(57)【要約】【課題】シール性を確保しつつ、シール部材が潰れて破壊することがなく、電極部材と測定管の間から飛び出すことがない。【解決手段】実施形態の電磁流量計は、測定管１と、電極部材２と、スプリング７と、ガスケット３とを備えている。測定管１は、貫通孔１０が設けられた管状の周壁を有し、周壁の内部を流体が流れ、貫通孔１０の内周面に傾斜面１０ａが設けられている。電極部材２は、貫通孔１０に通されるものであって、傾斜面１０ａに面し周壁の内部から外部へ向かうにつれて径が小さくなる傾斜面１ｂと、傾斜面１ｂから環状に突出し傾斜面１０ａに当接することで傾斜面１０ａと傾斜面１ｂとの間に隙間を設ける突出部２０とを有する。スプリング７は、電極部材２を周壁の内部から外部へ向けて押す。ガスケット３は、環状の部材で、傾斜面１０ａと傾斜面２ｂとの間の隙間に押圧された状態で挟まれている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が設けられた管状の周壁を有し、前記周壁の内部を流体が流れるものであって、前記貫通孔の内周面に、前記周壁の内部から外部へ向かうにつれて径が小さくなる第１傾斜面が設けられた管と、
前記貫通孔に通されるものであって、前記第１傾斜面に面し前記周壁の内部から外部へ向かうにつれて径が小さくなる第２傾斜面と、前記第２傾斜面から環状に突出し、前記貫通孔に通された状態で前記第１傾斜面に当接することで前記第１傾斜面と前記第２傾斜面との間に隙間を設ける突出部と、を有する電極部材と、
前記電極部材を前記周壁の内部から外部へ向けて押す押部材と、
前記第１傾斜面と前記第２傾斜面との間に設けられた前記隙間に押圧された状態で挟まれた環状のシール部材と、
を備える電磁流量計。
【請求項２】
前記突出部には、前記第１傾斜面に沿い当該第１傾斜面と当接する第３傾斜面が設けられている請求項１に記載の電磁流量計。
【請求項３】
前記突出部は、前記周壁の内部から外部に向かう方向と交差する方向に突出している請求項１または２に記載の電磁流量計。
【請求項４】
前記突出部は、前記周壁の内部から外部に向かう方向に突出している請求項１または２に記載の電磁流量計。
【請求項５】
貫通孔が設けられた管状の周壁を有し、前記周壁の内部を流体が流れるものであって、前記貫通孔の内周面に、前記周壁の内部から外部へ向かうにつれて径が小さくなる第１傾斜面が設けられた管と、
前記貫通孔に通されるものであって、前記第１傾斜面に面し前記周壁の内部から外部へ向かうにつれて径が小さくなる第２傾斜面と、前記第２傾斜面から環状に突出し、前記貫通孔に通された状態で前記第１傾斜面に当接することで前記第１傾斜面と前記第２傾斜面との間に隙間を設ける突出部と、を有する電極部材と、
前記電極部材を前記周壁の内部から外部へ向けて押す押部材と、
前記第１傾斜面と前記第２傾斜面との間に設けられた前記隙間に押圧された状態で挟まれた環状のシール部材と、
前記周壁の内部を流れる流体によって発生する起電力を前記電極部材から受け取り、流量を算出する制御部と、
を備える測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電磁流量計および測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被測定物の状態を物理量として測定する装置として、例えば、液体の流量を測定する電磁流量計や液体の温度を測定する温度計が知られている。当該電磁流量計は、コイルに電流を流して測定管内に磁場をつくる。そして、この測定管内を流れる液体の流速に比例し、この磁場と直交する方向に発生する起電力を電極によって検出して流量を測定する。
【０００３】
このような電磁流量計の電極は、様々な性状の流体（被測定物）に直接的に接触する部分である。一般的な電極構造としては、被測定物を流通する測定管と呼ばれるパイプの外部から内部へ電極部材を挿入し、この電極部材を測定管の外部からスプリング（バネ）などで測定管へ押しつけて気密性（シール）を確保する外挿型と呼ばれるものがある。
