JP5822431B2 - 電磁誘導式流量測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、流動媒体の流量を測定するための電磁誘導式流量測定装置に関する。該電磁誘導式流量測定装置は、測定管路と、該測定管路を少なくとも部分的に通る磁界を生成するための磁界生成装置と、流動媒体に誘導された測定電圧を検出して取り出すための２つの測定電極とを有し、該測定管路の内側の少なくとも一部に電気絶縁性のカバー層が設けられており、該測定電圧は該測定電極においてガルバニックまたは容量的に取り出される。

この流量測定装置では、測定管路が導電性である電磁誘導式流量測定装置、すなわち金属性の測定管路を有する電磁誘導式流量測定装置を前提とする。このような流量測定装置の場合にのみ、少なくとも部分的に電気絶縁性のカバー層を設けなければならない。この電気絶縁性のカバー層は少なくとも、測定電極の領域に設けられる。このカバー層が最低限有さなければならない寸法は測定管路の直径に依存する。通常はこのカバー層は、測定管路の長手方向に、該測定管路の直径の少なくとも約２倍に相応する寸法を有する。またこの測定管路には、導電性でなくとも、部分的または全体的にカバー層を設けることができる。通常は、ここで取り上げられている形式の電磁誘導式流量測定装置にはさらに、測定管路を収容するケーシングも所属するが、このことは動作上の必須要件ではない。このケーシングは有利には、磁界生成装置および測定電極も収容し、通常は円形の断面を有する。

電磁誘導式流量測定装置は従来技術において数十年来非常に広く知られている。これに関しては、例えば、Prof. Dr.-Ing. K. W. Bonfigによる刊行物「Technische Durchflussmessung」3. Auflage, Vulkan-Verlag Essen, 2002, 123〜167頁を参照されたい（また、ＤＥ１９６３７７６１，ＤＥ１９７５２３６８およびＤＥ１０２００７００３６１４、ならびにＥＰ０２７４７６８，ＥＰ０７６２０８４およびＥＰ１７６４５８７も参照されたい）。

流動媒体の流量を測定するための電磁誘導式流量測定装置の基本原理はファラデーにまで遡る。ファラデーは既に１８３２年に、流動媒体の流速を測定するために電磁誘導の原理を適用することを提案していた。ファラデーの電磁誘導の法則によれば、電荷担体を伴って磁界を通過する流動媒体に、流動方向に対して垂直かつ磁界に対して垂直に電界が発生する。ファラデーの電磁誘導の法則を電磁誘導式流量測定装置において利用するためには、通常は２つの通電される電磁コイルを有する磁界生成装置によって磁界を生成し、少なくとも部分的に測定管路を通過させる。その際に生成された磁界は、流れ方向に対して垂直に延在する少なくとも１つの成分を有する。この磁界内では、この磁界を通過して移動するある程度の数の電荷担体を有する流動媒体の各体積要素が、この体積要素内に発生した電界強度によって、測定電極によって検出可能であり‐ガルバニックまたは容量的に‐取り出すことができる測定電圧に寄与する。

上述のように、電磁誘導式流量測定装置は数十年来広く知られたものであり、また数え切れないほどの実施形態が既知であるが、電磁誘導式流量測定装置に関しても、多くの十分に発展した技術分野の場合と同様に、依然として発達が望まれており、また可能である。このことは、このような電磁誘導式流量測定装置の測定電極に関しても特に当てはまる。

ここで取り上げられている形式の電磁誘導式流量測定装置では流動媒体は、気体を含まない液体または気体を少なくとも十分に含まない液体とすることができ、また流動媒体は、多かれ少なかれ気体成分を含む液体とすることもできる。その他の点では、ここで取り上げられている電磁誘導式流量測定装置では、動作に必要とされているように測定管路に完全に充填するか、または部分的にのみ充填することができる。

