JP3173272B2 - Pressure transmitter - Google Patents
Pressure transmitterInfo
- Publication number
- JP3173272B2 JP3173272B2 JP04826994A JP4826994A JP3173272B2 JP 3173272 B2 JP3173272 B2 JP 3173272B2 JP 04826994 A JP04826994 A JP 04826994A JP 4826994 A JP4826994 A JP 4826994A JP 3173272 B2 JP3173272 B2 JP 3173272B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- diaphragm
- pressure transmitter
- pressure receiving
- coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は絶対圧又は２つの媒体の
圧力の差を測定して、その検出信号を伝送する圧力伝送
器に係り、特に圧力測定部への水素透過を低減する構造
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure transmitter for measuring the absolute pressure or the difference between the pressures of two media and transmitting a detection signal, and more particularly to a structure for reducing hydrogen permeation to a pressure measuring section. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】圧力伝送器は、ダイアフラムで受けた圧
力をセンサで検出し、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、絶対圧を測定するものと、２
つの媒体の圧力の差を、即ち差圧を測定するものがあ
り、前者及び後者はそれぞれ圧力伝送器及び差圧伝送器
と称する。2. Description of the Related Art A pressure transmitter detects a pressure received by a diaphragm with a sensor and transmits an electric signal detected by the sensor to the outside.
Some measure the pressure difference between two media, that is, the differential pressure, the former and the latter being called a pressure transmitter and a differential pressure transmitter, respectively.
【０００３】圧力伝送器は受圧部と受圧部で受けた圧力
の測定結果を外部へ伝達する増幅部とから構成されてい
る。The pressure transmitter comprises a pressure receiving section and an amplifier for transmitting the measurement result of the pressure received by the pressure receiving section to the outside.
【０００４】受圧部の構造としては、例えば特開平5-72
073号公報に、ダイアフラムで仕切られた受圧室と隔離
室を導圧路で連結し、導圧路にセンサを備えた構成のも
のが開示されている。[0004] The structure of the pressure receiving portion is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
No. 073 discloses a configuration in which a pressure receiving chamber and an isolation chamber partitioned by a diaphragm are connected by a pressure guiding path, and a sensor is provided in the pressure guiding path.
【０００５】このような圧力伝送器は、化学プラントや
食品プラント等で使用されており、プラントの安全確保
や製品の品質を確保する観点から、±0.1％の精度が望
まれている。[0005] Such a pressure transmitter is used in a chemical plant, a food plant, and the like. From the viewpoint of ensuring the safety of the plant and the quality of the product, an accuracy of ± 0.1% is desired.
【０００６】さらに、圧力伝送器におけるダイアフラム
の水素透過低減法としては、特開平4-348243号公報に、
測定流体側のダイアフラムの表面に非導電性膜を直接
に、又はダイアフラムに密着性の良い別の非導電性膜又
は水素透過阻止膜を介してコーティングした構造の圧力
伝送器が開示されている。Further, as a method for reducing hydrogen permeation of a diaphragm in a pressure transmitter, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-348243 discloses a method.
There is disclosed a pressure transmitter having a structure in which a non-conductive film is coated directly on the surface of the diaphragm on the measurement fluid side or through another non-conductive film or a hydrogen permeation blocking film having good adhesion to the diaphragm.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】圧力伝送器は化学プラ
ントや食品プラント等の各種プラントで使用されるた
め、プラントの安全確保や製品の精度を確保する観点か
ら、測定精度は±0.2％が望まれている。しかし、ダイ
アフラムの水素透過に基づく下記のような問題があり、
長期間その精度を維持することが困難であった。Since the pressure transmitter is used in various plants such as a chemical plant and a food plant, a measurement accuracy of ± 0.2% is desired from the viewpoint of ensuring plant safety and product accuracy. It is rare. However, there are the following problems based on hydrogen permeation of the diaphragm,
It has been difficult to maintain that accuracy for a long time.
【０００８】即ち、測定流体に含まれる水素原子又は水
素イオンの一部がダイアフラムを透過し、導圧路に充填
されたシリコンオイル中に水素ガスとなって溜り、その
ため、ダイアフラムに加わる圧力のの変化をセンサに十
分に伝達できなくなってしまい精度が低下する。また、
最悪の場合は、シリコンオイル中に溜った水素ガスで測
定が全くできなくなる場合もあった。That is, a part of the hydrogen atoms or hydrogen ions contained in the measurement fluid permeates the diaphragm and accumulates as hydrogen gas in the silicon oil filled in the pressure introducing path, so that the pressure applied to the diaphragm is reduced. The change cannot be sufficiently transmitted to the sensor, and the accuracy decreases. Also,
In the worst case, the measurement may not be possible at all with the hydrogen gas accumulated in the silicon oil.
【０００９】このような現象は受圧室内の水素濃度が高
い場合やダイアフラム表面の水素吸着量が多い場合に顕
著に発生する。また、一般に、ダイアフラムは高耐食性
の材料（たとえば、ステンレス鋼やNi−Cr−Mo鋼）を用
いているが、ダイアフラムを除く受圧部は耐食性の低い
材料を使用していることが多い。Such a phenomenon occurs remarkably when the hydrogen concentration in the pressure receiving chamber is high or when the amount of hydrogen adsorbed on the diaphragm surface is large. Generally, the diaphragm is made of a material having high corrosion resistance (for example, stainless steel or Ni-Cr-Mo steel), but the pressure receiving portion except the diaphragm is often made of a material having low corrosion resistance.
【００１０】このような高耐食性材料と低耐食性材料と
の組合せからなる圧力伝送器では、ガルバニック作用で
受圧部や配管に腐食が生じ、ダイアフラム表面から腐食
量に見合った電子の放出が起こり、測定流体中の水素イ
オンに電子を与える。その結果、ダイアフラム表面の水
素吸着量が増加し、ダイアフラムの水素透過量も増加す
る。さらに、このような現象はダイアフラム表面での局
部電池作用、例えば表面に付着した異物とその異物付着
部周辺の表面を形成する材質間での電池作用による腐食
でも起こる。In a pressure transmitter made of a combination of such a high corrosion resistant material and a low corrosion resistant material, corrosion occurs in the pressure receiving portion and piping due to galvanic action, and electrons are emitted from the diaphragm surface in proportion to the amount of corrosion. It gives electrons to hydrogen ions in the fluid. As a result, the amount of hydrogen adsorbed on the diaphragm surface increases, and the amount of hydrogen permeated through the diaphragm also increases. Further, such a phenomenon also occurs due to local battery action on the surface of the diaphragm, for example, corrosion due to battery action between a foreign matter attached to the surface and a material forming a surface around the foreign matter-attached portion.
【００１１】特に、測定流体が導電性の流体で、測定温
度が比較的高いと定期、不定期の検査、保守整備を行な
わなければならず、機器の可動能率を低下させる欠点が
あった。さらに、従来の水素透過阻止技術では、ダイア
フラムの表面に多層の膜をコーティングするため、ダイ
アフラムの剛性が増し、そのため、圧力伝送器の性能を
低下させる場合があった。In particular, if the measurement fluid is a conductive fluid and the measurement temperature is relatively high, regular and irregular inspection and maintenance must be performed, and there is a drawback that the operating efficiency of the equipment is reduced. Furthermore, in the conventional hydrogen permeation prevention technology, since the surface of the diaphragm is coated with a multilayer film, the rigidity of the diaphragm is increased, and thus the performance of the pressure transmitter may be reduced.
【００１２】本発明の目的は、ダイアフラムの水素透過
を阻止又は低減した長期信頼性の高い圧力伝送器を提供
することにある。An object of the present invention is to provide a long-term reliable pressure transmitter which prevents or reduces hydrogen permeation through a diaphragm.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的は、測定流体を
流入し、その中に測定流体の圧力により変形するダイヤ
フラムを備えた受圧室一対と、一対の受圧室に流入した
測定流体の圧力の差を検出するセンサとを備える圧力伝
送器において、ダイヤフラムの表面に酸化クローム、窒
化チタン及び窒化ボロンのいずれかからなる被膜を設け
たことにより達成される。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a pair of pressure receiving chambers each having a diaphragm into which a measuring fluid flows and deformed by the pressure of the measuring fluid, and a pressure measuring pressure of the measuring fluid flowing into the pair of pressure receiving chambers. In a pressure transmitter including a sensor for detecting a difference, the pressure transmitter is achieved by providing a film made of any one of chromium oxide, titanium nitride, and boron nitride on the surface of the diaphragm.
【００１４】上記において、以下の態様がある。In the above, there are the following modes.