【０００４】
また、測定管の内部から外部へ電極部材を挿入し、この電極部材を測定管の外部へスプリング（バネ）などで押圧し、電極頭部が測定管と密着することで気密性（シール）を確保する内挿型と呼ばれるものがある。特に、測定管がセラミックスで形成されている場合、当該内挿型の電極構造が適用されるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３１９６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、測定管がセラミックスで形成されている場合における内挿型の電極構造では、電極頭部の裏側の傾斜面と、測定管に形成された電極部材を貫通させるための孔部の傾斜面との間にガスケット（シール部材）を挟みこんで、測定する流体が漏洩しないようにシールしている。この際、電極部材が測定管の内部から外部へ向けて押されると電極部材と測定管とのシール性（密閉性）をよくするが、電極部材を押し過ぎると、測定管の孔部との間に挟まれたガスケットが潰れて破壊したり、ガスケットが潰れて逃げ場を失って電極と測定管の間から飛び出してしまうという不具合が発生するという問題があった。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、電極部材が測定管の内部から外部へ向けて押された場合に、シール性を確保するとともに、シール部材が潰れて破壊することがなく、電極部材と測定管の間から飛び出すことがない電磁流量計および測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の電磁流量計は、管と、電極部材と、押部材と、シール部材と、を備えている。管は、貫通孔が設けられた管状の周壁を有し、周壁の内部を流体が流れるものであって、貫通孔の内周面に、周壁の内部から外部へ向かうにつれて径が小さくなる第１傾斜面が設けられている。電極部材は、貫通孔に通されるものであって、第１傾斜面に面し周壁の内部から外部へ向かうにつれて径が小さくなる第２傾斜面と、第２傾斜面から環状に突出し、貫通孔に通された状態で第１傾斜面に当接することで第１傾斜面と第２傾斜面との間に隙間を設ける突出部と、を有している。押部材は、電極部材を周壁の内部から外部へ向けて押す。シール部材は、環状の部材であって、第１傾斜面と第２傾斜面との間に設けられた隙間に押圧された状態で挟まれている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる測定装置の外観斜視図である。
【図２】図２は、第１の実施形態にかかる電磁流量計の電極およびその周辺部の断面図である。
【図３】図３は、第２の実施形態にかかる電磁流量計の電極およびその周辺部の断面図である。
【図４】図４は、第３の実施形態にかかる電磁流量計の電極およびその周辺部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、電磁流量計および測定装置の実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる測定装置の外観斜視図である。図１に示すように、測定装置は、非測定物としての流体の流量を測定するものであり電磁流量計１００と制御部４００とから構成されている。電磁流量計１００は、被測定物としての流体が流れる測定管１と、該測定管１の周壁に対向する一対の電極部材２（図２参照）が設けられている。また、測定管１の両端には、図示しない配管と接続するためのフランジ１ａ及び１ｂが設けられている。制御部４００は、電磁流量計１００と一体で、通常、電磁流量計１００の測定管１の上部に設けられている。
【００１２】
