(57)【要約】【課題】比較的簡単な構造で電極取付孔を確実にシールすることができ、測定流体の漏洩を防止し得るようにした電磁流量計の電極構造を提供する。【解決手段】ライニング２、電極４およびパンチングプレート２８をインサート成形等によって一体に成形する。成形に際しては、予め電極４に樹脂コーティング材３７を塗布しておく。そして、この樹脂コーティング材３７が塗布された電極４を測定管１の電極取付孔３に挿入し、加熱溶融したライニング材を測定管１内に注入して冷却固化させると、ライニング２、電極４およびパンチングプレート２８が一体に成形される。このとき、樹脂コーティング材３７は、ライニング２と電極４とを溶着接合する。樹脂コーティング材３７は、ライニング２と同一材料からなる樹脂塗料３８と、耐腐食性材料からなるプライマー３９とからなり、プライマ−３９が電極４の表面に下層として塗布され、その上に樹脂塗料３８が積層塗布される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管壁に形成された電極取付孔と、この電極取付孔の周囲を取り囲むように前記管壁の外周面に突設された筒状の電極取付部とを有する測定管と、
少なくとも前記測定管と前記電極取付孔の内周面を覆うように成形されたライニングと、
一端部が前記電極取付孔に前記ライニングを介して挿入され前記測定管内に臨む電極とを備え、
前記電極と前記ライニングとは、一体に成形され、かつ両部材間は樹脂コーティング材によって溶着接合されていることを特徴とする電磁流量計の電極構造。
【請求項２】
請求項１記載の電磁流量計の電極構造において、
前記ライニングは電気絶縁性を有する合成樹脂からなり、
前記樹脂コーティング材は、前記ライニングと同一材料の樹脂塗料とプライマーとからなり、
前記電極は前記樹脂コーティング材が塗布された状態で前記ライニングと一体に成形されていることを特徴とする電磁流量計の電極構造。
【請求項３】
請求項２記載の電磁流量計の電極構造において、
前記電極は耐腐食性金属からなり、前記プライマーは耐腐食性塗料からなることを特徴とする電磁流量計の電極構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定管内を流れる測定流体の流量を電気的に測定する電磁流量計の電極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁流量計は、導電性の流体が磁場を横切って流れるときに、その流速に比例した起電力が、流体の流れの方向と磁場の方向の双方に対して直交する方向に誘起されるというファラデーの電磁誘導の法則を利用して流体の体積流量を測定するものである。このため、管壁内周面に電気絶縁材からなるライニングが形成された測定管と、この測定管の管壁を軸線が互いに一致するように、かつ測定管と直交するように貫通して設けられた２本の電極と、測定管の管壁外周面に互いに対向して設けられ前記測定管および電極の軸線に対して直交する方向の磁場を発生させる２つの励磁コイルとを備えている。
【０００３】
このような電磁流量計における電極構造としては、電極の取付けおよび交換時の作業性に優れていること、電極取付孔を確実にシールすることができ高い水圧に対しても測定流体が電極取付孔から漏洩しないことなどが要求される。そこで、このような要求を満たすものとして従来から種々の電極構造が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。なお、出願人は本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに見つけ出すことはできなかった。
【０００４】
【特許文献１】
実公平３−５１７０７号公報
【特許文献２】
特開平７−２２０１７３号公報
【特許文献３】
特開平７−８３７１４号公報（明細書の段落「０００３」〜「０００８」の記載、図３、図４）
【特許文献４】
特開平７−１１０２４８号公報（明細書の段落「００１２」〜「００２５」の記載、図１）
【０００５】
上記した特開平７−８３７１４号公報に記載された電磁流量計の電極構造は、図５に示すようにライニング２によって内張りされた測定管１の電極取付孔３に鍔部５を一体に有する電極４の一端部４ａを挿入し、前記鍔部５を前記測定管１の管壁外周面で前記電極取付孔３の周囲を覆っている円板状のライニング部分２Ａの表面にガスケット６を介して密接するとともに圧縮コイルばね７によって押圧することにより、測定管１内を流れる測定流体Ｌが前記ライニング部分２Ａと鍔部５との隙間から外部に漏洩するのを防止するようにしている。
【０００６】
測定管１の管壁外周面には、前記電極取付孔３の周囲を取り囲み前記電極４と圧縮コイルばね７を収納する円筒状の電極取付部８が突設されており、この取付部８をキャップ９によって覆っている。キャップ９は、前記電極４の他端部４ｂを外部に突出させる電極用孔１０を有し前記電極取付部８に螺合しており、このキャップ９によって圧縮コイルばね７の電極４に対する押圧力を調整するようにしている。なお、１１は電極４と圧縮コイルばね７とを電気的に絶縁する絶縁部材、１２は端子固定用ねじ、１３は端子である。