【００１５】被膜の厚さは５ｎｍから、ダイヤフラムの
厚さをｔとし被膜の厚さをｄとしたときｄ／ｔが０．０
５を超えない範囲とする。The thickness of the coating is 5 nm, and when the thickness of the diaphragm is t and the thickness of the coating is d, d / t is 0.0
The range should not exceed 5.
【００１６】被膜をダイヤフラムの流体と接する側に設
ける。A coating is provided on the side of the diaphragm that contacts the fluid.
【００１７】被膜をダイヤフラムの両側に設ける。[0017] Coatings are provided on both sides of the diaphragm.
【００１８】被膜の表面に表面自由エネルギーが小さい
粒子を配置する。Particles having a small surface free energy are arranged on the surface of the coating.
【００１９】表面自由エネルギーが小さい粒子は、粒子
を配置した表面が導電性を有するように粗に配置する。The particles having a small surface free energy are coarsely arranged so that the surface on which the particles are arranged has conductivity.
【００２０】表面自由エネルギーが小さい粒子はポリ四
フッ化エチレンである。The particles having a small surface free energy are polytetrafluoroethylene.
【００２１】また、除器目的は、測定流体を流入し、そ
の中に測定流体の圧力により変形するダイヤフラムを備
えた受圧室一対と、一対の受圧室に流入した測定流体の
圧力の差を検出するセンサとを備える圧力伝送器におい
て、ダイヤフラムの表面に酸化クローム、窒化チタン及
び窒化ボロンのいずれかからなる被膜であって、被膜は
水素透過量が０．０２ｍｍ3／ｃｍ2・年以下のものを用
いることにより達成される。The purpose of the filter is to detect the difference between the pressure of the measurement fluid flowing into the pair of pressure receiving chambers having a diaphragm into which the measurement fluid flows and deformed by the pressure of the measurement fluid. A pressure transmitter comprising a sensor made of any one of chromium oxide, titanium nitride, and boron nitride on the surface of the diaphragm, wherein the coating has a hydrogen permeation of 0.02 mm 3 / cm 2 · year or less. This is achieved by using
【００２２】また、上記目的は、測定流体を流入し、そ
の中に測定流体の圧力により変形するダイヤフラムを備
えた受圧室一対と、一対の受圧室に流入した測定流体の
圧力の差を検出するセンサとを備える圧力伝送器におい
て、受圧室内の表面に白金を配置することにより達成さ
れる。The object of the present invention is to detect a difference between the pressure of the measurement fluid flowing into the pair of pressure receiving chambers and a pair of pressure receiving chambers each having a diaphragm which is deformed by the pressure of the measurement fluid. In a pressure transmitter including a sensor, the pressure is achieved by disposing platinum on a surface in a pressure receiving chamber.
【００２３】上記において、受圧室を構成する材質をス
テンレス鋼とする。In the above, the material constituting the pressure receiving chamber is stainless steel.
【００２４】また、上記目的は、測定流体を流入し、そ
の中に測定流体の圧力により変形するダイヤフラムを備
えた受圧室一対と、一対の受圧室に流入した測定流体の
圧力の差を検出するセンサとを備える圧力伝送器におい
て、ダイヤフラムの表面に酸化クローム、窒化チタン及
び窒化ボロンのいずれかからなる被膜を設け、受圧室内
の表面に白金を配置することにより達成される。The object of the present invention is to detect a difference between the pressure of the measurement fluid flowing into the pair of pressure receiving chambers and the pair of pressure receiving chambers provided with a diaphragm which is deformed by the pressure of the measurement fluid. In a pressure transmitter including a sensor, a coating made of chromium oxide, titanium nitride, or boron nitride is provided on the surface of the diaphragm, and platinum is disposed on the surface in the pressure receiving chamber.
【００２５】[0025]
【００２６】[0026]
【００２７】[0027]
【００２８】[0028]
【００２９】[0029]
【作用】ダイアフラムに水素透過量が０．０２ｍｍ3／
ｃｍ2・年以下の膜を設けることによって隔離室への水
素透過量が伝送器の耐用年数（例えば、１５年）期間内
においても隔離室内の封入液の量に比べ非常に少ないた
め測定精度に影響をおよぼすことがない。この膜の材質
は酸化クローム、窒化チタン、窒化ボロン及び金の群か
ら選ばれるものが水素透過防止効果が高く、また膜厚は
少なくとも５ｎｍから、ダイアフラムの厚さｔと膜の厚
さｄとの比率（ｄ／ｔ）０．０５を超えない範囲の膜を
用いることによって、ダイアフラムの剛性を大きく変化
させずに、高性能の測定が可能となる。この膜はダイア
フラムの片面に用いても、両面に合計が所定厚さとなる
ように設けても水素透過防止の効果はほぼ同じである。[Function] The diaphragm has a hydrogen permeation amount of 0.02 mm 3 /
By providing a membrane of less than cm 2 · year, the amount of hydrogen permeation into the isolation chamber is very small compared to the amount of sealed liquid in the isolation chamber even within the useful life of the transmitter (for example, 15 years). Has no effect. The material of this film is selected from the group consisting of chromium oxide, titanium nitride, boron nitride and gold, and has a high hydrogen permeation preventing effect. The film thickness is at least 5 nm, and the thickness t of the diaphragm and the thickness d of the film are different. By using a film whose ratio (d / t) does not exceed 0.05, high-performance measurement can be performed without greatly changing the rigidity of the diaphragm. The effect of preventing hydrogen permeation is almost the same whether this film is used on one side of the diaphragm or provided on both sides so that the total thickness becomes a predetermined thickness.
【００３０】さらに、測定流体と接するダイアフラムの
表面に表面自由エネルギが小さい粒子を含んだ水素透過
低減膜をコーティングすることで、ダイアフラム表面の
水素の吸着を妨げ、水素透過量を格段に低減することが
できる。Further, by coating the surface of the diaphragm in contact with the measurement fluid with a hydrogen permeation reducing film containing particles having a small surface free energy, the adsorption of hydrogen on the surface of the diaphragm is prevented, and the amount of permeated hydrogen is significantly reduced. Can be.
【００３１】さらに、測定流体受圧室を構成する材質を
ステンレス鋼とし、その受圧室内に白金の電極を設ける
ことにより、腐食進行速度を著しく低減できる。そのメ
カニズムは、材料のガルバニック電位の差から白金はア
ノード、ステンレス鋼はカソードになりステンレス鋼が
腐食される。しかし、両金属の電位特性からステンレス
鋼はある時間を経過すると不動体被膜で覆われ腐食しな
くなる。Further, by making the material constituting the measurement fluid pressure receiving chamber stainless steel and providing a platinum electrode in the pressure receiving chamber, the rate of progress of corrosion can be significantly reduced. The mechanism is that platinum is an anode and stainless steel is a cathode, and stainless steel is corroded due to the difference in galvanic potential of the materials. However, due to the potential characteristics of the two metals, the stainless steel is covered with the immobile body coating after a certain period of time and does not corrode.
【００３２】そのため、ダイアフラム表面からの電子の
放出がないので、ダイアフラム表面の水素吸着量も増加
せず、水素透過量を低減することができる。Therefore, since no electrons are emitted from the surface of the diaphragm, the amount of hydrogen adsorbed on the surface of the diaphragm does not increase, and the amount of permeated hydrogen can be reduced.
【００３３】また、流体を扱うプラントに本発明の圧力
伝送器又は差圧伝送器を用いるとダイヤフラム表面から
の水素透過に起因した測定精度の低下がなくプラントの
稼働を安定して行える。When the pressure transmitter or the differential pressure transmitter of the present invention is used in a plant that handles fluid, the operation of the plant can be stably performed without a decrease in measurement accuracy due to hydrogen permeation from the diaphragm surface.
【００３４】[0034]
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する前に、まず
圧力伝送器若しくは差圧伝送器の概略構造を図１及び図
２を用いて説明する。圧力伝送器と差圧伝送器の構成上
の大きな相違点は、圧力差を検出する検出部の構造にあ
り、その他はほぼ同じ構造であるため以下の説明は差圧
伝送器により行う。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing embodiments of the present invention, a schematic structure of a pressure transmitter or a differential pressure transmitter will be described with reference to FIGS. The major difference in the structure of the pressure transmitter and the differential pressure transmitter lies in the structure of the detecting section for detecting the pressure difference, and the other structures are almost the same. Therefore, the following description will be made using the differential pressure transmitter.