次に、測定装置の動作概略を説明する。測定装置では、測定管１の内部に磁場が形成され、この磁場と直交する方向に測定される流体が流れると、磁場と流体とに直交する方向に起電力が発生する。この流体によって発生する起電力は、一対の電極部材２（図２参照）を経由して検出信号として制御部４００に送られる。制御部４００は、送られてくる検出信号の電位差を求めることにより起電力の大きさを検出し、検出した信号をデジタル信号に変換する。そして制御部４００は、起電力の大きさを示す信号から流量を算出し、不図示の表示部に送り、表示部により流量が表示される。
【００１３】
次に、電磁流量計１００の構造について説明する。図２は、第１の実施形態にかかる電磁流量計の電極およびその周辺部の断面図である。測定管１には、周壁に一対の電極部材が設けられているが、図２では、そのうちの一つの電極部材２を示している。
【００１４】
電磁流量計１００は、測定管１と、電極部材２と、ガスケット３と、スプリング７と、スペーサ８と、ナット９とを主に備えて構成されている。
【００１５】
測定管１は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）などの金属管により形成されており、被測定物としての流体が流れる。また、測定管１は、管状の周壁に貫通孔１０が設けられている。貫通孔１０は、測定管１の内部から外部（周壁の内部から外部）へ向かうにつれて径が小さくなる内周面である傾斜面１０ａと、測定管１の内部から外部まで同一の径を有する内壁面１０ｂとにより構成されている。なお、測定管１の内部から外部に向かう方向をα方向とする（図２参照）。
【００１６】
電極部材２は、測定管１内（周壁の内部）を流れる流体の起電力を検出するものであり、貫通孔１０に通された状態で設けられている。この電極部材２は、測定管１の内部から外部（周壁の内部から外部）に向けて貫通孔１０に挿入されて設けられたものである。
【００１７】
また、電極部材２は、電極頭部２ａと軸部２ｃとから構成されており、測定管１の管内側に電極頭部２ａが配置されるように設けられている。そして、電極頭部２ａは測定管１を流れる流体に接触する。また、電極頭部２ａの外周面には、貫通孔１０の傾斜面１０ａに面し、測定管１の内部から外部へ向かうにつれて径が小さくなる傾斜面２ｂが設けられている。
【００１８】
また、電極部材２は、傾斜面２ｂの管内側の外周面から、測定管１の内部から外部に向かう方向（α方向）と交差する方向に環状に突出する突出部２０が形成されている。本実施形態では、電極部材２は、傾斜面２ｂの管内側の外周面から、α方向と直交する方向（β方向とする）に環状に突出する突出部２０が形成されている。
【００１９】
突出部２０には、傾斜面１０ａに沿い、傾斜面１０ａと当接する傾斜面２０ａが設けられている。本実施形態では、突出部２０には、傾斜面１０ａに平行な面であって、傾斜面１０ａと当接する傾斜面２０ａが設けられている。
【００２０】
ガスケット３は、ゴムなどの弾性部材で形成された環状のシール部材である。
【００２１】
ナット９は、測定管１の外側で、電極部材２の軸部２ｃにねじ止めにより接続されており、ねじの調整により電極部材２をα方向に引っ張り出した後、電極部材２を所定の位置に固定する。
【００２２】
スプリング７は、測定管１に形成された凹部１ｃの底面とナット９との間に一対のスペーサ８を介して設けられ、電極部材２をナット９を介して測定管１の内部から外部へ向けて（すなわちα方向に）押している。すなわち、スプリング７は、ナット９をα方向に押すことにより、ナット９に固定されている電極部材２をα方向に押している。同時に、スプリング７は、測定管１を外部から内部へ向けて（すなわちα方向と反対方向に）押している。従って、スプリング７の弾性により、常に電極部材２はα方向に押された状態となっている。
【００２３】
このように構成された電磁流量計１００の電極部材２が貫通孔１０に通された状態でスプリング７によりα方向に押されると、電極部材２の突出部２０の傾斜面２０ａと測定管１の貫通孔１０の傾斜面１０ａとの径が同一となる位置で、傾斜面２０ａが傾斜面１０ａに管内側から当接して係止される。これにより、貫通孔１０の傾斜面１０ａと、電極頭部２ａの傾斜面２ｂとの間に、管内側が密閉された隙間が設けられる。
