JP4913490B2

JP4913490B2 - 容量式電磁流量計

Info

Publication number: JP4913490B2
Application number: JP2006195333A
Authority: JP
Inventors: 浩司泉; 俊光高橋
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2026-07-18
Also published as: JP2008026005A; US20100011877A1; AU2007274520B2; US7874218B2; AU2007274520A1; WO2008010399A1

Description

この発明は、測定管内を流れる流体と静電容量結合する信号電極を備えた容量式電磁流量計に関するものである。

従来より、この種の容量式電磁流量計は、測定管内を流れる流体の流れ方向に対して直交する方向に磁界を作る励磁コイルと、測定管に設けられこの測定管内を流れる流体と静電容量結合する信号電極と、この信号電極をシールドするガード電極とを有し、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信号電極より取り出すようにしている。なお、信号電極およびガード電極は対として、励磁コイルが作る磁界と直交する方向に設けられる。

〔従来例１〕
図５（ａ）に容量式電磁流量計の従来例１の要部を示す（例えば、特許文献１参照）。同図において、１はセラミックスよりなる測定管であり、２は信号電極、３は信号電極２をシールドするガード電極である。測定管１の外側には、バッファセラミックス部４が設けられ、このバッファセラミックス部４内に信号電極２およびガード電極３が設けられている。図５（ｂ）に図５（ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図を示す。

なお、図５には示されていないが、測定管１内を流れる流体の流れ方向に対して直交する方向に磁界を作る励磁コイルが設けられており、この励磁コイルが作る磁界と直交する方向に、対向して２組の信号電極２およびガード電極３が設けられている。また、バッファセラミックス部４は、信号電極２およびガード電極３の熱膨張係数と測定管（セラミックス）１の熱膨張係数との中間の熱膨張係数を有している。

〔従来例２〕
図６（ａ）に容量式電磁流量計の従来例２の要部を示す（例えば、特許文献２参照）。同図において、５は非磁性パイプ（例えば、ステンレス製のパイプ）６の内側にＰＦＡ（フッ素樹脂）などの絶縁性の樹脂ライニング７が施された測定管、８は信号電極、９は信号電極８をシールドするガード電極である。信号電極８およびガード電極９は、樹脂ライニング７内に設けられている。図６（ｂ）に図６（ａ）におけるII−II線断面図を示す。

この容量式電磁流量計においても、図５に示した容量式電磁流量計と同様、測定管５内を流れる流体の流れ方向に対して直交する方向に磁界を作る励磁コイルが設けられており、この励磁コイルが作る磁界と直交する方向に、対向して２組の信号電極８およびガード電極９が設けられている。

〔従来例３〕
図７（ａ）に容量式電磁流量計の従来例３の要部を示す（例えば、特許文献３参照）。同図において、１０はセラミックスよりなる測定管であり、１１は測定管１０に設けられた信号電極、１２は信号電極１１を覆うようにして設けられたガードケース（ガード電極）である。ガードケース１２内にはゲル状樹脂（例えば、シリコン樹脂）１３が充填されている。図７（ｂ）に図７（ａ）におけるIII −III 線断面図を示す。

この容量式電磁流量計においても、図５に示した容量式電磁流量計と同様、測定管１０内を流れる流体の流れ方向に対して直交する方向に磁界を作る励磁コイルが設けられており、この励磁コイルが作る磁界と直交する方向に、対向して２組の信号電極１１およびガードケース１２が設けられている。

特開平７−１１０２４９号公報米国特許第４６３１９６９号特開２００２−７１４０８号公報

しかしながら、上述した容量式電磁流量計によると、従来例１（図５）では、セラミックスよりなる測定管１内を流体が流れ、セラミックスは、ＰＦＡなどの樹脂成形に比較し、表面粗さが粗いため、接液する流体が付着性流体である場合、セラミックス表面からの流体の付着が起こり易いという問題がある。流体付着が起こると、流量計としての出力が低下する、また長期には起電力を検出することができなくなり、出力しなくなる、というような問題が生じる。

これに対し、従来例２（図６）では、非磁性パイプ６の内側に樹脂ライニング７を施し、この樹脂ラインニング７内に信号電極８およびガード電極９を設けている。この場合、樹脂ライニングは表面粗さが細かいので、セラミックスの場合のような流体付着の問題は起こり難くなるが、樹脂ラインニングと電極の接合が不十分であることがあるため、振動による樹脂ライニングと電極の摩耗が静電気を生じ、結果として流量計の出力のふらつきを生じる、というような問題が発生する。

