JP2001227999A - 容量形電磁流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微少流量まで測定が可能となり且つ安価な容
量形電磁流量を提供する。 【解決手段】 測定流体が流れる測定管を具備する容量
形電磁流量計において、所定の流量が得られるように前
記測定管の管軸附近に前記測定管の流路断面積を塞いで
設けられた柱状の流量障害物体と、この流量障害物体の
両端にそれぞれ設けられ一方側が前記測定管の内径周面
に固定され他方側が前記流量障害物体を前記測定管内に
支持する支持体とを具備したことを特徴とする容量形電
磁流量計である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微少流量まで測定
が出来、且つ安価な容量形電磁流量計に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来より一般に使用されている従
来例の構成説明図で、例えば、特開平０８−２７８１７
５号に示されている。図７は図６の縦断面図である。

【０００３】２０は絶縁性の測定管であり、この測定管
２０は、例えばセラミックスなどの材料で形成され、円
筒状をなしている。測定管２０の軸方向の中央部は外周
面が肉薄の凹部２０Ａとして形成され、これらの軸方向
の両外側に肉厚の端部２０Ｂ、２０Ｃが形成されてい
る。

【０００４】例えば、ステンレスで作られた円筒状のケ
ース２１の端面部２１Ａ、２１Ｂは、リング状に形成さ
れ、これらの端面部２１Ａと２１Ｂの間は、円筒部２１
Ｃが溶接により固定されている。

【０００５】そして、このケース２１の内部には測定管
２０が挿入され、その端部２０Ｂ、２０Ｃと端面部２１
Ａ、２１Ｂとの間には、それぞれＯリング２２Ａ、２２
Ｂが挿入されて気密が確保されている。さらに、ケース
２１には、その軸に垂直に矩形状の接続筒２１Ｄが固定
され、この上に変換器（図示せず）が搭載される。

【０００６】測定管２０の凹部２０Ａの中央の表面に
は、検出電極２３Ａと２３Ｂが、測定管２０の軸に対し
て半径方向に対向して、導電体を密着する形として面状
に形成されている。

【０００７】この検出電極２３Ａと２３Ｂの上には、検
出電極２３Ａと２３Ｂとが離間されてこれ等を覆うよう
に、箱形状のガードケース２４Ａ、２４Ｂが測定管２０
の外面に固定されている。

【０００８】また、ガードケース２４Ａ、２４Ｂの周囲
の凹部２０Ａの表面には、測定管２０の端部２０Ｂ、２
０Ｃに至るまで、全面に亘って導電性のガード電極２５
Ａ、２５Ｂが測定管２０の頂部と底部で左右に分割され
て形成された間隙２６、２７を挟んで形成されている。

【０００９】そして、これらのガード電極２５Ａ、２５
Ｂは、それぞれガードケース２４Ａ、２４Ｂと電気的に
接続されている。

【００１０】この間隙２６、２７の各々を覆うように、
ガード電極２５Ａ、２５Ｂとは絶縁性塗料などで絶縁さ
れた状態で、これらの周面に円弧状に導電性のダンピン
グ箔２８Ａ、２８Ｂが固定されている。これ等のダンピ
ング箔２８Ａ、２８Ｂは、それぞれリード線２９によ
り、基準電位点３０に固定されている。

【００１１】これ等のダンピング箔２８Ａ、２８Ｂは、
例えば、銅、黄銅、ステンレスなどで構成される。励磁
周波数が高くなると、このダンピング箔２８Ａ、２８Ｂ
の厚みが大きいときには、ここで発生する渦電流が大き
くなる。

【００１２】これによって生じる反磁界によって、磁場
変動の時定数が大きくなり、信号のサンプリング時まで
に、磁場が整定せず誤差要因を作るので、これ等の厚み
は２００μｍ以下に選定される。

【００１３】また、ダンピング箔２８Ａ、２８Ｂは、間
隙２６、２７を覆うように形成される結果、後述する励
磁コイルから間隙２６、２７を通して、検出電極２３Ａ
と２３Ｂに浮遊容量を介して静電結合されて生じる誘導
ノイズに起因する、ゼロ点変動を低減させ、安定な測定
をも可能とする。

【００１４】そして、これらのポールピースコア２９
Ａ、２９Ｂの周囲には、それぞれ励磁コイル３１Ａ、３
１Ｂが巻回され、励磁リード線３２Ａ、３２Ｂがケース
２１の接続筒２１Ｄに引き出されている。

