JP2010271042A

JP2010271042A - 電磁流量計

Info

Publication number: JP2010271042A
Application number: JP2009120452A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Miyaji; 宣夫宮地; Kaido Kadoguchi; 開道角口; Akinori Yoshino; 晶紀吉野; Toshio Iino; 俊雄飯野
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2010-12-02

Abstract

【課題】気泡の混入量が少ない場合でも、気泡の混入を検出可能な電磁流量計を提供する。
【解決手段】電磁流量計は、配管１内に設けられたアース電極１１に対して対称に配置され、流体により発生する起電力を捉える電極１２および電極１３と、配管１内に電界を形成するコイル２２および励磁回路２１と、電極１２および電極１３の電位差（起電力）を増幅する増幅装置３と、増幅装置３の出力電圧値に基づいて演算を実行する演算装置４とを備える。演算装置４は、増幅装置３の出力電圧値に基づいて配管１内の流体により発生する起電力のゆらぎの程度を検出する検出手段４１と、検出手段４１により検出されたゆらぎの程度に基づいて上記流体中の気泡の有無を判定する判定手段４２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁界中の流体に発生する起電力に基づいて流体の流量を算出する電磁流量計に関する。

特許文献１には、配管に流体があるか否かを判定する機能を有する電磁流量計が記載されている。この電磁流量計では、流量を測定していない休止期間にインパルス状の電流を送出するとともに、電極間に発生する電圧の減衰時間に基づいて配管が空になったことを検出している。

特開平１０−２１３４６６号公報

上記電磁流量計では、基本的に配管内の電気伝導度の変化によって流体の有無を判定している。水の電気抵抗は空気に比べて圧倒的に低いけれども、例えば配管内の流水に気泡が混入している場合のようにほとんどの部分が水で満たされている場合には、気泡が混入していない場合と電気伝導度に相違が生じない。このため、この方法で気泡の混入を検出することは困難であり、例えば配管内に大量の気泡が混入し、電極が接液しない状態にでもならない限り気泡の混入を検出できない。

本発明の目的は、空検知機能が働かない程度の少ない気泡混入量でも、気泡の混入を検出可能な電磁流量計を提供することにある。

本発明の電磁流量計は、磁界中の流体により発生する起電力に基づいて前記流体の流量を算出する電磁流量計において、前記起電力のゆらぎの程度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出されたゆらぎの程度に基づいて前記流体中の気泡の有無を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
この電磁流量計によれば、起電力のゆらぎの程度に基づいて前記流体中の気泡の有無を判定するので、気泡の混入量が少ない場合でも、気泡の混入を検出できる。

前記判定手段は、前記検出手段により検出される前記起電力のゆらぎの程度が所定の閾値を越えた場合に、前記流体中に気泡が存在すると判定してもよい。

前記判定手段は、所定時間内に、前記検出手段により検出される前記起電力のゆらぎの程度が所定の閾値を越えた回数に基づいて判定を行ってもよい。

前記閾値は気泡が存在していない前記流体を対象として前記検出手段により検出される前記起電力のゆらぎの程度に基づいて規定されてもよい。

本発明の電磁流量計によれば、起電力のゆらぎの程度に基づいて前記流体中の気泡の有無を判定するので、気泡の混入量が少ない場合でも、気泡の混入を検出できる。

一実施形態の電磁流量計の構成を示すブロック図。電磁流量計の動作を示すフローチャート。起電力の標準偏差と気泡混入量との関係を例示する図。

以下、本発明による電磁流量計の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の電磁流量計の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の電磁流量計は、配管１内に設けられたアース電極１１に対して対称に配置され、流体により発生する起電力を捉える電極１２および電極１３と、配管１内に磁界を形成するコイル２２および励磁回路２１と、電極１２および電極１３の電位差（起電力）を増幅する増幅装置３と、増幅装置３の出力電圧値に基づいて演算を実行する演算装置４とを備える。

図１に示すように、演算装置４は、増幅装置３の出力電圧値に基づいて配管１内の流体により発生する起電力のゆらぎの程度を検出する検出手段４１と、検出手段４１により検出されたゆらぎの程度に基づいて上記流体中の気泡の有無を判定する判定手段４２とを備える。

演算装置４では、増幅装置３の出力電圧値に基づいて、コイル２２に流れる電流により発生する磁界中を流体が流れるときに生ずる起電力を捉え、流体の流量を算出する。流量の算出方法は従来の電磁流量計と同様であるため、詳細説明を省略する。

図２のステップＳ１〜ステップＳ５は、演算装置４において流体中の気泡を検出する手順を示すフローチャートである。この手順は、上記の流量の算出と並行して実行される。

図２のステップＳ１では、所定の演算周期に従って、検出手段４１において増幅装置３の出力電圧値を取り込むとともに、その出力電圧値に基づいて配管１内の流体により発生する起電力を計算し、計算結果を保存する。

次に、ステップＳ２では、気泡混入の判定に必要な所定の検出時間だけステップＳ１の処理が繰り返されたか否か判断する。判断が否定されれば、ステップＳ１へ戻って起電力の計算、保存を繰り返し、判断が肯定されれば、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、ステップＳ１で保存された起電力の計算結果に基づき、判定手段４２において起電力のゆらぎの程度を算出する。ここでは、起電力のゆらぎの程度として、例えば、ステップＳ１で繰り返し算出、保存された起電力の標準偏差を算出する。

