特開2021-32681(P2021-32681A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ アズビル株式会社の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-32681(P2021-32681A)
(43)【公開日】2021年3月1日
(54)【発明の名称】電磁流量計
(51)【国際特許分類】
   G01F 1/58 20060101AFI20210201BHJP
【FI】
   G01F1/58 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2019-152714(P2019-152714)
(22)【出願日】2019年8月23日
(71)【出願人】
【識別番号】000006666
【氏名又は名称】アズビル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(74)【代理人】
【識別番号】100064621
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
(72)【発明者】
【氏名】百瀬 修
(72)【発明者】
【氏名】稲垣 広行
【テーマコード(参考)】
2F035
【Fターム(参考)】
2F035BB06
2F035BE08
(57)【要約】      (修正有)
【課題】測定管がプリント基板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。
【解決手段】測定管2の端部が管孔に挿入された状態でケースに保持されたプリント基板5と、面電極とプリント基板とを電気的に接続する接続手段と、測定管の両端部が挿入された状態でケースに固定された一対の継手と、測定管に貼り付けられた粘着テープ202とを備え、プリント基板の管孔は測定管がプリント基板に対して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、第1の穴部より測定管2との間の隙間が広くなる第2の穴部212とを有し、粘着テープは測定管の端部が管孔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213と、測定管と第2の穴部との間に挿入されて測定管のプリント基板に対する回転を規制する第2の移動規制部214とを有している。
【選択図】図15
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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2】
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3】
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4】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、測定管内を流れる流体の流量を計測する電磁流量計に関する。
【背景技術】
【0002】
電磁流量計には、測定管の内側壁面に設けられた電極を計測対象の流体に直接接触させて、流体の起電力を検出する接液式のほか、測定管の外側面に一対の面電極を配置し、計測対象の流体に接触させることなく、流体の起電力を流体と面電極間の静電容量を介して検出する容量式(非接液式)がある。
【0003】
図27は、容量式電磁流量計の構成例を示す断面図である。図28は、電磁流量計の計測原理を示す説明図である。一般に、容量式電磁流量計は、流体が流れる測定管90の長手方向Xに対して直交する磁束方向Yに磁束Φを発生させる励磁コイル91A,91Bと、励磁コイル91A,91Bによって発生した磁束Φと直交する電極方向Zに配置された一対の面電極92A,92Bを備え、励磁コイル91A,91Bに流す励磁電流の極性を交互に切り替えながら面電極92A,92B間に発生する起電力を検出することにより、測定管90内を流れる流体の流量を計測する(特許文献1など参照)。
【0004】
このような容量式電磁流量計では、面電極間に発生した起電力を信号増幅回路(例えば差動増幅回路)によって増幅してから、A/D変換回路によってデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をマイクロコントローラ等のプログラム処理装置に入力して所定の演算処理を実行することにより、流量の計測値を算出している。このような容量式電磁流量計は、検出電極が劣化し難くメンテナンスが容易であることから、近年、特に注目されている。
【0005】
しかしながら、容量式電磁流量計は、流体と面電極92A,92Bとが非接触となるように構成されていることから、流体と面電極92A,92Bとの間の静電容量は数pF程度と非常に小さい。このため、流体と面電極92A,92Bとの間のインピーダンスが非常に高くなり、ノイズ影響を受けやすい。また、面電極92A,92Bの位置および大きさによって流体から検出される流量信号(起電力)の大きさも変化する。
【0006】
図29は、電極位置に対する配管内流体の流量信号への寄与率を示す説明図である。図29によれば、面電極92A,92Bの幅は、面電極92A,92Bの両端から中心を見込む角θとすると、θ=1.4rad以内であることが望ましいことが分かる(特許文献2など参照)。このため、流量信号が最大となる軸線Pからずれた位置に、面電極92A,92Bの中心が配置された場合、得られる流量信号が小さくなり、結果としてS/N比が悪化してしまうことになる。
【0007】
従来、FA市場向けの小型の容量式電磁流量計が提案されている(特許文献3など参照)。この従来技術では、図30および図31に示すように、測定管90の外周面に面電極92A,92Bを配置し、これら面電極92A,92Bとプリアンプ基板93A,93Bの外側を覆うようにして、2つの基板ホルダ94A,94Bを上下から測定管90に装着することにより、管体ユニットを組み立てている。
【0008】
この後、下部の基板ホルダ94Bに形成された取り付け孔に、ケース96の底部に取り付けられているヨーク97の突起部97Aを挿入することにより、測定管90を含む管体ユニット全体をケース96に取り付けている。これにより、容量式電磁流量計の組立作業中に、面電極92A,92Bの中心が軸線Pと一致するよう取り付けている。
