JP7290512B2 - 電磁流量計 - Google Patents
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Description
この構造の場合、測定管90側の配線パターン99A,99Bと、プリント基板98側の配線パターン100A,100Bを予めジャンパー線101A,101B等で電気的に接続してユニット化してからケースへの組み付け作業を行う。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる電磁流量計200について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる電磁流量計200を示す上面図である。図2は、第1の実施の形態にかかる電磁流量計200の回路構成を示すブロック図である。以下では、測定管内を流れる計測対象としての流体に一対の検出電極が直接接液しない容量式電磁流量計を例として説明するが、これに限定されるものではなく、検出電極が流体と直接接液する接液式の電磁流量計であっても、本発明を同様に適用できる。
信号増幅回路21は、検出部20から出力された検出信号Vinに含まれるノイズ成分をフィルタリングした後、増幅して得られた交流の流量信号VFを出力する。信号検出回路22は、信号増幅回路21からの流量信号VFをサンプルホールドし、得られた直流電圧を流量振幅値DFにA/D変換して、演算処理回路27へ出力する。
演算処理回路27の空状態判定部27Dは、導電率算出部27Cで算出された流体の電気伝導率に基づいて、測定管2内における流体の存在有無を判定する機能を有している。
通常、流体の電気伝導率は、空気の電気伝導率より大きい。このため、空状態判定部27Dは、導電率算出部27Cで算出された流体の電気伝導率を、閾値処理することにより、流体の存在有無を判定している。
次に、図1、図3および図4参照して、測定管2の取付構造の構成について詳細に説明する。図3は、第1の実施の形態にかかる電磁流量計の側面図である。図4は、第1の実施の形態にかかる電磁流量計の断面斜視図である。
これにより、交流の励磁電流Iexを励磁コイル3A,3Bに供給すると、励磁コイル3A,3Bの中央に位置するヨーク面4A,4B間に磁束Φが発生して、流路1を流れる流体に、電極方向Zに沿って流体の流速に応じた振幅を持つ交流の起電力が発生し、この起電力が、流体と面電極10A,10Bとの間の静電容量を介して面電極10A,10Bで検出される。
このように、コモン電極10Dを金属からなる継手85によって実現することにより、コモン電極10Dの流体と接触する面積が広くなる。これにより、コモン電極10Dに異物の付着や腐食が生じた場合であっても、異物の付着や腐食が生じた部分の面積がコモン電極10Dの全面積に対して相対的に小さくなるため、分極容量の変化による測定誤差を抑えることが可能となる。
プリント基板5は、電子部品を実装するための一般的なプリント基板(例えば、板厚1.6mmのガラス布基材エポキシ樹脂銅張積層板)であり、図5に示すように、プリント基板5のほぼ中央位置に、測定管2を貫通させるための管孔5Hが形成されている。したがって、プリント基板5は測定管2と交差する方向に沿って取り付けられることになる。この管孔5Hは、後述する粘着テープ202とともに連結構造201を構成するものである。管孔5Hの説明は後述する。
流体と面電極10A,10Bとの間の静電容量は数pF程度と非常に小さく、流体と面電極10A,10Bとの間のインピーダンスが高くなるため、ノイズの影響を受けやすくなる。このため、オペアンプICなどを用いたプリアンプ5Uにより、面電極10A,10Bで得られた起電力Va,Vbを低インピーダンス化している。
シールドケース7は、長手方向Xに沿って伸延する略矩形状をなし、測定管2が内側を貫通するための開口部が、磁束領域Fから上流方向と下流方向に設けられている。
本実施の形態では、図7および図8に示すように、接続配線11A,11Bとして、測定管2の外周面2Aに形成した管側配線パターン12A,12Bを用いるようにしたものである。
また、管側配線パターン12Bは、面電極10Bのうち、長手方向Xに沿った第2の端部17Bから長手方向配線パターン13Bの一端まで、測定管2の外周面2Aに測定管2の周方向Wに沿って形成された周方向配線パターン14Bを含んでいる。
なお、周方向配線パターン14A,14Bと面電極10A,10Bとの接続点は、管軸Jを挟んで対称となる位置、すなわち面電極10A,10Bの長手方向Xにおいて互いに同じ位置で接続しておけば、面電極10A,10Bの中央位置でなくてもよい。
