(57)【要約】【課題】コモン電極として機能する継手と導通をとるための構造を簡素化し、電磁流量計の製造コストを低く抑える。【解決手段】測定管１３と、測定管１３に固定された第１および第２のプリント基板１４，１５とを備える。測定管１３と第１および第２のプリント基板１４，１５を収容し、第１および第２のプリント基板１４，１５を支持する筐体２を備える。測定管１３と協働して流体通路４３を形成する筒状部４２を有し、筐体２に固定された導電材料製の継手４１を備える。第１および第２のプリント基板１４，１５と筒状部４２とに挟まれた接続部材５５を備える。接続部材５５は、一端と他端との間隔が弾性変形により所定の長さだけ短くなるものであり、筒状部４２と第１および第２のプリント基板１４，１５のシールドパターン（導体部）とを電気的に接続している。【選択図】  図２
2019158585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の流体が流れる測定管と、
前記測定管が貫通する貫通孔を有し、この貫通孔に前記測定管が通された状態で前記測定管に固定されたプリント基板と、
前記測定管の端部と対向する位置に接続口が形成され、前記測定管およびプリント基板を収容するとともに前記プリント基板を支持する筐体と、
前記筐体の接続口に挿入されて前記測定管と協働して流体通路を形成する筒状部を有し、前記筐体に固定された導電材料からなる継手と、
前記プリント基板と前記継手の前記筒状部とに挟まれた接続部材とを備え、
前記プリント基板は、前記筒状部と対向する導体部を有し、
前記接続部材は、前記導体部に接触する一端と、前記筒状部に接触する他端との間隔が弾性変形により所定の長さだけ短くなるものであり、前記筒状部と前記導体部とを電気的に接続していることを特徴とする電磁流量計。
【請求項２】
請求項１記載の電磁流量計において、前記接続部材は、前記測定管を挿入可能な中空部を有するリング状に形成さ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または請求項２記載の電磁流量計において、
前記測定管は、外面に電極を有し、
前記プリント基板は、前記電極および前記導体部に接続された測定用の回路を有していることを特徴とする電磁流量計。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちいずれか一つに記載の電磁流量計において、前記プリント基板は、前記測定管の両端部にそれぞれ設けられていることを特徴とする電磁流量計。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちいずれか一つに記載の電磁流量計において、前記導体部は、前記プリント基板における前記筒状部と対向する一方の主面の全域に設けられたシールドパターンであることを特徴とする電磁流量計。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のうちいずれか一つに記載の電磁流量計において、前記接続部材は、前記導体部に接触する第１の接触部と、前記筒状部に接触する第２の接触部とが周方向において交互に並ぶ金属製のワッシャーによって形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２ないし請求項５のうちいずれ一つに記載の電磁流量計において、前記接続部材は、金属製の皿ばねによって形成されていることを特徴とする電磁流量計。
【請求項８】
請求項１ないし請求項５のうちいずれか一つに記載の電磁流量計において、前記接続部材は、前記測定管が中央部に挿入された金属製の圧縮コイルばねによって形成されてい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、測定管と協働して流体通路を形成する継手を備えた電磁流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁流量計は、例えば特許文献１に記載されているように、流量信号を得るための一対の電極とは別に被測定流体と接する電極（以下においてはコモン電極という）を備えている。特許文献１に開示されたコモン電極は、リング状に形成されて測定管の両端に設けられており、測定用の回路にリード線によって接続されている。
【０００３】
コモン電極は、例えば特許文献２に開示されているように、電磁流量計の筐体に取付けられた配管接続用の継手によって構成することができる。特許文献２に示す電磁流量計の継手は、筐体内に向けて延びるピン状の端子を有している。このピン状の端子は、コネクタを介してリード線を接続することができ、これらのコネクタおよびリード線を介して測定用の回路に接続することができる。
なお、継手と測定用の回路とを電気的に接続するにあたっては、測定用の回路にリード線を介して接続された端子を継手にねじ止めして行うこともできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２１７５７号公報
【特許文献２】特許第５８８７６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１や特許文献２などに開示されている従来の電磁流量計では、コモン電極と導通をとるにあたってリード線と、このリード線をコモン電極に接続するためにピン状の端子、コネクタ、ねじ止め形の端子などの部品が必要である。しかも、継手に立設されたピン状の端子を使用する場合は、この端子が筐体を貫通する部分をシールするためのシール部材が更に必要になる。また、ねじ止め形の端子を使用する場合には、継手にねじ穴を加工する作業も必要になる。
