JP3032068B2 - 電磁流量計検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミクス測定管を備
えた電磁流量計検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】プロセス配管内を流れる導電性のある流
体の流速を検出して体積流量を測定する装置として電磁
流量計が知られている。一般的な電磁流量計は、流体に
磁界を印加すると共に発生起電力を検出する電磁流量計
検出器を備えている。

【０００３】従来の電磁流量計検出器の構成例を図４に
示している。同図には、導電性流体が流されるプロセス
配管１に設けられた一対のフランジ２ａ，２ｂ間に、電
磁流量計検出器３を装備した状態が示されている。電磁
流量計検出器３は、プロセス配管１の内径と略同一の内
径を有する測定管４が管路の一部を形成し、その測定管
４の管軸方向の長さとほぼ同一の長さを有する金属ケー
ス６が上記測定管４及び磁界発生装置５を収納してい
る。

【０００４】また金属ケース６の両端面に、プロセス配
管１の内径と略同一径の開口を中央部に有するアースフ
ランジ７ａ，７ｂがねじ等により夫々固定され、その一
対のアースフランジ７ａ，７ｂの開口周縁部の付近で、
金属ケース６と測定管４とが溶接により固定されてい
る。

【０００５】なお、上記測定管４は一般に金属材料から
できており、その測定管４に耐薬品性，耐磨耗性を持た
せるために、その内周面にライニング８を形成してい
る。このライニング８には、テフロン材料等の絶縁性の
ものが使用されている。そこで測定管４内に発生した電
荷を、金属ケース６へアースするために、アースフラン
ジ７ａ，７ｂが用いられる。

【０００６】以上のように構成された電磁流量計検出器
３では、磁界発生装置５から測定管４内を流れる導電性
流体に対して管軸方向と直交する方向に磁界を印加し
て、発生する誘起起電力を、測定管４に設けられた電極
９で検出する。

【０００７】ところで最近では、耐薬品性，耐磨耗性に
優れていて管内面にライニングを形成する必要のないセ
ラミクス測定管を、電磁流量計検出器の測定管として用
いることがある。

【０００８】セラミクス測定管は、金属材料からなる測
定管４と異なり、金属ケースに対して溶接するのが困難
であるため、セラミクス測定管の固定及びシールドには
特別の手段を講じる必要がある。従来は、セラミクス測
定管を電磁流量計検出器に固定し、かつセラミクス測定
管とアースフランジとの間の気密を図るために、図６及
び図７に例示される構造が使用されていた。

【０００９】図６に示す構造は、図５に示すセラミクス
測定管１０を用いている。このセラミクス測定管１０
は、測定管両端部の外周面に金属材を一体焼結すること
により金属膜１１ａ，１１ｂを形成している。そしてセ
ラミクス測定管１０の両端部を、そこに形成された金属
膜１１ａ，１１ｂを使って金属ケースと金属膜１１ａ，
１１ｂを溶接接続している。なお、図６には、セラミク
ス測定管１０の一方の端部に形成された金属膜１１ｂ
を、対応するアースフランジ７ｂに溶接した部分が示さ
れている。符号Ｐで示す部分が溶接箇所である。

【００１０】図７に示す構造は、金属ケース１２の一方
の端部に固定されたアースフランジ１３（同図にはセラ
ミクス測定管の一方の端部付近のみが図示されている）
で、セラミクス測定管１４の端面を、パッキン１５を介
して反対側の端面へ向けて押圧し、かつセラミクス測定
管１４の反対側の端面（不図示）を同様にしてパッキン
を介してアースフランジで押圧することにより、所定の
押圧力でセラミクス測定管１４を保持している。

【００１１】また金属ケース１２のセラミクス測定管１
０の外周面と対向する位置に、セラミクス測定管１０の
周方向に沿って溝１６を形成し、その溝１６にＯリング
１７を嵌込んでいる。そしてＯリング１７により、管路
と金属ケース１２との間をシールしている。

【００１２】しかしながら、図６に示す構造では、セラ
ミクス測定管１０の端部を金属ケース６に溶接している
ため、配管時等に電磁流量計検出器に加えられる圧縮力
によって剪断力が発生すると、その剪断力がセラミクス
測定管１０に直接作用する。セラミクス測定管は、管軸
方向の圧縮力に対しては高い強度を示すが、剪断力には
脆いため、破壊される可能性がある

