JP6362285B1 - 電極構造の位置を調整可能な電磁流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】長い使用寿命を有する電磁流量計を提供する。【解決手段】測定管体は、取付管内ライニングを有し、制御モジュールは、測定管体の外側辺に設けられ、磁気モジュール及び一対の電極構造は、測定管体の軸方向に直交する外側面に取り付けられ、電極構造の一部が取付管内ライニングに入り込み、アクチュエータは、電極構造に接続され、外部電力により駆動されることで、電極構造を取付管内ライニングに直交する内部方向に向けて移動させる。【選択図】図３

Description

本発明は、電磁流量計に関し、特に、電極構造の位置を調整可能な電磁流量計に関する。

電磁流量計は、電磁誘導を利用して測定管体内を流れる導電性流体（例えば、水など）の流量を測定するものであり、主として、測定管体と、測定管体に配置された１対の電極構造と、一対のコイルとによって構成される。また、コイルに電力供給されると、測定管体内に磁界が形成されるとともに、電極構造との間に起電力が発生する。これにより、流体が測定管体を流れる際に磁界に対して生じた起電力の変化によって流体の流量を算出することができる。

一般的に、電磁流量計は、電極構造によって管体内の流体に対して検知を行うようにしている。しかしながら、管体内の流体が流れる時に、電極構造の検出部を摩耗することがある。そのため、一定の時間経過すると、電磁流量計による測定作業の精度が不正確になる可能性があり、電子信号の寄生ノイズが発生してしまう。また、従来の電磁流量計の金属シェルのほとんどは、水の侵入を避けて内部の電極構造やコイルなどの部品の正常な動作を確保するために、溶接によって封着されたものである。しかし、この溶接工程を行うため、金属シェル内部の電極構造の摩耗時の交換や修理を行うことが困難であり、電磁流量計を交換するために配管関連装置を中断しなければならず、生産中断やスループット低下をもたらして、製造コストが大幅に上昇する問題があった。

以上に鑑みて、本発明の発明者は、研究と理論の使用とによって、設計が合理的であり、有効に上記の欠点を改善、解決することができる本発明を得た。

本発明の目的は、電極構造の位置を調整可能な電磁流量計を提供することにある。これにより、電極構造の摩耗を補償したり、２つの電極構造の相対的な位置を調整したりすることができる。その結果、２つの電極構造が流体の流れ方向に対して垂直直交するようにすることで、正確な測定結果を維持し、電子信号のノイズを低減させ、修理時間の短縮化や工程簡略化を図るとともに、スループットを維持し、電磁流量計の使用寿命を延ばすことができる。

上記目的を達成するために、本発明に係る電極構造の位置を調整可能な電磁流量計は、測定管体と、制御モジュールと、磁気モジュールと、一対の電極構造と、少なくとも１つのアクチュエータと、を含む。前記測定管体は、作動流体を管内で流すための取付管内ライニングを有する。前記制御モジュールは、前記作動流体と接触しないように隔離して前記測定管体の外側辺に設けられる。前記磁気モジュールは、前記制御モジュールに電気的に接続され、前記作動流体と接触しないように隔離して前記測定管体の軸方向に直交する第１外側方向において前記測定管体の外側に対向して取り付けられ、外部電力により駆動されて前記取付管内ライニングに電磁場を発生する。前記一対の電極構造は、前記制御モジュールに電気的に接続され、前記測定管体の軸方向に直交する第２外側方向において前記測定管体の外側に対向して取り付けられる。各前記電極構造の一部は、作動流体と接触するように前記取付管内ライニングに入り込む。前記アクチュエータは、制御モジュールに電気的に接続されるとともに、前記一対の電極構造のうち一方の電極構造に接続され、外部電力により駆動されることで、前記一方の電極構造を前記取付管内ライニングに直交する内部方向に向けて移動させる。

従来技術に比べ、本発明のアクチュエータは、制御モジュールと電極構造とに電気的に接続され、制御モジュールによって制御されて外部電力により駆動されることで、電極構造を取付管内ライニングに直交する内部方向に向けて可動させる。これにより、電極構造の摩耗を補償して、正確な測定結果を得るとともに、使用寿命を延ばすことができる。また、本発明は、実際の使用状況に応じて測定管体の両側にある電極構造の位置をそれぞれ調整することが可能であるので、応用柔軟性を高めることができる。

