JP2008111758A

JP2008111758A - 容量式電磁流量計

Info

Publication number: JP2008111758A
Application number: JP2006295727A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Harada; 豊原田; Keiji Kanehara; 圭司金原; Yoshio Yamazaki; 吉夫山崎
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-05-15
Also published as: US20100060298A1; WO2008053623A1; AU2007315666A1; US8120370B2

Abstract

【課題】信号電極の電極面積を減少させることなく、信号電極と樹脂ライニングとの密着力を増す。
【解決手段】信号電極４の表面に下地処理として表面処理を施す。例えば、信号電極の表面の酸化膜を除去させ粗面化した面を、表面処理面４ｂとする。表面処理面４ｂにフッ素樹脂のコーティング４ｃを施し、ライニング成形を行ったり、ライニング材と熱溶着したりして、樹脂ライニング３中に信号電極４を設ける。信号電極４の表面は酸化膜が除去され、粗面化されているので、フッ素樹脂のコーティング４ｃの密着力が増す。フッ素樹脂のコーティング４ｃは、樹脂ライニング３と溶融し合い、樹脂ライニング３と強固に密着する。これにより、信号電極４と樹脂ライニング３との接着性が高まり、信号電極４に孔を開けなくても、信号電極４と樹脂ライニング３との密着力を増すことができる。なお、信号電極４の表面に下地処理としてプライマ膜を形成するようにしてもよい。
【選択図】図２

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、通常、信号電極に対してはその信号電極をシールドするガード電極が設けられ、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４（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は測定管であり、非磁性パイプ（例えば、ステンレス製のパイプ）２の内側に絶縁性の樹脂ライニング３が施されている。４は信号電極、５は信号電極４をシールドするガード電極である。信号電極４およびガード電極５は、樹脂ライニング３中に設けられている。図４（ｂ）に図４（ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図を示す。

なお、図４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つの信号電極４およびガード電極５が設けられている。

〔従来例２〕
図４に示した従来例１の構造において、樹脂ライニング３としては、一般にフッ素樹脂が用いられる。フッ素樹脂は非粘着性を有しているため、信号電極４と樹脂ライニング３との密着力が弱く、外力などの負荷や振動などにより、信号電極４が樹脂ライニング３から剥がれ易い。信号電極４が樹脂ライニング３から剥がれると、結合容量が変化し、測定の精度に影響を及ぼすことがある。そこで、特許文献２などでは、図５に示すように、信号電極４に多数の孔４ａを設け、この孔４ａを通して樹脂ライニング３を信号電極４の表裏間で結合させ、信号電極４と樹脂ライニング３との密着力を増している。

米国特許第４６３１９６９号実開昭５６−１３７０２４号公報

しかしながら、図５に示した従来例２の構造では、フッ素樹脂はほとんど金属と密着しないため、信号電極４に形成する孔４ａの径を大きくする必要がある。孔４ａの径を大きくすると、信号電極４の電極面積が減少して電極部の静電容量のインピーダンスが高くなり、信号が減衰してしまう。

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、信号電極の電極面積を減少させることなく、信号電極と樹脂ライニングとの密着力を増すことができる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、樹脂ライニング中に設けられ測定管内を流れる流体と静電容量結合する信号電極とを備え、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、信号電極の表面に樹脂ライニングとの接着性を高める下地処理を施したものである。

本発明では、下地処理として、例えば、信号電極の表面の状態を樹脂ライニングとの接着性が高い状態にする処理（表面処理）を施す。例えば、表面処理として、信号電極表面を脱脂したり、信号電極の表面の酸化膜を除去したり、信号電極の表面に細かい凹凸を形成したりする。これにより、信号電極と樹脂ライニングとの接着性が高まり、信号電極の電極面積を減少することなく、信号電極と樹脂ライニングとの密着力を増すことができる。

本発明において、下地処理は、表面処理に限られるものではない。例えば、信号電極の表面に樹脂ライニングとの接着性を高める膜（以下、この膜をプライマ膜と呼ぶ）を形成してもよい。例えば、プライマ膜として、有機系又は無機系の接着成分と樹脂ライニングと同質または接着性のある成分で混合された膜を形成する（以下、プライマ膜を形成する処理をプライマ処理と呼ぶ）。このプライマ膜は、信号電極と樹脂ライニングとの間に位置し、接着剤の役割を果たす。これにより、信号電極と樹脂ライニングとの接着性が高まり、信号電極の電極面積を減少することなく、信号電極と樹脂ライニングとの密着力を増すことができる。

