(57)【要約】【課題】既存の配管システムに影響を与えることなく、黒錆付着の影響を低減させ、電磁流量計を用いての正確な流量の測定を可能とする。【解決手段】接続管２００を、導電性の材料で形成された配管（炭素鋼管（黒管））６と、ガスケット８と、筒状部９ａとフランジ部９ｂとを一体的に有する絶縁性の材料で形成された絶縁層延長ユニット９と、配管６の外周面に接続されたアース線１０とから構成する。配管６を、電磁流量計１００のフランジ部１ａと配管６のフランジ部６ｂとの間に絶縁層延長ユニット９のフランジ部９ｂを挟んだ状態で、電磁流量計１００に接続する。この際、絶縁層延長ユニット９の筒状部９ａは、配管６の管本体６ａ内に位置し、管本体６ａの内周面を覆う。これにより、検出電極４とアース電極（配管６）との間の絶縁層距離（沿面距離）が延長され、黒錆による検出電極４間の起電力のリークが低減される。【選択図】  図１
2017181140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定管と、前記測定管内を流れる流体の流れ方向に対して垂直方向の磁界を発生させる励磁コイルと、前記測定管内を流れる流体の流れ方向および前記励磁コイルの発生磁界の方向と直交して前記測定管内に配置された一対の検出電極とを備え、前記測定管の端面にフランジ部を有する電磁流量計と接続される接続管であって、
管本体の端面にフランジ部を有する導電性の材料で形成された配管と、
前記配管の管本体内に管軸方向に沿って挿入され前記管本体の内周面を覆う筒状部と、前記電磁流量計のフランジ部と前記配管のフランジ部との間に位置するフランジ部とを一体的に有する絶縁性の材料で形成された絶縁層延長ユニットと、
前記配管の外周面に接続されたアース線と
を備えることを特徴とする接続管。
【請求項２】
請求項１に記載された接続管において、
前記配管は、
鉄成分を含む金属製の配管である
ことを特徴とする接続管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定管内に検出電極を備えた電磁流量計と接続される接続管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流体の流量を測定するために電磁流量計が用いられている。この電磁流量計は、測定管内を流れる流体の流れ方向に対して垂直方向の磁界を作る励磁コイルと、この励磁コイルが作る磁界と直交する方向に対向して測定管内に配置された一対の検出電極とを有し、励磁コイルが作る磁界により測定管内を流れる流体に発生する起電力を一対の検出電極より取り出すようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７に電磁流量計の要部を示す。同図において、１は測定管であり、非磁性金属製パイプ（例えば、非磁性ステンレス製のパイプ）２と、この非磁性金属製パイプ２の内側に形成されたライニング３とから構成される。
【０００４】
この例では、フッ素樹脂（テフロン（登録商標））の膜が非磁性金属製パイプ２の内側に形成されライニング３とされている。このライニング３によって管壁の絶縁性が確保される。４は測定管１の内周面５に対向して設けられた一対の検出電極である。測定管１は、その一方側および他方側の端面に、フランジ部１ａおよび１ｂを有している。
【０００５】
なお、測定管１に対しては、図７中その存在のみを点線で示すように、測定管１内を流れる流体の流れ方向に対して垂直方向の磁界を作る励磁コイル５が設けられており、この励磁コイル５が作る磁界と直交する方向に、対向して一対の検出電極４が設けられている。
【０００６】
この電磁流量計１００は、流体が流れる配管の途中に設けられ、この配管を流れる流体の流量を測定するために用いられる。すなわち、図７に示す矢印Ａの方向を流体が流れる方向とした場合、測定管１のフランジ部１ａ側に上流側の配管が接続され、測定管１のフランジ部１ｂ側に下流側の配管が接続される。
【０００７】
図８に上流側の配管の接続構造の要部を示す。同図において、６は配管、７はアースリング、８はガスケットである。配管６は、その管本体６ａの端面（流体の出口側の端面）にフランジ部６ｂを有している。電磁流量計１００と配管６とは、配管６のフランジ部６ｂと電磁流量器１００のフランジ部１ａとの間にアースリング７とガスケット８とを挾んで、ボルトなどを用いて締結固定される。なお、図８にはフランジ１ａ側への配管６の接続構造を示しているが、フランジ部１ｂ側への配管の接続も同様にして行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４−３１９６２２号公報