本発明に係る電極構造の位置を調整可能な電磁流量計を概略的に示す分解斜視図である。 本発明に係る電極構造の位置を調整可能な電磁流量計を概略的に示す外観斜視図である。 図２の３−３の線に沿った断面を示す断面図である。 本発明に係る電磁流量計の取付部の組立を示す断面図である。 本発明に係る電磁流量計の電極構造の位置調整を示す概略図である。 図２の６−６の線に沿った断面を示す断面図である。

本発明の詳細な説明及び技術内容について、図面を参照して以下に説明するが、図面は、ただ参考及び説明に用いるのみであり、本発明の特許請求の範囲に制限を加えるものではない。

図１〜図３は、それぞれ、本発明に係る電極構造の位置を調整可能な電磁流量計を概略的に示す分解斜視図、外観斜視図及び側方向の断面図である。本発明に係る電極構造の位置を調整可能な電磁流量計１は、測定管体１０と、制御モジュール２０と、磁気モジュール３０と、一対の電極構造４０と、少なくとも１つのアクチュエータ５０と、を含む。磁気モジュール３０及び一対の電極構造４０は、それぞれ、測定管体１０の対向する両側面に固定される。また、制御モジュール２０は、磁気モジュール３０、一対の電極構造４０及び少なくとも１つのアクチュエータ５０を制御する。これにより、電磁流量計１は、測定管体１０における流体に対して流量を測定することができ、アクチュエータ５０により駆動されて一対の電極構造４０が測定管体１０内に入り込む距離を調整することができる。電磁流量計１の構造の詳細については後述する。

図１に示すように、測定管体１０は、作動流体を流すための取付管内ライニング１１を有する。制御モジュール２０は、測定管体１０の外側辺に設けられる。また、磁気モジュール３０は、制御モジュール２０に電気的に接続され、作動流体と接触しないように隔離して測定管体１０の軸方向に直交する第１外側方向３００において測定管体１０の外側に対向して取り付けられる。磁気モジュール３０は、制御モジュール２０によって制御されて外部電力により駆動されることで、取付管内ライニング１１に磁界を形成することができる。本実施例において、磁気モジュール３０は、一対の磁性シートである。

さらに、一対の電極構造４０は、制御モジュール２０に電気的に接続され、作動流体と接触しないように隔離して測定管体１０の軸方向に直交する第２外側方向４００において測定管体１０の外側に対向して取り付けられる。各電極構造４０の一部は、作動流体と接触するように取付管内ライニング１１に入り込む。また、アクチュエータ５０は、制御モジュール２０に電気的に接続されるとともに、一方の電極構造４０に接続される。アクチュエータ５０は、制御モジュール２０によって制御されて外部電力により駆動されることで、一方の電極構造４０を取付管内ライニング１１に直交する内部方向（即ち、第２外側方向４００）に向けて移動させる。これにより、電極構造４０の摩耗を補償して、正確な測定結果を得ることができる。

なお、第１外側方向３００と第２外側方向４００とは、作動流体が流れる方向に対して直交する平面において挟角Ａが形成される。この挟角Ａは、９０度の直角に限定されない。

図３に示すように、本発明の一実施例において、測定管体１０は、取付管内ライニング１１の外に嵌合する取付管１２をさらに含む。また、取付管１２は、対向して配置された２つの取付部１３を有し、２つの取付部１３は、取付管内ライニング１１に連通する貫通孔をそれぞれ有する。一対の電極構造４０は、２つの取付部１３内に対応して配置されるとともに、貫通孔を貫通して取付管内ライニング１１に入り込むように設けられる。

また、各電極構造４０は、電極プローブ４１と、電極プローブ４１の外縁面を囲むキャリアプレート４２とを有する。アクチュエータ５０は、キャリアプレート４２上に配置される。そして、測定管体１０は、２つの取付部１３を閉塞する２つの閉塞蓋１４と、取付部１３に成形された位置制限部１５とをさらに含む。位置制限部１５は、取付管内ライニング１１と一体に形成されるとともに、貫通孔が配置される。詳細には、一対の電極構造４０は、それぞれ、アクチュエータ５０に接続される。さらに、制御モジュール２０は、導線２１をさらに含む。アクチュエータ５０は、導線２１を介して制御モジュール２０により制御されて、接続される電極構造４０を移動させる。