【００１３】また、金属ケース６とセラミクス測定管１
０とでは熱膨張率が大きく異なるため、急激に温度が変
化する導電性流体をセラミクス測定管１０に流すと、セ
ラミクス測定管１０に無理な引っ張り力が加えられる。
セラミクス測定管は、剪断力と同様に引っ張り力に対し
ても脆いため、引っ張り力によりセラミクス測定管が破
壊される可能性がある。

【００１４】図７に示す構造では、アースフランジ１３
を金属ケース１２へねじ等により固定すると共に、その
アースフランジ１３でセラミクス測定管１４を押圧固定
しているので、配管時等にフランジ締付けが不均一であ
ると、セラミクス測定管１４に大きな曲げ力が加わえら
れ、この曲げ力によりセラミクス測定管１４が破壊され
る可能性がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このように、セラミク
ス測定管を用いた従来の電磁流量計検出器は、セラミク
ス測定管に剪断力，引っ張り力，曲げ力などのストレス
が加わえられる構造なので、セラミクス測定管が破壊さ
れる可能性があった。

【００１６】本発明は以上のような実情に鑑みてなされ
たもので、セラミクス測定管に加わるストレスを大幅に
緩和することができ、強度上の信頼性が高い電磁流量計
検出器を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電磁流量計検出器は、被測定流体が流される
セラミクス測定管を検出器ケース内に固定してなり、前
記セラミクス測定管の両端面の各外周部を、当該各外周
部に対向する前記検出器ケースの内面にそれぞれ形成さ
れる受部でそれぞれ弾性体を介して保持して、前記セラ
ミクス測定管を前記検出器ケースの内面との間に隙間を
形成した状態で固定し、外部から加えられる応力を前記
検出器ケースで受ける構成にした。

【００１８】特に、本発明では、前記セラミクス測定管
に、その両端面の各外周部を削ってテーパ面を形成し、
前記各弾性体として弾性Ｏリングを用いるものとした。

【００１９】

【作用】本発明の電磁流量計検出器では、セラミクス測
定管両端面の外周部が検出器ケースの内面の各受部で弾
性体を介して保持され、セラミクス測定管と検出器ケー
スの内面との間に隙間を形成した状態で、セラミクス測
定管が検出器ケース内に固定される。

【００２０】このような状態でセラミクス測定管を検出
器ケース内に固定することにより、電磁流量計検出器に
外部から応力が加えられたとしても、その力のほとんど
は検出器ケースで受けられることになり、セラミクス測
定管にはほとんどストレスがかからない。

【００２１】また被測定流体の温度が急激に変化して、
セラミクス測定管と検出器ケースとが異なる膨張率で変
化しても、セラミクス測定管は弾性体を介して検出器ケ
ースに保持されているためセラミクス測定管に引っ張り
力は加えられない。

【００２２】ここで、本発明の電磁流量計検出器では、
検出器ケースの受部がセラミクス測定管の両端面の外周
部に形成されたテーパ面を、弾性Ｏリングを介して保持
する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１には、本発明の第１実施例に係る電磁流量計検出器の
断面構造が示されている。なお、同図には電磁流量計検
出器を管軸方向に沿って２分割した一方が示されてい
る。本実施例の電磁流量計検出器２０は、被測定流体と
しての導電性流体が流されるプロセス配管１の途中にそ
の管路の一部を形成するようにして装備されている。

【００２４】電磁流量計検出器２０は、セラミクス測定
管２１と、このセラミクス測定管２１を保持する金属ケ
ース２２と、この金属ケース２２内に収納された磁界発
生装置２３と、セラミクス測定管２１と金属ケース２２
との間をシールすると共に後述する緩衝機能を持つ弾性
Ｏリング２４ａ，２４ｂと、アースフランジ２５ａ，２
５ｂとを備えて構成される。なお、本実施例では金属ケ
ースとアースフランジ２５ａ，２５ｂから検出器ケース
を構成している。

