(57)【要約】【課題】成形後のライニングの体積収縮に伴う応力を緩和させる。【解決手段】設置面をフランジ部２ａの端面２ａ１に対向するライニング４側の面４ａ１とし、対向面をフランジ部２ａの端面２ａ１とし、この設置面４ａ１と対向面２ａ１との間に圧縮変形部材７を設ける。また、設置面を電極装着孔２ｄの台座面２ｄ１に対向するライニング４側の面４ａ２とし、対向面を電極装着孔２ｄの台座面２ｄ１とし、この設置面４ａ２と対向面２ｄ１との間に圧縮変形部材８を設ける。ライニング４を成形した後、圧縮変形部材７，８に外部から力を加え、圧縮変形させ、設置面４ａ１，４ａ２と対向面２ａ１，２ｄ２との間の隙間を狭める。これにより、ライニング４の拘束面位置が変わり、成形後のライニング４の体積収縮に伴う応力が緩和されるものとなる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に絶縁性の樹脂によるライニングが施された測定管を備えた電磁流量計において、
前記測定管は、
両端部にフランジ部を有する非磁性金属製のパイプと、
前記パイプの内周面に沿って設けられた多数の孔が形成された円筒状の補強管と、
前記補強管を覆うようにして前記パイプの内周面および前記フランジ部の端面に成形された前記絶縁性の樹脂によるライニングと、
前記ライニングの応力集中箇所を含む面を設置面とし、この設置面とこの設置面に対向する前記パイプの対向面との間に設けられ、外部から力が加えられることによって圧縮変形する圧縮変形部材と
を備えることを特徴とする電磁流量計。
【請求項２】
請求項１に記載された電磁流量計において、
前記圧縮変形部材は、
前記設置面を前記フランジ部の端面に対向する前記ライニング側の面とし、前記対向面を前記フランジ部の端面とし、この設置面と対向面との間に設けられている
ことを特徴とする電磁流量計。
【請求項３】
請求項１に記載された電磁流量計において、
前記パイプは、
前記パイプの内周面から外周面を貫通して形成された途中に台座面を有する電極装着孔を備え、
前記圧縮変形部材は、
前記設置面を前記台座面に対向する前記ライニング側の面とし、前記対向面を前記台座面とし、この設置面と対向面との間に設けられている
ことを特徴とする電磁流量計。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載された電磁流量計において、
前記圧縮変形部材は、
圧縮変形時に体積が減じられるつぶれ代空間を有する構造とされている
ことを特徴とする電磁流量計。
【請求項５】
請求項４に記載された電磁流量計において、
前記圧縮変形部材は、
金属薄板を組み合わせた構成とされている
ことを特徴とする電磁流量計。
【請求項６】
請求項４に記載された電磁流量計において、
前記圧縮変形部材は、
多孔質の金属より構成されている
ことを特徴とする電磁流量計。
【請求項７】
請求項１〜３の何れか１項に記載された電磁流量計において、
前記圧縮変形部材は、
圧縮変形時に前記対向面の側に設けられた空間にその一部が入り込むようにして変形する
ことを特徴とする電磁流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内周面に絶縁性の樹脂によるライニングが施された測定管を備えた電磁流量計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流体の流量を測定する流量計の一つとして、磁界中を流れる流体が発生する起電力を利用する電磁流量計があり、測定精度が高く、機械的な可動部を持たず、測定管内に障害物がないために流れに影響を与えないなどの理由により広く用いられている。
【０００３】
この電磁流量計は、測定管内を流れる流体の流れ方向に対して直交する方向に磁界を作る励磁コイルと、この励磁コイルが作る磁界と直交する方向に対向して測定管の内周面に設けられた信号電極とを有しており、励磁コイルが作る磁界により測定管内を流れる流体に発生する起電力を信号電極より取り出すように構成されている。
【０００４】
