(57)【要約】【課題】長さが異なるセンサ取付管に容易に取り付けることが可能な電磁流量センサ及びその取り付け方法を提供する。【解決手段】本発明の電磁流量センサ２０では、センサヘッド２２をセンサ取付管１１に挿入し、そのセンサヘッド２２を中心に電磁流量センサ２０を回転操作すれば、センサ取付管１１に対するセンサヘッド２２の挿入量を調節することができる。即ち、比較的短いセンサ取付管１１に電磁流量センサ２０を取り付ける場合に比べて、比較的長いセンサ取付管１１’に電磁流量センサ２０を取り付ける場合には、螺子部２５Ａと３１Ａの螺合を深くするだけで、センサ取付管１１，１１’の長短に係わらず、センサヘッド２２の先端部に備えた１対の検出用電極２６，２６を、配管１０に対する所定の位置に配置することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる配管から分岐したセンサ取付管に、軸形のセンサヘッドを挿入して前記センサヘッドの先端部に備えた１対の検出用電極を前記配管に対する所定の位置に配置し、磁界と交差して前記配管内を流体が流れることで生じた起電力を前記１対の検出用電極で検出して、前記流体の流速及び／又は流量を計測する電磁流量センサにおいて、
前記センサ取付管との間に、前記センサヘッドを中心に回転することで互いに螺合して、前記電磁流量センサを前記センサ取付管に保持するセンサ取付用螺子部を設けたことを特徴とする電磁流量センサ。
【請求項２】
前記配管内の流体に対する前記１対の検出用電極の挿入位置及び並び方向の変化を、前記検出用電極による検出信号の強度変化として出力する位置変化反映手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電磁流量センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の電磁流量センサの取り付け方法であって、
前記センサヘッドを複数回転させることで、前記位置変化反映手段の出力を複数回振幅させ、それら各振幅のピーク値を記憶して比較し、前記ピーク値が比較的大きくなるように前記電磁流量センサを取り付けることを特徴とする電磁流量センサの取り付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁流量センサ及びその取り付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に示すように、従来は、電磁流量センサ１に備えたセンサヘッド２の基端部にはフランジ３が備えられ、配管４から分岐したセンサ取付管５の先端部にもフランジ６が備えられていた。そして、これらフランジ３，６が当接する位置までセンサヘッド２をセンサ取り付管５内に挿入して、フランジ３，６同士を複数本の螺子で固定していた。これにより、センサヘッド２の先端に備えた検出用電極７が配管４内の所定の位置に配置され、配管４内に流れる流体の流速等が計測される。
【０００３】
なお、本件の従来技術を掲載した先行技術文献は、見つけられなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の構成では、センサ取付管５の長さが異なると、配管４内への検出用電極７の挿入位置が異なり、検出精度がばらつく虞があった。このため、同じ長さのセンサ取付管５にしか取り付けることができなかった。これに対し、図９に示すように、上記したフランジ３，６同士を固定する複数の螺子８の締め付け量を変更することで、検出用電極７の位置調節を可能とした構成が考えられるが、このような構成では複数の螺子８をバランスよく締め付けていく必要があり、電磁流量センサ１の取り付け作業が非常に困難であった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、長さが異なるセンサ取付管に容易に取り付けることが可能な電磁流量センサ及びその取り付け方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る電磁流量センサは、流体が流れる配管から分岐したセンサ取付管に、軸形のセンサヘッドを挿入してセンサヘッドの先端部に備えた１対の検出用電極を配管に対する所定の位置に配置し、磁界と交差して配管内を流体が流れることで生じた起電力を１対の検出用電極で検出して、流体の流速及び／又は流量を計測する電磁流量センサにおいて、センサ取付管との間に、センサヘッドを中心に回転することで互いに螺合して、電磁流量センサをセンサ取付管に保持するセンサ取付用螺子部を設けたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電磁流量センサにおいて、配管内の流体に対する１対の検出用電極の挿入位置及び並び方向の変化を、検出用電極による検出信号の強度変化として出力する位置変化反映手段を備えたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明に係る電磁流量センサの取り付け方法は、請求項２に記載の電磁流量センサの取り付け方法であって、センサヘッドを複数回転させることで、位置変化反映手段の出力を複数回振幅させ、それら各振幅のピーク値を記憶して比較し、ピーク値が比較的大きくなるように電磁流量センサを取り付けるところに特徴を有する。