従来例３（図７）では、信号電極１１をゲル状樹脂１３で覆うことにより、測定管１０を流れる流体によってガードケース１２が振動しても、この振動が信号電極１１の面に伝わり難いようにして、流量計の出力の安定化を図るようにしている。しかしながら、信号電極１１，ゲル状樹脂１３およびそれを覆うガードケース１２が測定管１０の外周部に大きく張り出すことになり、電磁流量計の大型化を招く、製造し難い、というような問題が生じる。

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、流体の付着が起こり難く、かつ流体の流れに起因する振動の影響を受けず、コンパクトで製造し易い容量式電磁流量計を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、非磁性パイプの内側に絶縁性の樹脂ライニングが施された測定管と、この測定管内を流れる流体の流れ方向に対して直交する方向に磁界を作る励磁コイルと、測定管に設けられこの測定管内を流れる流体と静電容量結合する信号電極と、この信号電極をシールドするガード電極とを備え、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信号電極より取り出す容量式電磁流量計において、励磁コイルが作る磁界と直交する方向の非磁性パイプの周面に樹脂ライニングに達する貫通孔を設け、この非磁性パイプの貫通孔内に信号電極およびガード電極を設け、この信号電極およびガード電極の周囲を覆うように非磁性パイプの貫通孔に絶縁性の振動吸収部材を充填したものである。

この発明において、測定管内を流れる流体は、非磁性パイプの内側に施された樹脂ライニングに接液する。また、信号電極およびガード電極は、非磁性パイプの周面に設けられた貫通孔、すなわち樹脂ライニングを底面とする非磁性パイプの厚み方向の空間に、絶縁性の振動吸収部材を充填した状態で設けられる。

なお、本発明において、絶縁性の振動吸収部材としては、ゲル状の物質（例えば、シリコン樹脂）を想定しているが、油などの液体としてもよい。また、信号電極とガード電極とを絶縁性のスペーサを介して一体とし、製造する際の作業性をよくするようにしてもよい。

本発明によれば、非磁性パイプの内側に樹脂ライニングを施した測定管を用いているので、測定管内を流れる流体が樹脂ライニングに接液し、流体の付着が起こり難くなる。また、本発明によれば、非磁性パイプの周面に樹脂ライニングに達する貫通孔を設け、この非磁性パイプの貫通孔内に信号電極およびガード電極を設け、この信号電極およびガード電極の周囲を覆うように絶縁性の振動吸収部材を充填するようにしているので、流体の流れに起因する振動を吸収するための構造が測定管の外側に大きく張り出すというようなことがなく、コンパクト化を図り、製造し易くすることが可能となる。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１（ａ）はこの発明に係る容量式電磁流量計の一実施の形態（実施の形態１）の要部を示す図である。図１（ｂ）は図１（ａ）におけるIV−IV線断面図である。図１において、図６と同一符号は図６を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。

この実施の形態１では、図６に示した従来例２と同様に、非磁性パイプ６の内側にＰＦＡなどの樹脂ライニング７が施された測定管５を使用しているが、信号電極８およびガード電極９の取り付け位置および取り付け構造が従来例２と異なっている。

従来例２では、信号電極８およびガード電極９を樹脂ライニング７内に設けていたが、この実施の形態１では、非磁性パイプ６の周面に樹脂ライニング７に達する貫通孔１４を設け、この貫通孔１４内に信号電極８およびガード電極９を設けている。また、貫通孔１４に、信号電極８およびガード電極９の周囲を覆うように、絶縁性の振動吸収部材１５を充填している。

この実施の形態１において、振動吸収部材１５は、電極材質（例えば、ステンレス）との密着性がよいゲル状の物質としている。例えば、ゲル状の物質として、シリコン樹脂を使用している。シリコン樹脂は、流動性の低架橋密度の樹脂であり、振動を吸収する効果がある。

なお、測定管５内を流れる流体の流れ方向に対して直交する方向に磁界を作る励磁コイルが設けられている点、この励磁コイルが作る磁界と直交する方向に信号電極８およびガード電極９が設けられている点は、従来例２と同じである。

この容量式電磁流量計において、測定管５内を流れる流体は、非磁性パイプ６の内側に施された樹脂ライニング７に接液する。樹脂ライニング７は表面粗さが細かいので、従来例２でも説明したように、セラミックスの場合のような流体付着の問題は起こり難くなる。

また、この容量式電磁流量計において、信号電極８およびガード電極９はその周囲が振動吸収部材１５で覆われている。これにより、測定管５を流れる流体によって測定管５に振動が発生したとしても、この振動が振動吸収部材１５に吸収されるものとなり、信号電極８およびガード電極９の電極表面での摩耗による静電気の発生が抑えられ、流量計の出力の安定化が図られる。