【０００７】
上記した特開平７−１１０２４８号公報に記載された電磁流量計検出器の電極部構造は、圧縮コイルばねの代わりにブッシュを用い、このブッシュをホルダによって押圧して電極の鍔部をライニングの表面に押し付けることにより、電極取付孔からの測定流体の漏洩を防止する構造を採っている。電極の鍔部は外周縁部に一体に突設した環状壁を有し、この環状壁をライニング表面に設けた環状の凹部に食い込ませることによりライニングに対して高い面圧、言い換えれば高いシール機能を得るようにしている。その他の構造は、図５に示した電極構造と略同一である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示した従来の電極構造は、以下に列記するような問題があった。
▲１▼電極４の鍔部５とライニング２との境界面の隙間からの測定流体Ｌの漏洩についてはガスケット６を用いることで防止することができるが、電極取付孔３の内周面を被覆している筒状のライニング部分２Ｂと電極４の一端部４ａとの境界面に存在する隙間１５についてはシールすることができず、この隙間１５に測定流体Ｌ中に含まれている異物や析出物等が侵入して付着すると、測定流体Ｌ中に発生する起電力を正確に測定することができなくなる。また、前記隙間１５に雑菌、腐敗物等が堆積するおそれがあり、サニタリー仕様に不適である。
▲２▼ガスケット６と圧縮コイルばね７が経年変化を起こして劣化すると、シール性能が低下し測定管１内の測定流体Ｌが電極取付孔３から漏洩する。
▲３▼周囲温度の急激な低下によってキャップ９内に結露が生じると、圧縮コイルばね７や端子１３に錆が発生する。
▲４▼測定流体Ｌによる配管の振動によってキャップ９が緩むと、圧縮コイルばね７の鍔部５に対する押圧力が低下してシール性が低下するため、液圧が高い測定流体Ｌの場合は漏洩し易くなる。
▲５▼ガスケット６、圧縮コイルばね７、絶縁部材１１等の部品を必要とするため、部品点数および電極４の組付け工数が多くなり、製造コストが高くなる。
【０００９】
上記した特開平７−１１０２４８号公報に記載された電磁流量計検出器の電極部構造によれば、上記した問題点▲２▼、▲３▼については解消することができるが、それ以外の問題点▲１▼，▲４▼，▲５▼については依然として解消することができないという問題があった。
【００１０】
本発明は上記した従来の問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、比較的簡単な構造で部品点数が少なく電極取付孔を確実にシールすることができ、測定流体の漏洩を防止し得るようにした電磁流量計の電極構造を提供することにある。
【００１１】
【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、管壁に形成された電極取付孔と、この電極取付孔の周囲を取り囲むように前記管壁の外周面に突設された筒状の電極取付部とを有する測定管と、少なくとも前記測定管と前記電極取付孔の内周面を覆うように成形されたライニングと、一端部が前記電極取付孔に前記ライニングを介して挿入され前記測定管内に臨む電極とを備え、前記電極と前記ライニングとは、一体に成形され、かつ両部材間は樹脂コーティング材によって溶着接合されているものである。
【００１２】
第１の発明においては、電極、ライニングおよびパンチングプレートとはインサート成形等によって一体に成形される。成形に当たって樹脂コーティング材が電極とライニングとを溶着接合することにより、これら両部材間の隙間を確実にシールする。したがって、測定流体が電極取付孔から漏洩したり、電極とライニングとの隙間に異物が侵入して付着したりすることがなく、測定管のシール性能および電磁流量計の測定精度を向上させることができる。また、電極を圧縮コイルばね等の付勢手段によって押圧する必要もなく、部品点数を削減することができる。
【００１３】
第２の発明は、上記第１の発明において、前記ライニングは電気絶縁性を有する合成樹脂からなり、前記樹脂コーティング材は前記ライニングと同一材料の樹脂塗料とプライマーとからなり、前記電極は前記樹脂コーティング材が塗布された状態で前記ライニングと一体に成形されているものである。
【００１４】
第２の発明においては、ライニングと樹脂塗料との溶着が確実で接着性、密着性に優れ、高いシール性能を得ることができる。
【００１５】
第３の発明は、上記第２の発明において、前記電極は耐腐食性金属からなり、前記プライマーは耐腐食性塗料からなるものである。
【００１６】
第３の発明においては、電極の耐腐食性がさらに向上する。プライマーは、樹脂塗料の下層として電極表面に塗布される。
【００１７】
