JP2007171011A - 電磁流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】 コアを位置決めするための測定管への加工が不要で、磁路の組立が容易で、磁路の磁気抵抗の変動を極力少なくした電磁流量計を提供することを目的とする
【解決手段】 測定管１の外部に設けられ、一対のコア４と、コアに巻かれ、流体の流れ方向と直角の方向の磁界を発生させる一対の励磁コイル８と、測定管及び励磁コイルの外周を覆う筒状のアウターコア６ａ、６ｂと、測定管の外周面に沿う様に形成して設けられ、コアと接合する一対の鞍形磁性体板３とを有し、コアの夫々の両端部に凸形円錐形状部４ａ１、４ａ２を設け、一方の端部を前記アウターコアと接触させ、他方の端部を前記鞍形磁性体板と接触させ、夫々の接触部に凸形円錐形状部と嵌合する凹形円錐形状部６ａ１、３ａ２を設け、コアの両端部をアウターコア及び鞍形磁性体板と嵌合させて固定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、導電性流体の流量を測定する電磁流量計に関する。

電磁流量計は、導電性の流体が磁場内を通過すると、ファラデーの電磁誘導の法則に従って、その流速に比例した起電力が発生する原理に基づいてこの起電力を測定することによって磁場内を流れる導電性の流体の流量を測定するものである。

この電磁流量計の検出器は、一般的に、図３に示すように、内部を測定対象の流体が流れる、例えば、ステンレス鋼からなる測定管１と、測定管１を測定流体から電気的に絶縁するために測定管１の内面および側面に配備されている、例えば、フッ素樹脂からなるライニング材２と、測定流体が流れる測定管１内に磁場を発生させるために、測定管１の外壁に対向して配置され且つそれぞれに励磁コイル３１が巻かれている一対の磁極４１と、漏れ磁束を低減するために磁極４１の外側に接して配置されている珪素鋼板からなるアウターコア５１と、一対の磁極４１間に形成される磁場の方向および測定管１の軸方向のそれぞれに直交する位置の測定管１の管壁に、測定流体に接触するようにライニング材２を貫通して設けられている、例えば、ステンレス鋼からなる電極５とで構成されている。

磁極４１は、電磁流量計の検出器を小形軽量にし、且つ測定管１内に必要な磁場分布を形成するために、高い透磁率をもつ材料、例えば、炭素鋼からなるコアと台座とで構成されている。

磁極４１は、台座がコアとステンレス鋼の位置決め用部材とに挟まれてステンレス鋼のねじで締結された構造となっている。

この構造では、磁極４１は、コアと位置決め用部材とで台座を挟み付けてねじよって締め付ける構造となっているため、組立作業に要する時間が長く、また、ねじの締め付けが不十分な場合には、ねじの緩みを発生することがあって、電磁流量計の特性を変動させ、電磁流量計の特性安定性を阻害する要因となっている。

そのため、図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すように、磁極４１として、励磁コイル３１を巻かれるコア本体部４１１および台座４２ａに形成された貫通孔４２１に嵌め合わされる位置決め用突出部４１２を有するコア４１ａと、測定管１の管壁に接触して磁極４１を安定させ、磁場分布を最適化し、且つ、コア４１ｂの突出部４１２が嵌め合わされる貫通孔４２１を有する台座４２ａとが貫通孔４２１に突出部４１２を嵌め合わされた状態で溶接された一体構造の磁極を備える構造が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

この特許文献１においては、磁極４１の部品点数が少なく、コア４１ａおよび台座４２ａが溶接で一体化されているので、ねじの緩みのような特性安定性を阻害する要因がなくなる。

またコア４１ａの突出部４１２の突き出し長さが、台座４２ａの板厚よりも大きく、測定管の磁極配置位置には、台座４２ａから突出している突出部を嵌め合わせるための凹部が形成されているので、測定管１の凹部にコア４１ａの突出部４１２を嵌め合わせることによって磁極４１を正確に且つ容易に位置決めすることができるとしている。

なお、このような構造の電磁流量計の検出部が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００５−６１８４７号公報 特開平１１-１１８５４８号公報

しかしながら、上述した特開２００５−６１８４７号公報に開示された電磁流量計においては、測定管の外周部に位置決め用の凹部を加工することが必要になり、加工のための手間が掛かることになる。

また、加工される測定管の凹部と磁極底面の位置決め用突出部とは平面で位置合わせする。そのため、円筒の測定管の表面と台座の間には、位置決め突出部と測定管の凹部との高さの相違、及び円筒の測定管と平板台座との間には曲面と平面の相違や加工精度の相違から隙間が発生する。