【0009】
特許文献4と特許文献5とには、構造を大幅に簡略化した容量式電磁流量計が提案されている。特許文献4には、図32に示すように、測定管90と直交する1枚のプリント基板98にプリアンプ回路を集約し、さらにプリント基板98の片面をベタ銅箔パターン98aとしてシールド機能を兼ねることにより、シールドカバーおよび検出器ユニット全体の構造を大幅に簡略化している。
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。
【0010】
特許文献5には、図33および図34に示すように、電磁流量計のケース102に継手103,104を介して測定管90を支持させる支持構造が開示されている。特許文献5に示す測定管90の両端部は、配管接続用の継手103,104に挿入されている。継手103,104は、ケース102に固定されている。このため、測定管90は、継手103,104を介してケース102に固定されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開2004−226394号公報
【特許文献2】特開平7−120282号公報
【特許文献3】特開2014−202662号公報
【特許文献4】特開2018−077118号公報
【特許文献5】特開2018−141667号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
特許文献4に示すように測定管90をプリント基板98の穴に挿入して組み立てられた測定管ユニットを特許文献5に示す支持構造によってケース102に支持させる場合、測定管90の端部を継手103,104に挿入する工程で測定管90がプリント基板98に対して移動してしまうおそれがあった。このように測定管90が移動する理由は、継手103,104には測定管90との間をシールするためにシール部材が設けられており、測定管90に摺動抵抗が作用するからである。
【0013】
測定管90を継手103,104に挿入する作業の途中で測定管90とプリント基板98の位置関係がずれてしまうと、ジャンパー線101A,101B、測定管側の配線パターン99A,99Bの先端、およびプリント基板98側の配線パターン100A,100Bの先端にストレスがかってしまう。測定管90の移動量が大きくなると、ジャンパー線101A,101Bを含めて測定管90とプリント基板98とを電気的に接続する導通部分が断線してしまう。また、測定管90がプリント基板98に対して捻られると、面電極92A,92Bの位置が変わり、電磁流量計の性能が低下してしまうという問題もある。
【0014】
本発明の目的は、プリント基板を貫通した測定管に継手を接続するときに測定管がプリント基板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である。
【課題を解決するための手段】
【0015】
この目的を達成するために本発明に係る電磁流量計は、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、前記測定管の外面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た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、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、前記プリント基板に係合して前記測定管の前記プリント基板に対する回転を規制する第2の移動規制部とを有しているものである。
【0016】
本発明は、前記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てもよい。
【0017】
本発明は、前記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てもよい。
【0018】
本発明は、前記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てもよい。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、測定管に貼り付けられた粘着テープがプリント基板に当たることによって、プリント基板に対する測定管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、測定管に継手を接続するときの接続方向を前記移動が規制される方向とすることにより、測定管がプリント基板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。
【図面の簡単な説明】
【0020】
図1】第1の実施の形態にかかる電磁流量計を示す上面図である。
図2】第1の実施の形態にかかる電磁流量計の回路構成を示すブロック図である。
図3】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】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。
図5】第1の実施の形態にかかる電磁流量計の組立図である。
図6】第1の実施の形態にかかる検出器を示す上面図である。
図7】第1の実施の形態にかかる検出器を示す側面図である。
図8】第1の実施の形態にかかる検出器を示す正面図である。
図9】プリアンプを用いた差動増幅回路の構成例を説明する図である。
図10】第1の実施の形態にかかる要部の上面図である。
図11】第1の実施の形態にかかる要部の正面図である。
図12】第1の実施の形態にかかる検出器ユニットの部品を示す図である。
図13】第1の実施の形態にかかる粘着テープが貼り付けられた測定管の側面図である。
図14図11におけるA−A線断面図である。
図15図11におけるB−B線断面図である。
図16】検出器ユニットを示す図である。
図17】第1の実施の形態にかかる測定管挿入時を示す説明図である。
図18】第1の実施の形態にかかる継手接続時を示す説明図である。
図19】第2の実施の形態にかかる電磁流量計を示す上面図である。
図20】第2の実施の形態にかかる電磁流量計の側面図である。
