(57)【要約】【課題】管理が容易で、安価かつ稼働温度範囲の広い電磁流量計を提供する。【解決手段】本願発明の電磁流量計は、測定流体の流路断面の一方向に対に設けられ、外に向かって絞りこまれた円錐状のテーパ穴を有した樹脂製の測定管と、前記測定管の流路断面の一方向に対向して設けられた一対の励磁コイルと、前記一対の励磁コイルに直角に設けられ、前記測定管の内側から挿通されて、頭部のテーパ面が前記測定管のテーパ穴に直接係止される一対の測定電極と、前記一対の測定電極のそれぞれに、前記測定電極の頭部の段部と前記測定管のテーパ穴と前記測定電極の軸部とに挟まれた空隙に設けられたＯリングと、を備えるようにした。より詳しくは、前記Ｏリングは、前記測定電極の頭部のテーパ面が測定管のテーパ穴に係止した場合に、所定のつぶし率になるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定流体の流路断面の一方向に対に設けられ、外に向かって絞りこまれた円錐状のテーパ穴を有した樹脂製の測定管と、
前記測定管の流路断面の一方向に対向して設けられた一対の励磁コイルと、
前記一対の励磁コイルに直角に設けられ、前記測定管の内側から挿通されて、頭部のテーパ面が前記測定管のテーパ穴に直接係止される一対の測定電極と、
前記一対の測定電極のそれぞれに、前記測定電極の頭部の段部と前記測定管のテーパ穴と前記測定電極の軸部とに挟まれた空隙に設けられたＯリングと、
を備えたことを特徴とする電磁流量計。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁流量計において、
前記測定電極の頭部のテーパ面の長さは、前記測定管のテーパ穴のテーパ長さより短い
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に記載の電磁流量計において、
前記Ｏリングは、前記測定電極の頭部のテーパ面が測定管のテーパ穴に係止した場合に、所定のつぶし率になる
ことを特徴とする電磁流量計。
【請求項４】
前記測定管の外側に、前記測定電極の頭部を前記測定管のテーパ穴に引き込む係止手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電磁流量計。
【請求項５】
請求項４に記載の電磁流量計において、
前記係止手段は、ばね座金とダブルナットから成る
ことを特徴とする電磁流量計。
【請求項６】
前記係止手段の前記測定管側で、かつ、前記測定管の外側に、
測定管の方向に絞りこまれたテーパ穴を有する座と、
前記座の外側に設けられたあて板と、
前記あて板と前記座のテーパ穴と測定電極の軸とに挟まれた空隙に設けられたＯリングと、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電磁流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁流量計の測定管構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種プラントの流体の流量測定には、ファラデーの電磁誘導の法則を利用して導電率を有する液体の流量を測定する電磁流量計が、よく利用されている。その測定の原理は、つぎのようなものである。１組の励磁コイルで測定管の流路断面に磁場を発生させ、測定管に導電率を有する液体が流れたときに発生する、磁界の直交方向の起電力を測る。この起電力は測定管内に配置された、磁場に対して垂直方向の１対の電極で検知される。検知した起電力は液体の流速に比例しており、管の断面形状から液体の流量を得ることができる。
【０００３】
この電磁流量計は、水道メータ等にも使用され、多種の流体の流速測定をおこなうことができるが、用途に応じてその構造が工夫されている。例えば、食品プラントでは、食品である被測定流体が管内に滞留して、腐敗等の衛生上の問題が生じないように、測定管内に凹部が形成されないようにしている。特許文献１にその一例が開示されている。
【０００４】
詳しくは、特許文献１に開示されている電磁流量計は、測定管内面の電極が挿通する部分が平面になっている突起部を設けられ、この突起部には、中心部に絞りこまれたテーパ付きの丸穴で、電極が挿通する連通穴が形成されている。そして、電極は、頭部が皿形状を成し、測定管内部に露出する面側に前記の丸穴テーパに合わせたテーパ面をもち、測定管内部から丸穴に挿入されて、測定管外部のコイルばねにより外部に付勢されて係止される（図１等を参照）。このとき、電極と測定管のテーパ面との間を密閉するリング状のガスケットが設けられ、流体の漏液を防止している。特許文献１に開示されている電磁流量計は、上記の構造により、電極の挿通部の凹を低減し、被測定流体の滞留を少なくし、腐敗等の衛生上の問題を低減している。
【０００５】
ところで、電磁流量計は、被測定流体に生じる起電力を測定している。このため、金属製測定管の電磁流量計では、一般に、流体との絶縁性を得るために、測定管の内側にゴム製または樹脂製のライニングが施されている。測定管が金属製であることで、耐熱性や耐圧性の確保が容易である反面、絶縁のためのライニング加工が必要となり、低価格の弊害となっていた。このため、測定管を樹脂製とする技術が開発されている。特許文献２にその一例が開示されている。
