(57)【要約】【課題】受圧流体の量を少なくして、圧力の計測対象である管路内を流通する流体の温度の影響を受けにくくして高精度の圧力変化を計測可能とし、かつ内管の耐久性を向上するようにした管路内流体の圧力計測装置を提供すること。【解決手段】厚肉の外管１と、軸方向端部外周面を外管１の内周面に溶接して外管１の径方向内側に配設した薄肉の内管２と、外管１と内管２との間に形成した環状の受圧流体封入部１３と、受圧流体封入部１３に接続させた圧力計５とからなる管路内流体の圧力計測装置において、内管２の外周にスペーサ３を装着する。【選択図】図１
2005127829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚肉の外管と、軸方向端部外周面を外管の内周面に溶接して外管の径方向内側に配設した薄肉の内管と、外管と内管との間に形成した環状の受圧流体封入部と、受圧流体封入部に接続させた圧力計とからなる管路内流体の圧力計測装置において、前記内管の外周にスペーサを装着したことを特徴とする管路内流体の圧力計測装置。
【請求項２】
スペーサを、アルミニウム製の板材にて作成したことを特徴とする請求項１記載の管路内流体の圧力計測装置。
【請求項３】
スペーサを、内管の外向きフランジ部及び傾斜面からなる接続部を除いた内管本体部に装着したことを特徴とする請求項１又は２記載の管路内流体の圧力計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管路内を流す流体の圧力を、該流体とは非接触状態の受圧流体の圧力変化を用いて検出するインライン形の圧力計測装置に関し、特に、受圧流体の量を少なくして、圧力の計測対象である管路を流通する流体の温度の影響を受けにくくして高精度の圧力変化を計測可能とし、かつ内管の耐久性を向上するようにした管路内流体の圧力計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、管路中に組み込まれるインライン形の圧力計測装置の一形態として、管路の内周面と連続する内周面形状の薄膜状の受圧部の背後に受圧流体を封入し、該受圧流体が受ける圧力を圧力計で検出する形式のものがある。その一例を図５及び図６に示す。
こうした圧力計測装置の従来の形態は、図５に断面を示すように、軸方向両端部に径方向内方へ張り出すフランジａ、ｂを設けた厚肉のステンレス等の耐食性合金製の外管ｃと、軸方向端部外周面を外管ｃのフランジａ、ｂの内周面に溶接して外管ｃの径方向内側に配設した薄肉のステンレス等の耐食性合金製の内管ｄと、外管ｃと内管ｄとの間に形成した環状の受圧流体封入部ｅと、受圧流体封入部ｅに接続させた圧力計ｆとからなる構成とされている。そして、外管ｃと内管ｄとの溶接には、通常電子ビーム溶接等の高密度エネルギ熱源を用いた溶接方法が用いられる。
【０００３】
ところで、内管ｄは、管路内の流体の圧力により撓むダイヤフラムとして機能するものであるから、極めて肉薄に構成されており、通常、０．０４〜０．０７ｍｍ程度の厚さしかない。そのため、図６に溶接部を拡大して示すように、電子ビーム溶接等の高密度エネルギ熱源を用いた溶接方法による溶接部ｇは、内管ｄの内径角部ｈにまで及び、該角部ｈは溶融によりだれる。しかも、肉薄であるために溶接時に大きな熱負荷のかかる内管ｄの歪みや性状の劣化も大きくなる。
また、内管ｄ側の溶接部は、十分な溶接深さを確保することが困難であり、溶接ビード先端にはクレバス（未溶接部）が残り、溶接強度を高く保つことが難しい。そして、このように角部ｈのだれが生じると、圧力計測装置を管路へ組み込んだ場合に、管路の内周面にその部分だけ窪みや凹凸を形成することとなり、そこに管内流体が滞留しやすくなる。
こうした流体の滞留は、管路抵抗を増大させるばかりでなく、細菌の繁殖や汚染物質の滞留の原因となるため、特に、管内流体が高い衛生状態を保つ必要のある薬品、食品、理化学、半導体等の物質の製造に係る流体である場合には、好ましくない。
また、圧力の計測対象である管路内を流通する流体等の温度変化に伴ってその影響を、受圧流体封入部に封入される受圧流体にも受けるようになり、温度変化に伴って受圧流体の体積が膨張し、これにより外管と内管外周面との間に形成される受圧流体封入部に封入される受圧流体が多いと、それだけ受圧流体の体積膨張量も多くなり、これがため高精度の圧力変化を計測しにくいという問題があった。
さらに、内管はダイヤフラムとしての機能を有するようにしているから、前述のように、内管の肉厚を０．０４〜０．０８ｍｍ程度の肉薄であるため、管路内を流通する流体圧が一時的、或いは恒常的に設定圧力以上の圧力負荷が内管に掛かると、内管はこの過負荷により歪が生じるという問題があった。
【０００４】
ところで、本件出願人は、上記従来の管路内流体の圧力計測装置の有する問題点に鑑み、先に、内管の外管への溶接による内管角部のだれを防ぐとともに、内・外管相互の溶接を確実にすることができる管路内流体の圧力計測装置を提案した（特許文献１参照）。
しかしながら、この管路内流体の圧力計測装置においても、内管の耐久性は十分とはいえなかった。
