JP5496206B2 - 電磁流量計用流路管及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電磁流量計用流路管及びその製造方法に関する。特に、起電力測定用電極が流路管に埋設されて成る電磁流量計用流路管及びその製造方法に関する。本流路管は、インサート成形法により好適に製造される。

電磁流量計は、水などの導電性流体の流量を測定する流量計である。電磁流量計は、水道メーターなどに広く利用されている。

電磁流量計は、流路管と、流路管内に配置される一対の起電力測定用電極（以下、単に「電極」ともいう）と、励磁回路と、演算部及び出力部とから構成される。電磁流量計は、電磁流量計を構成する流路管内を通過する導電性流体の流速を測定する。流速の測定原理は以下の通りである。

流路径ｄの流路管内に一対の電極を配置し、流路管内に前記一対の電極方向と直交する磁界（磁束密度Ｂ）を印加する。この状態で流路管内に導電性流体を通過させると、一対の電極間に起電力Ｅｍｆが発生する。この起電力Ｅｍｆは、電極を介して外部に取出され、測定器で測定される。起電力Ｅｍｆは、磁束密度Ｂ、導電性流体の流速ｖ、流路管の流路径ｄにそれぞれ比例し、Ｅｍｆ＝ｆ（Ｂ×ｖ×ｄ）の関係が成立する（ファラデーの法則）。従って、起電力Ｅｍｆを測定することにより、電磁流量計の流路管内を通過する導電性流体の流量を求めることができる。

電磁流量計を水道メーターとして用いる場合、流路管内を通過する水道水の圧力は、最大で１．４ＭＰａ（約１４ｂａｒ）になることがある。そのため、従来、水道メーターに用いる電磁流量計用流路管は、剛性、強度が高い非磁性の金属材料で形成されている。金属材料で形成される流路管には、流路管の内壁にゴムやフッ素樹脂等の非導電性材料から成るライニングが施されている。電極は、このライニングを介して流路管の内壁に取付けられる。電極と流路管とは、ライニングによって電気的に絶縁させている。しかし、流路管の内径が小さい場合、流路管の内壁にライニングを均一な厚さで高精度に施すことは困難である。

図９ａは、従来の電磁流量計の部分断面図である。図９ｂは図９ａのＡ−Ａ線に沿う断面を示す端面図である。９０１は流路管で通常は非磁性の金属材料から成る。流路管９０１内には、前記流路管９０１を貫通する流路９０２が設けられている。流路方向は、図９ａにおいては矢印ａ又はｂ方向であり、図９ｂにおいては、紙面と直交する方向である。

流路管９０１の内壁にはゴムやフッ素樹脂等の非導電性材料から成るライニング９０４が施されている。流路管９０１には、一対の電極装填用穴９１５ａ、９１５ｂが互いに対向して設けられている。電極装填用穴９１５ａ、９１５ｂの周壁面にはゴムやフッ素樹脂等の非導電性材料によるライニング９０４が施されている。

一対の電極装填用穴９１５ａ、９１５ｂには、一対の電極９０５ａ、９０５ｂが、それぞれの先端面９０５ｃ、９０５ｄを流路９０２に露出して装填されている。電極９０５ａ、９０５ｂの後端側にはリード線９１１ａ、９１１ｂがそれぞれ接続されている。リード線９１１ａ、９１１ｂは不図示の演算部に接続される。

流路管９０１の外壁表面には、一対の電極９０５ａ、９０５ｂを通る線方向に直交する線方向に一対のヨーク９０３ａ、９０３ｂが設けられている。ヨーク９０３ａ、９０３ｂは、不図示のコイルが巻回されており、このコイルは励磁回路の一部を構成している。流路９０２内にはヨーク９０３ａ、９０３ｂによって磁界が形成される。

磁界が形成された流路９０２に導電性流体が流れると、その流速に応じて一対の電極９０５ａ、９０５ｂ間に起電力が生じる。生じる起電力は、リード線９１１ａ、９１１ｂを通じて不図示の演算部に送られて、起電力が計測される。この起電力の計測値から、流路９０２に流れる導電性流体の流速が計算される。流速と測定時間との積から導電性流体の流量が計算され、不図示の出力部に出力される。

電極９０５ａ、９０５ｂを流路管９０１に装填する方法としては、流路管９０１の外部からＯリング９０７ａ、９０７ｂをそれぞれ装着させた電極９０５ａ、９０５ｂを電極装填用穴９１５ａ、９１５ｂにそれぞれ挿入し、ナット９０９ａ、９０９ｂでそれぞれ締めこむ方法が一般的である。

