(57)【要約】【課題】  フローノイズが小さく、短時間で製造可能で、高精度で安定な電磁流量計及び電磁流量計の製造方法を提供する。【解決手段】  測定流体に磁場を印加して前記測定流体の流量に対応して発生する起電力を電極で取り出す電磁流量計において、前記電極は、電界研磨で形成される界面を備えることを特徴とする電磁流量計。【選択図】                    図１
2006003339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定流体に磁場を印加して前記測定流体の流量に対応して発生する起電力を電極で取り出す電磁流量計において、
前記電極は、電界研磨で形成される界面を備えることを特徴とする電磁流量計。
【請求項２】
前記電極は、測定流体の浸漬で形成される界面を備えることを特徴とする請求項１記載の電磁流量計。
【請求項３】
前記電界研磨は、前記電極に正の直流電圧を印加することを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の電磁流量計。
【請求項４】
前記電界研磨は、前記電極に交流電圧を印加することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の電磁流量計。
【請求項５】
前記電界研磨は、前記電極に正の直流電圧と交流電圧とを重畳する電圧を印加することを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の電磁流量計。
【請求項６】
測定流体に磁場を印加して前記測定流体の流量に対応して発生する起電力を電極で取り出す電磁流量計の製造方法において、
前記電極を電界研磨するステップ、
前記電極を測定流体が流れる測定管に組み込むステップ、
を備えることを特徴とする電磁流量計の製造方法。
【請求項７】
前記電極を電界研磨するステップと前記電極を測定流体が流れる測定管に組み込むステップとの間に、前記電極を測定流体に浸漬するステップを備えることを特徴とする請求項６記載の電磁流量計の製造方法。
【請求項８】
測定流体に磁場を印加して前記測定流体の流量に対応して発生する起電力を電極で取り出す電磁流量計において、
前記電極は、５０オングストローム以下の深さでクロムの密度が鉄の密度よりも高くなる界面を備えることを特徴とする電磁流量計。
【請求項９】
前記電極は、測定流体の浸漬で形成される界面を備えることを特徴とする請求項８記載の電磁流量計。
【請求項１０】
前記電界研磨は、前記電極に正の直流電圧を印加することを特徴とする請求項８記載の電磁流量計。
【請求項１１】
前記電界研磨は、前記電極に交流電圧を印加することを特徴とする請求項８記載の電磁流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定流体に磁場を印加して前記測定流体の流量に対応して発生する起電力を取り出す電磁流量計及び電磁流量計の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁流量計には、旋盤またはファインカッターでカットしたままの電極を備えるものと、旋盤またはファインカッターでカットの後サンドペーパーまたはバフ等で機械的な研磨（素地調整）をした電極を備えるものとが一般的であった。
【０００３】
このような、電磁流量計は、測定流体に磁場を印加して前記測定流体の流量に対応して発生する起電力を電極で取り出す構成となっている（図示せず）。また、電磁流量計の電極は、起電力を取り出す。
【０００４】
そして、電磁流量計は、その電極表面と測定流体との電荷のやりとりで発生するフローノイズが生じる。また、電磁流量計の電極を長時間、測定流体（例えば、水）に浸漬するとフローノイズが小さくなることが知られている。
【０００５】
また、フローノイズは、測定流体がラインニング面（電極）と擦れるときに発生するノイズ、即ち電荷が流体の移動とともに発生するノイズであり、特に、低導電率で低粘度なアルコール、純水などの測定流体に顕著に発生するノイズのことをいう。詳しくは、フローノイズは、測定流体の動粘度または測定流体の流体導電率が大きくなると小さくなり、測定流体の流速が大きくなると大きくなる。
