JPH11271115A - 電磁流量計の検出部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】測定管構造及び電極構造が簡素化され、耐付着
性が優れ、かつ特性が安定な電磁流量計を提供する。 【解決手段】測定管が電極31a 及び32a を焼結ばめされ
ているセラミック管18と弗素樹脂からなるコーティング
層19とで構成され、コーティング層19は少なくとも測定
流体に接触する部分には形成されている。絶縁物である
セラミック管18を用いることによって、電極構造が簡素
化しかつその形状が安定し、更にコーティング層19を薄
くすることが可能となる。薄いコーティング層19を機械
的にセラミック管にしっかりと保持するために、セラミ
ック管の内壁及び端部に溝を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、測定管内を流れ
る導電性流体の流量を測定する電磁流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁流量計は、その測定管内を流れる導
電性流体に磁場を作用させ、流体の流れの方向と磁場の
方向のそれぞれに直交する方向に発生する起電力によっ
て流体の流量を測定する流量計である。図７は、従来技
術による弗素樹脂ライニング型の電磁流量計の検出部構
造の一例を示し、（ａ）は測定管の軸に直角方向の断面
図、（ｂ）は軸方向の断面図である。

【０００３】流体を流す測定管は、非磁性体、例えばス
テンレス鋼、からなる金属管（図６ではステンレス管）
11と、その内面及び側面を覆っているライニング12とで
構成されている。金属管11はその両端にフランジ状の側
板部111 を有し、この部分で配管に接続される。ライニ
ング12は、金属管11の内面と流体とを電気的に絶縁し、
かつ金属管11が流体によって腐食されることを防止する
ためのものであり、弗素樹脂によって作製されている。
測定管には、上下などの対向する位置に、測定管内に磁
界を形成するための１対の磁極21及び22が配置され、そ
れぞれに励磁コイル（以下ではコイルと略称）23及び24
が巻かれている。磁極21及び22の外側には漏れ磁束を低
減するための戻り磁路（以下では磁路と略称）25が配置
されている。

【０００４】このような磁極21及び22とコイル23及び24
と磁路25とによって磁気回路が構成され、測定管内に一
様な磁場分布が形成される。この磁場の方向と測定管の
軸方向とのそれぞれに直交する測定管の直径方向の管壁
に、信号電圧を取り出すための１対の電極31及び32が設
けられ、その電極31及び32からの信号は、リード線用溝
13を経て磁極21に開けられた孔211 を通っているリード
線４によって変換器へ送信される。以上の部材が側板部
111 に溶接固定されたケース５内に収納されている。

【０００５】図８は、図７の電極部の詳細構造を示す断
面図であり、図９はその組立を示す斜視図である。電極
31は測定管の外側からライニング12の孔121 に挿入さ
れ、次いで、皿ばね33及び34が電極31の電極傘部311 の
外側の軸部312 に重ねて挿入され、その上に、絶縁部材
35が被せられ、押えねじ36がねじ込まれる。この押えね
じ36の締め付け力によって、電極傘部311 の突起313 が
ライニング12に食い込んでシール性を確保する。電極31
の軸部312 にはねじ孔が設けられており、このねじ孔に
ねじ込まれたねじ39によって端子38が電極31に接続・固
定される。端子38にはリード線４がはんだ付けされてい
る。なお、端子38と押えねじ36とは絶縁シート37によっ
て電気的に絶縁される。

【０００６】次に、従来技術によるセラミック管型の電
磁流量計について説明する。図10は、従来技術によるセ
ラミック管型の電磁流量計の検出部構造の一例を示し、
（ａ）は測定管の軸に直角方向の断面図、（ｂ）は軸方
向の断面図である。図11は、そのセラミック管の構造を
示し、（ａ）は管の軸に直角方向の断面図、（ｂ）は軸
方向の断面図である。また、図12は図10の電極部の詳細
構造を示す断面図である。

【０００７】この流量計においては、測定管はセラミッ
ク管1aのみで構成されており、セラミックがもっている
絶縁性と耐食性とが有効に活用され、図７における金属
管11とライニング12とが単一化された構造となってい
る。セラミック管1aには、ケース５を溶接固定するため
の金属製側板16及び17が、両側板部1a1 の内側にはめ込
まれ、リード線４を導くリード線用溝13a や、磁極21及
び22を固定位置決めするための磁極用溝14及び15が設け
られている。磁気回路の構成は、図７の弗素樹脂ライニ
ング型の電磁流量計の場合と同じであるので、説明は省
略する。