この電磁流量計へ電極を装填する方法には幾つかの問題点がある。従来の電磁流量計の測定部（図９ｂ）においては、電極９０５ａ、９０５ｂは単に流路管９０１に締付けて固定されている。この場合には、ライニング９０４の施された流路管内壁面９０１ａと電極の先端面９０５ｃ、９０５ｄとの間に微細な段差が生じ易い。

流路管９０１や電極９０５ａ、９０５ｂ等の部材は一定の公差内で個別に製作される。各部材の公差が±０．０２ｍｍである場合、最大で０．０４ｍｍの段差が生じる。また、流路管９０１に施されるライニング９０４の厚さも一定の公差を有する。そのため、この段差はさらに拡大する場合もある。

従って、この段差は電磁流量計毎に異なる。さらには、同一の電磁流量計内の対になる電極９０５ａ、９０５ｂ相互においても前記段差が異なる場合が多い。

一対の電極９０５ａ、９０５ｂ間における段差が同一でない場合、流路９０２内を通過する導電性流体の流れは電極９０５ａ、９０５ｂの先端面９０５ｃ、９０５ｄで乱れる。この流れの乱れは流速や時間によって変化し、一定にならない。即ち、低速域では層流、高速域では乱流、その中間の速度域では不安定な遷移流が形成される。この乱れは電極９０５ａ、９０５ｂで検出される計測値のノイズレベルを高める。その結果、電磁流量計の測定精度を低下させる。

電源を外部に有する電磁流量計の場合は、ヨーク９０３ａ、９０３ｂに印加する電圧を上げて起電力Ｅｍｆを上昇させることが容易に行える。この場合は、起電力Ｅｍｆに対するノイズの相対的な強度を小さくすることができる。一方、電源を内部に有する電磁流量計（例えば、電池で１０年以上動作する電磁流量計）の場合は、ヨーク９０３ａ、９０３ｂに印加する電圧を低くしなければならない。この場合は、起電力Ｅｍｆに対するノイズの相対的な強度は大きくなる。その結果、電磁流量計の測定精度が低下する。

さらに、前記段差を個々の電磁流量計について調整することは煩雑であり、電磁流量計の製造コストを上昇させる。また、前記段差を調整しても、電磁流量計を長期にわたり使用する場合は再度調整の必要性が生じるため、定期的なメンテナンスが必要である。

またさらに、電極装填用穴９１５ａ、９１５ｂの内径は、電極９０５ａ、９０５ｂを容易に挿入するために、電極９０５ａ、９０５ｂの外径よりも０．１０ｍｍ程度大きく形成されている。そのため、電極装填用穴９１５ａ、９１５ｂと電極９０５ａ、９０５ｂとの間には隙間９１３ａ、９１３ｂが生じている。この隙間９１３ａ、９１３ｂも電磁流量計毎に均一とはならない。この隙間９１３ａ、９１３ｂには空気が入り込んで、電磁流量計の測定精度を低下させる原因となる。

隙間９１３ａ、９１３ｂに入り込んだ空気は、流路管９０１内に高速で水を通過させたり、高圧力にしたりすると隙間９１３ａ、９１３ｂの内部に押し込まれる。そのため、隙間９１３ａ、９１３ｂに入り込んだ空気は除去し難い。空気は電気的に不良導体である。そのため、微弱な電流を検知する電磁流量計においては、隙間９１３ａ、９１３ｂ内の空気の存在は測定精度を大きく低下させる。

電極装填用穴９１５ａ、９１５ｂの大きさは微小（直径５ｍｍ程度）である場合もある。微小な電極装填用穴９１５ａ、９１５ｂに小径のＯリング９０７ａ、９０７ｂ、ナット９０９ａ、９０９ｂを組み込むためには高い加工技術が求められる。

また、Ｏリング９０７ａ、９０７ｂが接する面の平滑性次第で液密性は不安定になる。上記理由により、電極９０５ａ、９０５ｂや電極装填用穴９１５ａ、９１５ｂがＯリング９０７ａ、９０７ｂと接する面は高精度に加工する必要がある。

さらには、Ｏリング９０７ａ、９０７ｂは長期使用すると経年劣化する。この劣化に対処するため、Ｏリング９０７ａ、９０７ｂを定期的に交換する等のメンテナンスが必要になる。