【００３５】図１に、差圧伝送器の斜視図を示す。差圧
伝送器は二つの測定流体の圧力を測定するための受圧部
１と、受圧部で測定した圧力を信号処理し外部に送るた
めの増幅部３とを備えている。受圧部１に内蔵した圧力
または差圧センサに外部から圧力を加える二つの流体導
入口２が二つの流体測定受圧室７、７’に夫々連結巣量
に取り付けられている。圧力または差圧センサにより検
出した信号を外部に伝達する増幅部３が、受圧部１に結
合されている。接合部にはセンサの信号を伝えるリード
線が接続されたコネクタ等が取り付けられている。FIG. 1 is a perspective view of a differential pressure transmitter. The differential pressure transmitter includes a pressure receiving unit 1 for measuring the pressures of two measurement fluids, and an amplifying unit 3 for processing the pressure measured by the pressure receiving unit and sending the processed signal to the outside. Two fluid inlets 2 for externally applying a pressure to a pressure or differential pressure sensor built in the pressure receiving unit 1 are attached to the two fluid measurement pressure receiving chambers 7 and 7 ′, respectively, in a connecting cavity amount. An amplifying unit 3 for transmitting a signal detected by a pressure or differential pressure sensor to the outside is coupled to the pressure receiving unit 1. A connector or the like to which a lead wire for transmitting a sensor signal is connected is attached to the joint.
【００３６】増幅部３は検出器本体の信号処理を行うア
ンプ部と外部から供給された電力をアンプ部に送りだす
ための端子板等を内蔵している。アンプ部は，センサを
励起したり、センサ信号を演算増幅して、一般化したア
ナログ信号やディジタル信号に変換するための電子部品
を組み込んだ電子回路部が収納されている。また、出力
信号を表示する指示計には、ガラスを付けたカバー１２
が取り付けられている。 図２に受圧部の断面を示す。
図２は図１のＡ−Ａ’断面であり、差圧伝送器の断面を
示している。図に明らかなように２つの測定流体受圧室
７、７’は導圧路２６を挟んで対抗して位置し、導圧路
２６とはシールダイアフラム８、８’によって仕切られ
ている。さらにこのシールダイアフラム８、８’の反対
側にはシールメタル２１、２１’によってシールされた
厚さがあり変形しない栓２５、２５’が取り付けられて
いる。The amplification unit 3 has a built-in amplifier unit for performing signal processing of the main body of the detector and a terminal plate for sending power supplied from the outside to the amplifier unit. The amplifier unit houses an electronic circuit unit that incorporates electronic components for exciting a sensor, arithmetically amplifying a sensor signal, and converting the sensor signal into a generalized analog signal or digital signal. The indicator for displaying the output signal has a cover 12 with a glass.
Is attached. FIG. 2 shows a cross section of the pressure receiving portion.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1 and shows a cross section of the differential pressure transmitter. As is apparent from the figure, the two measurement fluid pressure receiving chambers 7 and 7 ′ are opposed to each other with the pressure guiding path 26 interposed therebetween, and are separated from the pressure guiding path 26 by the seal diaphragms 8 and 8 ′. Further, stoppers 25 and 25 'which are sealed by the seal metals 21 and 21' and have a thickness which are not deformed are attached to the opposite sides of the seal diaphragms 8 and 8 '.
【００３７】また、増幅部３取付部と反対側には過負荷
保護用ダイアフラム８”が、そしてダイアフラム８”の
増幅部３側にはセンサ部２３がシールダイアフラム８、
８’と直角方向に収納されており、過負荷保護用ダイア
フラム８”の反センサ側には隔離室２８を形成するため
に栓２５”がシールメタル２１”によって取り付けられ
ている。An overload protection diaphragm 8 "is provided on the side opposite to the mounting section of the amplification section 3, and a sensor section 23 is provided on the amplification section 3 side of the diaphragm 8".
The overload protection diaphragm 8 ″ is provided with a plug 25 ″ by a seal metal 21 ″ on the opposite side of the sensor from the overload protection diaphragm 8 ″ to form an isolation chamber 28.
【００３８】そして、シールダイアフラム８、８’のセ
ンサ側、過負荷保護用ダイアフラム８”センサ側及びセ
ンサ部２３の間は導通路で連結されている。The sensor side of the seal diaphragms 8, 8 ', the sensor side of the overload protection diaphragm 8 "and the sensor section 23 are connected by a conduction path.
【００３９】受圧部はこのような構成によって測定流体
受圧室に加わった圧力はシールダイアフラム８、８’の
みを変形させることができる。With the pressure receiving portion having such a configuration, the pressure applied to the measurement fluid pressure receiving chamber can deform only the seal diaphragms 8 and 8 '.
【００４０】さらに、受圧部は測定流体に圧力差がある
とこの圧力変化に伴って生じた体積変化を伝達する導圧
路２６とこの変化を蓄える隔離室２８と隔離室２８の変
化を検知するセンサ部２３を具備している。導圧路２６
には封入液２９（たとえば、シリコンオイル）が充填さ
れている。Further, when there is a pressure difference in the fluid to be measured, the pressure receiving section detects a pressure guiding path 26 for transmitting a volume change caused by the pressure change, an isolation chamber 28 storing the change, and a change in the isolation chamber 28. The sensor unit 23 is provided. Impulse line 26
Is filled with a filling liquid 29 (for example, silicone oil).
【００４１】上記の構成により差圧伝送器は、測定流体
が流れている配管中に設けたオリフィス等のしぼり機構
の流入側と流出側との圧力をそれぞれ差圧伝送器の２つ
の測定流体受圧室に加え、測定流体受圧室の一部をなす
ダイアフラムによりその圧力を隔離室に伝える。２つの
測定流体受圧室の圧力を受ける隔離室は、センサの両側
に２つの測定流体受圧室の圧力を加えて圧力差を測定す
るとともに過負荷保護ダイアフラムの両側にも同様に圧
力を加え、測定許容範囲外の大きな圧力差が加わっても
センサが破損しないような機構を備えている。差圧伝送
器と圧力伝送器との大きな相違点は、差圧伝送器には過
負荷保護のためのダイアフラムが配置されていることで
ある。With the above-described configuration, the differential pressure transmitter uses two measurement fluid receiving pressures of the differential pressure transmitter to respectively control the pressures on the inflow side and the outflow side of the orifice or other squeezing mechanism provided in the pipe through which the measurement fluid flows. In addition to the chamber, a diaphragm that forms part of the measuring fluid pressure receiving chamber transmits the pressure to the isolation chamber. The isolation chamber that receives the pressure of the two measurement fluid pressure receiving chambers measures the pressure difference by applying the pressure of the two measurement fluid pressure receiving chambers to both sides of the sensor, and applies the pressure to both sides of the overload protection diaphragm in the same manner. A mechanism is provided to prevent the sensor from being damaged even when a large pressure difference outside the allowable range is applied. A major difference between the differential pressure transmitter and the pressure transmitter is that the differential pressure transmitter is provided with a diaphragm for overload protection.
【００４２】次に本発明の実施例について係る圧力伝送
器の水素透過の阻止構造について以下に述べる。図３
は、圧力伝送器の受圧部を概略的に示す断面図である。Next, a structure for preventing hydrogen permeation of the pressure transmitter according to the embodiment of the present invention will be described below. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a pressure receiving portion of the pressure transmitter.
【００４３】図の圧力伝送器は、受圧カバー９８、９
８’、受圧部９１に設けたダイアフラム９６、９６’に
より覆われた凹状からなる２つの受圧室９２、９２’と
受圧部９１のほぼ中央に設置した圧力センサ９４へ他方
の受圧室の体積変化を導く導圧路９３を備えている。さ
らに、受圧室９２、９２’と導圧路９３には封入液（た
とえば、シリコンオイル）が充填され、受圧カバー９８
には受圧部９１とＯリング９９を介して結合されてい
る。The pressure transmitter shown in FIG.
8 ′, two concave pressure receiving chambers 92, 92 ′ covered by diaphragms 96, 96 ′ provided in the pressure receiving section 91 and a pressure sensor 94 installed substantially in the center of the pressure receiving section 91 change the volume of the other pressure receiving chamber. Are provided. Further, the pressure receiving chambers 92, 92 ′ and the pressure guiding passage 93 are filled with a filling liquid (for example, silicone oil), and the pressure receiving cover 98 is provided.
Is connected to a pressure receiving portion 91 via an O-ring 99.