このため、上述した従来の電磁流量計では、部品数や組立工数が多くなって製造コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、コモン電極として機能する継手と導通をとるための構造を簡素化し、電磁流量計の製造コストを低く抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、本発明に係る電磁流量計は、測定対象の流体が流れる測定管と、前記測定管が貫通する貫通孔を有し、この貫通孔に前記測定管が通された状態で前記測定管に固定されたプリント基板と、前記測定管の端部と対向する位置に接続口が形成され、前記測定管およびプリント基板を収容するとともに前記プリント基板を支持する筐体と、前記筐体の接続口に挿入されて前記測定管と協働して流体通路を形成する筒状部を有し、前記筐体に固定された導電材料からなる継手と、前記プリント基板と前記継手の前記筒状部とに挟まれた接続部材とを備え、前記プリント基板は、前記筒状部と対向する導体部を有し、前記接続部材は、前記導体部に接触する一端と、前記筒状部に接触する他端との間隔が弾性変形により所定の長さだけ短くなるものであり、前記筒状部と前記導体部とを電気的に接続していることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明は、前記電磁流量計において、前記接続部材は、前記測定管を挿入可能な中空部を有するリング状に形成されていてもよい。
【０００９】
本発明は、前記電磁流量計において、前記測定管は、外面に電極を有し、前記プリント基板は、前記電極および前記導体部に接続された測定用の回路を有していてもよい。
【００１０】
本発明は、前記電磁流量計において、前記プリント基板は、前記測定管の両端部にそれぞれ設けられていてもよい。
【００１１】
本発明は、前記電磁流量計において、前記導体部は、前記プリント基板における前記筒状部と対向する一方の主面の全域に設けられたシールドパターンであってもよい。
【００１２】
本発明は、前記電磁流量計において、前記接続部材は、前記導体部に接触する第１の接触部と、前記筒状部に接触する第２の接触部とが周方向において交互に並ぶ金属製のワッシャーによって形成されていてもよい。
【００１３】
本発明は、前記電磁流量計において、前記接続部材は、金属製の皿ばねによって形成されていてもよい。
【００１４】
本発明は、前記電磁流量計において、前記接続部材は、前記測定管が中央部に挿入された金属製の圧縮コイルばねによって形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、プリント基板と継手の筒状部との間に接続部材が挟まれる状態で継手を筐体に取付けることによって、プリント基板の導体部と継手とが電気的に接続される。このため、継手とプリント基板の導体部とを電気的に接続するために必要な部品は、接続部材のみとなる。この接続部材による継手と導体部との接続は、継手を筐体に取付ける過程で実現されるから、専ら電気的接続を行うための作業は不要である。
したがって、１つの接続部材で継手とプリント基板の導体部とを簡単に電気的に接続することができるから、継手と導通をとるための構造が簡素化されるとともに、継手と導通をとるための作業が簡単になって電磁流量計の製造コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る電磁流量計の筐体部分の断面図である。
【図２】筐体部分の平面図である。
【図３】電磁流量計の筐体側の分解斜視図である。
【図４】第１および第２のプリント基板の一方の主面を示す正面図である。
【図５】要部を拡大して示す断面図である。
【図６】接続部材の側面図である。
【図７】接続部材の正面図である。
【図８】接続部材の斜視図である。
【図９】電磁流量計の回路図である。
【図１０】接続部材の変形例を示す断面図である。
【図１１】接続部材の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る電磁流量計の一実施の形態を図１〜図９を参照して詳細に説明する。
図１に示す電磁流量計１は、容量式のもので、図１の下側に位置する箱状の筐体２と、この筐体２の開口部２ａを塞ぐカバー３とを用いて構成されている。図１は、筐体部分の平面図である図２におけるI−I線断面図である。
【００１８】
筐体２は、図２および図３に示すように、開口側（図３においては上側）から見て長方形状に形成され、長方形の底壁４と、底壁４の長手方向に延びる第１および第２の側壁５，６と、底壁４の短手方向に延びる第３および第４の側壁７，８とを有している。第１の側壁５と第２の側壁６は互いに平行に形成されている。第３の側壁７と第４の側壁８は、互いに平行に形成されている。この実施の形態による筐体２は絶縁材料であるプラスチックを材料として所定の形状に成形されている。このため、底壁４と、第１および第２の側壁５，６と、第３および第４の側壁７，８は、一体成形により一体に形成されている。
【００１９】
以下においては、便宜上、底壁４と開口部２ａとが並ぶ方向を上下方向とし、底壁４の長手方向を左右方向とし、底壁４の短手方向を前後方向として説明する。筐体２の左側には、図１に示すように、第３の側壁７が位置し、筐体２の右側には、第４の側壁８が位置している。また、筐体２の前側には、図２に示すように、第１の側壁５が位置し、筐体２の後側には、第２の側壁６が位置している。さらに、筐体２の下端部には底壁４が位置し、筐体２の上端部には開口部２ａが位置している。
【００２０】
カバー３の中には、流量を演算によって求める主演算部９が設けられている。この主演算部９の構成は後述する。