このように複雑かつ高精度を要求される電磁流量計の基本構造は、電磁流量計の製造コスト、メンテナンスコストを上昇させる。その結果、電磁流量計を普及させることが困難となっている。そこで、測定精度が高く安価に製造でき、且つメンテナンスコストが低い電磁流量計が求められている。

特開平４−２９５７２２

本発明が解決しようとする第１の課題は、流路管内壁面と電極の先端面との段差を高度に制御することにより、電磁流量計の測定精度を向上させることにある。

本発明が解決しようとする第２の課題は、流路管と電極との境界部における液密性を高くすることにより、電磁流量計の耐圧性、耐久性を向上させることにある。

本発明は、上記課題を解決する電磁流量計用流路管及びその製造方法を提供する。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、インサート成形法を用いて流路管と電極とを一体成形することにより、上記第１の課題を解決することができることを見出した。さらに、流路管と電極との境界部にシール材を配して、流路管と電極とを一体成形することにより、上記第２の課題を解決することができることを見出した。

上記課題を解決する本発明は以下に記載するものである。

〔１〕
導電性流体が通過する流路をその内部に有する樹脂製の流路管と、前記流路管の流路方向に沿う中間部に形成される測定部とからなり、
前記測定部は、前記流路管内を通過する導電性流体の流れ方向と略直交して互いに対向して設けるとともに、その先端面を流路管内壁面に露出する一対の起電力測定用電極と、
流路管壁内において、前記一対の起電力測定用電極のそれぞれの後端側に接続される一対の導電部材と、
を配設してなり、
前記起電力測定用電極は、流路管と一体成形されることにより流路管壁内に埋設されていることを特徴とする電磁流量計用流路管。

〔２〕
前記流路管内壁内に埋設されている起電力測定用電極と流路管との境界部にシール材を有する〔１〕に記載の電磁流量計用流路管。

〔３〕
起電力測定用電極と前記流路管との間に化学的結合が形成されている〔１〕に記載の電磁流量計用流路管。

〔４〕
流路管が繊維強化プラスチックから成る〔１〕に記載の電磁流量計用流路管。

〔５〕
前記一対の起電力測定用電極の配設方向と直交する方向であって、前記流路管の外周にヨーク固定凹部が形成されている〔１〕に記載の電磁流量計用流路管。

〔６〕
ヨーク固定凹部に、ヨークに形成された穴と嵌合する突起を流路管と一体に形成してなる〔１〕に記載の電磁流量計用流路管。

〔７〕
外型内に配置する内型の表面に起電力測定用電極の先端面を当接し、溶融した樹脂を外型と内型とで形成する間隙内に注入して電極と流路管とを一体成形することを特徴とする〔１〕に記載の電磁流量計用流路管の製造方法。

〔８〕
起電力測定用電極が、流路管との境界部となる面にシール材を有する〔７〕に記載の電磁流量計用流路管の製造方法。

〔９〕
シール材が、加熱により起電力測定用電極と流路管との間に化学的結合を形成させるシール材である〔８〕に記載の電磁流量計用流路管の製造方法。

本発明の電磁流量計用流路管は樹脂材料で形成されているのでライニング処理が不要である。そのため、電磁流量計の製造コストが下がる。

本発明の電磁流量計用流路管は、電極とともに一体成形されているので、流路管内壁面と電極の先端面との段差を精度良く制御できる。また、長期間の使用によっても電極の位置が変化しない。そのため、電極の位置を調整する等のメンテナンスが不要である。

本発明の電磁流量計用流路管は、シール材を有する電極とともに一体成形する場合は、流路管と電極との境界部における液密性が高い。

図１は、本発明の電磁流量計用流路管の測定部の構造の一例を示す端面図である。 図２は、本発明の電磁流量計用流路管を用いて構成する電磁流量計の測定部の構造の一例を示す端面図である。 図３ａは、本発明の電磁流量計用流路管の構造の一例を示す斜視図であり、図３ｂは、該電磁流量計用流路管を用いて構成する電磁流量計の構造の一例を示す斜視図である。 図４ａは、本発明の電磁流量計の断面図であって、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図４ｂは、本発明の電磁流量計の断面図であって、図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 図５は、本発明の電磁流量計用流路管を用いて構成する電磁流量計の測定部の構造の他の例を示す端面図である。 図６は、本発明の電磁流量計用流路管が一体成形される際に用いられるインサート型の一例を示す部分断面図である。 図７は、本発明の電磁流量計用流路管が一体成形される際に用いられるインサート型の他の例を示す部分断面図である。 図８ａ、８ｂはともに励磁回路の一例を示す概念図である。 図９ａは、従来の電磁流量計の構造を示す部分断面図である。図９ｂは図９ａのＡ−Ａ線に沿って切断する端面図である。

