JP2010038752A - 電磁流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定流体に加える磁界の分布を安定にする電磁流量計を提供すること。
【解決手段】樹脂によって形成され被測定流体ＦＬＤを流す測定管２０と、測定管２０の外周面２１に設けられ被測定流体ＦＬＤに磁界を加える励磁コイル４ａ、４ｂとを備え、被測定流体ＦＬＤの流量を測定する電磁流量計１０において、
励磁コイル４ａ、４ｂに対向し測定管２０内に埋設した、磁界の分布を安定にする孔のない磁界分布安定化部材３０ａ、３０ｂを備えたことを特徴とするもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁流量計に関し、特に、磁界の分布を安定にする技術に関するものである。

化学プラントなどで流量制御を行うため、電磁誘導の原理を利用した電磁流量計によって被測定流体の流量が測定される。電磁流量計の流量測定について、電磁流量計１の構成を表す縦断面図である図４を用いて説明する。

図４において、電磁流量計１は、測定管２、ライニング部材３、一対の励磁コイル４ａ、４ｂ、一対の磁極コア５ａ、５ｂ、一対の多孔板６ａ、６ｂおよび電極７を備える。

測定管２の外周面８に励磁コイル４ａおよび磁極コア５ａが設置される。磁極コア５ａが円柱形状の場合、磁極コア５ａの回りに励磁コイル４ａが巻かれて、励磁コイル４ａ自体は中空円板形状になる。なお、励磁コイル４ｂおよび磁極コア５ｂも同様である。

測定管２の内周面にライニング部材３が固着され、ライニング部材３内に一対の多孔板６ａ、６ｂが埋設される。なお、多孔板６ａと６ｂとが一体となって、円筒形状を形成してもよい。測定管２の中を流れる被測定流体ＦＬＤの流れ方向（図の矢印方向）および励磁コイル４ａ、４ｂから発生する磁界方向のいずれにも直交する方向に、一対の電極７がライニング部材３に組み込まれている。

そして、励磁回路部（図示しない）から供給される励磁電流に応じて、励磁コイル４ａ、４ｂから被測定流体ＦＬＤに磁界が加えられる。この磁界によって、被測定流体ＦＬＤの中に、磁界の磁束密度および被測定流体ＦＬＤの流速に比例した起電力が発生し、一対の電極７が起電力を検出して、電極７に接続された信号処理部（図示しない）が、検出された起電力に基づいて被測定流体ＦＬＤの流量を演算し出力する。

特許文献１には、図４と同様の構成が記載されている。一般に測定管２の材質は金属であり、ライニング部材３の材質は樹脂であり双方異なる。このため、急激に周囲の温度が変化した場合、ライニング部材３は測定管２より大きく膨張または収縮して、測定管２から剥離することがある。対策として、ライニング部材３内に一対の多孔板６ａ、６ｂを埋設してライニング部材３の膨張または収縮を抑えること、およびライニング部材３が、多孔板６ａ、６ｂの多数の孔に入り込み多孔板６ａ、６ｂと一体となり補強されることによって、剥離を防止することができる。その他に、一対の多孔板６ａ、６ｂの材質に磁性材を用いることによって、磁気抵抗を小さくして磁気損失を小さくする。

特許文献２には、前述した剥離を無くすため、測定管２とライニング部材３とに樹脂を用いて一体とした測定管が記載されている。

特開２００６−１０３１５号公報 特開平９−１４５４３４号公報

ところで、多孔板６ａ、６ｂの材質は磁性材であって、磁気抵抗を小さくして磁気損失を小さくする。しかしながら、多孔板６ａ、６ｂには多数の孔が開いているため、被測定流体ＦＬＤに加える磁界の分布を安定にすることができず、例えば一様または均一な磁界の分布が形成できない。詳しくは、多孔板６ａ、６ｂから被測定流体ＦＬＤに加えられる磁界の大きさは、孔の開いていない部分と開いている部分とで不均一となって、安定な磁界の分布が形成できない。これに伴い測定流量が不安定な値になる。

本発明の目的は、被測定流体に加える磁界の分布を安定にする電磁流量計を提供することである。

このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
樹脂によって形成され被測定流体を流す測定管と、この測定管の外周面に設けられ前記被測定流体に磁界を加える励磁コイルとを備え、前記被測定流体の流量を測定する電磁流量計において、
前記励磁コイルに対向し前記測定管内に埋設した、前記磁界の分布を安定にする孔のない磁界分布安定化部材を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記磁界分布安定化部材は、前記励磁コイルに対向し、前記測定管の内周面と前記励磁コイルとの間の前記測定管内に埋設した孔のない磁界分布安定化磁性板であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記磁界分布安定化磁性板と、前記測定管の両端に形成されたフランジ部内に埋設した前記磁界を遮蔽する磁界遮蔽磁性板とを結合した磁界制御部材を備えたことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１または２に記載の発明において、
前記磁界分布安定化部材は、前記励磁コイルと前記測定管の外周面との間に設けたことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、
前記磁界分布安定化部材は円筒形状であることを特徴とする。

