JP2021025961A - 圧力検出器、圧力伝送器及び圧力測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力測定点への設置及び交換が容易であり、かつ検出性能が良好な圧力検出器を提供する。【解決手段】本開示の圧力検出器は、ダイアフラムを有し、内部に流体が充填された受圧部と、前記受圧部と連通し、前記ダイアフラムが受けた圧力を前記流体により伝達する伝達経路と、前記流体により伝達された前記圧力を検出する圧力センサと、前記受圧部に配置される温度センサと、を備えることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本開示は、圧力検出器、圧力伝送器及び圧力測定方法に関する。

配管やタンク内の被測定流体の状態を監視してコントロールするために、被測定流体の流量、液面レベル、圧力及び温度の計測が行われている。流量、液面レベル及び圧力の計測には差圧／圧力伝送器（differential pressure/ pressure transmitter、差圧伝送器ともいう）が用いられ、温度の計測には測温抵抗体や熱電対などの温度センサが用いられる。

密閉タンク内の被測定流体の液面レベル及び圧力の計測には、一般に、リモートシールタイプと呼ばれる種の圧力伝送器（差圧伝送器）が用いられる。図１は、リモートシールタイプの圧力伝送器２００を示す模式図である。図１に示すように、リモートシールタイプの圧力伝送器２００は、２つの接液フランジ２０２（受圧部）、本体部２０４、増幅部２０５、接液フランジ２０２と本体部２０４とを接続する２つの導圧路２０７を有する。接液フランジ２０２は、被測定流体の圧力を受けるダイアフラム２０１を具備し、タンク１０２の２箇所の取付け口１０３ａ及び１０３ｂ（圧力測定点）にそれぞれ取付けられる。

本体部２０４は、２箇所の圧力差を検知する圧力センサ２０３を具備する。増幅部２０５は、本体部２０４に接続され圧力センサ２０３からの圧力信号を演算する。導圧路２０７は、ダイアフラム２０１から圧力センサ２０３への圧力伝達媒体となる封入液２０６で満たされている。

このように、タンク１０２の下部に位置する底面部の取付け口１０３ｂと、タンク１０２の上部に位置する気層部の取付け口１０３ａにそれぞれ接液フランジ２０２を取付け、この２つの取付け口１０３ａ及び１０３ｂにおける流体（気体、液体）の圧力差を計測することにより、正確な液面レベルの計測が行われる。

導圧路２０７の長さは、本体部２０４の設置位置から接液フランジ２０２が取付けられる各圧力測定点までの距離により概ね決定される。典型的には、特許文献１に記載のように、２つの導圧路は同一の長さで作製される。これは、封入液の温度変化による膨張収縮に起因する温度影響誤差を極力少なくするために、各導圧路での封入液量を同一にするためである。したがって、例えば気層部の圧力測定用の接液フランジ２０２に接続された導圧路２０７が１０ｍであれば、底面部の圧力測定用の接液フランジ２０２に接続された導圧路２０７も１０ｍとなる。

本体部２０４は、一般に、トリチェリの真空の発生を回避するために、底面部の取付け口１０３ｂより同等又は低い位置に設置される。このため、本体部２０４の設置位置と底面部の取付け口１０３ｂとの距離は、本体部２０４の設置位置と気層部の取付け口１０３ａとの距離と比較して短くなることが多い。

被測定流体の温度計測については、一般に、圧力伝送器用の取付け口とは別の専用取付け口１０３ｃをタンクに形成し、そこへ測温抵抗体や熱電対などの温度センサ２０８が取付けられ、被測定流体の温度が計測される。例えば特許文献２には、取付け口を増設することなくタンクの温度測定点を設ける技術として、接液フランジに温度センサを付随させ、差圧伝送器取付けとともに温度測定点も増設する方法が記載されている。

特開２００３−３４４２０７号公報 特開平５−７２０１６号公報

上述のような圧力伝送器２００において、封入液２０６の漏洩により製品が故障する虞があるため、導圧路２０７は、接液フランジ２０２と本体部２０４から取り外すことができない。したがって、圧力伝送器２００の取付け時には、導圧路２０７が接液フランジ２０２及び本体部２０４を接続した状態で、接液フランジ２０２を各取付け口１０３ａ及び１０３ｂに運搬する必要がある。このため、例えばタンク１０２の下部と上部でプラント建屋の階層が異なる場合、気層部の圧力測定用の接液フランジ２０２を階層を隔てて運搬する必要がある。しかしながら、導圧路２０７が接液フランジ２０２及び本体部２０４に接続されているため、プラント建屋の床に接液フランジ２０２の運搬用の穴や階段を別途設けるための追加工事が発生する場合がある。