１０１、５０１ 流路管
１０１ａ、５０１ａ 流路管の内壁面
１０１ｂ、１０１ｃ ヨーク固定用突起部
１０１ｄ、１０１ｅ ヨーク固定用凹部
１０２、５０２ 流路
１０３ａ、１０３ｂ ヨーク（励磁回路構成部材）
１０３ｃ、１０３ｄ 係止穴
１０４ 流路管入口
１０５ａ、１０５ｂ 起電力測定用電極
１０５ｃ、１０５ｄ 起電力測定用電極の先端面
１０６ 流路管出口
１０７ａ、１０７ｂ シール材
１０８、５０８ 測定部
１１１ａ、１１１ｂ 導電部材
１１２ａ、１１２ｂ リード線
１１３ａ、１１３ｂ 引出穴
６００ 成形用金型
６０１ａ、６０１ｂ 内型
６０７ 内型分割面
６０６ 外型
７００ 成形用金型
７０１ａ、７０１ｂ 内型
７０７ 内型分割面
７０６ 外型
７０８ａ、７０８ｂ 凹部
８００、８５０ 励磁回路
８０２、８５２ コイル
８０３ｃ、８０３ｄ 係止穴
９０１ 流路管
９０１ａ 流路管の内壁面
９０２ 流路
９０３ａ、９０３ｂ ヨーク（励磁回路構成部材）
９０４ ライニング
９０５ａ、９０５ｂ 起電力測定用電極
９０５ｃ、９０５ｄ 起電力測定用電極の先端面
９０７ａ、９０７ｂ Ｏリング
９０９ａ、９０９ｂ ナット
９１１ａ、９１１ｂ リード線
９１３ａ、９１３ｂ 隙間
９１５ａ、９１５ｂ 電極装填用穴

以下、本発明の電磁流量計用流路管を用いて構成する電磁流量計の一実施形態について、図面を参照して説明する。この電磁流量計は水道メーターとして好適に利用できる。なお、本発明において直交とは角度９０度で交差する場合が最も好ましいが、角度８０〜１００度で交差する場合（略直交）も包含するものとする。

図３ａは、本発明の電磁流量計用流路管の一例を示す斜視図である。図３ｂは、本発明の電磁流量計用流路管を用いて構成する電磁流量計の一例を示す斜視図である。図３ａ中、１０１は流路管である。この流路管１０１は、その両端から中央に向うに従って徐々に管径が小さく形成されている。筒状の流路管１０１には、その内部を導電性流体が通過する貫通した流路１０２が形成されている。流路管１０１の流路方向に沿う中間部であって、管径が最も小さくなっている中間部には導電性流体の流速を測定する測定部１０８が形成されている。

測定部１０８には、円柱状の一対の電極１０５ａ、１０５ｂが設けられている。一対の電極１０５ａ、１０５ｂは、流路管１０１の内壁面にその先端面を露出して流路管壁内に埋設されている。埋設された一対の電極１０５ａ、１０５ｂの後端側には、それぞれ導電部材１１１ａ、１１１ｂの一端が接続されており、他端は流路管１０１に形成された引出穴１１３ａ、１１３ｂの外壁から外部に導出されている。

１０１ｄ、１０１ｅは流路管１０１の外周に形成された一対のヨーク固定凹部である。一対のヨーク固定凹部１０１ｄ、１０１ｅを結ぶ直線方向は、前記一対の電極１０５ａ、１０５ｂを通る直線方向と直交している。

１０１ｂ、１０１ｃは、流路管１０１の外周部に設けられ、流路管１０１と一体に形成された樹脂から成る突起であり、後述のヨーク１０３ａ、１０３ｂを固定するために用いられる。

図３ｂ中、１０３ａ、１０３ｂは一対の平板状ヨークである。ヨークの厚さ方向外周面には導線が巻回されたコイルが形成され、このコイルは不図示の励磁回路の一部を構成している。図２に示すように、ヨーク１０３ａ、１０３ｂの中央には厚さ方向に係止穴１０３ｃ、１０３ｄが開けられており、該係止穴１０３ｃ、１０３ｄと突起部１０１ａ、１０１ｂとはそれぞれ嵌合する。これにより、ヨーク１０３ａ、１０３ｂは流路管１０１の所定の位置に正確に配設される。ヨーク１０３ａ、１０３ｂが嵌合した突起部１０１ｃ、１０３ｄは、その先端が熱によってかしめられ、ヨーク１０３ａ、１０３ｂは流路管１０１の外周に固定される。