筐体２の底壁４には、ヨーク１１が取付けられている。このヨーク１１の前端部と後端部とにはそれぞれ励磁コイル１２が設けられている。この励磁コイル１２が励磁されることにより、ヨーク１１の前端部と後端部との間に磁界が生じる。ヨーク１１は、図１に示すように、励磁コイル１２が後述する測定管１３と同じ高さとなるように底壁４から所定の高さだけ開口部２ａ側に位置付けられている。このため、励磁コイル１２から発生した磁界は、測定管１３を前後方向に横切る。
【００２１】
筐体２の第１および第２の側壁５，６には、第１のプリント基板１４と第２のプリント基板１５とがそれぞれ取付けられている。第１のプリント基板１４は、前後方向と上下方向とに延びる状態で第３の側壁７の近傍に位置し、第２のプリント基板１５は、前後方向と上下方向とに延びる状態で第４の側壁８の近傍に位置している。
これらの第１および第２のプリント基板１４，１５は、それぞれ四角形の板状に形成されている。これらの第１および第２のプリント基板１４，１５の中央部には、それぞれ円形の貫通孔１６が穿設されている。この貫通孔１６には測定管１３が通されている。
【００２２】
測定管１３は、図示していない測定対象の流体が流れる管で、セラミックによって円筒状に形成されており、第１および第２のプリント基板１４，１５の貫通孔１６に圧入されている。測定対象の流体は、図１において左側から右側に流れる。測定管１３の材質は、電気絶縁材料であれば適宜変更することができ、例えばプラスチックでもよい。第１および第２のプリント基板１４，１５は、この測定管１３の両端部に設けられている。なお、図示してはいないが、第１のプリント基板１４と第２のプリント基板１５との間には、測定管１３を覆うシールドケースを設けることができる。
【００２３】
測定管１３には流量測定用の第１および第２の電極２１，２２が設けられているとともに、導電率測定用の第３の電極２３が設けられている。第１および第２の電極２１，２２は、測定管１３を上下方向から挟む位置に配置されており、第２のプリント基板１５に設けられている流量測定用の回路２４に接続されている。流量測定用の回路２４の説明は後述する。
第１〜第３の電極２１〜２３は、薄膜状の金属材料（例えば、銅箔）からなり、測定管１３に接着剤によって接着されている。
第１の電極２１および第２の電極２２は、励磁コイル１２から発生した磁界に対して垂直な方向に互いに対向して配設されている。
【００２４】
第３の電極２３は、測定管１３の左側の一部を全周にわたって覆う形状に形成されており、第１のプリント基板１４に設けられている導電率測定用の回路２５に接続されている。導電率測定用の回路２５の説明は後述する。流量測定用の回路２４と、導電率測定用の回路２５とは、図示していないリード線を介して後述する主演算部９に接続されている。この実施の形態においては、これらの流量測定用の回路２４と、導電率測定用の回路２５とが請求項３記載の発明でいう「測定用の回路」に相当する。
【００２５】
第１および第２のプリント基板１４，１５は、測定管１３の両端部に固定された状態で前後方向の両端部が筐体２の第１および第２の側壁５，６に取付けられている。このように第１および第２のプリント基板１４，１５が筐体２に取付けられることにより、第１および第２のプリント基板１４，１５と測定管１３とが筐体２に収容される。
第１および第２のプリント基板１４，１５を筐体２に取付ける取付構造は、筐体２の第１および第２の側壁５，６に設けられたガイド溝２６に第１および第２のプリント基板１４，１５の前後方向の両端部を挿入する構造である。ガイド溝２６は、上下方向に延びる一対の突条２７，２７どうしの間に形成されている。この取付構造は、第１および第２のプリント基板１４，１５が筐体２に対して、摩擦抵抗に抗して前後方向、左右方向および上下方向に移動可能となるように構成されている。
【００２６】
第１のプリント基板１４における第２のプリント基板１５とは反対側に位置する一方の主面１４ａ（図２参照）と、第２のプリント基板１５における第１のプリント基板１４とは反対側に位置する一方の主面１５ａとには、図４に示すように、それぞれシールドパターン３１が設けられている。このシールドパターン３１は、導体からなる膜で、主面１４ａ，１５ａの全域を覆っている。この実施の形態によるシールドパターン３１は、貫通孔１６の周囲に円環状の露出部３１ａが生じるようにレジスト３２で覆われている。図４は、レジスト３２の一部を除去した状態で描いてある。
【００２７】
この実施の形態においては、このシールドパターン３１が本発明の請求項１でいう「導体部」に相当する。第１のプリント基板１４のシールドパターン３１は、第１のプリント基板１４の導電率測定用の回路２５に基板内の配線パターン（図示せず）を介して電気的に接続されている。第２のプリント基板１５のシールドパターン３１は、第２のプリント基板１５の流量測定用の回路２４に基板内の配線パターン（図示せず）を介して電気的に接続されている。
【００２８】
筐体２の第３の側壁７と第４の側壁８とには、図１に示すように、測定管１３の端部と対向する位置に接続口３３，３４が形成されている。これらの接続口３３，３４は、第３および第４の側壁７，８をそれぞれ左右方向に貫通するように形成されている。これらの接続口３３，３４にはそれぞれ後述する継手４１の筒状部４２が挿入されている。
継手４１は、図示していない配管を接続するためのもので、筐体２の左右方向の両端部に固定されている。
【００２９】
筐体２の左側端部に位置する継手４１と、筐体２の右側端部に位置する継手４１とは、互いに同一の構造である。この実施の形態による継手４１は、測定管１３と協働して流体通路４３を形成する筒状部４２と、この筒状部４２から上下方向と前後方向とに突出するフランジ部４４とによって構成されている。また、この継手４１は、導電材料によって形成されている。
【００３０】
筒状部４２の中空部は、図５に示すように、通路孔４５によって形成されている。この実施の形態による通路孔４５は、筐体２内に開口して測定管１３が挿入される第１の孔４６と、筐体２の外に開口するねじ孔４７と、これらの第１の孔４６とねじ孔４７とを連通する第２の孔４８とによって形成されている。第１の孔４６と第２の孔４８の開口形状は円形である。ねじ孔４７には、配管接続用の雌ねじ４７ａが形成されている。
