(57)【要約】【課題】強化材としてガラス繊維を混入した合成樹脂を使用することによりライニング材のコスト低減を図るとともに、パンチングプレート、リング板、圧縮コイルばね等が不要で部品点数を削減することにより、装置全体のトータルコストを低減する。【解決手段】管本体２１の内周面とフランジ２２の配管接続端面２２ａを被覆するライニング材２３として、ガラス繊維を強化材として混入した合成樹脂を用いる。電極８の鍔８Ａを円板状のキャップ３３によって押圧し、電極取付孔１４の外側開口部周りのライニング部分２３Ｂに押し付け、前記電極取付孔１４をシールする。【選択図】        図２
2004233203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管本体と、この管本体の両端開口部にそれぞれ一体に設けられた一対のフランジとからなり、前記管本体の内周面と前記フランジの配管接続端面をライニング材で被覆した電磁流量計用測定管において、
前記ライニング材が、ガラス繊維を強化材として混入した合成樹脂であることを特徴とする電磁流量計用測定管。
【請求項２】
請求項１記載の電磁流量計用測定管において、
前記管本体の管壁に貫通して設けられた電極取付孔に鍔付き電極を嵌挿して内端を前記管本体内に臨ませ、前記管本体の外周面に前記電極取付孔を取り囲む電極取付部を突設し、この電極取付部にキャップを螺合して前記電極の鍔を前記電極取付孔の外側開口部の周囲を覆っているライニング部分に押し付けたことを特徴とする電磁流量計用測定管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は導電性流体の流量測定に用いられる電磁流量計用測定管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファラディーの電磁誘導の法則を測定原理とする電磁流量計は、測定管に励磁コイルと一対の電極を、コイルの磁界と電極の軸線と測定管の軸線が互いに直交するように配置し、前記測定管内を流れる導電性の被測定流体中に発生する起電力を電極によって取り出すことにより、前記被測定流体の流量または平均流速を測定するように構成されている。
【０００３】
ところで、測定管は通常ステンレス等の非磁性材料によって形成され、導電性の被測定流体中に発生した起電力の短絡を防止するために、被測定流体の接液面である内周面と、測定管の両端開口部に一体に設けたフランジの外側面、すなわち配管が接続される面（以下、配管接続端面という）をライニング材によって絶縁被覆している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実公平２−２８４１１号公報
【０００５】
プロセス用途の電磁流量計は、様々な流体条件（温度、圧力、腐食／スラリー成分の有無など）に晒される場合が多いため、ライニング材として耐熱性、耐食性、電気絶縁性等に優れたフッ素樹脂などの高価な材料を使用している。
【０００６】
また、水計測用途に限定した電磁流量計においては、クロロプレンゴムのような安価な素材をライニング材として用いている。
【０００７】
しかしながら、上記したような従来のライニング材はいずれも測定管との密着性が悪く、測定管から剥離し易いことから、通常図３に示すように予め測定管１の内部にパンチングプレート（多孔板）によって形成した補強管２をリング３を介して取付けておき、この補強管２をライニング材４によって覆うことにより、ライニング材４と測定管１との機械的な結合強度を高めてライニング材４の剥離を防止するとともに、測定管１内の温度変化や圧力変化によるライニング材４の変形等を防止している（例えば、特許文献２，３，４等参照）。
【０００８】
【特許文献２】
特公平５−４８８４６号公報
【特許文献３】
特公平５−４８８４５号公報
【特許文献４】
実公平２−２８４１１号公報
【０００９】
また、フランジ部分のライニング材４の剥離防止構造としては、フランジ５の配管接続端面５ａに環状溝６を形成し、この環状溝６の開口面の一部をリング板７によって覆うことにより、環状溝６に充填され固化したライニング材４の剥離、離脱をリング板７によって防止するようにしている。なお、図中８は電極、９は電極８を押圧する圧縮コイルばね、１０は電極８と圧縮コイルばね９を収納する筒状のキャップ、１１は鞍型の励磁コイル、１２は信号リード線、１３は導電性の被測定流体である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来用いられてきたライニング材は、測定管１に対する密着性が低いことから、補強管２を測定管１の内周面にリング３を介して固定したり、フランジ５の配管接続端面５ａに環状溝６を形成してリング板７を溶接したりしなければならないため、電磁流量計の部品点数、製造工数および組立工数が増加し、一層製造コストが嵩むという問題があった。