冒頭に述べたように、本発明は、流動媒体の流量を測定するための電磁誘導式流量測定装置に関する。このような電磁誘導式流量測定装置では、流動媒体の流量を測定するだけでなく、むしろ導電率測定および／または充填状態測定も行うことができ、充填状態測定によって、測定管路が完全に充填されているかまたは部分的にのみ充填されているかを予測することができる。したがって、冒頭に述べた形式の電磁誘導式流量測定装置は、流量測定および／または導電率測定および／または充填状態測定を行うために使用することができる。通常は電磁誘導式流量測定装置は、導電率測定のためだけに使用されることはなく、また、充填状態測定のためだけに使用されることもない。むしろ導電率測定および／または充填状態測定も行う場合、ここで取り上げられている形式の電磁誘導式流量測定装置は通常、流量測定と導電率測定とを行うために使用されるか、または流量測定と充填状態測定とを行うために使用されるか、または流量測定と導電率測定と充填状態測定とを行うために使用される。しかし、導電率測定を行うためだけに、または充填状態測定を行うためだけに、または導電率測定と充填状態測定とを行うためだけに、このような電磁誘導式流量測定装置を使用することもできる。しかし、以下では常に、流動媒体の流量を測定するために電磁誘導式流量測定装置を使用することを前提とするが、以下に記載することは常に、流量測定と導電率測定とを行うための電磁誘導式流量測定装置と、流量測定と充填状態測定とを行うための電磁誘導式流量測定装置と、流量測定を行うための電磁誘導式流量測定装置と、導電率測定と充填状態測定とを行うための電磁誘導式流量測定装置と、導電率測定を行うための電磁誘導式流量測定装置と、充填状態測定を行うための電磁誘導式流量測定装置と、導電率測定と充填状態測定とを行うための電磁誘導式流量測定装置とにも当てはまる。

測定管路が少なくとも部分的に電気絶縁性のカバー層を有する電磁誘導式流量測定装置は多岐にわたって公知である（独国特許公開第１０２００４０５７６９６号，第１０２００６０２６３１０号および第１０２００６０２６３１１号、独国特許公報第４３２７８２６号、ならびに欧州特許公開第０６０８７９３号を参照されたい）。カバー層は０．１〜５００μｍの領域内の層厚さを有することができ、場合によってはこの領域を超える層厚さを有することもでき、このようなカバー層の材料としては通常はプラスチックが使用され、たとえばポリウレタン、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリエーテルエーテルケトンが使用される。その他の点では電磁誘導式流量測定装置では、測定管路と、ライナとも称されることが多いカバー層との間に、該カバー層を該測定管路に付着させるプライマーを設けることも公知である。このプライマーとしては、‐同種類または別の種類の‐プラスチックを使用することもできる。

ＤＥ１９６３７７６１ ＤＥ１９７５２３６８ ＤＥ１０２００７００３６１４ ＥＰ０２７４７６８ ＥＰ０７６２０８４ ＥＰ１７６４５８７ 独国特許公開第１０２００４０５７６９６号 独国特許公開第１０２００６０２６３１０号 独国特許公開第１０２００６０２６３１１号 独国特許公報第４３２７８２６号 欧州特許公開第０６０８７９３号

電磁誘導式流量測定装置は、数十年来、広範囲にわたっており、また概観できないほど数多くの実施形態が公知であるという事実にかかわらず、電磁誘導式流量測定装置についてはいまだになお進歩が望まれ、またそれが可能であることは上ですでに説明したが、このことは殊にこのような電磁誘導式流量測定装置の測定電極についても当てはまることである。したがって本発明の課題は、本発明が出発点とする公知の電磁誘導式流量測定装置の動作に必要な測定電極を改善し、実施して発展させることである。

前記課題は、測定電極がストリップ状に形成され、（測定管路の周方向に見て）測定管路の周縁の４分の１よりもやや少ない長さから、測定管路の周縁長の半分よりもやや多い長さまでを有し、また流動媒体と直接の接触接続、言い換えると導電性の接触接続、つまりガルバニックな接触接続を有する、電磁誘導式流量測定装置によって解決される。

このような実施形態は、従来技術において公知の実施形態に比べて、機能的にまた殊に構成的および製造技術的に有利である。このことは、それ自体でつまり以前に実施されたものから離れた殊に重要な本発明の別の教示内容により、測定電極が、カバー層と同じまたは同種の材料から構成され、また測定電極の材料がカバー層の材料よりも格段に高い導電率を有する場合にあてはまるが、この場合だけではない。

本発明による電磁誘導式流量測定装置の有利な実施例の著しく概略化された縦断面図 図１に示された電磁誘導式流量測定装置の測定管路中央部分の著しく概略化された、図１よりも拡大されている斜視図 さらなる細部が暗示されている、図１に示された電磁誘導式流量測定装置の測定管路中央部分の、図２に相応する図 流動媒体内で誘導され、測定電極によって検出される測定電圧の測定部の第１の有利な実現形態 流動媒体内で誘導され、測定電極によって検出される測定電圧の測定部の第２の有利な実現形態

カバー層用の材料としてふつう、例えば、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリエーテルエーテルケトンなどのプラスチックを使用することは上で説明した。測定電極がカバー層と同じ材料または同種の材料から構成されると、上に本発明の特有の教示内容を説明した際、このことは（明確にするためないしは制限するために）当然のことながら、同じ材料であってもまた同種の材料であっても共に、測定電極の材料がカバー層の材料よりも格段に高い導電率を有するように実現しなければならないことと理解しなければならない。