【００１５】励磁コイル３１Ａ、３１Ｂはその周囲に、
静電シールド用のシールド箔３３Ａ、３３Ｂが巻回され
ており、リード線３４Ａ、３４Ｂにより接続筒２１Ｄを
介して基準電位点３０（接地電位）に接続されている。

【００１６】これらのポールピースコア２９Ａ、２９Ｂ
の他端面には、円筒状に形成され成層された帰還コア３
５が配置され、２つのポールピースコア２９Ａ、２９Ｂ
はネジ３６Ａ、３６Ｂ、及び３７Ａ、３７Ｂにより、そ
れぞれ一体にネジ止めされている。

【００１７】一方、検出電極２３Ａと２３Ｂからは、信
号リード線３８Ａ、３８Ｂが、ガードケース２４Ａ、２
４Ｂと円筒状の帰還コア３５をクロスして、ケース２１
の接続筒２１Ｄを介して変換器部（図示せず）に導出さ
れている。

【００１８】同様に、ガードケース２４Ａ、２４Ｂから
も、帰還コア３５をクロスして、ケース２１の接続筒２
１Ｄを介して、信号リード線３８Ａ、３８Ｂとは絶縁さ
れて共に変換器部（図示せず）にリード線３９Ａ、３９
Ｂにより導出されている。

【００１９】接続筒２１Ｄの中には、シールド板４０が
挿入され、励磁リード線３２Ａ、３２Ｂ側と信号リード
線３８Ａ、３８Ｂ側とを物理的に分離している。れによ
り、高電圧である励磁リード線３２Ａ、３２Ｂ側から低
電圧である信号リード線３８Ａ、３８Ｂ側への静電誘導
を防止している。

【００２０】そして、ガードケース２４Ａ、２４Ｂの内
部には、例えば絶縁性で自己接着性のあるシリコーン樹
脂が充填され、ガードケース２４Ａ、２４Ｂを除くケー
ス２１と測定管２０の外面との間、および接続筒２１Ｄ
との間は、例えばエポキシ樹脂などですべて充填され、
耐湿性、耐振性、耐候性を確保されている。

【００２１】リード線３９Ａ、３９Ｂには、変換器（図
示せず）側から、低インピーダンスで信号リード線３８
Ａ、３８Ｂの電位と同一の電位が印加される。

【００２２】これにより、測定管２０の表面は、ガード
ケース２４Ａ、２４Ｂを含めて検出電極２３Ａ、３２Ｂ
を除く実質的な全面が、信号電位と同一の電位となり、
信号リード線３８Ａ、３８Ｂを含めて浮遊容量の影響が
除去されている。これらは高インピーダンス回路を構成
するので特にこのような配慮がなされている。

【００２３】以上の構成において、励磁コイル３１Ａと
３１Ｂは、例えば、磁場が同一方向を向くように直列に
接続され、励磁リード線３２Ａ、３２Ｂを介して変換器
（図示せず）側から、例えば、商用周波数より高い周波
数を持つ矩形波状の励磁電流が流されて、測定管２０の
中に流れる測定流体に印加される。

【００２４】これにより、測定管２０の中には、測定流
体の流量に対応した起電力が発生する。この起電力は、
測定流体と検出電極２３Ａ、３２Ｂとの間で形成される
測定管２０の静電容量ＣＰ１、ＣＰ２を介して検出さ
れ、信号リード線３８Ａ、３８Ｂを通して変換器（図示
せず）側に伝送され、電気信号としての流量信号に変換
される。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな容量形電磁流量計においては、上記に説明した如
く、種々の多数の部品からなるため、部品の小型化が必
要になる小口径用の容量形電磁流量計では、小型化に伴
う技術的課題や製造コストが掛り高価な電磁流量計とな
るので、実用化が困難であった。

【００２６】例えば、測定管の口径が１０ｍｍ以下で
は、口径が小さいと、それに対応して検出電極２３Ａ，
２３Ｂの面積が小さくなり、信号源インピーダンスが非
常に大きくなるため、実現出来なかった。

【００２７】本発明の目的は、上記の課題を解決するも
ので、微少流量まで測定が可能となり且つ安価な容量形
電磁流量を提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明では、請求項１の容量形電磁流量計に
おいては、測定流体が流れる測定管を具備する容量形電
磁流量計において、所定の流量が得られるように前記測
定管の管軸附近に前記測定管の流路断面積を塞いで設け
られた柱状の流量障害物体と、この流量障害物体の両端
にそれぞれ設けられ一方側が前記測定管の内径周面に固
定され他方側が前記流量障害物体を前記測定管内に支持
する支持体とを具備したことを特徴とする。

