WO2018198419A1 - 電磁流量計 - Google Patents

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    • H01R13/521Sealing between contact members and housing, e.g. sealing insert

Definitions

  • the O-ring 36 and the solid electrode 55 are prevented from coming off by the electrode fixing member 40.
  • the electrode fixing member 40 is superimposed on the tip surfaces of the electrode support protrusion 31 and the fixed protrusion 32, and is fitted with the fitting protrusion 41 fitted into the electrode housing hole 35, and the mounting hole 32 ⁇ / b> A formed in the fixed protrusion 32.
  • a screw insertion hole 42 that overlaps with the screw insertion hole 42. Then, a screw (not shown) passed through the screw insertion hole 42 is screwed into the mounting hole 32 ⁇ / b> A, and the electrode fixing member 40 is fixed to the flow path housing 20. Further, the electrode insertion hole 43 passes through the center portion of the fitting protrusion 41.
  • the pair of porous electrodes 51, 51 can be easily fixed to the flow path housing 20 by insert molding of the flow path housing 20, and the pair of electrode housing holes 35, 35
  • the pair of solid electrodes 55 and 55 can be easily assembled to each other, and the porous electrodes 51 and 51 and the solid electrodes 55 and 55 can be easily assembled. Further, since the gaps between the solid electrodes 55, 55 and the electrode housing holes 35, 35 are sealed by the O-ring 36, the flow passage housing can be used even when water penetrates through the porous electrodes 51, 51. It is possible to easily prevent water from leaking outside.
  • the solid electrodes 55 and 55 to the electrode housing holes 35 and 35 are configured.
  • the sealing process can be performed by the fitting operation.
  • the porous electrode 51 has a structure in which the cylindrical porous side connection portion 53 protrudes from a part of the side surface of the head portion 52, and the electrode facing surface 51A and the porous side connection portion 53 of the head portion 52 protrude. Since the part other than the part covered with the resin constituting the flow path housing 20, the part of the porous electrode 51 exposed to the electrode housing hole 35 side can be reduced, and the water penetrating the porous electrode 51 can be reduced. Can be easily dammed by the O-ring 36 between the solid electrode 55 and each electrode housing hole 35.
  • a circular recess 84 is formed in the center of the main body 81 on the opposite side of the truncated cone-shaped protrusion 82, and a porous side connecting portion 83 that is a circular hole is formed in the center of the bottom of the circular recess 84.
  • the electrode housing hole 35V has a small diameter portion 35A having one end side continuous to the circular recess 84, and the other end side is enlarged in a stepped shape to form a large diameter portion 35B.
  • This structure can be easily formed by fitting the tip of the support protrusion of a molding die (not shown) for insert-molding the flow path housing 20V into the circular recess 84 of the porous electrode 51V.

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Abstract

【課題】従来より測定精度の高い電磁流量計を提供する。 【解決手段】本発明の電磁流量計10は、樹脂製の流路ハウジング20と、多孔質の導電体で構成され、流路ハウジング20に埋設される1対の多孔質電極51,51と、1対の多孔質電極51,51に設けられる1対の電極対向面51A,51Aと、流路ハウジング20の外面から1対の多孔質電極51,51まで連通する1対の電極収容孔35,35と、1対の電極収容孔35,35に収容される1対の中実電極55,55と、各中実電極55,55と各多孔質電極51,51とに形成されて互いに嵌合し、導通接続される多孔質側連結部53,53及び中実側連結部56,56と、1対の中実電極55,55と1対の多孔質電極51,51とによって構成される1対の検知電極50,50と、各中実電極55,55と各電極収容孔35,35の隙間をシールするシール部材36と、を備える。

