JP3009314B2 - 静電容量形電磁流量計 - Google Patents
静電容量形電磁流量計Info
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- JP3009314B2 JP3009314B2 JP5268568A JP26856893A JP3009314B2 JP 3009314 B2 JP3009314 B2 JP 3009314B2 JP 5268568 A JP5268568 A JP 5268568A JP 26856893 A JP26856893 A JP 26856893A JP 3009314 B2 JP3009314 B2 JP 3009314B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、腐食性流体や油脂を含
んだ汚水，スラリーの入った流体の流量を測定する静電
容量形電磁流量計に関する。
んだ汚水，スラリーの入った流体の流量を測定する静電
容量形電磁流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は腐食性流体や汚水，スラリーの入
った流体の流量を測定する場合に使用していた電磁流量
計は、検出器内側にライニングしている絶縁材を耐食性
の良いふっ素樹脂にしたり、流量信号を検出する接液電
極を白金やタンタル，ハイテロイなどの腐食性の優れた
材質にして使用してきた。しかし、この方法でも、腐食
流体のペーハー（ｐＨ）や、汚水の種類，スラリーの性
状によって、ライニング材と電極材質を選択して使用し
てきた。それでも、測定流体に電極が接液するため、電
極の腐食の進行や摩耗, 油脂類の付着や脱離により大き
なノイズが発生し、安定な流量測定ができなかった。こ
の問題を解決するために、流量信号の取出し方法を変え
た静電容量形の電磁流量計が近年実用化された。
った流体の流量を測定する場合に使用していた電磁流量
計は、検出器内側にライニングしている絶縁材を耐食性
の良いふっ素樹脂にしたり、流量信号を検出する接液電
極を白金やタンタル，ハイテロイなどの腐食性の優れた
材質にして使用してきた。しかし、この方法でも、腐食
流体のペーハー（ｐＨ）や、汚水の種類，スラリーの性
状によって、ライニング材と電極材質を選択して使用し
てきた。それでも、測定流体に電極が接液するため、電
極の腐食の進行や摩耗, 油脂類の付着や脱離により大き
なノイズが発生し、安定な流量測定ができなかった。こ
の問題を解決するために、流量信号の取出し方法を変え
た静電容量形の電磁流量計が近年実用化された。
【０００３】この方法は従来の接液電極が直流結合電極
とすれば、静電容量形電極は直接測定流体と接触しない
ため、交流結合電極といえる。したがって、電極と流体
間に生ずる電気化学的ノイズの影響や電極の摩耗, 電極
への付着物による変動ノイズも少ない経時的に安定した
測定が可能である。しかしながら、静電容量形の場合は
交流結合となる電極と流体間の静電容量が比較的小さい
ため、高周波ノイズを検出しやすく、流速が数メートル
と大きい場合は、流量信号が大きく得られ有効な測定が
可能であるが、流速が１メートル以下になると、図２の
上側に示す励磁信号に対して、下側に示す流量信号はノ
イズ量が増加する問題があった。図３（ａ），（ｂ）
は、従来の静電容量形検出器を示すもので、（ａ）は側
面図、（ｂ）は断面図を示す。図において、１は内部を
測定流体が流れるライニングパイプで、内径がｄ，外径
がＤのセラミックで作られる。２は測定流体に磁界を与
える電磁コイルである。３は流体信号を検出する電極
で、４は電極リードを示す。通常セラミックに電極を付
ける場合、簡単に作業ができる導電性ペーストを塗布す
る方法がとられ、電極リードは電極上に接着される。こ
の方法ではセラミックライニングと導電ペストの熱膨張
差により、電極面積が大きいほど密着性が悪く、微細な
剥離が生じてノイズ源になる等の問題があった。実公昭
63−1215号公報では、セラミック内に電極を一体成形す
る方法をとっているが、この方法は価格が高くなる問題
があった。
とすれば、静電容量形電極は直接測定流体と接触しない
ため、交流結合電極といえる。したがって、電極と流体
間に生ずる電気化学的ノイズの影響や電極の摩耗, 電極
への付着物による変動ノイズも少ない経時的に安定した
測定が可能である。しかしながら、静電容量形の場合は
交流結合となる電極と流体間の静電容量が比較的小さい
ため、高周波ノイズを検出しやすく、流速が数メートル
と大きい場合は、流量信号が大きく得られ有効な測定が
可能であるが、流速が１メートル以下になると、図２の
上側に示す励磁信号に対して、下側に示す流量信号はノ
イズ量が増加する問題があった。図３（ａ），（ｂ）
は、従来の静電容量形検出器を示すもので、（ａ）は側
面図、（ｂ）は断面図を示す。図において、１は内部を
測定流体が流れるライニングパイプで、内径がｄ，外径
がＤのセラミックで作られる。２は測定流体に磁界を与
える電磁コイルである。３は流体信号を検出する電極
で、４は電極リードを示す。通常セラミックに電極を付
ける場合、簡単に作業ができる導電性ペーストを塗布す
る方法がとられ、電極リードは電極上に接着される。こ
の方法ではセラミックライニングと導電ペストの熱膨張
差により、電極面積が大きいほど密着性が悪く、微細な
剥離が生じてノイズ源になる等の問題があった。実公昭
63−1215号公報では、セラミック内に電極を一体成形す