図21】導電率(電気伝導率)測定回路の構成例を説明する図である。
図22】管孔の変形例を示す図である。
図23】管孔の変形例を示す図である。
図24】接続手段の変形例を示す図である。
図25】測定管の変形例を示す図である。
図26】粘着テープの変形例を示す図である。
図27】容量式電磁流量計の構成例を示す断面図である。
図28】電磁流量計の計測原理を示す説明図である。
図29】電極位置に対する配管内流体の流量信号への寄与率を示す説明図である。
図30】従来の容量式電磁流量計の構造を示す断面図である。
図31】従来の容量式電磁流量計の構造を示す他の断面図である。
図32】電磁流量計の検出部周辺の構造を模式的に示す上面図である。
図33】電磁流量計の斜視図である。
図34】筐体内部を示す斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[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。
【0022】
図2に示すように、容量式電磁流量計200は、主な回路部として、検出部20、信号増幅回路21、信号検出回路22、励磁回路23、導電率(電気伝導率)測定回路24、伝送回路25、設定・表示回路26、および演算処理回路(CPU)27を備えている。
【0023】
検出部20は、主な構成として、測定管2、測定管2を通るように磁気回路を形成する励磁コイル3A,3B、面電極10A,10B、およびプリアンプ5Uを備え、測定管2内の流路1を流れる流体の流速に応じた起電力Va,Vbを面電極10A,10Bで検出し、これら起電力Va,Vbに応じた交流の検出信号Vinを出力する機能を有している。
【0024】
演算処理回路27の励磁制御部27Aは、予め設定されている励磁周期に基づいて、励磁電流Iexの極性を切り替えるための励磁制御信号Vexを出力する。励磁回路23は、演算処理回路27の励磁制御部27Aからの励磁制御信号Vexに基づいて、交流の励磁電流Iexを励磁コイル3A,3Bへ供給する。
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。
【0025】
演算処理回路27の流量算出部27Bは、信号検出回路22からの流量振幅値DFに基づいて流体の流量を算出し、流量計測結果を伝送回路25へ出力する。伝送回路25は、伝送路Lを介して上位装置との間でデータ伝送を行うことにより、演算処理回路27で得られた流量計測結果や空状態判定結果を上位装置へ送信する。
【0026】
導電率測定回路24は、例えば継手85を介して測定管2内を流れる流体をコモン電位Vcomとした状態で、導電率測定用電極10Cに抵抗素子を介して交流信号を印加し、そのときの導電率測定用電極10Cに発生する交流検出信号の振幅をサンプリングし、A/D変換して得られた交流振幅値データDPを演算処理回路27へ出力する回路である。
【0027】
演算処理回路27の導電率算出部27Cは、導電率測定回路24からの交流振幅値データDPに基づいて、流体の電気伝導率を算出する機能を有している。
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。
【0028】
設定・表示回路26は、例えば作業者の操作入力を検出して、流量計測、伝導率測定、空状態判定などの各種動作を演算処理回路27へ出力し、演算処理回路27から出力された、流量計測結果や空状態判定結果をLEDやLCDなどの表示回路で表示する。
【0029】
演算処理回路27は、CPUとその周辺回路を備え、予め設定されているプログラムをCPUで実行することにより、ハードウェアとソフトウェアを協働させることにより、励磁制御部27A、流量算出部27B、導電率算出部27C、空状態判定部27Dなどの各種処理部を実現する。
【0030】
[測定管の取付構造]
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。
【0031】
本実施の形態は、プリント基板5に設けた管孔5Hに測定管2を挿入し、このプリント基板5の側端部5I,5Jを、ケース8の内壁部8Aに形成したガイド部81A,81Bに嵌合するよう、ケース8の開口部8Bから挿入することにより、プリント基板5をケース8に保持させて測定管2をケース8に取り付けるようにしたものである。測定管2の外周面には、後述する連結構造201の一部を構成する粘着テープ202が貼り付けられている。連結構造201と粘着テープ202の詳細な説明は後述する。
【0032】
図1に示すように、測定管2は、円筒形状をなすセラミックや樹脂などの絶縁性および誘電性に優れた材料からなり、測定管2の外側には、測定管2の長手方向(第1の方向)Xに対して磁束方向(第2の方向)Yが直交するよう、略C字形状のヨーク(例えば、図5のヨーク4と同形状)と、一対の励磁コイル3A,3Bが測定管2を挟んで対向配置されている。なお、以下では、図を見易くするため、対向するヨーク端面だけ、すなわちヨーク面4A、4Bだけを図示する。
【0033】
一方、測定管2の外周面2Aには、長手方向Xおよび磁束方向(第2の方向)Yと直交する電極方向(第3の方向)Zに、薄膜導体からなる一対の面電極(第1の面電極)10Aと面電極(第2の面電極)10Bが対向配置されている。
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。
【0034】
ケース8は、上方に開口部8Bを有し、内部に測定管2を収納する有底箱状の樹脂、または金属筐体から構成されている。ケース8の内壁部のうち長手方向Xと平行する一対の内壁部8Aには、互いに対抗する位置にガイド部81A,81Bが形成されている。ガイド部81A,81Bは、電極方向Zと平行して形成された2つの突条からなり、これら突条の間の嵌合部82A,82Bが、開口部8Bから挿入されたプリント基板5の側端部5I,5Jと嵌合する。
【0035】
なお、ガイド部81A,81Bの突条は、電極方向Zに連続して形成されている必要はなく、側端部5I,5Jがスムーズに挿入される間隔で、複数に分離して形成してもよい。また、ガイド部81A,81Bは、突条ではなく、内壁部8Aに形成されて、プリント基板5の側端部5I,5Jが挿入される溝であってもよい。
【0036】