【０００８】電極31a 及び32a は、セラミック管1aが成
形される時に一体に成形され、セラミック焼結時の収縮
を利用してセラミック管1aに一体に固定・シールされて
いる。電極形状は丸棒状の簡単な構造である。また、セ
ラミックが絶縁体であるため、電極31a 及び32a を絶縁
するための特別な絶縁構造は必要なく、電極31a 及び32
a には信号を取り出すためのリード線４が直にはんだ付
けされている。

【０００９】このようなセラミック管型の電磁流量計
は、電極構造が簡単であるという長所を有するが、測定
管の内壁がセラミックであるため、耐付着性が弱く、下
水汚泥等の付着性流体の付着によって測定誤差が増加し
たり、管詰まりを発生する等の問題点をもっている。弗
素樹脂ライニング型の電磁流量計は、耐付着性には優れ
ているが、電極構造や測定管構造が複雑であること、圧
力によるライニングの変形及び電極の変動によって誤差
が発生すること、電極シール面への気泡の混入によって
信号が不安定となること等が問題点である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、上
記のような従来技術の問題点を解決して、測定管構造及
び電極構造が簡素化され、耐付着性が優れ、かつ特性が
安定な電磁流量計の検出部構造を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明においては、測
定対象となる流体が流される測定管と、測定管内に磁場
を発生させるために測定管の外壁に対向して配置されそ
れぞれに励磁コイルが巻かれている１対の磁極と、漏れ
磁束を低減するために磁極の外側に接して配置されてい
る磁路と、磁場方向及び測定管の軸方向のそれぞれに直
交する測定管の管壁に設けられている１対の電極とを備
えている電磁流量計の検出部構造において、測定管が、
焼結ばめされた電極を有するセラミック管と、セラミッ
ク管の内面及び側面の内の少なくとも接液部分を覆って
いる弗素樹脂コーティングとで構成されている（請求項
１の発明）。

【００１２】焼結ばめされた電極を有するセラミック管
を用いることによって電極構造が簡素化し、かつ電極が
しっかりと保持固定される。また、接液部分を覆ってい
る弗素樹脂コーティングによって優れた耐付着性が確保
され、更に、セラミックの耐食性によって接液部分に必
要な弗素樹脂コーティングを薄くすることが可能とな
る。

【００１３】また、測定対象となる流体が流される測定
管と、測定管内に磁場を発生させるために測定管の外壁
に対向して配置されそれぞれに励磁コイルが巻かれてい
る１対の磁極と、漏れ磁束を低減するために磁極の外側
に接して配置されている磁路と、磁場方向及び測定管の
軸方向のそれぞれに直交する測定管の管壁に設けられて
いる１対の電極とを備えている電磁流量計の検出部構造
において、測定管が、焼結ばめされた電極を有するセラ
ミック管と、セラミック管の両端の外側にはめ込まれて
いる非磁性金属製側板と、セラミック管の内面と側面及
び非磁性金属製側板の外面の内の少なくとも接液部分を
覆っている弗素樹脂コーティングとで構成されている
（請求項２の発明）。

【００１４】請求項１の発明と同様に、焼結ばめされた
電極を有するセラミック管を用いることによって電極構
造が簡素化し、かつ電極がしっかりと保持固定される。
また、接液部分を覆っている弗素樹脂コーティングによ
って優れた耐付着性が確保され、セラミックの耐食性に
よって接液部分に必要な弗素樹脂コーティングを薄くす
ることが可能となる。更に、非磁性金属製側板を採用す
ることによって、セラミック管の構造が単純な管構造に
近づくため、セラミック管の製作が大幅に簡単になる。

【００１５】請求項１の発明または請求項２の発明にお
いて、前記セラミック管に焼結ばめされている電極の側
面が、完全にセラミックによって覆われている（請求項
３の発明）。電極の側面がセラミックによって完全に覆
われているためにこの部分に気泡が付着したり脱着した
りすることに伴う特性の不安定性が解消される。