本実施例において、電磁流量計１は、保護筐体６０と、複数のロック部材７０とをさらに含む。保護筐体６０は、制御モジュール２０に接続されるとともに、測定管体１０の外をカバーする。具体的に、互いにカバーする第１筐体６１と第２筐体６２とを含む。第１筐体６１及び第２筐体６２は、これらのロック部材７０によって測定管体１０に対応して結合される。

図４及び図５は、それぞれ、本発明に係る電磁流量計の取付部の組立を示す断面図及び電極構造の位置調整を示す概略図である。図４に示すように、本実施例において、アクチュエータ５０は、圧電素子の組み合わせであることが好ましい。また、圧電素子の組み合わせの両側は、閉塞蓋１４とキャリアプレート４２とに当接する。圧電素子の組み合わせは、従来の圧電材料とセラミックの絶縁材料とを積層した組合せ構造であり、外部電力により駆動されて変形することで、一方の電極構造４０が取付管内ライニング１１の内部方向へ移動するように、キャリアプレート４２を押すことが可能である。これにより、電極構造４０の位置を調整することができる。

なお、本実施例において、位置制限部１５は、内壁面に複数の位置決め部１５１を有し、キャリアプレート４２は、アクチュエータ５０に駆動されて複数の位置決め部１５１のうち１つに位置決めされる。これらの位置決め部１５１により、キャリアプレート４２と位置決め部１５１との密着性を保持し、キャリアプレート４２が取付管内ライニング１１から離れる方向への移動を避けることができる。

具体的に、位置決め部１５１は、逆刺である。キャリアプレート４２の位置決め部１５１に隣接する一端側は、平面４２１と傾斜面４２２とを有する。逆刺は、傾斜面４２２に対応して配置される傾斜案内面１５１１と、キャリアプレート４２に当接するストッパー面１５１２とを有する。さらに、キャリアプレート４２がアクチュエータ５０と連動して位置制限部１５の内底部に向けて移動する際、キャリアプレート４２の傾斜面４２２は、傾斜案内面１５１１に沿って案内されて内側のその他の位置決め部１５１に向けて移動することで、キャリアプレート４２の平面４２１がその内側の位置決め部１５１のストッパー面１５１２に位置決められる。これにより、電極構造４０が測定管体１０に入り込む位置を調整することができる。

図５に示すように、圧電素子の組み合わせは、外部電力により駆動されて変形することで、キャリアプレート４２を測定管体１０の中心方向へ移動させるように押すことになる。この時、キャリアプレート４２は、圧電素子の組み合わせにより押されて、位置制限部１５の内底部に向けて移動し、より内側のその他の位置決め部１５１に位置決めされることになる。つまり、電極構造４０は、取付管内ライニング１１の内部方向へ移動するように、取付管内ライニング１１における位置が変わる。これにより、電極構造４０の位置を調整することができる。

図６は、本発明に係る電磁流量計の電極構造の位置移動を示す概略図である。本実施例において、測定管体１０の両側にある電極構造４０は、それぞれ、１つのアクチュエータ５０（圧電素子の組み合わせ）に接続され、その２つのアクチュエータ５０は、制御モジュール２０により制御されて、接続される電極構造４０を移動させる。

本発明に係る電磁流量計１は、一対の電極構造４０が摩耗して測定ミスや不正確が生じた場合、制御モジュール２０によって２つのアクチュエータ５０を駆動するように制御することにより、電極構造４０が測定管体１０に入り込む位置を調整することができる。また、本発明に係る電磁流量計１は、実際の使用状況に応じて一対の電極構造４０の位置をそれぞれ調整することが可能であるので、応用柔軟性及び使用寿命を向上することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明にあっては種々の変形が可能であって、かかる変形は、特許請求の範囲内に含まれる変形である限り本発明の技術的範囲に含まれる。

１…電磁流量計
１０…測定管体
１１…取付管内ライニング
１２…取付管
１３…取付部
１４…閉塞蓋
１５…位置制限部
１５１…位置決め部
１５１１…傾斜案内面
１５１２…ストッパー面
２０…制御モジュール
２１…導線
３０…磁気モジュール
３００…第１外側方向
４０…電極構造
４００…第２外側方向
４１…電極プローブ
４２…キャリアプレート
４２１…平面
４２２…傾斜面
５０…アクチュエータ
６０…保護筐体
６１…第１筐体
６２…第２筐体
７０…ロック部材
Ａ…挟角