ケース8の側面のうち磁束方向Yと平行する一対の側面8Cには、電磁流量計200の外部に設けられる配管(図示せず)と測定管2とを連結可能な、金属材料(例えば、SUS)から構成された管状の継手85,86が配設されている。この際、測定管2は、長手方向Xに沿ってケース8の内部に収納され、測定管2の両端部には、Oリング87を挟んで継手85と継手86がそれぞれ連結される。
【0037】
ここで、継手85,86のうちの少なくとも一方は、コモン電極10Dとして機能する。例えば、継手85は、コモン電位Vcomに接続されることにより、外部の配管と測定管2とを連結するだけでなく、コモン電極10Dとしても機能する。
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。
【0038】
図5は、第1の実施の形態にかかる電磁流量計の組立図である。
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。
【0039】
図6は、第1の実施の形態にかかる検出器を示す上面図である。図7は、第1の実施の形態にかかる検出器を示す側面図である。図8は、第1の実施の形態にかかる検出器を示す正面図である。
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。
【0040】
本実施の形態では、測定管2と交差する方向であって、励磁コイル3A,3Bのヨーク面4A,4B間で磁束Φが発生する領域すなわち磁束領域Fの外側位置に、プリント基板5を測定管2に取り付けてプリアンプ5Uを実装し、面電極10A,10Bとプリアンプ5Uとを、接続配線11A,11Bを介して電気的に接続している。
【0041】
図7および図8の例において、プリント基板5の取付位置は、長手方向X(矢印方向)に流れる流体の下流方向に、磁束領域Fから離間した位置である。また、プリント基板5の取付方向は、前述したように、基板面が測定管2と交差する方向、ここでは、磁束方向Yおよび電極方向Zからなる2次元平面に沿った方向である。なお、プリント基板5の取付位置は、磁束領域Fの外側位置であればよく、磁束領域Fから下流方向とは反対の上流方向に離間した位置であってもよい。また、プリント基板5の取付方向は、上記2次元平面に沿った方向に厳密に限定されるものではなく、上記2次元平面と傾きを持っていてもよい。
【0042】
また、面電極10A,10B、接続配線11A,11B、および、プリアンプ5Uは、接地電位に接続された金属板からなるシールドケース7で電気的にシールドされている。
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。
【0043】
これにより、インピーダンスの高い回路部分全体がシールドケース7でシールドされることにより、外部ノイズの影響を抑制される。この際、プリント基板5のうちプリアンプ5Uの実装面とは反対側の半田面に、接地電位に接続された接地パターン(べたパターン)からなるシールドパターン5Gを形成してもよい。これにより、シールドケース7を構成する平面のうち、プリント基板5と当接する平面はすべて開口していてもよく、シールドケース7の構造を簡素化できる。
【0044】
接続配線11A,11Bは、面電極10A,10Bとプリアンプ5Uとを接続する配線であり、前述したように全体がシールドケース7でシールドされているため、一般的な一対の配線ケーブルを用いてもよい。この際、配線ケーブルの両端を、面電極10Aとプリント基板5に形成したパッドにそれぞれ半田付けすればよい。
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。
【0045】
すなわち、接続配線11Aは、外周面2Aに形成されて一端が面電極10Aに接続された管側配線パターン12Aと、プリント基板5に形成されて一端がプリアンプ5Uに接続された基板側配線パターン5Aと、管側配線パターン12Aと基板側配線パターン5Aとを接続するジャンパー線15Aとから構成されている。ジャンパー線15Aは、管側配線パターン12Aの他端に形成されたパッド16Aと、基板側配線パターン5Aの他端に形成されたパッド5Cとに半田付けされる。
【0046】
また、接続配線11Bは、外周面2Aに形成されて一端が面電極10Bに接続され、他端がプリント基板5近傍に配置したジャンパー線15B接続用のパッド16Bに接続された管側配線パターン12Bと、プリント基板5に形成されて一端がプリアンプ5Uに接続された基板側配線パターン5Bと、管側配線パターン12Bと基板側配線パターン5Bとを接続するジャンパー線15Bとから構成されている。ジャンパー線15Bは、管側配線パターン12Bの他端に形成されたパッド16Bと、基板側配線パターン5Bの他端に形成されたパッド5Dとに半田付けされる。この実施の形態においては、ジャンパー線15A,15Bが本発明でいう「接続手段」に相当する。
【0047】
これにより、接続配線11A,11Bのうち、面電極10A,10Bからプリント基板5の近傍位置までの区間で、外周面2Aに形成された管側配線パターン12A,12Bが用いられることになる。このため、前述した一対の配線ケーブルを用いる場合のように、配線ケーブルの取り回しや固定などの取付作業を簡素化でき、接続配線のコストおよび配線作業負担が軽減される。
【0048】
さらに、面電極10A,10Bと管側配線パターン12A,12Bとは、銅などの非磁性金属薄膜からなり、測定管2の外周面2Aにメタライズ処理により一体で形成されるため、製造工程を簡素化することができ、製品コストの低減にもつながる。なお、前述のメタライズ処理は、メッキ処理や、蒸着処理などであってもよく、さらには、予め成型しておいた非磁性金属薄膜体を貼り付けてもよい。非磁性金属薄膜体を貼り付ける場合、ジャンパー線15A、15Bは使用せず、非磁性金属薄膜体の先端部(管側配線パターン12A、13Aの他端側)をパッド5C、5Dにそれぞれ直接接続することができる。詳細については後述する。(段落0092参照)
【0049】
また、図7および図8に示すように、管側配線パターン12Aは、測定管2の外周面2Aに長手方向Xに沿って直線状に形成された長手方向配線パターン13Aを含み、管側配線パターン12Bは、測定管2の外周面2Aに長手方向Xに沿って直線状に形成された長手方向配線パターン13Bを含んでいる。
【0050】