【０００６】
特許文献２に開示されている電磁流量計は、測定管がポリプロピレン等の樹脂で成形され、絶縁性のライニング体を必要としない。そして、測定電極は、測定管に設けられた段付き孔に測定管の外部から挿通され、測定管の外部から係止されている。このとき、測定電極のフランジと段付き孔の段付き部との間で、Ｏリングを挟持することで、測定電極の気密性を確保している。また、測定電極の係止は、測定管の段付き孔の周囲に突起して設けられた折曲げ係止部を、加熱して測定電極に方向に折り曲げておこなう。あるいは、測定電極を挿通した後に、係止板を接着容着または超音波容着して測定電極を係止している。
特許文献２の電磁流量計によれば、測定管の樹脂化により、部品点数と組み立て工数の低減が図れ、絶縁が不要となるので、安価な電磁流量計が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−０１２６０５号公報
【特許文献２】特開平９−１４５４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特許文献２の技術によれば、電磁流量計の測定管を樹脂製とすることができるので、安価な電磁流量計を提供することが可能となる。しかし、一般に、樹脂は金属に比べて膨張係数が１０倍程度大きく、高温時に、樹脂製の測定管と測定電極の接続部に測定管の膨張による影響が生じる。
特許文献２の電磁流量計では、Ｏリングの変形量は、測定電極と測定管の隙間から成るＯリングの収容部の形状、つまり、機械的な寸法により決まってしまう。このため、測定管の膨張により歪が生じた場合に、Ｏリングの変形状態が変わって測定電極のシール性能が低下する可能性がある。
【０００９】
また、特許文献１の電磁流量計では、Ｏリングは、測定電極が挿通される測定管の丸穴テーパ孔のテーパ面と測定電極の頭部のテーパ面で挟持されている。このため、Ｏリングの変形量は測定電極を測定管の内部から外部への付勢する力により決まる。リングのシール性能を一定に保つためには、付勢力を管理する必要がある。
【００１０】
本発明の目的は、前記の問題を解決し、管理が容易で、安価かつ稼働温度範囲の広い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】
【００１１】
前記課題を解決するため、本願発明の電磁流量計は、測定流体の流路断面の一方向に対に設けられ、外に向かって絞りこまれた円錐状のテーパ穴を有した、樹脂製の測定管と、前記測定管の流路断面の一方向に対向して設けられた一対の励磁コイルと、前記一対の励磁コイルに直角に設けられ、前記測定管の内側から挿通されて、頭部のテーパ面が前記測定管のテーパ穴に直接係止される一対の測定電極と、前記一対の測定電極のそれぞれに、前記測定電極の頭部の段部と前記測定管のテーパ穴と前記測定電極の軸部とに挟まれた空隙に設けられたＯリングと、を備えるようにした。
【００１２】
より詳しくは、前記Ｏリングは、前記測定電極の頭部のテーパ面が測定管のテーパ穴に係止した場合に、所定のつぶし率になるようにした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による電磁流量計によれば、測定管を樹脂製とすることで絶縁部材が不要となるので、安価な電磁流量計を提供できるとともに、測定管が変形しても一定のシール性能を確保できるので、稼働温度範囲の広い電磁流量計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例の電磁流量計の断面の一部を示した図である。
【図２】測定電極の取り付け時の詳細説明図である。
【図３】他の実施例の電磁流量計の断面の一部を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態を図面により説明する。詳細は後述するが、図１と図３は、電磁流量計において、被測定流体の通流方向に垂直な面内に設けられた対向する一対の測定電極と対向する一組の励磁コイルのうちの、ひとつの測定電極の断面を示したものである。図は、測定管の周方向の一部を示し、紙面の左側が測定管の内側に対応している。
また、図は、一対の測定電極のうちの一方を示し、図示していない他方の測定電極も同様の構成となっている。
【００１６】
実施にあたって、図示していない一組の励磁コイルについては、本実施例に特有の構成はなく、一般的な励磁コイルを使用すればよい。
【００１７】
（実施例１）
図１は、実施例１の構成をしめす断面図である。実施例１では、樹脂製の測定管の径方向の内側より挿入する棒状の測定電極のシール構造、係止手段の例を説明する。
【００１８】
樹脂製の測定管１００には、測定電極１０１が測定管１００の内側から挿入される。測定管１００の挿通孔には円錐状のテーパ穴１０３が施され、測定電極１０１の頭部１０４にも同じテーパ角のテーパ面１１２が施されている。このとき、測定電極１０１の頭部１０４のテーパ面１１２の長さを、測定管１００の挿通孔のテーパ穴１０３のテーパ長より短くして、接合性をよくする。これにより、測定管１００の熱変形に対する影響を小さくすることができる。