【００１１】
さらに、フッ素樹脂の場合、通常の射出成形（比較的高速、高圧）では樹脂の冷却固化、結晶時の収縮により大きなストレスが残留してしまうため、常温圧力下でのコールド・フロー特性（長時間荷重を加え続けたとき起こるクリープ変形のうち、室温以下で起こる場合をいう）が悪く、クラック、割れが生じ易く、電極取付孔１４のシール性が低下する。そのため、電極８の鍔８Ａを圧縮コイルばね９によって電極取付孔１４の外側開口部の周囲を覆っている環状のライニング部分４ａに押し付けることにより電極取付孔１４をシールしているが、前記スプリング圧で常時押付けているとライニング部分４ａの圧縮変形により電極間距離が短縮するため、電極８から取り出される出力が低下するという問題があった。加えて、キャップ１０は円筒状に形成されて、内部に電極８と圧縮コイルばね９を収納しているため、測定管１の外周からの突出寸法が大きいという問題もあった。
【００１２】
また、クロロプレンゴムは、耐熱性が低く、過度の弾性体のため摩耗し易いなど、用途によっては使用を制約されるという問題があった。しかも、製造工程も手離れがよくないという難点を抱えている。
【００１３】
このようなことから、ライニング材として比較的耐熱性、耐候性、耐腐食性に優れたうえで低コストでかつ成形性のよい要求仕様にあったものを選定することが要求されている。
【００１４】
本発明は上記した従来の問題および要請に応えるべくなされたもので、その目的とするところは、ガラス繊維を強化材として混入した安価な合成樹脂をライニング材として使用することによりライニング材のコスト低減を図るとともに、パンチングプレートからなる補強管、リング板、圧縮コイルばね等の部品を不要にすることにより、製造工数、部品点数、組立工数等を削減し、装置全体のトータルコストを低減し得るようにした電磁流量計用測定管を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第１の発明は、管本体と、この管本体の両端開口部にそれぞれ一体に設けられた一対のフランジとからなり、前記管本体の内周面と前記フランジの配管接続端面をライニング材で被覆した電磁流量計用測定管において、ガラス繊維を強化材として混入した合成樹脂をライニング材として用いたものである。
【００１６】
第１の発明においては、ライニング材として使用する合成樹脂を一般に広く使用されている安価な合成樹脂、例えばポリプロピレンまたはポリエチレン等を用いることができるので、低コストで、かつ比較的耐熱性、耐候性、耐食性に優れており、水道水、下水、工業用水、農業用水、井戸水、冷却水、温水等の水計測用途に用いて好適である。また、ポリプロピレン、ポリエチレンは、機械的強度が大で経年変化が少なく、さらに、成形時の流動性、熱安定性も良好である。
ガラス繊維は軽くて耐熱性、化学的安定性に優れており、ライニング材の機械的強度を増大させる。したがって、ライニング材の経年変化による内径寸法の縮小が少なく、また測定管に対する密着性が高いので、補強管やリング板を不要にする。さらに、ガラス繊維を混入すると、クリープ変形の影響が小さく、電極に常時スプリング荷重をかける必要がない。
【００１７】
第２の発明は、上記第１の発明において、前記管本体の管壁に貫通して設けられた電極取付孔に鍔付き電極を嵌挿して内端を前記管本体内に臨ませ、前記管本体の外周面に前記電極取付孔を取り囲む電極取付部を突設し、この電極取付部にキャップを螺合して前記電極の鍔を前記電極取付孔の外側開口部の周囲を覆っているライニング部分に押し付けたものである。
【００１８】