同様に、円筒のアウターコアとコア上部との接触面も、円と平面とが接触することになるので、磁路とコアとをネジで締め付けても隙間が発生する。

これらの隙間は、アウターコア、磁極、台座から成る磁路の磁気抵抗を大きくするとともに、台座が薄くなった場合には検出部全体が振動したりすると、測定管空間での磁場の強さが変動する恐れがある。

この磁路の隙間の変化による磁気抵抗の変動が、測定精度へ与える影響は、測定管の管径が大きい場合には少ないが、測定管の管径が小さくなると隙間の変動よる測定管空間の磁路長に対すると隙間との磁路長の比率が大きくなるので、これによる磁気抵抗の変化が測定精度に与える影響が大きくなる問題がある。

例えば、測定管の管径が２５ｍｍの場合、測定誤差として０．１％以下を要求される場合には、磁気回路の隙間の変動は０．０２５ｍｍ以下に押さえておく必要がある。

本発明は、上記問題点を解決するためなされたもので、コアを位置決めするための測定管への加工が不要で、磁路の組立が容易で、磁路の磁気抵抗の変動を極力少なくした電磁流量計を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による電磁流量計は、測定管内に磁界を発生させ、前記磁界により前記測定管内を流れる導電性の流体に生じる起電力から前記測定管内を流れる前記流体の流量を求める電磁流量計であって、前記測定管の外部に設けられ、磁性体からなる一対のコアと、前記コアに巻かれ、前記流体の流れ方向と直角の方向の磁界を発生させる一対の励磁コイルと、前記測定管及び前記励磁コイルの外周を覆う筒状のアウターコアと、前記測定管の外周面に沿う様に形成して設けられ、前記コアと接合する一対の鞍形磁性体板とを有し、前記コアの夫々の両端部に凸形円錐形状部を設け、一方の端部を前記アウターコアと接触させ、他方の端部を前記鞍形磁性体板と接触させ、夫々の接触部に前記凸形円錐形状部と嵌合する凹形円錐形状部を設け、前記コアの両端部を前記アウターコア及び前記鞍形磁性体板と嵌合させて固定するようにしたことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明による電磁流量計は、測定管内に磁界を発生させ、前記磁界により前記測定管内を流れる導電性の流体に生じる起電力から前記測定管内を流れる前記流体の流量を求める電磁流量計であって、前記測定管の外部に設けられ、磁性体からなる一対のコアと、前記コアに巻かれ、前記流体の流れ方向と直角の方向の磁界を発生させる一対の励磁コイルと、前記測定管及び前記励磁コイルの外周を覆う筒状のアウターコアと、前記測定管の外周面に沿う様に形成して設けられ、前記コアと接合する一対の鞍形磁性体板とを有し、前記コアをネジ構造とし、その首部にネジ部を設け、その先端を凸形円錐形状部とし、前記アウターコアには、前記コアが貫通する部分を前記ネジ部と嵌合するメスネジとし、前記鞍形形状部には、前記コアの先端の凸形円錐形状部と接触する部分に、前記凸型円錐形状部と嵌合し、前記コアの固定位置を位置決めする凹形円錐形状部を備え、前記コアを前記アウターコア上部からねじ込みして固定するようにしたことを特徴とする。

本発明の請求項１によれば、コアの両端部に凸形円錐形状部を設け、アウターコア及び鞍形磁性体板と嵌め合いで面接触させて固定するようにしたので、アウターコア、励磁コイルを巻いたコア、及び鞍型磁性体板で構成される磁路の磁気抵抗の変動が極力少ない、組立が容易な電磁流量計を提供することが出来る。

本発明の請求項４によれば、コアをネジ形状としその先端を円錐形状部として、ネジ首下部とアウターコアとがネジ結合し、先端部の円錐形形状部と鞍形磁性体とが面接触し、コアを回転して締め付けることでアウターコア、コア、鞍形磁性体板が一体で固定されるので、夫々が面接触し隙間が発生せず、磁場の強度が変動しにくく、且つ、組立が容易な電磁流量計を提供することが出来る。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。

以下に、本発明による実施例１の電磁流量計について、図１乃至図２を参照して説明する。

なお、本発明は電磁流量計の検出部の磁路を構成するコアの構造を主体とした発明であって、電磁流量計全体の構成は従来の技術と同様であるのでその説明を省略し、コアの構造とこれに関する分部に限定して説明する。

図１（ａ）は、本電磁流量計の検出部の断面図で、図１（ｂ）は、本電磁流量計の鞍型磁性体板３の外観斜視図を示す。同図において紙面の上下方向ｙ軸は印加される磁界の方向で、左右方向ｘ軸は導電性流体が流れることによって誘導起電力の発生する方向を示す。

