JP6754312B2 - 電磁流量計の電極構造 - Google Patents

Description

本発明は、管路内を流れる流体の流量に応じた起電力を信号電極を通して取り出すように構成された電磁流量計の電極構造に関する。

従来より、この種の電磁流量計は、測定管内を流れる流体の流れ方向に対して直交する方向に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の内周面に設けられた信号電極とを有し、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（例えば、特許文献１参照）。

図５に従来の電磁流量計の電極構造の縦断面図を示す。同図において、１０（１０Ａ）は外挿形の信号電極であり、管路２０の外側から取り付けられている。この信号電極１０Ａは、円柱形の軸部１１−１と円板状のシール部１１−２とが一体化された電極本体１１を備えている。軸部１１−１の下方部１１−１ａは管路２０内に位置し、管路２０内を流れる流体に接液する。軸部１１−１の上方部１１−１ｂは、管路２０の外側に位置し、リード線１２が接続される。このリード線１２を通して、管路２０内を流れる流体の流量に応じた起電力が取り出される。

この電磁流量計の電極構造において、電極本体１１の材料として、耐食性の高い金属（以下、単に耐食性の金属と呼ぶ。）、例えば白金が用いられる（例えば、特許文献２参照）。すなわち、電磁流量計では、腐食性の溶液では測定ができないまたは不安定になる問題が発生するため、安定して測定することができる白金が電極本体１１の材料として用いられる。しかし、無垢の白金では、強度不足で作れない形状の電極があったり、高価になるという問題がある。

そこで、図６に示すように、電極本体１１の材料としてステンレス鋼を用い、軸部１１−１の下方部１１−１ａからシール部１１−２の周面１１−２ａまでを白金によるメッキ層（耐食性の金属膜）１３で覆うような構造が考えられている。すなわち、メッキ層１３で覆われた軸部１１−１の下方部１１−１ａを接液部１４とし、この接液部１４を管路２０内を流れる流体に接液させた信号電極１０（１０Ｂ）とすることが考えられている。

特開平４−３１９６２２号公報 実開平２−１６０２４号公報

しかしながら、図６に示したような電極構造では、安価とすることはできるが、管路２０内を流れる流体の中に摩耗性の物体、例えばスラリー状の物体が混入しているような場合には、メッキ層１３が摩耗して電極本体１１（ステンレス鋼）が露出し、リード線１２を通して取り出される起電力の値が不安定となる。すなわち、信号電極１０Ｂからの出力信号の値が不安定となり、安定した測定が損なわれる。

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、耐食性の金属膜に傷がついても、安定した測定を行うことができる電磁流量計の電極構造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、管路内を流れる流体の流量に応じた起電力を信号電極を通して取り出すように構成された電磁流量計の電極構造において、信号電極（１）は、流体に接液する接液部（６）を備え、接液部は、流体に接液する耐食性の金属膜（４）と、耐食性の金属膜によってその表面が覆われた絶縁部材（３）とを備えることを特徴とする。

この発明において、流体に接液する信号電極の接液部は、耐食性の金属膜で絶縁部材の表面が覆われている。これにより、本発明では、耐食性の金属膜に傷がついても、絶縁部材の表面が露出するのみとなる。このため、信号電極からの出力信号の値が不安定となることがない。

例えば、本発明では、信号電極を導電性の剛体（２Ａ，２Ｂ）を備えたものとする。そして、耐食性の金属膜（４）と導電性の剛体（２Ａ，２Ｂ）との間に挟まれた絶縁層（３）として、絶縁部材を設けるようにする。例えば、本発明では、信号電極（２Ｃ，２Ｄ）を絶縁性の剛体を備えたものとする。そして、絶縁性の剛体（２Ｃ，２Ｄ）の一部（２ａ，２−１ａ）として、絶縁部材を設けるようにする。

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。

以上説明したことにより、本発明によれば、耐食性の金属膜によって絶縁部材の表面を覆うようにしたので、耐食性の金属膜に傷がついても、絶縁部材の表面が露出するのみとなり、信号電極からの出力信号の値が不安定となることがなく、安定した測定を行うことができるようになる。

図１は、本発明に係る電磁流量計の電極構造の第１例（実施の形態１）を示す縦断面図である。 図２は、実施の形態１において信号電極を外挿形とした例を示す図である。 図３は、本発明に係る電磁流量計の電極構造の第２例（実施の形態２）を示す縦断面図である。 図４は、実施の形態２において信号電極を外挿形とした例を示す図である。 図５は、従来の電磁流量計の電極構造の縦断面図である。 図６は、白金によるメッキ層を形成するようにした従来の電磁流量計の電極構造の縦断面図である。