接液フランジ２０２（特にダイアフラム２０１）が、気層部用又は底面部用のどちらか一方でも腐食又は物理的損傷などにより故障した場合、導圧路２０７の取り外しは製品の故障につながるため、接液フランジ２０２のみ交換して修理対応する。この場合は、例えば特許文献１のように、接液フランジ２０２の交換時に封入液が漏洩しない構造及び機能を製品に付与する必要があり、構造が複雑になったり、製品の製造コストが増大したりしてしまう。

また、温度影響誤差は、２つの導圧路２０７の長さを同一にしたとしても、底面部の温度と気層部の温度に大きな相違がある場合や、片側の導圧路２０７にのみ日光が当たり温度が上昇する場合などには発生してしまう。したがって、導圧路２０７の使用条件と設置位置に注意する必要がある。また、温度影響誤差は、導圧路２０７が長いほど封入液２０６の量が増加するため顕著に発生し、これにより検出性能が低下する。

上記課題を解決するために、本開示は、圧力測定点への設置及び交換が容易であり、かつ検出性能が良好な検出器を提供する。

本開示の圧力検出器は、ダイアフラムを有し、内部に流体が充填された受圧部と、前記受圧部と連通し、前記ダイアフラムが受けた圧力を前記流体により伝達する伝達経路と、前記流体により伝達された前記圧力を検出する圧力センサと、前記受圧部に配置される温度センサと、を備えることを特徴とする。

本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではない。

本開示の検出器は、圧力測定点への設置及び交換が容易であり、かつ封入液の膨張収縮による温度影響誤差が低減され、検出性能が良好である。

上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

リモートシールタイプの圧力伝送器を示す模式図。 第１の実施形態に係る検出器を示す断面模式図。 第１の実施形態に係る圧力伝送器を示す模式図。 第２の実施形態に係る検出器を示す断面模式図。 第３の実施形態に係る検出器を示す断面模式図。 第４の実施形態に係る検出器を示す断面模式図。

［第１の実施形態］
＜検出器の構成例＞
図２は、第１の実施形態に係る検出器１７を示す断面模式図である。検出器１７（圧力検出器）は、ダイアフラム１、受圧部２、圧力センサ３、センサハウジング４、センサステイ５、ブリッジ６（筐体）、導圧パイプ７（伝達経路）、封入液８、温度センサ９、気密端子１０ａ及び１０ｂ、温度信号線１１、リード線１３ａ及び１３ｂ（第１の信号線及び第２の信号線）、カバー１４、外部接続部品１５（端子）並びにフランジ１６を備える。

受圧部２は、被測定流体の圧力測定点に設置される部材である。図２に示すように、受圧部２は、断面形状が略Ｕ字形状となるように形成され、受圧部２の開口部（受圧面）はダイアフラム１（「接液ダイアフラム」又は「受圧ダイアフラム」とも呼ばれ得る）で覆われている。受圧部２の内部には封入液８が充填されており、ダイアフラム１が被測定流体からの圧力を受けると、封入液８により該圧力が圧力センサ３に伝達される。封入液８は、例えばシリコンオイル又はプロピレングリコールなどの流体である。受圧部２の内部における封入液８の容積は、例えば１ｍＬ〜２０ｍＬとすることができ、具体的には約３ｍＬとすることができる。

ダイアフラム１は、封入液８の被測定流体への浸入を防止するとともに、被測定流体が封入液８に浸入しないように、液密を保って受圧部２に固定されている。ダイアフラム１の直径は典型的にはΦ８８ｍｍであり、ダイアフラム１の大きさが被測定流体の圧力測定点に設けられた取付け口の大きさと同一である必要はない。なお、本実施形態において、ダイアフラム１の被測定流体側の面を「表面」といい、受圧部２側の面を「裏面」という場合がある。