前に説明した本発明の教示内容に対し、すでに述べたように殊に重要であり、また本質的であるのは、測定電極の材料が、カバー層の材料よりも格段に高い導電率を有することである。カバー層の材料の導電率よりも高い、測定電極の材料の必要な高い導電率は、特別な化学的および／または物理的処理および／または少なくとも１つの添加材によって得られる。測定電極の材料が、カバー層の材料よりも格段に高い導電率を有するようにするために、どの程度の特別な化学的および／または物理的処理および／または１つまたは複数の添加材が必要であるかは当然のことながら、また殊に測定電極に使用される材料がどの程度、特有の化学的および／または物理的処理なしにまた添加材なしにカバー層の材料よりも高い導電率を有するかに依存する。当然のことながら測定電極の材料の導電率と、カバー層の材料の導電率と違いがはじめから小さければ小さいだけ、それだけ多くのことを行って、最終的に測定電極の材料が、カバー層の材料よりも格段に高い導電率を有するようにしなければならない。

ここまでは測定電極の材料がカバー層の材料よりも格段に高い導電率を有するということだけを扱って来た。しかしながら測定電極の材料の導電率が、流動媒体の導電率よりも格段に高く、殊に約２倍〜約１０倍だけ高いことも必要である。この際に設計上で考慮しなければならないのは、流動媒体にどの程度の導電率を見込むかである。導電率は、飲料水で約500μScmであり、汚水で約5000μScmである。

公知の電磁誘導式流量測定装置ではカバー層の材料としてふつう、例えばポリウレタン、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリエーテルエーテルケトンなどのようなプラスチックを使用することは上ですでに示した。これらの材料は、本発明による電磁誘導式流量測定装置においても測定管路のカバー層に使用することができる。

上記の測定電極の材料として基本的にはポリマ、例えばポリウレタン（ＰＵＲ），ポリアミド（ＰＡ），ポリエチレン／ポリエテン（ＰＥ），ポリプロピレン／ポリプロぺン（Polypropeen）（ＰＰ）、テフロンという商標で公知の種々異なるプラスチック（ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＥＴＴＥ）またゴムを使用することができる。

上で説明した殊に意味のある本発明の教示内容において重要であるのは、測定電極の材料が、カバー層の材料よりも格段に高い導電率を有することである。これを達成するのに多数の選択肢がある。これに対して上で示したのは、カバー層の材料の導電率よりも高い測定電極の材料の必要な導電率が、特別な化学的および／または物理的な処理および／または少なくとも１つの添加材によって達成できることである。

本発明による電磁誘導式流量測定装置の殊に好適な１実施形態の特徴は、測定電極の材料として外来導電性（extrinsische Leitfaehigkeit）を有するポリマか、または固有導電性（intrinsische Leitfaehigkeit）を有する材料を使用することである。

外来導電性とは、結晶格子に不純物原子を組み込むことによって発生する（外部からの影響、すなわち外来的）固体の導電性成分のことである（extrinsische Leitfaehigkeitについてはドイツ語の「Wikipedia フリー百科事典」を参照されたい）。不純物原子を入れることはドーピングと称される。この不純物原子によって導電率が高まる。それは不純物原子（その価電子の数に応じて）により、付加的な空所または付加的な自由運動荷電粒子が固体に生じるからである。外来導電性は、低温ではほとんど温度無依存であり、また０Ｋでも存続する。

固有導電性は、固体が（それ自体で、すなわち固有に）格子欠陥を形成する傾向を有し、ひいては荷電粒子の運動、つまりイオンの伝導が可能になり、すなわち導電性であることによって生じる。固体においては、例えばショットキー欠陥およびフレンケル欠陥のような格子欠陥が発生し得る。これらは熱力学的に有利に働く。これらがエントロピ利得をもたらすからである。これによれば、このシステムは、ある程度まで欠陥を形成する傾向がある。この欠陥は、固有欠陥（intrinsische Fehler）と称される。欠陥濃度は温度依存である。これは温度と共に増大し、０Ｋでは値はゼロである。したがって固有欠陥は、＞０Ｋの温度では、荷電粒子を運動させ、ひいては固有の導電性を生じさせるのである。

導電性を有する材料は、外来伝導も固有伝導も共に有し得る。低温では外来伝導が優勢になるのに対して、この外来伝導は、温度が上昇すると、固有伝導によって覆い隠されてしまうのである（再び「Wikipedia フリー百科事典」を参照されたい）。

