(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導管と、
前記導管を横切る磁界を生成するコイルと、
前記磁界を通過する流体によって誘起された起電力を検出する電極と、
前記導管に取り付けられ、前記導管に対し、前記コイル及び前記電極を位置決めして固定する枠組体とを備え、
前記枠組体は、前記コイルを巻き付ける際に前記枠組体を平坦な形状とした後、前記導管に沿う形状に変形可能な複数の切り溝を備える
ことを特徴とする電磁式流量計。
【請求項２】
前記枠組体は、複数の枠組分割体を備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁式流量計。
【請求項３】
前記枠組分割体は、歯付き部材と歯止め部材との係合により一体的に連結されることを特徴とする請求項２に記載の電磁式流量計。
【請求項４】
前記枠組体は、第１コイルが巻き付けられる第１保持枠と、第２コイルが巻き付けられる第２保持枠とを備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁式流量計。
【請求項５】
前記第１保持枠及び前記第２保持枠の一部を覆う磁気シールドを更に備えることを特徴とする請求項４に記載の電磁式流量計。
【請求項６】
前記磁気シールドは、クリップ体により前記第１保持枠に結合される第１磁気シールドと、クリップ体により前記第２保持枠に結合される第２磁気シールドとからなることを特徴とする請求項５に記載の電磁式流量計。
【請求項７】
前記枠組体の内周面に取り付けられる磁気スプレッダを更に備えることを特徴とする請求項４に記載の電磁式流量計。
【請求項８】
前記第１保持枠及び前記第２保持枠は、前記コイルを取り囲んで所定位置に係止する可撓性タブを備えることを特徴とする請求項４に記載の電磁式流量計。
【請求項９】
前記枠組体には、磁気シールド及び磁気スプレッダが、クリップ体により取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の電磁式流量計。
【請求項１０】
前記コイルに付随する配線及び前記電極に付随する配線が、前記枠組体に形成された溝に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電磁式流量計。
【請求項１１】
前記枠組体は、前記コイルの中央部分に配置された配線集合管を備え、
前記コイルに接続されたコイルリード線と、前記電極に接続された電極リード線とが、前記配線集合管を通して配線される
ことを特徴とする請求項１に記載の電磁式流量計。
【請求項１２】
前記枠組体は、前記電極を装着する受容筒体を備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁式流量計。
【請求項１３】
前記受容筒体は、前記導管の外周面の形状に適合する曲面の下面を有することを特徴とする請求項１２に記載の電磁式流量計。
【請求項１４】
前記受容筒体は、平坦な内部底面を有することを特徴とする請求項１３に記載の電磁式流量計。
【請求項１５】
前記受容筒体は、前記電極との電気的接続を行うリング状端子の一部を受容する溝を備えることを特徴とする請求項１２に記載の電磁式流量計。
【請求項１６】
前記電極及び前記受容筒体を覆って装着されるカバーを更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の電磁式流量計。
【請求項１７】
前記枠組体は、前記コイルに接続されたコイルリード線の張力を逃がす手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁式流量計。
【請求項１８】
前記枠組体は、前記コイルの巻線とコイルリード線との接続を行うカバー付きキャビティを備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁式流量計。
【請求項１９】
電磁式流量計の組立方法であって、
枠組体を形成する工程と、
磁界を生成するコイルを、前記枠組体に巻き付ける工程と、
電極を取り付けるために導管に形成された電極用孔に対し、前記枠組体が前記コイルを位置決めして固定するように、前記枠組体を前記導管に取り付ける工程と、
前記枠組体を貫通し、前記電極用孔に電極を装着する工程とを備え、
前記枠組体は、複数の切り溝を備えることにより、前記コイルを巻き付ける工程において前記コイルを巻き付ける際に平坦な形状とされ、その後、前記導管に沿う形状に変形される
ことを特徴とする組立方法。
【請求項２０】
前記枠組体を形成する工程は、複数の枠組分割体を一体的に連結する工程を備えることを特徴とする請求項１９に記載の組立方法。
【請求項２１】
前記枠組分割体は、結合部材、留め具、接着剤、及び溶着のいずれか１つを用いて連結されることを特徴とする請求項２０に記載の組立方法。
【請求項２２】
前記枠組体は、第１コイルが巻き付けられる第１保持枠と、第２コイルが巻き付けられる第２保持枠とを備えることを特徴とする請求項１９に記載の組立方法。
【請求項２３】
前記第１コイル及び前記第２コイルは、前記枠組体が平坦な形状にあるときに巻き付けられることを特徴とする請求項２２に記載の組立方法。
【請求項２４】
前記第１保持枠及び前記第２保持枠の一部を覆う磁気シールドを取り付ける工程を更に備えることを特徴とする請求項２２に記載の組立方法。
【請求項２５】
前記枠組体の内周面に磁気スプレッダを取り付ける工程を更に備えることを特徴とする請求項１９に記載の組立方法。
【請求項２６】