Claims (11)

1. 作動流体を管内で流すための取付管内ライニングを有する測定管体と、
   前記作動流体と接触しないように隔離して前記測定管体の外側辺に設けられる制御モジュールと、
   前記制御モジュールに電気的に接続され、前記作動流体と接触しないように隔離して前記測定管体の軸方向に直交する第１外側方向において前記測定管体の外側に対向して取り付けられ、外部電力により駆動されて前記取付管内ライニングに電磁場を発生する磁気モジュールと、
   前記制御モジュールに電気的に接続され、前記測定管体の軸方向に直交する第２外側方向において前記測定管体の外側に対向して取り付けられ、前記作動流体と接触するように一部が前記取付管内ライニングに入り込む一対の電極構造と、
   前記制御モジュールに電気的に接続されるとともに、前記一対の電極構造のうち一方の電極構造に接続され、外部電力により駆動されることで、前記一方の電極構造を前記取付管内ライニングに直交する内部方向に向けて移動させる少なくとも１つのアクチュエータと、を含むことを特徴とする電極構造の位置を調整可能な電磁流量計。
2. 前記測定管体は、前記取付管内ライニングの外に嵌合する取付管をさらに含み、
   前記取付管は、対向して配置された２つの取付部を有し、
   前記２つの取付部は、前記取付管内ライニングに連通する貫通孔をそれぞれ有し、
   前記一対の電極構造は、前記２つの取付部内に対応して配置されるとともに、前記貫通孔を貫通して前記取付管内ライニングに入り込むことを特徴とする請求項１に記載の電極構造の位置を調整可能な電磁流量計。
3. 各前記電極構造は、電極プローブと、当該電極プローブの外縁面を囲むキャリアプレートとを有し、
   前記アクチュエータは、前記キャリアプレート上に配置されることを特徴とする請求項２に記載の電極構造の位置を調整可能な電磁流量計。
4. 前記第１外側方向と前記第２外側方向とは、前記作動流体が流れる方向に対して直交する平面において挟角が形成されることを特徴とする請求項１に記載の電極構造の位置を調整可能な電磁流量計。
5. 前記測定管体は、前記２つの取付部を閉塞する２つの閉塞蓋と、前記取付部に成形された位置制限部とをさらに含み、
   各前記位置制限部は、前記取付管内ライニングと一体に形成されるとともに、前記貫通孔が配置されることを特徴とする請求項３に記載の電極構造の位置を調整可能な電磁流量計。
6. 前記アクチュエータは、圧電素子の組み合わせであり、
   前記圧電素子の組み合わせは、両側が前記閉塞蓋と前記キャリアプレートとに当接し、外部電力により駆動されて変形することで、前記一方の電極構造が前記取付管内ライニングの内部方向へ移動するように前記キャリアプレートを押すことを特徴とする請求項５に記載の電極構造の位置を調整可能な電磁流量計。
7. 前記位置制限部は、内壁面に複数の位置決め部を有し、
   前記キャリアプレートは、前記アクチュエータに駆動されて前記複数の位置決め部のうち１つに位置決めされることを特徴とする請求項５に記載の電極構造の位置を調整可能な電磁流量計。
8. 前記位置決め部は、逆刺であり、
   前記キャリアプレートの前記位置決め部に隣接する一端側は、平面と傾斜面とを有し、
   前記逆刺は、前記傾斜面に対応して配置される傾斜案内面と、前記キャリアプレートに当接するストッパー面とを有することを特徴とする請求項７に記載の電極構造の位置を調整可能な電磁流量計。
9. 前記制御モジュールに接続されるとともに、前記測定管体の外をカバーする保護筐体をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電極構造の位置を調整可能な電磁流量計。
10. 複数のロック部材をさらに含み、
    前記保護筐体は、互いにカバーする第１筐体と第２筐体とを含み、
    前記第１筐体及び前記第２筐体は、前記複数のロック部材によって前記測定管体に対応して結合されることを特徴とする請求項９に記載の電極構造の位置を調整可能な電磁流量計。
11. 前記一対の電極構造は、アクチュエータにそれぞれ接続され、各前記アクチュエータは、接続される電極構造を移動させるように前記制御モジュールによって制御されることを特徴とする請求項１に記載の電極構造の位置を調整可能な電磁流量計。