第２の発明においては、ライニング材の機械的強度が大で経年変化によってクリープが生じたり、圧縮変形することが少ないため、スプリング荷重をかける必要がなくキャップによって電極を押し付けるだけで電極取付孔を確実にシールすることができる。また、ライニング材の圧縮変形が少ないので、電極間距離が短縮せず、出力の変化を防止し得る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る電磁流量計用測定管の一実施の形態を示す断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。これらの図において、全体を符号２０で示す測定管は、両端開放の直管からなる管本体２１と、この管本体２１の両端に一体に設けられた左右一対のフランジ２２，２２とで構成され、管本体２１の内周面と各フランジ２２の配管接続端面２２ａが強化繊維入りの合成樹脂からなるライニング材２３によって被覆されている。このような測定管２０は、ＳＵＳ等の非磁性材によって形成され、管本体２１の外周面で軸線方向中央部には鞍型に形成した一対の励磁コイル１１が上下方向において対向するように配設されるとともに、一対の電極８が左右方向において対向するように配設されている。このため、電極８と励磁コイル１１は、測定管２０の周方向に９０°位相をずらして交互に配置されている。また、電極８の軸線は、測定管２０の軸線、言い換えれば測定管２０内を流れる導電性の被測定流体１３の流れ方向と直交し、測定管２０の中心部における励磁コイル１１の磁束Φは電極８の軸線と直交している。前記被測定流体１３としては、異物を含まない水が用いられる。
【００２０】
前記ライニング材２３に用いられる強化繊維入りの合成樹脂として、被測定流体１３が水である場合、ガラス繊維を混入したポリプロピレンまたはポリエチレンを用いることが好ましい。
【００２１】
ポリプロピレンは、比重が０．９１〜０．９２で軽く、また低コストで、比較的耐熱性、耐候性、耐食性に優れ、水中でも強度が低下しないため、水道水、下水、工業用水、農業用水、井戸水、冷却水、温水等の水計測用途の仕様基準を満たしている。また、強酸、強アルカリにも強く、通常の溶剤に不溶で、機械的強度はポリエチレンより優れており、電気絶縁性も良好である。
【００２２】
ポリプロピレンの主な特性は、以下の通りである。
硬度（ロックウエル硬さ）：Ｒ９０，引張り強さ：２８０〜３８０Ｋｇｆ／ｃｍ２、熱変形温度：１１０℃、熱膨張係数：０．００００８ｃｍ／℃、熱変形温度：１２０℃、誘電率（１０３  Ｈｚ）：２．３、耐弱アルカリ性、耐弱酸性、耐有機溶剤性。
【００２３】
また、ポリエチレンはポリプロピレンと同類のポリオレフィン系プラスチックで、ともに成形時の流動性、熱安定性も良好でライニング材として用いる合成樹脂としてよくバランスがとれており、特に剛性、耐熱変形性に優れた特長を有している。また、水、酸、アルカリ、有機溶剤に耐え、電気絶縁性、耐寒性も良好である。
【００２４】
このようなライニング材２３は、上記した従来のライニング材として用いられている四フッ化樹脂、クロロプレンゴム、ウレタン等の絶縁材料より材料コストが安価である。また、ガラス繊維を混入したポリプロピレン、ポリエチレンは、機械的強度が大きく、測定管２０に対する密着性が高いため、図３に示した補強管２やリング板７を用いないで管本体２１の内周面とフランジ２２の配管接続端面２２ａに射出成形しても剥離するおそれがない。
【００２５】
ライニング材２３の射出成形に当たっては、管本体２１の軸線方向中央で左右両側面に貫通する２つの下孔２４を予め形成しておく。そして、測定管内に溶融したライニング材を射出することにより、測定管内面、フランジ２２の配管接続端面２２ａ、下孔２４の内周面および下孔２４の外側開口部の周囲をライニング材２３（２３Ａ，２３Ｂ）によって被覆する。射出成形する際は、残留ストレスによるクラック、割れ等が生じないようにするため、極力低ストレスで成形する。ライニング材２３の厚さは、３ｍｍ程度である。下孔２４の内周面に形成された筒状のライニング部分２３Ａの孔は、前記電極８が測定管２０の外側から取付けられる電極取付孔１４を形成している。
【００２６】
前記管本体２１の外周面には、前記各電極取付孔１４の周囲を取り囲む円筒状の電極取付部３１が一体に突設されている。電極取付部３１は、前記電極８を収納しており、内周面にはキャップ３３が螺合する雌ねじ３４が形成されている。
【００２７】
前記電極８は、一般にＳＵＳ等によって長手方向中間部に鍔８Ａを一体に有する棒状に製作されて前記電極取付孔１４にシール部材３５を介して嵌挿され、先端部が前記ライニング材２３を貫通して管本体２１の内部に若干突出している。このように電極８の先端部を測定管２０内に突出させておくと、被測定流体１３が電極８に付着する異物を洗い流すため、出力の安定性を高くすることができる。また、被測定流体１３が水の場合は、異物が付着したり、当たったりすることもない（異物が当たるとノイズの原因となる）。電極８の基端側は、前記電極取付部３１の外部に突出しており、信号リード線１２の一端が止めねじ３６によって接続されている。
【００２８】