前記コイルに付随する配線及び前記電極に付随する配線を、前記枠組体に形成された溝に配置する工程を更に備えることを特徴とする請求項１９に記載の組立方法。
【請求項２７】
前記枠組体は、前記コイルの中央部分に配置された配線集合管を備え、
前記コイルに接続されたコイルリード線と、前記電極に接続された電極リード線とを、前記配線集合管を通して配線する
ことを特徴とする請求項２６に記載の組立方法。
【請求項２８】
前記枠組体は、前記電極を装着する受容筒体を備えることを特徴とする請求項１９に記載の組立方法。
【請求項２９】
前記電極及び前記受容筒体を覆うカバーを装着する工程を更に備えることを特徴とする請求項２８に記載の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体処理に関するものであり、特にプロセス流体の計測及び制御に関するものである。具体的には、本発明は、電磁式流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁式流量計は、ファラデーの電磁誘導の法則、即ち電磁作用によって流量を計測するものである。この流量計では、コイルを励磁して管路を横切る磁界を生成し、この磁界によって、プロセス流体の流動を横切る起電力（ＥＭＦ；Electromotive Force）が誘起される。流速は、誘起されるＥＭＦと比例関係にあり、体積流量は、流速及び流路断面積に比例する。
【０００３】
一般に、電磁式の流量計測技術は、水を主成分とする流体、イオン溶液、及びそのほかの導電性液体の流動に適用可能である。具体的な利用としては、水処理施設、高純度薬品製造、衛生的な飲食物製造、並びに、危険性及び腐食性を有したプロセス流体を含む化学処理などである。また、電磁式流量計は、摩耗性や腐食性を有するスラリを利用した液圧破砕技術を伴う炭化水素燃料産業や、そのほかの炭化水素抽出処理でも使用される。
【０００４】
電磁式流量計は、付随して生じる圧力損失（例えば、オリフィス板やベンチュリ管を通過する際の圧力損失）のために差圧式の技術が好まれないような用途において、迅速且つ正確な流量計測を提供する。また、タービンロータ、渦流生成部材、或いはピトー管といった機械要素をプロセス流体中に導入することが困難または実現不可能な場合にも、電磁式流量計を使用することが可能である。
【０００５】
電磁式流量計は、流路、即ち導管中を流動する導電性流体が、電磁式流量計によって生成された磁界中を移動する際に、流動に直交する方向に導電性流体を横切って誘起される電圧を計測することにより、導電性流体の流速を計測する。この電圧は、導電性流体に接するように導管周壁の互いに対向する位置に配置された２つの電極によって計測される。導管周壁は、非導電性とするか、もしくは、導電性を有する場合には、非導電性のライナを設けることにより、導電性流体を横切って誘起される電圧を短絡させないようにする必要がある。導管周壁が導電性を有する場合、２つの電極も、導管周壁から電気的に絶縁されると共に、誘起された電圧を正確に計測できるよう、非導電性のライナを貫通している必要がある。
【０００６】
通常、鞍状の形状を有した電磁コイル（以下、単純に鞍状コイルと称する）が、磁界を生成するために電磁式流量計に用いられる。典型的な電磁式流量計では、流体が通過する円筒状導管の外周面の対向する箇所に、鞍状コイルが固定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電磁式流量計用の典型的な鞍状コイルは、平坦な（即ち平面的な）形状の常設の固定治具の周囲にコイル電線を巻き付け、このとき、コイル電線の上面及び下面を覆うテープ、即ちガラス繊維材と共にコイル電線を巻き付けていくことにより製造される。次に、このコイルを固定治具から取り外し、円筒体の一部の上に載置して所望の鞍状に曲げる。その後、このコイルにコーティングを施すことにより、コイル電線を互いに接着させて所望の形状で固める。最後に、一般的に用いられる機械的な螺合固定具（例えば、スタッド、ボルト、クランプ）を用い、このコイルを導管の取付箇所に固定する。テープ（即ち、ガラス繊維材）は、コイル電線の絶縁コーティングが比較的薄く、使用中に、鞍状コイルが、振動や、絶縁コーティングが摩滅するような何らかの状態にさらされる可能性があり、鞍状コイルが設けられた導管との間で短絡が生じる可能性があるために用いられる。また、テープは、曲げ作業や接着作業の際に、コイル電線を一体的に保持する際の補助となる。しかしながら、従来の鞍状コイルと共に用いるテープ及び固定具は、組み立ての際に邪魔になる。
【０００８】
電磁式流量計は、大きな労力を必要とし、複雑であり、ばらつきや誤差が生じやすい。これまで、電磁式流量計に用いられるごくわずかな部品のみが、統合され多機能化されているにすぎず、部品点数の増大、組立の複雑性、及びコストの増大を招いている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
電磁式流量計は、導管と、導管を横切る磁界を生成するコイルと、磁界を通過するプロセス流体によって誘起された起電力を検出する電極とを備える。導管には、枠組体が取り付けられ、この枠組体により、コイル及び電極が位置決めされて固定される。枠組体は、コイルを巻き付ける際に当該枠組体を平坦な形状とした後、導管に沿う形状に変形可能な複数の切り溝を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】枠組体が、流量計の導管を取り囲み、この導管に対し、電極、電磁コイル、配線、及び磁気シールドを含む流量計構成部品を位置決めして支持している状態の電磁式流量計の斜視図である。