【００１６】更に、請求項１から請求項３の発明のいず
れかにおいて、弗素樹脂コーティングが接触しているセ
ラミック管の内面及び側面あるいは非磁性金属製側板の
外面に、弗素樹脂コーティングを機械的に保持するため
の凹部が形成されている（請求項４の発明）。この凹部
によって弗素樹脂コーティングがしっかりとセラミック
管あるいは非磁性金属製側板に保持される。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明による電磁流量計の検出
部構造の実施の形態を実施例を用いて説明する。なお、
従来技術と同じ機能の部分については同じ符号を用いて
いる。 〔第１の実施例〕図１は、この発明による電磁流量計の
検出部構造の第１の実施例を示し、（ａ）は測定管の軸
に直角方向の断面図、（ｂ）は軸方向の断面図である。
また、図２はその電極部の詳細構造を示す部分断面図あ
り、図３は、そのセラミック管の詳細構造を示し、
（ａ）は電極部周辺の部分断面図、（ｂ）は端部の部分
断面図、（ｃ）は斜視断面図である。

【００１８】図１に示した構造は、従来技術の項で説明
した従来技術によるセラミック管型の電磁流量計の検出
部構造の一例を示した図10に良く似た構造をしている。
図10と異なる点は、測定管がセラミック管18とその内面
及び端部を覆う弗素樹脂からなるコーティング層19とで
構成されていることである。セラミック管18には、従来
技術と同様に、ケース５を溶接固定するための金属製側
板16及び17が、両側板部181 の内側にはめ込まれ、リー
ド線４を導くリード線用溝13b や、磁極21及び22を固定
位置決めするための磁極用溝が設けられている。磁気回
路の構成は、図７の弗素樹脂ライニング型の電磁流量計
の場合と同じであるので、説明は省略する。

【００１９】このセラミック管18は、通常のセラミック
と同様に、原料を粉末化し、成形、焼結、加工、検査の
手順で製造される。丸棒状の電極31a 及び32a と金属製
側板16及び17とが、この成形工程において一体に成形さ
れ、焼結工程における材料の焼き締まりによってセラミ
ック管18に固定・シールされる。セラミックが絶縁体で
あるため、電極31a 及び32a を絶縁するための特別な絶
縁構造は必要なく、電極31a 及び32a には信号を取り出
すためのリード線４が直にはんだ付けされている。

【００２０】電極構造を図２を用いて更に詳しく説明す
る。セラミック管18に固定・シールされた電極31a 及び
32a は、コーティング層19が形成された状態において管
内壁表面191 に対して凹まないように、セラミック管18
の内壁182 よりコーティング層19の厚さ分だけ突出させ
て製作されており、弗素樹脂を用いてコーティング層19
が形成されることによって、図２に示すように電極表面
311 と管内壁表面191 とがほぼ同一表面になる。ほぼ同
一表面にするのは、電極部に凹みあるいは出っ張りが存
在することによって測定流体の流れを乱し、気泡等が電
極表面311 の近傍に滞留し、測定を不安定にさせること
を避けるためである。

【００２１】このコーティング層19は、図７に示した金
属管11の場合に比べて、大幅に薄くすることができる。
それは、金属管11の場合には、ライニング12によって電
極31及び32と金属管11との電気的絶縁を確保することが
必要であったが、この場合には、セラミック管18が絶縁
物であるから絶縁破壊の心配がないこと、また、測定流
体の腐食性に対してもセラミック管18が耐性を有するの
で、幾らかのピンホールが存在しても実用上全く問題が
ないことに依存している。コーティング層19に求められ
るのは、耐付着性を確保すること及びその機械的形状を
維持することである。

【００２２】したがって、この実施例においてはコーテ
ィング層19を確実にセラミック管18に保持させることが
重要なポイントとなる。この実施例においては、コーテ
ィング層19を確実にセラミック管18に保持させるため
に、セラミック管18の内壁182に開口部より奥の方が広
くかつ管の長さ方向に形成された数本の内壁溝183 を設
け、側板部181 の両端部184 に円形の楔状の端部溝185
を設けている。内壁溝183 によって管の内部への力に対
して強くし、端部溝185 によって管軸方向への力に対し
て強くしている。

【００２３】〔第２の実施例〕図４は第２の実施例にお
ける電極部の詳細構造を示す部分断面図であり、図５は
そのセラミック管の斜視断面図である。第１の実施例と
異なる点は、電極31a 及び32a の側面が完全にセラミッ
クで覆われていることである。すなわち、前述の成形工
程において、丸棒状の電極31a及び32a の側面を完全に
覆うように電極部周辺のセラミックを盛り上げて突出部
186 を形成するように成形している。したがって、電極
31a 及び32a の側面にはコーティング層19は接触しな
い。