接続配線11A,11Bの一部は、磁束領域Fの内側あるいはその近傍に配置されるため、接続配線11A,11Bとして一対の配線ケーブルを用いた場合には、磁束方向Yから見た両配線間の位置ズレにより信号ループが形成されてしまい、磁束微分ノイズが発生する要因となる。本実施の形態のように、測定管2の外周面2Aに形成した配線パターンを用いれば、接続配線11A,11Bの位置を正確に固定化することができる。このため、磁束方向Yから見た両配線間の位置ズレを回避でき、磁束微分ノイズの発生を容易に抑制することができる。
【0051】
さらに、図7および図8に示すように、管側配線パターン12Aは、面電極10Aのうち、長手方向Xに沿った第1の端部17Aから長手方向配線パターン13A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14Aを含んでいる。
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。
【0052】
この際、長手方向配線パターン13Bは、測定管2を挟んで長手方向配線パターン13Aとは反対側の外周面2Aのうち、磁束方向Yから見て長手方向配線パターン13Aと重なる位置に形成されている。すなわち、外周面2Aのうち、管軸Jを通過する電極方向Zに沿った平面を挟んで対称となる位置に、長手方向配線パターン13A,13Bが形成されている。
【0053】
図7および図8の例では、磁束方向Yに沿って測定管2の管軸Jを通過する平面が外周面2Aと交差する交差線JA,JB上に、長手方向配線パターン13A,13Bがそれぞれ形成されている。また、周方向配線パターン14Aの一端は、面電極10Aの第1の端部17Aのうち、長手方向Xにおける面電極10Aの中央位置に接続されている。同じく、周方向配線パターン14Bの一端は、面電極10Bの第2の端部17Bのうち、長手方向Xにおける面電極10Bの中央位置に接続されている。
【0054】
これにより、長手方向配線パターン13A,13Bが、磁束方向Yから見て重なる位置に形成されているため信号ループの形成を正確に回避することができ、磁束微分ノイズの発生を容易に抑制することができる。
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。
【0055】
また、交差線JA,JB上に長手方向配線パターン13A,13Bを形成することにより、周方向配線パターン14A,14Bの長さが等しくなって、管側配線パターン12A,12B全体の長さが等しくなるため、管側配線パターン12A,12Bの長さの違いに起因して発生する、面電極10A,10Bからの起電力Va,Vbの位相差や振幅などのアンバランスを抑制できる。なお、計測精度上、これらアンバランスが無視できる程度であれば、長手方向配線パターン13A,13Bは、交差線JA,JB上でなくてもよく、磁束方向Yから見て重なる位置に形成されていればよい。
【0056】
図9は、プリアンプを用いた差動増幅回路の構成例である。図9に示すように、プリアンプ5Uは、面電極10A,10Bからの起電力Va,Vbをそれぞれ個別に低インピーダンス化して出力する2つのオペアンプUA,UBを備えている。これらオペアンプUA,UBは、同じICパッケージ内に封止されている(デュアルオペアンプ)。また、これらは、入力されたVa,Vbを差動増幅し、得られた差動出力を検出信号Vinとして、図2の信号増幅回路21へ出力する。
【0057】
具体的には、UAの非反転入力端子(+)にVaが入力され、UBの非反転入力端子(+)にVbが入力されている。また、UAの反転入力端子(−)は、抵抗素子R1を介してUAの出力端子に接続されており、UBの反転入力端子(−)は、抵抗素子R2を介してUBの出力端子に接続されている。そして、UAの反転入力端子(−)は、抵抗素子R3を介してUBの反転入力端子(−)に接続されている。この際、R1,R2の値を等しくすることによりUA,UBの増幅率は一致する。これらR1,R2の値とR3の値によって増幅率が決定される。
【0058】
面電極10A,10Bからの起電力Va,Vbは、互いに逆相を示す信号であるため、UA,UBを用いてこのような差動増幅回路をプリント基板5上で構成することにより、励磁コイル3A,3Bや測定管2から熱の影響を受けてVa,Vbに温度ドリフトが発生したとしても、Va,Vbが差動増幅される。これにより、検出信号Vinにおいて、これら同相の温度ドリフトはキャンセルされるとともに、Va,Vbが加算されることになり、良好なS/N比を得ることができる。
【0059】
次に、測定管2とプリント基板5とを連結する連結構造201について、図10図18を参照して説明する。連結構造201は、図10および図11に示すように、測定管2に貼り付けられた粘着テープ202と、測定管2が挿入されるプリント基板5の管孔5Hとを用いて構成されている。管孔5Hが本発明でいう「プリント基板の穴」に相当する。粘着テープ202は、この実施の形態では二つの粘着テープを組み合わせて構成されている。この実施の形態による粘着テープ202は、測定管2上の導体部分を覆うように形成された、相対的に大きい第1の粘着テープ本体203と、プリント基板5の近傍に位置する相対的に小さい第2の粘着テープ本体204とによって構成されている。測定管2上の導体部分とは、図12(A)に示すように、面電極10A,10Bと、導電率測定用電極10Cと、管側配線パターン12A,12Bである。
【0060】
第1および第2の粘着テープ本体203,204は、詳細には図示してはいないが、絶縁材料からなるテープ基材と、テープ基材の裏面に被覆された接着剤とからなる、いわゆる片側接着剤付きテープである。なお、第2の粘着テープ本体204は、絶縁性を有していないものを使用することができる。この実施の形態による第1の粘着テープ本体203と第2の粘着テープ本体204とは、同一の片側接着剤付きテープを用いて形成されている。このため、第1の粘着テープ本体203の厚みは、第2の粘着テープ本体204の厚みと等しい。
【0061】
第1の粘着テープ本体203は、図12(B)に示すように、四角形のシート状に形成されている。第1の粘着テープ本体203の一側部203aには、管側配線パターン12A,12Bのパッド16A,16Bを露出させるための切り欠き205が形成されている。第1の粘着テープ本体203は、図13(A)に示すように、切り欠き205をパッド16A,16B(パッド16Bは図示されていない)に合わせて測定管2に貼り付けられ、測定管2の外周面に沿って測定管2の長手方向とは直交する方向に延びている(巻き付けられている)。