【００４４】また、ダイアフラム９６、９６’の表面に
は表面被膜１００として酸化クロームをコーティングし
ている。このような構成からなる本実施例の圧力伝送器
は、ダイアフラム９６及び受圧カバー９８で構成される
測定流体受圧室９５に大気圧を、そしてダイアフラム９
６’及び受圧カバー９８’で構成される測定流体受圧室
９５’に測定流体の圧力を印加し測定流体の圧力に応じ
たセンサ９４の抵抗値を検出して圧力を測定するもので
ある。水素透過阻止構造を採っていない従来の圧力伝送
器では測定流体の種類や測定時間に依存してダイアフラ
ム９６、９６’を水素が透過してしまい導圧路内の封入
液の中に気体として残留するため、透過量が多くなると
測定精度が低下したり測定不能になることがあった。The surfaces of the diaphragms 96 and 96 ′ are coated with chromium oxide as a surface coating 100. In the pressure transmitter of this embodiment having such a configuration, the atmospheric pressure is applied to the measurement fluid pressure receiving chamber 95 constituted by the diaphragm 96 and the pressure receiving cover 98,
The pressure of the measuring fluid is applied to the measuring fluid pressure receiving chamber 95 'constituted by the pressure receiving chamber 6' and the pressure receiving cover 98 ', and the pressure is measured by detecting the resistance value of the sensor 94 corresponding to the pressure of the measuring fluid. In a conventional pressure transmitter that does not employ a hydrogen permeation prevention structure, hydrogen permeates through the diaphragms 96 and 96 'depending on the type of the measurement fluid and the measurement time, and remains as a gas in the sealed liquid in the pressure introducing path. Therefore, when the transmission amount increases, the measurement accuracy may decrease or measurement may not be possible.
【００４５】たとえば、図４に示すように大気圧状態の
出力値と測定流体受圧室を減圧した時の出力値との差を
示す零点の指示変化量と、ダイアフラムを透過した水素
の透過量との関係を示す。図より、水素透過量の増加に
伴って、零点の指示変化量が増加することがわかる。For example, as shown in FIG. 4, the indicated change in the zero point indicating the difference between the output value in the atmospheric pressure state and the output value when the measurement fluid pressure receiving chamber is depressurized, and the permeation amount of hydrogen permeating the diaphragm. Shows the relationship. From the figure, it can be seen that the indicated change amount of the zero point increases as the hydrogen permeation amount increases.
【００４６】しかし、本実施例の圧力伝送器はダイアフ
ラム９６の表面にコーティングした酸化クロームは水素
透過量が０．０２ｍｍ3／ｃｍ2・年以下の膜である。こ
の透過量は、例えばダイヤフラムの径が３０ｍｍのもの
で耐用年数を１５年としたとき、ダイヤフラムを透過す
る水素ガスの量が導圧路内の封入液の量に比べて非常に
少なく、零点はほとんどシフトせず長期にわたり安定し
た測定が可能である。However, in the pressure transmitter of this embodiment, the chromium oxide coated on the surface of the diaphragm 96 is a membrane having a hydrogen permeation amount of 0.02 mm 3 / cm 2 · year or less. This permeation amount is, for example, when the diameter of the diaphragm is 30 mm and the service life is 15 years, the amount of hydrogen gas permeating through the diaphragm is very small compared to the amount of the sealed liquid in the pressure guiding path, and the zero point is Stable measurement is possible for a long time with little shift.
【００４７】以下、水素透過量が０．０２ｍｍ3／ｃｍ2
・年以下の膜(以下、水素透過阻止膜と称する。)である
酸化クロームの効果について詳細に説明する。一般に、
ステンレス鋼の表面には自然酸化膜として、２ｎｍ程度
の酸化膜が存在する。本実施例では、このような自然酸
化膜がある厚さ０．１mm厚さ,５０mm角のステンレス鋼
（ＳＵＳ３１６Ｌ）を測定試料として用い、真空容器中
で測定試料表面に酸化クロームをコーティングした。Hereinafter, the hydrogen permeation amount is 0.02 mm 3 / cm 2
The effect of chromium oxide, which is a film of less than one year (hereinafter referred to as a hydrogen permeation blocking film), will be described in detail. In general,
On the surface of stainless steel, there is an oxide film of about 2 nm as a natural oxide film. In this example, a 0.1 mm thick, 50 mm square stainless steel (SUS316L) having such a natural oxide film was used as a measurement sample, and the surface of the measurement sample was coated with chromium oxide in a vacuum vessel.
【００４８】測定試料を真空容器に設置した後、真空容
器内を真空ポンプで１０~8Torrまで排気し、その後、真
空容器中の圧力が１０~5Torrになるようにアルゴンと酸
素の混合ガスを導入する。さらに、測定試料を４７０℃
に加熱した後、１〜２時間保持し、その後、真空容器中
で冷却する。このような手順で製作した測定試料の表面
には、およそ１０nmの酸化クローム膜が形成された。After the measurement sample is placed in a vacuum vessel, the inside of the vacuum vessel is evacuated to 10 to 8 Torr by a vacuum pump, and then a mixed gas of argon and oxygen is supplied so that the pressure in the vacuum vessel becomes 10 to 5 Torr. Is introduced. Further, the measurement sample was heated at 470 ° C.
And then hold for 1-2 hours and then cool in a vacuum vessel. A chromium oxide film of about 10 nm was formed on the surface of the measurement sample manufactured by such a procedure.
【００４９】このようにして製作した測定試料と、処理
を行わないものとの水素透過量を図５に示す評価装置を
用いて評価した。評価装置は、石英の窓１１４を設けた
真空チャンバー１１１、真空ポンプ１１２、ガス分析器
１１３、赤外線加熱装置１１５及び温度計１１６で構成
されている。真空チャンバー１１１内に酸化クロームを
コーティングした測定試料１１７又は処理をしていない
ステンレス鋼からなる測定試料１１８を設置した後、真
空チャンバー１１１の窓１１４から赤外線加熱装置１１
５を用いて試験片のみを加熱し、測定試料から放出する
水素ガスを測定した。The hydrogen permeation amount of the thus prepared measurement sample and that of the sample not subjected to the treatment were evaluated using an evaluation apparatus shown in FIG. The evaluation device includes a vacuum chamber 111 provided with a quartz window 114, a vacuum pump 112, a gas analyzer 113, an infrared heating device 115, and a thermometer 116. After the measurement sample 117 coated with chromium oxide or the measurement sample 118 made of untreated stainless steel is set in the vacuum chamber 111, the infrared heating device 11 is set through the window 114 of the vacuum chamber 111.
5, only the test piece was heated, and the hydrogen gas released from the measurement sample was measured.
【００５０】この測定方法は、ステンレス鋼の内側に蓄
えられている水素を加熱することによって放出させるも
のであり、表面に透過を阻止する膜があると放出量が少
なくなる減少を利用した方法である。図６に酸化クロー
ムをコーティングした測定試料１１７（図中ａ）と処理
なしのステンレス鋼からなる測定試料１１８（図中ｂ）
の温度と単位時間あたりの水素放出量の関係を比較した
結果を示す。評価した温度は圧力器が使用される環境を
考慮し、室温から４００℃までの範囲とした。This measuring method is to release hydrogen by heating the hydrogen stored inside the stainless steel, and to reduce the amount of release when there is a film that prevents permeation on the surface. is there. FIG. 6 shows a measurement sample 117 coated with chromium oxide (a in the figure) and a measurement sample 118 made of untreated stainless steel (b in the figure).
4 shows the results of comparing the relationship between the temperature and the amount of hydrogen released per unit time. The evaluated temperature was in the range from room temperature to 400 ° C. in consideration of the environment in which the pressure device was used.
【００５１】同図より温度の上昇に依存して水素ガスの
放出量が増加しているのがわかる。さらに、酸化クロー
ムのコーティングの有無によって放出量に差があること
がわかる。即ち、酸化クロームをコーティングしたもの
がコーティングしないものに比べ水素放出量が１／５以
下に低減できることがわかる。It can be seen from the figure that the amount of released hydrogen gas increases as the temperature rises. Further, it can be seen that there is a difference in the release amount depending on the presence or absence of the chromium oxide coating. In other words, it can be seen that the amount of released hydrogen can be reduced to 1/5 or less when coated with chromium oxide as compared with when not coated.
【００５２】次に、酸化クロームの被膜厚さと水素ガス
放出量との関係を図７に示す。図はコーティングしない
ものの４００℃における放出量を１とし、被膜厚さを増
加したときの放出量の比を示す。同図より被膜厚さは５
ｎｍまで徐々に放出量が少なくなり５ｎｍ以上で一定と
なる。したがって、水素透過阻止膜の厚さは５ｎｍ以上
あればよい。Next, FIG. 7 shows the relationship between the film thickness of chromium oxide and the amount of released hydrogen gas. The figure shows the ratio of the amount of release when the coating thickness was increased, with the amount of release at 400 ° C. being 1 without coating. According to FIG.