【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の一実施の形態を示す縦断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図、図３は電極とライニングの要部の拡大断面図である。なお、図中従来技術の欄で示したものと同一構成部品に対しては同一符号をもって示し、その説明を適宜省略する。これらの図において、全体を符号２０で示す電磁流量計は、測定管１と、この測定管１の管壁に設けられたそれぞれ一対からなる電極４および励磁コイル２１と、前記測定管１の周囲を覆う外ケース２２と、この外ケース２２の上方に設置された変換器２３等で概ね構成されている。
【００１８】
前記測定管１は、直管からなり両端が開放する管本体１Ａと、この管本体１Ａの両端に一体に設けられた左右一対のフランジ１Ｂ，１Ｃとで構成され、管本体１Ａの長手方向中央部で左右両側面に貫通孔からなり前記各電極４が取付けられる２つの電極取付孔３が互いに軸線が一致するように、かつ測定管１の軸線と直交するように形成されている。また、管本体１Ａの管壁外周面には、前記各電極取付孔３の周囲を取り囲むように筒状の電極取付部８が突設されている。
【００１９】
このような測定管１は、ＳＵＳ、セラミックス等の非磁性材によって製作され、前記各フランジ１Ｂ，１Ｃの外側面、前記各電極取付孔３の内周面および管本体１Ａの管壁外周面で前記電極取付部８によって囲まれた部分を含む管本体１Ａの内周面全体にライニング２が一体に成形されている。ライニング２としては、例えばＰＦＡ（パーフロロアルコキシ樹脂）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン樹脂）、ＰＰ（ポリプロピレン樹脂）、ＰＥ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン樹脂）等の耐食性と電気絶縁性を有する合成樹脂が用いられる。また、ライニング２の内部には、測定管１との接合強度を高めるためにパンチングプレート２８が埋設されている。このパンチングプレート２８は前記管本体１Ａの内部に固定リング２９を介して固定されている。
【００２０】
前記電極４は、一端部４ａが電極取付孔３に挿入されて測定管１内に臨み、その先端面３０が測定流体Ｌとの接液面を形成している。電極４のライニング２と接触する部分は、後述する樹脂コーティング材３７による溶着を確実にするためにブラスト処理によって粗面に形成されている。電極４の他端部４ｂは、前記電極取付部８から外ケース２２内に突出し、その先端面に端子１３が端子固定用止めねじ１２によって固定されている。前記端子１３には信号リード線３３の一端が接続されており、この信号リード線３３の他端は外ケース２２内を通って前記変換器２３に接続されている。
【００２１】
このような電極４は、通常ステンレス等の非磁性材料によって製作されるが、耐腐食性が要求される場合は白金、タンタル、ハステロイ、チタン、タングステン、モネル、ニッケル、ジルコニウム等によって製作される。
【００２２】
ここで、本実施の形態においては、図４（ａ）に示すように一端部４ａと中間部とに鍔部５Ａ，５Ｂを一体に有する電極４を用いた例を示したが、これに限らず（ｂ）〜（ｇ）に示すように種々の形状のものを使用することができる。すなわち、同図（ｂ）は鍔部を備えないストレートな電極とした例、同図（ｃ）は電極の一端部４ａの外周面に３つの環状溝３４を軸線方向に離間させて形成した例、同図（ｄ）は電極４をストレートな棒状体に形成し、一端部４ａに軸線と直交する２つの貫通孔３５を形成した例、同図（ｅ）は電極の一端部４ａと他端部４ｂを小径の中間部４ｃによって連結した例、同図（ｆ）は電極４の一端部４ａを先細のテーパ状に形成した例、同図（ｇ）は電極４の一端部４ａを先細のテーパ状に形成するとともに中間部に環状溝３４を形成した例を示す。これらの電極のうち、図４（ｂ）、（ｆ）以外の電極によれば、電極４とライニング２との結合強度が大きく、電極４の電極取付孔３からの抜けを防止することができる。なお、３６は前記止めねじ１２がねじ込まれるねじ孔である。
【００２３】
前記一対の励磁コイル２１は、測定管１の管本体１Ａの管壁外周面で軸線方向の中央部に上下方向において測定管１を介して対向するように取付けられている。このため、励磁コイル２１と電極４とは、測定管１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４の軸線は、測定管１の軸線、言い換えれば測定管１内を流れる導電性の測定流体Ｌの流れ方向と直交し、励磁コイル２１への通電による励磁によって発生する測定管１の中心部における磁束Φは電極４の軸線と測定流体Ｌの流れ方向の双方に対して直交している。
【００２４】
さらに前記測定管１の管壁外周面には、前記各励磁コイル２１の磁気回路を形成するプレートコア４０、センターコア４１およびアウターコア４２が配設されている。プレートコア４０は、測定管１の外周面に上下に対向してそれぞれ配設され、表面中央に前記センターコア４１が突設され、その周面に前記励磁コイル２１が巻回されている。プレートコア４０とセンターコア４１は、透磁率が高い材料、例えばパーマロイ、純鉄等によって形成されている。前記アウターコア４２は、継鉄等によって円筒状に形成されて前記測定管１および励磁コイル２１を取り囲み、上下２箇所が前記各センターコア４１の表面に複数本の止めねじ４３によってそれぞれ固定されている。