【００２４】電極31a 及び32a の側面に弗素樹脂との接
触部を設けないことによって、この接触部が剥がれてそ
こに気泡等が入り込む可能性を無くしている。この構造
を採用することによって、特性の安定性がより一層向上
する。 〔第３の実施例〕図６は第３の実施例を示す軸方向の断
面図である。

【００２５】第１の実施例あるいは第２の実施例と異な
る点は、セラミック管18b には側板部がなく、セラミッ
ク管18b の両端部には金属製側板16a 及び17a が嵌め込
まれていることである。測定管の側板部は、流量計が接
続される配管によって締めつけられる部分であり、通常
は接地電位となるため、接続される配管から電気的に絶
縁される必要がなく、更に、その表面のコーティング層
が接続される配管のフランジによって押しつけられるた
め、セラミック管18b の内壁部ほどの完全な耐食性を必
要とはしない。したがって、ライニングほどには厚くな
いコーティング層19を設けることによっても、測定管の
両端部の外側には、ある程度の耐食性を有する金属部材
が使用できるのである。言い換えれば、例えばステンレ
ス製の金属製側板16a 及び17a が実用可能となる。

【００２６】この実施例においては、側板部をもたない
セラミック管18b が採用されるので、セラミック管のコ
ストが大幅に低減し、安価な電磁流量計を提供すること
ができる。

【００２７】

【発明の効果】この発明によれば、測定対象となる流体
が流される測定管と、測定管内に磁場を発生させるため
に測定管の外壁に対向して配置されそれぞれに励磁コイ
ルが巻かれている１対の磁極と、漏れ磁束を低減するた
めに磁極の外側に接して配置されている磁路と、磁場方
向及び測定管の軸方向のそれぞれに直交する測定管の管
壁に設けられている１対の電極とを備えている電磁流量
計の検出部構造において、測定管が、焼結ばめされた電
極を有するセラミック管と、セラミック管の内面及び側
面の内の少なくとも接液部分を覆っている弗素樹脂コー
ティングとで構成されているので、焼結ばめされた電極
を有するセラミック管を用いることによって部品点数が
少なくなり電極構造が簡素化し、かつ電極が強固に保持
固定され、接液部分を覆っている弗素樹脂コーティング
によって優れた耐付着性が確保され、更に、セラミック
の耐食性によって接液部分に必要な弗素樹脂コーティン
グを薄くすることが可能となる（請求項１の発明）。

【００２８】したがって、測定管構造及び電極構造が簡
素化され、耐付着性が優れ、かつ特性が安定な電磁流量
計の検出部構造を提供することができる。また、測定対
象となる流体が流される測定管と、測定管内に磁場を発
生させるために測定管の外壁に対向して配置されそれぞ
れに励磁コイルが巻かれている１対の磁極と、漏れ磁束
を低減するために磁極の外側に接して配置されている磁
路と、磁場方向及び測定管の軸方向のそれぞれに直交す
る測定管の管壁に設けられている１対の電極とを備えて
いる電磁流量計の検出部構造において、測定管が、焼結
ばめされた電極を有するセラミック管と、セラミック管
の両端の外側にはめ込まれている非磁性金属製側板と、
セラミック管の内面と側面及び非磁性金属製側板の外面
の内の少なくとも接液部分を覆っている弗素樹脂コーテ
ィングとで構成されているので、請求項１の発明と同様
に、電極構造が簡素化し、かつ電極が強固に保持固定さ
れ、優れた耐付着性が確保され、接液部分に必要な弗素
樹脂コーティングを薄くすることが可能となり、更に、
非磁性金属製側板を採用することによって、セラミック
管の構造が単純な管構造に近づくため、セラミック管の
製作が大幅に簡単になる（請求項２の発明）。

【００２９】したがって、測定管構造及び電極構造が簡
素化され、耐付着性が優れ、かつ特性が安定な電磁流量
計の検出部構造をより安価に提供することができる。請
求項１の発明または請求項２の発明において、前記セラ
ミック管に焼結ばめされている電極の側面が、完全にセ
ラミックによって覆われているので、電極側面に気泡が
付着したり脱着したりすることに伴う特性の不安定性が
解消される（請求項３の発明）。したがって、より安定
な電磁流量計の検出部構造を提供することができる。