The emission amount gradually decreases to nm and becomes constant at 5 nm or more. Therefore, the thickness of the hydrogen permeation blocking film may be 5 nm or more.
【００５３】次に、水素透過阻止膜として窒化チタン、
ＴｉＮを用いた場合の検討結果について説明する。Next, titanium nitride is used as a hydrogen permeation preventing film,
The examination result in the case of using TiN will be described.
【００５４】厚さ０．１ｍｍ，５０ｍｍ角のステンレス
鋼(SUS316)の表面に反応性蒸着法により厚さ１μｍの窒
化チタンをコーティングし、酸化クロームと同様な試験
を行って水素透過量を評価した。その結果、酸化クロー
ムと同様に水素透過量は従来のステンレス鋼に比べおよ
そ１／５程度に低減することを確認した。A surface of stainless steel (SUS316) having a thickness of 0.1 mm and a square of 50 mm was coated with titanium nitride having a thickness of 1 μm by a reactive vapor deposition method, and a test similar to that of chromium oxide was performed to evaluate a hydrogen permeation amount. . As a result, it was confirmed that the amount of hydrogen permeation was reduced to about 1/5 of that of the conventional stainless steel as in the case of chromium oxide.
【００５５】窒化ボロン膜についても同様の効果がある
ことを確認している。It has been confirmed that a boron nitride film has a similar effect.
【００５６】次に、水素透過阻止膜の厚さと圧力伝送器
の性能について説明する。Next, the thickness of the hydrogen permeation preventing film and the performance of the pressure transmitter will be described.
【００５７】圧力伝送器では、前述のように±０．１％
の測定精度が望まれている。測定精度を±０．１％の範
囲に保つためには、水素透過量を一定値以下に抑えると
ともにダイアフラムの剛性も関係する。In the pressure transmitter, as described above, ± 0.1%
Measurement accuracy is desired. In order to maintain the measurement accuracy in the range of ± 0.1%, the hydrogen permeation amount is suppressed to a certain value or less, and the rigidity of the diaphragm is related.
【００５８】図８にダイアフラムの厚さの変化率と測定
精度の関係を示す。同図からわかるように、±０．１％
の精度を満足させるためにはダイアフラムの剛性の変化
を±１５％の範囲に抑えなければならない。さらに、ダ
イアフラムの剛性はダイアフラムの厚さの２.５乗に比
例する。したがって、ダイアフラムの厚さｔと水素透過
阻止膜の厚さｄを図９及び図１０のように定義し、圧力
伝送器の測定精度を±０．１％、すなわち、剛性の精度
を±１５％の範囲内にするためには、ダイアフラムの厚
さｔと水素透過阻止膜の厚さｄは数１の関係を満足しな
ければならない。FIG. 8 shows the relationship between the rate of change of the diaphragm thickness and the measurement accuracy. As can be seen from the figure, ± 0.1%
In order to satisfy the accuracy of (1), the change in the rigidity of the diaphragm must be suppressed within a range of ± 15%. Further, the rigidity of the diaphragm is proportional to the thickness of the diaphragm to the power of 2.5. Therefore, the thickness t of the diaphragm and the thickness d of the hydrogen permeation blocking film are defined as shown in FIGS. 9 and 10, and the measurement accuracy of the pressure transmitter is ± 0.1%, that is, the rigidity accuracy is ± 15%. In order to fall within the range, the thickness t of the diaphragm and the thickness d of the hydrogen permeation blocking film must satisfy the relationship of the following equation (1).
【００５９】[0059]
【数１】 (Equation 1)
【００６０】数１よりｄ／ｔを求めると０.０５とな
る。したがって、ダイアフラムの厚さの変化率を０.０
５以下にすることにより、圧力伝送器の性能（測定精
度、測定圧力）を低下させることがない。なお、水素透
過阻止膜の材質により、ダイアフラムの剛性とダイアフ
ラムの厚さの関係は多少異なるが、本実施例の水素透過
阻止膜では相違がなく、ダイアフラムの剛性はダイアフ
ラムの厚さの２.５乗に比例することを確認している。Calculating d / t from equation 1 gives 0.05. Therefore, the rate of change of the diaphragm thickness is set to 0.0.
By setting it to 5 or less, the performance (measurement accuracy, measured pressure) of the pressure transmitter is not reduced. Although the relationship between the rigidity of the diaphragm and the thickness of the diaphragm is slightly different depending on the material of the hydrogen permeation preventing film, there is no difference in the hydrogen permeation preventing film of this embodiment, and the rigidity of the diaphragm is 2.5 times the thickness of the diaphragm. We confirm that it is proportional to the power.
【００６１】次に、水素透過阻止膜をダイアフラムの片
面又は両面にコーティングしたときの効果について説明
する。図１１及び図１２にダイアフラムの断面の水素濃
度の勾配を模式的に示す。両図は水素透過阻止膜中及び
ダイアフラムそれぞれに水素が解離して溶解したモデル
を示しており、水素濃度の比はそれぞれの材料の水素溶
解度の比に等しいとした。同図からわかるように、ダイ
アフラム１２１の片面に水素透過素阻止膜１２２をコー
ティングした場合、水素濃度はａ１，ａ２，ａ３，ａ４
で示す分布となる。しかし、ダイアフラム１２１の両面
に水素透過素阻止膜１２２をコーティングすると、水素
濃度はａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６のようにな
る。したがって、ダイアフラム１２１の両面に水素透過
阻止膜をコーティングすることにより、水素透過量を格
段に低減することができる。また、図１２のように水素
透過阻止膜をダイアフラムの両面に形成するとダイヤフ
ラムが被膜により変形せず製作が容易になる。Next, the effect when the hydrogen permeation preventing film is coated on one or both surfaces of the diaphragm will be described. FIGS. 11 and 12 schematically show the gradient of the hydrogen concentration in the cross section of the diaphragm. Both figures show models in which hydrogen is dissociated and dissolved in the hydrogen permeation preventing film and the diaphragm, respectively, and the ratio of the hydrogen concentration is assumed to be equal to the ratio of the hydrogen solubility of each material. As can be seen from the figure, when one surface of the diaphragm 121 is coated with the hydrogen permeable element blocking film 122, the hydrogen concentration is a1, a2, a3, a4.
It becomes the distribution shown by. However, when both surfaces of the diaphragm 121 are coated with the hydrogen permeable element blocking film 122, the hydrogen concentration becomes like a1, a2, a3, a4, a5, a6. Therefore, by coating the both surfaces of the diaphragm 121 with the hydrogen permeation preventing films, the hydrogen permeation amount can be remarkably reduced. In addition, when the hydrogen permeation preventing films are formed on both sides of the diaphragm as shown in FIG. 12, the diaphragm is not deformed by the coating and the manufacture becomes easy.
【００６２】本発明の他の実施例として、ポリ四フッ化
エチレン粒子を含んだ金の水素透過阻止膜の製作法及び
効果について説明する。本実施例により形成する水素透
過阻止膜は、前記実施例同様ダイヤフラムの表面に被覆
して用いる。As another embodiment of the present invention, a method for producing a hydrogen permeation preventing film containing polytetrafluoroethylene particles and its effect will be described. The hydrogen permeation blocking film formed in this embodiment is used by covering the surface of the diaphragm as in the above embodiment.
【００６３】ポリ四フッ化エチレン粒子を含んだ金被膜
の製作工程を図１３乃至図１５に示す。本実施例では直
径７５ｍｍ，厚さ７０μｍのダイヤフラムを用いた。ま
ず、図１３に示すように、ダイアフラム１２１表面に
０．５μｍの金の被膜１２８をめっきにより形成した。
次に、平均粒径０．２μｍのポリ四フッ化エチレン粒子
１２３をバインダーを用いたディッピング法、即ち均一
に分散させた溶液中に浸漬したのちに引き上げる方法に
より、図１４に示すように、金めっき表面に互いの粒子
が密着しない程度に分布するように塗布したのち乾燥し
た。なお、ポリ四フッ化エチレン粒子は平均粒径が０．
２μｍのものを用いたがこれに限るものではなく、粒子
同士が互いに密着しない程度に分布できるものであれば
数十μｍ程度までのものを用いることが可能である。FIGS. 13 to 15 show the steps of producing a gold film containing polytetrafluoroethylene particles. In this embodiment, a diaphragm having a diameter of 75 mm and a thickness of 70 μm was used. First, as shown in FIG. 13, a 0.5 μm gold coating 128 was formed on the surface of the diaphragm 121 by plating.