【図１Ｂ】枠組体が、流量計の導管を取り囲み、この導管に対し、電極、電磁コイル、配線、及び磁気シールドを含む流量計構成部品を位置決めして支持している状態の電磁式流量計の斜視図である。
【図１Ｃ】枠組体が、流量計の導管を取り囲み、この導管に対し、電極、電磁コイル、配線、及び磁気シールドを含む流量計構成部品を位置決めして支持している状態の電磁式流量計の斜視図である。
【図２】磁気シールドを取り外した状態の、図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計を示す図である。
【図３】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図４】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図５Ａ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図５Ｂ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図６Ａ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図６Ｂ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図７Ａ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図７Ｂ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図８】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図９】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図１０Ａ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図１０Ｂ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図１１Ａ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図１１Ｂ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図１１Ｃ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図１２】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図１３Ａ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図１３Ｂ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図１３Ｃ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図１３Ｄ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図１４Ａ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図１４Ｂ】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【図１５】図１Ａ〜図１Ｃの電磁式流量計の組み立ての状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の一実施形態に係る電磁式流量計１０の斜視図であり、この電磁式流量計１０は、導管１２、ライナ１４、電磁コイル１６Ａ、電磁コイル１６Ｂ、電極１８Ａ、電極１８Ｂ、コイルリード線２０Ａ、コイルリード線２０Ｂ、電極リード線２２Ａ、電極リード線２２Ｂ、枠組体２４（２つの枠組分割体２４Ａ及び２４Ｂによって形成される）、磁気シールド２６Ａ、及び磁気シールド２６Ｂを備える。ライナ１４は、導管１２の内壁に電気的に絶縁された面を形成する。枠組体２４は、導管１２を取り囲むようにして当該導管１２に取り付けられている。電磁コイル１６Ａ、電磁コイル１６Ｂ、電極１８Ａ、電極１８Ｂ、並びに、これら電磁コイル１６Ａ、電磁コイル１６Ｂ、電極１８Ａ、及び電極１８Ｂに付随する配線（コイルリード線２０Ａ、コイルリード線２０Ｂ、電極リード線２２Ａ、及び電極リード線２２Ｂを含む）は、枠組体２４によって導管１２に対する位置が定められる。枠組体２４は、スタッド２８、ワッシャ３０、及びナット３２により固定される磁気シールド２６Ａ及び磁気シールド２６Ｂにより、導管１２の所定の位置に保持される。また、磁気シールド２６Ａ及び磁気シールド２６Ｂは、枠組体２４から外方に延設されたクリップ体３４によって、枠組体２４に取り付けられる。磁気シールド２６Ａ及び磁気シールド２６Ｂは、高透磁率の材料からなる。
【００１２】
２つの枠組分割体２４Ａ及び２４Ｂのそれぞれは、これら枠組分割体２４Ａ及び２４Ｂを導管１２の外面形状に適合した形状とすることができるように、揺動可能に連結された複数の分割域を備えている。枠組分割体２４Ａは、電磁コイル１６Ａが巻き付けられる保持枠３６Ａを備え、枠組分割体２４Ｂは、電磁コイル１６Ｂが巻き付けられる保持枠３６Ｂを備える。保持枠３６Ａ及び電磁コイル１６Ａの中央部分には、配線集合管３８Ａが配置されている。この配線集合管３８Ａから、コイルリード線２０Ａ、コイルリード線２０Ｂ、電極リード線２２Ａ、及び電極リード線２２Ｂが外方に引き出される。枠組分割体２４Ａ及び枠組分割体２４Ｂのそれぞれは、電磁コイル１６Ｂから配線集合管３８Ａに向けてコイルリード線２０Ｂを延設する際に、このコイルリード線２０Ｂを位置決めして保持するための、可撓性を有した爪４０と、溝４２とを、縁部の一方に沿って備えている。
