JP2014106175A - 電磁流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】ライニング材料の選択の自由度を高め、流量計測精度の悪化を抑える。
【解決手段】電磁流量計は、流体が流れる測定管１と、測定管１に配設された電極２ａと、流体が流れる方向に対して直交する方向に磁界を印加する励磁コイルと、電極２ａを所定周波数で振動させる振動子７とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電磁流量計に係り、特に電極の汚れを防ぐ技術に関するものである。

電磁流量計は、水の流量の他、粒子状の固形物が混入した流体の流量を計測するのにも使用されるが、粒子状の固形物が混入した流体の流量を計測しようとすると、固形物が電極に付着して計測精度が悪化するという問題がある。
この問題に対して、測定管から電極部分を取り外せるようにして定期的に電極を外してメンテナンスしたり、付着の起こり難いライニング材料で測定管内を覆ったり、電極に固形物が付着したことを検知する機能を持たせたりすることが提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。これらの技術により、電磁流量計の計測精度が悪化した状態で使用することをある程度抑えることができる。

特開平１０−２１３４６６号公報 特開２００８−０２６００５号公報

測定管から電極を外してメンテナンスする場合、メンテナンス以前に電極に固形物が付着していた場合、メンテナンス時期までの期間は流量計測精度が悪化した状態で使用することになるという問題点があった。また、電極のメンテナンスは通常、設備を停止して行うため、電磁流量計を使用する設備の生産性が電磁流量計の電極のメンテナンスのために低下してしまうという問題点があった。

一方、ライニング材料は流体に合わせて選択する必要があり、付着の起こり難いライニング材料を選択しようとすると、ライニング材料の制約が多くなり、材料の選択が困難になるという問題点があった。
また、付着検知機能を設けたとしても、電極に固形物が付着したときに直ちに検知できるわけではなく、ある程度の量の固形物が電極に付着して計測精度が悪化しないと付着を検知できないため、検知できるまでの期間は流量計測精度が悪化した状態で使用することになるという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ライニング材料の選択の自由度を高めることができ、流量計測精度の悪化を抑えることができる電磁流量計を提供することを目的とする。

本発明の電磁流量計は、流体が流れる測定管と、この測定管に配設された電極と、前記流体が流れる方向に対して直交する方向に磁界を印加する励磁コイルと、前記電極を所定周波数で振動させる振動子とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の電磁流量計の１構成例において、前記振動子は、前記流体に印加される磁界と前記流体の流れとによって前記電極に生じた信号を計測するタイミングを避けるようにして、前記電極を振動させることを特徴とするものである。
また、本発明の電磁流量計の１構成例において、前記振動子は、前記電極を前記測定管の外壁部から中心部に向かう方向に沿って振動させることを特徴とするものである。

本発明によれば、電極を所定周波数で振動させることで、粒子状の固形物が混入した流体の流量を計測する場合でも、電極に付着した固形物を落とすことができる。本発明では、電極のメンテナンスのために設備を停止させる必要性が減るので、電磁流量計を使用する設備の生産性を向上させることができる。また、本発明では、付着の起こり難いライニング材料を選択する必要性を軽減することができるので、ライニング材料の選択の自由度を高めることができる。さらに、本発明では、電極を定期的に振動させることで、流量計測精度の悪化を極力抑えることができる。

また、本発明では、電極に生じた信号を計測するタイミングを避けるようにして、電極を振動させることにより、電極の振動が流量計測に及ぼす影響をなくすことができる。

本発明の実施の形態に係る電磁流量計の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電磁流量計の測定管の要部断面図である。 本発明の実施の形態に係る電磁流量計の流量計測動作と付着物除去動作を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る電磁流量計の構成を示すブロック図である。電磁流量計は、流体が流れる測定管１と、測定管１に設けられた２個の電極２ａ，２ｂと、測定管１の周囲に配置された励磁コイル３と、励磁コイル３に励磁電流を供給して磁界を発生させる励磁電源４と、電極２ａ，２ｂ間に発生する起電力を検出する検出回路５とを備えている。

図１に示した電磁流量計の動作を簡単に説明する。流体が流れている測定管１に対して、垂直に磁界を加えると、その磁界に対して直角方向に配置された電極２ａ，２ｂに流体の流量に応じた起電力が発生する。流体が流れる方向と磁界の方向と電極２ａ，２ｂ間を結ぶ電極軸の方向とは互いに直交する。電極２ａ，２ｂ間に発生する起電力を検出して処理する検出回路５については周知の構成であるので、詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、以上のような電磁流量計において、電極を高周波数（例えば数十ｋＨｚ）で振動させることでキャビテーション効果により電極に固形物が付着することを防止する。図２は図１の測定管１の要部断面図である。図２において、６は測定管１の内壁に形成される例えばセラミックやテフロン（登録商標）等からなるライニング、７は電極２ａを振動させる振動子である。図２では、電極２ａの周辺部分について記載しているが、電極２ｂの周辺部分の構造も同様である。