Description

電磁流量計
 本発明は、水の流量を測定する電磁流量計に関する。
 近年、羽根車式の流量計に代わって電磁流量計の普及が著しい(例えば、特許文献1)。
特開平5-99715号公報(図1)
 しかしながら、さらなる電磁流量計の普及のために、測定精度の向上が求められている。
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来より測定精度の高い電磁流量計の提供を目的とする。
 上記目的を達成するためになされた本発明の一態様に係る電磁流量計は、磁界を受けた状態で水が流れる計測流路を有する樹脂製の流路ハウジングと、多孔質の導電体で構成され、 前記流路ハウジングに埋設されて前記磁界と交差する方向で対向する1対の多孔質電極と、前記1対の多孔質電極に設けられ、前記計測流路内に露出して互いに対向する1対の電極対向面と、前記流路ハウジングの外面から前記1対の多孔質電極まで連通する1対の電極収容孔と、前記1対の電極収容孔に収容される1対の中実電極と、各前記中実電極と各前記多孔質電極とに形成されて互いに嵌合し、導通接続される多孔質側連結部及び中実側連結部と、前記1対の中実電極と前記1対の多孔質電極とによって構成され、前記計測流路内の2点間の電位差を検出する1対の検知電極と、各前記中実電極と各前記電極収容孔の隙間をシールするシール部材と、を備える電磁流量計である。
本発明の第1実施形態に係る電磁流量計の斜視図 メータ本体の背断面図 流路ハウジングの斜視図 流路ハウジングの計測部周辺の正断面図 検知電極及びその周辺部品の断面斜視図 第2実施形態に係る検知電極及びその周辺部品の平断面図
 [第1実施形態]
 以下、本発明に係る第1実施形態を図1~図5に基づいて説明する。図1に示した本実施形態の電磁流量計10は、例えば水道メータとして使用されるものである。本実施形態の電磁流量計10は、水平方向に延びる樹脂製の流路ハウジング20の中間部に複数の部品を組み付けてなるメータ本体10Hを有する。本実施形態の電磁流量計10は、そのメータ本体10Hが、直方体状のケース13に収容された構造をなしている。そして、流路ハウジング20が水道管の途中に接続され、その流路ハウジング20を長手方向に貫通する計測流路20R内を一端から他端へと水道水が流れる。なお、図1、図3及び図4には、水道水が流れる方向が矢印Aで示されている。なお、流路ハウジング20の延びる方向は水平方向に限られず、水平方向に対して交差する方向であってもよい。
 図4に示すように、計測流路20Rは、両端部から中央部に向かって徐々に絞られている。そして、計測流路20Rは、中央より僅かに下流側にずれた位置に、最も絞られた計測部20Kを有する。計測部20Kは、図2に示すように四隅をR面取りされた横長の長方形の断面形状をなして、図4に示すように所定長に亘って延びている。また、計測流路20Rの両端部は断面円形をなしている。そして、両端部から計測部20Kに向かって計測流路20Rの断面形状が円形から長方形に徐々に変化している。
 図3に示すように、流路ハウジング20の長手方向の中央部には、その流路ハウジング20の軸方向と直交する直交スリーブ25が備えられている。また、図4に示すように、前述した計測部20Kは直交スリーブ25内に位置している。計測部20Kの両側には、流路ハウジング20の両側面から側方に突出する1対の電極支持突部31,31及び1対の固定突部32,32が備えられている。それら電極支持突部31及び固定突部32は、図3に示すように隣り合って一体になっている。
 また、図2に示すように、流路ハウジング20には、計測部20Kの上下に部品収容空間30,30が形成されている。さらには、図4に示すように、一方の電極支持突部31の固定突部32とは反対側の隣には、コイル26が、その巻回軸を上下方向に向けた状態に収容されている。そして、そのコイル26の図示しない鉄心の両端部に接合された1対のヨーク27(図4には、一方のヨーク27のみが示されている)が部品収容空間30,30まで延びている。それらヨーク27,27の平板状端部27A,27Aが図2に示すように計測流路20Rの計測部20Kを挟んだ状態に対向配置されている。
 さて、図4に示すように、流路ハウジング20のうち計測部20Kの両側には、前述した電極支持突部31,31の延長線上に1対の多孔質電極51,51が埋設されると共に、各電極支持突部31の先端面から多孔質電極51まで延びる1対の電極収容孔35,35が形成されている。
 多孔質電極51は、親水化処理された多孔質の導電体(例えば、グラファイト)で構成されている。そして、図5に示すように、多孔質電極51は、ヘッド部52と多孔質側連結部53とからなる。ヘッド部52は、直方体状をなし、その一側面が計測流路20Rの内面と面一に配置された電極対向面51Aになっている。また、図示しないが多孔質電極51,51同士の対向方向から電極対向面51Aを見ると計測流路20Rの軸方向に長い長方形をなし、計測部20Kの上下方向の中央に位置している。
 多孔質側連結部53は、例えば円筒状をなしてヘッド部52における電極対向面51Aの反対側面の中央から突出している。また、多孔質側連結部53の外面基端部には、R面取りされた曲面53Rが備えられている。