本発明による電磁誘導式流量測定装置は、測定電極の材料に対する１つの添加材ないしは複数の添加材として例えばグラファイトまたは炭素繊維の形態の炭素、金属または別の電気材料をそれぞれ有利には粉末状または繊維状に使用することができる。

ここまでは実質的に、カバー層の導電率に対する測定電極の材料の導電率と、流動媒体の導電率に対する測定電極の材料の導電率と、測定電極に対して殊に好適な材料と、測定電極の導電率に影響を与える側面について述べてきた。しかしながら本発明による電磁誘導式流量測定装置には、測定電極の形状、カバー層に対する測定電極の配置、測定電極によって検出される測定電圧を取り出せるか否か、ならびに本発明の電磁誘導式流量測定装置の好適ないしは殊に有利な製造方法も重要である。これらについては以下で取り上げる。

本発明による電磁誘導式流量測定装置の有利な実施形態では、測定電極（いわば「展開され」延伸された形状の測定電極を上から見ると）矩形または測定管路周縁にわたって変化する形状、例えば三角形またはひし形を有する。その他に測定電極は、円形、楕円形、正方形、矩形、八角形または部分的に円形および／または楕円形および／または正方形および／または矩形および／または八角形の断面を有する。測定電極の形状についてはさらに、それらの端部を丸めることができるか、円形の断面に移行するかおよび／またはそれらは流動媒体の流れ方向にベンチュリ管形の断面を有し得る。

本発明による電磁誘導式流量測定装置の有利な実施形態は第１にまた実質的につぎの特徴を有することは上で説明した。すなわちここでは測定電極がストリップ状に実施されており、（測定管路の周方向に）測定管路の周縁長の４分の１よりもやや少ない長さから、測定管路の周縁長の半分よりもやや多い長さまでを有し、また流動媒体と直接の接触接続、言い換えると導電性の接触接続、つまりガルバニックな接触接続を有するのである。測定電極のこのようなストリップ状の実施は一体形に実施することができるが、測定電極は、複数の部分電極から構成することも可能である。

測定電極はカバー層を基準にして、測定管路の内側の向いた測定電極の表面と、測定管路の内側の向いたカバー層の表面とが同一面上にあり、つまり測定電極はいわばカバー層に完全に一体になるように配置することができる。すなわち流動媒体は、一貫して平らな、出っ張りまたは引っ込みのない流れチャネルにあるのである。しかしながら、測定管路の内側を向いた測定電極の表面が、測定管路の内側を向いたカバー層の表面を基準にして出っ張っているかまたは引っ込んでいるように配置することが有利なこともあり得る。これによって測定電極の領域において、測定電極が流動媒体に誘導される測定電圧を殊に良好に検出可能になる流れ状況が得られるのである。

ここで話題にしている形態の電磁誘導式流量測定装置に機能的に必要なのは、磁場に対して垂直かつ流動媒体の流れ方向に対して垂直な正確に２つの電極である。しかしながら機能的に必要な２つの測定電極に加えて少なくとも１つの基準電極を設けることは有利であり得る。これは、導電率測定と、充填状態測定と、導電率測定および充填状態測定とに用いたい場合か、または導電率測定だけに、充填状態測定だけに、または導電率測定および充填状態測定だけに本発明による電磁誘導式流量測定装置を用いたい場合に殊に推奨されるが、この場合だけではない。これとは無関係に有利であり得るのは、本発明による電磁誘導式流量測定装置において、流動媒体の流れ方向に見て複数の測定電極を続けて配置して、２つだけの測定電極ではなく、例えば４つの測定電極ないしは６つもの測定電極を設けることである。このような配置構成の場合、一方では２つずつの測定電極で検出した測定電圧を平均することができ、これによって一層正確な測定結果が得られる。流動媒体の流れ方向に複数の測定電極を続けて配置することによって同様に有利であり得るのは、いわば複数の測定システムが得られ、全部で４つの測定電極の場合には２つの測定システム、全部で６つの測定電極の場合には３つの測定システムが得られることである。このことの利点は、互いに対向する２つの測定電極を介する流量測定部が何らかの理由でたとえエラーを有するかまた故障している場合であっても、上記のような電磁誘導式流量測定装置が動作可能でありまた動作し続けることである。

すでに説明したように、流動媒体において誘導されかつ測定電極によって検出される測定電圧は、当然のことながら測定電極によって取り出すことができ、すなわち測定管路の内側である「発生個所」から外側に向かって消費され、これによって誘導されかつ検出された測定電圧を評価することができるのである。