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。

〔実施の形態１〕
図１は本発明に係る電磁流量計の電極構造の第１例（実施の形態１）を示す縦断面図である。同図において、１（１Ａ）は内挿形の信号電極であり、管路２０の内側から取り付けられている。この信号電極１Ａは、リベット状の電極本体２（２Ａ）を備え、この電極本体２Ａの頭部２ａを管路２０内に位置させている。

この信号電極１Ａにおいて、電極本体２Ａは導電性の剛体とされており、管路２０内に位置する電極本体２Ａの頭部２ａは絶縁層３で覆われている。また、この電極本体２Ａの頭部２ａを覆った絶縁層３は、さらに耐食性の金属膜４によってその表面が覆われている。すなわち、この信号電極１Ａには、耐食性の金属膜４と電極本体（導電性の剛体）２との間に挟まれた絶縁層３として、本発明でいう絶縁部材が設けられている。

また、電極本体２Ａの胴部２ｂにはその上方部にネジ山２ｃが形成されており、このネジ山２ｃを管路２０の外側に位置させて図示されていないナットで締め付けることによって、信号電極１Ａが管路２０に取り付けられている。また、電極本体２Ａの胴部２ｂには、管路２０の外側において、リード線５が接続されている。このリード線５を通して、管路２０内を流れる流体の流量に応じた起電力が取り出される。

なお、本実施の形態において、導電性の剛体である電極本体２Ａの材料としては、金属，ガラス状カーボン，導電性樹脂などの強度のある導電性物質が用いられている。また、耐食性の金属膜４は、Ｐｔ膜，Ｔｉ膜，Ａｕ膜，Ｔａ膜，ＷＣ膜などとされている。また、絶縁層３の材料としては、電極本体２Ａと耐食性の金属膜４との密着性が確保できるものとして、セラミック（ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ），絶縁性の高い樹脂等が用いられている。

この電極構造において、流体に接液する信号電極１Ａの接液部６は、電極本体（導電性の剛体）２Ａの頭部２ａが絶縁層３と耐食性の金属膜４とで覆われた２層構造とされており、絶縁層３の表面が耐食性の金属膜４で覆われている。これにより、耐食性の金属膜４に傷がついても、絶縁層（絶縁部材）３の表面が露出するのみとなる。このため、信号電極１Ａからの出力信号の値が不安定となることがなく、安定した測定を行うことができる。

なお、図１では、信号電極１を内挿形としたが、外挿形としてもよい。図２に、信号電極１を外挿形とした例を示す。

図２において、信号電極１（１Ｂ）は、管路２０の外側から取り付けられている。この信号電極１Ｂにおいて、電極本体２（２Ｂ）は軸部２−１とシール部２−２とが一体化された導電性の剛体とされており、この電極本体２Ｂの軸部２−１の下方部２−１ａを管路２０内に位置させている。なお、図示してはいないが、電極本体２（２Ｂ）のシール部２−２は上側からバネによって押し付けられている。

この信号電極１Ｂにおいて、電極本体２Ｂの軸部２−１の下方部２−１ａは、絶縁層３と耐食性の金属膜４とで覆われた２層構造とされており、絶縁層３の表面が耐食性の金属膜４で覆われている。すなわち、この信号電極１Ｂにおいても、図１に示した信号電極１Ａと同様、耐食性の金属膜４と電極本体（導電性の剛体）２との間に挟まれた絶縁層３として、本発明でいう絶縁部材が設けられている。

この電極構造において、流体に接液する信号電極１Ｂの接液部６は、信号電極１Ｂの軸部２−１の下方部２−１ａが絶縁層３と耐食性の金属膜４とで覆われた２層構造とされており、絶縁層３の表面が耐食性の金属膜４で覆われている。これにより、耐食性の金属膜４に傷がついても、絶縁層（絶縁部材）３の表面が露出するのみとなる。このため、信号電極１Ｂからの出力信号の値が不安定となることがなく、安定した測定を行うことができる。

〔実施の形態２〕
図３は本発明に係る電磁流量計の電極構造の第２例（実施の形態２）を示す縦断面図である。この電極構造の図１に示した電極構造と異なる点は、信号電極１の電極本体２を絶縁性の剛体とし、この電極本体２の頭部２ａおよび胴部２ｂを覆うように耐食性の金属膜４を設け、この耐食性の金属膜４にリード線５を接続している点にある。