【００２４】
そして、ガスケット３は、貫通孔１０の傾斜面１０ａと、電極頭部２ａの傾斜面２ｂとの間に設けられた隙間に押圧された状態で挟まれる。このガスケット３が傾斜面１０ａと傾斜面２ｂとに押圧した状態で挟まれることによって、測定管１を流通する液体が漏れないようにシールする。
【００２５】
ここで、例えば、ガスケット３が傾斜面１０ａと傾斜面２ｂとに押圧されて約２５〜３０％潰されることで、測定管１と電極部材２とを理想的に密閉する（シールする）とする。その場合、電極頭部２ａの傾斜面２０ａと測定管１の貫通孔１０の傾斜面１０ａとにより設けられる隙間を、ガスケット３が約２５〜３０％潰された状態で挟まれるような隙間にするよう電極部材１の突出部２０を加工する。
【００２６】
このように、第１の実施形態の電磁流量計では、ナット９により電極部材２が測定管１の内部から外部へ向けて引っ張り出されて固定され、スプリング７により電極部材２が測定管１の内部から外部へ向けて常に押された状態の場合、測定管１の貫通孔１０の傾斜面１０ａと電極頭部２ａの傾斜面２ｂとの間に挟まれたガスケット３が、傾斜面１０ａと傾斜面２ｂとに押されることによって、測定管１と電極部材２とを密閉（シール）して、測定管１を流通する流体の漏洩を防止する。
【００２７】
そして、第１の実施形態の電磁流量計は、電極部材２の突出部２０が、測定管１の貫通孔１０の傾斜面１０ａに当接することで、電極部材２の測定管１の内部から外部への移動が係止される。そうすると、電磁流量計は、スプリング７により電極部材２が測定管１の内部から外部へ向けて常に押された状態であっても、傾斜面１０ａと電極部材２の傾斜面２ｂとの間の隙間が狭くなることはないため、ガスケット３も必要以上に押されることがない。これにより、電極部材２が測定管１の内部から外部へ向けて常に押された場合に、シール性を確保するとともに、ガスケット３が潰れて破壊することがなく、電極部材２と測定管１の間から飛び出すことがない。
【００２８】
（第２の実施形態）
第１の実施形態の電磁流量計は、電極部材２に、測定管１の内部から外部に向かう方向と交差する方向に、傾斜面２０ａを有する突出部２０が設けられた構成となっていた（図２参照）。これに対し、本実施形態の電磁流量計は、電極部材に、傾斜面２０ａを有してない突出部が形成された構成となっている。
【００２９】
図３は、第２の実施形態にかかる電磁流量計の電極およびその周辺部の断面図である。本実施形態の電磁流量計２００は、測定管１と、電極部材２と、ガスケット３と、スプリング７と、スペーサ８と、ナット９とを主に備えて構成されている。ここで、測定管１、ガスケット３、スプリング７、スペーサ８、およびナット９の構成および機能は、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００３０】
電極部材２は、測定管１内（周壁の内部）を流れる流体の起電力を検出するものであり、貫通孔１０に通された状態で設けられている。この電極部材２は、測定管１の内部から外部（周壁の内部から外部）に向けて貫通孔１０に挿入されて設けられたものである。
【００３１】
また、電極部材２は、電極頭部２ａと軸部２ｃとから構成されており、測定管１の管内側に電極頭部２ａが配置されるように設けられている。そして、電極頭部２ａは測定管１を流れる流体に接触する。また、電極頭部２ａの外周面には、貫通孔１０の傾斜面１０ａに面し、測定管１の内部から外部へ向かうにつれて径が小さくなる傾斜面２ｂが設けられている。
【００３２】
また、電極部材２は、傾斜面２ｂの管内側の外周面から、測定管１の内部から外部に向かう方向（α方向）と交差する方向に環状に突出する突出部２１が形成されている。本実施形態では、電極部材２は、傾斜面２ｂの管内側の外周面から、α方向と直交する方向（β方向とする）に環状に突出する突出部２１が形成されている。