測定電圧がガルバニックまたは容量式に測定電極によって取り出せることは冒頭で説明した。本発明による電磁誘導式流量測定装置においてガルバニックな取り出しが推奨される。したがって本発明による電磁誘導式流量測定装置では有利には外部に続くそれぞれ少なくとも１つの端子エレメントが測定電極に割り当てられる。詳しくいうとこのために測定電極、カバー層および測定管路はそれぞれスルーホールを有しており、端子エレメントは、測定電極、カバー層および測定管路のスルーホールを通して案内される。この実施形態では、端子エレメントは、測定管路の内側において測定電極に載置され有利にはレンズ形をしているヘッドが設けられている。本発明による電磁誘導式流量測定装置の別の実施形態は、流動媒体において誘導されて測定電極によって検出される測定電圧の取り出しについてつぎのような特徴を有する。すなわち、測定電極には、カバー層および測定管路を貫通しかつ有利には円筒形をしている端子収容部が設けられており、この端子収容部は有利には測定電極と一体で実施することができる。この場合にこの実施形態において推奨されるのは、端子エレメントをボルト形に実施して、測定電極の端子収容部に差し込むことである。

本発明の教示内容には、上で種々異なる実施形態において説明した電磁誘導式流量測定装置だけが含まれるのではなく、本発明の教示内容にはむしろ電磁誘導式流量測定装置を製造する有利な方法も含まれており、ここでこの方法にはカバー層と、測定電極と、カバー層および測定電極の実現と、測定電極とカバー層との接続が焦点となっている。

最初にカバー層および測定電極がゴムから構成されている、ここで話題としている形式の電磁誘導式流量測定装置を製造する本発明の方法の特徴は、測定電極を加硫硬化によってカバー層に入れるかまたはカバー層に加硫硬化で被着する。このような電磁誘導式流量測定装置では、すなわちカバー層および測定電極がゴムから構成されている電磁誘導式流量測定装置では、本発明によるすべての電磁誘導式流量測定装置と同様に、測定電極の材料がカバー層の材料よりも格段に高い導電率を有するようにしなければならず、すなわち測定電極に使用される材料であるゴムは、必要な導電率を発生させる添加材を含んでいるのである。

カバー層および測定電極がポリマから構成されている、ここで話題としている形式の電磁誘導式流量測定装置を製造する別の有利な方法の特徴は、カバー層に測定電極が溶融されて入れられるかまたはカバー層に測定電極が溶融されて被着されることである。この方法では、カバー層および測定電極がポリマから構成されていることにより、上で本発明の重要な教示内容として示したことを実現しており、すなわち測定電極は、カバー層と同じ材料からまたは同種の材料から構成されるのである。

本発明の別の教示内容によれば、カバー層および測定電極を２材射出成形で入れるか載置して１作業工程で実現することにより、本発明による電磁誘導式流量測定装置を製造することができる。

測定電極用材料がＰＶＣ法またはＣＶＤ法でカバー層に被着され（ＰＶＣ法およびＣＶＤ法については"BROCKHAUS DIE ENZYKLOPAEDIE"，第２０版、１９９６年を参照されたい。詳しくいうとＰＶＤ法については第１７巻第６３５頁左欄、ＣＶＤ法について第５巻第３３頁左欄を参照されたい）。

従来技術ではＭＩＤ法（ＭＩＤ＝"Moulded Interconnect Device"）、殊に３Ｄ−ＭＩＤ法が公知である（Dirk Baeckerによる論文"Von der flexible Leiterplattenloesung zur mechatronischen 3D-Einheit - Eine flexible und wirtschaftliche Alternative", Polyscope 10/08, 出版社Binkert Medien AG，スイス、10/2008版、第１８および１９頁を参照されたい）。ここで話題にしている電磁誘導式流量測定装置を製造する方法の、ここから出発した殊に有利な実施形態の特徴は、まず、測定管路の内側表面に、または好適な添加材を含む材料からなる測定管路の内側表面の1部分に、ＭＩＤ法に好適なカバー層を例えば射出成形で被着し、つぎにカバー層の材料に含まれている添加材を活性化し、最後に（上記のように処理した）カバー層に測定電極を被着することである。この際に推奨されるのはつぎに、カバー層の材料に含まれている添加材をレーザパターニング法によって活性化することである（上で挙げた文献個所を参照されたい）。