【００２５】上記セラミクス測定管２１は、プロセス配
管１の内径と略同一の内径を有し、管路の一部を形成し
ている。またセラミクス測定管２１の両端面は、その外
周部が削られて形成されたテーパ面２６ａ，２６ｂを有
する。

【００２６】上記金属ケース２２は管軸方向に対向する
一対の側壁２７ａ，２７ｂを有しており、その各側壁２
７ａ，２７ｂにはセラミクス測定管２１の両端面が対向
する位置に開口部がそれぞれ形成されている。各開口部
は、その直径がセラミクス測定管２１の外径よりも大き
くなっており、各開口中心はセラミクス測定管２１の管
軸と一致している。またセラミクス測定管２１の管軸方
向の全長は、金属ケース２２の両端面間の長さよりも短
く設定されている。

【００２７】また金属ケース２２の各側壁２７ａ，２７
ｂに、プロセス配管１の内径と略同一径の開口部を中央
部に有するアースフランジ２５ａ，２５ｂが、その開口
中心を各側壁２７ａ，２７ｂの開口中心に一致させた状
態で、ねじ等により夫々固定されている。

【００２８】そして金属ケース２２の各側壁２７ａ，２
７ｂに形成した開口部の各内周面とアースフランジ２５
ａ，２５ｂの各側面とがそれぞれ交差する両コーナー部
２８ａ，２８ｂと、この両コーナー部２８ａ，２８ｂに
対向するセラミクス測定管２１の上記各テーパ面２６
ａ，２６ｂとの間に、弾性Ｏリング２４ａ，２４ｂをそ
れぞれ挟み込んでいる。上記コーナー部２８ａ，２８ｂ
が、検出器ケースの受部として機能する。

【００２９】本実施例では、上記両コーナー部２８ａ，
２８ｂと上記各テーパ面２６ａ，２６ｂとの間に、弾性
Ｏリング２４ａ，２４ｂを挟み込むことにより、セラミ
クス測定管２１の両端面とその両端面に対向するアース
フランジ２５ａ，２５ｂの各側面との間に隙間を形成
し、かつセラミクス測定管２４の外周面とこの外周面に
対向する金属ケース２１の内面との間に隙間を形成した
状態で、セラミクス測定管２１を検出器本体側に固定し
ている。

【００３０】以上のように構成された本実施例では、金
属ケース２２内に収納されたセラミクス測定管２１が、
その両端面に形成したテーパ面２６ａ，２６ｂを、検出
器本体側となる各コーナー部２８ａ，２８ｂで両方向か
ら保持され、検出器本体側に固定される。この状態で
は、弾性Ｏリング２４ａ，２４ｂによりセラミクス測定
管２１の内側と金属ケース２２の収納空間側とは確実に
シールされる。

【００３１】また配管時に、電磁流量計検出器２０に対
して圧縮力，剪断力，あるいは曲げ力を生じさせる応力
が働くと、アースフランジ２５ａ，２５ｂとセラミクス
測定管２１との間には隙間が形成されているために、そ
れらの応力のほとんどは金属ケース２２で受けられる。
また、アースフランジ２５ａ，２５ｂに応力が加えられ
ると、その力がセラミクス測定管２１にも弾性Ｏリング
２４ａ，２４ｂを介して作用する。しかし弾性Ｏリング
２４ａ，２４ｂが変形して上記緩衝機能が働き、その力
は大幅に緩和されるので、セラミクス測定管２１の強度
に影響を与えるほどのストレスがセラミクス測定管２１
に加えられることはない。

【００３２】またセラミクス測定管２１内を流れる導電
性流体の温度が急激に変化すると、セラミクス測定管２
１と金属ケース２２とが異なる膨脹率で変化する。しか
しながら、セラミクス測定管２１は弾性Ｏリング２４
ａ，２４ｂを介して検出器本体側のコーナー部２８ａ，
２８ｂに保持されているため、セラミクス測定管と金属
ケース２２が溶接固定されているときのような引っ張り
力が、セラミクス測定管２１に加えられることはない。