このような構成とされる電磁流量計では、原理的に、信号電極部以外の管の接液面を絶縁する必要があり、この絶縁層を形成するために絶縁性の材料でライニングが施される。ライニング材については種々の選択肢があるが、種々の流体に対する安定性、および耐熱性を理由にフッ素樹脂が用いられる事例が多い。ところが、フッ素樹脂は金属に対する接着性はなく、成形収縮率、線膨張係数も大きい。このため、ライニング材として用いるには工夫が必要である。
【０００５】
この工夫の１つとして、例えば、多数の孔が形成された円筒状の補強管を測定管の内周面に沿って設け、この補強管を覆うようにして測定管の内周面およびフランジ部の端面に射出成形や回転成形などによってフッ素樹脂のライニングを成形するようにしている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平３−１２４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７１０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような電磁流量計において、補強管によって拘束されたフッ素樹脂は、その熱収縮および結晶化による体積の変化を補強管によって物理的に拘束されていることとなり、成形後（焼成後）の実使用温度領域においては、常に相当量の収縮方向の応力を持っていることになる。そのため、拘束が不均一であったり、拘束区間に非拘束区間が長く存在するような位置では、他の位置に比較してマイルドな条件や刺激によってライニングが破断してしまう事例が稀にあり、問題となっていた。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、成形後のライニングの体積収縮に伴う応力を緩和させることが可能が電磁流量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために本発明は、内周面に絶縁性の樹脂によるライニングが施された測定管（１）を備えた電磁流量計（１００）において、測定管（１）は、両端部にフランジ部（２ａ）を有する非磁性金属製のパイプ（２）と、パイプの内周面に沿って設けられた多数の孔（３ａ）が形成された円筒状の補強管（３）と、補強管を覆うようにしてパイプの内周面（２ｂ）およびフランジ部の端面（２ａ１）に成形された絶縁性の樹脂によるライニング（４）と、ライニングの応力集中箇所を含む面を設置面（４ａ１，４ａ２）とし、この設置面とこの設置面に対向するパイプの対向面（２ａ１，２ｄ１）との間に設けられ、外部から力が加えられることによって圧縮変形する圧縮変形部材（７，８）とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明では、ライニングの応力集中箇所を含む面を設置面とし、この設置面とこの設置面に対向するパイプの対向面との間に、外部から力が加えられることによって圧縮変形する圧縮変形部材を設ける。例えば、設置面をフランジ部の端面に対向するライニング側の面とし、対向面をフランジ部の端面とし、この設置面と対向面との間に圧縮変形部材を設ける。また、設置面を電極装着孔の台座面に対向するライニング側の面とし、対向面を電極装着孔の台座面とし、この設置面と対向面との間に圧縮変形部材を設ける。これにより、ライニングを成形した後、圧縮変形部材に外部から力を加えると、圧縮変形部材が圧縮変形し、設置面と対向面との間の隙間が狭められる。これにより、ライニングの拘束面位置が変わり、成形後のライニングの体積収縮に伴う応力が緩和されるものとなる。
【００１１】
なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって示している。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したことにより、本発明によれば、ライニングの応力集中箇所を含む面を設置面とし、この設置面とこの設置面に対向するパイプの対向面との間に、外部から力が加えられることによって圧縮変形する圧縮変形部材を設けるようにしたので、ライニングを成形した後、圧縮変形部材に外部から力を加えると、圧縮変形部材が圧縮変形し、設置面と対向面との間の隙間が狭められるものとなり、ライニングの拘束面位置が変わり、成形後のライニングの体積収縮に伴う応力が緩和されるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明に係る実施の形態の電磁流量計の要部を示す図である。