温度センサ９としては、例えば熱電対又は測温抵抗体などを用いることができる。温度センサ９は、受圧部２内部の中心部、すなわち、ダイアフラム１の裏面と対向する面の中心部に配置される。温度センサ９の受圧部２への固定方法としては、例えば接着剤による接着や、ねじ止めによる機械的な固定が挙げられる。

ここで、特許文献２においては、温度センサの配置位置が接液フランジの中心部からずれた位置であるため、周囲配管の放熱による被測定流体の温度測定誤差に繋がる虞がある。また、特許文献２の温度センサは被測定流体に露出するため、腐食を防止する機構を設ける必要がある。さらに、リード線が雰囲気に露出するため電線管などで保護する必要があり、構造が煩雑になるという懸念もある。

これに対し、本実施形態においては、ダイアフラム１の中心と同軸上に温度センサ９が配置されるため、周囲配管の放熱による被測定流体の温度測定誤差を少なくすることができる。また、ダイアフラム１が金属製の薄膜である場合、熱伝導率が高いため、ダイアフラム１の裏面近傍に温度センサ９を配置することにより充分に被測定流体の温度を検知することができ、被測定流体側に露出させて配置する必要がない。さらに、受圧部２内は密閉されているため、温度センサ９が被測定流体による腐食などの影響を受けず、破損から保護される。したがって、温度センサ９の腐食を防止する機構を別途設ける必要がない。

ブリッジ６は、一端部が受圧部２（ダイアフラム１と反対側）に接合される。ブリッジ６は筒状であり、その内部には検出器内空間１２が形成される。図２に示す例においては、ブリッジ６の外径は、受圧部２の外径と略同一である。ブリッジ６の他端部はセンサステイ５と接合される。換言すれば、筒状のブリッジ６の一方の開口部は受圧部２に覆われ、他方の開口部はセンサステイ５に覆われる。

センサステイ５には、圧力センサ３を収容するセンサハウジング４が設けられる。圧力センサ３としては、例えばピエゾ式のセンサなど、圧力センサ３の検知信号を長距離に伝送可能なものを用いることができる。

受圧部２には貫通孔２１が設けられており、該貫通孔２１に導圧パイプ７（伝達経路）の一端が接続される。導圧パイプ７は、ブリッジ６の内部（検出器内空間１２）において、全体としてブリッジ６の長手方向に沿って延設され、センサハウジング４と連通する。このように、ダイアフラム１、受圧部２、センサハウジング４及び導圧パイプ７が密閉空間を形成し、該密閉空間には封入液８が充填されている。封入液８により、ダイアフラム１が被測定流体から受けた圧力がセンサハウジング４内の圧力センサ３に伝達される。なお、センサハウジング４がセンサステイ５の中央部に配置されているため、導圧パイプ７は湾曲した箇所を有するが、導圧パイプ７が直線状になるようにセンサハウジング４が配置されていてもよい。

ブリッジ６の長手方向に沿った導圧パイプ７の長さは、１００ｃｍ以下とすることができ、例えば１０ｃｍ〜３０ｃｍとすることができる。なお、ブリッジ６の長さは導圧パイプ７の長さに応じて決定される。ブリッジ６及び導圧パイプ７の長さは、圧力センサ３がダイアフラム１から一定の距離を空けて配置されるように設定される。より詳細には、ブリッジ６及び導圧パイプ７の長さは、被測定流体からの伝熱により圧力センサ３が耐熱温度以上の温度となって破損しないような長さであればよい。

被測定流体からの伝熱についてより詳細を述べる。被測定流体の温度が圧力センサ３の耐熱温度を下回っている場合大きな問題は起こらない。しかし、検出器１７はさまざまな流体を測定するために用いられ得る。したがって、被測定流体の温度が圧力センサ３の耐熱温度を下回っているとは限らない。ひとつの例では、圧力センサ３の耐熱温度は１２０℃程度である。一つの例では、被測定流体（たとえば高温加圧水）の温度は３００℃に達し得る。

被測定流体の有する熱は、対流熱伝達によりダイアフラム１および受圧部２の被測定流体と接する面に伝わる。ダイアフラム１および受圧部２が受けた熱は、熱伝導により、ブリッジ６、センサステイ５などを介して熱伝導により圧力センサ３に伝わる。なお、対流熱伝達とは一般的に流体と固体の間での熱の移動をいう。一方で、熱伝導とは物質中での熱の移動を指す。