【００１３】
電磁コイル１６Ａと電磁コイル１６Ｂとは、導管１２における互いに対向する位置に配置されており、周方向の角度位置が１８０°離れている。電磁コイル１６Ａと電磁コイル１６Ｂとは、コイルリード線２０Ａから電磁コイル１６Ａ、電磁コイル１６Ａからコイル間配線４４（図２に示す）を経て電磁コイル１６Ｂ、電磁コイル１６Ｂからコイルリード線２０Ｂというように、直列に接続されている。電磁コイル１６Ａ及び電磁コイル１６Ｂは、励磁電流が供給されることにより、導管１２の内部を横切る磁界を生成する。
【００１４】
電極１８Ａ及び電極１８Ｂも、角度位置が周方向で互いに１８０°離れている。電極１８Ａ及び電極１８Ｂのそれぞれは、電磁コイル１６Ａ及び電磁コイル１６Ｂのそれぞれの中央部から、周方向の角度位置が９０°離れた位置にある。電極１８Ａ及び電極１８Ｂのそれぞれは、周方向の角度位置が互いに１８０°離れて導管１２の周壁に配置された電極孔３７を貫通して延設されることにより、各電極の先端部分が、導管１２内を流動する流体に接するようになっている。スナップ式の保護キャップ４６Ａが電極１８Ａの外側端部を、またスナップ式の保護キャップ４６Ｂが電極１８Ｂの外側端部を、それぞれ覆っている。キャップ４６Ａの下方から延設される電極リード線２２Ａは、枠組分割体２４Ａの外周面の一部の上方を通過後、枠組分割体２４Ａの内周面に沿って配線集合管３８Ａへと延設され、保護キャップ４６Ｂの下方から延設される電極リード線２２Ｂは、枠組分割体２４Ａの外周面の一部の上方を通過後、枠組分割体２４Ａの内周面に沿って配線集合管３８Ａへと延設される。
【００１５】
磁界によって、導管１２内を流動する流体を横切る起電力（ＥＭＦ）が誘起されるが、流体の流速は、誘起されるＥＭＦと比例関係にある。電極１８Ａ及び電極１８Ｂは、誘起されたＥＭＦを検知し、電極リード線２２Ａ及び電極リード線２２Ｂに電気信号を生成する。導管１２内を流動する流体の体積流量は、流体の流速と導管１２の流路断面積とに比例する。
【００１６】
図２は、磁気シールド２６Ａを取り外した状態の電磁式流量計１０を示す図である。図２には、コイル間配線４４が示されている。コイル間配線４４は、電磁コイル１６Ａから電磁コイル１６Ｂまで、枠組分割体２４Ａ及び枠組分割体２４Ｂの外周面に形成された溝内に延設されている。コイル間配線４４は、電磁コイル１６Ａから電磁コイル１６Ｂまで延設される際に、テープ４８で覆われる。図２において、テープ４８の一部は、コイル間配線４４が見えるように取り除かれている。
【００１７】
図２では、保持枠３６Ａの内側部分に、複数の孔４９、溶接されたＴ字スタッド５０、及び皿バネ５１があることがわかる。Ｔ字スタッド５０は、孔４９の１つを貫通して延設されている。Ｔ字スタッド５０は、枠組体２４を所定位置に配置した後、導管１２の外周面に溶接される。Ｔ字スタッド５０は、枠組体２４が導管１２に装着された後で、枠組体２４（並びに電磁コイル１６Ａ及び電磁コイル１６Ｂ）の位置がずれないようにする上で有効である。
【００１８】
通常、電磁式流量計で生成される電圧は極めて低い。このため、鞍状コイル、電極、及び配線の相互の位置関係は、電磁式流量計の性能に著しく影響を及ぼす。電磁式流量計１０では、枠組体２４が、電磁コイル１６Ａ及び電磁コイル１６Ｂ、電極１８Ａ及び電極１８Ｂ、コイルリード線２０Ａ及びコイルリード線２０Ｂ、電極リード線２２Ａ及び電極リード線２２Ｂ、並びにコイル間配線４４の位置関係を規定する。溝は、配線の位置を、製品相互間で固定にし、予測可能とし、不変とするために用いられる。また、配線集合管３８を用いることにより、電極リード線２２Ａ及び電極リード線２２Ｂがいずれも、電磁コイル１６Ａの中央部分を通って電磁式流量計１０から引き出される。同様に、コイルリード線２０Ａ及びコイルリード線２０Ｂも、配線集合管３８を通っている。
【００１９】
図３〜図１５は、電磁式流量計１０の様々な組み立ての状態を示す図である。組立工程は枠組体２４を用いて行われ、この枠組体２４が導管１２に取り付けられることにより、電磁コイル１６Ａ及び電磁コイル１６Ｂ、電極１８Ａ及び電極１８Ｂ、並びに付随する配線が、位置決めされて固定される。
【００２０】
図３は、枠組分割体２４Ａを示す図であり、本実施形態において枠組分割体２４Ａは、耐熱ナイロンなどの高分子材料からなる射出成形体である。枠組分割体２４Ａと枠組分割体２４Ｂとは、同一形状であるのが好ましい。これにより、両者が互いに異なる枠組体に比べ、射出成形設備のコストを削減することができる。図３には、保持枠３６Ａに電磁コイル１６Ａが巻き付けられていない状態の枠組分割体２４Ａが示されている。図３では、枠組分割体２４Ａが湾曲形状を有して示されているが、電磁コイル１６Ａを巻き付ける前及び巻き付ける際には、湾曲状態ではなく平坦な状態とされ、その後に、図３に示すような湾曲形状に曲げられることになる。これにより、電磁コイル１６Ａを平坦な状態で巻き付けることが可能となり、その後にアーチ状の鞍状コイルに成形することができる。
【００２１】
枠組分割体２４Ａは、２つの端部分割域５２及び５４、並びに９つの保持枠分割域５６Ａ〜５６Ｉからなる一連の分割域を備えている。枠組分割体２４Ａの端部分割域５２は、枠組分割体２４Ｂの端部分割域５４と連結するように構成され、枠組分割体２４Ａの端部分割域５４は、枠組分割体２４Ｂの端部分割域５２と連結するように構成されている。保持枠分割域５６Ａ〜５６Ｉは、電磁コイル１６Ａが巻き付けられる保持枠３６Ａを形成する。