第２の孔４８の孔径は、第１の孔４６とねじ孔４７の孔径より小さい。第１の孔４６と第２の孔４８との境界部分には、筒状部４２の軸線Ｃとは直交する第１の平坦面４９が形成されている。この第１の平坦面４９は、筒状部４２の軸線方向から見て円環状に形成されている。
【００３１】
第１の孔４６の孔径は、測定管１３の両端部の外径より僅かに大きい。このため、測定管１３は、第１の孔４６に遊嵌状態で嵌合している。
第１の孔４６の孔壁面には環状の溝５１が形成されている。この環状の溝５１の中には、Ｏリング５２が装着されている。このＯリング５２は、測定管１３の外周面と第１の孔４６との間を液密にシールしている。
【００３２】
測定管１３が第１の孔４６の中に挿入されることにより、上述した環状の第１の平坦面４９が測定管１３の先端面１３ａと対向する。これらの第１の平坦面４９と測定管１３の先端面１３ａとの間には、環状の弾性部材５３が設けられている。この実施の形態による弾性部材５３は、ウェーブワッシャーによって形成されている。
継手４１のフランジ部４４は、図３に示すように四角形の板状に形成されており、図示していない固定用ボルトによって筐体２の第３および第４の側壁７，８に固定されている。
【００３３】
筒状部４２の筐体２内に位置する先端には、筒状部４２の軸線Ｃとは直交する第２の平坦面５４が形成されている。この第２の平坦面５４は、筒状部４２の軸線方向から見て円環状に形成されている。この第２の平坦面５４は、継手４１が筐体２に取付けられた状態で第１および第２のプリント基板１４，１５の一方の主面１４ａ，１５ａと対向する。
この第２の平坦面５４と第１および第２のプリント基板１４，１５との間には、それぞれ接続部材５５が設けられている。この接続部材５５は、測定管１３を挿入可能な中空部５６を有するリング状に形成されている。
【００３４】
また、この接続部材５５は、筐体２の左右方向における一端５５ａがシールドパターン３１の露出部３１ａに接触するとともに、他端５５ｂが第２の平坦面５４に接触しており、シールドパターン３１と筒状部４２とを電気的に接続している。さらに、この接続部材５５は、一端５５ａと他端５５ｂとの間隔が弾性変形により所定の長さだけ短くなるものである。詳述すると、接続部材５５は、筒状部４２と第１および第２のプリント基板１４，１５とによって挟まれて一端５５ａと他端５５ｂとの間隔が短くなる方向（筐体２の左右方向）に弾性変形により圧縮されている。
【００３５】
この実施の形態による接続部材５５は、図６〜図８に示すように、ウェーブワッシャー５７によって形成されている。ウェーブワッシャー５７の材料は、金属である。すなわち、弾性と導電性とを有するウェーブワッシャー５７によって接続部材５５が構成されている。
このウェーブワッシャー５７からなる接続部材５５には、シールドパターン３１の露出部３１ａに接触する第１の接触部５７ａと、筒状部４２の第２の平坦面５４に接触する第２の接触部５７ｂとが周方向において交互に並ぶように設けられている。
接続部材５５を介して継手４１と第１および第２のプリント基板１４，１５のシールドパターン３１とが接続されることにより、継手４１とシールドパターン３１との導通がとられて継手４１が実質的にコモン電極として機能するようになる。
【００３６】
ここで、主演算部９の回路と、第１のプリント基板１４に設けられている導電率測定用の回路２５と、第２のプリント基板１５に設けられている流量測定用の回路２４の構成を、図９を参照して説明する。
この実施の形態による電磁流量計１は、測定管１３内を流れる流体の流量を測定するとともに、測定管１３内を流れる流体の導電率を測定する。以下、流量を測定する流量測定機能と、導電率を測定する導電率測定機能とに分けて、各機能部について詳細に説明する。
【００３７】
（１）流量測定機能
電磁流量計１は、測定管１３内を流れる流体の流れ方向に対して磁界発生方向が垂直となるよう配置された励磁コイル１２へ、極性が交互に切り替わる交流電流（以下、「励磁電流Ｉｅｘ」という。）を供給し、励磁コイル１２からの発生磁界と直交して測定管１３に配設された一対の第１の電極２１および第２の電極２２の間に生じる起電力を検出することにより、測定管１３内を流れる流体の流量を測定する。
【００３８】
この流量測定機能は、励磁コイル１２、測定管１３、励磁回路６１（図９参照）、第１の電極２１、第２の電極２２、データ処理制御部６２、増幅回路６３、信号検出部６４、設定・表示部６５、およびアナログ出力部６６によって実現される。流量測定機能を実現するこれらの機能部のうち、増幅回路６３の一部が流量測定用の回路２４として第２の基板に設けられており、この増幅回路６３の一部を除く他の機能部が主演算部９に設けられている。
【００３９】
励磁回路６１は、励磁コイル１２に励磁電流Ｉｅｘを印加する回路である。励磁回路６１による励磁電流Ｉｅｘの出力は、データ処理制御部６２によって制御される。
データ処理制御部６２は、電磁流量計１を構成する各機能部の統括的な制御を行う機能部であり、例えば、マイクロコントローラやＣＰＵ等のプログラム処理装置によって構成されている。具体的に、データ処理制御部６２は、基準クロック生成部７１、導電率算出部７２、流量算出部７３、空状態判定部７４および励磁制御部７５を含む。データ処理制御部６２を構成するこれらの機能部は、例えば、上記プログラム処理装置を構成するハードウェア資源をプログラムにしたがって制御することによって実現される。
【００４０】