【００３３】
突出部２１は、傾斜面２ｂに対して所定の角度を有する面２１ａと、α方向に沿う面２１ｂとが交わって形成されている。本実施形態では、突出部２１は、β方向に平行な面２１ａと、α方向に平行な面２１ｂとが交わって形成されている。
【００３４】
このように構成された電磁流量計２００の電極部材２が貫通孔１０に通された状態でスプリング７によりα方向に押されると、電極部材２の突出部２１の面２１ａと面２１ｂとが交わる部分と測定管１の貫通孔１０の傾斜面１０ａとの径が同一となる位置で、面２１ａと面２１ｂとが交わる部分が傾斜面１０ａに管内側から当接して係止される。これにより、貫通孔１０の傾斜面１０ａと、電極頭部２ａの傾斜面２ｂとの間に、管内側が密閉された隙間が設けられる。
【００３５】
そして、ガスケット３は、貫通孔１０の傾斜面１０ａと、突出部２１の面２１ａと面２１ｂとが交わる部分との間に設けられた隙間に押圧された状態で挟まれる。このガスケット３が傾斜面１０ａと傾斜面２ｂとに押圧した状態で挟まれることによって、測定管１を流通する液体が漏れないようにシールする。
【００３６】
このように、第２の実施形態の電磁流量計では、ナット９により電極部材２が測定管１の内部から外部へ向けて引っ張り出されて固定され、スプリング７により電極部材２が測定管１の内部から外部へ向けて常に押された状態の場合、測定管１の貫通孔１０の傾斜面１０ａと電極頭部２ａの傾斜面２ｂとの間に挟まれたガスケット３が、傾斜面１０ａと傾斜面２ｂとに押されることによって、測定管１と電極部材２とを密閉して流体の漏洩を防止する。
【００３７】
そして、第２の実施形態の電磁流量計は、電極部材２の突出部２１における面２１ａと面２１ｂとが交わる部分が、測定管１の貫通孔１０の傾斜面１０ａに当接することで、電極部材２の測定管１の内部から外部への移動が係止される。そうすると、電磁流量計は、スプリング７により電極部材２が測定管１の内部から外部へ向けて常に押された状態であっても、傾斜面１０ａと電極部材２の傾斜面２ｂとの間の隙間が狭くなることはないため、ガスケット３も必要以上に押されることがない。これにより、電極部材２が測定管１の内部から外部へ向けて常に押された場合に、シール性を確保するとともに、ガスケット３が潰れて破壊することがなく、電極部材２と測定管１の間から飛び出すことがない。
【００３８】
また、第２の実施形態の電磁流量計の突出部２１は、β方向に平行な面２１ａと、α方向に平行な面２１ｂとが交わって形成されている。従って、電極頭部２ａを加工して突出部２１を形成する際、まず、電極頭部２ａにα方向と直交する方向に切り込みを入れて面２１ａを形成し、面２１ａに対して傾斜する切り込みを入れて傾斜面２ｂを形成するという２段階の切り込みのみで突出部２１を形成することができ、加工が容易である。
【００３９】
（第３の実施形態）
第１の実施形態の電磁流量計は、電極部材２に、測定管１の内部から外部に向かう方向と交差する方向に、傾斜面２０ａを有する突出部２０が設けられた構成となっていた（図２参照）。これに対し、本実施形態の電磁流量計は、電極部材に、測定管の内部から外部に向かう方向に突出した突出部が形成された構成となっている。
【００４０】
図４は、第３の実施形態にかかる電磁流量計の電極およびその周辺部の断面図である。本実施形態の電磁流量計３００は、測定管１と、電極部材２と、ガスケット３と、スプリング７と、スペーサ８と、ナット９とを主に備えて構成されている。ここで、測定管１、ガスケット３、スプリング７、スペーサ８、およびナット９の構成および機能は、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４１】
電極部材２は、測定管１内（周壁の内部）を流れる流体の起電力を検出するものであり、貫通孔１０に通された状態で設けられている。この電極部材２は、測定管１の内部から外部（周壁の内部から外部）に向けて貫通孔１０に挿入されて設けられたものである。