また、この容量式電磁流量計において、信号電極８およびガード電極９は、非磁性パイプ５の周面に設けられた貫通孔１４、すなわち樹脂ライニング７を底面とする非磁性パイプ５の厚み方向の空間に、振動吸収部材１５を充填した状態で設けられている。したがって、流体の流れに起因する振動を吸収するための構造が測定管５の外側に大きく張り出すというようなことがなく、コンパクト化が図られ、製造し易くなる。

〔実施の形態２〕
上述した実施の形態１では、振動吸収部材１５をゲル状の物質としたが、振動吸収部材１５はゲル状の物質に限られるものではない。実施の形態２では、図２に図１に対応する図を示すように、振動吸収部材１５を油などの液体としている。図２に示した例では、貫通孔１４に信号電極８およびガード電極９を設け、この信号電極８およびガード電極９が設けられた貫通孔１４内に振動吸収部材１５として油を充填し、この油を充填した貫通孔１４を蓋１６で密閉（液封）している。

〔実施の形態３〕
上述した実施の形態１，２では、信号電極８およびガード電極９を別体として設けているが、信号電極８およびガード電極９を一体として設けるようにしてもよい。

例えば、図３（ａ）に示すように、信号電極８の中央部にリードピン８−１を設け、ガード電極９の中央部にガイド部９−１を設け、信号電極８とガード電極９との間に第１の絶縁性スペーサ１７を設けて、信号電極８のリードピン８−１にガード電極９のガイド部９−１を嵌め込むことにより、信号電極８とガード電極９とを結合する（図３（ｂ））。そして、リードピン８−１とガイド部９−１との隙間に第２の絶縁性スペーサ１８を圧入し、リードピン８−１の先端にナット１９を締め付ける（図３（ｃ））。

このようにして、絶縁性スペーサ１７，１８を介して一体とした信号電極８およびガード電極９を作り、これを図４に示すように、非磁性パイプ６の周面に設けられた貫通孔１４内に配置し、貫通孔１４内に振動吸収部材１５を充填する。この場合、リードピン８−１を絶縁性の振動吸収部材１５の外に露出させ、この露出したリードピン８−１から測定管５内を流れる流体に発生する起電力を取り出す。

なお、上述した実施の形態１，２，３の派生効果として、信号電極８およびガード電極９を測定管５の外部より組み付けるため、口径が小さい場合も製作が可能であるという効果が得られる。例えば、図６に示した従来例２では、信号電極８およびガード電極９を内部から組み付け、樹脂ライニング７に埋め込み成形するので、口径が小さいと信号電極８およびガード電極９を内部から装着することが不可能となる。これに対し、実施の形態１，２，３では、測定管５の口径が小さくでも、信号電極８およびガード電極９を測定管５の外側から組み付けることが可能である。また、振動吸収部材１５として、比較的ステンレスとの密着性のよいＦＴＦＥ樹脂（熱可塑性フッ素樹脂）などを用いてもよい。

本発明に係る容量式電磁流量計の実施の形態１の要部を示す図である。本発明に係る容量式電磁流量計の実施の形態２の要部を示す図である。本発明に係る容量式電磁流量計の実施の形態３において使用する絶縁性スペーサを介して一体化した信号電極およびガード電極の組立方法を説明する図である。本発明に係る容量式電磁流量計の実施の形態３の要部を示す図である。容量式電磁流量計の従来例１の要部を示す図である。容量式電磁流量計の従来例２の要部を示す図である。容量式電磁流量計の従来例３の要部を示す図である。

符号の説明

５…測定管、６…非磁性パイプ、７…樹脂ライニング、８…信号電極、８−１…リードピン、９…ガード電極、９−１…ガイド部、１４…貫通孔、１５…振動吸収部材、１６…蓋、１７…第１の絶縁性スペーサ、１８…第２の絶縁性スペーサ。

Claims

非磁性パイプの内側に絶縁性の樹脂ライニングが施された測定管と、この測定管内を流れる流体の流れ方向に対して直交する方向に磁界を作る励磁コイルと、前記測定管に設けられこの測定管内を流れる流体と静電容量結合する信号電極と、この信号電極をシールドするガード電極とを備え、前記励磁コイルが作る磁界により前記測定管内を流れる流体に発生する起電力を前記信号電極より取り出す容量式電磁流量計において、
前記非磁性パイプは、前記励磁コイルが作る磁界と直交する方向の周面に前記樹脂ライニングに達する貫通孔を備え、
前記信号電極および前記ガード電極は、前記非磁性パイプの貫通孔内に設けられ、
前記非磁性パイプの貫通孔には、前記信号電極および前記ガード電極の周囲を覆うように、絶縁性の振動吸収部材が充填されている
ことを特徴とする容量式電磁流量計。
請求項１に記載された容量式電磁流量計において、
前記信号電極と前記ガード電極とは、絶縁性のスペーサを介して一体とされている
ことを特徴とする容量式電磁流量計。