【0062】
第2の粘着テープ本体204は、図12(C)に示すように、図12(C)において上下方向に延びる帯状部206と、帯状部206から一側方に突出する複数の突片207とを有するシート状に形成されている。帯状部206の全長は、測定管2に巻き付けられた第1の粘着テープ本体203の外周面の円周と等しい。複数の突片207は、帯状部206の長手方向に所定の間隔をおいて並んでいる。第2の粘着テープ本体204は、図13(B)に示すように、帯状部206と突片207の一部とが第1の粘着テープ本体203に重なる状態で第1の粘着テープ本体203の外周面に巻き付けられている。
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)。
【0063】
プリント基板5の管孔5Hは、図11および図12(D)に示すように、開口形状がいわゆる角丸正方形となるように形成されている。このため、管孔5Hは、正方形の4つの辺からなる4箇所の第1の穴部211と、4つの角丸部分からなる4箇所の第2の穴部212とによって形成されている。4箇所の第1の穴部211は、測定管2の外周面との間にクリアランス程度の隙間が形成されるように形成されている。このため、第1の穴部211は、管孔5Hに測定管2が挿入された状態において、測定管2がプリント基板5に対して測定管2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。
【0064】
互いに対向する2つの第1の穴部211どうしの間隔aは、図14に示すように、測定管2の外径φより大きい。また、2つの第1の穴部211どうしの間隔aは、第1の粘着テープ本体203の厚みをtとすると、測定管2に巻き付けられた第1の粘着テープ本体203の外径(φ+2t)より小さい。このため、測定管2の外径φと、第1の穴部211どうしの間隔aと、第1の粘着テープ本体203の外径(φ+2t)との関係は、φ<a<φ+2tとなる。
【0065】
管孔5Hの第2の穴部212は、図12(D)に示すように、円弧状に形成されている。第2の穴部212を構成する円弧の中心は、管孔5Hの中心と一致する。4箇所の第2の穴部212を通る仮想円の直径dは、互いに対向する2つの第1の穴部211どうしの間隔aより大きい。このため、第2の穴部212は、第1の穴部211より測定管2との間の隙間が広くなる。この第2の穴部212と測定管2との間の隙間に第2の粘着テープ本体204の突片207が挿入される(図15参照)。第2の穴部212を通る仮想円の直径dは、図15に示すように、測定管2に接着された突片207の外径(φ+2t)より大きい。また、仮想円の直径dは、第2の粘着テープ本体204の帯状部206の外径(φ+4t)より小さい。このため、仮想円の直径dと、突片207の外径(φ+2t)と、帯状部206の外径(φ+4t)との関係は、φ+2t<d<φ+4tとなる。
【0066】
第1および第2の粘着テープ本体203,204が貼り付けられた測定管2を角丸正方形となるように開口する管孔5Hに挿入するときは、突片207が第2の穴部212に入るように行う。このように測定管2を管孔5Hに挿入すると、図14および図15に示すように、第1および第2の粘着テープ本体203,204によって測定管2の挿入方向(図14および図15においては右方向)への移動が規制される。このとき、第1の粘着テープ本体203の一端203bは、図14に示すように、プリント基板5の第1の穴部211と対応する部分と対向する。
【0067】
また、このときには、図15に示すように、突片207がプリント基板5の第2の穴部212と対応する部分に当たる。突片207のプリント基板5に当たる部分は、基部207aと突出側の端部207bとの境界部分である。このため、第1の粘着テープ本体203の一端203bと突片207とが測定管2の挿入方向への移動を規制する第1の移動規制部213となる。
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。
【0068】
ここで、測定管2をケース8内に組み付ける手順を図16図18を用いて説明する。測定管2をケース8内に組み付けるためには、まず、図16に示すように、第1および第2の粘着テープ本体203,204が貼り付けられた測定管2の一端部2aをプリント基板5の管孔5Hに挿入する。図16(A)は測定管2とプリント基板5の上面図、図16(B)は測定管2とプリント基板5の側面図である。このとき、図11に示すように、第2の粘着テープ本体204の突片207を第2の穴部212と測定管2との間に挿入する。このように測定管2にプリント基板5を接続した状態で、図6に示すようにパッド16A,16Bをジャンパー線15A,15Bによってパッド5C,5Dに電気的に接続する。そして、プリント基板5にシールドケース7を取り付ける。このようにシールドケース7がプリント基板5に取り付けられることにより、測定管2とプリント基板5とを含む検出器ユニット221が形成される。
【0069】
次に、図17に示すように、検出器ユニット221をケース8内に挿入する。なお、ケース8の底部8Dには、図示してはいないが、この挿入作業を行う以前に、励磁コイル3A,3Bが装着されたヨーク4をネジ止めしておく。検出器ユニット221の挿入作業は、プリント基板5を、側端部5I,5Jがケース8のガイド部81A,81Bの嵌合部82A,82Bと嵌合するよう、ケース8の開口部8Bからケース8の内部に挿入する。
【0070】
その後、一対の継手85,86のうち、プリント基板5とは反対側に位置する一方の継手85をケース8に取り付ける(図18参照)。この取付作業は、測定管2の他端部2bを継手85の内部に挿入してOリング87が測定管2と継手85との間に挟まれる状態で、継手85をプリント基板5側に押して行う。このとき、測定管2の他端部2bが摺動抵抗によって一端部2a側に押されるが、第1および第2の粘着テープ本体203,204がプリント基板5に対する測定管2の移動を規制する。また、この取付作業時に継手85がケース8に対して捻られるようなことがあったとしても、第2の粘着テープ本体204の突片207がプリント基板5に係合するために、測定管2がプリント基板5に対して回るようなことはない。
【0071】