突片207における、帯状部206側の基部207aは、図13(B)に示すように、第1の粘着テープ本体203に貼り付けられている。突片107における、突出側の端部207bは、第1の粘着テープ本体203より測定管2の径方向内側に偏るように変形して測定管2に貼り付けられている。突片207の突出側の端部207bは、後述するように測定管2とプリント基板5との間に挿入される(図15参照)。
管孔5Hに挿入された測定管2がプリント基板5に対して回転すると、突片207の突出側の端部207bがプリント基板5(管孔5Hの穴壁面)に係合する。このため、この実施の形態においては、突片207の突出側の端部207bが測定管2のプリント基板5に対する回転を規制する第2の移動規制部214となる。
この実施の形態によれば、測定管2に貼り付けられた粘着テープ202がプリント基板5に当たることによって、プリント基板5に対する測定管2の長手方向の一方への移動と、回転とが規制される。したがって、測定管2に継手85を接続するときのように、測定管2の移動が規制される方向に測定管2が押されるように作業することにより、測定管2がプリント基板5に対して位置ずれを起こすことを防ぐことができる。このように粘着テープ202によって測定管2の移動、回転を規制することができるから、この移動や回転を規制するにあたって、プリント基板5に係合する突起や溝などを測定管2に形成する必要がない。このため、特殊な加工が困難な高硬度のセラミック材などであっても、測定管2を容易に形成することが可能になる。
次に、図19~図21を参照して、第2の実施の形態にかかる電磁流量計200について説明する。図19~図21において、図1~図18によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図19は、第2の実施の形態にかかる電磁流量計300を示す上面図である。図20は、第2の実施の形態にかかる電磁流量計300のケース8部分を破断して示す側面図である。
本実施の形態では、プリント基板とガイド部との組を2組設けた場合について説明する。
第1の粘着テープ本体203における他方のプリント基板6と隣接する端部と、他方のプリント基板6の近傍に位置する他方の第2の粘着テープ本体204Bは、他方のプリント基板6に対する測定管2の回転および他方のプリント基板6の管孔6Hに挿入される方向(図19,20においては左方向)への測定管2の移動を規制している。
測定管2に継手85,86が接続されることにより、測定管2が管孔5H,6Hに挿入された状態で、プリント基板5,6がケース8の内部に取り付けられ、結果として、このプリント基板5,6を介して測定管2がケース8の内部に取り付けられることになる。この際、ガイド部81A,81B,83A,83Bでプリント基板5,6を固定する必要はなく、逆に少し遊びがあったほうが継手85,86をケース8にネジ止めする際に、測定管2あるいはプリント基板5,6に機械的ストレスがかからない。
測定I/F回路24Cは、CLK1に基づいてスイッチSWvを切り替えることにより、電圧VPの振幅を持つ交流信号を生成し、抵抗素子RPを介して導電率測定用電極10Cに印加する。
このため、全体の構成を大幅簡素化することができ、FA市場の要求に合致した容量式電磁流量計の小型化を実現することができる。
上述した第1および第2の実施の形態を採るときに用いるプリント基板5,6の管孔5H,6Hは、図22および図23に示すように形成することができる。図22,23において、図1~図21によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。図22,23においては、便宜上、プリント基板5の管孔5Hの変形例を図示する。プリント基板6の管孔6Hは、プリント基板5の管孔5Hと同様に構成することができる。
図22に示す管孔5Hは、プリント基板5の側端部に向けて直接開口して、切欠き5Kとなるように形成されている。この場合、第1の穴部211が3箇所に形成され、第2の穴部212が2箇所に形成される。
この実施の形態を採る場合、粘着テープ202の第1の粘着テープ本体203は、第1および第2の実施の形態を採るときと同一のものを用いることができる。第2の粘着テープ本体204は、2箇所の第2の穴部212と対応する位置にそれぞれ突片207を有するように形成することができる。