本発明の電磁流量計の構成は、例えば、ステンレス鋼からなる測定管１と、この測定管１を測定流体と絶縁するために測定管１の内面及びその側端面に敷設されるフッ素樹脂からなるライニング材２と、測定流体が流れる測定管１内の磁場の磁界分布を調整する鞍形磁性体板、測定流体が流れる測定管１内に磁場を発生させるために、測定管１の外壁に対向して配置され、且つ、それぞれに励磁コイル８が巻かれている一対のコア４と、漏れ磁束を低減するために磁極４の外側に接して２分割で対抗配置されている珪素鋼板からなるアウターコア６ａ及びアウターコア６ｂと、アウターコア６ａ及びアウターコア６ｂを接合するアウターコア締め付け部７と、一対の磁極４間に形成される磁場の方向ｙ軸及び測定管１の流体の流れる方向ｚ軸のそれぞれに直交するｘ軸上の位置の測定管１の管壁に、測定流体に接液するようにライニング材２を貫通して設けられている、例えば、ステンレス鋼からなる電極５とで構成されている。

次に、導電性流体１に印加する磁界を発生する磁路の構成について説明する。この磁路は、鞍形磁性体板３、コア４、及びアウターコア６ａ、アウターコア６ｂで構成される。

コア４は、電磁流量計の検出器を小形軽量にし、且つ測定管１内に必要な磁場分布を形成するために、高い透磁率をもつ材料、例えば、炭素鋼や純鉄等で構成される。

そしてコア４の一方のアウターコア６ａ、アウターコア６ｂに貫通して接合する端部は凸形円錐形状部４ａ１とし、他方の鞍形磁性体板３に圧接する部分には、複数の凸形円錐形状部４ａ２を設ける。

また、鞍形磁性体板３は、炭素鋼等の高磁性材料で形成され、図１（ｂ）図に示すように、コア４と接合する部分には、コア４の凸形円錐形状部４ａ２の形状と嵌合する凹形円錐形状部３ａ２を複数設ける。そして、鞍形磁性体板３の全体の曲げ曲率ｒは、測定管１の外周と同じ曲げ曲率で加工しておく。

したがって、コア４の底面全体形状も、鞍形磁性体板３の表面の曲げ曲率と同じ曲面として加工しておくと、コア４を鞍形磁性体板３に圧接するときに隙間が出来ないように組立することができる。

また、アウターコア６ａ及びアウターコア６ｂは、測定管の１外周を覆うように２分割した構造で、帯状の珪素鋼板で形成される。そして夫々はアウターコア締め付け部７で、ネジ等で締め付けされる。

また、アウターコア６ａ及びアウターコア６ｂのコア４の凸形円錐形状部４ａ１が貫通する部分は、この形状と嵌合する形状の凹形円錐形状部６ａ１を設ける。

次に、このように構成された検出部の磁路の構成要素の組立について説明する。先ず、測定管１の外周の曲面と接する面に複数個の凹形円錐形状部３ａ２を、また、その面全体を測定管１の曲率で加工した所定の寸法の鞍形磁性体板３を測定管１の所定の位置の外周に張り付け、その周囲を溶接等で固定する。

この時、凹形円錐形状部３ａ２の位置は、コア４の固定位置をガイドする位置に予め加工しておく。

次に、その上部からコア４の凸形円錐形状部４ａ２と鞍形磁性体板３の凹形円形状部３ａ２の位置を合わせ、さらに、コア４の凹形円錐形状部４ａ１を、アウターコア６ａ及びアウターコア６ｂの凹形円錐形状部６ａ１に挿通して、コア４とアウターコア６ａ及びアウターコア６ｂとで挟み込んで、アウターコア締め付け部７で締め付けて固定する。

アウターコア締め付け部７は、ネジ止め以外に、ワンタッチで固定する構造とすることも容易である。

また、振動の強い箇所で使用される場合には、アウターコア６ａ及びアウターコア６ｂを貫通したコア４の凸形円錐形状部４ａ１の外周部を溶接して固定するようにしても良い。

このような構成で組み立てることによって、測定管１にはコア４の位置を決める加工が不要で、コア４の両端部は円錐面で鞍形磁性体版４ａ２と、アウターコア６ａ及びアウターコア６ｂと面で接触するように構成されるので、隙間が少なく、磁路の磁気抵抗が変動する恐れのない電磁流量計を容易に短時間で組立することが可能となる。

以下に、本発明の実施例２に係る電磁流量計について、図２を参照して説明する。

図２は、本発明の電磁流量計のコアの固定構造を示す部分断面図である。この実施例の各部について、実施例１の電磁流量計と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