【００２９】本発明の請求項２の容量形電磁流量計にお
いては、請求項１記載の容量形電磁流量計において、前
記流量障害物体は前記所定の流量が前記測定管内内径面
に均等に沿って流れるように前記支持体に支持されたこ
とを特徴とする。

【００３０】本発明の請求項３の容量形電磁流量計にお
いては、請求項１又は請求項2記載の容量形電磁流量計
において、前記流量障害物体は円柱形状であることを特
徴とする。

【００３１】本発明の請求項４の容量形電磁流量計にお
いては、請求項1乃至請求項３の何れかに記載の容量形
電磁流量計において、前記支持体は、一方側が前記測定
管の内径周面に固定され他方側が前記流量障害物体を前
記測定管内に支持する支持板と、この支持板に設けられ
前記所定の流量が通過する通過窓とを具備したことを特
徴とする。

【００３２】本発明の請求項５の容量形電磁流量計にお
いては、請求項４記載の容量形電磁流量計において、前
記支持板は前記流量障害物体と同心円状断面を有するこ
とを特徴とする。

【００３３】本発明の請求項６の容量形電磁流量計にお
いては、請求項４又は請求項５記載の容量形電磁流量計
において、前記通過窓として前記支持板を貫通する貫通
孔が使用されたことを特徴とする。

【００３４】本発明の請求項７の容量形電磁流量計にお
いては、請求項４又は請求項５記載の容量形電磁流量計
において、前記通過窓として前記支持板に設けられた切
欠き部が使用されたことを特徴とする。

【００３５】本発明の請求項８の容量形電磁流量計にお
いては、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の容量形
電磁流量計において、前記支持体として、一端が前記測
定管の内径周面に固定され他端が前記流量障害物体を前
記測定管内に支持する少なくとも２個の脚部を具備した
ことを特徴とする。

【００３６】本発明の請求項９の容量形電磁流量計にお
いては、請求項８記載の容量形電磁流量計において、前
記脚部は測定流体の流れ方向に対する断面が流線形に形
成されたことを特徴とする。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、
図２は図１の要部構成説明図である。

【００３８】図において、図６と同一記号の構成は同一
機能を表す。以下、図６と相違部分のみ説明する。

【００３９】図において、流量障害物体５１は、所定の
流量が得られるように、例えば、口径１０ｍｍに相当す
る流量が得られるように、測定管２０の管軸附近に、測
定管２０の流路断面積を塞いで設けられている。

【００４０】支持体５２は、この流量障害物体５１の両
端にそれぞれ設けられ、一方５２１側が測定管２０の内
径周面に固定され、他方５２２側が流量障害物体５１を
測定管２０内に支持する。

【００４１】この場合は、流量障害物体５１は、所定の
流量が測定管２０内内径面に均等に沿って流れるよう
に、支持体５２に支持されている。流量障害物体５１
は、円柱形状である。

【００４２】この場合は、支持体５２は、一方５２１側
が測定管２０の内径周面に固定され、他方５２２側が流
量障害物体５１を測定管２０内に支持する支持板５２３
と、この支持板５２３に設けられ、所定の流量が通過す
る通過窓５２４とを有する。

【００４３】また、支持板５２３は、流量障害物体５１
と同心円状断面を有している。通過窓としては、支持板
５２３を貫通する貫通孔５２５が使用されている。

【００４４】以上の構成において、励磁コイル３１Ａと
３１Ｂに励磁電流が流されて、測定管２０の中に流れる
測定流体Ｆｌに印加される。

【００４５】これにより、測定管２０の中には、測定流
体Ｆｌの流量に対応した起電力が発生する。この起電力
は、測定流体Ｆｌと検出電極２３Ａ、３２Ｂとの間で形
成される測定管２０の静電容量ＣＰ１、ＣＰ２を介して
検出され、信号リード線３８Ａ、３８Ｂを通して変換器
（図示せず）側に伝送されて、電気信号としての流量信
号に変換される。

【００４６】この結果、 （１）測定管２０の管軸附近に流量障害物体５１が設け
られたので、同じ流量断面積でも、検出面電極２３Ａ，
２３Ｂの近くに対向する測定流体Ｆｌの面積が広く出来
るため、大きな検出出力が得られ、部品の小型化を図る
こと無く、例えば、測定管２０の口径が１０ｍｍ以下に
相当する微少流量の測定が可能となり、且つ、安価な容
量形電磁流量計が得られる。