次に、他方の継手86をケース8に取り付ける。この取付作業は、測定管2の一端部2aを継手86の内部に挿入してOリング87が測定管2と継手86との間に挟まれる状態で、継手86をプリント基板5側に押して行う。このとき、測定管2の一端部2aが摺動抵抗によって他端部2b側に押されるが、測定管2の他端が一方の継手85に当たって移動が規制されるために、測定管2がプリント基板5に対して移動することはない。また、この取付作業時に継手86がケース8に対して捻られるようなことがあったとしても、第2の粘着テープ本体204の突片207がプリント基板5に係合するために、測定管2がプリント基板5に対して回るようなことはない。
【0072】
このように継手85,86がケース8に取付けられることにより、管孔5Hに測定管2が挿入された状態で、プリント基板5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でプリント基板5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に機械的ストレスがかからない。
【0073】
[第1の実施の形態の効果]
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。
【0074】
この実施の形態による粘着テープ202は、測定管2に貼り付けられて測定管2の外面に沿って測定管2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203と、第1の粘着テープ本体203の外面に一部が重なる状態で測定管2と第2の穴部212との間に挿入された第2の粘着テープ本体204とによって構成されている。第2の粘着テープ本体204は、第1の粘着テープ本体203に重ねられた部分から、測定管2と第2の穴部212との間に延びており、プリント基板5が当たることによって、第1の粘着テープ本体203を測定管2に向けて押すようになる。したがって、プリント基板5から粘着テープ202に押圧力が加えられたときに粘着テープ202が剥がれ難い電磁流量計を提供することができる。
【0075】
この実施の形態による第1の粘着テープ本体203は、絶縁性を有しているとともに、面電極10A,10Bと導電率測定用電極10Cとを覆っている。このため、一対の電極間および電極−コモン間の絶縁が湿度の影響によって劣化することを防ぐことができる。また、測定管2の表面全体が第1の粘着テープ本体203で覆われるから、測定管2の表面が焦電効果や圧電効果による帯電や、流動帯電などの影響を受けることがない。
【0076】
[第2の実施の形態]
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。
【0077】
プリント基板6は、プリント基板5と同様、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、プリント基板6のほぼ中央位置に、測定管2を貫通させるための管孔6Hが形成されている。したがって、プリント基板6は測定管2と交差する方向に沿って取り付けられていることになる。管孔6Hは、プリント基板5の管孔5Hと同様に、開口形状が角丸正方形状に形成されている。
【0078】
図19および図20に示すように、ケース8の内壁部のうち長手方向Xと平行する一対の内壁部8Aには、ガイド部81A,81Bに加えて、互いに対抗する位置にガイド部83A,83Bが形成されている。ガイド部83A,83Bは、電極方向Zと平行して形成された2つの突条からなり、これら突条の間の嵌合部84A,84Bが、開口部8Bから挿入されたプリント基板6の側端部6I,6Jと嵌合する。
【0079】
なお、ガイド部83A,83Bの突条は、電極方向Zに連続して形成されている必要はなく、側端部6I,6Jがスムーズに挿入される間隔で、複数に分離して形成してもよい。また、ガイド部83A,83Bは、突条ではなく、内壁部8Aに形成されて、プリント基板6の側端部6I,6Jが挿入される溝であってもよい。
【0080】
この実施の形態において、測定管2に貼り付けられる粘着テープ202の第1の粘着テープ本体203は、一方のプリント基板5と隣接する位置から他方のプリント基板6と隣接する位置まで延びている。また、この実施の形態による粘着テープ202の第2の粘着テープ本体204A,204Bは、プリント基板5とプリント基板6の近傍にそれぞれ設けられている。すなわち、第1の粘着テープ本体203における一方のプリント基板5と隣接する位置に一方の第2の粘着テープ本体204Aが貼り付けられ、この第2の粘着テープ本体204Aの突片207がプリント基板5の第2の穴部212と測定管2との間に挿入されている。また、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と隣接する位置に他方の第2の粘着テープ本体204Bが貼り付けられ、この第2の粘着テープ本体204の突片207がプリント基板6第2の穴部212と測定管2との間に挿入されている。
【0081】
第1の粘着テープ本体203における一方のプリント基板5と隣接する端部と、一方のプリント基板5の近傍に位置する一方の第2の粘着テープ本体204Aは、一方のプリント基板5に対する測定管2の回転および一方のプリント基板5の管孔5Hに挿入される方向(図19,20においては右方向)への測定管2の移動を規制している。
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。
【0082】
このように2枚のプリント基板5,6に測定管2を挿入する構成を採ることにより、測定管2に二つの継手85,86を接続するときの接続順序に制約を受けることがなくなる。すなわち、第1の実施の形態を採る場合はプリント基板5から大きく離れている方の継手85を先に組み付ける必要があったが、この実施の形態によれば、継手85と継手86のどちらを先に組み付けても問題はない。
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。
【0083】
また、前述したように、流体の導電率(電気伝導率)を測定するには、面電極10A,10Bとは別個に導電率測定用電極10Cを設ける必要があり、導電率測定用電極10Cは、測定管2の外周面2Aのうち、磁束領域Fから離れた位置に配置されている。したがって、図19および図20に示すように、プリント基板6を導電率測定用電極10Cの付近に配置すれば、プリント基板6に、導電率測定用電極10Cを接続するための接続配線や回路の一部を設けることができる。