この実施例２が実施例１と異なる点は、実施例１では、コア４の両端部を円錐面として面接触させる構造としたが、実施例２では、コア４をネジ構造とし、コア４をアウターコア６ａ及びアウターコア６ｂに締めつけて固定するようにした点にある。

図２に示すコア４は、ネジ首とそのネジ首下部にネジ加工を施し、さらにその先端を凸形円錐形上部としておく。そしてこのネジ部と嵌合するメスネジ部をアウターコア側に備え、また、実施例１と同様に、先端の凸形円錐形上部と嵌合するす凹形円錐形上部を鞍形磁性体部３に設ける。

この構造によれば、検出器構造が小さな場合に、コア４をアウターコア６ａ及びアウターコア６ｂとにネジ締めすることによって、微小な隙間の変動がなく、容易に組立が可能な構造の電磁流量計を提供することができる。

この場合、アウターコア締め付け部７は、必ずしも必要でなく、アウターコア６ａ及びアウターコア６ｂとは一体の円柱構造であっても良い。

本発明は、上述した実施例に何ら限定されるものではなく、測定管に加工が不要で、コア４が３鞍形磁性体板３と、アウターコア６ａ及びアウターコア６ｂとに面接触して位置決めで切る構造であればよく、円錐部の形状は、磁路を構成するコア４、３鞍形磁性体板３、アウターコア６、及びアウターコア６ｂの形状により変えることが可能で、またその固定箇所も本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の実施例１の電磁流量計の検出器の構造を示す断面図。 本発明の実施例２の電磁流量計のコアの固定部の部分断面図。 従来の電磁流量計の検出器の構造を示す断面図。 従来の電磁流量計の検出器の磁極の固定を説明する断面図。

符号の説明

１ 測定管
２ ライニング材
３ 鞍形磁性体板
３ａ２ 凹形円錐形状部
４ コア
４ａ１ 凸形円錐形状部
４ａ２ 凸形円錐形状部
５ 電極
６ａ、６ｂ アウターコア
６ａ１ 凹形円錐形状部
７ アウターコア締め付け部
８ 励磁コイル
１１ 凹部
３１ 励磁コイル
４１ 磁極
４１ａ、４１ｂ コア
４２、４２ａ 台座
４３ 位置決め用部材
４４ ネジ
４５ 溶接部
４１１ コア本体部
４１２ 位置決め用突出部
４２１ 貫通孔
５１ アウターコア

Claims (4)

1. 測定管内に磁界を発生させ、前記磁界により前記測定管内を流れる導電性の流体に生じる起電力から前記測定管内を流れる前記流体の流量を求める電磁流量計であって、
   前記測定管の外部に設けられ、磁性体からなる一対のコアと、
   前記コアに巻かれ、前記流体の流れ方向と直角の方向の磁界を発生させる一対の励磁コイルと、
   前記測定管及び前記励磁コイルの外周を覆う筒状のアウターコアと、
   前記測定管の外周面に沿う様に形成して設けられ、前記コアと接合する一対の鞍形磁性体板とを
   有し、
   前記コアの夫々の両端部に凸形円錐形状部を設け、一方の端部を前記アウターコアと接触させ、他方の端部を前記鞍形磁性体板と接触させ、夫々の接触部に前記凸形円錐形状部と嵌合する凹形円錐形状部を設け、前記コアの両端部を前記アウターコア及び前記鞍形磁性体板と嵌合させて固定するようにしたことを特徴とする電磁流量計。
2. 前記凸形円錐形状部の個数を複数個としたことを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
3. 前記アウターコアは、２分割された形状とし、夫々の前記アウターコア同士を締め付けることで前記コアを固定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
4. 測定管内に磁界を発生させ、前記磁界により前記測定管内を流れる導電性の流体に生じる起電力から前記測定管内を流れる前記流体の流量を求める電磁流量計であって、
   前記測定管の外部に設けられ、磁性体からなる一対のコアと、
   前記コアに巻かれ、前記流体の流れ方向と直角の方向の磁界を発生させる一対の励磁コイルと、
   前記測定管及び前記励磁コイルの外周を覆う筒状のアウターコアと、
   前記測定管の外周面に沿う様に形成して設けられ、前記コアと接合する一対の鞍形磁性体板とを
   有し、
   前記コアをネジ構造とし、その首部にネジ部を設け、その先端を凸形円錐形状部とし、前記アウターコアには、前記コアが貫通する部分を前記ネジ部と嵌合するメスネジとし、前記鞍形形状部には、前記コアの先端の凸形円錐形状部と接触する部分に、前記凸型円錐形状部と嵌合し、前記コアの固定位置を位置決めする凹形円錐形状部を備え、前記コアを前記アウターコア上部からねじ込みして固定するようにしたことを特徴とする電磁流量計。

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