励磁制御部７５は、励磁回路６１を制御することにより、励磁コイル１２に供給する励磁電流Ｉｅｘの極性を周期的に切り替えることで測定管１３内に磁界を発生させる機能部である。以下、励磁電流Ｉｅｘの周波数を「励磁周波数」ともいう。なお、データ処理制御部６２における励磁制御部７５以外の機能部の詳細な説明については、後述する。
【００４１】
増幅回路６３は、継手４１からなるコモン電極の電位、すなわちコモン電位Ｖｃｏｍを基準として動作し、第１および第２の電極２１，２２間に発生した起電力を増幅して流量信号ＶＦとして出力する回路である。
本実施の形態では、コモン電位Ｖｃｏｍが０Ｖ（グラウンド電位）であるとして、説明する。
【００４２】
具体的に、増幅回路６３は、プリアンプＵ２，Ｕ３、差動増幅回路Ｕ４、ローパスフィルタ回路７６、ハイパスフィルタ回路７７、およびバッファアンプＵ５から構成されている。
プリアンプＵ２は、例えばオペアンプ等から構成され、第１の電極２１の電圧を増幅する回路である。プリアンプＵ３は、例えばオペアンプ等から構成され、第２の電極２２の電圧を増幅する回路である。差動増幅回路Ｕ４は、例えばオペアンプ等から構成され、プリアンプＵ２によって増幅された電圧とプリアンプＵ３によって増幅された電圧との差に応じた差動信号を生成する回路である。
【００４３】
ローパスフィルタ回路７６およびハイパスフィルタ回路７７は、第１の電極２１と第２の電極２２との間に発生した起電力を増幅した信号に含まれる、所定の周波数成分を減衰させる回路である。ここで、上記所定の周波数成分とは、後述する導電率の測定に利用される交流信号Ｖ１に対応する周波数成分である。
ローパスフィルタ回路７６は、例えば、抵抗Ｒ３および容量Ｃ３を含む。ハイパスフィルタ回路７７は、例えば容量Ｃ４と抵抗Ｒ４とを含む。ローパスフィルタ回路７６およびハイパスフィルタ回路７７を構成する抵抗Ｒ３，Ｒ４、および容量Ｃ３，Ｃ４の定数は、上述した所定の周波数成分を減衰させるために適切な値に設定されている。
【００４４】
バッファアンプＵ５は、例えばオペアンプ等から構成され、ローパスフィルタ回路７６およびハイパスフィルタ回路７７を介して出力された上記差動信号をバッファして、流量信号ＶＦとして出力する回路である。
信号検出部６４は、バッファアンプＵ５から出力された流量信号ＶＦの電圧を検出して、データ処理制御部６２における流量算出部７３に供給する機能部である。
【００４５】
流量算出部７３は、信号検出部６４によって検出された流量信号ＶＦの電圧に基づいて、測定管１３内を流れる流体の流量を算出する。流量算出部７３による流量算出処理は、例えば、従来の容量式の電磁流量計における公知の流量算出手法によって実現される。
設定・表示部６５は、作業者の設定操作入力を検出してデータ処理制御部６２へ出力する機能と、データ処理制御部６２からの表示出力をＬＥＤやＬＣＤによって表示する機能とを有している。
アナログ出力部６６は、データ処理制御部６２による演算結果を外部機器に出力するための機能部である。
以上説明した機能部により、電磁流量計１による流量測定機能が実現される。
【００４６】
（２）導電率測定機能
電磁流量計１は、測定管１３内を流れる流体と接触する継手４１がコモン電位Ｖｃｏｍに接続されている状態で、測定管１３の外周面に設けられた第３の電極２３に抵抗Ｒ１を介して交流信号を印加し、そのときの第３の電極２３に発生する信号Ｖ２の振幅を検出することにより、測定管１３を流れる流体の導電率を測定する。
【００４７】
この導電率測定機能は、測定管１３、第３の電極２３、継手４１、交流信号生成部８１、電圧検出部８２、データ処理制御部６２、アナログ・デジタル変換部（ＡＤＣ）８３、クロック信号生成部８４、設定・表示部６５およびアナログ出力部６６によって実現される。
導電率測定機能を実現するこれらの機能部のうち、交流信号生成部８１と、電圧検出部８２の一部とが導電率測定用の回路２５として第１のプリント基板１４に設けられており、これらを除く他の機能部が主演算部９に設けられている。
【００４８】
クロック信号生成部８４は、各機能部の動作タイミングを制御するためのクロック信号を生成する回路である。具体的に、クロック信号生成部８４は、後述するデータ処理制御部６２の基準クロック生成部７１から出力された基準クロック信号ＣＬＫ０を分周することによって、各種のクロック信号ＣＬＫ１，ＣＬＫｐ，ＣＬＫｎを生成する。
【００４９】
交流信号生成部８１は、第３の電極２３に印加する交流信号を生成する回路である。交流信号生成部８１は、交流信号として、例えばパルスＶ１を発生させる。交流信号生成部８１は、例えば、コモン電位Ｖｃｏｍに接続された第１端子Ｐ１と、基準電位Ｖｒｅｆ（＞Ｖｃｏｍ）に接続された第２端子Ｐ２と、抵抗Ｒ１に接続された第３端子Ｐ３とを有するスイッチＳＷ３によって実現することができる。
【００５０】
スイッチＳＷ３は、クロック信号生成部８４から出力された一定周期のクロック信号ＣＬＫ１に応じて、第３端子Ｐ３の接続先を第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２との間で切り替える。これにより、ローレベルの電圧がコモン電位Ｖｃｏｍ、ハイレベルの電圧が基準電位Ｖｒｅｆ、周波数ｆ１がクロック信号ＣＬＫ１と同一のパルスＶ１が第３端子Ｐ３から出力される。
【００５１】
抵抗Ｒ１は、一端が交流信号生成部８１の出力端子（スイッチＳＷ３の上記第３端子）に接続され、他端が第３の電極２３に接続されている。これにより、交流信号生成部８１から出力されたパルスＶ１は、抵抗Ｒ１を介して第３の電極２３に入力される。
【００５２】
電圧検出部８２は、第３の電極２３に発生した信号Ｖ２の電圧を検出する回路である。電圧検出部８２は、例えば、バッファアンプＵ１およびサンプルホールド回路８５，８６を含む。バッファアンプＵ１は、例えばオペアンプ等から構成され、第３の電極２３に発生した信号Ｖ２をバッファして出力する。バッファアンプＵ１から出力される信号Ｖ２ｂの電圧と信号Ｖ２の電圧は、略等しい（Ｖ２ｂ≒Ｖ２）。
