(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象となる流体が流される測定管と、測定管内に磁場を発生させるために測定管の両側に対向して配置されそれぞれに励磁コイルが巻かれている１対の磁極と、測定管内に一様な磁場分布を形成させるためにそれぞれの磁極の測定管側に取り付けられている磁極板と、漏れ磁束を低減するために磁極の外側に接して配置されている戻り磁路と、磁場方向及び測定管の軸方向のそれぞれに直交する測定管の管壁に設けられている１対の電極とを備えている電磁流量計の検出部構造において、
弾性を有する磁性材料によって一体に形成され、対向する２つの励磁コイルの片側ずつを磁気的に結合する、２つの磁極板部と、２つの磁極部と、両磁極部間をつなぐ戻り磁路部とを有する磁気回路部材が１対備えられ、
４個所の磁極板部がそれぞれの励磁コイルと測定管の間に挿入され、
４個所の磁極部がそれぞれの励磁コイルの内面に位置合わせされている
ことを特徴とする電磁流量計の検出部構造。
【請求項２】
前記測定管に前記磁気回路部材の磁極板部の案内部が設けられ、この案内部に磁極板部が嵌め込まれていることを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計の検出部構造。
【請求項３】
前記磁気回路部材として、弾性を有する板状磁性金属のプレス成形品が用いられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計の検出部構造。
【請求項４】
前記磁気回路部材として、弾性を有する磁性樹脂の成形品が用いられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計の検出部構造。
【請求項５】
前記磁気回路部材の磁極部に、補助磁極が嵌め込まれていることを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計の検出部構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、測定管内を流れる導電性流体の流量を測定する電磁流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁流量計は、その測定管内を流れる導電性流体に磁場を作用させ、流体の流れの方向と磁場の方向のそれぞれに直交する方向に発生する起電力によって流体の流量を測定する流量計である。
図10は、従来技術による電磁流量計の検出部構造の一例を示し、（ａ）は測定管の軸に直角方向の断面図、（ｂ）は軸方向の断面図である。
【０００３】
流体を流す測定管１は非磁性体、例えばステンレス鋼、からなり、その内面にはライニング11が形成されている。このライニング11は測定管１の内面を絶縁性及び耐食性内面にするためのものであり、弗素樹脂やウレタンやセラミックスによって形成される。測定管１には、上下などの対向する位置に、測定管１内に磁界を形成するための１対の磁極21及び22が配置され、それぞれに励磁コイル（以下ではコイルと略称）23及び24が巻かれている。磁極21及び22の内側の測定管１に接してそれぞれに、測定管１内に一様な磁場分布を形成するための磁極板25及び26が配置され、磁極21及び22の外側には漏れ磁束を低減するための戻り磁路（以下では磁路と略称）27が配置されている。
【０００４】
このような磁極21及び22とコイル23及び24と磁極板25及び26と磁路27とによって磁気回路が構成され、測定管１内に一様な磁場分布が形成される。
この磁場の方向と測定管１の軸方向とのそれぞれに直交する測定管１の直径方向の管壁に、信号電圧を取り出すための１対の電極31及び32が設けられており、以上の全体がケース４に収納されている。
【０００５】
上記の構成において、磁気回路の構成部品である磁極21及び22はブロック状の磁性体材料から削り出されたり、金属鋳物の成形品として作製されたりする。磁極板25及び26と戻り磁路27は板状磁性材料からプレス成形されて作製される。また、これらの部品は溶接やネジ止めによって接続されたり固定されたりする。
このように、従来技術による電磁流量計の検出部構造は、部品点数が多く、組み立てに多くの工数を必要としていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、部品点数が少なく加工及び組み立て工数が少ない安価な電磁流量計の検出部構造を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、測定対象となる流体が流される測定管と、測定管内に磁場を発生させるために測定管の外壁に対向して配置されそれぞれにコイルが巻かれている１対の磁極と、測定管内に一様な磁場分布を形成させるためにそれぞれの磁極の測定管側に取り付けられている磁極板と、漏れ磁束を低減するために磁極の外側に接して配置されている磁路と、磁場方向及び測定管の軸方向のそれぞれに直交する測定管の管壁に設けられている１対の電極とを備えている電磁流量計の検出部構造において、弾性を有する磁性材料によって一体に形成され、対向する２つのコイルの片側ずつを磁気的に結合する、２つの磁極板部と、２つの磁極部と、両磁極部間をつなぐ磁路部とを有する磁気回路部材が１対備えられ、４個所の磁極板部がそれぞれのコイルと測定管の間に挿入され、４個所の磁極部がそれぞれのコイルの内面に位置合わせされている（請求項１の発明）。