【図２】図２は、この電磁流量計における圧縮変形部材の設置箇所を示す図である。
【図３】図３は、圧縮変形部材の一例としてつぶれ代空間を有する金属薄板を組み合わせた構成物を示す図である。
【図４】図４は、圧縮変形部材の一例として圧縮変形時に対向面の側に設けられた空間にその一部が入り込むようにして変形する部材を示す図である。
【図５】図５は、圧縮変形部材の具体例を示す断面斜視図である。
【図６】図６は、図５に示した圧縮変形部材の分解斜視図である。
【図７】図７は、本発明を適用する前の現在の電磁流量計の要部を示す図である。
【図８】図８は、この電磁流量計における成形後のライニングに負荷がかかる箇所を説明する図である。
【図９】図９は、フランジ面（Ａ部）および電極設置面（Ｂ部）における応力の方向と破断し易い箇所を示す図である。
【図１０】図１０は、ライニングの実際の変形状態（成形後の収縮した状態）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
先ず、本発明の実施の形態に係る電磁流量計を説明する前に、現在の電磁流量計において問題となっていた箇所について説明する。本願の発明者は、この問題となる箇所を見つけ、この箇所に対策を施すことによって本発明に至った。
【００１５】
〔現在の電磁流量計〕
【００１６】
図７に、現在の電磁流量計２００の要部を示す。この電磁流量計２００は、内周面に樹脂によるライニングが施された測定管１を備えている。測定管１は、両端部にフランジ部２ａを有する非磁性金属製のパイプ２と、このパイプ２の内周面２ｂに沿って設けられた多数の孔３ａが形成された円筒状の補強管３と、この補強管３を覆うようにしてパイプ２の内周面２ｂおよびフランジ部２ａの端面２ａ１に成形されたフッ素樹脂によるライニング４とを備えている。
【００１７】
なお、この電磁流量計２００には、測定管１内を流れる流体の流れ方向に対して直交する方向に磁界を作る励磁コイル５が設けられており、この励磁コイル５が作る磁界と直交する方向に、測定管１内を流れる流体に接液するように一対の信号電極６が対向して設けられている。図７において、Ｌは測定管１の管中心線を示す。
【００１８】
この電磁流量計２００において、ライニング４は、射出成形や回転成形などによって成形され、焼成後の収縮時に全体サイズが小さくなる。このため、ライニング４には、焼成後（成形後）の実使用温度領域において負荷がかかる。この負荷がかかる場所は主に３か所ある。１つは、フランジ面（図８に示すＡ部）、２つ目は電極設置面（図８に示すＢ部）、３つ目は補強管部全体である。なお、図８において、２ｄはパイプ２の内周面２ｂから外周面２ｃを貫通して形成された電極装着孔であり、この電極装着孔２ｄの途中には台座面２ｄ１が形成されている。
【００１９】
この電磁流量計２００において、補強管３へのライニング４の拘束は管内全体で行われ、拘束点が多く均一で、また拘束箇所間の距離も短い。このため、補強管３の位置がライニング４の基本的な固定位置となり、他の２か所（フランジ面（Ａ部）、電極設置面（Ｂ部））への応力が相対的に強く発生する。
【００２０】
図９に、フランジ面（Ａ部）および電極設置面（Ｂ部）における応力の方向と破断し易い箇所を示す。図中、応力の方向は細い矢印の線で示し、破断し易い箇所は破線および太い矢印の線で示している。
【００２１】
図１０に、ライニング４の実際の変形状態（成形後の収縮した状態）を示す。この状態において、ライニング４には、パイプ２のフランジ部２ａの端面２ａ１との接触部Ｃに応力がかかり、パイプ２の電極装着孔２ｄの台座面２ｄ１との接触部Ｄに応力がかかる。なお、ライニング４とパイプ２の電極装着孔２ｄの内周面との間には隙間ｈができる。構造上、このパイプ２のフランジ部２ａの端面２ａ１との接触部Ｃ、およびパイプ２の電極装着孔２ｄの台座面２ｄ１との接触部Ｄは、パイプ２への接続機能を持った場所であり、平面を有する。