測定管１とライニング６には、外壁側（図２右側）から内壁側（図２左側）に貫通する貫通孔が形成されており、測定管１の外壁部から中心部に向かって往復移動可能なように電極２ａ，２ｂが貫通孔に挿入されている。電極２ａ，２ｂの一端は測定管１の内側に露出して流体に接触し、電極２ａ，２ｂの他端は振動子７に固定されている。
振動子７は、例えば圧電素子からなる。このような振動子７に図示しない電源から例えば数十ｋＨｚの高周波の電圧を印加すると、圧電効果により振動子７が振動して、電極２ａ，２ｂを測定管１の外壁部から中心部に向かう方向（図２左右方向）に沿って振動させる。

電極２ａ，２ｂが振動すると、電極２ａ，２ｂの周囲の流体に微細な気泡が生じて気泡が破裂するキャビテーション現象が発生し、この気泡の破裂によって電極２ａ，２ｂの汚れを除去することができる。

図３（Ａ）〜図３（Ｄ）は本実施の形態の電磁流量計の流量計測動作と付着物除去動作を説明する図であり、図３（Ａ）は励磁コイル３に供給される励磁電流の変化を示す図、図３（Ｂ）は励磁コイル３から発生する磁束の密度の変化を示す図、図３（Ｃ）は電極２ａ，２ｂの振動による付着物除去動作のオン／オフタイミングを示す図、図３（Ｄ）は流量計測動作のオン／オフタイミングを示す図である。

図３（Ａ）に示すように、励磁電源４から励磁コイル３には、矩形波の励磁電流が供給される。検出回路５は、正励磁期間と負励磁期間の各々について電極２ａ，２ｂ間に発生する起電力を検出し、正励磁期間の起電力と負励磁期間の起電力との差を演算する。この差が流体の流量を示している。図３（Ｂ）に示すように励磁コイル３から発生する磁場が変化するため、正励磁期間については磁場が充分に立ち上がった期間（図３（Ｄ）のＴ１）で起電力の計測を行い、負励磁期間については磁場が充分に立ち下がった期間（図３（Ｄ）のＴ２）で起電力の計測を行っている。

一方、電極２ａ，２ｂを振動させながら流量計測を行うと、計測に影響を及ぼす恐れがある。そこで、計測期間Ｔ１，Ｔ２を避ける形で電極２ａ，２ｂを振動させて（図３（Ｃ）のＯＮ）、付着物除去を行う。正励磁期間と負励磁期間の各々における電極２ａ，２ｂの振動は一回でもよいし、複数回振動させてもよい。

以上のように、本実施の形態では、電極２ａ，２ｂを振動させることで、粒子状の固形物が混入した流体の流量を計測する場合でも、電極２ａ，２ｂに付着した固形物を落とすことができる。本実施の形態では、電極のメンテナンスのために設備を停止させる必要性が減るので、電磁流量計を使用する設備の生産性を向上させることができる。また、本実施の形態では、付着の起こり難いライニング材料を選択する必要性を軽減することができるので、ライニング材料の選択の自由度を高めることができる。さらに、本実施の形態では、電極２ａ，２ｂを定期的に振動させることで、流量計測精度の悪化を極力抑えることができる。

本発明は、電磁流量計に適用することができる。

１…測定管、２ａ，２ｂ…電極、３…励磁コイル、４…励磁電源、５…検出回路、６…ライニング、７…振動子。

Claims (3)

1. 流体が流れる測定管と、
   この測定管に配設された電極と、
   前記流体が流れる方向に対して直交する方向に磁界を印加する励磁コイルと、
   前記電極を所定周波数で振動させる振動子とを備えることを特徴とする電磁流量計。
2. 請求項１記載の電磁流量計において、
   前記振動子は、前記流体に印加される磁界と前記流体の流れとによって前記電極に生じた信号を計測するタイミングを避けるようにして、前記電極を振動させることを特徴とする電磁流量計。
3. 請求項１または２記載の電磁流量計において、
   前記振動子は、前記電極を前記測定管の外壁部から中心部に向かう方向に沿って振動させることを特徴とする電磁流量計。

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