【０００８】
この一体に形成された磁気回路部材によって部品点数が少なくなり、その磁極板部をコイルと測定管との間に挿入して磁極部をコイル内に位置合わせすることによって、簡単に磁気回路を構成することができる。
請求項１の発明において、測定管に磁気回路部材の磁極板部の案内部が設けられ、この案内部に磁極板部が嵌め込まれている（請求項２の発明）。磁極板部を挿入する案内部を設けることによって、磁極板部の挿入が容易になり、磁気回路部材の位置精度が向上する。
【０００９】
また、請求項１の発明において、磁気回路部材として、弾性を有する板状磁性金属のプレス成形品が用いられたり（請求項３の発明）、弾性を有する磁性樹脂の成形品が用いられたり（請求項４の発明）することができる。板状磁性金属は磁気回路用材料としては最も一般的な材料であり、弾性を有する磁性樹脂は組立の作業性に優れている。
【００１０】
更に、請求項１の発明において、磁気回路部材の磁極部に、補助磁極が嵌め込まれている（請求項５の発明）。補助磁極によって測定管内部の磁場をより強くすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施の形態を示す概念図であって、（ａ）は測定管の軸に直角方向の断面図、（ｂ）は軸方向の断面図である。
この発明による電磁流量計の検出部構造は、弾性を有する磁性材料によって２個所の磁極板と２個所の磁極と磁路とを一体に形成した１対の磁気回路部材（以下では磁場発生部材という）51及び52を備え、４個所の磁極板部を対向する２つのコイル23及び24の片側ずつと測定管1aとの間に挿入し、４個所の磁極部をそれぞれのコイル23あるいは24の内面に位置合わせしている。このように一体化した磁場発生部材51及び52を用いることによって、磁気回路を構成する部品点数を大幅に低減することができ、組み立て工数を低減することもできる。
【００１２】
以下に実施例について説明する。
なお、従来技術と同じ機能の部分については同じ符号を用いている。
〔第１の実施例〕
図２から図８までが、この発明の第１の実施例の部品の製作方法及び組み方法を説明するための図である。図２は磁場発生部材５の斜視図、図３はその展開図、図４は測定管1aを示し、（ａ）は軸に直角方向の断面図、（ｂ）は軸方向の断面図、（ｃ）は平面図である。図５は測定管1aにコイル23及び24を取り付けた状態を示し、（ａ）は軸に直角方向の断面図、（ｂ）は軸方向の断面図、（ｃ）は平面図である。図６及び図７はコイル23及び24を取り付けた測定管1aに磁場発生部材５をセットする方法を示し、図６の（ａ）は磁場発生部材５の初期状態の断面図、（ｂ）は磁場発生部材５を上下に引き延ばした状態の断面図、（ｃ）は磁場発生部材５をコイル23及び24の内部空間232 にセットした状態を示す断面図であり、図７の（ａ）は磁場発生部材５の磁極板部53及び54を測定管1aの磁極板部挿入口131 にセットした状態を示す断面図、（ｂ）は挿入途中の断面図、（ｃ）は挿入完了状態の断面図である。図８は１対の磁場発生部材51及び52を挿入した状態を示し、（ａ）は軸に直角方向の断面図、（ｂ）は軸方向の断面図、（ｃ）は平面図である。
【００１３】
磁場発生部材５は、厚さ0.25から0.35mmの鉄板あるいは珪素鋼板のような磁性材料からなり、図３の形状の磁場発生部材用磁性材料板50としてプレスで打ち抜かれ、図２に示す形状に成形されている。必要に応じて複数枚重ねて成形することもある。この磁場発生部材５には、２個所の磁極板部53及び54と、４個所の磁極部Ａ55, 56, 57及び58と、２個所の磁極部Ｂ59及び60と、磁路部61とが形成されており、図２に示す形状に成形されている。
【００１４】
この磁場発生部材５は、ネオジウム系やフェライト系の磁性材料の粉末をゴムなどに分散させた、弾性のある磁性樹脂で形成されてもよい。
この実施例の測定管1aは、図４に示す形状に形成されており、ステンレス鋼の鋳造品として作製される。外側の管壁の対向する位置には、コイル23あるいは24を位置決めするための２個所のガイド12と、磁場発生部材５の磁極板部53あるいは54を挿入・位置決め・固定するための４個所の溝13とが形成され、内面にはライニング11が形成されている。
【００１５】
この測定管1aにコイル23及び24を取り付けた状態を示すのが図５である。コイル23及び24はガイド12に位置決めされ、図４に示したコイル固定面14に接触した状態で、両サイドのエポキシ系の接着剤231 によって固定される。この状態において、コイル23及び24の内部には、溝13の磁極板部挿入口131 が開口した状態になっている。
【００１６】
続いて、磁場発生部材５の取り付け方法について、図６及び図７を用いて説明する。
図６（ａ）の状態の磁場発生部材５を矢印の方向に引き延ばして弾性変形させ、図６（ｂ）の状態にする。この磁場発生部材５を図５（ａ）の測定管1aの左側から被せて、磁場発生部材５の磁極板部53及び54をそれぞれコイル23及び24の上下からコイル内部空間232 及び242 へ挿入し、図６（ｃ）の状態にする。次に、磁極板部53及び54の先端を磁極板部挿入口131 に位置合わせし〔図７（ａ）〕、図７（ｂ）の状態を経て、図７（ｃ）のように完全に溝13に挿入し、磁場発生部材５の位置決めが完了する。この状態において、磁極板部53及び54はそれぞれコイル23及び24と測定管1aとの間に挿入されており、磁極Ａ56及び58などの磁極部はそれぞれコイル23及び24の内面に密着するように位置合わせされている。