【００２２】
〔実施の形態〕
図１に本発明に係る実施の形態の電磁流量計１００の要部を示す。同図において、図７と同一符号は図７を参照して説明した構成要素と同一或いは同等の構成要素を示し、その説明は省略する。
【００２３】
この電磁流量計１００では、ライニング４の応力集中箇所を含む面を設置面とし、この設置面とこの設置面に対向するパイプ２の対向面との間に、外部から力が加えられることによって圧縮変形する圧縮変形部材を設けている。
【００２４】
具体的には、図２に示すように、パイプ２のフランジ部２ａの端面２ａ１と対向するライニング４側の面４ａ１を設置面とし、この設置面に対向するパイプ２の対向面をフランジ部２ａの端面２ａ１とし（以下、ライニング４側の面４ａ１を設置面、フランジ部２ａの端面２ａ１を対向面とも呼ぶ。）、この設置面４ａ１と対向面２ａ１との間に圧縮変形部材７を設けている。この圧縮変形部材７は、フランジ部２ａの端面２ａ１の形状に合わせてリング状とされている。
【００２５】
また、電極装着孔２ｄの台座面２ｄ１と対向するライニング４側の面４ａ２を設置面とし、この設置面に対向するパイプ２の対向面を電極装着孔２ｄの台座面２ｄ１とし（以下、ライニング４側の面４ａ２を設置面、電極装着孔２ｄの台座面２ｄ１を対向面とも呼ぶ。）、この設置面４ａ２と対向面２ｄ１との間に圧縮変形部材８を設けている。この圧縮変形部材８は、電極装着孔２ｄの台座面２ｄ１の形状に合わせてリング状とされている。
【００２６】
なお、図１にはフランジ部２ａの端面（対向面）２ａ１との間の圧縮変形部材７しか示されていないが、図２に示されているように、信号電極６が取り付けられている電極装着孔２ｄの台座面（対向面）２ｄ１との間にも圧縮変形部材８が設けられている。
【００２７】
本実施の形態において、圧縮変形部材７，８は、圧縮変形時に体積が減じられる構造とされており、ライニング４を成形する前の段階でパイプ２の対向面２ａ１，２ｄ１に設置する。この状態で、ライニング成形を行うと、ライニング４とパイプ２の間に圧縮変形部材７，８が埋設されることになる。
【００２８】
そして、焼成後に、一度部品を接続するなどして（電極装着孔２ｄに信号電極６を組み付けたり、フランジ部２ａに管を接続するなどして）、圧縮変形部材７，８に外部から力を加え、圧縮変形部材７，８を圧縮変形させることによって、設置面４ａ１，４ａ２と対向面２ａ１，２ｄ１との間の隙間を狭めるようにする。すなわち、圧縮変形部材７，８をつぶすことで、体積を減ずるようにして、設置面４ａ１，４ａ２と対向面２ａ１，２ｄ１との間の隙間を狭めるようにする。これにより、ライニング４の拘束面位置が変わり、成形後のライニング４の体積収縮に伴う応力が緩和されるものとなる。
【００２９】
本実施の形態において、圧縮変形部材７，８は、好ましくは中空型で圧縮変形時に見かけ体積が減るものがよく、変形後は戻ることなく、平面を形成できるものがよい。また、ライニング材が溶融段階で形状を保てばよく、特に回転成形による成形においては、ライニング材が充填される際の圧力が射出成形に比較し小さいため、相対的に容易に圧縮変形できる部材を圧縮変形部材７，８として用いることができる。
【００３０】
また、本実施の形態において、圧縮変形部材７，８は、焼成時には変形せず締め付け時に変形し、体積を減ずることができる形であれば形状を問わない。また、ライニング４を成形する手法はいくつかあるが、樹脂パウダーの回転成形によってライニング４を成形する場合には、パウダーが溶融し焼成後冷却するまで形状を保つことができればよい。すなわち、圧縮変形部材７，８は、パウダーの入らない空間を確保できる部材であればよい。回転成形においては、測定管中心を軸に回転軸に対して垂直に遠心力が発生するが、フランジ部２ａの端面２ａ１および電極装着孔２ｄの台座面２ｄ１は回転軸に対して垂直であるか、剛体の外側に位置するため、パウダーからの圧力がかかりにくい位置にあり、より好適である。
【００３１】