【００１９】
図からも明らかなように、テーパ穴１０３は、測定管１００の外に向かって絞り込まれた形状となっている。さらに、測定電極１０１の頭部１０４の外径は、測定管１００の挿通孔の最小径より、大きくしている。これにより、被測定流体の液圧により、測定電極１０１は測定管１００に押し付けされて係止される。
さらに、測定電極１０１は、測定管１００の半径方向外側に突き出した部分をねじ加工しておく。このねじと六角ナット１０８により、あて板１０５とばね座金１０６を測定管１００に締め付ける。測定電極１０１は、ばね座金の復元力により、測定管１００の外側に引き込まれ、測定管１００に係止される。
【００２０】
六角ナット１０１の間には、流量信号取り出し部１１０が締め付けられている。この流量信号取り出し部１１０により、測定管１００を通流する被測定流体に生じた起電力を、図示していない流量計測部に通電する。この流量計測部で、受電した起電力が処理されて流量に換算される。
【００２１】
測定電極１０１にはＯリング１０２を挿入して、測定電極１０１と測定管１００間のシール性を確保する。詳しくは、Ｏリング１０２は、測定電極１０１の軸部と測定電極の頭部１０４と測定管１００の挿通孔のテーパ穴１０３からなる空隙に、Ｏリング１０２は挿入される。
【００２２】
図２は、測定電極１０１が測定管１００に組み込まれた状態を示している。図２に示すように、測定電極の頭部１０４のテーパ面１１２と測定管１００の挿通孔のテーパ穴１０３とが接合しているときの空隙を、Ｏリング１０２の使用状態とする。このとき、Ｏリング１０２は、所定のつぶし率となり、所定のシール性能を得ることができる。この状態は、測定電極１０１の頭部１０４や測定管１００の挿通孔のテーパ穴１０３の形状・寸法により決まり、被測定流体の液圧やばね座金の復元力等の係止力が一定値以上あればよい。この状態で使用すれば、Ｏリング１０２が永久歪をもつことがないので、電磁流量計の維持・管理も容易になる。
上記の測定電極の頭部１０４のテーパ面１１２と測定管１００の挿通孔のテーパ穴１０３とが接合しているときの空隙は、測定管１００が膨張・収縮して測定電極１０１の位置が変わっても、略一定となるため、Ｏリング１０２のつぶし率を一定にすることができる。
【００２３】
本実施例によれば、標準品の樹脂製の配管に管内部からテーパ穴をあける座ぐり穴加工をおこなえば、実施例の測定管１００とすることができるので、専用の測定管１００が不要となり、安価な電磁流量計を提供できる。
【００２４】
（実施例２）
つぎに、外径寸法の小さい測定管の実施例を、図３を用いて説明する。測定管１００の外径寸法が小さい場合、測定管１００の内径の半径が小さいことにより、測定管１００と測定電極１０１間に配置されたＯリング１０２の、測定管１００の長手方向の密着性が小さくなり、測定管１００の内側に印加される圧力によってはＯリング１０２のシール性能が十分に確保できないことがある。本実施例は、このような場合にシール性能の確保に有用な構成を例示している。
以下に、詳細に説明するが、図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００２５】
測定電極１０１が挿通する測定管１００の外側に座１０７を設け、座１０７にテーパ穴１０３と同様の座ぐり穴１１１を施す。座１０７の外側には当て板１０５を設けて、座ぐり穴１１１と当て板１０５と測定電極１０１とで形成される空隙に、Ｏリング１０９を挿入する。当て板１０５の外側には、ばね座金１０６と六角ナット１０８を設けて、座１０７を締め付ける。これにより、Ｏリング１０９よるシールをおこなうことができ、Ｏリング１０２と２重にシールできるので、シール性能を向上できる。
【００２６】
また、測定管１００の外側に設ける座１０７を、測定管１００と同じ材質、例えば塩化ビニールで製作し、測定管１００と座１０７を塩化ビニール製溶接棒を使用して肉盛り溶接をする。これにより、測定管１００に標準品の樹脂製の円筒配管を使用することができ、電磁流量計の低価格化を図ることができる。
【００２７】
上記で本実施例は、測定管１００の外径寸法が小さい場合に有用であると述べたが、外径寸法が大きく、被測定流体の液圧が高い場合にも適用可能である。
【００２８】
上記の実施例の測定管には、ポリ塩化ビニール以外にポリプロピレンやポリエチレン等の樹脂製の配管を使用することができ、それぞれの熱膨張率に応じて測定電極の頭部形状とテーパ角度を決めればよい。樹脂の熱膨張率と測定電極の熱膨張率の差が少ないほど望ましいことは言うまでもない
【００２９】
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明で分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１００  測定管
１０１  測定電極
１０２  ＯリングＡ
１０３  円錐状のテーパ穴
１０４  測定電極の頭部
１１２  測定電極の頭部のテーパ面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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