【００２２】
本実施形態において、保持枠分割域５６Ａ〜５６Ｉは、電磁コイル１６Ａを巻き付ける際に、平坦な形状とすることが可能であり、その後、アーチ状に成形し（図３に示すように）、導管１２の外周面の曲面に適合させることができるようになっている。保持枠３６Ａは、隣り合う保持枠分割域の間に、複数の切り溝６０及び６２を有し（射出成形工程で形成される）、平坦な形状からアーチ状の形状に保持枠３６Ａを変形することができるようになっている。切り溝６０は、枠組分割体２４Ａの内周面から外方に向けて切り込まれて形成される一方、切り溝６２は、枠組分割体２４Ａの外周面から内方に向けて切り込まれて形成されている。枠組分割体２４Ａが、図３に示すようなアーチ状に成形されると、切り溝６０が枠組分割体２４Ａの内周面において幅を狭めると共に、切り溝６２が枠組分割体２４Ａの外周面において幅を広げる。即ち、枠組分割体２４Ａが、図３に示すようなアーチ状に曲げられると、切り溝６２は、実質的に平行な側壁の溝からＶ字状の溝へと拡大し、切り溝６０は、Ｖ字状の溝から実質的に平行な側壁の溝へと狭まる。
【００２３】
保持枠３６Ａは、電磁コイル１６Ａを巻き付けて保持する枠体として、保持枠分割域５６Ａ〜５６Ｉから外方に向けて延設されたコイル枠部材を備えている。両端の転向用コイル枠部材６６Ａ及び６６Ｂは、それぞれ、直立壁６８と上端フランジ７０とを有する。側部コイル枠部材７２Ａ〜７２Ｊは、直立壁７４と上端フランジ７６とを有する。保持枠分割域５６Ｂ、５６Ｄ、５６Ｆ、及び５６Ｈの揺動タブ７８は、上方に向けて折り曲げられて上端フランジ７６に係合し、巻き付けられた電磁コイル１６Ａを取り囲む。図３は、電磁コイル１６Ａを巻き付ける前及び巻き付ける際の初期状態、即ち上方に折り曲げて上端フランジ７６に係合する前の状態にある揺動タブ７８を示している。
【００２４】
枠組分割体２４Ａにおける端部分割域５２及び端部分割域５４のそれぞれには、枠組分割体２４Ａを枠組分割体２４Ｂに連結することが可能なファスナ形式の結合部材が設けられているのが好ましい。このファスナ形式の結合部材には、歯止め付き舌片８０と歯付き差込口８２とが含まれる。
【００２５】
また、端部分割域５２には、ストッパ部材８４が設けられており、このストッパ部材８４は、枠組体２４を導管１２に装着する際に、導管１２に沿って枠組分割体２４Ａ及び枠組分割体２４Ｂをスライド可能な大きさの隙間が得られるように、枠組分割体２４Ａと枠組分割体２４Ｂとを離間させるために用いられる。ストッパ部材８４は、枠組体２４を導管１２の所望の位置に配置し、電極１８Ａ及び電極１８Ｂを導管１２の電極用孔の位置に合わせた後に取り去ることができる。次に、結合部材である歯止め付き舌片８０と歯付き差込口８２とを用い、枠組体２４を導管１２の周りに締め付けて固定することができる。
【００２６】
枠組分割体２４Ａの一方の端部には、電極１８Ａを受容して保持する電極用筒体８６Ａが設けられている。電極リード線２２Ａと電極１８Ａとの接続は、この電極用筒体８６Ａの中で行われる。電極用筒体８６Ａを覆うように保護キャップ４６Ａ（図１Ｂ）が装着され、電極１８Ａ、及び電極１８Ａと電極リード線２２Ａとの接続部分を覆って保護するカバーとなる。
【００２７】
また、図３には、コイル間配線用の溝８８が示されている。溝８８は、枠組分割体２４Ａの保持枠３６Ａにある電磁コイル１６Ａから、枠組分割体２４Ｂの保持枠３６Ｂにある電磁コイル１６Ｂまでコイル間配線４４を延設する際の、コイル間配線４４の配線経路を規定する。
【００２８】
図４は、枠組分割体２４Ａと枠組分割体２４Ｂとの初期結合状態を示す図である。枠組分割体２４Ｂの歯止め付き舌片８０が、枠組分割体２４Ａの歯付き差込口８２に挿入される。同様にして、枠組分割体２４Ａの歯止め付き舌片８０が、枠組分割体２４Ｂの歯付き差込口８２に挿入される。歯止め付き舌片８０と歯付き差込口８２とは、１方向にのみ移動可能なラチェット機構を構成し（配線結束バンドと同様の機構）、枠組分割体２４Ａと枠組分割体２４Ｂとを結合して保持する。ストッパ部材８４が枠組分割体２４Ｂから延設され、枠組分割体２４Ａと枠組分割体２４Ｂとの互いに隣接する端部同士の間に間隙を形成する。この間隙９０は、枠組体２４を導管１２に装着し、電極１８Ａ及び電極１８Ｂを受容するために導管１２に形成された電極用孔との位置合わせを行った後に、狭められることになっている。ストッパ部材８４は、歯止め付き舌片８０が歯付き差込口８２に過剰に挿入されるのを防止するものであって、後に導管１２への最終的な固定を行う際に、切除することができるようになっている。ストッパ部材８４は、導管１２に装着する上で、枠組体２４が導管１２の最大許容外径を十分に上回る大きさとなるよう、枠組分割体２４Ａと枠組分割体２４Ｂとを離間させることができる位置に設けられる。これら２つの枠組分割体を結合するために、別の構造や結合体を用いてもよいことは明らかである。
【００２９】
