脂４３からなるので、水素吸蔵合金を粉末にすることにより、その表面積が飛躍的に大きくなり水素吸収性能が向上する。
水素吸蔵合金の粉末４２を樹脂４３に混入し、これをシールダイアフラム１２，１３の表面に塗布、固着することにより、水素吸収性能が向上された水素吸蔵膜４１が実現できる差圧測定装置が得られる。
【００６４】
樹脂４３は、フッ素樹脂を含むので、フッ素樹脂は化学的に安定であり、水素吸蔵合金４２と化学的に反応することが無く、長期間にわたり水素吸収性能を安定的に維持できる差圧測定装置が得られる。
【００６５】
なお、前述の実施例においては、受圧部１Ｂにシールダイアフラム１２，１３が設けられた例に付いて、説明したが、いわゆる、ダイアフラムシール付差圧伝送器のシールダイアフラムにも適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１の動作説明図である。
【図３】本発明の他の実施例の要部構成説明である。
【図４】従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。
【図５】図４の要部詳細説明図である。
【図６】従来より一般に使用されている他の従来例の構成説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１      本体ボディ
８      シリコンダイアフラム
８０    ストレインゲ―ジ
９      支持体
１０Ａ  高圧側バックプレ―ト
１１Ａ  低圧側バックプレ―ト
１２    高圧側シールダイアフラム
１２Ａ  高圧側シールダイアフラム室
１３    低圧側シールダイアフラム
１３Ａ  低圧側シールダイアフラム室
１６    高圧側伝導穴
１７    低圧側伝導穴
２１    金めっき
３１    水素吸蔵合金膜
４１    水素吸蔵膜
４２    水素吸蔵合金の粉末
４３    フッ素樹脂
【図１】
2005114453.tif 000003
【図２】
2005114453.tif 000004
【図３】
2005114453.tif 000005
【図４】
2005114453.tif 000006
【図５】
2005114453.tif 000007
【図６】
2005114453.tif 000008