【特許文献１】特開平９−８３２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の管路内流体の圧力計測装置の有する問題点に鑑み、受圧流体の量を少なくして、圧力の計測対象である管路内を流通する流体の温度の影響を受けにくくして高精度の圧力変化を計測可能とし、かつ内管の耐久性を向上するようにした管路内流体の圧力計測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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の管路内流体の圧力計測装置は、厚肉の外管と、軸方向端部外周面を外管の内周面に溶接して外管の径方向内側に配設した薄肉の内管と、外管と内管との間に形成した環状の受圧流体封入部と、受圧流体封入部に接続させた圧力計とからなる管路内流体の圧力計測装置において、前記内管の外周にスペーサを装着したことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、スペーサをアルミニウム製の板材にて作成することができる。
【０００８】
また、スペーサを、内管の外向きフランジ部及び傾斜面からなる接続部を除いた内管本体部に装着することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の管路内流体の圧力計測装置によれば、薄肉の内管の外周にスペーサを装着することにより、このスペーサの体積分だけ外管と内管との間に形成した環状の受圧流体封入部に封入される受圧流体量が少なくなるので、圧力の計測対象である管路を流通する流体の温度の変化による受圧流体の温度変化量が少なくなり、温度変化による影響を受けにくくすることができるので、高精度の圧力変化を計測することができるとともに、内管に過負荷が掛かってもスペーサにて保護し、内管の耐久性を向上することができる。
【００１０】
また、スペーサをアルミニウム製の板材にて作成することにより、簡単に、精度良く作成することができる。
【００１１】
また、スペーサを、内管の外向きフランジ部及び傾斜面からなる接続部とを除いた内管本体部に装着することにより、外向きフランジ部及び傾斜面からなる接続部の形状を自由に設計することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の管路内流体の圧力計測装置の実施の形態を、図１〜図６に示す図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１〜図４に、本発明の管路内流体の圧力計測装置の一実施例を示す。
この管路内流体の圧力計測装置Ｍは、厚肉の外管１と、その径方向内側に挿入するようにして取り付けられる薄肉の内管２と、この内管２の外周部に嵌挿するようにしたスペーサ３と、内管２と外管１の間に形成される環状の受圧流体封入部１３に接続されるようにし、かつ圧力計を取り付け可能としたニップル４と、このニップル４に取り付け可能とした圧力計５とから構成され、受圧流体封入部１３内に受圧流体が密封される。
【００１４】
外管１は、他の管路部分と同様の剛性を保つのに十分な肉厚で、特に限定されるものではないが、例えば、防錆性に優れたステンレス等の耐食性合金製管とし、その軸方向両端面には、他の管路（図示省略）とクランプなどの係合具（図示省略）にて水密的に接合するようにしたフランジ部１１、１２を形成し、かつこの両フランジ部１１、１２間の内周面に環状の凹部を形成し、この凹部を受圧流体封入部１３として構成するようにしている。
このフランジ部１１、１２の接続端面には、接続する他の管路と水密的に接続可能とするため、Ｏリングなどのパッキンやガスケット等を嵌合するパッキン嵌合溝１４、１５が形成され、また外管１の外周部で、かつ受圧流体封入部１３内と導通するようにして圧力計５等を取り付け可能としたニップル４を取り付けている。
【００１５】
薄肉の内管２は、図３に示すように、ダイヤフラムとしての機能を有するよう、所期の受圧感度を得るに適した可撓性を発揮する肉薄で防錆性に優れたステンレス等の耐食性合金製管とし、その軸方向両端に、上記フランジ部１１、１２に対応させて径方向外方に張り出す厚肉部、すなわち外向きフランジ部２１、２２が形成される。この厚肉のフランジ部２１、２２と、内管本体部２０との接続部２３、２４は、図３に示すように、フランジ部と内管本体部との接続部に応力が集中しないようにその厚さの変化が緩やかになるよう傾斜面とし、これにより内管２の外観形状を鼓形となるようにする。
これにより、管路へ組み込んだ状態で、管路との接続部に窪みや凹凸を生じることがなく、流体の滞留をなくすことができるので、細菌の繁殖や汚染物質の滞留等をなくすことができる。また、内管側の溶接部（フランジ部）の肉厚を確保することにより十分な溶接深さを得ることができるため、溶接が確実となるばかりでなく、溶接時の大きな熱負荷による内管の歪みや性状の劣化の影響を低減することができるため、溶接部の強度を向上することができ、さらに、必要に応じて内・外管端面すなわち圧力計測装置の端面の切削加工が可能となるため、内・外管の溶接後の端面仕上げにより管路との溶接面の清浄度をより向上することができる。
【００１６】