枠組分割体２４Ａと枠組分割体２４Ｂとを一体的に結合すると、保持枠３６Ａへの電磁コイル１６Ａの巻き付け、及び保持枠３６Ｂへの磁コイル１６Ｂの巻き付けを開始する。まず、電磁コイル１６Ａが保持枠３６Ａに巻き付けられる。巻き付けの際、保持枠分割域５６Ａ〜５６Ｉは平坦な状態とされる。電磁コイル１６Ａ及び電磁コイル１６Ｂは、粘着性を有した電磁巻線用の電線で形成してもよく、例えば、電気絶縁性を有したコーティングが施され、当該電気絶縁コーティングの上に、トップコートとして粘着性コーティングが施された銅線を用いてもよい。粘着性コーティングにより、電磁コイル１６Ａ及び電磁コイル１６Ｂのそれぞれにおいて、巻き重ねた電線を互いに接着させ、保持枠３６Ａ及び保持枠３６Ｂのそれぞれによって規定される所望の形状で固めることが可能となる。粘着性コーティングは、電気絶縁コーティングが粘着性を有さない条件において、粘着性を有するように構成される。例えば、粘着性コーティングには、電気絶縁コーティングより低い軟化温度（例えば、約１５０〜２００℃）を有したエポキシを用いることができる。これに代えて、溶剤などの材料（例えば、共重合剤）を用い、電磁コイル１６Ａや電磁コイル１６Ｂにおける隣接した巻線同士の接着は行われる一方で、内側の層の電気絶縁コーティングは安定状態のままとなるように、粘着性コーティングを再溶融可能なものとすることができる。粘着性を有した電磁巻線用の電線は、米国のジョージア州アトランタにあるスーペリア・エセックス（Superior Essex）社から入手可能である。
【００３０】
図５Ａ及び図５Ｂは、電磁コイル１６Ａを取り囲むように揺動タブ７８を係止させる方法を示している。図５Ａに示すように、揺動タブ７８は、一体ヒンジ９０により、保持枠分割域５６Ｆ及び保持枠分割域５６Ｉの本体部分に連結されている。揺動タブ７８は、射出成形によって形成された状態である初期状態で示されている。それぞれの揺動タブ７８の外方端部の近傍には、溝孔９２が設けられている。上端フランジ７６に向けて揺動タブ７８を上方に折り曲げると、揺動タブ７８を所定位置で上端フランジ７６に保持する傾斜部、即ち歯９６を有したラッチ部材９４が溝孔９２に係合する。
【００３１】
電磁コイル１６Ａを巻き付け、揺動タブ７８を折り曲げて上端フランジ７６に係止させると、引き続き、電磁コイル１６Ｂを形成するべく、保持枠３６Ｂへのコイル電線の巻き付けが行われる。図６Ａ及び図６Ｂは、電磁コイル１６Ａから延設されるコイル間配線４４の配線経路を示す図である。コイル間配線４４は、枠組分割体２４Ａ及び枠組分割体２４Ｂの外周面に形成された溝８８内に延設される。図６Ａに示すように、コイル間配線４４は、保持枠３６Ａから、当該コイル間配線４４を巻き付けて電磁コイル１６Ｂを形成する保持枠３６Ｂに向け、枠組分割体２４Ａと枠組分割体２４Ｂとの間の間隙９０を横切って配線される。溝８８は、電磁コイル１６Ａと電磁コイル１６Ｂとの間のコイル間配線４４のための不変の経路を形成する。電磁コイル１６Ａから保持枠３６Ｂにコイル間配線４４を延設し、当該コイル間配線４４を保持枠３６Ｂに巻き付けて電磁コイル１６Ｂを形成することができるようになると、図６Ｂに示すように、テープ４８を貼り付けて、コイル間配線４４をテープ４８で覆う。一実施形態において、テープ４８はガラス繊維製のテープである。
【００３２】
図７Ａ及び図７Ｂは、コイル間配線４４とは反対側となる電磁コイル１６Ａのコイル電線１０２の巻線端部に対するコイルリード線２０Ａの接続を示す図である。コイル電線１０２とコイルリード線２０Ａとは、側部保持枠７２Ｆの上端フランジ７６の上面に設けられた壁１０５によって形成されるキャビティ１０４内で接続される。図７Ａに示す実施形態では、コイルリード線２０Ａとコイル電線１０２とが互いに巻き付き合って半田付けされることにより、電気的に接続されている。別の実施形態として、コイルリード線２０Ａとコイル電線１０２とを圧着により接続するようにしてもよい。図７Ａに示すように、コイルリード線２０Ａはキャビティ１０４内で湾曲することにより、張力を逃がすようにしている。
【００３３】
図７Ｂに示すように、コイル電線１０２とコイルリード線２０Ａとの接続を終えると、台座１０４を覆うようにカバー１０６が取り付けられ、コイル電線１０２とコイルリード線２０Ａとの接続部分を囲い込む。カバー１０６（図７Ａには示さず）は、図７Ｂに示すように、上端フランジ７６に揺動可能に連結されていてもよい。
【００３４】
コイルリード線２０Ａは、側部開口１０８Ａを通して配線集合管３８Ａ内に入る。コイルリード線２０Ａは、配線集合管３８Ａ内を通り、図１Ａ〜図１Ｃ、図２、及び図８に示すように、配線集合管３８Ａの外方端部から引き出される。
【００３５】
図８は、導管１２に装着する前の枠組体２４を示す図である。枠組分割体２４Ｂの保持枠３６Ｂにおいて、側部コイル枠部材７２Ａの上端フランジ７６に設けられたキャビティ内で、コイルリード線２０Ｂが電磁コイル１６Ｂに接続される。この接続は、図７Ａ及び図７Ｂに示した電磁コイル１６Ａへのコイルリード線２０Ａの接続と同様に行われる。コイルリード線２０Ｂは、枠組体２４の縁部に沿って、保持枠３６Ａまで延設され、更に配線集合管３８Ａへと延設されている。コイルリード線２０Ｂは、通路、即ち溝４２に沿って延設され、可撓性を有した爪４０により位置決めされて保持されている。コイルリード線２０Ｂが保持枠３６Ａに達すると、上方に向けて延設され、側部コイル枠部材７２Ｅの上端フランジ７６の上方を通って、配線集合管３８Ａの側部開口１０８Ａに至る。コイルリード線２０Ｂは、側部コイル枠部材７２Ｅの上端フランジ７６の上で、可撓性を有した爪１１４によって位置決めされて保持される。
【００３６】
コイルリード線２０Ｂの配線を終えると、次の工程では、電極リード線２２Ａ及び電極リード線２２Ｂの配線を行う。枠組分割体２４Ａの内周面には、磁気スプレッダ１２０、即ちコア部材が取り付けられている。図９において、磁気スプレッダ１２０は、変圧器用鋼からなるのが好ましく、枠組分割体２４Ａの内周面形状に適合するような形状をなしており、電磁コイル１６Ａの下方に配置されて、当該電磁コイル１６Ａが生成する磁界を広げる。磁気スプレッダ１２０は、枠組分割体２４Ａから内方に延設されたクリップ体１２２により、位置決めされて保持される。
【００３７】