【００４７】（２）流量障害物体５１と支持体５２と
を、測定管２０内に挿入すれば良いので、安価な容量形
電磁流量計が得られる。

【００４８】（３）流量障害物体５１は、所定の流量が
測定管２０内内径面に均等に沿って流れるように支持体
５２に支持されたので、測定流体Ｆｌが測定管２０内内
径面に均等に沿って流れ、検出信号の安定化が図れる容
量形電磁流量計が得られる。

【００４９】（４）流量障害物体５１は円柱形状である
ので、測定流体Ｆｌの流れが対称形であるために、流れ
が乱れず、検出信号が安定して測定出来る容量形電磁流
量計が得られる。

【００５０】（５）支持板５２３と、支持板５２３に設
けられ所定の流量が通過する通過窓５２４とが設けられ
たので、通過窓５２４が整流作用をなし、測定流体Ｆｌ
に流れを乱すこと無く、安定に流量障害物体５１を保持
することが出来る容量形電磁流量計が得られる。

【００５１】（６）支持板５２３は、流量障害物体５１
と同心円状断面を有するので、測定流体Ｆｌの流れが対
称形となり、流れが乱れず、検出信号が安定して測定出
来る容量形電磁流量計が得られる。

【００５２】（７）通過窓として、支持板５２３を貫通
する貫通孔５２５が使用されたので、支持板５２３の強
度を損なうことが無く、堅牢な容量形電磁流量計が得ら
れる。

【００５３】図３は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、通過窓として支持板５
２３に設けられた切欠き部５２６が使用されている。

【００５４】この結果、通過窓として、支持板５２３に
設けられた切欠き部５２６が使用されたので、切欠き部
５２６は製作し易く安価な容量形電磁流量計が得られ
る。

【００５５】図４は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、支持体５２３として、
一端が測定管２０の内径周面に固定され、他端が流量障
害物体５１を測定管２０内に支持する少なくとも２個の
脚部５２７が、設けられたものである。

【００５６】この場合は、３本を１組とする脚部５２７
が、流量障害物体５１の両端に設けられ、図５に示す如
く、脚部５２７が測定流体Ｆｌの流れ方向に対する断面
が流線形に形成されたている。

【００５７】この結果、 （１）脚部５２７は製作し易く安価な容量形電磁流量計
が得られる。 （２）脚部５２７が測定流体Ｆｌの流れ方向に対する断
面が流線形に形成されたので、測定流体Ｆｌの流れが乱
れず、検出信号が安定して測定出来る容量形電磁流量計
が得られる。

【００５８】なお、以上の説明は、本発明の説明および
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明は、上記実施例に限定されること
なく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、
変形をも含むものである。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
によれば、次のような効果がある。 （１）測定管の管軸附近に流量障害物体が設けられたの
で、同じ流量断面積でも、検出面電極の近くに対向する
測定流体の面積が広く出来るため、大きな検出出力が得
られ、部品の小型化を図ること無く、微少流量の測定が
可能となり、且つ、安価な容量形電磁流量計が得られ
る。

【００６０】（２）また、流量障害物体と支持体とを、
測定管内に挿入すれば良いので、安価な容量形電磁流量
計が得られる。

【００６１】本発明の請求項２によれば、次のような効
果がある。流量障害物体は、所定の流量が測定管内内径
面に均等に沿って流れるように支持体に支持されたの
で、測定流体が測定管内内径面に均等に沿って流れ、検
出信号の安定化が図れる容量形電磁流量計が得られる。

【００６２】本発明の請求項３によれば、次のような効
果がある。流量障害物体は円柱形状であるので、測定流
体の流れが対称形であるために、流れが乱れず、検出信
号が安定して測定出来る容量形電磁流量計が得られる。

【００６３】本発明の請求項４によれば、次のような効
果がある。支持板と、支持板に設けられ所定の流量が通
過する通過窓とが設けられたので、通過窓が整流作用を
なし、測定流体に流れを乱すこと無く安定に流量障害物
体を保持することが出来る容量形電磁流量計が得られ
る。

【００６４】本発明の請求項５によれば、次のような効
果がある。支持板は流量障害物体と同心円状断面を有す
るので、測定流体の流れが対称形となり、流れが乱れ
ず、検出信号が安定して測定出来る容量形電磁流量計が
得られる。

【００６５】本発明の請求項６によれば、次のような効
果がある。通過窓として、支持板を貫通する貫通孔が使
用されたので、支持板の強度を損なうことが無く、堅牢
な容量形電磁流量計が得られる。

【００６６】本発明の請求項７によれば、次のような効
果がある。通過窓として、支持板に設けられた切欠き部
が使用されたので、切欠き部は製作し易く安価な容量形
電磁流量計が得られる。