【特許文献２】特開２００５−８３８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、流量管理の精度要求が高くなり、温水配管系にも高精度な電磁流量計が用いられるようになった。しかしながら、一部の配管系において、使用後時間経過とともにライニングの表面に黒錆（Ｆｅ3Ｏ4）が付着堆積する現象が発生していた。
【００１０】
例えば、水道水を生活温水伝熱用循環流体として用いる密閉系配管などでは、メッキされていない炭素鋼管（黒管）が配管として用いられている。このような黒管を電磁流量計に接続した場合、電磁流量計のライニングの表面に黒錆が付着堆積する現象が発生していた。この黒錆がライニングの表面に付着する原因はこれまで不明であったが、調査の結果、次のようなメカニズムで発生していることが分かった。
【００１１】
炭素鋼管で構成される配管は構築初期段階および循環水を入替充填した段階で溶存酸素により一時的に腐食が進み、循環水中に大量のＦｅイオンが溶出する。その後、溶存酸素の消費によりＦｅイオン溶出量は低下し、安定化するが、低酸素下においても経時的に微量ではあるがＦｅイオンの溶出は続く。一方、生活温水配管においては常温〜約１００℃の水道水が季節要因、運転要因により断続的に流動を繰り返す。
【００１２】
このような配管系において、Ｆｅイオンは水酸化鉄となり、一部は管壁に付着する。ライニング材には付着性の低いフッ素樹脂が用いられていることが多いが、水酸化鉄はゲル状となり疑似架橋体となって流動性を失い、流速の遅い管壁に膜を形成する。実使用後数ヶ月程度時間が経過すると、これらの水酸化鉄は高温環境下でＦｅ3Ｏ4（マグネタイト）化し、導電性を発現するようになる。さらに、水中に分散していた水酸化鉄も同様に粉状にＦｅ3Ｏ4（マグネタイト）化し、管壁に付着、沈殿するようになる。
【００１３】
図８において、配管６として黒管を用いた場合、上述したようなメカニズムで、使用後時間経過とともに、ライニング３の表面に黒錆（Ｆｅ3Ｏ4）が付着堆積して行く。電磁流量計１００は、測定管１内に磁場を形成し、流体により発生される起電力を測定管１内に配置される一対の検出電極４で検出する構造とされている。この電磁流量計１００において、測定管１の端面のフランジ部１ａにはアースリング（アース電極）７が設置されており、ライニング３の表面を黒錆が覆うことでアースリング６と黒錆とが導通される。このようなライニング３の表面を覆う黒錆とアースリング６との導通が生じると、検出電極４間の起電力がリークすることになって、正確な流量が測定できなくなってしまう。すなわち、電磁流量計１００を用いての流量の測定精度が低下するという問題が発生する。
【００１４】
なお、従来の電磁流量計における鉄錆課題としては、黒錆が取り上げられる事例はなく、絶縁性である赤錆の電極への付着によって電位が測定できない問題に対する対策が主であり、むしろ黒錆は赤錆対策として誘導される方向であった。例えば、特許文献２には、原理は定かではないが、磁力によって赤錆を黒錆化する装置を組み込んだ電磁流量計が提案されている。しかし、この特許文献２に示された電磁流量計において、ライニングへの黒錆（導電性物質）の付着は、上述したような問題を含んであり、実態に反している。
【００１５】
また、従来、電磁流量計は、液管理、定期的なメンテナンスのある環境で使用されており、絶縁性付着物の発生は認識されていたが、導電性付着物については事例がなく、何ら対策が施されていなかった。また、近年の流量測定精度向上要求に伴い、今まで使用されていないかった環境に電磁流量計が使用されるようになったが、症状発生までに時間がかかること、黒錆の発生メカニズムが明らかでなかったことで対策ができていなかった。
【００１６】
なお、黒錆の生成自体を抑制する手法もあるが、既存配管への影響や寸法的な制約、液管理、新規設備追加が必要になるなど、実用的な面では困難が多い。
【００１７】