【０００９】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１の電磁流量センサでは、センサヘッドをセンサ取付管に挿入し、そのセンサヘッドを中心にセンサ取付用螺子部を回転操作するだけで、センサ取付用螺子部の螺合により電磁流量センサがセンサ取付管に保持される。このとき、センサ取付用螺子部の螺合深さを変更することで、センサヘッドの先端部に備えた１対の検出用電極を、配管に対する任意の位置に配置することができる。これにより、長さが異なる複数種類のセンサ取付管の好適な位置に電磁流量センサを容易に取り付けることができる。
【００１０】
＜請求項２及び３の発明＞
請求項２の発明では、位置変化反映手段の出力に基づいて、検出信号の強度が比較的大きくなるように、センサ取付管に対する検出用電極の挿入位置及び並び方向を決定することができる。具体的には、センサヘッドを複数回転させることで、位置変化反映手段の出力を複数回振幅させ、それら各振幅のピーク値が比較的大きくなるように電磁流量センサを取り付ければよい（請求項３の発明）。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１において符合１０は、流量計測用の配管であって、例えば、水道管の途中に取り付けられ、配管１０の内部を流体としての水が一方向に流れる。また、配管１０の側面には、センサ取付管１１が略直角に分岐しており、そのセンサ取付管１１の内周面には、螺子部１２が形成されている。そして、このセンサ取付管１１に中継スリーブ３０が取り付けられている。
【００１２】
中継スリーブ３０の外周面の一端には、テーパー螺子３１Ｂが形成される一方他端には、通常の螺子部３１Ａ（例えば、平行螺子）が形成されている。また、中継スリーブ３０のうち螺子部３１Ａとテーパー螺子３１Ｂとの間には、ナット部３２が形成されている。そして、テーパー螺子３１Ｂの外周にシールテープを巻きつけて、前記センサ取付管１１の内側の螺子部１２に螺合してある。また、螺子部３１Ａには、本発明の電磁流量センサ２０が取り付けられる。
【００１３】
電磁流量センサ２０は、センサ本体２１の背面から軸形のセンサヘッド２２を延設してなる。センサ本体２１は、筐体の内部に図示しない電源回路、信号処理回路、コイル駆動回路等を備える。また、センサ本体２１の前面には、図４に示すように、後述する取り付け位置調整用の表示ランプ２３及び操作ボタン２４が備えられている。センサ本体２１の後面には、図１に示すようにセンサヘッド２２の基端部を覆うように結合筒２５が起立している。そして、結合筒２５の内周面には、中継スリーブ３０の螺子部３１Ａが螺合される螺子部２５Ａ（本発明の「センサ取付用螺子部」に相当する）が形成されている。
【００１４】
センサヘッド２２は、軸方向の途中部分に図示しない電磁コイルを内蔵しており、これによりセンサヘッド２２の先端面から配管１０内に向けて磁束を発生させることができる。センサヘッド２２の先端部には、１対の検出用電極２６，２６が内蔵されており、それら検出用電極２６，２６の先端が、センサヘッド２２の先端面から露出して配管１０内の流体に接触可能となっている。詳細には、これら検出用電極２６，２６は、図３に示すようにセンサヘッド２２の先端面の径方向に並んで配置されている。そして、検出用電極２６，２６は、前記励磁コイルが発生した磁界中を水が通過することで生じる起電力を検出し、この検出信号に基づいて、配管１０内を流れる水の流量及び／又は流速が計測される。
【００１５】
次に、上記構成からなる本実施形態の作用・効果を説明する。
本実施形態の電磁流量センサ２０は、例えば計測用の配管１０とセットにして電磁式流量計測装置として出荷する場合と、既にユーザーに設置された電磁流量センサの交換の為に電磁流量センサ２０単体で出荷する場合とがある。そして、配管１０とセットにして出荷される電磁流量センサ２０は、メンテナンス時には配管１０から取り外され、別の配管１０に備えた長さが異なるセンサ取付管１１に取り付けられることがある。また、電磁流量センサ２０単体で出荷される場合も、長さが異なる種々のセンサ取付管１１に取り付けられることがある。
【００１６】
しかしながら、本実施形態の電磁流量センサ２０では、センサヘッド２２をセンサ取付管１１に挿入し、そのセンサヘッド２２を中心に電磁流量センサ２０を回転操作すれば、センサ取付管１１に対するセンサヘッド２２の挿入量を調節することができる。具体的には、図２（Ａ）に示すように、比較的短いセンサ取付管１１に電磁流量センサ２０を取り付ける場合に比べて、図２（Ｂ）に示すように、比較的長いセンサ取付管１１’に電磁流量センサ２０を取り付ける場合には、螺子部２５Ａと３１Ａの螺合を深くするだけで、センサ取付管１１，１１’の長短に係わらず、センサヘッド２２の先端の検出用電極２６，２６を、配管１０に対する所定の挿入位置に配置することができる。
【００１７】
ところで、配管１０内における両検出用電極２６，２６の並び方向及び挿入位置と、検出用電極２６，２６による検出信号の強度（以下、「検出強度」という）との間には、以下のような関係がある。即ち、センサ取付管１１に対するセンサヘッド２２の挿入量を一定にしてセンサヘッド２２を回転させて配管１０内の水の流れに対して検出用電極２６，２６の並び方向を変更した場合には、図５（Ｂ）に示すように検出強度が振幅する。詳細には、図３に示すように、検出用電極２６，２６を結んだ線Ｌ１と、水の流れ方向に直交した線Ｌ２とがなす角度をθとした場合に、θが０°又は１８０°のときに（即ち、１対の検出用電極２６，２６を結んだ直線が流体の流れ方向に直交したときに）、振幅がピークとなる。そして検出強度は、θが０°から１８０°に向かうに従って低下し、１８０°から３６０°（０°）に向かうに従って上昇する。