本発明が出発点とする電磁誘導式流量測定装置において重要であるのは、測定管路とカバー層との間に、すべての動作条件で耐久することができ、また気密であり、例えば隙間のない殊に良好な接続を行うことである。このことは、１つのカバー層と複数の測定電極との間ないしは複数の測定電極と１つのカバー層との間の接続にも同じように当てはまり、これは上で説明した方法のうちの１つにしたがって専門的に処理する場合に得られる。１つのカバー層と複数の測定電極との間ないし複数の測定電極と１つのカバー層との間の上で説明した接続により、所望する結果でありしばしば必要でもある結果が得られ、固体、液体および気体状の物質、殊にあらゆる種類の汚染物質、例えばバクテリアも付着することができない。

詳しくいうと、本発明による電磁誘導式流量測定装置を実現し、構成し、発展させまた製造するのに種々異なる多くの可能性がある。これについては独立請求項１，２および２３〜２７と、請求項１および２に従属する従属請求項と、請求項２７に従属する請求項と、さらに本発明による電磁誘導式流量測定装置の以下に示す殊に有利な実施例を図面と関連して参照されたい。

図１に、実質的には単に概略的に示されている電磁誘導式流量測定装置は、流動媒体の流量測定用のものである。しかし、流量測定と導電率測定とを行うのにも適しており、流量測定と充填状態測定とを行うのにも適しており、流量測定と導電率測定と充填状態測定とを行うのにも適しており、導電率測定を行う（流量測定は行わない）のにも適しており、充填状態測定を行う（流量測定は行わない）のにも適しており、導電率測定と充填状態測定を行う（流量測定は行わない）のにも適している。

機能上の必須要件として、図１に示された電磁誘導式流量測定装置は測定管路１と、詳細には図示されていない磁界生成装置と、流動媒体内で誘導される測定電圧を検出および測定する２つの測定電極３とを有している。ここでこの磁界生成装置は、測定管路１を少なくとも部分的に貫通する磁界を生成し、この磁界生成装置には図１では暗示されているに過ぎない２つの電磁コイル２が属している。図１に示された電磁誘導式流量測定装置にとっては、測定管路１内部に少なくとも部分的に（図示された実施例では全体的に）電気絶縁性のカバー層４が設けられていることも重要である。

図1に示された電磁誘導式流量測定装置には、測定管路１と磁界生成装置と測定電極３とを収容するケーシング５も属している。ここでこのケーシングは、円形の断面を有しており、実施例では両面にフランジ６が設けられている。

本発明の第１の教示では、本発明の電磁誘導式流量測定装置は、図２および図３が示しているように、測定電極３はストリップ状に形成されている。測定電極は、測定管路１の周縁長の四分の一よりも短い長さから、測定管路周縁長の半分を上回る長さの間の長さを測定管路１の周方向において有しており、該測定電極は流動媒体に直接コンタクトする。すなわち導電コンタクト、つまりガルバニックコンタクトする。

本発明の別の教示では、本発明の電磁誘導式流量測定装置に対しては、測定電極３がカバー層４と同じ材料または同様の材料から成り、測定電極３の材料がカバー層４の材料よりも格段に高い導電率を有していることが重要である。実施例では、測定電極３の材料の導電率は半径方向においても、流動媒体が流れる方向においても、測定管路の周方向においても同じである。しかし、測定電極３の材料の導電率を半径方向、流動媒体が流れる方向および／または測定管路の周方向において変えることも可能である。

本発明の電磁誘導式流量測定装置の有利な実施例では、さらに、測定電極３の材料の導電率が特別な化学的処理および／または物理的処理および／または少なくとも１つの添加材によって高められる。測定電極３の材料の導電率が、流動媒体の導電率の約２倍〜約１０倍である、ということも重要である。

図では、測定電極３およびカバー層４に対してどのような材料が使用されているのかは分からない。図からは、本発明で懸念されているように、本発明の電磁誘導式流量測定装置で測定電極３の材料が、カバー層４の材料よりも格段に高い電気伝導度を有していることは読み取れない。従って、この点に関しては請求項７、８および９を参照されたい。

図２および図３が示しているように、図示の実施例では、測定電極３を延ばして上から見て、測定電極３は矩形形状を有している。しかしこの測定電極が、測定管路周縁にわたって変化する形状を有していてもよい。これは例えば三角形または菱形である。図中に示していないが、測定電極３を自身の端部で丸めるか、または円形の断面に移行させることができる。

図示の実施例、図２および図３では、測定電極３はその全長にわたって、測定管路１の周方向において一体的に形成されている。しかし測定電極が複数の部分電極から構成されていてもよい。