本発明は、このような課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、既存の配管システム（電磁流量計、配管、循環水および寸法、管理手法）に影響を与えることなく、黒錆付着の影響を低減させ、電磁流量計を用いての正確な流量の測定を可能とする接続管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような目的を達成するために本発明は、測定管（１）と、前記測定管（１）内を流れる流体の流れ方向に対して垂直方向の磁界を発生させる励磁コイル（５）と、前記測定管（１）内を流れる流体の流れ方向および前記励磁コイル（５）の発生磁界の方向と直交して前記測定管（１）内に配置された一対の検出電極（４）とを備え、前記測定管（１）の端面にフランジ部（１ａ）を有する電磁流量計（１００）と接続される接続管（２００）であって、管本体（６ａ）の端面にフランジ部（６ｂ）を有する導電性の材料で形成された配管（６）と、前記配管（６）の管本体（６ａ）内に管軸方向に沿って挿入され前記管本体（６ａ）の内周面を覆う筒状部（９ａ）と、前記電磁流量計（１００）のフランジ部（１ａ）と前記配管（６）のフランジ部（６ｂ）との間に位置するフランジ部（９ｂ）とを一体的に有する絶縁性の材料で形成された絶縁層延長ユニット（９）と、前記配管（６）の外周面に接続されたアース線（１０）とを備えることを特徴とする。
【００１９】
この発明において、配管（６）は、電磁流量計（１００）のフランジ部（１ａ）と配管（６）のフランジ部（６ｂ）との間に絶縁層延長ユニット（９）のフランジ部（９ｂ）を挟んだ状態で、電磁流量計（１００）に接続される。この際、絶縁層延長ユニット（９）の筒状部（９ａ）は、配管（６）の管本体（６ａ）内に位置し、管本体（６ａ）の内周面を覆う。すなわち、配管（６）の管本体（６ａ）の内周面が、絶縁性の材料からなる筒状部（９ａ）で覆われる。また、本発明において、配管（６）の外周面にはアース線（１０）が接続されている。このため、配管（６）自体がアース電極とされる。これにより、本発明では、電磁流量計（１００）の測定管（１）内の検出電極（４）とアース電極（配管（６））との間の絶縁層距離（沿面距離）が延長され、黒錆による検出電極（４）間の起電力のリークが低減される。
【００２０】
なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって示している。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、配管の管本体の内周面が絶縁性の材料かなる筒状部で覆われ、電磁流量計の測定管内の検出電極とアース電極との間の絶縁層距離（沿面距離）が延長されるものとなり、既存の配管システム（電磁流量計、配管、循環水および寸法、管理手法）に影響を与えることなく、黒錆付着の影響を低減させ、電磁流量計を用いての正確な流量の測定を可能とすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る接続管と電磁流量計との接続構造を示す分解斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る接続管を電磁流量計に組み付けた状態を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る接続管と電磁流量計の接続構造の要部を示す図である。
【図４】図４は、従来のアースリング（アース電極）を用いた電磁流量計における面間距離（アース電極と検出電極との間の距離）を示す図である。
【図５】図５は、アースリングを加工することによって面間距離を変えた例を示す図である。
【図６】図６は、面間距離に依存して計測値がシフトする様子を示す図である。
【図７】図７は、電磁流量計の要部を示す図である。
【図８】図８は、電磁流量計への配管の接続構造（従来の配管の接続構造）の要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に本発明の実施の形態に係る接続管２００と電磁流量計１００との接続構造の分解斜視図を示す。同図において、図８と同一符号は図８を参照して説明した構成要素と同一或いは同等の構成要素を示し、その説明は省略する。
【００２４】
この接続構造において、接続管２００は、管本体６ａの端面（流体の出口側の端面）にフランジ部６ｂを有する導電性の材料で形成された配管（炭素鋼管（黒管））６と、ガスケット８と、筒状部９ａとフランジ部９ｂとを一体的に有する絶縁性の材料で形成された絶縁層延長ユニット９と、配管６の外周面に接続されたアース線１０とから構成されている。
【００２５】
図２に接続管２００を電磁流量計１００に組み付けた状態を示す。図３に接続管２００と電磁流量計１００との接続構造の要部を示す。接続管２００の電磁流量計１００への組み付けは次のようにして行う。