【0084】
図21は、導電率測定回路の構成例である。導電率測定回路24は、主な回路部として、クロック信号生成回路24A、A/D変換器24B、および測定I/F回路24Cを備えている。
【0085】
演算処理回路27の導電率算出部27Cから出力されたクロック信号CLK0に基づいて、クロック信号生成回路24Aにより、3つのクロック信号CLK1,CLKp,CLKnが生成される。
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。
【0086】
そのときの導電率測定用電極10Cに発生する検出信号Vpを、測定I/F回路24Cの増幅器AMPで増幅した後、CLKp,CLKnに基づいてスイッチSWp,SWnを制御することにより、Vpのハイレベルとローレベルをサンプリングして、A/D変換器24BでそれぞれA/D変換し、得られた検出データDpを演算処理回路27へ出力する。導電率算出部27Cは、導電率測定回路24からの検出データDpが示すVpの振幅電圧に基づいて、流体の電気伝導率を算出する。
【0087】
この際、導電率測定用電極10Cのインピーダンスは非常に高く、ノイズの影響を受けやすいため、測定I/F回路24Cをなるべく導電率測定用電極10Cの近くに配置するのが望ましい。本実施の形態は、このような観点から、プリント基板6に測定I/F回路24Cを搭載するようにしたものである。
【0088】
プリント基板6と導電率測定用電極10Cとは、ジャンパー線15Cで接続すればよい。これにより、導電率測定用電極10Cと測定I/F回路24Cとの接続配線の長さを大幅に短くできるとともに、検出信号Vpを増幅器AMPで低インピーダンス化できるため、ノイズの影響を低減することができる。
【0089】
また、本実施の形態において、プリント基板6に測定I/F回路24Cを搭載して、導電率測定用電極10C付近に取り付け、導電率測定用電極10Cと電気的に接続するようにしてもよい。これにより、プリント基板6を、測定管2の取り付けだけでなく測定I/F回路24Cさらには導電率測定用電極10Cとの接続配線にも兼用することができる。
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。
【0090】
[管孔の変形例]
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。
【0091】
図23に示す管孔5Hは、長円状に形成されている。このため、プリント基板5に第1の穴部211と第2の穴部212とがそれぞれ2箇所ずつ設けられている。この場合、粘着テープ202の第2の粘着テープ本体204は、2箇所の第2の穴部212に挿入されるように2つの突片207を備えている。
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。
【0092】
[測定管とプリント基板との電気的接続部分の変形例]
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。
【0093】
[測定管とプリント基板の変形例]
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。
【0094】
例えば、上述した実施の形態において、測定管2は円筒形状であるものとして説明したが、一部に角筒形状に形成された角筒部を有していてもよい。図25に測定管2の他の構成例を示す。図25において、(a)は、測定管2’の上面図、(b)は側面図、(c)は正面図、(d)は、(b)に示すAAにおける断面図である。
【0095】
測定管2’は、アルミナ等の高誘電率セラミックまたは高誘電率セラミック粉体を配合した合成樹脂から構成され、図25に示すように、両端に設けられた、円筒形状に形成されて図示しない配管と接続される円筒部2L、2Rと、円筒部2L、2Rの間に設けられ角筒形状に形成された角筒部2Cとを有している。図25(d)に示すように、測定管2’の角筒部2Cにおいては、管壁および管路の断面は共に略方形となる。測定管2’は、プリント基板5’に形成された略方形の管孔5H’に挿通されている。管孔5H’は、角筒部2Cが遊嵌状態で挿入される角丸正方形状に形成されている。プリント基板5’における、角丸正方形の四辺となる部分に第1の穴部211と第2の穴部212とが形成されている。第2の穴部212には、第2の粘着テープ本体204の突片207が挿入される。
【0096】
測定管2’の角筒部2Cの互いに平行な壁面(図25においては、角筒部2Cの上面および下面)にはそれぞれ面電極10B’、10A’が形成され、これらの面電極10B’、10A’は、それぞれ管側配線パターン13B’,14B’、13A’,14A’、およびジャンパー線15B’,15A’を介してプリント基板5’に形成された図示しない回路に接続されている。
【0097】
測定管2’は、角筒部2Cを有することによって、2つの面電極10A’,10B’を互いに平行に配設することができるので、S/N比の向上が期待できる。また、コイルその他の部品とともに筐体内に収容しやすくなるので、装置の一層の小型化を可能とする。
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。
【0098】
[粘着テープの変形例]
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。
【符号の説明】
【0099】
200,300…電磁流量計、2…測定管、3A,3B…励磁コイル、5,6…プリント基板、5H,6H…管孔(穴)、8…ケース、10A,10B…面電極、15A,15B…ジャンパー線(接続手段)、85,86…継手、202,241…粘着テープ、203…第1の粘着テープ本体、204…第2の粘着テープ本体、211…第1の穴部、212…第2の穴部、213…第1の移動規制部、214…第2の移動規制部、231a…先端部(接続手段)。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21
図22
図23
図24
図25
図26
図27
図28
図29
図30
図31
図32
図33
図34