管孔5Hを図22および図23に示すように形成したとしても、粘着テープ202によって測定管2のプリント基板5に対する長手方向の一方への移動と回転とを規制することができる。したがって、上述した第1および第2の実施の形態を採るときと同様に、測定管2がプリント基板5に対して位置ずれを起こすことがない電磁流量計を提供することができる。
測定管2の面電極10A,10Bおよび管側配線パターン12A,12Bは、図24に示すように、絶縁材製のフィルム231に設けた非磁性金属の薄膜232によって形成することができる。この場合、フィルム231の先端部231aを測定管2から起立させてプリント基板5に沿わせることにより、管側配線パターン12A,12Bをプリント基板5の基板側配線パターン5A,5Bにジャンパー線を使用することなく半田付けなどによって直接接続することができる。この実施の形態においては、フィルム231の先端部231aに設けられている薄膜232が本発明でいう「接続手段」に相当する。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
このように測定管2を角筒状に形成する場合は、粘着テープ202によって測定管2の長手方向の一方への移動が規制される。
粘着テープは、図26に示すように形成することができる。図26において、図12によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する、図26(A)は粘着テープの上面図、図26(B)は、粘着テープが貼り付けられた測定管の側面図である。
図26に示す粘着テープ241は、測定管2の電極形成部分を覆う形状に形成されており、一端部に複数の突片242が一体に形成されている。すなわち、この粘着テープ241は、上述した実施の形態における第1の粘着テープ本体203と第2の粘着テープ本体204とを1枚の粘着テープによって実現したものである。この粘着テープ241においては、突片242が突出する先端41aが第1の移動規制部213に相当し、突片242が第2の移動規制部214に相当する。
粘着テープ241をこのように形成した場合であっても、プリント基板5,6に対する測定管2の長手方向の一方への移動と回転とを規制することが可能である。
Claims (4)
- 計測対象となる流体が流れる測定管と、
前記測定管を通るように磁気回路を形成する励磁コイルと、
前記測定管に設けられた一対の面電極と、
前記測定管および前記励磁コイルを収容するケースと、
前記測定管の端部が挿入される穴を有し、前記測定管の端部が前記穴に挿入された状態で前記ケースに保持されたプリント基板と、
前記面電極と前記プリント基板とを電気的に接続する接続手段と、
前記測定管の両端部が挿入された状態で前記ケースに固定された一対の継手と、
前記測定管に貼り付けられ、前記プリント基板に対する前記測定管の回転および前記穴に挿入される方向への前記測定管の移動を規制する粘着テープとを備え、
前記プリント基板の前記穴は、前記測定管が前記プリント基板に対して前記測定管の長手方向とは直交する方向へ移動することを規制する第1の穴部と、前記第1の穴部より前記測定管との間の隙間が広くなる第2の穴部とを有し、
前記粘着テープは、
前記粘着テープは、前記測定管の前記端部が前記穴に挿入される方向への移動を規制する第1の移動規制部と、
前記測定管と前記第2の穴部との間に挿入されて前記プリント基板に係合する第2の移動規制部とを有していることを特徴とする電磁流量計。 - 請求項1記載の電磁流量計において、
前記粘着テープは、
前記測定管に貼り付けられて前記測定管の外面に沿って前記測定管の長手方向とは直交する方向に延びる第1の粘着テープ本体と、
前記第1の粘着テープ本体の外面に一部が重なる状態で前記測定管と前記第2の穴部との間に挿入された第2の粘着テープ本体とによって構成されていることを特徴とする電磁流量計。 - 請求項2記載の電磁流量計において、
前記第1の粘着テープ本体は、絶縁性を有しているとともに、前記面電極を覆っていることを特徴とする電磁流量計。 - 請求項1~請求項3のいずれか一つに記載の電磁流量計において、
前記プリント基板は、前記測定管の両端部にそれぞれ設けられ、
前記粘着テープは、一方の前記プリント基板に対する前記測定管の回転および一方の前記プリント基板の前記穴に挿入される方向への前記測定管の移動を規制しているとともに、他方の前記プリント基板に対する前記測定管の回転および他方の前記プリント基板の前記穴に挿入される方向への前記測定管の移動を規制していることを特徴とする電磁流量計。
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