【０００６】
以下に、具体的なフローノイズの特性を図４から図６を用いて説明する。同図において、横軸は電磁流量計の測定管に測定流体を流す時間（接液からの時間）を示し、縦軸はフローノイズの大きさを示す。また、図中のＢ−１からＢ−９，Ｃ−１からＣ−３，Ｄ−１からＤ−３は、それぞれサンプルの測定値を示し、電極の個体差によるばらつきを示す。
【０００７】
図４は、従来の電磁流量計のフローノイズ特性において、旋盤加工のままの電極を備えた場合のフローノイズ特性である。
図４の特性は、接液直後のフローノイズが大きくなり、接液から時間が経過してもフローノイズがなかなかおさまらず、フローノイズのばらつきが大きくなった。
【０００８】
図５は、従来の電磁流量計のフローノイズ特性において、旋盤加工の後バフ研磨し表面の素地を平滑化した電極を備えた場合のフローノイズ特性である。
図５の特性は、接液直後のフローノイズは大きいが、接液から時間が経過するとフローノイズは小さくなった。
【０００９】
図６は、従来の電磁流量計のフローノイズ特性において、旋盤加工の後大気中で強制的に酸化した電極を備えた場合のフローノイズ特性である。
図６の特性は、接液直後のフローノイズは大きいが、接液から時間が経過するとフローノイズは小さくなった。また、図６の特性におけるフローノイズは、図５の特性におけるフローノイズよりも大きくなった。
【００１０】
さらに、このような従来の電磁流量計の製造方法は、まず、電極を測定管に組み込む（製品組み立て）ステップを実行し、次に、電極を一定時間測定流体に浸漬するステップを実行し、さらにその次に、電磁流量計の校正をするステップを実行する。
【００１１】
そして、校正でフェイルとなった電磁流量計は、再び電極を一定時間測定流体に浸漬するステップを実行し、さらにその次に、電磁流量計の校正をするステップを実行する。
【００１２】
また、従来の電磁流量計は、酸化処理を行った電極を備えるものもある（例えば、非特許文献１参照。）。
【００１３】
【非特許文献１】木原  啓介、他１名、“電磁流量計の電極挙動”、平成５年１０月２７日・２８日・２９日、第３６回自動制御連合講演会  ４０２８  ｐｐ．４１５
【非特許文献２】、”技術情報”、〔ｏｎｌｉｎｅ〕、、三和産業株式会社、〔平成１６年１１月１２日検索〕、インターネット＜ＵＲＬ  ：  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓａｎｗａ２１．ｃｏ．ｊｐ／ｎｅｗ＿ｐａｇｅ＿５．ｈｔｍ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来の電磁流量計は、接液直後のフローノイズが大きいという課題がある。また、従来の電磁流量計は、接液から時間が経過してもフローノイズがなかなかおさまらないという課題がある。さらに、従来の電磁流量計は、電極の個体差によるフローノイズのばらつきが大きいという課題がある。
【００１５】
また、電磁流量計の電極を測定流体に浸漬するステップと電磁流量計の校正をするステップとに時間を要し、製造に過大な時間を要するという課題がある。
【００１６】
本発明の目的は、以上説明した課題を解決するものであり、フローノイズが小さく、短時間で製造可能な電磁流量計及び電磁流量計の製造方法を提供することにある。また、本発明の目的は、高精度で安定な電磁流量計及び電磁流量計の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このような目的を達成する本発明は、次の通りである。
（１）測定流体に磁場を印加して前記測定流体の流量に対応して発生する起電力を電極で取り出す電磁流量計において、前記電極は、電界研磨で形成される界面を備えることを特徴とする電磁流量計。
（２）前記電極は、測定流体の浸漬で形成される界面を備えることを特徴とする（１）記載の電磁流量計。
（３）前記電界研磨は、前記電極に正の直流電圧を印加することを特徴とする（１）または（２）の何れかに記載の電磁流量計。