【００１８】
また、水の流れ方向に対する１対の検出用電極２６，２６の並び方向を一定（θ＝一定）にしてセンサヘッド２２をセンサ取付管１１に徐々に挿入することで、配管１０内における流体検出用電極２６，２６の挿入量を徐々に大きくしていった場合には、図５の（Ａ）に示すように、所定の挿入量のときに検出強度がピークになる。
【００１９】
従って、電磁流量センサ２０を回転しながら配管１０内に挿入したときには、検出用電極２６の挿入量と検出強度との関係は、図５（Ａ）と図５（Ｂ）の両方のグラフを合成してなる図６に示したグラフで表される。即ち、電磁流量センサ２０が半回転する毎（θ＝０°又は１８０°になる毎）に検出強度のピークが出現し、このピーク値がセンサヘッド２２の挿入量に応じて徐々に変化する。
【００２０】
ところで、本実施形態の電磁流量センサ２０では、表示ランプ２３と操作ボタン２４とを利用して、以下▲１▼〜▲５▼に示すようにして最適な位置を求めることができるようになっている。
▲１▼電磁流量センサ２０を回転操作して、検出用電極２６が配管１０より引っ込んだ位置（センサ取付管１１の内側）でかつθ＝０°となるようにし、このときの検出強度を測定する。
▲２▼検出用電極２６が配管１０側に移動するように電磁流量センサ２０を回転操作して、電磁流量センサ２０が３６０°回転（１回転）したとき（θ＝０°）の検出強度を測定する。
▲３▼▲２▼で測定した検出強度を、その直前（１回転前）に測定した検出強度と比較する。
▲４▼▲２▼で測定した検出強度がその直前に測定した検出強度よりも強かった場合には、▲２▼と▲３▼の操作を行う。
▲５▼▲２▼で測定した検出強度がその直前に測定した検出強度よりも弱かった場合には、直前に測定した検出強度が最大であるので、その位置に戻す。即ち、検出用電極２６を配管１０から退避させる方向に電磁流量センサ２０を１回転する。
【００２１】
上記▲１▼〜▲５▼の操作によって、検出用電極２６，２６が配管１０内において、検出強度が比較的強くなる位置に配置される。ここで、本実施形態の電磁流量センサ２０では、センサ本体２１に設けた操作ボタン２４を押す毎に、センサ本体２１に備えた信号処理回路が検出強度を記憶すると共に、新たに記憶した検出強度と前回記憶した検出強度とを比較し、新たに記憶した検出信号の方が前回記憶した検出信号より弱かった場合に、例えば表示ランプ２３を点滅させるようになっている。従って、検出用電極２６の位置調整を行う際に、上記▲１▼の操作を行った後で、表示ランプ２３が点滅するまで▲２▼の操作（電磁流量センサ２０を１回転する毎に、操作ボタン２４を押す）を繰り返し、表示ランプ２３が点滅したときに▲５▼の操作を行えばよい。これにより、電磁流量センサ２０の最適な取り付け位置を見つけることができる。なお、上記「信号処理回路」が本発明の「位置変化反映手段」に相当する。
【００２２】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２３】
（１）前記実施形態では、結合筒２５の側に中継スリーブ３０が螺合する構成であったが、図７に示すように、センサヘッド２２の基端部の外面に螺子部２２Ｃ（本発明の「センサ取付用螺子部」に相当する）を設ける一方、中継スリーブ３０の一端側の内面に螺子部３０Ｃを形成しておき、これら螺子部２２Ｃと３０Ｃとが螺合する構成にしてもよい。
【００２４】
（２）前記実施形態では、信号処理回路の処理結果を表示ランプ２３によって報知していたが、例えば、液晶表示器やブザー等の他の報知手段によって報知するようにしてもよい。
【００２５】
（３）前記実施形態において、例えば、センサ取付管１１とセンサ本体２１とに目印を設けておき、これら２つの目印が一直線上に配置されたことをもって、検出用電極２６がθ＝０°であることを識別するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電磁式流量計測装置の部分断面図
【図２】（Ａ）電磁式流量計測装置の部分断面図
（Ｂ）センサ取付管が比較的長いときの電磁式流量計測装置の部分断面図
【図３】センサヘッドの正面図
【図４】センサ本体に備えた筐体の正面図
【図５】（Ａ）電極の挿入量と検出強度との関係を表したグラフ
（Ｂ）電極の回転角度と検出強度との関係を表したグラフ
【図６】電極を回転しながら配管に挿入したときの電極の挿入量と検出強度との関係を表したグラフ
【図７】電磁式流量計測装置の変形例を示す部分断面図
【図８】従来の電磁式の流量計測装置の部分断面図
【図９】従来の電磁式の流量計測装置の部分断面図
【符号の説明】
１０…配管
１１，１１’…センサ取付管
２０…電磁流量センサ
２１…センサ本体
２２…センサヘッド
２３…表示ランプ
２４…操作ボタン
２５…結合筒
２６…検出用電極
３０…中継スリーブ
１２，２２Ｃ，２５Ａ，３１Ｂ，３０Ｃ…螺子部
３１Ｂ…テーパー螺子
【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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