【００５３】
サンプルホールド回路８５，８６は、バッファアンプＵ１から出力された信号Ｖ２ｂの電圧を、所定のタイミングでサンプリングし、保持する回路である。
サンプルホールド回路８５は、例えば、一端がバッファアンプＵ１の出力端子に接続されたスイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ１の他端とコモン電位Ｖｃｏｍとの間に接続された容量Ｃ１とを含む。スイッチＳＷ１は、例えば、クロック信号ＣＬＫｐに応じてオン・オフが切替られる。これにより、サンプルホールド回路８５は、クロック信号ＣＬＫｐに応じて信号Ｖ２ｂの電圧のサンプリングを行うことができる。
【００５４】
サンプルホールド回路８６は、例えば、一端がバッファアンプＵ１の出力端子に接続されたスイッチＳＷ２と、スイッチＳＷ２の他端とコモン電位Ｖｃｏｍとの間に接続された容量Ｃ２とを含む。スイッチＳＷ２は、例えば、クロック信号ＣＬＫｎに応じてオン・オフが切替られる。これにより、サンプルホールド回路８６は、クロック信号ＣＬＫｎに応じて信号Ｖ２ｂの電圧のサンプリングを行うことができる。
【００５５】
アナログ・デジタル変換部８３は、サンプルホールド回路８５によって取り込まれた電圧ＶＨとサンプルホールド回路８６によってサンプルホールドされた電圧ＶＬとの電位差を、デジタル信号に変換する回路である。
データ処理制御部６２における基準クロック生成部７１は、クロック信号生成部８４に供給する基準クロック信号ＣＬＫ０を生成する機能部である。基準クロック生成部７１は、例えば、外付けされた水晶やセラミック発振子を用いて信号を生成する発振回路等によって実現することができる。
【００５６】
また、データ処理制御部６２における導電率算出部７２は、電圧検出部８２によって検出された電圧の振幅に基づいて被測定流体の導電率を算出する機能部である。
更に、データ処理制御部６２は、測定管１３内の流体の有無を判定する空状態判定部７４を含む。空状態判定部７４は、導電率算出部７２によって算出された導電率に基づいて、測定管１３内の流体の有無を判定する。例えば、空状態判定部７４は、導電率算出部７２によって算出された導電率が所定の閾値よりも小さい場合に、測定管１３内に流体が存在しないと判定する。
【００５７】
設定・表示部６５は、例えば、作業者の操作入力を検出し、データ処理制御部６２に対して導電率の測定や空状態判定処理の実行を指示するとともに、データ処理制御部６２による導電率の測定結果の情報をＬＥＤやＬＣＤ等によって表示する。また、アナログ出力部６６は、例えば、導電率算出部７２によって算出された流量測定結果や空状態判定部７４による判定結果の情報を、４−２０ｍＡのアナログ信号によって出力する。
【００５８】
上述したように構成された電磁流量計１を組み立てるためには、先ず、筐体２にヨーク１１と励磁コイル１２とからなる組立体を取付け、次に、測定管１３と第１および第２のプリント基板１４，１５とからなる組立体を取付ける。そして、接続部材５５の中空部５６に測定管１３の端部を通して接続部材５５を測定管１３の両端部にそれぞれ保持させる。しかる後、継手４１の筒状部４２を筐体２の接続口３３，３４に挿入して一対の継手４１を筐体２の左右方向の両端部に取付ける。筒状部４２の内部には、継手４１を筐体２に接続する以前にＯリング５２と弾性部材５３とを予め装着しておく。
【００５９】
継手４１は、フランジ部４４が筐体２の第３および第４の側壁７，８に固定用ボルト（図示せず）により締結されることによって、筐体２に固定される。このように継手４１が筐体２に固定されることにより、筒状部４２内の弾性部材５３が筒状部４２内の第１の平坦面４９と測定管１３の先端面１３ａとによって挟まれるとともに、筒状部４２の先端に位置する第２の平坦面５４と第１および第２のプリント基板１４，１５との間に接続部材５５が挟まれる。
【００６０】
この接続部材５５は、筐体２の左右方向において、一端５５ａと他端５５ｂとの間隔が短くなる方向に弾性変形して圧縮される。この結果、第１および第２のプリント基板１４，１５のシールドパターン３１と継手４１の筒状部４２とが接続部材５５を介して電気的に接続され、継手４１がコモン電極として機能するようになる。
このため、この実施の形態による電磁流量計１において、継手４１とプリント基板のシールドパターン３１とを電気的に接続するために必要な部品は、接続部材５５のみとなる。すなわち、特許文献１や特許文献２に記載されているようなリード線やコネクタ、端子などの電気的接続を実現するための部品は不要である。
また、この実施の形態による接続部材５５による継手４１とシールドパターン３１との接続は、継手４１を筐体２に取付ける過程で実現されるから、専ら電気的接続を行うための作業は不要である。
【００６１】
したがって、１つの接続部材５５で継手４１と第１および第２のプリント基板１４，１５のシールドパターン３１とを簡単に電気的に接続することができるから、継手４１と導通をとるための構造が簡素化されるとともに、継手４１と導通をとるための作業が簡単になって電磁流量計１の製造コストを低く抑えることができる。
【００６２】
この実施の形態による接続部材５５は、第１および第２のプリント基板１４，１５と継手４１との間で弾性変形した状態に保たれるから、金属どうしの接触により導通をとる構造であるにかかわらず、電気的な接続が確実に行われて導通の信頼性が高くなる。
また、第１および第２のプリント基板１４，１５が接続部材５５のばね力によって筐体２の内方に向けて押されるから、第１および第２のプリント基板１４，１５が筐体２のガイド溝２６に遊嵌状態で嵌合していたとしても、これらの第１および第２のプリント基板１４，１５を筐体２に確実に固定することができる。
【００６３】