（４）前記電界研磨は、前記電極に交流電圧を印加することを特徴とする（１）から（３）の何れかに記載の電磁流量計。
（５）前記電界研磨は、前記電極に正の直流電圧と交流電圧とを重畳する電圧を印加することを特徴とする（１）または（２）の何れかに記載の電磁流量計。
（６）測定流体に磁場を印加して前記測定流体の流量に対応して発生する起電力を電極で取り出す電磁流量計の製造方法において、前記電極を電界研磨するステップ、前記電極を測定流体が流れる測定管に組み込むステップ、を備えることを特徴とする電磁流量計の製造方法。
（７）前記電極を電界研磨するステップと前記電極を測定流体が流れる測定管に組み込むステップとの間に、前記電極を測定流体に浸漬するステップを備えることを特徴とする（６）記載の電磁流量計の製造方法。
（８）測定流体に磁場を印加して前記測定流体の流量に対応して発生する起電力を電極で取り出す電磁流量計において、前記電極は、５０オングストローム以下の深さでクロムの密度が鉄の密度よりも高くなる界面を備えることを特徴とする電磁流量計。
（９）前記電極は、測定流体の浸漬で形成される界面を備えることを特徴とする（８）記載の電磁流量計。
（１０）前記電界研磨は、前記電極に正の直流電圧を印加することを特徴とする（８）記載の電磁流量計。
（１１）前記電界研磨は、前記電極に交流電圧を印加することを特徴とする（８）記載の電磁流量計。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
本発明によれば、接液直後からフローノイズが小さく、短時間で製造可能な電磁流量計及び電磁流量計の製造方法を提供できる。また、本発明によれば、高精度で安定な電磁流量計及び電磁流量計の製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に図１に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例を示す構成図である。
本発明の特徴は、図１の実施例の電極１０に係る構成にある。
【００２０】
まず、本発明に係る電磁流量計について説明する。
図１の実施例において、電極１０は測定管１３に組み込まれる。そして、電極１０は変換器２０に電気的に接続する。また、測定管１３の隣にコア１１及び励磁コイル１２を形成する。そして、励磁コイル１２は変換器２０に電気的に接続する。さらに、測定管１３には測定流体３０（例えば、水）が流れる。
【００２１】
このように形成する図１の実施例は、コア１１及び励磁コイル１２により、測定流体３０に磁場を印加する。そして、測定流体３０の流量に対応して発生する起電力は、電極１０を介して取り出される。そしてまた、変換器は、測定流体３０の流量に対応する信号を出力する。このようにして、図１の実施例は、測定流体３０の流量を計測する。
【００２２】
また、電極１０の構成を詳しく説明する。
電極１０の表面は、電界研磨で形成される界面を備える。また、電極１０はステンレスで形成する。
【００２３】
ここで、電界研磨について詳しく説明する。
電界研磨とは、アノード溶解現象、即ち、ステンレス等を電解液中で通電することにより、凸部が凹部より先に溶解する特性を生かし、極めて平滑で光沢のある表面を形成する技術である。
【００２４】
例えば、濃リン酸または濃硫酸など水分が少ないために金属が溶解しにくい状態になっている溶液の中で、電極１０を陽極（プラス）として直流電流を通じる、即ち、電極１０に正の直流電圧を印加すると、電極１０の表面がミクロン単位で電気化学的に溶解し、界面が形成される。つまり、電極１０の表面には、電界研磨により、オングストローム（Å）単位で電気化学的に溶解した界面が形成される。
【００２５】
詳しくは、電解が進行すると電極１０の表面近傍の電解液は、金属イオンが濃縮され、ますます金属は溶解しにくくなる。そして、直流電流を通じて強制的に溶解させようとすると、電流は表面の凸部で流れやすく、凹部では流れにくいため、凸部が優先的に溶解する。よって、電極１０の界面は、電界研磨により、平滑化される。
【００２６】