る方法をとっているが、この方法は価格が高くなる問題
があった。
【０００４】本発明では、以上のようなノイズの問題を
電極の形状を最適化し解決し、安定な静電容量形電磁流
量計を得ることにある。
電極の形状を最適化し解決し、安定な静電容量形電磁流
量計を得ることにある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、電極の大
きさに起因する流体信号ノイズを小さくする。最適電極
形状を示し、安定な測定ができる静電容量式電磁流量形
を得るところにある。
きさに起因する流体信号ノイズを小さくする。最適電極
形状を示し、安定な測定ができる静電容量式電磁流量形
を得るところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】ノイズが小さく、安定な
流量信号を得るため、流量信号を得る電極の磁界方向の
幅と流れ方向の幅を最適条件とするところにある。
流量信号を得るため、流量信号を得る電極の磁界方向の
幅と流れ方向の幅を最適条件とするところにある。
【０００７】電極の磁界方向の幅は、図４に示す流量信
号を与える重み係数（JIS B 7554参照）分布のＷ＝１.
０〜１.２を与える見込角度（θ＝１.４〜０.８rad ）
とし、流量信号の寄与率が１以上の範囲の信号を有効に
利用する。また、電極の流れ方向の幅は、流体に印加す
る磁界の流れ方向の磁界分布を求め、磁界の半値幅ａと
同じ電極幅とする。これにより、実質的に流量信号を発
生する範囲と流量信号を検出する電極の大きさを同じ大
きさにでき、不必要な電極部分がなくなるためノイズが
減少し、効率的に流量信号を検出できる電極構造とし
た。
号を与える重み係数（JIS B 7554参照）分布のＷ＝１.
０〜１.２を与える見込角度（θ＝１.４〜０.８rad ）
とし、流量信号の寄与率が１以上の範囲の信号を有効に
利用する。また、電極の流れ方向の幅は、流体に印加す
る磁界の流れ方向の磁界分布を求め、磁界の半値幅ａと
同じ電極幅とする。これにより、実質的に流量信号を発
生する範囲と流量信号を検出する電極の大きさを同じ大
きさにでき、不必要な電極部分がなくなるためノイズが
減少し、効率的に流量信号を検出できる電極構造とし
た。
【０００８】次に電極と流体間の静電容量Ｃf について
述べる。静電容量は、下式で表わされる。
述べる。静電容量は、下式で表わされる。
【０００９】
【数２】
【００１０】εｓは使用するライニング材質で決まる定
数であり、一般的には定まった値である。また、電極面
積Ｓは前記した大きさとなる。
数であり、一般的には定まった値である。また、電極面
積Ｓは前記した大きさとなる。
【００１１】ライニングの厚さｔは測定流体の圧力やセ
ラミックパイプの製作方法から決まる。
ラミックパイプの製作方法から決まる。
【００１２】図５は電極の大きさＳを前記の形状とし、
ｔを変えて静電容量を変え、流量信号中のノイズを測定
したものである。この結果からも判るように、Ｃf≧２
０pF以上になるとノイズが急激に減少し、ほとんど問題
とならないことが判った。なお、セラミックパイプへ電
極を付ける方法は、メタライズ手法により、更に、メタ
ライズ上に電極リードをはんだ付けすることにより長期
間安定な接合構造とし、流量信号が検出できる。
ｔを変えて静電容量を変え、流量信号中のノイズを測定
したものである。この結果からも判るように、Ｃf≧２
０pF以上になるとノイズが急激に減少し、ほとんど問題
とならないことが判った。なお、セラミックパイプへ電
極を付ける方法は、メタライズ手法により、更に、メタ
ライズ上に電極リードをはんだ付けすることにより長期
間安定な接合構造とし、流量信号が検出できる。
【００１３】
【作用】図１の（ａ）〜（ｃ）図は、本発明で示す図で
ある。（ａ）図は側面図を示し、（ｂ）図は断面図を示
す。いずれも検出器の要部を示すものである。
ある。（ａ）図は側面図を示し、（ｂ）図は断面図を示
す。いずれも検出器の要部を示すものである。
【００１４】また、（ｃ）図は磁界の流れ方向の磁界分
布を示し、ａは磁界の最大値の半分の値となる距離を示
し、通常、半値幅という。
布を示し、ａは磁界の最大値の半分の値となる距離を示
し、通常、半値幅という。
【００１５】図では、電極の磁界方向の幅を見込角θ＝
１.３radとなるように書いてある。したがって、電極の
高さとしては、Ｄ・θ／２となる。また、電極の流れ方
向の幅は磁界の半値幅はａと同じ値とししている。ま
た、磁界の半値幅ａは偏流影響が小さくできるため、ラ
イニング内径ｄとはほぼ等しくすることが良いとされて
いる。したがって、電極静電容量Ｃf は下式で表わされ
る。
１.３radとなるように書いてある。したがって、電極の
高さとしては、Ｄ・θ／２となる。また、電極の流れ方
向の幅は磁界の半値幅はａと同じ値とししている。ま
た、磁界の半値幅ａは偏流影響が小さくできるため、ラ
イニング内径ｄとはほぼ等しくすることが良いとされて
いる。したがって、電極静電容量Ｃf は下式で表わされ
る。
【００１６】
【数３】
【００１７】上式から、ライニング材質が定まり、比誘
電率が決まれば、ライニング厚さが求められる。
電率が決まれば、ライニング厚さが求められる。
【００１８】
【実施例】本発明により、図２に示した流量信号のノイ
ズが、図６に示すように１／３〜１／４に小さくするこ
とができ、かつ、Ｃf を大きくできたため流量信号も数
倍大きく得られた。
ズが、図６に示すように１／３〜１／４に小さくするこ
とができ、かつ、Ｃf を大きくできたため流量信号も数