図３に示すように、流路管１０１の外部に導出されている導電部材１１１ａ、１１１ｂには、リード線１１２ａ、１１２ｂの一端がそれぞれ接続されている。リード線１１２ａ、１１２ｂの他端は不図示の演算部に接続されている。

ヨーク１０３ａ、１０３ｂは流路管１０１の流路１０２内に磁界を形成する。磁界が形成された流路１０２内に導電性流体が通過するとその流速に応じて一対の電極１０５ａ、１０５ｂ間に起電力が生じる。

電極１０５ａ、１０５ｂ間に生じた起電力は、導電部材１１１ａ、１１１ｂ、リード線１１２ａ、１１２ｂを経由して不図示の演算部に送られ、ここで起電力が計測される。演算部では、この起電力の計測値から、流路１０２に流れる導電性流体の流速が計算される。流速と計測時間とを用いて導電性流体の流量が計算され、不図示の出力部に出力される。

図３ａ中、Ａ−Ａ線で切断した端面を図１に示す。

図１は本発明による電磁流量計用流路管の測定部の構造の一例を示す端面図である。図１中、１０１は流路管であり、一対の電極１０５ａ、１０５ｂ、導電部材１１１ａ、１１１ｂが一体成形により流路管１０１の内壁内に埋設されている。電極１０５ａ、１０５ｂの先端面１０５ｃ、１０５ｄは流路管１０１の内壁面と同一面内に露出している。即ち、先端面１０５ｃ、１０５ｄは、流路管１０１の内壁面から突出したり、陥没したりすることはなく、正確に内壁面と一致している。

電極１０５ａ、１０５ｂの後端部は、流路管１０１を構成する樹脂で覆われて流路管１０１内に固定されており、軸方向に移動することができない。流路管１０１と電極１０５ａ、１０５ｂとは、一体成形されるため、流路管１０１と電極１０５ａ、１０５ｂとの間に隙間が実質的に生じない。

図１において、測定部１０８の流路方向に直交する流路断面は矩形に形成されている。流路管１０１の外壁表面には、一対の電極１０５ａ、１０５ｂを結ぶ線方向と略直交する線方向に沿って一対のヨーク１０３ａ、１０３ｂが設けられている。即ち、流路管の導電性流体の通過方向と、一対の電極の配列方向と、一対のヨークの配列方向は、互いに略直交するように配置される。

本発明の電磁流量計の流路管と電極とは、後述するように樹脂材料により一体成形される。流路を形成するための金型部品の形状の組合せで、流路管内壁面１０１ａと電極の先端面１０５ｃ、１０５ｄとの間に段差が生じないようにすることもできるし、意図的に均一な段差を生じさせることもできる。

１０７ａ、１０７ｂは流路管１０１と電極１０５ａ、１０５ｂとの境界部に配置されるシール材である。シール材１０７ａ、１０７ｂはそれぞれ電極１０５ａ、１０５ｂの外周に沿って配置される。シール材１０７ａ、１０７ｂは前記境界部の液密性を高めるために配置される。

なお、流路管１０１の液密性をより向上させるために、引出穴１１３ａ、１１３ｂにさらにシール材（不図示）を配置しても良い。

図５は本発明による電磁流量計流路管の測定部の他の構造を示す端面図である。この電磁流量計流路管は測定部５０８の流路５０２の断面が円形に形成されている。この場合、電極１０５ａ、１０５ｂの先端面１０５ｃ、１０５ｄの表面形状は中央部が窪んだ凹レンズ状であっても、平面状であっても良い。その他の構造は図１と同様であるのでその説明を省略する。

＜流路管＞
流路管１０１は熱可塑性樹脂材料で構成される。この樹脂材料は、引張強度、曲げ強度、剛性、耐衝撃性、耐加水分解性、耐ソルベント亀裂性が高い材料が好ましい。例えば、ガラス繊維（ＧＦ）や炭素繊維で強化されたエンジニアリングプラスチック（ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）−ＧＦ、ＰＡ（ポリアミド樹脂）−ＧＦ、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）−ＧＦ等）が適している。なお、流路管１０１の外表面は非磁性の金属材料で補強されていても良い。

本発明の電磁流量計用流路管は、測定部の流路断面が矩形であって、矩形の長辺に平行にヨークを形成することが好ましい。即ち、磁界を印加する方向を流路の狭い方向に一致させることが好ましい。小さい励磁電流により、導電性流体に効率的に磁界を印加できるからである。