【００３３】この様に本実施例によれば、セラミクス測
定管２１の両端面とアースフランジ２５ａ，２５ｂとの
間、及びセラミクス測定管２４の外周面と金属ケース２
１の内面との間にそれぞれ隙間が形成されるように、検
出器本体側のコーナー部２８ａ，２８ｂとセラミクス測
定管２１のテーパ面２６ａ，２６ｂとの間に、弾性Ｏリ
ング２４ａ，２４ｂを挟み込んで、セラミクス測定管２
１を検出器本体側に固定しているので、配管時に電磁流
量計検出器２０に対して各種の応力が働いたとしても、
セラミクス測定管２１に加えられるストレスは大幅に緩
和できる。これによって、セラミクス測定管２１の強度
に対する信頼性を著しく向上させることができる。

【００３４】またセラミクス測定管２１内を流れる導電
性流体が急激に温度変化することにより熱衝撃が電磁流
量計検出器２０に加えられるが、その熱衝撃もセラミク
ス測定管２１の強度にはほとんど影響がないので、導電
性流体の温度を急激に変化させることができ、プラント
操作が簡略化できる。

【００３５】また、本実施例はセラミクス測定管２１の
固定と管内の気密とを、コーナー部２８ａ，２８ｂとテ
ーパ面２４ａ，２４ｂとの間に弾性Ｏリングを介在させ
ることにより一度に達成しているので、例えば図７に示
したように異なる部分で固定と気密を達成する構造に比
べて、構造が簡略化される利点がある。

【００３６】また本実施例によれば、セラミクス測定管
２１の位置決めが極めて容易であるといった利点があ
る。

【００３７】次に、本発明の第２実施例について図２を
参照して説明する。本実施例は、金属ケース３１の管軸
方向に対向する側壁３２ａ，３２ｂとアースフランジと
を一体として形成したものである。本実施例の電磁流量
計検出器３０は、上記各側壁３２ａ，３２ｂの管路に対
向する位置に、プロセス配管１の内径に応じた直径を有
する開口部３３ａ，３３ｂが設けられている。また金属
ケース３１内にはセラミクス測定管３４の外形に応じた
形状の収納空間が形成されており、その収納空間内にセ
ラミクス測定管３４が保持されている。上記収納空間
は、管軸方向の長さがセラミクス測定管３４の管軸方向
の長さよりも長く設定され、かつその直径がセラミクス
測定管３４の外径よりも僅かに大きく設定されている。

【００３８】上記セラミクス測定管３４は、プロセス配
管１の内径とほぼ同じ内径を有している。また、セラミ
クス測定管３４の両端面には、その外周部が削られて形
成されたテーパ面３５ａ，３５ｂを有し、セラミクス測
定管３４の外周面には、その周方向に沿って形成された
凹部３６を有する。

【００３９】セラミクス測定管３４のテーパ面３５ａ，
３５ｂと、その各テーパ面３５ａ，３５ｂと対向する金
属ケース３１の収納空間のコーナー部３７ａ，３７ｂと
の間には、弾性Ｏリング３８ａ，３８ｂがそれぞれ介在
されており、その弾性Ｏリング３８ａ，３８ｂによって
セラミクス測定管３４の両端面とその両端面に対向する
金属ケース３１の両側壁３２ａ，３２ｂとの間、及びセ
ラミクス測定管３４の外周面とその外周面に対向する金
属ケース３１の内面との間に、それぞれ隙間を形成して
いる。

【００４０】またセラミクス測定管３４の凹部３６に
は、磁界発生装置３９が収納されている。

【００４１】以上のように構成された本実施例では、セ
ラミクス測定管３４の両端面に形成したテーパ面３５
ａ，３５ｂが、金属ケース３１内面に形成した上記各コ
ーナー部３７ａ，３７ｂで弾性Ｏリング３８ａ，３８ｂ
を介して保持されて、セラミクス測定管３４が金属ケー
ス３１内の所定位置に固定される。

【００４２】そして配管時に、電磁流量計検出器３０に
外部から各種の応力が加えられると、その力は金属ケー
ス３１で受けられる。セラミクス測定管３１は金属ケー
ス３１に弾性Ｏリング３８ａ，３８ｂを介して保持さ
れ、セラミクス測定管３１と金属ケース３１との間には
隙間が形成されているため、金属ケース３１に加えられ
た力はセラミクス測定管３１にはほとんど伝えられな
い。従って、前記第１実施例と同様に、配管ストレスは
金属ケース３１へ逃がされてセラミクス測定管３１にか
かるストレスが大幅に緩和される。