また、内管２の内径は、接続すべき管路内径φに合わせた寸法とされるが、これは特に限定されるものではなく、例えば、１０．５〜７０ｍｍとし、受圧部となる内管本体部２０の肉厚ｔ０を従来のものと同様に０．０４〜０．０８ｍｍ程度とし、軸方向長さＬを、例えば、６０ｍｍとした場合について、軸方向端部の径方向厚さｔ１は０．３〜０．４ｍｍ程度、外向きフランジ部２１、２２の軸方向幅ｔ２は３〜４ｍｍ程度が好適である。
【００１７】
また、この内管２の外周面には、さらに詳しくは内管２の外向きフランジ部２１、２２及び傾斜面からなる接続部２３、２４とを除いた内管本体部２０の外周面に、図１、図４に示すように、スペーサ３を嵌挿するようにする。
このスペーサ３は、特に限定されるものではないが、例えば、厚さ０．１０ｍｍ〜０．３０ｍｍ程度（本実施例においては、厚さ０．１５ｍｍ）のアルミニウム製の板材を用いて１重に断面形状が円形になるように巻いて形成し、これを内管２の外周面に嵌挿するか、或いは前記アルミニウム製の板材を内管本体部２０の外周面に１重に円形に巻き付けて内管２の外周面に嵌挿する。
これにより、内管２が管路内を流通する液体にて過負荷を受けたときにおいても、このスペーサ３が内管２を補強するようになって内管２の耐久性を向上させることができるとともに、受圧流体封入部１３内にスペーサ３が挿入されることからスペーサ３の本体部だけ受圧流体封入部１３の実質内容積が減少するものとなり、従って該受圧流体封入部１３内に封入される受圧流体量が減少するものとなる。
さらに、圧力の計測対象である管路を流通する流体の温度により、受圧流体封入部１３内に封入される受圧流体も影響を受ける。しかし、この受圧流体封入部１３内に封入される受圧流体量が減少することにより、温度変化に伴う受圧流体の体積膨張量を少なくすることができるので、高精度に圧力変化を計測することができる。
【００１８】
図２に一方の溶接部（反対側の溶接部についても同様）を拡大して示すように、外管１と内管２は、それらのフランジ部１１、２１の内・外周面が相互に接する部分を両管１、２の端面側から電子ビーム溶接等の高密度エネルギ熱源を用いた溶接方法を用いて溶接される。こうして形成される溶接部Ｗは、図に網目斜線を施して示すように、外側が広がった断面くさび状となるが、外向きフランジ部２１の肉厚、すなわち内・外半径差が十分に広く取られているため、溶接部Ｗの内径方向に広がった端部が内管２の内周面部まで達することはなく、溶接による内管端部の歪みも少なくなる。
【００１９】
かくして、外管１と内管２それぞれの軸方向両端の両フランジ部１１、１２、２１、２２に挟まれる内・外周面間に密封状態の受圧流体封入部１３が形成される。この受圧流体封入部１３には、適宜の受圧流体が封入される。
そして受圧流体封入部１３は、外管１の周壁を径方向に貫通して形成された孔１６に溶接されたニップル４等の接手を介して圧力計５に接続され、受圧流体封入部１３内の受圧流体の圧力を圧力計５に印加可能とされる。
【００２０】
以上、本発明の管路内流体の圧力計測装置について、想定し得る好適な形態の組み合わせで具体化した一実施形態に基づいて説明したが、本発明は、例示の具体的構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲の個々の請求項に記載の事項の範囲内で、種々の具体的構成を採ることができるものである。例えば、外管の両端外周に突出するようにしてフランジを形成し、管路にも同様に外周に突出するようにしてフランジを形成し、この外管１と管路との両フランジ間をボルト止めにて接続する形態を採ることもできる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明の管路内流体の圧力計測装置は、管路を流通する流体と非接触状態の受圧流体の圧力変化を計測するという特性を有していることから、細菌の繁殖や汚染物質の滞留を防止する用途に好適に用いることができるほか、例えば、粘性の強い物質流体の圧力計測の用途にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の管路内流体の圧力計測装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】溶接部の拡大断面図である。
【図３】内管を示す断面図である。
【図４】内管にスペーサを嵌合した状態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図５】従来の管路内流体の圧力計測装置を示す断面図である。
【図６】図６における溶接部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
Ｍ    圧力計測装置
１    外管
１１  フランジ部
１２  フランジ部
１３  受圧流体封入部
１４  パッキン嵌合溝
１５  パッキン嵌合溝
２    内管
２０  内管本体部
２１  外向きフランジ部
２２  外向きフランジ部
２３  接続部
２４  接続部
３    スペーサ
４    ニップル
５    圧力計
【図１】
2005127829.tif 000003
【図２】
2005127829.tif 000004
【図３】
2005127829.tif 000005
【図４】
2005127829.tif 000006
【図５】
2005127829.tif 000007
【図６】
2005127829.tif 000008