単純な系においては、対流熱伝達の様子は以下の式で表される（ニュートンの冷却の法則）：
Ｑ＝ｈ・Ａ_１・ｘ_１
ここでＱは熱量、ｈは熱伝達係数、Ａ_１は流体の接触面積、ｘ_１は流体と物体との間の温度差である。また、ここで熱伝達係数とは流体の種類、流れの有無およびその強さにより決定される値である。ｈが大きいほど流体の熱が固体へ伝わりやすいこととなる。流体の種類が違う場合は熱伝達係数は異なる。一方で、流体の種類が同じであっても、静止している流体ではｈは小さくなり、流れがある流体ではｈは大きくなる。ｈは、流体の流量が大きいほど大きくなる。

単純な系においては、熱伝導の様子は以下の式で表すことができる（フーリエの法則）：
Ｑ＝λ・ｘ_２・Ａ_２／Ｌ
ここでＱは熱量、λは伝熱路の熱伝導率、ｘ_２は物質中の２点間の温度差、Ａ_２は伝熱路の断面積、Ｌは２点間の距離である。なお、λは伝熱路となっている物体（材質）が固有に有する値である。λとＡ_２が一定とすれば、ＬによってＱが変わることがわかる。

被測定流体の温度が取り得る最高温度（予期される最高温度）Ｔ１_ＭＡＸである場合に、圧力センサ３の温度がその耐熱温度Ｔ３_ＭＡＸ以下となる条件を検討する。まず、対流熱伝達により、ダイアフラム１および受圧部２の流体接触面における温度（すなわち、ダイアフラム１および受圧部２が取り得る最高温度）Ｔ２_ＭＡＸは、対流熱伝達の式より
Ｔ２_ＭＡＸ＝Ｔ１_ＭＡＸ−Ｑ_ｉｎ／（ｈ・Ａ_１）
となる。ここでのＱ_ｉｎは被測定流体からの移動熱量であり、Ａ_１は被測定流体と、ダイアフラム１および受圧部２との接触面積である。

そして、熱伝導の式から、
Ｔ３_ＭＡＸ≧Ｔ２_ＭＡＸ−（Ｌ・Ｑ_ｉｎ）／（λ・Ａ_２）
となるようにＬ（ダイアフラム１と圧力センサ３との距離）を定めれば、圧力センサ３の温度がその耐熱温度以下となることがわかる。

なお、上記の説明はもっとも単純化した系による説明である。より複雑な系の場合、ニュートンの冷却の法則およびフーリエの法則はより複雑な式で表される。長さＬはそのような複雑な式に基づいて設定されてもよい。長さＬを設定するにあたって、熱伝導に影響を与える要素、たとえば外気温、伝熱路の位置ごとの断面積の違い、伝熱路の位置ごとの材質の違い（＝λの違い）、などが考慮されてもよい。

導圧パイプ７の内部の容積は、例えば０．１ｍＬ〜１ｍＬとすることができ、具体的には約０．５ｍＬとすることができる。上述のように、圧力測定点に取付けられる検出器１７自体に圧力センサ３が設けられている。検出器１７がこのような構成を有することにより、ダイアフラム１と圧力センサ３との距離が近くなるため、圧力を伝達するための導圧パイプ７の長さを短くすることができる。このように、導圧パイプ７は、図１に示した導圧路２０７と比較して長さが短く、導圧パイプ７中の封入液８の容積も小さいため、温度変化による封入液８の体積変化（膨張収縮）も小さくなる。これにより、温度変化による封入液８の体積変化に起因する検出誤差を低減することができる。

カバー１４は、センサステイ５に接合され、内部に外部接続部品１５が設けられる。外部接続部品１５としては、例えば電線接続用コネクタ又は端子台等を用いることができる。センサステイ５には貫通孔２２が設けられ、これによりブリッジ６の内部とカバー１４の内部が連通し、検出器内空間１２を形成する。

温度センサ９が検知した信号を受圧部２内の密閉空間から外部へ取り出すために、受圧部２には気密端子１０ａが設けられる。気密端子１０ａは、受圧部２を貫通し、受圧部２の内部及び外部に露出するように接合される。気密端子１０ａとしては、例えばハーメチック端子などを用いることができる。温度センサ９には、温度信号を外部に出力する温度信号線１１が設けられ、気密端子１０ａと温度信号線１１とは、はんだ付けなどにより接続される。気密端子１０ａにはリード線１３ａ（第１の信号線）が接続される。