【００３０】更に、請求項１から請求項３の発明のいず
れかにおいて、弗素樹脂コーティングが接触しているセ
ラミック管の内面及び側面あるいは非磁性金属製側板の
外面に、弗素樹脂コーティングを機械的に保持するため
の凹部が形成されているので、弗素樹脂コーティングが
しっかりとセラミック管あるいは非磁性金属製側板に保
持される（請求項４の発明）。したがって、更により安
定な電磁流量計の検出部構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による電磁流量計の検出部構造の第１
の実施例を示し、（ａ）は測定管の軸に直角方向の断面
図、（ｂ）は軸方向の断面図

【図２】第１の実施例における電極部の詳細構造を示す
部分断面図

【図３】第１の実施例におけるセラミック管の詳細構造
を示し、（ａ）は電極部周辺の部分断面図、（ｂ）は端
部の部分断面図、（ｃ）は斜視断面図

【図４】第２の実施例における電極部の詳細構造を示す
部分断面図

【図５】第２の実施例におけるセラミック管の斜視断面
図

【図６】第３の実施例を示す軸方向の断面図

【図７】従来技術による弗素樹脂ライニング型の電磁流
量計の検出部構造の一例を示し、（ａ）は測定管の軸に
直角方向の断面図、（ｂ）は軸方向の断面図

【図８】図７の電極部の詳細構造を示す部分断面図

【図９】その組立を示す斜視図

【図10】従来技術によるセラミック管型の電磁流量計の
検出部構造の一例を示し、（ａ）は測定管の軸に直角方
向の断面図、（ｂ）は軸方向の断面図

【図11】図10のセラミック管の構造を示し、（ａ）は管
の軸に直角方向の断面図、（ｂ）は軸方向の断面図

【図12】図10の電極部の詳細構造を示す部分断面図

【符号の説明】

1a, 18, 18a, 18b セラミック管 11 ステンレス管 111, 1a1, 181 側板部 12 ライニング 121 孔 13, 13a, 13b リード線用溝 14, 15 磁極用溝 16, 17, 16a, 17a 金属製側板 19 コーティング層 191 管内壁表面 182 内壁 183 内壁溝 184 端部 185 端部溝 21, 22 磁極 211 孔 23, 24 コイル 25 磁路 31, 32, 31a, 32a 電極 311 電極傘部 312 軸部 313 突起 33, 34 皿ばね 35 絶縁部材 36 押えねじ 37 絶縁シート 38 端子 39 ねじ ４ リード線 ５ ケース

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定対象となる流体が流される測定管と、
   測定管内に磁場を発生させるために測定管の外壁に対向
   して配置されそれぞれに励磁コイルが巻かれている１対
   の磁極と、漏れ磁束を低減するために磁極の外側に接し
   て配置されている磁路と、磁場方向及び測定管の軸方向
   のそれぞれに直交する測定管の管壁に設けられている１
   対の電極とを備えている電磁流量計の検出部構造におい
   て、 測定管が、焼結ばめされた電極を有しかつ両端に側板部
   を備えているセラミック管と、セラミック管の内面及び
   側板部の内の少なくとも接液部分を覆っている弗素樹脂
   コーティングとで構成されていることを特徴とする電磁
   流量計の検出部構造。
2. 【請求項２】測定対象となる流体が流される測定管と、
   測定管内に磁場を発生させるために測定管の外壁に対向
   して配置されそれぞれに励磁コイルが巻かれている１対
   の磁極と、漏れ磁束を低減するために磁極の外側に接し
   て配置されている磁路と、磁場方向及び測定管の軸方向
   のそれぞれに直交する測定管の管壁に設けられている１
   対の電極とを備えている電磁流量計の検出部構造におい
   て、 測定管が、焼結ばめされた電極を有するセラミック管
   と、セラミック管の両端の外側にはめ込まれている非磁
   性金属製側板と、セラミック管の内面と側面及び非磁性
   金属製側板の外面の内の少なくとも接液部分を覆ってい
   る弗素樹脂コーティングとで構成されていることを特徴
   とする電磁流量計の検出部構造。
3. 【請求項３】前記セラミック管に焼結ばめされている電
   極の側面が、完全にセラミックによって覆われているこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁流
   量計の検出部構造。
4. 【請求項４】弗素樹脂コーティングが接触しているセラ
   ミック管の内面及び側面あるいは非磁性金属製側板の外
   面に、弗素樹脂コーティングを機械的に保持するための
   凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から請
   求項３のいずれかに記載の電磁流量計の検出部構造。