また、電極１０の界面の異物は、電解研磨による溶解によって除去される。さらに、電極１０の界面は、電界研磨により、クロムが濃縮する。即ち、電極１０の界面にはクロムリッチ層が形成される。
【００２７】
さらに、図２（非特許文献２参照）に基づいて電極１０の界面について詳細に説明する。図２は、図１の実施例における電極１０の界面の構成図である。また、図２（ａ）は電界研磨前の電極１０の界面であり、図２（ｂ）は電界研磨後の電極１０の界面である。さらに、同図において横軸は界面からの深さであり縦軸は組成の相対的な比率である。
【００２８】
電界研磨前においては、図２（ａ）に示すとおり、クロム（Ｃｒ）の密度は鉄（Ｆｅ）の密度よりも常に低い（Ｃｒ／Ｆｅ＜１）。しかし、電界研磨後においては、図２（ｂ）に示すとおり、５０オングストローム〔Å〕以下の深さで、クロム（Ｃｒ）の密度が鉄（Ｆｅ）の密度よりも高くなる（Ｃｒ／Ｆｅ＞１）領域を備える。
【００２９】
このような電界研磨で形成される界面を備える電極１０を具備する電磁流量計は、フローノイズが小さい特性になることを実験により、新たに確認した。
【００３０】
さらに、電界研磨で電極１０に界面を形成した直後直ぐに、電極１０を測定流体（水）に浸漬すると電磁流量計のフローノイズは更に小さくなった。
【００３１】
詳しくは、電界研磨で界面を形成した直後直ぐに、電極１０を測定流体（水）に浸漬すると、測定流体になじんだ緻密な界面を形成した。そして、一旦形成された測定流体になじんだ緻密な界面は、大気中に放置しても、測定流体になじむ特性が維持された。
【００３２】
また、このような測定流体になじんだ緻密な界面を備える電極１０を具備する電磁流量計は、フローノイズが一層小さい特性になることを実験により、新たに確認した。
【００３３】
さらに、電極１０に正の直流電圧を印加すると、電極１０の表面に不動態膜が形成され、耐食性が向上する。即ち、電極１０の表面は、酸化クロム皮膜等で保護され、安定な特性となる。
【００３４】
以下に、具体的なフローノイズの特性について図３を用いて説明する。図３は、図１の実施例のフローノイズ特性において、旋盤加工の後に電解研磨を実施し、電解研磨の直後に測定流体（水）に一定時間（例えば、４日間）浸漬した電極１０を備える場合のフローノイズの特性である。なお、図３の特性は、図４から図６の特性に対応する。そして、図中のＡ−１からＡ−３は、それぞれサンプルの測定値を示し、電極の個体差によるばらつきを示す。
【００３５】
図３の特性は、電磁流量計の測定管１３に測定流体３０を流し始めた直後からフローノイズが小さく、フローノイズのばらつきも小さかった。
【００３６】
以上のことにより、図１の実施例は、接液直後からフローノイズが小さく、高精度で安定な特性となった。そして、図１の実施例は、製品組み立て後直ぐに正確な校正が容易にできた。
【００３７】
一方、電界研磨で界面を形成し、電極１０を大気中で放置すると、電極１０は大気で酸化され、測定流体になじみにくい界面が形成される。この電極１０を大気中に放置して形成される界面（測定流体になじみにくい界面）と、上述の電極１０を測定流体に浸漬して形成される界面（測定流体になじんだ緻密な界面）とは異なる。
【００３８】
次に、本発明に係る電磁流量計の製造方法について説明する。
第１に、電極１０の表面を旋盤加工の後に電界研磨するステップを実行する。そして、電極１０の表面に、電界研磨で形成される界面を形成する。このとき、電極１０の表面は平滑化される。
【００３９】
第２に、電極１０を測定管１３に組み込むステップを実行する。第３に、電磁流量計を校正するステップを実行する。
【００４０】
さらに、本発明に係る他の電磁流量計の製造方法について説明する。
第１に、電極１０の表面を旋盤加工の後に電界研磨するステップを実行する。そして、電極１０の表面に、電界研磨で形成される界面を形成する。
【００４１】
第２に、電極１０を測定流体に浸漬するステップを実行する。特に、電界研磨で界面を形成した直後直ぐに、電極１０を測定流体（水）に浸漬する。そして、電極１０の表面には、測定流体になじんだ緻密な界面が形成される。
【００４２】