Next, as shown in FIG. 14, gold tetrafluoroethylene particles 123 having an average particle size of 0.2 μm were dipped in a binder-dispersed method, that is, dipped in a uniformly dispersed solution and then pulled up. The coating was applied so that the particles did not adhere to the plating surface so as not to adhere to each other, and then dried. Incidentally, the polytetrafluoroethylene particles have an average particle size of 0.1.
Although a particle having a size of 2 μm is used, the particle size is not limited thereto, and a particle having a particle size of up to several tens μm can be used as long as the particles can be distributed to such an extent that the particles do not adhere to each other.
【００６４】次に、炉内でポリ四フッ化エチレン粒子１
２３が溶融する温度（約３２０℃）高い約３２５℃まで
加熱してポリ四フッ化エチレン粒子１２３を溶融状態に
し金の被膜に付着させた。図１５に示すように、この状
態においてダイヤフラム表面の導電性を維持させるた
め、溶融したポリ四フッ化エチレン粒子１２３が金の被
膜表面を完全に覆わないようにポリ四フッ化エチレン粒
子１２３の分布密度を制御する。Next, the polytetrafluoroethylene particles 1 were placed in a furnace.
The polytetrafluoroethylene particles 123 were heated to about 325 ° C., which is higher than the temperature at which 23 melts (about 320 ° C.), to be in a molten state and adhered to the gold film. As shown in FIG. 15, in order to maintain the conductivity of the diaphragm surface in this state, the distribution of the polytetrafluoroethylene particles 123 is set so that the molten polytetrafluoroethylene particles 123 do not completely cover the gold coating surface. Control the density.
【００６５】このような工程で製作した水素透過阻止膜
をコーティングした圧力伝送器を用いて、弱腐食溶液中
で検出値の零点ドリフト量を測定した。その結果、従来
の圧力伝送器に比べ本実施例の圧力伝送器は２ヵ月以上
経過してもドリフトは認められず良好な結果を得られ
た。すなわち、金の水素透過阻止膜としての効果と、か
つ、ダイアフラム表面にポリ四フッ化エチレン粒子が露
出しているため、水素が吸着しにくい効果が重畳し水素
透過量が格段に低減したためと思われる。Using the pressure transmitter coated with the hydrogen permeation preventing film manufactured in such a process, the zero point drift amount of the detected value was measured in a weak corrosion solution. As a result, compared to the conventional pressure transmitter, the pressure transmitter of the present embodiment did not show any drift even after two months or more, and obtained a good result. In other words, the effect of gold as a hydrogen permeation preventing film and the fact that polytetrafluoroethylene particles are exposed on the surface of the diaphragm are superimposed on the effect of difficulty in adsorbing hydrogen, and the amount of hydrogen permeation is remarkably reduced. It is.
【００６６】また、クロームやチタンを介してダイアフ
ラムに金めっきすると金めっきの付着強度を高くするこ
とができる。When the diaphragm is gold-plated through chrome or titanium, the adhesion strength of the gold plating can be increased.
【００６７】さらに、本実施例では金の被膜を用いたが
上述した酸化クローム、窒化チタン及び窒化ボロン等を
用いポリ四フッ化エチレン粒子を本実施例のように付着
させても同じ効果が得られる。Further, in this embodiment, a gold film is used. However, the same effect can be obtained by attaching polytetrafluoroethylene particles as in this embodiment using chromium oxide, titanium nitride, boron nitride or the like. Can be
【００６８】次に本発明の他の実施例として、受圧室に
白金電極を設けた例について説明する。従来構造の圧力
伝送器では、ダイアフラムに高耐食性材料、受圧カバー
に一般的な材料を用いているため、材料特性の違いから
ガルバニック作用で受圧カバーが腐食し、ダイアフラム
表面から腐食量に見合った電子の放出が起こる。そのた
め、ダイアフラムの水素透過が促進される。したがっ
て、受圧カバーの腐食を防止すれば、水素透過量を格段
に低減できる。一般に、金属の防食技術として異種金属
を接触させる方法がある。この方法は、材質の異なった
金属を接触させると貴な金属の電位は卑に、卑な金属の
電位は貴になることを利用したもので、アノード反応は
貴な金属で抑制、卑な金属で加速され、カソード反応は
貴な金属で加速、卑な金属で抑制される。この方法を用
いた例として、例えば、Ｆｅ製の海洋構造物の防食用と
してＺｎをアノードとして用いることがあげられる。Next, as another embodiment of the present invention, an example in which a platinum electrode is provided in a pressure receiving chamber will be described. In conventional pressure transmitters, high-corrosion-resistant materials are used for the diaphragm and general materials are used for the pressure-receiving cover. Release occurs. Therefore, the permeation of hydrogen through the diaphragm is promoted. Therefore, if corrosion of the pressure receiving cover is prevented, the amount of hydrogen permeation can be significantly reduced. In general, there is a method of contacting dissimilar metals as a metal corrosion prevention technique. This method utilizes the fact that the potential of a noble metal becomes low when a metal of different material comes into contact, and the potential of a noble metal becomes noble. The cathodic reaction is accelerated by a noble metal and suppressed by a noble metal. An example of using this method is to use Zn as an anode for anticorrosion of a marine structure made of Fe.
【００６９】本実施例で対象としている圧力伝送器の材
質はステンレス鋼であることが多く、受圧室に白金電極
を配置すると、白金電極はアノード、ステンレス鋼はカ
ソードになる。したがって、ステンレス鋼は腐食される
ことになるが、両金属の電位特性からステンレス鋼はあ
る時間が経過すると不動態領域に入り腐食速度を遅くす
ることができる。即ち、自然電位が異なる２種の金属を
接触させると、両金属の面積比に対応して貴なきんぞく
の電位は卑に、卑な金属の電位は貴になり、電気的に安
定な点が存在する。この点は自然電位が異なる金属を接
触させた場合の腐食電位になる。図１６はステンレス鋼
の分極特性の概略図である。白金とステンレス鋼の両面
積を制御すると、図１６のｂに腐食電位を安定させるこ
とができ腐食速度を著しく遅くできる。The material of the pressure transmitter targeted in the present embodiment is often stainless steel, and when a platinum electrode is arranged in the pressure receiving chamber, the platinum electrode becomes an anode and the stainless steel becomes a cathode. Accordingly, stainless steel is corroded, but due to the potential characteristics of both metals, the stainless steel can enter the passivation region after a certain period of time and reduce the corrosion rate. That is, when two kinds of metals having different natural potentials are brought into contact with each other, the potential of the noble metal becomes noble and the potential of the noble metal becomes noble corresponding to the area ratio of the two metals, and is electrically stable. There is a point. This point is the corrosion potential when metals having different natural potentials are brought into contact. FIG. 16 is a schematic diagram of the polarization characteristics of stainless steel. By controlling both areas of platinum and stainless steel, the corrosion potential can be stabilized as shown in FIG.
【００７０】図１７に白金電極付きの圧力伝送器の受圧
室の断面構造を示す。白金電極１３１は受圧カバー１３
２の内側に受圧カバー１３２と同材質のネジ１３３で固
定されている。このような、圧力伝送器を用いて、強腐
食溶液中で検出値のドリフト量から水素透過量及び受圧
部内の腐食状況を評価した。その結果、従来の圧力伝送
器に比べ水素透過量は著しく低減し、かつ、受圧カバー
１３２は全く腐食されておらず良好な結果を得られた。
なお、強腐食環境下で酸化クロームをコーティングした
圧力伝送器との水素透過量を比較した結果、本実施例の
白金電極付き圧力伝送器は格段に水素透過量を低減でき
ることを確認した。なお、本実施例の受圧室をステンレ
ス鋼で構成すると、水素透過量を低減効果が大きい。FIG. 17 shows a sectional structure of a pressure receiving chamber of a pressure transmitter with a platinum electrode. The platinum electrode 131 is used for the pressure receiving cover 13.
2 is fixed by screws 133 of the same material as the pressure receiving cover 132. Using such a pressure transmitter, the amount of hydrogen permeation and the state of corrosion in the pressure receiving part were evaluated from the drift amount of the detected value in a strong corrosion solution. As a result, the amount of hydrogen permeation was significantly reduced as compared with the conventional pressure transmitter, and the pressure receiving cover 132 was not corroded at all.
As a result of comparing the amount of hydrogen permeation with a pressure transmitter coated with chromium oxide in a highly corrosive environment, it was confirmed that the pressure transmitter with a platinum electrode of the present example could significantly reduce the amount of hydrogen permeation. When the pressure receiving chamber of this embodiment is made of stainless steel, the effect of reducing the hydrogen permeation amount is large.