圧力センサ３が検知した圧力信号をセンサハウジング４内の密閉空間から外部へ取り出すために、センサハウジング４には気密端子１０ｂが設けられる。気密端子１０ｂは、センサハウジング４を貫通し、カバー１４の内部（検出器内空間１２）に露出するように接合される。気密端子１０ｂとしては、例えばハーメチック端子などを用いることができる。気密端子１０ｂにはリード線１３ｂ（第２の信号線）が接続される。また、センサステイ５には、気密端子１０ａに接続されたリード線１３ａをカバー１４内に導出するための貫通孔２２が形成される。

リード線１３ａ及び１３ｂは、カバー１４内の外部接続部品１５に導通される。このように、温度センサ９のリード線１３ａ及び圧力センサ３のリード線１３ｂは検出器１７内に格納され、雰囲気に露出することがない。これにより、各リード線１３ａ及び１３ｂを破損や汚損から保護することができる。

フランジ１６は受圧部２の周囲に配置され、タンクなどの測定箇所に設けられた取付け口（不図示）と検出器１７との接続に用いられる。フランジ１６は、取付け口にボルト締結するためのボルト通し穴を複数有する。

＜圧力伝送器の構成例＞
図３は、第１の実施形態に係る圧力伝送器１００を示す模式図である。図３に示すように、本実施形態においては、一例として被測定流体１０１を収容するタンク１０２内の圧力を測定する圧力伝送器１００（差圧伝送器）について説明する。

圧力伝送器１００は、２つの検出器１７（検出器１７ａ及び１７ｂ）、２本の電線１８（電線１８ａ及び１８ｂ）、並びに処理部１９（処理装置）を備える。

タンク１０２には、検出器１７ａ及び１７ｂをそれぞれ取付けるための取付け口１０３ａ及び１０３ｂ（圧力測定点）が設けられる。取付け口１０３ａは、気層部の圧力を測定可能なようにタンク１０２側面の上部に設けられ、取付け口１０３ｂは、被測定流体１０１の底部の圧力を測定可能なようにタンク１０２側面の下部に設けられる。検出器１７ａ及び１７ｂのフランジ１６は、例えばねじ止めなどにより取付け口１０３ａ及び１０３ｂに接続される。これにより、検出器１７ａのダイアフラム１の表面は気層部に接触し、検出器１７ｂのダイアフラム１の表面は被測定流体に接触する。

例えば検出器１７ａが取付け口１０３ａに接続された後、検出器１７ａの外部接続部品１５に電線１８ａが接続される。

処理部１９は、２つの外部接続部品１５１ａ及び１５１ｂを有し、検出器１７ａの外部接続部品１５に接続された電線１８ａは、外部接続部品１５１ａに接続される。検出器１７ｂについても同様であるため説明を省略する。

処理部１９の設置位置に制限は無く、電線１８ａ及び１８ｂの長さは、それぞれ処理部１９の設置位置と、各検出器１７ａ及び１７ｂの位置との距離に応じて決定することができる。

図１に示した圧力伝送器２００や特許文献１に記載の圧力伝送器のように、本体部の設置位置から気層部の圧力測定点までの距離に合わせて導圧路の長さを設定した場合、２つの導圧路の長さが同一であると、底面部用の接液フランジに接続される導圧路は余長が多く発生する。これにより、余長分の導圧路の設置方法を考慮する必要が発生する。

一方、本実施形態の圧力伝送器１００において、例えばタンク１０２の取付け口１０３ｂの近傍に処理部１９を配置した場合、タンク１０２下部の検出器１７ｂに接続される電線１８ｂの長さを、タンク１０２上部の検出器１７ａに接続される電線１８ａよりも短くすることができる。このように、電線１８ａ及び１８ｂの長さを同一にする必要がないため、電線１８の余剰が発生しない。タンク１０２から離れた位置に処理部１９を配置する場合は、電線１８ｂを延長すればよい。