これまでに、２つの測定電極３を有する電磁誘導式流量測定装置を説明してきた。しかしこれらの測定電極３に対して付加的に、図３に暗示されているように、さらに基準電極７が実現されてもよい。これは殊に、次のような場合に用いられる。すなわち、本発明の電磁誘導式流量測定装置が流動媒体の流量測定だけに使用されるのではなく、導電率測定にも、充填状態測定にも、または導電率測定と充填状態測定にも、または導電率測定のみ、充填状態測定のみ、または導電率測定と充填状態測定にのみ使用される場合に用いられる。これは容易に可能である。

図２および図３に暗示されており、図４および図５からより明瞭に分かるように、図示の実施例では、測定管路１の内側に向かって配向されている測定電極の表面は、測定管路１の内側に向かって配向されているカバー層４の表面と同一面を成している。しかし、寸法設計を次のようにすることもできる。すなわち、測定管路１の内側に向かって配向されている測定電極３の表面が、測定管路１の内側に向かって配向されているカバー層４の表面に対して突き出ている、または引っ込んでいてもよい。

本発明の電磁誘導式流量測定装置では、流動媒体内で誘導され測定電極３によって検出される測定電圧はガルバニックに取り出される。従って図示の実施例では測定電極３にはそれぞれ、外部に繋がる端子エレメント１０が割り当てられている。

図４の実施例では、このことは詳細には、測定電極３、カバー層４および測定管路１がそれぞれスルーホール９を有しており、端子エレメント１０は、測定電極３、カバー層４およびの測定管路１のスルーホール９を通って案内されるように実現される。ここで、図４に示されているように、端子エレメント１０には、測定管路１の内部で測定電極３上に位置している、レンズ状のヘッド１１が設けられている。

これとは異なり、図５は、流動媒体内で誘導され、測定電極３によって検出される測定電圧のガルバニック測定部の実現形態を示している。これは次のような特徴を有している。すなわち、測定電極３に、カバー層４および測定管路１を貫通する、円筒状の端子エレメント収容部が設けられている、という特徴を有している。ここで端子エレメントはくさび形に構成されており、測定電極３の端子収容部１２内に差し込まれている。

１ 測定管路
２ 電磁コイル
３ 測定電極
４ カバー層
５ ケーシング
６ フランジ
７ 基準電極
１０ 端子エレメント

Claims (14)