 電極収容孔35は、多孔質側連結部53の外径より大きな同心円状の断面を有している。そして、多孔質側連結部53の軸方向における中間位置より先端側が、電極収容孔35の奥面中央から突出している。この構造は、流路ハウジング20をインサート成形する図示しない成形金型に多孔質側連結部53の先端部を保持させて容易に成形することができる。
 各電極収容孔35には、中実電極55がそれぞれ収容されている。中実電極55は、例えばステンレスで構成され、全体が棒状をなしている。また、中実電極55には、中間部分を段付き状に拡径して中間大径部57が形成され、その中間大径部57より先端側が中実側連結部56をなす一方、その反対側が電線接続部58になっている。また、中実側連結部56の先端部はテーパー形状をなしている。そして、中実側連結部56が、前述の多孔質側連結部53内の嵌合孔53Aに嵌合されて中実電極55と多孔質電極51とが導通接続されている。また、導通接続された多孔質電極51と中実電極55とから検知電極50が構成されている。そして、図4に示すように、1対の検知電極50,50が計測流路20Rの両側に配置されている。
 図5に示された中実側連結部56は、多孔質側連結部53より僅かに短くなっている。そして、中間大径部57の先端面が多孔質側連結部53の先端面53Tに当接している。また、中間大径部57と電極収容孔35の内面との間にシール部材としてのOリング36が挟まれている。
 そのOリング36と中実電極55は、電極固定部材40によって抜け止めされている。電極固定部材40は、電極支持突部31及び固定突部32の先端面に重ねられ、電極収容孔35に嵌合される嵌合突部41と、固定突部32に形成された取付孔32Aに重なる螺子挿通孔42とを有する。そして、螺子挿通孔42に通した図示しない螺子が取付孔32Aにねじ込まれて電極固定部材40が流路ハウジング20に固定されている。また、嵌合突部41の中心部分を電極挿通孔43が貫通している。その電極挿通孔43は、途中部分から嵌合突部41の先端側が段付き状に拡径されている。そして、中実電極55が電極挿通孔43内に挿通され、中間大径部57の基端面が電極挿通孔43の段差面43Dに当接し、これにより中実電極55が電極収容孔35内に抜け止めされている。また、Oリング36は、嵌合突部41の先端面41Tに当接して電極収容孔35内に抜け止めされると共に、多孔質側連結部53の先端面53Tによって電極収容孔35の奥側への移動を規制されている。嵌合突部41の先端面41TがOリング位置決部に相当する。
 また、中実電極55の電線接続部58は、電極固定部材40を貫通して電極収容孔35の外側まで延びている。そして、図2に示すように、電線接続部58の先端部に電線90が接続されて流路ハウジング20の上方に延び、制御ユニット10U内の制御基板60に接続されている。また、コイル26の図示しない電線も同様に制御基板60に接続されている。
 本実施形態の電磁流量計10の構成に関する説明は、以上である。次に、この電磁流量計10の作用効果について説明する。電磁流量計10は、水道管の途中に接続されて作動し、水道管を流れる水の流量を測定する。そのために、制御基板60がコイル26に交流電流を通電して、交番する磁界を計測流路20Rの計測部20Kに側方から付与する。この状態で計測部20Kを水が流れると、電磁誘導により1対の検知電極50,50の電極対向面51A,51Aの間に水の流速に応じた電位差が生じる。制御基板60は、その電位差と計測部20Kの断面積等に基づいて単位時間当たりの水の流量を演算する共に、その流量を積算して積算流量を演算する。そして、それら演算結果が制御基板60の上方のモニタ61に表示される。
 ところで、電磁流量計10の測定精度に影響を与える要素の1つとして、検知電極50と水との間のキャパシタンスである電気化学二重層容量が挙げられる。具体的には、検知電極50と水との接触面積が小さいと電気化学二重層容量が小さくなり、1対の検知電極50,50間のインピーダンスが大きくなるため、1対の検知電極50,50間に、電磁誘導による電流が流れ難くなり、ノイズの影響を受け易くなる。これに対し、本実施形態の電磁流量計10では、上述の通り、1対の検知電極50,50が、多孔質の導電体で構成された1対の多孔質電極51,51と、それら多孔質電極51,51に導通接続される1対の中実電極55,55とで構成されている。そして、検知電極50の一部である多孔質電極51に水が浸透して、検知電極50と水との接触面積を大きく確保することができる。これにより、電気化学二重層容量が大きくなってノイズの影響が抑えられ、流量の測定精度が向上する。
 また、1対の多孔質電極51,51は、流路ハウジング20に埋設される一方、1対の中実電極55,55は、流路ハウジング20に形成された1対の電極収容孔35,35に収容されている。そして、各多孔質電極51の多孔質側連結部53と、各中実電極55の中実側連結部56とが電極収容孔35内で互いに嵌合して導通接続されている。