この実施の形態による接続部材５５は、測定管１３を挿入可能な中空部５６を有するリング状に形成されている。
このため、筒状部４２の第２の平坦面５４の全域が導通の対象となるから、プリント基板のシールドパターン３１と継手４１との電気的な接続がより一層確実になる。
【００６４】
この実施の形態による測定管１３は、外周面に第１〜第３の電極２１〜２３を有している。第１のプリント基板１４は、第３の電極２３とシールドパターン３１とに接続された導電率測定用の回路２５を有している。第２のプリント基板１５は、第１および第２の電極２１，２２とシールドパターン３１とに接続された流量測定用の回路２４を有している。
このため、第１〜第３の電極２１〜２３および継手４１の近傍に流量測定用の回路２４や導電率測定用の回路２５が設けられるから、ノイズの影響を受け難い電磁流量計を提供することができる。
【００６５】
この実施の形態による第１および第２のプリント基板１４，１５は、測定管１３の両端部に設けられている。
このため、接続部材５５を第１および第２のプリント基板１４，１５毎に設けることができ、測定管１３と第１および第２のプリント基板１４，１５とからなる組立体を測定管１３の両端側から接続部材５５のばね力によって弾性支持することが可能になる。この結果、測定管１３と第１および第２のプリント基板１４，１５を確実に固定することが可能になる。
また、第１および第２のプリント基板１４，１５をそれぞれ接続部材５５によって継手４１に電気的に接続することが可能になるから、第１のプリント基板１４と第２のプリント基板１５との導通をとることによって、被測定流体の電位が測定管１３内で均一になる。この結果、安定した流量信号を得ることが可能になる。
【００６６】
この実施の形態においては、第１および第２のプリント基板１４，１５における筒状部４２と対向する一方の主面１４ａ，１５ａの全域に設けられたシールドパターン３１によって、本発明でいう導体部が構成されている。このため、第１および第２のプリント基板１４，１５を構造物の一部として測定管１３を覆うシールド構造を形成することが可能になるから、ノイズの影響を受け難い電磁流量計を提供することができる。
【００６７】
この実施の形態による接続部材５５は、シールドパターン３１に接触する第１の接触部５７ａと、筒状部４２に接触する第２の接触部５７ｂとが周方向において交互に並ぶ金属製のウェーブワッシャー５７によって形成されている。このため、既製品のウェーブワッシャーを接続部材５５として使用することができるから、製造コストが更に低くなり、より一層安価に電磁流量計を提供することが可能になる。
【００６８】
（接続部材の変形例）
接続部材５５は、上述したウェーブワッシャー５７に限定されることはなく、適宜変更することができる。
接続部材５５は、ウェーブワッシャー５７とは異なる他の形状のワッシャーでもよいし、円環状の導電性ゴム、スプリングコネクタあるいは図１０および図１１に示すような環状のばね部材によって構成することができる。スプリングコネクタは、図示してはいないが、例えば筐体２の左右方向に延びる圧縮コイルばねと、この圧縮コイルばねの先端部に同一軸線上に位置するように立設されたピンとを用いて構成することができる。図１０および図１１において、図１〜図９によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
【００６９】
図１０に示す接続部材５５は、金属製の皿ばね９１によって形成されている。この構成を採ることにより既製品の皿ばね９１を接続部材５５として使用することができるから、製造コストが更に低くなり、より一層安価に電磁流量計を提供することが可能になる。
【００７０】
図１１に示す接続部材５５は、測定管１３が中央部に挿入された金属製の圧縮コイルばね９２によって形成されている。この実施の形態によれば、既製品の圧縮コイルばね９２を接続部材５５として使用することができるから、製造コストが更に低くなり、より一層安価に電磁流量計１を提供することが可能になる。
【００７１】
上述した実施の形態においては、第１および第２のプリント基板１４，１５を有する電磁流量計に本発明を適用する例を示した。しかし、本発明は、このような限定にとらわれることはなく、１枚のプリント基板が測定管に設けられている場合であっても適用可能である。この場合は、例えば筐体２を導電材料によって形成することにより、一方の継手と他方の継手とを互いに導通させることが可能になる。
【符号の説明】
【００７２】
１…電磁流量計、２…筐体、１３…測定管、１４…第１のプリント基板、１５…第２のプリント基板、１６…貫通孔、２１…第１の電極、２２…第２の電極、２３…第３の電極、２４…流量測定用の回路、２５…導電率測定用の回路、３１…シールドパターン（導体部）、３３，３４…接続口、４１…継手、４２…筒状部、４３…流体通路、５５…接続部材、５５ａ…一端、５５ｂ…他端、５６…中空部、５７…ウェーブワッシャー、５７ａ…第１の接触部、５７ｂ…第２の接触部、９１…皿ばね、９２…圧縮コイルばね。
【図１】
2019158585.tif 000003
【図２】
2019158585.tif 000004
【図３】
2019158585.tif 000005
【図４】
2019158585.tif 000006
【図５】
2019158585.tif 000007
【図６】
2019158585.tif 000008
【図７】
2019158585.tif 000009
【図８】
2019158585.tif 000010
【図９】
2019158585.tif 000011
【図１０】
2019158585.tif 000012
【図１１】
2019158585.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月12日(2019.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の流体が流れる測定管と、