1. 流動媒体の流量を測定するための、電磁誘導式流量測定装置であって、
   測定管路（１）と、
   前記測定管路（１）を少なくとも部分的に通る磁界を生成するための磁界生成装置と、
   前記流動媒体に誘導された測定電圧を検出して取り出すための２つの測定電極（３）と、
   を有し、
   前記測定管路（１）の内側に少なくとも部分的に、電気絶縁性のカバー層（４）が設けられており、
   前記測定電圧は、ガルバニックまたは容量的に前記測定電極（３）によって取り出される電磁誘導式流量測定装置において、
   前記測定電極（３）は、前記カバー層（４）の材料に対して化学的処理を行うこと、前記カバー層（４）の材料に対して物理的処理を行うこと、および、前記カバー層（４）の材料に少なくとも１つの添加材を加えること、のうちの少なくともいずれかによって得られ、
   前記測定電極（３）の材料の電気伝導度は前記カバー層（４）の材料の電気伝導度より高く、
   前記測定電極（３）は、ストリップ状に形成されており、
   前記測定電極（３）は、前記測定管路（１）の周方向にみて、前記測定管路（１）の周縁長の４分の１以上、前記測定管路（１）の周縁長の半分以下の長さを有しており、
   前記測定電極（３）は、流動媒体とガルバニックな接触接続を有する、
   電磁誘導式流量測定装置。
2. 前記測定電極（３）の材料の電気伝導度は、半径方向および／または前記流動媒体の流動方向および／または前記測定管路（１）の周方向において可変である、
   請求項１記載の電磁誘導式流量測定装置。
3. 前記測定電極（３）の材料の電気伝導度は、前記流動媒体の電気伝導度より約２倍〜約１０倍上昇されている、
   請求項１または２記載の電磁誘導式流量測定装置。
4. 前記測定電極（３）の材料としてポリマーが使用され、たとえばポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリアミド（ＣＡ）、ポリエチレン／ポリエテン（ＰＥ）、ポリプロピレン／ポリプロペン（ＰＰ）、商標「テフロン」で知られているポリマー（ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＥＴＦＥ）またはゴムが使用される、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の電磁誘導式流量測定装置。
5. 前記測定電極（３）の材料として、後からの処理によって生じる導電性を有するポリマーが使用されるか、または固有の導電性を有する材料が使用されるか、または後からの処理によって生じるおよび固有の導電性を有する材料が使用される、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の電磁誘導式流量測定装置。
6. 前記測定電極（３）の材料に添加するための添加材として、炭素、または金属、または別の導電性材料が有利には粉末状または繊維状で使用され、
   前記炭素はたとえばグラファイトまたは炭素繊維の形態である、
   請求項３から５までのいずれか１項記載の電磁誘導式流量測定装置。
7. 前記測定電極（３）は複数設けられ、前記流動媒体の流動方向に相互に前後に整列されて配置されている、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の電磁誘導式流量測定装置。
8. 前記測定電極（３）にそれぞれ、外部に繋がる少なくとも１つの端子エレメント（１０）が配属されている、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の電磁誘導式流量測定装置。
9. 前記測定電極（３）、前記カバー層（４）および前記測定管路（１）はそれぞれ少なくとも１つのスルーホール（９）を有し、
   前記端子エレメント（１０）は前記測定電極（３）のスルーホール（９）と前記カバー層（４）のスルーホール（９）と前記測定管路（１）のスルーホール（９）とに通されている、
   請求項８記載の電磁誘導式流量測定装置。
10. 前記測定電極（３）には、前記カバー層（４）と前記測定管路（１）とを貫通する端子収容部（１２）が設けられており、
    前記端子収容部（１２）は有利には円筒形である、
    請求項８記載の電磁誘導式流量測定装置。
11. 流動媒体の流量を測定するための、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電磁誘導式流量測定装置の製造方法であって、
    前記電磁誘導式流量測定装置は、測定管路（１）と、該測定管路（１）を少なくとも部分的に通る磁界を生成するための磁界生成装置と、前記流動媒体に誘導された測定電圧を検出して取り出すためのゴムから成る２つの測定電極（３）とを有し、該測定電圧は該測定電極（３）によってガルバニックまたは容量的に取り出され、
    前記測定管路（１）の内側に少なくとも部分的に、ゴムから成る電気絶縁性のカバー層（４）を設ける製造方法において、
    前記測定電極（３）を前記カバー層（４）内に導入して加硫硬化するか、または該カバー層（４）の表面に加硫硬化することを特徴とする、製造方法。
12. 流動媒体の流量を測定するための、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電磁誘導式流量測定装置の製造方法であって、
    前記電磁誘導式流量測定装置は、測定管路（１）と、該測定管路（１）を少なくとも部分的に通る磁界を生成するための磁界生成装置と、前記流動媒体に誘導された測定電圧を検出して取り出すためのポリマーから成る２つの測定電極（３）とを有し、該測定電圧は該測定電極（３）によってガルバニックまたは容量的に取り出され、
    前記測定管路（１）の内側に少なくとも部分的に、ポリマーから成る電気絶縁性のカバー層（４）を設ける製造方法において、
    前記測定電極（３）を前記カバー層（４）内に溶融して導入するか、または該カバー層（４）の表面に溶融することを特徴とする、製造方法。
13. 流動媒体の流量を測定するための、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電磁誘導式流量測定装置の製造方法であって、
    前記電磁誘導式流量測定装置は、測定管路（１）と、該測定管路（１）を少なくとも部分的に通る磁界を生成するための磁界生成装置と、前記流動媒体に誘導された測定電圧を検出して取り出すための２つの測定電極（３）とを有し、該測定電圧は該測定電極（３）によってガルバニックまたは容量的に取り出され、
    前記測定管路（１）の内側に少なくとも部分的に、電気絶縁性のカバー層（４）を設ける製造方法において、
    前記測定電極（３）の材料をＰＶＤ法またはＣＶＤ法で前記カバー層（４）の表面に設けることを特徴とする、製造方法。
14. 流動媒体の流量を測定するための、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電磁誘導式流量測定装置の製造方法であって、
    前記電磁誘導式流量測定装置は、測定管路（１）と、該測定管路（１）を少なくとも部分的に通る磁界を生成するための磁界生成装置と、前記流動媒体に誘導された測定電圧を検出して取り出すための２つの測定電極（３）とを有し、前記測定電圧は前記測定電極（３）によってガルバニックまたは容量的に取り出され、
    該測定管路（１）の内側に少なくとも部分的に、電気絶縁性のカバー層（４）を設ける製造方法において、
    まず、適切な添加材を含む材料から成る前記測定管路（１）の内側表面または該測定管路（１）の内側表面の一部に、ＭＩＤ法に適したカバー層（４）を、たとえば射出成形法で設け、
    前記カバー層（４）の材料中に含まれる添加材を活性化し、
    上記のように前処理された前記カバー層（４）の表面に前記測定電極（３）を設けることを特徴とする、製造方法。

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