磁気スプレッダ１２０は、中央孔１２６から周方向に延設された溝１２４を備える。溝１２４は、枠組分割体２４Ａの内周面に形成された溝１２８と共に一直線をなす。電極リード線２２Ａ及び電極リード線２２Ｂのそれぞれは、溝１２８内に入り、溝１２８に沿って溝１２４まで延設された後、溝１２４に沿って中央孔１２６まで延設される。中央孔１２６と配線集合管３８Ａとは、同一中心軸線上にあり、電極リード線２２Ａ及び電極リード線２２Ｂは、中央孔１２６を通過し、配線集合管３８Ａから外方に引き出されるようになっている。また、図９には、Ｔ字スタッド５０を挿入する取付孔１２９（図１２参照）も示されている。
【００３８】
図９では、枠組分割体２４Ａに取り付けられた磁気スプレッダ１２０のみが示されている。同様の磁気スプレッダが枠組分割体２４Ｂの内周面にも取り付けられる。磁気スプレッダ１２０は、アーチ状をなしており、枠組分割体２４Ａ及び枠組分割体２４Ｂが導管１２の外周面の形状に適合した形状となるように、これら枠組分割体２４Ａ及び枠組分割体２４Ｂの形状を整える効果がある。
【００３９】
本実施形態の電磁式流量計１０の組み立てにおける次の工程は、導管１２への枠組分割体２４Ａ及び枠組分割体２４Ｂの取り付けである。枠組分割体２４Ａと枠組分割体２４Ｂとは、ストッパ部材８４によって離間することにより、導管１２に沿って移動可能となっている。電極用筒体８６Ａ及び電極用筒体８６Ｂは、電極１８Ａ及び電極１８Ｂを装着できるように、それぞれ導管１２に形成された対応する電極孔３７と同一中心軸線上に配置されている必要がある。プラスチックピン１３０は、電極用筒体８６Ａ内に嵌入可能な大きさを有した基部１３２と、導管１２の電極孔３７内に嵌入可能な大きさの先端部１３４とを備える。図１０Ａ及び図１０Ｂには、電極１８Ｂに接続されることになる電極リード線２２Ｂが示されている。
【００４０】
導管１２に形成された電極孔３７にプラスチックピン１３０を挿入した状態で、枠組体２４を位置決めした後、ストッパ部材８４（図１１Ａ）を除去する。このとき、枠組分割体２４Ａと枠組分割体２４Ｂとは、互いに近接するように動き、導管１２を取り囲む最終的な状態となる。枠組分割体２４Ａ及び枠組分割体２４Ｂのそれぞれに設けられた目盛Ｓが、歯付き差込口８２に対応して配置されており、歯止め付き舌片８０を目盛Ｓの目盛線の上方または近傍に位置させることができるようになっている。２つの目盛Ｓは、周方向の角度位置が互いに１８０°離れており、枠組分割体２４Ａと枠組分割体２４Ｂとを、２つの等しい間隙９０で離間させることができるようになっている。
【００４１】
図１１Ｃに示すように、枠組分割体２４Ａと枠組分割体２４Ｂとが互いに近接するように動いて間隙９０が狭まっていくときに、溝８８の切欠部８８Ｃでコイル間配線４４を曲げることができるようになっている。
【００４２】
電磁コイル１６Ａ及び電磁コイル１６Ｂの内側部分は、Ｔ字スタッド５０を用いて導管１２に固定される。図１２は、保持枠３６Ａを導管１２に位置決めして保持するＴ字スタッド５０と皿バネ５１とを示す図である。Ｔ字スタッド５０は、枠組分割体２４Ａに形成された孔４９及び磁気スプレッダ１２０に形成された孔１３０を貫通し、導管１２の外周面に当接している。これに代え、保持枠３６Ａ及び保持枠３６Ｂのそれぞれの内側部分をネジ山付きのスタッド及びナットで固定するようにしてもよい。
【００４３】
次に、電極１８Ａが電極用筒体８６Ａに、また電極１８Ｂが電極用筒体８６Ｂに、それぞれ挿入される。図１３Ａは、電極用筒体８６Ａ及び電極用筒体８６Ｂの断面図であり、電極用筒体８６Ａ及び電極用筒体８６Ｂは、円筒状の側壁１３４と、細溝１３６と、中央孔１４０が形成された底壁１３８とを有している。側壁１３４及び底壁１３８により、電極１８Ａ及び電極１８Ｂのそれぞれの基部を配置するキャビティ１４０が形成される。底壁１３８は、導管１２の外周面の曲面に適合する曲面状の下面１４４を有する。キャビティ１４０の内部端面となる底壁１３８の上面１４６は、平坦に形成されていて、電極１８Ａまたは電極１８Ｂ、もしくは電極１８Ａまたは電極１８Ｂに組み付けられたスプリングなどの保持部材を安定して支持するようになっている。これにより、電極１８Ａ及び電極１８Ｂは、導管１２に対して適切に配置されて指向されることになり、電極１８Ａ及び電極１８Ｂの適切な配置及び指向を確保すると共に使用時の電極１８Ａ及び電極１８Ｂの移動を防止するべく、導管１２の外周面を平坦に加工したり、導管１２に更なる筒体を溶接したりする必要がなくなる。枠組分割体２４Ａ及び枠組分割体２４Ｂの一部である電極用筒体８６Ａ及び電極用筒体８６Ｂは、電極１８Ａ及び電極１８Ｂを電気的に絶縁すると共に安定的に保持する。
【００４４】
図１３Ｂに示すように、電極用筒体８６Ｂは、切除可能段部１５０により枠組分割体２４Ｂに結合され、隣接する枠組分割体２４Ａには結合されていない。溶接式の筒体を必要とする形式の電極を使用する場合には、この切除可能段部１５０により、電極用筒体８６Ｂを取り去ることができる。
【００４５】
電極用筒体８６Ａ及び電極用筒体８６Ｂから、プラスチックピン１３０が取り除かれ、代わりに、電極１８Ａが電極用筒体８６Ａに、また電極１８Ｂが電極用筒体８６Ｂに、それぞれ挿入される。図１３Ｃは、電極用筒体８６Ｂに挿入された電極１８Ｂを示す図である。電極リード線２２Ｂは、電極１８Ｂのネジ山付き端部１６２の外周に嵌着されるリング状端子１６０を端部に有する。ナット１６４を電極１８Ｂに螺合してリング状端子１６０を固定することにより、電極１８Ｂと電極リード線２２Ｂとの電気的接続が行われる。リング状端子１６０は、電極用筒体８６Ｂに形成された細溝１３６の１つに配置され、ナット１６４を締め付けたときに、リング状端子１６０が回動しないようにしている。