【００７１】また、前述の他の実施例に記載のようにダ
イヤフラムの表面にコーティング膜を備えた構造のもの
に白金電極を取り付けるとさらに効果が増す。Further, if a platinum electrode is attached to a structure having a coating film on the surface of the diaphragm as described in the other embodiments described above, the effect is further enhanced.
【００７２】上述の各実施例に示す圧力伝送器は、液体
を取り扱うプラントに使用する配管に取り付けてその液
体の圧力を測定する場合に効果的であり、測定する液体
に含まれる水素原子又は水素イオン等が受圧室内の材料
の組合せに起因して生ずるガルバニック作用による腐食
に伴って発生する電子によって、ダイヤフラム表面への
吸着しやすくなってもダイヤフラム内への透過を少なく
できる。また、ダイヤフラム表面の被膜に配置したポリ
四フッ化エチレン粒子は、水素の吸着を抑えるためさら
に効果が増す。The pressure transmitter shown in each of the above-mentioned embodiments is effective when the pressure transmitter is attached to a pipe used in a plant for handling a liquid and the pressure of the liquid is measured. Even if ions and the like are easily absorbed on the surface of the diaphragm by electrons generated by corrosion due to galvanic action caused by a combination of materials in the pressure receiving chamber, permeation into the diaphragm can be reduced. In addition, polytetrafluoroethylene particles disposed on the film on the surface of the diaphragm further suppress the adsorption of hydrogen, thereby further increasing the effect.
【００７３】[0073]
【発明の効果】本発明によれば、ダイアフラム表面に水
素透過阻止膜の厚さｄが少なくとも５ｎｍから、ダイア
フラムの厚さｔと水素阻止膜の厚さｄとの比率（ｄ／
ｔ）０.０５を超えない範囲でコーティングすることに
より、圧力伝送器の性能を低下させることなく、ダイア
フラムを透過する水素量を格段に低減できる。さらに、
受圧室に白金電極を設けることで、受圧室の腐食を防止
し、その結果ダイアフラムを透過する水素量を格段に低
減でき、圧力伝送器の信頼性を向上し、また寿命を延長
することができる。According to the present invention, when the thickness d of the hydrogen permeation preventing film is at least 5 nm on the surface of the diaphragm, the ratio (d / d / d) of the thickness t of the diaphragm to the thickness d of the hydrogen blocking film is obtained.
t) By coating in a range not exceeding 0.05, the amount of hydrogen permeating the diaphragm can be significantly reduced without deteriorating the performance of the pressure transmitter. further,
By providing a platinum electrode in the pressure receiving chamber, corrosion of the pressure receiving chamber is prevented, and as a result, the amount of hydrogen permeating the diaphragm can be significantly reduced, the reliability of the pressure transmitter can be improved, and the life can be extended. .
【図１】本発明による差圧伝送器の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a differential pressure transmitter according to the present invention.
【図２】本発明による差圧伝送器の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a differential pressure transmitter according to the present invention.
【図３】本発明の圧力伝送器の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of the pressure transmitter of the present invention.
【図４】ダイアフラムの水素透過量と零点のシフト量の
関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a hydrogen permeation amount of a diaphragm and a shift amount of a zero point.
【図５】水素透過量を測定した評価装置の断面図であ
る。FIG. 5 is a cross-sectional view of an evaluation device for measuring a hydrogen permeation amount.
【図６】試験片の温度と水素透過放出量の関係を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the temperature of a test piece and the amount of permeated and released hydrogen.
【図７】水素透過阻止膜の厚さと水素透過阻止効果の関
係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the thickness of the hydrogen permeation blocking film and the hydrogen permeation blocking effect.
【図８】ダイアフラムの剛性と測定精度の関係を示す図
である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between diaphragm rigidity and measurement accuracy.
【図９】水素透過阻止膜の厚さとダイアフラムの厚さの
定義を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the definition of the thickness of the hydrogen permeation blocking film and the thickness of the diaphragm.
【図１０】水素透過阻止膜の厚さとダイアフラムの厚さ
の定義を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the definition of the thickness of a hydrogen permeation blocking film and the thickness of a diaphragm.
【図１１】ダイアフラムの水素濃度を説明する図であ
る。FIG. 11 is a diagram illustrating the hydrogen concentration of a diaphragm.
【図１２】ダイアフラムの水素濃度を説明する図であ
る。FIG. 12 is a diagram illustrating the hydrogen concentration of a diaphragm.
【図１３】本発明のダイアフラムの表面にポリ四フッ化
エチレン粒子を含んだ金の膜を被覆する工程の説明図で
ある。FIG. 13 is an explanatory view of a step of coating the surface of the diaphragm of the present invention with a gold film containing polytetrafluoroethylene particles.
【図１４】本発明のダイアフラムの表面にポリ四フッ化
エチレン粒子を含んだ金の膜を被覆する工程の説明図で
ある。FIG. 14 is an explanatory view of a step of coating the surface of the diaphragm of the present invention with a gold film containing polytetrafluoroethylene particles.
【図１５】本発明のダイアフラムの表面にポリ四フッ化
エチレン粒子を含んだ金の膜を被覆する工程の説明図で
ある。FIG. 15 is an explanatory view of a step of coating the surface of the diaphragm of the present invention with a gold film containing polytetrafluoroethylene particles.
【図１６】ステンレス鋼の分極特性の概略説明図であ
る。FIG. 16 is a schematic diagram illustrating polarization characteristics of stainless steel.
【図１７】本発明の圧力伝送器の白金電極付き受圧室の
断面図である。FIG. 17 is a sectional view of a pressure receiving chamber with a platinum electrode of the pressure transmitter of the present invention.
１…受圧部、２…流体導入口、３…増幅部、４…端子
板、５…表示部、６…電子回路部、７，７’…測定流体
受圧室、８，８’…シールダイアフラム、８”…過負荷
保護用ダイアフラム、１２…カバー、２１，２１’…シ
ールメタル、２２，２２’，２２”…溶接部、２３…セ
ンサ部、２５，２５’，２５”…栓、２６…導圧路、２
７…固定金具、２８…隔離室、２９…封入液、９４…圧
力センサー、９５…測定流体受圧室、９６，９６’…ダ
イアフラム、９８，９８’…受圧カバー、９９…Ｏリン
グ、１００…酸化クローム膜、１１１…真空チャンバ
ー、１１２…真空ポンプ、１１３…ガス分析器、１１４
…窓、１１５…赤外線加熱装置、１１６…温度計、１１
７…酸化クロームをコーティングした測定試料、１１８
…コーティング処理なし測定試料、１２１…ダイアフラ
ム、１２２…水素透過阻止膜、１２３…ポリ四フッ化エ
チレン粒子、１２９…金めっき膜、１３１…白金電極、
１３２…受圧カバー、１３３…固定ネジ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pressure receiving part, 2 ... Fluid introduction port, 3 ... Amplifier part, 4 ... Terminal plate, 5 ... Display part, 6 ... Electronic circuit part, 7, 7 '... Measurement fluid pressure receiving chamber, 8, 8' ... Seal diaphragm, 8 ": Overload protection diaphragm, 12: Cover, 21, 21 ': Seal metal, 22, 22,', 22": Weld, 23: Sensor, 25, 25 ', 25 ": Plug, 26: Conductor Pressure path, 2
7: Fixing bracket, 28: Isolation chamber, 29: Filled liquid, 94: Pressure sensor, 95: Measurement fluid pressure receiving chamber, 96, 96 ': Diaphragm, 98, 98': Pressure receiving cover, 99: O-ring, 100: Oxidation Chrome film, 111: vacuum chamber, 112: vacuum pump, 113: gas analyzer, 114
... window, 115 ... infrared heating device, 116 ... thermometer, 11
7. Measurement sample coated with chromium oxide, 118
… Measurement sample without coating treatment, 121… diaphragm, 122… hydrogen permeation prevention film, 123… polytetrafluoroethylene particles, 129… gold plating film, 131… platinum electrode,
132 ... pressure receiving cover, 133 ... fixing screw.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 芳巳 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社 日立製作所 計測機事業部内 (72)発明者 長須 章 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社 日立製作所 計測機事業部内 (72)発明者 小野瀬 俊宏 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社 日立製作所 計測機事業部内 (56)参考文献 特開 平５−60633（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−86528（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−93757（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−47141（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−3338（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 9/00 - 13/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Yoshimi Yamamoto 882 Ma, Katsuta-shi, Ibaraki Hitachi, Ltd.Measurement Equipment Division (72) Inventor Akira Nagasu 882 Ma-Ma, Katsuta-shi, Ibaraki Hitachi, Ltd. In the Measurement Equipment Division (72) Inventor Toshihiro Onose 882 Ma, Katsuta-shi, Ibaraki Hitachi, Ltd. Measurement Equipment Division (56) References JP-A-5-60633 (JP, A) JP-A-62-86528 ( JP, A) JP-A 3-93757 (JP, U) JP-A 58-47141 (JP, U) JP-A 59-3338 (JP, U) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , (DB name) G01L 9/00-13/06
Claims (11)
力により変形するダイアフラムを備えた受圧室一対と、
前記一対の受圧室に流入した測定流体の圧力の差を検出
するセンサとを備える圧力伝送器において、前記ダイヤ
フラムの表面に酸化クローム、窒化チタン及び窒化ボロ
ンのいずれかからなる被膜を設けたことを特徴とする圧
力伝送器。1. A pair of pressure receiving chambers having a diaphragm into which a measuring fluid flows and which is deformed by the pressure of the measuring fluid,
A pressure transmitter including a sensor for detecting a difference in pressure of the measurement fluid flowing into the pair of pressure receiving chambers, wherein a coating made of any one of chromium oxide, titanium nitride, and boron nitride is provided on the surface of the diaphragm. Features pressure transmitter.