 このような構成とすることで、流路ハウジング20のインサート成形により1対の多孔質電極51,51を流路ハウジング20に容易に固定することができると共に、1対の電極収容孔35,35への1対の中実電極55,55の組み付けと、多孔質電極51,51と中実電極55,55との組み付けとを容易に行うことができる。また、各中実電極55,55と各電極収容孔35,35の隙間をOリング36でシールしているので、多孔質電極51,51を水が浸透して通過する場合も、流路ハウジング20外に水が漏れることを容易に防ぐことができる。さらに、中実電極55,55の外側面と電極収容孔35,35の内側面との間にOリング36が挟まれる構成とすれば、電極収容孔35,35への中実電極55,55の嵌合操作によってシール処理を行うことができる。
 また、多孔質電極51がヘッド部52の側面の一部から筒状の多孔質側連結部53が突出した構造をなし、ヘッド部52のうち電極対向面51Aと多孔質側連結部53が突出している部分以外が流路ハウジング20を構成する樹脂で覆われているので、多孔質電極51のうち電極収容孔35側に露出する部分を小さくすることができ、多孔質電極51を浸透する水を、中実電極55と各電極収容孔35の間のOリング36で容易に堰き止めることができる。
 また、本実施形態の電磁流量計10のように、多孔質側連結部53を円筒状とし、そのヘッド部52側の端部が流路ハウジング20を構成する樹脂で覆われた構造とすれば、インサート成形金型に多孔質側連結部53の先端部を保持させて容易に流路ハウジング20を成形することができる。
 また、本実施形態の電磁流量計10は、Oリング位置決部としての嵌合突部41の先端面41Tが、中実電極55の軸方向で、多孔質側連結部53との間にOリング36を挟んで位置決めするので、多孔質側連結部53によってOリング36が位置決めされ、シールが安定する。
 また、多孔質電極51の電極対向面51Aは、計測流路20Rの内面と面一になっているので、計測流路20R内の乱流が抑えられ、この点においても計測精度が向上する。さらには、断面形状が四角形の計測流路20Rに対し、多孔質電極51の電極対向面51Aが四角形になっているので、電極対向面51Aを広くすることでき、この点においても計測精度が向上する。
 [第2実施形態]
 本実施形態は、図6に示されており、検知電極50Vの構造が第1実施形態と異なる。本実施形態の検知電極50Vの一部を構成する多孔質電極51Vは、例えば、直方体状の本体部81の一側面から円錐台形突部82が突出した構造をなしている。そして、円錐台形突部82の先端面が電極対向面51Aになって計測流路20Rの内側面と面一に配置されている。また、本体部81のうち円錐台形突部82との反対面の中央には、円形凹部84が陥没形成され、その円形凹部84の底面中央に円形孔である多孔質側連結部83が形成されている。また、電極収容孔35Vは、一端側が円形凹部84に連続する小径部35Aをなし、他端側が段付き状に拡径されて大径部35Bになっている。この構造は、流路ハウジング20Vをインサート成形する図示しない成形金型の支持突部の先端を、多孔質電極51Vの円形凹部84に嵌合して容易に成形することができる。
 また、中実電極55Vは、断面円形をなして、先端側から順番に中実側連結部70、中間小径部71、中間大径部72、フランジ部73及び接続突部74を備える。そして、中実側連結部70の基端部にOリング36が嵌合された状態で、その中実側連結部70側から電極収容孔35Vに挿入されている。そして、中実側連結部70の先端側が多孔質電極51Vの多孔質側連結部83に嵌合されかつ、中実電極55Vの中間小径部71が電極収容孔35Vの小径部35Aに嵌合されかつ、中実電極55Vの中間大径部72が電極収容孔35Vの大径部35Bに嵌合されている。また、フランジ部73の図示しない貫通孔に通した螺子が流路ハウジング20Vの図示しない取付孔に締め込まれて、中実電極55Vが流路ハウジング20Vに固定されている。さらに、接続突部74に図示しない電線が半田付け又は蝋付けされる。
 本実施形態の電磁流量計10Vによれば、前記第1実施形態の電磁流量計10の作用効果に加え、多孔質電極51Vが、電極対向面51Aに向かって窄んだ形状をなしているので、計測流路20Rに対する電極対向面51Aの大きさのバランスを保ちながら、流路ハウジング20Vに埋設される多孔質電極51V全体の体積を大きくして、多孔質電極51Vと水との接触面積を大きくすることができる。
 [他の実施形態]
 本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
 (1)前記第1実施形態の多孔質電極51は、グラファイトであったが、金属に複数の孔を穿孔したものや、焼結金属であってもよい。
 (2)前記第1実施形態の電磁流量計10は、シール部材としてはOリング36を備えていたが、充填式のシール剤が固化したものによってシール部材が構成されていてもよいし、シール部材としてパッキンを使用してもよい。また、そのパッキン及びOリング36は、中実電極55,55の電極収容孔35,35に対する嵌合方向で挟む構成としてもよい。
 (3)前記第1実施形態において、多孔質電極51は円柱状でもよいし、多角柱状でもよい。また、多孔質電極51の先端部が計測流路20Rの内側に突出していてもよい。
 10,10V  電磁流量計
 20,20V  流路ハウジング
 35,35V  電極収容孔
 36  0リング(シール部材)
 50,50V  検知電極
 51  多孔質電極
 51A  電極対向面
 52  ヘッド部
 53,83  多孔質側連結部
 55,55V  中実電極
 56,70  中実側連結部