第３に、電極１０を測定管１３に組み込むステップを実行する。第４に、電磁流量計を校正するステップを実行する。
【００４３】
このような、電磁流量計の製造方法は、電極１０を測定管１３に組み込む前に予め準備することができる。このため、製造に要する時間を短くできるものであった。そして、電磁流量計を校正するステップに係る時間を短くできるものであった。
【００４４】
さらに、上述の例とは別に、第１に電極１０の表面を旋盤加工の後にバフ研磨するステップを実行する、第２に電極１０の表面を電界研磨するステップを実行する、第３に電極１０を測定管１３に組み込むステップを実行する、第４に電磁流量計を校正するステップを実行する。
【００４５】
このときの電極１０における表面の状況を詳しく説明する。まず、バフ研磨によって、電極１０の表面の外観は鏡面となるが、畳み込まれた部分を有すると共に研磨剤等が付着している。次に、電界研磨によって、電極１０の表面の外観は鏡面ではなくなるが、この畳み込まれた部分が除去され、研磨剤等が除去される。また、電極１０の表面には、クロムリッチ層が形成される。
【００４６】
このようにすると、電極１０の表面は一層平滑化され、電磁流量計のフローノイズはさらに小さくなることを実験により、新たに確認した。なお、電磁流量計のフローノイズに関して、バフ研磨に基づく作用は電界研磨に基づく作用よりも小さかった。
【００４７】
また、上述の実施例は、電界研磨において電極に正の直流電圧を印加する場合を説明したが、これとは別に、電界研磨において電極に交流電圧を印加することも可能である。
【００４８】
このような、実施例の具体的な製造方法について説明する。第１に電極１０の表面を旋盤加工の後に電界研磨するステップを実行する。このとき、電極１０に交流電圧を印加する。第２に、電極１０を電界研磨の実施直後に測定流体に浸漬するステップを実行する。第３に、電極１０を測定管１３に組み込むステップを実行する。第４に、電磁流量計を校正するステップを実行する。
【００４９】
以上の実施例において、電極１０の表面の不動態膜は破壊される。また、電極１０は一層短時間で測定流体になじんだ緻密な界面を形成可能な特性となることを実験により、新たに確認した。即ち、測定流体に浸漬するステップの時間を一層短くできる。そして、製造に要する時間を一層短くできる。
【００５０】
さらに、電界研磨において電極に正の直流電圧と交流電圧とを印加すると、電極１０の表面に耐食性を備えかつ測定流体になじんだ緻密な界面を形成できる。そして、このような実施例は、フローノイズが小さく、安定な特性となる。
【００５１】
また、上述の実施例は電極をステンレスで形成したが、これとは別に、大気中で不動態膜を形成する材料、例えば、タンタルまたはチタン等で電極を形成しても、実質的に同等の構成となり、同様の作用及び効果を得ることができる。
【００５２】
以上のように、本発明は、上述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲でさらに多くの変更及び変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】図１の実施例における電極１０の界面の構成図である。
【図３】図１の実施例のフローノイズ特性である。
【図４】従来の電磁流量計のフローノイズ特性（旋盤加工のまま）である。
【図５】従来の電磁流量計のフローノイズ特性（旋盤加工の後バフ研磨）である。
【図６】従来の電磁流量計のフローノイズ特性（旋盤加工の後大気中で酸化）である
【符号の説明】
【００５４】
１０  電極
１１  コア
１２  励磁コイル
１３  測定管
２０  変換器
３０  測定流体
【図１】
2006003339.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006003339.tif 000006
【図６】
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【図２】
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