この信号電極１（１Ｃ）において、管路内２０内に位置する電極本体２（２Ｃ）の頭部２ａは耐食性の金属膜４で覆われている。すなわち、電極本体（絶縁性の剛体）２Ｃの頭部２ａが、本発明でいう絶縁部材として耐食性の金属膜４で覆われている。

なお、本実施の形態において、絶縁性の剛体である電極本体２Ｃの材料としては、耐食性の金属膜４との密着性が確保できるものとして、セラミック（ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ），絶縁性の高い樹脂等が用いられている。また、耐食性の金属膜４は、Ｐｔ膜，Ｔｉ膜，Ａｕ膜，Ｔａ膜，ＷＣ膜などとされている。

この電極構造において、流体に接液する信号電極１Ｃの接液部６は、電極本体（絶縁性の剛体）２Ｃの頭部２ａが耐食性の金属膜４で覆われた構造とされている。これにより、耐食性の金属膜４に傷がついても、電極本体２Ｃの頭部（絶縁部材）２ａの表面が露出するのみとなる。このため、信号電極１Ｃからの出力信号の値が不安定となることがなく、安定した測定を行うことができる。

なお、図３では、信号電極１を内挿形としたが、外挿形としてもよい。図４に、信号電極１を外挿形とした例を示す。

図４において、信号電極１（１Ｄ）は、管路２０の外側から取り付けられている。この信号電極１Ｄにおいて、電極本体２（２Ｄ）は軸部２−１とシール部２−２とが一体化された絶縁性の剛体とされており、この電極本体２Ｄの軸部２−１の下方部２−１ａを管路２０内に位置させている。

この信号電極１Ｄにおいて、電極本体２Ｄは、その全てが耐食性の金属膜４で覆われている。すなわち、この信号電極１Ｄにおいても、図３に示した信号電極１Ｃと同様、電極本体（絶縁性の剛体）２の軸部２−１の下方部２−１ａが、本発明でいう絶縁部材として耐食性の金属膜４で覆われている。

この電極構造において、流体に接液する信号電極１Ｄの接液部６は、信号電極１Ｄの軸部２−１の下方部２−１ａが耐食性の金属膜４で覆われた構造とされている。これにより、耐食性の金属膜４に傷がついても、信号電極１Ｄの軸部２−１の下方部（絶縁部材）２−１ａの表面が露出するのみとなる。このため、信号電極１Ｄからの出力信号の値が不安定となることがなく、安定した測定を行うことができる。

なお、図３に示した電極構造では、電極本体２Ｃの胴部２ｂの上面２ｄは耐食性の金属膜４で覆われていないが、この部分も耐食性の金属膜４で覆うようにしてもよい。すなわち、電極本体２Ｃの全てを耐食性の金属膜４で覆うようにしてもよい。また、図４に示した電極構造では、電極本体２Ｄの全てを耐食性の金属膜４で覆うようにしているが、図３に示した電極構造と同様、電極本体２Ｄの一部を残して耐食性の金属膜４で覆うようにしてもよい。

また、言うまでもないが、上述した実施の形態１，２の電極構造では、耐食性の金属膜４を用いた構造としているので、従来の図６に示された電極構造と同様、安価でかつその形状についても柔軟に対応することができる電極構造となる。

〔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。

１（１Ａ〜１Ｄ）…信号電極、２（２Ａ〜２Ｄ）…電極本体、２ａ…頭部、２ｂ…胴部、２−１…軸部、２−１ａ…下方部、２−２…シール部、３…絶縁層、４…耐食性の金属膜、５…リード線、６…接液部。

Claims (3)

1. 管路内を流れる流体の流量に応じた起電力を信号電極を通して取り出すように構成された電磁流量計の電極構造において、
   前記信号電極は、
   前記流体に接液する接液部と、
   導電性を有する剛体とを備え、
   前記接液部は、
   前記流体に接液する耐食性の金属膜と、
   前記耐食性の金属膜によってその表面が覆われた絶縁部材と
   を備え、
   前記耐食性の金属膜は、
   前記導電性を有する剛体と接触している
   ことを特徴とする電磁流量計の電極構造。
2. 請求項１に記載された電磁流量計の電極構造において、
   前記絶縁部材は、
   前記耐食性の金属膜と前記導電性の剛体との間に挟まれた絶縁層として設けられている
   ことを特徴とする電磁流量計の電極構造。
3. 請求項１に記載された電磁流量計の電極構造において、
   前記流体に発生する起電力を取り出すためのリード線を備え、
   前記リード線は、
   前記管路の外側において前記導電性の剛体に接続されている
   ことを特徴とする電磁流量計の電極構造。

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