本発明の電磁流量計用流路管は、導電性流体の入口側及び出口側から測定部に向って流路面積が漸減するように形成されていることが好ましい。図４ａは、図１のＢ−Ｂ線に沿う本発明の電磁流量計用流路管の断面図である。図４ｂは、図１のＣ−Ｃ線に沿う本発明の電磁流量計用流路管の断面図である。１０１は流路管で、導電性流体の入口側１０４及び出口側１０６から測定部１０８に向って流路断面積が徐々に小さくなっている。導電性流体の流速は測定部１０８に近づくに従って加速され、その結果大きな起電力を生じる。従って、この流路管は、測定部の流路面積が入口部又は出口部の流路面積と同一の流路管の場合と比較して正確な測定が行える。また、励磁電流を小さくしても上記流路管と比較してより正確に流量を測定することができる。入口側１０４又は出口側１０６に対する測定部１０８の流路断面積の割合は、入口側１０４又は出口側１０６の流路断面積を基準として３０〜１０％程度が好ましい。

＜起電力測定用電極＞
電極１０５ａ、１０５ｂはステンレス鋼、ハステロイ、チタン、ニッケル等の耐食性の金属材料から成る公知の電極を用いることができる。電極は複数の材料から成る複合電極であっても良い。

＜シール材＞
流路管１０１と電極１０５ａ、１０５ｂとの境界部には、液密性を向上させるために、シール材１０７ａ、１０７ｂが配置されることが好ましい（図１）。シール材１０７ａ、１０７ｂとしては、Ｏリングや、弾性材料から成るスリーブが例示される。Ｏリングやスリーブは、イソプレンゴムやテフロン（登録商標）、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ＮＢＲ等の材料から成る公知のシール材を用いることができる。

これらシール材１０７ａ、１０７ｂは、電極１０５ａ、１０５ｂの外周面（電極１０５ａ、１０５ｂと流路管１０１との境界部となる電極１０５ａ、１０５ｂの面）に嵌合される。これらシール材１０７ａ、１０７ｂは、流路管１０１を形成する樹脂よりも弾性に富む。そのため、電極１０５ａ、１０５ｂと流路管１０１との境界部を強固に封止する。

また、シール材１０７ａ、１０７ｂは、ウレタンや合成ゴム等の高分子材料が溶剤に溶解しているペースト材（以下、これを「ペースト材」ともいう）を用いて形成させることもできる。特に好ましいペースト材としては、架橋性のウレタンや合成ゴム等の高分子材料がトルエンやキシレン等の有機溶剤に溶解され、さらにタルクやマイカ等の微粒子のフィラーが添加されたものが挙げられる。より具体的には、合成ゴム２０〜３０質量％、タルク１０〜２０質量％、メチルエチルケトン２０〜３０質量％、トルエン１２質量％、キシレン１２質量％、酢酸エチル１〜１０質量％が配合されるペースト材を用いることができる。このペースト材を、電極１０５ａ、１０５ｂの外周面に塗布して乾燥させると、溶剤が揮発して電極１０５ａ、１０５ｂの外周面に高分子材料の膜が形成される。さらに、この膜は１５０℃程度で加熱することで、高分子材料が架橋反応を起す。その結果、電極１０５ａ、１０５ｂの外周面に耐熱性のあるシール材が形成される。インサート成形法によって流路管１０１を成形する時に、電極１０５ａ、１０５ｂに形成されている本シール材１０７ａ、１０７ｂと溶融した樹脂（流路管１０１を成形するための樹脂）とが接すると、シール材１０７ａ、１０７ｂと樹脂とが融着する。その結果、流路管１０１と電極１０５ａ、１０５ｂとの液密性は一層強固になる。

さらに、シール材１０７ａ、１０７ｂとしては、電極１０５ａ、１０５ｂの外周面と流路管１０１との間に化学的結合を形成させるシール材を用いることが特に好ましい。具体的には、先ず、電極を洗浄し、ここに分子レベルの薄膜を形成させる。この薄膜は、溶融樹脂（流路管１０１の成形材料）の熱によって化学反応を生じる。その結果、薄膜と電極１０５ａ、１０５ｂの外周面の金属との間、及び薄膜と流路管１０１との間とを化学的に結合させる。溶融樹脂が冷却されると反応は停止し強固な化学結合を呈する。強固な化学結合であるので冷却工程中に剥離することは無く、安定した機械的強度を確保できる。これにより、流路管１０１と電極１０５ａ、１０５ｂとは強固に接合される。その結果、流路管１０１と電極１０５ａ、１０５ｂとの液密性は一層強固になる。このようなシール材は、前述のＯリング等を用いる場合と比較して接着強度や液密性、耐久性が高く、水道メーターのように長期間に亘って使用される製品に適する。