倍大きく得られた。
【００１９】尚、電極の周囲は耐ノイズ性を向上させる
ため、静電シールド５を付けると効果的である。
ため、静電シールド５を付けると効果的である。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、流量信号を大きく得ら
れ、かつ、ノイズを１／３〜１／４に小さくできたた
め、安定な流量測定ができるようになった。
れ、かつ、ノイズを１／３〜１／４に小さくできたた
め、安定な流量測定ができるようになった。
【図１】本発明の検出器の側面図（ａ），断面図（ｂ）
及び磁界分布図（ｃ）である。
及び磁界分布図（ｃ）である。
【図２】従来の流量信号のノイズを示す図である。
【図３】従来の検出器を示す図である。
【図４】重み係数の分布を示す図である。
【図５】流量信号のＮ／Ｓと電極と流体間の静電容量の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図６】本発明の流量形のノイズを示す図である。
１…ライニングパイプ、２…電磁コイル、３…電極、４
…電極リード、５…静電シールド。
…電極リード、５…静電シールド。
フロントページの続き (72)発明者 藤本 創造 茨城県勝田市堀口字長久保832番地２ 日立計測エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−72008（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−26705（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/58
Claims (1)
- 【請求項１】ライニングパイプ内を流れる流体に直角に
矩形波の交流磁界を加え、流れ方向と磁界の方向のいず
れとも直交する向きに発生した流量信号をライニングパ
イプの外周に流体と非接触で取付けた電極により取出す
静電容量形電磁流量計において、 電極の磁界方向の幅を電極から中心を見込む角θとする
と、θ＝１.４〜０.８rad とし、電極の流れ方向の幅を
電磁コイルがつくる磁界分布の半値幅としたことを特徴
とする静電容量形電磁流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5268568A JP3009314B2 (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | 静電容量形電磁流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5268568A JP3009314B2 (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | 静電容量形電磁流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07120282A JPH07120282A (ja) | 1995-05-12 |
| JP3009314B2 true JP3009314B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=17460332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5268568A Expired - Lifetime JP3009314B2 (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | 静電容量形電磁流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3009314B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019158584A (ja) * | 2018-03-13 | 2019-09-19 | アズビル株式会社 | 電磁流量計 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004069304A (ja) * | 2002-08-01 | 2004-03-04 | Yokogawa Electric Corp | 容量式電磁流量計 |
| JP4303039B2 (ja) * | 2002-09-25 | 2009-07-29 | 株式会社東芝 | 容量式電磁流量計 |
| JP4721073B2 (ja) | 2008-04-18 | 2011-07-13 | Ｓｍｃ株式会社 | 電磁流量計 |
| KR101108105B1 (ko) * | 2008-04-18 | 2012-01-31 | 에스엠씨 가부시키 가이샤 | 전자 유량계 |
-
1993
- 1993-10-27 JP JP5268568A patent/JP3009314B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019158584A (ja) * | 2018-03-13 | 2019-09-19 | アズビル株式会社 | 電磁流量計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07120282A (ja) | 1995-05-12 |
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