前記測定管が貫通する貫通孔を有し、この貫通孔に前記測定管が通された状態で前記測定管に固定されたプリント基板と、
前記測定管の端部と対向する位置に接続口が形成され、前記測定管およびプリント基板を収容するとともに前記プリント基板を支持する筐体と、
前記筐体の接続口に挿入されて前記測定管と協働して流体通路を形成する筒状部を有し、前記筐体に固定された導電材料からなる継手と、
前記プリント基板と前記継手の前記筒状部とに挟まれた接続部材とを備え、
前記プリント基板は、前記筒状部と対向する導体部を有し、
前記接続部材は、前記導体部に接触する一端と、前記筒状部に接触する他端との間隔が弾性変形により所定の長さだけ短くなるものであり、前記筒状部と前記導体部とを電気的に接続していることを特徴とする電磁流量計。
【請求項２】
請求項１記載の電磁流量計において、前記接続部材は、前記測定管を挿入可能な中空部を有するリング状に形成さ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または請求項２記載の電磁流量計において、
前記測定管の外面に設けられた電極をさらに有し、
前記プリント基板は、前記電極および前記導体部に接続された測定用の回路を有していることを特徴とする電磁流量計。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちいずれか一つに記載の電磁流量計において、前記プリント基板は、前記測定管の両端部にそれぞれ設けられていることを特徴とする電磁流量計。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちいずれか一つに記載の電磁流量計において、前記導体部は、前記プリント基板における前記筒状部と対向する一方の主面の全域に設けられたシールドパターンであることを特徴とする電磁流量計。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のうちいずれか一つに記載の電磁流量計において、前記接続部材は、前記導体部に接触する第１の接触部と、前記筒状部に接触する第２の接触部とが周方向において交互に並ぶ金属製のワッシャーによって形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２ないし請求項５のうちいずれ一つに記載の電磁流量計において、前記接続部材は、金属製の皿ばねによって形成されていることを特徴とする電磁流量計。
【請求項８】
請求項１ないし請求項５のうちいずれか一つに記載の電磁流量計において、前記接続部材は、前記測定管が中央部に挿入された金属製の圧縮コイルばねによって形成されていることを特徴とする電磁流量計。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、前記電磁流量計において、前記測定管の外面に設けられた電極をさらに有し、前記プリント基板は、前記電極および前記導体部に接続された測定用の回路を有していてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
測定管１３の外面には流量測定用の第１および第２の電極２１，２２が設けられている。また、測定管１３の外面には導電率測定用の第３の電極２３が設けられている。第１および第２の電極２１，２２は、測定管１３を上下方向から挟む位置に配置されており、第２のプリント基板１５に設けられている流量測定用の回路２４に接続されている。流量測定用の回路２４の説明は後述する。
第１〜第３の電極２１〜２３は、薄膜状の金属材料（例えば、銅箔）からなり、測定管１３に接着剤によって接着されている。
第１の電極２１および第２の電極２２は、励磁コイル１２から発生した磁界に対して垂直な方向に互いに対向して配設されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
設定・表示部６５は、例えば、作業者の操作入力を検出し、データ処理制御部６２に対して導電率の測定や空状態判定処理の実行を指示するとともに、データ処理制御部６２による導電率の測定結果の情報をＬＥＤやＬＣＤ等によって表示する。また、アナログ出力部６６は、例えば、導電率算出部７２によって算出された導電率測定結果や空状態判定部７４による判定結果の情報を、４−２０ｍＡのアナログ信号によって出力する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
この実施の形態による接続部材５５は、第１および第２のプリント基板１４，１５と継手４１との間で弾性変形した状態に保たれるから、金属どうしの接触により導通をとる構造であるにもかかわらず、電気的な接続が確実に行われて導通の信頼性が高くなる。
また、第１および第２のプリント基板１４，１５が接続部材５５のばね力によって筐体２の内方に向けて押されるから、第１および第２のプリント基板１４，１５が筐体２のガイド溝２６に遊嵌状態で嵌合していたとしても、これらの第１および第２のプリント基板１４，１５を筐体２に確実に固定することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
図１１に示す接続部材５５は、測定管１３が中央部に挿入された金属製の圧縮コイルばね９２によって形成されている。この実施の形態によれば、既製品の圧縮コイルばね９２を接続部材５５として使用することができるから、製造コストが更に低くなり、より一層安価に電磁流量計を提供することが可能になる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2019158585.tif 000014