＜導電部材＞
導電部材１１１ａ、１１１ｂは公知のものを用いることができる。例えば、銅やプラチナ、金、白金、及びこれらの合金からなる板材や線材が挙げられる。導電部材１１１ａ、１１１ｂは、電極１０５ａ、１０５ｂの後端側に機械的なカシメ、半田付け等により接続される。

＜リード線＞
リード線１１２ａ、１１２ｂは公知のものを用いることができる。例えば、被覆された銅線や導電性回路がプリントされたフレキシブル回路基板が挙げられる。

＜ヨーク固定用の突起部＞
一対のヨーク１０３ａ、１０３ｂは、流路管流路に磁界を形成する。互いに対向する一対のヨーク１０３ａ、１０３ｂは、一対の起電力測定用電極１０５ａ、１０５ｂの対向する方向及び流路管内を導電性流体が流れる方向とそれぞれ略直交して配置される。ヨークにはコイルが形成され、励磁回路の一部を構成する。コイルは単数で形成されていても複数で形成されていても良い。一対のヨークは図８ａに示すようにコ字型のヨーク８０３により一体に形成されていても良く、図８ｂに示すように分離した２つのヨーク１０３ａ、１０３ｂを用いて形成されていても良い。

図１に示すように、流路１０２の磁束密度は、一対のヨーク１０３ａ、１０３ｂ間の距離に応じて変化する。電磁流量計の一対のヨーク１０３ａ、１０３ｂ間の距離が一定にならない場合、電磁流量計毎に校正を行う必要があり煩雑である。

本発明の電磁流量計用流路管には、ヨーク１０３ａ、１０３ｂを固定する突起１０１ｂ、１０１ｃが流路管１０１の外周に形成されていることが好ましい。この突起１０１ｂ、１０１ｃは、ヨーク１０３ａ、１０３ｂに形成された係止穴１０３ｃ、１０３ｄ（図２）と嵌合する。これにより、流路管１０１の所定の位置にヨーク１０３ａ、１０３ｂが固定され、一対のヨーク１０３ａ、１０３ｂ間の距離を一定とすることができる。なお、この突起１０１ｃ、１０３ｄは、ヨーク１０３ａ、１０３ｂが固定された後、その先端が熱によってカシメられてヨーク１０３ａ、１０３ｂを流路管１０１に固定することができる（図２の１０１ｂ、１０１ｃ参照）。

なお、ヨーク１０３ａ、１０３ｂはこの方法によらず、接着剤やボルトなどで固定されていても良い。

＜一体成形＞
本発明の電磁流量計用流路管は、一体成形されることによって、電極１０５ａ、１０５ｂが流路管１０１内に埋設されている構造を有する。このような一体成形は例えば以下の通り行われる。

図６は、図１に示す流路管１０１と電極１０５ａ、１０５ｂとが一体成形される際に用いられる型６００の断面部分図である。一対の電極１０５ａ、１０５ｂはその各々の先端面１０５ｃ、１０５ｄを内型６０１ａ、６０１ｂに当接した状態で内型６０１ａ、６０１ｂを挟んで対向して配置される。

内型は成形後に内型６０１ａ、６０１ｂを取り外し易くするために、分割面６０７で分割されている。

一体成形に先立って電極１０５ａ、１０５ｂの外周面には、シール材１０７ａ、１０７ｂが形成されることが好ましい。

電極１０５ａ、１０５ｂ及び内型６０１ａ、６０１ｂは外型６０６のキャビティ内に配置され、外型６０６が閉じられる。この外型６０６のキャビティ内に溶融した樹脂が注入される。冷却後、内型６０１ａ、６０１ｂ、外型６０６を外すことによって、電極１０５ａ、１０５ｂが埋設されている流路管１０１が得られる。なお、内型６０１ａ、６０１ｂはそれぞれ矢印ａ、ｂの方向に移動させることによって離型させることができる。また、内型６０１ａ、６０１ｂは導電性流体が通過する流路１０２を形成する。