電線１８としては、例えば、温度信号と圧力信号を伝送するために充分なリード線数を有する多芯ケーブルを適用することができる。電線１８は、外部接続部品１５及び１５１の種類に応じ、端子台へのねじ止め又はＭ１２などのコネクタ接続により接続される。

ここで、例えば図１に示した従来の圧力伝送器２００においては、接液フランジ、導圧路及び本体部が接続された状態で圧力測定点に取付ける必要があり、設置作業が煩雑となることがあった。これに対し、本実施形態の圧力伝送器１００は、各検出器１７を圧力測定点に取付けてから、電線１８により処理部１９と接続することができるため、設置作業が簡便となる。

さらに、本実施形態の圧力伝送器１００は、封入液が封入された導圧路を有しないため、各検出器１７と処理部１９とを無線接続することもできる。これにより、電線１８を用いる場合と比較して、圧力伝送器１００の設置がより容易になる。

以上のようにして、検出器１７を圧力測定点に設置し、電線１８により処理部１９に接続することで、タンク１０２内の被測定流体１０１の液面レベル、圧力及び温度を測定することができる。検出器１７のダイアフラム１が各圧力測定点で圧力を受け、封入液８により圧力が伝達され、圧力センサ３が圧力を検知する。同時に、ダイアフラム１の裏側に配置された温度センサ９が各圧力測定点での温度を検知する。

図示は省略しているが、処理部１９は、検出器１７から受信した圧力信号及び温度信号を増幅する増幅部、増幅された圧力信号及び温度信号を処理して圧力値（差圧）を算出する演算部、圧力値を表示する表示部、演算部による処理に必要なデータを記憶する記憶部（例えばメモリ、ストレージなど）を備える。増幅部及び演算部による処理は、例えばＣＰＵ又はＭＰＵなどのプロセッサにより行うことができる。記憶部には、増幅部及び演算部による処理を行うためのプログラムが格納されており、増幅部及び演算部にプログラムが読み出されることで処理が実行される。

上記の演算部により、検出器１７からの圧力信号が差圧、圧力の電磁的信号（第１の電磁的信号）に変換され、温度信号が温度の電磁的信号（第２の電磁的信号）に変換される。これら電磁的信号は、電流信号等を含む。また、演算部により、電磁的信号に基づいて圧力値（差圧）が算出され、表示部に出力される。被測定流体１０１の温度変化と封入液８の膨張収縮量の関係を設計時に予め求めておき、補正テーブルとして記憶部に記憶されていてもよい。これにより、温度センサからの温度信号を元に、温度変化による封入液８の体積変化によって生じる温度影響誤差を補正することが可能となる。

処理部１９は、外部システム１０４と有線又は無線により接続されており、生成した電磁的信号（例えば４ｍＡ〜２０ｍＡの電流信号）を外部システム１０４へ伝送する。

外部システム１０４は、例えば汎用コンピュータやスマートフォン、タブレット、携帯電話などのコンピュータ端末である。図示は省略しているが、外部システム１０４は、電磁的信号を処理する処理部、処理部による処理の結果などの各種データを記憶する記憶部、各種データを表示する表示部などを備える。

外部システム１０４の処理部は、例えば、圧力伝送器１００の処理部１９から受信した電磁的信号をデジタル信号に変換し、該デジタル信号に基づいて測定結果を示す画像データ（表やグラフなど）を生成し、表示部に表示させる。

以上において、処理部１９がタンク１０２付近に配置され、検出器１７と電線１８により接続される例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、検出器１７の外部接続部品１５に回路基板を接続して、これを処理部１９としてもよい。

なお、本実施形態において、差圧伝送器である圧力伝送器１００に検出器１７を用いる例について説明したが、これに限定されず、圧力の検出が必要な各種装置に本実施形態の検出器１７を適用することができる。

＜技術的効果＞
以上のように、本実施形態の検出器１７においては、圧力測定点に取付けられる検出器１７自体に圧力センサ３が設けられており、受圧するダイアフラム１と圧力センサ３との距離が近くなるため、圧力を伝達するための導圧パイプ７の長さを短くすることができる。これにより、導圧パイプ７中の封入液８の容量が小さくなるため、温度変化の影響による封入液８の体積変化も小さくなる。したがって、封入液８の体積変化によって圧力センサ３が圧力を検知してしまうことを抑制できるため、検出誤差を低減することができる。