フッ素樹脂の焼成温度は、一例としてＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体）であれば３８０℃程度の場合が多く、圧縮変形部材７，８としては、その温度に耐えられる素材であれば種類を問わないが、好ましくは金属がよい。また、圧縮変形部材７，８は、圧縮変形時に体積を減ずることができる構造とする必要があり、そのために内部に空間を有する構造とするのが望ましい。
【００３２】
例えば、図３に示すように、つぶれ代空間７ａ，８ａを有する金属薄板を組み合わせた構成物（中空ガスケット）を圧縮変形部材７，８とし、つぶれ代空間７ａ，８ａをつぶすことによって体積を減じさせるようにする。また、圧縮変形部材７，８を多孔質の金属（発泡金属）としてもよい。多孔質の金属とする場合、連泡形である方が圧縮変形が容易となり適している。また、図４に示すように、パイプ２の対向面２ａ１，２ｄ１の表面に凹凸を設け、この凹凸のへこんだ空間２ａ２，２ｄ２にその一部が入り込むように、圧縮変形部材７，８を変形させるようにしてもよい。
【００３３】
圧縮変形部材７，８を金属素材とする場合、適宜変形できれば種類を問わず、アルミニウム、鉄、ニッケル合金等適宜選択できるが、パイプ２が鋼鉄、あるいはステンレス鋼で製造されることが多く、同一素材系で構成される方が長期的な耐久性（耐腐食性、異種金属腐食）の観点から優位である。
【００３４】
また、パイプ２の長さが短い電磁流量計においては、パイプ２の終端部（フランジ面）に磁気シールドを目的に鉄などの磁性部材を設置する場合もあり、圧縮変形部材７，８として鉄を用いた場合にはその機能を兼ね備えることもできる。
【００３５】
また、圧縮変形部材７，８の固定方法も制約は無く、接着剤や溶接、圧入等適宜選択できるが、圧縮変形部材７，８を金属製とすると、パイプ２への接合に溶接を用いることができ、高温下での使用に際し優位であり、既存の設備環境への導入も容易となる。
【００３６】
図５に、つぶれ代空間７ａを有する金属薄板を組み合わせた構成物を圧縮変形部材７とした場合の具体例を示す。なお、圧縮変形部材７はリング状とされているが、図５では内部の構成が分かるように、圧縮変形部材７を縦に割った断面斜視図として示している。以下、この圧縮変形部材７を中空ガスケットと呼ぶ。
【００３７】
この中空ガスケット７は、図６に示すように、５０μｍのＳＵＳ３０４箔板に断面が波状になるようにエンボス加工をした後、フランジ形状に合わせて輪状に切り抜いた第１の部材７−１と、同じく５０μｍの未加工ＳＵＳ３０４箔板２枚をフランジ形状に合わせて輪状に切り抜いた第２の部材７−２および第３の部材７−３とからなり、この第１の部材７−１と第２の部材７−２と第３の部材７−３との３枚を重ねて抵抗溶接で接合したものである。
【００３８】
この中空ガスケット７をパイプ２のフランジ部２ａの端面２ａ１にスポット溶接し、ライニング材としてＰＦＡパウダーを用いて回転成形を行ってライニング４を成形し、このライニング４の成形後（冷却した後）、信号電極６などを取り付けて電磁流量計１００とし、流量校正のため配管に接続を行った。この接続により、成形前に設置した中空ガスケット７が変形し空間が消滅することで、ライニング４のフランジ面間（フランジ部２ａの端面２ａ１との間の隙間）が適宜縮小された。
【００３９】
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…測定管、２…パイプ、２ａ…フランジ部、２ａ１…端面（対向面）、２ｂ…内周面、２ｃ…外周面、２ｄ…電極装着孔、２ｄ１…台座面（対向面）、２ｄ２…空間、３…補強管、３ａ…孔、４…ライニング、４ａ１，４ａ２…ライニング側の面（設置面）、５…励磁コイル、６…信号電極、７…圧縮変形部材、７−１…第１の部材、７−２…第２の部材、７−３…第３の部材、７ａ…つぶれ代空間、８…圧縮変形部材、８ａ…つぶれ代空間、１００…電磁流量計。
【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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