上述の一体成形においては、電極１０５ａ、１０５ｂの先端面１０５ｃ、１０５ｄと流路管の内壁面１０１ａとは極めて高精度で同一面とすることが出来る（図１）。この成形方法では、電極１０５ａ、１０５ｂの先端面１０５ｃ、１０５ｄは型内の樹脂の圧力で内型６０１ａ、６０１ｂの表面に押し付けられる。そのため、電極１０５ａ、１０５ｂ自体の大きさが不均一であっても、電極１０５ａ、１０５ｂの先端面１０５ｃ、１０５ｄと流路管の内壁面１０１ａとの間で段差が生じない。

なお、上記説明では電極１０５ａ、１０５ｂの先端面１０５ｃ、１０５ｄと流路管の内壁面１０１ａとに段差を生じさせない場合について説明したが、意図的に両者間に一定の高さの段差を生じさせることも可能である。電極の種類、面粗度、使用する流速域などによっては、両者間に一定の高さの段差がある方が好ましい場合がある。即ち、電極１０５ａ、１０５ｂの先端面１０５ｃ、１０５ｄ付近にある流体が常に強制的に洗い流される結果、測定される起電力の安定性が高くなる場合がある。電極１０５ａ、１０５ｂの先端面１０５ｃ、１０５ｄと流路管の内壁面１０１ａとに生じさせる段差の高さは、成形時に用いる内型の形状により自在に変化させることができる。

図７は、電極１０５ａ、１０５ｂの先端面１０５ｃ、１０５ｄと流路管の内壁面１０１ａとに一定の高さの段差を生じさせる際に用いられる型７００の断面部分図である。内型７０１ａ、７０１ｂには、凹部７０８ａ、７０８ｂが形成されている。この凹部７０８ａ、７０８ｂの深さは、電極１０５ａ、１０５ｂの先端面１０５ｃ、１０５ｄと流路管の内壁面１０１ａとに生じさせる段差の高さと同じである。

即ち、本発明の電磁流量計用流路管の製造方法によれば、電極１０５ａ、１０５ｂの先端面１０５ｃ、１０５ｄと流路管の内壁面１０１ａとに段差を生じさせないことも可能であるし、正確に一定高さの段差を生じさせることも可能である。

Claims (6)

1. 導電性流体が通過する流路をその内部に有する樹脂製の流路管と、前記流路管の流路方向に沿う中間部に形成される測定部とからなり、
   前記測定部は、前記流路管内を通過する導電性流体の流れ方向と略直交して互いに対向して設けるとともに、その先端面を流路管内壁面に露出する一対の起電力測定用電極と、
   流路管壁内において、前記一対の起電力測定用電極のそれぞれの後端側に接続される一対の導電部材と、
   を配設してなり、
   前記起電力測定用電極は、流路管と一体成形されることにより流路管壁内にその後端部が流路管を構成する樹脂で覆われて埋設されており、
   前記流路管内壁内に埋設されている起電力測定用電極と流路管との境界部にシール材を有することを特徴とする電磁流量計用流路管。
2. 起電力測定用電極と前記流路管との間に化学的結合が形成されている〔１〕に記載の電磁流量計用流路管。
3. 流路管が繊維強化プラスチックから成る〔１〕に記載の電磁流量計用流路管。
4. 導電性流体が通過する流路をその内部に有する樹脂製の流路管と、前記流路管の流路方向に沿う中間部に形成される測定部とからなり、
   前記測定部は、前記流路管内を通過する導電性流体の流れ方向と略直交して互いに対向して設けるとともに、その先端面を流路管内壁面に露出する一対の起電力測定用電極と、
   流路管壁内において、前記一対の起電力測定用電極のそれぞれの後端側に接続される一対の導電部材と、
   を配設してなり、
   前記起電力測定用電極は、流路管と一体成形されることにより流路管壁内に埋設されており、
   前記一対の起電力測定用電極の配設方向と直交する方向であって、前記流路管の外周にヨーク固定凹部が形成され、
   前記ヨーク固定凹部に、ヨークに形成された穴と嵌合する突起を流路管と一体に形成してなることを特徴とする電磁流量計用流路管。
5. 外型内に配置する内型の表面に、流路管との境界部となる面にシール材を有する起電力測定用電極の先端面を当接し、溶融した樹脂を外型と内型とで形成する間隙内に注入して電極と流路管とを一体成形することを特徴とする〔１〕又は〔６〕に記載の電磁流量計用流路管の製造方法。
6. シール材が、加熱により起電力測定用電極と流路管との間に化学的結合を形成させるシール材である〔７〕に記載の電磁流量計用流路管の製造方法。

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