また、検出器１７において、ダイアフラム１の裏面近傍に温度センサ９が配置されているため、検出器１７を圧力測定点に設置することにより、温度測定点の増設も同時に達成することができる。これは、ユーザの使用計器の削減に寄与する効果となる。

さらに、温度センサ９は、ダイアフラム１の裏面側に配置され、被測定流体側に露出しないため、被測定流体による腐食を考慮する必要が無く、かつダイアフラム１の中心と同軸位置に配置が可能となるため、周囲配管の放熱による被測定流体の温度測定誤差を少なくすることが可能となる。

本実施形態の圧力伝送器１００は、検出器１７及び処理部１９を配置した後に電線１８を接続することができ、電線１８及び処理部１９が接続された状態で設置を行う必要がないため、設置作業が簡便である。さらに、処理部１９の位置に応じて電線１８の長さを選択することができるため、余剰の電線１８を収容するスペースを確保する必要もない。

導圧路が削減される結果として封入液量の大幅な減量が可能となり、温度影響誤差が軽減される効果がある。

また、１つの検出器１７が被測定流体による腐食や物理的損傷などにより故障した場合、その他の検出器１７と処理部１９に故障が波及することがない。

電線１８は取り外しが可能であるため、特許文献１のように封入液が漏洩しない機構を製品に付与する必要が無い。また、故障した検出器１７を個別に交換することができるため、圧力伝送器１００を１台全て交換する必要が無く、故障時のユーザ費用負担を軽減することが可能となる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態の検出器１７において、温度センサ９は受圧部２内のダイアフラム１の裏側に配置されていた。そこで、第２の実施形態においては、温度センサ９の別の配置の例について説明する。第１の実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付しており、重複する説明は省略する。

＜検出器の構成例＞
図４は、第２の実施形態に係る検出器１７を示す断面模式図である。図４に示すように、受圧部２の凹部が、ダイアフラム１と略平行な収容孔２０を備え、該収容孔２０に温度センサ９が収容されている。収容孔２０の開口部は、フランジ１６により塞がれる。収容孔２０と検出器内空間１２とは、貫通孔２３により連通する。リード線１３ａは温度センサ９に接続されており、貫通孔２３から検出器内空間１２に導出され、カバー１４の内部の外部接続部品１５まで延設される。

＜技術的効果＞
このような構成により、第１の実施形態のように封入液８内の温度センサ９から温度信号を取り出すための気密端子１０ａを設ける必要がないため、製造コストを低減でき、また製造時の作業性を改善することもできる。

［第３の実施形態］
第２の実施形態において、受圧部２の収容孔２０と検出器内空間１２とを連通する貫通孔２３を設け、温度センサ９に接続されたリード線１３ａを検出器内空間１２に導出する構成について説明した。そこで、第３の実施形態においては、温度センサ９の収容孔２０への挿入長さを多く確保するために、貫通孔２３を設けずに、リード線１３ａを収容孔２０の開口部から導出する例について説明する。

＜検出器の構成例＞
図５は、第３の実施形態に係る検出器１７を示す断面模式図である。図５に示すように、温度センサ９は、第２の実施形態と同様に収容孔２０に収容される。フランジ１６には、収容孔２０と連通する切欠き部２４が設けられる。リード線１３ａは、収容孔２０の開口部、すなわち受圧部２の側面から導出され、切欠き部２４と、ブリッジ６に設けられた貫通孔２５とを経由して、検出器内空間１２に到達する。リード線１３ａを外部の雰囲気から保護するために、カバー２６が設けられる。

＜技術的効果＞
このような構成により、第２の実施形態と比較して、収容孔２０のうちリード線１３ａの占める領域を削減することができるため、温度センサ９の挿入長さを多く確保することが可能となる。このことは、温度センサ９として、所定の最低挿入長さが要求されるシース形の熱電対や測温抵抗体などを使用する場合に特に効果がある。

［第４の実施形態］
第４の実施形態において、温度センサ９の配置の別の例について説明する。
＜検出器の構成例＞
図６は、第４の実施形態に係る検出器１７を示す断面模式図である。図６に示すように、受圧部２には、検出器内空間１２に連通する収容孔２７が設けられる。収容孔２７には、ダイアフラム１と略垂直になるように温度センサ９が挿入される。温度センサ９は検出器内空間１２に配置されているため、リード線１３ａの接続が容易である。