本発明において、下地処理が施された信号電極の表面には、樹脂によるコーティングを施すようにしてもよい。例えば、樹脂ライニングの材質をフッ素樹脂とした場合、下地処理が施された信号電極の表面にフッ素樹脂のコーティングを施す。この状態で、ライニング成形を行ったり、ライニング材と熱溶着したりすることによって、フッ素樹脂のコーティングとフッ素樹脂の樹脂ライニングとが溶融し合い、信号電極と樹脂ライニングとの密着力が増す。

本発明によれば、信号電極の表面に樹脂ライニングとの接着性を高める下地処理を施すようにしたので、下地処理として表面処理を行ったり、プライマ処理を行うなどして、信号電極と樹脂ライニングとの接着性を高め、信号電極の電極面積を減少させることなく、信号電極と樹脂ライニングとの密着力を増すことができる。これにより、信号電極が樹脂ライニングから剥がれ難くなり、結合容量が安定し、測定精度も安定する。また、電極部の静電容量のインピーダンスが高くなることがなく、信号が減衰してしまうということもなくなる。

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III −III 線断面図である。図１において、図４と同一符号は図４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、信号電極４の表面に下地処理として表面処理を施し、この下地処理を施した信号電極４の表面に樹脂ライニング３と同一の材質でコーティングを施している。なお、信号電極４には、従来例１と同様に、密着力を増すための孔は設けられていない。信号電極４の材質は、鉄、鋼、ステンレス、ニッケル、クロム、アルミ、合金などとする。

信号電極４の表面は上述したように表面処理が施されている。この実施の形態１では、表面処理としてアルカリ洗浄剤や空焼きなどによる脱脂，表面の酸化膜除去，そしてショットブラストで表面に凹凸を付ける粗面化を行う。また、樹脂ライニング３の材質をフッ素樹脂とし、信号電極４の表面処理面４ｂにフッ素樹脂のコーティング４ｃを施し、この状態でライニング成形を行ったり、ライニング材と熱溶着したりして、樹脂ライニング３中に信号電極４を設けている。図２にこの場合の信号電極４、表面処理面４ｂ、フッ素樹脂のコーティング４ｃ、樹脂ライニング３の積層構造の概略を示す。

図２に示した積層構造において、信号電極４の表面は膜が除去され、粗面化されている。これにより、フッ素樹脂のコーティング４ｃの信号電極４への密着力が増す。また、フッ素樹脂のコーティング４ｃは、樹脂ライニング３と溶融し合い、樹脂ライニング３と強固に密着する。これにより、信号電極４と樹脂ライニング３との接着性が高まり、信号電極４と樹脂ライニング３との密着力が増す。

このようにして、本実施の形態では、信号電極４の電極面積を減少するこなく、信号電極４と樹脂ライニング３との密着力を増し、信号電極４が剥がれ難い構造を得ており、結合容量が安定し、測定精度も安定する。また、電極部の静電容量のインピーダンスが高くなることがなく、信号が減衰してしまうということもなくなる。

なお、この実施の形態１では、表面処理として信号電極４の表面をショットブラストで粗面化させるようにしたが、化成処理やエッチングで信号電極４の表面に細かい凹凸を形成するなどしてもよい。また、表面処理としては、このような方法以外にも種々考えられる。

〔実施の形態２〕
上述した実施の形態１では、信号電極４の表面に下地処理として、表面処理を施すようにした。これに対して、実施の形態２では、信号電極４の表面に下地処理に加え、樹脂ライニング３との接着性を高める膜（プライマ膜）を形成する。そして、このプライマ処理を施した信号電極４の表面に、フッ素樹脂のコーティングを施す。