【００１７】
なお、この状態においても磁場発生部材５の磁極板部53及び54が測定管1aの方向に弾性力を働かせているように、磁場発生部材５の初期成形は実施されている。したがって、磁場発生部材５の素材にはそのような弾性変形の可能な材料が選定されることが必要である。
同様に、測定管1aの右側からも磁場発生部材５を取り付けた状態を示すのが図８である。すなわち、図８は、測定管1aに１対の磁場発生部材51及び52が取り付けられて、電磁流量計の検出部構造としてほぼ完成した状態を示すものであり、この状態にケースが取り付けられることによって電磁流量計の検出部構造は完成する。
【００１８】
〔第２の実施例〕
図９はこの発明の第２の実施例を示す軸方向の断面図である。
この実施例は、第１の実施例の磁場発生部材51及び52の磁極部Ａ56など及び磁極部Ｂが囲う空間内に、炭素鋼などからなる補助磁極28を挿入したものである。この補助磁極28の挿入によって磁場が強められ、電磁流量計の感度を向上させることができる。
【００１９】
【発明の効果】
この発明によれば、電磁流量計の検出部構造において、弾性を有する磁性材料によって一体に形成され、対向する２つのコイルの片側ずつを磁気的に結合する、２つの磁極板部と、２つの磁極部と、両磁極部間をつなぐ磁路部とを有する磁場発生部材が１対備えられ、４個所の磁極板部がそれぞれのコイルと測定管の間に挿入され、４個所の磁極部がそれぞれのコイルの内面に位置合わせされているので、部品点数が少なくなり、簡単に磁気回路が構成できる（請求項１の発明）。したがって、部品点数が少なく加工及び組み立て工数が少ない安価な電磁流量計の検出部構造を提供するという課題を達成することができる。
【００２０】
請求項１の発明において、測定管に磁場発生部材の磁極板部の案内部が設けられ、この案内部に磁極板部が嵌め込まれているので、磁極板部の挿入が容易になり、位置精度が向上する（請求項２の発明）。したがって、工数がより少なく、特性のよく揃った電磁流量計の検出部構造を提供することができる。
また、請求項１の発明において、磁場発生部材として、弾性を有する板状磁性金属のプレス成形品を用いたり（請求項３の発明）、弾性を有する磁性樹脂の成形品を用いたり（請求項４の発明）することができる。板状磁性金属は磁気回路用材料としては最も一般的な材料であり、弾性を有する磁性樹脂は組立の作業性に優れている。
【００２１】
更に、請求項１の発明において、磁場発生部材の磁極部に、補助磁極が嵌め込まれているので、測定管内部の磁場をより強くすることができる（請求項５の発明）。したがって、感度のより高い電磁流量計の検出部構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による電磁流量計の検出部構造の第１の実施例を示し、（ａ）は測定管の軸に直角方向の断面図、（ｂ）は軸方向の断面図
【図２】第１の実施例における磁場発生部材の斜視図
【図３】磁場発生部材の展開図
【図４】第１の実施例における測定管を示し、（ａ）は軸に直角方向の断面図、（ｂ）は軸方向の断面図、（ｃ）は平面図
【図５】測定管にコイルを取り付けた状態を示し、（ａ）は軸に直角方向の断面図、（ｂ）は軸方向の断面図、（ｃ）は平面図
【図６】コイルを取り付けた測定管に磁場発生部材をセットする状態を示し、（ａ）は磁場発生部材の初期状態の断面図、（ｂ）は磁場発生部材を上下に引き延ばした状態の断面図、（ｃ）は磁場発生部材をコイル内部空間にセットした状態を示す断面図
【図７】コイルを取り付けた測定管に磁場発生部材をセットする状態の続きを示し、（ａ）は磁場発生部材の磁極板部を測定管の磁極板部挿入口にセットした状態を示す断面図、（ｂ）は挿入途中の断面図、（ｃ）は挿入完了状態の断面図
【図８】１対の磁場発生部材を挿入した状態を示し、（ａ）は軸に直角方向の断面図、（ｂ）は軸方向の断面図、（ｃ）は平面図
【図９】第２の実施例を示す軸方向の断面図
【図１０】従来技術による電磁流量計の検出部構造の一例を示し、（ａ）は測定管の軸に直角方向の断面図、（ｂ）は軸方向の断面図
【符号の説明】
１, 1a  測定管          11  ライニング
12  ガイド            13  溝
14  コイル固定面      131 磁極板部挿入口
21, 22  磁極            23, 24  コイル
25, 26  磁極板        231, 241  接着材
27  （戻り）磁路      232, 242コイル内部空間
28  補助磁極
31, 32  電極
４  ケース
５, 51, 52  磁場発生部材    53, 54  磁極板部
55, 56, 57, 58  磁極部Ａ  59, 60  磁極部Ｂ
61  磁路部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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