＜技術的効果＞
このような構成により、温度センサ９から温度信号を取り出すための気密端子１０ａを設ける必要がない。また、第２の実施形態及び第３の実施形態と比較して、収容孔２７の加工と温度センサ９の設置が簡便であるため、製造コストを低減でき、また製造時の作業性を改善することもできる。

［変形例］
本開示は、上述した実施形態に限定されるものでなく、様々な変形例を含んでいる。例えば、上述した実施形態は、本開示を分かりやすく説明するために詳細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必要はない。また、ある実施形態の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることもできる。また、各実施形態の構成の一部について、他の実施形態の構成の一部を追加、削除又は置換することもできる。

１…ダイアフラム
２…受圧部
３…圧力センサ
４…センサハウジング
５…センサステイ
６…ブリッジ
７…導圧パイプ
８…封入液
９…温度センサ
１０ａ、１０ｂ…気密端子
１１…温度信号線
１２…検出器内空間
１３ａ、１３ｂ…リード線
１４…カバー
１５、１５１…外部接続部品
１６…フランジ
１７…検出器
１８…電線
１９…処理部
２０、２７…収容孔
２１〜２３、２５…貫通孔
２４…切欠き部
２６…カバー
１００、２００…圧力伝送器
１０１…被測定流体
１０２…タンク
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ…取付け口
１０４…外部システム

Claims (14)

1. ダイアフラムを有し、内部に流体が充填された受圧部と、
   前記受圧部と連通し、前記ダイアフラムが受けた圧力を前記流体により伝達する伝達経路と、
   前記流体により伝達された前記圧力を検出する圧力センサと、
   前記受圧部に配置される温度センサと、を備えることを特徴とする圧力検出器。
2. 前記伝達経路の長さは、１００ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の圧力検出器。
3. 前記温度センサは、前記ダイアフラムの中心と同軸上に配置されることを特徴とする請求項１記載の圧力検出器。
4. 前記温度センサは、前記ダイアフラムの裏面近傍に配置されることを特徴とする請求項１記載の圧力検出器。
5. 前記受圧部は、収容孔をさらに備え、
   前記温度センサは、前記収容孔に収容されることを特徴とする請求項１記載の圧力検出器。
6. 前記温度センサに接続される第１の信号線と、
   前記圧力センサに接続される第２の信号線と、
   前記受圧部に接続され、前記第１の信号線及び前記第２の信号線を収容する筐体と、
   前記筐体に収容され、前記第１の信号線及び前記第２の信号線に接続される端子と、をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の圧力検出器。
7. 前記圧力センサは、被測定流体からの伝熱により耐熱温度以上とならないよう、前記ダイアフラムから一定の距離を空け配置され、前記一定の距離は、前記伝達経路の長さにより決定されることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出器。
8. 請求項１に記載の圧力検出器と、
   前記圧力センサの検出信号及び前記温度センサの検出信号を受信して、前記圧力センサの検出信号を第１の電磁的信号に変換し、前記温度センサの検出信号を第２の電磁的信号に変換する処理部と、を備えることを特徴とする圧力伝送器。
9. 前記圧力検出器と前記処理部とを接続し、前記圧力センサの検出信号及び前記温度センサの検出信号を前記圧力検出器から前記処理部に出力する電線をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の圧力伝送器。
10. 前記処理部は、前記第１の電磁的信号に基づいて、圧力値を算出することを特徴とする請求項８に記載の圧力伝送器。
11. 前記処理部は、前記第２の電磁的信号に基づいて、前記圧力値を補正することを特徴とする請求項１０に記載の圧力伝送器。
12. 複数の前記圧力検出器と、
    前記複数の前記圧力検出器と前記処理部とを接続する複数の前記電線とを備えることを特徴とする請求項９に記載の圧力伝送器。
13. 前記処理部は、前記第１の電磁的信号及び前記第２の電磁的信号を外部システムに出力することを特徴とする請求項８に記載の圧力伝送器。
14. 請求項１に記載の圧力検出器を用いた圧力測定方法であって、
    前記圧力センサの検出信号から、圧力値を算出することと、
    前記温度センサの検出信号に基づいて、前記圧力値を補正することと、を含む圧力測定方法。

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