【００４２】
また、電極部材２は、電極頭部２ａと軸部２ｃとから構成されており、測定管１の管内側に電極頭部２ａが配置されるように設けられている。そして、電極頭部２ａは測定管１を流れる流体に接触する。また、電極頭部２ａの外周面には、貫通孔１０の傾斜面１０ａに面し、測定管１の内部から外部へ向かうにつれて径が小さくなる傾斜面２ｂが設けられている。
【００４３】
また、電極部材２は、傾斜面２ｂの管内側の外周面から、測定管１の内部から外部に向かう方向（α方向）に環状に突出する突出部２２が形成されている。
【００４４】
突出部２２には、傾斜面１０ａに沿い、傾斜面１０ａと当接する傾斜面２２ａが設けられている。本実施形態では、突出部２２には、傾斜面１０ａに平行な面であって、傾斜面１０ａと当接する傾斜面２２ａが設けられている。
【００４５】
このように構成された電磁流量計３００の電極部材２が貫通孔１０に通された状態でスプリング７によりα方向に押されると、電極部材２の突出部２２の傾斜面２２ａと測定管１の貫通孔１０の傾斜面１０ａとの径が同一となる位置で、傾斜面２２ａが傾斜面１０ａに管内側から当接して係止される。これにより、貫通孔１０の傾斜面１０ａと、電極頭部２ａの傾斜面２ｂとの間に、管内側が密閉された隙間が設けられる。
【００４６】
そして、ガスケット３は、貫通孔１０の傾斜面１０ａと、電極頭部２ａの傾斜面２ｂとの間に設けられた隙間に押圧された状態で挟まれる。このガスケット３が傾斜面１０ａと傾斜面２ｂとに押圧した状態で挟まれることによって、測定管１を流通する液体が漏れないようにシールする。
【００４７】
このように、第３の実施形態の電磁流量計では、ナット９により電極部材２が測定管１の内部から外部へ向けて引っ張り出されて固定され、スプリング７により電極部材２が測定管１の内部から外部へ向けて常に押された状態の場合、測定管１の貫通孔１０の傾斜面１０ａと電極頭部２ａの傾斜面２ｂとの間に挟まれたガスケット３が、傾斜面１０ａと傾斜面２ｂとに押されることによって、測定管１と電極部材２とを密閉して流体の漏洩を防止する。
【００４８】
そして、第３の実施形態の電磁流量計は、電極部材２の突出部２２が、測定管１の貫通孔１０の傾斜面１０ａに当接することで、電極部材２の測定管１の内部から外部への移動が係止される。そうすると、電磁流量計は、スプリング７により電極部材２が測定管１の内部から外部へ向けて常に押された状態であっても、傾斜面１０ａと電極部材２の傾斜面２ｂとの間の隙間が狭くなることはないため、ガスケット３も必要以上に押されることがない。これにより、電極部材２が測定管１の内部から外部へ向けて常に押された場合に、シール性を確保するとともに、ガスケット３が潰れて破壊することがなく、電極部材２と測定管１の間から飛び出すことがない。
【００４９】
また、第３の実施形態の電磁流量計の突出部２２は、α方向に突出して形成されている。従って、電極頭部２ａの傾斜面２ｂと、α方向に突出する突出部２２とにより隙間が溝状に形成されるため、電極部材２と測定管１の間からより飛び出すことがない。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１  測定管
１ａ、１ｂ  フランジ
１ｃ  凹部
２  電極部材
２ａ  電極頭部
２ｂ  傾斜面
２ｃ  軸部
３  ガスケット
７  スプリング
８  スペーサ
９  ナット
１０  貫通孔
１０ａ  傾斜面
１０ｂ  内壁面
２０、２１、２２  突出部
２０ａ、２２ａ  傾斜面
２１ａ、２１ｂ  面
１００、２００、３００  電磁流量計
４００  制御部
【図１】
2013152136.tif 000003
【図２】
2013152136.tif 000004
【図３】
2013152136.tif 000005
【図４】
2013152136.tif 000006