本発明によれば、励磁コイルに対向し測定管内に埋設した孔のない磁界分布安定化部材（例えば、磁性板）は、被測定流体に加える磁界の分布を安定にでき、これに伴い電磁流量計は安定な流量測定ができる。

［第１の実施例］
第１の実施例について図１を用いて説明する。図１は、電磁流量計１０の構成を表す縦断面図であり、図４と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。

図１において、電磁流量計１０は、一対の励磁コイル４ａ、４ｂ、一対の磁極コア５ａ、５ｂ、ポリプロピレンなどの樹脂によって形成された測定管２０（材質は樹脂）、一対の磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａ、３０ｂを備える。なお、図４の電極７は図示省略している。

本実施例の特徴部分である磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａ、３０ｂについて説明する。磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａは、励磁コイル４ａに対向し測定管２０内に埋設して、励磁コイル４ａに対向する部分に孔がない。例えば、磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａは、中空円板形状の励磁コイル４ａと同じ形状の磁性板（磁界分布安定化磁性板）であって、励磁コイル４ａに対向し（図１において、励磁コイル４ａの下に位置する状態）、測定管２０の内周面２２と励磁コイル４ａとの間の測定管２０内に埋設する。

なお、磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａの面積は、励磁コイル４ａより大きくてもよいが、磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａのうち、励磁コイル４ａに対向する部分に孔がない。これらの構成は、磁界分布安定化部材（磁性板）３０ｂについても同様である。

つぎに、被測定流体ＦＬＤに加える磁界の分布について説明する。磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａは、励磁コイル４ａから発生する磁界を受けて、これに基づいて磁界Ｈａを被測定流体ＦＬＤに加える。このとき、磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａは励磁コイル４ａに対向する部分に孔がないため、磁界Ｈａの分布は安定となり、一様または均一な磁界の分布となる。磁界分布安定化部材（磁性板）３０ｂから被測定流体ＦＬＤに加える磁界Ｈｂも同様である。

なお、磁界分布安定化磁性板を含む磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａ、３０ｂは、珪素鋼板などの磁性を有する金属板のほか、フェライトを塗布したフィルムなどの絶縁板であってもよい。

本実施例によれば、励磁コイル４ａ、４ｂに対向し測定管２０内に埋設した、対向部分に孔のない磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａ、３０ｂは、被測定流体ＦＬＤに加える磁界Ｈａ、Ｈｂの分布を安定にでき、これに伴い電磁流量計１０は安定な流量測定ができる。

また、磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａと３０ｂとが一体となって、円筒形状を形成してもよい。磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａ、３０ｂが一つの部材となるため、測定管２０への取り付け（埋設）を容易にできる。

［第２の実施例］
第２の実施例について図２を用いて説明する。図２は、電磁流量計４０の構成を表す縦断面図であり、図１と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。第１の実施例との相違点を中心に説明する。

相違点は、磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａと、測定管２０の両端に形成されたフランジ部５０ａ、５０ｂ内に埋設した磁界遮蔽磁性板６０ａ、６０ｂとを結合した磁界制御部材７０ａを備えることである。

具体的に磁界制御部材７０ａの構成について説明する。測定管２０の両端には、配管（図示しない）を取り付けるフランジ部５０ａ、５０ｂが同一樹脂によって形成されている。

磁界遮蔽磁性板６０ａは、内周面２２からフランジ部５０ａの外周面５１へ向けて、フランジ部５０ａ内に埋設する。磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａの一端をフランジ部５０ａの方向に延ばし、この一端と磁界遮蔽磁性板６０ａの内周面２２側の一端とを結合部７１ａにおいて結合する。同様に、磁界遮蔽磁性板６０ｂの内周面２２側の一端と磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａの他端とを結合部７１ｂにおいて結合し、磁界制御部材７０ａを形成する。磁界制御部材７０ａは、一つの材料を、結合部７１ａ、７１ｂにおいて屈曲して製造してもよい。磁界制御部材７０ｂも磁界制御部材７０ａと同様の構成である。

なお、磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａと３０ｂとが一体となって円筒形状を形成し、磁界遮蔽磁性板６０ａ、６０ｂは中空円板形状であってもよい。