【００４３】また本実施例では、金属ケース３１の側壁
３２ａ，３２ｂの開口縁部が、管路側に露出しているた
め、側壁３２ａ，３２ｂがアースフランジとして機能し
てセラミクス測定管３１内に発生する電荷を金属ケース
３１へアースすることができる。

【００４４】図３（ａ）（ｂ）を参照して前記第１実施
例の変形例について説明する。図３（ａ）に示す変形例
は、弾性Ｏリングの形状に関するものである。なお電磁
流量計検出器の形状は左右対称であるので、ここでは一
方のみを説明する。

【００４５】本変形例は、セラミクス測定管２１のテー
パ面２６ｂと金属ケース２２のコーナー部２８ｂとの間
に介在させる弾性Ｏリング４１の一部４２を、さらにセ
ラミクス測定管２１の端面とアースフランジ２５ｂとの
間に介在させるようにしたものである。

【００４６】この変形例では、セラミクス測定管２１の
保持と気密は、セラミクス測定管２１のテーパ面２６ｂ
にて行われる。そしてセラミクス測定管２１の端面とア
ースフランジ２５ｂとの間に挿入された弾性体４１の一
部４２は、導電性流体中の浮遊物が、セラミクス測定管
２１の端面とアースフランジ２５ｂとの間に侵入するの
を防ぐように機能している。

【００４７】この様な変形例によれば、導電性流体中の
浮遊物が、セラミクス測定管２１の端面とアースフラン
ジ２５ｂとの間に形成される隙間から侵入してくるのを
防止することができる利点がある。

【００４８】図３（ｂ）に示す変形例は、セラミクス測
定管の端面に形成されたテーパ面に関するものである。
本変形例は、セラミクス測定管２１の端面の外周部が削
られて湾曲したテーパ面４３が形成されている。このよ
うな湾曲したテーパ面４３を形成することにより、弾性
Ｏリング２４ｂの転がりを防止することができる。

【００４９】なお、本発明は上記一実施例及び変形例に
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変形実施可能である。

【００５０】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、セ
ラミクス測定管に加わる各種ストレスを大幅に緩和でき
てセラミクス測定管の強度上の信頼性を向上することが
でき、検出器の構造を簡素化でき、さらにセラミクス測
定管の位置決めが容易な電磁流量計検出器を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電磁流量計検出器の要
部の断面図。

【図２】上記一実施例の変形例となる電磁流量計検出器
の断面図。

【図３】上記一実施例の他の変形例となる電磁流量計検
出器の要部の断面図。

【図４】従来よりある電磁流量計検出器の断面図。

【図５】金属膜を有するセラミクス測定管の外観図。

【図６】セラミクス測定管を溶接にて固定する方式を説
明するための図。

【図７】パッキン及びＯリングを用いた固定方式を説明
するための図。

【符号の説明】

１…プロセス配管、２０，３０…電磁流量計検出器、２
１，３４…セラミクス測定管、２２，３１…金属ケー
ス、２３…磁界発生装置、２４ａ，２４ｂ，３８ａ，３
８ｂ…弾性Ｏリング，２５ａ，２５ｂ…アースフラン
ジ、２６ａ，２６ｂ，３５ａ，３５ｂ…テーパ面。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定流体が流されるセラミクス測定管
   を検出器ケース内に固定してなる電磁流量計検出器にお
   いて、前記セラミクス測定管の両端面の各外周部にテーパ面を
   形成し、 前記セラミクス測定管の各テーパ面を、当該各
   テーパ面に対向する前記検出器ケースの内面にそれぞれ
   形成される受部でそれぞれ弾性Ｏリングを介して保持し
   て、前記セラミクス測定管を前記検出器ケースの内面と
   の間に隙間を形成した状態で固定し、外部から加えられ
   る応力を前記検出器ケースで受けることを特徴とする電
   磁流量計検出器。