Claims (10)

  1.  磁界を受けた状態で水が流れる計測流路を有する樹脂製の流路ハウジングと、
     多孔質の導電体で構成され、 前記流路ハウジングに埋設されて前記磁界と交差する方向で対向する1対の多孔質電極と、
     前記1対の多孔質電極に設けられ、前記計測流路内に露出して互いに対向する1対の電極対向面と、
     前記流路ハウジングの外面から前記1対の多孔質電極まで連通する1対の電極収容孔と、
     前記1対の電極収容孔に収容される1対の中実電極と、
     各前記中実電極と各前記多孔質電極とに形成されて互いに嵌合し、導通接続される多孔質側連結部及び中実側連結部と、
     前記1対の中実電極と前記1対の多孔質電極とによって構成され、前記計測流路内の2点間の電位差を検出する1対の検知電極と、
     各前記中実電極と各前記電極収容孔の隙間をシールするシール部材と、を備える電磁流量計。
  2.  請求項1に記載の電磁流量計であって、
     前記中実電極の外側面と前記電極収容孔の内側面との間に挟まれる前記シール部材としてのOリングを備える。
  3.  請求項1に記載の電磁流量計であって、
     各前記多孔質電極は、一側面の一部又は全体が前記電極対向面をなし、前記電極対向面以外の他の側面のうち一部以外が前記流路ハウジングを構成する樹脂で覆われたヘッド部と、前記ヘッド部の前記他の側面の前記一部から突出する筒状又は棒状の前記多孔質側連結部とからなる。
  4.  請求項3に記載の電磁流量計であって、
     前記多孔質側連結部は、円筒状をなして、前記ヘッド部側の端部を前記流路ハウジングを構成する樹脂で覆われ、
     前記中実電極は、断面円形の棒状をなすと共に、先端部が前記多孔質側連結部に嵌合される前記中実側連結部をなしている。
  5.  請求項4に記載の電磁流量計であって、
     前記中実電極の軸方向の中間部分の外側面と前記電極収容孔の内側面との間に挟まれる前記シール部材としてのOリングを備え、
     前記Oリングを、前記中実電極の軸方向で前記多孔質側連結部との間で挟んで位置決めするOリング位置決部をさらに備える。
  6.  請求項1乃至5の何れか1の請求項に記載の電磁流量計であって、
     前記1対の電極対向面が前記計測流路の内面と面一になっている。
  7.  請求項6に記載の電磁流量計であって、
     前記多孔質電極は、前記電極対向面に向かって窄んだ形状をなし、前記電極対向面のみが前記計測流路に露出している。
  8.  請求項1乃至7の何れか1の請求項に記載の電磁流量計であって、
     前記計測流路のうち前記1対の多孔質電極が位置する部分の断面形状は、四角形をなし、前記1対の電極対向面は、四角形をなしている。
  9.  請求項1乃至8の何れか1の請求項に記載の電磁流量計であって、
     前記多孔質電極は、グラファイトで構成されている。
  10.  請求項9に記載の電磁流量計であって、
     前記グラファイトは、親水化処理されている。
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