【００６７】本発明の請求項８によれば、次のような効
果がある。脚部は製作し易く安価な容量形電磁流量計が
得られる。

【００６８】本発明の請求項９によれば、次のような効
果がある。脚部は測定流体の流れ方向に対する断面が流
線形に形成されたので、測定流体の流れが乱れず、検出
信号が安定して測定出来る容量形電磁流量計が得られ
る。

【００６９】従って、本発明によれば、微少流量まで測
定が可能となり且つ安価な容量形電磁流量を実現するこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】図１の要部詳細説明図である。

【図３】本発明の他の実施例の要部構成説明図

【図４】本発明の他の実施例の要部構成説明図

【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。

【図６】従来より一般に使用されている従来例の要部構
成説明図である。

【図７】図６の縦断面図である。

【符号の説明】

２０ 測定管 ２０Ａ 凹部 ２０Ｂ 端部 ２０Ｃ 端部 ２１ ケース ２１Ａ 端面部 ２１Ｂ 端面部 ２１Ｃ 円筒部 ２１Ｄ 接続筒 ２２Ａ Ｏリング ２２Ｂ Ｏリング ２３Ａ 検出電極 ２３Ｂ 検出電極 ２４Ａ ガードケース ２４Ｂ ガードケース ２５Ａ ガード電極 ２５Ｂ ガード電極 ２６ 間隙 ２７ 間隙 ２８Ａ ダンピング箔 ２８Ｂ ダンピング箔 ２９ リード線 ２９Ａ ポールピースコア ２９Ｂ ポールピースコア ３０ 基準電位点 ３１Ａ 励磁コイル ３１Ｂ 励磁コイル ３２Ａ 励磁リード線 ３２Ｂ 励磁リード線 ３３Ａ シールド箔 ３３Ｂ シールド箔 ３４Ａ リード線 ３４Ｂ リード線 ３５ 帰還コア ３６Ａ ネジ ３６Ｂ ネジ ３７Ａ ネジ ３７Ｂ ネジ ３７Ｂ リード線 ３８Ａ 信号リード線 ３８Ｂ 信号リード線 ３８Ａ リード線 ３８Ｂ リード線 ４０ シールド板 ５１ 流量障害物体 ５２ 支持体 ５２１ 一方 ５２２ 他方 ５２３ 支持板 ５２４ 通過窓 ５２５ 貫通孔 ５２６ 切欠き部 ５２７ 脚部 Ｆｌ 測定流体

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定流体が流れる測定管を具備する容量形
   電磁流量計において、 所定の流量が得られるように前記測定管の管軸附近に前
   記測定管の流路断面積を塞いで設けられた柱状の流量障
   害物体と、 この流量障害物体の両端にそれぞれ設けられ一方側が前
   記測定管の内径周面に固定され他方側が前記流量障害物
   体を前記測定管内に支持する支持体とを具備したことを
   特徴とする容量形電磁流量計。
2. 【請求項２】前記流量障害物体は前記所定の流量が前記
   測定管内内径面に均等に沿って流れるように前記支持体
   に支持されたことを特徴とする請求項１記載の容量形電
   磁流量計。
3. 【請求項３】前記流量障害物体は円柱形状であることを
   特徴とする請求項１又は請求項２記載の容量形電磁流量
   計。
4. 【請求項４】前記支持体は、一方側が前記測定管の内径
   周面に固定され他方側が前記流量障害物体を前記測定管
   内に支持する支持板と、 この支持板に設けられ前記所定の流量が通過する通過窓
   とを具備したことを特徴とする請求項1乃至請求項３の
   何れかに記載の容量形電磁流量計。
5. 【請求項５】前記支持板は前記流量障害物体と同心円状
   断面を有することをを特徴とする請求項４記載の容量形
   電磁流量計。
6. 【請求項６】前記通過窓として前記支持板を貫通する貫
   通孔が使用されたことを特徴とする請求項４又は請求項
   ５記載の容量形電磁流量計。
7. 【請求項７】前記通過窓として前記支持板に設けられた
   切欠き部が使用されたことを特徴とする請求項４又は請
   求項５記載の容量形電磁流量計。
8. 【請求項８】前記支持体として、一端が前記測定管の内
   径周面に固定され他端が前記流量障害物体を前記測定管
   内に支持する少なくとも２個の脚部を具備したことを特
   徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の容量形
   電磁流量計。
9. 【請求項９】前記脚部は測定流体の流れ方向に対する断
   面が流線形に形成されたことを特徴とする請求項８記載
   の容量形電磁流量計。