【００２５】
前記ライニング２と前記電極４およびパンチングプレート２８とは、インサート成形によって一体に成形されるとともに、ライニング２と電極４とは前記樹脂コーティング材３７によって溶着接合されており、これによってこれら両部材間の隙間を完全にシールし電極取付孔３からの測定流体Ｌの漏洩、前記隙間への異物の侵入、付着等を防止している。
【００２６】
前記樹脂コーティング材３７は、図３に示すように樹脂塗料３８とプライマー３９の２層で構成され、ライニング２と電極４の一体成形時に予め電極４の周面でライニング２と接触する部分に塗布される。樹脂塗料３８としては、ライニング２と同一材料、例えばＰＦＡ、ＥＴＦＥ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の合成樹脂が用いられ、プライマー３９としては、耐腐食性材料、例えばエナメル塗料が用いられる。
【００２７】
このような電磁流量計２０において、測定管１への電極４の組付けに当たっては、予め電極４の周面所定箇所に樹脂コーティング材３７を塗布し固化させる。樹脂コーティング材３７の塗布は、電極４の周面の所定箇所にプライマー３９を塗布して固化させた後、さらにその上に樹脂塗料３８を塗布して固化させる。また、測定管１にパンチングプレート２８を取付け、金型に装填する。
【００２８】
次に、樹脂コーティング材３７が塗布された電極４を、測定管１の電極取付孔３に挿入して治具によって保持する。次に、加熱溶融したライニング材を測定管１が装填された金型内に注入して冷却固化させることによりライニング２と電極４およびパンチングプレート２８を一体に成形する。このとき、樹脂コーティング材３７はライニングの熱によって溶け、その後冷却固化することにより、ライニング２と電極４とを溶着接合する。したがって、電極４の一端部４ａとライニング２との間には隙間が全く生じることはなく、異物の侵入、付着等を防止することができる。また、ライニング２と電極４との間に隙間が生じなければ、測定流体Ｌが電極取付孔３から漏洩することもないので、従来必要としていたガスケット６、圧縮コイルばね７（図５参照）等が不要となり、電極構造を簡素化することができる。
【００２９】
このような構造からなる電磁流量計２０において、一対の励磁コイル２１を励磁して測定管１の内部に電極４の軸線および測定流体Ｌの流れ方向と直交する方向の磁界Ｂを発生させると、測定流体Ｌ内にはその平均流速に比例した起電力ｅ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ｅを一対の電極４によって取り出して増幅した後、記録したり、指示計器に伝送することにより測定流体Ｌの流量や平均流速が測定される。
【００３０】
【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の電極構造は、測定管に内張りされるライニングと電極とを一体に成形するとともに、両部材間を樹脂コーティング材を介して溶着接合したので、ライニングと電極との境界面のシールが確実で、従来の電極構造に比べてガスケットやばね、さらにはキャップ等の部品を必要とせず、構造簡易にして部品点数および組立工数を削減でき、安価に製作することができる。また、結露によって錆が発生したり、キャップの緩みによってシール性能の低下を心配したりすることもない。
【００３１】
また、樹脂コーティング材を樹脂塗料とプライマーとの２層で構成し、樹脂材料をライニングと同一材料とした発明においては、ライニングとの接着性、密着性に優れ、高いシール性能を確保することができる。また、材料の種類を削減することができる。
【００３２】
さらに、樹脂コーティング材のプライマーとして耐腐食性材料を用いた発明においては、電極の耐腐食性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電磁流量計の一実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。
【図３】ライニングと電極の溶着部の拡大断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は電極の形状を示す図である。
【図５】従来の電磁流量計における電極構造の断面図である。
【符号の説明】
１…測定管、２…ライニング、３…電極取付孔、４…電極、５…鍔部、７…圧縮コイルばね、８…電極取付部、９…キャップ、３７…樹脂コーティング材、３８…樹脂塗料、３９…プライマー、Ｌ…測定流体。
【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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