図３にこの場合の信号電極４、プライマ膜４ｄ、フッ素樹脂のコーティング４ｃ、樹脂ライニング３の積層構造の概略を示す。この例では、プライマ膜４ｄとして有機系又は無機系の接着成分と樹脂ライニングと同質または接着性のある成分で混合された膜を形成し、このプライマ膜４ｄの表面にフッ素樹脂のコーティング４ｃを施し、この状態でライニング成形を行ったり、ライニング材と熱溶着したりして、樹脂ライニング３中に信号電極４を設けている。

図３に示した積層構造において、プライマ膜４ｄは信号電極４と樹脂ライニング３との間に位置し、接着剤の役割を果たす。プライマ膜４ｄの表面に施されたフッ素樹脂のコーティング４ｃは、樹脂ライニング３と溶融し合い、樹脂ライニング３と強固に密着する。これにより、信号電極４と樹脂ライニング３との接着性が高まり、信号電極４と樹脂ライニング３との密着力が増す。

このようにして、本実施の形態では、信号電極４の電極面積を減少することなく、信号電極４と樹脂ライニング３との密着力を増し、信号電極４が剥がれ難い構造を得ており、結合容量が安定し、測定精度も安定する。また、電極部の静電容量のインピーダンスが高くなることがなく、信号が減衰してしまうということもなくなる。

なお、上述した実施の形態１，２では、下地処理を施した信号電極４の表面にフッ素樹脂のコーティング４ｃを施すようにしたが、フッ素樹脂のコーティング４ｃを省略し、下地処理を施した信号電極４の表面と樹脂ライニング３とを直接密着させるようにしてもよい。例えば、真空加圧などによる工法や製造環境によっては、下地処理のみでライニング成形やライニング材との熱溶着も可能であり、下地処理を施した信号電極４の表面と樹脂ライニング３とを強固に密着させることができる。

また、上述した実施の形態１，２では、コーティング４ｃの材質を樹脂ライニング３と同じ材質（フッ素樹脂）としたが、樹脂ライニング３と溶融し合うことによって強固な密着力が得られればよく、樹脂ライニング３と全く同じ材質でなくてもよい。また、樹脂ライニング３は、必ずしもフッ素樹脂としなくてもよい。

また、上述した実施の形態１，２では、信号電極４には密着力を増すための孔を設けなかったが、信号電極４に密着力を増すための孔を設けるようにしてもよい。実施の形態１，２では、信号電極４と樹脂ライニング３との接着性が高まるので、信号電極４に密着力を増すための孔を設けるにしてもその孔の個数は少なくても済む。したがって、従来例２ほど電極面積を減少させなくても、従来例１と同等の強固な密着力を得ることができる。また、上述した実施の形態１，２では、信号電極４の表面に下地処理を施すようにしたが、同様の下地処理をガード電極５に施すようにしてもよい。

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。実施の形態１の容量式電磁流量計における信号電極、表面処理面、フッ素樹脂のコーティング、樹脂ライニングの積層構造の概略を示す図である。実施の形態２の容量式電磁流量計における信号電極、プライマ膜、フッ素樹脂のコーティング、樹脂ライニングの積層構造の概略を示す図である。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。

符号の説明

１…測定管、２…非磁性パイプ、３…樹脂ライニング、４…信号電極、４ｂ…表面処理面、４ｃ…コーティング、４ｄ…プライマ膜、５…ガード電極。

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、前記樹脂ライニング中に設けられ前記測定管内を流れる流体と静電容量結合する信号電極とを備え、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、
前記信号電極は、その表面に前記樹脂ライニングとの接着性を高める下地処理が施されている
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、
前記信号電極の表面は、前記下地処理として、脱脂化，酸化膜除去，粗面化のうち少なくとも何れかにより前記樹脂ライニングとの接着性が高い状態に処理されている
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、
前記下地処理として、前記信号電極の表面に、前記樹脂ライニングとの接着性を高める膜を形成する
ことを特徴とする容量式電磁流量計。
請求項１〜３の何れか１項に記載された容量式電磁流量計において、
前記下地処理が施された信号電極の表面は樹脂によってコーティングされている
ことを特徴とする容量式電磁流量計。
請求項４に記載された容量式電磁流量計において、
前記樹脂ライニングおよび前記下地処理が施された信号電極の表面にコーティングされた樹脂はフッ素樹脂である
ことを特徴とする容量式電磁流量計。