【００２６】
先ず、絶縁層延長ユニット９の筒状部９ａを、ガスケット８を通して、配管６の管本体６ａ内に管軸方向に沿って挿入する。そして、このガスケット８と絶縁層延長ユニット９とをセットした配管６を接続管２００とし、電磁流量計１００に組み付ける。
【００２７】
この接続管２００と電磁流量計１００との組み付けは、すなわち接続管２００と電磁流量計１００との接続は、電磁流量計１００のフランジ部１ａと配管６のフランジ部６ｂとの間に絶縁層延長ユニット９のフランジ部９ｂとガスケット８とを挟んだ状態で、配管６と電磁流量計１００とをボルトなどを用いて締結固定することによって行う。
【００２８】
この際、絶縁層延長ユニット９の筒状部９ａは、配管６の管本体６ａ内に位置し、管本体６ａの内周面を覆う。すなわち、管本体６ａの内周面が、絶縁性の材料からなる筒状部９ａで覆われる。また、この接続構造において、配管６の外周面にはアース線１０が接続されている。このため、配管６自体がアース電極とされる。これにより、電磁流量計１００の測定管１内の検出電極４とアース電極（配管６）との間の絶縁層距離（沿面距離）が延長され、黒錆による検出電極４間の起電力のリークが低減されるものとなる。
【００２９】
本願の発明者は、従来のアースリング７を用いた電磁流量計１００において（図４参照）、アースリング（アース電極）７と検出電極４との間の距離（面間距離）を意図的に変動させ（図５参照）、計測値をシフトさせる実験を実施した。図４において、Ｌ１は変動させる前の面間距離（アースリング７を加工する前の面間距離）を示し、図５において、Ｌ２は変動させた後の面間距離（アースリング７を加工した後の面間相当距離）を示す。
【００３０】
この実験により、図６に示されるように、面間距離に依存して、計測値がシフトする傾向が観察された。なお、図６において、特性Ｉは面間距離Ｌ１＝２００ｍｍの場合の計測値の基準値からのシフト量（％）を示し、特性IIは面間距離Ｌ１＝１００ｍｍの場合の計測値の基準値からのシフト量（％）を示す。計測値のシフト方向はマイナス側であり、この計測値がマイナス側へシフトする現象は、検出電極４間の起電力がライニング３上の黒錆（導電性物質）を通してアースへ逃げることによって発生する現象と一致していた。
【００３１】
この現象を抑えるための対策の１つは、アース電極との導通を妨げる、あるいは導通までの期間を延長することである。アース電極との導通を妨げる方法では、電磁流量計１００の構造に影響を与えてしまう。そこで、本実施の形態では、絶縁層延長ユニット９を用いることによって、電磁流量計１００の測定管１内の検出電極４とアース電極との間の絶縁層距離（沿面距離）を延長するものとして、既存の配管システム（電磁流量計、配管、循環水および寸法、管理手法）に影響を与えることなく、黒錆付着の影響を低減させ、電磁流量計１００を用いての正確な流量の測定が行われるようにしている。
【００３２】
なお、上述した実施の形態では、配管６を炭素鋼管（黒管）としたが、ステンレスなどの鉄成分を含む配管であっても構わない。また、上述した実施の形態では、配管６のフランジ部６ｂと絶縁層延長ユニット９のフランジ部９ｂとの間にガスケット８を挾むものとしたが、絶縁層延長ユニット９のフランジ部９ｂをガスケットと兼用させる構造とし、ガスケット８を省略するなどとしてもよい。
【００３３】
また、上述した実施の形態では、電磁流量計１００のフランジ部１ａ側への配管６の接続構造について説明したが、反対側のフランジ部（フランジ部１ｂ）への配管の接続も同様にして行う。すなわち、電磁流量計１００のフランジ部１ｂ側にも、本実施の形態に係る接続管２００を接続する。なお、場合によっては、電磁流量計１００のフランジ部１ａ，１ｂの一方側にのみ、本実施の形態に係る接続管２００を接続するようにしてもよい。
【００３４】
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１…測定管、２…非磁性金属製パイプ、３…ライニング、４…検出電極、５…励磁コイル、６…配管、６ａ…管本体、６ｂ…フランジ部、８…ガスケット、９…絶縁層延長ユニット、９ａ…筒状部、９ｂ…フランジ部、１０…アース線、１００…電磁流量計、２００…接続管。
【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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