磁界遮蔽磁性板６０ａ、６０ｂは、励磁コイル４ａから発生する磁界を外部（例えば配管）へ漏洩するのを防止するとともに、外部から磁界が侵入するのを防止できる。なお、磁界遮蔽磁性板６０ａ、６０ｂは、磁界遮蔽の点から、孔が開いていない方が好ましい。

本実施例によれば、第１の実施例で説明した磁界分布安定化のほか、磁界遮蔽磁性板６０ａ、６０ｂが磁界の漏洩および侵入を防止できる。また、磁界制御部材７０ａは、磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａと磁界遮蔽磁性板６０ａ、６０ｂとを結合して一体化しているため、測定管２０およびフランジ部５０ａ、５０ｂへの取り付け（埋設）を容易にできる。磁界遮蔽磁性板６０ａ、６０ｂは、フランジ部５０ａ、５０ｂ内に埋設しているため、フランジ部５０ａ、５０ｂの強度を向上できる。

［第３の実施例］
第３の実施例について図３を用いて説明する。図３（ａ）は電磁流量計８０の構成を表す縦断面図であり、図１と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。第１の実施例との相違点は、磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａ、３０ｂを測定管２０の外部に設置したことである。図３（ｂ）は電磁流量計９０の構成を表す縦断面図であり、図２と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。第２の実施例との相違点は、磁界制御部材７０ａ、７０ｂを測定管２０の外部に設置したことである。これらの相違点を中心に説明する。

図３（ａ）において、磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａは、励磁コイル４ａと測定管２０の外周面２１との間に設置する。磁界分布安定化部材（磁性板）３０ｂも同様に設置する。

図３（ｂ）において、磁界制御部材７０ａは、励磁コイル４ａと測定管２０の外周面２１との間およびフランジ部５０ａ、５０ｂの側面に設置する。詳しくは、磁界制御部材７０ａの磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａは、励磁コイル４ａと測定管２０の外周面２１との間に設置し、磁界制御部材７０ａの磁界遮蔽磁性板６０ａ、６０ｂは、フランジ部５０ａ、５０ｂの側面に設置する。磁界制御部材７０ｂも同様に設置する。

図３（ａ）の実施例によれば、第１の実施例で説明した磁界分布安定化のほか、磁界分布安定化部材（磁性板）３０ａ、３０ｂは、測定管２０内に埋設せず、測定管２０の外部に設置するため、取り付けをより容易にできる。

図３（ｂ）の実施例によれば、第２の実施例で説明した磁界分布安定化および磁界の漏洩、侵入防止のほか、磁界制御部材７０ａ、７０ｂは、測定管２０内に埋設せず、測定管２０の外部に設置するため、取り付けをより容易にできる。

なお、本発明は、前述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲で、さらに多くの変更および変形を含む。また、前述した各構成要素の組み合わせ以外の組み合わせを含むことができる。

本発明を適用した電磁流量計の構成を表す縦断面図の例である。 本発明を適用した電磁流量計の構成を表す縦断面図の他の例である。 図３（ａ）（ｂ）は電磁流量計の構成を表す縦断面図の他の例である。 背景技術で示した電磁流量計の構成を表す縦断面図の例である。

符号の説明

１、１０、４０、８０、９０ 電磁流量計
４ａ、４ｂ 励磁コイル
５ａ、５ｂ 磁極コア
２１ 外周面
２２ 内周面
３０ａ、３０ｂ 磁界分布安定化部材（磁性板）
５０ａ、５０ｂ フランジ部
６０ａ、６０ｂ 磁界遮蔽磁性板
７０ａ、７０ｂ 磁界制御部材

Claims (5)

1. 樹脂によって形成され被測定流体を流す測定管と、この測定管の外周面に設けられ前記被測定流体に磁界を加える励磁コイルとを備え、前記被測定流体の流量を測定する電磁流量計において、
   前記励磁コイルに対向し前記測定管内に埋設した、前記磁界の分布を安定にする孔のない磁界分布安定化部材を備えたことを特徴とする電磁流量計。
2. 前記磁界分布安定化部材は、前記励磁コイルに対向し、前記測定管の内周面と前記励磁コイルとの間の前記測定管内に埋設した孔のない磁界分布安定化磁性板であることを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
3. 前記磁界分布安定化磁性板と、前記測定管の両端に形成されたフランジ部内に埋設した前記磁界を遮蔽する磁界遮蔽磁性板とを結合した磁界制御部材を備えたことを特徴とする請求項２に記載の電磁流量計。
4. 前記磁界分布安定化部材は、前記励磁コイルと前記測定管の外周面との間に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁流量計。
5. 前記磁界分布安定化部材は円筒形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電磁流量計。

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