前記キャップ３３は、中央に電極８が貫通する中心孔３７を有するリング状に形成されて、外周に前記電極取付部３１の雌ねじ３４に螺合する雄ねじが形成されており、前記電極８の鍔８Ａを絶縁リング３８を介して押圧し、前記電極取付孔１４の外側開口部の周囲を覆う環状のライニング部分２３Ｂに圧接することにより、前記電極取付孔１４をシールしている。また、キャップ３３の表面には、回転操作用のマイナス溝が径方向に形成されている。
【００２９】
前記各励磁コイル１１は、プレートコア４０に突設したコア４１に巻回されている。プレートコア４０とコア４１は、透磁率が大きな材料、例えばケイ素鋼板、純鉄等によって形成されている。前記プレートコア４０は、前記管本体２１の外周面に密着するように円弧状に湾曲している。前記コア４１の先端面には継鉄等によって円筒状に形成され前記測定管２０の外周を取り囲むアウターコア４２が止めねじ４３によって固定されており、これらのコア４０，４１，４２によって励磁コイル１１の磁気回路を形成している。
【００３０】
このような構造からなる測定管２０を備えた電磁流量計において、励磁コイル１１を通電、励磁して測定管２０の内部に電極８の軸線および被測定流体１３の流れ方向と直交する方向の磁界Ｂを発生させると、被測定流体１３内にはその平均流速に比例した起電力が磁界Ｂの方向と流れの方向の双方に対して直角な方向に生じ、この起電力を一対の電極８によって取出して増幅した後、記録したり、指示計器に伝送することにより被測定流体１３の流量や平均流速が測定される。
【００３１】
ここで、本発明においては、ライニング材２３として安価で入手し易いポリプロピレンまたはポリエチレン等の合成樹脂に強化材としてガラス繊維を混入したものを用いているので、充分な機械的強度を有し、また測定管２０に対して密着性が高いので、図３に示した補強管２やリング板７を用いたり、あるいは接着剤を用いたりしてライニング材２３の剥離を防止する必要がなく、測定管２０の製作が容易で、部品点数を削減することができる。また、ポリプロピレンやポリエチレンは、フッ素樹脂に比べて安価で、測定管２０の製造コストを一層低減することができる。
【００３２】
また、被測定流体１３が腐食成分やスラリー成分の少ない上水、下水等の水周りに使用される流量監視は勿論のこと、例えば機械装置の冷却水の流量監視などに用いて好適である。
さらに、上水、下水等の水周りの流量監視は、プラント内使用のように堅牢性、防爆性が要求されないため、装置全体のトータルコストを低減することが可能である。
【００３３】
また、ガラス繊維入りのライニング材２３は、クリープ変形の影響が少ないため、電極８にスプリング荷重を加える必要がなく、キャップ３３で押圧するだけで電極取付孔１４を確実にシールすることができる。したがって、図３に示した圧縮コイルばね９を必要とせず、一層部品点数を削減することができる。
また、ライニング材２３の圧縮変形が少ないため電極間距離が短縮したりすることもなく、安定した出力を得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る電磁流量計用測定管は、ライニング材として、ガラス繊維を強化材として混入した合成樹脂を用いたので、ライニング材自体のコストが安価で、上水、下水等の様々な水周りの流量監視に用いて好適である。また、ライニング材は機械的強度が大で測定管に対して密着性が高いため、ライニングの成形時に測定管にパンチングプレートからなる補強管やリング板を取付ける必要がなく、測定管を安価に製作することができる。
さらに、経年変化によるクリープ、割れの発生、圧縮変形等も少ないので、電極取付孔を確実にシールすることができ、また電極間距離を一定に保持することができ、安定した性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電磁流量計用測定管の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】従来の電磁流量計用測定管の断面図である。
【符号の説明】
１…測定管、２…補強管、４…ライニング材、５…フランジ、８…電極、８Ａ…鍔、９…圧縮コイルばね、１１…励磁コイル、１３…被測定流体、１４…電極取付孔、２０…測定管、２１…管本体、２２…フランジ、２２ａ…配管接続端面、２３…ライニング材、３１…電極取付部、３３…キャップ。
【図１】
2004233203.tif 000003
【図２】
2004233203.tif 000004
【図３】
2004233203.tif 000005