次に、ステップＳ４では、判定手段４２において、ステップＳ３で算出された起電力のゆらぎの程度と、予め定められた閾値とを比較し、起電力のゆらぎの程度がこの閾値を越えたか否か判断する。判断が肯定されればステップＳ５へ進み、判断が否定されればステップＳ１へ戻る。

ステップＳ５では、気泡の検出を通知し、ステップＳ１へ戻る。

このように、本実施形態の電磁流量計では、起電力のゆらぎの程度が閾値を越えた場合に気泡が発生したと判定しているため、気泡の混入量が少ない場合でも、気泡の発生を検出できる。

図２のステップＳ１１〜ステップＳ１６は、流体中の気泡を検出する際の検出条件を設定する手順を示すフローチャートである。この手順では、配管１の流量を一定にするとともに気泡が流体に混入していない条件下で起電力を測定し、気泡混入検出のための閾値（ステップＳ４）等を設定する。

図２のステップＳ１１では、所定の演算周期に従って、検出手段４１において増幅装置３の出力電圧値を取り込むとともに、その出力電圧値に基づいて配管１内の流体により発生する起電力を計算し、計算結果を保存する。

次に、ステップＳ１２では、起電力のゆらぎの程度を算出するのに必要な所定の検出時間だけステップＳ１１の処理が繰り返されたか否か判断する。判断が否定されれば、ステップＳ１１へ戻って起電力の計算、保存を繰り返し、判断が肯定されれば、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３では、ステップＳ１１で保存された起電力の計算結果に基づき、判定手段４２において起電力のゆらぎの程度を算出する。ここでは、起電力のゆらぎの程度として、例えば、ステップＳ１１で繰り返し算出、保存された起電力の標準偏差を算出する。

次に、ステップＳ１４では、ステップＳ１３で算出された起電力のゆらぎの程度を基準値として設定する。

次にステップＳ１５では、ステップＳ１４で設定された基準値に基づいて上記閾値を設定する。ここでは、例えば、上記基準値に係数Ｎを掛けた値を上記閾値として設定する。係数Ｎは気泡の検出感度に相当し、必要な検出感度と誤検出の発生頻度との兼ね合いなどに基づいて予め決められる。

図３は、起電力の標準偏差と気泡混入量との関係を例示する図である。図３に示すように、流体中の気泡混入量の増加に伴い、起電力の標準偏差は大きくなる。

図３の例では、係数Ｎ＝３として上記閾値を設定する例を示しており、気泡混入量がゼロの場合の起電力の標準偏差が０．２ｍＶ程度であるため、基準値（ステップＳ１４）は約０．２ｍＶとなる。係数Ｎ＝３であるから、上記閾値としての標準偏差は約０．６ｍＶとなる。また、起電力の標準偏差が上記閾値を越える気泡混入量は約６ＳＬＭであるから、気泡混入量が約６ＳＬＭを超えると、気泡が検出されることになる。

次に、ステップＳ１６では、ステップＳ２における検出時間を設定し、処理を終了する。なお、検出時間は起電力の計算回数（ステップＳ１）に対応するため、起電力のゆらぎの程度を必要な精度で算出可能な計算回数が確保できるように設定すればよい。計算回数が増加すれば、起電力のサンプリング数の増加によりゆらぎの程度（標準偏差）の算出精度が向上する。一方、検出時間が長くなることで、気泡混入の検出速度（頻度）が低下するという関係にある。

ステップＳ１〜ステップＳ５の手順では、起電力の標準偏差が上記閾値を１度超えるだけで気泡の混入があったものと判定しているが、誤判定を招く場合もある。このような場合には、起電力の標準偏差が閾値を超えた回数をカウントし、一定時間内のカウント数が一定値を超えた場合に気泡の混入があったものと判定してもよい。

また、起電力のゆらぎの程度を評価する数値として、起電力の標準偏差に替えて起電力の二階差の絶対値または起電力の二階差の二乗値を使用してもよい。

以上説明したように、本発明の電磁流量計によれば、起電力のゆらぎの程度に基づいて前記流体中の気泡の有無を判定するので、気泡の混入量が少ない場合でも、気泡の混入を検出できる。

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、磁界中の流体に発生する起電力に基づいて前記流体の流量を算出する電磁流量計に対し、広く適用することができる。

４１検出手段
４２判定手段

Claims

磁界中の流体により発生する起電力に基づいて前記流体の流量を算出する電磁流量計において、
前記起電力のゆらぎの程度を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出されたゆらぎの程度に基づいて前記流体中の気泡の有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする電磁流量計。
前記判定手段は、前記検出手段により検出される前記起電力のゆらぎの程度が所定の閾値を越えた場合に、前記流体中に気泡が存在すると判定することを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
前記判定手段は、所定時間内に、前記検出手段により検出される前記起電力のゆらぎの程度が所定の閾値を越えた回数に基づいて判定を行うことを特徴とする請求項２に記載の電磁流量計。
前記閾値は気泡が存在していない前記流体を対象として前記検出手段により検出される前記起電力のゆらぎの程度に基づいて規定されることを特徴とする請求項２または３に記載の電磁流量計。