【００４６】
図１３Ｄに示すように、嵌め込み式の保護キャップ４６Ｂが電極用筒体８６Ｂを覆って装着されており、電極１８Ｂの短絡を防止している。図１３Ｄでは、組み立て完了時に、２つの磁気シールド２６Ａ及び２６Ｂを枠組体２４に固定するため、ネジ山付きのスタッド２８が導管１２に溶接されている。
【００４７】
枠組分割体２４Ａと枠組分割体２４Ｂとは同様に構成されるが、枠組分割体２４Ｂは、図１４Ａに示すように、不要な配線集合管３８Ｂを備える。コイルリード線２０Ａ、コイルリード線２０Ｂ、電極リード線２２Ａ、及び電極リード線２２Ｂは、いずれも配線集合管３８Ａを通して配線されるため、配線集合管３８Ｂは不要である。図１４Ｂに示すように、配線集合管３８Ｂを除去し、接地用電極（図示せず）を導管１２の外周面に接触させることができる孔１７０が形成されるようにすることも可能である。
【００４８】
組み立ての最終工程において、２つの磁気シールド２６Ａ及び２６Ｂが枠組体２４に取り付けられる。図１５に示すように、磁気シールド２６Ａは、保持枠３６Ａに係止し、クリップ体３４により位置決めされて保持される。磁気シールド２６Ａは、保持枠３６Ａの内側部分に嵌め込まれ、電磁コイル１６Ａによって取り囲まれる縮小連結部１８０を有している。磁気シールド２６Ａは、ネジ山付きのスタッド２８、ワッシャ３０、及びナット３２により締結固定されることで、枠組体２４を導管１２に固定するという、もう１つの目的を達成する。
【００４９】
従来、電磁式流量計の組み立ては、大きな労力を必要とし、複雑であり、ばらつきや誤差が生じやすいものであった。また、一般に、電磁式流量計に用いられるごくわずかな部品のみが統合され多機能化されているにすぎず、部品点数の増大を招いていた。
【００５０】
枠組体２４は、電磁式流量計１０における全ての部品を配置し、保持するために用いることが可能である。このような構成により、生産性を向上させると共に、部品点数を削減することが可能となる。そして、製造工程数が減少し、部品点数の減少によってコストを節約することができる。また、品質も改善され、巻線や電極の短絡を良好に防止することができる。全ての部品（全ての配線を含む）の、枠組体２４に対する配置、及び相互間の配置、そして導管１２に対する配置を確定することにより、電磁式流量計の性能のばらつきが低減される。また、性能の改善は、２つの電磁コイル１６Ａ及び１６Ｂによって生成される磁界中の、２つの電極１８Ａ及び１８Ｂの良好な配置によってもなされる。枠組体２４は、広い範囲にわたる様々な導管の径に適合するよう、拡大したり縮小したりして設計することが可能である。
【００５１】
枠組体２４は、同様に構成された２つの枠組分割体２４Ａ及び２４Ｂによって形成されるものとして説明したが、別の構成の枠組体として、３つ以上の枠組分割体による構成、貝殻のようにヒンジ結合した構成、或いは嵌め込み式の枠組分割体による構成とすることも可能である。また、枠組体を構成する枠組分割体は、同様の構成でなくてもよい。枠組分割体は、結合部材、留め具、接着剤、プラスチック溶剤溶着、及び熱風溶着を含め、様々な技術を用いて結合することが可能である。
【００５２】
導管を挿入する際に拡大した後、縮小させて導管に固定可能な単体構成の枠組体も、１つの代替例である。導管を挿入後、締結具で導管に固定する単体構成の枠組体も、もう１つの代替例である。
【００５３】
枠組体の周囲に設けられる磁気シールドとして、２つの磁気シールド２６Ａ及び２６Ｂを示したが、別の実施形態として、単一の磁気シールドを用いるものや、３つ以上の磁気シールドを用いるものとすることも可能である。同様に、単一、またはより多くの磁気スプレッダ、即ちコア部材を枠組体２４に取り付けた実施形態とすることも可能である。
【００５４】
具体的な実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能であると共に、均等物で本発明の各構成要素を置き換えることが可能であることが当業者に理解されよう。また、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況やものを本発明の教示に適合させるためのさまざまな変形が可能である。従って、本発明は、開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内に包含される全ての態様を含むものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0006325582.tif 000003
【図１Ｃ】
0006325582.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
0006325582.tif 000008
【図５Ｂ】
0006325582.tif 000009
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
0006325582.tif 000011
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
0006325582.tif 000013
【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
0006325582.tif 000021
【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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