ｍから、ダイアフラムの厚さをｔとし被膜の厚さをｄと
したときｄ／ｔが０．０５を超えない範囲であることを
特徴とする圧力伝送器。2. The method according to claim 1, wherein said coating has a thickness of 5n.
A pressure transmitter, wherein d / t is within a range not exceeding 0.05, where m is the thickness of the diaphragm and d is the thickness of the coating, from m.
ムの流体と接する側に設けたことを特徴とする圧力伝送
器。3. The pressure transmitter according to claim 1, wherein the coating is provided on a side of the diaphragm that contacts the fluid.
ムの両側に設けたことを特徴とする圧力伝送器。4. The pressure transmitter according to claim 1, wherein the coating is provided on both sides of the diaphragm.
前記被膜の表面に表面自由エネルギーが小さい粒子を配
置したことを特徴とする圧力伝送器。5. The method according to claim 1, wherein
A pressure transmitter, wherein particles having small surface free energy are arranged on the surface of the coating.
を配置した表面が導電性を有するように粗に配置したこ
とを特徴とする圧力伝送器。6. The pressure transmitter according to claim 5, wherein the particles are coarsely arranged so that the surface on which the particles are arranged has conductivity.
四フッ化チレンであることを特徴とする圧力伝送器。7. A pressure transmitter according to claim 5, wherein said particles are polytetrafluoroethylene.
力により変形するダイヤフラムを備えた受圧室一対と、
前記一対の受圧室に流入した測定流体の圧力の差を検出
するセンサとを備える圧力伝送器において、前記ダイヤ
フラムの表面に酸化クローム、窒化チタン及び窒化ボロ
ンのいずれかからなる被膜であって、該被膜は水素透過
量が０．０２ｍｍ３／ｃｍ２・年以下のもであることを
特徴とする圧力伝送器。8. A pair of pressure receiving chambers having a diaphragm into which a measurement fluid flows and which is deformed by the pressure of the measurement fluid,
A pressure transmitter including a sensor for detecting a difference in pressure of the measurement fluid flowing into the pair of pressure receiving chambers, wherein the surface of the diaphragm is a coating made of any one of chromium oxide, titanium nitride, and boron nitride, A pressure transmitter wherein the coating has a hydrogen permeation of not more than 0.02 mm 3 / cm 2 · year.
力により変形するダイヤフラムを備えた受圧室一対と、
前記一対の受圧室に流入した測定流体の圧力の差を検出
するセンサとを備える圧力伝送器において、前記受圧室
内の表面に白金を配置することを特徴とする圧力伝送
器。9. A pair of pressure receiving chambers having a diaphragm into which a measurement fluid flows and which is deformed by the pressure of the measurement fluid,
A pressure transmitter, comprising: a sensor for detecting a difference in pressure of a measurement fluid flowing into the pair of pressure receiving chambers, wherein platinum is disposed on a surface in the pressure receiving chamber.
る材質をステンレス鋼とすることを特徴とする圧力伝送
器。10. The pressure transmitter according to claim 9, wherein the pressure receiving chamber is made of stainless steel.
圧力により変形するダイヤフラムを備えた受圧室一対
と、前記一対の受圧室に流入した測定流体の圧力の差を
検出するセンサとを備える圧力伝送器において、前記ダ
イヤフラムの表面に酸化クローム、窒化チタン及び窒化
ボロンのいずれかからなる被膜を設け、前記受圧室内の
表面に白金を配置したことを特徴とする圧力伝送器。11. A pair of pressure receiving chambers having a diaphragm into which a measuring fluid flows and deformed by the pressure of the measuring fluid, and a sensor for detecting a difference in pressure of the measuring fluid flowing into the pair of pressure receiving chambers. A pressure transmitter comprising: a coating made of any one of chromium oxide, titanium nitride, and boron nitride provided on a surface of the diaphragm; and platinum disposed on a surface in the pressure receiving chamber.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04826994A JP3173272B2 (en) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | Pressure transmitter |
| DE19944435909 DE4435909C2 (en) | 1993-10-08 | 1994-10-07 | Pressure measuring device with a membrane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04826994A JP3173272B2 (en) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | Pressure transmitter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07260612A JPH07260612A (en) | 1995-10-13 |
| JP3173272B2 true JP3173272B2 (en) | 2001-06-04 |
Family
ID=12798726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04826994A Expired - Fee Related JP3173272B2 (en) | 1993-10-08 | 1994-03-18 | Pressure transmitter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3173272B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6968744B1 (en) | 2004-10-18 | 2005-11-29 | Silverbrook Research Pty Ltd | Capacitative pressure sensor with close electrodes |
| JP2007095318A (en) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Daido Steel Co Ltd | Anti-corrosion member, separator for fuel cell, and fuel cell |
| JP4893917B2 (en) * | 2005-11-14 | 2012-03-07 | 横河電機株式会社 | Diagnostic equipment |
| KR102258580B1 (en) * | 2020-04-16 | 2021-06-01 | 한국원자력연구원 | Pressure transmitter |
-
1994
- 1994-03-18 JP JP04826994A patent/JP3173272B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07260612A (en) | 1995-10-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2312748C (en) | Non-contaminating pressure transducer module | |
| US7654137B2 (en) | Corrosion-resistant metal made sensor for fluid and a fluid supply device for which the sensor is employed | |
| US5756899A (en) | Integrated sensor | |
| US4065373A (en) | Hydrogen patch cell | |
| KR0163443B1 (en) | Pressure measuring apparatus | |
| US6554981B2 (en) | Hydrogen permeation probe | |
| US20140166589A1 (en) | High temperature and pressure oxidation-reduction potential measuring and monitoring device for hot water systems | |
| Vissers et al. | A hydrogen-activity meter for liquid sodium and its application to hydrogen solubility measurements | |
| JPH0363703B2 (en) | ||
| JP2006250955A (en) | Flow meter having non-contaminating body used in corrosive fluid | |
| JPH04504912A (en) | Measuring sensor for amperometric measurement of gases and/or nonionic compounds contained in the measuring medium | |
| EP1203951B1 (en) | Amperometric sensor for low level dissolved gas with self-depleting sensor design | |
| JP3173272B2 (en) | Pressure transmitter | |
| US6537824B1 (en) | Process for metering hydrogen permeated in a metallurgical structure, and apparatus thereof | |
| USRE38557E1 (en) | Non-contaminating pressure transducer module | |
| KR20050036951A (en) | A method and apparatus for monitoring liquid levels within a vessel | |
| GB2079949A (en) | Improvements in or relating to the monitoring of corrosion | |
| JP3314349B2 (en) | Pressure transmitter | |
| EP0096417B1 (en) | Apparatus for measuring dissolved hydrogen concentration | |
| JPS5838746B2 (en) | Measuring device and reference electrode for measuring the amount of dissolved oxygen in liquid | |
| JPS63195561A (en) | Electrochemical type gas sensor | |
| US3783678A (en) | Vacuum gauge calibrator | |
| JPH0452407B2 (en) | ||
| KR101107032B1 (en) | A method and apparatus for monitoring liquid levels within a vessel | |
| JP2578654Y2 (en) | Cell for conductivity measurement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |